JP5304444B2 - Solar cell back sheet and solar cell module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの裏面に配されて、太陽電池セルに入射せず裏面シートへ入射する本来は損失してしまう光を有効に活用することが可能な太陽電池裏面シート、及び、該太陽電池裏面シートを用いた太陽電池モジュールに関する。 The present invention is a solar cell back sheet that is arranged on the back surface of the solar cell module and can effectively utilize the light that is originally incident on the back sheet without entering the solar cell, and the solar cell module, The present invention relates to a solar cell module using a solar cell back sheet.
近年、太陽電池パネルの普及は大きな広がりを見せ、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから、家庭用として住宅に取り付けられる太陽電池パネルや大規模な発電施設に用いられる大面積の太陽電池発電システム、さらには人工衛星の電源まで、様々な分野で利用が促進されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, the widespread use of solar panels has increased greatly, from relatively small ones mounted on small electronic devices such as calculators to large areas used for solar panels installed in houses for home use and large-scale power generation facilities The use of solar cell power generation systems and power supplies for artificial satellites has been promoted in various fields (see, for example, Patent Document 1).
この太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、該太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているものは、ほとんどが結晶系シリコン太陽電池であり、この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型及び多結晶型に分類される。
上記単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して上記多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所があり、現在の主流となっている。
This solar cell converts incident light energy into electric energy, and the main one of the solar cells is classified into crystalline silicon type, amorphous silicon type, organic compound type, etc., depending on the type of material used. Among these, most of those currently on the market are crystalline silicon solar cells, which are further classified into single crystal type and polycrystalline type.
The single-crystal silicon solar cell has the advantage that it is easy to increase the efficiency because the quality of the substrate is good, but has the disadvantage that the manufacturing cost of the substrate is high. On the other hand, although the polycrystalline silicon solar cell has the disadvantage that it is difficult to increase the efficiency because the quality of the substrate is inferior, it has the advantage that it can be manufactured at a low cost, and is currently the mainstream.
このような多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては様々な検討が行われている。
一例として、太陽電池に用いられるシリコン基板の表面にはテクスチャ構造が形成されており、これによってシリコン基板表面での太陽光の反射を低減させて変換効率の向上が図られている。
Various studies have been conducted on the improvement of the efficiency of such polycrystalline silicon solar cells.
As an example, a texture structure is formed on the surface of a silicon substrate used in a solar cell, thereby reducing the reflection of sunlight on the surface of the silicon substrate and improving the conversion efficiency.
単結晶シリコンにおいては、アルカリ溶液等の異方性エッチングにより微細なピラミッドまたは逆ピラミッドを形成することで太陽光の反射を低減させることが行なわれている。この異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Si(100)結晶方位面とSi(111)結晶方位面とで異なることを利用している。(例えば、特許文献2参照)。 In single crystal silicon, the reflection of sunlight is reduced by forming fine pyramids or inverted pyramids by anisotropic etching such as an alkaline solution. This anisotropic etching utilizes the fact that the etching rate of single crystal silicon differs between the Si (100) crystal orientation plane and the Si (111) crystal orientation plane. (For example, refer to Patent Document 2).
ところが、このような異方性エッチングを多結晶シリコンに適用しようとした場合、アルカリ水溶液によるエッチングが結晶の面方位に依存するため、多結晶シリコンにおけるピラミッド構造を均一に形成できず、シリコン基板全体での反射率の低減を効果的に行なうことができないという問題があった。 However, when such anisotropic etching is applied to polycrystalline silicon, the etching with alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, so the pyramid structure in polycrystalline silicon cannot be formed uniformly, and the entire silicon substrate There is a problem that the reflectance cannot be effectively reduced.
このような問題を解決するために、多結晶シリコン基板へテクスチャを形成する方法として、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)法によって多結晶シリコン基板表面に微細な突起を形成する手法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この手法によれば、微細な突起を多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに均一に形成することにより、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池セルにおいても反射率をより効果的に低減することができる。 In order to solve such problems, a method of forming fine protrusions on the surface of the polycrystalline silicon substrate by the reactive ion etching method has been proposed as a method of forming a texture on the polycrystalline silicon substrate. (For example, see Patent Document 3). According to this technique, the fine protrusions are uniformly formed without being influenced by the surface orientation of the irregular crystal in the polycrystalline silicon, so that the reflectance is more effective particularly in the solar cell using the polycrystalline silicon. Can be reduced.
また、表面反射防止膜を組み合わせることにより、さらに変換効率を向上できることが知られている。即ち、結晶シリコンは、波長400nm〜1100nm領域で6.00〜3.50の大きな屈折率を持つので、短波長領域で約54%、長波長領域で約34%の反射損失がある。この反射損失を減ずるために、屈折率の異なる透明材料で表面反射防止膜を形成し、これにより変換効率を向上させることができる。 It is also known that the conversion efficiency can be further improved by combining a surface antireflection film. That is, since crystalline silicon has a large refractive index of 6.00 to 3.50 in the wavelength region of 400 nm to 1100 nm, there is a reflection loss of about 54% in the short wavelength region and about 34% in the long wavelength region. In order to reduce this reflection loss, a surface antireflection film can be formed from transparent materials having different refractive indexes, thereby improving the conversion efficiency.
さらに、シリコン基板上に形成する電極を微細化することで、受光面積を増加させ、太陽光を多く取り込むことで変換効率を向上させる検討も行われている(例えば、特許文献4参照)。 Further, studies have been made to increase the light receiving area by miniaturizing the electrodes formed on the silicon substrate and improve the conversion efficiency by taking in a large amount of sunlight (for example, see Patent Document 4).
以上のような高効率化技術の進歩により、最近では多結晶シリコン太陽電池においても、研究レベルでは18%程度の変換効率が達成されており、多結晶シリコン太陽電池における変換効率の理論限界(20〜30%)に近づいてきている。 Due to the progress of the high efficiency technology as described above, conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level recently even in polycrystalline silicon solar cells, and the theoretical limit of conversion efficiency in polycrystalline silicon solar cells (20 ~ 30%).
そこで、光利用効率を高めるべく太陽電池モジュールの前面から入射した太陽光のうち、該太陽電池モジュール内にてエネルギー変換を行なう太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光を再利用する試みが行なわれている。
このように、太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光が存在するのは、リーク電流を低減させるべく該太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セル間に隙間が形成されていることに基づく。そこで、太陽電池モジュールの裏面側に、反射材を備えた太陽電池裏面シート配置し、太陽電池セルの隙間から漏れ出る太陽光を反射することにより、太陽電池セルに再入射させて光利用効率の向上が図られている(例えば、特許文献5参照)。
Therefore, among the sunlight incident from the front of the solar cell module in order to increase the light utilization efficiency, the sunlight incident on the back sheet without being incident on the solar cell that performs energy conversion in the solar cell module is reused. Attempts have been made.
As described above, the sunlight that does not enter the solar battery cell but enters the back sheet exists because gaps are formed between the solar battery modules in the solar battery module in order to reduce the leakage current. Based on that. So, on the back side of the solar cell module, a solar cell back sheet provided with a reflective material is arranged, and the sunlight leaking from the gap between the solar cells is reflected to re-enter the solar cells to improve the light utilization efficiency. Improvement is achieved (for example, refer to Patent Document 5).
また、反射材の表面を凹凸形状とする試みも行われている。反射材の表面を凹凸形状とすることで、より光利用効率の向上が望める。このとき、反射材としては上述の散乱反射体の他、アルミニウムなどの鏡面反射体を用いることも可能であるが、導電体が凹凸構造を持つことによる電気絶縁性の低下が問題となっていた。(例えば、特許文献6)。 Attempts have also been made to make the surface of the reflective material uneven. By making the surface of the reflective material uneven, it is possible to further improve the light utilization efficiency. At this time, it is possible to use a specular reflector such as aluminum in addition to the above-mentioned scattering reflector as the reflector, but there has been a problem of a decrease in electrical insulation due to the conductor having an uneven structure. . (For example, patent document 6).
ところで、上述のような太陽電池裏面シートにおいては、反射材として一般的に散乱反射体が使用されている。このような散乱反射体を使用する場合、散乱による光の損失が生じてしまい太陽電池セルに向けて光を効率的に反射することができない。したがって、該反射材による反射角を適切に設定することができれば、太陽電池セルに入射する光量を増加させることができ、光利用効率の向上を図ることができる。 By the way, in the solar cell back surface sheet as described above, a scattering reflector is generally used as a reflector. When such a scattering reflector is used, light loss due to scattering occurs, and light cannot be efficiently reflected toward the solar battery cell. Therefore, if the reflection angle by the reflecting material can be set appropriately, the amount of light incident on the solar cell can be increased, and the light utilization efficiency can be improved.
ここで、反射角を適切に設定するためには、金属などの鏡面反射体で凹凸構造を形成することが望ましい。しかしながら、金属の凸部が存在すると電荷集中により放電破壊が生じやすくなってしまうという問題が生じる。 Here, in order to appropriately set the reflection angle, it is desirable to form the concavo-convex structure with a specular reflector such as a metal. However, there is a problem that the discharge breakdown is likely to occur due to the charge concentration when the metal convex portion exists.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、反射角を適切に設定することで光の利用効率を向上させることが可能であり、かつ、電気絶縁性にも優れる太陽電池裏面シート及びこれ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。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to improve the light utilization efficiency by appropriately setting the reflection angle, and the solar cell back surface is also excellent in electrical insulation. It aims at providing a sheet | seat and a solar cell module using the same.
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る太陽電池裏面シートは、内部に太陽電池を封止した封止材の前面側に透光性前面板が積層されてなる太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池裏面シートであって、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層と、前面側に凹凸構造が賦型されている金属箔と、耐候層とが順に積層されてなり、前記凹凸構造の頂部が曲率を有し、前記凹凸構造で反射した光が前記透光性前面板と大気との界面で全反射されて前記太陽電池の受光面に入射するように、前記凹凸構造の単位構造の底辺と高さとのアスペクト比が、0.15以上0.35以下の範囲に設定されており、前記凹凸構造の頂部の曲率半径rが、前記凹凸構造の頂部のピッチをPtとしたときに、0.01Pt以上0.1Pt以下の範囲に設定されており、前記透光性絶縁層が、3kV以上の絶縁破壊電圧を有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the solar cell back sheet according to the present invention is a solar cell back surface disposed on the back side of a solar cell module in which a translucent front plate is laminated on the front side of a sealing material encapsulating solar cells inside. A sheet comprising at least a light-transmissive insulating layer in order from the front side, a metal foil having a concavo-convex structure formed on the front side, and a weathering layer, and the top of the concavo-convex structure having a curvature. And the bottom and height of the unit structure of the concavo-convex structure so that the light reflected by the concavo-convex structure is totally reflected at the interface between the translucent front plate and the atmosphere and enters the light receiving surface of the solar cell. Is set to a range of 0.15 to 0.35, and the curvature radius r of the top of the concavo-convex structure is 0.01 Pt or more when the pitch of the top of the concavo-convex structure is Pt. Is set to a range of 0.1 Pt or less, Light insulating layer is characterized by having a breakdown voltage greater than or equal to 3 kV.
このような特徴の太陽電池裏面シートによれば、金属箔の前面に凹凸構造が賦型されているため、前面側から入射する光を特定方向へ反射することができる。したがって、この反射光が太陽電池モジュール本体に再入射することにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。
ここで、凹凸構造の単位構造のアスペクト比が0.35より大きい場合には、凹凸構造をエンボス加工するときの成形性が低下してしまう。一方、アスペクト比が0.15より小さいと、光利用効率を向上させる効果が弱くなってしまう。この点を踏まえ、本発明においては、アスペクト比が上記範囲に設定されているため、エンボス加工時の成形性を保持しながら光利用効率を高く向上させることができる。
また、金属の凸部が存在するときに生じる電荷集中による放電破壊を防ぐことが可能となる。
さらに、長期使用による短絡や漏電の発生を防止することができる。
According to the solar cell back surface sheet having such a feature, since the concavo-convex structure is formed on the front surface of the metal foil, light incident from the front surface side can be reflected in a specific direction. Accordingly, the reflected light re-enters the solar cell module main body, whereby the light use efficiency can be improved.
Here, when the aspect ratio of the unit structure of the concavo-convex structure is larger than 0.35, the moldability when embossing the concavo-convex structure is lowered. On the other hand, if the aspect ratio is smaller than 0.15, the effect of improving the light utilization efficiency is weakened. In view of this point, in the present invention, since the aspect ratio is set in the above range, the light utilization efficiency can be improved while maintaining the formability during embossing.
In addition, it is possible to prevent discharge breakdown due to charge concentration that occurs when metal protrusions exist.
Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of short circuits and leakage due to long-term use.
本発明に係る太陽電池裏面シートは、前記凹凸構造が、略プリズム形状、略多角錐形状、あるいはこれら形状の逆型形状のいずれかであることを特徴としている。
これにより、前面側から入射する光を確実に太陽電池セルへと再入射させて光の利用効率の向上を図ることが可能となる。
The solar cell backsheet according to the present invention is characterized in that the concavo-convex structure is any one of a substantially prism shape, a substantially polygonal pyramid shape, or an inverted shape of these shapes.
This makes it possible to improve the light utilization efficiency by reliably making the light incident from the front side re-enter the solar battery cell.
本発明に係る太陽電池裏面シートは、前記凹凸構造の頂部のピッチが、10μm以上30μm以下の範囲に設定されていることを特徴としている。 The back sheet of the solar cell according to the present invention is characterized in that the top pitch of the concavo-convex structure is set in a range of 10 μm or more and 30 μm or less.
上記ピッチが30μmより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため透光性絶縁層と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚みを厚くする必要があり形成そのものも困難となる他、コスト高の要因となってしまう。一方、ピッチが10μm以下の場合、凹凸構造で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。これを踏まえて本発明においては、上記ピッチが10μm以上30μm以下の範囲に設定されているため、上記不都合を解消することができる。 When the pitch is larger than 30 μm, the height of the structure increases as the pitch increases, and thus problems such as bubbles tend to occur when the light-transmitting insulating layer and the adhesive layer are bonded together. It becomes easy and is not preferable. In addition, it is necessary to increase the thickness of the adhesive layer, which makes it difficult to form the adhesive layer, and increases the cost. On the other hand, when the pitch is 10 μm or less, light can be diffracted when the light is reflected by the concavo-convex structure. Since the diffracted light becomes light that is spread by spectroscopy, it is difficult to control, and it is not preferable for reflection in a specific direction. Furthermore, it is not preferable because the time for cutting the mold is long, the tact is reduced, and the production efficiency is deteriorated. Based on this, in the present invention, the pitch is set in the range of 10 μm or more and 30 μm or less, so the above inconvenience can be solved.
本発明に係る太陽電池裏面シートは、前記金属箔の厚みが、10μm以上100μm以下の範囲に設定されていることを特徴としている。 The solar cell backsheet according to the present invention is characterized in that the thickness of the metal foil is set in a range of 10 μm to 100 μm.
金属箔の厚さが10μmの下限より小さいと、貼り合わせ等の工程で取り扱いが困難となり、シワ等の欠陥が発生する可能性が高くなる。一方、金属箔の厚さが100μmの上限を超えると、金属箔の屈曲性が低下するため、貼り合わせの工程やエンボス加工の工程でクラックや折れ等が発生する原因となり好ましくない。これを踏まえて本発明においては、金属箔の厚さが10μm以上100μm以下の範囲に設定されているため、上記不都合を解消することができる。 When the thickness of the metal foil is smaller than the lower limit of 10 μm, handling becomes difficult in a process such as bonding, and the possibility of occurrence of defects such as wrinkles increases. On the other hand, if the thickness of the metal foil exceeds the upper limit of 100 μm, the flexibility of the metal foil is lowered, which is not preferable because it causes cracks and breaks in the bonding process and the embossing process. Based on this, in the present invention, the thickness of the metal foil is set in the range of 10 μm or more and 100 μm or less, and thus the above inconvenience can be solved.
本発明に係る太陽電池モジュールは、上記いずれかの太陽電池裏面シートを前記太陽電池モジュールの裏面に配置してなることを特徴としている。 The solar cell module according to the present invention is characterized in that any one of the solar cell back sheets is disposed on the back surface of the solar cell module.
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、太陽電池裏面シートの金属箔の前面に頂部に曲率を有する凹凸構造が賦型されているため、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射することができる。したがって、この反射光が太陽電池セルに再入射することにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。また、金属の凸部が存在することによって生じやすくなる電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。したがって、電気絶縁性を向上させることが可能となる。 According to the solar cell module having such a feature, the concave and convex structure having a curvature at the top is formed on the front surface of the metal foil of the solar cell back sheet, so that light incident on the solar cell back sheet from the front side is specified. It can reflect toward the direction. Therefore, when the reflected light reenters the solar battery cell, the light use efficiency can be improved. In addition, it is possible to prevent discharge breakdown due to charge concentration that is likely to occur due to the presence of the metal convex portion. Therefore, it is possible to improve electrical insulation.
本発明に係る太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールによれば、太陽電池裏面シートの金属箔の前面に頂部に曲率を有する凹凸構造を賦型したことにより、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射することができる。これにより、太陽電池モジュールにおける光の利用効率を向上させて発電量を増加させることが可能となる。また、金属の凸部が存在することによって生じやすくなる電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。これにより、十分な電気絶縁性を得ることが可能となる。 According to the solar cell back sheet and the solar cell module according to the present invention, the concave and convex structure having the curvature at the top is formed on the front surface of the metal foil of the solar cell back sheet, so that the solar cell back sheet enters the solar cell back sheet from the front side. Light can be reflected in a specific direction. Thereby, it becomes possible to improve the utilization efficiency of the light in a solar cell module and to increase electric power generation amount. In addition, it is possible to prevent discharge breakdown due to charge concentration that is likely to occur due to the presence of the metal convex portion. Thereby, sufficient electrical insulation can be obtained.
以下、本発明の太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールの実施の形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a solar cell back sheet and a solar cell module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施形態の太陽電池モジュールの概略構成を示す縦断面図である。図1に示すように、太陽電池モジュール1は、前面板11と、封止材13と、太陽電池セル12と裏面シート(太陽電池裏面シート)14とが積層されることで構成されており、光源Lからの光を受光することにより発電を行なう装置である。なお、光源Lとしては、通常、太陽や室内灯の人工照明が採用される。
また、上記前面板11、封止材13、太陽電池セル12及び裏面シート14が、真空ラミネータで熱ラミネートすることにより積層されることで太陽電池モジュール1が一体成形されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the solar cell module of the embodiment. As shown in FIG. 1, the
Moreover, the said
前面板11は、太陽電池モジュール1の最前面に配置されて、太陽電池セル12を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するもので、透過率が高い透明な材料から形成された板状をなしている。
図1に示すように、光源Lから発される光のうち、前面板11の入射面110に垂直に入射する光H0は、前面板11に入射後、該前面板11を透過して封止材13に入射する。なお、入射面110の法線NGは、例えば水平面に平行な平面P上に前面板11を載置した状態における平面Pの法線Nと平行な方向とする。入射面110に垂直に入射する光H0とは、法線NGに平行に前面板11に入射する光H0、即ち、太陽電池モジュール1に入射する光H0のことを示している。
The
As shown in FIG. 1, among the light emitted from the light source L, the light H0 perpendicularly incident on the
この前面板11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)等の樹脂シートから構成されている。また、前面板11の厚さは強化ガラスであれば約3〜5mm程度、樹脂シートであれば約5mm程度のものが用いられる。
The
前面板11を射出した光は、封止材13に入射する。この封止材13は、厚み0.4〜1mm程度のシート状をなしており、その内部にて複数の太陽電池セル12を固定している。前面板11に入射した光H0は、封止材13を透過し、太陽電池セル12へ入射する光H1となり、該光H1の一部は封止材13を通過して裏面シート14に入射する光H1となる。
The light emitted from the
この封止材13には、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、さらに耐熱性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性、電気絶縁性を有する素材が好適である。この条件を満たす材料として、例えば、酢酸ビニルの含有量が20〜30%であるEVA(エチレンビニルアセテート共重合体)やPVB(ポリビニルブチラール)等を主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が使用される。
The sealing
太陽電池セル12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持ち、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、CISG(Cu・In・Ga・Seの化合物)系薄膜型等多くの種類が存在する。この太陽電池セル12は、複数個が電極(図示省略)によって接続されてモジュールを形成している。
The
本実施形態においては、封止材13から太陽電池セル12に入射した光H1が、太陽電池セル12で電気へと変換される。なお、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、該入射面110で反射する割合が多く、太陽電池セル12に入射する光が少ない。即ち、発電に利用できる光が少ないのである。そのため、入射光H0が入射面110に垂直に入射する場合が、最も効率良く発電を行なうことができる。
In the present embodiment, the light H <b> 1 that has entered the
図2は、実施形態の裏面シート14の概略構成を示す縦断面図である。この裏面シート14は、太陽電池セル12自体を透過した光や太陽電池セル12に入射せずに封止材13を透過した光H1を反射する機能を有し、裏面側から順に、耐候層141、金属箔142、透光性絶縁層144が積層されることで構成されている。換言すれば、裏面シート14は、前面側から順に少なくとも透光性絶縁層144と、金属箔142と、耐候層141とが順に積層されて構成されているのである。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of the
この耐候層141には、耐熱性、耐高温、耐高湿、難燃性等の長期耐候性が要求される。これらの要求を満たすものとして、一般的に、PVF(ポリフッ化ビニル)等のフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗膜、もしくは低オリゴマーPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等耐熱タイプのPETフィルム等が使用される。この他耐熱性に優れるPENフィルム等を使用してもよい。なお、該耐候層141の材料としては上記に限ったものではなく、長期耐候性の基準値を満たす材料であれば適宜採用することができる。
The weather
耐候層141は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。PVFは、長期耐候性に特に優れているため好適である。また低オリゴマーPETフィルム等耐熱タイプのPETフィルムは、安価でありながら長期耐候性にも優れているため、好適である。
The weather
この耐候層141が多層構造の場合の例としては、PETフィルムにPVF(ポリ・フッ化・ビニル)等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせたものや、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成したもの等が挙げられる。
PVF等のフッ素樹脂は、長期耐候性に非常に優れており、単層でも十分な性能を発揮するものの、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となる。よって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。また、特にフッ素樹脂塗膜を形成する場合には、金属箔142に直接塗膜を形成するよりも、PETフィルムに一度塗膜を形成した後に金属箔142と貼り合わせる方が密着性や作業性の観点から望ましい。
Examples of this weather-
Fluororesin such as PVF is very excellent in long-term weather resistance, and even if a single layer exhibits sufficient performance, it is necessary to increase the thickness to obtain sufficient strength with a single layer, which is a factor of high cost It becomes. Therefore, it is preferable to have a multilayer structure in combination with a base material that ensures strength. In particular, when forming a fluororesin coating film, it is better to form a coating film once on the PET film and then bond it to the
なお、耐候層141の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
The layer structure of the weather
金属箔142は、耐候層141の前面側に配されるシート状をなしており、該金属箔142の前面には凹凸構造143が賦型されている。この凹凸構造143によって凹凸形状の反射層が形成されることになる。
即ち、この金属箔142は、上記凹凸構造143によって入射した光を所定の方向へ反射する機能を有する。このような反射機能を備えるためには、凹凸構造143が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。よって、金属箔142を用いるのは好適である。
The
That is, the
金属箔142の材質としては、特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、白金、などの展性の大きい金属の単体もしくは合金を箔化して用いることが可能であるが、反射率が高く、酸化などによる変質も起こり難く、安価であるアルミニウム箔を用いるのが特に好適である。
The material of the
また、金属箔142をアルミニウム箔を用いて構成した場合には、高い水蒸気バリア性、酸素バリア性を有しており、光を反射する機能の他に水蒸気バリア層としての機能も有するため、より好適である。
In addition, when the
凹凸構造143を金属箔142に賦型する方法としては、金型を用いたエンボス加工法が挙げられる。使用する金型は、バイトによる金属板の切削加工や、バイト切削及び電子ビームによる描画やエッチングによって得られた母型の電鋳加工等により得ることができる。このような加工により成形された金型は、表面に凹凸構造の逆型構造が形成されている。例えば、曲率を有する先端形状をもつバイトで金属板を切削することで、所望の頂部に曲率を有する凹凸構造143の逆型構造が形成された金型が得られる。このとき、バイトの先端形状が尖っていると形状の再現性が難しい、バイトの先端が欠けやすいなどの問題があるが、曲率をもつ先端形状であれば形状の再現性も高く、バイトの欠けなどの問題も生じにくく、好適である。この金型を金属箔142に押し付けることで、所望の頂部に曲率を有する凹凸構造143が賦型された金属箔142が得られる。このとき、凹凸構造143の頂部あたる金型の凹部の形状が尖っていると形状の再現が難しいが、曲率をもつ形状であれば再現性良く構造を賦型することが可能であり、好適である。金型は板状でもよく、ロール状でもよいが、ロール状の金型とする方が望ましい。ロール状の金型であれば、連続エンボス加工が可能であり、大きな面積を必要とする裏面シートの作製方法として好適である。
An example of a method for forming the concavo-
凹凸構造143は、図3(a)、(b)に示すような、頂部に曲率を有する略プリズム形状(a)、頂部に曲率を有する略多角錐形状(b)、あるいはこれら形状の逆型形状のいずれかの形状とするのが望ましい。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the concavo-
また、これら構造は、図4に示すような単位構造の底辺Xと高さYのアスペクト比が、0.35以下であることが望ましい。単位構造のアスペクト比が0.35より大きい場合には、凹凸構造143をエンボス加工するときの成形性が低下してしまう。単位構造のアスペクト比が0.35以下であるならば、設計通りの形状に成形することができる。
また、単位構造のアスペクト比は、0.15以上であることが望ましい。当該アスペクト比が0.15より小さいと、光利用効率を向上させる効果が弱くなる。この理由については後述する。
Further, in these structures, it is desirable that the aspect ratio of the base X and the height Y of the unit structure as shown in FIG. 4 is 0.35 or less. When the aspect ratio of the unit structure is larger than 0.35, the formability when embossing the concavo-
The aspect ratio of the unit structure is desirably 0.15 or more. When the aspect ratio is smaller than 0.15, the effect of improving the light utilization efficiency is weakened. The reason for this will be described later.
凹凸構造143は、該凹凸構造143を構成する複数の凸部が一定のピッチで配列された周期構造を有していてもよく、当該ピッチがランダムとされた不定形構造であってもよい。
The concavo-
凹凸構造143が周期構造を有する場合の凸部のピッチとしては、30μm以下であることが望ましい。
当該ピッチが30μmより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため透光性絶縁層144と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚みを厚くする必要があり形成そのものも困難となる他、コスト高の要因となってしまう。この点、ピッチが30μm以下であれば貼り合わせの際に気泡等の問題が発生する可能性が低くなり、さらに、成形性、コストの観点から好ましい。
When the
If the pitch is larger than 30 μm, the height of the structure increases as the pitch increases, causing problems such as air bubbles entering when pasting the light-transmitting
また、凹凸構造143が周期構造を有する場合の凸部のピッチは10μm以上であることが望ましい。
当該ピッチが10μm以下の場合、凹凸構造143で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光し広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。この点、ピッチが10μm以上であれば、光を適確に特定方向に反射することができ、さらに、発電効率の観点から好ましい。
Moreover, when the
When the pitch is 10 μm or less, light can be diffracted when light is reflected by the
一方、金属箔142の厚さの下限としては10μmとすることが好ましく、上限としては100μmとすることが好ましい。金属箔142の厚さが10μmの下限より小さいと、貼り合わせ等の工程で取り扱いが困難となり、シワ等の欠陥が発生する可能性が高くなる。一方、金属箔142の厚さが100μmの上限を超えると、金属箔142の屈曲性が低下するため、貼り合わせの工程やエンボス加工の工程でクラックや折れ等が発生する原因となり好ましくない。
On the other hand, the lower limit of the thickness of the
なお、上記凹凸構造143のような反射層を形成する別の方法として、例えば凹凸構造が形成された樹脂フィルムに金属蒸着層を設ける等の方法も挙げられるが、この方法では、金属蒸着層にピンホールが発生する可能性が高く性能低下の原因となるため好ましくない。また、金属蒸着層は金属箔142に比べて厚みが薄く長期耐候性に劣るため好ましくない。さらに、長期耐候性に劣るために、長期使用により反射率の低下が起こり光利用効率の向上効果が減少する可能性があるため好ましくない。さらにまた、樹脂材料で形成された凹凸構造が熱ラミネートでモジュールを作製する際の熱で変形する可能性があるため好ましくない。
In addition, as another method for forming the reflective layer such as the concavo-
また、上記凹凸構造143のような反射層を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造が形成された樹脂フィルムに金属粒子やフレークを含有した樹脂をコーティングする等の方法も挙げられるが、この方法では、鏡面反射性が劣るために光利用効率の向上効果が小さいため好ましくない。また、上記の金属蒸着層を設ける方法と同じく、樹脂材料で形成された凹凸構造が熱ラミネートでモジュールを作製する際の熱で変形する可能性があるため好ましくない。
Further, as another method for forming a reflective layer such as the concavo-
本実施形態のように金属箔142に直接的に凹凸構造143を賦型する方法は、鏡面反射性が高いために光利用効率の向上効果が高く、長期耐候性に優れるために長期使用によっても反射率の低下がほとんど起こらない。よって、光利用効率の向上効果が減少する可能性が低いといったメリットがある。さらに、熱ラミネートで太陽電池モジュール1を作製する際の熱で凹凸構造が変形する可能性が低く、安価で工程も単純であり、また水蒸気バリア層としての機能も兼ねるという点から好適である。
The method of directly forming the concavo-
透光性絶縁層144は、金属箔142の前面側に配されており、電気絶縁性を有する材料から構成されている。
ここで、太陽電池裏面シート14に要求される重要な性能の一つとして、電気絶縁性がある。この電気絶縁性は、太陽電池モジュール1が内部に電極を含むことから、長期使用での短絡や漏電等を防ぐための必須の性能である。また、太陽電池モジュール1においては、特に太陽電池セル12側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
The translucent
Here, one of the important performances required for the solar cell back
図5(a)に太陽電池モジュール1の構成を示す。太陽電池セル12は、発電した電力を取り出すための電極22cを有する。
通常、太陽電池セル12は、充填層13の中央付近にあり、金属箔142から離れているため、電極22cがショートすることによる電流のリークは起こらない。
しかし、太陽電池セルは軟化した充填材で封止されるため図5(b)のように金属箔142に接触してしまうことがある。このとき金属箔142を通じて電極22cがショートし、電流がリークしてしまう。
このショートを防ぐために図5(c)のように絶縁層144を金属箔142上に配置することにより、上述のショートを防ぐことができる。
FIG. 5A shows the configuration of the
Usually, the
However, since the solar cell is sealed with the softened filler, it may come into contact with the
In order to prevent this short circuit, the above-mentioned short circuit can be prevented by disposing the insulating
上記電気絶縁性を示す数値基準の一つとして、絶縁破壊電圧がある。この絶縁破壊電圧は、絶縁破壊電圧以上の電圧が加わると絶縁状態が破壊されるという指標であり、絶縁破壊電圧が高い方が電気的に安定であると言える。 One of the numerical standards indicating the electrical insulation is a dielectric breakdown voltage. This breakdown voltage is an index that the insulation state is broken when a voltage higher than the breakdown voltage is applied, and it can be said that a higher breakdown voltage is more electrically stable.
一般的に、裏面シート14の前面側には、電気絶縁用プラスチックフィルム、もしくはPVF等のフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗膜が配されている。例えば、参考文献1(「太陽光発電システム構成材料」(工業調査会))によると、各種電気絶縁用プラスチックフィルム(25μm)の絶縁破壊電圧(kV)のおおよその数値は、PET(ポリエチレンテレフタレート) 6.5、PEN(ポリエチレンナフタレート) 7.5、PVC(延伸硬質塩ビ) 4.0、PC(ポリカーボネート) 5.0、OPP(延伸ポリプロピレン) 6.0、PE(ポリエチレン) 4.0、TAC(トリアセテート) 3.0、PI(ポリイミド) 7.0である。これらはいずれも絶縁材料としての絶縁破壊電圧を満たしている(参考 JISC2318/電気用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム)。
また、PVF(ポリ・フッ化・ビニル)の代表的な製品であるデュポン社のテドラーの絶縁破壊電圧は、約3.0kVである。
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、最大システム電圧の2倍+1000Vの直流電圧を1分間印加しても絶縁破壊などの異常がないこと、と定められている(参考 JISC8918/結晶系太陽電池モジュール)。最大システム電圧は、通常600〜1000Vである。
以上から、絶縁破壊電圧の平均値は3kV以上であるのが望ましく、上述の各種材料はこの基準を満たしている(参考 JISC2151/電気用プラスチックフィルム試験方法の17.2.2平板電極法)。絶縁破壊電圧が3kVより小さい場合、長期使用による短絡や漏電の可能性が高くなる。
In general, a plastic film for electrical insulation, or a fluororesin film such as PVF, or a fluororesin coating film is disposed on the front side of the
The dielectric breakdown voltage of a DuPont tedlar, which is a typical PVF (poly, fluoride, vinyl) product, is about 3.0 kV.
As one of the insulation performances of solar cell modules, it is determined that there is no abnormality such as dielectric breakdown even when a DC voltage of twice the maximum system voltage +1000 V is applied for 1 minute (reference JISC8918 / crystalline solar cell) module). The maximum system voltage is usually 600-1000V.
From the above, it is desirable that the average value of the dielectric breakdown voltage is 3 kV or more, and the above-mentioned various materials satisfy this standard (reference JISC2151 / electric plastic film test method 17.2.2 flat plate electrode method). When the dielectric breakdown voltage is smaller than 3 kV, the possibility of short circuit or leakage due to long-term use increases.
本実施形態における透光性絶縁層144は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムから構成されている。この透光性絶縁層144に使用する材料としては、透明あるいは半透明の材料であることが望ましく、光の散乱を生じる要素が少ない方が好ましい。
ここで、裏面シート14に入射した光は、透光性絶縁層144を透過した後に金属箔142上の凹凸構造143で反射され、再度透光性絶縁層144を透過し、裏面シート14からの反射光となる。したがって、透明性が高く、散乱要素が少なければ、裏面シート14へ入射した光が反射光となる際の効率が高くなる。
The translucent
Here, the light incident on the
また、透光性絶縁層144の成形に用いる材料としては上記に限ったものではなく、絶縁破壊電圧の基準値を満たす材料であれば、適宜採用することが可能である。例えば、EVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを採用することも可能である。これらの樹脂を採用した場合には、封止材13との密着性が向上するため好ましい。
Further, the material used for forming the light-transmitting
透光性絶縁層144は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。
多層の場合の構成方法としては、例えばPETフィルムにPVF等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成する方法、PETフィルムにEVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを貼り合わせる方法等が挙げられる。
PVF等のフッ素樹脂は、電気絶縁性の基準を満たすとともに、封止材13との密着性が向上するため好ましい。しかし、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となってしまう。したがって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。また、特にフッ素樹脂塗膜を形成する場合には、金属箔142に直接塗膜を形成するよりもPETフィルムに一度塗膜を形成した後に金属箔142と貼り合わせる方法が、密着性や作業性の観点から望ましい。
The light-transmitting
As a constitution method in the case of a multilayer, for example, a method of bonding a fluororesin film such as PVF to a PET film, a method of forming a fluororesin coating film such as PVF on a PET film, and EVA or PVB as a main component on a PET film And a method of attaching a synthetic resin film to be bonded.
A fluororesin such as PVF is preferable because it satisfies the electrical insulation standard and improves the adhesion to the sealing
また、上述の材料のいずれか、例えばPETフィルムを2層貼り合わせた多層構造としてもよい。絶縁性を高めるためには、1枚構成よりも多層構成の方が、絶縁欠陥をカバーし、信頼性が高くなることが知られている。そのため、PETフィルム単層よりも、2層貼り合わせた多層構造の方が、より絶縁性を向上させることができる。 Further, any of the above materials, for example, a multilayer structure in which two layers of PET films are bonded together may be used. In order to increase the insulation, it is known that the multilayer structure covers the insulation defects and has higher reliability than the single-sheet structure. Therefore, the insulating property can be further improved in the multilayer structure in which two layers are bonded to each other than the single layer of PET film.
なお、透光性絶縁層144の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
Note that the layer structure of the light-transmitting
以上の部材からなる裏面シート14は、耐候層141、金属箔142、透光性絶縁層144が接着層(図2において図示省略)を介して貼り合わさることで成形される。用いる接着剤としては、熱可塑性樹脂が好ましく、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系樹脂等の単体或いは共重合体を、単独もしくは複合して使用可能であるが、これに限定されるものではない。これらの接着剤は、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルコーター法等の既知の塗布手段により塗布する。
The
なお、絶縁層144の厚みが足らない場合、図5(c)に示すように、絶縁層が絶縁破壊し電極22cと金属箔142の間で放電dにより電流のリークが起こる。
When the thickness of the insulating
さらに、図6に、金属箔142に賦型された凹凸構造143から陰極22cに放電が起こるときの様子を示す。
図6(a)のように、金属箔142に凹凸構造143を有していると、等電位線PIが密集する層Icができる。この層は、放電が起き易くなってしまう。そのため、十分な絶縁性を得るためには、絶縁層144の総厚ItからIcを引いたものが十分な厚みを有している必要がある。
等電位線PIが密集する層Icでは、全体の絶縁層144が絶縁破壊するより低い電圧で絶縁破壊してしまう。そのため、絶縁層144の絶縁破壊電圧Dvは、上述の絶縁層144の総厚Itより上述の等電位線PIが密集する層Icを引いた厚みIeと単位厚み当りの絶縁耐力Dsをかけたものとなる。絶縁破壊電圧Dvを式で表すと、
また、絶縁破壊電圧は、3kV以上あれば、通常の太陽電池モジュールの使用で絶縁破壊が起こらないため、上述の絶縁層144の総厚It、凹凸構造143の頂部143tのピッチPtは以下の式を満たす必要がある。
As shown in FIG. 6A, when the
In the layer Ic where the equipotential lines PI are densely packed, the dielectric breakdown occurs at a lower voltage than the entire insulating
In addition, if the dielectric breakdown voltage is 3 kV or higher, dielectric breakdown does not occur when a normal solar cell module is used. Therefore, the total thickness It of the insulating
また、頂部143tが尖状であると、図6(a)に示すように電荷集中Ecにより低い電圧でも金属箔142から放電破壊が起こり透光性絶縁層144中で放電するにより透光性絶縁層144に黒化起きてしまう。黒化すると透光性絶縁層144の透過量が落ち金属箔142で反射せずに吸収する光が増加し、太陽電池セル12にのそのため、図6(b)に示すような、曲率を有するものが好ましい。この頂部143tに内接する円Pcの半径rは、大きいほど電荷集中を防げるが、頂部143tのピッチPtの10%より大きいと、多くの光を散乱してしまい太陽電池モジュール1の発電効率を落としてしまう。そのため、上述の半径rは、10%以下である事が好ましい。また、上述の半径rは小さすぎると電荷集中が起きてしまうため、頂部143tのピッチPtの1%以上であることが好ましい。
Further, when the
次に、裏面シート14による光利用効率の向上の仕組みを図7を参照して説明する。
図7においては、裏面シート14に入射した光が凹凸構造143を備えた金属箔142によって反射されて太陽電池セル12の受光面Jに入射する過程を示している。なお、図7においては、凹凸構造143としてプリズム構造を採用している。
Next, a mechanism for improving the light utilization efficiency by the
FIG. 7 shows a process in which light incident on the
図7に示すように、裏面シート14の前面側には凹凸構造143が賦型された金属箔142が設けられている。太陽電池モジュール1の入射面110から入射した光のうち太陽電池モジュール1内を透過して裏面シート14に入射した光H1は、凹凸構造143で反射される。反射された光H2は前面板11と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3となり光電変換される。したがって、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加すれば、光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
As shown in FIG. 7, a
この点、本実施形態においては、金属箔142の前面に凹凸構造143が賦型されているため、前面側から入射する光を特定方向へ反射することができる。この反射光が再入射することにより、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加する。したがって、光の利用効率を向上させて発電量を増加させることが可能となる。
In this respect, in the present embodiment, since the concavo-
図7(c)に凹凸構造143を構成するプリズムの頂角θと反射角α(入射角α)の関係を示す。この図7(c)に示すように、入射面110に対して垂直に光が入射した場合には、頂角θと反射角αの間には以下の関係が成り立つ。
凹凸構造143で反射した光H2は、前面板11と大気の界面で反射する。このときの入射光H2の入射角は2αである。
ここで、2αが臨界角φ以上の場合には、前面板と大気の界面で全反射するため、入射光H2はロスが極めて少なく反射光H3となる(図7(a)参照)。
一方、2αが臨界角φより小さい場合には、反射光H3の他に透過光H4が発生する(図7(b)参照)。この透過光H4の発生にすると反射光H3の光量が減少し、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3の光量が減少するため、入射光H2の入射角2αが臨界角φ以上となることが望ましい。
The light H2 reflected by the
Here, when 2α is greater than or equal to the critical angle φ, total reflection is performed at the interface between the front plate and the atmosphere, and therefore, the incident light H2 has very little loss and becomes reflected light H3 (see FIG. 7A).
On the other hand, when 2α is smaller than the critical angle φ, transmitted light H4 is generated in addition to the reflected light H3 (see FIG. 7B). When the transmitted light H4 is generated, the amount of the reflected light H3 is reduced and the amount of the light H3 incident on the light receiving surface J of the
なお、上記臨界角φは、前面板11の屈折率n1と大気の屈折率n2によって決定され、以下の関係式が成立する。
例えば、前面板11に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、屈折率n1は約1.5、大気の屈折率n2は約1.0であるため、臨界角φは約42°となる。
For example, when glass such as tempered glass is used for the
以上から、反射層143での反射光H2を有効に利用するためには、2αが臨界角φ以上となる必要があり、上記のように臨界角φが42°の際には反射層143での反射角αが21°以上であることが要求される。
From the above, in order to effectively use the reflected light H2 from the
ここで、凹凸構造143がプリズム構造である場合のプリズムの底辺Xと高さYのアスペクト比に対する頂角θ及び反射層143での反射角αの値を下記の表1に示す。上述のように、反射層143での反射光H2を有効に利用するためには、反射角αが21°以上である必要があるため、プリズムのアスペクト比を0.2以上に設定する必要がある。
Here, the values of the apex angle θ and the reflection angle α at the
以上においては、前面板11の入射面110への入射角が0°である場合を考えてきたが、実際には、入射する光の入射角は様々である。そのため、アスペクト比が0.15以上、すなわち前面板11と大気の界面に入射する光H2の入射角2αと臨界角φの差が約10°以内であれば、光の入射角が異なる場合でも最終的に受光面Jに入射する光は発生する。しかし、アスペクト比が0.15未満になると、前面板11と大気の界面に入射する光H2の入射角2αが臨界角φよりも10°近く小さくなり、全反射する光が少なくなる。したがって、上記アスペクト比は、少なくとも0.15以上であることが好ましい。これにより、光の利用効率を大きく保持することができる。
In the above, the case where the incident angle to the
なお、上述のように、プリズムのアスペクト比が0.35以上であると成形性が悪くなるためアスペクト比は、0.35以下であることが望ましく、したがって、本実施形態におけるアスペクト比は。0.15以上0.35以下に設定されている。 As described above, when the aspect ratio of the prism is 0.35 or more, the formability deteriorates, and therefore the aspect ratio is desirably 0.35 or less. Therefore, the aspect ratio in the present embodiment is. It is set to 0.15 or more and 0.35 or less.
以上、本発明での実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。
例えば、第1構成例の裏面シート20として、図8に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート20においては、耐候層141として耐熱性PETフィルムを用いている。この耐候層141上には、接着層145を介して凹凸構造143が賦型された金属箔142としてアルミニウム箔が配置されている。さらに、該金属箔142上には、接着層145を介してPETフィルムからなる透光性絶縁層144が形成されている。
As mentioned above, although embodiment in this invention was described in detail, unless it deviates from the technical idea of this invention, it is not limited to these, A some design change etc. are possible.
For example, the
In the
また、第2構成例の裏面シート30として、図9に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート30においては、長期耐候性を得るためのPVF層411上に耐熱性PETフィルム412が積層されることで耐候層141が構成されている。この耐候層141上には、接着層145を介して凹凸構造143が賦型された金属箔142としてアルミニウム箔が配置されている。さらに金属箔142上には、接着層145を介してPETフィルムからなる透光性絶縁層144が形成されている。
Further, the
In this
そして、第3構成例の裏面シート40として、図10に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート40においては、長期耐候性を得るためのPVF層411上に耐熱性PETフィルム412が積層されることで耐候層141が構成されている。この耐候層141上には、接着層145を介して凹凸構造143が賦型された金属箔142としてアルミニウム箔が配置されている。金属箔142上には、接着層145を介して透光性絶縁層144が形成されている。この透光性絶縁層144はPETフィルム441、EVAフィルム442からなる。
And as a
In the
このような第1〜3構成例の裏面シート20,30,40においても実施形態の裏面シート14と同様に、金属箔142に凹凸構造143が成形されているため、前面側に向かって光を効率良く反射することができる。したがって、太陽電池モジュール1の光の利用効率を向上させて発電量を増大させることが可能となる。
In the
なお、上記実施形態及び第1〜第3構成例の裏面シート14,20,30,40において、凹凸構造143としてプリズム構造を採用する場合、単位構造であるプリズムの長手方向を太陽電池セル12に対して傾斜して配置すると、より光利用効率を向上させることができ好ましい。
In addition, in the
さらに、裏面シート14,20,30,40は、太陽電池モジュール1への使用に限るものではなく、LED照明やEL素子などの発光素子の光利用効率向上など、光利用効率向上が望まれる光学素子やディスプレイ部材への転用が可能である。
Further, the
次に比較例及び実施例について説明する。 Next, comparative examples and examples will be described.
(比較例1)
比較例1として、図8に示した上記第1構成例の裏面シート20、即ち、耐熱性PETフィルムからなる耐候層141、凹凸構造143が賦型されたアルミニウムからなる金属箔142、25絶縁性PETフィルムからなる透光性絶縁層144を、接着層145で貼り合わせた裏面シート20を作製し、光利用効率の向上を確認する試験、及び、絶縁破壊試験を行った。
なお、当該裏面シート20における凹凸構造143をプリズム構造とし、アスペクト比0.2、ピッチ15μm、頂部は曲率をもたない構造とした。
また、当該裏面シート20における透光性絶縁層の厚みを25μmとした。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, the
The
Moreover, the thickness of the translucent insulating layer in the said back
この比較例1の裏面シート20を用いて太陽電池モジュール1を作製した。また比較用として、裏面シート20に変えて散乱反射体である白色PET(東レ製ルミラーE20)を用いて太陽電池モジュールを作製した。
Using the
上記比較例1の太陽電池モジュール1及び比較用の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル12にあたる箇所に光センサーを配置して、前面側から光を照射した場合における発電量を測定した。
その結果、比較用の太陽電池モジュールにおける発電量を1とした場合における比較例1の太陽電池モジュール1における発電量は1.12となった。これにより、凹凸構造143が賦型された金属箔142を裏面シート20に用いると、太陽電池モジュール1の光利用効率の向上が可能であることが確認できた。
In the
As a result, the power generation amount in the
また、上記比較例1の太陽電池モジュールにおいて、絶縁破壊試験を行ったところ、3kV以下で絶縁破壊が起こった。
これにより、凹凸構造143の頂部が曲率をもたない構造の場合、電気絶縁性が低いことが確認された。
In addition, when the dielectric breakdown test was performed on the solar cell module of Comparative Example 1, dielectric breakdown occurred at 3 kV or less.
Accordingly, it was confirmed that the electrical insulating property is low when the top of the concavo-
(比較例2)
比較例2として、図8に示した上記第1構成例の裏面シート20、即ち、耐熱性PETフィルムからなる耐候層141、凹凸構造143が賦型されたアルミニウムからなる金属箔142、絶縁性PETフィルムからなる透光性絶縁層144を、接着層145で貼り合わせた裏面シート20を作製し、光利用効率の向上を確認する試験、及び、絶縁破壊試験を行った。
なお、当該裏面シート20における凹凸構造143をプリズム構造とし、アスペクト比0.2、ピッチ30μm、頂部の曲率半径1.5μmとした。
また、当該裏面シート20における透光性絶縁層の厚みを25μmとした。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, the
The
Moreover, the thickness of the translucent insulating layer in the said back
この比較例2の裏面シート20を用いて太陽電池モジュール2を作製した。
Using the
上記比較例2の太陽電池モジュール1及びリファレンス用の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル12にあたる箇所に光センサーを配置して、前面側から光を照射した場合における発電量を測定した。
その結果、リファレンス用の太陽電池モジュールにおける発電量を1とした場合における比較例2の太陽電池モジュール1における発電量は1.12となった。これにより、凹凸構造143が頂部143tに曲率をもつ形状であっても、太陽電池モジュール1の光利用効率は低下しないことが確認できた。
In the
As a result, the power generation amount in the
また、上記比較例2の太陽電池モジュールにおいて、3kVまで電圧を上げて絶縁破壊試験を行ったところ、透光性絶縁層144に黒化する現象は見られなかった。しかし、絶縁状態が破られリーク電流が発生した。
Further, when the dielectric breakdown test was performed by increasing the voltage to 3 kV in the solar cell module of Comparative Example 2, no phenomenon of blackening in the translucent insulating
(実施例1)
実施例1として、図8に示した上記第1構成例の裏面シート20、即ち、耐熱性PETフィルムからなる耐候層141、凹凸構造143が賦型されたアルミニウムからなる金属箔142、絶縁性PETフィルムからなる透光性絶縁層144を、接着層145で貼り合わせた裏面シート20を作製し、光利用効率の向上を確認する試験、及び、絶縁破壊試験を行った。
なお、当該裏面シート20における凹凸構造143をプリズム構造とし、アスペクト比0.2、ピッチ15μm、頂部の曲率半径0.75μmとした。
また、当該裏面シート20における透光性絶縁層の厚みを25μmとした。
Example 1
As Example 1, the
The concave-
Moreover, the thickness of the translucent insulating layer in the said back
この実施例1の裏面シート20を用いて太陽電池モジュール2を作製した。また、実施例1の太陽電池モジュール1を比較例として用いた。
Using the
上記実施例1の太陽電池モジュール1及びリファレンス用の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル12にあたる箇所に光センサーを配置して、前面側から光を照射した場合における発電量を測定した。
その結果、リファレンス用の太陽電池モジュールにおける発電量を1とした場合における実施例1の太陽電池モジュール1における発電量は1.12となった。これにより、凹凸構造143が頂部143tに曲率をもつ形状であっても、太陽電池モジュール1の光利用効率は低下しないことが確認できた。
In the
As a result, the power generation amount in the
また、上記実施例1の太陽電池モジュールにおいて、絶縁破壊試験を行ったところ、3kVまで電圧をあげても絶縁破壊は起こらなかった。
これにより、凹凸構造143が頂部143tに曲率をもつことで電気絶縁性が向上することが確認できた。
In addition, when the dielectric breakdown test was performed on the solar cell module of Example 1, no dielectric breakdown occurred even when the voltage was increased to 3 kV.
Thereby, it has been confirmed that the electrical insulation is improved by the curvature of the concavo-
1 太陽電池モジュール
11 前面板(透光性前面板)
12 太陽電池セル
13 封止材
14 裏面シート(太陽電池裏面シート)
20 裏面シート(太陽電池裏面シート)
22c 電極
30 裏面シート(太陽電池裏面シート)
40 裏面シート(太陽電池裏面シート)
110 入射面
141 耐候層
142 金属箔
143 凹凸構造
143t 凹凸構造の頂部
144 透光性絶縁層
145 接着層
411 耐候層を構成する層
412 耐候層を構成する層
441 透光性絶縁層を構成する層
442 透光性絶縁層を構成する層
F 光源方向
J 受光面
N 法線
NG 前面板の法線
H0 太陽電池モジュールに垂直に入射する光
H1 反射層に入射する光
H2 反射光
H3 再利用される光
L 光源
X 凹凸構造の底辺
Y 凹凸構造の高さ
d 電極からの放電
PI 等電位線
Dv 絶縁破壊電圧
It 透光性絶縁層の総厚
Ic 等電位線が密集する層
Ie 透光性絶縁層の総厚から等電位線が密集する層を引いた厚み
Ds 単位厚み当たりの絶縁耐力
Ec 電荷集中
Pc 頂部に内接する円
Pt 凹凸構造の頂部のピッチ
θ プリズムの頂角
α 反射各
β 透過角
φ 臨界角
1
12
20 Back sheet (Solar cell back sheet)
40 Back sheet (Solar cell back sheet)
DESCRIPTION OF
X Base of concavo-convex structure Y Height of concavo-convex structure d Discharge PI from electrode Equipotential line Dv Dielectric breakdown voltage It Total thickness of translucent insulating layer Ic Layer where isopotential lines are dense Ie Total thickness of translucent insulating layer Thickness obtained by subtracting layers with dense equipotential lines Ds Dielectric strength Ec per unit thickness Charge concentration Pc Circle Pt inscribed in top part Pitch of top part of concavo-convex structure θ Top angle of prism α Reflection β Transmission angle φ Critical angle
Claims (5)
前面側から順に少なくとも透光性絶縁層と、前面側に凹凸構造が賦型されている金属箔と、耐候層とが順に積層されてなり、
前記凹凸構造の頂部が曲率を有し、
前記凹凸構造で反射した光が前記透光性前面板と大気との界面で全反射されて前記太陽電池の受光面に入射するように、前記凹凸構造の単位構造の底辺と高さとのアスペクト比が、0.15以上0.35以下の範囲に設定されており、
前記凹凸構造の頂部の曲率半径rが、前記凹凸構造の頂部のピッチをPtとしたときに、0.01Pt以上0.1Pt以下の範囲に設定されており、
前記透光性絶縁層が、3kV以上の絶縁破壊電圧を有することを特徴とする太陽電池裏面シート。 A solar cell back sheet disposed on the back side of a solar cell module in which a translucent front plate is laminated on the front side of a sealing material encapsulating solar cells inside,
At least a translucent insulating layer in order from the front side, a metal foil having a concavo-convex structure formed on the front side, and a weathering layer are sequentially laminated,
The top of the concavo-convex structure has a curvature;
The aspect ratio between the bottom and the height of the unit structure of the concavo-convex structure so that the light reflected by the concavo-convex structure is totally reflected at the interface between the translucent front plate and the atmosphere and enters the light receiving surface of the solar cell. Is set in the range of 0.15 to 0.35 ,
The radius of curvature r of the top of the concavo-convex structure is set in the range of 0.01 Pt or more and 0.1 Pt or less, where Pt is the pitch of the top of the concavo-convex structure,
The said translucent insulating layer has a dielectric breakdown voltage of 3 kV or more, The solar cell back surface sheet characterized by the above-mentioned .
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