(57)【要約】【課題】本発明は、簡易に太陽電池モジュール内部への浸水の発生を検知し、太陽電池モジュールの初期不良および劣化を検出することのできる太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供する。【解決手段】太陽電池用モジュール用裏面保護シートの光起電力素子側の表面に塩化コバルト含む水溶性樹脂層を設けることにより、亀裂からの浸水による変色を確認することで簡易に太陽電池モジュール内部への浸水の発生を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、該裏面保護シートの光起電力素子に対向する側の表層に塩化コバルトを含有する樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項２】
前記塩化コバルトを含有する樹脂層が、裏面保護シート上に離散的に配置積層された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用裏面保護シート。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの塩化コバルトの変色の有無を観察することを特徴とする太陽電池モジュールの検査方法。
【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おいて裏面保護シートからの浸水を早期に検知し、大規模なトラブルを未然に防ぐことができる太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびそれを用いた太陽電池モジュールの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーは、無尽蔵で無公害の新たなエネルギー源として注目されており、太陽光発電は、クリーンで環境に優しい発電システムとして急速に開発が進んでいる。近年は非晶質シリコン等の薄膜型素子を利用した太陽電池が急速に普及しつつあり、一般住宅の屋根などに設置し家庭用の電源としても使用されるようになってきた。
【０００３】
太陽電池が屋根部材などとして使用される際には、複数の光起電力素子を組み合わせ、表裏面を適当なカバー材料で保護した太陽電池モジュールに加工される。太陽電池モジュールは、表面保護シートあるいはガラス、充填剤層、光起電力素子、充填剤層、裏面保護シートから構成されるのが一般的である。
【０００４】
太陽電池モジュールの裏面保護シートとしては、ポリビニルフルオライド、ポリエチレンテレフタレート及びポリビニルフルオライドを積層したもの（特許文献１）が提案され一般的に使用されている他、光反射フィルム、金属酸化物蒸着層、耐加水分解性ポリエステルフィルムを積層したもの（特許文献２）や、ポリエチレンフィルム、光反射ポリエステルフィルム、耐加水分解性ポリエステルフィルムを積層したもの（特許文献３）が提案されている。
【０００５】
ところで、これら太陽電池モジュール用裏面保護シートは２０年以上の長期にわたって光起電力素子を保護する機能を担うものであるが、裏面保護シートに内在する欠点や、太陽電池モジュールの加工・施工時、さらには設置後に導入された裏面保護シート上の微細なキズなどが原因となって使用中に亀裂が進行し、亀裂から水分が浸入することで光起電力素子の配線が劣化した結果、太陽電池モジュールが故障し、場合によっては故障箇所が発熱し、発火にいたることがある。
【０００６】
こういったトラブルを防ぐための故障検知手段として、太陽電池モジュールを複数配置してなる太陽電池モジュール群を備えた太陽光発電システムにおいて、これら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を使用し、太陽電池モジュールの故障を検知する太陽光発電システムについての提案がされている（特許文献４）。
【０００７】
太陽電池発電システムを安全かつ有効に稼働させるためには、太陽電池モジュールの故障を早期に検出することが不可欠であるが、現状では深刻な不具合が発生する前に、外観上から簡易に検知する手段の提案がなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表平８−５００２１４号号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３２６４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９２９５８号公報
【特許文献４】特開２００５−１３６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、太陽電池モジュール内部への浸水の発生を簡易に検知し、太陽電池モジュールの初期不良および劣化を検出することのできる太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびそれを用いた太陽電池モジュール検査方法の発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、該裏面保護シートの光起電力素子に対向する側の表層に塩化コバルトを含有する樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シートである。
【００１２】
また本発明は、上記太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの塩化コバルトの変色の有無を観察することを特徴とする太陽電池モジュールの検査方法である。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートを使用することで、太陽電池モジュール内部への浸水の発生を早期に検知でき、大きなトラブルとなる前に対処することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートを例示する立体図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールを例示する断面図である。
【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用裏面保護シートは、太陽電池モジュール用裏面保護シートの光起電力素子に対向する側の表層に塩化コバルトを含有する樹脂層が積層された裏面保護シートである。塩化コバルトが吸水により変色し、太陽電池モジュール内に水が浸入したことを早期に検知できるというものであり、そのための変色材料として有機材料、無機材料いくつかあるなかで、長期の性能安定性から塩化コバルトを選択した。
【００１６】
塩化コバルトを含有する樹脂層は太陽電池モジュール用裏面保護シートの光起電力素子に対向する側の表層に設けることが、光起電力素子の配線に最も近い場所で浸水を検知できるため好ましい。  
【００１７】
本発明における塩化コバルトは、吸水により色彩が青から赤に変色することが特徴であり、塩化コバルト（II）２水和物である［Ｃｏ（II）（Ｈ２Ｏ）２］Ｃｌ２が青色であるのに対し、吸水により塩化コバルト（II）６水和物［Ｃｏ（II）（Ｈ２Ｏ）６］Ｃｌ２の赤色に変色する。
【００１８】
本発明における塩化コバルトは、単体で樹脂層に添加されても良く、シリカゲルに担持されたものの微粒子として添加されても良いが、樹脂への分散性の観点から塩化コバルト単独で添加されることが好ましい。本発明における樹脂層における塩化コバルトの濃度は、１０重量％以上が視認性の面で好ましく、８０重量％以下であることが裏面保護シートまたは充填剤層との密着性の面で好ましい。
【００１９】
本発明における樹脂層の樹脂には、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、オレフィン樹脂など、およびこれらの混合物があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。また、架橋性の樹脂を使用することにより、樹脂層の裏面保護シートとの密着性、強靱性、耐溶剤性、耐水性等を向上させることができる。
【００２０】
本発明においてこれら樹脂を塗工する際に使用する溶媒には、水や、水とメタノールやエタノールとの混合系である水系の溶媒、アセトンやメチルエチルケトンといったケトン系の溶媒を使用することで、塩化コバルトが溶媒に溶けることで樹脂中に均一に分散し加工が容易になるため好ましい。中でも塩化コバルトの溶けやすい水を溶媒に使用することが好ましく、これに対応した塗剤としては水溶性の樹脂あるいは水性エマルジョン系樹脂を好適に用いることができる。水性エマルジョン系樹脂としては、オレフィン共重合体水性エマルジョン、ウレタン系エマルジョン樹脂やアクリル系エマルジョン樹脂等を用いることができる。これら水性エマルジョン系樹脂は、塗工・乾燥され固化した後は水に不溶となるため、太陽電池モジュールに組み込まれる樹脂層として耐水性に優れたものとなり、信頼性を低下させないことでより好ましい。
【００２１】
本発明における塩化コバルトは塗剤中は錯イオンとなって溶解し、塗布後樹脂層が乾燥される際に脱水され塩化コバルトが２水和物となり青色樹脂層となることが好ましい。従って塗剤に溶解させる前は、６水和物であっても何ら構わない。乾燥が不十分であるために塗工後も赤色の６水和物である場合には、さらに乾燥工程を通すなどして２水和物とすることが好ましい。また、塩化コバルト含有樹脂層の積層後、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートが太陽電池モジュールに加工されるまでは、２水和物の青色状態が保たれることが好ましく、このために４０％ＲＨ以下の乾燥状態で保管されることが好ましく、梱包される際にはシリカゲルやカルシウム系の乾燥剤とともに密封された状態とされることが好ましい。
【００２２】
本発明における樹脂層は公知の手段、たとえばスクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、コーター、タンポ印刷、転写等の印刷手段、刷毛塗り、スプレー印刷、静電塗装、電着塗装、流し塗り、ローラー塗り、浸漬塗装等により形成できる。
【００２３】
本発明における塩化コバルト含有樹脂層は裏面保護シート上に全面に積層されても良いが、変色が検知できる範囲でドット状、ストライプ状といった模様として積層面の全面に対し離散的に積層されても良い。裏面保護シートと充填剤層の接着性の観点から、面積の２０％以下で離散的に配置、積層されていることが好ましく、変色の視認性の観点から面積の５％以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールは、表面ガラス（あるいは表面保護シート）、光起電力素子、充填剤層および、裏面保護シートによって構成されるが、本発明は、上述の太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの塩化コバルトの変色の有無を観察することを特徴とする太陽電池モジュールの検査方法でもある。変色とは取りも直さず、青色から赤色への変色であり、裏面保護シートが透明である場合には裏面側から塩化コバルトの変色の有無が観察できるが、通常裏面保護シートは白色、黒色、その他デザインに応じて着色されるのが一般的であり、この場合は不透明となることから、表面ガラス（表面保護シート）側から、光起電力素子で遮られていない部分を観察する。太陽電池モジュールを設置し、稼働する中で、定期的に塩化コバルトの変色を観察することで、裏面保護シート側からの浸水の有無を判断することができる。
【実施例】
【００２５】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
（評価方法）
下記の実施例および比較例における各種評価項目の測定方法を下記に示す。
【００２６】
（１）太陽電池裏面保護シートとＥＶＡシートとの接着性
１５０ｍｍ×１５０ｍｍの太陽電池用裏面保護シートと１５０ｍｍ×１５０ｍｍで厚さ３ｍｍの表面ガラス（ＡＧＣファブリテック（株）製白板強化ガラス）の間に、厚さ１．５ｍｍのエチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）シート（サンビック株式会社製ＰＶ−４５ＦＲ００Ｓ）２枚を挟み込んで封止し、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの積層体試験片を作成し、太陽電池裏面保護シートとＥＶＡシートとの接着強度を下記の通り測定した。
積層体試験片の太陽電池裏面保護シート側から１５ｍｍ幅にてサンプルカットを実施し、太陽電池裏面保護シート／ＥＶＡシート間にて剥離し、室温条件下にてＯＲＩＥＮＴＥＣ社製テンシロンＰＴＭ−５０を用いて、剥離角度１８０°、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎで剥離し接着強度を評価して、下記判定をした。
◎：剥離強度が３０Ｎ／１５ｍｍ以上
○：剥離強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上
△：剥離強度が１０Ｎ／１５ｍｍ以上
×：剥離強度が１０Ｎ／１５ｍｍ未満。
【００２７】
（２）浸水による色彩変化評価
２００ｍｍ×２００ｍｍの太陽電池裏面保護シートの４辺の中央部であり各辺より１０ｍｍ内側の箇所に、各辺に平行に保護シートを貫通するようカッターナイフで長さ４ｍｍの切り込みを入れる。
２００ｍｍ×２００ｍｍのガラス（ＡＧＣファブリテック（株）製白板強化ガラス）、２００ｍｍ×２００ｍｍのＥＶＡシート（サンビック（株）製ＰＶ−４５ＦＲ００Ｓ）、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの太陽電池素子（ＣＢＣ（株）製６インチ多結晶シリコンセル）、２００ｍｍ×２００ｍｍのＥＶＡシート、切り込みを入れた２００ｍｍ×２００ｍｍの太陽電池裏面保護シートと重ね合わせ、太陽電池素子が真ん中になるよう配置し、１５０℃−３０ｍｉｎ−１３０Ｐａの真空加熱によりラミネートして太陽電池モジュールを作成した。
太陽電池モジュールを温度８５±２℃、湿度８５±５％ＲＨに調節された恒温高湿槽に２４時間保管し色彩変化の確認を行った。浸水発生箇所における変色の確認については、この処理を行ったモジュールの表面側（ガラス側）を目視にて確認を行い、亀裂発生箇所における着色の状況を下記のように判定をした。
◎：はっきりと確認できる
○：確認できる
△：なんとか確認できる
×：確認できない。
【００２８】
（実施例１）
和光純薬工業（株）製塩化コバルト（II）６水和物を１重量部と、樹脂としてオレフィン共重合体水性エマルジョンである中央理化工業（株）製“アクアテックス”ＭＣ−３８００を２０重量部の混合物を室温で撹拌しながら混合し、均一な水分散系樹脂溶液を得た。
この溶液を幅８１０ｍｍで長さ１００ｍのＩＳＯＶＯＬＴＡ社製太陽電池モジュール用裏面保護シート「２４４２」（３８μｍポリフッ化ビニルフィルム（ＰＶＦ）／２５０μｍポリエステルフィルム／３８μｍポリフッ化ビニルフィルム（ＰＶＦ）の構成）へ、岡崎機械工業社製のフィルムコーターを用いて全面塗布（塗工面積１００％）し、熱風式オーブンにより８０℃で１分間乾燥し、塩化コバルトを含有する膜厚５μｍの樹脂層を設けた。樹脂層中の塩化コバルト濃度は１０重量％とした。
この太陽電池裏面保護シートを１５０ｍｍ×１５０ｍｍにカットし、積層体試験片を作成し、太陽電池裏面保護シートとＥＶＡシートとの接着性評価を行った。また２００ｍｍ×２００ｍｍのシートをカットして太陽電池モジュールを作成し、浸水による色彩変化評価を行った。この評価結果を表１にまとめた。
【００２９】
（実施例２）
実施例１で作製した塩化コバルトを含む樹脂溶液を岡崎機械工業社製のグラビア印刷機を用いて、裏面保護シート全体の１０％へ分散的に配置するよう縦１ｍｍ×横１ｍｍごとに０．１ｍｍ２の円形のドットを塗布した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積１１％かつ塩化コバルト濃度が１０重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３０】
（実施例３）
実施例１で作製した塩化コバルトを含む樹脂溶液を岡崎機械工業社製のグラビア印刷機を用いて、裏面保護シート全体の４％へ分散的に配置するよう縦１ｍｍ×横１ｍｍごとに０．０４ｍｍ２の円形のドットを塗布した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積４％かつ塩化コバルト濃度が１０重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３１】
（実施例４）
実施例１で作製した塩化コバルトを含む樹脂溶液を岡崎機械工業社製のグラビア印刷機を用いて、裏面保護シート全体の２５％へ分散的に配置するよう縦１ｍｍ×横１ｍｍごとに０．２５ｍｍ２の円形のドットを塗布した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積２５％かつ塩化コバルト濃度が１０重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３２】
（実施例５）
塩化コバルト（II）６水和物を１重量部と“アクアテックス”ＭＣ−３８００を４０重量部の混合物を室温で撹拌しながら混合し、均一な樹脂溶液を得た。
この溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積１００％かつ塩化コバルト濃度が５重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３３】
（実施例６）
塩化コバルト（II）６水和物を９重量部と、“アクアテックス”ＭＣ−３８００を２重量部と、純水を１７重量部の混合物を室温で撹拌しながら混合し、均一な樹脂溶液を得た。
この溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積１００％かつ塩化コバルト濃度が９０重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３４】
（比較例）
青色顔料の和光純薬工業（株）製“ウルトラマリンブルー”を１重量部と、“アクアテックス”ＭＣ−３８００を２０重量部の混合物を室温で撹拌しながら混合し、均一な樹脂溶液を得た。
この溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手法で、塗工面積１００％かつ顔料濃度が１０重量％の樹脂層を積層した太陽電池裏面保護シートを作製し、評価を行った。
【００３５】
【表１】
2013254768.tif 000003
【符号の説明】
【００３６】
1  ・・・太陽電池モジュール
2  ・・・表面ガラス（あるいは表面保護シート）
3  ・・・充填剤層
4  ・・・光起電力素子
5  ・・・塩化コバルトを含む樹脂層
6  ・・・裏面保護シート
【図２】
2013254768.tif 000004
【図１】
2013254768.tif 000005