(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、裏面側に裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、受光面側光透過性基板と結晶シリコン太陽電池素子との間の封止材として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層と太陽電池モジュールにおけるＰＩＤ現象を抑制する膜となる厚さ０．０５〜３ｍｍのシリコーン層が隣接かつ積層されている構造であり、結晶シリコン太陽電池素子と裏面保護材との間がＥＶＡで封止されている構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、裏面側に裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、受光面側光透過性基板と結晶シリコン太陽電池素子との間の封止材として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層と太陽電池モジュールにおけるＰＩＤ現象を抑制する膜となる厚さ０．０５〜３ｍｍのシリコーン層が隣接かつ積層されている構造であり、かつ、裏面保護材と結晶シリコン太陽電池素子との間に、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層とシリコーン層が隣接積層されている構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
受光面側光透過性基板にＥＶＡ層が接し、隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子に接する構造であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
受光面側光透過性基板にシリコーン層が接し、隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子に接する構造であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
受光面側光透過性基板及び裏面保護材にＥＶＡ層がそれぞれ接し、隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子にそれぞれ接する構造であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
受光面側光透過性基板及び裏面保護材にシリコーン層がそれぞれ接し、隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子にそれぞれ接する構造であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
受光面側光透過性基板にＥＶＡ層が接し、これに隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子受光面に接し、かつ裏面保護材にシリコーン層が接し、これに隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子裏面に接する構造であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
受光面側光透過性基板にシリコーン層が接し、これに隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子受光面に接し、かつ裏面保護材にＥＶＡ層が接し、これに隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子裏面に接する構造であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記ＥＶＡ層とシリコーン層は、ＥＶＡ層とシリコーン層が２層構造に重なった複合積層体を形成しており、シリコーン層の厚みが０．１〜３ｍｍであり、複合積層体の厚みが０．４５〜３．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記シリコーン層は、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン  １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ  ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤  （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物の硬化物であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
裏面保護材として裏面光透過性基板が用いられている構造であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記受光面側の光透過性基板が白板ガラス板である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記太陽電池モジュールは、受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、ＥＶＡシートと未加硫状態のシリコーン組成物シートが２層構造に重なった積層体を光透過性基板に載置させ、その積層体上部に結晶シリコン太陽電池素子ストリングスを載置し、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス背面上に、ＥＶＡ単層、もしくはＥＶＡシートと未加硫状態のシリコーン組成物シートが２層構造に重なった積層体を載置し、最背面側に裏面保護材を積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物シート及びＥＶＡシートを架橋させることによりモジュール化することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体基板からなる太陽電池素子を連結させて形成される結晶型太陽電池モジュールは、受光面側にガラスなどの光透過性基板、最背面側にガラスなどの光透過性基板もしくはＰＥＴフィルム等の裏面保護材を有し、その間に存在する封止材としてはＥＶＡが広く使われている。
【０００３】
一方、近年メガソーラーと呼ばれる大規模発電容量を有する太陽光発電システムが数多く建設されている。このような大規模発電容量を有する太陽光発電システムは、個々の太陽電池モジュールにかかる電圧が高電圧になることがあり、設置される屋外の状況によっては、太陽電池モジュールの出力が低下する現象が生じる。この出力低下現象は、ＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）と呼ばれる。
【０００４】
原因の一つとしては、モジュール単体に高電圧が印加されることによって、ガラス中のＮａ+成分が封止材中を通過し、太陽電池セル表面に到達した結果、太陽電池セルの表面再結合が生じ、出力を低下させることなどが報告されている（非特許文献１）。
このような問題を改善するための策として、太陽電池セルの受光面反射防止膜の改良がある（特許文献１）。
しかし、受光面反射防止膜の改良は、太陽電池セル出力を若干低下させたり、太陽電池セル反射防止膜形成工程において、設備的に改良しなければならない等の問題がある。
【０００５】
また、太陽光発電システムの対策として、絶縁トランス付属のインバーターを使用し、太陽電池モジュールの発電素子部がマイナス電位にならないようにする方法がある。しかし、インバーターの高効率化、コストダウンを目的として、トランスレス型インバーターが多く導入されており、システム変更による対策は困難である。
【０００６】
このような問題を改善するための策として、封止材の変更がある。ＰＩＤ現象は一般的にＥＶＡを用いた場合に多く確認される（非特許文献１）。ＰＩＤ耐性を有する封止材としてアイオノマーが挙げられるが、アイオノマーはコストが高く、太陽電池モジュール生産コストを上げるという問題がある。
【０００７】
また、アイオノマーとＥＶＡの積層体で封止する構造の太陽電池モジュールも提案されている（非特許文献２）。この構造では、アイオノマーが受光面ガラスからのＮａ+拡散を防ぎ、ＰＩＤ発生を抑制できる。しかしながら、アイオノマーとＥＶＡは、真空ラミネーターで重ねて加熱・真空・プレスを行った場合、界面に気泡が残留しやすく、良好に成形体を得ることが難しい。その対策として、ＥＶＡとアイオノマーの間に透明ＰＥＴ樹脂フィルムシートを挿入する方法が提案されている（特許文献２）。
この方法では、ガラスとセルの間に、アイオノマー、ＰＥＴ樹脂フィルム、ＥＶＡの３層を積層させてラミネートを行わなければならず、工程が煩雑である。
【０００８】
また、ＰＩＤを生じさせない封止材としてシリコーンが挙げられる。シリコーンを封止材料として使用した太陽電池モジュールにおいて、ＰＩＤ現象が生じにくいことが報告されている（非特許文献１）。
しかしながら、一般的にシリコーンは液体であり、太陽電池モジュール工程に導入するためには新たな設備投入が必要となるほか、材料コストが高く、太陽電池モジュールの製造コストが上がってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１１２４６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５７８７４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＰＶｅｙｅ８月号  （２０１２）
【非特許文献２】Ｐ．Ｈａｃｋｅ，ｅｔ．ａｌ  “Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂｉａｓ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ｉｎ  Ｄａｍｐ  Ｈｅａｔ”，２５th  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，Ｖａｌｅｎｓｉａ，Ｓｐａｉｎ，２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、太陽電池モジュール工程が容易で、かつ良好なラミネート封止が得られ、ＰＩＤ耐性に優れる太陽電池モジュール、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、太陽電池素子ストリングス（複数の太陽電池素子及びこれら太陽電池素子を連結する連結体）の封止にＥＶＡとシリコーンとの積層体を用いることが有効であることを知見したものである。
【００１３】
即ち、本発明は、下記太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。
〔１〕
受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、裏面側に裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、受光面側光透過性基板と結晶シリコン太陽電池素子との間の封止材として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層と太陽電池モジュールにおけるＰＩＤ現象を抑制する膜となる厚さ０．０５〜３ｍｍのシリコーン層が隣接かつ積層されている構造であり、結晶シリコン太陽電池素子と裏面保護材との間がＥＶＡで封止されている構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
〔２〕
受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、裏面側に裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、受光面側光透過性基板と結晶シリコン太陽電池素子との間の封止材として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層と太陽電池モジュールにおけるＰＩＤ現象を抑制する膜となる厚さ０．０５〜３ｍｍのシリコーン層が隣接かつ積層されている構造であり、かつ、裏面保護材と結晶シリコン太陽電池素子との間に、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）層とシリコーン層が隣接積層されている構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
〔３〕
受光面側光透過性基板にＥＶＡ層が接し、隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子に接する構造であることを特徴とする〔１〕記載の太陽電池モジュール。
〔４〕
受光面側光透過性基板にシリコーン層が接し、隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子に接する構造であることを特徴とする〔１〕記載の太陽電池モジュール。
〔５〕
受光面側光透過性基板及び裏面保護材にＥＶＡ層がそれぞれ接し、隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子にそれぞれ接する構造であることを特徴とする〔２〕記載の太陽電池モジュール。
〔６〕
受光面側光透過性基板及び裏面保護材にシリコーン層がそれぞれ接し、隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子にそれぞれ接する構造であることを特徴とする〔２〕記載の太陽電池モジュール。
〔７〕
受光面側光透過性基板にＥＶＡ層が接し、これに隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子受光面に接し、かつ裏面保護材にシリコーン層が接し、これに隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子裏面に接する構造であることを特徴とする〔２〕記載の太陽電池モジュール。
〔８〕
受光面側光透過性基板にシリコーン層が接し、これに隣接するＥＶＡ層が結晶シリコン太陽電池素子受光面に接し、かつ裏面保護材にＥＶＡ層が接し、これに隣接するシリコーン層が結晶シリコン太陽電池素子裏面に接する構造であることを特徴とする〔２〕記載の太陽電池モジュール。
〔９〕
前記ＥＶＡ層とシリコーン層は、ＥＶＡ層とシリコーン層が２層構造に重なった複合積層体を形成しており、シリコーン層の厚みが０．１〜３ｍｍであり、複合積層体の厚みが０．４５〜３．６ｍｍであることを特徴とする〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
〔１０〕
前記シリコーン層は、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン  １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ  ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤  （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物の硬化物であることを特徴とする〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
〔１１〕
裏面保護材として裏面光透過性基板が用いられている構造であることを特徴とする〔１〕〜〔１０〕のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
〔１２〕
前記受光面側の光透過性基板が白板ガラス板である〔１〕〜〔１１〕のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
〔１３〕
前記太陽電池モジュールは、受光面側にＮａ+成分を含むガラスからなる光透過性基板を有し、ＥＶＡシートと未加硫状態のシリコーン組成物シートが２層構造に重なった積層体を光透過性基板に載置させ、その積層体上部に結晶シリコン太陽電池素子ストリングスを載置し、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス背面上に、ＥＶＡ単層、もしくはＥＶＡシートと未加硫状態のシリコーン組成物シートが２層構造に重なった積層体を載置し、最背面側に裏面保護材を積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物シート及びＥＶＡシートを架橋させることによりモジュール化することを特徴とする〔１〕〜〔１２〕のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール製造工程において大幅な変更がなく、真空ラミネーターを用いて容易に作製でき、かつＰＩＤ現象に対して極めて大きい耐性を有し、ＰＩＤ現象に伴う太陽電池モジュールの出力低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図７】第１の比較例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図８】第２の比較例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図９】第３の比較例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図１０】第４の比較例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に光透過性基板を有し、裏面側に裏面保護材を有し、これら受光面と裏面との間に複数の太陽電池素子とこれら複数の太陽電池素子を連結する連結体からなる太陽電池素子ストリングスが配設され、このストリングスを封止する表側封止剤が光透過性基板と太陽電池素子ストリングスとの間に充填され、また裏面保護材と太陽電池素子ストリングスとの間に裏側封止剤が充填されている。
この場合、前記太陽電池素子は、Ｐ型半導体基板からなるもの、Ｎ型半導体基板からなるもの、薄膜素子からなるもの、それぞれに適用可能であり、全てにおいて効果を発現する。
【００１７】
また、光透過性基板としては、白板ガラス、ポリカーボネート、アクリル板等が用いられる。ここで、白板ガラスは、一般的にソーダライムガラスが用いられる。ソーダライムガラスは、Ｎａ+イオンの発生が生じやすく、システム化された後、太陽電池モジュールが多数直列に連結されると、セル側に高電圧（マイナス）負荷が生じた際、セル側にＮａ+イオンが移動し、セル表面に到達、再結合を生じ、太陽電池モジュールの出力低下を引き起こすが、本発明は、ＰＩＤ現象に対する耐性が高く、ＰＩＤ現象に伴う太陽電池モジュールの出力低下が抑制できるため、白板ガラスを有効に用いることができる。
【００１８】
裏面保護材としては、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」、あるいは特に「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ」に示される積層体のフィルムなどが使用される。また、裏面保護材として、上記表面側と同様の光透過性基板を使用することもできる。
【００１９】
本発明において、上記表側封止剤としては、ＥＶＡとシリコーンの複合積層体を用いる。一方、裏側封止剤としては、ＥＶＡを単独で用いても、表側封止剤と同様のＥＶＡとシリコーンの複合積層体を使用してもよい。
この場合、表側封止剤の使用態様としては、ＥＶＡとシリコーンのいずれが光透過性基板側に位置してもよく、また裏面保護材として上記複合積層体を用いる場合、ＥＶＡとシリコーンのいずれが裏面保護材側に位置してもよい。
図１〜図６は、このような封止剤の配設態様を示す。即ち、図１は本発明の第１の実施の形態に関わる太陽電池モジュール１００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。これらの積層体は、真空ラミネーターで真空下加熱押圧され、架橋、かつ一体化される。このようにして形成された太陽電池モジュール１００は、外周部をアルミニウムのフレームで囲われ、アース接地された金属架台に接続される。
【００２０】
また、図２は本発明の第２の実施の形態に関わる太陽電池モジュール２００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００２１】
図３は本発明の第３の実施の形態に関わる太陽電池モジュール３００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００２２】
図４は本発明の第４の実施の形態に関わる太陽電池モジュール４００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００２３】
図５は本発明の第５の実施の形態に関わる太陽電池モジュール５００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００２４】
図６は本発明の第６の実施の形態に関わる太陽電池モジュール６００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００２５】
ここで、上記複合積層体において、シリコーンの厚みは０．０５〜３ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍが好ましく、ＥＶＡの厚みは０．４〜０．６ｍｍが好ましい。この場合、複合積層体の厚みは０．４５〜３．６ｍｍ、特に０．５〜１．６ｍｍが好ましい。
【００２６】
一方、裏側封止剤としてＥＶＡのみを用いる場合、その厚みは０．４〜０．６ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
本発明において、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）としては、太陽電池モジュールに通常用いられるものが使用され、市販品を使用し得る。一般的なものとしては、エチレンと酢酸ビニルとを質量比７５：２５〜６５：３５の割合で共重合したものが市販品として入手可能である。
【００２８】
また、本発明において、シリコーンは下記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含むシリコーン組成物を硬化することより得ることが好ましい。
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン  １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ  ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤  （Ａ）成分を硬化させる有効量
【００２９】
更に詳述すると、前記（Ａ）成分は下記平均組成式（Ｉ）で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサンである。
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
【００３０】
上記平均組成式（Ｉ）中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、通常、炭素数１〜１２、特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。
【００３１】
具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したもの等が好適である。
【００３２】
特に、オルガノポリシロキサンは、１分子中に２個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基であることが好ましい。この場合、全Ｒ1中０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１の正数である。
【００３３】
（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。
【００３４】
このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を（共）加水分解縮合することにより、あるいは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、（Ａ）成分としては、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。
【００３５】
なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上、好ましくは１００〜１００，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。
【００３６】
（Ｂ）成分のＢＥＴ比表面積５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカは、硬化前後の機械的強度の優れた組成物を得るために添加されるものである。この場合、シリコーン封止材料の透明性向上のためには、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇを超えることが好ましく、より好ましくは２５０ｍ2／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇ以下だと、硬化物の透明性が低下してしまう場合がある。なお、その上限は特に制限されないが、通常５００ｍ2／ｇ以下である。
【００３７】
このような（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ又はヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられる。また、これらの表面をクロロシラン、アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルジシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。透明性を高めるには、補強性シリカとして煙霧質シリカの使用が好ましい。補強性シリカは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。
【００３８】
（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジルＲ−８１２、アエロジルＲ−９７２、アエロジルＲ−９７４などのアエロジルシリーズ（日本アエロジル（株）製）、Ｃａｂｏｓｉｌ  ＭＳ−５、ＭＳ−７（キャボット社製）、レオロシールＱＳ−１０２、１０３、ＭＴ−１０（（株）トクヤマ製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された（即ち、親水性又は疎水性の）ヒュームドシリカや、トクシールＵＳ−Ｆ（（株）トクヤマ製）、ＮＩＰＳＩＬ−ＳＳ、ＮＩＰＳＩＬ−ＬＰ（日本シリカ工業（株）製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカ等が挙げられる。
【００３９】
（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して２０〜１５０質量部であり、好ましくは３０〜９０質量部であり、更に好ましくは５０〜９０質量部である。（Ｂ）成分の配合量が少なすぎる場合には硬化前後の補強効果が得られず、またシリコーン封止材料の硬化後の透明性が低下する。多すぎる場合、シリコーン封止材料中へのシリカの分散が困難になると同時にシート状への加工性が悪くなるおそれがある。
【００４０】
（Ｃ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分を硬化させ得るものであれば特に限定されないが、広くシリコーン組成物の硬化剤として公知の（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤）とヒドロシリル化反応触媒との組み合わせ、又は（ｂ）有機過酸化物が好ましい。
【００４１】
上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）における架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有するもので、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ2bＨcＳｉＯ(4-b-c)/2          （ＩＩ）
（式中、Ｒ2は炭素数１〜６の非置換又は置換の１価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の１価炭化水素基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記１価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の１価炭化水素基である。ｂは０．７〜２．１、ｃは０．０１〜１．０、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０、好ましくはｂが０．８〜２．０、ｃが０．２〜１．０、かつｂ＋ｃが１．０〜２．５を満足する正数である。）
で示される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、１分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は２〜３００個、特に４〜２００個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、１分子中に少なくとも２個（通常２〜３００個）、好ましくは３個以上（例えば３〜２００個）、より好ましくは４〜１５０個程度含有するものが使用される。
【００４２】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ3）2ＨＳｉＯ1/2単位とＳｉＯ4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ3）2ＨＳｉＯ1/2単位とＳｉＯ4/2単位と（Ｃ6Ｈ5）ＳｉＯ3/2単位とからなる共重合体等や、上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。
【００４３】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部、更に好ましくは０．３〜１０質量部とすることが好ましい。
【００４４】
また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。
【００４５】
また、上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）の架橋反応に使用されるヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属質量に換算して、１〜１，０００ｐｐｍが好ましく、更には５〜１００ｐｐｍの範囲が好ましい。１ｐｐｍ未満であると付加反応が十分に進まず硬化不十分となるおそれがあり、１，０００ｐｐｍを超える量添加するのは不経済である。
【００４６】
また、上記の反応触媒のほかに、硬化速度あるいはポットライフを調整する目的で、付加反応制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
【００４７】
一方、（ｂ）有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。
【００４８】
この（ｂ）有機過酸化物の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部、特に０．２〜１０質量部が好ましい。添加量が少なすぎると架橋反応が十分に進行せず、硬度低下や強度不足を生じる場合があり、多すぎるとコスト的に好ましくないばかりでなく、硬化剤の分解物が多く発生して、シートの変色を増大させる場合がある。
【００４９】
本発明に係るシリコーン組成物には、上記成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃性付与剤、着色剤、アルコキシシリル基を有するカーボンファンクショナルシラン等の接着付与剤を添加することができる。
【００５０】
本発明に係るシリコーン組成物は、上述した成分の所定量を２本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。
【００５１】
このように調製されたシリコーン組成物の硬化前の可塑度は、１５０〜１，０００、好ましくは２００〜８００、より好ましくは２５０〜６００となる。可塑度が１５０より小さいと未硬化シートの形状維持が困難であり、タックが強く使いづらくなる。また、１，０００を超えるとボソボソとなり、シート化工程が困難となる。なお、可塑度はＪＩＳ  Ｋ  ６２４９に準じて測定できる。
【００５２】
本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物をシート状に成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、押し出し成形、カレンダー成形等が用いられる。この際、シリコーン組成物シートの厚みは０．０５〜３ｍｍであることが好ましい。
【００５３】
本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物は、ＥＶＡを基材とし、シリコーン組成物の一方の面とＥＶＡを貼り合わせながら成形加工することができる。
【００５４】
例えば、未加硫状態のシリコーン組成物とＥＶＡの積層方法としては、予め、双方積層したシートを同時にロールで押圧成形するか、シリコーン単層でロールにて押圧成形したのち、巻き取り過程において、ＥＶＡと同時に積層しながら貼り付け成形する方法などがある。
【００５５】
なお、上記シリコーン組成物の硬化は、１２０〜１５０℃において２０〜６０分加熱することによって行うことができる。
【００５６】
ここで、本発明の太陽電池モジュールの製造方法につき説明すると、前記太陽電池モジュールは、受光面側に光透過性基板を有し、ＥＶＡと未加硫状態のシリコーン組成物が２層構造に重なった積層体を光透過性基板に載置させ、その積層体上部に太陽電池素子ストリングスを載置し、太陽電池素子ストリングス背面上に、ＥＶＡ単層、もしくはＥＶＡと未加硫状態のシリコーン組成物が２層構造に重なった積層体を載置し、最背面側に裏面保護材を積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物及びＥＶＡを架橋させることによりモジュール化することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、配合量の単位の部は質量部である。また、重量平均分子量、重量平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析におけるポリスチレン換算値である。
【００５８】
［実施例、比較例］
まず、実施例及び比較例で用いたシリコーンについて説明する。
ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．１２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ2／ｇのシリカ（商品名アエロジル３００、日本アエロジル（株）製）７０部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６部、水４部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。
【００５９】
上記コンパウンドを１００部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）をそれぞれ０．５部／２．０部を、２本ロールで均一混合した後、カレンダーロールにより未加硫状態のシリコーン組成物のシートを作製した。
【００６０】
また、ＥＶＡとしてサンビック（株）製太陽電池用ＥＶＡシート（ファストキュアタイプ）を使用し、表面の光透過性基板として中島硝子工業（株）製白板ガラス（３．２ｍｍ厚、片面エンボス形状付）、裏面保護材として（株）エムエーパッケージングのＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ−ＰＥＴ−Ｔｅｄｌａｒ：ＰＴＤ２５０）を使用し、実施例及び比較例の太陽電池モジュールを作製した。
即ち、上記した図１〜図６の構成に従って、実施例１〜６の太陽電池モジュール１００〜６００を得た。
また、図７に示す太陽電池モジュール７００（比較例１）を得た。これは、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、シリコーン１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。
図８は太陽電池モジュール８００（比較例２）で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材シリコーン１０３、ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。
図９は太陽電池モジュール９００（比較例３）で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ１０２、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００６１】
図１０は太陽電池モジュール１０００（比較例４）で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材シリコーン１０３、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材シリコーン１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。
【００６２】
ここで、封止材ＥＶＡ１０２は、厚み０．４５ｍｍであり、シート状である。また、封止材シリコーン１０３は、厚み０．５ｍｍであり、太陽電池モジュール１００〜７００は、シリコーン１０３は、ＥＶＡ１０２と一体化したシート状である。即ちＥＶＡシリコーン積層体のトータル厚みは、０．９５ｍｍである。太陽電池モジュール８００において、封止材シリコーン１０３は、厚み０．５ｍｍ単体である。
【００６３】
また、太陽電池モジュール１００は、未加硫状態の封止材シリコーン１０３の厚みを０．０５、０．１、０．２５、０．５、１、３ｍｍの６種類作製し、それぞれＥＶＡ１０２と一体化させた。従って封止材ＥＶＡシリコーン積層体の厚みは、それぞれ０．５、０．５５、０．７、０．９５、１．４５、３．４５ｍｍである。
【００６４】
次に各太陽電池モジュールの製造における各工程について説明する。
［太陽電池モジュールの作製］
［１］ＥＶＡシリコーン積層体シートの作製
上記シリコーン組成物をカレンダー加工によりシート形成させた。このとき、未加硫状態のシリコーン組成物の厚みが０．０５、０．１、０．２５、０．５、１、３ｍｍ厚になるよう調製し、ＥＶＡを基材として貼り付けながら加工成形した。
未加硫状態のシリコーン組成物上面はエンボスフィルムを押し付け、シリコーン面を保護しながら形成した。
［２］太陽電池素子（セル）の構成
太陽電池セル１０４は、１５６ｍｍ四方の太陽電池用ｐ型単結晶セルを使用した。
［３］太陽電池素子（セル）ストリングスの作製
太陽電池セルストリングス１０４は、４直サイズ（２×２列）に配列され、接続配線を、それぞれ直列に接続し、形成させた。
［４］太陽電池モジュールの形成
太陽電池モジュール１００を例に説明する。
白板ガラス（光透過性基板１０１）の上面に、ＥＶＡシリコーン複合体（１０２、１０３）を白板ガラスに接する側にＥＶＡ１０２が配向する形で載置した。シリコーン１０３上面に上記太陽電池セルストリングス１０４を載置し、その上面にＥＶＡ１０２を載置し、最終、裏面保護材１０５を載置した。
このようにして得られたガラス・封止材・セル封止材、裏面保護材の積層体を、真空ラミネーターで、１４０℃で真空下加熱押圧して、太陽電池モジュールを形成した。ＥＶＡ１０２とシリコーン１０３との間に目視で確認される界面が生じたり、しわやうねりが発生したりすることなく、良好にラミネート封止することが可能であった。
【００６５】
上記工程を経て作製した太陽電池モジュールは、周囲にアルミニウム合金からなるフレームを取り付け、シリコーン等のエッジシール材を封入し、最終フレーム隅部をねじ止め固定することにより、最終太陽電池モジュールが完成した。
【００６６】
次にＰＩＤ試験の実施例及び比較例を示す。
［ＰＩＤ試験］
上記のようにして作製した太陽電池モジュールは、受光面側ガラスが下になるようにして、水槽中、受光面側白板ガラスを水面に浸し、かつ温度６０℃、湿度８５％ＲＨ環境下で試験を行った。
外側アルミニウムフレームと太陽電池セル配線間に、太陽電池セル内部に−１，０００Ｖとなるよう電圧を印加し、９６時間実施した。出力測定は、パルス波ＩＶシミュレーターで、試験前と試験後にて測定し、比較した。測定試験条件は、２５℃、照度１，０００Ｗ／ｍ2である。
結果を表１，２に示す。
【００６７】
【表１】
0006319118.tif 000002
【００６８】
【表２】
0006319118.tif 000003
【００６９】
表１に示すように、太陽電池モジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、試験後の出力維持率（初期）が、１００±０．２％以内であり、ＰＩＤ現象が抑制されていることがわかった。
表２に示すように、太陽電池モジュール７００、８００は、試験後の出力維持率（初期）が、それそれ、７２．６％、６８．９％であり、ＰＩＤ現象が発生していることがわかった。この結果は、受光面側白板ガラスと太陽電池セルとの間に、シリコーンが存在しないとＰＩＤを抑制できないことを示している。また、太陽電池モジュール９００は、試験後の出力維持率（初期）が６０．１％であり、ＰＩＤ現象の発生状況が最も大きかった。
太陽電池モジュール１０００は、試験後の出力維持率が１００．１％であり、ＰＩＤ現象が抑制された。この構造体では、太陽電池モジュールのＰＩＤ耐性が最も大きいと考えられるが、太陽電池生産コストの問題がある。
【００７０】
また、太陽電池モジュール１００において、シリコーンの厚みを変更させた評価結果を表３に示す。
【００７１】
【表３】
0006319118.tif 000004
【００７２】
表３に示すように、０．０５ｍｍで出力維持率が９８．０％であり、シリコーンの厚み０．１、０．２５、０．５、１、３ｍｍでは、１００±０．２％であった。０．０５ｍｍ厚でもＰＩＤ現象抑制効果は得られるが、０．１ｍｍ厚以上が望ましい。
【００７３】
以上のように、本発明に関わる太陽電池モジュールは、封止材としてＥＶＡとシリコーンの複合体を用い、かつガラス等からなる透過性基板と太陽電池セルとの間に、該封止複合体を積層することによって、ＰＩＤ発生を抑制でき、かつ太陽電池モジュールの生産コストを大幅に上昇させることなく、容易に良好なラミネート封止を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００：太陽電池モジュール
１０１：光透過性基板
１０２：封止材ＥＶＡ
１０３：封止材シリコーン
１０４：太陽電池素子ストリングス
１０５：裏面保護材
【図１】
0006319118.tif 000005
【図２】
0006319118.tif 000006
【図３】
0006319118.tif 000007
【図４】
0006319118.tif 000008
【図５】
0006319118.tif 000009
【図６】
0006319118.tif 000010
【図７】
0006319118.tif 000011
【図８】
0006319118.tif 000012
【図９】
0006319118.tif 000013
【図１０】
0006319118.tif 000014