WO2010058585A1 - 光再利用シート,太陽電池モジュール,及び光源モジュール - Google Patents

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WO2010058585A1
WO2010058585A1 PCT/JP2009/006237 JP2009006237W WO2010058585A1 WO 2010058585 A1 WO2010058585 A1 WO 2010058585A1 JP 2009006237 W JP2009006237 W JP 2009006237W WO 2010058585 A1 WO2010058585 A1 WO 2010058585A1
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light
solar cell
reuse sheet
incident
solar
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PCT/JP2009/006237
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ルイス マヌエル ムリジョーモラ
本間英明
諸永耕平
高橋進
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凸版印刷株式会社
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention has a concavo-convex structure formed on at least one surface, deflects light in a specific direction by light diffraction, scattering, refraction, or reflection, and reuses light that has been lost in the past.
  • the present invention relates to a light reuse sheet that can be used, and a solar cell module and a light source module using the light reuse sheet. Furthermore, this invention relates to the sheet
  • solar cell modules are used in various fields.
  • solar cell modules are used in relatively small devices mounted on small electronic devices such as calculators, solar cell modules are installed in homes for home use, and large-area solar cell power generation in large-scale power generation facilities A system is used, and further, a solar cell module is used as a power source for an artificial satellite (see, for example, Patent Document 1).
  • the amount of power generation increases mainly in proportion to the area irradiated with light. Therefore, in order to improve the power generation efficiency, in addition to improving the manufacturing technology such as the sealing technology and the film forming technology, how to increase the aperture ratio of the solar cell module (the ratio of the area capable of power generation to the total area). Is an important issue.
  • the types of materials used in solar cells are classified into crystalline silicon, amorphous silicon, organic compound, and the like, and moreover, crystalline silicon solar cells that are widely distributed in the market are simple. It is classified into a crystalline silicon type, a polycrystalline silicon type, and an amorphous silicon type.
  • a single crystal silicon type or polycrystalline silicon type solar cell has an advantage in that it is relatively easy to increase power generation efficiency because the substrate quality is better than other solar cells.
  • a single crystal silicon type or polycrystalline silicon type solar cell has a problem that a material cost accounts for a high ratio (the cost of silicon is high). The cost for attaching the solar cell to the module is also added to the manufacturing cost.
  • the above-described method has a low light absorptivity because infrared light is likely to pass through thin-film silicon solar cells. Therefore, in order to increase the light utilization efficiency, a structure has been proposed in which incident light is intentionally scattered to improve the light utilization efficiency by increasing the optical path length of the light transmitted through the thin-film silicon solar cells. .
  • amorphous silicon solar cells In general, two types of structures are known for amorphous silicon solar cells.
  • a transparent conductive film such as SnO 2 or ITO (indium tin oxide) is formed on a translucent substrate such as glass, and a p-layer of an amorphous semiconductor (Si) is formed on the transparent conductive film.
  • a transparent conductive film and a back electrode are sequentially formed on a laminate composed of a p layer, an i layer, and an n layer.
  • an amorphous semiconductor (Si) n layer, i layer, and p layer are laminated in this order on a metal substrate electrode to form a photoelectric conversion active layer, and transparent on the photoelectric conversion active layer.
  • a structure in which a conductive film and a back electrode are laminated is known.
  • the first structure has the following advantages. Specifically, since the amorphous semiconductor is formed in the order of the pin layer, the light-transmitting insulating substrate can function as a base substrate of the solar cell, and the cover glass covers the surface of the solar cell. Can function as.
  • a transparent conductive film made of SnO 2 or the like having plasma resistance has been developed, a photoelectric conversion active layer made of an amorphous semiconductor can be formed on the transparent conductive film by a plasma CVD method.
  • the above first structure is widely used at present.
  • a plasma CVD method by glow discharge decomposition of a source gas or a vapor phase growth method by a photo CVD method can be used.
  • a large-area thin film can be formed.
  • An amorphous Si solar cell can be formed at a relatively low temperature of about 100 ° C. to 200 ° C. Therefore, it is possible to use substrates of various materials as the substrate used for forming the amorphous Si solar cell.
  • a frequently used substrate is a glass substrate or a stainless steel substrate.
  • the thickness of the silicon light absorption layer when the conversion efficiency for converting light into electricity is maximized is about 500 nm.
  • the conversion efficiency it is important to increase the amount of light absorption within the thickness of the light absorption layer.
  • a transparent conductive film having irregularities on the surface of a glass substrate or forming a metal film having irregularities on the surface of a stainless steel substrate By forming a transparent conductive film having irregularities on the surface of a glass substrate or forming a metal film having irregularities on the surface of a stainless steel substrate, The optical path length of light is increased.
  • the optical path length in the light absorption layer is increased, and an amorphous Si solar cell is formed on a flat substrate on which no irregularities are formed on the surface of the light absorption layer. Compared with the structure in which the battery is formed, the light utilization efficiency is significantly improved.
  • the thin film solar cell as described above includes a transparent conductive film, a hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H) p layer, and a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) i layer on a translucent insulating substrate.
  • a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) n layer, a transparent conductive film, and a back electrode are sequentially formed. Then, as described above, a concavo-convex shape is formed on the surface of the glass substrate, whereby each layer of the transparent conductive film, the photoelectric conversion active layer, and the transparent conductive film laminated on the upper surface of the glass substrate has a concavo-convex structure.
  • Patent Document 2 discloses a technique for retroreflecting light by using the periodic structure of the V-groove and increasing the light utilization efficiency, and that the V-groove apex angle is preferably 50 to 90 degrees. Is disclosed. Further, it is disclosed that the pitch of the period of the V groove is preferably 10 ⁇ m to 20 ⁇ m. Moreover, if the arrangement
  • FIG. 39 a structure in which a back surface member 402 is disposed on the back surface of a solar cell module 400 is known (Patent Document 4).
  • Patent Document 4 a structure in which a back surface member 402 is disposed on the back surface of a solar cell module 400 is known (Patent Document 4).
  • Patent Document 4 a structure in which a back surface member 402 is disposed on the back surface of a solar cell module 400 is known (Patent Document 4).
  • Patent Document 4 a structure in which a back surface member 402 is disposed on the back surface of a solar cell module 400.
  • Patent Document 4 a structure in which a back surface member 402 is disposed on the back surface of a solar cell module 400.
  • FIG. 39 reference numeral 403 denotes a packed layer, and a plurality of solar cells 401 are arranged at a predetermined interval in the packed layer 403.
  • JP 2001-295437 A Japanese Patent Laid-Open No. 4-61285 Japanese Patent Laid-Open No. 11-274533 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-307791
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a light reuse sheet that can improve the light utilization efficiency by effectively reusing light that has been lost in the past, and this It aims at providing the solar cell module in which the light reuse sheet
  • the width of the solar battery cell, the gap G between the adjacent solar battery cells, the position of the light reuse sheet, the position of the solar battery cell, the solar battery module An object of the present invention is to provide a light reuse sheet having a thickness and an optimum uneven shape, and to provide a solar cell module using the light reuse sheet.
  • an object of the present invention is to provide a sheet for reusing light from a light emitting element such as an LED or an EL element using the light reuse sheet, and a light emitting element using the sheet.
  • the light reuse sheet according to the first aspect of the present invention includes a concavo-convex reflective surface and reflects light incident on the solar cell module in a specific direction so as to enter the solar cell.
  • the reflecting surface is formed so as to satisfy the following expression in order to reflect light emitted from the light emitting element of the light source module and emit it in a specific direction.
  • the lateral dimension of the solar battery cell or light emitting element is represented by Lx
  • the longitudinal dimension of the solar battery cell or light emitting element is represented by Ly
  • the uneven shape direction of the reflective surface and the lateral dimension of the solar battery cell or light emitting element is uneven shape direction of the reflective surface and the lateral dimension of the solar battery cell or light emitting element.
  • the angle formed by the edge of the direction is represented by ⁇
  • the maximum width of the light that is not emitted in the specific direction but is reflected by the light reuse sheet and emitted in the specific direction is represented by A.
  • the lateral or longitudinal width of the solar electron cell or the light emitting element is equivalent to the maximum width A of the light, and the lateral width is the above-described width.
  • the solar cell module of the second aspect of the present invention has a front plate on which light is incident, a filling layer through which light transmitted through the front plate is transmitted, a light receiving surface and a back surface opposite to the light receiving surface, The solar cell fixed by the filling layer and receiving light transmitted from the filling layer from the light receiving surface and converting the light into electricity, and disposed so as to face the back surface of the solar cell, A light reuse sheet having a concavo-convex reflective surface that reflects light transmitted between adjacent solar cells and receives the light by the solar cells, and the light reuse sheet includes The light reuse sheet of the first aspect is used.
  • the light source module has a filling layer that transmits light and has an emission surface, a light emitting surface and a back surface opposite to the light emitting surface, and is fixed by the filling layer to transmit electricity.
  • a light emitting element that emits the light from the light emitting surface and reflects the light on an emission surface of the filling layer, and is disposed so as to face the back surface of the light emitting element.
  • the solar cell module of the fourth aspect of the present invention has a front plate on which light is incident, a filling layer through which light transmitted through the front plate is transmitted, a light receiving surface and a back surface opposite to the light receiving surface, The solar cell fixed by the filling layer and receiving light transmitted from the filling layer from the light receiving surface and converting the light into electricity, and disposed so as to face the back surface of the solar cell, And a light reuse sheet having a concavo-convex reflective surface that reflects light not received by the light receiving surface of the solar battery cell.
  • an interval between the reflection surface of the light reuse sheet and the light receiving surface of the solar cell is represented by C, and the light incident on the light reuse sheet and the light reuse
  • the reflection surface of the light reuse sheet represents the distance between the incident surface of the solar cell module and the reflection surface of the light reuse sheet as H,
  • W the width of the solar battery cell
  • the reflection surface of the light reuse sheet includes: It is preferable to satisfy.
  • the solar cell module of the fifth aspect of the present invention has a front plate on which light is incident, a filling layer through which light transmitted through the front plate is transmitted, a light receiving surface and a back surface opposite to the light receiving surface, The solar cell fixed by the filling layer and receiving light transmitted from the filling layer from the light receiving surface and converting the light into electricity, and disposed so as to face the back surface of the solar cell, A light reuse sheet having a concavo-convex reflective surface that reflects light not received by the light receiving surface of the solar battery cell, When the distance between the reflection surface of the light reuse sheet and the light receiving surface of the solar battery cell is represented by C, the reflection surface satisfies the following expression.
  • the light utilization efficiency can be improved, and the power generation efficiency of the solar cell module can be improved.
  • the light reuse sheet by using the light reuse sheet, light from a light emitting element such as an LED or an EL element is reused, light utilization efficiency is improved, and a light emitting element with high light emission efficiency can be provided.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of a solar cell module. It is sectional drawing which shows an example of a solar cell module. It is a front view which shows an example of a solar cell module. It is a figure which shows the area of the area
  • the first embodiment relates to a light reuse sheet used for deflecting (reflecting) light in a specific direction and reusing light that has been conventionally lost, and a solar cell module including the same.
  • the solar cell module 200 of the first embodiment includes a front plate 10, a filling layer 11, and a light reuse sheet 12.
  • the front plate 10 is a plate that protects the solar battery cell 1 from impact, dirt, moisture intrusion, etc., and transmits light from the light source S such as sunlight or illumination light, and is made of a transparent material having high light transmittance. It is formed using. Thereby, the light H0 that the light of the light source S enters perpendicularly to the incident surface 200a from the sunlight / illumination light side F enters the front plate 10, passes through the front plate 10, and is emitted to the filling layer 11. .
  • the normal line NG of the incident surface 200a is a direction parallel to the normal line of the plane P when the front plate 10 is placed horizontally on the plane P, and the light H0 incident perpendicularly to the incident surface 200a is It is light incident on the solar cell module 200 in parallel with the normal line NG.
  • the front plate 10 is formed using a glass such as tempered glass or sapphire glass, or a resin sheet such as PC (polycarbonate) or PEN (polyethylene naphthalate). Further, if the front plate 10 is tempered glass, the thickness of the front plate 10 is set to about 3 to 6 mm. If the front plate 10 is a resin sheet, the thickness of the front plate 10 is set to 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the filling layer 11 into which the light emitted from the front plate 10 is incident is a layer for sealing the solar battery cell 1.
  • the light H0 incident on the front plate 10 passes through the filling layer 11 and becomes light H10 emitted to the solar battery cell 1, and part of the light H0 becomes light H1 emitted to the light reuse sheet 12.
  • the filling layer 11 is formed using a material having a high light transmittance such as flame retardant EVA (ethylene vinyl acetate) in order to transmit the incident light H0.
  • the solar battery cell 1 has a function of converting light incident on the light receiving surface 1a into electricity by photoelectric effect.
  • CdTe compound of Cd / Te
  • CIGS compound of Cu / In / Ga / Se
  • Many types of solar cells are used.
  • a plurality of solar cells 1 are connected by electrodes to form a solar cell module 200. And the light H10 which injected into the photovoltaic cell 1 from the filling layer 11 is converted into electricity by this photovoltaic cell 1.
  • the light incident obliquely with respect to the incident surface 200a is reflected at the incident surface 200a more than the vertically incident light H0, and the light directly incident on the solar battery cell 1 is reduced. As a result, less light is available for power generation. For this reason, when the incident light H0 enters the incident surface 200a substantially perpendicularly, the power generation efficiency becomes the highest.
  • the light reuse sheet 12 of the first embodiment includes a structural layer 13, a reflective layer 14, and a base material 15 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the structure layer 13 has one surface formed in an uneven shape.
  • a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or the like is applied or injected into a mold having a surface corresponding to the concavo-convex shape of the reflecting surface 12a. Further, there is a method of disposing the base material 15 thereon and releasing from the stamper after the curing treatment.
  • the light reuse sheet 12 may be composed of the structural layer 13 and the reflective layer 14 without using the base material 15.
  • Examples of a method for producing such a light reuse sheet 12 include a method of forming by a pressing method using a mold, a casting method, an injection molding method, and the like. According to this method, it is possible to form an uneven shape simultaneously with the sheet formation.
  • a mold for forming the reflecting surface 12a As a mold for forming the reflecting surface 12a, a mold manufactured by mechanical cutting can be used. In addition, a duplicated mold based on the above mold can be used. In this case, it is desirable that the concavo-convex tip has a rounded shape in order to prevent the rugged tip from being scratched.
  • the uneven shape of the reflecting surface 12a may have a periodic structure. Further, the uneven shape of the reflecting surface 12a may be a triangular, trapezoidal, polygonal prism shape, various lens / prism shapes such as a cylindrical lens, or a hemispherical shape.
  • the pitch of the period-shaped structure of the reflective surface 12a is desirably 300 ⁇ m or less, and more desirably 200 ⁇ m or less. That is, when the pitch of the structure period is larger than 300 ⁇ m, the moldability is poor because the resin does not sufficiently enter the mold of the concavo-convex tip when the reflecting surface 12a is molded.
  • the pitch of the structure period is 200 ⁇ m or less, it is possible to mold even a resin having a relatively high viscosity.
  • the pitch of the structure period is small, it becomes difficult to produce a mold, so that it is preferably 10 ⁇ m or more, and more preferably 50 ⁇ m or more. That is, when the pitch of the structure period is smaller than 10 ⁇ m, the time for cutting the mold is long and the tact is lowered, resulting in poor production efficiency. If the pitch of the structure period is smaller than 50 ⁇ m, the resin does not enter the concave / convex groove when the reflecting surface 12a is formed, and the shape of the concave / convex tip portion cannot be produced as usual.
  • the thickness of the structural layer 13 is not particularly limited, but is, for example, 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less considering the height of the uneven structure.
  • the above-described manufacturing method may be appropriately selected depending on suitability with the following materials.
  • a scattering reflector for example, a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a viscosity modifier, A lubricant, a light stabilizer and the like may be appropriately blended.
  • the polymer composition is not particularly limited.
  • Examples of the polyol that is a raw material of the polyurethane-based resin include a polyol obtained by polymerizing a monomer component containing a hydroxyl group-containing unsaturated monomer, or a polyester polyol obtained under the condition of excess hydroxyl group. Or a mixture of two or more.
  • hydroxyl group-containing unsaturated monomers examples include (a) 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, allyl alcohol, homoallyl alcohol, cinnamon Hydroxyl group-containing unsaturated monomers such as alcohol and crotonyl alcohol, (b) for example ethylene glycol, ethylene oxide, propylene glycol, propylene oxide, butylene glycol, butylene oxide, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, phenylglycidyl Dihydric alcohols or epoxy compounds such as ether, glycidyl decanoate, Plaxel FM-1 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and, for example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, Tonsan, and the like hydroxyl group-containing unsaturated monomers obtained by reaction of an unsaturated carboxylic acid such as itac
  • the polyols described above are ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate.
  • the number average molecular weight of the polyol obtained by polymerizing a monomer component containing a hydroxyl group-containing unsaturated monomer is 1,000 or more and 500,000 or less, preferably 5,000 or more and 100,000 or less.
  • the hydroxyl value is 5 or more and 300 or less, preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 20 or more and 150 or less.
  • Polyester polyols obtained under conditions of excess hydroxyl groups include (c) ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl, for example.
  • Glycol hexamethylene glycol, decamethylene glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, trimethylolpropane, hexanetriol, glycerin, pentaerythritol, cyclohexanediol, hydrogenated bisphenol A, bis (hydroxymethyl) Polyhydric alcohols such as cyclohexane, hydroquinone bis (hydroxyethyl ether), tris (hydroxyethyl) isosinurate, xylylene glycol, and (d) for example malee , Fumaric acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, trimetic acid, terephthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid and other polybasic acids, and propanediol, hexanediol, polyethylene glycol, trimethylolpropane It can be produced by reacting under the condition that the number of hydroxy
  • the number average molecular weight of the polyester polyol obtained under the above hydroxyl group-excess conditions is 500 or more and 300,000 or less, preferably 2000 or more and 100,000 or less.
  • the hydroxyl value is 5 or more and 300 or less, preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 20 or more and 150 or less.
  • the polyol used as the polymer material of the polymer composition is obtained by polymerizing the above-mentioned polyester polyol and the monomer component containing the above-mentioned hydroxyl group-containing unsaturated monomer, and is a (meth) acryl unit or the like
  • An acrylic polyol having If polyester polyol or acrylic polyol is used as the polymer material, the weather resistance is high, and yellowing of the structural layer 3 can be suppressed.
  • any one of this polyester polyol and acrylic polyol may be used, and both may be used.
  • the number of hydroxyl groups in the polyester polyol and acrylic polyol described above is not particularly limited as long as it is 2 or more per molecule.
  • the hydroxyl value in the solid content is 10 or less, the number of crosslinking points decreases, and the physical properties of the film such as solvent resistance, water resistance, heat resistance, and surface hardness tend to decrease.
  • a scattering reflector may be contained in the polymer composition forming the structural layer 13 in order to improve reflection performance and heat resistance performance.
  • a scattering reflector in the polymer composition, the heat resistance of the structural layer 13 or the light reuse sheet 12 can be improved, and if a material having a refractive index significantly different from that of the polymer composition is used, light can be emitted. Can be reflected.
  • the reflective layer (metal reflective layer) 14 may not be provided as shown in FIG. 4 or FIG.
  • the inorganic material constituting the scattering reflector agent is not particularly limited. It is preferable to use an inorganic oxide as the inorganic substance. As the inorganic oxide, silica or the like can be used, and silica hollow particles can also be used. A metal compound such as ZnS can also be used. In this case, a metal oxide such as TiO 2 , ZrO, and Al 2 O 3 is particularly desirable. Of these, TiO 2 is preferable because of its high refractive index and easy dispersibility.
  • the shape of the scattering reflector may be any particle shape such as a spherical shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, and a crushed shape, and is not particularly limited.
  • the lower limit of the average particle diameter of the scattering reflector is preferably 0.1 ⁇ m, and the upper limit is preferably 30 ⁇ m. If the average particle diameter is smaller than 0.1 ⁇ m, light is not sufficiently reflected. Further, if the average particle diameter is larger than 30 ⁇ m, the unevenness caused by the particles appears on the surface, and it is difficult to form a desired uneven shape.
  • the upper limit of the amount of the scattering reflector described above is preferably 100 parts. This is because when the amount of the inorganic filler is less than 30 parts, the light H1 incident on the structural layer 12 from the filler layer 11 cannot be sufficiently reflected. On the contrary, if the blending amount exceeds 100 parts, the moldability is poor.
  • a material having an organic polymer fixed on its surface may be used.
  • the scattering reflector fixed to the organic polymer the dispersibility in the polymer composition or the affinity with the polymer composition can be improved.
  • the organic polymer is not particularly limited with respect to its molecular weight, shape, composition, presence or absence of a functional group, and any organic polymer can be used.
  • arbitrary shapes such as a linear form, a branched form, and a crosslinked structure, are employable.
  • Specific resins constituting the above-mentioned organic polymer include, for example, (meth) acrylic resins, polyolefins such as polystyrene, polyvinyl acetate, polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and polyethylene terephthalate, and these Or a resin partially modified with a functional group such as an amino group, an epoxy group, a hydroxyl group, or a carboxyl group.
  • materials having an organic polymer containing a (meth) acrylic unit such as (meth) acrylic resin, (meth) acrylic-styrene resin, (meth) acrylic-polyester resin, etc., have a film forming ability.
  • the specific resin constituting the organic polymer is preferably a resin having compatibility with the above-described polymer composition, and is most preferably a material having the same composition as the polymer composition.
  • a polyol having a cycloalkyl group is preferable.
  • the polymer composition becomes highly hydrophobic, such as water repellency and water resistance, and the structural layer 13 or the light reuse sheet 12 under high temperature and high humidity conditions.
  • the bending resistance, dimensional stability, etc. are improved.
  • the basic properties of the coating layer such as the weather resistance, hardness, and solvent resistance of the structural layer 13 are improved.
  • the affinity with the scattering reflector having the organic polymer fixed on the surface and the dispersibility of the scattering reflector are further improved.
  • isocyanate as a hardening
  • curing agent in a polymer composition, it becomes a much stronger crosslinked structure and the film physical property of the structure layer 13 improves further.
  • this isocyanate the same substance as the above-mentioned polyfunctional isocyanate compound is used. Of these, aliphatic isocyanates that prevent yellowing of the coating are preferred.
  • the scattering reflector may contain an organic polymer inside. Thereby, moderate softness
  • the organic polymer preferably contains an alkoxy group, and the content thereof is not particularly limited, but is preferably 0.01 mmol or more and 50 mmol or less per 1 g of the scattering reflector.
  • the alkoxy group can improve the affinity with the polymer composition or the dispersibility in the polymer composition.
  • the aforementioned alkoxy group represents an RO group bonded to a metal element that forms a fine particle skeleton.
  • R is an alkyl group which may be substituted, and the RO groups in the fine particles may be the same or different. Specific examples of R include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl and the like.
  • the same metal alkoxy group as the metal constituting the scattering reflector is preferably used. When the scattering reflector is colloidal silica, it is preferable to use an alkoxy group having silicon as a metal.
  • the content of the organic polymer in the scattering reflector to which the organic polymer is fixed is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more and 50% by mass or less based on the scattering reflector.
  • the deposition target surface (structural layer) of the reflective layer 14 is improved in order to improve the tight adhesion and the like.
  • 13 surface is preferably subjected to a surface treatment.
  • a surface treatment include (a) corona discharge treatment, ozone treatment, low temperature plasma treatment using oxygen gas or nitrogen gas, glow discharge treatment, oxidation treatment using chemicals, and (b) primer.
  • the coating treatment include undercoat treatment, anchor coat treatment, and vapor deposition anchor coat treatment. Among these surface treatments, a corona discharge treatment and an anchor coat treatment that improve adhesion strength with the reflective layer 14 and contribute to the formation of a dense and uniform reflective layer 14 are preferable.
  • Examples of the anchor coating agent used in the above-described anchor coating treatment include a polyester anchor coating agent, a polyamide anchor coating agent, a polyurethane anchor coating agent, an epoxy anchor coating agent, a phenol anchor coating agent, and a (meth) acrylic anchor.
  • Examples thereof include a coating agent, a polyvinyl acetate anchor coating agent, a polyolefin anchor coating agent such as polyethylene aly polypropylene, and a cellulose anchor coating agent.
  • polyester anchor coating agents that can further improve the adhesive strength of the reflective layer 14 are particularly preferable.
  • the coating amount (in terms of solid content) of the above-described anchor coating agent is preferably 1 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less.
  • the coating amount of the anchor coating agent is less than 1 g / m 2, the effect of improving the adhesion of the reflective layer 14 becomes small.
  • the coating amount of the anchor coating agent is more than 3 g / m 2 , the strength, durability and the like of the light reuse sheet 12 may be reduced.
  • a silane coupling agent used for improving tight adhesion a silane coupling agent used for improving tight adhesion
  • an anti-blocking agent used for preventing blocking an ultraviolet absorber used for improving weather resistance
  • Various additives such as can be mixed as appropriate.
  • the mixing amount of the additive is preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less from the balance between the effect expression of the additive and the function inhibition of the anchor coat agent. If the above-mentioned additive is less than 0.1% by weight, blocking cannot be sufficiently prevented and sufficient weather resistance cannot be obtained, and if it is more than 10% by weight, the function of the topcoat agent is inhibited.
  • the reflective layer 14 is a layer that reflects light incident on the light reuse sheet 12, and is formed, for example, by vapor-depositing a metal along the surface of the structural layer 13 on which the concavo-convex shape is formed.
  • the vapor deposition apparatus used for forming the reflective layer 14 is not particularly limited as long as a metal can be vapor deposited on the structural layer 13 without causing deterioration such as shrinkage and yellowing.
  • Physical vapor deposition methods Physical Vapor Deposition method: PVD method
  • PVD method Physical Vapor Deposition method
  • ion plating method ion cluster beam method
  • PECVD method Plasma chemical vapor deposition method
  • thermal chemical vapor deposition method thermal chemical vapor deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • a vacuum vapor deposition method or an ion plating method that can form a high-quality reflective layer 4 with high productivity is preferable.
  • the metal used for the reflective layer 14 is not particularly limited as long as it has a metallic luster and can be deposited.
  • Examples of the metal used for the reflective layer 14 include aluminum, silver, gold, nickel, tin, and zirconium. Among these, aluminum is preferable because it is highly reflective and the dense reflective layer 14 can be formed relatively easily.
  • the reflective layer 14 may have a single layer structure or a multilayer structure of two or more layers.
  • the deterioration of the structural layer 13 is reduced by reducing the thermal burden applied during vapor deposition, and the adhesion between the structural layer 13 and the reflective layer 14 is further improved. Can do.
  • a metal oxide layer may be provided on the metal film.
  • the vapor deposition conditions in the above-mentioned physical vapor deposition method and chemical vapor deposition method are appropriately designed according to the resin type of the structural layer 13 or the substrate 15, the thickness of the reflective layer 14, and the like.
  • the lower limit of the thickness of the reflective layer 14 is preferably 10 nm, and particularly preferably 20 nm.
  • the upper limit of the thickness of the reflective layer 14 is preferably 200 nm, and particularly preferably 100 nm. If the thickness of the reflective layer 14 is smaller than the lower limit of 10 nm, the light incident on the reflective layer 14 from the filling layer 11 cannot be sufficiently reflected. Even if the thickness is 20 nm or more, the light reflected by the reflective layer 14 does not increase. On the other hand, when the thickness of the reflective layer 14 exceeds the upper limit of 200 nm, a crack that can be visually confirmed occurs in the reflective layer 14.
  • the outer surface of the reflective layer 14 may be subjected to a top coat treatment.
  • a top coat treatment By performing the top coat process on the outer surface of the reflective layer 14 in this way, the reflective layer 14 is sealed and protected, and as a result, the handling property of the light reuse sheet 12 is improved. In addition, aged deterioration of the reflective layer 14 can be suppressed.
  • topcoat agent used in the above-described topcoat treatment examples include a polyester topcoat agent, a polyamide topcoat agent, a polyurethane topcoat agent, an epoxy topcoat agent, a phenol topcoat agent, and a (meth) acrylic top.
  • examples thereof include a coating agent, a polyvinyl acetate top coating agent, a polyolefin top coating agent such as polyethylene aly polypropylene, and a cellulose top coating agent.
  • a polyester-based topcoat agent that has high adhesive strength with the reflective layer 14 and contributes to surface protection of the reflective layer 14, sealing of defects, and the like is particularly preferable.
  • the coating amount (in terms of solid content) of the above-mentioned topcoat agent is preferably 3 g / m 2 or more and 7 g / m 2 or less. If the coating amount of the topcoat agent is less than 3 g / m 2 , the effect of sealing and protecting the reflective layer 14 may be reduced. On the other hand, even if the coating amount of the top coat agent exceeds 7 g / m 2 above, the sealing and protecting effect of the reflective layer 14 does not increase so much, and the thickness of the light reuse sheet 12 increases. .
  • a silane coupling agent used for improving tight adhesion a silane coupling agent used for improving tight adhesion
  • an ultraviolet absorber used for improving weather resistance an inorganic used for improving heat resistance
  • Various additives such as a filler can be appropriately mixed.
  • the mixing amount of the additive is preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less in view of the balance between the effect expression of the additive and the function inhibition of the topcoat agent. If the above-mentioned additive is less than 0.1% by weight, close adhesion, weather resistance and heat resistance cannot be sufficiently obtained, and if it is more than 10% by weight, the function of the topcoat agent is inhibited.
  • the base material 15 constituting the light reuse sheet 12 is formed by sheet molding using a synthetic resin as a material.
  • a synthetic resin used for the substrate 15, a material having weather resistance such as water resistance and durability against ultraviolet rays is desirable in view of being installed outdoors.
  • polyethylene resins such as polyethylene terephthalate resin (PET resin), polypropylene resins, methacrylic resins, polymethylpentene resins, cyclic polyolefin resins, polystyrene resins, acrylonitrile- (poly) styrene copolymers (AS resins) , Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide Resin, polyaryl phthalate resin, silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyether
  • polyimide resins, polycarbonate resins, polyester resins, fluorine resins, polylactic acid resins are resins having high heat resistance, strength, weather resistance, durability, gas barrier properties against water vapor and the like. preferable.
  • polyester resin examples include polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
  • polyester-based resins polyethylene terephthalate is particularly preferable because it has a good balance between various functions such as heat resistance and weather resistance, and price.
  • fluororesin examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy resin (PFA) made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, and a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy resin
  • FEP hexafluoropropylene
  • cyclic polyolefin resin examples include polymerization of cyclic dienes such as a) cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof), cyclohexadiene (and derivatives thereof), norbornadiene (and derivatives thereof), and the like. And b) a copolymer obtained by copolymerizing a cyclic diene and one or more olefinic monomers such as ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene. It is done.
  • cyclic dienes such as a) cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof), cyclohexadiene (and derivatives thereof), norbornadiene (and derivatives thereof), and the like.
  • cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof) or norbornadiene (and derivatives thereof) such as polymers having excellent strength, heat resistance, and weather resistance are particularly preferred. preferable.
  • the above-mentioned synthetic resin can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.
  • various additives and the like can be mixed in the forming material of the base material 15 for the purpose of improving and modifying processability, heat resistance, weather resistance, mechanical properties, dimensional stability, and the like.
  • the additive include a lubricant, a crosslinking agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a filler, a reinforcing fiber, a reinforcing agent, an antistatic agent, a flame retardant, a flame retardant, a foaming agent, and an antifungal agent.
  • the method for forming the substrate 15 is not particularly limited, and known methods such as an extrusion method, a cast forming method, a T-die method, a cutting method, and an inflation method are employed.
  • the base material 15 when using the base material 15, it is preferable to make the thickness into 25 micrometers or more and 500 micrometers or less, and it is especially preferable to set it as 250 micrometers or less. If the thickness of the base material 15 is less than 25 ⁇ m, curling occurs during the coating process of the structural layer 13 due to the effect of curing shrinkage of an ultraviolet curable resin or the like, and problems occur when it is incorporated into the solar cell module 200. Conversely, if the thickness of the base material 15 exceeds 500 ⁇ m, the film weight increases and the weight of the solar cell module 200 also increases. If it is 250 micrometers or less, the lighter-weight solar cell module 200 is realizable.
  • the base material 15 or the structural layer 13 may contain an ultraviolet stabilizer or a polymer in which an ultraviolet stabilizing group is bonded to a molecular chain.
  • an ultraviolet stabilizer or ultraviolet stabilizer radicals generated by ultraviolet rays, active oxygen and the like are inactivated, and the ultraviolet stability and weather resistance of the light reuse sheet 12 can be improved.
  • a hindered amine ultraviolet stabilizer or a hindered amine ultraviolet stabilizer having high stability against ultraviolet rays is preferably used.
  • seat 12 which consists of the said structure, as shown in FIG. 1, the light which permeate
  • the reflected light H2 is reflected again at the interface such as between the front plate 10 and the atmosphere, and is photoelectrically converted into light H3 incident on the light receiving surface 1a of the solar battery cell 1.
  • the solar cell module 200 of 1st Embodiment is permeate
  • the traveling direction of the reflected light H2 can be controlled by the uneven structure of the reflecting surface 12a, and a lot of light can be incident on the light receiving surface 1a.
  • the concavo-convex structure of the reflecting surface 12a will be described using the normal line N0.
  • the normal line N0 of the reflective surface 12a is a straight line orthogonal to the tangent plane at an arbitrary point on the reflective surface 12a, as shown in FIG.
  • the angle ⁇ of the reflection surface 12a is an intersection angle between the normal line N0 of the reflection surface 12a and the sheet normal line NB.
  • the sheet normal line NB is arranged so as to be parallel to the normal line NG of the incident surface 200a, and therefore the incident light H1 is incident in parallel to the sheet normal line NB.
  • the reflectance of the reflected light H2 varies greatly depending on the incident angle on the incident surface 200a. Further, it is known that the reflectance changes greatly with the critical angle ⁇ c as a boundary.
  • the critical angle ⁇ c is expressed by Equation (1), where ng is the refractive index of the front plate 10, and the light H2 incident on the incident surface 200a at an angle equal to or larger than the critical angle ⁇ c is totally incident on the incident surface 200a. Reflected.
  • seat 12 has the function to reflect the light H1 which injected between the photovoltaic cells 1 (interval G) with the reflective surface 12a. For this reason, the reflected light H2 is reflected again at the interface between the front plate 10 and the atmosphere, and becomes photoelectrically converted into light H3 incident on the light receiving surface 1a of the solar battery cell 1. Thereby, the effect that light utilization efficiency improves compared with the structure without the light reuse sheet
  • the effect of the light reuse sheet 12 is exhibited only when the relationship between the dimensions / arrangement of the solar cells 1 and the light reuse sheet 12 and the angle ⁇ between the incident light H1 and the emitted light H2 is within an appropriate range. Is done.
  • the solar cell module 200 has a two-dimensional array of solar cells 1. For this reason, it is possible to install the light reuse sheet 12 in a vertical direction, a horizontal direction, or an oblique direction. The effect can be enhanced by installing the light reuse sheet 12 at an optimum angle while considering the relationship between the vertical and horizontal intervals.
  • the region A where the reflected light H2 is incident on the light receiving surface 1a and the vertical and horizontal dimensions Lx and Ly of the solar battery cell 1 will be described separately.
  • 8A to 13 illustrate the dimensions / arrangement and the relationship between the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the emitted light H2, and therefore the uneven shape of the reflecting surface 12a of the light reuse sheet 12 is not illustrated. There is.
  • FIG. 8A shows the gap G between the solar cells 1 installed in the vertical direction (y direction shown in the figure), and matches the concave / convex shape direction of the light reuse sheet 12 with the long gap between the solar cells 1. (X direction shown in the figure).
  • FIG. 8B shows the PP ′ cross-sectional structure of FIG. 8A. Part of the light incident from the front of the solar cell 1 (+ z direction) is incident on the light reuse sheet 12, reflected in the y direction (in the plane for determining PP 'and z), and then reflected again by the front plate 10. Then, it reaches the solar cell 1.
  • FIG. 9A shows the gap G between the solar cells 1 installed in the vertical direction (y direction shown in the figure), and the uneven shape direction of the light reuse sheet 12 is the long interval between the solar cells 1. It is installed at a rotation angle ⁇ (an angle formed by the concave-convex shape direction of the reflecting surface 12a and the lateral edge of the solar battery cell 1) without matching (an angle from the x direction shown in the figure).
  • FIG. 9B shows the QQ ′ cross-sectional structure of FIG. 9A.
  • the line QQ ′ is perpendicular (90 degrees) to the rotation angle ⁇ of the reuse sheet 20.
  • G ′ is larger than the gap G between the solar cells 1.
  • FIG. 8B and FIG. 9B are compared, the space
  • the solar cell 1 since the solar cell 1 has horizontal and vertical dimensions, the light reflected by the light reuse sheet 12 may not be allowed to enter the solar cell 1 again. For this reason, below, the optimal ratio is calculated
  • FIG. 10 shows an example in which the gap G between the solar cells 1 is sufficiently wide so that the efficiency of the light reuse sheet 12 is maximized. That is, it arrange
  • the reflected light H2 is incident on the region A where the reflected light H2 is incident on the light receiving surface 1a of the solar cell 1, and the light receiving surface 1a of the solar cell 1 on the solar cell 1 side where the reflected light H2 is incident.
  • the reflected light H2 of the light H11 incident on the boundary with the region B not to be incident enters between the end WN of the light receiving surface 1a on the incident light H11 side and the end WF of the light receiving surface 1a on the incident light H11 side.
  • the reflected light H2 of H12 incident on the boundary of the region B where the reflected light H2 is not incident on the light receiving surface 1a of the solar cell 1 on the opposite side of the solar cell 1 on which the reflected light H2 is incident is incident on the light receiving surface 1a. Incident to the end WN on the light H11 side.
  • FIG. 11 shows the state of the rotation angle ⁇ of the light reuse sheet 12 by obtaining the gap G between the solar cells 1 under the conditions of the equations (8) and (9). At this time, the rotation angle ⁇ satisfies the condition of Expression (7). Furthermore, the photovoltaic cell 1 has a dimension Lx in the horizontal direction (x direction) and a dimension Ly in the vertical direction (y direction). As shown in FIG. 10, in FIG. 11, a region where light can be reused in the solar battery cell 1 is indicated by a symbol A. The distance A is a distance with the side surface of the solar battery cell 1 as a base point. As shown in FIG. 11, the distance A is a distance in the vertical direction from the rotation angle ⁇ of the light reuse sheet 12.
  • Tx the reuse area of the light incident on the light receiving surface 1a from the vertical side surface 1e of the solar cell 1
  • the reuse area of the light incident on the light receiving surface 1a from the lateral side surface 1c of the solar battery cell 1 is Ty. It is said.
  • Tx and Ty are expressed by Expression (10) and Expression (11).
  • the equation (14) obtained from the equation (13) may be used.
  • FIG. 12 shows the region f calculated from the equation (13).
  • Expressions (7), (8), and (9) are used.
  • the area (LxxLy) of the solar cell is fixed, in order to compare the influence of the shape of the solar battery cell 1 (influence of the square and the rectangle), the result of changing Ly / Lx is shown. .
  • the maximum value of the region f is obtained when the rotation angle ⁇ is 45 degrees.
  • the region f becomes smaller.
  • the rotation angle ⁇ is greater than 45 degrees, the region f decreases, and when the rotation angle ⁇ is 90 degrees, the region f becomes the minimum value.
  • the rotation angle ⁇ is 90 degrees and 0 degrees, the same numerical value in the region f is obtained. This result is also obtained from equation (14).
  • the square solar battery cell 1 is represented by Expression (15).
  • the rotation angle ⁇ at which the region f becomes the maximum value is examined.
  • a condition that the vertical dimension Ly is longer than the horizontal dimension Lx of the solar battery cell 1 is set, and Ly / Lx is plotted from 2 to 5 in FIG. From this figure, it is not 45 degrees that the region f has the maximum value.
  • the optimum rotation angle approaches 90 degrees as the ratio of Ly / Lx increases.
  • the maximum area f gradually increases as the ratio of Ly / Lx increases. That is, in order to obtain the maximum reuse light, it was confirmed that the solar cell 1 is preferably rectangular rather than square, and that the longer side is preferably longer than the shorter side.
  • Equation (19) is obtained from the angle ⁇ formed by H2.
  • FIG. 13 and FIG. 14 show the above Amax for three types of general solar battery cells 1 (size width 156 mm (Case 1), 78 mm (Case 2), and 39 mm (Case 3) of the square solar battery cell 1)). It is the figure which compared the optimal rotation angle (phi) and the reuse area
  • the optimum rotation angle ⁇ changes from 45 degrees to 90 degrees. Moreover, when the photovoltaic cell 1 is small, the change is quick. For example, when Ly / Lx is 3, the optimum rotation angle ⁇ is 75 degrees, 78 degrees, and 85 degrees for Case1, Case2, and Case3, respectively.
  • FIG. 15 shows a case where the condition of Expression (9) is disturbed by the rotation angle ⁇ of the light reuse sheet 12.
  • the region f increases as the rotation angle ⁇ increases from 0 degrees.
  • the rotation angle ⁇ satisfies the condition of Expression (20)
  • the region f does not change and becomes constant. That is, the condition of Expression (20) is a condition that is not affected by the rotation angle ⁇ , and this can be confirmed with reference to FIG.
  • the region f calculated including the condition of Expression (20) is shown.
  • the area (Lx ⁇ Ly) of the solar battery is fixed, and the influence when the shape of the solar battery cell 1 is changed from a square to a rectangle is shown.
  • Ly / Lx is changed from 1 to 4
  • Expressions (7), (8), and (9) are satisfied, and are the same as in FIG.
  • Ly / Lx is 5
  • a region (Equation (20)) in which all rotation angle regions (Equations (7) and (9)) are disturbed appears.
  • the reuse area f becomes the maximum value, and f does not change even if the rotation angle ⁇ is changed.
  • the rotation angle ⁇ in this area is about 65 degrees to 90 degrees.
  • seat 12 which has such a structure, the light which injects into the area
  • a structure having a barrier layer 16 made of an aluminum layer of 10 ⁇ m to 30 ⁇ m or a silica layer of 10 nm to 100 nm can be used for the light reuse sheet 12.
  • PVF polyvinyl fluoride resin
  • a film having a polyvinyl fluoride resin may be bonded to protect the solar cell module 200. By doing in this way, it can be used also as a back seat
  • Example 1 In Example 1, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 15. As a structural layer 13, a layer formed of a triangular prism-like concavo-convex structure having a pitch of 150 ⁇ m made of UV-curing acrylic resin and having a reflective surface with an apex angle of 135 degrees is laminated on a PET film, and the metallic reflective layer 14 is 100 nm.
  • seat 12 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition. A solar cell module 200 was produced using the light reuse sheet 12 produced in this manner.
  • the filled layer 11 was formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar cell 1.
  • the solar cell 1 has a width of about 25 mm at the periphery of the solar cell 1 at a position 0.5 mm from the light receiving surface 1 a of the solar cell 1.
  • the above-mentioned light reuse sheet 12 was disposed. At this time, the light reuse sheet 12 was installed so that the triangular prism-shaped uneven direction was parallel to the end of the solar battery cell 1. And the result of having measured the power generation efficiency of the solar cell module 200 of this Example 1 is shown in Table 1.
  • Example 2 Next, in Example 2, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 15.
  • the structural layer 13 a layer formed of a triangular prism-like concavo-convex structure having a pitch of 200 ⁇ m and an apex angle of 120 ° made of an ultraviolet curable acrylic resin is laminated on a PET film, and the metallic reflective layer 14 is 100 nm.
  • seat 12 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition. A solar cell module 200 was produced using the light reuse sheet 12 produced in this manner.
  • the filled layer 11 was formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar cell 1.
  • the solar cell 1 has a width of about 25 mm at the periphery of the solar cell 1 at a position 0.5 mm from the light receiving surface 1 a of the solar cell 1.
  • the above-mentioned light reuse sheet 12 was disposed. At this time, the light reuse sheet 12 was installed so that the triangular prism-shaped uneven direction was parallel to the end of the solar battery cell 1. And the result of having measured the power generation efficiency of the solar cell module 200 of this Example 2 is also shown in Table 1.
  • Example 3 Next, in Example 3, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 15.
  • a layer formed of a triangular prism-like concavo-convex structure having a pitch of 150 ⁇ m made of UV-curing acrylic resin and having a reflective surface with an apex angle of 135 degrees is laminated on a PET film, and the metallic reflective layer 14 is 100 nm.
  • seat 12 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition.
  • a solar cell module 200 was produced using the light reuse sheet 12 produced in this manner.
  • the filled layer 11 was formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar cell 1.
  • the solar cell 1 has a width of about 25 mm at the periphery of the solar cell 1 at a position 0.5 mm from the light receiving surface 1 a of the solar cell 1.
  • the above-mentioned light reuse sheet 12 was disposed.
  • the light reuse sheet 12 was installed so that the concave and convex direction of the triangular prism was 45 degrees oblique to the end of the solar battery cell 1. And the result of having measured the power generation efficiency of the solar cell module 200 of this Example 3 is also shown in Table 1.
  • Example 4 Next, in Example 4, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 15.
  • a layer formed of a triangular prism-like concavo-convex structure having a pitch of 200 ⁇ m and an apex angle of 120 ° made of an ultraviolet curable acrylic resin is laminated on a PET film, and the metallic reflective layer 14 is 100 nm.
  • seat 12 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition.
  • a solar cell module 200 was produced using the light reuse sheet 12 produced in this manner.
  • the filled layer 11 was formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar cell 1.
  • the solar cell 1 has a width of about 25 mm at the periphery of the solar cell 1 at a position 0.5 mm from the light receiving surface 1 a of the solar cell 1.
  • the above-mentioned light reuse sheet 12 was disposed.
  • the light reuse sheet was installed so that the concave and convex direction of the triangular prism was 45 degrees oblique to the end of the solar battery cell 1. And the result of having measured the power generation efficiency of the solar cell module 200 of this Example 3 is also shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 15.
  • the structural layer 13 was not formed, and a 100 nm aluminum layer was formed as the metal reflective layer 14 by vapor deposition to obtain a light reuse sheet.
  • a solar cell module was produced using the light reuse sheet thus produced.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar cell 1.
  • the solar cell 1 has a width of about 25 mm at the periphery of the solar cell 1 at a position 0.5 mm from the light receiving surface 1 a of the solar cell 1.
  • the above-mentioned light reuse sheet was arranged. And the result of having measured the power generation efficiency of the solar cell module of this comparative example 1 is also shown in Table 1.
  • Example 1 As shown in Table 1, when the power generation efficiency of Comparative Example 1 is 100.0%, 110.9% in Example 1, 112.7% in Example 2, and 113.3% in Example 3. 0% and 114.5% in Example 4, which demonstrates that compared with Comparative Example 1, the power generation efficiency is increased in all cases of Examples 1 to 4 provided with the light reuse sheet 12 according to the present invention. It was done.
  • the light reuse sheet 12 does not have to be limited to the application to the solar cell module 200, and can reuse light from light emitting elements such as LEDs or EL as shown in FIG. Is available.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a uniform state of the light source module 300 according to the present invention.
  • the light source module 300 includes the filling layer 11, the light emitting element 50, and the light reuse sheet 12.
  • the light emitting element 50 has a function of converting electricity into light by electroluminescence, and emits light from the light emitting surface 50a.
  • the light emitting element 50 is preferably a solid light emitting diode such as an LED, an organic EL, or an inorganic EL.
  • the filling layer 11 is a layer that seals the light emitting element 50. Lights M1 and M2 emitted from the light emitting element 50 are transmitted through the filling layer 11, part of which is light M1 emitted from the emission surface 300a, and the other is light M2 reflected from the emission surface 30a.
  • a material having a high light transmittance is used to transmit light incident on the filling layer 11, and an acrylic resin having a high transmittance is preferably used.
  • a part of the light M ⁇ b> 2 is reflected by the emission surface 300 a and enters the reflection surface 12 a of the light reuse sheet 12.
  • the light M3 incident on the reflecting surface 12a is reflected by the reflecting surface 12a in a specific direction, enters the exit surface 300a again, and becomes light M4 that exits from the exit surface 300a.
  • the effect of the light reuse sheet 12 described above is that the dimensions and arrangement of the light emitting element 50 and the light reuse sheet 12 and the relationship between the reflected light M4 and the angle ⁇ formed by the light M3 incident on the reflective surface 12a are within an appropriate range.
  • This relationship is exhibited only in certain cases, and this relationship preferably satisfies the formula (1), more preferably satisfies the formula (2) and the formula (3), and more preferably satisfies the formula (4). Furthermore, it is more preferable to satisfy
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing one embodiment of the solar cell module 400 of the present invention.
  • the solar cell module 400 according to the present invention includes the front plate 22, the filling layer 21, and the light reuse sheet 20.
  • the front plate 22 is a plate that protects the solar cells 30 from impact, dirt, moisture intrusion, etc., and transmits light from the light source S such as sunlight or illumination light, and is made of a transparent material having high light transmittance. Become. The light H0 that the light from the light source S is incident on the incident surface 110 from the sunlight / illumination light side F is incident on the front plate 22, then passes through the front plate 22 and is emitted to the filling layer 21.
  • the normal line NG of the incident surface 110 is a direction parallel to the normal line of the plane P when the front plate 22 is placed horizontally on the plane P.
  • the light incident perpendicularly to the incident surface 110 is light incident on the solar cell module 400 in parallel with the normal line NG.
  • the material of the front plate 22 is glass such as tempered glass or sapphire glass, or a resin sheet such as PC (polycarbonate) or PEN (polyethylene naphthalate). Further, if the front plate 22 is tempered glass, the thickness of the front plate 22 is set to about 3 to 6 mm. If the front plate 22 is a resin sheet, the thickness of the front plate 22 is set to 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the light emitted from the front plate 22 enters the filling layer 21.
  • the filling layer 21 is a layer that seals the solar battery cell 30.
  • the light H0 incident on the front plate 22 is transmitted through the filling layer 21 and becomes light H10 emitted to the solar battery cell 30, and part of the light H0 is emitted light H1 emitted to the light reuse sheet 20.
  • a material having a high light transmittance is used to transmit the light H0 incident on the filling layer 21, and flame retardant EVA (ethylene vinyl acetate) is widely used.
  • the solar battery cell 30 has a function of converting light incident on the light receiving surface J into electricity by photoelectric effect.
  • CdTe compound of Cd / Te
  • CIGS compound of Cu / In / Ga / Se
  • Many types of solar cells are used.
  • the solar cells 30 are used by connecting a plurality of solar cells 30 with electrodes to form a module.
  • the light H ⁇ b> 10 that has entered the solar battery cell 30 from the filling layer 21 is converted into electricity by the solar battery cell 30.
  • the light reuse sheet 20 has a function of reflecting the light transmitted through the solar battery cell 30 itself or the light H ⁇ b> 1 incident between the solar battery cells 30 with the reflection surface 100.
  • the reflected light H2 is reflected again at the interface such as between the front plate 22 and the atmosphere, and becomes photoelectrically converted into light H3 incident on the light receiving surface J of the solar battery cell 30.
  • the traveling direction of the reflected light H2 can be controlled by the uneven structure of the reflecting surface 100 of the present invention, and a lot of light can be incident on the light receiving surface J.
  • the uneven structure of the reflective surface 100 will be described using the normal line N0.
  • the normal line N0 of the reflecting surface 100 is an arbitrary point on the reflecting surface 100 and is a straight line perpendicular to the tangent plane at that point. This is a direction parallel to the normal N of the plane P when the light reuse sheet 20 is placed on the plane P in a stable state. Further, the angle ⁇ of the reflecting surface 100 is an angle formed by the normal line N0 of the reflecting surface 100 and the sheet normal line NB.
  • the incident light H1 is incident in parallel to the sheet normal NB.
  • the reflectance of the reflected light H2 varies greatly depending on the incident angle to the incident surface 110.
  • FIG. 21 shows a change in reflectance according to the incident angle.
  • This critical angle ⁇ c is given by ng as the refractive index of the front plate 22.
  • Light H2 incident on the incident surface 110 at an angle equal to or greater than the critical angle ⁇ c is totally reflected by the incident surface 110.
  • the refractive index of the filling layer 21 is ne and the angle of the reflected light H2 with respect to the normal line NG is ⁇ 2
  • Equation 21 and Equation 22 It becomes.
  • the refractive index of the material on the reflecting surface is n0, It becomes.
  • This ⁇ 2 is when the angle of the reflecting surface 100 is ⁇ , It becomes. From the above, the angle ⁇ of the reflecting surface 100 In this case, the reflected light H2 is totally reflected on the front plate.
  • the light reuse sheet 20 has a function of reflecting the light H ⁇ b> 1 incident between the solar cells 30 by the reflection surface 100.
  • the reflected light H2 is reflected again at the interface between the front plate 22 and the atmosphere, and becomes light H3 incident on the light receiving surface J of the solar battery cell 30 and is photoelectrically converted.
  • seat 20 there exists an effect which light utilization efficiency improves.
  • the above-described effect is obtained only when the relationship between the dimensions and arrangement of the solar battery cell 30 and the light reuse sheet 20 and the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the emitted light H2 is within an appropriate range. There is an effect.
  • the gap G between the solar battery cells 30, the incident surface 110 of the solar battery module 400, and the reflection surface 100 of the light reuse sheet 20 Description will be made separately for each case shown in FIGS. 23 to 28 using the interval H and the width W of the solar battery cell.
  • 23 to 28 illustrate the dimensions / arrangement and the relationship between the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the emitted light H2, and thus the uneven shape of the reflecting surface 100 of the light reuse sheet 20 is not illustrated.
  • the light H2 reflected by the gap G between the solar cells 30 does not enter the incident surface 110 again, and therefore the light H2 reflected by the light reuse sheet 20 does not enter the light receiving surface J.
  • This conditional expression is It becomes.
  • the length L of the region B where the reflected light H2 is not incident on the light receiving surface J of the solar cell 30 is: It becomes.
  • the light incident on the region B does not enter the light receiving surface J, it is not used and is lost. Therefore, if L is large, the loss is large, and conversely, if L is small, the loss is small.
  • a part of the light H2 reflected by the gap G between the solar cells 30 is incident on the incident surface 110, but is not incident on the light receiving surface J of the solar cell 30, and is again reused as it is. 20
  • the length L of the region B is equal to G as in the case of FIG.
  • FIG. 25 is a case where the width W of the solar battery cell in the case of FIG. 24 is long.
  • the gap G between the solar cells 30 is such that the light H2 reflected by the reflecting surface 100 is incident on the light receiving surface J of the solar cell 30 and the light H2 reflected by the reflecting surface 100 is reflected by the solar cell 30. It is divided into a region B of light that does not enter the light receiving surface J.
  • the light H11 incident on the boundary between the region A and the region B is incident on the end WF of the solar battery cell 30 on the side opposite to the side on which the light H11 is incident. This conditional expression is and, It is.
  • the length L of the region B is It is preferable because the light H1 incident on the gap G between the solar battery cells 30 is used.
  • the light H11 incident on the boundary is incident on the end WF of the light receiving surface J of the solar battery cell opposite to the light H11 side of the solar battery cell 30.
  • Region A where the reflected light H2 is incident on the light receiving surface J of the solar cell 30 and region B where the reflected light H2 is not incident on the light receiving surface J of the solar cell 30 opposite to the solar cell 30 where the reflected light H2 is incident The light H12 incident on the boundary is incident on the end WN of the light receiving surface J of the solar battery cell on the light H12 side.
  • the width of A is the same length as the width of W. This conditional expression is and, It is.
  • the length L of the region B is It is preferable because the light H1 incident on the gap G between the solar battery cells 30 is used.
  • the reflected light H2 does not enter the region A where the reflected light H2 enters the light receiving surface J of the solar battery cell 30 and the light receiving surface J of the solar battery cell 30 on the solar cell 30 side where the reflected light H2 enters.
  • the reflected light H2 of the light H11 incident on the boundary with the region B is incident between the end WN of the light receiving surface J on the incident light H11 side and the end WF of the light receiving surface J on the incident light H11 side.
  • the reflected light H2 of H12 incident on the boundary of the region B where the reflected light H2 is not incident on the light receiving surface J of the solar battery cell 30 on the opposite side of the solar battery cell 30 on which the reflected light H2 is incident is the incident light H11 on the light receiving surface J. Incident on the side end WN.
  • This conditional expression is and, It is.
  • the length L of the region B is It is preferable because the light H1 incident on the gap G between the solar battery cells 30 is used.
  • FIG. 30 shows an example of the relationship between the gap G between the solar battery cells 30 and the length L of the region B that causes loss.
  • the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the reflected light H2 is 0, 42, 46, 50, 54, 58, 62, 66, and 70 degrees
  • H is 5 mm
  • C is 2 mm
  • W is 30 mm.
  • FIG. 6 is a diagram when the gap G between the solar battery cells 30 is 1 mm to 20 mm.
  • the relationship between the length L of the loss region B in the gap G between the solar cells 30 and the gap G between the solar cells 30 can be classified into three.
  • the first is a case where the gap G between the solar cells 30 is small, and the length L of the loss region B in the gap G between the solar cells 30 is the same as the gap G between the solar cells 30. Since the light H1 incident on the gap G between the solar cells 30 is not used, it is not preferable.
  • the second is a case where the gap G between the solar cells 30 is large, and the length L of the loss region B in the gap G between the solar cells 30 increases the gap G between the solar cells 30. Although it becomes long with it, since the light H1 which injects into the clearance gap G between the photovoltaic cells 30 is utilized, it is preferable.
  • the third is an intermediate case between the first and second, and even if the gap G between the solar cells 30 is increased, the length of the region B that is a loss in the gap G between the solar cells 30. L is most preferable because it does not change and loss does not increase.
  • the length L of the loss region B in the gap G between the solar cells 30 varies depending on the angle ⁇ between the incident light H1 and the reflected light H2. .
  • the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the reflected light H2 increases, the length L of the loss region B in the gap G between the solar cells 30 also increases.
  • the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the reflected light H2 when the length L of the loss region B is the shortest is 54 degrees in this case. .
  • the angle ⁇ formed by the incident light H1 and the reflected light H2 is best at 54 degrees.
  • FIG. 31 shows a schematic diagram of a solar cell module 400 having a plurality of layers between the reflecting surface 100 and the incident surface 110. Even in the case of such a plurality of layers, since the difference in refractive index between the respective layers is small, the solar cell module 400 with high power generation efficiency can be obtained even when the solar cell module is manufactured under the above-described conditions.
  • the light reuse sheet 20 used in the above-described solar cell module 400 includes a structural layer 3, a reflective layer 4, and a base material 2 as shown in FIG.
  • thermosetting resin As a method for forming the concavo-convex shape on the structure layer 3, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or the like is applied or injected onto the surface of the mold on which the concavo-convex shape of the reflective surface 100 is formed, There is a method of disposing the base material 2 on the substrate and releasing it from the stamper after the curing treatment.
  • the light reuse sheet 20 made of only the structural layer 3 without using the base material 2 may be produced by a pressing method, casting method, injection molding method, or the like using a mold. And a method of integrally molding with. According to the method described above, it is possible to form an uneven shape simultaneously with the sheet formation.
  • a mold for forming the reflective surface 100 As a mold for forming the reflective surface 100, a mold produced by mechanical cutting can be used. In addition, a duplicated mold based on the above mold can be used. At this time, it is desirable that the concavo-convex tip shape has a rounded shape in order to prevent the concavo-convex tip from being scratched.
  • the uneven shape of the reflective surface 100 may have a periodic structure.
  • the uneven shape of the reflecting surface 100 may be a triangular, trapezoidal, polygonal prism shape, various lens / prism shapes such as a cylindrical lens, or a hemispherical shape.
  • the pitch of the period of the uneven structure of the reflecting surface 100 is desirably 300 ⁇ m or less, and more desirably 200 ⁇ m or less.
  • the pitch of the period of the above structure is larger than 300 ⁇ m, the moldability is poor because the resin does not sufficiently enter the mold of the concave and convex shape when the reflecting surface 100 is molded.
  • the thickness is preferably 25 ⁇ m or more, and more preferably 50 ⁇ m or more.
  • the resin does not enter the concave / convex groove when the reflecting surface 100 is formed, and the shape of the concave / convex tip portion cannot be produced as usual.
  • the thickness of the structural layer 3 is not particularly limited, but is, for example, 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the above-described production method is preferably selected as appropriate according to suitability with the following materials.
  • a scattering reflector for example, a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a viscosity modifier, A lubricant, a light stabilizer and the like may be appropriately blended.
  • the above-mentioned polymer composition is not particularly limited, and examples thereof include poly (meth) acrylic resins, polyurethane resins, fluorine resins, silicone resins, polyimide resins, epoxy resins, polyethylene resins, polypropylene resins, Methacrylic resin, polymethylpentene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin such as acrylonitrile- (poly) styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride Resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyaryl phthalate resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyethylene naphthalate resin , Polyetherimide-based resins, acetal resins, cellulose resins and the like, can be used as a mixture of these polymers alone
  • Examples of the polyol that is a raw material for the above polyurethane-based resin include a polyol obtained by polymerizing a monomer component containing a hydroxyl group-containing unsaturated monomer, or a polyester polyol obtained under the condition of excess hydroxyl group. Can be used alone or in admixture of two or more.
  • hydroxyl group-containing unsaturated monomers examples include (a) 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, allyl alcohol, homoallyl alcohol, cinnamon Hydroxyl group-containing unsaturated monomers such as alcohol and crotonyl alcohol, (b) for example ethylene glycol, ethylene oxide, propylene glycol, propylene oxide, butylene glycol, butylene oxide, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, phenylglycidyl Dihydric alcohols or epoxy compounds such as ether, glycidyl decanoate, Plaxel FM-1 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and, for example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, Tonsan, and the like hydroxyl group-containing unsaturated monomers obtained by reaction of an unsaturated carboxylic acid such as itac
  • the polyols described above are ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, N-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, ethyl hexyl methacrylate, glycidyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, 1-methylstyrene, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, vinyl acetate, vinyl propionate, stearin Vinyl acid, allyl acetate, diallyl adipate, diallyl itaconate, diethyl maleate, vinyl chloride, vinylidene
  • the number average molecular weight of a polyol obtained by polymerizing a monomer component containing a hydroxyl group-containing unsaturated monomer is from 1,000 to 500,000, preferably from 5,000 to 100,000.
  • the hydroxyl value is 5 or more and 300 or less, preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 20 or more and 150 or less.
  • Polyester polyols obtained under conditions of excess hydroxyl groups include (c) ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl, for example.
  • Glycol hexamethylene glycol, decamethylene glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, trimethylolpropane, hexanetriol, glycerin, pentaerythritol, cyclohexanediol, hydrogenated bisphenol A, bis (hydroxymethyl) Polyhydric alcohols such as cyclohexane, hydroquinone bis (hydroxyethyl ether), tris (hydroxyethyl) isosinurate, xylylene glycol, and (d) for example malee , Fumaric acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, trimetic acid, terephthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid and other polybasic acids, and propanediol, hexanediol, polyethylene glycol, trimethylolpropane It can be produced by reacting under the condition that the number of hydroxy
  • the number average molecular weight of the polyester polyol obtained under the above hydroxyl group-excess conditions is 500 or more and 300,000 or less, preferably 2000 or more and 100,000 or less.
  • the hydroxyl value is 5 or more and 300 or less, preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 20 or more and 150 or less.
  • the polyol used as the polymer material of the polymer composition is obtained by polymerizing the above-mentioned polyester polyol and the monomer component containing the above-mentioned hydroxyl group-containing unsaturated monomer, and is a (meth) acryl unit or the like
  • An acrylic polyol having If polyester polyol or acrylic polyol is used as the polymer material, the weather resistance is high, and yellowing of the structural layer 3 can be suppressed.
  • any one of this polyester polyol and acrylic polyol may be used, and both may be used.
  • the number of hydroxyl groups in the above-described polyester polyol and acrylic polyol is not particularly limited as long as it is 2 or more per molecule, but if the hydroxyl value in the solid content is 10 or less, the number of crosslinking points decreases, and the solvent resistance Film properties such as heat resistance, water resistance, heat resistance and surface hardness tend to decrease.
  • a scattering reflector may be contained in the polymer composition forming the structural layer 3 in order to improve reflection performance and heat resistance performance.
  • a scattering reflector in the polymer composition, the heat resistance of the structural layer 3 or the light reuse sheet 20 can be improved, and if a material having a refractive index significantly different from that of the polymer composition is used, light can be emitted. Can be reflected.
  • the metal reflective layer 4 does not need to be provided as shown in FIGS.
  • the inorganic material constituting the scattering reflector agent is not particularly limited. It is preferable to use an inorganic oxide as the inorganic substance.
  • silica or the like can be used, but a metal compound such as ZnS can also be used, but metal oxides such as TiO 2 , ZrO, and Al 2 O 3 are particularly desirable.
  • Silica hollow particles can also be used. Of these, TiO 2 is preferable because of its high refractive index and easy dispersibility.
  • the shape of the scattering reflector may be any particle shape such as a spherical shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, and a crushed shape, and is not particularly limited.
  • the lower limit of the average particle diameter of the scattering reflector is preferably 0.1 ⁇ m, and the upper limit is preferably 30 ⁇ m. If the average particle diameter is smaller than 0.1 ⁇ m, light is not sufficiently reflected. Further, if the average particle diameter is larger than 30 ⁇ m, the unevenness caused by the particles appears on the surface, and it is difficult to form a desired uneven shape.
  • the upper limit of the amount of the scattering reflector described above is preferably 100 parts. This is because when the amount of the inorganic filler is less than 30 parts, the light H1 incident on the structural layer 3 from the filler layer 21 cannot be sufficiently reflected. On the contrary, if the blending amount exceeds 100 parts, the moldability is poor.
  • a material having an organic polymer fixed on its surface may be used.
  • the scattering reflector fixed to the organic polymer the dispersibility in the polymer composition or the affinity with the polymer composition can be improved.
  • the organic polymer is not particularly limited with respect to its molecular weight, shape, composition, presence or absence of a functional group, and any organic polymer can be used.
  • arbitrary shapes such as a linear form, a branched form, and a crosslinked structure, are employable.
  • Specific resins constituting the above-mentioned organic polymer include, for example, (meth) acrylic resins, polyolefins such as polystyrene, polyvinyl acetate, polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and polyethylene terephthalate, and these Or a resin partially modified with a functional group such as an amino group, an epoxy group, a hydroxyl group, or a carboxyl group.
  • materials having an organic polymer containing a (meth) acrylic unit such as (meth) acrylic resin, (meth) acrylic-styrene resin, (meth) acrylic-polyester resin, etc., have a film forming ability.
  • the specific resin constituting the organic polymer is preferably a resin having compatibility with the above-described polymer composition, and is most preferably a material having the same composition as the polymer composition.
  • a polyol having a cycloalkyl group is preferable.
  • the polymer composition becomes highly hydrophobic, such as water repellency and water resistance, and the structural layer 3 and thus the light reuse sheet 20 under high temperature and high humidity conditions.
  • the bending resistance, dimensional stability, etc. are improved.
  • the basic properties of the coating layer such as weather resistance, hardness, and solvent resistance of the structural layer 3 are improved.
  • the affinity with the scattering reflector having the organic polymer fixed on the surface and the dispersibility of the scattering reflector are further improved.
  • isocyanate as a hardening
  • curing agent in a polymer composition, it becomes a much stronger crosslinked structure and the film physical property of the structure layer 3 further improves.
  • this isocyanate the same substance as the above-mentioned polyfunctional isocyanate compound is used. Of these, aliphatic isocyanates that prevent yellowing of the coating are preferred.
  • the scattering reflector may contain an organic polymer inside. Thereby, moderate softness and toughness can be imparted to the inorganic material that is the core of the scattering reflector.
  • the above-mentioned organic polymer preferably contains an alkoxy group, and the content thereof is not particularly limited, but is preferably 0.01 mmol or more and 50 mmol or less per 1 g of the scattering reflector.
  • the alkoxy group can improve the affinity with the polymer composition or the dispersibility in the polymer composition.
  • the aforementioned alkoxy group represents an RO group bonded to a metal element that forms a fine particle skeleton.
  • R is an alkyl group which may be substituted, and the RO groups in the fine particles may be the same or different. Specific examples of R include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl and the like.
  • the same metal alkoxy group as the metal constituting the scattering reflector is preferably used. When the scattering reflector is colloidal silica, it is preferable to use an alkoxy group having silicon as a metal.
  • the content of the organic polymer in the scattering reflector to which the organic polymer is fixed is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more and 50% by mass or less based on the scattering reflector.
  • surface treatment may be performed on the deposition target surface of the reflective layer 4 (the surface of the structural layer 3) in order to improve the tight adhesion and the like (not shown).
  • Examples of such surface treatment include (a) corona discharge treatment, ozone treatment, low temperature plasma treatment using oxygen gas or nitrogen gas, glow discharge treatment, oxidation treatment using chemicals, and (b) primer.
  • Examples of the coating treatment include undercoat treatment, anchor coat treatment, and vapor deposition anchor coat treatment. Among these surface treatments, corona discharge treatment and anchor coat treatment that improve the adhesive strength with the reflective layer 4 and contribute to the formation of a dense and uniform reflective layer 4 are preferable.
  • Examples of the anchor coating agent used in the above-described anchor coating treatment include a polyester anchor coating agent, a polyamide anchor coating agent, a polyurethane anchor coating agent, an epoxy anchor coating agent, a phenol anchor coating agent, and a (meth) acrylic anchor.
  • Examples thereof include a coating agent, a polyvinyl acetate anchor coating agent, a polyolefin anchor coating agent such as polyethylene aly polypropylene, and a cellulose anchor coating agent.
  • polyester anchor coating agents that can further improve the adhesive strength of the reflective layer 4 are particularly preferable.
  • the coating amount (in terms of solid content) of the above-described anchor coating agent is preferably 1 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less.
  • the coating amount of the anchor coating agent is less than 1 g / m 2, the effect of improving the adhesion of the reflective layer 4 becomes small.
  • the coating amount of the anchor coating agent is more than 3 g / m 2 , the strength, durability and the like of the light reuse sheet 20 may be lowered.
  • a silane coupling agent used for improving tight adhesion a silane coupling agent used for improving tight adhesion
  • an anti-blocking agent used for preventing blocking an ultraviolet absorber used for improving weather resistance
  • Various additives such as can be mixed as appropriate.
  • the mixing amount of the additive is preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less from the balance between the effect expression of the additive and the function inhibition of the anchor coat agent. If the above-mentioned additive is less than 0.1% by weight, blocking cannot be sufficiently prevented and sufficient weather resistance cannot be obtained, and if it is more than 10% by weight, the function of the topcoat agent is inhibited.
  • the reflective layer 4 is a layer that reflects light incident on the light reuse sheet 20.
  • the reflective layer 4 is formed by vapor-depositing a metal along the surface on which the uneven shape of the structural layer 3 is formed.
  • the vapor deposition apparatus used for forming the reflective layer 4 is not particularly limited as long as a metal can be vapor deposited without causing deterioration such as shrinkage and yellowing in the structural layer 3.
  • Physical vapor deposition methods Physical Vapor Deposition method: PVD method
  • PVD method Physical Vapor Deposition method
  • ion plating method ion cluster beam method
  • PECVD method Plasma chemical vapor deposition method
  • thermal chemical vapor deposition method thermal chemical vapor deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • a vacuum vapor deposition method or an ion plating method that can form a high-quality reflective layer 4 with high productivity is preferable.
  • the metal used for the reflective layer 4 is not particularly limited as long as it has a metallic luster and can be deposited.
  • Examples of the metal used for the reflective layer 4 include aluminum, silver, gold, nickel, tin, and zirconium. Among these, aluminum is preferable because it is highly reflective and the dense reflective layer 4 can be formed relatively easily.
  • the reflective layer 4 may have a single layer structure or a multilayer structure of two or more layers.
  • the deterioration of the structural layer 3 is reduced by reducing the thermal burden applied during vapor deposition, and the adhesion between the structural layer 3 and the reflective layer 4 is further improved. Can do.
  • a metal oxide layer may be provided on the metal film.
  • the vapor deposition conditions in the above physical vapor deposition method and chemical vapor deposition method are appropriately designed according to the resin type of the structural layer 3 or the substrate 2, the thickness of the reflective layer 4, and the like.
  • the thickness of the reflection layer 4 As a minimum of the thickness of the reflection layer 4, 10 nm is preferable and 20 nm is especially preferable.
  • the upper limit of the thickness of the reflective layer 4 is preferably 200 nm, and particularly preferably 100 nm. If the thickness of the reflective layer 4 is smaller than the lower limit of 10 nm, the light incident on the reflective layer 4 from the filling layer 21 cannot be sufficiently reflected. Further, even if the thickness is 20 nm or more, the light reflected by the reflection layer 4 does not increase. On the other hand, when the thickness of the reflective layer 4 exceeds the upper limit of 200 nm, a crack that can be visually confirmed occurs in the reflective layer 4.
  • the outer surface of the reflective layer 4 is preferably subjected to a top coat treatment (not shown).
  • a top coat treatment (not shown).
  • topcoat agent used in the above-described topcoat treatment examples include a polyester topcoat agent, a polyamide topcoat agent, a polyurethane topcoat agent, an epoxy topcoat agent, a phenol topcoat agent, and a (meth) acrylic top.
  • examples thereof include a coating agent, a polyvinyl acetate top coating agent, a polyolefin top coating agent such as polyethylene aly polypropylene, and a cellulose top coating agent.
  • polyester-based topcoat agents that have high adhesive strength with the reflective layer 4 and contribute to surface protection of the reflective layer 4, sealing of defects, and the like are particularly preferable.
  • the coating amount (in terms of solid content) of the above-mentioned topcoat agent is preferably 3 g / m 2 or more and 7 g / m 2 or less.
  • the coating amount of the top coat agent is smaller than 3 g / m 2 , the effect of sealing and protecting the reflective layer 4 may be reduced.
  • the coating amount of the topcoat agent exceeds 7 g / m 2 above, the sealing and protection effect of the reflective layer 4 does not increase so much, and the thickness of the light reuse sheet 20 increases instead. .
  • a silane coupling agent used for improving tight adhesion a silane coupling agent used for improving tight adhesion
  • an ultraviolet absorber used for improving weather resistance an inorganic used for improving heat resistance
  • Various additives such as a filler can be appropriately mixed.
  • the mixing amount of the additive is preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less in view of the balance between the effect expression of the additive and the function inhibition of the topcoat agent. If the above-mentioned additive is less than 0.1% by weight, close adhesion, weather resistance and heat resistance cannot be sufficiently obtained, and if it is more than 10% by weight, the function of the topcoat agent is inhibited.
  • the base material 2 constituting the light reuse sheet 20 is formed by sheet molding using a synthetic resin as a material.
  • a synthetic resin used for the substrate 2
  • a material having weather resistance such as water resistance and durability against ultraviolet rays is desirable in view of being installed outdoors.
  • polyethylene resins such as polyethylene terephthalate resin (PET resin), polypropylene resins, methacrylic resins, polymethylpentene resins, cyclic polyolefin resins, polystyrene resins, acrylonitrile- (poly) styrene copolymers (AS resins) , Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide Resin, polyaryl phthalate resin, silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin,
  • polyimide resins, polycarbonate resins, polyester resins, fluorine resins, polylactic acid resins are resins having high heat resistance, strength, weather resistance, durability, gas barrier properties against water vapor and the like. preferable.
  • polyester resin examples include polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
  • polyester-based resins polyethylene terephthalate is particularly preferable because it has a good balance between various functions such as heat resistance and weather resistance, and price.
  • fluororesin examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy resin (PFA) made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, and a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy resin
  • FEP hexafluoropropylene
  • Examples of the above-mentioned cyclic polyolefin resin include polymerization of cyclic dienes such as a) cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof), cyclohexadiene (and derivatives thereof), norbornadiene (and derivatives thereof), and the like. And b) a copolymer obtained by copolymerizing a cyclic diene with one or more olefinic monomers such as ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene. It is done.
  • cyclic dienes such as a) cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof), cyclohexadiene (and derivatives thereof), norbornadiene (and derivatives thereof), and the like.
  • cyclopentadiene (and derivatives thereof), dicyclopentadiene (and derivatives thereof) or norbornadiene (and derivatives thereof) such as polymers having excellent strength, heat resistance, and weather resistance are particularly preferred. preferable.
  • the above-mentioned synthetic resin can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.
  • various additives and the like can be mixed in the forming material of the base material 2 for the purpose of improving and modifying processability, heat resistance, weather resistance, mechanical properties, dimensional stability, and the like.
  • the additive include a lubricant, a crosslinking agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a filler, a reinforcing fiber, a reinforcing agent, an antistatic agent, a flame retardant, a flame retardant, a foaming agent, and an antifungal agent.
  • the method for forming the substrate 2 is not particularly limited, and known methods such as an extrusion method, a cast forming method, a T-die method, a cutting method, and an inflation method are employed.
  • the thickness is preferably 25 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 250 ⁇ m.
  • the thickness of the base material 2 is less than 25 ⁇ m, curling occurs during the coating process of the structural layer 3 due to the effect of curing shrinkage of an ultraviolet curable resin or the like, and a problem occurs when incorporating into the solar cell module 400.
  • the thickness of the base material 2 exceeds 500 ⁇ m, the film weight increases and the weight of the solar cell module 400 also increases. If it is 250 micrometers or less, the lighter-weight solar cell module 400 is realizable.
  • the base material 2, the structural layer 3, and the base material 2 may contain an ultraviolet stabilizer or a polymer in which an ultraviolet stabilizing group is bonded to a molecular chain.
  • an ultraviolet stabilizer or ultraviolet stabilizer radicals generated by ultraviolet rays, active oxygen, etc. are inactivated, and the ultraviolet stability, weather resistance, etc. of the light reuse sheet 20 can be improved.
  • a hindered amine ultraviolet stabilizer or a hindered amine ultraviolet stabilizer having high stability against ultraviolet rays is preferably used.
  • the solar cell module 400 using the light reuse sheet 20 having such a configuration the light incident on the region R1 between the adjacent solar cells 30 is reflected by the reflection surface 100 of the light reuse sheet 20.
  • the solar cell 30 can be made incident. Thereby, the light incident on the region R1 between the adjacent solar cells 30 can also be used, and the power generation efficiency of the solar cell module 400 can be improved.
  • the light reuse sheet 20 can also be arranged with the back surface of the reflective surface 100 of the light reuse sheet 20 facing the filling layer side 21 as shown in FIG.
  • a structure having a barrier layer made of an aluminum layer of 10 ⁇ m to 30 ⁇ m or a silica layer of 10 nm to 100 nm can be used for the light reuse sheet 20.
  • a solar cell module by apply
  • the light reuse sheet 20 can be used for reusing light from a solid light emitting element 50 such as an EL.
  • FIG. 38 shows a cross-sectional view of one embodiment of the light source module 410 of the present invention.
  • the light source module 410 includes the filling layer 21, the light emitting element 50, and the light reuse sheet 20.
  • the light emitting element 50 has a function of converting electricity into light by electroluminescence, and is emitted from the light receiving and emitting surface 160.
  • the light emitting element 50 is preferably a solid light emitting diode such as an LED, an organic EL, or an inorganic EL.
  • the filling layer 21 is a layer that seals the light emitting element 50.
  • the light emitted from the light emitting element 50 is transmitted through the filling layer 21, partly becomes light M ⁇ b> 30 emitted from the emission surface 150, and part becomes light M ⁇ b> 31 reflected by the emission surface 150.
  • a material having a high light transmittance is used to transmit light incident on the filling layer 21, and an acrylic resin having a high transmittance is preferably used.
  • the light M ⁇ b> 31 reflected by the emission surface 150 is reflected by the emission surface 150 and enters the reflection surface 100 of the light reuse sheet 20.
  • the light M ⁇ b> 2 that enters the reflecting surface is reflected by the reflecting surface 100 and then enters the exit surface 150.
  • the reflected light M1 that is reflected by the reflecting surface 100 and incident on the exit surface 150 exits from the exit surface 150 to the outside.
  • Example 5 In Example 5, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2.
  • the structural layer 3 a layer in which a triangular prism-shaped concavo-convex structure in which the apex angle of the reflective surface 100 with a pitch of 150 ⁇ m made of UV-curable acrylic resin is 135 ° is formed is laminated on the PET film, and the metallic reflective layer 4 is formed.
  • a 100 nm aluminum layer was formed by vapor deposition to obtain a light reuse sheet 20.
  • a solar cell module 400 was produced using the light reuse sheet 20 produced in this manner.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar battery having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results
  • Example 6 In Example 6, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2.
  • the structural layer 3 a layer in which a triangular prism-shaped concavo-convex structure in which the apex angle of the reflective surface 100 having a pitch of 200 ⁇ m and a pitch of 200 ⁇ m is 120 ° is formed is laminated on the PET film, and the metallic reflective layer 4 is formed.
  • a 100 nm aluminum layer was formed by vapor deposition to obtain a light reuse sheet 20.
  • a solar cell module 400 was produced using the light reuse sheet 20 produced in this manner.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar battery having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results
  • Example 7 In Example 7, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2.
  • a layer in which a triangular prism-like concavo-convex structure with a vertical angle of 115 ° of the reflective surface 100 having a pitch of 200 ⁇ m made of an ultraviolet curable acrylic resin is formed on a PET film is formed as a metallic reflective layer 4.
  • a 100 nm aluminum layer was formed by vapor deposition to obtain a light reuse sheet 20.
  • a solar cell module 400 was produced using the light reuse sheet 20 produced in this manner.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar battery having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results of the power generation efficiency.
  • Example 8 In Example 8, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2.
  • the structural layer 3 a layer on which a prism-like concavo-convex structure in which the apex angle of the reflective surface 100 with a pitch of 15 ⁇ m and a pitch of 15 ⁇ m is 135 ° is formed is laminated on a PET film, and the metallic reflective layer 4 is 100 nm.
  • seat 20 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition. Using this, a solar cell module 400 was produced.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the solar battery cell 30 has a width of about 25 mm around the solar battery cell 30 at a position 1.0 mm from the light receiving surface J of the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results of the power generation efficiency.
  • Example 9 In Example 9, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2.
  • seat 20 was obtained by forming the aluminum layer of this by vapor deposition.
  • a solar cell module 400 was produced using the light reuse sheet 20 produced in this manner.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar cell having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the solar battery cell 30 has a width of about 25 mm around the solar battery cell 30 at a position 1.0 mm from the light receiving surface J of the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results of the power generation efficiency.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a 250 ⁇ m PET film was used as the substrate 2. The structural layer 3 was not formed, and an aluminum layer having a thickness of 100 nm was formed as the metal reflective layer 4 by vapor deposition to obtain a light reuse sheet 20. A solar cell module 400 was produced using the light reuse sheet 20 produced in this manner.
  • the front plate 22 is a glass plate having a thickness of about 3 mm.
  • the solar cell 30 is disposed at a position 0.5 mm from the front plate 22. Formed.
  • a polycrystalline silicon solar battery having a 150 mm square and a thickness of 0.2 mm is used as the solar battery cell 30.
  • the above-mentioned light reuse sheet 20 was arranged to measure the power generation efficiency. Table 2 shows the results of the power generation efficiency.
  • the present invention has a concavo-convex structure on at least one surface, and deflects light in a specific direction by light diffraction, scattering, refraction, or reflection action by the concavo-convex structure, and conventionally has been a loss. It is useful for a light reuse sheet that can reuse the light that has been used, and a solar cell module and a light source module that use this light reuse sheet.
  • A Area where reflected light is incident on the light receiving surface in the interval between solar cells B, B1: Area where reflected light is not incident on the light receiving surface among intervals between solar cells
  • C Light reusing sheet reflecting surface and sun
  • F Light source direction
  • G Space between solar cells
  • H Height from the front surface of the solar cell to the light reuse sheet
  • H0 Light perpendicularly incident on the solar cell module
  • W Solar cell Width
  • H1 Light incident on the reflecting surface
  • H11, H12 Reflected light
  • H3 Reused light
  • H10 Light incident perpendicularly to the solar cells
  • NB Sheet normal L: Among the gaps between the solar cells Length of region where reflected light is not incident on light receiving surface
  • Lx Horizontal dimension of solar cell Ly: Vertical dimension of solar cell NG: Normal of front plate ne ...
  • Refractive index of packed layer ng ... Front plate The refractive index of the material on the reflective surface Refractive index N0: Reflection surface normal P: Plane S: Light source Sx: Light reuse region in the horizontal direction from the vertical side surface Sy: Light reuse region in the horizontal direction from the lateral side surface Tx: Side surface in the vertical direction of the solar battery cell Reuse region of light incident on the light receiving surface from Ty ... Reuse region of light incident on the light receiving surface from the lateral side surface of the solar battery cell WN ... End of the solar cell on the reflected light incident side WF ...

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Abstract

 この光再利用シートは、太陽電池モジュール(200)に入射した光を太陽電池セル(1)に入射させるように反射、あるいは光源モジュール(300)の発光素子(50)から出射した光を反射させるための凹凸形状の反射面(100)を含む。ここで、太陽電池セル(1)あるいは発光素子(50)の横方向寸法をLxで表し、太陽電池セル(1)あるいは発光素子(50)の縦方向寸法をLyで表し、反射面(100)の凹凸形状方向と太陽電池セル(1)あるいは発光素子(50)の横方向のエッジとがなす角度をφで表し、隣り合う太陽電池セル(1)の間を透過し、光再利用シート(12)で反射して太陽電池セル(1)の受光面(1a)に入射する光の最大の幅、あるいは発光素子(50)から特定方向に出射されず、光再利用シート(12)で反射して特定方向に出射する光の最大の幅をAで表したとき、前記反射面(100)は、以下の式を満たす。 [数1]

Description

光再利用シート,太陽電池モジュール,及び光源モジュール
 本発明は、少なくとも一方の面に形成された凹凸構造を有し、光の回折、散乱、屈折、或いは反射作用によって特定方向に光を偏向させ、従来においては損失されていた光を再利用することができる光再利用シートと、この光再利用シートが用いられた太陽電池モジュール及び光源モジュールに関する。
 更に、本発明は、この光再利用シートを用いたLED又はEL素子等の発光素子の光を再利用するシートと、このシートを用いた発光素子に関する。
 本願は、2008年11月19日に出願された特願2008-295374号及び2009年7月7日に出願された特願2009-160853号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、太陽電池モジュールの普及に伴って、太陽電池モジュールが様々な分野で利用されている。
 例えば、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さな機器に太陽電池モジュールが用いられたり、家庭用として住宅に太陽電池モジュールが取り付けられたり、大規模な発電施設に大面積の太陽電池発電システムが用いられたり、更には人工衛星の電源として太陽電池モジュールが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
 このような太陽電池は、主に光が照射される面積に比例して発電量が増加する。
 従って、発電効率を向上させるには封止技術、製膜技術等の製造技術を改善することに加え、いかにして太陽電池モジュールの開口率(全面積に対する発電可能な面積の割合)を大きくするかが重要な課題である。
 また、一般に、太陽電池においては、使用材料の種類として、結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系などに分類され、更に、現在市場で多く流通している結晶シリコン系の太陽電池は、単結晶シリコン型及び多結晶シリコン型、非晶質シリコン型に分類される。
 単結晶シリコン型又は多結晶シリコン型の太陽電池は、他の太陽電池に対し、基板の品質がよいため、発電効率を高めることが比較的容易であるという長所を有する。
 しかしながら、単結晶シリコン型又は多結晶シリコン型の太陽電池は、材料コストの占める割合が高いという問題がある(シリコンのコストが高い)。
 また、太陽電池セルをモジュールに貼り付けるためのコストも、製造コストに加算される。
 そこで、太陽電池セルの構成部材であるシリコンの量が少なく、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の技術により、成膜することができる薄膜シリコンの太陽電池セルを用いる技術が提案されている。
 しかし、上述の方式は特に赤外の光が薄膜シリコンの太陽電池セルを透過しやすいため光の吸収率が低い。
 そこで、光の利用効率を上げるために、あえて入射する光を散乱させて、薄膜シリコンの太陽電池セルを透過する光の光路長を稼ぐことにより光の利用効率を向上させる構造が提案されている。
 一般に、非晶質シリコン太陽電池には、2種類の構造が知られている。
 第1の構造として、ガラス等の透光性基板上に、SnO又はITO(酸化インジウムスズ)等の透明電導膜が形成され、透明電導膜上に非晶質半導体(Si)のp層、i層、n層がこの順に積層された構造が知られている。
 また、この構造においては、p層、i層、及びn層からなる積層体上に透明導電膜及び裏面電極が順次に形成されている。
 第2の構造として、金属基板電極の上に、非晶質半導体(Si)のn層,i層,p層がこの順に積層されて光電変換活性層が形成され、光電変換活性層上に透明電導膜及び裏面電極が積層された構造が知られている。
 特に、第1の構造においては、次の利点を有する。
 具体的に、非晶質半導体をp-i-n層の順に形成するために、透光性絶縁基板を太陽電池のベース基板として機能させることができると共に、太陽電池の表面を被覆するカバーガラスとして機能させることができる。
 また、耐プラズマ性を有するSnO等からなる透明電導膜が開発されたために、透明電導膜上に非晶質半導体からなる光電変換活性層をプラズマCVD法で形成することができる。
 このような利点を有するため、上記の第1の構造は、現在多く用いられている。
 なお、非晶質半導からなる光電変換活性層を形成する方法として、原料ガスをグロー放電分解することによるプラズマCVD法、又は光CVD法による気相成長法を用いることができる。
 これらの方法を用いることにより、大面積の薄膜を形成できる。
 また、非晶質Si太陽電池は、100℃~200℃程度の比較的低温で形成できる。
 そのため、非晶質Si太陽電池を形成するために用いられる基板としては、様々な材質の基板を用いることが可能である。
 通常、よく用いられる基板はガラス基板又はステンレス基板である。
 また、非晶質Si太陽電池においては、光を電気に変換する変換効率が最大となるときのシリコンの光吸収層の膜厚が500nm程度である。
 そのため、変換効率を向上させるには、光吸収層の膜厚内で光の吸収量を増大させることが重要である。
 変換効率を向上させるために、ガラス基板上の表面に凹凸を有する透明導電膜を形成したり、ステンレス基板上の表面に凹凸を有する金属膜を形成したりすることにより、従来、光吸収層中における光の光路長を増加させている。
 このような方法を用いて製造された太陽電池においては、光吸収層中における光路長が増加されており、光吸収層の表面に凹凸が形成されていない平坦な基板上に非晶質Si太陽電池が形成された構造と比較して、光の利用効率が顕著に向上する。
 ところで、ガラス基板の表面上に凹凸を形成する一般的な方法としては、常圧CVD法を用いて、透明電極であるSnO膜を形成する方法が挙げられる。
 また、ステンレス等の金属基板上に凹凸を形成する方法としては、Agを蒸着法又はスパッタリング法により形成する際に、形成条件を調整したり、Agの形成後に熱処理を行ったりする方法が用いられていた。
 上述のような薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板の上に、透明導電膜、水素化アモルファスシリコンカーバイド(a-SiC:H)p層、水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)i層、水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)n層、透明導電膜、及び裏面電極が順次形成された構造を有する。
 そして、前述のようにして、ガラス基板の表面上に凹凸形状が形成され、これによりガラス基板の表面の上部に積層された透明導電膜、光電変換活性層、及び透明導電膜の各層が凹凸構造を有する。
 薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板或いは軽量基板上に形成する場合、高い耐熱性を有するポリイミド樹脂が用いられてきた。
 このような樹脂に凹凸を形成する方法は、特許文献2等に開示されている。
 また、特許文献3には、V溝の周期構造により、光を再帰反射し、光の利用効率を上げるような技術が開示されており、V溝頂角は、50度から90度が望ましいことが開示されている。
 また、V溝の周期のピッチとしては、10μmから20μmが望ましいことが開示されている。
 また、太陽電池セル401の配置間隔を狭くするとリーク電流が生じてしまう。
 そのため、互いに隣り合う太陽電池セル401の間の領域(間隔G)が必要となる。
 例えば、図39に示すように、太陽電池モジュール400の裏面に裏面部材402が配置された構造が知られている(特許文献4)。
 この構造によれば、太陽電池モジュール400に入射する光H0のうち、互いに隣接する太陽電池セル401の間の領域に入射する光H1を、裏面部材402にて光H1を反射或いは散乱させ、光H2を得ている。
 そして、光H2を太陽電池セル401に入射させることにより、光を再利用している。
 しかしながら、このような構造においては、十分な発電効率が得られていない。
 なお、図39において、符号403は充填層であり、この充填層403内には、複数の太陽電池セル401が一定の間隔を離して配列されている。
特開2001-295437号公報 特開平4-61285号公報 特開平11-274533号公報 特開平11-307791号公報
 上述のように、従来の太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電効率を上げようという要望は多いが、損失されている光があるため、十分な発電効率が得られていない。
 また、上記従来の方法においては、隣り合う太陽電池セルの間の領域に入射した光を裏面材で反射させるなどし、損失される光を再利用している。しかしながら、この方法においては、十分に損失光を再利用するに至っていない。そのため、この損失光をより確実に再利用してさらなる発電効率の向上を図ることが強く望まれている。
 本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、従来においては損失されていた光を有効に再利用することによって、光の利用効率を向上できる光再利用シートと、この光再利用シートが用いられた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
 特に、本発明は、光の利用効率の向上させるため、太陽電池セルの幅、互いに隣接する太陽電池セルの隙間Gの間隔、光再利用シートの位置、太陽電池セルの位置、太陽電池モジュールの厚み、及び最適な凹凸形状を有した光再利用シートを提供し、この光再利用シートを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
 更に、本発明は、上記の光再利用シートを用いたLED又はEL素子等の発光素子の光を再利用するシートと、このシートを用いた発光素子を提供することを目的とする。
 上記の目的を達するために、本発明の第1態様の光再利用シートは、凹凸形状の反射面を含み、太陽電池モジュールに入射した光を太陽電池セルに入射させるように特定方向に反射、あるいは光源モジュールの発光素子から出射した光を反射して特定方向に出射させるために前記反射面が次式を満たすように形成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、太陽電池セルあるいは発光素子の横方向寸法はLxで表され、太陽電池セルあるいは発光素子の縦方向寸法はLyで表され、反射面の凹凸形状方向と太陽電池セルあるいは発光素子の横方向のエッジとがなす角度はφで表され、隣り合う太陽電池セルの間を透過し、光再利用シートで反射して太陽電池セルの受光面に入射する光の最大の幅、あるいは発光素子から特定方向に出射されず、光再利用シートで反射して特定方向に出射する光の最大の幅はAで表されている。
 本発明の第1態様の光再利用シートにおいては、前記太陽電池セルあるいは前記発光素子の前記横方向寸法Lxと前記縦方向寸法Lyが同等の場合、又は長辺が短辺の2倍以下の場合に、φ=45度±20度を満たすように前記反射面が形成されていることが好ましい。
 本発明の第1態様の光再利用シートにおいては、前記太陽電池セルあるいは前記発光素子の前記横方向寸法Lxと縦方向寸法Lyとが異なり、長辺が短辺の2以上の場合に、φ=60度±20度(Lx<Ly)又はφ=30度±20度(Ly<Lx)を満たすように前記反射面が形成されていることが好ましい。
 本発明の第1態様の光再利用シートにおいては、前記太陽電子セルあるいは前記発光素子の横方向又は縦方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等であり、前記横方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等である場合にはφ=0度、前記縦方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等である場合にはφ=90度となるように、前記反射面が形成されていることが好ましい。
 本発明の第2態様の太陽電池モジュールは、光が入射する前面板と、前記前面板を透過した光が透過する充填層と、受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、互いに隣接する前記太陽電池セルの間を透過した光を反射し、前記光を前記太陽電池セルに受光させる凹凸形状の反射面を有する光再利用シートと を含み、前記光再利用シートとして、上記の第1態様の光再利用シートが用いられている。
 本発明の第3態様の光源モジュールは、光を透過し、射出面を有する充填層と、発光面と前記発光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、電気を光に変換し、前記光を前記発光面から発光させて、前記光を前記充填層の射出面で反射させる発光素子と、前記発光素子の前記裏面に対向するように配設され、前記充填層の前記射出面で反射された光を再び前記射出面に向けて反射させる凹凸形状の反射面を有する光再利用シートとを含み、前記光再利用シートとして、上記の第1態様の光再利用シートが用いられている。
 本発明の第4態様の太陽電池モジュールは、光が入射する前面板と、前記前面板を透過した光が透過する充填層と、受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、前記太陽電池セルの前記受光面に受光されなかった光を反射する凹凸形状の反射面を有する光再利用シートとを含む。この第4態様の太陽電池モジュールにおいて、前記光再利用シートの前記反射面と前記太陽電池セルの前記受光面との間隔をCで表し、前記光再利用シートに入射する光と前記光再利用シートで反射する光のなす角をβで表し、前記太陽電池セルの隙間の間隔をGで表したときに、前記反射面は、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 本発明の第4態様の太陽電池モジュールにおいては、前記光再利用シートの前記反射面は、前記太陽電池モジュールの前記入射面と前記光再利用シートの前記反射面との間隔をHで表し、前記太陽電池セルの幅をWで表したときに、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 又は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 を満たすことが好ましい。
 本発明の第4態様の太陽電池モジュールにおいては、前記光再利用シートの前記反射面は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 を満たすことが好ましい。
 本発明の第5態様の太陽電池モジュールは、光が入射する前面板と、前記前面板を透過した光が透過する充填層と、受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、前記太陽電池セルの前記受光面に受光されなかった光を反射する凹凸形状の反射面を有する光再利用シートとを含み、
 前記光再利用シートの前記反射面と前記太陽電池セルの前記受光面との間隔をCで表したときに、前記反射面は、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 本発明においては、従来においては損失されていた光を有効に再利用することによって、光の利用効率を向上でき、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。
 また、前記光再利用シートを用いることで、LED又はEL素子等の発光素子の光が再利用され、光の利用効率が向上し、発光効率の良い発光素子を提供することができる。
本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 入射角度に対する反射率の変化を示す図である。 太陽電池モジュールの一例を示す正面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す正面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す正面図である。 再利用シートの回転角度の変化するとき、太陽電池セルに入射する光の領域の面積を示す図である。 太陽電池セル寸法に対する再利用シートの最適な回転角度を示す図である。 太陽電池セル寸法に対する最適な回転角度に設置した場合の再利用効率を示す図である。 太陽電池モジュールの一例を示す正面図である。 再利用シートの回転角度を変化させた場合における太陽電池セルに入射する光の領域の面積を示す図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の光源モジュールを示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 入射角度に対する反射率の変化を示す図である。 光再利用シートの一例を示す断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 太陽電池セル間の隙間のうち太陽電池セルに入射しない光の領域の長さの変化を示す図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の光再利用シートの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の光源モジュールを示す断面図である。 従来の裏面材を用いた太陽電池モジュールを示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
(第1実施形態)
 以下、図1から図19を参照し、本発明の第1実施形態に係る光再利用シート及び太陽電池モジュール並びに発光素子について説明する。
 ここで、第1実施形態は、特定方向に光を偏向(反射)して、従来損失となる光を再利用するために用いられる光再利用シート及びこれを備えた太陽電池モジュールに関する。
 第1実施形態の太陽電池モジュール200は、図1に示すように、前面板10と、充填層11と、光再利用シート12を備えて構成されている。
 前面板10は、太陽電池セル1を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護し、太陽光又は照明光などの光源Sの光を透過する板であり、光の透過率が高い透明な材料を用いて形成されている。
 これにより、光源Sの光が太陽光・照明光の側Fから入射面200aに垂直に入射する光H0は、前面板10に入射してこの前面板10を透過し、充填層11に射出する。
 なお、入射面200aの法線NGは、平面P上に前面板10を水平に置いた状態における平面Pの法線と平行な方向であり、入射面200aに垂直に入射する光H0は、この法線NGに平行して太陽電池モジュール200に入射する光のことである。
 また、前面板10は、強化ガラス、サファイアガラス等のガラスあるいはPC(ポリカーボネート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の樹脂シートを用いて形成されている。
 更に、前面板10が強化ガラスであれば、前面板10の厚さは約3~6mmに設定される。前面板10が樹脂シートであれば、前面板10の厚さは100μm~3000μmに設定される。
 このような前面板10を射出した光が入射する充填層11は、太陽電池セル1を封止する層である。
 そして、前面板10に入射した光H0は、充填層11を透過し、太陽電池セル1へと射出される光H10となり、その一部は光再利用シート12に射出される光H1となる。
 また、この充填層11は、入射した光H0を透過させるため、例えば難燃性のEVA(エチレン・ビニル・アセテート)などの光線透過率が高い材料を用いて形成されている。
 太陽電池セル1は、光電効果により受光面1aに入射した光を電気へと変換する機能を有する。単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、薄膜シリコン型太陽電池、CdTe(Cd・Teの化合物)系、CIGS(Cu・In・Ga・Seの化合物)系等の化合物薄膜太陽電池など多くの種類の太陽電池セルが用いられる。
 また、この太陽電池セル1は、複数個を電極で接続して、太陽電池モジュール200を形成している。
 そして、充填層11から太陽電池セル1に入射した光H10は、この太陽電池セル1で電気へと変換される。
 ここで、通常、入射面200aに対し斜めに入射した光は、垂直入射の光H0と比較して入射面200aで反射する割合が多く、太陽電池セル1に直接的に入射する光が少なくなって、発電に利用できる光が少なくなる。
 このため、入射光H0が、入射面200aに略垂直に入射するとき、最も発電効率が高くなる。
 一方、第1実施形態の光再利用シート12は、図1及び図2に示すように、構造層13と反射層14と基材15とを備えて構成されている。
 構造層13は、一面が凹凸状に形成されている。
 構造層13に凹凸形状を形成する方法としては、反射面12aの凹凸形状に応じた面を形成した型に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、又は電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材15を配置して、硬化処理後にスタンパから離型する方法が挙げられる。
 ここで、光再利用シート12は、図3に示すように、基材15を用いずに構造層13と反射層14とで構成してもよい。このような光再利用シート12の作製方法としては、型を用いたプレス法、キャスティング法、射出成形法等によって成形する方法が挙げられる。
 この方法によれば、シート形成と同時に、凹凸形状を形成することが可能である。
 反射面12aを形成する型としては、機械切削により作製された型を用いることができる。
 また、上述の型をもとに更に複版した型を用いることができる。
 この場合、凹凸形状の先端形状は、凹凸形状の先端に傷が付くのを防止するため、凹凸形状の先端が丸みを帯びた形状であることが望ましい。
 また、反射面12aの凹凸形状は周期構造を有していてもよい。
 更に、反射面12aの凹凸形状は三角形、台形、多角形のプリズム状の形状、又はシリンドリカルレンズのような各種レンズ・プリズム形状、あるいは半球状でも良い。
 このとき、反射面12aの凹凸形状の構造の周期のピッチとしては、300μm以下であることが望ましく、より望ましくは、200μm以下である。
 すなわち、構造の周期のピッチが300μmより大きい場合には、反射面12aを成型するときの凹凸形状の先端部分の型に樹脂が十分に入らないため成型性が悪い。
 一方、構造の周期のピッチが200μm以下であれば、比較的粘度の高い樹脂でも成型が可能となる。
 また、構造の周期のピッチが小さいと型の作製が難しくなるため、10μm以上であることが望ましく、より望ましくは、50μm以上であることが望ましい。
 すなわち、構造の周期のピッチが10μmより小さいと、型を切削する時間が長くタクトが落ち生産効率が悪い。
 構造の周期のピッチが50μmより小さいと、反射面12aを成形する際に樹脂がうまく凹凸形状の溝に入らず凹凸形状の先端部分の形状を型どおり作製することができない。
 更に、構造層13の厚さは、特には限定されないが、凹凸形状の構造の高さを思案すると、例えば30μm以上、500μm以下である。
 なお、上述の製造法は、以下の材料との適性により適宜選択するのが良い。
 構造層13を形成するポリマー組成物中には、ポリマー組成物の他に例えば散乱反射体、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。
 また、上述のポリマー組成物としては、特に限定されず、例えばポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―(ポリ)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)等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、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、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、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、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、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。
 ポリウレタン系樹脂の原料である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又は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、上述のポリオールは、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、上述の(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。
 ここで、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、更に好ましくは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。
 上述の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、更に好ましくは20以上150以下である。
 ポリマー組成物のポリマー材料として用いられるポリオールとしては、上述のポリエステルポリオール、及び、上述の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。
 ポリエステルポリオール又はアクリルポリオールをポリマー材料とすれば耐候性が高く、構造層3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、上述の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。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。
 更に、構造層13を形成するポリマー組成物中に散乱反射体を反射性能、耐熱性能を向上させるため含有すると良い。
 ポリマー組成物中に散乱反射体を含有することで、構造層13又は光再利用シート12の耐熱性を向上させることができ、かつ屈折率がポリマー組成物と大きく異なる材料を用いれば、光を反射させることができる。
 なお、このようにして十分な反射率が得られる場合には、図4又は図5に示すように反射層(金属反射層)14を設けなくても良い。
 この散乱反射体剤を構成する無機物としては、特に限定されない。無機物としては、無機酸化物を用いることが好ましい。
 この無機酸化物には、シリカ等を用いることができ、シリカの中空粒子を用いることもできる。
 また、ZnS等の金属化合物を用いることもできるが、この場合には、特にTiO、ZrO、Al等の金属酸化物が望ましい。
 このうち、TiOは、屈折率が高く、分散性も得られやすいため好ましい。
 更に、散乱反射体の形状は、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。
 散乱反射体の平均粒子径の下限としては、0.1μmが好ましく、上限としては30μmが好ましい。
 平均粒子径が0.1μmより小さいと光を十分に反射しない。
 また、平均粒子径が30μmより大きいと粒子に起因する凹凸が表面にでてしまい、所望の凹凸形状を形成することが難しい。
 散乱反射体のポリマー組成物100部に対する配合量の下限としては固形分換算で30部が好ましい。
 一方、散乱反射体の上述の配合量の上限としては100部が好ましい。
 これは、無機充填剤の配合量が30部より少ないと、充填層11から構造層12に入射する光H1を十分に反射することができない。
 逆に、配合量が100部を越えると、成型性が悪い。
 上述の散乱反射体としては、その表面に有機ポリマーが固定された材料を用いるとよい。
 このように有機ポリマー固定の散乱反射体を用いることで、ポリマー組成物における分散性又はポリマー組成物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を採用することができる。
 上述の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、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、又はアミノ基、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して有する材料が被膜形成能を有するため、好適である。
 また、有機ポリマーを構成する具体的な樹脂は、上述のポリマー組成物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と同じ組成を有する材料であることが最も好ましい。
 上述のポリマー組成物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。
 ポリマー組成物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、ポリマー組成物の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での構造層13又は光再利用シート12の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。
 また、構造層13の耐候性、硬度、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。
 更に、表面に有機ポリマーが固定された散乱反射体との親和性及び散乱反射体の分散性が更に良好になる。
 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、構造層13の被膜物性が更に向上する。
 このイソシアネートとしては上述の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。
 なお、散乱反射体は、内部に有機ポリマーを包含していてもよい。
 これにより、散乱反射体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。
 上述の有機ポリマーにはアルコキシ基が含有されていることが好ましく、その含有量は特に限定されないが、散乱反射体1g当たり0.01mmol以上50mmol以下が好ましい。
 アルコキシ基により、ポリマー組成物との親和性、又はポリマー組成物中での分散性を向上させることができる。
 上述のアルコキシ基は、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。
 散乱反射体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、散乱反射体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散乱反射体の有機ポリマーの含有率については、特に制限されないが、散乱反射体を基準にして0.5質量%以上50質量%以下が好ましい。
 また、図1及び図2に示すように、反射層14を用いて光再利用シート12を構成する場合には、その密接着性等を向上させるため、反射層14の蒸着対象面(構造層13の表面)に表面処理を施すとよい。
 このような表面処理としては、例えば(a)コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いた酸化処理、及び(b)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、蒸着アンカーコート処理などが挙げられる。
 これらの表面処理の中でも、反射層14との接着強度が向上し、緻密かつ均一な反射層14の形成に寄与するコロナ放電処理及びアンカーコート処理が好ましい。
 上述のアンカーコート処理に用いるアンカーコート剤としては、例えばポリエステル系アンカーコート剤、ポリアミド系アンカーコート剤、ポリウレタン系アンカーコート剤、エポキシ系アンカーコート剤、フェノール系アンカーコート剤、(メタ)アクリル系アンカーコート剤、ポリ酢酸ビニル系アンカーコート剤、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アンカーコート剤、セルロース系アンカーコート剤などが挙げられる。
 これらのアンカーコート剤の中でも、反射層14の接着強度をより向上することができるポリエステル系アンカーコート剤が特に好ましい。
 上述のアンカーコート剤のコーティング量(固形分換算)は、1g/m以上、3g/m以下が好ましい。
 アンカーコート剤のコーティング量が1g/mより少ないと、反射層14の密着性向上効果が小さくなる。
 一方、アンカーコート剤のコーティング量が3g/mより多いと、光再利用シート12の強度、耐久性等が低下するおそれがある。
 なお、上述のアンカーコート剤中には、密接着性向上のために用いられるシランカップリング剤、ブロッキングを防止するために用いられるブロッキング防止剤、耐候性等を向上させるために用いられる紫外線吸収剤等の各種添加剤を適宜混合することができる。
 添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とアンカーコート剤の機能阻害とのバランスから0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。
 上述の添加剤が、0.1重量%未満では、ブロッキングを十分に防止できず、耐候性が十分に得られず、10重量%より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。
 一方、反射層14は、光再利用シート12に入射する光を反射する層であり、例えば構造層13の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。
 反射層14を形成するために用いられる蒸着装置としては、構造層13に収縮、黄変等の劣化を招来することなく金属を蒸着することができれば特に限定されない。(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反射層4が形成できる真空蒸着法又はイオンプレーティング法が好ましい。
 また、反射層14に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ蒸着が可能であれば特に限定されない。反射層14に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム、銀、金、ニッケル、スズ、ジルコニウム等が挙げられる。
 中でも、反射性が高く、緻密な反射層14が比較的容易に形成されるアルミニウムが好ましい。
 なお、反射層14は、単層構造でもよく、2層以上の多層構造でもよい。
 そして、反射層14を多層構造にした場合には、蒸着の際に懸かる熱負担の軽減により構造層13の劣化が低減され、更に構造層13と反射層14との密着性等を改善することができる。
 また、このとき、金属膜の上に酸化金属層を設けても良い。
 更に、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、構造層13又は基材15の樹脂種類、反射層14の厚さ等に応じて適宜設計される。
 反射層14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、反射層14の厚さの上限としては、200nmが好ましく、100nmが特に好ましい。
 反射層14の厚さが10nm下限より小さいと、充填層11から反射層14に入射する光を十分に反射することができない。
 また、20nm以上の厚さであっても、上述の反射層14で反射される光は増えないため、20nmであれば十分な厚さといえる。
 一方、反射層14の厚さが200nmの上限を超えると、反射層14に目視でも確認できるクラックが発生してしまう。
 また、反射層14の外面には、トップコート処理を施すとよい。
 このように反射層14の外面にトップコート処理を施すことで、反射層14が封止及び保護され、その結果、光再利用シート12のハンドリング性が良くなる。
 また、反射層14の経年劣化も抑えられる。
 上述のトップコート処理に用いるトップコート剤としては、例えばポリエステル系トップコート剤、ポリアミド系トップコート剤、ポリウレタン系トップコート剤、エポキシ系トップコート剤、フェノール系トップコート剤、(メタ)アクリル系トップコート剤、ポリ酢酸ビニル系トップコート剤、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トップコート剤、セルロース系トップコート剤などが挙げられる。
 トップコート剤の中でも、反射層14との接着強度が高く、反射層14の表面保護、欠陥の封止等に寄与するポリエステル系トップコート剤が特に好ましい。
 上述のトップコート剤のコーティング量(固形分換算)は、3g/m以上、7g/m以下が好ましい。
 トップコート剤のコーティング量が3g/mより小さいと、反射層14を封止及び保護する効果が小さくなるおそれがある。
 一方、トップコート剤のコーティング量が上7g/mを超えても、上述の反射層14の封止及び保護効果があまり増大せず、かえって光再利用シート12の厚さが増大してしまう。
 なお、上述のトップコート剤中には、密接着性向上のために用いられるシランカップリング剤、耐候性等を向上させるために用いられる紫外線吸収剤、耐熱性等を向上させるために用いられる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。
 添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とトップコート剤の機能阻害とのバランスから0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。
 上述の添加剤が、0.1重量%未満では、密接着性、耐候性、耐熱性が十分に得られず、10重量%より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。
 上述の光再利用シート12を構成する基材15は、合成樹脂を材料とするシート成形により形成されている。
 基材15に用いられる合成樹脂としては、屋外に設置されることを鑑み、耐水性、紫外線に対する耐久性等の耐候性を有している材料が望ましい。例えばポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、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-(ポリ)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、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシン系樹脂、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。
 上述の樹脂の中でも、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した樹脂として、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ乳酸系樹脂が好ましい。
 上述の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。
 上述の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)、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。
 上述の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)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。
 なお、基材15の形成材料としては、上述の合成樹脂を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15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、充填材、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、顔料等が挙げられる。
 上述の基材15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。
 また、基材15を用いる場合には、その厚さを25μm以上、500μm以下にすることが好ましく、250μm以下にすることが特に好ましい。
 基材15の厚さが25μmより薄いと、紫外線硬化樹脂等の硬化収縮の影響により、構造層13の塗工加工際にカールが発生し、太陽電池モジュール200に組み込む際に不具合が発生する。
 逆に、基材15の厚さが500μmを超えると、フィルム重量が増してしまい、太陽電池モジュール200の重量も増してしまう。
 250μm以下であれば、より軽量の太陽電池モジュール200を実現できる。
 また、基材15又は構造層13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、光再利用シート12の紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。
 この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。
 そして、上記構成からなる光再利用シート12を備えた第1実施形態の太陽電池モジュール200においては、図1に示すように、太陽電池セル1自体を透過した光、又は隣り合う太陽電池セル1の間(間隔G)に入射した光H1を凹凸構造の反射面12aで反射する機能を有する。
 反射した光H2は前面板10と大気の間等の界面で再度反射し、太陽電池セル1の受光面1aに入射する光H3となって光電変換される。
 これにより、光再利用シート12が無い構成と比較し、第1実施形態の太陽電池モジュール200は、光再利用シート12を備えることで、隣り合う太陽電池セル1の間(間隔G)を透過して従来損失となる光を反射し、この損失光を再度太陽電池セル1の受光面1aに入射させて、光利用効率の向上効果が得られる。
 また、このとき、反射光H2の進む方向は、反射面12aの凹凸構造によって制御することができ、多くの光を受光面1aに入射させることが可能である。
 ここで、反射面12aの凹凸構造についてその法線N0を用いて説明する。
 なお、反射面12aの法線N0は、図6に示すように、反射面12a上の任意の一点での接平面に直交する直線である。
 また、反射面12aの角度θは、反射面12aの法線N0とシート法線NBとの交差角度である。
 通常、シート法線NBは、入射面200aの法線NGに対して平行になるように配置されるため、入射光H1は、シート法線NBに対して平行に入射する。
 反射光H2の反射率は、図7に示すように、その入射面200aへの入射角度により大きく変化する。
 また、臨界角θcを境として大きく反射率が変化することが知られている。
 そして、この臨界角θcは、前面板10の屈折率をngとすると、式(1)で表され、この臨界角θc以上の角度で入射面200aに入射した光H2は、入射面200aで全反射される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 また、充填層11の屈折率をne、反射光H2の法線NGに対する角度をθ2とすると、スネルの法則より、臨界角θcと反射光H2の法線NGに対する角度θ2の間には式(2)の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 そして、これら式(1)と式(2)から、反射光H2の法線NGに対する角度θ2は式(3)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 なお、充填層11が複数の層からなっていた場合、反射面12a上の材料の屈折率をN0とすると、上記と同様に、反射光H2の法線NGに対する角度θ2は式(4)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 そして、このθ2は、反射面12aの角度がθのとき、式(5)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 また、反射面12aの角度θが式(6)で表されるとき、反射光H2は、前面板10に全反射する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 そして、光再利用シート12は、太陽電池セル1の間(間隔G)に入射した光H1を反射面12aで反射する機能を有する。このため、反射された光H2は、前面板10と大気の間の界面で再度反射され、太陽電池セル1の受光面1aに入射する光H3となり光電変換される。
 これにより、光再利用シート12が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果が得られることになる。
 一方、この光再利用シート12による効果は、太陽電池セル1及び光再利用シート12の寸法・配置と入射光H1と射出光H2のなす角βの関係が適切な範囲である場合にのみ発揮される。
 そして、太陽電池モジュール200は太陽電池セル1の2次元アレイを有する。このため、光再利用シート12を垂直方向、水平方向、または斜め方向で設置することが可能である。縦方向と横方向の間隔との関係を考慮しながら最適な角度で光再利用シート12を設置することにより、その効果を高めることができる。
 以下に、図8Aから図13を参照し、上述の太陽電池セル1及び光再利用シート12の寸法・配置・回転角度として、太陽電池セル1間の間隔G、太陽電池セル1間の間隔Gのうち受光面1aに反射光H2が入射する領域A、太陽電池セル1の縦・横寸法LxとLyを変えた各場合に分けて説明する。
 なお、図8Aから図13では、寸法・配置及び入射光H1と射出光H2のなす角βの関係の説明であるため、光再利用シート12の反射面12aの凹凸形状を図示していない場合がある。
 図8Aは、上下(図に示しているy方向)に設置された太陽電池セル1間の間隔Gで、光再利用シート12の凹凸形状方向を太陽電池セル1同士の長方向の間隔に合わせている(図に示しているx方向)。
 図8Bは、図8AのP-P’断面構造を表している。
 太陽電池セル1真正面(+z方向)から入射した光の一部は、光再利用シート12に入射し、y方向(PP’とzを決める面内)に反射し、更に前面板10で再度反射して、太陽電池セル1に届く。
 図9Aは、上下(図に示しているy方向)に設置された太陽電池セル1間の間隔Gで、光再利用シート12の凹凸形状方向が、太陽電池セル1同士の長方向の間隔に合わせることなく回転角度φ(反射面12aの凹凸形状方向と太陽電池セル1の横方向のエッジとがなす角度)で設置されている(図に示しているx方向からの角度)。
 図9Bは、図9AのQ-Q’断面構造を表している。
 Q-Q’の線は再利用シート20の回転角度φと垂直(90度)になっている。
 太陽電池セル1同士間の間隔Gより、G’は大きくなっている。
 ここでは、太陽電池セル1真正面(+z方向)から入射した光の一部が、光再利用シート12に入射し、y+φ方向(QQ’とzを決める面内)に反射し、更に前面板10で再度反射して、太陽電池セル1に届く。
 なお、対称の関係があるため、回転角度φの範囲は式(7)で限られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 そして、図8Bと図9Bを比較すると、光再利用シート12の回転角度φにより、断面上では太陽電池セル1同士の間の間隔がGからG’に変化している。
 すなわち、光再利用シート12の回転角度φにより太陽電池セル1同士の間に見える間隔は拡大し、光再利用シート12の効率が向上する可能性が高まる。
 一方、太陽電池セル1の横・縦の寸法があるため、光再利用シート12に反射された光を再度太陽電池セル1に入射させることができない可能性もある。
 このため、以下に、再度入射可能な面積割合を数式で求め、その評価を行うことにより最適な条件を求める。
 図10は、光再利用シート12の効率が最大となるように太陽電池セル1の間の間隔Gを十分広くの例を示している。
 すなわち、隣り合う太陽電池セル1同士が光の再利用可能な領域に干渉しないように配置されている。
 この図10において、反射光H2が太陽電池セル1の受光面1aに入射する領域Aと、反射光H2が入射する太陽電池セル1側の太陽電池セル1の受光面1aに反射光H2が入射しない領域Bとの境界に入射する光H11の反射光H2は、受光面1aの入射光H11側の端部WNと、受光面1aの入射光H11側の端部WFの間に入射する。
 また、反射光H2が入射する太陽電池セル1の反対側の太陽電池セル1の受光面1aに反射光H2が入射しない領域Bの境界に入射するH12の反射光H2は、受光面1aの入射光H11側の端部WNに入射する。
 そして、隣り合う太陽電池セル1同士の光の再利用可能な領域に干渉しない条件は次の式(8)と式(9)で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 図11は、太陽電池セル1の間の間隔Gを式(8)と式(9)の条件で求め、光再利用シート12の回転角度φの状態を示す。
 また、このとき、回転角度φは式(7)の条件を満たしている。
 更に、太陽電池セル1は、横方向(x方向)の寸法Lxと縦方向(y方向)の寸法Lyである。
 図10で示したように、図11では、太陽電池セル1に光の再利用可能な領域は符合Aで示されている。Aの距離は、太陽電池セル1の側面を基点とする距離である。図11で示すように、Aの距離は、光再利用シート12の回転角度φから垂直方向の距離である。
 そして、光再利用シート12があるため、太陽電池セル1の四つの側面から再利用光の受光面1aへの入射が可能になる。
 図11では、太陽電池セル1の側面1eと1cの再利用領域だけを示しており、縦方向側面1eから水平方向の光再利用領域をSx、横方向側面1cから垂直方向の光再利用領域をSyとして示している。
 しかし、この光再利用領域Sx、Syでは反射光H2を太陽電池セル1に入射させることができない。
 実際入射できる領域はこの光再利用領域Sx、Syと太陽電池セル1との交差面となる。
 図11では太陽電池セル1の縦方向側面1eから受光面1aに入射した光の再利用領域をTx、太陽電池セル1の横方向側面1cから受光面1aに入射した光の再利用領域をTyとしている。
 そして、これらTx、Tyは、式(10)と式(11)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 更に、四つの側面から太陽電池セル1に入射させて再利用できる光の領域をfで表すと、式(12)のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 そして、式(10)と式(11)から、領域fは式(13)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 そして、もし最大の再利用できる光の領域の最適な回転角度φを知ることが必要であれば、式(13)から求まる式(14)を用いればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 図12は、式(13)から計算した領域fを表している。
 この計算には式(7)、式(8)と式(9)を用いている。
 また、太陽電池の面積(Lx×Ly)は固定しているが、太陽電池セル1の形状の影響(正方形、長方形の影響)を比較するために、Ly/Lxを換えた結果を示している。
 正方形の太陽電池セル1の場合、領域fは、回転角度φが45度になると最大値が得られる。
 回転角度φが45度より小さくなると領域fが小さくなり、0度の場合、最低値になる。
 同様に、回転角度φが45度より大きくなると領域fが小さくなり、90度の場合、最低値になる。
 なお、回転角度φが90度と0度の場合、領域fの同じ数値となる。
 また、この結果は式(14)からも得られる。
 このとき、正方形の太陽電池セル1は式(15)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 なお、Aの条件は式(9)だけとなっているので、様々なAで式(16)が成り立たないといけない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 このため、式(17)が成り立ち、これにより、式(18)が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 一方、太陽電池セル1が長方形の場合において、領域fが最大値になる回転角度φを調べることにした。
 シミュレーションでは、太陽電池セル1の横方向寸法Lxよりも縦方向の寸法Lyが長いという条件を設定し、図12で、Ly/Lxを2から5までをプロットした。
 この図から、領域fが最大値になるのは45度ではなくなる。
 また、Ly/Lxの割合が大きくなると、最適な回転角度が90度に近づくことも分かる。
 更に、Ly/Lxの割合が大きくなると、最大の領域fが除々に大きくなることも分かる。
 すなわち、最大再利用光を得たい場合には、太陽電池セル1を正方形より長方形であることが好ましく、更に長辺が短辺に対しより長い方が良いことが確認された。
 例えば、図12から、Ly/Lyは1の場合、最適な回転角度φが45度近辺、領域fが1.0だとすると、Ly/Lyは2の場合、最適な回転角度φが60度近辺、領域fが1.1程度、Ly/Lyは3の場合、最適な回転角度φが70度近辺、領域fが1.3程度となる。
 受光面1aに反射光が入射する領域Aの最大値は、太陽電池セル1間の間隔Gを考えなくても良いため、簡単に計算が可能である。
 図10から、太陽電池の前面200aから光再利用シート12までの高さHと光再利用シート12の反射面12aと太陽電池セル1の受光面1aとの間隔C、入射光H0と反射光H2のなす角βから、式(19)が求まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
 そして、この式(19)から、受光面1aに反射光H2が入射する領域Amaxを大きくするためには、Hを大きくするか、Cを小さくするか、βを大きくするしかないことが分かる。
 一方で、βを大きくするために、プリズム角度を大きくすると、プリズム角度を大きくするに従い、一つのプリズムに反射した光は、隣のプリズムに当たって、光線の角度が変わり、全反射条件がなくなるおそれがある。
 このような干渉を防ぐため、βの角度範囲を60度から40度程度にすることが必要になる。
 また、このようにすると、例えば、太陽電池の構成で(H-C)が5mm程度、βが60度程度で、Amaxが17mm程度になる。
 一般的な太陽電池セル1の大きさを考えると、式(7)から式(14)は十分に適合可能である。
 図13及び図14は、一般的な太陽電池セル1の大きさ3種類(四角の太陽電池セル1の寸法幅156mm(Case1)、78mm(Case2)、39mm(Case3))に対し、上記Amaxを17mmにした場合において、最適な回転角度φと再利用領域fを比較した図である。
 図13では、上記と同様に、太陽電池セル1の形状を長方形にした場合に、最適な回転角度φが45度から90度に変わっていく。
 また、太陽電池セル1が小さい場合には、その変化が早い。
 例えば、Ly/Lxが3の場合、最適な回転角度φは、Case1、Case2、Case3でそれぞれ、75度、78度、85度となる。
 図14では、上記と同様に、太陽電池セル1の形状を長方形にした場合に、再利用領域fが大きくなっていく。
 更に、再利用領域fを面積あたりで比較すると、Case1の効果よりもCase3の効果が優れていることが分かる。
 ここまで式(7)、式(8)、式(9)で説明を行ったが、特に式(9)の条件が外れるとき、太陽電池セル1の再利用光の領域に限界が生じる。
 これに対し、図15は、式(9)の条件が光再利用シート12の回転角度φにより乱されるときを示している。
 図12と同様に、回転角度φが0度から大きくなるに従い領域fも大きくなる。
 一方、回転角度φが式(20)の条件を満たすと、領域fの変化がなく、一定になる。
 すなわち、式(20)の条件は、回転角度φの影響が無い条件であり、図12によってそのことが確認できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 図16では、式(20)の条件を含んで計算した領域fを表している。
 太陽電池の面積(Lx×Ly)は固定にしており、太陽電池セル1の形状を正方形から長方形にした場合の影響を示している。
 そして、Ly/Lxが1から4になるとき、式(7)、式(8)と式(9)は満たされている条件となり、図12と同様になる。
 一方、Ly/Lxが5の場合、すべての回転角度領域(式(7)、式(9))が乱される領域(式(20))が現れる。
 そして、再利用領域fが最大値になり、回転角度φを変えてもfが変わらなくなり、図16ではこの領域における回転角度φが65度程度から90度までとなる。
 そして、このような構成を有する光再利用シート12を用いた太陽電池モジュール200によれば、隣り合う太陽電池セル1の間の領域Gに入射する光を光再利用シート12の反射面12aで反射し、太陽電池セル1に入射させることができる。
 これにより、隣り合う太陽電池セル1の間の領域Gに入射する光も利用することができ、太陽電池モジュール200の発電効率を向上させることが可能となる。
 一方、光再利用シート12は、図17のように光再利用シート12の反射面12aの裏面を充填層11側に向けて配置しても上記と同様の効果を得ることが可能である。
 また、図18のように、この光再利用シート12に10μmから30μmのアルミ層又は10nmから100nmのシリカ層からなるバリア層16を有した構造を用いることができる。
 更に、耐久性を上げるために、PVF(ポリフッ化ビニル樹脂)を塗布または、ポリフッ化ビニル樹脂を有したフィルムを張り合わせて、太陽電池モジュール200を保護するようにしてもよい。
 このようにすることにより、太陽電池モジュール200のバックシートとしても用いることができる。
 ここで、本発明に係る光再利用シート12及びこれを用いた太陽電池モジュール200の優位性について具体的に説明する。
(実施例1)
 実施例1においては、基材15として250μmのPETフィルムを用いた。構造層13として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが150μmの反射面の頂角が135度である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層14として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート12を得た。
 このようにして作製された光再利用シート12を用い、太陽電池モジュール200を作製した。
 前面板10として約3mmのガラス板を用い、前面板10から0.5mmの位置に太陽電池セル1が配置されるように、EVAを充填し厚さ約0.5mmとして充填層11を形成した。
 太陽電池セル1として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル1の受光面1aから0.5mmの位置に、太陽電池セル1の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート12を配置した。
 このとき、光再利用シート12は三角プリズム状の凹凸方向が太陽電池セル1の端部と平行になるように設置した。
 そして、この実施例1の太陽電池モジュール200の発電効率の測定を行った結果を表1に示している。
(実施例2)
 次に、実施例2においては、基材15として250μmのPETフィルムを用いた。構造層13として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが200μmの反射面の頂角が120度である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層14として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート12を得た。
 このようにして作製された光再利用シート12を用い、太陽電池モジュール200を作製した。
 前面板10として約3mmのガラス板を用い、前面板10から0.5mmの位置に太陽電池セル1が配置されるように、EVAを充填し厚さ約0.5mmとして充填層11を形成した。
 太陽電池セル1として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル1の受光面1aから0.5mmの位置に、太陽電池セル1の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート12を配置した。
 このとき、光再利用シート12は三角プリズム状の凹凸方向が太陽電池セル1の端部と平行になるように設置した。
 そして、この実施例2の太陽電池モジュール200の発電効率の測定を行った結果も表1に示している。
(実施例3)
 次に、実施例3においては、基材15として250μmのPETフィルムを用いた。構造層13として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが150μmの反射面の頂角が135度である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層14として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート12を得た。
 このようにして作製された光再利用シート12を用い、太陽電池モジュール200を作製した。
 前面板10として約3mmのガラス板を用い、前面板10から0.5mmの位置に太陽電池セル1が配置されるように、EVAを充填し厚さ約0.5mmとして充填層11を形成した。
 太陽電池セル1として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル1の受光面1aから0.5mmの位置に、太陽電池セル1の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート12を配置した。
 このとき、光再利用シート12は三角プリズム状の凹凸方向が太陽電池セル1の端部と45度斜め方向となるように設置した。
 そして、この実施例3の太陽電池モジュール200の発電効率の測定を行った結果も表1に示している。
(実施例4)
 次に、実施例4においては、基材15として250μmのPETフィルムを用いた。構造層13として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが200μmの反射面の頂角が120度である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層14として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート12を得た。
 このようにして作製された光再利用シート12を用い、太陽電池モジュール200を作製した。
 前面板10として約3mmのガラス板を用い、前面板10から0.5mmの位置に太陽電池セル1が配置されるように、EVAを充填し厚さ約0.5mmとして充填層11を形成した。
 太陽電池セル1として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル1の受光面1aから0.5mmの位置に、太陽電池セル1の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート12を配置した。
 このとき、光再利用シートは三角プリズム状の凹凸方向が太陽電池セル1の端部と45度斜め方向となるように設置した。
 そして、この実施例3の太陽電池モジュール200の発電効率の測定を行った結果も表1に示している。
 一方、比較例1においては、基材15として250μmのPETフィルムを用いた。構造層13を形成せず、金属反射層14として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シートを得た。
 このようにして作製された光再利用シートを用い、太陽電池モジュールを作製した。
 前面板10として約3mmのガラス板を用い、前面板10から0.5mmの位置に太陽電池セル1が配置されるように、EVAを充填し厚さ約0.5mmとして充填層11を形成した。
 太陽電池セル1として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル1の受光面1aから0.5mmの位置に、太陽電池セル1の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シートを配置した。
 そして、この比較例1の太陽電池モジュールの発電効率の測定を行った結果も表1に示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 そして、この表1に示すように、比較例1の発電効率を100.0%とした場合に、実施例1では110.9%、実施例2では112.7%、実施例3では113.0%、実施例4では114.5%となり、比較例1に対し、本発明に係る光再利用シート12を設けた実施例1から実施例4の全てのケースで発電効率が高まることが実証された。
 以上、本発明に係る光再利用シート及びこれを用いた太陽電池モジュールの第1実施形態について説明したが、本発明は上記の第1実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
 例えば、本発明に係る光再利用シート12は、太陽電池モジュール200への適用に限定する必要はなく、図19のように、LED又はEL等の発光素子からの光を再利用するのにも利用可能である。
 具体的に、図19は、本発明に係る光源モジュール300の一様態の断面図である。
 この光源モジュール300は、充填層11と、発光素子50と、光再利用シート12とを備えて構成されている。
 そして、発光素子50は、エレクトロルミネッセンスにより電気を光へと変換する機能を持ち、発光面50aから光を射出する。
 また、発光素子50は、LED、有機EL、無機EL等の固体の発光ダイオードが好ましく用いられる。
 充填層11は、発光素子50を封止する層である。
 発光素子50から射出した光M1、M2は、充填層11を透過し、一部は射出面300aから射出する光M1となり、他は射出面30aで反射する光M2となる。
 充填層11の材料は、充填層11に入射する光を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、透過性の高いアクリル樹脂等が好ましく用いられる。
 発光素子50から射出した光のうち、一部の光M2は、射出面300aで反射し光再利用シート12の反射面12aに入射する。
 反射面12aに入射する光M3は、反射面12aで特定方向に反射し、再び射出面300aに入射して、この射出面300aから外部に射出する光M4になる。
 これにより、光再利用シート12が無い構成と比較して光利用効率を向上させることが可能になる。
 一方、上述の光再利用シート12による効果は、発光素子50及び光再利用シート12の寸法、配置、反射光M4と反射面12aに入射する光M3のなす角βの関係が適切な範囲である場合にのみ発揮され、この関係は、式(1)を満たすのが好ましく、更に式(2)、式(3)を満たすのがより好ましく、更に式(4)を満たすのがより好ましく、更に式(4)を満たすのがより好ましい。
(第2実施形態)
 以下に説明する第2実施形態においては、上述した第1実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
 図20は本発明の太陽電池モジュール400に係る一様態を示す断面図である。
 本発明に係る太陽電池モジュール400は、前面板22と、充填層21と、光再利用シート20を有する。
 前面板22は、太陽電池セル30を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護し、太陽光又は照明光などの光源Sの光を透過する板であり、光の透過率が高い透明な材料からなる。
 光源Sの光が太陽光・照明光の側Fより入射面110に垂直に入射する光H0は、前面板22に入射後、前面板22を透過し、充填層21に射出する。
 なお、入射面110の法線NGは、平面P上に前面板22を水平に置いた状態における平面Pの法線と平行な方向である。
 入射面110に垂直に入射する光とは、法線NGに平行に太陽電池モジュール400に入射する光のことである。
 前面板22の材質は、強化ガラス、サファイアガラス等のガラスあるいは、PC(ポリカーボネート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の樹脂シートである。
 更に、前面板22が強化ガラスであれば、前面板22の厚さは約3~6mmに設定される。前面板22が樹脂シートであれば、前面板22の厚さは100μm~3000μmに設定される。
 前面板22を射出した光は、充填層21に入射する。
 充填層21は、太陽電池セル30を封止する層である。
 前面板22に入射した光H0は、充填層21を透過し、太陽電池セル30へと射出される光H10となり、一部は光再利用シート20に射出される光H1となる。
 充填層21に入射した光H0を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、難燃性のEVA(エチレン・ビニル・アセテート)が広く使用されている。
 更に、太陽電池セル30は、光電効果により受光面Jに入射した光を電気へと変換する機能を有する。単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、薄膜シリコン型太陽電池、CdTe(Cd・Teの化合物)系、CIGS(Cu・In・Ga・Seの化合物)系等の化合物薄膜太陽電池など多くの種類の太陽電池セルが用いられる。
 太陽電池セル30は、複数個を電極で接続し、モジュールを形成して用いられる。
 充填層21から太陽電池セル30に入射した光H10は、太陽電池セル30で電気へと変換される。
 通常、入射面110に対し斜めに入射した光は、垂直入射の光H0と比較して入射面110で、反射する割合が多く、太陽電池セル30に入射する光が少なく、発電に利用できる光が少ない。
 そのため、入射光H0が、入射面110に垂直近辺に入射するとき、最も効率が高い。
 光再利用シート20は、太陽電池セル30自体を透過した光、又は太陽電池セル30の間に入射した光H1を反射面100で反射する機能を有する。
 反射された光H2は前面板22と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル30の受光面Jに入射する光H3となり光電変換される。
 これにより光再利用シート20が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果がある。
 反射光H2の進む方向は、本発明の反射面100の凹凸構造により制御でき、多くの光を受光面Jに入射させることができる。
 反射面100の凹凸構造について、その法線N0を用いて説明する。
 なお、反射面100の法線N0は、反射面100上の任意の一点で、その点での接平面に垂面な直線である。
 平面P上に光再利用シート20を安定した状態で置いたときの平面Pの法線Nと平行な方向である。
 また、反射面100の角度θは、反射面100の法線N0とシート法線NBとのなす角である。
 通常、シート法線NBは、入射面110の法線NGに対して平行になるように配置されるため、入射光H1は、シート法線NBに対して平行に入射する。
 反射光H2の反射率は、その入射面110への入射角度により大きく変化する。
 図21に入射角度による反射率の変化の図を示す。
 この図22からわかるように、臨界角θcを境として大きく反射率が変化することが知られている。
 この臨界角θcは、前面板22の屈折率をngとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 この臨界角θc以上の角度で、入射面110に入射した光H2は、入射面110で全反射される。
 また、充填層21の屈折率をne、反射光H2の法線NGに対する角度をθ2とすると、スネルの法則より、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
式21と、式22より、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 となる。
 なお、充填材が複数の層からなっていた場合には、反射面上の材料の屈折率をn0とすると同様に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
 となる。
 このθ2は、反射面100の角度がθのとき、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 となる。
 上述より、反射面100の角度θ
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
 のとき、反射光H2は、前面板に全反射する。
 上述のように、光再利用シート20は、太陽電池セル30の間に入射した光H1を反射面100で反射する機能を有する。
 反射された光H2は前面板22と大気の間の界面で再度反射され、太陽電池セル30の受光面Jに入射する光H3となり光電変換される。
 これにより光再利用シート20が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果がある。
 しかし、上述の効果は、太陽電池セル30及び光再利用シート20の寸法・配置と入射光H1と射出光H2のなす角βの関係が、適切な範囲である場合にのみ光再利用シート20の効果がある。
 以下に、上述の太陽電池セル30及び光再利用シート20の寸法・配置として、太陽電池セル30間の隙間G、太陽電池モジュール400の入射面110と光再利用シート20の反射面100との間隔H、太陽電池セルの幅Wとを用い図23から図28に示す各場合に分けて説明する。
 なお、図23から図28では、寸法・配置及び入射光H1と射出光H2のなす角βの関係の説明であるため、光再利用シート20の反射面100の凹凸形状を図示していない。
 図23では、太陽電池セル30間の隙間Gで反射した光H2は、入射面110に再度入射しないため、光再利用シート20で反射した光H2が受光面Jに入射しない。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 となる。
 このとき、太陽電池セル30間の隙間Gに入射する光H1のうち、反射光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射しない領域Bの長さLは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
 となる。
 なお、領域Bに入射した光は受光面Jに入射しないため、利用されずに損失となる。
 そのため、Lが大きいと損失が多く、逆に、Lが小さいと損失が少ない。
 L=Gの場合では、光再利用シート20の反射面100で反射し受光面Jに入射する光はない。
 この場合、太陽電池セル30間の隙間Gに入射する光H1は、利用されないため好ましくない。
 図24は、図23と同じように、領域Bの長さL=Gの場合である。
 図24では、太陽電池セル30間の隙間Gで反射した光H2のうち、一部は入射面110に入射するが、太陽電池セル30の受光面Jに入射せず、そのまま再度光再利用シート20に入射するため、図23の場合と同様に、領域Bの長さL=Gとなる。
 下記の条件式、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 であれば、太陽電池セルに光が入射するが、それ以外の場合、太陽電池セル30間の隙間Gに入射する光H1は、利用されないため、好ましくない。
 図25は、図24の場合の太陽電池セルの幅Wが長い場合である。
 太陽電池セル30間の隙間Gは、反射面100で反射した光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射する光の領域Aと、反射面100で反射した光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射しない光の領域Bに分けられる。
 領域Aと領域Bとの境界に入射する光H11は、光H11の入射した側と反対側の太陽電池セル30の端部WFに入射する。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
 且つ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 である。
 領域Bの長さLは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 となり、太陽電池セル30間の隙間Gに入射した光H1が利用されるので好ましい。
 図26の場合では、太陽電池セル30間の隙間Gで反射した反射光H2の一部は、太陽電池セル30に遮蔽され、それ以外の反射光H2は、受光面Jに入射する。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 且つ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
 である。
 領域Bの長さは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
 となり、太陽電池セル30間の隙間Gに入射した光H1が利用されるので好ましい。
 図27の場合では、反射光H2が入射する太陽電池セル30側と、反射光H2が入射する太陽電池セル30と反対側に、太陽電池セル30の受光面Jに反射光H2が入射しない領域Bがある。
 反射光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射する領域Aと、反射光H2が入射する太陽電池セル30側の太陽電池セル30の受光面Jに反射光H2が入射しない領域Bと、の境界に入射する光H11は、太陽電池セル30の光H11側と反対側の太陽電池セルの受光面Jの端部WFに入射する。
 反射光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射する領域Aと、反射光H2が入射する太陽電池セル30と反対側の太陽電池セル30の受光面Jに反射光H2が入射しない領域Bと、の境界に入射する光H12は、光H12側の太陽電池セルの受光面Jの端部WNに入射する。
 なお、このとき、Aの幅はWの幅と同じ長さである。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
 且つ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
 である。
 領域Bの長さLは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
 となり、太陽電池セル30間の隙間Gに入射した光H1が利用されるので好ましい。
 図28では、反射光H2が太陽電池セル30の受光面Jに入射する領域Aと、反射光H2が入射する太陽電池セル30側の太陽電池セル30の受光面Jに反射光H2が入射しない領域Bと、の境界に入射する光H11の反射光H2は、受光面Jの入射光H11側の端部WNと、受光面Jの入射光H11側の端部WFの間に入射する。
 反射光H2が入射する太陽電池セル30の反対側の太陽電池セル30の受光面Jに反射光H2が入射しない領域Bの境界に入射するH12の反射光H2は、受光面Jの入射光H11側の端部WNに入射する。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
 且つ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
 である。
 領域Bの長さLは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
 となり、太陽電池セル30間の隙間Gに入射した光H1が利用されるので好ましい。
 図29では、光再利用シート20の反射面100から太陽電池セル受光面Jまでの間隔Cが0で、太陽電池セル30の幅Wが太陽電池セル30間の隙間Gより大きい場合、光再利用シート20に入射した光の全てを太陽電池のセルの受光面に入射できる。
 このとき、領域Bの長さLが0となる。
 この条件式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
 且つ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
 となり、損失を更に小さくできるため、より好ましい。
 図30に、太陽電池セル30間の隙間Gと損失となる領域Bの長さLの関係の一例を示す。
 図30では、入射光H1と反射光H2とのなす角βは0、42、46、50、54、58、62、66、70度とし、Hは5mm、Cは2mm、Wは30mmとしたときの、太陽電池セル30間の隙間Gが1mm~20mmのときの図である。
 太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLと、太陽電池セル30間の隙間Gとの関係は3つに分類できる。
 一つ目は、太陽電池セル30間の隙間Gが小さい場合で、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLは太陽電池セル30間の隙間Gと同じとなり、太陽電池セル30間の隙間Gに入射した光H1は利用されないため、好ましくない。
 二つ目は、太陽電池セル30間の隙間Gが大きい場合で、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLは、太陽電池セル30間の隙間Gの増加に伴い長くなるが、太陽電池セル30間の隙間Gに入射する光H1が利用されるため好ましい。
 三つ目は、一つ目と二つ目の中間の場合で、太陽電池セル30間の隙間Gが大きくなっても、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLは変化せず、損失が増えないため、もっとも好ましい。
 太陽電池セル30間の隙間Gが一定の場合には、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLは、入射光H1と反射光H2とのなす角βによって変わる。
 例えば、太陽電池セル30間の隙間Gが4mmのとき、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLが最も短くなる入射光H1と反射光H2とのなす角βは42度である。
 入射光H1と反射光H2とのなす角βが大きくなると、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLも大きくなる。58度以上では、損失となる領域Bの長さLは、太陽電池セル30間の隙間Gと同じになり、光再利用シート20に入射する光H1は、利用されなくなる。
 また、太陽電池セル30間の隙間Gが10mmのとき、損失となる領域Bの長さLが最も短くなるときの入射光H1と反射光H2とのなす角βは、この場合54度である。
 この角度より小さい角度(例えば42度)と大きい角度(例えば70度)では、太陽電池セル30間の隙間Gのうち損失となる領域Bの長さLが長くなる。
 したがって、太陽電池セル30間の隙間Gが10mmの場合、入射光H1と反射光H2とのなす角βは、54度が最も良くなる。
 次に、反射面100と入射面110の間は複数の層から場合について説明する。
 図31は反射面100と入射面110の間が複数の層からなる太陽電池モジュール400の概要図を示す。
 このような複数の層からなる場合においても、それぞれの層間の屈折率差は小さいため、上述の条件により太陽電池モジュールを作製した場合でも、発電効率の高い太陽電池モジュール400を得ることができる。
 上述の太陽電池モジュール400で用いられる光再利用シート20は、図32に示すように、構造層3、反射層4、基材2から構成される。
 構造層3に凹凸形状を形成する方法として、型に反射面100の凹凸形状を形成した面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、又は電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材2を配置して、硬化処理後にスタンパから離型する方法が挙げられる。
 また、図33のような、基材2を用いずに構造層3のみからなる光再利用シート20の作製方法としては、型を用いたプレス法・キャスティング法・射出成形法等により基材2と一体成形する方法が挙げられる。
 上述の方法によれば、シート形成と同時に、凹凸形状を形成することができる。
 反射面100を形成する型としては機械切削により作製された型を用いることができる。
 また、上述の型をもとに更に複版した型を用いることができる。
 この際、凹凸形状の先端形状は、凹凸形状の先端に傷が付くのを防止するため、凹凸形状の先端が丸みを帯びた形状であることが望ましい。
 また、反射面100の凹凸形状は周期構造を有していてもよい。
 上述の反射面100の凹凸形状は三角形、台形、多角形のプリズム状の形状、又はシリンドリカルレンズのような各種レンズ・プリズム形状、あるいは半球状でも良い。
 このとき、反射面100の凹凸形状の構造の周期のピッチとしては、300μm以下であることが望ましく、より望ましくは、200μm以下である。
 上述の構造の周期のピッチが300μmより大きい場合には、反射面100を成型するときの凹凸形状の先端部分の型に樹脂が十分に入らないため成型性が悪い。
 上述の構造の周期のピッチが、200μm以下であれば比較的粘度の高い樹脂でも成型が可能となる。
 また、上述の構造の周期のピッチが小さいと型の作製が難しくなるため、25μm以上であることが望ましく、より望ましくは、50μm以上であることが望ましい。
 上述の構造の周期のピッチが25μmより小さいと、型を切削する時間が長くタクトが落ち生産効率が悪い。
 上述の構造の周期のピッチが50μmより小さいと、反射面100を成形する際に樹脂がうまく凹凸形状の溝に入らず凹凸形状の先端部分の形状を型どおり作製することができない。
 更に、構造層3の厚さは、特には限定されないが、例えば30μm以上、500μm以下である。
 上述の製造法は、以下の材料との適性により適宜選択するのが良い。
 構造層3を形成するポリマー組成物中には、ポリマー組成物の他に例えば散乱反射体、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。
 上述のポリマー組成物としては、特に限定されず、例えばポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―(ポリ)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)等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、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、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、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、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、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。
 上述のポリウレタン系樹脂の原料である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又は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。
 また上述のポリオールは、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、上述の(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、更に好ましくは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。
 上述の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、更に好ましくは20以上150以下である。
 ポリマー組成物のポリマー材料として用いられるポリオールとしては、上述のポリエステルポリオール、及び、上述の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。
 ポリエステルポリオール又はアクリルポリオールをポリマー材料とすれば耐候性が高く、構造層3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、上述の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。
 構造層3を形成するポリマー組成物中に散乱反射体を反射性能、耐熱性能を向上させるため含有すると良い。
 ポリマー組成物中に散乱反射体を含有することで、構造層3又は光再利用シート20の耐熱性を向上させることができ、かつ屈折率がポリマー組成物と大きく異なる材料を用いれば、光を反射させることができる。
 なお、これにより十分な反射率が得られる場合には、図34、図35に示すように金属反射層4を設けなくても良い。
 この散乱反射体剤を構成する無機物としては、特に限定されない。無機物としては、無機酸化物を用いることが好ましい。
 この無機酸化物は、シリカ等も用いることができるが、ZnS等の金属化合物を用いることもできるが特に、TiO、ZrO、Al等の金属酸化物が望ましい。
 またシリカの中空粒子を用いることもできる。
 このうち、TiOは、屈折率が高く、分散性も得られやすいため好ましい。
 また、散乱反射体の形状は、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。
 散乱反射体の平均粒子径の下限としては、0.1μmが好ましく、上限としては30μmが好ましい。
 平均粒子径が0.1μmより小さいと光を十分に反射しない。
 また、平均粒子径が30μmより大きいと粒子に起因する凹凸が表面にでてしまい、所望の凹凸形状を形成することが難しい。
 散乱反射体のポリマー組成物100部に対する配合量の下限としては固形分換算で30部が好ましい。
 一方、散乱反射体の上述の配合量の上限としては100部が好ましい。
 これは、無機充填剤の配合量が30部より少ないと、充填層21から構造層3に入射する光H1を十分に反射することができない。
 逆に、配合量が100部を越えると、成型性が悪い。
 上述の散乱反射体としては、その表面に有機ポリマーが固定された材料を用いるとよい。
 このように有機ポリマー固定の散乱反射体を用いることで、ポリマー組成物での分散性又はポリマー組成物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を採用することができる。
 上述の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、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、又はアミノ基、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して有する材料が被膜形成能を有するため、好適である。
 また、有機ポリマーを構成する具体的な樹脂は、上述のポリマー組成物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と同じ組成を有する材料であることが最も好ましい。
 上述のポリマー組成物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。
 ポリマー組成物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、ポリマー組成物の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での構造層3ひいては光再利用シート20の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。
 また、構造層3の耐候性、硬度、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。
 更に、表面に有機ポリマーが固定された散乱反射体との親和性及び散乱反射体の分散性が更に良好になる。
 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、構造層3の被膜物性が更に向上する。
 このイソシアネートとしては上述の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。
 なお、散乱反射体は、内部に有機ポリマーを包含していてもよい。
 このことにより、散乱反射体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。
 述の有機ポリマーにはアルコキシ基が含有されていることが好ましく、その含有量は特に限定されないが、散乱反射体1g当たり0.01mmol以上50mmol以下が好ましい。
 アルコキシ基により、ポリマー組成物との親和性、又はポリマー組成物中での分散性を向上させることができる。
 上述のアルコキシ基は、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。
 散乱反射体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、散乱反射体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散乱反射体の有機ポリマーの含有率については、特に制限されないが、散乱反射体を基準にして0.5質量%以上50質量%以下が好ましい。
 光再利用シート20において、反射層4を用いる場合にはその密接着性等を向上させるため、反射層4の蒸着対象面(構造層3の表面)に表面処理を施すとよい(図示せず)。
 このような表面処理としては、例えば(a)コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いた酸化処理、及び(b)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、蒸着アンカーコート処理などが挙げられる。
 これらの表面処理の中でも、反射層4との接着強度が向上し、緻密かつ均一な反射層4の形成に寄与するコロナ放電処理及びアンカーコート処理が好ましい。
 上述のアンカーコート処理に用いるアンカーコート剤としては、例えばポリエステル系アンカーコート剤、ポリアミド系アンカーコート剤、ポリウレタン系アンカーコート剤、エポキシ系アンカーコート剤、フェノール系アンカーコート剤、(メタ)アクリル系アンカーコート剤、ポリ酢酸ビニル系アンカーコート剤、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アンカーコート剤、セルロース系アンカーコート剤などが挙げられる。
 これらのアンカーコート剤の中でも、反射層4の接着強度をより向上することができるポリエステル系アンカーコート剤が特に好ましい。
 上述のアンカーコート剤のコーティング量(固形分換算)は、1g/m以上、3g/m以下が好ましい。
 アンカーコート剤のコーティング量が1g/mより少ないと、反射層4の密着性向上効果が小さくなる。
 一方、アンカーコート剤のコーティング量が3g/mより多いと、光再利用シート20の強度、耐久性等が低下するおそれがある。
 なお、上述のアンカーコート剤中には、密接着性向上のために用いられるシランカップリング剤、ブロッキングを防止するために用いられるブロッキング防止剤、耐候性等を向上させるために用いられる紫外線吸収剤等の各種添加剤を適宜混合することができる。
 添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とアンカーコート剤の機能阻害とのバランスから0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。
 上述の添加剤が、0.1重量%未満では、ブロッキングを十分に防止できず、耐候性が十分に得られず、10重量%より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。
 反射層4は、光再利用シート20に入射する光を反射する層である。
 反射層4を形成する際には、構造層3の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。
 この反射層4を形成するために用いられる蒸着装置としては、構造層3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ない。(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(ChemicalVapor 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反射層4が形成できる真空蒸着法又はイオンプレーティング法が好ましい。
 反射層4に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ蒸着が可能であれば特に限定されない。反射層4に用いられる金属としては、例えば、例えばアルミニウム、銀、金、ニッケル、スズ、ジルコニウム等が挙げられる。
 中でも、反射性が高く、緻密な反射層4が比較的容易に形成されるアルミニウムが好ましい。
 なお、反射層4は、単層構造でもよく、2層以上の多層構造でもよい。
 このように反射層4を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構造層3の劣化が低減され、更に構造層3と反射層4との密着性等を改善することができる。
 このとき、金属膜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、構造層3又は基材2の樹脂種類、反射層4の厚さ等に応じて適宜設計される。
 反射層4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、反射層4の厚さの上限としては、200nmが好ましく、100nmが特に好ましい。
 反射層4の厚さが10nm下限より小さいと、充填層21から反射層4に入射する光を十分に反射することができない。
 また、20nm以上の厚さであっても、上述の反射層4で反射される光は増えないため、20nmであれば十分な厚さといえる。
 一方、反射層4の厚さが200nmの上限を超えると、反射層4に目視でも確認できるクラックが発生してしまう。
 また、反射層4の外面には、トップコート処理を施すとよい(図示せず)。
 このように反射層4の外面にトップコート処理を施すことで、反射層4が封止及び保護され、その結果、光再利用シート20のハンドリング性が良くなる。
 また、反射層4の経年劣化も抑えられる。
 上述のトップコート処理に用いるトップコート剤としては、例えばポリエステル系トップコート剤、ポリアミド系トップコート剤、ポリウレタン系トップコート剤、エポキシ系トップコート剤、フェノール系トップコート剤、(メタ)アクリル系トップコート剤、ポリ酢酸ビニル系トップコート剤、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トップコート剤、セルロース系トップコート剤などが挙げられる。
 トップコート剤の中でも、反射層4との接着強度が高く、反射層4の表面保護、欠陥の封止等に寄与するポリエステル系トップコート剤が特に好ましい。
 上述のトップコート剤のコーティング量(固形分換算)は、3g/m以上、7g/m以下が好ましい。
 トップコート剤のコーティング量が3g/mより小さいと、反射層4を封止及び保護する効果が小さくなるおそれがある。
 一方、トップコート剤のコーティング量が上7g/mを超えても、上述の反射層4の封止及び保護効果があまり増大せず、かえって光再利用シート20の厚さが増大してしまう。
 なお、上述のトップコート剤中には、密接着性向上のために用いられるシランカップリング剤、耐候性等を向上させるために用いられる紫外線吸収剤、耐熱性等を向上させるために用いられる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。
 添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とトップコート剤の機能阻害とのバランスから0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。
 上述の添加剤が、0.1重量%未満では、密接着性、耐候性、耐熱性が十分に得られず、10重量%より多いと、トップコート剤の機能を阻害してしまう。
 上述の光再利用シート20を構成する基材2は、合成樹脂を材料とするシート成形により形成されている。
 基材2に用いられる合成樹脂としては、屋外に設置されることを鑑み、耐水性、紫外線に対する耐久性等の耐候性を有している材料が望ましい。例えばポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、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―(ポリ)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、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシン系樹脂、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。
 上述の樹脂の中でも、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した樹脂として、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ乳酸系樹脂が好ましい。
 上述の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。
 上述の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)、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。
 上述の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)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。
 なお、基材2の形成材料としては、上述の合成樹脂を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、充填材、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、顔料等が挙げられる。
 上述の基材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2を用いる場合には、その厚さは、25μm以上、500μm以下が好ましく、250μmが特に好ましい。
 基材2の厚さが25μmより薄いと、紫外線硬化樹脂等の硬化収縮の影響により、構造層3の塗工加工際にカールが発生し、太陽電池モジュール400に組み込む際に不具合が発生する。
 逆に、基材2の厚さが500μmを超えると、フィルム重量が増してしまい、太陽電池モジュール400の重量も増してしまう。
 250μm以下であれば、より軽量の太陽電池モジュール400を実現できる。
 また、基材2、構造層3、基材2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、光再利用シート20の紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。
 この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。
 このような構成を有する光再利用シート20を用いた太陽電池モジュール400によれば、隣り合う太陽電池セル30の間の領域R1に入射する光を光再利用シート20の反射面100で反射し、太陽電池セル30に入射させることができる。
 これにより、隣り合う太陽電池セル30の間の領域R1に入射する光も利用することができ、太陽電池モジュール400の発電効率を向上させることが可能となる。
 光再利用シート20は、図36のように光再利用シート20の反射面100の裏面を充填層側21に向けて配置することもできる。
 また、図37のように、この光再利用シート20に10μmから30μmのアルミ層又は10nmから100nmのシリカ層からなるバリア層を有した構造を用いることができる。
 また耐久性を上げるために、PVF(ポリフッ化ビニル樹脂)を塗布または、ポリフッ化ビニル樹脂を有したフィルムを張り合わせて、太陽電池モジュールを保護するようにしてもよい。
 このようにすることにより、太陽電池モジュール400をバックシートして用いることもできる。
 また、図38のように、この光再利用シート20は、LEDは、EL等の固体の発光素子50からの光を再利用するのにも利用可能である。
 図38に本発明の光源モジュール410に係る一様態の断面図を示す。
 光源モジュール410は、充填層21と、発光素子50と、光再利用シート20を有する。
 発光素子50は、エレクトロルミネッセンスにより電気を光へと変換する機能を持ち、受発光面160から射出する。
 発光素子50は、LED、有機EL、無機EL等の固体の発光ダイオードが好ましく用いられる。
 充填層21は、発光素子50を封止する層である。
 発光素子50から射出した光は、充填層21を透過し、一部は射出面150から射出する光M30となり、一部は射出面150で反射する光M31となる。
 充填層21の材料は、充填層21に入射する光を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、透過性の高いアクリル樹脂等が好ましく用いられる。
 発光素子50から射出した光のうち、射出面150で反射する光M31は、射出面150で反射し光再利用シート20の反射面100に入射する。
 反射面に入射する光M2は、反射面100で反射し、射出面150に入射する。
 反射面100で反射し、射出面150に入射する反射光M1は、射出面150から外部に射出する。
 これにより光再利用シート20が無い構成と比較して光利用効率が向上する効果がある。
 上述の効果は、発光素子50及び光再利用シート20の寸法・配置と反射光M1と反射面に入射する光M2のなす角βの関係が、適切な範囲である場合にのみ光再利用シート20の効果を意味する。この関係は、数2に示された式を満たすのが好ましく、更に数3,4に示された式を満たすのがより好ましく、更に数5に示された式を満たすのがより好ましく、更に数6に示された式を満たすのがより好ましい。
(実施例5)
 実施例5においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが150μmの反射面100の頂角が135°である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 このようにして作製された光再利用シート20を用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから0.5mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
(実施例6)
 実施例6においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが200μmの反射面100の頂角が120°である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 このようにして作製された光再利用シート20を用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから0.5mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
(実施例7)
 実施例7においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが200μmの反射面100の頂角が115°である三角プリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 このようにして作製された光再利用シート20を用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから0.5mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
(実施例8)
 実施例8においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが15μmの反射面100の頂角が135°であるプリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 これを用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから1.0mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
(実施例9)
 実施例9においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3として紫外線硬化アクリル系樹脂からなるピッチが15μmの反射面100の頂角が120°であるプリズム状の凹凸構造が形成された層をPETフィルム上に積層し、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 このようにして作製された光再利用シート20を用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから1.0mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
(比較例2)
 比較例2においては、基材2として250μmのPETフィルムを用いた。構造層3を形成せず、金属反射層4として100nmのアルミ層を蒸着法により形成し光再利用シート20を得た。
 このようにして作製された光再利用シート20を用い、太陽電池モジュール400を作製した。
 前面板22として約3mmのガラス板、前面板22から0.5mmの位置に、太陽電池セル30が配置されるように、厚さ約0.5mmになるようにEVAを充填し充填層21を形成した。
 太陽電池セル30として150mm角、厚み0.2mmの多結晶型シリコン太陽電池を用い、太陽電池セル30の受光面Jから0.5mmの位置に、太陽電池セル30の周辺部に約25mm幅の上述の光再利用シート20を配置して発電効率の測定を行った。
 表2にその発電効率の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 以上詳述したように、本発明は、少なくとも一方の面に凹凸構造を有し、前記凹凸構造によって光の回折、散乱、屈折、或いは反射作用によって特定方向に光を偏向し、従来においては損失されていた光を再利用することができる光再利用シートと、この光再利用シートが用いられた太陽電池モジュール及び光源モジュールに有用である。
 A…太陽電池セル間の間隔のうち受光面に反射光が入射する領域
 B、B1…太陽電池セル間の間隔のうち受光面に反射光が入射しない領域
 C…光再利用シート反射面と太陽電池セル受光面との間隔
 F…光源方向
 G…太陽電池セル間の間隔
 H…太陽電池前面から光再利用シートまでの高さ
 H0…太陽電池モジュールに垂直に入射する光
 W…太陽電池セルの幅
 H1…反射面に入射する光
 H2、H11、H12…反射光
 H3…再利用される光
 H10…太陽電池セルに垂直に入射する光
 NB…シート法線
 L…太陽電池セル間の隙間のうち受光面に反射光が入射しない領域の長さ
 Lx…太陽電池セルの横方向の寸法
 Ly…太陽電池セルの縦方向の寸法
 NG…前面板の法線
 ne…充填層の屈折率
 ng…前面板の屈折率
 no…反射面上の材料の屈折率
 N0…反射面の法線
 P…平面
 S…光源
 Sx…縦方向側面から水平方向の光再利用領域
 Sy…横方向側面から垂直平方向の光再利用領域
 Tx…太陽電池セル縦方向側面から受光面に入射した光の再利用領域
 Ty…太陽電池セル横方向側面から受光面に入射した光の再利用領域
 WN…反射光の入射した側の太陽電池セルの端部
 WF…反射光の入射した側と反対側の太陽電池セルの端部
 M…反射面から太陽電池セル受光面に入射した光の水平方向光路
 α…プリズム角度
 β…入射光と反射光のなす角度
 θ…反射面の角度
 θc…臨界角
 φ…光再利用シートの回転角度
 1,30…太陽電池セル
 1a,J…受光面
 3…構造層
 10,20…前面板
 11,21…充填層
 12,20…光再利用シート
 12a,100…反射面
 13…構造層
 14,4…反射層
 15,2…基材
 50…発光素子
 50a,160…発光面
 200,400…太陽電池モジュール
 200a,110…入射面
 300,410…光源モジュール
 300a,150…射出面

Claims (10)

  1.  光再利用シートであって、
     凹凸形状の反射面を含み、
     太陽電池モジュールに入射した光を太陽電池セルに入射させるように特定方向に反射、あるいは光源モジュールの発光素子から出射した光を反射して特定方向に出射させるために前記反射面が次式を満たすように形成されていることを特徴とする光再利用シート。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000050
     ここで、Lx:太陽電池セルあるいは発光素子の横方向寸法
         Ly:太陽電池セルあるいは発光素子の縦方向寸法
         φ:反射面の凹凸形状方向と太陽電池セルあるいは発光素子の横方向のエッジとがなす角度
         A:隣り合う太陽電池セルの間を透過し、光再利用シートで反射して太陽電池セルの受光面に入射する光の最大の幅、あるいは発光素子から特定方向に出射されず、光再利用シートで反射して特定方向に出射する光の最大の幅。
  2.  請求項1記載の光再利用シートであって、
     前記太陽電池セルあるいは前記発光素子の前記横方向寸法Lxと前記縦方向寸法Lyが同等の場合、又は長辺が短辺の2倍以下の場合に、φ=45度±20度を満たすように前記反射面が形成されていることを特徴とする光再利用シート。
  3.  請求項1記載の光再利用シートであって、
     前記太陽電池セルあるいは前記発光素子の前記横方向寸法Lxと縦方向寸法Lyとが異なり、長辺が短辺の2以上の場合に、φ=60度±20度(Lx<Ly)又はφ=30度±20度(Ly<Lx)を満たすように前記反射面が形成されていることを特徴とする光再利用シート。
  4.  請求項1記載の光再利用シートであって、
     前記太陽電子セルあるいは前記発光素子の横方向又は縦方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等であり、前記横方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等である場合にはφ=0度、前記縦方向の幅が前記光の最大の幅Aと同等である場合にはφ=90度となるように、前記反射面が形成されていることを特徴とする光再利用シート。
  5.  太陽電池モジュールであって、
     光が入射する前面板と、
     前記前面板を透過した光が透過する充填層と、
     受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、
     前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、互いに隣接する前記太陽電池セルの間を透過した光を反射し、前記光を前記太陽電池セルに受光させる凹凸形状の反射面を有する光再利用シートと
     を含み、
     前記光再利用シートは、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光再利用シートであることを特徴とする太陽電池モジュール。
  6.  光源モジュールであって、
     光を透過し、射出面を有する充填層と、
     発光面と前記発光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、電気を光に変換し、前記光を前記発光面から発光させて、前記光を前記充填層の射出面で反射させる発光素子と、
     前記発光素子の前記裏面に対向するように配設され、前記充填層の前記射出面で反射された光を再び前記射出面に向けて反射させる凹凸形状の反射面を有する光再利用シートと
     を含み
     前記光再利用シートが請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光再利用シートであることを特徴とする光源モジュール。
  7.  太陽電池モジュールであって、
     光が入射する前面板と、
     前記前面板を透過した光が透過する充填層と、
     受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、
     前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、前記太陽電池セルの前記受光面に受光されなかった光を反射する凹凸形状の反射面を有する光再利用シートと
     を含み、
     前記光再利用シートの前記反射面と前記太陽電池セルの前記受光面との間隔をCで表し、前記光再利用シートに入射する光と前記光再利用シートで反射する光のなす角をβで表し、前記太陽電池セルの隙間の間隔をGで表したときに、前記反射面は次式を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000051
  8.  請求項7に記載の太陽電池モジュールであって、
     前記光再利用シートの前記反射面は、前記太陽電池モジュールの前記入射面と前記光再利用シートの前記反射面との間隔をHで表し、前記太陽電池セルの幅をWで表したときに、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000052
     又は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000053
     を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール。
  9.  請求項7又は請求項8に記載の太陽電池モジュールであって、
     前記光再利用シートの前記反射面は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000054
     を満たすことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の太陽電池モジュール。
  10.  太陽電池モジュールであって、
     光が入射する前面板と、
     前記前面板を透過した光が透過する充填層と、
     受光面と前記受光面とは反対の裏面とを有し、前記充填層によって固定され、前記充填層から透過した光を前記受光面から受光して光を電気に変換する太陽電池セルと、
     前記太陽電池セルの前記裏面に対向するように配設され、前記太陽電池セルの前記受光面に受光されなかった光を反射する凹凸形状の反射面を有する光再利用シートと
     を含み、
     前記光再利用シートの前記反射面と前記太陽電池セルの前記受光面との間隔をCで表したときに、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000055
     を満たす前記反射面を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
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