(57)【要約】【課題】複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる、太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、温度が上昇した際に水蒸気を放出（放湿）する材料（吸放湿材料）を含んでなる透明な被覆層を太陽電池モジュールの受光面に配設することにより、簡便な機構により、受光面の透明性を確保しつつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制する。【選択図】図１
2013149800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材と、
を備える太陽電池モジュールであって、
前記光透過性板材の２つの主面のうち前記太陽電池とは反対側の外気に露出している側の主面上に配設された被覆層を更に備え、
前記被覆層が吸放湿材料を含んでなる、
太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係が略直線的であり、吸湿時における当該関係を表す水蒸気吸着等温線と放湿時における当該関係を表す水蒸気脱着等温線との間での差異である吸着ヒステリシスが小さい、
太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料が、７０℃以下の温度において放湿することが可能な材料である、
太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記被覆層が配設された前記光透過性板材の日射透過率が９０％以上であり、
前記被覆層が配設された前記光透過性板材の曇り度が１０％以下である、
太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料が、無機系吸放湿材料及び有機系吸放湿材料の少なくとも何れか一方を含んでなる、
太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池モジュールであって、
前記無機系吸放湿材料が、Ｂ型シリカゲル及びシリカアルミナの少なくとも何れか一方を含んでなり、
前記有機系吸放湿材料が、高分子ポリマー及びイオン交換樹脂の少なくとも何れか一方を含んでなる、
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。より詳細には、本発明は、吸放湿材料を含んでなる被覆層を備える太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、例えば、半導体のｐｎ接合や半導体と金属とのショットキー接合部等、整流作用を持つ半導体の界面で発生する光起電力効果を利用して光を電力に変換して出力する発電装置である。既に実用化が進んでいる太陽電池のタイプとしては、主としてシリコン系太陽電池及び化合物系太陽電池に大別することができる。シリコン系太陽電池としては、例えば、結晶シリコンやアモルファスシリコンを用いる太陽電池を挙げることができる。また、化合物系太陽電池としては、例えば、ＩｎＧａＡｓ太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２、ＣｕＩｎＳ２等のＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳ）太陽電池等を挙げることができる。
【０００３】
太陽電池モジュールの一般的な構成としては、例えば、光透過性板材と「バックシート」と称される保護基材（例えば、フィルム、シート等）との間に上記のように１個以上の太陽電池を直列及び／又は並列に接続して配設し、更に保護基材と光透過性板材との間の空隙を封止樹脂（例えば、ＥＶＡ樹脂（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）等）によって充填した構成が挙げられる。かかる構成において、太陽電池は、受光面側が光透過性板材の方に向くように配設される。
【０００４】
上記構成において、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材を構成する材質としては、太陽光に対する透過性（日射透過性）が高い材質を用いることが望ましく、主にガラスが使用いられているが、昨今では、ガラスの代わりに高透明性プラスチック等を使用することも検討されている。また、保護基材（バックシート）は、太陽電池を封止樹脂によって封止した後に、封止樹脂面と一体複合化される。保護基材は直接屋外に暴露されるので、保護基材には、耐候性（耐ＵＶ光、耐湿、耐熱、耐塩害等）、水蒸気バリヤー性、電気絶縁性、機械的特性（引張強度、伸び、引裂き強度等）、耐薬品性、封止樹脂シートとの親和性（接着一体化適合性）等が要求される。従って、保護基材としては、かかる要求に応えることを目的として、弗素樹脂フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂フィルム、これらに各種被覆層を設けたフィルム、及びこれらの積層体等が使用されている。
【０００５】
尚、太陽電池及び太陽電池モジュールの構成に関する上記記載はあくまでも例示を目的とするものであり、これらの他にも多種多様な構成があり得る。しかしながら、太陽電池及び太陽電池モジュールの具体的な構成については、当該技術分野において周知であるので、本明細書においては、これ以上の詳細な説明は割愛する。
【０００６】
ところで、太陽電池においては、上述のような光起電力効果を利用して光を電力に変換する半導体が有する特性から、温度が上昇すると出力電圧が低下する傾向がある。従って、当該技術分野においては、太陽電池を使用して発電を行う太陽電池モジュールにおいて、例えば、日光の照射に伴う太陽電池モジュールの温度上昇を抑制するための種々の提案が為されている。尚、本明細書においては、例えば、必要な電圧及び電流が得られるように１個以上の太陽電池を直列及び／又は並列に接続して配設したソーラーパネル又はソーラーモジュールと呼ばれるものを始めとする、太陽電池を使用して発電を行う装置を広く太陽電池モジュールと称することとする。
【０００７】
当該技術分野においては、例えば、自動車に搭載される太陽電池モジュールにおいて、当該モジュールを自動車の車体に接触させたり当該車体から離したりするため駆動装置を設けて、当該起動装置により、当該モジュールの温度の方が車体の温度よりも高い場合には当該モジュールを車体に接触させ、当該モジュールの温度の方が車体の温度よりも低い場合には当該モジュールを車体から離すことにより、当該モジュールの温度上昇に起因する発電量の低下を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００８】
しかしながら、上記のような提案においては、太陽電池モジュールを自動車の車体に接触させたり当該車体から離したりするため駆動装置及び当該駆動装置を動作させるための動力源が必要となるため、当該モジュールを搭載する自動車の重量が増大して燃費を悪化させたり、太陽電池モジュールの製造コストが増大したりする虞がある。
【０００９】
また、太陽電池モジュールの受光側の主面上に２枚の透光な基板を設け、これらの基板の間に冷却材を循環させることにより当該モジュールを冷却したり（例えば、特許文献２を参照）、太陽電池の受光面に設けられた電力取り出し導線の幅を広げて延長部を構成し、内部に冷却水が流れる冷却管によって当該延長部を冷却することにより太陽電池モジュールを冷却したり（例えば、特許文献３を参照）、太陽電池モジュールの裏側に蒸発式冷却体を設け、当該蒸発式冷却体に毛細管現象によって水を供給し、当該水の気化熱を利用して太陽電池モジュールの温度上昇を抑制したり（例えば、特許文献４を参照）することも提案されている。しかしながら、かかる提案においては、太陽電池モジュールに冷却材や水を循環又は供給するための機構又は動力が必要となるため、これらの提案に係る太陽電池モジュールにおいて、構造の複雑化、大型化、消費エネルギーの増大、製造コストの増大等の問題が生ずる虞がある。
【００１０】
更に、太陽電池バネルの外表面に複数の凸部を設けて当該外表面に付着した水の流動経路を長くすると共に、当該外表面に親水性材料を塗布して、当該外表面と水との接触面積及び接触時間を長くして、水の気化熱による当該外表面の冷却効果を高めることが提案されている（例えば、特許文献５を参照）。しかしながら、かかる提案においては、太陽電池パネルの外表面の形状や性質について特別な構成が必要となることに加えて、太陽電池バネルの外表面に水を供給する手段（例えば、人による散水等）が不可欠である。従って、かかる提案に係る太陽電池モジュールにおいては、製造コストの増大、性能維持のためのコストや手間の増大等の問題が生ずる虞がある。
【００１１】
一方、太陽電池モジュールとは異なる技術分野に属する建築材料の技術分野において、吸湿機能を有する塗り壁を建築物の外壁面に施工して、外気に含まれる湿気を当該塗り壁に吸収させ、日射熱によって当該湿気が蒸発する際の気化熱により外壁面及び建築物の温度上昇を抑制することが提案されている（例えば、特許文献６を参照）。しかしながら、上記塗り壁はあくまでも建築材料としての使用を目的とするものであり、太陽電池モジュールの受光面における必須の要件である透明性（光透過性）については何ら考慮されていない。従って、上記塗り壁を太陽電池モジュールの受光面に適用した場合、受光面の透明性（光透過性）が不十分となり、当該太陽電池モジュールの発電性能が低下する虞が高い。
【００１２】
以上のように、当該技術分野においては、簡便な機構により、受光面の透明性を確保しつつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制する技術が未だ確立されていない。即ち、当該技術分野においては、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる、太陽電池モジュールに対する継続的な要求が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２６７１７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４６５８号公報
【特許文献３】特開平１１−８４０１号公報
【特許文献４】特開２０００−２２１９３号公報
【特許文献５】特開２０１０−１６１２３１号公報
【特許文献６】特開２００７−１６２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のように、当該技術分野においては、簡便な機構により、受光面の透明性を確保しつつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制する技術が未だ確立されていない。即ち、当該技術分野においては、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる、太陽電池モジュールに対する継続的な要求が存在する。
【００１５】
本発明は、かかる要求に応えるために為されたものである。即ち、本発明は、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる、太陽電池モジュールを提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、
太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材と、
を備える太陽電池モジュールであって、
前記光透過性板材の２つの主面のうち前記太陽電池とは反対側の外気に露出している側の主面上に配設された被覆層を更に備え、
前記被覆層が吸放湿材料を含んでなる、
太陽電池モジュールによって達成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、簡便な機構により、受光面の透明性を確保しつつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施態様に係る太陽電池モジュールの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の１つの実施態様に係る太陽電池モジュールにおける吸放湿サイクルを説明するフローチャートである。
【図３】実施例において使用した吸放湿材料の吸放湿特性を示すグラフである。
【図４】太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面における吸放湿材料膜（被覆層）の有無による太陽光照射時間に対する表面温度の変化の違いを調べるための太陽光ランプの照射による温度上昇の抑制試験の概要を説明する模式図である。
【図５】太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面における吸放湿材料膜（被覆層）の有無による太陽光ランプ照射時間に対する表面温度の変化の違いを示すグラフである。
【図６】太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面に配設された吸放湿材料膜（被覆層）における吸放湿材料の含有率に対する、太陽光ランプ照射試験におけるカバーガラスの外表面の最高温度、光透過率、及び曇り度（へーズ）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前述のように、本発明の１つの目的は、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる、太陽電池モジュールを提供することである。
【００２０】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、温度が上昇した際に水蒸気を放出（放湿）する材料（吸放湿材料）を含んでなる透明な被覆層を太陽電池モジュールの受光面に配設することにより、簡便な機構により、受光面の透明性を確保しつつ、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができることを見出し、本発明を想到するに至ったものである。
【００２１】
即ち、本発明の第１の実施態様は、
太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材と、
を備える太陽電池モジュールであって、
前記光透過性板材の２つの主面のうち前記太陽電池とは反対側の外気に露出している側の主面上に配設された被覆層を更に備え、
前記被覆層が吸放湿材料を含んでなる、
太陽電池モジュールである。
【００２２】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と当該太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材とを備える。更に、当該太陽電池モジュールは、光透過性板材の２つの主面のうち太陽電池とは反対側の外気に露出している側の主面上に配設された被覆層を更に備え、当該被覆層が吸放湿材料を含んでなる。換言すれば、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面に、吸放湿材料を含んでなる被覆層が設けられている。
【００２３】
上記吸放湿材料は、水分の吸湿・放湿を可逆的に行うことができる材料である。より具体的には、上記吸放湿材料は、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、温度が上昇した際に水蒸気を放出（放湿）することができる材料である。かかる条件を満足する限りにおいて、上記吸放湿材料は如何なる構造及び組成を有するものであってもよい。例えば、上記吸放湿材料の吸湿機能は、物理的吸着に起因するものであっても、化学的吸着に起因するものであっても、これらの組み合わせに起因するものであってもよい。また、上記吸放湿材料の材質は、無機系の材質であっても、有機系の材質であっても、これらの組み合わせであってもよい。
【００２４】
上記吸放湿材料を含んでなる被覆層を光透過性板材の上記主面上に配設する方法もまた、特定の方法に限定されるものではなく、当該技術分野において周知の種々の方法から、例えば、吸放湿材料の性状や太陽電池モジュールの製造条件等に応じて、適宜選択することができる。例えば、上記吸放湿材料を液体（例えば、水等）中に分散又は溶解させたものをコーティング材料とし、例えば、スプレーコーティング、ディップコーティング等の方法により、光透過性板材の上記主面上に当該コーティング材料を塗布して、上記被覆層を形成させてもよい。また、上記コーティング材料にバインダーを添加して皮膜形成性を調整したり、上記コーティング材料に微粒子（例えば、シリカ微粒子等）を添加・分散させて、上記被覆層の多孔度を調整したりすることもできる。より具体的には、例えば、微粒子状の上記吸放湿材料をシリカゾル（コロイダルシリカ）中に分散させて得られるコーティング材料を、例えば、スプレーコーティング、ディップコーティング等の方法により、光透過性板材の上記主面上に当該コーティング材料を塗布して、上記被覆層を形成させることができる。
【００２５】
ところで、太陽電池モジュールは、一般的に、太陽光を光源として発電を行うものであるので、例えば、家屋の屋上や屋根の上、車両のルーフパネルの外面（上面）等、太陽光の照射を受け易い箇所に設置される。従って、太陽電池モジュールの温度は、例えば日射熱等によって上昇しがちである。特に、日射量が多くなる夏場においては、日射熱による太陽電池モジュールの温度上昇は顕著である。一方、太陽電池の発電性能は温度の上昇に伴って低下する。従って、特段の冷却手段等を備えない従来技術に係る太陽電池モジュールにおいては、例えば夏場等の日射量が多い状況下での日射熱等による温度上昇に伴って、当該モジュールの出力電圧が低下する。
【００２６】
しかしながら、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、上述のように、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面に、吸放湿材料を含んでなる被覆層が設けられている。また、上記被覆層に含まれる吸放湿材料は、相対湿度が上昇した際には周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、温度が上昇した際には周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）することができる。これにより、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、吸放湿材料が、例えば、夏場の高湿度環境（例えば、３０℃×７０％ＲＨ）下では、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、日射熱等によって光透過性板材の温度が（例えば、５０乃至７０℃まで）上昇した際には、周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）し、この際、水の気化熱として、光透過性板材の外表面から熱を奪う。かかるサイクル（以降、「吸放湿サイクル」とも称する）を繰り返すことにより、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面の温度上昇を抑制することができる。以上のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く且つ受光面における光透過率を低下させること無く、日射熱等に起因する温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
ところで、太陽電池モジュールは、前述のように、例えば、家屋の屋上や屋根の上、車両のルーフパネルの外面（上面）等、太陽光の照射を受け易い箇所に設置される。従って、太陽電池モジュールの周囲雰囲気の湿度は様々に変化する。従って、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいて上述のような吸放湿サイクルを繰り返して、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面の温度上昇を効果的に抑制するには、特定の範囲における湿度変化に対して吸放湿を行うことができる材料ではなく、幅広い湿度範囲に亘って吸放湿が可能な吸放湿材料を選択することが重要である。
【００２８】
上記のような吸放湿材料の吸放湿特性を表すデータの１つとして、水蒸気吸着等温線が知られている。吸着等温線とは、一定の温度において、吸着質の圧力（吸着質が気体である場合）又は濃度（吸着質が液体である場合）を変化させた際の、吸着剤（吸着媒）の平衡状態における吸着量（平衡吸着量）の変化を表すグラフである。従って、吸着質が水蒸気である場合の吸着等温線を水蒸気吸着等温線と称する。但し、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着質とする吸放湿材料の吸放湿特性（水蒸気吸着性）の評価には、例えば、定容量式吸着法により、相対湿度（水蒸気相対圧）を変化させながら水蒸気吸着量を測定することによって得られる水蒸気吸着等温線が用いられることが多い。
【００２９】
上述のように特定の範囲における湿度変化に対してのみ吸放湿を行うことができる材料は、水蒸気吸着等温線における特定の範囲の相対湿度においてのみ水蒸気の吸着量（平衡吸着率）が大きく変化し、その他の範囲の相対湿度においては平衡吸着率があまり変化しない。一方、幅広い湿度範囲に亘って吸放湿が可能な吸放湿材料は、水蒸気吸着等温線においても、幅広い範囲の相対湿度において相対湿度に対応して平衡吸着率が変化する。本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層は、かかる吸放湿材料を含んでなることが望ましい。
【００３０】
更に、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、前述のように、水分の吸湿・放湿を可逆的に行うことができる材料であることが望ましい。加えて、上述のように、太陽電池モジュールの周囲雰囲気の湿度は様々に変化する。従って、より好ましくは、当該吸放湿材料においては、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンと周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンとが、できるだけ一致することが望ましい。換言すれば、当該吸放湿材料についての、吸湿時における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係を表す水蒸気吸着等温線と、放湿時における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係を表す水蒸気脱着等温線と、の間での差異（以降、「吸着ヒステリシス」とも称する）ができるだけ小さいことが望ましい。
【００３１】
以上のように、太陽電池モジュールが暴露される種々の湿度範囲において良好な吸放湿性能を発揮するためには、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、幅広い範囲の相対湿度において相対湿度に対応して平衡吸着率が変化するのみならず、吸湿時及び放湿時における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係を表す水蒸気吸着等温線の差異（吸着ヒステリシス）ができるだけ小さいものであることがより望ましい。
【００３２】
従って、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係が略直線的であり、吸湿時における当該関係を表す水蒸気吸着等温線と放湿時における当該関係を表す水蒸気脱着等温線との間での差異である吸着ヒステリシスが小さい、
太陽電池モジュールである。
【００３３】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、吸放湿材料における水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係が略直線的である。換言すれば、本実施態様における吸放湿材料による水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係は、良好に線形近似することができる（一次関数を回帰式とした場合に誤差が小さい）。即ち、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、特定の範囲における湿度変化に対してのみ吸放湿を行うことができるのではなく、幅広い湿度範囲に亘って吸放湿を行うことができる。
【００３４】
加えて、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、吸湿時における吸放湿材料による水蒸気の平衡吸着率と相対湿度との関係を表す水蒸気吸着等温線と放湿時における当該関係を表す水蒸気脱着等温線との間での差異である吸着ヒステリシスが小さい。換言すれば、当該吸放湿材料においては、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンと周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンとの差異が小さい。即ち、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料においては、例えば、相対湿度の上昇に伴って周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）した後に相対湿度が低下した際に、吸湿時と同様の変化パターン（平衡吸着率と相対湿度との関係）に従って、周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）することができる。
【００３５】
上記により、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、上記被覆層に含まれる吸放湿材料は、周囲雰囲気の相対湿度が上昇した際には周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、上記被覆層の温度が上昇した際には周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）する吸放湿サイクルを、幅広い湿度範囲において実現することができる。しかも、相対湿度の上昇及び下降に遅滞なく対応して吸放湿を行うことができるので、上記被覆層の温度が上昇した際に、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面から迅速に熱を奪い、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる。
【００３６】
ところで、太陽電池の受光面側に配設される光透過性板材の外表面の温度は、例えば、夏場における日射熱等により、５０乃至７０℃程度の温度にまで上昇する場合がある。従って、例えば、７０℃を超える温度においてのみ放湿可能な吸放湿材料を含んでなる被覆層を光透過性板材の外表面に配設した場合、実用温度の範囲内においては吸放湿材料が放湿することができず、上述のように吸着した水を周囲雰囲気中に放出（放湿）する際に水の気化熱によって光透過性板材の外表面から熱を奪うことができず、結果として、温度上昇に起因する太陽電池の発電性能の低下を抑制することができない。逆に言うと、温度上昇に起因する太陽電池の発電性能の低下を効果的に抑制するためには、７０℃以下の温度において放湿することが可能な吸放湿材料を使用することが望ましい。
【００３７】
従って、本発明の第３の実施態様は、
本発明の前記第１又は前記第２の実施態様の何れか１つに係る太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料が、７０℃以下の温度において放湿することが可能な材料である、
太陽電池モジュールである。
【００３８】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、吸放湿材料が、７０℃以下の温度において放湿することが可能な材料である。これにより、実用温度の範囲内において吸放湿材料が放湿することができるので、上述のように吸着した水を周囲雰囲気中に放出（放湿）する際に水の気化熱によって光透過性板材の外表面から迅速に熱を奪い、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができ、結果として、温度上昇に起因する太陽電池の発電性能の低下を効果的に抑制することができる。尚、より好ましくは、吸放湿材料は、６０℃以下の温度において放湿することが可能な材料であることが望ましい。
【００３９】
ところで、前述のように、太陽電池モジュールは、一般的に、太陽光を光源として発電を行うものであるので、太陽電池モジュールの受光面の透明性（光透過性）が不十分であると、当該太陽電池モジュールの発電性能が低下する。従って、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて十分な発電性能を維持するためには、吸放湿材料を含んでなる被覆層が配設された光透過性板材が、十分に高い光透過率を有し、且つ十分に低い曇り度を有することが望ましい。
【００４０】
従って、本発明の第４の実施態様に係る太陽電池モジュールは、
本発明の前記第１乃至前記第３の実施態様の何れか１つにかかる太陽電池モジュールであって、
前記被覆層が配設された前記光透過性板材の日射透過率が８０％以上であり、
前記被覆層が配設された前記光透過性板材の曇り度が１５％以下である、
太陽電池モジュールである。
【００４１】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える太陽電池の受光面側に配設される前述の被覆層が外表面に配設された光透過性板材において、日射透過率が８０％以上であり、且つ曇り度が１５％以下である。これにより、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュールの受光面の透明性（光透過性）が十分に確保され、当該太陽電池モジュールの発電性能が良好なレベルに維持される。より好ましくは、吸放湿材料を含んでなる被覆層が配設された光透過性板材は、９０％以上の日射透過率及び１０％以下の曇り度を有することが望ましい。
【００４２】
尚、当該技術分野においては周知であるように、上記日射透過率は、例えば、ＪＩＳ−Ｒ−３１０６に準拠して、分光光度計等を使用して測定することができる。また、上記曇り度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１、及びＡＳＴＭ  Ｄ  １００３等に準拠して、ヘーズメーター等を使用して測定することができる。
【００４３】
ところで、前述のように、上記吸放湿材料は、水分の吸湿・放湿を可逆的に行うことができる材料である。より具体的には、上記吸放湿材料は、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、温度が上昇した際に水蒸気を放出（放湿）することができる材料である。かかる条件を満足する限りにおいて、上記吸放湿材料は如何なる構造及び組成を有するものであってもよい。例えば、上記吸放湿材料の吸湿機能は、物理的吸着に起因するものであっても、化学的吸着に起因するものであっても、これらの組み合わせに起因するものであってもよい。また、上記吸放湿材料の材質は、無機系の材質であっても、有機系の材質であっても、これらの組み合わせであってもよい。
【００４４】
即ち、本発明の第５の実施態様は、
本発明の前記第１乃至前記第４の実施態様の何れか１つに係る太陽電池モジュールであって、
前記吸放湿材料が、無機系吸放湿材料及び有機系吸放湿材料の少なくとも何れか一方を含んでなる、
太陽電池モジュールである。
【００４５】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、無機系吸放湿材料及び有機系吸放湿材料の少なくとも何れか一方を含んでなる。換言すれば、上記吸放湿材料は、無機系吸放湿材料のみで構成されていても、有機系吸放湿材料のみで構成されていても、無機系吸放湿材料と有機系吸放湿材料との組み合わせによって構成されていてもよい。無機系吸放湿材料の具体例としては、例えば、シリカゲル、シリカアルミナ、珪質頁岩、セピオライト、鹿沼土、活性白土、ゼオライト、アロフェン、及びイモゴライト等を挙げることができる。これら無機系吸放湿材料の中では、Ｂ型シリカゲル及びシリカアルミナが特に好ましい。一方、有機系吸放湿材料の具体例としては、例えば、各種高分子ポリマーやイオン交換樹脂等を挙げることができる。
【００４６】
即ち、本発明の第６の実施態様は、
本発明の前記第５の実施態様に係る太陽電池モジュールであって、
前記無機系吸放湿材料が、Ｂ型シリカゲル及びシリカアルミナの少なくとも何れか一方を含んでなり、
前記有機系吸放湿材料が、高分子ポリマー及びイオン交換樹脂の少なくとも何れか一方を含んでなる、
太陽電池モジュールである。
【００４７】
上記のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層が含んでなる吸放湿材料は、Ｂ型シリカゲル及びシリカアルミナの少なくとも何れか一方を含んでなる無機系吸放湿材料並びに高分子ポリマー及びイオン交換樹脂の少なくとも何れか一方を含んでなる有機系吸放湿材料の少なくとも何れか一方を含んでなる。換言すれば、上記吸放湿材料は、Ｂ型シリカゲル、シリカアルミナ、高分子ポリマー、及びイオン交換樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の吸放湿材料によって構成される。
【００４８】
尚、吸放湿材料の選択に当たっては、前述の各種実施態様を始めとする本発明の様々な実施態様において求められる各種要求特性に応じて、種々の吸放湿材料から適宜選択することができる。また、本実施態様に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の被覆層における吸放湿材料の含有率もまた、前述の各種実施態様を始めとする本発明の様々な実施態様において求められる各種要求特性に応じて、適宜決定することができる。
【００４９】
本発明の幾つかの実施態様に関して、添付図面等を参照しつつ以下に説明する。但し、以下に述べる説明はあくまでも例示を目的とするものであり、本発明の範囲が以下の説明に限定されるものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００５０】
（１）太陽電池モジュールの構成
図１は、前述のように、本発明の１つの実施態様に係る太陽電池モジュールの構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、直列に接続された５つの太陽電池（セル）４０が、光透過性板材（カバーガラス）２０とバックシート５０との間に配設され、封止樹脂３０（例えば、ＥＶＡ樹脂）によって封止されている。光透過性板材（カバーガラス）２０の外表面（図１における向かって上側の主面）には、吸放湿材料を含んでなる被覆層（吸放湿膜）１０が配設されている。図１における向かって上側の図は、図１における向かって下側の図における丸印によって示される部分の拡大図である。
【００５１】
上記拡大図に示す白抜きの矢印によって表されているように、吸放湿材料を含んでなる被覆層（吸放湿膜）１０は、例えば、夏場の高湿度環境（例えば、３０℃×７０％ＲＨ）下では、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）し、日射熱等によって光透過性板材（カバーガラス）２０の外表面の温度が（例えば、５０乃至７０℃まで）上昇した際には、周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）し、この際、水の気化熱として、光透過性板材（カバーガラス）２０の外表面から熱を奪う。かかる吸放湿サイクルを繰り返すことにより、光透過性板材（カバーガラス）２０の外表面の温度上昇を抑制することができる。以上のように、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く、日射熱等に起因する温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００５２】
（２）吸放湿サイクル
次に、本発明に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の外表面に配設された吸放湿材料を含んでなる被覆層における吸放湿サイクルにつき、図２を参照しながら、より詳細に説明する。図２は、前述のように、本発明の１つの実施態様に係る太陽電池モジュールにおける吸放湿サイクルを説明するフローチャートである。
【００５３】
図２に示すように、上記被覆層においては、先ず、高湿度環境において、吸放湿材料が周囲雰囲気中の水蒸気を吸着（吸湿）する（ステップＳ０１）。その後、例えば、日照熱等により太陽電池モジュールの受光面（具体的には、光透過性板材の外表面）の温度が上昇すると、上記ステップＳ０１において吸着された水蒸気が、吸放湿材料から周囲雰囲気中に放出（放湿）される（ステップＳ０２）。この際、水蒸気の放出（放湿）に伴う気化熱が吸放湿材料を含む被覆層から奪われ、結果として受光面の温度上昇が抑制される（ステップＳ０３）。その後、図２に示すように、再び高湿度環境に戻ると、吸放湿材料が周囲雰囲気中の水蒸気を再び吸着（吸湿）し（ステップＳ０１）、上述のサイクルが繰り返される。このようにして、本実施態様に係る太陽電池モジュールにおいては、吸放湿サイクルが繰り返され、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く、日射熱等に起因する温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００５４】
（３）試験片による吸放湿膜の性能評価
更に、本発明に係る吸放湿材料を含んでなる被覆層による受光面の温度上昇の抑制効果を確認すべく、異なる含有率にて吸放湿材料を含んでなる被覆層を備える各種試験片を調製し、それぞれの試験片について太陽光ランプの照射に伴う温度上昇や光透過率及び曇り度等の光学的性質について調べた。以下に詳細に説明する。
【００５５】
ａ）被覆層（吸放湿膜）の構成材料
本実施例においては、吸放湿材料として、有機系ポリマーを使用した。より具体的には、ヒドラジン架橋により窒素含有量が１．０乃至１５．０質量％増やされ且つ１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上の塩型カルボキシル基が導入された架橋アクリロニトリル系重合体微粒子を吸放湿材料として使用した。当該吸放湿材料は、約５０μｍの平均粒径を有する白色の微粒子であり、２５℃×６５％ＲＨの周囲雰囲気下での吸湿率が約５５％であった。
【００５６】
ここで、上記吸放湿材料の吸放湿特性につき、図３を参照しながら説明する。図３は、前述のように、実施例において使用した吸放湿材料の吸放湿特性を示すグラフである。より詳細には、図３（ａ）は、相対湿度（水蒸気相対圧）を変化させながら上記吸放湿材料における水蒸気吸着量を測定することによって得た水蒸気吸着等温線である。図３に示すように、上記吸放湿材料は、非常に幅広い相対湿度の範囲に亘って吸湿率がほぼ直線的に変化し、且つ相対湿度の変化に対する吸湿率の変化も大きい。従って、上記吸放湿材料は、特定の範囲における湿度変化に対してのみ吸放湿を行うことができるのではなく、幅広い湿度範囲に亘って吸放湿を行うことができる。
【００５７】
また、上記吸放湿材料においては、吸湿時における吸湿率と相対湿度との関係を表す水蒸気吸着等温線と放湿時における当該関係を表す水蒸気脱着等温線との間での差異である吸着ヒステリシスが小さい。換言すれば、当該吸放湿材料においては、周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンと周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）する際の相対湿度の変化に対する水蒸気吸着量の変化パターンとの差異が小さい。即ち、当該吸放湿材料においては、例えば、相対湿度の上昇に伴って周囲雰囲気中に含まれる水蒸気を吸着（吸湿）した後に相対湿度が低下した際に、吸湿時と同様の変化パターン（平衡吸着率と相対湿度との関係）に従って、周囲雰囲気中に水蒸気を放出（放湿）することができる。
【００５８】
一方、図３（ｂ）は、上記吸放湿材料を３０℃×７０％ＲＨの雰囲気中に２時間に亘って放置した後に、周囲雰囲気の温度及び相対湿度を５０℃×５０％ＲＨに変化させた際の、上記吸放湿材料の水蒸気の吸着量の変化の様子を表すグラフである。図３（ｂ）に示すように、上記吸放湿材料においては、周囲雰囲気が上記のように変化した際に、水蒸気の吸着量が１２０分の間に約１０５ｇ／ｍ２も低下した。換言すれば、上記吸放湿材料においては、周囲雰囲気が上記のように変化した際に、１２０分の間に、約１０５ｇ／ｍ２もの水蒸気を周囲雰囲気中に放出（放湿）した。
【００５９】
以上のように、上記吸放湿材料は、本発明に係る太陽電池モジュールが備える光透過性板材の外表面に配設される被覆層に含まれる吸放湿材料として、非常に望ましい性質を有する。尚、本実施例においては、上記吸放湿材料を含んでなる被覆層を形成するためのバインダーとして、約１０乃至２０ｎｍの粒径を有する透明なシリカが水中に分散されたコロイダルシリカ（シリカゾル）を使用した。また、光透過性板材に該当する基板としては、縦１５０ｍｍ×横６５ｍｍ×厚み０．２ｍｍのフロートガラスを使用した。
【００６０】
ｂ）試験片の調製
上述の吸放湿材料、バインダー、及び水を含んでなる分散液を上記基板上に塗布して、試験片を調製した。具体的には、上記分散液は、上述の吸放湿材料、バインダー、及び水を３０分間に亘って攪拌することによって得た。斯くして得られた分散液は、前述のように、当該技術分野において周知の種々の方法（例えば、スプレーコーティング、ディップコーティング等）によって、上記基板上に塗布することができる。本実施例においては、スプレーコーティングを採用した。上記分散液を基板上に塗布した後、６０℃において３０分間乾燥し、再び上記分散液を塗布する工程を繰り返して、所望の厚みを有する吸放湿材料を含んでなる被覆層を形成させることができる。最後に、塗布後の被覆層を、１２０℃において１時間に亘って乾燥して、上述の被覆層を基板上に形成させた。
【００６１】
尚、本実施例においては、上記のようにして形成された被覆層における吸放湿材料の含有率が異なる、種々の試験片を調製した。具体的には、被覆層における吸放湿材料の含有率は、２０、４０、６０、及び８０質量％とした。また、対照標準の試験片として、上記吸放湿材料を全く含まない（即ち、含有率＝０（ゼロ）％）被覆層を有する試験片も調製した。
【００６２】
ｃ）試験片の評価
ｉ）温度上昇抑制試験
上記のようにして調製した異なる含有率にて吸放湿材料を含む被覆層が設けられた各種試験片につき、太陽光の照射下での温度上昇を測定することにより、太陽光の照射に伴う温度上昇の程度に対する被覆層における吸放湿材料の含有率の影響を調べた。具体的には、各種試験片に温度センサを配設し、太陽光の持つ特性に近い光（太陽光と同じスペクトルを有する光）を出す照明機器（所謂「人工太陽照明灯」、「太陽光ランプ」と称される照明機器）によって太陽光に近い光を照射し、上記温度センサによって検出される温度の経時的な変化を記録した。
【００６３】
上記温度上昇抑制試験につき、図４を参照しながら更に詳しく説明する。図４は、前述のように、太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面における吸放湿材料膜（被覆層）の有無による太陽光照射時間に対する表面温度の変化の違いを調べるための太陽光ランプの照射による温度上昇の抑制試験の概要を説明する模式図である。図４に示すように、上述のように調製した各種試験片上の被覆層（吸放湿膜）７０の表面に、温度センサ（熱電対）８０を取り付けた。尚、本実施例においては、温度センサ（熱電対）８０として、Ｋ型熱電対を使用した。
【００６４】
斯くして温度センサ（熱電対）８０が取り付けられた各種試験片を、３０℃×７０％ＲＨの雰囲気中に２時間に亘って放置して、それぞれの試験片に設けられた被覆層中の吸放湿材料に吸湿させた。その後、各種試験片の周囲雰囲気の温度を２５℃に変化させ、それぞれの試験片上の被覆層（吸放湿膜）７０の表面を、太陽光ランプ６０によって照射し、温度センサ（熱電対）８０から得られる検出信号に基づき、それぞれの試験片上の被覆層（吸放湿膜）７０の表面温度の経時的な変化を測定装置９０によって測定した。また、太陽光ランプの照射開始から２時間以内の期間における、それぞれの試験片上の被覆層（吸放湿膜）７０の表面温度の最高値（最高温度）を記録した。
【００６５】
上記温度上昇抑制試験の結果、上記吸放湿材料を含有する被覆層が設けられた試験片については何れも、上記吸放湿材料を全く含まない対照標準の試験片と比較して、太陽光ランプの照射に伴う被覆層（吸放湿膜）の表面の温度上昇が抑制された。また、各種試験片の被覆層における吸放湿材料の含有率が高いほど上記最高温度も低い傾向が認められた。即ち、本実施例においては、被覆層における吸放湿材料の含有率が高いほど、太陽光ランプの照射に伴う被覆層（吸放湿膜）の表面の温度上昇が、より効果的に抑制された。
【００６６】
ここで、太陽光ランプの照射開始以降の被覆層（吸放湿膜）の表面の温度変化につき、図５を参照しながら、更に詳しく説明する。図５は、前述のように、太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面に設けられた被覆層における吸放湿材料の有無による太陽光ランプ照射時間に対する表面温度の変化の違いを示すグラフである。図５に示すように、被覆層に吸放湿材料を２０質量％含有する試験片（実線）においては、被覆層に吸放湿材料を含有しない試験片（破線）と比較して、太陽光ランプの照射に伴う温度上昇が緩やかであり、上述の最高温度についても約１０℃低いことが確認された。即ち、本実施例に係る太陽電池モジュールにおいても、複雑な機構又は新たな動力源を必要とすること無く、日射熱等に起因する温度上昇を効果的に抑制することができることが確認された。
【００６７】
ｉｉ）光透過率及び曇り度測定試験
次に、各種試験片の光透過率及び曇り度を測定した。各種試験片の光透過率については、分光光度計（株式会社日立製作所製、Ｕ４０００型）を使用して測定した。また、曇り度（ヘーズ）については、ヘーズメータ（スガ試験機株式会社製、ＨＺ−２型）を使用して測定した。各種試験片についての光透過率及びヘーズの測定結果を、上述の最高温度と併せて、図６に示す。図６は、前述のように、太陽電池モジュールのカバーガラス（光透過性板材）の外表面に配設された吸放湿材料膜（被覆層）における吸放湿材料の含有率に対する、太陽光ランプ照射試験におけるカバーガラスの外表面の最高温度、光透過率、及び曇り度（へーズ）の変化を示すグラフである。
【００６８】
図６に示すように、被覆層における吸放湿材料の含有率が増大するにつれて、上記温度上昇抑制試験において測定された最高温度は下降した。従って、太陽光の照射に伴う温度上昇を抑制するためには、被覆層における吸放湿材料の含有率が高い方が望ましいことが判る。一方、光透過率については、被覆層における吸放湿材料の含有率が増大するにつれて低下し、特に被覆層における吸放湿材料の含有率が４０質量％を超えた辺りから急激に低下した。また、曇り度（ヘーズ）については、被覆層における吸放湿材料の含有率が増大するにつれて上昇し、特に被覆層における吸放湿材料の含有率が４０質量％を超えた辺りから急激に増大した。
【００６９】
前述のように、太陽電池モジュールは、一般的に、太陽光を光源として発電を行うものであるので、太陽電池モジュールの受光面の透明性（光透過性）が不十分であると、当該太陽電池モジュールの発電性能が低下する。また、太陽電池モジュールの受光面の曇り度（ヘーズ）が高い場合も、当該太陽電池モジュールの発電性能が低下する。従って、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて十分な発電性能を維持するためには、吸放湿材料を含んでなる被覆層が配設された光透過性板材が、十分に高い光透過率を有し、且つ十分に低い曇り度を有することが望ましい。
【００７０】
従って、前述のように、本発明のより好ましい実施態様に係る太陽電池モジュールが備える被覆層が外表面に配設された光透過性板材においては、日射透過率が８０％以上であり、且つ曇り度が１５％以下である。より好ましくは、吸放湿材料を含んでなる被覆層が配設された光透過性板材は、９０％以上の日射透過率及び１０％以下の曇り度を有することが望ましい。従って、かかる光透過率及び曇り度に関する制約を考慮すると、本実施例において被覆層の構成材料として採用した吸放湿材料及び他の材料の組み合わせにおいては、図６に示すグラフから、被覆層における吸放湿材料の含有率は、４０質量％未満、より好ましくは３０質量％未満であることが望ましい。一方、本実施例において被覆層の構成材料として採用した吸放湿材料及び他の材料の組み合わせにおいて吸放湿材料による温度上昇抑制効果を得るためには、被覆層における吸放湿材料の含有率は３質量％以上、より好ましくは５質量％以上であることが望ましいと判断された。
【００７１】
尚、本発明に係る太陽電池モジュールが備える被覆層が外表面に配設された光透過性板材の光透過率及び曇り度（ヘーズ）は、上記のように被覆層における吸放湿材料の含有率によって変化するが、被覆層の構成材料として採用した吸放湿材料及び他の材料の組み合わせや、被覆層の塗布方法等、種々の要因によっても影響される。従って、被覆層における吸放湿材料の含有率の好ましい範囲は、被覆層の構成材料として採用した吸放湿材料及び他の材料の組み合わせや、被覆層の塗布方法等、種々の要因によっても影響される。即ち、被覆層における吸放湿材料の含有率の好ましい範囲は、被覆層の構成材料として採用した吸放湿材料及び他の材料の組み合わせや、被覆層の塗布方法等、種々の要因に応じて、被覆層が外表面に配設された光透過性板材の光透過率及び曇り度（ヘーズ）が所望の範囲に入るように、適宜調整することができる。
【００７２】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施態様について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることができることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【００７３】
１０…被覆層（吸放湿膜）、２０…光透過性板材（カバーガラス）、３０…封止樹脂、４０…太陽電池（セル）、５０…バックシート、６０…太陽光ランプ、７０…試験片上の被覆層（吸放湿膜）、８０…温度センサ（熱電対）、及び９０…測定装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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