(57)【要約】      （修正有）【課題】  水蒸気バリア性が良好な裏面充填材層を備え、背面保護シートを有さず、白色着色剤等が表面充填材層と太陽電池素子との間にまわりこむことを防止することができ、良好な電気絶縁性を示す太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、上記裏面充填材層の融点が、上記表面充填材層の融点よりも高いことを特徴とする太陽電池モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図１
2006210405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、
前記裏面充填材層の融点が、前記表面充填材層の融点よりも高いことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記裏面充填材層に積層された背面保護シート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】
前記裏面充填材層が、無機化合物からなる白色着色剤を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、
前記表面充填材層と前記裏面充填材層とが、少なくとも一部分で直接接触することにより界面を形成し、前記太陽電池素子の膜厚中心が、前記界面より前記表面充填材層側にあることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融点の異なる表面充填材層および裏面充填材層を用いた太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目され、現在、種々の形態からなる太陽電池モジュールが開発され、提案されている。
一般に、上記の太陽電池モジュールは、例えば、透明前面基板、表面充填材層、光起電力素子としての太陽電池素子、裏面充填材層、および背面保護シート等の順に積層し、次いで、これらを真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等を利用して製造される。
【０００３】
現在、太陽電池素子裏面側の太陽電池モジュール用充填材層を構成する材料としては、その加工性、施工性、製造コスト、その他等の観点から、厚さ１００μｍ〜１５００μｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂が、最も一般的なものとして使用されている。
【０００４】
しかしながら、上記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂からなる充填材層は、水蒸気透過性が高く、湿度の高い環境下で用いた場合等においては、水分が太陽電池素子に到達してしまい、太陽電池素子や電極等に悪影響を与え、劣化、発電効率の低下等を引き起こすという問題が生じる可能性があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、別途水蒸気バリア層を背面保護シート上に形成する技術が開示されている（特許文献１）。しかしながら、この技術では、水蒸気バリア層を形成するための工程が必要となり、太陽電池モジュールを形成する際に手間がかかり、製造コスト面で問題となる場合があった。また、このように背面保護シートは、太陽電池モジュールの機械強度を高める機能の他に、水蒸気透過性の高い上記充填材層の欠点を補う機能を有している。そのため、太陽電池モジュールの必須の構成要素となり、背面保護シートを有さない太陽電池モジュールが望まれる場合に、その製造を行うことが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、上述した背面保護シートを有さない太陽電池モジュールを製造する際には、通常、裏面充填材層に白色着色剤等を添加し、入射光を反射させることによって、発電効率の向上を図るのであるが、このような白色着色剤等を含有する裏面充填材層を用いて、上述したラミネーション法によるモジュール化を試みると、白色着色剤が、表面充填材層と太陽電池素子との間にまわりこみ、太陽電池素子の前面側（入射光側）の一部を覆い、太陽電池素子の発電可能な面積を減少させ、結果として、太陽電池モジュールの発電効率を低下させるという問題があった。
【０００７】
また、背面保護シートを有さない太陽電池モジュールにおいては、モジュール背面側の電気絶縁性を確保し、かつ太陽電池素子の配線電極、取り出し電極等のリード線がモジュール背面側に露出することを防止する必要があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−６１５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、水蒸気バリア性が良好な裏面充填材層を備え、背面保護シートを有さず、白色着色剤等が表面充填材層と太陽電池素子との間にまわりこむことを防止することができ、良好な電気絶縁性を示す太陽電池モジュールを提供することを主目的とする。
【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、本発明においては、透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、上記裏面充填材層の融点が、上記表面充填材層の融点よりも高いことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【００１１】
本発明によれば、上記裏面充填材層の融点が、上記表面充填材層の融点よりも高いため、モジュール作製における圧着の際に、裏面充填材層よりも先に表面充填材層の軟化が起こる。そのため、太陽電池素子が、より表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールを得ることができるという利点を有する。
【００１２】
また、上記発明においては、上記裏面充填材層に積層された背面保護シートを有することが好ましい。背面保護シートを設けることで、機械強度、電気絶縁性、水蒸気バリア性等が向上するからである。
【００１３】
また、上記発明においては、上記裏面充填材層が、無機化合物からなる白色着色剤を含有することが好ましい。上記白色着色剤が入射光を反射し、発電効率の向上を図ることができるからである。
【００１４】
また、本発明においては、透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、上記表面充填材層と上記裏面充填材層とが、少なくとも一部分で直接接触することにより界面を形成し、上記太陽電池素子の膜厚中心が、上記界面より上記表面充填材層側にあることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【００１５】
本発明によれば、上記太陽電池素子の膜厚中心が上記界面より上記表面充填材層側にあることから、裏面充填材層側にはあまり埋め込まれておらず、通常の膜厚を有する裏面充填材層を用いた場合であっても、モジュール背面側の電気絶縁性を確保することができるという利点を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽電池モジュールは、水蒸気バリア性が良好な裏面充填材層を備え、背面保護シートを有さず、白色着色剤等が表面充填材層と太陽電池素子との間にまわりこむことを防止することができ、良好な電気絶縁性を示す太陽電池モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の太陽電池モジュールについて説明する。
【００１８】
本発明の太陽電池モジュールは、透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなるものである。さらに、本発明の太陽電池モジュールは、その特徴により、以下の２態様に大別することができる。すなわち、上記裏面充填材層の融点が上記表面充填材層の融点よりも高いことを特徴とする態様（第１態様）、および上記太陽電池素子の膜厚中心が、上記表面充填材層と上記裏面充填材層とが少なくとも一部分で直接接触することにより形成される界面より、上記表面充填材層側にあることを特徴とする態様（第２態様）である。
【００１９】
１．第１態様
本態様の太陽電池モジュールは、透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、上記裏面充填材層の融点が、上記表面充填材層の融点よりも高いことを特徴とするものである。
【００２０】
本態様においては、上記裏面充填材層の融点が、上記表面充填材層の融点よりも高いため、モジュール作製における圧着の際に、裏面充填材層よりも先に表面充填材層の軟化が起こる。そのため、太陽電池素子が、より表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールを得ることができ、その結果、モジュール背面側の電気絶縁性を充分に確保することができる。さらに、太陽電池素子の配線電極、取り出し電極等のリード線がモジュール背面側に露出することも防止することもできる。また、上記圧着の際に、太陽電池素子が、軟化した表面充填材層を押出すように埋め込まれていくので、表面充填材層と太陽電池素子との間に裏面充填材層が侵入することを抑制することができ、裏面充填材層が白色着色剤等を含有する場合であっても、白色着色剤等のまわりこみを防止することができる。その結果、白色着色剤等が太陽電池素子の前面側（入射光側）の一部を覆うことによる発電効率の低下を防止することができるという利点を有する。また、上記シラン変性樹脂は、水蒸気バリア性が良好なため、背面保護シートを有さない太陽電池モジュールの作製が可能になる。また、上記裏面充填材層は、上記シラン変性樹脂を有しているため、太陽電池素子との密着性に優れ、かつ主鎖がポリエチレンからなるものであることから有害なガスを発生させず、作業環境を悪化させないという利点を有する。
【００２１】
次に、本発明の太陽電池モジュールについて図を用いて詳細に説明する。本発明の太陽電池モジュールは、例えば図１に示すように、透明前面基板１と、表面充填材層２と、配線電極３および取り出し電極４が配置された太陽電池素子５と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層６と、がこの順に積層されてなるものである。本態様においては、上記裏面充填材層６の融点が、上記表面充填材層２の融点よりも高いことから、太陽電池素子３が、より表面充填材層２側に埋め込まれた太陽電池モジュールを得ることができる。その結果、裏面充填材層６側の電気絶縁性を確保することができ、さらに、配線電極３および取り出し電極４の裏面充填材層側部分（配線電極３´、取り出し電極４´）が、太陽電池モジュールの背面側に露出することを防止することができる。
以下、本態様の太陽電池モジュールの各構成について説明する。
【００２２】
（１）裏面充填材層
まず、本態様に用いられる裏面充填材層について説明する。本態様に用いられる裏面充填材層は、太陽電池素子の裏面側に配置され、後述する表面充填材層よりも融点が高く、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなるシラン変性樹脂を含有することを特徴とするものである。
【００２３】
本態様においては、上記裏面充填材層の融点が、後述する表面充填材層よりも高いことから、モジュール作製における圧着の際に、裏面充填材層よりも先に表面充填材層の軟化が起き、太陽電池素子が、より表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールとすることができる。
【００２４】
なお、本態様における融点とは、裏面充填材層等を構成する樹脂が融解し始める温度であり、プラスチックの転移温度測定方法（ＪＩＳＫ７１２１）に準拠した示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求めることができる。なお、その際、融点ピークが２つ以上存在する場合は高い温度の方を融点とする。また、本態様においては、上記裏面充填材層の融点が、表面充填材層の融点よりも高いものであれば、特に限定されるものではないが、中でも両融点の差が５℃以上であることが好ましく、特に１０℃〜３５℃の範囲内であることがより好ましい。
【００２５】
また、このような裏面充填材層の融点としては、表面充填材層の融点よりも高いものであれば、特に限定されるものではないが、具体的には、１３５℃以下であることが好ましく、６５℃〜１３５℃の範囲内であることがより好ましく、７０℃〜１３０℃の範囲内であることがさらに好ましい。上記範囲内であれば、太陽電池モジュール製造時における加工性等に優れるからである。
【００２６】
（ａ）シラン変性樹脂
本態様に用いられるシラン変性樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなるものである。このようなシラン変性樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとラジカル発生剤とを混合し、高温で溶融撹拌し、エチレン性不飽和シラン化合物を重合用ポリエチレンにグラフト重合させることにより得ることができる。
【００２７】
上記重合用ポリエチレンとしては、ポリエチレン系のポリマーであれば特に限定されないが、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、極超低密度ポリエチレン、または直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。また、これらを１種ないし２種以上を用いることもできる。
【００２８】
さらに、上記重合用ポリエチレンとしては、側鎖の多いポリエチレンが好ましい。ここで通常、側鎖の多いポリエチレンは、密度が低く、側鎖の少ないポリエチレンは、密度が高いものである。したがって、密度の低いポリエチレンが好ましいといえる。本態様における重合用ポリエチレンの密度としては、０．８５０〜０．９６０ｇ／ｃｍ３の範囲内が好ましく、より好ましくは０．８６５〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内である。重合用ポリエチレンが側鎖の多いポリエチレン、すなわち密度の低いポリエチレンであれば、エチレン性不飽和シラン化合物が重合用ポリエチレンにグラフト重合しやすくなるからである。
【００２９】
一方、上記エチレン性不飽和シラン化合物としては、上記重合用ポリエチレンとグラフト重合するものであれば特に限定されないが、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、および、ビニルトリカルボキシシランからなる群から選択される少なくとも１種類のものを用いることができる。本態様においては、中でも、ビニルトリメトキシシランが好適に用いられる。
【００３０】
本態様に用いられる裏面充填材層に含まれるエチレン性不飽和シラン化合物の量は、１０ｐｐｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｐｐｍ以上である。上記裏面充填材層は、重合用ポリエチレンと重合させた上記エチレン性不飽和シラン化合物を有することにより、太陽電池素子との良好な密着性を実現するものである。よって、上述した範囲に満たない場合は、太陽電池素子との密着性が不足するからである。また、エチレン性不飽和シラン化合物の量の上限は、４０００ｐｐｍ以下が好ましく、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下である。上限値は、太陽電池素子との密着性の点からは限定されるものではないが、上述した範囲を超えると、太陽電池素子との密着性は変わらずコストが高くなるからである。
【００３１】
また、上記シラン変性樹脂は、上記裏面充填材層中に好ましくは１〜８０重量％の範囲内、さらに５〜７０重量％の範囲内で含有されることが好ましい。この場合も同様に、上記シラン変性樹脂は、重合用ポリエチレンと重合させたエチレン性不飽和シラン化合物を有することにより、太陽電池素子との密着性が付与されるものである。よって、上記太陽電池モジュール用充填材層は、上記のようなシラン変性樹脂を有することにより、太陽電池素子との密着性が高くなる。ゆえに、太陽電池素子との密着性、かつコストの点から、上述した範囲内が好適に用いられる。
【００３２】
さらに、上記シラン変性樹脂は、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。裏面充填材層の成形性、太陽電池素子との接着性等に優れるからである。
また、上記シラン変性樹脂の融点は、１１０℃以下であることが好ましい。加工性等の面から上記範囲が好適である。なお、融点の測定方法としては、上述した方法と同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００３３】
上記シラン変性樹脂に添加するラジカル発生剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−パーオキシ）ヘキシン−３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス−３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシオクトエート。ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシフタレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン−３等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、または、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物等が挙げられる。
【００３４】
上記ラジカル発生剤の使用量は、上記シラン変性樹脂中に０．００１重量％以上含まれることが好ましい。上記範囲未満では、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとのラジカル重合が起こりにくいからである。
なお、本態様に用いられるシラン変性樹脂は、合わせガラス用途にも使用できるものである。合わせガラスは、ガラスとガラスとの間に柔軟で強靭な樹脂等をはさんで加熱圧着して作製されるものであるので、ガラスとの密着性の点から、上記シラン変性樹脂を用いることができる。
【００３５】
（ｂ）添加用ポリエチレン
本態様においては、裏面充填材層が、さらに添加用ポリエチレンを含有することが好ましい。上記シラン変性樹脂はコストが高いため、裏面充填材層が添加用ポリエチレンを含有することが好ましいのである。このような添加用ポリエチレンとしては、上述した「（ａ）シラン変性樹脂」に記載した重合用ポリエチレンに用いられるポリエチレンと同様なものを挙げることができる。本態様においては、上記添加用ポリエチレンが上記重合用ポリエチレンと同一の樹脂であることが特に好ましい。上記シラン変性樹脂はコストが高いため、シラン変性樹脂のみで太陽電池モジュール用充填材層を形成するよりも、シラン変性樹脂と、添加用ポリエチレンとを混合して太陽電池モジュール用充填材層を形成する方が、コスト的に有利であるからである。添加用ポリエチレンの含有量は、上記シラン変性樹脂１００重量部に対し、０．０１重量部〜９９００重量部が好ましく、９０重量部〜９，９００重量部がより好ましい。上記シラン変性樹脂を２種類以上用いる場合には、その合計量１００重量部に対し、添加用ポリエチレンの含有量が上記範囲となることが好ましい。
【００３６】
また、上記添加用ポリエチレンは、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。裏面充填材層の成形性等に優れるからである。
【００３７】
さらに、上記添加用ポリエチレンの融点は、１３０℃以下であることが好ましい。上記裏面充填材層を用いた太陽電池モジュールの製造時における加工性等の面から上記範囲が好適である。
【００３８】
（ｃ）添加剤
本態様に用いられる裏面充填材層は、必要により光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の添加剤を含有していても良い。上記裏面充填材層が、上述したようなシラン変性樹脂を有し、これに光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤を添加することで長期にわたり安定した機械強度、接着強度、黄変防止、ひび割れ防止、優れた加工適性を得ることができる。
上記光安定剤は、上記重合用ポリエチレンおよび上記添加用ポリエチレンに用いられるポリマー中の光劣化開始の活性種を捕捉し、光酸化を防止するものである。具体的には、ヒンダードアミン系化合物、ヒンダードピペリジン系化合物、およびその他等からなる群から選択される少なくとも１種類のものを使用することができる。
【００３９】
上記紫外線吸収剤は、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換し、上記重合用ポリエチレンおよび上記添加用ポリエチレンに用いられるポリマー中の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止するものである。具体的には、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サルチレート系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、ヒンダードアミン系、および、超微粒子酸化チタン（粒子径：０．０１μｍ〜０．０６μｍ）あるいは超微粒子酸化亜鉛（粒子径：０．０１μｍ〜０．０４μｍ）等の無機系等の紫外線吸収剤からなる群から選択される少なくとも１種類のものを使用することができる。
【００４０】
また、上記熱安定剤としては、トリス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）フォスファイト、ビス［２，４−ビス（１，１−ジメチルエチル）−６−メチルフェニル］エチルエステル亜リン酸、テトラキス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）［１，１−ビフェニル］−４，４´−ジイルビスホスフォナイト、および、ビス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジフォスファイト等のリン系熱安定剤；８−ヒドロキシ−５，７−ジ−tert−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンとの反応生成物等のラクトン系熱安定剤を挙げることができる。また、これらを１種または２種以上を用いることもできる。中でも、リン系熱安定剤およびラクトン系熱安定剤を併用して用いることが好ましい。
【００４１】
上記光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の含有量としては、その粒子形状、密度等によって異なるが、裏面充填材層中、０．０１〜５重量％の範囲内が好ましい。
【００４２】
（ｄ）裏面充填材層
本態様に用いられる裏面充填材層は、無機化合物からなる白色着色剤を含有することが好ましい。上記白色着色剤が入射光を反射し、発電効率の向上を図ることができるからである。このような白色着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン等が挙げられ、中でも汎用性の観点から酸化チタンを使用することが好ましい。このような白色着色剤は、後述するように、充填材層用材料を調製する際に添加される。
【００４３】
また、本態様に用いられる裏面充填材層の膜厚は、所望の電気絶縁性、水蒸気バリア性、密着性を付与することができれば、特に限定されるものではないが、具体的には５０〜２０００μｍの範囲内、中でも１００〜１２５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲より薄い場合は、十分な電気絶縁性等を発揮することができず、上記範囲より厚い場合は、コスト面で不利となる場合があるからである。
【００４４】
さらに、上記裏面充填材層を構成する樹脂は、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。裏面充填材層の成形性、太陽電池素子との接着性等に優れるからである。
【００４５】
また、上記裏面充填材層を太陽電池モジュールに用いた場合、ゲル分率が３０％以下、特に１０％以下、中でも０％であることが好ましい。本態様に用いられるシラン変性樹脂は、このように架橋構造を形成しないため、短時間でのシールが可能となり、加熱処理等の後処理が不要となる。また、ゲル分率が上記範囲を超えると、太陽電池モジュール製造時の加工性が低下し、太陽電池素子との密着性が悪くなる可能性があるからである。
【００４６】
なお、「裏面充填材層を太陽電池モジュールに用いた場合のゲル分率」とは、例えば、透明前面基板、表面充填材層、太陽電池素子、裏面充填材層を順次に積層し、次いでこれらを一体として、真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等の通常の成形方法を利用して、各層を一体成形体として太陽電池モジュールを製造した後の裏面充填材層のゲル分率をいう。
このようなゲル分率の測定方法としては、裏面充填材層を１ｇ秤量し、８０メッシュの金網袋に入れる。ソックスレー抽出器内に金網ごとサンプル投入し、キシレンを沸点下において還流させる。１０時間連続抽出したのち、金網ごとサンプルごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の重量比較を行い残留不溶分の重量％を測定し、これをゲル分率とする方法が用いられる。
【００４７】
また、上記裏面充填材層は、太陽電池モジュールに用いた場合、ゲル分率が低いことが好ましい。このため、シラン変性樹脂が架橋構造を形成する必要がない。したがって、架橋剤またはシラノール基の縮合反応を促進させる触媒等は特に必要ないものである。具体的には、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレートといったシリコーンのシラノール間の脱水縮合反応を促進するシラノール縮合触媒が、実質的に含まれていないことが好ましい。ここで、実質的に含まれていないとは、裏面充填材層を構成する樹脂１００重量部に対して、０．０５重量部以下である場合をいう。
【００４８】
また、本態様に用いられる裏面充填材層は、裏面充填材層の厚さ１００μｍあたりの水蒸気透過率が０．９〜９ｇ／ｍ２・ｄａｙであることが好ましく、０．９〜７．５ｇ／ｍ２・ｄａｙであることがより好ましく、０．９〜５．０ｇ／ｍ２・ｄａｙであることが特に好ましい。上記範囲内であれば、水蒸気バリア性が良好な裏面充填材層を得ることができるからである。
【００４９】
ここで、上記裏面充填材層の厚さ１００μｍあたりの水蒸気透過率の値は、樹脂製フィルムが通常有する厚みに対して水蒸気透過率が反比例する性質を利用して算出される値であり、具体的には、裏面充填材層の厚みをｄ（μｍ）とし、水蒸気透過率をＸ（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）、１００μｍあたりの水蒸気透過率をｘ（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）とした場合、
ｘ＝Ｘｄ／１００
で求められる値を用いる。
【００５０】
なお、本態様における水蒸気透過率は、測定温度３７．８℃、湿度９０％ＲＨの条件下で、ＭＯＣＯＮ社製の水蒸気透過率測定装置（ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ：機種名）により測定した値を用いるものである。
【００５１】
さらに、本態様においては、上記裏面充填材層中に、Ｓｉ（珪素）が、重合Ｓｉ量として、８ｐｐｍ〜３５００ｐｐｍ、中でも１０ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍ、特に５０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの範囲内で含有されていることが好ましい。この範囲内で重合Ｓｉ量を含む場合は、太陽電池素子との密着性を良好に保つことができるからであり、またコスト面からも上述した範囲が好適であるといえる。
【００５２】
なお、本態様において、重合Ｓｉ量を測定する方法としては、上記裏面充填材層の樹脂を採取し、加熱燃焼することにより灰化し、その灰分をアルカリ融解し、純水に溶解後定容しＩＣＰ発光分析法（高周波プラズマ発光分析装置：（株）島津製作所製ＩＣＰＳ８１００）により定量を行う方法が用いられる。この際、重合Ｓｉは燃焼することによりＳｉＯ２に変換される。
【００５３】
（ｅ）裏面充填材層の製造方法
次に、本態様に用いられる裏面充填材層の製造方法について説明する。まず、本態様に用いられるシラン変性樹脂の調製方法について説明する。上記シラン変性樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとラジカル発生剤との混合物を、加熱溶融混合し、エチレン性不飽和シラン化合物を重合用ポリエチレンにグラフト重合させることにより得ることができる。
【００５４】
これらの混合物の加熱溶融混合方法としては、特に限定されるものではないが、添加剤については予め添加剤を混練し樹脂に含有させたマスターバッチを主原料に混合し押出し溶融させる方法が望ましい。また、加熱温度は、３００℃以下が好ましく、さらには２７０℃以下が好ましい。上記シラン変性樹脂は、加熱によりシラノール基部分が架橋しゲル化しやすいので、上記範囲で溶融混合するのが好適である。
【００５５】
次に、本態様に用いられる裏面充填材層の形成方法について説明する。上述したようにシラン変性樹脂を加熱溶融混合した後、得られたシラン変性樹脂をペレット化し、再度加熱溶融して押出し加工することも可能であるが、押出し機のホッパー内に上記シラン変性樹脂と、上記添加用ポリエチレンとを混合して投入し、シリンダ内で加熱溶融することも可能であり、コストの点では後者が優れている。
【００５６】
上述したような樹脂を加熱溶融した後、Ｔダイ、インフレなどの既存の方法により、５０〜２０００μｍの厚みのシート状に成形し、太陽電池モジュール用充填材層とすることができる。この際、上記形成用材料のいずれかに上述した白色着色剤を添加することが好ましい。また、再度加熱溶融する際の加熱温度は、３００℃以下が好ましく、より好ましくは２７０℃以下である。上述したように、シラン変性樹脂は加熱によりシラノール基部分が架橋しゲル化しやすいので、上記範囲で樹脂を加熱溶融して押出すことが望ましい。
【００５７】
（２）表面充填材層
次に、本態様の太陽電池モジュールに用いられる表面充填材層について説明する。本態様に用いられる表面充填材層は、後述する透明前面基板と太陽電池素子との間に配置され、上述した裏面充填材層よりも融点が低いことを特徴とするものである。本態様においては、上記表面充填材層の融点が、上述した裏面充填材層よりも低いことから、モジュール作製における圧着の際に、裏面充填材層よりも先に軟化し、太陽電池素子が、より表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールとすることができる。なお、上記表面充填材層の融点の測定方法は、上述した方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５８】
また、本態様に用いられる表面充填材層の融点としては、上述した裏面充填材層の融点よりも低いものであれば、特に限定されるものではないが、具体的には、１３０℃以下であることが好ましく、６０℃〜１３０℃の範囲内であることがより好ましく、６５℃〜１２５℃の範囲内であることがさらに好ましい。上記範囲内であれば、太陽電池モジュール製造時における加工性等に優れるからである。
【００５９】
また、上記表面充填材層に用いられる材料としては、本発明の目的に適う太陽電池モジュールを得ることができるものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上述した裏面充填材層と同様の材料を使用することが好ましい。また、上記表面充填材層に用いられる材料として、一般的な太陽電池モジュールに用いられるエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等を使用することもできる。
【００６０】
（３）太陽電池素子
次に、本態様の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子について説明する。本態様に用いられる太陽電池素子は、光の照射による発電機能を有するものである。このような太陽電池素子としては、光起電力としての機能を有するものであれば特に限定されることなく一般に太陽電池素子として使用されている公知のものを使用することができる。例えば、単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電池素子、シングル結合型もしくはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）等のＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）や銅インジウムセレナイド（ＣｕＩｎＳｅ２）等のＩＩ‐ＶＩ族化合物半導体太陽電池素子などが挙げられる。また、薄膜多結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜微結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜結晶シリコン太陽電池素子とアモルファスシリコン太陽電池素子とのハイブリッド素子等も使用することができる。
【００６１】
また、本態様に用いられる太陽電池素子は、配線電極および取り出し電極を備えるものである。上記配線電極は、光照射により各々の太陽電池素子に生じた電子を集める作用を有するものであり、例えば図１に示すように、太陽電池素子５の表面充填材層側と裏面充填材層側とを連結するように接続される。また、上記取り出し電極は、上記配線電極等により集められた電子を電流として取り出す作用を有するものであり、例えば図１に示される取り出し電極４等を挙げることができる。このような配線電極および取り出し電極としては、一般的な太陽電池モジュールに用いられるものを使用することができる。
【００６２】
（４）透明前面基板
次に、本態様の太陽電池モジュールに用いられる透明前面基板について説明する。本態様に用いられる透明前面基板は、モジュール内部を風雨や外部衝撃、火災などから保護し、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保する機能を有する。このような透明前面基板としては、太陽光の透過性、電気絶縁性を有し、かつ、機械的もしくは化学的ないし物理的強度に優れているものであれば特に限定されるものではなく、一般に太陽電池モジュール用の透明前面基板として用いられている公知のものを使用することができる。例えば、ガラス板、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ（メタ）アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、またはポリエステル系樹脂シートなどが挙げられる。これらの中でも、本態様における透明前面基板としては、ガラス板を用いるのが好ましい。ガラス板は、耐熱性に優れているからである。
【００６３】
（５）太陽電池モジュール
本態様の太陽電池モジュールは、透明前面基板と、表面充填材層と、太陽電池素子と、裏面充填材層と、がこの順に積層されてなるものである。本態様の太陽電池モジュールは、上記部材に加えて、上記裏面充填材層に積層された背面保護シートを有していても良い。このような背面保護シートを有する太陽電池モジュールとしては、例えば、図２に示すように、透明前面基板１と、表面充填材層２と、配線電極３および取り出し電極４が配置された太陽電池素子５と、裏面充填材層６と、背面保護シート７と、がこの順に積層されたものを挙げることができる。本発明においては、背面保護シートを設けることで、機械強度、電気絶縁性、水蒸気バリア性等が向上するからである。このような背面保護シートとしては、特に限定されるものではないが、アルミニウム等の金属板もしくは金属箔、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ（メタ）アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、ポリエステル系樹脂シート、または耐候性フィルムとバリアフィルムとをラミネート積層した複合シート等が挙げられる。また、本態様の太陽電池モジュールは、背面保護シートを有さない場合において良好な電気絶縁性を有することが好ましい。
【００６４】
（６）太陽電池モジュールの製造方法
次に、本態様の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。本態様の太陽電池モジュールの製造方法としては、例えば、透明前面基板、表面充填材層、太陽電池素子、本裏面充填材層等を順次に積層し、次いで、これらを一体として、真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等の通常の成形方法等を挙げることができる。
【００６５】
このようなラミネーション法を用いた際のラミネート温度は、９０℃〜２３０℃の範囲内であることが好ましく、特に１１０℃〜１９０℃の範囲内とすることが好ましい。上記範囲より温度が低いと十分に溶融せず密着性が悪くなる可能性があり、上記範囲より温度が高いと大気中の水蒸気による水架橋が進行しやすくなりゲル分率が大きくなる可能性があるため好ましくない。ラミネート時間は、５〜６０分の範囲内が好ましく、特に８〜４０分の範囲内が好ましい。上記範囲より時間が短いと十分に溶融せず密着性が悪くなる可能性があり、長いと工程上の問題となる場合があり、特に温度や湿度条件次第ではゲル分率の増加の要因となるからである。なお、湿度に関しては、高すぎるとゲル分率の増加につながり、低すぎると密着性を低下させる可能性があるが、通常の大気環境下における湿度であれば特に問題は生じない。
【００６６】
また、上記太陽電池モジュールにおいては、太陽光の吸収性、補強、その他等の目的のもとに、さらに、他の層を任意に加えて積層することができるものである。
【００６７】
また、本態様においては、上記ラミネーション法による加熱圧着の際に、表面充填材層側の加熱温度が、裏面充填材層側の加熱温度よりも高いことが好ましい。上述した裏面充填材層および表面充填材層の融点が近く、融点差があまりない場合等であっても、表面充填材層をより効果的に軟化させることができ、太陽電池素子がより表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールを得ることができるからである。また、このような方法を用いることによって、表面充填材層の融点が裏面充填材層の融点よりも低い場合、表面充填材層の融点と裏面充填材層の融点とが同じ場合、表面充填材層の融点が裏面充填材層の融点よりも高い場合のいずれの場合であっても、太陽電池素子がより表面充填材層側に埋め込まれた太陽電池モジュールを得ることができる。例えば、表面充填材層の融点が裏面充填材層の融点よりも高い場合であっても、表面充填材層側の加熱温度を裏面充填材層側の加熱温度より高くし、表面充填材層をより軟化させて加熱圧着を行うことによって、太陽電池素子がより表面充填材層に埋め込まれた太陽電池モジュールとすることができる。
【００６８】
上記表面充填材層側の加熱温度と上記裏面充填材層側の加熱温度とを異なる温度にする方法としては、特に限定されるものではないが、例えばホットプレート等を用いて、表面充填材層側のホットプレートの加熱温度と、上記裏面充填材層側のホットプレートの加熱温度とを異なる温度にする方法等が挙げられる。
【００６９】
２．第２態様
本態様の太陽電池モジュールは、透明前面基板と、表面充填材層と、配線電極および取り出し電極が配置された太陽電池素子と、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含有する裏面充填材層と、がこの順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、上記表面充填材層と上記裏面充填材層とが、少なくとも一部分で直接接触することにより界面を形成し、上記太陽電池素子の膜厚中心が、上記界面より上記表面充填材層側にあることを特徴とする態様である。
【００７０】
本態様においては、上記太陽電池素子の膜厚中心が上記界面より上記表面充填材層側にあることから、裏面充填材層側にはあまり埋め込まれておらず、通常の膜厚を有する裏面充填材層を用いた場合であっても、モジュール背面側の電気絶縁性を確保することができる。また、上記裏面充填材層は、上記シラン変性樹脂を有しているため、太陽電池素子との密着性に優れ、かつ主鎖がポリエチレンからなるものであることから有害なガスを発生させず、作業環境を悪化させないという利点を有する。さらに、上記シラン変性樹脂は、水蒸気バリア性が良好なため、背面保護シートを有さない太陽電池モジュールの作製が可能になる。
【００７１】
なお、本態様において、「太陽電池素子の膜厚中心」とは、太陽電池素子の断面における膜厚の中心部分を意味するものである。本態様においては、上記太陽電池素子の膜厚中心が、上記表面充填材層と上記裏面充填材層との界面より上記表面充填材層側にある限り特に限定されるものではないが、中でも、上記膜厚中心が、上記表面充填材層と上記裏面充填材層との界面より３０μｍ以上表面充填材層側にあることが好ましく、特に５０μｍ以上表面充填材層側にあることがより好ましい。
【００７２】
また、本態様の太陽電池モジュールに用いられる透明前面基板、表面充填材層、太陽電池素子、裏面充填材層等については、上記特徴を有する太陽電池モジュールを得ることができれば特に限定されるものではないが、例えば、上述した第１態様に記載したものを挙げることができる。
【００７３】
また、本態様の太陽電池モジュールは、上述した部材に加え、上記裏面充填材層に積層された背面保護シートを有していても良い。背面保護シートを設けることで、機械強度、電気絶縁性、水蒸気バリア性等が向上するからである。このような背面保護シートとしては、上述した第１態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００７６】
［実施例１］
（１）シラン変性樹脂の調整
密度０．８９８ｇ／ｃｍ３、融点９０℃の直鎖状低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称する）１００重量部に対し、ビニルトリメトキシシラン２．５重量部、ラジカル発生剤（反応触媒）としてジクミルパーオキサイド０．１重量部を混合し、２００℃で加熱溶融攪拌し、シラン変性樹脂を得た。
【００７７】
（２）裏面充填材層の形成
上記シラン変性樹脂２０重量部、及び、密度０．９１８ｇ／ｃｍ３、融点１１６℃のＬＬＤＰＥ８０重量部に対して、あらかじめ作成した耐候剤マスターバッチ５重量部（ＬＤＰＥ１００重量部に対して、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤３．７５重量部、ヒンダードアミン系光安定化剤３．７５重量部、リン系熱安定化剤０．５重量部を混合して溶融、加工しペレット化したもの）及び、酸化チタンを７０重量％含有する白色マスターバッチ７重量部（東洋インキ社製ＴＥＴ１ＫＡ８６１）を混合したものを裏面充填材層材料とした。φ２５ｍｍ押出し機、３００ｍｍ幅のＴダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２３０℃、引き取り速度１．８ｍ／ｍｉｎで総厚６００μｍの裏面充填材層を得た。得られた充填材層の融点は、９４℃であった。
【００７８】
（３）表面充填材層の形成
一方、上記シラン変性樹脂２０重量部、及び、密度０．８９８ｇ／ｃｍ３、融点９７℃のＬＬＤＰＥ８０重量部に対して、上記同様の耐候剤マスターバッチ５重量部を混合し、上記成膜装置にて引き取り速度１．５ｍ／ｍｉｎで厚さ８００μｍの表面充填材層を得た。得られた充填材層の融点は、８０℃であった。
【００７９】
（３）擬似太陽電池モジュールの作成
太陽電池モジュール作成用の真空ラミネーターの加熱ヒーター上に、厚さ３ｍｍ、大きさ２５ｃｍ□の白板強化ガラス上に上記表面充填材層、表裏にリード線を取り付け電力取り出し可能な配線を施した、厚さ２５０μｍ、大きさ１０ｃｍ□の結晶Ｓｉ太陽電池素子、及び上記裏面充填材層を重ね、１５０℃にて、５分間真空引き後１３分間圧着し、太陽電池モジュールを得た。
【００８０】
［実施例２］
裏面充填材層として、シラン変性樹脂を用いず、密度０．９１８ｇ／ｃｍ３、融点１１６℃のＬＬＤＰＥ８０重量部に対して、あらかじめ作成した耐候剤マスターバッチ５重量部、白色マスターバッチ７重量部を混合してなる材料を用いて、実施例１と同様に６００μｍの裏面充填材層を得た。得られた充填材層の融点は、１１２℃であった。
また、表面充填材層としては実施例１において作成したものを用い、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。
【００８１】
［比較例１］
裏面充填材層として、上記シラン変性樹脂２０重量部、及び、実施例１の表面充填材層で用いた密度０．８９８ｇ／ｃｍ３、融点９７℃のＬＬＤＰＥ８０重量部に対して、上記耐候剤マスターバッチ５重量部、及び、白色マスターバッチ７重量部を混合してなる材料を用いて、実施例１と同様に裏面充填材層を得た。得られた充填材層の融点は８３℃であった。
また、表面充填材層としては実施例１において作成したものを用い、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。
【００８２】
［比較例２］
裏面充填材層としては実施例２において作成したものを用いた。
また、表面充填材層として、シラン変性樹脂を用いず、密度０．８９８ｇ／ｃｍ３、融点９７℃のＬＬＤＰＥ８０重量部に対して、上記同様の耐候剤マスターバッチ５重量部を混合してなる材料を用いて、実施例１と同様に表面充填材層を得た。得られた充填材層の融点は、９５℃であった。
これらの充填材を用い、実施例２と同様にして太陽電池モジュールを得た。
しかしながら、上記方法により得られた太陽電池モジュールは、透明前面基板と表面充填材層との密着力が弱く、初期の状態より剥離が見られた。
【００８３】
［評価］
上記方法により得られた太陽電池モジュールを温度８０℃湿度８５％の環境下に３５００時間放置した後に、太陽電池素子およびリード線の裏面充填材層への埋り込み、およびモジュール背面側へのリード線の露出を調べた。
その結果、実施例１、２の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子およびリード線の裏面充填材層への埋り込み、およびモジュール背面側へのリード線の露出は見られず、良好な外観を維持していた。また、リード線部の錆などの発生もなかった。これらの結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2006210405.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの別の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  …  透明前面基板
２  …  表面充填材層
３、３´  …  配線電極
４、４´  …  取り出し電極
５  …  太陽電池素子
６  …  裏面充填材層
７  …  背面保護シート
【図１】
2006210405.tif 000004
【図２】
2006210405.tif 000005