JP5603434B2 - Organic material optical sheet for concentrating solar cells - Google Patents
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Description
本発明は、集光型太陽光電池の光学シートに関する。 The present invention relates to an optical sheet for a concentrating solar cell.
太陽光発電パネルの方式として、太陽光の受光面に通称セルと呼ばれる太陽光電池を一面に敷き詰めた平板方式が多く用いられている。しかし、この受光面積に応じて敷き詰める太陽光電池が高価なため、太陽光発電パネルのコストを下げることが困難であった。 As a method for a photovoltaic power generation panel, a flat plate method in which solar cells called commonly called cells are spread all over the light receiving surface of sunlight is often used. However, it is difficult to reduce the cost of the photovoltaic power generation panel because the photovoltaic cells spread according to the light receiving area are expensive.
このような背景から、集光レンズにより、小径の太陽光電池に太陽光の受光面での光を集光させる集光型太陽光発電パネルの開発が行われてきた(特許文献1)。この集光型太陽光発電パネルは、光を数百倍に集光することで、平板方式に比較して、太陽光電池の使用量を大幅に削減することができる。しかし、光を数百倍に集光させる集光型太陽光発電パネルでは、太陽光受光面を太陽光の向きに二軸で追尾することが必要となる。更には、この追尾のための架台も屋外での使用環境を考慮して、頑丈なものが求められるために、その設置費用を含めると、当初の高価な太陽光電池の使用量を大幅に削減したコストメリットが相殺されている。 From such a background, the development of a concentrating solar power generation panel that condenses light on a light receiving surface of sunlight on a small-diameter solar cell using a condensing lens has been performed (Patent Document 1). This concentrating solar power generation panel condenses light several hundred times, so that the amount of solar cells used can be greatly reduced as compared to the flat plate method. However, in a concentrating solar power generation panel that condenses light several hundred times, it is necessary to track the sunlight receiving surface in two directions in the direction of sunlight. Furthermore, since the tracking platform is also required to be sturdy in consideration of the outdoor use environment, the amount of use of the original expensive solar cell has been greatly reduced when its installation cost is included. Cost benefits are offset.
現在、太陽光の追尾を簡便にして低コスト化を図る目的で、一軸での追尾あるいは追尾を行わない、集光レンズに樹脂製のフレネルレンズを用いた簡便・軽量な集光型太陽光発電パネルの開発が行われている。樹脂には高い光透過性が求められるが、最近、携帯電話等のキーパッド照光用バックライト装置の光導波板用として、シリカを含有していても高い透明性を有するシリコーンゴム組成物が報告されている(特許文献2)。 At present, simple and lightweight concentrating solar power generation using a resin Fresnel lens as a condensing lens, with the aim of simplifying solar tracking and reducing costs. Panel development is underway. Resin is required to have high light transmittance, but recently, a silicone rubber composition having high transparency has been reported as an optical waveguide plate for a backlight device for keypad illumination such as a cellular phone even if it contains silica. (Patent Document 2).
太陽光受光面を太陽光の向きに追尾を行なわないものとしては、受光面にプリズムあるいは台形形状の部材を配置して集光させるしくみが提案されている。しかしながらこれらに用いられている集光部形成材料としての材料は液状タイプあるいは熱可塑性の材料であり、太陽電池パネルを製造する際の工程が煩雑となりコストアップの要因となる問題がある(特許文献3〜4)。また、太陽光受光面に集光レンズとしてフレネルレンズを用いて焦点の位置を集光レンズと太陽電池セルの間に位置させ、セルの受光面を集光レンズに向かって凹形状に湾曲している構造が提案されている(特許文献5)。さらに、太陽光受光面にプリズム型シートを配置して外部からの入射光を受光面に対し法線方向に集光した上でその光を所定方向に反射又は屈折によって配光し、更にその光を全反射により導光して最終的に入射光のエネルギー密度を高めることが提案されている(特許文献6)。 As a mechanism that does not track the sunlight receiving surface in the direction of sunlight, a mechanism has been proposed in which a prism or a trapezoidal member is arranged on the light receiving surface to collect light. However, the material as the light condensing part forming material used in these is a liquid type or a thermoplastic material, and there is a problem that the process when manufacturing the solar cell panel becomes complicated and the cost is increased (Patent Document) 3-4). In addition, a Fresnel lens is used as a condensing lens on the sunlight receiving surface, the focal point is positioned between the condensing lens and the solar cell, and the light receiving surface of the cell is curved concavely toward the condensing lens. A structure has been proposed (Patent Document 5). Furthermore, a prism type sheet is arranged on the sunlight receiving surface, and the incident light from the outside is condensed in the normal direction with respect to the light receiving surface, and then the light is distributed in a predetermined direction by reflection or refraction, and the light is further distributed. It is proposed to guide the light by total reflection and finally increase the energy density of incident light (Patent Document 6).
一方、両面受光タイプの太陽電池モジュールとしては、両面受光型太陽電池セルの両面に光透過性の接着剤を介して光透過性の封止用硝子板によって密封され、フレームに固定して構成される両面受光型太陽電池モジュール(特許文献7)、日照の位置や設置角度をあまり考慮することなく取扱が容易な、道路標示装置として両面受光型太陽電池のセルを用いる方法(特許文献8)やガラスサンドイッチ型のパネルを表面と裏面に両面に設ける方法(特許文献9)などが提案されているが、いずれも受光面積に応じて敷き詰める構成となっており、太陽光発電パネルのコストを下げることが困難である可能性があるといえる。 On the other hand, as a double-sided light receiving solar cell module, both sides of the double-sided light receiving solar cell are sealed with a light-transmissive sealing glass plate via a light-transmissive adhesive and fixed to a frame. Double-sided light-receiving solar cell module (Patent Document 7), a method using a cell of a double-sided light-receiving solar cell as a road marking device that is easy to handle without much consideration of the position and installation angle of sunlight (Patent Document 8) A method of providing glass sandwich type panels on both the front and back surfaces (Patent Document 9) has been proposed, but both are configured to spread according to the light receiving area, reducing the cost of the photovoltaic power generation panel Can be difficult.
太陽光発電パネルが地球温暖化の問題の解決策として広く普及するためには、系統商用電力システムによる電力コストと拮抗する程の低コスト化が達成される必要がある。そのコストは太陽光発電パネルが100円/Wpと言われており、耐久性に優れ、且つ、材料費及びフレネルレンズ形状の加工費用が安価であることが求められている。
樹脂製のフレネルレンズでは、その材料として一般にはアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂が用いられている。しかし、太陽光下で20年超の長期耐久性が求められる集光型太陽光電池パネルでは、これらの汎用樹脂より更に紫外線耐性の高いシリコーン樹脂が好適である。
シリコーン樹脂をフレネルレンズやプリズムレンズ形状に加工する場合、汎用で用いられるアクリル樹脂等と同じく、インジェクションモールディングにより金型に樹脂を注入し、成型後に製品を取り出す生産性の低い加工プロセスで生産するために生産性が低く、結果として、製造コストが高くなっていた。
このような理由から、樹脂製のフレネルレンズやプリズムレンズ等を用いて簡便・軽量な集光型太陽光発電パネルは実用化が困難となっていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、太陽光照射に対して耐久性が優れ、例えば、フレネルレンズ形状を有するフレネルシート、太陽光をフレネルレンズシートの法線方向に揃えるために、プリズムシートに入射する前に、太陽光の入射を法線方向に揃えるマイクロレンズシート或いはプリズムレンズシートとして使用可能な有機材料光学シートを提供することを目的とする。また、本発明は、一軸での追尾あるいは追尾を行なわなくても集光可能な両面集光型太陽光電池の有機材料光学シートであり、太陽光照射に対して耐久性が優れ、また液状タイプに比べ、カレンダー成型、押し出し成型性に優れ、太陽光集光部形状の加工が簡便に行えるシリコーン樹脂の材料とそれを用いた両面集光型太陽光電池の有機材料光学シートを提供することを目的とする。この有機材料光学シートは、例えば、両面集光型太陽電池パネルを含む集光型太陽光電池パネルに利用できる。In order for the photovoltaic power generation panel to be widely spread as a solution to the problem of global warming, it is necessary to achieve a cost reduction that is competitive with the power cost of the grid commercial power system. The cost of the photovoltaic power generation panel is said to be 100 yen / Wp, and it is required to have excellent durability and low material costs and processing costs for the Fresnel lens shape.
In the resin Fresnel lens, acrylic resin, polymethyl methacrylate resin, and polycarbonate resin are generally used as the material. However, in a concentrating solar cell panel that is required to have a long-term durability of more than 20 years under sunlight, a silicone resin having higher ultraviolet resistance than these general-purpose resins is suitable.
When processing silicone resin into a Fresnel lens or prism lens shape, in order to produce it with a low-productivity processing process, injecting the resin into the mold by injection molding and taking out the product after molding, like acrylic resin used for general purposes As a result, the manufacturing cost was high.
For these reasons, it has been difficult to put a simple and lightweight concentrating solar power generation panel using a resin Fresnel lens or prism lens into practical use.
The present invention has been made in view of such points, and is excellent in durability against sunlight irradiation. For example, a Fresnel sheet having a Fresnel lens shape, for aligning sunlight in the normal direction of the Fresnel lens sheet. An object of the present invention is to provide an organic material optical sheet that can be used as a microlens sheet or a prism lens sheet that aligns the incidence of sunlight in the normal direction before entering the prism sheet. In addition, the present invention is an organic material optical sheet of a double-sided concentrating solar cell that can collect light without performing tracking or tracking on a single axis, and is excellent in durability against sunlight irradiation, and also in a liquid type. In comparison, the purpose is to provide an organic material optical sheet for a double-sided concentrating solar cell using a silicone resin material that is excellent in calendar molding and extrusion moldability and can easily process the shape of the sunlight condensing part. To do. This organic material optical sheet can be used for, for example, a concentrating solar cell panel including a double-sided concentrating solar cell panel.
本発明は、断面が等脚台形である2以上の光透過性の四角柱を、該等脚台形の平行な2辺のうち長い辺を有する四角柱の入射側面が同一平面となるように並列に連結し、太陽光が、該入射側面から入射し、該四角柱の内部を通って該等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を有する四角柱の出射側面から出射して、該出射側面に配置されるセルに集光されるように、入射側面の一部又は全部を曲面とする集光型太陽光電池用の有機材料光学シートを提供する。また、本発明は、上記出射側面のそれぞれを接合面とし、該接合面を含む面を対称面として面対称となるように接合した第2の上記有機材料光学シートを組み合わせた両面集光型であり、上記太陽光が、上記入射側面から入射し、上記四角柱の内部を通って上記等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を有する四角柱の出射側面から出射すると同時に、第2の四角柱に入射し、第2の四角柱の内部を通って第2の四角柱の断面である等脚台形の平行な2辺のうち長い辺を有する第2の四角柱の出射側面から出射して、該第2の四角柱の出射側面に配置されるセルに集光されるように、第2の出射側面の一部又は全部を曲面とする両面集光型の上記の集光型太陽光電池用の有機材料光学シートを提供する。 In the present invention, two or more light-transmitting quadrangular prisms having an isosceles trapezoidal cross section are arranged in parallel so that the incident side surfaces of the quadrangular prism having a long side of two parallel sides of the isosceles trapezoid are in the same plane. The solar light is incident on the incident side surface, passes through the inside of the quadrangular prism, and exits from the exit side surface of the quadrangular column having a short side of the two parallel sides of the isosceles trapezoid. Provided is an organic material optical sheet for a concentrating solar cell in which a part or all of an incident side surface is curved so as to be condensed on a cell disposed on the side surface. Further, the present invention is a double-sided condensing type that combines the second organic material optical sheets joined in such a manner that each of the emission side surfaces is a joining surface, and a surface including the joining surface is a symmetry surface, and the surfaces are symmetrical. And the sunlight enters from the incident side surface, passes through the inside of the quadrangular column, and exits from the exit side surface of the quadrangular column having a short side out of the two parallel sides of the isosceles trapezoid. Incident into the quadrangular prism, passes through the inside of the second quadrangular prism, and exits from the exit side surface of the second quadrangular prism having the long side of the two parallel sides of the isosceles trapezoid that is the cross section of the second quadrangular prism. Thus, the above-described concentrating solar cell of the double-sided concentrating type in which a part or all of the second emitting side surface is curved so as to be condensed on the cell disposed on the emitting side surface of the second quadrangular prism. An organic material optical sheet is provided.
本発明の両面集光型太陽電池を含む集光型太陽電池の有機材料光学シートは、太陽光を2倍以上に集光することが出来るためにセルコストを下げることが可能であり、シリカを多く含有していることでゴム加工性に優れる。また、太陽光に対する高い透明性を持ち、太陽光照射に対する耐久性に優れるため、集光型太陽電池の有機材料光学シートとして最適である。 Since the organic material optical sheet of the concentrating solar cell including the double-sided concentrating solar cell of the present invention can condense sunlight twice or more, the cell cost can be reduced. Excellent rubber processability by containing a large amount. Moreover, since it has high transparency with respect to sunlight and is excellent in durability against sunlight irradiation, it is optimal as an organic material optical sheet for a concentrating solar cell.
光学シートは、好ましくは、
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4−a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基を示し、かつ一分子中の少なくとも2個はアルケニル基であり、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される重合度が100以上のオルガノポリシロキサンを100質量部、
(B)比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカを70〜150質量部、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを0.1〜30質量部、及び
(D)ヒドロシリル化反応触媒を触媒量(好ましくは0.1〜10質量部)
少なくとも含んでなるシリコーンゴム組成物を硬化させて得られる。
このシリコーンゴム組成物は、押し出し成型、カレンダー成型等が可能なミラブルタイプの材料であり、その硬化物はシリカを含有していても、高い透明性を持ち、両面集光型太陽電池を含む集光型太陽光電池の光学シートとして最適である。The optical sheet is preferably
(A) The following average composition formula (I)
R 1 a SiO (4-a) / 2 (I)
(In the formula, R 1 represents the same or different unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, and at least two in the molecule are alkenyl groups, and a is a positive number of 1.95 to 2.05. is there.)
100 parts by weight of an organopolysiloxane having a degree of polymerization represented by
(B) 70-150 parts by mass of fumed silica having a specific surface area exceeding 200 m 2 / g,
(C) 0.1-30 parts by mass of an organohydrogenpolysiloxane containing hydrogen atoms bonded to at least two silicon atoms in one molecule, and (D) a catalytic amount of hydrosilylation reaction catalyst (preferably 0 .1-10 parts by mass)
It is obtained by curing a silicone rubber composition comprising at least.
This silicone rubber composition is a millable type material that can be extruded, calendered, etc., and its cured product has high transparency even if it contains silica, and includes a double-sided concentrating solar cell. It is most suitable as an optical sheet for optical solar cells.
成分(A)は、平均組成式(I)で表される重合度が100以上のオルガノポリシロキサンである。平均組成式(I)中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、通常、炭素数1〜12、特に炭素数1〜8のものが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、2−フェニルエチル基等のアラルキル基、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。The component (A) is an organopolysiloxane having a degree of polymerization represented by the average composition formula (I) of 100 or more. In the average composition formula (I), R 1 represents the same or different unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, and usually one having 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 8 carbon atoms. Specifically, alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and octyl group, cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, alkenyl groups such as vinyl group, allyl group and propenyl group Aryl groups such as cycloalkenyl group, phenyl group and tolyl group, aralkyl groups such as benzyl group and 2-phenylethyl group, or part or all of hydrogen atoms of these groups are substituted with halogen atoms or cyano groups A methyl group, a vinyl group, a phenyl group, and a trifluoropropyl group are preferable, and a methyl group and a vinyl group are particularly preferable.
成分(A)として、具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、もしくはメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したもの等が好適である。
特に、オルガノポリシロキサンは、1分子中に2個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基であることが好ましい。この場合、全R1中0.01〜20モル%、特に0.02〜10モル%が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、aは1.95〜2.05、好ましくは1.98〜2.02、より好ましくは1.99〜2.01の正数である。
成分(A)のオルガノポリシロキサンとして、さらに好ましくは、平均組成式(I)におけるR1が炭素数1〜6の一価炭化水素基であり、かつ一分子中の少なくとも2個はアルケニル基である。As the component (A), specifically, a part of the dimethylpolysiloxane structure in which the main chain of the organopolysiloxane is composed of repeating dimethylsiloxane units or the dimethylsiloxane unit constituting the main chain is repeated. Introduce diphenylsiloxane unit, methylphenylsiloxane unit, methylvinylsiloxane unit, or methyl-3,3,3-trifluoropropylsiloxane unit having phenyl group, vinyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, etc. The thing etc. which were made are suitable.
In particular, the organopolysiloxane preferably has two or more aliphatic unsaturated groups such as alkenyl groups and cycloalkenyl groups in one molecule, and particularly preferably a vinyl group. In this case, it is preferable that 0.01 to 20 mol%, particularly 0.02 to 10 mol%, of all R 1 are aliphatic unsaturated groups. The aliphatic unsaturated group may be bonded to a silicon atom at the molecular chain end, or may be bonded to a silicon atom in the middle of the molecular chain, or both. It is preferably bonded to the silicon atom. Moreover, a is a positive number of 1.95 to 2.05, preferably 1.98 to 2.02, more preferably 1.99 to 2.01.
More preferably, as the organopolysiloxane of component (A), R 1 in the average composition formula (I) is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and at least two in one molecule are alkenyl groups. is there.
成分(A)のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。
特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。The organopolysiloxane of component (A) is blocked with a triorganosiloxy group such as a trimethylsiloxy group, a dimethylphenylsiloxy group, a dimethylhydroxysiloxy group, a dimethylvinylsiloxy group, a methyldivinylsiloxy group, or a trivinylsiloxy group. Preferred examples can be given.
Particularly preferred are methyl vinyl polysiloxane, methyl phenyl vinyl polysiloxane, methyl trifluoropropyl vinyl polysiloxane and the like.
このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの1種又は2種以上を(共)加水分解縮合することにより、あるいは環状ポリシロキサン(シロキサンの3量体、4量体等)をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、成分(A)としては、分子量(重合度)や分子構造の異なる2種又は3種以上の混合物であってもよい。 Such an organopolysiloxane can be obtained by, for example, hydrolyzing and condensing one or more types of organohalogenosilanes, or by converting cyclic polysiloxanes (siloxane trimers, tetramers, etc.) to alkaline or acidic. It can obtain by ring-opening polymerization using the catalyst of. These are basically linear diorganopolysiloxanes, but the component (A) may be a mixture of two or more different molecular weights (degree of polymerization) and molecular structures.
オルガノポリシロキサンの重合度は、100以上、好ましくは100〜100,000、特に好ましくは3,000〜20,000である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。 The degree of polymerization of the organopolysiloxane is 100 or more, preferably 100 to 100,000, particularly preferably 3,000 to 20,000. This degree of polymerization can be measured as a weight average degree of polymerization in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) analysis.
成分(B)は、BET比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカである。この補強性シリカは、透明性に優れ、また機械的強度の優れたゴム組成物を得るために添加されるものである。またシリコーンゴム組成物の透明性向上のため、BET比表面積が200m2/gを超える必要があり、好ましくは250m2/g以上である。BET比表面積が200m2/g以下だと、硬化物の透明性が低下してしまう。
通常シリコーンゴム組成物に使用されるシリカとしては、煙霧質シリカ、沈降シリカ等が挙げられるが、沈降シリカを用いると透明性が低下するため、煙霧質シリカが用いられる。煙霧質シリカはそのままでも使用できるが、表面処理したものが好ましい。煙霧質シリカの表面をクロロシラン、アルコキシシラン又はヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。The component (B) is fumed silica having a BET specific surface area of more than 200 m 2 / g. This reinforcing silica is added to obtain a rubber composition having excellent transparency and excellent mechanical strength. Further, in order to improve the transparency of the silicone rubber composition, the BET specific surface area needs to exceed 200 m 2 / g, preferably 250 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is 200 m 2 / g or less, the transparency of the cured product is lowered.
The silica usually used in the silicone rubber composition includes fumed silica, precipitated silica, and the like. However, when precipitated silica is used, fumed silica is used because transparency decreases. The fumed silica can be used as it is, but the surface-treated one is preferred. A material obtained by hydrophobizing the surface of fumed silica with chlorosilane, alkoxysilane, hexamethyldisilazane, or the like is also preferably used. In particular, treatment with hexamethylsilazane is preferable because of its high transparency.
成分(B)の煙霧質シリカの添加量は、成分(A)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、70〜150質量部である。70質量部未満だと、シリコーンゴムコンパウンドを硬化させたシートの透明性が低下する。150質量部を超えると、シリコーンポリマー中へのシリカの分散が困難となる。 The addition amount of the fumed silica of the component (B) is 70 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organopolysiloxane of the component (A). If it is less than 70 parts by mass, the transparency of the sheet obtained by curing the silicone rubber compound is lowered. If it exceeds 150 parts by mass, it will be difficult to disperse the silica in the silicone polymer.
成分(C)は、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子(SiH基)を含有するもので、好ましくは、下記平均組成式(II)
R2 bHcSiO(4−b−c)/2 (II)
(上式中、R2は炭素数1〜6の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、bは0.7〜2.1の数であり、cは0.18〜1.0の数であり、かつb+cは0.8〜3.0を満足する。)
で表される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。
R2は、炭素数1〜6の置換又は非置換の一価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものであり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の一価炭化水素基、又は3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記一価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の一価炭化水素基である。
bとcに関して、好ましくは、bは0.8〜2.0の数であり、cは0.2〜1.0の数であり、かつb+cは1.0〜2.5を満足する。Component (C) is an organohydrogenpolysiloxane containing hydrogen atoms bonded to at least two silicon atoms in one molecule. This organohydrogenpolysiloxane contains hydrogen atoms (SiH groups) bonded to at least two silicon atoms in one molecule, and preferably has the following average composition formula (II)
R 2 b H c SiO (4-b-c) / 2 (II)
(In the above formula, R 2 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, b is a number of 0.7 to 2.1, and c is 0.18 to 1.0. And b + c satisfies 0.8 to 3.0.)
A conventionally known organohydrogenpolysiloxane represented by the formula is applicable.
R 2 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably having no aliphatic unsaturated bond, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group , An alkyl group such as a pentyl group and a hexyl group, an unsubstituted monovalent hydrocarbon group such as a cyclohexyl group, a cyclohexenyl group and a phenyl group, or the above monovalent group such as a 3,3,3-trifluoropropyl group and a cyanomethyl group A substituted monovalent hydrocarbon group such as a substituted alkyl group in which at least a part of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group is substituted with a halogen atom or a cyano group.
With respect to b and c, preferably, b is a number from 0.8 to 2.0, c is a number from 0.2 to 1.0, and b + c satisfies 1.0 to 2.5.
成分(C)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、一分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は2〜300個、特に4〜200個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子(SiH基)は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、一分子中に少なくとも2個(通常2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜200個)、より好ましくは4〜150個程度含有するものが使用される。 The molecular structure of the organohydrogenpolysiloxane of component (C) may be any of linear, cyclic, branched, and three-dimensional network structures. In this case, the number of silicon atoms in one molecule (or the degree of polymerization) is preferably 2 to 300, particularly about 4 to 200 at room temperature. In addition, the hydrogen atom (SiH group) bonded to the silicon atom may be at the end of the molecular chain, at the side chain, or both, and at least two (usually 2 to 300) per molecule. Preferably, those containing 3 or more (for example, 3 to 200), more preferably about 4 to 150 are used.
成分(C)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とから成る共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2単位とからなる共重合体等や上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。Specific examples of the component (C) organohydrogenpolysiloxane include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, and methylhydrogencyclopolysiloxane. , Methylhydrogensiloxane / dimethylsiloxane cyclic copolymer, tris (dimethylhydrogensiloxy) methylsilane, tris (dimethylhydrogensiloxy) phenylsilane, trimethylsiloxy group-blocked methylhydrogenpolysiloxane, trimethylsiloxy group-blocked at both ends Dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer, both ends dimethylhydrogensiloxy-blocked dimethylpolysiloxane, both ends dimethylhydrogensiloxy-blocked dimethylsiloxane / methyl Hydrogensiloxane copolymer, trimethylsiloxy group-capped methylhydrogensiloxane / diphenylsiloxane copolymer, trimethylsiloxy group-capped methylhydrogensiloxane / diphenylsiloxane / dimethylsiloxane copolymer, cyclic methylhydrogenpolysiloxane , Cyclic methylhydrogensiloxane / dimethylsiloxane copolymer, cyclic methylhydrogensiloxane / diphenylsiloxane / dimethylsiloxane copolymer, a copolymer comprising (CH 3 ) 2 HSiO 1/2 units and SiO 4/2 units , (CH 3 ) 2 HSiO 1/2 unit, SiO 4/2 unit and (C 6 H 5 ) SiO 3/2 unit copolymer, etc. Is an ethyl group And those substituted with other alkyl groups such as a propyl group and aryl groups such as a phenyl group.
成分(C)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、成分(A)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.1〜10質量部、更に好ましくは0.3〜10質量部である。
また、成分(C)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、成分(A)中の珪素原子に結合したアルケニル基に対する成分(C)中の珪素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)のモル比が、好ましくは0.5〜5モル/モル、より好ましくは0.8〜4モル/モル、更に好ましくは1〜3モル/モルとなる量で配合される。The compounding amount of the organohydrogenpolysiloxane of component (C) is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organopolysiloxane of component (A). More preferably, it is 0.3 to 10 parts by mass.
The organohydrogenpolysiloxane of component (C) is a molar ratio of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (C) (ie, SiH groups) to alkenyl groups bonded to silicon atoms in component (A). However, the amount is preferably 0.5 to 5 mol / mol, more preferably 0.8 to 4 mol / mol, and still more preferably 1 to 3 mol / mol.
成分(D)のヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。
成分(D)のヒドロシリル化反応触媒の配合量は、触媒量とすることができ、通常、白金族金属として(A)成分100質量部に対し、0.1〜10質量部である。As the hydrosilylation reaction catalyst of component (D), known ones can be applied, such as platinum black, platinous chloride, chloroplatinic acid, a reaction product of chloroplatinic acid and a monohydric alcohol, chloroplatinic acid and olefin. And platinum-based catalysts such as platinum bisacetoacetate, palladium-based catalysts, rhodium-based catalysts, and the like.
The compounding amount of the component (D) hydrosilylation reaction catalyst can be a catalytic amount, and is usually 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) as a platinum group metal.
成分(A)〜(D)を少なくとも含んでなるシリコーンゴム組成物は、上記成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃性付与剤、又は着色剤等を添加することができる。 In addition to the above components, the silicone rubber composition comprising at least components (A) to (D) may contain a flame retardant or a colorant as long as the object of the present invention is not impaired. .
シリコーンゴム組成物は、上述した成分の所定量を2本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。
シリコーンゴム組成物を成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、プレス成型、押し出し成型、カレンダー成型等が可能である。
シリコーンゴム組成物の硬化条件は、特に限定されない。一般的には、80〜300℃、特に100〜250℃で5秒〜1時間、特に30秒〜30分程度加熱硬化させることによりキーパッド等を得ることができる。また、100〜200℃で10分〜10時間程度ポストキュアーしてもよい。The silicone rubber composition can be obtained by kneading a predetermined amount of the above-described components with a two roll, kneader, Banbury mixer or the like.
When the silicone rubber composition is molded, the molding method is not particularly limited, but press molding, extrusion molding, calendar molding, and the like are possible.
The curing conditions for the silicone rubber composition are not particularly limited. Generally, a keypad or the like can be obtained by heating and curing at 80 to 300 ° C., particularly 100 to 250 ° C. for 5 seconds to 1 hour, particularly 30 seconds to 30 minutes. Moreover, you may post-cure about 10 minutes-10 hours at 100-200 degreeC.
シリコーンゴム組成物は、プレス成型等の方法で成形、硬化することにより高透明なシリコーンゴムの光学シートが得られる。
この光学シートは、厚さ2mmの硬化物シートの全光線透過率が、結晶シリコンの分光感度領域である0.35ミクロン〜1.15ミクロンの波長で90%以上であることが好ましい。具体的には、スガ試験機社製直読ヘイズコンピューターHGM−2による測定値で好ましくは90%以上である。この全光線透過率が90%未満であると、光拡散が大きすぎ、入射光が光学シートの最遠部まで届かない場合がある。この光学シートは、厚さ2mmの硬化物シートのヘイズ値(曇価)が、スガ試験機社製直読ヘイズコンピューターHGM−2による測定値が10以下、特に8以下であることが好ましい。該ヘイズ値(曇価)が10を超える場合は、光拡散が大きすぎて、入射光が光学シートの最遠部まで届かない場合がある。The silicone rubber composition is molded and cured by a method such as press molding to obtain a highly transparent silicone rubber optical sheet.
In this optical sheet, the total light transmittance of a cured sheet having a thickness of 2 mm is preferably 90% or more at a wavelength of 0.35 to 1.15 microns which is a spectral sensitivity region of crystalline silicon. Specifically, it is preferably 90% or more as measured by a direct reading haze computer HGM-2 manufactured by Suga Test Instruments. If the total light transmittance is less than 90%, light diffusion is too large, and incident light may not reach the farthest part of the optical sheet. This optical sheet preferably has a haze value (cloudiness value) of a cured sheet having a thickness of 2 mm of 10 or less, particularly 8 or less, as measured by a direct reading haze computer HGM-2 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. When the haze value (cloudiness value) exceeds 10, the light diffusion is too large and the incident light may not reach the farthest part of the optical sheet.
両面集光型太陽電池を含む集光型太陽電池の有機材料光学シートを、太陽光の照射スペクトル0.35〜1.15ミクロンの波長に対して透過率90%以上(厚さ2mmの場合)のゴム組成物を硬化させてなるシートで作成した場合について説明する。集光型太陽電池においては、太陽光の直達光を効率よく取り込むために、南中高度が季節ごとに変動することを考慮しなければならず、本発明では一軸方向に本発明の形状(図面参照)を形成させた光学シートを作製する。南中高度は、春分、秋分を起点として夏至で+23度、冬至で−23度変化することを考慮する必要があるが、本発明の光学シートの形状によれば、23度の斜め入射に対して出射側ではほぼ太陽電池の受光面に入射できることを、幾何学光学ソフト(Light Tools)を用いて確認した。そして、光学シートの太陽光総入射面積に対し、太陽電池への総入射面積は2.7対1.0であることを確認した。本発明の実施においては、受光面の太陽に向けての追尾システムは必須とはしない。本発明の簡便な繰り返しの線状構造形状を有するリニアな光学シート1枚で、2.7倍集光を実現することが出来た。本発明により南中光度の偏差±23度の直達光に対して、2倍超の集光度が可能な光学シートを提供することができる。 An organic material optical sheet of a concentrating solar cell including a double-sided concentrating solar cell has a transmittance of 90% or more for a wavelength of sunlight irradiation spectrum of 0.35 to 1.15 microns (when the thickness is 2 mm). A case where the rubber composition is made of a sheet obtained by curing the rubber composition will be described. In a concentrating solar cell, in order to efficiently capture direct sunlight, it is necessary to consider that the altitude in the south and middle fluctuates from season to season.In the present invention, the shape of the present invention in the uniaxial direction (drawing) An optical sheet formed with a reference) is prepared. Although it is necessary to consider that the south-central altitude changes from +23 degrees at the summer solstice and −23 degrees at the winter solstice starting from the spring equinox and autumn equinox, according to the shape of the optical sheet of the present invention, Then, it was confirmed by using geometric optical software (Light Tools) that the light can be incident on the light receiving surface of the solar cell on the emission side. And it confirmed that the total incident area to a solar cell was 2.7 to 1.0 with respect to the sunlight total incident area of an optical sheet. In the implementation of the present invention, a tracking system toward the sun on the light receiving surface is not essential. With one linear optical sheet having a simple and repeating linear structure according to the present invention, it was possible to achieve 2.7 times condensing. According to the present invention, it is possible to provide an optical sheet capable of concentrating more than twice as much as direct light having a deviation of ± 23 degrees in south-medium luminous intensity.
光学シートを用いた集光型太陽光電池の一例の断面図を図1に示し、斜視図を図2に示す。光学シート1は、断面が等脚台形である2以上の光透過性の四角柱を、等脚台形の平行な2辺のうち長い辺を有する四角柱の入射側面が同一平面となるように並列に連結し、太陽光が、入射側面から入射し、四角柱(等脚台形)の内部を通って等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を有する四角柱の出射側面から出射して、出射側面に配置されるセル2に集光されるように、入射側面3の一部又は全部を曲面としたものである。曲面は、通常、入射光に向かって突出するものである。
入射側面から入射した太陽光は、光学シート1を透過もしくは光学シート内で反射して、出射側面に設置された太陽電池セル2に集光される。A sectional view of an example of a concentrating solar cell using an optical sheet is shown in FIG. 1, and a perspective view is shown in FIG. The
Sunlight incident from the incident side surface is transmitted through the
具体的にモジュールとして構成するときには、例えば、図3に示すように、光学シート1にセル2を固定するために、ポリカーボネート又はアクリル等の樹脂製のセルシート固定治具5を用いる。この際用いられるセルは、好ましくは多結晶あるいは単結晶シリコンから作られる。また、このセルは短冊状の形状であり、例えばオーストラリアのOrigin Energy社製Sliver Cell(登録商標)が挙げられる。一方、この短冊状のセルは、一般的な太陽電池をダイシング等の方法によって加工できる。また、それぞれのセルは、少なくとも他の1つのセルとタブ線によって直列又は並列に結合され電力を供給するための電気回路を形成している(特許文献3)。また、光学シート1とセル2の隙間には、好ましくは、光学シート1と同じ屈折率を有するシリコーンオイル又はシリコーンジェルを添加して太陽光の乱反射又は複屈折を防ぐことができる。さらに、好ましくは、光学シート1の汚染防止のため、光入射側には白板強化ガラス4等を配置することができる。一方、セルシート固定治具5のさらに光入射面と反対側には、好ましくは、バックシート又は強化ガラス6を配置することができる。
When specifically configuring as a module, for example, as shown in FIG. 3, in order to fix the
入射側面から入射した太陽光の焦点は、好ましくは、等脚台形の中又は出射側面の後方に形成される。図1は、太陽光の焦点が、等脚台形の中のうち出射側面に形成されたものであり、出射側面にはセル2が配置されている。
太陽光が入射側面に垂直に入射した場合は、図4の光学シート11に示すように、太陽光入射側面の曲面(例えば、円形の一部または楕円形の一部の形状)は、より好ましくは、入射した際の太陽光の焦点が、出射側面(等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を含む側面)より後方に形成される様な曲面である。
入射した太陽光の焦点が、等脚台形の中、すなわち、等脚台形の平行な2辺のうち長い辺を含め出射側面より入射側面側に形成されると、入射光が等脚台形の側壁(等脚台形の平行な2辺以外の辺を有する側面)に入射する際の入射角が臨界角より小さくなり、全反射しないで光学シート外に出射してしまい、太陽電池セルに到達する太陽光が少なくなり効果的な発電に寄与しなくなる場合があるからである。等脚台形の中に生ずる焦点の態様としては、図5(A)の光学シート21に示すように等脚台形の中に1つの焦点が生じる場合、図5(B)と(C)の光学シート31と41に示すように複数の焦点がずれて生じる場合がある。The focal point of sunlight incident from the incident side surface is preferably formed in the isosceles trapezoid or behind the emission side surface. In FIG. 1, the focal point of sunlight is formed on the emission side surface of the isosceles trapezoid, and the
When sunlight is incident on the incident side surface perpendicularly, as shown in the
When the focal point of the incident sunlight is formed in the isosceles trapezoid, that is, on the entrance side surface from the exit side surface including the longer side of two parallel sides of the isosceles trapezoid shape, The incident angle when incident on (an isosceles trapezoidal side surface having two sides other than two parallel sides) becomes smaller than the critical angle, exits the optical sheet without being totally reflected, and reaches the solar cell. This is because light may be reduced and may not contribute to effective power generation. As an aspect of the focal point generated in the isosceles trapezoid, when one focal point is generated in the isosceles trapezoid as shown in the
入射側面から入射した太陽光は、好ましくは、等脚台形の中を通って直接出射されるか、又は等脚台形の中で一回全反射してから出射される。
図4は、入射光が入射側面に垂直に入射した場合は、入射光は光学シート内で反射しないで直接出射側面に到達することを示す。また、図6は、入射側面から23度で入射した際の太陽光が、光学シート51の等脚台形中で一回全反射してから出射されることを示す。The sunlight incident from the incident side is preferably emitted directly through the isosceles trapezoid or is emitted after being totally reflected once in the isosceles trapezoid.
FIG. 4 shows that when incident light is incident on the incident side surface perpendicularly, the incident light directly reaches the emission side surface without being reflected in the optical sheet. Moreover, FIG. 6 shows that the sunlight when incident at 23 degrees from the incident side surface is emitted after being totally reflected once in the isosceles trapezoid of the
太陽光入射側面の一部又は全部の曲面は、好ましくは、入射した際の太陽光の焦点が、出射側面(等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を含む側面)より後方に形成できる曲面である。太陽光入射側面は、全部が、例えば円形の一部又は楕円形の一部の形状を有する全部曲面であってもよいが、好ましくは、この曲面の突出部を四角柱の断面である等脚台形の平行な2辺に平行となる平面(フラット)部で置き換えた、平面部と曲面部の組合せである一部曲面である。図7は、太陽光入射側面が、曲面と平面部の組合せの形状である例を示す。図7の太陽光入射側面63は、曲面部63cと、等脚台形の平行な2辺に平行となる平面部63fの組合せである。光入射側に白板強化ガラス等を配置する構成とするとき、曲面だけでは白板強化ガラスを点や線で支えることになるため、シートが白板強化ガラスの重みで変形する可能性がある。しかし、曲面部と平面部を組み合わせることにより、白板強化ガラスを平面部で支えることが可能となり、シートが白板強化ガラスの重みで変形する可能性を低減できる。
図8は、太陽光入射側面の一部を平面にした光学シートにおいて、図6と同様に、太陽光が入射側面に23度で入射し、入射光が光学シート内で全反射して出射側面に到達する例を示す。The curved surface of part or all of the sunlight incident side surface is preferably formed such that the focal point of sunlight when incident is on the rear side of the emission side surface (a side surface including a short side of two parallel sides of the isosceles trapezoid). It is a curved surface. The sunlight incident side surface may be all curved surfaces having a part of a circular shape or a part of an elliptical shape, for example. Preferably, the protruding portion of the curved surface is a quadrangular prism section. It is a partially curved surface that is a combination of a flat surface portion and a curved surface portion, replaced by a flat (flat) portion that is parallel to two parallel sides of the trapezoid. FIG. 7 shows an example in which the sunlight incident side surface is a combination of a curved surface and a flat surface portion. 7 is a combination of a
FIG. 8 shows an optical sheet in which a part of the sunlight incident side surface is flat. Similarly to FIG. 6, sunlight is incident on the incident side surface at 23 degrees, and the incident light is totally reflected in the optical sheet and is emitted. An example of reaching is shown.
光学シートを用いた両面集光型太陽電池の一例を図9に示し、斜視図を図10に示す。この光学シートは、上述した光学シートの断面である等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を有する面を接合面とし、該接合面を含む面を対称面として面対称となるように全く同じ第2の光学シートを組み合わせた両面集光型であり、太陽光が、入射側面から入射し、第1の四角柱の内部を通って第1の等脚台形の平行な2辺のうち短い辺を有する四角柱の出射側面から出射すると同時に、第2の四角柱に入射し、第2の四角柱の内部を通って第2の四角柱の断面である等脚台形の平行な2辺のうち長い辺を有する第2の四角柱の出射側面から出射して、第2の四角柱の出射側面に配置されるセルに集光されるように、第2の出射側面の一部又は全部を曲面とする両面集光型である。
入射側面から入射した太陽光は、組み合わせた光学シートを透過もしくは組み合わせた光学シート内で反射して、出射側面に設置された太陽電池セルに集光される。
入射側面から入射した際の太陽光の焦点は、好ましくは、第2の等脚台形の中又は出射面側の後方に形成される。図9は、太陽光の焦点が、等脚台形の中のうち出射側面に形成されたものであり、出射面にはセルが配置されている。An example of a double-sided concentrating solar cell using an optical sheet is shown in FIG. 9, and a perspective view is shown in FIG. This optical sheet is completely symmetrical so that a surface having a short side of two parallel sides of the isosceles trapezoid that is a cross section of the optical sheet described above is a bonding surface, and a surface including the bonding surface is a plane of symmetry. It is a double-sided condensing type that combines the same second optical sheets, and sunlight enters from the incident side surface, passes through the inside of the first quadrangular prism, and is short of the two parallel sides of the first isosceles trapezoid. The two parallel sides of the isosceles trapezoid that is the cross section of the second quadrangular prism enter the second quadrangular prism and enter the second quadrangular prism at the same time as the light exits from the exit side of the quadrangular prism having sides. A part or all of the second emission side surface is emitted from the emission side surface of the second quadrangular column having a long side and is collected on the cell disposed on the emission side surface of the second square column. A double-sided condensing type with a curved surface.
Sunlight incident from the incident side surface is transmitted through the combined optical sheet or reflected within the combined optical sheet, and is collected on the solar cells installed on the output side surface.
The focal point of sunlight when entering from the incident side surface is preferably formed in the second isosceles trapezoid or behind the exit surface side. In FIG. 9, the focal point of sunlight is formed on the emission side surface of the isosceles trapezoid, and cells are arranged on the emission surface.
以下、実施例と比較例によりこの発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、重量平均分子量、重量平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算値である。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition, a weight average molecular weight and a weight average polymerization degree are the polystyrene conversion values in a gel permeation chromatography (GPC) analysis.
実施例1
ジメチルシロキサン単位99.425モル%、メチルビニルシロキサン単位0.50モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン100質量部、BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル社製)70質量部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン16質量部、水4質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンドを調製した。
上記コンパウンド100質量部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)(ともに信越化学工業社製)をそれぞれ0.5質量部/2.0質量部を2本ロールで混練後添加し均一に混合した後、120℃、70kgf/cm2の条件で10分間プレスキュアーを行い、次いで200℃で4時間ポストキュアーを行い試験用シートを作製した。Example 1
100 parts by mass of an organopolysiloxane comprising 99.425 mol% of dimethylsiloxane units, 0.50 mol% of methylvinylsiloxane units and 0.025 mol% of dimethylvinylsiloxane units and having an average degree of polymerization of about 6,000, BET ratio 70 parts by mass of silica having a surface area of 300 m 2 / g (trade name Aerosil 300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 16 parts by mass of hexamethyldisilazane and 4 parts by mass of water were added as a dispersant, and kneaded with a kneader at 170 ° C. A compound was prepared by heating for 2 hours.
0.5 parts by mass / 2.0 C-25A (platinum catalyst) / C-25B (organohydrogenpolysiloxane) (both manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an addition crosslinking curing agent for 100 parts by mass of the compound. After kneading the mass part with two rolls and adding and mixing uniformly, press curing was performed for 10 minutes under the conditions of 120 ° C. and 70 kgf / cm 2 , followed by post curing at 200 ° C. for 4 hours to prepare a test sheet. .
実施例2
BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル社製)の添加量を80質量部、ヘキサメチルジシラザン18.5質量部、水4.6質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。Example 2
Example except that the addition amount of silica (trade name Aerosil 300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a BET specific surface area of 300 m 2 / g was 80 parts by mass, 18.5 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 4.6 parts by mass of water. A sheet was molded by the same method as in 1.
実施例3
BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル社製)の添加量を100質量部、ヘキサメチルジシラザン23質量部、水5.7質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。Example 3
Example 1 except that the addition amount of silica having a BET specific surface area of 300 m 2 / g (trade name Aerosil 300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was 100 parts by mass, 23 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 5.7 parts by mass of water. A sheet was molded by the same method.
実施例4
BET比表面積380m2/gのシリカ(商品名アエロジル380、日本アエロジル社製)の添加量を70質量部、ヘキサメチルジシラザン20.3質量部、水5.1質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。Example 4
Except that the addition amount of silica having a BET specific surface area of 380 m 2 / g (trade name Aerosil 380, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was 70 parts by mass, hexamethyldisilazane 20.3 parts by mass, and water 5.1 parts by mass. A sheet was molded by the same method as in 1.
実施例5
BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル380、日本アエロジル社製)の添加量を70質量部、ヘキサメチルジシラザン22質量部、水5.4質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。但し、シートを成型する際の金型として、成型後に入射面の一部が平面となる金型を用いた。Example 5
Example 1 except that the addition amount of silica having a BET specific surface area of 300 m 2 / g (trade name Aerosil 380, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was 70 parts by mass, 22 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 5.4 parts by mass of water. A sheet was molded by the same method. However, a mold in which a part of the incident surface becomes a flat surface after molding was used as a mold for molding the sheet.
実施例6
BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル社製)の添加量を100質量部、ヘキサメチルジシラザン21質量部、水5.0質量部とした以外は実施例5と同様に、成形後に入射面の一部が平面となる金型を用いて成型した。Example 6
Example 5 except that the addition amount of silica (trade name Aerosil 300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a BET specific surface area of 300 m 2 / g was 100 parts by mass, 21 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 5.0 parts by mass of water. Similarly, it shape | molded using the metal mold | die with which a part of entrance plane becomes a plane after shaping | molding.
比較例1
BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル社製)の添加量を50質量部、ヘキサメチルジシラザン11.4質量部、水2.9質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。Comparative Example 1
Except that the addition amount of silica (trade name Aerosil 300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a BET specific surface area of 300 m 2 / g was 50 parts by mass, 11.4 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 2.9 parts by mass of water. A sheet was molded by the same method as in 1.
比較例2
BET比表面積200m2/gのシリカ(商品名アエロジル200、日本アエロジル社製)の添加量を70質量部、ヘキサメチルジシラザン16質量部、水4質量部とした以外は実施例1と同様な方法によりシートを成型した。Comparative Example 2
Example 1 except that the addition amount of silica (trade name Aerosil 200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a BET specific surface area of 200 m 2 / g was 70 parts by mass, 16 parts by mass of hexamethyldisilazane, and 4 parts by mass of water. A sheet was formed by the method.
<シートの評価方法>
実施例1〜6及び比較例1〜2で得られたシートについて、可塑度、硬さ(デュロメーターA)、透明性評価として、2mmシートの全光線透過率及びヘイズ値(曇価)を測定した。可塑度は、JIS K6249により測定し、硬さ(デュロメーターA)は、ゴム組成物を120℃/10分の条件で硬化させ、JIS K6249に準じて測定し、全光線透過率及びヘイズ値(曇価)は、スガ試験機社製直読ヘイズコンピューターHGM−2により測定した。結果を表1に示す。<Sheet evaluation method>
About the sheet | seat obtained in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2, the total light transmittance and haze value (haze value) of a 2 mm sheet | seat were measured as plasticity, hardness (durometer A), and transparency evaluation. . The plasticity is measured according to JIS K6249, and the hardness (durometer A) is measured according to JIS K6249 after curing the rubber composition at 120 ° C./10 minutes, and the total light transmittance and haze value (cloudiness). Was measured with a direct reading haze computer HGM-2 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. The results are shown in Table 1.
実施例1〜6で得られたシートは、可塑度及び硬さに優れる。また、実施例1〜6で得られたシートは、全光線透過率が90%以上であり、ヘイズ値(曇価)が8以下であり、透明性の高いものであり、集光型太陽光の光学シートに好適である。煙霧質シリカの添加量が不足した比較例1から得られたシートや、BET比表面積200m2/gのシリカを使用した比較例2から得られたシートは、透明性の低いものであり、集光型太陽光の光学シートには使用できない。
また、実施例1〜5で得られたシートについて、太陽電池I−V測定システム(株式会社オプトリサーチ製)を用いて測定を行った。実施例1〜5で得られたシートに、図7に示すように、短冊状のセルをシリコーン樹脂を用いて接着した。また特性を比較する為に、各シートに用いた短冊状のセルの総面積と同じ面積のセルを、実施例1〜5で得られたシートの厚みと同じ厚みの平板のシリコーンシートに同様にして接着して平板モデルも作成した。測定はソーラーシュミレータの下において行い、照射擬似太陽光を100mW/cm2、AM1.5で真上から±30度の角度で照射し、短絡電流およびそれらの比として定義される光学的集光倍率を求めたところ、平板モデルと比較して2.4〜2.6倍集光できた事を確認した。
さらに、実施例1〜6で得られたシートに、300nm付近の波長の光が照射できるUV照射装置をもちいて500時間の照射を行なった。比較のためにシリコーンシートと同じ厚みのアクリル樹脂性の板、ポリカーボネート樹脂製の板も同様に照射したところアクリル樹脂性の板およびポリカーボネート樹脂製の板については、変色ひび割れなどが発生したのに対しシリコーンシートはほとんど変化が見られず、耐久性に優れていることを確認した。The sheets obtained in Examples 1 to 6 are excellent in plasticity and hardness. The sheets obtained in Examples 1 to 6 have a total light transmittance of 90% or more, a haze value (cloudiness value) of 8 or less, high transparency, and concentrated sunlight. It is suitable for the optical sheet. The sheet obtained from Comparative Example 1 in which the amount of fumed silica added is insufficient and the sheet obtained from Comparative Example 2 using silica having a BET specific surface area of 200 m 2 / g are low in transparency. It cannot be used for optical solar light sheets.
Moreover, about the sheet | seat obtained in Examples 1-5, it measured using the solar cell IV measurement system (made by Opt Research). As shown in FIG. 7, strip-shaped cells were bonded to the sheets obtained in Examples 1 to 5 using a silicone resin. In addition, in order to compare the characteristics, the same area as the total area of the strip-shaped cells used for each sheet was made the same as the flat silicone sheet having the same thickness as the sheet obtained in Examples 1 to 5. To create a flat plate model. The measurement is performed under a solar simulator, irradiated pseudo-sunlight is irradiated at an angle of ± 30 degrees from directly above at 100 mW / cm 2 and AM1.5, and the optical condensing magnification defined as the short-circuit current and the ratio thereof. As a result, it was confirmed that the light could be condensed by 2.4 to 2.6 times compared with the flat plate model.
Furthermore, the sheet | seat obtained in Examples 1-6 was irradiated for 500 hours using the UV irradiation apparatus which can irradiate the light of the wavelength of 300 nm vicinity. For comparison, acrylic resin boards and polycarbonate resin boards with the same thickness as the silicone sheet were irradiated in the same way, but acrylic resin boards and polycarbonate resin boards had discoloration cracks, etc. It was confirmed that the silicone sheet was excellent in durability with almost no change.
1、11、21、31、41、51、61 光学シート
2、62 セル
3、63 入射側面
4 白板強化ガラス
5 セルシート固定治具
6 バックシート又は強化ガラス
63c 曲面部
63f 平面部
L 太陽光
1, 11, 21, 31, 41, 51, 61
Claims (6)
上記入射側面から入射した太陽光の焦点が、上記等脚台形の中又は上記出射側面の後方に形成され、上記入射則面から入射した太陽光が、上記の等脚台形の内部を通って、直接出射されるか又は一回全反射してから出射され、
上記有機材料光学シートが、少なくとも、
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4−a)/2 (I)
(上式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される重合度が100以上のオルガノポリシロキサンを100質量部、
(B)比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカを70〜150質量部、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを0.1〜30質量部、及び
(D)ヒドロシリル化反応触媒を触媒量
含んでなるシリコーンゴム組成物を硬化させて得られるものである集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。 Two or more light-transmitting quadrangular prisms whose cross-sections are isosceles trapezoids are connected in parallel so that the incident sides of the quadrangular prisms having long sides out of two parallel sides of the isosceles trapezoids are coplanar, Sunlight enters from the incident side surface, passes through the inside of the quadrangular prism, exits from the exit side surface of the quadrangular column having a short side of the two parallel sides of the isosceles trapezoid, and is disposed on the exit side surface. An organic material optical sheet for a concentrating solar cell having a curved surface on a part or all of the incident side surface ,
Focus sunlight entering from the incident side surface is formed at the rear in or above the exit side of the isosceles trapezoid, sunlight entering from the top fill morphism law surface, through the inside of an isosceles trapezoid the , Emitted directly or after being totally reflected once ,
Upper Symbol organic material optical sheet, at least,
(A) The following average composition formula (I)
R 1 a SiO (4-a) / 2 (I)
(In the above formula, R 1 represents the same or different unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, and a is a positive number of 1.95 to 2.05.)
100 parts by weight of an organopolysiloxane having a degree of polymerization represented by
(B) 70-150 parts by mass of fumed silica having a specific surface area exceeding 200 m 2 / g,
(C) 0.1-30 parts by mass of an organohydrogenpolysiloxane containing hydrogen atoms bonded to at least two silicon atoms in one molecule, and (D) a silicone comprising a catalytic amount of a hydrosilylation reaction catalyst An organic material optical sheet for a concentrating solar cell , obtained by curing a rubber composition.
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