(57)【要約】本発明の積層構造体は、シート状部材と、前記シート状部材の両面に設けられる第１及び第２の透明シートとを備える積層構造体であって、前記シート状部材が、励起光を吸収して波長変換させて発光するとともに、その最大発光波長が５００ｎｍ以上であり、前記積層構造体の前記最大発光波長における反射率が３０％以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材と、前記シート状部材の両面に設けられる第１及び第２の透明シートとを備える積層構造体であって、
前記シート状部材が、励起光を吸収して波長変換させて発光するとともに、その最大発光波長が５００ｎｍ以上であり、
前記積層構造体の前記最大発光波長における反射率が３０％以上である積層構造体。
【請求項２】
前記シート状部材が、波長変換材料を含有する請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記シート状部材が、樹脂を含有し、前記樹脂中に前記波長変換材料が分散された発光層である請求項２に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記シート状部材が、第１及び第２の透明シートのいずれか一方の表面に形成された皮膜からなり、又は基材フィルムの少なくとも一方の表面に皮膜が形成されてなるものであり、
前記皮膜が波長変換材料を有する、請求項２に記載の積層構造体。
【請求項５】
前記最大発光波長が７８０〜１３００ｎｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項６】
前記シート状部材の最大励起波長が４００ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項７】
少なくとも前記最大発光波長の光を反射する発光ピーク反射層をさらに備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項８】
前記発光ピーク反射層が、前記シート状部材よりも、太陽光が入射される面とは反対の面側に配置される請求項７に記載の積層構造体。
【請求項９】
前記発光ピーク反射層が、金属膜を含み、かつ前記金属膜の前記反対の面側の表面に空気層が隣接される請求項８に記載の積層構造体。
【請求項１０】
可視光線透過率が５％以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層構造体と、前記積層構造体の周辺部の少なくとも１箇所に配置される発電用セルとを備える太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓において太陽光発電などに使用される積層構造体、及び太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルなどの比較的高層の建築物の場合、太陽光パネルを設置できるスペースを確保しにくく、創エネルギーが不十分であるため、窓に太陽電池を設置することが実用化されている。具体的には、合わせガラスの中間層や、複層ガラスのガラスとガラスの間に、太陽電池モジュールを設けたものが知られている。しかし、太陽電池モジュールは、一般的に透明性に乏しく視界を塞いでしまうことが多い。また、透明性が高い有機太陽電池も実用されてはいるが、耐久性が低いという課題がある。【０００３】
そのような課題を解決するために、窓枠などの窓の周辺部に発電セルが設置されることが検討されている。例えば、ガラスなどの透明部材に、紫外線、可視光線又は赤外線を近赤外線に波長変換する波長変換材料を含有させて、波長変換材料により波長変換された光をガラス側面に集光して発電する太陽放射変換装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１５／０４７０８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された太陽放射変換装置では、近赤外線に波長変換された光が、側面に集光されずに透過する光が多く存在し、発電効率は十分ではない。また、建築物の窓に特許文献１の太陽放射変換装置を適用すると、近赤外線に波長変換された光が、室内に入射されて室内の温度上昇を招くことがある。【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、積層構造体の一方の面から入射され、その内部において、近赤外線などの高波長の光に変換された光を、側面に効率よく導くことが可能な積層構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、発光するシート状部材と第１及び第２の透明シートを有する積層構造体において、シート状部材の最大発光波長を所定波長以上とし、かつその最大発光波長における反射率を所定値以上とすることで上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１１］を提供する。
［１］シート状部材と、前記シート状部材の両面に設けられる第１及び第２の透明シートとを備える積層構造体であって、前記シート状部材が、励起光を吸収して波長変換させて発光するとともに、その最大発光波長が５００ｎｍ以上であり、前記積層構造体の前記最大発光波長における反射率が３０％以上である積層構造体。
［２］前記シート状部材が、波長変換材料を含有する上記［１］に記載の積層構造体。
［３］前記シート状部材が、樹脂を含有し、前記樹脂中に前記波長変換材料が分散された発光層である上記［２］に記載の積層構造体。
［４］前記シート状部材が、第１及び第２の透明シートのいずれか一方の表面に形成された皮膜からなり、又は基材フィルムの少なくとも一方の表面に皮膜が形成されてなるものであり、前記皮膜が波長変換材料を有する、上記［２］に記載の積層構造体。
［５］前記最大発光波長が７８０〜１３００ｎｍである上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の積層構造体。
［６］前記シート状部材の最大励起波長が４００ｎｍ以下である上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の積層構造体。
［７］少なくとも前記最大発光波長の光を反射する発光ピーク反射層をさらに備える上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の積層構造体。
［８］前記発光ピーク反射層が、前記シート状部材よりも、太陽光が入射される面とは反対の面側に配置される上記［７］に記載の積層構造体。
［９］前記発光ピーク反射層が、金属膜を含み、かつ前記金属膜の前記反対の面側の表面に空気層が隣接される上記［８］に記載の積層構造体。
［１０］可視光線透過率が５％以上である上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の積層構造体。
［１１］上記［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の積層構造体と、前記積層構造体の周辺部の少なくとも１箇所に配置される発電用セルとを備える太陽電池システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、積層構造体の一方の面から入射され、その内部において、近赤外線などの高波長の光に変換された光を、側面に効率よく導くことが可能な積層構造体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る積層構造体を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る積層構造体を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽電池システムを示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について実施形態を用いて詳細に説明する。
＜積層構造体＞
本発明の積層構造体は、シート状部材と、シート状部材の両面それぞれに設けられる第１及び第２の透明シートとを備えるものであって、シート状部材が、励起光を吸収して波長変換させて発光するとともに、その最大発光波長が５００ｎｍ以上となるものである。また、積層構造体の反射率は、シート状部材の上記最大発光波長において３０％以上となるものである。
【００１１】
本発明の積層構造体は、以上の構成を有することで、積層構造体の一方の面に入射された太陽光等の光の少なくとも一部を、シート状部材によって比較的長波長の光に変換した上で、積層構造体内部で反射させつつ、積層構造体の側面に導くことが可能になる。長波長の光は、一般的に発電用セルにおいて高効率で電気に変換することができるので、積層構造体の周辺部に発電用セルを配置すると、発電用セルにおける発電効率を高くすることが可能になる。
【００１２】
積層構造体は、後述するように、各種建築物、乗り物などの窓に使用されるものであり、積層構造体の一方の面が屋外側に配置され、太陽光は、積層構造体の一方の面から入射されることになる。なお、本明細書において、積層構造体の一方の面とは、積層構造体の積層方向に対して直交する積層構造体の表面を意味し、積層構造体の他方の面とはその一方の面の反対側の面を意味する。そして、各層（例えば、シート状部材）の一方の面側の表面、及び他方の面側の表面と述べた場合には、それぞれ、積層構造体の一方の面側、及び他方の面側に配置された各層の表面を意味する。
【００１３】
シート状部材は、最大発光波長が５００ｎｍ未満となると、長波長の光を十分に発光できず、発電用セルにおいて高い発電効率で発電できなくなる。シート状部材における最大発光波長は、７００ｎｍ以上が好ましく、７８０ｎｍ以上がより好ましい。最大発光波長をこれら下限値以上とすると、シート状部材によって発光する光が近赤外線の光となるので、発電用セルにおける発電効率をより高くすることが可能になる。また、上記のように最大発光波長における反射率を高くしても、積層構造体の可視光線透過率が低くなりにくい。
シート状部材における最大発光波長は、その上限は特に限定されないが、一般的な波長変換材料によって波長変換して発光できるように、１４００ｎｍ以下が好ましく、１３００ｎｍ以下がより好ましい。
【００１４】
また、シート状部材における最大励起波長は、４００ｎｍ以下であることが好ましい。このように紫外光領域に最大励起波長があると、積層構造体の可視光線透過率を大きく低下させることなく、シート状部材における発光効率を高くすることが可能になる。また、積層構造体の紫外線透過率が低下するので、建築物、乗り物などの室内への紫外線照射を少なくすることが可能である。そのような観点から最大励起波長は、３９０ｎｍ以下がより好ましい。最大励起波長は、その下限値は特に限定されないが、一般的には２００ｎｍ以上、好ましくは３００ｎｍ以上である。
【００１５】
また、積層構造体の上記最大発光波長における反射率が３０％未満となると、シート状部材によって発光された光の多くが、積層構造体によって反射されなくなる。そのため、シート部材によって高波長の光に変換された光を、積層構造体の側面に効率よく導くことができなくなり、例えば、周辺部に設けられた発電用セルにおける発電効率が低くなる。また、近赤外光などの長波長の光が、積層構造体の他方の面から比較的多く出射されることになるので、乗り物、建築物などの内部温度の上昇を招きやすくなる。
上記反射率は、４０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。これら下限値以上とすると、他方の面から出射される近赤外光などの長波長の光の量を少なくし、発電用セルにおける発電効率を高くすることが可能になる。また、反射率は、積層構造体の可視光透過性を確保する観点から、９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましい。なお、反射率とは、積層構造体の一方の面に対して４５度に光を照射したときの反射率をいう。
【００１６】
本発明の積層構造体は、５％以上の可視光線透過率を有することが好ましい。可視光線透過率を５％以上とすると、積層構造体は一定量の光を透過することになる。それにより、積層構造体は、一方の面に入射された太陽光などの光の一部を透過させ、他方の面から出射させることになるので、透明性を有する窓として使用することが可能になる。
可視光線透過率は、積層構造体の透明性を高める観点から、３０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましい。また、可視光線透過率は、その上限は特に限定されないが、９５％以下が好ましく、８９％以下がより好ましい。なお、可視光線透過率とは、４００〜７８０ｎｍにおける可視光線透過率の平均値を意味する。
【００１７】
本発明の積層構造体は、少なくとも上記最大発光波長の光を反射する発光ピーク反射層をさらに備えることが好ましい。積層構造体は、発光ピーク反射層を有することで、上記したように最大発光波長における反射率を高くすることが可能になる。
ここで、発光ピーク反射層は、積層構造体において、上記シート状部材よりも、他方の面（すなわち、太陽光が入射される面とは反対の面）側に配置されることが好ましい。すなわち、積層構造体において、シート状部材は、発光ピーク反射層よりも太陽光が入射される一方の面側に配置される。このような構造により、太陽光は発光ピーク反射層で反射される前にシート状部材に入射されるので、シート状部材は、太陽光に含まれる紫外線などの励起光を効果的に吸収して発光することが可能になる。また、シート状部材の発光を、発光ピーク反射層により、積層構造体の内部で適切に反射させることが可能になるので、シート状部材の発光を積層構造体の側面まで導きやすくなる。
【００１８】
次に、積層構造体の各部材の詳細について詳細に説明する。
［シート状部材］
本発明のシート状部材は、好ましくは波長変換材料を含有するものである。
波長変換材料としては、短波長側の光を高波長側の光に変換する材料、具体的には、５００ｎｍ以上の最大発光波長を有する光に変換する材料を使用すればよい。具体的には、スズ酸バリウム（ＢａＳｎＯ3）、イッテルビウム及びセリウムを含む混合結晶、プラセオジム及びイッテルビウムを含む混合結晶、ビスマス及びイッテルビウムを含む混合結晶、ユーロピウムイオン、ツリウムイオンなどのランタノイドイオンを含む化合物などが挙げられる。ランタノイドイオンを含む化合物としては、ユーロピウム錯体などの錯体化合物であることが好ましい。また、スズ酸バリウムとしては、鉄、亜鉛などの金属イオンをドープしたものでもよい。さらに、波長変換材料としては、ＹＳＯ（Ｙ２ＳｉＯ５）にイッテルビウム及びセリウムをドープしたもの（ＹＳＯ：Ｃｅ，Ｙｂ）を使用してもよい。
波長変換材料としては、紫外光を、最大発光波長が近赤外光となるように波長変換するものが好ましく、特にスズ酸バリウムが好ましい。ＹＳＯ：Ｃｅ，Ｙｂも同様に好ましい。
また、波長変換材料は、粒子状のものを使用することが好ましく、その平均粒径は例えば１０〜４００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍであり、より好ましくは１０〜１００ｎｍである。平均粒径は、ナノ粒子解析装置（堀場製作所社製、ｎａｎｏ  Ｐａｒｔｉｃａ  ＳＺ−１００）により測定することができる。波長変換材料の平均粒径は、以下の手順に従って測定される。まず、濃度が５重量％となるように波長変換材料をメタノールに分散し、測定試料を得る。ナノ粒子解析装置（ｎａｎｏ  Ｐａｒｔｉｃａ  ＳＺ−１００）を用いて、平均粒径として上記測定試料のＤ５０を測定する。
なお、波長変換材料を含有するシート状部材は、本発明では、２枚の透明シートに挟み込まれるので、その劣化は効果的に抑制される。
【００１９】
シート状部材は、樹脂を含有し、その樹脂中に上記波長変換材料を分散させた発光層からなることが好ましく、樹脂としては、熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。熱可塑性樹脂を使用することで、シート状部材は、接着層としての機能を果たしやすくなり、シート状部材を第１及び第２の透明シートなどに接着させやすくなる。
樹脂中に上記波長変換材料を分散させる場合、波長変換材料の含有量は、樹脂１００質量部に対して、０．０１〜３質量部が好ましく、０．０５〜１．５質量部がより好ましく、０．１〜１．０質量部がさらに好ましい。
波長変換材料の含有量をこれら下限値以上とすることで、シート状部材が十分に発光することが可能になる。また、これら上限値以下とすることで、可視光線透過率が必要以上に低下することを防止できる。
シート状部材は、樹脂中に上記波長変換材料を分散させた発光層からなる場合、その厚さが、例えば０．１〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。
【００２０】
また、シート状部材は、第１及び第２の透明部材の少なくともいずれかの表面に形成された皮膜であってもよい。皮膜は、波長変換材料を有するものであり、上記波長変換材料を真空蒸着、スパッタリング、コーティングなどすることで形成するとよい。
シート状部材は、第１及び第２の透明部材のいずれかの表面に形成される皮膜である場合も、第１及び第２の透明部材の間に配置されればよい。したがって、皮膜からなるシート状部材は、第１の透明シートの他方の面側の表面、及び第２の透明シートの一方の面側の表面の少なくともいずれかに形成すればよい。この場合、少なくともいずれか一方に皮膜が形成された第１及び第２の透明シートは、中間膜を介して互いに接着させればよい。また、皮膜からなるシート状部材は、第１の透明シートの他方の面側の表面に形成されることが好ましい。
【００２１】
また、シート状部材は、第１及び第２の透明シートとは別に設けられた樹脂フィルムなどの基材フィルムの一方の表面に皮膜が形成されてなるものであってもよい。そのような皮膜は、波長変換材料を有するものであり、上記波長変換材料を真空蒸着、スパッタリング、コーティングなどすることで基材フィルム上に形成するとよい。
このように、一方の表面に皮膜が形成された基材フィルム（シート状部材）は、２層の中間膜の間に挟み込まれて配置されるとよい。同様に、シート状部材が樹脂を含有し、その樹脂中に上記波長変換材料を分散させた発光層からなる場合も、その発光層は、２層の中間膜の間に挟み込まれて配置されてもよい。このようにシート状部材を間に配置した一対の中間膜は、さらに、第１及び第２の透明シートの間に配置させればよい。
また、基材フィルムの樹脂としては、ポリエステルなどの公知の樹脂を使用すればよい。基材フィルムの厚さは、例えば、１ｍｍ以下、好ましくは１０〜４００μｍ程度である。
波長変換材料を有する皮膜は、波長変換材料のみからなるものでもよいが、波長変換材料等に加えバインダー成分等を含有してもよい。
【００２２】
上記波長変換材料を有する皮膜の厚さは、例えば、１〜５０ｎｍ、好ましくは３〜２５ｎｍである。また、上記した各中間膜の厚さは、例えば、０．１〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。なお、上記した各中間膜は、樹脂を含有する層であり、樹脂としては熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【００２３】
シート状部材及び中間膜に使用する熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、及び熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これら樹脂を使用することで、第１及び第２の透明シートなどに対する接着性を確保しやすくなる。シート状部材及び中間膜それぞれにおいて熱可塑性樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、これらの中では、シート状部材及び中間膜それぞれに可塑剤を含有させた場合に、ガラスに対して優れた接着性を発揮する点から、ポリビニルアセタール樹脂が特に好適である。
【００２４】
（ポリビニルアセタール樹脂）
ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化して得られるポリビニルアセタール樹脂であれば特に限定されないが、ポリビニルブチラール樹脂が好適である。
上記ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度の好ましい下限は４０モル％、好ましい上限は８５モル％であり、より好ましい下限は６０モル％、より好ましい上限は７５モル％である。
【００２５】
上記ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量の好ましい下限は１５モル％、好ましい上限は３５モル％である。水酸基量を１５モル％以上とすることで、第１及び第２の透明シートとの接着性、特に第１及び第２の透明シートが無機ガラスである場合の接着性が良好になりやすくなり、積層構造体の耐貫通性なども良好になりやすくなる。また、水酸基量を３５モル％以下とすることで、積層構造体が硬くなり過ぎたりすることを防止する。上記水酸基量のより好ましい下限は２５モル％、より好ましい上限は３３モル％である。
ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂を用いる場合も、同様の観点から、水酸基量の好ましい下限は１５モル％、好ましい上限は３５モル％であり、より好ましい下限は２５モル％、より好ましい上限は３３モル％である。
なお、上記アセタール化度及び上記水酸基量は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ６７２８「ポリビニルブチラール試験方法」に準拠した方法により測定することができる。
【００２６】
ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化することにより調製することができる。ポリビニルアルコールは、通常、ポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られ、鹸化度８０〜９９．８モル％のポリビニルアルコールが一般的に用いられる。
ポリビニルアセタール樹脂の重合度の好ましい下限は５００、好ましい上限は４０００である。重合度を５００以上することで、積層構造体の耐貫通性が良好になる。また、重合度を４０００以下とすることで、積層構造体の成形がしやすくなる。重合度のより好ましい下限は１０００、より好ましい上限は３６００である。
【００２７】
上記アルデヒドは特に限定されないが、一般には、炭素数が１〜１０のアルデヒドが好適に用いられる。上記炭素数が１〜１０のアルデヒドは特に限定されず、例えば、ｎ−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド、２−エチルブチルアルデヒド、ｎ−ヘキシルアルデヒド、ｎ−オクチルアルデヒド、ｎ−ノニルアルデヒド、ｎ−デシルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。なかでも、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−ヘキシルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒドが好ましく、ｎ−ブチルアルデヒドがより好ましい。これらのアルデヒドは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２８】
（エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂）
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂としては、非架橋型のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂であってもよいし、また、高温架橋型のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂であってもよい。また、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物、エチレン−酢酸ビニルの加水分解物などのようなエチレン−酢酸ビニル変性体樹脂も用いることができる。
【００２９】
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ６７３０「エチレン・酢酸ビニル樹脂試験方法」に準拠して測定される酢酸ビニル含量が好ましく１０〜５０質量％、より好ましくは２０〜４０質量％である。酢酸ビニル含量をこれら下限値以上とすることで、第１及び第２の透明シートなどに対する接着性、及び積層構造体の耐貫通性が良好になりやすくなる。また、酢酸ビニル含量をこれら上限値以下とすることで、シート状部材又は中間膜の破断強度が高くなり、積層構造体の耐衝撃性が良好になる。
【００３０】
（アイオノマー樹脂）
アイオノマー樹脂としては、特に限定はなく、様々なアイオノマー樹脂を用いることができる。具体的には、エチレン系アイオノマー、スチレン系アイオノマー、パーフルオロカーボン系アイオノマー、テレケリックアイオノマー、ポリウレタンアイオノマー等が挙げられる。これらの中では、積層構造体の機械強度、耐久性、透明性などが良好になる点、第１及び第２の透明シートが無機ガラスである場合のこれらとの接着性に優れる点から、エチレン系アイオノマーが好ましい。
【００３１】
エチレン系アイオノマーとしては、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーが透明性と強靭性に優れるため好適に用いられる。エチレン・不飽和カルボン酸共重合体は、少なくともエチレン由来の構成単位および不飽和カルボン酸由来の構成単位を有する共重合体であり、他のモノマー由来の構成単位を有していてもよい。
不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等が挙げられ、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。また、他のモノマーとしては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、１−ブテン等が挙げられる。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体としては、該共重合体が有する全構成単位を１００モル％とすると、エチレン由来の構成単位を７５〜９９モル％有することが好ましく、不飽和カルボン酸由来の構成単位を１〜２５モル％有することが好ましい。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基の少なくとも一部を金属イオンで中和または架橋することにより得られるアイオノマー樹脂であるが、該カルボキシル基の中和度は、通常は１〜９０％であり、好ましくは５〜８５％である。
【００３２】
アイオノマー樹脂におけるイオン源としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、亜鉛等の多価金属が挙げられ、ナトリウム、亜鉛が好ましい。
【００３３】
アイオノマー樹脂の製造方法としては特に限定はなく、従来公知の製造方法によって、製造することが可能である。例えばアイオノマー樹脂として、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーを用いる場合には、例えば、エチレンと不飽和カルボン酸とを、高温、高圧下でラジカル共重合を行い、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体を製造する。そして、そのエチレン・不飽和カルボン酸共重合体と、上記のイオン源を含む金属化合物とを反応させることにより、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーを製造することができる。
【００３４】
（ポリウレタン樹脂）
ポリウレタン樹脂としては、イソシアネート化合物と、ジオール化合物とを反応して得られるポリウレタン、イソシアネート化合物と、ジオール化合物、さらに、ポリアミンなどの鎖長延長剤を反応させることにより得られるポリウレタンなどが挙げられる。また、ポリウレタン樹脂は、硫黄原子を含有するものでもよい。その場合には、上記ジオールの一部又は全部を、ポリチオール及び含硫黄ポリオールから選択されるものとするとよい。ポリウレタン樹脂は、樹脂板からなる第１及び第２の透明シートなどとの接着性を良好にすることができる。そのため、第１及び第２の透明シートの少なくとも一枚が樹脂板である場合に好適に使用される。
【００３５】
（熱可塑性エラストマー）
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマー、脂肪族ポリオレフィンが挙げられる。
スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。スチレン系熱可塑性エラストマーは、一般的に、ハードセグメントとなるスチレンモノマー重合体ブロックと、ソフトセグメントとなる共役ジエン化合物重合体ブロック又はその水添ブロックとを有する。スチレン系熱可塑性エラストマーの具体例としては、スチレン−イソプレンジブロック共重合体、スチレン−ブタジエンジブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン／イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、並びにその水素添加体が挙げられる。
上記脂肪族ポリオレフィンは、飽和脂肪族ポリオレフィンであってもよく、不飽和脂肪族ポリオレフィンであってもよい。上記脂肪族ポリオレフィンは、鎖状オレフィンをモノマーとするポリオレフィンであってもよく、環状オレフィンをモノマーとするポリオレフィンであってもよい。中間膜の保存安定性、及び、遮音性を効果的に高める観点からは、上記脂肪族ポリオレフィンは、飽和脂肪族ポリオレフィンであることが好ましい。
上記脂肪族ポリオレフィンの材料としては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、ｔｒａｎｓ−２−ブテン、ｃｉｓ−２−ブテン、１−ペンテン、ｔｒａｎｓ−２−ペンテン、ｃｉｓ−２−ペンテン、１−ヘキセン、ｔｒａｎｓ−２−ヘキセン、ｃｉｓ−２−ヘキセン、ｔｒａｎｓ−３−ヘキセン、ｃｉｓ−３−ヘキセン、１−ヘプテン、ｔｒａｎｓ−２−ヘプテン、ｃｉｓ−２−ヘプテン、ｔｒａｎｓ−３−ヘプテン、ｃｉｓ−３−ヘプテン、１−オクテン、ｔｒａｎｓ−２−オクテン、ｃｉｓ−２−オクテン、ｔｒａｎｓ−３−オクテン、ｃｉｓ−３−オクテン、ｔｒａｎｓ−４−オクテン、ｃｉｓ−４−オクテン、１−ノネン、ｔｒａｎｓ−２−ノネン、ｃｉｓ−２−ノネン、ｔｒａｎｓ−３−ノネン、ｃｉｓ−３−ノネン、ｔｒａｎｓ−４−ノネン、ｃｉｓ−４−ノネン、１−デセン、ｔｒａｎｓ−２−デセン、ｃｉｓ−２−デセン、ｔｒａｎｓ−３−デセン、ｃｉｓ−３−デセン、ｔｒａｎｓ−４−デセン、ｃｉｓ−４−デセン、ｔｒａｎｓ−５−デセン、ｃｉｓ−５−デセン、４−メチル−１−ペンテン、及びビニルシクロヘキサン等が挙げられる。
【００３６】
（可塑剤）
シート状部材又は中間膜が熱可塑性樹脂を含有する場合、シート状部材又は中間膜にさらに可塑剤を含有させてもよい。シート状部材又は中間膜に可塑剤を含有させることにより、シート状部材又は中間膜が柔軟となり、その結果、積層構造体が柔軟になる。さらには、第１及び第２の透明シート、特にこれらが無機ガラス板である場合に、これらとの接着性を高くすることも可能になる。可塑剤は、熱可塑性樹脂としてポリビニルアセタール樹脂を使用する場合に、その層に含有させると特に効果的である。
【００３７】
上記可塑剤は、例えば、トリエチレングリコールジ−２−エチルブチレート、トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート、トリエチレングリコールジカプリレート、トリエチレングリコールジ−ｎ−オクタノエート、トリエチレングリコールジ−ｎ−ヘプタノエート、テトラエチレングリコールジ−ｎ−ヘプタノエート、テトラエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート、ジブチルセバケート、ジオクチルアゼレート、ジブチルカルビトールアジペート、エチレングリコールジ−２−エチルブチレート、１，３−プロピレングリコールジ−２−エチルブチレート、１，４−ブチレングリコールジ−２−エチルブチレート、１，２−ブチレングリコールジ−２−エチルブチレート、ジエチレングリコールジ−２−エチルブチレート、ジエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート、ジプロピレングリコールジ−２−エチルブチレート、トリエチレングリコールジ−２−エチルペンタノエート、テトラエチレングリコールジ−２−エチルブチレート、ジエチレングリコールジカプリエート、トリエチレングリコールジ−ｎ−ヘプタノエート、テトラエチレングリコールジ−ｎ−ヘプタノエート、トリエチレングリコールジ−２−エチルブチレート、アジピン酸ジヘキシル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ヘキシルシクロヘキシル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ヘプチルノニル、セバシン酸ジブチル、油変性セバシン酸アルキド、リン酸エステルとアジピン酸エステルとの混合物、アジピン酸エステル、炭素数４〜９のアルキルアルコール及び炭素数４〜９の環状アルコールから作製された混合型アジピン酸エステル、アジピン酸ヘキシル等の炭素数６〜８のアジピン酸エステル等が挙げられる。上記可塑剤のなかでも、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルヘキサノエート（３ＧＯ）が特に好適に用いられる。
【００３８】
シート状部材又は中間膜において、可塑剤の含有量は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、好ましい下限は３０質量部であり、好ましい上限は７０質量部である。可塑剤の含有量を３０質量部以上とすると、積層構造体が適度に柔軟になり、取り扱い性等が良好になる。また、可塑剤の含有量を７０質量部以下とすると、シート状部材又は中間膜から可塑剤が分離することが防止される。可塑剤の含有量のより好ましい下限は３５質量部、より好ましい上限は６３質量部である。
また、本発明のシート状部材又は中間膜は、熱可塑性樹脂を含有する場合、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂及び可塑剤が主成分となるものであり、熱可塑性樹脂及び可塑剤の合計量が、シート状部材又は中間膜全量基準で、通常７０質量％以上、好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上である。
【００３９】
（その他添加剤）
透明シート状部材は、必要に応じて、酸化防止剤、接着力調整剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等の等の添加剤を含有してもよい。これらの中では、酸化防止剤を使用することが好ましい。
酸化防止剤は、特に限定されず、例えば、２，２−ビス［［［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル］オキシ］メチル］プロパン−１，３−ジオール１，３−ビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナート］、４，４’−チオビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、４，４’−ジメチル−６，６’−ジ（ｔｅｒｔ−ブチル）［２，２’−メチレンビス（フェノール）］、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−ブチリデンビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）等が挙げられる。
【００４０】
［第１及び第２の透明シート］
第１及び第２の透明シートは、窓に使用できるものであれば特に限定なく使用でき、具体的な例としては、無機ガラス板、樹脂板が挙げられる。無機ガラス板としては、特に限定されないが、クリアガラス、フロート板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラス、グリーンガラス等が挙げられる。
また、樹脂板としては、一般的に樹脂ガラスと呼ばれるものが使用され、特に限定されないが、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリル共重合体樹脂、ポリエステルなどから構成される透明樹脂板が挙げられる。
【００４１】
また、樹脂板のガラス転移温度は、１００℃以上となることが好ましい。ガラス転移温度が１００℃以上となることで、第１及び第２の透明シートを樹脂板としたときでも十分な強度を確保することができる。
また、樹脂板のガラス転移温度は、１１０℃以上がより好ましく、３００℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましい。なお、ガラス転移温度を測定する方法として、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準拠した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）等が挙げられる。
【００４２】
第１及び第２の透明シートは、互いに同種の材質から構成されてもよいし、別の材質から構成されてもよい。例えば、第１の透明シートが無機ガラス板で、第２の透明シートが樹脂板であってもよい。ただし、第１及び第２の透明シートの両方が無機ガラス板であるか、又は両方が樹脂板であることが好ましい。
【００４３】
第１及び第２の透明シートそれぞれは、可視光線透過率が高ければ高いほうがよいが、実用的には２０％以上、好ましくは６０％以上である。また、第１及び第２の透明シートそれぞれの可視光線透過率は、１００％以下であればよく、実用的には９９％以下である。第１及び第２の透明シートそれぞれは、互いに可視光線透過率が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、第１及び第２の透明シートの厚さそれぞれは、特に限定されないが、例えば、０．１〜１５ｍｍ程度、好ましくは０．５〜５ｍｍである。
第１及び第２の透明シートの厚さそれぞれは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４４】
［発光ピーク反射層］
本発明で使用する発光ピーク反射層は、少なくとも上記した最大発光波長における光を反射する層であり、具体的には、上記最大発光波長における積層構造体の反射率を３０％以上とするための層である。また、発光ピーク反射層は、好ましくは、最大発光波長及びその波長周辺の光を選択的に反射する一方、可視光線透過率が、上記最大発光波長における透過率より高くなるものである。これにより、積層構造体の可視光線透過率を上記した所望の範囲内に調整しやすくなる。
【００４５】
発光ピーク反射層としては、例えば、第２の透明シートの表面などに形成された金属膜が挙げられる。金属膜は、第２の透明シートの一方の面側の表面に形成されてもよいし、他方の面側の表面に形成されてもよい。
また、熱線反射フィルム、赤外線反射フィルムなどとして従来使用されている反射フィルムであってもよい。具体的には、樹脂フィルムなどからなる基材フィルムの少なくとも一方の表面に、金属膜を形成した反射フィルムが挙げられる。さらには、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層とを交互に多層に設けた構造を有する反射フィルム、赤外線吸収粒子を樹脂フィルム中に分散させた反射フィルムなどが挙げられる。これら反射フィルムは、例えば、第２の透明シートの表面などに接着される。反射フィルムは、第２の透明シートの一方の面側の表面に接着されてもよいし、他方の面側の表面に接着されてもよい。反射フィルムは、圧着などにより第２の透明シートに接着してもよいし、接着剤や中間膜などにより第２の透明シートに接着してもよい。
【００４６】
上記金属膜に使用する金属としては、金、銀、銅、インジウム、チタン、ジルコニウム、インジウム、又はこれらの金属酸化物などが挙げられ、中でも銀が好ましい。金属膜を使用する場合、異なる種類の金属又は金属酸化物が多層に積層された多層構造でもよい。金属膜は、例えば、スパッタ後、２００℃以上でエージングすることにより、近赤外領域における反射率、及び可視光線透過率のいずれも高くすることが可能になる。
また、金属膜を使用する場合、金属膜の厚さは、近赤外領域における反射率、及び可視光線透過率のいずれも良好にする観点から、５〜１０００ｎｍが好ましく、７〜５０ｎｍがより好ましい。なお、発光ピーク反射層が複数層の金属膜を有する場合、金属膜の厚さとは、その合計厚さを意味する。
【００４７】
また、金属膜を第２の透明シートなどに形成する場合、金属膜はスパッタリング法、無電解メッキ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により、上記各金属を皮膜することで形成可能であり、好ましくは、スパッタリング法を使用する。
発光ピーク反射層は、上記したものの中では、金属膜、又は低屈折率層と高屈折率層とを交互に多層に設けた構造を有する反射フィルムを使用することが好ましい。金属膜としては、第２の透明シートの表面に形成したものが特に好ましい。
なお、金属膜は、金属単体からなるものでもよいが、発光ピーク反射層としての機能を損なわない限り、金属に加えてバインダー成分などを含有していてもよい。
【００４８】
発光ピーク反射層は、上記したようにシート状部材よりも、他方の面側に配置されることが好ましい。発光ピーク反射層は、例えば、上記したように、第２の透明シートの表面に形成又は接着されることで、シート状部材よりも他方の面側に配置されることが可能になる。
また、シート状部材が、第１の透明シートの他方の面側の表面に形成される場合などには、反射フィルムなどからなる発光ピーク反射層は、第１及び第２の透明シートの間において、２層の中間膜の間に挟み込まれて配置されていてもよい。
【００４９】
また、発光ピーク反射層の他方の面側の表面は、空気層に隣接させてもよく、特に空気層に金属膜を隣接させることが好ましい。空気層は、発光ピーク反射層、特に金属膜との屈折率差が大きいので、隣接させることで、発光ピーク反射層における反射率を高くすることが可能になる。したがって、発光ピーク反射層は、空気層に隣接する場合、第２の透明シートの他方の面側の表面に形成されることが好ましく、特に金属膜であることが好ましい。
【００５０】
また、積層構造体は、さらに第３の透明シートを有し、その第３の透明シートが、発光ピーク反射層の他方の面側の表面と一定距離以上離して配置され、それにより、発光ピーク反射層と第３の透明シートの間に空気層が設けられてもよい。
上記のように第３の透明シートを有する積層構造体は、一般的に複層ガラスと呼ばれるものであり、第１〜第３の透明シートは、例えば、その周辺部が窓枠などのフレームに固定される。そして、そのような態様により、第３の透明シートは、空気層を介して第２の透明シートよりも他方の面側に配置されることが可能になる。
積層構造体は、第３の透明シートを有することで、金属膜が空気層に接するように配置されるような場合でも、金属膜が第３の透明シートにより覆われ、金属膜が、積層構造体の周辺に設けられた部材などに傷を付けたりすることを防止する。
このように、第３の透明シートが、空気層を介して発光ピーク反射層の他方の面側に設けられる場合、第３の透明シートと発光ピーク反射層の離間距離（すなわち、空気層の厚さ）は、例えば１〜５０ｍｍ、好ましくは５〜３５ｍｍである。
【００５１】
第３の透明シートは、第１及び第２の透明シートと同様に、窓に使用できるものを使用すればよく、第３の透明シートの具体的な例としては、無機ガラス板、樹脂板が挙げられる。これら無機ガラス板、樹脂板の詳細は上記したとおりである。
【００５２】
（層構成）
本発明の積層構造体は、上記したように、シート状部材、及び第１及び第２の透明シートを備えるものである。また、本発明の積層構造体は、発光ピーク反射層を備えることが好ましい。以下、本発明の積層構造体の好ましい態様の層構成を第１〜第３の実施形態として図面を参照しつつより詳細に説明する。
【００５３】
第１の実施形態に係る積層構造体２０は、シート状部材１０の両面それぞれに、第１及び第２の透明シート１１、１２を備えるものであり、第１の透明シート１１側から（すなわち、積層構造体２０の一方の面２０Ａから）、太陽光などの光が入射される。また、積層構造体２０は、シート状部材１０よりも他方の面２０Ｂ側に配置される発光ピーク反射層１４を備える。ここで、発光ピーク反射層１４は、図１に示すように、シート状部材１０と第２の透明シート１２の間に設けられる。
シート状部材１０と第２の透明シート１２の間に設けられた発光ピーク反射層１４は、金属膜からなり、第２の透明シート１２上に皮膜されることが好ましいが、金属膜の代わりに、金属膜以外の反射フィルムなどを使用してもよい。
また、シート状部材１０は、樹脂中に上記波長変換材料を分散させた発光層を使用すればよい。そして、第１の透明シート１１と、皮膜などからなる発光ピーク反射層１４が形成された第２の透明シート１２は、シート状部材（発光層）１０により接着されればよい。
【００５４】
第２の実施形態に係る積層構造体２０は、第１の実施形態と同様に、シート状部材１０と、シート状部材１０の両面それぞれに設けられる第１及び第２の透明シート１１、１２を備えるものであり、第１の透明シート１１側から（すなわち、一方の面２０Ａから）、太陽光などの光が入射されるものである。本実施形態の積層構造体２０において、発光ピーク反射層１４は、第２の透明シート１２の他方の面２０Ｂ側の表面上に設けられるものである。すなわち、発光ピーク反射層１４は、シート状部材１０、さらには第２の透明シート１２よりも他方の面２０Ｂ側に配置される。
【００５５】
第２の実施形態において、発光ピーク反射層１４は、第２の透明シート１２の表面上に形成された金属膜でもよいし、それ以外のものを使用してもよい。ただし、発光ピーク反射層１４の他方の面２０Ｂ側の表面に金属膜が設けられないほうがよい。したがって、発光ピーク反射層１４としては、各種の反射フィルムが好ましく、例えば、低屈折率層と高屈折率層とを交互に多層に設けた構造を有する反射フィルムを使用することがより好ましい。発光ピーク反射層１４の他方の面２０Ｂ側の表面を金属膜にしないことで、露出した金属膜によって、他の部材などが傷付くのを防止する。
また、第２の実施形態でもシート状部材１０は、樹脂中に上記波長変換材料を分散させた発光層を使用することが好ましく、発光層によって第１及び第２の透明シート１１、１２が接着される。
【００５６】
第３の実施形態に係る積層構造体２０は、第２の実施形態に係る積層構造体において、さらに第３の透明シート１３が設けられたものである。ここで、第３の透明シート１３は、発光ピーク反射層１４の他方の面側に、発光ピーク反射層１４から一定距離離間されて配置されるものであり、これにより、発光ピーク反射層１４と第３の透明シート１３の間に空気層１７が設けられる。第３の実施形態において、発光ピーク反射層１４は、第２の透明シート１２の表面上に形成された金属膜であることが好ましいが、反射フィルムなどのその他のものであってもよい。本実施形態では、発光ピーク反射層１４が金属膜であっても、第３の透明シート１３が設けられることで積層構造体によって他の部材などに傷がつくことが防止される。
【００５７】
積層構造体の層構成は、もちろん、図１〜図３に示した構造に限定されず、他のいかなる層構成を有してもよい。例えば、上記したように、シート状部材１０が波長変換材料を有する皮膜からなるような場合には、中間膜が設けられてもよい。
さらに、第１〜第３の透明シート、シート状部材、発光ピーク反射層、中間膜以外の層が設けられてもよい。例えば、発光ピーク反射層が、第２の透明シートなどとの接着性が低い場合などには、発光ピーク反射層と、第２の透明シートなどの間に接着層が設けられてもよい。
【００５８】
［積層構造体の製造方法］
本発明の積層構造体は特に限定されないが、例えば、シート状部材が樹脂を含有する場合には、２枚の透明シートの間に、少なくともシート状部材を配置して、これらを熱圧着などすることで一体化することで、第１の透明シート、シート状部材、及び第２の透明シートを有する積層構造体を得ることができる。
また、シート状部材が、波長変換材料を有する皮膜である場合には、第１及び第２の透明シートの少なくとも一方の表面に皮膜からなるシート状部材を形成して、その後、第１及び第２の透明シートの間に中間膜を配置して、これらを熱圧着などすることで一体化することで、積層構造体を得ることができる。
また、シート状部材が基材フィルムの一方の表面に皮膜が形成されてなるものである場合などには、シート状部材を間に挟みこんだ２層の中間膜を、さらに第１及び第２の透明シートで挟み込むように配置して、これらを熱圧着などすることで一体化して、積層構造体を得ればよい。
【００５９】
発光ピーク反射層を設ける場合には、第２の透明シートの表面などに金属膜を皮膜して発光ピーク反射層を形成してもよいし、反射フィルムを第２の透明シートなどに適宜接着して、その反射フィルムを発光ピーク反射層としてもよい。このとき、発光ピーク反射層の形成は、第１の透明シート、シート状部材、及び第２の透明シートを一体化する前に行ってもよいし、一体化した後に行ってもよい。
また、第３の透明シートが設けられる場合には、第１の透明シート、シート状部材、及び第２の透明シートを有する積層体を得た後、その積層体と第３の透明シートをフレーム等に固定させればよい。
【００６０】
［積層構造体の用途］
本発明の積層構造体は、上記したように積層構造体の一方の面が太陽光が入射される屋外側に配置されて使用されるものである。本発明の積層構造体は、各種分野に使用可能であるが、自動車、電車、船舶などの各種乗り物、ビル、マンション、一戸建て、ホール、体育館などの各種建築物等の室外窓用に使用されることが好ましい。なお、室外窓とは、本明細書では、太陽光が入射される位置に配置される窓を意味する。したがって、室外窓は、通常、建築物の外面、乗り物の外面に配置されるものであるが、二重窓の内窓などでも、太陽光が入射される位置に配置されるならば、本明細書の室外窓に包含される。
また、積層構造体は、自動車においては、リアウィンドウ、サイドウィンドウ、ルーフウィンドウに使用すればよい。
【００６１】
＜太陽電池システム＞
本発明の太陽電池システムは、上記した積層構造体と、積層構造体の周辺部の少なくとも１箇所に配置され、入射された光を電気に変換する発電用セルとを備える。発電用セルは、積層構造体内部において反射などされて、積層構造体の側面側に導かれた光を受光できるように配置されればよい。
図４は、積層構造体２０と、発電用セル２１とを備える太陽電池システム２２の一例を示す。発電用セル２１は、一般的に積層構造体２０の側面２０Ｃの外側に配置される。このとき、発電用セル２１は、図４に示すように、積層構造体２０の側面２０Ｃに接触するように配置されてもよいし、積層構造体２０の側面２０Ｃから離れ、側面２０Ｃに対向するように設けられてもよい。ただし、発電用セル２１は、側面２０Ｃの外側に設ける必要はなく、例えば積層構造体２０の周辺部において、積層構造体２０内部に埋設されていてもよい。
【００６２】
また、発電用セル２１は、図４に示すように、積層構造体２０の厚さ方向の全体にわたって、積層構造２０体内部に伝播される光を受光できるように配置されてもよいし、厚さ方向の一部において、積層構造体２０内部に伝播される光を受光できるように配置されてもよい。ただし、発電用セル２１は、少なくとも、発光ピーク反射層１４よりも一方の面２０Ａ側（すなわち、太陽光入射側）に配置された層から出射される光を受光できるように配置されることが好ましい。発光ピーク反射層１４よりも一方の面２０Ａ側の部分のほうが、最大発光波長又はその最大発光波長近傍の光が多く伝播されているため、発電効率を高くすることができるためである。
【００６３】
［発電用セル］
太陽電池システムにおいて使用する発電用セルは、光を電気に変換するセルであれば特に限定されない。ただし、発電用セルは、シート状部材の最大発光波長又はその近傍の光を高効率で電気に変換するものが好ましい。したがって、発電用セルは、５００ｎｍ以上のいずれかの波長において発電効率が最も高くなればよいが、好ましくは７００〜１４００ｎｍ、より好ましくは７８０〜１３００ｎｍのいずれかの波長において発電効率が最も高くなる。このように近赤外領域の光に対して発電効率が高いと、上記したシート状部材の最大発光波長が近赤外領域にある場合に、発電効率を高くすることができる。
【００６４】
発電セルの具体例として、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系半導体を光電変換層に用いた発電用セル、ＣｕＩｎＳｅ系やＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ系、Ａｇ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ系、ＣｕＩｎＳ系、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ系、Ａｇ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ系やこれらの固溶体、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系、ＧａＡｓ系、ＣｄＴｅ系などで代表される化合物系半導体を光電変換層に用いた発電用セル、有機色素などの有機材料を光電変換層に用いた有機系の発電用セルなどが挙げられる。
発電セルとしては、近赤外領域の光に対して発電効率を高くするために、シリコン系半導体、化合物半導体（ＣＩＳ、ＣＩＧＳ）を光電変換層に用いた発電用セルが好ましい。
【実施例】
【００６５】
本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。【００６６】
最大発光波長、最大励起波長、反射率、及び可視光線透過率の測定方法、並びに積層構造体の評価方法は以下の通りである。
［最大励起波長、最大発光波長］
最大励起波長は、装置堀場製作所Ｆｌｕｏｒｏｌｏｇ−３により３００〜５００ｎｍの励起光をシート状部材の一方の面側の表面に垂直に照射したとき、極大発光波長の条件で検出した蛍光強度が最大となる励起光の波長である。最大発光波長は、最大励起波長の光をシート状部材の一方の面側の表面に垂直に照射したときに、５００〜１４００ｎｍの条件で検出した発光強度が最大となる波長である。
［反射率］
反射率は、積層構造体の一方の面に対して４５度に光が当たるように設置し、角度以外はＪＩＳＲ３２１２に準拠して紫外可視赤外分光光度計Ｕ４１５０（日立ハイテク社製）で測定し、最大発光波長における反射率を求めた。したがって、実施例１〜８、比較例１では８４０ｎｍにおける反射率を求めた。実施例９では９８０ｎｍにおける反射率を求めた。
［可視光線透過率］
可視光線透過率は、ＪＩＳＲ３２１２に準拠して紫外可視赤外分光光度計Ｕ４１５０（日立ハイテク社製）で測定し、４００〜７８０ｎｍにおける可視光線透過率の平均値を求めた。【００６７】
（光量評価）
各実施例、比較例で得られた積層構造体に対して、一方の面（第１の透明シートの表面）側から擬似太陽光を入射させたとき、積層構造体の側面から出射される光の光量を測定し、以下の評価基準により評価した。擬似太陽光の光源としては、朝日分光株式会社製のソーラーシュミレーターＨＡＬ−Ｃ１００を用い、光量の測定は、朝日分光株式会社製の光量チェッカーを用いた。
Ａ：比較例１に比べて光量が１．２倍増加した。
Ｂ：比較例１より光量が増加したが、１．２倍未満であった。
Ｃ：比較例１と光量が同一、又は比較例１より低くかった。【００６８】
各実施例、比較例のシート状部材に使用した各化合物は、以下のとおりである。
ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）：アセタール化度６９モル％、水酸基量３０モル％、重合度１７００
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）：酢酸ビニル含量３０質量％
熱可塑性エラストマー：三井化学社製「アブソートマーＥＰ−１００１」、脂肪族ポリオレフィン
波長変換材料：
ＢａＳｎＯ3     スズ酸バリウム、粒子状、平均粒径５０μｍ
ＹＳＯ：Ｃｅ，Ｙｂ    粒子状、  平均粒径５０μｍ
可塑剤：トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート（３ＧＯ）
酸化防止剤：２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）
パラフィンオイル：出光興産社製「ダイアナプロセスオイルＰＷ−９０」
接着力調整剤：東亞合成社製「ＡＲＵＦＯＮ  ＵＨ−２０４１」
紫外線遮蔽剤：２−（２−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール【００６９】
［実施例１］
第１〜第３の透明シートとして、３枚のクリアガラス（厚さ２．５ｍｍ、可視光線透過率：９０％）を用意し、１枚のクリアガラスの一面にスパッタリング法により、銀からなる金属膜（厚さ１０ｎｍ、発光ピーク反射層）を形成した。
また、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）１００質量部に対して、波長変換材料（ＢａＳｎＯ3）０．２質量部、可塑剤４０質量部、酸化防止剤０．２質量部を混合して、混合物を二軸異方押出機により押出成形して、厚さ０．７６ｍｍのシート状部材を得た。なお、シート状部材の最大励起波長及び最大発光波長は表１に示すとおりである。【００７０】
その後、金属膜が形成されたクリアガラスの金属膜が形成された表面とは反対側の表面に、シート状部材、及び別のクリアガラスをこの順に重ね、オーブン温度２４０℃条件下９０秒予備加熱した後、加熱ロールを用いて、これら仮圧着させた。仮圧着されたものを、オートクレーブを用いて１５０℃、圧力１．２ＭＰａの条件で３０分間圧着し、第１の透明シート／シート状部材／第２の透明シート／発光ピーク反射層の層構成からなる積層体を得た。また、この積層体の発光ピーク反射層から１０ｍｍ離間して第３の透明シートが配置されるように、上記積層体と第３の透明シートをフレームにより固定して、第１の透明シート／シート状部材／第２の透明シート／発光ピーク反射層／空気層／第３の透明シートからなる、上記第３の実施形態に係る積層構造体を得た。【００７１】
［実施例２］
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）１００質量部に対して、波長変換材料０．２質量部、酸化防止剤０．２質量部を混合して、混合物を二軸異方押出機により押出成形して、厚さ０．７６ｍｍのシート状部材を得た点を除いて、実施例１と同様に実施した。【００７２】
［実施例３］
熱可塑性エラストマー１００質量部、パラフィンオイル４０質量部、接着力調整剤５質量部、波長変換材料０．２質量部、紫外線遮蔽剤を得られる中間膜中で０．２質量％となる量と、酸化防止剤を得られる中間膜中で０．２質量％となる量とを混練し、押出機を用いて押出した。それにより、単層のシート状部材（熱可塑性エラストマーシート、厚み８００μｍ）を作製した点を除いて実施例１と同様に実施した。【００７３】
［実施例４］
第１及び第２の透明シートとして、２枚のグリーンガラス（厚さ２．０ｍｍ、可視光線透過率：８４％）を用意し、一方のグリーンガラスの一面にスパッタリング法により、銀からなる金属膜（厚さ１０ｎｍ、発光ピーク反射層）を形成した。また、実施例１と同様に厚さ０．７６ｍｍのシート状部材を得た。
その後、金属膜が形成されたグリーンガラスの金属膜が形成された表面に、シート状部材、及び他方のクリアガラスをこの順に重ね、実施例１と同様の条件でこれらを仮圧着、及び圧着し、第１の透明シート／シート状部材／発光ピーク反射層／第２の透明シートの層構成からなる、上記第１の実施形態に係る積層構造体を得た。【００７４】
［実施例５］
第１及び第２の透明シートとして、２枚のクリアガラス（厚さ２．５ｍｍ、可視光線透過率：９０％）を用意した。また、実施例１と同様にシート状部材を得た。
その後、一方のクリアガラスの表面に、シート状部材、及び他方のクリアガラスをこの順に重ね、実施例１と同様の条件でこれらを仮圧着、及び圧着し、第１の透明シート／シート状部材／第２の透明シートの層構成からなる積層体を得た。この積層体の第２の透明シートの外表面にさらに、熱反射フィルム（住友理工社製、商品名「リフレシャインＴＺ３３」、厚さ９４μｍ）を貼り合わせて、第１の透明シート／シート状部材／第２の透明シート／発光ピーク反射層からなる、上記第２の実施形態に係る積層構造体を得た。なお、熱反射フィルムは、低屈折率層と高屈折率層とを交互に多層に設けた構造を有する反射フィルムであった。【００７５】
［実施例６］
第１及び第２の透明シートとして、グリーンガラスの代わりに、厚さ２．５ｍｍ、可視光線透過率９０％のクリアガラスを使用した点を除いて実施例４と同様に実施した。【００７６】
［実施例７］
第１及び第２の透明シートとして、厚さ３．０ｍｍ、可視光線透過率９０％のポリカーボネートからなる透明樹脂板を使用した。また、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）１００質量部に対して、波長変換材料０．２質量部、酸化防止剤０．２質量部を混合して、混合物を二軸異方押出機により押出成形して、厚さ０．７６ｍｍのシート状部材を得た点を除いて、実施例５と同様に実施した。【００７７】
［実施例８］
銀からなる金属膜の代わりに、１枚のクリアガラスの一面にスパッタリング法により、金からなる金属膜（厚さ１０ｎｍ、発光ピーク反射層）を形成した点を除いて実施例１と同様に実施した。【００７８】
［実施例９］
波長変換材料としてＢａＳｎＯ3の代わりにＹＳＯ：Ｃｅ，Ｙｂを使用した点を除いて実施例１と同様に実施した。【００７９】
［比較例１］
第１及び第２の透明シートとして、２枚のクリアガラス（厚さ２．５ｍｍ、可視光線透過率：９０％）を用意した。また、実施例１と同様に厚さ０．７６ｍｍのシート状部材を得た。
その後、一方のクリアガラスの表面に、シート状部材、及び別のクリアガラスをこの順に重ね、実施例１と同様に仮圧着及び圧着し、第１の透明シート／シート状部材／第２の透明シートの層構成からなる積層構造体を得た。【００８０】
上記各実施例、比較例の条件、並びに、得られた積層構造体の反射率、可視光線透過率、及び発光量評価の結果を以下の表１、２に示す。なお、反射率は、シート状部材の最大発光波長における反射率である。
【表１】
2019065922.tif 000003
【００８１】
【表２】
2019065922.tif 000004
【００８２】
表１，２に示すように、各実施例では、波長変換材料を含むシート状部材と、発光ピーク反射層を設けることで、短波長側の光を、近赤外光などの長波長側の光に変換させたうえで、効率的に積層構造体の側面に導くことができた。また、実施例１〜８の積層構造体は、可視光線透過率が高かったので、透明性の高い窓として使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  シート状部材
１１  第１の透明シート
１２  第２の透明シート
１３  第３の透明シート
１４  発光ピーク反射層
１７  空気層
２０  積層構造体
２０Ａ  一方の面
２０Ｂ  他方の面
２０Ｃ  側面
２１  発電用セル
２２  太陽電池システム
【図１】
2019065922.tif 000005
【図２】
2019065922.tif 000006
【図３】
2019065922.tif 000007
【図４】
2019065922.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月14日(2019.2.14)
【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】
シート状部材と、前記シート状部材の両面に設けられる第１及び第２の透明シートとを備える積層構造体であって、
前記シート状部材が、励起光を吸収して波長変換させて発光するとともに、その最大発光波長が５００ｎｍ以上であり、
前記積層構造体の前記最大発光波長における反射率が３０％以上であり、
少なくとも前記最大発光波長の光を反射する発光ピーク反射層をさらに備え、
前記発光ピーク反射層が金属膜であり、かつ前記金属膜の厚さが５〜１０００ｎｍである積層構造体。
【請求項２】
前記シート状部材が、波長変換材料を含有する請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記シート状部材が、樹脂を含有し、前記樹脂中に前記波長変換材料が分散された発光層である請求項２に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記シート状部材が、第１及び第２の透明シートのいずれか一方の表面に形成された皮膜からなり、又は基材フィルムの少なくとも一方の表面に皮膜が形成されてなるものであり、
前記皮膜が波長変換材料を有する、請求項２に記載の積層構造体。
【請求項５】
前記最大発光波長が７８０〜１３００ｎｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項６】
前記シート状部材の最大励起波長が４００ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項７】
前記金属膜の厚さが７〜５０ｎｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項８】
前記発光ピーク反射層が、前記シート状部材よりも、太陽光が入射される面とは反対の面側に配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項９】
前記金属膜の前記反対の面側の表面に空気層が隣接される請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１０】
可視光線透過率が５％以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１１】
可視光線透過率が３０％以上である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１２】
前記金属膜が前記第２の透明シートの表面に形成される請求項１〜１１のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１３】
前記第２の透明シートが無機ガラス板及び樹脂板のいずれかである請求項１２に記載の積層構造体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の積層構造体と、前記積層構造体の周辺部の少なくとも１箇所に配置される発電用セルとを備える太陽電池システム。
【国際調査報告】
2019065922.tif 000009
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