JP2011159683A

JP2011159683A - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP2011159683A
Application number: JP2010018191A
Authority: JP
Inventors: Manuel Murijomora Luis; ルイス・マヌエル・ムリジョーモラ; Hideaki Honma; 英明本間; Kohei Moronaga; 耕平諸永
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-18

Abstract

【課題】太陽電池セルの大きさ及び傾斜角度（地面に対する設置角度）、太陽電池セル間の間隔、光再利用シートの位置及び太陽電池セルに対する回転角度等を考慮し、最適な凹凸形状を有する光再利用シートを設定することで、本来は損失となってしまう光を効率よく再利用して光の利用効率の向上を図った太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】光を受光して電気に変換する太陽電池セル３０と、前記太陽電池セル３０の受光面とは反対側にあり前記太陽電池セル３０の前記受光面には受光しなかった光を反射する凹凸形状を有する反射面１００を備えた光再利用シートと、を有する太陽電池モジュール２００であって、前記反射面１００の凹凸形状方向は、前記太陽電池モジュール２００の横方向辺と平行である。
【選択図】図６

Description

本発明は、少なくとも一方の面に構造を有し、前記構造によって光の回折、散乱、拡散、屈折、あるいは反射作用によって特定方向に光を偏向し、本来は損失となってしまう光を効率よく再利用することができる光再利用シートを用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、太陽電池モジュールの普及は大きな広がりを見せ、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから、家庭用として住宅に取り付けられる太陽電池モジュールや大規模な発電施設に用いられる大面積の太陽電池発電システム、さらには人工衛星の電源まで、様々な分野で利用が促進されている（例えば、特許文献１参照）。

このような太陽電池は、主に光が照射される面積に比例して発電量が増加する。したがって、発電効率を向上させるには封止技術、製膜技術等の製造技術を改善することに加え、いかにして太陽電池モジュールの開口率、すなわち全面積に対する発電可能な面積の割合を大きくするかが重要な課題となっている。

また、特に単結晶シリコン型や多結晶シリコン型の太陽電池では、そのシリコンのコストが高いという問題がある。また、それを貼り付けるためのコストも加算されてくる。
そこで、太陽電池セルの構成部材であるシリコンの量が少なくなるように、ＣＶＤ等の製膜技術を用いて成膜することができるような、薄膜シリコンの太陽電池セルが用いられるようになってきている。

しかし、上述のものは特に、赤外の光が薄膜シリコンの太陽電池セルを透過しやすいため、光の吸収率が低い。そこで、光の利用効率を上げるために、あえて入射光を散乱させて薄膜シリコンの太陽電池セルを透過する距離を稼ぐことで、光の利用効率を向上させるようにしたものもある。

一般に、非晶質シリコン型の太陽電池には、２種類の構造のものがある。一つは、ガラス等の透光性基板上に、ＳｎＯ２やＩＴＯ等の透明電導膜が形成され、その上に非晶質半導体（Ｓｉ）のｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順に積層されて成る構造のものである。もう一つは、金属基板電極の上に、非晶質半導体（Ｓｉ）のｎ層，ｉ層，ｐ層がこの順に積層されて光電変換活性層が形成され、更にその上に透明電導膜が積層されて成る構造のものである。

特に、前者の構造のものでは、非晶質半導体をｐ−ｉ−ｎ層の順に形成するのに、透光性絶縁基板が太陽電池の表面カバーガラスを兼ねることができること、また、ＳｎＯ２等の耐プラズマ性透明電導膜が開発されて、この上に非晶質半導体の光電変換活性層をプラズマＣＶＤ法で形成することが可能になったことなどから、現在多く用いられている。

なお、非晶質半導体の光電変換活性層の形成に、原料ガスのグロー放電分解によるプラズマＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法による気相成長法を用いることができ、これらの方法によれば、大面積の薄膜形成が可能であるという利点もある。

非晶質Ｓｉ太陽電池は、１００℃〜２００℃程度の比較的低温で形成できるので、その非晶質Ｓｉ太陽電池を形成するための基板として様々な材質の基板を用いることが可能であるが、通常よく用いられるものはガラス基板やステンレス基板である。

また、非晶質Ｓｉ太陽電池は、光を電気に変える変換効率が最大となるときのシリコンの光吸収層の膜厚が５００ｎｍ程度であるため、その変換効率を向上させるには光吸収層の膜厚内で光の吸収量を増大させることが重要なポイントとなる。そのため、ガラス基板上の表面に凹凸のある透明導電膜を形成したり、ステンレス基板上の表面に凹凸のある金属膜を形成したりすることにより、光吸収層中での光の光路長を増加させることが従来より行われてきた。

このような方法で光吸収層中での光路長を増加させた太陽電池の場合、その表面に凹凸のない平坦な基板上に非晶質Ｓｉ太陽電池を形成した場合と比較して、光の利用効率が顕著に向上する。

ところで、ガラス基板の表面上に凹凸を形成する一般的な方法としては、常圧ＣＶＤ法により透明電極であるＳｎＯ２膜を形成する方法があげられる。また、ステンレス等の金属基板上に凹凸を形成する方法としては、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法により形成する際に、その形成条件を調整したり、Ａｇの形成後に熱処理を行ったりする方法が用いられていた。

この薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板の上に、透明導電膜、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ―ＳｉＣＨ）ｐ層、水素化アモルファスシリコン（ａ―ＳｉＨ）ｉ層、水素化アモルファスシリコン（ａ―ＳｉＨ）ｎ層、透明導電膜、及び裏面電極が順次形成されて構成されるものである。そして、前述のようにして、透明導電膜の表面に凹凸形状が形成され、これによりその上部に形成された各層が凹凸構造を有するというものである。

また、薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板あるいは軽量基板上に形成する場合、耐熱性の高いポリイミド樹脂が用いられてきた。このような樹脂に凹凸を形成する方法は、特許文献２等に開示されている。

また、特許文献３には、Ｖ溝の周期構造により、光を再帰反射し、光の利用効率を上げるような技術が開示されており、Ｖ溝頂角は５０度から９０度が望ましいとの記述がある。また、Ｖ溝の周期のピッチとしては、１０μｍから２０μｍが望ましいとの記述がある。

ここで、図２０を参照し、太陽電池セル３０の配置間隔を狭くするとリーク電流が生じてしまうため、隣り合う太陽電池セル３０の間の領域（間隔、隙間）が必要となる。太陽電池モジュール２００に光の側Ｆより垂直に入射する光Ｈ０のうち、前記領域に入射する光Ｈ１を、太陽電池モジュール２００の背面に配置した裏面材（光再利用シート）３００により反射し、光Ｈ２として再利用するものも知られているが（例えば、特許文献４参照）、まだ十分な発電効率は得られていない。

特開２００１―２９５４３７号公報特開平４―６１２８５号公報特開平１１―２７４５３３号公報特開平１１―３０７７９１号公報

上述のように、従来の太陽電池モジュールは、単位面積当たりの発電効率を上げようという要望は多いが、損失となってしまう光があるため、まだ十分とはいえない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、年間太陽移動、太陽電池セルの大きさ及び傾斜角度（地面に対する設置角度）、太陽電池セル間の間隔、光再利用シートの位置及び太陽電池セルに対する回転角度等を考慮し、最適な凹凸形状を有する光再利用シートを設定することで、本来は損失となってしまう光を効率よく再利用して光の利用効率の向上を図った太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、
光を入射する前面板と、
前記前面板を透過した光を透過する充填層と、
前記充填層で固定されて前記充填層から透過した光を受光面から受光して電気に変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記受光面とは反対側にあり前記太陽電池セルの前記受光面には受光しなかった光を反射する凹凸形状を有する反射面を備えた光再利用シートと、
を有する太陽電池モジュールであって、
前記反射面の凹凸形状方向は、前記太陽電池モジュールの横方向辺と平行であることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、
光を入射する前面板と、
前記前面板を透過した光を透過する充填層と、
前記充填層で固定されて前記充填層から透過した光を受光面から受光して電気に変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記受光面とは反対側にあり前記太陽電池セルの前記受光面には受光しなかった光を反射する凹凸形状を有する反射面を備えた光再利用シートと、
を有する太陽電池モジュールであって、
前記反射面の凹凸形状方向は、東西方向と平行であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、
前記反射面の凹凸形状方向の回転角度φは、
φ＝０度±４０度
を満たすことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、
前記太陽電池セル間の縦方向間隔Ｇｙと横方向間隔Ｇｘは、
Ｇｘ≦Ｇｙ≦２Ｇｘ
を満たすことを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、
前記太陽電池セル間の縦方向間隔Ｇｙと横方向間隔Ｇｘは、
前記前面板の前面から前記光再利用シートの反射面までの高さＨに対して、
２Ｈ≦Ｇｙ≦８Ｈ
を満たすことを特徴とする。

本発明は、上述の手段により、本来は損失となってしまう光を、年間太陽移動等を考慮して最も再利用することにより、光の利用効率を向上し、発電効率の良い太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図。入射角度に対する反射率の変化を示すグラフ。光再利用シートの一例を示す断面図。太陽電池モジュールの一例を示す正面図（ａ）太陽電池モジュールの一例を示すｙ方向断面図、（ｂ）太陽電池モジュールの一例を示すｘ方向断面図。太陽電池モジュールの一例を示す斜視図。一年間での太陽の位置の変化を示す図太陽電池セルの傾斜角度の変化に対する入射光量の変化を、光再利用シートの複数のプリズム角度毎に示すグラフ。太陽電池セルの傾斜角度の変化に対する入射光量の変化を、光再利用シートの複数のプリズム回転角度毎に示すグラフ。（ａ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを横に設置した場合の放射照度を示す三次元グラフ、（ｂ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを横に設置した場合の放射照度を示す断面グラフ。（ａ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを斜めに設置した場合の放射照度を示す三次元グラフ、（ｂ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを斜めに設置した場合の放射照度を示す断面グラフ。（ａ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを縦に設置した場合の放射照度を示す三次元グラフ、（ｂ）太陽電池セルに対する、光再利用シートを縦に設置した場合の放射照度を示す断面グラフ。本発明の太陽電池モジュールの一例の作用を示す断面図。本発明の光再利用シートの第二の例を示す断面図。本発明の光再利用シートの第三の例を示す断面図。本発明の光再利用シートの第四の例を示す断面図。本発明の光再利用シートの第五の例を示す断面図。本発明の太陽電池モジュールの第二の例を示す断面図。本発明の太陽電池モジュールの第三の例を示す断面図。本発明の光源モジュールの一例を示す断面図。従来の裏面材を用いた太陽電池モジュールを示す断面図。

まず、本発明に係る太陽電池モジュール２００の一例について説明する。
図１は本発明の太陽電池モジュール２００に係る一様態を示す断面図である。本実施例の太陽電池モジュール２００は、前面板２２と、充填層２１と、太陽電池セル３０と、光再利用シート２０とを有する。

前面板２２は、太陽光や照明光などの光源Ｓの光を透過するものであり、太陽電池セル３０を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するものであり、光の透過率が高い透明な材料からなる。光源Ｓの光が太陽光・照明光の側Ｆより入射面１１０に垂直に入射する光Ｈ０は、前面板２２に入射後、前面板２２を透過し、充填層２１に射出する。

尚、入射面１１０の法線ＮＧは、平面Ｐ上に前面板２２を水平に置いた状態における平面Ｐの法線と平行な方向である。また、入射面１１０に垂直に入射する光Ｈ０とは、法線ＮＧに平行に太陽電池モジュール２００に入射する光のことである。

前面板２２の材質は、強化ガラス、サファイアガラス等のガラスあるいは、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の樹脂シートである。前面板２２の厚さは強化ガラスであれば約３〜６ｍｍ、樹脂シートであれば１００μｍ〜３０００μｍのものが用いられる。

前面板２２を射出した光Ｈ１は充填層２１に入射する。充填層２１は、矩形平板状の太陽電池セル３０を複数面一に並べて封止するものである。前面板２２に入射した光Ｈ０の一部は、充填層２１を透過して太陽電池セル３０へと射出される光Ｈ１０となり、光Ｈ０の一部は、充填層２１を透過して光再利用シート２０に射出される光Ｈ１となる。充填層２１は、入射した光Ｈ０を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、例えば難燃性のＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）が広く使用されている。

さらに、太陽電池セル３０は、光電効果により受光面Ｊに入射した光を電気へと変換する機能を持ち、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、薄膜シリコン型太陽電池、ＣｄＴｅ（Ｃｄ・Ｔｅの化合物）系、ＣＩＧＳ（Ｃｕ・Ｉｎ・Ｇａ・Ｓｅの化合物）系等の化合物薄膜太陽電池など多くの種類が存在する。太陽電池セル３０は、複数個を電極で接続し、モジュールを形成して用いられる。充填層２１から太陽電池セル３０に入射した光Ｈ１０は、太陽電池セル３０で電気へと変換される。

通常、入射面１１０に対し斜めに入射した光は、垂直入射の光Ｈ０と比較して入射面１１０で反射する割合が多く、太陽電池セル３０に入射する光が少なく、発電に利用できる光が少ない。そのため、入射光が入射面１１０に垂直近辺で入射するとき、最も効率が高い。

光再利用シート２０は、太陽電池セル３０自体を透過した光や、太陽電池セル３０の間に入射した光を、反射面１００で反射する機能を有する。反射された光Ｈ２は、前面板２２と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル３０の受光面Ｊに入射する光Ｈ３となり光電変換される。これにより、光再利用シート２０が無い構成と比較して、光利用効率が向上する効果がある。

反射光Ｈ２の進む方向は、本発明の反射面１００の凹凸構造により制御でき、多くの光を受光面Ｊに入射させることができる。
以下、図３を参照し、反射面１００の凹凸構造について、その法線Ｎ０を用いて説明する。反射面１００は、例えば互いに平行なステップ状をなすように、直線状かつ平面状に複数設けられる。

尚、反射面１００の法線Ｎ０は、反射面１００上の任意の一点で、その点での接平面に垂面な直線である。また、シート法線ＮＢとは、平面Ｐ上に光再利用シート２０を安定した状態で置いたときの平面Ｐの法線と平行な直線である。また、反射面１００の平面Ｐに対する角度θは、反射面１００の法線Ｎ０とシート法線ＮＢとの交差角度に相当する。

通常、シート法線ＮＢは、入射面１１０の法線ＮＧに対して平行になるように配置されるため、入射光Ｈ１は、シート法線ＮＢに対して平行に入射する。
反射光Ｈ２の反射率は、その入射面１１０への入射角度により大きく変化する。図２に入射角度による反射率の変化を示す。この図２からわかるように、臨界角度θｃを境として大きく反射率が変化することが知られている。

この臨界角度θｃは、前面板２２の屈折率をｎｇとすると、下記数式１で示される。

この臨界角度θｃ以上の角度で入射面１１０に入射した光Ｈ２は、入射面１１０で全反射される。
また、充填層２１の屈折率をｎe、反射光Ｈ２の法線ＮＧに対する角度をθ２とすると、スネルの法則より、下記数式２が得られる。

上記数式１と数式２により、下記数式３が得られる。

尚、充填材が複数の層からなっていた場合には、反射面１００上の材料の屈折率をｎｏとして、下記数式４が得られる。

このθ２は、反射面１００の角度θに対し、下記数式５で示される。

上述より、反射面１００の角度θは、下記数式６で示される。

このとき、反射光Ｈ２は、前面板２２に全反射する。

上述のように、光再利用シート２０は、太陽電池セル３０の間に入射した光Ｈ１を反射面１００で反射する機能を有する。反射された光Ｈ２は、前面板２２と大気の間の界面で再度反射され、太陽電池セル３０の受光面Ｊに入射する光Ｈ３となり光電変換される。これにより、光再利用シート２０が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果がある。

しかし、上述の効果は、太陽電池セル３０及び光再利用シート２０の寸法・配置と、入射光Ｈ１及び射出光Ｈ２のなす角度βとの関係が適切な範囲である場合にのみ得られる。
また、上記の条件は、入射光が太陽電池セル３０に対して垂直に入射した場合の条件であるが、実際は太陽が一年間動いているため、天候の状況で変わることもある。さらに、太陽電池セル３０の地面に対する設置傾斜角度にも影響を受ける。

その上、太陽電池モジュール２００は太陽電池セル３０の２次元アレイとなっているため、光再利用シート２０を垂直方向、水平方向、及び斜め方向で設置することが可能であり、太陽電池セル３０間の縦方向及び横方向の間隔（隙間）との関係を考慮しながら、最適な角度で光再利用シート２０を設置することにより、上述の効果を高めることができる。

以下、図４から図９を参照し、上述の太陽電池セル３０及び光再利用シート２０の寸法・配置・回転角度として、太陽電池セル３０間の横・縦間隔ＧｘとＧｙ及び寸法Ｌ、太陽電池セル３０の傾斜角度Σ、光再利用シート２０の回転角度φを変えた各場合に分けて説明する。
尚、図４から図９では、太陽電池セル３０に対する光の説明であるため、光再利用シート２０の反射面１００の凹凸形状を図示していない場合がある。

図４では、太陽電池セル３０を正面（面直方向）から見ており、光再利用シート２０の凹凸形状方向（反射面１００の延在方向）は、太陽電池セル３０の図４における下辺３１２に沿う方向（横方向、図に示すｘ方向）に対して、面沿いの回転角度φで設置されている。太陽電池セル３０の縦方向（図に示すｙ方向）の寸法は、横方向の寸法と同じ寸法Ｌを示している。なお、図中符号３１１、３２１、３２２は、太陽電池セル３０の図４における上辺、左辺、右辺をそれぞれ示す。

図５（ａ）は、図４のＡ―Ａ’断面構造を表している。太陽電池セル３０の真正面（＋ｚ方向）から入射した光の一部は、光再利用シート２０に入射して、射影状況によると、ＡＡ’とｚを決める面内では、光がy方向に反射されて、さらに前面板２２で再度反射されて、太陽電池セル３０に届く。

図５（ｂ）は、図４のＢ―Ｂ’断面構造を表している。太陽電池セル３０の真正面（＋ｚ方向）から入射した光の一部は、光再利用シート２０に入射して、射影状況によると、ＢＢ’とｚを決める面内では、光がｘ方向に反射されて、さらに前面板２２で再度反射されて、太陽電池セル３０に届く。

なお、図５（ａ）と図５（ｂ）の光再利用シート２０の断面は互いに異なるが、その理由は光再利用シート２０が回転角度φで設置されているためである。

図６は、地理学的に太陽電池モジュール２００の設置パラメーターを示す。図６は太陽電池モジュール２００を北半球に設置した場合の一般的な例である。このとき、太陽電池モジュール２００は南向きが望ましいと一般的に知られている。図６では、太陽電池モジュール２００のパラメーターとして、太陽電池モジュール２００の傾斜角度Σと光再利用シート２０の回転角度φとを示してある。また、太陽電池モジュール２００の横方向をｘ方向、縦方向をｙ方向と設定し、太陽電池モジュール２００の正面方向はｚ方向とする。

図７は、北半球での６月と１２月における一日中かつ一時間毎の太陽の位置を示す。地球の地軸は公転面に対して傾いているため、地球から空における太陽の位置の天項角と方位角が変わる。また、緯度に対しても太陽の位置が変わる。図７ではアメリカ・アリゾナ州での太陽の位置を示している。

図８と図９は、図６と図７に示しているパラメーターに対して、一年間日射のシミュレーションを行った結果を示すグラフである。図８と図９のシミュレーション結果に使った緯度、経度データは、アメリカのアリゾナ州フィニックスを使用している。また、日射データは、アメリカのＮａｔｉｏｎａｌＳｏｌａｒＲａｄｉａｔｉｏｎＤａｔａＢａｓｅ公文書から、１９６１年〜１９９５年の平均データを使用している。尚、図８と図９で示される入射光量比較は、太陽電池セル３０のみの場合（光再利用シート２０が無い場合）を１としている。また、太陽電池セル３０間の間隔の影響を出さない様に、太陽電池セル３０を一つにしている。そうすることによって、最大の効率向上を図ることができ、最適な条件（太陽電池セル３０間の縦・横間隔等）を得ることができる。

図８は、光再利用シート２０のプリズム角度α（図３参照）と傾斜角度Σとの関係を示すグラフである。図８では、光再利用シート２０のプリズム回転角度φを０度としている。アリゾナ州フィニックス市の緯度は３３度のため、傾斜角度は２５度から４５度の間でシミュレーション行った。結果としては、太陽電池セル３０への入射光量のピークは、プリズム角度にあまり関係なく、太陽電池セル３０の傾斜角度が３５度近辺にあるときであった。また、一番入射光量を向上させる光再利用シート２０のプリズム角度は１２０度であった（±１１％）。すなわち、プリズム角度が１２０度より大きい１３０度の場合、及び１２０度より小さい１１０度の場合には、何れも入射光量が下がることから、最適なプリズム角度が１２０度であることがわかった。

図９は、光再利用シート２０のプリズム角度αを１２０度に設定した場合における光再利用シート２０のプリズム回転角度φと傾斜角度Σとの関係を示すグラフである。このときにも、太陽電池セル３０への入射光量のピークは、プリズム回転角度に関係なく、太陽電池セル３０の傾斜角度が３５度近辺にあるときであった。また、一番入射光量を向上させる光再利用シート２０のプリズム回転角度は０度であり、一番入射光量を下げる光再利用シート２０のプリズム回転角度は９０度であった。この入射光量比較では、回転角度φが０度から４５度の間で変わるときに、ピークの変化が少なくスムーズであることから、回転角度φは０度から３０度程度が使用可能といえる。更に、回転角度φは０度から３０度程度が望ましい。また、光再利用シート２０の傾斜角度Σは、太陽電池モジュール２００の設置場所の緯度と±１０度で使用可能といえる。

図１０から図１２には、１年間日射シミュレーション結果（図９と同じシミュレーション）により、太陽電池セル３０の面積の入射光の全放射照度を示す。太陽電池セル３０は一般的なサイズ（１５６ｍｍ角）、太陽電池モジュール２００は一般的な構成であり、光再利用シート２０のプリズム角度αは１２０度に設定し、傾斜角度Σは３５度に設定してある。
図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）の三次元グラフでは、ｘ方向とｙ方向が太陽電池セル３０の横方向と縦方向を示し、ｚ方向は太陽電池セル３０の任意の縦横位置での放射照度を示す。また、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）では、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）それぞれの三次元グラフの所定のｘ方向位置及びｙ方向位置での断面を示す。

図１０は光再利用シート２０の回転角度を０度（反射面１００の凹凸形状方向を太陽電池モジュール２００の横方向辺と平行）にした場合の結果を示す。図１０（ａ）から、太陽電池セル３０の４辺近辺の放射照度が太陽電池セル３０の中心側の放射照度より高いことが分かる。これは、光再利用シート２０があるからである。又、光再利用シート２０の回転角度を０度に設定しているから、ｙ方向両側の放射照度がｘ方向両側のそれより高いことが分かる。また、図１０（ｂ）から、y方向両側の放射照度のピークがｘ方向側のそれの約２倍となっていることが分かる。

図１１は光再利用シート２０の回転角度を４５度にした場合の結果を示す。図１１（ａ）から、太陽電池セル３０の４辺近辺の放射照度が太陽電池セル３０の中心側の放射照度より高いことが分かる。これは、上記同様、光再利用シート２０があるからである。又、光再利用シート２０の回転角度を４５度に設定しているから、ｙ方向両側の放射照度とｘ方向両側の放射照度とが同等であることが分かる。また、図１１（ｂ）から、x方向・ｙ方向両側の放射照度のピークが互いに同等になっていることが分かる。

図１２は光再利用シート２０の回転角度を９０度にした場合（反射面１００の凹凸形状方向を太陽電池モジュール２００の縦方向辺と平行）にした場合の結果を示す。図１２（ａ）から、太陽電池セル３０の４辺近辺の放射照度が太陽電池セル３０の中心側の放射照度より高いことが分かる。これは、上記同様、光再利用シート２０があるからである。又、光再利用シート２０の回転角度を９０度に設定しているから、ｙ方向両側の放射照度がｘ方向両側のそれより低いことが分かる。また、図１２（ｂ）から、y方向両側のピークが非常に小さく、ｘ方向両側にだけピークが現れることが分かる。この理由は、太陽の動き（東西方向）が光再利用シート２０のプリズム角度αと垂直になっているから、光再利用シート２０の機能が薄くなるためである。このことから、回転角度φは概ね０度±４５度が好ましいことが分かる。

図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）から、太陽電池セル３０間の最適な隙間の情報が得られる。図２１に示すように、光再利用シート２０に垂直入射して太陽電池セル３０の受光面Ｊに至る光の幅（領域）Ａは、太陽電池セル３０の幅であるときが最大になる。光再利用シート２０に垂直入射した光の幅（領域）Ｂは、太陽電池セル３０に干渉して受光面Ｊに至らない。この幅Ｂは、反射面１００から太陽電池セル３０の受光面Ｊまでの距離（高さ）Ｃが前面板２２の前面（太陽電池前面）から前記光再利用シート２０の反射面１００までの距離（高さ）Ｈより小さいことから、実際小さく、一次近似として幅Ｂを無視した場合には、最適な太陽電池セル３０間の隙間が太陽電池セル３０に入射した光の幅Ａとなる。そうなると、図１０から図１２のプリズムシート２０の回転角度φによる最適な隙間（間隔）がピークの幅となる。各ケースでの縦方向・横方向の隙間を表１に示す。

表１より、回転角度φを０度±４５度とすると、太陽電池セル３０間の縦方向間隔Ｇｙと横方向間隔Ｇｘとの関係は、Ｇｘ≦Ｇｙ≦２Ｇｘの式を概ね満たすことが分かる。
また、φ＝０度の場合には、凹凸形状方向との直交方向での太陽電池セル３０間の間隔は前記縦方向間隔Ｇｙとなり、この間隔Ｇｙと前記太陽電池前面から光再利用シート２０の反射面１００までの高さＨとの関係は、２Ｈ≦Ｇｙ≦８Ｈの式を概ね満たすことが分かる。

上述の太陽電池モジュール２００で用いられる光再利用シート２０は、図１３に示すように、構造層３、反射層４、基材２から構成される。

構造層３に凹凸形状を形成する方法として、型に反射面１００の凹凸形状を形成した面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材２を配置して、硬化処理後にスタンパから離型する方法が挙げられる。

また、図１４に示すように、基材２を用いずに構造層３及び反射層４からなる光再利用シート２０の作製方法としては、型を用いたプレス法・キャスティング法・射出成形法等により一体成形する方法が挙げられる。上述の方法によれば、シート形成と同時に、凹凸形状を形成することができる。

反射面１００を形成する型としては、機械切削により作製されたものを用いることができる。また、上述の型をもとにさらに複版した型を用いることができる。この際、凹凸形状の先端形状は、凹凸形状の先端に傷が付くのを防止するため、凹凸形状の先端が丸みを帯びた形状のものが望ましい。

また、反射面１００の凹凸形状は周期構造を有していてもよい。さらに、上述の反射面１００の凹凸形状は、三角形、台形、多角形のプリズム状の形状やシリンドリカルレンズのような、各種レンズ・プリズム形状、あるいは半球状でも良い。このとき、反射面１００の凹凸形状の構造の周期のピッチとしては、３００μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは、２００μｍ以下である。上述の構造の周期のピッチが３００μｍより大きい場合には、反射面１００を成型するときの凹凸形状の先端部分の型に樹脂が十分に入らないため成型性が悪い。上述の構造の周期のピッチが２００μｍ以下であれば、比較的粘度の高い樹脂でも成型が可能となる。
また、上述の構造の周期のピッチが小さいと型の作製が難しくなるため、２５μｍ以上であることが望ましく、より望ましくは５０μｍ以上であることが望ましい。上述の構造の周期のピッチが２５μｍより小さいと、型を切削する時間が長くタクトが落ち生産効率が悪い。上述の構造の周期のピッチが５０μｍより小さいと、反射面１００を成形する際に樹脂がうまく凹凸形状の溝に入らず凹凸形状の先端部分の形状を型どおり作製することができない。

さらに、構造層３の厚さは、特には限定されないが、例えば３０μｍ以上、５００μｍ以下である。

上述の製造法は、以下の材料との適性により適宜選択するのが良い。
構造層３を形成するポリマー組成物中には、ポリマー組成物の他に例えば散乱反射体、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されてもよい。

上述のポリマー組成物としては、特に限定されるものではなく、例えばポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン―スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。

上述のポリウレタン系樹脂の原料であるポリオールとしては、例えば水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールや、水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらを単体で又は２種以上混合して使用することができる。

水酸基含有不飽和単量体としては、（ａ）例えばアクリル酸２―ヒドロキシエチル、アクリル酸２―ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２―ヒドロキシエチル、メタクリル酸２―ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、ケイヒアルコール、クロトニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、（ｂ）例えばエチレングリコール、エチレンオキサイド、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド、ブチレングリコール、ブチレンオキサイド、１，４―ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルデカノエート、プラクセルＦＭ―１（ダイセル化学工業株式会社製）等の２価アルコール又はエポキシ化合物と、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との反応で得られる水酸基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらの水酸基含有不飽和単量体から選択される１種又は２種以上を重合してポリオールを製造することができる。

また、上述のポリオールは、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ―プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ―ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ―ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ―プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ―ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ―ブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、スチレン、ビニルトルエン、１―メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸アリル、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、マレイン酸ジエチル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、Ｎ―メチロールアクリルアミド、Ｎ―ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソプレン等から選択される１種又は２種以上のエチレン性不飽和単量体と、上述の（ａ）及び（ｂ）から選択される水酸基含有不飽和単量体とを重合することで製造することもできる。

水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールの数平均分子量は１０００以上５０００００以下であり、好ましくは５０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールは、（ｃ）例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３―ブタンジオール、１，４―ブタンジオール、１，５―ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、２，２，４―トリメチル―１，３―ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノルＡ、ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ハイドロキノンビス（ヒドロキシエチルエーテル）、トリス（ヒドロキシエチル）イソシヌレート、キシリレングリコール等の多価アルコールと、（ｄ）例えばマレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、トリメット酸、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸等の多塩基酸とを、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール中の水酸基数が前記多塩基酸のカルボキシル基数よりも多い条件で反応させて製造することができる。

上述の水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールの数平均分子量は５００以上３０００００以下であり、好ましくは２０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

当該ポリマー組成物のポリマー材料として用いられるポリオールとしては、上述のポリエステルポリオール、及び、上述の水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールをポリマー材料とすれば耐候性が高く、構造層３の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。

なお、上述のポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、１分子当たり２個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が１０以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。

構造層３を形成するポリマー組成物中に散乱反射体を反射性能、耐熱性能を向上させるため含有すると良い。ポリマー組成物中に散乱反射体を含有することで、構造層３ひいては光再利用シート２０の耐熱性が向上させることができ、かつ屈折率がポリマー組成物と大きく異なるものを用いれば、光を反射させることができる。

尚、これにより十分な反射率が得られる場合には、図１５、図１６に示すように反射層（金属反射層）４を設けなくても良い。この散乱反射体剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではなく、無機酸化物が好ましい。この無機酸化物は、シリカ等を用いることができ、シリカの中空粒子を用いることもできる。また、ＺｎＳ等の金属化合物を用いることもできるが、特にＴｉＯ２、ＺｒＯ、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物が望ましい。このうち、ＴｉＯ２は、屈折率が高く、分散性も得られやすいため好ましい。さらに、散乱反射体の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。

散乱反射体の平均粒子径の下限としては、０．１μｍが好ましく、上限としては３０μｍが好ましい。平均粒子径が０．１μｍより小さいと光を十分に反射しない。また、平均粒子径が３０μｍより大きいと粒子に起因する凹凸が表面にでてしまい、所望の凹凸形状を形成することが難しい。

散乱反射体のポリマー組成物１００部に対する配合量の下限としては固形分換算で３０部が好ましい。一方、散乱反射体の上述の配合量の上限としては１００部が好ましい。これは、無機充填剤の配合量が３０部より少ないと、充填層２１から構造層３に入射する光を十分に反射することができない。逆に、配合量が１００部を越えると、成型性が悪い。

上述の散乱反射体としては、その表面に有機ポリマーが固定されたものを用いるとよい。このように有機ポリマー固定の散乱反射体を用いることで、ポリマー組成物での分散性やポリマー組成物との親和性の向上が図られる。この有機ポリマーについては、その分子量、形状、組成、官能基の有無等に関して特に限定はなく、任意の有機ポリマーを使用することができる。また有機ポリマーの形状については、直鎖状、分枝状、架橋構造等の任意の形状のものを使用することができる。

上述の有機ポリマーを構成する具体的な樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびこれらの共重合体やアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の官能基で一部変性した樹脂等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル―スチレン系樹脂、（メタ）アクリル―ポリエステル系樹脂等の（メタ）アクリル単位を含む有機ポリマーを必須成分とするものが被膜形成能を有し好適である。他方、上述のポリマー組成物と相溶性を有する樹脂が好ましく、従ってポリマー組成物と同じ組成であるものが最も好ましい。

上述のポリマー組成物としてはシクロアルキル基を有するポリオールが好ましい。ポリマー組成物としてのポリオール中にシクロアルキル基を導入することで、ポリマー組成物の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での構造層３ひいては光再利用シート２０の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また、構造層３の耐候性、硬度、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。さらに、表面に有機ポリマーが固定された散乱反射体との親和性及び散乱反射体の分散性がさらに良好になる。

また、ポリマー組成物中には硬化剤としてイソシアネートを含有するとよい。このようにポリマー組成物中にイソシアネート硬化剤を含有することで、より一層強固な架橋構造となり、構造層３の被膜物性がさらに向上する。このイソシアネートとしては上述の多官能イソシアネート化合物と同様の物質が用いられる。中でも、被膜の黄変色を防止する脂肪族系イソシアネートが好ましい。

なお、散乱反射体は、内部に有機ポリマーを包含していてもよい。これにより、散乱反射体のコアである無機物に適度な軟度および靱性を付与することができる。

上述の有機ポリマーにはアルコキシ基を含有するものを用いるとよく、その含有量は特に限定されないが、散乱反射体１ｇ当たり０．０１ｍｍｏｌ以上５０ｍｍｏｌ以下が好ましい。アルコキシ基により、ポリマー組成物との親和性や、ポリマー組成物中での分散性を向上させることができる。

上述のアルコキシ基は、微粒子骨格を形成する金属元素に結合したＲＯ基を示す。このＲは置換されていてもよいアルキル基であり、微粒子中のＲＯ基は同一であっても異なっていてもよい。Ｒの具体例としては、メチル、エチル、ｎ―プロピル、イソプロピル、ｎ―ブチル等が挙げられる。散乱反射体を構成する金属と同一の金属アルコキシ基を用いるのが好ましく、散乱反射体がコロイダルシリカである場合には、シリコンを金属とするアルコキシ基を用いるのが好ましい。

有機ポリマーを固定した散乱反射体の有機ポリマーの含有率については、特に制限されないが、散乱反射体を基準にして０．５質量％以上５０質量％以下が好ましい。

光再利用シート２０において、反射層４を用いる場合には、その密接着性等を向上させるため、反射層４の蒸着対象面（構造層３の表面）に表面処理を施すとよい（図示せず）。このような表面処理としては、例えば（ａ）コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いた酸化処理、及び（ｂ）プライマーコート処理、アンダーコート処理、アンカーコート処理、蒸着アンカーコート処理などが挙げられる。これらの表面処理の中でも、反射層４との接着強度が向上し、緻密かつ均一な反射層４の形成に寄与するコロナ放電処理及びアンカーコート処理が好ましい。

上述のアンカーコート処理に用いるアンカーコート剤としては、例えばポリエステル系アンカーコート剤、ポリアミド系アンカーコート剤、ポリウレタン系アンカーコート剤、エポキシ系アンカーコート剤、フェノール系アンカーコート剤、（メタ）アクリル系アンカーコート剤、ポリ酢酸ビニル系アンカーコート剤、ポリエチレンアルイハポリプロピレン等のポリオレフィン系アンカーコート剤、セルロース系アンカーコート剤などが挙げられる。これらのアンカーコート剤の中でも、反射層４の接着強度をより向上することができるポリエステル系アンカーコート剤が特に好ましい。

上述のアンカーコート剤のコーティング量（固形分換算）は、１ｇ／ｍ２以上、３ｇ／ｍ２以下が好ましい。アンカーコート剤のコーティング量が１ｇ／ｍ２より少ないと、反射層４の密着性向上効果が小さくなる。一方、当該アンカーコート剤のコーティング量が３ｇ／ｍ２より多いと、光再利用シート２０の強度、耐久性等が低下するおそれがある。

なお、上述のアンカーコート剤中には、密接着性向上のためのシランカップリング剤、ブロッキングを防止するためのブロッキング防止剤、耐候性等を向上させるための紫外線吸収剤等の各種添加剤を適宜混合することができる。かかる添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とアンカーコート剤の機能阻害とのバランスから０．１重量％以上１０重量％以下が好ましい。上述の添加剤が、０．１重量％未満では、ブロッキングを十分に防止できず、耐候性が十分に得られず、１０重量％より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。

反射層４は、光再利用シート２０に入射する光を反射するものであり、例えば構造層３の凹凸形状が形成された面に沿って金属を蒸着することで形成される。反射層４の蒸着手段としては、構造層３に収縮、黄変等の劣化を招来することなく金属を蒸着できれば特に限定されるものではなく、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法ＣＶＤ法）が採用される。これらの蒸着法の中でも、生産性が高く良質な反射層４が形成できる真空蒸着法やイオンプレーティング法が好ましい。

反射層４に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ蒸着が可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム、銀、金、ニッケル、スズ、ジルコニウム等が挙げられる。中でも、反射性が高く、緻密な反射層４が比較的容易に形成されるアルミニウムが好ましい。

なお、反射層４は、単層構造でもよく、二層以上の多層構造でもよい。反射層４を多層構造とした場合には、蒸着の際に懸かる熱負担の軽減により構造層３の劣化が低減され、さらに構造層３と反射層４との密着性等を改善することができる。このとき、金属膜の上に酸化金属層を設けても良い。また、上述の物理気相成長法及び化学気相成長法における蒸着条件は、構造層３や基材２の樹脂種類、反射層４の厚さ等に応じて適宜設計される。

反射層４の厚さの下限としては、１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍが特に好ましい。一方、反射層４の厚さの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍが特に好ましい。反射層４の厚さが１０ｎｍの下限より小さいと、充填層２１から反射層４に入射する光を十分に反射することができない。また、２０ｎｍ以上の厚さであっても、上述の反射層４で反射される光は増えないため、２０ｎｍであれば十分な厚さといえる。一方、反射層４の厚さが２００ｎｍの上限を超えると、反射層４に目視でも確認できるクラックが発生してしまう。

また、反射層４の外面には、トップコート処理を施すとよい（図示せず）。このように反射層４の外面にトップコート処理を施すことで、反射層４が封止及び保護され、その結果、光再利用シート２０のハンドリング性が良くなる。また、反射層４の経年劣化も抑えられる。

上述のトップコート処理に用いるトップコート剤としては、例えばポリエステル系トップコート剤、ポリアミド系トップコート剤、ポリウレタン系トップコート剤、エポキシ系トップコート剤、フェノール系トップコート剤、（メタ）アクリル系トップコート剤、ポリ酢酸ビニル系トップコート剤、ポリエチレンアルイハポリプロピレン等のポリオレフィン系トップコート剤、セルロース系トップコート剤などが挙げられる。かかるトップコート剤の中でも、反射層４との接着強度が高く、反射層４の表面保護、欠陥の封止等に寄与するポリエステル系トップコート剤が特に好ましい。

上述のトップコート剤のコーティング量（固形分換算）は、３ｇ／ｍ２以上、７ｇ／ｍ２以下が好ましい。トップコート剤のコーティング量が３ｇ／ｍ２より小さいと、反射層４を封止及び保護する効果が小さくなるおそれがある。一方、当該トップコート剤のコーティング量が上７ｇ／ｍ２を超えても、上述の反射層４の封止及び保護効果があまり増大せず、かえって光再利用シート２０の厚さが増大してしまう。

なお、上述のトップコート剤中には、密接着性向上のためのシランカップリング剤、耐候性等を向上させるための紫外線吸収剤、耐熱性等を向上させるための無機フィラー等の各種添加剤を適宜混合することができる。かかる添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とトップコート剤の機能阻害とのバランスから０．１重量％以上１０重量％以下が好ましい。上述の添加剤が、０．１重量％未満では、密接着性、耐候性、耐熱性が十分に得られず、１０重量％より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。

上述の光再利用シート２０を構成する基材２は、合成樹脂を材料とするシート成形により形成されている。かかる基材２に用いられる合成樹脂としては、屋外に設置されることを鑑み、耐水性、紫外線に対する耐久性等の耐候性を有しているものが望ましく、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン―スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。
上述の樹脂の中でも、高い耐熱性、強度、耐候性、耐久性、水蒸気等に対するガスバリア性等を有したものとして、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ乳酸系樹脂が好ましい。

上述のポリエステル系樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステル系樹脂の中でも、耐熱性、耐候性等の諸機能面及び価格面のバランスが良好なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。

上述のフッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなるペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。これらのフッ素系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるポリフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）やテトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）が特に好ましい。

上述の環状ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ａ）シクロペンタジエン（及びその誘導体）、ジシクロペンタジエン（及びその誘導体）、シクロヘキサジエン（及びその誘導体）、ノルボルナジエン（及びその誘導体）等の環状ジエンを重合させてなるポリマー、ｂ）当該環状ジエンとエチレン、プロピレン、４―メチル―１―ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン系モノマーの１種又は２種以上とを共重合させてなるコポリマー等が挙げられる。これらの環状ポリオレフィン系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるシクロペンタジエン（及びその誘導体）、ジシクロペンタジエン（及びその誘導体）又はノルボルナジエン（及びその誘導体）等の環状ジエンのポリマーが特に好ましい。

なお、基材２の形成材料としては、上述の合成樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。また、基材２の形成材料中には、加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性等を改良、改質する目的で、種々の添加剤等を混合することができる。この添加剤としては、例えば滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、充填材、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料等が挙げられる。上述の基材２の成形方法としては、特に限定されず、例えば押出し法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法等の公知の方法が採用される。

基材２を用いる場合には、その厚さは２５μｍ以上、５００μｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下が特に好ましい。基材２の厚さが２５μｍより薄いと、紫外線硬化樹脂等の硬化収縮の影響により、構造層３の塗工加工際にカールが発生し、太陽電池モジュール２００に組み込む際に不具合が発生する。逆に、基材２の厚さが５００μｍを超えると、フィルム重量が増してしまい、太陽電池モジュール２００の重量も増してしまう。２５０μｍ以下であれば、より軽量の太陽電池モジュール２００を実現できる。

また、基材２、構造層３、基材２中に紫外線安定剤又は分子鎖に紫外線安定基が結合したポリマーを含有することも可能である。この紫外線安定剤又は紫外線安定基により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、光再利用シート２０の紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。この紫外線安定剤又は紫外線安定基としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤又はヒンダードアミン系紫外線安定基が好適に用いられる。

このような特徴の光再利用シート２０を用いた太陽電池モジュール２００によれば、隣り合う太陽電池セル３０の間の間隔Ｇに入射する光を光再利用シート２０の反射面１００で反射し、太陽電池セル３０に入射させることができる。これにより、隣り合う太陽電池セル３０の間の間隔Ｇに入射する光も利用することができ、太陽電池モジュール２００の発電効率を向上させることが可能となる。

光再利用シート２０は、図１７のように光再利用シート２０の反射面１００の裏面を充填層２１側に向けて配置することもできる。

また、図１８のように、この光再利用シート２０に１０μｍから３０μｍのアルミ層や１０ｎｍから１００ｎｍのシリカ層からなるバリア層４０を有したものを用いることができる。
また耐久性を上げるために、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル樹脂）を塗布または、ポリフッ化ビニル樹脂を有したフィルムを張り合わせて、太陽電池モジュール２００を保護するようにしてもよい。このようにすることにより、太陽電池モジュール２００をバックシートして用いることもできる。

また、図１９のように、この光再利用シート２０は、ＬＥＤやＥＬ素子等の固体の発光素子５０からの光を再利用するのにも利用可能である。

図１９に本発明の光源モジュール２１０に係る一様態の断面図を示す。光源モジュール２１０は、充填層２１と、発光素子５０と、光再利用シート２０とを有する。

発光素子５０は、エレクトロルミネッセンスにより電気を光へと変換する機能を持ち、受発光面１６０から射出する。発光素子５０は、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ等の固体の発光ダイオードが好ましく用いられる。

充填層２１は、発光素子５０を封止するものである。発光素子５０から射出した光は、充填層２１を透過し、一部は射出面１５０に入射する光Ｍ３０となり、一部は射出面１５０で反射する光Ｍ３１となる。充填層２１の材料は、充填層２１に入射する光を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、透過性の高いアクリル樹脂等が好ましく用いられる。なお、射出面１５０から外部に射出する光を符号Ｍ０で示す。

発光素子５０から射出した光のうち、射出面１５０で反射する光Ｍ３１は、発光素子５０間の隙間（間隔）Ｒ２を経て光再利用シート２０の反射面１００に入射する。反射面１００に入射した光Ｍ２は、反射面１００で再度反射して射出面１５０に入射し、この光Ｍ１が射出面１５０から外部に射出する。これにより、光再利用シート２０が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果がある。

しかし、上述の効果は、発光素子５０及び光再利用シート２０の寸法・配置と、反射光Ｍ１及び反射面１００に入射する光Ｍ２のなす角度βとの関係が、適切な範囲である場合にのみ得られる。この関係は、前記数式１を満たすのが好ましく、さらに数式２、３を満たすのがより好ましい。

実施例１は、基材２として２５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、構造層３として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが２００μｍの反射面１００の頂角が１２０°である三角プリズム状の凹凸構造を形成したものを積層し、金属反射層４として１００ｎｍのアルミ層を蒸着法により形成して光再利用シート２０を得た。このようにして作製された光再利用シート２０を用いて、太陽電池モジュール２００を作製した。前面板２２として約３ｍｍのガラス板、前面板２２から０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０が配置されるように、厚さ約０．５ｍｍになるようにＥＶＡを充填し充填層２１を形成した。太陽電池セル３０として１５０ｍｍ角、厚み０．２ｍｍの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル３０の受光面Ｊから０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０の周辺部に約２５ｍｍ幅の上述の光再利用シート２０を配置した。このとき、光再利用シート２０の三角プリズム状の凹凸方向は、太陽電池セル３０の端部と平行（横方向辺と平行）に設置して、用意されたゴニオステージに設置し、三角プリズム状の凹凸方向はゴニオステージ回転軸と垂直に設置した。光源の光はゴニオステージの０度で太陽電池モジュール２００に垂直に入射するように設置し、ゴニオステージを−４５度〜４５度で回転させながら、５度刻みで発電効率の測定を行った。すなわち、太陽の東西への移動を再現するように測定を行った。このとき、光再利用シート２０の凹凸方向は東西方向と平行をなすこととなる。表２にその総発電効率の結果を示す。

実施例２は、基材２として２５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、構造層３として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが２００μｍの反射面１００の頂角が１２０°である三角プリズム状の凹凸構造を形成したものを積層し、金属反射層４として１００ｎｍのアルミ層を蒸着法により形成して光再利用シート２０を得た。このようにして作製された光再利用シート２０を用いて、太陽電池モジュール２００を作製した。前面板２２として約３ｍｍのガラス板、前面板２２から０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０が配置されるように、厚さ約０．５ｍｍになるようにＥＶＡを充填し充填層２１を形成した。太陽電池セル３０として１５０ｍｍ角、厚み０．２ｍｍの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル３０の受光面Ｊから０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０の周辺部に約２５ｍｍ幅の上述の光再利用シート２０を配置した。このとき、光再利用シート２０の三角プリズム状の凹凸方向は、太陽電池セル３０の端部と平行に設置して、用意されたゴニオステージに設置し、三角プリズム状の凹凸方向はゴニオステージ回転軸と平行に設置した。光源の光はゴニオステージの０度で太陽電池モジュール２００に垂直に入射するように設置し、ゴニオステージを−４５度〜４５度で回転させながら、５度刻みで発電効率の測定を行った。表２にその総発電効率の結果を示す。

比較例１は、基材２として２５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、構造層３を形成せず、金属反射層４として１００ｎｍのアルミ層を蒸着法により形成して光再利用シート２０を得た。このようにして作製された光再利用シート２０を用いて、太陽電池モジュール２００を作製した。前面板２２として約３ｍｍのガラス板、前面板２２から０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０が配置されるように、厚さ約０．５ｍｍになるようにＥＶＡを充填し充填層２１を形成した。太陽電池セル３０として１５０ｍｍ角、厚み０．２ｍｍの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル３０の受光面Ｊから０．５ｍｍの位置に、太陽電池セル３０の周辺部に約２５ｍｍ幅の上述の光再利用シート２０を配置して、用意されたゴニオステージに設置した。光源の光はゴニオステージの０度で太陽電池モジュール２００に垂直に入射するように設置し、ゴニオステージを−４５度〜４５度で回転させながら、５度刻みで発電効率の測定を行った。表２にその総発電効率の結果を示す。

Ａ…太陽電池セル間の隙間のうち受光面に反射光が入射する領域
Ｂ…太陽電池セル間の隙間のうち受光面に反射光が入射しない領域
Ｆ…光源方向、
Gｘ…太陽電池セル間の横方向の隙間、
Gｙ…太陽電池セル間の縦方向の隙間、
Ｈ…太陽電池前面から光再利用シートまでの高さ
Ｃ…太陽電池セルの受光面から光再利用シートまでの高さ
Ｈ０…太陽電池モジュールに垂直に入射する光、
Ｈ１…反射面に入射する光、
Ｈ１０…太陽電池セルへ入射する光、
Ｈ２…反射光、
Ｈ３…再利用される光、
Ｊ…受光面、
ＮＢ…シート法線、
Ｌ…太陽電池セルの縦横寸法、
ＮＧ…前面板の法線、
ｎｅ…充填層の屈折率
ｎｇ…前面板の屈折率
ｎｏ…反射面上の材料の屈折率
Ｎ０…反射面の法線、
Ｐ…平面、
Ｓ…光源、
１００…反射面、
１１０…入射面、
２０…光再利用シート、
２００…太陽電池モジュール、
２１…充填層、
２２…前面板、
３０…太陽電池セル、
３００…裏面材
３１１、３１２、３２１，３２２…太陽電池セルの側面（四辺）
α…プリズム角度
β…入射光と反射光のなす角、
θ…反射面の角度
θｃ…臨界角
φ…光再利用シートの回転角度
Σ…太陽電池セルの傾斜角度

Claims

光を入射する前面板と、
前記前面板を透過した光を透過する充填層と、
前記充填層で固定されて前記充填層から透過した光を受光面から受光して電気に変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記受光面とは反対側にあり前記太陽電池セルの前記受光面には受光しなかった光を反射する凹凸形状を有する反射面を備えた光再利用シートと、
を有する太陽電池モジュールであって、
前記反射面の凹凸形状方向は、前記太陽電池モジュールの横方向辺と平行であることを特徴とする太陽電池モジュール。
光を入射する前面板と、
前記前面板を透過した光を透過する充填層と、
前記充填層で固定されて前記充填層から透過した光を受光面から受光して電気に変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記受光面とは反対側にあり前記太陽電池セルの前記受光面には受光しなかった光を反射する凹凸形状を有する反射面を備えた光再利用シートと、
を有する太陽電池モジュールであって、
前記反射面の凹凸形状方向は、東西方向と平行であることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記反射面の凹凸形状方向の回転角度φは、
φ＝０度±４０度
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池セル間の縦方向間隔Ｇｙと横方向間隔Ｇｘは、
Ｇｘ≦Ｇｙ≦２Ｇｘ
を満たすことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池セル間の縦方向間隔Ｇｙと横方向間隔Ｇｘは、
前記前面板の前面から前記光再利用シートの反射面までの高さＨに対して、
２Ｈ≦Ｇｙ≦８Ｈ
を満たすことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。