(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体層を形成してなる太陽電池素子を少なくともシート状樹脂及びシート状接着剤で真空封止し、該太陽電池素子の封止した部分の縁部がフレーム材のスリット部分に挿入された、フレキシブル性を有する太陽電池モジュールにおいて、前記フレーム材はスリット内部に前記縁部の一部を貫通して該縁部を狭持する柔軟性のある接合部材を有していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記接合部材にはその表面に段差部が設けられており、前記フレーム材には前記接合部材の段差部に嵌合する段差部が設けられている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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池モジュールに係わる。より詳細には、フレキシブル性を有する太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は、電卓、腕時計など民生機器用の電源として広く使用されており、また、石油、石炭などのいわゆる化石燃料の代替用電力として実用化可能な技術として注目されている。
【０００３】
太陽電池は半導体のｐｎ接合部に発生する拡散電位を利用した技術であり、シリコンなどの半導体が太陽光を吸収し、電子と正孔の光キャリヤーが生成し、該光キャリヤーをｐｎ接合部の拡散電位により生じた内部電界でドリフトさせ、外部に取り出すものである。太陽電池の材料としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、アモルファスＳｉＣなどのテトラヘドラル系のアモルファス半導体や、ＣｄＳ，Ｃｕ2 ＳなどのＩＩ−ＶＩ族やＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体等があげられる。とりわけ、アモルファス半導体を用いた薄膜太陽電池は、単結晶太陽電池に比較して大面積の膜が作製できることや、膜厚が薄くて済むこと、任意の基板材料に堆積できることなどの長所があり有望視されている。
【０００４】
アモルファスシリコン太陽電池、結晶薄膜太陽電池等は、ステンレス等の可曲性のある基板上に作られた薄膜の太陽電池素子を用いることにより、薄くて軽く、さらに可曲性のある太陽電池モジュールの形で作られ、実用に供されている。また、耐候性、機械的損傷からの保護のため、被覆材で表面を被覆する。
【０００５】
太陽電池は、屋内で蛍光灯の光を利用して使用される場合もあるが、特に屋外で使用される太陽電池は、高温度、低温度、高湿度、風、雨等の様々な外環境からの影響に対する十分な耐久性が要求される。そのため、例えば図８のように、太陽電池モジュールは多くの場合、大きく分けて太陽電池素子を封止した部分（以下、太陽電池封止部分と記す。）９０とフレーム部分９８とから構成されている。太陽電池封止部分は、太陽電池素子９１及び出力配線を、受光面側とその裏面側から各々表面保護材９４と接着剤９３、裏面保護材９５と接着剤９３を用いて挟持し、熱を加えて真空封止する場合が多い。
【０００６】
太陽電池の設置方法としては、地面や、建物の屋上や屋根上に架台を設け上記の太陽電池モジュールを支持したり、建物の壁面に貼付したりする方法が一般的である。建物の屋根上に設置する場合はこの方法の他に、架台を用いないで、屋根材と太陽電池を一体構造として屋根上に設置する方法がある。
【０００７】
また、フレキシブル性を有する太陽電池の場合、太陽電池素子を破壊しない程度の局面等の非平面部分に設置することを可能にするため、前述の太陽電池封止部分に裏面保護部材９２として例えば、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂等の独立気泡のシート状の発泡材を接着した構造をとる場合が多い。
【０００８】
ところで、太陽電池モジュールは、特に表面保護材にシート状の透明樹脂を用いて太陽電池素子を真空ラミネートする太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子よりも外側の部分で表面保護材と接着剤と裏面保護材が接着した部分を所定の外形に合わせて切断することが多い。そのため、何らかの方法でこれらの端部を処理し、外環境からの応力及び水分、湿気（水蒸気）から太陽電池封止部分の内部の太陽電池素子及び電気回路部分を保護する必要がある。
【０００９】
これに対し、太陽電池封止部分の裏面保護材として例えば金属、鋼製の強固な裏打ち材を用い、フレーム材として例えばアルミニウム製の強固なフレーム材を用いた構造を有する太陽電池モジュールの場合には、太陽電池封止部分の４端辺を取り囲むフレーム材にスリット状の溝を予め設けておき、そのスリット状の溝に、太陽電池封止部分の端部をはめ込み、それらの隙間の部分には、例えばシリコンゴム等の充填材９６を充填する方法が用いられている。
【００１０】
一方、フレキシブル性が必要とされる従来の太陽電池モジュールにおいては、前述の強固な裏面保護材及び強固なフレーム材を用いることが不可能である。よって、前述のように裏面保護材の材質としてはフレキシブル性を有する材料を用いることになる。ここで、太陽電池封止部分の縁部の保護方法が問題となる。仮にフレーム材としてゴム製、プラスチック製、ポリカーボネート製などのフレキシブル性を有するフレーム材を用いたとする。この場合、太陽電池封止部分を効果的に保護するためには、何らかの方法で太陽電池封止部分とフレーム材を接着することが必要となる。太陽電池封止部分の裏側は材質選択の自由度が高く、フレーム材との接着が比較的容易である。しかし、太陽電池封止部分の表面側は、以下の理由で、フレーム材との接着は非常に難しい。
【００１１】
例えば、ステンレス・スチール基板等の導電性基板を用いた太陽電池素子を封止した太陽電池封止部分の表面保護材としては、フッ素樹脂等が用いられることが多く、これらに対して十分な接着能力を有する接着剤・充填材は殆ど存在しない。表面保護材としてフッ素樹脂等が用いられる理由は、フッ素樹脂等の光透過性が高く、かつ外環境からの応力に対する耐久性が高いからである。さらに、表面保護材としては、表面に埃が付き難く、溌水性が良いことも要求され、フッ素樹脂はこの要求を満たすが、このことは同時に、適当な接着剤が存在しないことをも意味している。フッ素樹脂とＥＶＡの接着が、そのままでは接着力が不十分なため、フッ素樹脂の接着面側の全面にコロナ放電処理を行い、接着力を高めている場合が多い。しかし、表面全体にコロナ放電を施すと、上述の非埃付着性や溌水性が低下してしまう。また、端部のみにコロナ放電処理を施すことは、封止作業の精度の向上が要求されるとともに、処理のコスト増加を生じる。
【００１２】
以上の理由で、フレキシブル性を有する太陽電池封止部分の縁部及び端部に接着剤を塗布し、フレキシブルな材質のフレーム材と太陽電池封止部分を接着することによって端部を十分に包囲保護することは実現困難である。
【００１３】
もう一つの例として、太陽電池封止部分の縁部の例えばＥＶＡ等の接着剤を融解し端部から追い出し、その部分の表面保護材（樹脂）と裏面保護材（樹脂）を熱によって圧接着する方法が考えられる。この方法が可能であれば、太陽電池封止部分は自ら端部保護機能を有することになり、フレーム材が封止部分を保護する必要は減少する。本発明者らは、試行実験として表面接着剤としてＤｕｐｏｎｔ社のテフゼル等を用い、裏面保護材としてナイロン等を用いて上述のような熱による圧接着を様々な温度において試みたが、いずれも十分な接着力を得るには至っていない。
【００１４】
すなわち、フレキシブル性が必要とされる太陽電池モジュールにおいては、太陽電池封止部分の端部を効果的に保護することは非常に難しいのが現状である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記欠点に鑑み、本発明の技術的課題は、太陽電池素子を少なくともシート状の樹脂及びシート状の接着剤で真空封止し、該太陽電池素子の封止部分の縁部がフレーム材のスリット部分に挿入された構造を有し、かつフレキシブル性を有する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池封止部分の端部が外応力によって変形・破損したり、端部を通じて水蒸気が侵入し太陽電池素子に到達することを防止し、外部から侵入した水蒸気による太陽電池素子の故障、及び太陽電池モジュールの内部配線の電気的な短絡による故障を防止することである。
【００１６】
【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、基板上に半導体層を形成してなる太陽電池素子を少なくともシート状樹脂及びシート状接着剤で真空封止し、該太陽電池素子の封止した部分の縁部がフレーム材のスリット部分に挿入された、フレキシブル性を有する太陽電池モジュールにおいて、前記フレーム材はスリット内部に前記縁部の一部を貫通して該縁部を狭持する柔軟性のある接合部材を有していることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
本実施の形態に係わる太陽電池モジュールの一例を図１に示す。図１に示すように、該太陽電池モジュールは、基板上に半導体層を形成してなる太陽電池素子を少なくともシート状樹脂及びシート状接着剤で真空封止し、該太陽電池素子の封止した部分の縁部がフレーム材のスリット部分に挿入された、フレキシブル性を有する太陽電池モジュールにおいて、前記フレーム材は、スリット内部に前記縁部の一部を貫通して該縁部を挟持する接合部材を有することを特徴とする。
【００１９】
このような構成の太陽電池モジュールを用いることによって、フレーム材が上記の太陽電池封止部分から脱離することを防止し、また、太陽電池封止部分の端部を通じて水蒸気が侵入し太陽電池素子に到達することを防止し、外部から侵入した水蒸気による太陽電池素子の故障、及び太陽電池モジュール内部配線の電気的な短絡による故障を防止することができる。
【００２０】
図１は、非晶質太陽電池モジュールの構成を概念的に示した断面図である。図１において、１１は非晶質太陽電池素子、１２は発泡材製裏面保護部材、１３は接着剤層、１４は表面保護材、１５は裏面保護材、１６は充填材、１７は封止部分とフレーム材１８の接合部材である。フレーム材１８には、接合部材と係合するスリット状の溝が形成されている。太陽光は図１の上方から入射する。
【００２１】
非晶質太陽電池素子の構成を例えば図７に示す。図７では、４１がステンレス・スチール基板、４２がｎ型非晶質シリコン薄膜、４３がｉ型非晶質シリコン薄膜、４４がｐ型非晶質シリコン薄膜、４５がｎ型非晶質シリコン薄膜、４６がｉ型非晶質シリコン薄膜、４７がｐ型非晶質シリコン薄膜、４８が反射防止層、４９が集電電極である。図７の非晶質太陽電池素子では、ステンレス・スチール製基板４１上に基板側から順にｎ，ｉ，ｐ，ｎ，ｉ，ｐ型非晶質シリコン薄膜４２，４３，４４，４５，４６，４７を、ＲＦグロー放電法を用いて積層した後、透明電極として酸化インジウム・錫を蒸着し、最後にグリッド電極として銀ペーストを印刷したものを直列化したものである。
【００２２】
このように、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池封止部分１０の縁部を表裏面側から太陽電池封止部分１０の一部を貫通し、封止部分１０をフレーム材１８の接合部材１７によって挟持し、フレーム材１８のスリット部分に充填材１６を充填した後、太陽電池封止部分１０の端部をフレーム材に挿入接着し、さらに、太陽電池封止部分１０の裏面に発泡材製裏面保護部材１２を接着剤によって貼着して構成されている。また、図１では、上記太陽電池素子の配線及び出力端子は省略して描いてある。スリット状の溝の寸法・形状は、太陽電池封止部分の挿入時及び長期間の経過後に太陽電池封止部端部の変形・損傷を生じさせず、かつ、溝と端部の隙間に適当な材質の充填材１６を充填するのが容易であることが望ましい。
【００２３】
例として、図１のように太陽電池封止部分の端部の挿入部分の長さよりも溝の奥行きが長く、その部分に充填材を充填できる寸法・形状のものが望ましいが、溝の寸法・形状はこれに限るものではない。また、溝は、太陽電池素子封止部分端部のうち、長辺及び短辺の全長にわたって途切れることなく形成されることが望ましい。
【００２４】
発泡材製裏面保護部材１２の材質は、外環境に対する耐久性、すなわち、耐水性、耐熱性、耐紫外線性が充分であるものが望ましい。例えば、非接着面にポリエチレンを貼着した独立気泡の発泡ウレタンがあげられるが、これに限るものではない。また、接着剤層１３の材質は、例えば、ＥＶＡがあげられるが、これに限るものではない。
【００２５】
表面保護材１４の材質は、例えば、フッ素樹脂があげられるが、これに限るものではない。以上、シート状のフッ素樹脂を用い、真空ラミネーションによって封止を行う場合を説明したが、この他に、例えば、液体状のフッ素樹脂を用いて、これを塗布することによって、表面保護材１４を形成しても良い。
【００２６】
裏面保護材１５の材質は、発泡材性裏面保護部材１２との接着が確実に行える接着剤が存在する材質、例えば、シート状のナイロンが適するが、これに限るものではない。
【００２７】
充填剤１６の材質は、例えば、シリコン樹脂、ブチルゴム等があげられるが、これに限るものではない。
【００２８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００２９】
（実施例１）
実施例１においては、図１のように、非晶質シリコン太陽電池素子１１を表面保護材１４、裏面保護材１５及び接着剤層１３によって真空ラミネートして太陽電池モジュールを製作し、高温度高湿度状態と低温状態の繰り返しサイクル試験を実施し、フレーム材の脱離状況及び、外部からの水蒸気の侵入による太陽電池素子の故障及び太陽電池モジュール全体の電気的短絡による故障頻度を調べる実験を行った。
【００３０】
実施例１で用いた非晶質太陽電池１１として、ステンレス・スチール製基板上に基板側から順にｎ，ｉ，ｐ，ｎ，ｉ，ｐ型非晶質シリコン薄膜を、ＲＦグロー放電法を用いて積層した後、透明電極として酸化インジウム錫を蒸着し、最後に集電電極として銀ペーストをグリッド状に印刷して約３０ｃｍ×９ｃｍの単位としたものを１３段直列化したものを用いた。図７は非晶質太陽電池１１の構成を示す構造概念断面図である。
【００３１】
また、接着剤層１３としては、シート状のＥＶＡを用い、表面保護材１４としては、１００μｍ厚のシート状のテフゼル（Ｄｕｐｏｎｔ社商品名）を用い、裏面保護材１５としては、アルミニウム箔を両面から白色テドラー（Ｄｕｐｏｎｔ社商品名）で挟んだシートを用いた。
【００３２】
上記の材料を、下から裏面保護材１５、接着剤層１３、非晶質シリコン太陽電池素子１１、接着剤層１３、表面保護材１４の順に積層し、真空ラミネーターを用いて１００℃でラミネートした。これを太陽電池素子の外形寸法よりも縦横おのおの４ｃｍ外側で矩形に切断した。
【００３３】
太陽電池封止部分とフレーム材との接合部材は、図１及び図４に示す形状で比較的柔軟性のあるプラスチックを一体形成することによって作製した。まず太陽電池封止部分１０の長手方向の表側には縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約１ｍｍの板状部分の一つの面に直径５．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍの円柱状の凸部が２ｃｍ間隔で配置された形状の物１７ａを作製した。太陽電池封止部分の長手方向裏側には、縦１３８ｃｍ、横０．５ｃｍ、厚さ約１ｍｍの板状部分の一つの面に、上記の円柱状の凸部の場所と対応する場所に直径約５．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの円柱状の凹部が２ｃｍ間隔で配置された形状の物１７ｂを作製した。太陽電池封止部分の短手方向には、上記の一対の接合部材と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材を作製した。接合部材の長手方向端部は、４５度の角度に成形した。
【００３４】
次に、太陽電池封止部分の縁部のうち、上記の接合部材の長辺を封止部の最外端部に合わせたときに円柱状の凸部及び穴に対応する部分に表裏面に貫通する直径３ｍｍの穴を開ける。接合部材には、その相対する面及び円柱状の凸部及び凹部に市販の水性接着剤を塗布し、太陽電池封止部分の縁部の穴に、接合部材の凸部が表面側から貫通した後、裏面側の接合部材の穴に挿入されるようにして圧着した後、約２日間乾燥させた。
【００３５】
フレーム材１８は、図１及び図４に示す形状で比較的柔軟性のあるネオプレン・ゴムを一体成形して作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には、縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約５ｍｍの板状部分にスリット状の溝を配置した形状の物を作製した。スリット状の溝の形状は、奥行き６．０ｍｍ、厚さ約３．０ｍｍとした。太陽電池封止部分の短手方向には、上記と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材を作製した。
【００３６】
上記のように予め用意したフレーム材のスリット状の溝のうち最も内側の部分にのみ、その全長にわたってブチルゴム製充填材を充填し、残りの部分には水性接着剤を塗布した後、太陽電池封止部分の縁部に接着した接合部材にかぶせ、圧着した後約２日間、乾燥させた。
【００３７】
発泡材裏面保護部材１２は、市販の厚さ３ｍｍの独立気泡ウレタン発泡材を１．３８ｍ×０．３５ｍの矩形に裁断したものを用いた。この発泡材製裏面保護部材１２の片面及び太陽電池封止部分の裏面（すなわちテドラー面）全面に市販の水性接着剤を塗布し、両者を接着させ、約２日間乾燥させた。
【００３８】
最後に太陽電池封止部分に出力端子を取り付け、それらを保護する防水用の端子箱をモジュールの表側に設置した。以上の手順で本発明の太陽電池モジュールが完成した。これを１０モジュール作製した。
【００３９】
（比較例１）
従来例として、太陽電池封止部分にゴム製のフレーム材を接着剤で接着した太陽電池モジュールを作製した。
【００４０】
まず、太陽電池封止部分は、前述したものと同じ太陽電池素子を用い、同様の材料、手法、手順で真空封止し、同寸法にしたものを用意した。
【００４１】
フレーム材は、図８に示す形状で比較的柔軟性のあるネオプレン・ゴムを一体成形することによって作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には、縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの板状部分にスリット状の溝を配置した形状のものを作製した。スリット状の溝の形状は、奥行き６．０ｍｍ、厚さ約１．０ｍｍとした。太陽電池封止部分の短手方向には、上記と同様の形状で、縦が３７ｃｍのフレーム材を作製した。
【００４２】
上記のように予め用意したフレーム材のスリット状の溝のうち、最も内側の部分にのみ、その全長にわたってブチルゴム製充填材を充填し、残りの部分には水性接着剤を塗布した後、太陽電池封止部分の縁部にかぶせ、圧着した後約２日間、乾燥させた。
【００４３】
発泡材裏面保護部材１２は、前述のものと同様の市販の厚さ３ｍｍの独立気泡ウレタン発泡材を１．３８ｍ×０．３５ｍの矩形に裁断したものを用いた。この発泡材製裏面保護部材１２の片面及び太陽電池封止部分の裏面（すなわちテドラー面）全面に市販の水性接着剤を塗布し、両者を接着させ、約２日間乾燥させた。
【００４４】
最後に太陽電池封止部分に出力端子を取り付け、それらを保護する防水用の端子箱をモジュールの表側に設置した。以上の手順で従来例の太陽電池モジュールが完成した。これを１０モジュール作製した。
【００４５】
以上のように作製した太陽電池モジュールを用いて、フレーム材の脱離及び、太陽電池封止部分の端部の剥離や端部を通じて侵入する水蒸気の起因する太陽電池モジュールの故障発生の頻度を調べる実験を行った。
【００４６】
すなわち、上記のように作製した太陽電池モジュールを各々１０個ずつに対して高温度・高湿度状態と低温度状態の繰り返しサイクル試験を実施し、試験後の故障発生率を調べた。上記の環境は市販の環境試験器を用いて再現した。
【００４７】
環境試験装置は、内寸法が幅１．５ｍ、高さ１．０ｍ、奥行き１．０ｍのチャンバーをもち、チャンバー内の温度は−４０〜＋２００℃、相対湿度は０〜１００％に制御可能なものである。今回は、太陽電池モジュールの屋外での使用状態を再現する意味で、ＵＬ１７０３に記載されているパターンに準拠して、環境試験器のチャンバー内の温度・湿度を制御した。すなわち、まず２０℃から約１１０℃／時間の速度で−４０℃まで温度を下降させた後、約４０分一定に保持する。次に、約１１０℃／時間の速度で＋８５℃まで温度を上昇、８５℃、相対湿度８５％の状態で４時間１０分一定に保持した後、約１１０℃／時間の速度で２０℃まで温度を下降させる。これが１サイクルのパターンであり、これを６０サイクル連続して実施した。
【００４８】
ここで、ＵＬ１７０３には記載されていないが、太陽電池モジュールの屋外における実際の使用状況を再現する意味では太陽電池モジュールに光を照射することが必要である。しかし、非晶質シリコン太陽電池には光劣化することが一般に知られており、光を照射することによって、太陽電池モジュールの電気的性能が低下する。したがって、今回は、この光劣化による太陽電池モジュールへの影響と、本発明で問題としている外部からの水蒸気の侵入が太陽電池モジュールに与える影響とを区別するために、チャンバー内では太陽電池モジュールに光は照射しなかった。また、出力端子は、解放状態で、端子箱で防水した状態に保った。
【００４９】
上記の環境試験装置のチャンバー内に、作製した太陽電池モジュール１０個を受光面が上方を向くように、各々の間隔が約１０ｃｍでチャンバー内に水平に重ねて設置した。
【００５０】
上記の試験を６０サイクル実施した後、これらの太陽電池モジュールを環境試験装置から取り出し、表面に付着した水滴、水分を布で拭き取った後、フレーム材の脱離状況を調べて、さらに、市販の大型の疑似太陽光発生放置（ＳＰＩＲＥ社、２４０Ａ）を用いて、個々の太陽電池モジュールの電気性能を測定した。照射した疑似太陽光は、ＡＭ１．５ＧＲＯＢＡＬ、強度１００ｍＷ／ｃｍ2 であり室温で測定した。
【００５１】
その結果、フレーム材の脱離が発生したもの、シャント抵抗が１／１０以下に減少したもの、あるいは、電気的に短絡したものは、実施例１のモジュールでは、１０個中４個、比較例１のモジュールでは１０個中９個であり、本発明の効果が実証された。
【００５２】
（実施例２）
実施例２では、図２、図５に示すように、太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材の一辺にその長手方向全長にわたる段差を設け、フレーム材は接合部材の段差に対応する部分、すなわち、スリット状の溝の入口端部、に断面がＬ字となる凸部を設けた形状とした。そして、図１の非晶質シリコン太陽電池素子１１、発泡材製裏面保護部材１２、接着剤層１３、表面保護材１４、裏面保護材１５、充填材１６、太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材１７およびフレーム材１８が図２の非晶質シリコン太陽電池素子２１、発泡材製裏面保護部材２２、接着剤層２３、表面保護材２４、裏面保護材２５、充填材２６、太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材２７およびフレーム材２８にそれぞれ対応する。また、図４の太陽電池封止部分１０が図５の太陽電池封止部分２０に対応する。
【００５３】
実施例２では、接合部材とフレーム材を図５に示す構造とした以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを１０個作製した。
【００５４】
太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材２７は図２、図５に示す形状で比較的柔軟性のあるプラスチックを一体成形することによって作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には、縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの板状部分の一つの面に直径５．０ｍｍ高さ１．５ｍｍの円柱状の凸部が２ｃｍ間隔で配置され、さらに、凸部と反対する面の一辺のみに約２ｍｍの段差を設けた形状のもの２７ａを作製した。太陽電池封止部分の長手方向裏側には、縦１３８ｃｍ、横０．５ｃｍ、厚さ約１ｍｍの板状部分の一つの面に、上記の円柱状の凸部の場所と対応する場所に直径約５．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの円柱状の凹部が２ｃｍ間隔で配置され、さらに、凹部と反対する面の一辺のみに約２ｍｍの段差を設けた形状のものを２７ｂ作製した。太陽電池封止部分の短手方向には、上記の一対の接合部材と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材を作製した。接合部材の長手方向端部は、４５度の角度に成形した。
【００５５】
次に、実施例１と同様に太陽電池封止部分の縁部のうち、上記の接合部材の長辺を封止部分の最外端部に合わせたときに円柱状の凸部及び穴に対応する部分に表裏面に貫通する直径５ｍｍの穴を開けた。接合部材には、その相対する面及び円柱状の凸部を封止部材縁部の穴に表面側から貫通させた後、裏面側の接合部材の穴に挿入して圧着した後、約２日間乾燥させた。
【００５６】
フレーム材２８は、図５に示す形状で比較的柔軟性のあるネオプレン・ゴムを一体成形して作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約９ｍｍの板状部分に図５に示すような断面を有する溝を配置した形状の物を作製した。スリット状の溝の形状は、外側部分で奥行き約２ｍｍ、厚さ約３ｍｍであり、さらに、奥の部分で奥行き約６．０ｍｍ、厚さ約３．０ｍｍとした。太陽電池封止部分の短手方向には、上記と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材で作製した。
【００５７】
上記のように予め用意したフレーム材２８のスリット状の溝のうち最も奥側の部分にのみ、その全長にわたってブチルゴム製充填材を充填し、残りの部分には水性接着剤を塗布した後、太陽電池封止部分の縁部に接着した接合部材にはめ込み、圧着した後、約２日間乾燥させた。
【００５８】
発泡材裏面保護部材２２は、実施例１と同様のものを用い、太陽電池封止部分の裏面に接着し、約２日間乾燥させた。最後に太陽電池封止部分に出力端子、防水用の端子箱をモジュールに設置した。
【００５９】
以上のように作製した太陽電池モジュールについて、実施例１と同様な評価試験を行った。
【００６０】
その結果、フレーム材の脱離が発生したもの、シャント抵抗が１／１０以下に低下したもの、あるいは、電気的に短絡したものは、実施例２のモジュールでは１０個中３個であり、本発明の効果が実証された。
【００６１】
（実施例３）
実施例３においては、本発明における太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材の一辺にその長手方向全長にわたる段差を設け、一方フレーム材に接合部材の段差に対応する部分、すなわち、スリット状の溝の入口端部に断面がＬ字となる凸部を設け、さらに、フレーム材のスリット状の溝の内面に凹部、これと対応する接合部材に凸部を設けた形状とした。
【００６２】
実施例３においては、図６に示すフレーム材を用い、太陽電池モジュールの構成を図３とした以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを１０個作製した。そして、図１の非晶質シリコン太陽電池素子１１、発泡材製裏面保護部材１２、接着剤層１３、表面保護材１４、裏面保護材１５、充填材１６、太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材１７およびフレーム材１８が図３の非晶質シリコン太陽電池素子３１、発泡材製裏面保護部材３２、接着剤層３３、表面保護材３４、裏面保護材３５、充填材３６、太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材３７およびフレーム材３８にそれぞれ対応する。また、図１の太陽電池封止部分１０が図６の太陽電池封止部分３０に対応する。
【００６３】
太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材は、図６に示す形状で比較的柔軟性のあるプラスチックを一体成形して作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には、縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの板状部分の一つの面に直径５．０ｍｍ高さ１．５ｍｍの円柱状の凸部が２ｃｍ間隔で配置され、さらに、凸部と反対する面の一辺のみに約２ｍｍの段差を設け、また、凸部と反対する面には、図６に示すような断面が縦１ｍｍ横１ｍｍの凸部を長手方向の全長にわたって設けた形状のもの３７ａを作製した。太陽電池封止部分の長手方向裏側には、縦１３８ｃｍ、横０．５ｃｍ、厚さ約１ｍｍの板状部分の一つの面に、上記の円柱状の凸部の場所と対応する場所に直径約５．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの円柱状の凹部が２ｃｍ間隔で配置され、さらに、凹部と反対する面の一辺のみに約２ｍｍの段差を設け、また、凹部と反対する面には、図６に示すような断面が縦１ｍｍ横１ｍｍの凸部を長手方向の全長にわたって設けた形状のもの３７ｂを作製した。太陽電池封止部分の短手方向には、上記の一対の接合部材と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材を作製した。接合部材の長手方向端部は、４５度の角度に成形した。
【００６４】
次に、実施例１と同様に太陽電池封止部分の縁部のうち、上記の接合部材の長辺を封止部分の最外端部に合わせたときに円柱状の凸部及び穴に対応する部分に表裏面に貫通する直径３ｍｍの穴を開けた。接合部材には、その相対する面及び円柱状の凸部及び凹部に市販の水性接着剤を塗布し、太陽電池封止部分の縁部の穴に、接合部材の凸部が表面側から貫通した後、裏面側の接合部材の穴に挿入されるようにして厚着した後、約２日間乾燥させた。
【００６５】
フレーム材３８は、図６に示す形状で比較的柔軟性のあるネオプレン・ゴムを一体成形することによって作製した。まず、太陽電池封止部分の長手方向の表側には縦１３８ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ約１１ｍｍの板状部分に図６に示すような断面を有する溝を配置した形状の物を作製した。スリット状の溝の形状は、外側部分で奥行き約２ｍｍ、厚さ約３ｍｍであり、さらに、奥の部分で奥行き約６．０ｍｍ、厚さ約３．０ｍｍとした。さらに、スリット状の溝の内部には、前述の接続部材の凸部に対応する位置に凹部、すなわち、溝を設けた形状とした。太陽電池封止部分の短手方向には、上記と同様の形状で、縦が３７ｃｍの接合部材を作製した。
【００６６】
上記のように予め用意したフレーム材のスリット状の溝のうち最も奥側の部分にのみ、その全長にわたってブチルゴム性充填材を充填し、残りの部分には、水性接着剤を塗布した後、太陽電池封止部分の縁部に接着した接合部材にはめ込み、圧着した後約２日間乾燥させた。
【００６７】
以上のように作製した太陽電池モジュールについて、実施例１と同様な評価試験を行った。
【００６８】
その結果、フレーム材の脱離が発生したもの、シャント抵抗が１／１０以下に低下したもの、あるいは、電気的に短絡したものは、実施例３のモジュールでは１０個中４個であり、本発明の効果が実証された。
【００６９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明により、フレーム材の太陽電池封止部分からの脱離を防止し、また、上記の太陽電池封止部分の端部を通じて水蒸気が侵入し太陽電池素子に到達することを防止し、外部から侵入した水蒸気による太陽電池素子の故障、及び太陽電池モジュールの内部配線の電気的な短絡による故障を防止することが可能な太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の太陽電池モジュールを示す概略断面図。
【図２】実施例２の太陽電池モジュールを示す概略断面図。
【図３】実施例３の太陽電池モジュールを示す概略断面図。
【図４】実施例１の太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材との関係を示す概略図。
【図５】実施例２の太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材との関係を示す概略図。
【図６】実施例３の太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材との関係を示す概略図。
【図７】非晶質太陽電池素子の層構成を示す概略断面図。
【図８】従来のフレキシブルな太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１１，２１，３１，９１  非晶質シリコン太陽電池素子、
１２，２２，３２，９２  発泡材製裏面保護部材、
１３，２３，３３，９３  接着剤層、
１４，２４，３４，９４  表面保護材、
１５，２５，３５，９５  裏面保護材、
１６，２６，３６，９６  充填材、
１７，２７，３７  太陽電池封止部分とフレーム材の接合部材、
１８，２８，３８，９８  フレーム材、
１０，２０，９０  太陽電池封止部分、
４１  ステンレス・スチール基板、
４２  ｎ型非晶質シリコン薄膜、
４３  ｉ型非晶質シリコン薄膜、
４４  ｐ型非晶質シリコン薄膜、
４５  ｎ型非晶質シリコン薄膜、
４６  ｉ型非晶質シリコン薄膜、
４７  ｐ型非晶質シリコン薄膜、
４８  反射防止層、
４９  集電電極。
【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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【図７】
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【図８】
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