(57)【要約】【課題】本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量でありながら且つ剛性に優れ、振動や冷熱変化を受けても故障しにくい太陽電池モジュールを提供することにある。【解決手段】裏面保護層として、樹脂基板を樹脂と異なる材質の２つの基板で挟んだ積層体を使用し、その樹脂基板を挟む２つの基板の厚みの合計が、裏面保護層の厚みに対して一定の範囲であること、【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光受光面側から、表面保護層、光電変換層、裏面保護層の順に封止材を介して積層される太陽電池モジュールであって、
該裏面保護層は、樹脂基板を該樹脂基板の材料と異なる材質の２枚の基板で挟んだ積層構造を形成しており、
該裏面保護層の厚み（Ｔｂ）が１ｍｍより大きく４ｍｍ未満であり、かつ該Ｔｂと該裏面保護層中の樹脂基板を挟む２枚の基板の厚み（Ｔｉ１、Ｔｉ２）が下記式の関係を満足することを特徴とする太陽電池モジュール。
０．１≦（Ｔｉ１＋Ｔｉ２）／Ｔｂ≦０．４
【請求項２】
前記樹脂基板を挟む２枚の基板の材質が金属を含む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】
前記裏面保護層の曲げ弾性率が１０〜１００ＧＰａであ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。
【請求項４】
前記表面保護層と前記光電変換層の間に、線膨張係数が−１０〜４０ｐｐｍ／Ｋの補強層をさらに有することを特徴とする請求項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】
前記光電変換層と前記裏面保護層との間に、絶縁層を更に有することを特徴とする請求項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】
前記表面保護層の厚みが０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記裏面保護層の形状が略矩形状であり、長辺の長さ（Ｌ）が、Ｔｂの１００〜１０００倍の範囲であることを特徴とする請求項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を用いてなる車両用部材。
【請求項９】
前記請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを搭載した車両。
【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関するものである。また、太陽電池モジュールを用いてなる車両用部材、および太陽電池モジュールを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーと環境問題に対する意識の向上を受けて、太陽光の受光で発電する太陽電池が普及しつつある。それに伴い、太陽電池セルを樹脂やガラスなどの板状のもので挟みこみ発電を行う太陽電池モジュールが多く開発されてきた。
太陽電池モジュールの多くは、太陽光受光面側の表面保護層に厚みのあるガラス板を、また、非太陽光受光面側の裏面保護層に樹脂シートを用いた太陽電池モジュール、あるいは表面保護層／裏面保護層の両方にガラス板を用いた太陽電池モジュール（たとえば、特許文献１）が一般的であった。しかし、太陽電池モジュールを設置する場所によっては、振動が激しい場所があり、そのような振動が激しい場所に設置する場合や、モジュールの表面保護層などに物が当たるなど物理的衝撃が想定される場所に設置する場合には、耐振動性や耐衝撃性が十分ではなかった。
また、太陽電池モジュール自体が非常に重いため、設置する場所によっては、耐荷重の問題が生じ、あるいは車両に取り付ける場合には重量増に伴う移動効率（燃費など）低下の問題が生じ、これらの太陽電池モジュールの適用が困難なケースがあった。
【０００３】
最近では、太陽電池モジュールを軽量化することで、これを建材あるいは車両搭載用途に利用しようとする試みもなされている。例えば、特許文献２及び特許文献３には、表裏保護層に樹脂フィルムを採用した太陽電池モジュールが提案されている。この太陽電池モジュールは建材や車輌搭載用途には適用可能であるが、その際に、太陽電池モジュールの剛性が低すぎるため、運搬、施工時などに過度に折れ曲がってしまい、内部の光電変化層や配線材を損傷してしまうという問題があった。
この課題を解決するために、特許文献４には、樹脂と鋼板を一体化させた太陽電池モジュールが提案されている。しかしながら、この太陽電池モジュールは裏面の鋼板１枚で剛性を出すために重くなりやすい。また、太陽電池モジュールの裏面側のみが高剛性であるため、太陽電池モジュールが上下に振動を受けた際、モジュールが撓んで光電変換層が圧縮および引っ張り応力を受けやすく、光電変換層を損傷してしまうリスクが高いという問題があった。
【０００４】
一方で、特許文献５に記載されているように、表面保護層や裏面保護層などにポリカーボネートのような硬質樹脂シートを用いる技術も知られている。しかしながら、このものは冷熱サイクルを繰り返し受けた際、硬質樹脂シートの熱変形応力で、内部の光電変換層や配線材が損傷してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０３１８３４号公報
【特許文献２】特開平１０−０７０３００号公報
【特許文献３】特開平１０−２８４７４５号公報
【特許文献４】特開２０１２−００４４１６号公報
【特許文献５】特開平０９−０９２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１〜５には、車両用部材、とりわけトラックの荷台に設置するのに適した太陽電池モジュールの材質や大きさなどについて言及されていない。本発明者らが検討したところ、これらの太陽電池モジュールは、重量や剛性の面から、振動や冷熱変化を受けやすい場所（例えば、トラック等の車輌の荷台など）では、振動でセルやインターコネクタが損傷を受け、太陽電池モジュールとしての発電効率が低下することがあった。そのため車両用部材として、最適な太陽電池モジュールではなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量でありながら且つ剛性に優れ、振動や冷熱変化を受けても故障しにくい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】
【０００７】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、裏面保護層として、樹脂基板を樹脂と異なる材質の２つの基板で挟んだ積層体を使用し、その樹脂基板を挟む２つの基板の厚みの合計が、裏面保護層の厚みに対して一定の範囲であり、且つ裏面保護層の厚みが特定の範囲であること、好ましくは、その樹脂基板を挟む基板の材質を適切に組み合わせた薄型複合基板とすることで、太陽電池モジュールが設置された後の自重や振動、冷熱変化による撓みや太陽電池モジュールに発生する内部応力を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は以下の［１］〜［９］に存する。
【０００８】
［１］太陽光受光面側から、表面保護層、光電変換層、裏面保護層の順に封止材を介して積層される太陽電池モジュールであって、該裏面保護層は、樹脂基板を該樹脂基板の材料と異なる材質の２枚の基板で挟んだ積層構造を形成しており、該裏面保護層の厚み（Ｔｂ）が１ｍｍより大きく４ｍｍ未満であり、且つ該裏面保護層の厚み（Ｔｂ）と、該裏面保護層中の樹脂基板を挟む２枚の基板の厚み（Ｔｉ１、Ｔｉ２）が下記式の関係を満足することを特徴とする太陽電池モジュール。
０．１≦（Ｔｉ１＋Ｔｉ２）／Ｔｂ≦０．４
［２］前記樹脂基板を挟む２枚の基板の材質が金属を含むことを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール。
［３］前記裏面保護層の曲げ弾性率が１０〜１００ＧＰａであることを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール。
［４］前記表面保護層と前記光電変換層の間に、線膨張係数が−１０〜４０ｐｐｍ／Ｋの補強層をさらに有することを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［５］前記光電変換層と前記裏面保護層との間に、絶縁層を更に有することを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［６］前記表面保護層の厚みが０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［７］前記裏面保護層の形状が略矩形状であり、長辺の長さ（Ｌ）が、Ｔｂの１００〜１０００倍の範囲であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［８］［１］〜［７］のいずれかに記載の太陽電池モジュールを用いてなる車両用部材。［９］［１］〜［７］のいずれかに記載の太陽電池モジュールを搭載した車両。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軽量でありながら、剛性に優れ、振動や冷熱変化を受けても故障しにくい太陽電池モジュールを得ることができる。また、施工性に優れ、振動や冷熱変化が受けやすくかつ軽量性を求められる場所、特にトラック等の車輌の荷台に設置する場合に非常に適した太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例で用いた太陽電池モジュール（ａ）、（ｂ）を、太陽光受光面側から見た概略図である。
【図２】本発明の実施例で用いた太陽電池セルの層構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例で製造した太陽電池モジュールの評価を行う際の境界条件を示す概念図である。
【図４】本発明の実施例で製造した太陽電池モジュールの評価を行う際の境界条件を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について、以下に具体的に説明する。本発明の太陽電池モジュールは、その太陽光受光面側から、表面保護層、光電変換層、裏面保護層の順に封止材を介して積層され、その他の層を適宜含むこともできる。
【００１２】
＜表面保護層＞
本発明の太陽電池モジュールにおける表面保護層について説明する。
表面保護層は、太陽電池モジュールに機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性、耐薬品性、ガスバリア性などを付与するための層である。表面保護層は光電変換層より受光面側に位置するため、光電変換層の光吸収を妨げない観点から、全光線透過率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ
Ｋ  ７３６１−１によって測定できる。
【００１３】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、表面保護層も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、表面保護層の構成材料の融点は、通常１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュールの使用時に耐候層が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００１４】
表面保護層の材質としては、軽量性の観点から樹脂が好適に使用される。表面保護層は樹脂層からなり、樹脂層を形成する樹脂材料は、天候変化から太陽電池素子を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、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等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
中でも好ましくはフッ素系樹脂が挙げられ、その具体例を挙げるとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。
【００１５】
なお、表面保護層は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良い。また、表面保護層は単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
表面保護層の厚みは特に規定されないが、一般的には１０μｍ以上、２０００μｍ以下である。特に、耐候性、耐擦傷性、光電変換層に加わる外的衝撃緩和性、軽量性の観点から、通常５０μｍ以上、好ましくは７５μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上であり、また、通常３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以
下である。
また耐候層には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。
【００１６】
＜光電変換層＞
本発明の太陽電池モジュールにおける光電変換層について説明する。
光電変換層は、太陽光受光面側から入射される太陽光に基づき発電を行う素子である。この光電変換層は、光エネルギーを電気エネルギーに変換でき、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りさえすれば良い。
従って、光電変換層としては、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（以下、セルと表記する）を、複数個、直列若しくは／かつ並列接続したものなどを用いることが出来る。
【００１７】
光電変換層の発電層としても様々なものを採用することが出来る。ただし、発電層は、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、ＣｄＴｅ、Ｃｕ−Ｉｎ−（Ｇｅ）−Ｓｅなどの無機半導体材料、ブラックダイなどの有機色素材料、共役高分子／フラーレンなどの有機半導体材料等からなる層としておくことが好ましいが、発電効率の観点からは薄膜単結晶シリコンあるいは薄膜多結晶シリコンがより好ましい。
例えば、シリコン系太陽電池セルは市販のものでよく、例えば、シャープ社製、Ｓｈｉｎｓｕｎｇ社製、Ｓｕｎｐｏｗｅｒ社製、Ｇｉｎｔｅｃｈ社製、ＮｅｏＳｏｌａｒＰｏｗｅｒ社製、ＴａｉｗａｎＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ社製、ＳｕｎｒｉｓｅＧｒｏｂａｌＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ社製、ＤｅｌＳｏｌａｒ社製、デルタ電子社製などの太陽電池セルが挙げられる。また、多接合型光電変換層、ＨＩＴ光電変換層等を採用してもよい。
【００１８】
なお、さらに高い発電効率を実現するために、発電層の表面又は光電変換層基材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。
発電層をアモルファスシリコン層としておけば、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光電変換層を実現できる。しかも、アモルファスシリコンや微結晶シリコン、無機半導体材料、有機色素材料、有機半導体材料は、非結晶質の材料、または結晶性の低い材料であるが故に、変形にも耐性を有している。従って、光電変換層を、発電層としてアモルファスシリコン層を備えたものとしておけば、特に軽量な、変形に対しても或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ことになる。
【００１９】
発電層を無機半導体材料（化合物半導体）層としておけば、発電効率が高い光電変換層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しておくことが好ましく、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（Ｓｅ１−ｙＳｙ）２；０≦ｙ≦１〕層やＣＩＧＳ系半導体〔Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ)(Ｓｅ１−ｙＳｙ）２；０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１〕層としておくことが、望ましい。
【００２０】
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、発電効率が高い光電変換層を実現することが出来る。
【００２１】
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）を採用することも出来る。なお、有機半導体層を構成し得るｐ型の半導体としては、テトラベンゾポルフ
ィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポリフィリン等のプルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェン及びこれら化合物を骨格として含む誘導体が例示できる。さらに、有機半導体層を構成し得るｐ型の半導体として、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等も例示できる。
【００２２】
また、有機半導体層を構成し得るｎ型の半導体としては、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６）；オクタアポフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフラレンテトラカルボン酸無水物、ナフラレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化合物；及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などを例示できる。
また、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）、ショットキー型およびそれらの組み合わせを、挙げることが出来る。
【００２３】
光電変換層の各電極は、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出来る。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を例示できる。
【００２４】
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、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ2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、Ａｌを例示できる。
電極の形成方法にも特に制限はない。従って、電極を、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成することも、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成することもできる。なお、導電性インクとしては、任意のもの（導電性高分子、金属粒子分散液等）を使用することができる。
【００２５】
光電変換層の各電極は、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、光電変換層の，受光面側の電極を、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（例えば、３００〜１２００ｎｍ、好ましくは５００ｎｍ〜８００ｎｍ）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。
また、光電変換層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が、厚すぎると電気抵抗が大きくなり、薄すぎると耐久性が低下する恐れがある。
【００２６】
〔光電変換層基材〕
光電変換層基材は、本発明の太陽電池モジュールの光電変換層に必要に応じて用いられるものであり、その一方の面上に、光電変換層が形成される部材である。従って、光電変換層基材は、機械的強度が比較的に高く、耐候性、耐熱性、耐水性等に優れ、且つ、軽量なものであることが望まれる。また、光電変換層基材は、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。一方で形成される光電変換層と材料物性（例えば、線膨張係数、融点など）が著しく異なると形成後の界面で歪や剥離などが生じる恐れがある。
そのため、光電変換層基材としては、金属箔や、融点が８５℃以上あるいは融点がない樹脂フィルム、幾つかの金属箔／樹脂フィルムの積層体を採用しておくことが好ましい。
【００２７】
光電変換層基材（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。
また、融点が８５℃以上あるいは融点がない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、ポリイミドなどからなるフィルムを、例示できる。また、金属樹脂複合基材の生産性の観点から、樹脂は熱可塑性樹脂が好ましい。なお、発電素子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、酸化アンチモン、水酸化アンチモン、ホウ酸バリウム、ガラス繊維などの無機物、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。
【００２８】
光電変換層基材（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℃以上であることが好ましい理由は、融点が過度に低いと、太陽電池モジュールの通常の使用環境下で光電変換層基材が変形し、光電変換層にダメージを与える恐れがあるからである。
従って、光電変換層基材（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。
本発明の太陽電池モジュールの光電変換層の熱膨張係数は、特に限定されないが、４０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、更に好ましくは３５ｐｐｍ／Ｋ以下であり、特に好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下である。熱膨張係数の測定方法は、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６などによる。熱膨張係数が４０ｐｐｍ／Ｋを越えると、温度変化に伴う変形が大きいため、加熱・冷却プロセス、あるいは実使用条件下で故障しやすくなる傾向にある。一方下限は特段限定されないが、通常−５ｐｐｍ／Ｋ以上であり、０ｐｐｍ／Ｋ以上であることが好ましい。
【００２９】
＜裏面保護層＞
本発明の太陽電池モジュールにおける裏面保護層について説明する。
裏面保護層は、樹脂基板をその樹脂基板に使用される材質とは異なる２枚の基板で挟んだ積層構造を形成する。そして、裏面保護層の厚み（Ｔｂ）と、該裏面保護層中の樹脂基板を挟む２枚の基板の厚み（Ｔｉ１、Ｔｉ２）が下記式の関係を満足することを特徴とする。
０．１≦（Ｔｉ１＋Ｔｉ２）／Ｔｂ≦０．４
【００３０】
また、本実施態様においては、裏面保護層の厚みを特定の範囲内とすることが好ましく、裏面保護層の厚み（Ｔｂ）は、通常１ｍｍより大きく、１．５ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上が特に好ましい。一方で通常４ｍｍ未満、より好ましくは３．５ｍｍ以下、特に好ましくは３ｍｍ以下である。厚さが小さすぎると太陽電池モジュール全体の剛性が低下し、厚すぎると太陽電池モジュール全体の重量が重くなりすぎる上、太陽電池モジュールが曲げ応力を受けた際に光電変換層に伝わる引張応力の増大をまねく。
裏面保護層に使用される樹脂基板を挟む２つの基板の厚さは、それぞれ通常０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．１５ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で通常０．５ｍｍ以下であり、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。厚さが小さすぎると太陽電池モジュール全体の剛性が低下し、厚すぎると太陽電池モジュール全体の重量が重くなりすぎる上、太陽電池モジュールが曲げ応力を受けた際に光電変換層に伝わる引張応力の増大をまねく。この裏面保護層に使用される樹脂基板を挟む２つの基板は、裏面保護層の剛性を担保するための基板であるため、高剛性、高耐熱性であることが重要である。また、樹脂基板を挟む２つの基板は、それぞれ材質や厚みが同一であっても、異なってもよいが、温度変化で変形を来さないため、あるいは外部応力を上下基板で均等分散させる観点から同一材料・同一厚みであることが好ましい。
【００３１】
この材質については、特に制限はないが、ガラス、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック類、鉄、ガルバリウム鋼、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、チタン、インバー合金などの金属あるいはこれらを亜鉛メッキしたものなどが好ましいものとして挙げられるが、特に好ましくは、金属を含むものである。その理由として安価で加工性を有し、割れて飛散するリスクがない上、高い剛性を有すること、また熱伝導性が高いため、太陽電池モジュールに熱が溜まり難くなることが挙げられる。特に、アルミニウムは、比重が小さいために太陽電池モジュールの軽量化が図れ、熱伝導性が優れるため、温度上昇に伴う光電変換層の発電効率低下を抑制する効果が高いことから好ましい。これら２つの基板の材質としては１種類で使用しても、異なる２種を使用しても良い。
【００３２】
裏面保護層の樹脂基板の厚さは、通常０．６ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上である。一方、通常３．５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２．７ｍｍ以下である。この厚さが薄すぎると自重で撓みやすくなり、厚すぎると太陽電池モジュールの重量増や大型化による施工性低下や、曲げ応力を受けた際に光電変換層に与える引張応力の増大をまねく恐れがある。なお、この樹脂基板は、上記の２つの基板を接合する接合層としての機能を有し、且つ、裏面保護層の基材としての軽量性を担保するための層であるため、低比重であることが重要である。
【００３３】
樹脂基板の材質としては、通常はポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好ましく用いられるが、エチレン−酢ビ共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、さらには、各種樹脂の混合物等を用いてもよい。所望により樹脂中には各種難燃剤やタルク、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、けい酸カルシウム等の各種フィラー、安定剤、着色剤、架橋剤、発泡剤等を添加してもよい。
また樹脂基板は１種類の樹脂のみを使用する単層でなく２種類以上の樹脂を使用して多層構造として使用することもできる。たとえば中心をなす厚い樹脂シートの両面に薄い接着性を有する樹脂層を積層した３層構造とすることもできる。
【００３４】
本発明の裏面保護層の具体例としては、軽量且つ高剛性の優れた物性を有しているアルポリック（登録商標）（三菱樹脂株式会社製）などが挙げられる。アルポリック（登録商標；三菱樹脂株式会社製）は３層構造を有しており、樹脂層の材質としてポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンが用いられ、樹脂からなる層を挟む金属シートはアルミニウムからなるアルミニウム−ポリオレフィン複合板である。金属−樹脂複合板は公
知の方法に従って、製造することができる。
【００３５】
上記式の裏面保護層Ｔｂと（Ｔｉ１、Ｔｉ２）との関係は、（Ｔｉ１＋Ｔｉ２）／Ｔｂが０．１〜０．４の範囲であるが、０．１５以上であることが好ましく、０．１８以上であることがより好ましい。一方、０．３以下であることが好ましく０．２５以下であることがより好ましい。（Ｔｉ１＋Ｔｉ２）／Ｔｂの値が小さすぎると太陽電池モジュール全体の剛性が低下し、大きすぎると太陽電池モジュール全体の重量が重くなりすぎる。
【００３６】
裏面保護層の曲げ弾性率は、通常１０ＧＰａ以上、好ましくは１５ＧＰａ以上、より好ましくは２０ＧＰａ以上、最も好ましくは３０ＧＰａ以上である。一方、通常１００ＧＰａ以下、好ましくは７０ＧＰａ以下、より好ましくは６０ＧＰａ以下、最も好ましくは５０ＧＰａ以下である。
曲げ弾性率が１０ＧＰａ未満であると、太陽電池モジュールが搬送中や車載中に振動を受けるなどして曲げ応力を受けた際、光電変換層に引張あるいは圧縮応力がかかりやすくなる。曲げ弾性率が１００ＧＰａを超える場合、太陽電池モジュールが局所的に大きな衝撃を受けた場合に裏面保護層あるいは光電変換層などが損傷するリスクが増大する。
【００３７】
＜封止材＞
本発明の太陽電池モジュールに使用される封止材について説明する。
封止材は、本発明の太陽電池モジュールの構成層（表面保護層、光電変換層、裏面保護層、絶縁層、破損防止層など）を一体化するために用いられるとともに、光電変換層を補強するための構成要素である。光電変換層は薄いため通常は強度が弱く、ひいては太陽電池モジュールの強度が弱くなる傾向があるが、封止材により強度を高く維持することが可能である。
また、封止材は、太陽電池モジュールの強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。
具体的強度については、封止材以外の表面保護層や裏面保護層の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、太陽電池モジュール全体が良好な耐久性を有し、長期使用しても内部剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。
【００３８】
また、封止材は、光電変換層の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上、中でも好ましくは８５％以上、とりわけ好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、その中でも特に好ましくは９７％以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【００３９】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、封止材も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材の構成材料の融点は、通常８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュールの使用時に封止材が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００４０】
封止材を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂組成物をフィルムにしたもの（ＥＶＡフィルム）などを用いることができる。ＥＶＡフィルムには通常は耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン；２，５−ジハイドロパーオキサイド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン；３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の
配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下であり、通常１重量部以上である。なお、架橋剤は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００４１】
このＥＶＡ樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シラン；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下、好ましくは２重量部以下であり、通常０．１重量部以上である。なお、シランカップリング剤は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００４２】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、ＥＶＡ樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアネート等の３官能の架橋助剤等の単官能の架橋助剤等が挙げられる。これらの架橋助剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常１０重量部以下、好ましくは５重量部以下であり、また、通常１重量部以上である。なお、架橋助剤は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００４３】
更に、ＥＶＡ樹脂の安定性を向上する目的で、ＥＶＡ樹脂組成物に、例えばハイドロキノン；ハイドロキノンモノメチルエーテル；ｐ−ベンゾキノン；メチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。これらの配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下である。
【００４４】
しかし、ＥＶＡ樹脂の架橋処理には１〜２時間程度の比較的長時間を要するため、太陽電池モジュールの生産速度および生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、ＥＶＡ樹脂組成物の分解ガス（酢酸ガス）またはＥＶＡ樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、光電変換層に悪影響を与えて発電効率が低下させる場合がある。そこで、封止材としては、ＥＶＡフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。
・成分１：プロピレン系重合体が、通常０重量部以上、好ましくは１０重量部以上であり、また、通常７０重量部以下、好ましくは５０重量部以下。
・成分２：軟質プロピレン系共重合体が、３０重量部以上、好ましくは５０重量部以上であり、また、通常１００重量部以下、好ましくは９０重量部以下。
なお、成分１および成分２の合計量は１００重量部である。上記のように、成分１および成分２が好ましい範囲にあると、封止材のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材の耐熱性、透明性および柔軟性が良好となり、太陽電池モジュールに好適である。
以下、成分１及び成分２について詳しく説明する。
【００４５】
〔成分１〕
成分１はプロピレン系重合体であり、例えば、プロピレン単独重合体；プロピレンと、少なくとも１種のプロピレン以外の炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンとの共重合体；などが挙げられる。ここで、プロピレン以外の炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキ
サデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどが挙げられる。中でも、エチレンまたは炭素原子数が４〜１０のα−オレフィンが好ましい。なお、α−オレフィンは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
これらのα−オレフィンは、プロピレンとランダム共重合体を形成してもよく、ブロック共重合体を形成してもよい。これらのα−オレフィンから導かれる構成単位の存在割合は、ポリプロピレン中に通常３５モル％以下、好ましくは３０モル％以下である。
【００４６】
成分１は、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８に準拠して２３０℃、荷重２．１６ｋｇで測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）が、通常０．０１ｇ／１０分以上、好ましくは０．０５ｇ／１０分以上であり、通常１０００ｇ／１０分以下、好ましくは１００ｇ／１０分以下である。
成分１の示差走査熱量計で観測される融点は、通常１００℃以上、好ましくは１１０℃以上であり、また、通常１６０℃以下、好ましくは１５０℃以下である。
成分１はアイソタクチック構造、シンジオタクチック構造のどちらも用いることができるが、アイソタクチック構造の方が耐熱性などの点で好ましい。
また、成分１としては必要に応じて複数のプロピレン系重合体を併用することができ、例えば融点や剛性の異なる２種類以上の成分を用いることもできる。
【００４７】
〔成分２〕
成分２は軟質プロピレン系共重合体であり、例えば、プロピレンと、少なくとも１種のプロピレン以外の炭素原子数２〜２０のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられる。
また、成分２は、ショアーＡ硬度が、通常３０以上、好ましくは３５以上であり、また、通常８０以下、好ましくは７０以下である。
さらに、成分２の示差走査熱量計ＤＳＣで観測される融点は、１００℃未満か、または融点が観測されない。ここで、融点が観測されないとは、−１５０〜２００℃の範囲において、結晶融解熱量が１Ｊ／ｇ以上の結晶融解ピークが観測されないことをいう。
【００４８】
成分２において、コモノマーとして用いられるα−オレフィンとしては、例えば、エチレン及び／又は炭素数４〜２０のα−オレフィンが好ましい。なお、α−オレフィンは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
成分２は、プロピレン由来の単位を通常４５モル％以上、好ましくは５６モル％以上、また、通常９２モル％以下、好ましくは９０モル％以下含み、コモノマーとして用いられるα−オレフィン由来の単位を通常８モル％以上、好ましくは１０モル％以上、また、通常５５モル％以下、好ましくは４４モル％以下含む。
【００４９】
成分２は、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８に準拠して、２３０℃、荷重２．１６ｋｇで測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）が、通常０．０１ｇ／１０分以上、好ましくは０．０５ｇ／１０分以上であり、また、通常１００ｇ／１０分以下、好ましくは５０ｇ／１０分以下である。
成分２は、ＪＩＳ  Ｋ６３０１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベルを用い、スパン間：３０ｍｍ、引っ張り速度：３０ｍｍ／ｍｉｎで、２３℃にて測定した、１００％歪での応力（Ｍ１００）が、通常４ＭＰａ以下、好ましくは３ＭＰａ以下、更に好ましくは２ＭＰａ以下である。軟質プロピレン系共重合体がこのような範囲にあると柔軟性、透明性、ゴム弾性に優れる。
【００５０】
成分２は、Ｘ線回折で測定した結晶化度が、通常２０％以下、好ましくは１５％以下であり、また、通常０％以上である。
また、成分２は単一のガラス転移温度Ｔｇを有し、かつ示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって測定したガラス転移温度Ｔｇが、通常−１０℃以下、好ましくは−１５℃以下の範囲にあることが望ましい。成分２のガラス転移温度Ｔｇが前記範囲内にあると、耐寒性、低
温特性に優れる。
成分２のＧＰＣにより測定した分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ、ポリスチレン換算、Ｍｗ：重量平均分子量、Ｍｎ：数平均分子量）は、４．０以下であることが好ましく、より好ましくは３．０以下、さらに好ましくは２．５以下である。
【００５１】
成分２の好ましい具体例として、以下のプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を挙げることができる。このようなプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いることで、柔軟性、耐熱性、機械強度、太陽電池封止性および透明性が良好な封止材が得られる。ここで、太陽電池封止性とは、良好な柔軟性により、光電変換層を充填する際のセルの割れ率を低減できることをいう。
【００５２】
プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体としては、プロピレン由来の構成単位を通常４５モル％以上、好ましくは５６モル％以上、より好ましくは６１モル％以上、また、通常９２モル％以下、好ましくは９０モル％以下、より好ましくは８６モル％以下含み、さらにエチレン由来の構成単位を通常５モル％以上、好ましくは８モル％以上、また、通常２５モル％以下、好ましくは１４モル％以下、より好ましくは１４モル％以下含み、炭素数４〜２０のα−オレフィン由来の構成単位を通常３モル％以上、好ましくは５モル％以上、より好ましくは６モル％以上、また、通常３０モル％以下、好ましくは２５モル％以下含むものが好ましい。α−オレフィンに関しては、１−ブテンが特に好ましい。
プロピレン由来の構成単位、エチレン由来の構成単位、および炭素数４〜２０のα−オレフィン由来の構成単位を上記の量で含有するプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体（成分２）は、プロピレン系重合体（成分１）との相溶性が良好となり、得られる封止材は、充分な透明性、柔軟性、耐熱性および耐傷付性を発揮する。
【００５３】
上記の成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート（ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８、２３０度、荷重２．１６ｋｇ）が、通常０．０００１ｇ／１０分以上であり、また、通常１０００ｇ／１０分以下、好ましくは９００ｇ／１０分以下、より好ましくは８００ｇ／１０分以下である。
成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常１００℃以上、好ましくは１１０℃以上である。また通常１４０℃以下、好ましくは１３５℃以下である。
また成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、０．９８ｇ／ｃｍ3以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ3以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ3以下がさらに好ましい。
【００５４】
この封止材においては、上記成分１および成分２に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系、クロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤（シランカップリング剤）が好適に用いられる。
上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシーエトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５５】
また、これらは熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、上記シランカップリング剤を通常０．１重量部以上、また、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下含むことが望ましい。
また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、上記カップリング剤を０．１〜５重量部含むことが望ましい。シ
ラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラス、プラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。
【００５６】
有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上、好ましくは０．０１重量部以上、また、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下である。
有機過酸化物としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ジラウロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジベンゾイルパーオキサイド、ｔ−アミルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、などが挙げられる。なお、有機過酸化物は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００５７】
また、封止材としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Ａおよび成分Ｂからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が５〜２５℃のラミネートフィルムが例示される。
・成分Ａ：エチレン系樹脂。
・成分Ｂ：以下の（ａ）〜（ｄ）の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。
（ａ）密度が０．８６〜０．９３５ｇ／ｃｍ3。
（ｂ）メルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜５０ｇ／１０分。
（ｃ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）によって得られる溶出曲線のピークが１つであり；該ピーク温度が１００℃以下である。
（ｄ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）による積分溶出量が、９０℃のとき９０％以上である。
【００５８】
（Ａ）成分Ａ（エチレン系樹脂）
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしてのエチレン系樹脂の例としては、いわゆるラジカル重合法で製造される高圧法低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・フッ化ビニル共重合体などが挙げられる。また、イオン重合法で製造される、いわゆる線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどエチレンを主成分とする重合体または共重合体も挙げられる。中でも好ましくは、エチレン・酢酸ビニル共重合体、高圧法低密度ポリエチレンである。なお、これらは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５９】
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしてのエチレン系樹脂がエチレン・酢酸ビニル共重合体である場合、下記の性状を有するものが好適である。
（ｉ）メルトフローレート（ＭＦＲ）
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしてのエチレン・酢酸ビニル共重合体のＪＩＳ
Ｋ７２１０によるＭＦＲ（メルトフローレート：Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ：溶融流量）は、通常１ｇ／１０分以上、好ましくは２ｇ／１０分以上、より好ましくは３ｇ／１０分以上であり、また、通常５０ｇ／１０分以下、好ましくは３０ｇ／１０分以下、より好ましくは２０ｇ／１０分以下である。ＭＦＲを高くすることで、成分Ｂとブレンドした際の透明性が高まる傾向があり、ＭＦＲを低くする事で、成形が容易となる傾向がある。
（ii）酢酸ビニル含量
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしてのエチレン・酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含量は、通常３重量％以上、好ましくは４重量％以上、より好ましくは５重量％以上
であり、また、通常３０重量％以下、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下である。酢酸ビニル含量を多くすることでヒートシール性が高まる傾向にあり、酢酸ビニル含量を少なくすることで封止材のべたつきを抑えることができる。
【００６０】
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしてのエチレン系樹脂が高圧法低密度ポリエチレンである場合は、下記の性状を有するものが好適である。
（ｉ）メルトフローレート（ＭＦＲ）
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしての高圧法低密度ポリエチレンのＪＩＳ  Ｋ７２１０によるＭＦＲ（メルトフローレート：Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ：溶融流量）は、通常１ｇ／１０分以上、好ましくは２ｇ／１０分以上、より好ましくは３ｇ／１０分以上であり、また、通常５０ｇ／１０分以下、好ましくは３０ｇ／１０分以下、より好ましくは２０ｇ／１０分以下である。ＭＦＲを高くすることで押出が容易となる傾向にあり、ＭＦＲを低くすることで柔らかくなりすぎず垂れなどが起こりにくく成形性が高まる。
（ii）密度
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしての高圧法低密度ポリエチレンのＪＩＳ  Ｋ７１１２による密度は、通常０．９１５ｇ／ｃｍ3以上、好ましくは０．９１６ｇ／ｃｍ3以上、より好ましくは０．９１７ｇ／ｃｍ3以上であり、また、通常０．９３ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．９２５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．９２３ｇ／ｃｍ3以下である。密度を高くすることで封止材のべたつきが抑制される傾向にあり、密度を低くすることでヒートシール性が高まる傾向にある。
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ａとしての高圧法低密度ポリエチレンは、市販品の中から上記物性を示すものを適宜選択して使用することが出来る。
【００６１】
（Ｂ）成分Ｂ（エチレン・α−オレフィン共重合体）
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ｂは、上記成分Ａ以外のエチレン・α−オレフィン共重合体である。成分Ｂは、下記の性状を有するものが好ましい。
（ｉ）密度
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ｂとしてのエチレン・α−オレフィン共重合体のＪｌＳ  Ｋ７１１２による密度は、通常０．８６ｇ／ｃｍ3以上、好ましくは０．８７ｇ／ｃｍ3以上、より好ましくは０．８８ｇ／ｃｍ3以上であり、また、通常０．９３５ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．９１５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．９１ｇ／ｃｍ3以下である。密度を高くすることでフィルムとしたときのべたつきが抑制される傾向にあり、密度を低くすることでヒートシール性が高まる傾向にある。
（ii）メルトフローレート（ＭＦＲ）
封止材用樹脂組成物を構成する成分Ｂとしてのエチレン・α−オレフィン共重合体のＪｌＳ  Ｋ７２１０によるＭＦＲ（メルトフローレート：Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ：溶融流量）は、通常１ｇ／１０分以上、好ましくは２ｇ／１０分以上、より好ましくは３ｇ／１０分以上であり、また、通常５０ｇ／１０分以下、好ましくは３０ｇ／１０分以下、より好ましくは２０ｇ／１０分以下である。ＭＦＲを高くすることで押出が容易となる傾向にあり、ＭＦＲを低くすることで柔らかくなりすぎず垂れなどが起こりにくく成形性が高まる。
【００６２】
ここでα−オレフィンとしては、炭素数４〜４０のα−オレフィンが好ましい。中でも、α−オレフィンの中でも、炭素数が通常４以上、好ましくは６以上であり、通常１２以下、好ましくは１０以下のものが望ましい。その例を挙げると、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−へプテン、４−メチルペンテン−１、４−メチルヘキセン−１、４，４−ジメチルペンテン−１等が挙げられる。なお、α−オレフィンは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００６３】
α−オレフィンとエチレンとの比率は、α−オレフィンを通常２重量％以上、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、また、通常６０重量％以下、好ましくは５０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下とし、エチレンを通常４０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上、また、通常９８重量％以下、好ましくは９５重量％以下、より好ましくは９０重量％以下とすることが望ましい。
【００６４】
成分Ａと成分Ｂとの配合割合（成分Ａ／成分Ｂ）は、重量比で、通常５０／５０以上、好ましくは５５／４５以上、より好ましくは６０／４０以上であり、また、通常９９／１以下、好ましくは９０／１０以下、より好ましくは８５／１５以下である。成分Ｂの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Ｂの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。
【００６５】
成分Ａと成分Ｂを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、通常２ｇ／１０分以上、好ましくは３ｇ／１０分以上であり、通常５０ｇ／１０分以下、好ましくは４０ｇ／１０分以下である。なおＭＦＲの測定と評価は、ＪＩＳ  Ｋ７２１０（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）に準拠する方法によって実施することができる。
封止材用樹脂組成物の融点は、好ましくは５０℃以上、より好ましくは５５℃以上であり、また、通常３００℃以下、好ましくは２５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュールの使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。
【００６６】
封止材用樹脂組成物の密度は、０．８０ｇ／ｃｍ3以上が好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ3以上がより好ましく、また、０．９８ｇ／ｃｍ3以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ3以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ3以下がさらに好ましい。なお、密度の測定と評価は、ＪＩＳ  Ｋ７１１２に準拠する方法によって実施することができる。
さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。
【００６７】
上述した封止材は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、光電変換層への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性（太陽電池封止性）および透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時および太陽電池モジュールの製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の太陽電池モジュールのリサイクルも容易となる。
なお、封止材は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良い。また、封止材は単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
【００６８】
本発明では、上記の通り、封止材の材料としてエチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を好ましく例示したが、これらを封止材の材料として用いることで、本発明の効果をよりよく得ることができる。
封止材を設ける位置に制限は無いが、通常は光電変換層を挟み込むように設ける。光電変換層を確実に保護するためである。本実施形態では、光電変換層の正面及び背面にそれぞれ封止材を設けるようにしている。そして、封止材により光電変換層が封止されてなる層を本発明では封止層とする。
【００６９】
封止層の厚みは、光電変換層を含んだ状態で通常１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上であり、また、通常５０００μｍ以下、好ましく
は３０００μｍ以下、より好ましくは１５００μｍ以下である。
厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、また光電変換層と基材との絶縁性を確保できる。薄くすることで柔軟性が高まりまた光線透過率が高まる傾向にある。
【００７０】
＜補強層＞
本発明における太陽電池モジュールにおいて、補強層は表面保護層と光電変換層との間に配置される層であり、外からの物理衝撃から光電変換層を守る機能と、熱ラミネート後の冷却時に発生する表面保護層からの熱収縮応力により、光電変換層の太陽電池セルが破損したり、太陽電池セルに亀裂が生じたりすることを防ぐ機能を有する層である。
本発明の太陽電池モジュールに含まれる補強層の数は、特に限定されないが、通常は１〜２層である。
【００７１】
補強層の材質は、光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、薄板フロートガラス、高強度プラスチック（延伸ポリエチレンテレフタレート（延伸ＰＥＴ）、延伸ポリエチレンナフタレート（延伸ＰＥＮ））などが挙げられる。
補強層の線膨張係数は、熱変形を抑制する観点からは小さいことが好ましいが、負の値が大きいと、太陽電池モジュール内部の熱歪みが増大するため好ましくない。具体的には、−１０〜４０ｐｐｍ／Ｋが好ましく、０〜３０ｐｐｍ／Ｋがより好ましく、５〜２０ｐｐｍが更に好ましい。
補強層の厚さは特段限定されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ以上である。一方上限は、通常１０００μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以下である。
【００７２】
＜絶縁層＞
本発明の太陽電池モジュールの絶縁層について説明する。
本発明の太陽電池モジュールには、必要に応じて、絶縁層を更に設けてもよい。絶縁層に使用される材料としては、電気を通しにくい材質であれば特段限定されない。このような絶縁層を設けることで、光電変換層で生じた電気が、集電線以外から外部に抜けることを防止することができるため、太陽電池の発電効率が向上する。
絶縁層の材料としては、例えばＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）などのフッ素系樹脂、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）などを用いることができる。
なお、絶縁層の配置位置は特段限定されないが、裏面保護層と光電変換層の間の絶縁性確保、耐電圧性向上の観点から、光電変換層と裏面保護層の間に配置するのが好ましい。
【００７３】
絶縁層の厚さは、特段限定されないが、通常０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。一方上限は、通常１．０ｍｍ以下であり、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。薄すぎると絶縁性が低下し、厚すぎると太陽電池モジュールの重量増が無視できなくなる。
絶縁層の線膨張係数は、熱変形を抑制する観点からは小さいことが好ましいが、負の値が大きいと、太陽電池モジュール内部の熱歪みが増大するため好ましくない。具体的には、通常、−２０〜２００ｐｐｍ／Ｋであり、−１０〜１００ｐｐｍ／Ｋが好ましく、０〜４０ｐｐｍ／Ｋがより好ましく、５〜３０ｐｐｍが更に好ましい。
【００７４】
＜その他の層＞
これらの層以外にも、ガスバリア層、紫外線カット層、接着性改良層など公知の機能層を積層してもよい。
【００７５】
＜太陽電池モジュール＞
上記の層構成を有する太陽電池モジュールの形状は特に限定されないが、通常は略矩形
状であり、長辺の長さ（Ｌ）が、Ｔｂの１００〜１０００倍の範囲の範囲であるのが好ましい。１００倍未満であると、剛性が必要以上に高くなり、単位面積当たりの重量が増大してしまう。１０００倍を超えると、自重での撓みが大きくなりすぎると同時に、振動など外部からの曲げ応力を受けた際に光電変換層を損傷する恐れがある。
【００７６】
上記の層構成を有する太陽電池モジュール全体としての形状は、通常は平板、若しくは１軸ないし２軸方向で受光面側に凸に湾曲しているものが好ましい。
受光面側に凸に湾曲することにより、太陽電池モジュールを受光面を真上に向けた場合でも、雨水や塵、土砂、葉などが堆積、沈着しにくい（防汚効果）。また、太陽電池モジュールの周辺部の一部あるいは全部をレール等で固定し、周辺部以外が宙に浮いたように車両等に固定する場合、上下動に対する剛性が増すため、太陽電池モジュールが損傷しにくい（耐震効果）。
【００７７】
受光面側に凸とは、常温常圧、相対湿度２０〜８０％の環境下で、太陽電池モジュールを、受光面を下にして水平面上に無負荷状態で静置したとき、周辺部の一部または全部が水平面と接していない状態であることを差す。
このとき、水平面と接していない太陽電池モジュール周辺部と水平面の最短距離には特に制限がないが、太陽電池モジュールの面積をＡ（単位：ｍ2）としたとき、水平面から最も離れた位置となる太陽電池モジュール周辺部と水平面の最短距離は、通常Ａ×1mm以上、Ａ×100mm以下であり、Ａ×2mm以上、Ａ×50mm以下が好ましく、Ａ×5mm以上、Ａ×25mm以下がより好ましい。Ａ×1mm未満であると、受光面側を凸にすることによる防汚効果、耐震効果が得られない一方、Ａ×100mmを超えると、湾曲が大きすぎて成形時に表面保護層、光電変換層を損傷しやすい。
【００７８】
湾曲した太陽電池モジュールを得る方法としては特に限定されないが、例えば、平らな熱板上で平板状に形成した太陽電池モジュールを後加工で湾曲させる方法、曲面状の熱板上で曲面状に形成する方法、が挙げられる。
また、表面保護層と裏面保護層の熱膨張率差を利用することで、通常のフラットラミネーターを用いて、受光面側に凸の太陽電池モジュールを形成する方法が好ましく例示できる。具体的には、補強層の熱膨張係数（αＦ）を−１０〜２５ｐｐｍ／Ｋ（好ましくは０〜２０ｐｐｍ／Ｋ）、裏面保護層である金属板の熱膨張係数（αＢ）を０〜４０ｐｐｍ／Ｋ（好ましくは５〜３０ｐｐｍ／Ｋ）とし、（αＢ−αＦ）を１〜３０ｐｐｍ／Ｋ（好ましくは５〜２０ｐｐｍ／Ｋ）となるように組み合せる。これらを含め、表面保護層、封止層、光電変換層、封止層、裏面保護層の順に積層したものを、フラットな真空ラミネーターに投入し、加熱温度１００℃以上（好ましくは１２０℃以上）で減圧下、大気加圧して一体化させた後、室温まで冷却させると、表面保護層と裏面保護層との熱膨張率差、つまり、好ましくは、裏面保護層の熱膨張係数が表面保護層の熱膨張係数よりも大きくすることで、受光面側が凸の太陽電池モジュールを得ることができる。
【００７９】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
本発明の太陽電池モジュールの製造方法に関して説明する。
具体的な製法としては特に限定されないが、例えば、表面保護層と裏面保護層との間に１個又は２個以上の太陽電池素子を直列および／または並列接続した光電変換層を、封止材と共に一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。この際、加熱温度は通常１００℃以上、好ましくは１２０℃以上であり、通常１７０℃以下、好ましくは１５０℃以下である。また、加熱時間は通常５分以上、好ましくは１０分以上であり、通常１００分以下、好ましくは７０分以下である。圧力は通常０．００１ＭＰａ以上、好ましくは０．０１ＭＰａ以上であり、通常０．２ＭＰａ以下、好ましくは０．１ＭＰａ以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材がはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
また、各層のいずれかに、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照射、電子線照射、火炎処理などの表面処理を施してもよい。
【００８０】
＜太陽電池モジュールの設置方法＞
本発明の太陽電池モジュールは、特に制限なく、任意の用途に任意の方法で設置が可能であるが、剛性、軽量性に優れるため、車両用として用いるのに特に適しており、施工性、設置安定性の観点から、太陽電池モジュールを矩形状とし、その２〜４辺を任意の固定手段（例えば、太陽電池モジュール周辺部をアルミ製等のレールやフレームで加締めるなど。リベット打ちやクッション材、滑り止め防止用ゴムパッキン、粘着材、コーキング材なども使用可能）で車両に固定するとともに、太陽電池モジュール裏面は車両本体とは接しないように設置するのが好ましい。
裏面が車両本体と接しないことで、車両表面の凹凸や曲面形状に追従する必要性がなくなるという利点がある。尚、固定する辺は、互いに対抗する２辺を固定するのが振動力学上、光電変換層のダメージが小さく、特に好ましいが、３辺固定、４辺固定でも可能である。また、振動を受けた際に車両本体と裏面が接触しあう可能性がある場合には、裏面と車両本体との間にクッション材を設置することも可能である。
【実施例】
【００８１】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
太陽電池モジュールの耐振強度の評価方法は、市販の有限要素解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ５．１．１を用いて、ＪＩＳ  Ｄ１６０１（１９９５）に記載の方法で行った。即ち、太陽電池モジュール使用状態に近い状態に固定し、加速度４５ｍ／ｓ2、振動数３３Ｈｚの正弦波振動を与えた。
太陽電池モジュールの撓みの評価方法は、市販の有限要素解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ５．１．１を用いて、太陽電池モジュール使用状態に近い状態に固定し、重力を与えた。
この方法で振動を受けている光電変換層の等方応力を評価した。その光電変換層は引っ張りにより破壊すると想定し、等方応力の最小値（引っ張りは数値的に負になる）をシミュレートすることにより行った。
また、太陽電池モジュールの撓み量は、自重条件下の最大変位をシミュレートすることにより行った。
【００８２】
＜比較例１＞
太陽電池のモジュールを構成する太陽電池セルは図２に示す層構成とし、セルの配置は図１の（ａ）に示すとおりとした。太陽電池モジュール１０の寸法は、長手方向１２が１０００ｍｍ、幅手方向１３が８９０ｍｍ、周縁部１４が４７ｍｍ、周縁部１５が２２ｍｍである。太陽電池セル１１は１５６ｍｍ×１５６ｍｍの大きさとし、セル間隔４ｍｍで配置した。
図２において太陽電池セル１００は、表面保護層として厚さ０．１ｍｍのＥＴＦＥ樹脂を用いた。封止層１０２乃至は封止層１０８（封止層１〜封止層４）として厚さ０．３ｍｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂を用いた。補強層と絶縁層として、厚さ０．１２５ｍｍのＰＥＴ樹脂を用いた。裏面保護層として厚さ０．１５ｍｍのアルミニウム１０９及び１１１（金属層１と金属層２）にサンドイッチされた厚さ０．７ｍｍのポリエチレン（ＰＥ）の樹脂層１１０を用いた。実施例で用いた各層の物性と厚みについて、表１に示す。なお、物性は２３℃で測定した値である。
【００８３】
【表１】
2015023070.tif 000003
【００８４】
耐振強度の評価は図３に示した境界条件下で行う。なお、撓み量の評価は図４に示した境界条件下で行う。振動を与えた光電変換層の等方応力の最小値（絶対値最大）及び太陽電池モジュールの自重条件下の最大変位を表２に示す。
【００８５】
【表２】
2015023070.tif 000004
【００８６】
＜実施例１＞
裏面保護層として、比較例１の樹脂層１１０（ＰＥ樹脂）の厚さを１．７ｍｍに変更する以外は比較例１と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜実施例２＞
裏面保護層として、実施例１のアルミニウム１０９及び１１１（金属層１及び２）の厚さをそれぞれ０．２ｍｍ、樹脂層１１０（ＰＥ樹脂）の厚さを１．６ｍｍに変更する以外は実施例１と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜実施例３＞
裏面保護層として、比較例１の樹脂層１１０（ＰＥ樹脂）の厚さを２．７ｍｍに変更する以外は比較例１と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜実施例４＞
裏面保護層として、比較例１のアルミニウム１０９及び１１１（金属層１及び金属層２）厚さをそれぞれ０．３ｍｍ、樹脂層１１０（ＰＥ樹脂）の厚さを２．４ｍｍに変更する以外は比較例１と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜比較例２＞
裏面保護層として、実施例２の樹脂層１１０（ＰＥ樹脂）の厚さを３．６ｍｍに変更する以外は実施例２と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜実施例５＞
モジュールのセルの配置として、図１の（ｂ）の態様に変更する以外は実施例１と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
＜実施例６＞
モジュールのセルの配置として、図１の（ｂ）の態様に変更する以外は実施例３と同様にして太陽電池のモジュールを得た。
実施例１乃至６、及び比較例２の太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、外壁用、外装バックパネル用、屋根用等の建材や、車両（自動車、鉄道）、船舶、飛行機、宇宙機等の構成要素として使用できる太陽電池モジュールを得ることが出来る。本発明による太陽電池モジュールは、高剛性で、振動に強く、軽量であるため、特に、車両用途に好適である。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１０´  太陽電池モジュール
１１、１１´  太陽電池セル
１２、１２´  太陽電池モジュールの長手方向
１３、１３´  太陽電池モジュールの幅手方向
１４、１４´、１５、１５´  太陽電池モジュールの周縁部
１００  太陽電池セル
１０１  ＥＴＦＥ樹脂（表面保護層）
１０２  ＥＶＡ樹脂（封止層１）
１０３  ＰＥＴ樹脂（補強層）
１０４  ＥＶＡ樹脂（封止層３）
１０５  光電変換層
１０６  ＥＶＡ樹脂（封止層４）
１０７  ＰＥＴ樹脂（絶縁層）
１０８  ＥＶＡ樹脂（封止層２）
１０９  アルミニウム層（金属層１）
１１０  ＰＥ樹脂（樹脂層）
１１１  アルミニウム層（金属層２）
１１２  Ｔｉ
１１３  Ｔｂ
【図１】
2015023070.tif 000005
【図２】
2015023070.tif 000006
【図３】
2015023070.tif 000007
【図４】
2015023070.tif 000008