JP4811628B2 - 集光フィルム及び太陽電池ユニット - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池用の集光フィルム、型フィルム付き集光フィルム及び太陽電池ユニット（太陽電池モジュールともいう。）に関するものであり、更に詳しくは、入射光を効率よく太陽電池セルに導入して発電効率が高く、しかも修理可能な太陽電池用の集光フィルム又は型フィルム付き集光フィルムと、その集光フィルムを利用した太陽電池ユニットに関するものである。

近年、クリーンで枯渇しないエネルギーとして太陽電池の研究が盛んに行われている。各種太陽電池の中でも、発電効率の点で単結晶シリコン、多結晶シリコン、あるいは単結晶シリコンにアモルファスシリコンを積層したシリコン結晶系の太陽電池が主流を占め、徐々にシェアも大きくなっている。ところで、シリコン結晶系はアモルファスよりもコストがかかるため、一層普及するには低コスト化が要求される。現状では、太陽電池ユニットに使用する部材や製造コストを削減することで低コスト化を図るか、発電効率を向上させ、使用する部材の量を減らして低コスト化を図らざるを得ない。

従来のシリコン結晶系の太陽電池ユニットの概略図（断面図）を図１１に示した。表面の保護ガラス６は、耐衝撃性を重んじて強化ガラスが用いられており、封止材との密着性をよくするために、片面はエンボス加工による凹凸模様が施されている。またその凹凸模様は内側（すなわち、図１１では保護ガラス６の下面）に形成されており、太陽電池ユニットの表面は平滑である。また、保護ガラス６の下側には太陽電池セル３を保護封止するための封止材（通常、エチレンビニルアセテートコポリマーを主成分とする樹脂）４及び裏面フィルムが設けられている（非特許文献１参照）。

なお、斜めを含むあらゆる角度からの外部光を、反射損失を少なくして効率よく取り入れる手法の一つに、ｍｏｔｈ−ｅｙｅ（昆虫の目）構造があることは古くから知られている。これは微細な円錐や三角錐、四角錐などの透明形状物を形成することで、反射損失を少なくし効率よく外部光を取り入れるものである。

濱川圭弘編「太陽光発電」―最新の技術とシステム―、２０００年、株式会社シーエムシー

しかし、上記した従来の太陽電池ユニットでは、太陽電池セル３と封止材４の屈折率差が大きく、そのため界面で光反射が起きて光を効率よく利用できない難点がある。また、封止材４として使われている光透過性の良好で低コストのエチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡ）は、一度太陽電池セル３を封止すると剥がすことができず、例えば、太陽電池セル３の電気接続部で導通不良があったとしても太陽電池ユニット全体を交換しなければならない。本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、太陽電池ユニットにおける光利用率（発電効率）を向上させると共に、修理可能な太陽電池ユニットを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕
先に述べた微細なｍｏｔｈ−ｅｙｅ構造は、太陽電池にとっては非常に有効な手法と考えられるものの、これを太陽電池の最外層に設けた場合、屋外で長期間に渡り曝露されて汚れ逆に光を遮断する恐れがある。また、これを避けるため、ｍｏｔｈ−ｅｙｅ構造をユニット内部の受光面側に設けた場合、太陽電池セル３を封止している封止材（樹脂）との屈折率差が小さく、そのため効率よく外部光を取り入れることができず、従来はほとんど採用されてこなかった。本発明者らは、ｍｏｔｈ−ｅｙｅ構造を太陽電池ユニットに取り入れることを種々検討し、本発明を完成するに至った次第である。

本発明は、先ずは、太陽電池ユニットに用いる型フィルム付き集光フィルム、すなわち、保護ガラス、集光フィルム、太陽電池セルがこの順に構成される太陽電池ユニットの太陽電池セル受光面に積層する型フィルム付き集光フィルムで、片面は平滑で、他面は微細凸部を多数敷き詰めるように形成した集光フィルムであって、前記微細凸部の各々の形状は、略同一形状の円錐状もしくは多角錐状であり、かつ、その屈折率は１．４以上で透明である集光フィルム１ａと、前記集光フィルムの微細凸部側に、その微細凸部に相補して接着する微細凹部が多数形成され、かつその屈折率が前記集光フィルムにおける屈折率よりも小さい型フィルムとが重層されてなる型フィルム付き集光フィルムである。

また、本発明は、太陽電池ユニットに用いる型フィルム付き集光フィルム、すなわち、
上記集光フィルム１ａと、その集光フィルムの微細凸部側に、その微細凸部に相補（隙間無く、完全に噛み合う）して接着する微細凹部が多数形成され、かつその屈折率が集光フィルム１ａにおける屈折率よりも小さい型フィルム（集光フィルムの凸部形成の鋳型となる型フィルム）２ａとが重層されてなる、外観は平滑な型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）も提供する。

また、本発明は、太陽電池セルの受光面に、前記型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）が、その集光フィルム１ａ側を太陽電池セル３側にして積層されている太陽電池ユニットも提供する（図１参照）。

また、本発明は、太陽電池セルの受光面に、本発明の型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）が、その集光フィルム１ａの平滑面を太陽電池セル３側にして積層され、更にその上に封止材が積層されている太陽電池ユニットも提供する。

上記太陽電池ユニットは、太陽電池セル３の下側には、封止材４及び裏面フィルム５を積層して構成する（図１参照）。

〔発明の更に詳しい説明〕
本発明の集光フィルムは、上で述べたように、片面は平滑で、他面は微細凸部を規則的に多数敷き詰めるように形成した集光フィルムであって、その微細凸部の各々の形状は、略同一形状の円錐状もしくは多角錐状であり、かつ、その屈折率は１．４以上で透明であることを特徴とする集光フィルム１ａである。

あらゆる角度から入り込む外部光が反射損失少なく、効率よく太陽電池セル内に導入するためには、集光フィルムにおける屈折率は高いほうが好ましく、通常は１．４以上、好ましくは１．５〜２．６とする。なお、集光フィルムは従来の太陽電池ユニットにおける封止材の役目も果たすものである。

集光フィルムの平滑面は、通常、太陽電池セルに向けて貼り合わせ、集光フィルムの微細凸部面では用いた型フィルム（後述）を除去せずに積層させたままとするか、封止材を積層する。ここで、型フィルムや封止材における屈折率は集光フィルムにおける屈折率よりも小さくなければならない。斜めから入り込む外部光も反射損失少なく、効率よく太陽電池セル内に導入するためである。
屈折率の大きい集光フィルムの凸部がそれよりも屈折率の小さい型フィルム（又は封止材）側へ向いている、すなわち、屈折率の大きい集光フィルムの凸部の広がりが型フィルム（又は封止材）の反対側（すなわち、太陽電池セル側へ）向いていると、あらゆる角度から入り込む外部光が反射損失少なく、効率よく太陽電池セル内に導入される。型フィルムや封止材における屈折率は、好ましくは１．４〜１．６である。

集光フィルムの片面に敷き詰められるように多数形成する微細凸部の各々は、微細円錐状もしくは微細多角錐状であり、通常、ｍｏｔｈ−ｅｙｅ構造と呼ばれる構造である。無反射構造では、頂角は狭いほど有利であるが、本発明では、集光フィルムを樹脂中に封止し、さらに太陽電池セルに近接させるため、事情が異なる。あらゆる角度からの入射光を効率よく太陽電池セル内に導入するためには、頂角は狭いほうが有利であるが、集光フィルムと太陽電池セルとの界面で反射損失が大きいため、頂角が狭すぎると反射光は再度外部へ漏れてしまう。反射光を、集光フィルムによって再度反射させ、うまく太陽電池セルに戻すためには、頂角の角度は広めがよい。本発明における集光フィルムでは、この二つの相反する性質を調整する必要があり、本発明で、好ましい頂角の範囲を見出すことができた。すなわち、円錐状もしくは多角錐状の頂角は、好ましくは１５０度以下であり、更に好ましくは１４０〜３０度である。

集光フィルムの片面に形成される微細凸部の更に好ましい形状は微細な四角錐（ピラミッド形状）である。四角錐（ピラミッド形状）の形状は、均一な大きさの凸部を間隙なく敷き詰めるようにつくりやすく、太陽電池セル面内における集光効率を一層高めうるからである。また、金型加工の点でも、切削回数が少なくて済み有利である。

文献、例えば、豊田宏；”無反射周期構造”、光学、３２巻８号４８９ページ（２００３年）によれば、底辺の大きさは、使用する最短波長をその材料の屈折率で除した値となっており、例として屈折率を２とした場合、太陽電池モジュールでは１７５ｎｍ程度となる。しかし、このような微細構造を得るためには、加工精度も要求される。そのため、底辺の大きさは、好ましくは０．１μｍ〜８０００μｍ、更に好ましくは、１μｍ〜１０００μｍである。０．１μｍは加工精度を保証できる下限であり、８０００μｍは効果的な集光効率を確保する上限である。

次に、本発明の集光フィルムの製造に使用する材料について説明する。
集光フィルムに用いる屈折率の大きい樹脂としては、微細な凹凸形状を付与しやすい樹脂が好ましく用いられ、そのような樹脂としては、型フィルムに用いられるＵＶ硬化型樹脂（後述）のほかに、加熱または加圧により流動する熱可塑性樹脂を使うことができる。例えば、天然ゴム（屈折率（以下、ｎともいう）＝１．５２）、ポリイソプレン（ｎ＝１．５２１）、ポリ−１，２−ブタジエン（ｎ＝１．５０）、ポリイソブテン（ｎ＝１．５０５〜１．５１）、ポリブテン（ｎ＝１．５１３）、ポリ−２−ヘプチル−１，３−ブタジエン（ｎ＝１．５０）、ポリ−２−ｔ−ブチル−１，３−ブタジエン（ｎ＝１．５０６）、ポリ−１，３−ブタジエン（ｎ＝１．５１５）等の（ジ）エン類、

ポリオキシエチレン（ｎ＝１．４５６）、ポリオキシプロピレン（ｎ＝１．４５０）、ポリビニルエチルエーテル（ｎ＝１．４５４）、ポリビニルヘキシルエーテル（ｎ＝１．４５９）、ポリビニルブチルエーテル（ｎ＝１．４５６）などのポリエーテル類、
ポリビニルアセテート（ｎ＝１．４６７）、ポリビニルプロピオネート（ｎ＝１．４６７）などのポリエステル類、

ポリウレタン（ｎ＝１．５〜１．６）、エチルセルロース（ｎ＝１．４７９）、ポリ塩化ビニル（ｎ＝１．５４〜１．５５）、ポリアクリロニトリル（ｎ＝１．５２）、ポリメタクリロニトリル（ｎ＝１．５２）、ポリスルホン（ｎ＝１．６３３）、ポリスルフィド（ｎ＝１．６）、フェノキシ樹脂（ｎ＝１．５〜１．６）、ポリエチルアクリレート（ｎ＝１．４６９）、ポリブチルアクリレート（ｎ＝１．４６６）、ポリ−２−エチルヘキシルアクリレート（ｎ＝１．４６３）、ポリ−ｔ−ブチルアクリレート（ｎ＝１．４６４）、ポリ−３−エトキシプロピルアクリレート（ｎ＝１．４６５）、ポリオキシカルボニルテトラメタクリレート（ｎ＝１．４６５）、ポリメチルアクリレート（ｎ＝１．４７２〜１．４８０）、ポリイソプロピルメタクリレート（ｎ＝１．４７３）、ポリドデシルメタクリレート（ｎ＝１．４７４）、ポリテトラデシルメタクリレート（ｎ＝１．４７５）、ポリ−ｎ−プロピルメタクリレート（ｎ＝１．４８４）、ポリ−３，３，５−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート（ｎ＝１．４８４）、ポリエチルメタクリレート（ｎ＝１．４８５）、ポリ−２−ニトロ−２−メチルプロピルメタクリレート（ｎ＝１．４８７）、ポリ−１，１−ジエチルプロピルメタクリレート（ｎ＝１．４８９）、ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４８９）などのポリ（メタ）アクリル酸エステルが使用可能である。

これらのアクリルポリマーは、必要に応じて２種以上共重合してもよいし、２種類以上をブレンドして使用することも可能である。

さらにアクリルとアクリル以外との共重合樹脂としては、エポキシアクリレート（ｎ＝１．４８〜１．６０）、ウレタンアクリレート（ｎ＝１．５〜１．６）、ポリエーテルアクリレート（ｎ＝１．４８〜１．４９）、ポリエステルアクリレート（ｎ＝１．４８〜１．５４）などを使うこともできる。特に接着性の点から、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレートが優れている。

エポキシアクリレートとしては、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、アリルアルコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールテトラグリシジルエーテル等の（メタ）アクリル酸付加物が挙げられる。
エポキシアクリレートなどのように分子内に水酸基を有するポリマーは接着性向上に有効である。これらの共重合樹脂は、必要に応じて、２種以上併用することができる。これら樹脂の軟化温度は、取扱い性から２００℃以下が好ましく、１５０℃以下がさらに好ましい。太陽電池ユニットの使用環境温度が通常は８０℃以下であることと加工性を考慮すると、上記樹脂の軟化温度は特に好ましくは８０〜１２０℃である。

また、集光フィルムに用いる樹脂の重量平均分子量は、５００以上のものを使用することが好ましい。分子量が５００以下では樹脂組成物の凝集力が低すぎるために被着体への密着性が低下するからである。用いる樹脂組成物には、必要に応じて、希釈剤、可塑剤、酸化防止剤、充填剤、紫外線吸収剤、粘着付与剤等の添加剤を配合してもよい。

集光フィルムにおける屈折率を高めるために、上記樹脂組成物に屈折率の高い無機材料（無機微粒子）を分散させることができる。但し、樹脂中に分散される無機微粒子の粒子の大きさが波長以上に大きくなると、光を散乱させるので、逆効果となる。
このような無機微粒子としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化セリウム、酸化アンチモン、インジウムスズ混合酸化物、アンチモンスズ混合酸化物などであり、これらは必要に応じて、アルミナ、シリカ、酸化ジルコニウム、高級脂肪酸などで表面処理がなされていてもよい。

また、これら無機微粒子を樹脂中の分散させるために、分散剤、チタネート系、アルミニウム系、シリコン系のカップリング剤を用いてもよい。分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社のディスパービックの商品名で供給される製品群、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１１１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１１０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１１６、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１４０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６２、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６３、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１７０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１７１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１７４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１８０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１８２など、

花王社製のアセタミン２４、アセタミン８６、コータミン２４Ｐ、コータミン８６ＰＷ、コータミン６０Ｗ、コータミンＤ８６Ｐ、ファーミンＣＳ、ファーミン０８Ｄ、ファーミン２０Ｄ、ファーミン８０、ファーミン８６Ｔ、ファーミンＯ、ファーミンＴ、ファーミンＤ８６、ファーミンＤＭ２４Ｃ、ファーミンＤＭ０８９８、ファーミンＤＭ１０９８、ファーミンＤＭ２０９８、ファーミンＤＭ２４６５、ファーミンＤＭ２４６３、ファーミンＤＭ２４５８、ファーミンＤＭ４０９８、ファーミンＤＭ４６６２、ファーミンＤＭ６０９８、ファーミンＤＭ６８７５、ファーミンＤＭ８６８０、ファーミンＤＭ８０９８、ファーミンＤＭ２２８５、などが挙げられる。

また、チタネート系カップリング剤としては、味の素社がプレンアクトの商品名で提供する製品、ＫＲ−ＴＴＳ、ＫＲ−４６Ｂ、ＫＲ−５５、ＫＲ−４１Ｂ、ＫＲ−３８Ｓ、ＫＲ−１３８Ｓ、ＫＲ−２３８Ｓ、３３８Ｘ、ＫＲ−４４、ＫＲ−９ＳＡなどが挙げられる。アルミニウム系カップリング剤としては、同社製のプレンアクトＡＬ−Ｍなどが挙げられる。

上述したように、無機微粒子を分散させて集光フィルムにおける屈折率を高める以外に、ゾルゲル法を用いて有機・無機ハイブリッド材料とすることもできる。ゾルゲル法で使用するものは、金属アルコキシドと、必要に応じて加える水、及び酸（又はアルカリ）触媒である。金属アルコキシドは次の一般式で表される。
（R^１）ｎ−M−（OR^２）ｍ
ここで、ＭはＴｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ及びＣｅから選ばれる金属であり、好ましくはＴｉ、Ｚｎ又はＺｒである。Ｒ^１は、炭素数１〜１０の有機基である。Ｒ^２は、炭素数１〜１０の有機基である。Ｒ^１及びＲ^２はＭに複数個結合しているが、それぞれはすべて同一でも、違っていてもよい。ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数で、ｎ＋ｍは、Ｍの価数に等しい。ゾルゲル法による有機・無機ハイブリッド材料を得るとき、用いる金属アルコキシドは一種類でも複数種類でもよい。

ゾルゲル法を用いて有機・無機ハイブリッド材料を得るには、溶液状にした樹脂組成物中に、金属アルコキシド、水、及び酸（又はアルカリ）触媒を加え、基材に塗布し、溶剤を飛ばし、加熱することにより得られる。ただし、選ばれる金属アルコキシドの反応性によっては、水及び／又は酸（又はアルカリ）触媒が必要でなくなる場合もある。また加熱温度も金属アルコキシドの反応性に依存している。Ｔｉのように反応性の高いものでは、水、触媒とも不要で、加熱温度は１００℃程度の温度でもよい。本発明では、必ずしも（−Ｍ−Ｏ−）の三次元架橋は必要ではなく、高屈折率化を実現できればよい。

次に、型フィルムに使用する材料について説明する。
本発明で用いる型フィルムの樹脂は、透明で、集光フィルムにおける樹脂よりも屈折率が小さいものであれば特に限定しないが、好ましいものはＵＶ硬化性樹脂である。ＵＶ硬化性樹脂の樹脂組成やＵＶ硬化方法は特に選ばない。

例えば、光ラジカル開始剤による硬化方法では、樹脂組成は、（Ａ）バインダ樹脂、（Ｂ）架橋性モノマ、及び（Ｃ）光により遊離ラジカルを生成する光開始剤、からなる。
ここで（Ａ）成分のバインダーポリマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸及びこれらのアルキルエステルと、これらと共重合し得るその他のビニルモノマーを構成モノマとして共重合してなる共重合体が用いられる。これらの共重合体は、単独でも２種類以上を組み合わせて用いることもできる。アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸無置換アルキルエステル又はメタクリル酸無置換アルキルエステルや、これらのアルキル基に水酸基、エポキシ基、ハロゲン基等が置換したアクリル酸置換アルキルエステル及びメタクリル酸置換アルキルエステルなどが挙げられる。

また、アクリル酸又はメタクリル酸やアクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルと共重合しうるその他のビニルモノマーとしては、アクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエンなどが挙げられる。これらのビニルモノマーは、単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。また、（Ａ）成分のバインダーポリマーの重量平均分子量は、塗膜性及び塗膜強度、現像性の点から１０，０００〜３００，０００であることが好ましい。

（Ｂ）成分としては、例えば、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート；多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物（例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（エチレン基の数が２〜１４のもの）、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（プロピレン基の数が２〜１４のもの）、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡトリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡデカオキシエチレンジ（メタ）アクリレート等）；

グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジアクリレート等）；多価カルボン酸（例えば、無水フタル酸）と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する物質（例えば、β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）とのエステル化物；アクリル酸若しくはメタクリル酸のアルキルエステル（例えば、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル）；ウレタン（メタ）アクリレート（例えば、トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとシクロヘキサンジメタノールと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物等）を挙げることができる。

特に好ましい（Ｂ）成分としては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジメタクリレートが挙げられる。なお、上記化合物は単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
特に集光フィルムでは、屈折率を高くすることが必要であるが、このためには（Ａ）成分及び／又は（Ｂ）成分に臭素、イオウ原子を含んでいることが有利である。臭素含有モノマの例としては、第一工業製薬社製、ニューフロンティアＢＲ−３１、ニューフロンティアＢＲ−３０、ニューフロンティアＢＲ−４２Ｍなどが挙げられる。イオウ含有モノマ組成物としては、三菱瓦斯化学社製、ＩＵ−Ｌ２０００、ＩＵ−Ｌ３０００、ＩＵ−ＭＳ１０１０が挙げられる。ただし、本発明で使用される臭素、イオウ原子含有モノマ（それを含む重合物）は、ここに挙げたものに限定されるものではない。

（Ｃ）成分としては、紫外線又は可視光線により遊離ラジカルを生成する光開始剤が好ましく、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ′−テトラメチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ′−テトラエチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジルジメチルケタール（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュア６５１）、ベンジルジエチルケタール等のベンジルケタール類、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン等のキサントン類、あるいはヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュア１８４）、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ビトロキシ−２−メチルプロパン−１−オン（メルク社製、ダロキュア１１１６）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製、ダロキュア１１７３）等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。

また、（Ｃ）成分として使用しうる光開始剤としては、例えば、２，４，５−トリアリルイミダゾール二量体と２−メルカプトベンゾオキサゾール、ロイコクリスタルバイオレット、トリス（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）メタン等との組み合わせも挙げられる。また、それ自体では光開始性はないが、前記物質と組み合わせて用いることにより全体として光開始性能のより良好な増感剤系となるような添加剤、例えば、ベンゾフェノンに対するトリエタノールアミン等の三級アミンを用いることができる。

型フィルム（集光フィルムの凸部形成の鋳型となる型フィルム）は、特開２００２−２２５１３３号公報に記載の方法等により作製することができる。具体的な作製例は、後述する（図２参照）。

本発明の集光フィルムは、新規である。また、本発明の集光フィルムを太陽電池ユニットに適用することより、太陽電池ユニットにおける光利用率（発電効率）を向上させると共に、修理可能な太陽電池ユニットを提供できる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
１．型フィルム用の感光性樹脂組成物の調製
バインダ樹脂（Ａ成分）としてのヒタロイドＨＡ７８８５（日立化成工業社製）：５０重量部、
架橋性モノマ（Ｂ成分）としてのファンクリルＦＡ−３２１Ｍ（日立化成工業社製）：５０重量部、及び
光開始剤（Ｃ成分）としてのＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）：３．０重量部、を有機溶媒のメチルエチルケトンに溶かしワニス（感光性樹脂組成物）とした。このワニスをシリコンウエハ上に約５０００Åとなるように膜を形成し、エリプソメーターで屈折率を測定したところ１．４８であった。

２．型フィルムの作製
図２に、型フィルムの調製方法を示す。２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム８上に、先に調製した感光性樹脂組成物を均一に塗布し、８０〜１００℃の熱風対流式乾燥機で約１０分間かけて乾燥した。これに、底辺長さが５０μｍで頂角１２０°の多数の微細ピラミッド状突起を一面に敷き詰めうる形状の金型を押し当てると共に、ＰＥＴフィルム裏面側から紫外線を照射して、感光性樹脂組成物を硬化させた後、金型を剥がした。ＰＥＴフィルム８上に、金型の微細ピラミッド状突起を写し取った型フィルム２ａを得た。

３．集光フィルム用の高屈折樹脂組成物の調製
酸化チタン微粒子ＴＴＯ−Ｓ−２（石原テクノ製）：１００重量部、ファーミンＤＭ２４６５（花王社製）：２０重量部、及び酢酸ブチル：７６重量部をとり、ビーズミルを用いて混合し分散液とした。この酸化チタン微粒子分散液１９６重量部に、タッフィーＴＦ−４２００（日立化成工業社製）を７１４重量部加え、攪拌し、集光フィルム用の高屈折樹脂組成物（熱可塑性樹脂）とした。この樹脂組成物をシリコンウエハ上に約５０００Åとなるように膜を形成し、エリプソメーターで屈折率を測定したところ１．７であった。

４．集光フィルムの作製
図３は集光フィルムの調製方法である。ＰＥＴフィルム（基材）８の上に金型の微細ピラミッド状凸部を写し取った凹部をもつ型フィルム２ａが形成され、その凹部模様の上に上記集光フィルム用の高屈折樹脂組成物（熱可塑性樹脂）を塗布し、８０〜１００℃の熱風対流式乾燥機を通過させ、約１０分間かけて乾燥した。ＰＥＴフィルム（基材）８上の型フィルム２ａの上に集光フィルム１ａを得た。これから、基材８だけを剥離・除去すれば型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）が得られ、基材８及び型フィルム２ａを剥離・除去すれば集光フィルム１ａが得られる。

なお、集光フィルムには、ＵＶ硬化型樹脂を用いることもできる。図４は、ＵＶ硬化型樹脂を用いた場合の集光フィルムの調製方法である。太陽電池セル３の上に、集光フィルム用のＵＶ硬化型高屈折樹脂組成物を直接塗布し、その上から、ＰＥＴフィルム８上に形成した型フィルム２ａ（一体積層物）を押し当て、ＰＥＴフィルム８側から紫外線を照射して、樹脂を硬化させる。太陽電池セル３の上に、順に、集光フィルム１ａ、型フィルム２ａ及びＰＥＴフィルム８が積層される。

５．測定用サンプルの作製
フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）の集光フィルム側を、予め９０℃に加熱したガラス板に対面させるようにして熱圧着させ、測定用サンプルとした。

６．透過および反射スペクトルの測定
透過および反射スペクトルの測定は、アタッチメントとして積分球を備えた分光光度計Ｖ−５７０（日本分光社製）を用い行なった。それぞれ、表側（集光フィルム側）および裏側（ガラス側）から光を入射させ、各々の透過スペクトル及び反射スペクトル透過を測定した。図５は用いた透過スペクトル測定装置の概略図であり、図６は用いた反射スペクトル測定装置の概略図である。また、図７に測定用サンプルの透過スペクトルを示し、図８に測定用サンプルの反射スペクトルを示した。また、次の表１に波長５８０ｎｍにおける透過率及び反射率を示した。
波長５８０ｎｍにおける透過率は、表面側（集光フィルム側）を入射面としたときに１３１．９％、裏面側（ガラス板側）を入射面としたときに７６．８％であり、波長５８０ｎｍにおける反射率は、表面側（集光フィルム側）を入射面としたときに３．３％、裏面側（ガラス板側）を入射面としたときに３９．７％であった（表１）。

７．出射強度入射角度依存性の測定
図９は、載置・固定したサンプルの一点を中心として回転可能な回転ステージ上に、ガラス板１６に熱圧着させた型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）を、そのガラス板側が検出器に合うように固定した。また、ハロゲンランプ（光源）からの光をレンズを用いて平行光にし、ビーム径が２ｍｍとなるようにスリットを設けた。サンプルのない状態での垂直入射における受光量を１００として、入射角度を変えながらサンプルからの出射強度を求めると、入射角４０°のときに８４％であった。

８．修理性の評価
ガラス板１６に熱圧着させた型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ）をそのままアセトン中に浸漬し、室温で１時間放置したあと、その集光フィルムを剥がすと、ガラス面に樹脂が残ることなく、集光フィルムはガラス板からきれいに剥離することができた。
また、ＰＥＴ（基材）及び型フィルム付き集光フィルム（１ａ＋２ａ＋８）、接着層７及び保護ガラス６の一体積層体を、その集光フィルム面側を太陽電池セル３に接するようにして、太陽電池セル３に熱圧着した場合も、上記のような剥離条件では、太陽電池セル３上に樹脂残りすることなくきれいに剥離することができた。

（実施例２）
型フィルム作製時に、底辺が３０μｍで頂角が９０°の多数の微細ピラミッド状突起を一面に敷き詰めうる形状の金型を使用した以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が８４％であった。

（実施例３）
型フィルム作製時に、底辺が２０μｍで頂角が６０°の多数の微細ピラミッド状突起を一面に敷き詰めうる形状の金型を使用した以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が８５％であった。

（実施例４）
型フィルム作製時に、底辺が１０μｍで頂角が４０°の多数の微細ピラミッド状突起を一面に敷き詰めうる形状の金型を使用した以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が８５％であった。

（実施例５）
高屈折樹脂組成物の作製時に、酸化チタン微粒子分散液を９８重量部、タッフィーＴＦ−４２００（日立化成工業社製）を７１４重量部とした以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が８４％であった。この樹脂組成物をシリコンウエハに約５０００Åになるように膜を形成し、エリプソメーターで、屈折率を測定したところ１．６であった。

（実施例６）
高屈折樹脂組成物の作製時に、酸化チタン微粒子分散液を２０重量部、タッフィーＴＦ−４２００（日立化成工業社製）を７１４重量部とした以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が８１％であった。この樹脂組成物をシリコンウエハに約５０００Åになるように膜を形成し、エリプソメーターで、屈折率を測定したところ１．５であった。

（実施例７）ゾルゲル法を用いた集光フィルム用高屈折樹脂組成物の調製
ポリセットＤＨ−７５Ｃ−２（日立化成工業社製）１００重量部に対し、イルガキュア１８７（チバガイギー社製）を５重量部、チタニウムテトライソプロポキシドを１００重量部加え、１時間攪拌した。これをシリコンウエハに塗布し、高圧水銀灯を用い１０００ｍＪ／ｃｍ^２で露光したものを、エリプソメーターを用いて屈折率を測定したところ、２．２であった。
この樹脂組成物を実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角度が４０°のとき出射強度が８７％であった。

（比較例１）
実施例１〜６で使用したガラスをそのまま用いて、透過および反射スペクトルを測定した。波長が５８０ｎｍでの透過率及び反射率は、それぞれ９１．４％、８．６％であった（表１参照）。

（比較例２）
型フィルム作製時に、金型を使用しなかった以外はすべて実施例１と同様な手法により、測定用サンプルを作製し、出射強度入射角度依存性の測定をしたところ、入射角４０°のときに出射強度が７５％であった。表２にこれらの結果をまとめた。

（比較例３）
ガラス同士を太陽電池用充填材であるＥＶＡを用いて１５０℃、１ＭＰａで熱圧着した。これをアセトンに浸漬したが、ガラス同士を剥離することはできなかった。その他、トルエン、キシレン、ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドにも同様に浸漬してみたが、いずれも剥離はできなかった。

本発明の一実施例の太陽電池ユニットの概略図（断面図）。 型フィルムを製造する工程図。 集光フィルムを製造する工程図。 受光面上に集光フィルムを形成させた太陽電池ユニットの別の製造工程図。 透過スペクトル測定装置の概略図。 反射スペクトル測定装置の概略図。 実施例１の集光フィルムの透過スペクトル。 実施例１の集光フィルムの反射スペクトル。 出射強度入射角度依存性の測定装置の概略図。 実施例１〜６及び比較例２の出射強度入射角度依存性を示すグラフ。 従来例の太陽電池ユニットの概略図（断面図）。

符号の説明

１：集光フィルム用高屈折率樹脂
１ａ：集光フィルム（高屈折率樹脂；固化後又は硬化後）
２：型フィルム用樹脂
２ａ：型フィルム（固化後又は硬化後）
３：太陽電池セル
４：封止材（充填材）
５：裏面フィルム
６：保護ガラス
７：接着層
８：基材（ＰＥＴ）フィルム
９：金型
１０：サンプル
１１：検出器
１２：積分球
１３：レンズ
１４：スリット
１５：回転ステージ
１６：ガラス板

Claims (9)

1. 保護ガラス、集光フィルム、太陽電池セルがこの順に構成される太陽電池ユニットの太陽電池セル受光面に積層する型フィルム付き集光フィルムで、片面は平滑であり、他面は微細凸部を多数敷き詰めるように形成した集光フィルムであって、前記微細凸部の各々の形状は、略同一形状の円錐状もしくは多角錐状であり、かつ、その屈折率は１．４以上で透明である集光フィルムと、前記集光フィルムの微細凸部側に、その微細凸部に相補して接着する微細凹部が多数形成され、かつその屈折率が前記集光フィルムにおける屈折率よりも小さい型フィルムとが重層されてなる型フィルム付き集光フィルム。
2. 集光フィルムの円錐状もしくは多角錐状の頂角は１５０度よりも小さい、請求項１の型フィルム付き集光フィルム。
3. 集光フィルムの微細凸部の形状は四角錐である、請求項１又は２の型フィルム付き集光フィルム。
4. 集光フィルムの四角錐の底辺の長さが０．１μｍ以上８０００μｍ以下である、請求項１〜３いずれかの型フィルム付き集光フィルム。
5. 集光フィルムのフィルム材料は、樹脂と屈折率の高い無機材料との複合物とからなる請求項１〜４いずれかの型フィルム付き集光フィルム。
6. 集光フィルムの樹脂と屈折率の高い無機材料との複合物は、樹脂中でゾルゲル反応を起こして得られる複合物である、請求項５の型フィルム付き集光フィルム。
7. 太陽電池セルの受光面に、請求項１〜６のいずれかの型フィルム付き集光フィルムが、その集光フィルム側を太陽電池セル側にして積層されている太陽電池ユニット。
8. 太陽電池セルの受光面に、請求項１〜６のいずれかの型フィルム付き集光フィルムが、その平滑面を太陽電池セル側にして積層され、更にその上に封止材が積層されている太陽電池ユニット。
9. 請求項７又は８の太陽電池ユニットであって、太陽電池セルの下側には、更に、封止材及び裏面フィルムが積層されている太陽電池ユニット。

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