(57)【要約】   太陽光照射に対して耐久性が優れ、フレネルレンズ形状の加工等が簡便に行える。集光型太陽光電池用の有機材料光学シートを提供する。具体的には、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。
2012091082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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る請求項１に記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【請求項３】
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る請求項１に記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項４】
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）
Ｒ１ａＳｉＯ（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請求項１〜３のいずれかに記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項５】
上記煙霧質シリカが、表面処理されたシリカである請求項４に記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項６】
上記表面処理されたシリカが、ヘキサメチルジシラザンを用いて処理したものである請求項５に記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項７】
上記シリコーンゴム組成物の厚さ２ｍｍの硬化物シートの分光線透過率が、０．３５〜１．１５ミクロンの波長で９０％以上である請求項４〜６のいずれかに記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項８】
上記シリコーンゴム組成物の厚さ２ｍｍの硬化物シートのヘイズ値（曇価）が、１０以下である請求項４〜７のいずれかに記載の集光型太陽光電池の有機材料光学シート。
【請求項９】
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請求項１〜８のいずれかに記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光型太陽光電池の光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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）。【０００５】
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）。【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５８２９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−８３９７８号公報
【特許文献３】特表２００８−５４３１１１号公報
【特許文献４】ＵＳ２００９／０３１４３２９Ａ１
【特許文献５】特開２００７−４８９１０号公報
【特許文献６】特開２００９−２２９５８１号公報
【特許文献７】特開２００４−２５９９２８号公報
【特許文献８】特開２００４−６０６３７号公報
【特許文献９】特開平１１−３１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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請求項１〜８のいずれかに記載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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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示す。
【図２】光学シートを用いた集光型太陽光電池の一例の斜視図を示す。
【図３】光学シートを用いたモジュールの構成の一例の断面図を示す。
【図４】太陽光が入射側面に垂直に入射し、入射光の焦点が出射側面より後方に形成される例を示す。
【図５】（Ａ）と（Ｃ）は、太陽光が入射側面に垂直に入射し、入射光の焦点が出射側面の内側である等脚台形の内部に形成される例を示し、（Ｂ）は、太陽光が入射側面に垂直に入射し、入射光の焦点が等脚台形の外部に形成される例を示す。
【図６】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。
【図７】太陽光入射側面の一部を平面にした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示す。
【図８】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、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。
【図９】光学シートを用いた両面集光型太陽電池の一例の断面図を示す。
【図１０】光学シートを用いた両面集光型太陽電池の一例の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
光学シートは、好ましくは、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ１ａＳｉＯ（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）
Ｒ２ｂＨｃＳｉＯ（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【実施例】
【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
＜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。【００４５】
【表１】
2012091082.tif 000003
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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
【図１】
2012091082.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012091082.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月3日(2014.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
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）
Ｒ１ａＳｉＯ（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。
【請求項２】
上記煙霧質シリカが、表面処理されたシリカである請求項１に記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【請求項３】
上記表面処理されたシリカが、ヘキサメチルジシラザンを用いて処理したものである請求項２に記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【請求項４】
上記シリコーンゴム組成物の厚さ２ｍｍの硬化物シートの分光線透過率が、０．３５〜１．１５ミクロンの波長で９０％以上である請求項１〜３のいずれかに記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【請求項５】
上記シリコーンゴム組成物の厚さ２ｍｍの硬化物シートのヘイズ値（曇価）が、１０以下である請求項１〜４のいずれかに記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。
【請求項６】
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請求項１〜５のいずれかに記載の集光型太陽光電池用の有機材料光学シート。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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。
【国際調査報告】
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