(57)【要約】  出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールを提供する。この太陽電池モジュール（１）は、受光面に絶縁性のパッシベーション膜（２２）を有する太陽電池セル（２）と、太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板（５）と、太陽電池セルおよび透光性基板を接着する封止材（４）と、を備えた太陽電池パネル（３０）を含む。太陽電池セルの受光面上に位置するセル上部分（４ａ）は、１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。
2013089047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に絶縁性のパッシベーション膜を有する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板と、
前記太陽電池セルおよび前記透光性基板の間に配置される封止材と、
を備えた太陽電池パネルを含む太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルの受光面上に位置するセル上部分は、１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記セル上部分は、８５℃において１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記セル上部分は、２３℃において２．９２×１０１５Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記セル上部分は、２３℃以上８５℃以下の領域において、面積抵抗率が１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上、６×１０１５Ω・ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記封止材が１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に配置される裏面封止材をさらに備え、該裏面封止材は前記封止材と同じ材質であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に配置される裏面封止材をさらに備え、該裏面封止材は１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２未満の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記透光性基板が１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記太陽電池セルは、ｎ型のシリコン基板と、前記シリコン基板の裏面に設けられたｎ電極およびｐ電極とを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記パッシベーション膜の禁制帯幅は、前記封止材を透過して前記パッシベーション膜に到達する光に含まれる光子エネルギー以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記パッシベーション膜の禁制帯幅は３．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項１４】
前記太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材を備え、
前記保持部材は接地されており、
前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１３に記載の太陽光発電システム。
【請求項１５】
前記太陽電池モジュールを複数備え、
全ての前記太陽電池モジュールの前記保持部材は接地されており、
少なくとも１つの前記太陽電池モジュールにおいて前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１３に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関し、特に、受光面に絶縁性のパッシベーション膜を有する太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン基板の裏面側にｎ電極およびｐ電極を形成した所謂裏面電極型太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールが開発されている。例えば、従来の一例による太陽電池モジュール１００１は図１２に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル１０１０（以後、単に太陽電池セル１０１０と称する）と、隣接する太陽電池セル１０１０同士を接続する接続部材１０２０と、太陽電池セル１０１０および接続部材１０２０を覆う封止材１０２１と、太陽電池セル１０１０、接続部材１０２０および封止材１０２１を上下方向に挟み込む透光性基板１０２２および裏面保護シート１０２３と、これらを保持する枠部材１０２４（保持部材）とを備える。太陽電池セル１０１０は図１３に示すように、裏面側にｎ型集電層１０１１ａおよびｐ型集電層１０１１ｂが設けられたｎ型のシリコン基板１０１１と、シリコン基板１０１１の上面（受光面）側に設けられたパッシベーション膜１０１２と、シリコン基板１０１１の裏面側に設けられてｎ型集電層１０１１ａに電気的に接続されたｎ電極１０１３およびｐ型集電層１０１１ｂに電気的に接続されたｐ電極１０１４とを含む。なお、図１２では、ｎ電極１０１３およびｐ電極１０１４を省略している。【０００３】
太陽電池モジュール１００１に太陽光が照射されると、シリコン基板１０１１内で電子・正孔対が生じ、電子および正孔はそれぞれｎ型集電層１０１１ａおよびｐ型集電層１０１１ｂに引き寄せられる。これにより、所定の出力（電力）が取り出される。この太陽電池セル１０１０では、シリコン基板１０１１の受光面側に電極を形成しないので、電極によるシャドーロス（電極が影になることによる光の損失）がない。【０００４】
なお、複数の裏面電極型太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールは、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者は、上記太陽電池モジュール１００１に太陽光を照射して発電を行うと、太陽電池モジュール１００１の出力が低下する（発電効率が低下する）場合があるという問題点が存在することを見出した。具体的には、本願発明者は、太陽電池モジュール１００１について種々検討した結果、従来から使用されている受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池モジュールでは出力の低下が起こりにくいこと、太陽電池モジュール１００１内の発電回路の電位と枠部材１０２４の電位との間の電位差が大きいほど出力の低下が起こりやすいこと、降雨などにより太陽電池モジュール１００１の受光面に水の膜が形成されている状態では出力の低下が起こりやすいこと、を突き止めた。【０００７】
これらの結果から、本願発明者は、以下のメカニズムにより太陽電池モジュール１００１の出力の低下が発生すると推定した。【０００８】
まず第１に、太陽電池セル１０１０の電位が周囲（枠部材１０２４や太陽電池モジュール１００１の外部）の電位よりも高い場合は、その電位差により太陽電池セル１０１０の受光面側には図１４に示す方向の電界Ｅが発生する。そして、透光性基板１０２２や封止材１０２１に含まれる電子が電界Ｅによりパッシベーション膜１０１２側に集められる。【０００９】
第２に、パッシベーション膜１０１２の受光面側に集められた電子と対を成すように、シリコン基板１０１１の受光面側、すなわちパッシベーション膜１０１２が形成されている側の方向に、正孔を集めようとする力が発生する。【００１０】
第３に、太陽電池セル１０１０のｐｎ接合に光が照射されることにより電子・正孔対が発生する。そして、上記正孔を集めようとする力により、発生した正孔がパッシベーション膜１０１２の方向に向かう確率が高くなり、発生した正孔がシリコン基板１０１１の裏面に設けたｐ型集電層１０１１ｂに到達する割合が低下する。シリコン基板１０１１がｎ型である場合、正孔は少数キャリアとなるため、発生した正孔がｐ型集電層１０１１ｂに到達する割合が低下することは太陽電池セル１０１０の出力電流が低下することである。すなわち、太陽電池モジュール１００１の出力が低下する（発電効率が低下する）こととなる。【００１１】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、太陽電池セル、太陽電池モジュール、および太陽光発電システムの構成を複雑にすることなく、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明の太陽電池モジュールは、受光面に絶縁性のパッシベーション膜を有する太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板と、太陽電池セルおよび透光性基板の間に配置される封止材と、を備えた太陽電池パネルを含む太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの受光面上に位置するセル上部分は、１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。【００１３】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、透光性基板とは、太陽光に対して透明な（透光性を有する）基板のことを言う。【００１４】
この発明の太陽電池モジュールでは、上記のように、太陽電池セルの受光面上に位置するセル上部分は、１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。太陽電池セルの受光面上に位置するセル上部分には、封止材と透光性基板とが積層して配置されているので、セル上部分に位置する封止材および透光性基板の少なくとも一方が１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する、または、封止材の面積抵抗率と透光性基板の面積抵抗率の和が１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上となればよい。封止材や透光性基板が一般的に絶縁性とされる物質である場合でも、物質中にはわずかに自由電子が存在しているが、面積抵抗率を増加させることで、セル上部分の封止材または透光性基板に含まれる自由電子の密度をより低くすることになる。このため、太陽電池セルの受光面を挟んで高い電位差がかかる場合であっても、封止材や透光性基板中においてパッシベーション膜側に集まろうとする電子の量が少ないため、パッシベーション膜の受光面側（封止材側）に集まる電子の密度を小さくすることができる。パッシベーション膜の受光面とは反対側（シリコン基板側）に正孔を集めようとする力は、パッシベーション膜の受光面側（封止材側）に集まる電子の密度に比例するので、パッシベーション膜の受光面側（封止材側）に集まる電子の密度を小さくすることで、シリコン基板で発生した正孔をパッシベーション膜側に集めようとする力を抑制することができる。この結果、太陽電池モジュールの出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。【００１５】
上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、セル上部分は、８５℃において１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。一般的に絶縁体と称される物質は、温度が上昇するとその物質の体積抵抗率が低下する傾向にある。したがって、セル上部分の絶縁体（封止材および透光性基板）を、８５℃においても１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有するように構成することによって、太陽電池モジュールを高温状態で使用しても出力が低下するのを抑制することができる。【００１６】
上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、太陽電池セルは、ｎ型のシリコン基板と、シリコン基板の裏面に設けられたｎ電極およびｐ電極とを含む。通常、太陽電池セルの電位は周囲（透光性基板を保持する保持部材や太陽電池モジュールの外部）の電位よりも高くなることが多く、ｎ電極およびｐ電極が裏面に設けられた所謂裏面電極型の太陽電池セルにｎ型のシリコン基板を用いた場合に、太陽電池モジュールの出力の低下が発生しやすい。このため、所謂裏面電極型の太陽電池セルにｎ型のシリコン基板を用いる場合に特に有効である。【００１７】
上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材をさらに備える。これにより、太陽電池モジュールの剛性や耐久性を容易かつ安価に向上させることができる。【００１８】
上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、パッシベーション膜の禁制帯幅は、封止材を透過してパッシベーション膜に到達する光に含まれる光子エネルギー以下である。これにより、パッシベーション膜は、封止材が透過する光に含まれる光子エネルギーを吸収することができるため、パッシベーション膜中の電子を励起させて自由電子状態としてシリコン基板に到達させることができる。すなわち、パッシベーション膜が導電体として機能し、封止材中からパッシベーション膜の受光面側に集められた電子をシリコン基板に流すことができるので、封止材中からの電子がパッシベーション膜の受光面側に蓄積することを抑制でき、太陽電池セルの出力電流の低下を防止できる。【００１９】
上記パッシベーション膜の禁制帯幅は光子エネルギー以下である太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、パッシベーション膜の禁制帯幅は３．５ｅＶ以下である。このように構成すれば、パッシベーション膜は約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することができる。太陽電池モジュール向けの代表的な封止材は概ね３５０ｎｍよりも短い波長の光を遮るように構成されている。このため、上記のように、パッシベーション膜の禁制帯幅を３．５ｅＶ以下にすることによって、パッシベーション膜は、封止材が透過する光である約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することができる。【００２０】
上記パッシベーション膜の禁制帯幅は光子エネルギー以下である太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、パッシベーション膜の禁制帯幅は３．１ｅＶ以上である。このように構成すれば、約４００ｎｍよりも長い波長の光はパッシベーション膜に吸収されずに透過する。結晶シリコンを用いた太陽電池セルの相対分光感度特性は、例えば特開２００２−２３１３２４号公報の図４に示されているように、４００ｎｍ以下の波長の光に対してはほとんど感度を有していない。このため、上記のように、パッシベーション膜の禁制帯幅を３．１ｅＶ以上にし、約４００ｎｍよりも長い波長の光を透過するようにパッシベーション膜を形成することによって、約４００ｎｍよりも長い波長の光はパッシベーション膜で吸収されずシリコン基板に到達する。これにより、パッシベーション膜により太陽電池セルの発電効率が低下するのを抑制することができる。【００２１】
上記パッシベーション膜の禁制帯幅は光子エネルギー以下である太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、パッシベーション膜はシリコン化合物膜を含む。このように構成すれば、パッシベーション膜を容易に形成することができる。また、シリコン化合物とシリコン基板とは格子定数が近いので、シリコン化合物（パッシベーション膜）とシリコン基板との界面で結晶欠陥が生じるのを抑制することができ、パッシベーション膜としての品質を向上させることができる。【００２２】
上記パッシベーション膜の禁制帯幅は光子エネルギー以下である太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、パッシベーション膜は無機酸化膜を含む。このように構成すれば、パッシベーション膜を容易に形成することができる。【００２３】
この発明の太陽光発電システムは、上記の構成の太陽電池モジュールを備える。このように構成すれば、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽光発電システムを得ることができる。【００２４】
上記太陽光発電システムにおいて、好ましくは、太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材を備え、保持部材は接地されており、太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上である。一般的に、保持部材が導電性を有する場合、感電などに対する安全性確保のために保持部材が接地されることが多い。このように設置された太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュール内部で発電している太陽電池セルの電位が接地電位以上となる場合に、太陽電池モジュールの出力の低下が発生しやすい。このため、太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材が接地されて、太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位が接地電位以上である場合に特に有効である。【００２５】
上記太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールを複数備え、全ての太陽電池モジュールの保持部材は接地されており、少なくとも１つの太陽電池モジュールにおいて太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であってもよい。このような構成であっても、出力端の電位が接地電位以上となる太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態の裏面電極型太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図３】図１に示した本発明の第１実施形態の太陽電池モジュールに発生する電界による電子・正孔の動きを説明するための断面図である。
【図４】実施例１〜実施例３および比較例１の発電時間と出力との関係を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図６】図５に示した本発明の第２実施形態の太陽電池モジュールに発生する電界による電子・正孔の動きを説明するための断面図である。
【図７】本発明の変形例による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図９】図８に示した本発明の第３実施形態の裏面電極型太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図１０】図８に示した本発明の第３実施形態のパッシベーション膜のエネルギーバンド図である。
【図１１】図８に示した本発明の第３実施形態の太陽電池モジュールに発生する電界による電子・正孔の動きを説明するための断面図である。
【図１２】従来の一例による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図１３】図１２に示した従来の一例による裏面電極型太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図１４】図１２に示した従来の一例による太陽電池モジュールに発生する電界による電子・正孔の動きを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
【００２９】
＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による太陽電池モジュール１の構造について説明する。なお、図面簡略化のため、太陽電池セルの数を省略して描いている。
【００３０】
本発明の第１実施形態による太陽電池モジュール１は図１に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル２（以後、単に太陽電池セル２と称する）と、複数の太陽電池セル２を互いに直列に接続する接続部材３と、太陽電池セル２の受光面側および裏面側を覆う封止材４と、太陽電池セル２および封止材４を上下方向に挟み込む透光性基板５および裏面保護シート６と、これら（太陽電池パネル３０）を保持する枠部材７（保持部材）とを備えている。複数の太陽電池セル２、接続部材３、封止材４、透光性基板５および裏面保護シート６によって、太陽電池パネル３０が構成されている。なお、図面簡略化のため、図１では太陽電池セル２を２つだけ描いているが、太陽電池セル２は３つ以上設けられていてもよい。
【００３１】
太陽電池セル２は図２に示すように、ｎ型のシリコン基板２１と、シリコン基板２１の上面（受光面）上に形成された窒化シリコン膜からなる絶縁性のパッシベーション膜２２と、パッシベーション膜２２上に形成された窒化シリコン膜からなる絶縁性の反射防止膜２３と、シリコン基板２１の裏面に設けられたｎ電極２４およびｐ電極２５とを含んでいる。なお、図１では、ｎ電極２４およびｐ電極２５を省略している。
【００３２】
シリコン基板２１の上面には、図示しないテクスチャ構造（凹凸構造）が形成されている。また、シリコン基板２１の裏面にもパッシベーション膜（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、裏面上のパッシベーション膜に、ｎ電極２４およびｐ電極２５を導通させるための開口部を設ければよい。
【００３３】
シリコン基板２１は、ｎ型領域２１ａと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｎ型領域２１ａよりも高濃度のｎ型の不純物を有するｎ型集電層２１ｂと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｐ型の不純物を有するｐ型集電層２１ｃとを含んでいる。太陽電池セル２に太陽光が照射されると、電子・正孔対が発生し、電子はｎ型集電層２１ｂに引き寄せられ、正孔はｐ型集電層２１ｃに引き寄せられる。
【００３４】
ｎ型集電層２１ｂおよびｐ型集電層２１ｃは、それぞれｎ電極２４およびｐ電極２５にオーミック接触されている。そして、隣接する太陽電池セル２のｎ電極２４とｐ電極２５とが接続部材３（図１参照）により電気的に接続されることにより、複数の太陽電池セル２が直列に接続されている。接続部材３は図１に示すように、一方端（低電位側）に配置される太陽電池セル２のｎ電極２４に接続される出力端３ａと、他方端（高電位側）に配置される太陽電池セル２のｐ電極２５に接続される出力端３ｂとを含んでいる。この出力端３ａおよび３ｂは、太陽電池モジュール１（複数の太陽電池セル２）の発電電力を出力するために設けられている。
【００３５】
パッシベーション膜２２は反射防止膜２３よりも高い屈折率を有することが好ましい。パッシベーション膜２２は、窒化シリコン膜ではなく、酸化シリコン膜や炭化シリコン膜などのシリコン化合物膜により形成されていてもよい。また、パッシベーション膜２２は、キャリア（電子および正孔）の表面再結合を抑制するパッシベーション効果を有する誘電膜により形成されていてもよい。反射防止膜２３は、窒化シリコン膜ではなく、酸化シリコン膜や酸化チタン膜など様々な酸化膜により形成することが可能である。また、反射防止膜２３は、パッシベーション膜２２と併用して反射防止効果を有する他の膜によっても形成することが可能である。
【００３６】
封止材４は、太陽電池セル２と透光性基板５との間に配置されており、太陽電池セル２と透光性基板５とを接着している。また、封止材４は太陽電池セル２と裏面保護シート６との間に配置されており、太陽電池セル２と裏面保護シート６とを接着している。本実施形態においては、封止材４のうちの、太陽電池セル２および接続部材３の上側に配置される部分と下側に配置される部分とは同じ樹脂により形成されている。また、封止材４の太陽電池セル２および接続部材３の上側に配置される部分のうちの、太陽電池セル２の受光面上に位置するセル上部分４ａ（図１の破線で囲った部分）とそれ以外の部分とは同じ樹脂により形成されている。すなわち、封止材４の太陽電池セル２および接続部材３の上側に配置される部分は、１つの層により形成されている。
【００３７】
封止材４は例えば太陽光に対して透明な絶縁性樹脂などを用いて形成されている。封止材４のセル上部分４ａは、常温（約２３℃）において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。封止材４のセル上部分４ａが例えば約０．０４ｃｍ以上の厚みを有する場合は、常温（約２３℃）において約３．４×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する材質を封止材４に用いることができる。また、樹脂は一般的に温度が上昇すると体積抵抗率が低下する傾向がある。一方で、ＪＩＳ  Ｃ８９９０には、長期運転に適した地上設置太陽電池モジュールの適格性試験が規定されていて、太陽電池モジュールを高温にする試験では、８５℃とすることが記されている。このため、太陽電池モジュール１の封止材４のセル上部分４ａは８５℃においても約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することが好ましい。封止材４は熱処理などによって適度に硬化した状態であることが多く、温度による変形はほとんどないことが多いため、温度によって封止材４の厚みが変化しないとすれば、８５℃においても約３．４×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する材質を封止材４に用いることができる。これによって、一般的な屋外の気候に長期間さらされうる太陽電池モジュールが高温状態となっても出力が低下するのを抑制することができる。
【００３８】
封止材４は、例えばシリコーン樹脂（ダウ・コーニング社製ＯＥ−６３３６など）を使用することが可能である。また、広く使用されているエチレンビニルアセテート樹脂の配合や組成を調整して体積抵抗率を増加させたものであったり、オレフィン系樹脂などで体積抵抗率が高いものも使用できる。また、封止材４を構成する樹脂には、架橋促進剤や紫外線吸収剤が添加されていてもよい。
【００３９】
透光性基板５は、例えば太陽光に対して透明なガラス基板やＰＣ（ポリカーボネート樹脂）などを用いて形成されているが、太陽光に対して透明であれば特に限定されない。
【００４０】
裏面保護シート６は、例えば従来から用いられている耐候性フィルムからなるシート材などを用いることが可能である。耐候性フィルムからなるシート材としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの絶縁性フィルムを用いることが可能である。なお、裏面保護シート６の代わりに例えばガラス基板を用いてもよい。
【００４１】
枠部材７は、絶縁性の端面封止部材８を介して太陽電池パネル３０の縁部の全周を保持している。この端面封止部材８は、止水性および弾力性を有し、太陽電池パネル３０の端面（透光性基板５、封止材４および裏面保護シート６の端面（外周面））と枠部材７との間に配置されている。
【００４２】
枠部材７は例えばアルミニウムなどの金属により形成されており、導電性を有する。枠部材７は、たとえば平面的に見て中央部に窓部が形成された矩形状に組み合わされる。また、枠部材７は図１に示すように、コの字状の断面を有する。
【００４３】
枠部材７は、透光性基板５の上面５ａに係止する係止部７ａと、裏面保護シート６の裏面に係止する裏面係止部７ｂと、係止部７ａおよび裏面係止部７ｂを接続する側壁部７ｃとを含んでいる。
【００４４】
上記太陽電池モジュール１を備えた太陽光発電システムでは、枠部材７は感電などに対する安全性確保のために、図示しない配線等を介して接地されている。また、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位は接続される負荷の状態によって決定されることになるが、本実施形態においては、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなる場合であっても太陽電池モジュール１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。
【００４５】
なお、太陽光発電システムは複数の太陽電池モジュール１を備えていてもよい。この場合、全ての太陽電池モジュール１において出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位以上となっていてもよいし、１つ（少なくとも１つ）の太陽電池モジュール１において出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなっていてもよい。
【００４６】
本実施形態の太陽電池モジュール１では、封止材４のセル上部分４ａは約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有するので、封止材４のセル上部分４ａにおける単位面積当たりの自由電子の密度が低くなる。このため、図３に示すように、太陽電池セル２の受光面を挟んで高い電位差がかかる場合であっても、封止材４中においてパッシベーション膜２２側に集まる自由電子の量が少ないので、パッシベーション膜２２の受光面側（封止材４側）に集まる電子の密度が小さくなる。パッシベーション膜２２の受光面側とは反対側（シリコン基板２１側）に正孔を集めようとする力は、パッシベーション膜２２の受光面側（封止材４側）に集まる電子の密度に比例するので、パッシベーション膜２２の受光面側（封止材４側）に集まる電子の密度を小さくすることで、シリコン基板２１で発生した正孔がパッシベーション膜２２側に移動するのを抑制することができる。これにより、太陽電池モジュール１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。
【００４７】
なお、日中（発電中）にパッシベーション膜２２側に僅かに自由電子が集まったとしても、集まった自由電子が夜（非発電中）に拡散するので、パッシベーション膜２２側に自由電子が一方的に累積することがない。このため、長期（例えば１０年以上）にわたって太陽電池モジュール１の出力を維持することができる。
【００４８】
また、上記のように、太陽電池セル２の電位は周囲（枠部材７や太陽電池モジュール１の外部）の電位よりも高く、裏面電極型の太陽電池セル２にｎ型のシリコン基板２１を用いた場合に、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。このため、ｎ型のシリコン基板２１を用いる場合に特に有効である。同様に、太陽電池セル２の電位が周囲（枠部材７や太陽電池モジュール１の外部）の電位よりも低く、裏面電極型の太陽電池セル２にｐ型のシリコン基板２１を用いた場合にも、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。この場合にも、封止材４の太陽電池セル２の受光面上に位置するセル上部分４ａが、約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することで、太陽電池モジュール１の出力の低下を抑制することが可能となる。
【００４９】
また、上記のように、セル上部分４ａは、８５℃において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することが好ましい。一般的に、温度が上昇するとその物質（封止材４）の絶縁性（面積抵抗率）が低下する傾向にある。一方で、ＪＩＳ  Ｃ８９９０に規定されている、長期運転に適した地上設置太陽電池モジュールの適格性試験では、太陽電池モジュールは８５℃まで温度が上昇することが想定されている。したがって、上記のように、セル上部分４ａを、８５℃においても約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有するように構成することによって、太陽電池モジュール１の運転中に想定されうる温度まで上昇しても出力が低下するのを抑制することができる。
【００５０】
上記のように、セル上部分４ａ（封止材４）の面積抵抗率を約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上とするには、封止材４に固有の体積抵抗率と、封止材４のセル上部分４ａの厚みとを適宜組み合わせることで実現できる。たとえば、ダウ・コーニング社製ＯＥ−６３３６シリコーン樹脂は、４×１０１６Ω・ｃｍの体積抵抗率を有しているので、この樹脂を厚さが０．５ｍｍとなるようにセル上部分に配置すると、封止材４のセル上部分４ａの面積抵抗率は、２×１０１５Ω・ｃｍ２とすることができる。
【００５１】
また、特開平９−１７２３５に開示されるようなポリエチレンなど、体積抵抗率の高いオレフィン樹脂を使用することも可能である。
【００５２】
また、上記のように、枠部材７が接地され、太陽電池モジュール１の発電電力を出力する出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合に、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。このため、太陽電池モジュール１の出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合に特に有効である。
【００５３】
このことは、太陽光発電システムが複数の太陽電池モジュール１を備えている場合に、少なくとも１つの太陽電池モジュール１において出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合にも言える。
【００５４】
次に、図４および表１を参照して、太陽電池モジュール１の効果を確認するために行った確認実験について説明する。この確認実験では、本実施形態に対応した実施例１〜実施例３と、比較例１とを用いて、発電時間に対する出力変化を調べた。
【００５５】
実施例１では、２３℃において約７．３×１０１６Ω・ｃｍの体積抵抗率を有し、８５℃において約３．４×１０１５Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するオレフィン系樹脂を用いて封止材４を形成した。封止材４のセル上部分４ａの厚みを約０．４ｍｍにした。これにより、封止材４のセル上部分４ａは、２３℃において約２．９２×１０１５Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有し、８５℃において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有する。実施例１のその他の構造は、上記した太陽電池モジュール１と同様にした。
【００５６】
実施例２では、２３℃において約１．３×１０１７Ω・ｃｍの体積抵抗率を有し、８５℃において約３．４×１０１５Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するオレフィン系樹脂を用いて封止材４を形成した。封止材４のセル上部分４ａの厚みを約０．４ｍｍにした。これにより、封止材４のセル上部分４ａは、２３℃において約５．２×１０１５Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有し、８５℃において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有する。実施例２のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００５７】
実施例３では、２３℃において約１．５×１０１７Ω・ｃｍの体積抵抗率を有し、８５℃において約３．２×１０１４Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するオレフィン系樹脂を用いて封止材４を形成した。封止材４のセル上部分４ａの厚みを約０．４ｍｍにした。これにより、封止材４のセル上部分４ａは、２３℃において約６×１０１５Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有し、８５℃において約１．２８×１０１３Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有する。実施例３のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００５８】
比較例１では、２３℃において約２．４×１０１４Ω・ｃｍの体積抵抗率を有し、８５℃において約１．２×１０１２Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するエチレンビニルアセテート樹脂を用いて封止材を形成した。封止材のセル上部分の厚みを約０．４ｍｍにした。これにより、封止材のセル上部分は、２３℃において約９．６×１０１２Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有し、８５℃において約４．８×１０１０Ω・ｃｍ２の面積抵抗率を有する。比較例１のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００５９】
そして、実施例１〜実施例３および比較例１について、発電時間に対する出力（発電電力）を測定した。具体的には、太陽電池モジュールの受光面（透光性基板５の上面５ａ）を基準として太陽電池セルに＋６００Ｖの電圧を印加し、発電開始から所定時間経過後の出力を測定した。また、周囲温度が約２３℃の場合と約８５℃の場合とについて実験を行った。そして、発電開始直後（０時間経過後）の出力を１として規格化を行った。なお、発電開始直後（０時間経過後）の出力については、＋６００Ｖの電圧を印加せずに測定した。この結果を図４に示す。
【００６０】
図４に示すように、実施例１および実施例２では時間の経過による出力の低下がほとんど見られなかった。実施例３では、周囲温度が約２３℃の場合は時間の経過による出力の低下がほとんど見られず、周囲温度が約８５℃の場合は時間の経過による出力の低下が見られた。比較例１では時間の経過による出力の低下が見られた。
【００６１】
具体的には、実施例１および実施例２では、周囲温度が約２３℃の場合も約８５℃の場合も約２０時間経過後における出力の低下は０．５％未満であった。
【００６２】
実施例３では、周囲温度が約２３℃の場合は、約２０時間経過後に出力は低下しなかった。その一方、周囲温度が約８５℃の場合は、約２０時間経過後に約１４．２％出力が低下した。
【００６３】
比較例１では、周囲温度が約２３℃の場合は、約２０時間経過後に約２５．３％出力が低下した。また、周囲温度が約８５℃の場合は、約２０時間経過後に約２５．９％出力が低下した。なお、比較例１では、周囲温度が約２３℃の場合であっても、約７時間経過後には約１９．７％出力が低下した。
【００６４】
約２０時間経過後の出力低下が５％以上の場合に出力が低下したと判定し、約２０時間経過後の出力の低下が５％未満である場合に出力が低下していないと判定するとすると、実施例１および実施例２では出力が低下しなかった。実施例３では周囲温度が約２３℃の場合は出力が低下せず、約８５℃の場合は出力が低下した。比較例１では出力が低下した。
【００６５】
以上の実験について、約２０時間経過後の出力低下の有無を表１に示す。
【００６６】
【表１】
2013089047.tif 000003
【００６７】
表１に示すように、封止材のセル上部分の面積抵抗率が約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の場合に、太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することが可能であることが判明した。
【００６８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の太陽電池モジュール１０１では図５に示すように、封止材１０４は例えばエチレンビニルアセテート樹脂などにより形成されている。
【００６９】
透光性基板１０５のうちの、太陽電池セル２の受光面上に位置するセル上部分１０５ｂ（図５の破線で囲った部分）は、常温（約２３℃）において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有する。透光性基板１０５のセル上部分１０５ｂが典型的な太陽電池モジュールと同じ約３．２ｍｍの厚みを有する場合、透光性基板１０５は常温（約２３℃）において約４．２５×１０１４Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有することが好ましい。また、透光性基板１０５のセル上部分１０５ｂは８５℃において約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することが好ましく、透光性基板１０５は８５℃において約４．２５×１０１４Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有することが好ましい。
【００７０】
透光性基板１０５には、例えばガラスやポリカーボネート樹脂などを使用することで、８５℃において１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有することができる。ガラスの一例としては、ＨＯＹＡ株式会社製のＮＡ３５などの無アルカリガラスが使用できる。また、ポリカーボネート樹脂の一例としては、帝人化成株式会社製のパンライトなどが使用できる。また、透光性基板１０５を複層構造にしても面積抵抗率を高くすることが可能である。例えば２枚の一般的なガラス板の間にＰＥＴなどの透光性の絶縁性部材を挟んでもよい。このような構造にすれば、安価な材料のみで透光性基板１０５の面積抵抗率を高くすることが可能であることに加え、合わせガラス構造とすることでガラス板が割れた場合にガラスの破片が飛散するのを抑制することが可能である。
【００７１】
本実施形態の太陽電池モジュール１０１では、透光性基板１０５は約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有するので、透光性基板１０５のセル上部分１０５ｂにおける単位面積当たりの自由電子の密度が低くなる。このため、図６に示すように、太陽電池セル２の受光面を挟んで高い電位差がかかる場合であっても、透光性基板１０５中においてパッシベーション膜２２側（封止材１０４側）に集まる自由電子の密度が小さくなる。封止材１０４と透光性基板１０５とは電気的に直列つなぎとなっているので、封止材１０４中を移動する電子の密度と透光性基板１０５中を移動する電子の密度とは等しくなる。したがって、透光性基板１０５中を移動する電子の密度を小さくすることで、第１実施形態と同様に、パッシベーション膜２２の受光面側（封止材１０４側）に集まる電子の密度が小さくなり、これにより、シリコン基板２１で発生した正孔がパッシベーション膜２２側に移動するのを抑制することが可能である。これにより、太陽電池モジュール１０１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。
【００７２】
第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
本発明は、上述した第１および第２実施形態を含めて、以下のように説明することもできる。すなわち、セル上部分の面積抵抗率がパッシベーション膜２２の面積抵抗率と比べて十分大きく、太陽電池セルの受光面を挟んでモジュール外部から印加される電位差を、セル上部分の抵抗が殆ど吸収することで、パッシベーション膜２２にかかる電圧が小さくなり、パッシベーション膜２２とシリコン基板２１との界面に反転層が発生しないようにする、ということである。たとえば、シリコン基板２１のパッシベーション膜２２との境界がｎ型である場合、パッシベーション膜２２に、シリコン基板２１側が高い電圧となるように所定以上の電圧（反転電圧）をかけるとシリコン基板２１の表面にｐ型の反転層ができる。したがって、モジュール外部から印加されるシリコン基板２１との電位差をセル上部分の面積抵抗率とパッシベーション膜２２の面積抵抗率とで分圧した結果、パッシベーション膜２２にかかる電圧が上記した反転電圧よりも低いようにすればよいことになる。上述した実施形態では所定のセルや印加電圧条件で検討した結果であるが、セルのパッシベーション膜２２の構成を変更して、セル上部分の面積抵抗率や反転電圧が変わった場合、もしくは外部印加電圧が変わった場合であっても、上述した関係を満たすようにすれば、太陽電池モジュール１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができるものである。
【００７４】
なお、上記第１、第２実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した第１、第２実施形態および実施例の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７５】
例えば、上記第１および第２実施形態では、ｎ型のシリコン基板を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型のシリコン基板を用いてもよい。
【００７６】
また、上記第１および第２実施形態では、太陽電池セルが裏面電極型である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池セルを用いた場合であっても、太陽電池モジュールの出力が低下する場合があるので、受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールに本発明を適用しても有効である。
【００７７】
また、上記第１および第２実施形態では、封止材のうちの、太陽電池セルおよび接続部材の上側に配置される部分と下側に配置される部分とを同じ樹脂により形成した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図７に示した本発明の変形例による太陽電池モジュールのように、太陽電池セル２および接続部材３の上側に配置される封止材４と太陽電池セル２および接続部材３の下側に配置される封止材２０４とを異なる樹脂を用いて形成してもよい。この場合、太陽電池セル２および接続部材３の下側に配置される封止材２０４は、太陽光に対して透明でなくてもよいし、約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有さなくてもよい。このような構成は、封止材４が高価である場合に特に有効である。
【００７８】
また、上記第１および第２実施形態では、封止材のセル上部分とそれ以外の部分とが同じ樹脂により形成されている例について示したが、本発明はこれに限らず、封止材のセル上部分とそれ以外の部分とを異なる樹脂により形成してもよい。この場合、封止材のセル上部分以外の部分は、約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有さなくてもよい。
【００７９】
また、モジュール外部との電位差が大きい側に配置される太陽電池セルの受光面周辺に発生する電界の強度は、モジュール外部との電位差が小さい側に配置される太陽電池セルの受光面周辺に発生する電界の強度に比べて高くなる。このため、太陽電池セルが例えば１０個直列接続されている場合、モジュール外部との電位差が大きい側に配置される例えば５個の太陽電池セルを封止する封止材のみを、約１．３６×１０１４Ω・ｃｍ２以上の面積抵抗率を有するように形成してもよい。
【００８０】
また、上記第１および第２実施形態では、枠部材（保持部材）が導電性を有する例について示したが、保持部材は例えば絶縁性部材により形成されていてもよい。このように構成すれば、太陽電池セルの受光面周辺に発生する電界の強度が高くなるのを抑制することができるので、太陽電池モジュールの出力が低下するのをより抑制することができる。また、保持部材は、導電性部材（金属）と絶縁性部材とにより形成されていてもよい。
【００８１】
また、上記第１および第２実施形態では、封止材が太陽電池セルと透光性基板とを接着している例について示したが、本発明はこれに限らず、封止材は太陽電池セルと透光性基板とに接触しているだけでもよい。また、封止材は太陽電池セルと透光性基板との間に配置されていれば、太陽電池セルおよび透光性基板に接触していなくてもよい。
【００８２】
また、上記第１および第２実施形態では、パッシベーション膜上に反射防止膜を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、反射防止膜は無くてもよい。
【００８３】
＜第３実施形態＞
図８〜図１１を参照して、本発明の第３実施形態による太陽電池モジュール３０１の構造について説明する。なお、図面簡略化のため、太陽電池セルの数を省略して描いている。
【００８４】
本発明の第３実施形態による太陽電池モジュール３０１は図８に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル２（以後、単に太陽電池セル２と称する）と、複数の太陽電池セル２を互いに直列に接続する接続部材３と、太陽電池セル２の受光面側および裏面側を覆う封止材４と、太陽電池セル２および封止材４を上下方向に挟み込む透光性基板５および裏面保護シート６と、これら（太陽電池パネル３０）を保持する枠部材７（保持部材）とを備えている。複数の太陽電池セル２、接続部材３、封止材４、透光性基板５および裏面保護シート６によって、太陽電池パネル３０が構成されている。なお、図面簡略化のため、図８では太陽電池セル２を２つだけ描いているが、太陽電池セル２は３つ以上設けられていてもよい。
【００８５】
太陽電池セル２は図９に示すように、ｎ型のシリコン基板２１と、シリコン基板２１の上面（受光面）上に形成された絶縁性のパッシベーション膜２２と、シリコン基板２１の裏面に設けられたｎ電極２４およびｐ電極２５とを含んでいる。なお、図８では、ｎ電極２４およびｐ電極２５を省略している。なお、本実施形態において、絶縁性のパッシベーション膜２２はシリコン基板２１の受光面側に直接形成されている。すなわち、パッシベーション膜２２とシリコン基板２１とは接触している。
【００８６】
シリコン基板２１の上面には、図示しないテクスチャ構造（凹凸構造）が形成されている。また、シリコン基板２１の裏面にもパッシベーション膜（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、裏面上のパッシベーション膜に、ｎ電極２４およびｐ電極２５を導通させるための開口部を設ければよい。
【００８７】
シリコン基板２１は、ｎ型領域２１ａと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｎ型領域２１ａよりも高濃度のｎ型の不純物を有するｎ型集電層２１ｂと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｐ型の不純物を有するｐ型集電層２１ｃとを含んでいる。太陽電池セル２に太陽光が照射されると、電子・正孔対が発生し、電子はｎ型集電層２１ｂに引き寄せられ、正孔はｐ型集電層２１ｃに引き寄せられる。
【００８８】
ｎ型集電層２１ｂおよびｐ型集電層２１ｃは、それぞれｎ電極２４およびｐ電極２５にオーミック接触されている。そして、隣接する太陽電池セル２のｎ電極２４とｐ電極２５とが接続部材３（図８参照）により電気的に接続されることにより、複数の太陽電池セル２が直列に接続されている。接続部材３は図８に示すように、一方端（低電位側）に配置される太陽電池セル２のｎ電極２４に接続される出力端３ａと、他方端（高電位側）に配置される太陽電池セル２のｐ電極２５に接続される出力端３ｂとを含んでいる。この出力端３ａおよび３ｂは、太陽電池モジュール３０１（複数の太陽電池セル２）の発電電力を出力するために設けられている。
【００８９】
シリコン基板２１は結晶シリコンにより形成されている。このため、例えば特開２００２−２３１３２４号公報の図４に示されているように、太陽電池セル２は約４００ｎｍ以上約１１００ｎｍ以下の波長の光に対して感度を有しており、約４００ｎｍ以下の波長の光に対してはほとんど感度を有していない。
【００９０】
パッシベーション膜２２は、封止材４を透過してパッシベーション膜２２に到達する光に含まれる光子エネルギー以下の禁制帯幅を有する。言い換えると、封止材４は、パッシベーション膜２２の禁制帯幅よりも大きい光子エネルギーを含む光を透過するように形成されている。パッシベーション膜２２の禁制帯幅は、例えば約３．１ｅＶ以上約３．５ｅＶ以下であることが好ましい。パッシベーション膜２２の禁制帯幅を例えば約３．５ｅＶ以下にすることによって、パッシベーション膜２２は、封止材４を透過した約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することが可能となる。また、パッシベーション膜２２の禁制帯幅を例えば約３．１ｅＶ以上にすることによって、パッシベーション膜２２は、約４００ｎｍよりも長い波長の光を透過する（シリコン基板２１に到達させる）ことが可能となる。
【００９１】
このようなパッシベーション膜２２としては、ＳｉＣ膜（禁制帯幅約３．２６ｅＶ）やＴｉＯ２膜（禁制帯幅約３．５ｅＶ）などを用いることが可能である。また、従来から用いられている窒化シリコン膜であれば、窒素組成比の調整などにより禁制帯幅を約３．１ｅＶ以上約３．５ｅＶ以下に制御されているものが使用可能である。すなわち、光子により電子が励起され、シリコン基板２１に電子が移動可能となる、いわゆる内部光電効果が約３５０ｎｍ以上の波長の光によって引き起こされる絶縁体であれば、本発明のパッシベーション膜２２として使用可能である。さらに、約４００ｎｍよりも長い波長の光は吸収しないパッシベーション膜２２であることがより好ましい。なお、ＳｉＣ膜と禁制帯幅が約３．１ｅＶ以上約３．５ｅＶ以下に制御された窒化シリコン膜とは、本発明の「シリコン化合物膜」の一例である。また、ＴｉＯ２膜は、本発明の「無機酸化膜」の一例である。
【００９２】
封止材４は、太陽電池セル２と透光性基板５との間に配置されており、太陽電池セル２と透光性基板５とを接着している。また、封止材４は太陽電池セル２と裏面保護シート６との間に配置されており、太陽電池セル２と裏面保護シート６とを接着している。封止材４は例えば太陽光に対して透明な絶縁性樹脂などを用いて形成されている。例えば封止材４は、エチレンビニルアセテート樹脂や、その他の樹脂により形成することが可能である。
【００９３】
一般的に太陽電池モジュールの封止材４を構成する樹脂には、紫外線による変質により黄変や分解などの劣化が起こるのを防止するために紫外線吸収剤が添加されていることが多い。このため、封止材４は約３５０ｎｍよりも短い波長の光を遮る特性を有している。すなわち、封止材４は、約４００ｎｍ以上約１１００ｎｍ以下の波長の光だけでなく、本発明におけるパッシベーション膜２２で吸収可能な波長の光（例えば約３５０ｎｍ以上約４００ｎｍ以下の波長の近紫外線光）も透過する特性を有する。なお、封止材４は太陽電池セル２の受光面側と裏面側とで異なる樹脂により形成されていてもよい。この場合、太陽電池セル２の裏面側に配置される封止材４は太陽電池セル２の受光面側に配置される封止材４とは異なる分光透過特性であっても構わない。
【００９４】
透光性基板５は、例えば太陽光に対して透明なガラス基板やＰＣ（ポリカーボネート樹脂）などを用いて形成されている。透光性基板５の材質は特に限定されないが、透光性基板５は、一般的な透光性基板と同様、約４００ｎｍ以上約１１００ｎｍ以下の波長の光だけでなく、本発明におけるパッシベーション膜２２で吸収可能な波長の光（例えば約３５０ｎｍ以上約４００ｎｍ以下の波長の近紫外線光）も透過する。
【００９５】
裏面保護シート６は、例えば従来から用いられている耐候性フィルムからなるシート材などを用いることが可能である。耐候性フィルムからなるシート材としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの絶縁性フィルムを用いることが可能である。なお、裏面保護シート６の代わりに例えばガラス基板を用いてもよい。
【００９６】
枠部材７は、絶縁性の端面封止部材８を介して太陽電池パネル３０の縁部の全周を保持している。この端面封止部材８は、止水性および弾力性を有し、太陽電池パネル３０の端面（透光性基板５、封止材４および裏面保護シート６の端面（外周面））と枠部材７との間に配置されている。
【００９７】
枠部材７は例えばアルミニウムなどの金属により形成されており、導電性を有する。枠部材７を例えばアルミニウムにより形成すれば、耐久性を向上させることが可能であるとともに、軽量化することが可能である。枠部材７は、平面的に見て中央部に窓部が形成された矩形状に構成されている。また、枠部材７は図８に示すように、コの字状の断面を有する。
【００９８】
枠部材７は、太陽電池パネル３０の受光面となる透光性基板５の上面５ａよりも上方に位置して太陽電池パネル３０の上面を保持する上面保持部７ａと、裏面保護シート６の裏面よりも下方に位置して太陽電池パネル３０の下面を保持する裏面保持部７ｂと、上面保持部７ａおよび裏面保持部７ｂを接続する側壁部７ｃとを含んでいる。
【００９９】
上記太陽電池モジュール３０１を備えた太陽光発電システムでは、枠部材７は感電などに対する安全性確保のために、図示しない配線等を介して接地されている。また、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位は接続される負荷の状態によって決定されることになるが、本実施形態においては、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなっている場合を想定している。
【０１００】
なお、太陽光発電システムは複数の太陽電池モジュール３０１を備えていてもよい。この場合、全ての太陽電池モジュール３０１において出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位以上となっていてもよいし、１つ（少なくとも１つ）の太陽電池モジュール３０１において出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなっていてもよい。
【０１０１】
本実施形態の太陽電池モジュール３０１では、パッシベーション膜２２の禁制帯幅を例えば約３．５ｅＶ以下にすることによって、パッシベーション膜２２は、封止材４を透過した約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することができる。これにより、図１０に示すように、パッシベーション膜２２において、通常は価電子帯に充満して動けなくなっている電子が禁制帯を越えて伝導帯に励起されるとともに、価電子帯には励起された電子と対をなすように正孔が発生し、この電子および正孔は電界に沿って移動できるようになる。すなわち、パッシベーション膜２２が光を吸収することによる内部光電効果によって、パッシベーション膜２２が電気伝導性の挙動を振舞うことになる。これにより、図１１に示すように、太陽電池セル２の受光面周辺に電界が発生した場合に、封止材４中の電子はパッシベーション膜２２との境界部近傍に集まろうとするが、この電子が実質的にパッシベーション膜２２を通り抜けてシリコン基板２１に到達するような挙動とすることができる。これにより、パッシベーション膜２２と封止材４との境界部近傍に電子が蓄積するのを抑制することが可能となる。パッシベーション膜２２と封止材４との境界部近傍における電子の密度（電荷密度）が減少すれば、パッシベーション膜２２とシリコン基板２１との境界部近傍にかかる電界が小さくなるので、発生した正孔がパッシベーション膜２２の方向に向かう力が小さくなって、発生した正孔はｐ型集電層２１ｃに到達し易くなり、太陽電池セル２から取り出せる出力電流の低下を抑制できる。
【０１０２】
なお、従来のパッシベーション膜では、酸化シリコン膜（禁制帯幅約９ｅＶ）や窒化シリコン膜（禁制帯幅約５〜６ｅＶ）を用いることが多い。禁制帯幅約９ｅＶの酸化シリコン膜は約１４０ｎｍ以下の波長の光しか吸収できず、禁制帯幅約５〜６ｅＶの窒化シリコン膜は約２１０ｎｍ〜約２５０ｎｍ以下の波長の光しか吸収できない。約２５０ｎｍ以下の波長の光は、上記のように一般的な封止材（または大気）により遮られるので、パッシベーション膜まで到達しない。このため、従来の太陽電池モジュールでは、パッシベーション膜の電子を励起することができない。
【０１０３】
第３実施形態のその他の構造は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１０４】
本実施形態では、上記のように、パッシベーション膜２２の禁制帯幅は、封止材４を透過してパッシベーション膜２２に到達する光に含まれる光子エネルギー以下である。これにより、パッシベーション膜２２は、封止材４が透過する光に含まれる光子エネルギーを吸収することができる。パッシベーション膜２２が光子エネルギーを吸収することができるということは、通常は価電子帯に充満して動けなくなっている電子が光により伝導帯に励起されることを意味する。また、電子の励起に伴い価電子帯には正孔が発生する。これにより、伝導帯に移った電子および価電子帯に発生した正孔はキャリアとして電界に沿って移動できるようになる。すなわち、パッシベーション膜２２は絶縁体であるにもかかわらず、パッシベーション膜２２の中に発生したキャリアによって、さも導電体であるかのように電子が通り抜けることができる。したがって、封止材４中からパッシベーション膜２２の受光面側に集まってきた電子を、パッシベーション膜２２との境界部近傍に蓄積させずにシリコン基板２１に通り抜けさせることができる。これによって、パッシベーション膜２２の受光面側（封止材４側）とシリコン基板２１側との間にかかる電位（電界）が小さくなり、その結果、シリコン基板２１で発生した正孔がパッシベーション膜２２側に移動するのを抑制することができるので、太陽電池モジュール３０１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。
【０１０５】
また、パッシベーション膜２２の受光面に電極や導電層を設けてもよい。パッシベーション膜２２の膜質や膜厚がセル面内で均一になっていない場合や、封止材４の分光透過特性が面内で均一でない場合は、パッシベーション膜２２の内部光電効果による導電性が、太陽電池セル面内で一様とならない場合がある。パッシベーション膜２２の受光面に電極や導電層を設けることで、パッシベーション膜２２の受光面における電子の移動も向上する。このため、パッシベーション膜２２の導電効果が小さい領域ができたとしても、パッシベーション膜２２の導電効果がより大きい領域に電子が移動することによって、太陽電池セル面内全域において電子の蓄積を防止することができ、太陽電池モジュール３０１の出力が低下する（発電効率が低下する）のをより抑制することができる。上記の導電層としては、たとえば窒化シリコン膜などに銀などの金属微粒子を混合させて導電性とした膜などが使用できる。この場合には、膜厚および膜質を制御することによって、反射防止機能を持たせることも可能である。このように太陽電池セル２の受光面側に電極や導電層を設ける場合は、太陽電池セル２のシリコン基板２１に入射する光が多少損失することは避けられないが、太陽電池セル面内全域における電子の蓄積を確実に抑制できるので、より確実に太陽電池セル２の出力低下を防止することが可能となる。
【０１０６】
また、上記のように、パッシベーション膜２２の禁制帯幅は約３．５ｅＶ以下である。これにより、パッシベーション膜２２は約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することができる。封止材４には紫外線吸収剤が添加されていて、封止材４は約３５０ｎｍよりも短い波長の光を遮るように構成されている。このため、上記のように、パッシベーション膜２２の禁制帯幅を約３．５ｅＶ以下にすることによって、パッシベーション膜２２は、封止材４が透過する光である約３５０ｎｍ以上の波長の光を吸収することができる。
【０１０７】
また、上記のように、パッシベーション膜２２の禁制帯幅は約３．１ｅＶ以上である。これにより、パッシベーション膜２２は約４００ｎｍよりも長い波長の光を透過することができる。結晶シリコンを用いた太陽電池セル２の相対分光感度特性は、４００ｎｍ以下の波長の光に対してはほとんど感度を有しない。このため、上記のように、パッシベーション膜２２の禁制帯幅を約３．１ｅＶ以上にし、約４００ｎｍよりも長い波長の光を透過するようにパッシベーション膜２２を形成することによって、約４００ｎｍよりも長い波長の光はパッシベーション膜２２で吸収されずシリコン基板２１に到達する。これにより、パッシベーション膜２２により太陽電池セル２の発電効率が低下するのを抑制することができる。
【０１０８】
また、上記のように、パッシベーション膜２２を禁制帯幅が約３．２６ｅＶのたとえばＳｉＣ膜により形成すれば、封止材４が透過する光のうちの約３５０ｎｍ以上約３８０ｎｍ以下の波長の光を、パッシベーション膜２２により、吸収することができる。また、パッシベーション膜２２をＳｉＣ膜などのシリコン化合物により形成することによって、シリコン基板２１上に添加物をドープすることにより、シリコン化合物からなるパッシベーション膜２２を容易に形成することができる。また、シリコン化合物とシリコン基板２１とは格子定数が近いので、シリコン化合物（パッシベーション膜２２）とシリコン基板２１との界面で結晶欠陥が生じるのを抑制することができ、パッシベーション膜としての品質を向上させることができる。
【０１０９】
また、上記のように、パッシベーション膜２２を禁制帯幅が約３．５ｅＶのたとえばＴｉＯ２膜により形成すれば、封止材４が透過する光のうちの約３５０ｎｍ以上約３５４ｎｍ以下の波長の光を、パッシベーション膜２２により、吸収することができる。
【０１１０】
また、上記のように、太陽電池セル２の電位が周囲（枠部材７や太陽電池モジュール３０１の外部）の電位よりも高い場合に、裏面電極型の太陽電池セル２にｎ型のシリコン基板２１を用いると、太陽電池モジュール３０１の出力の低下が発生しやすい。このため、このような組み合わせとなる太陽光発電システムに特に有効である。同様に、太陽電池セル２の電位が周囲（枠部材７や太陽電池モジュール３０１の外部）の電位よりも低く、裏面電極型の太陽電池セル２にｐ型のシリコン基板を用いる場合も太陽電池モジュール３０１の出力の低下が発生しやすいため、本発明が有効となる。
【０１１１】
太陽光発電システムにおいては枠部材７が安全上の理由などにより接地されることが多く、一方で、太陽電池モジュール３０１の発電電力を出力する出力端３ａおよび３ｂの電位は接続される負荷（パワーコンディショナーなど）の仕様や動作状況などによって決定されることが多い。したがって、太陽光発電システムにおいて太陽電池セル２の電位と周囲（枠部材７や太陽電池モジュール３０１の外部）の電位との関係を任意に設定することは困難であることが多い。本実施形態によれば、上記のような太陽電池モジュール３０１の出力の低下が発生しやすい電位関係となる場合であっても、太陽電池モジュール３０１の出力の低下を抑制することが可能となる。
【０１１２】
このことは、太陽光発電システムが複数の太陽電池モジュール３０１を備えている場合に、少なくとも１つの太陽電池モジュール３０１において出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合にも言える。このような構成であっても、出力端の電位が接地電位以上となる太陽電池モジュールは出力が低下するおそれがあるため、少なくとも該当する太陽電池モジュールに本実施形態を適用することで、その太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することが可能となる。
【０１１３】
なお、上記第３実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した第３実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１４】
例えば、上記第３実施形態では、ｎ型のシリコン基板を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型のシリコン基板を用いてもよい。この場合は、枠部材７が接地され、太陽電池モジュール３０１の発電電力を出力する出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以下である場合に、太陽電池モジュール３０１の出力の低下が発生しやすい。このため、太陽電池モジュール３０１の出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以下である場合に特に有効である。
【０１１５】
また、上記第３実施形態では、太陽電池セルが裏面電極型である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池セルを用いた場合であっても、太陽電池モジュールの出力が低下する場合があるので、受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールに本発明を適用しても有効である。
【０１１６】
また、上記第３実施形態では、パッシベーション膜の禁制帯幅を３．１ｅＶ以上３．５ｅＶ以下にした例について説明したが、本発明はこれに限らない。パッシベーション膜の禁制帯幅は、封止材を透過してパッシベーション膜に到達する光に含まれる光子エネルギー以下であれば、３．５ｅＶより大きくてもよい。例えば、封止材が約３５０ｎｍよりも短い波長の光を透過する場合は、パッシベーション膜の禁制帯幅は３．５ｅＶより大きくてもよい。また、約４００ｎｍよりも長い波長の光の一部をパッシベーション膜が吸収しても太陽電池モジュールの出力がほとんど低下しない場合は、パッシベーション膜の禁制帯幅は３．１ｅＶより小さくてもよい。
【０１１７】
また、上記第３実施形態では、枠部材（保持部材）が導電性を有する例について示したが、保持部材は例えば絶縁性部材により形成されていてもよい。このように構成すれば、太陽電池セルの受光面にかかる電界の強度が高くなるのを抑制することができるので、太陽電池モジュールの出力が低下するのをより抑制することができる。また、保持部材は、導電性部材（金属）と絶縁性部材とにより形成されていてもよい。
【０１１８】
また、パッシベーション膜上に反射防止膜を設けてもよい。この場合、反射防止膜はパッシベーション膜よりも小さい厚みに形成されてもよい。また、反射防止膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜または酸化チタン膜など様々な酸化膜により形成することが可能である。また、反射防止膜は、パッシベーション膜と併用して反射防止効果を有する他の膜によっても形成することが可能である。
【０１１９】
また、パッシベーション膜に電極や導電層を設けてもよい。このように構成すれば、パッシベーション膜の膜質や膜厚がセル面内で均一になっていない場合や、封止材の分光透過特性が面内で均一でない場合であっても、太陽電池セル面内全域における電子の蓄積を確実に抑制できるので、太陽電池セルの出力低下をより確実に防止することが可能となる。この場合、パッシベーション膜の上に反射防止膜を設けている場合は、反射防止膜を導電層としてもよい。
【０１２０】
また、上述した実施形態、実施例および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１０１、３０１  太陽電池モジュール
２  裏面電極型太陽電池セル（太陽電池セル）
３ａ、３ｂ  出力端
４、１０４  封止材
４ａ  セル上部分
５、１０５  透光性基板
１０５ｂ  セル上部分
７  枠部材（保持部材）
２１  シリコン基板
２２  パッシベーション膜
２４  ｎ電極
２５  ｐ電極
３０  太陽電池パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に絶縁性のパッシベーション膜を有する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板と、
前記太陽電池セルおよび前記透光性基板の間に配置される第１封止材と、
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に配置される第２封止材と、
を備えた太陽電池パネルを含む太陽電池モジュールであって、
前記第１封止材は、１．３６×１０14Ω・ｃｍ2以上の面積抵抗率を有し、
前記第２封止材は、１．３６×１０14Ω・ｃｍ2未満の面積抵抗率を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１封止材は、８５℃において１．３６×１０14Ω・ｃｍ2以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１封止材は、２３℃において２．９２×１０15Ω・ｃｍ2以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１封止材は、２３℃以上８５℃以下の領域において、面積抵抗率が１．３６×１０14Ω・ｃｍ2以上、６×１０15Ω・ｃｍ2以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記透光性基板が１．３６×１０14Ω・ｃｍ2以上の面積抵抗率を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池セルは、ｎ型のシリコン基板と、前記シリコン基板の裏面に設けられたｎ電極およびｐ電極とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記パッシベーション膜の禁制帯幅は、前記封止材を透過して前記パッシベーション膜に到達する光に含まれる光子エネルギー以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記パッシベーション膜の禁制帯幅は３．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項１１】
前記太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材を備え、
前記保持部材は接地されており、
前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
【請求項１２】
前記太陽電池モジュールを複数備え、
全ての前記太陽電池モジュールの前記保持部材は接地されており、
少なくとも１つの前記太陽電池モジュールにおいて前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
【国際調査報告】
2013089047.tif 000018
2013089047.tif 000019
2013089047.tif 000020
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