JP5729086B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールの裏面に配されて、太陽電池セルに入射せず裏面シートへ入射する本来は損失してしまう光を有効に活用することが可能な太陽電池裏面シートを用いた太陽電池モジュールに関する。
近年、太陽電池パネルの普及は大きな広がりを見せ、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから、家庭用として住宅に取り付けられる太陽電池パネルや大規模な発電施設に用いられる大面積の太陽電池発電システム、さらには人工衛星の電源まで、様々な分野で利用が促進されている（例えば、特許文献１参照）。
この太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、該太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているものは、ほとんどが結晶系シリコン太陽電池であり、この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型及び多結晶型に分類される。
この太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、該太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているものは、ほとんどが結晶系シリコン太陽電池であり、この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型及び多結晶型に分類される。
上記単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して上記多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所があり、現在の主流となっている。
このような多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては様々な検討が行われている。
このような多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては様々な検討が行われている。
一例として、太陽電池に用いられるシリコン基板の表面にはテクスチャ構造が形成されており、これによってシリコン基板表面での太陽光の反射を低減させて変換効率の向上が図られている。
単結晶シリコンにおいては、アルカリ溶液等の異方性エッチングにより微細なピラミッドまたは逆ピラミッドを形成することで太陽光の反射を低減させることが行なわれている。この異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Ｓｉ（１００）結晶方位面とＳｉ（１１１）結晶方位面とで異なることを利用している（例えば、特許文献２参照）。
単結晶シリコンにおいては、アルカリ溶液等の異方性エッチングにより微細なピラミッドまたは逆ピラミッドを形成することで太陽光の反射を低減させることが行なわれている。この異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Ｓｉ（１００）結晶方位面とＳｉ（１１１）結晶方位面とで異なることを利用している（例えば、特許文献２参照）。
ところが、このような異方性エッチングを多結晶シリコンに適用しようとした場合、アルカリ水溶液によるエッチングが結晶の面方位に依存するため、多結晶シリコンにおけるピラミッド構造を均一に形成できず、シリコン基板全体での反射率の低減を効果的に行なうことができないという問題があった。
このような問題を解決するために、多結晶シリコン基板へテクスチャを形成する方法として、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）法によって多結晶シリコン基板表面に微細な突起を形成する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この手法によれば、微細な突起を多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに均一に形成することにより、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池セルにおいても反射率をより効果的に低減することができる。
このような問題を解決するために、多結晶シリコン基板へテクスチャを形成する方法として、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）法によって多結晶シリコン基板表面に微細な突起を形成する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この手法によれば、微細な突起を多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに均一に形成することにより、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池セルにおいても反射率をより効果的に低減することができる。
また、表面反射防止膜を組み合わせることにより、さらに変換効率を向上できることが知られている。即ち、結晶シリコンは、波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍ領域で６．００〜３．５０の大きな屈折率を持つので、短波長領域で約５４％、長波長領域で約３４％の反射損失がある。この反射損失を減ずるために、屈折率の異なる透明材料で表面反射防止膜を形成し、これにより変換効率を向上させることができる。
さらに、シリコン基板上に形成する電極を微細化することで、受光面積を増加させ、太陽光を多く取り込むことで変換効率を向上させる検討も行われている（例えば、特許文献４参照）。
以上のような高効率化技術の進歩により、最近では多結晶シリコン太陽電池においても、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されており、多結晶シリコン太陽電池における変換効率の理論限界（２０〜３０％）に近づいてきている。
以上のような高効率化技術の進歩により、最近では多結晶シリコン太陽電池においても、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されており、多結晶シリコン太陽電池における変換効率の理論限界（２０〜３０％）に近づいてきている。
そこで、光利用効率を高めるべく太陽電池モジュールの前面から入射した太陽光のうち、該太陽電池モジュール内にてエネルギー変換を行なう太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光を再利用する試みが行なわれている。
一般的な結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、リーク電流を低減させるべく該太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セル間に隙間が形成されている。そのため、太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光が存在しており、その太陽光を再利用することが出来れば光利用効率の向上が可能である。
一般的な結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、リーク電流を低減させるべく該太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セル間に隙間が形成されている。そのため、太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光が存在しており、その太陽光を再利用することが出来れば光利用効率の向上が可能である。
そこで、反射材を備えた裏面シートを配置し、太陽電池セルの隙間から裏面シートへ入射する太陽光を反射することにより、太陽電池セルに再入射させることで光利用効率の向上が図られている。反射材としては、例えば、白色系顔料を混入した樹脂材料、つや消し表面加工を施した金属材料などの光を散乱反射させる反射材を用いることが可能である。また、反射材の表面を凹凸構造とすることで、さらに光利用効率を向上させることが可能である（例えば、特許文献５参照）。
上記のように、従来の太陽電池モジュールは、光の利用効率を上げることで変換効率を向上させようという要望は多いが、損失となってしまう光もあるため、十分に変換効率を向上させることができているとは言えない。また、隣り合う太陽電池セルの間の領域に入射した光を裏面材で反射させるなどし、損失となってしまう光を再利用する上記従来の手法では、十分に損失光を再利用するに至っているとは言えず、この損失光をより確実に再利用してさらなる発電効率の向上を図ることが強く望まれている。
本発明は、上記事情に鑑み、本来損失となってしまう光をより確実に再利用することを可能にする太陽電池裏面シート及びこれを備えた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑み、本来損失となってしまう光をより確実に再利用することを可能にする太陽電池裏面シート及びこれを備えた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る太陽電池モジュールは、内部に太陽電池セルを封止した封止材の前面側に透光性前面板が積層されてなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールは、複数の前記太陽電池セルを備えており、前記太陽電池セル同士は、前記透光性前面板の面方向に沿って予め設定した間隔をあけて配置されており、前記太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池裏面シートが、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層、凹凸構造層、凹凸構造層に支持され凹凸構造を形成した光反射性金属層、接着層、耐候層が積層されてなり、前記凹凸構造層の凹凸構造がプリズム形状を為しており、前記凹凸構造層のプリズム形状の溝が一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、前記領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、前記領域Ｘと前記領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されており、且つ次式（１）を満たすように形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
２Ｌｍ＜Ｌｇ≦２Ｌｏ ・・・・（１）
但し、
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔
Ｌｍ：光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射しない領域Ｍにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、太陽電池セルから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離Ｌｏ：領域Ｍに隣接する光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射する領域Ｎにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、領域Ｎの領域Ｍから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、より確実に光を再利用することが可能となる。
即ち、本発明に係る太陽電池モジュールは、内部に太陽電池セルを封止した封止材の前面側に透光性前面板が積層されてなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールは、複数の前記太陽電池セルを備えており、前記太陽電池セル同士は、前記透光性前面板の面方向に沿って予め設定した間隔をあけて配置されており、前記太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池裏面シートが、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層、凹凸構造層、凹凸構造層に支持され凹凸構造を形成した光反射性金属層、接着層、耐候層が積層されてなり、前記凹凸構造層の凹凸構造がプリズム形状を為しており、前記凹凸構造層のプリズム形状の溝が一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、前記領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、前記領域Ｘと前記領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されており、且つ次式（１）を満たすように形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
２Ｌｍ＜Ｌｇ≦２Ｌｏ ・・・・（１）
但し、
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔
Ｌｍ：光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射しない領域Ｍにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、太陽電池セルから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離Ｌｏ：領域Ｍに隣接する光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射する領域Ｎにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、領域Ｎの領域Ｍから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、より確実に光を再利用することが可能となる。
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記領域Ｘと領域Ｙが次式（２）（３）を満たすように形成されていることを特徴としている。
Ｌｘ＝Ｌｇ＋Ｌｃ−Ｌｙ ・・・・・（２）
０．７０≦（Ｌｙ／Ｌｃ）≦０．９５ ・・・・（３）
但し、
Ｌｘ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向の距離
Ｌｙ：領域Ｙのプリズム形状の溝の延伸する方向に沿った領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔
Ｌｘ＝Ｌｇ＋Ｌｃ−Ｌｙ ・・・・・（２）
０．７０≦（Ｌｙ／Ｌｃ）≦０．９５ ・・・・（３）
但し、
Ｌｘ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向の距離
Ｌｙ：領域Ｙのプリズム形状の溝の延伸する方向に沿った領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、より確実に光を再利用することが可能となる。
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造層のプリズム形状の頂角が１２０°±５°であることを特徴としている。
上記頂角が１１５°より小さい場合には、プリズムによる多重反射が起こり、再利用できる光が少なくなるため好ましくない。頂角が１１５°より大きく１４３°よりも小さい範囲では、反射した光が透光性前面板と空気界面で全反射するため光を再利用することが可能となるが、その範囲内であれば、頂角が小さい方がより太陽電池セルから遠い領域に入射した光の再利用が可能となるため、１２０°±５°が好適である。
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造層のプリズム形状の頂角が１２０°±５°であることを特徴としている。
上記頂角が１１５°より小さい場合には、プリズムによる多重反射が起こり、再利用できる光が少なくなるため好ましくない。頂角が１１５°より大きく１４３°よりも小さい範囲では、反射した光が透光性前面板と空気界面で全反射するため光を再利用することが可能となるが、その範囲内であれば、頂角が小さい方がより太陽電池セルから遠い領域に入射した光の再利用が可能となるため、１２０°±５°が好適である。
本発明に係る太陽電池モジュールは、前記凹凸構造のプリズム形状の頂部のピッチが、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されていることを特徴としている。
上記ピッチが３０μｍより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため耐候層と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚みを厚くする必要があり形成が困難となる他、コスト高の要因となってしまう。一方、ピッチが１０μｍ以下の場合、凹凸構造で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。これを踏まえて本発明においては、上記ピッチが１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されているため、上記不都合を解消することができる。
上記ピッチが３０μｍより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため耐候層と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚みを厚くする必要があり形成が困難となる他、コスト高の要因となってしまう。一方、ピッチが１０μｍ以下の場合、凹凸構造で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。これを踏まえて本発明においては、上記ピッチが１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されているため、上記不都合を解消することができる。
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、凹凸構造層のプリズム形状の溝が、一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、領域Ｘと領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されることによって、より確実に光を再利用することが可能となる。
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、凹凸構造層のプリズム形状の溝が一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、前記領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、前記領域Ｘと前記領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されていることによって、より確実に光を再利用することが可能となる。
以下、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、太陽電池モジュールの実施形態の概略構成を示す縦断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１は、前面板１１と、封止材１３と、太陽電池セル１２と、裏面シート（太陽電池裏面シート）１４とが積層されることで構成されており、光源Ｌからの光を受光することにより発電を行なう装置である。なお、光源Ｌとしては、通常、太陽や室内灯の人工照明が採用される。
図１は、太陽電池モジュールの実施形態の概略構成を示す縦断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１は、前面板１１と、封止材１３と、太陽電池セル１２と、裏面シート（太陽電池裏面シート）１４とが積層されることで構成されており、光源Ｌからの光を受光することにより発電を行なう装置である。なお、光源Ｌとしては、通常、太陽や室内灯の人工照明が採用される。
また、上記前面板１１、封止材１３、太陽電池セル１２及び裏面シート１４が、真空ラミネータで熱ラミネートすることにより積層されることで太陽電池モジュール１が一体成形されている。
前面板１１は、太陽電池モジュール１の最前面に配置されて、太陽電池セル１２を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するもので、透過率が高い透明な材料から形成された板状をなしている。
前面板１１は、太陽電池モジュール１の最前面に配置されて、太陽電池セル１２を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するもので、透過率が高い透明な材料から形成された板状をなしている。
図１に示すように、光源Ｌから発される光のうち、前面板１１の入射面１１０に垂直に入射する光Ｈ０は、前面板１１に入射後、該前面板１１を透過して封止材１３に入射する。なお、入射面１１０の法線ＮＧは、例えば水平面に平行な平面Ｐ上に前面板１１を載置した状態における平面Ｐの法線Ｎと平行な方向とする。入射面１１０に垂直に入射する光Ｈ０とは、法線ＮＧに平行に前面板１１に入射する光Ｈ０、即ち、太陽電池モジュール１に入射する光Ｈ０のことを示している。
この前面板１１は、強化ガラス、サファイアガラス等のガラスあるいは、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の樹脂シートから構成されている。また、前面板１１の厚さは強化ガラスであれば約３〜５ｍｍ程度、樹脂シートであれば約５ｍｍ程度のものが用いられる。
前面板１１を射出した光は、封止材１３に入射する。この封止材１３は、厚み０．４〜１ｍｍ程度のシート状をなしており、その内部にて複数の太陽電池セル１２を固定している。前面板１１に入射した光Ｈ０は、封止材１３を透過し、太陽電池セル１２へ入射する光Ｈ１となり、該光Ｈ１の一部は封止材１３を通過して裏面シート１４に入射する光Ｈ１となる。
前面板１１を射出した光は、封止材１３に入射する。この封止材１３は、厚み０．４〜１ｍｍ程度のシート状をなしており、その内部にて複数の太陽電池セル１２を固定している。前面板１１に入射した光Ｈ０は、封止材１３を透過し、太陽電池セル１２へ入射する光Ｈ１となり、該光Ｈ１の一部は封止材１３を通過して裏面シート１４に入射する光Ｈ１となる。
この封止材１３には、入射した光Ｈ０を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、さらに耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性、電気絶縁性を有する素材が好適である。この条件を満たす材料として、例えば、酢酸ビニルの含有量が２０〜３０％であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合体）やＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等を主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が使用される。
太陽電池セル１２は、光電効果により受光面Ｊに入射した光を電気へと変換する機能を持ち、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、ＣＩＧＳ（Ｃｕ・Ｉｎ・Ｇａ・Ｓｅの化合物）系薄膜型等多くの種類が存在するが、ここでは、単結晶もしくは多結晶シリコン型の太陽電池セルを用いることとする。
この太陽電池セル１２は、複数個が電極（図示省略）によって接続されてモジュールを形成している。
この太陽電池セル１２は、複数個が電極（図示省略）によって接続されてモジュールを形成している。
本実施形態においては、封止材１３から太陽電池セル１２に入射した光Ｈ１が、太陽電池セル１２で電気へと変換される。なお、通常、入射面１１０に対し斜めに入射した光は、垂直入射の光Ｈ０と比較して、該入射面１１０で反射する割合が多く、太陽電池セル１２に入射する光が少ない。即ち、発電に利用できる光が少ないのである。そのため、入射光Ｈ０が入射面１１０に垂直に入射する場合が、最も効率良く発電を行なうことができる。
図２は、実施形態の裏面シート１４の概略構成を示す縦断面図である。この裏面シート１４は、太陽電池セル１２自体を透過した光や太陽電池セル１２に入射せずに封止材１３を透過した光Ｈ１を反射する機能を有し、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層１４１と、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３と、接着層１４４と、耐候層１４５とが順に積層されて構成されている。
透光性絶縁層１４１は、裏面シート１４の前面側に配されており、電気絶縁性を有する材料から構成されている。
ここで、裏面シート１４に要求される重要な性能の一つとして、電気絶縁性がある。この電気絶縁性は、太陽電池モジュール１が内部に電極を含むことから、長期使用での短絡や漏電等を防ぐための必須の性能である。また、太陽電池モジュール１においては、特に太陽電池セル１２側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
ここで、裏面シート１４に要求される重要な性能の一つとして、電気絶縁性がある。この電気絶縁性は、太陽電池モジュール１が内部に電極を含むことから、長期使用での短絡や漏電等を防ぐための必須の性能である。また、太陽電池モジュール１においては、特に太陽電池セル１２側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
図３（ａ）に太陽電池モジュール１の構成を示す。太陽電池セル１２は、発電した電力を取り出すための電極２２ｃを有する。
通常、太陽電池セル１２は、充填層１３の中央付近にあり、裏面シート１４の光反射性金属層１４３から離れているため、電極２２ｃがショートすることによる電流のリークは起こらない。
通常、太陽電池セル１２は、充填層１３の中央付近にあり、裏面シート１４の光反射性金属層１４３から離れているため、電極２２ｃがショートすることによる電流のリークは起こらない。
しかし、太陽電池セル１２は軟化した充填材で封止されるため図３（ｂ）のように光反射性金属層１４３が仮に前面側に向けて配置されているとすると、太陽電池セル１２と光反射性金属層１４３が接触してしまうことがある。このとき光反射性金属層１４３を通じて電極２２ｃがショートし、電流がリークしてしまう。
このショートを防ぐために図３（ｃ）のように裏面シート１４の透光性絶縁層１４１を光反射性金属層１４３の前面側に配置することにより、上述のショートを防ぐことができる。
このショートを防ぐために図３（ｃ）のように裏面シート１４の透光性絶縁層１４１を光反射性金属層１４３の前面側に配置することにより、上述のショートを防ぐことができる。
なお、透光性絶縁層１４１の厚みが足らない場合、図３（ｃ）に示すように、透光性絶縁層１４１が絶縁破壊し電極２２ｃと光反射性凹凸構造１４２の間で放電ｄにより電流のリークが起こる。
上記電気絶縁性を示す数値基準の一つとして、絶縁破壊電圧がある。この絶縁破壊電圧は、絶縁破壊電圧以上の電圧が加わると絶縁状態が破壊されるという指標であり、絶縁破壊電圧が高い方が電気的に安定であると言える。
上記電気絶縁性を示す数値基準の一つとして、絶縁破壊電圧がある。この絶縁破壊電圧は、絶縁破壊電圧以上の電圧が加わると絶縁状態が破壊されるという指標であり、絶縁破壊電圧が高い方が電気的に安定であると言える。
例えば、参考文献１（「太陽光発電システム構成材料」（工業調査会））によると、各種電気絶縁用プラスチックフィルム（２５μｍ）の絶縁破壊電圧（ｋＶ）のおおよその数値は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート） ６．５、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート） ７．５、ＰＶＣ（延伸硬質塩ビ） ４．０、ＰＣ（ポリカーボネート） ５．０、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン） ６．０、ＰＥ（ポリエチレン） ４．０、ＴＡＣ（トリアセテート） ３．０、ＰＩ（ポリイミド） ７．０である。これらはいずれも絶縁材料としての絶縁破壊電圧を満たしている（参考 ＪＩＳＣ２３１８／電気用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム）。
また、ＰＶＦ（ポリ・フッ化・ビニル樹脂フィルム）の代表的な製品であるデュポン社のテドラー（登録商標）の絶縁破壊電圧は、約３．０ｋＶである。
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、最大システム電圧の２倍＋１０００Ｖの直流電圧を１分間印加しても絶縁破壊などの異常がないこと、と定められている（参考 ＪＩＳＣ８９１８／結晶系太陽電池モジュール）。最大システム電圧は、通常６００〜１０００Ｖである。
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、最大システム電圧の２倍＋１０００Ｖの直流電圧を１分間印加しても絶縁破壊などの異常がないこと、と定められている（参考 ＪＩＳＣ８９１８／結晶系太陽電池モジュール）。最大システム電圧は、通常６００〜１０００Ｖである。
以上から、絶縁破壊電圧の平均値は３ｋＶ以上であるのが望ましく、上述の各種材料はこの基準を満たしている（参考 ＪＩＳＣ２１５１／電気用プラスチックフィルム試験方法の１７．２．２平板電極法）。絶縁破壊電圧が３ｋＶより小さい場合、長期使用による短絡や漏電の可能性が高くなる。
本実施形態における透光性絶縁層１４１は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムから構成されている。この透光性絶縁層１４１に使用する材料としては、透明あるいは半透明の材料であることが望ましく、光の散乱を生じる要素が少ない方が好ましい。
本実施形態における透光性絶縁層１４１は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムから構成されている。この透光性絶縁層１４１に使用する材料としては、透明あるいは半透明の材料であることが望ましく、光の散乱を生じる要素が少ない方が好ましい。
裏面シート１４に入射した光は、透光性絶縁層１４１を透過した後に光反射性金属層１４３で反射され、再度透光性絶縁層１４１を透過し、裏面シート１４からの反射光となる。したがって、透明性が高く、散乱要素が少なければ、裏面シート１４へ入射した光が反射光となる際の効率が高くなる。
また、透光性絶縁層１４１に用いる材料としては上記に限ったものではなく、絶縁破壊電圧の基準値を満たす材料であれば、適宜採用することが可能である。例えば、ＥＶＡやＰＶＢ等を主成分とする合成樹脂フィルムを採用することも可能である。これらの樹脂を採用した場合には、封止材１３との密着性が向上するため好ましい。
また、透光性絶縁層１４１に用いる材料としては上記に限ったものではなく、絶縁破壊電圧の基準値を満たす材料であれば、適宜採用することが可能である。例えば、ＥＶＡやＰＶＢ等を主成分とする合成樹脂フィルムを採用することも可能である。これらの樹脂を採用した場合には、封止材１３との密着性が向上するため好ましい。
透光性絶縁層１４１は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。
多層の場合の構成方法としては、例えばＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成する方法、ＰＥＴフィルムにＥＶＡやＰＶＢ等を主成分とする合成樹脂フィルムを貼り合わせる方法等が挙げられる。
多層の場合の構成方法としては、例えばＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成する方法、ＰＥＴフィルムにＥＶＡやＰＶＢ等を主成分とする合成樹脂フィルムを貼り合わせる方法等が挙げられる。
ＰＶＦ等のフッ素樹脂、ＥＶＡやＰＶＢ等を主成分とする合成樹脂は、電気絶縁性の基準を満たすとともに、封止材１３との密着性が向上するため好ましい。しかし、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となってしまう。したがって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。特に、フッ素樹脂に関しては、塗膜を形成する方法を採用することも出来、この方法だとフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法よりも工程を簡略化でできるため、好ましい。
また、上述の材料のいずれか、例えばＰＥＴフィルムを２層貼り合わせた多層構造としてもよい。絶縁性を高めるためには、１枚構成よりも多層構成の方が、絶縁欠陥をカバーし、信頼性が高くなることが知られている。そのため、ＰＥＴフィルム単層よりも、２層貼り合わせた多層構造の方が、より絶縁性を向上させることができる。
なお、透光性絶縁層１４１の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
なお、透光性絶縁層１４１の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
凹凸構造層１４２は、紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されている。
使用する樹脂は、紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂であれば、種類は特に限定されるものではなく、例えばポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。
使用する樹脂は、紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂であれば、種類は特に限定されるものではなく、例えばポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。
また、上述の樹脂の他に例えば散乱反射体、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
凹凸構造層１４２には、凹凸構造４２１が形成されている。凹凸構造４２１は、プリズム形状をなしている。また、凹凸構造層１４２は、単層でもよく、多層でもよい。
樹脂材料からなる凹凸構造層１４２を形成する方法として、単層の場合には金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法では、シート形成と同時に図４に示される凹凸構造４２１を形成することが可能である。
凹凸構造層１４２には、凹凸構造４２１が形成されている。凹凸構造４２１は、プリズム形状をなしている。また、凹凸構造層１４２は、単層でもよく、多層でもよい。
樹脂材料からなる凹凸構造層１４２を形成する方法として、単層の場合には金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法では、シート形成と同時に図４に示される凹凸構造４２１を形成することが可能である。
また、樹脂材料からなる凹凸構造４２１を形成する別の方法として、多層の場合には平面スタンパやロールスタンパの凹凸形成面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材４２２を配置して、硬化処理後にスタンパから離型するといった方法が挙げられる。これらの方法では、使用する樹脂の粘度を低くすることができるため成形性がよいという利点がある。
使用する金型は、バイトによる金属板の切削加工や、バイト切削及び電子ビームによる描画やエッチングによって得られた母型の電鋳加工等により得ることができる。このような加工により成形された金型は、表面に凹凸構造４２１の逆型構造が形成されている。例えば、所望の形状をもつバイトで金属板を切削することで、所望凹凸構造４２１の逆型構造が形成された金型が得られる。金型は板状でもよく、ロール状でもよいが、ロール状の金型とする方が望ましい。ロール状の金型であれば、連続エンボス加工が可能であり、大きな面積を必要とする裏面シートの作製方法として好適である。
上述の製造方法で使用する基材は、特に限定されるものではなく、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＶＣ（延伸硬質塩ビ）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＴＡＣ（トリアセテート）、ＰＩ（ポリイミド）等の樹脂材料からなるフィルムを使用することができる。
また、凹凸構造層１４２を多層とする場合に、透光性絶縁層１４１を、凹凸構造４２１を支持する基材４２２として採用することも可能である（図１０）。
光反射性金属層１４３は、例えば、アルミニウムや銀などの金属を、凹凸構造層１４２の凹凸構造４２１に追従した層状になるように形成する。光反射性金属層１４３の形成手段としては、均一に金属層が形成できれば特に限定されるものではなく、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＣＶＤ法）が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層が形成できる真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。
光反射性金属層１４３は、例えば、アルミニウムや銀などの金属を、凹凸構造層１４２の凹凸構造４２１に追従した層状になるように形成する。光反射性金属層１４３の形成手段としては、均一に金属層が形成できれば特に限定されるものではなく、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＣＶＤ法）が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層が形成できる真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。
光反射性金属層１４３に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上記のいずれかの形成方法が可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、等の単体もしくは合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して用いてもよい。中でも、反射性が高く、緻密な金属層が比較的容易に形成でき、安価なアルミニウムが好適である。
光反射性金属層１４３の厚さの下限としては、１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍが特に好ましい。一方、光反射性金属層１４３の厚さの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍが特に好ましい。光反射性金属層１４３の厚さが１０ｎｍの下限より小さいと、光反射性金属層１４３に入射する光を十分に反射することができない。２０ｎｍ以上の厚さがあれば、より確実に光反射性金属層１４３に入射する光を反射することができる。一方、光反射性金属層１４３の厚さが２００ｎｍの上限を超えると、光反射性金属層１４３に目視でも確認できるクラックが発生しやすく、１００ｎｍ以下であれば、目視で確認できないようなクラックも発生しにくい。
光反射性金属層１４３は、凹凸構造層１４２の凹凸構造４２１に追従した形状に形成されており、光反射性金属層１４３は凹凸構造を為している。
即ち、この光反射性金属層１４３は、光反射性金属層１４３に入射した光を所定の方向へ反射する機能を有する。このような反射機能を備えるためには、光反射性金属層１４３が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
即ち、この光反射性金属層１４３は、光反射性金属層１４３に入射した光を所定の方向へ反射する機能を有する。このような反射機能を備えるためには、光反射性金属層１４３が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
耐候層１４５には、耐高温、耐高湿、耐加水分解、難燃性等の長期耐候性が要求される。これらの要求を満たすものとして、一般的に、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）等のフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗膜、もしくは低オリゴマーＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の耐加水分解性を高めたタイプのＰＥＴフィルム等が使用される。この他耐候性に優れるＰＥＮフィルム等を使用してもよい。なお、該耐候層１４５の材料としては上記に限ったものではなく、長期耐候性の基準値を満たす材料であれば適宜採用することができる。
耐候層１４５は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。ＰＶＦは、長期耐候性に特に優れているため好適である。また低オリゴマーＰＥＴフィルム等の耐加水分解性のＰＥＴフィルムは、安価でありながら長期耐候性にも優れているため、好適である。
この耐候層１４５が多層構造の場合の例としては、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ（ポリ・フッ化・ビニル）等のフッ素樹脂フィルムを接着層を介して貼り合わせたものや、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成したもの等が挙げられる。
この耐候層１４５が多層構造の場合の例としては、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ（ポリ・フッ化・ビニル）等のフッ素樹脂フィルムを接着層を介して貼り合わせたものや、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成したもの等が挙げられる。
ＰＶＦ等のフッ素樹脂は、長期耐候性に非常に優れており、単層でも十分な性能を発揮するものの、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となる。よって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。
なお、耐候層１４５の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
なお、耐候層１４５の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
なお、光反射性金属層１４３と耐候層１４５の間にさらに水蒸気バリア層を設けてもよい。水蒸気バリア層を設けることにより、高温高湿環境下における光反射性金属層１４３の腐食を防ぐことができ、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、光の利用効率を向上させる効果を長期にわたって持続することが可能となる。
耐候層１４５は、接着層１４４を介して、光反射性金属層１４３と貼り合わせられている。
耐候層１４５は、接着層１４４を介して、光反射性金属層１４３と貼り合わせられている。
接着層１４４には、接着強度が長期間の屋外使用で劣化しデラミネーションなどを生じないこと、黄変の程度が小さいことなどが要求される。これらの要求を満たすものとして、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系の樹脂を１種又は２種以上混合したラミネート用接着剤を使用することができる。
また、長期間の屋外暴露による接着剤の劣化を防止するために劣化防止剤を添加しても良い。劣化防止剤としては、例えば、カルボジイミン、エポキシなどの添加剤が挙げられる。
また、長期間の屋外暴露による接着剤の劣化を防止するために劣化防止剤を添加しても良い。劣化防止剤としては、例えば、カルボジイミン、エポキシなどの添加剤が挙げられる。
また、さらに、例えば、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
また、耐候層１４５を光反射性金属層１４３に貼り合わせる方法は、例えば、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法を利用したサンドイッチ・エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を適宜使用することができる。
また、耐候層１４５を光反射性金属層１４３に貼り合わせる方法は、例えば、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法を利用したサンドイッチ・エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を適宜使用することができる。
なお、光反射性金属層１４３と耐候層１４５の間にさらに水蒸気バリア層を設けても良い。水蒸気バリア層を設けることにより、高温高湿環境下における光反射性金属層１４３の腐食を防ぐことができ、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、光の利用効率を向上させる効果を、長期にわたって持続することが可能となる。
水蒸気バリア層は、水蒸気バリア性に優れた材料であることが望ましい。具体的には、太陽電池モジュール内部の電極等の酸化や樹脂材料の加水分解を防止する機能を付与することが可能となる事から、水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ2の範囲であることが望ましい。水蒸気バリア層１４５に用いることができる材料の一例として、アルミニウム箔は水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ2以下であり非常に水蒸気バリア性が高いため特に望ましい。
アルミニウム箔の厚さの下限としては１０μｍが好ましく、２０μｍが特に好ましい。一方、アルミニウム箔の厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍが特に好ましい。アルミニウム箔の厚さが１０μｍの下限より小さいと、ピンホールが多いため十分な水蒸気バリア性を得ることが出来ない。また貼り合わせの際にしわなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下してしまう。２０μｍ以上の厚みがあれば、ピンホールがほぼゼロに近いため十分な水蒸気バリア性を得ることが出来、また貼り合わせの際のしわなどの欠陥が生じにくい。一方、アルミニウム箔の厚さが５０μｍの上限を超えると、屈曲性が低下するために折れなどの欠陥が生じやすく、工程収率が低下してしまう。４０μｍ以下であれば、十分な屈曲性が保たれるため折れなどの欠陥が生じにくい。
高い絶縁性を求められる場合には、基材フィルム上に無機酸化物層が形成されたフィルムを用いても良い。無機酸化物の形成手段としては、基材フィルムに収縮、黄変等の劣化を招来することなく無機酸化物層が形成できれば特に限定されるものではなく、各種手段が可能であるが、真空蒸着法により形成することが一般的である。この真空蒸着法以外の手段としてスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることもできる。但し生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。この真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。また無機酸化物層と基材フィルムとの密着性及び無機酸化物層の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。また、無機酸化物層の透明性を上げるために蒸着の際、酸素ガスなど吹き込んだりする反応蒸着を行ってもよい。
用いられる無機酸化物としては、水蒸気、酸素の等のガスバリア性を有し、かつ上記のいずれかの形成方法が可能であれば特に限定されるものではなく、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化マグネシウム、あるいはそれらの混合物などの無機酸化物が挙げられる。中でも、緻密な無機酸化物層が比較的容易に形成でき、長期安定性に優れる酸化珪素が好適である。
無機酸化物層の厚さは、用いられる無機化合物の種類、構成により最適条件が異なるが、一般的には５〜３００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は必要とされるバリア性の程度によって適宜選択される。ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバリア材としての機能を十分に果たすことができない場合がある。また膜厚が３００ｎｍを越える場合は無機酸化物薄膜層にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、無機酸化物薄膜層に亀裂を生じる危惧がある。さらに好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内である。膜厚が１０ｎｍ未満であると、無機酸化物の種類、構成によっては十分なバリア性が得られない可能性がある。また膜厚が１５０ｎｍを超える場合は、クラックやピンホールが発生しやすくなり、バリア性が低下する可能性がある。
凹凸構造４２１は、図４に示すようなプリズム形状とするのが望ましい。凹凸構造４２１の凸部のピッチとしては、３０μｍ以下であることが望ましい。当該ピッチが３０μｍより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため水蒸気バリア層１４５を光反射性金属層１４３と接着層１４４を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層１４４の厚みを厚くする必要があり形成そのものも困難となる他、コスト高の要因となってしまう。この点、ピッチが３０μｍ以下であれば貼り合わせの際に気泡等の問題が発生する可能性が低くなり、さらに、成形性、コストの観点から好ましい。
また、凹凸構造４２１の凸部のピッチは１０μｍ以上であることが望ましい。当該ピッチが１０μｍ以下の場合、凹凸構造１４３で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光し広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。この点、ピッチが１０μｍ以上であれば、光を適確に特定方向に反射することができ、さらに、発電効率の観点から好ましい。
なお、上記光反射性金属層１４３のような凹凸構造を為す金属層を形成する別の方法として、例えば凹凸構造が形成された樹脂フィルムに金属粒子やフレークを含有した樹脂をコーティングする等の方法も挙げられるが、この方法では、鏡面反射性が劣るために光利用効率の向上効果が小さいため好ましくない。
上記光反射性金属層１４３のような凹凸構造を為す金属層を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造を金属箔に直接形成する等の方法も挙げられるが、この方法では、金属層の厚みが厚いために抵抗が低く、モジュールを固定するアルミフレームや端子ＢＯＸとつながる配線などとの通電が起こりやすくなるため、好ましくない。
上記光反射性金属層１４３のような凹凸構造を為す金属層を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造を金属箔に直接形成する等の方法も挙げられるが、この方法では、金属層の厚みが厚いために抵抗が低く、モジュールを固定するアルミフレームや端子ＢＯＸとつながる配線などとの通電が起こりやすくなるため、好ましくない。
次に、裏面シート１４による光利用効率の向上の仕組みを説明する。
図５においては、裏面シート１４に入射した光が凹凸構造を為す光反射性金属層１４３によって反射されて太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する過程を示している。
図５に示すように、裏面シート１４には凹凸構造を為す光反射性金属層１４３が設けられている。太陽電池モジュール１の入射面１１０から入射した光のうち太陽電池モジュール１内を透過して裏面シート１４に入射した光Ｈ１は、光反射性金属層１４３で反射される。反射された光Ｈ２は前面板１１と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３となり光電変換される。したがって、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３が増加すれば、光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
図５においては、裏面シート１４に入射した光が凹凸構造を為す光反射性金属層１４３によって反射されて太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する過程を示している。
図５に示すように、裏面シート１４には凹凸構造を為す光反射性金属層１４３が設けられている。太陽電池モジュール１の入射面１１０から入射した光のうち太陽電池モジュール１内を透過して裏面シート１４に入射した光Ｈ１は、光反射性金属層１４３で反射される。反射された光Ｈ２は前面板１１と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３となり光電変換される。したがって、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３が増加すれば、光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
この点、本実施形態においては、凹凸構造を為す光反射性金属層１４３は、前面側から入射する光を特定方向へ反射することができる。この反射光が再入射することにより、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３が増加する。したがって、光の利用効率を向上させて発電量を増加させることが可能となる。
図５（ｃ）に凹凸構造を為す光反射性金属層１４３を構成するプリズムの頂角θと反射角α（入射角α）の関係を示す。ここでαはプリズム面の法線に対する光の反射角（もしくは入射角）とする。この図５（ｃ）に示すように、入射面１１０に対して垂直に光が入射した場合には、頂角θと反射角αの間には以下の関係が成り立つ。
α＝（１８０−θ）／２・・・・（３）
図５（ｃ）に凹凸構造を為す光反射性金属層１４３を構成するプリズムの頂角θと反射角α（入射角α）の関係を示す。ここでαはプリズム面の法線に対する光の反射角（もしくは入射角）とする。この図５（ｃ）に示すように、入射面１１０に対して垂直に光が入射した場合には、頂角θと反射角αの間には以下の関係が成り立つ。
α＝（１８０−θ）／２・・・・（３）
凹凸構造を為す光反射性金属層１４３で反射した光Ｈ２は、前面板１１と大気の界面で反射する。このときの入射光Ｈ２の入射角は２αである。
ここで、２αが臨界角γ以上の場合には、前面板と大気の界面で全反射するため、入射光Ｈ２はロスが極めて少なく反射光Ｈ３となる（図５（ａ）参照）。
一方、２αが臨界角γより小さい場合には、反射光Ｈ３の他に透過光Ｈ４が発生する（図５（ｂ）参照）。この透過光Ｈ４の発生にすると反射光Ｈ３の光量が減少し、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３の光量が減少するため、入射光Ｈ２の入射角２αが臨界角γ以上となることが望ましい。
なお、上記臨界角γは、前面板１１の屈折率ｎ１と大気の屈折率ｎ２によって決定され、以下の関係式が成立する。
ｓｉｎγ＝ｎ１／ｎ２・・・・（４）
但し、ｎ１＞ｎ２
ここで、２αが臨界角γ以上の場合には、前面板と大気の界面で全反射するため、入射光Ｈ２はロスが極めて少なく反射光Ｈ３となる（図５（ａ）参照）。
一方、２αが臨界角γより小さい場合には、反射光Ｈ３の他に透過光Ｈ４が発生する（図５（ｂ）参照）。この透過光Ｈ４の発生にすると反射光Ｈ３の光量が減少し、太陽電池セル１２の受光面Ｊに入射する光Ｈ３の光量が減少するため、入射光Ｈ２の入射角２αが臨界角γ以上となることが望ましい。
なお、上記臨界角γは、前面板１１の屈折率ｎ１と大気の屈折率ｎ２によって決定され、以下の関係式が成立する。
ｓｉｎγ＝ｎ１／ｎ２・・・・（４）
但し、ｎ１＞ｎ２
例えば、前面板１１に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、屈折率ｎ１は約１．５、大気の屈折率ｎ２は約１．０であるため、臨界角γは約４２°となる。
以上から、凹凸構造を為す光反射性金属層１４３での反射光Ｈ２を有効に利用するためには、２αが臨界角γ以上となる必要があり、上記のように臨界角γが４２°の際には凹凸構造を為す光反射性金属層１４３での反射角αが２１°以上であること、すなわちプリズムの頂角θが１３８°以下であることが要求される。
一方、図６（ａ）に示すように、プリズムの頂角θが１２０°よりも小さい場合には、反射角が大きいために多重反射が起こり、前面板と大気の界面での入射角２αが４２°以下になる可能性が高いため、反射光を有効に利用することが出来ない。
以上から、凹凸構造を為す光反射性金属層１４３での反射光Ｈ２を有効に利用するためには、２αが臨界角γ以上となる必要があり、上記のように臨界角γが４２°の際には凹凸構造を為す光反射性金属層１４３での反射角αが２１°以上であること、すなわちプリズムの頂角θが１３８°以下であることが要求される。
一方、図６（ａ）に示すように、プリズムの頂角θが１２０°よりも小さい場合には、反射角が大きいために多重反射が起こり、前面板と大気の界面での入射角２αが４２°以下になる可能性が高いため、反射光を有効に利用することが出来ない。
図６（ｂ）に示すように、プリズムの頂角θが１２０°以上、１３８°以下の場合には、前面板と大気の界面での入射角２αが４２°以上となり、反射光を有効に利用することが可能である。
また、図６（ｃ）に示すように、プリズムの頂角θが１３８°よりも大きい場合には、前述の通り、前面板と大気の界面での入射角２αが４２°以下となるため、光を有効に利用することが出来ない。
また、図６（ｃ）に示すように、プリズムの頂角θが１３８°よりも大きい場合には、前述の通り、前面板と大気の界面での入射角２αが４２°以下となるため、光を有効に利用することが出来ない。
図７には、反射光が有効に利用できる範囲を示している。
領域Ｍで反射した光は、反射光が前面板と大気の界面に入射する前に太陽電池セルにぶつかってしまうロス光となり、反射光を有効に利用することが出来ない。
領域Ｎでは、反射した光は反射光が前面板と大気の界面で全反射するため、反射光を有効に利用することが出来る。
領域Ｏよりも太陽電池セルから遠い領域で反射した光は、前面板と大気の界面で全反射するものの、太陽電池セルに入射せず再度光反射性金属層１４３に入射するため、反射光を有効に利用することが出来ない。
領域Ｍで反射した光は、反射光が前面板と大気の界面に入射する前に太陽電池セルにぶつかってしまうロス光となり、反射光を有効に利用することが出来ない。
領域Ｎでは、反射した光は反射光が前面板と大気の界面で全反射するため、反射光を有効に利用することが出来る。
領域Ｏよりも太陽電池セルから遠い領域で反射した光は、前面板と大気の界面で全反射するものの、太陽電池セルに入射せず再度光反射性金属層１４３に入射するため、反射光を有効に利用することが出来ない。
距離Ｌｍ、Ｌｎ、Ｌｏはプリズムの頂角θによって決まり、次式で表される。
Ｌｍ＝Ｌａ・ｃｏｓφ／ｔａｎ（θ−９０°）・・・・（５）
Ｌｎ＝Ｌｏ−Ｌｍ ・・・・（６）
Ｌｏ＝Ｌｂ・ｃｏｓφ／ｔａｎ（θ−９０°）・・・・（７）
但し、
Ｌｍ：太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌｎ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離と、太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離の差
Ｌｏ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌａ：凹凸構造を形成した光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離
Ｌｂ：凹凸構造を形成した光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離
φ：前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の長手方向の為す角度
θ：凹凸構造層のプリズム形状の頂角
Ｌｍ＝Ｌａ・ｃｏｓφ／ｔａｎ（θ−９０°）・・・・（５）
Ｌｎ＝Ｌｏ−Ｌｍ ・・・・（６）
Ｌｏ＝Ｌｂ・ｃｏｓφ／ｔａｎ（θ−９０°）・・・・（７）
但し、
Ｌｍ：太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌｎ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離と、太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離の差
Ｌｏ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌａ：凹凸構造を形成した光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離
Ｌｂ：凹凸構造を形成した光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離
φ：前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の長手方向の為す角度
θ：凹凸構造層のプリズム形状の頂角
表１に、光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離Ｌａを０．７５ｍｍ、凹凸構造を形成した光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離Ｌｂを４．２５ｍｍとし、プリズム形状の頂角θを１２０°、１２５°、１３０°、１３５°、１３８°とした場合の距離Ｌｍ、Ｌｎ、Ｌｏを示す。このとき、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の長手方向の為す角度φは０°とする。
これより、頂角１２０°のときに距離Ｌｎが一番長い、すなわち反射光を有効に利用できる領域Ｎが一番広いことがわかる。
そのため、頂角θが１２０°のときに最も光の利用効率を高めることが可能であるため好ましい。このとき、実際の使用環境での入射光の入射角度は０°とは限定されないため、入射角度が異なる場合でも反射光を有効にするために、頂角θは１２０°±５°とするのがより望ましい。
そのため、頂角θが１２０°のときに最も光の利用効率を高めることが可能であるため好ましい。このとき、実際の使用環境での入射光の入射角度は０°とは限定されないため、入射角度が異なる場合でも反射光を有効にするために、頂角θは１２０°±５°とするのがより望ましい。
また、表１に、光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離Ｌａを０．７５ｍｍ、凹凸構造を形成した光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離Ｌｂを４．２５ｍｍとし、前面側から観察したときの太陽電池セルの端辺と凹凸構造層のプリズム形状の長手方向の為す角度φを０°、３０°、４５°、６０°、９０°とした場合の距離Ｌｍ、Ｌｎ、Ｌｏを示す。このとき、頂角θは１２０°とする。
これより、太陽電池セルの端辺とプリズム形状の長手方向の為す角度φが０°のときに距離Ｌｎが一番長い、すなわち反射光を有効に利用できる領域Ｎが一番広いことがわかる。
そのため、太陽電池セルの端辺とプリズム形状の長手方向の為す角度φが０°のときに最も光の利用効率を高めることが可能であるため好ましい。
そのため、太陽電池セルの端辺とプリズム形状の長手方向の為す角度φが０°のときに最も光の利用効率を高めることが可能であるため好ましい。
図８に太陽電池セル、領域Ｘ及び領域Ｙの関係を示す。距離Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｃ、Ｌｇは次式で規定される。
Ｌｘ＝Ｌｇ＋Ｌｃ−Ｌｙ ・・・・・（８）
但し、
Ｌｘ：領域Ｘの幅方向の距離
Ｌｙ：領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｇ：領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セルの間隔
０．７０≦（Ｌｙ／Ｌｃ）≦０．９５・・・・（９）
但し、
Ｌｙ：領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｘ＝Ｌｇ＋Ｌｃ−Ｌｙ ・・・・・（８）
但し、
Ｌｘ：領域Ｘの幅方向の距離
Ｌｙ：領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｇ：領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セルの間隔
０．７０≦（Ｌｙ／Ｌｃ）≦０．９５・・・・（９）
但し、
Ｌｙ：領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：太陽電池セルの一辺の長さ
このとき、距離Ｌｇ、Ｌｍ、Ｌｏが次式の関係となるのが好ましい。
２Ｌｍ＜Ｌｇ≦２Ｌｏ ・・・・（１０）
但し、
Ｌｇ：領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セルの間隔
Ｌｍ：太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌｏ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
２Ｌｍ＜Ｌｇ≦２Ｌｏ ・・・・（１０）
但し、
Ｌｇ：領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セルの間隔
Ｌｍ：太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
Ｌｏ：太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離
図７に示したように、領域Ｍで反射した光は、反射光が前面板と大気の界面に入射する前に太陽電池セルにぶつかってしまうロス光となってしまうため、太陽電池セルの間隔Ｌｇは、太陽電池セルの端辺から領域Ｍのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離Ｌｍの２倍よりも大きいことが望ましい。ＬｇがＬｍの２倍以下の場合には、隣り合う太陽電池セルの間で反射した光はすべてロス光となってしまい光の利用効率が向上しない。
また、図７に示したように、領域Ｎで反射した光は反射光が前面板と大気の界面で全反射するため、反射光を有効に利用することが出来る。一方、領域Ｏよりも太陽電池セルから遠い領域で反射した光は、前面板と大気の界面で全反射するものの、太陽電池セルに入射しないため、反射光を有効に利用することが出来ない。すなわち、太陽電池セルの間隔Ｌｇは、太陽電池セルの端辺から領域Ｏのプリズム形状の長手方向に直交する端辺までの距離Ｌｏの２倍以下であることが望ましい。ＬｇはＬｏの２倍以下であればなるべく大きい方が好ましいが、Ｌｇが大きくなるとモジュール全体のサイズが大きくなりコスト増の要因となるため、全体の構成と合わせて適宜設計するのが良い。
図９には、正面方向から見て反射光が有効に利用できる範囲を示している。図９（ａ）には領域Ｘ及び領域Ｙを設けた場合を示している。このとき、領域Ｘ‘及び領域Ｙ’ではプリズム形状の長手方向と太陽電池セルの端辺が略並行となるため、反射光を有効に利用できる範囲が広く好適である。図９（ｂ）には領域Ｘのみを設けた場合（領域Ｙを設けない場合）を示している。このとき、プリズム形状の長手方向と太陽電池セルの端辺が略並行となるのが領域Ｘ‘のみとなり、反射光を有効に利用できる範囲が狭くなってしまうため好ましくない。
また、Ｌｙ/Ｌｃが０．７０よりも小さいと、反射光が有効に利用できる範囲が狭くなってしまうため好ましくない。Ｌｙ/Ｌｘが０．７０以上０．９５以下であれば、反射光を有効に利用できる範囲が十分に確保できると共に、太陽電池セルとの位置合わせが容易であるため好適である。Ｌｙ/Ｌｃが０．９５よりも大きいと、反射光が有効に利用できる範囲は広くなるものの、太陽電池セルとの位置合わせの難易度が高くなってしまい、収率低下やコスト増に繋がってしまうため好ましくない。
以上、本発明での実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。
例えば、第１構成例の裏面シート２０として、図１０に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート２０においては、透光性絶縁層１４１としてＰＥＴフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介して耐加水分解性のＰＥＴフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、透光性絶縁層１４１が凹凸構造４２１を支持する基材４２２を兼ねている。
例えば、第１構成例の裏面シート２０として、図１０に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート２０においては、透光性絶縁層１４１としてＰＥＴフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介して耐加水分解性のＰＥＴフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、透光性絶縁層１４１が凹凸構造４２１を支持する基材４２２を兼ねている。
また、第２構成例の裏面シート３０として、図１１に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート３０においては、透光性絶縁層１４１としてＥＶＡフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介して耐加水分解性のＰＥＴフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
この裏面シート３０においては、透光性絶縁層１４１としてＥＶＡフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介して耐加水分解性のＰＥＴフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
また、第３構成例の裏面シート４０として、図１１に示す層構成のものであって、耐候層１４７に異なるフィルムを用いたものであってもよい。
この裏面シート４０においては、透光性絶縁層１４１としてＥＶＡフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介してＰＶＦフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
この裏面シート４０においては、透光性絶縁層１４１としてＥＶＡフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介してＰＶＦフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
また、第４構成例の裏面シート５０として、図１１に示す層構成のものであって、透光性絶縁層１４１及び耐候層１４７に異なるフィルムを用いたものであってもよい。
この裏面シート５０においては、透光性絶縁層１４１としてＰＶＦフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介してＰＶＦフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
この裏面シート５０においては、透光性絶縁層１４１としてＰＶＦフィルムを用いている。この透光性絶縁層１４１の裏面側には、凹凸構造層１４２と、光反射性金属層１４３とが積層されており、さらに接着層１４４を介してアルミニウム箔が水蒸気バリア層１４５として配置されている。さらに接着層１４６を介してＰＶＦフィルムからなる耐候層１４７が配置されている。このとき、凹凸構造層１４２が多層構成となっており、凹凸構造４２１を支持する基材４２２としてＰＥＴフィルムを用いている。このとき、透光性絶縁層１４１と凹凸構造層１４２を構成する基材４２２は接着層１４８を介して貼り合わされている。
このような第１〜４構成例の裏面シート２０、３０、４０、５０においても実施形態の裏面シート１４と同様に、光反射性金属層１４３を含むため、前面側に向かって光を効率良く反射することができる。したがって、太陽電池モジュール１の光の利用効率を向上させて発電量を増大させることが可能となる。
さらに、裏面シート１４、２０、３０、４０、５０は、太陽電池モジュール１への使用に限るものではなく、ＬＥＤ照明やＥＬ素子などの発光素子の光利用効率向上など、光利用効率向上が望まれる光学素子やディスプレイ部材への転用が可能である。
さらに、裏面シート１４、２０、３０、４０、５０は、太陽電池モジュール１への使用に限るものではなく、ＬＥＤ照明やＥＬ素子などの発光素子の光利用効率向上など、光利用効率向上が望まれる光学素子やディスプレイ部材への転用が可能である。
次に比較例及び実施例について説明する。
（比較例１）
比較例１として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
図１２に凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域を示す。凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３には領域Ｘのみが形成されている。即ち、プリズム形状の長手方向は一方向のみとなるようにした。なお、プリズム形状の頂角は１２０°とした。
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル１の変換効率を測定することで実施した。
（比較例１）
比較例１として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
図１２に凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域を示す。凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３には領域Ｘのみが形成されている。即ち、プリズム形状の長手方向は一方向のみとなるようにした。なお、プリズム形状の頂角は１２０°とした。
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル１の変換効率を測定することで実施した。
（比較例２）
比較例２として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
図１３に凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域を示す。凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３には、領域Ｘ及び領域Ｙが形成されており、Ｌｂ及びＬｃが次式を満たすように形成されている。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．６８ ・・・・（１１）
比較例２として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
図１３に凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域を示す。凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３には、領域Ｘ及び領域Ｙが形成されており、Ｌｂ及びＬｃが次式を満たすように形成されている。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．６８ ・・・・（１１）
なお、領域Ｘと領域Ｙのプリズム形状の長手方向は互いに直交している。また、プリズム形状の頂角は比較例１と同様に１２０°とした。
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル２の変換効率を測定することで実施した。
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル２の変換効率を測定することで実施した。
（実施例１）
実施例１として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域は、Ｌｂ及びＬｃが次式を満たすように形成した以外は比較例２と同じである。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．７８ ・・・・（１２）
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル３の変換効率を測定することで実施した。
実施例１として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域は、Ｌｂ及びＬｃが次式を満たすように形成した以外は比較例２と同じである。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．７８ ・・・・（１２）
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル３の変換効率を測定することで実施した。
（実施例２）
実施例２として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域は、図１３に図示したＬｂ及びＬｂが次式を満たすように形成した以外は比較例２及び実施例１と同じである。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．８７ ・・・・（１３）
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル４の変換効率を測定することで実施した。
実施例２として、図１０に示した裏面シート２０、即ち、透光性絶縁層１４１、凹凸構造層１４２、光反射性金属層１４３、接着層１４４、水蒸気バリア層１４５、接着層１４６、耐候層１４７の順に積層した裏面シート２０を作製した。
凹凸構造層１４２及び光反射性金属層１４３に形成した領域は、図１３に図示したＬｂ及びＬｂが次式を満たすように形成した以外は比較例２及び実施例１と同じである。
（Ｌｙ/Ｌｃ）＝０．８７ ・・・・（１３）
評価は、裏面シート２０、ＥＶＡフィルム、太陽電池セル、ＥＶＡフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル４の変換効率を測定することで実施した。
（変換効率の測定）
比較例１〜３、及び実施例１の評価用サンプル１〜４の変換効率を測定した。測定は、ソーラーシミュレータ（Ｎｅｗｐｏｒｔ製 ３４９０３Ａ）、ＩＶカーブトレーサー（ＡＤＣＭＴ製 ６２４４）を用いて行った。
評価用サンプル１〜４の変換効率を表２に示す。
比較例１〜３、及び実施例１の評価用サンプル１〜４の変換効率を測定した。測定は、ソーラーシミュレータ（Ｎｅｗｐｏｒｔ製 ３４９０３Ａ）、ＩＶカーブトレーサー（ＡＤＣＭＴ製 ６２４４）を用いて行った。
評価用サンプル１〜４の変換効率を表２に示す。
領域Ｙの幅を規定するＬｙ/Ｌｃを０．７０以上０．９５以内である０．７８及び０．８７とした実施例１及び実施例２では、領域Ｘのみを形成した比較例１、及びＬｙ/Ｌｃが０．７０より小さい０．６８である比較例１よりも高い変換効率が得られることを確認した。
１ 太陽電池モジュール
１１ 前面板（透光性前面板）
１２ 太陽電池セル
１３ 封止材
１４ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
２０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
２２ｃ 電極
３０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
４０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
５０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
１１０ 入射面
１４１ 透光性絶縁層
１４２ 凹凸構造層
１４３ 光反射性金属層
１４４ 接着層
１４５ 水蒸気バリア層
１４６ 接着層
１４７ 耐候層
４２１ 凹凸構造
４２２ 基材
Ｆ 光源方向
Ｊ 受光面
Ｎ 法線
ＮＧ 前面板の法線
Ｈ０ 太陽電池モジュールに垂直に入射する光
Ｈ１ 反射層に入射する光
Ｈ２ 反射光
Ｈ３ 再利用される光
Ｌ 光源
Ｌｘ 領域Ｘの端辺から端辺までの距離
Ｌｙ 領域Ｙの端辺から端辺までの距離
Ｌｍ 太陽電池セルの端辺から領域Ｍの端辺までの距離
Ｌｎ 太陽電池セルの端辺から領域Ｎの端辺までの距離
Ｌｏ 太陽電池セルの端辺から領域Ｏの端辺までの距離
Ｌａ 光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離
Ｌｂ 光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離
ｄ 電極からの放電
θ プリズムの頂角
φ 太陽電池セルの端辺とプリズム形状の長手方向の為す角
α 反射角
β 透過角
γ 臨界角
１１ 前面板（透光性前面板）
１２ 太陽電池セル
１３ 封止材
１４ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
２０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
２２ｃ 電極
３０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
４０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
５０ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
１１０ 入射面
１４１ 透光性絶縁層
１４２ 凹凸構造層
１４３ 光反射性金属層
１４４ 接着層
１４５ 水蒸気バリア層
１４６ 接着層
１４７ 耐候層
４２１ 凹凸構造
４２２ 基材
Ｆ 光源方向
Ｊ 受光面
Ｎ 法線
ＮＧ 前面板の法線
Ｈ０ 太陽電池モジュールに垂直に入射する光
Ｈ１ 反射層に入射する光
Ｈ２ 反射光
Ｈ３ 再利用される光
Ｌ 光源
Ｌｘ 領域Ｘの端辺から端辺までの距離
Ｌｙ 領域Ｙの端辺から端辺までの距離
Ｌｍ 太陽電池セルの端辺から領域Ｍの端辺までの距離
Ｌｎ 太陽電池セルの端辺から領域Ｎの端辺までの距離
Ｌｏ 太陽電池セルの端辺から領域Ｏの端辺までの距離
Ｌａ 光反射性金属層と太陽電池セルの前面側の面との距離
Ｌｂ 光反射性金属層と前面板の前面側の面との距離
ｄ 電極からの放電
θ プリズムの頂角
φ 太陽電池セルの端辺とプリズム形状の長手方向の為す角
α 反射角
β 透過角
γ 臨界角
Claims (5)
- 内部に太陽電池セルを封止した封止材の前面側に透光性前面板が積層されてなる太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池モジュールは、複数の前記太陽電池セルを備えており、
前記太陽電池セル同士は、前記透光性前面板の面方向に沿って予め設定した間隔をあけて配置されており、
前記太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池裏面シートが、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層、凹凸構造層、凹凸構造層に支持され凹凸構造を形成した光反射性金属層、接着層、耐候層が積層されてなり、
前記凹凸構造層の凹凸構造がプリズム形状を為しており、
前記凹凸構造層のプリズム形状の溝が一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、前記領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、
前記領域Ｘと前記領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されており、且つ次式（１）を満たすように形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
２Ｌｍ＜Ｌｇ≦２Ｌｏ ・・・・（１）
但し、
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔
Ｌｍ：光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射しない領域Ｍにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、太陽電池セルから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離Ｌｏ：領域Ｍに隣接する光反射性金属層の領域であって、太陽電池裏面シートに入射して反射した光が太陽電池セルの前面側の面に入射する領域Ｎにおけるプリズム形状の溝方向に直交し、領域Ｎの領域Ｍから離れて位置する端辺から太陽電池セルの領域Ｍ側に位置する端辺までの距離 - 前記領域Ｘと領域Ｙが次式（２）（３）を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
Ｌｘ＝Ｌｇ＋Ｌｃ−Ｌｙ ・・・・・（２）
０．７０≦（Ｌｙ／Ｌｃ）≦０．９５ ・・・・（３）
但し、
Ｌｘ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向の距離
Ｌｙ：領域Ｙのプリズム形状の溝の延伸する方向に沿った領域Ｙの幅方向の距離
Ｌｃ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った太陽電池セルの一辺の長さ
Ｌｇ：領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向に沿った領域Ｘの幅方向に隣り合う太陽電池セル同士の間隔 - 前記凹凸構造層のプリズム形状の溝方向が、セルの外形の一部と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記凹凸構造層のプリズム形状の頂角が１２０°±５°であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記凹凸構造のプリズム形状の頂部のピッチが、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
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