JP2012104637A

JP2012104637A - 太陽電池用のバックシート

Info

Publication number: JP2012104637A
Application number: JP2010251624A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kawaguchi; 康弘川口
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる太陽電池用のバックシートを提供すること。
【解決手段】太陽電池モジュールにおける受光面とは反対側の面に配されるバックシート１。ガスバリア性を有するバリア層１１と、バリア層１１よりも熱放射率が高い熱放射層１２とを備える。熱放射層１２は、受光面側と反対側の面であるシート後面１０２に配されている。熱放射層１２の熱放射率は、０．９以上であることが好ましい。熱放射層１２は、セラミックを混合したフッ素樹脂からなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電に用いる太陽電池においてその受光面とは反対側の面に配される太陽電池用のバックシートに関する。

近年、クリーンエネルギー源である太陽光を利用した太陽光発電が注目されている。この太陽光発電に用いる太陽電池としては、光起電力素子からなる電池セルを複数個内蔵した太陽電池モジュールが種々、開発されている。
太陽電池モジュールは、太陽の輻射エネルギーを効率よく電池セル（光起電力素子）へと導くことができるような構成を有すると共に、電池セル及び内部配線を長期間にわたる屋外環境から保護するように構成されている。

具体的には、太陽電池モジュールは、複数の電池セルと、該複数の電池セルを内部に封止するように筐体内に充填されたエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂からなる封止材と、太陽光が当たる受光面に配された透明なガラスやプラスチック等からなる前部透明板と、上記受光面とは反対側の面に配されたバックシートとからなる（図２参照）。

上記バックシートは、電池セルを保護するために、耐候性、ガスバリア性を備えている必要がある。そこで、特許文献１においては、ガスバリア性を有する透明フィルムの表裏にフッ素樹脂を積層したバックシートが提案されている。

特開２０１０−１０９０３８号公報

しかしながら、太陽電池モジュールは、太陽光を受光するため、その内部の温度が上昇することとなるが、電池セルの温度が高くなりすぎると変換効率が低下するおそれがある。これに対して、上記特許文献１に記載の太陽電池用のバックシートは、熱対策を特に行っていない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる太陽電池用のバックシートを提供しようとするものである。

本発明は、太陽電池モジュールにおける受光面とは反対側の面に配されるバックシートであって、
ガスバリア性を有するバリア層と、
該バリア層よりも熱放射率が高い熱放射層とを備え、
該熱放射層は、上記受光面側と反対側の面であるシート後面に配されていることを特徴とする太陽電池用のバックシートにある（請求項１）。

上記バックシートは、シート後面に上記熱放射層を配置してなる。これにより、太陽電池モジュールにおける熱を、バックシートを通じて上記熱放射層から、太陽電池モジュールの外部へ放出することができる。これにより、効率的に太陽電池モジュールの放熱を行い、太陽電池モジュールの温度上昇を効果的に抑制することができる。その結果、太陽電池モジュール中の電池セルの変換効率の低下を防ぐことができる。

以上のごとく、本発明によれば、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる太陽電池用のバックシートを提供することができる。

実施例１における、太陽電池用のバックシートの断面説明図。実施例１における、太陽電池モジュールの断面説明図。実施例２における、太陽電池用のバックシートの断面説明図。実施例３における、太陽電池用のバックシートの断面説明図。

上記熱放射層の膜厚は、例えば、１０〜５００μmとすることが好ましい。
また、上記バリア層は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる基材フィルムの表面に成膜したＳｉＯｘ等によって構成することができる。ここで、バリア層（ＳｉＯｘ層等）の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。なお、ＳｉＯｘとしては、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＯ_1.6、ＳｉＯ_1.8がある。

また、上記熱放射層の熱放射率は、０．９以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記熱放射層からの熱放射を充分に効率的に行うことができ、太陽電池モジュールの温度上昇を充分に抑制することができる。

また、上記熱放射層は、セラミックを混合したフッ素樹脂からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記熱放射層の耐候性を高くすることができると共に、熱放射率を効果的に向上させることができる。なお、上記セラミックとしては、例えば、Ｆｅ₃Ｏ₄（四酸化三鉄）、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）、ＳｉＯ₂（二酸化珪素）、ＴｉＯ₂（酸化チタン）等を用いることができる。

また、上記熱放射層の前面に、熱を拡散する熱拡散層を形成してなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記熱拡散層において太陽電池モジュール内の熱を上記バックシートの広がり方向へ拡散しつつ上記熱放射層へ伝えることができる。これにより、熱放射層からの放熱の偏りを抑制し、熱放射層の全面から均等に放熱させることができる。その結果、より効率的に放熱を行うことができる。上記熱拡散層としては、例えば、アルミニウム、グラファイト等を用いることができる。

また、上記熱拡散層はガスバリア性を有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記熱拡散層に、熱拡散の機能の他にガスバリアの機能をも持たせることによって、一層ガスバリア性に優れたバックシートを得ることができる。熱拡散機能とガスバリア機能とを併せ持つ材料として、例えばアルミニウムを上記熱拡散層に用いることができる。

また、上記バックシートのシート前面には光反射層が形成され、該光反射層の反射率は６０％以上であることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記太陽電池モジュールに照射されたが電池セル間をすり抜けてバックシートに到達した太陽光を、上記光反射層によって反射させて電池セルに向かわせることができる。これによって、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。上記光反射層としては、例えば、ルチル型酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、二酸化マンガン等とアクリル樹脂とを混合したものを用いることができる。

また、上記バックシートはエンボス加工されており、上記シート後面とその反対側のシート前面は、凹凸面を構成していることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記シート後面が凹凸面となることによって、上記熱放射層の熱放射面積を大きくすることができ、放熱効果を向上させることができる。また、上記シート前面が凹凸面となることによって、上記太陽電池モジュールにおける上記封止材との接触面積を大きくすることができ、該封止材との密着性を向上させることができる。さらに、この構成において、上述した上記光反射層を備えている場合には、該光反射層における光の反射方向が散乱しやすくなり、より効率的に電池セルへ太陽光を導きやすくなる。

（実施例１）
本発明の実施例に係る太陽電池用のバックシートにつき、図１、図２を用いて説明する。
本例の太陽電池用のバックシート１は、図２に示すごとく、太陽電池モジュール２における受光面２０１とは反対側の面に配されるバックシートである。

バックシート１は、図１に示すごとく、ガスバリア性を有するバリア層１１と、該バリア層１１よりも熱放射率が高い熱放射層１２とを備えている。
熱放射層１２は、受光面２０１側と反対側の面であるシート後面１０２に配されている。
そして、熱放射層１２の熱放射率は、０．９以上である。また、熱放射層１２は、セラミックを混合したフッ素樹脂からなる。混合するセラミックとしては、例えば、Ｆｅ₃Ｏ₄（四酸化三鉄）、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）、ＳｉＯ₂（二酸化珪素）、ＴｉＯ₂（酸化チタン）等を用いることができる。
熱放射層１２の膜厚は、例えば、１０〜５００μｍとする。

また、バリア層１１は、例えば、ＰＥＴからなる基材フィルム１３の表面に成膜したＳｉＯｘ（ＳｉＯ₂）等によって構成することができる。ここで、バリア層１１の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍとする。そして、基材フィルム１３の裏面（バリア層１１と反対側の面）に熱放射層１２が形成されている。
なお、バリア層１１は、基材フィルム１１の裏面（後面）に設けてもよく、この場合、バリア層１１の後面にさらに熱放射層１２が形成されることとなる。

また、図１に示すごとく、バリア層１１の前面には、耐久性を向上させるための透明なフッ素樹脂からなるフッ素コート層１４が形成され、該フッ素コート層１４の前面に、光反射層１５が形成されている。光反射層１５は、バックシート１のシート前面１０１（最表面）に形成されている。
また、光反射層１５の反射率は６０％以上である。光反射層１５は、例えば、ルチル型酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、二酸化マンガン等とアクリル樹脂とを混合することによって構成することができる。

バックシート１を作製する方法としては、例えば以下の方法がある。
すなわち、基材フィルム１３の前面にバリア層１１をスパッタリングによって成膜し、さらにバリア層１１の前面にフッ素コート層１４をコーティングによって成膜し、さらにフッ素コート層１４の前面に光反射層１５をコーティングによって成膜する。一方、基材フィルム１３の後面に熱放射層１２をコーティングによって成膜する。

バックシート１は、図２に示すごとく、太陽電池モジュール２における受光面２０１とは反対側の面に配される
太陽電池モジュール２は、太陽の輻射エネルギーを効率よく電池セル（光起電力素子）２１へと導くことができるような構成を有すると共に、電池セル２１及び内部配線（図示略）を長期間にわたる屋外環境から保護するように構成されている。

具体的には、太陽電池モジュール２は、複数の電池セル２１と、該複数の電池セル２１を内部に封止するように筐体内に充填されたエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂からなる封止材２２と、太陽光が当たる受光面２０１に配された透明なガラスやプラスチック等からなる前部透明板２３と、受光面２０１とは反対側の面に配されたバックシート１とからなる。

前部透明板２３とバックシート１とはいずれもガスバリア性を備えており、これにより、太陽電池モジュール２の内部に水蒸気等が侵入することを防ぎ、電池セルを保護している。
上記構成の太陽電池モジュール２は、受光面２０１から受光した太陽光Ｓを前部透明板２３及び封止材２２を透過させて各電池セル２１へ導く。これにより、受光した電池セル２１において太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する。

次に、本例の作用効果につき説明する。
バックシート１は、シート後面１０２に熱放射層１２を配置してなる。これにより、太陽電池モジュール２における熱を、バックシート１を通じて熱放射層１２から、太陽電池モジュール２の外部へ放出することができる（図２の矢印Ｈ）。

すなわち、図２に示すごとく、太陽電池モジュール２は、受光面２０１から太陽光Ｓを受光するため、その内部の温度が上昇することとなる。ここで、太陽電池モジュール２の内部の熱を効率的に放出できないと、内部の温度が上昇し続け、電池セル２１の変換効率が低下してしまうおそれがある。

そこで、本例のバックシート１は、熱放射層１２をシート後面１０２に有するため、矢印Ｈに示すように、太陽電池モジュール２内の熱を熱放射層１２によって、効率的に放出することができる。これにより、効率的に太陽電池モジュール２の放熱を行い、太陽電池モジュール２の温度上昇を効果的に抑制することができる。その結果、太陽電池モジュール２中の電池セル２１の変換効率の低下を防ぐことができる。

また、熱放射層１２の熱放射率は、０．９以上であるため、熱放射層１２からの熱放射を充分に効率的に行うことができ、太陽電池モジュール２の温度上昇を充分に抑制することができる。
また、熱放射層１２は、セラミックを混合したフッ素樹脂からなる。それゆえ、熱放射層１２の耐候性を高くすることができると共に、熱放射率を効果的に向上させることができる。

また、バックシート１のシート前面１０１には、反射率が６０％以上の光反射層１５が形成されている。これにより、太陽電池モジュール２に照射されたが電池セル２１間をすり抜けてバックシート１に到達した太陽光Ｓを、光反射層１５によって反射させて電池セル２１に向かわせることができる（矢印Ｒ）。これによって、太陽電池モジュール２の変換効率を向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制することができる太陽電池用のバックシートを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図３に示すごとく、熱放射層１２の前面に、熱を拡散する熱拡散層１６を形成した太陽電池用のバックシート１の例である。
すなわち、熱放射層１２と基材フィルム１３との間に、上記熱拡散層１６が介在されている。熱拡散層１６としては、例えば、アルミニウム、グラファイト等を用いることができる。
また、熱拡散層１６の膜厚は、１０〜５００μｍとすることができる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、熱拡散層１６において太陽電池モジュール２内の熱をバックシート１の広がり方向へ拡散しつつ熱放射層１２へ伝えることができる。これにより、熱放射層１２からの放熱の偏りを抑制し、熱放射層１２の全面から均等に放熱させることができる。その結果、より効率的に放熱を行うことができる。

つまり、太陽電池モジュール２は、その設置場所等によっては太陽光の当たり方も変わるため、モジュール内においても熱のバラツキ（温度分布）が生じることがある。この場合、局部的に温度上昇することも考えられるが、そのような場合にも、モジュール全体の熱を、熱拡散層１６によって、できるだけ熱放射層１２の全面に分散させることによって、効率的に太陽電池モジュール２の放熱を行うことができる。

また、熱拡散層１６をアルミニウム等のガスバリア性を有するものによって構成することによって、熱拡散層１６に、熱拡散の機能の他にガスバリアの機能をも持たせることができる。これにより、上記バリア層１１との相乗効果によって、一層ガスバリア性に優れたバックシート１を得ることができる。熱拡散機能とガスバリア機能とを併せ持つ材料としては、アルミニウム以外にも、例えば、銅、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、チタン等の金属材料を用いることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図４に示すごとく、エンボス加工を施したバックシート１の例である。
本例のバックシート１は、シート後面１０２とその反対側のシート前面１０１とが、それぞれ凹凸面を構成している。凹凸面における凹凸の深さは、例えば２０〜１５０μｍ、凹凸のピッチは、例えば２０〜２０００μｍとすることができる。
なお、図４においては、熱放射層１２及び光反射層１５以外の層については図示を省略した。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、シート後面１０２が凹凸面となることによって、熱放射層１２の熱放射面積を大きくすることができ、放熱効果を向上させることができる。また、シート前面１０１が凹凸面となることによって、太陽電池モジュール２における封止材２２との接触面積を大きくすることができ、該封止材２２との密着性を向上させることができる。さらに、光反射層１５における光の反射方向が散乱しやすくなり、より効率的に電池セルへ太陽光を導きやすくなる。つまり、例えばバックシート１に対して垂直に照射された太陽光も、斜め方向へ反射することができるため、反射した太陽光が電池セル２１に当たる確率が高くなる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１バックシート
１０２シート後面
１１バリア層
１２熱放射層
１５光反射層
１６熱拡散層
２太陽電池モジュール

Claims

太陽電池モジュールにおける受光面とは反対側の面に配されるバックシートであって、
ガスバリア性を有するバリア層と、
該バリア層よりも熱放射率が高い熱放射層とを備え、
該熱放射層は、上記受光面側と反対側の面であるシート後面に配されていることを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項１において、上記熱放射層の熱放射率は、０．９以上であることを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項１又は２において、上記熱放射層は、セラミックを混合したフッ素樹脂からなることを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項１〜３のいずれか一項において、上記熱放射層の前面に、熱を拡散する熱拡散層を形成してなることを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項４において、上記熱拡散層はガスバリア性を有することを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項１〜５のいずれか一項において、上記バックシートのシート前面には光反射層が形成され、該光反射層の反射率は６０％以上であることを特徴とする太陽電池用のバックシート。
請求項１〜６のいずれか一項において、上記バックシートはエンボス加工されており、上記シート後面とその反対側のシート前面は、凹凸面を構成していることを特徴とする太陽電池用のバックシート。