(57)【要約】　　　（修正有）【課題】安価にして寸法安定性の極めて高い太陽電池用裏面保護シートを提供し、そして、この裏面保護シートを用いた太陽電池や太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シート、その保護シートを用いる太陽電池および太陽電池モジュール。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
【請求項２】
少なくとも１層の無機繊維紙ないしは無機繊維布と密度０．９４（ｇ／ｃｍ３　）以上、０．９７（ｇ／ｃｍ３　）以下のポリエチレン系樹脂シートの積層物からなる太陽電池用裏面保護シート。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２記載のシートを用いた太陽電池及び太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工時の寸法安定性や使用時の電気絶縁性に優れる太陽電池用裏面保護シートと、それを用いた太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋外で用いる太陽電池モジュールの場合、機械的強度や環境雰囲気下で劣化し難いという耐環境性能を高めて信頼性を確保するため、太陽電池素子を強化ガラス板や金属基板上に合成樹脂を用いてラミネートして封入する構造が一般的に用いられている。
より具体的にラミネート方法によるモジュール構造を説明すると、受光側から強化ガラス板上にエチレン−ビニルアセテート共重合体（以下、「ＥＶＡ」という）シート、太陽電地素子、ＥＶＡシート、そして裏面保護シートとしてアルミニウム箔をフッ化ビニルシートで挟んで構成したシート（以下、「アルミ−フッ素複合シート」という）をこの順に積層して加熱圧着し、さらに、アルミ−フッ素複合シート表面には電源取出し用の端子ボックスがシリコーン系シーラントより固定されている構造のものが用いられている。
また、太陽電池がアモルファスシリコンのような薄膜太陽電池の場合には、強化ガラス板上に直接太陽電池素子を形成し、この上にＥＶＡシート、アルミ−フッ素複合シートを積層して加熱圧着したものが用いられている。
このような従来の構造においては、裏面保護シートとしてアルミ−フッ素複合シートを用いているのでモジュールの信頼性が高く、かつ、生産性が極めて高いという優れた特徴を有している。
【０００３】
さらには近年、アルミ−フッ素複合シートを使わなくても対応可能な使用環境の穏やかな用途に、裏面保護シートとしてＰＥＴフィルムに防湿性や信頼性を付与した加工シートやフッ化ビニルシートが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち、前者の裏面保護シートとしてアルミ−フッ素複合シートを用いる技術ではアルミ−フッ素複合シート自体が高価であるため、モジュール価格が高価なものになってしまうとともに、太陽電池素子とアルミ−フッ素複合シートのアルミニウム箔との間で短絡を起こし易いという問題もあった。
【０００５】
また、後者の、裏面保護シートとしてＰＥＴフィルムに防湿性や信頼性を付与した加工シートやフッ化ビニルシートを用いる技術では、寸法安定性が充分でなく熱収縮や反り等の問題を抱えていた。
さらに詳細なメカニズムは明らかではないが、ＰＥＴフィルムに防湿性や信頼性を付与した加工シートやフッ化ビニルシートを用いた場合には端面からの浮きや剥離など外観不良、それに伴う防湿性低下からの発電性低下が見られ、剥離に至らないまでも該作用が残留応力となり発電回路への抵抗となるためか、同様に発電性低下を招き、全てを満足する性能を持った、裏面保護シートは提供されていない実情があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の問題点を解決でき、安価にして寸法安定性の極めて高い太陽電池用裏面保護シートを提供し、そして、この裏面保護シートを用いた太陽電池や太陽電池モジュールを提供するものであり、その要旨とするところは、無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シートにある。
また、少なくとも１層の無機繊維紙ないしは無機繊維布と密度０．９４（ｇ／ｃｍ３　）以上、０．９７（ｇ／ｃｍ３　）以下のポリエチレン系樹脂シートの積層物からなる太陽電池用裏面保護シート。
さらに、請求項１乃至請求項２記載のシートを用いた太陽電池及び太陽電池モジュールにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、無機繊維紙ないしは無機繊維布としてはガラス繊維（クロス）、ガラス不織布、ガラス繊維紙、無機質紙、セラミック繊維紙、炭素繊維紙等の名称で応用されている無機質の素材からなるシート状の材料でその素材、織り方などにおいて公知のものを各種選定できる。
素材としてソーダライム、ボロシリケート、アルミナシリケート、石英等のガラス素材や炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク、活性炭、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ等の無機物や繊維状炭素などを応用した従来公知のガラス繊維用ガラス素材、無機繊維用素材ならびに無機粉体、炭素繊維あるいはこれらの改質品が好適に使用できる。
例えばガラス素材の場合当業界でよく使われているＥガラス、Ｓガラス、Ａガラス、Ｄガラス等が挙げられる。
【０００８】
一方、織り方についても例えばガラス素材の場合、平織、綾織、朱子織の他、目抜き平織、目抜きカラミ織り、模紗織りなど長繊維の組み合わせによる織紙ないしは織布からチョップドロービングを用いて樹脂を含浸後乾燥ないしは焼成させた不織紙ないしは織布など限定されずに応用できる。特に安価で寸法安定性の高さや接着強度の得られやすいガラス繊維、ガラス不織布、ガラス繊維紙が好適である。
無機繊維紙ないしは無機繊維布に、ヒートクリーニング処理、あるいは同処理物に各種のシランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤、ポリエステル、アクリル、エポキシ、ポリアミド、ポリアミン、ポリビニルアルコール、ＥＶＡ等の樹脂系アンカーコート剤等による表面処理を施すと本無機繊維紙ないしは無機繊維布と積層された形態の場合における層間密着性やＥＶＡシートとの密着性が向上し、特にシランカップリング剤、樹脂系アンカーコート剤の場合向上が顕著であるのでより有効である。
無機繊維紙ないしは無機繊維布の厚さは、特に制約はないが、寸法安定性の確保のために５ｇ／ｍ２以上、経済性や太陽電池用モジュール加工性のために１００ｇ／ｍ２以下が比較的好適である。
【０００９】
本発明においては、無機繊維紙ないしは無機繊維布は単独で用いても良く、その場合はラミネートにより太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電池素子の裏にラミネートされたＥＶＡ層に加熱圧着することにより使用できる。
【００１０】
本発明においては、無機繊維紙ないしは無機繊維布に対して、予め樹脂シートを片面もしくは両面に積層しても良く、これらを複数層重ね合わせて太陽電池用裏面保護シートを構成しても良い。
この場合、樹脂シートとしては特に制約なく、エチレン、プロピレン、ブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）系樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ＳＢＳ等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、共重合アクリル等のアクリル系樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド（ＰＡ）系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル三元共重合体（ＥＰＥ）等のフッ素系樹脂、（メタ）アクリレート系樹脂などが挙げられ、特に耐久性や接着性、価格などの面からポリオレフィン（ＰＯ）系樹脂、ポリエステル系樹脂、（メタ）アクリレート系樹脂や厚さの薄いポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、フッ素系樹脂などが好適であり、より好ましくは密度０．９４（ｇ／ｃｍ３　）以上、０．９７（ｇ／ｃｍ３　）以下のポリエチレン系樹脂シートである。
【００１１】
樹脂シートの厚さは特に制約はないが、例えば１層の無機繊維紙ないしは無機繊維布の両面に積層する場合は、寸法安定性の確保のために両面の該樹脂シートの重量の合計と無機繊維紙ないしは無機繊維布の重量の比で１０（ｇ／ｍ２／ｇ／ｍ２）以下が比較的好適であり、樹脂シートの厚さ合計として具体的には０．００５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲が好適である。
樹脂シートは一般に知られている方法によりシートに成形加工でき、具体的にはカレンダー成形、押出し成形、プレス成形、エマルジョン成形、溶液成形等の成形方法が好適である。
無機繊維紙ないしは無機繊維布と樹脂シートを積層する方法として樹脂シートを無機繊維紙ないしは無機繊維布に対して加熱溶融・圧着する方法や樹脂のエマルジョン成形、溶液成形を該無機繊維紙ないしは無機繊維布上で行う方法、接着剤や粘着剤を介して加熱圧着する方法等が可能である。
【００１２】
加熱溶融・圧着する方法としては公知の方法が使え、例えば熱プレス法、真空熱プレス法、加熱ロールラミネート法、加熱ベルト連続プレス法などが可能である。
一方、エマルジョンや溶液加工のできる樹脂を選択した場合には該エマルジョンや溶液を無機繊維紙ないしは無機繊維布上に所定の厚さとなるよう含浸・乾燥処理したり、該エマルジョンや溶液を無機繊維紙ないしは無機繊維布上の目が詰まる程度に含浸・乾燥処理した後に首記樹脂シートを加熱溶融・圧着する方法等、適宜組み合わせることができる。
さらには無機繊維紙ないしは無機繊維布と接着性を高める目的で接着性の高い樹脂と複合化したり、コロナ処理、ＵＶ処理等の表面処理することも有効である。
【００１３】
特に密度０．９４（ｇ／ｃｍ３　）以上、０．９７（ｇ／ｃｍ３　）以下のポリエチレン系樹脂からなるシートは樹脂の構造上耐候性に優れると共に、ＥＶＡシートと構造が類似していることから、ＥＶＡシートとの接着性にも優れている。
また、ポリエチレン系樹脂の密度が０．９４〜０．９７（ｇ／ｃｍ３　）の範囲であることから防湿性が良好で、水蒸気の効果的な遮断と侵入防止ができ、耐候性・防湿性に優れた太陽電池あるいは太陽電池モジュールが可能となる。
上記の密度範囲のポリエチレン系樹脂は融点が高いので裏面保護シートの耐熱性向上に寄与し、太陽電池あるいは太陽電池モジュールの加工や使用時の熱的負荷に対して、十分な耐性を示すことができる。
さらに、上記ポリエチレン系樹脂を用いることは汎用樹脂であり、価格の面で安価であるという利点がある。ポリエチレン系樹脂は、エチレン単独の重合体でも良いが、上記の特性を損なわない範囲で、他のモノマーとの共重合体であっても構わない。
例えば、無水マレイン酸とグラフト重合したポリエチレンを用いてＥＶＡシートやシリコンシーラントとの接着性をより強固にすることも可能である。また、ポリエチレン系樹脂からなるシートは、その性能の信頼性をより高めるために板状充填剤、紫外線遮蔽剤、紫外線吸収剤を添加したものも本発明に含まれる。
【００１４】
上記において本発明の裏面保護シートについて説明したが、次にこの裏面シート用いて裏面側を封止した太陽電池について説明する。
通常、太陽電池は強化ガラスからなるガラス基板上に透明導電薄膜からなる透明電極とアモルファスシリコン系半導体と金属電極を所定の形状に積層して太陽電池素子を複数形成するとともに、この太陽電池素子を必要に応じて直列または並列に接続して必要とする電圧と電流を得るように構成されている。この太陽電池は、太陽電池素子を保護するため、太陽電池素子側の面に、上記裏面保護シートが配設され、加熱接着される。
【００１５】
裏面保護シートによって封止された太陽電池は耐候性や寸法安定性を備えた本発明の保護シートによって、太陽電池素子が覆われている。したがって、太陽電池素子は優れた耐候性や寸法安定性に基づく信頼性を有し、維持確保を図ることができる。また、前述と同様の構成にかかる太陽電池素子の側に、前述と同様のシートからなる裏面保護シートをＥＶＡシートによって真空ラミネート法を用いて加熱接着しても良い。
無機繊維紙ないしは無機繊維布の凹凸ないしミクロな貫通構造は加熱接着の際にＥＶＡシートとの接着性や真空ラミネート法における加圧材との離型性の面で従来の裏面保護シートに比べ効果的に作用する。
【００１６】
以上ではアモルファスシリコン系半導体層を用いた太陽電池素子を例に説明したが、本発明における太陽電池素子は結晶系のものであってもよい。
すなわち、太陽電池素子はシリコン単結晶のウエハーから作製された半導体層の片面に透明電極を形成するとともに他の片面に金属電極を形成して構成されていて、複数の太陽電池素子はワイヤーボンデイングにより直列・並列に接続され、所定の電流・電圧を出力し得るように太陽電池が構成されている。
かかる太陽電池は、強化ガラス／ＥＶＡシート／太陽電池素子／ＥＶＡシート／裏面保護シートの順に積層し、真空ラミネート法を用いて加熱接着されて、強化ガラスと裏面保護シートとの間に封止される。太陽電池素子は、前述と同様に裏面保護シートにより耐候性や寸法安定性に基づく信頼性を確保することができる。
【００１７】
本発明の裏面保護シートにより裏面側を封止した太陽電池は驚くべきことに防湿性の面では従来のアルミ−フッ素複合シートに比べて特に優れている構成ではなく、信頼性が確保される作用機構は十分説明し得ないが、おそらくは寸法安定性を考慮した構成がより効果的に作用して信頼性が確保されると考えられる。
以上本発明について種々説明したが、本発明は説明に用いた例に限定されるものでないことはいうまでもなく、たとえば、上述の例を種々組み合わせて実施することも可能である。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
ガラス繊維紙ＦＢＰ０２５（オリベスト社製、２５ｇ／ｍ２）をそのまま太陽電池用裏面保護シートとして用いた場合を想定して、以下に示す方法を適用して、太陽電池用裏面保護シートの寸法安定性、太陽電池用モジュール加工時の寸法安定性、太陽電池の使用環境下発電性について評価した。
その結果、順に◎、○、△であった。
＜太陽電池用裏面保護シートの寸法安定性＞
厚さ０．０４ｍｍ長さ１００ｍｍのアルミニウム箔に、同サイズの０．４ｍｍ厚さのＥＶＡシート、太陽電池用裏面保護シートの順にセットして８０℃１０分間で真空プレスラミネートし、１５０℃３０分でオーブン中にて該積層体に１０３Ｐａの圧力となる平滑な金属板のおもりを載せて同温度での積層体の反りを緩和させてなくすと同時にＥＶＡシートを架橋し、時間経過後おもりを外して２０℃下に２時間放置した後の反りの量を次式１／ρで表して寸法安定性の指標とし、以下の判定によった。
１／ρ＝８ｄ／ｌ２
１／ρ：反りの量（１／ｍｍ）
ｌ：アルミニウム箔を外にして反りによりできたシートの弧の弦の長さ（ｍｍ）
ｄ：弦ｌの中点と同中点から弦に垂直方向のシートの弧の交点間の距離（ｍｍ）
◎：１／ρ＜１／１６０
○：１／１６０≦１／ρ＜１／８０
△：１／８０≦１／ρ＜１／１０
×：１／１０≦１／ρ
＜太陽電池用モジュール加工時の寸法安定性＞
２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさで厚さ３ｍｍのガラス板上に、同じ大きさで厚さ０．４ｍｍのＥＶＡシート、太陽電池用裏面保護シートの順に重ね、８０℃１０分の条件で真空熱プレスして仮接着し、１５０℃のオーブン中で３０分間放置して、接着（ＥＶＡシートの架橋）を完了し、太陽電池に相当する評価用サンプルを得た。これを−４０℃と９０℃の間の温度で各温度の保持時間及び昇温ならびに降温の変化時間をいずれも１時間３０分とした１サイクル６時間の温度サイクル試験を６００時間行い、サンプルを得た直後ならびに試験経過後の太陽電池用裏面保護シート端面の様子を観察し以下の判定により評価した。
○：いずれの場合も浮き、剥離、収縮なし
△：少なくともどちらかで浮き、剥離、収縮のいずれかが３ｍｍ未満で発生
×：少なくともどちらかで浮き、剥離、収縮のいずれかが３ｍｍ以上発生
＜太陽電池の使用環境下発電性についての相当の信頼性＞
２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさで厚さ３ｍｍのガラス板上に厚さ１００ｎｍのアルミニウムを蒸着加工し、その上に同じ大きさで厚さ０．４ｍｍのＥＶＡシート、太陽電池用裏面保護シートの順に重ね、８０℃１０分の条件で真空熱プレスして仮接着し、１５０℃のオーブン中で３０分間放置して、接着（ＥＶＡシートの架橋）を完了し、太陽電池に相当する評価用サンプルを得た。
該サンプルの外周をシリコーンシーラントで覆った後、８５℃９０％相対湿度中に６００時間置き、太陽電池の高温下の湿度による劣化の具合に相当するアルミニウム蒸着層の消失の状態を観察し、以下の判定により評価した。
○：アルミニウムの薄肉化ないしは消失が認められない
△：アルミニウムの薄肉化ないしは消失が全面積の３％未満で発生
×：アルミニウムの薄肉化ないしは消失が全面積の３％以上発生
【００１９】
（実施例２）
ガラスクロスＫＳ１０９０（カネボウ製、４７ｇ／ｍ２、平織）をそのまま太陽電池用裏面保護シートとして用い、実施例１同様に評価したところ順に◎、○、△であった。
【００２０】
（実施例３）
ガラス繊維紙ＦＢＰ０２５（オリベスト社製、２５ｇ／ｍ２）の片面にポリエチレン樹脂（密度０．９５２（ｇ／ｃｍ３）、メルトフローレート０．５５（ｇ／１０分）を押出機を用いて２１０℃の温度の口金から、厚さ０．０５ｍｍとなるよう押出ラミネートし、ガラス繊維紙側をＥＶＡシート側に向けた使い方で太陽電池用裏面保護シートとして用い、実施例１同様に評価したところ順に○、○、△であった。
【００２１】
（実施例４）
ガラス繊維紙ＦＢＰ０２５（オリベスト社製、２５ｇ／ｍ２）の両面にポリエチレン樹脂（密度０．９５２（ｇ／ｃｍ３　）、メルトフローレート０．５５（ｇ／１０分）を押出機２台を用いて２１０℃の温度の口金から、各々の厚さ０．０５ｍｍとなるよう押出ラミネートし、これを太陽電池用裏面保護シートとして用い、実施例１同様に評価したところ順に◎、○、○であった。
【００２２】
（比較例１）
ポリエステル不織布Ｅ０１０２５（旭化成製、２５ｇ／ｍ２）をそのまま太陽電池用裏面保護シートとして用い、実施例１同様に評価したところ順に×、×、×であった。
【００２３】
（比較例２）
フッ化ビニルシート（デュポン製、３８μｍ）をそのまま太陽電池用裏面保護シートとして用い、実施例１同様に評価したところ順に×、△、×であった。
【００２４】
実施例１〜４に示す本発明の無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シートでは、太陽電池用裏面保護シートの寸法安定性、太陽電池用モジュール加工時の寸法安定性、太陽電池の使用環境下発電性のいずれについても◎〜△と、実用上十分な性能を有するのに対し、比較例１のポリエステル不織布ではいずれの評価も×であり、比較例２のフッ化ビニルシートのものでは太陽電池用モジュール加工時の寸法安定性は△だが他は×であり、実用上不十分なものであった。
また、価格の上でも、本発明の無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シートでは、アルミ−フッ素複合シートよりも５０〜９０％割安であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、無機繊維紙ないしは無機繊維布を少なくとも１層有することを特徴とする太陽電池用裏面保護シートであるので、極めて寸歩安定性に優れ、これを使用した太陽電池は、太陽電池用裏面保護シートの寸法安定性、太陽電池用モジュール加工時の寸法安定性、太陽電池の使用環境下発電性のいずれにも優れ、安価にして寸法安定性の極めて高い太陽電池用裏面保護シートを提供し、そして、この裏面保護シートを用いた太陽電池や太陽電池モジュールを提供するものである。