JP5914286B2 - 電子モジュール - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ、太陽電池素子等を備える電子デバイスをモジュール化した電子モジュールに関し、特に、内部への水分の進入を抑制し、内部の電子デバイスが水分に対して敏感なものであっても、高い信頼性を確保できる電子モジュールに関する。

従来から、水分等の進入を防ぐことを目的として、太陽電池セル等の電子デバイスが樹脂で封止され、さらに水蒸気バリアフィルム、バックシートが設けられてモジュール化されている。例えば、特許文献１には、図２に光起電力セルと、多層バックシートと、透明バリアフロントシートとが接着封止層を介して積層された可撓性薄膜太陽電池が開示されている。

また、従来、図６に示すような構成の可撓性を有する電子モジュール１００もある。モジュール１００では、可撓性基板１０２ａ上に電子素子１０２ｂを形成した電子デバイス１０２全体が充填材１０４で覆われており、この充填材１０４の周囲に周縁シール材１０６が設けられている。電子デバイス１０２の電子素子１０２ｂ側に水蒸気バリアフィルム１０８が配置され、可撓性基板１０２ａ側に不透明なバリア性をもつバックシート１１０が配置される。
水蒸気バリアフィルム１０８は、ＰＥＴなどの透明な支持体１０８ａに有機層および無機層を積層したバリア層１０８ｂを形成し、無機層によって水蒸気透過率を抑制している。また、バックシート１１０は、ＰＥＴなどの支持体１１０ａと３０μｍ以上の厚みのＡｌまたはＳＵＳの金属箔１１０ｂを貼合し、金属箔層によって、水蒸気透過率を抑制している。

国際公開第２０１１／１４３２０５号

特許文献１の可撓性薄膜太陽電池および電子モジュール１００のようにバックシートを有する構造は、以下に説明するような問題点がある。なお、特許文献１の可撓性薄膜太陽電池および電子モジュール１００は同様の構成であるため、電子モジュール１００を例にして説明する。
電子モジュール１００において、水蒸気進入は、水蒸気バリアフィルム１０８およびバックシート１１０断面と、周縁シール材１０６断面からの進入経路が考えられる。水蒸気バリアフィルム１０８の支持体１０８ａおよびバックシート１１０の支持体１１０ａはＰＥＴなど水蒸気透過率が約５ｇ／ｍ^２／ｄａｙの材料で形成している。周縁シール材１０６は水蒸気透過率が０．０５〜０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙのポリイソブチレンを主原料とし、さらに望ましくは吸湿材を含有しているものを用いている。このため、電子モジュール１００のフィルム端部からの水蒸気進入は、水蒸気バリアフィルム１０８の支持体１０８ａおよびバックシート１１０の支持体１１０ａを通る経路が主である。
このように、電子モジュール１００では、水蒸気バリアフィルム１０８の支持体１０８ａおよびバックシート１１０の支持体１１０ａが水分の進入経路Ｐ（リークパス）になっており、電子モジュール１００内部への水分の進入量が多いという問題点がある。このため、電子デバイス１０２が水分に悪影響を受けやすい場合、電子モジュール１０の信頼性を劣化させる要因になる。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、内部の電子デバイスが水分に対して敏感なものであっても、電子デバイスの劣化を抑制し、長期にわたり、高い信頼性を確保することができる電子モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、水蒸気を透過しない可撓性基板上に電子素子が設けられた電子デバイスと、電子デバイスの可撓性基板の周縁に設けられた周縁シール材と、周縁シール材に囲まれた領域を塞ぐように設けられた水蒸気バリアフィルムとを有し、周縁シール材は、拡散係数の２倍の平方根（一定時間における拡散距離の目安）をＫとするとき、Ｋ＝０．１ｃｍ／√ｈ以下であり、水蒸気バリアフィルムは、透明樹脂からなる支持体上に少なくとも１層以上の無機層が形成されたものであり、支持体が周縁シール材側に配置されることを特徴とする電子モジュールを提供するものである。

周縁シール材に囲まれた領域は充填材で充填されていることが好ましい。
例えば、水蒸気バリアフィルムは、支持体の厚さが２５０μｍ以下である。
周縁シール材は、水蒸気透過率が２．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。また、周縁シール材は、ポリイソブチレンを含有するものであることが好ましい。
電子デバイスの可撓性基板は、１層以上の金属層と金属層上に形成された絶縁層とを備え、絶縁層上に背面電極とＣＩＧＳ膜が積層された電子素子が形成されており、周縁シール材は、絶縁層上または背面電極上に接して設けられていることが好ましい。
また、例えば、水蒸気バリアフィルム上に耐衝撃吸収層が設けられ、可撓性基板の下面に耐圧層が設けられており、耐衝撃吸収層および耐圧層は、ポリカーボネート樹脂で構成されていることが好ましい。

本発明によれば、電子モジュール内部への水分の進入量が低減され、内部の電子デバイスが水分に対して敏感なものであっても、電子デバイスの劣化を抑制することができ、長寿命化を実現できる。このように、本発明によれば、長期にわたり、高い信頼性を確保することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態の電子モジュールを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）の電子モジュールの電子デバイスを示す模式的平面図である。 本発明の実施形態の電子モジュールの電子デバイスとして例示される太陽電池サブモジュールの一例を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の電子モジュールの他の例を示す模式的断面図である。 支持体の厚みと水蒸気透過率との関係を示すグラフである。 （ａ）は、水分進入テストに用いられるガラス板を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、水分進入テストに用いられる試験体を示す模式的断面図である。 従来の電子モジュールを示す模式的断面図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の電子モジュールを詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態の電子モジュールを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）の電子モジュールの電子デバイスを示す模式的平面図である。

図１（ａ）に示す電子モジュール１０は、電子デバイス１２と、周縁シール材１４と、充填材１６と、水蒸気バリアフィルム１８とを有する。
電子デバイス１２は、少なくとも、水蒸気を透過させない可撓性基板２０とこの可撓性基板２０上に形成された電子素子２２とを有する。電子素子２２としては、水分に敏感なものとして、ＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜等の光電変換層を備える光電変換素子、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）、ａ−Ｓｉ太陽電池素子および有機薄膜太陽電池素子（ＯＰＶ）等がある。可撓性基板２０および電子素子２２の詳細については後で説明する。

図１（ｂ）に示すように、可撓性基板２０の周縁部２３には、電子素子２２が形成されておらず、周縁部２３に周縁シール材１４が電子素子２２を囲むように配置される。
図１（ａ）に示すように、周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄが充填材１６で充填されており、充填材１６は周縁シール材１４の上面１４ａまで充填されている。水蒸気バリアフィルム１８が周縁シール材１４の上面１４ａに，充填材１６で埋められた周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄを覆うようにして設けられている。
ここで、水蒸気バリアフィルム１８は、後に詳細に説明するが、透明樹脂からなる支持体２４と、この支持体２４上に形成された水蒸気バリア層２６とを有するものである。水蒸気バリアフィルム１８は、支持体２４を周縁シール材１４側にして配置され、電子デバイス１２の電子素子２２には、水蒸気バリアフィルム１８側からの光が入射される。

電子モジュール１０は、バックシートを設けることなく、水蒸気を透過させない可撓性基板２０を用いているため、図１（ａ）に示すように、水分の進入経路Ｐを水蒸気バリアフィルム１８の支持体２４だけとし、水蒸気進入断面積を半減できる構造にしている。これにより、水蒸気透過率を下げることができる。
これに対して、図６に示す従来の電子モジュール１００では、本実施形態の電子モジュール１０の水分の進入経路Ｐに加えて、バックシート１１０の支持体１１０ａも水分の進入経路Ｐとなっている。本実施形態の電子モジュール１０は、従来よりも水分の進入経路Ｐを減らすことにより、水蒸気進入量を減らすことができる。これにより、電子デバイス１２の電子素子２２が水分に対して敏感なものであっても、電子デバイス１２の電子素子２２の劣化を抑制することができ、電子モジュール１０の長寿命化を実現できる。このように、本発明では、電子モジュール１０に関し、長期にわたり、高い信頼性を確保することができる。

電子モジュール１０は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、電子デバイス１２を用意する。次に、電子デバイス１２の背面電極、または可撓性基板２０の最表面が露出した周縁部２３に周縁シール材１４を配置し、この周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄに、周縁シール材１４の厚みと同じ厚みのシート状充填材１６を配置する。そして、水蒸気バリアフィルム１８を、支持体２４を周縁シール材１４側に向けて配置する。このように積層した状態で、例えば、昇降手段、緩衝板、および加熱手段を有する真空ラミネータを用いて、例えば、温度１３０〜１５０℃で、真空／プレス／保持のトータル１５〜３０分の条件で真空ラミネートをする。これにより、図１（ａ）に示す電子モジュール１０を製造することができる。

以下、電子モジュール１０の各構成について説明する。
周縁シール材１４は、電子モジュール１０の周縁からの水分浸入を抑制し、水分により性能劣化しやすい電子素子２２への電子モジュール１０の外部からの水分進入を抑制して、電子モジュール１０の性能低下を防止するものである。特に、水分の影響を受けやすい電子素子２２においては、その性能劣化を抑制することができる。
後述するように、周縁シール材１４について、水分の進入に対して、非平衡状態から平衡状態へ移行するときの時間当たりの拡散距離を示す拡散係数、および平衡状態（一方は湿度雰囲気、他方は乾燥雰囲気）の時間当たりの水の移動量を示す水蒸気透過率の両方を規定している。
拡散係数は、周縁シール材１４の周囲の水分の量を問わず、水分が周縁シール材１４内に進入する距離を示し、水分の進入の程度を示すものである。一方、水蒸気透過率は、水分の移動量を示すものである。周縁シール材１４においては、初めに水分の進入する程度（進入距離）を規定し、さらに水分の進入量を規定することにより、周縁シール材１４が水分進入経路となることを防止し、電子素子２２の性能劣化を抑制している。

周縁シール材１４は、拡散係数の２倍の平方根をＫとするとき、Ｋ＝０．１以下である。Ｋは、一定時間における拡散距離の目安となるものであり、その単位はｃｍ／√ｈ（√ｈは、√時間のことである。）である。なお、Ｋは、拡散係数をｄとすれば、Ｋ＝（２ｄ）^１／２で表わされる。
ここで、物質内を移動する水の拡散長は、Ｘ＝Ｋ×√ｔで表わされる（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐａｐｅｒ ＮＲＥＬ／ＣＰ−５２００−４７７０６ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１１， Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ Ｅｄｇｅ−Ｓｅａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）。
上記Ｋを０．１ｃｍ／√ｈ以下とすることにより、水の拡散長さを短くでき、周縁シール材１４から電子モジュール１０内部への水分の進入を抑制することができる。

周縁シール材１４は、例えば、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、アイオノマー（Ｉｏｎｏｍｅｒ）、ＴＰＵ（熱可塑性エラストマー）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）およびＴＰＯ（オレフィン系エラストマー）などを用いて形成される。これら主材料に、さらにタルク（含水珪酸マグネシウム）、酸化カルシウムなどの吸湿材を含んでもよい。このような材料としては、上記の材料ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、アイオノマー、ＴＰＵ、ＰＶＢ、ＴＰＯの単体、ポリイソブチレンとタルク、酸化マグネシウムの混合物が好ましい。
ここで、水蒸気バリアフィルム１８の支持体２４は、後述するようにＰＥＴ等の樹脂フィルムで構成される。例えば、ＰＥＴは、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が５ｇ／ｍ^２／ｄａｙであり、これよりも十分低い水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）でなければ、周縁シール材１４が水分進入経路になってしまう。このことを防ぐために、周縁シール材１４は、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）に関しては、上記に示したようないずれの材料でも、支持体２４を構成するＰＥＴ等の樹脂フィルムの水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）の半分以下である２．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下とすることが好ましい。これにより、周縁シール材１４から電子デバイス１２の電子素子２２への水分の影響を抑制することができる。

充填材１６は、電子デバイス１２の電子素子２２を封止するものである。充填材１６には、例えば、アイオノマー樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＰＶＢ、ＰＥ（ポリエチレン）、オレフィン系接着材、ポリウレタン系接着材等を用いることができる。これ以外にも、公知の太陽電池モジュールにおいて封止材として用いられるものが各種利用可能である。なお、熱可塑性オレフィン系重合体樹脂および熱可塑性ポリウレタン系樹脂は接着性に優れているため充填材１６として好ましい。
接着性向上のため、被接着体にプライマーを塗布しておくか、またはコロナ処理を施すことにより、充填材１６との接着性を強化することができる。

水蒸気バリアフィルム１８は、電子デバイス１２、特に電子素子２２を水分から保護するためのものである。
水蒸気バリアフィルム１８において、透明樹脂で構成される支持体２４は、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の各種の樹脂フィルム（プラスチックフィルム）が用いられる。
透明樹脂とは、透過率として、波長４００〜１４００ｎｍの全光線透過率が８５％であることが好ましく、さらに好ましくは９０％以上である。
また、支持体２４の厚さを２５０μｍ以下とすることにより、水蒸気透過率を小さくすることができる。このため、支持体２４の厚さは２５０μｍ以下であることが好ましい。

水蒸気バリア層２６は、少なくとも１層以上の無機化合物の層（以下、無機層ともいう）により構成され、これにより、水蒸気バリア性を発現する。なお、無機層は、支持体２４、または後述する有機膜との界面付近では酸化されてもよい。

水蒸気バリア層２６の無機層は、ダイヤモンド様化合物、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物または金属酸化炭化物等の無機化合物により構成される。また、上記無機化合物は、例えば、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、ケイ素を含むダイヤモンド様炭素、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅもしくはＴａから選ばれる１種以上の金属を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、または酸化炭化物等が例示される。
これらの中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、およびＴｉから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましく、特に、ＳｉもしくはＡｌの金属酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましい。これらの無機層は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等によって成膜される。

また、水蒸気バリアフィルム１８としては、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の各種の樹脂フィルムの支持体２４上に下地層としての有機化合物の層（以下、有機層ともいう）を形成され、この有機層上に、上述の無機層が形成された構成でもよい。このような構成の水蒸気バリアフィルム１８によれば、より高い水蒸気バリア性を得ることができる。さらに、水蒸気バリアフィルム１８としては、支持体２４上に、水蒸気バリア層２６として有機層、無機層および有機層を積層する構成であってもよい。

なお、下地層となる有機化合物としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、メタクリル酸―マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、またはフルオレン環変性ポリエステル等が例示される。これらのうち、特に、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂が好ましい。
このような有機層は、例えば、ロールコート法、スプレーコート法などの公知の塗布手段を用いる塗布法、フラッシュ蒸着法等によって成膜される。
また、水蒸気バリアフィルム１８において、必要な透明性を確保することができれば、水蒸気バリアフィルム１８の表面および裏面の少なくとも一方に、密着層、平坦化層、反射防止層等の各種の機能を発現する層が１層以上、形成されていてもよい。

次に、電子デバイス１２について、図２を参照して詳細に説明する。
電子デバイス１２として、ＣＩＧＳ太陽電池サブモジュールを例にして説明する。
図２に示す電子デバイス１２は、可撓性基板２０上に、積層構造を有する太陽電池セル（光電変換素子）５０が複数、直列接合してなるものが電子素子２２として形成されている。太陽電池セル５０は、下部電極（背面電極）５２、ＣＩＧＳの半導体化合物からなる光電変換層５４、バッファ層５６および上部電極（透明電極）５８が積層されている。また、太陽電池サブモジュールは第１の導電部材６２と第２の導電部材６４とを有する。

可撓性基板２０は、例えば、基材４０と、Ａｌ（アルミニウム）基材４２と、絶縁層４４とから構成される金属基板である。
基材４０とＡｌ基材４２とは、一体的に形成されている。さらに、絶縁層４４は、Ａｌ基材４２の表面を陽極酸化してなる、Ａｌのポーラス構造の陽極酸化膜である。なお、基材４０とＡｌ基材４２とが積層されて一体化されたクラッド基材を金属基材４３という。
可撓性基板２０は、例えば、平板状であり、その形状および大きさ等は太陽電池サブモジュールの大きさ等に応じて適宜決定される。

電子デバイス１２においては、可撓性基板２０を構成する（金属）基材４０は、炭素鋼、耐熱鋼、またはステンレス鋼が用いられる。
炭素鋼は、例えば、炭素含有量が０．６質量％以下の機械構造用炭素鋼が用いられる。機械構造用炭素鋼としては、例えば、一般的にＳＣ材と呼ばれるものが用いられる。
また、ステンレス鋼としては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４等を用いることができる。これ以外にも、一般的にＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）と呼ばれるものが用いられる。さらには、コバール合金（５ｐｐｍ／Ｋ）、チタンまたはチタン合金を用いてもよい。チタンとしては、純Ｔｉ（９．２ｐｐｍ／Ｋ）が用いられ、チタン合金としては、展伸用合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎが用いられる。

基材４０の厚さは、可撓性に影響するので、過度の剛性不足を伴わない範囲で薄くすることが好ましい。可撓性と強度（剛性）とのバランス、ハンドリング性等を考慮し、可撓性基板２０が可撓性を有するものとするためには、基材４０の厚さは、例えば、１０〜８００μｍであり、好ましくは３０〜３００μｍである。より好ましくは５０〜１５０μｍである。基材４０の厚さを薄くすることは、原材料コストの面からも望ましく、表面に形成した層のクラック発生曲げ半径も小さくできる。

Ａｌ基材４２は、Ａｌを主成分とするものであり、主成分がアルミニウムとは、アルミニウム含有量が９０質量％以上であることをいう。Ａｌ基材４２には、ＡｌおよびＡｌ合金が、各種、利用可能である。
Ａｌ基材４２には、例えば、アルミニウムハンドブック第４版（軽金属協会（１９９０））に記載の公知の素材のもの、具体的には、ＪＩＳ１０５０材、ＪＩＳ１１００材などの１０００系合金、ＪＩＳ３００３材、ＪＩＳ３００４材、ＪＩＳ３００５材などの３０００系合金、ＪＩＳ６０６１材、ＪＩＳ６０６３材、ＪＩＳ６１０１材などの６０００系合金、国際登録合金３１０３Ａ等を用いることができる。
特に、不純物の少ない、９９質量％以上の純度のＡｌであることが好ましい。純度としては、例えば、９９．９９質量％Ａｌ、９９．９６質量％Ａｌ、９９．９質量％Ａｌ、９９．８５質量％Ａｌ、９９．７質量％Ａｌ、９９．５質量％Ａｌ等が好ましい。
また、高純度Ａｌではなくても、工業用Ａｌも利用可能である。工業用Ａｌを用いることにより、コストの点で有利である。ただし、絶縁層４４の絶縁性の点で、Ａｌ中にＳｉが析出していないことが重要である。

Ａｌ基材４２の厚さは、特に限定はなく、適宜、選択できるが、電子デバイス１２となった状態において、０．１μｍ以上であり、かつ基材４０の厚さ以下であるのが好ましい。なお、Ａｌ基材４２は、Ａｌ表面の前処理、陽極酸化による絶縁層４４の形成、光電変換層５４の成膜時のＡｌ基材４２と基材４０との面における金属間化合物の生成等によって、厚さが、減少する。従って、後述するＡｌ基材４２の形成時における厚さは、これらに起因する厚さ減少を加味して、電子デバイス１２となった状態で、基材４０と絶縁層４４との間にＡｌ基材４２が残存している厚さとすることが、重要である。このため、Ａｌ基材４２の厚さとしては、陽極酸化による絶縁層を形成するため１０〜５０μｍ必要とされる。
また、絶縁層４４の表面４４ａの表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。

Ａｌ基材４２の上（基材４０と反対側面）に絶縁層４４が形成される。
ここで、絶縁層４４を構成するポーラス構造の陽極酸化膜は、数１０ｎｍの細孔を有する酸化アルミナ被膜であり、被膜のヤング率が低いことにより、曲げ耐性や高温時の熱膨張差により生じるクラック耐性が高いものとなる。

絶縁層４４の厚さは２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がさらに好ましい。絶縁層４４の厚さが過度に厚い場合、可撓性が低下すること、および絶縁層４４の形成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には、絶縁層４４の厚さは、最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。このため、絶縁層４４の好ましい厚さは、２〜５０μｍである。

電子デバイス１２では、可撓性基板２０として、例えば、厚さ５０〜２００μｍの金属基材４３上に、陽極酸化により複数の細孔を有する絶縁層４４（絶縁性酸化膜）が形成されたものであり、高い絶縁性が確保されている。
可撓性基板２０は、Ａｌ基材４２を陽極酸化して絶縁層４４を形成した後、特定の封孔処理をしてもよい。その製造工程には、必須の工程以外の各種の工程が含まれていてもよい。例えば、付着している圧延油を除く脱脂工程、Ａｌ基材４２の表面のスマットを溶解するデスマット処理工程、Ａｌ基材４２の表面を粗面化する粗面化処理工程、Ａｌ基材４２の表面に陽極酸化皮膜を形成させる陽極酸化処理工程および陽極酸化皮膜のマイクロポアを封孔する封孔処理を経て可撓性基板２０とすることが好ましい。

なお、可撓性基板２０は、基材４０、Ａｌ基材４２および絶縁層４４の全てを、可撓性を有するもの、すなわち、フレキシブルなものとすることにより、可撓性基板２０全体として、フレキシブルなものになる。これにより、例えば、ロールツーロール方式で、可撓性基板２０の絶縁層４４側に、後述するアルカリ供給層、下部電極、光変換層および上部電極等を形成することができる。
例えば、各製膜工程の合間に素子を分離、集積させるためのスクライブ工程をロールツーロール方式での製造に加えることで複数の太陽電池セル５０を電気的に直列接続させた電子素子２２を作製することができる。

可撓性基板２０については、基材４０の一面のみにＡｌ基材４２および絶縁層４４を形成するのに限定はされず、基材４０の両面にＡｌ基材４２が形成され、一方のＡｌ基材４２に絶縁層４４が形成されたもの、または基材４０の両面にＡｌ基材４２および絶縁層４４を形成したものを基板としてもよい。可撓性基板２０としては、Ａｌ層が単層、すなわち、Ａｌ基板に上述の陽極酸化膜により構成される絶縁層が設けられたものであってもよい。また、金属基材４３は、Ａｌ基材以外の単層構造であってもよい。
なお、金属基板としては、陽極酸化により金属基板表面上に生成する金属酸化膜が絶縁体である材料を利用することができる。このため、アルミニウム（Ａｌ）以外にも、具体的には、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）等、並びにそれらの合金を用いることができる。コストや太陽電池モジュールに要求される特性の観点から、アルミニウムが最も好ましい。
また、耐熱性向上のために軟鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼板上に上記金属の層を圧延または溶融メッキにより形成した所謂、クラッド材であっても良い。
このように、可撓性基板２０は、金属、合金および酸化物等から構成されるものであり、これらの性質および膜厚から水蒸気を透過するものではない。

ここで、絶縁層４４（可撓性基板２０）と下部電極５２との間、すなわち、絶縁層４４の表面４４ａに、光電変換層５４へのアルカリ金属の供給源として、アルカリ供給層６０が形成されている。このアルカリ供給層６０は電子素子２２に含まれる。
アルカリ金属、特にＮａが、ＣＩＧＳからなる光電変換層５４に拡散されると光電変換効率が高くなることが知られている。
このアルカリ供給層６０は、光電変換層５４にアルカリ金属を供給するための層であり、アルカリ金属を含む化合物の層である。絶縁層４４と下部電極５２との間に、このようなアルカリ供給層６０を有することにより、光電変換層５４の成膜時に、下部電極５２を通してアルカリ金属が光電変換層５４に拡散し、光電変換層５４の変換効率を向上することができる。

アルカリ供給層６０は、特に限定されるものではないが、液相法によって形成されたものが最も好ましい。以下、液相法により形成されたアルカリ供給層６０について詳細に説明する。アルカリ供給層６０は、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層である。

アルカリ金属ケイ酸塩層のアルカリ金属は、ナトリウムであることが好ましく、リチウムとナトリウム、またはカリウムとナトリウムのように、ナトリウムと、リチウムまたはカリウムの２種を含むことがより好ましい。このようにナトリウムとリチウムまたはカリウムを併用することにより絶縁性を高くすることができ、発電効率を上げることができる。

液相法で形成するアルカリ金属ケイ酸塩層のケイ素源及びアルカリ金属源としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムが好ましく挙げられる。ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムの製法は、湿式法、乾式法などが知られており、酸化ケイ素を、それぞれ水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムで溶解するなどの手法によって作製することができる。また、種々のモル比のアルカリ金属ケイ酸塩が市販されており、これを利用することもできる。

ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムとしては、種々のモル比のケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムが市販されている。ケイ素とアルカリ金属の割合を示す指標として、ＳｉＯ_２／Ａ_２Ｏ（Ａ：アルカリ金属）のモル比がしばしば用いられている。例えば、ケイ酸リチウムとしては、日産化学工業株式会社のリチウムシリケート３５、リチウムシリケート４５、リチウムシリケート７５などがある。ケイ酸カリウムとしては、１号ケイ酸カリウム、２号ケイ酸カリウムなどが市販されている。

ケイ酸ナトリウムとしては、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、１号ケイ酸ナトリウム、２号ケイ酸ナトリウム、３号ケイ酸ナトリウム、４号ケイ酸ナトリウムなどが知られており、ケイ素のモル比を数十まで高めた高モルケイ酸ナトリウムも市販されている。

アルカリ金属として、ナトリウムと、リチウムまたはカリウムの２種を含む場合には、ケイ酸ナトリウムとケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムのように２種を供給源として用いてもよいし、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層がケイ酸リチウムとケイ酸ナトリウムを含む場合には、ケイ酸リチウムと水酸化ナトリウム、または水酸化リチウムとケイ酸ナトリウムとを、アルカリ金属ケイ酸塩層がケイ酸カリウムとケイ酸ナトリウムを含む場合には、水酸化カリウムとケイ酸ナトリウム、またはケイ酸カリウムと水酸化ナトリウムとを、それぞれ水と任意の比率で混合することによっても、ケイ酸リチウムとケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムとケイ酸ナトリウムを含むアルカリ金属ケイ酸塩層を作製することができる。また、供給源として、それぞれ、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩を添加してもよい。例えば、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、リン酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが用いられる。

上述のケイ素源及びアルカリ金属源を、それぞれ水と任意の比率で混合することにより、本発明のアルカリ金属ケイ酸塩層の塗布液を得ることができる。水の添加量を変更することにより塗布液の粘度を調整し、適切な塗布条件を定めることができる。塗布液を基板上に塗布する方法としては特に限定されるものではなく、例えば、ドクターブレード法、ワイヤーバー法、グラビア法、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法およびキャピラリーコート法等の手法を用いることができる。

塗布液を基板上に塗布した後、熱処理を行うことによりアルカリ金属ケイ酸塩層を作製することができるが、この際の熱処理を大気圧より低い圧力下、好ましくは全圧１×１０^４Ｐａ以下、より好ましくは全圧１×１０^２Ｐａ以下、さらに好ましくは１Ｐａ以下、特に好ましくは１×１０^−２Ｐａ以下の雰囲気下である。

熱処理後のアルカリ金属ケイ酸塩層の厚さは０．０１〜２μｍ、好ましくは０．０５〜１．５μｍ、さらには０．１〜１μｍであることが好ましい。アルカリ金属ケイ酸塩層の厚さが２μｍよりも厚くなると、熱処理時のアルカリ金属ケイ酸塩の収縮量が大きくなってクラックが発生しやすくなるため、好ましくない。

なお、アルカリ金属ケイ酸塩層はホウ素を含んでもよく、ホウ素はケイ素−酸素からなるガラスネットワークに取り込まれて均一なガラスを形成する。これによって、ガラスのミクロな構造が変化し、ガラス中でのアルカリ金属イオンの安定性が向上するために、アルカリ金属イオンの遊離が抑制され、アルカリ金属イオンの表面への偏析が起こらなくなるものと推定される。従って、アルカリ金属ケイ酸塩層は、ホウ素と、ケイ素と、アルカリ金属が単一層として形成されるものであり、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層の表面にホウ素を含む層が形成されているようなものは含まない。
ホウ素源としては、ホウ酸、四ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩が挙げられる。

以上のように、アルカリ供給層６０としては、珪酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２・ｘＨ_２Ｏ ｎ＝３〜３．３）、リチウムシリケート、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）を焼成し、Ｎａを含むガラス層（液相ガラス層）を形成することが最も好ましい。
また、液相法によって形成されたもの以外に、スパッタ法を用いて、ソーダライムガラススパッタ層をアルカリ供給層６０として形成してもよい。
また、アルカリ供給層６０には、限定はなく、ＮａＯ₂、Ｎａ₂Ｓ、Ｎａ₂Ｓｅ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、モリブデン酸ナトリウム塩など、アルカリ金属を含む化合物（アルカリ金属化合物を含む組成物）を主成分とするものが、各種、利用可能である。特に、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）を主成分としてＮａＯ₂（酸化ナトリウム）を含む化合物であるのが好ましい。
なお、ＳｉＯ_２とＮａＯ_２の化合物は、耐湿性に乏しく、Ｎａ成分が分離して炭酸塩になり易いので、Ｃａを添加した金属成分はＳｉ−Ｎａ−Ｃａの３成分とした酸化物がより好ましい。

なお、本発明においては、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源は、アルカリ供給層６０のみに限定はされない。
例えば、絶縁層４４が、前述のポーラス型の陽極酸化膜である場合には、アルカリ供給層６０に加え、絶縁層４４のポーラスの中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源としてもよい。あるいは、特にアルカリ供給層６０を有さず、絶縁層４４のポーラスの中のみにアルカリ金属を含む化合物を導入して、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源としてもよい。
一例として、スパッタリングによってアルカリ供給層６０を成膜した場合には、絶縁層４４中にはアルカリ金属を含む化合物が存在しない、アルカリ供給層６０のみを成膜することができる。また、絶縁層４４はポーラス型陽極酸化膜であり、かつ、アルカリ供給層６０をゾルゲル反応や珪酸Ｎａ水溶液の脱水乾燥によって成膜した場合には、アルカリ供給層６０のみならず、絶縁層４４のポーラス層中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、絶縁層４４およびアルカリ供給層６０の両者を、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源とすることができる。

電子デバイス１２において、下部電極５２は、隣り合う下部電極５２と所定の間隙（Ｐ１）５３を設けて配列されて、アルカリ供給層６０の上に形成されている。また、各下部電極５２の間隙５３を埋めつつ、光電変換層５４が下部電極５２の上に形成されている。この光電変換層５４の表面にバッファ層５６が形成されている。
光電変換層５４とバッファ層５６とは、下部電極５２の上で、所定の間隙（Ｐ２）５７を設けて配列される。なお、下部電極５２の間隙５３と、光電変換層５４（バッファ層５６）との間隙５７は、太陽電池セル５０の配列方向の異なる位置に形成される。

さらに、光電変換層５４（バッファ層５６）の間隙５７を埋めるように、バッファ層５６の表面に上部電極５８が形成されている。
上部電極５８、バッファ層５６および光電変換層５４は、所定の間隙（Ｐ３）５９を設けて配列される。また、この間隔５９は、前記下部電極５２の間隙と、光電変換層５４（バッファ層５６）との間隙とは異なる位置に設けられる。
電子デバイス１２において、各太陽電池セル５０は、下部電極５２と上部電極５８により、可撓性基板２０の長手方向（矢印Ｌ方向）に、電気的に直列に接続されている。

下部電極５２は、例えば、Ｍｏ膜で構成される。光電変換層５４は、光電変換機能を有する半導体化合物、例えば、ＣＩＳ膜、ＣＩＧＳ膜で構成される。さらに、バッファ層５６は、例えば、ＣｄＳで構成され、上部電極５８は、例えば、ＺｎＯで構成される。
なお、太陽電池セル５０は、可撓性基板２０の長手方向Ｌと直交する幅方向に長く伸びて形成されている。このため、下部電極５２等も可撓性基板２０の幅方向に長く伸びている。

図２に示すように、右端の下部電極５２上に第１の導電部材６２が接続されている。この第１の導電部材６２は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。
第１の導電部材６２は、例えば、細長い帯状の部材であり、可撓性基板２０の幅方向に略直線状に伸びて、右端の下部電極５２上に接続されている。また、図２に示すように、第１の導電部材６２は、例えば、銅リボン６２ａがインジウム銅合金の被覆材６２ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材６２は、例えば、超音波半田により下部電極５２に接続される。あるいは第１の導電部材６２は、銅箔にＩｎ−Ｓｎを溶融メッキし、エンボス構造を有する導電テープであってもよく、この導電テープはローラーによる圧着により下部電極５２に貼り合せることにより接続される。

他方、左端の下部電極５２上には、第２の導電部材６４が形成される。
第２の導電部材６４は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのもので、第１の導電部材６２と同様に細長い帯状の部材であり、可撓性基板２０の幅方向に略直線状に伸びて、左端の下部電極５２に接続されている。
第２の導電部材６４は、第１の導電部材６２と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン６４ａがインジウム銅合金の被覆材６４ｂで被覆されたものであるが、第１の導電部材６２と同様に導電テープにより接続してもよい。
なお、第１の導電部材６２および第２の導電部材６４は、モジュール化の際に外部に延出され、端子等に接続される。

図２に示す電子デバイス１２において、長手方向Ｌの端部で露出されている下部電極５２が、図１（ｂ）に示す周縁部２３に相当し、ここに周縁シール材１４が設けられる。なお、周縁シール材１４は、下部電極５２上ではなく、下部電極５２をスクライブ等により除去してアルカリ供給層６０の表面６０ａ上に設けてもよい。さらには、下部電極５２およびアルカリ供給層６０をスクライブ等により除去し、絶縁層４４の表面４４ａに周縁シール材１４を設けてもよい。いずれの場合でも、周縁シール材１４との良好な密着性が得られ、電子モジュール１０内部への水分の進入を抑制することができる。

電子デバイス１２では、太陽電池セル５０に、上部電極５８側から光が入射されると、この光が上部電極５８およびバッファ層５６を通過し、光電変換層５４で起電力が発生し、例えば、上部電極５８から下部電極５２に向かう電流が発生する。なお、図２に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、光電変換部４８では、図２中、左端の下部電極５２が正極（プラス極）になり、右端の下部電極５２が負極（マイナス極）になる。
電子デバイス１２で発生した電力を、第１の導電部材６２と第２の導電部材６４から、電子デバイス１２の外部に取り出すことができる。
ここで、第１の導電部材６２が負極であり、第２の導電部材６４が正極である。また、第１の導電部材６２と第２の導電部材６４とは極性が逆であってもよく、太陽電池セル５０の構成、電子デバイス１２構成等に応じて、適宜変わるものである。
また、各太陽電池セル５０を、下部電極５２と上部電極５８により可撓性基板２０の長手方向Ｌに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各太陽電池セル５０が、下部電極５２と上部電極５８により幅方向に直列接続されるように、各太陽電池セル５０を形成してもよい。

下部電極５２および上部電極５８は、いずれも光電変換層５４で発生した電流を取り出すためのものである。下部電極５２および上部電極５８は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の上部電極５８は透光性を有する必要がある。

下部電極５２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この下部電極５２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。下部電極５２は、Ｍｏで構成することが好ましい。
下部電極５２は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
また、下部電極５２の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。

上部電極５８は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎＯ_２、および、これらを組合わせたものにより構成される。この上部電極５８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、上部電極５８の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、上部電極５８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。

バッファ層５６は、上部電極５８の形成時の光電変換層５４を保護すること、上部電極５８に入射した光を光電変換層５４まで透過させるために形成されている。
このバッファ層５６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層５６は、厚さが、０．０３〜０．１μｍが好ましい。また、このバッファ層５６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。

光電変換層５４は、上部電極５８およびバッファ層５６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層であり、光電変換機能を有する。光電変換層５４は、ＣＩＧＳ膜で構成されており、ＣＩＧＳ膜はカルコパイライト結晶構造を有する半導体からなる。ＣＩＧＳ膜の組成は、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ_1-xＧａ_x）Ｓｅ₂（ＣＩＧＳ）である。

ＣＩＧＳ膜の形成方法としては、１）多源蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、および５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
その他のＣＩＧＳの成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、およびスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、およびVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
このような成膜方法は、基板上でＣＩＧＳを形成する際にいずれも５００℃以上であれば、良好な光電変換効率を示すが、ロールツーロール方式での製造を考慮すると、プロセス時間が短い多源蒸着法が好ましい。とりわけ、バイレイヤー法が好適である。

前述のように、本発明の電子デバイス１２は、前述の可撓性基板２０の上に、太陽電池セル５０を直列接合して作製して、製造するが、その製造方法は、公知の各種の太陽電池と同様に行えばよい。
以下、図２に示す電子デバイス１２の製造方法の一例を説明する。
まず、上述のようにして形成された可撓性基板２０を用意する。次に、可撓性基板２０の絶縁層４４の表面４４ａに、例えば、Ｎａ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｈ_３ＢＯ_３の混合液を焼成し、Ｎａを含むガラス層をアルカリ供給層６０として形成する。なお、スパッタ法を用いて、ソーダライムガラススパッタ層をアルカリ供給層６０として形成してもよい。

次に、アルカリ供給層６０の表面に下部電極５２となるＭｏ膜を、例えば、成膜装置を用いて、スパッタ法により形成する。
次に、例えばレーザースクライブ法を用いて、Ｍｏ膜の所定位置をスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた間隙５３を形成する。これにより、間隙５３により互いに分離された下部電極５２が形成される。

次に、下部電極５２を覆い、かつ間隙５３を埋めるように、光電変換層５４（ｐ型半導体層）として、ＣＩＧＳ膜を形成する。このＣＩＧＳ膜は、前述のいずれか成膜方法により、形成される。
次に、光電変換層５４（ＣＩＧＳ膜）上にバッファ層５６となるＣｄＳ層（ｎ型半導体層）を、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成する。これにより、ｐｎ接合半導体層が構成される。
次に、間隙５３とは太陽電池セル５０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた、下部電極５２にまで達する間隙５７を形成する。

次に、バッファ層５６上に、間隙５７を埋めるように、上部電極５８となる、例えば、ＩＴＯ層、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ層を、スパッタ法や塗布法により形成する。
次に、間隙５３および間隙５７とは、太陽電池セル５０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた、下部電極５２にまで達する間隙５９を形成する。これにより、太陽電池セル５０が形成される。

次に、可撓性基板２０の長手方向Ｌにおける左右側の端の下部電極５２上に形成された各太陽電池セル５０を、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより取り除いて、下部電極５２を表出させる。次に、右側の端の下部電極５２上に第１の導電部材６２を、左側の端の下部電極５２上に第２の導電部材６４を、例えば、超音波半田を用いて接続する。これにより、図２に示すように、複数の太陽電池セル５０が電気的に直列に接続された電子素子２２を可撓性基板２０上に形成することができる。

本実施形態においては、例えば、図３に示す電子モジュール１０ａのように、水蒸気バリアフィルム１８の表面１８ａ（水蒸気バリア層２６の表面）に樹脂層２９を介して耐衝撃吸収層２８を設け、電子デバイス１２の下面１２ａ（可撓性基板２０の下面）に樹脂層２９を介して耐圧層３０を設けてもよい。耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０は、例えば、ポリカーボネート樹脂で構成される。
耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０に用いられる樹脂層２９は、充填材１６と同じものを用いることができるため、その詳細な説明は省略する。

耐衝撃吸収層２８は、電子モジュール１０を屋外に設置した場合、雨、雹、あられ、雪、石等がぶつかることがあるが、これらによって外部から加わる外力、衝撃等から電子デバイス１２を保護するものである。また、耐衝撃吸収層２８は、汚れ等から電子モジュール１０を保護するとともに、汚れ等による電子デバイス１２への入射光量の低下を抑制するものである。
耐圧層３０は、電子モジュール１０を裏側から保護するものである。

なお、耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０の厚さは、例えば、０．２〜３ｍｍであり、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。
耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０の厚さが０．２ｍｍ未満では、外部から加わる外力、衝撃等から電子デバイス１２を十分に保護することができない。一方、耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０の厚さが３ｍｍを超えると、真空ラミネート時に上下方向で温度分布が大きくなり、電子モジュール１０が反ってしまうことがある。また、材料コストからも薄いほうが望ましい。

耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０を構成するポリカーボネート樹脂は、線膨張係数が６０ｐｐｍ／Ｋであり、可撓性基板２０の１０ｐｐｍ／Ｋに比して、６倍と大きい。このため、電子モジュール１０ａには、内部歪が大きくかかる。しかしながら、電子モジュール１０ａでは、周縁シール材１４と電子デバイス１２との密着性、周縁シール材１４と水蒸気バリアフィルム１８との密着性が良好であり、電子モジュール１０と同様の効果を得ることができる。しかも、電子モジュール１０ａは、耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０で挟んだ構造であるため、耐衝撃性に優れる。

電子モジュール１０ａにおいても、電子デバイス１２の可撓性基板２０の周縁部２３に周縁シール材１４を配置して、充填材１６を充填し、水蒸気バリアフィルム１８を配置し、さらに耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０を樹脂層２９を介して配置した後、その積層状態で、電子モジュール１０と同様に真空ラミネータを用いた真空ラミネートにより製造することができる。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の電子モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

以下、本発明の電子モジュールについて、より具体的に説明する。
本実施例においては、以下に示す実施例１の電子モジュールと、比較例１の従来の電子モジュールを作製し、水蒸気透過率を測定し、水分透過率を評価した。その結果を図４に示す。

（実施例１）
実施例１は、電子デバイス１２として、図２に示すＣＩＧＳ太陽電池サブモジュールを有する図１（ａ）、（ｂ）に示す構成の電子モジュール１０である。
実施例１においては、可撓性基板２０には、Ａｌ（４０μｍ厚み）／ＳＵＳ（７０μｍ厚み）／Ａｌ（４０μｍ厚み）のクラッド材の表面に、絶縁層４４として、厚み１０μｍの陽極酸化膜が形成されたものを用いた。なお、可撓性基板の大きさは３０ｃｍ×３０ｃｍである。
陽極酸化膜の表面上に、アルカリ供給層６０として、珪酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２・ｘＨ_２Ｏ ｎ＝３〜３．３）、リチウムシリケート、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）の混合液を焼成し、Ｎａを含むガラス層を厚さ２００ｎｍに形成した。
下部電極５２として、厚さが２００ｎｍのＭｏ膜を、スパッタ法を用いて形成した。そして、図２に示す太陽電池セル５０のように、下部電極５２（Ｍｏ膜）上に、ＣＩＧＳの半導体化合物からなる光電変換層５４、バッファ層５６および上部電極５８を積層し太陽電池セル５０を作製した。

図１（ｂ）に示す可撓性基板２０の周縁部２３、すなわち、基板外周から１０〜２０ｍｍ範囲は、光電変換層５４までスクライブにより除去し、Ｍｏ膜（下部電極５２）を露出させている。
周縁部２３に１ｃｍ以上の幅でポリイソブチレンを主材料とする周縁シール材１４を配置し、周縁シール材１４の内側の光電変換層がある部分は、充填材１６としてＥＶＡ樹脂を配置した。それらの上に、水蒸気バリアフィルム１８を、水蒸気バリア層２６を光の入射面側にして配置した。水蒸気バリアフィルム１８は、電子デバイス１２側から、厚さ１００μｍのＰＥＴ製の支持体２４、有機層およびＳｉＮの無機層（水蒸気バリア層２６）からなるものである。なお、ＳｉＮの無機層は界面付近が酸化されていてもよい。
このように各部材を積層した状態で、真空ラミネータを用い、温度１４０℃、時間２０分の真空ラミネート工程で各部材を貼合して封止し、水蒸気封止構造を作製し、電子モジュール１０を得た。

（比較例１）
比較例１は、電子デバイス１２として、図２に示すＣＩＧＳ太陽電池サブモジュールを有する図６に示す構成の電子モジュール１００である。
比較例１は、実施例１に比して、バックシート１１０が設けられており、電子デバイス１０２全体が充填材１６内にある点が異なり、それ以外の構成は、実施例１と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
比較例１では、電子デバイス１０２の表面側に、水蒸気バリアフィルム１０８を配置し、裏面側にバックシート１１０を配置した。
バックシート１１０は電子デバイス１０２側より、厚さが２５０μｍのＰＥＴフィルムに、５０μｍ厚みのステンレス板（ＳＵＳ板）、白色コート層が積層されたものである。
水蒸気バリアフィルムは、実施例１と同様の構成である。このため、その詳細な説明は省略する。

比較例１は、バックシート１１０の周縁部にポリイソブチレンを主材料とする周縁シール材１０６を配置し、この周縁シール材１０６で囲まれたバックシート１１０上に充填材１０４としてＥＶＡ樹脂を配置し、その上に電子デバイス１０２を配置し、さらに電子デバイス１０２上にＥＶＡ樹脂を配置する。そして、ＥＶＡ樹脂を覆うようにして水蒸気バリアフィルム１０８を、支持体１０８ａを周縁シール材１０６に向けて配置する。
このように各部材を積層した状態で、真空ラミネータを用い、温度１４０℃、時間２０分の真空ラミネート工程で各部材を貼合して封止し、電子モジュール１００を得た。
なお、周縁シール材１０６は、水蒸気バリアフィルム１０８の支持体１０８ａとバックシート１１０に隣接し、電子デバイス１０２には接していない。

実施例１および比較例１について、水蒸気バリアフィルムの支持体の厚さを２００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、３０μｍと変えて、各厚さでの水蒸気透過率を測定した。
水蒸気透過率については、以下のようにして測定した。まず、封止工程前にＣａを成膜した基板を太陽電池サブモジュール上に配置した後、封止を行う。そして、温度４０℃、相対湿度９０％の雰囲気で、Ｇ．ＮＩＳＡＴＯ、Ｐ．Ｃ．Ｐ．ＢＯＵＴＥＮ、Ｐ．Ｊ．ＳＬＩＫＫＥＲＶＥＥＲらＳＩＤ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １４３５−１４３８頁（以下、文献Ａという）に記載の方法を用いて水蒸気透過率を測定した。

図４に示すＡ_１は、本発明の電子モジュールの構成で、水蒸気バリアフィルムの支持体の厚さを変えた際の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）の変化を示す。また、Ａ_２は、従来のモジュールの構成で、水蒸気バリアフィルムの支持体の厚さを変えた際の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）の変化を示す。なお、直線Ｂは、電子モジュールに要求される水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）の必要性能を示す。
図４に示すように、従来の電子モジュール１００では、支持体の厚さを変えても水蒸気バリアフィルムの必要性能を満たさない。これに対して、本発明の構成では、バックシートを用いた従来の電子モジュール１００では到達できない水蒸気進入抑制能を実現できている。なお、実施例１の電子モジュール（本発明のモジュール）では、２５０μｍ以下であれば、支持体の厚さが薄い方が、水蒸気透過率が向上する。

本実施例においては、周縁シール材の拡散係数の効果について確認した。
本実施例では、図５（ａ）に示す５ｃｍ×５ｃｍのガラス板７０を用いる。図５（ｂ）に示すように、ガラス板７０の周縁部７２に１ｃｍ幅の周縁シール材７４を配置し、周縁シール材７４で囲まれたガラス板７０の面７６に、Ｃａ蒸着板７８を配置する。そして、図５（ａ）に示すガラス板７０を、Ｃａ蒸着板７８を覆うようにして貼り合わせて、試験体８０を準備する。

試験体８０を、温度８５℃、相対湿度８５％雰囲気に移し、１０００ｈ保持した後、Ｃａ蒸着板７８のＣａが退色しなければ抑制効果ありとし、退色が見られれば、抑制効果不足とした。下記表１においては、抑制効果があるものを「Ｇｏｏｄ」とし、抑制効果がないものを「ＮＧ」とした。
周縁シール材７４の材料として、下記表１に示すポリイソブチレン（ＰＩＢ）、アイオノマー、ＴＰＵ（熱可塑性エラストマー）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）について拡散係数の効果を確認した。その結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、Ｋ（拡散係数の２倍の平方根）の値が０．１以下であると、周縁シール材としては良好な結果が得られた。

本実施例においては、以下に示す実験例１〜４の電子モジュールを作製し、水分透過率を１０回評価し、そのうち、何回水分抑制効果が得られたかを確認し、水分進入抑制を評価した。その結果を下記表２に示す。
水蒸気透過率については、第１実施例と同様に、封止前にＣａを成膜した基板を太陽電池サブモジュール上に配置して、上記文献Ａに記載の方法を用いて、温度４０℃、相対湿度９０％の雰囲気で測定した。このため、その詳細な説明は省略する。

（実験例１）
実験例１は、第１実施例の実施例１の電子モジュールを用いたものである。このため、その詳細な説明は省略する。
（実験例２）
実験例２は、図３に示す電子モジュール１０ａと同じ構成であり、実験例１に比して、水蒸気バリアフィルム１８の表面１８ａ（水蒸気バリア層２６の表面）に、樹脂層２９を介してポリカーボネート樹脂製の耐衝撃吸収層２８を設け、電子デバイス１２の下面１２ａ（可撓性基板２０の下面）に樹脂層２９を介してポリカーボネート樹脂製の耐圧層３０が設けられたものである。それ以外の構成は実験例１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

（実験例３）
実験例３は、実施例１に比して、周縁シール材が下部電極（Ｍｏ膜）ではなく、その上の層である光電変換層（ＣＩＧＳ層）である点が異なり、それ以外の構成は実験例１と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
（実験例４）
実験例４は、実験例２に比して、周縁シール材が下部電極（Ｍｏ膜）ではなく、その上の層である光電変換層（ＣＩＧＳ層）である点が異なり、それ以外の構成は実験例２と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。

上記表２に示すように、実験例１および実験例２は、周縁シール材が下部電極（Ｍｏ膜）上に設けられており、テスト回数のうち、全てで水分抑制効果が得られた。
実験例２は、ポリカーボネート樹脂製の耐衝撃吸収層２８および耐圧層３０が設けられたものである。このポリカーボネート樹脂は、線膨張係数が基材の１０ｐｐｍ／Ｋに対して６０ｐｐｍ／Ｋの６倍と大きく、内部歪が大きくかかる。しかしながら、本発明の構成では、上述のように、テスト回数のうち、全てで水分抑制効果が得られる。

実験例３は、周縁シール材が光電変換層（ＣＩＧＳ層）上に設けられたものであり、水分抑制効果達成回数が実験例１、２よりも少なくなった。この原因を調べた結果、光電変換層（ＣＩＧＳ層）と下部電極（Ｍｏ膜）の間で剥離しているものがあり、その剥離界面から、水分が進入したものであることが判明した。
実験例４は、周縁シール材が光電変換層（ＣＩＧＳ層）上に設けられ、かつポリカーボネート層が設けられたものである。実験例４は、水分抑制効果達成回数が実験例３よりも少ない。これは、上述のようにポリカーボネート樹脂により内部歪が大きくかかり、光電変換層（ＣＩＧＳ層）と下部電極（Ｍｏ膜）の間で剥離したものが多かったためである。

１０、１００ 電子モジュール
１２ 電子デバイス
１４ 周縁シール材
１６ 充填材
１８ 水蒸気バリアフィルム
２０ 可撓性基板
２２ 電子素子
２４ 支持体
２６ 水蒸気バリア層
２８ 耐衝撃吸収層
３０ 耐圧層

Claims (5)

1. 少なくとも、水蒸気を透過しない可撓性基板上に電子素子が設けられた電子デバイスと、
   前記電子デバイスの前記可撓性基板の周縁に設けられた周縁シール材と、
   前記周縁シール材に囲まれた領域を塞ぐように設けられた水蒸気バリアフィルムとを有し、
   前記周縁シール材は、拡散係数の２倍の平方根をＫとするとき、Ｋ＝０．１ｃｍ／√ｈ以下であり、ポリイソブチレンまたはアイオノマーで形成され、
   前記水蒸気バリアフィルムは、透明樹脂からなる支持体上に少なくとも１層以上の無機層が形成されたものであり、前記支持体が前記周縁シール材側に配置され、前記支持体の厚さが２５０μｍ以下であることを特徴とする電子モジュール。
2. 前記周縁シール材に囲まれた領域は充填材で充填されている請求項１に記載の電子モジュール。
3. 前記周縁シール材は、水蒸気透過率が２．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下である請求項１または２に記載の電子モジュール。
4. 前記電子デバイスの前記可撓性基板は、１層以上の金属層と前記金属層上に形成された絶縁層とを備え、前記絶縁層上に背面電極とＣＩＧＳ膜が積層された電子素子が形成されており、
   前記周縁シール材は、前記絶縁層上または前記背面電極上に接して設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子モジュール。
5. 前記水蒸気バリアフィルム上に耐衝撃吸収層が設けられ、前記可撓性基板の下面に耐圧層が設けられており、前記耐衝撃吸収層および前記耐圧層は、ポリカーボネート樹脂で構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子モジュール。

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