JP2018113332A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の高効率化と、紫外線による光電変換素子の損傷抑制を両立することにより、より長寿命で高効率な太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順で積層された構造であって、第二の充填材層は、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートであって、且つ、シートの保護ガラス側に第一の充填材層側よりも蛍光体が偏在している。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールとその製造方法に関する。

太陽電池モジュールは、一般に短波長領域において感度特性が低く、太陽光に含まれる紫外線などの短波長領域の光を有効に利用できていない。この短波長領域の光を吸収し、長波長領域の蛍光を発する蛍光体を波長変換材料として利用し、感度特性の高い長波長領域の光量を増加させ、太陽電池モジュールの出力を向上させる取組みが従来から行われてきた。

一方、太陽電池モジュールの光電変換素子は、紫外線に長時間照射されることにより劣化するため、光電変換素子に届く光からは紫外線ができるだけ除去されていることが望ましく、一般に光電変換素子前面の充填材には紫外線吸収剤が配合されている。蛍光体のみで十分に紫外線を吸収できれば、紫外線吸収剤を使用する必要はないが、多くの場合、蛍光体のみでは十分な量の紫外線を吸収できず、そのような場合には、蛍光体と紫外線吸収剤とを併用する必要がある。

しかしながら、蛍光体と紫外線吸収剤を、光電変換素子を保護する充填材中に混在させることは、蛍光体が吸収する紫外線領域の光を、紫外線吸収剤が吸収してしまうため、蛍光体の発光量の低下を招き、波長変換による高効率化の妨げとなる。

そこで、例えば、紫外線吸収剤を含む層に、紫外線吸収剤とは吸収波長領域が異なる蛍光体を配置させ、紫外線による光電変換素子の損傷と波長変換による高効率化の両立が図られている（例えば、特許文献１参照。）。また、別の構成では、光電変換素子を狭持する有機樹脂中に紫外線吸収剤が配合されており、蛍光体を前面保護ガラスの光入射面側に配置している。これにより、紫外線吸収剤と蛍光体との混在を避けている（例えば、特許文献２参照。）。

また、紫外線吸収剤を含む充填材層の上部に、蛍光体を含む充填材層を配置する構成がある（例えば、特許文献３参照。）。上記構成により、まず上部の蛍光体を含む充填材層に紫外線を吸収、蛍光発光せしめ、吸収しきることのできなかった紫外線を下部の紫外線吸収剤層で吸収させている。これにより、蛍光体による高効率化と紫外線吸収剤による紫外線吸収を両立させようとするものである。

特開２０１１−２３８６３９号公報 特開２０１２−１９１０６８号公報 国際公開番号ＷＯ２０１５／１２９１７７号

しかしながら、特許文献１の構成では、光電変換素子で有効に利用できる長波長側の光を蛍光体が吸収することになり、その分の効率低下を避けることができない。また、特許文献２の構成では、保護ガラスの光入射面側に蛍光体を含有する別の層を構成することとなる。このため、蛍光体層は屋外環境に直接暴露されることになり、蛍光体の劣化が早まるという課題がある。さらに特許文献３の構成では、本発明者らの検討によれば、紫外線吸収剤を含む層から、蛍光体を含む層へ、時間と共に紫外線吸収剤が拡散することとなる。結果として、蛍光体からみて、光の入射面側にも紫外線吸収剤が回りこむことになり、蛍光体の発光量が低下し、高効率化の妨げとなるという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、短波長領域の光の長波長領域の光への波長変換による高出力化と、紫外線除去による長寿命化とを両立させた太陽電池モジュールとその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、バックシートと、
第一の充填材層と、
電極と電気的に接続された光電変換素子と、
第二の充填材層と、
保護ガラスと、
が、上記順で積層された構造であって、
前記第二の充填材層は、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートであって、且つ、前記シートの前記保護ガラス側に前記第一の充填材層側よりも蛍光体が偏在していることを特徴とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法としては、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
塗布された前記蛍光体を、塗布された前記樹脂の前記片面近傍に埋め込む工程により、第二の充填材層を形成する工程と、
光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
保護ガラスと、前記蛍光体が埋め込まれた前記片面を前記保護ガラス側に配置した前記第二の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を順に重ね合わせて積層構造とする工程と、
重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
を含む。

さらに、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法としては、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
保護ガラスと、前記蛍光体が塗布された前記片面を保護ガラス側に配置した前記樹脂で構成されたシートと、前記電極と電気的に接続された前記光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を上記順に、重ね合わせて積層構造とする工程と、
重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
を含む。

本発明に係る太陽電池モジュールの構成によれば、光電変換素子よりも光の入射側に配置される第二の充填材層において、紫外線吸収剤層の保護ガラス側の表面近傍に蛍光体を偏在化させて蛍光体偏在領域を形成している。これによって、紫外線吸収剤が蛍光体の保護ガラス側に回り込みにくく、すなわち蛍光体の紫外線吸収が阻害されにくくなる。また、紫外線吸収剤の紫外線吸収効果によって光電変換素子が紫外線によるダメージから保護される。これによって、波長変換による高効率化が長寿命に維持された太陽電池モジュールとすることができる。

実施の形態１における太陽電池１００モジュールの断面構造を示す断面図である。 実施の形態１における太陽電池モジュール１００の製造方法Ａにおいて、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、を上記順に配置した状態を示す概略断面図である。 実施の形態１における製造方法Ａで得られた太陽電池モジュール１００の断面構造を示す断面図である。 実施の形態１における太陽電池モジュール１００の製造方法Ｂにおいて、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、保護ガラス側の面に略均一に蛍光体を塗布した紫外線吸収剤層と、保護ガラスと、を上記順に配置した状態を示す概略断面図である。 実施の形態１における製造方法Ｂで得られた太陽電池モジュール１００の断面構造を示す断面図である。 蛍光体を埋め込んだ紫外線吸収剤層における、蛍光体を埋め込んだ面の電子顕微鏡写真である。 蛍光体を埋め込んだ紫外線吸収剤層における、蛍光体を埋め込んだ面の、裏面の電子顕微鏡写真である。

第１の態様に係る太陽電池モジュールは、バックシートと、
第一の充填材層と
電極と電気的に接続された光電変換素子と、
第二の充填材層と、
保護ガラスと、
が、上記順で積層された構造であって、
前記第二の充填材層は、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートであり、且つ、前記シートの前記保護ガラス側に前記第一の充填材層側よりも蛍光体が偏在している。

第２の態様に係る太陽電池モジュールは、上記第１の態様において、前記光電変換素子は、電気的に相互に接続された複数の光電変換素子を含んでもよい。

第３の態様に係る太陽電池モジュールは、上記第１又は第２の態様において、前記蛍光体は、粒子状であり、無機化合物蛍光体であってもよい。

第４の態様に係る太陽電池モジュールは、上記第３の態様において、前記無機化合物蛍光体の平均粒径は、０．０３μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。

第５の態様に係る太陽電池モジュールは、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記紫外線吸収剤を含む前記樹脂は、ポリエチレンもしくはエチレン酢酸ビニル共重合体であってもよい。

第６の態様に係る太陽電池モジュールは、上記第１から第５のいずれかの態様において、前記第二の充填材層において、蛍光体が偏在している領域の厚みは、０．０３μｍ以上２５０μｍ以下であってもよい。

第７の態様に係る太陽電池モジュールの製造方法は、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順序で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
塗布された前記蛍光体を、塗布された前記樹脂の前記片面近傍に埋め込む工程により、第二の充填材層を形成する工程と、
光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
保護ガラスと、前記蛍光体が埋め込まれた前記片面を前記保護ガラス側に配置した前記第二の充填材層と、前記電極と電気的に接続された前記光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を上記順に重ね合わせて積層構造とする工程と、
重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
を含む。

第８の態様に係る太陽電池モジュールの製造方法は、バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートを含む第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
保護ガラスと、前記蛍光体が塗布された前記片面を保護ガラス側に配置した前記シートと、前記電極と電気的に接続された前記光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を上記順に、重ね合わせて積層構造とする工程と、
重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
を含む。

以下、実施の形態に係る太陽電池モジュールについて添付図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１００の断面構造を示す断面図である。本実施の形態１に係る太陽電池モジュール１００では、少なくとも光電変換素子１０１と、第一の充填材層１０２と、バックシート１０３と、電極１０４と、第二の充電材層１０７と、保護ガラス１０８と、を備える。この太陽電池モジュール１００は、バックシート１０３と、第一の充填材層１０２と、光電変換素子１０１と、第二の充填材層１０７と、保護ガラス１０８と、が、上記順で積層された構造を有する。第一の充填材層１０２は、光電変換素子１０１を保護する背面の透明樹脂により形成されている。光電変換素子は、電極１０４と電気的に接続されている。第二の充填材層１０７は、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートである。具体的には、紫外線吸収剤を含有する紫外線吸収剤層１０６の保護ガラス１０８側、つまり、光の入射側の表面近傍に第一の充填材層１０２側よりも蛍光体１０５を偏在化させて、蛍光体偏在領域を形成した構造を有する。

この太陽電池モジュール１００の構成によれば、光電変換素子１０１よりも光の入射側に配置される第二の充填材層１０７において、紫外線吸収剤層１０６の保護ガラス１０８側の表面近傍に蛍光体１０５を偏在化させて蛍光体偏在領域を形成している。これによって、紫外線吸収剤が蛍光体１０５の保護ガラス１０８側に回り込みにくく、すなわち蛍光体１０５の紫外線吸収が阻害されにくくなる。また、紫外線吸収剤の紫外線吸収効果によって光電変換素子１０１が紫外線によるダメージから保護される。これによって、波長変換による高効率化が長寿命に維持された太陽電池モジュール１００とすることができる。

以下に、この太陽電池モジュール１００を構成する各構成部材について説明する。

＜光電変換素子＞
光電変換素子１０１は、単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系などのシリコン半導体や、ガリウム砒素、カドミウムテルルなどの化合物半導体を用いることができる。光電変換素子１０１は、電気的に相互に接続された複数の光電変換素子を含んでもよい。複数の光電変換素子を用いる場合には、直列に接続するか、あるいは、並列に接続するか、いずれであってもよい。

＜電極＞
光電変換素子１０１は、電極１０４により電気的に接合されている。電極１０４としては公知の金属材料や合金材料を用いることができる。電極１０４は、一対の電極を含んでもよい。この一対の電極１０４によって光電変換素子１０１からの出力を得ることができる。また、複数の光電変換素子を電気的に相互に接続する場合には、直列又は並列のそれぞれの場合について出力が得られるように一対の電極１０４と接続する。

＜第一の充填材層＞
光電変換素子１０１を保護する背面の第一の充填材層１０２としては、エチレン酢酸ビニル共重合体、ビスフェノールエポキシ樹脂硬化物、ポリエチレン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂などを単独で使用することも出来る。また、これらを２種類以上混合して使用することもできる。

＜バックシート＞
バックシート１０３は、太陽電池モジュール１００の裏面側からの内部への水や異物の浸入を防止するための保護部材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどを用いることができる。

＜保護ガラス＞
前記保護ガラス１０８は、透光性および遮水性を有する公知の板状ガラスを用いることができる。

＜第二の充電材層＞
第二の充填材層１０７は、紫外線吸収剤を含有する紫外線吸収剤層１０６の保護ガラス１０８側、つまり、光の入射方向の表面近傍に第一の充填材層１０２側よりも蛍光体１０５を偏在化させて、蛍光体偏在領域を形成した構造を有する。この第二の充填材層１０７は、本実施の形態１に係る太陽電池モジュール１００の骨子となる重要な部位であり、その詳細を以下に述べる。

＜紫外線吸収剤層＞
紫外線吸収剤層１０６は、紫外線吸収剤が配合された透明樹脂で構成される。透明樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、メタクリルスチレン重合体、酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリエステル、ＰＥＴ、三フッ化ビニリデン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィン、トリアセテートなどを単独で使用することも出来、これらを２種類以上混合して使用することもできる。厚みとしては１００μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。１００μｍより薄いと、蛍光体により吸収されなかった紫外線を十分に吸収することが出来ず、光電変換素子１０１への紫外線による損傷を抑制することができない。１０００μｍより厚い場合には、透明樹脂自体による可視領域光の吸収が増大し、光電変換素子１０１による変換効率の低下の原因となり、好ましくない。

透明樹脂中に含有される紫外線吸収剤としては組成、系統共に限定されるものではないが、吸収波長のピークが３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下のものを用いることができる。吸収波長のピークが３００ｎｍより小さいと、蛍光体により吸収されなかった紫外線の波長を十分吸収することができず、光電変換素子への紫外線による損傷が大きくなる。４００ｎｍより大きいと、蛍光体１０５を通過した紫外線の波長領域を外れることにより光電変換素子１０１を紫外線から保護しにくくなる。さらに蛍光体１０５が発した長波長領域の光をも吸収することとなってしまい、蛍光体１０５の波長変換による出力向上の妨げとなる。紫外線吸収剤としては、透明性が高いという観点からトリアジン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物等に代表される有機系紫外線吸収剤を使用することが好ましい。紫外線吸収剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

トリアジン系化合物としては、２，４−ビス（２−ヒドロキシ−４−ブトキシフェニル）−６−（２，４−ジブトキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２−［２−ヒドロキシ−４−（１−オクチルオキシカルボニルエトキシ）フェニル］−４，６−ビス（４−フェニルフェニル）−１，３，５−トリアジン等を使用することが出来る。

ベンゾトリアゾール系化合物としては、２−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール、２−（２−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル)−６−（１−メチル−１−フェニルエチル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル)フェノール、２−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（３、５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（５−ジ−ｔ−オクチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、メタクリル酸２‐［３‐（２Ｈ‐ベンゾトリアゾール‐２‐イル）‐４‐ヒドロキシフェニル］エチル等が挙げられる。

ベンゾフェノン系としては、２，２'−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−ドデシロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン等を用いることができる。

紫外線吸収剤の添加量としては、３００ｎｍから４００ｎｍの吸収波長における透過率が、５％未満となるように配合量を決定すればよい。例えば、ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤では、紫外線吸収剤の透明樹脂に対して、０．０５重量部以上、５重量部以下とすることが出来る。

＜蛍光体＞
蛍光体１０５は、短波長領域の光を吸収し、長波長領域の蛍光を発する波長変換材料である。この蛍光体１０５を前述の紫外線吸収剤層１０６の表面近傍に偏在化させることによって、蛍光体偏在領域を形成している。この蛍光体１０５としては、入射した光の蛍光体表面における、反射による損失を低減するという観点から、屈折率が、紫外線吸収剤層１０６と屈折率が近く、溶解することのない無機化合物蛍光体（以下、無機蛍光体と証する）を使用することができる。屈折率が異なる場合は、可視波長領域の光の散乱が少ない、平均粒径が１００ｎｍより小さい無機蛍光体を選択することが好ましい。本実施の形態１においては、光電変換素子の感度特性の低い短波長領域の光を吸収し、感度特性の高い長波長領域の光を蛍光として発し、出力を向上させるという観点から、４００ｎｍ以下の紫外光を吸収し、４００ｎｍより長い波長の蛍光を発することが好ましい。また、２種類の蛍光体を使用する際には、第一の蛍光体が発した蛍光波長と第二の蛍光体の吸収波長とが重なるように蛍光体を選択すると、より広い範囲の波長の蛍光を発することになり、出力向上の観点から好ましい。

無機蛍光体としては、特に限定するものではなく公知のものを使用することができる。一般的には母結晶に金属元素が発光イオンとして賦活した酸化物や窒化物、硫化物などを用いることができる。母結晶の組成として、Ｂ、Ｇｄ、Ｏ、Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｋ、Ｖ、Ｌａ、Ｃｌ、Ｐ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を１種類以上用い、発光中心元素としてＺｎ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｎｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｔｍ等が１種類以上賦活され用いられている無機蛍光体が挙げられる。尚、本実施の形態１において、以上のような無機蛍光体を使用する際には、その平均粒径としては０．０３μｍ以上０．３μｍ以下とすることが望ましい。０．０３μｍより小さい場合、無機蛍光体の表面欠陥の影響が大きくなり、発光効率が低下する。０．３μｍより大きい場合、光電変換素子１０１にとって感度特性の高い波長の光を前記無機蛍光体の粒子による散乱で損失が発生する。

さらに、好適に使用できる無機蛍光体として、二酸化珪素を主成分とするいわゆるシリカフィラー内に発光イオンとなる元素を含む酸化物や窒化物、硫化物などが分布したシリカ蛍光体を挙げることができる。シリカ蛍光体は、主成分がシリカすなわち二酸化珪素であるため、その屈折率が１．４９より大きく、１．５１より小さい。従って、第二の充填材層１０７である紫外線吸収剤層１０６の母体となる充填材樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体やポリエチレンの場合に、それらに近い屈折率を有することになり、透明性を向上させることが容易であるため好ましい。このようなシリカ蛍光体を使用する場合は、平均粒子径としては、０．０５μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。０．０５μｍより小さい場合には、蛍光体粒子が凝集しやすく、凝集した場合には、その粒子間に空気を噛み込むことになり、第二の充填材１０７の透明性が損なわれ、効率向上が妨げられることになる。５０μｍより大きい場合には、蛍光体粒子による光の散乱が大きくなり、また蛍光体粒子の充填材表面からの露出が大きくなることにより、後述するラミネートによる太陽電池モジュールの組み立て工程において、保護ガラス１０８との密着力が小さくなり、第二の充填材層１０７と保護ガラス１０８との間の剥離などの原因となり得る。

他の蛍光体としては錯体蛍光体を使用することができる。錯体蛍光体は、特に限定されるものではないが一般的な定義に基づく。例えば、少なくとも１種以上の配位子が少なくとも１種類以上の中心金属原子に、配位結合または水素結合により少なくとも１つ以上配位されてなり、かつ、中心金属原子が発光中心となっている分子性化合物である。なお、中心金属原子がイオンであるか否かは限定されない。発光中心となる中心金属原子としては、例えばＦｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｕなどの遷移金属が挙げられる。特にランタノイド系に属するＧｄ、Ｙｂ、Ｙ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｃｅなどでは吸収する光の波長と、発光する光の波長の差が大きく、蛍光の再吸収などによる発光効率の低下が小さい、量子効率が高いなどの利点があり、好ましい。

＜紫外線吸収剤層における蛍光体の偏在化方法＞
本実施の形態１における太陽電池モジュール１００の光電変換素子１０１よりも光の入射側に配置される第二の充填材層１０７は、紫外線吸収剤層１０６の保護ガラス１０８側の表面近傍に蛍光体１０５を偏在化させて、蛍光体偏在領域を形成している。第二の充填材層１０７において、蛍光体１０５が偏在している領域の厚みＬは、蛍光体粒子の平均粒子径以上、蛍光体粒子の平均粒子径の約５倍までとすることができる。従って前記の無機蛍光体および、シリカ蛍光体の平均粒子径の好適な範囲から、蛍光体１０５が偏在している領域（蛍光体偏在領域）の厚みＬは０．０５μｍ以上、２５０μｍ以下とすることができる。後述する方法で蛍光体を第二の充填材層１０７の保護ガラス１０８側の表面近傍に偏在させて、蛍光体偏在領域を形成させる場合、約５回の表面への埋め込み工程までが生産性を考慮した場合適当である。また、第ｎ回目に埋め込まれた蛍光体粒子が、第ｎ＋１回目に埋め込まれた粒子によって押し込まれる場合、５回埋め込んだ際、蛍光体偏在領域の厚みＬとして蛍光体の平均粒子径の約５倍までとすることができる。

蛍光体１０５による入射光の反射や屈折を抑制するという観点から、蛍光体１０５の屈折率と、第二の充填材層１０７の屈折率との差は、小さいことが好ましい。具体的には、蛍光体１０５の屈折率をｎ_１、第二の充填材層１０７の屈折率をｎ_２とした場合、−０．１≦ｎ₁−ｎ₂≦０．１であることが好ましい。
尚、第二の充填材層１０７の厚みｄは、図１に示したように、太陽電池モジュール１００内において、蛍光体１０５が埋め込まれた紫外線吸収剤層１０６の厚みｄに対応する。また、蛍光体偏在領域Ｌの厚みは、第二の充填材層１０７の厚みｄ内に含まれる。

（太陽電池モジュールの製造方法）
実施の形態１における太陽電池モジュール１００の製造プロセスを説明する。
（１）まず、第二の充填材層１０７の構成要素の一つである紫外線吸収剤層１０６を作製する。熱溶融させた透明樹脂に紫外線吸収剤を配合し、混練するといった公知の方法によりあらかじめ紫外線吸収剤を溶解あるいは分散させ、ロール延伸や熱プレスによりシート状にした紫外線吸収剤層１０６を作製する。ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤である２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン１ｇを、エチレン酢酸ビニル共重合体２００ｇに添加し、１２０℃に加熱したプラネタリミキサ内で、１００ｒｐｍで約３０分混合する。さらに混合物を１２０℃に加熱した熱プレス機で一定厚みのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより紫外線吸収剤層１０６を作製する。

（２）次に、粒子状の蛍光体１０５を用意し、次に述べる工法で紫外線吸収剤層１０６の片面の表面近傍に偏在化させ、蛍光体偏在領域を形成させる。すなわち、適当量の粒子状である蛍光体１０５を、紫外線吸収剤層１０６の表面に付着させて、例えばヘラ状の板の端、やスキージ、あるいは刷毛などで略均一に分布させる。このとき、粒子は静電気力や物理吸着などで安定して紫外線吸収剤層１０６の表面に付着させることができ、一度付着した粒子は安定して紫外線吸収剤層１０６の表面に保持させることができる。さらに粒子状である蛍光体１０５が、その表面に均一に付着し保持されている紫外線吸収剤層１０６をスペーサなどで一定のギャップを維持しながら熱プレスする。これによって、表面に付着していた粒子状である蛍光体１０５を紫外線吸収剤層１０６の表面近傍内側に埋め込むことができる。そこで、紫外線吸収剤層１０６の表面近傍に粒子状である蛍光体１０５を偏在化させ、蛍光体偏在領域を形成させた構造の第二の充填材層１０７を形成できる。また、加熱しながら、蛍光体１０５を紫外線吸収剤層１０６の表面近傍に埋め込むという観点からは、上記熱プレスに限定される必要はなく、熱ロール工法などを用いることもできる。

（製造方法Ａ）
蛍光体１０５が偏在し、蛍光体偏在領域が形成された紫外線吸収剤層１０６、すなわち第二の充填材層１０７を他部材と共にラミネートする方法を製造方法Ａとして説明する。図２Ａは、製造方法Ａにおいて、バックシート１０３と、第一の充填材層１０２と、電極１０４と電気的に接続された光電変換素子１０１と、上記のように作製した第二の充填材層１０７と、保護ガラス１０８と、を上記順に配置した状態を示す概略断面図である。図２Ｂは、製造方法Ａで得られた太陽電池モジュール１００の断面構造を示す断面図である。

バックシート１０３と、第一の充填材層１０２と、電極１０４により電気的に接続された光電変換素子１０１と、上記のように作製した第二の充填材層１０７と、保護ガラス１０８と、を上記順に重ね合わせて積層構造とし、ラミネート処理して、太陽電池モジュール１００を作製する。これにより、蛍光体１０５が紫外線を、長波長の光へ変換し出力を向上させつつ、紫外線吸収剤層１０６中の紫外線吸収剤が、蛍光体１０５で吸収されなかった紫外線を吸収することができる。これにより、光電変換素子１０１が紫外線による損傷から保護された、出力が高く、長寿命な太陽電池モジュール１００とすることができる。ただし、第二の充填材層１０７は、蛍光体偏在領域が近傍にある面が保護ガラス１０８側となるように配置する必要がある。具体的には、電極１０４として銀メッキした銅配線を使用し、光電変換素子１０１として単結晶シリコン光電変換素子を使用し、光電変換素子１０１の第一の充填材層１０２としてエチレン酢酸ビニル共重合体を使用し、本実施の形態１の太陽電池モジュール１００を製造することができる。

製造方法Ａでは、蛍光体１０５が紫外線吸収剤層１０６の片面に偏在した第二の充填材層１０７を製造した際に、第二の充填材層１０７において、たとえば蛍光体１０５の凝集による不透明箇所の有無などを肉眼で確認した上で、不透明箇所のない良品を選別し、太陽電池モジュール１００の製造を行うことができる。このため、太陽電池モジュール製造の歩留まり向上による製造コスト削減が可能である。

また、製造方法Ａでは、他部材とのラミネート処理に先立って、第二の充填材層１０７を準備するという方法を採るため、紫外線吸収剤層１０６の片面への蛍光体１０５の埋め込みを繰り返し実施することが可能である。すなわち、蛍光体１０５を紫外線吸収剤層１０６に塗布して、熱プレスなどにより、埋め込むという工程を複数回繰り返すことにより、より多くの蛍光体１０５で蛍光体偏在領域を形成させることができる。これにより、発光量が多くなり、波長変換による高効率化の程度が大きい太陽電池モジュール１００を製造することも可能である。

図４（ａ）は、蛍光体１０５を埋め込んだ紫外線吸収剤層１０６における、蛍光体１０５ａを埋め込んだ面ＳＡの電子顕微鏡写真の例である。図４（ｂ）は、蛍光体１０５を埋め込んだ面の、裏側の面ＳＢの電子顕微鏡写真である。
蛍光体として、多孔質シリカフィラーの多孔質部分にＥｕ^２＋を発光中心とする蛍光体微粒子を埋め込み、焼結することにより形成したシリカ蛍光体１０５ａを使用した。シリカ蛍光体１０５ａの粒径は１．０μｍである。紫外線吸収剤層としては、ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤である２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン１ｇを、低密度ポリエチレン樹脂２００ｇに添加し、１５０℃に加熱したプラネタリミキサ内で、１００ｒｐｍで約３０分混合し、さらに混合物を１５０℃に加熱した熱プレス機で５５０μｍのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより製造した紫外線吸収剤層とした。

次に、紫外線吸収剤層１０６片面にシリカ蛍光体１０５ａを１ｃｍ^２あたり約３００μｇの量で、刷毛を使用し塗布し、シリカ蛍光体が片面に塗布された紫外線吸収剤層を、１５０℃に加熱した熱プレス機で５５０μｍのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより、塗布したシリカ蛍光体１０５ａを紫外線吸収剤層１０６の表面近傍に埋め込み、蛍光体１０５を表面近傍に偏在化させた。

図４（ａ）及び図４（ｂ）から、蛍光体１０５を埋め込んだ面では、高密度に蛍光体１０５ａがその表面に分布しており、裏面には、蛍光体が存在しないことがわかる。

＜製造方法Ｂ＞
蛍光体１０５と、紫外線吸収剤層１０６とを、他部材と共にラミネートする方法を製造方法Ｂとして説明する。図３Ａは、バックシート１０３と、第一の充填材層１０２と、電極１０４と電気的に接続された光電変換素子１０１と、保護ガラス１０８側の面に略均一に蛍光体１０５を塗布した紫外線吸収剤層１０６と、保護ガラス１０８と、を上記順に配置した状態を示す概略断面図である。図３Ｂは、製造方法Ｂで得られた太陽電池モジュール１００の断面構造を示す断面図である。

蛍光体１０５と、紫外線吸収剤層１０６を予め第二の充填材層１０７としないで、バックシート１０３と、第一の充填材層１０２と、電極１０４と電気的に接続された光電変換素子１０１と、蛍光体１０５を先述と同様の方法で、その保護ガラス１０８側の面に略均一に塗布した紫外線吸収剤層１０６と、保護ガラス１０８と、を上記順に重ねて、ラミネート処理することによっても、本実施形態の太陽電池モジュール１００とすることができる。

製造方法Ｂでは、蛍光体１０５が紫外線吸収剤層１０６の表面近傍に偏在し、蛍光体偏在領域が形成された第二の充填材層１０７の形成と太陽電池モジュール１００の製造とを同時に行うことができるため、生産性の向上が期待できる。

以下、実施例および比較例について具体的に説明する。
それぞれの実施例における、蛍光体１０５、紫外線吸収剤層１０６についての配合と製造方法、比較例の配合と、後述する評価結果について下記の表１および表２に示す。

（実施例１）
実施例１は、蛍光体として、多孔質シリカフィラーの多孔質部分にＥｕ^２＋を発光中心とする蛍光体微粒子を埋め込み、焼結することにより形成したシリカ蛍光体を使用し、製造方法Ａで評価用の太陽電池モジュールを作成した例である。シリカ蛍光体の平均粒径は１．０μｍである。紫外線吸収剤層としては、ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤である２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン１ｇを、低密度ポリエチレン樹脂２００ｇに添加し、１５０℃に加熱したプラネタリミキサ内で、１００ｒｐｍで約３０分混合し、さらに混合物を１５０℃に加熱した熱プレス機で５５０μｍのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより製造した紫外線吸収剤層とした。さらに、紫外線吸収剤層片面にシリカ蛍光体を１ｃｍ^２あたり３００μｇの量で、刷毛を使用し塗布した。シリカ蛍光体が片面に塗布された紫外線吸収剤層を、１５０℃に加熱した熱プレス機で５５０μｍのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより、塗布したシリカ蛍光体を紫外線吸収剤層の表面近傍に埋め込み、本実施例における第二の充填材層とした。第二の充填材層の３７０ｎｍにおける透過率を測定した。第二の充填材層と同様の構成のものを別途作製し、その断面をＳＥＭで観察することにより、蛍光体偏在領域の厚みを計測した。さらに、保護ガラス、蛍光体偏在領域を保護ガラス側に配置した第二の充填材層、電極で互いに接続された光電変換素子、第一の充填材層、バックシートの順に重ねてラミネートすることにより、評価用モジュールを作製した。

（実施例２〜８）
実施例２は、シリカ蛍光体の平均粒径が５０μｍであり、蛍光体偏在領域の厚みが５０μｍである点を除いて、実施例１と同様である。
実施例３は、シリカ蛍光体の平均粒径が０．０５μｍであり、蛍光体偏在領域の厚みが０．０５μｍである点を除いて、実施例１と同様である。
実施例４は、シリカ蛍光体の平均粒径が５０μｍであり、蛍光体の紫外線吸収剤層への塗布と埋め込みを５回繰り返した点、蛍光体偏在領域の厚みが２５０μｍである点、紫外線吸収剤層の厚みが１０００μｍである点を除いて実施例１と同様である。
実施例５は、製造方法Ｂにより製造した点を除いて、実施例１と同様である。３７０ｎｍにおける透過率は測定できないが、構成が同様であるため実施例１と同じ値とした。
実施例６は、蛍光体が、無機蛍光体であり、無機蛍光体の中でも平均粒径０．０５μｍのＺｎＳｉＯ_４：Ｍｎ（以下、マンガン含有ケイ酸亜鉛と称する）であり、紫外線吸収剤層における透明材料が、エチレン酢酸ビニル共重合体である点を除いて、実施例１と同様である。
実施例７は、蛍光体が、無機蛍光体であり、無機蛍光体の中でも平均粒径０．０３μｍのマンガン含有ケイ酸亜鉛である点を除いて、実施例６と同様である。
実施例８は、蛍光体が、無機蛍光体であり、無機蛍光体の中でも０．３μｍのマンガン含有ケイ酸亜鉛である点を除いて、実施例６と同様である。

（比較例１）
比較例１は、蛍光体を紫外線吸収剤層の表面近傍に偏在させるのではなく、透明樹脂中に分散させたシートである蛍光体層を製造し、バックシート、第一の充填材層、電極で互いに接続された光電変換素子、蛍光体層、保護ガラスの順に重ねてラミネートすることにより、評価用モジュールを作製した。蛍光体層としては、次に述べる方法で作製した。熱溶融させた低密度ポリエチレン２００ｇにシリカ蛍光体を３重量部配合し、１５０℃に加熱したプラネタリミキサ内で、１００ｒｐｍで約３０分混練した。さらに混練物のうち３０ｇを１５０℃に加熱した熱プレス機で３００μｍのステンレススペーサでギャップ調整し、プレスし冷却することにより、比較例１における蛍光体層を作製した。
次に実施例１と同様の方法で、ただし熱プレス時に３００μｍ厚みスペーサを使用し作製した厚み３００μｍの紫外線吸収剤層を作製した。これら蛍光体層と紫外線吸収剤層を熱プレスでラミネートし、３７０ｎｍにおける透過率を測定した。その後、バックシート、第一の充填材層、電極で互いに接続された光電変換素子、紫外線吸収剤層と蛍光体層がラミネートしたもの、保護ガラスの順に重ねてラミネートすることにより、評価用モジュールを作製した。紫外線吸収剤層と蛍光体層をラミネートしたものは、保護ガラス側に蛍光体層側を配置した。

（比較例２〜６）
比較例２は、シリカ蛍光体を偏在化する層に紫外線吸収剤層１０６が含有されておらず、ポリエチレン層である点を除いては、その他の構成、製造方法共に実施例１と同様である。
比較例３は、シリカ蛍光体の平均粒径が０．０２μｍであり、蛍光体偏在領域の厚みが０．０２μｍである点を除いて、実施例１と同様である。
比較例４は、シリカ蛍光体の平均粒径が７５μｍである点を除いて、実施例１と同様である。
比較例５は、蛍光体の紫外線吸収剤層への塗布と埋め込みを７回繰り返した点、蛍光体偏在層の厚みが３５０μｍである点、紫外線吸収剤層の厚みが１０００μｍであるを除いて実施例４と同様である。
比較例６は、蛍光体が、無機蛍光体であり、無機蛍光体の中でも平均粒径０．０１μｍのマンガン含有ケイ酸亜鉛である点を除いて、実施例６と同様である。

以上の、評価用モジュールについて、変換効率測定、紫外線照射装置により、１００ｍＷ／ｃｍ^２の強度の紫外線を２４０時間照射し、出力値の変化率を測定した。
それぞれの評価項目の判定基準を下記する。

（透過率）
空気をリファレンスとして、ベースライン測定を行い、作製したフィルムの波長３７０ｎｍの紫外線における透過率を測定した。
判定基準 評価
紫外線遮蔽効果が特に優れた範囲として ０．５％未満 ・・・ ◎
紫外線遮蔽効果に優れた範囲として ０．５％以上５％未満 ・・・ ○
紫外線遮蔽効果に劣る範囲として ５％以上 ・・・ △

（出力値）
作製したそれぞれの太陽電池モジュールについて、ソーラーシミュレータによるＸｅランプ光照射時の出力を求め、比較例１を１００としたときの、相対値を求めた。
判定基準 評価
出力値向上が特に優れた範囲として ０．５以上 ・・・ ◎
出力値向上が優れた範囲として ０より大きく０．５未満 ・・・ ○
出力値の向上が観られない範囲として ０以下 ・・・ △

（紫外線１００ｍＷ／ｃｍ^２を２４０時間連続照射時の出力値維持率）
１００ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を、２４０時間連続で照射した。照射前の出力値に対する、照射後の出力値の比を、出力維持率として求めた。
判定基準 評価
紫外線による損傷抑制が特に優れた範囲として ９９％以上 ・・・ ◎
紫外線による損傷抑制が優れた範囲として ９５％以上９９％未満 ・・・ ○
紫外線による損傷抑制が十分でない範囲として ９５％未満 ・・・ △

（総合判定）
各実施例および比較例において、透過率の判定、出力値の判定、紫外線照射時の出力維持率の判定において、少なくとも１個の△の判定があるものを△、△がなく◎が２個以上のものを◎、総合判定として◎と△以外のものを○とした。

表１および表２に示した結果から次のことが分かる。
実施例１と、比較例１および比較例２の対比により、本発明の構成による太陽電池モジュールが、紫外線による劣化抑制と変換効率向上を両立した太陽電池モジュールとなっていることがわかる。

実施例３、実施例４、比較例３および比較例５の対比により、蛍光体偏在領域の厚みとして、０．０５μｍ以上、２５０μｍ以下で高い変換効率が得られることがわかる。
実施例１、２、３、６、７、８および比較例３、４、６の対比により、無機化合物蛍光体の平均粒径として、０．０３μｍ以上、５０μｍ以下で高い変換効率が得られることがわかる。
実施例１および実施例５の対比により、製造方法Ａ、製造方法Ｂともに同様に紫外線による劣化抑制と変換効率向上を両立した太陽電池モジュールとなっていることがわかる。

以上説明したように、本発明に係る太陽電池モジュールは、光電変換素子が有効に利用できない光を蛍光体によって有効な光に波長変換し、紫外線による光電変換素子への損傷を抑制している。これによって、太陽電池モジュールの光電変換効率が向上し、且つ、長寿命とすることができる。

１００ 太陽電池モジュール
１０１ 光電変換素子
１０２ 第一の充填材層
１０３ バックシート
１０４ 電極
１０５ 蛍光体
１０５ａ シリカ蛍光体
１０６ 紫外線吸収剤層
１０７ 第二の充填材層
１０８ 保護ガラス
Ｌ 蛍光体偏在領域
ＳＡ 紫外線吸収剤層の蛍光体を埋め込んだ面（表面）
ＳＢ 紫外線吸収剤層の蛍光体を埋め込んだ面の裏面

Claims (8)

1. バックシートと、
   第一の充填材層と
   電極と電気的に接続された光電変換素子と、
   第二の充填材層と、
   保護ガラスと、
   が、上記順で積層された構造であって、
   前記第二の充填材層は、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートであり、且つ、前記シートの前記保護ガラス側に前記第一の充填材層側よりも蛍光体が偏在している、太陽電池モジュール。
2. 前記光電変換素子は、電気的に相互に接続された複数の光電変換素子を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記蛍光体は、粒子状であり、無機化合物蛍光体である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記無機化合物蛍光体の平均粒径は、０．０３μｍ以上５０μｍ以下である請求項３に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記紫外線吸収剤を含む前記樹脂は、ポリエチレンもしくはエチレン酢酸ビニル共重合体である、請求項１から４の何れか一項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記第二の充填材層において、蛍光体が偏在している領域の厚みは、０．０３μｍ以上２５０μｍ以下である請求項１から５の何れか一項に記載の太陽電池モジュール。
7. バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順序で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
   紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
   塗布された前記蛍光体を、塗布された前記樹脂の前記片面近傍に埋め込む工程により、第二の充填材層を形成する工程と、
   光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
   保護ガラスと、前記蛍光体が埋め込まれた前記片面を前記保護ガラス側に配置した前記第二の充填材層と、前記電極と電気的に接続された前記光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を上記順に重ね合わせて積層構造とする工程と、
   重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
   を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
8. バックシートと、第一の充填材層と、電極と電気的に接続された光電変換素子と、紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートを含む第二の充填材層と、保護ガラスと、が、上記順で積層された構造である太陽電池モジュールの製造方法であって、
   紫外線吸収剤を含む樹脂で構成されたシートの片面に、蛍光体を塗布する工程と、
   光電変換素子を電極と電気的に接続する工程と、
   保護ガラスと、前記蛍光体が塗布された前記片面を保護ガラス側に配置した前記シートと、前記電極と電気的に接続された前記光電変換素子と、第一の充填材層と、バックシートと、を上記順に、重ね合わせて積層構造とする工程と、
   重ね合わせた前記積層構造をラミネートする工程と、
   を含む、太陽電池モジュールの製造方法。