(57)【要約】【課題】湾曲した樹脂基材及びバリア層を備えた太陽電池モジュールにおいて、バリア層のシワを抑制する。【解決手段】実施形態の一例である太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１と、湾曲した樹脂製の第１基材１２と、湾曲した第２基材１３と、第１基材１２と第２基材１３との間に充填された封止材１４と、バリア層１５とを備える。バリア層１５は、第１基材１２と複数の太陽電池セル１１との間に設けられ、第１基材１２よりも酸素透過率が低い。バリア層１５は、１枚のシート状に配置された複数のバリアフィルム１６によって構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルの第１の面側に設けられ、前記複数の太陽電池セルと反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の第１基材と、
前記太陽電池セルの第２の面側に設けられ、前記第１基材の方向に凸の湾曲形状を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材との間に充填された封止材と、
前記第１基材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記第１基材よりも酸素透過率が低いバリア層と、
を備え、
前記バリア層は、１枚のシート状に配置された複数のバリアフィルムによって構成されている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記複数のバリアフィルムは、それぞれの端部同士がモジュールの厚み方向に重なり合った状態で隣接配置されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記バリア層は、前記バリアフィルムの端部同士が接合された継ぎ目を有する、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記バリアフィルムの端部の少なくとも１つは、前記太陽電池セル同士の間隙とモジュールの厚み方向に重なる位置に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１基材と前記バリア層との間に、前記バリアフィルムの端部を覆う隠蔽層をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記複数のバリアフィルムは、前記第１基材の面方向の１つであるＸ方向に並べられ、
前記複数のバリアフィルムのＸ方向長さＷ2は、前記第１基材の下記長さＷ1以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
ここで、長さＷ1とは、
Ｘ方向に直交する前記第１基材のＹ方向に並ぶ任意の点をＡ１，Ａ２、
前記第１基材の表面に沿ってＡ１，Ａ２を最短距離で結ぶ線をα、線αの長さをＬ1、
Ａ１，Ａ２から線αに対して、前記第１基材の表面に沿った同じ長さの垂線γを引いて描かれる点をＢ１，Ｂ２、
前記第１基材の表面に沿ってＢ１，Ｂ２を最短距離で結ぶ線をβ、線βの長さをＬ2、
としたとき、線βの長さＬ2が線αの長さＬ1の９９．０％以上となるときの垂線γの長さである。
【請求項７】
前記バリアフィルムの線膨張係数は、前記第１基材の線膨張係数よりも小さく、７０（１０-6／Ｋ）以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記バリアフィルムの熱収縮率は、２％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第１基材と前記バリア層との間に、前記封止材よりもせん断弾性率が低い緩衝層をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項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】
本開示は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の太陽電池セルからなるセル群の受光面側に設けられ、セル群と反対方向に凸の湾曲形状を有する基材を備えた太陽電池モジュールが知られている。特許文献１には、球状に湾曲した基材を備える太陽電池モジュールが開示されている。湾曲した太陽電池モジュールは、例えば自動車の屋根など、移動体の太陽光があたる部分に設置される。
【０００３】
また、従来の太陽電池モジュールでは、セル群の受光面側に配置される基材としてガラス基材が広く使用されているが、モジュールの軽量化を図るために、ガラス基材に代えて樹脂基材を用いたモジュールも知られている（特許文献２参照）。この場合、樹脂基材とセル群との間に、樹脂基材よりも酸素透過率が低いバリア層を配置することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１６／０３１２３５号
【特許文献２】特開２０１７−２１６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、樹脂基材及びバリア層を備えた太陽電池モジュールは、樹脂基材、太陽電池セル、封止材、及びバリア層を構成するバリアフィルム等をラミネート（熱圧着）して製造される。このとき、樹脂基材が湾曲していると、バリアフィルムを樹脂基材の湾曲面に追従させることが難しく、バリアフィルムに多くのシワが発生する場合がある。バリア層は封止材と密着しているが、シワが発生した部分では、温度変化等によって封止性能に影響を与える場合がある。
【０００６】
本開示の目的は、湾曲した樹脂基材及びバリア層を備えた太陽電池モジュールにおいて、バリア層のシワを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様である太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルの第１の面側に設けられ、前記複数の太陽電池セルと反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の第１基材と、前記太陽電池セルの第２の面側に設けられ、前記第１基材の方向に凸の湾曲形状を有する第２基材と、前記第１基材と前記第２基材との間に充填された封止材と、前記第１基材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記第１基材よりも酸素透過率が低いバリア層とを備え、前記バリア層は、１枚のシート状に配置された複数のバリアフィルムによって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、湾曲した樹脂基材及びバリア層を備えた太陽電池モジュールにおいて、バリア層のシワを抑制できる。本開示に係る太陽電池モジュールによれば、バリア層のシワが抑えられるので、例えばモジュールの外観が向上し、またシワに起因する封止性能への影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の一例である太陽電池モジュールの斜視図である。
【図２】図１中のＡＡ線断面の一部を示す図である。
【図３】バリアフィルムの好適な長さについて説明するための図である。
【図４】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【図５】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る太陽電池モジュールの実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであるから、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。なお、本明細書では説明の便宜上、「シート」及び「フィルム」の用語を使い分けているが、これらはいずれも厚みが薄い膜状の材料を意味する。
【００１１】
本開示に係る太陽電池モジュールは、移動体、例えば、自動車等の車両、自転車（電動アシスト自転車）、電車、又は船舶等に搭載されると好ましい。車両としては、二輪車、自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車を例示できる。太陽電池モジュールは、自動車、電気自動車、又はハイブリッド自動車に搭載される場合、屋根に設置されると好ましく、サンルーフに設置されるとより好ましい。
【００１２】
図１は実施形態の一例である太陽電池モジュール１０の斜視図、図２は図１中のＡＡ線断面の一部を示す図である。図１及び図２に例示するように、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１と、各太陽電池セル１１の第１の面側に設けられた第１基材１２と、各太陽電池セル１１の第２の面側に設けられた第２基材１３とを備える。第１基材１２は、太陽電池セル１１と反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の基材である。第２基材１３は、第１基材１２の方向、即ち太陽電池セル１１の方向に凸の湾曲形状を有する基材である。
【００１３】
本実施形態では、各太陽電池セル１１の第１の面が、太陽光が主に入射する受光面であり、第２の面が裏面（受光面と反対側の面）である。太陽電池セル１１に入射する光のうち、５０％を超える光、例えば９０％以上の光が受光面側から入射する。なお、受光面及び裏面の用語は、太陽電池モジュール１０及び後述の光電変換部等についても使用する。
【００１４】
また、太陽電池モジュール１０は、第１基材１２と第２基材１３との間に充填された封止材１４と、第１基材１２と複数の太陽電池セル１１との間に設けられたバリア層１５とを備える。封止材１４は、太陽電池セル１１に密着してセルの移動を拘束し、太陽電池セル１１が酸素、水蒸気等に曝されないように封止する機能を有する。本実施形態では、封止材１４が封止材１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで構成されている。バリア層１５は、第１基材１２よりも酸素透過率が低い層である。詳しくは後述するが、バリア層１５は、１枚のシート状に配置された複数のバリアフィルム１６によって構成されている。
【００１５】
図１に例示する太陽電池モジュール１０は、受光面側に凸となるように湾曲した平面視矩形形状を有するが、その形状は適宜変更可能であり、平面視円形状、四角形以外の多角形状等であってもよい。太陽電池モジュール１０は、受光面側から、第１基材１２、封止材１４Ｃ、バリア層１５、封止材１４Ａ、複数の太陽電池セル１１（本明細書では、「セル群」という場合がある）、封止材１４Ｂ、及び第２基材１３が順に積層された積層構造を有する。
【００１６】
太陽電池セル１１は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部と、光電変換部からキャリアを収集する集電極とを有する。図１に例示する光電変換部は、平面視略正方形状を有する。光電変換部の一例としては、結晶系シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板と、半導体基板上に形成された非晶質半導体層と、非晶質半導体層上に形成された透明導電層とを有するものが挙げられる。具体的には、ｎ型単結晶シリコン基板の一方の面にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、及び透明導電層が順に形成され、他方の面にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、及び透明導電層が順に形成された構造が例示できる。
【００１７】
集電極は、光電変換部の受光面上に形成された受光面電極と、光電変換部の裏面上に形成された裏面電極とで構成される。この場合、受光面電極及び裏面電極の一方がｎ側電極となり、他方がｐ側電極となる。なお、太陽電池セル１１は、ｎ側及びｐ側の各電極を光電変換部の裏面側のみに有していてもよい。一般的に、裏面電極は受光面電極よりも大面積に形成されるため、太陽電池セル１１の裏面は、集電極の面積が大きい方の面、或いは集電極が形成される面といえる。本実施形態では、集電極として、受光面電極及び裏面電極を有するものとする。
【００１８】
集電極は、光電変換部上の広範囲に形成された複数のフィンガー電極を含むことが好ましい。但し、裏面電極については、光電変換部の裏面の略全域を覆う電極としてもよい。複数のフィンガー電極は、互いに略平行に形成された細線状の電極である。集電極は、フィンガー電極よりも幅が太く、各フィンガー電極と略直交するバスバー電極を含んでいてもよい。
【００１９】
複数の太陽電池セル１１は、湾曲した第１基材１２及び第２基材１３の湾曲面に沿うように各基材の間に配置され、封止材１４によって封止されている。隣り合う太陽電池セル１１は、配線材３０によって直列に接続され、これにより太陽電池セル１１のストリング３３が形成される。配線材３０は、一般的にインターコネクタ、或いはタブと呼ばれ、集電極と電気的に接続される。配線材３０は、太陽電池セル１１の受光面及び裏面に対して、複数（一般的には、２本又は３本）取り付けられることが好ましい。集電極としてバスバー電極が設けられる場合、配線材３０はバスバー電極に沿って取り付けられる。
【００２０】
配線材３０は、隣り合う太陽電池セル１１のうち、一方の太陽電池セル１１の一方側端部から、他方の太陽電池セル１１の他方側端部にわたって設けられている。配線材３０は、隣り合う太陽電池セル１１の間でモジュールの厚み方向に曲がり、一方の太陽電池セル１１の受光面と他方の太陽電池セル１１の裏面とに、樹脂接着剤又は半田を用いてそれぞれ接合される。
【００２１】
太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１が一列に並んだストリング３３を複数有することが好ましい。各ストリング３３の長手方向両側には、太陽電池セル１１と重ならない位置に渡り配線材３１，３２が設けられている。渡り配線材３１は、ストリング３３同士を接続する配線材である。渡り配線材３２は、ストリング３３と出力用配線とを接続する配線材である。太陽電池モジュール１０の裏面側には、バイパスダイオード等を内蔵する端子ボックス３４が設けられていてもよい。この場合、渡り配線材３２が接続される出力用配線材は端子ボックス３４内に引き込まれる。
【００２２】
太陽電池モジュール１０は、第１基材１２及び第２基材１３の周縁部に沿って取り付けられるフレームを備えていてもよい。フレームは、各基材の周縁部を保護し、太陽電池モジュール１０を移動体に取り付ける際に利用されてもよい。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、フレームを有さない所謂フレームレスモジュールであってもよい。
【００２３】
以下、第１基材１２、第２基材１３、封止材１４、及びバリア層１５について、特にバリア層１５について詳説する。
【００２４】
第１基材１２は、複数の太陽電池セル１１からなるセル群の受光面を覆い、各太陽電池セル１１を保護する基材である。第１基材１２は、湾曲面を有し、セル群と反対方向に凸となるように湾曲している。第１基材１２には、透光性の樹脂基材が用いられる。第１基材１２に樹脂基材を用いることで、太陽電池モジュール１０の軽量化を図ることができる。一方、第１基材１２は、一般的にガラス基材と比べて酸素透過率が高い。このため、第１基材１２とセル群との間には、第１基材１２よりも酸素透過率が低いバリア層１５を設けることが好ましい。
【００２５】
第１基材１２に適用される樹脂基材は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルから選択される少なくとも１種で構成される。好適な樹脂基材の一例は、ポリカーボネート（ＰＣ）を主成分とする樹脂基材であって、例えばＰＣの含有率が９０重量％以上、又は９５重量％〜１００重量％のＰＣ基材である。ＰＣは、耐衝撃性及び透光性に優れるため、第１基材１２の構成材料として好適である。
【００２６】
第１基材１２を構成する樹脂基材の厚みは特に限定されないが、耐衝撃性（太陽電池セル１１の保護）、軽量性、光透過性等を考慮すると、０．００１ｍｍ〜１５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜１０ｍｍがより好ましい。なお、樹脂基材は、樹脂基板又は樹脂フィルムとも呼ばれる。一般的に、厚みが厚いものは樹脂基板、厚みが薄いものは樹脂フィルムと呼ばれるが、太陽電池モジュール１０において両者を明確に区別する必要はない。樹脂基材の全光線透過率は高いことが好ましく、例えば８０％〜１００％、又は８５％〜９５％である。全光線透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第１部：シングルビーム法）に基づいて測定される。
【００２７】
第１基材１２は、球状に湾曲した形状を有し、Ｘ方向及びＹ方向に湾曲している。ここで、Ｘ方向及びＹ方向とは、第１基材１２（第２基材１３についても同様）の平面視（二次元平面）において互いに直交する任意の方向を意味する。また、Ｚ方向とは、Ｘ方向及びＹ方向（ＸＹ平面）に直交する方向を意味する。つまり、第１基材１２は、ＸＺ断面及びＹＺ断面において、セル群と反対方向に凸の湾曲形状を有する。第１基材１２は、例えば球面の一部を切り出した形状のように、３次元的な曲率を持つ曲面を有する。
【００２８】
第１基材１２の曲率は、特に限定されず、第１基材１２の全域で一定であってもよく、一部の領域で異なっていてもよい。第１基材１２は、一部に平坦な部分が存在してもよいが、好ましくは全体が緩やかに湾曲した形状を有する。なお、第１基材１２の一部には、セル群側に凸となった湾曲部が存在していてもよい。太陽電池モジュール１０では、第１基材１２及び第２基材１３が受光面側に湾曲しているため、これらに挟持されるセル群、封止材１４、及びバリア層１５も受光面側に湾曲している。なお、ラミネート工程で溶融又は軟化する封止材１４は、基材の湾曲面に追従して容易に湾曲する。
【００２９】
第２基材１３は、セル群の裏面を覆い、各太陽電池セル１１を保護する基材である。第２基材１３は、湾曲面を有し、セル群の方向に凸となるように湾曲している。第２基材１３には、第１基材１２と同様に透光性の基材が用いられてもよく、太陽電池モジュール１０の裏面側からの受光を想定しない場合は不透明な基材が用いられてもよい。第２基材１３の全光線透過率は特に限定されず、０％であってもよい。第２基材１３には、ガラス基材又は金属製の基材を用いてもよいが、太陽電池モジュール１０の軽量化を図るためには、樹脂基材を用いることが好ましい。
【００３０】
第２基材１３に適用される樹脂基材は、例えば環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、フェノール樹脂、及びエポキシ樹脂から選択される少なくとも１種で構成される。
【００３１】
第２基材１３は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で構成されていてもよい。特に、耐衝撃性及び軽量性が要求される用途では、ＦＲＰを用いることが好ましい。好適なＦＲＰとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）などが挙げられる。
【００３２】
第２基材１３の厚みは特に限定されないが、０．０５ｍｍ以上が好適である。また、第２基材１３がＦＲＰで構成される場合、第２基材１３は繊維１本分の厚さ以上の厚みを有する。太陽電池セル１１の保護、軽量性等を考慮すると、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、０．０５ｍｍ〜５ｍｍがより好ましい。第２基材１３の厚みは、第１基材１２の厚みと同等か、又はそれ以上であることが好ましい。
【００３３】
第２基材１３の線膨張係数は、例えば−１〜２０（１０-6／Ｋ）であり、好ましくは−１〜１０（１０-6／Ｋ）である。第２基材１３の線膨張係数は、第１基材１２の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。なお、第１基材１２の線膨張係数は、例えば２０〜１２０（１０-6／Ｋ）である。線膨張係数は、ＪＩＳ  Ｋ７１９７に基づいて測定される（封止材１４、バリア層１５についても同様）。
【００３４】
第２基材１３は、第１基材１２と同様に、球状に湾曲した形状を有し、Ｘ方向及びＹ方向に湾曲している。第２基材１３は、ＸＺ断面及びＹＺ断面において、第１基材１２と同じ方向に凸の湾曲形状を有する。第２基材１３は、例えば球面の一部を切り出した形状のように、３次元的な曲率を持つ曲面を有する。第２基材１３の曲率は、全域で一定であってもよく、一部の領域で異なっていてもよいが、第１基材１２と同様の曲率を有することが好ましい。また、第２基材１３は、一部に平坦な部分が存在してもよいが、好ましくは全体が緩やかに湾曲した形状を有する。
【００３５】
封止材１４は、上述の通り、第１基材１２と第２基材１３との間に設けられ、各太陽電池セル１１を封止する樹脂層（封止層）を形成する。封止材１４は、第１基材１２とセル群との間に設けられる封止材１４Ａと、第２基材１３とセル群との間に設けられる封止材１４Ｂと、第１基材１２とバリア層１５との間に設けられる封止材１４Ｃとで構成される。
【００３６】
封止材１４の層構造は、封止材１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃをそれぞれ構成する樹脂フィルムを用いて、後述のラミネート工程により形成されることが好ましい。封止材１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには、同じ樹脂フィルムを用いてもよく、異なる樹脂フィルムを用いてもよい。封止材１４に適用される樹脂としては、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂等が例示できる。また、当該樹脂は架橋構造を有していてもよい。封止材１４の線膨張係数は、例えば１０〜１００（１０-6／Ｋ）である。
【００３７】
封止材１４Ａ，１４Ｃの全光線透過率は高いことが好ましく、例えば８０％以上である。他方、封止材１４Ｂの全光線透過率は特に限定されない。太陽電池モジュール１０の裏面側からの受光を想定しない場合、封止材１４Ｂは、白色顔料、黒色顔料等の色材を含有していてもよく、全光線透過率は０％であってもよい。
【００３８】
バリア層１５は、上述の通り、第１基材１２よりも酸素透過率が低い層であって、第１基材１２を透過する酸素が太陽電池セル１１に作用することを抑制する機能を有する。バリア層１５の酸素透過率は、例えば２００ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下である。酸素透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７１２６に基づいて測定される。また、バリア層１５は、第１基材１２よりも水蒸気透過率が低いことが好ましい。第１基材１２が樹脂基材である場合、ガラス基材を用いた場合と比べて酸素及び水蒸気の透過量が多くなるが、バリア層１５を設けることで第１基材１２側からの酸素及び水蒸気の透過量を減少させることができる。
【００３９】
バリア層１５は、セル群の全体を覆って、第１基材１２とセル群との間に設けられている。バリア層１５の大きさは、例えば第１基材１２の大きさと同じか、第１基材１２よりやや小さい。バリア層１５は、一般的に太陽電池セル１１及び第１基材１２に対する密着性を有さない。このため、太陽電池セル１１とバリア層１５の間、第１基材１２とバリア層１５の間には、太陽電池セル１１、第１基材１２、及びバリア層１５に密着する層を配置することが好ましい。図２に示す例では、バリア層１５を挟むように封止材１４Ａ，１４Ｃが設けられている。
【００４０】
バリア層１５は、１枚のシート状に配置された複数のバリアフィルム１６によって構成される。つまり、バリア層１５は複数に分割されている。第１基材１２と同様の大きさのバリアフィルムを用いてバリア層を形成する場合、フィルムを第１基材１２の湾曲面に追従させることが難しく、フィルムに多くのシワが発生する。太陽電池モジュール１０では、複数のバリアフィルム１６を用いてバリア層１５を形成するので、第１基材１２の寸法と比較してフィルム１枚当たりの寸法が小さく、フィルムを第１基材１２の湾曲面に追従させることが容易になる。このため、バリアフィルム１６のシワを抑制でき、第１基材１２の湾曲面に追従した綺麗なバリア層１５が形成される。
【００４１】
バリアフィルム１６は、酸素透過率の低い透明な樹脂フィルムのみで構成されてもよく、樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムの片面に成膜された酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）等の無機化合物層とで構成されてもよい。バリアフィルム１６を構成する樹脂フィルムは、例えば、第２基材１３を構成する樹脂と同様の樹脂で構成される。好適な樹脂フィルムの一例としては、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルフィルムが挙げられる。バリアフィルム１６は、例えば片面にシリカ等の蒸着層が形成されたＰＥＴフィルムである。
【００４２】
バリアフィルム１６の厚みは、特に限定されないが、酸素及び水蒸気の遮断性、光透過性等を考慮すると、１０μｍ〜２００μｍが好ましい。バリアフィルム１６の全光線透過率は高いことが好ましく、例えば８０％〜１００％、又は８５％〜９５％である。バリアフィルム１６の線膨張係数は、例えば第１基材１２の線膨張係数よりも小さく、７０（１０-6／Ｋ）以下である。また、バリアフィルム１６の熱収縮率は、２％以下であることが好ましい。熱収縮率は、ＪＩＳ  Ｃ  １２５１に基づいて測定される。複数のバリアフィルム１６は、一般的に、互いに同じ材料で構成され、同じ寸法を有する。
【００４３】
バリアフィルム１６は、例えば帯状ないし短冊状のフィルムであって、略一定の幅を有する。第１基材１２の寸法、曲率等によっても異なるが、１つのバリア層１５は、２枚〜１０枚のバリアフィルム１６で構成されることが好ましく、３枚〜５枚のバリアフィルム１６で構成されることがより好ましい。バリアフィルム１６は、例えばその長手方向がストリング３３の長手方向に沿うように配置される。各バリアフィルム１６は、１列又は複数列のストリング３３を覆う大きさを有する。図１に示す例では、各バリアフィルム１６が、２列分のストリング３３を覆う大きさで形成されている。
【００４４】
複数のバリアフィルム１６は、それぞれの端部同士が太陽電池モジュール１０の厚み方向に重なり合った状態で隣接配置されることが好ましい。図２に示す例では、隣接する２枚のバリアフィルム１６ａ，１６ｂの端部同士が重なっている。この場合、モジュールの平面視において、隣り合うバリアフィルム１６同士の間に隙間が存在しなくなり、バリア層１５の酸素及び水蒸気の遮断性能が向上する。フィルム端部のオーバーラップ部分は、全てのバリアフィルム１６に存在することが好ましい。
【００４５】
バリア層１５は、バリアフィルム１６の端部同士が接合された継ぎ目１８を有していてもよい。継ぎ目１８は、隣接する２枚のバリアフィルム１６ａ，１６ｂの重なり合った端部同士を接着剤１７を用いて接合することにより形成される。隣接配置されるバリアフィルム１６をつなぎ合わせることで、各フィルムの境界部からの酸素、水蒸気等の浸入をさらに抑制できる。バリア層１５は、全てのバリアフィルム１６をつなぎ合わせて構成されることが好ましい。
【００４６】
接着剤１７は、バリアフィルム１６と屈折率が同じ又は近似することが好ましい。この場合、継ぎ目１８が目立ち難くなる。また、接着剤１７は、ラミネート工程で接着力を発現することが好ましい。継ぎ目１８においてバリアフィルム１６ａ，１６ｂがある程度動くようにフィルム同士を接合してもよいが、太陽電池モジュール１０を構成する各部材を積層する際には、各フィルムは互いに分離されていることが好適である。接着剤１７には、例えばラミネート工程の温度で溶融するホットメルト接着剤、ラミネート工程の温度で反応する熱硬化性接着剤などを使用できる。また、接着剤１７として、封止材１４と同じ樹脂を用いてもよい。この場合、ラミネート工程で接着剤１７が溶融又は軟化し、場合により架橋反応して、接着力が発現する。
【００４７】
本実施形態では、バリアフィルム１６の端部が、太陽電池セル１１同士の間隙とモジュールの厚み方向に重なる位置に設けられている。バリアフィルム１６の端部を太陽電池セル１１と重ならない位置に設けることで、当該端部を目立たなくでき、良好な外観が得られる。また、後述の隠蔽層２３を設けて端部を隠すことが容易になる。特に、バリアフィルム１６の端部に継ぎ目１８が形成される場合は、継ぎ目１８を太陽電池セル１１同士の間隙と重なる位置に設けることが好適である。例えば、全ての継ぎ目１８は当該間隙に対応する位置に設けられる。
【００４８】
図３は、バリアフィルム１６の好適なＸ方向長さＷ2について説明するための図である。バリアフィルム１６は、例えば平面視略矩形形状を有し、第１基材１２の面方向の１つであるＸ方向に並べられる。この場合、バリアフィルム１６の好適なＸ方向長さＷ2は、第１基材１２の長さＷ1以下である。長さＷ2を長さＷ1以下に調整することで、バリア層１５のシワを抑制することが容易になる。
ここで、長さＷ1とは、
Ｘ方向に直交する第１基材１２のＹ方向に並ぶ任意の点をＡ１，Ａ２、
第１基材１２の表面に沿ってＡ１，Ａ２を最短距離で結ぶ線をα、線αの長さをＬ1、
Ａ１，Ａ２から線αに対して、第１基材１２の表面に沿った同じ長さの垂線γを引いて描かれる点をＢ１，Ｂ２、
第１基材１２の表面に沿ってＢ１，Ｂ２を最短距離で結ぶ線をβ、線βの長さをＬ2、
としたとき、線βの長さＬ2が線αの長さＬ1の９９．０％以上となるときの垂線γの長さである。
【００４９】
上記構成を備えた太陽電池モジュール１０は、第１基材１２、第２基材１３、封止材１４、及び複数のバリアフィルム１６を用いてセル群をラミネートすることにより製造できる。ラミネート装置では、ヒーター上に、第１基材１２、封止材１４Ｃ、１枚のシート状に配置した複数のバリアフィルム１６、封止材１４Ａ、セル群、封止材１４Ｂ、及び第２基材１３がこの順に積層される。封止材１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、フィルムの形態で供給されることが好ましい。この積層体は、例えば真空状態で封止材１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを構成する樹脂フィルムが軟化又は溶融する温度に加熱される。その後、大気圧下でヒーター側に各構成部材を押し付けながら加熱を継続して各部材を熱圧着（ラミネート）する。こうして、太陽電池モジュール１０が得られる。
【００５０】
複数のバリアフィルム１６は、それぞれの端部同士を重ね合わせた状態として１枚のシート状に配置される。各バリアフィルム１６の重なり合った端部の間には、ラミネート工程の加熱により接着力を発現する接着剤１７が介在していてもよい。接着剤１７は、バリアフィルム１６の端部に塗工されていてもよく、フィルムの形態で供給されてもよい。各バリアフィルム１６のオーバーラップ部分に接着剤１７を介在させた状態で上記ラミネート工程を行うことで、継ぎ目１８を有するバリア層１５が得られる。なお、継ぎ目１８が太陽電池セル１１同士の間隙と重なるように、各バリアフィルム１６を配置して上記積層体を形成することが好ましい。
【００５１】
以上のように、太陽電池モジュール１０では、複数のバリアフィルム１６を用いてバリア層１５が形成されるので、第１基材１２の寸法と比較してフィルム１枚当たりの寸法が小さく、各バリアフィルム１６を第１基材１２の湾曲面に追従させることが容易になる。このため、バリアフィルム１６のシワを抑制でき、第１基材１２の湾曲面に追従した綺麗なバリア層１５が形成される。太陽電池モジュール１０は、例えば良好な外観と優れた封止性能を有する。
【００５２】
以下、図４〜図６を参照しながら、実施形態の他の一例について説明する。以下では、上述の実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を用いて重複する説明を省略する。
【００５３】
図４に例示する形態は、バリア層１５が、隣接する２枚のバリアフィルム１６ａ，１６ｂの端部同士が接合された継ぎ目１８を有する点で、図２に例示する形態と共通する。他方、図４に示す例では、バリアフィルム１６の端部及び継ぎ目１８が、太陽電池セル１１とモジュールの厚み方向に重なる位置に設けられている。この場合、継ぎ目１８を目立たなくするために、バリアフィルム１６と屈折率が同じ又は近似する接着剤１７を用いて継ぎ目１８を形成することが好ましい。また、継ぎ目１８は、配線材３０と重なる位置に設けられていてもよい。継ぎ目１８の裏側に配線材３０が位置するようにバリアフィルム１６を配置することで、継ぎ目１８が目立ち難くなる。
【００５４】
図５に例示する形態は、バリア層１５が継ぎ目１８を有し、継ぎ目１８が太陽電池セル１１同士の間隙と重なる位置に設けられている点で、図２に例示する形態と共通する。他方、図５に示す例では、第１基材１２とバリア層１５との間に、バリアフィルム１６の端部（継ぎ目１８）を覆う隠蔽層２３が設けられている。隠蔽層２３は、バリア層１５の継ぎ目１８を隠して第１基材１２側から見えないようにし、モジュールの外観を向上させる。
【００５５】
また、図５に例示する形態では、封止材１４Ｃの代わりに緩衝層２０が設けられている。緩衝層２０の詳細については後述する。なお、図５に例示する形態において、緩衝層２０の代わりに封止材１４Ｃを設けてもよい。
【００５６】
隠蔽層２３は、継ぎ目１８の全体を覆う面積で形成される。また、太陽電池セル１１と重ならない範囲、即ち太陽電池セル１１同士の間隙と重なる範囲のみに、隠蔽層２３を設けることが好ましい。この場合、隠蔽層２３によって太陽電池セル１１に入射する光が遮断されることを防止できる。隠蔽層２３は、例えば太陽電池セル１１同士の間隙に沿って平面視帯状に形成される。
【００５７】
隠蔽層２３は、第１基材１２とバリア層１５の間に隠蔽層２３を構成するフィルムを配置して設けられてもよく、緩衝層２０又は封止材１４Ｃの表面に印刷等により形成されてもよいが、好ましくは第１基材１２の裏面に形成される。第１基材１２の裏面には、隠蔽層２３の構成材料を印刷してもよく、隠蔽層２３を構成するフィルムを貼着してもよい。或いは、蒸着、スパッタリング等により、第１基材１２の裏面に隠蔽層２３を形成してもよい。隠蔽層２３の厚みは、特に限定されないが、好適な厚みの一例としては０．５〜２０μｍ程度である。
【００５８】
隠蔽層２３は、樹脂皮膜中に色材が分散した構造、或いは色材が樹脂バインダで結着された構造を有していてもよい。隠蔽層２３の色（色相、色調）、可視光吸収率等は、色材の種類、濃度、層の厚み等を適宜変更することにより調整できる。隠蔽層２３を構成する樹脂は特に限定されず、印刷インキに用いられる従来公知の樹脂バインダを使用できる。隠蔽層２３の色は、太陽電池セル１１又は第２基材１３の色と同様の色に調整されてもよい。隠蔽層２３を黒色又は濃紺色にする場合、色材として、カーボンブラック、アニリンブラック、チタンブラック、マグネタイト等の黒色顔料を用いることができる。また、隠蔽層２３は、黄色顔料、赤色顔料、青色顔料等を含有していてもよい。
【００５９】
図６に例示する形態は、第１基材１２とバリア層１５との間に緩衝層２０を備える点で、図５に例示する形態と共通する。他方、図６に示す例では、緩衝層２０が１枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルム２１によって構成されている。この場合、ラミネート工程で発生し得る緩衝層２０のシワを抑制できる。緩衝フィルム２１ａ，２１ｂの境界部２２は、太陽電池セル１１同士の間隙と重なる位置であって、かつバリア層１５の継ぎ目１８と重なる位置に設けられている。
【００６０】
緩衝層２０は、封止材１４よりもせん断弾性率が低い層であって、第１基材１２の熱膨張、落下物の衝突による第１基材１２の変形などにより太陽電池セル１１に加わる荷重を緩和し、太陽電池セル１１の損傷を抑制する機能を有する。また、緩衝層２０を設けることで、モジュールの温度変化に起因して発生し得る配線材３０に作用する力を抑制できる。緩衝層２０のせん断弾性率は、例えば０．１ＭＰａ以下であり、好ましくは０．００１ＭＰａ〜０．１ＭＰａである。せん断弾性率は、レオメータを用いて測定される。
【００６１】
緩衝層２０は、透明で柔軟性の高い樹脂で構成されることが好ましい。緩衝層２０は、ゲル状の樹脂で構成されてもよく、水を含有するヒドロゲル、又は有機溶媒を含有するオルガノゲルで構成されてもよい。緩衝層２０は、例えばアクリルゲル、ウレタンゲル、及びシリコーンゲルから選択される少なくとも１種を用いて構成される。中でも、耐久性に優れるシリコーンゲルを用いることが好ましい。緩衝層２０の厚みは特に限定されないが、太陽電池セル１１の保護、光透過性等を考慮すると、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ以下がより好ましい。
【００６２】
図６に例示する形態では、第１基材１２の裏面において、バリア層１５の継ぎ目１８及び緩衝層２０の境界部２２と、モジュールの厚み方向に重なる位置に隠蔽層２３が設けられている。このため、継ぎ目１８及び境界部２２が受光面側から見えないように隠蔽され、良好なモジュールの外観が得られる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  太陽電池モジュール、１１  太陽電池セル、１２  第１基材、１３  第２基材、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ  封止材、１５  バリア層、１６，１６ａ，１６ｂ  バリアフィルム、１７  接着剤、１８  継ぎ目、２０  緩衝層、２１，２１ａ，２１ｂ  緩衝フィルム、２２  境界部、２３  隠蔽層、３０  配線材、３１，３２  渡り配線材、３３  ストリング、３４  端子ボックス
【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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