JP2016054326A - 太陽電池モジュールに使用されるフィルムおよびそのモジュール - Google Patents

太陽電池モジュールに使用されるフィルムおよびそのモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、太陽電池モジュールに使用されるフィルムおよびそのモジュールに関する。
【解決手段】このフィルムは基板および少なくとも一つの調光層を含み、調光層はフッ化樹脂および複数の光拡散添加剤を含む。太陽電池モジュール内で本発明のフィルムを使用することによって、太陽電池が光を良好に利用できるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は調光フィルムに関し、より詳細には太陽電池モジュールに使用されるフィルムに関する。
エネルギー源の枯渇および温室効果のような環境保護問題はますます深刻となっているため、現在国々は可能性ある様々な地球に優しいエネルギー源を活発に研究開発しており、特に重きがおかれている産業は太陽熱発電である。図１に示されるように、一般的に太陽電池モジュールは、透明前面シート１１（一般的にはガラスシート）、封入層、太陽電池ユニット１２、封入層、及び背面シート１３が連続して形成される。
太陽熱発電のコストを低減するために、現在業界共通の方法は、太陽光の発電変換効率を増大することである。しかしながら、太陽の入射光１４が空気１６から太陽電池モジュールに入るとき、モジュール内で反射され、その後透明前面シートと空気との間の界面に達し、もしも反射光１５の面角が全内部反射の特定の臨界角と比較して小さい場合、反射光１５はモジュールを直接貫通し、太陽電池により吸収されて再度使用されることはなく、それによって太陽光の変換効率の増加も制限されるだろう。したがって、現在産業界では、太陽電池モジュールにおける太陽光の完全な利用を達成するため前述の問題に対する技術的解決の探索をすぐにも必要としている
したがって、本発明は太陽光の利用を増大するフィルムおよびそのモジュールに主に関する。
前述の、および他の目的を達成するため、本発明は太陽電池モジュールに用いられるフィルムを提供し、そのフィルムは、基板および少なくとも一つの調光層を備え、前記調光層はフッ化樹脂および複数の光拡散添加剤を含む。
本発明は、前述のフィルムを含む太陽電池モジュールをさらに提供し、前記太陽電池モジュールは、透明前面シート、背面シート、および前記透明前面シートと前記背面シートとの間に配置される一つ以上の太陽電池を備え、前記透明前面シートおよび前記背面シートのうち少なくとも一つは前述のフィルムを含む。
従来技術の太陽電池モジュールの概略図である。 入射角０°で測定した反射角に対応する光強度分布曲線を示す。 本発明によるフィルムの実施形態を示す。 本発明によるフィルムの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの実施形態を示す。 本発明による太陽電池モジュールの構造の概略的な上面図である。 本発明による太陽電池モジュールの構造の、図１３Ａの点線に沿った概略的な側面図である。 本発明のフィルムが（調光層を上向きにして）背面シート上に配置されたとき、光拡散添加剤の含量が、太陽電池モジュールの発電効率に及ぼす影響を示す。 本発明のフィルムが（調光層を下向きにして）背面シート上に配置されたとき、光拡散添加剤の含量が、太陽電池モジュールの発電効率に及ぼす影響を示す。 単一の調光層を含む背面シートに本発明によるフィルムを備えた（調光層を下向きにして）太陽電池モジュールの発電効率と、二つの調光層を含む背面シートに本発明によるフィルムを備えた太陽電池モジュールの発電効率との比較を示す。 前面シート上に配置された本発明によるフィルムを備えた太陽電池モジュールの効率と、背面シート上に配置された本発明によるフィルムを備えた太陽電池モジュールの効率との比較を示す。
光が太陽電池モジュールに入るとき、透明前面シートを通過し、太陽電池および背面シートに達し、反射または拡散に起因して、入射光は反射光となる。反射光が透明前面シートに戻り再度空気に入る前に、透明前面シートと空気との間の界面において、二つの起こり得る状況が存在し、それはすなわち反射光が全内部反射を経て電池モジュールに戻されるか、または屈折を経て空気に入るかである。もしも反射光の面角が特定の臨界角ａ（もしも透明前面シートがガラスシートの場合、表面法線に対する角度は約４２°）と比較して大きい場合、光の全内部反射が起こり、反射光は太陽電池モジュール内部に戻り、もう一度有効に利用される。スネルの法則によれば、入射光（すなわち反射された光）が屈折率ｎ１の媒体から屈折率ｎ２の他の媒体に入り、反射光が生成されるとき、入射光と反射光との間の関係は以下のようなものである：ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２、ここでθ１は入射光と法線との間の角度であり、θ２は反射光と法線との間の角度である。
図１に示されるように、屈折率ｎ２の媒体が空気１６（ｎ２＝１）であるとき、反射光が、完全に反射された光１８を生成することを要求される場合、θ２は９０°以上である必要がある。屈折光が全反射を示す最小角の場合（θ２＝９０°）、入射光に対応する最小入射臨界角はθ１＝ａであり、臨界角ａよりも大きい全ての入射角は対応する屈折光が全内部反射を起こすことを可能にする。
図２に示されるように、ここで「全内部反射の反射光（ＴＩＲ）」（ＡＴ−Ａθ）は、太陽光が本発明の太陽電池モジュールに入り、太陽電池および背面シートから反射され、その後透明前面シートに戻り空気に入るとき、全内部反射を起こす全ての反射光の量を示し、ＡＴは反射光の全量であり、Ａθは全反射を起こさなかった反射光の全量であり、θは下記式を満たすものである：−ａ＜θ＜ａ、およびａ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ１）、ここでｎ１は、透明前面シートと空気との間の接触表面（太陽光の入射表面）の材料の屈折率である。
透明前面シートがガラスである場合（ｎ１＝１．５１）、ａは約４２°である。
ここで、ＴＩＲ比のパラメータは「反射された光の全量（ＡＴ）に対する太陽電池モジュールに使用されるフィルムのＴＩＲを生じる反射光の量（ＡＴ−Ａθ）の比」として定義され、全反射光に対するＴＩＲを起こす前述の反射光のパーセンテージを示し、下記式を満たす。
ＴＩＲ比＝［（ＡＴ−Ａθ）／ＡＴ］×１００％
本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムのＴＩＲ比が１０％よりも大きいとき、太陽電池モジュールの電力効率を明らかに向上することができる。
本発明のフィルムは透明であってよく、必要に応じて半透明または不透明であってよい。本発明のフィルムの調光層の表面は平滑な構造または凹凸構造を有してよく、好ましくは凹凸構造を有する表面である。
本発明のフィルムの調光層に含まれる光拡散添加剤の形状は特に限定されないが、例えば球形、ひし形、楕円形、米粒形、多角球形、または両凸形であってよく、中でも球形が好ましい。前述の光拡散添加剤の構造は例えば中実構造、中空構造、多孔質構造、またはそれらの組み合わせであってよい。
前述の光拡散添加剤の材料は、例えばガラス、金属酸化物、またはプラスチックであってよい。金属酸化物は、例えば、これらに制限はされないが、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、またはそれらの混合物であってよい。プラスチックは、例えば、これらに制限はされないが、アクリレート樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの混合物であってよい。本発明の好ましい実施形態によれば、光拡散添加剤の材料は、アクリレート樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの混合物である。
前述の光拡散添加剤の平均粒子サイズは約０．５μｍから１０μｍであり、好ましくは約１μｍから５μｍである。
光拡散添加剤の含量は、調光層の全重量に基づき５ｗｔ％から８０ｗｔ％、好ましくは１０ｗｔ％から６０ｗｔ％である。
本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に含まれるフッ化樹脂は、フッ化オレフィンモノマーおよびアルキルビニルエーテルモノマーのコポリマーを含む。
本発明によれば、フッ化樹脂を形成するのに使用されてよいフッ化オレフィンモノマーは当業者にはよく知られており、例えば、これらに制限はされないが、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、またはそれらの混合物であり、好ましくはトリフルオロクロロエチレンである。
本発明によれば、フッ化樹脂を形成するのに使用されてよいアルキルビニルエーテルモノマーは特に制限されず、直鎖アルキルビニルエーテルモノマー、側鎖アルキルビニルエーテルモノマー、環状アルキルビニルエーテルモノマー、およびヒドロキシアルキルビニルエーテルモノマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される一つであってよい。
好ましくは、アルキルビニルエーテル中のアルキルは炭素数Ｃ２からＣ１１を有する。
本発明においてバインダーとして使用されるフッ化樹脂は、良好な耐候性という利点を提供し、フッ化樹脂の含量は調光層の全重量に基づき２０ｗｔ％から９５ｗｔ％、好ましくは４０ｗｔ％から９０ｗｔ％である。
任意に、本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に硬化剤が添加されてよく、これは分子とバインダーとの間に化学結合を生成する役割を果たし、架橋を形成するようにする。本発明に使用される硬化剤は当業者にはよく知られており、例えばポリイソシアネートであってよい。
前述の硬化剤の含量は調光層の全重量に基づき０ｗｔ％から２０ｗｔ％、好ましくは５ｗｔ％から１０ｗｔ％である。
任意に、無機粒子が、太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に添加されてよく、無機粒子の種類は、例えば、これらに制限はされないが、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、または炭酸カルシウムまたはそれらの混合物であってよく、中でも二酸化チタンが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に使用される無機粒子は、色の調節および背面シートの反射の改善のために使用され、背面シートが優れた紫外線吸収性を有することも可能にし得る。本発明の太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に任意に添加される無機粒子は、一般的に０．０１μｍから２０μｍ、好ましくは１μｍから１０μｍの粒子サイズを有する。本発明のフィルムに使用される無機粒子の含量は、調光層の全重量に基づき０ｗｔ％から７５ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％から４０ｗｔ％である。
任意に、当業者に知られる従来の添加剤が、本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層に添加されてよい。
本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの調光層は、例えば、これらに制限はされないが、ナイフコーティング、ローラーコーティング、マイクログラビアコーティング、フローコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、またはカーテンコーティングによって形成されてよい。本発明の実施形態によれば、塗布方法はローラーコーティングである。
本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの基板の材料は、例えばガラス、金属、または樹脂であってよい。本発明に有効な樹脂は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリアクリレート樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、またはポリ乳酸、またはそれらの組み合わせ、を含んでよいが、これらに制限されず、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、またはそれらの組み合わせが好ましく、ＰＥＴがより好ましい。
本発明の実施形態によれば、太陽電池モジュール中の透明前面シートが本発明のフィルムであってよく、本発明の太陽電池モジュール中の背面シートも本発明のフィルムであってよく、または透明前面シートおよび背面シートの双方が各々このフィルムであってもよい。本発明によれば、フィルムの基板の単一の表面が調光層を有し、またはフィルムの基板の二つの表面が各々調光層を有する。フィルムが透明前面シートであるとき、調光フィルムの基板は透明基板である。
本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの構成およびそのモジュールは、図面を参照して以下に例示されるが、これは本発明の範囲を制限することを意図しない。当業者によって容易に行われ得る修正および変更は、本明細書の開示の中に含まれている。
図３は、本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの好ましい実施形態を説明する。太陽電池モジュールに使用されるフィルムは、基板３１および調光層３２を含む。調光層３２はフッ化樹脂３３および複数の光拡散添加剤３４を含む。
図４は、本発明による太陽電池モジュールに使用されるフィルムの他の好ましい実施形態を説明する。太陽電池モジュールに使用されるフィルムは、基板４１の二つの側において各々調光層４２を形成する。
図５は、本発明による太陽電池モジュールの実施形態を説明する。太陽電池モジュールは透明前面シート５１、複数の太陽電池５２、および背面シート５３を含む。この実施形態の透明前面シートは、透明ガラス基板または他の透明なプラスチック基板である。透明プラスチック基板に適切な樹脂は、これらに制限されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリアクリレート樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリ乳酸、またはそれらの組み合わせ、を含む。好ましくは、透明前面シートは、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、またはそれらの組み合わせから形成される。背面シートは上述のようなフィルム５４であり、複数の太陽電池５２が透明前面シートと背面シートとの間に配置され、太陽電池のタイプは、例えば、これらに制限されないが、単結晶シリコン太陽電池、ポリシリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、色素増感型太陽電池、無機化合物半導体電池、または有機太陽電池であってよい。無機化合物半導体電池のタイプは、例えば、これらに制限されないが、例えばＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、またはＩｎＧａＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体電池、例えばＣｄＳまたはＣｄＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体電池、ＣｕＩｎＳｅまたはＣＩＧＳなどのＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物半導体電池、またはＣＺＴＳ化合物半導体電池であってよい。図５に示される実施形態は単結晶シリコン太陽電池であり、本発明は太陽電池の様々なタイプに従って異なるパッケージ材料を選択してよい。本発明の好ましい実施形態によれば、太陽電池が単結晶シリコン太陽電池であるとき、選択される封入材料５５はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）である。フィルム５４は基板５４１および少なくとも一つの調光層５４２を含む。本発明の実施形態によれば、調光層５４２は基板上に提供され、調光層はフッ化樹脂および複数の光拡散添加剤を含む。
前述のフィルムは背面シートに配置され、太陽光５６がフィルム５４に入射するときに起こる光拡散現象は、ＴＩＲの反射光の量を向上させ、太陽光の利用を高めることができ、光電変換効率が向上するようにする。
図６は、本発明の他の実施形態を説明し、調光層６４２は基板６４１の下に配置される。
図７は本発明のさらに他の実施形態を示し、基板７４１の上側および下側の両方に調光層７４２が提供される。
図８は本発明のさらに他の実施形態を示し、図８の太陽電池モジュールは透明前面シート８１、複数の太陽電池８２、および背面シート８３を含む。この実施形態の透明前面シートはフィルム８４であり、フィルム８４は基板８４１と調光層８４２とを含み、調光層８４２は基板上に配置され、調光層はフッ化樹脂および複数の光拡散添加物を含む。
前述のフィルムは前面シートに配置され、太陽光８６がフィルム８４に入射するときに起こる光拡散現象は、太陽電池モジュールのＴＩＲの反射光を増加させ、太陽光の利用を高めることができ、太陽電池モジュールの光電変換効率が向上するようにする。
図９は本発明のさらに他の実施形態を説明し、調光層９４２は透明前面シートの基板９４１の下方に配置される。
図１０は本発明のさらに他の実施形態を説明し、透明前面シートの基板１０４１の上側および下側の両方に調光層１０４２が提供される。
図１１に示されるように、本発明の他の実施形態によれば、透明前面シート１１１はフィルム１１４およびガラス基板または他の透明基板１１５を上から下に順に含む。
図１２は本発明のさらに他の実施形態を説明し、本発明の太陽電池モジュールの透明前面シート１２１はフィルム１２４であり、背面シート１２３は他のフィルム１２４である。
以下の例は本発明をさらに説明するために提供され、本発明の範囲を制限することを意図しない。本発明の精神から逸脱することなく当業者によって行われた修正および変更は本発明の範囲に含まれるものとする。
［実施例］
＜太陽電池モジュールの調製＞
（調製例１）
テドラー（登録商標）／ＰＥＴ／テドラー（登録商標）（ＴＰＴ）積層構造体が、厚み１８８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（Ｏ３２１Ｅ１８８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｏｍｐａｎｙ）を二つのポリフッ化ビニル層（厚み２５μｍ、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ＰＶ２００１、ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）の間に配置し、その後真空熱プレスの手順を実行することによって、製造された。
（調製例２）
７９．６４グラムのフッ化樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、固体含量５０％であり、トリフルオロクロロエチレンおよびアルキルビニルエーテルのコポリマー樹脂である、Ｅｔｅｒｆｌｏｎ ４１０１−５０）が取り出され、プラスチック瓶に入れられ、６．７９グラムの溶媒（酢酸ブチル）が高速攪拌しながら添加され、次いで１３．５７グラムの硬化剤（Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される、固体含量約７５％の、イソシアネート硬化剤である、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０）が加えられ、固体含量約５０％および全重量約１００グラムのコーティングが処方された。ＲＤＳコーティングロッド＃３５で、コーティングはＰＥＴ（Ｏ３２１Ｅ１８８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｏｍｐａｎｙ）基板の一面上に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られた。
（調製例３）
３０．７２グラムのフッ化樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、固体含量５０％であり、トリフルオロクロロエチレンおよびアルキルビニルエーテルのコポリマー樹脂である、Ｅｔｅｒｆｌｏｎ ４１０１−５０）が取り出され、プラスチック瓶に入れられ、その後３３．３３グラムの溶媒（酢酸ブチル）および３０．７２グラムの光拡散添加剤（ＧＥ Ｔｏｓｈｉｂａ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、平均粒子サイズが２μｍのシリコーン樹脂固体球形粒子である、Ｔｏｓｐｅａｒｌ １２０Ｅ）が高速攪拌しながら連続して添加され、最後に５．２３グラムの硬化剤（Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される、固体含量約７５％の、イソシアネート硬化剤である、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０）が加えられ、固体含量約５０％および全重量約１００グラムのコーティングが処方された。ＲＤＳコーティングロッド＃３５で、コーティングはＰＥＴ（Ｏ３２１Ｅ１８８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｏｍｐａｎｙ）基板の一面上に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られた。
（調製例４）
フッ化樹脂、溶媒、光拡散添加剤、および硬化剤の量が２３．５グラム、３７．２５グラム、３５．２５グラム、および４グラムに各々変更されたことを除いて、調製例３における段階が繰り返された。
（調製例５）
４４．３３グラムのフッ化樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、固体含量５０％であり、トリフルオロクロロエチレンおよびアルキルビニルエーテルのコポリマー樹脂である、Ｅｔｅｒｆｌｏｎ ４１０１−５０）が取り出され、プラスチック瓶に入れられ、その後２５．９４グラムの溶媒（酢酸ブチル）および２２．１７グラムの無機粒子ＴｉＯ２（ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供されるＲ−９０２）が高速攪拌しながら連続して添加され、最後に７．５６グラムの硬化剤（Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される、固体含量約７５％の、イソシアネート硬化剤である、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０）が加えられ、固体含量約５０％および全重量約１００グラムのコーティングが処方された。ＲＤＳコーティングロッド＃３５で、コーティングはＰＥＴ（Ｏ３２１Ｅ１８８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｏｍｐａｎｙ）基板の一面上に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られた。
（調製例６）
４４．３３グラムのフッ化樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、固体含量５０％であり、トリフルオロクロロエチレンおよびアルキルビニルエーテルのコポリマー樹脂である、Ｅｔｅｒｆｌｏｎ ４１０１−５０）が取り出され、プラスチック瓶に入れられ、その後２５．９４グラムの溶媒（酢酸ブチル）、１７．７３グラムの無機粒子ＴｉＯ２（ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供されるＲ−９０２）、および４．４３グラムの光拡散添加物（ＧＥ Ｔｏｓｈｉｂａ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される、平均粒子サイズが２μｍのシリコーン樹脂固体球形粒子である、Ｔｏｓｐｅａｒｌ １２０Ｅ）が高速攪拌しながら連続して添加され、最後に７．５６グラムの硬化剤（Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される、固体含量約７５％の、イソシアネート硬化剤である、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０）が加えられ、固体含量約５０％および全重量約１００グラムのコーティングが処方された。ＲＤＳコーティングロッド＃３５で、コーティングはＰＥＴ（Ｏ３２１Ｅ１８８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｏｍｐａｎｙ）基板の一面上に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られた。
（調製例７）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤双方の添加量が１１．０８グラムに変更されたことを除いて、調製例６における段階が繰り返された。
（調製例８）
フッ化樹脂、溶媒、ＴｉＯ２、および硬化剤の添加量が各々３０．７２グラム、３３．３３グラム、３０．７２グラム、および５．２４グラムに変更されたことを除いて、調製例５における段階が繰り返された。
（調製例９）
フッ化樹脂、溶媒、ＴｉＯ２、光拡散添加剤、および硬化剤の添加量が各々３０．７２グラム、３３．３３グラム、２３．０４グラム、７．６８グラム、および５．２４グラムに変更されたことを除いて、調製例６における段階が繰り返された。
（調製例１０）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤双方の添加量が１５．３６グラムに変更されたことを除いて、調製例９における段階が繰り返された。
（調製例１１）
ＴｉＯ２、および光拡散添加剤の添加量が各々７．６８グラム、および２３．０４グラムに変更されたことを除いて、調製例９における段階が繰り返された。
（調製例１２）
フッ化樹脂、溶媒、ＴｉＯ２、および硬化剤の添加量が各々２３．５グラム、３７．２５グラム、３５．２５グラム、および４．０１グラムに変更されたことを除いて、調製例５における段階が繰り返された。
（調製例１３）
フッ化樹脂、溶媒、ＴｉＯ２、光拡散添加剤、および硬化剤の添加量が各々２３．５グラム、３７．２５グラム、２９．３７グラム、５．８８グラム、および４．００グラムに変更されたことを除いて、調製例６における段階が繰り返された。
（調製例１４）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤の添加量が各々２３．５グラム、および１１．７５グラムに変更されたことを除いて、調製例１３における段階が繰り返された。
（調製例１５）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤双方の添加量が１７．６２グラムに変更されたことを除いて、調製例１３における段階が繰り返された。
（調製例１６）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤の添加量が各々１１．７５グラム、および２３．５グラムに変更されたことを除いて、調製例１３における段階が繰り返された。
（調製例１７）
ＴｉＯ２および光拡散添加剤の添加量が各々５．８７グラム、および２９．３７グラムに変更されたことを除いて、調製例１３における段階が繰り返された。
＜二層フィルムの調製＞
（調製例１８）
調製例３と同じ処方のコーティングが、調整例３の基板の非塗布側に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られ、二つの側がコーティングされたフィルムが形成された。
（調製例１９）
調製例７と同じ処方のコーティングが、調整例７の基板の非塗布側に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られ、二つの側がコーティングされたフィルムが形成された。
（調製例２０）
調製例１１と同じ処方のコーティングが、調整例１１の基板の非塗布側に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られ、二つの側がコーティングされたフィルムが形成された。
（調製例２１）
調製例１７と同じ処方のコーティングが、調整例１７の基板の非塗布側に塗布され、１２０℃、２分間の乾燥の後、フィルム厚み約２５μｍのコーティング層（調光層）が得られ、二つの側がコーティングされたフィルムが形成された。
（調製例２２）
フッ化樹脂、溶媒、光拡散添加剤、および硬化剤の添加量が各々３２．７３グラム、３２．２４グラム、２９．４５グラム、および５．５８グラムに変更されたことを除いて、調製例３における段階が繰り返された。
＜背面シートに本発明のフィルムを備える太陽電池モジュールの製造＞
（例１Ａ）
図１３Ａおよび１３Ｂに示すように、強化ガラス（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙが提供する、保護ガラス）、封入材料ＥＶＡ樹脂（Ｍｉｔｓｕｉ Ｆａｂｒｏ Ｃｏｍｐａｎｙが提供する、ＳＯＬＡＲ ＥＶＡ）、単結晶シリコン太陽電池ユニット（ＧＩＮＴＥＣＨ Ｃｏｍｐａｎｙが提供するＧＩＮ１５６Ｓ、電池ユニットが、長い側を互いに平行になるように、およびシリコンチップが互いに２ｍｍ離隔されるように、寸法５２ｍｍ×９ｍｍの二つのシリコンチップを直列溶接することによって形成される）、および調製例３に記載される背面シート（コーティング層が上を向いている）が連続して重ねられ、真空ラミネート機を用いることによって積層され、太陽電池モジュールが得られる。
（例２Ａから１２Ａ）
調製例３を、調整例４、調整例６、調整例７、調整例９、調整例１０、調整例１１、調整例１３、調整例１４、調整例１５、調整例１６、および調整例１７で各々置き換えたことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（例１Ｂ）
コーティング層が下向きになるように背面シートが配置されることを除いて、例１Ａの段階が繰り返された。
（例２Ｂから１２Ｂ）
調製例３を、調整例４、調整例６、調整例７、調整例９、調整例１０、調整例１１、調整例１３、調整例１４、調整例１５、調整例１６、および調整例１７で各々置き換えたことを除いては、例１Ｂの段階が繰り返された。
（例１３から１６）
調製例３を、調整例１８から２１で各々置き換えたことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
＜前面シートおよび背面シートに本発明のフィルムを備える太陽電池モジュールの製造＞
（例１７Ａ）
調製例２２（コーティング表面を上向きにして）が例１２Ａの強化ガラスの上表面に取り付けられ、太陽電池モジュールが得られた。
（例１７Ｂ）
調製例２２（コーティング表面を下向きにして）が例１２Ａの強化ガラスの上表面に取り付けられ、太陽電池モジュールが得られた。
［比較例］
（比較例１）
調製例３を調製例１に変更したことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（比較例２Ａ）
調製例３を調製例２に変更したことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（比較例２Ｂ）
調製例３を調製例２に変更したことを除いては、例１Ｂの段階が繰り返された。
（比較例３Ａ）
調製例３を調製例５に変更したことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（比較例３Ｂ）
調製例３を調製例５に変更したことを除いては、例１Ｂの段階が繰り返された。
（比較例４Ａ）
調製例３を調製例８に変更したことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（比較例４Ｂ）
調製例３を調製例８に変更したことを除いては、例１Ｂの段階が繰り返された。
（比較例５Ａ）
調製例３を調製例１２に変更したことを除いては、例１Ａの段階が繰り返された。
（比較例５Ｂ）
調製例３を調製例１２に変更したことを除いては、例１Ｂの段階が繰り返された。
＜試験方法＞
１．フィルムの全反射光（ＡＴ）に対するＴＩＲの反射光（ＡＴ−Ａθ）の比、すなわちＴＩＲ比が得られた。図２に示すように、反射角に対応する光強度分布曲線が、自動可変角度光度計（ＭＵＲＡＫＡＭＩ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙが提供する、ＧｏｎｉｏＰｈｏｔｏｍｅｔｅｒ、ＧＰ−２００）を用いて、入射角０°で測定され、その後曲線によって囲まれる領域が各々積分され、ＡＴおよびＡθが得られ、これらは以下の式に導入され、ＴＩＲ比が得られた。
ＴＩＲ比＝［（ＡＴ−Ａθ）／ＡＴ］×１００％
ここで、θはＴＩＲを起こす臨界角であり、−ａ＜θ＜ａ、およびａ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ１）、ここでｎ１は、透明前面シートと空気との間の接触表面（太陽光の入射表面）の材料の屈折率である。試験結果は、表１、表２、および表３に示されるとおりである。
２．太陽電池モジュールの効率（η）の試験が実施され、太陽シミュレータ（Ｍｏｄｅｌ：９２１９３Ａ−１０００、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）が、ＡＭ１．５輝度の条件の下で、試験される太陽電池モジュールを照射するために使用され、Ｉ−Ｖ特性曲線が測定され、次いで太陽電池モジュールの効率（η＝Ｐｍａｘ／Ｐｉｎ）が計算された。試験結果は、表１、表２、および表３に示されるとおりである。
Figure 2016054326
調製例におけるフィルムの光学特性（ＴＩＲ比）および太陽電池モジュールの背面シートにフィルムが取り付けられた後に測定されたモジュールの発電効率（η）が表１に示され、Ｔ／Ｒ値は、コーティング層が硬化した後のフッ化ポリマー（固体含量）に対するＴｉＯ２（無機粒子）の重量比であり、Ｂ／Ｒ値は、コーティング層が硬化した後のフッ化ポリマー（固体含量）に対する光拡散添加剤の重量比である。
表１に示される一方の側にコーティング層（調光層）を有する例において、調製例のフィルムのＴＩＲ値はコーティング層中の光拡散添加剤の含量の増加に伴って高くなり（調製例２から４、調整例５から７、調整例８から１１、および調整例１２から１７）、その一方で、フィルムが太陽電池モジュールの背面シートに取り付けられるとき、対応するモジュール発電効率ηも、それに応じて高くなる。
図１４（背面シートのコーティング層が上向き）および図１５（背面シートのコーティング層が下向き）の双方は、背面シートのフィルムの光拡散添加剤の含量の増加に伴って全ての太陽電池モジュールの効率が増大すること（Ｗ＝（Ｔ／Ｒ＋Ｂ／Ｒ）＝０から３の調製例および例）、および比較例１および比較例２Ａと比較して効率が高いことを示す。前述の分析結果から、太陽電池モジュールの背面シートが調光フィルムを有するとき、モジュールの発電効率が著しく高まることが分かる。
Figure 2016054326
表２および図１６から、二つの側にコーティング層（調光層）を有するフィルムのＴＩＲ値およびフィルムが太陽電池モジュールの背面シートに取り付けられた後に得られるモジュール発電効率ηの双方が、調光層の光拡散添加剤の含量の増加にしたがって高くなること、および二つの側にコーティング層を有する背面シートのモジュール発電効率（例１３から１６）は一方の側にコーティング層を有する背面シートのモジュール発電効率と比較して良好であること、が明らかに分かる。
Figure 2016054326
表３および図１７から、太陽電池モジュールの前面シートが本発明のフィルムを含むとき（例１７Ａおよび１７Ｂ）、そのモジュール発電効率は本発明のフィルムを備えない太陽電池モジュールの前面シートのもの（例１２Ａ）と比較して明らかに大きく、本発明のフィルムはモジュールの発電効率を有効に高めるために太陽電池モジュールの前面シートにも適用可能であることがわかる。
１１ 透明前面シート
１２ 太陽電池ユニット
１３ 背面シート
１４ 入射光
１５ 反射光
１６ 空気
１８ 完全に反射された光
３１ 基板
３２ 調光層
３３ フッ化樹脂
３４ 光拡散添加剤
４１ 基板
４２ 調光層
５１ 透明前面シート
５２ 太陽電池
５３ 背面シート

Claims (18)

  1. 基板および少なくとも一つの調光層を有するフィルムを含む太陽電池モジュールの背面シートであって、前記調光層がその表面全体にわたって平滑な構造を有するコーティング層であり、かつフッ化樹脂および複数の光拡散添加剤を含み、前記複数の光拡散添加剤の材料が、ガラス、プラスチック、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、太陽電池モジュールの背面シート。
  2. 前記フィルムが、透明、半透明、または不透明である、請求項１に記載の背面シート。
  3. 前記フィルムの基板表面の一つが調光層を備える、請求項１に記載の背面シート。
  4. 前記フィルムの基板表面の双方が調光層を備える、請求項１に記載の背面シート。
  5. 前記複数の光拡散添加剤の形状が、球形、ひし形、楕円形、米粒形、多角球形、両凸形、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の背面シート。
  6. 前記複数の光拡散添加剤の構造が、中実構造、中空構造、多孔質構造、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の背面シート。
  7. 前記複数の光拡散添加剤が、アクリレート樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択されるプラスチック材料である、請求項１に記載の背面シート。
  8. 前記複数の光拡散添加剤の平均粒子サイズが、０．５μｍから１０μｍである、請求項１に記載の背面シート。
  9. 前記フッ化樹脂が、フッ化オレフィンモノマーおよびアルキルビニルエーテルモノマーのコポリマーを含む、請求項１に記載の背面シート。
  10. 前記基板が、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース、およびポリ乳酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成される、請求項１に記載の背面シート。
  11. 前記調光層が、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される無機粒子を、さらに含む、請求項１に記載の背面シート。
  12. 前記コーティング層が３以下のＴ／Ｒ＋Ｂ／Ｒの値を有し、ここで、Ｔ／Ｒ値は、コーティング層が硬化した後のフッ化樹脂に対する無機粒子の重量比であり、Ｂ／Ｒ値は、コーティング層が硬化した後のフッ化樹脂に対する光拡散添加剤の重量比である、請求項１１に記載の背面シート。
  13. 前記Ｔ／Ｒ＋Ｂ／Ｒの値が１から３である、請求項１２に記載の背面シート。
  14. 透明前面シートと、
    背面シートと、
    前記透明前面シートと前記背面シートとの間に配置される一つ以上の太陽電池とを含み、
    前記背面シートが請求項１に記載のフィルムを含む、太陽電池モジュール。
  15. 前記透明前面シートがガラス基板、プラスチック透明基板、請求項１に記載の前記フィルムまたはそれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記プラスチック透明基板が、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース、およびポリ乳酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成される、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
  17. 太陽電池のタイプが、単結晶シリコン太陽電池、ポリシリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、色素増感型太陽電池、無機化合物半導体電池、または有機太陽電池である、請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
  18. 無機化合物半導体電池のタイプは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体電池、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体電池、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物半導体電池、またはＣＺＴＳ化合物半導体電池である、請求項１７に記載の太陽電池モジュール。
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