(57)【要約】【課題】  太陽電池パネルの裏面に取り付ける断熱材として、ポリスチレンフォームに代表される樹脂系素材を用いた場合、断熱性が高く軽量で有効ではあるが、直接太陽光に曝露される環境下における耐侯性に課題があり、１０年以上の信頼性が期待される太陽電池モジュールとして使用するには耐侯性確保が必要である。【解決手段】  透光性基板上に薄膜シリコン半導体層を含む太陽電池素子を形成した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子上に裏面封止材料を介して発泡性メタクリル樹脂よりなる断熱材を有してなる薄膜シリコン系太陽電池モジュールとすることで、太陽電池パネルの裏面に取り付ける断熱材として、耐侯性、耐紫外線性に優れた軽量で断熱性に優れたフォームを組み込んだものとなり、直接太陽光に曝露される環境下における耐侯性が改善される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に薄膜シリコン半導体層を含む太陽電池素子を形成した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子上に裏面封止材料を介して発泡性メタクリル樹脂よりなる断熱材を有してなる薄膜シリコン系太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質シリコンや結晶質シリコン等の薄膜シリコン半導体層を含む薄膜シリコン系太陽電池は薄膜化が容易であることから、安価な太陽電池として実用化が期待されている。薄膜シリコン系太陽電池は、低温で形成することが可能で、且つ基板の選択自由度が高いことから、次世代の太陽電池としても注目されている。
【０００３】
このような薄膜シリコン系太陽電池は、薄膜シリコン半導体層として、非晶質シリコンを主成分とするｐ層／ｉ層／ｎ層からなる非晶質シリコン光電変換ユニットを含み、さらに、多結晶シリコンまたは微結晶シリコンを主成分とするｐ層／ｉ層／ｎ層からなる結晶質シリコン光電変換ユニットを含む場合もある。
【０００４】
薄膜シリコン系太陽電池は、透光性基板上に透明導電膜／薄膜シリコン半導体層／金属電極層が順次堆積された太陽電池素子が直並列に接続され集積化され形成されてなり、これらの太陽電池素子の裏面側を、充填材とバックシートにより封止して太陽電池パネルを構成し、これにアルミウム等のフレームを取り付けたモジュールとして屋外で設置使用されている。
【０００５】
薄膜シリコン太陽電池の代表的なものである非晶質シリコン太陽電池パネルは透光性基板1上に透明導電膜／ｐ−ｉ−ｎ非晶質シリコン層／金属電極層を順次堆積した積層体からなる光電変換領域を設け、さらにエチレンビニルアセテート（以下ＥＶＡと称す）やポリビニルプチラール（以下ＰＶＢと称す）の充填材で封入するとともに、テドラー等のバックシートによって裏面を保護する構造となっている。
【０００６】
非晶質シリコン太陽電池は、多くの利点を有してはいるが、一方でステプラーロンスキー効果（以下これを光劣化と称す）という重大な問題点をも有している。これは光に暴露することによって、光電変換効率が低下してしまう現象であり、光電変換層内で発生した電子と正孔が再結合するときに発生するエネルギーによって、準安定状態にある結合手が切断されて不結合手となり、電子や正孔の捕獲割合が増大することによるものと考えられている。
【０００７】
この光劣化を解決するために、従来から種々の方法が提案されてきた。例えば太陽電池素子を多層に設け、上層と下層とで電流バランスを取りながら膜厚を薄くし、光電変換層内の電界強度を高めて前記捕獲割合を低減しようとする方法などがその代表的なものである。しかしながら、このような方法を用いても依然として光劣化は存在しており、根本的解決を見ていないのが現状である。
【０００８】
また一方で、光劣化によって低下した光電変換効率は、熱処理によって改善されることが知られている。従って、太陽電池の温度をより高温に上昇させることができれば、光劣化は改善することができる。さらに、非晶質シリコン太陽電池の開放電圧の温度依存性は、結晶系シリコン太陽電池の約半分であり、結晶系シリコン太陽電池に比べると、温度上昇による出力低下の影響が少ない。例えば、結晶系シリコン太陽電池では、1℃温度が上昇するとその最大出力電力は約０．５％減少するが、非晶質シリコン太陽電池では、０．２〜０．３％である。従って、非晶質シリコン太陽電池では、太陽電池温度を高温に保つことで、光劣化の改善効果を十分に得ることができる。したがって、使用中の太陽電池温度を上昇するため、太陽電池素子に断熱材を密着させたものがある。（特許文献１参照のこと）
しかし、ポリスチレンフォームに代表される樹脂系素材をこの断熱材として用いた場合には、屋外環境下で使用され、１０年以上の信頼性が期待される太陽電池モジュール用としては耐侯性に課題があった。
【特許文献１】特開平７−２９７４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ポリスチレンフォームに代表される樹脂系素材は断熱性が高く軽量で有効な断熱材であるが、直接太陽光に曝露される環境下における耐侯性に課題があり、１０年以上の信頼性が期待される太陽電池モジュールとして使用するには耐侯性確保の工夫が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、透光性基板上に薄膜シリコン半導体層を含む太陽電池素子を形成した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子上に裏面封止材料を介して発泡性メタクリル樹脂よりなる断熱材を有してなる薄膜シリコン系太陽電池モジュールである。太陽電池パネルの裏面に取り付ける断熱材として、耐侯性、耐紫外線性に優れた軽量で断熱性に優れたフォームを組み込んだ太陽電池モジュール構造とすることにより、直接太陽光に曝露される環境下における耐侯性が改善される。
【発明の効果】
【００１１】
太陽電池モジュールの裏面に断熱材を組み込む構造において、耐侯性および耐紫外線性に優れた軽量で加工性に優れた断熱材を使用することにより、断熱材の信頼性確保のためのカバーなどの付加的な構造部材が必要無くなり、使用部材の増加や組み立て工数の増加が押さえられた美観上も優れた環境にやさしい経済的な太陽電池モジュールが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュール構造につき、図１を用いて説明する。本発明の太陽電池モジュール構造とは、透光性基板、太陽電池素子、裏面封止材、フレームおよび断熱材からなる構造をいう。
【００１３】
ここで透光性基板１としては、ガラスであり太陽電池素子２を形成する基板および太陽電池素子２の信頼性を向上させるカバーの一部を分担する機能を有している。
【００１４】
ここで太陽電池素子２とは、透光性基板１上に形成された酸化錫や酸化インジクム錫よりなる透明導電膜と、アモルフアスシリコンカーバイトとアモルフアスシリコンまたは薄膜多結晶シリコンによるヘテロ接合構造よりなる発電領域層、およびクロム、アルミニウム、銀などの一般的な金属材料よりなる金属電極からなる単層や積層構造からなるものである。
【００１５】
ここで裏面封止材３とは、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）の充填材とアルミニクム箔をサンドイッチしたテドラー等のバックシートからなる構造となっており、太陽電池素子２の耐侯性向上のために設けられるものである。
【００１６】
ここでフレーム４とは、太陽電池モジュールの構造強度を確保するために設けられるもので太陽電池素子２が形成され裏面封止されたガラスよりなる透光性基板１の外周に所定の太陽電池モジュールの荷重強度が確保されるよう設計された構造で取り付けられる。おもにアルミニウムよりなっている。
【００１７】
ここで断熱材６とは、太陽電池モジュールの使用時の温度上昇を図って設けられるもので、断熱材の厚みはモジュール本体の厚み以下、言いかえればモジュール裏面より断熱材がはみ出さない厚みとすることが組込みの容易さや信頼性確保から望ましい。この断熱材６の材料としては、断熱性、保温性、蓄熱性に優れ、しかも耐薬品性、耐候性、耐紫外線性および超低発煙性などに優れた発泡性メタクリル樹脂を用いることがもっとも望ましい。本断熱材を用いることにより、太陽電池モジュール組み込み時、耐侯性確保のためのカバー等の付加的な部材が必要無くなり、より構成部材の少ない環境に優しい太陽電池モジュールが実現出来る。また、組み込み方法が簡便化され経済的にも優れた太陽電池モジュールが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】断熱材を組み込んだ太陽電池モジュールの断面構造図
【符号の説明】
【００１９】
１    透光性基板
２    太陽電池素子
３    裏面封止材
４    フレーム
５    端子ボックス
６    断熱材
【図１】
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