JP6846266B2

JP6846266B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP6846266B2
Application number: JP2017073153A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　聡; 聡伊藤; 克矩伊藤
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018174284A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、より詳しくは、軽量かつ難燃性を有する太陽電池モジュールに関するものである。

近年、自然環境の悪化等から、環境エネルギーに関する関心が高まっている。なかでも、太陽電池（太陽電池モジュール）による発電は、身近な環境エネルギー供給として一般家庭等にまで普及している。その普及の障害となるのが、太陽電池モジュール自体の重量である。すなわち、太陽電池モジュールの重量が重いと、家屋の屋上や壁等への設置するに際し、家屋の構造への負担が大きくなり、設置できない場合がある。

このため、太陽電池モジュールの軽量化を図る技術の開発が進められている。一方、太陽電池モジュールは、火災にさらされる可能性があるため、設置した建物の外部が発生源である火災にさらされた場合の耐火性が要求される。しかし、軽量化された太陽電池モジュールは、一般に燃焼しやすくなるため、火災に対する安全性がより強く要求される。この問題を解決するため、例えば、特許文献１には、裏面部材を特定の構成とした太陽電池モジュールが提案されている。また、特許文献２には、受光面側の最外フィルムとして難燃性材料を用いた太陽電池モジュールが提案されている。さらに、特許文献３には、太陽電池の非受光面側に特定の延焼防止シートを配置した太陽電池モジュールが提案されている。

特開２０００−２１３１３０号公報特開２００１−０９４１３２号公報特開２０１３−００４８３５号公報

しかし、特許文献１のものは、太陽電池モジュールの裏面側への安全性を考慮するものであるが、表面側については何ら考慮されておらず、その実施例においても太陽電池モジュール表面が鎮火し、野地板温度が低下しはじめた時点で試験を終了したとあるように、表面側の試験である火炎伝播試験をクリアするように設計されたものではない。また、特許文献２のものは、表面側へ難燃性材料を配置することにより表面側の安全性を考慮したものであるが、上記難燃性材料として高価なテトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン・ビニリデンフロライド（ＴＨＶ）を用いるため、実用上問題があるだけでなく、裏面側については何ら考慮されておらず、上記難燃性材料からなる表面部材の厚みや裏面部材の種類によっては飛び火試験をクリアできないおそれがある。さらに、特許文献３のものは、太陽電池モジュール表面での燃焼を裏面側（建物側）に及ぶことを抑制し、太陽電池モジュール自体の昇温を抑制することで太陽電池モジュールとしての耐燃性を改善するものであるが、特許文献１のものと同様に、表面側については何ら考慮されておらず、表面側の試験である火炎伝播試験をクリアするように設計されたものではない。このように、太陽電池モジュールの表面側および裏面側の双方の安全性が図られたものはなく、太陽電池モジュールの安全試験規格であるＩＥＣ６１７３０−２で定められた火炎伝播試験（Spread of flame test）および建築基準法第６３条で定められた飛び火試験のいずれもクリアすることのできる、軽量化された太陽電池モジュールは存在しないのが実情である。

なお、上記火炎伝播試験は、太陽電池モジュールが延焼の原因とならないことを検証するものであり、太陽電池モジュールの表面側の燃え広がりが一定面積以下であること等が要求される試験である。また、上記飛び火試験は、燃焼した火種が飛来して太陽電池モジュールの上に落ちることを想定したものであり、主に太陽電池モジュールの裏面側にまで火が突き抜けないこと等が要求される試験である。これらの試験に適合する太陽電池モジュールは、容易には発火せず、屋根床に対してある程度の防火性をもち、取付位置からずれることもなく、また、火の粉を飛ばすこともないことが想定される。

本発明は、上記の課題に鑑み、太陽電池モジュールの軽量化が図られ、しかも火炎伝播試験および飛び火試験の双方をクリアすることができ、経済的にも優れる太陽電池モジュールを提供することをその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、光起電力素子と、受光面側の最表面に配置される最表面部材と、非受光面側に配置される裏面部材とを有する太陽電池モジュールであって、上記光起電力素子の非受光面側に少なくとも一層の熱拡散層を有し、上記最表面部材が限界酸素指数２８以上の樹脂フィルムであり、上記最表面部材と、上記最表面部材と上記熱拡散層との間に配置される複数の層と、で構成される積層体の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、上記熱拡散層の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が２６００（μＷ／Ｋ）以上である太陽電池モジュールをその要旨とする。

なお、本発明において、「光起電力素子の非受光面側」には、光起電力素子自体の非受光面側も含まれ、光起電力素子のｐｎ接合面より裏面側に位置する光起電力素子の基材も含まれる。また、「熱拡散層」とは、０〜３０℃において熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）が５以上の金属からなるものをいう。さらに、熱拡散層を複数有する場合には、最も受光面側に配置される熱拡散層を基準として、最表面部材との間に配置される複数の層を決定する。そして、熱拡散層を複数有する場合には、熱拡散層ごとに算出される熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値の合計を、熱拡散層の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値とする。

本発明の太陽電池モジュールは、最表面部材が限界酸素指数２８以上の樹脂フィルムであり、その最表面部材と、最表面部材と熱拡散層との間に配置される複数の層と、で構成される積層体の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²となるように設定され、その熱拡散層の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値[熱拡散層が複数あるときはそれらの合計]が２６００（μＷ／Ｋ）以上となるように設定されている。このため、太陽電池モジュールの軽量化が図られ、しかも火炎伝播試験および飛び火試験の双方をクリアすることができ、経済的にも優れる太陽電池モジュールとなる。

本発明の一実施の形態における太陽電池モジュールの断面図である。本発明の他の形態を示す太陽電池モジュールの断面図である。本発明の他の形態を示す太陽電池モジュールの断面図である。本発明の他の形態を示す太陽電池モジュールの断面図である。本発明の他の形態を示す太陽電池モジュールの断面図である。本発明の他の形態を示す太陽電池モジュールの断面図である。

つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における太陽電池モジュール２０の断面図である。この太陽電池モジュール２０は、表面部材１４と裏面部材３との間に、接着剤組成物からなる層８，９を介して光起電力素子１が保持され、表面部材１４と裏面部材３とで光起電力素子１をラミネートしていることにより、屋外での使用に耐え得るようになっている。

上記太陽電池モジュール２０は、上記表面部材１４の最表面に配置される最表面部材２と上記光起電力素子１との間に複数の層（層９〜１３）が配置されており、上記光起電力素子１の非受光面側に第１の熱拡散層６を有し、上記最表面部材２が限界酸素指数２８以上の樹脂フィルムであり、上記最表面部材２と、上記最表面部材２と上記第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層（層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１／層８／層７）と、で構成される積層体４（最表面部材２／層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１／層８／層７）の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、上記裏面部材３が樹脂からなる層５，７および第１の熱拡散層６を有し、上記第１の熱拡散層６の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が２６００（μＷ／Ｋ）以上に設定されている。

以下に、上記太陽電池モジュール２０を詳細に説明する。なお、図１において、厚み、大きさ、外観等は模式的に示したものであり、実際のものとは異なっている（以下の図において同じ）。

上記光起電力素子１は、いわゆる太陽電池と呼ばれるものであり、この実施の形態では基材１ｂの上に多結晶の薄膜（ＣＩＧＳからなる素子１ａとする）が形成されたＣＩＧＳ太陽電池を用いている。しかし、光起電力素子１は、ＣＩＧＳ太陽電池に限られず、シリコン系、化合物系、有機系、ペロブスカイト系等のいずれを材料とするものであっても用いることができる。上記シリコン系太陽電池としては、例えば、単結晶太陽電池、多結晶太陽電池、アモルファス太陽電池、多接合太陽電池等があげられる。上記化合物系太陽電池としては、例えば、ＣＩ（Ｇ）Ｓ系太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池等があげられる。上記有機系太陽電池としては、例えば、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等があげられる。なかでも太陽電池モジュールの軽量化を図れる観点から、化合物系太陽電池、有機系太陽電池が好ましく用いられる。

上記表面部材１４は、使用時に光起電力素子１を表面側から保護する目的で、太陽電池モジュールの表面側に配置されるものであり、通常、複数の層が積層された積層体からなる。この実施の形態では、最表面部材２と、樹脂からなる層１０〜１３とが積層された積層体からなっている。

上記表面部材１４の厚みは、通常、１０〜２０００μｍであり、好ましくは５０〜１５００μｍであり、より好ましくは１００〜１０００μｍである。また、その重さは、通常、０．０１２〜２．４ｍｇ／ｃｍ²であり、好ましくは０．０６〜１．８ｍｇ／ｃｍ²であり、より好ましくは０．１２〜１．２ｍｇ／ｃｍ²と軽量である。

上記最表面部材２は、受光面側の最表面に配置されるものであり、本発明では、限界酸素指数が２８以上の樹脂フィルムが用いられ、より好ましくは限界酸素指数が３０以上にある樹脂フィルムであり、とりわけ限界酸素指数が４０以上のものが好ましく用いられる。この実施の形態では、厚み５０μｍのエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）フィルムを用いているが、それ以外にも、例えば、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド等からなる樹脂フィルムを用いることができる。なかでも、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥが難燃性とコストのバランスに優れる点から好ましい。また、その厚みは、用いる樹脂フィルムの材料に合せて適宜選択することができるが、軽量化と難燃性のバランスに優れる点から、５〜１５０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍである。

本発明において、限界酸素指数とは、材料が燃焼を持続するのに必要な最低酸素濃度(容量％)の値をいい、ＪＩＳＫ７２０１−２（酸素指数による燃焼性の試験）に準拠して測定することができる。例えば、ＰＶＤＦの限界酸素指数は４４％、ＰＴＦＥの限界酸素指数は９５％以上、ＥＴＦＥの限界酸素指数は３０％である。

上記層１０〜１３は、表面部材１４に太陽電池表面シートとしての様々な機能を付与するために用いるものである。このような機能とは、例えば、耐火性、耐熱性、耐候性、耐汚染性、機械的強度付与、接着性等があげられる。また、表面部材１４は太陽電池モジュール２０の受光面側に配置されるため、これらの層１０〜１３はいずれも透明性があることが求められる。

この実施の形態では、層１０が厚み１２μｍのバリアフィルム、層１１，層１３が厚み５０μｍのアイオノマー樹脂、層１２が厚み１５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなっている。しかし、複数の層１０〜１３の構成はこの例に限られず、また、各層を形成する材料も種々の材料から選択することができる。そして、各層の厚みも、その形成材料によって適宜選択することができる。

表面部材１４の層１０〜１３として用いることができる材料としては、上記ポリオレフィン樹脂、ＰＥＴ、アイオノマー樹脂以外にも、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、シリコーン樹脂、塩化ビニル（ＰＶＣ）等を用いることができる。表面部材１４に様々な機能を付与することができる点から、表面部材１４は材料が異なる複数の層を備えることが好ましいが、単層であってもよい。

上記実施の形態の構成において、層１０のバリアフィルムの厚みは、例えば２〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜１２５μｍであり、層１１，層１３のアイオノマー樹脂の厚みは、例えば１０〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２５０μｍである。また、層１２のＰＥＴの厚みは、例えば１０〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２５０μｍである。

なお、本発明においては、後記で詳細を説明するように、最表面部材２と、最表面部材２と第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であることが求められる。したがって、表面部材１４の層１０〜１３は、最表面部材２、層７、層８、層９および光起電力素子１（基材１ｂおよびＣＩＧＳからなる素子１ａ）をも考慮した材料選択が必要である。

つぎに、裏面部材３を説明する。この裏面部材３は、使用時に光起電力素子１を裏面側から保護する目的で、太陽電池モジュールの裏面側に配置されるものであり、樹脂からなる層と少なくとも一層の熱拡散層が積層された積層体からなる。この実施の形態では、層５、第１の熱拡散層６、層７とが積層された積層体からなっているが、裏面部材３の構成はこの例に限られるものではない。

上記裏面部材３の厚みは、通常、１０〜５００μｍであり、好ましくは１０〜４００μｍであり、より好ましくは１０〜２００μｍである。また、その重さは、通常、０．０２〜１．２ｍｇ／ｃｍ²であり、好ましくは０．０２〜１ｍｇ／ｃｍ²であり、より好ましくは０．０２〜０．７ｍｇ／ｃｍ²と軽量である。したがって、単なる鋼板のようなものは、本発明の裏面部材３には含まれない。

上記第１の熱拡散層６としては、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）が５以上の金属からなり、熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が２６００（μＷ／Ｋ）以上であるものを用いることができ、より好ましくは２８００（μＷ／Ｋ）以上であり、３０００（μＷ／Ｋ）以上であるとさらに好ましい。このような条件を満たすことができる材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス等があげられる。また、その厚みは、通常、２〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜１５０μｍである。また、熱拡散層は単層でなく、複数の層であってもよい。熱拡散層が複数ある場合には、熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値は、層ごとに算出した上記値の合計が２６００（μＷ／Ｋ）以上であればよい。また、それらは同じ材料であってもよいし、互いに異なっていてもよい。この実施の形態では、第１の熱拡散層６は、厚み２０μｍのアルミニウムであり、その熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値は４７２０（μＷ／Ｋ）である。

上記層５，７は、裏面部材３に耐熱性、耐候性、耐湿性等の太陽電池のバックシートとしての機能を付与するために設けられるものであり、上記第１の熱拡散層６を保護する役割も果たしている。この実施の形態では、上記層５は厚み５０μｍのＰＥＴからなり、上記層７は、厚み１５０μｍのＰＥＴからなるフィルムであり、裏面部材３における耐熱性、耐寒性、電気絶縁性、耐薬品性、耐摩耗性、耐溶剤性の向上が図られている。しかし、層５，７の構成はこの例に限られず、また、各層を形成する材料も種々の材料から選択することができる。そして、各層の厚みも、その形成材料によって適宜選択することができる。

このような機能および役割を果たすフィルム材料としては、ＰＥＴ以外にも、例えば、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリイミド等の樹脂があげられる。これらは求める機能や役割により適宜の厚みに調整されて用いることができ、その厚みは、例えば、１０〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜３００μｍである。そして、裏面部材３は、必ずしも樹脂からなる層を２層有しなくてもよく、３層以上有するようにしてもよく、単層を有していてもよい。しかし、第１の熱拡散層６の表裏の両面に樹脂からなる層が配置されていると、第１の熱拡散層６の保護が確実に図られ、第１の熱拡散層６の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が２６００（μＷ／Ｋ）以上であるという性能を長期に渡って保持することができるため好ましい。

そして、上記太陽電池モジュール２０は、上記最表面部材２と、上記最表面部材２と上記第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４の最大発熱速度が、１００〜７００ｋＷ／ｍ²の範囲に設定されており、より好ましくは１００〜６５０ｋＷ／ｍ²の範囲であり、１００〜６００ｋＷ／ｍ²の範囲に設定されるものがさらに好ましい。この実施の形態では、積層体４の最大発熱速度は６７９ｋＷ／ｍ²である。上記最大発熱速度は、ＩＳＯ５６６０−１（コーンカロリメータによる発熱性試験）に準拠して求めることができる。なお、上記積層体４は、最表面部材２と、最表面部材２と第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層（層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１／層８／層７）をすべて含むものである。

この実施の形態では、上記最表面部材２が限界酸素指数３０の樹脂フィルムであるため、火炎伝播試験をクリアすることができる。これに加えて、上記最表面部材２と、上記最表面部材２と上記第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層（層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１／層８／層７）と、で構成される積層体４（最表面部材２／層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１／層８／層７）の最大発熱速度が６７９ｋＷ／ｍ²であり、かつ、上記第１の熱拡散層６の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が４７２０（μＷ／Ｋ）であるため、飛び火試験をもクリアすることができる。さらに、表面部材１４および裏面部材３が極めて薄いフィルム状に形成されており、光起電力素子１自体もフレキシブルな薄膜であるため、太陽電池モジュール２０全体がフレキシブルになっており、薄膜化、軽量化が実現されている。

上記太陽電池モジュール２０は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず光起電力素子１、表面部材１４、裏面部材３をそれぞれ別個に作製し、層９および層８を形成するための接着剤組成物を準備する。つぎに、上記表面部材１４、上記接着剤組成物（層９）、上記光起電力素子１、上記接着剤組成物（層８）、上記裏面部材３の順に重ねた状態でラミネートすることにより、太陽電池モジュール２０を得ることができる。

つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。図２は、本発明の他の実施の形態である太陽電池モジュール３０であり、光起電力素子１の基材として第２の熱拡散層（基材１ｂ）を有することが、図１に示す太陽電池モジュール２０と異なっている。すなわち、太陽電池モジュール３０は、熱拡散層として、第１の熱拡散層６と第２の熱拡散層（基材１ｂ）の２層を有している。また、最表面部材２と、最表面部材２と最も受光面側に配置された第２の熱拡散層（基材１ｂ）との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、かつ、熱拡散層[第１の熱拡散層６、第２の熱拡散層（基材１ｂ）]ごとに算出される熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値の合計が２６００（μＷ／Ｋ）以上になっている。それ以外の構成は、図１に示す太陽電池モジュール２０と同様であり、その説明を省略する。図２に示す太陽電池モジュール３０においても、図１に示す太陽電池モジュール２０と同様の効果を奏する。さらに、第２の熱拡散層（基材１ｂ）が、光起電力素子１に設けられているため、表面側から伝達される熱が裏面部材３に到達する前にある程度拡散し、裏面部材３の保護が効果的に図られている。そして、第１の熱拡散層６の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値と、第２の熱拡散層（基材１ｂ）の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）値との合計が、２６００（μＷ／Ｋ）以上に設定されているため、太陽電池モジュール３０の裏面側の保護をより一層確実に行うことができる。

上記第２の熱拡散層（基材１ｂ）としては、図１に示す太陽電池モジュール２０の第１の熱拡散層６で説明した材料を用いることができ、より好適な材料および厚みも同様である。第２の熱拡散層（基材１ｂ）は単層であってもよいし、２層以上であってもよい。第１の熱拡散層６および第２の熱拡散層（基材１ｂ）は互いに同じ材料を用いてもよいし、異なっていてもよい。また、第１の熱拡散層６および第２の熱拡散層（基材１ｂ）が複数層の場合は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なっていてもよい。

図３は、本発明のさらに他の実施の形態である太陽電池モジュール４０であり、光起電力素子１と接着剤組成物からなる層８との間に第３の熱拡散層１５を有することが、図１に示す太陽電池モジュール２０と異なっている。すなわち、太陽電池モジュール４０は、熱拡散層として、第１の熱拡散層６と第３の熱拡散層１５の２層を有している。また、最表面部材２と、最表面部材２と最も受光面側に配置された第３の熱拡散層１５との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４（最表面部材２／層１３／層１２／層１１／層１０／層９／光起電力素子１）の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、熱拡散層（第１の熱拡散層６、第３の熱拡散層１５）ごとに算出される熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値の合計が２６００（μＷ／Ｋ）以上になっている。それ以外の構成は、図１に示す太陽電池モジュール２０と同じであり、その説明を省略する。図３に示す太陽電池モジュール４０においても、図１に示す太陽電池モジュール２０と同様の効果を奏する。さらに、第３の熱拡散層１５が、光起電力素子１の裏面側に接した状態で設けられているため、表面側から伝達される熱が裏面部材３に到達する前にある程度拡散し、裏面部材３の保護が効果的に図られている。そして、第１の熱拡散層６の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値と、第３の熱拡散層１５の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）値との合計が、２６００（μＷ／Ｋ）以上に設定されているため、太陽電池モジュール４０の裏面側の保護をより一層確実に行うことができる。

上記第３の熱拡散層１５としては、図１に示す太陽電池モジュール２０の第１の熱拡散層６で説明した材料を用いることができ、より好適な材料および厚みも同様である。第３の熱拡散層１５は単層であってもよいし、２層以上であってもよい。第１の熱拡散層６および第３の熱拡散層１５は互いに同じ材料を用いてもよいし、異なっていてもよい。また、第１の熱拡散層６および第３の熱拡散層１５が複数層の場合は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なっていてもよい。

さらに、図４の太陽電池モジュール５０に示すように、熱拡散層として、裏面部材３が第１の熱拡散層６を有し、光起電力素子１の基材として第２の熱拡散層１ｂを有し、光起電力素子１と裏面部材３との間に第３の熱拡散層１５とを有するようにしてもよい。この場合、最表面部材２と、最表面部材２と最も受光面側に配置される第２の熱拡散層（基材１ｂ）との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４（最表面部材２／層１３／層１２／層１１／層１０／層９／ＣＩＧＳからなる素子１ａ）の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、熱拡散層（第１の熱拡散層６、第２の熱拡散層１ｂ、第３の熱拡散層１５）ごとに算出される熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値の合計が２６００（μＷ／Ｋ）以上であればよい。太陽電池モジュール５０においても、表面側および裏面側の双方の保護が図られ、より耐火性に優れたものとなる。

つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

[実施例１]
上記実施の形態で説明した図２に示す太陽電池モジュール３０を作製した。すなわち、この太陽電池モジュール３０は、表面部材１４として、厚み５０μｍのＥＴＦＥからなる最表面部材２、厚み１００μｍのアイオノマー樹脂からなる層１３、厚み１２５μｍのＰＥＴからなる層１２、厚み２００μｍのポリオレフィン樹脂からなる層１１、厚み１２μｍのバリアフィルム（ダイセルバリューコーティング社製、Ｔ１５７２＃１２）からなる層１０が積層されたものを用い、光起電力素子１として、厚み５０μｍのステンレス（ＳＵＳ）４３０箔を基材１ｂ（第２の熱拡散層）とし、その上に厚み４μｍのＣＩＧＳ素子１ａが形成されたＣＩＧＳ太陽電池を用い、裏面部材３として、厚み２０μｍのアルミニウムからなる第１の熱拡散層６、厚み２００μｍのＰＥＴからなる層７、厚み５０μｍのＰＥＴからなる層５が積層されたものを用い、表面部材１４と光起電力素子１の間の層９および裏面部材３と光起電力素子１の間の層８は、いずれも厚み２００μｍのポリオレフィン樹脂が用いられている。したがって、太陽電池モジュール３０の最表面部材２と、最表面部材２と最も受光面側に配置された熱拡散層である基材１ｂ（第２の熱拡散層）との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４には、最表面部材２、層１３、層１２、層１１、層１０、層９、ＣＩＧＳからなる素子１ａが含まれる。

[実施例２，４〜９、比較例１〜３]
実施例１の太陽電池モジュール３０（図２参照）を、下記の表１または表２に示す構成に変更して太陽電池モジュールを作製した。なお、光起電力素子１の素子１ａと、層１０のバリアフィルムは、実施例１と同じものを用いている。

[実施例３]
図５に示す太陽電池モジュール６０を作製した。この太陽電池モジュール６０は、表面部材１４として、厚み１５μｍのＰＶＤＦからなる最表面部材２と、厚み１００μｍのアイオノマー樹脂からなる層１１と、厚み１２μｍのバリアフィルム（ダイセルバリューコーティング社製、Ｔ１５７２＃１２）からなる層１０とが積層されたものを用い、光起電力素子１として、厚み５０μｍのステンレス（ＳＵＳ）４３０箔を基材１ｂ（第２の熱拡散層）とし、その上に厚み４μｍのＣＩＧＳ素子１ａが形成されたＣＩＧＳ太陽電池を用い、層８，９として厚み１００μｍのアイオノマー樹脂を用い、裏面部材３として、厚み２０μｍのアルミニウムからなる第１の熱拡散層６と、いずれも厚み２００μｍのＰＥＴからなる層５，層７とが積層されたものを用いている。したがって、太陽電池モジュール６０の最表面部材２と、最表面部材２と第２の熱拡散層（基材１ｂ）との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４には、最表面部材２、層１１、層１０、層９、ＣＩＧＳからなる素子１ａが含まれる。

[実施例１０]
図１に示す太陽電池モジュール２０を作製した。この太陽電池モジュール２０は、表面部材１４として、厚み５０μｍのＥＴＦＥからなる最表面部材２と、厚み５０μｍのアイオノマー樹脂からなる層１３，層１１と、厚み１５０μｍのＰＥＴからなる層１２と、厚み１２μｍのバリアフィルム（ダイセルバリューコーティング社製、Ｔ１５７２＃１２）からなる層１０とが積層されたものを用い、光起電力素子１として、厚み１２５μｍのポリイミド（ＰＩ）フィルム（宇部興産社製、ＵｐｉｌｅｘＳ）を基材１ｂとし、その上に厚み４μｍのＣＩＧＳ素子１ａが形成されたＣＩＧＳ太陽電池を用い、層８，９として厚み１００μｍのアイオノマー樹脂を用い、裏面部材３として、厚み１５０μｍのＰＥＴからなる層７と、厚み２０μｍのアルミニウムからなる第１の熱拡散層６と、厚み５０μｍのＰＥＴからなる層５とが積層されたものを用いている。したがって、太陽電池モジュール２０の最表面部材２と、最表面部材２と第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４には、最表面部材２、層１３、層１２、層１１、層１０、層９、光起電力素子１（ＣＩＧＳからなる素子１ａ，基材１ｂ）、層８、層７が含まれる。

[実施例１１]
図６に示す太陽電池モジュール７０を作製した。この太陽電池モジュール７０は、表面部材１４として、厚み１５μｍのＰＶＤＦからなる最表面部材２と、厚み１００μｍのアイオノマー樹脂からなる層１１と、厚み１２μｍのバリアフィルム（ダイセルバリューコーティング社製、Ｔ１５７２＃１２）からなる層１０とが積層されたものを用い、光起電力素子１として、厚み１２５μｍのポリイミド（ＰＩ）フィルム（宇部興産社製、ＵｐｉｌｅｘＳ）を基材１ｂとし、その上に厚み４μｍのＣＩＧＳ素子１ａが形成されたＣＩＧＳ太陽電池を用い、層８，９として厚み２００μｍのポリオレフィン樹脂を用い、裏面部材３として、厚み１５０μｍのＰＥＴからなる層７と、厚み２０μｍのアルミニウムからなる第１の熱拡散層６と、厚み５０μｍのＰＥＴからなる層５とが積層されたものを用いている。したがって、太陽電池モジュール７０の最表面部材２と、最表面部材２と第１の熱拡散層６との間に配置される複数の層と、で構成される積層体４には、最表面部材２、層１１、層１０、層９、光起電力素子１（ＣＩＧＳからなる素子１ａ，基材１ｂ）、層８、層７が含まれる。

[実施例１２、比較例４〜６]
実施例１１の太陽電池モジュール７０（図６参照）を、下記の表３に示す構成に変更して太陽電池モジュールを作製した。なお、光起電力素子１の素子１ａと、層１０のバリアフィルムは、実施例１１と同じものを用いている。

このようにして得られた実施例および比較例の太陽電池モジュールに関し、積層体４の最大発熱速度を測定し、各熱拡散層の「熱伝導率λ×厚みｄ」の値を算出し、熱拡散層を複数有する場合には、それらの値の合計を算出するとともに、下記の基準にしたがって各特性評価（火炎伝播試験および飛び火試験）を行った。その結果を、後記の表４に併せて示す。

[火炎伝播試験]
ＩＥＣ６１７３０−２に準拠した試験条件、評価を行った。すなわち、火炎が太陽電池モジュールの上部表面だけに影響を及ぼすように風速５．３ｍ／ｓ下で４分間太陽電池モジュールを火炎にさらし、試験後に太陽電池モジュールを目視にて観察し、下記の基準にしたがって評価した。
○（合格）：下記（１）〜（３）の基準をすべて満たす。
×（不合格）：下記（１）〜（３）の基準を少なくとも一つを満たさない。
（１）モジュールからの燃焼落下物がない。
（２）３．９ｍ以上の縦方向の火炎の伝播がない。
（３）横方向に大きく火炎の伝播がない。

[飛び火試験]
建築基準法第６３条に準拠した試験条件、評価を行った。すなわち、幅１．２ｍ×長さ２．０ｍの太陽電池モジュールに２つの火種（クリブ）を４分の時間差をつけて置き、試験後に太陽電池モジュールを目視にて観察し、下記の基準にしたがって評価した。
○（合格）：下記（１）〜（３）の基準をすべて満たす。
×（不合格）：下記（１）〜（３）の基準を少なくとも一つを満たさない。
（１）火炎の先端が端部に達しない。
（２）裏面で火炎を伴う燃焼が観察されない。
（３）１０×１０ｍｍを超える貫通孔が観察されない。

上記表４の結果から、実施例１〜１２の太陽電池モジュールは、火炎伝播試験および飛び火試験のいずれもクリアする優れた耐火性を有することが示された。これに対し、比較例１〜６は、火炎伝播試験および飛び火試験のいずれか一方がクリアできなかった。

[実施例１３]
図３に示す太陽電池モジュール４０を作製した。この太陽電池モジュール４０は、実施例２の基材１ｂを厚み１２５μｍのポリイミド（ＰＩ）フィルム（宇部興産社製、ＵｐｉｌｅｘＳ）に変更し、光起電力素子１と層８との間に厚み５０μｍのステンレス（ＳＵＳ）４３０箔からなる層１５（第３の熱拡散層）を設けた以外は、実施例２と同様にして作製した。この実施例１３の太陽電池モジュールも、上記実施例１〜１２と同様の優れた耐火性を有していた。

[実施例１４]
図４に示す太陽電池モジュール５０を作製した。この太陽電池モジュール５０は、実施例７において、光起電力素子１と層８との間に厚み５０μｍのステンレス（ＳＵＳ）４３０箔からなる層１５（第３の熱拡散層）を設けた以外は、実施例７と同様にして作製した。この実施例１４の太陽電池モジュールも、上記実施例１〜１２と同様の優れた耐火性を有していた。

本発明の太陽電池モジュールは、軽量、薄膜でありながら、優れた耐火性を有するため、屋根被覆材料として用いることができる。また、建物の既設の屋根上をはじめ、様々な箇所に取り付けることが可能である。

１光起電力素子
２最表面部材
３裏面部材
４積層体
６熱拡散層
２０太陽電池モジュール

Claims

光起電力素子と、受光面側の最表面に配置される最表面部材と、非受光面側に配置される裏面部材とを有する太陽電池モジュールであって、上記光起電力素子の非受光面側に少なくとも一層の熱拡散層を有し、上記最表面部材が限界酸素指数２８以上の樹脂フィルムであり、上記最表面部材と、上記最表面部材と上記熱拡散層との間に配置される複数の層と、で構成される積層体の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、上記熱拡散層の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値が２６００（μＷ／Ｋ）以上であることを特徴とする太陽電池モジュール。
上記光起電力素子の非受光面側の少なくとも一層の熱拡散層が、上記光起電力素子、上記裏面部材、および上記光起電力素子と上記裏面部材の間、からなる群から選ばれた少なくとも一つに配置される請求項１記載の太陽電池モジュール。
上記熱拡散層を複数有し、上記最表面部材と、上記最表面部材と上記複数の熱拡散層のうち最も受光面側に配置される熱拡散層との間に配置される複数の層と、で構成される積層体の最大発熱速度が１００〜７００ｋＷ／ｍ²であり、熱拡散層ごとに算出される熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）×厚みｄ（μｍ）の値の合計が２６００（μＷ／Ｋ）以上である請求項１または２記載の太陽電池モジュール。