(57)【要約】【課題】  光の透過と反射とを制御し、太陽電池の受光部の集光効率をより高めることができる集光板を提供する。【解決手段】  本発明は太陽電池（４２）の受光部に設けられる集光板（１１）である。前記集光板（１１）は、前記受光部に面する反射面（２４）を有する反射層（１３）と、前記反射層（１３）を貫通する、複数の光透過性の球状体（１４）と、を有し、前記球状体（１４）の前記反射面（２４）からの突出距離が、前記反射面（２４）と反対側の裏面（２３）からの突出距離に比べて小さいことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の受光部に設けられる集光板であって、
前記集光板は、
前記受光部に面する反射面を有する反射層と、
前記反射層を貫通する、複数の光透過性の球状体と、
を有し、
前記球状体の前記反射面からの突出距離が、前記反射面と反対側の裏面からの突出距離に比べて小さい
ことを特徴とする集光板。
【請求項２】
前記反射層の前記裏面には、前記球状体を突出して積層される結合層を備えることを特徴とする請求項１に記載の集光板。
【請求項３】
前記反射層は金属層であることを特徴とする請求項１または２に記載の集光板。
【請求項４】
前記球状体の屈折率は、１．３０〜２．３０の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の集光板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の前記集光板と、前記太陽電池とを有する太陽光発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の受光部に設けられる集光板である。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷が低い発電システムとして、太陽光発電が注目されている。一般的な太陽光発電装置は、太陽電池素子を隙間なく敷き詰めた固定型の平板構造である。
【０００３】
従来、太陽光発電は、その受光部に直接照射される光のみしか利用されていなかった。近年、太陽光を効率的に太陽電池素子へ集光する様々な方法が開発されつつある。たとえば特許文献１は、太陽電池の受光部全体を覆い、プリズム部を有する受光体を提案している。この受光体は、プリズムを用いて光源から入射する光の透過および反射を制御することで、太陽電池の集光効率を改善している。しかしながら、この受光体は、受光体が備えるプリズムの光学設計が複雑であり、くわえて、受光体を作製（成形）する際、光学設計通りにプリズムを精密に成形することが困難である。プリズムが光学設計通りに成形されていない場合、この受光体の集光効率は小さくなる。そのため、従来の受光体は、光の透過および反射の制御が不十分であり、集光効率に改善の余地がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９-１３９５１８号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、光の透過と反射とを制御することで、太陽電池の受光部の集光効率をより高めることができる集光板を提供することである。
【０００６】
本発明は、太陽電池の受光部に設けられる集光板であって、前記集光板は、前記受光部に面する反射面を有する反射層と、前記反射層を貫通する、複数の光透過性の球状体と、を有し、前記球状体の前記反射面からの突出距離が、前記反射面と反対側の裏面からの突出距離に比べて小さいことを特徴とする集光板である。このような集光板は、光の透過と反射とがより効率的に制御されている。本発明の集光板を用いた太陽光発電モジュールは、集光効率が改善し、発電量が増大する優れた効果を示す。
【０００７】
本発明の集光板は、前記反射層の前記裏面には、前記球状体を突出して積層される結合層を備えることが好ましい。このような集光板であれば、前記結合層が前記球状体をより強固に結合、保持することで、集光板の強度が増し、たとえば屋外で好適に用いることができる。
【０００８】
また、前記反射層は、金属層であることが好ましい。このような反射層であれば、本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、集光効率をより高めることができるため好ましい。
【０００９】
また、前記球状体の屈折率は、１．３０〜２．３０の範囲であることが好ましい。このような範囲の屈折率であれば、本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、集光効率をより高めることができるため好ましい。
【００１０】
本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、より集光効率を高めることができる。したがって、本発明の集光板を用いた太陽光発電モジュールは、集光効率が改善し、発電量が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施態様に係る集光板の断面における構造の様子を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施態様に係る集光板と、集光板に入射する光との関係の模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様に係る集光板の、反射層と球状体との位置関係の模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様に係る集光板の第１の面側の平面図の拡大図である。
【図５】図５は、本発明の実施態様に係る集光板の第２の面側の平面図の拡大図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様に係る集光板と、その集光板を有する太陽光発電モジュールとの断面における構造の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の集光板の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施態様に係る集光板の、断面における構造の様子を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施態様の集光板１１の主な構成は、反射面２４を有する反射層１３と、反射層１３を貫通する複数の光透過性の球状体１４とを有し、球状体１４の反射面２４からの突出距離が、反射面２４と反対側の裏面２３からの突出距離に比べて小さくなっている。複数の球状体１４は、反射層１３の反射面２４の裏面２３に対し、単層でかつ最密充填に近い状態で配列している。なお、図１は、裏面２３に球状体１４を突出して積層される結合層１２を備えた集光板１１を図示している。
【００１５】
集光板１１は、第１の面２１と第２の面２２とを有する。第１の面２１は、反射層１３の裏面２３と球状体１４の一部、または図１に示したように集光板１１が結合層１２を備える場合は結合層１２と球状体１４の一部とで、また、第２の面２２は、反射層１３の反射面２４と、球状体１４の一部とで、それぞれ構成される。図１において、集光板１１の第１の面２１側に入射した光は、大部分が球状体１４を透過して、第２の面２２側から出光する。また、集光板１１の第２の面２２側に入射した光は、大部分が反射層１３の反射面２４により反射する。
【００１６】
図２は、本発明の実施態様に係る集光板１１と、集光板１１に入射する光とを模式的に示した図である。光源３１から集光板１１ａの第１の面２１ａに入射する光３２は、光透過性の球状体１４ａを透過して、光３３として第２の面２２ａから出射する。この際、第１の面２１ａに入射する光３２は、球状体１４ａにて屈折、集光されて第２の面２２ａから出射されることとなり、したがって、大部分の光が集光板１１ａを透過する。他方、光源３１から集光板１１ｂの第２の面２２ｂ側に入射する光３４は、その大部分が集光板１１ｂの反射層１３ｂの反射面により光３５として反射する。したがって、集光板１１ａと集光板１１ｂとを、図示した位置関係のように互いにその反射層１３ａ、１３ｂが対向するように配置した場合、一方の集光板、たとえば１１ａにおいて光源３１から入射した光は、大部分が透過し、また他方の集光板、たとえば１１ｂにおいて、光源３１から入射した光は、大部分が反射される。なお、図２においては、屈折率が約１．９である球状体１４が図示されている。
【００１７】
図１において、反射層１３は、光源（図示せず）から集光板１１の第２の面２２側に入射した光を反射する層である。反射層１３は、反射面２４と、その反対側の裏面２３とをそれぞれ有する。反射層１３は、金属層または白色顔料を含む樹脂層であることが好ましい。反射層１３が金属層であれば、反射面２４は、光が鏡面反射するので、反射率が高く、反射時の光の損失がないため好ましい。前記金属は、アルミニウム、銀、ロジウム、およびステンレスであれば、光の反射率が高いため好ましく、アルミニウム、銀、およびロジウムであれば、光の反射率の波長依存性が小さいためより一層好ましい。本発明の集光板１１を太陽光発電モジュールに用いた場合、前記金属がアルミニウムやロジウムであれば、反射層１３での紫外領域での光の吸収が小さいため、発電効率が高くなるため好ましい。
【００１８】
反射層１３が金属層の場合、前記金属層は、特に制約はないが、たとえば後述する結合層１２上に、蒸着法、スパッタリング法、およびメッキ法により設けることができる。
【００１９】
また、反射層１３は、たとえば後述する結合層１２上に、金属粉を含む樹脂を塗工法や印刷法により積層して設けることができる。前記金属粉は、特に制約はないが、アルミフレーク、ニッケルフレーク、銅フレークが例示でき、また、前記樹脂は、特に制約はないが、ポリ（メタ）アクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニルが例示できる。このような構成であれば、反射層１３は、光の反射率が高く、反射時の光の損失がないため好ましい。
【００２０】
反射層１３が白色顔料を含む樹脂層であれば、前記白色顔料は、たとえばアルミナ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、フォルステライト、およびウォラストナイトを好適に用いることができる。これらの白色顔料は、それぞれ単独で、あるいは複数組み合わせることで好適に用いることができる。また、前記白色顔料は、各種ガラスビーズ、パール顔料を用いることができ、さらに前記ガラスビーズは、中空ガラスビーズを用いることができる。なお、前記白色顔料の粒径は、５μｍ以下であれば、反射層１３での反射率が高くなるため好ましい。前記樹脂層に用いる樹脂は、特に制約はないが、ポリ（メタ）アクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニルであれば好適に用いることができる。
【００２１】
本発明の集光板１１で、反射層１３が備える反射面２４は、太陽光発電モジュールの吸収帯幅を含む光を反射する必要がある。したがって、反射層１３が白色顔料を含む樹脂層の場合、前記白色顔料が、アルミナ、硫酸バリウムであれば、反射層１３での前記太陽光発電モジュールの吸収帯幅における光の吸収が小さいため好ましい。
【００２２】
なお、反射面２４の反射率は、ＪＩＳＫ７３７５に準じ、背景を黒色フェルトとした状況下において分光光度計を用いて求めることができる。反射面２４の反射率は、５０％以上であることが好ましい。本発明における反射率とは、２５０ｎｍ〜８００ｎｍの光の波長領域において、各波長における反射率を平均させた値であり、また、標準白色板として用いる硫酸バリウムの反射率を１００％とする相対値である。
【００２３】
球状体１４は、光を透過する層である。本発明の集光板１１は、複数の球状体１４を有する。球状体１４は、反射層１３の裏面２３に対し、単層で、かつ最密充填に近い状態で配列している。このような構成のため、本発明の集光板１１の第１の面２１側に入射した光の透過率は高くなる。なお、球状体１４は、互いに隣接する球状体表面同士の最短距離が反射層１３を貫通する球状体１４の平均半径以下に近接する状態であれば、所定の規則にしたがって配列していていなくても良い。
【００２４】
図３は、本発明の実施態様に係る集光板１１の、反射層１３と球状体１４との位置関係の模式図である。模式的に表すため、球状体１４は一つのみを図示している。集光板１１は、反射層１３を貫通する球状体１４を有する。図３では、球状体１４は、反射層１３の、反射面２４および裏面２３のいずれの面に少なくともその一部分が露出している。以下、反射層１３と球状体１４との位置関係を詳細に説明する。集光板１１において、球状体１４の反射面２４からの突出距離は、反射面２４とは反対側の裏面２３からの突出距離に比べて小さい。つまり、図３で、反射層１３の裏面２３と、反射層１３の裏面２３側で球状体１４の最も遠い点までとの距離をＬ、また、反射層１３の反射面２４と、反射層１３の反射面２４側で球状体１４の最も遠い点までとの距離をＲとして表わした場合、球状体１４と反射層１３との位置関係が、Ｌ＞Ｒである。図３のＬは、球状体１４の裏面２３からの突出距離であり、Ｒは、球状体１４の反射面２４からの突出距離である。このような構成のため、本発明の集光板１１は、反射層１３の反射面２４での反射率を高く維持しつつ、球状体１４が光を屈折、集光し、光を十分に透過することができる。本発明の集光板１１は、光の透過と反射とを制御し、集光効率が高いという優れた特徴を示す。なお、球状体１４の突出距離は、集光板１１の断面を、光学顕微鏡、電子顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察、測定することで求めることができる。
【００２５】
集光板１１の第１の面２１に入射する光が、球状体１４により、効率よく屈折、集光できるため、球状体１４の裏面２３からの突出距離Ｌの大きさは、大きいほど好ましい。球状体１４の裏面２３からの突出距離Ｌの大きさの好ましい範囲は、球状体１４の直径を１００％とした際、５０％以上、好ましくは７５％以上、より好ましくは９５％以上であり、また、球状体１４の反射面２４からの突出距離Ｒの大きさは、好ましくは２５％以下、より好ましくは５％以下である。球状体１４の反射面２４からの突出距離Ｒがほぼ０に限りなく近くても、球状体１４が反射面２４に一部でも露出していれば、集光板１１は、光を集光、透過させることができる。
【００２６】
集光板１１の第１の面２１側からの光の透過率は、ＪＩＳＫ７３７５に準じて分光光度計を用いて求めることができる。集光板１１の透過率は、５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８５％以上である。本発明における透過率とは、２５０ｎｍ〜８００ｎｍの光の波長領域において、各波長における透過率を平均させた値であり、また、空気の透過率を１００％とする相対値である。本発明において、光透過性とは、透過率が５０％以上であることを示す。
【００２７】
球状体１４の直径は、特に制約はないが例えば０．１μｍ〜１０００μｍの範囲であり、好ましくは１０μｍ〜５００μｍの範囲である。前記直径が０．１μｍ以上であれば、集光板１１の作製時、複数の球状体１４同士の凝集が起こりにくいため、単層での配列が容易であるため好ましい。また、前記直径が０．１μｍ以上であれば、光の散乱や回折による光の損失を抑えられ、集光板１１の第１の面２１側からの光の透過率が高くなるため好ましい。また、前記直径が１０００μｍ以下であれば、本発明の集光板１１を軽量化でき、集光板１１からの球状体１４の経時による欠落が起きにくいため好ましい。本発明の集光板１１は、通常屋外で太陽光発電モジュールに設置されて用いられる。本発明の集光板１１は、たとえば1年以上経過しても球状体１４が欠落せず、集光板１１の光の透過率を高く維持できるため好ましい。なお、球状体１４の直径は、顕微鏡で測定することができる。
【００２８】
球状体１４の屈折率の好ましい範囲は、１．３０〜２．３０であり、より好ましくは１．７０〜２．１０である。屈折率が１．３０以上であれば、第１の面２１上に光が入射した際に、球状体１４にて屈折、集光されて第２の面２２から出射できる、すなわち集光板１１が光を効率よく集光できるため好ましく、また２．３０以下であれば、第１の面２１に入射した光が第２の面２２を透過する際に、球状体１４にて屈折、集光した光が、球状体内、球状体表面、または球状体外における第２の面２２の近傍にて焦点を結び、第２の面２２から出射できる、すなわち集光板１１が光を適切に透過できるため好ましい。たとえば、図２に示したように、屈折率が約１．９の球状体１４を用いた場合、球状体１４の第１の面２１に入射し、屈折し、集光した光は、球状体１４と空気との界面近傍で焦点を結び、第２の面２２から出射する。なお、球状体１４の屈折率は、アッベ法等の通常の屈折率測定法で測定することができる。
【００２９】
球状体１４は、特に制約はないが、ガラスビーズ、シリカビーズ、透明セラミックビーズに代表される無機球状体、アクリル樹脂ビーズ、ポリスチレン樹脂ビーズ、アクリル−スチレン共重合体ビーズ、メラミン樹脂ビーズ、ウレタン樹脂ビーズに代表される樹脂球状体を好適に用いることができる。
【００３０】
球状体１４に好適に用いることができる前記無機球状体としては、ニカビーズＨＢシリーズ（日本カーバイド工業株式会社製）、ニカビーズＭＢシリーズ（日本カーバイド工業株式会社製）が、また、前記樹脂球状体としては、テクポリマーＭＢＸ−１２（積水化成品工業株式会社製）、テクポリマーＳＢＸ−１２（積水化成品工業株式会社製）、アートパールＧＲ−４００透明（根上工業株式会社製）、アートパールＳＥ−０５０Ｔ（根上工業株式会社製）、アートパールＰ−４００Ｔ（根上工業株式会社製）、およびオプトビーズ１０５００Ｍ（日産化学工業株式会社製）が挙げられる。
【００３１】
図４は、本発明の実施態様に係る集光板１１の第１の面２１側の平面図の拡大図である。球状体１４は、集光板１１の第１の面２１で反射層１３の裏面２３（図示せず）が構成する略平面から突出している。図４は、集光板が結合層１２を備える場合であり、反射層１３の裏面２３と積層している結合層１２から球状体１４の一部が突出した構成を図示している。このような構成をとるため、本発明の集光板１１は、光の透過と反射とを制御し、より集光効率を高めることができる。
【００３２】
球状体１４は、略均一の大きさ（同程度の大きさ）であることが好ましい。球状体１４の大きさが略均一で理想的に配列した場合、図４に示した通り、集光板１１の第１の面２１において、１つの球状体を６個の球状体が囲うように配列することができる。球状体１４が図４に示したような最密充填に近い配列をした場合、集光板１１は、第１の面２１側から入射した光の透過率が高くなるため好ましい。なお、本発明において複数の球状体１４が略均一の大きさ（同程度の大きさ）であるとは、複数の球状体１４のそれぞれの直径を顕微鏡で１つの観察視野あたり３０個を測定し、平均値と標準偏差とを求めた際、得られた変動係数（標準偏差／平均値）が、０．５以下であることを意味する。球状体１４のそれぞれの直径を求める際は、光学顕微鏡、電子顕微鏡を好適に用いることができる。
【００３３】
本実施態様の集光板１１で、第２の面２２側である反射層１３の反射面２４は、略平面を構成する。球状体１４は、結合層１２と反射層１３とを貫通している。換言すると、第２の面２２で反射面２４が構成する略平面から、球状体１４の一部が突出した構造である。第２の面２２の反射面２４が構成する略平面の面積を１００％としたとき、球状体１４が第２の面２２を占有する面積の範囲が０．１％〜４０％の範囲であれば、本発明の集光板１１は、光を適切に集光、透過し、かつ反射も適切に行えるため好ましい。前記面積が０．１％以上であれば、集光板１１の第１の面２１から入射した光は十分透過することができるため好ましく、また、４０％以下であれば集光板１１の第２の面２２に入射した光は、反射面２４で十分反射できるため好ましい。なお、前記面積の範囲は、集光板１１の第２の面２２側を顕微鏡で観察し、観察視野における球状体１４が占める面積と、反射層１３が占める面積とをそれぞれ測定し、反射層１３が占める面積を１００％とした際の球状体１４が占める面積の比を計算することにより求めることができる。
【００３４】
図５は、本発明の実施態様に係る集光板１１の第２の面２２側の平面図の拡大図である。球状体１４の一部は、集光板１１の反射層１３の反射面２４が構成する略平面から突出している。
【００３５】
本発明は、結合層１２を有することが好ましい。結合層１２は、反射層１３の裏面２３に球状体１４を突出して積層される層である。換言すると、結合層１２は、反射層１３と積層されているとともに、複数の球状体１４を結合、保持する層である。このような構成であれば、結合層１２が球状体１４をより強固に結合、保持することで、集光板１１の強度が増すため好ましい。本発明の好ましい態様である集光板１１に用いる結合層１２は、反射層１３との密着性が優れ、かつ複数の球状体１４との結合を強固に保つことができる材料であることが好ましい。
【００３６】
結合層１２は、光を透過してもよく、また不透過であってもよい。
【００３７】
結合層１２には、たとえば各種の樹脂を用いることができ、好適には熱可塑性樹脂を用いることができる。結合層１２に好適に用いることができる熱可塑性樹脂は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（メタ）アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ乳酸、エチレンビニルアルコール共重合体、およびポリウレタンなどが挙げられる。結合層１２がこのような熱可塑性樹脂であれば、反射層１３との密着性が優れ、かつ球状体１４との結合が強固に保つことができるため好ましい。
【００３８】
結合層１２には、ホットメルト接着剤や光エネルギー硬化型接着剤なども好適に用いることができる。
【００３９】
結合層１２に好適に用いることができる熱可塑性樹脂は、具体的には、住友化学株式会社製  商品名  エクセレンＦＸＣＸ１００１、エスポレックスＳＢ２４００、株式会社クラレ製  商品名  エバールＥ１０５Ｂが挙げられる。また、結合層１２に好適に用いることができるホットメルト接着剤は、ＤＩＣ株式会社製  商品名  タイフォースＨＨ−１００が、光エネルギー硬化性樹脂組成物はタイフォースＥｘｐ．ＤＣ−２００がそれぞれ挙げられる。
【００４０】
集光板１１の第１の面２１における球状体１４を除く構成、すなわち裏面２３は、略平面を形成する。また、図１に示した集光板１１のように、集光板１１が結合層１２を備える場合、結合層１２の表面も略平面を形成している。
【００４１】
結合層１２および反射層１３は、その製造の安定化のためのフィラーに代表される各種分散助剤、紫外線吸収剤、熱安定剤に代表される層の劣化を防止するための各種添加剤を含むことが可能である。
【００４２】
また、本発明の集光板１１が結合層１２を有する場合、球状体１４は、その表面に各種表面処理を行うことが好ましい。たとえばシランカップリング剤やフッ素系添加剤を用いて表面処理を行うことで、球状体１４は、結合層１２と強固に結合することができる。さらに結合層１２から球状体１４が突出する大きさを制御できる。つまり、本発明の集光板１１が結合層１２を有する場合、球状体１４の表面処理を適宜変更することで、球状体１４の反射面２４からの突出距離と、反射層１３の裏面２３からの突出距離とを容易に制御することができる。
【００４３】
また本発明の集光板１１は、光の透過および反射性能を大きく損なわない限り、反射層１３、球状体１４、結合層１２以外の層、たとえば保護層を設けることも可能である。保護層は、たとえばアクリル板に代表される透明な樹脂板またはガラス板に、透明接着剤層を備えたものである。このような保護層と本発明の集光板１１とを貼りあわせて用いることで、集光板の強度が増すため好ましい。
【００４４】
本発明の集光板１１の厚さは、特に制約はないが、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲が好適である。
【００４５】
本発明の実施態様である集光板１１は、たとえば以下に示す方法で作製することができる。作製方法は、その主旨を超えない限り、以下に限定されるものではない。
【００４６】
ポリエチレンラミ工程紙等の支持体を用意する。支持体に積層した熱可塑性樹脂、たとえばポリ（メタ）アクリル等を加熱した後、層状にし、続いてチタン酸バリウム系ガラスビーズ等の球状体を、樹脂層上に散布する。複数の球状体は、散布工程で前記樹脂層に均一に散布し、付着される。また、前記樹脂層に付着しない余分な球状体は、次の工程の前に、ブラシやゲージを用いて、またはエアー及び液体などで吹き飛ばすことで、十分除去される。次に、球状体は、樹脂層中に後述する工程条件を適宜選択し、適切な大きさで前記樹脂層中に埋没される。複数の球状体を埋没させた後、工程の雰囲気温度をさらに調整し、複数の球状体を樹脂層に固着する。以上により、光透過性の球状体１４を結合した結合層１２が得られる。この際、工程の雰囲気温度は結合層１２の軟化温度以上とすることが好ましい。また、工程の雰囲気温度の調整は、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、恒温槽、および面状ヒーターを用いることで行うことができる。さらに、必要であれば、紫外線等を用いることも可能である。また、押圧を行うことで、前記球状体が前記樹脂層に埋没する大きさを適切に制御できる。この押圧は、たとえばローラープレス、平板プレスによりおこなうことができる。前記球状体の前記樹脂層への埋没の大きさは、加熱方法、温度、加熱時間、押圧方法、押圧力、および押圧時間によって適宜制御ができる。具体的には、前記球状体の直径を１００％としたときに、その突出度の度合いをおよそ４０％〜６０％程度になるように各種条件を適宜制御して行う。さらに、前記球状体が樹脂層を貫通し、その一部が支持体中に部分的に埋没する構成になるように、各種埋没および押圧の条件を適宜制御して行う。
【００４７】
支持体を剥離した後、次に、球状体１４を保持、結合した結合層１２に、球状体１４を保持した側の反対側に反射層１３を設け、集光板１１の中間体を作製する。なお、球状体１４を保持した結合層１２で、球状体１４は、樹脂層である結合層を貫通している。そのため、反射層１３を設ける工程では、樹脂層上とともに、球状体１４上にも反射層１３が積層される。
【００４８】
反射層１３は、前記中間体の球状体１４を保持、結合した側と反対側に、アルミニウムなど金属を真空蒸着することで設けることができる。以下、アルミニウムを真空蒸着することにより反射層１３を設けた例を説明する。
【００４９】
次に、前記中間体の、結合層１２から突出した球状体１４の上に積層されたアルミニウム層を除去する。
【００５０】
球状体１４に積層されたアルミニウム層の除去工程は、特に制約はないが、たとえばプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、ケミカルエッチング等の公知のエッチング方法で行うことできる。その際、雰囲気温度、時間等の条件を適宜変更することで、樹脂層に積層されたアルミニウム層は除去せず、球状体１４に積層されたアルミニウム層のみを除去することができる。
【００５１】
以上の方法により、本発明の実施態様に係る集光板１１を得ることができる。
【００５２】
次に、上記実施態様の集光板１１を用いた太陽光発電モジュールについて説明する。
【００５３】
図６は、太陽光発電モジュール４１の断面における構造の様子を示したものである。集光板１１ｃ、１１ｄは、太陽電池４２の受光部４３に設けられる。その際、集光板１１ｃ、１１ｄは、受光部４３に面する反射面２４ｃ、２４ｄを有する反射層１３ｃ、１３ｄを備える。換言すると、太陽光発電モジュール４１は、受光部４３を有する太陽電池４２と、集光板１１ｃ、１１ｄとを有する。集光板１１ｃの反射面２４ｃと、集光板１１ｄの反射面２４ｄは、対向するように配置されている。図６に示したように、太陽電池４２の受光部４３は、１対の集光板１１ｃ、１１ｄの間に設置される。図６では、前記太陽電池４２の受光部４３は、略水平に設置した例を図示している。なお、図６において、集光板１１ｃ、１１ｄがそれぞれ備える球状体１４は図示していない。
【００５４】
図６において、太陽光発電モジュール４１が備える集光板１１ｃ、１１ｄは、受光部４３に対して実質的に９０度の角度で設置されている。集光板１１ｃ、１１ｄが受光部４３に対してなす角度５１、５２のそれぞれの大きさの範囲は、略９０度であることが好ましい。このように集光板１１の反射面２４を互いに相対するように設置することで、本発明の集光板１１は、優れた集光効率を示す。たとえば光源が図６の３１Ｌの位置にある場合、集光板１１ｃを透過して受光部４３に照射する光、直接受光部４３に照射する光に加え、集光板１１ｄからの光の反射により受光部４３に照射する光が寄与することで、太陽光発電モジュール４１への光源３１Ｌから受光部４３に入射する光量は増大する。さらに、光源の位置が３１Ｒの場合でも、一方の集光板１１ｄは光を透過して受光部４３に照射する光と、直接受光部４３に照射する光に加え、他方の集光板１１ｃによる光を反射する受光部４３に照射する光とが寄与するため、太陽光発電モジュール４１への受光部４３に入射する光量は増大する。このように、本発明の集光板１１は、光の透過と反射とがより効率的に制御されているため、太陽光発電モジュール４１に用いた場合、優れた集光効率を示す。
【００５５】
太陽光発電モジュール４１に入射する光源が太陽の場合、光源の位置は経時により変化する。たとえば、図６において、光源３１は、経時により３１Ｌ、３１Ｍ、３１Ｒへと位置が変化する。本発明の集光板１１は、光源が３１Ｌ、３１Ｍ、３１Ｒのいずれの位置であっても、集光板１１は光の透過と反射とを効率的に行うため、集光効率が高く、太陽光発電モジュール４１の発電量が増大する。
【００５６】
太陽光発電モジュール４１に入射する光源が太陽の場合、光源の位置は、経時により変化する。そのため、従来の太陽光発電モジュール４１は、たとえば受光部４３が水平面から傾斜する角度を、外部電源を用いて光源を追尾し制御することで、その発電量を増大させるようにしても良い。
【００５７】
また、光源を追尾しない太陽光発電モジュール４１は、設置する緯度を考慮して、その受光部４３の受光部と設置面との角度を傾斜させて発電量を向上させるようにしても良い。たとえば、太陽光発電モジュール４１を北緯３５度の東京に設置する場合、受光部４３は、真南に向けるとともに、地軸の傾き約２３度を考慮し、鉛直面から約５８度（水平に設置する面から約３２度）傾斜させている。
【００５８】
なお、太陽光発電モジュール４１の受光部４３を、外部電源を用いて光源を追尾できるように位置を制御することや、水平面から傾斜させることは、太陽光発電モジュール４１の設置条件の制約により難しい場合がある。そのため、たとえば特許文献１（特開平９−１３９５１８号公報）に記載されているように、各種受光体（集光装置、集光板）を用いて、集光効率を高め、発電量の改善がなされても良い。
【００５９】
各種プリズムを有する集光板を組み合わせた受光体では、プリズムにより光の透過と反射とを制御するため、プリズムの光学設計が複雑であり、集光板のプリズム成形が難しく、したがって十分な集光性能が得られないという問題があった。さらに、太陽光発電モジュールの設置位置（緯度）により、プリズム形状の設計を変更する必要があった。また、太陽が、季節ごとに南中高度を変化させることにプリズム形状の設計を対応させることは、事実上不可能である。太陽光発電モジュールに用いる集光板は、より簡単な構造であること、および太陽光発電モジュールの設置位置（緯度）によらず、高い集光効率を示すことが好ましい。
【００６０】
本発明の集光板１１は、光の透過と反射とがより効率的に制御されているため、集光効率が高い。したがって、この集光板１１を用いた太陽光発電モジュール４１は、従来よりも優れた発電量を示す。集光板１１は、構造が簡単なため、既設の太陽光発電モジュール４１にも容易に取り付けでき、またその取り外しや交換も容易に行うことができる。さらに、本発明の集光板１１は、球状体１４を用いて集光しているため、太陽光発電モジュールの設置位置（緯度）により仕様を変更することなく、いずれの設置位置、いずれの季節においても高い集光効率を示す。
【００６１】
なお、図６には、集光板１１が１対のみの場合を示している。たとえば、太陽電池４２を囲むように、集光板を設けることもでき、その場合、太陽光発電モジュール４１の受光部４３への受光効率をさらに高めることができる。また、集光板１１をたとえば円筒状にして太陽電池４２に設置すれば、実質上対を形成するため、太陽電池４２に集光板１つのみを設けることもできる。すなわち、集光板における反射板の少なくとも一部の反射面が対向し、その反射面から突出する球状体があれば、上述したように、集光効率を向上させることができる。ところで、太陽電池４２は、通常、複数の電池素子を配列して構成されるが、当該電池素子ごとに集光板を設ける場合に比べて、配列された複数の電池素子の外側に集光板を設ける場合のほうが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、光の透過と反射とを制御し、太陽電池の受光部の集光効率をより高めることができる集光板が提供される。
【符号の説明】
【００６３】
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ・・・集光板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ・・・結合層
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・・反射層
１４、１４ａ、１４ｂ・・・球状体
２１、２１ａ、２１ｂ・・・第１の面
２２、２２ａ、２２ｂ・・・第２の面
２３、２３ｃ、２３ｄ・・・反射層の裏面
２４、２４ｃ、２４ｄ・・・反射層の反射面
３１、３１Ｌ、３１Ｍ、３１Ｒ・・・光源
３２、３３、３４、３５・・・光
４１・・・太陽光発電モジュール
４２・・・太陽電池
４３・・・受光部
５１、５２・・・集光板が受光部に対してなす角度
Ｌ・・・球状体の、反射層の裏面からの突出距離
Ｒ・・・球状体の、反射層の反射面からの突出距離
【図１】
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【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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