CN101606244A - 太阳能电池模块及太阳能电池模块用波长转换型聚光膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能电池模块，其通过提高光利用率，可提高发电效率。将密封材料(202)设为第一层，将波长转换型聚光膜(300)设为第二层，将防反射膜(104)设为第三层，将n型层设为第四层，此外，将各层的各折射率设为第一折射率n₁、第二折射率n₂、第三折射率n₃、第四折射率n₄时，n₁≤n₂≤n₃≤n₄成立。第二层的波长转换型聚光膜(300)将入射光的入射侧的一面呈凹凸形状，该转换型聚光膜的折射率为1.6～2.4，且该波长转换型聚光膜包含荧光物质，是透明的。

Description

太阳能电池模块及太阳能电池模块用波长转换型聚光膜

技术领域

本发明涉及太阳能电池模块及太阳能电池模块用波长转换型聚光膜，更详细地涉及将入射光效率良好地导入太阳能电池单元、将不能用于发电的波长范围的光进行波长转换为可用于发电的波长范围的光、由此可提高发电效率的太阳能电池模块及太阳能电池模块用波长转换型聚光膜。

背景技术

在下述非专利文献1中公开有现有的硅结晶系的太阳能电池模块。参照图1的概略图(剖面图)对现有的太阳能电池模块进行说明。现有的太阳能电池模块包括：太阳能电池单元100、保护玻璃201、密封材料(充填材料)202、接头线203、背膜204。

在入射光205入射的一侧设置有保护玻璃(也称作玻璃罩)201。作为保护玻璃201，从耐撞击性方面考虑使用强化玻璃。为使与之后层叠的密封材料202的密接性良好，将保护玻璃201的单面201b利用压花加工而形成凹凸形状。此外，这种凹凸形状形成在内侧即图1中形成于保护玻璃201的下表面，使太阳能电池模块的表面201a变为平滑。

通常，密封材料202是以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为主成分的树脂，也称作充填材料。密封材料202将太阳能电池单元100密封。太阳能电池单元100将经由保护玻璃201及密封材料202导入的入射光205转换成电力。太阳能电池单元100例如使用多晶硅衬底或单晶硅衬底。此外，在密封材料202的所述入射侧的相反侧形成有背膜204。

此外，在下述专利文献1中公开有使用昆虫眼(moth-eye)结构将来自包括倾斜的任意角度的外部光降低反射损耗而效率良好地取入太阳能电池单元的结构的太阳能电池模块。昆虫眼(moth-eye)结构如下述非专利文献2所记载的技术，即，通过形成微细的圆锥或三角锤、四角锤等透明形状物，降低反射损耗且效率良好地取入外部光。

此外，通过使用荧光物质(也称作发光材料)对太阳光光谱中不能用于发电的紫外区域或红外区域的光进行波长转换，将由此可用于发电的波长范围的光发光的层设于太阳能电池光接收面侧的方法，在专利文献2～14中有许多提案。

然而，下述专利文献2～14的提案，由于来自波长转换(发光)层的发光其光的行进方向无法控制，因此无法得到所期待的效果。即，由于波长转换后的光向任意方向发出光，因此，在层结构的一部分的发光不仅被导入太阳能电池单元，而且还进入入射方向及与其垂直的层的面方向，这些光无法用于发电。

非专利文献1：(日本)滨川圭宏编“太阳光发电”—最新技术和系统一、2000年、株式会社シ一エムシ一(JMC)

非专利文献2：(日本)丰田宏：“无反射周期结构”、光学、第32卷8号489页(2003年)

非专利文献3：N.Kamata，D.Terunuma，R.Ishii，H.Satoh，S.Aihara，Y.Yaoita，S.Tonsyo，J.Organometallic Chem.，685，235，2003.

专利文献1：(日本)特开2005-101513号公报

专利文献2：(日本)特开2000-328053号公报

专利文献3：(日本)特开平09-230396号公报

专利文献4：(日本)特开2003-243682号公报

专利文献5：(日本)特开2003-218379号公报

专利文献6：(日本)特开平11-345993号公报

专利文献7：(日本)特开2006-024716号公报

专利文献8：(日本)特公平08-004147号公报

专利文献9：(日本)特开2001-094128号公报

专利文献10：(日本)特开2001-352091号公报

专利文献11：(日本)特开平10-261811号公报

专利文献12：(日本)特许第二660705号公报

专利文献13：(日本)特开2006-269373号公报

专利文献14：(日本)特开昭63-006881号公报

专利文献15：(日本)特开2002-225133号公报

然而，所述现有的太阳能电池模块，由于太阳能电池单元100和密封材料202的折射率差大，因此存在界面引起光反射而无法效率良好地利用光(入射光205)的课题。

此外，例如硅结晶系太阳能电池，存在无法有效地利用太阳光中比400nm短的波长的光、比1200nm长的波长的光、太阳能中的约56％因光谱失配而不能用于光电转换的课题。

发明内容

本发明就是为解决这样的课题而提出的，其目的在于，提供通过提高光利用效率而可提高发电效率的太阳能电池模块及太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜。

而且，本发明的目的在于，提供降低由于光谱失配而导致的太阳光损耗、从而提高光利用效率而可提高发电效率的太阳能电池模块及太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜。

为解决所述课题，本发明提供一种太阳能电池模块，其通过层叠包含多个透光层的部件而成，根据入射光进行发电，其特征在于，当从所述入射光的入射侧起，将所述多个透光层设为第一层、第二层、…第m层，此外将各层的各折射率设为第一折射率n₁、第二折射率n₂、…第m折射率n_m时，则n₁≤n₂≤…≤n_m成立，这些透光层中的至少一层是所述入射光的入射侧呈凹凸形状的波长转换型聚光膜，该波长转换型聚光膜的折射率设为1.6～2.4，且该波长转换型聚光膜包含荧光物质。

在该太阳能电池模块中，优选的是，在所述入射光的波长为400～1200nm时，将下式(1)所表示的所述波长转换型聚光膜的标准吸光度a的值设为0.1以下，

式1

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{-{\log }_{10}\left(T\right)}{L}---\left(1\right)$

其中，T为透射率，L为膜平均厚度(μm)。

此外，优选的是，所述波长转换型聚光膜通过在所述入射光的入射侧无间隙地形成多个微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥而形成。

此外，优选的是，所述波长转换型聚光膜中所包含的荧光物质能够进行波长转换，其吸收300～400nm的光，并发出400～1200nm的光。

即，所述波长转换型聚光膜使用所述荧光物质吸收例如300～400nm的光，且发出400～1200nm的光。由此，在所述波长转换型聚光膜中进行波长转换，将波长400～1200nm的光导入太阳能电池单元，对太阳能电池单元进行光电转换。因此，能够克服光谱失配。

特别是由于具有微细的凹凸形状的波长转换型聚光膜含有荧光物质，因此，其构成为，与通过所述专利文献1及其它文献中采用的由聚光膜单独控制折射率的结构相比，利用波长转换可进一步提高效果。此外，利用微细的凹凸形状，可控制光的方向性，可将入射光、发光一起效率良好地导入太阳能电池单元。

本发明的太阳能电池模块，由于降低光谱失配带来的太阳光损耗，进而控制光的行进方向，因此可提高光利用效率，提高发电效率。

本发明提供一种太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，所述太阳能电池模块通过层叠包含多个透光层的部件而成，并根据入射光进行发电，所述太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜的特征在于，所述波长转换型聚光膜是作为从所述入射光的入射侧起所述多个透光层中的至少一层所使用的波长转换型聚光膜，所述入射光的入射侧呈凹凸形状，且当从所述入射光的入射侧起将所述多个透光层设为第一层、第二层、…第m层，此外将各层的各折射率设为第一折射率n₁、第二折射率n₂、…第m折射率n_m时，则n₁≤n₂≤…≤n_m成立，将其折射率设为1.6～2.4，且包含荧光物质。

此外，优选的是，在所述入射光的波长为400～1200nm时，将下式(2)所表示的所述波长转换型聚光膜的标准吸光度a的值设为0.1以下，

式2

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{-{\log }_{10}\left(T\right)}{L}---\left(2\right)$

其中，T为透射率，L为膜平均厚度(μm)。

此外，优选的是，所述波长转换型聚光膜通过在所述入射光的入射侧无间隙地形成多个微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥而形成。

此外，优选的是，所述波长转换型聚光膜中所包含的荧光物质能够进行波长转换，其吸收300～400nm的光，并发出400～1200nm的光，

即，所述波长转换型聚光膜使用所述荧光物质吸收例如300～400nm的光，且发出400～1200nm的光。由此，在所述波长转换型聚光膜中进行波长转换，将波长400～1200nm的光导入太阳能电池单元，对太阳能电池单元进行光电转换。因此，能够克服光谱失配。

本发明的太阳能电池模块，由于制成下述波长转换型聚光膜，即，从入射光的入射侧起可记作第一层、第二层、…第m层的多个光透过层的第一折射率n₁、第二折射率n₂、…第m折射率n_m，则n₁≤n₂≤…≤n_m的关系成立，进而对于这些透光层中的至少一层，将入射光的入射侧设为凹凸形状，其折射率设为1.6～2.4，且包含荧光物质，因此，可提高太阳能电池模块的光利用率(发电效率)。此外，可降低光谱失配带来的太阳光损耗，提高光利用效率，从而提高发电效率。

此外，本发明的太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，使用荧光物质吸收例如300～400nm的光，发出400～1200nm的光，因此，能够进行有效率的波长转换。因此，能够克服光谱失配。即，由于含有荧光物质，因此，其构成为，与现有的由聚光膜单独控制折射率的结构相比，利用波长转换可进一步提高效果。此外，利用微细的凹凸形状，可控制光的方向性，可将入射光、发光一起效率良好地导入太阳能电池单元。

附图说明

图1是现有的太阳能电池模块的剖面图。

图2是本发明的最佳方式的太阳能电池模块的剖面图。

图3是用于说明波长转换型聚光膜300的结构的图。

图4是表示在聚光膜上放置模型膜的状态的剖面图。

图5是表示在太阳能电池单元上粘贴有带模型膜的聚光膜的太阳能电池模块的结构的剖面图。

图6是表示在太阳能电池单元上粘贴聚光膜的处理步骤的图。

标记说明

100  太阳能电池单元

101  p型硅衬底

102  压花结构

103  n型层

104  防反射层

201  保护玻璃

202  密封材料

300  波长转换型聚光膜

301  模型膜

302  波长转换型聚光膜的基底部分

303  波长转换型聚光膜的凹凸部分

304  PET膜

305  半固化状态且含有荧光物质的高折射率树脂组合物层

306  PP膜

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。图2表示使用以硅衬底为材料的太阳能电池单元的太阳能电池模块的剖面。

该太阳能电池模块从入射光205的入射侧将透过保护玻璃201、密封材料202、波长转换型聚光膜300这样的多层透光层的入射光导入太阳能电池单元100进行发电。该情况的透光层为表示结构的图，是具体之一例。作为其它例，也可以在光入射侧的保护玻璃201之前设置玻璃上防反射膜。但是，玻璃上防反射膜在现有的太阳能电池模块中大多是没有的，即使在本发明中也不是必须的。

波长转换型聚光膜300将位于入射光入射侧的一面呈凹凸形状，其折射率设为1.6～2.4，并且包含荧光物质，是透明的。波长转换型聚光膜300的所述一面形成为将微细的凹或凸部无间隙地形成多个，其微细凹或凸部的各自的形状为大致同一形状的圆锥状或多角锤状。

例如，作为本发明使用的波长转换型聚光膜的形成方法，可以使用真空层压装置在太阳能电池单元上粘贴半固化状态、光固化性或热固化性膜。该膜例如包含使用了钛酸四异丙酯的有机—无机混合材料及荧光物质，由此实现高折射率化及波长转换功能。此外，由于为光固化性或热固化性，因此，对于PET等基材膜利用铸造法制成膜状，并利用PP等隔离膜覆盖。

在太阳能电池单元100的光入射侧粘贴有波长转换型聚光膜300。太阳能电池单元100例如由P型硅衬底、n型层、防反射膜104、表面电极、背面电极、p+层构成。在太阳能电池单元上粘贴所述波长转换型聚光膜300。波长转换型聚光膜300与太阳能电池单元100的防反射膜104接触。

太阳能电池单元100是使用多晶硅衬底或单晶硅衬底的硅结晶系的太阳能电池单元，例如使用厚度数百μm的p型硅衬底。在p型硅衬底的表面均匀形成n型层。

防反射膜104防止通过波长转换型聚光表面300效率良好聚光的入射光的不需要的反射，使用由硅Si、氮N及氢H构成的折射率在1.8～2.7范围的氮化硅膜。膜厚的范围为70～90nm。作为防反射膜104也可以使用氧化钛膜。

波长转换型聚光膜300如下形成，即，如上所述，在所述一面即单面侧300a有规则地形成多个微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥。多角锤为大致同一形状。此外，圆锥也为大致同一形状。该单面侧300a形成在光入射侧(入射光205进行入射)，光入射侧的相反侧300b与太阳能电池单元100的防反射膜104接触。此外，如上所述，也可以使另一面无间隙地按照太阳能电池单元100的表面的凹凸。

此外，波长转换型聚光膜300其折射率n₃如下设定。为了将从任意角度进入的外部光(入射光205)反射损耗小且效率良好地导入太阳能电池单元100内，波长转换型聚光膜300的折射率必须比密封材料202的折射率高且比太阳能电池电源100上的防反射膜104低，因此，设为1.6～2.2，优选设为1.6～2.0。

在p型硅衬底101的所述入射侧(表面侧)的相反的背面侧形成背面用铝糊，进而在其上形成背面电极108。此外，在背面侧，铝糊中的铝与背面侧的硅反应，形成p+层，从而形成改善发电能力的BSF(Back SurfaceField)层109。

在波长转换型聚光膜300中，为了将来自任意角度的入射光效率良好地导入太阳能电池单元内，顶角窄是有利的。但是，在波长转换型聚光膜300和太阳能电池单元100的界面有反射损耗的情况下，若顶角过窄，则反射光会再次漏出到外部。为了利用波长转换型聚光膜300使反射光再次反射并顺畅地返回太阳能电池单元100，优选顶角为90度。若顶角为90度，则在性能、加工精度方面可以说是最良好的角度。

根据非专利文献2，底边的大小是所使用的最短波长除以其材料的折射率的值，例如设折射率为2.0时，太阳能电池模块中底边为175nm左右。但是，为得到这样的微细结构，对加工方法也有限定。

但是，本发明中，这样的超微细结构不是必要的。图3是用于说明波长转换型聚光膜300的结构的图。如图3所示，本发明所使用的波长转换型聚光膜300，将该波长转换型聚光膜300分为基底部分302和凹凸部分303考虑。由于基底部分302需要按照太阳能电池单元100的凹凸形状埋入，因此厚度必须为凹凸厚度以上。通常，对太阳能电池单元100的表面实施压花结构，其深度为0～20μm。另一方面，根据加工上的要求，波长转换型聚光膜300的本质部分即有规则无间隙地形成多个的微细凹或凸部的高度主要为1～100μm。

此外，由于折射率为1.6～2.2的波长转换型聚光膜如上所述必须按照单元的凹凸形成且必须转印波长转换型聚光膜本来的微细凹凸，因此，采用半固化状态的树脂组合物是重要的。作为波长转换型聚光膜300需要满足高折射率且形状转印性，在本发明中，有包含钛酸四异丙酯的有机—无机混合组合物，且为进行波长转换，还需要含有荧光物质。

即，波长转换型聚光膜300为半固化状态的膜，为对太阳能电池单元100真空层压或配合了聚合物、单体、引发剂、溶剂等的清漆状，对单元进行涂敷并使溶剂干燥。在此可完全埋入太阳能电池单元凹凸。

若波长转换型聚光膜300为本来的膜状，则将隔离膜剥离，进而真空层压具有波长转换型聚光膜本来的微细凹凸形状的模型膜并进行形状转印。

波长转换型聚光膜300的所述微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥利用模型膜形成。首先，进行简要说明，将有规则且无间隙地形成多个微细凹或凸部的模型膜放置于聚光膜300上，进而使用真空层压装置进行形状转印。之后，将模型膜剥离，利用UV照射使聚光膜300固化。此外，也可以不除去模型膜而将其层叠于聚光膜300上。

对在聚光膜300上无间隙地形成多个微细凹或凸部所使用的模型膜进行说明。图4是表示在波长转换型聚光膜300上放置有模型膜301的状态的图。模型膜301是在波长转换型聚光膜300的微细凹或凸部侧300a无间隙地形成有多个与其微细凹或凸部互补(无间隙地完全啮合)地粘接的微细凸或凹部而形成的膜，其是形成波长转换型聚光膜300的凹或凸部的铸模。

作为制造步骤，是将模型膜301放置于波长转换型聚光膜300之上，使用真空层压装置进行形状转印。之后，将模型膜301剥离，利用UV照射而使波长转换型聚光膜300固化。

所述图2是去除模型膜301并层叠密封材料202的结构。当然，可以是不产生间隙而无间隙地埋入波长转换型聚光膜300的凹凸的状态。

此外，也可以不除去模型膜301，而使用模型膜301原样地层叠于波长转换型聚光膜300上的带模型膜的波长转换型聚光膜。

图5是在太阳能电池单元100上粘贴带模型膜301的波长转换型聚光膜300的太阳能电池模块的结构图。将波长转换型聚光膜300侧设为太阳能电池单元100侧进行层叠。即，波长转换型聚光膜300的单面按照与太阳能电池单元表面的凹凸无间隙的方式粘贴于太阳能电池单元100上。波长转换型聚光膜300的另一面300a的微细凹或凸部面，不除去所使用的模型膜301而原样地进行层叠。外观是平滑的带模型膜的聚光膜。如上所述，在此使用的模型膜301是如下形成的膜，即，在波长转换型聚光膜300的微细凹或凸部侧300a无间隙地形成多个与其微细凹或凸部互补(无间隙地完全吻合)地粘接的微细凸或凹部，且其折射率比波长转换型聚光膜300的折射率n₂小。

此外，作为波长转换型聚光膜300在使用清漆材料时，将其涂敷于太阳能电池单元上，在使溶剂干燥后，利用模型膜进行形状转印。此时，即可以将模型膜剥离进行固化，也可以带有模型膜而原样地进行固化。

树脂组合物的固化方法，既可以是预先赋予该树脂组合物光固化性，也可以赋予其热固化性。

使用太阳能电池单元100的图2所示的太阳能电池模块中，例如设密封材料202为第一层(保护玻璃201和密封材料202由于折射率大致相同，因此认为其光学性相同)，设波长转换型聚光膜300为第二层，设防反射膜104为第三层，设n型层103为第四层，且设各层的各折射率为第一折射率n₁、第二折射率n₂、第三折射率n₃、第四折射率n₄时，n₁≤n₂≤n₃≤n₄成立。如上所述，这些光透过性膜中的一层即第二层的波长转换型聚光膜300，其入射光205的入射侧300a呈凹凸形状。详细而言，是形成微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥而形成的波长转换型聚光膜300。此外，如上所述，波长转换型聚光膜300，其折射率n₃设为1.6～2.4。

此外，对于波长转换型聚光膜300，所述入射光的波长为400～1200nm时，将式(3)表示的标准吸光度a的值设为0.1以下。

式3

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{{-\log }_{10}\left(T\right)}{L}---\left(3\right)$

其中，T为透射率，L为膜平均厚度(μm)。

对图2所示的太阳能电池模块的制造进行说明。优选的是，所述各层的折射率分布是连续的，折射率从层浅的(其中所说的浅是指从入射侧起第一、第二…这样的序号中小的序号的意思)一侧逐渐增高。作为所述第三层的防反射膜104及作为所述第四层的n型层由用于形成太阳能电池单元100的单元工序形成。比其浅的层的保护玻璃201、密封材料202及波长转换型聚光膜300(第一及第二层)由模制工序形成。因此，要跨各层部件得到连续的折射率分布在现有技术中是困难的。

在本申请发明中，对由单元工序形成的防反射膜104和由模制工序形成的波长转换型聚光膜300的折射率按彼此最佳平衡方式进行调节。具体而言，将波长转换型聚光膜300的折射率n₂设为防反射膜104的折射率n₃以下。在模制工序内，只要将密封材料(第一层)202的折射率n₁设为聚光膜(第二层)300的折射率n₂以下，则可实现所述的n₁≤n₂≤n₃≤n₄。

利用物理的形状来实现连续的等效折射率是昆虫眼(moth-eye)结构。但是，如非专利文献2，所需要的微细的锤形状是要进行导入的光的波长级。与之相对，在本发明中，不需要那么微细的形状，即使是现有的模型加工所容许的10μm以上也没关系。这是由于，与得到连续的等效折射率分布相比，利用几何光学中说明的光路及多重反射。

这样，在本发明中，特别是降低了依赖于工序的模块层结构上的光学界面、现有技术的密封材料—单元界面的反射损耗，增加光向太阳能电池单元100内的导入量。因此，本发明的更重要的点在于，作为波长转换型聚光膜300采用折射率比密封材料202高且能够实现以最高效率将光导入太阳能电池单元100的pn结部的结构。更具体地说，通过波长转换型聚光膜300和单元100上防反射膜104的折射率控制，使波长转换型聚光膜300的光导入效果实现最大化。

换言之，本发明的特征在于，能够在波长转换型聚光膜300和太阳能电池单元100的防反射膜104双方调节最佳折射率结构。例如，成为最外层(入射侧)的强化玻璃201、其下层的密封材料202、太阳能电池单元内部的n层、p层等难以变更折射率。但是，通过成为它们中间层的波长转换型聚光膜300和防反射膜104可调节折射率，则容易实现所述的n₁≤n₂≤n₃≤n₄。

当最简单地考虑时，如下所述。在此，由于保护玻璃201和密封材料202的折射率大致相同，因此，认为其光学性是同等的(折射率n₁)。此外，当设波长转换型聚光膜300的折射率n₂、防反射膜104的折射率n₃、n型层的折射率n₄时，优选的是下式成立。

$n_2=\sqrt{n_1{n}_3}$

$n_3=\sqrt{n_2{n}_4}$

当输入具体的数值时，根据n₁≒1.5、n₄≒3.4计算出n₂≒1.97、n₃≒2.59。

此外，波长转换型聚光膜300为进行波长转换，还需要含有荧光物质。对于荧光物质后述。

其次，对在太阳能电池单元100上粘贴波长转换型聚光膜300的处理步骤进行详细说明。图6是表示在太阳能电池单元上粘贴波长转换型聚光膜的处理步骤的图。作为波长转换型聚光膜300，使用含有半固化状态的荧光物质的高折射率树脂组合物305。

半固化状态且含有荧光物质的高折射率树脂组合物305是通过使用了钛酸四异丙酯的有机—无机混合材料实现高折射率化，进而实现光固化性的组合物，且其含有荧光物质。如图6a所示，半固化状态且含有荧光物质的高折射率树脂组合物305被PET膜304和PP膜(隔离膜)306夹持。具体的制造处理步骤是，对于PET等基材膜304，利用铸造法在膜上制膜，进而利用PP等隔离膜306覆盖。

其次，如图6b所示，在对太阳能电池单元100层叠时，含有所述荧光物质的高折射率树脂组合物305在剥离了PP等隔离膜306后，放置到太阳能电池单元100上，并用真空层压装置进行层压。

此外，如图6c及图6d所示，将按照有规则且无间隙地形成微细凹或凸部而形成的模型膜301放置于含有所述荧光物质的高折射率树脂组合物305上，再次使用真空层压装置进行形状转印。

然后，将模型膜301剥离，利用UV照射使含有所述荧光物质的高折射率树脂组合物305固化。这样，当形状转印完成时，通过光或热使半固化状态的高折射率树脂组合物305固化。也可以在波长转换型聚光膜300上原样地残留模型膜301，并由保护玻璃201、密封材料202、背膜204夹着而进行模块化。

图6e表示从图6d的状态剥离了模型膜301的状态。在剥离了模型膜301后，由保护玻璃201、密封材料202、背膜204夹着进行模块化。

此时，如果单元的压花结构的深度为10μm、模型膜凹凸的深度为10μm，则层叠前的聚光膜(半固化状态的高折射率膜)至少需要为20μm的厚度。如上所述，波长转换型聚光膜300的基底部分302需要为10μm，凹凸部303需要为10μm。本发明中，不需要积极地形成压花结构，但由于在从硅锭进行切割加工中表面稍微会带有凹凸，因此，基底部分302需要随着该凹凸的程度。

其次，对作为波长转换型聚光膜300使用的半固化状态的高折射率树脂组合物304那样的有机—无机混合材料进行说明。

本发明中，为得到高折射率，使用溶胶—凝胶法制成有机—无机混合材料。溶胶—凝胶法中的必要成分为由

(R¹)_nM-(OR²)_m

表示的金属醇盐，但本发明可以至少一部分使用由

Ti-(OR)₄所表示的钛酸四异丙酯。随之，M也可以为选自Zn、Zr、Al、Si、Sb、Be、Cd、Cr、Sn、Cu、Ga、Mn、Fe、Mo、V、W及Ce中的金属。对于R，碳数1～10的R¹及R²与M结合多个，但各自可以全部相同或不同。N为0以上的整数，m为1以上的整数，n+m等于M的价数。在利用溶胶—凝胶法得到有机—无机混合材料时，所使用的金属醇盐可以为一种也可以为多种。

使用溶胶—凝胶法得到有机—无机混合材料，是通过在溶液状的树脂组合物中添加金属醇盐、水及酸(或碱)催化剂，将其涂敷在基材上并使溶剂蒸发，且进行加热而得到。其中，根据选择的金属醇盐的反应性，有时不需要水及/或酸(或碱)催化剂。此外，加热温度也依赖于金属醇盐的反应性。对于如Ti那样反应性高的物质，不需要催化剂，加热温度也可以为100℃左右的温度。本发明中，不一定需要(-M-O-)的三维结构，只要能够实现高折射率化即可。特别是对于氧化钛的三维结构，按照用于光催化剂的方式制成半导体。但是，该结构在光劣化方面存在不良，因此，会破坏三维结构，因此与其它金属醇盐并用的方法是有效的。

此外，模型膜301(成为聚光膜的凸部形成的铸模的模型膜)可利用特开2002-225133号公报中记载的方法等制作。

此外，作为本发明的荧光物质，可以例举出稀土类元素或其离子或其有机金属络合物等，在离子的情况下，也可以作为活性剂导入无机的母体结晶中。在有机金属络合物的情况下，也可以原样地分散于所述高折射率树脂组合物中。

稀土类元素有Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(醇盐钕)、Pm(钷)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)等。

此外，作为本发明的荧光物质，也可以是将被称作ns2形离子的元素作为发光中心而使结晶母体活化的物质。或者也可以是它们的金属氧化物、有机金属络合物。它们有Cu(铜)、Zn(锌)、Ga(镓)、Ge(锗)、As(砷)、Ag(银)、Cd(镉)、In(铟)、Sn(锡)、Sb(锑)、Au(金)、Hg(汞)、Tl(铊)、Pb(铅)、Bi(铋)等。

此外，作为本发明的荧光物质，也可以是将被称作过渡金属离子的元素作为发光中心使结晶母体活化的物质。或者也可以是它们的金属氧化物、有机金属络合物。它们有Cr(铬)、Fe(铁)、Mn(锰)等。

此外，作为本发明的荧光物质也可以使用有机荧光物质。作为它们的例子，可例举出荧蒽、二萘嵌苯、吖啶橙、若丹明6G、若丹明B、C.I.酸性黄3(Brilliant Sulphoflavine)FF、碱性黄HG、曙红等。

本发明不限于这些荧光物质，可根据目的进行选择。例如，所述硅结晶系太阳能电池中，太阳光中短于400nm的波长、长于1200nm的波长的光不能有效利用，因此，吸收短于400nm的波长的光且发出400～1200nm的光时适合。作为这种荧光物质之一例，可利用非专利文献3中举出的Eu(TTA)3phen等。

例如，对于非晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池、CIS太阳能电池、PbS光电转换装置、CdS光电转换装置等，只要根据它们的灵敏度光谱选择荧光物质即可。

下面，参照附图对实施例进行说明。

实施例

在太阳能电池单元上利用至此所述的方法粘贴波长转换型聚光膜300。

所述的图2是在太阳能电池单元上粘贴波长转换型聚光膜300而组装成模块的情况的概略图，表示在太阳能电池模块内未残留模型膜301的情况。但是，图2中省略连接用接头线。

此外，图5是在太阳能电池单元100上粘贴带模型膜301的波长转换型聚光膜300的太阳能电池模块的结构图。即，是在太阳能电池模块中残留有模型膜301的结构。但是，该图5中省略了连接用接头线。

Claims (8)

1、一种太阳能电池模块，其通过层叠包含多个透光层的部件而成，根据入射光进行发电，其特征在于，

当从所述入射光的入射侧起，将所述多个透光层设为第一层、第二层、...第m层，此外将各层的各折射率设为第一折射率n₁、第二折射率n₂、...第m折射率n_m时，则n₁≤n₂≤...≤n_m成立，这些透光层中的至少一层是所述入射光的入射侧呈凹凸形状的波长转换型聚光膜，其折射率为1.6～2.4，且该波长转换型聚光膜包含荧光物质。

2、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，

在所述入射光的波长为400～1200nm时，下式(4)所表示的所述波长转换型聚光膜的标准吸光度a的值为0.1以下，

式1

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{{-\log }_{10}\left(T\right)}{L}---\left(4\right)$

其中，T为透射率，L为膜平均厚度(μm)。

3、如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述波长转换型聚光膜通过在所述入射光的入射侧无间隙地形成多个微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥而形成。

4、如权利要求1、2或3所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述波长转换型聚光膜中所包含的荧光物质能够进行波长转换，其吸收300～400nm的光，并发出400～1200nm的光。

5、一种太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，所述太阳能电池模块通过层叠包含多个透光层的部件而成，并根据入射光进行发电，所述太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜的特征在于，

所述波长转换型聚光膜是作为位于所述入射光的入射侧的所述多个透光层中的至少一层透光层使用的波长转换型聚光膜，

所述入射光的入射侧呈凹凸形状，且当从所述入射光的入射侧起将所述多个透光层设为第一层、第二层、...第m层，此外将各层的各折射率设为第一折射率n₁、第二折射率n₂、...第m折射率n_m时，则n₁≤n₂≤...≤n_m成立，该波长转换型聚光膜的折射率为1.6～2.4，且包含荧光物质。

6、如权利要求5所述的太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，其特征在于，

在所述入射光的波长为400～1200nm时，下式(5)所表示的所述波长转换型聚光膜的标准吸光度a的值为0.1以下，

式2

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{{-\log }_{10}\left(T\right)}{L}---\left(5\right)$

其中，T为透射率，L为膜平均厚度(μm)。

7、如权利要求5所述的太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，其特征在于，

所述波长转换型聚光膜通过在所述入射光的入射侧无间隙地形成多个微细的凸状或凹状的多角锤或圆锥形成。

8、如权利要求5、6或7所述的太阳能电池模块用的波长转换型聚光膜，其特征在于，

所述波长转换型聚光膜中所包含的荧光物质能够进行波长转换，其吸收300～400nm的光，并发出400～1200nm的光。

Images