(57)【要約】【課題】基材としてポリカーボネートを用いた太陽電池モジュールにおいて、その作製時及び高温高湿条件下における耐久時に、該太陽電池モジュール内に気泡が溜まることを抑制することで、発電特性、外観及び太陽電池モジュール内の接着性が損なわれない太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】耐候層と、発電部材と、ポリカーボネート基材とがこの順に積層された太陽電池モジュールにおいて、前記発電部材と前記ポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂が積層されていることにより、課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐候層と、発電部材と、ポリカーボネート基材とがこの順に積層された太陽電池モジュールであって、前記発電部材と前記ポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂が積層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】
前記熱可塑性樹脂のＴｇが−１２０〜１１０℃であり、かつ、Ｔｍが４５〜２５０℃であることを特徴する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、ポリウレタン、ポリオレフィン及びポリエステルからなる群から選択される１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂がシランカップリング剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池モジュールが、前記耐候層と前記発電部材との間、及び／または前記ポリカーボネート基材と前記熱可塑性樹脂の間にさらに封止層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、前記発電部材と接して積層されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に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】
近年、エコロジーに対する人々の意識が高まっており、クリーンなエネルギーである太陽電池に対して、その安全性と取扱いの容易さからも期待が益々大きくなっている。
そのような太陽電池の具体例として、光透過部を有するシースルー型の太陽電池モジュールが知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載のシースルー型の太陽電池モジュールは、表面被覆材、太陽電池素子、裏面被覆材、上記太陽電池素子を埋設させるための充填材等から構成されている。
そして特許文献１には、上記表面被覆材や裏面被覆材としてポリカーボネートを用い、上記充填材としてＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を用いる例が記載されている。
【０００４】
特許文献１で提案されている太陽電池モジュールは、裏面被覆材であるポリカーボネート上に充填材であるＥＶＡ及び太陽電池素子等を積層することで作製され、この積層は熱ラミネートにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案されている太陽電池モジュールでは、裏面及び表面の被覆材としてポリカーボネートが用いられている。ポリカーボネートは水分を吸収しやすい性質を有するため、熱ラミネート時に加わる熱により、上記太陽電池モジュール内に気泡を発生させやすい。また、ポリカーボネートの熱収縮により、被覆材と充填材との間にひずみが発生し、その界面に余分なスペースが生じることで、そのスペースに発生した気泡が溜まることがあった。このような気泡が存在することにより、被覆材と充填材の間の接着力が低下したり、太陽電池モジュールとしての外観を損ねたり、発電特性が低下する場合があった。また、作製された太陽電池モジュールの高温高湿条件下における耐久時に、同様のメカニズムにより太陽電池モジュール内に気泡が溜まり、外観が損なわれたり、太陽電池モジュール内の接着性が低下する場合があった。
本発明は上記課題を解決するものであり、基材としてポリカーボネートを用いた太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュールの作製時と、高温高湿条件下における耐久時に、太陽電池モジュール内に気泡が溜まることを抑制することで、外観や太陽電池モジュール内の接着性が損なわれないようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、ポリカーボネートを基材として用いる太陽電池モジュールにおいて、発電部材とポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂の層を設けることで上記課題を解決できることに想到し、本発明を完成させた。
本発明は、耐候層と、発電部材と、ポリカーボネート基材とがこの順に積層された太陽電池モジュールであって、前記発電部材と前記ポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂が積層されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【０００８】
また、前記熱可塑性樹脂のＴｇが−１２０〜１１０℃であり、かつ、Ｔｍが４５〜２５０℃であることが好ましい態様である。
【０００９】
また、前記熱可塑性樹脂が、ポリウレタン、ポリオレフィン及びポリエステルからなる群から選択される１以上であることが好ましい態様である。
【００１０】
また、前記熱可塑性樹脂がシランカップリング剤を含むことが好ましい態様である。
【００１１】
また、前記太陽電池モジュールが、前記耐候層と前記発電部材との間、及び／または前記ポリカーボネート基材と前記熱可塑性樹脂の間にさらに封止層を有することが好ましい態様である。
【００１２】
また、前記熱可塑性樹脂が、前記発電部材と接して積層されていることが好ましい態様である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、太陽電池モジュールの作製時及び高温高湿条件下における耐久時に、太陽電池モジュール内に気泡が溜まることを抑制することで、発電特性の低下を防いだり、外観や太陽電池モジュール内の接着性が損なわれない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】
【００１４】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施態様の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールは、耐候層と、発電部材と、ポリカーボネート基材とがこの順に積層された太陽電池モジュールであって、前記発電部材と前記ポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂が積層されていることを特徴とする。
【００１６】
＜ポリカーボネート基材＞
本発明の太陽電池モジュールを構成する基材として用いられるポリカーボネートについては、当技術分野において通常用いられているものを用いることができる。太陽電池モジュールの基材としてポリカーボネートを用いることで、太陽電池モジュールを衝撃に強く、軽量なものにすることができる。
【００１７】
本発明で用いられるポリカーボネート基材の厚さは、通常０．５ｍｍ以上であり、０．７ｍｍ以上であることが好ましく、１．０ｍｍ以上であることがより好ましく、１．２ｍｍ以上であることが特に好ましい。このような厚さとすることで、太陽電池モジュールに十分な強度を付与できる。
本発明で用いるポリカーボネート基材の厚さは、太陽電池モジュール全体の厚さの３０〜９０％であることが好ましく、４０〜８０％であることがより好ましく、５０〜７５％であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、太陽電池モジュールの強度を適切に保つことができるほか、熱ラミネートによるポリカーボネート基材の反りを緩和するとともに使用環境におけるポリカーボネート基材の変形に伴う各層の剥離を抑制することが可能となる。
【００１８】
＜熱可塑性樹脂＞
本発明の太陽電池モジュールでは、発電部材とポリカーボネート基材との間に、熱可塑性樹脂が積層されている。発電部材とポリカーボネート基材との間に熱可塑性樹脂が積層されていることで、ポリカーボネート基材の熱収縮によるひずみが吸収され、太陽電池モ
ジュール内に気泡が溜まることを抑制できる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、ガラス転移点（Ｔｇ）が−１２０〜１１０℃であるものが好ましく、−１００〜７０℃がより好ましく、−８０〜２０℃が特に好ましい。
また熱可塑性樹脂の融点（Ｔｍ）が、４５〜２５０℃であるものが好ましく、６０〜２００℃がより好ましく、１００〜１８０℃が特に好ましい。
本発明で用いる熱可塑性樹脂のガラス転移点及び融点が上記の範囲にあることで、ポリカーボネート基材の熱収縮によるひずみをよりよく防止できる。
なお、ガラス転移点（Ｔｇ）及び融点（Ｔｍ）は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準じて求めることができる。
また、熱可塑性樹脂のＴｇやＴｍは、後述する熱可塑性樹脂の種類等を適宜選択することで調整可能である。
【００１９】
また、熱ラミネート時に生じる熱膨張によるせん断応力を最小限にするためには、熱可塑性樹脂の線膨張係数（ＭＤ：流れ方向）は５０〜８００ｐｐｍ／Ｋであることが好ましく、１００〜６００ｐｐｍ／Ｋであることがより好ましく、１５０〜５００ｐｐｍ／Ｋであることが特に好ましい。さらに熱可塑性樹脂の線膨張係数（ＴＤ：直角方向）は、５０〜８００ｐｐｍ／Ｋであることが好ましく、１００〜６００ｐｐｍ／Ｋであることがより好ましく、１５０〜５００ｐｐｍ／Ｋであることが特に好ましい。
なお、この線膨張係数は、ＭＤ、ＴＤともに、例えばＪＩＳ  Ｋ  ７１９７に準じて測定することができる。
また、線膨張係数は、後述する熱可塑性樹脂の種類等を適宜選択することで調整可能である。
【００２０】
本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、アクリル系樹脂（例えば、（メタ）アクリル酸エステル化合物の（共）重合体など）などが挙げられる。上記の中で、好ましく用いられるものは、ポリウレタン、ポリオレフィン及びポリエステルである。
ポリウレタンの具体例としては、上記範囲のＴｇ、Ｔｍ及び線膨張係数を有するものが好ましく例示できる。
ポリオレフィンの具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、芳香族ビニル化合物の共重合体（芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合してなる共重合体からなる樹脂、例えばスチレン−エチレン共重合体など）、エチレン−α−オレフィン樹脂、これらの共重合体若しくは混合物で上記範囲のＴｇ、Ｔｍ及び線膨張係数を有するものが好ましく例示できる。
ポリエステルの具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、これらの共重合体若しくは混合物で上記範囲のＴｇ、Ｔｍ及び線膨張係数を有するものが好ましく例示できる。
【００２１】
上記熱可塑性樹脂は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することが出来る。また、本発明で用いる熱可塑性樹脂は、積層時にゲル状のものであってもよいし、フィルム状のものやそれとは異なる固体のものであってもよい。
なお、本発明でいう熱可塑性樹脂は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を含まない。
【００２２】
また、上記熱可塑性樹脂がシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤が含まれていることで、熱可塑性樹脂の層とそれに接する層との接着性が向上する。シランカップリング剤としては、官能基としてアルキル基を有するものが好ましく例示でき、具体的には、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基等が挙げられる。
熱可塑性樹脂とシランカップリング剤の重量比は、熱可塑性樹脂の重量を１００とした
とき、０．１〜２．０であることが好ましく、０．３〜１．０であることがより好ましく、０．５〜０．７であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、接着性を好適なものとすることができる。
ここでいうシランカップリング剤を含むとは、熱可塑性樹脂にシランカップリング剤を添加ないしは混合することを意味し、シランカップリング剤は太陽電池モジュールの積層前に予め熱可塑性樹脂に添加ないし混合しておいてもよいし、積層時に熱可塑性樹脂に添加ないし混合してもよい。
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールが有する熱可塑性樹脂の層は、ポリカーボネート基材と発電部材との間に単層として存在してもよいし、複数層として存在してもよい。単層として存在する場合では、同一種類の熱可塑性樹脂を用いてもよいし、複数種類の熱可塑性樹脂を混合して単層としてもよい。
複数層として存在する場合には、各層を構成する熱可塑性樹脂の種類が同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、該熱可塑性樹脂は発電部材と接して積層されていることが好ましい。発電部材に接して積層されている場合には、本発明の効果をより顕著に得られる。また、該熱可塑性樹脂が複数層として存在する場合には、少なくとも一層がポリカーボネート基材と発電部材との間に存在するのに加えて、他の層が耐候層と発電部材との間に存在してもよい。
【００２４】
使用環境における各層の変形において熱可塑性樹脂層に隣接する層とのせん断応力を緩和する観点から、熱可塑性樹脂層の厚さは５０〜１０００μｍが好ましく、１００〜８００μｍがより好ましく、１５０〜７００μｍがさらに好ましく、１８０〜６００μｍであることが特に好ましい。熱可塑性樹脂層の厚さが１８０〜６００μｍであることで、本願発明が奏する効果をよりよく得ることができる。本発明の太陽電池モジュールが、熱可塑性樹脂を複数層として有する場合には、少なくとも一層についてその厚さが５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上がより好ましく、１４０μｍ以上が特に好ましい。
また、中でも厚いポリカーボネート基材の変形を考慮すると熱可塑性樹脂層とポリカーボネート基材との厚さの比は、熱可塑性樹脂層を１とし場合、０．５〜１０であることが好ましく、１〜８であることがより好ましく、３〜６であることが特に好ましい。このような割合で存在することにより、本願発明の効果をより顕著に得られる。
【００２５】
＜発電部材＞
本発明の太陽電池モジュールにおける発電部材は、太陽光を電気に変換する発電素子と、発電素子の形状変化を抑制するための発電素子基材から構成されている。その他、必要に応じて、ガスバリア層、波長変換層、ＵＶ吸収層を積層してもよい。
【００２６】
＜発電素子＞
上記発電素子は、耐候層側から入射される太陽光に基づき発電を行う素子である。この発電素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、変換によって得られた電気エネルギーを外部に取り出せるものであれば、特に限定されない。
【００２７】
発電素子としては、一対の電極で発電層（光電変換層、光吸収層）を挟んだもの、一対の電極で発電層と他層（バッファ層等）との積層体を挟んだもの、そのようなものを複数個、直列接続したものを用いることができる。
発電層としては様々なものを採用することができるが、薄膜単結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、球状シリコン、無機半導体材料、有機色素材料、または有機半導体材料からなる層であることが好ましい。これらの材料を用いることで、発電効率が比較的高く、薄い（軽量な）発電素子を実現できる。さらに、効率を上げる観点から、これらを積層したＨＩＴ型、タンデム型でもよい。
【００２８】
発電層を薄膜多結晶シリコン層とした場合、発電素子は間接光学遷移を利用するタイプの素子となる。そのため、発電層を薄膜多結晶シリコン層とする場合には、光吸収を増加させるために、後述する発電素子基材又はその表面に凸凹構造を形成するなど十分な光閉じ込め構造を設けておくことが好ましい。
【００２９】
発電層をアモルファスシリコン層とした場合、可視域での光学吸収係数が大きく、厚さ１μｍ程度の薄膜でも太陽光を十分に吸収できる太陽電池素子を実現できる。しかも、アモルファスシリコンは、非結晶質の材料であるが故に、変形にも耐性を有している。そのため、発電層をアモルファスシリコン層とした場合、特に軽量な、変形に対してもある程度の耐性を有する太陽電池モジュールを実現できる。
【００３０】
発電層を無機半導体材料（化合物半導体）層とした場合、発電効率が高い発電素子を実現することが出来る。なお、発電効率（光電変換効率）の観点からは、発電層をＳ、Ｓｅ、Ｔｅなどカルコゲン元素を含むカルコゲナイド系発電層とすることが好ましく、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ２族半導体系（カルコパイライト系）発電層としておくことがより好ましく、Ｉ族元素としてＣｕを用いたＣｕ−ＩＩＩ−ＶＩ２族半導体系発電層、特に、ＣＩＳ系半導体〔ＣｕＩｎ（Ｓｅ１−ｙＳｙ）２；０≦ｙ≦１〕層やＣＩＧＳ系半導体〔Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓｅ１−ｙＳｙ）２；０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１〕〕層としておくことが、好ましい。
【００３１】
発電層として、酸化チタン層及び電解質層などからなる色素増感型発電層を採用しても、発電効率が高い発電素子を実現することができ、有機半導体層（ｐ型の半導体とｎ型の半導体を含む層）を採用することもできる。なお、有機半導体層を構成し得るｐ型の半導体としては、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポリフィリン等のプルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェン及びこれら化合物を骨格として含む誘導体が例示できる。さらに、有機半導体層を構成し得るｐ型の半導体として、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等も例示できる。
【００３２】
また、有機半導体層を構成し得るｎ型の半導体としては、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６）；オクタアポフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフラレンテトラカルボン酸無水物、ナフラレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化合物；及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などを例示できる。
【００３３】
また、有機半導体層の具体的な構成例としては、ｐ型半導体とｎ型半導体が層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、それぞれｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）を積層した積層型（ヘテロｐｎ接合型）、ショットキー型およびそれらの組み合わせを挙げることができる。
【００３４】
発電素子の各電極は、導電性を有する任意の材料を１種又は２種以上用いて形成することができる。電極材料（電極の構成材料）としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ3等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等
の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。
【００３５】
電極材料は、正孔又は電子を捕集するのに適した材料としておくことが好ましい。なお、正孔の捕集に適した電極材料（つまり、高い仕事関数を有する材料）としては、金、ＩＴＯ等を例示できる。また、電子の捕集に適した電極材料（つまり、低い仕事関数を有する材料）としては、銀、アルミニウムを例示できる。
【００３６】
発電素子の各電極は、発電層とほぼ同サイズのものであっても、発電層よりも小さなものであっても良い。ただし、発電素子の，受光面側（耐候層側）の電極を、比較的に大きなもの（その面積が、発電層面積に比して十分に小さくないもの）とする場合には、当該電極を、透明な（透光性を有する）電極、特に、発電層が効率良く電気エネルギーに変換できる波長の光の透過率が比較的に高い（例えば、５０％以上）電極、としておくべきである。なお、透明な電極材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム−亜鉛酸化物）等の酸化物；金属薄膜などを、例示できる。
【００３７】
発電素子の各電極の厚さ及び発電層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することが出来る。
さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ＩＴＯなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。
【００３８】
＜発電素子基材＞
上記発電素子基材は、その一方の面上に、発電素子が形成される部材である。そのため発電素子基材は、機械的強度が比較的に高く、耐候性、耐熱性、耐薬品性等に優れ、且つ軽量なものであることが望まれる。また、発電素子基材は、変形に対して或る程度の耐性を有するものであることも望まれる。そのため、発電素子基材としては、金属箔や、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルム、幾つかの金属箔／樹脂フィルムの積層体を採用することが好ましい。
【００３９】
発電素子基材（又は、その構成要素）として使用し得る金属箔としては、アルミニウム、ステンレス、金、銀、銅、チタン、ニッケル、鉄、それらの合金からなる箔を、例示できる。また、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、これらの共重合体、ＰＶＤＦ、ＰＶＦなどのフッ素樹脂、シリコーン樹脂、セルロース、ニトリル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、アイオノマー、ポリブタジエン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなどからなるフィルムを、例示できる。なお、発電素子基材として使用する樹脂フィルムは、上記のような樹脂中に、ガラス繊維、有機繊維、炭素繊維等を分散させたフィルムであってもよい。
【００４０】
なお、発電素子基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点が８５〜３５０℃の範囲である場合には、発電素子基材の変形が生じず発電素子との剥離が生じないため、好ましい。また、発電素子基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点は、１００℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることがさらに好ましく、１５０℃以上であることが特に好ましく、１８０℃以上であることが最も好ましい。また、当該樹脂フィルムの融点は、３００℃以下であることがより好ましく、
２８０℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
【００４１】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、熱可塑性樹脂層と上記の発電部材が接して積層される場合には、熱可塑性樹脂としてポリウレタンまたはポリオレフィンを用い、熱可塑性樹脂層と接する発電部材のうち、発電素子基材としてポリエチレンナフタレート、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートを用いることが、接着及び歪み吸収の観点から好ましい。
【００４２】
＜耐候層＞
耐候層は、太陽電池モジュールに、機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性、耐薬品性、ガスバリア性などを付与するための層である。この耐候層は、発電素子の光吸収を妨げないもの、すなわち、発電層が効率良く電気エネルギーに変換できる波長の光を透過させるものであることが好ましく、例えば、日射透過率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
【００４３】
また、太陽電池モジュールは、太陽光により熱せられるものであるため、耐候層は、耐熱性を有することが好ましい。従って、耐候層の構成材料は、融点が、１００℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましい。一方融点の上限は３２０℃以下であることが好ましい。
【００４４】
耐候層の構成材料は、これら特性を考慮して選ぶことができ、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、（水添）エポキシ樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などを、耐候層の構成材料とすることが出来る。中でも耐候性の観点から、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）などのフッ素系樹脂を用いることが好ましい。
耐候層は、２種以上の材料からなるものであっても良い。また、耐候層は、単層であっても、２層以上からなる積層体であっても良い。更に、必要に応じて、積層面にコロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照射、電子線照射、火炎処理などの表面処理を施してもよい。
【００４５】
耐候層の厚みは特に規定されないが、厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。そのため、耐候層の厚みは、通常１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、また、通常２００μｍ以下、好ましくは１８０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。要するに、耐候層としては、耐候性、耐熱性等を有する材料からなる、さまざまな厚みの層を採用することが出来る。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、耐候層は発電部材の受光面側に積層されることに加え、発電部材を挟んで受光面側とは逆側（ポリカーボネート基材側）に積層されていてもよい。
【００４６】
＜封止層＞
本発明の太陽電池モジュールは、封止層を有してもよい。封止層を設けることで、上述した発電素子を封止するとともに、耐衝撃性等を太陽電池モジュールに付与することができる。
この封止層として積層される材料には、日射透過率が比較的高い樹脂材料で、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−
アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、合成ゴム等を使用することができ、これらの１種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。
【００４７】
封止層の厚さは、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、３００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μm以下であることが好ましく、８００μm以下であることがより好ましく、５００μm以下であることが更に好ましい。封止層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。
【００４８】
封止層は、上述した発電部材の受光面側と接して積層されることが好ましい。そのように積層することで、発電素子の耐衝撃性の向上に寄与できる。本発明の太陽電池モジュールでは、封止層を積層する場合、発電部材の受光面側に封止層が積層され、発電部材の裏側に接して熱可塑性樹脂が積層される態様が好ましい。このような態様とすることで発電部材裏面とポリカーボネート基材の接着強度向上に寄与できる。このような態様において、封止層は耐候層と発電部材の間に積層されることが耐候性を確保する観点から好ましい。
また、封止層が上記の熱可塑性樹脂の層とポリカーボネート基材の間に積層される態様も好ましい。
【００４９】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
本発明の太陽電池モジュールは、耐候層、発電部材（発電素子、発電素子基材）、熱可塑性樹脂及びポリカーボネート基材の順に積層し、好ましくは、耐候層と発電部材の間及び／または熱可塑性樹脂とポリカーボネート基材の間に封止層を有する。各層を積層する方法としては通常用いられている方法によることができるが、生産性や長期耐久性の観点から、各構成層を熱ラミネート（真空ラミネート）によって積層することが好ましい。
【００５０】
また、太陽電池モジュールを一体化させる手順としては、耐候層、発電部材（発電素子、発電素子基材）、熱可塑性樹脂およびポリカーボネート基材をこの順に重ね合わせ、熱ラミネートする方法が挙げられる。また、各層のいずれかに、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照射、電子線照射、火炎処理などの表面処理を施してもよい。
【００５１】
上記熱ラミネート条件は特に限定されず、通常行う条件で熱ラミネートが可能である。
熱ラミネートは真空条件下で行うことが好ましく、通常真空度が３０Ｐａ以上、好ましくは５０Ｐａ以上、より好ましくは８０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。
真空時間としては、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。一方上限は、通常８分以下、好ましくは６分以下、より好ましくは５分以下である。真空時間を上記範囲とすることで、熱ラミネート後の太陽電池モジュールの外観が良好となり、またモジュール内の各層において熱ラミネート条件による気泡の発生を抑制することができるため好ましい。
【００５２】
熱ラミネートの加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より好ましくは９０ｋＰａ以上である。一方上限値は、１０１ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
上記圧力の保持時間は、通常１分以上、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上である。一方上限は、通常３０分以下、好ましくは２０分以下、より好ましくは１５分以下である。上記保持時間とすることで、封止材のゲル化率を適正とすることができるため、封止材の発電素子を十分に発揮することができ、また十分な接着強度を得ることができる。
【００５３】
熱ラミネートの温度条件は、通常１２０℃以上、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１３５℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。上記温度範囲とすることで、十分な接着強度を得ることができる。
また、上記温度の保持時間は、通常１０分以上、好ましくは１２分以上、より好ましくは１５分以上である。一方上限は３０分以下、好ましくは２５分以下、より好ましくは２０分以下である。上記保持時間とすることで、封止材の架橋が適度に行われるため耐久性能が向上し、適度な柔軟性を有することができるため、好ましい。
【００５４】
本発明の太陽電池モジュールは、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池、玩具用太陽電池などに好適に用いることができる。好ましくは、建材用太陽電池である。
【００５５】
本発明の太陽電池モジュールを、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の太陽電池モジュールの一実施態様に係る概略図である。該太陽電池モジュールは、ポリカーボネート基材６上に、熱可塑性樹脂層５、発電部材４、封止層３及び耐候層２がこの順に積層されたものである。このように、ポリカーボネート基材と発電部材との間に熱可塑性樹脂層５を設けることで、太陽電池モジュールの作製時や高温高湿条件下の耐久時の熱収縮によるポリカーボネート基材のひずみがこの層で吸収され、太陽電池モジュール内部に気泡が溜まることを防ぐことができる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の太陽電池モジュールについて、実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明が実施例の態様のみに限定されないことはいうまでもない。
【００５７】
＜実施例１＞
厚さ５０μｍのＥＴＦＥフィルム（旭硝子株式会社製５０ＨＫ−ＤＣＳ）、厚さ３００μｍのＥＶＡフィルム（ＦＩＲＳＴ社製Ｆ８０６）、発電部材（ポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと記載する））フィルム上にアモルファスシリコン系発電層を積層）、熱可塑性樹脂として厚さ４６０μmのポリウレタンフィルム（以下、ＴＰＵと記載する）（Ｔｇ＝−５７℃、Ｔｍ＝１３２℃、線膨張係数：ＭＤ＝２３０ｐｐｍ／Ｋ、ＴＤ＝２５０ｐｐｍ／Ｋ）、厚さ２ｍｍのポリカーボネート基材（三菱樹脂製）を重ね合わせ、ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１３５℃で熱ラミネート（真空度８０Ｐａ、真空時間５分、加圧時間５分、保持２０分）して高温高湿試験用の太陽電池モジュールを作製した。外観は良好であった。また、作製した太陽電池モジュールを高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、６００時間）にかけた後も、外観の変化は無かった。
なお、上記ＴＰＵフィルムには、シランカップリング剤がＴＰＵフィルム全量に対して０．６重量％添加されている。
【００５８】
＜実施例２＞
厚さ５０μｍのＥＴＦＥフィルム（旭硝子株式会社製５０ＨＫ−ＤＣＳ）、厚さ３００μｍのＥＶＡフィルム（ＦＩＲＳＴ社製Ｆ８０６）、発電部材（ＰＥＮフィルム上にアモルファスシリコン系発電層を積層）、熱可塑性樹脂として厚さ４６０μmのＴＰＵフィル
ム（Ｔｇ＝−５７℃、Tm＝１３２℃、線膨張係数：ＭＤ＝２３０ｐｐｍ／Ｋ、ＴＤ＝２５０ｐｐｍ／Ｋ）、同ＥＴＦＥフィルムの順に重ね合わせ、ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１３５℃で熱ラミネート（真空度８０Ｐａ、真空時間5分、加圧時間５分、保持２０分）して上部モジュールを作製した。さらに、該上部モジュール、同ＥＶＡフィルム、厚さ２ｍｍのポリカーボネート基材（三菱樹脂製）を重ね合わせ、ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１３５℃で熱ラミネート（真空度８０Ｐａ、真空時間５分、加圧時間５分、保持２０分）して太陽電池モジュールを作製した。外観は良好であった。また、作製した太陽電池モジュールを高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、２００時間）にかけた後も、外観の変化は無かった。
なお、上記ＴＰＵフィルムには、シランカップリング剤がＴＰＵフィルム全量に対して０．６重量％添加されている。
【００５９】
＜実施例３＞
厚さ５０μｍのＥＴＦＥフィルム（旭硝子株式会社製５０ＨＫ−ＤＣＳ）、厚さ３００μｍのＥＶＡフィルム（ＦＩＲＳＴ社製Ｆ８０６）、発電部材（ＰＥＮフィルム上にアモルファスシリコン系発電層を積層）、熱可塑性樹脂として厚さ４００μmのスチレン−エチレン共重合体フィルム（線膨張係数：ＴＤまたはＭＤが５２０ｐｐｍ／Ｋ）、厚さ２ｍｍのポリカーボネート基材（三菱樹脂製）を重ね合わせ、ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１３５℃で熱ラミネート（真空度８０Ｐａ、真空時間５分、加圧時間５分、保持２０分）して高温高湿試験用の太陽電池モジュールを作製した。外観は良好であった。また、作製した太陽電池モジュールを高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、１００時間）にかけた後も、外観の変化は無かった。
【００６０】
＜比較例１＞
厚さ５０μｍのＥＴＦＥフィルム（旭硝子株式会社製５０ＨＫ−ＤＣＳ）、厚さ３００μｍのＥＶＡフィルム（ＦＩＲＳＴ社製Ｆ８０６）、発電部材（ＰＥＮフィルム上にアモルファスシリコン系発電層を積層）、同ＥＶＡフィルム（Ｔｇ＝−３９℃、Ｔｍ＝４４℃、線膨張係数４７０ｐｐｍ／Ｋ（−２０℃〜１３０℃）、なお１０００ｐｐｍ／Ｋ（５２〜７５℃））、厚さ２ｍｍのポリカーボネート基材（三菱樹脂製）を重ね合わせ、ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１３５℃で熱ラミネート（真空度８０Ｐａ、真空時間５分、加圧時間５分、保持２０分）して外観評価用太陽電池モジュールを作製した。ラミネート後、ＥＶＡの層とポリカーボネート基材の間に直径５ｍｍ以上の気泡の発生が確認された。
又、作製した太陽電池モジュールを高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、１００時間）にかけたところＥＶＡの層とポリカーボネート基材の間に直径５ｍｍ以上の気泡の増加がみられた。
【００６１】
（接着強度評価）
上記の実施例及び比較例で得られた太陽電池モジュールについて、高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、１００時間）にかけた後、２５ｍｍ幅に切断し、引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＳＴＡ−１２２５）を用いてＴ形剥離試験を行い、セルとその裏側に接する層（セルの下層）の界面、ポリカーボネート基材とそれに接する層（ポリカーボネート基材の上層）の界面の接着強度をそれぞれ測定した。（ＪＩＳ  Ｋ  ６８５４−３）。剥離速度は１００ｍｍ／分とした。
【００６２】
【表１】
2012099613.tif 000003
【符号の説明】
【００６３】
１  太陽光
２  耐候層
３  封止層
４  発電部材（発電素子、及び発電素子基材）
５  熱可塑性樹脂層
６  ポリカーボネート基材
【図１】
2012099613.tif 000004