(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸面を有し光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で形成されている樹脂体と、前記凸面側に前記凸面に沿って設けられた金属層とを有し、一方の半導体層の表面が他方の半導体層で覆われ他方の半導体層の欠落部分から一方の半導体層が露出している太陽電池素子が、前記一方の半導体層が前記露出部分を通じて一方の電極に接続され他方の半導体層が他方の電極に接続されつつ、前記樹脂体内に硬化によって封止されており、
前記金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部分を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、
または一方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、他方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、
または他方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、一方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されており、
前記太陽電池素子が封止された前記樹脂体を単位として、前記樹脂体及び前記金属層により連結しており、前記金属層と前記電極エレメントとが、絶縁されており、
前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリ。
【請求項２】
前記太陽電池素子が、球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３】
前記シリコーン樹脂が、その硬度をＪＩＳ  Ｋ  ７２１５の方法により測定されるショアＤ硬度で２０°〜９０°とすることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項４】
前記シリコーン樹脂が、ゲル状又はゴム状のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項５】
前記シリコーン樹脂原料組成物が、前記オルガノポリシロキサンをベースポリマーとしつつ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、重金属系触媒、有機金属化合物、及び金属脂肪酸塩から選ばれる触媒とを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項６】
前記原料組成物が無溶媒であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項７】
前記樹脂体が、前記凸面と反対側の面の入射部位で、平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に、成形されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項８】
前記樹脂体が、ポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項９】
前記樹脂体の光入射面が、導光板及び導光フィルムの何れかの導光材と、積層され又は一体化されており、前記導光材が前記光入射面よりも広いことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１０】
前記導光材が、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に、前記光散乱剤を含有していることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１１】
前記樹脂体の光入射面または導光材の表面に、ナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることにより、そこを通過する光を散乱させることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１２】
前記導光材が、前記樹脂体に対峙しつつ離れており、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に前記光散乱剤を含有し又は光入射面に対向する面に光散乱させる凹凸を有していることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１３】
一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆して太陽電池素子を形成し、それを内包しつつ凸面を有する樹脂体を形成し、前記凸面を金属層で被覆して前記金属層を何れか片方の半導体層に接続し、別の片方の半導体層を電極エレメントに接続させて、請求項１の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、
光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリの製造方法。
【請求項１４】
一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆した太陽電池素子を形成し、凹面を有する絶縁性のカップの前記凹面に金属層を付し、その凹面の底部に前記太陽電池素子を載置し金属層と他方の半導体層を接触させた後、前記凹面部を透明樹脂で前記太陽電池素子ごと封止して、請求項１の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、
光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする太陽電池アセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を太陽電池素子に直接誘導したり反射させて誘導したりして、その光を電気に変換する太陽電池のアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコン結晶半導体や有機半導体の太陽電池素子が光を受けたときに、それの光起電力により電気を、発生させるものである。
【０００３】
太陽電池は、パネル板状のシリコン結晶半導体の太陽電池素子を用いたものが汎用されている。この太陽電池素子は、ヒ素を混入したｎ型シリコン結晶の薄膜に、ホウ素を含有させたｐ型シリコン結晶の薄膜を積層させ、両薄膜に電極を接続させたものが知られている。このような太陽電池素子を、ガラス製カバーやアクリル樹脂又はエポキシ樹脂等の透明樹脂製カバーで被覆して、太陽電池アセンブリとしている。ガラス製カバーは重くて任意の形状に成形加工し難いうえ割れ易く、一方透明樹脂製カバーは耐光性・耐熱性・耐擦傷性に劣り、とりわけエポキシ樹脂製カバーは経時的に黄変して光の透過を妨害してしまう。しかも、入射光側の電極でその光が遮られ十分に活用されない。さらに高純度の結晶の薄膜を何層も積層させるのは煩雑で歩留まりが悪いうえコストがかかる。
【０００４】
凸レンズやフレネルレンズでパネル薄片状の太陽電池素子に光を集束させる太陽電池アセンブリも知られている。このような太陽電池アセンブリは、レンズと太陽電池素子との間の空気層のために太陽電池素子の表面反射による光のロスを生じてしまう。また、レンズ等の部材が在るために太陽電池素子にまで入射光の全てが到達できない。しかも太陽電池素子に直接入射する太陽光しか利用できず、木の葉や日陰で太陽光が遮られ直接入射しないとき発電効率が極端に低くなってしまう。
【０００５】
また、太陽電池アセンブリとして、特許文献１のように、光を反射する被覆層を設けた凹部内の支持体の底に、第１半導体層とその外方の第２半導体層とを有するほぼ球状の光電変換素子が、配置された光発電装置も、知られている。
【０００６】
この太陽電池アセンブリは、反射光の一部を光電変換素子に集光できるが、反射光の一部が光電変換素子に当たらずに再び外界へ拡散してしまうと光電効率の低下を招く。また、反射層が露出しているため、汚れによる光電効率低下が避けられない。そのため、光電効率の一層の向上が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３４９０９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、強い光や熱に長期間曝されても黄変したり劣化したりせず耐光性や耐熱性に優れ、丈夫で耐擦傷性に優れ、寿命が長くて信頼性が高くて光電変換効率が良く、太陽電池素子に入射光を効率良く到達させ得る簡易な構造で、生産性が高く安価な太陽電池アセンブリ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】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の太陽電池アセンブリは、凸面を有し光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で形成されている樹脂体と、前記凸面側に前記凸面に沿って設けられた金属層とを有し、一方の半導体層の表面が他方の半導体層で覆われ他方の半導体層の欠落部分から一方の半導体層が露出している太陽電池素子が、前記一方の半導体層が前記露出部分を通じて一方の電極に接続され他方の半導体層が他方の電極に接続されつつ、前記樹脂体内に硬化によって封止されており、前記金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部分を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、または一方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、他方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置され、または他方の半導体層から電線が延びて金属層に接触し、一方の半導体層から電線が延びて金属層に開いた穴を通して電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されており、前記太陽電池素子が封止された前記樹脂体を単位として、前記樹脂体及び前記金属層により連結しており、前記金属層と前記電極エレメントとが、絶縁されており、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
太陽電池アセンブリは、金属層が前記他方の電極を兼ね、前記他方の半導体層が前記金属層の凹面の底部に接触し、一方の半導体層が前記露出部を通じて電極エレメントに接触して前記太陽電池素子が配置されている。
【００１１】
請求項２に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１に記載されたもので、前記太陽電池素子が、球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜２の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂が、その硬度をＪＩＳ  Ｋ  ７２１５の方法により測定されるショアＤ硬度で２０°〜９０°とすることを特徴とする。
請求項４に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜２の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂が、ゲル状又はゴム状のシリコーン樹脂であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜４の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂原料組成物が、前記オルガノポリシロキサンをベースポリマーとしつつ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、重金属系触媒、有機金属化合物、及び金属脂肪酸塩から選ばれる触媒とを含むことを特徴とする。
請求項６に記載の太陽電池アセンブリは、請求項５に記載されたもので、前記原料組成物が無溶媒であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１に記載されたもので、前記樹脂体が、前記凸面と反対側の面の入射部位で、平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に、成形されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜７の何れかに記載されたもので、前記樹脂体が、ポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜８の何れかに記載されたもので、前記樹脂体の光入射面が、導光板及び導光フィルムの何れかの導光材と、積層され又は一体化されており、前記導光材が前記光入射面よりも広いことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の太陽電池アセンブリは、請求項９に記載されたもので、前記導光材が、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に、前記光散乱剤を含有していることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１０の何れかに記載されたもので、前記樹脂体の光入射面または導光材の表面に、ナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることにより、そこを通過する光を散乱させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に記載の太陽電池アセンブリは、請求項９に記載されたもので、前記導光材が、前記樹脂体に対峙しつつ離れており、前記樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に前記光散乱剤を含有し又は光入射面に対向する面に光散乱させる凹凸を有していることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に記載の太陽電池アセンブリの製造方法は、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆して太陽電池素子を形成し、それを内包しつつ凸面を有する樹脂体を形成し、前記凸面を金属層で被覆して前記金属層を何れか片方の半導体層に接続し、別の片方の半導体層を電極エレメントに接続させて、請求項１の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に記載の太陽電池アセンブリの製造方法は、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で被覆した太陽電池素子を形成し、凹面を有する絶縁性のカップの前記凹面に金属層を付し、その凹面の底部に前記太陽電池素子を載置し金属層と他方の半導体層を接触させた後、前記凹面部を透明樹脂で前記太陽電池素子ごと封止して、請求項１の太陽電池アセンブリを製造する太陽電池アセンブリの製造方法であって、光散乱剤を含有したシリコーン樹脂で、前記樹脂体を形成して、前記太陽電池素子を前記樹脂体内に封止するもので、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の太陽電池アセンブリは、入射光を効率よく太陽電池素子に誘導しつつ、その素子に直接誘導できなかった入射光をこの素子に向けて内面反射（全反射）させて、効率よく電気を発生させることができるものである。そのためこの太陽電池アセンブリは、多方向からの入射光をその方向に依存することなく太陽電池素子へ誘導できるので、棒状の大きな太陽電池素子やシート状の広い太陽電池素子のように入射方向に依存する太陽電池アセンブリよりも、格段に光電効率が良い。しかも封止により空気との屈折率が相違する樹脂により、斜めに入射した光を屈折させて、太陽電池素子へ直接到達させたり深く大きな反射凹面で反射させて間接的に太陽電池素子へ到達させたりして、効率的に光電変換させることができる。
【００２３】
この太陽電池アセンブリは、軽くて耐光性・耐熱性・耐衝撃性に優れ任意の形状に成形できるシリコーン樹脂製の樹脂体内に太陽電池素子が封止されたものであるから、振動や高温に曝されることによって、破損しない。
【００２４】
しかも、この太陽電池アセンブリは、樹脂体の凸面に金属メッキやプレス加工した薄い金属箔のような金属層で被覆されたものであるから、簡易な構造であって、軽量に構成され、しかも外部からの変形にも対応できる。また、振動に曝されても破損しない。
【００２５】
シリコーン樹脂製の樹脂体は、屈折率が比較的高く、太陽光のような様々な波長の光に対する高い透過率を有し、しかも経時的に黄変したり変質したりする劣化を惹き起こさないので、入射光の損失が少ない。また、この樹脂体が、赤外線や紫外線等の光、水、熱、振動に対し安定であるから、太陽電池アセンブリは、風雨や長期間の強い日差しに曝されても、劣化せず、耐光性・耐候性・耐熱性のような耐久性に優れ、寿命が長く、信頼性がある。
【００２６】
この樹脂体が、硬質のシリコーン樹脂で成形されたものであっても、軟質のシリコーン樹脂のゲルやゴムで成形されたものであっても、優れた光透過性を示すので、この太陽電池アセンブリは、光の損失が少ない。
【００２７】
金属メッキは、シリコーン樹脂製の樹脂体の表面を適宜下塗り処理又は改質してからメッキで被覆すると、その樹脂体との密着性に優れ、剥離し難い。そのため、樹脂体の変形にも対応でき、反射効率が低下しない。太陽電池アセンブリは、その外面を触っても、金属メッキ内側の反射凹面に直接触せず、手垢等で汚されないので、取扱い易い。また、シリコーン樹脂が静電気を帯び難く塵や埃と相互作用し難いから、太陽電池アセンブリは、汚れ難い。
【００２８】
さらにシリコーン樹脂が軟質のゲル又はゴムであると、フレキシブルであり、部材毎の膨張率の相違に基づく熱による変形を吸収し、又、人為的な曲げによる応力を吸収するから、太陽電池アセンブリは、曲げられても破損しない。シリコーン樹脂が硬質の樹脂であると、太陽電池アセンブリは、堅固で頑丈となる。
【００２９】
その樹脂体が光散乱剤を有していると、その樹脂に入射した光を散乱させて効率よく太陽電池素子へ照射させることができる。また樹脂体の光入射面が、微細なナノメートルオーダーの凹凸を付して粗らされていると、多方向から光を効率よく入射させて太陽電池素子へ照射させることができる。
【００３０】
樹脂体の光入射面がそれより広い導光材で覆われていると、太陽電池アセンブリに直接、入射する光のみならず、導光材に照射された光により、効率よく光電変換できる。その導光材が、樹脂体の光入射面に対応する部位の内部に光散乱剤を含有していると導光材からの光が樹脂体に入射される。また、樹脂体の光入射面に対向する面に光散乱させる凹凸を有していたりしても、効率よく光を樹脂体に入射させることができる。また、光入射面が、微細なナノメートルオーダーの凹凸を付して粗らされていると、多方向から光を全反射することなく、効率よく入射させて太陽電池素子を照射させることができる。
【００３１】
本発明の太陽電池アセンブリの製造方法によれば、簡便に、効率よく安価に太陽電池アセンブリを提供することができる。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００３３】
本発明の太陽電池アセンブリの実施の形態の一例を示す図１を参照しながら説明する。
【００３４】
太陽電池アセンブリ１は、図１（Ａ）に示すように、シリコーン樹脂で形成され凸面を有する樹脂体４の複数が四方に、二次元上で最密充填状に整然と並び、それら樹脂体４の各々の下向き凸面が金属メッキである銀メッキで被覆されており、その各樹脂体４の内部に、略球状の太陽電池素子３が封止されたものである。同図に示していないが、樹脂体の複数が間隔をあけて配置されていてもよい。
【００３５】
太陽電池アセンブリ１は、図１（Ａ）に示すように、樹脂体４の下向き凸面と、そこに被覆された金属メッキ２とは、互いに符合し合う双曲面、放物曲面、楕円曲面、球面のような曲面状になっている。その金属メッキ２により、太陽電池素子３に直接誘導できなかった入射光の一部を反射させて太陽電池素子３に集束させる。
【００３６】
太陽電池アセンブリ１は、図１（Ｂ）に示すように、太陽電池素子３が、入射面側に配置され電極線に接続されていてもよい。
【００３７】
太陽電池アセンブリ１の断面図である図２（Ｂ）に示すように、太陽電池素子３は、内部の略球状のｐ型シリコン半導体３ａとその周りを覆ってＰＮ接合しているｎ型シリコン半導体３ｂとからなる。ｎ型シリコン半導体３ｂの下端が研磨されて欠落しており、そこからｐ型シリコン半導体３ａが露出している。ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる金属メッキ２のみに接続し、一方ｐ型シリコン半導体３ａは、金属メッキ２の底に開いた非メッキ部位を介して正電極である電極エレメント７のみに接続している。両電極である金属メッキ２と電極エレメント７とは、その間で積層されている絶縁体層５で、隔離され絶縁されている。
【００３８】
樹脂体４は、透明なシリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサンで形成されており、太陽電池素子３を埋没しつつ封止している。樹脂体４の入射部位の表面形状は任意の形状を取り得るが、図２では平面状である。
【００３９】
太陽電池素子３は、略球状である例を示したが、真球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であってもよい。太陽電池素子３は樹脂体４の内部で、図１（Ａ）・図２に示すように、金属層２に接触して配置されていてもよい。太陽電池素子３は、図３(Ｂ)に示すように、樹脂体４の中心近傍に配置され、一方の半導体層３ａから電線９ａが上向きに延びて金属層２に接触し、他方の半導体層３ｂから電線９ｂが下向きに延びて金属層２に開いた穴を通して絶縁体層５から導出されていてもよい。太陽電池素子３は、図３(Ｃ)に示すように、樹脂体４の中心近傍に配置され、他方の半導体層３ｂから電線９ｂが延びて金属層２に接触し、一方の半導体層３aから電線９ａが下向きに延びて金属層２に開いた穴を通して絶縁体層５から導出されていてもよい。
【００４０】
半導体３ａ・３ｂは、多結晶であるシリコン結晶であってもよいが、有機半導体であってもよい。
【００４１】
太陽電池アセンブリ１は、図１（Ａ）及び図２を参照しながら説明すると、以下のようにして製造される。
【００４２】
先ず、球状ｐ型シリコン結晶の周りをｎ型シリコン結晶で薄膜したシリコン球を作製する。複数を整然と四方に並ぶ凸面を有する樹脂体とするための多数の凹みを有する金型を作製する。各凹みにシリコン球の一部が幾分嵌まる第二の凹みを作製しておく。そこへ、シリコン球を入れ、さらにシリコーン樹脂の液状原料組成物を流し込み硬化させて、シリコン球を内包した樹脂体４が多数並んだ部材を成形する。その上部平面に、マスキング材であるフィルムを貼付する。それを金型から取り出し、次にポリパラキシリレン類である「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標；-[(ＣＨ２)-Ｃ６Ｈ３Ｃｌ-(ＣＨ２)]ｎ-）の被膜を設けるため、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類２量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、樹脂体４の凸面側に蒸着させて０．５〜５ミクロン、好ましくは１〜２ミクロンのポリパラキシリレン類コーティング処理し、下塗り層を形成させる。その上に、真空蒸着により、樹脂体４の凸面に、厚さ数ミクロンの金属メッキ２を形成させる。シリコン球は樹脂体４の凸面から僅かに突き出たままであり、ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる金属メッキ２のみに接触している。その後、マスキング材を剥がす。図２（Ａ）のように樹脂体４の凸面から突き出たシリコン球の頂点近傍を平坦に研磨し、外周のｎ型シリコン半導体３ｂを欠落させその欠落部分から内部のｐ型シリコン半導体３ａを露出させる。ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる金属メッキ２のみに接触したままとなっている。その露出部分に正電極エレメント７を付す。その際、正電極エレメント７と、絶縁体層５を覆うように付された通電エレメント６とを接触させると、同図（Ｂ）のような太陽電池アセンブリ１が得られる。
【００４３】
この太陽電池アセンブリ１は、以下のようにして使用される。図２（Ｂ）のようにこの太陽電池アセンブリ１の太陽電池素子３に向けて光例えば太陽光１０を垂直に入射させる。例えば真上からの入射太陽光１０ｂは真直ぐに樹脂体４を透過し太陽電池素子３の頂部に垂直に誘導される。その真上よりもやや外れた入射太陽光１０ｃは樹脂体４を透過し太陽電池素子３の側面表面で反射し、さらに金属メッキ２で反射し太陽電池素子３の底部近傍表面へ略垂直に誘導されるその真上よりもかなり外れた入射太陽光１０ａは樹脂体４を透過し金属メッキ２で反射し、太陽電池素子３の側面表面へ略垂直に誘導される。このようにして、太陽電池アセンブリ１へ入射した光は、ｎ型シリコン半導体３ｂとｐ型シリコン半導体３ａとのＰＮ接合界面に効率よく到達し、光起電力が生じ、閉回路にすると、光電流が流れる。
【００４４】
なお、太陽電池アセンブリ１の樹脂体４を成形するためのシリコーン樹脂として、ポリジメチルシロキサンの例を示したが、ポリジフェニルシロキサンのような別なシリコーン樹脂であってもよい。
【００４５】
樹脂体４は、例えばシリコーン樹脂の原料組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン樹脂の原料組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。
【００４６】
上記付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。
【００４７】
上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
ＲａＳｉＯ（４−ａ）／２
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、或いはシアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、耐熱性及び透明性の点から好ましい。
【００４８】
また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましく用いられる。
【００４９】
一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。
【００５０】
シリコーン樹脂は、特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。
【００５１】
また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。
【００５２】
上記シリコーン樹脂の原料組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。
【００５３】
樹脂体４は、その原料組成物を成形してシリコーン樹脂成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、注型成形等により成形することができる。なお、樹脂体４のシリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１５（プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度で、２０°〜９０°、特に５０°〜８０°であることが好ましい。
【００５４】
シリコーン樹脂の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であると一層好ましい。ポリジメチルシロキサンで成形した樹脂体４の透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形した樹脂体４の透過率は約９２％であり、長期に使用してもその透過率は維持される。エポキシ樹脂で成形した樹脂体４の透過率は９２％であるが、長期使用により、黄変化して６０％以下に低下する。樹脂体１は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの短波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。樹脂体１は、ショアＤ硬度を１５°以上とすることが好ましい。
【００５５】
また、シリコーン樹脂は、このような硬質のシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。シリコーンゴムは、ショアＡ硬度で５０°〜９０°のものが好ましい。シリコーンゴム製の樹脂体４に、減圧下、高温で内面反射部位１０に金属メッキを直接、蒸着させようとすると、樹脂体４から揮発した低分子シロキサンガスが樹脂体４を曇らせ、この金属メッキの反射性を低下させてしまう。そこで、シリコーンゴム製の樹脂体４を、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は、例えば１５０℃以上、好ましくは１５０〜２００℃に加熱し、低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。
【００５６】
特に、樹脂体４がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。
【００５７】
シリコーン樹脂がシリコーンゴムである場合、金属膜を被覆する際に、温度をかけると熱膨張して皺となるため、低温で蒸着する化学的蒸着（ＣＶＤ）法で行うことが好ましい。
【００５８】
樹脂体４と金属メッキ２との密着性を向上させるために「パリレンＣ」でポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされた例を示したが、ポリパラキシリレン類コーティング処理には、パラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）が用いられてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされていてもよい。これらの中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類コーティング処理していると一層好ましい。これらのポリパラキシリレン類の下塗り層の厚さは、例えば厚さ５〜３０００ｎｍで十分であるが、５０〜２０００ｎｍにコーティング処理されることが好ましく、１００〜１０００ｎｍが更に好ましい。
【００５９】
また、プライマー処理に用いられるプライマー剤としては、シリコーンの表面に光反射部位を強固に設けることができるものであれば特に限定はしないが、強い光や熱に長時間晒されても光学的に劣化しない材料として、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートなどのようなプライマー処理剤が好ましい。これらをシリコーンに塗布してプライマー処理し、しかる後、金属層を設けることが好ましい。
【００６０】
ポリパラキシリレン類コーティング処理による改質が最も好ましいが、それに代えて紫外線ランプによる紫外線照射処理による改質も好ましい。それらよりも穏やかな、大気圧下又は減圧下でコロナ放電することによるコロナ処理、減圧下でグロー放電することによるプラズマ処理、バーナーの火炎であぶるフレーム処理の何れかで改質されていてもよい。
【００６１】
下塗りされ又は改質された樹脂体４表面に、化学的気相蒸着処理、化学的鍍金処理、スパッタリング処理、又はイオンプレーティング処理により、銀、アルミニウム、ニッケル、クロムのような金属を含む金属メッキが形成されていることが好ましい。ニッケル、クロムについては、金属メッキが好ましく、例えば厚さ１〜１００ミクロン好ましくは１〜１０ミクロンになっている。
【００６２】
本発明における反射部位に設けられる金属層とは、金属蒸着、無電解メッキ、銀鏡反応、或いは薄い金属箔を貼付したり、薄い金属箔または板をプレス加工する方法であってもよい。
【００６３】
樹脂体４の屈折率は、空気と屈折率との差が０．０５以上であることが好ましい。シリコーン樹脂の樹脂体４の屈折率は、１．４１〜１．５７であることが好ましい。
【００６４】
太陽電池アセンブリ１は、図４に示すように、金属メッキ２で樹脂体４の下向きの凸面を被覆し、電極エレメント７が平坦な絶縁体層５を介して太陽電池素子３に一方の半導体に接触した一体型のものであってもよい。
【００６５】
また、太陽電池素子が封止された樹脂体を単位として、前記樹脂体及び金属層が連続体を構成することにより、単位が連結していてもよい。また各単位が二次元的に最密に並び、入射面六角形のハニカム状に並んでいてもよい。また広い導光材に単体同士が離れて設けられ、導光材により集光され点在する太陽電池素子に集光されてもよい。
【００６６】
太陽電池アセンブリ１は、シリコーン樹脂の樹脂体４の上面側が平坦で下面側が凸面となっておりその凸面の全面が金属メッキ２で被覆された例を示したが、図５（Ａ）のように、さらに樹脂体４を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質であるシリコーン樹脂製の保護板８で覆ったものであってもよい。同図（Ｂ）のように、樹脂体４として、下向きの凸面を有する下部樹脂体４ａの上を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質のシリコーン樹脂でできた上向きの凸面を有する上部樹脂体４ｂで覆い一体化したものであってもよい。また、同図（Ｃ）のように、下向きの凸面を有する下部樹脂体４ａの上を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質のシリコーン樹脂でできたフレネルレンズ状の上部樹脂体４ｂで覆い一体化したものであってもよい。
【００６７】
樹脂体４の入射部位の少なくとも一部が、ポリパラキシリレン類の皮膜、又はフッ素含有樹脂の皮膜で被覆されていてもよい。
【００６８】
樹脂体４が、摩擦係数や誘電率が小さい前記のポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されたものであると、強い太陽光に曝されたりそれにより樹脂体４表面で静電気、熱、又はプラズマが発生したりしても、樹脂体４のシリコーン樹脂の変質、樹脂体４表面の劣化等を起こし難い。そのため、樹脂体４が炎天下で太陽光等に長期間曝されても、黒ずんで汚れたり劣化したりする恐れがなく、光を効率よく透過させ、太陽電池アセンブリ１の寿命が一層延びる。しかも、ポリパラキシリレン類の被膜は、均質に蒸着されるうえ、熱安定性、光透過性、耐擦傷性、耐寒性、耐薬品性、耐紫外線性に優れるので、樹脂体４は、黄変等の劣化がなく、耐久性に優れる。
【００６９】
樹脂体４は、入射部位が平面状、凸状、フレネルレンズ状であっても、この被膜で均質に被覆される。
【００７０】
さらにこの被膜は、ポリパラキシリレン類の被膜の光路距離に応じ、透過させるべき波長の表面反射を防止したり、特定の波長の透過を遮断したりする。
【００７１】
この被膜が施された樹脂体４を有する太陽電池アセンブリ１は、太陽電池素子３に十分な光量を入射させることができるので、光電変換効率が極めて良い。しかも長期間、黒ずむことなく安定して十分な光量を太陽電池素子３に入射させることができるので、面倒な部品交換の必要がない。
【００７２】
例えば、樹脂体４は、塩素含有ポリパラキシリレンである「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標）の被膜で被覆される。より具体的には、以下のようにして樹脂体４は被覆される。樹脂体４の表面に、「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標；-[(ＣＨ２)-Ｃ６Ｈ３Ｃｌ-(ＣＨ２)]ｎ-）の被膜を形成する。例えば、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類二量体を気化室に入れ減圧下で加熱し、蒸発したダイマーを熱分解室に誘導し、反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、シリコーン樹脂に蒸着させて重合させると、ポリパラキシリレン類の被膜が形成され、樹脂体４が得られる。
【００７３】
なお、樹脂体４が「パリレンＣ」であるポリパラキシリレン類の被膜で蒸着された例を示したが、「パリレンＣ」に代えて、パラキシリレンダイマー（ＤＰＸ）から得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜を形成してもよい。中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類の被膜が蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率ｎd23は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４１〜１．５７やエポキシ樹脂の屈折率１.５５〜１.６１より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させる樹脂体４と、被膜素材のこれらパリレン及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を調整できる。
【００７４】
ポリパラキシリレン類の被膜は、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。
【００７５】
このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材であるシリコーン樹脂を加熱する必要がないので、シリコーン樹脂を熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのシリコーン樹脂への付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。
【００７６】
ポリパラキシリレン類は、蒸着によりシリコーン樹脂に付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。
【００７７】
樹脂体４が、光散乱剤を含有していてもよい。光散乱剤は、例えばシリカ粉末や炭酸カルシウム粉末のような無機粉末、アクリル樹脂粉末のような有機粉末が挙げられる。中でも光散乱剤は、市販の多孔質シリカ、フュームドシリカ、高い光散乱係数を示す炭酸カルシウム粉末が好ましい。その平均粒径は、２００〜７０００ｎｍ程度であることが好ましい。光散乱剤は、０．０１〜４質量％含まれていることが好ましい。
【００７８】
樹脂体４が、反射凹面と反対側の入射部位で平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に、成形されていてもよく、そこにナノメートルオーダー、例えば５０〜２０００ｎｍ、好ましくは２００〜８００ｎｍ、一層好ましくは４００〜５００ｎｍの表面粗さの凹凸が付されていてもよい。この範囲であると、表面反射が無くなり、光電効率が良くなる。
【００７９】
ナノメートルオーダーの凹凸は、反射凹面と反対側の入射部位で平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に樹脂体４で成形するのに用いられる金型に、電子ビームリソグラフィー処理、ブラスト処理、ナノメートルオーダー径の微粒子を含む組成物を吹付ける吹付塗装処理、ケミカルエッチング処理のような凹凸処理を施しておくことにより、形成することができる。特に樹脂体４が、シリコーン樹脂であると、転写性が良いので、金型の凹凸を正確に反転して、樹脂体４の入射部位にナノメートルオーダーの凹凸を形成することができる。
【００８０】
太陽電池アセンブリ１は、図６に示すように、導光板や導光フィルムのような導光材１１で覆われていてもよい。導光材１１は、太陽電池アセンブリ１を覆いそれよりも広範囲に付されていることが好ましい。これにより、太陽電池アセンブリ１に直接、光が入射しなくても、導光材１１に光が入射すると、効率よく光電変換できる。導光材１１が、前記のようなナノメートルオーダーの凹凸を有していてもよい。導光材１１の材質は、ポリアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられるが、特にシリコーン樹脂が好ましい。折角入射した光が導光材１１から漏洩しないように、その導光材１１である導光板や導光フィルムの光入射面以外の端面や反対面が、メッキや酸化チタン被膜など反射材で覆われていることが好ましい。太陽電池アセンブリ１は、導光材１１を支持する部材を有していてもよい。太陽電池アセンブリ１の樹脂体４に光散乱剤１２が含有されていてもよい。導光剤１１に光散乱剤１２が含有されていてもよい。
【００８１】
太陽電池アセンブリ１は、反射防止被膜で覆われていてもよい。
【００８２】
導光材１１が、樹脂体４と共に、例えば一体成形のようにして一体化したものであってもよい。その場合、樹脂体４に含有させるものとして例示された前記光散乱剤が、導光材に含有されていてもよい。
【００８３】
導光材１１が、樹脂体４に対峙しつつ離れていてもよい。その場合、樹脂体４に含有させるものとして例示された前記光散乱剤１２が、樹脂体４の光入射面と対向する導光材に含有されていると、光散乱剤１２の含有部分から樹脂体４の光入射面に向けて光が出射する。同様に、樹脂体４の光入射面と対向する導光材１１面に凹凸を設けると、凹凸部で光散乱して同様に樹脂体４の光入射面に向けて光が出射する。凹凸は、例えば前記と同様なナノメートルオーダー又はそれより大きな凹凸を有していてもよい。また、樹脂体４の光入射面と対向する光散乱剤が含有された導光板の面にナノメートルオーダー又はそれより大きな凹凸を有していてもよい。
【００８４】
本発明に必要により用いられる接着剤は、半導体の熱や光に対して安定な透明剤利用が好ましく、シリコーン接着剤が好ましい。
【００８５】
樹脂体の成形方法は、射出成形でも金型成形でも成形が可能であれば、特に限定しないが、シリコーンを金型に流し込む金型成形が好ましい。
【実施例】
【００８６】
本発明の太陽電池アセンブリを試作した例を以下に示す。
【００８７】
（実施例１）
太陽電池素子として、一方の半導体層の表面を他方の半導体層で覆って形成され、その一方の半導体層に繋がる導線を有している市販の略球状の太陽電池素子を用いた。厚さ１ｍｍのポリカーボネートを熱プレスすることにより、凹面を有しその凹面によってカップ状となっており、カップの縁が六角形のハニカム状になって平面上で最密充填された外縁を形成して連続した絶縁層基材を作製した。基材の各カップの凹面の底部を、丁度太陽電池素子の他方の半導体層よりもやや小さめのシール状マスキング材で隠蔽して銀メッキを施した。シール状マスキング材を剥離し、そこに導線を通す穴をあけた。そこに太陽電池素子を載置し、それの他方の半導体層を銀メッキに接触させ、導線を絶縁層基材の穴に通し、両半導体層層は絶縁層基材により直接接触しないように離して固定した。その基材の各カップの凹面にオルガノポリシロキサンを含むシリコーン樹脂原料組成物を各カップが覆い尽くされるまで流し込み、その後、熱硬化させて、太陽電池素子が透明樹脂体で封止された図４に示す太陽電池アセンブリを得た。
【００８８】
（実施例２）
実施例１のシリコーン樹脂原料組成に炭酸カルシウムの光散乱剤を含有し硬化の際に、ナノメートルオーダーの凹凸が付された金型で入射面を形成したこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池アセンブリを得た。
【００８９】
（実施例３）
実施例１で得た太陽電池アセンブリの入射面の面積の２０倍の円盤状導光板を厚さ３ミリのシリコーンゴムで、その入射面側に貼付して、図６に示す太陽電池アセンブリを得た。
【００９０】
（実施例４）
実施例１のシリコーン樹脂原料組成物に、光散乱剤を含有させたものを用いて実施例１と同様にして、太陽電池アセンブリを得た。その入射面の面積の２０倍の円盤状導光板を、その入射面側に貼付して、太陽電池アセンブリを得た。この円盤状導光板の作成にあたって、太陽光が入射する面に、平均高さ５０ｎｍのナノオーダーの凹凸を施した。太陽電池素子を封止した樹脂体の光入射面に対応する導光板の部位の材内部に平均粒子形が３０００ｎｍのアモルファスシリカと炭酸カルシウムを１％ずつ充填した。また、太陽光が入射しない反対面と導光板の端面は酸化チタンを７０パーセント含有するシリコーン樹脂膜で被覆した。
【００９１】
（比較例）
実施例１の基材の各カップの凹面に樹脂組成物で太陽電池素子を封止しないことを除き、実施例１と同様に行った。
【００９２】
いずれの実施例も比較例に比べ、光電変換が向上した。また、実施例1よりも実施例4になるにつれてその効果は大きくなった。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の太陽電池アセンブリは、光電変換効率がよく任意の形状の基板に備え付けることができるから、家屋の屋根、携帯電子機器、自動車、人工衛星等に搭載して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明を適用する太陽電池アセンブリの一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用する太陽電池アセンブリの断面図である。
【図３】本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態を示す断面図である。
【図４】本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態を示す断面図である。
【図５】本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態を示す断面図である。
【図６】本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１は太陽電池アセンブリ、２は金属メッキ、３は太陽電池素子、３ａはｐ型シリコン半導体、３ｂはｎ型シリコン半導体、４は樹脂体、４ａは下部樹脂体、４ｂは上部樹脂体、５は絶縁体層、６は電通エレメント、７は電極エレメント、８は保護板、９ａ・９ｂは電極、１０・１０ａ・１０ｂ・１０ｃは太陽光、１１は導光材、１２は光散乱剤である。
【図１】
0005227612.tif 000002
【図２】
0005227612.tif 000003
【図３】
0005227612.tif 000004
【図４】
0005227612.tif 000005
【図５】
0005227612.tif 000006
【図６】
0005227612.tif 000007