(57)【要約】【課題】  製造しやすく、施工性が高く、かつ安定した性能をもつ太陽電池モジュールを提供することを課題とする。  【解決手段】  第一のガラス板と第二のガラス板に封止された太陽電池素子と、前記第二のガラス板に、その中心が太陽電池素子と重ならないように設けられた、第一の開孔および第二の開孔と、前記第二のガラス板上に、前記第一の開孔を塞ぐように設けられた第一の端子箱と、前記第二の開孔を塞ぐように設けられた第二の端子箱と、前記第一の開孔を通り、前記太陽電池素子の正極および前記第一の端子箱と接続された第一の電気取り出し配線と、前記第二の開孔を通り、前記太陽電池素子の負極および前記第二の端子箱と接続された第二の電気取り出し配線とを備えた太陽電池モジュール。【選択図】  図１
2015195375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のガラス板と第二のガラス板に封止された太陽電池素子と、
前記第二のガラス板に設けられた開孔であって該開孔の中心が太陽電池素子と重ならない、第一の開孔および第二の開孔と、
前記第二のガラス板上に設けられた、前記第一の開孔を塞ぐ第一の端子箱と、前記第二の開孔を塞ぐ第二の端子箱と、
前記第一の開孔を通り、前記太陽電池素子の正極および前記第一の端子箱と接続された第一の電気取り出し配線と、
前記第二の開孔を通り、前記太陽電池素子の負極および前記第二の端子箱と接続された第二の電気取り出し配線と
を備えた太陽電池モジュール。
【請求項２】
第一の端子箱に接続された第一の電源ケーブルと、第二の端子箱に接続された第二の電源ケーブルとを備えた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第一の電源ケーブルと前記第二の電源ケーブルとが、バイパスダイオードを備えた第三の端子箱を介して接続された、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池素子が薄膜太陽電池素子である、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】
前記太陽電池素子が封止層を介して第一のガラス板と前記第二のガラス板に封止されている、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】
前記第一のガラス板および前記第二のガラス板が厚さ１ｍｍ以下の強化ガラスである、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに係り、特に表面部材と裏面部材とが透光性を有する採光型の太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面部材と裏面部材とが透光性を有する太陽電池モジュールとして、例えば、特許文献１の様な両面入射型の太陽電池モジュールが知られている。具体的には、表面部材と裏面部材とで同一寸法のガラスを用いて太陽電池を封止することで、両面からの光入射の可能なモジュール構造としている。
【０００３】
配線構造としては、太陽電池に接続された電力引き出し線とバイパスダイオードの接続用配線を接続し、裏面部材であるガラスを通してこれらの線を裏面部材に設置された端子ボックスに接続することで電気を取り出す態様が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１４５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、表面部材と裏面部材にガラスを用いた両面入射型の有機薄膜太陽電池モジュールの製造を検討したところ、幾つかの問題を見出した。
太陽電池モジュールの製造にあたり、ガラスに形成した開孔から複数の配線を取り出す際に、太陽電池モジュールを軽量化するためにガラスを薄くすると、加工の工程で開孔付近に割れが発生しやすく、強度を出すためにガラスを厚くすると、開孔を形成する際の加工が煩雑になり、太陽電池モジュールが重くなるため施工性が低下するという問題がある。
【０００６】
また、ガラスに開孔を設けると、太陽電池モジュールを使用する際に、熱による膨張・収縮の応力が開孔付近に集中して熱割れを起こすおそれがある。
本発明は、このような問題を解決するものであり、製造しやすく、施工性が高く、かつ安定した性能をもつ太陽電池モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、熱割れを防止するためには、ガラスに設ける開孔を小さくすることが有用であると考え、二本以上の配線をガラスに設けた１つの開孔に挿通するのではなく、開孔を二箇所以上設け、太陽電池の正極側と負極側の電気取り出し線をそれぞれ異なる開孔に挿通することに想到した。
【０００８】
そこで、有機薄膜対応電池素子に電気取出線を設け、太陽電池モジュールの受光面を広く取るために、有機薄膜太陽電池素子と重なる領域に配線取り出し用の開孔を設けたところ、有機薄膜太陽電池素子が破損したり、有機薄膜太陽電池素子の電極と電気取り出し線とがはく離する場合があるという更なる課題を見出した。この課題の原因は、太陽電池モジュールの製造工程において、端子箱に電気取り出し線を接続する際に、電気取り出し線を引く力が有機薄膜太陽電池素子に直接及ぶためであると考えられた。
【０００９】
そこで、電気取り出し線を通すガラス板の開孔を、有機薄膜太陽電池素子と重ならないように設けることで、これらの課題が解決することに想到し、本発明を完成させた。
本発明の概要は以下のとおりである。
【００１０】
［１］  第一のガラス板と第二のガラス板に封止された太陽電池素子と、
前記第二のガラス板に設けられた開孔であって該開孔の中心が太陽電池素子と重ならない第一の開孔および第二の開孔と、
前記第二のガラス板上に設けられた、前記第一の開孔を塞ぐ第一の端子箱と、前記第二の開孔を塞ぐ第二の端子箱と、
前記第一の開孔を通り、前記太陽電池素子の正極および前記第一の端子箱と接続された第一の電気取り出し配線と、
前記第二の開孔を通り、前記太陽電池素子の負極および前記第二の端子箱と接続された第二の電気取り出し配線と
を備えた太陽電池モジュール。
［２］  第一の端子箱に接続された第一の電源ケーブルと、第二の端子箱に接続された第二の電源ケーブルとを備えた［１］に記載の太陽電池モジュール。
［３］  前記第一の電源ケーブルと前記第二の電源ケーブルとが、バイパスダイオードを備えた第三の端子箱を介して接続された、［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール。
［４］  前記太陽電池素子が薄膜太陽電池素子である、［１］〜［３］のいずれか１に記載の太陽電池モジュール。
［５］  前記太陽電池素子が封止層を介して第一のガラス板と前記第二のガラス板に封止されている、［１］〜［４］のいずれか１に記載の太陽電池モジュール
［６］  前記第一のガラス板および前記第二のガラス板が厚さ１ｍｍ以下の強化ガラスである、［１］〜［５］のいずれか１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面部材と裏面部材にガラスを用いた両面入射型の薄膜太陽電池モジュールを製造しやすく、施工性が高く、かつ安定した性能をもつ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】
【００１２】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの裏面模式図である。
【図３】第三の端子箱と電源ケーブルとの接続状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
【００１４】
１．太陽電池モジュール１０
図１は、本発明の太陽電池モジュールの断面図である。太陽電池素子として、薄膜太陽電池素子１が例示されている。薄膜太陽電池素子１は、封止層７を介して第一のガラス板２および第二のガラス板３に封止されている。薄膜太陽電池素子１の正極および負極には、電気取り出し配線４が接続されている。電気取り出し配線４は、第二のガラス板３に設けられた開孔５を通り、端子箱６に接続されている。開孔５はその中心が薄膜太陽電池素子１と重ならない位置に設置されている。本発明の位置に開孔を有することにより、太陽電池モジュールを製造する際に薄膜太陽電池素子１から電気取り出し配線４が剥がれたり、薄膜太陽電池素子１が破損する可能性を低減することができる。
【００１５】
太陽電池モジュールを製造する際には、薄膜太陽電池素子１に電気取り出し配線４を接続した後、封止層７の、第二のガラス板３に設けた開孔５に相当する箇所に切れ目を入れ、その切れ目に電気取り出し線４を挿通し、第二のガラス板３側から引き出す。このとき、封止層７に粘着性の材料を使用していたり、封止層７が厚い場合には、電気取り出し線４を引き出すための力がかかりやすい。
【００１６】
従って、開孔５が、薄膜太陽電池素子１の上にある場合には、電気取り出し配線４を引き出す力がそのまま薄膜太陽電池素子１から電気取り出し配線４を剥がす方向に及ぶことになる。その結果、薄膜太陽電池素子１を構成する層が剥離しやすい場合には、薄膜太陽電池素子１が破損し、薄膜太陽電池素子１と電気取り出し配線４とを固定する力が弱い場合には、薄膜太陽電池素子１から電気取り出し配線４が剥がれることになる。
【００１７】
一方、本発明においては、第二のガラス板３に設けられた開孔５は、その中心が薄膜太陽電池素子１と重ならないように設けられているため、電気取り出し配線４を引き出したとしても、薄膜太陽電池素子１に対して剥がれる力ではなく、横方向の力がかかることになるため、薄膜太陽電池素子１の破損や、電気取り出し配線４の剥離が生じづらい。また、第二のガラス板３と薄膜太陽電池素子１との間に封止層７が存在するため、電気取り出し配線４を引き出し過ぎた場合であっても、封止層７が変形することにより薄膜太陽電池素子１にかかる力を軽減することができ、その結果、薄膜太陽電池素子１の破損や、電気取り出し配線４の剥離を抑止することができる。なお、電気取り出し配線４を挿通する封止層７の切れ目の位置は、薄膜太陽電池素子１と重ならない位置に設けるのが好ましい。
【００１８】
端子箱６は、開孔５を塞ぐ位置に設置されている。開孔５を塞ぐ位置に設置することで、開孔５から水や酸素が封止構造の内部に侵入しづらくなり、薄膜太陽電池素子１の劣化を防止することができる。通常、開孔５は端子箱６により完全に塞がれるが、部分的に塞がれていてもよい。完全に塞がれるとは、第二のガラス板３の太陽電池モジュール表面側の開孔５の面積の１００％が端子箱６に覆われていることをいう。
【００１９】
部分的に塞がれている場合は、第二のガラス板３の太陽電池モジュール表面側の開孔５の面積に対して、通常１０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは８０％以上であって、通常１００％未満、好ましくは９９％以下、より好ましくは９５％以下が、端子箱６に覆われている。上記下限以上であると薄膜太陽電池素子１の劣化を抑制しやすい点で好ましい。上記上限以下であることにより、端子箱の設置位置の自由度が増す点で好ましい。
端子箱６には電源ケーブル８が接続されている。
【００２０】
太陽電池モジュールの厚さは、限定されないが、通常１ｃｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下、より好ましくは６ｍｍ以下、更に好ましくは４ｍｍ以下、特に好ましくは３ｍｍ以下であり、通常０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上である。上記上限以下であることにより、軽量化することができ、施工性が向上する。上記下限以上であることにより、太陽電池モジュールの強度が担保できる。
【００２１】
太陽電池モジュールは、透光性を有するのが好ましい。太陽電池モジュールの透光性は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に準じた方法で測定した可視光線透過率が通常３％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは８％以上、更に好ましくは１０％以上、特に好ましくは２０％以上であって、通常８０％以下、好ましくは６０％以下、より好ましくは５０％以下である。上記下限以上であると採光性を向上することができる点で好ましい。上記上限以下であることにより発電効率を向上することができる点で好ましい。
【００２２】
透光性を有する太陽電池モジュールは、例えば、薄膜太陽電池素子の電極として透明電極を使用し、薄膜太陽電池素子以外の太陽電池モジュールの構成部材が透光性を有することで実現できる。
【００２３】
図２は、本発明の太陽電池モジュールの裏面模式図である。薄膜太陽電池素子１は、モノリシック構造を有し、図２において縦方向に複数の単位太陽電池セルが直列に接続されている。従って、両末端の単位太陽電池セルの電極に、電気取り出し配線を設置することで、一方が太陽電池素子の正極となり、他方が太陽電池素子の負極となる。図２においては、薄膜太陽電池素子の正極に第一の電気取り出し配線４−１が接続され、負極に第二の電気取り出し配線４−２が接続されている。第一の電気取り出し配線４−１は、第一の開孔５−１を通り第一の端子箱６−１に接続されており、第二の電気取り出し配線４−２は、第二の開孔５−２を通り、第二の端子箱６−２に接続されている。図２において、第一の開孔５−１は第一の端子箱６−１の裏側に、第二の開孔５−２は第二の端子箱６−２の裏側にそれぞれ位置している。
【００２４】
第一のガラス板２と第二のガラス板３は、通常、同一の形状かつ同一の大きさであるが、目的に応じてそれぞれ任意の形状、大きさ、厚さにしてもよい。例えば、第二ガラス板の強度を上げるために第二ガラス板を第一ガラス板よりも厚くしてもよい。
【００２５】
薄膜太陽電池素子１の外縁とガラス板の外縁との距離は、通常５ｍｍ以上、好ましくは１ｃｍ以上、より好ましくは３ｃｍ以上、更に好ましくは５ｃｍ以上であり、通常３０ｃｍ以下、好ましくは２０ｃｍ以下、より好ましくは１５ｃｍ以下、更に好ましくは１０ｃｍ以下である。上記下限以上であることにより、太陽電池モジュールの側面から侵入するおそれのある水や酸素が、薄膜太陽電池素子１に接触しづらくなり、薄膜太陽電池素子１の劣化を防止することができる。上記上限以下であることにより、太陽電池モジュールにおける薄膜太陽電池素子の受光面積の割合を増すことができ、効率的な発電が可能になる。
【００２６】
第一の端子箱６−１には第一の電源ケーブル８−１が接続され、第二の端子箱６−２には第二の電源ケーブル８−２が接続されている。
【００２７】
図３は、第一の電源ケーブル８−１と第二の電源ケーブルとが、バイパスダイオードを備えた第三の端子箱を介して接続されている状態を示した模式図である。第一の電源ケーブル８−１は、第一の端子箱６−１と第三の端子箱６−３との間にコネクタを有していてもよく、同様に、第二の電源ケーブル８−２は、第二の端子箱６−２と第三の端子箱６−３との間にコネクタを有しても良い。コネクタを有すると、バイパスダイオードの設置を、第二のガラス板への端子箱の設置と独立して行えるため、太陽電池モジュールの製造効率や、施工性を向上することができる。
以下、主要な構成の詳細を説明する。
【００２８】
２．薄膜太陽電池素子１
薄膜太陽電池素子は、太陽光を電気に変換する薄膜太陽電池と、薄膜太陽電池を支持して形状変化を抑制するための太陽電池基材から構成されている。
上記薄膜太陽電池素子は、入射される太陽光に基づき発電を行う素子である。薄膜太陽電池素子の種類は、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、変換によって得られた電気エネルギーを外部に取り出せるものであれば、特に限定されない。
【００２９】
本発明においては、薄膜太陽電池素子を用いることで、モジュール自体の軽量化も可能となり、モジュールの固定にも制約が少なくなり、設置場所も多様となる。
【００３０】
薄膜太陽電池としては、一対の電極で発電層（光電変換層、光吸収層）を挟んだもの、一対の電極で発電層と他層（バッファ層等）との積層体を挟んだもの、そのようなものを複数個、直列接続したものを用いることができる。発電層に用いられる材料としては、薄膜単結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、球状シリコン、無機半導体材料、有機色素材料、または有機半導体材料が挙げられる。これらの材料を用いることで、発電効率が比較的高く、薄い（軽量な）太陽電池を実現できる。さらに効率を上げる観点から、これらを積層したＨＩＴ型、タンデム型でもよい。
【００３１】
発電層を薄膜多結晶シリコン層とした場合、太陽電池は間接光学遷移を利用するタイプの素子となる。そのため、発電層を薄膜多結晶シリコン層とする場合には、光吸収を増加させるために、後述する太陽電池基材又はその表面に凸凹構造を形成するなど十分な光閉じ込め構造を設けておくことが好ましい。
【００３２】
発電層をアモルファスシリコン層とした場合、可視域での光学吸収係数が大きく、厚さ１μｍ程度の薄膜でも太陽光を十分に吸収できる太陽電池素子を実現できる。しかも、アモルファスシリコンは、非結晶質の材料であるが故に、変形にも耐性を有している。そのため、発電層をアモルファスシリコン層とした場合、特に軽量な、変形に対してもある程度の耐性を有する太陽電池モジュールを実現できる。
【００３３】
発電層を無機半導体材料（化合物半導体）層とした場合、発電効率が高い太陽電池を実現することが出来る。なお、発電効率（光電変換効率）の観点からは、発電層をＳ、Ｓｅ、Ｔｅなどカルコゲン元素を含むカルコゲナイド系発電層とすることが好ましく、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族半導体系（カルコパイライト系）発電層としておくことがより好ましく、Ｉ族元素としてＣｕを用いたＣｕ−ＩＩＩ−ＶＩ2族半導体系発電層、特に、ＣＩＳ系半導体〔ＣｕＩｎ（Ｓｅ(1-y)Ｓy）2；０≦ｙ≦１〕層やＣＩＧＳ系半導体〔Ｃｕ（Ｉｎ(1-x)Ｇａx）（Ｓｅ(1-y)Ｓy）2；０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１〕〕層としておくことが、好ましい。
【００３４】
発電層として、酸化チタン層及び電解質層などからなる色素増感型発電層を採用しても、発電効率が高い太陽電池を実現することができる。
発電層として有機半導体層（ｐ型の半導体とｎ型の半導体を含む層）を採用することもできる。有機半導体層は、形成が効率的に行える点や、発電層が多様な色を有するため意匠性に優れる点で好ましい。
【００３５】
上記理由により薄膜太陽電池素子が、発電層として有機半導体層を採用した有機薄膜太陽電池素子であるのが好ましい。
【００３６】
有機半導体層の具体的な構成例としては、ｐ型半導体とｎ型半導体が層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、それぞれｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）を積層した積層型（ヘテロｐｎ接合型）、ＰＩＮ型、ショットキー型およびそれらの組み合わせを挙げることができる。中でも、バルクヘテロ接合型が好ましい。
【００３７】
ｐ型半導体化合物とは、その膜が正孔を輸送できるｐ型半導体として動作する材料であるが、π共役高分子材料やπ共役低分子有機化合物などが好ましく用いられ、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。共役高分子材料は単一あるいは複数のπ共役モノマーを重合したものであり、そのモノマーとしては、置換基を有してもよいチオフェン、フルオレン、カルバゾール、ジフェニルチオフェン、ジチエノチオフェン、ジチエノシロール、ジチエノシクロヘキサン、ベンゾチアジアゾール、チエノチオフェン、イミドチオフェン、ベンゾジチオフェン等が挙げられ、分子量は1万以上の材料である。これらのモノマーは直接結合するか、ＣＨ＝ＣＨやＣ≡Ｃ、ＮやＯを介して結合していてもよい。低分子有機半導体材料としてはペンタセンやナフタセン等の縮合芳香族炭化水素、チオフェン環を４個以上結合したオリゴチオフェン類、ポルフィリン化合物やテトラベンゾポルフィリン化合物及びその金属錯体、並びにフタロシアニン化合物及びその金属錯体等、が挙げられる。
【００３８】
ｎ型半導体化合物としては、特段の制限はないが、フラーレン化合物及びその誘導体、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類が挙げられる。フラーレンとしてはＣ６０又はＣ７０等があげられ、そのフラーレンの２個の炭素に置換基を付加したもの、４個の炭素に置換基を付加したもの、さらには６個の炭素に置換基を付加したものが挙げられる。フラーレン化合物は、塗布法に適用できるようにするためには、当該フラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。
発電層に有機半導体層を使用する場合には、正孔取出層および／または電子取出層を積層するのが好ましい。
【００３９】
正孔取出層の材料は、ポリチオフェン、ポリピロール、又はポリアニリンなどに、スルホン酸及び／又はハロゲンなどがドーピングされた導電性ポリマーや、酸化モリブデンや酸化ニッケルのような、仕事関数の大きな金属酸化物が用いられる。
【００４０】
電子取出層の材料は特に限定されないが、具体的には、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。無機化合物としては、ＬｉＦ等のアルカリ金属の塩や酸化チタン（ＴｉＯｘ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）のようなｎ型の酸化物半導体が挙げられる。有機化合物としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）のようなフェナントレン誘導体や、Ｐ＝ＯあるいはＰ＝Ｓ構造を有するホスフィン化合物が挙げられ、中でも、リン原子に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基ホスフィン化合物が好ましい。
【００４１】
太陽電池の各電極は、導電性を有する任意の材料を１種又は２種以上用いて形成することができる。電極材料（電極の構成材料）としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ3等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。
【００４２】
電極材料は、正孔又は電子を捕集するのに適した材料としておくことが好ましい。なお、正孔の捕集に適した電極材料（つまり、高い仕事関数を有する材料）としては、金、ＩＴＯ等を例示できる。また、電子の捕集に適した電極材料（つまり、低い仕事関数を有する材料）としては、銀、アルミニウムを例示できる。
【００４３】
太陽電池の各電極は、発電層とほぼ同サイズのものであっても、発電層よりも小さなものであっても良い。ただし、太陽電池の，受光面側（耐候層側）の電極を、比較的に大きなもの（その面積が、発電層面積に比して十分に小さくないもの）とする場合には、当該電極を、透明な（透光性を有する）電極、特に、発電層が効率良く電気エネルギーに変換できる波長の光の透過率が比較的に高い（例えば、５０％以上）電極、としておくべきである。なお、透明な電極材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム−亜鉛酸化物）等の酸化物；金属薄膜などを、例示できる。
【００４４】
太陽電池の各電極の厚さ及び発電層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することが出来る。さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ＩＴＯなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。
【００４５】
上記太陽電池基材は、その一方の面上に、太陽電池が形成される部材である。そのため太陽電池基材は、機械的強度が比較的に高く、耐候性、耐熱性、耐薬品性等に優れ、且つ軽量なものであることが望まれる。また、太陽電池基材は、変形に対して或る程度の耐性を有するものであることも望まれる。そのため、太陽電池基材としては、金属箔や、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルム、幾つかの金属箔／樹脂フィルムの積層体を採用することが好ましく、太陽電池基材が樹脂フィルム、すなわち樹脂基材であることがより好ましいい。
【００４６】
太陽電池基材（又は、その構成要素）として使用し得る金属箔としては、アルミニウム、ステンレス、金、銀、銅、チタン、ニッケル、鉄、それらの合金からなる箔を、例示できる。
【００４７】
また、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、これらの共重合体、ＰＶＤＦ、ＰＶＦなどのフッ素樹脂、シリコーン樹脂、セルロース、ニトリル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、アイオノマー、ポリブタジエン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなどからなるフィルムを、例示できる。なお、太陽電池基材として使用する樹脂フィルムは、上記のような樹脂中に、ガラス繊維、有機繊維、炭素繊維等を分散させたフィルムであってもよい。
【００４８】
なお、太陽電池基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点が８５〜３５０℃の範囲である場合には、太陽電池基材の変形が生じず太陽電池との剥離が生じないため、好ましい。また、太陽電池基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点は、１００℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることがさらに好ましく、１５０℃以上であることが特に好ましく、１８０℃以上であることが最も好ましい。また、当該樹脂フィルムの融点は、３００℃以下であることがより好ましく、２８０℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
【００４９】
薄膜太陽電池素子は、紫外線カット層、ガスバリア層、ゲッター材層などの層を積層していても良い。これらの層を形成する材料は公知の材料を用いることができ、大きさや厚さ等は、本発明の効果を奏する限り限定されない。
中でもガスバリア層で薄膜太陽電池素子１を被覆することにより、水および／または酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
【００５０】
ガスバリア層の防湿能力の程度は、薄膜太陽電池素子１の種類等に応じて様々であるが、単位面積（１ｍ2）の１日あたりの水蒸気透過率が１００μｍ厚み換算で、通常１×１０-1ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であることが好ましく、下限に制限はない。
【００５１】
酸素透過性の程度は、薄膜太陽電池素子１の種類等に応じて様々であるが、単位面積（１ｍ2）の１日あたりの酸素透過率が１００μｍ厚み換算で、通常１×１０-1ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、下限に制限はない。
【００５２】
ガスバリア層の具体的な構成は、薄膜太陽電池素子１を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリア層を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。
【００５３】
ガスバリア層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）或いはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の基材フィルムに酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）を真空蒸着したフィルム等が挙げられる。
【００５４】
なお、ガスバリア層は１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリア層は単層でも積層でもよい。
【００５５】
３．ガラス板（第一のガラス板２および第二のガラス板３）
ガラスとしては、フロートガラス、強化ガラス、耐熱ガラス、防火ガラス、合わせガラス、色ガラス、すりガラス、など必要に応じて任意のガラスを用いることができる。ガラスの表面に反射防止層や熱線吸収層、熱線反射層、ＵＶ吸収層、ＵＶ反射層等、機能を付与する層を有しても良い。
【００５６】
これらの中でも、フロートガラス、強化ガラス、耐熱ガラス、が好ましく、強化ガラスがより好ましい。なお、本発明においては、ガラス板としてポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透明樹脂も用いることができる。
【００５７】
ガラス板の形状は限定されず多角形でも円でもよいが、施工性の点で四角形が好ましい。
ガラス板の厚さは通常０．０２ｍｍ以上である。好ましくは０．０３ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。一方上限は特段限定されないが、通常２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．３ｍｍ以下である。上記範囲とすることで、耐衝撃性と軽量性を両立することができる。
【００５８】
中でも、厚さ１ｍｍ以下の強化ガラスが、耐衝撃性、軽量性等の施工性に優れる点でより好ましい。
【００５９】
ガラス板の大きさは、長さが通常１０ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ以上、より好ましくは３０ｃｍ以上であって、通常５ｍ以下、好ましくは３ｍ以下、より好ましくは２ｍ以下である。また幅は通常１０ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ以上、より好ましくは３０ｃｍ以上であって、通常５ｍ以下、好ましくは３ｍ以下、より好ましくは２ｍ以下である。
【００６０】
第二のガラス板は開孔５を有する。開孔５の形状は通常円であるが、多角形であってもよく、電気取出し配線４を通すことができれば制限されない。第二のガラス板３が破損する可能性が低いため円が好ましい。開孔５の大きさは、電気取り出し配線を通すことができれば限定されないが、直径が、通常３ｃｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１ｃｍ以上であり、通常１０ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ以下、より好ましくは４ｃｍ以下、更に好ましくは３ｃｍ以下である。上記下限以上であるとり電気取出し配線４を通しやすくなり、上記上限以下であると第二のガラス板３の強度が維持されやすい。
【００６１】
開孔５は、その中心が薄膜太陽電池素子と重ならない位置に設置されるが、更に、開孔部全体が薄膜太陽電池素子と重ならない位置であると、太陽電池素子の水や酸素等による劣化を抑制しやすいため好ましい。開孔５の中心は、開孔５の形状が円および多角形の場合は、その重心の位置である。
【００６２】
また、本発明の太陽電池モジュールは、ガラス板の外側に表面保護シートを備えてもよい。本発明において表面保護シートを備えることはガラス板の傷つきや劣化を抑制し、全光線透過率を維持するため好ましい。表面保護シートを構成する材料は、耐候性フィルムが好ましく、耐候性フィルムとして公知のものを使用することができる。
【００６３】
耐候性フィルムの材料となる樹脂としては、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらの中でもエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリ塩化ビニルが好ましい。
【００６４】
耐候性フィルムの厚さは特に制限されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、通常２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である。
【００６５】
表面保護シートとガラス板との間に接着層を備えてもよい。接着層の材質等は特に制限されないが、通常例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、またエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等の、光透過性の材料が用いられる。接着層の厚さは特に制限されないが例えば２０〜５００μｍが好ましい。接着層は、表面保護シート以外の層の接着にも用いることができる。
【００６６】
４．電気取り出し配線４
【００６７】
本発明において電気取り出し配線とは、太陽電池素子の電極と電気的に接続された導電性部材である。
【００６８】
電気取り出し配線の材料としては、金属や合金などが挙げられ、中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましく、銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、電気取り出し配線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。電気取り出し配線の形状としては、平角線、箔、平板、ワイヤー状のものがあるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。
【００６９】
なお、本発明でいう「箔」は厚みが１００μｍ未満のものをいい、「板」は厚みが１００μｍ以上のものをいう。また「平角線」とは、断面が円形のワイヤーを圧延して、断面の形状を四角形にしたものをいう。
【００７０】
電気取り出し配線の厚さおよび幅は、導電性を有する限り特段の限定はされないが、接続する上部電極や下部電極よりも抵抗値が低いものが好ましく、特に、上部電極や下部電極より厚さを厚くすることによって、抵抗値を低減させることが好ましい。電気取り出し配線の厚さとしては、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。また、２ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下、特に好ましくは３００μｍ以下である。電気取り出し配線の厚さが上記下限以上であることで、電気取り出し配線の抵抗値の上昇を抑制し、発電した電力を効率よく外部に取り出すことができる。また、上記上限以下であることで、有機薄膜太陽電池モジュールの重量が増加するとともに可撓性が減少したり、薄膜太陽電池モジュール表面に凹凸が発生しやすくなったり、生産コストが増加するなどの問題が生じる恐れがある。
【００７１】
また、電気取り出し配線の幅は、通用０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上であり、通常５０ｍｍ以下、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。電気取り出し配線の幅が上記下限以上であることで、電気取り出し配線の抵抗値の上昇を抑制し、発電した電力を効率よく取り出すことができる。また、電気取り出し配線の機械強度を維持し、破断等を抑制することができる。上記上限以下であることで、モジュール全体における開口率を維持し、モジュールの発電量の低下を抑制することができる。
【００７２】
５．封止層７
封止層を設けることで、上述した太陽電池素子を封止するとともに、太陽電池モジュールに耐衝撃性等を付与することができる。本発明の薄膜太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子を挟むように封止層が積層される態様が好ましい。
【００７３】
封止層の材料は、全光線透過率が比較的高い樹脂材料が好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、合成ゴム等を使用することができ、これらの１種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。
【００７４】
封止層の厚さは、１層あたり、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることが更に好ましい。すなわち、好ましい態様である表面保護層と薄膜太陽電池素子との間、および薄膜太陽電池素子と裏面保護層との間に少なくとも一層の封止層を有する場合には、薄膜太陽電池モジュールあたりの封止層の厚さは、２００μｍ以上であることが好ましく、４００μｍ以上であることがより好ましく、６００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、２０００μｍ以下であることが好ましく、１６００μｍ以下であることがより好ましく、１０００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００７５】
封止層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。
【００７６】
太陽電池モジュールの封止層には、紫外線吸収剤が添加されていてもよい。そのような紫外線吸収剤としては、市販されているものを含め、特段の限定なく用いることができる。例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。封止層に紫外線吸収剤を添加する場合には、封止層全量に対して０．０１重量％以上であることが好ましく、０．０５重量％以上であることがより好ましい。一方、この含有量は１重量％以下であることが好ましく、０．８重量％以下であることがより好ましく、０．６重量％以下であることが特に好ましい。０．０１重量％未満であると、紫外線吸収効果を発揮することが難しくなり、１重量％を超えるとブリードアウトの原因となるからである。
【００７７】
また、上記封止層がシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤が含まれていることで、封止層とそれに接する層との接着性が向上する。シランカップリング剤としては、官能基としてアルキル基を有するものが好ましく例示でき、具体的には、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基等が挙げられる。封止材とシランカップリング剤の重量比は、封止材の重量を１００としたとき、０．１〜２．０であることが好ましく、０．３〜１．０であることがより好ましく、０．５〜０．７であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、接着性を好適なものとすることができる。ここでいうシランカップリング剤を含むとは、封止材にシランカップリング剤を添加ないしは混合することを意味し、シランカップリング剤は太陽電池モジュールの積層前に予め封止材に添加ないし混合しておいてもよいし、積層時に封止材に添加ないし混合してもよい。
【００７８】
６．薄膜太陽電池モジュールの製造方法
以下、本発明に係る有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法について説明するが、本発明に係る有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は以下に限定されるものではなく、本発明に係る有機薄膜太陽電池モジュールが製造できる限りにおいては、どのように製造してもよい。
【００７９】
まず、薄膜太陽電池素子と電気取り出し配線との電気的接続を行う。これらの電気的接続の方法は限定されず、導電性の熱硬化性樹脂組成物、導電性粒子を含む熱可塑性塑性物、はんだ、金属ペースト、等を用いることができる。薄膜太陽電池素子の変形や劣化を抑制しやすい点で、導電性の熱硬化性樹脂組成物、導電性粒子を含む熱可塑性塑性組成物、および金属ペーストが好ましい。中でも、外観不良を起こしづらい導電性の熱硬化性樹脂組成物、導電性粒子を含む熱可塑性塑性組成物が好ましい。
【００８０】
次に、第一のガラス板、必要に応じて封止層、電気取り出し配線と電気取り出し端子を電気的に接続した太陽電池素子、封止層、第二のガラス板を積層する。このとき、電気取り出し配線を、開孔に通すが、封止層の開孔に対応する箇所に切れ込みを入れ、その切れ込みに電気取り出し配線を挿通する。これらを積層した後、真空ラミネーション、ホットプレス、またはロールラミネーション等により一体化することで本発明の薄膜太陽電池モジュールを得ることができる。以下一例として真空ラミネーションの例を説明する。
【００８１】
真空ラミネーションは、前述の積層の後、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱しながら加圧し、一定時間経過後に冷却することにより行う。
【００８２】
上記真空引きは、真空度が通常３０Ｐａ以上、好ましくは５０Ｐａ以上、より好ましくは８０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。
【００８３】
真空時間は、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。一方上限は、通常８分以下、好ましくは６分以下、より好ましくは５分以下である。真空時間を上記範囲とすることで、真空ラミネーション後の太陽電池モジュールの外観が良好となり、またモジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができるため好ましい。
【００８４】
加熱温度は、通常８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１１０℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。上記温度範囲とすることで、封止層とガラス板との十分な接着強度を得ることができる。
【００８５】
加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より好ましくは９０ｋＰａ以上である。一方上限値は、１０１ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
【００８６】
上記圧力の保持時間は、通常１分以上、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上である。一方上限は、通常３０分以下、好ましくは２０分以下、より好ましくは１５分以下である。上記保持時間とすることで、封止層の太陽電池を保護する機能を十分に発揮することができ、また十分な接着強度を得ることができる。
【００８７】
７．用途
本発明の太陽電池モジュールの用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。太陽電池モジュールを適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
【符号の説明】
【００８８】
１  太陽電池素子
２  第一のガラス板
３  第二のガラス板
４  電気取り出し配線
５  開孔
６  端子箱
７  電源ケーブル
１０  太陽電池モジュール
【図１】
2015195375.tif 000003
【図２】
2015195375.tif 000004
【図３】
2015195375.tif 000005