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CN108305908A - 太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents

太阳能电池模块及其制造方法 Download PDF

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CN108305908A
CN108305908A CN201711401061.9A CN201711401061A CN108305908A CN 108305908 A CN108305908 A CN 108305908A CN 201711401061 A CN201711401061 A CN 201711401061A CN 108305908 A CN108305908 A CN 108305908A
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CN
China
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phosphor
solar cell
cell module
conversion element
layer
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Application number
CN201711401061.9A
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English (en)
Inventor
丰田庆
森将人
秋山真之介
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
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Abstract

通过兼顾太阳能电池的高效率化和抑制紫外线对光电转换元件造成的损伤，提供更长寿命且高效率的太阳能电池模块。本发明是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，第二填充材料层是由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，并且，与片材的第一填充材料层侧相比，荧光体偏重存在于片材的保护玻璃侧。

Description

太阳能电池模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
太阳能电池模块一般而言在短波长区域中的灵敏度特性低，无法有效地利用太阳光中包含的紫外线等短波长区域的光。一直以来进行的尝试是：将吸收该短波长区域的光并发出长波长区域的荧光的荧光体用作波长转换材料，使灵敏度特性高的长波长区域的光量增加，提高太阳能电池模块的输出功率。
另一方面，太阳能电池模块的光电转换元件因受到紫外线的长时间照射而劣化，因此，期望从到达光电转换元件的光中尽可能去除紫外线，一般而言，在光电转换元件前面的填充材料中配合有紫外线吸收剂。如果仅通过荧光体即可充分吸收紫外线，则不需要使用紫外线吸收剂，但多数情况下，仅通过荧光体无法吸收充分量的紫外线，在这样的情况下，需要将荧光体与紫外线吸收剂组合使用。
然而，使荧光体和紫外线吸收剂在保护光电转换元件的填充材料中混合存在时，荧光体所吸收的紫外线区域的光会被紫外线吸收剂吸收，因此导致荧光体的发光量降低，阻碍通过波长转换实现的高效率化。
因此，例如在包含紫外线吸收剂的层中配置吸收波长区域与紫外线吸收剂不同的荧光体，从而兼顾了抑制紫外线对光电转换元件造成的损伤和通过波长转换实现的高效率化(例如参照专利文献1)。此外，在另一构成中，在夹持光电转换元件的有机树脂中配合有紫外线吸收剂，并将荧光体配置于前面保护玻璃的光入射面侧。由此，避免了紫外线吸收剂与荧光体的混合存在(例如参照专利文献2)。
此外，还存在下述构成：在包含紫外线吸收剂的填充材料层的上部配置包含荧光体的填充材料层(例如参照专利文献3)。通过上述构成，首先使上部的包含荧光体的填充材料层吸收紫外线，并使其荧光发光，未被完全吸收掉的紫外线被下部的紫外线吸收剂层吸收。由此，兼顾了通过荧光体实现的高效率化和通过紫外线吸收剂实现的紫外线吸收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-238639号公报
专利文献2：日本特开2012-191068号公报
专利文献3：国际公开号WO2015/129177号
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1的构成中，荧光体会吸收能够被光电转换元件有效利用的长波长侧的光，无法避免这一部分的效率降低。此外，专利文献2的构成中，在保护玻璃的光入射面侧构成含有荧光体的其它层。因此，荧光体层直接暴露于室外环境，存在荧光体的劣化加快的课题。进一步，专利文献3的构成中，根据本发明人等的研究，紫外线吸收剂会随着时间的流逝而从包含紫外线吸收剂的层向包含荧光体的层扩散。其结果，从荧光体来看，紫外线吸收剂还会迁移至光的入射面侧，存在荧光体的发光量降低、妨碍高效率化的课题。
本发明用于解决上述现有课题，其目的在于，提供兼顾了通过将短波长区域的光波长转换为长波长区域的光而实现的高输出功率化和通过去除紫外线而实现的长寿命化的太阳能电池模块及其制造方法。
用于解决问题的方法
为了解决上述课题，本发明的太阳能电池模块的特征在于，其是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，
上述第二填充材料层是由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，并且，与上述片材的上述第一填充材料层侧相比，荧光体偏重存在于上述片材的上述保护玻璃侧，
上述荧光体的折射率大于1.49且小于1.51。
此外，作为本发明的太阳能电池模块的制造方法，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
通过将所涂布的上述荧光体埋入经涂布的上述树脂的上述单面附近的工序而形成第二填充材料层的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、上述第二填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第一填充材料层和背板按顺序重合而制成层叠结构的工序，所述第二填充材料层是将埋入有上述荧光体的上述单面配置于上述保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的上述层叠结构进行层压的工序。
进一步，作为本发明的太阳能电池模块的制造方法，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、由上述树脂形成的片材、与上述电极电连接的上述光电转换元件、第一填充材料层和背板按上述顺序重合而制成层叠结构的工序，所述由树脂形成的片材是将涂布有上述荧光体的上述单面配置于保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的上述层叠结构进行层压的工序。
发明的效果
根据本发明的太阳能电池模块的构成，在配置于比光电转换元件更靠近光入射侧的第二填充材料层中，使荧光体偏重存在于紫外线吸收剂层的保护玻璃侧的表面附近，从而形成荧光体偏重存在区域。由此，紫外线吸收剂难以迁移至荧光体的保护玻璃侧，即难以阻碍荧光体吸收紫外线。此外，通过紫外线吸收剂的紫外线吸收效果，保护光电转换元件不受紫外线的损害。由此，能够制成通过波长转换实现的高效率化得以长期维持的太阳能电池模块。
附图说明
图1是示出实施方式1的太阳能电池100模块的截面结构的截面图。
图2A是示出在实施方式1的太阳能电池模块100的制造方法A中将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序配置的状态的概略截面图。
图2B是示出通过实施方式1的制造方法A得到的太阳能电池模块100的截面结构的截面图。
图3A是示出在实施方式1的太阳能电池模块100的制造方法B中将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、在保护玻璃侧的表面大致均匀地涂布有荧光体的紫外线吸收剂层和保护玻璃按上述顺序配置的状态的概略截面图。
图3B是示出通过实施方式1的制造方法B得到的太阳能电池模块100的截面结构的截面图。
图4A是埋入有荧光体的紫外线吸收剂层中的荧光体埋入面的电子显微镜照片。
图4B是埋入有荧光体的紫外线吸收剂层中的荧光体埋入面的反面的电子显微镜照片。
具体实施方式
第1方式的太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构。
上述第二填充材料层是由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，并且，与上述片材的上述第一填充材料层侧相比，荧光体偏重存在于上述片材的上述保护玻璃侧。
关于第2方式的太阳能电池模块，在上述第1方式中，上述光电转换元件可以包含彼此电连接的多个光电转换元件。
关于第3方式的太阳能电池模块，在上述第1方式或第2方式中，上述荧光体可以为粒子状且可以为无机化合物荧光体。
关于第4方式的太阳能电池模块，在上述第3方式中，上述无机化合物荧光体的平均粒径可以为0.03μm以上且50μm以下。
关于第5方式的太阳能电池模块，在上述第1方式～第4方式的任意方式中，包含上述紫外线吸收剂的上述树脂可以为聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
关于第6方式的太阳能电池模块，在上述第1方式～第5方式的任意方式中，上述第二填充材料层中，荧光体偏重存在的区域的厚度可以为0.03μm以上且250μm以下。
第7方式的太阳能电池模块的制造方法中，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
通过将所涂布的上述荧光体埋入经涂布的上述树脂的上述单面附近的工序而形成第二填充材料层的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、上述第二填充材料层、与上述电极电连接的上述光电转换元件、第一填充材料层和背板按上述顺序重合而制成层叠结构的工序，所述第二填充材料层是将埋入有上述荧光体的上述单面配置于上述保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的上述层叠结构进行层压的工序。
第8方式的太阳能电池模块的制造方法中，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述第二填充材料层包括由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、上述片材、与上述电极电连接的上述光电转换元件、第一填充材料层和背板按上述顺序重合而制成层叠结构的工序，所述片材是将涂布有上述荧光体的上述单面配置于保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的上述层叠结构进行层压的工序。
以下，针对实施方式的太阳能电池模块，使用附图详细说明。
(实施方式1)
图1是示出实施方式1的太阳能电池模块100的截面结构的截面图。本实施方式1的太阳能电池模块100中，至少具备光电转换元件101、第一填充材料层102、背板103、电极104、第二填充材料层107和保护玻璃108。该太阳能电池模块100具有将背板103、第一填充材料层102、光电转换元件101、第二填充材料层107和保护玻璃108按上述顺序层叠得到的结构。第一填充材料层102由保护光电转换元件101的背面的透明树脂形成。光电转换元件与电极104电连接。第二填充材料层107是由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材。具体而言，具有形成了荧光体偏重存在区域的结构，所述区域是与含有紫外线吸收剂的紫外线吸收剂层106的第一填充材料层102侧相比使荧光体105偏重存在于其保护玻璃108侧、即光入射侧的表面附近而形成的。
根据该太阳能电池模块100的构成，在配置于比光电转换元件101更靠近光入射侧的第二填充材料层107中，使荧光体105偏重存在于紫外线吸收剂层106的保护玻璃108侧的表面附近，从而形成荧光体偏重存在区域。由此，紫外线吸收剂难以迁移至荧光体105的保护玻璃108侧，即难以阻碍荧光体105吸收紫外线。此外，通过紫外线吸收剂的紫外线吸收效果，保护了光电转换元件101不受紫外线的损害。由此，能够制成通过波长转换实现的高效率化得以长期维持的太阳能电池模块100。
以下，针对构成该太阳能电池模块100的各构成部件进行说明。
＜光电转换元件＞
光电转换元件101可以使用单晶硅系、多晶硅系、非晶硅系等硅半导体；砷化镓、碲化镉等化合物半导体。光电转换元件101可以包含彼此电连接的多个光电转换元件。使用多个光电转换元件时，可以串联连接或并联连接，任一者均可。
＜电极＞
光电转换元件101借助电极104进行了电接合。作为电极104，可以使用公知的金属材料、合金材料。电极104可以包含一对电极。通过该一对电极104，能够得到来自光电转换元件101的输出功率。此外，将多个光电转换元件彼此电连接时，针对串联或并联各自的情况，以能够得到输出功率的方式与一对电极104连接。
＜第一填充材料层＞
作为保护光电转换元件101的背面的第一填充材料层102，也可以单独使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、双酚环氧树脂固化物、聚乙烯、丙烯酸类树脂、硅酮树脂、聚碳酸酯树脂等。此外，还可以混合使用这些之中的2种以上。
＜背板＞
背板103是用于防止水、异物从太阳能电池模块100的反面侧浸入内部的保护部件，可以使用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等。
＜保护玻璃＞
上述保护玻璃108可以使用具有透光性和隔水性的公知的板状玻璃。
＜第二填充材料层＞
第二填充材料层107具有形成了荧光体偏重存在区域的结构，所述区域是与含有紫外线吸收剂的紫外线吸收剂层106的第一填充材料层102侧相比使荧光体105偏重存在于其保护玻璃108侧、即光入射方向的表面附近而形成的。该第二填充材料层107是形成本实施方式1的太阳能电池模块100的核心的重要部位，其详情如下所述。
＜紫外线吸收剂层＞
紫外线吸收剂层106由配合有紫外线吸收剂的透明树脂形成。作为透明树脂，也可以单独使用聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸类-苯乙烯聚合物、乙酸纤维素、聚碳酸酯、聚酯、PET、三聚偏二氟乙烯、环氧树脂、硅酮树脂、聚醚砜、环烯烃、三醋酸酯等，也可以混合使用这些之中的2种以上。作为厚度，可以设为100μm以上且1000μm以下。如果薄于100μm，则无法充分吸收未被荧光体吸收的紫外线，无法抑制紫外线对光电转换元件101造成的损伤。厚于1000μm时，透明树脂本身对可见区域光的吸收增大，成为基于光电转换元件101的转换效率降低的原因，故不优选。
作为透明树脂中含有的紫外线吸收剂，组成、系统均没有限定，可以使用吸收波长的峰为300nm以上且400nm以下的物质。如果吸收波长的峰小于300nm，则无法充分吸收未被荧光体吸收的紫外线的波长，紫外线对光电转换元件造成的损伤变大。如果大于400nm，则偏离了穿过荧光体105的紫外线的波长区域，由此导致难以保护光电转换元件101不受紫外线的损害。进一步，还会吸收荧光体105发出的长波长区域的光，妨碍通过荧光体105的波长转换实现的输出功率的提高。作为紫外线吸收剂，从透明性高这一观点出发，优选使用以三嗪系化合物、苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物等为代表的有机系紫外线吸收剂。紫外线吸收剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为三嗪系化合物，可以使用2,4-双(2-羟基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[2-羟基-4-(1-辛基氧基羰基乙氧基)苯基]-4,6-双(4-苯基苯基)-1,3,5-三嗪等。
作为苯并三唑系化合物，可列举出2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)-2H-苯并三唑、2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(5-二叔辛基-2-羟基苯基)苯并三唑、甲基丙烯酸2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙酯等。
作为二苯甲酮系，可以使用2,2'-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等。
作为紫外线吸收剂的添加量，只要以300nm至400nm的吸收波长中的透射率低于5％的方式确定配合量即可。例如，二苯甲酮系的紫外线吸收剂的情况下，相对于紫外线吸收剂的透明树脂，可以设为0.05重量份以上且5重量份以下。
＜荧光体＞
荧光体105是吸收短波长区域的光并发出长波长区域的荧光的波长转换材料。通过使该荧光体105偏重存在于上述紫外线吸收剂层106的表面附近，从而形成荧光体偏重存在区域。作为该荧光体105，从减少入射光在荧光体表面处因反射导致的损失这一观点出发，可以使用折射率与紫外线吸收剂层106的折射率相近、且不会溶解的无机化合物荧光体(以下记作无机荧光体)。在折射率不同的情况下，优选选择可见波长区域的光的散射少、且平均粒径小于100nm的无机荧光体。本实施方式1中，从吸收光电转换元件的灵敏度特性低的短波长区域的光并以荧光的形式发出灵敏度特性高的长波长区域的光、提高输出功率的观点出发，优选吸收400nm以下的紫外光，并发出波长大于400nm的荧光。此外，使用2种荧光体时，如果以第一荧光体发出的荧光波长与第二荧光体的吸收波长重叠的方式选择荧光体，则发出更宽范围的波长的荧光，从提高输出功率的观点出发是优选的。
作为无机荧光体，没有特别限定，可以使用公知的物质。一般而言，在基质晶体中可以使用以金属元素作为发光离子并活化的氧化物、氮化物、硫化物等。可列举出使用B、Gd、O、S、Al、Ga、Ba、Sr、K、V、La、Cl、P、In、Zn、Y、Ca、Mg等元素中的1种以上作为基质晶体的组成、且活化并使用Zn、Ho、Tb、Nd、Ag、Mn、Ce、Eu、Dy、Tm等中的1种以上作为发光中心元素的无机荧光体。需要说明的是，本实施方式1中，使用上述那样的无机荧光体时，作为其平均粒径，期望为0.03μm以上且0.3μm以下。小于0.03μm时，无机荧光体的表面缺陷的影响变大，发光效率降低。大于0.3μm时，对于光电转换元件101而言灵敏度特性高的波长的光因上述无机荧光体的粒子导致的散射而发生损失。
进一步，作为能够适合使用的无机荧光体，可列举出包含形成发光离子的元素的氧化物、氮化物、硫化物等分布在以二氧化硅作为主要成分的所谓硅石填料内而得到的硅石荧光体。硅石荧光体由于主要成分为硅石、即二氧化硅，因此，其折射率大于1.49且小于1.51。因此，形成作为第二填充材料层107的紫外线吸收剂层106母体的填充材料树脂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯时，具有接近它们的折射率，容易提高透明性，故而优选。使用这样的硅石荧光体时，作为平均粒径，可以设为0.05μm以上且50μm以下。小于0.05μm时，荧光体粒子容易凝聚，发生了凝聚时，在其粒子之间捕获空气，第二填充材料107的透明性受损，妨碍了效率的提高。大于50μm时，因荧光体粒子导致的光散射变大，此外，荧光体粒子从填充材料表面的露出变大，由此，在下述的通过层压而组装太阳能电池模块的工序中，与保护玻璃108密合的密合力变小，可能成为第二填充材料层107与保护玻璃108之间的剥离等的原因。
作为其他荧光体，可以使用络合物荧光体。络合物荧光体没有特别限定，基于常规定义。例如为至少1种以上的配体通过配位键或氢键对至少1种以上的中心金属原子配位至少1个以上、且中心金属原子形成发光中心的分子性化合物。需要说明的是，对中心金属原子是否为离子不做限定。作为形成发光中心的中心金属原子，可列举出例如Fe、Cu、Zn、Al、Au等过渡金属。特别地，属于镧系的Gd、Yb、Y、Eu、Tb、Yb、Nd、Er、Sm、Dy、Ce等存在所吸收的光的波长与所发出的光的波长之差大、因荧光的再吸收等导致的发光效率的降低小、量子效率高等优点，故而优选。
＜使荧光体偏重存在于紫外线吸收剂层中的方法＞
关于实施方式1中的太阳能电池模块100的配置于比光电转换元件101更靠近光入射侧的第二填充材料层107，使荧光体105偏重存在于紫外线吸收剂层106的保护玻璃108侧的表面附近，形成荧光体偏重存在区域。第二填充材料层107中，荧光体105偏重存在的区域的厚度L可以设为荧光体粒子的平均粒径以上直至荧光体粒子的平均粒径的约5倍为止。因此，根据上述无机荧光体和硅石荧光体的平均粒径的适合范围，荧光体105偏重存在的区域(荧光体偏重存在区域)的厚度L可以设为0.05μm以上且250μm以下。通过下述方法使荧光体偏重存在于第二填充材料层107的保护玻璃108侧的表面附近而形成荧光体偏重存在区域时，在考虑生产率的情况下，至约5次的埋入表面的工序为止是适合的。此外，第n次埋入的荧光体粒子被第n+1次埋入的粒子挤入的情况下，埋入5次时，作为荧光体偏重存在区域的厚度L，可以设为荧光体的平均粒径的约5倍为止。
从抑制因荧光体105导致的入射光的反射、折射这一观点出发，荧光体105的折射率与第二填充材料层107的折射率之差优选较小。具体而言，将荧光体105的折射率记作n1、将第二填充材料层107的折射率记作n2时，优选-0.1≤n1-n2≤0.1。
需要说明的是，第二填充材料层107的厚度d如图1所示那样，在太阳能电池模块100内对应于埋入有荧光体105的紫外线吸收剂层106的厚度d。此外，荧光体偏重存在区域L的厚度包括在第二填充材料层107的厚度d内。
(太阳能电池模块的制造方法)
说明实施方式1中的太阳能电池模块100的制造工艺。
(1)首先，制作作为第二填充材料层107的构成要素之一的紫外线吸收剂层106。向热熔融的透明树脂中配合紫外线吸收剂，通过混炼之类的公知方法预先使紫外线吸收剂溶解或者分散，通过辊轧、热压而制成片状的紫外线吸收剂层106。将作为二苯甲酮系紫外线吸收剂的2,4-二羟基二苯甲酮1g添加至乙烯-乙酸乙烯酯共聚物200g中，在加热至120℃的行星混合机内，以100rpm混合约30分钟。进一步，将混合物通过加热至120℃的热压机用具有一定厚度的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却，由此制作紫外线吸收剂层106。
(2)接着，准备粒子状的荧光体105，通过下述工艺，使其偏重存在于紫外线吸收剂层106的单面的表面附近，形成荧光体偏重存在区域。即，使适当量的粒子状的荧光体105附着于紫外线吸收剂层106的表面，利用例如铲状的板的端部、刮板或刷子等使其大致均匀分布。此时，粒子能够通过静电力、物理吸附等而稳定地附着于紫外线吸收剂层106的表面，能够使暂时附着的粒子稳定地保持于紫外线吸收剂层106的表面。进一步，将在其表面均匀地附着并保持有粒子状的荧光体105的紫外线吸收剂层106用间隔件等维持一定的间隙，同时进行热压。由此，能够将附着于表面的粒子状的荧光体105埋入紫外线吸收剂层106的表面附近的内侧。因此，使粒子状的荧光体105偏重存在于紫外线吸收剂层106的表面附近，能够形成第二填充材料层107，所述第二填充材料层107具有形成了荧光体偏重存在区域的结构。此外，从在加热的同时将荧光体105埋入紫外线吸收剂层106的表面附近的观点出发，不需要限定于上述热压，还可以使用热辊工艺等。
(制造方法A)
作为制造方法A，说明将荧光体105偏重存在而形成了荧光体偏重存在区域的紫外线吸收剂层106、即第二填充材料层107与其他部件一同层压的方法。图2A是示出在制造方法A中将背板103、第一填充材料层102、与电极104电连接的光电转换元件101、如上制作的第二填充材料层107和保护玻璃108按上述顺序配置的状态的概略截面图。图2B是示出通过制造方法A得到的太阳能电池模块100的截面结构的截面图。
将背板103、第一填充材料层102、通过电极104进行了电连接的光电转换元件101、如上制作的第二填充材料层107和保护玻璃108按上述顺序重合而制成层叠结构，并进行层压处理，从而制作太阳能电池模块100。由此，荧光体105能够将紫外线转换为长波长的光而提高输出功率，同时紫外线吸收剂层106中的紫外线吸收剂能够吸收未被荧光体105吸收的紫外线。由此，能够制成保护光电转换元件101不受紫外线的损伤、输出功率高、寿命长的太阳能电池模块100。其中，第二填充材料层107需要以荧光体偏重存在区域位于附近的表面成为保护玻璃108侧的方式配置。具体而言，作为电极104而使用镀银的铜配线，作为光电转换元件101而使用单晶硅光电转换元件，作为光电转换元件101的第一填充材料层102而使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，能够制造本实施方式1的太阳能电池模块100。
制造方法A中，制造荧光体105偏重存在于紫外线吸收剂层106单面的第二填充材料层107时，通过用肉眼确认第二填充材料层107中有无例如因荧光体105的凝聚导致的不透明部位等，并选择不存在不透明部位的良品，从而能够进行太阳能电池模块100的制造。因此，能够通过提高太阳能电池模块的制造产率来削减制造成本。
此外，制造方法A中，采用在与其他部件进行层压处理之前先准备第二填充材料层107的方法，因此能够反复实施在紫外线吸收剂层106的单面埋入荧光体105的操作。即，通过反复多次将荧光体105涂布于紫外线吸收剂层106并利用热压等进行埋入的工序，能够用更多的荧光体105形成荧光体偏重存在区域。由此，还能够制造发光量变多、通过波长转换实现的高效率化的程度大的太阳能电池模块100。
图4A是埋入有荧光体105的紫外线吸收剂层106中的荧光体105a埋入面SA的电子显微镜照片的例子。图4B是荧光体105埋入面的反面一侧的面SB的电子显微镜照片。
作为荧光体，使用向多孔质硅石填料的多孔质部分埋入以Eu2+作为发光中心的荧光体微粒、并通过烧结而形成的硅石荧光体105a。硅石荧光体105a的粒径为1.0μm。作为紫外线吸收剂层，设为将作为二苯甲酮系紫外线吸收剂的2,4-二羟基二苯甲酮1g添加至低密度聚乙烯树脂200g中，在加热至150℃的行星混合机内，以100rpm混合约30分钟，进一步将混合物通过加热至150℃的热压机用550μm的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却而制造的紫外线吸收剂层。
接着，在紫外线吸收剂层106的单面，以每1cm2为约300μg的量使用刷子涂布硅石荧光体105a，将单面涂布有硅石荧光体的紫外线吸收剂层通过加热至150℃的热压机用550μm的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却，由此将所涂布的硅石荧光体105a埋入至紫外线吸收剂层106的表面附近，从而使荧光体105偏重存在于表面附近。
根据图4A和图4B可知，在荧光体105埋入面中，荧光体105a以高密度分布于其表面，反面不存在荧光体。
＜制造方法B＞
作为制造方法B，说明将荧光体105和紫外线吸收剂层106与其他部件一同层压的方法。图3A是示出将背板103、第一填充材料层102、与电极104电连接的光电转换元件101、在保护玻璃108侧的表面大致均匀地涂布有荧光体105的紫外线吸收剂层106和保护玻璃108按上述顺序配置的状态的概略截面图。图3B是示出通过制造方法B得到的太阳能电池模块100的截面结构的截面图。
不将荧光体105和紫外线吸收剂层106预先制成第二填充材料层107，而是通过将背板103、第一填充材料层102、与电极104电连接的光电转换元件101、在其保护玻璃108侧的表面通过与上述相同的方法大致均匀地涂布有荧光体105的紫外线吸收剂层106和保护玻璃108按上述顺序重叠，并进行层压处理，也可以制成本实施方式的太阳能电池模块100。
制造方法B中，荧光体105偏重存在于紫外线吸收剂层106的表面附近，能够同时进行形成有荧光体偏重存在区域的第二填充材料层107的形成和太阳能电池模块100的制造，因此可以期待生产率的提高。
以下，针对实施例和比较例进行具体说明。
针对各个实施例中的荧光体105、紫外线吸收剂层106的相关配比和制造方法、比较例的配比、以及下述评价结果，示于下述表1和表2。
[表1]
[表2]
(实施例1)
实施例1是使用向多孔质硅石填料的多孔质部分埋入以Eu2+作为发光中心的荧光体微粒并进行烧结而形成的硅石荧光体来作为荧光体，并通过制造方法A制作评价用的太阳能电池模块的例子。硅石荧光体的平均粒径为1.0μm。作为紫外线吸收剂层，形成为将作为二苯甲酮系紫外线吸收剂的2,4-二羟基二苯甲酮1g添加至低密度聚乙烯树脂200g中，在加热至150℃的行星混合机内，以100rpm混合约30分钟，进一步将混合物通过加热至150℃的热压机用550μm的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却而制造的紫外线吸收剂层。进一步，在紫外线吸收剂层的单面上，使用刷子以每1cm2为300μg的量涂布硅石荧光体。将单面涂布有硅石荧光体的紫外线吸收剂层通过加热至150℃的热压机用550μm的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却，由此将所涂布的硅石荧光体埋入至紫外线吸收剂层的表面附近，制成本实施例中的第二填充材料层。测定第二填充材料层的370nm下的透射率。另行制作与第二填充材料层相同构成的物体，用SEM观察其截面，由此测量荧光体偏重存在区域的厚度。进一步，按照保护玻璃、将荧光体偏重存在区域配置于保护玻璃侧而得到的第二填充材料层、通过电极彼此连接的光电转换元件、第一填充材料层、背板的顺序进行重叠层压，由此制作评价用模块。
(实施例2～8)
实施例2中，硅石荧光体的平均粒径为50μm，荧光体偏重存在区域的厚度为50μm，除此之外，与实施例1相同。
实施例3中，硅石荧光体的平均粒径为0.05μm，荧光体偏重存在区域的厚度为0.05μm，除此之外，与实施例1相同。
实施例4中，硅石荧光体的平均粒径为50μm，反复进行5次将荧光体涂布并埋入紫外线吸收剂层的操作，荧光体偏重存在区域的厚度为250μm，紫外线吸收剂层的厚度为1000μm，除此之外，与实施例1相同。
实施例5中，通过制造方法B进行制造，除此之外，与实施例1相同。无法测定370nm下的透射率，由于构成相同，因此记作与实施例1相同的值。
实施例6中，荧光体为无机荧光体，是无机荧光体之中的平均粒径为0.05μm的ZnSiO4：Mn(以下称为含锰的硅酸锌)，紫外线吸收剂层中的透明材料为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，除此之外，与实施例1相同。
实施例7中，荧光体为无机荧光体，是无机荧光体之中的平均粒径为0.03μm的含锰的硅酸锌，除此之外，与实施例6相同。
实施例8中，荧光体为无机荧光体，是无机荧光体之中的平均粒径为0.3μm的含锰的硅酸锌，除此之外，与实施例6相同。
(比较例1)
比较例1中，制造不使荧光体偏重存在于紫外线吸收剂层的表面附近而是使其在透明树脂中分散的片材、即荧光体层，将背板、第一填充材料层、通过电极彼此连接的光电转换元件、荧光体层、保护玻璃按顺序重叠层压，由此制作评价用模块。作为荧光体层，通过下述方法进行制作。向热熔融的低密度聚乙烯200g中配合硅石荧光体3重量份，在加热至150℃的行星混合机内，以100rpm混炼约30分钟。进一步，将混炼物之中的30g通过加热至150℃的热压机用300μm的不锈钢间隔件调整间隙，并进行压制冷却，由此制作比较例1中的荧光体层。
接着，制作通过与实施例1相同的方法、但热压时使用300μm厚的间隔件制作的厚度300μm的紫外线吸收剂层。通过热压来层压这些荧光体层和紫外线吸收剂层，测定370nm下的透射率。其后将背板、第一填充材料层、通过电极彼此连接的光电转换元件、由紫外线吸收剂层与荧光体层层压得到的层压体、保护玻璃按顺序重叠层压，由此制作评价用模块。关于由紫外线吸收剂层与荧光体层层压得到的层压体，将荧光体层侧配置于保护玻璃侧。
(比较例2～6)
比较例2中，偏重存在硅石荧光体的层中不含紫外线吸收剂层106，为聚乙烯层，除此之外，其他构成、制造方法均与实施例1相同。
比较例3中，硅石荧光体的平均粒径为0.02μm，荧光体偏重存在区域的厚度为0.02μm，除此之外，与实施例1相同。
比较例4中，硅石荧光体的平均粒径为75μm，除此之外，与实施例1相同。
比较例5中，反复进行7次将荧光体涂布和埋入紫外线吸收剂层的操作，荧光体偏重存在层的厚度为350μm，紫外线吸收剂层的厚度为1000μm，除此之外，与实施例4相同。
比较例6中，荧光体为无机荧光体，是无机荧光体之中的平均粒径为0.01μm的含锰的硅酸锌，除此之外，与实施例6相同。
针对上述评价用模块，通过转换效率测定、紫外线照射装置，照射240小时强度为100mW/cm2的紫外线，测定输出功率值的变化率。
各自的评价项目的判定基准如下所述。
(透射率)
以空气作为参比，进行基线测定，测定所制作的膜的波长370nm的紫外线下的透射率。
(输出功率值)
针对所制作的各个太阳能电池模块，求出利用太阳光模拟器照射Xe灯光时的输出功率，求出将比较例1设为100时的相对值。
(连续照射240小时的100mW/cm2紫外线时的输出功率值维持率)
连续照射240小时的100mW/cm2的紫外线。作为输出功率维持率，求出照射后的输出功率值相对于照射前的输出功率值之比。
(综合判定)
各实施例和比较例中，在透射率的判定、输出功率值的判定、紫外线照射时的输出功率维持率的判定中，存在至少1个△的判定时记作△，不存在△且◎为2个以上时记作◎，作为综合判定，将除了◎和△之外的情况记作○。
根据表1和表2所示结果，可知如下内容。
通过实施例1与比较例1和比较例2的对比可知，基于本发明构成的太阳能电池模块形成兼顾了抑制因紫外线导致的劣化和提高转换效率的太阳能电池模块。
通过实施例3、实施例4、比较例3和比较例5的对比可知，作为荧光体偏重存在区域的厚度，在0.05μm以上且250μm以下的情况下能够得到高的转换效率。
通过实施例1、2、3、6、7、8与比较例3、4、6的对比可知，作为无机化合物荧光体的平均粒径，在0.03μm以上且50μm以下的情况下能够得到高的转换效率。
通过实施例1与实施例5的对比可知，制造方法A、制造方法B均同样地形成兼顾了抑制因紫外线导致的劣化和提高转换效率的太阳能电池模块。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的太阳能电池模块利用荧光体将光电转换元件无法有效利用的光波长转换为有效的光，抑制紫外线对光电转换元件造成的损伤。由此，太阳能电池模块的光电转换效率提高，且能够延长寿命。
附图标记说明
100 太阳能电池模块
101 光电转换元件
102 第一填充材料层
103 背板
104 电极
105 荧光体
105a 硅石荧光体
106 紫外线吸收剂层
107 第二填充材料层
108 保护玻璃
L 荧光体偏重存在区域
SA 紫外线吸收剂层的荧光体埋入面(正面)
SB 紫外线吸收剂层的荧光体埋入面的反面

Claims (8)

1.一种太阳能电池模块，其是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，
所述第二填充材料层是由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，并且，与所述片材的所述第一填充材料层侧相比，荧光体偏重存在于所述片材的所述保护玻璃侧，
所述荧光体的折射率大于1.49且小于1.51。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述光电转换元件包含彼此电连接的多个光电转换元件。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述荧光体为粒子状且为无机化合物荧光体。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池模块，其中，所述无机化合物荧光体的平均粒径为0.03μm以上且50μm以下。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，包含所述紫外线吸收剂的所述树脂为聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述第二填充材料层中，荧光体偏重存在的区域的厚度为0.03μm以上且250μm以下。
7.一种太阳能电池模块的制造方法，其中，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
通过将所涂布的所述荧光体埋入被涂布的所述树脂的所述单面附近的工序而形成第二填充材料层的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、所述第二填充材料层、与所述电极电连接的所述光电转换元件、第一填充材料层和背板按上述顺序重合而制成层叠结构的工序，所述第二填充材料层是将埋入有所述荧光体的所述单面配置于所述保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的所述层叠结构进行层压的工序。
8.一种太阳能电池模块的制造方法，其中，所述太阳能电池模块是将背板、第一填充材料层、与电极电连接的光电转换元件、第二填充材料层和保护玻璃按上述顺序层叠得到的结构，所述第二填充材料层包括由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材，所述方法包括下述工序：
在由包含紫外线吸收剂的树脂形成的片材的单面涂布荧光体的工序；
将光电转换元件与电极电连接的工序；
使保护玻璃、所述片材、与所述电极电连接的所述光电转换元件、第一填充材料层和背板按上述顺序重合而制成层叠结构的工序，所述片材是将涂布有所述荧光体的所述单面配置于保护玻璃侧而得到的；以及
将重合得到的所述层叠结构进行层压的工序。
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