JP2010074053A

JP2010074053A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2010074053A
Application number: JP2008242496A
Authority: JP
Inventors: Kiyoko Shimizu; 聖子清水; Akihiko Kobayashi; 昭彦小林; Akihito Kagotani; 彰人籠谷
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】外光の太陽電池への取り込み効率を向上させて外部効率を向上させる。
【解決手段】太陽電池モジュール５は、受光面６ａに受光した光を電気に変換して出力する太陽電池６と、受光面に配置された透光性部材７とを備える。透光性部材７は前面に多数の四角錐体１０を縦横方向に配列し、四角錐体１０の表面に光触媒物質１１を含む防汚層８を設けた。外部光線は四角錐体１０の斜面で反射して透光性部材７内に進入し、受光面６ａに到達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

石油等の化石燃料は、将来における需給が懸念され、かつ地球温暖化現象の原因となる二酸化炭素排出の問題がある。そのため、化石燃料の代替エネルギー源が模索されており、その１つとして太陽電池が注目されている。

太陽電池は光エネルギーを電力に変換する光電変換部としてｐｎ接合を有する半導体を用いており、このｐｎ接合を構成する半導体として一般的にはシリコンが最もよく用いられている。一般に太陽電池に用いられるシリコンには結晶系のものと非結晶のものに分けられる。これらの光電変換部の上には、空気や不純物から光電変換部を保護する封止基材として一般に透明な強化ガラス等のガラス基板が設けられている。
なお、本明細書においては、このような光電変換部を含む少なくとも１つの太陽電池（セル）を、封止基材を用いて封止してパッケージ化したものを太陽電池モジュールという。

このような従来の太陽電池モジュールの一例として図１８に示すものがある。この太陽電池モジュール１は、太陽電池２の上部に平滑な表面を有する、例えばガラス板からなる平板状の封止用の封止透明基材３が配設されて構成されている。即ち、太陽電池モジュール１は、太陽電池２が封止透明基材３によって受光面２ａを被覆して封止されることで構成されている。このような太陽電池モジュール１において、外部光源からの光、主に太陽光が入射する封止透明基材３の表面３ａを平滑に形成することが多かった。
図１９は太陽電池モジュール１の表面に外部光線が入射した際の光線追跡模式図を示すものである。図１９に示すように、外部光線Ｌが封止透明基材３に入射すると、封止透明基材３の表面の平滑性から表面３ａで反射する反射ロス光Ｌａが発生し、外部光線Ｌを太陽電池２内に効率よく取り込めなかった。このような反射ロス光Ｌａは太陽電池モジュール１の単位面積あたりのロスに繋がる。

また、太陽電池モジュール１においては、封止透明基材３を構成する平板状のガラス基板の表面が太陽電池モジュールの表面となる。
そのため、太陽電池モジュール１を住宅の屋根やビルの屋上あるいはビルや建築物の壁面に設置した場合、太陽電池モジュール１の表面が鏡のようになり、太陽電池モジュール１の表面で反射された太陽光の反射光が近隣の住宅や通行人等から非常に眩しく見えるという不具合がある。
また、周囲の建物や風景、空に浮かぶ雲等が太陽電池モジュールの表面に映り込み、住宅や建築物等の外観が損なわれるという問題がある。

このような、ガラス基板を太陽電池２の表面に用いた太陽電池モジュール１の表面反射の問題については、以下のような対応策が提案されている。
例えば、結晶系の光電変換部を備えた太陽電池を有する太陽電池モジュールにおいては、強化ガラス製ガラス基板の表面にエンボス加工による微細な凹凸をつけることにより、光を乱反射させる防眩処理が施されている（特許文献１参照）。
また、近年、太陽電池の稼働の効率化のために、太陽電池モジュールの外部効率（ここでいう外部効率とは、太陽電池モジュールの表面に到達する外光量に対して太陽電池に取り込まれる外光量の割合をいう）の向上が求められている。しかしながら、上記特許文献１に記載された太陽電池モジュールのように単にガラス基板の表面に微細な凹凸を付けただけでは外部効率はほとんど変化しない。
特開２００３−１１０１２８号公報

ところで、ガラス基板は、太陽電池モジュールの封止透明基材として用いた場合、耐衝撃性、耐食性、耐摩耗性等を兼ね備えた最良の材料の一つであるが、太陽光があらゆる角度から入射した際における反射率が大きく、太陽電池に取り込んで光電変換できる効率が低いという問題がある。
また、前述したように、ガラス基板の表面に凹凸等の何らかのテクスチャをつける防眩処理を行った場合、ガラス基板表面がフラットな場合よりも埃や塵が付着しやすくなる傾向があり、雨などをもってしても汚れを取りきれず発電の効率低下を招く場合もある。

一方、太陽電池の発電効率を上げるために、太陽電池内部の材料を調整または改良することが頻繁に行われてきた。
したがって、ガラス基板を用いた太陽電池モジュールを考えた場合、ガラス基板の反射によって生じる、太陽電池に入射する前の太陽光の光線損失は計り知れない。即ち、太陽電池モジュールは、通常、封止の役割として太陽光入射側の前面にガラス基板を備えているが、太陽光が入射した際にガラス基板の表面で数％反射させてしまう。反射する光量の割合は入射角にもよるが、現在の太陽電池の発電効率が結晶系で約２０％程度であることを考えると、この損失はかなり大きい。

本願発明は、このような実情に鑑みて、外光がどのような方向から入射した場合でも効率よく太陽電池の光電変換部に光を入射させて外部効率を向上させることができるようにした太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、発明による太陽電池モジュールは、受光面に受光した光を電気に変換して出力する太陽電池と、受光面に配置された透光性部材とを備える太陽電池モジュールであって、透光性部材は、受光面と反対側に位置する第一の面および受光面に臨む第二の面の少なくとも一方に多数の凹部または凸部が配列して形成されており、透光性部材の第一の面に光触媒物質を含む防汚層を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、封止部材としての透光性部材の面に例えば錐体等からなる多数の凹部または凸部が配列されていることによって、透光性部材に入射した光線の光取り込み効率を向上させることができると共に、光触媒物質を含む防汚層を設けることによって防汚層でのセルフクリーニング機能を高め、透光性部材の表面に凹部または凸部を形成した場合には凹部または凸部による汚れ易さを解決し、長期的に光取り込み性能を維持することができる。防汚層は、光触媒物質のほかに親水性をもつ物質を付加することで降水時に汚れと水がなじみやすくなりクリーニング効果を高めることも可能である。

発明による太陽電池モジュールは、受光面に受光した光を電気に変換して出力する太陽電池と、受光面に配置された透光性部材とを備える太陽電池モジュールであって、透光性部材は、受光面と反対側に位置する第一の面および受光面に臨む第二の面の少なくとも一方に多数の凹部または凸部が配列して形成されており、透過性部材には光触媒物質が混入していることを特徴とする。
本発明によれば、封止部材としての透光性部材の第一の面または／及び第二の面に例えば錐体等からなる多数の凹部または凸部が配列されていることによって、透光性部材に入射した光線の光取り込み効率を向上させることができると共に、透光性部材に光触媒物質を混入させたことで、透光性部材そのものに防汚機能をも持たせることができるから、防汚層を別個に配設する必要がなく製造効率がよい。

また、防汚層の厚みＤは、凹部または凸部の高さをＨとしたとき、
（Ｈ／１０^４）≦Ｄ≦（Ｈ／１０）
を満たすことが好ましい。
防汚層の厚みＤがこの範囲内であれば、セルフクリーニング機能を発揮すると共に太陽光等の外部光線の透過効率を確保できる。

また、凹部または凸部は錐体であってもよい。この場合、錐体は角錐体であってもよい。
また、錐体は四角錐体であってもよい。
また、錐体は四角錐体であり、四角錐体を構成する４つの側面のうち対向する２つの側面に対する法線が交差する角度は１０度以上９０度以下、好ましくは１５度以上８０度以下であってもよい。
また、錐体は該錐体の頂部を切断したせっ頭錐体であってもよい。
また、錐体は該錐体の頂部を切断したせっ頭四角錐体であることが好ましい。
また、錐体はその先端に受光面と平行な平面が設けられていてもよい。

また、錐体はその頂部が凸曲面状とされていてもよい。
また、透光性部材の第一の面または／および第二の面に設けた凹部または凸部はマイクロレンズ形状であってもよい。
透光性部材の凹部または凸部をマイクロレンズ形状とすることで、透光性部材に入射する外部光線の取り込み効率を向上できる。
また、透光性部材はガラスで形成されていることが好ましい。
透光性部材の材質として、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。しかし、これらの樹脂は封止性能が悪く、水分や汚物が内部に浸入した場合に太陽電池の性能を劣化させる原因となる。これに対し、透光性部材としてガラスを用いることによって太陽電池の封止効果を高めることができてより好ましい。

また、透光性部材は太陽電池を封止する封止基材を構成することを特徴とする。
また、透光性部材と受光面との間に、光の方向、光の強度、光の位相のうちの少なくとも１つを制御する光制御部材が設けられていてもよい。

本発明による太陽電池モジュールによれば、透光性部材に設けた凹部または凸部によって太陽電池への太陽光の取り込み効率を向上させると共に、光触媒物質を含むことで汚れを防いで透光性部材からの太陽光の取り込み効率を更に向上させることができて、太陽電池の外部効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態による太陽電池モジュールについて添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。同図に示すように、本実施の形態による太陽電池モジュール５は、太陽電池６の受光面６ａに透光性部材７を配設し、透光性部材７の太陽電池６とは反対側の表面７ａに防汚層８を備えている。太陽電池６は受光面６ａに受光した光を光電変換部で電気に変換して出力するものである。
透光性部材７は太陽電池６の受光面６ａに配置され、受光面６ａに対して反対側に位置する第一の面である前面７ａと受光面６ａに臨む第二の面である裏面７ｂとを有している。表面７ａと裏面７ｂは対向する位置に設けられている。本実施の形態では、透光性部材７は例えばガラスからなり、太陽電池６の受光面６ａを封止する封止透明基材を構成している。

また、透光性部材７の前面７ａには、図１〜図３に示すように略四角錐形状の四角錐体１０が縦方向及び横方向に配列されてなる凹凸部が形成されている。各四角錐体１０は四つの三角形状の斜面１０ａで形成され、多数の四角錐体１０はそれぞれ凸部を形成する。
このような四角錐体１０からなる凹凸部が透光性部材７の前面７ａに配列されていることによって、外部光源からの外部光線Ｌ、主に太陽光が入射した際に界面である斜面１０ａで屈折したり反射したりして透光性部材７内へ進入する光を増大させると共に太陽電池モジュール６の外部に反射する反射光を低減させることができる（図４参照）。
透光性部材７は例えばガラスで製作されているが、ポリカーボネート、アクリル、フッ素系、シリコーン系、ポリイミド系、ポリオレフィン系等の樹脂材料を用いてもよい。

防汚層８は多数の四角錐体１０を形成する透光性部材７の前面７ａ上に薄層で形成された光透過性の透明部材であって、内部に光触媒物質１１が分散して配設されている。この光触媒物質１１は太陽光が照射された際に汚れを分解すると共に、降水時には表面に付着した汚れを落としやすくするセルフクリーニング機能を備えている。光触媒物質１１は光線透過性の高い物質を用いることが望ましく、例えば酸化チタンが代表的な触媒物質として挙げられる。
防汚層８は例えばガラスで製作されている。

但し、防汚層８の光透過率が低いと太陽電池モジュール５の発電効率が低下してしまう。光触媒物質１１として例えば酸化チタンを用いると、防汚層８中の酸化チタンの添加量が多すぎたり、防汚層８の塗布厚みが大きいと白っぽい白濁した外観となり、光透過率の低下につながり好ましくない。また、防汚層８の厚みが大きいと四角錐体１０からなる凹凸部の凹部が埋められて高低さが小さくなるために照射される光の取り込み効果を低減させてしまう恐れがある。
そのため、図１において、多数の四角錐体１０による凹凸部の構造の裏面７ｂから頂部までの高さをＨ、防汚層８の厚みをＤとしたとき、防汚層８の厚みＤは
（Ｈ／１０^４）≦Ｄ≦（Ｈ／１０） …（１）
を満たすことが望ましい。防汚層８の厚みが（１）式の範囲内であれば、セルフクリーニング機能を十分発揮できると共に凹凸部の構造による光取り込み効果が高く太陽光の十分な透過効率を確保できる。他方、防汚層８の厚みＤがＨ／１０^４より小さいとセルフクリーニング機能を発揮できず、Ｈ／１０を超えると防汚層の厚みが大きすぎて太陽光の透過率が低下する。

第一の実施形態による太陽電池モジュール５は上述の構成を備えており、この太陽電池モジュール５を例えば住宅の屋根やビルの屋上あるいはビルや建築物の壁面に設置した場合における作用について図４に基づいて説明する。
図４は太陽電池モジュール５に照射される太陽光等の外部光線追跡模式図を示すものであり、住宅の屋根や建築物の壁面等に太陽電池モジュール５を設置した状態で、太陽光等の外部光線Ｌが太陽電池モジュール５の表面に入射するものとする。
外部光線Ｌが、透光性部材７の前面７ａである多数の四角錐体１０に被覆された防汚層８に照射されると、光は防汚層８内を透過して多数の四角錐体１０に照射される。そして、多数の四角錐体１０を形成する各側面である斜面１０ａで一部の光は屈折して透光性部材７内に進入し、他の一部の光は斜面１０ａで反射、全反射して斜面１０ａの傾斜角のために隣接する四角錐体１０の斜面１０ａを透過して透光性部材７内に進入する。透光性部材７内に進入した光は太陽電池６の受光面６ａに到達して取り込まれ、光電変換される。

この結果として、本実施形態では太陽電池モジュール５に照射される外部光線Ｌを効率よく透光性部材７内に進入させることができるため、太陽電池６内に取り込まれる光線Ｌの量が増加し、太陽電池モジュール５の外部効率が上がる。そのため、透光性部材７の表面７ａで外部へ反射する光Ｌａを低減できる。
また、外部光線Ｌは防汚層８中を透過するので、防汚層８内に含有される光触媒物質１１である酸化チタンが光線Ｌを吸収して汚れなどの分解機能を発揮すると共に、酸化チタンによる超親水作用によって防汚層８表面の汚れを雨水等で流れ落とすことができる。
また、透光性部材７の前面７ａには多数の四角錐体１０が配列されて凹凸部が形成されているため、周囲の風景や空の雲が太陽電池モジュール５の表面に映り込んで住宅や建築物の外観が損なわれるという問題も解消される。あるいは、防汚層８に光散乱性をある程度持たせることにより、防眩性を付加することで外観を調整することもできる。光散乱性を付与するには、例えば防汚層８に拡散材を混入させたり、光触媒物質そのものを拡散材として粒径、種類等を調整すればよい。

上述のように本実施形態による太陽電池モジュール５は、透光性部材７の前面７ａに四角錐体１０を配列した凹凸部形状に構成したことで、従来、ガラス基板の表面で外部に反射していた外部光線Ｌの多くを内部に取り込んで太陽電池６の受光面６ａでの受光量を増大させることができて光電変換効率を向上させることができる。しかも、多数の四角錐体１０からなる凹凸部によって、周囲の風景や空の雲が太陽電池モジュール５の表面に映り込んで住宅や建築物の外観が損なわれることを防止することができる。
また、透光性部材７の前面７ａに、四角錐体１０の凹凸部の形状に沿って光触媒物質１１を含む防汚層８を所定の厚みＤで形成することで、セルフクリーニング機能を十分発揮できるため、汚れを防いで光の取り込み効果が高く外部光線Ｌの透過効率を向上でき、また防眩効果も発揮できる。

次に本発明の他の実施形態等による太陽電池モジュールについて添付図面に沿って説明するが、上述した第一の実施形態と同一または同様の部材、部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
先ず、本発明の第二実施形態による太陽電池モジュールについて図５により説明する。
図５に示す太陽電池モジュール１５は第一実施形態による太陽電池モジュール５と同一構成を備えており、太陽電池６の受光面６ａと透光性部材７の裏面７ｂとの間に光制御部材１６が配設されている。
この光制御部材１６は、光の方向、光の強度、光の位相のうちの少なくとも１つを制御するものである。光制御部材１６は、光の方向を制御する部材としては例えば分光構造を含む回折格子構造等を有する部材を採用する。また、光の強度制御する部材としては例えば偏光部材（延伸素材等）を用い、光の位相を制御する部材としては屈折率差を生じる部材（酸化金属膜など）を用いる。
従って、第二実施形態による太陽電池モジュール１５は、太陽電池６の表面即ち受光面６ａでの反射光の光取り込み効率の向上を図る上でより有利となっている。

なお、透光性部材７の前面７ａに代えて裏面７ｂに、四角錐体１０による凹凸部を配列構成してもよい。この四角錐形状は凸型でも凹型の空間でもよく、どちらかを限定するものではない。図６（ａ）、（ｂ）はその一例を示すものである。
図６（ａ）は第一実施形態による太陽電池モジュール５の変形例を示すものであり、透光性部材７は多数の四角錐体１０が太陽電池６の受光面６ａに臨んで裏面７ｂに配設されており、前面７ａは平面形状とされている。この場合、太陽電池６の受光面６ａは透光性部材７の四角錐体１０の凹凸部形状に沿って凹凸形状に形成されている。薄膜型の太陽電池６の場合、受光面６ａは透光性部材７に直接蒸着することで配設されている。また、凹凸部形状の透光性部材７の裏面７ｂに対して充填材（主にＥＶＡ）を介して平面形状の受光面６ａを接着するようにしてもよい。
この場合、透光性部材７の平坦な前面７ａに防汚層８を配設している。

図６（ｂ）は第二実施形態による太陽電池モジュール１５の変形例を示すものであり、
図６（ａ）に示す太陽電池モジュール５における太陽電池６の受光面６ａと透光性部材７の四角錐体１０を備えた裏面７ｂとの間に光制御部材１６が凹凸部形状に沿って薄層状に形成されている。
上述した図６（ａ）、（ｂ）に示す各変形例による太陽電池モジュール５，１５の場合、太陽電池６が薄膜で形成されていると発電部を通過してしまう光も存在するが、透過した光は図示しないバックシートで反射され、四角錐体１０からなる凹凸部で受光面６ａに再反射させることができる。そのため、上述した第一、第二実施形態の太陽電池モジュールと比較して発電部で吸収する光を増加させることができ、発電効率を向上できる。この場合、図６（ｂ）に示すように光制御部材１６を用いて屈折率調整等を行うと効果的である。また、受光面６ａが凹凸形状であるからフラットのものよりも光電変換部面積が増加し、発電効率が上昇する。

次に本発明の第三の実施形態による太陽電池モジュールについて図７及び図８により説明する。図７において、本実施の形態による太陽電池モジュール２０は太陽電池６の受光面６ａに透光性部材７を配設して構成されており、透光性部材７の前面７ａに形成した多数の四角錐体１０の表面に防汚層８は設けられていない。本実施形態においては、ガラスからなる透光性部材７の内部に光触媒物質１１が配設されている。そのため、透光性部材７自体に光触媒機能を持たせている。
本実施形態による太陽電池モジュール２０によれば、図８に示すように、太陽電池モジュール２０に照射される太陽光等の外部光線Ｌは、透光性部材７の四角錐体１０の斜面１０ａで一部の光が屈折して透光性部材７内に進入し、他の一部の光は各斜面１０ａで反射して隣接する四角錐体１０の斜面１０ａから内部に進入する。そのため、透光性部材７の前面７ａで外部に反射する光線Ｌａによる照射ロスを低減できる。
そして、透光性部材７内に進入した光Ｌは一部が光触媒物質１１で触媒作用を示してセルフクリーニング機能を発揮することができる。透光性部材７内に進入した光Ｌは太陽電池６の受光面６ａに到達して光電変換させられる。

従って、本実施形態による太陽電池モジュール２０は、第一の実施形態による太陽電池モジュール５と同様な作用効果を奏すると共に、防汚層８を省略したために構成が簡略化され、光線Ｌが防汚層８を透過せずに直接透光性部材７に照射されるから、防汚層８で外部に反射されたりすることがなく透光性部材７に到達する光量の低減を抑制できて光線Ｌの照射ロスが低減する。そのため、太陽電池６の受光面６ａでの受光量を増大できて光電変換効率を向上できる。
しかも、太陽電池モジュール２０の製造工程が簡略化されて製造コストを低減できる。

図９は、本発明の第四の実施の形態による太陽電池モジュールを示す側面図である。
本実施形態による太陽電池モジュール２５は、第三実施形態による太陽電池モジュール２０と同一構成を備えており、しかも太陽電池６の受光面６ａと透光性部材７の裏面７ｂとの間に光制御部材１６が配設されている。光制御部材１６は、上述したように光の方向、光の強度、光の位相のうちの少なくとも１つを制御する。
従って、第四実施形態による太陽電池モジュール２５は、太陽電池６の表面即ち受光面６ａでの反射光の光取り込み効率の向上を図る上で第三実施形態による太陽電池モジュール２０より有利となっている。

図１０（ａ）は第三実施形態による太陽電池モジュール２０の変形例を示すものであり、透光性部材７は多数の四角錐体１０が太陽電池６の受光面６ａに臨んで裏面７ｂに配設されており、前面７ａは平面形状とされている。透光性部材７には内部に光触媒物質１１が分散して混入している。太陽電池６の受光面６ａは透光性部材７の四角錐体１０の凹凸部形状に沿って凹凸形状に形成されている。
薄膜型の太陽電池６の場合、受光面６ａは透光性部材７に直接蒸着することで配設されている。また、凹凸部形状の透光性部材７の裏面７ｂに対して充填材（主にＥＶＡ）を介して平面形状の受光面６ａを接着するようにしてもよい。

図１０（ｂ）は第四実施形態による太陽電池モジュール２５の変形例を示すものであり、
図１０（ａ）に示す太陽電池モジュール２５における太陽電池６の受光面６ａと透光性部材７の四角錐体１０を備えた裏面７ｂとの間に光制御部材１６が凹凸部形状に沿って薄層状に形成されている。
上述した図１０（ａ）、（ｂ）に示す各変形例による太陽電池モジュール２０，２５の場合でも、第一及び第二実施形態の各変形例による効果と同様に、太陽電池６が薄膜で形成されていると発電部を通過してしまう光が、図示しないバックシートで反射され、四角錐体１０を配設した凹凸部で受光面６ａに再反射させることができる。そのため、上述した第三、第四実施形態の太陽電池モジュールと比較して受光面６ａで吸収する光を増加させることができ、発電効率を向上できる。この場合、図１０（ｂ）に示すように光制御部材１６を用いて屈折率調整等を行うと効果的である。また、受光面６ａが凹凸形状であるとフラットのものよりも光電変換部面積が増加し、発電効率が上昇する。

つぎに、上述した各実施形態による太陽電池モジュール５、１５，２０，２５にそれぞれ用いられる透光性部材７の変形例について、図１１乃至図１３に示す斜視図により説明する。
図１１に示す第一の変形例による透光性部材２７は、その前面２７ａに四角錐体１０に代えて四角錐体１０の頂部を切除した略四角錐台形状のせっ頭四角錐体２８が多数並べられた凹凸部が形成されている。このせっ頭四角錐体２８は頂部を切除した先端面に太陽電池６の受光面６ａと平行な平面２８ａが形成されている。

本第一の変形例による透光性部材２７によれば、透光性部材２７に形成された略四角錐台形状をなすせっ頭四角錐体２８間の窪みでの反射や全反射によって、透光性部材２７を通して外部光線Ｌが太陽電池６内へ取り込まれる光量が増大することにより、太陽電池モジュール５、１５，２０，２５は高い発電効率を呈する。
また、せっ頭四角錐体２８の先端に頂部を切除してなる平面２８ａが設けられることによって、その平面２８ａでの外部光線Ｌの反射による多少の受光量ロスはあるものの、損傷しにくい上に高い耐衝撃性を得られることができて、透光性部材２７ひいては太陽電池モジュール５、１５，２０，２５の耐久性、耐擦性の向上を図ることができる。

また、図１２に示す第二の変形例では、透光性部材３０の前面３０ａにマイクロレンズ形状のマイクロレンズ部３１が縦及び横方向に多数配列されてなるマイクロレンズアレイ状の凹凸部が形成されている。
この場合には、透光性部材３０に形成されたマイクロレンズ部３１によって外部光線Ｌの集光効果が生じる上に、マイクロレンズ部３１間の曲面からなる凹部で反射して透光性部材３０を通して外部光線Ｌが太陽電池６内へ取り込まれる光量が増大する。これによって、太陽電池モジュール５、１５，２０，２５は高い発電効率を呈する。

なお、上述した第一の実施の形態による太陽電池モジュール５では、透光性部材７に多数の四角錐体１０が配列された凹凸部が形成されているが、四角錐体１０に代えて、各種の錐体、例えば円錐体、或いは三角錐体や五角錐体等の角錐体を多数設けることで凹凸部を形成するようにしてもよい。
但し、第一の実施の形態のように四角錐体１０を配列させると、太陽電池６の表面に設けた受光面６ａでの反射光の光取り込み効率向上の面で有利となり、透光性部材７の製造時に後述する成形ロールの型面（金型）の切削速度の向上を図る上で有利となる。
また、変形例による透光性部材２７において、四角錐体１０の頂部を切断したせっ頭四角錐体２８について説明したが、上述した各種の錐体の頂部を切断したせっ頭錐体を多数配列させることで凹凸部を形成するようにしてもよい。

また、四角錐体２８や円錐体、各種の角錐体を含む各種錐体の頂部を、丸みを帯びた凸曲面形状に形成してもよい。頂部に丸みを帯びた錐体形状やマイクロレンズ形状とすると、後述する成形ロールの型面（金型）の金型加工適性の向上を図る上で、また、金型からの成形物の離型適性の向上を図る上で有利となる。
また、上述した各実施の形態による太陽電池モジュール５，１５，２０，２５では、透光性部材７、２７，３０は太陽電池６を封止する封止透明基材を構成するようにしたが、透光性部材７，２７、３０とは別に封止透明基材を設けてもよいことは無論である。
ただし、各実施形態で示すように、透光性部材７，２７，３０が太陽電池６を封止する封止透明基材を構成する場合には、部品点数を削減でき低コスト化を図ることができる。

なお、上述の各実施形態や変形例では、透光性部材７，２７，３０について四角錐体１０等の錐体やマイクロレンズ部３１について前面７ａ側や裏面７ｂ側に突出する凸部として形成したが、凹部（凹部空間）として形成してもよい。このような変形例を第三変形例として、透光性部材３３に基づいて図１３により説明する。
図１３に示す透光性部材３３は多数の四角錐体１０′が前面７ａから裏面７ｂ側に（または裏面７ｂから前面７ａ側に）落ち込んで凹部として形成されており、透光性部材３３の四角錐体１０′は４つの斜面１０ａ′によって凹部空間として四角錐形状に形成されている。このような四角錐体１０′が縦横方向に配列されることで、透光性部材３３が形成されている。

次に、上述した各実施の形態による太陽電池モジュール５，１５，２０，２５の透光性部材７，２７，３０、３３の製造方法について図１４により説明する。
図１４は一例として、第一の実施の形態による太陽電池モジュール５の透光性部材７を製造する製造方法を示す図である。図１４では、例として成形ロールを用いたロールアウト法で製造する製造方法を示す。
すなわち、図１４に示す透光性部材の製造装置３５では、溶融炉３６内に溶融状態のガラス素地３７が保有されており、溶融炉３６の開口からガラス素地３７を流し出すリップタイル３８が配設されている。リップタイル３８におけるガラス素地３７の流出方向先端には、第一成形ロール４０と第二成形ロール４１が対向して、例えばリップタイル３８を挟んで上下方向に配設されている。第一、第二成形ロール４０、４１のうち、例えば、下方の第二成形ロール４１の型面(金型)に多数の四角錐体を成形する凹部が配列されてなる凹凸部が刻設されている。
第一及び第二成形ロール４０，４１の前方にはデッドプレート４２及び搬送ローラ４３が連続して配設され、搬送ローラ４３の前方にはガラス素地３７を第一及び第二成形ロール４０，４１で成形した成形品を冷却する徐冷室４４が配設されている。

上述した透光性部材の製造装置３５を用いた透光性部材７の製造方法について説明する。
まず溶融炉３６からガラス素地３７をリップタイル３８まで流し出し、送り出されるガラス素地３７を第一及び第二成形ロール４０，４１の間で挟み込み、第二成形ロール４１によって一方の面に四角錐体１０が配列された板状ガラス３７Ａを連続して成形する。この板状ガラス３７Ａをデッドプレート４２及び搬送ローラ４３によって徐冷室４４内に送り込み、板状ガラス３７Ａを冷却する。
そして、板状ガラス３７Ａを所定長さ毎に切断することで、表面７ａに多数の四角錐体１０が縦横方向に配列された凹凸部が形成された透光性部材７が得られる。
言い換えると、透光性部材７は、溶融されたガラス素地３７を多数の凹凸部が型面に形成された第一及び第二成形ロール４０、４１を用いたロールアウト法によって成形されることになる。
なお、上述の説明では、第二成形ロール４１に多数の四角錐体１０を成形する凹部を型面に形成するようにしたが、第二成型ロール４１に代えて第一成形ロール４０に四角錐体１０を成形する凹部を形成してもよく、或いは第一及び第二成形ロール４０，４１の両方に四角錐体１０を成形する凹部を形成してもよい。
また、透光性部材７の強度を強化するには、板状ガラス３７Ａを成形して切断した後、加熱状態から急冷すればよい。

透光性部材７（２７，３０、３３）への防汚機能の付加方法は大きく分けて次の２つの方法がある。
第１の方法は、透光性部材７の成形後に、光触媒物質１１を含む例えばガラス等の材料を用いて、防汚層８を透光性部材７の前面７ａ上に設けるものである。防汚層８を透光性部材７の前面７ａに形成する方法として、光触媒物質１１を含む材料をスプレーコートやカーテンコートなどによって塗工や蒸着する方法などがある。この方法による防汚層８は第一実施形態や第二実施形態やこれらの各変形例による太陽電池モジュール５、１５に設けられている。
第２の方法は、透光性部材７を光触媒物質１１が含まれるガラス素地等の材料で作製するものである。この方法によれば、透光性部材７と防汚層を一体に成形することができて効率的である。この方法による防汚機能を備えた透光性部材７は第三実施形態や第四実施形態やこれらの各変形例による太陽電池モジュール２０，２５に設けられている。

次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として、第一実施形態による太陽電池モジュール５を用い、前面７ａに四角錐体１０を配列した透光性部材７の外部光線Ｌに対する反射光のロスをシミュレーションで測定した。
この場合、各実施例として、透光性部材７は四角錐体１０を凸部として頂角θを９０度としたものを縦横方向に配列して形成したものをＮｏ．２とし、四角錐体１０′を凹部による空間として頂角θを変化させたものを縦横方向に配列して形成したものをＮｏ．３〜Ｎｏ．８とした。
また、比較例として、図１８に示す従来技術による封止透明基板３を備えた太陽電池モジュール１を用いた。封止透明基材３の表面は平滑である。
なお、凸部及び凹部による四角錐体１０、１０′の頂角θとは、図１５に示すように、四角錐体１０、１０′を構成する４つの斜面１０ａ、１０ａ′のうち対向する２つの斜面１０ａ，１０ａ′にそれぞれ直交する法線Ｍ１、Ｍ２が互いに交差する角度をいう。

図１６は実施例１のシミュレーション結果を示す説明図である。
なお、図１６において、各実施例及び比較例の反射ロス光は、外部光線Ｌを１００％とした場合に、比較例による従来の封止透明基材３（Ｎｏ．１）及び実施例（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．８）による透光性部材７の凸部または凹部による四角錐体１０、１０′によって、外部光線Ｌの一部が反射されることで生じる反射ロス光の割合で示されている。
Ｎｏ．１における従来の封止透明基材３を用いたシミュレーション結果による反射ロス光は９．２％であった。
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．８における透光性部材７の凸部及び凹部による四角錐体１０、１０′が形成された透光性部材７を用いたシミュレーション結果は、図１６の表に示す通りである。Ｎｏ．２〜Ｎｏ．８に示されているように、反射ロス光は１％〜６％であり、従来の封止透明基材３を用いた際の反射ロス光９．２％と比較して低下している。

また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．８に示す実施例において、Ｎｏ．２とＮｏ．３では、凸部及び凹部による四角錐体１０、１０′の頂角θが９０度で等しく、かつ、四角錐体１０、１０′の形状が凸型のＮｏ．２と凹型でなるＮｏ．３とを比較した場合には、Ｎｏ．３の方が反射ロス光が少なく、より望ましい。
また、凹部の四角錐体１０′を形成したＮｏ．３〜Ｎｏ．８によれば、四角錐体１０′の頂角θが小さいほど反射ロス光が低下していることから、頂角θはより小さいことが望ましい。
このように頂角θはより小さいことが望ましいが、頂角θが９０度を越えると反射ロス光が急増するため、反射ロス光の変曲点をとるといえる。そのため、頂角θは９０度以下であることが望ましい。より詳細に説明すると、四角錐体１０，１０′の頂角θが１０度よりも小さいと成形ロール３７，３８の金型を切削加工することが困難になるため不利となり、頂角θが９０度よりも大きいと光取り込み効率の面で不利となる。
従って、頂角θは１０度以上９０度以下であると、金型の切削加工および光取り込み効率の双方の面で有利となる。また、四角錐体１０の頂角θが１５度以上８０度以下であると、前述の利点に加えて耐久性、金型離型性の面でより一層有利となる。

（実施例２）
実施例２では、本実施例による透光性部材７を用いた太陽電池モジュール５と、従来例による平板ガラスで構成された封止透明基材３を用いた太陽電池モジュール１とを作成し、これらの太陽電池モジュール５，１の発電効率を実測した。
本実施例による太陽電池モジュール５および従来の太陽電池モジュール１の双方とも同一の太陽電池を備えており、シャープ株式会社製の型番ＮＥ−７０Ａ１Ｔを用いた。
実施例による太陽電池モジュール５の透光性部材７は青板ガラス製であり、四角錐体１０の頂部のピッチ（アレイピッチ）は５０μｍ、頂角θは９０度、透光性部材７のガラス板厚みは５ｍｍである。ガラス厚みＨは裏面７ｂから前面７ａの四角錐体１０の頂部までの距離である。

なお、実施例２において四角錐体１０の形状は凸型である。透光性部材７の前面７ａ上には防汚層８が設けられ、この防汚層８はシリコーン材料をベースとし、光触媒として酸化チタン粒子を用いた塗膜を用いて形成した。いずれの物質も高い透明性をもち、防汚層８による外部光線Ｌの遮光は無いに等しい。
透光性部材７は太陽電池６上にポリエチレン樹脂によって封止固定した。
従来の太陽電池モジュール１の封止透明基材３も実施例と同一の青板ガラス製であり、平板ガラス状に形成した。封止透明基材３は太陽電池１上にポリエチレン樹脂によって封止固定した。

実施例と従来例による２つの太陽電池モジュール５，１の発電効率を測定して比較したところ、図１７に示すように、従来の平板ガラスからなる封止透明基板２を用いた太陽電池モジュール１の発電効率が１５．１％であるのに対し、本実施例に係る四角錐体１０で形成された透光性部材７を用いた太陽電池モジュール５の発電効率は約１６％であった。
従って、従来の太陽電池モジュール１に対して本実施例による太陽電池モジュール５の発電効率の上昇率は、約６％である。
この上昇率約６％は、実施例１における、従来の封止透明基板２を用いたＮｏ．１と本実施例の透光性部材７を用いたＮｏ．２、Ｎｏ．３の反射ロス光の差分と大体等しい。

本発明の第一実施形態による太陽電池モジュールの要部構成を示す縦断面図である。第一の実施の形態による太陽電池モジュールに用いた透光性部材の斜視図である。透光性部材の要部断面図である。第一の実施の形態による太陽電池モジュールへ照射される外部光線を示す要部縦断面図である。本発明の第二の実施の形態による太陽電池モジュールの要部構成を示す縦断面図である。（ａ）は第一実施形態の変形例による太陽電池モジュールを示す縦断面図、（ｂ）は第二実施形態の変形例による太陽電池モジュールを示す縦断面図である。本発明の第三の実施の形態による太陽電池モジュールの要部構成を示す縦断面図である。第三の実施の形態による太陽電池モジュールへ照射される外部光線を示す光線追跡模式図である。本発明の第四の実施の形態による太陽電池モジュールの要部構成を示す縦断面図である。（ａ）は第三実施形態の変形例による太陽電池モジュールを示す縦断面図、（ｂ）は第四実施形態の変形例による太陽電池モジュールを示す縦断面図である。透光性部材の第一の変形例を示す斜視図である。透光性部材の第二の変形例を示す斜視図である。透光性部材の第三の変形例を示す斜視図である。ロールアウト法による透光性部材の製造方法を示す説明図である。透光性部材における四角錐体の頂角の説明図である。実施例１における実施例と比較例による反射ロス光のシミュレーション結果を示す表である。実施例２における実施例と比較例による発電効率の比較結果を示す表である。従来の太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。従来の太陽電池モジュールの表面に外部光線が入射した際の反射光を示す光線追跡模式図である。

符号の説明

５、１５，２０，２５太陽電池モジュール
６太陽電池
６ａ受光面
７、７′、２７、３０、３３透光性部材
７ａ，２７ａ、３０ａ前面
７ｂ裏面
８防汚層
１０、１０′ 四角錐体
１０ａ、１０ａ′ 斜面
１１光触媒物質
１６光制御部材
２８せっ頭四角錐体

Claims

受光面に受光した光を電気に変換して出力する太陽電池と、前記受光面に配置された透光性部材とを備える太陽電池モジュールであって、
前記透光性部材は、前記受光面と反対側に位置する第一の面および前記受光面に臨む第二の面の少なくとも一方に多数の凹部または凸部が配列して形成されており、
前記透光性部材の第一の面に光触媒物質を含む防汚層を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
受光面に受光した光を電気に変換して出力する太陽電池と、前記受光面に配置された透光性部材とを備える太陽電池モジュールであって、
前記透光性部材は、前記受光面と反対側に位置する第一の面および前記受光面に臨む第二の面の少なくとも一方に多数の凹部または凸部が配列して形成されており、
前記透光性部材には光触媒物質が混入していることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記防汚層の厚みＤは、前記凹部または凸部の高さをＨとしたとき、
（Ｈ／１０^４）≦Ｄ≦（Ｈ／１０）
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記凹部または凸部は錐体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は角錐体であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は四角錐体であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は四角錐体であり、前記四角錐体を構成する４つの側面のうち対向する２つの側面に対する法線が交差する角度が１０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は四角錐体であり、該四角錐体を構成する４つの側面のうち対向する２つの側面に対する法線が交差する角度が１５度以上８０度以下であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は該錐体の頂部を切断したせっ頭錐体であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体は該錐体の頂部を切断したせっ頭四角錐体であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体はその先端に前記受光面と平行な平面が設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の太陽電池モジュール。
前記錐体はその頂部が凸曲面状とされていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記凹部または凸部はマイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記透光性部材はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記透光性部材は前記太陽電池を封止する封止基材を構成することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記透光性部材と前記受光面との間に、光の方向、光の強度、光の位相のうちの少なくとも１つを制御する光制御部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。