(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池素子を配していない隙間及び余白に照射された光を有効利用して、日中を通じて発電効率の向上に寄与することができる凹凸光反射構造付きバックシート及び太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】光透過基板１１と光反射基板１４との間に充填した封止樹脂１３内に板状太陽電池素子１２を配置した太陽電池モジュール１であって、前記光反射基板には光反射性金属層１０２が設けられ、前記光反射性金属層の少なくとも９０％以上の領域が頂部を有する多角錐により構成される凹凸を有しており、前記多角錐の各側面は、頂点側に位置する第１の側面と第１の側面より底辺側に位置する第２の側面との少なくとも２つの面を有し、第１の側面の傾斜角θ１は第２の側面の傾斜角θより１０°〜３０°小さい。【選択図】図２
2012079772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過基板と光反射基板との間に充填した封止樹脂内に板状太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールであって、前記光反射基板には光反射性金属層が設けられ、前記光反射性金属層の少なくとも９０％以上の領域が頂部を有する多角錐により構成される凹凸を有しており、前記多角錐の各側面は、下記式（１）〜（３）の関係を有する頂点側に位置する第１の側面と第１の側面より底辺側に位置する第２の側面との少なくとも２つの面を有し、第１の側面の傾斜角θ１は第２の側面の傾斜角θ２より１０°〜３０°小さいことを特徴とする太陽電池モジュール。
１／３≦Ｈ１／Ｈｔ≦２／３              ・・・（１）
１／３≦Ｈ２／Ｈｔ≦２／３              ・・・（２）
２／３≦（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｈｔ≦１．０    ・・・（３）
（上記式において、Ｈｔは多角錐を光透過基板と平行な面に投影した平面図における側面長さ、Ｈ１は同平面図における第１の側面の側面長さ、Ｈ２は同平面図における第２の側面の側面長さを表す）
【請求項２】
第１の側面の傾斜角θ１が４５°〜５５°であり、第２の側面の傾斜角θ２が６５°〜７５°である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子の背面側に凹凸反射構造を有する太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題、省エネルギーへの関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用する太陽電池への関心が高くなり普及が加速されてきている。
【０００３】
太陽電池モジュールに使われる太陽電池素子には結晶シリコンが知られている。結晶シリコンはシリコンインゴットからスライスしたウェハを原料としているため、太陽電池素子の大きさはシリコンインゴットにより制限される。そのため結晶シリコンの太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子を並べて直並列に接続し、光透過基板・封入樹脂・光反射基板で挟持する構造が一般的であり、隣り合う太陽電池素子同士の間はある程度間隔が空いている。また、太陽電池モジュールの端部は雨水などの浸食を防ぐため太陽電池素子を配していない余白部分を数ミリから数十ミリ設けている。これらの隙間及び余白部分は太陽電池素子が無いため、これらの領域に光が照射されても発電されず損失となっている。
【０００４】
図１は、太陽電池モジュールの概略断面図である。太陽電池モジュール１は受光する側から光透過基板１１、封止樹脂１３、光反射基板１４の順に積層されており、封止樹脂１３の層内に太陽電池素子１２が互いに間隔をおいて隣接した状態で固定されて配置されている。
【０００５】
光反射基板１４が、平坦な金属層や白色顔料を用いた白色樹脂フィルムの場合、Ｌ１に示すように、太陽電池モジュール１に垂直に入射した光が、太陽電子素子１２の隙間及び余白を通過して、光反射基板１４で反射されて、光透過基板１１から出射する光路を進む。入射した光が、かかる光路を進むと太陽電池モジュール１から光が漏れるので太陽電池の発電効率に寄与しなく、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過した光を有効利用することができない。
【０００６】
この損失を減らす技術として、太陽電池素子を配していない隙間及び余白に照射された光を、光反射基板に設けられた凹凸光反射構造で反射させ、次いで光透過基板の表面で反射させて、太陽電池素子に入射させる技術が知られている。（特許文献１〜４）
光反射基板１４が、特許文献１〜４に記載された凹凸光反射構造の場合、Ｌ２に示すように、太陽電池モジュール１に垂直に入射した光が、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過して、光反射基板１４で反射されて、光透過基板１１で反射されて、太陽電池素子１２に届く光路を進む。入射した光が、かかる光路を進むと太陽電池モジュール１から光が漏れないので太陽電池の発電効率の向上に寄与し、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過した光を有効利用することができるため好ましい。
【０００７】
しかしながら光反射基板１４が、特許文献１〜４に記載された凹凸光反射構造の場合においても、Ｌ３に示すように、太陽電池モジュール１に斜めに入射した光は、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過して、光反射基板１４で反射されて、光透過基板１１から出射する光路を進む。従って、太陽電池モジュール１に斜めに入射した光は、最終的に太陽電池モジュール１から光が漏れるので太陽電池の発電効率に寄与しなく、太陽電池素子１２の隙間及び余白を有効利用することができていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３６１６５６８号公報
【特許文献２】特開２００９−１４７３６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２３７１８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１２３７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、これまで知られた技術では、太陽電池モジュール１に垂直に入射した場合には、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過した光線も有効に利用できるものの太陽電池モジュール１に斜めに入射した場合には、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過した光線は有効には利用できなかった。一方太陽は、地球の自転により常に位置が変わるため、１日の大部分の時間においては、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過した光線を有効利用することはできていなかった。
【００１０】
従って、本発明は、Ｌ４に示すように、太陽電池モジュール１に垂直に入射した光から太陽電池モジュール１に斜めに入射した光まで有効利用し、日中を通じて発電効率を向上することができる太陽電池モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下のような手段により前記課題を解決する。すなわち、
光透過基板と光反射基板との間に充填した封止樹脂内に板状太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールであって、前記光反射基板には光反射性金属層が設けられ、前記光反射性金属層の少なくとも９０％以上の表面が頂部を有する多角錐により構成される凹凸を有しており、前記多角錐の各側面は、下記式（１）〜（３）の関係を有する頂点側に位置する第１の側面と第１の側面より底辺側に位置する第２の側面との少なくとも２つの面を有し、第１の側面の傾斜角θ１は第２の側面の傾斜角θ２より１０°〜３０°小さいことを特徴とする太陽電池モジュールである。
１／３≦Ｈ１／Ｈｔ≦２／３              ・・・（１）
１／３≦Ｈ２／Ｈｔ≦２／３              ・・・（２）
２／３≦（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｈｔ≦１．０    ・・・（３）
（上記式において、Ｈｔは多角錐を光透過基板と平行な面に投影した平面図における側面長さ、Ｈ１は同平面図における第１の側面の側面長さ、Ｈ２は同平面図における第２の側面の側面長さを表す）
請求項２の発明は、第１の側面の傾斜角θ１が４５°〜５５°であり、第２の側面の傾斜角θ２が６５°〜７５°である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、日中を通じて発電効率の良い太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】太陽電池モジュールの概略を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール（ａ）および、それに用いられる光反射基板（ｂ）について概略を示す断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールに用いられる光反射基板の平面図、および、断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールに用いられる光反射基板の例を示す断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールに用いられる光反射基板の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の好ましい形態について詳細に説明する。
【００１５】
［太陽電池モジュールの構成の概略］
図２（ａ）は、本発明の太陽電池モジュールの概略を示す断面図である。太陽電池モジュール１は受光する側から光透過基板１１、封止樹脂１３、光反射基板１４の順に積層構成を有しており、封止樹脂１３の層内に太陽電池素子１２が互いに間隔をおいて隣接した状態で配置されている。光透過基板１１としては、光透過率が高い透明な材料であるガラスや樹脂を利用することができる。封止樹脂１３としては、耐熱性、耐高温、耐高湿、耐候性などの耐久性に優れるＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）を利用することができる。太陽電池素子１２としては、シリコン単結晶又はシリコン多結晶系の太陽電池素子を利用することができる。
【００１６】
［光反射基板の積層構造］
図２（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールに用いられる光反射基板の概略を示す断面図である。図２（ｂ）に示すとおり、光反射基板１４は、太陽電池モジュール１が受光する光透過基板１１の側から、透明凹凸層１０１、光反射性金属層１０２、凹凸層１０３、基材層１０４の順に配置された積層構造を有する。光反射性金属層１０２は光反射機能を与える金属層であり、凹凸層１０３と透明凹凸層１０１は、多角錐凹凸により光変角反射機能を光反射性金属層１０２に与えることと、光反射性金属層１０２を封止して経時劣化から保護する機能を与えるフィルムであり、基材層１０４は長時間使用された場合でも太陽電池モジュール１を保護する機能を与える、例えば、耐加水分解機能や水蒸気バリア機能フィルムや電気絶縁機能を有したフィルムである。これらの積層構造により複合機能を有した光反射基板１４は太陽電池モジュール１に好適に用いることができる。
［光反射性金属層の表面の形状］
本発明の太陽電池モジュールは、光反射基板１４の中の光を反射する面の形状（角度およびサイズ）を特定の構成とすることで光の利用効率を向上させたものである。
【００１７】
図３は、本発明の太陽電池モジュールに用いられる光反射性金属層１０２を光透過板１１と平行な面に投影した平面図、および、断面図である。（平面図の下と右に断面図を記載している）。
【００１８】
光反射性金属層１０２は、光透過基板１１の側に頂部を有する多角錐により構成される凹凸を有しており、各多角錐の各側面は、頂点側に位置する第１の側面２１と第１の側面より底辺側に位置する第２の側面２２との少なくとも２つの面を有している。そして、多角錐を光透過基板と平行な面に投影した平面図における第１の側面２１の底辺から頂点までの距離（以降、第１の側面の側面長さと記す）をＨ１、同平面図における第２の側面２２の下底から上底までの距離（以降、第２の側面の側面長さと記す）をＨ２、同平面図における第２の側面２２の底辺から頂点までの距離（以降、側面長さと記す）をＨｔ、としたとき、各多角錐の第１の側面２１と第２の側面２２とは、下記式（１）〜（３）の関係を満たすものである。
１／３≦Ｈ１／Ｈｔ≦２／３              ・・・（１）
１／３≦Ｈ２／Ｈｔ≦２／３              ・・・（２）
２／３≦（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｈｔ≦１．０    ・・・（３）
第１の側面の側面長さＨ１は側面長さＨｔに対して１／３以上２／３以下の長さが好ましい。１／３より短いと、太陽電池モジュール１に入射する略垂直の入射光の有効利用が妨げられるので好ましくなく、２／３より長いと、太陽電池モジュール１に入射する斜めの入射光の有効利用が妨げられるので好ましくない。より好ましくは０．４以上０．６以下である。
【００１９】
第２の側面の側面長さＨ２は側面長さＨｔに対して１／３以上２／３以下の長さが好ましい。１／３より短いと、太陽電池モジュール１に入射する斜めの入射光の有効利用が妨げられるので好ましくなく、２／３より長いと、太陽電池モジュール１に入射する略垂直の入射光の有効利用が妨げられるので好ましくない。より好ましくは０．４以上０．６以下である。
【００２０】
図３は、Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈｔ、すなわち、（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｈｔ＝１．０の状態を示しているが、後述するように第１の側面２１と第２の側面２２以外に傾斜の異なる側面が含まれていても良い。かかる場合を含め、第１の側面の側面長さと第２の側面の側面長さの和は側面長さＨｔに対して２／３以上１．０以下が好ましい。２／３より短いと、有効利用される光量が少なくなり好ましくない。より好ましくは０．８以上である。
【００２１】
また、第１の側面２１の傾斜角θ１は第２の側面２２の傾斜角θ２より１０°〜３０°小さい。１０°より小さいと効率向上に寄与する太陽電池モジュール１への入射光角度範囲が重なりすぎて日中を通じて効率を向上する効果が得られなくなり、３０°より大きいと入射光角度範囲が離れすぎて日中を通じて効率を向上する効果が得られなくなる。好ましくは１５°〜２５°である。
【００２２】
このような第１の側面２１と第２の側面２２の少なくとも２つの側面を有する多角錐により構成される光反射性金属層１０２を有することで太陽電池モジュール１に垂直から斜めに入射する光を太陽電子素子１２へ導光させる効果が得られる。
【００２３】
また、平面図において少なくとも９０％以上の領域が多角錐により構成される凹凸を有している。９０％より少ないと、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過して光反射基板１４で反射される光のうち光透過基板１１から太陽電池モジュール１の外に漏れる光量が多くなり、多くの光を有効利用できないためである。好ましくは９５％以上の表面が多角錘により構成される凹凸を有することである。また、光反射性金属層１０２は全面にある必要は必ずしもなく、少なくとも、９０％以上の表面に存在する多角錘により構成された凹凸部に光反射性金属層１０２が存在すれば本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
ここで、様々に考えられる多角錘を想定した側面長さと側面の傾斜角の求め方について図４を用いて説明する。
【００２５】
図４は、本発明の光反射基板１４の凹凸構造の例を示す断面図である。ここでいう断面図は、多角錐の頂部から底部に引いた垂線に沿って、光反射基板１４を垂直に切断し、光反射基板１４がカールしないように平坦性を保持した状態で観察した断面である。
【００２６】
図４（ａ）では、光反射性金属層１０２の多角錐の側面が第１の側面と第２の側面との２つの側面から構成されている。このとき、多角錐の頂部（第１の側面の頂部）をＰ１、多角錐の底部（第１の側面の下底）をＰ２、第１の側面の底辺をＰ１ｅ、第２の側面の上底をＰ２ｅとする。この場合はＰ１ｅとＰ２ｅは同じ位置である。
【００２７】
図４（ｃ）は、多角錐の側面が曲面を含み第１の側面と第２の側面の境界が明確ではない態様を示す一例である。かかる場合は、以下の条件を満たす場合には、第１の側面と第２の側面の２つの側面が滑らかに接続されているものとして扱う。すなわち、多角錐の頂部をＰ１、多角錐の底部をＰ２として、Ｐ１とＰ２を結ぶ直線Ｐ１−Ｐ２を仮想線として引き、次いで光反射性金属層１０４から仮想線に垂線を降ろして、最も長い垂線長さを仮想線長さで除算した値が０．３を超えないときには、第１の側面と第２の側面の２つの側面が滑らかに接続されているものとする。そして、かかる場合には、垂線が最も長くなる光反射性金属層１０４の位置の中で最もＰ１に近い位置をＰ１ｅ、最もＰ２に近い位置をＰ２ｅとする。仮想線Ｐ１−Ｐ２と最も離れている部分において仮想線Ｐ１−Ｐ２と平行な領域Ｐ１ｅ−Ｐ２ｅが存在する。
【００２８】
図４（ｂ）は、多角錐の側面が曲面を含み第１の側面と第２の側面の境界が明確ではない態様を示す別の一例である。かかる場合も、図４（ｃ）と同様以下の条件を満たす場合には、第１の側面と第２の側面の２つの側面と、その間の側面とが滑らかに接続されているものとして扱う。本例の場合、図４（ｃ）において、Ｐ１ｅとＰ２ｅとが同じ位置である態様と言える。  図４（ｄ）は、多角錐が２つを超える側面を有する態様で光反射性金属層１０２が構成されている。かかる場合には、このとき、断面において最も長い線分に対応する側面と次いで長い線分に対応する側面を選択して、多角錐の頂点側の側面の両端を頂点側からＰ１及びＰ１ｅとし、多角錐の底辺側の側面の両端を底辺側からＰ２及びＰ２ｅとする。
【００２９】
以上のようにして、各場合におけるＰ１、Ｐ１ｅ、Ｐ２及びＰ２ｅを特定することで、第１の側面の側面長さＨ１は同平面図におけるＰ１に対応する位置からＰ１ｅに対応する位置までの距離として、第２の側面の側面長さＨ２は同平面図におけるＰ２に対応する位置からＰ２ｅに対応する位置までの距離として求めることができる。側面長さＨｔは、Ｐ１、Ｐ１ｅ、Ｐ２及びＰ２ｅの位置にかかわらず、光透過基板１１と平行な面に投影した平面図における多角錐の頂部に対応する位置から多角錐の底辺に対応する位置までの距離として、求めることができる。
【００３０】
第１の側面の傾斜角θ１は光反射基板１４の垂線とＰ１及びＰ１ｅを結ぶ直線のなす角度とし、第２の側面の傾斜角θ２は光反射基板１４の垂線とＰ２及びＰ２ｅを結ぶ直線のなす角度として求める。
【００３１】
また、光反射基板１４の光反射性金属層１０２の多角錐の形状は、様々なパターニングが可能である。光反射基板１４の光反射性金属層１０２は図３で示す４角錘、図５（ａ）に図示する凹凸を略平行に配置したストライプ形（角錐ではないが、本発明に含めるものとする）、図５（ｂ）に図示する３角錘などの形状を用いることができるが、太陽電池素子１２の隙間や余白に到達した光を有効利用する観点、パターン形成の容易さの観点からは、４角錘のパターニングが好ましい。
【００３２】
また図３では多角錐の頂部は光透過基板側１１にある態様であったが、図５（ｃ）で示すように光反射基板側１４に多角錐の頂部を持つ態様でも良い。
【００３３】
また、第１の側面の傾斜角θ１は４５°〜５５°であることが好ましい。４５°より小さいと太陽電池モジュール１に入射角度３０°未満で入射した光が、光反射基板１４の光反射性金属層１０２の多角錐の側面で反射した直後に、隣の多角錐の側面で多重反射を起こして太陽電池モジュール１の外に漏れるため有効利用できる光量が少なくなるためである。５５°より大きいと太陽電池モジュール１に入射角度３０°以上で入射した光が、光反射基板１４の光反射性金属層１０２の多角錐の側面で反射した後に光透過基板１１から太陽電池モジュール１の外に漏れる光量が多くなるためである。
【００３４】
また、第２の側面の傾斜角θ２は６５°〜７５°であることが好ましい。６５°より小さいと太陽電池モジュール１に入射角度３０°以上で入射した光が、光反射基板１４の光反射性金属層１０２の多角錐の側面で反射した直後に、隣の多角錐の側面で多重反射を起こして太陽電池モジュール１の外に漏れるため有効利用できる光量が少なくなるためである。７５°より大きいと、太陽電池モジュール１に入射角度３０°未満で入射した光が、光反射基板１４の光反射性金属層１０２の多角錐の側面で反射した後に光透過基板１１から太陽電池モジュール１の外に漏れる光量が多くなるためである。
【００３５】
また、光反射性金属層１０２の表面は平滑性があることが好ましい。平滑性が損なわれて反射光の拡散が強まりすぎると、設計意図とは異なる方向への反射光量が多くなり本発明の効果を得ることができない。ここでいう平滑性は変角光度計に、光反射基板１４を透明凹凸層１０１から光入射するように組み付けて、反射光のピーク角度における光強度に対して、５０％の光強度となる半値角の幅を計測することで光学的に指標を得ることができる。この半値角の幅が１０°以下となる光反射性金属層１０２及び光反射基板１４を本発明では好適に用いることができる。
【００３６】
凹凸層１０３及び透明凹凸層１０１は、光反射性金属層１０２に光変角反射機能を与えるための下地となる多角錐凹凸形状が加工された基材や、光反射性金属層１０２を形成した後で金属を封止して経時劣化から保護するコート、を目的とした樹脂フィルムである。凹凸層１０３を基材とした場合は透明凹凸層１０１を保護コートとして用い、透明凹凸層１０１を基材とした場合は凹凸層１０３を保護コートとして用いることができる。
【００３７】
凹凸層１０３、乃至、透明凹凸層１０１を光反射性金属層１０２の基材として用いる際に凹凸を形成する方法としては、（ａ）金型を用いた金型転写方法、（ｂ）基材表面を直接加工する方法、等が挙げられる。（ａ）金型転写方法についてさらに詳述すると、（ａ１）金型又は／及び上記基材を加熱した状態で金型を加圧、圧着させ賦形する方法、（ａ２）上記基材の表面に光又は熱硬化性樹脂を積層し、その表面に金型を押しあて、活性エネルギー線の照射、又は加熱により樹脂を硬化させて賦形する方法、（ａ３）予め金型の凹部に充填された樹脂を、基材上に転写する方法等が挙げられる。また、（ｂ）基材表面を直接加工する方法としては、（ｂ１）機械的に切削冶具などを用いて所望形状に削る方法、（ｂ２）サンドブラスト法により削る方法、（ｂ３）レーザーにより削る方法、（ｂ４）基材表面に光硬化性樹脂を積層し、該基材の表面をリソグラフィーや光干渉露光法などの手法を用いて所望形状に加工する方法、等が挙げられる。これらのうちでは、生産性の観点から（ａ）金型転写方法がより好ましい製造方法であるが、これらのプロセスを組み合わせることも可能であり、適宜プロセスを選択することで、求める凹凸層を得ることができる。ａ１）金型又は／及び上記基材を加熱した状態で金型を加圧、圧着させ賦形する方法に用いる材料として熱可塑性樹脂が挙げられる。成型用熱可塑性樹脂は、光反射性金属層１０２を形成時に過熱する場合があるので、耐熱性に優れたものであれば特に指定はなく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂やリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂からなるものである。適度の耐熱性とコストを考慮するとポリエチレンテレフタレートが好ましい。（ａ２）上記基材の表面に光又は熱硬化性樹脂を積層し、その表面に金型を押しあて、活性エネルギー線の照射、又は加熱により樹脂を硬化させて賦形する方法に用いる材料として光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂の例としては、分子内に少なくとも一つのラジカル重合性を有する化合物、またはカチオン重合性を有する化合物等が挙げられる。ラジカル重合性を有する化合物としては、活性エネルギー線によりラジカルを発生する重合開始剤の存在下、活性エネルギー線照射により高分子化または架橋反応する化合物で、例えば、構造単位中にエチレン性の不飽和結合を少なくとも１個以上含むものであり、１官能であるビニルモノマーの他に多官能ビニルモノマーを含むものであり、またこれらのオリゴマー、ポリマー、混合物であってもよい。また、分子内に少なくとも一つのカチオン重合性を有する化合物としては、オキシラン環を有する化合物、オキセタン環を有する化合物、ビニルエーテル化合物から選ばれる一つあるいは２種以上の化合物から選ばれるもの等が挙げられる。熱硬化性樹脂の例としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらより選択される１種類もしくは２種類以上の混合物を用いることができる。光硬化性樹脂および熱硬化性樹脂には重合開始剤が用いられる。光硬化性樹脂の場合には感光波長および重合形式に合わせ、活性エネルギー線の照射によりラジカル種またはカチオン種を発生する光重合開始剤を、また熱重合開始剤の場合にはプロセス温度に合わせた熱重合開始剤を用いることが好ましい。また、金型は、その転写面に微細なパターンを有するものである。金型にパターンを形成する方法としては、機械加工、レーザー加工、フォトリソグラフィ、電子線描画方法等がある。設計された多角形形状を精度良く加工する観点からは、設計形状を刃先に持つ切削バイトを用いた機械加工が好ましい。金型の材質としては、所望の凹凸形成時の強度、パターン加工精度、フィルムの離型性が得られるものであればよく、例えば、ステンレス、ニッケル、銅等を含んだ金属材料、シリコーン、ガラス、セラミックス、樹脂、もしくは、これらの表面に離型性を向上させるための有機膜を被覆させたものが好ましく用いられる。金型のパターンは、シート状の樹脂基材の表面に付与したい凹凸パターンに対応して形成されているものである。
【００３８】
凹凸層１０３、乃至、透明凹凸層１０１に用いられる光反射性金属層１０２の経時劣化から保護するコート材料としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、エポキシ系、フェノール系、（メタ）アクリル系、ポリ酢酸ビニル系、ポリエチレンアルイハポリプロピレン等のポリオレフィン系、セルロース系などが挙げられる。この中でも、光反射性金属層１０２との接着強度が高く、表面保護、欠陥の封止等に寄与するポリエステル系が特に好ましい。なお、上述のコート材料には、密接着性向上のためのシランカップリング剤、耐候性等を向上させるための紫外線吸収剤、耐熱性等を向上させるための無機フィラー等の各種添加剤を適宜混合することができる。
【００３９】
ここで、凹凸層１０３は光反射性金属層１０２に対して光透過基板１１と反対側にあるため透光性や屈折率などの光学特性は特に制限されないが、透明凹凸層１０１は光透過基板１１と同じ側にあるため透光性であることが必要である。透明凹凸層１０１は、太陽電池素子１２が光電変換する波長域で光吸収の少ない透光性であることが好ましい。ここでいう透光性は、分光光度計を用いて光反射基板１４に対して透明凹凸層１０１側から垂直入射した光量に対して、反射光の全光量を計測することで確認ができる。太陽電池素子１２が最も良く光電変換する波長での、入射光量に対する反射光量の割合平均が８０％以上の高反射率であることが好ましく、より好ましくは９０％以上である。また、透明凹凸層１０１と封止樹脂１３の屈折率差は０．３以下であることが好ましい。屈折率差が０．３を超えると透明凹凸層１０１と封止樹脂１３の界面で反射される光量が１％を超えるため、光透過基板１１から太陽電池モジュール１の外に漏れる光が多くなるため好ましくない。
【００４０】
光反射性金属層１０２は、太陽電池素子１２の隙間及び余白を通過して到達した光を太陽電池モジュール１から漏れない方向に光を反射させることを目的とする光反射層である。光反射性金属層１０２に用いられる金属としては、光反射性を有しかつ蒸着が可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等が挙げられる。中でも、反射性が非常に高い光反射性金属層１０２を得ることができる銀（Ａｇ）、もしくは反射率が比較的高く材料が安価であるアルミニウム（Ａｌ）が好ましい。
【００４１】
また、光反射性金属層１０２は、凹凸層１０３または、透明凹凸層１０１を基材として凹凸形状が形成された面に沿って金属を蒸着することで形成される。蒸着手段としては、基材に収縮、黄変等の劣化を招来することなく金属が蒸着できれば特に限定されるものではなく、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法  ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法  ＣＶＤ法）が採用される。これらの蒸着法の中でも、生産性が高く良質な光反射性金属層１０２が形成できる真空蒸着法やイオンプレーティング法が好ましい。
【００４２】
また、光反射性金属層１０２は、単層構造でもよく、２層以上の多層構造でもよい。このように多層構造とすることで、蒸着の際に懸かる熱負担の軽減により基材となる凹凸層１０３、または、透明凹凸層１０１の劣化が低減され、さらに凹凸層１０３と光反射性金属層１０２や、透明凹凸層１０１と光反射性金属層１０２との密着性等を改善することができる。このとき、金属層の上に酸化金属層を設けても良い。また、上述の物理気相成長法及び化学気相成長法における蒸着条件は、基材の樹脂種類、光反射性金属層１０２の厚さ等に応じて適宜設計される。
【００４３】
光反射性金属層１０２の厚さの下限としては、１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍが特に好ましい。一方、厚さの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍが特に好ましい。厚さが１０ｎｍ下限より小さいと、光を十分に反射することができないため好ましくない。一方、厚さが２００ｎｍを超えると、光反射性金属層１０２にクラックが発生するため好ましくない。
【００４４】
基材層１０４は、透明凹凸層１０１、光反射性金属層１０２、凹凸層１０３を支持するフィルムであり、例えばさらに、長時間使用された場合でも太陽電池モジュール１を保護する機能を有したフィルムを用いることもできる。太陽電池モジュール１を保護する機能としては、例えば、耐加水分解機能や水蒸気バリア機能や電気絶縁機能を挙げることができるが、これに限定されることなく太陽電池モジュール１を保護する機能であれば好適に組み合わせて使用して良い。また、異なる機能を持つフィルムを積み重ねて基材層１０４を構成しても良い。なお、基材層１０４が積層体である場合、基材層１０４と凹凸層１０３との境界は、光反射性金属層１０２と接する単一の層を、凹凸層１０３とし、凹凸層１０３の光反射性金属層１０２と接しない側の界面を基材層１０４との境界とする。
【００４５】
耐加水分解機能は、高温高湿下において長時間使用された場合においても、樹脂の加水分解が抑制されるために、機械特性が実用上問題のないレベルに保持する機能である。耐加水分解機能フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂フィルムやポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート等の樹脂フィルムが挙げられる。また、フィルムには、必要に応じて、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、充填剤等の添加剤を、添加した樹脂フィルム等も用いることができる。
【００４６】
水蒸気バリア機能は、長時間使用された場合においても、太陽電池モジュール内部への水含有が抑制されるために、水蒸気透過率が実用上問題のないレベルに保持する機能である。水蒸気バリア機能フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂フィルムの少なくとも一方の表面に、蒸着法等により少なくとも一層の無機酸化物層を設けた積層フィルムが挙げられる。また、フィルムには、必要に応じて、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、充填剤等の添加剤を、添加した樹脂フィルム等も用いることができる。無機酸化物層を構成する金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化錫、酸化インジウム合金および酸化珪素等を例示することができ、また金属窒化酸化物としては、酸化窒化珪素等を例示することができる。特に、水蒸気遮断性および生産効率の点などから、酸化アルミニウム、酸化珪素および酸化窒化珪素などの無機酸化物やこれらの混合物が好ましく用いられる。
【００４７】
電気絶縁機能は、長時間使用された場合においても、太陽電池モジュールの電気的な安定性を保つために、絶縁破壊電圧が実用上問題のないレベルに保持する機能である。電気絶縁機能フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、延伸硬質塩ビ（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ・フッ化・ビニル（ＰＶＦ）等の樹脂フィルムが挙げられる。
【００４８】
本発明において、基材層１０４及び積層体（凹凸層１０３、光反射性金属層１０２、透明凹凸層１０１）を積層させてシート状に加工する手法としては、既知のドライラミネート法が利用できる。ドライラミネート法を用いた貼り合わせには、ポリエーテルポリウレンタン系、ポリエステルポリウレタン系、ポリエステル系、ポリエポキシ系樹脂などを主剤とし、ポリイソシアネート系樹脂を硬化剤とする公知のドライラミネート用接着剤を用いることができる。
【００４９】
また、光反射基板１４の層構成は、例示した層構成に限るものではなく、例示した層構成以外にも、要求特性に応じて様々な変形が可能である。
【実施例】
【００５０】
〔太陽電池モジュールの作成〕
光透過基板１１として厚み３ｍｍ及び４００ｍｍ角の白板ガラス板を準備して、厚み約０．５ｍｍの封止剤１３（ＥＶＡ、エチレン・ビニル・アセレート）２枚の間に、１５６ｍｍ角の太陽電池素子１２（結晶シリコン型）を４枚配置して、さらに光反射基板１４を配置して真空ラミネートすることで太陽電池モジュールを作成した。太陽電池素子１２の隙間は約４ｍｍとし、太陽電池素子１２の間の間隔は約４２ｍｍとした。
【００５１】
〔太陽電池モジュールの変換効率の評価〕
２５℃の雰囲気中で、ソーラーシミュレーターによってＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ２の擬似太陽光を作り出し、これを各太陽電池サンプルに照射して変換効率を測定した。
〔太陽電池モジュールの相対変換効率の算出〕
光反射基板の変わりに光吸収性を持つ黒色の基板を用いて作成した太陽電池モジュールの変換効率を１００％とした場合の、光反射基板を用いて作成した太陽電池モジュールの変換効率を相対変換効率とした。
〔光反射性金属層の側面長さと傾斜角の測定〕
ＳＥＭを用いて、フィルムの断面を観察し、側面長さと傾斜角度を測定した。各サンプルについて１回、３サンプルについて測定した計３回の測定値の平均値を採用した。
【００５２】
〔実施例１〕
金型として１００ｍｍ角のアルミ材を準備して、先端側の頂角（θ２の角度の第２の側面を形成する）が７０°及び根元側の頂角（θ１の角度の第１の側面を形成する）が５０°、先端側の頂角を形成する部分の厚みが、片側０．０５μｍとなるような複合プリズム形状のダイヤモンドバイトを用いて互いに平行となるように０．２μｍピッチでまず１方向にストライプパターンに金属切削加工を行い（こうして得られたストライプパターンを第１のストライプと記す）、次いで、第１のストライプと垂直かつ０．２μｍピッチで互いに平行となるようにストライプパターンの金属切削加工を行なった。このようにして全ての側面のＨｔは０．１μｍ、Ｈ１及びＨ２は等しい正四角錐が隙間なく敷き詰められた形状となるように切削加工した。
【００５３】
次に、凹凸形状を有する金型表面に、ＤＨＭ株式会社製の無溶剤型ＵＶ硬化アクリル樹脂ＸＡＦＦ７０１とＸＡＦＦ７１３、およびチバ・ジャパン株式会社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４を５０：５０：５の比率で混合したものを滴下した。その上に東レ株式会社製ポリエステルフィルム“ルミラー（登録商標）”を支持フィルムとして被覆した状態でラミネーターを通すことにより加圧した。その後、支持フィルム面から１０００ｍＪ／ｃｍ２の強度でＵＶ照射した。照射後、支持フィルムを金型から剥離し、片側に凹凸形状をもつアクリル樹脂層（最終的に凹凸層１０３を形成する）と支持フィルム（最終的に基材層１０４を形成する）からなる凹凸フィルムを得た。
【００５４】
次に、凹凸フィルムの凹凸形状面に真空蒸着装置を用いて銀の層を１５０ｎｍ厚みで形成して、光反射性機能層１０２とした。さらに、光反射性機能層１０２表面に、ＤＨＭ株式会社製の無溶剤型ＵＶ硬化アクリル樹脂ＸＡＦＦ７０１とＸＡＦＦ７１３、およびチバ・ジャパン株式会社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４を５０：５０：５の比率で混合したものを滴下した状態でラミネーターを通すことにより加圧して、１０００ｍＪ／ｃｍ２の強度でＵＶ照射することで透明凹凸層１０１を形成した。
【００５５】
以上の方法で得たフィルムの光反射性機能層の側面長さと傾斜角をＳＥＭで評価した結果を表２に示す。
【００５６】
この光反射基板１４を用いて前記〔太陽電池モジュールの作成〕の項に示した方法で太陽電池モジュールを作成して変換効率を評価した。
【００５７】
〔比較例１〕
金型として１００ｍｍ角のアルミ材を準備して、頂角θが６０°である単プリズム形状のダイヤモンドバイトを用いて、互いに平行となるように０．２μｍピッチでまず１方向にストライプパターンに金属切削加工を行い（こうして得られたストライプパターンを第１のストライプと記す）、次いで、第１のストライプと垂直かつ０．２μｍピッチで互いに平行となるようにストライプパターンの金属切削加工を行なった。このようにして全ての側面のＨｔ及びＨ１は０．１μｍ、Ｈ２は０である正四角錐が隙間なく敷き詰められた形状となるように切削加工した。
【００５８】
次に、凹凸形状を有する金型表面に、ＤＨＭ株式会社製の無溶剤型ＵＶ硬化アクリル樹脂ＸＡＦＦ７０１とＸＡＦＦ７１３、およびチバ・ジャパン株式会社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４を５０：５０：５の比率で混合したものを滴下した。その上に東レ株式会社製ポリエステルフィルム“ルミラー（登録商標）”を支持フィルムとして被覆した状態でラミネーターを通すことにより加圧した。その後、支持フィルム面から１０００ｍＪ／ｃｍ２の強度でＵＶ照射した。照射後、支持フィルムを金型から剥離し、片側に凹凸形状をもつアクリル樹脂層と支持フィルムからなる凹凸フィルムを得た。
次に、凹凸フィルムの凹凸形状面に真空蒸着装置を用いて銀を１５０ｎｍ厚みで形成して、光反射性機能層を作成した。さらに、光反射性機能層１０２表面に、ＤＨＭ株式会社製の無溶剤型ＵＶ硬化アクリル樹脂ＸＡＦＦ７０１とＸＡＦＦ７１３、およびチバ・ジャパン株式会社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４を５０：５０：５の比率で混合したものを滴下した状態でラミネーターを通すことにより加圧して、１０００ｍＪ／ｃｍ２の強度でＵＶ照射することで透明凹凸層１０１を得た。
【００５９】
以上の方法で得たフィルムの光反射性機能層の側面長さと傾斜角をＳＥＭで評価した結果を表２に示す。
このフィルムを用いて太陽電池モジュールを作成して変換効率を評価した。
【００６０】
【表１】
2012079772.tif 000003
【００６１】
【表２】
2012079772.tif 000004
【００６２】
表１に太陽電池モジュールの相対変換効率を示す。
比較例１は太陽電池モジュールへの光入射角度が３０°以上になると急激に発電効率の増加率が減少した。実施例１は光入射角度に対する発電効率の増加率減少が緩やかであり、入射角度３０°以上では比較例１を大きく超える発電効率の増加効果を得られたことが判る。以上より、実施例１の発明は日中を通じて太陽電池素子の隙間及び余白で反射する光を有効利用できることを確かめた。
【符号の説明】
【００６３】
１      太陽電池モジュール
１１    光透過基板
１２    太陽電池素子
１３    封止樹脂
１４    光反射基板
２１    第１の側面
２２    第２の側面
１０１  透明凹凸層
１０２  光反射性金属層
１０３  凹凸層
１０４  基材層
Ｌ１    垂直に入射して光反射基板で反射され光透過基板から出射する光
Ｌ２    垂直に入射して光反射基板と光透過基板で反射され太陽電池素子に届く光
Ｌ３    斜めに入射して光反射基板で反射され光透過基板から出射する光
Ｌ４    斜めに入射して光反射基板と光透過基板で反射され太陽電池素子に届く光
Ｈｔ    側面長さ
Ｈ１    第１の側面の側面長さ
Ｈ２    第２の側面の側面長さ
θ１    第１の側面の傾斜角
θ２    第２の側面の傾斜角
Ｐ１    第１の側面の光透過基板に近い側の端部
Ｐ１ｅ    第１の側面の他方の端部
Ｐ２    第２の側面の光反射基板に近い側の端部
Ｐ２ｅ    第２の側面の他方の端部
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池の隙間及び余白で本来損失する光を有効利用することができ、日中を通じた発電効率の増加として有用でありため、太陽電池などに好適に使用できる。
【図１】
2012079772.tif 000005
【図２】
2012079772.tif 000006
【図３】
2012079772.tif 000007
【図４】
2012079772.tif 000008
【図５】
2012079772.tif 000009