JP2019056714A - 太陽電池モジュール用の暗色シートの色味評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暗色の外観を有する暗色シートについて、その屋外使用時において実際に需要者に感じさせる色味を、実施態様に即してより客観的に評価することができる色味評価方法を提供すること。【解決手段】暗色シートの色味評価方法を、評価対象シートの、標準光源Ｄ６５によるＣＩＥ系色座標である第１の色座標を測定する第１の手順と、評価対象シートの、標準光源ＡによるＣＩＥ系色座標である第２の色座標を測定する第２の手順と、を行い、第１の色座標及び前記第２の色座標が、いずれも予め規定した基準範囲内にあるものを好ましいものと評価する色味評価方法とする。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール用の暗色シートの色味評価方法に関する。更に詳しくは、暗色の外観を有する同シートの色味を、使用時の実施態様に即して、実践的に評価することができる評価方法に関する。

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、封止材、太陽電池素子、封止材及び裏面保護シートが順に積層された構成である。

太陽電池モジュールの裏面保護シートは発電量を高くする目的で白色のものが広く用いられてきたが、近年、主に住宅用途向けのモジュールで、意匠性の観点から外観を黒又はそれに近い暗色にしたものが提案されている。

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顔料層を最外層に設ける方法が一般的である。しかし、これらの黒色顔料層は、可視光のみならず発電効率の向上に寄与することができる近赤外線をも吸収してしまう。又、近赤外線の吸収は、発電に寄与しうる光量の損失として発電効率に直接の悪影響を与えるのみならず、モジュール内の温度上昇を誘因し、これによっても太陽電池素子の発電能力の低下を引き起こす原因となる。

そこで、近赤外線を吸収しない各種の暗色系の有機顔料による調色で黒に近い外観を備えさせた暗色系の保護シートが近年多く用いられるようになっている（特許文献１）。カーボンブラック等の黒色顔料を単独で用いて黒色の保護シートと異なり、これらの調色による暗色シートは、色味のバラツキが大きくなるため、特に意匠性の評価、即ち黒味の評価をより正確に行うことが要求される。

このような暗色系の外観を付与したシートの黒味を評価する従来方法として、色座標におけるＬ^＊値、ａ^＊値及びｂ^＊値の範囲が特定の範囲にあることを、その評価基準とする色味の評価方法（特許文献２）が広く行われている。

ここで、太陽電池モジュール用の裏面保護シートは、いずれも、屋外への設置と使用が前提となるが、この場合、通常は、一般的に屋外光を想定した光源として使用される標準光源（Ｄ６５）による色味の評価を行うことが当然に考えられる。このＤ６５は、光源の状態が色温度６５００に近く、合成昼光或いは、直射日光を避けた自然光の条件と類似しているものとしてＪＩＳ規格により標準化されているものである。

ところが、この標準光源による測定の手順だけでは、例えば、時々刻々変化する屋外の様々な光条件（例えば夕暮れ時）の元での外観の変動が予測できないことが問題となっていた。尚、色味を評価するために一般的に用いられる、ＣＩＥ標準光には、Ａ（白熱電球）、Ｃ（昼光）、Ｄ６５及び、その他の補助標準光がある。しかし、現状、一日における日射角度の変動による見かけ上の色味の変動が考慮された標準光は規定されていない。

又、近赤外線反射機能を有する紫係等や茶色系等の黒色以外の有色顔料による調色で、黒味に近い暗色係の外観としたシートの黒味の評価については、特に上記の「変動」が大きく、更に上記の予測は困難であった。

上記の調色による暗色系のシートの場合、屋外用の標準光源（Ｄ６５）による色味の評価で得た結果と、実際の様々な光条件下での見た目の違いの乖離が大きく、上記の色味の変動の問題が特段顕著となる。しかし、上述の通り、１日のうちで、特に見かけの色味の変動が大きい夕暮れ時用の標準光等は特段の規定がないため、屋外において使用する製品の黒味をその実施態様に沿った形でより客観的に評価する方法の確立が求められていた。

特開２０１２−２１６６８９号公報 特開２００５−９９７２６号公報

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、暗色の外観を有する暗色シートについて、その屋外使用時において実際に需要者に感じさせる色味を、実施態様に即してより客観的に評価することができる色味評価方法を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、例えば、太陽電池モジュール用の暗色シートの評価に際して、通常、屋内使用製品の色味評価にしか用いられることのなかった標準光源Ａを、屋外使用製品の色味評価にも補助的に用いることで、太陽電池モジュール用の暗色シートのように屋外での終日使用を前提とする製品について、より、使用実態に即した色味評価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） 暗色シートの色味評価方法であって、評価対象シートの、標準光源Ｄ６５によるＣＩＥ系色座標である第１の色座標を測定する第１の手順と、前記評価対象シートの、標準光源ＡによるＣＩＥ系色座標である第２の色座標を測定する第２の手順と、を行い、前記第１の色座標及び前記第２の色座標が、いずれも予め規定した基準範囲内にあるものを好ましいものと評価する色味評価方法。

（１）の発明によれば、屋外での使用する暗色の外観を有するシートの色味評価を行う際、屋外標準光に加えて、通常、屋内標準光としてのみ使用されている標準光を補助的に用いることとした。屋外標準光源による測定値のみでは、一日のうちの日照条件の推移により時々刻々変化する屋外の様々な光条件の元で実際に需要者に感じさせる色味の変動を加味した評価をすることは従来困難であったが、暗色シートの屋外使用時に、需要者が実際に感じる色味を、実施態様に即してより客観的に評価することができる。

（２） 前記第１及び第２の色座標の測定を、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して行い、前記基準範囲を、
−１≦ａ^＊≦２．５且つ−２≦ｂ^＊≦０．５
の範囲に予め規定する（１）に記載の色味評価方法。

（２）の発明によれば、（１）の発明を標準化されている色座標測定方法によって行うものとした。又、色味評価の基準範囲を一般に観察者が概ね黒色と認識する蓋然性が高い範囲に限定した。これにより、黒色或いは実質的に黒色と認識されるべきシートの意匠性評価をより客観的に行うことができる。

（３） 前記第１及び第２の色座標の測定を、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して行い、前記基準範囲を、
−２≦ａ^＊≦３且つ−３≦ｂ^＊≦１
の範囲に予め規定する（１）に記載の色味評価方法。

（３）の発明によれば、（１）の発明を標準化されている色座標測定方法によって行うものとした。又、色味評価の基準範囲を、一般に観察者が概ね暗色系の範囲であると認識する蓋然性が高い範囲に限定した。これにより、黒色又は暗色系の色味を持つものとして認識されるべきシートの意匠性評価をより客観的に行うことができる。

（４） 前記暗色シートが黒色顔料以外の有色顔料の調色によって表面を暗色としたものである（１）から（３）のいずれかに記載の色味評価方法。

（４）の発明によれば、一日の間での日射角度の変化等に伴う光の照射条件の推移に伴って、需要者が実際に感じる色味の変動が大きく、客観的な色味の評価が困難であった調色による暗色係のシートの黒味の評価についても、意匠性評価をより客観的に行うことができる。（１）から（３）の発明の従来の評価方法に対する有利な効果をより顕著に発現させることができる。

（５） 前記暗色シートが太陽電池モジュール用の保護部材である（１）から（４）のいずれかに記載の色味評価方法。

（５）の発明によれば、屋外での終日使用を前提とし、実際の使用状態における外観について客観的な色味の評価が困難であった太陽電池モジュールの黒味の評価についても意匠性評価をより客観的に行うことができる。近年需要が増大していながら意匠性評価については確たる基準が確立されていなかった太陽電池モジュールを対象として（１）から（４）の発明の従来の評価方法に対する有利な効果をより顕著に発現させることができる。

（６） 前記基準範囲を、ＣＩＥ系色座標における、所定の太陽電池素子の表面の色座標から所定のユークリッド距離内にある範囲に予め規定する（５）に記載の色味評価方法。

（６）の発明によれば、（５）の発明を実施する場合において、色味の評価対象とする裏面保護シート等と、太陽電池素子の表面色との乖離の度合いを客観的に評価することができる。これにより太陽電池モジュールの意匠性評価を、その実施態様から需要者が感知するものと近づけることができる。

（７） 前記暗色シートが近赤外線を透過又は反射する機能を有する（６）に記載の色味評価方法。

（７）の発明によれば、意匠性（色味）と反射率の調整が困難なである、近赤外線を透過、又は反射することにより太陽電池モジュールの発電効率をより向上させることを企図した暗色シートを備える太陽電池モジュールについても、意匠性評価を、より客観的に行うことができる。

本発明によれば、上記の通り、太陽電池モジュールに用いる裏面保護シート等に代表される暗色の外観を有する暗色シートについて、その屋外使用時において実際に需要者に感じさせる色味を、実施態様に即して実践的に評価することができる色味評価方法を提供することができる。

本発明の評価方法における第１の手順の実施態様の説明に供するグラフ図である。 本発明の評価方法における第２の手順の実施態様の説明に供するグラフ図である。 本発明の評価方法の評価対象として好適な暗色保護シートを裏面保護シートとして用いた太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面模式図である。

以下、本発明の色味評価方法の好ましい実施態様について説明する。本発明の色味評価方法を好ましく用いることができる評価対象の具体例として、屋外での使用が前提となる太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、特に黒色又はそれに類似する外観を有する暗色シートを挙げることができる。

本発明の色味評価方法は、上記実施態様に限定されるものではなく、屋外での使用を前提とする暗色系のシート類全般について広く適用可能な方法である。但し、本明細書においては、以下、発明の本質の理解を図る上での便宜上、色味評価方法の評価対象を、太陽電池モジュール用の暗色系の裏面保護シートとした場合について説明する。

＜暗色シートの色味評価方法＞
本発明の色味評価方法においては、先ず、太陽電池モジュール用の裏面保護シート等の暗色シートについて、専ら屋外光下における使用を想定した場合の標準光源である標準光源Ｄ６５によるＣＩＥ系色座標である第１の色座標を測定する第１の手順を行う。そして、併せて、同シートについて、専ら室内光下における使用を想定した場合の標準光源として用いられている標準光源Ａによる同色座標である第２の色座標を測定する第２の手順を行う。そして、これらの異なる光源を用いて得た２種の評価用の色座標の値が、予め規定した基準範囲内にあれば、当該評価対象の評価を肯定的なものと評価し、基準範囲外であれば否定的なものと評価する。ここで、標準光源Ａは、専ら屋内光（白熱電球）を想定して用いられるものではあるが、その色味は屋外における夕暮れ時の太陽光の色味に近く、そのような光の状態の下における色味を評価する光源としても好ましく用いることができる光源であることを本発明者らが見出したものである。

ここで、例えば、暗色系の外観を有する太陽電池モジュールの販売を誘因するための展示は、実際には屋内で行われることも多い。屋内外で極端に色味が変わって見えることは、需要者の購買意欲の減退につながる場合があり、この点も改善すべき問題点となっていた。本発明の色味評価方法によれば、Ａ光源は屋内環境に近い光でもあるので、屋外における一日の日照の変動のみならず、例えば、屋内外での外観の差異についても、そのような外観の差異が少ない、販売促進の観点で優れた暗色シートを選び出すスクリーニングの作業に用いることも可能である。

第１の手順及び第２の手順は、必ずしもこの順序で行うことが必須ではない。但し、通常は、第１の手順において、第１の色座標が予め規定した基準範囲内にない場合、第２の手順を行うまでもなく、屋外使用における意匠性評価の結果として好ましくないものと評価して、評価を完了するこができるため、第２の手順に先行して第１の手順を行うことが好ましい。第１の手順及び第２の手順を行うための測定手段は、測定毎の数値のバラツキが予想範囲内であり、第三者に客観性を証明可能な方法であれば、特定の方法に限定されない。但し、評価結果の客観性と信頼性をより高いものとするためには、ＪＩＳ基準等、標準化されている測定手段によって行うことが好ましい。具体的には、第１の手順及び第２の手順においては、第１及び第２の色座標の測定を、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して行うことが極めて好ましい。

第１の色座標を求める第１の手順は、標準光源Ｄ６５によって、ＣＩＥ系色座標を求める。標準光源Ｄ６５は屋外光の標準光源として専ら用いられているものであり、この第１の手順によって、主に屋外晴天時での暗色シートの意匠性の評価が可能である。

第１の手順は、具体的には、上述の通り、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して行うことが好ましい。又、色座標の評価を行うための基準範囲を、求められる黒味の度合いに応じて、−１≦ａ^＊≦２．５且つ−２≦ｂ^＊≦０．５、又は、−２≦ａ^＊≦３且つ−３≦ｂ^＊≦１の範囲に予め規定することが好ましい。

第２の手順は、第１の手順と同様に、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して行い、又、上記の基準範囲を、やはり、求められる黒味の度合いに応じて、−１≦ａ^＊≦２．５且つ−２≦ｂ^＊≦０．５又は、−２≦ａ^＊≦３且つ−３≦ｂ^＊≦１の範囲に予め規定することが好ましい。

例えば、色味の評価対象が太陽電池モジュール用の裏面保護シートである場合、上記の基準範囲を、カーボンブラック等の純然たる黒味に近いことではなく、同モジュール内に配置される太陽電池素子の表面の暗色により近いことを評価基準とすることもできる。具体的には、この場合、ＣＩＥ系色座標における、所定の太陽電池素子の表面の色座標から所定のユークリッド距離内にある範囲を基準範囲とすることにより、上記観点による評価が可能となる。

一般的に黒色の顔料としては、カーボンブラック等の無機系顔料が広く用いられているが、本発明の色味評価方法では、これを暗色系の有機顔料とすることにより、近赤外線を透過又は反射する暗色シートとしたものについて、特に好ましく用いることができる。そのような暗色シートに用いる暗色系の有機顔料の具体例としては、オキサジン系、ピロール系、キナクリドン系、アゾ系、ペリレン系、ジオキサン系、イソインドリノン系、インダスレン系、キノフタロン系、ペリノン系、フタロシアニン系等が挙げられる。

尚、本明細書における暗色とは、黒色の他、褐色、紺色、深緑色、臙脂色等の低明度の有彩色、又は無彩色のことであり、可視光線である３８０〜７８０μｍの範囲の全帯域にわたって吸収スペクトルを有する色をいう。又、一般に低明度とは、大体、マンセル表色系で明度４．０以下のものをいう。本発明の評価方法における必須の要件ではないが、上記の色座標（ａ^＊ｂ^＊）の測定に加えて、更に上記明度（Ｌ値）を評価すべき指標に追加することで、特に、カーボンブラックに近い、純然たる黒色に近い色味が要求される場合等に、更に、色味評価の精度を高めることもできる。

尚、上記の暗色シートのうち、例えば、近赤外線を反射する赤外線反射シートは、図３に示す通り、太陽電池モジュールの太陽電池素子の非受光面側に配置することで、太陽電池モジュール用の裏面保護シートとして用いることができ、図３は、太陽電池モジュ−ルについて、その層構成の一例を例示する断面の模式図である。太陽電池を構成する太陽電池モジュール１は、図１に示すように入射光７の受光面側から、透明前面基板２、前面封止材層３、太陽電池素子４、背面封止材層５、裏面保護シート６が順に積層された構成である。本発明の色味評価方法で好ましいものと評価された暗色シートについては、上記の裏面保護シートとして用いた場合に、太陽電池モジュールの発電効率の向上と併せて意匠性の向上にも寄与することができるものであることを、需要者等、第三者に対してより高い信頼性を伴って主張することが可能となる。

以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。試験例１〜５は、いずれも、黒色以外の紫系、茶系、青系等の顔料を調色してなる暗色系顔料を表面に塗布した暗色シートである。Ｃｅｌｌは、単結晶シリコン太陽電池素子であり表面色が暗色系の紺色から黒色に近いものである。図１は本発明の第１の手順によってそれらの様々な暗色系シートのＣＩＥ系色座標における色座標の測定結果を示すものであり、図２は、同第２の手順による同測定結果を示すものである。尚、図１及び図２のＣＩＥ系色座標において、ａ^＊は赤味を表わし、値が大きいほど赤味が強いことを意味する。又、ｂ^＊は黄味を表わし、値が大きいほど黄味が強いことを意味する。

例えば、評価対象に対して、カーボンブラック等による純然たる黒色に近い意匠性が求められる場合には、図１及び図２の内側の破線で囲まれた範囲Ｓ１を基準範囲とすればよい。又、それよりも広い範囲で暗色系と認められる範囲であればよい場合には、同図におけるＳ２を基準範囲とすればよい。

第１の手順及び第２の手順でともにＳ１の範囲内の色座標値が測定された試験例１と２は、実際に屋外において曇天の昼間と日没時における外観をそれぞれ５人の観察者により観察したところ、目視の実感としての色味の変動が極少ないものであることが確認された。試験例３については、昼間時には、十分な黒味を呈するが、日没時には黄色よりへの色味のブレが実際に観察された。試験例４については、純然たる黒味からは若干乖離した紫色寄りの暗色を呈するものであったが、第１の手順及び第２の手順いずれにおいても、上記太陽電池素子（Ｃｅｌｌ）と近い色味を呈するものであり、特定の太陽電池素子との併用においては好ましいものと評価することができた。試験例５は、いずれの測定においても、意匠性については好ましくないものと評価することができた。

１ 太陽電池モジュール
２ 透明前面基板
３ 前面封止材層
４ 太陽電池素子
５ 背面封止材層
６ 裏面保護シート
７ 入射光

Claims (1)

1. 暗色シートの色味評価方法であって、
   評価対象シートの、標準光源Ｄ６５によるＣＩＥ系色座標である第１の色座標を測定する第１の手順と、
   前記評価対象シートの、標準光源ＡによるＣＩＥ系色座標である第２の色座標を測定する第２の手順と、を行い、
   前記第１の色座標及び前記第２の色座標が、いずれも予め規定した基準範囲内にあるものを好ましいものと評価する色味評価方法。

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