(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール内の封止材の熱伝導性を向上させることにより、ホットスポットが発生しても太陽電池セルの発熱を抑え、セルの破損による発電量の低下を防ぐとともに、温度上昇を抑え発電効率の低下を防ぐ。【解決手段】光透過性表面保護部材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、裏面保護部材を積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池モジュールにおいて、前記裏面側封止材に熱伝導率を大きくするためのダイヤモンド粒子または窒化珪素粒子を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性表面保護部材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、裏面保護部材を積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池モジュールにおいて、前記裏面側封止材に熱伝導率を大きくするためのダイヤモンド粒子または窒化珪素粒子を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記粒子の粒径が０より大で６０μｍ以下であ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】
前記粒子が前記裏面側封止材１．０重量部に対して０．４〜４．０重量部混入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の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、放熱性を向上させた太陽電池モジュールに関わる。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用するクリーンな発電技術として、太陽電池が近年注目を集めている。太陽電池には、結晶シリコン、非晶シリコン、化合物半導体、有機色素等、多様な方式が存在する。中でも、結晶シリコン系太陽電池は耐候性、耐久性に優れ、比較的高い光電変換効率を有している。
【０００３】
しかし、屋外に設置された太陽電池モジュールでは、何らかの物体によって太陽電池の一部が陰になってしまい、発電が不十分になると陰になった太陽電池セルが抵抗となり、発熱する。この状態をホットスポットといい、このホットスポットが長く続くと太陽電池セルの破損を招き、発電量が低下してしまう。
【０００４】
また、真夏には太陽電池モジュール内のセル温度が６０〜８０℃位まで上がってしまい、発電効率が低下する。
【０００５】
上記のような、太陽電池モジュールに発生するホットスポットや温度上昇などをふせぐために、特許文献１では太陽電池モジュールの裏面保護部材側に放熱フィンとしての凹凸加工を施すことなどが提案されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような太陽電池モジュールの裏面保護部材側に放熱フィンとしての凹凸加工を施す方法では、一般に多く使われているＥＶＡなどの封止材の熱伝導性が悪いので、封止材部分に熱がこもってしまい、十分な放熱効果が得られない。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュール内の封止材の熱伝導性を向上させることにより、ホットスポットが発生しても太陽電池セルの発熱を抑え、セルの破損による発電量の低下を防ぐとともに、温度上昇を抑え変換効率の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、光透過性表面保護部材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、裏面保護部材を積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池モジュールにおいて、前記裏面側封止材に熱伝導率を大きくするためのダイヤモンド粒子または窒化珪素粒子を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記太陽電池モジュールは前記粒子の粒径が０より大で６０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記太陽電池モジュールは前記粒子が前記裏面側封止材１．０重量部に対して０
．４〜４．０重量部混入されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、前記裏面側封止材（例えばＥＶＡ樹脂は熱伝導率０．１〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）に前記裏面側封止材より熱伝導率が非常に大きいダイヤモンド粒子（熱伝導率１０００〜２０００Ｗ／ｍ・Ｋ）または窒化珪素粒子（熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を含有することにより、前記裏面側封止材の熱伝導率が上がり、熱の放射を迅速に行うことができ、ホットスポットが発生してもセルの発熱を抑え、セルの破損による発電量の低下を防ぐとともに、温度上昇を抑え変換効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。
【００１５】
封止材１０の主材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン；アイオノマー；エチレン―酢酸ビニル共重合体；ポリフッ化ビニル；ポリ塩化ビニル、または、これらの共重合体を用いることができる。
【００１６】
また、封止材１０の主材料には、透明性の高いほかの樹脂を用いることもでき、エチレン―酢酸ビニル共重合体などが好ましく用いることができる。
【００１７】
封止材１０には、透明性を損なわない範囲で強度を高めることを目的として、架橋剤を添加してもよい。架橋剤としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン等が挙げられる。
【００１８】
また、封止材１０には、上記架橋剤の他に架橋反応を促進するための添加剤を添加してもよい。添加剤としては、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアレート等が挙げられる。
【００１９】
また、上記以外にも、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤を添加してもよい。
【００２０】
密着性の向上のために用いられるシランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリクロロプロピルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げられる。
【００２１】
耐光性の向上のために用いられる紫外線吸収剤としては、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、２，４−ジヒ
ドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。
【００２２】
熱安定性の向上のために用いられる酸化防止剤としては、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等が挙げられる。
【００２３】
また、熱伝導性を向上させ、且つ絶縁性、耐電圧性の低下を防ぐため裏面側封止材１２は高熱伝導性且つ、高絶縁性の粒子を含ませる。
【００２４】
熱伝導性の向上のために用いられる粒子としては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化マグネシウム、窒化硼素、ダイヤモンド、酸化ベリリウム等が挙げられる。
【００２５】
また、上記粒子の粒径は０より大で６０μｍ以下であることが望ましい。この粒径の粒子は６０μｍの目を持つ篩を通して得ることができる。粒子が大きすぎると封止材の接着強度が低下してしまう。
【００２６】
さらに、上記粒子は前記裏面側封止材１．０重量部に対して０．４〜２．５重量部混入されていることが望ましい。重量が０．４重量部未満の場合は熱伝導性の向上が見られない、また重量が２．５重量部より大きい場合は封止材の接着強度が低下してしまう。
【００２７】
上記主材料・添加剤を混合し加熱溶融させた樹脂を、Ｔダイ法またはカレンダー法を用いて製膜し、封止材の製造を行う。この製膜工程の中で、熱溶融した状態の樹脂を表面に凹凸パターンが施されているロール（金属またはゴム製）にかけることで、樹脂片面もしくは両面に該ロールの凹凸パターンを転写させ、封止材にエンボス加工を施すことができる。
【００２８】
このときの太陽電池モジュール２０の試作方法について説明する。図１のように光透過性表面保護部材１、受光面側封止材１１、太陽電池セル３、裏面側封止材１２、裏面保護部材２を積層させた積層体を、上蓋側とラミネート室内でそれぞれ真空引き可能なラミネーター内に配置し、ラミネート室内の温度を１２０℃に維持しながら上蓋とラミネート室内の両方で９０秒間真空引きを行い、前記積層体内部を脱気しながら仮圧着した。（真空脱気・仮圧着）
上記仮圧着完了後、ラミネート室内の温度を１５０℃にし、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、該積層体を大気圧により１０分間熱圧着させた。（本圧着）
【実施例】
【００２９】
＜実施例１〜４＞
上記のとおり作製した封止材１０を受光面側封止材１１として使用し、封止材１０に粒径１０μｍのダイヤモンド粒子を封止材１０が１．０重量部に対して０．４重量部、１．０重量部、１．５重量部、２．５重量部混入したものをそれぞれ裏面側封止材１２として使用し、白板ガラス（３ｍｍ厚）を光透過性表面保護部材１として使用し、フッ化ビニルポリマー（３８μｍ厚）を裏面保護部材２として使用し、実施例１〜４の太陽電池モジュール２０を試作した。
【００３０】
＜比較例１、２＞
上記のとおり作製した封止材１０を受光面側封止材１１として使用し、封止材１０に粒径１０μｍのダイヤモンド粒子を封止材１０が１．０重量部に対してそれぞれ０．３重量部、２．６重量部混入したものを裏面側封止材１２として使用し、白板ガラス（３ｍｍ厚）を光透過性表面保護部材１として使用し、フッ化ビニルポリマー（３８μｍ厚）を裏面保護部材２として使用し、比較例１および２の太陽電池モジュール２０を試作した。
【００３１】
＜比較例３＞
上記のとおり作製した封止材１０を受光面側封止材１１として使用し、封止材１０に粒径７０μｍのダイヤモンド粒子を封止材１０が１．０重量部に対して０．４重量部混入したものを裏面側封止材１２として使用し、白板ガラス（３ｍｍ厚）を光透過性表面保護部材１として使用し、フッ化ビニルポリマー（３８μｍ厚）を裏面保護部材２として使用し、比較例３の太陽電池モジュール２０を試作した。
【００３２】
＜比較例４＞
上記のとおり作製した封止材１０を受光面側封止材１１、裏面側封止材１２として使用し、白板ガラス（３ｍｍ厚）を光透過性表面保護部材１として使用し、フッ化ビニルポリマー（３８μｍ厚）を裏面保護部材２として使用し、比較例４の太陽電池モジュール２０を試作した。
【００３３】
上記の実施例１〜４と比較例１〜４の温度、変換効率、及び接着強度を測定した。
【００３４】
＜温度＞
得られた太陽電池モジュールを野外に暴露し温度センサにて温度を測定した。
【００３５】
＜変換効率＞
変換効率は温度が２５℃の時の発電効率を１.００として算出比較した。
【００３６】
＜接着強度＞
フッ化ビニルポリマー／封止材１０間の接着強度は、フッ化ビニルポリマーと封止材１０界面にカッターナイフで剥離きかっけとして切り込みを入れ、フッ化ビニルポリマーを接着強度測定機のチャックに固定し９０°の角度で接着強度を測定した。接着強度測定機としては、ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０）を用いた。測定条件としては、１．５ｃｍ幅の接着強度測定とし、剥離速度は３０ｍｍ／分とした。
【００３７】
表接着強度が、３０Ｎ／１５ｍｍ以上の場合は接着強度が十分であるとみなし「丸印」、３０Ｎ／１５ｍｍに満たない場合は接着強度が不十分であるとみなし「バツ印」とした。
【００３８】
結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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以上の結果より実施例１〜４の構成の封止材１０を用いることで、白板ガラス／封止材１０間の接着強度が良好でかつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑え発電効率の低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、前記裏面側封止材（例えばＥＶＡ樹脂は熱伝導率０．１〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）に前記裏面側封止材より熱伝導率が非常に大きいダイヤモンド粒子（熱伝導率１０００〜２０００Ｗ／ｍ・Ｋ）または窒化珪素粒子（熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を含有することにより、前記裏面側封止材の熱伝導率が上がり、熱の放射を迅速に行うことができ、ホットスポットが発生してもセルの発熱を抑え、セルの破損による発電量の低下を防ぐとともに、温度上昇を抑え発電効率の低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・・光透過性表面保護部材
２・・・・裏面保護部材
３・・・・太陽電池セル
１０・・・封止材
１１・・・受光面側封止材
１２・・・裏面側封止材
２０・・・太陽電池モジュール
【図１】
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