(57)【要約】      （修正有）【課題】設置環境に依存することなく、稼働２０年間の発電劣化率のゼロ保証を可能とする発電劣化率ゼロ太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】カバーガラス３と発電素子２の間にEVA封止材でサンドイッチしたエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムからなる複合充填材７を適用することによって、ナトリウムイオンのシリコン素子への通過を完全に阻止することを発見した。本発明は、太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気量に相関なく、経年劣化、デラミネーション発電劣化、PID劣化の劣化3モードを完全に防止できる。また、モジュール内で、EVA封止材の劣化により発生する酢酸をモジュールエッジ部に揮発できる通路を設けることにより、酢酸揮発機能を有するモジュール構造とし、インターコネクタとセルとのはんだ剥がれの可能性の一切を排除した太陽電池モジュールを発明した。【選択図】図４
2019216144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールのスーパーストレート構造において、（Ａ）フィルム厚み３０μｍから５０μｍからなるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを（Ｂ）厚み２００μmから５００μmのエチレン酢酸ビニル共重合体シートで挟まれた層構造からなる充填材（Ａ／Ｂ／Ａ）をカバーガラスと結晶系シリコン素子の間に適用し、水蒸気透過性が１．１ｇ/day以上３．０g/dayであるバックシートからなる太陽電池モジュールであって、−１０００Ｖ印加で８５℃・８５％ＲＨの恒温槽で、１０００時間加速劣化試験；PID試験において、発電劣化率が０〜２％である発電劣化率ゼロの太陽電池モジュール
【請求項２】
エチレン酢酸ビニル共重合体シートの大きさがカバーガラスの外周の端に対して、３ｍｍから８ｍｍ小さいサイズである特許請求項第1の発電劣化率ゼロの太陽電池モジュール
【請求項３】
ガラス転移温度が７０℃〜８２℃であり、カバーガラスの外周に対して、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの大きさがカバーガラスの外周の端から３ｍｍから８ｍｍ小さくカットして、充填材（Ｂ）の層になる特許請求項第一の発電劣化率ゼロ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、実フィールドにおける太陽電池モジュールの発電劣化率が極めて小さく、ほぼゼロの状態を２０年間保証できる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの研究開発の方向には3つある。ひとつは、太陽電池の発電効率の向上である。多結晶系、単結晶系における発電効率の高効率化として、PERC技術やN型による両面発電、また、ヘテロジャンクション構造による製品化である。また、Agフィンガー電極の本数やインターコネクタ本数の増加による発電効率の高効率化が行われている。さらにまた、シリコンセルのハーフ化により、発電効率の向上が図れるので今後主力になりつつある。
【０００３】
二つ目は、太陽電池モジュールの信頼性向上技術の検討である。発電保証期間をこれまでの２０年から２５年とする製品が多くなっている。さらに、太陽電池モジュールのバックシートをガラスに置き換え、所謂、ガラス/ガラスタイプにより、３０年保証する製品も出現してきている。
【０００４】
三つ目は、太陽電池モジュールの製造原価の低減である。製品価格は経験曲線に従って低下しており、適用するBOMの調達原価低減と製造コスト低減が進められている。
BOM調達コスト低減は、その大量の発注と使用する品種の絞り込みによる。一方、製造原価低減は、発電素子の発電効率の向上によるW当たりの単価低減とラミネータ―工程でのプレス加工時間短縮による生産量向上が主として行われている。
【０００５】
太陽電池モジュールの長期信頼性向上の技術は、太陽電池の原価低減と背反関係になることが多く、その方向性が定まっていないのが現状である。近年、紫外線を積極的に取り入れて発電性能向上によるW単価低減の取り組みが行われている。所謂、高透明EVA（エチレン酢酸ビニル共重合体）は、耐光安定剤としては必須である紫外線吸収剤を添加せず、そのため、＋1〜２W向上する。しかし、封止材の劣化は極めて早く、EVA封止材劣化により発生する酢酸量の増加が助長され、発電劣化速度が速まっている。また、ラミネータ工程のプレス時間の短縮化によるコストダウンも行われている。EVAの架橋反応が不充分のまま生産を終了すると残留の有機過酸化物により、実フィールドでの稼働で、EVA封止材劣化が加速されることが知られている。
このように発電劣化率の低減と太陽電池モジュールのコストダウンの両立が成立しないまま、コストダウンが優先しての開発が進行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】太陽電池モジュールの発電劣化率低減技術に関する文献や特許は多く存在する。特開２０１４−２２４７３は、水分バリア性の高い透光基板を用いることによる発明である。
【特許文献２】特開２０１３−４１９１１は、水蒸気バリア性の高い性質を有する環状オレフィン系共重合体シートを適用した太陽電池モジュールに関する発明である。
【特許文献３】特開２０１３−２１１４５１は、防湿性に優れ、長期間の耐候性に優れたシラン変性エチレン系樹脂を適用した太陽電池モジュールに関する発明である。
【特許文献４】WO２０１１・１０８６００A1は、水蒸気バリア性、柔軟性、環状オレフィン系重合体からなる樹脂組成物などを用いる太陽電池モジュールに関する発明である。
【特許文献５】特開平７−７４３７８号公報、特開平１０−２５３５７号公報、特表２００２−５２０８２０号公報には、アルミ蒸着に替り、酸化物を蒸着した樹脂フィルムからなる太陽電池用シート部材が提案されている。
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】AISTの太陽光発電研究成果報告会２０１５において、太陽光発電研究センターのモジュール信頼性研究チームリーダー増田淳は、発電劣化は、EVA封止材の加水分解で生じる酢酸によるAgフィンガー電極とシリコンセル界面の腐食としている。
【非特許文献２】以上のように発電劣化に関する特許や文献から、発電劣化率の低減のため、太陽電池モジュールを構成する樹脂部材は、防水性、防湿性の向上の追及であり、モジュールの成型加工では、パッケージンング；密封化技術の追及が行われてきた。
【非特許文献３】発電劣化メカニズム解明が定まらない中、既存の発電劣化低減技術は、太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気量を減らす技術であり、その目的は、EVA封止剤の加水分解による酢酸発生の低減である。  既存技術の延長線上で、発電劣化率をゼロにするためには、水蒸気侵入量をゼロとすることが必要である。そのことは、シリコンセル周りを真空状態のパッケージングとすることのみ達成できる。そのことは技術的には可能であるが、製品のコスト低減と背反するため、現実的ではない。つまり、発電劣化率ゼロ化を達成できる技術はこれまではなかった。そのため、既存技術からなる太陽電池モジュールは、設置場所の環境により、発電劣化率が大きく異なるため、製品の発電劣化保証は、技術的にはできるものでなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気のゼロ化は実質的には不可能であり、また、EVA封止材の劣化による酢酸発生ゼロ化も不可能である。つまり、従来の技術においては、発電劣化率ゼロ化を実現する太陽電池モジュールはなかった。そこで、本発明の目的は、水蒸気侵入により、発電劣化現象を引き起こす深層原因であるカバーガラス中のナトリウムのイオン化およびナトリウムイオンの結晶系シリコン素子への移動、付着を完全にゼロ化し、また、もう一つの発電劣化因子である酢酸がモジュール内に蓄積しないように揮発通路をモジュール内に形成させた発電劣化率ゼロの太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
太陽電池の発電劣化現象には、毎年一定の割合で劣化する、経年劣化、充填材の剥がれ、黄変色を伴う、所謂、デラミネーション発電劣化およびPID（Potentioal induced degradation）がある。さらに、EVA封止材の劣化によって発生する酢酸によるはんだ接合部の溶出・剥がれによる発電劣化が発生する。つまり、４種類の劣化モードが存在する。発電劣化率ゼロ化を達成するためには、それぞれの対策が必要である。
【００１０】
まず、経年劣化現象について説明する。実フィールドに設置された太陽電池モジュールは、空気中の湿気；水蒸気を吸い込む。侵入した水蒸気は、カバーガラス内側の表面を濡らし、その表面からガラス中に存在するナトリウムが溶出し、イオン化した状態で、セルの表面に付着、堆積し、水酸化ナトリウムとなってセル上の銀フィンガー電極をイオン化させ、電極の断面積が小さくなることにより、電子集電性能が低下する現象である。
デラミネーション発電劣化は、インターコネクタ周辺から発生するもので、インターコネクタに流れる電流にナトリウムイオンが引き付けられ、その周辺がナトリウムイオンによりアルカリ性を呈し、EVA封止材のアルカリ加水分解反応が局所的に進行することにより、剥がれがインターコネクタに沿って引き起こされるものである。封止材の黄変色は、それ自体による光線透過率の減少量は僅かであるが、ナトリウムがイオン化し、充填材中をマイグレーションしてアルカリ性に変質させたことの証拠であり、着色は充填材添加剤の安定剤の分子構造転移による。
【００１１】
PID劣化は、ナトリウムイオンがシリコンセル結晶表面に大量に付着し、その付着部分が電気的に短絡することにより、シリコンセルが発電しなくなる現象である。いずれの発電低下原因の深層は、シリコンセル表面へのカバーガラスから溶出したナトリウムイオンが付着することによる。上述の原因から既存技術を評価すると、バックシートの防水性能やその厚み、また、パッケージング成型加工精度の緻密化により、水蒸気侵入量が低減し、ナトリウムの移動量の減少に繋がっているので、防水性を高める技術開発が行われてきたと考えられる。
【００１２】
太陽電池モジュール内への水蒸気侵入の大部分は、バックシートからであり、樹脂素材からガラスに置き換え、モジュール内に侵入する水蒸気量を大幅に低下させることによる発電劣化対策が行われている。既存技術による発電劣化のゼロ化を達成するためには、シリコンセルを真空ガラス容器で密封する方法以外はないが、モジュール製造コストと背反するため、既存の技術では、発電劣化のゼロ化は事実上は不可能である。
【００１３】
鋭意検討の結果、カバーガラスとシリコンセルの間にEVA封止材でサンドイッチしたエチレンノルボルネンランダム共重合体フィルムを適用することによって、ナトリウムイオンのシリコン素子への通過を完全に阻止することを発見した。本発明は、太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気量に相関なく、経年劣化、デラミネーション発電劣化、PID発電劣化の劣化3モードを完全に解消することができるものである。
【００１４】
具体的には、カバーガラスとシリコンセルの間の充填材として、（Ａ）ガラス転移温度が７０℃から８２℃、好ましくは、７５℃〜８０℃、かつ、フィルム厚みが２０μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ〜４８μmであるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを（Ｂ）２００μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは３００μm〜４５０μｍの厚みのEVA封止材でサンドイッチした複合封止材（Ｂ／Ａ／Ｂ）を発明した。
図１にカバーガラス中のナトリウムがイオン化し、シリコンセル表面に堆積する量に及ぼす各環境劣化因子の関係を示す。EVA封止材の融点は６０℃±１０℃程度で、そのガラス転移温度は約−２０℃であり、発電中の太陽電池モジュールは、およそ４０℃から７０℃となる。つまり、EVA封止材は、ナトリウムイオンを通過させるに充分な分子レベルの穴が開いていることになる。一方、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのガラス転移温度は、７０℃から８２℃となる材料設計を施してあるので、分子は固まった状態（ガラス状態）であり、自由体積はほぼゼロであり、このため、ナトリウムイオンは通過しない。よって、シリコンセル上に堆積するナトリウムは一切無であるため、経年劣化、デラミネーション発電劣化、PID劣化の３劣化モードの発電劣化はすべて発生しない。
【００１５】
実フィールドで10年以上経過した発電所の場合は、酢酸によるはんだ接合剥がれの劣化モードが発生することがある。これは、EVA封止材の劣化により発生する酢酸量が１０００μg/gを超えた状態からは、シリコンセル裏面のインターコネクタのはんだ剥がれが発生する可能性がある。特に、太陽電池モジュールのバックシートとシリコンセル裏面間のEVA充填材の劣化により発生する酢酸は、裏面インターコネクタとシリコンセルとのはんだ接合の剥離を起こしやすいことが知られている。
このはんだ剥がれは、太陽電池モジュール内、特にインターコネクタの凹凸部分に酢酸が留まることにより発生することが分かっている。
EVA充填材の劣化で発生した酢酸をバックシートから、また、ガラス周辺のエッジ部から揮発させ構造を作ることによって、はんだ剥がれの可能性を一切排除するモジュール構造を発明した。その手段は、EVA封止材とエチレン・ノルボルネンランダム共重合のフィルムサイズのカットサイズをガラス周囲よりも５ｍｍから８ｍｍ小さくカットすることによってモジュール内に発生した酢酸を揮発する通路ができる。その部分は、ブチルテープでもシリコンシーラを用いても良い。但し、レイアップ時、シリコンセルマトリックスをすべて覆う状態でそれぞれのEVAシートおよびエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを敷くことは必須である。
【００１６】
また、酢酸を揮発させるため、太陽電池モジュール採用のバックシートは、１．１から３．０g/（平米・24h）、好ましくは、１．３〜２．５g/（平米・24h）の水蒸気透過性を有するものである。１．１g/（平米・24h）よりも低いと太陽電池モジュール内で蓄積された酢酸が揮発し難くなるため好ましくない、３．０g/（平米・24h）を超えるとEVAの加水分解速度が速くなり、酢酸の揮発と発生の収支関係の中で、結果として、蓄積される酢酸量が多くなるので好ましくない。
【発明の効果】
【００１７】
以上の発明によれば、設置環境、特に湿気や温度に依存することなく、少なくとも２０年間は、発電劣化率ゼロの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】
【００１８】
【図１】ナトリウムイオンの移動量
【図２】デラミネーション
【図３】インターコネクタとEVAシートとの隙間
【図４】発明の発電劣化率ゼロ太陽電池モジュール構造
【図５】PID試験シーケンス
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の一つの例としての発電劣化率ゼロ太陽電池用モジュールについて説明する。但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
スーパーストレート型太陽電池モジュールの充填材として、複合封止材；ＥＶＡ封止材／エチレン・環状オレイン共重合体フィルム／ＥＶＡ封止材の３層構造からなる複合封止材において、以下の品質を満たしている複合封止材およびバックシートを搭載するスーパーストレート構造の太陽電池モジュールである。
・ＥＶＡ封止材：ＤＳＣで測定した融点；Ｔｍが５５℃〜７５℃。
・エチレン・ノルボルネンランダム共重合体：ＤＳＣで測定したガラス転移温度Ｔｇ；７０℃〜８２℃で、かつ、そのフィルム厚みが
２０μｍ〜５０μｍである。
・太陽電池用バックシート：水蒸気透過性が１．１g/（平米・24h）〜３．０g/（平米・24h）であるである。
【００２１】
まず、デラミネーション発電劣化防止技術から説明する。図２に結晶系シリコンセル上に発生したデラミネーションを示す。その発生は、ラミネータの成型加工条件が及ぼすＥＶＡ封止材の流動性と関係する。インターコネクタとシリコンセル表面との段差によるEVA封止材との隙間（図３）がEVA樹脂材料で完全に充填される必要があるが、そのため、EVAの融点は、５５℃〜７５℃が必須である。その品質によって、本発明の太陽電池モジュールは、同業者が通常と思われる如何なる条件でも隙間が充填されるよう品質設計した発明の複合封止材である。
【００２２】
ＥＶＡの分子構造に酢酸ビニル構造を有することで、シランカップリング反応を通して、シリコンセルやガラスと強固な接着を発揮することができる。機械的な観点からのデラミネーション発生防止には、強い接着を得ることができるＥＶＡ封止材を複合封止材の構成材とした。EVAの融点は５５℃〜７５℃、好ましくは、５８℃〜７０℃である。５５℃を下回る品質は酢酸ビニルの含量が高いことを意味するので、ラミネータ成型温度で劣化し易くなり、脱酢酸が起こり易くなるので好ましくない。７５℃を超えるとラミネータ加工時のガラス周辺部の温度が低く、溶融しない場合は、インターコネクタ回りの「隙間」が埋まらないことになるので好ましくない。
【００２３】
化学的な観点からのデラミネーション発生メカニズムは、EVAの分子構造および接着界面のポリシラノール構造は湿気（水蒸気）に弱い、所謂、加水分解し易い構造である。さらにアルカリ環境下では、室温で容易にアルカリ加水分解が進行することが知られている。１０年、２０年という長期間に亘り、デラミネーション発電劣化を防止するためには、ガラスから移動したナトリウムによるアルカリ性への変性しないようにシリコンセル上に付着、堆積させないことであることを発見した。
【００２４】
ＥＶＡ封止材にサンドイッチされたエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのＴｇは、７０℃〜８２℃であることが必須である。８２℃を超えると、ラミネート加工において、インターコネクタ周辺の「隙間」が埋まらないことがあるため好ましくない。７０℃を下回ると実フィールド下でモジュールが高温になると自由体積が大きくなり、ナトリウムイオンンが通過する穴が形成されることがあるため好ましくない。さらにフィルムのシュリンクによる「フィルム破れ」が発生する可能性があるので、好ましくない。
【００２５】
さらに、複合充填剤のエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの存在により、電気絶縁性が向上し、太陽電池モジュール内部に流れる「漏れ電流」がほぼゼロとなることによって、カバーガラスから溶出するナトリウムイオンがシリコンセル方向に引き寄せられる電気的な力が極めて低減される。
本発明のエチレン・ノルボルネン共重合体フィルムは、使用環境下において、分子の自由体積がほぼゼロであるため、ナトリウムイオンが通過することはない。よって、一切のナトリウムイオンがシリコンセル表面に到達しないので、経年劣化、PID劣化、また、アルカリ性雰囲気にならないことによって、デラミネーション発電劣化も一切発生しない。
【００２６】
よって、このデラミネーション発電劣化を防止できる複合EVA封止材を搭載した太陽電池モジュールは、酢酸によるはんだ接合剥がれによる発電劣化モード以外は、完璧に発電劣化を防止できる。
なお、デラミネーション現象は、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの厚みが、驚くべきことに、大きく影響することを発見した。
エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムは、そのガラス転移温度以上に使用環境温度が上昇するとシュリンクする。一般には、シュリンクフィルムとして販売されている。
鋭意検討の結果、そのガラス転移温度にプラスして２０℃以上高い環境温度では大きくシュリンクすることが分かった。複合封止材を用いた太陽電池モジュールのラミネート加工程では、１４０℃以上で圧縮、熱硬化させている。この加工温度で、そのフィルムがシュリンクし、成型直後のフィルム剥がれが発生させないためには、なるべくフィルム厚みが薄いことが必要であることを発見した。
【００２７】
鋭意検討の結果、フィルム厚みが５０μｍを超えると亀状の皺、破れが発生することが分かった。５０μｍ以下の薄いフィルムでは、フィルム界面はＥＶＡ分子と共架橋により化学結合するため、シュリンクせず、つまり、デラミネーションが発生しないことを見出した。
エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのフィルム厚みは発電劣化率ゼロ化に対して、極めて重要な物性値であることを発見し、本発明に至った。なお、フィルム厚みが２０μｍを下回るとフィルム巻き取り工程で破断のリスクが生じるため好ましくない。
【００２８】
＜樹脂組成物ならびに成型方法＞
本発明の複合封止材を構成するエチレン・ノルボルネンランダム共重合体は、TOPAS（登録商標）（独TopasAdvanced Polymers社製）、APEL（登録商標）（三井化学社製）を使用することができる。紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐候安定剤が添加されていることが好ましい。ここでは、コンパウンディングは、ニーダーを用いた。このマスターバッチ加工の成型温度は、１８０℃以上３００℃以下、好ましくは、２３０℃以上２９０℃以下である。
【００２９】
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、サリチル酸エステル系の添加が好ましい。また、ヒンダードアミン系光安定剤の添加が好ましい。
【００３０】
本発明における太陽電池封止材の成膜方法は公知の方法、たとえば、押出し機のヘッド先端にＴダイを用いる押出しキャスト法やカレンダー法で成型することができる。ここでは、Ｔダイを用いた押出しキャスト法でフィルムを準備した。
Ｔダイの温度は、８０℃以上２５０℃以下であり、好ましくは、１２０℃以上１８０℃以下である。成膜したフィルムの表面は、ブロッキング防止の目的で、エンボス加工や凹凸などの加工を行うことが好ましい。
フィルムの厚みは、２０μｍから５０μｍ、好ましくは、３０から４８μｍである。２０μｍより薄いとフィルム成膜加工が難しくなるため好ましくない。５０μｍを超えるとデラミネーションが発生することがあるため好ましくない。
【００３１】
＜太陽電池モジュール＞
結晶系太陽電池モジュールの作成は、１．レイアップ工程、２．ラミネート工程、３．フレーミング工程の３工程からなる。レイアップ工程は、カバーガラスの上にＥＶＡ封止材、シリコンセルストリングスを直列にはんだ配線したセルマトリックス、その上にＥＶＡ封止材を敷き、バックシートを被せる。
ラミネート工程は、熱板の温度と真空時間および加圧時間を設定して行われる。真空時間５分、加圧時間１０分、熱板の温度は１６０℃に設定した。
図４は、既存のスーパストレート構造の太陽電池である。図５は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す模式断面図である。
本発明の太陽電池モジュールは、受光面の透明ガラスから順に、本発明の複合充填材、太陽電池素子、市販のＥＶＡ封止材および市販のバックシートを有してなる。発明の複合封止材はガラス周辺から３ｍｍ〜８ｍｍ小さくカットし、シリコンセルストリングス全体が覆われていることを確認して、レイアップされる方法により、酢酸の揮発通路を設けることができる。
【００３２】
＜太陽電池結晶シリコンセル＞
例えば、シリコン（単結晶、多結晶、アモルファス）、P型、N型、ヘテロジャンクションセル、PERCセルなど用いることができる。
【実施例】
【００３３】
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、発明の複合封止材を搭載した本発明の太陽電池モジュールについて種々の測定および評価は以下の様にして行った。
（１）ガラス転移温度測定Ｔｇ（℃）の測定
環状オレフィン樹脂、EVA樹脂についてのガラス転移温度は、ＤＳＣ法により、昇温速度２０℃/min、Second runでの測定値を採
用した。  
（２）水蒸気透過率（ASTMF1249）
水蒸気透過試験機（MOCON社製、PERMATRAN W3/３３）を用いて、温度４０℃、湿度９０％RHの条件で実施した。
試料は、バックシート製品をそのまま用いた。
（３）太陽電池モジュール内部EVA封止材の酢酸量の定量化：シリコンセルに付着しているEVAを手作業で、太陽電池モジュール  中心部から採取して、イオンクロマトグラフィ法で定量化した。
（４）デラミネーション（白濁）試験（
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、８０℃、８５％ＲＨの条件下、−１０００Ｖｄｃを１０００時間印加した。
図５に電気配線シーケンスを示した。評点は、以下の官能試験法により行った。
なお、本発明の「デラミネーションのない状態」とは、４点以上である。
５点（最高点）：オリジナルと比較し、外観上全く変化がない
４点：インターコネクタ回りに色変化（黄変色）がわずかに認められる。
３点：シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも１か所に白濁剥がれが５ｍｍ未満である。
２点：シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも１か所に白濁剥がれが５ｍｍ以上２０ｍｍ未満である。
１点：シリコンセルのインターコネクタ部分の少なくとも１か所に白濁剥がれが２０ｍｍ以上ある。
（５）PID試験及び漏れ電流試験
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、８０℃、８５％ＲＨの条件下、−１０００Ｖｄｃを１０００時間印加した。図５にＰＩＤ試験シ  ーケンスを示す。太陽電池モジュールの受光面側に２０μｍ厚みのアルミ箔（株式会社UACJ製箔）で全面を覆い、アルミフレー  ムの既加工の取り付け穴を利用して、プラス印加側の配線を取り付け、アルミ箔全面との導通をテスターで確認してから試験を
開始した。
（６）シミュレータ試験
PID試験前と後の試験体の発電性能をNPC社製セルテスターにて測定した。試験温度２５℃±１℃、照射強度１０００W/平米の条件で行った。
【００３４】
実施例１
＜エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの準備＞
フィルム原料は、TOPAS（登録商標）の８００７：１００重量部に、紫外線吸収剤として２-ヒドロキシ４−ｎ−オクトキシペンゾフェノン０．３質量部、耐光安定剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチルー４−ピペリジル）セバケート０．１質量部を添加した。そして、２軸押出機を用いて２３０℃で混練し、環状オレフィン系樹脂組成物を得た。次にこのペレットを１０００ｍｍ幅Ｔ−ダイ部での樹脂温度は１２０℃で、各種厚みのフィルムを得た。実施例１，２，３，４は、それぞれ、３５、４０、４５、４８μｍを準備した。
太陽電池モジュールは、得られたフィルムを、実施例１は、融点５８℃の市販ＥＶＡでとサンドイッチした状態で積層（発明の「充填材」）し、中国Boost Solar社製OAC2236ラミネータにて、真空時間５分、プレス時間１０分、成型温度１６０℃の条件で、多結晶5本バスバーシリコンセル:中国CECEP社製：６０直列の太陽電池モジュールの構成にレイアップしたものを成型した。太陽電池用ガラスは、厚み３．２ｍｍ、幅９２０ｍｍ、長さ１６５０ｍｍを用いた。成型後、寺岡製作所社製ブチルテープをエッジシールとして適用し、CECEP社購入アルミフレームを取り付け、日本オーナンバ社製PVU-B80の端子ＢＯＸを信越化学シリコーン；一液型RTVKE45Tで固定し、太陽電池モジュールを準備した。EVA封止材とエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、ガラス外周から５ｍｍ小さく、具体的には、幅；９１５ｍｍ、長さ；１６４５ｍｍとした。バックシートは、中国Jolywood sunwatt社製 FFC-JW30を使用した。水蒸気透過性は、１．３g/（平米・２４ｈ）を用いた。
【００３５】
実施例２は、融点６７℃のＥＶＡ封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み４０μｍ、バックシートの水蒸気透過性１．８ｇ・（平米・２４ｈ）を使用した、以外は、実施例１と同様に行った。
【００３６】
実施例３は、融点７１℃のＥＶＡ封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み４５μｍ、バックシートの水蒸気透過性；２．０ｇ/（平米・２４ｈ）使用し、EVAとエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、７ｍｍ小さくした以外は、実施例１と同様に行った。
【００３７】
実施例４は、融点６７℃のＥＶＡ封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み４８μｍ、バックシートの水蒸気透過性；
１．８ｇ/（平米・２４ｈ）EVAとエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、３ｍｍ小さくした以外は、実施例１と同様に行った。
【００３８】
比較例１は、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚みを９５μｍに変更し、ガラス転移温度は８５℃を用いた。カットサイズは、ガラス周辺に対し、＋１０ｍｍ大きく準備した。EVAは、融点７１℃を使用した。バックシートは水蒸気y透過性：１．０g/(平米・２４ｈ）を用いた以外は、実施例１と同様に行った。
【００３９】
比較例２は、株式会社KIS社６０直多結晶モジュール；PS255P-20/Uと比較した。
比較例３は、Loop社；NEXTOUGH：LP-275P-60W;ガラス/ガラスタイプと比較した。
【表１】
2019216144.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４０】
再生可能エネルギーは、世界中で普及、発展している。その中でも、太陽光発電は、小規模から大規模まで計画的にさまざまな場所に設置可能であるため、その主役となっている。一方で、その発電寿命は、２０年間を目標として開発されてきたため、廃棄太陽光モジュールの問題が大きくなりつつある。
太陽光発電が火力発電や原子力発電に取って代わる主力電源になるためには、メンテナンスを加えながら、４０年以上の寿命を持つことが必須である。本発明の発電劣化率ゼロ太陽電池モジュールは、この目標で開発し完成に至った。
世界中で生産されている９０％以上の太陽電池モジュールは、発電素子を保護する充填材として、EVAが使用されている。良好な透明性、接着性、耐熱性が高いことが特長である。しかしながら、２０年を超えると、黄変色や白濁などの外観変化、大幅な経年劣化、およびPID劣化が同時に発生するようになり、製品寿命を迎える。最新の太陽電池モジュールも同様の寿命である。
これらの発電劣化現象を防止すべく、世界中の化学企業がEVA代替材料を開発し、投入したが、高コストであること、実績がないため、２０年以上の保証できないことからほとんど普及していない。
本発明の太陽電池モジュールは、世界で初めて、技術的に発電保証を可能な製品である。これまでの充填材は、電気抵抗値を上げることと防湿性の向上の観点で開発されてきた。湿気の多い設置環境では、水蒸気侵入絶対量が多くなり、発電劣化速度が速くなる。つまり、あらゆる設置環境に応じた場所での発電劣化保証の範囲を２０％以下には設定することはできないものであった。
本発明の複合充填材は、EVA封材の優れた特性を継承し、発電劣化の主原因であるナトリウムイオンの移動を封鎖できる（自由体積がほぼゼロ）であるエチレン・ノルボルネン共重合体フィルムがハイブリット化したものであり、設置環境に依存することなく、完全に発電劣化を防止できる。よって、大規模太陽光発電所、自家消費用発電所、中古マーケット事業形成に資する太陽電池モジュールである。
【符号の説明】
【００４１】
１:インターコネクタ
２:シリコンセルEVA封止材
３:カバーガラス
４:EVA封止材
５:隙間
６:バックシート
７:複合封材（EVA封止材/エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム/EVA封止材）
８：２０μｍ厚みのアルミ箔
９：横タブ線からのプラス・マイナス極をまとめた導線
１０：PID Insulation Tester TOS7210S
【図１】
2019216144.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月15日(2019.3.15)
【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】
太陽電池モジュールのスーパーストレート構造において、（Ａ）フィルム厚み３０μｍから５０μｍからなるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムが（Ｂ）厚み２００μmから５００μmのエチレン酢酸ビニル共重合体シートで挟まれた層構造からなる充填材（Ｂ／Ａ／Ｂ）をカバーガラスと結晶系シリコン素子の間に適用し、水蒸気透過性が１．１ｇ/（平米・24h）以上３．０g/（平米・24h）であるバックシートをさらに備える太陽電池モジュールであって、−１０００Ｖ印加で８５℃・８５％ＲＨ条件の恒温槽で、１０００時間の加速劣化試験；PID試験において、発電劣化率が０％であり、
前記充填材は、前記結晶系シリコン素子を全て覆っており、
前記エチレン酢酸ビニル共重合体シートの大きさがカバーガラスの外周の端に対して、３ｍｍから８ｍｍ小さいサイズであり、
ガラス転移温度が７０℃〜８２℃であり、カバーガラスの外周に対して、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの大きさがカバーガラスの外周の端から３ｍｍから８ｍｍ小さくカットして、充填材（Ａ）の層になる太陽電池モジュール。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
＜太陽電池モジュール＞
結晶系太陽電池モジュールの作成は、１．レイアップ工程、２．ラミネート工程、３．フレーミング工程の３工程からなる。レイアップ工程は、カバーガラスの上にＥＶＡ封止材、シリコンセルストリングスを直列にはんだ配線したセルマトリックス、その上にＥＶＡ封止材を敷き、バックシートを被せる。
ラミネート工程は、熱板の温度と真空時間および加圧時間を設定して行われる。真空時間５分、加圧時間１０分、熱板の温度は１６０℃に設定した。
図４の左側は、既存のスーパストレート構造の太陽電池である。図４の右側は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す模式断面図である。
本発明の太陽電池モジュールは、受光面の透明ガラスから順に、本発明の複合充填材、太陽電池素子、市販のＥＶＡ封止材および市販のバックシートを有してなる。発明の複合封止材はガラス周辺から３ｍｍ〜８ｍｍ小さくカットし、シリコンセルストリングス全体が覆われていることを確認して、レイアップされる方法により、酢酸の揮発通路を設けることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、発明の複合封止材を搭載した本発明の太陽電池モジュールについて種々の測定および評価は以下の様にして行った。
（１）ガラス転移温度測定Ｔｇ（℃）の測定
環状オレフィン樹脂、EVA樹脂についてのガラス転移温度は、ＤＳＣ法により、昇温速度２０℃/min、Second  runでの測定値を採用した。
（２）水蒸気透過率（ASTMF1249）
水蒸気透過試験機（MOCON社製、PERMATRAN  W3/３３）を用いて、温度４０℃、湿度９０％RHの条件で実施した。
試料は、バックシート製品をそのまま用いた。
（３）太陽電池モジュール内部EVA封止材の酢酸量の定量化：シリコンセルに付着しているEVAを手作業で、太陽電池モジュール中心部から採取して、イオンクロマトグラフィ法で定量化した。
（４）デラミネーション（白濁）試験
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、８５℃、８５％ＲＨの条件下、−１０００Ｖｄｃを１０００時間印加した。
図５に電気配線シーケンスを示した。評点は、以下の官能試験法により行った。
なお、本発明の「デラミネーションのない状態」とは、４点以上である。
５点（最高点）：オリジナルと比較し、外観上全く変化がない
４点：インターコネクタ回りに色変化（黄変色）がわずかに認められる。
３点：シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも１か所に白濁剥がれが５ｍｍ未満である。
２点：シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも１か所に白濁剥がれが５ｍｍ以上２０ｍｍ未満である。
１点：シリコンセルのインターコネクタ部分の少なくとも１か所に白濁剥がれが２０ｍｍ以上ある。
（５）PID試験及び漏れ電流試験
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、８５℃、８５％ＲＨの条件下、−１０００Ｖｄｃを１０００時間印加した。図５にＰＩＤ試験シーケンスを示す。太陽電池モジュールの受光面側に２０μｍ厚みのアルミ箔（株式会社UACJ製箔）で全面を覆い、アルミフレームの既加工の取り付け穴を利用して、プラス印加側の配線を取り付け、アルミ箔全面との導通をテスターで確認してから試験を開始した。
（６）シミュレータ試験
PID試験前と後の試験体の発電性能をNPC社製セルテスターにて測定した。試験温度２５℃±１℃、照射強度１０００W/平米の条件で行った。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月17日(2019.5.17)
【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】
太陽電池モジュールのスーパーストレート構造において、（Ａ）フィルム厚み２０μｍから３５μｍからなるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムが（Ｂ）厚み２００μmから５００μmのエチレン酢酸ビニル共重合体シートで挟まれた層構造からなる充填材（Ｂ／Ａ／Ｂ）をカバーガラスと結晶系シリコン素子の間に適用し、水蒸気透過性が１．１ｇ/（平米・24h）以上３．０g/（平米・24h）であるバックシートをさらに備える太陽電池モジュールであって、−１０００Ｖ印加で８５℃・８５％ＲＨ条件の恒温槽で、１０００時間の加速劣化試験；PID試験において、発電劣化率が０％である太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記エチレン酢酸ビニル共重合体シートの大きさがカバーガラスの外周の端に対して、３ｍｍから８ｍｍ小さいサイズである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
ガラス転移温度が７０℃〜８２℃であり、カバーガラスの外周に対して、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの大きさがカバーガラスの外周の端から３ｍｍから８ｍｍ小さくカットして、充填材（Ａ）の層になる請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。