樹脂組成物、透明基板および太陽電池用基板
【課題】 本発明の目的は、基板に塗布した際に表面の凹凸を形成することができ、光閉じ込め効果に優れることができる樹脂組成物を提供することにある。また、本発明の別の目的は、性能に優れる透明基板および太陽電池用基板を提供することにある。
【解決手段】 本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする。また、本発明の透明基板は、上記に記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする。また、本発明の太陽電池用基板は、上記に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする。また、本発明の透明基板は、上記に記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする。また、本発明の太陽電池用基板は、上記に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物、透明基板および太陽電池用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、ガラスを基板とするリジットタイプの太陽電池と、プラスチックシートを基板とするフレキシブルタイプの太陽電池とがある。これらの中でもフレキシブルタイプの太陽電池は、軽量な利点を活かし、時計や携帯端末等の移動体通信機器の補助電源として、活用されるようになってきている。更には、自動車の屋根に一体化する等の検討も進んでいる。従来のリジットタイプは、フレキシブルタイプに比べると太陽電池セルの光電変換効率は高いものの、薄型化や軽量化に限界があり、また衝撃を受けた場合には太陽電池モジュールが破損することが考えられる。
【０００３】
そのため、プラスチックシートを活用した太陽電池の開発が盛ん行われてきた。例えば、アラミドおよびポリイミドに薄膜太陽電池を形成する検討がされており、フレキシブルな太陽電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、プラスチックシート上に光電変換層であるアモルファスシリコンの形成を考えると、プラスチックはガラス基板と違い、熱膨張率が高いため、ＣＶＤ法等により薄膜シリコンを形成した後に、シリコン層の界面剥離や破壊を起こさないためにも、熱膨張率の小さいプラスチックシートが望まれている。
【０００４】
また、太陽電池の低コスト化の要求から、シリコン原料の使用量が少ないアモルファスシリコン太陽電池に代表される薄膜太陽電池は、次世代太陽電池として注目されているが、単結晶シリコン太陽電池や多結晶シリコン太陽電池よりも光電変換層であるシリコンの厚みが薄いため、充分な光電流値を得るには光閉じ込め構造を導入して光利用効率の向上を図る必要がある。そのため、光利用効率を高めることを目的に、太陽電池基板の薄膜シリコン層との接合面側を凹凸の多い面、すなわち粗面にすることにより、光散乱性能を付与させ太陽光の吸収量を増加させる検討が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０６９４３号公報（第３−４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、基板に塗布した際に表面の凹凸を形成することができ、光閉じ込め効果に優れることができる樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、性能に優れる透明基板および太陽電池用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（１３）に記載の本発明により達成される。
（１）透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
（２）前記粒度分布の最大ピークの半値幅が、０．２５〜０．５μｍである上記（１）に記載の樹脂組成物。
（３）前記粒子は、最大粒子径が１μｍ以下である上記（１）または（２）に記載の樹脂組成物。
（４）前記粒子は、シリカである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（５）前記粒子の形状は、球状である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（６）前記粒子はシリカと前記シリカと異なる充填剤とを併用するものである上記（１）ないし（５）のいずれかに樹脂組成物。
（７）前記充填剤は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種類以上の充填剤である上記（６）に記載の樹脂組成物。
（８）前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量：シリカの重量）が３：９７〜９７：３である上記（６）または（７）に記載の樹脂組成物
（９）前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の樹脂組成物。
前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である請求項１ないし８のいずれかに記載の樹脂組成物。
（１０）前記樹脂成分は、紫外線硬化性樹脂を含むものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（１１）上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする透明基板。
（１２）前記透明基板は、樹脂基板である上記（１１）に記載の透明基板。
（１３）上記（１１）または（１２）に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなる太陽電池用基板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板に塗布した際に表面の凹凸を形成することができ、光閉じ込め効果に優れることができる樹脂組成物を得ることができる。
また、本発明によれば、性能に優れる透明基板および太陽電池用基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池用基板の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用基板の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の樹脂組成物、透明基板および太陽電池用基板について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする。
また、本発明の透明基板は、上記に記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする。
また、本発明の太陽電池用基板は、上記に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
【００１１】
まず、樹脂組成物について説明する。
本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いるものである。具体的には、後述する図１に示すような薄膜光電変換装置の光散乱膜２に用いられる。これにより、基板の表面に凹凸を形成することができ、それによって光閉じ込め効果に優れるものである。
【００１２】
前記樹脂組成物は、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子を含む。これにより、該樹脂組成物を透明基板の表面に塗布等した際に表面に、光閉じ込め効果に適度な凹凸を形成することができる。
上述したような特定の平均粒子径の範囲と、粒度分布の最大ピークの半値幅が特定値以上の粒子を用いることにより、これを用いた太陽電池用基板の光閉じ込め効果を向上できるのは、下記の理由が考えられる。
アモルファス太陽電池で発電に寄与する太陽光の波長は、空気中で４００〜９００ｎｍであるが屈折率３〜５のアモルファスシリコン中での光の波長は１００〜２００ｎｍとなる。太陽電池の各層での界面に、アモルファスシリコン中での光の波長と同程度の大きさの凹凸を形成させると入射光は、凹凸によるミー散乱で散乱され、太陽電池内での光路長が増加する（光閉じ込め効果が発生）。そこで、上述したような特定の平均粒子径の範囲と、粒度分布の最大ピークの半値幅が特定値以上の粒子を用いることにより、凹凸高さが１００〜２００ｎｍ程度となるため、凹凸によるミー散乱が促進され、それによって光閉じ込め効果を向上できる。
【００１３】
前記粒子の平均粒子径は、より具体的には０．２〜０．４μｍが好ましく、特に０．２５〜０．３５μｍが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に光閉じ込め効果に有効な凹凸の高さの形成に優れる。
【００１４】
また、前記粒子の粒度分布の最大ピークの半値幅は、より具体的には、０．２５〜０．５μｍが好ましく、特に０．２５〜０．３５μｍが好ましい。半値幅が前記範囲内であると、特に凹凸周期の均一性に優れる。半値幅が前記範囲外であると散乱に寄与しない凹凸が形成され、目的とする凹凸が減少するので光閉じ込め効果が低下する。
【００１５】
前記平均粒子径および粒度分布の最大ピークの半値幅は、前記粒子を１０〜３０重量％となるよう有機溶媒に添加し、超音波洗浄装置（超音波工業製、ＵＳＣ−２００Ｚ３８Ｓ−２３）で１時間処理したものを、動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で測定し、得られた粒径分布曲線から算出することができる。前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類が挙げられる。脱溶媒のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の有機溶媒が好ましい。
【００１６】
前記粒子の最大粒子径は、特に限定されないが、１μｍ以下であることが好ましく、特に０．５〜０．９μｍであることが好ましい。最大粒子径が前記範囲内であると、該樹脂組成物を用いた太陽電池用基板の光閉じ込め効果をより向上できる。
最大粒子径も、上述の動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で得られる粒径分布曲線から評価することができる。粒子を１０〜３０重量％となるよう有機溶媒に添加し、超音波洗浄装置（超音波工業製、ＵＳＣ−２００Ｚ３８Ｓ−２３）で１時間処理したものを、動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で測定し、得られた粒径分布曲線から算出することができる。前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類が挙げられる。脱溶媒のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の有機溶媒が好ましい。
【００１７】
前記粒子の形状としては、例えば繊維状粒子、針状粒子、板状粒子、球状（粒状）粒子等を挙げることができる。これらの中でも球状粒子が好ましい。これにより凹凸の凸部が曲面となるため、その上に順次堆積される薄膜の結晶成長の際、結晶粒界の増加を防止でき、電気特性の低下を抑えられる。
【００１８】
前記粒子としては、例えばアクリル粒子やスチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン樹脂粒子（メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、ベンゾグアナミン−メラミン−ホルムアルデヒド縮合物の粒子）、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物の粒子、シリコーン樹脂粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）およびＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子に代表される有機粒子を用いることができる。また、球状シリカ、多孔質シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、二酸化チタン、カオリンクレー、硫酸バリウム、ゼオライト、参加アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の無機粒子を用いることができる。これらの中でもシリカが好ましい。これにより、シリカの透明度が高いことを利用した光線透過率の高い樹脂組成物を得ることができる。
【００１９】
また、前記粒子は、特に限定されないが、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種以上の充填剤と、シリカとを併用するものであることが好ましい。これにより樹脂への粒子の分散性を向上することができる。
【００２０】
前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量／シリカの重量）は、特に限定されないが、３：９７〜９７：３であることが好ましく、特に３０：７０〜５０：５０が好ましい。併用割合が前記範囲内であると、特に樹脂への粒子の分散性を特に向上することができる。
【００２１】
前記粒子の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％が好ましく、特に３０〜５０重量％が好ましい。含有量が前記上限値未満であると凹凸の数が少なくなるため散乱による光閉じ込め効果を向上する効果が低下する場合が有り、前記上限値を超えると全光線透過率が低下する場合がある。
【００２２】
前記樹脂組成物は、樹脂成分を含む。本発明で用いられる樹脂は、特に制限されないが、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。これらの中でも紫外線硬化性樹脂が、硬化速度が速いために好ましい。これにより、生産性を向上することができる。
前記樹脂成分としては、好ましくは２つ以上の官能基を有する化合物を熱、光等により硬化・架橋して得られる樹脂を用いることが好ましい。これにより、優れた耐熱性と良好な透明性を両立することができる。
【００２３】
前記２つ以上の官能基を有する化合物としては、（メタ）アクリレート、エポキシ化合物、グリシジル型エポキシ化合物、オキセタン化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
【００２４】
前記（メタ）アクリレート化合物としては、耐熱性、線膨張係数の点で、脂環式構造を有し、２つ以上の官能基を有する（メタ）アクリレートが好ましく、脂環式構造を含む２つ以上の官能基を有する（メタ）アクリレートであれば特に制限されないが、耐熱性や透明性の点から下記の化学式（１）および化学式（２）より選ばれた少なくとも１種以上の（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
前記（メタ）アクリレートの中でも、反応性、熱安定性の面から、前記式（１）および式（２）より選ばれた少なくとも１種のアクリレートが好ましく、さらに好ましくは、式（１）において、Ｒ1、Ｒ2が水素で、ａが１、ｂが０である構造を持つトリシクロデカンジメタノールジアクリレート、式（２）において、Ｘが−ＣＨ2ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ2、Ｒ3、Ｒ4が水素で、ｐが１である構造を持つパーヒドロ−１，４；５，８−ジメタノナフタレン−２，３，７−（オキシメチル）トリアクリレート、 Ｘ、Ｒ3、Ｒ4がすべて水素で、ｐが０または１である構造を持つアクリレートより選ばれた少なくとも１種以上のアクリレートが好ましい。これにより、耐熱性、線膨張係数の点で優れるためＣＶＤ法等により薄膜シリコンを形成した後に、界面剥離や破壊を抑制することができる。
【００２８】
前記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、またはこれらの水添化物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート骨格を有するエポキシ樹脂、カルド骨格を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂としては例えば３，４−エポキシシクロヘキシルメチル３‘、４’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、１，８，９、ジエポキシリモネン、ジシクロペンタジエンジオキサイド、シクロオクテンジオキサイド、アセタールジエポキシサイド、ε−カプロラクトンオリゴマーの両端にそれぞれ３，４−エポキシシクロヘキシルメタノールと３，４―エポキシシクロヘキシルカルボン酸がエステル結合したもの、エポキシ化されたヘキサヒドロベンジルアルコール等、脂環式多官能エポキシ樹脂、水添ビフェニル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２９】
前記オキセタニル基を有する化合物としては１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン（アロンオキセタンＯＸＴ−１２１（ＸＤＯ））、ジ［２−（３−オキセタニル）ブチル］エーテル（アロンオキセタンＯＸＴ−２２１（ＤＯＸ））、１，４−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＨＱＯＸ）、１，３−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＲＳＯＸ）、１，２−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＣＴＯＸ）、４，４’−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ビフェニル（４，４’−ＢＰＯＸ）、２，２’−ビス〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕ビフェニル（２，２’−ＢＰＯＸ）、３，３’，５，５’−テトラメチル〔４，４’−ビス（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ビフェニル（ＴＭ−ＢＰＯＸ）、２，７−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ナフタレン（２，７−ＮｐＤＯＸ）、１，６−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕−２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロヘキサン（ＯＦＨ−ＤＯＸ）、３（４），８（９）−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシメチル］−トリシクロ［５．２．１．０2.6］デカン、１，２−ビス［２−｛（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシ｝エチルチオ］エタン、４，４’−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メチル］チオジベンゼンチオエーテル、２，３−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシメチル］ノルボルナン（ＮＤＭＯＸ）、２−エチル−２−［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシメチル］−１，３−Ｏ−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール（ＴＭＰＴＯＸ）、２，２−ジメチル−１，３−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール（ＮＰＧＯＸ）、２−ブチル−２−エチル−１，３−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール、１，４−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−ブタン−１，４−ジオール、２，４，６−Ｏ−トリス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］シアヌル酸、ビスフェノールＡと３−エチル−３−クロロメチルオキセタン（ＯＸＣと略す）のエーテル化物（ＢｉｓＡＯＸ）、ビスフェノールＦとＯＸＣのエーテル化物（ＢｉｓＦＯＸ）、フェノールノボラックとＯＸＣのエーテル化物（ＰＮＯＸ）、クレゾールノボラックとＯＸＣのエーテル化物（ＣＮＯＸ）、オキセタニルシルセスキオキサン（ＯＸ−ＳＱ）、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのシリコンアルコキサイド（ＯＸ−ＳＣ）３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン（アロンオキセタンＯＸＴ−２１２（ＥＨＯＸ））、３−エチル−３−（ドデシロキシメチル）オキセタン（ＯＸＲ−１２）、３−エチル−３−（オクタデシロキシメチル）オキセタン（ＯＸＲ−１８）、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン（アロンオキセタンＯＸＴ−２１１（ＰＯＸ））、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン（ＯＸＡ）、３−（シクロヘキシルオキシ）メチル−３−エチルオキセタン（ＣＨＯＸ）等が上げられる。ここで前記の括弧内は東亞合成株式会社 の製品名又は略称である。
【００３０】
前記ビニルエーテル基を有する化合物としては特に限定されないが、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールものビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、ペンタエリスリトール型テトラビニルエーテル等が挙げられる。
【００３１】
前記樹脂組成物には、上述した粒子および樹脂成分以外に、要求される特性を極端に損なうことのない範囲で、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤や有機溶媒に分散させるために界面活性剤等の分散剤のような添加剤を含んでいてもよい。
【００３２】
（透明基板）
次に、透明基板について説明する。
本発明の透明基板は、上述した樹脂組成物を基板の表面に被覆した被覆層を有するものである。これにより、透明基板の表面に光閉じ込め効果に好適な凹凸を形成することができる。
【００３３】
基板に、前記樹脂組成物を被覆する方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法、ダイコート法、フローコート法、バーコート法が挙げられるが、これらの中でもバーコート法が好ましい。
【００３４】
前記透明基板の被覆層の厚さは、４〜２０μｍが好ましく、特に５〜８μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると特に光線透過率の向上に優れる。
【００３５】
前記透明基板を構成する基板としては、ガラス基板に代表される無機基板、樹脂基板等が挙げられるが、樹脂基板が軽量性、可撓性の点で好ましい。
【００３６】
前記樹脂基板としては、透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）とで構成される樹脂基板が温度や湿度に対する寸法安定性や耐熱性の点で好ましい。透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）との屈折率を近づけることにより高い透明性を有する樹脂基板を作製することができる。
【００３７】
前記透明樹脂（ａ）としては、各種の樹脂を使用することが可能であり特に限定されるものではないが、カチオン重合可能な、例えばエポキシ基を有する化合物、オキセタニル基を有する化合物、又はビニルエーテル基を有する化合物を含む透明樹脂が好ましく、特に優れた耐熱性と良好な透明性を両立するために２つ以上の官能基を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【００３８】
前記ガラスフィラー(ｂ)としては、ガラス繊維、ガラスクロスやガラス不織布などのガラス繊維布、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスパウダー、ミルドガラスなどがあげられ、中でも線膨張係数の低減効果が高いことから、ガラス繊維、ガラスクロス、ガラス不織布が好ましく、ガラスクロスが最も好ましい。
【００３９】
また、ガラスの種類としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラス、クオーツ、低誘電率ガラス、高誘電率ガラスなどが挙げられ、中でもアルカリ金属などのイオン性不純物がすくなく入手の容易なＥガラス、Ｓガラス、Ｔガラス、ＮＥガラスが好ましい。
【００４０】
前記ガラスフィラー(ｂ)の配合量は１〜９０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜８０重量％、さらに好ましくは３０〜７０重量％である。ガラスフィラー（ｂ）の配合量がこの範囲であれば成形が容易で、複合化による線膨張の低下の効果が認められる。
【００４１】
（太陽電池用基板）
次に、太陽電池用基板について説明する。
本発明の太陽電池用基板は、上述した透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
以下に、本発明の太陽電池用基板について好適な実施形態を、図１に基づいて説明する。
本実施形態の太陽電池用基板１００は、基板１に上述した樹脂組成物を被覆してなる被覆層（光散乱膜）２を設けてなる透明基板１１、透明導電膜３、光電変換層４および裏面電極５がこの順に積層されている。基板１は、平坦面１ａを有し、その反対側の面１ｂに光散乱膜２が積層され基板１と光散乱膜２とからなる透明基板１１が形成されている。光電変換層４は、図示しないが結晶質シリコン系薄膜や非晶質シリコン系薄膜が使用され、ｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層およびｎ型シリコン層がプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。このような太陽電池の構造をスーパーストレート方式という。
図１に示すような太陽電池用基板１００では、太陽光が平坦面１ａから入射され、基板１、光散乱膜２、透明導電膜３を透過し、この太陽光が光電変換層４において電力へと変換される。太陽光を損失しないため基板１と光散乱膜２とからなる透明基板１１はできるだけ高い透過率を有することが好ましい。このような太陽電池用基板１００において、光散乱膜２を構成する樹脂組成物として上述したようなものを用いているので、光閉じ込め効果に適する凹凸を形成することができ、それによって光電変換層４での光路長が増加し変換効率が向上する。
【００４２】
また、本発明の太陽電池用基板は、これに限定されず、例えば図２に示すようなものであっても良い。
図２には、本発明の別の実施形態の太陽電池用基板を示す。
図２に示す太陽電池用基板１００では、基板１に光散乱膜２、裏面電極５、光電変換層４および透明導電膜３がこの順に積層されている。すなわち、図１に示す実施形態と裏面電極５と、透明導電膜３との積層順序が異なっている。この積層順序以外は、図１に示す実施形態と同様である。このような太陽電池の構造をサブストレート方式という。なお、このサブストレート方式の場合の光電変換層４は、図示しないが結晶質シリコン系薄膜や非晶質シリコン系薄膜が使用され、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層およびｐ型シリコン層がプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。本実施形態では太陽光は透明導電膜５から入射され、透過した太陽光が光電変換層４において電力へと変換されるため部材６は不透明な材料であってもよい。このような太陽電池用基板１００において、光散乱膜２を構成する樹脂組成物として上述したようなものを用いているので、光閉じ込め効果に適する凹凸を形成することができ、それによって光電変換層４での光路長が増加し変換効率が向上する。
【００４３】
以上のように太陽電池用基板について好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明は図１、図２に示したシングル接合型太陽電池に限定されず、２つの光電変換層を直列につなげたタンデム型太陽電池であってもよい。タンデム型太陽電池では光入射側から順に、バンドギャップの大きな半導体からバンドギャップの小さな半導体へと積層させるため、光入射側の光電発電層がアモルファスシリコン、もう片方が微結晶シリコンやシリコンゲルマニウムであることが好ましい。タンデム型太陽電池を適用することで太陽光スペクトルとの整合性が高まるため太陽光を有効利用できる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を実施例および比較例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
１．樹脂組成物の調製
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（ダイセル・サイテック社製ＩＲＲ２１４―Ｋ）５重量部、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業社製ＫＢＭ５１０２）１重量部、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ１２重量部（アドマテックス社製Ｃ１/ＩＰＡ、シリカ含量５０重量％、半値幅０．３μｍ、粒子形状：球状、最大粒子径０．８μｍ）を配合し、４０℃で撹拌しながら減圧下揮発分を除去した。その後、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（チバスペシャリティケミカル製イルガキュア１８４）を０．５重量部添加して溶解させた後、さらに減圧下揮発分を除去し、樹脂組成物を得た。樹脂組成物中の溶剤含有量は１０％未満であった。
【００４６】
２．透明基板の作成
Ｔガラス系クロス(厚さ１００μｍ、屈折率１.５２３、日東紡製)に、水添ビフェニル型脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業製Ｃｅｌ８０００）１００重量部、芳香族スルホニウム系熱カチオン触媒（三新化学製ＳＩ−１００Ｌ）１重量部を溶融混合した樹脂（硬化後の樹脂の屈折率１．５２０）を含浸し、脱泡した。このガラスクロスを離型処理したガラス板に挟み込んで、オーブン中、８０℃にて２時間加熱後、さらに２００℃にて２時間加熱して、厚さ０.１ｍｍの透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）からなる樹脂基板を得た。次に、水添ビフェニル型脂環式エポキシを８０重量部、オキセタニル基を有するシルセスキオキサンを１７重量部、光カチオン開始剤（アデカ社製ＳＰ−１７０）３重量部を均一に混合させ、樹脂基板の片面にワイヤーバーで一様に塗布した後、高圧水銀灯にて１１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、２５０℃で２時間加熱することで透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）からなる樹脂基板の片面に積層した（厚さ５μｍ、図１の平坦面１ａ）。
次に、前記樹脂組成物をもう片方の面にワイヤーバーで一様に塗布し、高圧水銀灯にて紫外線を照射した後に更に高温で熱処理した。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳ（二乗平方根）が３７ｎｍ、凹凸高さの中間値が１８０ｎｍであった。また、全光線透過率が９１％、ヘイズ率が１６％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、７％であった。
【００４７】
なお、表面祖度ＲＭＳおよび凹凸高さの中間値は、下記のように求めた。
日本ビーコ製走査型プローブ顕微鏡（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ３１００ＡＦＭ）を用いて表面の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）を算出し、また試料表面の高さ分布をプロットしたＢｅａｒｉｎｇ Ｃｕｒｖｅにおける５０％ポイント（凹凸高さの中間値）を読み取った。
また、全光線透過率、ヘイズ率は、ＪＩＳ−Ｋ７３６１に従い、全光線透過率Ｔｔ（％）、拡散透過率Ｄｔ（％）を測定し、ヘイズ率は、Ｄｔ／Ｔｔｘ１００（％）で算出した。
また、拡散反射率は、分光光度計（島津製作所製、ＵＶ−２４００ＰＣ）において積分球装置を利用した反射率測定より評価した。
【００４８】
（実施例２）
粒子として、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ２０重量部（日本触媒製ＫＥ−Ｐ３０、シリカ含量３０重量％、半値幅０．２μｍ、粒子形状：球状、最大粒子径０．７μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが４２ｎｍ、凹凸高さの中間値が１４０ｎｍであった。また全光線透過率が８５％、ヘイズ率が１４％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、６％であった。
【００４９】
（実施例３）
粒子として、以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
粒子として、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ（半値幅０．３μｍ）と平均粒子径０．１μｍの酸化アルミニウム（半値幅０．１μｍ）との重量比が９２：８とした混合物（含有量は樹脂組成物全体の５０重量％、半値幅０．２５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが３５ｎｍ、凹凸高さの中間値が１７０ｎｍであった。また全光線透過率が９０％、ヘイズ率が１８％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、６％であった。
【００５０】
（比較例１）
粒子として、平均粒子径０．１μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ２０重量部（日産化学工業製ＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ、シリカ含量３０重量％、半値幅０．１μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが２２ｎｍ、凹凸高さの中間値が７４ｎｍであった。また全光線透過率が９２％、ヘイズ率が３％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、４％であった。
【００５１】
各実施例および各比較例で得られた透明基板の拡散反射率の評価により、実施例１〜３で得られた透明基板は、波長６５０ｎｍの波長範囲で、拡散反射率が比較例１より増加しており散乱特性に優れていることが確認できた。さらに、実施例１〜３では、全光線透過率が高いにも関わらず、ヘイズ率が高くなっている。これらのことより、実施例１〜３で得られた透明基板は、光閉じ込め効果に優れていることが示唆された。
また、実施例１〜３は、全光線透過率も高く、透明性も維持していることが示された。
【符号の説明】
【００５２】
１ 基板
１ａ 平坦面
１ｂ 反対側の面
１１ 透明基板
２ 被覆層（光散乱膜）
３ 透明導電膜
４ 光電変換層
５ 裏面電極
１００ 太陽電池用基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物、透明基板および太陽電池用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、ガラスを基板とするリジットタイプの太陽電池と、プラスチックシートを基板とするフレキシブルタイプの太陽電池とがある。これらの中でもフレキシブルタイプの太陽電池は、軽量な利点を活かし、時計や携帯端末等の移動体通信機器の補助電源として、活用されるようになってきている。更には、自動車の屋根に一体化する等の検討も進んでいる。従来のリジットタイプは、フレキシブルタイプに比べると太陽電池セルの光電変換効率は高いものの、薄型化や軽量化に限界があり、また衝撃を受けた場合には太陽電池モジュールが破損することが考えられる。
【０００３】
そのため、プラスチックシートを活用した太陽電池の開発が盛ん行われてきた。例えば、アラミドおよびポリイミドに薄膜太陽電池を形成する検討がされており、フレキシブルな太陽電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、プラスチックシート上に光電変換層であるアモルファスシリコンの形成を考えると、プラスチックはガラス基板と違い、熱膨張率が高いため、ＣＶＤ法等により薄膜シリコンを形成した後に、シリコン層の界面剥離や破壊を起こさないためにも、熱膨張率の小さいプラスチックシートが望まれている。
【０００４】
また、太陽電池の低コスト化の要求から、シリコン原料の使用量が少ないアモルファスシリコン太陽電池に代表される薄膜太陽電池は、次世代太陽電池として注目されているが、単結晶シリコン太陽電池や多結晶シリコン太陽電池よりも光電変換層であるシリコンの厚みが薄いため、充分な光電流値を得るには光閉じ込め構造を導入して光利用効率の向上を図る必要がある。そのため、光利用効率を高めることを目的に、太陽電池基板の薄膜シリコン層との接合面側を凹凸の多い面、すなわち粗面にすることにより、光散乱性能を付与させ太陽光の吸収量を増加させる検討が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０６９４３号公報（第３−４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、基板に塗布した際に表面の凹凸を形成することができ、光閉じ込め効果に優れることができる樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、性能に優れる透明基板および太陽電池用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（１３）に記載の本発明により達成される。
（１）透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
（２）前記粒度分布の最大ピークの半値幅が、０．２５〜０．５μｍである上記（１）に記載の樹脂組成物。
（３）前記粒子は、最大粒子径が１μｍ以下である上記（１）または（２）に記載の樹脂組成物。
（４）前記粒子は、シリカである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（５）前記粒子の形状は、球状である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（６）前記粒子はシリカと前記シリカと異なる充填剤とを併用するものである上記（１）ないし（５）のいずれかに樹脂組成物。
（７）前記充填剤は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種類以上の充填剤である上記（６）に記載の樹脂組成物。
（８）前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量：シリカの重量）が３：９７〜９７：３である上記（６）または（７）に記載の樹脂組成物
（９）前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の樹脂組成物。
前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である請求項１ないし８のいずれかに記載の樹脂組成物。
（１０）前記樹脂成分は、紫外線硬化性樹脂を含むものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（１１）上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする透明基板。
（１２）前記透明基板は、樹脂基板である上記（１１）に記載の透明基板。
（１３）上記（１１）または（１２）に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなる太陽電池用基板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板に塗布した際に表面の凹凸を形成することができ、光閉じ込め効果に優れることができる樹脂組成物を得ることができる。
また、本発明によれば、性能に優れる透明基板および太陽電池用基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池用基板の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用基板の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の樹脂組成物、透明基板および太陽電池用基板について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする。
また、本発明の透明基板は、上記に記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする。
また、本発明の太陽電池用基板は、上記に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
【００１１】
まず、樹脂組成物について説明する。
本発明の樹脂組成物は、透明基板の表面に凹凸を形成するために用いるものである。具体的には、後述する図１に示すような薄膜光電変換装置の光散乱膜２に用いられる。これにより、基板の表面に凹凸を形成することができ、それによって光閉じ込め効果に優れるものである。
【００１２】
前記樹脂組成物は、平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子を含む。これにより、該樹脂組成物を透明基板の表面に塗布等した際に表面に、光閉じ込め効果に適度な凹凸を形成することができる。
上述したような特定の平均粒子径の範囲と、粒度分布の最大ピークの半値幅が特定値以上の粒子を用いることにより、これを用いた太陽電池用基板の光閉じ込め効果を向上できるのは、下記の理由が考えられる。
アモルファス太陽電池で発電に寄与する太陽光の波長は、空気中で４００〜９００ｎｍであるが屈折率３〜５のアモルファスシリコン中での光の波長は１００〜２００ｎｍとなる。太陽電池の各層での界面に、アモルファスシリコン中での光の波長と同程度の大きさの凹凸を形成させると入射光は、凹凸によるミー散乱で散乱され、太陽電池内での光路長が増加する（光閉じ込め効果が発生）。そこで、上述したような特定の平均粒子径の範囲と、粒度分布の最大ピークの半値幅が特定値以上の粒子を用いることにより、凹凸高さが１００〜２００ｎｍ程度となるため、凹凸によるミー散乱が促進され、それによって光閉じ込め効果を向上できる。
【００１３】
前記粒子の平均粒子径は、より具体的には０．２〜０．４μｍが好ましく、特に０．２５〜０．３５μｍが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に光閉じ込め効果に有効な凹凸の高さの形成に優れる。
【００１４】
また、前記粒子の粒度分布の最大ピークの半値幅は、より具体的には、０．２５〜０．５μｍが好ましく、特に０．２５〜０．３５μｍが好ましい。半値幅が前記範囲内であると、特に凹凸周期の均一性に優れる。半値幅が前記範囲外であると散乱に寄与しない凹凸が形成され、目的とする凹凸が減少するので光閉じ込め効果が低下する。
【００１５】
前記平均粒子径および粒度分布の最大ピークの半値幅は、前記粒子を１０〜３０重量％となるよう有機溶媒に添加し、超音波洗浄装置（超音波工業製、ＵＳＣ−２００Ｚ３８Ｓ−２３）で１時間処理したものを、動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で測定し、得られた粒径分布曲線から算出することができる。前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類が挙げられる。脱溶媒のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の有機溶媒が好ましい。
【００１６】
前記粒子の最大粒子径は、特に限定されないが、１μｍ以下であることが好ましく、特に０．５〜０．９μｍであることが好ましい。最大粒子径が前記範囲内であると、該樹脂組成物を用いた太陽電池用基板の光閉じ込め効果をより向上できる。
最大粒子径も、上述の動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で得られる粒径分布曲線から評価することができる。粒子を１０〜３０重量％となるよう有機溶媒に添加し、超音波洗浄装置（超音波工業製、ＵＳＣ−２００Ｚ３８Ｓ−２３）で１時間処理したものを、動的光散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＢ−５００）で測定し、得られた粒径分布曲線から算出することができる。前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類が挙げられる。脱溶媒のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の有機溶媒が好ましい。
【００１７】
前記粒子の形状としては、例えば繊維状粒子、針状粒子、板状粒子、球状（粒状）粒子等を挙げることができる。これらの中でも球状粒子が好ましい。これにより凹凸の凸部が曲面となるため、その上に順次堆積される薄膜の結晶成長の際、結晶粒界の増加を防止でき、電気特性の低下を抑えられる。
【００１８】
前記粒子としては、例えばアクリル粒子やスチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン樹脂粒子（メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、ベンゾグアナミン−メラミン−ホルムアルデヒド縮合物の粒子）、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物の粒子、シリコーン樹脂粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）およびＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子に代表される有機粒子を用いることができる。また、球状シリカ、多孔質シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、二酸化チタン、カオリンクレー、硫酸バリウム、ゼオライト、参加アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の無機粒子を用いることができる。これらの中でもシリカが好ましい。これにより、シリカの透明度が高いことを利用した光線透過率の高い樹脂組成物を得ることができる。
【００１９】
また、前記粒子は、特に限定されないが、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種以上の充填剤と、シリカとを併用するものであることが好ましい。これにより樹脂への粒子の分散性を向上することができる。
【００２０】
前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量／シリカの重量）は、特に限定されないが、３：９７〜９７：３であることが好ましく、特に３０：７０〜５０：５０が好ましい。併用割合が前記範囲内であると、特に樹脂への粒子の分散性を特に向上することができる。
【００２１】
前記粒子の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％が好ましく、特に３０〜５０重量％が好ましい。含有量が前記上限値未満であると凹凸の数が少なくなるため散乱による光閉じ込め効果を向上する効果が低下する場合が有り、前記上限値を超えると全光線透過率が低下する場合がある。
【００２２】
前記樹脂組成物は、樹脂成分を含む。本発明で用いられる樹脂は、特に制限されないが、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。これらの中でも紫外線硬化性樹脂が、硬化速度が速いために好ましい。これにより、生産性を向上することができる。
前記樹脂成分としては、好ましくは２つ以上の官能基を有する化合物を熱、光等により硬化・架橋して得られる樹脂を用いることが好ましい。これにより、優れた耐熱性と良好な透明性を両立することができる。
【００２３】
前記２つ以上の官能基を有する化合物としては、（メタ）アクリレート、エポキシ化合物、グリシジル型エポキシ化合物、オキセタン化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
【００２４】
前記（メタ）アクリレート化合物としては、耐熱性、線膨張係数の点で、脂環式構造を有し、２つ以上の官能基を有する（メタ）アクリレートが好ましく、脂環式構造を含む２つ以上の官能基を有する（メタ）アクリレートであれば特に制限されないが、耐熱性や透明性の点から下記の化学式（１）および化学式（２）より選ばれた少なくとも１種以上の（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
前記（メタ）アクリレートの中でも、反応性、熱安定性の面から、前記式（１）および式（２）より選ばれた少なくとも１種のアクリレートが好ましく、さらに好ましくは、式（１）において、Ｒ1、Ｒ2が水素で、ａが１、ｂが０である構造を持つトリシクロデカンジメタノールジアクリレート、式（２）において、Ｘが−ＣＨ2ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ2、Ｒ3、Ｒ4が水素で、ｐが１である構造を持つパーヒドロ−１，４；５，８−ジメタノナフタレン−２，３，７−（オキシメチル）トリアクリレート、 Ｘ、Ｒ3、Ｒ4がすべて水素で、ｐが０または１である構造を持つアクリレートより選ばれた少なくとも１種以上のアクリレートが好ましい。これにより、耐熱性、線膨張係数の点で優れるためＣＶＤ法等により薄膜シリコンを形成した後に、界面剥離や破壊を抑制することができる。
【００２８】
前記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、またはこれらの水添化物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート骨格を有するエポキシ樹脂、カルド骨格を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂としては例えば３，４−エポキシシクロヘキシルメチル３‘、４’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、１，８，９、ジエポキシリモネン、ジシクロペンタジエンジオキサイド、シクロオクテンジオキサイド、アセタールジエポキシサイド、ε−カプロラクトンオリゴマーの両端にそれぞれ３，４−エポキシシクロヘキシルメタノールと３，４―エポキシシクロヘキシルカルボン酸がエステル結合したもの、エポキシ化されたヘキサヒドロベンジルアルコール等、脂環式多官能エポキシ樹脂、水添ビフェニル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２９】
前記オキセタニル基を有する化合物としては１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン（アロンオキセタンＯＸＴ−１２１（ＸＤＯ））、ジ［２−（３−オキセタニル）ブチル］エーテル（アロンオキセタンＯＸＴ−２２１（ＤＯＸ））、１，４−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＨＱＯＸ）、１，３−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＲＳＯＸ）、１，２−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ベンゼン（ＣＴＯＸ）、４，４’−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ビフェニル（４，４’−ＢＰＯＸ）、２，２’−ビス〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕ビフェニル（２，２’−ＢＰＯＸ）、３，３’，５，５’−テトラメチル〔４，４’−ビス（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ビフェニル（ＴＭ−ＢＰＯＸ）、２，７−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕ナフタレン（２，７−ＮｐＤＯＸ）、１，６−ビス〔（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ〕−２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロヘキサン（ＯＦＨ−ＤＯＸ）、３（４），８（９）−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシメチル］−トリシクロ［５．２．１．０2.6］デカン、１，２−ビス［２−｛（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシ｝エチルチオ］エタン、４，４’−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メチル］チオジベンゼンチオエーテル、２，３−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシメチル］ノルボルナン（ＮＤＭＯＸ）、２−エチル−２−［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシメチル］−１，３−Ｏ−ビス［（１−エチル−３−オキセタニル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール（ＴＭＰＴＯＸ）、２，２−ジメチル−１，３−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール（ＮＰＧＯＸ）、２−ブチル−２−エチル−１，３−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−プロパン−１，３−ジオール、１，４−Ｏ−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］−ブタン−１，４−ジオール、２，４，６−Ｏ−トリス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル］シアヌル酸、ビスフェノールＡと３−エチル−３−クロロメチルオキセタン（ＯＸＣと略す）のエーテル化物（ＢｉｓＡＯＸ）、ビスフェノールＦとＯＸＣのエーテル化物（ＢｉｓＦＯＸ）、フェノールノボラックとＯＸＣのエーテル化物（ＰＮＯＸ）、クレゾールノボラックとＯＸＣのエーテル化物（ＣＮＯＸ）、オキセタニルシルセスキオキサン（ＯＸ−ＳＱ）、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのシリコンアルコキサイド（ＯＸ−ＳＣ）３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン（アロンオキセタンＯＸＴ−２１２（ＥＨＯＸ））、３−エチル−３−（ドデシロキシメチル）オキセタン（ＯＸＲ−１２）、３−エチル−３−（オクタデシロキシメチル）オキセタン（ＯＸＲ−１８）、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン（アロンオキセタンＯＸＴ−２１１（ＰＯＸ））、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン（ＯＸＡ）、３−（シクロヘキシルオキシ）メチル−３−エチルオキセタン（ＣＨＯＸ）等が上げられる。ここで前記の括弧内は東亞合成株式会社 の製品名又は略称である。
【００３０】
前記ビニルエーテル基を有する化合物としては特に限定されないが、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールものビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、ペンタエリスリトール型テトラビニルエーテル等が挙げられる。
【００３１】
前記樹脂組成物には、上述した粒子および樹脂成分以外に、要求される特性を極端に損なうことのない範囲で、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤や有機溶媒に分散させるために界面活性剤等の分散剤のような添加剤を含んでいてもよい。
【００３２】
（透明基板）
次に、透明基板について説明する。
本発明の透明基板は、上述した樹脂組成物を基板の表面に被覆した被覆層を有するものである。これにより、透明基板の表面に光閉じ込め効果に好適な凹凸を形成することができる。
【００３３】
基板に、前記樹脂組成物を被覆する方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法、ダイコート法、フローコート法、バーコート法が挙げられるが、これらの中でもバーコート法が好ましい。
【００３４】
前記透明基板の被覆層の厚さは、４〜２０μｍが好ましく、特に５〜８μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると特に光線透過率の向上に優れる。
【００３５】
前記透明基板を構成する基板としては、ガラス基板に代表される無機基板、樹脂基板等が挙げられるが、樹脂基板が軽量性、可撓性の点で好ましい。
【００３６】
前記樹脂基板としては、透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）とで構成される樹脂基板が温度や湿度に対する寸法安定性や耐熱性の点で好ましい。透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）との屈折率を近づけることにより高い透明性を有する樹脂基板を作製することができる。
【００３７】
前記透明樹脂（ａ）としては、各種の樹脂を使用することが可能であり特に限定されるものではないが、カチオン重合可能な、例えばエポキシ基を有する化合物、オキセタニル基を有する化合物、又はビニルエーテル基を有する化合物を含む透明樹脂が好ましく、特に優れた耐熱性と良好な透明性を両立するために２つ以上の官能基を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【００３８】
前記ガラスフィラー(ｂ)としては、ガラス繊維、ガラスクロスやガラス不織布などのガラス繊維布、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスパウダー、ミルドガラスなどがあげられ、中でも線膨張係数の低減効果が高いことから、ガラス繊維、ガラスクロス、ガラス不織布が好ましく、ガラスクロスが最も好ましい。
【００３９】
また、ガラスの種類としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラス、クオーツ、低誘電率ガラス、高誘電率ガラスなどが挙げられ、中でもアルカリ金属などのイオン性不純物がすくなく入手の容易なＥガラス、Ｓガラス、Ｔガラス、ＮＥガラスが好ましい。
【００４０】
前記ガラスフィラー(ｂ)の配合量は１〜９０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜８０重量％、さらに好ましくは３０〜７０重量％である。ガラスフィラー（ｂ）の配合量がこの範囲であれば成形が容易で、複合化による線膨張の低下の効果が認められる。
【００４１】
（太陽電池用基板）
次に、太陽電池用基板について説明する。
本発明の太陽電池用基板は、上述した透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなることを特徴とする。
以下に、本発明の太陽電池用基板について好適な実施形態を、図１に基づいて説明する。
本実施形態の太陽電池用基板１００は、基板１に上述した樹脂組成物を被覆してなる被覆層（光散乱膜）２を設けてなる透明基板１１、透明導電膜３、光電変換層４および裏面電極５がこの順に積層されている。基板１は、平坦面１ａを有し、その反対側の面１ｂに光散乱膜２が積層され基板１と光散乱膜２とからなる透明基板１１が形成されている。光電変換層４は、図示しないが結晶質シリコン系薄膜や非晶質シリコン系薄膜が使用され、ｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層およびｎ型シリコン層がプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。このような太陽電池の構造をスーパーストレート方式という。
図１に示すような太陽電池用基板１００では、太陽光が平坦面１ａから入射され、基板１、光散乱膜２、透明導電膜３を透過し、この太陽光が光電変換層４において電力へと変換される。太陽光を損失しないため基板１と光散乱膜２とからなる透明基板１１はできるだけ高い透過率を有することが好ましい。このような太陽電池用基板１００において、光散乱膜２を構成する樹脂組成物として上述したようなものを用いているので、光閉じ込め効果に適する凹凸を形成することができ、それによって光電変換層４での光路長が増加し変換効率が向上する。
【００４２】
また、本発明の太陽電池用基板は、これに限定されず、例えば図２に示すようなものであっても良い。
図２には、本発明の別の実施形態の太陽電池用基板を示す。
図２に示す太陽電池用基板１００では、基板１に光散乱膜２、裏面電極５、光電変換層４および透明導電膜３がこの順に積層されている。すなわち、図１に示す実施形態と裏面電極５と、透明導電膜３との積層順序が異なっている。この積層順序以外は、図１に示す実施形態と同様である。このような太陽電池の構造をサブストレート方式という。なお、このサブストレート方式の場合の光電変換層４は、図示しないが結晶質シリコン系薄膜や非晶質シリコン系薄膜が使用され、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層およびｐ型シリコン層がプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。本実施形態では太陽光は透明導電膜５から入射され、透過した太陽光が光電変換層４において電力へと変換されるため部材６は不透明な材料であってもよい。このような太陽電池用基板１００において、光散乱膜２を構成する樹脂組成物として上述したようなものを用いているので、光閉じ込め効果に適する凹凸を形成することができ、それによって光電変換層４での光路長が増加し変換効率が向上する。
【００４３】
以上のように太陽電池用基板について好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明は図１、図２に示したシングル接合型太陽電池に限定されず、２つの光電変換層を直列につなげたタンデム型太陽電池であってもよい。タンデム型太陽電池では光入射側から順に、バンドギャップの大きな半導体からバンドギャップの小さな半導体へと積層させるため、光入射側の光電発電層がアモルファスシリコン、もう片方が微結晶シリコンやシリコンゲルマニウムであることが好ましい。タンデム型太陽電池を適用することで太陽光スペクトルとの整合性が高まるため太陽光を有効利用できる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を実施例および比較例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
１．樹脂組成物の調製
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（ダイセル・サイテック社製ＩＲＲ２１４―Ｋ）５重量部、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業社製ＫＢＭ５１０２）１重量部、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ１２重量部（アドマテックス社製Ｃ１/ＩＰＡ、シリカ含量５０重量％、半値幅０．３μｍ、粒子形状：球状、最大粒子径０．８μｍ）を配合し、４０℃で撹拌しながら減圧下揮発分を除去した。その後、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（チバスペシャリティケミカル製イルガキュア１８４）を０．５重量部添加して溶解させた後、さらに減圧下揮発分を除去し、樹脂組成物を得た。樹脂組成物中の溶剤含有量は１０％未満であった。
【００４６】
２．透明基板の作成
Ｔガラス系クロス(厚さ１００μｍ、屈折率１.５２３、日東紡製)に、水添ビフェニル型脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業製Ｃｅｌ８０００）１００重量部、芳香族スルホニウム系熱カチオン触媒（三新化学製ＳＩ−１００Ｌ）１重量部を溶融混合した樹脂（硬化後の樹脂の屈折率１．５２０）を含浸し、脱泡した。このガラスクロスを離型処理したガラス板に挟み込んで、オーブン中、８０℃にて２時間加熱後、さらに２００℃にて２時間加熱して、厚さ０.１ｍｍの透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）からなる樹脂基板を得た。次に、水添ビフェニル型脂環式エポキシを８０重量部、オキセタニル基を有するシルセスキオキサンを１７重量部、光カチオン開始剤（アデカ社製ＳＰ−１７０）３重量部を均一に混合させ、樹脂基板の片面にワイヤーバーで一様に塗布した後、高圧水銀灯にて１１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、２５０℃で２時間加熱することで透明樹脂（ａ）とガラスフィラー（ｂ）からなる樹脂基板の片面に積層した（厚さ５μｍ、図１の平坦面１ａ）。
次に、前記樹脂組成物をもう片方の面にワイヤーバーで一様に塗布し、高圧水銀灯にて紫外線を照射した後に更に高温で熱処理した。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳ（二乗平方根）が３７ｎｍ、凹凸高さの中間値が１８０ｎｍであった。また、全光線透過率が９１％、ヘイズ率が１６％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、７％であった。
【００４７】
なお、表面祖度ＲＭＳおよび凹凸高さの中間値は、下記のように求めた。
日本ビーコ製走査型プローブ顕微鏡（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ３１００ＡＦＭ）を用いて表面の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）を算出し、また試料表面の高さ分布をプロットしたＢｅａｒｉｎｇ Ｃｕｒｖｅにおける５０％ポイント（凹凸高さの中間値）を読み取った。
また、全光線透過率、ヘイズ率は、ＪＩＳ−Ｋ７３６１に従い、全光線透過率Ｔｔ（％）、拡散透過率Ｄｔ（％）を測定し、ヘイズ率は、Ｄｔ／Ｔｔｘ１００（％）で算出した。
また、拡散反射率は、分光光度計（島津製作所製、ＵＶ−２４００ＰＣ）において積分球装置を利用した反射率測定より評価した。
【００４８】
（実施例２）
粒子として、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ２０重量部（日本触媒製ＫＥ−Ｐ３０、シリカ含量３０重量％、半値幅０．２μｍ、粒子形状：球状、最大粒子径０．７μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが４２ｎｍ、凹凸高さの中間値が１４０ｎｍであった。また全光線透過率が８５％、ヘイズ率が１４％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、６％であった。
【００４９】
（実施例３）
粒子として、以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
粒子として、平均粒子径０．３μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ（半値幅０．３μｍ）と平均粒子径０．１μｍの酸化アルミニウム（半値幅０．１μｍ）との重量比が９２：８とした混合物（含有量は樹脂組成物全体の５０重量％、半値幅０．２５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが３５ｎｍ、凹凸高さの中間値が１７０ｎｍであった。また全光線透過率が９０％、ヘイズ率が１８％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、６％であった。
【００５０】
（比較例１）
粒子として、平均粒子径０．１μｍのイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ２０重量部（日産化学工業製ＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ、シリカ含量３０重量％、半値幅０．１μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。得られた透明基板は前記樹脂組成物の被膜の厚さが８μｍ、表面粗度ＲＭＳが２２ｎｍ、凹凸高さの中間値が７４ｎｍであった。また全光線透過率が９２％、ヘイズ率が３％であった。また、波長６５０ｎｍにおける拡散反射率は、４％であった。
【００５１】
各実施例および各比較例で得られた透明基板の拡散反射率の評価により、実施例１〜３で得られた透明基板は、波長６５０ｎｍの波長範囲で、拡散反射率が比較例１より増加しており散乱特性に優れていることが確認できた。さらに、実施例１〜３では、全光線透過率が高いにも関わらず、ヘイズ率が高くなっている。これらのことより、実施例１〜３で得られた透明基板は、光閉じ込め効果に優れていることが示唆された。
また、実施例１〜３は、全光線透過率も高く、透明性も維持していることが示された。
【符号の説明】
【００５２】
１ 基板
１ａ 平坦面
１ｂ 反対側の面
１１ 透明基板
２ 被覆層（光散乱膜）
３ 透明導電膜
４ 光電変換層
５ 裏面電極
１００ 太陽電池用基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、
平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記粒度分布の最大ピークの半値幅が、０．２５〜０．５μｍである請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記粒子は、最大粒子径が１μｍ以下である請求項１または２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記粒子は、シリカである請求項１ないし３のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記粒子の形状は、球状である請求項１ないし４のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記粒子はシリカと前記シリカと異なる充填剤とを併用するものである請求項１ないし５のいずれかに樹脂組成物。
【請求項７】
前記充填剤は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種類以上の充填剤である請求項６に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量：シリカの重量）が３：９７〜９７：３である請求項６または７に記載の樹脂組成物
【請求項９】
前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である請求項１ないし８のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項１０】
前記樹脂成分は、紫外線硬化性樹脂を含むものである請求項１ないし９のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする透明基板。
【請求項１２】
前記透明基板は、樹脂基板である請求項１１に記載の透明基板。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなる太陽電池用基板。
【請求項１】
透明基板の表面に凹凸を形成するために用いる樹脂組成物であって、
平均粒子径が０．１〜０．５μｍ、かつ粒度分布の最大ピークの半値幅が０．２μｍ以上の粒子と、樹脂成分とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記粒度分布の最大ピークの半値幅が、０．２５〜０．５μｍである請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記粒子は、最大粒子径が１μｍ以下である請求項１または２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記粒子は、シリカである請求項１ないし３のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記粒子の形状は、球状である請求項１ないし４のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記粒子はシリカと前記シリカと異なる充填剤とを併用するものである請求項１ないし５のいずれかに樹脂組成物。
【請求項７】
前記充填剤は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムより選ばれる１種類以上の充填剤である請求項６に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
前記充填剤と、前記シリカとの併用割合（充填剤の重量：シリカの重量）が３：９７〜９７：３である請求項６または７に記載の樹脂組成物
【請求項９】
前記粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の１０〜５０重量％である請求項１ないし８のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項１０】
前記樹脂成分は、紫外線硬化性樹脂を含むものである請求項１ないし９のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の樹脂組成物を、基板の表面に被覆した被覆層を有することを特徴とする透明基板。
【請求項１２】
前記透明基板は、樹脂基板である請求項１１に記載の透明基板。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の透明基板の被覆層が形成されている側に、透明電極を配置してなる太陽電池用基板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−５２１１８（Ｐ２０１１−５２１１８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２３２７（Ｐ２００９−２０２３２７）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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