(57)【要約】【課題】特に動作温度を低下させることにより、放熱効率、光電気変換効率および発電出力を向上させる伝熱封止複合積層部材及びそれを有する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】伝熱封止複合積層部材であって、伝熱複合層であって、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫである熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散されると共に、該伝熱複合層における含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントである複数の無機粒子とを備える伝熱複合層と、前記伝熱複合層に設けられ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫである接着樹脂層とを有し、前記接着樹脂層の厚さが、前記伝熱封止複合積層部材の厚さの０．１パーセントないし１０パーセントを占めると共に、総熱抵抗値が、０．０１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗであることを特徴とする。【選択図】図１
2015136829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱封止複合積層部材であって、
伝熱複合層であって、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫである熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散されると共に、該伝熱複合層における含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントである複数の無機粒子とを備える伝熱複合層と、
前記伝熱複合層に設けられ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫである接着樹脂層とを有し、
前記接着樹脂層の厚さが、前記伝熱封止複合積層部材の厚さの０．１パーセントないし１０パーセントを占めると共に、総熱抵抗値が、０．０１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗであることを特徴とする伝熱封止複合積層部材。
【請求項２】
前記伝熱複合層における熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項３】
前記複数の無機粒子の中央粒径が２０ナノメートル以下であり、該複数の無機粒子は、無機酸化物、無機窒化物、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項４】
前記複数の無機粒子の中央粒径が２０ナノメートル以下であり、該複数の無機粒子が炭化ケイ素を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項５】
前記複数の無機粒子の中央粒径が１ナノメートルないし３ナノメートルであり、該複数の無機粒子が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項３に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項６】
前記伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの和が２０ナノメートルないし６００ナノメートルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項７】
透明基板と、
前記透明基板に設けられる封止樹脂層と、
前記封止樹脂層に設けられる光電変換素子と、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材であって、前記封止樹脂層及び光電変換素子に設けられると共に、前記伝熱封止複合積層部材の接着樹脂層が前記封止樹脂層に接触する伝熱封止複合積層部材と、
前記伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層に設けられる背面シートと、を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
伝熱封止部材と、
前記伝熱封止部材を介して前記透明基板、封止樹脂層、伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に貼り付けられる金属フレームとを有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との間、及び前記背面シートと伝熱封止部材との間に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される複数の無機粒子とを備え、
該伝熱複合層における前記複数の無機粒子の含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該熱可塑性樹脂の熱伝導率が、０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される複数の無機粒子とを備え、
該伝熱複合層における複数の無機粒子の含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該熱可塑性樹脂の熱伝導率が、０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
該伝熱封止部材の熱伝導率が、０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項９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、特に半導体装置における伝熱封止複合積層部材、及びその部材を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池モジュールは、上部から下部へ順次に、透明基板、第一封止樹脂層、光電気変換素子、第二封止樹脂層及び背面シートが設けられる構成であり、該第一封止樹脂層及び第二封止樹脂層により、光電気変換素子に対する外部環境による水気の影響を避けている。
【０００３】
しかしながら、従来の光電気変換素子における太陽光の電気への変換効率は単に１４％ないし２２％しかなく、変換できなかったエネルギーが熱量に変化したり、外部環境へ反射してしまうことから、太陽電池モジュールの動作温度が上昇するので、該太陽電池モジュールの光電気変換効率が低下してしまう。
【０００４】
前記問題を解決すべく、その後、例えば特許文献１または特許文献２に示すような、従来物を改良した改良型太陽電池モジュールが案出された。該従来の改良型太陽電池モジュールでは、背面シートにおける前記第二封止樹脂層と反対する側に放熱部材が設けられることから、前記放熱部材により前記太陽電池モジュールの積層構成の外面における放熱面積が拡張されたので、太陽電池モジュールの動作温度の低下が達成された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許公告第１００５４７８１１号公報
【特許文献２】中国実用新案登録公告第２０２５３４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１、２におけるポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ、ＥＶＡ）などの材料を用いた従来の改良型太陽電池モジュールには、以下のような問題を有する。
（１）現在の太陽電池モジュールのパッケージ工程を変更しなくてはならないので、工程上の利便性を著しく損なってしまう。
（２）放熱部材の設置により増大された太陽電池モジュール全体の体積及び厚さが、該太陽電池モジュールにおける他の電子部材に対する適用性を制限してしまう。
（３）前記光電気変換素子は、熱伝導率が低い同一の材料からなる前記第一封止樹脂層及び第二封止樹脂層により封止されることから、発生した熱量を前記第二封止樹脂層及び背面シートを介して放熱部材に伝達させることが難しいので、従来の改良型太陽電池モジュールの外面に放熱部材を設置したとしても、太陽電池モジュールの動作温度を低下させることはできない。
【０００７】
そこで、出願されたのが本発明であって、光電気変換素子が発する熱量を効率的に伝熱させて、太陽電池モジュールの動作温度を低下させると共に、太陽電池モジュールの光電気変換効率、及び発電出力を向上させる、伝熱封止複合積層部材、及び前記部材を有する太陽電池モジュールを提供することを目的としている。
【０００８】
また、本発明における他の側面では、太陽電池モジュールの体積及びパッケージ工程を変更しない場合において、長時間の高温度動作による太陽電池モジュールの老化の緩和を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１の発明は、伝熱封止複合積層部材であって、
伝熱複合層であって、熱伝導率が０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫである熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散されると共に、該伝熱複合層における含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントである複数の無機粒子とを備える伝熱複合層と、
前記伝熱複合層に設けられ、熱伝導率が０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫである接着樹脂層とを有し、
前記接着樹脂層の厚さが、前記伝熱封止複合積層部材の厚さの０．１パーセントないし１０パーセントを占めると共に、総熱抵抗値が、０．０１  ℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２  ℃−ｉｎ2／Ｗであることを特徴とする伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１０】
本願の請求項２の発明は、前記伝熱複合層における熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１１】
本願の請求項３の発明は、前記複数の無機粒子の中央粒径が２０  ナノメートル以下であり、該複数の無機粒子は、無機酸化物、無機窒化物、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１２】
本願の請求項４の発明は、前記複数の無機粒子の中央粒径が２０  ナノメートル以下であり、該複数の無機粒子が炭化ケイ素を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１３】
本願の請求項５の発明は、前記複数の無機粒子の中央粒径が１  ナノメートルないし３  ナノメートルであり、該複数の無機粒子が、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ、Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ、ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ、ＢＮ）、炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項３に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１４】
本願の請求項６の発明は、前記伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの和が２０  ナノメートルないし６００ナノメートルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１５】
本願の請求項７の発明は、透明基板と、
前記透明基板に設けられる封止樹脂層と、
前記封止樹脂層に設けられる光電変換素子と、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材であって、前記封止樹脂層及び光電変換素子に設けられると共に、前記伝熱封止複合積層部材の接着樹脂層が前記封止樹脂層に接触する伝熱封止複合積層部材と、
前記伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層に設けられる背面シートと、を有することを特徴とする太陽電池モジュール、を提供する。
【００１６】
本願の請求項８の発明は、前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１７】
本願の請求項９の発明は、伝熱封止部材と、
前記伝熱封止部材を介して前記透明基板、封止樹脂層、伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に貼り付けられる金属フレームとを有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１８】
本願の請求項１０の発明は、前記伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との間、及び前記背面シートと伝熱封止部材との間に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１９】
本願の請求項１１の発明は、前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される複数の無機粒子とを備え、
該伝熱複合層における前記複数の無機粒子の含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該熱可塑性樹脂の熱伝導率が、０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００２０】
本願の請求項１２の発明は、前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される複数の無機粒子とを備え、
該伝熱複合層における複数の無機粒子の含量が１０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該熱可塑性樹脂の熱伝導率が、０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００２１】
本願の請求項１３の発明は、該伝熱封止部材の熱伝導率が、０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、前記伝熱複合層の総体あたりの無機粒子の含量、ならびに前記伝熱複合層及び接着樹脂層に対する接着樹脂層の厚さの比率を前記数値範囲に制限することによって、前記伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値を０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下に制御することに成功したことから、本発明の伝熱封止複合積層部材を太陽電池モジュールに適用すると、光電変換素子が発する熱量が効率的に放熱されるので、高温度による太陽電池モジュールの老化が緩和されると共に、熱量を放熱部材へ伝導させる放熱経路が提供されることによりこの太陽電池モジュールの光電変換効率及び発電出力も向上する。
【００２３】
また、伝熱複合層及び接着樹脂層を有する本発明に係る伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値は、０．０１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗであるが、０．１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗの範囲が好ましい。なお、前記伝熱封止複合積層部材は、１．０×１０14Ωｃｍの抵抗値、２２ｋＶ／ｍｍの破壊電圧、０．１％以下の絶縁破壊電圧吸水率（２０℃／２４時間）、（ＡＳＴＭ  Ｄ１２０４の測定方法による測定）、３％以下の縦方向収縮率（ＡＳＴＭ  Ｄ１２０４の測定方法による測定）、１．０％以下の横方向収縮率（１２０℃／３分間）を有しても構わない。
【００２４】
さらに、本発明では、太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層および付加伝熱複合層よりなる放熱経路、または、直接に該付加伝熱複合層を介する放熱経路を経由することにより、光電変換素子が発する熱量を該太陽電池モジュールの外部へ放出するので、該太陽電池モジュールの動作温度を低減することができる。
【００２５】
また、前記太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層、伝熱封止部材、及び金属フレームからなる放熱経路によれば、光電変換素子が発する熱量を該太陽電池モジュールの外部へ放出することにより、太陽電池モジュールの動作温度を低減することができる。
【００２６】
また、前記太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層、伝熱封止部材、及び金属フレームからなる放熱経路、または、直接に前記付加伝熱複合層を介する放熱経路を経由することにより、光電変換素子が発する熱量が該太陽電池モジュールの外部へ放出されるので、該太陽電池モジュールの動作温度を低減させることができる。
【００２７】
更に、前記接着樹脂層は熱可塑性樹脂を有し、前記伝熱複合層、付加伝熱複合層、及び接着樹脂層における熱可塑性樹脂は、例えば、ポリ（エチレン−ｃｏ−プロピレン）（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｃｏ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ））、ポリ（プロピレン−ｃｏ−エチレン）（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｃｏ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ポリエチレンアイオノマー（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｉｏｎｏｍｅｒ）、エチレンおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体、架橋ポリエチレンポリマーを含むが、それらに限られないポリオレフィン化合物である。
例を挙げると、前記熱可塑性樹脂は、エチレン−アクリル酸共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ａｃｒｙｌａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−グリセロール共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｅｒｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ、ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｂｕｔｙｒａｌ、ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＴＰＵ）、あるいはポリエチレン−グリシジルメタクリレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｉｄｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＧＭＡ）であっても構わない。
【００２８】
前記接着樹脂層または前記封止樹脂層は、例えばシリコン樹脂またはホットメルト接着剤などの接着材料を有してもよい。
【００２９】
前記封止樹脂層は、９２％以上の光透過率を有すると共に、例えばエチレン−アクリル酸共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ａｃｒｙｌａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−グリセロール共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｅｒｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｂｕｔｙｒａｌ、ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＴＰＵ）、あるいはポリエチレン−グリシジルメタクリレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｉｄｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＧＭＡ）などの材料を有する。
【００３０】
また、前記透明基板は、例えばガラス基板などの９２％以上の光透過率を有する基板である。
【００３１】
なお、前記光電変換素子は、単結晶シリコン型太陽電池セルまたは多結晶シリコン型太陽セルからなるものであってもよい。
【００３２】
前記背面シートは、優れた耐候性及び絶縁性を有する、例えばフッ化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＦ）またはポリエチレンテレフタレートからなるプラスチック背面シートであることが好ましい。
【００３３】
前記無機粒子は、粒径が２０ナノメートル以下であり、また、その粒径が１ナノメートルないし２０ナノメートルか、１ナノメートルないし３ナノメートルであることが好ましく、それによれば、前記無機粒子が前記熱可塑性樹脂においてよく分散されると共に、該熱可塑性樹脂を有する伝熱複合層及び付加伝熱複合層の熱伝導率も向上する。
【００３４】
太陽電池モジュールのパッケージ工程においては、前記透明基板、封止樹脂層、光電変換素子、前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートが積層され、シリコーン素材及びホットメルト接着剤素材が前記金属フレームの内部に注入され、その金属フレームによって前記積層構成の周縁を封止すると共に、回線接続箱及び配線を接続することにより、該太陽電池モジュールのパッケージ工程が完成させる。
また、例えばアクリルフォームテープ（ａｃｒｙｌｉｃ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）、ポリエチレンフォームテープ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）、ブチルゴムフォームテープ（ｂｕｔｙｌ  ｒｕｂｂｅｒ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）などの封止テープを前記積層構成の外周に被覆してもよく、その場合、前記封止テープに被覆された該積層構成を前記金属フレームに装入することにより、該太陽電池モジュールのパッケージ工程が完了する。
【００３５】
上述したように、本発明に係る伝熱封止複合積層部材における伝熱複合層においては、既定の比率で無機粒子が混合され、既定の熱伝導率を有する伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの比率が制限されるので、総熱抵抗値が０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下の伝熱封止複合積層部材を得ることができる。
これによれば、従来の太陽電池モジュールの封止樹脂層と交換し、前記伝熱封止複合積層部材を使用することにより、従来の技術における封止、水気の排除、及び光電変換素子の接着などの効果を提供し得る上、太陽電池モジュールの体積を増大させたり、パッケージ工程の変更を行われなくても、光電変換素子が発する熱量が太陽電池モジュールの外部へ放出されるので、太陽電池モジュールの光電気変換効率および発電出力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る伝熱封止複合積層部材の構成を示す側面図である。
【図２】従来の封止樹脂層、本発明の実施例１及び実施例３に係る伝熱封止複合積層部材の伝熱性を示すグラフである。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図４】本発明に係る他の太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２に記載の従来の太陽電池モジュールとの日照量の動作温度を比較したグラフである。
【図６】本発明の実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２に記載の従来の太陽電池モジュールとの日照量の発電出力を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本明細書に基いて本発明の利点及び効果を理解することができるのみならず、本発明の範囲を逸脱しないように様々な修飾と変更を行った上、本発明を実施または適用することができる。
【００３８】
（製造例１）
本製造例は伝熱複合素材に関するものであり、まず、エチレンメタクリル酸樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｒｅｓｉｎ、ＥＭＡ）及び酸化アルミニウムを準備し、該エチレンメタクリル酸樹脂におけるセ氏１９０度の溶融指数（ｍｅｌｔｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ、ＭＩ）は８であると共に、その熱伝導率は０．３２Ｗ／ｍＫであり、一方、該酸化アルミニウムの中央粒径は５ナノメートルである。
【００３９】
また、表１に示される各混合比率でエチレンメタクリル酸樹脂と酸化アルミニウムとを二軸混合押出機により混合させると、後述の実験物１ないし実験例４の伝熱複合素材が得られる。以下、表１にて、伝熱測定器（測定方法：ＡＳＴＭＥ１４６１）を用いて測定した各実験例の伝熱複合素材の熱伝導率を示す。
【００４０】
【表１】
2015136829.tif 000003
【００４１】
表１に示すように、エチレンメタクリル酸樹脂に対する酸化アルミニウムの含量比率を上げると、伝熱複合素材の熱伝導率が順次に０．３２Ｗ／ｍＫ（実験物１）から１．５１Ｗ／ｍＫ（実験例４）まで増大されることが見て取れる。
【００４２】
（比較例１）
本比較例は、従来技術の封止層に関するものであり、従来技術では、純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を原料とし、該エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂には無機粒子が全く添加されていない上、インフレーション法を用い、純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を１５センチメートル×１５センチメートルの面積および２２０ナノメートルの厚さを有する封止層の製造を行うものである。尚、この従来の技術に係る封止層の総熱抵抗値は、後述の表２にて示す。
【００４３】
（実施例１ないし実施例３）
本発明に係る実施例１ないし実施例３における伝熱封止複合積層部材は、前記製造例１における実験物２ないし実験物４の伝熱複合素材によって製造される。これら伝熱封止複合積層部材の製造工程の詳細は、後述の通りである。
【００４４】
インフレーション法を用い、上述したエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を原料とし、１５センチメートル×１５センチメートルの面積および２２０ナノメートルの厚さを有する伝熱複合層の製造を行い、溶融加工を経て、該伝熱複合層の上に、ポリエチレン−メタクリル酸グリシジルからなる厚さ２０ナノメートルの接着樹脂層を形成させることにより、伝熱封止複合積層部材を完成させる。
【００４５】
図１に示すように、上述した方法によって製造された伝熱封止複合積層部材は、伝熱複合層１０と、接着樹脂層２０とを含む。
【００４６】
前記伝熱複合層１０は、熱可塑性樹脂１０１と、該熱可塑性樹脂１０１に分散される複数の無機粒子１０２とを有する。
【００４７】
前記接着樹脂層２０は、前記伝熱複合層１０に設けられ、該接着樹脂層２０の熱伝導率は０．２７Ｗ／ｍＫである。
【００４８】
実施例１ないし実施例３に係る伝熱複合層１０及び該接着樹脂層２０を有する伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値は、０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下である。尚、係る測定結果の詳細は表２に示すとおりである。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
（実験例１）
本実験例は、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性に関するものであり、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を測定するために、本実験例では、実施例１および実施例３に係る伝熱封止複合積層部材、ならびに比較例１に係る従来の封止層を用い、下から上へ順次に背面シート、伝熱封止複合積層部材または従来の封止層、封止樹脂層、透明ガラス基板を積層させることにより、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を有する測定用サンプルを製造する。
【００５１】
実験の正確性を確保するために、各サンプルにおける背面シート、封止樹脂層、透明ガラス基板はそれぞれ同様の厚さを有する同様の材料が採用され、また、各サンプルの熱伝導性の測定は同様の環境において行われる。故に、従来の封止層、並びに実施例１および実施例３に係る伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を正確に測定できる。測定方法の詳細は後述の通りである。
【００５２】
まず、同一の熱源を各サンプルの透明ガラス基板に施し、該熱源と透明ガラス基板との距離を２０センチメートルとし、熱源面積を１０平方センチメートルとする。また、前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートまで伝達される時間は、各サンプルの背面シートにおいて赤外線測定法によって測定される。測定結果は図２に示す通りである。
【００５３】
図２に示すように、従来の、封止層を含むサンプルにおける前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートの温度をセ氏３０度まで上昇させる時間は３００秒も要るが、実施例１および実施例３の伝熱封止複合積層部材を含むサンプルにおける前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートの温度をセ氏３０度まで上昇させる時間は２５０秒、もしくは９０ないし１００秒しかないことが対照的である。この実験結果によれば、実施例１および実施例３の伝熱封止複合積層部材は優れた熱伝導性を有していることが分かる。
【００５４】
（実施例４ないし実施例６）
本発明に係る実施例４ないし実施例６における太陽電池モジュールは、前記実施例１ないし実施例３の伝熱封止複合積層部材によって製造され、これら太陽電池モジュールは、後述の製造工程にしたがって製造されるものである。
【００５５】
まず、透明ガラス基板、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層、７２枚の単結晶シリコン型太陽電池セル（茂迪（Ｍｏｔｅｃｈ）株式会社販売）の総体の厚さが２２０ナノメートルである伝熱封止複合積層部材、及びポリエステル系（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｓｅｒｉｅｓ）の背面シートを順次に積層し、セ氏１４０度で前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層に圧力を加え、そのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂の架橋密度が８５％以上に達するまで、架橋固化（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｅｔｔｉｎｇ）反応を行うことにより、積層構成を得る。
【００５６】
その後、酸化アルミニウムを含む伝熱シリコン樹脂封止部材（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｅｓｉｎ  ｓｅａｌａｎｔ）をアルミニウムからなるフレームに注入し、伝熱シリコン樹脂封止部材を含むアルミニウムフレームを得る。
【００５７】
続いて、この伝熱シリコン樹脂封止部材を含むアルミニウムフレームを用いて、前記積層構成を封止してから、熟成工程を施し、太陽電池モジュールのパッケージ工程を完了させる。
【００５８】
上述した方法によって製造した実施例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュール１は何れも類似する構成を有しているが、太陽電池モジュールの伝熱複合層の材料において異なる。
【００５９】
図３に示すように、太陽電池モジュール１は、図１に示された伝熱複合層１０、接着樹脂層２０、透明基板３０、封止樹脂層４０、複数の光電変換素子５０、背面シート６０、金属フレーム７０、及び伝熱封止部材８０を含む。
【００６０】
前記透明基板３０は、光透過率が９２％より大きく、厚さが３ミリメートルの透明ガラス基板である。
【００６１】
前記封止樹脂層４０は、前記透明基板３０に設けられると共に、約４５０マイクロメートルの厚さ及び０．３２Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層である。
【００６２】
前記複数の光電変換素子５０は、前記封止樹脂層４０に配列された７２枚の厚さが１８０マイクロメートルである単結晶シリコン型太陽電池セルからなる。
【００６３】
前記接着樹脂層２０は、ポリエチレン−メタクリル酸グリシジルからなり、２０マイクロメートルの厚さを有すると共に、その表面の一部は直接に前記複数の光電変換素子５０における封止樹脂層４０と反対する側の表面に接着され、また、該接着樹脂層２０の表面の他の部分は、該封止樹脂層４０の底面における、複数の光電変換素子５０と接触していない部分に直接に接着される。上述した構成によれば、前記複数の光電変換素子５０は前記接着樹脂層２０及び封止樹脂層４０によって封止されるので、前記複数の光電変換素子５０は外部環境の水気の影響を受けることがない。
【００６４】
前記伝熱複合層１０は、２００マイクロメートルの厚さを有すると共に、エチレンメチルアクリレート樹脂化合物と酸化アルミニウム粉末とから製造される複合層である。また、前記伝熱複合層１０は、前記接着樹脂層２０における、前記複数の光電変換素子５０と反対する側の表面に設けられる。
【００６５】
前記背面シート６０は、３５０マイクロメートルの厚さを有するポリエステル系の背面シートである。また、前記背面シート６０は、０．２８Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。前記伝熱複合層１０は、前記接着樹脂層２０と背面シート６０との間に配置される。
【００６６】
前記金属フレーム７０は、凹入溝を有する放熱用アルミニウムフレームであり、一方、前記伝熱封止部材８０は、前記透明基板３０、封止樹脂層４０、接着樹脂層２０、伝熱複合層１０、及び背面シート６０などの部品の周縁に貼り合わせられる。なお、この伝熱封止部材８０は、約１．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するシリコンであり、酸化アルミニウムが混入される。
【００６７】
（実施例７）
本実験例は、伝熱封止複合積層部材を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【００６８】
図４に示すように、実施例７に係る太陽電池モジュールはほぼ、実施例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュールと同様に、伝熱複合層１０、接着樹脂層２０、透明基板３０、封止樹脂層４０、複数の光電変換素子５０、背面シート６０、金属フレーム７０、及び伝熱封止部材８０を含む構成を有するものであるが、本実施例の太陽電池モジュール１が更に付加伝熱複合層９０を有する点において異なる。また、前記付加伝熱複合層９０は、上述した実施例１における伝熱複合層１０と同様の材料からなるものである。
【００６９】
前記付加伝熱複合層９０は、前記伝熱複合層１０と伝熱封止部材８０との間、前記接着樹脂層２０と伝熱封止部材８０との間、及び前記背面シート６０と伝熱封止部材８０との間に、前記光電変換素子５０と接触するように設けられる。
【００７０】
さらに具体的に述べると、前記付加伝熱複合層９０は、２つの伝熱延伸部９１、９２と、伝熱本体９３とを有し、該伝熱延伸部９１、９２はそれぞれ、該伝熱本体９３の両側に延出するように設けられ、また、該付加伝熱複合層９０における１つの伝熱延伸部９１は、前記光電変換素子５０に直接に接触すると共に、前記封止樹脂層４０と接着樹脂層２０との間に位置し、一方、伝熱本体９３は、前記伝熱複合層１０と接着樹脂層２０とからなる伝熱封止複合積層部材、及び前記背面シート６０の一側に形成されると共に、前記伝熱複合層１０と伝熱封止部材８０との間、前記接着樹脂層２０と伝熱封止部材８０との間、及び前記背面シート６０と伝熱封止部材８０との間に位置し、また、もう１つの伝熱延伸部９２は、前記背面シート６０の底面と伝熱封止部材８０との間に位置する。
【００７１】
（比較例２）
本比較例は、従来の太陽電池モジュールに関するものであり、前記実施例４に係る太陽電池モジュールと略同様の構成が用いられるが、伝熱複合層及び接着樹脂層が、厚さ４５０マイクロメートルの純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層で交換される点において異なる。また、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層は、光電変換素子と背面シートとの間に位置すると共に、各光電変換素子５０は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層及び封止樹脂層４０によって封止される。
【００７２】
また、本比較例に係る従来の太陽電池モジュールにおいては、熱伝導率が０．３６Ｗ／ｍＫしかない一般的なシリコン層が、前記実施例４に係る太陽電池モジュールの伝熱封止部材のかわりとして採用されている。
【００７３】
（実験例２）
本実験例は、太陽電池モジュールの動作温度に関するものであり、伝熱封止複合積層部材が太陽電池モジュールの動作温度を低減させる効果を有しているか否かを検証するために、本実験例においては、実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールとを対比し、同様の日照量をもってそれぞれ前記２つの太陽電池モジュールを照射した。また、測定環境の温度はセ氏２９度ないしセ氏３１度であり、前記実施例および比較例に係る太陽電池モジュールの標準出力は２３０Ｗ／１．７ｍ2である。
上述した条件で、正午十二時から午後一時まで赤外線温度測定器を用い、異なる日照量において実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールの動作温度を測定した。尚、その測定結果を図５に示す。また、図内に示された動作温度の数値は、９グループのサンプリングの平均値である。
【００７４】
図５に示すように、比較例２の従来技術に係る太陽電池モジュールのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層の熱伝導率は、０．３２Ｗ／ｍＫしかないので、光電変換素子により電気エネルギーに変換されていなかった熱量が、容易にエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層を介して隣り合う普通のシリコン層または背面シートへ伝熱されていなかったことから、余分の熱量が継続的に該太陽電池モジュールに累積してしまう。
【００７５】
一方、実施例５に係る太陽電池モジュールは、熱伝導率が０．８７Ｗ／ｍＫの伝熱複合層を有すると共に、その接着樹脂層及び伝熱複合層を有する伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値が０．３６℃−ｉｎ2／Ｗに達しているので、実施例５に係る太陽電池モジュールにおける光電変換素子により電気エネルギーに変換されていなかった熱量が伝熱封止複合積層部材を介して効率的に隣り合う背面シートへ伝熱されるのみならず、伝熱封止部材及び金属フレームを経由しても、熱量が伝熱封止複合積層部材に隣り合う伝熱封止部材へ伝熱されるので、伝熱封止部材および金属フレームの補助的な効果によって光電変換素子が発する熱量に対してさらなる放熱効果を有する優れた伝熱経路が得られることから、太陽電池モジュールの動作温度が大幅に下げられる。
【００７６】
（実験例３）
本実験例は、太陽電池モジュールの発電出力に関するものであり、本実験例においては、伝熱封止複合積層部材が太陽電池モジュールの発電出力を向上させる効果を有しているか否かを検証するために、実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールとを対比し、同様の日照量をもってそれぞれ前記２つの太陽電池モジュールを照射する。また、測定環境の温度は、セ氏２９度ないしセ氏３１度であり、本発明における前記実施例および比較例に係る太陽電池モジュールの標準出力は、２３０Ｗ／１．７ｍ2である。
そして、上述した条件により、正午十二時から午後一時まで、太陽電池モジュール発電出力リアルタイム監視システムを用い、異なる日照量において実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールの発電出力を測定する。尚、その測定結果は、図６に示す通りである。
【００７７】
図６に示すように、実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールにおける正午十二時から午後一時までの時間帯で測定された発電出力を比較すると、実施例５に係る太陽電池モジュールの発電出力が比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールの発電出力より約６．４Ｗも高い発電出力を得られることがわかる。
また、太陽電池モジュールの発電出力の一日の累計で比較すると、実施例５に係る太陽電池モジュールの平均発電出力が比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールの平均発電出力より約４Ｗも高い発電出力を得ていることが分かる。
【００７８】
（実験例４）
本実験例も太陽電池モジュールの発電出力に関するものであるが、対比対象として選択したのは、同様に、１０００Ｗの日照量をもってそれぞれ前記３つの太陽電池モジュールを照射する、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュール、並びに比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールであり、測定環境の温度はセ氏３１度ないしセ氏３３度、午前十時から午後三時までの時間帯において、太陽電池モジュール発電出力リアルタイム監視システムを用い、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュール、並びに比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールにおける各時点の発電出力を測定した結果は、下記の表３に示す。
下記表３内によれば、比較例２、実施例４及び実施例６における発電出力の差は、比較例２の実際の発電出力に基づいて計算したものである。
【００７９】
【表３】
2015136829.tif 000005
【００８０】
表３に示すように、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュールは、伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との協同効果により、光電変換素子が発する熱量が伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層を経て、一側の方向へ向かって伝熱封止部材及び金属フレームまで伝導されるので、放熱速度及び効率が向上する。
これにより、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュールにおける当日の最高発電出力及び累計発電出力が共に比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールを上回った事がわかる。
【００８１】
（産業上の利用可能性）
上述した実験例２ないし実験例４の結果によれば、実験例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュールの伝熱封止複合積層部材は、光電変換素子が発する熱量の放熱効果を向上させ、太陽電池モジュールの動作温度を低下させるのみならず、さらに太陽電池モジュールの光電変換効率を向上させ、より高い発電出力を得ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１      太陽電池モジュール
１０    伝熱複合層
１０１  熱可塑性樹脂
１０２  無機粒子
２０    接着樹脂層
３０    透明基板
４０    封止樹脂層
５０    光電変換素子
６０    背面シート
７０    金属フレーム
８０    伝熱封止部材
９０    付加伝熱複合層
９１    伝熱延伸部
９２    伝熱延伸部
９３    伝熱本体
【図１】
2015136829.tif 000006
【図２】
2015136829.tif 000007
【図３】
2015136829.tif 000008
【図４】
2015136829.tif 000009
【図５】
2015136829.tif 000010
【図６】
2015136829.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月11日(2015.3.11)
【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】
伝熱封止複合積層部材であって、
熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫである伝熱複合層であって、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散されると共に、該伝熱複合層における含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントである無機粒子とを備える伝熱複合層と、
前記伝熱複合層に設けられ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫである接着樹脂層とを有し、
前記接着樹脂層の厚さが、前記伝熱封止複合積層部材の厚さの０．１パーセントないし１０パーセントを占めると共に、総熱抵抗値が、０．０１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗであることを特徴とする伝熱封止複合積層部材。
【請求項２】
前記伝熱複合層における熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項３】
前記無機粒子の中央粒径が２０ナノメートル以下であり、該無機粒子は、無機酸化物、無機窒化物、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項４】
前記無機粒子の中央粒径が２０ナノメートル以下であり、該無機粒子が炭化ケイ素を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項５】
前記無機粒子の中央粒径が１ナノメートルないし３ナノメートルであり、該無機粒子が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項３に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項６】
前記伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの和が２０マイクロメートルないし６００マイクロメートルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材。
【請求項７】
透明基板と、
前記透明基板に設けられる封止樹脂層と、
前記封止樹脂層に設けられる光電変換素子と、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材であって、前記封止樹脂層及び光電変換素子に設けられると共に、前記伝熱封止複合積層部材の接着樹脂層が前記封止樹脂層に接触する伝熱封止複合積層部材と、
前記伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層に設けられる背面シートと、を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有し、
前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される無機粒子とを備え、
該付加伝熱複合層における前記無機粒子の含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該付加伝熱複合層の熱伝導率が、０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
伝熱封止部材と、
前記伝熱封止部材を介して前記透明基板、封止樹脂層、伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に貼り付けられる金属フレームとを有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との間、及び前記背面シートと伝熱封止部材との間に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有し、
前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される無機粒子とを備え、
該付加伝熱複合層における前記無機粒子の含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該付加伝熱複合層の熱伝導率が、０．５Ｗ／ｍＫないし８Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
該伝熱封止部材の熱伝導率が、０．０５Ｗ／ｍＫないし０．４Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に半導体装置における伝熱封止複合積層部材、及びその部材を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池モジュールは、上部から下部へ順次に、透明基板、第一封止樹脂層、光電気変換素子、第二封止樹脂層及び背面シートが設けられる構成であり、該第一封止樹脂層及び第二封止樹脂層により、光電気変換素子に対する外部環境による水気の影響を避けている。
【０００３】
しかしながら、従来の光電気変換素子における太陽光の電気への変換効率は単に１４％ないし２２％しかなく、変換できなかったエネルギーが熱量に変化したり、外部環境へ反射してしまうことから、太陽電池モジュールの動作温度が上昇するので、該太陽電池モジュールの光電気変換効率が低下してしまう。
【０００４】
前記問題を解決すべく、その後、例えば特許文献１または特許文献２に示すような、従来物を改良した改良型太陽電池モジュールが案出された。該従来の改良型太陽電池モジュールでは、背面シートにおける前記第二封止樹脂層と反対する側に放熱部材が設けられることから、前記放熱部材により前記太陽電池モジュールの積層構成の外面における放熱面積が拡張されたので、太陽電池モジュールの動作温度の低下が達成された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許公告第１００５４７８１１号公報
【特許文献２】中国実用新案登録公告第２０２５３４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１、２におけるポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ、ＥＶＡ）などの材料を用いた従来の改良型太陽電池モジュールには、以下のような問題を有する。
（１）現在の太陽電池モジュールのパッケージ工程を変更しなくてはならないので、工程上の利便性を著しく損なってしまう。
（２）放熱部材の設置により増大された太陽電池モジュール全体の体積及び厚さが、該太陽電池モジュールにおける他の電子部材に対する適用性を制限してしまう。
（３）前記光電気変換素子は、熱伝導率が低い同一の材料からなる前記第一封止樹脂層及び第二封止樹脂層により封止されることから、発生した熱量を前記第二封止樹脂層及び背面シートを介して放熱部材に伝達させることが難しいので、従来の改良型太陽電池モジュールの外面に放熱部材を設置したとしても、太陽電池モジュールの動作温度を低下させることはできない。
【０００７】
そこで、出願されたのが本発明であって、光電気変換素子が発する熱量を効率的に伝熱させて、太陽電池モジュールの動作温度を低下させると共に、太陽電池モジュールの光電気変換効率、及び発電出力を向上させる、伝熱封止複合積層部材、及び前記部材を有する太陽電池モジュールを提供することを目的としている。
【０００８】
また、本発明における他の側面では、太陽電池モジュールの体積及びパッケージ工程を変更しない場合において、長時間の高温度動作による太陽電池モジュールの老化の緩和を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１の発明は、伝熱封止複合積層部材であって、
熱伝導率が０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫである伝熱複合層であって、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散されると共に、該伝熱複合層における含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントである無機粒子とを備える伝熱複合層と、
前記伝熱複合層に設けられ、熱伝導率が０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫである接着樹脂層とを有し、
前記接着樹脂層の厚さが、前記伝熱封止複合積層部材の厚さの０．１パーセントないし１０パーセントを占めると共に、総熱抵抗値が、０．０１  ℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２  ℃−ｉｎ2／Ｗであることを特徴とする伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１０】
本願の請求項２の発明は、前記伝熱複合層における熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１１】
本願の請求項３の発明は、前記無機粒子の中央粒径が２０  ナノメートル以下であり、該無機粒子は、無機酸化物、無機窒化物、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１２】
本願の請求項４の発明は、前記無機粒子の中央粒径が２０  ナノメートル以下であり、該無機粒子が炭化ケイ素を有することを特徴とする請求項１に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１３】
本願の請求項５の発明は、前記無機粒子の中央粒径が１  ナノメートルないし３  ナノメートルであり、該無機粒子が、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ、Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ、ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ、ＢＮ）、炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）、及びその組み合わせからなる群より選択される一の材料を有することを特徴とする請求項３に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１４】
本願の請求項６の発明は、前記伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの和が２０  マイクロメートルないし６００マイクロメートルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材、を提供する。
【００１５】
本願の請求項７の発明は、透明基板と、
前記透明基板に設けられる封止樹脂層と、
前記封止樹脂層に設けられる光電変換素子と、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の伝熱封止複合積層部材であって、前記封止樹脂層及び光電変換素子に設けられると共に、前記伝熱封止複合積層部材の接着樹脂層が前記封止樹脂層に接触する伝熱封止複合積層部材と、
前記伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層に設けられる背面シートと、を有することを特徴とする太陽電池モジュール、を提供する。
【００１６】
本願の請求項８の発明は、前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１７】
本願の請求項９の発明は、伝熱封止部材と、
前記伝熱封止部材を介して前記透明基板、封止樹脂層、伝熱封止複合積層部材及び背面シートの周縁に貼り付けられる金属フレームとを有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１８】
本願の請求項１０の発明は、前記伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との間、及び前記背面シートと伝熱封止部材との間に形成されると共に、前記光電変換素子に接触する付加伝熱複合層を有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００１９】
本願発明は、前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される無機粒子とを備え、
該付加伝熱複合層における前記無機粒子の含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該付加伝熱複合層の熱伝導率が、０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００２０】
本願発明は、前記付加伝熱複合層が、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂に分散される無機粒子とを備え、
該付加伝熱複合層における無機粒子の含量が４０体積パーセントないし７０体積パーセントであり、
該付加伝熱複合層の熱伝導率が、０．５  Ｗ／ｍＫないし８  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【００２１】
本願の請求項１１の発明は、該伝熱封止部材の熱伝導率が、０．０５  Ｗ／ｍＫないし０．４  Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール、を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、前記伝熱複合層の総体あたりの無機粒子の含量、ならびに前記伝熱複合層及び接着樹脂層に対する接着樹脂層の厚さの比率を前記数値範囲に制限することによって、前記伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値を０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下に制御することに成功したことから、本発明の伝熱封止複合積層部材を太陽電池モジュールに適用すると、光電変換素子が発する熱量が効率的に放熱されるので、高温度による太陽電池モジュールの老化が緩和されると共に、熱量を放熱部材へ伝導させる放熱経路が提供されることによりこの太陽電池モジュールの光電変換効率及び発電出力も向上する。
【００２３】
また、伝熱複合層及び接着樹脂層を有する本発明に係る伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値は、０．０１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗであるが、０．１℃−ｉｎ2／Ｗないし０．７２℃−ｉｎ2／Ｗの範囲が好ましい。なお、前記伝熱封止複合積層部材は、１．０×１０14Ωｃｍの抵抗値、２２ｋＶ／ｍｍの破壊電圧、０．１％以下の絶縁破壊電圧吸水率（２０℃／２４時間）、（ＡＳＴＭ  Ｄ１２０４の測定方法による測定）、３％以下の縦方向収縮率（ＡＳＴＭ  Ｄ１２０４の測定方法による測定）、１．０％以下の横方向収縮率（１２０℃／３分間）を有しても構わない。
【００２４】
さらに、本発明では、太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層および付加伝熱複合層よりなる放熱経路、または、直接に該付加伝熱複合層を介する放熱経路を経由することにより、光電変換素子が発する熱量を該太陽電池モジュールの外部へ放出するので、該太陽電池モジュールの動作温度を低減することができる。
【００２５】
また、前記太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層、伝熱封止部材、及び金属フレームからなる放熱経路によれば、光電変換素子が発する熱量を該太陽電池モジュールの外部へ放出することにより、太陽電池モジュールの動作温度を低減することができる。
【００２６】
また、前記太陽電池モジュールにおける、伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層、伝熱封止部材、及び金属フレームからなる放熱経路、または、直接に前記付加伝熱複合層を介する放熱経路を経由することにより、光電変換素子が発する熱量が該太陽電池モジュールの外部へ放出されるので、該太陽電池モジュールの動作温度を低減させることができる。
【００２７】
更に、前記接着樹脂層は熱可塑性樹脂を有し、前記伝熱複合層、付加伝熱複合層、及び接着樹脂層における熱可塑性樹脂は、例えば、ポリ（エチレン−ｃｏ−プロピレン）（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｃｏ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ））、ポリ（プロピレン−ｃｏ−エチレン）（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｃｏ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ポリエチレンアイオノマー（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｉｏｎｏｍｅｒ）、エチレンおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体、架橋ポリエチレンポリマーを含むが、それらに限られないポリオレフィン化合物である。
例を挙げると、前記熱可塑性樹脂は、エチレン−アクリル酸共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ａｃｒｙｌａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−グリセロール共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｅｒｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ、ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｂｕｔｙｒａｌ、ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＴＰＵ）、あるいはポリエチレン−グリシジルメタクリレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｉｄｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＧＭＡ）であっても構わない。
【００２８】
前記接着樹脂層または前記封止樹脂層は、例えばシリコン樹脂またはホットメルト接着剤などの接着材料を有してもよい。
【００２９】
前記封止樹脂層は、９２％以上の光透過率を有すると共に、例えばエチレン−アクリル酸共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ａｃｒｙｌａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−グリセロール共重合体樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｅｒｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅｓｉｎ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｂｕｔｙｒａｌ、ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＴＰＵ）、あるいはポリエチレン−グリシジルメタクリレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｇｌｙｃｉｄｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＥＧＭＡ）などの材料を有する。
【００３０】
また、前記透明基板は、例えばガラス基板などの９２％以上の光透過率を有する基板である。
【００３１】
なお、前記光電変換素子は、単結晶シリコン型太陽電池セルまたは多結晶シリコン型太陽セルからなるものであってもよい。
【００３２】
前記背面シートは、優れた耐候性及び絶縁性を有する、例えばフッ化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＦ）またはポリエチレンテレフタレートからなるプラスチック背面シートであることが好ましい。
【００３３】
前記無機粒子は、粒径が２０ナノメートル以下であり、また、その粒径が１ナノメートルないし２０ナノメートルか、１ナノメートルないし３ナノメートルであることが好ましく、それによれば、前記無機粒子が前記熱可塑性樹脂においてよく分散されると共に、該熱可塑性樹脂を有する伝熱複合層及び付加伝熱複合層の熱伝導率も向上する。
【００３４】
太陽電池モジュールのパッケージ工程においては、前記透明基板、封止樹脂層、光電変換素子、前記伝熱封止複合積層部材及び背面シートが積層され、シリコーン素材及びホットメルト接着剤素材が前記金属フレームの内部に注入され、その金属フレームによって前記積層構成の周縁を封止すると共に、回線接続箱及び配線を接続することにより、該太陽電池モジュールのパッケージ工程が完成させる。
また、例えばアクリルフォームテープ（ａｃｒｙｌｉｃ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）、ポリエチレンフォームテープ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）、ブチルゴムフォームテープ（ｂｕｔｙｌ  ｒｕｂｂｅｒ  ｆｏａｍｉｎｇ  ｔａｐｅ）などの封止テープを前記積層構成の外周に被覆してもよく、その場合、前記封止テープに被覆された該積層構成を前記金属フレームに装入することにより、該太陽電池モジュールのパッケージ工程が完了する。
【００３５】
上述したように、本発明に係る伝熱封止複合積層部材における伝熱複合層においては、既定の比率で無機粒子が混合され、既定の熱伝導率を有する伝熱複合層の厚さと接着樹脂層の厚さとの比率が制限されるので、総熱抵抗値が０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下の伝熱封止複合積層部材を得ることができる。
これによれば、従来の太陽電池モジュールの封止樹脂層と交換し、前記伝熱封止複合積層部材を使用することにより、従来の技術における封止、水気の排除、及び光電変換素子の接着などの効果を提供し得る上、太陽電池モジュールの体積を増大させたり、パッケージ工程の変更を行われなくても、光電変換素子が発する熱量が太陽電池モジュールの外部へ放出されるので、太陽電池モジュールの光電気変換効率および発電出力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る伝熱封止複合積層部材の構成を示す側面図である。
【図２】従来の封止樹脂層、本発明の実施例１及び実施例３に係る伝熱封止複合積層部材の伝熱性を示すグラフである。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図４】本発明に係る他の太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２に記載の従来の太陽電池モジュールとの日照量の動作温度を比較したグラフである。
【図６】本発明の実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２に記載の従来の太陽電池モジュールとの日照量の発電出力を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本明細書に基いて本発明の利点及び効果を理解することができるのみならず、本発明の範囲を逸脱しないように様々な修飾と変更を行った上、本発明を実施または適用することができる。
【００３８】
（製造例１）
本製造例は伝熱複合素材に関するものであり、まず、エチレンメタクリル酸樹脂（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｒｅｓｉｎ、ＥＭＡ）及び酸化アルミニウムを準備し、該エチレンメタクリル酸樹脂におけるセ氏１９０度の溶融指数（ｍｅｌｔｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ、ＭＩ）は８であると共に、その熱伝導率は０．３２Ｗ／ｍＫであり、一方、該酸化アルミニウムの中央粒径は５ナノメートルである。
【００３９】
また、表１に示される各混合比率でエチレンメタクリル酸樹脂と酸化アルミニウムとを二軸混合押出機により混合させると、後述の実験物１ないし実験物４の伝熱複合素材が得られる。以下、表１にて、伝熱測定器（測定方法：ＡＳＴＭＥ１４６１）を用いて測定した各実験物の伝熱複合素材の熱伝導率を示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、エチレンメタクリル酸樹脂に対する酸化アルミニウムの含量比率を上げると、伝熱複合素材の熱伝導率が順次に０．３２Ｗ／ｍＫ（実験物１）から１．５１Ｗ／ｍＫ（実験物４）まで増大されることが見て取れる。
【００４２】
（比較例１）
本比較例は、従来技術の封止層に関するものであり、従来技術では、純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を原料とし、該エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂には無機粒子が全く添加されていない上、インフレーション法を用い、純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を１５センチメートル×１５センチメートルの面積および２２０マイクロメートルの厚さを有する封止層の製造を行うものである。尚、この従来の技術に係る封止層の総熱抵抗値は、後述の表２にて示す。
【００４３】
（実施例１ないし実施例３）
本発明に係る実施例１ないし実施例３における伝熱封止複合積層部材は、前記製造例１における実験物２ないし実験物４の伝熱複合素材によって製造される。これら伝熱封止複合積層部材の製造工程の詳細は、後述の通りである。
【００４４】
インフレーション法を用い、上述したエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を原料とし、１５センチメートル×１５センチメートルの面積および２００マイクロメートルの厚さを有する伝熱複合層の製造を行い、溶融加工を経て、該伝熱複合層の上に、ポリエチレン−メタクリル酸グリシジルからなる厚さ２０マイクロメートルの接着樹脂層を形成させることにより、伝熱封止複合積層部材を完成させる。
【００４５】
図１に示すように、上述した方法によって製造された伝熱封止複合積層部材は、伝熱複合層１０と、接着樹脂層２０とを含む。
【００４６】
前記伝熱複合層１０は、熱可塑性樹脂１０１と、該熱可塑性樹脂１０１に分散される複数の無機粒子１０２とを有する。
【００４７】
前記接着樹脂層２０は、前記伝熱複合層１０に設けられ、該接着樹脂層２０の熱伝導率は０．２７Ｗ／ｍＫである。
【００４８】
実施例１ないし実施例３に係る伝熱複合層１０及び該接着樹脂層２０を有する伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値は、０．７２℃−ｉｎ2／Ｗ以下である。尚、係る測定結果の詳細は表２に示すとおりである。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
（実験例１）
本実験例は、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性に関するものであり、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を測定するために、本実験例では、実施例１および実施例３に係る伝熱封止複合積層部材、ならびに比較例１に係る従来の封止層を用い、下から上へ順次に背面シート、伝熱封止複合積層部材または従来の封止層、封止樹脂層、透明ガラス基板を積層させることにより、伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を有する測定用サンプルを製造する。
【００５１】
実験の正確性を確保するために、各サンプルにおける背面シート、封止樹脂層、透明ガラス基板はそれぞれ同様の厚さを有する同様の材料が採用され、また、各サンプルの熱伝導性の測定は同様の環境において行われる。故に、従来の封止層、並びに実施例１および実施例３に係る伝熱封止複合積層部材の熱伝導性を正確に測定できる。測定方法の詳細は後述の通りである。
【００５２】
まず、同一の熱源を各サンプルの透明ガラス基板に施し、該熱源と透明ガラス基板との距離を２０センチメートルとし、熱源面積を１０平方センチメートルとする。また、前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートまで伝達される時間は、各サンプルの背面シートにおいて赤外線測定法によって測定される。測定結果は図２に示す通りである。
【００５３】
図２に示すように、従来の、封止層を含むサンプルにおける前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートの温度をセ氏３０度まで上昇させる時間は３００秒も要るが、実施例１および実施例３の伝熱封止複合積層部材を含むサンプルにおける前記熱源から透明ガラス基板を通して背面シートの温度をセ氏３０度まで上昇させる時間は２５０秒、もしくは９０ないし１００秒しかないことが対照的である。この実験結果によれば、実施例１および実施例３の伝熱封止複合積層部材は優れた熱伝導性を有していることが分かる。
【００５４】
（実施例４ないし実施例６）
本発明に係る実施例４ないし実施例６における太陽電池モジュールは、前記実施例１ないし実施例３の伝熱封止複合積層部材によって製造され、これら太陽電池モジュールは、後述の製造工程にしたがって製造されるものである。
【００５５】
まず、透明ガラス基板、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層、７２枚の単結晶シリコン型太陽電池セル（茂迪（Ｍｏｔｅｃｈ）株式会社販売）の総体の厚さが２２０マイクロメートルである伝熱封止複合積層部材、及びポリエステル系（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｓｅｒｉｅｓ）の背面シートを順次に積層し、セ氏１４０度で前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層に圧力を加え、そのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂の架橋密度が８５％以上に達するまで、架橋固化（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｅｔｔｉｎｇ）反応を行うことにより、積層構成を得る。
【００５６】
その後、酸化アルミニウムを含む伝熱シリコン樹脂封止部材（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｅｓｉｎ  ｓｅａｌａｎｔ）をアルミニウムからなるフレームに注入し、伝熱シリコン樹脂封止部材を含むアルミニウムフレームを得る。
【００５７】
続いて、この伝熱シリコン樹脂封止部材を含むアルミニウムフレームを用いて、前記積層構成を封止してから、熟成工程を施し、太陽電池モジュールのパッケージ工程を完了させる。
【００５８】
上述した方法によって製造した実施例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュール１は何れも類似する構成を有しているが、太陽電池モジュールの伝熱複合層の材料において異なる。
【００５９】
図３に示すように、太陽電池モジュール１は、図１に示された伝熱複合層１０、接着樹脂層２０、透明基板３０、封止樹脂層４０、複数の光電変換素子５０、背面シート６０、金属フレーム７０、及び伝熱封止部材８０を含む。
【００６０】
前記透明基板３０は、光透過率が９２％より大きく、厚さが３ミリメートルの透明ガラス基板である。
【００６１】
前記封止樹脂層４０は、前記透明基板３０に設けられると共に、約４５０マイクロメートルの厚さ及び０．３２Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層である。
【００６２】
前記複数の光電変換素子５０は、前記封止樹脂層４０に配列された７２枚の厚さが１８０マイクロメートルである単結晶シリコン型太陽電池セルからなる。
【００６３】
前記接着樹脂層２０は、ポリエチレン−メタクリル酸グリシジルからなり、２０マイクロメートルの厚さを有すると共に、その表面の一部は直接に前記複数の光電変換素子５０における封止樹脂層４０と反対する側の表面に接着され、また、該接着樹脂層２０の表面の他の部分は、該封止樹脂層４０の底面における、複数の光電変換素子５０と接触していない部分に直接に接着される。上述した構成によれば、前記複数の光電変換素子５０は前記接着樹脂層２０及び封止樹脂層４０によって封止されるので、前記複数の光電変換素子５０は外部環境の水気の影響を受けることがない。
【００６４】
前記伝熱複合層１０は、２００マイクロメートルの厚さを有すると共に、エチレンメチルアクリレート樹脂化合物と酸化アルミニウム粉末とから製造される複合層である。また、前記伝熱複合層１０は、前記接着樹脂層２０における、前記複数の光電変換素子５０と反対する側の表面に設けられる。
【００６５】
前記背面シート６０は、３５０マイクロメートルの厚さを有するポリエステル系の背面シートである。また、前記背面シート６０は、０．２８Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。前記伝熱複合層１０は、前記接着樹脂層２０と背面シート６０との間に配置される。
【００６６】
前記金属フレーム７０は、凹入溝を有する放熱用アルミニウムフレームであり、一方、前記伝熱封止部材８０は、前記透明基板３０、封止樹脂層４０、接着樹脂層２０、伝熱複合層１０、及び背面シート６０などの部品の周縁に貼り合わせられる。なお、この伝熱封止部材８０は、約１．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するシリコンであり、酸化アルミニウムが混入される。
【００６７】
（実施例７）
本実施例は、伝熱封止複合積層部材を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【００６８】
図４に示すように、実施例７に係る太陽電池モジュールはほぼ、実施例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュールと同様に、伝熱複合層１０、接着樹脂層２０、透明基板３０、封止樹脂層４０、複数の光電変換素子５０、背面シート６０、金属フレーム７０、及び伝熱封止部材８０を含む構成を有するものであるが、本実施例の太陽電池モジュール１が更に付加伝熱複合層９０を有する点において異なる。また、前記付加伝熱複合層９０は、上述した実施例１における伝熱複合層１０と同様の材料からなるものである。
【００６９】
前記付加伝熱複合層９０は、前記伝熱複合層１０と伝熱封止部材８０との間、前記接着樹脂層２０と伝熱封止部材８０との間、及び前記背面シート６０と伝熱封止部材８０との間に、前記光電変換素子５０と接触するように設けられる。
【００７０】
さらに具体的に述べると、前記付加伝熱複合層９０は、２つの伝熱延伸部９１、９２と、伝熱本体９３とを有し、該伝熱延伸部９１、９２はそれぞれ、該伝熱本体９３の両側に延出するように設けられ、また、該付加伝熱複合層９０における１つの伝熱延伸部９１は、前記光電変換素子５０に直接に接触すると共に、前記封止樹脂層４０と接着樹脂層２０との間に位置し、一方、伝熱本体９３は、前記伝熱複合層１０と接着樹脂層２０とからなる伝熱封止複合積層部材、及び前記背面シート６０の一側に形成されると共に、前記伝熱複合層１０と伝熱封止部材８０との間、前記接着樹脂層２０と伝熱封止部材８０との間、及び前記背面シート６０と伝熱封止部材８０との間に位置し、また、もう１つの伝熱延伸部９２は、前記背面シート６０の底面と伝熱封止部材８０との間に位置する。
【００７１】
（比較例２）
本比較例は、従来の太陽電池モジュールに関するものであり、前記実施例４に係る太陽電池モジュールと略同様の構成が用いられるが、伝熱複合層及び接着樹脂層が、厚さ４５０マイクロメートルの純粋なエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層で交換される点において異なる。また、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層は、光電変換素子と背面シートとの間に位置すると共に、各光電変換素子５０は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層及び封止樹脂層４０によって封止される。
【００７２】
また、本比較例に係る従来の太陽電池モジュールにおいては、熱伝導率が０．３６Ｗ／ｍＫしかない一般的なシリコン層が、前記実施例４に係る太陽電池モジュールの伝熱封止部材のかわりとして採用されている。
【００７３】
（実験例２）
本実験例は、太陽電池モジュールの動作温度に関するものであり、伝熱封止複合積層部材が太陽電池モジュールの動作温度を低減させる効果を有しているか否かを検証するために、本実験例においては、実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールとを対比し、同様の日照量をもってそれぞれ前記２つの太陽電池モジュールを照射した。また、測定環境の温度はセ氏２９度ないしセ氏３１度であり、前記実施例および比較例に係る太陽電池モジュールの標準出力は２３０Ｗ／１．７ｍ2である。
上述した条件で、正午十二時から午後一時まで赤外線温度測定器を用い、異なる日照量において実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールの動作温度を測定した。尚、その測定結果を図５に示す。また、図内に示された動作温度の数値は、９グループのサンプリングの平均値である。
【００７４】
図５に示すように、比較例２の従来技術に係る太陽電池モジュールのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層の熱伝導率は、０．３２Ｗ／ｍＫしかないので、光電変換素子により電気エネルギーに変換されていなかった熱量が、容易にエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂層を介して隣り合う普通のシリコン層または背面シートへ伝熱されていなかったことから、余分の熱量が継続的に該太陽電池モジュールに累積してしまう。
【００７５】
一方、実施例５に係る太陽電池モジュールは、熱伝導率が０．８７Ｗ／ｍＫの伝熱複合層を有すると共に、その接着樹脂層及び伝熱複合層を有する伝熱封止複合積層部材の総熱抵抗値が０．３６℃−ｉｎ2／Ｗに達しているので、実施例５に係る太陽電池モジュールにおける光電変換素子により電気エネルギーに変換されていなかった熱量が伝熱封止複合積層部材を介して効率的に隣り合う背面シートへ伝熱されるのみならず、伝熱封止部材及び金属フレームを経由しても、熱量が伝熱封止複合積層部材に隣り合う伝熱封止部材へ伝熱されるので、伝熱封止部材および金属フレームの補助的な効果によって光電変換素子が発する熱量に対してさらなる放熱効果を有する優れた伝熱経路が得られることから、太陽電池モジュールの動作温度が大幅に下げられる。
【００７６】
（実験例３）
本実験例は、太陽電池モジュールの発電出力に関するものであり、本実験例においては、伝熱封止複合積層部材が太陽電池モジュールの発電出力を向上させる効果を有しているか否かを検証するために、実施例５に係る太陽電池モジュールと、比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールとを対比し、同様の日照量をもってそれぞれ前記２つの太陽電池モジュールを照射する。また、測定環境の温度は、セ氏２９度ないしセ氏３１度であり、本発明における前記実施例および比較例に係る太陽電池モジュールの標準出力は、２３０Ｗ／１．７ｍ2である。
そして、上述した条件により、正午十二時から午後一時まで、太陽電池モジュール発電出力リアルタイム監視システムを用い、異なる日照量において実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールの発電出力を測定する。尚、その測定結果は、図６に示す通りである。
【００７７】
図６に示すように、実施例５に係る太陽電池モジュールおよび比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールにおける正午十二時から午後一時までの時間帯で測定された発電出力を比較すると、実施例５に係る太陽電池モジュールの発電出力が比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールの発電出力より約６．４Ｗも高い発電出力を得られることがわかる。
また、太陽電池モジュールの発電出力の一日の累計で比較すると、実施例５に係る太陽電池モジュールの平均発電出力が比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールの平均発電出力より約４Ｗも高い発電出力を得ていることが分かる。
【００７８】
（実験例４）
本実験例も太陽電池モジュールの発電出力に関するものであるが、対比対象として選択したのは、同様に、１０００Ｗの日照量をもってそれぞれ前記３つの太陽電池モジュールを照射する、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュール、並びに比較例２における従来技術に係る太陽電池モジュールであり、測定環境の温度はセ氏３１度ないしセ氏３３度、午前十時から午後三時までの時間帯において、太陽電池モジュール発電出力リアルタイム監視システムを用い、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュール、並びに比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールにおける各時点の発電出力を測定した結果は、下記の表３に示す。
下記表３内によれば、比較例２、実施例４及び実施例６における発電出力の差は、比較例２の実際の発電出力に基づいて計算したものである。
【００７９】
【表３】
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【００８０】
表３に示すように、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュールは、伝熱封止複合積層部材と伝熱封止部材との協同効果により、光電変換素子が発する熱量が伝熱封止複合積層部材の伝熱複合層を経て、一側の方向へ向かって伝熱封止部材及び金属フレームまで伝導されるので、放熱速度及び効率が向上する。
これにより、実施例４及び実施例６に係る太陽電池モジュールにおける当日の最高発電出力及び累計発電出力が共に比較例２における従来の技術に係る太陽電池モジュールを上回った事がわかる。
【００８１】
（産業上の利用可能性）
上述した実験例２ないし実験例４の結果によれば、実施例４ないし実施例６に係る太陽電池モジュールの伝熱封止複合積層部材は、光電変換素子が発する熱量の放熱効果を向上させ、太陽電池モジュールの動作温度を低下させるのみならず、さらに太陽電池モジュールの光電変換効率を向上させ、より高い発電出力を得ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１      太陽電池モジュール
１０    伝熱複合層
１０１  熱可塑性樹脂
１０２  無機粒子
２０    接着樹脂層
３０    透明基板
４０    封止樹脂層
５０    光電変換素子
６０    背面シート
７０    金属フレーム
８０    伝熱封止部材
９０    付加伝熱複合層
９１    伝熱延伸部
９２    伝熱延伸部
９３    伝熱本体