(57)【要約】【課題】  耐湿性を改善し性能劣化の少ないシングルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池を提供する。【解決手段】  太陽電池モジュールの少なくとも裏面側の保護材を、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルムの表面に環状オレフィンコポリマーを蒸着コーティングして形成した両面受光型太陽電池モジュール。この両面受光型太陽電池モジュールを傾斜架台または垂直に設置して発電させる太陽電池。高耐湿透明樹脂シートを設けることにより、耐湿を向上させ、高耐湿性透明樹脂バックシートが実現できる。また、性能劣化に至る時間を大幅に延長することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの少なくとも裏面側の保護材を、樹脂母材の表面に撥水層を蒸着コーティングして高耐湿透明樹脂シートで形成した両面受光型太陽電池モジュール。
【請求項２】
太陽電池モジュールの少なくとも裏面側の保護材を、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）のフィルムの表面に環状オレフィンコポリマーを蒸着コーティングして形成した両面受光型太陽電池モジュール。
【請求項３】
太陽電池モジュールの表面側の保護材として強化ガラスを設けた請求項１又は２に記載の両面受光型太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の両面受光型太陽電池モジュールを傾斜架台に設置して発電させる太陽電池。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の両面受光型太陽電池モジュールを垂直に設置して発電させる太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面だけではなく裏面からの受光においても発電する両面受光型太陽電池モジュールに係り、特に片側の保護材に透明樹脂シートを用いて軽量化ができ裏面での受光発電が可能な傾斜架台に設置の両面受光型太陽電池モジュール及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受光面が片面の太陽電池が主流であり、裏面のバックシートは太陽電池を通過した光を反射させて変換効率を高めるため、一般的に白色等、非透明樹脂が用いられる。また、太陽電池の劣化を防ぐため、裏面のバックシート内にアルミニウム箔を積層し、高い耐湿性を持たせる方法が取られている。また、建材一体型の分野では、カーテンウォール内に太陽電池を設置する場合には、表面および裏面ともガラスで覆うことが一般的である。
【０００３】
両面受光型太陽電池では、従来の技術として、〔特許文献１〕に記載のように、太陽電池がマトリックス状に配列され、銅薄板等の金属薄板よりなる接続部材により電気的に直列接続され、ＥＶＡ等の透光性且つ絶縁性を有する封止材により表面部材と裏面部材との間に封止された太陽電池モジュールがある。そして、表面部材及び裏面部材としては外寸法１３００mm×８７５mmのガラスを用い、両側から光入射の可能なモジュール構造としていること、裏面部材はガラスに限る必要はなく透光性のプラスチック材料を用いることができ、透光性のプラスチック材料を用いる場合は、水蒸気透過率が２０ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下の材料が好ましいことが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０１１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
両面受光型太陽電池は表面だけでなく裏面からの受光によっても発電するので、表面および裏面共に透明の保護材を用いることが必要である。従来の片面受光型太陽電池に用いられてきた強化ガラスを、表面および裏面の保護材に用いるダブルガラスモジュール構造は、両面受光型太陽電池モジュールを構成する上で有効な構造である。特に、片面受光型太陽電池との発電量差が最も大きくなる垂直設置の両面受光型太陽電池に適用する場合、雹等の落下物に対する太陽電池の保護に適したものである。
【０００６】
しかし、ダブルガラスモジュール構造は、ガラスを少なくとも２枚用いるため質量が重く、太陽電池モジュールの輸送や据付において作業上不利な面がある。また、製造過程においてもダブルガラスモジュール構造では、シングルガラスモジュール構造に比べ、ガラスの重ね合わせ作業が発生する他、太陽電池セルを封止材で封止するラミネーション作業において、封止材の溶解によるセルの流れや気泡の発生が起こる可能性が高く、生産性に劣る面がある。
【０００７】
このため、両面受光型太陽電池をシングルガラスモジュール構造とすることが考えられる。この場合、機能を十分に発揮するためには、両面受光型太陽電池は裏面でも受光することが必要であり、バックシートには透明性を有する高透過率の樹脂シートが用いられる。しかし、従来の透明フッ素樹脂フィルム等の樹脂シートでは、耐湿性に劣り、水分吸収に伴う太陽電池セルの性能劣化の問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、耐湿性を改善し性能劣化の少ないシングルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、耐湿性を改善し性能劣化の少ない両面受光型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の両面受光太陽電池は、片面あるいは両面を耐湿性の高い透明樹脂シートで保護したものである。透明性に優れ、高耐湿性の透明樹脂シートは、ポリエチレンテレフタレートフィルムに環状オレフィンコポリマーをコーティングしたものである。また、透明樹脂シートを用いた両面受光型太陽電池モジュールを、傾斜架台に設置したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高耐湿透明樹脂シートを設けることにより、耐湿を向上させ、高耐湿性透明樹脂バックシートが実現できる。また、性能劣化に至る時間を大幅に延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
両面受光型太陽電池モジュールは、表面および裏面からの受光を得るため保護材には透明性が要求される。また両面受光型太陽電池モジュールは垂直に設置することにより、片面受光型太陽電池モジュールに比べ年間発電電力量が約１.３ 倍多く発電することが知られている。
【００１３】
本発明の一実施例を図１から図５により説明する。図１は、本実施例の太陽電池セルの構造を示す縦断面図、図２は、太陽電池セルのグリッド状電極を示す平面図、図３は、片面に透明のバックシートを適用したシングルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池の縦断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施例の太陽電池セル１０は、シリコン基板１の表側の面にリン拡散によるｎ+ 層２を、裏側の面にボロン拡散によるｐ+ 層３を形成している。このｎ+ 層２とシリコン基板１のｐ層とでｐｎ接合を形成し、裏側の面側のｐ+ 層３がＢＳＦを形成している。ｎ+ 層２及びｐ+ 層３の上には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）４を形成している。このｎ+ｐｐ+ＢＳＦ構造の拡散基板に、表側の面に（−）電極である、おもて電極５と、裏側の面に（＋）電極である裏面電極６とを形成している。
【００１５】
図２に示すように、太陽電池セルのグリッド状電極は、バスバー電極８とフィンガー電極９とを備え、幅の広いバスバー電極８から、幅の狭いフィンガー電極９が延在している。
【００１６】
図３に示すように、太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０を封止材１２で封止しており、封止材１２の表面には保護材として強化ガラス１１が設けられ、裏面には保護材として樹脂母材１３と撥水層１４で構成される高耐湿透明樹脂シートが設けられている。樹脂母材１３には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルムを用い、この表面に撥水層１４として環状オレフィンコポリマーを蒸着コーティングして高耐湿透明樹脂シートを形成している。
【００１７】
ここで、封止材１２で太陽電池セル１０を封止する際のラミネーション過程で実施される加熱による損傷を防止するため、撥水層１４に使用する環状オレフィンコポリマーは、ガラス転移温度が１３０〜１５０℃であるものを選定している。また、光線透過率は９０％以上となるように設定するのが望ましい。コーティングの厚さが厚すぎるとラミネーション時の熱膨張により線膨張係数の異なる樹脂母材１３を変形させてしまうので、熱変形は樹脂母材１３側で主として生じるように厚さ３μｍ程度にすると良い。また、コーティング面内の厚さ分布の差が大きいと熱変形時に亀裂を生じさせることがあり、一様にコーティングさせるのが好ましい。
【００１８】
また、樹脂母材１３に用いるポリエチレンテレフタレートは、透湿度が小さい程良いが材料の性質上透湿度には限界があり、光線透過率が９０％以上のものを使用することが好ましい。バックシートの母材は、厚さを１００μｍ以上とし、ラミネーション時に封止材が溶解した際、バックシートの外観形状が損なわれないようにしている。
【００１９】
この構成により、表面側の保護材である強化ガラス１１からの入射光１５と裏面側の保護材である高耐湿透明樹脂シートからの入射光１６が受光でき、両面受光型太陽電池が実現できる。また、太陽電池モジュールを垂直に設置した時の降雹等の落下物による損傷を防止し、落下物等から保護が行える。
【００２０】
表面側に強化ガラス１１を設ける必要がない使い方ができる場合は、表面側の保護材として樹脂母材１３と撥水層１４で構成される高耐湿透明樹脂シートを設けてもよい。この場合も樹脂母材１３には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルムを用い、この表面に撥水層１４として環状オレフィンコポリマーを蒸着コーティングして高耐湿透明樹脂シートを形成する。
【００２１】
表面側に強化ガラス１１を設け、裏面側の保護材として本実施例の高耐湿透明樹脂シートを設けた太陽電池モジュール２０と、表面側に強化ガラス１１を設け、裏面側の保護材として従来の透明フッ素樹脂シートを設けた太陽電池モジュール２１を製作し、高温，高湿度で比較試験を行った。この試験では恒温槽を用い、温度は８５℃、湿度は８５％に設定して太陽電池モジュール２０，２１を入れ、太陽電池モジュール２０，２１それぞれについて時間経過と電気性能の関係を測定した。
【００２２】
図４及び図５は、その試験結果を示す図で、図４は、表面側の出力変化特性を、図５は、裏面側の出力変化特性を示している。電気性能が初期値の９５％に低下した経過時間を比較すると、図４に示すように、表面側では太陽電池モジュール２０の方が、約５.８ 倍時間経過が長く、図５に示すように、裏面側でも太陽電池モジュール２０の方が、約7.1倍時間経過が長かった。
【００２３】
このように、本実施例の高耐湿透明樹脂シートを設けることにより、耐湿を向上させ、高耐湿性透明樹脂バックシートが実現できる。また、性能劣化に至る時間を大幅に延長することができる。
【００２４】
両面受光型太陽電池は垂直に設置する他、片面受光型太陽電池と同様に傾斜架台に設置しても良い。両面受光型太陽電池は裏面からの受光によっても発電するので、地面に対し例えば３０°の傾斜角を設けて設置することにより、地面の反射光や散乱光を裏面に受けて発電するので、片面受光型太陽電池より多くの発電量を得ることができる。ダブルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池を傾斜架台に設置することが可能であるが、重量が重いため傾斜架台が大きくなる。本実施例のシングルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池は、軽量化できるので、特に大面積の土地に太陽電池モジュールを敷き詰め、大容量の太陽光発電システムを建設する場合、傾斜架台を小型にでき、その結果、太陽電池モジュールを多く設置できるため、発電量を多くできる。また、建設作業性や生産性も向上できる。
【００２５】
また、垂直設置に用いられるダブルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池に比べ、片側の保護材をガラスではなく透明樹脂シートを用いたシングルガラスモジュールは、裏面からの受光による発電機能を損なうことなく、かつ軽量である他、低コストでの製造が可能であり、両面受光型太陽電池モジュールの傾斜架台設置方式での太陽光発電システムへの適用を大きく拡大させるものである。また、高効率の両面受光型太陽電池モジュールの適用範囲が増大し、自然破壊を防止する大規模な太陽光発電システムを実現することが可能となり、二酸化炭素の発生しない自然エネルギーを得ることで地球環境保護に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である太陽電池セルの構造を示す縦断面図。
【図２】太陽電池セルのグリッド状電極を示す平面図。
【図３】片面に透明のバックシートを適用したシングルガラスモジュール構造の両面受光型太陽電池の縦断面図。
【図４】高温高湿度の試験による表面側の出力変化を示す図。
【図５】高温高湿度の試験による裏面側の出力変化を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１０…太陽電池セル、１１…強化ガラス、１２…封止材、１３…樹脂母材、１４…撥水層、１５…表面入射光、１６…裏面入射光。
【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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