JP2009267324A - Wavelength conversion type light trapping film solar-battery module using the film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion type light trapping film of a solar-battery module for enhancing optical use efficiency and improving generation efficiency by reducing a sunlight loss caused by spectrum mismatch while improving generation efficiency, and to provide a solar-battery module using this light trapping film. <P>SOLUTION: When defined as a first layer, a second layer, ..., a m-th layer from an incidence side of light in order, and then a first refractive index n<SB>1</SB>, a second refractive index n<SB>2</SB>, ..., and a m-th refractive index n<SB>m</SB>, are the refractive index of each layer, a relation of n<SB>1</SB>≤n<SB>2</SB>≤...≤n<SB>m</SB>is established in the wavelength conversion type light trapping film which is used for at least one optical transparency layer of the solar-battery module containing a plurality of optical transparency layers. One face thereof is filled all over with a plurality of minute projected or recessed polygon pyramids or cones formed without a gap, and the refractive index is 1.6-2.4, while an organic phosphor is contained. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池用の波長変換型ライトトラッピングフィルム及びこれを用いた太陽電池モジュールに関するものであり、さらに詳しくは、入射光を効率よく太陽電池セルに導入し、発電に寄与しない波長域の光を、発電に寄与しうる波長域の光に波長変換することにより発電効率を高くする太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a wavelength conversion type light trapping film for solar cells and a solar cell module using the same. More specifically, incident light is efficiently introduced into a solar cell and has a wavelength region that does not contribute to power generation. The present invention relates to a solar cell module that increases power generation efficiency by converting the wavelength of light into light in a wavelength region that can contribute to power generation.

例えば、下記非特許文献1には従来のシリコン結晶系の太陽電池モジュールが開示されている。図5の概略図(断面図)を参照して従来の太陽電池モジュールを説明する。従来の太陽電池モジュールは、太陽電池セル100と、保護ガラス200と、封止材(充填材)201と、タブ線202と、バックフィルム203とからなる。   For example, Non-Patent Document 1 below discloses a conventional silicon crystal solar cell module. A conventional solar cell module will be described with reference to the schematic diagram (cross-sectional view) of FIG. A conventional solar cell module includes a solar cell 100, a protective glass 200, a sealing material (filler) 201, a tab wire 202, and a back film 203.

入射光204が入射する側には保護ガラス(カバーガラスともいう)200が設けられる。保護ガラス200としては、耐衝撃性を重んじて強化ガラスが用いられている。保護ガラス200は、その直下に積層される封止材201との密着性をよくするために、片面200bをエンボス加工による凹凸形状としている。またその凹凸形状は内側、すなわち、図1では保護ガラス200の下面に形成されており、太陽電池モジュールの表面200aは平滑である。   A protective glass (also referred to as a cover glass) 200 is provided on the side on which the incident light 204 is incident. As the protective glass 200, tempered glass is used in consideration of impact resistance. The protective glass 200 has an uneven shape on one side 200b by embossing in order to improve adhesion to the sealing material 201 laminated immediately below. Moreover, the uneven | corrugated shape is formed in the inner side, ie, the lower surface of the protective glass 200 in FIG. 1, and the surface 200a of a solar cell module is smooth.

封止材201は、通常、エチレンビニルアセテートコポリマーを主成分とする樹脂であり、充填材ともいい、太陽電池セル100を封止する役割を果たす。太陽電池セル100は、保護ガラス200及び封止材201を介して導入された入射光204を電力に変換する。太陽電池セル100は、例えば多結晶シリコン基板もしくは単結晶シリコン基板が用いられる。また封止材201の前記入射側と反対側にはバックフィルム203が形成されている。   The sealing material 201 is usually a resin mainly composed of ethylene vinyl acetate copolymer, and is also referred to as a filler, and serves to seal the solar battery cell 100. The solar battery cell 100 converts incident light 204 introduced through the protective glass 200 and the sealing material 201 into electric power. For the solar cell 100, for example, a polycrystalline silicon substrate or a single crystal silicon substrate is used. A back film 203 is formed on the side opposite to the incident side of the sealing material 201.

また、下記非特許文献2には、昆虫の目(moth−eye)構造を用いて、斜めを含むあらゆる角度からの外部光を、反射損失を少なくして効率よく太陽電池セルに取り入れる構成の太陽電池モジュールが開示されている。昆虫の目(moth−eye)構造は、下記非特許文献3に記載されているように、微細な円錐や三角錘、四角錘などの透明形状物を形成することで、反射損失を少なくし効率よく外部光を取り入れる技術である。   Non-Patent Document 2 listed below uses a insect-eye structure to allow external light from any angle including an oblique angle to be efficiently taken into a solar cell with reduced reflection loss. A battery module is disclosed. As described in Non-Patent Document 3 below, the insect-eye structure can reduce reflection loss and reduce efficiency by forming transparent objects such as fine cones, triangular pyramids, and quadrangular pyramids. It is a technology that often incorporates external light.

一方、蛍光物質(発光材料ともいう)を用い、太陽光スペクトルのうち、発電に寄与しない紫外域又は赤外域の光を波長変換することにより、発電に寄与しうる波長域の光を発光する層を太陽電池受光面側に設ける手法が多数提案されている(例えば、特許文献1〜13参照。)。   On the other hand, a layer that emits light in a wavelength region that can contribute to power generation by converting the wavelength of ultraviolet or infrared light that does not contribute to power generation in a sunlight spectrum using a fluorescent material (also referred to as a light emitting material). A number of methods have been proposed for providing a solar cell on the light-receiving surface side of a solar cell (for example, see Patent Documents 1 to 13).

しかしながら、下記特許文献1〜13に記載の手法では、蛍光物質を含む波長変換(発光)層からの発光は、その光の進行方向が制御しえないので、期待するほどの効果は得られない。すなわち、波長変換された光は、あらゆる方向へ進行するため、層構造の1部分での発光では、太陽電池セルへ導入されるばかりではなく、入射方向や、それに垂直な層の面方向へも進み、その光は発電に寄与し得ない。   However, in the methods described in Patent Documents 1 to 13 below, the light emission from the wavelength conversion (light emission) layer including the fluorescent material cannot be controlled as the light traveling direction cannot be controlled, so that the expected effect cannot be obtained. . That is, since the wavelength-converted light travels in all directions, the light emitted from one part of the layer structure is not only introduced into the solar cell, but also in the incident direction and the layer direction perpendicular to the incident direction. The light travels and cannot contribute to power generation.

また、前述した従来の太陽電池モジュール(図5参照)では、太陽電池セル100と封止材201の屈折率差が大きいため、界面で光反射が起きて光(入射光204)を効率よく利用できないという課題がある。   Further, in the above-described conventional solar cell module (see FIG. 5), since the refractive index difference between the solar cell 100 and the sealing material 201 is large, light reflection occurs at the interface and light (incident light 204) is efficiently used. There is a problem that it cannot be done.

また、例えば、シリコン結晶系太陽電池では、太陽光のうち、紫外域又は赤外域の光が有効に利用されず、太陽光エネルギーのうち約56%が、このスペクトルミスマッチにより光電変換に寄与しないという課題もある。   In addition, for example, in a silicon crystal solar cell, light in the ultraviolet region or infrared region is not effectively used in sunlight, and about 56% of solar energy does not contribute to photoelectric conversion due to this spectrum mismatch. There are also challenges.

濱川圭弘編「太陽光発電」―最新の技術とシステム―、2000年、株式会社シーエムシーYasuhiro Sasakawa, “Solar Power Generation”-Latest Technology and System, 2000, CMC Corporation 豊田宏;”無反射周期構造”、光学、32巻8号489ページ(2003年)Hiroshi Toyoda; “Non-reflective periodic structure”, Optics, Vol. 32, No. 8, p. 489 (2003) N.Kamata,D.Terunuma,R.Ishii,H.Satoh,S.Aihara,Y.Yaoita,S.Tonsyo,J.Organometallic Chem.,685,235,2003.N. Kamata, D .; Terunuma, R.A. Ishii, H .; Satoh, S .; Aihara, Y .; Yaoita, S .; Tonsyo, J .; Organometallic Chem. , 685, 235, 2003.

特開2000−328053号公報JP 2000-328053 A 特開平09−230396号公報JP 09-230396 A 特開2003−243682号公報JP 2003-243682 A 特開2003−218379号公報JP 2003-218379 A 特開平11−345993号公報JP 11-345993 A 特開2006−024716号公報JP 2006-024716 A 特公平08−004147号公報Japanese Patent Publication No. 08-004147 特開2001−094128号公報JP 2001-094128 A 特開2001−352091号公報JP 2001-352091 A 特開平10−261811号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-261811 特許第2660705号公報Japanese Patent No. 2660705 特開2006−269373号公報JP 2006-269373 A 特開昭63−006881号公報JP 63-006881 A

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光利用効率を向上させることにより、発電効率を向上させることができる太陽電池モジュール用波長変換型ライトトラッピングフィルム及びこれを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by using the light conversion efficiency, the wavelength conversion type light trapping film for solar cell modules capable of improving the power generation efficiency and the same are used. An object is to provide a solar cell module.

また、本発明は、スペクトルミスマッチによる太陽光損失を低減し、光利用効率を高めて発電効率を向上させることのできる太陽電池モジュール用波長変換型ライトトラッピングフィルム及びこれを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a wavelength conversion type light trapping film for a solar cell module, which can reduce solar light loss due to spectrum mismatch, increase light utilization efficiency, and improve power generation efficiency, and a solar cell module using the same. The purpose is to do.

前記課題は以下の本発明により解決される。
(1)光の入射側から順に、第1の層、第2の層、・・・第mの層とし、各層の屈折率をそれぞれ第1の屈折率n、第2の屈折率n、・・・第mの屈折率nとしたとき、n≦n≦・・・≦nが成り立つ複数の光透過性層を含む太陽電池モジュールの少なくとも1層の光透過性層として用いられる波長変換型ライトトラッピングフィルムであって、
一方の面に微細な凸又は凹形状の多角錐又は円錐が隙間なく多数敷き詰めるように形成してなり、屈折率が1.6〜2.4であり、かつ有機蛍光物質を含むことを特徴とする波長変換型ライトトラッピングフィルム。
The above problems are solved by the present invention described below.
(1) In order from the light incident side, the first layer, the second layer,..., The m-th layer are used, and the refractive index of each layer is the first refractive index n 1 and the second refractive index n 2, respectively. , when the refractive index n m of the ... first m, as at least one layer light transmissive layer of the solar cell module including a plurality of light transmitting layer n 1 ≦ n 2 ≦ ··· ≦ n m holds A wavelength conversion type light trapping film used,
It is formed so that a large number of fine convex or concave polygonal pyramids or cones are spread on one surface without gaps, the refractive index is 1.6 to 2.4, and an organic fluorescent material is included. Wavelength conversion type light trapping film.

(2)下記式(1)で表す規格化吸光度aの値を、前記光の入射側から入射する光の波長が400〜1200nmで、0.1以下とする前記(1)に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。

Figure 2009267324

ただし、Tは透過率、Lは波長変換型ライトトラッピングフィルムの平均厚み(μm)である。 (2) The wavelength conversion according to (1), wherein the value of the normalized absorbance a represented by the following formula (1) is 0.1 or less when the wavelength of light incident from the light incident side is 400 to 1200 nm. Type light trapping film.
Figure 2009267324

Here, T is the transmittance, and L is the average thickness (μm) of the wavelength conversion type light trapping film.

(3)前記有機蛍光物質が、波長400〜550nmの光を吸収し、波長550〜1200nmの光を発光する前記(1)又は(2)に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。 (3) The wavelength conversion type light trapping film according to (1) or (2), wherein the organic fluorescent material absorbs light having a wavelength of 400 to 550 nm and emits light having a wavelength of 550 to 1200 nm.

(4)前記有機蛍光物質が、その構造に(I)クマリン又はその誘導体、(II)ローダミン又はその誘導体、(III)ピロメテン又はその誘導体及び(IV)ジメチルアミノフェニル基のうち、少なくとも1つを包含する前記(1)〜(3)のいずれかに記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。 (4) The organic fluorescent substance has at least one of (I) coumarin or a derivative thereof, (II) rhodamine or a derivative thereof, (III) pyromethene or a derivative thereof and (IV) a dimethylaminophenyl group in the structure. The wavelength conversion type light trapping film according to any one of (1) to (3).

(5)前記有機蛍光物質が、下記一般式(1)によって示される部分構造を有する化合物である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。

Figure 2009267324

(nは1〜6の整数である。) (5) The wavelength conversion type light trapping film according to any one of (1) to (4), wherein the organic fluorescent substance is a compound having a partial structure represented by the following general formula (1).
Figure 2009267324

(N is an integer of 1-6.)

(6)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の波長変換型ライトトラッピングフィルムが太陽電池セルの受光面側に備えられたことを特徴とする太陽電池モジュール。 (6) A solar battery module, wherein the wavelength conversion type light trapping film according to any one of (1) to (5) is provided on a light receiving surface side of a solar battery cell.

本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムは、光の入射側から順に、第1の層、第2の層、・・・第mの層と記すことのできる複数の光透過層における第1の屈折率n、第2の屈折率n、・・・第mの屈折率nに、n≦n≦・・・≦nという関係を成り立たせ、さらにこれら光透過性層のうちの少なくとも1層については、入射光の入射側を凹凸形状とし、その屈折率を1.6〜2.4とし、かつ有機蛍光物質を含ませた波長変換型ライトトラッピングフィルムであり、太陽電池モジュールにおける光利用率(発電効率)を向上させることができる。 The wavelength conversion type light trapping film of the present invention includes, in order from the light incident side, first refraction in a plurality of light transmission layers that can be referred to as a first layer, a second layer,. rate n 1, second refractive index n 2, the refractive index n m of the ... first m, thereby hold the relationship of n 1 ≦ n 2 ≦ ··· ≦ n m, further of these light-transmitting layer The at least one layer is a wavelength conversion type light trapping film in which the incident light incident side has an uneven shape, the refractive index is 1.6 to 2.4, and an organic fluorescent material is included, and the solar cell module The light utilization rate (power generation efficiency) can be improved.

また、スペクトルミスマッチによる太陽光損失を低減し、光利用効率を高めて発電効率を向上させることができる。
さらに、本発明の太陽電池モジュール用波長変換型ライトトラッピングフィルムは、例えば波長400〜550nmの光を吸収し、波長550〜1200nmの光を発光する有機蛍光物質を用いた場合には、効率的な波長変換がなされ、スペクトルミスマッチを克服することができる。
Moreover, it is possible to reduce sunlight loss due to spectrum mismatch, increase light utilization efficiency, and improve power generation efficiency.
Furthermore, the wavelength conversion type light trapping film for solar cell modules of the present invention is efficient when, for example, an organic fluorescent material that absorbs light having a wavelength of 400 to 550 nm and emits light having a wavelength of 550 to 1200 nm is used. Wavelength conversion is performed and the spectral mismatch can be overcome.

つまり、本発明の波長変換型ライトラッピングフィルムにおいては、有機蛍光物質を含有するので、従来のライトトラッピングフィルム単独で屈折率を制御するという構成よりも、波長変換によりさらに効果を高めることができる構成となっている。さらには、微細な凹凸形状により、光の方向性を制御し、入射光、発光共に太陽電池セルへ効率良く導入する。   In other words, since the wavelength conversion type light wrapping film of the present invention contains an organic fluorescent material, it is possible to further enhance the effect by wavelength conversion, compared to a configuration in which the refractive index is controlled by a conventional light trapping film alone. It has become. Furthermore, the direction of light is controlled by the fine uneven shape, and both incident light and light emission are efficiently introduced into the solar battery cell.

本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムは、光の入射側から光透過性層を、第1の層、第2の層、・・・第mの層とし、また各層の各屈折率を第1の屈折率n、第2の屈折率n、・・・第mの屈折率nとすると、n≦n≦・・・≦nが成り立つ複数の光透過性層を含む太陽電池モジュールの該複数の光透過性層のうちの少なくとも1層として用いられる、微細な凸又は凹形状の多角錐又は円錐が隙間なく多数敷き詰めるように形成した波長変換型ライトトラッピングフィルムであって、屈折率が1.6〜2.4であり、かつ有機蛍光物質を含むことを特徴としている。
特に、本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムは、微細な凹凸形状を持つとともに、有機蛍光物質を含有するので、前記特許文献1他にて採用されているライトトラッピングフィルム単独で屈折率を制御するという構成よりも、波長変換によりさらに効果を高めることができる構成となっている。さらには、微細な凹凸形状により、光の方向性を制御し、入射光、発光共に太陽電池セルへ効率良く導入することができる。すなわち、本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムは、端的に言えば、入射した光を太陽電池セルが発電し得る波長の光に波長変換をするのと同時にその光を太陽電池セルへ効率よく導入するものである。
In the wavelength conversion type light trapping film of the present invention, the light transmitting layer from the light incident side is the first layer, the second layer,..., The mth layer, and the refractive index of each layer is the first. refractive index n 1 of the second refractive index n 2, and the refractive index n m of the ... first m, sun including a plurality of light transmitting layer n 1 ≦ n 2 ≦ ··· ≦ n m holds A wavelength conversion type light trapping film formed so that a large number of fine convex or concave polygonal pyramids or cones are spread without gaps, which is used as at least one of the plurality of light transmissive layers of the battery module, The refractive index is 1.6 to 2.4, and an organic fluorescent material is included.
In particular, the wavelength conversion type light trapping film of the present invention has a fine concavo-convex shape and contains an organic fluorescent material, so that the refractive index is controlled solely by the light trapping film employed in Patent Document 1 and others. In this configuration, the effect can be further enhanced by wavelength conversion. Furthermore, the directivity of light can be controlled by the fine uneven shape, and both incident light and light emission can be efficiently introduced into the solar battery cell. That is, the wavelength conversion type light trapping film of the present invention, in short, efficiently converts the incident light into light having a wavelength that can be generated by the solar cell, and at the same time efficiently introduces the light into the solar cell. To do.

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムが太陽電池セルの受光面側に備えられたことを特徴としている。
本発明の太陽電池モジュールは、スペクトルミスマッチによる太陽光損失を低減し、さらに光の進行方向を制御するので、光利用効率を高め、発電効率を向上させることができる。
Further, the solar cell module of the present invention is characterized in that the wavelength conversion type light trapping film of the present invention is provided on the light receiving surface side of the solar cell.
Since the solar cell module of the present invention reduces sunlight loss due to spectrum mismatch and further controls the traveling direction of light, light utilization efficiency can be improved and power generation efficiency can be improved.

以下に、本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルム及び太陽電池モジュールについて説明する。   Below, the wavelength conversion type light trapping film and solar cell module of this invention are demonstrated.

図1は、シリコン基板を材料とした太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの断面を示す。この太陽電池モジュールは、入射光204の入射側から順に、保護ガラス200、封止材201、波長変換型ライトトラッピングフィルム300という複数の光透過性層が配され、各光透過性層を透過した入射光を太陽電池セル100に導入して発電する太陽電池モジュールである。
この場合の光透過性層とは、太陽電池モジュールにおける光透過部材の構成を示すものであって、具体的な一例である。他の例としては、光入射側の保護ガラス200より前にガラス上反射防止膜を設けることもできる。しかし、ガラス上反射防止膜は、従来の太陽電池モジュールでは、ないものがほとんどであり、本発明においても必須ではない。
FIG. 1 shows a cross section of a solar cell module using solar cells made of a silicon substrate. In this solar cell module, a plurality of light transmissive layers of a protective glass 200, a sealing material 201, and a wavelength conversion type light trapping film 300 are arranged in order from the incident side of incident light 204, and transmitted through each light transmissive layer. It is a solar cell module that generates power by introducing incident light into the solar cell 100.
The light transmissive layer in this case indicates the configuration of the light transmissive member in the solar cell module and is a specific example. As another example, an antireflection film on glass can be provided before the protective glass 200 on the light incident side. However, most antireflection films on glass are not present in conventional solar cell modules, and are not essential in the present invention.

波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、入射光が入射する側にある一方の面を凹凸形状とした波長変換型ライトトラッピングフィルムであって、その屈折率を1.6〜2.4とし、かつ有機蛍光物質を含み、透明である。波長変換型ライトトラッピングフィルム300の前記一方の面は、微細な凹又は凸部を隙間なく多数敷き詰めるように形成しており、その微細凹又は凸部の各々の形状は、略同一形状の円錐状又は多角錘状である。
また、太陽電池モジュールでは、紫外域においては400nmよりも短い波長に関しては保護ガラスの吸収により、太陽電池セルまで光が届かないことを考慮すると、前記波長変換型ライトトラッピングフィルムに含まれる有機蛍光物質が、波長400〜550nmの光を吸収し、波長550〜1200nmの光を発光するように波長変換しうるのが好ましい。
The wavelength conversion type light trapping film 300 is a wavelength conversion type light trapping film having a concave-convex shape on one surface on the side on which incident light is incident, and has a refractive index of 1.6 to 2.4, and is organic. Contains fluorescent material and is transparent. The one surface of the wavelength conversion type light trapping film 300 is formed so as to spread a large number of fine recesses or projections without any gaps, and the shape of each of the fine recesses or projections is a substantially conical shape. Or it is a polygonal pyramid shape.
In addition, in the solar cell module, in the ultraviolet region, in consideration of the fact that light does not reach the solar cell due to absorption of the protective glass with respect to a wavelength shorter than 400 nm, the organic phosphor contained in the wavelength conversion type light trapping film However, it is preferable that the wavelength can be converted so as to absorb light having a wavelength of 400 to 550 nm and emit light having a wavelength of 550 to 1200 nm.

太陽電池セル100は、例えば、p型シリコン基板、n型層と、反射防止膜、表面電極、裏面電極及びp層からなっている。波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、太陽電池セル100の反射防止膜に接触している。 The solar battery cell 100 includes, for example, a p-type silicon substrate, an n-type layer, an antireflection film, a surface electrode, a back electrode, and a p + layer. The wavelength conversion type light trapping film 300 is in contact with the antireflection film of the solar battery cell 100.

太陽電池セル100は、多結晶シリコン基板又は単結晶シリコン基板を用いたシリコン結晶系の太陽電池セルであり、例えば、厚さ数100μmのp型シリコン基板を用いている。p型シリコン基板の表面にはn型層を一様に形成する。   The solar battery cell 100 is a silicon crystal solar battery cell using a polycrystalline silicon substrate or a single crystal silicon substrate. For example, a p-type silicon substrate having a thickness of several hundreds μm is used. An n-type layer is uniformly formed on the surface of the p-type silicon substrate.

太陽電池セル100の反射防止膜は、波長変換型ライトトラッピングフィルム300によって効率良く集光された入射光の不要な反射を防止するものであり、例えば、シリコンSi、窒素N及び水素Hで構成された屈折率が1.8〜2.7の範囲である窒化シリコン膜を用いる。膜厚の範囲は70〜90nmである。また、反射防止膜としては酸化チタン膜を用いてもよい。   The antireflection film of the solar battery cell 100 prevents unnecessary reflection of incident light efficiently collected by the wavelength conversion type light trapping film 300, and is composed of, for example, silicon Si, nitrogen N, and hydrogen H. A silicon nitride film having a refractive index in the range of 1.8 to 2.7 is used. The range of film thickness is 70-90 nm. Further, a titanium oxide film may be used as the antireflection film.

波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、前記一方の面である片面側300aに、前述したように微細な凸又は凹形状の多角錘若しくは円錐を規則的に多数敷き詰めるように形成している。多角錘は略同一形状である。また円錐も略同一形状である。   The wavelength conversion type light trapping film 300 is formed so that a large number of fine convex or concave polygonal pyramids or cones are regularly spread on one side 300a which is the one side as described above. The polygonal pyramids have substantially the same shape. The cone has substantially the same shape.

この片面側300aは、光入射側(入射光204が入射する)に形成し、光入射側の反対側300bは太陽電池セル100の反射防止膜に接触する。
また、後述するように、光入射側の反対側300bを太陽電池セル100の表面の凹凸に隙間なく追従させていてもよい。
The one side 300 a is formed on the light incident side (incident light 204 is incident), and the opposite side 300 b on the light incident side is in contact with the antireflection film of the solar battery cell 100.
Moreover, as will be described later, the opposite side 300b on the light incident side may follow the unevenness on the surface of the solar battery cell 100 without any gap.

また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、その屈折率を以下のようにする。あらゆる角度から入り込む外部光(入射光204)を反射損失少なく、効率よく太陽電池セル100内に導入するために、波長変換型ライトトラッピングフィルム300における屈折率は封止材201の屈折率より高く、かつ太陽電池セル100上の反射防止膜よりも低くなければならず、1.6〜2.4、好ましくは1.6〜2.2、より好ましくは1.6〜2.0とする。   The wavelength conversion type light trapping film 300 has a refractive index as follows. In order to efficiently introduce external light (incident light 204) entering from all angles into the solar cell 100 with less reflection loss, the refractive index of the wavelength conversion type light trapping film 300 is higher than the refractive index of the sealing material 201, And it must be lower than the antireflection film on the solar battery cell 100, and is 1.6 to 2.4, preferably 1.6 to 2.2, and more preferably 1.6 to 2.0.

p型シリコン基板の前記入射側(表面側)と反対の裏面側には裏面用アルミペーストを形成し、さらにその上に裏面電極を形成する。
また、裏面側ではアルミペースト中のアルミが裏面側のシリコンと反応してp+層を形成し発電能力を改善するBSF(Back Surface Field)層を形成する。
A back surface aluminum paste is formed on the back surface side opposite to the incident side (front surface side) of the p-type silicon substrate, and a back electrode is further formed thereon.
On the back side, aluminum in the aluminum paste reacts with silicon on the back side to form a p + layer, thereby forming a BSF (Back Surface Field) layer that improves power generation capability.

波長変換型ライトトラッピングフィルム300にあっては、あらゆる角度からの入射光を効率よく太陽電池セル内に導入するためには、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の微細凹又は凸部面の凸部の頂角は狭いほうが有利である。
しかし、波長変換型ライトトラッピングフィルム300と太陽電池セル100との界面で反射損失がある場合、頂角が狭すぎると反射光は再度外部へ漏れてしまう。
In the wavelength conversion type light trapping film 300, in order to efficiently introduce incident light from all angles into the solar battery cell, the fine concave or convex surface of the convex surface of the wavelength conversion type light trapping film 300 is used. A narrow apex angle is advantageous.
However, when there is a reflection loss at the interface between the wavelength conversion type light trapping film 300 and the solar battery cell 100, the reflected light leaks to the outside again if the apex angle is too narrow.

反射光を、波長変換型ライトトラッピングフィルム300によって再度反射(再帰反射)させ、うまく太陽電池セル100に戻すために、頂角は75〜115度が好ましく、理想的には頂角90度がよい。頂角が90度であると、性能、加工精度の点で最も良好な角度といえる。   In order to reflect the reflected light again by the wavelength conversion type light trapping film 300 (retroreflection) and return it to the solar battery cell 100, the apex angle is preferably 75 to 115 degrees, and ideally the apex angle is 90 degrees. . If the apex angle is 90 degrees, it can be said that the angle is the best in terms of performance and processing accuracy.

前記非特許文献2によれば、底辺の大きさは、使用する最短波長をその材料の屈折率で除した値となっており、例として屈折率を2.0とした場合、太陽電池モジュールでは175nm程度となる。このような超微細構造を得るためには、加工方法も制限される。
しかし、本発明では、後述するように、このような超微細構造は必要としない。
According to Non-Patent Document 2, the size of the base is a value obtained by dividing the shortest wavelength to be used by the refractive index of the material. For example, when the refractive index is 2.0, It is about 175 nm. In order to obtain such an ultrafine structure, the processing method is also limited.
However, the present invention does not require such an ultrafine structure as will be described later.

図2は、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の構造を説明するための図である。本発明で用いる波長変換型ライトトラッピングフィルム300では、図2に示すように、波長変換型ライトトラッピングフィルム300を台座部分300bと凹凸部分300aとに分けて考えている。   FIG. 2 is a view for explaining the structure of the wavelength conversion type light trapping film 300. In the wavelength conversion type light trapping film 300 used in the present invention, as shown in FIG. 2, the wavelength conversion type light trapping film 300 is divided into a pedestal portion 300b and an uneven portion 300a.

台座部分300bは、太陽電池セル100の凹凸形状に追従して埋め込む必要があるため、厚みは凹凸以上なければならない。通常、太陽電池セル100表面には、テクスチャー構造を施してあり、これの深さが、0〜20μmである。   Since the pedestal portion 300b needs to be embedded following the uneven shape of the solar battery cell 100, the thickness must be greater than or equal to the unevenness. Usually, the surface of the solar battery cell 100 is textured, and the depth thereof is 0 to 20 μm.

一方、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の本質的な部分である規則的に隙間なく多数敷き詰めるように形成した微細凹又は凸部の高さは、主として加工上の要請から、1〜100μmである。   On the other hand, the height of fine concaves or convexes formed so as to be regularly spread without gaps, which is an essential part of the wavelength conversion type light trapping film 300, is 1 to 100 μm mainly due to processing requirements.

また、屈折率が1.6〜2.4の波長変換型ライトトラッピングフィルムは、上述のように太陽電池セルの凹凸に追従するとともに、波長変換型ライトトラッピングフィルム本来の微細凹凸形状が転写されなければならないことから、半硬化状態の樹脂組成物とすることが重要である。   In addition, the wavelength conversion type light trapping film having a refractive index of 1.6 to 2.4 must follow the unevenness of the solar cell as described above, and the original fine uneven shape of the wavelength conversion type light trapping film must be transferred. Therefore, it is important to obtain a semi-cured resin composition.

波長変換型ライトトラッピングフィルム300として高屈折率でかつ形状転写性を満たすものに、チタニウムテトラアルコキシドを含む、有機−無機ハイブリッド組成物があり、波長変換のために、さらに有機蛍光物質を含有させる必要がある。   The wavelength conversion type light trapping film 300 having a high refractive index and satisfying the shape transfer property is an organic-inorganic hybrid composition containing titanium tetraalkoxide, and further needs to contain an organic fluorescent material for wavelength conversion. There is.

波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、半硬化状態のフィルムで、太陽電池セル100へ真空ラミネートされるか又はポリマ、モノマ、開始剤、溶剤等を配合したワニス状で、セルへ塗布、溶剤乾燥される。この時点で太陽電池セルの凹凸を完全に埋め込むことができる。   The wavelength-converting light trapping film 300 is a semi-cured film that is vacuum-laminated on the solar battery cell 100 or varnished with a polymer, a monomer, an initiator, a solvent, etc., applied to the cell, and solvent-dried. The At this point, the unevenness of the solar battery cell can be completely embedded.

また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300が元々フィルム状のものであれば、セパレータフィルムを剥がし、波長変換型ライトトラッピングフィルム本来の微細凹凸形状をもつ型フィルムをさらに真空ラミネートし、形状転写する。   Further, if the wavelength conversion type light trapping film 300 is originally in the form of a film, the separator film is peeled off, and the mold film having the fine uneven shape inherent to the wavelength conversion type light trapping film is further vacuum-laminated to transfer the shape.

また、型フィルム301を除去せず、波長変換型ライトトラッピングフィルム300上に積層させたままにした型フィルム付き波長変換型ライトトラッピングフィルムを用いてもよい。   Alternatively, a wavelength conversion type light trapping film with a type film that is left on the wavelength conversion type light trapping film 300 without removing the type film 301 may be used.

図3は、型フィルム301付き波長変換型ライトトラッピングフィルム300を太陽電池セル100上に貼り付けた太陽電池モジュールの構成図である。波長変換型ライトトラッピングフィルム300側を太陽電池セル100側にして積層している。
つまり、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の一方の面は、太陽電池セル100表面の凹凸に隙間なく追従させ、太陽電池セル100上に貼り合せる。波長変換型ライトトラッピングフィルム300の他方の面(微細凹又は凸部300a側)の微細凹又は凸部面には、用いた型フィルム301を除去せずに積層させたままの状態としている。この状態の波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、外観は平滑な型フィルム付きライトトラッピングフィルムである。ここで用いている型フィルム301は、前述したように波長変換型ライトトラッピングフィルム300の微細凹又は凸部側300aに、その微細凹又は凸部に相補(隙間無く、完全に噛み合う)して接着する微細凸又は凹部が隙間なく多数形成され、かつその屈折率が波長変換型ライトトラッピングフィルム300における屈折率nよりも小さいフィルムである。
FIG. 3 is a configuration diagram of a solar battery module in which a wavelength conversion type light trapping film 300 with a mold film 301 is attached on the solar battery cell 100. The wavelength conversion type light trapping film 300 side is laminated with the solar cell 100 side.
That is, one surface of the wavelength conversion type light trapping film 300 is allowed to follow the unevenness on the surface of the solar battery cell 100 without a gap and is bonded onto the solar battery cell 100. The mold film 301 used is left on the other side of the wavelength conversion type light trapping film 300 (the fine concave or convex part 300a side) without being removed. The wavelength conversion type light trapping film 300 in this state is a light trapping film with a mold film having a smooth appearance. As described above, the mold film 301 used here is bonded to the fine concave or convex side 300a of the wavelength conversion type light trapping film 300 so as to be complementary (completely meshed with no gap) to the fine concave or convex portion. In this film, a large number of fine protrusions or recesses are formed without gaps, and the refractive index is smaller than the refractive index n 2 in the wavelength conversion type light trapping film 300.

また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300として、ワニス材を用いる場合は、それを太陽電池セル上へ塗布し、溶剤を乾燥させた後で、型フィルムにより形状転写を行う。この時点で型フィルムを剥離してから硬化させても、型フィルムをつけたまま硬化させてもよい。
樹脂組成物の硬化方法は、あらかじめ該樹脂組成物に光硬化性を付与しても、熱硬化性を付与してでもよい。
Moreover, when using a varnish material as the wavelength conversion type light trapping film 300, after apply | coating it on a photovoltaic cell and drying a solvent, shape transfer is performed with a type | mold film. At this point, the mold film may be peeled off and cured, or may be cured while the mold film is attached.
The method for curing the resin composition may previously impart photocurability or thermosetting to the resin composition.

太陽電池セル100を用いた、図1に示す太陽電池モジュールにあって、例えば、封止材201を第1の層(保護ガラス200と封止材201とは、屈折率がほぼ同等であるため、光学的に同等と考える)、波長変換型ライトトラッピングフィルム300を第2の層、反射防止膜を第3の層、n型層を第4の層とし、また各層の各屈折率を第1の屈折率n、第2の屈折率n、第3の屈折率n、第4の屈折率nとすると、n≦n≦n≦nが成り立つようにする。 In the solar cell module shown in FIG. 1 using the solar cell 100, for example, the sealing material 201 is the first layer (the protective glass 200 and the sealing material 201 have substantially the same refractive index). The wavelength conversion type light trapping film 300 is the second layer, the antireflection film is the third layer, the n-type layer is the fourth layer, and the refractive index of each layer is the first refractive index. Assuming that the refractive index n 1 , the second refractive index n 2 , the third refractive index n 3 , and the fourth refractive index n 4 , n 1 ≦ n 2 ≦ n 3 ≦ n 4 is established.

これら光透過性層のうちの1層である第2の層の波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、前述したように入射光204の入射側300aを凹凸形状としている。詳細には、微細な凸又は凹形状の多角錘若しくは円錐を多数敷き詰めるように形成した波長変換型ライトトラッピングフィルム300である。   The wavelength-converting light trapping film 300 of the second layer, which is one of these light transmissive layers, has a concave-convex shape on the incident side 300a of the incident light 204 as described above. More specifically, the wavelength conversion type light trapping film 300 is formed so as to spread a large number of fine convex or concave polygonal pyramids or cones.

また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、前述したようにその屈折率nを1.6〜2.4とする。
さらに、波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、次式で表す規格化吸光度aの値を、前記入射光の波長が400〜1200nmで、0.1以下とするのが好ましく、0.0045以下とすることがより好ましく、0.001以下とすることがさらに好ましい。規格化吸光度aの値が0.1以下であると、本発明の波長変換型ライトトラッピングフィルムの厚みが1μmのとき、透過率が約80%となる。しかし、厚みが10μmの場合は透過率が10%となり、現実の応用は困難である。規格化吸光度aは、すなわち、小さければ小さいほど、集光フィルムの厚みを厚くすることができ、型フィルムの加工精度や、セル凹凸への埋め込みなどに裕度をもつことができる。型フィルム凹凸は全型の加工精度により高さが10μm以上、セル凹凸も深さ10μm程度、電極は50μm程度の高さがあり、集光フィルムは厚くならざるを得ない。規格化吸光度aは小さければ小さい程よいが、現実的にはこれらの厚みが0.001以下が好ましい。
The wavelength conversion type light trapping film 300 has a refractive index n 3 of 1.6 to 2.4 as described above.
Furthermore, in the wavelength conversion type light trapping film 300, the value of the normalized absorbance a represented by the following formula is preferably 0.1 or less, preferably 0.0045 or less, when the wavelength of the incident light is 400 to 1200 nm. More preferably, it is more preferably 0.001 or less. When the normalized absorbance a is 0.1 or less, the transmittance is about 80% when the thickness of the wavelength conversion type light trapping film of the present invention is 1 μm. However, when the thickness is 10 μm, the transmittance is 10%, and actual application is difficult. That is, as the normalized absorbance a is smaller, the thickness of the condensing film can be increased, and the processing accuracy of the mold film and the embedding in the cell unevenness can be afforded. The mold film unevenness has a height of 10 μm or more depending on the processing accuracy of all types, the cell unevenness has a depth of about 10 μm, the electrode has a height of about 50 μm, and the condensing film must be thick. The normalized absorbance a is preferably as small as possible, but in practice, the thickness is preferably 0.001 or less.

Figure 2009267324

ただし、Tは透過率、Lは波長変換型ライトトラッピングフィルムの平均厚み(μm)である。
Figure 2009267324

Here, T is the transmittance, and L is the average thickness (μm) of the wavelength conversion type light trapping film.

図1に示す太陽電池モジュールの製造について説明する。上述のように、前記各層の屈折率分布は、n≦n≦・・・≦nが成り立つように、つまり連続的で、層の浅い(ここでいう浅いとは入射側から付した第1、第2・・・第mという番号の中で小さな番号という意味である)方から次第に屈折率が高くなる。 The production of the solar cell module shown in FIG. 1 will be described. As described above, the refractive index distribution of the layers, n 1 ≦ n 2 ≦ ··· ≦ n m as is true, that is continuous, the shallow say shallow layer (here denoted from the incident side The index of refraction gradually increases from the first, second,...

しかし、前記第3の層である反射防止膜及び前記第4の層であるn型層は、太陽電池セル100を形成するためのセル工程で形成される。それよりも浅い層の保護ガラス200、封止材201及び波長変換型ライトトラッピングフィルム300(第1及び第2の層)は、モジュール工程で形成される。このため、各層部材に跨って連続的な屈折率分布を得ることは従来技術では困難であった。   However, the antireflection film as the third layer and the n-type layer as the fourth layer are formed in a cell process for forming the solar battery cell 100. The protective glass 200, the sealing material 201, and the wavelength conversion type light trapping film 300 (first and second layers) having a shallower layer are formed by a module process. For this reason, it has been difficult in the prior art to obtain a continuous refractive index distribution across each layer member.

本発明では、セル工程で形成される反射防止膜と、モジュール工程で形成される波長変換型ライトトラッピングフィルム300の屈折率を、互いに最適バランスによって調整する。   In the present invention, the refractive indexes of the antireflection film formed in the cell process and the wavelength conversion type light trapping film 300 formed in the module process are adjusted with an optimum balance.

具体的には、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の屈折率nを反射防止膜の屈折率n以下に低くする。モジュール工程内にて波長変換型ライトトラッピングフィルム(第2の層)300の屈折率n以下に封止材(第1の層)201の屈折率nを低くすれば、前述のn≦n≦n≦nを達成できる。 Specifically, the refractive index n 2 of the wavelength conversion type light trapping film 300 is set to be lower than the refractive index n 3 of the antireflection film. If lowering the encapsulant index of refraction n 1 of the (first layer) 201 below the refractive index n 2 of the wavelength conversion type light trapping film (second layer) 300 in the module step, n 1 ≦ described above n 2 ≦ n 3 ≦ n 4 can be achieved.

ところで、物理的な形状により、連続的な等価屈折率を実現するのが、昆虫の目(moth−eye)構造であった。
しかし、前記非特許文献2に見られるように、そこで必要とされる微細な錘形状は導入されるべき光の波長オーダーである。
By the way, it was the insect-eye structure that achieves a continuous equivalent refractive index due to its physical shape.
However, as can be seen in Non-Patent Document 2, the fine weight shape required there is in the wavelength order of light to be introduced.

これに対し、本発明は、それほど微細な形状を必要とせず、現実的な金型加工が許される10μm以上であっても差し支えない。これは、連続的な等価屈折率分布を得るというよりは、幾何光学で説明される光路および多重反射を利用しているためである。   On the other hand, the present invention does not require a very fine shape, and may be 10 μm or more, which allows practical die processing. This is because an optical path and multiple reflection explained by geometric optics are used rather than obtaining a continuous equivalent refractive index distribution.

このように本発明は、特に工程に依存したモジュール層構造上の光学的界面、従来技術の封止材−セル界面での反射損失を低減させ、太陽電池セル100内への光導入量を増そうというものである。   As described above, the present invention reduces the reflection loss at the optical interface on the module layer structure, which depends on the process, and the sealing material-cell interface of the prior art, and increases the amount of light introduced into the solar cell 100. That's right.

したがって、本発明の最も重要な点は、波長変換型ライトトラッピングフィルム300として封止材201よりも高屈折率で、太陽電池セル100のpn接合部へ最も高効率で光導入を実現できる構成を提供することにある。   Therefore, the most important point of the present invention is that the wavelength conversion type light trapping film 300 has a refractive index higher than that of the sealing material 201 and can realize light introduction to the pn junction of the solar battery cell 100 with the highest efficiency. It is to provide.

より具体的には、波長変換型ライトトラッピングフィルム300による光導入効果を、波長変換型ライトトラッピングフィルム300と太陽電池セル100上の反射防止膜の屈折率制御により、最大化を図るものである。   More specifically, the light introduction effect of the wavelength conversion type light trapping film 300 is maximized by controlling the refractive index of the antireflection film on the wavelength conversion type light trapping film 300 and the solar battery cell 100.

言い換えると、本発明の特徴は、最適な屈折率の構成を、波長変換型ライトトラッピングフィルム300と太陽電池セル100の反射防止膜の両方から調整できることである。例えば、最外層(入射側)になる強化ガラス200、その下層の封止材201、太陽電池セル内部のn層、p層等は、屈折率を変更しにくい。
しかし、それらの中間層となる波長変換型ライトトラッピングフィルム300と反射防止膜で屈折率を調整できることは、前述のn≦n≦n≦nを実現しやすくするものである。
In other words, a feature of the present invention is that the optimum refractive index configuration can be adjusted from both the wavelength conversion type light trapping film 300 and the antireflection film of the solar battery cell 100. For example, the refractive index of the tempered glass 200 that becomes the outermost layer (incident side), the sealing material 201 under the tempered glass, the n layer and the p layer inside the solar battery cell is difficult to change.
However, the fact that the refractive index can be adjusted by the wavelength conversion type light trapping film 300 and the antireflection film as the intermediate layer makes it easy to realize the aforementioned n 1 ≦ n 2 ≦ n 3 ≦ n 4 .

最も簡単に考えると、以下のようになる。ここでも、保護ガラス200と封止材201の屈折率がほぼ同等であるため、光学的に同等であると考える(屈折率n)。
また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300の屈折率n、反射防止膜の屈折率n、n型層の屈折率nとすると、望ましくは次式のようになる。
In the simplest case: Also here, since the refractive indexes of the protective glass 200 and the sealing material 201 are substantially equal, it is considered that they are optically equivalent (refractive index n 1 ).
The refractive index n 2 of the wavelength conversion type light trapping film 300, and the refractive index n 4 of the refractive index n 3, n-type layer of the antireflection film, preferably expressed by the following equation.

Figure 2009267324
Figure 2009267324

Figure 2009267324
Figure 2009267324

およその具体的な数値を入れると、n≒1.5、n≒3.4からn≒1.97、n≒2.59と計算される。
また、波長変換型ライトトラッピングフィルム300は、波長変換のために、さらに有機蛍光物質を含有させる必要がある。この有機蛍光物質については後述する。
When approximate specific numerical values are entered, n 1 ≈1.5 and n 4 ≈3.4 are calculated as n 2 ≈1.97 and n 3 ≈2.59.
In addition, the wavelength conversion type light trapping film 300 needs to further contain an organic fluorescent material for wavelength conversion. This organic fluorescent material will be described later.

次に、300として用いる、半硬化状態の高屈折率樹脂組成物303のような有機−無機ハイブリッド材料について説明する。   Next, an organic-inorganic hybrid material such as the semi-cured high refractive index resin composition 303 used as 300 will be described.

本発明では、波長変換型ライトトラッピングフィルムとして高屈折率を得るために、ゾルゲル法を用いて有機−無機ハイブリッド材料とすることが好ましい。ゾルゲル法における必須成分は、次式   In the present invention, in order to obtain a high refractive index as a wavelength conversion type light trapping film, it is preferable to use an organic-inorganic hybrid material by using a sol-gel method. The essential components in the sol-gel method are:

Figure 2009267324

で表される金属アルコキシドであるが、本発明においては、このうちの次式
Figure 2009267324

In the present invention, among these, the following formula:

Figure 2009267324

で示されるチタニウムテトラアルコキシドを少なくとも一部として用いることが好ましい。
Figure 2009267324

It is preferable to use at least part of a titanium tetraalkoxide represented by

上記式で表される金属アルコキシド中、nは、0以上の整数、mは1以上の整数で、n+mは、Mの価数に等しい。ゾルゲル法による有機−無機ハイブリッド材料を得るとき、用いる金属アルコキシドは1種類でも複数種類でもよい。   In the metal alkoxide represented by the above formula, n is an integer of 0 or more, m is an integer of 1 or more, and n + m is equal to the valence of M. When obtaining the organic-inorganic hybrid material by the sol-gel method, the metal alkoxide used may be one kind or plural kinds.

相補的に、MがGe、Zn、Zr、Al、Si、Sb、Be、Cd、Cr、Sn、Cu、Ga、Mn、Fe、Mo、V、W及びCeから選ばれる金属であっても差し支えない。
Rは、水素又は炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、R及びRは、Mに複数個結合しているが、それぞれはすべて同一でも、違っていてもよく炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基である(Rは、水素であってもよい)。
Complementarily, M may be a metal selected from Ge, Zn, Zr, Al, Si, Sb, Be, Cd, Cr, Sn, Cu, Ga, Mn, Fe, Mo, V, W, and Ce. Absent.
R is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1 and R 2 are bonded to M, and each may be the same or different. A linear or branched alkyl group of 1 to 10 (R 2 may be hydrogen).

ゾルゲル法を用いて有機−無機ハイブリッド材料を得るには、溶液状にした樹脂組成物中に、金属アルコキシド、水及び酸(又はアルカリ)触媒を加え、基材に塗布し、溶剤を飛ばし、加熱することにより得られる。   In order to obtain an organic-inorganic hybrid material by using the sol-gel method, a metal alkoxide, water and an acid (or alkali) catalyst are added to a resin composition made into a solution, applied to a substrate, the solvent is blown off, and heating is performed. Can be obtained.

ただし、選ばれる金属アルコキシドの反応性によっては、水及び/又は酸(又はアルカリ)触媒が必要でなくなる場合もある。
また、加熱温度も金属アルコキシドの反応性に依存している。Tiのように反応性の高いものでは、水、触媒とも不要で、加熱温度は100℃程度の温度でもよい。
However, depending on the reactivity of the metal alkoxide chosen, water and / or acid (or alkali) catalysts may not be required.
The heating temperature also depends on the reactivity of the metal alkoxide. A highly reactive material such as Ti requires neither water nor a catalyst, and the heating temperature may be about 100 ° C.

本発明では、必ずしも(−M−O−)の三次元構造は必要ではなく、高屈折率化を実現できればよい。特に酸化チタニウムの三次元構造は、光触媒で用いられるように、半導体となる。
しかし、この構造は、光劣化の点で不都合であるため、三次元構造をあえて壊すために、別な金属アルコキシドと併用する手法が有効である。
In the present invention, the (-MO-) three-dimensional structure is not necessarily required as long as a high refractive index can be realized. In particular, the three-dimensional structure of titanium oxide becomes a semiconductor so as to be used in a photocatalyst.
However, this structure is inconvenient in terms of photodegradation, and therefore, a technique using in combination with another metal alkoxide is effective in order to intentionally break the three-dimensional structure.

なお、型フィルム301(波長変換型ライトトラッピングフィルムの凸部形成の鋳型となる型フィルム)は、特開2002−225133号公報に記載の方法などにより作製することができる。後述の実施例でも型フィルムの作製方法を説明する。   The mold film 301 (a mold film that serves as a mold for forming the convex portion of the wavelength conversion type light trapping film) can be produced by the method described in JP-A-2002-225133. A method for producing a mold film will also be described in Examples described later.

本発明において、前記波長変換型ライトトラッピングフィルムは、前記有機蛍光物質として、例えば波長400〜550nmの光を吸収し、波長550〜1200nmの光を発光するものを用いることが好ましい。これにより前記波長変換型ライトトラッピングフィルムでは波長変換がなされ、波長400〜1200nmの光を太陽電池セルに導き、太陽電池セルに光電変換させる。このためスペクトルミスマッチを克服することができる。   In the present invention, the wavelength conversion light trapping film preferably uses, as the organic fluorescent material, a material that absorbs light having a wavelength of 400 to 550 nm and emits light having a wavelength of 550 to 1200 nm, for example. As a result, the wavelength conversion type light trapping film performs wavelength conversion, guides light having a wavelength of 400 to 1200 nm to the solar cell, and photoelectrically converts the light to the solar cell. For this reason, spectrum mismatch can be overcome.

本発明に係る有機蛍光物質としては、その構造に(I)クマリン又はその誘導体、(II)ローダミン又はその誘導体、(III)ピロメテン又はその誘導体及び(IV)ジメチルアミノフェニル基のうち、少なくとも1つを包含することが好ましい。   The organic fluorescent substance according to the present invention has at least one of (I) coumarin or a derivative thereof, (II) rhodamine or a derivative thereof, (III) pyromethene or a derivative thereof and (IV) a dimethylaminophenyl group in the structure. Is preferably included.

また、本発明に係る有機蛍光物質が、下記一般式(1)によって示される部分構造を有する化合物であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the organic fluorescent substance according to the present invention is a compound having a partial structure represented by the following general formula (1).

Figure 2009267324

(nは1〜6の整数である。)
Figure 2009267324

(N is an integer of 1-6.)

また、本発明に係る有機蛍光物質としては、2,3,6,7−テトラヒドロ−11−オキソ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−10−カルボン酸エチルエチルエステル、2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−11−オキソ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−10−カルボン酸エチルエチルエステル、2,3,6,7−テトラヒドロ−10−(3−ピリジニル)−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、7−(ジエチルアミノ)−3−(1−メチル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−2H−1−ベンゾピラン−2−オン、2,3,6,7−テトラヒドロ−11−オキソ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−10−カルボン酸、10−アセチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、10−アセチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、2,3,6,7−テトラヒドロ−11−オキソ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−10−カルボニトリル、10−(2−ベンゾオキサゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、3−(1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−7−(ジエチルアミノ)−2H−ベンゾピラン−2−オン、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)−2H−1−ベンゾピラン−2−オン、2,3,6,7−テトラヒドロ−9−(トリフルオロメチル)−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、10−(2−ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン、2’,7’−ジクロロ−3’,6’−ジヒドロキシ−スピロ[イソベンゾフラン−1(3H),9’−[9H]キサンテン]−3−オン、3’,6’−ジヒドロキシ−スピロ[イソベンゾフラン−1(3H),9’−[9H]キサンテン]−3−オン,ジナトリウム塩、2−ブチル−6−(ブチルアミノ)−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン、9−(2−カルボキシフェニル)−3,6−ビス(ジエチルアミノ)キサンチリウムクロライド、N−[6−(ジエチルアミノ)−9−[2−(エトキシカルボニル)フェニル]−3H−キサンテン−3−イリデン]−N−エチル−エタンアミニウム,過塩素酸塩、2−(6−アミノ−3−イミノ−3H−キサンテン−9−イル)−安息香酸,一塩酸塩、2−[6−(エチルアミノ)−3−(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−安息香酸、2−[6−(エチルアミノ)−3−(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−安息香酸,過塩素酸塩、2−[6−(エチルアミノ)−3−(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−安息香酸エチルエステル塩化物、2−[6−(エチルアミノ)−3−(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−安息香酸エチルエステル,テトラフルオロホウ酸塩、2−[6−(エチルアミノ)−3−(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−安息香酸エチルエステル,過塩素酸塩、N−[9−(2−カルボキシフェニル)−6−(ジエチルアミノ)−3H−キサンテン−3−イリデン]−N−エチル−エタンアミニウム塩化物、N−[9−(2−カルボキシフェニル)−6−(ジエチルアミノ)−3H−キサンテン−3−イリデン]−N−エチル−エタンアミニウム,過塩素酸塩、N−[6−(ジエチルアミノ)−9−(2,4−ジスルホフェニル)−3H−キサンテン−3−イリデン]−N−エチル−エタンアミニウム水酸化物,内塩,ナトリウム塩、9−(2−カルボキシフェニル)−2,3,6,7,12,13,16,17−オクタヒドロ−1H,5H,11H,15H−キサンテノ[2,3,4−ij:5,6,7−i’j’]−ジキノリジン−4−イウム,過塩素酸塩、2’,3’,6’,7’,12’,13’,16’,17’−オクタヒドロ−スピロ[3H−2,1−ベンゾオキサチオール−3,9’−[1H,5H,9H,11H,15H]キサンテノ[2,3,4−ij:5,6,7−i’j’]ジキノリジン]−6−スルホン酸,1,1−二酸化物,ナトリウム塩、1,3,5,7,8−ペンタメチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、二ナトリウム−1,3,5,7,8−ペンタメチルピロメテン−2,6−二スルホン酸−二フルオロホウ酸錯体、1,3,5,7,8−ペンタメチル−2,6−ジエチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、1,3,5,7,8−ペンタメチル−2,6−ジ−n−ブチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、1,3,5,7,8−ペンタメチル−2,6−ジ−t−ブチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、2,6−ジ−t−ブチル−8−ノニル−1,3,5,7−テトラメチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、8−アセトキシメチル−2,6−ジエチル−1,3,5,7−テトラメチルピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、1,2,3,5,6,7−ヘキサメチル−8−シアノピロメテン−二フルオロホウ酸錯体、3−エチル−2−[5−(3−エチル−2(3H)−ベンゾオキサゾリリデン)−1,3−ペンタジエニル]−ベンゾオキサゾリウムヨウ化物、[2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン]−プロパンジニトリル、[2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン]プロパンジニトリル、2−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−1−エチルピリジニウム,一過塩素酸塩、ベンゾオキサゾリウム,2−[[2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン]メチル]−3−エチルヨウ化物、4−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−1−エチルピリジニウム,過塩素酸塩、2−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−1,3,3−トリメチル−3H−インドリウム,過塩素酸塩、2−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−3−エチル−ナフト[2,1−d]チアゾリウム,過塩素酸塩、4−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−1−エチルキノリニウム,過塩素酸塩、2−[6−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3,5−ヘキサトリエニル]−3−エチル−ベンゾチアゾリウム,過塩素酸塩、2−(6−(p−ジメチルアミノフェニル)−2,4−ネオペンチレン−1,3,5−ヘキサトリエニル)−3−エチルベンゾチアゾリウム,過塩素酸塩、5−イミノ−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン−9−アミン,一過塩素酸塩、3−エチル−2−[7−(3−エチル−2(3H)−ベンゾオキサゾリリデン)−1,3,5−ヘプタトリエニル]−ベンゾオキサゾリウムヨウ化物、2−[7−(1,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−2H−インドール−2−イリデン)−1,3,5−ヘプタトリエニル]−1,3,3−トリメチル−3H−インドリウムヨウ化物、5−クロロ−2−[2−[3−[(5−クロロ−3−エチル−2(3H)−ベンゾチアゾリリデン)エチリデン]−2−(ジフェニルアミノ)−1−シクロペンタン−1−イル]エテニル]−3−エチルベンゾチアゾリウム,過塩素酸塩等が挙げられるが、これらに制限するものではない。   The organic fluorescent substance according to the present invention includes 2,3,6,7-tetrahydro-11-oxo-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine-10-carvone. Acid ethyl ethyl ester, 2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-11-oxo-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine -10-carboxylic acid ethyl ethyl ester, 2,3,6,7-tetrahydro-10- (3-pyridinyl) -1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine-11 ON, 7- (diethylamino) -3- (1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl) -2H-1-benzopyran-2-one, 2,3,6,7-tetrahydro-11-oxy -1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine-10-carboxylic acid, 10-acetyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H, 11H- [1] Benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidin-11-one, 10-acetyl-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H, 5H, 11H- [1] Benzopyrano [6,7,8-ij] quinolizin-11-one, 2,3,6,7-tetrahydro-11-oxo-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine -10-carbonitrile, 10- (2-benzoxazolyl) -2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolidine-11 ON, 3- ( H-benzimidazol-2-yl) -7- (diethylamino) -2H-benzopyran-2-one, 3- (2-benzothiazolyl) -7- (diethylamino) -2H-1-benzopyran-2-one, 2, 3,6,7-tetrahydro-9- (trifluoromethyl) -1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolizin-11-one, 10- (2-benzothiazolyl) -2 , 3,6,7-tetrahydro-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolizin-11-one, 2 ′, 7′-dichloro-3 ′, 6′-dihydroxy- Spiro [isobenzofuran-1 (3H), 9 '-[9H] xanthen] -3-one, 3', 6'-dihydroxy-spiro [isobenzofuran-1 (3H), 9 '-[9H] Santen] -3-one, disodium salt, 2-butyl-6- (butylamino) -1H-benzo [de] isoquinoline-1,3 (2H) -dione, 9- (2-carboxyphenyl) -3, 6-bis (diethylamino) xanthylium chloride, N- [6- (diethylamino) -9- [2- (ethoxycarbonyl) phenyl] -3H-xanthen-3-ylidene] -N-ethyl-ethanaminium, peroxy Chlorate, 2- (6-amino-3-imino-3H-xanthen-9-yl) -benzoic acid, monohydrochloride, 2- [6- (ethylamino) -3- (ethylimino) -2,7 -Dimethyl-3H-xanthen-9-yl] -benzoic acid, 2- [6- (ethylamino) -3- (ethylimino) -2,7-dimethyl-3H-xanthen-9-yl] -benzoic acid, peroxy Borate, 2- [6- (ethylamino) -3- (ethylimino) -2,7-dimethyl-3H-xanthen-9-yl] -benzoic acid ethyl ester chloride, 2- [6- (ethylamino) ) -3- (Ethylimino) -2,7-dimethyl-3H-xanthen-9-yl] -benzoic acid ethyl ester, tetrafluoroborate, 2- [6- (ethylamino) -3- (ethylimino)- 2,7-Dimethyl-3H-xanthen-9-yl] -benzoic acid ethyl ester, perchlorate, N- [9- (2-carboxyphenyl) -6- (diethylamino) -3H-xanthen-3-ylidene ] -N-ethyl-ethanaminium chloride, N- [9- (2-carboxyphenyl) -6- (diethylamino) -3H-xanthen-3-ylidene] -N-ethyl-ethan Ni, perchlorate, N- [6- (diethylamino) -9- (2,4-disulfophenyl) -3H-xanthen-3-ylidene] -N-ethyl-ethanaminium hydroxide, inner salt , Sodium salt, 9- (2-carboxyphenyl) -2,3,6,7,12,13,16,17-octahydro-1H, 5H, 11H, 15H-xantheno [2,3,4-ij: 5 , 6,7-i′j ′]-diquinolidine-4-ium, perchlorate, 2 ′, 3 ′, 6 ′, 7 ′, 12 ′, 13 ′, 16 ′, 17′-octahydro-spiro [ 3H-2,1-benzooxathiol-3,9 ′-[1H, 5H, 9H, 11H, 15H] xantheno [2,3,4-ij: 5,6,7-i′j ′] diquinolidine] − 6-sulfonic acid, 1,1-dioxide, sodium salt, 1,3 5,7,8-pentamethylpyromethene-difluoroboric acid complex, disodium-1,3,5,7,8-pentamethylpyromethene-2,6-disulfonic acid-difluoroboric acid complex, 1,3 , 5,7,8-pentamethyl-2,6-diethylpyromethene-difluoroboric acid complex, 1,3,5,7,8-pentamethyl-2,6-di-n-butylpyromethene-difluoroboric acid complex, , 3,5,7,8-pentamethyl-2,6-di-t-butylpyromethene-difluoroborate complex, 2,6-di-t-butyl-8-nonyl-1,3,5,7-tetramethyl Pyromethene-difluoroboric acid complex, 8-acetoxymethyl-2,6-diethyl-1,3,5,7-tetramethylpyromethene-difluoroboric acid complex, 1,2,3,5,6,7-hexamethyl -8- Anopyromethene-difluoroborate complex, 3-ethyl-2- [5- (3-ethyl-2 (3H) -benzoxazolylidene) -1,3-pentadienyl] -benzoxazolium iodide, [2- [ 2- [4- (Dimethylamino) phenyl] ethenyl] -6-methyl-4H-pyran-4-ylidene] -propanedinitrile, [2-methyl-6- [2- (2,3,6,7- Tetrahydro-1H, 5H-benzo [ij] quinolizin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran-4-ylidene] propanedinitrile, 2- [4- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3- Butadienyl] -1-ethylpyridinium, monoperchlorate, benzoxazolium, 2-[[2- [2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl] -6-methyl-4H- Lan-4-ylidene] methyl] -3-ethyl iodide, 4- [4- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3-butadienyl] -1-ethylpyridinium, perchlorate, 2- [4 -[4- (dimethylamino) phenyl] -1,3-butadienyl] -1,3,3-trimethyl-3H-indolium, perchlorate, 2- [4- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3-butadienyl] -3-ethyl-naphtho [2,1-d] thiazolium, perchlorate, 4- [4- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3-butadienyl] -1 -Ethylquinolinium, perchlorate, 2- [6- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3,5-hexatrienyl] -3-ethyl-benzothiazolium, perchlorate 2- (6- (p-dimethylamino) Nophenyl) -2,4-neopentylene-1,3,5-hexatrienyl) -3-ethylbenzothiazolium, perchlorate, 5-imino-5H-benzo [a] phenoxazine-9-amine, Monoperchlorate, 3-ethyl-2- [7- (3-ethyl-2 (3H) -benzoxazolylidene) -1,3,5-heptatrienyl] -benzoxazolium iodide, 2- [ 7- (1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indole-2-ylidene) -1,3,5-heptatrienyl] -1,3,3-trimethyl-3H-indolium iodide, 5-chloro-2- [2- [3-[(5-chloro-3-ethyl-2 (3H) -benzothiazolylidene) ethylidene] -2- (diphenylamino) -1-cyclopentan-1-yl ] Ethenyl] -3 Ethyl benzothiazolium include perchlorate, etc., but not intended to limit thereto.

本発明は、これら有機蛍光物質を限定するものではなく、目的に応じて選択される。例えば、前記シリコン結晶系太陽電池では、太陽光のうち、紫外域又は赤外域の光が有効に利用されない上、その太陽電池モジュールでは、紫外域においては400nmよりも短い波長に関しては保護ガラスの吸収により、太陽電池セルまで光が届かないため、400nm〜550nmといった短波長の光を吸収し、550〜1200nmの光を発光すると好都合である。このような有機蛍光物質の一例としては、LDS698(2−[4−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]−1,3−ブタジエニル]−1−エチルピリジニウム,一過塩素酸塩)などが挙げられる。   The present invention does not limit these organic fluorescent materials, and is selected according to the purpose. For example, in the silicon crystal solar cell, light in the ultraviolet region or infrared region of sunlight is not effectively used, and the solar cell module absorbs the protective glass for wavelengths shorter than 400 nm in the ultraviolet region. Therefore, since light does not reach the solar battery cell, it is advantageous to absorb light having a short wavelength of 400 nm to 550 nm and emit light having a wavelength of 550 to 1200 nm. An example of such an organic fluorescent material is LDS698 (2- [4- [4- (dimethylamino) phenyl] -1,3-butadienyl] -1-ethylpyridinium, monoperchlorate). .

本発明を、例えば、アモルファスシリコン太陽電池、GaAs太陽電池、CIS太陽電池、PbS光電変換装置、CdS光電変換装置等に適用する場合においても、それらの感度スペクトルに応じて有機蛍光物質を選択すればよい。   Even when the present invention is applied to, for example, an amorphous silicon solar cell, a GaAs solar cell, a CIS solar cell, a PbS photoelectric conversion device, a CdS photoelectric conversion device or the like, if an organic fluorescent material is selected according to the sensitivity spectrum thereof, Good.

以下、添付図面を参照しながら実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
本発明の太陽電池モジュールの作製に際し、太陽電池セル上にこれまで述べてきた方法によって波長変換型ライトトラッピングフィルムを貼り付けるが、貼り付け後の形態として、前述した図1に示す形態と図3に示す形態とがある。すなわち、図1に示す形態は、波長変換型ライトトラッピングフィルム300を太陽電池セル上に貼り付けた太陽電池モジュール、つまり型フィルム301を太陽電池モジュール内に残さない形態であり、また図3に示す形態は、型フィルム301付波長変換型ライトトラッピングフィルム300を太陽電池セル100上に貼り付けた太陽電池モジュール、つまり型フィルム301を太陽電池モジュールにそのまま残す形態である。ただし、図1及び図3において、接続用タブ線を省略している。以下に示す実施例は、図3に示す、型フィルムを太陽電池モジュールに残す形態である。
[Example 1]
In the production of the solar cell module of the present invention, the wavelength conversion type light trapping film is pasted on the solar cell by the method described so far. As the form after the pasting, the form shown in FIG. 1 and FIG. There is a form shown in the following. That is, the form shown in FIG. 1 is a form in which the wavelength conversion type light trapping film 300 is attached to the solar battery cell, that is, the form film 301 is not left in the solar battery module. A form is a form which leaves the type | mold film 301 in a solar cell module as it is, the solar cell module which affixed the wavelength conversion type light trapping film 300 with the type | mold film 301 on the solar cell 100. FIG. However, in FIG. 1 and FIG. 3, the connecting tab line is omitted. The Example shown below is a form which leaves a type | mold film in a solar cell module shown in FIG.

〈型フィルムの作製>
先ず、型フィルム301の作製方法について詳細に説明する。基材として厚さ50μmのPETフィルム(A4300,東洋紡社製)上に、UV硬化樹脂をダイコーターで塗布した。頂角90度、ピッチ20μm、高さ10μmの4角錐が切削加工により無数に刻まれたロール型を押し当て、紫外線を照射し、UV硬化樹脂を硬化して型フィルムを得た。
<Production of mold film>
First, a method for producing the mold film 301 will be described in detail. A UV curable resin was applied on a PET film (A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 50 μm as a substrate with a die coater. A roll mold having an apex angle of 90 degrees, a pitch of 20 μm, and a height of 10 μm and innumerable four-sided pyramids pressed against each other was pressed, irradiated with ultraviolet rays, and the UV curable resin was cured to obtain a mold film.

〈高屈折性層の形成〉
次に、波長変換型ライトトラッピングフィルム300として用いることのできる、高屈折性層の形成方法の具体例について説明する。この形成方法の具体例は、高屈折樹脂溶液の調製工程、及び高屈折樹脂層の形成工程からなる。
特に、この方法は、高屈折樹脂層の形成工程において、有機蛍光物質を混合した高屈折性樹脂溶液を多結晶シリコン太陽電池セル受光面に塗布し、乾燥することにより高屈折樹脂層を形成している。
<Formation of highly refractive layer>
Next, a specific example of a method for forming a highly refractive layer that can be used as the wavelength conversion type light trapping film 300 will be described. A specific example of this forming method includes a step of preparing a high refractive resin solution and a step of forming a high refractive resin layer.
In particular, in this method, in the step of forming a high refractive resin layer, a high refractive resin solution mixed with an organic fluorescent material is applied to a light receiving surface of a polycrystalline silicon solar cell and dried to form a high refractive resin layer. ing.

〜高屈折樹脂溶液の調製〜
高屈折樹脂溶液の調製工程について説明する。事前に、4つ口のセパラブルフラスコの1つに攪拌羽、1つに窒素供給、1つに揮発成分を留去できるように連結管、リービッヒ冷却器を接続しておいた。
-Preparation of highly refractive resin solution-
The preparation process of the highly refractive resin solution will be described. In advance, a connecting tube and a Liebig condenser were connected to one of the four-necked separable flasks so that the stirring blades, nitrogen supply to one, and volatile components could be distilled off to one.

ジエタノールアミン11.04g、水1.08g及びn−メチルピロリドン13.46gを、100mlセパラブルフラスコに入れ、窒素流下、攪拌した。数分後、攪拌が十分に行われたのを確認し、チタニウムテトライソプロポキシド21.32gをなるべく空気に触れないように注意しながら、加えた。   Diethanolamine (11.04 g), water (1.08 g) and n-methylpyrrolidone (13.46 g) were placed in a 100 ml separable flask and stirred under a stream of nitrogen. After a few minutes, it was confirmed that the stirring was sufficiently performed, and 21.32 g of titanium tetraisopropoxide was added while being careful not to touch the air as much as possible.

チタニウムテトライソプロポキシドを加えると、フラスコの温度は上昇するが、室温(25℃)程度にまで冷えた後、80℃オイルバスを用いて、揮発成分の留去を行った。この際の留去物は、チタニウムテトライソプロポキシドの加水分解反応による副生成物のイソプロピルアルコールである。   When titanium tetraisopropoxide was added, the temperature of the flask increased, but after cooling to about room temperature (25 ° C.), the volatile components were distilled off using an 80 ° C. oil bath. The distillate at this time is isopropyl alcohol, which is a by-product of the hydrolysis reaction of titanium tetraisopropoxide.

その後、別のサンプル管を用い、水3.78g及びジエタノールアミン3.15gをよく混ぜておき、上記留去を6時間行った後、フラスコを室温まで冷却し、混合物を添加した。この液体を含金属高屈折中間体とする。また含金属高屈折中間体95重量部に対して、SR−16HL(1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、阪本薬品社製)5重量部混合した溶液を高屈折樹脂溶液とする。   Thereafter, 3.78 g of water and 3.15 g of diethanolamine were mixed well using another sample tube, and after the above distillation was performed for 6 hours, the flask was cooled to room temperature and the mixture was added. This liquid is used as a metal-containing highly refractive intermediate. A solution obtained by mixing 5 parts by weight of SR-16HL (1,6-hexanediol diglycidyl ether, manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.) with respect to 95 parts by weight of the metal-containing highly refractive intermediate is defined as a highly refractive resin solution.

上記手順により合成された高屈折樹脂溶液100重量部に対して、有機蛍光物質としてLDS698(Exciton社製)を0.05重量部加え、十分に攪拌した。この液体を有機蛍光物質混合高屈折樹液とする。   0.05 part by weight of LDS698 (manufactured by Exciton) as an organic fluorescent substance was added to 100 parts by weight of the high refractive resin solution synthesized by the above procedure, and the mixture was sufficiently stirred. This liquid is an organic fluorescent substance mixed high refractive sap.

〜高屈折樹脂層の形成工程〜
高屈折樹脂層の形成工程について説明する。これは多結晶シリコン太陽電池セル受光面に高屈折樹脂層を形成する工程である。本工程においては、前記有機蛍光物質混合高屈折樹液をアプリケータによって多結晶シリコン太陽電池セル受光面に塗布し、防爆オーブンを使用して100℃で20分の溶剤乾燥を行った。
~ High refractive resin layer formation process ~
A process for forming the high refractive resin layer will be described. This is a step of forming a high refractive resin layer on the light receiving surface of the polycrystalline silicon solar battery cell. In this step, the organic fluorescent substance mixed high refractive sap was applied to the light-receiving surface of the polycrystalline silicon solar cell with an applicator, and the solvent was dried at 100 ° C. for 20 minutes using an explosion-proof oven.

〈太陽電池モジュールの作製〉
次に、前記高屈折樹脂層の形成方法の具体例により高屈折樹脂層が受光面に形成された多結晶シリコン太陽電池セル、を有するライトトラッピングフィルム付太陽電池モジュールの作製方法について説明する。図4はライトトラッピングフィルム付太陽電池モジュールの分解図である。
<Production of solar cell module>
Next, a method for producing a solar cell module with a light trapping film having a polycrystalline silicon solar cell having a high refractive resin layer formed on a light receiving surface according to a specific example of the method for forming the high refractive resin layer will be described. FIG. 4 is an exploded view of a solar cell module with a light trapping film.

結晶系シリコン太陽電池用カバーガラス(強化ガラス)200の平滑面200aを下向きにし、その上に、太陽電池モジュール用充填材EVA(エチレンビニルアセテート共重合体)シート201を敷き、前記型フィルムの作製により作製した型フィルム301を凹凸形状が上向きとなり、PET基材302が下になるように敷き、タブ線接続された太陽電池多結晶セル100(高屈折樹脂層303を含む)の受光面303aを下向きに載せ、さらに充填材EVAシート201、PETフィルム203を敷いて、真空ラミネートを用いてラミネートした。またこのときの条件は、熱板温度150℃、真空時間15分、加圧時間30秒、加圧保持時間10分とした。
作製した波長変換型ライトトラッピングフィルムの平均厚みLは20μmであった。
The smooth surface 200a of the crystalline silicon solar cell cover glass (tempered glass) 200 is faced down, and a solar cell module filler EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) sheet 201 is laid thereon to produce the mold film. The light-receiving surface 303a of the solar cell polycrystalline cell 100 (including the high refractive resin layer 303), which is laid with the concavo-convex shape facing upward and the PET base material 302 facing downward and tab-lined, is formed. It was placed face down, and the filler EVA sheet 201 and the PET film 203 were further laid and laminated using a vacuum laminate. The conditions at this time were a hot plate temperature of 150 ° C., a vacuum time of 15 minutes, a pressurization time of 30 seconds, and a pressurization holding time of 10 minutes.
The average thickness L of the produced wavelength conversion type light trapping film was 20 μm.

なお、作製した太陽電池モジュールにおいて、保護ガラス(第1の層)の屈折率nは1.5であり、充填材EVAシート(第2の層)の屈折率nは1.5であり、PET基材(第3の層)の屈折率nは1.5であり、型フィルム(第4の層)の屈折率nは1.5であり、「波長変換型ライトトラッピングフィルム」たる高屈折樹脂層(第5の層)の屈折率nは1.6〜2.4であり、n≦n≦n≦n≦nを満足している。 In the produced solar cell module, the refractive index n 1 of the protective glass (first layer) is 1.5, and the refractive index n 2 of the filler EVA sheet (second layer) is 1.5. The refractive index n 3 of the PET base material (third layer) is 1.5, and the refractive index n 4 of the mold film (fourth layer) is 1.5. “Wavelength-converting light trapping film” upcoming refractive index n 5 of the high refractive resin layer (fifth layer) is 1.6 to 2.4, which satisfies the n 1 ≦ n 2 ≦ n 3 ≦ n 4 ≦ n 5.

上述のライトトラッピングフィルム付太陽電池モジュールの作製方法により作製した太陽電池モジュールに対する短絡電流密度差ΔJscの測定方法について説明する。前記作製した太陽電池モジュールに対し、擬似太陽光照射装置(WXS−155S−10,WAKOM社製)を用いて、100mW/cmの光を照射し、そのとき生じた電流・電圧をI−Vカーブトレーサ(MP−160、EKO社製)により測定した。 A method for measuring the short-circuit current density difference ΔJsc for the solar cell module produced by the method for producing the solar cell module with a light trapping film described above will be described. Using the simulated solar irradiation device (WXS-155S-10, manufactured by WAKOM), the solar cell module produced above was irradiated with light of 100 mW / cm 2 , and the current and voltage generated at that time were expressed as IV. It measured with the curve tracer (MP-160, EKO company make).

I−Vカーブトレーサによって算出された短絡電流密度Jsc(mA/cm)から、同測定条件における太陽電池セルのJscを引いた値をΔJscとした。この結果は比較例と共に下記表1に示す。 A value obtained by subtracting Jsc of the solar battery cell under the same measurement conditions from the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ) calculated by the IV curve tracer was defined as ΔJsc. The results are shown in Table 1 below together with the comparative example.

[比較例1]
前述の手法により合成された高屈折樹脂溶液100重量部に対して、蛍光物質としてEu(TTA)3Phenを5重量部加え、十分に攪拌した溶液を用いて、実施例1と同様にして波長変換型ライトトラッピングフィルムを作製した。
[Comparative Example 1]
Wavelength conversion was performed in the same manner as in Example 1 using 5 parts by weight of Eu (TTA) 3Phen as a fluorescent substance and 100 parts by weight of the highly refractive resin solution synthesized by the above-described method, and using a sufficiently stirred solution. A mold light trapping film was prepared.

強化硝子、EVA樹脂、波長変換型ライトトラッピングフィルム、太陽電池セル(受光面を下に向ける)、EVA樹脂、バックフィルムを重ね、真空ラミネータを用いて、ラミネートすることで得られた太陽電池モジュールを比較例1とした。その結果を下記表1に示す。   A solar cell module obtained by stacking tempered glass, EVA resin, wavelength conversion type light trapping film, solar cell (light receiving surface facing down), EVA resin, back film and laminating using a vacuum laminator It was set as Comparative Example 1. The results are shown in Table 1 below.

[比較例2]
強化硝子、EVA樹脂、太陽電池セル(受光面を下に向ける)、EVA樹脂、バックフィルムを重ね、真空ラミネータを用いて、ラミネートすることで得られた太陽電池モジュールを比較例2とした。その結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 2]
A solar cell module obtained by laminating tempered glass, EVA resin, solar cells (light-receiving surface facing down), EVA resin, and back film and using a vacuum laminator was used as Comparative Example 2. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2009267324
Figure 2009267324

表1より、実施例1におけるΔJscの数値が、比較例1、2よりも大きく、実施例1の太陽電池モジュールは、電流密度Jscをそれぞれ0.32mA/cm、0.52mA/cm向上したことが分かる。 From Table 1, numerical values ΔJsc in Example 1 is larger than Comparative Examples 1 and 2, the solar cell module of Example 1, the current density Jsc each 0.32mA / cm 2, 0.52mA / cm 2 increased I understand that.

本発明の実施例になる太陽電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the solar cell module which becomes an Example of this invention. 波長変換型ライトトラッピングフィルム300の構造を説明するための概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the structure of a wavelength conversion type light trapping film 300. 型フィルム付きライトトラッピングフィルムを太陽電池セル上に貼り付けた太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the solar cell module which affixed the light trapping film with a type | mold film on the photovoltaic cell. ライトトラッピングフィルム付太陽電池モジュールの分解図である。It is an exploded view of a solar cell module with a light trapping film. 従来の太陽電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the conventional solar cell module.

符号の説明Explanation of symbols

100 太陽電池セル
200 保護ガラス
201 封止材
202 タブ線
203 バックフィルム
204 入射光
300 波長変換型ライトトラッピングフィルム
301 型フィルム
302 PETフィルム
303 半硬化状態でかつ有機蛍光物質を含有した高屈折率樹脂組成物層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Solar cell 200 Protective glass 201 Sealing material 202 Tab line 203 Back film 204 Incident light 300 Wavelength conversion type light trapping film 301 Type film 302 PET film 303 High refractive index resin composition containing organic fluorescent substance in semi-cured state Layer

Claims (6)

光の入射側から順に、第1の層、第2の層、・・・第mの層とし、各層の屈折率をそれぞれ第1の屈折率n、第2の屈折率n、・・・第mの屈折率nとしたとき、n≦n≦・・・≦nが成り立つ複数の光透過性層を含む太陽電池モジュールの少なくとも1層の光透過性層として用いられる波長変換型ライトトラッピングフィルムであって、
一方の面に微細な凸又は凹形状の多角錐又は円錐が隙間なく多数敷き詰めるように形成してなり、屈折率が1.6〜2.4であり、かつ有機蛍光物質を含むことを特徴とする波長変換型ライトトラッピングフィルム。
In order from the light incident side, the first layer, the second layer,..., The m-th layer are used, and the refractive indexes of the respective layers are the first refractive index n 1 , the second refractive index n 2 ,. when - and the refractive index n m of the m, a wavelength to be used as at least one layer light transmissive layer of the solar cell module including a plurality of light transmitting layer n 1 ≦ n 2 ≦ ··· ≦ n m holds A conversion type light trapping film,
It is formed so that a large number of fine convex or concave polygonal pyramids or cones are spread on one surface without gaps, the refractive index is 1.6 to 2.4, and an organic fluorescent material is included. Wavelength conversion type light trapping film.
下記式(1)で表す規格化吸光度aの値を、前記光の入射側から入射する光の波長が400〜1200nmで、0.1以下とする請求項1に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。
Figure 2009267324

ただし、Tは透過率、Lは波長変換型ライトトラッピングフィルムの平均厚み(μm)である。
The wavelength conversion type light trapping film according to claim 1, wherein the value of the normalized absorbance a represented by the following formula (1) is 0.1 or less when the wavelength of light incident from the light incident side is 400 to 1200 nm. .
Figure 2009267324

Here, T is the transmittance, and L is the average thickness (μm) of the wavelength conversion type light trapping film.
前記有機蛍光物質が、波長400〜550nmの光を吸収し、波長550〜1200nmの光を発光する請求項1又は2に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。   The wavelength conversion type light trapping film according to claim 1, wherein the organic fluorescent material absorbs light having a wavelength of 400 to 550 nm and emits light having a wavelength of 550 to 1200 nm. 前記有機蛍光物質が、その構造に(I)クマリン又はその誘導体、(II)ローダミン又はその誘導体、(III)ピロメテン又はその誘導体及び(IV)ジメチルアミノフェニル基のうち、少なくとも1つを包含する請求項1〜3のいずれか1項に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。   The organic fluorescent substance includes at least one of (I) coumarin or a derivative thereof, (II) rhodamine or a derivative thereof, (III) pyromethene or a derivative thereof and (IV) a dimethylaminophenyl group in the structure. Item 4. The wavelength conversion type light trapping film according to any one of Items 1 to 3. 前記有機蛍光物質が、下記一般式(1)によって示される部分構造を有する化合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルム。
Figure 2009267324

(nは1〜6の整数である。)
The wavelength conversion type light trapping film according to claim 1, wherein the organic fluorescent material is a compound having a partial structure represented by the following general formula (1).
Figure 2009267324

(N is an integer of 1-6.)
請求項1〜5のいずれか1項に記載の波長変換型ライトトラッピングフィルムが太陽電池セルの受光面側に備えられたことを特徴とする太陽電池モジュール。   A solar cell module, wherein the wavelength conversion type light trapping film according to claim 1 is provided on a light receiving surface side of a solar cell.
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