太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池
【課題】光電変換効率を改善し得る太陽電池用封止剤を提供し、光電変換効率に優れ実用特性に優れた太陽電池を提供する。
【解決手段】透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤において、蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収し、また、平均粒径が２０ｎｍ以下である。この太陽電池用封止剤の波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率は、９０％以上である。
【解決手段】透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤において、蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収し、また、平均粒径が２０ｎｍ以下である。この太陽電池用封止剤の波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率は、９０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの封止に使用する太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池に関するものであり、特に、波長変換効果を有する新規な太陽電池用封止剤及びこの太陽電池用封止剤を用いて封止剤層を形成した太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、ニ酸化炭素等の温室効果ガスを排出する化石燃料に替わり、クリーンな再生可能エネルギーとして注目されている。太陽電池が一般に普及し、電力の一部を賄うことができれば、環境保全上その意義は大きいものとなる。
【０００３】
このような背景から、各方面で太陽電池の開発が進められている。しかしながら、太陽電池を実用化する上では、エネルギーの変換効率の悪さが大きな問題となっている。すなわち、太陽電池セルは、光電変換を行う際、太陽光のうちの一部の波長の光しか利用できず、このことが変換効率低下の要因となっている。
【０００４】
この問題を解決する方法の一つとして、太陽電池セルが利用できない短波長域の太陽光を、太陽電池セルが利用可能な長波長域の光に変換し、波長変換物質として蛍光物質等を用いる波長変換技術が提案されている。また、この波長変換技術を利用した太陽電池も提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、光電変換層の光入射側に、光電変換層での光電変換効率の低い波長範囲の光を吸収して光電変換効率の高い波長範囲の光を発光する波長変換体の層を光電変換層と平行に配置した太陽電池が開示されている。この特許文献１に記載された太陽電池では、例えば光電変換層と透明保護カバーとの間の透明接着剤層中に波長変換体の微粉末を分散して混入することで波長変換体の層を形成している。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、照射された光を吸収し、吸収した光を、これよりも長波長の光に変換する波長変換層を有する太陽電池モジュールが開示されている。この特許文献２に記載された太陽電池モジュールでは、波長変換層は、受光面に塗布されて形成されるか、又は太陽電池セルを保護する封止材として形成される。
【０００７】
また、例えば特許文献３には、光が太陽電池素子に到達するまでの経路中に、酸化物蛍光物質を含む材料を配設した太陽電池が開示されている。ここで、酸化物蛍光物質は、２００〜４００ｎｍの波長範囲にある紫外線を４００〜１０００ｎｍの波長範囲に変換することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２００５７６号公報
【特許文献２】特開平７−２０２２４３号公報
【特許文献３】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】
【０００９】
しかしながら、これら特許文献１〜３に記載された技術に基づいて太陽電池を作製しても、例えば光電変換効率等の点で、必ずしも満足のいく結果が得られていない。その原因の一つとしては、波長変換に使用する蛍光物質の吸収特性、発光特性、太陽光の透過率等に関する検討が不十分であることが挙げられる。
【００１０】
例えば、特許文献１〜３の何れの記載の技術においても、光電変換効率の低い短波長範囲の光を吸収し、これよりも長波長範囲の光を発光することが規定されているが、具体的に蛍光物質がどのような吸収スペクトルを有すれば良いかについてはほとんど検討されていない。特に、光電変換を行う太陽電池セルの前面に形成される封止剤層を波長変換層として利用する場合、波長変換による効率向上を最大限に実現するとともに、封止剤層自体が太陽電池セルの太陽光吸収の妨げにならないように最適化する必要がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、従来のものに比べてより高い光電変換効率を実現し得る太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の太陽電池用封止剤は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤であって、前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の太陽電池は、光電変換層を有する太陽電池セル上に封止剤層を介して透明保護ガラスが貼り合わされてなる太陽電池であって、前記封止剤層は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤により形成されており、前記封止剤層に含まれる蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする。
【００１４】
太陽電池用封止剤に用いられる蛍光物質は、波長変換体として機能するものであり、先の特許文献１〜３等にも記載されている通り、光電変換層での光電変換効率の低い短波長域の光を吸収して光電変換効率の高い長波長域の光を発光することが必要である。ただし、単に短波長域（例えば４００ｎｍ以下の波長域）に吸収があればよいというわけではない。例えば、４００ｎｍ以下の波長域に吸収があるとしても４００ｎｍより長波長域にも吸収がある場合、光電変換層における光電変換に必要な光も吸収してしまうことになり、波長変換による効率の向上が相殺され、十分な変換効率が実現できない。本発明の太陽電池用封止剤は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの光を４００ｎｍを越える波長域の光より多く吸収する蛍光物質を含有する。これにより、光電変換層が吸収できない光を効率的に光電変換して利用可能とすることができるため、実効的な変換効率の向上を実現することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の太陽電池用封止剤では、このような構成に加えて、蛍光物質の平均粒径を２０ｎｍ以下とし、封止剤の波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率を９０％以上としてもよい。この場合、封止剤自体が光電変換層への太陽光の到達を妨げることがなく、更なる光電変換効率の向上を実現することが可能となる。蛍光物質を利用して波長変換を行う場合、蛍光物質の粒子が１００ｎｍ以上となると太陽光の散乱等により変換効率が大きく低下することがあり、この問題が、波長変換層を採用した太陽電池が実用化されにくい原因の一つとなっていた。本発明の太陽電池用封止剤は、蛍光物質の平均粒径を２０ｎｍ以下とし、封止剤の波長６００〜８００ｎｍにおける光透過率を９０％以上とすることにより、このような問題を解消することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直接光電変換に寄与できなかった波長域の光をも光電変換に有効利用できる等、太陽電池の光電変換層において利用可能な光を拡大させることができ、単位面積当たりの光電変換効率が良好な値となる太陽電池を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける吸収特性を示す図である。
【図２】太陽電池の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】（ａ）は蛍光物質ＣｄＳｅナノ粒子の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図４】（ａ）は蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図５】（ａ）は蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図６】評価に使用したサンプルセルの一例を示す図であり、多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを用いた評価セルの概略断面図である。
【図７】多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける吸収特性を示す図である。
【図８】評価に使用したサンプルセルの一例を示す図であり、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを用いた評価セルの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池の実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）について、図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態の太陽電池用封止剤は、光電変換層を有する太陽電池セルの前面に配置し、２枚の透明保護ガラス同士を貼り合わせるのに用いられるものであり、接着剤としても機能する透明樹脂に、波長変換体である蛍光物質を分散又は溶解してなるものである。
【００２０】
蛍光物質は、透過する光に対して波長変換を行うものである。変換効率が高い太陽電池を実現するために、蛍光物質は、光電変換層での光電変換効率の低い短波長域の光を吸収して光電変換効率の高い長波長域の光を発光する必要がある。また、単結晶シリコンや多結晶シリコンからなる光電変換層を有する太陽電池では、多少の相違はあるものの、一般に、５００ｎｍ以下の波長域の光に対して吸収が小さくなり、４００ｎｍ以下の波長域の光に対しては吸収が一段と小さくなる。
【００２１】
図１は、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける太陽光スペクトルの吸収特性（分光感度特性）を示す図である。図１において（ａ）は太陽電池セルを通常型セルとした場合の分光感度特性であり、（ｂ）は太陽電池セルをＢＳＦ（back surface field；背面電界）型セルとした場合の分光感度特性である。ここで、ＢＳＦ型セルは、セルの裏面にＰ＋型拡散層を設け、ＰＰ＋の電界によりキャリアの再結合による損失を小さくしたものである。図１に示すように、太陽電池セルが通常型、ＢＳＦ型の何れの場合も４００ｎｍ以下の波長域の光に対する吸収特性（分光感度特性）が非常に小さくなる。このため、本実施の形態の太陽電池は、４００ｎｍを超える波長域の光を光電変換している。
【００２２】
このような観点から、本実施の形態における太陽電池用封止剤に添加する蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域の光を吸収し、４００ｎｍを超える波長域の光を発光する蛍光物質とすることが好ましい。太陽電池用封止剤にこのような蛍光物質を添加することにより、光電変換層で吸収できない光を波長変換して光電変換層で吸収されることが可能な光とすることができる。
【００２３】
更に、蛍光物質は、波長域３５０ｎｍ〜４００ｎｍの光を、４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収するものであることが好ましい。４００ｎｍ以下の波長域の光を吸収していても、４００ｎｍを越える波長域の光を多く吸収する場合には、光電変換層で利用できる光の総量が少なくなってしまうからである。３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を、４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用可能な光（直接光）を減少させることなく、波長変換された光も利用可能となり、その結果、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができる。
【００２４】
また、蛍光物質は、その吸収スペクトルにおいて、４００ｎｍ以下の波長域にピークを有するとともに、発光スペクトルにおいて、太陽電池の感度が高い４５０ｎｍ以上の波長域にピークを有する蛍光物質であることが好ましい。更に、吸収のピークと発光のピークとの波長の差、すなわちストークシフトは、５０ｎｍより大きいことが好ましい。なお、蛍光物質が量子トッドである場合は、ストークシフトが明確にならない場合もあるが、このようなストークシフトであっても光電変換効率を高める上では効果的である。
【００２５】
更に、蛍光物質は、このような吸収特性を有するとともに、いわゆるナノ粒子であることが好ましい。具体的に、蛍光物質は、平均粒径が２０ｎｍ以下のナノ粒子であることが好ましい。従来、蛍光物質の平均粒径は、可視光の波長よりも大きく、サブミクロン以上の大きさであることが一般的であった。粒径の大きな蛍光物質を封止剤に使用すると、入射した太陽光が光散乱を起こし、その結果、太陽光の一部が光電変換層に到達しないため、高い光透過率（９０％以上）を実現することは難しく、その結果、光電変換効率を低下させることになる。このような光散乱による光電変換効率の低下は、蛍光物質を用いた波長変換層を採用した太陽電池が実用化され難い理由の一つとなっていた。これに対し、本実施の形態における太陽電池用封止剤では、蛍光物質を平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子とすることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することが可能となる。このような特性を有する蛍光物質としては、平均粒径が２０μｍ以下のＣｄＳｅ等のナノ粒子を挙げることができる。
【００２６】
蛍光物質を分散又は溶解させる透明樹脂は、太陽光を十分に透過可能な透明性を有する樹脂材料であれば任意の樹脂材料とすることができ、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、スチレン系エラストマ樹脂（スチレン・エチレン−ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ））等を挙げることができる。中でも、ＳＥＢＳは、透明性に優れ取り扱い性も良好であり、また、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）のように酸を発生することがなく、蛍光物質に悪影響を及ぼすこともないことから、透明樹脂として特に好ましい。
【００２７】
太陽電池用封止剤が、ＳＥＢＳに、平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子からなる蛍光物質を分散又は溶解してなる場合、太陽光の光透過率を９０％以上、特に、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９０％以上、更には波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９５％以上とすることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態における太陽電池用封止剤を用いた太陽電池について説明する。図２は、本実施の形態における太陽電池の構成を示す図である。太陽電池１は、一対の透明保護ガラス２，３の間に、本実施の形態における太陽電池用封止剤からなる封止剤層７を形成し、光電変換層を有する太陽電池セル４を封止することにより構成される。太陽電池セル４は、互いに接続配線５により電気的に接続されており、裏面側に設けられたターミナルボックス６より電力が取り出される。
【００２９】
太陽電池セル４の光電変換層としては、単結晶シリコンを用いたもの、多結晶シリコンを用いたもの、アモルファス（非晶質）シリコンを用いたもの等、公知の光電変換層を適用することが可能である。
【００３０】
封止剤層７は、透明保護ガラス２と透明保護ガラス３との間に形成される。封止剤層７の外周部は、シール材８を介してフレーム９に固定される。これにより、太陽光は、前面側の透明保護ガラス２及び封止剤層７を透過して太陽電池セル４に入射される。
【００３１】
太陽電池１は、上述したように、封止剤層７中の蛍光物質として、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを超える波長域の光よりも多く吸収するものを用いることにより、光電変換層で利用可能な光を減少させることなく、波長変換された光も利用可能となり光電変換層で利用可能な光の総量を増加させることができる。また、この蛍光物質として、平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子を用いることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することが可能となる。仮に、封止剤層７にナノ粒子ではなく通常の粒子径の蛍光物質を含有させた場合、光散乱があるために光透過率を９０％以上にすることは難しい。封止剤層７において、蛍光物質として平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子を用いるとともに、透明樹脂としてＳＥＢＳを用いることで、太陽光の光透過率を９０％以上とすることができる。特に波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９０％以上、更には９５％以上とすることができる。これにより、太陽電池１は、太陽電池セル４の光電変換層で十分な量の太陽光を光電変換することができる。
【００３２】
太陽電池１は、このように、光電変換効率が低い波長域の光を吸収し、且つ光電変換効率の高い波長域の光を発光し、更には波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％の透明性に優れた封止剤層７が、太陽電池セル４の光入射側に設けてられている。これにより、光電変換に寄与できなかった波長範囲の光も光電変換に有効に利用することができるとともに光電変換率の高い波長範囲の光も有効に光電変換に利用することができるため、単位面積当たりの発電効率に優れた太陽電池を実現することが可能となる。
【００３３】
以上、本実施の形態について説明してきたが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
≪１．多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルによる実験例≫
（実施例１）
２５０ｍｇのＳＥＢＳに、平均粒径８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなる蛍光物質Ｅ５６０（EVIDOT社製）を４４μｌ加えるとともに、トルエンを９５０μｌ加えて封止剤を調製した。
【００３６】
蛍光物質Ｅ５６０の吸収スペクトルを図３（ａ）に示す。また、蛍光物質Ｅ５６０の発光スペクトルを図３（ｂ）に示す。図３（ａ）に示すように、蛍光物質Ｅ５６０の吸収スペクトルにおいては、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも大きい。また、図３（ｂ）に示すように、蛍光物質Ｅ５６０の発光スペクトルにおいては、５００ｎｍを越えた波長域（波長５７０ｎｍ付近）に発光のピークがある。
【００３７】
以下の比較例１、２では、色素用途の蛍光物質を用いた太陽電池用封止剤を調製した。
【００３８】
（比較例１）
以下の［化１］に示す色素用途の蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４を用意した。２５０ｍｇのＳＥＢＳにＤＰｈＰ−Ｃ４を１９４μｌ加えるとともに、トルエンを８００μｌ加えて太陽電池用封止剤を調製した。この蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルを図４（ａ）に示す。また、蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の発光スペクトルを図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルにおいては、波長４５０ｎｍ付近及び波長４３５ｎｍ付近に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも小さい。また、発光スペクトルにおいて、発光のピーク位置は、５００ｎｍ以下の波長域（波長４８０ｎｍ付近）である。
【００３９】
【化１】
【００４０】
（比較例２）
２５０ｍｇのＳＥＢＳに、以下の［化２］に示す色素用途の蛍光物質ＡＤＳ０８５を４４μｌ加えるとともに、トルエンを９５０μｌ加えて太陽電池用封止剤を調製した。この蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルを図５（ａ）に示す。また、蛍光物質ＡＤＳ０８５の発光スペクトルを図５（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルにおいては、波長４１１ｎｍ付近に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも小さい。また、図５（ｂ）に示すように、蛍光物質ＡＤＳ０８５の発光スペクトルにおいて、発光のピーク位置は、５００ｎｍ以下である。
【００４１】
【化２】
【００４２】
次に、実施例１及び比較例１，２で調整した封止剤を用いて太陽電池モジュールを試作した。具体的には、図６に示すように、多結晶シリコンを光電変換層として備えた太陽電池セルモジュール１１の前面に、２枚の透明保護ガラス１２，１３間に封止剤を挟み込んで封止剤層１４を形成したものを設置した。この封止剤層１４は、封止剤をドクターブレードで塗布した後、Ａｒ雰囲気中で封止することにより形成した。封止剤層１４の厚さは６０μｍとした。また、太陽電池セルモジュール１１の太陽電池セルのサイズは６５ｍｍ×４１ｍｍ、透明保護ガラス１２，１３のサイズは７０ｍｍ×７０ｍｍとした。
【００４３】
このような構成を備えた太陽電池モジュールの吸収特性（分光感度）を図７に示す。この図７において、曲線（ａ）、（ｂ）は、何れも多結晶シリコンであるＳｉＮを光電変換層として備えた太陽電池モジュールの分光感度としての内部量子効率を示し、曲線（ｃ）は、ＳｉＮを備えていない太陽電池モジュールの内部量子効率を示す。ここで、曲線（ａ），（ｃ）は、定数Ｑｆ＝＋５．０×１０１１とするものであり、曲線（ｂ）は定数Ｑｆ＝−２．７×１０１１とするものである。内部量子効率は、電流によって発生する電子と正孔との対が、どの程度目的の波長の光を放射して再結合するかを割合として示すものであり、結晶中の欠陥の濃度、発光機構等の材料の物性によって値が特定され、１を理想な値とする。
【００４４】
図７に示すように、約６００ｎｍよりも小さい波長域において、ＳｉＮを光電変換層として備えた太陽電池モジュールの内部量子効率（曲線（ａ），（ｂ））は、ＳｉＮを備えていない太陽電池（曲線（ｃ））の内部量子効率（曲線（ｃ））よりも大きい。ＳｉＮを備えていない太陽電池では、特に４００ｎｍ以下において急激に内部量子効率が小さくなる。
【００４５】
このような結果から、太陽電池モジュールは、多結晶シリコンであるＳｉＮを光電変換層として備えることにより、特に４００ｎｍ以下の波長域で、ＳｉＮを備えていない場合よりも良好な吸収特性（分光感度）を実現することができる。
【００４６】
次に、試作した太陽電池モジュールについて、光電変換効率を計測した。計測結果を［表１］に示す。なお、［表１］において「セル単体」は、２枚の透明保護ガラス１２、１３で挟み込んだ封止剤層１４を設置していない太陽電池セルモジュール１１のみの状態で光電変換効率を計測した場合の計測結果である。また「参照例１」、「参照例２」は、蛍光物質を含まないＳＥＢＳで封止剤層１４を形成した太陽電池モジュールについて光電変換効率を計測した場合の、それぞれ１回目、２回目の計測結果である。
【００４７】
【表１】
【００４８】
［表１］に示すように、光電変換層として多結晶シリコンを備えた太陽電池セルにおいて、実施例１の太陽電池セルは、最も良好な光電変換効率の値が得られた。このことは、実施例１では、蛍光物質が、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができ、また、平均粒径が８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することができたため、良好な光電変換効率の値が得られたと考えられる。
【００４９】
≪２．単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルによる実験例≫
先の実施例１及び比較例１、２の太陽電池用封止剤の封止剤層を備えるとともに単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールを試作した。また、［化３］（ａ）、（ｂ）に示す蛍光物質を含有する太陽電池用封止剤を調製し（比較例３とする。）、同様に太陽電池モジュールを試作した。
【００５０】
【化３】
【００５１】
図８に、これら試作した太陽電池モジュールの構成を示す。図８に示す太陽電池モジュールは、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルモジュール２１の前面に封止剤層２２を介してポリエチレンテレフタレートフィルム２３を貼り合わせた構造を有するものである。封止剤層２２の厚さ、ポリエチレンテレフタレートフィルム２３の厚さは、何れも２５μｍである。太陽電池セルモジュール２１の太陽電池セルのサイズは１２５ｍｍ×１２５ｍｍであり、ポリエチレンテレフタレートフィルム２３のサイズは１５０ｍｍ×１５０ｍｍである。
【００５２】
作製した太陽電池２について、光電変換効率を計測した。結果を［表２］に示す。なお、［表２］において、「セル単体」は、封止剤層２２やポリエチレンテレフタレートフィルム２３を設置していない太陽電池セルモジュール２１のみで測定した場合の計測結果であり、「参照例３」は、蛍光物質を含まないＳＥＢＳで封止剤層２２を形成した場合の計測結果である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
［表２］に示す結果から明らかなように、光電変換層として多結晶シリコンを備えた太陽電池セルにおいても、実施例１の封止剤を用いた太陽電池において、最も良好な光電変換効率の値が得られた。このことは、上述したように、蛍光物質が、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができ、また、平均粒径が８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することができたため、良好な光電変換効率の値が得られたと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 太陽電池、２，３ 透明保護ガラス、４ 太陽電池セル、５ 接続配線、６ ターミナルボックス、７ 封止剤層、８ シール材、９ フレーム、１１，２１ 太陽電池セルモジュール、１２，１３ 透明保護ガラス、１４，２２ 封止剤層、２３ ポリエチレンテレフタレートフィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの封止に使用する太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池に関するものであり、特に、波長変換効果を有する新規な太陽電池用封止剤及びこの太陽電池用封止剤を用いて封止剤層を形成した太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、ニ酸化炭素等の温室効果ガスを排出する化石燃料に替わり、クリーンな再生可能エネルギーとして注目されている。太陽電池が一般に普及し、電力の一部を賄うことができれば、環境保全上その意義は大きいものとなる。
【０００３】
このような背景から、各方面で太陽電池の開発が進められている。しかしながら、太陽電池を実用化する上では、エネルギーの変換効率の悪さが大きな問題となっている。すなわち、太陽電池セルは、光電変換を行う際、太陽光のうちの一部の波長の光しか利用できず、このことが変換効率低下の要因となっている。
【０００４】
この問題を解決する方法の一つとして、太陽電池セルが利用できない短波長域の太陽光を、太陽電池セルが利用可能な長波長域の光に変換し、波長変換物質として蛍光物質等を用いる波長変換技術が提案されている。また、この波長変換技術を利用した太陽電池も提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、光電変換層の光入射側に、光電変換層での光電変換効率の低い波長範囲の光を吸収して光電変換効率の高い波長範囲の光を発光する波長変換体の層を光電変換層と平行に配置した太陽電池が開示されている。この特許文献１に記載された太陽電池では、例えば光電変換層と透明保護カバーとの間の透明接着剤層中に波長変換体の微粉末を分散して混入することで波長変換体の層を形成している。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、照射された光を吸収し、吸収した光を、これよりも長波長の光に変換する波長変換層を有する太陽電池モジュールが開示されている。この特許文献２に記載された太陽電池モジュールでは、波長変換層は、受光面に塗布されて形成されるか、又は太陽電池セルを保護する封止材として形成される。
【０００７】
また、例えば特許文献３には、光が太陽電池素子に到達するまでの経路中に、酸化物蛍光物質を含む材料を配設した太陽電池が開示されている。ここで、酸化物蛍光物質は、２００〜４００ｎｍの波長範囲にある紫外線を４００〜１０００ｎｍの波長範囲に変換することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２００５７６号公報
【特許文献２】特開平７−２０２２４３号公報
【特許文献３】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】
【０００９】
しかしながら、これら特許文献１〜３に記載された技術に基づいて太陽電池を作製しても、例えば光電変換効率等の点で、必ずしも満足のいく結果が得られていない。その原因の一つとしては、波長変換に使用する蛍光物質の吸収特性、発光特性、太陽光の透過率等に関する検討が不十分であることが挙げられる。
【００１０】
例えば、特許文献１〜３の何れの記載の技術においても、光電変換効率の低い短波長範囲の光を吸収し、これよりも長波長範囲の光を発光することが規定されているが、具体的に蛍光物質がどのような吸収スペクトルを有すれば良いかについてはほとんど検討されていない。特に、光電変換を行う太陽電池セルの前面に形成される封止剤層を波長変換層として利用する場合、波長変換による効率向上を最大限に実現するとともに、封止剤層自体が太陽電池セルの太陽光吸収の妨げにならないように最適化する必要がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、従来のものに比べてより高い光電変換効率を実現し得る太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の太陽電池用封止剤は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤であって、前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の太陽電池は、光電変換層を有する太陽電池セル上に封止剤層を介して透明保護ガラスが貼り合わされてなる太陽電池であって、前記封止剤層は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤により形成されており、前記封止剤層に含まれる蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする。
【００１４】
太陽電池用封止剤に用いられる蛍光物質は、波長変換体として機能するものであり、先の特許文献１〜３等にも記載されている通り、光電変換層での光電変換効率の低い短波長域の光を吸収して光電変換効率の高い長波長域の光を発光することが必要である。ただし、単に短波長域（例えば４００ｎｍ以下の波長域）に吸収があればよいというわけではない。例えば、４００ｎｍ以下の波長域に吸収があるとしても４００ｎｍより長波長域にも吸収がある場合、光電変換層における光電変換に必要な光も吸収してしまうことになり、波長変換による効率の向上が相殺され、十分な変換効率が実現できない。本発明の太陽電池用封止剤は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの光を４００ｎｍを越える波長域の光より多く吸収する蛍光物質を含有する。これにより、光電変換層が吸収できない光を効率的に光電変換して利用可能とすることができるため、実効的な変換効率の向上を実現することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の太陽電池用封止剤では、このような構成に加えて、蛍光物質の平均粒径を２０ｎｍ以下とし、封止剤の波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率を９０％以上としてもよい。この場合、封止剤自体が光電変換層への太陽光の到達を妨げることがなく、更なる光電変換効率の向上を実現することが可能となる。蛍光物質を利用して波長変換を行う場合、蛍光物質の粒子が１００ｎｍ以上となると太陽光の散乱等により変換効率が大きく低下することがあり、この問題が、波長変換層を採用した太陽電池が実用化されにくい原因の一つとなっていた。本発明の太陽電池用封止剤は、蛍光物質の平均粒径を２０ｎｍ以下とし、封止剤の波長６００〜８００ｎｍにおける光透過率を９０％以上とすることにより、このような問題を解消することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直接光電変換に寄与できなかった波長域の光をも光電変換に有効利用できる等、太陽電池の光電変換層において利用可能な光を拡大させることができ、単位面積当たりの光電変換効率が良好な値となる太陽電池を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける吸収特性を示す図である。
【図２】太陽電池の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】（ａ）は蛍光物質ＣｄＳｅナノ粒子の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図４】（ａ）は蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図５】（ａ）は蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）はその発光スペクトルを示す図である。
【図６】評価に使用したサンプルセルの一例を示す図であり、多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを用いた評価セルの概略断面図である。
【図７】多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける吸収特性を示す図である。
【図８】評価に使用したサンプルセルの一例を示す図であり、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを用いた評価セルの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した太陽電池用封止剤及びこれを用いた太陽電池の実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）について、図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態の太陽電池用封止剤は、光電変換層を有する太陽電池セルの前面に配置し、２枚の透明保護ガラス同士を貼り合わせるのに用いられるものであり、接着剤としても機能する透明樹脂に、波長変換体である蛍光物質を分散又は溶解してなるものである。
【００２０】
蛍光物質は、透過する光に対して波長変換を行うものである。変換効率が高い太陽電池を実現するために、蛍光物質は、光電変換層での光電変換効率の低い短波長域の光を吸収して光電変換効率の高い長波長域の光を発光する必要がある。また、単結晶シリコンや多結晶シリコンからなる光電変換層を有する太陽電池では、多少の相違はあるものの、一般に、５００ｎｍ以下の波長域の光に対して吸収が小さくなり、４００ｎｍ以下の波長域の光に対しては吸収が一段と小さくなる。
【００２１】
図１は、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルにおける太陽光スペクトルの吸収特性（分光感度特性）を示す図である。図１において（ａ）は太陽電池セルを通常型セルとした場合の分光感度特性であり、（ｂ）は太陽電池セルをＢＳＦ（back surface field；背面電界）型セルとした場合の分光感度特性である。ここで、ＢＳＦ型セルは、セルの裏面にＰ＋型拡散層を設け、ＰＰ＋の電界によりキャリアの再結合による損失を小さくしたものである。図１に示すように、太陽電池セルが通常型、ＢＳＦ型の何れの場合も４００ｎｍ以下の波長域の光に対する吸収特性（分光感度特性）が非常に小さくなる。このため、本実施の形態の太陽電池は、４００ｎｍを超える波長域の光を光電変換している。
【００２２】
このような観点から、本実施の形態における太陽電池用封止剤に添加する蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域の光を吸収し、４００ｎｍを超える波長域の光を発光する蛍光物質とすることが好ましい。太陽電池用封止剤にこのような蛍光物質を添加することにより、光電変換層で吸収できない光を波長変換して光電変換層で吸収されることが可能な光とすることができる。
【００２３】
更に、蛍光物質は、波長域３５０ｎｍ〜４００ｎｍの光を、４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収するものであることが好ましい。４００ｎｍ以下の波長域の光を吸収していても、４００ｎｍを越える波長域の光を多く吸収する場合には、光電変換層で利用できる光の総量が少なくなってしまうからである。３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を、４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用可能な光（直接光）を減少させることなく、波長変換された光も利用可能となり、その結果、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができる。
【００２４】
また、蛍光物質は、その吸収スペクトルにおいて、４００ｎｍ以下の波長域にピークを有するとともに、発光スペクトルにおいて、太陽電池の感度が高い４５０ｎｍ以上の波長域にピークを有する蛍光物質であることが好ましい。更に、吸収のピークと発光のピークとの波長の差、すなわちストークシフトは、５０ｎｍより大きいことが好ましい。なお、蛍光物質が量子トッドである場合は、ストークシフトが明確にならない場合もあるが、このようなストークシフトであっても光電変換効率を高める上では効果的である。
【００２５】
更に、蛍光物質は、このような吸収特性を有するとともに、いわゆるナノ粒子であることが好ましい。具体的に、蛍光物質は、平均粒径が２０ｎｍ以下のナノ粒子であることが好ましい。従来、蛍光物質の平均粒径は、可視光の波長よりも大きく、サブミクロン以上の大きさであることが一般的であった。粒径の大きな蛍光物質を封止剤に使用すると、入射した太陽光が光散乱を起こし、その結果、太陽光の一部が光電変換層に到達しないため、高い光透過率（９０％以上）を実現することは難しく、その結果、光電変換効率を低下させることになる。このような光散乱による光電変換効率の低下は、蛍光物質を用いた波長変換層を採用した太陽電池が実用化され難い理由の一つとなっていた。これに対し、本実施の形態における太陽電池用封止剤では、蛍光物質を平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子とすることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することが可能となる。このような特性を有する蛍光物質としては、平均粒径が２０μｍ以下のＣｄＳｅ等のナノ粒子を挙げることができる。
【００２６】
蛍光物質を分散又は溶解させる透明樹脂は、太陽光を十分に透過可能な透明性を有する樹脂材料であれば任意の樹脂材料とすることができ、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、スチレン系エラストマ樹脂（スチレン・エチレン−ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ））等を挙げることができる。中でも、ＳＥＢＳは、透明性に優れ取り扱い性も良好であり、また、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）のように酸を発生することがなく、蛍光物質に悪影響を及ぼすこともないことから、透明樹脂として特に好ましい。
【００２７】
太陽電池用封止剤が、ＳＥＢＳに、平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子からなる蛍光物質を分散又は溶解してなる場合、太陽光の光透過率を９０％以上、特に、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９０％以上、更には波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９５％以上とすることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態における太陽電池用封止剤を用いた太陽電池について説明する。図２は、本実施の形態における太陽電池の構成を示す図である。太陽電池１は、一対の透明保護ガラス２，３の間に、本実施の形態における太陽電池用封止剤からなる封止剤層７を形成し、光電変換層を有する太陽電池セル４を封止することにより構成される。太陽電池セル４は、互いに接続配線５により電気的に接続されており、裏面側に設けられたターミナルボックス６より電力が取り出される。
【００２９】
太陽電池セル４の光電変換層としては、単結晶シリコンを用いたもの、多結晶シリコンを用いたもの、アモルファス（非晶質）シリコンを用いたもの等、公知の光電変換層を適用することが可能である。
【００３０】
封止剤層７は、透明保護ガラス２と透明保護ガラス３との間に形成される。封止剤層７の外周部は、シール材８を介してフレーム９に固定される。これにより、太陽光は、前面側の透明保護ガラス２及び封止剤層７を透過して太陽電池セル４に入射される。
【００３１】
太陽電池１は、上述したように、封止剤層７中の蛍光物質として、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを超える波長域の光よりも多く吸収するものを用いることにより、光電変換層で利用可能な光を減少させることなく、波長変換された光も利用可能となり光電変換層で利用可能な光の総量を増加させることができる。また、この蛍光物質として、平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子を用いることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することが可能となる。仮に、封止剤層７にナノ粒子ではなく通常の粒子径の蛍光物質を含有させた場合、光散乱があるために光透過率を９０％以上にすることは難しい。封止剤層７において、蛍光物質として平均粒径２０ｎｍ以下のナノ粒子を用いるとともに、透明樹脂としてＳＥＢＳを用いることで、太陽光の光透過率を９０％以上とすることができる。特に波長６００ｎｍ〜８００ｎｍでの光透過率を９０％以上、更には９５％以上とすることができる。これにより、太陽電池１は、太陽電池セル４の光電変換層で十分な量の太陽光を光電変換することができる。
【００３２】
太陽電池１は、このように、光電変換効率が低い波長域の光を吸収し、且つ光電変換効率の高い波長域の光を発光し、更には波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％の透明性に優れた封止剤層７が、太陽電池セル４の光入射側に設けてられている。これにより、光電変換に寄与できなかった波長範囲の光も光電変換に有効に利用することができるとともに光電変換率の高い波長範囲の光も有効に光電変換に利用することができるため、単位面積当たりの発電効率に優れた太陽電池を実現することが可能となる。
【００３３】
以上、本実施の形態について説明してきたが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
≪１．多結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルによる実験例≫
（実施例１）
２５０ｍｇのＳＥＢＳに、平均粒径８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなる蛍光物質Ｅ５６０（EVIDOT社製）を４４μｌ加えるとともに、トルエンを９５０μｌ加えて封止剤を調製した。
【００３６】
蛍光物質Ｅ５６０の吸収スペクトルを図３（ａ）に示す。また、蛍光物質Ｅ５６０の発光スペクトルを図３（ｂ）に示す。図３（ａ）に示すように、蛍光物質Ｅ５６０の吸収スペクトルにおいては、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも大きい。また、図３（ｂ）に示すように、蛍光物質Ｅ５６０の発光スペクトルにおいては、５００ｎｍを越えた波長域（波長５７０ｎｍ付近）に発光のピークがある。
【００３７】
以下の比較例１、２では、色素用途の蛍光物質を用いた太陽電池用封止剤を調製した。
【００３８】
（比較例１）
以下の［化１］に示す色素用途の蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４を用意した。２５０ｍｇのＳＥＢＳにＤＰｈＰ−Ｃ４を１９４μｌ加えるとともに、トルエンを８００μｌ加えて太陽電池用封止剤を調製した。この蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルを図４（ａ）に示す。また、蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の発光スペクトルを図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、蛍光物質ＤＰｈＰ−Ｃ４の吸収スペクトルにおいては、波長４５０ｎｍ付近及び波長４３５ｎｍ付近に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも小さい。また、発光スペクトルにおいて、発光のピーク位置は、５００ｎｍ以下の波長域（波長４８０ｎｍ付近）である。
【００３９】
【化１】
【００４０】
（比較例２）
２５０ｍｇのＳＥＢＳに、以下の［化２］に示す色素用途の蛍光物質ＡＤＳ０８５を４４μｌ加えるとともに、トルエンを９５０μｌ加えて太陽電池用封止剤を調製した。この蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルを図５（ａ）に示す。また、蛍光物質ＡＤＳ０８５の発光スペクトルを図５（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、蛍光物質ＡＤＳ０８５の吸収スペクトルにおいては、波長４１１ｎｍ付近に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域における吸収が４００ｎｍを越える波長域における吸収よりも小さい。また、図５（ｂ）に示すように、蛍光物質ＡＤＳ０８５の発光スペクトルにおいて、発光のピーク位置は、５００ｎｍ以下である。
【００４１】
【化２】
【００４２】
次に、実施例１及び比較例１，２で調整した封止剤を用いて太陽電池モジュールを試作した。具体的には、図６に示すように、多結晶シリコンを光電変換層として備えた太陽電池セルモジュール１１の前面に、２枚の透明保護ガラス１２，１３間に封止剤を挟み込んで封止剤層１４を形成したものを設置した。この封止剤層１４は、封止剤をドクターブレードで塗布した後、Ａｒ雰囲気中で封止することにより形成した。封止剤層１４の厚さは６０μｍとした。また、太陽電池セルモジュール１１の太陽電池セルのサイズは６５ｍｍ×４１ｍｍ、透明保護ガラス１２，１３のサイズは７０ｍｍ×７０ｍｍとした。
【００４３】
このような構成を備えた太陽電池モジュールの吸収特性（分光感度）を図７に示す。この図７において、曲線（ａ）、（ｂ）は、何れも多結晶シリコンであるＳｉＮを光電変換層として備えた太陽電池モジュールの分光感度としての内部量子効率を示し、曲線（ｃ）は、ＳｉＮを備えていない太陽電池モジュールの内部量子効率を示す。ここで、曲線（ａ），（ｃ）は、定数Ｑｆ＝＋５．０×１０１１とするものであり、曲線（ｂ）は定数Ｑｆ＝−２．７×１０１１とするものである。内部量子効率は、電流によって発生する電子と正孔との対が、どの程度目的の波長の光を放射して再結合するかを割合として示すものであり、結晶中の欠陥の濃度、発光機構等の材料の物性によって値が特定され、１を理想な値とする。
【００４４】
図７に示すように、約６００ｎｍよりも小さい波長域において、ＳｉＮを光電変換層として備えた太陽電池モジュールの内部量子効率（曲線（ａ），（ｂ））は、ＳｉＮを備えていない太陽電池（曲線（ｃ））の内部量子効率（曲線（ｃ））よりも大きい。ＳｉＮを備えていない太陽電池では、特に４００ｎｍ以下において急激に内部量子効率が小さくなる。
【００４５】
このような結果から、太陽電池モジュールは、多結晶シリコンであるＳｉＮを光電変換層として備えることにより、特に４００ｎｍ以下の波長域で、ＳｉＮを備えていない場合よりも良好な吸収特性（分光感度）を実現することができる。
【００４６】
次に、試作した太陽電池モジュールについて、光電変換効率を計測した。計測結果を［表１］に示す。なお、［表１］において「セル単体」は、２枚の透明保護ガラス１２、１３で挟み込んだ封止剤層１４を設置していない太陽電池セルモジュール１１のみの状態で光電変換効率を計測した場合の計測結果である。また「参照例１」、「参照例２」は、蛍光物質を含まないＳＥＢＳで封止剤層１４を形成した太陽電池モジュールについて光電変換効率を計測した場合の、それぞれ１回目、２回目の計測結果である。
【００４７】
【表１】
【００４８】
［表１］に示すように、光電変換層として多結晶シリコンを備えた太陽電池セルにおいて、実施例１の太陽電池セルは、最も良好な光電変換効率の値が得られた。このことは、実施例１では、蛍光物質が、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができ、また、平均粒径が８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することができたため、良好な光電変換効率の値が得られたと考えられる。
【００４９】
≪２．単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルによる実験例≫
先の実施例１及び比較例１、２の太陽電池用封止剤の封止剤層を備えるとともに単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールを試作した。また、［化３］（ａ）、（ｂ）に示す蛍光物質を含有する太陽電池用封止剤を調製し（比較例３とする。）、同様に太陽電池モジュールを試作した。
【００５０】
【化３】
【００５１】
図８に、これら試作した太陽電池モジュールの構成を示す。図８に示す太陽電池モジュールは、単結晶シリコンを光電変換層とする太陽電池セルモジュール２１の前面に封止剤層２２を介してポリエチレンテレフタレートフィルム２３を貼り合わせた構造を有するものである。封止剤層２２の厚さ、ポリエチレンテレフタレートフィルム２３の厚さは、何れも２５μｍである。太陽電池セルモジュール２１の太陽電池セルのサイズは１２５ｍｍ×１２５ｍｍであり、ポリエチレンテレフタレートフィルム２３のサイズは１５０ｍｍ×１５０ｍｍである。
【００５２】
作製した太陽電池２について、光電変換効率を計測した。結果を［表２］に示す。なお、［表２］において、「セル単体」は、封止剤層２２やポリエチレンテレフタレートフィルム２３を設置していない太陽電池セルモジュール２１のみで測定した場合の計測結果であり、「参照例３」は、蛍光物質を含まないＳＥＢＳで封止剤層２２を形成した場合の計測結果である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
［表２］に示す結果から明らかなように、光電変換層として多結晶シリコンを備えた太陽電池セルにおいても、実施例１の封止剤を用いた太陽電池において、最も良好な光電変換効率の値が得られた。このことは、上述したように、蛍光物質が、３５０ｎｍ以下の波長域に吸収のピークがあり、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することにより、光電変換層で利用できる光の総量を増加させることができ、また、平均粒径が８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子からなることにより、光散乱を抑制し、入射する太陽光の大部分を有効利用することができたため、良好な光電変換効率の値が得られたと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 太陽電池、２，３ 透明保護ガラス、４ 太陽電池セル、５ 接続配線、６ ターミナルボックス、７ 封止剤層、８ シール材、９ フレーム、１１，２１ 太陽電池セルモジュール、１２，１３ 透明保護ガラス、１４，２２ 封止剤層、２３ ポリエチレンテレフタレートフィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤であって、
前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする太陽電池用封止剤。
【請求項２】
前記蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルのピークを有するとともに、５００ｎｍ以上の波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池用封止剤。
【請求項３】
前記蛍光物質の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池用封止剤。
【請求項４】
波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の太陽電池用封止剤。
【請求項５】
前記透明樹脂は、スチレン・エチレン−ブチレン・スチレンを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の太陽電池用封止剤。
【請求項６】
光電変換層を有する太陽電池セル上に封止剤層を介して透明保護ガラスが貼り合わされてなる太陽電池であって、
前記封止剤層は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤により形成されており、
前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
前記蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルのピークを有するとともに、５００ｎｍ以上の波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項６記載の太陽電池。
【請求項８】
前記蛍光物質の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７記載の太陽電池。
【請求項９】
前記封止剤層は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか１項記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記透明樹脂は、スチレン・エチレン−ブチレン・スチレンを含有することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか１項記載の太陽電池。
【請求項１】
透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤であって、
前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする太陽電池用封止剤。
【請求項２】
前記蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルのピークを有するとともに、５００ｎｍ以上の波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池用封止剤。
【請求項３】
前記蛍光物質の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池用封止剤。
【請求項４】
波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の太陽電池用封止剤。
【請求項５】
前記透明樹脂は、スチレン・エチレン−ブチレン・スチレンを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の太陽電池用封止剤。
【請求項６】
光電変換層を有する太陽電池セル上に封止剤層を介して透明保護ガラスが貼り合わされてなる太陽電池であって、
前記封止剤層は、透明樹脂に蛍光物質が分散又は溶解されてなる太陽電池用封止剤により形成されており、
前記蛍光物質は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を４００ｎｍを越える波長域の光よりも多く吸収することを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
前記蛍光物質は、４００ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルのピークを有するとともに、５００ｎｍ以上の波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項６記載の太陽電池。
【請求項８】
前記蛍光物質の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７記載の太陽電池。
【請求項９】
前記封止剤層は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか１項記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記透明樹脂は、スチレン・エチレン−ブチレン・スチレンを含有することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか１項記載の太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１７１５１２（Ｐ２０１１−１７１５１２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３９０２（Ｐ２０１０−３３９０２）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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