(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間にわたって、所定の性能を発揮し、安定して用いることができ、軽量で機械的強度が高く、かつコストを低くできる太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１０は、太陽電池サブモジュール１２の表面側に第１の接着充填層２０を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュール１２の裏面側に第２の接着充填層１４を介して裏面保護層が設けられたものである。表面保護層は厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されている。太陽電池サブモジュールは金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板にＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものである。第１の接着充填層２０はアイオノマー樹脂を含むものであり、さらに裏面保護層側に金網状支持体が設けられている。また、太陽電池モジュールの曲げ応力が１００ＭＰａ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールであって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、
前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、
前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、
さらに、前記裏面保護層側に金網状支持体が設けられており、
前記太陽電池モジュールの曲げ応力が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記表面保護層を構成するガラスは、青板ガラスまたは白板ガラスである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
周縁部に設けられた枠部材を有し、前記枠部材は、内側に設けられるシール材と外側に設けられる外枠材とを備え、前記シール材は、ブチルゴムまたはシリコーン樹脂からなるものであり、外枠材はアルミフレームまたは金属箔テープで構成されるものである請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記金網状支持体は、金網または金網状シートであり、前記金網状支持体は、ステンレス線、亜鉛メッキ線、真鍮線、アルミニウム線、またはアルミニウム合金線で構成されるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記金網状支持体の金網は、平織網、溶接網、クリンプ網、亀甲金網、菱形金網である請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記金網状支持体は、前記裏面保護層の表面に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記金網状支持体は、前記裏面保護層を覆うようにして前記枠部材に設けられている請求項３〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記第２の接着充填層は、エチレンビニルアセテート樹脂またはアイオノマー樹脂を含むものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、
前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、
前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、
前記太陽電池サブモジュールの表面側に、前記第１の接着充填層および前記表面保護層を積層して配置するとともに、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層および前記裏面保護層を積層して配置する工程と、
前記複数層、積層して配置された状態で真空ラミネートする工程と、
前記真空ラミネート工程の後、前記裏面保護層上に金網状支持体を配置し、外枠材の内側にシール材が設けられた枠部材を前記真空ラミネートしたものの周縁部に設ける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。
【請求項１０】
太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、
前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、
前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、
前記太陽電池サブモジュールの表面側に、前記第１の接着充填層および前記表面保護層を積層して配置するとともに、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層および前記裏面保護層を積層して配置する工程と、
前記複数層、積層して配置された状態で真空ラミネートする工程と、
前記真空ラミネート工程の後、外枠材の内側にシール材が設けられた枠部材を前記真空ラミネートしたものの周縁部に設ける工程と、
前記裏面保護層を覆うようにして前記枠部材に前記金網状支持体を設ける工程と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。
【請求項１１】
前記第２の接着充填層は、エチレンビニルアセテート樹脂またはアイオノマー樹脂を含むものである請求項９または１０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、光電変換層にＣＩＧＳを用いた薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関し、特に、表面保護層を薄いガラスとし、裏面保護層上に金網状支持体を配置して軽量で機械的強度が高く、かつ低コストな薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光吸収により電流を発生する半導体の光吸収層を下部電極（裏面電極）と上部電極（透明電極）とで挟んだ積層構造の太陽電池セルを多数直列に接続して半導体回路を構成し、これを基板の上に形成したものである。このような構成を有する太陽電池は、クリーンなエネルギーとして注目されている。そのため、太陽電池の研究が盛んに行われるようになり、種々の観点から改良が試みられている。
【０００３】
一例として、太陽電池セルは、水分に弱く、水分が進入すると、変換効率等の特性が劣化してしまう。特に、Ｉｂ族、ＩＩＩｂ族、ＶＩｂ元素からなるカルコパイライト構造を有するＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）や、ＣＩＳに、さらにＧａを固溶させたＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）等を、光吸収層として用いるカルコパイライト型の太陽電池セルは、透明電極としてＺｎＯ膜等が用いられるため、水分の進入によって透明電極が変質してしまう。これにより、透明電極の抵抗値が上昇し、変換効率が大幅に低下してしまう。
しかしながら、周知のように、太陽電池は、屋外に設置された架台、屋根または屋上など、屋外に設置される場合が多い。そのため、太陽電池モジュールの防水性を向上するための種々の提案がなされている（特許文献１〜５等）。
【０００４】
特許文献１には、ガラス基板上に、アルカリバリア層、金属裏面電極層、光吸収層、バッファ層、窓層の順に積層された複数のＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイス部が導電パターンにより電気的に接続されたＣＩＳ系薄膜太陽電池サーキット（又はサブモジュール）に、加熱して重合反応を起こさせて架橋したエチレンビニルアセテート（以下、ＥＶＡという）樹脂フィルム（又はシート）を接着剤として、白板半強化ガラス等からなるカバーガラスを貼着した構造からなるＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、太陽電池素子と上部透明保護材及び下部基板保護材とを封止して太陽電池モジュールを形成させる封止材料が記載されている。
この封止材料として用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーは、不飽和カルボン酸含量が４重量%以上、好ましくは５〜２０重量％で、ＤＳＣによる融点が８５℃以上、好ましくは９０〜１１０℃のものである。
また、特許文献２には、太陽電池素子として、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、ガリウム−砒素、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルルなどのＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体系等の各種太陽電池素子を用いることができることが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、雹等の衝撃荷重応力を吸収し、耐久性保持するため、太陽電池パネルの裏面側に太陽電池パネルを回転自在に支持する断面が略山形とされた弾性体を有する支持桟が備えられている太陽電池モジュールが記載されている。また、特許文献３の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの端部を把持する把持部に、この太陽電池パネルの端部を回転可能に支持する回転支持部材、または太陽電池パネルの端部を略上下方向に移動可能に支持するとともに移動量を吸収する弾力支持部材を備えている。
【０００７】
特許文献４は、金属からなる基板上に光変換部材としての半導体層を有する光起電力素子と金属からなる裏面材との間にかかる交流成分の影響を減少させ、交流成分からダメージを受けない太陽電池モジュールを提供するものである。
特許文献４においては、金属からなる基板上に光変換部材としての半導体層を少なくとも一層有する光起電力素子と、金属からなる裏面材と、裏面材と光起電力素子との間に配される封止材とを有する太陽電池モジュールにおいて、裏面材が複数の開口部を有する。
また、特許文献４では、裏面材の開口率を１０％以上とすることにより、キャパシタンスを十分小さくすることができ、起電圧特性に関しより信頼性の高いものとなる。
特許文献４において、裏面材は、太陽電池モジュールの機械的強度を増すために、あるいは、温度変化による歪、ソリを防止するためのものである。裏面材の材質としては、長期間の屋外使用に耐え得る十分な耐腐食性と剛性を持った材料が望ましいことが記載されている。例えば、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、ガルバナイズド鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）が好ましく、これらの中でも溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板（溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板）、ガルバナイズド鋼板（溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板）、ステンレス鋼板がより好ましいことが記載されている。
【０００８】
特許文献５は、太陽電池モジュールの所定の位置に所定の形状や間隔に透光部が形成でき、しかも自重が軽減されて装着する構築物のコスト低減が図れ、あるいは電位の影響を防止して太陽電池モジュールの発電効率を確保可能とすることを目的とするものである。
特許文献５には、透光性のガラス板を設け、透光性の封止材料に内包させた太陽電池セルをその太陽光を受ける側をガラス板に向け、かつガラス板に透光部を残して接合させ、さらに少なくとも封止材料を透光性フィルムで覆った透光部を有するシースルー型の太陽電池モジュールが記載されている。この透光性フィルムの裏面側を覆うように、透光性を備えた不燃性のバックカバーが設けられている。このバックカバーは、例えば、パンチングメタル、金網やガラス繊維糸による織布からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１２３７２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６１１４号公報
【特許文献３】特開２００４―１６５５５６号公報
【特許文献４】特開２００１−０８５７０８号公報
【特許文献５】特開２００１−３５８３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、特許文献１は、表面保護層として、最も一般的な白板強化ガラスを設けることにより、衝撃強度、防水性を保持している。しかしながら、一般的に使われている厚さが３．２ｍｍの強化ガラスでは、その重量は７．５ｋｇ／ｍ２となる。このため、特許文献１において、軽量化することが難しい。
また、特許文献２においては、アイオノマー樹脂封止材料を用いるものの、軽量化及び高強度の両方を同時に実現できるものではない。
【００１１】
特許文献３の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの周縁部を回転支持部材を備えた構造になっており、太陽電池パネルの周縁部が固定されていないため、防水性等の信頼性に欠ける。
また、特許文献４は、交流成分からダメージを受けない太陽電池モジュールを提供することを目的としており、軽量化及び高強度の両方を同時に実現できるものではない。
なお、特許文献５においては、バックカバーとして透光性をもつようにパンチングメタル、金網、ガラス繊維を設けているが、太陽電池モジュールの変換効率が大幅に低下してしまう可能性がある。
【００１２】
ここで、２０〜３０年の長期信頼性を有する太陽電池モジュールに必要とされる特性としては、太陽電池自体の変換効率が高いことは勿論であるが、耐候性、耐熱性、難燃性、耐水性、耐湿性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れていることである。また、太陽電池モジュール、パネル自体の低価格化とともに設置するための工事費の低減も必要である。従来の強化ガラスを表面保護層に使った重量の重い太陽電池パネル、太陽電池モジュールでは、一般住宅やスレート屋根等に固定するためには補強工事等のコストもかかり、全体コストを低減するためには軽量化され、性能の優れた太陽電池モジュールの実現が望まれている。
【００１３】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、長期間にわたって、所定の性能を発揮し、安定して用いることができ、軽量で機械的強度が高く、かつコストを低くできる太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールであって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、さらに、前記裏面保護層側に金網状支持体が設けられており、前記太陽電池モジュールの曲げ応力が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。
前記第２の接着充填層は、エチレンビニルアセテート樹脂またはアイオノマー樹脂を含むものであることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記表面保護層を構成するガラスは、青板ガラスまたは白板ガラスであることが好ましい。
また、周縁部に設けられた枠部材を有し、前記枠部材は、内側に設けられるシール材と外側に設けられる外枠材とを備え、前記シール材は、ブチルゴムまたはシリコーン樹脂からなるものであり、外枠材はアルミフレームまたは金属箔テープで構成されるものであることが好ましい。
【００１６】
また、前記金網状支持体は、例えば、金網または金網状シートであり、前記金網状支持体は、ステンレス線、亜鉛メッキ線、真鍮線、アルミニウム線、またはアルミニウム合金線で構成される。
さらに、前記金網状支持体の金網は、例えば、平織網、溶接網、クリンプ網、亀甲金網、菱形金網である。
さらにまた、前記金網状支持体は、前記裏面保護層の表面に設けられていることが好ましい。
また、前記金網状支持体は、前記裏面保護層を覆うようにして前記枠部材に設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、
前記太陽電池サブモジュールの表面側に、前記第１の接着充填層および前記表面保護層を積層して配置するとともに、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層および前記裏面保護層を積層して配置する工程と、前記複数層、積層して配置された状態で真空ラミネートする工程と、前記真空ラミネート工程の後、前記裏面保護層上に金網状支持体を配置し、外枠材の内側にシール材が設けられた枠部材を前記真空ラミネートしたものの周縁部に設ける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を提供するものである。
前記第２の接着充填層は、エチレンビニルアセテート樹脂またはアイオノマー樹脂を含むものであることが好ましい。
【００１８】
本発明の第３の態様は、太陽電池サブモジュールの表面側に第１の接着充填層を介して表面保護層が設けられ、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層を介して裏面保護層が設けられた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１の接着充填層は、アイオノマー樹脂を含むものであり、前記表面保護層は、厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスで構成されており、前記太陽電池サブモジュールは、金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板に、ＣＩＧＳ膜で構成された光吸収層が形成されたものであり、
前記太陽電池サブモジュールの表面側に、前記第１の接着充填層および前記表面保護層を積層して配置するとともに、前記太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層および前記裏面保護層を積層して配置する工程と、前記複数層、積層して配置された状態で真空ラミネートする工程と、前記真空ラミネート工程の後、外枠材の内側にシール材が設けられた枠部材を前記真空ラミネートしたものの周縁部に設ける工程と、前記裏面保護層を覆うようにして前記枠部材に前記金網状支持体を設ける工程と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を提供するものである。
前記第２の接着充填層は、エチレンビニルアセテート樹脂またはアイオノマー樹脂を含むものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、耐風圧性、耐降雹性等の機械的強度、衝撃強度を白板強化ガラス並みかそれ以上にできる。また、表面保護層の重量を白板強化ガラス（３．２ｍｍ厚）の２５〜４７％まで軽量化することが可能となり、さらに裏面保護層下に金網または金網状シート等の金網状支持体を設けることで太陽電池モジュールの重量を強化ガラスを用いたものに対して、４０〜６０％の重量とすることができ、太陽電池モジュールの大幅な軽量化が実現できる。
また、太陽電池サブモジュールにガラス基板を用いることなく、陽極酸化膜が形成された金属シート基板を用い、ロールツーロール製造方式で、この金属シート基板上に光吸収層としてＣＩＧＳ膜を形成するため、軽量、かつ低コストな太陽電池モジュールを実現できる。
【００２０】
ここで、水分、水蒸気が太陽電池モジュールの端面（周縁部）から拡散してきて性能劣化、配線腐食等の不良を発生させるが、本発明によれば、端面（周縁部）に対しては、枠部材のシール材により確実に抑制することができる。また、仮に、裏面から水分が浸入しても、太陽電池セル等の透明電極に達することを防止できる。
このように本発明によれば、太陽電池モジュールへの水分の浸入を防止でき、長期間にわたって、安定した性能を発揮し、安定して用いることができる軽量、かつ機械的強度が高く、しかもコストが低い太陽電池モジュールを実現できる。
なお、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、上述の優れた特性を有する太陽電池モジュールを、好適に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの真空ラミネート前の各部材の配置状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる金網状支持体を示す模式図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、金網状支持体の他の例を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの一例を示す模式的断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの真空ラミネート前の各部材の配置状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【図５】太陽電池モジュールの表面保護層が青板ガラスの場合の降伏時の変位を説明するための模式図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの真空ラミネート前の各部材の配置状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０においては、太陽電池サブモジュール１２の表面１２ａに、太陽電池サブモジュール１２を覆うようにして第１の接着充填層２０が設けられている。この第１の接着充填層２０上に表面保護層２２が設けられている。このように、第１の接着充填層２０を介して表面保護層２２が設けられている。
また、太陽電池サブモジュール１２の裏面１２ｂに、太陽電池サブモジュール１２を覆うようにして第２の接着充填層１４が設けられている。この第２の接着充填層１４下にバックシート（裏面保護層）１６が設けられている。このように、第２の接着充填層１４を介してバックシート（裏面保護層）１６が設けられている。
さらに、バックシート（裏面保護層）１６の表面１６ｂに金網状支持体１８が設けられている。
太陽電池モジュール１０においては、第２の接着充填層１４、バックシート１６、金網状支持体１８、第１の接着充填層２０および表面保護層２２を積層してなる太陽電池積層体３０の周縁部βに、枠部材２４が設けられている。
【００２４】
第１の接着充填層２０は、太陽電池サブモジュール１２を封止するとともに、表面保護層２２を接着するためのものである。この第１の接着充填層２０は、アイオノマー樹脂を含むものである。このアイオノマー樹脂は、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体との混合物である。アイオノマー樹脂として、具体的には三井・デユポンポリケミカル社の製品名ハイミラン（登録商標）−ＥＳを好適に用いることができる。
また、第１の接着層２０の厚さは、例えば、１００〜１５００μｍであり、望ましくは４００〜１０００μｍである。
【００２５】
表面保護層２２は、太陽電池モジュール１０を屋外に設置した場合、雨、雹、あられ、雪、石等がぶつかることがあるが、これらによって外部から加わる外力、衝撃等から太陽電池サブモジュール１２を保護するものであり、耐風圧性、耐降雹性等の機械的強度、衝撃強度が高いものが用いられる。
これ以外にも、表面保護層２２は、透明性、耐候性、耐熱性、難燃性、耐水性、耐湿性、耐薬品性その他の諸特性に優れていることが必要である。
さらには、表面保護層２２は、汚れ等から太陽電池モジュール１０を保護するとともに、汚れ等による太陽電池サブモジュール１２への入射光量の低下を抑制するものである。
【００２６】
表面保護層２２はガラスで構成される。ガラスとしては、例えば、低コストの青板ガラス（フロートガラス、ソーダライムガラス）または白板ガラスが用いられ、厚さは０．６〜２．０ｍｍであり、厚さとしては１．０〜１．５ｍｍが好適である。
表面保護層２２の厚さ（ガラスの厚さ）が０．６ｍｍ未満では、外部から加わる外力、衝撃等から太陽電池サブモジュール１２を十分に保護することができない。一方、表面保護層２２の厚さが２．０ｍｍを超えると、軽量化の効果が得られない。
なお、白板ガラスの方が青板ガラスよりも透過率が１〜２％高く、白板ガラスの方が太陽電池モジュールへの入射光量を多くすることができる。
【００２７】
第２の接着充填層１４は、第１の接着充填層２０とともに太陽電池サブモジュール１２を封止するものである。また、この第２の接着充填層１４は、バックシート１６を接着するためのものである。第２の接着充填層１４は、第１の接着充填層２０と同じく、例えば、アイオノマー樹脂を含むものである。このアイオノマー樹脂は、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体との混合物である。アイオノマー樹脂として、具体的には三井・デユポンポリケミカル社の製品名ハイミラン（登録商標）−ＥＳを好適に用いることができる。
また、第２の接着層１４の厚さは、第１の接着充填層２０と同じく、例えば、１００〜１５００μｍであり、望ましくは４００〜１０００μｍである。
【００２８】
本実施形態において、バックシート（裏面保護層）１６と太陽電池サブモジュール１２間の第２の接着充填層１４に関して、太陽電池モジュール１０全体の機械的強度としての曲げ剛性率を上げるにはアイオノマー樹脂を用いることが望ましい。しかしながら、第１の接着充填層２０にアイオノマー樹脂を用い、太陽電池サブモジュール１２に金属基板を使用する等によりモジュール積層体の機械的強度が満たされている場合、すなわち、曲げ応力が１００ＭＰａ以上である場合には、第２の接着充填層１４に、通常のＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂を用いることもできる。
【００２９】
バックシート１６は、太陽電池モジュール１０（太陽電池サブモジュール１２）を裏側から保護するものである。
バックシート１６には、例えば、表面保護層２２と同様に青板ガラスまたは白板ガラスを用いることができ、厚さについても表面保護層２２と同様である。
なお、バックシート１６には、樹脂フィルムを用いることもでき、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）等の樹脂フィルムでアルミニウム箔を挟んだ構造のものを用いることができる。この樹脂フィルムの構成は、特に限定されるものではない。
【００３０】
金網状支持体１８は、太陽電池モジュール１０を軽量化しつつ、その強度を所定の強度に保持するためのものである。この金網状支持体１８は、金網または金網状シートからなるものである。
本実施形態の太陽電池モジュール１０では、金網状支持体１８は、例えば、図２（ａ）に示すように、井形状の網で構成される。金網状支持体１８は、これに限定されるものではない。例えば、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す金網１８ｂ〜１８ｄに示す丸型金網、菱形金網、亀甲型金網を用いることもできる。また、これら以外のものであってもよい。
また、金網状支持体１８は、平織網、溶接網、クリンプ網等の各種の網の織り方、製法、種類の金網を用いることができる。金網状支持体１８は、素材として、ステンレス線、亜鉛メッキ線、真鍮線、銅線、丹銅線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、チタン線、ニッケル線、ニクロム線、ハステロイ線、インコネル線等を用いることができる。金網状支持体１８において、線径は、例えば、０．１〜５．０ｍｍであり、０．５〜２ｍｍが好適である。また、ピッチまたは開き目は、例えば、５〜２００ｍｍであり、１０〜１００ｍｍが好適である。なお、金網状支持体１８において、網の形状及び製法、種類はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
また、金網状支持体１８は、網以外にも、パンチングメタル、エキスパンドメタルを用いることができる。この場合、例えば、上述の網と同じ形状及び素材を用いて形成されたものを用いることができる。
【００３２】
枠部材２４は、太陽電池モジュール１０の機械耐性を向上させるとともに、周縁部βからの水分拡散耐性および耐湿性を向上させるためのものである。枠部材２４は、周縁シール材２６および溝部（凹部）を有する外枠材２８とからなり、内側に周縁シール材２６が設けられ、外側に外枠材２８が設けられる。
【００３３】
周縁シール材２６は、例えば、熱可塑性を示すブチルゴム、ポリイソプレン、イソプレン、ポリオレフィン等が用いられる。これ以外に、周縁シール材２６として、シリコーンシール材を用いることもできる。
外枠材２８は、箔状のもので構成しても、フレーム状のもので構成してもよい。外枠材２８は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金を用いて形成することができる。更に耐蝕性保持のためアルマイト処理をした枠材であってもよい。また、外枠材２８として、例えば、金属箔を用いた場合、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金を用いることができる。金属箔の厚さは、例えば、５０〜３００μｍである。金属箔は、粘着材が予め設けられたものであってもよい。
【００３４】
なお、外枠材２８には、太陽電池モジュール１０ａの美観、意匠性の観点から金属箔に黒色ＰＥＴフィルムが接着された金属箔テープを用いてもよい。
更に耐湿性が求められる場合、例えば、周縁シール材２６にブチルゴムが用いられ、外枠材２８にＬ字状のアルミフレームが用いられる。
【００３５】
本実施形態の太陽電池モジュール１０は、その曲げ応力が１００ＭＰａ以上である。曲げ応力が１００ＭＰａ以上であれば、厚さが３．２ｍｍの強化ガラスを用いた従来の太陽電池モジュールと同等以上の強度となる。
なお、太陽電池モジュール１０の曲げ応力は、例えば、太陽電池モジュール１０を２点支持し、中心に応力印加する方式の曲げ試験機により降伏応力を測定することにより得られるものである。
【００３６】
本実施形態の太陽電池モジュール１０は、以下のようにして作製することができる。
まず、図１（ａ）に示すように、太陽電池サブモジュール１２の裏面１２ｂ側に、第２の接着充填層１４、バックシート１６を積層して配置する。次に、太陽電池サブモジュール１２の表面１２ａ側に、第１の接着充填層２０および表面保護層２２を積層して配置する。これにより、図１（ａ）に示すように各部材が積層して配置された状態になる。
その後、各部材が積層して配置された状態で、例えば、昇降手段、緩衝板、および加熱手段を有する真空ラミネーターを用いて、例えば、温度１３０〜１５０℃で、真空／プレス／保持のトータル１５〜３０分の条件で真空ラミネートし、図１（ｂ）に示す太陽電池積層体３０を得る。
次に、太陽電池積層体３０のバックシート１６の表面１６ｂに、図１（ｂ）に示すように金網状支持体１８を設け、その後、枠部材２４の周縁シール材２６を、太陽電池積層体３０の周縁部βならびに表面保護層２２表面の一部および金網状支持体１８の表面の一部を覆うように設ける。
そして、周縁シール材２６上に外枠材２８の溝部（凹部）を嵌め込んで、更に接着する。これにより、金網状支持体１８が、外枠材２８の溝部に周縁シール材２６と共に挟み込まれ、図１（ｂ）に示す本実施形態の太陽電池モジュール１０が作製される。
【００３７】
図１（ｂ）に示す太陽電池モジュール１０において、太陽電池サブモジュール１２は、図３に示すように、光電変換素子である太陽電池セル４０の集積構造体のことである。なお、太陽電池セル４０が１つのディスクリート型のものも太陽電池サブモジュールに含まれる。
以下、太陽電池サブモジュール１２の具体例を、図３を参照して詳細に説明する。
【００３８】
図３に示すように、太陽電池サブモジュール１２は、基板５０の上に、下部電極３２、光吸収層３４、バッファ層３６、および上部電極３８からなる太陽電池セル４０を、複数、直列接合してなるものである。この太陽電池セル（光電変換素子）４０は、光吸収層３４としてＣＩＧＳの半導体化合物を用いるものである。太陽電池サブモジュール１２は、第１の導電部材４２と、第２の導電部材４４とを有する。
【００３９】
太陽電池サブモジュール１２において、基板５０は、基材５２と、Ａｌ（アルミニウム）層５４と、絶縁層５６とから構成されるフレキシブル基板である。
基材５２とＡｌ層５４とは、一体的に形成されている。さらに、絶縁層５６は、Ａｌ層５４の表面を陽極酸化してなる、Ａｌのポーラス構造の陽極酸化膜である。なお、基材５２とＡｌ層５４とが積層されて一体化されたクラッド基板を金属基板５５という。
【００４０】
本発明の太陽電池サブモジュール１２においては、基板５０を構成する（金属）基材５２として、軟鋼、耐熱鋼、またはステンレス鋼が用いられる。
また、基材５２の厚さにも、特に限定はないが、可撓性と強度（剛性）とのバランス、ハンドリング性等を考慮すると、１０〜１０００μｍであるのが好ましい。
【００４１】
Ａｌ層５４は、Ａｌを主成分とする層で、ＡｌやＡｌ合金が、各種、利用可能である。特に、不純物の少ない、９９質量％以上の純度のＡｌであることが好ましい。純度としては、例えば、９９．９９質量％Ａｌ、９９．９６質量％Ａｌ、９９．９質量％Ａｌ、９９．８５質量％Ａｌ、９９．７質量％Ａｌ、９９．５質量％Ａｌ等が好ましい。
また、高純度Ａｌではなくても、工業用Ａｌも利用可能である。工業用Ａｌを用いることにより、コストの点で有利である。ただし、絶縁層５６の絶縁性の点で、Ａｌ中にＳｉが析出していないことが重要である。
【００４２】
Ａｌ層５４の厚さは、特に限定はなく、適宜、選択できるが、太陽電池サブモジュール１２となった状態において、０．１μｍ以上であり、かつ基材５２の厚さ以下であるのが好ましい。
なお、Ａｌ層５４は、Ａｌ表面の前処理、陽極酸化による絶縁層５６の形成、光吸収層３４の成膜時のＡｌ層５４と基材５２との面における金属間化合物の生成等によって、厚さが、減少する。従って、後述するＡｌ層５４の形成時における厚さは、これらに起因する厚さ減少を加味して、太陽電池サブモジュール１２となった状態で、基材５２と絶縁層５６との間にＡｌ層５４が残存している厚さとすることが、重要である。このため、Ａｌ層５４の厚さとしては、陽極酸化による絶縁層を形成するため１０〜５０μｍ必要とされる。
【００４３】
Ａｌ層５４の上（基材５２と反対側面）には、絶縁層５６が形成される。絶縁層５６は、Ａｌ層５４の表面を陽極酸化してなる、Ａｌの陽極酸化膜である。
ここで、絶縁層５６は、Ａｌを陽極酸化してなる各種の陽極酸化膜が利用可能であるが、ポーラス型の陽極酸化膜であることが好ましい。この陽極酸化膜は、数１０ｎｍの細孔を有する酸化アルミナ被膜であり、被膜ヤング率が低いことにより、曲げ耐性や高温時の熱膨張差により生じるクラック耐性が高いものとなる。
【００４４】
絶縁層５６の厚さは２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上が更に好ましい。絶縁層５６の厚さが過度に厚い場合、可撓性が低下すること、および絶縁層５６の形成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には、絶縁層５６の厚さは、最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。このため、絶縁層５６の好ましい厚さは、２〜５０μｍである。
【００４５】
本実施形態の太陽電池モジュール１０はリジッド型であるが、太陽電池サブモジュール１２にフレキシブル基板を用い、例えば、厚さ５０〜２００μｍの金属基板５５上に、陽極酸化により複数の細孔を有する絶縁層５６（絶縁性酸化膜）が形成されたものであり、高い絶縁性が確保されている。
本実施形態の太陽電池サブモジュール１２に用いられる基板５０は、Ａｌ層５４を陽極酸化して絶縁層５６を形成した後、特定の封孔処理をしてもよい。その製造工程には、必須の工程以外の各種の工程が含まれていてもよい。例えば、付着している圧延油を除く脱脂工程、Ａｌ層５４の表面のスマットを溶解するデスマット処理工程、Ａｌ層５４の表面を粗面化する粗面化処理工程、Ａｌ層５４の表面に陽極酸化皮膜を形成させる陽極酸化処理工程および陽極酸化皮膜のマイクロポアを封孔する封孔処理を経て基板５０とすることが好ましい。
【００４６】
なお、基板５０は、基材５２、Ａｌ層５４および絶縁層５６の全てを、可撓性を有するもの、すなわち、フレキシブルなものとすることにより、基板５０全体として、フレキシブルなものになる。これにより、例えば、ロールツーロール方式で、基板５０の絶縁層５６側に、後述するアルカリ供給層、下部電極、光吸収層、上部電極等を形成することができる。
本発明においては、１回のロール巻出から巻取までの間に、複数の層を連続して製膜することにより太陽電池構造を作製してもよいし、ロール巻出、製膜、巻取の工程を複数回行うことによって太陽電池構造を形成してもよい。また、後述するように各製膜工程の合間に素子を分離、集積させるためのスクライブ工程をロールツーロール方式での製造に加えることで複数の太陽電池セル４０を電気的に直列接続させた集積型太陽電池サブモジュールを作製することができる。
【００４７】
本発明においては、基材５２の一面のみにＡｌ層５４および絶縁層５６を形成するのに限定はされず、基材５２の両面に、Ａｌ層５４および絶縁層５６を形成したものを基板としてもよく、Ａｌ層が単層、すなわち、Ａｌ基板に上述の陽極酸化膜により構成される絶縁層が設けられたものであってもよい。
なお、金属基板としては、陽極酸化により金属基板表面上に生成する金属酸化膜が絶縁体である材料を利用することができる。このため、アルミニウム（Ａｌ）以外にも、具体的には、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）等、並びにそれらの合金を用いることができる。コストや太陽電池モジュールに要求される特性の観点から、アルミニウムが最も好ましい。
また、耐熱性向上のために軟鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼板上に上記金属の層を圧延または溶融メッキにより形成した所謂、クラッド材であっても良い。
【００４８】
ここで、絶縁層５６（基板５０）と下部電極３２との間、すなわち、絶縁層５６の表面５６ａにアルカリ供給層５８（光吸収層３４へのアルカリ金属の供給源）が形成されている。
アルカリ金属（特にＮａ）が、ＣＩＧＳからなる光吸収層３４に拡散されると光電変換効率が高くなることが知られている。
このアルカリ供給層５８は、光吸収層３４にアルカリ金属を供給するための層であり、アルカリ金属を含む化合物の層である。本発明においては、絶縁層５６と下部電極３２との間に、このようなアルカリ供給層５８を有することにより、光吸収層３４の成膜時に、下部電極３２を通してアルカリ金属が光吸収層３４に拡散し、光吸収層３４の変換効率を向上することができる。
【００４９】
アルカリ供給層５８には、限定はなく、ＮａＯ2、Ｎａ2Ｓ、Ｎａ2Ｓｅ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、モリブデン酸ナトリウム塩など、アルカリ金属を含む化合物（アルカリ金属化合物を含む組成物）を主成分とするものが、各種、利用可能である。特に、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）を主成分としてＮａＯ2（酸化ナトリウム）を含む化合物であるのが好ましい。
なお、ＳｉＯ２とＮａＯ２の化合物は、耐湿性に乏しく、Ｎａ成分が分離して炭酸塩になり易いので、Ｃａを添加した金属成分はＳｉ−Ｎａ−Ｃａの３成分とした酸化物がより好ましい。
【００５０】
なお、本発明においては、光吸収層３４へのアルカリ金属供給源は、アルカリ供給層５８のみに限定はされない。
例えば、絶縁層５６が、前述のポーラス型の陽極酸化膜である場合には、アルカリ供給層５８に加え、絶縁層５６のポーラスの中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、光吸収層３４へのアルカリ金属供給源としてもよい。あるいは、特にアルカリ供給層５８を有さず、絶縁層５６のポーラスの中のみにアルカリ金属を含む化合物を導入して、光吸収層３４へのアルカリ金属供給源としてもよい。
一例として、スパッタリングによってアルカリ供給層５８を成膜した場合には、絶縁層５６中にはアルカリ金属を含む化合物が存在しない、アルカリ供給層５８のみを成膜することができる。また、絶縁層５６はポーラス型陽極酸化膜であり、かつ、アルカリ供給層５８をゾルゲル反応や珪酸Ｎａ水溶液の脱水乾燥によって成膜した場合には、アルカリ供給層５８のみならず、絶縁層５６のポーラス層中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、絶縁層５６およびアルカリ供給層５８の両者を、光吸収層３４へのアルカリ金属供給源とすることができる。
【００５１】
太陽電池サブモジュール１２において、下部電極３２は、隣り合う下部電極３２と所定の間隙３３を設けて配列されて、アルカリ供給層５８の上に形成されている。また、各下部電極３２の間隙３３を埋めつつ、光吸収層３４が下部電極３２の上に形成されている。この光吸収層３４の表面にバッファ層３６が形成されている。
光吸収層３４とバッファ層３６とは、下部電極３２の上で、所定の間隙３７を設けて配列される。なお、下部電極３２の間隙３３と、光吸収層３４（バッファ層３６）との間隙３７は、太陽電池セル４０の配列方向の異なる位置に形成される。
【００５２】
さらに、光吸収層３４（バッファ層３６）の間隙３７を埋めるように、バッファ層３６の表面に上部電極３８が形成されている。
上部電極３８、バッファ層３６および光吸収層３４は、所定の間隙３９を設けて、配列される。また、この間隔３９は、前記下部電極３２の間隙と、光吸収層３４（バッファ層３６）との間隙とは異なる位置に設けられる。
太陽電池サブモジュール１２において、各太陽電池セル４０は、下部電極３２と上部電極３８により、基板５０の長手方向（矢印Ｌ方向）に、電気的に直列に接続されている。
【００５３】
下部電極３２は、例えば、Ｍｏ電極で構成される。光吸収層３４は、光電変換機能を有する半導体化合物、例えば、ＣＩＧＳ膜で構成される。さらに、バッファ層３６は、例えば、ＣｄＳで構成され、上部電極３８は、例えば、ＺｎＯで構成される。
なお、太陽電池セル４０は、基板５０の長手方向Ｌと直交する幅方向に長く伸びて形成されている。このため、下部電極３２等も基板５０の幅方向に長く伸びている。
【００５４】
図３に示すように、右端の下部電極３２上に第１の導電部材４２が接続されている。この第１の導電部材４２は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。
第１の導電部材４２は、例えば、細長い帯状の部材であり、基板５０の幅方向に略直線状に伸びて、右端の下部電極３２上に接続されている。また、図３に示すように、第１の導電部材４２は、例えば、銅リボン４２ａがインジウム銅合金の被覆材４２ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材４２は、例えば、超音波半田により下部電極３２に接続される。あるいは第１の導電部材４２は、銅箔にＩｎ−Ｓｎを溶融メッキし、エンボス構造を有する導電テープであってもよく、この導電テープはローラーによる圧着により下部電極３２に貼り合せることにより接続される。
【００５５】
他方、左端の下部電極３２上には、第２の導電部材４４が形成される。
第２の導電部材４４は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのもので、第１の導電部材４２と同様に細長い帯状の部材であり、基板５０の幅方向に略直線状に伸びて、左端の下部電極３２に接続されている。
第２の導電部材４４は、第１の導電部材４２と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン４４ａがインジウム銅合金の被覆材４４ｂで被覆されたものであるが、同様にして導電テープにより接続してもよい。
【００５６】
なお、本実施形態の太陽電池セル４０の光吸収層３４は、ＣＩＧＳで構成されており、公知のＣＩＧＳ系の太陽電池の製造方法により製造することができる。
【００５７】
太陽電池サブモジュール１２では、太陽電池セル４０に、上部電極３８側から光が入射されると、この光が上部電極３８およびバッファ層３６を通過し、光吸収層３４で起電力が発生し、例えば、上部電極３８から下部電極３２に向かう電流が発生する。なお、図３に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、光電変換部４８では、図３中、左端の下部電極３２が正極（プラス極）になり、右端の下部電極３２が負極（マイナス極）になる。
【００５８】
本実施形態において、太陽電池サブモジュール１２で発生した電力を、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４から、太陽電池サブモジュール１２の外部に取り出すことができる。
なお、本実施形態において、第１の導電部材４２が負極であり、第２の導電部材４４が正極である。また、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４とは極性が逆であってもよく、太陽電池セル４０の構成、太陽電池サブモジュール１２構成等に応じて、適宜変わるものである。
また、本実施形態においては、各太陽電池セル４０を、下部電極３２と上部電極３８により基板５０の長手方向Ｌに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各太陽電池セル４０が、下部電極３２と上部電極３８により幅方向に直列接続されるように、各太陽電池セル４０を形成してもよい。
【００５９】
太陽電池セル４０において、下部電極３２および上部電極３８は、いずれも光吸収層３４で発生した電流を取り出すためのものである。下部電極３２および上部電極３８は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の上部電極３８は透光性を有する必要がある。
【００６０】
下部電極（裏面電極）３２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この下部電極３２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。下部電極３２は、Ｍｏで構成することが好ましい。
下部電極３２は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
また、下部電極３２の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。
【００６１】
上部電極（透明電極）３８は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎＯ２、および、これらを組合わせたものにより構成される。この上部電極３８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、上部電極３８の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、上部電極３８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。
【００６２】
バッファ層３６は、上部電極３８の形成時の光吸収層３４を保護すること、上部電極３８に入射した光を光吸収層３４まで透過させるために形成されている。
このバッファ層３６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層３６は、厚さが、０．０３〜０．１μｍが好ましい。また、このバッファ層３６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。
【００６３】
光吸収層３４は、上部電極３８およびバッファ層３６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層であり、光電変換機能を有する。光吸収層３４は、ＣＩＧＳ膜で構成されており、ＣＩＧＳ膜はカルコパイライト結晶構造を有する半導体からなる。ＣＩＧＳ膜の組成は、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）である。
【００６４】
ＣＩＧＳ膜の形成方法としては、１）多源蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、および５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
その他のＣＩＧＳの成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、及びスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、及びVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
このような成膜方法は、基板上でＣＩＧＳを形成する際にいずれも５００℃以上であれば、良好な光電変換効率を示すが、ロールツーロール方式での製造を考慮すると、プロセス時間が短い多源蒸着法が好ましい。とりわけ、バイレイヤー法が好適である。
【００６５】
前述のように、本発明の太陽電池サブモジュール１２は、前述の基板５０の上に、太陽電池セル４０を直列接合して作製して、製造するが、その製造方法は、公知の各種の太陽電池と同様に行えばよい。
以下、図３に示す太陽電池サブモジュール１２の製造方法の一例を説明する。
【００６６】
まず、上述のようにして形成された基板５０を用意する。次に、基板５０の絶縁層５６の表面に、例えば、ソーダ石灰ガラスをターゲットとして用いるスパッタリングや、ＳｉおよびＮａを含むアルコキシドからを用いたゾルゲル法によって、アルカリ供給層５８を成膜する。
次に、アルカリ供給層５８の表面に下部電極３２となるＭｏ膜を、例えば、成膜装置を用いて、スパッタ法により形成する。
次に、例えばレーザースクライブ法を用いて、Ｍｏ膜の所定位置をスクライブして、基板５０の幅方向に伸びた間隙３３を形成する。これにより、間隙３３により互いに分離された下部電極３２が形成される。
【００６７】
次に、下部電極３２を覆い、かつ間隙３３を埋めるように、光吸収層３４（ｐ型半導体層）として、ＣＩＧＳ膜を形成する。このＣＩＧＳ膜は、前述の何れか成膜方法により、形成される。
次に、光吸収層３４（ＣＩＧＳ膜）上にバッファ層３６となるＣｄＳ層（ｎ型半導体層）を、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成する。これにより、ｐｎ接合半導体層が構成される。
次に、間隙３３とは太陽電池セル４０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、基板５０の幅方向に伸びた、下部電極３２にまで達する間隙３７を形成する。
【００６８】
次に、バッファ層３６上に、間隙３７を埋めるように、上部電極３８となる、例えば、ＩＴＯ層、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ層を、スパッタ法や塗布法により形成する。
次に、間隙３３および３７とは、太陽電池セル４０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、基板５０の幅方向に伸びた、下部電極３２にまで達する間隙３９を形成する。これにより、太陽電池セル４０が形成される。
【００６９】
次に、基板５０の長手方向Ｌにおける左右側の端の下部電極３２上に形成された各太陽電池セル４０を、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより取り除いて、下部電極３２を表出させる。次に、右側の端の下部電極３２上に第１の導電部材４２を、左側の端の下部電極３２上に第２の導電部材４４を、例えば、導電テープ、超音波半田を用いて接続する。
これにより、図３に示すように、複数の太陽電池セル４０が電気的に直列に接続された太陽電池サブモジュール１２を製造することができる。
【００７０】
ここで、従来の太陽電池モジュールの模式的断面図を図６に示す。図６に示す従来の太陽電池モジュール１００は、図１に示す本実施形態の太陽電池モジュール１０に比して、金網状支持体１８が設けられていない点、および表面保護層１０２が厚い点が異なり、それ以外の構成は図１に示す本実施形態の太陽電池モジュール１０と同じである。
【００７１】
図６に示す従来の太陽電池モジュール１００において、表面保護層１０２を構成するガラスは、機械的強度を保持させるため３〜５ｍｍ厚の強化ガラスが用いられる。
従来の太陽電池モジュール１００では、太陽電池サブモジュール１２下の裏面保護層として、ＰＶＦ／Ａｌ／ＰＶＦの積層体、またはＰＥＴ等からなるバックシート１６を設けている。この場合、従来の太陽電池モジュール１００においては、強化ガラスが重く、軽量化が困難であった。この場合、第１の接着充填層２０および第２の接着充填層１４を高剛性の封止材とし、厚さが３ｍｍ以下の薄いガラスを組み合わせるか、または裏面保護層に金属等の強度の高いシートを用いることで、軽量かつ機械的強度が高いモジュール構造が可能である。しかしながら、金属シートの材料によってはコストが嵩むという欠点がある。なお、金属シートは本発明の金網状支持体よりも重いことは言うまでもない。
【００７２】
これに対して、図１（ｂ）に示す本実施形態の太陽電池モジュール１０は、金網または金網状シートのような金網状支持体１８をバックシート１６の下に配置することにより、軽量化と高い機械的強度を両立することができる。しかも、金網状支持体１８を用いることにより、金属シートを用いる場合に比して、部材コストも抑えることができる。
また、表面保護層２２を厚さが０．６〜２．０ｍｍのガラスとしているため、その重量を白板強化ガラス（３．２ｍｍ厚）の２５〜４７％まで軽量化することができる。
さらには、バックシート１６の下に金網状支持体１８を設けることにより、太陽電池モジュール１０の重量を、強化ガラスを用いたものに対して、４０〜６０％の重量とすることができ、太陽電池モジュール１０を大幅に軽量化できる。
【００７３】
枠部材２４を設けることにより、白板強化ガラス並みあるいはそれ以上の耐風圧性、耐降雹性等の機械的強度、衝撃強度とすることができる。水分、水蒸気が太陽電池モジュール１０の端面（周縁部）から拡散してきて性能劣化、配線腐食等の不良を発生させるが、端面（周縁部）に対しては周縁シール材２６により確実に抑制することができる。仮に、裏面から水分が浸入しても、周縁シール材２６により太陽電池セル等の透明電極に達することを防止できる。
このように、太陽電池モジュール１０への水分の浸入を防止して、長期間にわたって、安定した性能を発揮し、安定して用いることができ、かつ軽量で、しかもコストも低い太陽電池モジュール１０を実現できる。
【００７４】
太陽電池サブモジュール１２としてガラス基板でなく、ロールツーロール製造方式で製造可能な金属シートの表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜が形成された基板を用いて、光吸収層としてＣＩＧＳ膜を形成することにより、軽量、かつ低コストの太陽電池モジュールを得ることができる。
なお、本実施形態の太陽電池モジュール１０の製造方法によれば、上述の優れた特性を有する太陽電池モジュール１０を好適に製造することができる。
【００７５】
次に、第２の実施形態について説明する。
図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの真空ラミネート前の各部材の配置状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
図４（ｂ）に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１０ａは、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０（図１（ｂ）参照）に比して、金網状支持体１８を設ける位置が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
図４（ｂ）に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１０ａにおいては、金網状支持体１８を設ける位置が、外枠材２８の、バックシート１６側の下面２８ｂであり、外枠材２８から臨むバックシート１６の表面１６ｂを覆うようにして設けられている。
金網状支持体１８は、外枠材２８の下面２８ｂに、例えば、スポット溶接により、その端部が固定されて、バックシート１６側に設けられる。なお、本実施形態においては、金網状支持体１８は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００７８】
本実施形態のように、外枠材２８の下面２８ｂに金網状支持体１８を固定する場合、バックシート１６の表面１６ｂと金網状支持体１８の間には隙間が生じる。この隙間に、表面保護層２２であるガラスまたはバックシート（裏面保護層）１６が上から応力を受けた場合、凹形状に突出する可能性がある。
ここで、表面保護層のガラスが１．１ｍｍ厚の青板ガラスの場合、図５に示すように太陽電池モジュール１０ａが湾曲して、一部が金網状支持体１８に接触した時に曲率半径Ｒを４０ｃｍ以上とすることが、表面保護層を構成するガラスの降伏応力よりも低いか、または降伏時変位δ以下に保つためには必要である。例えば、１ｍ幅の太陽電池モジュール１０ａでは、この隙間の間隔は３ｃｍ以下である。
すなわち、図５において、曲率半径をＲ（ｃｍ）、太陽電池モジュール１０ａの幅をＷ（ｃｍ）、降伏時の変位をδ（ｃｍ）とするとき、曲率半径Ｒ、表面保護層を構成するガラスの降伏時変位δ、太陽電池モジュール１０ａの幅Ｗの関係は、δ／Ｗ＜０．０３、Ｒ＞４０ｃｍで表される。
【００７９】
なお、本実施形態の太陽電池モジュール１０ａは、以下のようにして作製することができる。
本実施形態の太陽電池モジュール１０ａは、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同じく、図４（ａ）に示すように、太陽電池サブモジュール１２の裏面１２ｂ側に、第２の接着充填層１４、バックシート１６を積層して配置する。次に、太陽電池サブモジュール１２の表面１２ａ側に、第１の接着充填層２０および表面保護層２２を積層して配置する。これにより、図４（ａ）に示すように各部材が積層して配置された状態になる。
その後、各部材が積層して配置された状態で、例えば、昇降手段、緩衝板、および加熱手段を有する真空ラミネーターを用いて、例えば、温度１３０〜１５０℃で、真空／プレス／保持のトータル１５〜３０分の条件で真空ラミネートをする。これにより、太陽電池積層体３０が形成される（図４（ｂ）参照）。
【００８０】
次に、図４（ｂ）に示すように、枠部材２４の周縁シール材２６を、太陽電池積層体３０の周縁部βに表面保護層２２表面の一部およびバックシート１６の表面の一部を覆うように設ける。そして、周縁シール材２６上に外枠材２８の溝部（凹部）を嵌め込んで、更に接着する。
次に、金網状支持体１８を、外枠材２８から臨むバックシート１６の表面１６ｂを覆うようにして配置し、金網状支持体１８の端部を、外枠材２８の下面２８ｂに、例えば、スポット溶接により固定する。このようして、本実施形態の太陽電池モジュール１０が作製される。
本実施形態の太陽電池モジュール１０ａにおいても、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同様に、金網状支持体１８をバックシート１６側に設けているため、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【実施例１】
【００８２】
以下、本発明の太陽電池モジュールについて、より具体的に説明する。
本実施例においては、軽量かつ高機械強度の太陽電池モジュール構造の検討のため、下記表１に示す実験例１〜４の試験構造体を作製した。そして、実験例１〜４の試験構造体の性能（降伏応力、曲げ応力、降伏時変位）を評価するために、曲げ試験機（島津製作所製ＡＧ−１０ＦＤ）を用いて降伏応力、降伏時変位の測定を行った。
本実施例において、実験例１〜４の試験構造体のサイズは１５ｃｍ×７．５ｃｍとした。曲げ試験は、支点間隔を１０ｃｍで実験例１〜４の試験構造体を支持し、支点間隔の中心を上より押し、その押し速度を１ｍｍ／分で行った。
なお、本実施例において、曲げ応力は、試験構造体の大きさ１０×７．５＝７５ｃｍ２に加えた力を応力（Ｎ／ｍ２）に換算したものであり、曲げ応力は下記式により求めることができる。
【００８３】
曲げ応力σ＝３ＦＬ／２ｂｈ２
σ：曲げ応力（ＭＰａ）  Ｆ：降伏応力（Ｎ）  Ｌ：支点間距離（ｍｍ）  ｂ：幅（ｍｍ）、ｈ：厚さ（ｍｍ）
【００８４】
下記表１に示す試験構造体の構造において、実施例１の白板強化ＧＬは、白板強化ガラス単体であり、その総厚は３．２ｍｍである。
ＧＬ１．１は、表面保護層が青板ガラスであり、厚さが１．１ｍｍであることを示す。ＨＭ０．８は、接着充填層の封止材が三井デユポンポリケミカル社のハイミラン（登録商標）−ＥＳ（ＨＭ）であり、厚さが０．８ｍｍであることを示す。
ＰＶ基板０．０８は、太陽電池サブモジュールの基板に相当するものである。このＰＶ基板０．０８は、ＡｌとＳＵＳのクラッド材であり、厚さが０．０８ｍｍであることを示す。
【００８５】
なお、バックシートには、リンテック株式会社製のリプレアＴＦＢ  ＭＤ（製品名）バックシートを用いた。
金網Ａは、金網状支持体１８に相当するものである。この金網Ａは、ＳＵＳ４３０製の平織金網であり、線径が１ｍｍ、開き目が１０ｍｍであるものを示す。金網Ｂは、金網状支持体１８に相当するものである。この金網Ｂは、ＳＵＳ４３０製の菱形金網であり、線形が１．５ｍｍ、開き目が５ｍｍであるものを示す。
また、下記表１に示す実験例２〜４の試験構造体の欄において、末尾の数値は総厚を示す。
【００８６】
本実施例では、実験例２の試験構造体については、表１に示す各構成のものを積層した後、真空ラミネーターを用いて１５０℃の温度で、２０分プレスして作製した。
実験例３、４の試験構造体については、表１に示す各構成のものを積層した後、真空ラミネーターを用いて１５０℃の温度で、２０分プレスした後、金網Ａ、または金網Ｂをバックシート上に設けて作製した。
【００８７】
【表１】
2012199284.tif 000003
【００８８】
上記表１に示すように、実験例１の白板強化ガラス（３．２ｍｍ厚）の降伏応力０．６７ｋＮに対して、実験例２のバックシートのみのものでは降伏応力が０．４２ｋＮと強度は強化ガラスに及ばない。なお、本実施例において、降伏とは、表面保護層のガラスが割れたこととした。
実験例３、４のように金網Ａ、金網Ｂを有するものでは、白板強化ガラスの降伏応力以上の強度を得ることができた。
以上のことから、白板強化ガラス並みの強度とするためには、金網状支持体を裏面保護層側に設けることが有効であり、少なくとも曲げ応力は１００ＭＰａ以上必要である。これは、太陽光発電システムに対する耐風荷重、耐積雪、耐地震荷重条件を十分に満足する曲げ応力値である。
【実施例２】
【００８９】
本実施例においては、軽量かつ高機械強度の太陽電池モジュール構造の検討のため、下記表２に示す実験例１０〜１３の試験構造体を、全て同じ大きさ（１５ｃｍ×７．５ｃｍ）で作製した。そして、実験例１０〜１３の試験構造体の各重量を測定し、実験例１０を基準として、各実験例１０〜１３の重量比を求めた。この結果を下記表２に示す。
ここで、実験例１１〜１３は、上述の実施例１の実験例２〜４と同一試料である。このため、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
実験例１０は、厚さが３．２ｍｍの白板強化ＧＬと、厚さが０．８ｍｍのＥＶＡと、厚さが０．０８ｍｍのＰＶ基板と、厚さが０．８ｍｍのＥＶＡと、厚さが１．１ｍｍの青板ガラスとを積層して、真空ラミネーターを用いて１５０℃の温度で、２０分プレスして作製したものである。実験例１０では、裏面保護層が青板ガラスである。なお、ＥＶＡには、三井化学ファブロ株式会社製ソーラーエバを用いた。
なお、下記表２に示す実験例１０〜１３の試験構造体の欄において、末尾の数値は総厚を示す。
【００９１】
【表２】
2012199284.tif 000004
【００９２】
上記表２に示すように、裏面保護層に更に金網Ａを設けた場合、重量比は０．４２であり、裏面保護層に更に金網Ｂを設けた場合、重量比は０．４５であり、大幅な軽量化が可能である。
上記実施例１と本実施例（実施例２）の結果により、金網状支持体を裏面保護層側に設けることが有効であり、これにより、軽量かつ機械的強度が高い太陽電池モジュールが得られることが可能になった。
【実施例３】
【００９３】
本実施例においては、以下に示す実施例１、２、比較例１の太陽電池モジュールを作製し、その機械的強度を評価した。
【００９４】
（実施例１）
サブストレート構造を有する、ＣＩＧＳ膜を光吸収層に用いた太陽電池サブモジュール１２を備える図１（ｂ）に示す３０×３０ｃｍサイズの太陽電池モジュール１０を作製した。
第１の接着充填層２０、第２の接着充填層１４には、アイオノマー樹脂である三井・デユポンポリケミカル社のハイミラン（登録商標）−ＥＳ  Ｓ７０４２を用いた。第１の接着充填層２０、第２の接着充填層１４の厚さは８００μｍとした。
表面保護層２２には、厚さが１．１ｍｍの白板ガラスを用いた。
さらに、バックシート１６には、リンテック株式会社製のリプレアＴＦＢ  ＭＤを用いた。
枠部材２４には、周縁シール材２６としてシリコーンシール材を用いた。シリコーンシール材には、信越化学工業（株）のＲＴＶシール材ＫＥ−４５を用いた。また、外枠材２８にＬ字状のアルミフレームを用いた。
【００９５】
実施例１の作製に際して、このような材料を積層して配置した状態で、昇降手段、緩衝板、および加熱手段を有する真空ラミネーターを用いて、１５０℃の温度で真空／プレス／保持のトータル２０分のラミネート条件でラミネートした。
そして、Ｌ字状のアルミフレーム溝に予めシリコーンシール材を塗布して埋め込んでおき、ラミネートして得られた太陽電池積層体３０のバックシート１６の表面１６ｂに、金網状支持体１８として線径１ｍｍ、開き目１０ｍｍのＳＵＳ４３０製の平織金網を重ね、周縁部をアルミニウムフレーム溝にセットしてアルミニウムフレームをネジ止めして固定した。その後、室温で７日放置してシリコーンシール材を硬化させて枠部材２４を設け、太陽電池モジュール１０を作製した。
【００９６】
（実施例２）
図４（ｂ）に示す３０×３０ｃｍサイズの太陽電池モジュール１０ａを作製した。なお、金網状支持体１８がＳＵＳ４３０製の菱形金網で線形１．５ｍｍ、開き目５ｍｍのものである点、および金網状支持体１８がバックシート１６に重ねられることなくアルミニウムフレームに固定されている以外は、実施例１と同じである。
実施例２の作製に際して、実施例１と同様にして、太陽電池積層体３０を作製し、太陽電池積層体３０の周縁部をアルミニウムフレーム溝にセットしてアルミニウムフレームをネジ止めして固定した。その後、金網状支持体１８をアルミニウムフレーム下面にスポット溶接より固定して、太陽電池モジュール１０ａを作製した。なお、バックシート１６と金網状支持体１８との隙間の間隔を５ｍｍとした。
なお、枠部材２４を固定するために室温で７日放置してシリコーンシール材を硬化させた。
【００９７】
（比較例１）
図６に示す太陽電池モジュール１００を作製した。なお、表面保護層１０２の厚さが１．１ｍｍである点、金網状支持体１８を設けていない点以外は、実施例１と同じである。
比較例１の作製に際して、実施例１と同様にして、太陽電池積層体３０を作製し、太陽電池積層体３０の周縁部をアルミニウムフレーム溝にセットしてアルミニウムフレームをネジ止めして固定した。その後、室温で７日放置してシリコーンシール材を硬化させて枠部材２４を設け、太陽電池モジュール１００を作製した。
【００９８】
作製した実施例１、２および比較例１の３種の太陽電池モジュールについて、それぞれ機械的強度試験を行った。
なお、機械的強度試験は、ＩＥＣ１６４６−１０．１６に従って、表面保護層とバックシート側に静圧で２４００Ｐａの圧力を各１時間、３サイクル印加し、最後に表面保護層側に圧力を印加する際には静圧で５４００Ｐａ印加する条件で行った。その後、太陽電池モジュールの外観を評価し、太陽電池モジュールの通電状態を評価し、太陽電池モジュールの絶縁性状態を評価し、更にＩ−Ｖ測定による変換効率を測定した。なお、Ｉ−Ｖ測定による変換効率は、機械的強度試験の前にも測定している。これらの測定結果を総合的に判断した結果を下記表３に示す。
【００９９】
機械的強度試験において静圧の印加方法は、簡便な方法では、所定の応力となる重さの砂袋を表面保護層またはバックシートに載せる方法がある。また、機械的強度試験において静圧の印加方法としては、静圧を印加する試験装置を用いてもよい。
機械的強度試験において、表面保護層のガラスが割れたり、太陽電池モジュール変形および損傷等の外観の変化がなく、太陽電池モジュールの通電に変化がなく、太陽電池モジュールの基板の絶縁性に変化がなく、更には太陽電池モジュールの変換効率の試験前後での変化が１０％未満のものを◎とし、外観の変化、太陽電池モジュールの通電の変化、太陽電池モジュールの基板の絶縁性の変化、または太陽電池モジュールの試験前後での変化が１０％以上のものを×とした。
【０１００】
【表３】
2012199284.tif 000005
【０１０１】
上記表３に示すように、実施例１、２は、外観、通電、絶縁性、Ｉ−Ｖ測定による変換効率の変化もなく合格（評価が◎）あったが、比較例１では表面保護層の青板ガラスが割れ、外観上、不合格（評価が×）となった。
このように裏面保護層（バックシート）の下に金網状支持体を設けることにより太陽電池モジュールの機械的強度を向上させるとともに軽量化が実現できることが可能となった。以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０ａ、１００  太陽電池モジュール
１２  太陽電池サブモジュール
１４  第２の接着充填層
１６  バックシート
１８  金網状支持体
２０  第１の接着充填層
２２、１０２  表面保護層
２４  枠部材
２６  周縁シール材
２８  外枠材
４０  太陽電池セル
５０  基板
【図１】
2012199284.tif 000006
【図２】
2012199284.tif 000007
【図３】
2012199284.tif 000008
【図４】
2012199284.tif 000009
【図５】
2012199284.tif 000010
【図６】
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