JP2015122470A - Method of manufacturing liquid up-conversion microcapsule, and solar battery module and display device having up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule - Google Patents

Method of manufacturing liquid up-conversion microcapsule, and solar battery module and display device having up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which manufacturing costs increase since an end surface for holding an up-conversion film layer between a transparent insulation film and a light reflection layer needs to be sealed when the up-conversion film layer is liquid, and a member and a processes for the sealing are additionally necessary.SOLUTION: Liquid up-conversion microcapsules are formed by employing a process of forming a liquid up-conversion mixture and a stirring process of mixing a liquid up-conversion liquid with a solvent and stirring them. Consequently, a liquid up-conversion mixture can be used at low cost.

Description

本発明は、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する太陽電池モジュールおよび表示装置に関する。   The present invention relates to a method for producing a liquid up-conversion microcapsule, a solar cell module having an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule, and a display device.

地球環境への負荷低減が重要視される中、太陽光エネルギを直接電気エネルギに光電変換する太陽電池へ大きな期待が寄せられている。太陽電池にはさまざまな種類があるが、現在のところ主流はシリコン系の太陽電池である。   While importance is placed on reducing the load on the global environment, great expectations are placed on solar cells that photoelectrically convert solar energy directly into electrical energy. There are various types of solar cells, but at present the mainstream is silicon solar cells.

シリコン系の太陽電池は、分光感度が高い波長領域が限られており、太陽光を十分に活用できていないという課題が指摘されていた。この課題を解決する手段の1つとして、長い波長の光を吸収して、より短い波長の光を発光することによって光の波長を変換するアップコンヴァージョンが検討されている。   Silicon-based solar cells have a limited wavelength range with high spectral sensitivity, and the problem of not being able to fully utilize sunlight has been pointed out. As one means for solving this problem, up-conversion has been studied in which light having a long wavelength is absorbed and light having a shorter wavelength is emitted to convert the wavelength of the light.

さまざまな種類のアップコンヴァージョン機能を有する固体の光変換要素が検討されているが、現在のところ十分な量子効率が得られていない。このような状況の中、液体の光変換要素が提案されている。   Solid light conversion elements having various types of up-conversion functions have been studied, but at present, sufficient quantum efficiency has not been obtained. Under such circumstances, a liquid light conversion element has been proposed.

特許文献1に、三重項−三重項消滅過程を示す組み合わせである有機光増感分子および有機発光分子を、イオン液体中に溶解および/または分散させて成る光変換要素、および光変換要素を用いたアップコンヴァージョン膜層を配置した太陽電池が開示されている。   Patent Document 1 uses a light conversion element and a light conversion element obtained by dissolving and / or dispersing an organic photosensitizer molecule and an organic light emitting molecule, which are a combination showing a triplet-triplet annihilation process, in an ionic liquid. A solar cell in which the up-conversion film layer was disposed is disclosed.

WO2012/050137A1WO2012 / 050137A1

特許文献1には、透明絶縁膜と光反射層との間に光変換要素を用いたアップコンヴァージョン膜層を配置した太陽電池が一例として開示されている。しかしながら、液体状の光変換要素を具体的にどのように配置するのかという点については開示されていない。また、アップコンヴァージョン膜層が液体状であれば、透明絶縁膜と光反射層の間に留めておくための端面の封止が必要となる。封止を行うと部材と工程が増えため、製造コストが高くなるという問題があった。   Patent Document 1 discloses, as an example, a solar cell in which an up-conversion film layer using a light conversion element is disposed between a transparent insulating film and a light reflection layer. However, it is not disclosed how to specifically arrange the liquid light conversion element. Further, when the up-conversion film layer is in a liquid state, it is necessary to seal the end face to keep it between the transparent insulating film and the light reflecting layer. When sealing is performed, the number of members and processes increases, which causes a problem that the manufacturing cost increases.

本発明に係る液体アップアップコンヴァージョンマイクロカプセルの形成方法は、液体アップコンヴァージョン混合物を形成する工程と、溶媒に液体アップコンヴァージョン液体とを混合し撹拌する撹拌工程とを有することを特徴としている。   The method for forming a liquid up-conversion microcapsule according to the present invention includes a step of forming a liquid up-conversion mixture, and a stirring step of mixing and stirring the liquid up-conversion liquid in a solvent. .

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側から、受光面側保護層と太陽電池セルと裏面側封止層と裏面保護層とをこの順に有しており、太陽電池セルの裏面側に液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有することを特徴としている。上記液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルは、液体アップコンヴァージョン混合物を形成する工程と、溶媒に液体アップコンヴァージョン液体とを混合し撹拌する撹拌工程を経て形成される。   The solar cell module according to the present invention has, from the light receiving surface side, a light receiving surface side protective layer, a solar battery cell, a back surface side sealing layer, and a back surface protective layer in this order, and a liquid is provided on the back surface side of the solar battery cell. It is characterized by having an up-conversion layer using up-conversion microcapsules. The liquid up-conversion microcapsules are formed through a step of forming a liquid up-conversion mixture and a stirring step of mixing and stirring the liquid up-conversion liquid in a solvent.

液体アップコンヴァージョン混合物を形成する工程と、溶媒と液体アップコンヴァージョン液体とを混合し撹拌する撹拌工程とを用いて、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを形成することにより、液体状の液体アップコンヴァージョン混合物を低コストで用いることが可能となる。   A liquid up-conversion mixture is formed using a step of forming a liquid up-conversion mixture and a stirring step of mixing and stirring the solvent and the liquid up-conversion liquid, thereby forming a liquid up-conversion microcapsule. The mixture can be used at low cost.

また太陽電池セルの裏面側に液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を配置することにより、高効率で製造コストの安い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。   Further, by arranging an up-conversion layer using a liquid up-conversion microcapsule on the back surface side of the solar battery cell, it is possible to provide a solar cell module with high efficiency and low manufacturing cost.

本発明の実施形態1を示すものであって、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法を模式的に示すものである。1 illustrates Embodiment 1 of the present invention and schematically illustrates a method for producing a liquid up-conversion microcapsule. 本発明の実施形態5を示すものであって、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いた太陽電池モジュールを模式的に示すものである。Embodiment 5 of the present invention, which schematically shows a solar cell module using a liquid up-conversion microcapsule. 本発明の実施形態6を示すものであって、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いた太陽電池モジュールを模式的に示すものである。Embodiment 6 of the present invention, which schematically shows a solar cell module using a liquid up-conversion microcapsule. 本発明の実施形態7を示すものであって、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いた表示装置を模式的に示すものである。Embodiment 7 of the present invention, which schematically shows a display device using liquid up-conversion microcapsules. 本発明の実施形態8の別の例を示すものであって、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いた表示装置を模式的に示すものである。The another example of Embodiment 8 of this invention is shown, Comprising: The display apparatus using a liquid up-conversion microcapsule is shown typically.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
実施形態1に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法について図面を参照し説明すれば以下の通りである。
[Embodiment 1]
A method for producing a liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の液体マイクロカプセルの製造方法を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a method for producing a liquid microcapsule according to this embodiment.

まず、液体アップコンヴァージョン混合物形成工程S1(Sはステップ)において、液体アップコンヴァージョン混合物を形成した。イオン液体である1−ブチルー2,3―ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドに、有機増感分子であるメソ−テトラフェニルーテトラベンゾポルフィリンパラジウムを1×10−5mol/l、有機発光分子としてペリレンを1×10−3mol/l添加し、溶解することで形成した。高い量子効率10%が達成できた。 First, in the liquid up-conversion mixture forming step S1 (S is a step), a liquid up-conversion mixture was formed. 1 × 10 −5 mol / l of organic sensitizing molecule meso-tetraphenyl-tetrabenzoporphyrin palladium to 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, which is an ionic liquid, organic It was formed by adding 1 × 10 −3 mol / l of perylene as a luminescent molecule and dissolving it. A high quantum efficiency of 10% was achieved.

本実施形態で形成した液体アップコンヴァージョン混合物は、溶媒となるイオン液体に有機増感分子と有機発光分子を添加したものである。イオン液体として、1−ブチルー2,3―ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドを用い、有機増感分子として、メソ−テトラフェニルーテトラベンゾポルフィリンパラジウムを用い、有機発光分子として、ペリレンを用いた。有機増感分子で吸収された1個のフォトンの励起エネルギは、有機発光分子に伝達され、有機発光分子は励起三重項状態になる。励起三重項状態になった有機発光分子は、一対で衝突して、波動関数の重なりによって励起電子状態が伝達される機構であるデクスター機構でエネルギを伝達し、1個のフォトンを発生する。生成されたフォトンのエネルギは入射したフォトンのエネルギより大きくなる。発生した1個のフォトンは、励起された2個の有機発光分子によって発生するためである。よって、長い波長の光を吸収して、より波長の短い光に変換することができる。   The liquid up-conversion mixture formed in this embodiment is obtained by adding an organic sensitizing molecule and an organic light emitting molecule to an ionic liquid serving as a solvent. 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide is used as the ionic liquid, meso-tetraphenyl-tetrabenzoporphyrin palladium is used as the organic sensitizing molecule, and perylene is used as the organic light emitting molecule. Using. The excitation energy of one photon absorbed by the organic sensitizing molecule is transmitted to the organic light emitting molecule, and the organic light emitting molecule becomes an excited triplet state. The organic light-emitting molecules in the excited triplet state collide with each other and transmit energy by a Dexter mechanism, which is a mechanism in which the excited electron state is transmitted by overlapping wave functions, and generate one photon. The energy of the generated photons is larger than the energy of the incident photons. This is because one generated photon is generated by two excited organic light emitting molecules. Therefore, light having a long wavelength can be absorbed and converted to light having a shorter wavelength.

励起された有機発光分子同士が衝突する必要があるため、液体アップコンヴァージョン混合物は、液体状である必要がある。溶媒としてイオン液体を用いたのは、蒸気圧が低く化学的に安定であるためである。   The liquid up-conversion mixture needs to be in liquid form because the excited organic light emitting molecules need to collide with each other. The reason why the ionic liquid is used as the solvent is that it has a low vapor pressure and is chemically stable.

次に、撹拌工程S2において、PVA溶液に液体アップコンヴァージョン混合物を5wt%添加し、撹拌した。撹拌は、超音波をあてながら、スターラで撹拌することを約4時間行った。PVA溶液は、純水に株式会社クラレ製のボパールPVA−250Cを5wt%加え、加熱撹拌することで溶解し作成したものである。PVA溶液には、マツモトファインケミカル株式会社製のオルガチックスTC−310などの架橋剤を適量添加しても良い。架橋剤を添加するとPVA溶液の安定性が向上し、マイクロカプセルが壊れにくくなる。   Next, in the stirring step S2, 5 wt% of the liquid up-conversion mixture was added to the PVA solution and stirred. Stirring was performed with a stirrer while applying ultrasonic waves for about 4 hours. The PVA solution is prepared by adding 5 wt% of Bhopal PVA-250C manufactured by Kuraray Co., Ltd. to pure water and dissolving it by heating and stirring. A suitable amount of a cross-linking agent such as Olga-Tix TC-310 manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd. may be added to the PVA solution. When a cross-linking agent is added, the stability of the PVA solution is improved and the microcapsules are hardly broken.

撹拌により乳化がおこり、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルが形成された。液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの直径は、約3μm〜10μmであった。本明細書における液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルとは、液体アップコンヴァージョン混合物の液滴を示している。   Emulsification occurred by stirring, and liquid up-conversion microcapsules were formed. The diameter of the liquid up-conversion microcapsule was about 3 μm to 10 μm. The liquid up-conversion microcapsule in this specification refers to a droplet of the liquid up-conversion mixture.

超音波をあてて攪拌する代わりに、コロイドミル、膜乳化を使用しても良い。膜乳化を用いた場合は、直径がよりそろった液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを形成することができる。   Instead of applying ultrasonic waves and stirring, a colloid mill or membrane emulsification may be used. When membrane emulsification is used, liquid up-conversion microcapsules with a more uniform diameter can be formed.

液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含むPVA溶液を塗布し、乾燥することによって液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を形成することができる。乾燥とは、PVA液中の水分を除くことである。さらに、乾燥後、雰囲気を減圧して脱気することが望ましい。励起された蛍光体の溶存酸素による失活を防ぐためである。   By applying a PVA solution containing liquid up-conversion microcapsules and drying, an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsules can be formed. Drying is removing the water | moisture content in PVA liquid. Further, it is desirable to deaerate the atmosphere after drying. This is to prevent deactivation of the excited phosphor by dissolved oxygen.

また、異なる複数の液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルが含まれる液を作成することで、波長変換する光の波長領域を広げることが可能となる。   In addition, by creating a liquid containing a plurality of different liquid up-conversion microcapsules, it is possible to widen the wavelength region of light for wavelength conversion.

[実施形態2]
実施形態2に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法について説明すれば以下の通りである。実施形態1と異なる点は、撹拌工程において用いた溶液である。実施形態1と重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 2]
The method for producing the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 2 will be described as follows. The difference from Embodiment 1 is the solution used in the stirring step. A description of the same points as those in the first embodiment will be omitted.

本実施形態においては、光重合開始剤を添加したアクリルモノマーに、液体アップコンヴァージョン混合物を50wt%混合して撹拌することで乳化し、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを製造した。   In this embodiment, 50 wt% of the liquid up-conversion mixture was mixed with the acrylic monomer to which the photopolymerization initiator was added and stirred to produce a liquid up-conversion microcapsule.

さらに、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含むアクリルポリマーを基板に塗布した後、紫外線を照射することで、アップコンヴァージョン層を形成した。紫外線照射により硬化することができるため、耐熱性が低い基板上にも形成することが可能となる。   Furthermore, after an acrylic polymer containing liquid up-conversion microcapsules was applied to the substrate, an up-conversion layer was formed by irradiating ultraviolet rays. Since it can be cured by ultraviolet irradiation, it can be formed on a substrate having low heat resistance.

[実施形態3]
実施形態3に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法について説明すれば以下の通りである。実施形態1と異なる点は、液体アップコンヴァージョン混合物形成工程で用いた材料である。実施形態1と重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 3]
The method for producing the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 3 will be described as follows. The difference from the first embodiment is the material used in the liquid up-conversion mixture forming step. The description overlapping with the first embodiment will be omitted.

本実施形態においては、液体アップコンヴァージョン混合物形成工程において、有機発光分子液体に有機増感分子を添加し溶解することにより、液体アップコンヴァージョン混合物を形成した。高い量子効率を実現するためには液体である必要があるが、有機発光分子液体が液体状であるので、溶媒が不要になるという利点を有している。具体的には、有機発光分子液体として分岐したアルキル鎖を持つ9,10−ジフェニルアントラセンを用い、有機増感分子として分岐したアルキル鎖を持つPt(II)ポルフィリンを用いた。また、有機発光分子液体に対し、0.01mol%の有機増感分子を添加した。   In the present embodiment, in the liquid up-conversion mixture forming step, an organic sensitizing molecule is added to and dissolved in the organic light-emitting molecular liquid to form a liquid up-conversion mixture. In order to realize high quantum efficiency, it is necessary to be a liquid, but since the organic light emitting molecular liquid is in a liquid state, there is an advantage that a solvent is unnecessary. Specifically, 9,10-diphenylanthracene having a branched alkyl chain was used as the organic light-emitting molecular liquid, and Pt (II) porphyrin having a branched alkyl chain was used as the organic sensitizing molecule. Moreover, 0.01 mol% of organic sensitizing molecules were added to the organic light emitting molecular liquid.

本実施形態で説明した材料を用いることにより、発色団の周りのアルキル基が酸素の侵入を防ぐため、酸素による励起子の失活(クエンチング)が少ないので、膜を封止(パッシベージョン)することが容易になる。   By using the material described in this embodiment, the alkyl group around the chromophore prevents oxygen from entering, so that there is little deactivation of the exciton (quenching) by oxygen, and the membrane is sealed (passivation). ) Becomes easier.

さらに、撹拌工程において、溶媒とアップコンヴァージョン液体とを混合し撹拌した。マイクロカプセルとなる溶媒として、PVA溶液を用いた。アップコンヴァージョン液体として液体アップコンヴァージョン混合物を用いた。PVA溶液に液体アップコンヴァージョン混合物を5wt%添加し、撹拌することで、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを形成した。   Furthermore, in the stirring step, the solvent and the up-conversion liquid were mixed and stirred. A PVA solution was used as a solvent to be a microcapsule. A liquid up-conversion mixture was used as the up-conversion liquid. A liquid up-conversion microcapsule was formed by adding 5 wt% of the liquid up-conversion mixture to the PVA solution and stirring.

[実施形態4]
実施形態4に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの製造方法について説明すれば以下の通りである。実施形態3と異なる点は、液体アップコンヴァージョン混合物形成工程において用いた有機増感分子である。実施形態3と重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 4]
The method for producing the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 4 will be described as follows. The difference from Embodiment 3 is the organic sensitizing molecule used in the liquid upconversion mixture forming step. The description overlapping with the third embodiment will be omitted.

有機増増分子は、金属原子として原子番号が大きい重原子であるPtを使用して、重原子効果のスピン軌道相互作用により三重項を形成している。本実施形態においては、有機増感分子としてπ共役長を長くした材料を用いた。π共役長を長くすることにより、赤外領域の波長の光についてもアップコンヴァージョンを行うことが可能となった。具体的には、有機増感分子として面積を広げたポリフィリンであるテトラアントラセニルポリフィリンを用いた。ダイマー以上のπ共役長の長いポリフィリンを使用することもできる。本分子は実施例1の有機増感分子としても使用することができる。   The organic increasing molecule uses Pt, which is a heavy atom having a large atomic number as a metal atom, to form a triplet by spin-orbit interaction due to the heavy atom effect. In this embodiment, a material having a long π conjugate length is used as the organic sensitizing molecule. By increasing the π conjugate length, it is possible to perform up-conversion for light having a wavelength in the infrared region. Specifically, tetraanthracenyl porphyrin, a porphyrin having an expanded area, was used as the organic sensitizing molecule. Polyphyrin having a long π-conjugated length that is greater than that of a dimer can also be used. This molecule can also be used as the organic sensitizing molecule of Example 1.

液体アップコンヴァージョン混合物形成工程において、有機発光分子液体に有機増感分子を添加し溶解することにより、液体アップコンヴァージョン混合物を形成した。さらに、撹拌工程において、PVA溶液に液体アップコンヴァージョン混合物を添加し、撹拌することで、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを形成した。   In the liquid up-conversion mixture forming step, an organic sensitizing molecule was added to and dissolved in the organic light emitting molecular liquid to form a liquid up-conversion mixture. Furthermore, in the stirring step, a liquid up-conversion microcapsule was formed by adding the liquid up-conversion mixture to the PVA solution and stirring.

[実施形態5]
実施形態5に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する太陽電池モジュールについて説明すれば以下の通りである。
[Embodiment 5]
A solar cell module having an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 5 will be described as follows.

図2に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール100は、受光面保護層11、受光面側封止層12、太陽電池セル13、アップコンヴァージョン層14、裏面側封止層15、裏面保護層16を有する。尚、太陽電池セルの光入射側を受光面側とし、受光面の反対側を裏面側とした。   As shown in FIG. 2, the solar cell module 100 of the present embodiment includes a light receiving surface protective layer 11, a light receiving surface side sealing layer 12, a solar battery cell 13, an up-conversion layer 14, a back surface side sealing layer 15, and a back surface. A protective layer 16 is provided. In addition, the light incident side of the solar battery cell was the light receiving surface side, and the opposite side of the light receiving surface was the back surface side.

図2においては記載を省略しているが、太陽電池モジュール100として十分な出力電力を得るために複数の太陽電池セルを、内部配線を用いて直列に電気的に接続した。さらに、太陽電池モジュール100は、正極側と負極側の2個の引出し電極を有しており、それぞれの引出し電極の一端は太陽電池セルと電気的に接続し、引き出し電極の逆側の一端は端子ボックスに電気的に接続した。   Although not shown in FIG. 2, in order to obtain sufficient output power as the solar cell module 100, a plurality of solar cells were electrically connected in series using internal wiring. Furthermore, the solar cell module 100 has two extraction electrodes on the positive electrode side and the negative electrode side, one end of each extraction electrode is electrically connected to the solar cell, and one end on the opposite side of the extraction electrode is Electrically connected to the terminal box.

受光面保護層11として厚さ約3mmのガラス基板を用い、受光面側封止層12としてEVA(エチレンー酢酸ビニル共重合体)を封止層として用いた。アイオノマー樹脂等の樹脂を用いてもよい。   A glass substrate having a thickness of about 3 mm was used as the light-receiving surface protective layer 11, and EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) was used as the sealing layer as the light-receiving surface side sealing layer 12. A resin such as an ionomer resin may be used.

太陽電池セル13として多結晶シリコンウエハを用いて作製した結晶シリコン太陽電池セルを用いた。太陽電池セル13としては、単結晶シリコンウエハを用いて作製した結晶シリコン太陽電池セルを用いても良い。また、アモルファス又は微結晶のシリコンを用いた薄膜シリコン太陽電池セルを用いても良い。この場合、受光面側封止層22は不要となる。   A crystalline silicon solar cell produced using a polycrystalline silicon wafer was used as the solar cell 13. As the solar cell 13, a crystalline silicon solar cell manufactured using a single crystal silicon wafer may be used. Further, a thin film silicon solar battery cell using amorphous or microcrystalline silicon may be used. In this case, the light receiving surface side sealing layer 22 is not necessary.

アップコンヴァージョン層14を、実施形態1で説明した液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含む膜を太陽電池セル13の上に塗布し乾燥することで形成した。厚さは約4mmとした。裏面側封止層15として厚さ約0.6mmのEVAを用い、裏面保護層16として白PETを用いた。   The up-conversion layer 14 was formed by applying a film containing the liquid up-conversion microcapsule described in Embodiment 1 onto the solar battery cell 13 and drying it. The thickness was about 4 mm. EVA having a thickness of about 0.6 mm was used as the back side sealing layer 15, and white PET was used as the back side protective layer 16.

太陽電池セルの裏面側に、アップコンヴァージョン層を配置することで、太陽電池セルを透過した光を、より波長の短い光に変換し、太陽電池セルに戻すことが可能となる。よって、太陽電池セル13に入射する分光感度の高い波長領域の光量が多くなり、太陽電池セルの短絡電流値が増加し、変換効率が上がるという効果を得ることができる。結果として、変換効率の高い太陽電池モジュールを得ることができた。   By arranging the up-conversion layer on the back surface side of the solar battery cell, the light transmitted through the solar battery cell can be converted into light having a shorter wavelength and returned to the solar battery cell. Therefore, the amount of light in the wavelength region with high spectral sensitivity incident on the solar battery cell 13 is increased, the short-circuit current value of the solar battery cell is increased, and the conversion efficiency can be improved. As a result, a solar cell module with high conversion efficiency could be obtained.

太陽電池セルの裏面側にのみに配置し、隣接する太陽電池セル間にはアップコンヴァージョン層を配置しないことほうがより望ましい。アップコンヴァージョン層14は、太陽電池セルで吸収することのできる波長の光も吸収する場合がある。よって、太陽電池セル間にはアップコンヴァージョン層を配置せず、裏面保護層16の反射等によって太陽セル13の受光面側に光を戻すほうが、太陽電池セルの短絡電流値の増加につながるためである。   It is more desirable to arrange only on the back surface side of the solar battery cell and not to place an up-conversion layer between adjacent solar battery cells. The up-conversion layer 14 may also absorb light having a wavelength that can be absorbed by the solar battery cell. Therefore, returning the light to the light receiving surface side of the solar cell 13 by reflection of the back surface protective layer 16 without arranging an up-conversion layer between the solar cells leads to an increase in the short-circuit current value of the solar cell. It is.

また、液体状のアップコンヴァージョン混合物をガラス基板の間に入れて太陽電池セルの裏面側に配置する必要がなく、端面を封止する必要もないため、低コストの太陽電池モジュールを形成することが可能となった。   In addition, it is not necessary to put a liquid up-conversion mixture between glass substrates and dispose it on the back side of the solar cell, and it is not necessary to seal the end surface, thus forming a low-cost solar cell module. Became possible.

さらに、アップコンヴァージョン層を裏面側封止層で覆うことにより、アップコンヴァージョン層を保護することが可能となった。   Furthermore, the up-conversion layer can be protected by covering the up-conversion layer with the back surface side sealing layer.

本実施形態においては、アップコンヴァージョン層を形成する際に、太陽電池セルの上に液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含む液体を塗布し乾燥させる方法を用いたが、裏面側封止層に液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含む液体を塗布し乾燥させる方法を用いてもよい。   In the present embodiment, when forming the up-conversion layer, a method of applying a liquid containing liquid up-conversion microcapsules on the solar cell and drying it was used. You may use the method of apply | coating and drying the liquid containing a conversion microcapsule.

[実施形態6]
実施形態6に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する太陽電池モジュールについて説明すれば以下の通りである。実施形態3の実施形態2と異なる点は、アップコンヴァージョン層を封止層ではさみこんで配置した点である。実施形態5と重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 6]
A solar cell module having an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 6 will be described as follows. The difference between the third embodiment and the second embodiment is that the up-conversion layer is sandwiched between the sealing layers. The description overlapping with the fifth embodiment is omitted.

図3に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール200は、受光面側保護層21、受光面側封止層22、太陽電池セル23、裏面側封止層25、アップコンヴァージョン膜24、アップコンヴァージョン膜封止層27、裏面保護層26を有する。アップコンヴァージョン層24を封止層ではさみこむことにより、アップコンヴァージョン層のクラックの発生をおさえることが可能となった。太陽電池セルと裏面側封止層という応力係数の異なる層の間にはさみ込むより、同じ材料であるEVAを用いた裏面側封止層とアップコンヴァージョン膜封止層の間にはさみこんだ方が、アップコンヴァージョン層へかかる応力が小さいためである。   As shown in FIG. 3, the solar cell module 200 of the present embodiment includes a light receiving surface side protective layer 21, a light receiving surface side sealing layer 22, solar cells 23, a back surface side sealing layer 25, an up-conversion film 24, An up-conversion film sealing layer 27 and a back surface protective layer 26 are provided. By sandwiching the up-conversion layer 24 with the sealing layer, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the up-conversion layer. Rather than sandwiching between solar cell and backside sealing layer with different stress coefficients, sandwiching between backside sealing layer and up-conversion film sealing layer using EVA which is the same material However, the stress applied to the up-conversion layer is small.

本実施形態においては、受光面側封止層、裏面側封止層、アップコンヴァージョン膜封止層として、EVAを用いた場合について述べたが、オレフィン樹脂を用いてもよい。オレフィン樹脂を用いる場合、表面を改質してアップコンヴァージョン層との濡れ性を向上させることが望ましい。表面改質方法としては、例えば波長172nmのエキシマUVを2J照射する方法を用いることができる。   In this embodiment, although the case where EVA was used as a light-receiving surface side sealing layer, a back surface side sealing layer, and an up-conversion film sealing layer was described, olefin resin may be used. When an olefin resin is used, it is desirable to improve the wettability with the up-conversion layer by modifying the surface. As the surface modification method, for example, a method of irradiating 2J of excimer UV having a wavelength of 172 nm can be used.

[実施形態7]
実施形態7に係る液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する表示装置について説明すれば以下の通りである。
[Embodiment 7]
A display device having an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule according to Embodiment 7 will be described as follows.

図4に示すように、本実施形態の表示装置300は、光スイッチ層31、カラーフィルタ層、光反射層33、アップコンヴァージョン層34からなる。カラーフィルタ層は、青色用カラーフィルタ層(B)321、緑色用カラーフィルタ層(G)322、赤色用カラーフィルタ層(R)323の3色のカラーフィルタで構成されている。実施形態1で説明した液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを含む膜を青色用カラーフィルタ層(B)321上に選択的に印刷塗布し乾燥することにより、アップコンヴァージョン層34を形成した。また、アップコンヴァージョン層34をパターンニングして形成しても良い。青色用カラーフィルタ層321上に、アップコンヴァージョン層を形成することで青の波長領域の光の反射率を向上させることが可能となった。   As shown in FIG. 4, the display device 300 of this embodiment includes an optical switch layer 31, a color filter layer, a light reflection layer 33, and an up-conversion layer 34. The color filter layer is composed of three color filters, a blue color filter layer (B) 321, a green color filter layer (G) 322, and a red color filter layer (R) 323. The film containing the liquid up-conversion microcapsules described in Embodiment 1 was selectively printed on the blue color filter layer (B) 321 and dried to form the up-conversion layer 34. Further, the up-conversion layer 34 may be formed by patterning. By forming an up-conversion layer on the blue color filter layer 321, the reflectance of light in the blue wavelength region can be improved.

また、青色用カラーフィルタ層321の上に配置したアップコンヴァージョン層34にLumidot CdS−440量子ドット(SIGMA−ALDRICH製)を組み合わせても良い。組み合わせることにより、近紫外線領域の光をダウンシフティングで青色に変換することが可能となり、青の波長領域の光の反射率をさらに向上させることが可能となる。組み合わせる方法としては、液体アップコンヴァージョン層34に量子ドットを混入させる方法、量子ドットを分散させたプレポリマー溶液をアップコンヴァージョン層上に積層し重合させる方法等を用いることができる。   Further, Lumidot CdS-440 quantum dots (manufactured by SIGMA-ALDRICH) may be combined with the up-conversion layer 34 disposed on the blue color filter layer 321. By combining them, light in the near ultraviolet region can be converted to blue by downshifting, and the reflectance of light in the blue wavelength region can be further improved. As a method of combination, a method of mixing quantum dots in the liquid up-conversion layer 34, a method of laminating a prepolymer solution in which quantum dots are dispersed, and polymerizing the pre-polymer layer can be used.

青以外のカラーフィルタ層についても同様である。   The same applies to color filter layers other than blue.

ここまで、3色いずれのカラーフィルタ層上にもアップコンヴァージョン層を配置する場合について述べたが、1色のカラーフィルタ上にのみ配置してもよい。例えば、青色用カラーフィルタ層上にのみ配置し青色の光量を向上させた場合、青色の面積を小さくすることで他2色とのバランスをとれば良い。   Up to this point, the case where the up-conversion layer is disposed on any of the three color filter layers has been described. However, the up-conversion layer may be disposed only on one color filter. For example, when the amount of blue light is improved by disposing only on the blue color filter layer, it is only necessary to balance the other two colors by reducing the blue area.

光反射層の代わりに発光層を用いることも可能である。発光層を用いた場合、青色用カラーフィルタ層上に、アップコンヴァージョン層を形成することで青の波長領域の光の透過率をさらに向上させることができる。   It is also possible to use a light emitting layer instead of the light reflecting layer. When the light emitting layer is used, the transmittance of light in the blue wavelength region can be further improved by forming an up-conversion layer on the blue color filter layer.

図5を用いて、液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する表示装置の別の例について説明する。表示装置400は、光スイッチ層41、カラーフィルタ層、光反射層43、アップコンヴァージョン層44からなる。カラーフィルタ層は、アップコンヴァージョン層44と光反射層43の間と、アップコンヴァージョン層44と光スイッチ層41の間に配置した。アップコンヴァージョン層44と光反射層43の間に配置されたカラーフィルタ層は、青色用カラーフィルタ層(B)421、緑色用カラーフィルタ層(G)422、赤色用カラーフィルタ層(R)423の3色のカラーフィルタで構成されている。   Another example of a display device having an up-conversion layer using liquid up-conversion microcapsules will be described with reference to FIG. The display device 400 includes an optical switch layer 41, a color filter layer, a light reflection layer 43, and an up-conversion layer 44. The color filter layer was disposed between the up-conversion layer 44 and the light reflecting layer 43 and between the up-conversion layer 44 and the optical switch layer 41. The color filter layers disposed between the up-conversion layer 44 and the light reflecting layer 43 are a blue color filter layer (B) 421, a green color filter layer (G) 422, and a red color filter layer (R) 423. The three color filters are used.

アップコンヴァージョン層44と光スイッチ層41の間に配置したカラーフィルタは、必要とされない波長領域の光を吸収する機能を有するものである。例えば、青色用カラーフィルタ層421上に配置したアップコンヴァージョン層44の上に配置したカラーフィルタ層424は、ダウンシフティング層からでた赤の波長領域の光を吸収する機能を有する。このような構成とすることにより、表示装置の色純度をさらに改善することが可能となる。   The color filter disposed between the up-conversion layer 44 and the optical switch layer 41 has a function of absorbing light in a wavelength region that is not required. For example, the color filter layer 424 disposed on the up-conversion layer 44 disposed on the blue color filter layer 421 has a function of absorbing light in the red wavelength region emitted from the downshifting layer. With such a configuration, the color purity of the display device can be further improved.

以上、実施形態1から実施形態7について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した7つの実施形態それぞれに開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   As mentioned above, although Embodiment 1 to Embodiment 7 was specifically described, the present invention is not limited to them. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each of the seven embodiments described above are also included in the technical scope of the present invention.

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。   In addition, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Moreover, all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

1 PVA溶液
2 液体アップコンヴァージョン混合物
3 液体アップコンヴァージョンマイクロカプセル
11、21 受光面側保護層
12、22 受光面側封止層
13、23 太陽電池セル
14、24、34、44 アップコンヴァージョン層
15、25 裏面側封止層
16、26 裏面保護層
27 アップコンヴァージョン膜封止層
31、41 光スイッチ層
321、322、323、421、422、423、424、425、426 カラーフィルタ層
33、43 光反射層
100、200 太陽電池モジュール
300、400 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PVA solution 2 Liquid up-conversion mixture 3 Liquid up-conversion microcapsule 11, 21 Light-receiving surface side protective layer 12, 22 Light-receiving surface side sealing layer 13, 23 Solar cell 14, 24, 34, 44 Up-conversion layer 15, 25 Back surface side sealing layer 16, 26 Back surface protective layer 27 Up-conversion film sealing layer 31, 41 Optical switch layer 321, 322, 323, 421, 422, 423, 424, 425, 426 Color filter layer 33, 43 Light reflecting layer 100, 200 Solar cell module 300, 400 Display device

Claims (5)

アップコンヴァージョン混合物を形成する工程と、
溶媒とアップコンヴァージョン液体とを混合し撹拌する撹拌工程とを有する液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルの形成方法。
Forming an up-conversion mixture;
A method for forming a liquid upconversion microcapsule comprising a stirring step of mixing and stirring a solvent and an upconversion liquid.
受光面側から、受光面側保護層と太陽電池セルと裏面側封止層と裏面保護層とをこの順に有する太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルの裏面側に請求項1記載の方法で形成した液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する太陽電池モジュール。
From the light receiving surface side, a solar cell module having a light receiving surface side protective layer, a solar battery cell, a back surface side sealing layer, and a back surface protective layer in this order,
The solar cell module which has an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule formed by the method of Claim 1 in the back surface side of the said photovoltaic cell.
前記太陽電池セルと前記裏面側封止層の間に前記アップコンヴァージョン層を有する請求項2に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module of Claim 2 which has the said up-conversion layer between the said photovoltaic cell and the said back surface side sealing layer. 前記太陽電池セルと前記裏面保護層との間に、
前記裏面側封止層と前記アップコンヴァージョン層とアップコンヴァージョン層封止層とを有する請求項2に記載の太陽電池モジュール。
Between the solar cell and the back surface protective layer,
The solar cell module of Claim 2 which has the said back surface side sealing layer, the said up-conversion layer, and an up-conversion layer sealing layer.
少なくとも光スイッチ層とカラーフィルタ層と反射層とを有する表示装置であって、
前記カラーフィルタ層の前記反射層とは逆側に請求項1記載の方法で形成した液体アップコンヴァージョンマイクロカプセルを用いたアップコンヴァージョン層を有する表示装置。
A display device having at least an optical switch layer, a color filter layer, and a reflective layer,
The display apparatus which has an up-conversion layer using the liquid up-conversion microcapsule formed by the method of Claim 1 on the opposite side to the said reflection layer of the said color filter layer.
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JP2021502466A (en) * 2017-08-02 2021-01-28 エコール ノルマル スューペリュール ドゥ リヨン A photopolymerizable composition, a material obtained by polymerizing the composition, and a 3D printing method using the composition.

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