【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一もしくは複数の太陽電池、該太陽電池もしくは太陽電池間を電気的に接続する配線部材、及び太陽電池を設置する構造物からなる太陽電池モジュール構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池モジュールを組み込んだ屋外設置構造物が増加している。
【０００３】
図４は、従来の典型的な太陽電池モジュールの一例を示す模式図である。図４において、４００は太陽電池モジュール、４０１は光起電力素子、４０２は表面部材、４０３は表面封止材、４０４は裏面封止材、４０５は裏面絶縁材、４０６は裏面部材、４０７は出力ケーブル、４１０は光起電力素子群である。
【０００４】
図示するように、太陽電池モジュール４００は、複数の光起電力素子４０１を直列または並列に電気的に接続した光起電力素子群４１０を備えており、該光起電力素子群４１０を外部環境から保護するとともに、絶縁すべく、外囲体により被覆されている。外囲体は、光起電力素子群４１０を表面部材４０２、裏面絶縁材４０５、及び裏面部材４０６で挟み、表面封止材４０３及び裏面封止材４０４を用いて接着封止したものである。このような太陽電池モジュール４００を製造する場合には、最表面側から表面部材４０２、表面封止材４０３、光起電力素子４０１、裏面封止材４０４、裏面絶縁材４０５、裏面部材４０６を順次積層したラミネート積層体を加圧・加熱することで得ることができる。
【０００５】
表面部材４０１としては、ガラスや耐候性の高い樹脂フィルム等が用いられる。また裏面部材４０６としては、ガラス板、樹脂フィルム、鋼板等の金属板等が用いられている。そして、太陽電池モジュール４００の外部に出力を取り出すために、出力ケーブル４０７が設けられる。
【０００６】
太陽電池モジュール４００の側面は、図４に示したように各部材の積層界面が剥き出しになっている。この状態で長期間屋外に設置すると、水分付着と乾燥とが長期間に亘って繰り返され、各部材の材料収縮率の差や加水分解等の劣化による変質等が原因となって、各部材の積層界面で剥離を引き起こし、太陽電池モジュール４００の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００７】
このような太陽電池モジュールを長期間の屋外設置に耐えうる仕様にするためには、シリコーン材料等のシーリング材で太陽電池モジュール側面を封止したり、アルミフレーム等のフレーム材で保護することが一般的である。また、太陽電池モジュールを直列または並列に電気的に接続するには、ＩＶ線やＣＶケーブル等の絶縁被覆が施されたケーブルが用いられている。
【０００８】
太陽電池モジュール構造体としては、このような太陽電池モジュールを屋根材及び壁材などの建材として構造物材料と一体に設ける方式や既存の構造物や空き地に架台等の新たな構造物を設けて太陽電池モジュールを設置する方式等が挙げられる。
【０００９】
一方、太陽電池発電システムの普及への課題として、発電コストを既存の発電手段並みに低減することが挙げられる。
【００１０】
具体的な試みの一つとして、前述の建材一体型太陽電池モジュールがある。これは、太陽電池モジュールを直接建材に貼り、架台等にかかる費用を削減して太陽電池発電システムのコストを下げる設置方法である。例えば特許文献１には、従来の太陽電池モジュールパネル本体をコンクリート材料で形成した壁用建材一体型太陽電池モジュールの技術について開示されており、太陽電池モジュールがコンクリートパネルの凹部に一体形成され、施工性やメンテナンス性が向上することが述べられている。
【００１１】
しかしながら、この方法においては、予めコンクリートパネルに太陽電池モジュール埋め込み用の凹部を形成しなければならず、コストアップの要因となる。
【００１２】
本発明者は、更なる太陽電池の発電コストの削減に着目し、発電機能だけに特化させた太陽電池を管理環境下で設置し、小規模な発電所として利用する試みを行なっている。ここでいう管理環境とは、太陽電池設置場所を柵や塀で囲い、施錠をすることにより、特定の取り扱い者以外は立ち入ることができないように管理した環境を指す。
【００１３】
このような管理環境下で設置する太陽電池は、従来の汎用的な使用目的の太陽電池が考慮していたあらゆる偶発的な事象にも耐えうる安全設計の一部を削減し、発電コストを削減できる可能性がある。例えば、従来の太陽電池では、取り扱い教育を受けていない人間が誤って引っ掻くなどして生じた表面傷や漏れ電流に対しても、十分に絶縁性が保持できるような被覆材構成で設計されている。管理環境下で設置する太陽電池および太陽電池を接続する配線部材に対しては、このようなことを考慮する必要がなく、被覆材や被覆工程を大幅に簡略化することができる。
【００１４】
また、従来の太陽電池は、光起電力素子の少なくとも受光面上に樹脂層を設けて光起電力素子に耐候性を付与しており、所望の電気出力を得るために電気的に複数個を電気的に接続して設置されるのが一般的である。現場での太陽電池間の接続、または出力取り出しに用いる配線部材との電気的に接続や低コスト化を考慮して、光起電力素子の電極の少なくとも一部に樹脂層で覆われていない露出部分を設け、さらに配線部材の被覆をもなくして、活電部を外部環境に露出させた構造としている。このような構造の太陽電池を既存の建材や簡易な架台等を含めた構造物に設置することでコストを大幅に削減することが可能である。
【００１５】
簡易な太陽電池モジュールの設置方法として、例えば特許文献２には、接着材及び接着材の少なくとも一面に一時的剥離膜を有する光電変換装置を作製し、施工時に一時的剥離膜を剥離し、接着材により被接着体に貼り付ける技術が開示されており、光発電装置を構成している一時的剥離膜により生産性および施工性が向上する旨が記載されている。被接着体としては、コンクリート板、スレート板、瓦、金属板などが挙げられている。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−２７００２３号公報
【特許文献２】
特開２００１−６０７０４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の活電部が露出した太陽電池および配線部材を設置する形式の太陽電池モジュール構造体には、被覆式の太陽電池モジュール構造体では考慮せずに済む課題が存在する。
【００１８】
例えば、冬の早朝もしくは降雨の後には、太陽電池の電極や配線部材の活電部が水滴で濡れた状態が考えられる。そのような状態で日射により太陽電池が起電すると、大地と電位差が生じ、太陽電池および配線部材の活電部→水滴（→濡れた被接着体または構造物→水滴）→大地に至る漏れ電流が流れる経路が形成される。この場合、太陽電池及び／又は配線部材の活電部が正極で、大地が負極となる。その結果、正極側となる太陽電池の金属部材の電気分解が起こり、活電部から活電部を構成する金属イオンが溶出する。特に、出力取り出し用部材や直列または並列接続用の配線部材に銅を使用した場合、上述の電流経路の形成によって銅がイオン化し溶出が著しく、接続部材の寿命が大幅に低下することが判明した。
【００１９】
また、個々の太陽電池または隣り合う太陽電池の中で剥き出しになった正極バスバー電極と負極電極（基板）を跨ぐように水滴が存在している場合、正極バスバー電極と基板を電極とした電食反応が起こる。
【００２０】
さらに、光起電力素子を形成する透明電極層、半導体層、裏面反射層などの金属または金属酸化物層や金属基板が一部でも露出している場合には、これらの材料も電食により溶出され、電気特性に大きな影響を与える。
【００２１】
特に、太陽電池よりも大きい被設置面を有する構造物に設置した場合、図３に示すように、太陽電池上部の端辺や、接続された２つの太陽電池の間、配線部材の周縁部の段差に水滴が滞留し易く、太陽電池または配線部材に用いた金属部材からの電食反応による金属イオンの溶出が大きな課題となる。
【００２２】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、露出した活電部の電食反応による溶出を防止して、耐久性に優れ、発電コストを低減し得る太陽電池モジュール構造体を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る太陽電池モジュール構造体は、単一もしくは複数の太陽電池、該太陽電池もしくは太陽電池間を電気的に接続する配線部材、及び太陽電池を設置する構造物からなる太陽電池モジュール構造体において、前記構造物の被設置面の少なくとも太陽電池周縁部及び／又は配線部材周縁部に、親水性部材を配することを特徴とする。
【００２４】
前記の太陽電池モジュール構造体において、太陽電池および前記配線部材が露出した活電部を有することが好ましい。
【００２５】
また、太陽電池アレイが、少なくとも二以上の電気的に接続された太陽電池から構成され、前記構造物の被設置面の少なくとも太陽電池周縁部及び／又は配線部材周縁部、並びに太陽電池間に、親水性部材を配することが好ましい。
【００２６】
さらに、前記親水性部材の表面の接触角が４０°以下であることが好ましい。
【００２７】
そして、前記親水性部材は絶縁材料であることが好ましい。
【００２８】
加えて、前記太陽電池と前記構造物との間に絶縁部材を介設し、該絶縁部材の被設置面側に親水性層を形成しても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
本発明に係る太陽電池モジュール構造体は、単一もしくは複数の太陽電池、該太陽電池もしくは太陽電池間を電気的に接続する配線部材、及び太陽電池を設置する構造物からなり、前記太陽電池を設置する構造物の被設置面の少なくとも太陽電池周縁部および／または配線部材周縁部に、親水性部材を設けている。
【００３１】
太陽電池を設置する構造物の材料としては、例えば、種々の金属からなる骨材や板材、プラスチック及びその複合材料などから適宜選択される。
【００３２】
図２は、太陽電池の積層構造の一例を示す模式図である。図２において、２００は太陽電池、２０１は基板、２０２は裏面反射層、２０３は半導体層、２０４は透明電極層、２０５ａは集電用のグリッド電極、２０５ｂは正極バスバー電極、２０６は絶縁体、２０７は樹脂層、２０８は負極バスバー電極である。
【００３３】
説明の便宜上、基板２０１、裏面反射層２０２、半導体層２０３、透明電極２０４、グリッド電極２０５ａ、正極バスバー電極２０５ｂ、及び負極バスバー電極２０８を合わせて光起電力素子と呼ぶ。
【００３４】
図示するように、光起電力素子の少なくとも受光面上に樹脂層２０７を設けることにより、光起電力素子に耐候性を付与することができる。このような太陽電池は、所望の電気出力を得るために電気的に複数個を接続して設置されるのが一般的である。現場での太陽電池間の接続、または出力取り出しに用いる配線部材（不図示）との電気的な接続を考えて、光起電力素子の正極バスバー電極２０５ｂ、負極バスバー電極２０８の少なくとも一部に樹脂層２０７で覆われていない露出部分を設けることが好ましく、さらに太陽電池に接続する配線部材の被覆もなくすことにより、低コスト化を図ることができる。すなわち、本実施形態における太陽電池２００および配線部材は、活電部が外部環境に露出した構造を有している。
【００３５】
以下、太陽電池２００を構成する各部材について説明する。
【００３６】
（基板）
基板２０１は太陽電池２００の基材となり、その目的にあった種々の材料から選択して用いることができる。また、基板２０１を下部電極とすることができ、その場合の材料としては導電性であることが望ましい。具体的には、例えば、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板等が挙げられる。また、導電層が形成してある樹脂フィルムやセラミックスガラスなどを用いても良い。
【００３７】
（裏面反射層）
基板２０１上には、裏面反射層２０２として金属層、金属酸化物層、あるいは金属層と金属酸化物層を積層して形成しても良い。基板２０１が樹脂フィルムやセラミックガラスなどの絶縁材料である場合には、下部電極として役割を果たすように厚み等を考慮して設けることもできる。その形成方法としては、例えば、抵抗加熱蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法、不純物拡散法、電析法などがある。
【００３８】
（半導体層）
半導体層２０３には、従来より公知の半導体層が適宜用いられる。その中でも、アモルファスシリコン系は製造コストにおいて他の結晶系、化合物半導体系より有利であり、機械的にも可撓性を有し、剪断などの加工もし易く好ましい。また、このように加工しやすい特徴は、様々な太陽電池形態への応用が考えられる。
【００３９】
（透明電極層）
透明電極層２０４は、太陽電池２００の上部電極の役目を果たしている。透明電極層２０４に用いる材料としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｃｄ２ＳｎＯ２等を高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などが挙げられる。その形成方法としては、例えば、抵抗加熱蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法、不純物拡散法、電析法などがある。
【００４０】
ロール基板上に形成された大面積素子から小面積素子を切り出す際には、端部の電気的短絡の影響をなくすために透明電極層の一部２０４ｂを取り除き、発電領域部と導電性基板２０１との絶縁を図っても良い。
【００４１】
（集電電極）
透明電極層２０４の上には、電流を効率よく集電するためにグリッド電極２０５ａを設けてもよい。グリッド電極２０５ａの形成方法としては、例えば、スパッタリング法、抵抗加熱法、ＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法、導電性ペーストを印刷する方法や導電性ペーストを塗布した金属ワイヤーを加熱圧着する方法などがある。
【００４２】
また、光起電力素子の外部に電気を取り出しやすいように、正極バスバー電極２０５ｂを設けることが好ましい。正極バスバー電極２０５ｂは、電気抵抗の低い金属または合金で形成する。現場での太陽電池もしくは太陽電池間を接続、または出力取り出しに用いる配属部材（不図示）との電気的な接続を容易にするために光起電力素子の正極バスバー電極２０５ｂの少なくとも一部に樹脂層２０７が設けられていない部分を設けることが望ましい。
【００４３】
（絶縁体）
絶縁体２０６には、高分子フィルムの両面に粘着材を配したものなどが用いられる。高分子フィルムと粘着材は複数積層してもよい。
【００４４】
高分子フィルムは、粘着材とともにグリッド電極２０５ａまたは正極バスバー電極２０５ｂを半導体層２０３上に配置するための絶縁体２０６の一部として用いられ、正極バスバー電極２０５ｂにより複数の耐候性セルを電気接続する際、半田の熱や正極バスバー電極部材のバリや折れ曲がりなどから半導体層２０３を保護するために耐熱性や強度を有することが望ましい。
【００４５】
（樹脂層）
樹脂層２０７は、太陽電池２００を水分等の劣化環境因子から保護するものであり、少なくとも光起電力素子の受光面の発電領域が被覆されている必要がある。また、太陽電池間の電気的に接続及び外部への出力取り出し用配線の作業を簡便にするため、正極バスバー電極２０５ｂ及び負極バスバー電極２０８の少なくとも一部には樹脂層２０７が設けられていない箇所があることが好ましい。
【００４６】
ここで用いられる樹脂層２０７は、半導体層２０３に到達する光量減少をなるべく抑えるために、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域においては全光線透過率が８０％以上であることが望ましく、より望ましくは９０％である。
【００４７】
更には、屋外の環境変化にも基板２０１、透明電極２０４をはじめとする光起電力素子の表面に露出した各構成部材との密着性を保つことが好ましい。そして、環境変化においても、樹脂層２０７内の内部応力が小さいものが好ましい。
【００４８】
以下に、本発明に用いられる樹脂層２０７の形成方法及び使用材料について説明する。
【００４９】
樹脂層２０７の形成方法としては、液体コーティング、紛体塗装、ラミネーションによる加熱圧着等が可能である。装置設備や工程の簡便さを考慮した場合、液体コーティングがより好ましい。
【００５０】
上記の諸条件を満たすコーティング用樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素樹脂やシロキサンポリマー、シリコーン変性アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、フッ素シリコン樹脂等やこれらのポリマーブレンド材料が挙げられる。中でも、アクリル樹脂やシリコーン変性アクリル樹脂が好ましい。
【００５１】
上記樹脂材料に耐熱性、耐侯性の向上を目的として、架橋を行なってもよい。架橋剤としては、少なくとも１つ以上のイソシアネート基を含むイソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。上記主材、架橋剤を溶剤に溶解または懸濁することによって樹脂層材料を作製できる。架橋剤としてブロックイソシアネートを選択することによって一液型塗料を作製でき、塗布装置の設備投資を抑えることができる。
【００５２】
また、樹脂層材料の粘度は、５乃至１０００ｍＰａ・ｓであることが望ましく、より好ましくは１０乃至４００ｍＰａ・ｓである。樹脂層材料の粘度が５ｍＰａ・ｓ未満である場合には、光起電力素子端部断面に樹脂材料が滞留する時間が短く、薄膜（１μｍ以下）の樹脂層しか作製できないので、長期耐久性に不安が残る。一方、１０００ｍＰａ・ｓより大きい場合には、レベリングに時間を要し、またはレベリングが不可能となり量産性低下の原因となるからである。
【００５３】
太陽電池の表面に設けられることから高い耐候性が要求される。樹脂材料の耐候性を向上させるために、樹脂層２０７に従来公知の紫外線吸収剤（ＵＶＡ）、ヒンダードアミン系光安定化剤、熱酸化防止剤を添加するにより光劣化を抑え耐候性を向上させることが望ましい。
【００５４】
また、ラミネーションにより太陽電池上に樹脂層２０７を設けても良い。ラミネーションに使用される表面封止材樹脂も、高い透明性、耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、及び耐衝撃性が要求される。これらの要求を満たす樹脂としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ポリビニルブチラール樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。中でもＥＶＡは、太陽電池モジュール用としてバランスの取れた物性を有しており、好んで用いられる。ＥＶＡは熱変形温度が低いために容易に高温使用下で変形やクリープを呈するので、架橋して耐熱性を高めておくことが望ましい。また、樹脂の耐侯性をあげるために、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤を添加してもよい。これらの添加剤は、公知の化合物から適宜選択して用いることができるが、着色している物質は本発明の封止材料の添加剤としては好ましくない。
【００５５】
太陽電池の屋外暴露環境における長期信頼性を更に向上させるために、前記表面封止材上に表面部材を配置しても良い。本発明に好適に用いられる材料としては、例えば、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ガラス基板などがあり、耐侯性の良いフッ素樹脂が好適に用いられる。具体的には、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂（ＣＴＦＥ）が挙げられる。耐候性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性および機械的強度の両立では四フッ化エチレン−エチレン共重合体が優れている。
【００５６】
前記封止材樹脂との接着性の改良のために、表面部材にコロナ処理やプラズマ処理を行うことが望ましい。また、機械的強度向上のために延伸処理が施してあるフィルムを用いることも可能である。さらに、ガラス基板を用いても良い。表面部材として用いられるガラス基板に求められる特徴としては、波長３５０乃至１４００ｎｍの光の全光線透過率が８０％以上であることが好ましい、より好ましくは９０％以上である。赤外部の吸収の少ない白板ガラスを使用するのが一般的であるが、青板ガラスであっても厚さが３ｍｍ以下であれば太陽電池の出力特性への影響は少ない。ガラス基板の機械的強度を高めるために熱処理により強化ガラスを得ることができるが、熱処理無しのフロート板ガラスを用いてもよい。また、ガラス基板の受光面側に反射を抑えるために反射防止のコーティングを施しても良い。
【００５７】
更には、光起電力素子の裏側にも樹脂層を設けても良い。本実施形態のような金属基板を太陽電池基板とした場合、極度な酸性雨が降雨する地域では、降雨・乾燥の繰り返しにより酸性成分が蓄積してしまい基板の腐食を加速する虞れがある。このような地域では太陽電池の裏面を封止材により封止することにより耐久性を向上させることが可能である。樹脂層材料としては、表面に使用した樹脂層２０７と同じ材料の中から適宜選択して用いる。
【００５８】
（負極バスバー電極）
正極バスバー電極２０５ｂと同様に光起電力素子の外部に電気を取り出し易いように、基板２０１側に負極バスバー電極２０８を設けても良い。その電極材料としては、正極バスバー電極２０５ｂ同様に、電気抵抗の低い金属または合金で形成する。現場での太陽電池もしくは太陽電池間を接続、または出力取り出しに用いる配属部材（不図示）との電気接続を容易にするために負極バスバー電極２０８の少なくとも一部に樹脂層２０７が設けられていない部分を設けることが望ましい。
【００５９】
次に、本発明に係る太陽電池モジュール構造体について説明する。図１は、本発明に係る太陽電池モジュール構造体であり、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面の構造を示す模式図である。
【００６０】
図１において、１００は太陽電池モジュール構造体、１０１は太陽電池、１０２は太陽電池アレイ、１０３は構造物、１０４は固定支持体、１０５は裏面支持体、１０６は親水性材料、１０７は配線部材、１１０は堆積膜付き基板、１１１ａはグリッド電極、１１１ｂは正極バスバー電極、１１２は絶縁体、１１３は樹脂層、１１４は負極バスバー電極、１１５は水滴である。
【００６１】
（太陽電池アレイ）
所望の出力、電圧及び電流を得るために、太陽電池１０１を直列及び／又は並列に電気的に接続した任意の出力を一単位として太陽電池接続体を形成し、使用することが一般的である。このような２以上の太陽電池１０１の電気的な接続体を太陽電池アレイ１０２という。
【００６２】
（配線部材）
本発明において、配線部材１０７とは、太陽電池間もしくは太陽電池アレイ間の直列・並列接続を行う接続部材、出力を太陽電池の外部に取り出すための出力ケーブルを指す。これら配線部材としては、汎用絶縁電線、絶縁ケーブル等を用いても良いが、より好適には絶縁被覆の無い裸線を用いる。裸線材料としては、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属材料およびそれらの合金材料から適宜選択して用いられる。形態としては、芯線、撚り線、箔、および帯などがから選択して用いられる。
【００６３】
直列や並列等の電気的な接続は、前記正極バスバー電極２０５ａと他方の太陽電池基板２０１又は太陽電池基板２０１に配置された負極バスバー電極２０８とを太陽電池間の接続部材として半田付け等により接続して行なうこともできる。正極バスバー電極２０５ａと異なる部材を配線部材１０７として使用しても構わない。
【００６４】
（太陽電池の活電部、及びその環境に対する露出について）
本発明において、太陽電池の活電部とは、太陽電池が起電中に通電状態にある部分である。また、活電部の露出とは、太陽電池の施工完了後において人や架台、大地が活電部に接触し得る状態を指す。
【００６５】
（湿潤状態）
湿潤状態とは、晴天時等の乾燥状態と異なり、朝露や雨水により太陽電池、配線部材及び直並列接続部材の活電部が水滴で濡れ、活電部と地面の間の抵抗が低下し、活電部から地面に電流が流出する状態をいう。
【００６６】
（太陽電池モジュール構造体）
本発明に係る太陽電池モジュール構造体１００とは、太陽電池１０１、配線部材１０７、及び構造物１０３が一体になったものを表している。太陽電池１０１又は太陽電池アレイ１０２は構造物１０３上の被設置面に固定金具により固定したり、或いは直接接着固定するなどして固定することができる。構造物１０３がコンクリートなどの重量の大きな材質である場合には、地面に置くだけで架台の配置は完了する。
【００６７】
（構造物）
本発明において、構造物１０３は、太陽電池１０１を設置できる被設置面を有するあらゆる構造物をいう。
【００６８】
図１では、太陽電池１０１を設置する被設置面をもつ構造物の一例を挙げている。構造物１０３は、図１に示すように太陽電池１０１又は太陽電池アレイ１０２を接着固定する板状の被設置面を有する固定支持体１０４と、この固定支持体１０４を設置する裏面支持体１０５とから構成することもできる。かかる裏面支持体１０５を有する構成では、固定支持体１０４が同じく重量の大きなものであれば、裏面支持体１０５上に置くだけでよい。このような構成とすることで、構造が簡単な、そして施工性の良い太陽電池モジュール構造体１００とすることができる。
【００６９】
固定支持体１０５の材料としては、鉄骨材、コンクリート材等から選択して用いることができる。特に、コンクリート材は安価かつ重量があるため架台として好ましい。コンクリートは、木材、鋼等の容器にポルトランドセメントと砂、砂利を適当な割合で混合したものに、適量の水を加え、よく混合して型枠に流し込んで、常温で放置しながら硬化させる。更に、コンクリートの強度を増すために、硬化前に網目状の鉄筋を中央に埋め込んでもよい。
【００７０】
裏面支持体１０５は固定支持体１０４の裏面側に配置する部材であり、固定支持体１０４の形状によっては不要である。板状の固定支持体１０４の枕部材として使用し、固定支持体１０４に固定された太陽電池１０１の傾斜角度を任意に変えられるため好適に使用できる。
【００７１】
傾斜角としては、１０°以上であることが望ましい。１０°以上であれば、後述する親水性部材１０６の表面特性による効果と併せて、本発明における太陽電池１０１又は太陽電池アレイ１０２の周縁部及び配線部材の周縁部に水滴等の水分が長時間付着することがない。
【００７２】
形状としては直方体等を使用できる。一般に、固定支持体１０４としてコンクリート板等の重量の大きな材料を使用するため、裏面支持体１０５は、圧縮強度が高く、そして屋外耐久性の高い材料が好適である。この裏面支持体１０５の材料としては、具体的には、例えばコンクリート、石材、レンガなどが使用できる。
【００７３】
（親水性部材）
親水性部材１０６は、太陽電池を設置する構造物の被設置面において、少なくとも太陽電池周縁部及び／又は配線部材周縁部に配される。
【００７４】
図３に示した従来の太陽電池モジュール構造体３００においては、太陽電池３０１と固定支持体３０４の表面との段差がある。太陽電池モジュール構造体３００の太陽電池被接着面や太陽電池上に吸着した朝露や雨水等が前記段差に留まり易い。このような表面吸着水が凝集して水滴３１４のように大きく成長する。
【００７５】
水滴３１４には、表面に吸着した汚れ分子とともに種々の金属イオンが含まれており、乾燥後水垢状に濃縮されて表面に残る。そのような水垢の箇所は、さらに水滴３１４が付着しやすく、これらを繰り返すことにより生じた水滴のサイズも大きくなり、含有される金属イオン等の濃度も高くなる。特に外部環境に剥き出しになった金属部材からなる正極バスバー電極等の配線部材１０７（活電部）を有する太陽電池の場合、重大な問題となる虞れがある。そのような露出した活電部の周縁に電解質が多く含まれた水滴が吸着した状態で日射による発電が起こると、前述した金属部材の電食反応による金属イオンの溶出が起こる。
【００７６】
このように、活電部が露出した太陽電池を設置する形式の太陽電池モジュール構造体においては、前述のような電食反応による劣化を以下に抑制するかが大きな課題である。活電部の電食反応を抑制するには、電気化学反応の媒介となる表面についた吸着水を大きな水滴として成長させず、早く乾燥することが重要である。
【００７７】
そこで、本実施形態では、かかる不具合を解決するため、太陽電池１０１もしくは太陽電池アレイ１０２の周縁部及び／又は太陽電池１０１もしくは太陽電池アレイ１０２の表面に親水性部材１０６を設けている。
【００７８】
図１の太陽電池アレイ１０２の周縁に親水性部材１０６を設けることで、従来から水滴が溜まり易かった箇所の水滴１１５の接触角が小さくなり、表面積が大きくなるように広がるため、大きな水滴に成長することを妨げる。更に、水滴１１５の表面積を増やすことで、蒸発し易くすることができる。つまり、早朝や降雨後において、金属部材が電食反応による溶出の起きる電位差が生じる前の段階で、水滴１１４を蒸発させることができる。これにより、前述の太陽電池１０１の露出した正極バスバー電極等の配線部材１０７の電食反応を抑制することができる。
【００７９】
このような効果を付与する親水性部材１０６の接触角は４０°以下であることが望ましい。４０°より大きい場合には、水滴１１５の広がりが不十分となり、十分な蒸発速度が得られない。より好ましくは１０°以下である。１０°以下にすることにより、表面に吸着した水を一様に広げることができ、蒸発するまでの時間を大幅に短縮することが可能である。
【００８０】
本発明に好適な親水性部材１０６としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、シリコン系、チタニア系等の金属−有機の複合材料、前記金属酸化物の微粒子添加したフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、これらを混合して使用しても良い。
【００８１】
上記酸化金属物及び酸化金属を含む高分子材料は、短時間の屋外曝露や人工光源による光照射（例えば、１００ｍＷ／ｃｍ２×６時間）により表面の接触角が低くなる。上述したように、本発明の親水性部材表面の接触角は４０°以下であることが好ましい。４０°以下であれば、吸着水が凝集し水滴化しても、表面積が大きくなることが期待される。これにより、太陽電池の起電で生じる太陽電池の露出した活電部間及び架台、大地との電位差が活電部材料の酸化還元電位に達するまでに水滴が蒸発することが期待できる。
【００８２】
更に、好ましくは１０°以下である。１０°以下であれば、親水性部材表面の汚れ防止効果が期待できる。特に、雨水等の中に含まれるカルシウム等の金属イオンが親水性部材表面に蓄積されると電食反応を考える上で好ましくない。１０°以下の親水性部材表面であれば、少なくともこのような金属性不純物が蓄積速度を遅くすることができ、より一層の耐電食性を得ることができる。
【００８３】
一方で、金属酸化物の中には紫外光照射により高分子材料を分解する活性（光分解活性）を有していることも知られている。例えば、アナターゼ型結晶の酸化チタン及びこれを混合した塗膜は、光照射により１０°以下の接触角とすることができる反面、３８０ｎｍ以下の紫外光を吸収することにより強い光分解活性を示す。このような光分解活性のため、酸化チタンの膜や微粒子を保持するための高分子材料からなるアンカー層やバインダー層をも分解してしまう。特に、屋内の微弱な光線とは異なる屋外の強い太陽光に晒した場合、その傾向は顕著になる。高分子材料と合わせて使用する場合、使用環境等を考慮し、所望の特性と耐久性が得られるように添加量及び塗布量などを調節して用いることが好ましい。
【００８４】
親水性材料１０６のメンテナンス及び管理コストを考慮した場合、光分解活性の低い酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等が好ましく、中でも非結晶構造材料を使用することにより光分解活性による劣化を最小限に抑え、所望の親水性を得ることができる。
【００８５】
設置用構造物１０３の表面への直接形成する方法としては、蒸着や前記金属酸化物の前駆タイトなる金属アルコキシド溶液又は前記金属微粒子を配合した樹脂塗料を用いて、スプレーコーティング、ディッピング等の方法から適宜選択して用いられる。
【００８６】
このような親水性部材１０６を構造物１０３の太陽電池被設置面に配するが、例えば、絶縁材料を構造物１０３に設ける場合には、絶縁材料の太陽電池設置面側に親水性層を形成しても良い。絶縁性材料を太陽電池１０１と構造物１０３との間に設けることにより、太陽電池１０１又は太陽電池アレイ１０２から大地に流れる漏れ電流を抑えることもできる。絶縁性材料としては、例えば、ガラス板、ガラス繊維、ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエチレン系樹脂、ポリイミド等の樹脂材料から適宜選択して用いられる。
【００８７】
前記絶縁材料の表面には、前述の方法により親水性層を形成する。また、前記絶縁材料表面にプラズマ処理、コロナ処理等の表面処理を行なっても良いが、表面特性維持の点で前記親水性層を形成することがより好ましい。耐候性の観点からはフッ素樹脂やアクリル系樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料の耐候性を向上させるために、従来既知である紫外線吸収剤、光安定化剤等の添加剤を添加してもよい。このような親水性層を表面に有する絶縁材料を構造物の被接着面上に設ける方法としては、既知の種々の粘着材や接着剤等で貼り付けても、固定金具を用いて構造物１０３と挟持固定しても良い。
【００８８】
また、親水性部材１０６を太陽電池１０１の表面に設けてもよく、これにより太陽電池１０１の表面が汚れにくくなる。付着した種々の汚れも降雨により簡単に洗い流すことができ、汚れが蓄積しにくい。降雨時に太陽電池１０１の表面が洗い流されることにより、濡れた太陽電池モジュール構造体１００の被接着面が乾燥しても、汚れに含まれる金属イオン等が凝縮されることがない。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００９０】
〔実施例１〕
＜太陽電池の作製＞
まず、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光起電力素子を以下のようにして製作する。洗浄したステンレス鋼基板（２４０ｍｍ×３６０ｍｍ×１５０μｍ）上に、スパッタ法で裏面反射層としてＡｌ層（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）を順次形成する。
【００９１】
次いで、半導体層として、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４とＰＨ３とＨ２との混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＨ２との混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＢＦ３とＨ２との混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層膜厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／ｎ層膜厚１００Å／ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００Åの層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ半導体層を形成する。
【００９２】
透明導電層として、Ｉｎ２Ｏ３薄膜（膜厚７００Å）を、Ｏ２雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着することによって形成する。
【００９３】
次に、塩化第二鉄を主成分とするエッチングペーストを作製し、凸部形状が有効発電領域の外側に配置されるように市販の印刷機を用いて透明電極層の一部を除去し、透明電極層除去部を形成する。さらに、得られた光起電力素子の欠陥除去処理を行う。すなわち、電導度が５０乃至７０ｍＳとなるように調整した塩化アルミニウムの水溶液中に、光起電力素子と該素子の透明導電層と対向するように電極板とを浸漬し、素子をアースとして電極板に３．５ボルトの正電位を２秒間印加することにより、シャントしている部分の透明導電層を選択的に分解する。
【００９４】
そして、集電用のグリッド電極、正極バスバー電極を設ける。透明電極層除去部及びその外側に粘着体を有する絶縁体を配置する。正極バスバー電極は、電気を外部に取り出しやすいように光起電力素子の方側に１０ｍｍはみ出すように半田代を作製する。
【００９５】
次に、導電性コートした直径１００μｍの銅線からなるグリッド電極を６ｍｍ間隔で配置し末端を絶縁体の粘着材上に仮固定する。グリッド電極末端部と接合するように光起電力素子端部にバスバー電極を絶縁体上に配置し、加熱圧着することで集電電極と形成する。
【００９６】
以上の工程により光起電力素子を作製し、次に、得られた光起電力素子の受光面側に樹脂層を形成して太陽電池を作製する。
【００９７】
＜樹脂層の形成＞
光起電力素子の受光面上にアクリル樹脂系コーティング剤（硬化剤としてＭＥＫオキシムでブロックしたＨＤＩイソシアヌレートをＮＣＯ／ＯＨ １．５となるように添加する。更に、固形分が３５ｗｔ％となるようキシレン、ＭＩＢＫ、酢酸エチルにて希釈、粘度１５ｃｐｓとする。）を乾燥後の平均膜厚が５０μｍとなるようにスプレー塗布する。その後、６０℃のオーブンで１０分間乾燥する。さらに、１００℃の乾燥オーブンに投入し、１０分間で昇温する。更に１８０℃まで１０分間で昇温する。次に、１８０℃にて５分間加熱して硬化する。
【００９８】
上記の工程により光起電力素子上に樹脂層を形成し、太陽電池を得る。
【００９９】
以下に、図１を参照しながら太陽電池モジュール構造体の作製について説明する。
【０１００】
＜太陽電池アレイの作製＞
上記工程で得られる太陽電池１０１を２枚用意し、直列接続を行なう。一方の太陽電池１０１の正極バスバー電極を他方の負極となるステンレス鋼基板に半田付けにより電気的に接続を行なう。この際、２つの太陽電池１０１の間隔を２ｍｍとした。
【０１０１】
＜構造物の作製＞
まず、固定支持体１０４となるコンクリート板を作製する。コンクリートの外寸法は５００ｍｍ高さ×８００ｍｍ長さ×１００ｍｍ厚さとする。板中央部には鉄メッシュ部材（線径φ３ｍｍ×５０ｍｍ□）を配置して作製する。材料は一般的なポルトランドセメントを使用して作製する。
【０１０２】
そして、親水性部材１０６として、ＩＴＯ（厚み０．７μｍ）を蒸着したＥＴＦＥ５０μｍを用意する。次に、前記ＩＴＯ蒸着ＥＴＦＥのＩＴＯ側から１００ｍＷ／ｃｍ２のメタルハライドランプで１２０時間照射した。これにより、ＩＴＯ上の接触角を８０°から３５°とした。このように、接触角を調整したＩＴＯ蒸着ＥＴＦＥを固定支持体の受光面側となるコンクリート面にエポキシ弾性接着剤（セメダイン製、ＰＭ１６５）で配置する。
【０１０３】
裏面支持体１０５は汎用の建設用コンクリートブロックを使用する。寸法は１９０ｍｍ高さ×３９０ｍｍ長さ×１９０ｍｍ厚さとする。
【０１０４】
＜太陽電池モジュール構造体の作製＞
まず、設置場所に裏面支持体１０５として使用する建設用コンクリートブロックを配置する。次に、親水性部材１０６が受光側となるように、固定支持体１０４を裏面支持体１０５上にもたれ掛けるように配置する。なお、固定支持体１０４の傾斜角度は２５°とする。
【０１０５】
次に、太陽電池アレイ１０２の裏側の５点に直径２０〜３０ｍｍとなるように接着剤を塗布して（不図示）、親水性部材１０６の設置面に貼り付ける。接着剤はエポキシ弾性接着剤（セメダイン製、ＰＭ１６５）を使用する。
【０１０６】
以上のような実施例１の太陽電池モジュール構造体であれば、以下の効果が期待できる。
【０１０７】
すなわち、太陽電池と固定支持体載置面との間に接触角が４０°以下の親水性材料が配置されているため、太陽電池周縁部及び配線材料周縁部における水滴を素早く除去することができる。これにより、露出した太陽電池及び配線材料等の金属部材かなる活電部材料の電食反応による劣化を抑制することができる。
【０１０８】
また、太陽電池と固定支持体載置面との間に絶縁部材を設けることにより、太陽電池からの大地への漏れ電流を少なくし、電力ロスを低減できる。
【０１０９】
〔実施例２〕
構造物の作製を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして行なった。
【０１１０】
＜構造物の作製＞
まず、固定支持体１０４となるコンクリート板を作製する。コンクリートの外寸法は５００ｍｍ高さ×８００ｍｍ長さ×１００ｍｍ厚さとする。板中央部には鉄メッシュ部材（線径φ３ｍｍ×５０ｍｍ□）を配置して作製する。材料は一般的なポルトランドセメントを使用して作製する。
【０１１１】
親水性部材１０６として、固定支持体１０４の受光側となるコンクリート面にシロキサン系コーティング剤（メチルメトキシラン：有機修飾したシリカゾル（平均一次粒径３０乃至５０ｎｍ）：水−イソプロピルアルコール＝２：１：２の割合で調合）をスプレー塗布する。次に、室温にて１２０時間乾燥を行なう。乾燥後の塗膜厚みが１５μｍとなるように塗布を行なう。
【０１１２】
前記固定支持体の受光面に１００ｍＷ／ｃｍ２のメタルハライドランプランプで１２０時間照射した。これにより前記受光面の接触角を７５°から２５°とした。
【０１１３】
裏面支持体は汎用の建設用コンクリートブロックを使用する。寸法は１９０ｍｍ高さ×３９０ｍｍ長さ×１９０ｍｍ厚さとする。
【０１１４】
太陽電池と固定支持体載置面との間に接触角が４０°以下の親水性材料が配置されているため、太陽電池周縁部及び配線材料周縁部に水滴を素早く除去することができる。これにより、露出した太陽電池及び配線材料等の金属部材かなる活電部材料の電食反応による劣化を抑制することができる。
【０１１５】
〔実施例３〕
構造物の作製を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして行なった。
【０１１６】
＜構造物の作製＞
まず、固定支持体１０４となるコンクリート板を作製する。コンクリートの外寸法は５００ｍｍ高さ×８００ｍｍ長さ×１００ｍｍ厚さとする。板中央部には鉄メッシュ部材（線径φ３ｍｍ×５０ｍｍ□）を配置して作製する。材料は一般的なポルトランドセメントを使用して作製する。
【０１１７】
固定支持体１０４の受光側となるコンクリート面にシロキサン系コーティング剤（メチルメトキシラン：有機修飾したシリカゾル（平均一次粒径３０乃至５０ｎｍ）：水−イソプロピルアルコール＝２：１：２の割合で調合）をスプレー塗布する。次に、室温にて１２０時間乾燥を行なう。乾燥後の塗膜厚みが１５μｍとなるように塗布を行なう。
【０１１８】
次に、アナータゼ型酸化チタン（平均一次粒子径 ２５ｎｍ）１００重量部にシロキサン系コーティング剤（メチルメトキシラン：有機修飾したシリカゾル（一次粒径３０乃至５０ｎｍ）：水−イソプロピルアルコール＝２：１：２）３００重量部加えてボールミルにて酸化チタン粒子を十分に分散せ、更にイソプロピルアルコールで希釈調合して得られる塗料溶液を前記シロキサン系コーティング膜上にスプレー塗布する。そして、８０℃で６時間乾燥を行なう。酸化チタン粒子担持シロキサン系コーティング層の膜厚を１μｍとなるように塗布する。
【０１１９】
前記固定支持体１０４の受光面に１００ｍＷ／ｃｍ２のメタルハライドランプランプで１２０時間照射した。これにより前記受光面の接触角を１０°とした。
【０１２０】
裏面支持体１０５は汎用の建設用コンクリートブロックを使用する。寸法は１９０ｍｍ高さ×３９０ｍｍ長さ×１９０ｍｍ厚さとする。親水性部材１０６が受光側となるように、固定支持体１０４を裏面支持体１０５上にもたれ掛けるように配置する。なお、固定支持体１０４の傾斜角度は１０°とする。
【０１２１】
太陽電池と固定支持体載置面との間に接触角が４０°以下の親水性材料が配置されているため、太陽電池周縁部及び配線材料周縁部に水滴を素早く除去することができる。これにより、露出した太陽電池及び配線材料等の金属部材かなる活電部材料の電食反応による劣化を抑制することができる。
【０１２２】
親水性材料表面にアナターゼ型酸化チタンが分散していることにより、実施例１及び実施例２以上に接触角を下げることが可能となる。これにより、太陽電池周辺の汚れの蓄積を防止することができる。更に、設置角１０°といった低設置角度においても、太陽電池周縁部での水滴の溜まりが少なく、太陽電池の起電電圧による電食反応が進む前に水滴を除去することが期待できる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、太陽電池を設置する構造物の被設置面の少なくとも太陽電池周縁部及び／又は配線部材周縁部に、親水性部材を配することで、露出した活電部の電食反応の要因となる水滴を素早く除去することができる。これにより、耐久性に優れ、発電コストを低減し得る太陽電池モジュール構造体を提供することができ、簡易被覆太陽電池からなる発電システム特有の問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュール構造体であり、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面の構造を示す模式図である。
【図２】太陽電池の積層構造の一例を示す模式図である。
【図３】従来の太陽電池モジュール構造体であり、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面の構造を示す模式図である。
【図４】図４は、従来の典型的な太陽電池モジュールの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ 太陽電池モジュール構造体
１０１ 太陽電池
１０２ 太陽電池アレイ
１０３ 構造物
１０４ 固定支持体
１０５ 裏面支持体
１０６ 親水性材料
１０７ 配線部材
１１０ 堆積膜付き基板
１１１ａ グリッド電極
１１１ｂ 正極バスバー電極
１１２ 絶縁体
１１３ 樹脂層
１１４ 負極バスバー電極
１１５ 水滴
２００ 太陽電池
２０１ 導電性基板
２０２ 裏面反射層
２０３ 半導体層
２０４ 透明電極層
２０４ｂ 透明電極層除去部分
２０５ａ グリッド電極
２０５ｂ 正極バスバー電極
２０６ 絶縁体
２０７ 樹脂層
２０８ 負極バスバー電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell module structure including a single or a plurality of solar cells, a wiring member for electrically connecting the solar cells or the solar cells, and a structure for installing the solar cells.
[0002]
[Prior art]
In recent years, outdoor installation structures incorporating a solar cell module have been increasing.
[0003]
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a conventional typical solar cell module. In FIG. 4, reference numeral 400 denotes a solar cell module, 401 denotes a photovoltaic element, 402 denotes a surface member, 403 denotes a surface sealing material, 404 denotes a back surface sealing material, 405 denotes a back surface insulating material, 406 denotes a back surface member, and 407 denotes an output. A cable 410 is a group of photovoltaic elements.
[0004]
As illustrated, the solar cell module 400 includes a photovoltaic element group 410 in which a plurality of photovoltaic elements 401 are electrically connected in series or in parallel. It is covered by an envelope to protect and insulate. In the outer enclosure, the photovoltaic element group 410 is sandwiched between the surface member 402, the back surface insulating material 405, and the back surface member 406, and is bonded and sealed using the surface sealing material 403 and the back surface sealing material 404. When manufacturing such a solar cell module 400, the surface member 402, the surface sealing material 403, the photovoltaic element 401, the back surface sealing material 404, the back surface insulating material 405, and the back surface member 406 are sequentially arranged from the outermost surface side. It can be obtained by pressing and heating the laminated laminate.
[0005]
As the surface member 401, glass, a resin film having high weather resistance, or the like is used. As the back member 406, a glass plate, a resin film, a metal plate such as a steel plate, or the like is used. Then, an output cable 407 is provided to take out an output outside the solar cell module 400.
[0006]
On the side surface of the solar cell module 400, the lamination interface of each member is exposed as shown in FIG. When installed outdoors for a long period of time in this state, moisture adhesion and drying are repeated over a long period of time, and each member is deteriorated due to a difference in material shrinkage or deterioration due to hydrolysis or the like. There is a concern that delamination may occur at the lamination interface and adversely affect the electrical characteristics of the solar cell module 400.
[0007]
In order to make such a solar cell module a specification that can withstand outdoor installation for a long period of time, it is necessary to seal the side surface of the solar cell module with a sealing material such as a silicone material or protect it with a frame material such as an aluminum frame. General. In addition, in order to electrically connect the solar cell modules in series or in parallel, a cable having an insulating coating such as an IV line or a CV cable is used.
[0008]
As a solar cell module structure, there is a method in which such a solar cell module is integrally provided with a structural material as a building material such as a roof material and a wall material, or a new structure such as a stand is provided in an existing structure or a vacant lot. Examples include a method of installing a solar cell module.
[0009]
On the other hand, as an issue for the spread of the solar cell power generation system, there is a problem that the power generation cost is reduced to the same level as existing power generation means.
[0010]
As one of specific attempts, there is the aforementioned building material integrated solar cell module. This is an installation method in which a solar cell module is directly attached to a building material to reduce costs for a gantry and the like, thereby lowering the cost of a solar cell power generation system. For example, Patent Literature 1 discloses a technology of a building material-integrated solar cell module for a wall in which a conventional solar cell module panel main body is formed of a concrete material. It is stated that the performance and maintainability are improved.
[0011]
However, in this method, a concave portion for embedding a solar cell module must be formed in a concrete panel in advance, which causes an increase in cost.
[0012]
The present inventor has paid attention to further reduction in the power generation cost of the solar cell, and has been trying to install a solar cell specialized for only the power generation function under a management environment and use it as a small-scale power plant. Here, the management environment refers to an environment in which the installation location of the solar cell is enclosed by a fence or fence and locked so that only a specific operator can enter.
[0013]
Solar cells installed in such a controlled environment will reduce power generation costs by reducing some safety designs that can withstand any accidental events that conventional general-purpose solar cells considered. May be possible. For example, conventional solar cells are designed with a coating material structure that can sufficiently maintain insulation even against surface scratches and leakage currents caused by accidental scratching etc. by untrained people. I have. It is not necessary to consider such a thing about the solar cell installed in a management environment and the wiring member which connects the solar cell, and the coating material and the coating process can be greatly simplified.
[0014]
Further, conventional solar cells provide a weather resistance to the photovoltaic element by providing a resin layer on at least the light receiving surface of the photovoltaic element. It is common to install them electrically. Exposure that at least part of the electrodes of the photovoltaic element is not covered with a resin layer in consideration of on-site connection between solar cells or electrical connection with a wiring member used for output extraction and cost reduction. A portion is provided, and the wiring member is not covered, so that the live parts are exposed to the external environment. By installing a solar cell having such a structure on a structure including an existing building material, a simple gantry, and the like, it is possible to greatly reduce costs.
[0015]
As a simple method for installing a solar cell module, for example, in Patent Document 2, an adhesive and a photoelectric conversion device having a temporary release film on at least one surface of the adhesive are manufactured, and the temporary release film is peeled off at the time of construction, and the bonding is performed. There is disclosed a technique of attaching a material to an adherend, and describes that productivity and workability are improved by a temporary release film constituting a photovoltaic device. Examples of the adherend include a concrete plate, a slate plate, a tile, a metal plate, and the like.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-11-270023
[Patent Document 2]
JP 2001-60704 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that the solar cell module structure of the type in which the solar cell and the wiring member in which the live parts are exposed is not considered in the covering type solar cell module structure.
[0018]
For example, in the early morning of winter or after rainfall, it is conceivable that the electrodes of the solar cell and the live parts of the wiring members are wet with water droplets. When the solar cell generates electricity due to solar radiation in such a state, a potential difference is generated between the solar cell and the ground, and the live parts of the solar cell and wiring members → waterdrops (→ wet adherend or structure → waterdrops) → leakage current reaching the ground Is formed. In this case, the active part of the solar cell and / or the wiring member is the positive electrode, and the ground is the negative electrode. As a result, electrolysis of the metal member of the solar cell on the positive electrode side occurs, and metal ions constituting the live part are eluted from the live part. In particular, when copper was used for the output member or the wiring member for series or parallel connection, it was found that the formation of the above-mentioned current path ionized the copper and markedly eluted it, significantly reducing the life of the connection member. .
[0019]
In addition, when water droplets are present so as to straddle the exposed positive bus bar electrode and negative electrode (substrate) in each solar cell or adjacent solar cells, electrolytic corrosion using the positive bus bar electrode and the substrate as electrodes is performed. A reaction occurs.
[0020]
Further, when a metal or metal oxide layer or a metal substrate such as a transparent electrode layer, a semiconductor layer, and a back reflection layer forming a photovoltaic element is partially exposed, these materials are also eluted by electrolytic corrosion. And greatly affect the electrical characteristics.
[0021]
In particular, when installed on a structure having an installation surface larger than the solar cell, as shown in FIG. 3, the upper edge of the solar cell, between the two connected solar cells, and the peripheral portion of the wiring member. Water droplets easily stay on the steps, and elution of metal ions due to an electrolytic corrosion reaction from a metal member used for a solar cell or a wiring member is a major problem.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a solar cell from being exposed to an electrolytic corrosion reaction of an exposed live part, to have excellent durability and to reduce power generation cost. To provide a module structure.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a solar cell module structure according to the present invention includes a single or a plurality of solar cells, a wiring member for electrically connecting the solar cells or the solar cells, and a structure for installing the solar cells. In a solar cell module structure made of a product, a hydrophilic member is provided at least on a peripheral portion of a solar cell and / or a peripheral portion of a wiring member on a surface on which the structure is installed.
[0024]
In the above-described solar cell module structure, it is preferable that the solar cell and the wiring member have an exposed live part.
[0025]
Further, the solar cell array is composed of at least two or more electrically connected solar cells, at least the solar cell peripheral portion and / or wiring member peripheral portion of the installation surface of the structure, and between the solar cells, It is preferable to provide a hydrophilic member.
[0026]
Further, the contact angle of the surface of the hydrophilic member is preferably 40 ° or less.
[0027]
Further, it is preferable that the hydrophilic member is an insulating material.
[0028]
In addition, an insulating member may be provided between the solar cell and the structure, and a hydrophilic layer may be formed on the installation surface side of the insulating member.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments.
[0030]
The solar cell module structure according to the present invention includes a single or a plurality of solar cells, a wiring member for electrically connecting the solar cells or the solar cells, and a structure for installing the solar cells. A hydrophilic member is provided at least on the periphery of the solar cell and / or the periphery of the wiring member on the installation surface of the structure to be installed.
[0031]
The material of the structure in which the solar cell is installed is appropriately selected from, for example, aggregates and plates made of various metals, plastics, and composite materials thereof.
[0032]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a stacked structure of a solar cell. 2, reference numeral 200 denotes a solar cell, 201 denotes a substrate, 202 denotes a back reflection layer, 203 denotes a semiconductor layer, 204 denotes a transparent electrode layer, 205a denotes a grid electrode for current collection, 205b denotes a positive bus bar electrode, 206 denotes an insulator, 207 is a resin layer, and 208 is a negative bus bar electrode.
[0033]
For convenience of description, the substrate 201, the back reflection layer 202, the semiconductor layer 203, the transparent electrode 204, the grid electrode 205a, the positive bus bar electrode 205b, and the negative bus bar electrode 208 are collectively referred to as a photovoltaic element.
[0034]
As shown in the drawing, by providing the resin layer 207 at least on the light receiving surface of the photovoltaic element, weather resistance can be imparted to the photovoltaic element. Generally, such solar cells are electrically connected and installed in order to obtain a desired electric output. Considering the connection between the solar cells in the field or the electrical connection with a wiring member (not shown) used for taking out the output, at least a part of the positive bus bar electrode 205b and the negative bus bar electrode 208 of the photovoltaic element is made of resin. It is preferable to provide an exposed portion which is not covered with the layer 207, and further, by eliminating the covering of the wiring member connected to the solar cell, cost can be reduced. That is, the solar cell 200 and the wiring member in the present embodiment have a structure in which the live parts are exposed to the external environment.
[0035]
Hereinafter, each member constituting the solar cell 200 will be described.
[0036]
(substrate)
The substrate 201 serves as a base material of the solar cell 200, and can be selected from various materials suitable for the purpose. Further, the substrate 201 can be used as a lower electrode, and in that case, it is desirable that the material be conductive. Specifically, for example, silicon, tantalum, molybdenum, tungsten, stainless steel, aluminum, copper, titanium, a carbon sheet, a lead-plated steel sheet and the like can be mentioned. Alternatively, a resin film or a ceramic glass on which a conductive layer is formed may be used.
[0037]
(Back reflection layer)
A metal layer, a metal oxide layer, or a stack of a metal layer and a metal oxide layer may be formed on the substrate 201 as the back reflection layer 202. When the substrate 201 is an insulating material such as a resin film or ceramic glass, it can be provided in consideration of the thickness and the like so as to serve as a lower electrode. Examples of the formation method include resistance heating evaporation, sputtering, CVD, impurity diffusion, and electrodeposition.
[0038]
(Semiconductor layer)
As the semiconductor layer 203, a conventionally known semiconductor layer is appropriately used. Among them, the amorphous silicon type is more advantageous than other crystal types and compound semiconductor types in terms of manufacturing cost, has mechanical flexibility, and is easily processed by shearing or the like, and is therefore preferable. In addition, such features that are easy to process can be applied to various types of solar cells.
[0039]
(Transparent electrode layer)
The transparent electrode layer 204 functions as an upper electrode of the solar cell 200. As a material used for the transparent electrode layer 204, for example, In 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 -SnO 2 (ITO), ZnO, TiO 2 , Cd 2 SnO 2 And the like, and a crystalline semiconductor layer doped with a high concentration of impurities. Examples of the formation method include resistance heating evaporation, sputtering, CVD, impurity diffusion, and electrodeposition.
[0040]
When cutting out a small-area element from a large-area element formed on a roll substrate, a part 204b of the transparent electrode layer is removed to eliminate the effect of an electrical short circuit at the end, and the power generation area and the conductive substrate 201 are cut off. May be insulated.
[0041]
(Collecting electrode)
A grid electrode 205a may be provided on the transparent electrode layer 204 to efficiently collect current. Examples of a method for forming the grid electrode 205a include a sputtering method, a resistance heating method, a CVD method, a photo CVD method, a method of printing a conductive paste, and a method of heating and pressing a metal wire coated with a conductive paste. .
[0042]
Further, it is preferable to provide a positive bus bar electrode 205b so that electricity can be easily taken out of the photovoltaic element. The positive bus bar electrode 205b is formed of a metal or an alloy having low electric resistance. At least a portion of the positive bus bar electrode 205b of the photovoltaic element is used to facilitate connection between solar cells or solar cells in the field, or electrical connection with a member (not shown) used for output extraction. It is preferable to provide a portion where the layer 207 is not provided.
[0043]
(Insulator)
As the insulator 206, a material in which an adhesive is provided on both surfaces of a polymer film or the like is used. A plurality of polymer films and adhesives may be laminated.
[0044]
The polymer film is used as a part of an insulator 206 for arranging the grid electrode 205a or the positive electrode busbar electrode 205b on the semiconductor layer 203 together with the adhesive, and electrically connects a plurality of weather-resistant cells by the positive electrode busbar electrode 205b. At this time, it is desirable to have heat resistance and strength in order to protect the semiconductor layer 203 from heat of solder, burrs and bending of the positive electrode bus bar electrode member, and the like.
[0045]
(Resin layer)
The resin layer 207 protects the solar cell 200 from deteriorating environmental factors such as moisture, and it is necessary that at least the power generation region on the light receiving surface of the photovoltaic element is covered. In addition, in order to simplify the operation of electrical connection between solar cells and wiring for output extraction to the outside, at least a part of the positive bus bar electrode 205b and the negative bus bar electrode 208 where the resin layer 207 is not provided. It is preferred that there is.
[0046]
The resin layer 207 used here preferably has a total light transmittance of 80% or more in a wavelength region of 400 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 90%, in order to suppress a decrease in the amount of light reaching the semiconductor layer 203 as much as possible. %.
[0047]
Furthermore, it is preferable to maintain the adhesion with the constituent members exposed on the surface of the photovoltaic element such as the substrate 201 and the transparent electrode 204 even when the environment changes outdoors. In addition, it is preferable that the internal stress in the resin layer 207 is small even when the environment changes.
[0048]
Hereinafter, a method for forming the resin layer 207 used in the present invention and materials to be used will be described.
[0049]
As a method for forming the resin layer 207, liquid coating, powder coating, heat compression by lamination, or the like can be used. In consideration of simplicity of equipment and processes, liquid coating is more preferable.
[0050]
Examples of the resin material for coating that satisfies the above conditions include an acrylic resin, a fluorine resin, a siloxane polymer, a silicone-modified acrylic resin, an acrylic silicon resin, a fluorine silicon resin, and a polymer blend material thereof. Among them, acrylic resins and silicone-modified acrylic resins are preferred.
[0051]
The resin material may be crosslinked for the purpose of improving heat resistance and weather resistance. Examples of the crosslinking agent include an isocyanate compound containing at least one isocyanate group, a blocked isocyanate compound, a melamine resin, and an epoxy resin. A resin layer material can be prepared by dissolving or suspending the above-mentioned main material and crosslinking agent in a solvent. By selecting a blocked isocyanate as a cross-linking agent, a one-pack type paint can be produced, and the capital investment of a coating device can be suppressed.
[0052]
Further, the viscosity of the resin layer material is desirably 5 to 1000 mPa · s, more preferably 10 to 400 mPa · s. When the viscosity of the resin layer material is less than 5 mPa · s, the residence time of the resin material in the end section of the photovoltaic element is short, and only a thin (1 μm or less) resin layer can be produced. Anxiety remains. On the other hand, if it is more than 1000 mPa · s, it takes a long time for leveling or leveling becomes impossible, which causes a reduction in mass productivity.
[0053]
Since it is provided on the surface of the solar cell, high weather resistance is required. In order to improve the weather resistance of the resin material, adding a conventionally known ultraviolet absorber (UVA), a hindered amine-based light stabilizer, and a thermal antioxidant to the resin layer 207 to suppress light deterioration and improve the weather resistance. Is desirable.
[0054]
Further, the resin layer 207 may be provided over the solar cell by lamination. Surface encapsulant resins used for lamination also require high transparency, weather resistance, adhesion, filling, heat resistance, cold resistance, and impact resistance. Examples of resins satisfying these requirements include ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), and polyvinyl butyral resin. Polyolefin-based resin, urethane resin, silicone resin, fluorine resin and the like. Among them, EVA has well-balanced physical properties for solar cell modules, and is preferably used. EVA easily deforms and creep under high-temperature use because of its low heat deformation temperature. Therefore, it is desirable that EVA be crosslinked to increase heat resistance. Further, in order to increase the weather resistance of the resin, an ultraviolet absorber, a light stabilizer and an antioxidant may be added. These additives can be appropriately selected from known compounds and used, but colored substances are not preferred as additives for the sealing material of the present invention.
[0055]
In order to further improve long-term reliability of the solar cell in an outdoor exposure environment, a surface member may be disposed on the surface sealing material. Examples of the material suitably used in the present invention include a fluororesin, an acrylic resin, and a glass substrate, and a fluororesin having good weather resistance is suitably used. Specifically, ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer (ETFE), polyvinyl fluoride resin (PVF), polyvinylidene fluoride resin (PVDF), polytetrafluoroethylene resin (TFE), ethylene tetrafluoride-6 A fluorinated propylene copolymer (FEP) and a polychlorinated ethylene chloride resin (CTFE) are mentioned. The polyvinylidene fluoride resin is excellent from the viewpoint of weather resistance, but the ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer is excellent in terms of both weather resistance and mechanical strength.
[0056]
It is desirable to perform a corona treatment or a plasma treatment on the surface member in order to improve the adhesiveness with the sealing material resin. Further, it is also possible to use a film which has been subjected to a stretching treatment for improving the mechanical strength. Further, a glass substrate may be used. As a characteristic required for a glass substrate used as a surface member, the total light transmittance of light having a wavelength of 350 to 1400 nm is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. It is common to use a white plate glass having little infrared absorption, but even if it is a blue plate glass, it has little effect on the output characteristics of the solar cell if the thickness is 3 mm or less. Although a tempered glass can be obtained by heat treatment in order to increase the mechanical strength of the glass substrate, a float plate glass without heat treatment may be used. Further, an antireflection coating may be applied to the light receiving surface side of the glass substrate to suppress reflection.
[0057]
Further, a resin layer may be provided on the back side of the photovoltaic element. When a metal substrate as in the present embodiment is used as a solar cell substrate, in an area where extreme acid rain falls, acidic components are accumulated due to repeated rainfall and drying, and there is a possibility that corrosion of the substrate may be accelerated. In such an area, durability can be improved by sealing the back surface of the solar cell with a sealing material. The resin layer material is appropriately selected from the same materials as the resin layer 207 used for the surface and used.
[0058]
(Negative electrode busbar electrode)
Similarly to the positive bus bar electrode 205b, a negative bus bar electrode 208 may be provided on the substrate 201 side so that electricity can be easily taken out of the photovoltaic element. As the electrode material, similarly to the positive bus bar electrode 205b, it is formed of a metal or an alloy having low electric resistance. The resin layer 207 is not provided on at least a part of the negative electrode busbar electrode 208 in order to facilitate connection between solar cells or solar cells in the field, or electrical connection with a member (not shown) used for output output. It is desirable to provide a part.
[0059]
Next, the solar cell module structure according to the present invention will be described. 1A and 1B show a solar cell module structure according to the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view showing the appearance thereof, and FIG. 1B is a schematic view showing the structure of an AA ′ section.
[0060]
1, 100 is a solar cell module structure, 101 is a solar cell, 102 is a solar cell array, 103 is a structure, 104 is a fixed support, 105 is a back support, 106 is a hydrophilic material, and 107 is a wiring member , 110 is a substrate with a deposited film, 111a is a grid electrode, 111b is a positive bus bar electrode, 112 is an insulator, 113 is a resin layer, 114 is a negative bus bar electrode, and 115 is a water droplet.
[0061]
(Solar cell array)
In order to obtain a desired output, voltage, and current, it is common to form and use a solar cell connector using any output in which the solar cells 101 are electrically connected in series and / or in parallel as one unit. . Such an electrical connection of two or more solar cells 101 is called a solar cell array 102.
[0062]
(Wiring members)
In the present invention, the wiring member 107 refers to a connection member for performing serial / parallel connection between solar cells or a solar cell array, and an output cable for taking output to the outside of the solar cell. As these wiring members, general-purpose insulated wires, insulated cables and the like may be used, but more preferably, bare wires without insulating coating are used. As the bare wire material, for example, a metal material such as gold, silver, copper, platinum, aluminum, molybdenum, and tungsten and an alloy material thereof are appropriately selected and used. As a form, a core wire, a stranded wire, a foil, a band, or the like is selected and used.
[0063]
The electrical connection such as series connection or parallel connection is performed by connecting the positive bus bar electrode 205a and the other solar cell substrate 201 or the negative bus bar electrode 208 arranged on the solar cell substrate 201 by soldering or the like as a connection member between the solar cells. It can also be done. A member different from the positive bus bar electrode 205a may be used as the wiring member 107.
[0064]
(About the live parts of solar cells and their exposure to the environment)
In the present invention, a live part of a solar cell is a part that is energized during power generation of the solar cell. The exposure of the live part refers to a state where a person, a gantry, and the ground can come into contact with the live part after the completion of the solar cell construction.
[0065]
(Wet state)
The wet state is different from a dry state such as a sunny day, and the active part of the solar cell, the wiring member and the series-parallel connection member is wetted by water drops by morning dew and rainwater, and the resistance between the active part and the ground is reduced, A state in which current flows out of the live part to the ground.
[0066]
(Solar cell module structure)
The solar cell module structure 100 according to the present invention represents an integrated structure of the solar cell 101, the wiring member 107, and the structure 103. The solar cell 101 or the solar cell array 102 can be fixed to a surface on which the structure 103 is to be installed by using a fixing bracket, or directly fixed by bonding. When the structure 103 is made of a heavy material such as concrete, the placement of the gantry is completed only by placing it on the ground.
[0067]
(Structure)
In the present invention, the structure 103 refers to any structure having an installation surface on which the solar cell 101 can be installed.
[0068]
FIG. 1 illustrates an example of a structure having an installation surface on which the solar cell 101 is installed. As shown in FIG. 1, the structure 103 includes a fixed support 104 having a plate-shaped installation surface on which the solar cell 101 or the solar cell array 102 is bonded and fixed, and a back support 105 on which the fixed support 104 is installed. Can also be configured. In the configuration having the back support 105, if the fixed support 104 is also heavy, it is only necessary to place the fixed support 104 on the back support 105. With such a configuration, the solar cell module structure 100 having a simple structure and good workability can be obtained.
[0069]
As a material of the fixed support 105, a material such as a steel frame material or a concrete material can be used. In particular, a concrete material is preferable as a mount because it is inexpensive and heavy. Concrete is prepared by mixing portland cement, sand, and gravel in a suitable ratio in a container of wood, steel, or the like, adding an appropriate amount of water, mixing well, pouring the mixture into a mold, and curing while leaving it at room temperature. Further, in order to increase the strength of the concrete, a mesh-shaped reinforcing bar may be embedded in the center before hardening.
[0070]
The back support 105 is a member arranged on the back side of the fixed support 104, and is unnecessary depending on the shape of the fixed support 104. It is preferably used as a pillow member for the plate-shaped fixed support 104 because the inclination angle of the solar cell 101 fixed to the fixed support 104 can be arbitrarily changed.
[0071]
The inclination angle is desirably 10 ° or more. If the angle is 10 ° or more, moisture such as water droplets may be present on the peripheral portion of the solar cell 101 or the solar cell array 102 and the peripheral portion of the wiring member for a long time in addition to the effect of the surface characteristics of the hydrophilic member 106 described later. Does not adhere.
[0072]
A rectangular parallelepiped or the like can be used as the shape. In general, since a heavy material such as a concrete plate is used as the fixed support 104, the back support 105 is preferably made of a material having high compressive strength and high outdoor durability. Concretely, for example, concrete, stone, brick, and the like can be used as the material of the back support 105.
[0073]
(Hydrophilic member)
The hydrophilic member 106 is provided at least on the periphery of the solar cell and / or the periphery of the wiring member on the installation surface of the structure on which the solar cell is installed.
[0074]
In the conventional solar cell module structure 300 shown in FIG. 3, there is a step between the solar cell 301 and the surface of the fixed support 304. Morning dew, rainwater, and the like adsorbed on the solar cell module-bonded surface of the solar cell module structure 300 and on the solar cells tend to remain on the steps. Such water adsorbed on the surface aggregates and grows like a water drop 314.
[0075]
The water droplets 314 contain various metal ions together with the dirt molecules adsorbed on the surface, and after being dried, are concentrated in scales and remain on the surface. Water droplets 314 are more likely to adhere to such scales, and the size of the water droplets generated by repeating these processes is increased, and the concentration of contained metal ions and the like is also increased. In particular, in the case of a solar cell having a wiring member 107 (active part) such as a positive electrode busbar electrode made of a metal member exposed to the external environment, a serious problem may occur. When power is generated by solar radiation in a state where water droplets containing a large amount of electrolyte are adsorbed on the periphery of such exposed live parts, metal ions are eluted due to the electrolytic corrosion reaction of the metal member described above.
[0076]
As described above, in a solar cell module structure in which a solar cell having an exposed live part is installed, it is a major issue how to suppress the deterioration due to the electrolytic corrosion reaction as described above. In order to suppress the electrolytic corrosion reaction of the live part, it is important that the adsorbed water attached to the surface, which mediates the electrochemical reaction, does not grow as large water droplets, and that it is dried quickly.
[0077]
Therefore, in the present embodiment, in order to solve such a problem, the hydrophilic member 106 is provided on the periphery of the solar cell 101 or the solar cell array 102 and / or on the surface of the solar cell 101 or the solar cell array 102.
[0078]
By providing the hydrophilic member 106 on the periphery of the solar cell array 102 in FIG. 1, the contact angle of the water droplet 115 at a location where water droplets have conventionally easily accumulated becomes small, and the water droplet 115 spreads so as to have a large surface area. Hinder you from doing so. Further, by increasing the surface area of the water droplet 115, evaporation can be facilitated. That is, the water droplet 114 can be evaporated in the early stage or after rainfall, before the potential difference occurs at which the metal member is eluted by the electrolytic corrosion reaction. Thereby, the electrolytic corrosion reaction of the wiring member 107 such as the exposed positive electrode bus bar electrode of the solar cell 101 can be suppressed.
[0079]
It is desirable that the contact angle of the hydrophilic member 106 providing such an effect is 40 ° or less. If it is larger than 40 °, the spreading of the water droplet 115 becomes insufficient, and a sufficient evaporation rate cannot be obtained. More preferably, it is 10 ° or less. By setting the angle to 10 ° or less, the water adsorbed on the surface can be uniformly spread, and the time until evaporation can be significantly reduced.
[0080]
As the hydrophilic member 106 suitable for the present invention, for example, metal oxides such as titanium oxide, aluminum oxide, indium oxide, and zinc oxide, silicon-based, titania-based metal-organic composite materials, and the metal oxide Examples thereof include a fluorine-based resin, a silicone-based resin, and an acrylic resin to which fine particles are added, and these may be used as a mixture.
[0081]
The metal oxide and the polymer material containing the metal oxide are exposed to light for a short period of time outdoors or an artificial light source (for example, 100 mW / cm). 2 × 6 hours), the surface contact angle is reduced. As described above, the contact angle of the surface of the hydrophilic member of the present invention is preferably 40 ° or less. If it is 40 ° or less, it is expected that the surface area will increase even if the adsorbed water aggregates and becomes water droplets. Thus, it can be expected that water droplets evaporate until the potential difference between the exposed live parts of the solar cell, the pedestal, and the ground generated by the electromotive force of the solar cell reaches the oxidation-reduction potential of the active part material.
[0082]
Further, it is preferably 10 ° or less. If it is 10 ° or less, an effect of preventing contamination of the surface of the hydrophilic member can be expected. In particular, if metal ions such as calcium contained in rainwater or the like are accumulated on the surface of the hydrophilic member, it is not preferable in terms of an electrolytic corrosion reaction. If the surface of the hydrophilic member is 10 ° or less, at least the accumulation rate of such metallic impurities can be slowed down, and more electrolytic corrosion resistance can be obtained.
[0083]
On the other hand, it is also known that some metal oxides have an activity of decomposing a polymer material by ultraviolet light irradiation (photolytic activity). For example, titanium oxide of anatase type crystal and a coating film mixed with titanium oxide can have a contact angle of 10 ° or less by light irradiation, but exhibit strong photolytic activity by absorbing ultraviolet light of 380 nm or less. Due to such photodecomposition activity, the anchor layer and the binder layer made of a polymer material for holding the titanium oxide film and the fine particles are also decomposed. In particular, when exposed to strong outdoor sunlight different from weak indoor light, the tendency becomes remarkable. When used in combination with a polymer material, it is preferable to adjust the amount added and the amount applied such that desired characteristics and durability are obtained in consideration of the use environment and the like.
[0084]
In consideration of the maintenance and management costs of the hydrophilic material 106, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, and the like having low photolytic activity are preferable, and among them, the use of an amorphous structure material minimizes deterioration due to photolytic activity. And the desired hydrophilicity can be obtained.
[0085]
As a method of directly forming on the surface of the installation structure 103, a method of spray coating, dipping or the like, using a metal alkoxide solution which is a precursor tight of the metal oxide or a resin coating compounded with the metal fine particles, is used. It is appropriately selected and used.
[0086]
Such a hydrophilic member 106 is disposed on the solar cell installation surface of the structure 103. For example, when an insulating material is provided on the structure 103, a hydrophilic layer is formed on the solar cell installation surface side of the insulating material. You may. By providing the insulating material between the solar cell 101 and the structure 103, leakage current flowing from the solar cell 101 or the solar cell array 102 to the ground can be suppressed. As the insulating material, for example, a glass plate, glass fiber, fluorine resin such as ETFE, acrylic resin, nylon, polyethylene resin such as polyethylene terephthalate (PET), and resin material such as polyimide are appropriately selected and used.
[0087]
A hydrophilic layer is formed on the surface of the insulating material by the method described above. The surface of the insulating material may be subjected to a surface treatment such as a plasma treatment or a corona treatment, but it is more preferable to form the hydrophilic layer from the viewpoint of maintaining surface characteristics. From the viewpoint of weather resistance, a fluororesin or an acrylic resin is preferable. Further, in order to improve the weather resistance of the resin material, conventionally known additives such as an ultraviolet absorber and a light stabilizer may be added. As a method for providing such an insulating material having a hydrophilic layer on the surface on the surface to be bonded of the structure, even if the structure is bonded using various known adhesives, adhesives, or the like, the structure 103 can be fixed using a fixture. And may be fixed.
[0088]
Further, the hydrophilic member 106 may be provided on the surface of the solar cell 101, so that the surface of the solar cell 101 is hardly stained. Various attached dirt can be easily washed away by rainfall, and dirt hardly accumulates. Since the surface of the solar cell 101 is washed away during rainfall, even if the surface to be bonded of the wet solar cell module structure 100 is dried, metal ions and the like contained in dirt are not condensed.
[0089]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these examples.
[0090]
[Example 1]
<Production of solar cell>
First, an amorphous silicon (a-Si) photovoltaic element is manufactured as follows. On a cleaned stainless steel substrate (240 mm × 360 mm × 150 μm), an Al layer (5,000 膜厚 in thickness) and a ZnO layer (5000 膜厚 in thickness) are sequentially formed as a back reflection layer by a sputtering method.
[0091]
Next, SiH is formed as a semiconductor layer by a plasma CVD method. 4 And PH 3 And H 2 N-type a-Si layer from a mixed gas of 4 And H 2 I-type a-Si layer from a mixed gas of 4 And BF 3 And H 2 A p-type microcrystalline μc-Si layer is formed from a mixed gas of the above and an n-layer thickness of 150 ° / i-layer thickness 4000 ° / p-layer thickness 100 ° / n-layer thickness 100 ° / i-layer thickness 800 ° / p-layer film A tandem-type a-Si semiconductor layer having a layer structure with a thickness of 100 ° is formed.
[0092]
As a transparent conductive layer, In 2 O 3 A thin film (thickness 700 mm) is 2 It is formed by depositing In by a resistance heating method in an atmosphere.
[0093]
Next, an etching paste containing ferric chloride as a main component is prepared, and a part of the transparent electrode layer is removed using a commercially available printing machine so that the convex shape is arranged outside the effective power generation area. A transparent electrode layer removed portion is formed. Further, a defect removing process of the obtained photovoltaic element is performed. That is, the photovoltaic element and the electrode plate are immersed in an aqueous solution of aluminum chloride adjusted to have an electric conductivity of 50 to 70 mS so as to face the transparent conductive layer of the element, and the electrode plate is grounded with the element being grounded. By applying a positive potential of 3.5 volts for 2 seconds, the transparent conductive layer in the shunted portion is selectively decomposed.
[0094]
Then, a grid electrode for current collection and a positive electrode busbar electrode are provided. An insulator having an adhesive is disposed on the transparent electrode layer removed portion and outside thereof. For the positive electrode busbar electrode, a soldering margin is formed so as to protrude by 10 mm toward the photovoltaic element so that electricity can be easily extracted to the outside.
[0095]
Next, grid electrodes made of a conductive-coated copper wire having a diameter of 100 μm are arranged at intervals of 6 mm, and the ends are temporarily fixed on an insulating adhesive material. A bus bar electrode is disposed on the insulator at the end of the photovoltaic element so as to be joined to the end of the grid electrode, and is heat-pressed to form a current collecting electrode.
[0096]
A photovoltaic element is manufactured by the above steps, and then a resin layer is formed on the light receiving surface side of the obtained photovoltaic element to manufacture a solar cell.
[0097]
<Formation of resin layer>
An acrylic resin-based coating agent (an HDI isocyanurate blocked with MEK oxime as a curing agent is added to the light-receiving surface of the photovoltaic element so as to have an NCO / OH of 1.5. Further, the solid content is 35 wt%. (Diluted with xylene, MIBK, and ethyl acetate, having a viscosity of 15 cps.) Is spray-coated so that the average film thickness after drying is 50 μm. Then, it is dried in an oven at 60 ° C. for 10 minutes. Further, it is put into a drying oven at 100 ° C. and heated for 10 minutes. Further, the temperature is raised to 180 ° C. in 10 minutes. Next, it is cured by heating at 180 ° C. for 5 minutes.
[0098]
A resin layer is formed on the photovoltaic element by the above steps, and a solar cell is obtained.
[0099]
Hereinafter, the production of the solar cell module structure will be described with reference to FIG.
[0100]
<Preparation of solar cell array>
Two solar cells 101 obtained in the above steps are prepared and connected in series. The positive bus bar electrode of one solar cell 101 is electrically connected to the other negative electrode stainless steel substrate by soldering. At this time, the interval between the two solar cells 101 was 2 mm.
[0101]
<Preparation of structure>
First, a concrete plate to be the fixed support 104 is prepared. The external dimensions of the concrete are 500 mm height x 800 mm length x 100 mm thickness. An iron mesh member (wire diameter φ3 mm × 50 mm □) is arranged at the center of the plate to produce. The material is made using common Portland cement.
[0102]
Then, as the hydrophilic member 106, ETFE 50 μm on which ITO (thickness 0.7 μm) is deposited is prepared. Next, 100 mW / cm from the ITO side of the ITO vapor deposition ETFE. 2 For 120 hours. Thereby, the contact angle on ITO was changed from 80 ° to 35 °. In this manner, the ITO vapor deposited ETFE having the adjusted contact angle is disposed on the concrete surface on the light receiving surface side of the fixed support with an epoxy elastic adhesive (PM165, manufactured by Cemedine).
[0103]
For the back support 105, a general-purpose construction concrete block is used. The dimensions are 190 mm height × 390 mm length × 190 mm thickness.
[0104]
<Preparation of solar cell module structure>
First, a concrete block for construction used as the back support 105 is placed at the installation location. Next, the fixed support 104 is arranged to lean on the back support 105 so that the hydrophilic member 106 is on the light receiving side. Note that the inclination angle of the fixed support 104 is 25 °.
[0105]
Next, an adhesive is applied to the five points on the back side of the solar cell array 102 so as to have a diameter of 20 to 30 mm (not shown), and is attached to the installation surface of the hydrophilic member 106. As the adhesive, an epoxy elastic adhesive (manufactured by Cemedine, PM165) is used.
[0106]
The following effects can be expected with the solar cell module structure of the first embodiment as described above.
[0107]
That is, since the hydrophilic material having a contact angle of 40 ° or less is disposed between the solar cell and the fixed support mounting surface, water droplets at the solar cell peripheral portion and the wiring material peripheral portion can be quickly removed. . This can suppress the deterioration of the exposed live parts made of metal members such as the solar cell and the wiring material due to the electrolytic corrosion reaction.
[0108]
In addition, by providing an insulating member between the solar cell and the fixed support mounting surface, a leakage current from the solar cell to the ground can be reduced, and power loss can be reduced.
[0109]
[Example 2]
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that the production of the structure was changed as follows.
[0110]
<Preparation of structure>
First, a concrete plate to be the fixed support 104 is prepared. The external dimensions of the concrete are 500 mm height x 800 mm length x 100 mm thickness. An iron mesh member (wire diameter φ3 mm × 50 mm □) is arranged at the center of the plate to produce. The material is made using common Portland cement.
[0111]
As the hydrophilic member 106, a siloxane-based coating agent (methyl methoxylan: organically modified silica sol (average primary particle diameter: 30 to 50 nm): water-isopropyl alcohol = 2: 1) is applied to the concrete surface on the light receiving side of the fixed support 104. 2) is spray applied. Next, drying is performed at room temperature for 120 hours. Coating is performed so that the thickness of the coated film after drying becomes 15 μm.
[0112]
100 mW / cm on the light receiving surface of the fixed support 2 Irradiated with a metal halide lamp for 120 hours. Thereby, the contact angle of the light receiving surface was changed from 75 ° to 25 °.
[0113]
The back support uses a general-purpose concrete block for construction. The dimensions are 190 mm height × 390 mm length × 190 mm thickness.
[0114]
Since the hydrophilic material having a contact angle of 40 ° or less is disposed between the solar cell and the fixed support mounting surface, water droplets can be quickly removed from the peripheral edge of the solar cell and the peripheral edge of the wiring material. This can suppress the deterioration of the exposed live parts made of metal members such as the solar cell and the wiring material due to the electrolytic corrosion reaction.
[0115]
[Example 3]
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that the production of the structure was changed as follows.
[0116]
<Preparation of structure>
First, a concrete plate to be the fixed support 104 is prepared. The external dimensions of the concrete are 500 mm height x 800 mm length x 100 mm thickness. An iron mesh member (wire diameter φ3 mm × 50 mm □) is arranged at the center of the plate to produce. The material is made using common Portland cement.
[0117]
Siloxane-based coating agent (Methylmethoxylane: organically modified silica sol (average primary particle size: 30 to 50 nm): water-isopropyl alcohol = 2: 1: 2) prepared on the concrete surface on the light receiving side of fixed support 104 Is spray applied. Next, drying is performed at room temperature for 120 hours. Coating is performed so that the thickness of the coated film after drying becomes 15 μm.
[0118]
Next, 100 parts by weight of anatase-type titanium oxide (average primary particle diameter 25 nm) was coated with a siloxane-based coating agent (methyl methoxylan: organically modified silica sol (primary particle diameter 30 to 50 nm): water-isopropyl alcohol = 2: 1: 2). ) 300 parts by weight, titanium oxide particles are sufficiently dispersed in a ball mill, and a coating solution obtained by diluting and mixing with isopropyl alcohol is spray-coated on the siloxane-based coating film. Then, drying is performed at 80 ° C. for 6 hours. The titanium oxide particle-supported siloxane-based coating layer is applied to a thickness of 1 μm.
[0119]
100 mW / cm on the light receiving surface of the fixed support 104 2 Irradiated with a metal halide lamp for 120 hours. Thereby, the contact angle of the light receiving surface was set to 10 °.
[0120]
For the back support 105, a general-purpose construction concrete block is used. The dimensions are 190 mm height × 390 mm length × 190 mm thickness. The fixed support 104 is arranged to lean on the back support 105 so that the hydrophilic member 106 is on the light receiving side. Note that the inclination angle of the fixed support 104 is 10 °.
[0121]
Since the hydrophilic material having a contact angle of 40 ° or less is disposed between the solar cell and the fixed support mounting surface, water droplets can be quickly removed from the peripheral edge of the solar cell and the peripheral edge of the wiring material. This can suppress the deterioration of the exposed live parts made of metal members such as the solar cell and the wiring material due to the electrolytic corrosion reaction.
[0122]
Since the anatase type titanium oxide is dispersed on the surface of the hydrophilic material, the contact angle can be reduced as compared with the first and second embodiments. Thereby, accumulation of dirt around the solar cell can be prevented. Furthermore, even at a low installation angle of 10 °, the accumulation of water droplets at the periphery of the solar cell is small, and it can be expected that the water droplet is removed before the electrolytic corrosion reaction by the electromotive voltage of the solar cell proceeds.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the exposed active material is provided by disposing the hydrophilic member at least on the periphery of the solar cell and / or the periphery of the wiring member on the installation surface of the structure on which the solar cell is to be installed. Water droplets that cause an electrolytic corrosion reaction of the electrical part can be quickly removed. This makes it possible to provide a solar cell module structure that is excellent in durability and can reduce power generation costs, and can solve problems specific to a power generation system including a simple-coated solar cell.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are solar cell module structures according to the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view showing the appearance thereof, and FIG. 1B is a schematic view showing the structure of an AA ′ section.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of a laminated structure of a solar cell.
3A and 3B show a conventional solar cell module structure, in which FIG. 3A is a perspective view showing an appearance thereof, and FIG. 3B is a schematic view showing a structure of a BB ′ section.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional typical solar cell module.
[Explanation of symbols]
100 Solar cell module structure
101 solar cell
102 Solar array
103 Structure
104 fixed support
105 Back support
106 hydrophilic material
107 Wiring member
110 Substrate with deposited film
111a Grid electrode
111b Positive busbar electrode
112 Insulator
113 resin layer
114 Negative busbar electrode
115 water drop
200 solar cells
201 conductive substrate
202 Back reflection layer
203 semiconductor layer
204 Transparent electrode layer
204b Transparent electrode layer removed part
205a Grid electrode
205b Positive busbar electrode
206 Insulator
207 resin layer
208 Negative busbar electrode