JP2013115216A - Solar cell backside sheet and solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell back sheet and 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)。 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 of solar cell power generation systems and power supplies for artificial satellites has been promoted in various fields (see, for example, Patent Document 1).
この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、該太陽電池のうち主要なものは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、有機化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているものは、ほとんどが結晶系シリコン太陽電池であり、この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型及び多結晶型に分類される。
上記単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために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。これに対して上記多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために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。
This solar cell converts incident light energy into electric energy, and the main one of the solar cells is classified into crystalline silicon type, amorphous silicon type, organic compound type, etc., depending on the type of material used. Among these, most of those currently on the market are crystalline silicon solar cells, which are further classified into single crystal type and polycrystalline type.
The single-crystal silicon solar cell has the advantage that it is easy to increase the efficiency because the quality of the substrate is good, but has the disadvantage that the manufacturing cost of the substrate is high. On the other hand, although the polycrystalline silicon solar cell has the disadvantage that it is difficult to increase the efficiency because the quality of the substrate is inferior, it has the advantage that it can be manufactured at a low cost, and is currently the mainstream.
このような多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては様々な検討が行われている。
一例として、太陽電池に用いられるシリコン基板の表面にはテクスチャ構造が形成されており、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。
Various studies have been conducted on the improvement of the efficiency of such polycrystalline silicon solar cells.
As an example, a texture structure is formed on the surface of a silicon substrate used in a solar cell, thereby reducing the reflection of sunlight on the surface of the silicon substrate and improving the conversion efficiency.
単結晶シリコンにおいては、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)。 In single crystal silicon, 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。 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.
このような問題を解決するために、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。 In order to solve such problems, a method of forming fine protrusions on the surface of the polycrystalline silicon substrate by the reactive ion etching method has been proposed as a method of forming a texture on the polycrystalline silicon substrate. (For example, see 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。即ち、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 region of 400 nm to 1100 nm, there is 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)。 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).
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、研究レベルでは18%程度の変換効率が達成されており、多結晶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。 Due to the progress of the high efficiency technology as described above, conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level recently even in polycrystalline silicon solar cells, and the theoretical limit of conversion efficiency in polycrystalline silicon solar cells (20 ~ 30%).
そこで、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、該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出来れば光利用効率の向上が可能である。
Therefore, among the sunlight incident from the front of the solar cell module in order to increase the light utilization efficiency, the sunlight incident on the back sheet without being incident on the solar cell that performs energy conversion in the solar cell module is reused. Attempts have been made.
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 is incident on the back sheet without entering the solar battery cell, 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も、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。 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-mentioned 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.
本発明は、上記事情に鑑み、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太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a solar cell back sheet and a solar cell module that can more reliably reuse light that would originally be lost.
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る太陽電池モジュールは、内部に太陽電池セルを封止した封止材と、該封止材に積層され該封止材内に光を入射させる透光性前面板と、前記封止材を挟んで前記透光性前面板と反対側に積層された太陽電池裏面シートとを有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池裏面シートは、前記封止材側から順に、少なくとも、透光性絶縁層、微細な凹凸形状の凹凸構造を有する凹凸構造層、前記凹凸構造に沿って形成された光反射性金属層、および耐候層をこの順に有する積層体からなり、前記透光性絶縁層の400nm〜1200nmにおける平均透過率が、90%以上100%以下であることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the solar cell module according to the present invention includes a sealing material in which solar cells are sealed, a translucent front plate that is laminated on the sealing material and allows light to enter the sealing material, A solar cell module having a solar cell back sheet laminated on the opposite side to the translucent front plate across a sealing material, wherein the solar cell back sheet is at least in order from the sealing material side, The translucent insulating layer, a concavo-convex structure layer having a fine concavo-convex structure, a light-reflective metal layer formed along the concavo-convex structure, and a laminate having a weather resistance layer in this order, and the translucency The average transmittance of the insulating layer at 400 nm to 1200 nm is 90% or more and 100% or less.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、透光性絶縁層の400〜1200nmの平均透過率が90%以上であるため、透光性絶縁層を通過する光の損失が少なく、より確実に光を再利用することが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, since the average transmittance of 400 to 1200 nm of the light-transmitting insulating layer is 90% or more, the loss of light passing through the light-transmitting insulating layer is small and more reliably. Light can be reused.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造層の屈折率が、前記封止材の屈折率より大きく、かつ前記透光性絶縁層の屈折率より小さいことを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that a refractive index of the concavo-convex structure layer is larger than a refractive index of the sealing material and smaller than a refractive index of the translucent insulating layer.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、光を再利用する効果をさらに高めることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the effect of reusing light can be further enhanced.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造層の厚さと前記透光性絶縁層の厚さとの和が、前記封止材の厚さと前記透光性前面板の厚さとの和の10分の1以下であることを特徴としている。 In the solar cell module according to the present invention, the sum of the thickness of the uneven structure layer and the thickness of the translucent insulating layer is 10 minutes of the sum of the thickness of the sealing material and the thickness of the translucent front plate. 1 or less.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、光を再利用する効果をさらに高めることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the effect of reusing light can be further enhanced.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記光反射性金属層の前記接着層側に、前記光反射性金属層の腐食を抑制するバリア層がさらに設けられていることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that a barrier layer that suppresses corrosion of the light reflective metal layer is further provided on the adhesive layer side of the light reflective metal layer.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、光を再利用する効果を長期間持続させることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the effect of reusing light can be maintained for a long time.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記バリア層が、金属箔であることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that the barrier layer is a metal foil.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、光を再利用する効果を長期間持続させることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the effect of reusing light can be maintained for a long time.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記バリア層の厚さが、7μm以上50μm以下であることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that the barrier layer has a thickness of 7 μm or more and 50 μm or less.
バリア層の厚さが7μmより小さいと、ピンホールが多くなるため十分な水蒸気バリア性を得ることが出来ない。また貼り合わせの際にしわなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下しやすくなる。
バリア層の厚さが50μmを超えると、屈曲性が低下するために折れなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下しやすくなる。50μm以下であれば、十分な屈曲性が保たれるため折れなどの欠陥が生じにくい。
When the thickness of the barrier layer is smaller than 7 μm, the pinholes are increased, so that a sufficient water vapor barrier property cannot be obtained. Further, defects such as wrinkles are likely to occur at the time of bonding, and the process yield tends to decrease.
When the thickness of the barrier layer exceeds 50 μm, the flexibility is lowered, so that defects such as breakage are likely to occur, and the process yield tends to be lowered. If it is 50 micrometers or less, since sufficient flexibility is maintained, defects, such as a bend, do not arise easily.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記光反射性金属層の厚さが、30nm以上100nm以下であることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that a thickness of the light reflective metal layer is 30 nm or more and 100 nm or less.
光反射性金属層の厚さが30nmより小さいと、光反射性金属層に入射する光を十分に反射することができない。40nm以上の厚さがあれば、より確実に光反射性金属層に入射する光を反射することができる。一方、光反射性金属層の厚さが100nmを超えると、光反射性金属層に目視でも確認できるクラックが発生しやすい。なお、90nm以下であれば、目視で確認できないようなクラックがより発生しにくくなるため、より好ましい。 If the thickness of the light reflective metal layer is smaller than 30 nm, the light incident on the light reflective metal layer cannot be sufficiently reflected. If the thickness is 40 nm or more, the light incident on the light-reflecting metal layer can be more reliably reflected. On the other hand, when the thickness of the light reflective metal layer exceeds 100 nm, cracks that can be visually confirmed are likely to occur in the light reflective metal layer. In addition, if it is 90 nm or less, since it becomes difficult to generate | occur | produce the crack which cannot be confirmed visually, it is more preferable.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造層の凹凸形状が、120°±5°の頂角を有する三角プリズム状であることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that the concavo-convex shape of the concavo-convex structure layer is a triangular prism having an apex angle of 120 ° ± 5 °.
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記三角プリズム状の凹凸形状の頂部のピッチが、10μm以上30μm以下であることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that the pitch of the tops of the triangular prism-shaped irregularities is 10 μm or more and 30 μm or less.
頂部のピッチが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耐候層と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚さを厚くする必要があり形成が困難となる他、コスト高の要因となってしまう。
ピッチが10μmより小さい場合には、凹凸構造層で光が反射する際に光の回折が起こり得る。この場合の回折光は、分光して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なり、生産タクトが延びて生産効率が悪くなるため好ましくない。
If the top pitch is larger than 30 μm, the height of the structure increases as the pitch increases, so that problems such as easy entry of air bubbles are likely to occur when pasting together through a weather-resistant layer and an adhesive layer. It is not preferable. In addition, it is necessary to increase the thickness of the adhesive layer, which makes it difficult to form and causes a high cost.
When the pitch is smaller than 10 μm, light can be diffracted when the light is reflected by the uneven structure layer. In this case, the diffracted light becomes light that is spread by spectroscopy, and thus is difficult to control, and is not preferable for reflection in a specific direction. Furthermore, it is not preferable because the time for cutting the mold becomes long, the production tact is extended, and the production efficiency is deteriorated.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、三角プリズム状の凹凸構造層の凹凸形状に沿う光反射性金属層によって、太陽電池裏面シートに封止材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ことが可能であり、透光性絶縁層の400〜1200nmの平均反射率が90%以上であることにより、より確実に光の利用効率を向上させることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the light reflecting metal layer along the concavo-convex shape of the triangular prism-shaped concavo-convex structure layer directs light incident on the solar cell back sheet from the sealing material side in a specific direction. It is possible to improve the light utilization efficiency by making the light reflected and re-enter the solar battery cell, and the average reflectance of the light-transmitting insulating layer at 400 to 1200 nm is 90% or more, thereby ensuring more certainty. Light utilization efficiency can be improved.
本発明に係る太陽電池裏面シートは、内部に太陽電池セルを封止した封止材の一方の面を覆う太陽電池裏面シートであって、透光性絶縁層、微細な凹凸形状凹凸構造を有する凹凸構造層、前記凹凸構造に沿って形成された光反射性金属層、および耐候層をこの順に有する積層体からなり、前記透光性絶縁層の400nm〜1200nmにおける平均透過率が、90%以上100%以下であることを特徴としている。 The solar cell backsheet according to the present invention is a solar cell backsheet that covers one surface of a sealing material in which solar cells are sealed, and has a translucent insulating layer and a fine concavo-convex structure. It consists of a laminated body having a concavo-convex structure layer, a light-reflective metal layer formed along the concavo-convex structure, and a weather resistant layer in this order, and the average transmittance at 400 nm to 1200 nm of the translucent insulating layer is 90% or more It is characterized by being 100% or less.
このような特徴の太陽電池裏面シートによれば、本発明に係る太陽電池モジュールに好適に用いることができる太陽電池裏面シートになっている。 According to the solar cell back sheet having such characteristics, it is a solar cell back sheet that can be suitably used in the solar cell module according to the present invention.
本発明に係る太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールによれば、凹凸構造層の凹凸形状に沿う凹凸構造を有する光反射性金属層によって、封止材側から太陽電池裏面シートに入射する光を反射して、太陽電池セルに再入射させ、光の利用効率を向上させることが可能であり、透光性絶縁層の400〜1200nmの平均反射率が90%以上であることにより、より確実に光の利用効率を向上させることが可能となる。 According to the solar cell back sheet and the solar cell module according to the present invention, the light reflecting metal layer having the concavo-convex structure along the concavo-convex shape of the concavo-convex structure layer reflects light incident on the solar cell back sheet from the sealing material side. Thus, it is possible to re-enter the solar cell and improve the light use efficiency, and the light-transmitting insulating layer has an average reflectance of 400 to 1200 nm of 90% or more, so that the light can be more reliably obtained. It is possible to improve the use efficiency of the.
以下、本発明の太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールの実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の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2は、本発明の実施形態の太陽電池裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。図3は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールの電極を含む概略構成を示す縦断面図である。図4は、本発明の実施形態の太陽電池裏面シートの凹凸構造の一例を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of a solar cell back sheet and a solar cell module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying 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. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the solar cell backsheet according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration including electrodes of the solar cell module according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing an example of the concavo-convex structure of the solar cell backsheet according to the embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール1は、前面板11(透光性前面板)と、封止材13と、封止材13に封止された太陽電池セル12と、裏面シート14(太陽電池裏面シート)とを備え、前面板11に対応する太陽電池モジュール1の外部側に配置された光源Lからの光を受光することにより発電を行なう装置である。
なお、光源Lとしては、例えば、太陽や、室内灯の人工照明などを採用することができる。
前面板11、太陽電池セル12を封止した封止材13、及び裏面シート14は、この順に積層されている。本実施形態の太陽電池モジュール1は、これらによる積層体を真空ラミネータで熱ラミネートすることによって一体化されている。
As shown in FIG. 1, the
As the light source L, for example, the sun, artificial lighting of an indoor lamp, or the like can be employed.
The
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、太陽電池セル12を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護する板状部材またはシート状部材である。また、前面板11は、光源Lからの光を内部に入射させるため、透過率が高い透明な材料から形成されている。
前面板11に好適な材料の例としては、例えば、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)等の樹脂シートを挙げることができる。
また、前面板11の厚さとしては、例えば、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程度のものが好適である。
The
Examples of suitable materials for the
The thickness of the
封止材13は、前面板11と裏面シート14とを一定距離だけ離間させるとともに、内部に太陽電池セル12を封止して、太陽電池セル12の位置を固定するシート状部材である。
封止材13の厚さ(前面板11と裏面シート14との離間距離)としては、0.4mm〜1mm程度が好適である。
封止材13の材料としては、光源Lから照射される波長光に対して透過率が高く、電気絶縁性を有し、耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性に優れる材料が好適である。 このような条件を満たす好適な材料として、例えば、酢酸ビニルの含有量が20〜30%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を挙げることができる。
The sealing
The thickness of the sealing material 13 (the separation distance between the
As a material of the sealing
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する部材である。太陽電池セル12の種類としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型などの結晶系シリコンセルを採用することができる。
本実施形態では、太陽電池セル12は、一例として、単結晶もしくは多結晶シリコン型を採用している。
この太陽電池セル12は、受光面Jを前面板11側に向けて、前面板11に沿う方向に間をあけて、複数個のものが配列されている。各太陽電池セル12には、後述する電極22c(図3参照、図1では図示略)によって接続されて、モジュールを形成している。
The
In this embodiment, the
A plurality of the
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を透過した光を反射する機能を有する多層構成のシート状部材である。
裏面シート14の層構成は、本実施形態では、図2に示すように、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、バリア層145と、接着層146と、耐候層147とを備え、これらがこの順に積層されている。
The
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the layer structure of the
透光性絶縁層141は、裏面シート14の一方の表面を構成する層状部であり、太陽電池モジュール1においては、前面板11と平行に配置され、封止材13に対して前面板11と反対側に密着して積層されている。
また、透光性絶縁層141は、電気絶縁性を有し、かつ400nm〜1200nmの波長範囲における平均透過率が90%以上100%以下の材料から構成されている。
このような範囲の平均透過率を有することにより、透光性絶縁層141の透過時の光量損失を低減することができる。
また、透光性絶縁層141は、光の散乱要素、例えば散乱粒子となる不純物が少ないフィルムであることが好ましい。
The translucent
The light-transmitting
By having an average transmittance in such a range, it is possible to reduce a light amount loss during transmission through the light-transmitting
In addition, the light-transmitting
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等を防ぐための必須の性能である。また、裏面シート14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おり、本実施形態では、透光性絶縁層141によってこの電気絶縁性が確保されている。
One important performance required for the
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。
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、最大システム電圧の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ないこと、と定められている(「JISC8918/結晶系太陽電池モジュール」参照)。最大システム電圧は、通常600〜1000Vである。例えば最大システム電圧が1000Vの場合を考えると、最大システム電圧の2倍+1000V、すなわち3000V(3kV)の直流電圧を1分間印加しても絶縁破壊などの異常がないことが求められる。
このため、透光性絶縁層141に用いる材料の絶縁破壊電圧の平均値は3kV以上であることが好ましい。
例えば、『太陽光発電システム構成材料』(電気電子材料研究会編、工業調査会、2008年)によると、各種電気絶縁用プラスチックフィルム(25μm)の絶縁破壊電圧のおおよその数値は、PET(ポリエチレンテレフタレート)が6.5kV、PENが7.5kV、PVC(延伸硬質塩ビ)が4.0kV、PCが5.0kV、OPP(延伸ポリプロピレン)が6.0kV、PE(ポリエチレン)が4.0kV、TAC(トリアセテート)が3.0kV、PI(ポリイミド)が7.0kVである。したがって、これらの材料は、いずれも絶縁材料として、透光性絶縁層141の好ましい絶縁破壊電圧を満たしている(PETについては、「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」も参照。また、絶縁破壊電圧の測定方法については、「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」参照)。
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(登録商標)の絶縁破壊電圧は、約3.0kVであることが知られており、PVFも好ましい絶縁破壊電圧を満たす材料である。
したがって、以上に列挙した材料は、いずれも透光性絶縁層141の材料として好ましい材料である。
One of numerical standards indicating electrical insulation is a 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.
As one of the insulation performances of the solar cell module, it is determined that there is no abnormality such as dielectric breakdown even when a DC voltage of 2 times the maximum system voltage +1000 V is applied for 1 minute (“JISC8918 / crystalline solar cell Module "). The maximum system voltage is usually 600-1000V. For example, considering the case where the maximum system voltage is 1000 V, it is required that there is no abnormality such as dielectric breakdown even when a DC voltage of twice the maximum system voltage +1000 V, that is, 3000 V (3 kV) is applied for 1 minute.
For this reason, it is preferable that the average value of the dielectric breakdown voltage of the material used for the translucent insulating
For example, according to “Solar Power Generation System Components” (Electrical and Electronic Materials Study Group, Industrial Research Committee, 2008), the approximate value of the dielectric breakdown voltage of various plastic films for electrical insulation (25 μm) is PET (polyethylene Terephthalate) is 6.5 kV, PEN is 7.5 kV, PVC (stretched hard vinyl chloride) is 4.0 kV, PC is 5.0 kV, OPP (stretched polypropylene) is 6.0 kV, PE (polyethylene) is 4.0 kV, TAC (Triacetate) is 3.0 kV and PI (polyimide) is 7.0 kV. Therefore, all of these materials satisfy the preferable dielectric breakdown voltage of the light-transmitting
Moreover, it is known that the dielectric breakdown voltage of Tedlar (registered trademark) of DuPont, which is a representative product of PVF (polyvinyl fluoride), is about 3.0 kV, and PVF also satisfies a preferable dielectric breakdown voltage. Material.
Accordingly, any of the materials listed above is a preferable material for the light-transmitting
ただし、透光性絶縁層141に用いることができる材料は上記に限るものではなく、太陽電池モジュール1の絶縁性能の基準値を達成できる材料であれば、適宜の材料を採用することが可能である。例えば、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合体)やPVB(ポリビニルブチラール)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。
However, the material that can be used for the translucent insulating
また、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。
多層の場合の構成方法としては、要求特性に応じて適宜の構成を採用することができるが、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等が挙げられる。
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さ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出来、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できるため、好ましい。
Further, the light-transmitting
As a configuration method in the case of a multilayer, an appropriate configuration can be adopted according to required characteristics. For example, a method of bonding a fluororesin film such as PVF on a PET film, a fluororesin coating film such as PVF on a PET film And a method of bonding a synthetic resin film mainly composed of EVA, PVB or the like to a PET film.
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、透光性絶縁層141は、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。
The light-transmitting
透光性絶縁層141の厚さは、25μm以上300μm以下であることが好ましい。この範囲内では、50μm以上、または250μm以下、または50μm以上250μm以下がより好ましい範囲である。
材料の絶縁破壊電圧にもよるが、透光性絶縁層141の厚さが25μmより小さいと十分な絶縁性を得ることが出来ない場合がある。50μm以上の厚さがあれば、より確実に絶縁性を確保することができる。
透光性絶縁層の厚さが300μmを超えると、平均透過率を90%以上とすることが難しい場合がある。250μm以下であれば、平均透過率を90%以上とすることがより容易であるためより好ましい。
The thickness of the light-transmitting
Although depending on the dielectric breakdown voltage of the material, if the thickness of the light-transmitting
When the thickness of the translucent insulating layer exceeds 300 μm, it may be difficult to make the average transmittance 90% or more. If it is 250 micrometers or less, since it is easier to make average transmittance 90% or more, it is more preferable.
透光性絶縁層141は、図3に示すように、封止材13と、太陽電池セル12に電気的に接続された電極22cとを、前面板11と反対側から覆う位置関係に配置されている。
図3に示す電極22cは、複数の太陽電池セル12を直列接続してモジュールを形成するものであり、太陽電池セル12の前面板11側の電極部と、この太陽電池セル12に隣接する他の太陽電池セル12の前面板11と反対側の電極部とを、電気的に接続している。
このため、電極22cの一部は、太陽電池セル12よりも透光性絶縁層141に近接する位置にある。
As shown in FIG. 3, the translucent insulating
The
For this reason, a part of
したがって、透光性絶縁層141の厚さが薄すぎる場合には、材料の絶縁破壊電圧が高くても絶縁破壊を起こし、電極22cと後述する光反射性金属層143との間で放電により電流のリークが起こるが、透光性絶縁層141の厚さを上述の好ましい範囲の厚さに設定することでリークを防止することが可能である。
Therefore, when the thickness of the light-transmitting
凹凸構造層142の材料は、透光性を有し、後述する凹凸構造142bの形状を形成することができれば、特に限定されない。例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を採用することができる。
ただし、凹凸構造層142の材料は、その屈折率が、封止材13の屈折率よりも大きく透光性絶縁層141の屈折率よりも小さい材料を採用することが好ましい。このような屈折率の範囲内に設定することが好ましい理由については裏面シート14における光路の説明とともに後述する。
凹凸構造層142に使用する紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂の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、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を1種又は2種以上混合して使用することができる。
The material of the concavo-
However, the material of the concavo-
The kind of ultraviolet curable resin or thermosetting resin used for the concavo-
また、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、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。 In addition to the above resins, various additions such as scattering reflectors, curing agents, plasticizers, dispersants, various leveling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, viscosity modifiers, lubricants, light stabilizers, etc. An agent may be appropriately blended.
熱可塑性樹脂の例としては、例えば、PET、PEN、PVC、PC、OPP、PE、PI、PMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)等の樹脂材料を挙げることができる。
また、他の樹脂材料としては、TACも好適である。
Examples of the thermoplastic resin include resin materials such as PET, PEN, PVC, PC, OPP, PE, PI, and PMMA (polymethyl methacrylate resin).
As another resin material, TAC is also suitable.
凹凸構造層142の形状は、透光性絶縁層141に接する表面142aが透光性絶縁層141に沿う平面からなり、表面142aに対向し光反射性金属層143と接する界面に凹凸構造142b(凹凸形状)が形成されている。
また、凹凸構造層142は、単層でもよいし、多層でもよい。
The shape of the concavo-
The
凹凸構造142bは、本実施形態では、図4に模式的に示すように、頂角θを有する二等辺三角形状の断面が一方向に延ばされた三角プリズム状の単位構成が、各頂部の稜線Qが、平面に整列するように、延在方向と直交する方向に複数隣接された凹凸形状を有している。すなわち、凹凸構造142bは、短冊状の2平面が一定の頂角θをなす山形に隣接した単位構成の繰り返しである。頂部が配列されたピッチは一定値Pである。
このような構成により、本実施形態では、凹凸構造142bの単位構成の延在方向と直交する方向における凹凸構造142bの谷部の開き角は、頂角θに等しくなっている。また、谷部の谷底線Vは、稜線Qと平行である。
凹凸構造142bの頂角θは、120°±5°であることが好ましい。
本実施形態では、凹凸構造142bの稜線Q、谷底線Vがそれぞれ整列する平面は、裏面シート14に組み立てられた状態で、透光性絶縁層141の表面と平行な平面になっている。
In the present embodiment, the concavo-
With this configuration, in this embodiment, the opening angle of the valley portion of the concavo-
The apex angle θ of the concavo-
In the present embodiment, the plane in which the ridge line Q and the valley line V of the concavo-
また、凹凸構造142bの頂部のピッチPは、10μm以上30μm以下であることが好ましい。
ピッチPが10μmよりも小さいと、凹凸構造142bに沿う光反射性金属層143で光が反射する際に光の回折が起こる場合がある。この回折光は、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、凹凸構造142bを製造する金型を切削する時間が長くなり、これにより製造タクトが延びて生産効率が悪くなるため好ましくない。
これに対してピッチPが10μm以上であれば、回折が起こらないため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。
ピッチPが30μmより大きいと、凹凸構造142bの高低差が大きくなるため、後述する貼り合わせ方法によってバリア層145を光反射性金属層143に接着層144を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層144の形成が困難となる。また、接着層144の厚さを厚くする必要があるため、コスト高の要因となってしまう。
これに対してピッチP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。
Moreover, it is preferable that the pitch P of the top part of the
If the pitch P is smaller than 10 μm, light may be diffracted when the light is reflected by the light
On the other hand, if the pitch P is 10 μm or more, since diffraction does not occur, light can be accurately reflected in a specific direction, which is preferable from the viewpoint of power generation efficiency.
If the pitch P is larger than 30 μm, the height difference of the concavo-
On the other hand, if the pitch P is 30 μm or less, there is a low possibility that problems such as bubbles will occur at the time of bonding, and this is preferable from the viewpoint of moldability and cost.
単層の凹凸構造層142を形成する方法としては、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、凹凸構造層142をシート状に成形すると同時に凹凸構造142bを形成することが可能である。
Examples of the method for forming the single-layered
また、多層の凹凸構造層142を形成することができる方法として、凹凸構造142bの逆型構造に対応する凹凸形成面を有する平面スタンパやロールスタンパの金型を用い、こ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。
また、このような方法では、凹凸構造142bを形成するために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 a method for forming the multilayer concavo-
In addition, such a method has an advantage that the moldability is good because the viscosity of the resin used for forming the concavo-
このような方法によれば、透光性絶縁層141をシート状部材で構成し、このシート状部材を基材として用いることで、透光性絶縁層141に積層する凹凸構造層142を形成することができる。
また、基材として、透光性絶縁層141と異なる1層または2層以上からなるシート状部材を用いれば、多層の凹凸構造層142を形成することができる。
ここで用いる基材の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、PET、PEN、PVC、PC、OPP、PE、TAC、PI、PMMA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。
According to such a method, the light-transmissive
In addition, when a sheet-like member including one layer or two or more layers different from the light-transmitting
The material of the base material used here is not particularly limited, and for example, a film made of a resin material such as PET, PEN, PVC, PC, OPP, PE, TAC, PI, PMMA can be used.
凹凸構造層142を形成するために使用する金型は、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やエッチングによって得られた母型の電鋳加工等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142bの逆型構造が形成されている。
凹凸構造142bの逆型構造は、例えば、形成すべき凹凸構造142bの延在方向に直交する断面形状を有するバイトで金属板を切削することで形成することができる。
また、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方が望ましい。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場合に特に好適である。
The mold used to form the concavo-
The inverted structure of the concavo-
The mold may be plate-shaped or roll-shaped, but it is preferable to use a roll-shaped mold. If it is a roll-shaped metal mold | die, a continuous embossing is possible and it is especially suitable when a large area is required.
光反射性金属層143は、凹凸構造142b上に、凹凸構造142bに追従した層状になるように形成され、凹凸構造層142を透過して入射する光を凹凸構造層142側に反射する反射面を構成する金属含有層である。
光反射性金属層143に用いる金属としては、金属光沢を有し反射面を形成できるものであれば特に限定されない。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)、等の単体もしくは合金が挙げられる。
光反射性金属層143は、単層で形成してもよく複数の金属、合金を積層して用いてもよい。中でも、アルミニウムは、反射性が高く、緻密な金属層が比較的容易に形成でき、安価でもあるため、特に好適である。
The light-reflecting
The metal used for the light
The light
光反射性金属層143の厚さは、30nm以上100nm以下が好ましい。この範囲内では、40nm以上、または90nm以下、または40nm以上90nm以下がより好ましい範囲である。
光反射性金属層143の厚さが30nmより小さいと、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い。40nm以上の厚さがあれば、より確実に光反射性金属層143に入射する光を反射することができる。
光反射性金属層143の厚さが100nm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。90nm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いなるためより好ましい。
The thickness of the light
If the thickness of the light
When the thickness of the light
このような構成の光反射性金属層143は、凹凸構造142bに追従した断面が三角形状の反射面になっているため、凹凸構造層142を透過した光が入射すると、この光を、入射方向に応じた特定の方向へ反射する機能を有する。この反射光を効率よく特定の方向に反射するためには、光反射性金属層143による反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
光反射性金属層143を鏡面反射面に形成するためには、凹凸構造142bにおける三角プリズム状の平面を鏡面に対応する面精度を有する滑らかな平面に形成するとともに、光反射性金属層143を構成する金属または合金を、凹凸構造142bに密着する緻密な層膜に形成すればよい。
Since the light
In order to form the light-
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い。例えば、(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(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、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)などを採用することができる。
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特に好ましい。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。
これらの形成手段によれば、金属または合金の微粒子を緻密に積層させることができるため、鏡面反射面の形成が容易である。
The means for forming the light
Among these, a vacuum deposition method that can form a high-quality metal layer with high productivity is particularly preferable. Any one of an electron beam heating method, a resistance heating method, and an induction heating method may be used as appropriate as a heating means of a vacuum evaporation apparatus using a vacuum evaporation method.
According to these forming means, fine particles of metal or alloy can be densely laminated, so that it is easy to form a specular reflection surface.
接着層144は、後述するバリア層145を光反射性金属層143と貼り合わせるための層状部である。
太陽電池モジュール1は屋外で長期使用される場合が多いため、接着層144には、接着強度が長期間の屋外使用で劣化しデラミネーションなどを生じないこと、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ため、接着層144としては、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を使用することができる。
The
Since the
In order to satisfy these requirements, as the
また、接着層144には、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良い。劣化防止剤としては、例えば、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、さらに、例えば、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、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
In addition, a deterioration preventing agent may be added to the
Furthermore, for example, various additives such as a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a viscosity modifier, a lubricant, and a light stabilizer may be appropriately blended. Good.
バリア層145は、太陽電池モジュール1の内部を劣化させる原因となる物質、例えば、水蒸気や酸素の外部からの進入を抑制し、太陽電池モジュール1内部の各部の腐食や劣化を防止するために設けられた防護層であり、本実施形態では金属箔で構成されている。
本実施形態では、バリア層145は、接着層144を介して、光反射性金属層143と貼り合わせられている。
貼り合わせ方法としては、例えば、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。
The
In this embodiment, the
As the bonding method, for example, known methods such as a dry lamination method, a non-solvent dry lamination method, a hot melt lamination method, and a sandwich / extrusion lamination method using an extrusion lamination method can be appropriately used.
金属箔の種類は、例えば水蒸気など光反射性金属層143の腐食の原因となる物質を遮断することができる材質であれば、特に限定されない。
バリア層145に用いることができる材料としては、例えば、Al、Ag、Au、Cu、Ni等の金属単体もしくは合金、またはステンレス鋼などが挙げられる。
これらの金属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、高温高湿環境下における太陽電池モジュール1内部の電極22c等の酸化、凹凸構造層142の樹脂材料の劣化、光反射性金属層143の腐食等を抑制または防止することが可能である。
特に、光反射性金属層143の腐食と凹凸構造層142の劣化とを抑制または防止できるため、後述する凹凸構造層142および光反射性金属層143の作用による反射機能と、光の利用効率を向上させる効果とを、長期にわたって持続することが可能となる。
上述の金属箔中でも、アルミニウムは、水蒸気バリア性が高く、かつ安価であるため、特に好適である。
The type of the metal foil is not particularly limited as long as it is a material that can block a substance that causes corrosion of the light
Examples of the material that can be used for the
These metal foils are known to be materials having excellent water vapor barrier properties. Therefore, it is possible to suppress or prevent oxidation of the
In particular, since the corrosion of the light-
Among the above metal foils, aluminum is particularly suitable because it has a high water vapor barrier property and is inexpensive.
バリア層145の厚さは、7μm以上50μmが好ましい。この範囲内では、20μm以上、または40μm以下、または20μm以上40μm以下がより好ましい範囲である。
バリア層145の厚さが7μmより小さいと、ピンホールが多くなり十分な水蒸気バリア性を得ることが出来ない場合がある。また金属箔を接着層144に貼り合わせる際にしわなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下してしまうおそれがある。20μm以上の厚さがあれば、ピンホールがほぼゼロに近いため十分な水蒸気バリア性を得ることが出来、また貼り合わせの際のしわなどの欠陥が生じにくい。
バリア層145の厚さが50μmを超えると、屈曲性が低下するために折れなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下してしまう。40μm以下であれば、十分な屈曲性が保たれるため折れなどの欠陥がより生じにくい。
The thickness of the
If the thickness of the
When the thickness of the
接着層146は、後述する耐候層147をバリア層145と貼り合わせるための層状部である。
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。
The
For the
耐候層147は、裏面シート14において透光性絶縁層141と反対側の表面を構成する層状部である。本実施形態では、太陽電池モジュール1に組み立てられた際に、太陽電池モジュール1の前面板11と反対側の最外面を構成している。
耐候層147は、太陽電池モジュール1の使用環境において要求される、耐高温、耐高湿、耐加水分解、難燃性等の長期耐候性を満足するシート状部材で構成され、接着層146を介して、バリア層145に貼り合わされている。
貼り合わせ方法としては、バリア層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出来る。
The weather
The weather
As a bonding method, various methods similar to the method of bonding the
耐候層147の材料としては、長期耐候性の目標値を満たす材料であれば適宜採用することができる。
長期耐候性の要求を満たすシート状部材の例としては、PVF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フィルム等を挙げることができる。また、耐候性に優れるPENフィルム等も好適である。
As a material of the weather
Examples of sheet-like members that satisfy long-term weather resistance requirements include a fluororesin film such as PVF, a fluororesin coating film, or a PET film of a type with improved hydrolysis resistance such as a low oligomer PET film. it can. A PEN film having excellent weather resistance is also suitable.
また、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等が挙げられる。
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さ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。
Further, the weather
In the case of a single layer, any of the above materials can be selected according to the required characteristics. PVF is suitable because it is particularly excellent in long-term weather resistance. In addition, a hydrolysis-resistant PET film such as a low oligomer PET film is suitable because it is inexpensive and excellent in long-term weather resistance.
Examples of the case where the weather
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
次に、本実施形態の裏面シート14および太陽電池モジュール1の作用について、説明する。
図5(a)、(b)は、透光性絶縁層を有しない比較例の太陽電池モジュールの縦断面図である。図6(a)、(b)、(c)、(d)は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池裏面シートの作用を説明する模式説明図である。図7(a)、(b)、(c)は、凹凸構造の頂角の違いによる作用を説明する模式的な光路図である。本発明の実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池裏面シートの作用を説明する縦断面図である。図8(a)は、発明の実施形態の太陽電池モジュールの模式的な平面図である。図8(b)は、図8(a)におけるA−A断面図である。図9(a)、(b)、(c)は、封止材と凹凸構造層との屈折率の違いによる作用を説明する模式的な光路図である。
Next, the effect | action of the
FIGS. 5A and 5B are longitudinal sectional views of comparative solar cell modules having no light-transmitting insulating layer. 6A, 6B, 6C, and 6D are schematic explanatory views for explaining the operation of the solar cell back sheet in the solar cell module according to the embodiment of the present invention. FIGS. 7A, 7B, and 7C are schematic optical path diagrams for explaining the effect of the difference in apex angle of the concavo-convex structure. It is a longitudinal cross-sectional view explaining the effect | action of the solar cell back surface sheet in the solar cell module of embodiment of this invention. Fig.8 (a) is a typical top view of the solar cell module of embodiment of invention. FIG.8 (b) is AA sectional drawing in Fig.8 (a). FIGS. 9A, 9B, and 9C are schematic optical path diagrams for explaining the effect of the difference in refractive index between the sealing material and the concavo-convex structure layer.
まず、透光性絶縁層141の作用について、図5(a)、(b)に示す比較例を参照して説明する。
図3に示すように、太陽電池モジュール1では、封止材13が、電気絶縁性に優れる透光性絶縁層141によって覆われている。このため、導電性を有する光反射性金属層143と、太陽電池セル12や電極22cとの電気的な距離が大きくなっているため、放電リークが防止されている。
また、透光性絶縁層141の絶縁破壊電圧を適切に設定しておくことで、絶縁破壊を防止することができる。
First, the operation of the light-transmitting
As shown in FIG. 3, in the
Further, by appropriately setting the dielectric breakdown voltage of the light-transmitting
これに対して、図5(a)、(b)に示す比較例の太陽電池モジュール1A、1Bは、いずれも、本実施形態の太陽電池モジュール1から透光性絶縁層141および凹凸構造層142を削除したもので、光反射性金属層143が封止材13と当接している。
このような構成で、電極22cと光反射性金属層143との間の放電リークを防止するには、封止材13によって電極22cと光反射性金属層143との間に充分な電気的な距離をあけることが必要である。
このため、太陽電池モジュール1Aに示すように、電極22cと光反射性金属層143との間を広くとる必要があるため、太陽電池モジュール1Aの厚さが厚くなり、太陽電池モジュール1Aが大型化してしまう。
また、電極22cと同様に太陽電池セル12も光反射性金属層143から離す必要があるため、太陽電池セル12の裏面と光反射性金属層143との間に封止材13による光透過領域が形成される。このため、光反射性金属層143の反射光が太陽電池セル12の裏面に回り込み易くなるため、太陽電池モジュール1と比べて光利用効率が悪化してしまう。
On the other hand, the
In such a configuration, in order to prevent a discharge leak between the
For this reason, as shown in the
Further, since the
一方、太陽電池モジュール1Bのように、光反射性金属層143と電極22cとの距離が近いと、これらの間に放電リークが起こりやすくなり、太陽電池モジュール1の耐久性が低下してしまう。
また、封止材13は、温度が上昇すると軟化するため、振動などの外力を受けた場合に、電極22cや太陽電池セル12と光反射性金属層143とが接触してしまうおそれもある。この場合には、光反射性金属層143を通じて電極22cがショートしてしまう。
On the other hand, when the distance between the light-
Moreover, since the sealing
次に、太陽電池モジュール1における入射光の光路を説明するとともに、裏面シート14の作用を説明する。
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の最外面である入射面110に垂直に入射する光H0は、前面板11に入射後、この前面板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S上に前面板11を載置した状態における平面Sの法線NSと平行な方向とする。
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12に入射する光も少なくなり、発電に利用できる光が少なくなる。そのため、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。
Next, the optical path of incident light in the
As shown in FIG. 1, among the light emitted from the light source L, the light H <b> 0 perpendicularly incident on the
The light incident obliquely on the
前面板11を射出した光H1は、封止材13に入射する。光H1は、太陽電池セル12上では、前面板11の入射面110に平行に配置された太陽電池セル12の受光面Jに、垂直に入射する。この光H1は、太陽電池セル12で電気へと変換され、発電に用いられる。
一方、太陽電池セル12の間の隙間上に入射する光H1は、裏面シート14に入射する。
裏面シート14は、図6(c)に示すように、封止材13側から、透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層143が積層されているため、光H1は、透光性絶縁層141、凹凸構造層142を透過した後、光反射性金属層143に対して斜め入射して、入射方向に対する光反射性金属層143の傾斜方向に応じた斜めの特定方向に向かって、反射光H2として反射される。このため、反射光H2は封止材13内を前面板11に向かって斜め方向に進む。
反射光H2は、少なくとも一部の光が、前面板11の入射面110で裏面反射され、反射光H3として封止材13内を裏面シート14側に向かって進む。例えば、太陽電池セル12と対向する前面板11の部位またはその近傍で反射された反射光H3は、図1に示すように、太陽電池セル12の受光面Jに入射して、太陽電池セル12による発電に用いられる。
この結果、隣接する太陽電池セル12同士の間の隙間に入射する光H1が光量損失になることなく、太陽電池セル12による発電に寄与するため、裏面シート14を有しない場合に比べて、光利用効率が向上される。
Light H <b> 1 emitted from the
On the other hand, the light H <b> 1 incident on the gap between the
As shown in FIG. 6C, the
At least a part of the reflected light H2 is reflected on the back surface by the
As a result, the light H1 incident on the gap between the adjacent
太陽電池モジュール1による発電の光利用効率は、裏面シート14における光量損失が小さいほど向上することができる。
本実施形態では、透光性絶縁層141の400nm〜1200nmにおける平均透過率が、90%以上100%以下であるため、光H1が透光性絶縁層141に入射する際の光量損失、および反射光H2が透光性絶縁層141から出射される際の光量損失が、それぞれ10%未満となり、光量損失を抑制できる。
また、光反射性金属層143は、鏡面反射面に形成しておけば、反射時の散乱が抑制され、反射光H2を特定の反射方向により向けやすくなるため、光利用効率をさらに向上することができる。
The light use efficiency of power generation by the
In the present embodiment, the average transmittance at 400 nm to 1200 nm of the light-transmitting
Further, if the light-reflecting
裏面シート14は、上述した好ましい構成を備える場合には、さらに発電の光利用効率を向上することができる。
まず、凹凸構造142bの頂角θの作用について説明する。
なお、本実施形態では、前面板11、封止材13、透光性絶縁層141、凹凸構造層142の各材料の屈折率は同一とは限らないが、簡単のため、概略的な光路の説明では、屈折率が同一であると仮定して説明する。当業者であれば、以下の説明から屈折率が相違する場合の詳細の光路を理解することは容易である。
また、特に屈折率の相違に基づく作用の説明をする際は、その旨を断って説明する。
When the
First, the action of the apex angle θ of the concavo-
In this embodiment, the refractive indexes of the materials of the
In particular, when describing the action based on the difference in the refractive index, it will be described without permission.
図6(d)に示すように、光H1は、凹凸構造142bに到達すると、凹凸構造142bの裏面に対して、入射角αで入射する。凹凸構造142bの表面側には光反射性金属層143が密着しているため、光H1の出射角αで反射される。すなわち、反射光H2は、光H1の入射方向に対しては角度2αをなす方向に反射される。
頂角θと出射角αとの間には、それぞれの単位を度で表したとき、次式(1)が成り立つ。
As shown in FIG. 6D, when the light H1 reaches the concavo-
When the respective units are expressed in degrees between the apex angle θ and the emission angle α, the following equation (1) is established.
α=(180−θ)/2 ・・・(1) α = (180−θ) / 2 (1)
ここで、反射光H2と、隣接する凹凸構造142bによる反射面の関係を考えると、隣接する反射面は、入射方向に対してθ/2だけ傾斜している。
反射光H2が隣接する反射面に入射して反射方向が変わることがないようにするには、次式(2)を満足する必要がある。
Here, considering the relationship between the reflected light H2 and the reflection surface by the adjacent
In order to prevent the reflected light H2 from entering the adjacent reflecting surface and changing the reflection direction, it is necessary to satisfy the following equation (2).
2α≦θ/2 ・・・(2) 2α ≦ θ / 2 (2)
上記式(1)、(2)を解くことにより、反射光H2を隣接する反射面に確実に反射させないための条件は、θ≧120(°)であることが分かる。 By solving the above equations (1) and (2), it can be seen that the condition for preventing the reflected light H2 from being reflected on the adjacent reflecting surface is θ ≧ 120 (°).
反射光H2は、図6(c)に示すように、前面板11に到達すると、前面板11と、太陽電池モジュール1が設置される外部環境の雰囲気、例えば大気、との間の界面である入射面110で裏面反射されて反射光H3が形成される。このとき、入射面110に対する反射光H2の入射角は2αである。
ここで、図6(a)に示すように、2αが入射面110の裏面における臨界角γ以上の場合には、入射面110で全反射されるため、反射光H2はロスが極めて少なく反射光H3となる。
一方、図6(b)に示すように、2αが臨界角γより小さい場合には、反射光H3の他に入射面110を外部側に透過する透過光H4が発生する。この透過光H4の発生がすると反射光H3の光量が減少し、太陽電池セル12の受光面Jに入射する反射光H3の光量が減少するため、反射光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、臨界角γは、前面板11の屈折率n1と外部環境の雰囲気の屈折率n2(ただし、n1>n2)によって決定され、次式(3)で表される。
When the reflected light H2 reaches the
Here, as shown in FIG. 6A, when 2α is equal to or larger than the critical angle γ on the back surface of the
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when 2α is smaller than the critical angle γ, transmitted light H4 that passes through the
The critical angle γ is determined by the refractive index n1 of the
sinγ=n1/n2 ・・・(3) sinγ = n1 / n2 (3)
例えば、前面板11に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、屈折率n1は約1.5、外部環境の雰囲気を大気とすると屈折率n2は約1.0であるため、臨界角γは約42°となる。
以上から、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為す光反射性金属層143での反射角αが21°以上であること、すなわち凹凸構造142bの頂角θが138°以下であることが好ましい。
For example, when glass such as tempered glass is used for the
From the above, in order to effectively use the reflected light H2 from the light-
図7(a)に示すように、頂角θが120°よりも小さい場合には、反射光H2の反射角が大きくなり、隣接する反射面の傾斜に比べて浅い角度の方向に反射されるために反射光H2が隣接する反射面で反射されて多重反射が起こる。これにより、反射光H2は再反射光H2’として、反射光H2の反射角が小さくなったのと同様の光路を進む。
この結果、入射面110での入射角2αが42°以下になる可能性が高いため、再反射光H2’は、透過光H4として入射面110を外部側に透過して光量損失となってしまう。頂角θの大きさによっては、再反射光H2’は入射面110においてある程度反射されて封止材13に戻るが、再反射光H2’は多重反射した光であるため、反射光H2よりも光量が確実に低下することになる。
したがって、いずれにしても、反射光H2を有効に利用することが出来ない。
As shown in FIG. 7A, when the apex angle θ is smaller than 120 °, the reflection angle of the reflected light H2 is increased and reflected in a direction with a shallower angle than the inclination of the adjacent reflecting surface. Therefore, the reflected light H2 is reflected by the adjacent reflecting surface, and multiple reflection occurs. As a result, the reflected light H2 travels as the re-reflected light H2 ′ along the same optical path as when the reflection angle of the reflected light H2 is reduced.
As a result, since the incident angle 2α at the
Therefore, in any case, the reflected light H2 cannot be used effectively.
これに対して、図7(b)に示すように、頂角θが120°以上、138°以下の場合には、入射面110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7(c)に示すように、頂角θが138°よりも大きい場合には、前述の通り、入射面110での入射角2αが42°以下となるため、光を有効に利用することが出来ない。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the apex angle θ is 120 ° or more and 138 ° or less, the incident angle 2α at the
Further, as shown in FIG. 7C, when the apex angle θ is larger than 138 °, the incident angle 2α at the
次に、反射光H2と太陽電池セル12との位置関係と光利用効率との関係について説明する。
例えば、図8(a)に示すように、太陽電池セル12の端辺12aに隣接する矩形状領域として、太陽電池セル12に近い側から幅Lmの領域Mと、幅Lnの領域Nを考える。
領域Mは、図8(b)に示すように、裏面シート14からの反射光M2、m2が、入射面110に入射する前に太陽電池セル12にぶつかって、光量損失となり、反射光M2、m2を有効に利用することが出来ない領域である。
また、領域Nは、図8(b)に示すように、裏面シート14からの反射光N2、n2がすべて、入射面110に到達し、反射光N3、n3として、封止材13側に反射され、太陽電池セル12の受光面J上に到達するため、反射光N2、n2を有効に利用することが出来る領域である。
太陽電池セル12の端部からの距離が(Lm+Ln)を越える領域Oは、入射面110で反射された反射光が太陽電池セル12に到達する前に、裏面シート14に再入射し、再度反射される領域である。再反射後は、受光面Jに到達する場合と到達しない場合とがあるが、到達するとしても、裏面シート14で複数回反射されているため、光量が減衰している。したがって、反射光を有効に利用することが出来ない領域である。
Next, the relationship between the positional relationship between the reflected light H2 and the
For example, as shown in FIG. 8A, a region M having a width Lm and a region N having a width Ln from the side close to the
In the region M, as shown in FIG. 8B, the reflected light M2, m2 from the
In the region N, as shown in FIG. 8B, all of the reflected light N2 and n2 from the
In the region O where the distance from the end of the
距離Lm、Ln、Loは、頂角θ等によって決まり、次式(4)、(5)、(6)から求められる。 The distances Lm, Ln, and Lo are determined by the apex angle θ and the like, and are obtained from the following expressions (4), (5), and (6).
Lm=La・cosφ/tan(θ−90) ・・・(4)
Ln=Lo−Lm ・・・(5)
Lo=Lb・cosφ/tan(θ−90) ・・・(6)
Lm = La · cos φ / tan (θ−90) (4)
Ln = Lo−Lm (5)
Lo = Lb · cos φ / tan (θ−90) (6)
ここで、Laは、受光面Jと光反射性金属層143で形成された反射面との距離、Lbは、入射面110と光反射性金属層143で形成された反射面との距離、φ(°)は、光H0の方向から見たときの太陽電池セル12の端辺12aと凹凸構造層142の頂部の稜線Q(図8(a)参照)とのなす角度である。
なお、光反射性金属層143で形成された反射面に対する距離は、凹凸構造142bの凹凸の中心を通る仮想平面から測るものとする。
Here, La is the distance between the light receiving surface J and the reflecting surface formed by the light reflecting
In addition, the distance with respect to the reflective surface formed with the light
領域M、Nの大きさの具体例について説明する。具体例の太陽電池モジュール1の条件としては、La=0.75(mm)、Lb=4.25(mm)、φ=0(°)とした。
この条件の下に、頂角θを120°、125°、130°、135°、138°とした場合の距離Lm、Ln、Loの計算結果を下記表1に示す。
なお、ここでは凹凸構造層142、透光性絶縁層141、封止材13、前面板11の屈折率はすべて同じであると仮定している。このため、以下の光路の説明には、それぞれの厚さは関係しない。
A specific example of the sizes of the areas M and N will be described. As conditions for the
Table 1 below shows calculation results of the distances Lm, Ln, and Lo when the apex angle θ is 120 °, 125 °, 130 °, 135 °, and 138 ° under this condition.
Here, it is assumed that the refractive indexes of the concavo-
表1によれば、頂角θが120°〜138°に変化する間に、距離Lmは、1.30mmから0.68mmまで減少し、距離Lnは、12.10mmから6.30mmまで減少していることが分かる。頂角θが120°の場合に、距離Lnが一番長いことが分かる。すなわち反射光を有効に利用できる領域Nが一番広いことが分かる。また、距離Lnは頂角θが138°の場合に一番短くなることが分かる。
このため、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。
According to Table 1, while the apex angle θ changes from 120 ° to 138 °, the distance Lm decreases from 1.30 mm to 0.68 mm, and the distance Ln decreases from 12.10 mm to 6.30 mm. I understand that It can be seen that the distance Ln is the longest when the apex angle θ is 120 °. That is, it can be seen that the area N where the reflected light can be used effectively is the widest. It can also be seen that the distance Ln is the shortest when the apex angle θ is 138 °.
For this reason, when the apex angle θ is 120 °, the light utilization efficiency can be enhanced most, which is preferable.
ただし、実際の使用環境での入射光は、例えば太陽電池モジュール1の設置状態などの都合によっては、前面板11に対する入射角が0°には限定されない。また、頂角θが120°より小さい場合でも効率はやや劣るものの入射面110での反射がなくなるわけではないため、頂角θは120°に近ければ、120°より小さくてもよい。
したがって、入射角が0°の近傍でばらつくとすると、頂角θは、120°±5°の範囲で適宜設定することが好ましい。
また、予め入射角が0°以外の特定の角度になることが分かっている場合には、その場合の特定の角度で上記と同様な計算を行って、最適な頂角θを設定することも可能である。
However, the incident light in the actual use environment is not limited to an incident angle of 0 ° with respect to the
Therefore, if the incident angle varies in the vicinity of 0 °, the apex angle θ is preferably set as appropriate within a range of 120 ° ± 5 °.
In addition, when it is known in advance that the incident angle is a specific angle other than 0 °, the optimal vertex angle θ may be set by performing the same calculation as described above at the specific angle in that case. Is possible.
次に、凹凸構造層142、透光性絶縁層141、および封止材13の好ましい屈折率の作用について、屈折率が異なる場合の光路に基づいて説明する。この説明では、凹凸構造層142、透光性絶縁層141、および封止材13のそれぞれの屈折率を、n142、n141、n13とする。簡単のため、前面板11の屈折率は、封止材13の屈折率n13に等しいものとする。
また、図9(a)、(b)、(c)に示すように、凹凸構造層142から透光性絶縁層141に入射する際の屈折角(透光性絶縁層141中を進む光の角度)をβ1、透光性絶縁層141から封止材13に入射する際の屈折角(封止材13中を進む光の角度)をβ2で表すことにする。屈折角β1、β1は、各界面の法線からの角度で定義されるが、太陽電池モジュール1では、これらは、いずれも光H1の入射方向に一致している。
Next, the preferable refractive index action of the concavo-
In addition, as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the refraction angle (the light traveling through the translucent insulating
太陽電池モジュール1において、凹凸構造層142の屈折率n142は、透光性絶縁層141の屈折率n141より小さく、封止材13の屈折率n13よりも大きいことが好ましい。
屈折率n142が屈折率n141よりも大きい場合には、臨界角が存在してしまうため、光反射性金属層143で反射した光が臨界角より大きな角度で凹凸構造層142と透光性絶縁層141との界面に入射すると、全反射により凹凸構造層142の内部に戻ってきてしまい、反射光を有効に利用することが出来ない。
臨界角は、屈折率の大きな物質から小さな物質に光が入射するときに全反射が起こる最も小さな入射角のことであり、上記と逆に、屈折率n142が屈折率n141よりも小さい場合には臨界角が存在しない、すなわち全反射が起こり得ず、光反射性金属層143で反射した光を有効に利用できるため好ましい。
In the
When the refractive index n 142 is larger than the refractive index n 141 , a critical angle exists, and thus the light reflected by the light
The critical angle is the smallest incident angle at which total reflection occurs when light is incident on a small material from a material having a large refractive index. Conversely, when the refractive index n 142 is smaller than the refractive index n 141 , Is preferable because there is no critical angle, that is, total reflection cannot occur, and the light reflected by the light
屈折率n142が屈折率n13よりも小さい場合には、透光性絶縁層141から封止材13に入射する際の屈折角β2が、凹凸構造層142中を進む光の角度2αよりも小さくなってしまうため、光反射性金属層143で反射した光を有効に利用する効果が低くなってしまう、すなわち反射光を有効に利用できる領域Nが狭くなってしまう。
屈折率n142が屈折率n13よりも大きい場合には、屈折角β2が、角度2αよりも大きくなるため、光反射性金属層143で反射した光を有効に利用する効果が高くなる、すなわち反射光を有効に利用できる領域Nが広くなるため、好ましい。
When the refractive index n 142 is smaller than the refractive index n 13 , the refraction angle β2 when entering the sealing
When the refractive index n 142 is larger than the refractive index n 13 , the refraction angle β2 is larger than the angle 2α, so that the effect of effectively using the light reflected by the light
上記の作用を具体例に基づいて説明する。具体例の条件は表1の計算と同様に、La=0.75(mm)、Lb=4.25(mm)、φ=0(°)とした。また、頂角および各屈折率の条件は、θ=120(°)、2α=60(°)とした。 The above operation will be described based on a specific example. The conditions of the specific example were set to La = 0.75 (mm), Lb = 4.25 (mm), and φ = 0 (°) similarly to the calculation in Table 1. The apex angle and refractive index conditions were θ = 120 (°) and 2α = 60 (°).
図9(a)は、n142=n13=1.48、n141=1.6の場合の模式的な光路図を示す。
この場合、光反射性金属層143に入射した光H0は、光反射性金属層143によって、光h1として、2α=60(°)の方向に反射されるため、光h1が、透光性絶縁層141に入射角60°で入射する。透光性絶縁層141の屈折率は、n141=1.6であるため、光h1は界面で屈折し、光h2として透光性絶縁層141中を進む。このとき屈折角β1は、53.2°であるため、光h2は封止材13に53.2°の角度で入射する。封止材13の屈折率は、n13=1.48なので、光h2は界面で屈折し、光h3として封止材13中を進む。このとき屈折角β2は、60°となり、前面板11に60°の角度で入射する。前面板11の屈折率は1.48なので、光h3は直進して、入射面110の裏面側に60°の角度で入射する。これにより、光h3は点r1で全反射されて、反射光H3が形成される。
FIG. 9A shows a schematic optical path diagram in the case of n 142 = n 13 = 1.48 and n 141 = 1.6.
In this case, the light H0 incident on the light
図9(b)は、n142=1.45、n13=1.48、n141=1.6の場合の模式的な光路図を示す。すなわち、凹凸構造層142の屈折率が、封止材13の屈折率より小さい場合の例を示している。
この場合、光反射性金属層143によって反射された光h1が、透光性絶縁層141に入射角60°で入射するのは、図9(a)の場合と同様である。
光h1は界面で屈折し、光h2として透光性絶縁層141中を進む。このとき本例では、n142=1.45の凹凸構造層142から、n141=1.6の透光性絶縁層141への屈折になるため、屈折角β1は、51.7°となる。このため、光h2は封止材13に51.7°の角度で入射する。封止材13の屈折率は、n13=1.48なので、光h2は界面で屈折し、光h3として封止材13中を進む。このとき屈折角β2は、58°となり、前面板11に58°の角度で入射する。前面板11の屈折率は1.48なので、光h3は直進して、入射面110の裏面側に58°の角度で入射する。これにより、光h3は点r2で全反射されて、反射光H3が形成される。
しかしながら、入射面110に入射する光の角度が、凹凸構造層142の屈折率が1.48のときよりも小さくなるため、図9(a)の場合に比べて、反射される点r2の位置が光H1の入射位置に近い。さらに反射光H3の反射角も小さくなることと相俟って、反射光H3が到達する距離が短くなってしまう。
FIG. 9B shows a schematic optical path diagram in the case of n 142 = 1.45, n 13 = 1.48, and n 141 = 1.6. That is, an example in which the refractive index of the
In this case, the light h1 reflected by the light-
The light h1 is refracted at the interface and travels through the light-transmitting
However, since the angle of the light incident on the
図9(c)は、n142=1.51、n13=1.48、n141=1.6の場合の模式的な光路図を示す。すなわち、凹凸構造層142の屈折率が、封止材13の屈折率より大きい場合の例を示している。
この場合、光反射性金属層143によって反射された光h1が、透光性絶縁層141に入射角60°で入射するのは、図9(a)の場合と同様である。
光h1は界面で屈折し、光h2として透光性絶縁層141中を進む。このとき本例では、n142=1.51の凹凸構造層142からn141=1.6の透光性絶縁層141への屈折になるため、屈折角β1は、54.8°となる。このため、光h2は封止材13に54.8°の角度で入射する。封止材13の屈折率は、n13=1.48なので、光h2は界面で屈折し、光h3として封止材13中を進む。このとき屈折角β2は、62.1°となり、前面板11に62.1°の角度で入射する。前面板11の屈折率は1.48なので、光h3は直進して、入射面110の裏面側に62.1°の角度で入射する。これにより、光h3は点r3で全反射されて、反射光H3が形成される。
しかしながら、入射面110に入射する光の角度が、凹凸構造層142の屈折率が1.48のときよりも大きくなるため、図9(a)の場合に比べて、反射される点r3の位置が光H1の入射位置から遠くなる。さらに反射光H3の反射角も大きくなることと相俟って、反射光H3が到達する距離が長くなる。
FIG. 9C shows a schematic optical path diagram in the case of n 142 = 1.51, n 13 = 1.48, and n 141 = 1.6. That is, an example in which the refractive index of the
In this case, the light h1 reflected by the light-
The light h1 is refracted at the interface and travels through the light-transmitting
However, since the angle of the light incident on the
下記表2に、凹凸構造層142の屈折率を変えた場合の距離Lm、Ln、Loを示す。ここで、屈折率n142の値以外の条件は、上記の具体例と同じである。また、凹凸構造層142の厚さは0.05mm、透光性絶縁層141の厚さは0.2mm、封止材13の厚さは1mm、前面板11の厚さは3mmとする。
屈折率n142は、上記に説明した例も含め、1.45、1.48、1.51、1.54、1.57、1.6としている。
Table 2 below shows distances Lm, Ln, and Lo when the refractive index of the
The refractive index n 142 is set to 1.45, 1.48, 1.51, 1.54, 1.57, and 1.6 including the example described above.
上記表2によれば、n142が1.45〜1.6に変化する間に、距離Lmは、1.2mmから2.0mmまで増加し、距離Lnは、11.2mmから18.6mmまで増加していることが分かる。
これより、凹凸構造層142の屈折率が大きいほど距離Lnが長い、すなわち反射光を有効に利用できる領域Nが広いことがわかる。
According to Table 2 above, while n 142 changes from 1.45 to 1.6, the distance Lm increases from 1.2 mm to 2.0 mm, and the distance Ln increases from 11.2 mm to 18.6 mm. It can be seen that it has increased.
From this, it can be seen that the greater the refractive index of the concavo-
なお、上記式(4)、(5)、(6)は、凹凸構造層142、透光性絶縁層141、封止材13、前面板11の屈折率がすべて同じであると仮定している。そのため、屈折率が異なる上記表2の計算では、屈折率の違いを考慮し、以下のような補正を行って、距離Lm、Ln、Loを算出した。
例えば凹凸構造層142の屈折率n142が1.51の場合、入射面110に入射する光の角度が62.1°である。これは各層の屈折率がすべて同じである場合には、頂角θが117.9°であることに相当する。そのため頂角θを117.9°とした場合の距離Lm、Ln、Loを算出した。なお、屈折率がすべて同じ場合に、頂角θが117.9°になると、実際には多重反射することになるが、ここでは補正のため、計算上想定しているにすぎない。屈折率が異なる場合でこれに相当する頂角62.1°は、屈折率の違いにより光路が異なるため、多重反射する条件にはならない。
ただし、厳密には、凹凸構造層142と透光性絶縁層141の屈折率が異なるために、実際の距離Lm、Ln、Loとはわずかに誤差が生じる。しかし、凹凸構造層142と透光性絶縁層141の厚さの和が、封止材13と前面板11の厚さの和の10分の1以下であれば、その誤差を無視できるほど小さい。したがって、凹凸構造層142と透光性絶縁層141の厚さの和が、封止材13と前面板11の厚さの和の10分の1以下であると、計算が容易となるため好ましい。
In addition, said Formula (4), (5), (6) assumes that the refractive index of concavo-
For example, if the refractive index n 142 of the concavo-
However, strictly speaking, since the refractive indexes of the concavo-
なお、以上の具体例の計算に用いた屈折率について説明する。
封止材13の屈折率としては、最も一般的に用いられるEVAの屈折率である1.48を採用した。EVAの屈折率は一般的に約1.48であると言われている。
透光性絶縁層141の屈折率としては、最も一般的に用いられるPETフィルムの屈折率である1.6を採用した。PETフィルムの屈折率は延伸方向によっても異なるが、1.57〜1.63程度と言われている。
前面板11の屈折率としては、説明の簡便化のために封止材13の屈折率と同じである1.48を採用した。なお、前面板11として、最も一般的に用いられるのは強化ガラスであり、屈折率は約1.5であると言われているが、本発明の効果において、前面板の屈折率が1.48の場合と、1.5の場合とで大きな差異はないため、実使用において強化ガラスを用いた場合でも、同様の効果が得られる。
このような各層の屈折率は、一例であって、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。
In addition, the refractive index used for the calculation of the above specific example is demonstrated.
As the refractive index of the sealing
As the refractive index of the translucent insulating
As the refractive index of the
Such a refractive index of each layer is an example, and is not limited to the above, and can be appropriately changed according to required characteristics.
以上に説明したように、本実施形態の裏面シート14および太陽電池モジュール1によれば、凹凸構造層142の凹凸形状に沿う凹凸構造142bを有する光反射性金属層143によって、封止材13側から太陽電池裏面シート14に入射する光を反射して、太陽電池セル12に再入射させ、光の利用効率を向上させることが可能であり、透光性絶縁層141の400〜1200nmの平均反射率が90%以上であることにより、より確実に光の利用効率を向上させることが可能となる。
As described above, according to the
[第1構成例]
次に、本実施形態の第1構成例の裏面シートについて説明する。
図10は、本発明の実施形態の第1構成例の太陽電池裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
[First configuration example]
Next, the back surface sheet of the first configuration example of the present embodiment will be described.
FIG. 10: is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the solar cell back surface sheet of the 1st structural example of embodiment of this invention.
本構成例の裏面シート20は、図10に示すように、上記実施形態の裏面シート14と同様に、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、バリア層145、接着層146、および耐候層147をこの順に備え、図1に示すように、上記実施形態の太陽電池モジュール1に用いることができるものである。
ただし、本構成例は、凹凸構造層142が単層からなる場合の例になっている。
As shown in FIG. 10, the
However, this configuration example is an example in which the
裏面シート20では、透光性絶縁層141としてPETフィルムを用いている。
凹凸構造層142は、アクリレート系化合物を主成分とする紫外線硬化樹脂を成形することによって形成している。このため、本構成例では、透光性絶縁層141は、凹凸構造層142を成形する際に凹凸構造層142を支持する基材を兼ねている。
バリア層145はアルミニウム箔を用いている。
耐候層147は耐加水分解性を有するPETフィルムを用いている。
In the
The concavo-
The
The
[第2構成例]
次に、本実施形態の第2構成例の裏面シートについて説明する。
図11は、本発明の実施形態の第2、3、4構成例の太陽電池裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
[Second configuration example]
Next, the back surface sheet of the second configuration example of the present embodiment will be described.
FIG. 11: is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the solar cell back surface sheet of the 2nd, 3rd, 4th structural example of embodiment of this invention.
本構成例の裏面シート30は、図11に示すように、上記実施形態の裏面シート14と同様に、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、バリア層145、接着層146、および耐候層147をこの順に備え、図1に示すように、上記実施形態の太陽電池モジュール1に用いることができるものである。
ただし、本構成例は、凹凸構造層142が多層からなる場合の例になっている。
裏面シート30では、透光性絶縁層141としてEVAフィルムを用いている。
本構成例の凹凸構造層142は、凹凸構造層142の表面142aを有する基材422と、凹凸構造142bを有する凹凸構造部421との2層からなる。ここで、基材421は、凹凸構造部421を成形する際に凹凸構造部421を支持する基材になっている。
基材422はPETフィルムを用い、凹凸構造部421は、アクリレート系化合物を主成分とする紫外線硬化樹脂を用いて形成している。
また、本構成例の凹凸構造層142は、表面142a側でウレタン系化合物を主成分とする接着剤からなる接着層148を介して透光性絶縁層141と貼り合わされている
バリア層145、耐候層147は、上記第1構成例と同様な材料を用いている。
As shown in FIG. 11, the
However, this configuration example is an example in which the
In the
The concavo-
The
In addition, the
[第3構成例]
次に、本実施形態の第3構成例の裏面シートについて説明する。
本構成例の裏面シート40は、図11に示すように、上記第2構成例と同様の層構成を備え、耐候層147の材料を、PVFフィルムに代えたものである。
[Third configuration example]
Next, the back surface sheet of the third configuration example of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, the back sheet 40 of this configuration example has a layer configuration similar to that of the second configuration example, and the material of the
[第4構成例]
次に、本実施形態の第4構成例の裏面シートについて説明する。
本構成例の裏面シート50は、図11に示すように、上記第2構成例において、透光性絶縁層141および耐候層147の材料を、PVFフィルムに代えたものである。
[Fourth configuration example]
Next, the back surface sheet of the fourth configuration example of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, the
このような第1〜4構成例の裏面シート20、30、40、50においても実施形態の裏面シート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。
Since the
なお、上記の説明では、バリア層145と耐候層147とが接着層146を介して配置される場合の例で説明したが、バリア層145と耐候層147とは接着層146を介して接合される形態には限定されず、接着層146を削除して、バリア層145に耐候層147を直接積層させた構成としてもよい。
In the above description, the example in which the
また、上記の説明では、光H0の方向から見たときの太陽電池セル12の端辺12aと凹凸構造層142の頂部の稜線Qとのなす角度φが0°の場合の例で説明したが、角度φは0°に限定されるものではなく、0°から90°の適宜の角度に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。
In the above description, the example is described in which the angle φ formed by the
For example, when the angle φ is set to 45 °, the range in which the reflected light can be used effectively becomes wide.
また、上記の説明では、角度φが全領域で一定の場合の例で説明したが、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。 In the above description, the example in which the angle φ is constant in the entire region has been described, but it is also possible to provide a plurality of regions having different angles φ. For example, it is possible to increase the range in which the reflected light can be effectively used by arranging the regions having the angle φ of 0 ° and the regions having the 90 ° alternately.
また、上記の説明では、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素子など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。
In the above description, the
以上、本発明での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等も可能である。例えば上記に説明したすべての構成要素の組合せを変えたり、一部の構成要素を削除したりすることも可能である。 As mentioned above, although embodiment in 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. For example, it is possible to change the combination of all the constituent elements described above, or to delete some constituent elements.
次に、本発明の実施形態の太陽電池裏面シートおよび太陽電池モジュールの実施例について、比較例とともに説明する。 Next, examples of the solar cell back sheet and solar cell module of the embodiment of the present invention will be described together with comparative examples.
[実施例1]
実施例1として、図10に示した裏面シート20、即ち、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、バリア層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。
本実施例の透光性絶縁層141には、400nm〜1200nmの平均透過率が91%のPETフィルム(東洋紡製 コスモシャイン(登録商標)A4300)(厚さ:250μm)を使用した。また、凹凸構造層142には屈折率が1.55の紫外線硬化樹脂を使用した。
なお、角度φは、φ=45(°)とした。
[Example 1]
As Example 1, the
For the light-transmitting
The angle φ was set to φ = 45 (°).
[実施例2]
実施例2として、図10に示した裏面シート20を作製した。
本実施例の透光性絶縁層141には、400nm〜1200nmの平均透過率が91%のPETフィルム(東洋紡製 コスモシャイン(登録商標)A4300)(厚さ:250μm)を使用した。また、凹凸構造層142には屈折率が1.46の紫外線硬化樹脂を使用した。封止材13には屈折率が1.48のEVAフィルムを使用した。
なお、角度φは、φ=45(°)とした。
[Example 2]
As Example 2, the
For the light-transmitting
The angle φ was set to φ = 45 (°).
[実施例3]
実施例3として、図10に示した裏面シート20を作製した。
本実施例の透光性絶縁層141には、400nm〜1200nmの平均透過率が91%のPETフィルム(東洋紡製 コスモシャイン(登録商標)A4300)(厚さ:250μm)を使用した。また、凹凸構造層142には屈折率が1.67の紫外線硬化樹脂を使用した。封止材13には屈折率が1.48のEVAフィルムを使用した。
なお、角度φは、φ=45(°)とした。
[Example 3]
As Example 3, the
For the light-transmitting
The angle φ was set to φ = 45 (°).
[比較例1]
比較例1の裏面シート(図示略)は、従来の太陽電池裏面シートに用いられる白色PETフィルム(東レ製 ルミラー(登録商標)E20)(厚さ:250μm)からなるものである。
[Comparative Example 1]
The back sheet (not shown) of Comparative Example 1 is made of a white PET film (Toray Lumirror (registered trademark) E20) (thickness: 250 μm) used for a conventional solar cell back sheet.
[比較例2]
比較例2として、図10に示した裏面シート20、即ち、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、バリア層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。
本比較例の透光性絶縁層141には、400nm〜1200nmの平均透過率が82%のPETフィルム(東レ製 ルミラー(登録商標)S10)(厚さ:250μm)を使用した。また、凹凸構造層142には屈折率が1.55の紫外線硬化樹脂を使用した。
なお、角度φは、φ=45(°)とした。
[Comparative Example 2]
As Comparative Example 2, the
A PET film (Toray Lumirror (registered trademark) S10) (thickness: 250 μm) having an average transmittance of 400% to 1200 nm of 82% was used for the light-transmitting
The angle φ was set to φ = 45 (°).
[比較例3]
図12は、比較例3の太陽電池裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
比較例2としては、図12に示すように、裏面シート60を作製した。
裏面シート60は、上記第1構成例の裏面シート20からバリア層145と接着層146とを削除したものである。即ち、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、および耐候層147をこの順に積層したものである。
本比較例の透光性絶縁層141には、400〜1200nmの平均透過率が82%のPETフィルム(東レ製 ルミラー(登録商標)S10)(厚さ:250μm)を使用した。また、凹凸構造層142には屈折率が1.55の紫外線硬化樹脂を使用した。封止材13には屈折率が1.48のEVAフィルムを使用した。
なお、角度φは、φ=45(°)とした。
[Comparative Example 3]
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the solar cell backsheet of Comparative Example 3.
As Comparative Example 2, a
The
For the translucent insulating
The angle φ was set to φ = 45 (°).
[評価]
評価を行うため、実施例1〜3、比較例1〜3の各裏面シートに、EVAフィルム、太陽電池セル12、EVAフィルム、強化ガラスをこの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行って一体化し、太陽電池モジュールの評価用サンプルを作製した。以下、実施例1〜3を用いた太陽電池モジュールを評価用サンプル1〜3、比較例1〜3を用いた太陽電池モジュールを評価用サンプル4〜6と称する。
ここで、EVAフィルムは太陽電池セルの封止材13を構成するもので、屈折率が1.48のものを使用した。また、強化ガラスは前面板11を構成するもので、屈折率が1.50のものを使用した。
評価としては、各評価用サンプルの初期の変換効率(以下、高温高圧試験前の変換効率と称する)を測定し、その後、長期耐候性を評価するために高温高湿試験を行い、この高温高湿試験後の変換効率を測定することで実施した。
変換効率の測定いずれも、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。
高温高湿試験は、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高温高湿試験に準拠して、温度85℃温度85%の環境下で1000時間行った。
[Evaluation]
In order to perform the evaluation, the EVA film, the
Here, the EVA film comprises the sealing
For the evaluation, the initial conversion efficiency (hereinafter referred to as the conversion efficiency before the high-temperature and high-pressure test) of each evaluation sample is measured, and then a high-temperature and high-humidity test is performed to evaluate the long-term weather resistance. This was carried out by measuring the conversion efficiency after the wet test.
All of the conversion efficiency measurements were performed using a solar simulator (Newport 34903A) and an IV curve tracer (ADMTFT 6244).
The high temperature and high humidity test is performed at 85 ° C. and 85 ° C. in accordance with 10.13 high temperature and high humidity test of JIS C 8990 / ground-installed crystalline silicon solar cell (PV) module-design qualification and type certification requirements. % Environment for 1000 hours.
これらの評価結果について、下記表3に示す。 These evaluation results are shown in Table 3 below.
平均透過率が91%である実施例1の評価用サンプル1、実施例2の評価用サンプル2、実施例3の評価用サンプル3では、一般的な白色PETフィルムを使用した比較例1の評価用サンプル4を基準としたときにいずれも効率向上効果が得られることを確認した。中でも、凹凸構造層142の屈折率が封止材13の屈折率よりも大きく、透光性絶縁層141の屈折率よりも小さい実施例1の評価用サンプル1では、比較例1の高温高湿試験前の変換効率に対して、高温高湿試験前で4%の効率向上効果が得られた。一方、凹凸構造層142の屈折率が封止材13の屈折率よりも小さい実施例2の評価用サンプル2では、2%の効率向上効果が得られた。また、凹凸構造層142の屈折率が透光性絶縁層141の屈折率よりも大きい実施例3の評価用サンプル3では、2.5%の効率向上効果が得られた。
この結果より、400〜1200nmの平均透過率が90%以上であれば光の利用効率の向上が可能であることが確認できた。さらに、凹凸構造層の屈折率が封止材の屈折率よりも大きく、透光性絶縁層の屈折率よりも小さい場合には、光の利用効率の向上効果をより高められることが確認できた。
In
From this result, it was confirmed that if the average transmittance at 400 to 1200 nm is 90% or more, the light utilization efficiency can be improved. Furthermore, when the refractive index of the concavo-convex structure layer is larger than the refractive index of the sealing material and smaller than the refractive index of the translucent insulating layer, it was confirmed that the effect of improving the light utilization efficiency can be further enhanced. .
バリア層145を設けなかった比較例1、3の評価用サンプル4、6では試験後の変換効率の低下が大きいのに対して、バリア層を設けた実施例1〜3の評価用サンプル1〜3、及び比較例2の評価用サンプル5では試験後の変換効率の低下が小さいことを確認した。
この結果より、バリア層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、即ち、光反射性金属層143の腐食を防ぐことが可能であり、光の再利用による効率向上効果を長期にわたり持続させることが可能であることが確認できた。
In the samples 4 and 6 for evaluation of Comparative Examples 1 and 3 in which the
From this result, by providing the
1 太陽電池モジュール
11 前面板(透光性前面板)
12 太陽電池セル
12a 端辺
13 封止材
14、20、30、40、50 裏面シート(太陽電池裏面シート)
22c 電極
110 入射面
141 透光性絶縁層
142 凹凸構造層
142a 表面
142b 凹凸構造
143 光反射性金属層
144、146 接着層
145 バリア層
147 耐候層
421 凹凸構造部
422 基材
H0、H1 光
H2、H3、M2、m2、N2、n2、N3、n3 反射光
H2’ 再反射光
H4 透過光
J 受光面
n13、n142、n141 屈折率
P ピッチ
θ 頂角
1
12
Claims (10)
前記太陽電池裏面シートは、
前記封止材側から順に、少なくとも、透光性絶縁層、微細な凹凸形状の凹凸構造を有する凹凸構造層、前記凹凸構造に沿って形成された光反射性金属層、および耐候層をこの順に有する積層体からなり、
前記透光性絶縁層の400nm〜1200nmにおける平均透過率が、90%以上100%以下である
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 A sealing material that encapsulates the solar cells therein, a translucent front plate that is laminated on the sealing material and allows light to enter the sealing material, and the translucent front plate sandwiching the sealing material A solar cell module having a solar cell back sheet laminated on the opposite side to the face plate,
The solar cell back sheet is:
In order from the sealing material side, at least a translucent insulating layer, a concavo-convex structure layer having a fine concavo-convex structure, a light-reflective metal layer formed along the concavo-convex structure, and a weathering layer in this order. Comprising a laminate having
The solar cell module, wherein an average transmittance of the light-transmitting insulating layer at 400 nm to 1200 nm is 90% or more and 100% or less.
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。 2. The solar cell module according to claim 1, wherein a refractive index of the concavo-convex structure layer is larger than a refractive index of the sealing material and smaller than a refractive index of the translucent insulating layer.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。 The sum of the thickness of the concavo-convex structure layer and the thickness of the translucent insulating layer is 1/10 or less of the sum of the thickness of the sealing material and the thickness of the translucent front plate. The solar cell module according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 The barrier layer which suppresses corrosion of the said light reflective metal layer is further provided in the said adhesion layer side of the said light reflective metal layer, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Solar cell module.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 The solar cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein the barrier layer is a metal foil.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 6. The solar cell module according to claim 1, wherein the barrier layer has a thickness of 7 μm or more and 50 μm or less.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 7. The solar cell module according to claim 1, wherein the thickness of the light reflective metal layer is 30 nm or more and 100 nm or less.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 8. The solar cell module according to claim 1, wherein the uneven shape of the uneven structure layer is a triangular prism shape having an apex angle of 120 ° ± 5 °.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 9. The solar cell module according to claim 1, wherein a pitch of the tops of the triangular prism-shaped concavo-convex shapes is 10 μm or more and 30 μm or less.
透光性絶縁層、微細な凹凸形状凹凸構造を有する凹凸構造層、前記凹凸構造に沿って形成された光反射性金属層、および耐候層をこの順に有する積層体からなり、
前記透光性絶縁層の400nm〜1200nmにおける平均透過率が、90%以上100%以下である
ことを特徴とする太陽電池裏面シート。 It is a solar battery back sheet that covers one surface of a sealing material that seals solar cells inside,
A transparent insulating layer, a concavo-convex structure layer having a fine concavo-convex structure, a light reflective metal layer formed along the concavo-convex structure, and a laminate having a weather resistance layer in this order,
The solar cell back sheet, wherein the translucent insulating layer has an average transmittance of from 90% to 100% at 400 nm to 1200 nm.
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-
2011
- 2011-11-28 JP JP2011259491A patent/JP2013115216A/en active Pending
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---|---|---|---|---|
JP2015008221A (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 三菱電機株式会社 | Solar cell module and method of manufacturing solar cell module |
JP2015067812A (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | ユニチカ株式会社 | Prepreg and production method thereof |
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