(57)【要約】【課題】太陽光発電モジュールには、長期間の屋外使用でも性能を維持する必要がある。【解決手段】構造部材として少なくとも外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートと、機能部材として少なくとも以下の（Ａ）または（Ｂ）の何れかを有し、（Ａ）セルおよびインターコネクタ、（Ｂ）透明電極、発電層、および裏面電極、  撥水性の表面改質物質の被膜で少なくとも上記いずれかの部材の表面全てまたは一部が覆われている構成の太陽光発電モジュールとした。【選択図】なし
2016031315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材として少なくとも外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートと、機能部材として少なくとも以下の（Ａ）または（Ｂ）の何れかを有し、
（Ａ）セルおよびインターコネクタ、
（Ｂ）透明電極、発電層、および裏面電極、
撥水性の表面改質物質の被膜で少なくとも上記いずれかの部材の表面の一部または全てが覆われている太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記表面改質物質の被膜のシート抵抗が、湿度が８５％RHの条件下で１００Ω/sq以上である請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
前記表面改質物質の被膜の水の接触角が５０度より大きい請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
前記表面改質物質の被膜面の水の滑落角が０．５度以上６０度以下である請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
前記表面改質物質の被膜の屈折率が透明基板部材およびセル部材の屈折率と同じあるいは小さい請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項６】
前記表面改質物質の被膜の光線透過率が透明基板部材およびセル部材と同じかあるいは大きい請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項７】
前記表面改質物質が、溶剤希釈型、熱硬化型または紫外線硬化型のいずれかの樹脂である請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項８】
前記表面改質物質の被膜は外周フレーム部材、透明基板部材およびバックシート部材から選択される１つまたは２つ以上の部材の表面に形成されている請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項９】
前記表面改質物質の被膜は部材が空気と接触している部分に形成されている請求項８の太陽光発電モジュール。
【請求項１０】
前記表面改質物質の被膜はセル部材表面の一部または全部に形成されている請求項１の太陽光発電モジュール。
【請求項１１】
前記表面改質物質の被膜は基板の内側の一部または全部に形成されている請求項１の太陽光発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外などに設置する際に著しい性能低下を引き起こすＰＩＤ現象を抑制し、安定して高出力を得ることが可能な太陽光発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化対策として自然エネルギーの利用が注目されている。その選択肢のひとつである太陽電池には、高変換効率、高耐候性、低コストが望まれており、特に発電機能の中核である太陽電池モジュール（あるいは太陽光発電モジュール）には、高い変換効率を維持しつつ長期安定的に使用できることが求められている。【０００３】
ところで、近年産業用途などにおいて、多数のモジュールを直列接続して運転するなど、太陽光発電モジュールを高電圧で運転するケースが増えている。しかし、このような高電圧で運転すると、稼働フレームとモジュール間に高い電位差が生じ、ＰＩＤ（Potential Induced Degradation）と呼ばれる発電能力が著しく減衰する現象が起こることが分かっている。得られた電気の利用効率を上げるために、今後も太陽電池の運転電圧は高くなる傾向にあり、より高い電圧で運転してもＰＩＤを起こさない太陽光発電モジュールの設計が求められている。【０００４】
ＰＩＤの生じる原因として、例えば”旭硝子株式会社、ＰＶ  ＪＡＰＡＮ  ２０１３  部材関連専門セミナー資料、２０１３年”（非特許文献１）では、発電モジュール内への水の侵入や透明基板部材として使用されるカバーガラス中のナトリウムイオンの移動により惹起されることが指摘されている。このＰＩＤを防止するために、特開２０１４−１１２７０号公報（特許文献１）に記載されているような絶縁性の高いセル封止材の使用や、特開２０１１−２５４１１６号公報（特許文献２）や、特開２０１３−２５４９９３号公報（特許文献３）に記載されているようなガラス中のナトリウムイオンのセルへの移動抑制など、種々の対策が提案されているが、根本的な解決には至っていない。【０００５】
さらに、”Ｐ．Ｐｅｎｇほか、ＲＳＣ  Ａｄｖａｎｃｅｓ、２巻、１１３５９９−１１３６５ページ、２０１２年”（非特許文献２）等では、スネイルトレイル（Snail Trail）（スネイルトラック（Snail Track）とも表記される）と呼ばれる不具合も報告されている。スネイルトレイルとは、主に発電セルと封止材の界面に発生し、“カタツムリが這った様な痕跡”を生じる現象である。スネイルトレイルは、セルのシリコンウェハーに微少なクラックが生じることで形成され、水、酸素、二酸化炭素が関与していると考えられている。【０００６】
また、”Ｓ．Ｒｉｃｈｔｅｒほか、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ２７ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ、２０１２”（非特許文献３）では、スネイルトレイルが生じた部分は黒色や灰色に変色しており、それら変色域には、ナノ粒子化したＡｇ等の電極成分のほかに硫黄、リンあるいは塩素が観測されている。また、スネイルトレイルと、これに付随して起こる不具合では、電極やハンダの腐食、剥離などの劣化によるものも一因として挙げられている。これらの不具合は、モジュールの中への水分の侵入や、EVA等の封止材の加水分解により生じた酢酸が原因であると考えられている。そして、これらの不具合もＰＩＤと同様に太陽電池の信頼性を著しく低下させる要因となるが、根本的な解決が困難であり、早急な対策が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１１２７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５４１１６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２５４９９３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】旭硝子株式会社、ＰＶ  ＪＡＰＡＮ  ２０１３  部材関連専門セミナー資料（２０１３年）
【非特許文献２】Ｐ．Ｐｅｎｇほか、ＲＳＣ  Ａｄｖａｎｃｅｓ、２巻、１１３５９９−１１３６５ページ、２０１２年
【非特許文献３】Ｓ．Ｒｉｃｈｔｅｒほか、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ２７ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ、２０１２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡便かつ安価な方法で発電効率を向上させることが可能で、しかも性能劣化の主原因となるＰＩＤや、スネイルトレイルと、これに随伴する不具合の発生を抑制することが可能な太陽光発電モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、発電効率を向上させかつ前述の問題点を解決するために、太陽光発電モジュール内の各部材を分子レベルで検証し、コスト低減の重要性も意識しつつ、具体的な検討を重ね、種々の条件を検討した。その結果、太陽光発電モジュール内外の各部材の表面に所定の物性を付与するとＰＩＤ現象が発生し難いことを見出した。すなわち、本発明の目的は以下の構成により達成される。
（１）構造部材として少なくとも外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートと、機能部材として少なくとも以下の（Ａ）または（Ｂ）の何れかを有し、
（Ａ）セルおよびインターコネクタ、
（Ｂ）透明電極、発電層、および裏面電極、
撥水性の表面改質物質の被膜で少なくとも上記いずれかの部材の一部または全てが覆われている太陽光発電モジュール。
（２）前記表面改質物質の被膜のシート抵抗が、湿度が８５％RHの条件下で１００Ω/sq以上である上記（１）の太陽光発電モジュール。
（３）前記被膜の水の接触角が５０度より大きい上記（１）または（２）の太陽光発電モジュール。
（４）前記表面改質物質の被膜面の水の滑落角が０．５度以上６０度以下である上記（１）〜（３）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（５）前記表面改質物質の被膜の屈折率が透明基板部材およびセル部材の屈折率と同じあるいは小さい上記（１）〜（４）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（６）前記表面改質物質の被膜の光線透過率が透明基板部材およびセル部材と同じかあるいは大きい上記（１）〜（５）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（７）前記表面改質物質が、溶剤希釈型、熱硬化型または紫外線硬化型のいずれかの樹脂である上記（１）〜（６）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（８）前記表面改質物質の被膜は外周フレーム部材、透明基板部材およびバックシート部材から選択される１つまたは２つ以上の部材の表面に形成されている上記（１）〜（７）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（９）前記表面改質物質の被膜は部材が空気と接触している部分に形成されている上記（１）〜（８）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（１０）前記表面改質物質の被膜はセル部材表面の一部または全部に形成されている上記（１）〜（７）のいずれかの太陽光発電モジュール。
（１１）前記表面改質物質の被膜は基板の内側の一部または全部に形成されている上記（１）〜（８）のいずれかの太陽光発電モジュール。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価かつ簡便に発電効率を向上させることが可能であり、太陽光発電モジュールの出力低下の主原因となるＰＩＤや、スネイルトレイルあるいはこれらに随伴する不具合の発生を抑制でき、太陽光発電モジュールの信頼性、寿命が向上し、長期間安定した出力を確保することが可能となり、しかも量産工程での製造で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の太陽光発電モジュールの一態様を示す模式図である。
【図２】本発明の太陽光発電モジュールの他の態様を示す模式図である。
【図３】実施例１において発明サンプル１の発光状態を示した図面代用写真である。
【図４】実施例１において高温高湿条件下で放置した発明サンプル１の発光状態を示した図面代用写真である。
【図５】比較例１において高温高湿条件下で放置した比較サンプル１の発光状態を示した図面代用写真である。
【図６】実施例２において高温高湿条件下で放置した発明サンプル２の発光状態を示した図面代用写真である。
【図７】実施例３において高温高湿条件下で放置した発明サンプル３の発光状態を示した図面代用写真である。
【図８】実施例４において高温高湿条件下で放置した発明サンプル４の発光状態を示した図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の太陽光発電モジュールは、構造部材として少なくとも外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートと、機能部材として少なくとも以下の（Ａ）または（Ｂ）の何れかを有し、
（Ａ）セルおよびインターコネクタ、
（Ｂ）透明電極、発電層、および裏面電極、
さらに、撥水性の表面改質物質の被膜で少なくとも上記いずれかの部材の表面の一部または全てが覆われている。このように、撥水性の表面改質物質の被膜で構造部材の少なくとも一部を覆うことにより、水分の進入を防止してＰＩＤの発生を抑制することができる。
【００１４】
以下に本発明の実施形態について、代表的な太陽光発電モジュール構造の断面図を例示して説明するが、本発明はこれらの例示構造に限定されるものではない。図１は（Ａ）結晶系の太陽光発電モジュールの断面図であり、その詳細については上記特許文献２を参照されたい。この例の太陽光発電モジュールは、基本構成として少なくとも外周フレーム１１と、透明基板１２と、封止材１３と、セル１４と、インターコネクタ１５と、バックシート１６とを有する。
【００１５】
図２は、（Ｂ）アモルファスシリコン系あるいは化合物系の太陽光発電モジュールの断面図であり、その詳細については、例えば特開２０１３-１６５２３２号公報あるいは特開平０５−１７５５２９号公報を参照されたい。この例の太陽光発電モジュールは、基本構成として少なくとも外周フレーム１０１と、透明基板１０２と、封止材１０３と、発電層１０４と、透明電極１０５と、裏面電極１０６と、バックシート１０７とを有する。
【００１６】
図１に例示される太陽光発電モジュールの場合、太陽光や発電に必要な光は、モジュールの透明基板１２を透過してセル１４に至り、セル１４で光電変換され、生じた電力がインターコネクタ１５を介して取り出される。また、図２に例示される太陽光発電モジュールの場合、太陽光や発電に必要な光は、モジュールの透明電極を通過して発電層１０４に至り、発電層１０４で光電変換され、生じた電力が透明基板１０２と裏面電極１０６とを介して取り出される。
【００１７】
ここで、図１、２における構成要素のうち、外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートは構造部材であり、何れの種類の太陽光発電モジュールにも共通している。一方、発電機能に直接関与する機能性部材は、（Ａ）結晶系の太陽光発電モジュールではセルおよびインターコネクタであり、（Ｂ）アモルファスシリコン系あるいは化合物系の太陽光発電モジュールでは透明電極、発電層、および裏面電極となる。なお、上記各構成部材は必須の基本構成であり、必要に応じてさらに付加的な構成要素が加えられる。
【００１８】
本発明では、これらの構成要素のうちの何れかにおいて、その表面の少なくとも一部が撥水性の表面改質物質の被膜で覆われていることが重要である。なかでも、機能性部材は重要であり、これらの何れか、特にセルまたは透明電極、発電層、および裏面電極の積層体の一部または全ての表面が覆われているようにするとよい。また、セルに被膜を形成するときにはインターコネクタまで形成するのがより効果的である。さらに、これらの一部の領域に形成するときには、セルの片面全面、あるいは裏面電極側全面に形成するとよい。
【００１９】
一方、このような機能性部材に被膜を形成するのが困難であるかコスト面などの理由により、機能性部材に被膜を形成することができない場合には、構造部材の何れかの表面に形成してもある程度の効果を得ることができる。具体的には、外周フレーム、透明基板、封止材およびバックシートの少なくとも何れかの表面に表面改質物質の被膜を形成してもよい。さらに、透明基板の内面、つまり封止空間側に被膜を形成すると透明基板に存在するナトリウムイオン等によるセルの汚染を防止することができるので、これも効果的である。また、少なくともセルとの接触面には被膜が存在するようにするとよい。なお、外周フレームにアルミニウムを用いる場合には、アルミニウム表面にアルマイト（酸化アルミニウム）処理を行ったものが好ましい。
【００２０】
また、これらの部材の結合ないし接合部に表面改質物質の被膜を形成するのも効果的である。特に効果的なのは、少なくともこれらの部材が空気（外気）と接触している部分だけに被膜を形成することである。勿論、被膜形成部位が多く、皮膜形成面積の占有率が大きいほど効果が高く、これらの全てに被膜を形成するのが最も効果的である。
【００２１】
具体的な数値で表した場合、各構成要素の表面の好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上が表面改質物質の被膜で覆われるようにするとよい。ここで重要なのは、構成部材の表面を一部でも表面改質物質の被膜で覆うことで一定の効果が得られるということである。表面改質物質の被膜の厚みとしては、好ましくは１nm以上であり、より好ましくは５nm以上５００nm以下であり、さらに好ましくは１０nm以上１６０nm以下である。被膜が薄すぎると効果が得られ難くなり、一定以上の厚みにしても効果に変化が生じなくなってくるので、材料が無駄になる。
【００２２】
表面改質物質の被膜は、孔（穴）やクラックなどが少なければ少ないほどイオンや分子などの超微細な物質移動を妨げることができ、ＰＩＤを引き起こす原因となるモジュール内でのナトリウムなどのイオンの移動現象を起こし難くできる。また、当該被膜は撥水性であるため、雨水や空気中の水分が侵入し難い太陽光発電モジュールを得ることができる。
【００２３】
〔シート抵抗〕
表面改質物質の被膜は、各部材に形成したときに、湿度が８５％RHの条件下で、シート抵抗が１００Ω/sq以上、好ましくは５００Ω/sq以上、より好ましくは１０００Ω/sq以上であるとよい。シート抵抗が前記値以上であればＰＩＤによる発電モジュールの性能劣化を効果的に防ぐことができる。上記の湿度条件で有効な部材のシート抵抗は、１００Ω/sq以上であるが、その上限は好ましくは１０15Ω/sq以下であり、より好ましくは１０10Ω/sq以下である。
【００２４】
なお、塗装膜や薄膜などの抵抗を評価する際には、表面抵抗率(単位：Ω／□あるいはΩ／sq）が通常用いられる。この抵抗値は、シート抵抗あるいは表面抵抗と呼ばれ、単位正方形（１cm2）の領域を電流が片方から対向する方向へ流れる際の抵抗値であり、撥水性が高い被膜はシート抵抗値が大きくなる。本発明における部材表面の電気抵抗を測定する際の温度条件は好ましくは−４０℃〜１００℃であり、より好ましくは１５〜８５℃であり、より好ましくは２０℃〜６０℃である。
【００２５】
〔水の接触角〕
本発明における被膜の水に対する接触角は大きいほど撥水性が向上し、太陽光発電モジュールへの水の侵入を阻害することができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。また、モジュールに付着した汚れも容易に除去できる。接触角は、接触角計で測定できる。本発明における、当該被膜の水の接触角の好ましい範囲は、測定温度が２０℃〜５０℃、および測定湿度が２０％RH〜５０％RHの条件で、好ましくは５０度より大きく１８０度未満であり、より好ましくは１００度より大きく１５０度未満であり、更に好ましくは１００度より大きく１４０度未満である。
【００２６】
〔水の滑落角〕
本発明における被膜の水に対する滑落角は小さいほど、撥水性が向上し太陽光発電モジュールへの水の侵入を阻害することができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。滑落角は、滑落角計で測定できる。例えば太陽光発電モジュールの各部材の被膜面を水平に保ち水滴を付着させておき、この被膜面を少しずつ傾け水滴が滑り落ちる角度を測定する。本発明において有効な滑落角は、０．５度以上６０度以下であり、好ましくは０．５度以上５０度以下、より好ましくは１度以上４５度以下である。
【００２７】
〔屈折率〕
本発明における光発電モジュールに施される被膜自体の屈折率が構造部材である透明基板部材あるいは機能性部材であるセル部材の屈折率と同じ場合、被膜を施した際の発電効率は被膜を施す前と同じ性能を維持できる。また、被膜の屈折率が透明基板部材あるいはセル部材の屈折率より小さい場合、反射防止効果により発電性能が好ましくは０．５〜３％程度向上する。
【００２８】
〔光透過率〕
本発明における光発電モジュールに施される被膜自体の光線透過率が透明基板部材あるいはセル部材の光線透過率と同じ場合、当該被膜を施した際の発電効率は被膜を施す前と同じ性能を維持できる。また、被膜の光線透過率が透明基板部材あるいはセル部材の光線透過率より大きい場合、発電性能が０．５％〜３％程度向上する。なお、透明基板部材に発電効率を向上させるために多孔質反射防止材が用いられることがあるが、本発明における被膜は、それら多孔質反射防止材上に更に撥水性の被膜を形成するので、このような反射防止材により誘発されるＰＩＤも防止することができる。
【００２９】
〔表面改質物質〕
前記表面改質物質は、上記特性を有する物質であれば有機、無機材料を問わず用いることが可能であるが、被膜の形成し易さ、コスト面などを考慮すると、樹脂材料が好ましい。樹脂材料としては、溶剤希釈型、熱硬化型または紫外線硬化型のいずれかの樹脂を用いることができる。
【００３０】
溶剤希釈型の樹脂とは、塗膜を形成させる際の被膜の前駆体が被膜形成後も化学的に変化しない樹脂を意味し、熱硬化型の樹脂とは被膜の前駆体が熱により硬化する樹脂を意味し、紫外線（あるいは光を含む放射線）硬化型の樹脂とは被膜の前駆体が紫外線（あるいは光を含む放射線）により硬化する樹脂を意味する。これらの樹脂を以下に例示するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００３１】
溶剤希釈型の樹脂：あらかじめ被膜を形成する主体である固形分を溶解しておき、太陽光発電モジュールの各部材に塗布し溶剤を蒸発させることにより被膜を形成させて所望の被膜形成モジュールを得ることができる。溶剤希釈型で用いられる固形分としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリエステル、ＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコポリマー）、ＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ブチラール樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などのフッ素樹脂、シリコーン樹脂などこれらの１種、または２種以上を混合して用いることができる。なかでも、フッ素系樹脂は撥水性に優れ、上記で示した特性も優れている。一方、他の樹脂を用いた場合でもある程度の効果を得ることができるため、使用条件などによりこれらを使用することができる。更に、これらに熱硬化性あるいは紫外線などの活性エネルギー線硬化性を付与した樹脂組成物等も使用できる。
【００３２】
熱硬化型の樹脂：あらかじめ被膜を形成する主体である固形分を溶解しておき、太陽光発電モジュールの各部材に塗布し溶剤を蒸発させた後に、塗布面を室温以上で加熱し被膜を形成させて所望のモジュールを得ることができる。熱硬化型で用いられる固形分としては、例えばエポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ウレタン樹脂、およびポリイミド樹脂や、フッ素樹脂、シラザン樹脂およびシリコーン樹脂等の重合体が挙げられ、これらの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００３３】
紫外線（あるいは光を含む放射線）硬化型の樹脂：あらかじめ被膜を形成する主体である固形分を溶解しておき、太陽光発電モジュールの各部材に塗布し溶剤を蒸発させた後に、塗布面に紫外線（あるいは光を含む放射線）を照射し硬化させた被膜を形成させて所望のモジュールを得る。この場合、効果に用いられる放射線ないし電磁波は紫外線が一般的であるが、可視光などの光を含む放射線を用いることも可能である。紫外線（あるいは光を含む放射線）硬化型で用いられる固形分としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、オキセタン樹脂およびポリビニルエーテル樹脂等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００３４】
紫外光（あるいは可視光）硬化では、高圧水銀灯、定圧水銀灯、タリウムランプ、インジウムランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、紫外線ＬＥＤ、青色ＬＥＤ，白色ＬＥＤ、ハリソン東芝ラィティング社製のエキシマランプ、フュージョン社製のＨバルブ、Ｈプラスバルブ、Ｄバルブ、Ｖバルブ、Ｑバルブ、Ｍバルブ等の発光光を光源として挙げられるほか、太陽光の使用も可能である。なお、酸素非存在下で硬化する方法としては、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス等の雰囲気で行う場合が挙げられる。
【００３５】
さらに、紫外線硬化では、２００〜４００nmの紫外線を好ましくは０．１〜１０００J/cm2の範囲で照射するとよい。また、硬化に活性なエネルギー線を複数回に分割して照射する方がより好ましい。すなわち１回目に全照射量の１／２０〜１／３程度を照射し、２回目以降に必要残量を照射すると、複屈折のより小さな硬化物が得られる。照射時間は、樹脂量や硬化の程度に応じて適宜調整することが可能であり、通常１秒〜１０分程度の間で調整される。
【００３６】
溶剤希釈型、熱硬化型、あるいは紫外線（あるいは光を含む放射線）硬化型として用いられる固形分をあらかじめ溶解させておく溶剤は、上記固形分を溶解あるいは分散させることが可能な溶剤であれば特に限定されるものではない。具体的には、ＣＦ3ＣＨ2ＯＨ、Ｆ（ＣＦ2）2ＣＨ2ＯＨ、（ＣＦ3）2ＣＨＯＨ、Ｆ（ＣＦ2）3ＣＨ2ＯＨ、Ｆ（ＣＦ2）4Ｃ2Ｈ5ＯＨ、Ｈ（ＣＦ2）2ＣＨ2ＯＨ、Ｈ（ＣＦ2）3ＣＨ2ＯＨ、Ｈ（ＣＦ2）4ＣＨ2ＯＨなどのフッ素アルコール系溶剤、パーフルオロベンゼン、メタキシレンヘキサフルオライドなどの含フッ素芳香族系溶剤、ＣＦ4（ＨＦＣ−１４）、ＣＨＣｌＦ2（ＨＣＦＣ−２２）、ＣＨＦ3（ＨＦＣ−２３）、ＣＨ2ＣＦ2（ＨＦＣ−３２）、ＣＦ3ＣＦ3（ＰＦＣ−１１６）、ＣＦ2ＣｌＣＦＣｌ2（ＣＦＣ−１１３）、Ｃ3ＨＣｌＦ5（ＨＣＦＣ−２２５）、ＣＨ2ＦＣＦ3（ＨＦＣ−１３４ａ）、ＣＨ3ＣＦ3（ＨＦＣ−１４３ａ）、ＣＨ3ＣＨＦ2（ＨＦＣ−１５２ａ）、ＣＨ3ＣＣｌ2Ｆ（ＨＣＦＣ−１４１ｂ）、ＣＨ3ＣＣｌＦ2（ＨＣＦＣ−１４２ｂ）、Ｃ4Ｆ8（ＰＦＣ−Ｃ３１８）などのフルオロカーボン系溶剤などが例示される。希釈率については、使用する樹脂や溶剤、また形成する被膜の厚さ、乾燥条件などにより最適な希釈率に調整すればよい。通常、被膜形成には固形成分が調整後の溶剤中３０〜０．０５質量％となるよう調製される。
【００３７】
さらに、例えば、キシレン、トルエン、ソルベッソ１００、ソルベッソ１５０、ヘキサンなどの炭化水素系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコール、酢酸ジエチレングリコールなどのエステル系溶剤、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトンなどのケトン系溶剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、アセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミドなどのアミド系溶剤、ジメチルスルホキシドなどのスルホン酸エステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（重合度３〜１００）などが例示され、これらを単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００３８】
なお、これらのうち、溶解能、塗膜外観、貯蔵安定性の点から前記各種のアルコール系溶剤、フッ素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が好ましく、特に、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、セロソルブアセテート、酢酸ブチル、酢酸エチル、パーフルオロベンゼン、メタキシレンヘキサフルオライド、ＨＣＦＣ−２２５、ＣＦＣ−１１３、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１４３ａ、ＨＦＣ−１４２ｂを単独あるいは２種以上混合して使用することが好ましい。
【００３９】
被膜を構造部材に形成する場合、外周フレームの内側にブチルゴムやシリコーンゴムなどをコーキング剤として使用しても、外周フレーム部材と透明基板部材およびバックシート部材間ですき間が生じる場合がある。このため、これら構造部材間の隙間にも被膜あるいは被膜材による充填部位を形成させるとよい。具体的には被膜成分の溶液を染みこませる手法が有効であり、その際の被膜に供される固形分は溶剤希釈型あるいは熱硬化型の使用が好ましい。
【００４０】
本発明の表面改質物質として使用可能な市販製品は、例えばテフロン（登録商標）AFシリーズ（デュポン社製）、テドラーシリーズ（デュポン社製）、フルオンシリーズ（旭硝子社製）、サイトップ（旭硝子社製）、ハイフロンシリーズ（ソルベイ・ソレクシス社製）、ＴＨＶシリーズ（住友スリーエム社製）、ネオフロンシリーズ（ダイキン工業社製）、オプトエース（ダイキン工業社製）、カイナーシリーズ（アルケマ社製）、ダイニオンシリーズ（ダイニオン社製）、マーベルコート（三菱ガス化学社製）、エフトップシリーズ（三菱マテリアル電子化成製）、エスエフコート（AGCセイケミカル社製）などが挙げられる。これらを単独あるいは２種以上混合して用いることができる。
【００４１】
溶剤希釈型あるいは熱硬化型あるいは紫外線硬化型の固形分を塗布する際には、例えば布や紙などに上記の溶液を染みこませ太陽電池モジュールの各部材表面上を手で拭く手法が挙げられるが、既存の塗布法から好適な方法を選択して用いることもできる。具体的には、スクリーン印刷などの印刷法、グラビアコート法、リバースコート法、バーコート法、スプレーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ダイコート法等を用いることができ、条件によってはカーテンコート（フローコート）、スピンコート法、CVD法、mist-CVD法等を用いてもよい。これらの手法の中から最適なものを選択して所望の被膜を形成することで、任意の物性の表面改質物質の被膜を有する太陽光発電モジュールを得ることができる。
【００４２】
形成される被膜の膜厚としては、特に規制されるものではなく、通常の樹脂材料により形成される塗膜と同程度でよい。具体的には、１〜５００μｍ程度であればよい。また、コート層の膜厚を調整することにより所望の物性に調整することも可能である。塗布用の組成溶液の固形分濃度は、使用される特定の器具・装置、溶液の粘度、スピナーの速度や塗布に許容される時間等により望ましいフィルム厚となるよう調整すればよい。
【００４３】
表面改質物質の被膜は、上記構造部材に形成しても、機能性部材に形成しても効果的である。被膜を構造部材である外周フレーム部材、透明基板部材およびバックシート部材の表面に形成することで、ＰＩＤやスネイルトレイルあるいはこれらに随伴する不具合を抑制することができる。具体的には、組み立て前に、あらかじめ外周フレーム部材、透明基板部材およびバックシート部材の全面を表面改質物質の被膜で被覆し、太陽光発電モジュールを組み立てることにより、該発電モジュールへの雨水や外気の侵入を防ぎＰＩＤやスネイルトレイルあるいはこれらに随伴する不具合を防ぐことが可能になる。特に、少なくとも外周フレーム部材、透明基板部材およびバックシート部材の１つまたは２つ以上において、部材が空気と接触している面だけを覆うことでも効果が得られる。
【００４４】
また、被膜は機能性部材に形成してもよい。機能性部材に形成するときには、セルに形成すると効果的であり、セル部材表面の一部または前部に形成するとよい。あるいは、透明電極、発電層、および裏面電極の積層体に形成してもよいが、これらは透明基板上に一体的に形成されているため、これらを覆うように被膜を形成する必要がある。
【００４５】
発電モジュールの各部材に使用される材料として、例えば、外周フレームには、加工容易性や軽量性の観点からアルミニウムがよく使用される。透明基板には、必ずしも限定されるものではないが、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）などの材料が用いられる。封止材には、例えばエチレン-酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やシリコーン樹脂などが用いられ、セルやインターコネクタ、あるいは発電層、透明電極および裏面電極を保護する。バックシートには、例えばポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アルミニウム、ガラスなどやそれらの積層体を使用し封止材や内部の発電部位を保護する。なお、外周フレームの内側には、ブチルゴムやシリコーンゴムなどをコーキング剤として使用し、発電モジュール内部を保護している。
【００４６】
本発明は太陽光発電モジュールの態様に関わらず使用することができ、例えば、結晶系、アモルファスシリコン系、あるいはＣＩＧＳ等の化合物系、さらには色相増感型や有機薄膜型等の有機系などの発電基板を有する太陽光発電モジュール全般に用いることができる。また、上記で例示された基本構成に加えて、例えば反射防止層等、必要な機能を補うために種々の付加的構成要素を加えてもよい。
【００４７】
次に、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
〔実施例１〕
布にテフロンAF1601Sを染みこませ、被膜の厚さが０．０２〜０．２μm程度となるように、結晶系太陽光発電モジュール（1650mm×990mm）の外側のアルミニウム外周フレーム、ガラス透明基板、フレームとガラス基板およびバックシートとのすき間に塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール(発明サンプル１)のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０４．３度、１４．８度、５．５１×１０4Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加し発光させたところ、図３に示すように内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００４９】
この発電モジュールを、恒温恒湿槽などの温度湿度管理装置にて高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら１５０時間放置した後、前記装置から取り出し、上記同様に−１０００Ｖの電圧を印加すると図４に示すように発光し、このときの発光量は高温高湿条件に曝す前の９８％の発光量であった。【００５０】
〔比較例１〕
上記と同ロットで被膜を形成しない太陽光発電モジュール（比較サンプル１）に実施例１同様−１０００Ｖの電圧を印加し１００％（基準値）の発光量を得た。このモジュールを実施例１と同様に高温高湿（８５℃、８５％RH）条件下に曝しながら９６時間放置した後取り出し、実施例１と同様に−１０００Ｖの電圧を印加すると、図５に示すように基準値と比べ発光量２％で発光した。【００５１】
〔実施例２〕
布にテフロンAF1601Sを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm×990mm）の外側のアルミニウム外周フレームとガラス透明基板に実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル２）のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０４．５度、１４．１度、４．９１×１０4Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００５２】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら１３０時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加すると図６に示すように発光し、発光量は高温高湿条件に曝す前の９７％の発光量であった。【００５３】
〔実施例３〕
布にテフロンAF1601Sを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm×990mm）の外側のアルミニウム外周フレームとガラス透明基板に実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル３）のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０８．１度、９．７度、７．１５×１０4Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００５４】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、９５％RH）下に曝しながら１００時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加すると図７に示すように発光し、発光量は高温高湿条件に曝す前の９８％の発光量であった。【００５５】
〔実施例４〕
布にマーベルコートRFH-05Xを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm × 990mm）の外側のアルミニウム外周フレームとガラス透明基板に実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル４）のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０９．５度、１０．９度、１．１５×１０4Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００５６】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら１２０時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加すると図８に示すように発光し、発光量は高温高湿条件に曝す前の９９％の発光量であった。【００５７】
〔実施例５〕
ポリメチルメタクリレートを４質量％溶解させた酢酸ブチル溶液を布に染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（１６５９ｍｍ×９９０ｍｍ）の外側のアルミニウム外周フレームとガラス透明基板に実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル５）のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々６７．５度、４９．７度、１．１５×１０2Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００５８】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、９５％RH）下に曝しながら１５時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加した際の発光量は高温高湿条件に曝す前の９５％の発光量であった。【００５９】
〔実施例６〕
布にマーベルコートRFH−05Xを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm × 990mm）の外側のガラス透明基板に実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル６）のガラス透明基板の水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０９．３度、１０．５度、０．９７×１０3Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００６０】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら３０時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加した際の発光量は高温高湿条件に曝す前の９６％の発光量であった。【００６１】
〔実施例７〕
布にマーベルコートRFH−05Xを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm × 990mm）の外側のアルミニウム外周フレームに実施例１と同様の膜厚となるよう塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル７）のアルミニウム外周フレームの水の接触角（２５℃、４０％RH）と滑落角（２５℃、４０％RH）およびシート抵抗（２５℃、８５％RH）を測定したところ、各々１０８．３度、１１．２度、４．１５×１０3Ω/sqであった。この発電モジュールに−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００６２】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら３０時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加した際の発光量は高温高湿条件に曝す前の９５％の発光量であった。【００６３】
〔実施例８〕
布にマーベルコートRFH−05Xを染みこませ、実施例１と同ロットの結晶系太陽光発電モジュール（1650mm × 990mm）の外側のアルミニウム外周フレームとガラス透明基板のすき間に塗り込み、ヘアドライヤーで熱風を送り乾燥した。被膜を形成した発電モジュール（発明サンプル８）に−１０００Ｖの電圧を印加したところ内部のセルが全て発光し、この発光量を１００％（基準値）とした。【００６４】
この発電モジュールを、実施例1と同様に高温高湿条件（８５℃、８５％RH）下に曝しながら３０時間放置した後取り出し、−１０００Ｖの電圧を印加した際の発光量は高温高湿条件に曝す前の９４％の発光量であった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、単結晶、多結晶、アモルファスシリコン半導体型等のシリコン系やＣＩＧＳ等といった化合物系のほか色相増感型や有機薄膜型等の有機系など発電基板の種類に限定されることなく、種々のタイプの太陽光発電モジュールの長期にわたる性能維持および発電効率の向上に利用できる。また、屋外で使用される太陽光をエネルーギー源とするものに限らず、屋内で人工光をエネルギー源とする発電モジュールに応用することもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１１：外周フレーム
１２：透明基板
１３：封止材
１４：セル
１５：インターコネクタ
１６：バックシート
１０１：外周フレーム
１０２：透明基板
１０３：封止材
１０４：発電層
１０５：透明電極
１０６：裏面電極
１０７：バックシート
【図１】
2016031315.tif 000003
【図２】
2016031315.tif 000004
【図３】
2016031315.tif 000005
【図４】
2016031315.tif 000006
【図５】
2016031315.tif 000007
【図６】
2016031315.tif 000008
【図７】
2016031315.tif 000009
【図８】
2016031315.tif 000010
【国際調査報告】
2016031315.tif 000011
2016031315.tif 000012
2016031315.tif 000013
2016031315.tif 000014