(57)【要約】【課題】変換効率を上げるために紫外領域の波長の光も光電変換に利用する検討が行われている。裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールにおいても、紫外領域の光を有効活用しながら、かつ長期信頼性を保つ構造が求められてきた。【解決手段】受光面側封止材中に含まれる封止材用紫外線吸収剤の量を減らすことで裏面電極型太陽電池セルへ到達する紫外領域の光の量を増やし、かつ配線シートを構成する基材層の受光面側に紫外線吸収剤又は紫外線反射剤を含む層を配置する。このような構造とすることで、変換効率が高く、長期信頼性に優れた裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光側から表面保護層、受光面側封止材層、裏面電極型太陽電池セル、配線シート、裏面側封止材層、裏面保護層をこの順に有する太陽電池モジュールであって、
前記配線シートは、受光面側から配線層と接着剤層と基材層とを有し、
前記受光面側封止材層に、０．０１重量％以下の封止材用紫外線吸収剤を含み、
前記配線シートの前記基材層の受光面側に紫外線吸収剤又は紫外線反射剤を含む層を有することを特徴とする裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記配線シートの前記接着剤層に前記紫外線吸収剤又は紫外線反射材を含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾエート系、サリチル酸系、シアノアクリレート系紫外線吸収剤から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記裏面保護層は受光面側に紫外光吸収層あるいは紫外光反射層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池セルを用いた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、裏面電極型セルを用いた太陽電池モジュール、特に配線シート付裏面電極型セルを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境への負荷低減が重要視される中、太陽光エネルギを直接電気エネルギに光電変換する太陽電池へ大きな期待が寄せられている。太陽電池セルにはさまざまな種類があるが、結晶シリコン系の太陽電池セルを、受光面側保護材と裏面保護材との間に封止した太陽電池モジュールが広く用いられている。中でも、変換効率の高い配線を裏面側にのみ配した裏面電極型太陽電池セルを用い、配線シートで太陽電池セル間を接続した太陽電池モジュールが実用化されている。  また、一般的に太陽電池モジュールでは、封止材や裏面保護部材の紫外線による劣化を抑止するため、紫外線吸収剤を混入した封止材が用いられている。しかしながら、紫外線吸収剤を入れた封止材を受光面側に用いると、紫外領域の光を有効活用できないという問題があった。結晶シリコン系の太陽電池セルは、太陽光に含まれる紫外領域である波長４００ｎｍ以下の光にも感度を有するが、太陽電池セルに到達する前に、封止材に入れた紫外線吸収剤で吸収されるためである。そこで、封止材や裏面保護部材の紫外線による劣化を抑止し、かつ変換効率がより高い太陽電池モジュールの検討が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１には、太陽電池セルの受光面側に波長変換層である封止材を配置した太陽電池モジュールや、受光面側封止材の受光面側又は太陽電池セル側に波長変換層を配置した太陽電池モジュールが開示されている。紫外領域の波長の光を吸収し、太陽電池が高い感度を示す長波長の光に変換する波長変換層を配置することで、紫外線による封止材の劣化を防止するとともに、太陽電池セルの変換効率を向上させるものである。
【０００４】
また特許文献２には、受光面側の有機高分子樹脂（本発明における封止材）に含まれる紫外線吸収剤の濃度を０．００１重量％以下とし、かつ非受光面側の有機高分子樹脂に、受光面側の有機高分子樹脂よりも高濃度の紫外線吸収剤を含有する構造が開示されている。このような構造とすることにより、ある程度の太陽電池セルへの紫外領域の光の入射量を確保しながら、受光面側の有機高分子樹脂の紫外線による黄変（劣化）を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０２２４３号公報
【特許文献２】特許第４８９０７５２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、特許文献１に開示された構造は、波長変換材料の拡散により、波長変換層の効果が次第に低下する現象がみられ、長期信頼性の点で問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示された構造は、配線シート付裏面電極セルを用いた太陽電池モジュールにおいては、配線シートへの紫外線量を十分に減らすことはできないため、配線シートの基材が紫外線より劣化するという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題を解決すべく創案されたもので、その目的は変換効率が高く、長期
信頼性にすぐれた裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の裏面電極型太陽電池モジュールは、受光側から表面保護層、受光面側封止材層、裏面電極型太陽電池セル、配線シート、裏面側封止材層、裏面保護層をこの順に有する太陽電池モジュールであって、配線シートは、受光面側から配線層と接着層と基材層とを有し、受光面側封止材層に、０．０１重量％以下の封止材用紫外線吸収剤を含み、配線シートの基材層の受光面側に紫外線吸収剤又は紫外線反射剤を含む層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、変換効率が高く、長期信頼性にすぐれた裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る裏面電極型太陽電池セルの平面模式図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る配線シートの平面模式図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの受光面側から見た模式図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［実施形態１］
実施形態１に係る太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。
【００１４】
図１は、本実施形態の裏面電極型太陽電池セルの平面模式図であり、図２は、配線シートの平面模式図である。図１に示すように、裏面電極型太陽電池セル１６の裏面側に、第一導電型電極１６１ａと第二導電型電極１６１ｂを交代に配置している。図２に示すように、配線シート１３の基材１３３の受光面側に配線層１３１を配置している。配線層１３１は、第一導電型配線層１３１ａと第二導電型配線層１３１ｂとから構成され、それぞれは電気的に分離されている。基材１３３は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）からなる樹脂フィルムであり、配線１３１は銅箔である。基材１３３の材料はＰＥＴに限定されるものではなく、ＰＥＮ等の他の樹脂材料を用いてもよい。また、配線１３１も銅に限定されるものではなくアルミニウム等の金属材料を用いてもよい。図２中への記載は省略したが、配線１１と基材１３３とは接着剤層により貼りあわせられている。
【００１５】
図３は、本実施形態の太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図、図４は断面模式図、図５は受光面側からみた平面模式図である。尚、裏面電極型太陽電池セルの光入射
側を受光面側とし、受光面の反対側を裏面側とした。
【００１６】
図３、４及び５に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１０は、表面保護層１８、受光面側封止材層１７、裏面電極型太陽電池セル１６、配線シート１３、裏面側封止材層１２、裏面保護層１１を有する。配線シート１３は、配線層１３１、接着剤層１３２、基材層１３３よりなる。太陽電池モジュール１０の周縁部にフレーム１９を配置し、太陽電池モジュール１００とした。受光面側から見た際に視認できる複数配置した裏面電極型太陽電池セルの隙間を、セル間エリア１３４とした。
【００１７】
また、これらの図においては記載を省略しているが、太陽電池モジュールは、正極側と負極側の２個の引出し電極を有しており、それぞれの引出し電極の一端は太陽電池セルと電気的に接続し、引き出し電極の逆側の一端は端子ボックスに電気的に接続した。
【００１８】
太陽電池モジュール１０として十分な出力電力を得るために、複数の裏面電極型太陽電池セル１６を配線シート１３の配線層１３１を用いて直列に接続している。より詳しくは、裏面電極型太陽電池セル１６の裏面側に配置されている第１導電型電極１６１ａと第二導電型電極１６１ｂそれぞれを、導電性接着層１５を介して、配線シート１３の配線層である第一導電型配線層１３１ａと第二導電型配線層１３１ｂとに接続した。さらに、導電性接着層１５に隣接して絶縁性樹脂層１４を配置した。交互に配置した第１導電型電極１６１ａと第二導電型電極１６１ｂとの短絡を防止するためである。
【００１９】
受光面封止層１７の封止材用紫外線吸収剤の量を減らし、配線シート１３を構成する接着剤層１３２に紫外線吸収剤を混入させた。本実施形態においては、受光面封止層１７に０．００８重量％の紫外線吸収剤を入れ、接着剤層１３２としてウレタン系の接着剤にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を混入させた。
【００２０】
受光面封止層１７の封止材用紫外線吸収剤を０．０５重量％から０．００８重量％へ減らしたことにより、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面側に到達する紫外領域の光量を増やすことが可能となり、短絡電流値が１〜１．５％向上した。有意差が確認できるほど短絡電流値を向上させるためには、封止材用紫外線吸収剤は０．０１重量％以下とすることが望ましい。
【００２１】
また、接着剤層１３２に紫外線吸収剤を混入させることにより、基材層１３３に入射する紫外線量を減らすことができるため、長期間にわたり配線シート１３を構成する基材層１３の黄変を防ぐことが可能となった。基材層１３３に紫外線吸収剤を混入した場合、接着剤層１３２の紫外線劣化が発生することがあるため、このように接着剤層１３２に紫外線吸収剤を混入させることが望ましい。
【００２２】
さらに、裏面電極型太陽電池セル１６の短絡電流値低下、太陽電池モジュールの意匠性低下を防ぐことも可能となった。基材層１３３が黄変による、太陽電池セルの裏面側からの反射光取り込み量低下、基材層１３３の黄変を反映したセル間エリア１３４の黄変による太陽電池モジュールの意匠性低下を防ぐことができるからである。
【００２３】
本実施形態においては、有機系の紫外線吸収剤である波長３４０ｎｍから４００ｎｍの間に吸収極大を有するベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を用いた。ほぼ同じ吸収極大を有するトリアジン系紫外線吸収剤を用いてもよい。また、波長３５０ｎｍから４００ｎｍの間に吸収極大を有するベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤又はトリアジン系紫外線吸収剤を用いても良い。具体的には、ＢＡＳＦ社の、ＴＩＮＵＶＩＮ３２６、ＴＩＮＵＶＩＮ２３４、ＴＩＮＵＶＩＮ３２９、ＴＩＮＵＶＩＮ４７９、ＴＩＮＵＶＩＮ１５７７を好ましく用いることができる。なかでも特にＴＩＮＵＶＩＮ３２６が好ましい。また、ベンゾ
フェノン系、ベンゾエート系、サリチル酸系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤を用いても良い。紫外線吸収剤は１種類のみ混入するのではなく、複数種類を混合して混入してもよい。
【００２４】
尚、本実施形態においては裏面側封止材層１２に、０．０５重量％の封止材用紫外線吸収剤を混入させている。接着剤層１３２で吸収されなかった紫外線の影響により、裏面保護層１１が劣化することを防ぐためである。
【００２５】
次に、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
【００２６】
裏面電極型太陽電池セル１６の裏面側に形成された第一導電型電極１６１ａ、第二導電型電極１６１ｂ上に、導電性接着層１５をスクリーン印刷により形成した。導電性接着層１５を仮硬化させた後、第一導電型電極１６１ａと第二導電型電極１６１ｂとの間に、絶縁性樹脂層１４をスクリーン印刷により形成した。
【００２７】
その後、配線シート１３上に裏面電極型太陽電池セル１６を載置した。裏面電極型太陽電池セル１６の第一導電型電極１６１ａは、導電性接着層１５を介して、配線シートの第一導電型配線１３１ａに電気的に接続される。また、第二導電型電極１６１ｂは、導電性接着層１５を介して、配線シートの第一導電型配線１３１ｂに電気的に接続される。さらに、隣接する裏面電極型太陽電池セル同士は、配線シートの配線と通じて直列に接続される。
【００２８】
表面保護層１８、受光面側封止材層１７、配線シート１３付裏面電極型太陽電池セル１６、裏面側封止材層１２、裏面保護層１１をこの順に重ね、ラミネータで加熱圧着することで封止し、太陽電池モジュール１０とした。さらに、図５に示したように、太陽電池モジュール１０の周縁部にフレーム１９を勘合させフレーム付太陽電池モジュール１００とした。フレーム１９を用いることで、太陽電池モジュールの強度をあげることができる。
【００２９】
［実施形態２］
実施形態２に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。実施形態１と異なる点は、接着剤層に紫外線吸収剤を混入するのではなく、接着剤層と基材層との間に紫外線吸収剤を含む紫外線吸収剤混入層を配置したことである。実施形態１と同じ部分についての詳細説明は省略する。
【００３０】
図６は、本実施形態の太陽電池モジュールの構成部材を示す断面模式図である。図６に示すように、本実施形態の太陽電パネル２０は、受光面側から表面保護層、受光面側封止材層、裏面電極型太陽電池セル、配線層２３、裏面側封止材層、裏面保護層を配置してなる。配線シート２３は、配線層２３１、接着剤層２３２、紫外線吸収剤混入層２３５、基材層２３３からなる。紫外線吸収剤混入層２３５は、基材層２３３であるＰＥＴフィルムに樹脂層をコーティングすることにより形成した。基材層２３３に紫外線吸収剤混入層２３５をコーティングした層として、例えば東レ株式会社製の５０ＭＸ５０Ｕ１を用いることができる。紫外線吸収剤混入層２３５は、基材層２３３よりも受光面側にあるため、基材層２３３への紫外線入射を防ぐことが可能となり、基材層２３３の紫外線劣化を防ぐことが可能となる。接着剤層２３２の紫外線劣化を防ぐことはできないが、接着剤層２３２と基材層２３３との適合性を確認する必要がないという点で利点を有する。
【００３１】
［実施形態３］
実施形態３に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。実施形態１と異なる点は、裏面側封止材層に混入する紫外線吸収剤の量を減らした点である。実施形態１と同じ部分についての詳細説明は省略する。
【００３２】
図７は、本実施形態の太陽電池モジュールの構成部材を示す模式図である。図７に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール３０は、受光面側から、表面保護層、受光面側封止材層３７、裏面電極型太陽電池セル、配線シート、裏面側封止材層３２、裏面保護層３１を配置してなる。
【００３３】
受光面側封止材層３７に混入する封止材用紫外線吸収剤の量と同じ０．００８重量％の封止材用紫外線吸収剤を裏面側封止材層３２に混入した。さらに、裏面保護層３１として、受光面側に紫外線反射剤をコーティングした層を用いた。
【００３４】
受光面側封止材層３７と裏面側封止材層３２の紫外線吸収剤の割合を同じとすることにより、太陽電池モジュールを長期間にわたり高い変換効率を維持することが可能となった。受光面側封止材層３７の紫外線吸収剤の割合を、裏面側封止材層３２の割合よりも小さくした場合、裏面側封止材層３２から受光面側封止材層３７へ紫外線吸収剤が移動し、太陽電池モジュールの周辺部において、裏面電極型太陽電池セルへの紫外線入射量が減るという問題があった。受光面側と裏面側の混入割合を同じとすることで、移動を防ぐことが可能となり、長期間にわたる太陽電池モジュールの高い変換効率を維持することが可能となった。
【００３５】
裏面保護層３２の受光面側にコーティングする紫外線反射剤としては、酸化チタンを用いた。裏面保護層３２への紫外線入射量をおさえることが可能となり、裏面保護材３２の紫外線劣化を防ぐことが可能となった。紫外線反射剤は酸化チタンに限定されるものではなく、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸塩、水酸化カルシウム、シリカ、タルク等を用いることができる。
【００３６】
裏面側保護層３２の受光面側には紫外線吸収剤をコーティングしてもよい。また、裏面側保護層３２の受光面側だけでなく裏面側にも紫外線反射剤をコーティングしてもよい。このような構造とすることにより、太陽電池モジュールの裏面側からの紫外線による劣化を防ぐことができる。
【００３７】
［実施形態４］
実施形態４に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。実施形態１と異なる点は、配線シートを構成する接着層に紫外線反射顔料を含有させた点である。実施形態１と同じ部分についての詳細説明は省略する。
【００３８】
図８は、本実施形態の太陽電池場ネルの構成部材を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール４０は、受光面側から、表面保護層、受光面側封止材層、裏面電極型太陽電池セル、配線層シート、受光面側封止材層、裏面保護層を配置してなる。配線層シートは、配線層、接着剤層４３２、基材層からなり、接着剤層には、紫外線反射剤を混入している。紫外線反射剤として、酸化チタンを用いた。紫外線反射剤は酸化チタンに限定されるものではなく、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸塩、水酸化カルシウム、シリカ、タルク等を用いることができる。配線シートを構成する接着剤層４３２に紫外線反射剤を混入することにより、接着剤層４３２で紫外線を反射し、基材層の紫外線による劣化を抑制することが可能となった。
【００３９】
以上、実施形態１から実施形態４について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した４つの実施形態それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４０】
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となる
ものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０、２０、３０、４０  太陽電池モジュール
１１、３１  裏面保護層
１２、３２  裏面側封止材層
１３、２３  配線シート
１３１、２３１  配線層
１３１ａ  第一導電型配線層
１３１ｂ  第二導電型配線層
１３２、２３２、４３２  接着剤層
１３３、２３３  基材層
１３４  セル間エリア
２３５  紫外線吸収剤混入層
１４  絶縁性樹脂層
１５  導電性接着層
１６  裏面電極型太陽電池セル
１６１ａ  第一導電型電極
１６１ｂ  第二導電型電極
１７、３７  受光面側封止材層
１８  表面保護層
１９  フレーム
１００  フレーム付太陽電池モジュール
【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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