JP2017069468A - 太陽電池モジュール用の保護シート、及び、それを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】両面採光型太陽電池モジュールにも好ましく用いることができて、当該太陽電池モジュールの発電効率を好ましい水準に維持したまま、意匠性の向上に寄与することが出来る有色の保護シートを提供すること。
【解決手段】全光線を透過する透明基材樹脂層１１と、透明基材樹脂層１１の表面に有機系顔料を含んで形成されている有色の層であって、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過層１２と、を含む複数の層を積層してなる太陽電池モジュール用の保護シート１とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール用の保護シート、及び、それを用いた太陽電池モジュールに関する。より詳しくは、両面採光型太陽電池モジュール、特には、両面採光型の太陽電池素子を搭載した両面採光型太陽電池モジュールに、優れた意匠性を付与することができる、有色の保護シート、及び、それを用いた両面採光型太陽電池モジュールに関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。一般に、太陽電池を構成する太陽電池モジュールは、受光面側から、透明前面基板、前面封止材、太陽電池素子、背面封止材及び保護シートが順に積層された構成であり、太陽光が上記の太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有している。ここで、保護シートは裏面のみでなくガラス等の透明前面基板の代わりに表面保護シートとして用いられる場合もある。

近年、太陽電池モジュールは、その外観を、例えば黒色等、所望の色とすることにより、意匠性を高めたものが求められるようになっている。特に、近年需要が拡大しつつある両面採光型太陽電池モジュールにおいては、この要求はとりわけ強い要求となっている。両面採光型太陽電池モジュールは、従来の片面採光型の太陽電池モジュールが個人宅の屋根上に設置されるケースが比較的多いのと異なり、受光面となるモジュールの両面が、周囲から視認可能な態様で公共のスペースに設置されるケースが多いためである。

外観を黒色にするための方法としては、カーボンブラックを含む黒色系樹脂層を最外層に設ける方法が一般的である。例えば、片面採光型の太陽電池モジュールの場合であれば、非受光面側の最外層をこのようなカーボンブラック含む樹脂層とすることが考えられる。しかし、カーボンブラックは太陽光に含まれる近赤外線を吸収するため、使用時に太陽電池モジュールの温度を上昇させてしまい、その結果、太陽電池モジュールの発電効率は低下する。尚、本明細書における近赤外線とは、特に断りのない場合、７５０ｎｍ以上２２００ｎｍ以下の波長域の電磁波を指すものとする。その内、特に蓄熱を促進する波長は１０００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。

そこで、黒色層における蓄熱を抑制し、更に、反射光を太陽電池素子に入射させて、発電効率を向上させるために、赤外線透過性を有する顔料からなる赤外線透過性の暗色層と赤外線反射性とを有する白色系樹脂層等の反射層を組合せて構成された赤外線反射型の黒色の裏面保護シートが開発されている。（特許文献１及び２参照）。

特許文献１又は２に記載の黒色の裏面保護シートを、従来型の片面採光型の太陽電池モジュールの非受光面側の最外層に配置することによれば、高い発電効率を維持したまま、意匠性の要求にも応えることができる。しかし、近年、開発が進みつつある、上記の両面採光型太陽電池モジュールの場合には、太陽電池モジュールの両面から太陽光を入射させて、太陽電池素子の両面に到達させる必要があるため、太陽電池素子のいずれの側にも反射層を配置することができず、上記の反射型の有色保護シートを太陽電池モジュール内に配置することはできなかった。

特開２０１０−１９９５５５号公報 特開２０１２−２１６６８９号公報

本発明の目的は、両面採光型太陽電池モジュールにも好ましく用いることができて、当該太陽電池モジュールの発電効率を好ましい水準に維持したまま、意匠性の向上に寄与することが出来る有色の保護シートを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、透明基材樹脂層の表面に、近赤外線を透過する赤外線透過層を積層してなる構成を有する保護シートにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 透明基材樹脂層と、前記透明基材樹脂層の表面に有機系顔料を含んで形成されている有色の層であって、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過層と、を含む複数の層を積層してなる太陽電池モジュール用の保護シート。

（２） 前記複数の層のうちのいずれの層にも、紫外線吸収波長域が２９５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲である紫外線吸収剤を含有せず、前記赤外線透過層の２９５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光の透過率の平均値が１２．０％以下である（１）に記載の保護シート。

（３） 前記有機系顔料が、フタロシアニン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリン系顔料、キナクリドン系顔料、及び、有機系顔料茶色系顔料から選ばれる一種又は複数種の顔料であって、前記茶色系顔料は、ベンズイミダゾロン系顔料、４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド、１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノール、ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ７、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボンサンジイミド、Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオン及びＮ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ）−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の顔料である、（１）又は（２）に記載の保護シート。

（４） 前記有機系顔料が、前記茶色系顔料と、前記フタロシアニン系顔料と、からなる暗色顔料である（１）から（３）のいずれかに記載の保護シート。

（５） 前記赤外線透過層の表面には、複数種の異なる色彩を有する前記有機系顔料によって視認可能に形成されている文字、図形、又は模様が形成されている（１）から（４）のいずれかに記載の保護シート。

（６） 前記透明基材樹脂層の両面に前記赤外線透過層が形成されている（１）から（５）のいずれかに記載の保護シート。

（７） 前記赤外線透過層の表面に全光線を透過する透明密着樹脂層が形成されている（１）から（６）のいずれかに記載の保護シート。

（８） （１）から（７）のいずれかに記載の保護シートと、封止材と、両面採光型の太陽電池素子と、が一体化されている両面採光型太陽電池モジュール。

（９） 両最外面に前記保護シートがそれぞれ積層されている（８）に記載の太陽電池モジュール。

本発明によれば、両面採光型太陽電池モジュールにも好ましく用いることができて、太陽電池モジュールの意匠性と発電効率の向上に寄与することが出来る有色の保護シートを提供することができる。

本発明の保護シートを好ましく用いることができる両面採光型太陽電池モジュールの概略を示す斜視図である。 本発明の保護シートを両最外層に配置した両面採光型太陽電池モジュールの層構成を示す断面図である。 本発明の保護シートの層構成を示す部分拡大断面図である。 本発明の保護シートの他の実施形態の層構成を示す部分拡大断面図である。 本発明の保護シートを両最外層に配置した両面採光型太陽電池モジュールの好ましい実施形態を示す斜視図である。

以下、本発明の太陽電池モジュール用の保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールについて説明する。本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。

＜両面採光型太陽電池モジュール＞
先ず、本発明の太陽電池モジュール用の保護シート１を用いた両面採光型太陽電池モジュール１０について説明する。両面採光型太陽電池モジュール１０は、図１に示すように、両面採光型太陽電池モジュール１０の両面から、それぞれ、入射光５Ａ及び５Ｂをモジュール内に採光し、両面採光型の太陽電池素子４に到達させることにより、発電を行うものである。両面採光型太陽電池モジュールには、太陽電池素子４が視認可能なシースルー型のものもあるが、近年は、太陽電池モジュールの最表面が着色されていることにより、所望の色彩、模様、文字等の情報からなる意匠性に優れた外観を備えるものが、強く求められるようになっている。

図２に示すように、両面採光型太陽電池モジュール１０は、両面採光型の太陽電池素子４を間に挟んで配置される封止材２、３と、太陽電池モジュールの少なくとも一方の最外面に、配置される保護シート１とが積層されてなる。保護シート１を、両面採光型太陽電池モジュール１０の一方の表面に配置し、この面のみを保護シート１の赤外線透過層１２が最表面に露出する有色面としてもよいし、或いは、図２に示す通り、保護シート１を、両面採光型太陽電池モジュール１０の両最外面に配置して、いずれの方向からの視認者に対しても所望の外観を見せることができる、極めて意匠性に優れた両面採光型太陽電池モジュール１０とすることもできる。

尚、本発明における「有色」とは、白色以外の色を意味する。又、本発明における「黒色」とは、色座標におけるＬ^＊値、ａ^＊値及びｂ^＊値の範囲が下記の特定範囲にある「暗色」も含むものとする。即ち、有色層、有色顔料とは、白色層、白色顔料以外の有色の層及び顔料のことを言い、黒色層、黒色顔料と言う場合には、下記の特定範囲にある暗色層、暗色顔料も含むものとする。特定範囲とは、具体的には、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して測定した、標準光源Ｄ６５によるＣＩＥ系色座標が、−１≦ａ^＊≦２．５且つ−２≦ｂ^＊≦０．５の範囲のことを言い、この範囲にある色味を、本明細書においては「黒色」又は「暗色」と言うものとする。

又、上記構成において、更に、赤外線透過層１２を、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過性黒色層とした場合には、両面採光型太陽電池モジュール１０の発電効率に更に大きく寄与することができる。図２に示す通り、この構成の下では、太陽電池素子４の配置されていない隙間部分を透過した入射光７Ａのうち、発電効率の向上に寄与する波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を、赤外線透過層１２に吸収されずに同層を透過させた後、上記同様、当該近赤外線を上記の反射層で反射して、再び太陽電池素子４の表面に向かわせることができるからである。尚、本明細書において「波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の光線を透過する」とは、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の光線を１５％以上透過、好ましくは５０％以上透過、更に好ましくは６０％以上透過することを意味するものとする。

［太陽電池モジュールの製造方法］
両面採光型太陽電池モジュール１０は、上記の各構成部材を例えば、真空熱ラミネート加工により加熱圧着して一体化することにより製造することができる。この際のラミネート温度は、１３０℃以上１９０℃以下の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、５分〜６０分の範囲内が好ましく、特に８分〜４０分の範囲内が好ましい。

＜保護シート＞
［層構成概略］
図３に示す通り、保護シート１は、透明基材樹脂層１１と、透明基材樹脂層１１の表面に形成される赤外線透過層１２と、を含んで構成される。赤外線透過層１２は、図３に示すように透明基材樹脂層１１の両面に形成されていてもよい（１２Ａ、１２Ｂ）。

又、保護シート１の一方の表面には、更に透明密着樹脂層１３が配置されていてもよい。特に、図３に示すように、赤外線透過層１２、１２Ａが、透明基材樹脂層１１の両面に配置されている場合は、そのうちの一方の層（赤外線透過層１２Ｂ）の表面には、当該層の表面を覆って透明密着樹脂層１３が配置されていることが好ましい。これにより、保護シート１Ａに封止材等の他の部材との高い密着性を備えさせることができる。

［赤外線透過層］
赤外線透過層１２は、透明基材樹脂層１１の表面に、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過型の有色顔料を含むインキをスクリーン印刷等の各種印刷方法によってコーティングすることによって形成することができる。尚、この有色インキに硬化剤等を適量配合することにより有色の接着剤として、例えば、透明基材樹脂層１１と透明密着樹脂層１３の層間に配置することによって赤外線透過層１２を構成することもできる。又、赤外線透過層１２は、この層を形成するための透明性の樹脂に赤外線透過型の顔料を練り込んで有色樹脂シートを形成し、これを赤外線透過層１２として透明基材樹脂層１１に積層したものであってもよい。近赤外線を透過する赤外線透過型の有色顔料の詳細については後述する。

赤外線透過層１２は、近赤外線を透過する赤外線透過性の層である限り、様々な色の有色層とすることができる。近赤外線を透過する赤外線透過型の有色顔料としては、紫系顔料であるオキサジン系顔料、茶色系顔料であるフタロシアニン系顔料、茶色系顔料であるベンズイミダゾロン系顔料、黄色系顔料イソインドリノン系顔料、赤系顔料であるキナクリドン系顔料等が挙げられる。尚、茶色系顔料としては、他に、４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド、１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノール、ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ７、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボンサンジイミド、Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオン及びＮ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ）−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）等も用いることができる。これらの顔料を単独で、或いは適宜混合して用いることによって、近赤外線を透過する赤外線透過層１２を形成することができる。

ここで、上記の有色顔料は、いずれも紫外線を遮蔽する効果を発揮しうるものである。そのため、保護シート１は、それを構成するいずれの層にも紫外線吸収剤が含有されていなくても、これらの有色顔料からなる赤外線透過層１２を保護シート１の最外層側に配置することによって、赤外線透過層１２が紫外線遮蔽層としての役割を果たして、透明基材樹脂層１１等の保護シートを構成する他の各樹脂層を紫外線による劣化から保護することができる。

この紫外線遮蔽効果は、上記顔料のうちでも、オキサジン系顔料、又は、上記の茶系顔料とフタロシアニン系顔料とを混合してなる顔料を用いるときに、特に顕著な効果となる。例えば、オキサジン系顔料を含む顔料が、主剤樹脂中に 質量％含む有色インキで形成された厚さ１２．０μｍの赤外線透過層の紫外線の透過率は、波長２９５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲における平均値として１２％以下である。

尚、本明細書における紫外線吸収剤とは、可視光は実質的に吸収せずに、その透過を阻害しないものであって、紫外線吸収波長域が２９５〜４００ｎｍの範囲にあり、従来、所謂、「紫外線吸収剤」として用いられている添加剤、又は同様の効果を発現するその他の添加剤のことを言うものとする。この「紫外線吸収剤」を、樹脂に添加することにより、樹脂に照射される光のエネルギーを熱エネルギーに変換して当該樹脂の耐紫外線劣化性を向上させることができる。上記の有色の顔料は紫外線を吸収するものではなく、単に遮蔽するものであるので、これには含まれない。上記のように紫外線を吸収し、光エネルギーを熱エネルギーに変換することでプラスチックを保護する紫外線吸収剤の具体例として、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、シアノアクリレート系、オキザニリド、サリシレート系、ホルムアミジン系の各紫外線吸収剤を挙げることができる。

又、赤外線透過層１２を、上記の茶系顔料とフタロシアニン系顔料とを混合してなる顔料を含んでなる層とすることにより、赤外線透過層１２を、カーボンブラックの黒味に近似した意匠性を発揮しつつ、近赤外線の透過性も高い赤外線透過層１２を形成することができる。このような赤外線透過層１２を有する保護シート１を用いることによって、好ましい発電効率を保持したまま、高品位の黒色の外観を有する意匠性に優れる両面採光型太陽電池モジュール１０を構成することができる。

（赤外線透過性暗色インキ）
赤外線透過層１２の色味は、上記の有色顔料の混色により、様々な色味とすることができるが、以下、赤外線透過層６に、好ましい黒色系の意匠性と、発電効率の向上に寄与しうる赤外線透過性を付与することができる赤外線透過性暗色インキにについて、その詳細を説明する。この赤外線透過性暗色インキは、上記の茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料とからなる暗色顔料を含むものである。このような暗色顔料を含んでなる顔料成分を含有する赤外線透過性暗色インキは、外観が暗色であって、赤外線透過率が高い優れたインキであることは後に実施例において実証されている通りである。

本明細書内において、茶色系顔料とは、ベンズイミダゾロン系顔料、４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド、１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノール、ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオン及びＮ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の顔料をいうものとする。茶色系顔料は、接着層中の顔料の分散性や接着層の接着性等の観点からベンズイミダゾロン系顔料であることが好ましい。ベンズイミダゾロン系顔料とは、下記一般式（１）で表されるベンズイミダゾロン骨格を有する顔料である。具体的には、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１２０、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５１、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５４、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１７５、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１８０、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１８１、ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１９４、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７５、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７６、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１８５、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２０８、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ３２、ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ６２、ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ７２、ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２５等が挙げられるが、これに限るものではない。色域の観点からＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２５がより好ましい。

又、ベンズイミダゾロン系顔料の一次粒径は０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下であることが好ましい。ベンズイミダゾロン系顔料の一次粒径をこのような範囲とすることで、インキ中の顔料の分散性を向上させることが可能となる。

又、ベンズイミダゾロン系顔料以外の茶色系顔料について説明する。４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミドとは、具体的には、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ１等が挙げられる。１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノールとは、具体的には、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２等が挙げられる。ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩とは、具体的には、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ５等が挙げられる。Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンとは、具体的に、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２２等が挙げられる。３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミドとは、具体的に、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２６等が挙げられる。Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオンとは、具体的に、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２７等が挙げられる。Ｎ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）とは、具体的に、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２８等が挙げられる。又、茶色系顔料には、上記茶色系顔料の他、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ７を使用してもよい。

フタロシアニン系顔料とは、フタロシアニン骨格を有する顔料であり、各種金属が配位されたフタロシアニンをも含む概念である。具体的には、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３７、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１６、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ７５、又はＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５等が挙げられるが、これに限るものではない。非晶質のフタロシアニン系顔料であって青系のものを用いることが好ましい。

又、フタロシアニン系顔料の一次粒径は０．１５μｍ以上０．２０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、インキ中のフタロシアニン系顔料の分散性を向上させることができる。

赤外線透過性暗色インキの茶色系顔料の含有量は、フタロシアニン系顔料１００質量部に対して４３質量部以上２３３質量部以下（茶色系顔料とフタロシアニン系顔料との含有量比が、質量比で３０：７０〜７０：３０の範囲）とすることが好ましく、６６質量部以上１５０質量部以下（茶色系顔料とフタロシアニン系顔料との含有量比が、質量比で４０：６０〜６０：４０の範囲）とすることがより好ましい。含有量比をこのような範囲にすることで、赤外線透過性暗色インキは、意匠性の面及び赤外線透過性の面で好ましいものとすることができる。

赤外線透過性暗色インキの茶色系顔料の含有量は、光透過率試験の特定の波長の光の透過率によって特定することができる。又、ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料の含有量とフタロシアニン系顔料の含有量とを意匠性の面及び赤外線透過性の面で好ましいものとするには、赤外線透過性暗色インキに含まれるベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料及びフタロシアニン系顔料が顔料成分全量中８０質量％以上であって、且つ、赤外線透過性暗色インキの光透過率試験における波長４２５ｎｍの光の透過率が５％以上３０％以下であり、波長６７５ｎｍの光の透過率が４％以上２０％以下であることが好ましい。フタロシアニン系顔料は波長４２５ｎｍの光を一定量透過し、波長６７５ｎｍの光を透過しない性質を有する。ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料は波長６７５ｎｍの光を一定量透過する性質を有し、波長４２５ｎｍの光を透過しない性質を有する。そのため、光透過率試験における波長４２５ｎｍの光の透過率と、波長６７５ｎｍの光の透過率と、を特定することによって、ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料の含有量とフタロシアニン系顔料の含有量との含有量比を特定することができる。

赤外線透過性暗色インキの透過率の測定方法は、例えば、白色ＰＥＴ上に硬化剤が含有された赤外線透過性暗色インキをグラビアコートし、その上にポリエチレンを積層し、４５℃以上５５℃以下、１６８時間のエージング処理をして過熱硬化させることにより裏面保護シートを作成し、分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「Ｕ−４１００」）にて、波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの光の反射率（％）を測定し、波長４５０ｎｍの光及び波長７００ｎｍの光の透過率をそれぞれ求めることで測定することができる。

赤外線透過性暗色インキの茶色系顔料の含有量は、光透過率試験の特定の波長の光の透過率によって特定することができる。又、ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料の含有量とフタロシアニン系顔料の含有量とを意匠性の面及び赤外線透過性の面で好ましいものとするには、赤外線透過性暗色インキに含まれるベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料及びフタロシアニン系顔料が顔料成分全量中８０質量％以上であって、且つ、赤外線透過性暗色インキの光透過率試験における波長４２５ｎｍの光の透過率が５％以上３０％以下であり、波長６７５ｎｍの光の透過率が４％以上２０％以下であることが好ましい。フタロシアニン系顔料は波長４２５ｎｍの光を一定量透過し、波長６７５ｎｍの光を透過しない性質を有する。ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料は波長６７５ｎｍの光を一定量透過する性質を有し、波長４２５ｎｍの光を透過しない性質を有する。そのため、光透過率試験における波長４２５ｎｍの光の透過率と、波長６７５ｎｍの光の透過率と、を特定することによって、ベンズイミダゾロン系顔料等の茶色系顔料の含有量とフタロシアニン系顔料の含有量との含有量比を特定することができる。

尚、上記の赤外線透過性暗色インキの透過率の測定方法は、例えば以下の方法により測定することができる。白色ＰＥＴ（１８８μｍ）上に硬化剤が含有された赤外線透過性暗色インキ５ｇ／ｍ^２をグラビアコートし、その上にポリエチレン（６０μｍ）を積層し、４５℃以上５５℃以下、１６８時間のエージング処理をして過熱硬化させることにより裏面保護シートを作成する。そして、裏面保護シートのポリエチレンと白色ＰＥＴとを剥離し、メチルエチルケトンを用いて赤外線透過暗色層（赤外線透過性暗色インキ）を溶解させた溶液の透過率の測定サンプル（一例として、測定サンプルの顔料の濃度は、メチルエチルケトン１００ｇに対して顔料が０．０１ｇ以上０．５以下程度である。）を作成する。測定サンプルを石英ガラスセルに注入し、分光光度計（例えば、日本分光社製、紫外分光光度計「Ｖ−６７０」又は株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「Ｕ−４１００」）にて、波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの光の透過率（％）を測定し、波長４２５ｎｍの光及び波長６７５ｎｍの光の透過率をそれぞれ求めることで赤外線透過性暗色インキの茶色系顔料の含有量を推定することができる。

赤外線透過性インキの主剤樹脂は、成分（Ａ）脂肪族ポリカーボネートジオール化合物（以下単に成分（Ａ）ともいう）と、成分（Ｂ）ジイソシアネート化合物（以下単に成分（Ｂ）ともいう）とが、ウレタン結合してなるポリカーボネートポリウレタンの両末端を特定量の成分（Ｃ）アルキレンジオール化合物（以下単に成分（Ｃ）ともいう）との反応によりグリコール変性させ、更に特定量の成分（Ｄ）分子内にイソシアネート基を３つ以上有する変性イソシアネート化合物（以下、単に「変性イソシアネート化合物」、又は単に「成分（Ｄ）」ともいう）と、反応させて高分子量化することによって得た（Ｅ）グリコール変性ポリカーボネートポリウレタン（以下単に成分（Ｅ）ともいう）を主成分とする。

主剤樹脂は、上記の成分（Ｅ）単独でもよく、又は必要により主剤の固形分中に通常５０質量％以下の範囲でその他の従来公知のバインダー樹脂を併用してもよい。他のバインダー樹脂として、ポリウレタン、ポリアミド、ニトロセルロース、ポリアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルのコポリマー、塩素化ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、エポキシ樹脂、ロジン系樹脂、ケトンレジン等があげられる。

赤外線透過性暗色インキには、暗色層６２が透明基材樹脂層１１の表面に強固に接合されるものとするために硬化剤を含有させることが好ましい。主剤と硬化剤の配合比率は、（ポリイソシアネート化合物由来のイソシアネート基）／（ポリウレタンジオール化合物由来の水酸基）の比が１．０以上３．５以下の範囲であることが好ましい。

主剤樹脂には、良好な塗布性及びハンドリング適正を得るために、溶剤成分を添加することが好ましい。このような溶剤成分としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤；テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコルモノエチルエーテル等の多価アルコール系溶剤；ジメチルフォルムアミド等のアミド系溶剤；ジメチルスルホキサイド等のスルホキサイド系溶剤；及びこれらの２種以上の混合溶剤が挙げられる。これらの内、好ましいのはアセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びこれらの２種以上の混合溶剤である。

［透明基材樹脂層］
透明基材樹脂層１１は、両面採光型太陽電池モジュールにおいて、入射光の太陽電池素子４への到達を阻害しないために、可視光域及び近赤外線領域の光線を透過する透明樹脂材料を主たる材料とするものであることが好ましい。透明基材樹脂層１１を形成する材料樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体）等のフッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のポリエステル系樹脂等の樹脂シート、或いは、ポリカーボネートからなる樹脂シートを好ましく用いることができる。透明基材樹脂層１１を「可視光域及び近赤外線領域の光線を透過」する層とすることによって、両面採光型太陽電池モジュールの発電効率の低下を回避することができる。尚、本明細書における「透明」とは「可視光域及び近赤外線領域の光線を透過」可能であることを言い、より詳しくは、波長４００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下における光線透過率が８０％以上であることを意味するものとする。尚、保護シート１の赤外線透過層１２は、上記の通り、紫外線遮断層としても機能するため、例えば、透明基材樹脂層１１の材料として特に紫外線劣化し易いポリカーボネートを用いた場合であっても、紫外線吸収剤を添加することなく、或いは、ごく微少な添加で、透明基材樹脂層１１の紫外線による黄変等の樹脂劣化を回避することができる。

［透明密着樹脂層］
透明密着樹脂層１３は、透明基材樹脂層１１と同等の光線透過性を有するものであることが好ましい。又、透明密着樹脂層１３は、例えば、エチレン−酢酸ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＡ樹脂）、又はポリエチレン等のポリオレフィン樹脂等、封止材との密着を強化するために、封止材を構成する樹脂と同種の樹脂で構成することができる。

［保護シートの製造方法］
保護シート１は、例えば赤外線透過層１２を、赤外線透過性暗色インキを透明基材樹脂層１１の表面に印刷法等により形成した後に、更に透明密着樹脂層１３をその上にドライラミネート加工により一体化することにより製造することができる。ドライラミネート法に用いる接着剤は、透明接着剤、又は、上記の有色顔料を含む赤外線透過性を有する有色の接着剤によることが好ましい。

＜両面採光型太陽電池モジュールの応用的な実施形態＞
本発明の保護シート１は、その最表面に配置される赤外線透過層１２を、複数種の異なる色彩を有する有機系顔料（例えば、図５において、暗色系顔料１２１と、黄色系顔料１２２等）からなるインキ等を、その表面における所定の部分領域毎に使い分けて形成することもできる。これにより、赤外線透過層１２の表面、即ち、保護シート１の最表面に、視認可能な文字、図形、又は模様等の視覚情報を形成することができる。例えば、図５に示すような、視覚情報がその表面に形成されている保護シート１を用いて構成された両面採光型太陽電池モジュール１０は、屋外において、所望の発電効率を維持し発電モジュールとしての基本機能を発揮しながら、同時に、大型のディスプレー等としての役割も果たすことができる。

赤外線透過性暗色インキを用いて有色層を形成し、更に有色層の赤外線透過性と紫外線遮蔽性を評価するために、以下に示す方法で当該インキを用いた保護シートを作成した。

［主剤］
窒素雰囲気下、攪拌機、窒素ガス導入管を備えたフラスコに、エチレングリコール（３２．３質量部）、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール（２７０．８質量部）、１，６−ヘキサンジオール（１２２．９質量部）、アジピン酸（２２８．１質量部）、イソフタル酸（６６４質量部）を加え、１８０℃から２２０℃にて窒素にてバブリングさせ、酸価２ｍｇＫＯＨ／ｇまで反応させ、酢酸エチル（８６０質量部）を加え、ポリエステルジオールＨの５０％溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、３２ｍｇＫＯＨ／ｇであり、数平均分子量は約３５００であった。

窒素雰囲気下、攪拌機を備えたフラスコに数平均分子量１０００の脂肪族ポリカーボネートジオール（旭化成ケミカルズ社製、商品名「デュラノールＴ５６５１」以下、「ＰＤＣ１０００」と略す。）を１００質量部、上記ポリエステルジオールＨ（５０質量部）、１，６−ヘキサンジオール（２質量部）、イソホロンジイソシアネート（２３．８質量部）、酢酸エチル（１７５．８質量部）を加え、赤外線吸収スペクトルにて、２２７０ｃｍ^−１のイソシアネートの吸収が消失するまで加熱還流させ、ポリウレタンジオールの５０％溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、１４ｍｇＫＯＨ／ｇであり、数平均分子量は約８０００であった。

上記のポリウレタンジオール１００質量部と脂肪族ポリカーボネートジオール（Ｂ）（ＰＤＣ１０００）の１５質量部を混合して主剤を調整した。

［硬化剤］
ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩアダクト：２官能）とイソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート（ヌレート変性ＩＰＤＩ）の混合物を使用した。上記アダクト変性ＨＤＩ及びヌレート変性ＩＰＤＩの混合比（ＨＤＩアダクト）／（ヌレート変性ＩＰＤＩ）を６：４（質量比）とした。

［赤外線透過性暗色インキ１］
顔料：茶色系顔料（ベンズイミダゾロン系顔料（ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ２５、粒径０．０８μｍ））、フタロシアニン系顔料（非晶質型フタロシアニン系顔料青（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、粒径０．１５〜０．２０μｍ））
溶剤：酢酸エチル
主剤（固形分率５０質量％）、上記硬化剤（固形分率１０質量％）、上記茶色系顔料（ベンズイミダゾロン系顔料）、上記フタロシアニン系顔料（非晶質型フタロシアニン系顔料）（ベンズイミダゾロン系顔料とフタロシアニン系顔料との含有量比が５２．５：４７．５、樹脂成分１００質量部に対して顔料成分が３５質量部）を、上記溶剤に溶解させて調整した。

［赤外線透過性暗色インキ２］
有機系顔料を以下のようにし、固形分塗布量１０ｇ／ｍ^２以上２０ｇ／ｍ^２以下（硬化後膜厚１０μｍ以上２０μｍ以下）となるように調整した以外はインキ１同様に調整した。
顔料：ジオキサジン化合物１６．７質量％（樹脂成分１００質量部に対して顔料成分が２０質量部）

（分光反射率の測定）
本実施形態に係る赤外線透過性暗色インキを用いた保護シートの近赤外線の反射性能を評価するために、実施例及び比較例として、以下に示す方法で、反射性測定用試料を作製した。

透明基材樹脂層を形成するものとして厚さ１８０μｍの透明ＰＥＴを用いた。
透明密着樹脂層を形成するものとして厚さ６０μｍのポリエチレンを用いた。

＜サンプル作成＞
［実施例１］
上記の透明基材樹脂層に、赤外線透過性暗色インキ１をグラビアコートで塗布し、厚さ５μｍの赤外線透過層を形成した。その表面上に、厚み２．５μｍ（乾燥状態）の透明接着層を介して上記の透明密着樹脂層を積層し、４５℃以上５５℃以下、１６８時間のエージング処理をして過熱硬化させることにより保護シート（実施例１）を作成した。

［実施例２］
上記の透明基材樹脂層に、赤外線透過性暗色インキ２をグラビアコートで塗布し、厚さ１２μｍの赤外線透過層を形成した。その表面上に、厚み１２μｍ（乾燥状態）の透明接着剤層を介して上記の透明密着樹脂層を積層し、４５℃〜５５℃、１６８時間のエージング処理をして過熱硬化させることにより保護シート（実施例２）を作成した。

［比較例１］
上記の透明基材樹脂層に、赤外線透過性暗色インキ１における顔料を上記顔料に替えてカーボンブラックとした顔料とした他は、実施例１と同条件で保護シート（比較例１）を作成した。

＜評価＞
分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「Ｕ−４１００」）を用いて、実施例１及び２の保護シートについて、赤外線透過層の側から光を入射したときの、紫外線（２９５ｎｍ-４００ｎｍ）及び近赤外線（７５０−１５００ｎｍ）の各領域における平均の光線透過率を測定した。測定結果を表１に示した。

表１から実施例１及び２の保護シートは、いずれも近赤外線の優れた透過性及び、紫外線に対するバリア性を有するものであることが確認された。特に、茶色系顔料（ベンズイミダゾロン系顔料）とフタロシアニン系顔料を所定量含む赤外線透過暗色層を備える実施例１の保護シートは、１０００ｎｍ以上よりもエネルギーの高い約８００ｎｍ〜９００ｎｍ付近での赤外線反射率が、特段に優れるものであることが確認された。

又、実施例１及び実施例２の保護シートは、いずれも可視領域（５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ）の光を概ね吸収していることから、これらは、太陽電池モジュールに黒色の外観を付与することができるものであることが確認された。但し、実施例２の保護シートは、６００ｎｍの可視領域における光が吸収されずに透過している。これに対し、実施例１の保護シートは、可視光のほとんど全てを吸収しており、黒色層に含ませる顔料として有機系の暗色顔料を用いたものの中でも、特段に高品位の黒色の外観を太陽電池モジュールに付与することができるものであることが分かる。

以上説明した本発明の保護シート、及び、それを用いた太陽電池モジュールによれば、以下のような効果を奏する。

（１） 太陽電池モジュール用の保護シートを、透明基材樹脂層１１の表面に有機系顔料を含んで形成されている有色の層であって、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過層１２と、を含む複数の層を積層してなる保護シート１とした。
このような保護シート１によれば、モジュールの両面からの採光が必要な両面採光型太陽電池モジュール１０において、好ましい発電効率を維持したまま、様々な意匠上の要求に対応することができる。よって、保護シート１は、両面採光型太陽電池モジュール１０の意匠性と発電効率の向上に寄与することが出来る有色の保護シートである。

（２） 保護シート１の複数の層のうちのいずれの層にも、紫外線吸収剤を含有しないものとした。
このような保護シート１は、赤外線透過層１２が併せ持つ紫外線に対するバリア性により、紫外線吸収剤を添加せずに、保護シート１を紫外線による各樹脂層の劣化を回避することができる。紫外線吸収剤を添加する必要がないので、同剤の添加による光学特性や基材密着性の低減のリスクも未然に回避することができる。又、コスト面でも有利である。

（３） 有機系顔料を特定の顔料に限定することにより、（１）又は（２）に記載の保護シートの効果をより好ましい態様で、より高い精度で発現させることができる。

（４） 有機系顔料を茶色系顔料とフタロシアニン系顔料からなる暗色顔料することにより、（１）から（３）のいずれかに記載の保護シートを用いてなる太陽電池モジュールの発電効率を好ましい水準に保持したまま、当該モジュールに高品位の黒色の外観を付与することができる。

（５） 保護シート１を、赤外線透過層１２の表面に、複数種の異なる色彩を有する有機系顔料によって視認可能に形成されている文字、図形、又は模様が形成されている保護シートとした。
これにより、保護シート１を用いた両面採光型太陽電池モジュール１０を発電モジュールとしての機能を発揮しながら、同時に情報伝達装置としての役割を果たすものとすることが実現できる。近赤外線を透過する上述の各種の有色顔料を用いることにより、発電効率を良好に保持したまま、太陽電池モジュール１０の意匠の自由度を大きく広げることができる。

（６） 保護シート１を、透明基材樹脂層１１の両面に赤外線透過層１２が形成されている保護シートとした。
例えば、このような保護シートを、両面採光型太陽電池モジュール１０の一方の面に配置することにより、当該一方の面の意匠性を向上させ、他方の面においては、太陽電池素子の隙間から、この有色の層が視認される態様とすることによって、他方の面における意匠性をも保持することができる。（６）の保護シートの太陽電池モジュールへの配置は、特に赤外線透過層１２の色みと太陽電池素子４の表面の色みが近似しているとき顕著な効果を発揮する。

（７） 保護シート１を、赤外線透過層１２の表面に全光線を透過する透明密着樹脂層１３が形成されている保護シートとした。
これにより、保護シート１が、封止材等の他の構成部材と、赤外線透過層１２が対面する態様で太陽電池モジュールとしての一体化される場合であっても、当該層間の密着強度を極めて良好な強度とすることができる。

（８） （１）から（７）のいずれかに記載の保護シート１と、封止材と、両面採光型の太陽電池素子４と、が一体化されている両面採光型太陽電池モジュール１０によれば、上記（１）から（７）の発明の各効果をそれぞれ享受することにより、良好な発電効率を保持し意匠性や、情報伝達装置としての機能も備える両面採光型太陽電池モジュール１０を得ることができる。

（９） （８）の太陽電池モジュールの両面に保護シート１を配置しても、上記効果を得ることができる。この場合、情報伝達装置としての選択可能な実施形態のバリエーションが更に広がる。

以上の通り、本発明によれば、太陽電池モジュールの発電効率の低下を回避することできて、尚且つ、意匠性に優れる両面採光型太陽電池モジュールを構成することができる保護シート、及び、それを用いることにより、優れた意匠性と発電効率を併せ持つ両面採光型太陽電池モジュールを提供することができる。

１ 保護シート
１１ 透明基材樹脂層
１２ 赤外線透過層
１３ 透明密着樹脂層
２、３ 封止材
４ 太陽電池素子
５、５Ａ、５Ｂ 入射光
１０ 両面採光型太陽電池モジュール

Claims (9)

1. 透明基材樹脂層と、
   前記透明基材樹脂層の表面に有機系顔料を含んで形成されている有色の層であって、波長７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の近赤外線を透過する赤外線透過層と、を含む複数の層を積層してなる太陽電池モジュール用の保護シート。
2. 前記複数の層のうちのいずれの層にも、紫外線吸収波長域が２９５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲である紫外線吸収剤を含有せず、前記赤外線透過層の２９５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外線の透過率の平均値が１２．０％以下である請求項１に記載の保護シート。
3. 前記有機系顔料が、フタロシアニン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリン系顔料、キナクリドン系顔料、及び、茶色系顔料から選ばれる一種又は複数種の顔料であって、
   前記茶色系顔料は、ベンズイミダゾロン系顔料、４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド、１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノール、ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｒｏｗｎ７、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボンサンジイミド、Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオン及びＮ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ）−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の顔料である、請求項１又は２に記載の保護シート。
4. 前記有機系顔料が、前記茶色系顔料と、前記フタロシアニン系顔料と、からなる暗色顔料である請求項１から３のいずれかに記載の保護シート。
5. 前記赤外線透過層の表面には、複数種の異なる色彩を有する前記有機系顔料によって視認可能に形成されている文字、図形、又は模様が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の保護シート。
6. 前記透明基材樹脂層の両面に前記赤外線透過層が形成されている請求項１から５のいずれかに記載の保護シート。
7. 前記赤外線透過層の表面に全光線を透過する透明密着樹脂層が形成されている請求項１から６のいずれかに記載の保護シート。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の保護シートと、封止材と、両面採光型の太陽電池素子と、が一体化されている両面採光型太陽電池モジュール。
9. 両最外面に前記保護シートがそれぞれ積層されている請求項８に記載の両面採光型太陽電池モジュール。

Images