太陽電池モジュール
【課題】 発電効率が高く、且つ、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールの表面保護シート１２上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長変換
層１１を受光面側最外層として設けておく。
【解決手段】太陽電池モジュールの表面保護シート１２上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長変換
層１１を受光面側最外層として設けておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに係り、特に、紫外光を可視光又は赤外光に波長変換するための波長変換層を備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池（太陽電池素子、光電変換素子）には、太陽光中の各波長の光を電気エネルギーに変換できることが望まれるが、一般的な太陽電池は、紫外光に対するエネルギー変換効率が低いものとなっている。そのため、そのような太陽電池の受光面側に、紫外光を可視光や赤外光に波長変換する波長変換層を設けることにより太陽電池の発電効率を向上させることが、提案されている。
【０００３】
具体的には、太陽電池の受光面側に、波長変換層と、ガラスからなるフロントカバーとを、この順に積層すること（例えば、特許文献１参照。）や、フッ素系ポリマーマトリックス中に蛍光物質を分散させた層を波長変換層として受光面側の最外層に設けること（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。また、太陽電池素子の受光面側に、無機化合物層、透明樹脂層及び波長変換層を、この順に積層すること（例えば、特許文献３参照。）も提案されている。
【０００４】
さらに、太陽電池と、波長変換機能を有する波長変換体とを別ユニットとしておくこと（波長変換体を交換可能とすること：例えば、特許文献４参照。）や、波長変換層用の蛍光体として、アルカリ土類金属のアルミン酸塩等を用いること（例えば、特許文献５参照。）も、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０２２４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６９３７３号公報
【特許文献３】特開２００１−０９４１２８号公報
【特許文献４】特開２００３−２１８３６７号公報
【特許文献５】特開２００３−２１８３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池の受光面側に、紫外光を可視光等に波長変換する波長変換層を設けておけば、太陽電池の発電効率を向上させることは出来る。しかしながら、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールは、未だ開発されていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを実現すべく、鋭意、研究を行った所、発明者らは、波長変換層に含める蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えてしまうと発電効率が悪くなるが、蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であれば、比較的に高い発電効率を実現できることを見出した。また、発明者らは、波長変換層を、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上のものとしてお
けば、波長変換層を太陽電池モジュールの受光面側最外層としておいても（耐擦性を持たせるための層を波長変換層上に別途設けなくても）、十分な耐擦性を実現できることも見出した。
【０００９】
本発明の『太陽電池素子と、前記太陽電池素子の受光面側を保護するための表面保護シートとを、備え、前記表面保護シートの前記太陽電池素子と対向しない側の面上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬
度がＨ以上の波長変換層が、前記太陽電池素子の受光面側の最外層として設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール』は、上記のような知見に基き完成するに到ったものである。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールを実現するに際しては、波長変換層として、例えば、“前記蛍光体微粒子がマトリックス材料中に分散した層”を採用することが出来る。また、表面保護シートとしては、日射透過率８０％以上の樹脂シートを採用することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の太陽電池モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示し、図２に、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す。
【００１５】
これらの図から明らかなように、本発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも、太陽電池素子１４と、太陽電池モジュールの受光面側最外層を成す『平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長
変換層１１』と、当該波長変換層１１下に位置する，太陽電池素子１４の受光面側を保護するための表面保護シート１２とを備えるように、製造されるものである。
【００１６】
以下、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を中心に、本発明の太陽電池モジュールの構成を、説明する。
【００１７】
《太陽電池素子１４》
各実施形態に係る太陽電池モジュールに使用される太陽電池素子１４は、光エネルギーを直接電力に変換するための素子である。この太陽電池素子１４としては、光エネルギーを直接電力に変換できる素子でありさえすれば、どのような素子も使用することが出来る。従って、太陽電池素子１４としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池などのシリコン系太陽電池素子を採用することが出来る。また、太陽電池素子１４として、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することも出来る。さらに、太陽電池素子１４として、色素増感太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子、ＨＩＴ太陽電池素子等を採用することも出来る。
【００１８】
《波長変換層１１》
波長変換層１１は、太陽光中の紫外光を可視光又は赤外光に波長変換して太陽電池素子１４側に供給できるようにするために設けられている層である。この波長変換層１１としては、通常、紫外光を可視光又は赤外光に波長変換するための蛍光体微粒子をマトリックス材料中に分散させた部材が使用されるが、発明者らが鋭意研究した結果、波長変換層１１内の蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、太陽電池モジュールの発電量が急激に低下してしまうことが確認できている。また、波長変換層１１を保護層等で覆っておかなくても、波長変換層１１のＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度（以下、
単に、鉛筆硬度と表記する）をＨ以上としておけば、実用上十分な耐擦性が得られることも確認できている。
【００１９】
そのため、波長変換層１１としては、『平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長変換層１１』が採用され
る。
【００２０】
なお、基本的には、波長変換層１１の構成要素として使用する蛍光体微粒子（以下、単に蛍光体微粒子と表記する）の平均粒径を小さくしていた方が、蛍光体微粒子表面で散乱（前方散乱）されてしまう光量（太陽電池素子１４に到達しない光量）を減らすことが出来る。そのため、蛍光体微粒子の平均粒径は、８０ｎｍ以下、特に、５０ｎｍ以下としておくことが好ましい。ただし、蛍光体微粒子がマトリックス材料中で凝集してしまうと、凝縮した蛍光体微粒子が、平均粒径が大きな蛍光体微粒子として機能してしまうことになる。そして、平均粒径が大きい微粒子の方が凝縮しにくいので、蛍光体微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上、特に、１０ｎｍ以上としておくことが好ましい。
【００２１】
蛍光体微粒子の平均粒径は、電子顕微鏡観察、動的光散乱測定、小角Ｘ線散乱測定などによって測定できる。具体的には、電子顕微鏡観察では、観察画像の解析から各粒子の円相当径（Ｈｅｙｗｏｄ径）を算出してその累積５０％径を平均粒径とすることが出来る。また、動的光散乱測定では、得られる流体力学的径の分布における累積５０％径を平均粒径とすることができ、小角Ｘ線散乱測定でも、得られる粒径分布における累積５０％径を平均粒径とすることができる。上記方法の中でも、波長変換層１１の断面に対する電子顕微鏡観察が、太陽電池モジュールの状態でも断面を出すことができれば確認容易である点から好ましい。
【００２２】
また、蛍光体微粒子は、紫外光を、可視光又は赤外光に変換できるもの（波長域２５０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を波長域４００〜８００ｎｍの可視光または波長域８００ｎｍ〜１５００ｎｍの赤外光に波長変換出来るもの）でありさえすれば良い。ただし、太陽光に多く含まれる紫外光は、波長域３００〜４００ｎｍの紫外光であるし、効率良く電気エネルギーに変換できる光の波長域は、太陽電池素子１４によって異なる。そのため、蛍光体微粒子としては、波長域３００〜４００ｎｍの紫外光を、太陽電池素子１４が効率良く電気エネルギーに変換できる波長域の光（例えば、波長域５００〜８００ｎｍの可視光）に変換できる蛍光体微粒子を採用しておくことが望ましい。
【００２３】
蛍光体微粒子としては、無機系蛍光体の微粒子、有機系蛍光体の微粒子、無機有機ハイブリッド蛍光体の微粒子のいずれをも採用することができるが、耐久性の観点からは、無機系蛍光体の微粒子を採用しておくことが好ましい。なお、蛍光体微粒子の材料／原料として使用できる無機系蛍光体としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムなどのアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシドなど挙げられる。また、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウ
ム、ルテチウムなどの希土類金属の元素金属、無機酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド、水素化物、水酸化物、酸化物、酸素酸塩、硫化物、及びバナジン酸塩、クロム酸塩、モリブデン酸塩、 タングステン酸塩等の遷移金属酸塩などを例示できる。さらに
これらに賦活剤（アクチベータ）としてチタン，ジルコニウム，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅，亜鉛，ニオブ，モリブデン，タンタル，タングステン，ビスマスなどの遷移金属元素、および、ユーロピウム，ランタン，セリウム，プラセオジム，ネオジム，プロメチウム，サマリウム，ガドリニウム，テルビウム，ジスプロシウム，ホルミウム，エルビウム，ツリウム，イッテルビウム，ルテチウムなどの希土類元素のうちの少なくとも一つ以上の元素を添加したものや、上記した物質中の幾つかの物質の混合物も、蛍光体微粒子の材料／原料として使用できる。ただし、波長変換効率および蛍光体微粒子製造の観点からは、蛍光体微粒子を、イットリウムの酸化物にユーロピウムとビスマスとを添加した材料からなるもの、イットリウムのバナジン酸塩にユーロピウムとビスマスとを添加した材料からなるものとしておくことが、好ましい。
【００２４】
また、波長変換層１１用のマトリックス材料としては、Ｈ以上の鉛筆硬度を有する波長変換層１１を容易に実現できる材料、例えば、多官能アクリレート、シロキサンアクリレートの重合物およびこれらを混合した重合物；オルガノシリコーン、ポリシラザン、アルコキシシラン、オルガノシリケートおよびこれらの重合物、さらにこれらの混合物を採用しておくことが好ましい。
【００２５】
ただし、マトリックス材料が、上記材料に限られる訳ではなく、マトリックス材料として、単官能アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのアクリレート系；オキセタン環を有する化合物を含有するオキセタン系；エポキシ系；ウレタン系；アルコキシシラン以外のシラン化合物の重合物およびSi、Ti、Zr、Al、Znを含む金属アルコキシドの混合物などのシリコーン系；および上記材料の混合物、混合した重合物等を用いても、高い鉛筆硬度を有する波長変換層１１を形成できる。
【００２６】
マトリックス材料として、上記のような材料（又は、高い鉛筆硬度を有する膜が形成しにくい材料）に、ハードコート性を付与する／向上させるための微粒子を分散させたものを採用することも出来る。なお、そのような用途に使用できる微粒子としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、タルク等を例示できる。
【００２７】
波長変換層１１の日射透過率が低いと、当然、太陽電池素子１４への到達光量が少なくなる。そのため、マトリックス材料としては、ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法により波長
域３００〜２１００ｎｍから算出される日射透過率が、少なくとも８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは８８％以上となる波長変換層１１を実現できる材料を採用しておくべきである。
【００２８】
また、マトリックス材料として、ガラス転移温度を有する材料を使用する場合には、ガ
ラス転移温度が、６０℃以上、好ましくは７０℃以上、より好ましくは８０℃以上である材料を使用しておくことが望ましい。何故ならば、太陽光が照射されるとモジュール表面温度は６０℃程度となるため、マトリックス材料としてガラス転移温度が比較的に低い材料を使用しておくと、太陽電池モジュールの実際の使用中に、波長変換層１１の鉛筆硬度がＨ未満となってしまう危険性があるからである。
【００２９】
また、波長変換層１１の膜厚は、特に限定されない。ただし、波長変換層１１の膜厚が過度に薄い場合には、蛍光体微粒子の含有量が制限されてしまうが故に、波長変換層１１が十分な波長変換機能を発揮することができなくなる恐れがある。逆に、波長変換層１１の膜厚が過度に厚い場合には、モジュール重量が増加し、その結果として、モジュール設
置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがある。そのため、波長変換層１１の膜厚は、１００ｎｍ〜５００μｍ程度としておくことが好ましく、５００ｎｍ〜３００μｍ程度としておくことがより好ましく、１μｍ〜１００μｍ程度としておくことが特に好ましい。
【００３０】
波長変換層１１の形成（成膜）方法としては、蛍光体微粒子を分散させた樹脂バインダー（マトリックス材料）を表面保護シート１２上に塗工して成膜する方法；波長変換層１１を予め別の基材上に形成した後、表面保護シート１２に転写する方法；波長変換層１１をあらかじめ作製し、表面保護シート１２とラミネートする方法などがある。なかでもモジュール作製後にも波長変換層１１が設けられる点から、塗料を表面保護シート１２に塗工・製膜する方法が好ましい。
【００３１】
なお、塗料の塗工に使用できる技術としては、グラビアコーター、ドクターコーター、ロールコーター、バーコーター、スロットダイコーター、リップコーター、ナイフコーター、ディップコーター、キャピラリーコーター、スピンコーター、スプレーコーターなどの装置を用いる周知の技術が例示される。中でも、均質な製膜する観点から、グラビアコーター、ドクターコーター、ロールコーター、スロットダイコーター、リップコーター、ナイフコータースプレーコーターによる塗工が好ましい。
【００３２】
塗料の塗工により波長変換層１１を形成する場合には、塗工に適した物性に調整するために、塗料に、溶媒、高分子などの粘度調整剤、界面活性剤などの添加物を加えることが出来る。特に、溶媒が含まれる塗料の場合は、塗工後に加熱工程をおこなうことが好ましい。加熱方法としては、オーブン加熱、熱風、加熱板による輻射熱、赤外ランプによる赤外線照射などが例示される。
【００３３】
さらに、マトリックス材料が、重合、架橋などの化学反応する場合には、塗工後に反応
工程をおこなうことが好ましい。反応工程はマトリックス材料に応じて適宜選択されるが、例として、加熱による熱硬化、ＵＶ照射によるＵＶ硬化が挙げられる。
【００３４】
《表面保護シート１２》
表面保護シート１２は、温度変化、湿度変化、風雨などから、太陽電池素子１４（太陽電池素子１４の受光面側）を保護するためのシート状部材である。したがって、表面保護シート１２は、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの表面被覆材として好適な性能を備え、しかも、当該性能が屋外暴露において長期間維持される性質を有することが好ましい。
【００３５】
表面保護シート１２は、太陽電池素子１４を何らかの形で保護できるもでありさえすれば良い。従って、表面保護シート１２としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、白板ガラス、無アルカリガラスなどのガラスおよびこれらの強化ガラス；ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂、ピスフェノールＡポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂、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のポリエステル樹脂、ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン等のスチレン樹脂、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂等の合成樹脂からなるものを採用することが出来る。ただし、耐候性の観点からは、表面保護シート１２として、ガラスや、フッ素樹脂からなるものを用いておくことが好ましい。
【００３６】
表面保護シート１２の構成材料として使用するガラスは、光透過性の高さから白板ガラ
ス、無アルカリガラスが好ましく、耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスが望ましい。また、表面保護シート１２の構成材料として使用するフッ素樹脂は、光透過性の高さからＥＴＦＥが好ましい。また、太陽電池モジュールの軽量化の観点からも、ＥＴＦＥが好ましい。なお、表面保護シート１２は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、表面保護シート１２は単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
【００３７】
また、表面保護シート１２は、より多くの発電量を得るために、太陽光を透過させるものが好ましい。従って、表面保護シート１２としては、ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法に
より波長域３００〜２１００ｎｍから算出される日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上であるものを採用しておくべきである。
【００３８】
さらに、太陽電池モジュールは、太陽光にさらされるものであるため、表面保護シート１２は、耐熱性を有することが好ましい。従って、表面保護シート１２の構成材料としては、その融点が、通常１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下の材料を使用しておくべきである。
【００３９】
表面保護シート１２の厚みは特に規定されないが、樹脂材料の場合、通常１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、また、通常２００μｍ以下、好ましくは１８０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。
また、ガラス材料の場合は、機械強度と重量のバランスから、通常０．８ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上であり、また、通常５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下である。
【００４０】
表面保護シート１２には、波長変換層１１または接する他の層との接着性の改良のために、コロナ処理、ＵＶオゾン処理、プラズマ処理等の表面処理、またはプライマー層を積層してもよい。
【００４１】
また、表面保護シート１２に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池モジュールが、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるという観点からは、表面保護シート１２に、紫外線遮断機能を持せておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の表面保護シート１２への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工製膜等により表面保護シート１２上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして表面保護シート１２に含有させることにより、行うことが出来る。
【００４２】
《封止層１３ａ、封止層１３ｂ、裏面保護シート１５》
図２から明らかなように、本発明の太陽電池モジュールの必須構成要素は、波長変換層１１、表面保護シート１２、太陽電池素子１４だけである。ただし、太陽電池モジュールの補強や太陽電池素子１４の保護のために、図１に示してあるように、本発明の太陽電池モジュールに、封止層１３ａ、封止層１３ｂ及び裏面保護シート１５（または、これらの層／シートの中の一部）を設けておくことが出来る。
【００４３】
封止層１３（封止層１３ａ、１３ｂ）の構成材料としては、太陽電池モジュールを補強することや、太陽電池素子１４を何らかの形で保護できるものでありさえすれば、どのような材料も使用することが出来る。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンフィルム
などを、封止層１３の構成材料として用いることができる。なお、封止層１３は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、封止層１３は、単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムからなるものであってもよい。
【００４４】
太陽電池素子１４の受光面側に設ける封止層１３ａとしては、発電量が低くなることを防止するために、光透過が高いものを採用しておくべきである。具体的には、この封止層１３ａとしては、日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上の層を採用しておくべきである。当然、太陽電池素子１４の受光面と反対側に設ける封止層１３ｂは、光を透過するものである必要はなく、不透明なものであっても良い。
【００４５】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、封止層１３も耐熱性を有することが好ましい。従って、封止層１３の構成材料としては、その融点が、１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下であるものを採用しておくべきである。
【００４６】
封止層１３の厚みは特に規定されないが、通常１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上であり、また、通常１０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、より好ましくは６００μｍ以下である。厚くすると、太陽電池モジュール全体の強度が高まるが、厚くしすぎると、柔軟性が低下するためである。
【００４７】
また、封止層１３に、紫外線遮断、熱線遮断、導電性、易接着性、防眩性、光反射、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与しておいてもよい。なお、太陽電池モジュールは、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるため、封止層１３（特に、封止層１３ａ）には、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の封止層１３への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工製膜等により封止層１３上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして封止層１３に含有させることにより、行うことが出来る。
【００４８】
裏面保護シート１５としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムおよびシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（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、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを、裏面保護シート１５として使用することができる。
【００４９】
これらの樹脂のシートの中でも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００５０】
裏面保護シート１５として、金属材料からなるシートを用いることもできる。例えば、アルミニウム箔および板、ステンレス製薄膜および鋼板などが挙げられる。かかる金属材料には、腐食防止を施していることが好ましい。なお、前記の金属は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５１】
さらに、裏面保護シート１５として、樹脂と金属の複合材料からなるシートを用いることができる。例えばアルミニウム箔にフッ素系樹脂フイルムを接着した防水性の高いシートを裏面保護シート１５として用いることが出来る。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン（商品名：テドラー，デュポン社製）、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エチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、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。なお、フッ素系樹脂は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５２】
裏面保護シート１５の膜厚は、通常５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。また、通常５ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下、より好ましくは１ｃｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下である。上記範囲より薄いと太陽電池モジュールの強度不足や防湿性が担保できない恐れがあり、厚いと太陽電池モジュール重量が増加してしまうが故に、設置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがあるからである。
【００５３】
また、裏面保護シート１５に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、耐擦性、易接着性、導電性、光反射、防眩性、光拡散、光散乱、耐候性、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、防湿性の観点から、裏面保護シート１５には、ガスバリア性能を付与しておくことが好ましい。
【００５４】
本発明の太陽電池モジュールは、発電量を多くする観点から、波長変換層１１から太陽電池素子１４までの日射透過率を、８０％以上とすることが好ましく、８３％以上とすることがより好ましく、８６％以上とすることがさらに好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。なお、理想的には１００％であるが、太陽電池モジュール表面での反射を考慮すると通常９９％以下である。
【００５５】
また、本発明の太陽電池モジュールでは、紫外光が、波長変換層１１でより多く波長変換されることが望ましい。そのため、波長変換層１１から太陽電池素子１４までの紫外線透過率（ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法で算出されるもの）は通常１０％、好ましくは５
％以下、より好ましくは１％以下である。また、太陽電池モジュール受光面から測定された紫外線反射率（ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法で算出されるもの）は、通常３％、好ま
しくは１％以下、より好ましくは０．５％以下である。
【００５６】
最後に、本発明の太陽電池モジュールの一実施例を説明しておくことにする。
【００５７】
以下で説明する本発明の太陽電池モジュールの一実施例は、図１に示した構成を有するものである。そして、実施例に係る太陽電池モジュールは、以下の工程により製造したものとなっている。
【００５８】
実施例に係る太陽電池モジュールの製造時には、まず、シンロイヒ社製ルミライト・ナノＲ−Ｙ２０２（粒径３０−４０ｎｍ）と、東レ・ダウコーニング社製ハードコート塗料ＡＹ４２−１５０（シリカ、多官能アクリレート、シロキサンアクリレート含有溶液）とを混合した塗料を表面保護シート１２としての白板強化ガラス上に塗工する工程が行われている。
【００５９】
次いで、白板強化ガラス上に塗工した塗料を紫外線照射により硬化させることにより、平均粒径３０−４０ｎｍの蛍光体微粒子を含有する波長変換層１１と表面保護シート１２との積層体を形成する工程が行われている。
【００６０】
そして、実施例に係る太陽電池モジュールは、当該積層体を、封止層１３ａ、１３ｂとしてのＥＶＡフィルム（三井ファブロ社製ソーラーエバ）、太陽電池素子１４としてのモザビア社製多結晶シリコン太陽電池素子、裏面保護シート１５としてのＡＧＣ社製ＥＴＦＥフィルムを積層・真空ラミネートすることによって、製造したものとなっている。
【００６１】
このような工程により製造された実施例に係る太陽電池モジュールは、平均粒径が３０−４０ｎｍの蛍光体微粒子を含む，鉛筆硬度がＨ以上の波長変換層１１を有するものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の太陽電池モジュールは、さまざまな形で利用することが出来る。具体的には、高い耐擦性を有しているものであるため、本発明の太陽電池モジュールは、屋根等に設置することにより光熱費を減少させるために利用することが出来る。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 波長変換層
１２ 表面保護シート
１３ａ、１３ｂ 封止層
１４ 太陽電池素子
１５ 裏面保護シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに係り、特に、紫外光を可視光又は赤外光に波長変換するための波長変換層を備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池（太陽電池素子、光電変換素子）には、太陽光中の各波長の光を電気エネルギーに変換できることが望まれるが、一般的な太陽電池は、紫外光に対するエネルギー変換効率が低いものとなっている。そのため、そのような太陽電池の受光面側に、紫外光を可視光や赤外光に波長変換する波長変換層を設けることにより太陽電池の発電効率を向上させることが、提案されている。
【０００３】
具体的には、太陽電池の受光面側に、波長変換層と、ガラスからなるフロントカバーとを、この順に積層すること（例えば、特許文献１参照。）や、フッ素系ポリマーマトリックス中に蛍光物質を分散させた層を波長変換層として受光面側の最外層に設けること（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。また、太陽電池素子の受光面側に、無機化合物層、透明樹脂層及び波長変換層を、この順に積層すること（例えば、特許文献３参照。）も提案されている。
【０００４】
さらに、太陽電池と、波長変換機能を有する波長変換体とを別ユニットとしておくこと（波長変換体を交換可能とすること：例えば、特許文献４参照。）や、波長変換層用の蛍光体として、アルカリ土類金属のアルミン酸塩等を用いること（例えば、特許文献５参照。）も、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０２２４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６９３７３号公報
【特許文献３】特開２００１−０９４１２８号公報
【特許文献４】特開２００３−２１８３６７号公報
【特許文献５】特開２００３−２１８３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池の受光面側に、紫外光を可視光等に波長変換する波長変換層を設けておけば、太陽電池の発電効率を向上させることは出来る。しかしながら、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールは、未だ開発されていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを実現すべく、鋭意、研究を行った所、発明者らは、波長変換層に含める蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えてしまうと発電効率が悪くなるが、蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であれば、比較的に高い発電効率を実現できることを見出した。また、発明者らは、波長変換層を、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上のものとしてお
けば、波長変換層を太陽電池モジュールの受光面側最外層としておいても（耐擦性を持たせるための層を波長変換層上に別途設けなくても）、十分な耐擦性を実現できることも見出した。
【０００９】
本発明の『太陽電池素子と、前記太陽電池素子の受光面側を保護するための表面保護シートとを、備え、前記表面保護シートの前記太陽電池素子と対向しない側の面上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬
度がＨ以上の波長変換層が、前記太陽電池素子の受光面側の最外層として設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール』は、上記のような知見に基き完成するに到ったものである。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールを実現するに際しては、波長変換層として、例えば、“前記蛍光体微粒子がマトリックス材料中に分散した層”を採用することが出来る。また、表面保護シートとしては、日射透過率８０％以上の樹脂シートを採用することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発電効率が高く、且つ、実用上、十分な耐擦性を有する太陽電池モジュールを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の太陽電池モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示し、図２に、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す。
【００１５】
これらの図から明らかなように、本発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも、太陽電池素子１４と、太陽電池モジュールの受光面側最外層を成す『平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長
変換層１１』と、当該波長変換層１１下に位置する，太陽電池素子１４の受光面側を保護するための表面保護シート１２とを備えるように、製造されるものである。
【００１６】
以下、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を中心に、本発明の太陽電池モジュールの構成を、説明する。
【００１７】
《太陽電池素子１４》
各実施形態に係る太陽電池モジュールに使用される太陽電池素子１４は、光エネルギーを直接電力に変換するための素子である。この太陽電池素子１４としては、光エネルギーを直接電力に変換できる素子でありさえすれば、どのような素子も使用することが出来る。従って、太陽電池素子１４としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池などのシリコン系太陽電池素子を採用することが出来る。また、太陽電池素子１４として、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することも出来る。さらに、太陽電池素子１４として、色素増感太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子、ＨＩＴ太陽電池素子等を採用することも出来る。
【００１８】
《波長変換層１１》
波長変換層１１は、太陽光中の紫外光を可視光又は赤外光に波長変換して太陽電池素子１４側に供給できるようにするために設けられている層である。この波長変換層１１としては、通常、紫外光を可視光又は赤外光に波長変換するための蛍光体微粒子をマトリックス材料中に分散させた部材が使用されるが、発明者らが鋭意研究した結果、波長変換層１１内の蛍光体微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、太陽電池モジュールの発電量が急激に低下してしまうことが確認できている。また、波長変換層１１を保護層等で覆っておかなくても、波長変換層１１のＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度（以下、
単に、鉛筆硬度と表記する）をＨ以上としておけば、実用上十分な耐擦性が得られることも確認できている。
【００１９】
そのため、波長変換層１１としては、『平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波長変換層１１』が採用され
る。
【００２０】
なお、基本的には、波長変換層１１の構成要素として使用する蛍光体微粒子（以下、単に蛍光体微粒子と表記する）の平均粒径を小さくしていた方が、蛍光体微粒子表面で散乱（前方散乱）されてしまう光量（太陽電池素子１４に到達しない光量）を減らすことが出来る。そのため、蛍光体微粒子の平均粒径は、８０ｎｍ以下、特に、５０ｎｍ以下としておくことが好ましい。ただし、蛍光体微粒子がマトリックス材料中で凝集してしまうと、凝縮した蛍光体微粒子が、平均粒径が大きな蛍光体微粒子として機能してしまうことになる。そして、平均粒径が大きい微粒子の方が凝縮しにくいので、蛍光体微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上、特に、１０ｎｍ以上としておくことが好ましい。
【００２１】
蛍光体微粒子の平均粒径は、電子顕微鏡観察、動的光散乱測定、小角Ｘ線散乱測定などによって測定できる。具体的には、電子顕微鏡観察では、観察画像の解析から各粒子の円相当径（Ｈｅｙｗｏｄ径）を算出してその累積５０％径を平均粒径とすることが出来る。また、動的光散乱測定では、得られる流体力学的径の分布における累積５０％径を平均粒径とすることができ、小角Ｘ線散乱測定でも、得られる粒径分布における累積５０％径を平均粒径とすることができる。上記方法の中でも、波長変換層１１の断面に対する電子顕微鏡観察が、太陽電池モジュールの状態でも断面を出すことができれば確認容易である点から好ましい。
【００２２】
また、蛍光体微粒子は、紫外光を、可視光又は赤外光に変換できるもの（波長域２５０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を波長域４００〜８００ｎｍの可視光または波長域８００ｎｍ〜１５００ｎｍの赤外光に波長変換出来るもの）でありさえすれば良い。ただし、太陽光に多く含まれる紫外光は、波長域３００〜４００ｎｍの紫外光であるし、効率良く電気エネルギーに変換できる光の波長域は、太陽電池素子１４によって異なる。そのため、蛍光体微粒子としては、波長域３００〜４００ｎｍの紫外光を、太陽電池素子１４が効率良く電気エネルギーに変換できる波長域の光（例えば、波長域５００〜８００ｎｍの可視光）に変換できる蛍光体微粒子を採用しておくことが望ましい。
【００２３】
蛍光体微粒子としては、無機系蛍光体の微粒子、有機系蛍光体の微粒子、無機有機ハイブリッド蛍光体の微粒子のいずれをも採用することができるが、耐久性の観点からは、無機系蛍光体の微粒子を採用しておくことが好ましい。なお、蛍光体微粒子の材料／原料として使用できる無機系蛍光体としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムなどのアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシドなど挙げられる。また、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウ
ム、ルテチウムなどの希土類金属の元素金属、無機酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド、水素化物、水酸化物、酸化物、酸素酸塩、硫化物、及びバナジン酸塩、クロム酸塩、モリブデン酸塩、 タングステン酸塩等の遷移金属酸塩などを例示できる。さらに
これらに賦活剤（アクチベータ）としてチタン，ジルコニウム，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅，亜鉛，ニオブ，モリブデン，タンタル，タングステン，ビスマスなどの遷移金属元素、および、ユーロピウム，ランタン，セリウム，プラセオジム，ネオジム，プロメチウム，サマリウム，ガドリニウム，テルビウム，ジスプロシウム，ホルミウム，エルビウム，ツリウム，イッテルビウム，ルテチウムなどの希土類元素のうちの少なくとも一つ以上の元素を添加したものや、上記した物質中の幾つかの物質の混合物も、蛍光体微粒子の材料／原料として使用できる。ただし、波長変換効率および蛍光体微粒子製造の観点からは、蛍光体微粒子を、イットリウムの酸化物にユーロピウムとビスマスとを添加した材料からなるもの、イットリウムのバナジン酸塩にユーロピウムとビスマスとを添加した材料からなるものとしておくことが、好ましい。
【００２４】
また、波長変換層１１用のマトリックス材料としては、Ｈ以上の鉛筆硬度を有する波長変換層１１を容易に実現できる材料、例えば、多官能アクリレート、シロキサンアクリレートの重合物およびこれらを混合した重合物；オルガノシリコーン、ポリシラザン、アルコキシシラン、オルガノシリケートおよびこれらの重合物、さらにこれらの混合物を採用しておくことが好ましい。
【００２５】
ただし、マトリックス材料が、上記材料に限られる訳ではなく、マトリックス材料として、単官能アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのアクリレート系；オキセタン環を有する化合物を含有するオキセタン系；エポキシ系；ウレタン系；アルコキシシラン以外のシラン化合物の重合物およびSi、Ti、Zr、Al、Znを含む金属アルコキシドの混合物などのシリコーン系；および上記材料の混合物、混合した重合物等を用いても、高い鉛筆硬度を有する波長変換層１１を形成できる。
【００２６】
マトリックス材料として、上記のような材料（又は、高い鉛筆硬度を有する膜が形成しにくい材料）に、ハードコート性を付与する／向上させるための微粒子を分散させたものを採用することも出来る。なお、そのような用途に使用できる微粒子としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、タルク等を例示できる。
【００２７】
波長変換層１１の日射透過率が低いと、当然、太陽電池素子１４への到達光量が少なくなる。そのため、マトリックス材料としては、ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法により波長
域３００〜２１００ｎｍから算出される日射透過率が、少なくとも８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは８８％以上となる波長変換層１１を実現できる材料を採用しておくべきである。
【００２８】
また、マトリックス材料として、ガラス転移温度を有する材料を使用する場合には、ガ
ラス転移温度が、６０℃以上、好ましくは７０℃以上、より好ましくは８０℃以上である材料を使用しておくことが望ましい。何故ならば、太陽光が照射されるとモジュール表面温度は６０℃程度となるため、マトリックス材料としてガラス転移温度が比較的に低い材料を使用しておくと、太陽電池モジュールの実際の使用中に、波長変換層１１の鉛筆硬度がＨ未満となってしまう危険性があるからである。
【００２９】
また、波長変換層１１の膜厚は、特に限定されない。ただし、波長変換層１１の膜厚が過度に薄い場合には、蛍光体微粒子の含有量が制限されてしまうが故に、波長変換層１１が十分な波長変換機能を発揮することができなくなる恐れがある。逆に、波長変換層１１の膜厚が過度に厚い場合には、モジュール重量が増加し、その結果として、モジュール設
置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがある。そのため、波長変換層１１の膜厚は、１００ｎｍ〜５００μｍ程度としておくことが好ましく、５００ｎｍ〜３００μｍ程度としておくことがより好ましく、１μｍ〜１００μｍ程度としておくことが特に好ましい。
【００３０】
波長変換層１１の形成（成膜）方法としては、蛍光体微粒子を分散させた樹脂バインダー（マトリックス材料）を表面保護シート１２上に塗工して成膜する方法；波長変換層１１を予め別の基材上に形成した後、表面保護シート１２に転写する方法；波長変換層１１をあらかじめ作製し、表面保護シート１２とラミネートする方法などがある。なかでもモジュール作製後にも波長変換層１１が設けられる点から、塗料を表面保護シート１２に塗工・製膜する方法が好ましい。
【００３１】
なお、塗料の塗工に使用できる技術としては、グラビアコーター、ドクターコーター、ロールコーター、バーコーター、スロットダイコーター、リップコーター、ナイフコーター、ディップコーター、キャピラリーコーター、スピンコーター、スプレーコーターなどの装置を用いる周知の技術が例示される。中でも、均質な製膜する観点から、グラビアコーター、ドクターコーター、ロールコーター、スロットダイコーター、リップコーター、ナイフコータースプレーコーターによる塗工が好ましい。
【００３２】
塗料の塗工により波長変換層１１を形成する場合には、塗工に適した物性に調整するために、塗料に、溶媒、高分子などの粘度調整剤、界面活性剤などの添加物を加えることが出来る。特に、溶媒が含まれる塗料の場合は、塗工後に加熱工程をおこなうことが好ましい。加熱方法としては、オーブン加熱、熱風、加熱板による輻射熱、赤外ランプによる赤外線照射などが例示される。
【００３３】
さらに、マトリックス材料が、重合、架橋などの化学反応する場合には、塗工後に反応
工程をおこなうことが好ましい。反応工程はマトリックス材料に応じて適宜選択されるが、例として、加熱による熱硬化、ＵＶ照射によるＵＶ硬化が挙げられる。
【００３４】
《表面保護シート１２》
表面保護シート１２は、温度変化、湿度変化、風雨などから、太陽電池素子１４（太陽電池素子１４の受光面側）を保護するためのシート状部材である。したがって、表面保護シート１２は、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの表面被覆材として好適な性能を備え、しかも、当該性能が屋外暴露において長期間維持される性質を有することが好ましい。
【００３５】
表面保護シート１２は、太陽電池素子１４を何らかの形で保護できるもでありさえすれば良い。従って、表面保護シート１２としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、白板ガラス、無アルカリガラスなどのガラスおよびこれらの強化ガラス；ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂、ピスフェノールＡポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂、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のポリエステル樹脂、ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン等のスチレン樹脂、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂等の合成樹脂からなるものを採用することが出来る。ただし、耐候性の観点からは、表面保護シート１２として、ガラスや、フッ素樹脂からなるものを用いておくことが好ましい。
【００３６】
表面保護シート１２の構成材料として使用するガラスは、光透過性の高さから白板ガラ
ス、無アルカリガラスが好ましく、耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスが望ましい。また、表面保護シート１２の構成材料として使用するフッ素樹脂は、光透過性の高さからＥＴＦＥが好ましい。また、太陽電池モジュールの軽量化の観点からも、ＥＴＦＥが好ましい。なお、表面保護シート１２は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、表面保護シート１２は単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
【００３７】
また、表面保護シート１２は、より多くの発電量を得るために、太陽光を透過させるものが好ましい。従って、表面保護シート１２としては、ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法に
より波長域３００〜２１００ｎｍから算出される日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上であるものを採用しておくべきである。
【００３８】
さらに、太陽電池モジュールは、太陽光にさらされるものであるため、表面保護シート１２は、耐熱性を有することが好ましい。従って、表面保護シート１２の構成材料としては、その融点が、通常１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下の材料を使用しておくべきである。
【００３９】
表面保護シート１２の厚みは特に規定されないが、樹脂材料の場合、通常１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、また、通常２００μｍ以下、好ましくは１８０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。
また、ガラス材料の場合は、機械強度と重量のバランスから、通常０．８ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上であり、また、通常５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下である。
【００４０】
表面保護シート１２には、波長変換層１１または接する他の層との接着性の改良のために、コロナ処理、ＵＶオゾン処理、プラズマ処理等の表面処理、またはプライマー層を積層してもよい。
【００４１】
また、表面保護シート１２に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池モジュールが、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるという観点からは、表面保護シート１２に、紫外線遮断機能を持せておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の表面保護シート１２への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工製膜等により表面保護シート１２上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして表面保護シート１２に含有させることにより、行うことが出来る。
【００４２】
《封止層１３ａ、封止層１３ｂ、裏面保護シート１５》
図２から明らかなように、本発明の太陽電池モジュールの必須構成要素は、波長変換層１１、表面保護シート１２、太陽電池素子１４だけである。ただし、太陽電池モジュールの補強や太陽電池素子１４の保護のために、図１に示してあるように、本発明の太陽電池モジュールに、封止層１３ａ、封止層１３ｂ及び裏面保護シート１５（または、これらの層／シートの中の一部）を設けておくことが出来る。
【００４３】
封止層１３（封止層１３ａ、１３ｂ）の構成材料としては、太陽電池モジュールを補強することや、太陽電池素子１４を何らかの形で保護できるものでありさえすれば、どのような材料も使用することが出来る。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンフィルム
などを、封止層１３の構成材料として用いることができる。なお、封止層１３は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、封止層１３は、単層フィルムにより形成されていても良いが、２層以上のフィルムからなるものであってもよい。
【００４４】
太陽電池素子１４の受光面側に設ける封止層１３ａとしては、発電量が低くなることを防止するために、光透過が高いものを採用しておくべきである。具体的には、この封止層１３ａとしては、日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上の層を採用しておくべきである。当然、太陽電池素子１４の受光面と反対側に設ける封止層１３ｂは、光を透過するものである必要はなく、不透明なものであっても良い。
【００４５】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、封止層１３も耐熱性を有することが好ましい。従って、封止層１３の構成材料としては、その融点が、１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下であるものを採用しておくべきである。
【００４６】
封止層１３の厚みは特に規定されないが、通常１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上であり、また、通常１０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、より好ましくは６００μｍ以下である。厚くすると、太陽電池モジュール全体の強度が高まるが、厚くしすぎると、柔軟性が低下するためである。
【００４７】
また、封止層１３に、紫外線遮断、熱線遮断、導電性、易接着性、防眩性、光反射、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与しておいてもよい。なお、太陽電池モジュールは、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるため、封止層１３（特に、封止層１３ａ）には、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の封止層１３への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工製膜等により封止層１３上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして封止層１３に含有させることにより、行うことが出来る。
【００４８】
裏面保護シート１５としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムおよびシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（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、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを、裏面保護シート１５として使用することができる。
【００４９】
これらの樹脂のシートの中でも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００５０】
裏面保護シート１５として、金属材料からなるシートを用いることもできる。例えば、アルミニウム箔および板、ステンレス製薄膜および鋼板などが挙げられる。かかる金属材料には、腐食防止を施していることが好ましい。なお、前記の金属は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５１】
さらに、裏面保護シート１５として、樹脂と金属の複合材料からなるシートを用いることができる。例えばアルミニウム箔にフッ素系樹脂フイルムを接着した防水性の高いシートを裏面保護シート１５として用いることが出来る。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン（商品名：テドラー，デュポン社製）、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エチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、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。なお、フッ素系樹脂は１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００５２】
裏面保護シート１５の膜厚は、通常５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。また、通常５ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下、より好ましくは１ｃｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下である。上記範囲より薄いと太陽電池モジュールの強度不足や防湿性が担保できない恐れがあり、厚いと太陽電池モジュール重量が増加してしまうが故に、設置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがあるからである。
【００５３】
また、裏面保護シート１５に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、耐擦性、易接着性、導電性、光反射、防眩性、光拡散、光散乱、耐候性、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、防湿性の観点から、裏面保護シート１５には、ガスバリア性能を付与しておくことが好ましい。
【００５４】
本発明の太陽電池モジュールは、発電量を多くする観点から、波長変換層１１から太陽電池素子１４までの日射透過率を、８０％以上とすることが好ましく、８３％以上とすることがより好ましく、８６％以上とすることがさらに好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。なお、理想的には１００％であるが、太陽電池モジュール表面での反射を考慮すると通常９９％以下である。
【００５５】
また、本発明の太陽電池モジュールでは、紫外光が、波長変換層１１でより多く波長変換されることが望ましい。そのため、波長変換層１１から太陽電池素子１４までの紫外線透過率（ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法で算出されるもの）は通常１０％、好ましくは５
％以下、より好ましくは１％以下である。また、太陽電池モジュール受光面から測定された紫外線反射率（ＪＩＳ Ｒ３１０６記載の方法で算出されるもの）は、通常３％、好ま
しくは１％以下、より好ましくは０．５％以下である。
【００５６】
最後に、本発明の太陽電池モジュールの一実施例を説明しておくことにする。
【００５７】
以下で説明する本発明の太陽電池モジュールの一実施例は、図１に示した構成を有するものである。そして、実施例に係る太陽電池モジュールは、以下の工程により製造したものとなっている。
【００５８】
実施例に係る太陽電池モジュールの製造時には、まず、シンロイヒ社製ルミライト・ナノＲ−Ｙ２０２（粒径３０−４０ｎｍ）と、東レ・ダウコーニング社製ハードコート塗料ＡＹ４２−１５０（シリカ、多官能アクリレート、シロキサンアクリレート含有溶液）とを混合した塗料を表面保護シート１２としての白板強化ガラス上に塗工する工程が行われている。
【００５９】
次いで、白板強化ガラス上に塗工した塗料を紫外線照射により硬化させることにより、平均粒径３０−４０ｎｍの蛍光体微粒子を含有する波長変換層１１と表面保護シート１２との積層体を形成する工程が行われている。
【００６０】
そして、実施例に係る太陽電池モジュールは、当該積層体を、封止層１３ａ、１３ｂとしてのＥＶＡフィルム（三井ファブロ社製ソーラーエバ）、太陽電池素子１４としてのモザビア社製多結晶シリコン太陽電池素子、裏面保護シート１５としてのＡＧＣ社製ＥＴＦＥフィルムを積層・真空ラミネートすることによって、製造したものとなっている。
【００６１】
このような工程により製造された実施例に係る太陽電池モジュールは、平均粒径が３０−４０ｎｍの蛍光体微粒子を含む，鉛筆硬度がＨ以上の波長変換層１１を有するものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の太陽電池モジュールは、さまざまな形で利用することが出来る。具体的には、高い耐擦性を有しているものであるため、本発明の太陽電池モジュールは、屋根等に設置することにより光熱費を減少させるために利用することが出来る。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 波長変換層
１２ 表面保護シート
１３ａ、１３ｂ 封止層
１４ 太陽電池素子
１５ 裏面保護シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子と、前記太陽電池素子の受光面側を保護するための表面保護シートとを、備え、
前記表面保護シートの前記太陽電池素子と対向しない側の面上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波
長変換層が、前記太陽電池素子の受光面側の最外層として設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記波長変換層が、前記蛍光体微粒子がマトリックス材料中に分散した層である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記表面保護シートが、日射透過率８０％以上の樹脂シートである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１】
太陽電池素子と、前記太陽電池素子の受光面側を保護するための表面保護シートとを、備え、
前記表面保護シートの前記太陽電池素子と対向しない側の面上に、平均粒径１００ｎｍ以下の蛍光体微粒子を含む，ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４法による鉛筆硬度がＨ以上の波
長変換層が、前記太陽電池素子の受光面側の最外層として設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記波長変換層が、前記蛍光体微粒子がマトリックス材料中に分散した層である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記表面保護シートが、日射透過率８０％以上の樹脂シートである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１４２１７９（Ｐ２０１１−１４２１７９Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３４（Ｐ２０１０−１４３４）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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