(57)【要約】【課題】  従来構造よりも光効率の高い光起電力装置を構成するのに最適な光起電力装置用保護基板を提供する。【解決手段】  透明基板の表面に微細な凹凸を有する透明樹脂層を設けたこと光起電力装置用保護基板であって、透明樹脂層の透明樹脂の屈折率が透明基板の屈折率と同じかそれ以下であることを特徴とする光起電力装置用保護基板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の表面に微細な凹凸を有する透明樹脂層を設けた光起電力装置用保護基板であって、透明樹脂層の透明樹脂の屈折率が透明基板の屈折率と同じかそれ以下であることを特徴とする光起電力装置用保護基板。
【請求項２】
透明基板の表面に、屈折率が透明基板と同じかそれ以下である透明樹脂を積層し、透明樹脂層の表面を微細な凹凸が形成された型で押圧して、透明樹脂層の表面に微細な凹凸を形成することを特徴とする光起電力装置用保護基板の製造方法。
【請求項３】
前記透明樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、オキセンタン樹脂及びポリビニールエーテルから選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した紫外線硬化型樹脂を含む透明紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【請求項４】
前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化型ポリイミド及び熱硬化型シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した熱硬化性樹脂を含む透明熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【請求項５】
前記透明樹脂が、フッ素含有熱可塑性樹脂からなる透明樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【請求項６】
前記凹凸の形状に透明基板の法線方向と成す角度が６０度以下になる斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【請求項７】
前記凹凸の平均サイズが２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置用保護基板及びその製造方法に係わり、特に、外部光の反射率が小さく採光効率の良好な光起電力用保護基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
光照射を受けると起電力を発生する光起電力装置は、火力発電・水力発電・原子力発電などの既存発電方法の環境問題を解決する代替エネルギー源として注目される太陽電池に用いられている。この太陽電池は光電変換効率が課題であるが、それとともに太陽光を効率的に太陽電池セルに導くことも重要な課題である。
【０００３】
しかし、太陽電池セルの保護として用いられているガラスあるいは透明樹脂フィルムに対しては、特に朝夕の日光を太陽電池が強く反射して周囲の人の目が眩むという光害防止のためのエンボス加工以外には特に処理が行われていない。特許文献１ではカバーガラスの表裏両面若しくは表面のみに高屈折率と低屈折率から成る組合せ薄膜層を積層する手段により、太陽電池セルが有効に光電変換する波長域の反射を抑制し、光透過量を向上させる手法が紹介されているが、微細な凹凸形成については紹介されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６０６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の太陽電池セルの保護として用いられているガラスあるいは透明樹脂フィルムは屈折率が１．５以上あり、空気との屈折率差が大きいことから表面での反射率が大きかった。ガラスの場合、垂直入射光であっても４％以上の光が反射しており、斜め入射になれば更に反射率は大きく、例えば入射角が７０度の場合には反射率が３０％以上であった。
【０００６】
空気を屈折率を１．００、ガラスの屈折率を１．５２と見なした場合の光の入射角とガラス表面の反射率との関係は以下の表に示される。ここではガラス平面の法線方向が入射角０度と定義する。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
また、表面に低屈折率層を設けることで反射光の一部を屈折光に転換することは出来るが、その効果は不十分なものであった。
【０００９】
本発明は、以上の課題を克服して、従来構造よりも光効率の高い光起電力装置を構成するのに最適な微細な凹凸構造（以下、「テクスチャー構造」と呼ぶことがある）を有する光起電力装置用保護基板を提供するとともに、テクスチャー構造の制御性が良好で且つ簡便な光起電力装置用保護基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく、鋭意努力を重ねた結果、以下の（１）〜（７）を要旨とする本発明を完成するに至った。
【００１１】
（１）  透明基板の表面に微細な凹凸を有する透明樹脂層を設けたこと光起電力装置用保護基板であって、透明樹脂層の透明樹脂の屈折率が透明基板の屈折率と同じかそれ以下であることを特徴とする光起電力装置用保護基板。
【００１２】
（２）  透明基板の表面に、屈折率が透明基板と同じかそれ以下である透明樹脂を積層し、透明樹脂層の表面を微細な凹凸が形成された型で押圧して、透明樹脂層の表面に微細な凹凸を形成することを特徴とする光起電力装置用保護基板の製造方法。
【００１３】
（３）  前記透明樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂及びポリビニールエーテルから選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した紫外線硬化型樹脂を含む透明紫外線硬化樹脂であることを特徴とする（２）項に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【００１４】
（４）  前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化型ポリイミド及び熱硬化型シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した熱硬化性樹脂を含む透明熱硬化性樹脂であることを特徴とする（２）項に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【００１５】
（５）  前記透明樹脂が、フッ素含有熱可塑性樹脂からなる透明樹脂であることを特徴とする（２）項に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【００１６】
（６）  前記凹凸の形状に透明基板の法線方向と成す角度が６０度以下になる斜面を有することを特徴とする（１）項に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【００１７】
（７）  前記凹凸の平均サイズが２ｍｍ以下であることを特徴とする（１）項に記載の光起電力装置用保護基板の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、透明樹脂の屈折率が低ければ、ガラスやPET・ポリエチレンなどのポリマーフィルムよりも反射率を下げることは出来る。それに加えて立体的な微細凹凸のテクスチャー構造を形成したので反射率を更に下げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光起電力装置用保護基板を示す模式図である。
【図２】本発明の光起電力装置用保護基板を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の光起電力用保護基板は、透明基板の表面に微細な凹凸を有する透明樹脂層を設けたことを特徴とするものである。以下に本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の光起電力装置用保護基板の構成例である。図１において、１０１は透明基板、１０２は透明基板上に形成された透明樹脂による微細凹凸テクスチャー、１０３は微細凹凸テクスチャーを形成させるための型である。
【００２２】
図２は、本発明の光起電力装置用保護基板の他の構成例である。図２において、２０１は透明基板、２０２は透明基板上に形成された透明樹脂による微細凹凸テクスチャー、２０３は微細凹凸テクスチャーを形成させるための型である。透明基板上に形成される微細凹凸テクスチャーパターンは図１のように独立したパターンではなく、図２のように透明樹脂層の上部が微細凹凸テクスチャーを形成したようなパターンでも有効である。
【００２３】
本発明の光起電力用保護基板に用いる透明基板としては、例えば石英板、ガラス板、アクリル板、ポリカーボネート板、ポリスチレン板、塩化ビニル板、ポリエチレンテレフタレート板などを挙げることができる。
【００２４】
本発明の光起電力用保護基板を製造するには、透明基板の表面に透明樹脂を積層して透明樹脂層を形成し、該透明樹脂層に微細凹凸テクスチャーを設ければよい。
【００２５】
透明樹脂の種類によって、微細凹凸テクスチャーを設ける方法が異なるが、例えば以下のような方法がある。
【００２６】
透明樹脂が紫外線硬化型樹脂の場合は、まず透明基板の表面に塗布等により紫外線硬化型樹脂からなる透明樹脂を積層して透明樹脂層を形成する。その後、微細凹凸テクスチャーを有する型を透明樹脂層に押圧して、紫外線を照射して透明樹脂を硬化すればよい。透明樹脂層に微細凹凸テクスチャーを形成するには、例えばガラスクロスにテフロン（商品名）を含浸して焼結させたシートをゴム製のロールに巻き付けた型を透明樹脂層が形成された透明基板上で転がし、同時に透明基板の裏面から紫外線を照射して透明樹脂を硬化させればよい。
【００２７】
あるいは、上記型と紫外線発生手段を固定して、その間に透明樹脂層を積層した透明基板を送り込む方式も有効である。
【００２８】
紫外線硬化型樹脂としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂及びポリビニールエーテルから選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した紫外線硬化型樹脂を挙げることができる。
【００２９】
透明樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、透明基板の表面に塗布等により熱硬化性樹脂からなる透明樹脂を積層して透明樹脂層を形成した後、該透明樹脂層に微細な凹凸を形成し、加熱して透明樹脂を硬化させればよい。
【００３０】
熱硬化性樹脂の透明樹脂層に微細凹凸テクスチャーを形成するには、例えばガラスクロスにテフロン（商品名）を含浸して焼結させたシートをヒーター付き金属ロールに巻き付けた型を透明樹脂層が形成された透明基板上で転がし、ヒーターを加熱することで熱硬化性樹脂に熱を与え熱硬化させればよい。あるいは型の転がりにともない透明基板側から赤外線を照射することで熱硬化性樹脂に熱を与え硬化させてもよい。
【００３１】
あるいは、上記型あるいは上記型と赤外線発生手段を固定して、その間に透明樹脂層を積層した透明基板を送り込む方式も有効である。
【００３２】
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド及びシリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂をフッ素化した熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【００３３】
透明樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、透明基板の表面に事前に加熱されて粘度の下がった状態の当該樹脂を塗布し透明樹脂層を形成しても良い。あるいは透明樹脂を溶媒に溶かした後に透明基板上に塗布し、その後溶媒を気化させて透明樹脂層を形成しても良い。
【００３４】
透明樹脂層に微細凹凸テクスチャーを形成するには、例えばガラスクロスにテフロン（商品名）を含浸して焼結させたシートをヒーター付き金属ロールに巻き付けた型を透明樹脂層が形成された透明基板上で転がし、ヒーターを加熱することで熱可塑性樹脂を熱変形させればよい。あるいは型の押圧にともない透明基板側から赤外線を照射することで熱硬化性樹脂に熱を与え変形させてもよい。
【００３５】
あるいは、上記型を固定して、その間に透明樹脂層を積層した透明基板を送り込む方式も有効である。
【００３６】
フッ素含有透明熱可塑樹脂としては、例えばＥＴＦＥ、住友３Ｍ製ＴＨＶ、アルケマ製カイナーのような脂肪族系フッ素樹脂やデュポン製テフロンＡＦ，旭硝子製サイトップのような脂環式フッ素樹脂を上げる事が出来る。
【００３７】
微細凹凸テクスチャーの形状は四角錐や円錐あるいは半球などの幾何学的構造に限らない。垂直面や斜面を有することで斜め入射角を小さく見なすことが出来る。円筒形や多角柱形も使用することが出来る。更には凹凸構造を形成する斜面の角度が、基材の法線方向の角度を０とした場合６０度以下の傾斜角度の部分を有するときに、当該斜面で反射された光が別斜面にあたり屈折光となることでより有効に機能することが分かった。
【００３８】
その微細凹凸テクスチャーのサイズも特にこだわるものではないが、凹凸テクスチャーの平均サイズが２ｍｍ以上になると、斜め入射光による光害が懸念される。個々のサイズもばらつきがあっても構わない。さらに、微細凹凸テクスチャーのサイズが光の波長以下の場合は光が界面を認識できず反射率を極めて小さく出来る。
【実施例】
【００３９】
まず、ポリエチレングリコールジメタクリレート（商品名「ＮＫエステル４Ｇ」、新中村化学製）８３重量部にトリフロロエチルメタクリレート（商品名「フローレスター」、東ソー・エフテック製）１５重量部とチタノセン型光重合開始剤（商品名「イルガキュア７８４」、チバガイギー製）を混合攪拌し紫外線硬化性樹脂を得た。
【００４０】
次にガラスクロスにテフロン（商品名）を含浸させ焼結させたテフロンシートを用意した。表面はガラスクロスのメッシュがエンボス形状になっておりそのピッチは２００ミクロン、深さは５０ミクロンであった。そのテフロンシートをゴム製のロールに巻きつけ、型を作成した。
【００４１】
次に白板ガラスを用意し、その一辺近傍に用意した紫外線硬化性樹脂をスポイトで塗布した。その後、樹脂が塗布された辺から型を押し付け対向する辺に向けて転がした。同時に、白板ガラスを挟んで型の真下に高圧水銀灯を設置し、型の押し付けにあわせて樹脂の硬化を行った。
【００４２】
上記のように透明樹脂で微細凹凸テクスチャーを形成した白板ガラスの特性を調べた。
【００４３】
本実施例で使用した透明樹脂の硬化物の屈折率は１．４７であった。また、凸部の形状は四角錐状であり、その斜面の角度は白板ガラス平面と約３０度であった。また、その硬度は鉛筆硬度で５Ｈの硬さが得られた。
【００４４】
本実施例で表面に微細凹凸テクスチャーを形成された白板ガラスに対し４５度の角度から光を入射し、その屈折光量を、分光高度計を用いて表面にテクスチャー形成されていない白板ガラスと比べて測定したところ、テクスチャー形成されていないガラスの透過光量を１００とした場合に１０６の透過光量が得られた。
【００４５】
また、本発明によれば、紫外線硬化性樹脂の硬化時に型があることで酸素阻害を受けない紫外線硬化が可能であり、硬化速度も型が無い状態に比べて約２割早くなることが分かった。
【００４６】
さらに、アクリルモノマーのような揮発性が高い成分を紫外線硬化性樹脂の原料とした場合でも、型があることで気化させずに硬化させることが出来、樹脂の欠損や大気汚染などの全く無い加工が行えた。
【００４７】
さらに、型があることでゴミの巻き込みが大幅に制限され、品位の高いテクスチャー層を設けることが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上述のように、本発明によって太陽電池の効率を上げる事が出来、産業の発展に大きく寄与するものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０１、２０１  透明基板
１０２、２０２  微細凹凸テクスチャーが形成された透明樹脂層
１０３、２０３  微細凹凸テクスチャー構造の型
【図１】
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【図２】
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