JP2008047792A - Solar cell member, and solar cell member sheet - Google Patents

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和幸 橘川
Hideki Kodaira
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-confinement structure which can reduce reflection of light on a surface of a solar cell, and can effectively carry out the light-confinement on the solar cell; and to provide a solar cell member sheet. <P>SOLUTION: The solar cell member is used as laminated outside the solar cell, is composed of a film of at least one layer, and has a light-confinement layer 4 as at least one layer of the film. The light-confinement layer 4 has an irregular structure 6, and the difference is 0.1 nm to 400 μm among heights of the irregular structure 6. The solar cell member sheet is constructed in such a manner that an adhesive layer 7 is formed on the surface of the solar cell member. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池部材および太陽電池部材シートに関する。   The present invention relates to a solar cell member and a solar cell member sheet.

近年、太陽電池は屋外発電、ポータブル発電などに広く使用されている。   In recent years, solar cells are widely used for outdoor power generation, portable power generation, and the like.

太陽電池の構造としては、太陽電池のセル部に光を効果的に取り込み、この光を基板外に逃すことなく、セル部内に閉じ込めることにより、入射光を有効に利用できる構造が望まれている。   As a structure of a solar cell, a structure that can effectively utilize incident light by effectively capturing light into the cell portion of the solar cell and confining the light inside the cell portion without escaping the light outside the substrate is desired. .

光を太陽電池のセル部の外部に逃さない方法としては、太陽電池のセル部表面での光の反射率の低減、および、太陽電池のセル部に入射した光の閉じ込めが重要である。   As a method for preventing light from escaping outside the cell part of the solar battery, it is important to reduce the reflectance of light on the cell part surface of the solar battery and confine light incident on the cell part of the solar battery.

太陽電池のセル部表面での入射光の反射率を低減する方法としては、微細なＳｉＯ２やＭｇＦ２粒で形成された表面微細凹凸を有する反射防止膜を用いる方法が用いられている（特許文献１参照）。
特開平４−２８９８０１号公報 As a method for reducing the reflectance of incident light on the cell surface of a solar battery, a method using an antireflection film having fine surface irregularities formed of fine SiO 2 and MgF 2 grains is used (patent) Reference 1).
JP-A-4-289801

しかし、太陽電池のセル部に入射した光には、発電に寄与できるものと、一旦太陽電池セル部に入射したもののその表面で反射してセル部の外部に散逸してしまうものとがあり、太陽電池のセル部に入射した光の利用効率の点では、なお充分ではないという問題があった。   However, the light incident on the cell part of the solar cell includes those that can contribute to power generation, and those that once entered the solar cell part and reflected off the surface and dissipated outside the cell part, There was a problem that the utilization efficiency of light incident on the cell portion of the solar battery was not sufficient.

本発明の課題は、太陽電池のセル部表面での光の反射を低減し、セル部に光閉じ込めを有効に行なうことができる光閉じ込め構造を有する太陽電池部材および太陽電池部材シートを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solar cell member and a solar cell member sheet having a light confinement structure that can reduce light reflection on the surface of a cell portion of a solar cell and effectively perform light confinement in the cell portion. It is in.

請求項１に記載の発明は、太陽電池のセル部の外側に積層して用いられ、少なくとも１層以上のフィルムからなり、かつ、該フィルムの少なくとも１層として光封込層を有する太陽電池部材であって、
前記光封込層が、凹凸構造を有し、該凹凸構造の高低差が０．１ｎｍ〜４００μｍであることを特徴とする太陽電池部材である。
請求項２に記載の発明は、前記凹凸構造の表面に、さらに、高低差が０．１ｎｍ〜５００ｎｍの微小凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池部材である。
請求項３に記載の発明は、前記太陽電池部材の少なくとも１層が、耐候性および耐熱性を有するフィルムからなる層であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池部材である。
請求項４に記載の発明は、前記太陽電池部材の少なくとも１層が、ガスバリア層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池部材である。
請求項５に記載の発明は、前記ガスバリア層が、無機酸化物を含有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池部材である。
請求項６に記載の発明は、ＳｉＯ２からなる充填層を、前記凹凸構造における凹部を埋めるようにして設けたことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池部材である。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池部材の表面に、接着層が形成されていることを特徴とする太陽電池部材シートである。
請求項８に記載の発明は、前記接着層が、ホットメルト接着剤からなることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池部材シートである。
請求項９に記載の発明は、前記ホットメルト接着剤が、共重合アクリル樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池部材シートである。 The invention according to claim 1 is a solar cell member that is used by being laminated on the outside of the cell portion of the solar battery, is composed of at least one film, and has a light confinement layer as at least one layer of the film. Because
The light confinement layer has a concavo-convex structure, and the height difference of the concavo-convex structure is 0.1 nm to 400 μm.
The invention according to claim 2 is the solar cell member according to claim 1, wherein a minute uneven portion having a height difference of 0.1 nm to 500 nm is further formed on the surface of the uneven structure.
The invention according to claim 3 is the solar cell member according to claim 1 or 2, wherein at least one layer of the solar cell member is a layer made of a film having weather resistance and heat resistance. .
The invention according to claim 4 is the solar cell member according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one layer of the solar cell member is a gas barrier layer.
The invention according to claim 5 is the solar cell member according to claim 4, wherein the gas barrier layer contains an inorganic oxide.
The invention according to claim 6 is the solar cell member according to claim 5, wherein a filling layer made of SiO 2 is provided so as to fill the recess in the uneven structure.
Invention of Claim 7 is a solar cell member sheet | seat with which the contact bonding layer is formed in the surface of the solar cell member in any one of Claims 1-6.
The invention according to claim 8 is the solar cell member sheet according to claim 7, wherein the adhesive layer is made of a hot melt adhesive.
The invention according to claim 9 is the solar cell member sheet according to claim 8, wherein the hot melt adhesive is a copolymerized acrylic resin.

請求項１に記載の発明によれば、光封込層が凹凸構造を有し、該凹凸構造の高低差が０．１ｎｍ〜４００μｍであるので、太陽電池に入射した光を繰り返し太陽電池のセル部の内部に入射させることが可能となり、発電効率が高い太陽電池を得ることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the light confinement layer has a concavo-convex structure, and the height difference of the concavo-convex structure is 0.1 nm to 400 μm, the light incident on the solar cell is repeatedly emitted. It becomes possible to make it enter in the inside of a part, and a solar cell with high electric power generation efficiency can be obtained.

請求項２に記載の発明によれば、前記凹凸構造の表面に、さらに、高低差が０．１ｎｍ〜５００ｎｍの微小凹凸部を形成したので、太陽電池のセル部外部に散逸しようとする光を反射および屈折させ、太陽電池のセル部内部に再入射させることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the fine uneven portion having a height difference of 0.1 nm to 500 nm is further formed on the surface of the uneven structure, the light to be dissipated outside the cell portion of the solar cell is emitted. It can be reflected and refracted and re-entered into the cell part of the solar cell.

請求項３に記載の発明によれば、太陽電池部材の少なくとも１層が、耐候性および耐熱性を有するフィルムからなる層であるので、太陽電池の保護材としての機能を付与することができる。   According to the invention described in claim 3, since at least one layer of the solar cell member is a layer made of a film having weather resistance and heat resistance, a function as a protective material for the solar cell can be imparted.

請求項４に記載の発明によれば、太陽電池部材の少なくとも１層が、ガスバリア層であるので、多結晶および微結晶シリコンの水や酸素による劣化を防止することができる。   According to the invention described in claim 4, since at least one layer of the solar cell member is a gas barrier layer, deterioration of polycrystalline and microcrystalline silicon due to water or oxygen can be prevented.

請求項５に記載の発明によれば、前記ガスバリア層が、無機酸化物を含有し、珪素酸化物等の無機酸化物は、水および酸素バリア性が優れた物質であることから、多結晶および微結晶シリコンの水や酸素による劣化をさらに防止することができる。   According to the invention described in claim 5, since the gas barrier layer contains an inorganic oxide and the inorganic oxide such as silicon oxide is a substance having excellent water and oxygen barrier properties, Deterioration of microcrystalline silicon due to water or oxygen can be further prevented.

請求項６に記載の発明によれば、ＳｉＯ２からなる充填層を、前記凹凸構造における凹部を埋めるようにして設けたことにより、さらに発電効率が高い太陽電池を得ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, a solar cell with higher power generation efficiency can be obtained by providing the filling layer made of SiO 2 so as to fill the concave portion in the concavo-convex structure.

請求項７に記載の発明によれば、前記の太陽電池部材の表面に、接着層を形成した太陽電池部材シートであるので、当該シートを太陽電池セルに接着することが可能となる。   According to invention of Claim 7, since it is a solar cell member sheet | seat which formed the contact bonding layer in the surface of the said solar cell member, it becomes possible to adhere | attach the said sheet | seat on a photovoltaic cell.

請求項８に記載の発明によれば、前記接着層が、ホットメルト接着剤からなるので、太陽電池部材シートを太陽電池セルに接着する工程を簡略化することができる。   According to invention of Claim 8, since the said contact bonding layer consists of a hot-melt-adhesive, the process of adhere | attaching a solar cell member sheet | seat on a photovoltaic cell can be simplified.

請求項９に記載の発明によれば、前記ホットメルト接着剤が共重合アクリル樹脂であるので、太陽電池発電時の急激な温度変化が生じても、太陽電池部材と太陽電池セルの剥離を防止することができる。   According to invention of Claim 9, since the said hot-melt-adhesive is a copolymerization acrylic resin, even if the rapid temperature change at the time of photovoltaic power generation arises, peeling of a photovoltaic cell member and a photovoltaic cell is prevented. can do.

したがって本発明によれば、太陽電池に入射した光を繰り返し太陽電池セル内部に再入射でき、太陽電池を外部環境から保護できる太陽電池部材および太陽電池部材シートを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a solar cell member and a solar cell member sheet that can repeatedly make light incident on the solar cell re-enter the inside of the solar cell and protect the solar cell from the external environment.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
太陽電池部材、および、太陽電池部材シートの作製方法を、図１を基に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
A method for producing a solar cell member and a solar cell member sheet will be described with reference to FIG.

まず、基材１に凹凸構造６を形成する（図１（ａ）参照）。   First, the uneven structure 6 is formed on the substrate 1 (see FIG. 1A).

基材１の材料としては、例えばアクリル樹脂板を用いることができる。   As a material of the substrate 1, for example, an acrylic resin plate can be used.

凹凸構造６の形成方法としては、基材１に熱可塑性樹脂を用い、該熱可塑性樹脂層を加熱軟化させて、凹凸構造のレリーフ構造を電気鋳造法により型取った母型に圧着し、その後、冷却する方法を用いることができる。   As a method for forming the concavo-convex structure 6, a thermoplastic resin is used for the base material 1, the thermoplastic resin layer is heated and softened, and the relief structure of the concavo-convex structure is pressure-bonded to a mother mold formed by an electroforming method. A method of cooling can be used.

凹凸構造の形状は、断面が三角形、台形、半円形である錐形、および、該錐形の上部をカットした台形、および、ドーム形が好ましく、特に、四角錐形であって、対向する斜面同士のなす角度（頂角）が図１に示すように７０〜９０°のものが好ましい。   The shape of the concavo-convex structure is preferably a pyramid having a triangular, trapezoidal, or semicircular cross section, and a trapezoid in which the top of the pyramid is cut, or a dome shape, and in particular, a quadrangular pyramid having opposing slopes. It is preferable that the angle (vertical angle) between them is 70 to 90 ° as shown in FIG.

本発明において、凹凸構造６の高低差は、０．１ｎｍ〜４００μｍであることが必要であり、好ましくは１００ｎｍ〜３００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。ここでいう凹凸構造の高低差とは、凹凸構造が図１に示したような断面が三角形状である場合は、該三角形の頂点から底辺までの高さである。   In the present invention, the height difference of the concavo-convex structure 6 needs to be 0.1 nm to 400 μm, preferably 100 nm to 300 μm, and more preferably 10 μm to 100 μm. The difference in height of the concavo-convex structure here is the height from the apex to the base of the triangle when the concavo-convex structure has a triangular cross section as shown in FIG.

次に、前記凹凸構造６の表面に、さらに、微小凹凸部２を形成するのが好ましい（図１（ｂ）参照）。   Next, it is preferable to further form a fine uneven portion 2 on the surface of the uneven structure 6 (see FIG. 1B).

微小凹凸部２の材料としては、ＳｎＯ２やＺｎＯを用いることができる。 As a material for the minute uneven portion 2, SnO 2 or ZnO can be used.

微小凹凸部２の形成方法としては、スパッタ法やＣＶＤ法を用いることができる。   As a method for forming the minute uneven portion 2, a sputtering method or a CVD method can be used.

微小凹凸部２は、高低差が０．１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍである。ここでいう微小凹凸部の高低差とは、微小凹凸部が図１に示したような断面が三角形状である場合は、該三角形の頂点（凹凸構造６と接していない頂点）から底辺（凹凸構造６と接している底辺）までの高さである。   The micro uneven portion 2 preferably has a height difference of 0.1 nm to 500 nm. More preferably, it is 1 nm to 10 nm. Here, the difference in height of the micro uneven portion is that when the cross section of the micro uneven portion is triangular, as shown in FIG. 1, the base (protrusion) from the apex of the triangle (the apex not in contact with the uneven structure 6). It is the height up to the bottom) in contact with the structure 6.

次に、充填層３を、凹凸構造６を埋めるように充填することにより、光封込層４を形成するのがよい（図１（ｃ））。   Next, the light confinement layer 4 may be formed by filling the filling layer 3 so as to fill the uneven structure 6 (FIG. 1C).

充填層３は、ＳｉＯ２を材料としたＣＶＤ法により形成できる。 The filling layer 3 can be formed by a CVD method using SiO 2 as a material.

次に、保護材５を積層することにより、太陽電池部材を得る（図１（ｄ））。   Next, a solar cell member is obtained by laminating the protective material 5 (FIG. 1 (d)).

保護材５の材料としては、耐熱性、耐候性に優れる、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等を用いることができ、これらは単独で使用しても良く、二種以上を積層した複合フィルムとして使用しても良い。   As the material for the protective material 5, polycarbonate, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, polypropylene, etc., which are excellent in heat resistance and weather resistance, can be used, and these may be used alone or in combination of two or more. It may be used as a laminated composite film.

また、保護材５に、少なくとも１層のガスバリア層を設けても良い。ガスバリア層は、珪素酸化物等の無機酸化物を含有するのが好ましい。   Further, the protective material 5 may be provided with at least one gas barrier layer. The gas barrier layer preferably contains an inorganic oxide such as silicon oxide.

最後に、接着層７を形成することにより、太陽電池部材シートを得る（図１（ｅ））。   Finally, a solar cell member sheet is obtained by forming the adhesive layer 7 (FIG. 1 (e)).

接着層７の材料としては、共重合アクリル樹脂を用いることができる。具体的には
アクリルポリオールが挙げられる。 As a material for the adhesive layer 7, a copolymer acrylic resin can be used. Specific examples include acrylic polyols.

接着層７の形成方法としては、押し出しコート法を用いることができる。   As a method for forming the adhesive layer 7, an extrusion coating method can be used.

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example further demonstrate this invention, this invention is not restrict | limited to the following example.

実施例１
図１（ｅ）に示したような太陽電池部材シートを作成した。
まず、金属平板、アクリル樹脂フィルム（住友化学工業社製（登録商標）テクノロイＳ００１）、母型の順番になるように配置し、その後、２６０℃下においてプレス圧力５〜１５Ｋｇｆ／ｃｍ２にて成型することにより、高低差が２００ｎｍの凹凸構造が形成されたアクリル樹脂フィルムを得た。 Example 1
A solar cell member sheet as shown in FIG.
First, a metal flat plate, an acrylic resin film (Sumitomo Chemical Co., Ltd. (registered trademark) Technoloy S001) are arranged in the order of the mother mold, and then molded at a press pressure of 5 to 15 kgf / cm 2 at 260 ° C. As a result, an acrylic resin film having an uneven structure with a height difference of 200 nm was obtained.

次に、ＳｎＯ２を、ＣＶＤ法を用いて蒸着することにより、凹凸構造の表面に、高低差が８０ｎｍの断面三角形状の微小凹凸部を得た。 Next, SnO 2 was vapor-deposited by using a CVD method to obtain a micro uneven portion having a triangular cross section having a height difference of 80 nm on the surface of the uneven structure.

次に、ＳｉＯｘ（ｘ＝１．７）を、ＣＶＤ法を用いて蒸着することにより、厚さ７０ｎｍの充填層を形成した。   Next, SiOx (x = 1.7) was deposited using a CVD method to form a filling layer having a thickness of 70 nm.

次に、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートをアクリル系の接着剤を用いて充填層上に積層することにより、太陽電池部材を得た。   Next, a solar cell member was obtained by laminating polyethylene terephthalate having a thickness of 12 μm on the filling layer using an acrylic adhesive.

最後に、共重合アクリル樹脂をアクリル樹脂板に押し出しコートし、接着層を形成することにより、太陽電池部材シートを得た。   Finally, a copolymer acrylic resin was extruded onto an acrylic resin plate to form an adhesive layer, thereby obtaining a solar cell member sheet.

次に、ソーラーシュミレーターを用い、上記で得られた太陽電池部材シートの接着層を、市販されている太陽電池に接着し、その後光を照射することにより、電池特性を評価した。   Next, by using a solar simulator, the adhesive layer of the solar cell member sheet obtained above was adhered to a commercially available solar cell, and then irradiated with light to evaluate the battery characteristics.

開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は２４ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は９．０％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 24 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 9.0%.

比較例１
実施例１において、凹凸構造および微小凹凸部を設けなかったこと以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製し、実施例１と同様に電池特性を測定した。 Comparative Example 1
In Example 1, a solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the concavo-convex structure and the fine concavo-convex portion were not provided, and the battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1.

開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１８ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は７．２％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 18 mA / cm 2 , the shape factor was 0.75, and the conversion efficiency was 7.2%.

比較例２
実施例１において、凹凸構造の高低差を４１０ｎｍに設定したこと以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製し、実施例１と同様に電池特性を測定した。 Comparative Example 2
In Example 1, a solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the height difference of the concavo-convex structure was set to 410 nm, and the battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1.

開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１９ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は６．５％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 19 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 6.5%.

比較例の太陽電池よりも実施例の太陽電池の方が、光電電流が大きく、変換効率が高い事が確認された。   It was confirmed that the solar cell of the example had a larger photoelectric current and higher conversion efficiency than the solar cell of the comparative example.

本発明の、太陽電池部材、および、太陽電池部材シートは、電気自動車、携帯電話、自動販売機、宇宙船用電源等に用いる太陽電池に利用できる。   The solar cell member and solar cell member sheet of the present invention can be used for solar cells used in electric vehicles, mobile phones, vending machines, power supplies for spacecrafts, and the like.

本発明の太陽電池部材、および、太陽電池部材シートの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solar cell member of this invention, and a solar cell member sheet | seat.

符号の説明Explanation of symbols

１……基材、２……微小凹凸部、３……充填層、４……光封込層、５……保護材、６……凹凸構造、７……接着層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 2 ... Micro uneven | corrugated part, 3 ... Filling layer, 4 ... Light-sealing layer, 5 ... Protective material, 6 ... Uneven structure, 7 ... Adhesive layer.

Claims (9)

太陽電池のセル部の外側に積層して用いられ、少なくとも１層以上のフィルムからなり、かつ、該フィルムの少なくとも１層として光封込層を有する太陽電池部材であって、
前記光封込層が、凹凸構造を有し、該凹凸構造の高低差が０．１ｎｍ〜４００μｍであることを特徴とする太陽電池部材。 A solar cell member that is used by being laminated on the outside of a cell portion of a solar cell, is composed of at least one film, and has a light confinement layer as at least one layer of the film,
The solar cell member, wherein the light confinement layer has a concavo-convex structure, and the height difference of the concavo-convex structure is 0.1 nm to 400 μm. 前記凹凸構造の表面に、さらに、高低差が０．１ｎｍ〜５００ｎｍの微小凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池部材。   2. The solar cell member according to claim 1, wherein a minute uneven portion having a height difference of 0.1 nm to 500 nm is further formed on the surface of the uneven structure. 前記太陽電池部材の少なくとも１層が、耐候性および耐熱性を有するフィルムからなる層であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池部材。   The solar cell member according to claim 1 or 2, wherein at least one layer of the solar cell member is a layer made of a film having weather resistance and heat resistance. 前記太陽電池部材の少なくとも１層が、ガスバリア層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池部材。   The solar cell member according to claim 1, wherein at least one layer of the solar cell member is a gas barrier layer. 前記ガスバリア層が、無機酸化物を含有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池部材。   The solar cell member according to claim 4, wherein the gas barrier layer contains an inorganic oxide. ＳｉＯ２からなる充填層を、前記凹凸構造における凹部を埋めるようにして設けたことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池部材。 The solar cell member according to claim 5, wherein a filling layer made of SiO 2 is provided so as to fill a recess in the uneven structure. 請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池部材の表面に、接着層が形成されていることを特徴とする太陽電池部材シート。   A solar cell member sheet, wherein an adhesive layer is formed on the surface of the solar cell member according to claim 1. 前記接着層が、ホットメルト接着剤からなることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池部材シート。   The solar cell member sheet according to claim 7, wherein the adhesive layer is made of a hot melt adhesive. 前記ホットメルト接着剤が、共重合アクリル樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池部材シート。
The solar cell member sheet according to claim 8, wherein the hot melt adhesive is a copolymerized acrylic resin.
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