JP2012209406A - Solar battery module - Google Patents
Solar battery module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012209406A JP2012209406A JP2011073533A JP2011073533A JP2012209406A JP 2012209406 A JP2012209406 A JP 2012209406A JP 2011073533 A JP2011073533 A JP 2011073533A JP 2011073533 A JP2011073533 A JP 2011073533A JP 2012209406 A JP2012209406 A JP 2012209406A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- concavo
- metal layer
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
近年、太陽電池パネ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パネ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といった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)。
太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、使用材料の種類によって結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系などに分類される。このうち、現在、市場で流通しているものは結晶シリコン系の太陽電池がほとんどであり、この結晶シリコン系太陽電池(以下「シリコン太陽電池」と略称する)はさらに単結晶型と多結晶型に分類される。
In recent years, the widespread use of solar panels has increased greatly, from relatively small ones mounted on small electronic devices such as calculators to large areas used for solar panels installed in houses for home use and large-scale power generation facilities The use is promoted in various fields such as a solar cell power generation system and a power source for an artificial satellite (see, for example, Patent Document 1).
Solar cells convert incident light energy into electrical energy, and are classified into crystalline silicon type, amorphous silicon type, organic compound type, etc., depending on the type of material used. Of these, most of the solar cells that are currently on the market are crystalline silicon solar cells. These crystalline silicon solar cells (hereinafter abbreviated as “silicon solar cells”) are further divided into single crystal and polycrystalline types. are categorized.
単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いため、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対し、多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るため、高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所があり、現在の主流となっている。
多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては、例えば、太陽電池に用いられるシリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成し、これによってシリコン基板表面での太陽光の反射を低減させて変換効率の向上が図られている。
Single crystal silicon solar cells have the advantage that the substrate quality is good, and thus it is easy to increase the efficiency, but the substrate is expensive to manufacture. On the other hand, polycrystalline silicon solar cells have the disadvantage that they are difficult to achieve high efficiency because of the poor substrate quality, but have the advantage that they can be manufactured at low cost, and are now mainstream.
With regard to increasing the efficiency of polycrystalline silicon solar cells, for example, a texture structure is formed on the surface of a silicon substrate used for solar cells, thereby reducing reflection of sunlight on the surface of the silicon substrate and improving conversion efficiency. It is illustrated.
一方、単結晶シリコン太陽電池に関しては、アルカリ溶液等の異方性エッチングにより微細なピラミッドまたは逆ピラミッドを形成することで太陽光の反射を低減させることが行なわれている。この異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Si(100)結晶方位面とSi(111)結晶方位面とで異なることを利用している。(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, regarding single crystal silicon solar cells, the reflection of sunlight is reduced by forming fine pyramids or inverted pyramids by anisotropic etching such as an alkaline solution. This anisotropic etching utilizes the fact that the etching rate of single crystal silicon differs between the Si (100) crystal orientation plane and the Si (111) crystal orientation plane. (For example, refer to Patent Document 2).
ところが、このような異方性エッチングを多結晶シリコンに適用しようとした場合、アルカリ水溶液によるエッチングが結晶の面方位に依存するため、多結晶シリコンにおけるピラミッド構造を均一に形成できず、シリコン基板全体での反射率の低減を効果的に行なうことができないという問題があった。
このような問題を解決するため、多結晶シリコン基板へテクスチャを形成する方法として、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)法によって多結晶シリコン基板表面に微細な突起を形成する手法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この手法によれば、微細な突起を多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに均一に形成することにより、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池セルにおいても反射率をより効果的に低減することができる。
However, when such anisotropic etching is applied to polycrystalline silicon, the etching with alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, so the pyramid structure in polycrystalline silicon cannot be formed uniformly, and the entire silicon substrate There is a problem that the reflectance cannot be effectively reduced.
In order to solve such problems, as a method of forming a texture on a polycrystalline silicon substrate, a method of forming fine protrusions on the surface of the polycrystalline silicon substrate by a reactive ion etching method has been proposed. (For example, refer to Patent Document 3). According to this technique, the fine protrusions are uniformly formed without being influenced by the surface orientation of the irregular crystal in the polycrystalline silicon, so that the reflectance is more effective particularly in the solar cell using the polycrystalline silicon. Can be reduced.
また、表面反射防止膜を組み合わせることにより、さらに変換効率を向上できることが知られている。すなわち、結晶シリコンは波長400nm〜1100nm領域で6.00〜3.50の大きな屈折率を持つので、短波長領域で約54%、長波長領域で約34%の反射損失がある。この反射損失を減ずるために、屈折率の異なる透明材料で表面反射防止膜を形成し、これにより変換効率を向上させることができる。 It is also known that the conversion efficiency can be further improved by combining a surface antireflection film. That is, since crystalline silicon has a large refractive index of 6.00 to 3.50 in the wavelength range of 400 nm to 1100 nm, it has a reflection loss of about 54% in the short wavelength region and about 34% in the long wavelength region. In order to reduce this reflection loss, a surface antireflection film can be formed from transparent materials having different refractive indexes, thereby improving the conversion efficiency.
さらに、シリコン基板上に形成する電極を微細化することで、受光面積を増加させ、太陽光を多く取り込むことで変換効率を向上させる検討も行われている(例えば、特許文献4参照)。
以上のような高効率化技術の進歩により、最近では、多結晶シリコン太陽電池においても18%程度の変換効率が研究レベルで達成されており、多結晶型シリコン太陽電池における変換効率の理論限界(20〜30%)に近づいてきている。
Further, studies have been made to increase the light receiving area by miniaturizing the electrodes formed on the silicon substrate and improve the conversion efficiency by taking in a large amount of sunlight (for example, see Patent Document 4).
Due to the progress of high efficiency technology as described above, conversion efficiency of about 18% has recently been achieved at the research level even in polycrystalline silicon solar cells, and the theoretical limit of conversion efficiency in polycrystalline silicon solar cells ( 20-30%).
光利用効率を高めるべく太陽電池モジュールの前面から入射した太陽光のうち、太陽電池モジュール内にてエネルギー変換を行なう太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光を再利用する試みが行なわれている。
一般的な結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、リーク電流を低減させるべく該太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セル間に隙間が形成されている。そのため、太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光が存在しており、その太陽光を再利用することができれば光利用効率の向上が可能である。
Of the sunlight that entered from the front of the solar cell module in order to increase the light utilization efficiency, there was an attempt to reuse the sunlight that was incident on the back sheet without entering the solar cell that performs energy conversion in the solar cell module. It is done.
In a general crystalline silicon-based solar cell module, gaps are formed between a plurality of solar cells in the solar cell module in order to reduce leakage current. Therefore, there is sunlight that does not enter the solar battery cell but is incident on the back sheet, and if the sunlight can be reused, the light utilization efficiency can be improved.
そこで、反射材を備えた裏面シートを配置し、太陽電池セルの隙間から裏面シートへ入射する太陽光を反射することにより、太陽電池セルに再入射させることで光利用効率の向上が図られている。反射材としては、例えば、白色系顔料を混入した樹脂材料、つや消し表面加工を施した金属材料などの光を散乱反射させる反射材を用いることが可能である。また、反射材の表面を凹凸構造とすることで、さらに光利用効率を向上させることが可能である。(例えば、特許文献5参照)。 Therefore, by arranging a back sheet provided with a reflector and reflecting sunlight incident on the back sheet from the gap between the solar cells, the light utilization efficiency is improved by re-entering the solar cells. Yes. As the reflecting material, it is possible to use a reflecting material that scatters and reflects light, such as a resin material mixed with a white pigment or a metal material with a matte surface treatment. Moreover, it is possible to further improve the light utilization efficiency by making the surface of the reflecting material have an uneven structure. (For example, refer to Patent Document 5).
上記のように、従来の太陽電池モジュールは、光の利用効率を上げることで変換効率を向上させようという要望は多いが、損失となってしまう光もあるため、十分に変換効率を向上させることができているとは言えない。また、隣り合う太陽電池セルの間の領域に入射した光を裏面材で反射させるなどし、損失となってしまう光を再利用する上記従来の手法では、十分に損失光を再利用するに至っているとは言えず、この損失光をより確実に再利用してさらなる発電効率の向上を図ることが強く望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本来損失となってしまう光をより確実に再利用することのできる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
As described above, the conventional solar cell module has many requests to improve the conversion efficiency by increasing the light utilization efficiency, but there is also a light that becomes a loss, so the conversion efficiency should be sufficiently improved. It cannot be said that it is made. In addition, the above-described conventional method of reusing light that has been lost, for example, by reflecting light incident on a region between adjacent solar cells with a back surface material, leads to sufficient reuse of lost light. However, it is strongly desired to further improve the power generation efficiency by more reliably reusing the lost light.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solar cell module capable of more reliably reusing light that would otherwise be lost.
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係る太陽電池モジュールは、透光性を有する前面板と、該前面板の裏面側に配置された裏面シートと、該裏面シートと前記前面板との間に配置された太陽電池セルと、該太陽電池セルを前記前面板と前記裏面シートとの間で封止する封止材とを備えてなる太陽電池モジュールであって、前記裏面シートは、前記封止材を介して前記前面板と対向する耐候層と、該耐候層の上に接着層を介して形成された光反射性金属層と、該光反射性金属層の上に凹凸構造層を介して形成された透光性絶縁層とを含み、前記光反射性金属層が前記凹凸構造層と一体に凹凸状に形成され、かつ前記光反射性金属層を透過した光を反射する第二反射層が前記耐候層と前記接着層との間に形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, a solar cell module according to the invention of
請求項2の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項1に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第二反射層が金属箔からなることを特徴とする。
請求項3の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項1または2に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第二反射層が10μm以上50μm以下の厚さで形成されていることを特徴とする。
A solar cell module according to a second aspect of the present invention is the solar cell module according to the first aspect, wherein the second reflective layer is made of a metal foil.
A solar cell module according to a third aspect of the present invention is the solar cell module according to the first or second aspect, wherein the second reflective layer is formed with a thickness of 10 μm or more and 50 μm or less.
請求項4の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記凹凸構造層および前記光反射性金属層がプリズム形状の凹凸構造を有し、該凹凸構造の頂角が120°±5°であることを特徴とする。
請求項5の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記凹凸構造層および前記光反射性金属層がプリズム形状の凹凸構造を有し、該凹凸構造の頂部間のピッチが10μm以上30μm以下であることを特徴とする。
The solar cell module according to claim 4 is the solar cell module according to any one of
The solar cell module according to claim 5 is the solar cell module according to any one of
請求項1及び2の発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールの前面板から裏面シートに入射した光が光反射性金属層を透過しても耐候層と接着層との間に形成された第二反射層で反射されることになるので、本来損失となってしまう光をより確実に再利用することができる。
請求項3の発明に係る太陽電池モジュールによれば、第二反射層の厚さが10μm未満のものや50μmを超えるものと比較して、ピンホールによる反射率の低下やしわ等の貼り合せ欠陥による工程収率の低下を招くことを防止することができる。
According to the solar cell module of the first and second aspects of the present invention, even if light incident on the back sheet from the front plate of the solar cell module passes through the light-reflecting metal layer, it is formed between the weather resistant layer and the adhesive layer. Since the light is reflected by the second reflective layer, the light that is originally lost can be more reliably reused.
According to the solar cell module of the invention of claim 3, the second reflective layer has a thickness of less than 10 μm or more than 50 μm, and bonding defects such as a decrease in reflectivity due to pinholes and wrinkles It is possible to prevent a decrease in the process yield due to.
請求項4の発明に係る太陽電池モジュールによれば、凹凸構造の頂角が115°より小さい場合のようにプリズムによる多重反射が起こることを防止できると共に、凹凸構造の頂角が125°より大きい場合のように光反射性金属層で全反射した光が透光性前面板と空気との界面で全反射しなくなることを防止することができる。
請求項5の発明に係る太陽電池モジュールによれば、凹凸構造の頂部間のピッチが10μmより小さい場合のように凹凸構造で光が反射する際に光の回折が生じたり、凹凸構造の頂部間のピッチが30μmより大きい場合のようにシート内部に気泡が入り込んだりすることを防止することができる。
According to the solar cell module of the fourth aspect of the invention, it is possible to prevent multiple reflections by the prism as in the case where the apex angle of the concavo-convex structure is smaller than 115 °, and the apex angle of the concavo-convex structure is greater than 125 °. As in the case, it is possible to prevent the light totally reflected by the light reflective metal layer from being totally reflected at the interface between the translucent front plate and the air.
According to the solar cell module of the fifth aspect of the present invention, when light is reflected by the concavo-convex structure, such as when the pitch between the tops of the concavo-convex structure is smaller than 10 μm, light diffraction occurs, or between the tops of the concavo-convex structures. It is possible to prevent bubbles from entering the inside of the sheet as in the case where the pitch is larger than 30 μm.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す縦断面図である。図1に示される太陽電池モジュール1は、光源Lからの光を受光することにより発電を行なうものであり、前面板11と、封止材13と、太陽電池セル12と、裏面シート(太陽電池裏面シート)14とが図中上から下に積層された構造となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a solar cell module according to an embodiment of the present invention. A
なお、光源Lとしては、通常、太陽や室内灯の人工照明が採用される。また、図1に示される太陽電池モジュール1は、上記前面板11、封止材13、太陽電池セル12及び裏面シート14を真空ラミネータで熱ラミネートし、これらが一体成形されたものを示している。
前面板11は、太陽電池モジュール1の最前面に配置されている。この前面板11は太陽電池セル12を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するもので、光透過率が高い透明な材料から形成されている。
In addition, as the light source L, the artificial illumination of the sun or a room lamp is normally employ | adopted. Moreover, the
The
図1に示すように、光源Lから発される光のうち前面板11の入射面110に垂直に入射する光H0は、前面板11に入射後、該前面板11を透過して封止材13に入射する。なお、入射面110の法線NGは、例えば水平面に平行な平面P上に前面板11を載置した状態における平面Pの法線Nと平行な方向とする。また、入射面110に垂直に入射する光H0とは、法線NGに平行に前面板11に入射する光H0、すなわち太陽電池モジュール1に入射する光H0のことを示している。
As shown in FIG. 1, light H <b> 0 that is perpendicularly incident on the
前面板11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)等の樹脂シートから形成されている。また、前面板11の厚さは強化ガラスであれば約3〜5mm程度、樹脂シートであれば約5mm程度である。
前面板11を透過した光は、封止材13に入射する。この封止材13は、厚み0.4〜1mm程度のシート状をなしており、その内部にて複数の太陽電池セル12を固定している。前面板11に入射した光H0は、封止材13を透過し、太陽電池セル12へ入射する光H1となり、該光H1の一部は封止材13を通過して裏面シート14に入射する光H1となる。
The
The light transmitted through the
前面板11に入射した光H0を透過させるために、封止材13は光線透過率の高い材料から形成されている。また、封止材13の材料としては、耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性などの耐久性、電気絶縁性を有する材料が好適である。この条件を満たす材料として、例えば酢酸ビニルの含有量が20〜30質量%であるEVA(エチレンビニルアセテート共重合体)やPVB(ポリビニルブチラール)等を主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が挙げられる。
In order to transmit the light H0 incident on the
太陽電池セル12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有している。太陽電池セル12としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、CIGS(Cu・In・Ga・Seの化合物)系薄膜型などが存在するが、ここでは単結晶もしくは多結晶シリコン型の太陽電池セルが用いられている。この太陽電池セル12は、複数個が電極(図示省略)によって接続されてモジュールを形成している。
The
本実施形態においては、封止材13から太陽電池セル12に入射した光H1が、太陽電池セル12で電気へと変換される。なお、前面板11の入射面110に対し垂直に入射する光H0と斜めに入射する光とを比較すると、斜めに入射する光は入射面110で反射する割合が多く、太陽電池セル12に入射する光量、すなわち発電に寄与する光量が少ない。そのため、入射光H0が入射面110に垂直に入射する場合が、最も効率良く発電を行なうことができる。
In the present embodiment, the light H <b> 1 that has entered the
図2に、太陽電池モジュール1の裏面シート14の構造を示す。太陽電池モジュール1の裏面シート14は、太陽電池セル12自体を透過した光や太陽電池セル12に入射せずに封止材13を透過した光H1を反射する機能を有し、図2に示すように、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層141と、凹凸構造層142と、光反射性金属層143と、接着層144と、第二反射層145と、接着層146と、耐候層147とが順に積層された構成となっている。透光性絶縁層141は、裏面シート14の前面側に配されており、電気絶縁性を有する材料から形成されている。
In FIG. 2, the structure of the
ここで、裏面シート14に要求される重要な性能の一つとして、電気絶縁性がある。この電気絶縁性は、太陽電池モジュール1が内部に電極を含むことから、長期使用での短絡や漏電などを防ぐための必須の性能である。また、太陽電池モジュール1においては、特に太陽電池セル12側の表面の電気絶縁性が求められている。
図3に、太陽電池セル12の構造を示す。図3(a)に示すように、太陽電池セル12は複数の電極22cを有している。これらの複数の電極22cは太陽電池セル12で発生した電力を取り出すためのものであり、太陽電池セル12は、通常、封止材13により形成された充填層の中央付近にあり、光反射性金属層143から離れているため、電極22cがショートすることによる電流のリークは起こらない。
Here, one of the important performances required for the
FIG. 3 shows the structure of the
しかし、太陽電池セル12は軟化した封止材13で封止されるため、例えば図3(b)に示すように、光反射性金属層143が仮に前面側に向けて配置されているとすると、太陽電池セル12の電極22cと光反射性金属層143が接触してしまうことがある。この場合には、光反射性金属層143を通じて電極22cがショートし、電流がリークしてしまう。
However, since the
このショートを防ぐために、図3(c)に示すように、透光性絶縁層141を光反射性金属層143の前面側に配置することにより、上述のショートを防ぐことができる。なお、透光性絶縁層141の厚さが足らない場合は、図3(c)に示すように、絶縁層141が絶縁破壊し、電極22cと光反射性凹凸構造層142との間で放電dによる電流のリークが起こる。
上記電気絶縁性を示す数値基準の一つとして、絶縁破壊電圧がある。この絶縁破壊電圧は、絶縁破壊電圧以上の電圧が加わると絶縁状態が破壊されるという指標であり、絶縁破壊電圧が高い方が電気的に安定であると言える。
In order to prevent this short-circuit, as shown in FIG. 3C, the above-described short-circuit can be prevented by disposing the light-transmitting
One of the numerical standards indicating the electrical insulation is a dielectric breakdown voltage. This breakdown voltage is an index that the insulation state is broken when a voltage higher than the breakdown voltage is applied, and it can be said that a higher breakdown voltage is more electrically stable.
例えば、工業調査会出版の「太陽光発電システム構成材料」によると、各種電気絶縁用プラスチックフィルム(25μm)の絶縁破壊電圧(kV)の大凡の数値は、PET(ポリエチレンテレフタレート) 6.5、PEN(ポリエチレンナフタレート) 7.5、PVC(延伸硬質塩ビ) 4.0、PC(ポリカーボネート) 5.0、OPP(延伸ポリプロピレン) 6.0、PE(ポリエチレン) 4.0、TAC(トリアセテート) 3.0、PI(ポリイミド) 7.0である。これらはいずれも絶縁材料としての絶縁破壊電圧を満たしている(参考 JISC2318/電気用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム)。また、PVF(ポリ・フッ化・ビニル)の代表的な製品であるデュポン社のテドラーの絶縁破壊電圧は、約3.0kVである。 For example, according to “Solar Power Generation System Components” published by the Industrial Research Council, the approximate breakdown voltage (kV) of various plastic films for electrical insulation (25 μm) is PET (polyethylene terephthalate) 6.5, PEN (Polyethylene naphthalate) 7.5, PVC (stretched hard vinyl chloride) 4.0, PC (polycarbonate) 5.0, OPP (stretched polypropylene) 6.0, PE (polyethylene) 4.0, TAC (triacetate) 0, PI (polyimide) 7.0. All of these satisfy the dielectric breakdown voltage as an insulating material (reference JISC2318 / biaxially oriented polyethylene terephthalate film for electricity). The dielectric breakdown voltage of a DuPont tedlar, which is a typical PVF (poly, fluoride, vinyl) product, is about 3.0 kV.
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、JISC8918/結晶系太陽電池モジュールでは、最大システム電圧(通常、600〜1000V)の2倍+1000Vの直流電圧を1分間印加しても絶縁破壊などの異常が起きないことと定めている。
以上から、絶縁破壊電圧の平均値は3kV以上であることが望ましく、上述の各種材料は、この基準を満たしている(参考 JISC2151/電気用プラスチックフィルム試験方法の17.2.2平板電極法)。絶縁破壊電圧が3kVより小さい場合、長期使用による短絡や漏電の可能性が高くなる。
As one of the insulation performances of the solar cell module, in the JISC8918 / crystalline solar cell module, there is an abnormality such as dielectric breakdown even when a DC voltage of 2 times the maximum system voltage (usually 600 to 1000 V) +1000 V is applied for 1 minute. It stipulates that it will not happen.
From the above, it is desirable that the average value of the dielectric breakdown voltage is 3 kV or more, and the various materials described above satisfy this standard (reference JISC2151 / electric plastic film test method 17.2.2 flat plate electrode method). . When the dielectric breakdown voltage is smaller than 3 kV, the possibility of short circuit or leakage due to long-term use increases.
本実施形態における透光性絶縁層141は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムから構成されている。この透光性絶縁層141に使用する材料としては、透明あるいは半透明の材料であることが望ましく、光の散乱を生じる要素が少ない方が好ましい。
裏面シート14に入射した光は、透光性絶縁層141を透過した後に光反射性金属層143で反射され、再度透光性絶縁層141を透過し、裏面シート14からの反射光となる。したがって、透明性が高く、散乱要素が少なければ、裏面シート14へ入射した光が反射光となる際の効率が高くなる。
The translucent
The light incident on the
また、透光性絶縁層141に用いる材料としては上記に限ったものではなく、絶縁破壊電圧の基準値を満たす材料であれば、適宜採用することが可能である。例えば、EVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを採用することも可能である。これらの樹脂を採用した場合には、封止材13との密着性が向上するため好ましい。
透光性絶縁層141は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。
Further, the material used for the light-transmitting
The light-transmitting
多層の場合の構成方法としては、例えばPETフィルムにPVF等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成する方法、PETフィルムにEVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを貼り合わせる方法などが挙げられる。
PVF等のフッ素樹脂、EVAやPVB等を主成分とする合成樹脂は、電気絶縁性の基準を満たすとともに、封止材13との密着性が向上するため好ましい。しかし、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となってしまう。したがって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。特に、フッ素樹脂に関しては、塗膜を形成する方法を採用することもでき、この方法だとフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法よりも工程を簡略化できるため好ましい。
As a constitution method in the case of a multilayer, for example, a method of bonding a fluororesin film such as PVF to a PET film, a method of forming a fluororesin coating film such as PVF on a PET film, and EVA or PVB as a main component on a PET film And a method of attaching a synthetic resin film to be bonded.
A fluororesin such as PVF, or a synthetic resin mainly composed of EVA, PVB, or the like is preferable because it satisfies the electrical insulation standard and improves adhesion with the sealing
また、上述の材料のいずれか(例えばPETフィルム)を2層貼り合わせた多層構造としてもよい。絶縁性を高めるためには、1枚構成よりも多層構成の方が絶縁欠陥をカバーし、信頼性が高くなることが知られている。そのため、PETフィルム単層よりも2層貼り合わせた多層構造の方がより絶縁性を向上させることができる。なお、透光性絶縁層141の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
Moreover, it is good also as a multilayer structure which laminated | stacked one of the above-mentioned materials (for example, PET film). In order to increase the insulation, it is known that the multilayer structure covers the insulation defects and the reliability is higher than the single-sheet structure. Therefore, the insulating property can be further improved in the multilayer structure in which two layers are bonded together rather than the single PET film layer. Note that the layer structure of the light-transmitting
凹凸構造層142は、紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されている。この凹凸構造層142に使用可能な樹脂としては、紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂であれば、種類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、セルロース系樹脂などが挙げられる。
The
また、これらの樹脂を1種又は2種以上混合したものも凹凸構造層142の材料として使用することができ、上述の樹脂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、光安定化剤などの各種添加剤が適宜配合されてもよい。
凹凸構造層142は、例えば図4に示すような凹凸構造421を有し、この凹凸構造421はプリズム形状をなしている。また、凹凸構造層142は、単層でもよく、多層でもよい。このような凹凸構造層142を形成する方法として、単層の場合には金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法では、シート形成と同時に凹凸構造421を形成することが可能である。
Moreover, what mixed these 1 type (s) or 2 or more types can also be used as a material of the uneven |
The concavo-
また、凹凸構造層142を形成する別の方法として、多層の場合には平面スタンパやロールスタンパの凹凸形成面に紫外線硬化型樹脂を塗布または注入し、その上に基材422を配置して、硬化処理後にスタンパから離型するといった方法が挙げられる。これらの方法では、使用する樹脂の粘度を低くすることができるため、成形性がよいという利点がある。
Further, as another method of forming the concavo-
ここで使用する金型としては、バイトによる金属板の切削加工やバイト切削及び電子ビームによる描画あるいはエッチングによって得られた母型の電鋳加工により得ることができる。このような加工により成形された金型は、表面に凹凸構造421の逆型構造が形成されている。例えば、所望の形状をもつバイトで金属板を切削することで、所望する凹凸構造421の逆型構造が形成された金型が得られる。金型は板状でもよく、ロール状でもよいが、ロール状の金型とするほうが望ましい。ロール状の金型であれば、連続エンボス加工が可能であり、大きな面積を必要とする裏面シートの作製方法として好適である。
As a metal mold | die used here, it can obtain by the electroforming process of the mother die obtained by the cutting process of the metal plate with a cutting tool, cutting tool cutting, and drawing or etching by an electron beam. The mold formed by such processing has an inverted structure of the concavo-
上述の製造方法で使用する基材は、特に限定されるものではなく、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PVC(延伸硬質塩ビ)、PC(ポリカーボネート)、OPP(延伸ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、TAC(トリアセテート)、PI(ポリイミド)等の樹脂材料からなるフィルムを使用することができる。また、凹凸構造層142を多層とする場合に、透光性絶縁層141を、凹凸構造421を支持する基材422として採用することも可能である。
The substrate used in the above production method is not particularly limited, and PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PVC (stretched hard vinyl chloride), PC (polycarbonate), OPP (stretched polypropylene), A film made of a resin material such as PE (polyethylene), TAC (triacetate), and PI (polyimide) can be used. In the case where the concavo-
光反射性金属層143は、例えばアルミニウムや銀等の金属を凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した層状になるように形成する。光反射性金属層143の形成手段としては、均一に金属層が形成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などの物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法;PVD法)、(b)プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法などの化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層が形成できる真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。
The light-
光反射性金属層143に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上記のいずれかの形成方法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(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)等の金属またはこれらの合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して用いてもよい。中でも、反射性が高く、緻密な金属層が比較的容易に形成でき、安価なアルミニウムが好適である。
The metal used for the light-
光反射性金属層143の厚さが10nmより小さくなると光反射性金属層143に入射する光を十分に反射することができなくなるのに対し、光反射性金属層143の厚さが20nm以上であれば光反射性金属層143に入射する光をより確実に反射することができる。また、光反射性金属層143の厚さが200nmを超えると光反射性金属層143に目視でも確認できるクラックが発生しやすくなるのに対し、光反射性金属層143の厚さが100nm以下であれば目視で確認できないようなクラックも発生しにくくなる。したがって、光反射性金属層143の厚さとしては、10nm以上200nm以下が好ましく、20nm以上100nm以下がより好ましい。
If the thickness of the light
光反射性金属層143は、凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した形状に形成されており、光反射性金属層143は凹凸構造をなしている。すなわち、この光反射性金属層143は、光反射性金属層143に入射した光を所定の方向へ反射する機能を有する。このような反射機能を備えるためには、光反射性金属層143が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
第二反射層145は、金属光沢を有しかつ反射率の高い金属箔であれば特に限定されるものではなく、材料としては例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)等の金属またはこれらの合金あるいはステンレス鋼が挙げられる。中でも、反射率が高く安価なアルミニウム箔が好適である。
The light
The second
また、特にアルミニウム箔は水蒸気バリア性に優れた材料であることが知られている。そのため、太陽電池モジュール内部の電極等の酸化や樹脂材料の加水分解を防止する機能をさらに付与することができ、高温高湿環境下における太陽電池モジュール内部の電極等の酸化、凹凸構造層の樹脂材料の劣化、光反射性金属層の腐食等を防ぐことが可能であり、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、光の利用効率を向上させる効果を、長期にわたって持続することが可能となる。 In particular, aluminum foil is known to be a material excellent in water vapor barrier properties. Therefore, the function of preventing the oxidation of the electrodes and the like in the solar cell module and the hydrolysis of the resin material can be further provided, and the oxidation of the electrodes and the like in the solar cell module in a high-temperature and high-humidity environment, the resin of the uneven structure layer It is possible to prevent material deterioration, corrosion of the light-reflective metal layer, etc., and reflect the light incident on the solar cell back sheet from the front side in a specific direction, re-enter the solar cell, and light It is possible to maintain the effect of improving the use efficiency of the product over a long period of time.
上記金属箔の厚さが10μmより小さくなると金属箔に多くのピンホールが発生し、これにより、十分な反射率を得ることができなくなると共に、貼り合わせの際にしわ等の欠陥が生じやすくなり、工程収率が低下してしまうのに対し、金属箔の厚さが20μm以上であれば十分な反射率を得ることができると共に、貼り合わせの際にしわ等の欠陥が生じにくくなる。また、金属箔の厚さが50μmを超えると金属箔の屈曲性が低下し、これにより、折れ等の欠陥が生じやすくなるのに対し、金属箔の厚さが40μm以下であれば折れ等の欠陥が生じにくくなる。したがって、第二反射層145の厚さとしては、10μm以上50μm以下が好ましく、20μm以上40μm以下がより好ましい。
If the thickness of the metal foil is smaller than 10 μm, many pinholes are generated in the metal foil, which makes it impossible to obtain a sufficient reflectivity, and defects such as wrinkles are liable to occur during bonding. While the process yield decreases, if the thickness of the metal foil is 20 μm or more, a sufficient reflectance can be obtained, and defects such as wrinkles are less likely to occur during bonding. In addition, when the thickness of the metal foil exceeds 50 μm, the flexibility of the metal foil is lowered, and thus defects such as bending are likely to occur. On the other hand, if the thickness of the metal foil is 40 μm or less, the bending or the like Defects are less likely to occur. Therefore, the thickness of the second
第二反射層145は、接着層144を介して光反射性金属層143と貼り合わされている。光反射性金属層143と第二反射層145とを接着する接着層144としては、接着強度が長期間の屋外使用でも劣化せず、デラミネーションなどが生じないこと、黄変の程度が小さいことなどが要求される。これらの要求を満たすものとして、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系の樹脂を1種又は2種以上混合したラミネート用接着剤が挙げられる。
The second
また、長期間の屋外暴露による接着剤の劣化を防止するために劣化防止剤を添加してもよく、劣化防止剤としてはカルボジイミン、エポキシなどの添加剤が挙げられる。また、劣化防止剤以外に、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、光安定化剤などの各種添加剤が適宜配合されてもよい。
また、第二反射層145と光反射性金属層143とを貼り合わせる方法は、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法を利用したサンドイッチ・エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を適宜使用することができる。
Further, a deterioration inhibitor may be added in order to prevent deterioration of the adhesive due to long-term outdoor exposure, and examples of the deterioration inhibitor include additives such as carbodiimine and epoxy. In addition to deterioration inhibitors, various additives such as curing agents, plasticizers, dispersants, various leveling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, viscosity modifiers, lubricants, light stabilizers, and the like are appropriately blended. May be.
In addition, the method of laminating the second
耐候層147には、耐高温、耐高湿、耐加水分解、難燃性などの長期耐候性が要求される。これらの要求を満たすものとして、一般的に、PVF(ポリフッ化ビニル)等のフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗膜、もしくは低オリゴマーPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等の耐加水分解性を高めたタイプのPETフィルム等が使用される。この他耐候性に優れるPENフィルム等を使用してもよい。なお、該耐候層147の材料としては上記に限ったものではなく、長期耐候性の基準値を満たす材料であれば適宜採用することができる。
The weather
耐候層147は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。PVFは、長期耐候性に特に優れているため好適である。また、低オリゴマーPETフィルム等の耐加水分解性のPETフィルムは安価でありながら長期耐候性にも優れているため、好適である。
耐候層147が多層構造の場合の例としては、PETフィルムにPVF(ポリ・フッ化・ビニル)等のフッ素樹脂フィルムを接着層を介して貼り合わせたものや、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成したものなどが挙げられる。
The weather
Examples of the case where the weather
PVF等のフッ素樹脂は、長期耐候性に非常に優れており、単層でも十分な性能を発揮するものの、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要があり、コスト高の要因となる。よって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。なお、耐候層147の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
Fluororesin such as PVF is very excellent in long-term weather resistance, and even if it exhibits a sufficient performance even with a single layer, it is necessary to increase the thickness to obtain sufficient strength with a single layer, which is expensive. It becomes a factor. Therefore, it is preferable to have a multilayer structure in combination with a base material that ensures strength. The layer structure of the weather
耐候層147は、第二反射層145と接着層146を介して貼り合わされている。この接着層146には、接着層144と同様の接着剤、劣化防止剤、各種添加剤の使用が可能である。また、耐候層147と水蒸気バリア層としての第二反射層145とを貼り合わせる方法は、第二反射層145と光反射性金属層143とを貼り合せる方法と同様の各種方法を適宜使用することができる。
The weather
凹凸構造421は、プリズム形状とすることが望ましい。この凹凸構造421の凸部のピッチとしては、30μm以下であることが望ましい。当該ピッチが30μmより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため、水蒸気バリア層としての第二反射層145を光反射性金属層143と接着層144を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすいなどの問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層144の厚みを厚くする必要があり形成そのものも困難となる他、コスト高の要因となってしまう。この点、ピッチが30μm以下であれば貼り合わせの際に気泡等の問題が発生する可能性が低くなり、さらに、成形性、コストの観点から好ましい。
It is desirable that the
また、凹凸構造421の凸部のピッチは10μm以上であることが望ましい。当該ピッチが10μm以下の場合、凹凸構造層143で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光し広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。この点、ピッチが10μm以上であれば、光を適確に特定方向に反射することができ、さらに、発電効率の観点から好ましい。
In addition, the pitch of the convex portions of the concavo-
なお、上記光反射性金属層143のような凹凸構造をなす金属層を形成する別の方法として、例えば凹凸構造が形成された樹脂フィルムに金属粒子やフレークを含有した樹脂をコーティングするなどの方法も挙げられるが、この方法では、鏡面反射性が劣るために光利用効率の向上効果が小さいため好ましくない。
As another method for forming a metal layer having a concavo-convex structure such as the light-
次に、裏面シート14に形成された凹凸構造層144の作用について説明する。
図5に示すように、太陽電池モジュール1の入射面110から入射した光H0のうち太陽電池モジュール1内を透過して裏面シート14に入射した光H1は、凹凸構造層144の上に形成された光反射性金属層143で反射される。反射された光H2は前面板11と大気との界面で再度反射され、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3となり光電変換される。したがって、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加すれば、光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
この点、本実施形態においては、凹凸構造をなす光反射性金属層143は、前面側から入射する光を特定方向へ反射することができる。この反射光が再入射することにより、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加する。したがって、光の利用効率を向上させて発電量を増加させることが可能となる。
Next, the effect | action of the
As shown in FIG. 5, out of the light H <b> 0 incident from the
In this regard, in the present embodiment, the light
図5(c)に、凹凸構造をなす光反射性金属層143を構成するプリズムの頂角θと反射角α(入射角α)との関係を示す。ここでαはプリズム面の法線に対する光の反射角(もしくは入射角)とする。この図5(c)に示すように、入射面110に対して垂直に光が入射した場合には、頂角θと反射角αの間には下記の関係式(1)が成り立つ。
α=(180−θ)/2 ‥‥(1)
凹凸構造をなす光反射性金属層143で反射した光H2は、前面板11と大気の界面で反射する。このときの入射光H2の入射角は2αである。ここで、2αが臨界角γ以上の場合には、前面板と大気の界面で全反射するため、入射光H2はロスが極めて少なく反射光H3となる(図5(a)参照)。
FIG. 5C shows the relationship between the apex angle θ and the reflection angle α (incident angle α) of the prism that constitutes the light-
α = (180−θ) / 2 (1)
The light H2 reflected by the light
一方、2αが臨界角γより小さい場合には、反射光H3の他に透過光H4が発生する(図5(b)参照)。この透過光H4の発生にすると反射光H3の光量が減少し、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3の光量が減少するため、入射光H2の入射角2αが臨界角γ以上となることが望ましい。
なお、上記臨界角γは、前面板11の屈折率n1と大気の屈折率n2によって決定され、下記の関係式(2)が成立する。
sinγ=n1/n2 ‥‥(2)
但し、n1>n2
例えば、前面板11に強化ガラス等のガラスを用いた場合には、屈折率n1は約1.5、大気の屈折率n2は約1.0であるため、臨界角γは約42°となる。
On the other hand, when 2α is smaller than the critical angle γ, transmitted light H4 is generated in addition to the reflected light H3 (see FIG. 5B). When the transmitted light H4 is generated, the amount of the reflected light H3 decreases and the amount of the light H3 incident on the light receiving surface J of the
The critical angle γ is determined by the refractive index n1 of the
sinγ = n1 / n2 (2)
However, n1> n2
For example, when glass such as tempered glass is used for the
以上のことから、凹凸構造をなす光反射性金属層143での反射光H2を有効に利用するためには、2αが臨界角γ以上となる必要があり、上記のように臨界角γが42°の際には凹凸構造をなす光反射性金属層143での反射角αが21°以上であること、すなわちプリズムの頂角θが138°以下であることが要求される。
図6は、裏面シート14に入射した光が光反射性金属層143で反射する角度を模式的に示す図である。図6(a)に示すように、プリズムの頂角θが120°よりも小さい場合には、反射角が大きいために多重反射が起こり、前面板11と大気との界面での入射角2αが42°以下になる可能性が高いため、反射光H2を有効に利用することができない。
From the above, in order to effectively use the reflected light H2 from the light-reflecting
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an angle at which light incident on the
また、図6(b)に示すように、プリズムの頂角θが120°以上138°以下の場合には、前面板11と大気との界面での入射角2αが42°以上となり、反射光H2を有効に利用することが可能である。また、図6(c)に示すように、プリズムの頂角θが138°よりも大きい場合には、前述の通り、前面板11と大気との界面での入射角2αが42°以下となるため、反射光H2を有効に利用することができない。
As shown in FIG. 6B, when the apex angle θ of the prism is 120 ° or more and 138 ° or less, the incident angle 2α at the interface between the
図7は、裏面シート14の光反射性金属層143で反射した反射光H2の有効利用範囲を示す図である。図7に示すように、裏面シート14に入射した光が光反射性金属層143の領域Mで反射すると、その反射光H2は前面板11と大気との界面に入射する前に太陽電池セル12にぶつかってしまうロス光となり、反射光H2を有効に利用することができない。一方、領域Nでは、反射光H2が前面板11と大気との界面で全反射するため、反射光H2を有効に利用することができる。
領域Oよりも太陽電池セル12から遠い領域で反射した光は、前面板11と大気との界面で全反射するものの、太陽電池セル12に入射せず、再度、光反射性金属層143に入射するため、反射光H2を有効に利用することができない。
FIG. 7 is a diagram showing an effective use range of the reflected light H2 reflected by the light
The light reflected in the region farther from the
ここで、太陽電池セル12の端辺から領域Mのプリズム形状の溝方向に直交する端辺までの距離をLm、太陽電池セル12の端辺から領域Oのプリズム形状の溝方向に直交する端辺までの距離をLo、距離Lmと距離Loとの差をLnとすると、上記Lm、Ln、Loはプリズムの頂角θによって決まり、次式(3)〜(5)で表される。
Lm=La・cosφ/tan(θ−90°) ‥‥(3)
Ln=Lo−Lm ‥‥(4)
Lo=Lb・cosφ/tan(θ−90°) ‥‥(5)
但し、La:凹凸構造をなす光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離、Lb:凹凸構造をなす光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離、φ:前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の溝方向のなす角度、θ:凹凸構造層のプリズム形状の頂角である。
Here, the distance from the edge of the
Lm = La · cos φ / tan (θ−90 °) (3)
Ln = Lo−Lm (4)
Lo = Lb · cos φ / tan (θ−90 °) (5)
Where La: distance between the light-reflective metal layer forming the concavo-convex structure and the front surface of the solar cell, Lb: distance between the light-reflective metal layer forming the concavo-convex structure and the front surface of the front plate, φ : Angle formed between the edge of the solar battery cell when viewed from the front side and the groove direction of the prism shape of the concavo-convex structure layer, and θ: The apex angle of the prism shape of the concavo-convex structure layer.
表1に、光反射性金属層143と太陽電池セル12の前面側の面との距離Laを0.75mm、凹凸構造を形成した光反射性金属層143と前面板11の前面側の面との距離Lbを4.25mmとし、プリズム形状の頂角θを120°、125°、130°、135°、138°とした場合の距離Lm、Ln、Loを示す。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セル12の端辺と凹凸構造層144のプリズム形状の溝方向のなす角度φは0°とする。
Table 1 shows that the distance La between the light
表1から、プリズム形状の頂角θが120°のときに距離Lnが一番長くなり、反射光を有効に利用できる領域Nが一番広いことがわかる。そのため、頂角θが120°のときに最も光の利用効率を高めることが可能であるため好ましい。このとき、実際の使用環境での入射光の入射角度は0°とは限定されないため、入射角度が異なる場合でも反射光を有効にするために、頂角θは120°±5°とするのがより望ましい。
なお、前面側から観察したときの太陽電池セル12の端辺と凹凸構造層144のプリズム形状の溝方向のなす角度φは0°から90°までの範囲で自由に設定することが可能である。例えば角度φを45°に設定した場合、反射光を有効に利用できる範囲が広くなるため好適である。
From Table 1, it can be seen that the distance Ln is the longest when the apex angle θ of the prism shape is 120 °, and the region N where the reflected light can be effectively used is the widest. Therefore, when the apex angle θ is 120 °, it is preferable because the light utilization efficiency can be enhanced most. At this time, since the incident angle of the incident light in the actual use environment is not limited to 0 °, the apex angle θ is set to 120 ° ± 5 ° in order to make the reflected light effective even when the incident angles are different. Is more desirable.
Note that the angle φ formed by the edge of the
また、前面側から観察したときの太陽電池セル12の端辺と凹凸構造層144のプリズム形状の溝方向のなす角度φが異なる複数の領域を設けることも可能である。例えば角度φが0°の領域と90°の領域を交互に配置することで、反射光を有効に利用できる範囲を広くすることが可能であり、好適である。
It is also possible to provide a plurality of regions having different angles φ formed by the edges of the
次に、裏面シート14に形成された第二反射層145の作用について図8を参照して説明する。
図8(b)に示すように、裏面シート14に第二反射層145が形成されていない場合には、裏面シート14に入射した光のうち光反射性金属層143で反射せずに透過した成分はロスとなる。一方、図8(a)に示すように、第二反射層145が形成されている場合には、光反射性金属層143で反射せずに透過した成分は第二反射層145で反射し、有効に利用することが可能となる。
Next, the operation of the second
As shown in FIG. 8B, when the second
光反射性金属層143は、凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した形状となるように厚み10nm以上200nm以下の薄膜状に形成されている。光反射性金属層143の厚みがこの範囲内であれば光を十分に反射することができるものの、ピンホール等の欠陥を無くすことは困難であり、わずかに透過光が発生してしまう。第二反射層145には厚みが10μm以上50μm以下の金属箔を採用しているため、ピンホール等の欠陥がほとんど無く、光反射性金属層143を透過した光をほぼすべて反射し有効に利用することができる。
The light
なお、凹凸構造421を第二反射層145として用いる金属箔に直接形成し、光反射性金属層143を除くなどの方法も考えられるが、この方法では、金属箔の厚みが厚いために所望の凹凸構造を得るのが困難であり、光の利用効率向上が難しいため、好ましくない。
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更なども可能である。
Note that a method of directly forming the
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described in detail, unless it deviates from the technical idea of this invention, it is not limited to these, A some design change etc. are possible.
例えば、図1に示す太陽電池モジュールの裏面シートは、図9または図10に示す層構成のものであってもよい。すなわち、図9に示す裏面シート20は、透光性絶縁層141としてPETフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造層142と光反射性金属層143とが積層されており、さらに接着層144を介してアルミニウム箔が第二反射層145として配置されている。さらに接着層146を介して耐加水分解性のPETフィルムからなる耐候層147が配置されている。この場合の凹凸構造層142は多層構成となっており、透光性絶縁層141が凹凸構造421を支持する基材422を兼ねている。
For example, the back sheet of the solar cell module shown in FIG. 1 may have the layer configuration shown in FIG. 9 or FIG. That is, the
図10において、符号30で示す裏面シートは、透光性絶縁層141としてEVAフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造層142と光反射性金属層143とが積層されており、さらに接着層144を介してアルミニウム箔が第二反射層145として配置されている。さらに接着層146を介して耐加水分解性のPETフィルムからなる耐候層147が配置されている。この場合の凹凸構造層142は多層構成となっており、凹凸構造421を支持する基材422としてPETフィルムを用いている。また、透光性絶縁層141と凹凸構造層142を構成する基材422は接着層148を介して貼り合わされている。
In FIG. 10, the back sheet indicated by reference numeral 30 uses an EVA film as the light-transmitting
図10において、符号40は耐候層147に異なるフィルムを用いた裏面シートを示している。この裏面シート40においては、透光性絶縁層141としてEVAフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造層142と光反射性金属層143とが積層されており、さらに接着層144を介してアルミニウム箔が第二反射層145として配置されている。さらに接着層146を介してPVFフィルムからなる耐候層147が配置されている。この場合の凹凸構造層142は多層構成となっており、凹凸構造421を支持する基材422としてPETフィルムを用いている。また、透光性絶縁層141と凹凸構造層142を構成する基材422は接着層148を介して貼り合わされている。
In FIG. 10, the code | symbol 40 has shown the back surface sheet using a different film for the
図10において、符号50は透光性絶縁層141及び耐候層147に異なるフィルムを用いた裏面シートを示している。この裏面シート50においては、透光性絶縁層141としてPVFフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造層142と光反射性金属層143とが積層されており、さらに接着層144を介してアルミニウム箔が第二反射層145として配置されている。さらに接着層146を介してPVFフィルムからなる耐候層147が配置されている。この場合の凹凸構造層142は多層構成となっており、凹凸構造421を支持する基材422としてPETフィルムを用いている。また、透光性絶縁層141と凹凸構造層142を構成する基材422は接着層148を介して貼り合わされている。
In FIG. 10, the code | symbol 50 has shown the back surface sheet | seat which uses a different film for the translucent insulating
このような裏面シート20、30、40、50においても図2に示した裏面シート14と同様に、光反射性金属層143を含むため、前面側に向かって光を効率良く反射することができる。したがって、太陽電池モジュール1の光の利用効率を向上させて発電量を増大させることが可能となる。
さらに、裏面シート14、20、30、40、50は、太陽電池モジュール1への使用に限るものではなく、LED照明やEL素子等の発光素子の光利用効率向上など、光利用効率向上が望まれる光学素子やディスプレイ部材への転用が可能である。
Further, the
次に比較例及び実施例について説明する。
(比較例1)
比較例1として、図11に示す裏面シート60、すなわち透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層143、接着層144、耐候層147の順に積層した裏面シート60を作製した。裏面シート60は、図9に示した裏面シート20から第二反射層145、接着層146を省いた構成となっている。
Next, comparative examples and examples will be described.
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, the
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、太陽電池セル、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル1の変換効率測定、及び高温高湿試験による光反射性金属層143耐食性を測定することで実施した。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の溝方向のなす角度45°とした。
Evaluation is performed by laminating a
(実施例1)
実施例1として、図9に示した裏面シート20、すなわち透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層143、接着層144、第二反射層145、接着層146、耐候層147の順に積層した裏面シート20を作製した。
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、太陽電池セル、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル2の変換効率測定及び高温高湿試験による光反射性金属層143の耐食性を測定することで実施した。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の溝方向のなす角度45°とし、第二反射層145には厚みが7μmのアルミニウム箔を用いた。
Example 1
As Example 1, the
Evaluation is based on the conversion efficiency measurement and the high-temperature and high-humidity test of
(実施例2)
実施例1として、図9に示した裏面シート20、すなわち透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層143、接着層144、第二反射層145、接着層146、耐候層147の順に積層した裏面シート20を作製した。
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、太陽電池セル、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル3の変換効率測定及び高温高湿試験による光反射性金属層143の耐食性を測定することで実施した。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の溝方向のなす角度45°とし、第二反射層145には厚みが20μmのアルミニウム箔を用いた。
(Example 2)
As Example 1, the
Evaluation is based on the conversion efficiency measurement and the high-temperature and high-humidity test of the sample 3 for evaluation produced by laminating the
(実施例3)
実施例1として、図9に示した裏面シート20、すなわち透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層143、接着層144、第二反射層145、接着層146、耐候層147の順に積層した裏面シート20を作製した。
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、太陽電池セル、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル4の変換効率測定及び高温高湿試験による光反射性金属層143の耐食性を測定することで実施した。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の溝方向のなす角度45°とし、第二反射層145には厚みが20μmの銅箔を用いた。
(Example 3)
As Example 1, the
Evaluation is based on the conversion efficiency measurement and the high-temperature and high-humidity test of the sample 4 for evaluation produced by laminating the
(変換効率の測定)
比較例1、及び実施例1〜3の評価用サンプル1〜4の変換効率を測定した。測定は、ソーラーシミュレータ(Newport製 34903A)、IVカーブトレーサー(ADCMT製 6244)を用いて行った。
評価用サンプル1〜4の変換効率を表2に示す。
(Measurement of conversion efficiency)
The conversion efficiencies of Comparative Example 1 and
Table 2 shows the conversion efficiencies of the
第二反射層145を設けなかった比較例1の評価サンプル1よりも、第二反射層145を設けた実施例1〜3の評価サンプル2〜4の方が高い変換効率が得られることを確認した。実施例1〜3の中でも、第二反射層145の厚みが不十分である実施例1よりも第二反射層145の厚みが十分である実施例2及び実施例3の方が高い変換効率が得られることを確認した。さらに、第二反射層145に用いる金属箔がアルミニウム箔である実施例2と、銅箔を用いた実施例3を比較すると、金属箔の厚みが同じであれば、アルミニウム箔の方が銅箔よりも高い変換効率が得られることを確認した。この結果より、第二反射層145を設けることで光の利用効率の向上が可能であることが確認できた。
It is confirmed that higher conversion efficiencies are obtained in the
(高温高湿試験の実施)
比較例1及び実施例1〜3の評価用サンプル1〜4において、長期耐候性を評価するために高温高湿試験(温度85℃温度85%の環境下で1000時間)を行った(参考 JISC8990/地上設置の結晶シリコン太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項の10.13高温高湿試験)。
(光反射性金属層の耐食性評価)
評価用サンプル1〜4において、上記高温高湿試験の実施後に再度変換効率の測定を測定した。
(Implementation of high temperature and high humidity test)
In the
(Evaluation of corrosion resistance of light reflective metal layer)
In
第二反射層145を設けなかった比較例1の評価用サンプル1では試験後の変換効率の低下が大きいのに対して、第二反射層145を設けた実施例1〜3の評価用サンプル2〜4では試験後の変換効率の低下が小さいことを確認した。実施例1〜3の中でも、第二反射層145の厚みが不十分である実施例1よりも第二反射層145の厚みが十分である実施例2及び実施例3の方が高い変換効率を維持していることを確認した。さらに、第二反射層145に用いる金属箔がアルミニウム箔である実施例2と、銅箔を用いた実施例3を比較すると、金属箔の厚みが同じであれば、アルミニウム箔の方が銅箔よりも高い変換効率を維持していることを確認した。
この結果より、第二反射層145を設けることで高温高湿試験による変換効率の低下を防ぐことが可能である。すなわち、光反射性金属層143の腐食を防ぐことが可能であることが確認できた。
In the
From this result, it is possible to prevent a decrease in conversion efficiency due to the high temperature and high humidity test by providing the second
1…太陽電池モジュール、11…透光性前面板、12…太陽電池セル、13…封止材、14,20,30,40,50…裏面シート、22c…電極、110…入射面、141…透光性絶縁層、142…凹凸構造層、143…光反射性金属層、144…接着層、145…第二反射層、146…接着層、147…耐候層、421…凹凸構造、422…基材。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記裏面シートは、前記封止材を介して前記前面板と対向する耐候層と、該耐候層の上に接着層を介して形成された光反射性金属層と、該光反射性金属層の上に凹凸構造層を介して形成された透光性絶縁層とを含み、前記光反射性金属層が前記凹凸構造層と一体に凹凸状に形成され、かつ前記光反射性金属層を透過した光を反射する第二反射層が前記耐候層と前記接着層との間に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 A front plate having translucency, a back sheet disposed on the back side of the front plate, a solar cell disposed between the back sheet and the front plate, and the solar cell as the front plate And a solar cell module comprising a sealing material for sealing between the back sheet and the back sheet,
The back sheet includes a weather resistant layer facing the front plate via the sealing material, a light reflective metal layer formed on the weather resistant layer via an adhesive layer, and the light reflective metal layer. A light-transmitting insulating layer formed on the concavo-convex structure layer, the light-reflective metal layer formed integrally with the concavo-convex structure layer in a concavo-convex shape, and transmitted through the light-reflective metal layer A solar cell module, wherein a second reflective layer that reflects light is formed between the weather-resistant layer and the adhesive layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011073533A JP2012209406A (en) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | Solar battery module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011073533A JP2012209406A (en) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | Solar battery module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012209406A true JP2012209406A (en) | 2012-10-25 |
Family
ID=47188911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011073533A Pending JP2012209406A (en) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | Solar battery module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012209406A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010267942A (en) * | 2009-04-14 | 2010-11-25 | Toppan Printing Co Ltd | Reflection protective sheet and semiconductor power generator using the same |
-
2011
- 2011-03-29 JP JP2011073533A patent/JP2012209406A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010267942A (en) * | 2009-04-14 | 2010-11-25 | Toppan Printing Co Ltd | Reflection protective sheet and semiconductor power generator using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6351209B2 (en) | Solar power generation system | |
JP2011108725A (en) | Back sheet, solar battery back sheet, and solar battery module using the same | |
JPWO2019146366A1 (en) | Solar cell module | |
CN102945877A (en) | Solar cell back plate and solar cell | |
EP2693101A1 (en) | Solar lighting system | |
JP5729086B2 (en) | Solar cell module | |
JP2010123719A (en) | Solar cell backside sheet and solar cell module | |
CN113644156A (en) | Two-sided reflection of light photovoltaic solder strip and photovoltaic module | |
JP2009032779A (en) | Thin-film solar cell module | |
JP2013115216A (en) | Solar cell backside sheet and solar cell module | |
CN205211772U (en) | High resistant photovoltaic module that waits | |
JP2012204460A (en) | Solar battery backside sheet and solar battery module using the same | |
JP2010123720A (en) | Solar cell backside sheet and solar cell module | |
CA3096803A1 (en) | Photo voltaic module with enhanced light collection | |
JP5304444B2 (en) | Solar cell back sheet and solar cell module using the same | |
JP6471501B2 (en) | Back surface protection sheet for solar cell module and solar cell module using the same | |
CN210443575U (en) | Anti-glare photovoltaic module | |
JP2012209406A (en) | Solar battery module | |
JP6086778B2 (en) | Solar cell prism member and solar cell module | |
JP2009094501A (en) | Photoelectric conversion device | |
JP2012119466A (en) | Solar cell backside sheet and solar cell module using the same | |
JP2017161753A (en) | Light reflective sheet | |
JP2014236123A (en) | Solar battery module and method for manufacturing the same | |
JP2013004948A (en) | Solar cell module | |
KR102133576B1 (en) | Back panel for packaging a kind of solar energy cell component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140701 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140827 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140924 |