(57)【要約】【課題】光起電力素子の透明導電層と封止材との接着性を向上させ、屋外の過酷な環境下で長期間使用しても封止材と透明導電層との剥離を最小限に抑えることが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物層１８上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法であって、金属酸化物層１８の表面に化学吸着水を存在させ、金属酸化物層１８にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する封止工程を有する。【選択図】      図１
2004288898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物層上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法において、
前記金属酸化物層の表面に化学吸着水を存在させ、該金属酸化物層にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して該金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する封止工程を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に係り、特に、光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた透明導電層上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池（光起電力素子）には、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、銅インジウムセレナイド太陽電池、化合物半導体太陽電池など様々な形態がある。この中で、薄膜結晶シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池及びアモルファスシリコン太陽電池は比較的低コストで大面積化が可能なため、活発に研究開発が進められている。
【０００３】
さらに、これらの太陽電池の中でも、導体金属基板上にシリコンを堆積し、その上に導電性を有する透明な金属酸化物薄膜である透明導電層を形成したアモルファスシリコン太陽電池を代表とする薄膜太陽電池は、軽量でかつ耐衝撃性、フレキシブル性に富んでいるので、将来のモジュール形態として有望視されている。ただ、ガラス基板上にシリコンを堆積する場合とは異なり、光入射側表面を透明な封止材で覆い光起電力素子を保護する必要がある。そのため、光起電力素子と接する表面封止材として従来から種々の熱可塑性・熱硬化性透明有機高分子樹脂、フッ素樹脂、あるいは無機質の膜を形成できるハードコート材等が提案されてきた。その理由としては、第１に熱可塑性・熱硬化性樹脂の場合は安価であり、低コストで光起電力素子を保護するに十分な厚みを有する封止材となり得ること、第２にフッ素樹脂の場合は耐候性に優れているため長期間の屋外暴露に対しても劣化が極めて少なく、光起電力素子の性能低下を最小限にできること、第３にハードコート材の場合は無機質の膜になるが故に耐候性・防湿性に優れる極めて硬い被覆を実現できることなどが挙げられる。
【０００４】
また、光起電力素子上には、導電性の微粉末をバインダーポリマー中に分散させた導電性ペーストにより集電電極が形成され、電流を効率よく集めるようになっている。
【０００５】
一般的な太陽電池モジュールは、複数の光起電力素子により光起電力素子群を構成しており、各光起電力素子上に集電電極を有し、熱可塑性透明有機樹脂により光起電力素子群を封止するとともに、フッ化物重合体薄膜層と絶縁体層とを接合している。この例では、光受光面の有機樹脂と同じものを裏面にも用いている。より具体的には、フッ化物重合体薄膜層はＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）フィルム等のフッ素樹脂フィルムであり、熱可塑性透明有機樹脂はＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ブチラール樹脂等であり、集電電極は従来公知の樹脂をバインダーポリマーとする導電性ペーストであり、絶縁体層にはナイロンフィルム、アルミラミネートテドラーフィルムをはじめとする種々の有機樹脂フィルムが用いられる。この例において、熱可塑性透明有機樹脂は光起電力素子とフッ素樹脂フィルム及び絶縁体層との接着剤としての役割、並びに外部からの引っかきや衝撃等から太陽電池を保護する充填材の役割を果たしている。
【０００６】
しかしながら、従来の上記表面被覆材の構成においては、無機物層である光起電力素子と有機物層である透明有機高分子樹脂との間に無機物／有機物界面が存在し、お互いの物性、即ち熱膨張係数、ガラス転移温度、親水・疎水性、吸水性等の違いにより、その層間接着力は十分なものとは言い難かった。
【０００７】
そのため、光起電力素子に被覆を施して屋外で太陽電池モジュールとして長期間使用する場合には、光起電力素子と透明有機高分子樹脂との間の不十分な接着力と過酷な温湿度変化による熱ストレスにより光起電力素子と透明有機高分子樹脂との間の剥離が発生し、太陽電池としての品質を保証する上で重大な問題であった。
【０００８】
また、無機質の塗膜を形成できるハードコート材を用いた被覆を施したとしても、完全に無機物の塗膜が形成できるわけではなく、光起電力素子との接着性は不十分であった。したがって、硬度の大きいハードコートによる被覆では、ハードコート材と光起電力素子との熱膨張係数の僅かな違いでも、高温環境下で容易にクラックや剥離を生ずることがあった。
【０００９】
上述の問題を解決するために、従来から光起電力素子と直接接する表面封止材中に種々のシランカップリング剤や有機チタネート化合物等のカップリング剤を添加するいわゆるインテグラルブレンド法が行われてきたが、この方法では、▲１▼カップリング剤の添加量が１重量％以上と多くなってしまい、表面封止材樹脂の物性が変化して、場合によっては表面封止材樹脂の耐久性を落とす原因となる、▲２▼塗料で被覆する場合には、予め添加されているレベリング剤と競争してしまい、界面にシランカップリング剤が十分に供給されない、▲３▼熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂に添加しておくと、熱成形・熱硬化の際の加熱によりカップリング剤が分解してしまう、▲４▼添加して長時間放置しておくと、徐々に封止材樹脂とカップリング剤の反応が進み樹脂のゲル化が進行するので、添加後なるべく早く被覆を形成しなければならない、などの問題があった。
【００１０】
また、特許文献１には、光起電力素子の表面にシランカップリング剤の単分子層を形成して封止材との接着力を高めることが開示されているが、空気中の水分によって光起電力素子とシランカップリング剤との間の結合が徐々に加水分解を受けるので、長期間の屋外暴露ではその効果は限定的であった。
【００１１】
一方、半導体光活性層において生じた電流を効率よく集電するために、有機高分子樹脂をバインダーポリマーとする導電性ペーストを用いて櫛形の集電電極を光起電力素子上に形成することがしばしば行われる。ところが、従来のこのような集電電極の形成法では、バインダーポリマーと光起電力素子との間の接着力不足と、バインダーポリマーと光起電力素子との熱膨張係数の違いなどを原因とする集電電極の光起電力素子からの剥離が生じ易かった。またこれは、集電電極と光起電力素子との間の接触抵抗の増加を招き、光起電力素子の性能低下の一因になっていた。太陽電池として屋外で長期間使用するような場合にはこの問題は特に深刻で、温度変化による接触抵抗の増大が起こり易く、変換効率に代表される太陽電池の性能を長期間にわたって保証することを困難にしていた。
【００１２】
そこで、導電性ペーストと光起電力素子との間の接着性を向上させ、集電電極と光起電力素子との間の接触抵抗の増大を抑制するために、表面封止材と同様に導電性ペーストにカップリング剤を添加することが行われてきた。例えば特許文献２には、透光性基板上に形成された非晶質シリコン太陽電池の透過光面側のシリコン膜と導電性ペーストよりなる厚膜電極の境界面に、シランカップリング剤を介在させることによりオーミック抵抗の保存安定性を向上させることが提案されている。
【００１３】
しかしながらカップリング剤の使用は、上述した表面封止材の場合と同様に、いくつかの問題を有していた。
【００１４】
【特許文献１】
特開平７−３８１２６号公報
【特許文献２】
特開平２−１７０４７３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、その第１の目的は、光起電力素子の受光側表面に設けられる透明導電層とそれに直接接する封止材との接着性を向上させ、太陽電池として屋外の過酷な環境下で長期間使用しても封止材と透明導電層との剥離を最小限に抑えることが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【００１６】
第２の目的は、透明導電層上に集電電極が形成された構造を有する光起電力素子を用い、集電電極と透明導電層との接着力を向上させ、温度変化を主因とする集電電極と透明導電層との間の接触抵抗の増加を抑えて、長期間の屋外使用でも安定した性能を発揮できる太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物層上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法において、
前記金属酸化物層の表面に化学吸着水を存在させ、該金属酸化物層にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して該金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する封止工程を有することを特徴とする。
【００１８】
前記の太陽電池モジュールの製造方法において、前記封止工程の前に、前記金属酸化物層の表面を水洗する工程を有することが好ましい。
【００１９】
また、前記封止工程において封止樹脂層を配する際に、減圧雰囲気下で一定時間加熱した後に封止樹脂層を形成することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００２１】
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態において、光起電力素子を示す概略平面図及び概略断面図である。図１に示す光起電力素子において、１５は導電性基板、１６は裏面反射層、１７は半導体光活性層、１８は透明導電層、１１は集電電極、１２はバスバー電極、１３は絶縁体である。
【００２２】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物からなる透明導電層を有し、該透明導電層上に封止樹脂層を配する方法であり、前記透明導電層の表面に化学吸着水を存在させ、透明導電層にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して透明導電層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する工程を有するものである。透明導電層表面の水の接触角を６０°以下とすることにより、シランカップリング剤を用いなくとも、封止樹脂との十分な接着力向上効果が得られる。
【００２３】
図４は、透明導電層の水の接触角と、後で述べる８５℃／８５％ＲＨの環境下に１０００時間保持する高温高湿試験後の接着力保持率（試験前を１００％とした試験後の値）との関係を示す説明図である。ここで用いた光起電力素子は、受光面側の最表面に透明導電層としてＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ）を有し、メタルハライドランプでＳｎＯ２のバンドギャップよりもエネルギーの大きい波長である３５０ｎｍ以下の紫外線を５０ｍＷ／ｃｍ２の強度で時間を変えて照射することにより、透明導電層表面の水の接触角が異なるようにしている。また、封止樹脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いて、これを熱プレスにて透明導電層上に加熱圧着している。図４を見ると、接触角が６０°以下で接着力が良好に保持されているのが分かる。一方、接触角が６０°よりも大きくなると接着力を保持できなくなり、接着力の低下が認められるようになる。
【００２４】
電磁波を照射する方法には、従来公知な方法を種々選択して用いることができるが、放電管ランプによるのが簡便で好ましい。透明導電層を構成する金属酸化物のバンドギャップは通常、約３ｅＶ以上であるので、照射する電磁波の波長は４００ｎｍ以下である。このような波長の電磁波を効率よく発生する放電管ランプとしては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプなどがある。
電磁波の照射強度は特に限定されないが、照射面で１０〜１０００ｍＷ／ｃｍ２程度が短時間で効率よく接触角を６０°以下にできるので好適である。
【００２５】
封止工程の前に、透明導電層を水洗する工程を行うことで更なる接着性の向上を図ることができる。すなわち、透明導電層表面の化学吸着水の密度を高めて、その後の電磁波照射による透明導電層表面のＯＨ基生成密度を高めることができるので、ＯＨ基と反応性を有する封止樹脂、あるいはＯＨ基と親和性を有する封止樹脂との接着力が向上すると考えられる。
【００２６】
また、封止樹脂層を配する際に、減圧雰囲気下で一定時間加熱した後に封止樹脂層を形成することによっても接着力の向上を図ることができる。これは、減圧雰囲気下で加熱することによって、透明導電層表面の物理吸着水の脱離が促進され、ＯＨ基の表面密度が向上するためだと考えられる。
【００２７】
次に、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法で好適に用いられる光起電力素子の構成について説明する。
【００２８】
（導電性基板）
導電性基板１５は光起電力素子の基体になると同時に、下部電極の役割も果たしている。しかしながら、半導体光活性層自身が機械的強度および電気伝導性に優れる場合には、導電性基体はなくても良い。導電性基板１５に用いる材料としては、例えば、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フィルムやセラミックスなどが挙げられる。
【００２９】
（裏面反射層）
上記導電性基板上には裏面反射層１６として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金属層と金属酸化物層を形成しても良い。金属層には、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉなどが用いられ、金属酸化物層には、例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｎＯ２などが用いられる。上記金属層及び金属酸化物層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などがある。
【００３０】
（半導体光活性層）
半導体光活性層１７は光電変換を行う部分で、具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいはＣｕＩｎＳｅ２，ＣｕＩｎＳ２，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ２Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃｕ２Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられる。上記半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シリコンの場合は溶融シリコンのシート化か非晶質シリコンの熱処理、アモルファスシリコンの場合はシランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、化合物半導体の場合はイオンプレーティング、イオンビームデポジション、真空蒸着法、スパッタ法、電析法などがある。
【００３１】
（透明導電層）
透明導電層１８は、光起電力素子の受光面側電極の役目を果たしている。透明導電層１８に用いる材料としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ２，Ｃｄ２ＳｎＯ４，高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などが挙げられる。この中でも特に、ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ２は電磁波照射による接着力向上が大きく好ましい。透明導電層１８の形成方法としては抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散法などがある。
【００３２】
（集電電極）
透明導電層１８の上には、電流を効率よく集電するために櫛形の集電電極１１を設ける。集電電極１１の具体的な材料としては、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペーストなどが挙げられる。集電電極１１の形成方法としては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッチングで取り除きパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成する方法、グリッド電極パターンのネガパターンのマスクを形成した後にメッキする方法、導電性ペーストを印刷する方法、導電性ペーストをコーティングした金属ワイヤを熱圧着する方法などがある。導電性ペーストは、通常微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダーポリマーに分散させたものが用いられる。バインダーポリマーとしては、例えば、ポリエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレタン、フェノールなどの樹脂が挙げられる。
【００３３】
（バスバー電極）
集電電極１１には、該集電電極１１からの電流を集め、出力を取り出すために、バスバー電極１２が導電性接着剤や半田によって電気的に接続される。
【００３４】
上記の手法で作成した光起電力素子は、所望の電圧あるいは電流に応じて直列か並列に接続される。また、絶縁化した基板上に光起電力素子を集積化して所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。
【００３５】
次に図２を用いて、光起電力素子に被覆を施し、太陽電池モジュールとする方法を説明する。
【００３６】
図２で示す太陽電池モジュールにおいて、２０は表面部材、２１は透明有機高分子樹脂層、２３は光起電力素子群、２２は裏面部材である。
【００３７】
光起電力素子の裏面側には接着剤を兼ねる透明有機高分子樹脂を介して裏面部材を貼り付けてある。受光面側すなわち透明導電層上には透明な表面部材が透明有機高分子樹脂によって接着されている。
【００３８】
（表面部材）
表面部材２０には、優れた耐候性と透明性、さらには強靱性を兼ね備えたものが要求される。例えば、ガラス、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）、ＰＶＦ（フッ化ビニル樹脂）をはじめとする種々のフッ化物重合体フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルムなどがこのような用途に適した材料として挙げられる。
【００３９】
（透明有機高分子樹脂層）
透明有機高分子樹脂層２１は、表面部材２０及び裏面部材２２を光起電力素子群２３に接着するとともに、外部からの衝撃や引っかきから光起電力素子群２３を保護する封止材としての役目をはたしている。透明有機高分子樹脂層２１の材料としては、例えばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＥＭＡ（エチレン−アクリル酸メチル共重合体）、ＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）、ＥＭＭＡ（エチレン−メタクリル酸メチル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン−アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン−メタクリル酸共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂などの透明な樹脂を主成分とする接着剤が用いられる。これらの樹脂には耐熱性を高めるための架橋剤や熱酸化防止剤、光劣化を抑えるために紫外線吸収剤や光酸化防止剤を添加することが望ましい。特に、紫外線吸収剤を添加することによって、封止樹脂層形成後に紫外線が透明導電層に到達してその表面状態が変化するのを抑制できるので、安定的に接着力の向上を図ることができる。
【００４０】
（裏面部材）
裏面部材２２としては、例えば、種々の絶縁性樹脂、セラミックス、ガラス、絶縁被覆した金属基板、アルミラミネートフィルム、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが用いられる。
【００４１】
太陽電池モジュールの作製方法は、ラミネーションが一般的である。すなわち、透明な有機高分子樹脂をシート状に成型したものを接着シートとして用い、裏面部材／接着シート／光起電力素子／接着シート／表面部材の順に重ねたものに圧力を加えながら所定時間加熱し、ラミネートモジュールを得る。その他、液状の封止樹脂による光起電力素子のコーティングによっても、太陽電池モジュールを作製することが可能である。
【００４２】
すなわち、本発明によれば、光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物層上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法において、前記金属酸化物層の表面に化学吸着水を存在させ、該金属酸化物層にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して該金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する封止工程を有することにより、金属酸化物層と封止樹脂層との接着力が向上する。これにより屋外に長期間の過酷な環境下における使用でも、封止材の剥がれにくい信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。
【００４３】
さらに、集電電極が設けられた光起電力素子においては、金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした金属酸化物層上に有機高分子樹脂をバインダーポリマーとする導電性ペーストを用いて集電電極を形成すれば、集電電極と金属酸化物層との間の接着力が向上し、太陽電池モジュールとして温度変化の激しい屋外で使用しても、集電電極と金属酸化物層との間における接触抵抗の増大及び集電電極の剥離を抑えることができ、長期間にわたって安定した性能を発揮できる太陽電池モジュールを提供することができる。
【００４４】
そして、封止工程の前に、前記金属酸化物層表面を水洗する工程を有することにより、あるいは前記封止樹脂層を設ける際に、減圧雰囲気下で一定時間加熱した後に封止樹脂層を形成することにより、金属酸化物層と封止樹脂層との接着性をさらに向上させることができるものである。
【００４５】
なお、以上説明した実施形態は本発明の応用形態の一例を示したにすぎず、必要に応じて構成、材料などを種々変更できることは言うまでもない。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００４７】
〔実施例１〕
まず、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池（光起電力素子）を作製した。図１を用いて、その作製手順を説明する。
【００４８】
導電性基板１５としての洗浄したステンレス鋼製基板上に、スパッタ法で裏面反射層１６としてＡｌ層（膜厚５００ｎｍ）とＺｎＯ層（膜厚５００ｎｍ）を順次形成する。次いで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ４とＰＨ３とＨ２の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＨ２の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＢＦ３とＨ２の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚１５ｎｍ／ｉ層膜厚４００ｎｍ／ｐ層膜厚１０ｎｍ／ｎ層膜厚１０ｎｍ／ｉ層膜厚８０ｎｍ／ｐ層膜厚１０ｎｍの層構成を有するタンデム型ａ−Ｓｉの半導体光活性層１７を形成する。次に、透明導電層１８として、Ｏ２雰囲気下でＩｎ，Ｓｎをリアクティブスパッタ法で蒸着することにより、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ）薄膜（膜厚７０ｎｍ）を形成する。
【００４９】
そして、塩化鉄（ＩＩＩ）６水和物を加熱して融解したものにアクリル樹脂の微粒子体とグリセリンを加え、混練してペースト状にしたものを調製し、透明導電層１８の周縁部に１ｍｍの幅でスクリーン印刷機によって印刷する。これを１５０℃で１０分間加熱後、純水にて洗浄、乾燥を行い、透明導電層１８の周縁部をパターニングして、透明導電層除去部１４を形成する。
【００５０】
次に、メタルハライドランプを用いて透明導電層１８に紫外線を照射する。この時の透明導電層１８上の照射強度は３５０ｎｍ以下の紫外線で１００ｍＷ／ｃｍ２であり、照射時間は１０分である。これによって透明導電層表面の水の接触角は１１０°から４３°に低下する。
【００５１】
この後、直径０．１ｍｍの銅の細線にカーボンペーストをコーティングしたものを透明導電層１８上に熱圧着して集電電極１１を形成する。
【００５２】
次に、素子周縁部において、集電電極末端に重ねるようにして、厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍの銀メッキ銅箔（バスバー電極）１２を置き、カーボンペーストを接着剤として集電電極とバスバー電極１２とを圧着する。なお、バスバー電極１２と素子との間にはバスバー電極１２を固定するため、及びバスバー電極１２と素子表面とを電気的に絶縁するために、絶縁体１３としてポリエステル製両面テープを配している。また、バスバー電極の片端は素子の外へ延在する構造となっている。
【００５３】
直並列接続して所望の出力を取り出せるようにした光起電力素子群２３を、透明導電層表面の水の接触角が６０°を超えないうちに図３に示す構成でラミネートする。なお、接触角低下は、電磁波照射後、通常一週間程度持続するが、ラミネート前に再度電磁波を照射しても構わない。裏面部材２２としてはアルミラミネートテドラーフィルムを、透明有機高分子樹脂としては架橋剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤を予め添加して成型したシート状ＥＶＡ２４を、表面部材２０としては樹脂との接着面をコロナ放電処理したＥＴＦＥフィルムを用いた。
【００５４】
光起電力素子群２３を６．７×１０２Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）の減圧下、１２０℃で１０分間加熱した後、上から順にＥＴＦＥフィルム／ＥＶＡシート／光起電力素子群／ＥＶＡシート／アルミラミネートテドラーフィルムと重ねて太陽電池モジュール積層体２５とし、１５０℃で３０分間加熱圧着することによって太陽電池モジュールを作製する。
【００５５】
〔実施例２〕
実施例１では透明導電層としてＩＴＯ薄膜を形成したが、実施例２ではＺｎＯ薄膜（膜厚１００ｎｍ）をスパッタ法で形成する。また、メタルハライドランプに変えて、超高圧水銀ランプを用いて紫外線照射を行う。このときの透明導電層上の照射強度は、４００ｎｍ以下の紫外線で５０ｍＷ／ｃｍ２であり、照射時間は２０分である。これによって透明導電層表面に水の接触角は８０°から５５°に低下する。それ以外は実施例１と全く同様にして、太陽電池モジュールを作製する。
【００５６】
〔実施例３〕
実施例１ではＥＶＡシートを用いたが、実施例３ではＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）シートを用いて光起電力素子群をラミネートする。それ以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを作製する。
【００５７】
〔実施例４〕
実施例４では、ＥＶＡシート中に重量比で１％のシランカップリング剤を添加する。それ以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを作製する。
【００５８】
〔比較例１〕
比較例１では、紫外線照射を行わない以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製する。
【００５９】
〔比較例２〕
比較例２では、紫外線照射を行わない以外は、実施例２と同様にして太陽電池モジュールを作製する。
【００６０】
〔比較例３〕
比較例３では、紫外線照射を行わない以外は、実施例３と同様にして太陽電池モジュールを作製する。
【００６１】
〔比較例４〕
比較例４では、紫外線照射を行わない以外は、実施例４と同様にして太陽電池モジュールを作製する。
【００６２】
〔比較例５〕
比較例５では、実施例１の紫外線の照射時間を短くして、透明導電層表面の水の接触角を７０°とする。それ以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを作製する。
【００６３】
上記実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例５の製造方法により作製した太陽電池について、以下の項目について評価を行う。
【００６４】
（１）高温高湿試験
作製した太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境下に１０００時間置いた後、透明導電層と封止樹脂との接着力を１８０°剥離試験（ＪＩＳＫ６８５４）によって測定する。なお、このときの剥離速度は５０ｍｍ／ｍｉｎである。接着力の測定は試験前にも行い、試験前を１００％とする試験後の１０サンプル平均の接着力保持率を算出する。さらに、透明導電層と集電電極との接着力を集電電極の一本を透明導電層に対して垂直方向に剥がすことによって測定して、試験後の１０サンプル平均の接着力保持率を算出する。さらに、試験後の外観上の変化を観察する。その観察結果は、変化のないものを○として表１に示し、変化のあったものはその状況を表１に簡単にコメントする。
【００６５】
（２）耐候性試験
作製した太陽電池モジュールにキセノンランプによって３００〜４００ｎｍの照射強度が１８０ｍＷ／ｃｍ２である擬似太陽光を照射する。同時に、雰囲気の温度をブラックパネル温度が８３℃になるように調節し、湿度は７０％ＲＨとなるようにする。また、２時間のうち１８分は水をモジュール表面にスプレーする。これを５０００時間継続し、試験後のモジュールの外観を観察する。その観察結果は、変化のないものを○として表１に示し、変化のあったものはその状況を表１に簡単にコメントする。また、透明導電層と封止樹脂との接着力を上記剥離試験にて測定して、１０サンプル平均の接着力保持率を算出する。
【００６６】
表１は、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５の太陽電池モジュールについて、上記の評価を行った結果を示している。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
表１から明らかなように、本発明によって製造した太陽電池モジュールは封止直後の封止樹脂の透明導電層への接着力が優れているのは勿論のこと、高温高湿試験後、及び耐候性試験後においても封止樹脂の剥がれは全く認められず、紫外線照射を施していないものに比べて、透明導電層と封止樹脂との接着力の低下を大幅に抑制することができる。また、封止樹脂との接着力低下を抑制すると同時に、集電電極と透明導電層との接着力低下も抑制する。その結果、表１に示すように、高温高湿試験では、集電電極と透明導電層との間の接着力保持率が高い優れた太陽電池モジュールを得ることができる。
【００６９】
一方、紫外線照射を行わなかった比較例１〜４では、透明導電層と封止樹脂との接着力低下が大きく、場合によっては微小な剥離となって現れるものがある。
一度剥離すると結露などによって剥離部分に水が溜まり、素子を腐食させるなど太陽電池モジュールの信頼性を著しく損なう場合があるので、避けなければならない。さらに比較例５では、紫外線照射を施したとしても、透明導電層表面の水の接触角が６０°以上であると十分な効果を得られないことも分かる。
【００７０】
なお、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変更することができるものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、光起電力素子の受光面側の最表面に設けられた金属酸化物層上に封止樹脂層を配する太陽電池モジュールの製造方法において、前記金属酸化物層の表面に化学吸着水を存在させ、該金属酸化物層にその金属酸化物のバンドギャップよりもエネルギーの大きい電磁波を一定時間照射して該金属酸化物層表面の水の接触角を６０°以下とした後、その上に封止樹脂層を配する封止工程を有することにより、光起電力素子の表面に設けられる透明導電層とそれに直接接する封止材との接着性を向上させ、太陽電池として屋外の過酷な環境下で長期間使用しても封止材と透明導電層との剥離を最小限に抑えることが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
【００７２】
さらに、集電電極と透明導電層との接着力を向上させることができ、温度変化を主因とする集電電極と透明導電層との間の接触抵抗の増加を抑え、長期間の屋外使用でも安定した性能を発揮できる太陽電池モジュールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態に用いられる光起電力素子を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図２】太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図３】実施例１において、太陽電池モジュール積層体を示す概略断面図である。
【図４】透明導電層表面の水の接触角と高温高湿試験後の接着力保持率との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  集電電極
１２  バスバー電極
１３  絶縁体
１４  透明導電層除去部
１５  導電性基板
１６  裏面反射層
１７  半導体光活性層
１８  透明導電層
２０  表面部材
２２  裏面部材
２３  光起電力素子群
２４  ＥＶＡシート
２５  太陽電池モジュール積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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