JP2013149803A - 太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 入射光線に対する低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有し、発電効率を促進する太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【解決手段】 本発明の太陽電池モジュール用フロントシートは、基材層とこの基材層の表面側に積層される光学層とを備えており、この光学層の表面に微細な凸部又は凹部を略均一に有している。上記光学層は、マイクロレンズ（ＭＬ）アレイを表面に有するとよい。ＭＬアレイにおいて、ＭＬの直径（Ｄ）は１０μｍ以上１０００μｍ以下、ＭＬの高さ比（Ｈ／Ｒ）は５／８以上１以下、ＭＬの間隔比（Ｓ／Ｄ）は１／２以下、ＭＬの充填率は４０％以上、ＭＬアレイの素材の屈折率は１．３以上１．８以下が好ましい。また上記光拡散層は、複数の光拡散剤及びそのバインダーを有してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池を構成するユニットである太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュールに関し、詳細には入射光線に対する低反射性、法線方向側への屈折性（変角性）、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有し、発電効率を促進する太陽電池モジュール用フロントシートに関するものである。

近年、地球温暖化等の環境問題に対する意識の高まりから、クリーンエネルギー源としての太陽光発電が注目され、種々の形態からなる太陽電池が開発されている。この太陽電池は、一般的には直列又は並列に配線された複数枚の太陽電池セルをパッケージングし、ユニット化した複数の太陽電池モジュールから構成されている。

上記太陽電池モジュールは、屋外で長期間使用し得る十分な耐久性、耐候性等が要求される。図９に示すように、一般的な太陽電池モジュール５１の具体的な構造としては、太陽電池モジュール用フロントシート５２、エチレン酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂からなる充填剤層５３、光起電力素子としての複数枚の太陽電池セル５４、上記充填剤層５３と同様の充填剤層５５、及びバックシート５６がこの順に積層され、真空加熱ラミネーション法等により一体成形されている。

上記従来の太陽電池モジュール用フロントシート５２としては、透光性、耐候性、傷付き防止性、ガスバリア性等を考慮して、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等から形成されている（特開２００２−１３４７６８公報、特開２００２−１３４７７１公報等参照）。

特開２００２−１３４７６８公報 特開２００２−１３４７７１公報

上記従来の太陽電池モジュール用フロントシート５２は、平滑な平板状のものが使用され、光学的な観点からは透光性のみしか考慮されておらず、限られた太陽光線を効率良く太陽電池セル５４に到達させる工夫は全くなされていない。

そのため、上記従来の太陽電池モジュール用フロントシート５２は、特に朝夕の際の仰角が小さい太陽光線に対しては、反射率が高くなり、太陽電池セル５４に到達する光量の低下ひいては発電効率の低下を招来している。

本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、入射光線に対する低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有し、発電効率を促進する太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュールの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の太陽電池モジュール用フロントシートは、
基材層と、この基材層の表面側に積層される光学層とを備えており、
この光学層の表面に微細な凸部又は凹部を略均一に有している。

当該太陽電池モジュール用フロントシートは、光学層表面に略均一に有する微細な凸部又は凹部によって、入射光線に対する反射性が低減され、加えて裏面側への透過光線を法線方向側へ屈折させる機能及び太陽電池セルに集光させる機能を有している。

上記光学層としては、複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイを表面に有するとよい。このように表面にマイクロレンズアレイを有する光学層によれば、上述の低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を効果的に発揮することができる。また、当該光学層によれば、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、充填率、配設パターン等を調整することで、上述の光学的機能を容易かつ確実に制御することができる。

上記マイクロレンズアレイにおいて、マイクロレンズの直径（Ｄ）としては１０μｍ以上１０００μｍ以下、マイクロレンズの高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）としては５／８以上１以下、マイクロレンズのレンズ間距離（Ｓ）の直径（Ｄ）に対する間隔比（Ｓ／Ｄ）としては１／２以下、マイクロレンズの充填率としては４０％以上、マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率としては１．３以上１．８以下が好ましい。このようにマイクロレンズの直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、充填率及び素材の屈折率を上記範囲とすることで、上述の低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を効果的に高めることができる。

上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンとしては正三角形格子パターンが好ましい。この正三角形格子パターンは、半球状のマイクロレンズをより密に配設することができる。そのため、当該正三角形格子パターンによれば、当該マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの充填率が容易に高められ、上述の低反射性、法線方向側への屈折性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能をより高めることができる。

また、上記光拡散層としては、複数の光拡散剤及びそのバインダーを有してもよい。かかるバインダー中に複数の光拡散剤を含有する光学層によっても、上記マイクロレンズアレイを有する光学層と同様に、低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を効果的に発揮することができる。

上記光拡散剤の平均粒子径としては１μｍ以上５０μｍ以下、上記バインダーの基材ポリマー１００部に対する光拡散剤の配合量としては１０部以上５００部以下が好ましい。このように光拡散剤の平均粒子径及び配合量を上記範囲とすることで、上述の低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を効果的に高めることができる。

上記バインダー中に微小無機充填剤を含有するとよい。このようにバインダー中に微小無機充填剤を含有することで、光学層ひいては当該太陽電池モジュール用フロントシートの耐熱性、熱的寸法安定性、耐候性、耐光性、ガスバリア性、強度、堅牢性等の諸特性を高めることができる。

従って、当該太陽電池モジュール用フロントシートと、充填剤層と、光起電力素子としての太陽電池セルと、充填剤層と、バックシートとが表面側からこの順に積層されている太陽電池モジュールは、当該太陽電池モジュール用フロントシートの高い低反射性、法線方向側への変角性及び太陽電池セルへの集光性によって発電効率が飛躍的に促進される。特に、当該太陽電池モジュールは、朝夕の際の仰角が小さい太陽光線でも発電効率が向上し、日中を通じての起電力差を低減させることができる。

ここで、「表面」とは太陽電池モジュール及びこれを構成するフロントシートの受光側の面を意味し、「裏面」とは受光側と反対側の面を意味する。「マイクロレンズ」とは、界面が部分球面状の微小レンズを意味し、例えば半球状凸レンズ、半球状凹レンズなどが該当する。「直径（Ｄ）」とは、マイクロレンズの基底又は開口の直径を意味する。「高さ（Ｈ）」とは、マイクロレンズが凸レンズの場合にはマイクロレンズの基底面から最頂部までの垂直距離、マイクロレンズが凹レンズの場合にはマイクロレンズの開口面から最底部までの垂直距離を意味する。「レンズ間距離」とは、隣り合う一対のマイクロレンズ間の最短距離を意味する。「充填率」とは、表面投影形状における単位面積当たりのマイクロレンズの面積比を意味する。「正三角形格子パターン」とは、表面を同一形状の正三角形に区分し、その正三角形の各頂点にマイクロレンズを配設するパターンを意味する。

以上説明したように、本発明の太陽電池モジュール用フロントシートは、入射光線に対する低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有している。また、当該太陽電池モジュール用フロントシートを用いた太陽電池モジュールは、太陽電池セルの高性能化を図らなくても、太陽光線を有効利用し、発電効率を飛躍的に高めることができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール用フロントシートを示す模式的部分平面図（ａ）及び模式的部分断面図（ｂ） 図１の太陽電池モジュール用フロントシートの光学的機能を説明する模式図 高さ比と正面輝度相対値との関係を示すグラフ 間隔比と正面輝度相対値との関係を示すグラフ レンズ充填率と正面輝度相対値との関係を示すグラフ 図１の太陽電池モジュール用フロントシートとは異なる形態に係る太陽電池モジュール用フロントシートを示す模式的断面図 図１及び図６の太陽電池モジュール用フロントシートとは異なる形態に係る太陽電池モジュール用フロントシートを示す模式的断面図 図１の太陽電池モジュール用フロントシートを用いた太陽電池モジュールを示す模式的断面図 従来の一般的な太陽電池モジュールを示す模式的断面図

以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。

図１の太陽電池モジュール用フロントシート１は、シート状の基材層２と、この基材層２の表面に積層される光学層３とを備えている。この光学層３は、その表面にマイクロレンズアレイ４を有している。当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、表面のマイクロレンズアレイ４により、表面側から入射する光線に対して優れた低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有している。

基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明のガラス又は合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。上記樹脂の中でも、高い耐熱性、強度、耐候性、耐久性、水蒸気等に対するガスバリア性等を有するポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂及び環状ポリオレフィン系樹脂が好ましい。また、基材層２とマイクロレンズアレイ４とを一体成形する場合、マイクロレンズアレイ４の成形性に優れる紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の放射線硬化型樹脂が好ましい。

上記ポリエステル系樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステル系樹脂の中でも、耐熱性、耐候性等の諸機能面及び価格面のバランスが良好なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。

上記フッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなるペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。これらのフッ素系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるポリフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）やテトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）が特に好ましい。

上記環状ポリオレフィン系樹脂としては、例えばａ）シクロペンタジエン（及びその誘導体）、ジシクロペンタジエン（及びその誘導体）、シクロヘキサジエン（及びその誘導体）、ノルボルナジエン（及びその誘導体）等の環状ジエンを重合させてなるポリマー、ｂ）当該環状ジエンとエチレン、プロピレン、４−メチル−１−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン系モノマーの１種又は２種以上とを共重合させてなるコポリマー等が挙げられる。これらの環状ポリオレフィン系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるシクロペンタジエン（及びその誘導体）、ジシクロペンタジエン（及びその誘導体）又はノルボルナジエン（及びその誘導体）等の環状ジエンのポリマーが特に好ましい。

上記放射線硬化型樹脂としては、紫外線、電子線等の放射線の照射によって架橋硬化する樹脂であり、光重合性プレポリマーを含む樹脂組成物から形成される。この光重合性プレポリマーとしては、１分子中に２個以上のアクリロイル基を有し、架橋硬化することにより３次元網目構造となるアクリル系プレポリマーが特に好ましい。このアクリル系プレポリマーとしては、例えばウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート等が使用される。

上記放射線硬化型樹脂を形成する樹脂組成物には、基材層２の硬度を調整する目的で、光重合性モノマーを添加することができる。この光重合性モノマーとしては、例えば２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート等の単官能アクリルモノマー、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート等の２官能アクリルモノマー、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等の多官能モノマー等の１種若しくは２種以上が使用される。

また、上記放射線硬化型樹脂を形成する樹脂組成物には、紫外線照射により硬化させる場合、光重合開始剤や光重合促進剤等の添加剤を含有することが好ましい。この光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α−アシロキシムエステル、チオキサンソン類等が挙げられる。光重合促進剤は、硬化時の空気による重合障害を軽減させて硬化速度を速めることができるものであり、例えばｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルなどが挙げられる。

上記放射線硬化型樹脂を形成する樹脂組成物に放射線を照射する方法としては、（ａ）例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等を用いた紫外線照射方法、（ｂ）例えばコックロフトワルトン型、バンデルグラフ型、共変圧器型、絶縁コア変圧器型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子加速器を用いた電子線照射方法が採用される。

なお、基材層２の形成材料としては、上記合成樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。また、基材層２の形成材料中には、加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性等を改良、改質する目的で、種々の添加剤等を混合することができる。この添加剤としては、例えば滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、充填剤、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料、フィラー、可塑剤、劣化防止剤、分散剤等が挙げられる。上記基材層２の成形方法としては、特に限定されず、例えば押出し法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法等の公知の方法が採用される。

基材層２の厚み（平均厚み）の下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍが特に好ましい。一方、基材層２の厚みの上限としては、２５０μｍが好ましく、１８８μｍが特に好ましい。基材層２の厚みが上記下限未満であると、耐熱性、熱的寸法・形状安定性、保護性、耐衝撃性、堅牢性等が低下するおそれがある、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材層２の厚みが上記上限を超えると、太陽電池モジュールの薄型化及び軽量化の要請に反することになる。また、ガラス製の基材層２の厚さとしては、一般的には３ｍｍ程度とされている。

マイクロレンズアレイ４は、多数のマイクロレンズ５から構成されている。このマイクロレンズ５は、半球状（半球に近似した形状を含む）とされ、基材層２の表面に突設されている。マイクロレンズ５は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。このマイクロレンズ５を形成する合成樹脂としては、基材層２と同様の合成樹脂が用いられる。

マイクロレンズ５は、基材層２の表面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。具体的にはマイクロレンズ５は、基材層２の表面において正三角形格子パターンで配設されている。従って、マイクロレンズ５のピッチ（Ｐ）及びレンズ間距離（Ｓ）は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ５を最も密に配設することができる。なお、マイクロレンズ５の配設パターンとしては、稠密充填可能な上記正三角形格子パターンに限定されず、例えば正方形格子パターンやランダムパターンも可能である。このランダムパターンによれば、当該太陽電池モジュール用フロントシート１を他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。

マイクロレンズ５の直径（Ｄ）の下限としては、１０μｍ、特に１００μｍ、さらに特に２００μｍが好ましい。一方、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）の上限としては、１０００μｍ、特に７００μｍが好ましい。マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０μｍより小さいと、回析の影響が大きくなり、上記光学的機能の低下や色分解が起こり易く、品質の低下を招来する。一方、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０００μｍを超えると、厚さの増大や輝度ムラが生じやすく、品質の低下を招来する。また、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）を１００μｍ以上とすることで、単位面積当たりのマイクロレンズ５が少なくなる結果、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の大面積化が容易になり、製造時の技術的かつコスト的な負担が軽減される。

マイクロレンズ５の表面粗さ（Ｒａ）の下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．０３μｍが特に好ましい。一方、マイクロレンズ５の表面粗さ（Ｒａ）の上限としては、０．１μｍが好ましく、０．０７μｍが特に好ましい。このようにマイクロレンズ５の表面粗さ（Ｒａ）を上記下限以上とすることで、当該太陽電池モジュール用フロントシート１のマイクロレンズアレイ４の成形性が比較的容易になり、製造面での技術的及びコスト的負担が軽減される。一方、マイクロレンズ５の表面粗さ（Ｒａ）を上記上限未満とすることで、マイクロレンズ５表面での光の散乱が低減される結果、マイクロレンズ５による集光機能や法線方向側への屈折機能が高められ、かかる良好な光学的機能に起因して発電効率の向上が促進される。

マイクロレンズ５の高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）の下限としては、５／８が好ましく、３／４が特に好ましい。一方、この高さ比（Ｈ／Ｒ）の上限としては１が好ましい。このようにマイクロレンズ５の高さ比（Ｈ／Ｒ）を上記範囲とすることで、マイクロレンズ５におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能が格段に向上する。

マイクロレンズ５のレンズ間距離（Ｓ；Ｐ−Ｄ）の直径（Ｄ）に対する間隔比（Ｓ／Ｄ）の上限としては１／２が好ましく、１／５が特に好ましい。このようにマイクロレンズ５のレンズ間距離（Ｓ）を上記上限以下とすることで、光学的機能に寄与しない平坦部が低減され、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の上記光学的機能が格段に向上する。

マイクロレンズ５の充填率の下限としては４０％が好ましく、６０％が特に好ましい。このようにマイクロレンズ５の充填率を上記下限以上とすることで、マイクロレンズ５の占有面積を高め、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の上記光学的機能が格段に向上する。

マイクロレンズアレイ４を構成する素材の屈折率の下限としては１．３が好ましく、１．４５が特に好ましい。一方、マイクロレンズアレイ４を構成する素材の屈折率の上限としては１．８が好ましく、１．６が特に好ましい。この範囲の中でも、マイクロレンズアレイ４を構成する素材の屈折率としては１．５が最も好ましい。このようにマイクロレンズアレイ４を構成する素材の屈折率を上記範囲とすることで、マイクロレンズ５におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の上記光学的機能がさらに高められる。

当該太陽電池モジュール用フロントシート１の製造方法としては、上記構造のものが形成できれば特に限定されるものではなく、種々の方法が採用される。当該太陽電池モジュール用フロントシート１の製造方法としては、基材層２を作製した後にマイクロレンズアレイ４を別に形成する方法と、基材層２とマイクロレンズアレイ４とを一体成形する方法とが可能であり、具体的には、
（ａ）マイクロレンズアレイ４表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすこと当該太陽電池モジュール用フロントシート１を形成する方法、
（ｂ）マイクロレンズアレイ４表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成型法、
（ｃ）シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法、
（ｄ）マイクロレンズアレイ４表面の反転形状を周面に有するロール型と他のロールとのニップに溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法、
（ｅ）基材層に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｆ）上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材層で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｇ）紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法
などがある。

上記マイクロレンズアレイ４の反転形状を有する型（モールド）の製造方法としては、例えば基材上にフォトレジスト材料により斑点状の立体パターンを形成し、この立体パターンを加熱流動化により曲面化することで、マイクロレンズアレイ模型を作製し、このマイクロレンズアレイ模型の表面に電鋳法により金属層を積層し、この金属層を剥離することで製造することができる。

上記製造方法によれば、任意形状のマイクロレンズアレイ４が容易かつ確実に形成される。そのため、マイクロレンズアレイ４を構成するマイクロレンズ５の直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、充填率等が容易かつ確実に調整され、その結果当該太陽電池モジュール用フロントシート１の上記光学的機能が容易かつ確実に制御される。

次に、当該太陽電池モジュール用フロントシート１の光学的機能を図２を参照しつつ説明する。当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、光学層３の表面のマイクロレンズ５によって仰角が小さい斜め方向の入射光線Ａも入射角が大きくなり、反射率が格段に低減される。つまり、当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、特に朝夕の際の仰角が小さい太陽光線に対しても効率良く入射させることができる。また、当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、マイクロレンズ５の表面でのレンズ的屈折作用によって入射光線Ａを法線方向側に屈折し、太陽電池セルに到達する光量を増大させることができる。さらに、当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、マイクロレンズ５の表面でのレンズ的屈折作用によって仰角が大きい正面方向の入射光線Ｂが集光され、太陽電池セルに到達する光強度を増大させることができる。従って、当該太陽電池モジュール用フロントシート１は、入射光線に対する低反射性、法線方向側への屈折性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有し、発電効率を促進することができる。

次に、シミュレーションにより、当該太陽電池モジュール用フロントシート１において高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）及び充填率を変化させた場合に正面輝度がどのように変化するかを示す。このシミュレーションにおける輝度の解析は、モンテカルロ法を用いたノンシーケンシャル光線追跡で行う。得られる正面輝度相対値は、各パラメーターを変化させた場合の相対的な正面輝度を示すものである。

高さ比（Ｈ／Ｒ）と正面輝度相対値との関係を下記表１及び図３のグラフに示す。この表１及び図３のグラフは、高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上で正面輝度相対値が高くなり、高さ比（Ｈ／Ｒ）が３／４以上で特に高くなることを示している。また、高さ比（Ｈ／Ｒ）が１に近づくほど正面輝度相対値の増加量が低下している。

間隔比（Ｓ／Ｄ）と正面輝度相対値との関係を下記表２及び図４のグラフに示す。この表２及び図４のグラフは、間隔比（Ｓ／Ｄ）が１／２以下で正面輝度相対値が高くなり、間隔比（Ｓ／Ｄ）が１／５以下で特に高くなることを示している。

レンズ充填率と正面輝度相対値との関係を下記表３及び図５のグラフに示す。この表３及び図５のグラフは、レンズ充填率が４０％以上で正面輝度相対値が正面輝度相対値が高くなり、レンズ充填率が６０％以上でより高くなり、レンズ充填率が７５％以上で特に高くなることを示している。

図６の太陽電池モジュール用フロントシート１１は、シート状の基材層２と、この基材層２の表面に積層される光学層１２とを備えている。この基材層２は、上記太陽電池モジュール用フロントシート１の基材層２と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。

光学層１２は、表面にマイクロレンズアレイ１３を有している。このマイクロレンズアレイ１３は、多数の半球状かつ凹状のマイクロレンズ１４から構成されている。つまり、このマイクロレンズ１４は、半球状凹レンズとされている。このマイクロレンズアレイ１３の素材、マイクロレンズ１４の直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、充填率、製造方法等は、上記太陽電池モジュール用フロントシート１のマイクロレンズアレイ４と同様である。

当該太陽電池モジュール用フロントシート１１も、上記太陽電池モジュール用フロントシート１と同様に、表面のマイクロレンズアレイ１３によって表面側から入射する光線に対して優れた低反射性、法線方向側への変角性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有している。

図７の太陽電池モジュール用フロントシート２１は、シート状の基材層２と、この基材層２の表面に積層される光学層２２とを備えている。この基材層２は、上記太陽電池モジュール用フロントシート１の基材層２と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。

光学層２２は、基材層２表面に略均一に配設される複数の光拡散剤２３と、その複数の光拡散剤２３のバインダー２４とを備えている。かかる複数の光拡散剤２３は、バインダー２４で被覆されている。このように複数の光拡散剤２３によって光学層２２の表面に微細な凹凸（好ましくは、マイクロレンズ状の凸部又は／及び凹部）が略均一に形成されている。なお、光学層２２の平均厚みは、特には限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下程度とされている。

光拡散剤２３は、透明材料、特に好ましくは無色透明材料から形成される粒子である。光拡散剤２３を形成する材料としては、無機材料と有機材料に大別される。無機材料としては、例えばガラス、ケイ素酸化物、ケイ素窒化物及びアルミニウム酸化物等が挙げられる。有機材料としては、例えばアクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。中でも、透明性が高いアクリル樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が特に好ましい。

光拡散剤２３の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば球状、紡錘形状、針状、棒状、立方状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光学層２２表面にマイクロレンズ状の凹凸が形成される球状のビーズが好ましい。

光拡散剤２３の平均粒子径の下限としては、１μｍ、特に２μｍ、さらに５μｍが好ましい。一方、光拡散剤２３の平均粒子径の上限としては、５０μｍ、特に２０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。光拡散剤２３の平均粒子径が上記範囲未満であると、光拡散剤２３によって形成される光学層２２表面の凹凸が小さくなり、入射光線に対する低反射性、法線方向側への屈折性、太陽電池セルへの集光性等の上記光学的機能が低下するおそれがある。逆に、光拡散剤２３の平均粒子径が上記範囲を越えると、太陽電池モジュール用フロントシート２１の厚さが増大し、かつ、上記光学的機能の均一性が低下するおそれがある。

光拡散剤２３の配合量（バインダー２４の形成材料であるポリマー組成物中の基材ポリマー１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては１０部、特に２０部、さらに５０部が好ましく、この配合量の上限としては５００部、特に３００部、さらに２００部が好ましい。これは、光拡散剤２３の配合量が上記範囲未満であると、上記光学的機能が低下するおそれがあり、一方、光拡散剤２３の配合量が上記範囲を越えると光拡散剤２３を固定する効果が低下することからである。

バインダー２４は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を硬化させることで形成されている。このバインダー２４によって基材層２表面に光拡散剤２３が略等密度に配置固定される。なお、このバインダー２４を形成するためのポリマー組成物は、基材ポリマーの他に例えば微小無機充填剤、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されてもよい。

上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易に光学層２２を形成することができるポリオールが好ましい。また、バインダー２４に用いられる基材ポリマーは、光線の透過性を高める観点から透明とされており、無色透明が特に好ましい。

上記ポリオールとしては、例えば水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールや、水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらを単体で又は２種以上混合して使用することができる。

水酸基含有不飽和単量体としては、（ａ）例えばアクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、ケイヒアルコール、クロトニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、（ｂ）例えばエチレングリコール、エチレンオキサイド、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド、ブチレングリコール、ブチレンオキサイド、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルデカノエート、プラクセルＦＭ−１（ダイセル化学工業株式会社製）等の２価アルコール又はエポキシ化合物と、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との反応で得られる水酸基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらの水酸基含有不飽和単量体から選択される１種又は２種以上を重合してポリオールを製造することができる。

また上記ポリオールは、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、スチレン、ビニルトルエン、１−メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸アリル、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、マレイン酸ジエチル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソプレン等から選択される１種又は２種以上のエチレン性不飽和単量体と、上記（ａ）及び（ｂ）から選択される水酸基含有不飽和単量体とを重合することで製造することもできる。

水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールの数平均分子量は１０００以上５０００００以下であり、好ましくは５０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールは、（ｃ）例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノールＡ、ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ハイドロキノンビス（ヒドロキシエチルエーテル）、トリス（ヒドロキシエチル）イソシヌレート、キシリレングリコール等の多価アルコールと、（ｄ）例えばマレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、トリメット酸、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸等の多塩基酸とを、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール中の水酸基数が前記多塩基酸のカルボキシル基数よりも多い条件で反応させて製造することができる。

かかる水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールの数平均分子量は５００以上３０００００以下であり、好ましくは２０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

当該ポリマー組成物の基材ポリマーとして用いられるポリオールとしては、上記ポリエステルポリオール、及び、上記水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー２４は耐候性が高く、光学層２２の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。

なお、上記ポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、１分子当たり２個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が１０以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。

バインダー２４を形成するポリマー組成物中に微小無機充填剤を含有するとよい。このバインダー２４中に微小無機充填剤を含有することで、光学層２２ひいては太陽電池モジュール用フロントシート２１の耐熱性が向上する。この微小無機充填剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではなく、無機酸化物が好ましい。この無機酸化物は、金属元素が主に酸素原子との結合を介して３次元のネットワークを構成した種々の含酸素金属化合物と定義される。また無機酸化物を構成する金属元素としては、例えば元素周期律表第２族〜第６族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表第３族〜第５族から選ばれる元素がさらに好ましい。特に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒから選択される元素が好ましく、金属元素がＳｉであるコロイダルシリカが、耐熱性向上効果及び均一分散性の面で微小無機充填剤として最も好ましい。また、微小無機充填剤の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。

微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍが特に好ましい。一方、微小無機充填剤の平均粒子径の上限としては５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍが特に好ましい。これは、微小無機充填剤の平均粒子径が上記範囲未満では、微小無機充填剤の表面エネルギーが高くなり、凝集等が起こりやすくなるためであり、逆に、平均粒子径が上記範囲を超えると、短波長の影響で白濁し、太陽電池モジュール用フロントシート２１の透明性を完全に維持することができなくなることからである。

微小無機充填剤の基材ポリマー１００部に対する配合量（無機物成分のみの配合量）の下限としては固形分換算で５部が好ましく、５０部が特に好ましい。一方、微小無機充填剤の上記配合量の上限としては５００部が好ましく、２００部がより好ましく、１００部が特に好ましい。これは、微小無機充填剤の配合量が上記範囲未満であると、太陽電池モジュール用フロントシート２１の耐熱性等の上記効果を十分に発現することができなくなってしまうおそれがあり、逆に、配合量が上記範囲を越えると、ポリマー組成物中への配合が困難になり、光学層２２の光線透過率が低下するおそれがあることからである。

上記微小無機充填剤としては、その表面に有機ポリマーが固定されたものを用いるとよい。このように有機ポリマー固定微小無機充填剤を用いることで、バインダー２４中での分散性やバインダー２４との親和性の向上が図られる。この有機ポリマーについては、その分子量、形状、組成、官能基の有無等に関して特に限定はなく、任意の有機ポリマーを使用することができる。また有機ポリマーの形状については、直鎖状、分枝状、架橋構造等の任意の形状のものを使用することができる。

上記有機ポリマーを構成する具体的な樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびこれらの共重合体やアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の官能基で一部変性した樹脂等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル−ポリエステル系樹脂等の（メタ）アクリル単位を含む有機ポリマーを必須成分とするものが被膜形成能を有し好適である。他方、上記ポリマー組成物の基材ポリマーと相溶性を有する樹脂が好ましく、従ってポリマー組成物に含まれる基材ポリマーと同じ組成であるものが最も好ましい。

なお、微小無機充填剤は、微粒子内に有機ポリマーを包含していてもよい。このことにより、微小無機充填剤のコアである無機物に適度な軟度および靱性を付与することができる。

上記有機ポリマーにはアルコキシ基を含有するものを用いるとよく、その含有量としては有機ポリマーを固定した微小無機充填剤１ｇ当たり０．０１ｍｍｏｌ以上５０ｍｍｏｌ以下が好ましい。かかるアルコキシ基により、バインダー２４を構成するマトリックス樹脂との親和性や、バインダー２４中での分散性を向上させることができる。

上記アルコキシ基は、微粒子骨格を形成する金属元素に結合したＲＯ基を示す。このＲは置換されていてもよいアルキル基であり、微粒子中のＲＯ基は同一であっても異なっていてもよい。Ｒの具体例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル等が挙げられる。微小無機充填剤を構成する金属と同一の金属アルコキシ基を用いるのが好ましく、微小無機充填剤がコロイダルシリカである場合には、シリコンを金属とするアルコキシ基を用いるのが好ましい。

有機ポリマーを固定した微小無機充填剤中の有機ポリマーの含有率については、特に制限されるものではないが、微小無機充填剤を基準にして０．５質量％以上５０質量％以下が好ましい。

微小無機充填剤に固定する上記有機ポリマーとして水酸基を有するものを用い、バインダー２４を構成するポリマー組成物中に水酸基と反応するような官能基を２個以上有する多官能イソシアネート化合物、メラミン化合物およびアミノプラスト樹脂から選ばれる少なくとも１種のものを含有するとよい。これにより、微小無機充填剤とバインダー２４のマトリックス樹脂とが架橋構造で結合され、保存安定性、耐汚染性、可撓性、耐候性、保存安定性等が良好になり、さらに得られる被膜が光沢を有するものとなる。

上記多官能イソシアネート化合物としては、脂肪族、脂環族、芳香族及びその他の多官能イソシアネート化合物やこれらの変性化合物を挙げることができる。この多官能イソシアネート化合物の具体例としては、例えばトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体、イソシアヌレート体等の３量体等；これらの多官能イソシアネート類とプロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールとの反応により生成される２個以上のイソシアネート基が残存する化合物；これらの多官能イソシアネート化合物をエタノール、ヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール性水酸基を有する化合物、アセトオキシム、メチルエチルケトキシム等のオキシム類、ε−カプロラクタム、γ−カプロラクタム等のラクタム類等のブロック剤で封鎖したブロックド多官能イソシアネート化合物などを挙げることができる。なお、上記多官能イソシアネート化合物は１種又は２種以上混合して使用することができる。中でも、被膜の黄変色を防止するために、芳香環に直接結合したイソシアネート基を有しない無黄変性多官能イソシアネート化合物が好ましい。

上記メラミン化合物としては、例えばジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、イソブチルエーテル型メラミン、ｎ−ブチルエーテル型メラミン、ブチル化ベンゾグアナミン等を挙げることができる。

上記アミノプラスト樹脂としては、例えばアルキルエーテル化メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等が挙げられ、これらのアミノプラスト樹脂の単体又は２種以上の混合物もしくは共縮合物を使用できる。このアルキルエーテル化メラミン樹脂とは、アミノトリアジンをメチロール化し、シクロヘキサノールまたは炭素数１〜６のアルカノールでアルキルエーテル化して得られるものであり、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、メチルブチル混合メラミン樹脂が代表的なものである。また硬化を促進させるためのスルホン酸系触媒、例えばパラトルエンスルホン酸及びそのアミン塩等を使用することができる。

上記基材ポリマーとしてはシクロアルキル基を有するポリオールが好ましい。このように、バインダー２４を構成する基材ポリマーとしてのポリオール中にシクロアルキル基を導入することで、バインダー２４の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での当該太陽電池モジュール用フロントシート２１の耐撓み性、寸法安定性等が改善され、加えて光学層２２の耐候性、硬度、肉持感、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。さらに、ポリオール中にシクロアルキル基を導入することで、表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤との親和性及び微小無機充填剤の均一分散性がさらに良好になる。

上記シクロアルキル基としては特に限定されず、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。

上記シクロアルキル基を有するポリオールは、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体を共重合することで得られる。このシクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体とは、シクロアルキル基を分子内に少なくとも１つ有する重合性不飽和単量体である。この重合性不飽和単量体としては特に限定されず、例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロドデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

また、ポリマー組成物中には硬化剤としてイソシアネートを含有するとよい。このようにポリマー組成物中にイソシアネート硬化剤を含有することで、より一層強固な架橋構造となり、光学層２２の被膜物性がさらに向上する。このイソシアネートとしては上記多官能イソシアネート化合物と同様の物質が用いられる。中でも、被膜の黄変色を防止する脂肪族系イソシアネートが好ましい。

特に、基材ポリマーとしてポリオールを用いる場合、ポリマー組成物中に配合する硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネート、イソフロンジイソシアネート及びキシレンジイソシアネートのいずれか１種もしくは２種以上混合して用いるとよい。これらの硬化剤を用いると、ポリマー組成物の硬化反応速度が大きくなるため、帯電防止剤として微小無機充填剤の分散安定性に寄与するカチオン系のものを使用しても、カチオン系帯電防止剤による硬化反応速度の低下を十分補うことができる。また、かかるポリマー組成物の硬化反応速度の向上はバインダー中への微小無機充填剤の均一分散性に寄与する。その結果、当該太陽電池モジュール用フロントシート２１の熱、紫外線等による撓みや黄変を格段に抑制することができる。

当該太陽電池モジュール用フロントシート２１の製造工程としては、一般的には、（ａ）バインダー２４を構成するポリマー組成物に光拡散剤２３を混合することで光学層用組成物を製造する工程と、（ｂ）この光学層用組成物を基材層２の表面に積層し、硬化させることで光学層２２を形成する工程とを有している。上記光学層用組成物の積層手段としては、特に限定されるものではなく、例えばバーコーター、ブレードコーター、スピンコーター、ロールコーター、グラビアコーター、フローコーター、スプレー、スクリーン印刷等を用いたコーティング等が採用される。

当該太陽電池モジュール用フロントシート２１は、上述のように光学層２２の表面に凹凸が形成されるため、上記太陽電池モジュール用フロントシート１と同様に入射光線に対する低反射性、法線方向側への屈折性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有している。また、当該太陽電池モジュール用フロントシート２１は、光学層２２内の光拡散剤２３の界面でもレンズ的屈折作用が奏され、その結果上記光学的機能が高められている。

図８の太陽電池モジュール３１は、当該太陽電池モジュール用フロントシート１と、充填剤層３２と、複数枚の太陽電池セル３３と、充填剤層３４と、バックシート３５とが表面側からこの順に積層されている。

上記充填剤層３２及び充填剤層３４は、太陽電池モジュール用フロントシート１及びバックシート３５間における太陽電池セル３３の周囲に充填されており、太陽電池モジュール用フロントシート１及びバックシート３５との接着性や、太陽電池セル３３を保護するための耐スクラッチ性、衝撃吸収性等を有している。なお、太陽電池セル３３の表面に積層される充填剤層３２は、上記諸機能に加え、太陽光を透過する透明性を有している。

充填剤層３２及び充填剤層３４の形成材料としては、例えばフッ素系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸又はメタクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレンフィン系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂等が挙げられる。これらの合成樹脂の中でも、耐候性、耐熱性、ガスバリア性等に優れるフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂又はエチレン−酢酸ビニル系樹脂が好ましい。

また、充填剤層３２及び充填剤層３４の形成材料としては、特開２０００−３４３７６公報に示される熱可逆架橋性オレフィン系重合体組成物、具体的には（ａ）不飽和カルボン酸無水物と不飽和カルボン酸エステルとによって変性された変性オレフィン系重合体であって、１分子当たりのカルボン酸無水物基の平均結合数が１個以上で、かつ該変性オレフィン系重合体中のカルボン酸無水物基数に対するカルボン酸エステル基数の比が０．５〜２０である変性オレフィン系重合体と、（ｂ）１分子当たりの水酸基の平均結合数が１個以上の水酸基含有重合体とを含み、（ａ）成分のカルボン酸無水物基数に対する（ｂ）成分の水酸基数の比が０．１〜５のものなども使用される。

なお、充填剤層３２及び充填剤層３４の形成材料には、耐候性、耐熱性、ガスバリア性等の向上を目的として例えば架橋剤、熱酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、光酸化防止剤等の各種添加剤を適宜含有することができる。また充填剤層３２及び充填剤層３４の厚さ（平均厚さ）としては、特に限定されるものではないが、２００μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、３５０μｍ以上６００μｍ以下が特に好ましい。

上記太陽電池セル３３は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電力素子であり、充填剤層３２及び充填剤層３４間に配設されている。複数枚の太陽電池セル３３は、略同一平面内に敷設され、図示していないが直列又は並列に配線されている。この太陽電池セル３３としては、例えば単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電子素子、シングル接合型やタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）等の第３〜第５族化合物半導体太陽電子素子、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）や銅インジウムセレナイド（ＣｕＩｎＳｅ_２）等の第２〜第６族化合物半導体太陽電子素子等を使用することができ、それらのハイブリット素子も使用することができる。なお、複数枚の太陽電池セル３３間にも充填剤層３２又は充填剤層３４が隙間なく充填されている。

バックシート３５は、太陽電池モジュール５１の裏面側を保護するものであり、ガスバリア性、耐候性、耐久性、耐衝撃性等が要求されている。かかるバックシート３５としては、上記保護性及びガスバリア性を有していれば特に限定されず、公知の種々のものが用いられる。具体的には、ポリフッ化ビニルフィルム、耐熱・耐候性プラスチックフィルム等からなる一対の合成樹脂フィルムでアルミニウム箔、無機酸化物薄膜層等のガスバリア層をサンドイッチした構造のバックシートが使用される。

当該太陽電池モジュール３１の製造方法としては、特に限定されるもではないが、一般的には（１）太陽電池モジュール用フロントシート１、充填剤層３２、複数枚の太陽電池セル３３、充填剤層３４及びバックシート３５をこの順に積層する工程と、（２）それらを真空吸引により一体化して加熱圧着する真空加熱ラミネーション法等により一体成形するラミネート工程とを有している。かかる太陽電池モジュール３１の製造方法において、各層間の接着性等を目的として（ａ）加熱溶融型接着剤、溶剤型接着剤、光硬化型接着剤等を塗工すること、（ｂ）各積層対向面にコロナ放電処理、オゾン処理、低温プラズマ処理、グロー放電処理、酸化処理、プライマーコート処理、アンダーコート処理、アンカーコート処理等を施すことなどが可能である。

当該太陽電池モジュール３１は、上述のように太陽電池モジュール用フロントシート１が入射光線に対する低反射性、法線方向側への屈折性、太陽電池セルへの集光性等の光学的機能を有することから、太陽電池セル３３に積極的に太陽光線を集め、発電効率を向上させることができる。特に、当該太陽電池モジュール３１は、朝夕の際の仰角の小さい太陽光線でも発電効率が向上し、日中を通じての起電力差を低減させることができる。そのため、当該太陽電池モジュール３１は、屋根据え置き型の太陽電池や、腕時計や電卓等の小型電気機器用の太陽電池などに好適に使用することができる。

なお、本発明の太陽電池モジュール用フロントシート及び太陽電池モジュールは上記実施形態に限定されるものではない。具体的には、光学層は、表面に微細な凸部又は凹部を略均一に有すれば上記マイクロレンズアレイやビーズ塗工層を有するものに限定されず、例えば合成樹脂フィルムの表面に任意形状のエンボス加工を施したもの等も可能である。また、当該太陽電池モジュール用フロントシートは、ガスバリア性等を向上させる目的で上記ＰＶＤ法又はＣＶＤ法により酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物の透明蒸着膜を積層することも可能である。

また、基材層２、光学層３又は光学層２２（好ましくはバインダー２４）中に紫外線吸収剤を含有するとよい。このように紫外線吸収剤を含有することで、当該太陽電池モジュール用フロントシートの耐候性及び耐久性を向上することができる。この紫外線吸収剤としては、紫外線を吸収し、効率よく熱エネルギーに変換できるもので、かつ、光に対して安定な化合物であれば特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。中でも、紫外線吸収機能が高く、上記基材ポリマーとの相溶性が良好で、基材ポリマー中に安定して存在するサリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びシアノアクリレート系紫外線吸収剤が好ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。また、紫外線吸収剤としては、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマー（例えば、（株）日本触媒の「ユーダブルＵＶ」シリーズなど）も好適に使用される。かかる分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーを用いることで、基材層２等を構成するポリマーとの相溶性が高く、紫外線吸収剤のブリードアウト等による紫外線吸収機能の劣化を防止することができる。

上記紫外線吸収剤の含有量の下限としては０．１質量％、特に１質量％、さらに特に３質量％が好ましく、紫外線吸収剤の含有量の上限としては１０質量％、特に８質量％、さらに特に５質量％が好ましい。紫外線吸収剤の配合量が上記下限より小さいと、当該太陽電池モジュール用フロントシートの紫外線吸収機能を効果的に奏することができないおそれがあり、逆に、紫外線吸収剤の配合量が上記上限を超えると、マトリックスポリマーに悪影響を及ぼし、基材層２等の強度、耐久性等の低下をもたらすおそれがある。

また、基材層２、光学層３又は光学層２２（好ましくはバインダー２４）中に紫外線安定剤又は分子鎖に紫外線安定基が結合したポリマーを含有することも可能である。この紫外線安定剤又は紫外線安定基により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、太陽電池モジュール用フロントシートの紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。かかる紫外線安定剤又は紫外線安定基としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤又はヒンダードアミン系紫外線安定基が好適に用いられる。

さらに、基材層２、光学層３又は光学層２２（好ましくはバインダー２４）中に帯電防止剤を含有するとよい。このように帯電防止剤を含有することで、当該太陽電池モジュール用フロントシートに帯電防止効果が発現され、その結果ゴミを吸い寄せる、太陽電池モジュールを構成する各層の重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。また、帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このように基材層２等の中に含有することでかかる弊害は低減される。この帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きいカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。

以上のように、本発明の太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュールは、太陽電池の構成要素として有用であり、特に今日普及しつつある家屋屋根据え置き型の太陽電池や電卓等の小型電気機器用の太陽電池などに好適に使用される。

１ 太陽電池モジュール用フロントシート
２ 基材層
３ 光学層
４ マイクロレンズアレイ
５ マイクロレンズ
１１ 太陽電池モジュール用フロントシート
１２ 光学層
１３ マイクロレンズアレイ
１４ マイクロレンズ
２１ 太陽電池モジュール用フロントシート
２２ 光学層
２３ 光拡散剤
２４ バインダー
３１ 太陽電池モジュール
３２ 充填剤層
３３ 太陽電池セル
３４ 充填剤層
３５ バックシート

Claims (13)

1. 基材層と、この基材層の表面側に積層される光学層とを備えており、
   この光学層の表面に微細な凸部又は凹部を略均一に有している太陽電池モジュール用フロントシート。
2. 上記光学層が、複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイを表面に有している請求項１に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
3. 上記マイクロレンズの直径（Ｄ）が１０μｍ以上１０００μｍ以下である請求項２に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
4. 上記マイクロレンズにおける高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上１以下である請求項２又は請求項３に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
5. 上記マイクロレンズにおけるレンズ間距離（Ｓ）の直径（Ｄ）に対する間隔比（Ｓ／Ｄ）が１／２以下である請求項２、請求項３又は請求項４に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
6. 上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの充填率が４０％以上である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
7. 上記マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率が１．３以上１．８以下である請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
8. 上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンが正三角形格子パターンである請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
9. 上記光拡散層が、複数の光拡散剤及びそのバインダーを有している請求項１に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
10. 上記光拡散剤の平均粒子径が１μｍ以上５０μｍ以下である請求項９に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
11. 上記バインダーの基材ポリマー１００部に対する光拡散剤の配合量が１０部以上５００部以下である請求項９又は請求項１０に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
12. 上記バインダー中に微小無機充填剤を含有する請求項９、請求項１０又は請求項１１に記載の太陽電池モジュール用フロントシート。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用フロントシートと、充填剤層と、光起電力素子としての太陽電池セルと、充填剤層と、バックシートとが表面側からこの順に積層されている太陽電池モジュール。

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