JP5227612B2 - Solar cell assembly - Google Patents
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Description
本発明は、入射した光を太陽電池素子に直接誘導したり反射させて誘導したりして、その光を電気に変換する太陽電池のアセンブリに関するものである。 The present invention relates to an assembly of a solar cell that converts incident light by directly guiding or reflecting the incident light to a solar cell element to convert the light into electricity.
太陽電池は、シリコン結晶半導体や有機半導体の太陽電池素子が光を受けたときに、それの光起電力により電気を、発生させるものである。 A solar cell generates electricity by its photovoltaic power when a silicon crystal semiconductor or organic semiconductor solar cell element receives light.
太陽電池は、パネル板状のシリコン結晶半導体の太陽電池素子を用いたものが汎用されている。この太陽電池素子は、ヒ素を混入したn型シリコン結晶の薄膜に、ホウ素を含有させたp型シリコン結晶の薄膜を積層させ、両薄膜に電極を接続させたものが知られている。このような太陽電池素子を、ガラス製カバーやアクリル樹脂又はエポキシ樹脂等の透明樹脂製カバーで被覆して、太陽電池アセンブリとしている。ガラス製カバーは重くて任意の形状に成形加工し難いうえ割れ易く、一方透明樹脂製カバーは耐光性・耐熱性・耐擦傷性に劣り、とりわけエポキシ樹脂製カバーは経時的に黄変して光の透過を妨害してしまう。しかも、入射光側の電極でその光が遮られ十分に活用されない。さらに高純度の結晶の薄膜を何層も積層させるのは煩雑で歩留まりが悪いうえコストがかかる。 A solar cell using a panel-plate-like silicon crystal semiconductor solar cell element is widely used. This solar cell element is known in which a thin film of p-type silicon crystal containing boron is laminated on a thin film of n-type silicon crystal mixed with arsenic, and electrodes are connected to both thin films. Such a solar cell element is covered with a glass cover or a transparent resin cover such as an acrylic resin or an epoxy resin to form a solar cell assembly. Glass covers are heavy and difficult to mold into any shape and are easy to break, while transparent resin covers are inferior in light resistance, heat resistance, and scratch resistance. Epoxy resin covers, in particular, turn yellow over time and light. Will be blocked. In addition, the light is blocked by the electrode on the incident light side and is not fully utilized. Furthermore, it is troublesome to stack many layers of high-purity crystal thin films, resulting in poor yield and cost.
凸レンズやフレネルレンズでパネル薄片状の太陽電池素子に光を集束させる太陽電池アセンブリも知られている。このような太陽電池アセンブリは、レンズと太陽電池素子との間の空気層のために太陽電池素子の表面反射による光のロスを生じてしまう。また、レンズ等の部材が在るために太陽電池素子にまで入射光の全てが到達できない。しかも太陽電池素子に直接入射する太陽光しか利用できず、木の葉や日陰で太陽光が遮られ直接入射しないとき発電効率が極端に低くなってしまう。 A solar cell assembly is also known in which light is focused on a panel cell-like solar cell element using a convex lens or a Fresnel lens. In such a solar cell assembly, light loss due to the reflection of the surface of the solar cell element occurs due to the air layer between the lens and the solar cell element. In addition, since a member such as a lens is present, all of the incident light cannot reach the solar cell element. Moreover, only sunlight directly incident on the solar cell element can be used, and when the sunlight is blocked by the leaves and shade and does not directly enter, the power generation efficiency becomes extremely low.
また、太陽電池アセンブリとして、特許文献1のように、光を反射する被覆層を設けた凹部内の支持体の底に、第1半導体層とその外方の第2半導体層とを有するほぼ球状の光電変換素子が、配置された光発電装置も、知られている。
Moreover, as a solar cell assembly, as in
この太陽電池アセンブリは、反射光の一部を光電変換素子に集光できるが、反射光の一部が光電変換素子に当たらずに再び外界へ拡散してしまうと光電効率の低下を招く。また、反射層が露出しているため、汚れによる光電効率低下が避けられない。そのため、光電効率の一層の向上が望まれている。 This solar cell assembly can collect a part of the reflected light on the photoelectric conversion element, but if part of the reflected light does not hit the photoelectric conversion element and diffuses again to the outside, the photoelectric efficiency is lowered. Moreover, since the reflective layer is exposed, a decrease in photoelectric efficiency due to contamination is inevitable. Therefore, further improvement in photoelectric efficiency is desired.
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、強い光や熱に長期間曝されても黄変したり劣化したりせず耐光性や耐熱性に優れ、丈夫で耐擦傷性に優れ、寿命が長くて信頼性が高くて光電変換効率が良く、太陽電池素子に入射光を効率良く到達させ得る簡易な構造で、生産性が高く安価な太陽電池アセンブリを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is excellent in light resistance and heat resistance without being yellowed or deteriorated even when exposed to strong light or heat for a long period of time, and is durable and scratch resistant. An object is to provide a solar cell assembly that is excellent in productivity, inexpensive, has a long life, is highly reliable, has a high photoelectric conversion efficiency, and has a simple structure that allows incident light to efficiently reach a solar cell element. To do.
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項1に記載の太陽電池アセンブリは、凸面を有し光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で形成されている樹脂体と、前記凸面側に前記凸面に沿って設けられた金属層とを有し、一方の半導体層の表面が他方の半導体層で覆われ他方の半導体層の欠落部分から一方の半導体層が露出している太陽電池素子が、前記一方の半導体層が前記露出部分を通じて一方の電極に接続され他方の半導体層が他方の電極に接続されつつ、前記樹脂体内に硬化によって封止されており、前記金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部分を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、または一方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、他方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、または他方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、一方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されており、前記太陽電池素子が封止された前記樹脂体を単位として、前記樹脂体及び前記金属層により連結しており、前記金属層と前記電極エレメントとが、絶縁されており、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
The solar cell assembly according to
太陽電池アセンブリは、金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されている。 Solar cell assembly, also serves as a metal layer is the other electrode, in contact with the bottom portion of the concave surface of the other semiconductor layer is the metal layer, the solar one semiconductor layer is in contact with the electrode element through the exposed portion cell element that have been placed.
請求項2に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1に記載されたもので、前記太陽電池素子が、球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であることを特徴とする。
The solar cell assembly according to
請求項3に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜2の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂が、その硬度をJIS K 7215の方法により測定されるショアD硬度で20°〜90°とすることを特徴とする。
請求項4に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜2の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂が、ゲル状又はゴム状のシリコーン樹脂であることを特徴とする。
The solar cell assembly of
A solar cell assembly according to a fourth aspect is the solar cell assembly according to the first or second aspect, wherein the silicone resin is a gel-like or rubber-like silicone resin.
請求項5に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜4の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂原料組成物が、前記オルガノポリシロキサンをベースポリマーとしつつ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、重金属系触媒、有機金属化合物、及び金属脂肪酸塩から選ばれる触媒とを含むことを特徴とする。
請求項6に記載の太陽電池アセンブリは、請求項5に記載されたもので、前記原料組成物が無溶媒であることを特徴とする。
The solar cell assembly according to
A solar cell assembly according to a sixth aspect is the solar cell assembly according to the fifth aspect , wherein the raw material composition is solvent-free.
請求項7に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1に記載されたもので、前記樹脂体が、前記凸面と反対側の面の入射部位で、平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に、成形されていることを特徴とする。 A solar cell assembly according to a seventh aspect is the solar cell assembly according to the first aspect, wherein the resin body is in a planar shape, a convex shape, or a Fresnel lens shape at an incident site on a surface opposite to the convex surface. It is characterized by being molded.
請求項8に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜7の何れかに記載されたもので、前記樹脂体が、ポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されていることを特徴とする。
The solar cell assembly according to
請求項9に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜8の何れかに記載されたもので、前記樹脂体の光入射面が、導光板及び導光フィルムの何れかの導光材と、積層され又は一体化されており、前記導光材が前記光入射面よりも広いことを特徴とする。
The solar cell assembly according to
請求項10に記載の太陽電池アセンブリは、請求項9に記載されたもので、前記導光材が、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に、前記光散乱剤を含有していることを特徴とする。
Solar cell assembly according to
請求項11に記載の太陽電池アセンブリは、請求項1〜10の何れかに記載されたもので、前記樹脂体の光入射面または導光材の表面に、ナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることにより、そこを通過する光を散乱させることを特徴とする。 A solar cell assembly according to an eleventh aspect is the solar cell assembly according to any one of the first to tenth aspects, wherein the light incident surface of the resin body or the surface of the light guide material is provided with irregularities of nanometer order. By being roughened, the light passing therethrough is scattered.
請求項12に記載の太陽電池アセンブリは、請求項9に記載されたもので、前記導光材が、前記樹脂体に対峙しつつ離れており、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に前記光散乱剤を含有し又は光入射面に対向する面に光散乱させる凹凸を有していることを特徴とする。 A solar cell assembly according to a twelfth aspect is the solar cell assembly according to the ninth aspect , wherein the light guide member is separated from the resin body while facing the light incident surface of the resin body. It has the unevenness | corrugation which contains the said light-scattering agent inside, or has light scattering on the surface facing a light-incidence surface.
請求項13に記載の太陽電池アセンブリの製造方法は、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆して太陽電池素子を形成し、それを内包しつつ凸面を有する樹脂体を形成し、前記凸面を金属層で被覆して前記金属層を何れか片方の半導体層に接続し、別の片方の半導体層を電極エレメントに接続させて、請求項1の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
The method for manufacturing a solar cell assembly according to claim 13 , wherein the surface of one semiconductor layer is covered with the other semiconductor layer to form a solar cell element, and a resin body having a convex surface is formed while enclosing it. The solar cell assembly for manufacturing the solar cell assembly according to
請求項14に記載の太陽電池アセンブリの製造方法は、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆した太陽電池素子を形成し、凹面を有する絶縁性のカップの前記凹面に金属層を付し、その凹面の底部に前記太陽電池素子を載置し金属層と他方の半導体層を接触させた後、前記凹面部を透明樹脂で前記太陽電池素子ごと封止して、請求項1の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。 The method of manufacturing a solar cell assembly according to claim 14 , wherein a solar cell element in which a surface of one semiconductor layer is covered with another semiconductor layer is formed, and a metal layer is attached to the concave surface of the insulating cup having a concave surface. and, after the contacting the placing a solar cell element metal layer and the other semiconductor layer in the bottom of the concave surface, sealing each said solar cell element the concave portion in the transparent resin, the sun according to claim 1 a manufacturing method of a solar cell assembly to produce a battery assembly, a silicone resin containing a light scattering agent, to form the resin member, intended for sealing the solar cell element in the resin body, the silicone resin, in which a dimethyl organopolysiloxane base polymer, characterized in that the silicone resin raw material composition of the addition reaction curing of the liquid is an addition-curable silicone resin that is thermally cured To.
本発明の太陽電池アセンブリは、入射光を効率よく太陽電池素子に誘導しつつ、その素子に直接誘導できなかった入射光をこの素子に向けて内面反射(全反射)させて、効率よく電気を発生させることができるものである。そのためこの太陽電池アセンブリは、多方向からの入射光をその方向に依存することなく太陽電池素子へ誘導できるので、棒状の大きな太陽電池素子やシート状の広い太陽電池素子のように入射方向に依存する太陽電池アセンブリよりも、格段に光電効率が良い。しかも封止により空気との屈折率が相違する樹脂により、斜めに入射した光を屈折させて、太陽電池素子へ直接到達させたり深く大きな反射凹面で反射させて間接的に太陽電池素子へ到達させたりして、効率的に光電変換させることができる。 The solar cell assembly of the present invention efficiently guides incident light to the solar cell element, and reflects the internal light (total reflection) of the incident light that could not be directly guided to the element to efficiently generate electricity. It can be generated. Therefore, this solar cell assembly can guide incident light from multiple directions to the solar cell element without depending on the direction, so it depends on the incident direction like a large rod-shaped solar cell element or a large sheet-shaped solar cell element. Photoelectric efficiency is much better than the solar cell assembly. In addition, the resin that has a refractive index different from that of air due to sealing refracts light that is incident obliquely and directly reaches the solar cell element or is reflected by a deep large reflective concave surface to indirectly reach the solar cell element. Thus, photoelectric conversion can be performed efficiently.
この太陽電池アセンブリは、軽くて耐光性・耐熱性・耐衝撃性に優れ任意の形状に成形できるシリコーン樹脂製の樹脂体内に太陽電池素子が封止されたものであるから、振動や高温に曝されることによって、破損しない。 This solar cell assembly is light and excellent in light resistance, heat resistance, and impact resistance. The solar cell element is sealed in a resin body made of silicone resin that can be molded into an arbitrary shape. Will not break.
しかも、この太陽電池アセンブリは、樹脂体の凸面に金属メッキやプレス加工した薄い金属箔のような金属層で被覆されたものであるから、簡易な構造であって、軽量に構成され、しかも外部からの変形にも対応できる。また、振動に曝されても破損しない。 Moreover, since this solar cell assembly is formed by coating the convex surface of the resin body with a metal layer such as a thin metal foil that has been metal-plated or pressed, it has a simple structure, is lightweight, and is externally It can cope with deformation from Moreover, even if exposed to vibration, it does not break.
シリコーン樹脂製の樹脂体は、屈折率が比較的高く、太陽光のような様々な波長の光に対する高い透過率を有し、しかも経時的に黄変したり変質したりする劣化を惹き起こさないので、入射光の損失が少ない。また、この樹脂体が、赤外線や紫外線等の光、水、熱、振動に対し安定であるから、太陽電池アセンブリは、風雨や長期間の強い日差しに曝されても、劣化せず、耐光性・耐候性・耐熱性のような耐久性に優れ、寿命が長く、信頼性がある。 The resin body made of silicone resin has a relatively high refractive index, has a high transmittance with respect to light of various wavelengths such as sunlight, and does not cause deterioration that yellows or deteriorates over time. Therefore, there is little loss of incident light. In addition, since this resin body is stable to light such as infrared rays and ultraviolet rays, water, heat, and vibration, the solar cell assembly does not deteriorate and is light resistant even when exposed to wind and rain or strong sunlight for a long time.・ Excellent durability such as weather resistance and heat resistance, long life and reliability.
この樹脂体が、硬質のシリコーン樹脂で成形されたものであっても、軟質のシリコーン樹脂のゲルやゴムで成形されたものであっても、優れた光透過性を示すので、この太陽電池アセンブリは、光の損失が少ない。 Since this resin body is made of a hard silicone resin or a soft silicone resin gel or rubber, it exhibits excellent light transmission. Has less light loss.
金属メッキは、シリコーン樹脂製の樹脂体の表面を適宜下塗り処理又は改質してからメッキで被覆すると、その樹脂体との密着性に優れ、剥離し難い。そのため、樹脂体の変形にも対応でき、反射効率が低下しない。太陽電池アセンブリは、その外面を触っても、金属メッキ内側の反射凹面に直接触せず、手垢等で汚されないので、取扱い易い。また、シリコーン樹脂が静電気を帯び難く塵や埃と相互作用し難いから、太陽電池アセンブリは、汚れ難い。 When the surface of a silicone resin resin body is appropriately undercoated or modified and then coated with plating, the metal plating is excellent in adhesion to the resin body and hardly peels off. Therefore, deformation of the resin body can be dealt with and the reflection efficiency does not decrease. Even if the outer surface of the solar cell assembly is touched, the solar cell assembly is not in direct contact with the reflective concave surface on the inner side of the metal plating and is not contaminated with hand dirt, so that it is easy to handle. In addition, since the silicone resin is not easily charged with static electricity and does not easily interact with dust or dust, the solar cell assembly is not easily contaminated.
さらにシリコーン樹脂が軟質のゲル又はゴムであると、フレキシブルであり、部材毎の膨張率の相違に基づく熱による変形を吸収し、又、人為的な曲げによる応力を吸収するから、太陽電池アセンブリは、曲げられても破損しない。シリコーン樹脂が硬質の樹脂であると、太陽電池アセンブリは、堅固で頑丈となる。 Further, when the silicone resin is a soft gel or rubber, it is flexible and absorbs deformation caused by heat based on the difference in expansion coefficient among members, and absorbs stress caused by artificial bending. Even if bent, it will not break. If the silicone resin is a hard resin, the solar cell assembly will be solid and sturdy.
その樹脂体が光散乱剤を有していると、その樹脂に入射した光を散乱させて効率よく太陽電池素子へ照射させることができる。また樹脂体の光入射面が、微細なナノメートルオーダーの凹凸を付して粗らされていると、多方向から光を効率よく入射させて太陽電池素子へ照射させることができる。 When the resin body has a light scattering agent, the light incident on the resin can be scattered to efficiently irradiate the solar cell element. Further, when the light incident surface of the resin body is roughened with fine irregularities on the order of nanometers, light can be efficiently incident from multiple directions and irradiated onto the solar cell element.
樹脂体の光入射面がそれより広い導光材で覆われていると、太陽電池アセンブリに直接、入射する光のみならず、導光材に照射された光により、効率よく光電変換できる。その導光材が、樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に光散乱剤を含有していると導光材からの光が樹脂体に入射される。また、樹脂体の光入射面に対向する面に光散乱させる凹凸を有していたりしても、効率よく光を樹脂体に入射させることができる。また、光入射面が、微細なナノメートルオーダーの凹凸を付して粗らされていると、多方向から光を全反射することなく、効率よく入射させて太陽電池素子を照射させることができる。 When the light incident surface of the resin body is covered with a light guide material wider than that, not only the light directly incident on the solar cell assembly but also the light applied to the light guide material can be photoelectrically converted efficiently. When the light guide material contains a light scattering agent in a portion corresponding to the light incident surface of the resin body, light from the light guide material is incident on the resin body. Moreover, even if the surface opposite to the light incident surface of the resin body has irregularities for light scattering, light can be efficiently incident on the resin body. In addition, when the light incident surface is roughened with fine irregularities on the order of nanometers, the solar cell element can be irradiated efficiently without being totally reflected from multiple directions. .
本発明の太陽電池アセンブリの製造方法によれば、簡便に、効率よく安価に太陽電池アセンブリを提供することができる。 According to the method for manufacturing a solar cell assembly of the present invention, a solar cell assembly can be provided simply, efficiently and inexpensively.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
本発明の太陽電池アセンブリの実施の形態の一例を示す図1を参照しながら説明する。 A solar cell assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
太陽電池アセンブリ1は、図1(A)に示すように、シリコーン樹脂で形成され凸面を有する樹脂体4の複数が四方に、二次元上で最密充填状に整然と並び、それら樹脂体4の各々の下向き凸面が金属メッキである銀メッキで被覆されており、その各樹脂体4の内部に、略球状の太陽電池素子3が封止されたものである。同図に示していないが、樹脂体の複数が間隔をあけて配置されていてもよい。
As shown in FIG. 1 (A), the
太陽電池アセンブリ1は、図1(A)に示すように、樹脂体4の下向き凸面と、そこに被覆された金属メッキ2とは、互いに符合し合う双曲面、放物曲面、楕円曲面、球面のような曲面状になっている。その金属メッキ2により、太陽電池素子3に直接誘導できなかった入射光の一部を反射させて太陽電池素子3に集束させる。
As shown in FIG. 1 (A), the
太陽電池アセンブリ1は、図1(B)に示すように、太陽電池素子3が、入射面側に配置され電極線に接続されていてもよい。
In the
太陽電池アセンブリ1の断面図である図2(B)に示すように、太陽電池素子3は、内部の略球状のp型シリコン半導体3aとその周りを覆ってPN接合しているn型シリコン半導体3bとからなる。n型シリコン半導体3bの下端が研磨されて欠落しており、そこからp型シリコン半導体3aが露出している。n型シリコン半導体3bは、負電極を兼ねる金属メッキ2のみに接続し、一方p型シリコン半導体3aは、金属メッキ2の底に開いた非メッキ部位を介して正電極である電極エレメント7のみに接続している。両電極である金属メッキ2と電極エレメント7とは、その間で積層されている絶縁体層5で、隔離され絶縁されている。
As shown in FIG. 2B, which is a cross-sectional view of the
樹脂体4は、透明なシリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサンで形成されており、太陽電池素子3を埋没しつつ封止している。樹脂体4の入射部位の表面形状は任意の形状を取り得るが、図2では平面状である。
The
太陽電池素子3は、略球状である例を示したが、真球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であってもよい。太陽電池素子3は樹脂体4の内部で、図1(A)・図2に示すように、金属層2に接触して配置されていてもよい。太陽電池素子3は、図3(B)に示すように、樹脂体4の中心近傍に配置され、一方の半導体層3aから電線9aが上向きに延びて金属層2に接触し、他方の半導体層3bから電線9bが下向きに延びて金属層2に開いた穴を通して絶縁体層5から導出されていてもよい。太陽電池素子3は、図3(C)に示すように、樹脂体4の中心近傍に配置され、他方の半導体層3bから電線9bが延びて金属層2に接触し、一方の半導体層3aから電線9aが下向きに延びて金属層2に開いた穴を通して絶縁体層5から導出されていてもよい。
Although the example in which the
半導体3a・3bは、多結晶であるシリコン結晶であってもよいが、有機半導体であってもよい。 The semiconductors 3a and 3b may be polycrystalline silicon crystals, but may be organic semiconductors.
太陽電池アセンブリ1は、図1(A)及び図2を参照しながら説明すると、以下のようにして製造される。
The
先ず、球状p型シリコン結晶の周りをn型シリコン結晶で薄膜したシリコン球を作製する。複数を整然と四方に並ぶ凸面を有する樹脂体とするための多数の凹みを有する金型を作製する。各凹みにシリコン球の一部が幾分嵌まる第二の凹みを作製しておく。そこへ、シリコン球を入れ、さらにシリコーン樹脂の液状原料組成物を流し込み硬化させて、シリコン球を内包した樹脂体4が多数並んだ部材を成形する。その上部平面に、マスキング材であるフィルムを貼付する。それを金型から取り出し、次にポリパラキシリレン類である「パリレンC」(日本パリレン株式会社製の商品名;「パリレン」は登録商標;-[(CH2)-C6H3Cl-(CH2)]n-)の被膜を設けるため、「パリレンC」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類2量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、樹脂体4の凸面側に蒸着させて0.5〜5ミクロン、好ましくは1〜2ミクロンのポリパラキシリレン類コーティング処理し、下塗り層を形成させる。その上に、真空蒸着により、樹脂体4の凸面に、厚さ数ミクロンの金属メッキ2を形成させる。シリコン球は樹脂体4の凸面から僅かに突き出たままであり、n型シリコン半導体3bは、負電極を兼ねる金属メッキ2のみに接触している。その後、マスキング材を剥がす。図2(A)のように樹脂体4の凸面から突き出たシリコン球の頂点近傍を平坦に研磨し、外周のn型シリコン半導体3bを欠落させその欠落部分から内部のp型シリコン半導体3aを露出させる。n型シリコン半導体3bは、負電極を兼ねる金属メッキ2のみに接触したままとなっている。その露出部分に正電極エレメント7を付す。その際、正電極エレメント7と、絶縁体層5を覆うように付された通電エレメント6とを接触させると、同図(B)のような太陽電池アセンブリ1が得られる。
First, a silicon sphere is produced by thinning an n-type silicon crystal around a spherical p-type silicon crystal. A metal mold having a large number of dents for making a plurality of resin bodies having convex surfaces arranged in order in four directions is manufactured. A second recess in which a portion of the silicon sphere fits somewhat in each recess is prepared. Silicon spheres are put there, and a liquid raw material composition of silicone resin is poured and cured to form a member in which a large number of
この太陽電池アセンブリ1は、以下のようにして使用される。図2(B)のようにこの太陽電池アセンブリ1の太陽電池素子3に向けて光例えば太陽光10を垂直に入射させる。例えば真上からの入射太陽光10bは真直ぐに樹脂体4を透過し太陽電池素子3の頂部に垂直に誘導される。その真上よりもやや外れた入射太陽光10cは樹脂体4を透過し太陽電池素子3の側面表面で反射し、さらに金属メッキ2で反射し太陽電池素子3の底部近傍表面へ略垂直に誘導されるその真上よりもかなり外れた入射太陽光10aは樹脂体4を透過し金属メッキ2で反射し、太陽電池素子3の側面表面へ略垂直に誘導される。このようにして、太陽電池アセンブリ1へ入射した光は、n型シリコン半導体3bとp型シリコン半導体3aとのPN接合界面に効率よく到達し、光起電力が生じ、閉回路にすると、光電流が流れる。
This
なお、太陽電池アセンブリ1の樹脂体4を成形するためのシリコーン樹脂として、ポリジメチルシロキサンの例を示したが、ポリジフェニルシロキサンのような別なシリコーン樹脂であってもよい。
In addition, although the example of polydimethylsiloxane was shown as a silicone resin for shape | molding the
樹脂体4は、例えばシリコーン樹脂の原料組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン樹脂の原料組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。
The
上記付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。 The raw material composition of the addition reaction curable silicone resin is not particularly limited as long as it forms a transparent silicone resin by thermosetting. For example, an organopolysiloxane is used as a base polymer, and an organohydrogenpolysiloxane and Examples include those containing a heavy metal catalyst such as a platinum catalyst.
上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
RaSiO(4−a)/2
(式中、Rは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数1〜10、特に1〜8のものである。aは0.8〜2、特に1〜1.8の正数である。)
で示されるものが挙げられる。ここで、Rとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、或いはシアノ基で置換された2−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Rは同一であっても異なっていてもよいが、Rとしてフェニル基を含むもの、特に、全Rのうち5〜80モル%がフェニル基であるものが、耐熱性及び透明性の点から好ましい。
Examples of the organopolysiloxane include the following average unit formula R a SiO (4-a) / 2
Wherein R is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, preferably having 1 to 10 carbon atoms, particularly 1 to 8. a is a positive number of 0.8 to 2, particularly 1 to 1.8. Number.)
The thing shown by is mentioned. Here, R is an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group, an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group or a butenyl group, an aryl group such as a phenyl group or a tolyl group, or an aralkyl such as a benzyl group. A halogen-substituted hydrocarbon group such as a chloromethyl group, a chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group in which some or all of the hydrogen atoms bonded to these carbon atoms are substituted with a halogen atom, Or a cyano group-substituted hydrocarbon group such as a 2-cyanoethyl group substituted with a cyano group, and R may be the same or different, but those containing a phenyl group as R, particularly all R Among them, those in which 5 to 80 mol% is a phenyl group are preferable from the viewpoint of heat resistance and transparency.
また、Rとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Rのうちの1〜20モル%がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を1分子中に2個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましく用いられる。 Further, those containing an alkenyl group such as a vinyl group as R, particularly those in which 1 to 20 mol% of all R are alkenyl groups are preferred, and those having two or more alkenyl groups in one molecule are preferably used. It is done. Examples of such organopolysiloxane include terminal alkenyl group-containing diorganopolysiloxanes such as dimethylpolysiloxane having a terminal alkenyl group such as vinyl group and dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, A liquid at room temperature is preferably used.
一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、3官能以上(即ち、1分子中にケイ素原子に結合する水素原子(Si−H基)を3個以上有するもの)が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。 On the other hand, the organohydrogenpolysiloxane is preferably trifunctional or higher (that is, one having three or more hydrogen atoms (Si-H groups) bonded to a silicon atom in one molecule), for example, methylhydrogenpolysiloxane. , Methylphenyl hydrogen polysiloxane, and the like, and liquids at room temperature are particularly preferable. Examples of the catalyst include platinum, platinum compounds, organometallic compounds such as dibutyltin diacetate and dibutyltin dilaurate, and metal fatty acid salts such as tin octenoate. The types and amounts of these organohydrogenpolysiloxanes and catalysts may be appropriately determined in consideration of the degree of crosslinking and the curing rate.
シリコーン樹脂は、特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。 The silicone resin may be those described in JP-A-2004-221308, JP-A-2006-328102, JP-A-2006-328103, and JP-A-2006-324596.
また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。 In addition to the above components, fillers, heat-resistant materials, plasticizers and the like may be added to the extent that the strength and transparency of the resulting silicone resin are not impaired.
上記シリコーン樹脂の原料組成物としては、信越化学工業株式会社製のKJR632等の市販品を用いることができる。 As the raw material composition of the silicone resin, commercially available products such as KJR632 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used.
樹脂体4は、その原料組成物を成形してシリコーン樹脂成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、注型成形等により成形することができる。なお、樹脂体4のシリコーン樹脂の硬度は、JIS K 7215(プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法)の方法により測定されるショアD硬度で、20°〜90°、特に50°〜80°であることが好ましい。
The
シリコーン樹脂の透過率は、90%以上であることが好ましく、92%以上であると一層好ましい。ポリジメチルシロキサンで成形した樹脂体4の透過率は約94%、ポリジフェニルシロキサンで成形した樹脂体4の透過率は約92%であり、長期に使用してもその透過率は維持される。エポキシ樹脂で成形した樹脂体4の透過率は92%であるが、長期使用により、黄変化して60%以下に低下する。樹脂体1は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの短波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。樹脂体1は、ショアD硬度を15°以上とすることが好ましい。
The transmittance of the silicone resin is preferably 90% or more, and more preferably 92% or more. The transmittance of the
また、シリコーン樹脂は、このような硬質のシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。シリコーンゴムは、ショアA硬度で50°〜90°のものが好ましい。シリコーンゴム製の樹脂体4に、減圧下、高温で内面反射部位10に金属メッキを直接、蒸着させようとすると、樹脂体4から揮発した低分子シロキサンガスが樹脂体4を曇らせ、この金属メッキの反射性を低下させてしまう。そこで、シリコーンゴム製の樹脂体4を、1−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は、例えば150℃以上、好ましくは150〜200℃に加熱し、低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。
Further, the silicone resin may be a silicone rubber which is the same kind as such a hard silicone resin and is crosslinked with a relatively low molecular weight organopolysiloxane. The silicone rubber preferably has a Shore A hardness of 50 ° to 90 °. When metal plating is directly deposited on the
特に、樹脂体4がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。
In particular, when the
シリコーン樹脂がシリコーンゴムである場合、金属膜を被覆する際に、温度をかけると熱膨張して皺となるため、低温で蒸着する化学的蒸着(CVD)法で行うことが好ましい。 When the silicone resin is a silicone rubber, it is preferable to use a chemical vapor deposition (CVD) method in which vapor deposition is performed at a low temperature because when the metal film is coated, when the temperature is applied, the resin expands and becomes wrinkled.
樹脂体4と金属メッキ2との密着性を向上させるために「パリレンC」でポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされた例を示したが、ポリパラキシリレン類コーティング処理には、パラキシリレンダイマーから得られる「パリレンN」(日本パリレン株式会社製の商品名)、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンD」(日本パリレン株式会社製の商品名)が用いられてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約600℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされていてもよい。これらの中でも、「パリレンC」で、ポリパラキシリレン類コーティング処理していると一層好ましい。これらのポリパラキシリレン類の下塗り層の厚さは、例えば厚さ5〜3000nmで十分であるが、50〜2000nmにコーティング処理されることが好ましく、100〜1000nmが更に好ましい。
In order to improve the adhesion between the
また、プライマー処理に用いられるプライマー剤としては、シリコーンの表面に光反射部位を強固に設けることができるものであれば特に限定はしないが、強い光や熱に長時間晒されても光学的に劣化しない材料として、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び/又はテトラエチルオルトシリケートなどのようなプライマー処理剤が好ましい。これらをシリコーンに塗布してプライマー処理し、しかる後、金属層を設けることが好ましい。 In addition, the primer agent used for the primer treatment is not particularly limited as long as it can firmly provide a light reflecting portion on the surface of the silicone, but optically even when exposed to strong light or heat for a long time. As a material which does not deteriorate, a primer treatment agent such as hexamethyldisilazane, hexamethyldisiloxane and / or tetraethylorthosilicate is preferable. It is preferable to apply these to silicone and perform primer treatment, and then provide a metal layer.
ポリパラキシリレン類コーティング処理による改質が最も好ましいが、それに代えて紫外線ランプによる紫外線照射処理による改質も好ましい。それらよりも穏やかな、大気圧下又は減圧下でコロナ放電することによるコロナ処理、減圧下でグロー放電することによるプラズマ処理、バーナーの火炎であぶるフレーム処理の何れかで改質されていてもよい。 The modification by the polyparaxylylene coating treatment is most preferable, but the modification by the ultraviolet irradiation treatment with an ultraviolet lamp is also preferable instead. It may be modified by any one of corona treatment by corona discharge under atmospheric pressure or reduced pressure, plasma treatment by glow discharge under reduced pressure, or flame treatment with a burner flame. .
下塗りされ又は改質された樹脂体4表面に、化学的気相蒸着処理、化学的鍍金処理、スパッタリング処理、又はイオンプレーティング処理により、銀、アルミニウム、ニッケル、クロムのような金属を含む金属メッキが形成されていることが好ましい。ニッケル、クロムについては、金属メッキが好ましく、例えば厚さ1〜100ミクロン好ましくは1〜10ミクロンになっている。
Metal plating containing a metal such as silver, aluminum, nickel, or chromium on the surface of the
本発明における反射部位に設けられる金属層とは、金属蒸着、無電解メッキ、銀鏡反応、或いは薄い金属箔を貼付したり、薄い金属箔または板をプレス加工する方法であってもよい。 The metal layer provided at the reflection site in the present invention may be metal deposition, electroless plating, silver mirror reaction, or a method of applying a thin metal foil or pressing a thin metal foil or plate.
樹脂体4の屈折率は、空気と屈折率との差が0.05以上であることが好ましい。シリコーン樹脂の樹脂体4の屈折率は、1.41〜1.57であることが好ましい。
The refractive index of the
太陽電池アセンブリ1は、図4に示すように、金属メッキ2で樹脂体4の下向きの凸面を被覆し、電極エレメント7が平坦な絶縁体層5を介して太陽電池素子3に一方の半導体に接触した一体型のものであってもよい。
As shown in FIG. 4, the
また、太陽電池素子が封止された樹脂体を単位として、前記樹脂体及び金属層が連続体を構成することにより、単位が連結していてもよい。また各単位が二次元的に最密に並び、入射面六角形のハニカム状に並んでいてもよい。また広い導光材に単体同士が離れて設けられ、導光材により集光され点在する太陽電池素子に集光されてもよい。 Moreover, the unit may be connected by the resin body and the metal layer constituting a continuous body with the resin body in which the solar cell element is sealed as a unit. Further, the units may be two-dimensionally arranged in a close-packed manner, and may be arranged in a hexagonal honeycomb shape on the incident surface. Moreover, single substance may be provided apart from each other in a wide light guide material, and the light may be collected by the light guide material and scattered in the scattered solar cell elements.
太陽電池アセンブリ1は、シリコーン樹脂の樹脂体4の上面側が平坦で下面側が凸面となっておりその凸面の全面が金属メッキ2で被覆された例を示したが、図5(A)のように、さらに樹脂体4を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質であるシリコーン樹脂製の保護板8で覆ったものであってもよい。同図(B)のように、樹脂体4として、下向きの凸面を有する下部樹脂体4aの上を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質のシリコーン樹脂でできた上向きの凸面を有する上部樹脂体4bで覆い一体化したものであってもよい。また、同図(C)のように、下向きの凸面を有する下部樹脂体4aの上を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質のシリコーン樹脂でできたフレネルレンズ状の上部樹脂体4bで覆い一体化したものであってもよい。
In the
樹脂体4の入射部位の少なくとも一部が、ポリパラキシリレン類の皮膜、又はフッ素含有樹脂の皮膜で被覆されていてもよい。
At least a part of the incident portion of the
樹脂体4が、摩擦係数や誘電率が小さい前記のポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されたものであると、強い太陽光に曝されたりそれにより樹脂体4表面で静電気、熱、又はプラズマが発生したりしても、樹脂体4のシリコーン樹脂の変質、樹脂体4表面の劣化等を起こし難い。そのため、樹脂体4が炎天下で太陽光等に長期間曝されても、黒ずんで汚れたり劣化したりする恐れがなく、光を効率よく透過させ、太陽電池アセンブリ1の寿命が一層延びる。しかも、ポリパラキシリレン類の被膜は、均質に蒸着されるうえ、熱安定性、光透過性、耐擦傷性、耐寒性、耐薬品性、耐紫外線性に優れるので、樹脂体4は、黄変等の劣化がなく、耐久性に優れる。
When the
樹脂体4は、入射部位が平面状、凸状、フレネルレンズ状であっても、この被膜で均質に被覆される。
The
さらにこの被膜は、ポリパラキシリレン類の被膜の光路距離に応じ、透過させるべき波長の表面反射を防止したり、特定の波長の透過を遮断したりする。 Further, this coating prevents surface reflection at a wavelength to be transmitted or blocks transmission at a specific wavelength according to the optical path distance of the polyparaxylylene coating.
この被膜が施された樹脂体4を有する太陽電池アセンブリ1は、太陽電池素子3に十分な光量を入射させることができるので、光電変換効率が極めて良い。しかも長期間、黒ずむことなく安定して十分な光量を太陽電池素子3に入射させることができるので、面倒な部品交換の必要がない。
Since the
例えば、樹脂体4は、塩素含有ポリパラキシリレンである「パリレンC」(日本パリレン株式会社製の商品名;パリレンは登録商標)の被膜で被覆される。より具体的には、以下のようにして樹脂体4は被覆される。樹脂体4の表面に、「パリレンC」(日本パリレン株式会社製の商品名;パリレンは登録商標;-[(CH2)-C6H3Cl-(CH2)]n-)の被膜を形成する。例えば、「パリレンC」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類二量体を気化室に入れ減圧下で加熱し、蒸発したダイマーを熱分解室に誘導し、反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、シリコーン樹脂に蒸着させて重合させると、ポリパラキシリレン類の被膜が形成され、樹脂体4が得られる。
For example, the
なお、樹脂体4が「パリレンC」であるポリパラキシリレン類の被膜で蒸着された例を示したが、「パリレンC」に代えて、パラキシリレンダイマー(DPX)から得られる「パリレンN」(日本パリレン株式会社製の商品名)、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンD」(日本パリレン株式会社製の商品名)を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約600℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜を形成してもよい。中でも、「パリレンC」で、ポリパラキシリレン類の被膜が蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率nd 23は、例えば「パリレンN」が1.661、「パリレンC」が1.639であり、シリコーン樹脂の屈折率1.41〜1.57やエポキシ樹脂の屈折率1.55〜1.61より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させる樹脂体4と、被膜素材のこれらパリレン及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を調整できる。
In addition, although the
ポリパラキシリレン類の被膜は、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。 The coating of polyparaxylylene can be uniformly prepared to a desired thickness by adjusting the amount of raw material dimer and the deposition time.
このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材であるシリコーン樹脂を加熱する必要がないので、シリコーン樹脂を熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのシリコーン樹脂への付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。 According to the vapor deposition of such polyparaxylylenes, there is no need to heat the silicone resin as the base material, so there is no fear that the silicone resin is thermally deformed. In addition, since the deposition and polymerization of diparaxylylene radicals on the silicone resin proceed at the same time, the manufacturing process is short and simple.
ポリパラキシリレン類は、蒸着によりシリコーン樹脂に付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。 The polyparaxylylenes have been shown as being applied to a silicone resin by vapor deposition, but may be applied by dipping, spray coating, spin coating, sputtering, or application.
樹脂体4が、光散乱剤を含有していてもよい。光散乱剤は、例えばシリカ粉末や炭酸カルシウム粉末のような無機粉末、アクリル樹脂粉末のような有機粉末が挙げられる。中でも光散乱剤は、市販の多孔質シリカ、フュームドシリカ、高い光散乱係数を示す炭酸カルシウム粉末が好ましい。その平均粒径は、200〜7000nm程度であることが好ましい。光散乱剤は、0.01〜4質量%含まれていることが好ましい。
The
樹脂体4が、反射凹面と反対側の入射部位で平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に、成形されていてもよく、そこにナノメートルオーダー、例えば50〜2000nm、好ましくは200〜800nm、一層好ましくは400〜500nmの表面粗さの凹凸が付されていてもよい。この範囲であると、表面反射が無くなり、光電効率が良くなる。
The
ナノメートルオーダーの凹凸は、反射凹面と反対側の入射部位で平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に樹脂体4で成形するのに用いられる金型に、電子ビームリソグラフィー処理、ブラスト処理、ナノメートルオーダー径の微粒子を含む組成物を吹付ける吹付塗装処理、ケミカルエッチング処理のような凹凸処理を施しておくことにより、形成することができる。特に樹脂体4が、シリコーン樹脂であると、転写性が良いので、金型の凹凸を正確に反転して、樹脂体4の入射部位にナノメートルオーダーの凹凸を形成することができる。
Concavities and convexities on the order of nanometers are formed on a mold used to mold a
太陽電池アセンブリ1は、図6に示すように、導光板や導光フィルムのような導光材11で覆われていてもよい。導光材11は、太陽電池アセンブリ1を覆いそれよりも広範囲に付されていることが好ましい。これにより、太陽電池アセンブリ1に直接、光が入射しなくても、導光材11に光が入射すると、効率よく光電変換できる。導光材11が、前記のようなナノメートルオーダーの凹凸を有していてもよい。導光材11の材質は、ポリアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられるが、特にシリコーン樹脂が好ましい。折角入射した光が導光材11から漏洩しないように、その導光材11である導光板や導光フィルムの光入射面以外の端面や反対面が、メッキや酸化チタン被膜など反射材で覆われていることが好ましい。太陽電池アセンブリ1は、導光材11を支持する部材を有していてもよい。太陽電池アセンブリ1の樹脂体4に光散乱剤12が含有されていてもよい。導光剤11に光散乱剤12が含有されていてもよい。
As shown in FIG. 6, the
太陽電池アセンブリ1は、反射防止被膜で覆われていてもよい。
The
導光材11が、樹脂体4と共に、例えば一体成形のようにして一体化したものであってもよい。その場合、樹脂体4に含有させるものとして例示された前記光散乱剤が、導光材に含有されていてもよい。
The light guide material 11 may be integrated with the
導光材11が、樹脂体4に対峙しつつ離れていてもよい。その場合、樹脂体4に含有させるものとして例示された前記光散乱剤12が、樹脂体4の光入射面と対向する導光材に含有されていると、光散乱剤12の含有部分から樹脂体4の光入射面に向けて光が出射する。同様に、樹脂体4の光入射面と対向する導光材11面に凹凸を設けると、凹凸部で光散乱して同様に樹脂体4の光入射面に向けて光が出射する。凹凸は、例えば前記と同様なナノメートルオーダー又はそれより大きな凹凸を有していてもよい。また、樹脂体4の光入射面と対向する光散乱剤が含有された導光板の面にナノメートルオーダー又はそれより大きな凹凸を有していてもよい。
The light guide member 11 may be separated from the
本発明に必要により用いられる接着剤は、半導体の熱や光に対して安定な透明剤利用が好ましく、シリコーン接着剤が好ましい。 The adhesive used as necessary in the present invention is preferably a transparent agent that is stable against the heat and light of the semiconductor, and is preferably a silicone adhesive.
樹脂体の成形方法は、射出成形でも金型成形でも成形が可能であれば、特に限定しないが、シリコーンを金型に流し込む金型成形が好ましい。 The method of molding the resin body is not particularly limited as long as it can be molded by injection molding or mold molding, but mold molding in which silicone is poured into the mold is preferable.
本発明の太陽電池アセンブリを試作した例を以下に示す。 An example of a prototype of the solar cell assembly of the present invention is shown below.
(実施例1)
太陽電池素子として、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で覆って形成され、その一方の半導体層に繋がる導線を有している市販の略球状の太陽電池素子を用いた。厚さ1mmのポリカーボネートを熱プレスすることにより、凹面を有しその凹面によってカップ状となっており、カップの縁が六角形のハニカム状になって平面上で最密充填された外縁を形成して連続した絶縁層基材を作製した。基材の各カップの凹面の底部を、丁度太陽電池素子の他方の半導体層よりもやや小さめのシール状マスキング材で隠蔽して銀メッキを施した。シール状マスキング材を剥離し、そこに導線を通す穴をあけた。そこに太陽電池素子を載置し、それの他方の半導体層を銀メッキに接触させ、導線を絶縁層基材の穴に通し、両半導体層層は絶縁層基材により直接接触しないように離して固定した。その基材の各カップの凹面にオルガノポリシロキサンを含むシリコーン樹脂原料組成物を各カップが覆い尽くされるまで流し込み、その後、熱硬化させて、太陽電池素子が透明樹脂体で封止された図4に示す太陽電池アセンブリを得た。
Example 1
As the solar cell element, a commercially available substantially spherical solar cell element having a conductive wire formed by covering the surface of one semiconductor layer with the other semiconductor layer and connecting to the one semiconductor layer was used. A 1 mm thick polycarbonate is hot-pressed to form a cup with the concave surface, and the cup edge becomes a hexagonal honeycomb to form an outer edge that is closely packed on a flat surface. A continuous insulating layer base material was prepared. The bottom of the concave surface of each cup of the base material was concealed with a sealing masking material slightly smaller than the other semiconductor layer of the solar cell element, and silver plating was performed. The seal-like masking material was peeled off, and a hole through which the conductor was passed was made. Place the solar cell element on it, bring the other semiconductor layer into contact with the silver plating, pass the lead wire through the hole in the insulating layer base material, and separate both semiconductor layer layers so that they are not in direct contact with the insulating layer base material. Fixed. The silicone resin raw material composition containing organopolysiloxane was poured into the concave surface of each cup of the base material until each cup was covered, and then the resin was thermally cured to seal the solar cell element with a transparent resin body. The solar cell assembly shown in FIG.
(実施例2)
実施例1のシリコーン樹脂原料組成に炭酸カルシウムの光散乱剤を含有し硬化の際に、ナノメートルオーダーの凹凸が付された金型で入射面を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池アセンブリを得た。
(Example 2)
Except that the silicone resin raw material composition of Example 1 contains a light scattering agent of calcium carbonate and was cured, the incident surface was formed with a mold with irregularities on the order of nanometers. A solar cell assembly was obtained.
(実施例3)
実施例1で得た太陽電池アセンブリの入射面の面積の20倍の円盤状導光板を厚さ3ミリのシリコーンゴムで、その入射面側に貼付して、図6に示す太陽電池アセンブリを得た。
(Example 3)
A disk-shaped light guide plate 20 times the area of the incident surface of the solar cell assembly obtained in Example 1 is attached to the incident surface side with a silicone rubber having a thickness of 3 mm to obtain the solar cell assembly shown in FIG. It was.
(実施例4)
実施例1のシリコーン樹脂原料組成物に、光散乱剤を含有させたものを用いて実施例1と同様にして、太陽電池アセンブリを得た。その入射面の面積の20倍の円盤状導光板を、その入射面側に貼付して、太陽電池アセンブリを得た。この円盤状導光板の作成にあたって、太陽光が入射する面に、平均高さ50nmのナノオーダーの凹凸を施した。太陽電池素子を封止した樹脂体の光入射面に対応する導光板の部位の材内部に平均粒子形が3000nmのアモルファスシリカと炭酸カルシウムを1%ずつ充填した。また、太陽光が入射しない反対面と導光板の端面は酸化チタンを70パーセント含有するシリコーン樹脂膜で被覆した。
Example 4
A solar cell assembly was obtained in the same manner as in Example 1 using the silicone resin raw material composition of Example 1 containing a light scattering agent. A disk-shaped light guide plate 20 times the area of the incident surface was attached to the incident surface side to obtain a solar cell assembly. In creating this disk-shaped light guide plate, nano-order irregularities with an average height of 50 nm were applied to the surface on which sunlight was incident. The material inside the portion of the light guide plate corresponding to the light incident surface of the resin body in which the solar cell element was sealed was filled with amorphous silica having an average particle shape of 3000 nm and
(比較例)
実施例1の基材の各カップの凹面に樹脂組成物で太陽電池素子を封止しないことを除き、実施例1と同様に行った。
(Comparative example)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the solar cell element was not sealed with a resin composition on the concave surface of each cup of the base material of Example 1.
いずれの実施例も比較例に比べ、光電変換が向上した。また、実施例1よりも実施例4になるにつれてその効果は大きくなった。 In all examples, photoelectric conversion was improved as compared with the comparative example. In addition, the effect became greater as Example 4 was reached than Example 1.
本発明の太陽電池アセンブリは、光電変換効率がよく任意の形状の基板に備え付けることができるから、家屋の屋根、携帯電子機器、自動車、人工衛星等に搭載して用いることができる。 The solar cell assembly of the present invention can be mounted on a roof of a house, a portable electronic device, an automobile, an artificial satellite, or the like because it has a high photoelectric conversion efficiency and can be provided on a substrate having an arbitrary shape.
1は太陽電池アセンブリ、2は金属メッキ、3は太陽電池素子、3aはp型シリコン半導体、3bはn型シリコン半導体、4は樹脂体、4aは下部樹脂体、4bは上部樹脂体、5は絶縁体層、6は電通エレメント、7は電極エレメント、8は保護板、9a・9bは電極、10・10a・10b・10cは太陽光、11は導光材、12は光散乱剤である。 1 is solar cell assembly, 2 is metal plating, 3 is solar cell element, 3a is p-type silicon semiconductor, 3b is n-type silicon semiconductor, 4 is resin body, 4a is lower resin body, 4b is upper resin body, 5 is An insulating layer, 6 is a conductive element, 7 is an electrode element, 8 is a protective plate, 9a and 9b are electrodes, 10, 10a, 10b, and 10c are sunlight, 11 is a light guide, and 12 is a light scattering agent.
Claims (14)
前記金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部分を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、
または一方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、他方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、
または他方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、一方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されており、
前記太陽電池素子が封止された前記樹脂体を単位として、前記樹脂体及び前記金属層により連結しており、前記金属層と前記電極エレメントとが、絶縁されており、
前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリ。 It has a resin body formed of a silicone resin having a convex surface and containing a light scattering agent, and a metal layer provided along the convex surface on the convex surface side, and the surface of one semiconductor layer is the other semiconductor A solar cell element that is covered with a layer and one semiconductor layer is exposed from a missing portion of the other semiconductor layer, the one semiconductor layer is connected to one electrode through the exposed portion, and the other semiconductor layer is the other electrode And being sealed by curing in the resin body,
The metal layer also serves as the other electrode, the other semiconductor layer is in contact with the bottom of the concave surface of the metal layer, and one semiconductor layer is in contact with the electrode element through the exposed portion, so that the solar cell element is disposed. ,
Or the electric wire extends from one semiconductor layer and contacts the metal layer, the electric wire extends from the other semiconductor layer and contacts the electrode element through a hole opened in the metal layer, the solar cell element is disposed,
Or the electric wire extends from the other semiconductor layer and contacts the metal layer, the electric cell extends from one semiconductor layer and contacts the electrode element through the hole opened in the metal layer, the solar cell element is disposed,
The resin body in which the solar cell element is sealed as a unit is connected by the resin body and the metal layer, and the metal layer and the electrode element are insulated ,
A solar cell assembly , wherein the silicone resin is based on dimethylorganopolysiloxane and is an addition reaction curable silicone resin obtained by thermally curing a liquid addition reaction curable silicone resin raw material composition .
光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリの製造方法。 The surface of one semiconductor layer is covered with the other semiconductor layer to form a solar cell element, a resin body having a convex surface is formed while enclosing it, and the convex surface is covered with a metal layer, and the metal layer is A method of manufacturing a solar cell assembly for manufacturing the solar cell assembly of claim 1, wherein the solar cell assembly is manufactured by connecting to one semiconductor layer and connecting another semiconductor layer to the electrode element.
In a silicone resin containing a light scattering agent, the resin body is formed and the solar cell element is sealed in the resin body, and the silicone resin is based on dimethylorganopolysiloxane, A method for producing a solar cell assembly, which is an addition reaction curable silicone resin obtained by thermally curing a liquid addition reaction curable silicone resin raw material composition .
光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリの製造方法。 A solar cell element in which the surface of one semiconductor layer is covered with the other semiconductor layer is formed, a metal layer is attached to the concave surface of the insulating cup having a concave surface, and the solar cell element is placed on the bottom of the concave surface A method of manufacturing a solar cell assembly for manufacturing the solar cell assembly according to claim 1, wherein after the metal layer is brought into contact with the other semiconductor layer, the concave surface portion is sealed together with the solar cell element with a transparent resin. ,
In a silicone resin containing a light scattering agent, the resin body is formed and the solar cell element is sealed in the resin body, and the silicone resin is based on dimethylorganopolysiloxane, A method for producing a solar cell assembly, which is an addition reaction curable silicone resin obtained by thermally curing a liquid addition reaction curable silicone resin raw material composition .
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