JP2011181813A - 波長変換材料を有する封止材シートおよびこれを用いた太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前面ガラス2、封止材3、太陽電池セル4及びバックシート5を有する太陽電池モジュールにおいて、封止材3には、近紫外光〜青色光で励起されることにより緑色光〜近赤外光を発光する蛍光体7が混入されており、蛍光体7は300nm以上に励起帯が存在し、長波長側の励起端波長が410nm以上600nm以下に存在する。蛍光体7は母体材料が(Ba、Sr)2SiO4、(Ba、Sr、Ca)2SiO4、Ba2SiO4、Sr3SiO5、(Sr、Ca、Ba)3SiO5、(Ba、Sr、Ca)3MgSi2O8、Ca3Si2O7、Ca2ZnSi2O7、Ba3Sc2Si3O12、Ca3Sc2Si3O12のいずれかを含む。この構成は、波長変換の効率が高いため、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【選択図】図1
Description
本発明の太陽電池モジュールの構造を図1に示す。太陽電池モジュール1は太陽光が入射する側に設置する前面ガラス2、封止材(透明樹脂)3、太陽電池セル(太陽電池素子)4、及びバックシート5からなり、前面ガラス2の太陽光が入射する側には反射防止膜6が形成されている。反射防止膜はあることが望ましいが、なくてもよい。
太陽電池の量子効率は一般に青色光から近紫外光になり、入射する光の波長が短波長になるにつれて低下する。一方、波長変換材料としては蛍光体の量子効率は0.7〜0.9程度のものが用いられる。ここでいう量子効率は、蛍光体への入射光に対する蛍光体からの出射光の割合で、量子効率測定装置によって測定することが出来る。また、蛍光体の発光は等方的であり、太陽電池セルに向かわない後方発光の成分がある。
波長変換材料としては、500nm以下の近紫外光〜青色光を500nm〜1100nmの緑色光〜近赤外光に光変換して太陽電池セルに入射させることのできる材料が好ましい。特に太陽光スペクトル強度のある300nm以上に励起帯があり、量子効率が0.7以上あり、励起端波長が410〜600nmにある材料が好ましい。特に励起端波長が430〜500nmにある材料が最も好ましい。さらに、輝度寿命及び耐湿性の点から、各種ディスプレイ、ランプ、及び白色LED等に用いられる無機蛍光体材料が好ましい。ただし、励起帯が近紫外光〜青色光に分布しているものに限る。本発明では、このような観点から励起帯が近紫外光〜青色光に存在し、さらに光変換効率の高い蛍光体材料組成を選定した。なお、蛍光体は、蛍光灯、ブラウン管、プラズマディスプレイ装置等において、非常に長い使用実績があり、信頼性が確立されているものが多い。
ただし、Σfi=Nである。本発明による蛍光体は励起帯波長が波長変換材料として適合しているため、太陽電池用波長変換材料として優れた効果を得ることができる。
次に、前記波長変換材料を用いて太陽電池モジュールを作製した。透明樹脂(EVA)に有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材を少量添加し、0.1重量%の割合で平均粒径16μmのSr3SiO5:Eu蛍光体を混合して、80℃に加熱したロールミルを用いて混練した後、2枚のポリエチレンテレフタレート間にプレスを用いて挟んで、厚さ0.5mmのEVAを主成分とした封止材3を作製した。
2 前面ガラス
3 封止材
4 太陽電池素子
5 バックシート
6 反射防止膜
7 波長変換材料
8 波長変換膜
9 集光レンズ
10 支持枠
11 基板。
Claims (18)
- 太陽電池を保護する封止材で構成される封止材シートであって、
前記封止材には蛍光体が混合されており、
前記蛍光体は母体材料が(Ba、Sr)2SiO4、(Ba、Sr、Ca)2SiO4、Ba2SiO4、Sr3SiO5、(Sr、Ca、Ba)3SiO5、(Ba、Sr、Ca)3MgSi2O8、Ca3Si2O7、Ca2ZnSi2O7、Ba3Sc2Si3O12、Ca3Sc2Si3O12のいずれかを含むことを特徴とする封止材シート。 - 請求項1に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の付活剤がEu、Mn、Ceのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする封止材シート。 - 太陽電池を保護する封止材で構成される封止材シートであって、
前記封止材には蛍光体が混合されており、
前記蛍光体は母体材料がMAlSiN3で表され、MはBa、Sr、Ca、Mgのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする封止材シート。 - 請求項3に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の母体材料がCaAlSiN3、(Sr、Ca)AlSiN3のいずれかを含むことを特徴とする封止材シート。 - 請求項3に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の付活剤がEuであることを特徴とする封止材シート。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径が10nm以上、20μm以下であることを特徴とする封止材シート。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径をA(μm)とし、封止材への添加量をB(重量%)とするとき、0.004A≦B≦8.7Aであることを特徴とする封止材シート。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径をA(μm)とし、封止材への添加量をB(重量%)とするとき、0.008A≦B≦4.3Aであることを特徴とする封止材シート。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の封止材シートであって、
前記封止材がエチレンー酢酸ビニル共重合体(EVA)を主成分とすることを特徴とする封止材シート。 - 透明基板と封止材と太陽電池セルとバックシートを有する太陽電池モジュールであって、
光が太陽電池セルに到達するまでの経路中に蛍光体を含み
前記蛍光体は母体材料が(Ba、Sr)2SiO4、(Ba、Sr、Ca)2SiO4、Ba2SiO4、Sr3SiO5、(Sr、Ca、Ba)3SiO5、(Ba、Sr、Ca)3MgSi2O8、Ca3Si2O7、Ca2ZnSi2O7、Ba3Sc2Si3O12、Ca3Sc2Si3O12のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項10に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の付活剤がEu、Mn、Ceのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 太陽電池を保護する封止材で構成される太陽電池モジュールであって、
光が太陽電池セルに到達するまでの経路中に蛍光体を含み
前記蛍光体は母体材料がMAlSiN3で表され、MはBa、Sr、Ca、Mgのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項12に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の母体材料がCaAlSiN3、(Sr、Ca)AlSiN3のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項12に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の付活剤がEuであることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項10〜14のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径が10nm以上、20μm以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項10〜15のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径をA(μm)とし、封止材への添加量をB(重量%)とするとき、0.004A≦B≦8.7Aであることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項10〜15のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径をA(μm)とし、封止材への添加量をB(重量%)とするとき、0.008A≦B≦4.3Aであることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項10〜17のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記封止材がエチレンー酢酸ビニル共重合体(EVA)を主成分とすることを特徴とする太陽電池モジュール。
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