JPH1168134A

JPH1168134A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH1168134A
Application number: JP9227603A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yoshikawa; 雅人吉川; Tomoko Noguchi; 智子野口; Nobuko Kato; 信子加藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-03-09
Also published as: US6046403A; EP0896372A2; DE69809351T2; DE69809351D1; EP0896372B1; EP0896372A3

Abstract

(57)【要約】【解決手段】太陽電池セルとその表面を被覆して積層
される表面材とを具備した太陽電池モジュールにおい
て、上記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とす
る太陽電池モジュール。【効果】本発明によれば、太陽電池モジュール表面材
の汚れを防止し、太陽電池への太陽光線照射エネルギー
のロスを防いで、発電量を長期間に亘り維持することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルに関し、特にその表面材の汚れ防止効果を付与し、太
陽電池への太陽光線照射エネルギーロスを防止した太陽
電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】結晶系
（単結晶、多結晶シリコンウェハーを用いた）太陽電池
モジュールは、例えば図１に示すように、太陽電池セル
２０の表面に接着剤層２１を介して表面材２２を積層す
ると共に、裏面に接着剤層２３を介して下地フィルム２
４を積層した構成を有する。この場合、上記表面材は主
としてフッ素樹脂フィルムにより形成されるが、長期間
使用していると、表面材が汚れ、太陽電池への太陽光線
照射エネルギーロスがかなり生じるという問題がある。

【０００３】一方、アモルファス系太陽電池モジュール
は、通常、表面材として用いるガラス基板上にアモルフ
ァスシリコンを成膜してモジュールを行っているが、同
様に表面材の汚れが生じる。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
表面材の汚れを可及的に防止し、これにより長期間に亘
って高い発電量を維持し得る太陽電池モジュールを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、請求項１：太陽電池セルとその表面を被覆して積層され
る表面材とを具備した太陽電池モジュールにおいて、上
記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とする太陽
電池モジュール請求項２：上記表面材に直接又は下地膜を介して光触媒
膜を形成した請求項１記載の太陽電池モジュール請求項３：基材の一面に直接又は下地膜を介して光触媒
膜を形成すると共に、基材の他面に粘着剤層を形成した
光触媒フィルムの上記粘着剤層を上記表面材に貼着する
ことにより、光触媒膜を表面材上に形成した請求項１記
載の太陽電池モジュール請求項４：光触媒膜が、互いに対向するターゲット間の
スパッタ空間の側方に基材を配置し、該基材上にスパッ
タ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリング法にて
酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス中でリアク
ティブスパッタリングを行うことによって得られた金属
酸化物膜からなるものである請求項１乃至３のいずれか
１項記載の太陽電池モジュール請求項５：光触媒膜が酸化チタン膜である請求項１乃至
４のいずれか１項記載の太陽電池モジュールを提供する。

【０００６】本発明によれば、表面材の表面に酸化チタ
ン等の光触媒膜が形成されているので、この表面光触媒
膜に埃、指紋等の汚れが付着しても、太陽光、太陽電池
セルからの光などの光照射で光触媒が励起し、表面の光
触媒膜に付着した各種汚れが分解除去され、これによっ
て汚染が可及的に防止されるものである。

【０００７】この場合、光触媒膜としては、スパッタリ
ング法等によって形成し得るが、特に対向ターゲット式
スパッタリング法により光触媒膜、特に酸化チタン膜を
作製すること、好ましくは不活性ガスと酸素分子を有す
るガスからの酸素ガスとの容量比を２：１〜１：３とし
てスパッタリングを行うこと、更に好ましくはターゲッ
トに対する投入パワーを高くして成膜することが高活性
化の点で有効である。

【０００８】即ち、対向ターゲット式スパッタリング法
は、特公昭６２−５６５７５号、同６３−２０３０４
号、特公平３−１８１０号公報等で公知の手法であり、
対向ターゲット式スパッタリング法で垂直磁気記録薄膜
などを成膜している。そして、この方法によれば、結晶
性の良好な膜を形成し得ることが記載されている。

【０００９】ところで、触媒活性が高い酸化チタン膜を
得るためにはアナターゼ型の結晶系がリッチである必要
があるが、酸化チタンの成膜に当り、種々の方法で結晶
性の高い薄膜を形成することはできるものの、得られた
結晶系はルチル型のものが多いため、光触媒効果が低い
ものである。ところが、対向ターゲット式スパッタリン
グ法により酸化チタンを成膜した場合、低温でアナター
ゼリッチの光触媒膜を作製することができ、特にアルゴ
ンガスと酸素ガスとの比率を上記の比率とすることによ
り、アナターゼ型結晶がよりリッチな光触媒膜を形成し
得ること、また、投入パワーを高くすることで膜質を粗
くし、表面積を大きくすることができるので、触媒活性
をより高くし得るものである。

【００１０】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の太陽電池モジュールは、図１に示した実施例の
如き構成を有するものであるが、その表面材２２上に光
触媒膜を通常０．００１〜１０μｍ、特に０．０１〜１
μｍの厚さで形成したものである。この光触媒膜は、表
面材上に直接、好ましくは下地膜を介して形成してもよ
く、或いは、図２に示すような光触媒フィルム１０を貼
着することによって形成してもよい。

【００１１】ここで、光触媒フィルム１０は、図２にそ
の一例を示したように、基材１１の一面に下地膜１２を
介して光触媒膜１３を形成すると共に、基材１１の他面
に粘着剤層１４を形成し、必要により、剥離フィルム１
５を剥離可能に貼着したものである。なお、この光触媒
フィルム１０は、剥離フィルム１５を除いて、全体とし
て透明に形成することが好ましい。

【００１２】上記基材としては、透明プラスチックフィ
ルムが好ましく、例えばポリエステル、アクリル樹脂、
セルロース樹脂、ポリカーボネートなどのフィルムを用
いることができる。その厚さは、特に限定されないが、
通常１０〜３００μｍ、特に２０〜１００μｍである。

【００１３】下地膜は、必要により省略し得るが、基材
としてプラスチックフィルムを用いた場合、その劣化を
防ぐため、下地膜を形成することが望ましい。下地膜と
しては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＩＴＯなどの光触媒能を
有さない透明酸化物のほか、透明の金属硫化物、窒化
物、ホウ化物、炭化物等の光によって劣化し難いものが
好適である。この下地膜の厚さも適宜選定されるが、通
常１０Å〜５μｍ、特に２０Å〜１μｍであり、これら
下地膜は、スパッタリング法、真空蒸着法等の気相めっ
き法、その他の適宜手段で形成することができる。

【００１４】一方、上記粘着剤層は、アクリル系、エポ
キシ系等の公知の粘・接着剤、或いはエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体に有機過酸化物もしくは光開始剤を添加し
て熱もしくは光架橋型の粘・接着剤にて形成することが
できる。なお、その厚さは、通常１〜５００μｍ、特に
５〜１００μｍである。

【００１５】また、剥離フィルムとしては、公知のもの
を使用することができる。

【００１６】この光触媒フィルム１０は、剥離フィルム
１５を除去し、上記粘着剤層１４を表面材に貼着するこ
とによって使用される。

【００１７】なお、光触媒膜を表面材に下地膜を介して
形成する場合の下地膜の種類、厚さ、形成法などは上記
と同様である。

【００１８】本発明において、光触媒膜としては、光触
媒活性を有するチタン、亜鉛、タングステン、鉄等の金
属酸化物によって形成することができる。その形成法は
特に制限されないが、酸素分子を有するガスを含有する
不活性ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブス
パッタリングを行うことによって形成することが好まし
い。

【００１９】ここで、スパッタリングは公知の方法にて
行うことができ、通常のマグネトロンスパッタリング法
等にて形成することができるが、特に対向ターゲット式
スパッタリング法を採用することが好ましい。

【００２０】この対向ターゲット式スパッタリング装置
としては、公知の装置を用いることができ、例えば図３
に示す装置を使用し得る。即ち、図３において、１は内
部を脱気真空可能な装置本体で、この装置本体１内に一
対の金属ターゲット２，２が互いに所定間隔離間対向し
て配置されたものである。これらターゲット２，２は、
それぞれ支持部３ａ，３ａを有するホールド３，３に保
持され、これらホールド３，３を介して直流電源（スパ
ッタ電源）４の陰極に接続されていると共に、上記ター
ゲット２，２の背後に磁石５，５が互いに異なる磁極が
対向するように配置され、上記ターゲット２，２間のス
パッタ空間６にターゲット２，２に対して垂直方向の磁
界が発生するようになっている。そして、上記スパッタ
空間６の側方には、スパッタ膜を形成すべき基板７が配
置されたものである。なお、８は基板７を所定方向に移
動可能に支持する支持部材である。

【００２１】上記のような装置を用いてスパッタリング
を行い、基板上に光触媒膜を形成するに際し、使用する
金属ターゲットとしては、光触媒作用を有する金属酸化
物ＭｅＯ_x（ＭｅはＡｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｍ
ｇ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｎ等の金属を示し、ｘは金属の種類
によって異なるが、０〜１０、好ましくは０〜５の範囲
の正数であり、ｘは必ずしも金属の価数に相当していな
くてもよい）を得るための金属酸化物に対応した金属が
選定されるが、特には酸化チタン膜を形成するチタンが
好ましい。

【００２２】また、上記スパッタリングを行う上で真空
度は０．１〜１００ｍＴｏｒｒ、特に１〜３０ｍＴｏｒ
ｒとした後、不活性ガスと酸素分子を有するガスが導入
される。ここで、上記スパッタ空間に供給される酸素分
子を有するガス（酸化性ガス）としては、公知のガスを
使用することができ、具体的には、酸素、オゾン、空
気、水等が挙げられ、通常は酸素が用いられる。また、
不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴンなどを用いる
ことができ、特に工業的に安価なアルゴンが好適に使用
し得る。

【００２３】この場合、不活性ガスと酸素分子を有する
ガスとは、不活性ガスと酸素ガスとの比率が２：１〜
１：３、特に１．５：１〜１：２（容量比）となるよう
に導入することが好ましい。これにより酸化チタンを成
膜する場合は高活性のアナターゼ型リッチの酸化チタン
結晶を形成し得る。上記比率を逸脱すると、ルチル型結
晶が多くなるおそれがある。なお、上記ガスの流量は、
チャンバーの大きさ、カソードの数などにより適宜選定
されるが、不活性ガスと酸素分子を有するガスとの合計
量で、通常２〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度である。

【００２４】投入電力も適宜選定されるが、高い投入電
力とすることが好ましく、例えば２枚の直径１００ｍｍ
のターゲットを用いた場合、４００ワット以上、特に８
００ワット以上とすることが推奨され、この場合、ター
ゲット面積当りのエネルギー量を１．３Ｗ／ｃｍ²以
上、好ましくは２．６Ｗ／ｃｍ²以上、特に５．１Ｗ／
ｃｍ²以上とすることが推奨され、これにより得られる
光触媒膜の膜質を粗くすると共に、表面積を大きくでき
るので、光触媒膜の性能を更に向上させることができ
る。この場合、供給電力が４００ワット未満、ターゲッ
ト面積当りのエネルギー量が１．３Ｗ／ｃｍ²未満であ
ると、活性の高い光触媒膜を得ることができなくなる場
合がある。

【００２５】なお、電源は、図示の例では直流電流であ
るが、これに限られず、例えば高周波電源等を使用する
ことができ、また装置の構成も図示の例に限定されるも
のではない。

【００２６】更に、スパッタリングのその他の条件は公
知の条件でよく、例えばスパッタリング時の圧力は１ｍ
Ｔｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒとし得る。

【００２７】この場合、上記金属酸化物膜表面に、公知
のイオン注入方法、装置にて白金、ニッケル、クロム、
コバルト、錫、ニオブ、タンタル等の金属イオンを１×
１０¹⁵〜１×１０¹⁸個／ｃｍ²程度イオン注入すること
ができ、これによって光触媒膜をより高活性に形成する
ことができる。

【００２８】また、本発明において、光触媒膜１３は、
図４に示したように、上記のようにして形成される金属
酸化物膜１３ａと白金、ニッケル、クロム、コバルト、
錫、ニオブ、タンタルから選ばれる金属又はその酸化物
薄膜１３ｂとが最表面層が金属酸化物膜１３ａとなるよ
うに交互に積層すると共に、最表面層から最下層に達す
る深さの孔又は溝１３ｃを多数形成したものとすること
ができ、これにより光触媒膜１３の比表面積が増大する
と共に、上記金属又はその酸化物薄膜による光触媒膜の
電荷分離促進作用で光触媒活性を更に増大させることが
できる。なお、上記金属酸化物膜１３ａと金属又はその
酸化物薄膜１３ｂとの合計積層数は２〜数十層とするこ
とができ、積層膜１層当りの厚さは２０〜２００Å、特
に２０〜５０Å程度とすることができる。また、上記孔
又は溝は、レーザー等によって形成し得るが、その形状
は図示のＶ字状に限られず、種々選定し得る。孔又は溝
の形成個数も限定されないが、通常０．００１〜５ｍｍ
間隔で形成することができる。

【００２９】なお、本発明の太陽電池モジュールの構成
は、表面材に上記のように光触媒膜を形成する以外は公
知の構成とすることができ、また各構成部材の材質も公
知の材質とすることができる。例えば、表面材として
は、太陽光エネルギーを効率的に電池層に送り込むこと
が必要なため、主に透明な材料が用いられる。一般的に
は無機材料（ガラス）が用いられる。一方、有機材料で
はポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、アクリル
フィルム等を用いることができるが、耐候性などに問題
があるため特にＥＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂フィル
ムが用いられているが、本発明の場合、表面に光触媒膜
を形成するため耐候性等も改良できるため、上述のポリ
エステルフィルム等も使用可能である。上記の表面材と
太陽電池セルとを接着する接着剤としては、ＥＶＡ系接
着剤を用いることができる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００３１】〔実施例、比較例〕３００ｍｍ巾のフッ素
フィルム（ＥＴＦＥ：エチレン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体）フィルムを窒素雰囲気中でコロナ放電処理
を行い、表面を活性化した後、ロールコーター型スパッ
タ装置内に設置し、真空ポンプで排気した。アルゴンガ
ス流量５０ｃｃ／ｍｉｎ、酸素ガス流量５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ流し、チャンバー内圧力を５ｍＴｏｒｒにした。マグ
ネトロンスパッタガンでシリコンターゲットに直流電源
から３ｋＷのパワーを印加して１ｍ／ｍｉｎの移動速度
で５０Åの酸化シリコン膜をＥＴＦＥフィルム上にコー
ティングした。次いで、２枚のチタンターゲット（１０
０×４００ｍｍ）を取り付けた対向ターゲットスパッタ
カソードに直流電源で６ｋＷ印加し、シート移動速度１
０ｍｍ／ｍｉｎで成膜し、ほぼ２０００Åの酸化チタン
膜をＥＴＦＥフィルム上に形成した。

【００３２】エチレン−酢酸ビニル共重合体系の透明接
着剤を用いて、下地フィルム（アルミテドラー膜）、表
面窓材として、上述の酸化チタンコーティングフッ素フ
ィルム間に太陽電池セルをはさみ、上記接着剤でラミネ
ートし、図１に示す太陽電池モジュールを作製した。

【００３３】汚れの激しい屋外にこの太陽電池モジュー
ルを置き、太陽光発電量を測定した。比較として酸化チ
タンをコーティングしていない太陽電池モジュールを用
いた。数値は１ヶ月間放置前後の発電量の比を示してい
る。結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１のように、酸化チタンをコーティング
したものは、表面の汚れを自己浄化するため汚れが付着
せず、発電量の維持率も高かった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、太陽電池モジュール表
面材の汚れを防止し、太陽電池への太陽光線照射エネル
ギーのロスを防いで、発電量を長期間に亘り維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽電池モジュールの一例を示す断面図であ
る。

【図２】光触媒フィルムの一例を示す断面図である。

【図３】対向ターゲット式スパッタリング装置の一例を
示す概略図である。

【図４】光触媒膜の一例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１装置本体２金属ターゲット３ホールド３ａ支持部４直流電源５磁石６スパッタ空間７基板８支持部材１０光触媒フィルム１１基材１２下地膜１３光触媒膜１３ａ金属酸化物膜１３ｂ金属又はその酸化物薄膜１３ｃ孔又は溝１４粘着剤層１５剥離フィルム２０セル２１接着剤層２２表面材２３接着剤層２４下地フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池セルとその表面を被覆して積層
される表面材とを具備した太陽電池モジュールにおい
て、上記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とす
る太陽電池モジュール。
【請求項２】上記表面材に直接又は下地膜を介して光
触媒膜を形成した請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】基材の一面に直接又は下地膜を介して光
触媒膜を形成すると共に、基材の他面に粘着剤層を形成
した光触媒フィルムの上記粘着剤層を上記表面材に貼着
することにより、光触媒膜を表面材上に形成した請求項
１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】光触媒膜が、互いに対向するターゲット
間のスパッタ空間の側方に基材を配置し、該基材上にス
パッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリング法
にて酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス中でリ
アクティブスパッタリングを行うことによって得られた
金属酸化物膜からなるものである請求項１乃至３のいず
れか１項記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】光触媒膜が酸化チタン膜である請求項１
乃至４のいずれか１項記載の太陽電池モジュール。