JP2002231990A - 太陽電池パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張差により薄膜太陽電池モジュールの性
能劣化をきたすことなく、熱可塑性樹脂を使用した射出
成形法により薄膜太陽電池モジュールを埋設可能で、曲
面状に製造してもモジュールに内蔵されるセルの個数及
びサイズと直列接続数の選択性が広く、セル同士の直列
接続配線数をも削減できる製造性に優れた、太陽電池パ
ネル及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 太陽電池パネル１では、太陽電池モジュ
ール２が、光入射面側パネル４と背面側パネル５に弾性
層６を介して接着層７により接着される。モジュール２
が挟持される光入射面側及び背面側パネル４，５の線膨
張率は、モジュールの長さＬ方向で最小値α_ｍを示し、
その面内における垂直方向で最大値αとなる。モジュー
ルの長さＬと幅Ｗが特定の関係式を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性基板上に薄
膜半導体を形成して得られる太陽電池モジュールを使用
した形状自由度が高い樹脂製の太陽電池パネルに係り、
更に詳細には、自動車の車体や内装部材及び建築物等の
曲面形状の表面に対して適応性の高い太陽電池パネル及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、住宅等に設置される太陽電池パネ
ルは、スーパーストレートタイプ等に代表される住宅用
太陽電池モジュールから構成されており、これは、透明
白板強化ガラス等から成るフロントカバーと耐候性フィ
ルム等から成るバックカバーの間に、配線材によって直
列又は並列に接続された太陽電池セルが透明樹脂に封入
され、更に周囲をアルミ枠で保護されて構成されている
ものである。しかしながら、ガラス板やアルミ枠により
構成された太陽電池モジュールは、重量が大きく、平面
且つ矩形以外の形状に加工し難いため、住宅や野外に設
置される平面状の大型パネルを構成する用途に限定され
る傾向があった。

【０００３】このような住宅用太陽電池パネルの問題を
解決する可能性をもった太陽電池パネルとしては、軽量
で種々の形状に成形できる樹脂製の太陽電池パネルがあ
る。かかる樹脂製の太陽電池パネルとしては、例えば、
特開平９−５１１１７号公報において開示されているも
のがあり、図６に示すような構成を有するものが知られ
ている。同図において、単結晶又は多結晶のシリコン
（Ｓｉ）基板から成る太陽電池セル１０１は錫メッキ銅
箔等の配線材１０２により直列に接続されてユニット１
０３を形成しており、このユニット１０３が更に並列に
接続され、透光性樹脂構造体１０４に封入されて太陽電
池パネル１０５が構成されている。また、透光性樹脂構
造体１０４には、太陽電池セル１０１との線膨張率差に
起因する熱応力による太陽電池セル界面での剥離を防止
するため、ガラス繊維が混入されており線膨張率が制御
されている。

【０００４】上述のような構成の太陽電池パネルを用い
て曲面形状の太陽電池パネルを作製しようとする場合、
太陽電池セルの大きさを小さくすれば、単結晶Ｓｉ基板
の太陽電池セルを使用しても緩やかな曲面パネルを作製
可能である。しかし、より曲率の大きな曲面形状パネル
の製造に適した太陽電池セル又はモジュールとしては、
ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムやステンレス箔等の
可撓性基板上に形成された薄膜太陽電池モジュールを考
えることができる。かかる薄膜太陽電池モジュールとし
ては、図７に示すような構成を有するものを挙げること
ができ、この薄膜太陽電池モジュール１１１では、樹脂
フィルムやステンレス箔等の可撓性基板１０６上に、ア
モルファスシリコンや銅インジウムセレン（ＣｕＩｎＳ
ｅ_２）等の薄膜半導体１０７が背面電極膜１０８と透明
導電膜１０９で挟持・積層されて作製され、太陽電池セ
ル１１０が形成される。

【０００５】ここで、薄膜半導体製の太陽電池セルの製
造プロセスにおいては、図７に示したように、各太陽電
池セルの製造と同時にそれぞれの太陽電池セルを直列接
続構造に作製でき、通常は複数の太陽電池セルが同一の
可撓性基板上に直列に接続された太陽電池モジュールと
して作製されるので、図６に示した単結晶Ｓｉ基板の場
合と異なり、各太陽電池セルを配線材で直列接続する工
程を省略することができる。このように、同一の可撓性
基板上に複数の太陽電池セルの直列接続構造を作製でき
る薄膜太陽電池モジュールの特徴により、内蔵する太陽
電池セルのサイズと個数を曲面パネルの端部から端部に
達する大きさのセル１個で構成したり、数十個の小さな
サイズのセルの直列接続構造とすることが可能となり、
曲面パネルにおいても、大電流低電圧や小電流高電圧の
様々な仕様の太陽電池パネルを作製できるという、単結
晶Ｓｉセルでは得られないメリットも生ずる。これに対
し、平板な単結晶Ｓｉ基板では、曲面パネルの端部から
端部までを１個のセルで構成できない。

【０００６】また、図６に示した従来の太陽電池パネル
では、樹脂構造体１０４として不飽和ポリエステル等の
熱硬化製樹脂が用いられているが、曲面パネルへの適用
などにおいては、曲面を有する周囲の構造物の形状に沿
うように設置すべく製造上の形状自由度が高いこと、パ
ネル背面が金属フレーム等の骨格構造に接合されるた
め、ネジ穴部品や締結部品をパネル背面に埋め込み易い
よう、パネル周囲に台座状の付加形状を同時に製造でき
ること、環境等への配慮からリサイクル性を有すること
等が求められる。こうした要求には、熱可塑性樹脂を用
いた射出成形法により製造した方が対処し易い。従っ
て、少なくとも背面側の樹脂構造体は、熱可塑性樹脂を
用いて射出成形法により製造し、上述の直列接続された
複数の太陽電池セルを搭載する薄膜太陽電池モジュール
を積層した構成が、樹脂製太陽電池パネルとして最も適
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが検討を加えた結果、このような熱可塑性樹脂を射
出成形法により成形する樹脂構造体の製造法と薄膜太陽
電池モジュールを組合せるに当たっては、以下のような
技術的課題が生ずることが判明した。即ち、薄膜太陽電
池モジュールの可撓性基材に用いられるポリイミド等の
樹脂フィルムやステンレス箔の線膨張率は２×１０^−５
／℃以下であり、一方、熱可塑性樹脂の線膨張は７×１
０^−５／℃以上であるため、熱膨張率差により太陽電池
モジュールの薄膜半導体に亀裂が発生して発電性能が低
下するのを防ぐため、樹脂構造体には線膨張率の小さい
ガラス繊維を混入する。ところが、射出成形法により樹
脂構造体を成形すると、樹脂材料を成形金型内部へ射出
する時に、混入したガラス繊維が樹脂の流れに沿って配
向してしまう現象が生じる。そして、混入されたガラス
繊維はその長さ方向にしか歪抑制効果を発揮しないの
で、上述のようにガラス繊維が配向した樹脂構造体にお
いては、ガラス繊維の配向方向の線膨張率は小さくなる
が、ガラス繊維の配向方向と直角方向の線膨張率はほぼ
マトリックス樹脂材の線膨張率と同じになり、このよう
な製造法によって薄膜太陽電池モジュールを埋設する
と、上述のような故障を生ずることがあり、耐久性能上
の課題が生ずる。

【０００８】本発明は、このような技術的課題に鑑みて
なされたものであり、熱膨張差により薄膜太陽電池モジ
ュールの性能劣化をきたすことなく、熱可塑性樹脂を使
用した射出成形法により薄膜太陽電池モジュールを埋設
可能で、曲面状に製造してもモジュールに内蔵されるセ
ルの個数及びサイズと直列接続数の選択性が広く、セル
同士の直列接続配線数をも削減できる製造性に優れた、
太陽電池パネル及びその製造方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、太陽電池モジュー
ルを挟持する樹脂パネルの線膨張率を適切に制御し、該
モジュールの形状を弾性層との関係で特定に制御するこ
となどにより、上記目的が達成できることを見出し、本
発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の太陽電池パネルは、太陽電
池モジュールの光入射面側及び背面側を弾性層を介して
熱可塑性樹脂パネルで挟持して成る太陽電池パネルにお
いて、少なくとも上記光入射面側樹脂パネルは透明性を
有し、上記光入射面側及び背面側樹脂パネルは、そのパ
ネル面方向の特定方向においていずれもほぼ同一の線膨
張率の最小値α_ｍを有し、且つ上記パネル面方向での上
記特定方向とほぼ直交する方向において線膨張率の最大
値αを有する線膨張率の異方性を示し、上記光入射面側
及び背面側パネルは、上記特定方向が一致するように配
置されており、上記太陽電池モジュールは、直列接続さ
れた２個以上の太陽電池セルを有し、且つこの直列接続
方向が上記特定方向と一致し、上記太陽電池モジュール
の直列接続方向における長さとその幅が、次式及び

【００１１】

【数３】

【００１２】

【数４】

【００１３】（式中のｄは上記弾性層の弾性率、Ｅはそ
の厚さ、Ｌは上記太陽電池モジュールの直列接続方向長
さ、Ｗはその幅を示す）で表される関係を満足すること
を特徴とする。

【００１４】また、本発明の太陽電池パネルの好適形態
は、上記光入射面側樹脂パネル及び背面側樹脂パネルの
線膨張率最小値α_ｍを３．１×１０^−５〜４．９×１０
^−５（／℃）の範囲としたことを特徴とする。

【００１５】更に、本発明の太陽電池パネルの他の好適
形態は、上記光入射面側樹脂パネル及び背面側樹脂パネ
ルが、熱可塑性樹脂にガラス繊維をその線膨張率を最小
にする方向に配向させて混入させたものであり、ガラス
繊維の体積含有率が４０〜６０ｖｏｌ％の範囲であるこ
とを特徴とする。

【００１６】更にまた、本発明の太陽電池パネルの更に
他の好適形態は、上記弾性層が、熱可塑性エラストマ
ー、架橋間分子量が５００以下の合成ゴム及び可塑剤を
添加した熱可塑性樹脂から成る群より選ばれた少なくと
も１種のものを含有するシートであることを特徴とす
る。

【００１７】また、本発明の太陽電池パネルの製造方法
は、ガラス繊維を含有する１５０〜２６０℃の温度範囲
の樹脂原料を所望形状を付与するキャビティに射出し、
上記ガラス繊維をこの射出方向に配向させて、この方向
における線膨張率が最小となる光入射面側パネル及び背
面側パネルを成形し、次いで、太陽電池モジュールを、
その直列接続方向が上記線膨張率の最小方向と一致する
ように、且つ上記光入射面側パネル及び背面側パネルの
周辺部に該パネルの厚さＤ以上の余白が確保されるよう
に、該パネル間に配置して挟持することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明の太陽電池パネルは、請求項１によれ
ば、太陽電池モジュール、代表的には薄膜太陽電池モジ
ュールと光入射面側樹脂パネルとの間、及び薄膜太陽電
池モジュールと背面側樹脂パネルとの間に弾性層が設置
してあり、ほぼ矩形をなす薄膜太陽電池モジュールの幅
の上限を、弾性層が樹脂パネルと薄膜太陽電池モジュー
ルの熱膨張差を緩和できるように設定してあるため、熱
膨張により薄膜太陽電池モジュールの性能が劣化するの
を抑制できる。また、太陽電池モジュールの長さ方向
と、光入射面側及び背面側樹脂パネルの線膨張率が最小
になる方向とを一致させてあるので、幅よりも長さを長
く設定でき、モジュール内に複数の太陽電池セルを設置
可能で仕様の設計自由度が広くなるとともに、モジュー
ルの長さを増大できることにより、同一の太陽電池パネ
ル内に埋設される太陽電池モジュールの個数が減少する
ように幅の下限を設定できることになり、個々の太陽電
池モジュールの配線を減らすことができる。

【００１９】また、請求項２の太陽電池パネルによれ
ば、光入射面及び背面側樹脂パネルの線膨張率をその最
小値α_ｍが３．１×１０^−５〜４．９×１０^−５（／
℃）の範囲となるように調整したことにより、薄膜太陽
電池モジュールの長さＬを太陽電池パネルの長さまで長
くすることができ、モジュール内に複数の太陽電池セル
を設置できる薄膜太陽電池モジュールのメリットを最大
限に活用でき、パネル内における太陽電池モジュール間
の配線が不要になる。更に、請求項３の太陽電池パネル
によれば、上記の線膨張率最小値α_ｍを４×１０^−５〜
４．９×１０^−５（／℃）の範囲としたことにより、上
述の薄膜太陽電池モジュールのメリットを更に有効に活
用でき、パネル内における太陽電池モジュール間の配線
が不要である太陽電池パネルが歩留まり良く製造され
る。

【００２０】また、請求項４の太陽電池パネルによれ
ば、光入射面側及び背面側樹脂パネルを、熱可塑性樹脂
にガラス繊維をその線膨張率を最小にする方向に配向さ
せて作製し、ガラス繊維の含有率を４０〜６０ｖｏｌ％
の範囲としたことにより、上述の薄膜太陽電池モジュー
ルのメリットを活用でき、パネル内における太陽電池モ
ジュール間の配線が不要な太陽電池パネルをリサイクル
可能な熱可塑性樹脂を用いて製造でき、環境負荷を低減
できる。更に、請求項５の太陽電池パネルによれば、上
述のガラス繊維含有率を４０〜５０％としたことによ
り、かかる薄膜太陽電池モジュールのメリットを更に活
用でき、パネル内における太陽電池モジュール間の配線
が不要な太陽電池パネルが、リサイクル可能な熱可塑性
樹脂を用いていっそう製造性良く得られる。

【００２１】更にまた、請求項６の太陽電池パネルによ
れば、弾性層として、熱可塑性エラストマー、架橋間分
子量が５００以下の合成ゴム、又は可塑剤を添加した熱
可塑性樹脂及びこれらの任意の混合物を含有するシート
を用いることにより、薄膜太陽電池モジュール内に複数
の太陽電池セルを設置でき、仕様の設計自由度を増大で
きるとともに、個々の太陽電池モジュールの配線を減ら
すことができる。

【００２２】また、本発明の太陽電池の製造方法によれ
ば、上述の薄膜太陽電池モジュールのメリットを活用で
き、パネル内における太陽電池モジュール間の配線が不
要になる太陽電池パネルをリサイクル可能な熱可塑性樹
脂を用いて、量産性に優れる射出成形法により製造でき
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の太陽電池パネル及
びその製造方法を、図面を参照して若干の実施形態によ
り詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は
特記しない限り質量百分率を示す。

【００２４】図１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明
の太陽電池パネルの一実施形態を示しており、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は（ａ）図において矢視Ａ（光入射面
側）から見た平面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線によ
る断面図である。これらの図において、薄膜太陽電池モ
ジュール２は錫メッキ銅箔等の導体線３で接続されてい
て、光入射面側パネル４と背面側パネル５に被覆・挟持
されて曲面状の樹脂系太陽電池パネル１を構成してい
る。

【００２５】本太陽電池パネル１の断面構成は図１
（ｃ）に示すようになっており、薄膜太陽電池モジュー
ル２が、光入射面側パネル４と背面側パネル５に弾性層
６を介して接着層７により接着されている。一方、薄膜
太陽電池モジュール２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す
構成となっており、ポリイミド、ポリアミド及びポリエ
ステル系の耐熱性樹脂フィルムやステンレス箔等の可撓
性基板８の上にアモルファスシリコンやＣｕＩｎＳｅ_２
等の薄膜半導体９を背面電極膜１０と透明電極膜１１で
挟着して構成される太陽電池セル１２を備えている。な
お、本実施形態においては、太陽電池セル１２を同一基
板中にその１個〜複数個を直列接続させて製造すること
ができ、その発電特性を大電流・低電圧、小電流・高電
圧等の仕様に設定できる自由度を有する。

【００２６】ここで、各部材の材質や性質等について説
明すると、まず、光入射面側パネル４は、リサイクル可
能な熱可塑性樹脂を用いて作製されることが望ましく、
可視光の透過率８０％以上を確保できるアクリルやポリ
カーボネートにガラス繊維を配向させて分散させること
により、線膨張率に異方性を付与したものを用いる。ガ
ラス繊維としては、一般に直径が３〜２５μｍ、長さ３
〜５０ｍｍ、線膨張率５×１０^−６（／℃）のものが用
いられるが、射出成形法により製造する場合、長さを３
９ｍｍ以下とした方が原料の流動性が良い。

【００２７】また、背面側パネル５にも、同様の理由に
より熱可塑性樹脂を用いることが望ましく、上記の材料
に加えてＡＢＳ樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂にガ
ラス繊維を配向させて分散させることにより線膨張率に
異方性を付与したものを用いる。なお、本明細書で用い
る線膨張率の定義は、ＪＩＳ Ｋ７１９７−１９９１の
規定に準じるものとする。

【００２８】弾性層６については、その厚さ（図１
（ｃ）中の符号ｄ）が光入射面側と背面側で同じでよい
が、薄膜太陽電池モジュール２を被覆し、更に薄膜太陽
電池モジュール２の間隙部も同時に密閉するために十分
な柔らかさと厚さを有することが望ましく、弾性率が５
ＭＰａ以下、パネル積層後の薄膜太陽電池モジュール部
位の厚さｄが０．１ｍｍ以上となるものを用いることが
望ましい。また、光線透過量、パネル総厚み、重量等の
点からは、厚さ（ｄ）が５ｍｍ以下であることが望まし
い。弾性率が５ＭＰａ以下の弾性体としては、成形の容
易さ、コスト、耐久性及び樹脂パネルとの接着性等の点
から、ゴム変性した熱可塑性樹脂、熱可塑性のエラスト
マー、架橋間分子量が５００以上の合成ゴム、又は可塑
剤が添加された熱可塑性樹脂及びこれらの任意の混合物
が好ましい。なお、本明細書で用いる弾性率は、ＪＩＳ
Ｋ７１１３−１９９５（ゴムはＪＩＳ Ｋ６２４５−
１９９３）の規定に準じるものとする。

【００２９】ここで、ゴム変性した熱可塑性樹脂として
は、ポリメチルメタクリレートとアクリル酸エステル類
やシリコーンとの重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフ
ルオロプロピレン等との重合体、ポリスチレンにエチレ
ンプロピレンゴム等を分散したもの、シンジオタクチッ
クポリプロピレンにエチレンプロピレンゴム等を分散し
たもの等が挙げられる。熱可塑性のエラストマーとして
は、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系及びポリエ
ステル系の各種熱可塑性エラストマーが挙げられる。架
橋間分子量が５００以上の合成ゴムとしては、エチレン
プロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブ
チルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴ
ム、フッ素ゴム及びシリコーンゴム等が挙げられる。な
お、架橋間分子量が５００未満だと流動性が高く構造体
を保持できなくなるため、５００以上のものが好まし
い。可塑剤が添加された熱可塑性樹脂としては、ポリ塩
化ビニルやポリ塩化ビニリデン等が挙げられ、可塑剤と
してはブリードや揮発の少ないものが好ましく、フタル
酸エステル系やポリエステル系のもの等が挙げられる。

【００３０】薄膜太陽電池モジュール２は、図２（ａ）
及び（ｂ）に示すように、同一基板上に複数の太陽電池
セル１２を直列接続させて製造できる。この特徴を活用
し、従来の太陽電池パネル内で個々の太陽電池セルを導
体線で接続していた構成を同一の薄膜太陽電池モジュー
ル内の太陽電池セルの直列接続構成に置き換え、導体線
による接続箇所を減らすためには、少なくとも薄膜太陽
電池モジュール２の直列接続方向の長さＬが幅Ｗよりも
長く、複数の太陽電池セルを搭載できることが望ましい
（図２（ａ））。

【００３１】本発明においては、薄膜太陽電池モジュー
ルを積層する光入射面側及び背面側パネル４，５は、ガ
ラス繊維を分散させた熱可塑性樹脂を射出成形法により
成形金型内に射出させて作製されるが、この時にガラス
繊維が射出方向に配向する現象を利用して後述する製造
法により、図１（ｂ）のパネル全面に亘ってガラス繊維
を矢印Ｇの方向に配向させてある。従って、光入射面側
及び背面側パネル４，５の線膨張率αは、図１（ｂ）中
の矢印Ｇの方向で最小値α_ｍを示すような異方性が付与
されている。

【００３２】薄膜太陽電池モジュール２は、内部の太陽
電池セル１２の直列接続方向（図２（ａ）の長さＬ方
向）を図１（ｂ）中の矢印Ｇ方向に一致させて、光入射
面側パネル４と，背面側パネル５に挟持されることによ
り、以下に説明する範囲で長さＬを幅Ｗよりも長く設置
することができる。

【００３３】即ち、本発明の太陽電池パネルは、図１
（ｂ）に示す構成としたことにより、薄膜太陽電池モジ
ュールが挟持される光入射面側及び背面側パネル４，５
の線膨張率は、該薄膜太陽電池モジュールの長さＬ方向
で最小値α_ｍを示し、その面内における垂直方向（薄膜
太陽電池モジュールの幅Ｗ方向）で最大値αとなる。こ
れら各方向の線膨張率と薄膜太陽電池モジュールの可撓
性基板の線膨張率の差異より、該可撓性基板に印加され
る熱応力を上述した弾性層６によって緩和し、本発明の
適用分野である自動車や野外建築物の使用環境（−４０
〜１３０℃）において、太陽電池モジュールの故障を防
ぐためには、その長さＬと幅Ｗが次式及び

【００３４】

【数５】

【００３５】

【数６】

【００３６】（式中のｄは上記弾性層の弾性率、Ｅはそ
の厚さ、Ｌは上記太陽電池モジュールの直列接続方向長
さ、Ｗはその幅を示す）で表される範囲にあることが望
ましい。なお、式において、右辺は実施例により示さ
れるように、線膨張率α_ｍなるパネル材の熱膨張により
可撓性基板に発生する引っ張り歪により、太陽電池セル
が性能劣化を生じない上限値であり、式における右辺
も同様に線膨張率α_ｍなるパネル材の場合の上限であ
る。また、式の左辺は、上記したように長さＬが幅Ｗ
より長くなるための下限値である。更に式の左辺は、
本発明により太陽電池パネルを構成した場合の薄膜太陽
電池モジュールの総個数が、本発明によらず熱可塑性樹
脂にガラス繊維を添加しないで作製し、発生する熱膨張
歪を弾性層の厚みのみによって緩和した場合よりも少な
くなる（配線箇所を削減できる）下限値である。

【００３７】ガラス繊維を添加しないでパネル材を作製
し、発生する熱膨張歪を弾性層のみによって緩和する場
合、パネル材の線膨張率は、上記配向したガラス繊維に
より熱膨張の異方性を付与されたパネル材の線膨張率最
大値に等しく、この場合、薄膜太陽電池モジュールの長
さＬと幅Ｗいずれも式の上限値以下でなければならな
い。つまり、最も薄膜太陽電池モジュールの個数が少な
いのは長さ、幅ともに式の上限値となってモジュール
１個当たりの面積（上限値の二乗）が最大となる場合で
ある。本発明における太陽電池パネルにおいて、モジュ
ールの総個数がこれを下回るのは、薄膜太陽電池モジュ
ールの面積（Ｌ×Ｗ）がこれよりも大きくなる場合で、
それは式を満たすように設定された長さＬに対して、
幅Ｗが次式

【００３８】

【数７】

【００３９】（式中のＬ、ｄ、Ｅ、α及びＷは上述と同
じものを示す）で表される関係を満足することが望まし
い。

【００４０】更に、本発明の太陽電池パネルにおいて
は、薄膜太陽電池モジュールの長さＬが太陽電池パネル
の線膨張率最小なる方向の全長Ｌ_ｐに等しく設定できる
場合、図３に示すように、直列接続用の導体線を全て省
略でき、薄膜太陽電池モジュールの太陽電池セル設計自
由度をパネル全体に亘って利用できることになる。

【００４１】通常、野外建築物や自動車用に太陽電池パ
ネルを適用する場合、１０００ｍｍ×１０００ｍｍサイ
ズのものを組み付けるので、上記の長さＬが１０００ｍ
ｍ以上に設定できることが望ましく、そのためには、光
入射面側及び背面側パネル４，５の線膨張率最小値α_ｍ
が４．９×１０^−５（／℃）以下であることが望まし
い。この線膨張率とするためには、後の実施例で示され
るように、熱可塑性樹脂にガラス繊維を配向させて分散
させる場合、ガラス繊維の体積含有率を４０ｖｏｌ％以
上とすることが望ましい。また、ガラス繊維を分散させ
た熱可塑性樹脂を射出成形法により成形する場合は、樹
脂材料の流動性を確保する上で、ガラス繊維の体積含有
率を６０ｖｏｌ％以下とすることが望ましい。従って、
ガラス繊維の体積含有率は４０〜６０ｖｏｌ％の範囲で
あることが望ましく、線膨張最小値α _ｍが３．１×１０
^−５〜４．９×１０^−５（／℃）の範囲のパネル材を使
用することが望ましい。また、射出成形法により樹脂を
成形する場合、パネル周囲に台座状の付加形状等の付加
的形状を製造性良く成形するためには、ガラス繊維の体
積含有率を４０〜５０ｖｏｌ％の範囲とすることがより
望ましく、線膨張最小値α_ｍが４×１０ ^−５〜４．９×
１０^−５（／℃）の範囲のパネル材を使用することがよ
り望ましい。

【００４２】次に、本発明の太陽電池パネルの製造方法
について説明する。光入射面側又は背面側パネルを製造
するために、例えば、図４（ａ）に示す目的形状を有す
る雌型１３ａと雄型１３ｂを用意する。雌型１３ｂに
は、キャビティ内にガラス繊維を分散させた熱可塑性樹
脂を射出するためのゲート１４が設けられているが、成
形時に熱可塑性樹脂材料がキャビティ全体に亘って一様
に注入され、成形後にガラス繊維が一方向に配向するよ
うに、ゲート１４は図１４（ｂ）に示すように徐々にキ
ャビティ幅に達するような扇形ないし拡開形状を有する
ことが望ましい。

【００４３】次に、図５（ａ）に示すように、型１３ａ
と１３ｂを型締めし、ゲート１４からガラス繊維を分散
させた熱可塑性樹脂を注入し、同図（ｂ）に示す目的形
状の光入射面側又は背面側パネル側の曲面パネル５を得
る。光入射面側又は背面側パネル側の曲面パネル５につ
いては、ガラス繊維の体積含有率を同じとし、線膨張率
の異方性や最小値を等しく作製する。光入射面側パネル
は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透明な樹脂
を用いて１５０〜２００℃に加熱して型内に注入するこ
とが、成形上望ましく、背面側パネルは、例えばＡＢＳ
樹脂等を１７０〜２６０℃に加熱して射出することが望
ましい。

【００４４】このような製造法により作製された光入射
面側又は背面側パネルは、ガラス繊維が配向分散され、
成形時の樹脂流れ方向における線膨張率が最小値α_ｍに
なるような異方性が付与されるが、注入ゲート付近と注
入樹脂の流れが止まる終端部においては、ガラス繊維の
配向性が乱れており線膨張率がより大きくなるため、薄
膜太陽電池モジュールとしては、上記部位をパネル厚さ
Ｄに相当する幅だけ避けて配置することが望ましい。

【００４５】次に、このようにして作製した光入射面側
又は背面側パネルの薄膜太陽電池モジュール挟持面に、
弾性層６を２液型の常温硬化エポキシ系接着剤７を用い
て張り付ける。そして、上記弾性導体線により接続され
た薄膜太陽電池モジュール２をこれらの間に挟み、同様
に２液型の常温硬化エポキシ系接着剤を用いて積層接着
し（図１（ｃ）参照）、図１に示す太陽電池パネルを得
る。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を若干の実施例及び比較例によ
り更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではない。

【００４７】（実施例１〜３、比較例１〜３）大きさ６
００×６００ｍｍ、曲率半径５００ｍｍの曲面パネルを
射出成形法により作製した。光入射面側パネルは、アク
リル樹脂にガラス繊維（線膨脹率５×１０^−５（／
℃）、太さ１５μｍ、長さ１５ｍｍ）を２０ｖｏｌ％と
なるように配向分散させて作製し、背面側パネルは、Ａ
ＢＳ樹脂に同じガラス繊維を２０ｖｏｌ％となるように
配向分散させて作製した。線膨張率は、両パネルともガ
ラス繊維の配向方向で最小値５．７×１０^−５（／
℃）、その面内直角方向で７．５×１０^−６（／℃）を
示した。これらのパネルの太陽電池モジュール積層面
（挟持面）に、厚み０．１ｍｍとしたハードセグメン
ト：ポリプロピレン、ソフトセグメント：水添スチレン
ブタジエンゴムから成るオレフィン系熱可塑性エラスト
マーのシート（弾性率Ｅ〜５ＭＰａ）を、２液の常温硬
化タイプのエポキシ系樹脂接着剤を用いて貼り付けた。

【００４８】一方、薄膜太陽電池モジュールとしては、
ポリイミド樹脂フィルム上に、アモルファスシリコン薄
膜半導体製の太陽電池セル１０個を直列接続に搭載した
ものを１個のパネルに対して１個使用し、上記の弾性層
を貼り付けた光入射面側及び背面側のパネルの間に長さ
方向が両パネルの線膨張率が最小となる方向に一致する
ように中央部に挟み、２液の常温硬化エポキシ樹脂接着
剤により張り合わせた。使用した太陽電池の長さＬと幅
Ｗは、表１に示すように実施例１、２及び３として、長
さ４００ｍｍ且つ幅２００ｍｍ、長さ４５０ｍｍ且つ幅
２００ｍｍ、及び長さ５００ｍｍ且つ幅２００ｍｍとし
た。更に、比較例１、２及び３として、長さ４００ｍｍ
且つ幅３００ｍｍ、長さ４５０ｍｍ且つ幅３５０ｍｍ、
及び長さ５００ｍｍ且つ幅４００ｍｍのものを使用し
た。また、モジュール内の太陽電池セルは、モジュール
長さ方向に１０個等間隔で直列接続されたものを使用
し、長さはモジュール長さの１０分の１、幅はモジュー
ルと同じものを使用した。

【００４９】耐久試験の前に、まずそれぞれの太陽電池
パネル試験片にソーラーシミュレーターにより光強度Ａ
Ｍ１．５相当の光を照射して変換効率を測定し、各試験
片の初期値とした。次に、これらの試験片を恒温恒湿槽
に入れ、熱サイクル耐久試験を行った。この試験は、室
温で０．５ｈ→１００℃で４．０ｈ→室温で０．５ｈ→
−４０℃で１．５ｈ→室温で０．５ｈ→７０℃、９５％
ＲＨで３．０ｈ→室温で０．５ｈ→−４０℃で１．５ｈ
を１サイクルとするが、これを１０サイクル実施した。
この熱サイクル耐久試験後、上記同様に変換効率の測定
を行い、試験前の性能と比較した。その結果、モジュー
ルの長さと幅を式と式に示した上限値未満とした実
施例１〜３においては、いずれも性能の低下が認められ
なかったが、長さ又は幅が式と式に示した上限値を
超えるモジュールを使用した比較例１〜３においては、
いずれも変換効率が試験前より低下しており、線膨張率
差による引っ張り応力で太陽電池セルが損傷を受けてい
ることが示された。

【００５０】

【表１】

【００５１】（実施例４〜６、比較例４及び５）大きさ
１０００×１０００ｍｍ、曲率半径５００ｍｍの曲面パ
ネルを射出成形法により作製した。光入射面側パネル
は、アクリル樹脂にガラス繊維（線膨脹率５×１０^−６
（／℃）、太さ１５μｍ、長さ１５ｍｍ）を表２に示す
ような体積含有率となるように配向分散させて作製し、
背面側パネルは、ＡＢＳ樹脂に同じガラス繊維を表２に
示すような体積含有率となるように配向分散させて作製
した。ガラス繊維の体積含有率は、表２に示すように実
施例４，５及び６ではそれぞれ６０，５０及び４０ｖｏ
ｌ％とし、比較例４及び５では３０及び２０ｖｏｌ％と
した。

【００５２】線膨張率は、両パネルともガラス繊維の配
向方向に対して面内直角方向で７．５×１０^−５（／
℃）を示し、ガラス繊維の配向方向では表２に示す最小
値を示した。これらのパネルの太陽電池モジュール積層
面に可塑剤としてトリメリット酸エステル系のトリ−２
−エチルヘキシルトリメリテートを５０ｐｈｒ添加した
厚み０．１ｍｍのポリ塩化ビニルシート（弾性率Ｅ〜３
ＭＰａ）を、２液の常温硬化タイプのエポキシ系接着剤
を用いて貼り付けた。薄膜太陽電池モジュールはポリイ
ミド樹脂フィルム上に、アモルファスシリコン薄膜半導
体製の太陽電池セル２０個を直列接続に搭載したものを
１個のパネルに対して３並列接続で間隔を５０ｍｍ開け
て平行に並べて使用し、上記の弾性層を貼り付けた光入
射面側及び背面側のパネルの間に長さ方向が両パネルの
線膨張率が最小となる方向に一致するように中央部に挟
み、２液の常温硬化エポキシ樹脂接着剤により張り合わ
せた。なお、表２の全ての実施例及び比較例において、
太陽電池の長さＬは９５０ｍｍ、幅Ｗは２００ｍｍとし
た。

【００５３】耐久試験の前に、まずそれぞれの太陽電池
パネル試験片にソーラーシミュレーターにより光強度Ａ
Ｍ１．５相当の光を照射して変換効率を測定し、各試験
片の初期値とした。次に、これらの試験片を恒温恒湿槽
に入れ、熱サイクル耐久試験を行った。この試験は、室
温で０．５ｈ→１００℃で４．０ｈ→室温で０．５ｈ→
−４０℃で１．５ｈ→室温で０．５ｈ→７０℃、９５％
ＲＨで３．０ｈ→室温で０．５ｈ→−４０℃で１．５ｈ
を１サイクルとするが、これを１０サイクル実施した。
この熱サイクル耐久試験後、上記同様に変換効率の測定
を行い、試験前の性能と比較した。その結果、ガラス繊
維の体積含有率を４０〜６０ｖｏｌ％、パネルの線膨張
率最小値を３．１×１０^−５〜４．９×１０^−５（／
℃）とした実施例４〜６においては、いずれも性能の低
下が認められなかったが、上記範囲内で作製しなかった
比較例４及び５においては、いずれも変換効率が試験前
より低下しており、線膨張率差による引っ張り応力で太
陽電池セルが損傷を受けていることが示された。

【００５４】

【表２】

【００５５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、太陽電池モジュールを挟持する樹脂パネルの線膨張
率を適切に制御し、該モジュールの形状を弾性層との関
係で特定に制御することなどとしたため、熱膨張差によ
り薄膜太陽電池モジュールの性能劣化をきたすことな
く、熱可塑性樹脂を使用した射出成形法により薄膜太陽
電池モジュールを埋設可能で、曲面状に製造してもモジ
ュールに内蔵されるセルの個数及びサイズと直列接続数
の選択性が広く、セル同士の直列接続配線数をも削減で
きる製造性に優れた、太陽電池パネル及びその製造方法
を提供することができる。

【００５６】即ち、本発明に係る太陽電池モジュールに
おいては、その構成を、薄膜太陽電池モジュールと光入
射面側及び背面側パネルの間に弾性層を設置し、薄膜太
陽電池モジュールの幅の上限を弾性層が上記パネルと薄
膜太陽電池モジュールの熱膨脹差を緩和できるように設
定してあるため、熱膨脹により薄膜太陽電池モジュール
の性能が劣化するのを抑止できる。また、太陽電池モジ
ュールの長さ方向と、光入射面側及び背面側パネルの線
膨張率が最小になる方向を一致させてあるので、幅より
も長さを長く設定でき、モジュール内に複数の太陽電池
セルを設定可能で、仕様の設計自由度を向上できるとと
もに、長さが長くなったことにより、同一太陽電池パネ
ル内に埋め込まれる太陽電池モジュールの個数が減少
し、個々の太陽電池モジュールの配線を減らすことがで
きるといった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池パネルの一実施形態を示す説
明図である。

【図２】本発明の太陽電池パネルの他の実施形態につい
て、光入射面から見た構成を示す説明図である。

【図３】本発明の太陽電池パネルに使用される薄膜太陽
電池モジュールの平面構成図である。

【図４】本発明の太陽電池パネルの構成要素である、光
入射面側及び背面側の樹脂パネルの製造に用いられる射
出成形用金型の説明図である。

【図５】本発明の太陽電池パネルの構成要素である、光
入射面側及び背面側の樹脂パネルの製造例を示す説明図
である。

【図６】従来の樹脂系太陽電池パネルの構成例を示す斜
視図である。

【図７】薄膜太陽電池モジュールの構成例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１，１０５ 太陽電池パネル ２，１１１ 薄膜太陽電池モジュール ３，１０２ 導体線 ４ 光入射面側パネル ５ 背面側パネル ６ 弾性層 ７ 接着層 ８，１０６ 可撓性基板 ９，１０７ 薄膜半導体 １０，１０８ 背面電極層 １１，１０９ 透明電極層 １２，１１０ 薄膜太陽電池セル １３ａ，１３ｂ 金型 １４ 樹脂注入ゲート １６ 樹脂注入ゲート １０１ 単結晶Ｓｉ製太陽電池セル １０３ 太陽電池セルの直列接続ユニット １０４ 透光性樹脂構造体 Ｌｐ 太陽電池パネルの線膨張率が最小値を
示す方向 Ｌ 太陽電池モジュールの内蔵セル直列接
続方向の長さ Ｗ 太陽電池モジュールの幅 ｄ 弾性層の太陽電池モジュールに相対す
る位置での厚さ Ｄ 光入射面及び背面側パネルの厚さ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池モジュールの光入射面側及び背
   面側を弾性層を介して熱可塑性樹脂パネルで挟持して成
   る太陽電池パネルにおいて、 少なくとも上記光入射面側樹脂パネルは透明性を有し、 上記光入射面側及び背面側樹脂パネルは、そのパネル面
   方向の特定方向においていずれもほぼ同一の線膨張率の
   最小値α_ｍを有し、且つ上記パネル面方向での上記特定
   方向とほぼ直交する方向において線膨張率の最大値αを
   有する線膨張率の異方性を示し、 上記光入射面側及び背面側パネルは、上記特定方向が一
   致するように配置されており、 上記太陽電池モジュールは、直列接続された２個以上の
   太陽電池セルを有し、且つこの直列接続方向が上記特定
   方向と一致し、上記太陽電池モジュールの直列接続方向
   における長さとその幅が、次式及び 【数１】 【数２】 （式中のｄは上記弾性層の弾性率、Ｅはその厚さ、Ｌは
   上記太陽電池モジュールの直列接続方向長さ、Ｗはその
   幅を示す）で表される関係を満足することを特徴とする
   太陽電池パネル。
2. 【請求項２】 上記光入射面側樹脂パネル及び背面側樹
   脂パネルの線膨張率最小値α_ｍを３．１×１０^−５〜
   ４．９×１０^−５（／℃）の範囲としたことを特徴とす
   る請求項１記載の太陽電池パネル。
3. 【請求項３】 線膨張率最小値α_ｍを４×１０^−５〜
   ４．９×１０^−５（／℃）の範囲としたことを特徴とす
   る請求項２記載の太陽電池パネル。
4. 【請求項４】 上記光入射面側樹脂パネル及び背面側樹
   脂パネルが、熱可塑性樹脂にガラス繊維をその線膨張率
   を最小にする方向に配向させて混入させたものであり、
   ガラス繊維の体積含有率が４０〜６０ｖｏｌ％の範囲で
   あることを特徴とする請求項２又は３記載の記載の太陽
   電池パネル。
5. 【請求項５】 ガラス繊維の含有率が４０〜５０ｖｏｌ
   ％の範囲であることを特徴とする請求項４記載の太陽電
   池パネル。
6. 【請求項６】 上記弾性層が、熱可塑性エラストマー、
   架橋間分子量が５００以下の合成ゴム及び可塑剤を添加
   した熱可塑性樹脂から成る群より選ばれた少なくとも１
   種のものを含有するシートであることを特徴とする請求
   項１〜５のいずれか１つの項に記載の太陽電池パネル。
7. 【請求項７】 ガラス繊維を含有する１５０〜２６０℃
   の温度範囲の樹脂原料を所望形状を付与するキャビティ
   に射出し、上記ガラス繊維をこの射出方向に配向させ
   て、この方向における線膨張率が最小となる光入射面側
   パネル及び背面側パネルを成形し、 次いで、太陽電池モジュールを、その直列接続方向が上
   記線膨張率の最小方向と一致するように、且つ上記光入
   射面側パネル及び背面側パネルの周辺部に該パネルの厚
   さＤ以上の余白が確保されるように、該パネル間に配置
   して挟持することを特徴とする太陽電池パネルの製造方
   法。