(57)【要約】【課題】  変換効率の低下を防止しつつ、建築物の断熱性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  第１の基板１と第２の基板５との間に太陽電池セル３が封止材２および封止材４によって封止されている構造を含む太陽電池モジュールであって、太陽電池セル３よりも太陽電池モジュールの裏面側に太陽光の熱線の透過を抑止する熱線防止膜６が設置されている太陽電池モジュールである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板との間に太陽電池セルが封止材によって封止されている構造を含む太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルよりも前記太陽電池モジュールの裏面側に太陽光の熱線の透過を抑止する熱線防止膜が設置されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第２の基板よりもさらに裏面側に第３の基板が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第２の基板に前記熱線防止膜が設置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第３の基板に前記熱線防止膜が設置されていることを特徴とする、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第２の基板と前記第３の基板との間に気体層が含まれていることを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記気体層が窒素または希ガスからなることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記熱線防止膜が、酸化インジウム銀膜、酸化スズ膜、アルミニウム系金属膜、チタン系金属膜または熱線防止フィルムからなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記熱線防止フィルムは、ポリエステルフィルムの表面に金と銀とを含む膜を成膜したものであることを特徴とする、請求項７に記載の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し、特にビルなどの建築物のカーテンウォールやトップライトに用いられ、建築物内に太陽光を採り入れることができる採光型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全問題などから、クリーンなエネルギ源を利用した電力システムの開発が活発に行なわれている。なかでも、太陽光発電システムは維持簡便で、自動化および無人化が容易であり、可動部分がないため静かであるなどの利点を有している。最近では、住宅用太陽光発電システムの普及に伴い、従来は屋上や地上に設置されていた太陽電池モジュールが異なった用途に活用され始めている。その一例として、ビルなどの建築物のカーテンウォールやトップライトに用いられ、建築物内に太陽光を採り入れることができる採光型太陽電池モジュールがある。
【０００３】
従来の採光型太陽電池モジュールとしては、建築物内への太陽光の熱線の透過を抑止し建築物の断熱性を向上させて冷房負荷を軽減する観点から、採光型太陽電池モジュール中の太陽電池セルよりも受光面側に熱線防止膜が設置されているものが用いられている。しかしながら、この従来の採光型太陽電池モジュールにおいては、熱線防止膜が太陽光のうち特に長波長の光を遮断することによって変換効率（採光型太陽電池モジュールの出力／採光型太陽電池モジュールの受光面に入射した光の量）が低下してしまうことがあった。
【特許文献１】特開平５−３１００３５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、変換効率の低下を防止しつつ、建築物の断熱性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の基板と第２の基板との間に太陽電池セルが封止材によって封止されている構造を含む太陽電池モジュールであって、太陽電池セルよりも太陽電池モジュールの裏面側に太陽光の熱線の透過を抑止する熱線防止膜が設置されている太陽電池モジュールである。
【０００６】
ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、第２の基板よりもさらに裏面側に第３の基板が設置されていることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、第２の基板に熱線防止膜が設置されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、第３の基板に熱線防止膜が設置されていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、第２の基板と第３の基板との間に気体層が含まれていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、気体層が窒素または希ガスからなることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、熱線防止膜が、酸化インジウム銀膜、酸化スズ膜、アルミニウム系金属膜、チタン系金属膜または熱線防止フィルムからなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、熱線防止フィルムが、ポリエステルフィルムの表面に金と銀とを含む膜を成膜したものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変換効率の低下を防止しつつ、建築物の断熱性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、本明細書において、太陽電池モジュールに太陽光が入射する側を「受光面側」とし、太陽光が入射しない側を「裏面側」とする。
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールは、たとえば図１の模式的断面図に示すように、互いに向き合っている第１の基板１と第２の基板５との間に、太陽電池セル３が封止材２および封止材４によって封止されている構造を含む。
【００１６】
第１の基板１の材質としては、太陽電池モジュールとして機能するために太陽電池セル３まで太陽光を透過するものであれば特に限定されず、太陽光を透過する観点からは板ガラスを用いることが好ましく、さらに耐久性を向上させる観点からは板ガラスの強度を高めた強化ガラスを用いることが好ましい。また、第１の基板１は太陽光が透過するものであれば色付きであってもよく、寸法および形状などは太陽電池モジュールの使用用途によって自由に設定することができるため特に限定されない。また、第１の基板１は可撓性を有していてもよい。
【００１７】
封止材２の材質としては、太陽電池セル３を封止することができ太陽光を透過するものであれば特に限定されず、特に太陽電池セル３および太陽電池モジュールの劣化を促進しない材質であることが好ましい。なかでも、封止材２の材質としては、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることが好ましい。
【００１８】
太陽電池セル３としては、太陽電池として機能するものであれば特に限定されず、従来から公知のシリコン系や化合物半導体系などの材質の太陽電池セルを用いることができる。また、太陽電池セル３の結晶形態も単結晶系、多結晶系、アモルファス系または薄膜系などいずれの形態をとっていてもよい。
【００１９】
封止材４は、太陽電池セル３の裏面側に設置されるため、ほとんど変換効率に寄与しない。そのため、太陽電池モジュールの使用用途によって、封止材４の材質および形状などは自由に設定することができる。しかしながら、本発明の太陽電池モジュールの裏面側にある建物内に太陽光を採り入れるという観点からは太陽光を透過する材質を用いることが好ましく、なかでもＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることが好ましい。
【００２０】
第２の基板５も封止材４と同様に太陽電池セル３の裏面側に設置されるため、ほとんど変換効率に寄与しない。そのため、第２の基板５の材質および形状なども太陽電池モジュールの使用用途によって自由に設定することができるが、建築物内に太陽光を採り入れるという観点からは太陽光を透過する板ガラスを用いることが好ましく、さらに耐久性を向上させる観点からは強化ガラスを用いることがより好ましい。また、第２の基板５も第１の基板１と同様に色付きであってもよく、可撓性を有していてもよい。
【００２１】
図２に、本発明の太陽電池モジュールの好ましい一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池モジュールにおいては、図１に示す第２の基板５の裏面側の面に熱線防止膜６が設置されている。ここで、熱線防止膜６としては、太陽光の熱線（０．７６μｍ〜１ｍｍの波長の電磁波）の吸収および／または反射により太陽光の熱線の透過を抑止する膜であれば特に限定されない。
【００２２】
熱線防止膜６としては、たとえば酸化インジウム銀膜（インジウムと銀および酸素の化合物）を用いることができる。熱線防止膜６として酸化インジウム銀膜を用いた場合には、太陽光の熱線の透過を有効に抑止し、建築物の断熱性をより向上させることができる。熱線防止膜６としての酸化インジウム銀膜は、たとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みで形成される。また、熱線防止膜６としては、酸化スズ膜を用いることもできる。熱線防止膜６として酸化スズ膜を用いた場合には、太陽光の熱線の透過を有効に抑止し、建築物の断熱性をより向上させることができる。熱線防止膜６としての酸化スズ膜は、たとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みで形成される。熱線防止膜６としての酸化インジウム銀膜または酸化スズ膜は、たとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法により成膜される。
【００２３】
また、熱線防止膜６としては、アルミニウム系金属膜を用いることができる。アルミニウム系金属膜とはアルミニウムを含む膜のことであり、たとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みのアルミニウム薄膜またはたとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みの酸化アルミニウム膜などがある。熱線防止膜６としてアルミニウム系金属膜を用いた場合には、上記と同様に太陽光の熱線の透過を有効に抑止し、建築物の断熱性をより向上させることができる。また、熱線防止膜６としては、チタン系金属膜を用いることができる。チタン系金属膜とはチタンを含む膜のことであり、たとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みのチタン薄膜またはたとえば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みの酸化チタン膜などがある。熱線防止膜６としてチタン系金属膜を用いた場合にも、上記と同様に太陽光の熱線の透過を有効に抑止し、建築物の断熱性をより向上させることができる。熱線防止膜６としてのアルミニウム系金属膜またはチタン系金属膜はたとえば第２の基板５の面上にたとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法によりコーティングすることによって形成される。
【００２４】
また、熱線防止膜６としては、熱線防止フィルムを用いることができる。熱線防止フィルムとはたとえばポリエステルフィルムなどのフィルム素材に金属を含む膜を形成して太陽光の熱線の透過を抑止する機能を付加したフィルムのことであり、たとえばポリエステルフィルムの表面に金と銀とを含む膜を成膜したものなどがある。熱線防止膜６として熱線防止フィルムを用いた場合には、安価に成膜することが可能であり、太陽光の熱線の透過を有効に抑止し、建築物の断熱性をより向上させることができる。特に、ポリエステルフィルムに金と銀とを含む膜を成膜した熱線防止フィルムを用いた場合には、低い成膜温度にて成膜が可能であるためポリエステルフィルムへの成膜が容易になる。熱線防止膜６としての熱線防止フィルムはたとえば第２の基板５の面上に接着剤などを用いて貼り付けられる。熱線防止フィルムの厚みはたとえば１０００ｎｍ〜５０００００ｎｍである。
【００２５】
図３の模式的断面図に、図２に示す太陽電池モジュールの好ましい製造工程の好ましい一例を示す。まず、図３（Ａ）に示すように、強化ガラスからなる第１の基板１を用意する。次に、図３（Ｂ）に示すように、第１の基板１上にＥＶＡからなる封止材２を３ｍｍ〜１５ｍｍの厚さで設置する。そして、図３（Ｃ）に示すように、互いに配線されている複数の太陽電池セル３が封止材２上に設置される。続いて、図３（Ｄ）に示すように、ＥＶＡからなる封止材４を封止材２および太陽電池セル３上に３ｍｍ〜１５ｍｍの厚さで設置する。次いで、図３（Ｅ）に示すように、熱線防止膜６が片面に形成された強化ガラスからなる第２の基板５を熱線防止膜６が太陽電池モジュールの裏面側を向くようにして封止材４上に設置する。最後に、この太陽電池モジュール内の気体を抜くように真空引きを行ないながら太陽電池モジュールを２０℃〜１７０℃の温度に加熱して第１の基板１と第２の基板５に圧力をかけて封止材２と封止材４とを仮圧着させた後、仮圧着時の温度よりも高い温度（１２０℃〜２００℃）でＥＶＡを架橋させることにより太陽電池モジュールが完成する。
【００２６】
ここで、本発明においては、図４の模式的断面図に示すように、太陽電池モジュールの周囲に枠体１６が嵌め込まれてもよい。枠体１６はたとえばアルミニウムなどからなる。また、本発明においては、図５の模式的断面図に示すように、第２の基板５の受光面側の面に熱線防止膜６を設置することもできる。
【００２７】
また、上記において、ＥＶＡからなる封止材２の厚みが３ｍｍ未満である場合には厚みが薄すぎて太陽電池セル３に割れが生じやすくなる傾向にあり、１５ｍｍよりも厚い場合には効率的に太陽電池モジュールを製造できない傾向にある。また、ＥＶＡからなる封止材４の厚みが３ｍｍ未満である場合には厚みが薄すぎて封止材２と封止材４の仮圧着時に太陽電池セル３に割れが生じやすくなる傾向にあり、１５ｍｍよりも厚い場合には効率的に太陽電池モジュールを製造できない傾向にある。
【００２８】
このような本発明の太陽電池モジュールにおいては、従来の太陽電池モジュールとは異なり、熱線防止膜６が太陽電池セル３よりも裏面側に設置されていることから、熱線防止膜６が太陽電池セル３に入射する太陽光を遮断することがなく、また太陽電池モジュールの裏面側にある建築物内に入射する太陽光の熱線のみが透過を抑止される。それゆえ、本発明の太陽電池モジュールにおいては、変換効率の低下を防止しつつ、太陽電池モジュールの裏面側にある建築物の断熱性を向上させることができるのである。
【００２９】
図６に本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池モジュールにおいては、熱線防止膜６の裏面側の面の周縁全体を取り囲むようにして支持体１５が形成されており、支持体１５上には第３の基板１８が形成されている。このような太陽電池モジュールにおいては、熱線防止膜６が太陽電池モジュールの内部に設置されていることから、上記の変換効率の低下の防止や建築物の断熱性の向上などの効果の他に、熱線防止膜６の劣化や傷つきをより低減できる効果も得られる。
【００３０】
ここで、支持体１５としては、たとえば硬化性樹脂などが用いられる。ここで、硬化性樹脂としてはたとえば熱によって硬化する尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂またはウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。また、第３の基板１８としては建物内に太陽光を採り入れるという観点からは太陽光を透過する板ガラスを用いることが好ましく、さらに耐久性を向上させる観点からは強化ガラスを用いることがより好ましい。また、第３の基板１８は色付きであってもよく、可撓性を有していてもよい。
【００３１】
このような図６に示す太陽電池モジュールは、図２に示す太陽電池モジュールの熱線防止膜６の裏面側の面の周縁全体を取り囲むようにして硬化性樹脂からなる支持体１５を塗布し、第３の基板１８をこの支持体１５に圧着させた後に支持体１５を硬化させることによって形成される。
【００３２】
また、その後に、図７の模式的断面図に示すように、太陽電池モジュールの周囲に枠体１６が嵌め込まれてもよい。この場合には、支持体１５としてたとえば金属などを熱線防止膜６の上に設置し、その金属上に第３の基板１８を設置して、図６に示す太陽電池モジュールの周囲に枠体１６を嵌め込むことによって支持体１５および第３の基板１８を固定することもできる。
【００３３】
また、上記の第３の基板１８の設置を所定の気体雰囲気下で行なった場合には、第２の基板５と第３の基板１８との間の支持体１５の内側の空間に気体層１９が形成される。このように気体層１９が形成された場合には、気体層１９において太陽光の熱線が吸収されることから、熱線防止膜６と気体層１９との相乗効果によって、より一層の建築物の断熱性の向上を図ることができる。ここで、気体層１９を構成する気体としては、空気などの太陽電池モジュールまたは建築物に悪影響を与えない気体であることが好ましいが、化学反応による熱線防止膜６、支持体１５および第３の透明基板１８の劣化を有効に防止する観点からは窒素またはアルゴンなどの希ガスであることがより好ましい。
【００３４】
図８に本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池モジュールにおいては、第２の基板５に熱線防止膜６が形成されておらず、第３の基板１８の裏面側の面に熱線防止膜６が形成されていることに特徴がある。この太陽電池モジュールにおいては、熱線防止膜６と太陽電池セル３とが離れて設置されていることから、熱線防止膜６が太陽電池セル３を封止材２および封止材４によって封止する際の加熱による熱の影響を受けにくい。そのため、この場合には、熱線防止膜６としてたとえばポリエステルフィルムなどの熱に弱い材質を含む膜を用いることができる。また、この太陽電池モジュールは、第２の基板５の裏面側の面上に支持体１５を設置し、この支持体１５上に、熱線防止膜６が設置された第３の基板１８を熱線防止膜６が裏面側を向くようにして設置した後に枠体１６を嵌め込むことによって形成される。また、図９の模式的断面図に示すように、熱線防止膜６が設置された第３の基板１８を熱線防止膜６が受光面側を向くようにして設置してもよいことは言うまでもない。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
本発明の一実施例として、図４に示す採光型太陽電池モジュールについて説明する。この採光型太陽電池モジュールにおいては、裏面側にある第２の基板５としての強化ガラスの裏面側の面に熱線防止膜６が形成されていることに特徴がある。
【００３６】
まず、幅１９００ｍｍ×長さ８５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの第１の基板１としての強化ガラス上に封止材２としての厚さ１０ｍｍのＥＶＡを設置した。次に、封止材２上に幅１２５ｍｍ×長さ１２５ｍｍの単結晶シリコンからなる複数の太陽電池セル３を設置した。ここで、太陽電池セル３は、太陽電池セル３の間の隙間から太陽光を採光するために縦横に３０ｍｍの間隔をあけて配置されており、これらの太陽電池セル３は互いに配線されている。
【００３７】
次いで、封止材２および太陽電池セル３上に封止材４としての厚さ１０ｍｍのＥＶＡを設置した。そして、片面に熱線防止膜６としての厚さ１００ｎｍの酸化チタン膜がコーティングされている幅１９００ｍｍ×長さ８５０ｍｍ×厚さ６ｍｍの第２の基板５としての強化ガラスを熱線防止膜６がある側を裏面側にして封止材４上に設置した。
【００３８】
そして、採光型太陽電池モジュール内の気体を抜くように真空に引きながら、封止材２および封止材４を９０℃に加熱し第１の基板１と第３の基板５に圧力をかけて仮圧着させた後に１６０℃に加熱して硬化させた。最後に、アルミニウムからなる枠体１６を嵌め込むことによって図４に示す採光型太陽電池モジュールが完成した。
【００３９】
（実施例２）
本発明の一実施例として、図７に示す採光型太陽電池モジュールについて説明する。この採光型太陽電池モジュールにおいては、さらに熱線防止膜６上に気体層１９を介して第３の基板１８としての強化ガラスが形成されていることに特徴がある。
【００４０】
この採光型太陽電池モジュールの製造工程は、封止材２と封止材４を仮圧着させた後に加熱して硬化させるまでは実施例１と同様である。そして、熱線防止膜６の裏面側の面の周縁全体を取り囲むようにして支持体１５としてのエポキシ樹脂を塗布し、アルゴン雰囲気下において、片面に熱線防止膜６として厚さ１００ｎｍの酸化チタン膜がコーティングされている幅１９００ｍｍ×長さ８５０ｍｍ×厚さ６ｍｍの第３の基板１８としての強化ガラスを熱線防止膜６がある側を裏面側にして支持体１５上に設置した。その後、第３の基板１８を支持体１５に圧着させた後に支持体１５を１２０℃に加熱して支持体１５を硬化させた。このとき、第２の基板５と第３の基板１８との間の気体層１９はアルゴンから構成されていた。最後に、アルミニウムからなる枠体１６を嵌め込むことによって図７に示す採光型太陽電池モジュールが完成した。
【００４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ビルなどの建築物のカーテンウォールやトップライトに用いられて建築物内に太陽光を採り入れることができる採光型太陽電池モジュールに好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の太陽電池モジュールに含まれる構造の模式的な断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの好ましい一例の模式的な断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの好ましい製造工程の好ましい一例を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図７】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図８】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図９】本発明の太陽電池モジュールの好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  第１の基板、２，４  封止材、３  太陽電池セル、５  第２の基板、６  熱線防止膜、１５  支持体、１６  枠体、１８  第３の基板、１９  気体層。
【図１】
2005259952.tif 000003
【図２】
2005259952.tif 000004
【図３】
2005259952.tif 000005
【図４】
2005259952.tif 000006
【図５】
2005259952.tif 000007
【図６】
2005259952.tif 000008
【図７】
2005259952.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005259952.tif 000011