(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板の裏面側に設けられた太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止する充填材と、前記充填材の裏面に設けられた背面カバーフィルムとを具備した太陽電池モジュールにおいて、
前記背面カバーフィルムは、少なくともポリエチレンテレフタレート系の支持フィルムおよび前記支持フィルムの充填材側の面に形成された非晶質ポリエステル系のヒートシール層を有する多層フィルムを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記背面カバーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート系の支持フィルムおよび非晶質ポリエステル系のヒートシール層を有する多層フィルムと、前記多層フィルムを構成する支持フィルムの背面に接着されたフッ素樹脂フィルムとの積層体からな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３】
前記多層フィルムの厚さが３０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の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】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に背面カバーフィルムの改良により耐環境性能が改善された太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールは屋根上など屋外の厳しい環境下で使用されるため、太陽電池セルの耐環境性能の向上が強く要求されている。従来より、太陽電池セルの耐環境性能を保持するために、太陽電池モジュールの構成部材が種々研究されている。
【０００３】
たとえば薄膜系太陽電池モジュールの簡単に説明する。薄膜系太陽電池モジュールは、表面カバーガラスの裏面に順次積層されたそれぞれ複数の短冊状の領域に分割された透明電極層、半導体光電変換層および裏面電極層からなる複数の太陽電池セルを電気的に直列に集積化した構造を有する。このように集積化された複数の太陽電池セルの背面は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる充填材によって封止され、さらにその上に積層された耐候性の背面カバーフィルムによって保護されている。
【０００４】
また、結晶系太陽電池モジュールは、表面カバーガラス上に小面積の単結晶半導体ウェハを用いて形成された太陽電池セルを２０〜３０枚配置して相互配線した構造を有する。この場合も、太陽電池セルの背面は、ＥＶＡなどの充填材によって封止され、さらに背面カバーフィルムによって保護されている。
【０００５】
従来、背面カバーフィルムの材料としては、フッ素樹脂のフィルム（たとえばデュポン製、商品名テドラー）、フッ素樹脂／アルミニウム（Ａｌ）／フッ素樹脂の積層体、またはフッ素樹脂／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／フッ素樹脂の積層体などが用いられていた。
【０００６】
しかし、フッ素樹脂フィルムのみでは耐湿性が不十分であり、充填材で封止されている出力取出線や裏面電極などの金属材料の腐食を招きやすい。また、フッ素樹脂／Ａｌ／フッ素樹脂の積層体、またはフッ素樹脂／ＰＥＴ／フッ素樹脂の積層体は、中間のＡｌまたはＰＥＴの存在により、フッ素樹脂フィルム単独よりは耐湿性に優れている。しかし、フッ素樹脂フィルムと充填材であるＥＶＡとの接着性は良好とはいえず、長期的には両者が剥離しやすく、剥離した部分からの水分の侵入によりやはり内部の金属材料の腐食を招いていた。このように従来の太陽電池モジュールでは、充填材と背面カバーフィルムとの接着性が良好ではなく、太陽電池モジュールの耐環境性能の点で大きな弱点になっていた。
【０００７】
さらに、フッ素樹脂／Ａｌ／フッ素樹脂の積層体を用いた場合、中間のＡｌ層が外部に露出すると、出力取出線などと接触して絶縁を維持できなくなるおそれがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、充填材との接着性が良好な背面カバーフィルムを用いることにより、耐環境性能に優れた太陽電池モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池モジュールは、透明基板と、前記透明基板の裏面側に設けられた太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止する充填材と、前記充填材の裏面に設けられた背面カバーフィルムとを具備した太陽電池モジュールにおいて、前記背面カバーフィルムは、少なくともポリエチレンテレフタレート系の支持フィルムおよび前記支持フィルムの充填材側の面に形成された非晶質ポリエステル系のヒートシール層を有する多層フィルムを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において、前記背面カバーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート系の支持フィルムおよび非晶質ポリエステル系のヒートシール層を有する多層フィルムと、前記前記多層フィルムを構成する支持フィルムの背面に接着されたフッ素樹脂フィルムとの積層体からなっていてもよい。
【００１１】
本発明において、前記多層フィルムの厚さは３０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照してより詳細に説明する。
【００１３】
図１に薄膜系太陽電池モジュールを断面で示す。図１において、表面カバーガラス１の裏面には、ＳｎＯ2等の透明導電酸化膜（ＴＣＯ）からなる透明電極層２、シリコン等からなる半導体光電変換層３、およびＡｇ等からなる裏面電極層４が順次積層されている。これらは、図１の紙面に直交する方向に延びる透明電極層２のスクライブ線２ａ、半導体光電変換層３のスクライブ線３ａ、および裏面電極層４のスクライブ線４ａによってそれぞれ複数の細長い短冊状の領域に分割されている。このように順次積層された、それぞれ短冊状の透明電極２、半導体光電変換層３および裏面電極４により１つの短冊状の太陽電池セル５が形成されている。任意の太陽電池セル５の透明電極２は半導体光電変換層３のスクライブ線３ａを介して隣り合う太陽電池セル５の裏面電極４に接続され、複数の太陽電池セル５が電気的に直列に集積化されている。
【００１４】
本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、透明電極層２としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＩＴＯ／ＳｎＯ2の積層体、またはＺｎＯ等が用いられる。半導体光電変換層３としては、非晶質シリコンａ−Ｓｉ、水素化非晶質シリコンａ−Ｓｉ：Ｈ、水素化非晶質シリコンカーバイドａ−ＳｉＣ：Ｈ、非晶質シリコンナイトライド等の他、シリコンと炭素、ゲルマニウム、錫等の他の元素との合金からなる非晶質（微結晶を含むこともある）シリコン系半導体を、ｐｉｎ型、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｐｎ型、ＭＩＳ型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショットキバリア型あるいはこれら組合せた型等に形成した半導体層が用いられる。この他、半導体光電変換層としては、ＣｄＳ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系等を用いることもできる。裏面電極層４としては、Ａｇ、Ａｌなどの金属、またはＺｎＯなどの金属酸化物とＡｇ、Ａｌなどの金属との複合膜等が用いられる。
【００１５】
このように集積化された複数の太陽電池セルの背面はエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる充填材６によって封止され、さらにその上に積層された耐候性の背面カバーフィルム７によって保護されている。これらの充填材６および背面カバーフィルム７は真空ラミネーターにより設けられる。充填材６としては、ＥＶＡのほかにも、シリコーン、ポリビニルブチラール等が用いられる。
【００１６】
図２に本発明において用いられる背面カバーフィルム７の一例を示す。図２の背面カバーフィルム７は、ＰＥＴ系の支持フィルム７１および非晶質ＰＥＴ系のヒートシール層７２を有する多層フィルムからなっている。ヒートシール層７２は、充填材６側に面して配置される。
【００１７】
図３に本発明において用いられる背面カバーフィルム７の他の例を示す。図３の背面カバーフィルム７は、図２と同様なＰＥＴ系の支持フィルム７１および非晶質ＰＥＴ系のヒートシール層７２を有する多層フィルムに対し、支持フィルム７１の背面にフッ素樹脂フィルム７３をウレタン接着剤などにより接着した積層体からなっている。
【００１８】
図２に示すような構造を有する多層フィルムとしては厚さ２０〜１００μｍのＰＥＴ系支持フィルムの一面に厚さ２〜１０μｍの非晶質ポリエステルを組み合わせたものが好適に用いられる。支持フィルムはテレフタル酸とエチレングリコールとを縮合させたポリエチレンテレフタレートからなることが好ましい。非晶質ポリエステル系からなるヒートシール層としては、種々のジカルボン酸とジオール成分との重縮合物であるもので、非晶質となるものを適宜選択することができる。また、この非晶質ポリエステルと結晶質ＰＥＴとの混合物であり、かつ非晶質となるものであってもかまわない。
【００１９】
上記非晶質ポリエステルにおけるジカルボン酸成分としては特に制限はないが、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、セバシン酸、ナフタレン１，４−ジカルボン酸などが挙げられる。同じくジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これらのジカルボン酸成分とジオール成分はそれぞれ１種以上の成分が選ばれる。ヒートシール層のガラス転移点は１００℃以下が好ましく、７５℃以下がさらに好ましい。これらの多層フィルムは１４０〜２００℃の温度範囲でヒートシールが可能である。
【００２０】
上記のような材料としては市販のデュポン社製のメリネックスＤ３８７、Ｄ３８９、Ｍ３４２などが挙げられる。
【００２１】
本発明に係る図３図示のＰＥＴ系の多層フィルム／フッ素樹脂からなる背面カバーフィルム、および従来のＰＥＴ系結晶性単層フィルム／フッ素樹脂の積層体、フッ素樹脂／Ａｌ／フッ素樹脂の積層体またはフッ素樹脂／ＰＥＴ／フッ素樹脂の積層体からなる背面カバーフィルムについて、充填材との接着性を調べるために以下のようにしてピール試験を行った。ＰＥＴ系の多層フィルムとしては、デュポン社製のメリネックスＤ３８７を用いた。ＰＥＴ系結晶性単層フィルムとしては、デュポン社製のメリネックスＭ５４２を用いた。フッ素樹脂としては、デュポン社製のテドラーを用いた。
【００２２】
まず、ガラス基板上にＥＶＡシートおよびメリネックスＤ３８７を、ヒートシール層がＥＶＡに重なるようにして順に重ね、真空ラミネーターを用いてラミネートした。比較のために、メリネックスＤ３８７の代わりに、テドラー／ＰＥＴ／テドラーの積層体またはテドラー／Ａｌ／テドラーの積層体を用い、上記と同様にラミネートした。いずれの試料でも、ラミネート後に、ガラス基板の周辺からはみ出したＥＶＡおよびカバーフィルムをカットした。
【００２３】
これらの試料から、カバーフィルムのみを９０°の方向に１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き剥がすピール試験を行い、その時の単位長さ当たりの力を測定してＥＶＡと各試料の界面における初期ピール強度を評価した。また、各試料を８５℃、相対湿度８５％の環境および−４０℃の環境に交互に１０サイクルにわたってさらす温湿度サイクルを加えた後、上記と同様のピール試験を行い、耐湿試験後のピール強度を評価した。これらの試験を結果を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】
0004459341.tif 000002
【００２５】
ＰＥＴ系結晶性単層フィルムは耐湿試験後にはほとんどピール強度が発現せず、耐環境性がないが、非晶質ポリエステル系のヒートシール層を設けることにより初期のピール強度が高くなるとともに、耐湿試験後にも十分な強度が得られ耐環境性に優れる。また、従来のフッ素系樹脂フィルムに比較しても初期、耐湿試験後のいずれのピール強度も高く、耐環境性に優れている。
【００２６】
なお、以上では薄膜系太陽電池モジュールについて説明したが、本発明に係る背面カバーフィルムは結晶系太陽電池モジュールにも適用できることはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、背面カバーフィルムとしてＰＥＴ系支持フィルムの表面に非晶質ＰＥＴ系のヒートシール層を有するものを用いることにより、充填材との接着性が良好になり、耐環境性能に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。
【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断面図。
【図２】本発明の太陽電池モジュールに用いられる背面カバーフィルムの一例を示す断面図。
【図３】本発明の太陽電池モジュールに用いられる背面カバーフィルムの他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１…表面カバーガラス
２…透明電極層
３…半導体光電変換層
４…裏面電極層
５…太陽電池セル
６…充填材
７…背面カバーフィルム
７１…支持フィルム
７２…ヒートシール層
７３…フッ素樹脂フィルム
【図１】
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【図２】
0004459341.tif 000004
【図３】
0004459341.tif 000005