裏面シート、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
【課題】入射光の反射角の制御により光の利用効率を向上すると共に電気絶縁性に優れる。
【解決手段】太陽電池モジュールは内部に太陽電池セルを封止した封止材層の前面側に前面板を配置し、封止材層の裏面側に裏面シート４を配置する。裏面シート４は光入射側から透光性絶縁層７と、入射光を特定方向に反射させる光反射性凹凸構造層８と、耐候層９とを積層し構成した。光反射性凹凸構造層８は、凹凸構造を形成した金属層１１と樹脂シートからなる凹凸構造層１０とからなる。凹凸構造は複数の凸部はプリズム形状や略多角錐形状とし、その頂部は曲率半径をｒとした凸曲面に形成する。頂部間のピッチをＰｔとしたときに、曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定する。凸部は底辺に対する高さのアスペクト比が０．１５〜０．３５の範囲とした。
【解決手段】太陽電池モジュールは内部に太陽電池セルを封止した封止材層の前面側に前面板を配置し、封止材層の裏面側に裏面シート４を配置する。裏面シート４は光入射側から透光性絶縁層７と、入射光を特定方向に反射させる光反射性凹凸構造層８と、耐候層９とを積層し構成した。光反射性凹凸構造層８は、凹凸構造を形成した金属層１１と樹脂シートからなる凹凸構造層１０とからなる。凹凸構造は複数の凸部はプリズム形状や略多角錐形状とし、その頂部は曲率半径をｒとした凸曲面に形成する。頂部間のピッチをＰｔとしたときに、曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定する。凸部は底辺に対する高さのアスペクト比が０．１５〜０．３５の範囲とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池モジュールの裏面に配されていて、太陽電池セルに入射せず裏面シートへ入射して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と、この太陽電池裏面シートを備えた太陽電池モジュール、そしてディスプレイ部材や照明装置等の各種光学機器に用いる裏面シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池パネルの普及は大きな広がりを見せている。例えば、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから家庭用や工場用等として住宅や施設等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や、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）。
【０００３】
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、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。
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。
【０００４】
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光電変換効率の向上が図られている。
一方、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形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）。
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。
【０００５】
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。
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領域で屈折率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。
【０００６】
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）。
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。
【０００７】
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、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太陽電池セルの裏面側に設けた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ために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を配置している。太陽電池セルの隙間から漏れ出る太陽光を太陽電池裏面シートで反射させることによって太陽電池セルに再入射させることで、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）。
【０００８】
また、反射材の表面を凹凸構造とする試みも行われている。反射材の表面を凹凸構造とすることで、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２９５４３７号公報
【特許文献２】特開昭６２−３５５８２号公報
【特許文献３】特公昭６０−２７１９５号公報
【特許文献４】特開２０００−３３２２７９号公報
【特許文献５】特開平１１−３０７７９１号公報
【特許文献６】特開平１０−２８４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。しかしながら、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。従って、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て光利用効率の向上を図ることができる。
反射材の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。
【００１１】
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できると共に電気絶縁性にも優れる裏面シート、太陽電池裏面シート及び太陽電池裏面シートを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の発明を提案している。
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層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、前面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、耐候層とが積層されてなり、金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする。
本発明による太陽電池裏面シートによれば、凹凸構造の金属層を配置すると共に金属層の凸部の頂部に凸曲面を形成したことで、前面側から透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射する光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光が前面板と大気との界面で反射することで太陽電池モジュールの太陽電池セルに再入射させて、光の利用効率を向上させることができる。
【００１３】
また、金属層の凹凸構造として、略プリズム形状、略多角錐形状、或いはこれらのいずれかの形状の逆型形状のいずれかが複数配列されてなることを特徴とする。
この金属層の構成により、前面側から入射する光を裏面シートで特定方向に反射させて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できる。
【００１４】
また、金属層における頂部の凸曲面は曲率半径をｒとし、頂部のピッチをＰｔとしたときに、曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ以上０．１Ｐｔ以下の範囲に設定されていることが好ましい。
凸曲面の曲率半径ｒが０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定されていることにより、金属層における凸部の頂部が尖鋭に形成されているときに生じる電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。頂部の曲率半径は大きいほど電荷集中を防止できるが、０．１Ｐｔより大きいと反射光の多くを散乱させてしまい発電効率を落とすことになり、０．０１Ｐｔより小さいと電荷集中を生じる。
【００１５】
また、金属層における凹凸構造の凸部の底辺に対する高さのアスペクト比が、０．１５以上０．３５以下の範囲に設定されていることが好ましい。
ここで、凹凸構造の単位構造である凸部のアスペクト比が０．３５より大きい場合には、凹凸構造を成形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より小さい場合には、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、本発明ではアスペクト比を上記範囲に設定したため、凹凸構造成形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。
【００１６】
また、金属層における凹凸構造の凸部のピッチＸが１０μｍ〜３０μｍの範囲に設定されていることが好ましい。
金属層の凸部のピッチＸが３０μｍより大きい場合には、ピッチＸの増大にともなって凸部の高さＹ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欠点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、金属層の凸部のピッチＸが１０μｍより小さい場合、光が反射する際に光の回折が起こり得る。回折光は分光して広がった光に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、金型製作時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では、凸部のピッチＸが１０μｍ〜３０μｍ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。
【００１７】
本発明に係る太陽電池裏面シートは、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。
これにより、太陽電池裏面シートの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。
【００１８】
また、本発明に係る太陽電池裏面シートは、光反射性凹凸構造層の透光性絶縁層側または／及び耐候層側に無機酸化物を含むバリア層が少なくとも一層含まれることが好ましい。
また、バリア層の水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙであることが好ましい。
上述した構成を採用することにより、長期使用による金属層の劣化をバリア層によって防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、内部に太陽電池を封止した封止材層の光入射面側に透光性前面板が積層されてなり、透光性前面板の反対側である裏面側に上述したいずれかの太陽電池裏面シートを配置してなることを特徴とする。
本発明による太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールの透光性前面板から封止材に入射する光の多くは太陽電池セルに受光されて光電変換され、残りの一部の光は太陽電池セル同士の間隙を通って太陽電池裏面シートに入射し、透光性絶縁層を透過して凹凸構造をなす光反射性凹凸構造層で反射して所定の反射角で特定方向に反射する。この反射光が透光性前面板の界面で更に反射し、太陽電池セルに再入射することによって光の利用効率を向上させることができる。また、太陽電池裏面シートの光反射性凹凸構造層における金属層の凸部の頂部が凸曲面であることによって、電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。従って、電気絶縁性を向上させることができる。
【００２０】
本発明による裏面シートは、光入射面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を特定方向へ反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、光反射性凹凸構造層を保護する耐候層とが積層されてなり、金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする。
本発明による裏面シートによれば、凹凸構造の金属層を配置すると共に金属層の凸部の頂部に凸曲面を形成したことで、入射光が透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射し、この入射光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光を太陽電池セルに再入射させたり光学素子から発光する光やディスプレイ部材に投射する光と共に出射させたりすることで、光の利用効率を向上させることができる。しかも、透光性絶縁層を挟んで金属層と対向する位置に電極等を配設したとしても、凹凸構造の頂部によって生じ易くなる電荷集中による放電破壊を防ぐことができ、十分な電気絶縁性を確保する
【発明の効果】
【００２１】
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、凹凸構造をなす金属層を備えた光反射性凹凸構造層を有することにより、太陽電池裏面シートの光入射側から透光性絶縁層を経由して光反射性凹凸構造層に入射する光を凹凸構造の金属層によって太陽電池セルが配置された特定方向へ到達するように反射させることができ、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できる。
また、光反射性凹凸構造層における金属層の凹凸構造の頂部が凸曲面を形成することによって、凹凸構造の頂部によって生じ易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確保することができる。
【００２２】
また、本発明による裏面シートによれば、透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射した入射光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光を太陽電池セルに再入射させたり光学素子から発光する光やディスプレイ部材に投射する光と共に出射させたりすることで、光の利用効率を向上させることができる。しかも、透光性絶縁層を挟んで金属層と対向する位置に電極等を配設したとしても、電荷集中による放電破壊を防いで十分な電気絶縁性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による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２】図１に示す裏面シートの概略構成を示す拡大縦断面図である。
【図３】図２に示す裏面シートにおける光反射性凹凸構造層の部分拡大図である。
【図４】裏面シートにおける光反射性凹凸構造層の凹凸構造層の一例を示す斜視図であって、（ａ）は略プリズム形状の凹凸構造層、（ｂ）は略逆四角錐形状を有する凹凸構造層を示す図である。
【図５】図４（ａ）または（ｂ）に示す凹凸構造における単体の凸部形状を示す縦断面図である。
【図６】電極を含む太陽電池モジュールの概略構成を示す縦断面図であり、（ａ）と（ｂ）は参考例、（ｃ）は実施形態による太陽電池モジュールの例である。
【図７】光反射性凹凸構造層から透光性絶縁層を介して電極の陰極に放電が起こるときの様子を説明する図であり、（ａ）は金属層の頂部が尖鋭形状である場合、（ｂ）は金属層の頂部が凸曲面形状である場合を示す図である。
【図８】太陽電池モジュールにおける入射光の反射軌跡を示す図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの要部縦断面図、（ｂ）は裏面シートの光反射性凹凸構造層での反射光を示す図、（ｃ）、（ｄ）は前面板と大気との界面で反射する反射光を示す図である。
【図９】第１変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】第２変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】第３変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１２】第４変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態による太陽電池裏面シート及びこの裏面シートを用いた太陽電池モジュールについて添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は実施形態による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において、太陽電池モジュール１は、光の入射方向から順に、前面板２と封止材層３と裏面シート（太陽電池裏面シート）４とが積層されることで構成されている。封止材層３には封止材中に複数の太陽電池セル５が所定の間隙を開けて例えば同一面状に配列されて封入されている。
太陽電池モジュール１は、光源Ｌからの光を受光することにより光電変換して発電を行なう装置である。なお、光源Ｌとしては、通常、太陽や室内灯等の人工照明が採用される。
また、前面板２、封止材層３、封止材層３中に封入された太陽電池セル５及び裏面シート４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。
【００２５】
前面板２は太陽電池モジュール１の最前面に配置されており、太陽電池セル５を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するものであり、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から発光される光のうち、前面板２の入射面２ａに垂直に入射する光Ｈ０は、前面板２に入射した後、前面板２を透過して封止材層３に入射する。なお、入射面２ａの法線ＮＧは、例えば水平面に平行な平面Ｐ上に前面板２を載置した状態における平面Ｐの法線と平行な方向とする。入射面２ａに垂直に入射する光Ｈ０とは、法線ＮＧに平行に前面板２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。
この前面板２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２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。
【００２６】
前面板２を射出した光は封止材層３に入射する。この封止材層３は厚さ０．４〜１．０ｍｍ程度のシート状をなしており、その内部に複数の太陽電池セル１２を封入して固定している。前面板２に入射した光Ｈ１は、封止材層３を透過して太陽電池セル５へ入射する光Ｈ１となり、光Ｈ１の一部は太陽電池セル５の間隙から封止材層３を通過して裏面シート４に入射する。
封止材層３には、入射した光Ｈ１を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、さらに耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性、そして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、例えば酢酸ビニル含有量が２０〜３０％の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。
【００２７】
太陽電池セル５は、光入射方向である受光面５ａに入射した光を光電効果により電気へ変換する機能を有する最小単位であり、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。太陽電池セル５は複数個の太陽電池セル５が図示しない電極によって接続されてモジュールを形成している。
本実施形態においては、前面板２に垂直に入射する光Ｈ０が、光Ｈ１として封止材層３から太陽電池セル５に入射し、太陽電池セル５で電気へと変換される。なお、通常、入射面２ａに対して斜めに入射した光は、垂直入射の光Ｈ０と比較して入射面２ａで反射する割合が多く、太陽電池セル５に入射する光量の割合が少ない。即ち、発電に利用できる光量が少ない。そのため、入射面２ａに垂直に入射する入射光Ｈ０が最も効率良く発電を行なうことができる。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態による裏面シート４の概略構成を示す拡大縦断面図である。この裏面シート４は、太陽電池セル５自体を透過した光や太陽電池セル５に入射せずに太陽電池セル５，５間の封止材層３を透過した光Ｈ１を反射させる機能を有している。裏面シート４は、光Ｈ１が入射する前面側から裏面側に向けて順に少なくとも透光性絶縁層７と光反射性凹凸構造層８と耐候層９とが積層されて構成されている。
【００２９】
耐候層９には耐候性、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材料として、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、耐候性に優れるＰＥＮフィルム等を使用してもよい。なお、耐候層９の材料としては上述したものに限定されることはなく、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。
耐候層９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、上述した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。
【００３０】
この耐候層９が多層構造の場合には、例えば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、特に耐候層９がフッ素樹脂塗膜によって形成される場合には、光反射性凹凸構造層８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光反射性凹凸構造層８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。
なお、耐候層９の層構成は上述した構成に限定されたものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
次に、光反射性凹凸構造層８は、図３の拡大図で示すように、樹脂材料からなる凹凸構造層１０とその透光性絶縁層７側に設けられた金属層１１とが積層されて構成されており、金属層１１は凹凸構造層１０との界面形状に沿って凹凸構造を形成している。
即ち、この光反射性凹凸構造層８は、図３及び図４に示すように、凹凸構造層１０の金属層１１と接触する面（前面という）は断面視で凸部と凹部が交互に配列されてなる凹凸構造に形成されており、凸部の頂部１０ａは断面視で曲率半径ｒを有する凸曲面に形成されている。凹凸構造層１０の凹凸を形成する前面に対向する裏面は例えば平面とされているが、凹凸面等でもよい。
また、凹凸構造層１０の前面に積層される金属層１１も凹凸構造層１０の前面に沿って断面視で凸部と凹部が交互に配列された凹凸構造に形成されている。金属層１１の凸部の頂部１１ａは頂部１０ａと同一曲率半径ｒの凸曲面に形成されている。そのため、金属層１１に入射する光Ｈ１を所定の方向へ反射させる機能を有している。このような反射機能を備えるためには、金属層１１が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
【００３２】
凹凸構造層１０は樹脂材料からなっており、その製作方法としては、金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法によれば、シート形成と同時に凹凸構造の前面を形成することが可能である。
また、樹脂材料からなる凹凸構造層１０を形成する別の方法として、平面スタンパやロールスタンパの凹凸形成面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材を配置して、硬化処理後にスタンパの凹凸形成面から離型するといった方法がある。これらの方法では、使用する樹脂の粘度を低くすることができるため成形性がよいという利点がある。
凹凸構造層１０の頂部１０ａにあたる金型の凹部の形状が尖っている尖鋭形状であると型成形による再現が難しいが、本実施形態では例えば曲率半径ｒを有する略球面形状等の凸曲面形状に形成したため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。
【００３３】
凹凸構造層１０を形成するために使用する金型は、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１０ａに曲率を有する凹凸構造層１０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く、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。凹凸構造層１０の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４の作製方法として好適である。
【００３４】
上述した凹凸構造層１０の製造方法に使用材料として樹脂を用いる場合、この樹脂材料は特に限定されるものではなく、例えばポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。
また、上述した樹脂材料の他に例えば散乱反射体、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
【００３５】
また、金属層１１は、例えばアルミニウムや銀などの金属を、凹凸構造１０の前面の凹凸形状に倣った層形状になるように形成する。金属層１１の形成手段としては、凹凸構造層１０に収縮、黄変等の劣化を招来することなく金属層１１を形成できれば特に限定されるものではない。
例えば、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＣＶＤ法）が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層１１を形成できる真空蒸着法やイオンプレーティング法が好ましい。
【００３６】
金属層１１に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上述したいずれかの形成方法に適用可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の単体もしくは合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して形成してもよい。中でも、反射性が高く緻密な金属層１１を比較的容易に形成できるアルミニウムが好適である。
また、金属層１１の厚さの下限として１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍが特に好ましい。一方、金属層１１の厚さの上限として２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍが特に好ましい。金属層１１の厚さが下限である１０ｎｍより小さいと、金属層１１に入射する光を十分に反射させることができない。また、２０ｎｍ以上の厚さであっても、上述の金属層１１で反射される光は大幅には増えないため、２０ｎｍであれば十分な厚さといえる。一方、金属層１１の厚さが２００ｎｍの上限を超えると、金属層１１に目視でも確認できるクラックが発生する不具合が生じる。なお、金属層１１の厚さが１００ｎｍ以下であれば、目視で確認できないようなクラックも発生しないので特に好ましい。
【００３７】
上述の製造方法で形成した光反射性凹凸構造層８は、樹脂材料からなる凹凸構造層１０上に金属層１１が積層して形成されている。すなわち、光反射性凹凸構造層８は金属層１１が樹脂シートからなる凹凸構造層１０に支持されている。なお、金属層１１は、図３では凹凸構造層１０の光入射側である前面側に配されているが、裏面側に配されてもよく、要求特性に応じて適宜選択することが出来る。
また、光反射性凹凸構造層８の金属層１１を支持する凹凸構造層１０に上述の耐候層９として使用可能な材料を採用して、凹凸構造層１０を省略して耐候層９とすることも可能である。この場合、光反射性凹凸構造層８は金属層１１で構成される。そのため、光反射性凹凸構造層８は少なくとも入射光を反射させる金属層１１が設けられていればよい。
【００３８】
凹凸構造層１０は、図４（ａ）に示すような、頂部１０ａに曲率半径ｒを設けた凸部が略三角柱形状のプリズム形状１３Ａを採用して同一方向に配列して構成することが望ましい。或いは、図４（ｂ）に示すように、頂部に曲率を有する略多角錐形状１３Ｂを互いに直交するＸ，Ｙ方向に配列した構成を採用してもよい。また、凹凸構造層１０の形状として、図４（ｂ）に示す凸部と凹部が反転した形状の逆型形状を採用してもよい。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示す凹凸構造層１０における単位形状である凸部、即ちプリズム形状１３Ａ，略多角錐形状１３Ｂ（以下、単位形状１３Ａ，１３Ｂということがある）の構造は、図５に示すような断面山形をなす単位形状１３Ａ，１３Ｂの底辺(ピッチ)Ｘと高さＹのアスペクト比Ｙ／Ｘが、０．３５以下であることが望ましい。
【００３９】
単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘが０．３５より大きい場合には、凹凸構造層１０を成形するときに金型の凹部または凸部部分に樹脂が残りやすく成形分離性が低下してしまう。単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比が０．３５以下であるならば、樹脂が金型に残る可能性が低くなり、設計通りの形状に成形することができる。
また、単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘは、０．１５以上であることが望ましい。アスペクト比Ｙ／Ｘ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。
なお、凹凸構造層１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示す凹凸構造を構成する複数の凸部であるプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３Ｂが一定のピッチＰｔで配列された周期配列構造を有していてもよく、ピッチＰｔがランダムとされた不定形配列構造であってもよい。
【００４０】
凹凸構造層１０が周期配列構造を有する場合のプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３Ｂ即ち凸部のピッチＸとしては、３０μｍ以下であることが望ましい。 ピッチＸが３０μｍより大きい場合には、ピッチＸの増大にともなって構造の高さＹが高くなるため、耐候層９もしくは透光性絶縁層７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るため、接着による光反射性凹凸構造層８の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Ｘ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、さらに成形性やコストの観点から好ましい。
【００４１】
また、凹凸構造層１０が周期構造を有する場合のプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３ＢのピッチＸは１０μｍ以上であることが望ましい。
当該ピッチＸが１０μｍより小さい場合、凹凸構造層１０によって入射光Ｈ１が反射する際に光の回折が起こり得る。この回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、入射光Ｈ１を特定方向に反射させる上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長くなりタクトが低下して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させることができる上に発電効率の観点から好ましい。
【００４２】
なお、光反射性凹凸構造層８における金属層１１を形成する別の方法として、例えば凹凸構造層１０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く好ましくない。
凹凸構造をなす金属層１１を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造を金属箔によって直接形成する等の方法も挙げられるが、この方法では、金属層１１の厚みが厚くなるために電気抵抗が低くなり、モジュールを固定するアルミフレームや端子ＢＯＸとつながる配線などとの通電が起こりやすくなるため、好ましくない。
【００４３】
光反射性凹凸構造層８の前面側に配設された透光性絶縁層７は、電気絶縁性を有する材料から構成されている。
太陽電池裏面シート４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、長期使用による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、裏面シート４は特に太陽電池セル５側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
【００４４】
次に、太陽電池モジュール１における電荷集中による放電破壊を防ぐための構成について、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明する。図６（ａ）と（ｂ）に示す太陽電池モジュール１Ａ、１Ｂは裏面シート４に透光性絶縁層７が設けられていない構成を示すものであり、図６（ｃ）は本実施形態による太陽電池モジュール１を示すものである。なお、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において光反射性凹凸構造層８は凹凸構造の金属層１１で構成され、凹凸構造層１０は省略されている。しかし、図６（ｃ）に二点鎖線で示すように、図２に示す実施形態のように金属層１１の裏面側に凹凸構造層１０を積層して設けてもよい。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図に示す太陽電池モジュール１Ａ，１Ｂ，１において、太陽電池セル５は発電した電力を取り出すための電極１６を隣接する太陽電池５，５間に設けており、隣接する太陽電池５，５同士が電極１６によって接続されている。
図６（ａ）に示す太陽電池モジュール１Ａにおいて、通常、太陽電池セル５は封止材からなる封止材層３の厚み方向中央付近にあり、光反射性凹凸構造層８から離れているため、電極１６がショートすることによる電流のリークは起こらない。
【００４５】
しかし、太陽電池セル５は封止材が軟化した充填材からなる封止材層３で封止されているため、図６（ｂ）に示す太陽電池モジュール１Ｂにおいて、光反射性凹凸構造層８を前面側に向けて即ち太陽電池セル５側に近接させて封止材層３で封止しようとすると、太陽電池セル５と光反射性凹凸構造層８が接触してしまうことがある。このとき光反射性凹凸構造層８を通じて電極１６がショートし、電流がリークしてしまう。
ショートを防ぐために、図６（ｃ）のように透光性絶縁層７を光反射性凹凸構造層８上に配置する構成を採用することで、ショートによる電流リークを防ぐことができる。
【００４６】
ここで、裏面シート４の前面側に透光性絶縁層７を設けたことによる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。
一般的に、裏面シート４の前面側には、透光性絶縁層７として電気絶縁用プラスチックフィルムまたは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）で６．５ｋＶ、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）で７．５ｋＶ、ＰＶＣ（延伸硬質塩ビ）で４．０ｋＶ、ＰＣ（ポリカーボネート）で５．０ｋＶ、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン）で６．０ｋＶ、ＰＥ（ポリエチレン）で４．０ｋＶ、ＴＡＣ（トリアセテート）で３．０ｋＶ、ＰＩ（ポリイミド）で７．０ｋＶ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）。
【００４７】
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１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以上であることが望ましく、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。
【００４８】
本実施形態における透光性絶縁層７は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムで構成されている。この透光性絶縁層７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４に入射した光Ｈ１は、透光性絶縁層７を透過した後に光反射性凹凸構造層８の金属層１１で反射され、再度透光性絶縁層７を透過して裏面シート４からの反射光Ｈ２となる。したがって、透光性絶縁層７は透明性が高く散乱要素が少なければ、裏面シート４へ入射した光が反射光となる際の反射効率が高くなる。
また、透光性絶縁層７の成形に用いる材料は上述したもの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の材料を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、封止材層３との密着性が向上するため好ましい。
【００４９】
透光性絶縁層７は単層であってもよく、また多層であってもよい。透光性絶縁層７が単層の場合には、上述した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。透光性絶縁層７が多層の場合には、その構成として、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構成、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成する構成、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構成等が挙げられる。
透光性絶縁層７としてＰＶＦ等のフッ素樹脂を用いた場合には、電気絶縁性の基準を満たすとともに、封止材層３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って多層構造とすることが好ましい。特に透光性絶縁層７としてフッ素樹脂塗膜を用いる場合には、光反射性凹凸構造層８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光反射性凹凸構造層８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。
【００５０】
また、透光性絶縁層７は、上述した材料のいずれか、例えばＰＥＴフィルムを２層貼り合わせた多層構造として形成してもよい。透光性絶縁層７の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て、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。
また、光反射性凹凸構造層８の金属層１１を支持する樹脂シートの凹凸構造層１０に上述の材料を採用して、凹凸構造層１０を透光性絶縁層７とすることも可能である。この場合、光反射性凹凸構造層８において金属層１１を裏面側に位置させると共に凹凸構造層１０を透過性絶縁層７として太陽電池セル５側に位置させる必要がある。
なお、透光性絶縁層７の層構成は上述したもの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。
【００５１】
以上の部材からなる裏面シート４は、耐候層９、光反射性凹凸構造層８、透光性絶縁層７をそれぞれ図示しない接着層を介して貼り合わせることで成形される。なお、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。
なお、図６（ｃ）に示す太陽電池モジュール１において、透光性絶縁層７の厚みが足らない場合には、透過性絶縁層７が絶縁破壊して電極１６と光反射性凹凸構造層８との間で放電ｄが発生して電流のリークが起こる。
【００５２】
さらに、光反射性凹凸構造層８の金属層１１から陰極の電極１６に放電が起こるときの様子を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
図７（ａ）に示すように、光反射性凹凸構造層８が金属層１１を含む構成であると、金属層１１に隣接する透過性絶縁層７内には金属層１１に近接する領域に等電位線ＰＩが密集する層７ａができる。この層７ａ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、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔから層７ａの厚みＩｃを引いた層７ｂが十分な厚みＩｅを有している必要がある。
等電位線ＰＩが密集する層７ａでは、全体の透過性絶縁層７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、透過性絶縁層７の絶縁破壊電圧Ｄｖは、上述の透過性絶縁層７の総厚Ｉｔより上述の等電位線ＰＩが密集する層７ａの厚みＩｃを引いた層７ｂの厚みＩｅと単位厚み当りの絶縁耐力Ｄｓをかけたものとなる。
【００５３】
絶縁破壊電圧Ｄｖを式で表すと、次式（１）となる。
Ｄｖ＝Ｄｓ（Ｉｔ−Ｉｃ） …（１）
なお、等電位線ＰＩが密集する層７ａは、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔの半分となる。
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、上述の透過性絶縁層７の総厚Ｉｔ、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔは以下の式（２）を満たす必要がある。
６．０ｋＶ≦Ｄｓ（Ｉｔ−Ｐｔ／２） …（２）
【００５４】
また、図７（ａ）に示すように金属層１１の頂部１１ａが凸曲面でなく尖鋭形状であると、電荷集中Ｅｃにより低い電圧でも金属層１１から放電破壊が起こり透光性絶縁層７中で放電することにより透光性絶縁層７に黒化が起きてしまう。黒化すると透光性絶縁層７の透過量が落ちて金属層１１で反射せずに吸収される光が増加する不具合がある。
そのため、金属層１１の頂部１１ａは、図７（ｂ）に示すように、例えば曲率半径ｒを有する断面略円弧状の凸曲面形状であることが好ましい。この頂部１１ａに内接する円Ｐｃの曲率半径ｒは、大きいほど電荷集中を防げるが、頂部１１ａ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欠点がある。そのため、上述の半径ｒは、ピッチＰｔの１０％以下であることが好ましい。
また、金属層１１の頂部１１ａは上述の曲率半径ｒが小さすぎると電荷集中が起きてしまうため、頂部１１ａのピッチＰｔの１％以上であることが好ましい。
【００５５】
本実施形態による太陽電池モジュール１及びその裏面シート４は上述の構成を有しており、次に主に図８を参照して、その作用と裏面シート４による太陽電池モジュール１の光利用効率の向上の仕組みを説明する。
図８は、太陽電池モジュール１の裏面シート４に入射した光Ｈ１が光反射性凹凸構造層８によって反射されて太陽電池セル５の受光面５ａに入射する過程を示している。なお、凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａによる凹凸構造を有しており、金属層１１もこの凹凸構造に倣った形状を有している。
図８（ａ）において、裏面シート４には凹凸構造をなす金属層１１と凹凸構造層１０が積層されてなる光反射性凹凸構造層８が設けられている。太陽電池モジュール１の前面板２の入射面２ａから入射した光Ｈ１のうち一部の入射光Ｈ１は太陽電池モジュール１内を透過して太陽電池セル５に入射することなく裏面シート４に入射し、光反射性凹凸構造層８の金属層１１で反射される。反射された光Ｈ２は前面板２の入射面２ａと大気との界面で再度反射される。この反射光Ｈ３は太陽電池セル５の受光面５ａに入射して光電変換される。
したがって、太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光Ｈ３が増加すれば、太陽電池セル５での光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
【００５６】
本実施形態による太陽電池モジュール１においては、プリズム形状１３Ａの凹凸構造を有する金属層１１は、前面側から入射する光Ｈ１を特定方向へ反射させることができる。この反射光Ｈ２が再入射することにより、太陽電池セル５の受光面５ａ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。
【００５７】
ここで、図８（ｂ）に裏面シート４における凹凸構造層１０及び金属層１１の凸部を構成するプリズム形状１３Ａの頂角θと反射角α（入射角α）との関係を示す。図８（ｂ）において、前面板２の入射面２ａに対して垂直に光Ｈ０が入射した場合、頂角θと反射角αとの間には（３）式で示す関係が成り立つ。
α＝（１８０°−θ）／２ …（３）
【００５８】
凹凸構造をなす金属層１１で反射した光Ｈ２は、前面板２と大気との界面で反射する。このときの入射光Ｈ２の入射角は２αである（図８（ｃ）参照）。
ここで、入射角２αが臨界角φ以上の場合には、前面板２と大気と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その多くが反射光Ｈ３となる。
一方、入射角２αが臨界角φより小さい場合には、反射光Ｈ３の他に大気中への透過光Ｈ４が発生する（図８（ｄ）参照）。この透過光Ｈ４の発生により、前面板２の入射面２ａと大気との界面での反射光Ｈ３の光量が減少し、太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光Ｈ３の光量も減少するため、反射光Ｈ２の入射角２αが臨界角φ以上になることが望ましい。
【００５９】
なお、上記臨界角φは、前面板２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（４）が成立する。
ｓｉｎφ＝ｎ１／ｎ２ …（４）
但し、ｎ１＞ｎ２
例えば、前面板２に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、その屈折率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。
以上の説明から、凹凸構造をなす金属層１１での反射光Ｈ２を有効に利用するためには、界面への入射角２αが臨界角φ以上となる必要があり、上述のように臨界角φが４２°の際には凹凸構造をなす金属層１１での反射角αが２１°以上であることが要求される。
【００６０】
ここで、凹凸構造層１０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Ｙ／Ｘに対する頂角θ及び凹凸構造をなす金属層１１での反射角αの値を下記の表１に示す。上述のように、凹凸構造をなす金属層１１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、凹凸構造１０におけるプリズムのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．２以上に設定する必要がある。
【００６１】
【表１】
【００６２】
以上の説明においては、前面板２の入射面２ａへの光Ｈ０の入射角が０°である場合を検討してきたが、実際には、入射する光Ｈ０の入射角は様々である。そのため、アスペクト比Ｙ／Ｘが０．１５以上、すなわち前面板２と大気の界面に入射する金属層１１での反射光Ｈ２の入射角２αと臨界角φの差が約１０°以内であれば、光Ｈ０の入射角が異なる場合でも最終的に太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光は発生する。しかし、アスペクト比Ｙ／Ｘが０．１５未満になると、前面板２と大気の界面に入射する反射光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Ｙ／Ｘは、少なくとも０．１５以上、好ましくは０．２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。
【００６３】
また、入射光Ｈ１を特定方向に反射させて太陽電池セル５に向かわせる光反射性凹凸構造層８の金属層１１は、頂部１１ａ、１１ａ間のピッチをＰｔとして、頂部１１ａの曲率半径ｒが０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定されている。そして、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔ、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔは下記の（２）式を満たす関係にある。
６．０ｋＶ≦Ｄｓ（Ｉｔ−Ｐｔ／２） …（２）
そのため、頂部１１ａが存在することによって生じ易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できる。
なお、上述したように、凹凸構造層１０におけるプリズムのアスペクト比が０．３５より大きいと成形性が悪くなるため、アスペクト比Ｙ／Ｘは０．３５以下であることが望ましい。したがって、本実施形態におけるアスペクト比Ｙ／Ｘは、０．１５〜０．３５の範囲に設定されている。
【００６４】
上述のように本実施形態による太陽電池モジュール１によれば、裏面シート４は凹凸構造をなす凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８を有することにより、裏面シート４の前面側から太陽電池セル５に受光されずに透光性絶縁層７を経由して光反射性凹凸構造層８へ入射する一部の光Ｈ１を、太陽電池セル５が配設された封止材層３の方向へ反射させ、前面板２と大気との界面で反射させて太陽電池セル５の受光面５ａに再入射させることができる。そのため、太陽電池モジュール１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できる。
特に、凹凸構造層１０及び金属層１１における凸部である単位形状１３Ａ、１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．１５〜０．３５の範囲、好ましくは０．２〜０．３５の範囲に設定したから、凹凸構造層１０の成形性が良く金属層１１での反射光Ｈ２を特定方向に向かわせて太陽電池セル５の受光面５ａへ再入射する光量を増大できて反射光Ｈ２を一層有効利用できる。
また、裏面シート４は光反射性凹凸構造層８における金属層１１の頂部１１ａが曲率半径ｒの凸曲面を形成すると共に、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔと金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔが上記（２）式を満たすことで、金属層１１の頂部１１ａ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できる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態による太陽電池モジュール１及びその裏面シート４について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、任意の設計変更等が可能であり、これらも本発明に含まれる。
次に本発明の変形例について以下に説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部材、部分については同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、太陽電池モジュール１の第１変形例による裏面シート２０として、図９に示す層構成を採用してもよい。
図９に示す第１変形例による裏面シート２０においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。さらに光反射性凹凸構造層８に接着層２１を介してＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７が配置されている。
【００６６】
また、第２変形例による裏面シート２５として、図１０に示す層構成を採用してもよい。
この裏面シート２５においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側に位置するように配置されており、凹凸構造層１０を形成する樹脂シートが透光性絶縁層７の役割を兼ねている。そのため、別個に透光性絶縁層７を設けていない。
【００６７】
また、第３変形例による裏面シート３０として、図１１に示す層構成を採用してもよい。 この裏面シート３０においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側に位置するように配置されている。
さらに接着層２１を介してＥＶＡフィルムからなる透光性絶縁層７が配設されている。
【００６８】
また、第４変形例による裏面シート３５として、図１２に示す層構成を採用してもよい。 この裏面シート３５においては、耐候層９は長期耐候性を得るためのＰＶＦ層３６上にＰＥＴフィルム３７を積層して構成している。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側即ち耐候層９側に配置されている。
さらに接着層２１を介してＥＶＡフィルムからなる透光性絶縁層７が配置されている。
【００６９】
このような第１〜４変形例による裏面シート２０，２５，３０，３５においても実施形態の裏面シート４と同様に、金属層１１を有する光反射性凹凸構造層８を含むため、入射光Ｈ１を前面側に向かって効率良く反射させることができる。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。
なお、上記実施形態及び第１〜第４変形例による裏面シート４，２０，２５，３０，３５において、凹凸構造層１０としてプリズム形状１３Ａを単位形状の凸部として採用する場合、各プリズム形状１３Ａ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て好ましい。
【００７０】
また、太陽電池モジュール１の裏面シート４において、光反射性凹凸構造層８及び透光性絶縁層７の間と、光反射性凹凸構造層８及び耐候層９の間とのいずれか一方または両方に、無機酸化物を含むバリア層が含まれていてもよい。バリア層を採用することによって、長期使用による金属層１１の劣化を防止することができる。
このバリア層は、酸素及び水蒸気バリアー性に優れた材料の層である。具体的には、太陽電池モジュール１の内部の電極等の酸化を防止する機能を付与することが可能であることから、水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙの範囲であることが望ましい。バリア層に用いることができる材料の一例として、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化タングステン或いはそれらの混合物等が挙げられる。
特に酸化珪素は、酸素、水蒸気バリア性に優れているだけではなく、酸に対する耐性も高いため、ＥＶＡの架橋によって発生する酢酸によって侵食されないため特に望ましい。
また、バリア層が透光性絶縁層７側に配置されている場合には、バリア層に対する光の入射角と、バリア層を経由して金属層１１で反射される光のバリア層からの出射角が異なる場合、太陽電池セル５への再入射を妨げる可能性があることから、バリア層は均一な厚みを有していて入射面と出射面が互いに平行な形状であることが望ましい。
【００７１】
なお、凹凸構造層１０や金属層１１における凸部の頂部１０ａ、１１ａについて、上述した実施形態や変形例では曲率半径ｒの断面円弧状または略球面形状の凸曲面としたが、凸曲面は必ずしも曲率半径ｒを断面円弧状等に形成する必要はなく、楕円形状等、適宜の断面非円弧状の凸曲面であってもよい。
さらに、裏面シート４，２０，２５，３０，３５は太陽電池モジュール１への使用に限定するものではなく、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。
【実施例】
【００７２】
次に本発明の実施例と比較例について説明する。
（比較例１）
比較例１として、図９に示す上記第１変形例による裏面シート２０について、耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造をなす金属層１１と凹凸構造層１０からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ貼り合わせた裏面シート２０′を作製した。この裏面シート２０′により光利用効率の向上を確認する試験と絶縁破壊試験を行った。
そして、この裏面シート２０′における金属層１１と凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａを備えた構成とし、そのアスペクト比Ｙ／Ｘ＝０．２、ピッチＰｔ＝１５μｍ、金属層１１の頂部１１ａは凸曲面をもたない尖鋭形状とした。また、透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
【００７３】
この比較例１による裏面シート２０′を用いて太陽電池モジュール１′を作製した。
また参照例として、比較例１による太陽電池モジュール１′における裏面シート２０′に変えて散乱反射体である白色ＰＥＴ（東レ製ルミラーＥ２０）を採用した太陽電池モジュールを作製した。比較例１と参照例の各太陽電池モジュールにおいて、裏面シート以外は実施形態による太陽電池モジュール１と同様に前面板２と封止材層３とを備えた構成を有するものとする。
そして、比較例１による太陽電池モジュール１′及び参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５にあたる箇所に光センサーを配置して、前面板２の前面側から所定輝度の光Ｈ０を照射した場合における発電量を測定した。
その結果、参照例の太陽電池モジュールで測定された発電量を１とした場合、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、光反射性凹凸構造層８を含む裏面シート２０′を用いると、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。
また、上述した比較例１による太陽電池モジュール１′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、凹凸構造層１０及び金属層１１の頂部１０ａ、１１ａが曲率半径ｒの凸曲面をもたない尖鋭な構成の場合、電気絶縁性が低いことを確認できた。
【００７４】
（比較例２）
比較例２として、図９に示す第１変形例による裏面シート２０、即ち耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造層１０と金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ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と絶縁破壊試験を行った。
なお、裏面シート２０″における凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａを有する構成とし、そのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．２、ピッチＰｔを１５μｍ、頂部１０ａの曲率半径ｒを０．１μｍ（＝０．００６７Ｐｔ）とした。また、裏面シート２０″における透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
【００７５】
この比較例２による裏面シート２０″を用いて太陽電池モジュール１″を作製した。
上記比較例２による太陽電池モジュール１″及び上述した参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５にあたる箇所に光センサーを配置して、前面２ａ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、参照例の太陽電池モジュールにおける発電量を１とした場合に比較例２による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、凹凸構造層１０が頂部１０ａに曲率半径ｒを有する形状であっても、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。
また、比較例２による太陽電池モジュール１″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７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。
【００７６】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として、図９に示す第１構成例の裏面シート２０、即ち耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造層１０と金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ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と絶縁破壊試験を行った。
なお、裏面シート２０における凹凸構造層１０を凸部がプリズム形状１３Ａの凹凸構造とし、アスペクト比Ｙ／Ｘ＝０．２、ピッチＰｔ＝１５μｍとした。凹凸構造層１０と金属層１１の各頂部１０ａ，１１ａを凸曲面形状とし、頂部１０ａ，１１ａの曲率半径ｒ＝０．７５μｍとした。また、裏面シート２０における透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
この実施例１による裏面シート２０を用いて太陽電池モジュール１を作製した。また、上述した参照例の太陽電池モジュールを比較のために用いた。
【００７７】
上記実施例１による太陽電池モジュール１と参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５に光が入射する箇所に光センサーを配置して、前面２ａ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、参照例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による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、光反射用凹凸構造層８が頂部１１ａに曲率半径ｒを有する形状であっても、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。
また、実施例１による太陽電池モジュール１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、凹凸構造層１０及び金属層１１の頂部１０ａ，１１ａに曲率半径ｒの凸曲面を形成することで電気絶縁性が向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１ 太陽電池モジュール
２ 前面板（透光性前面板）
２ａ 入射面
３ 封止材層
４、２０，２５，３０，３５ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
５ 太陽電池セル
５ａ 受光面
９ 耐候層
８ 光反射性凹凸構造層
１０ 凹凸構造層
１０ａ，１１ａ 頂部
１１ 金属層
７ 透光性絶縁層
１６ 電極
２１，２２ 接着層
Ｌ 光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池モジュールの裏面に配されていて、太陽電池セルに入射せず裏面シートへ入射して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と、この太陽電池裏面シートを備えた太陽電池モジュール、そしてディスプレイ部材や照明装置等の各種光学機器に用いる裏面シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池パネルの普及は大きな広がりを見せている。例えば、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから家庭用や工場用等として住宅や施設等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や、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）。
【０００３】
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、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。
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。
【０００４】
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光電変換効率の向上が図られている。
一方、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形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）。
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。
【０００５】
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。
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領域で屈折率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。
【０００６】
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）。
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。
【０００７】
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、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太陽電池セルの裏面側に設けた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ために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を配置している。太陽電池セルの隙間から漏れ出る太陽光を太陽電池裏面シートで反射させることによって太陽電池セルに再入射させることで、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）。
【０００８】
また、反射材の表面を凹凸構造とする試みも行われている。反射材の表面を凹凸構造とすることで、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２９５４３７号公報
【特許文献２】特開昭６２−３５５８２号公報
【特許文献３】特公昭６０−２７１９５号公報
【特許文献４】特開２０００−３３２２７９号公報
【特許文献５】特開平１１−３０７７９１号公報
【特許文献６】特開平１０−２８４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。しかしながら、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。従って、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て光利用効率の向上を図ることができる。
反射材の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。
【００１１】
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できると共に電気絶縁性にも優れる裏面シート、太陽電池裏面シート及び太陽電池裏面シートを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の発明を提案している。
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層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、前面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、耐候層とが積層されてなり、金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする。
本発明による太陽電池裏面シートによれば、凹凸構造の金属層を配置すると共に金属層の凸部の頂部に凸曲面を形成したことで、前面側から透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射する光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光が前面板と大気との界面で反射することで太陽電池モジュールの太陽電池セルに再入射させて、光の利用効率を向上させることができる。
【００１３】
また、金属層の凹凸構造として、略プリズム形状、略多角錐形状、或いはこれらのいずれかの形状の逆型形状のいずれかが複数配列されてなることを特徴とする。
この金属層の構成により、前面側から入射する光を裏面シートで特定方向に反射させて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できる。
【００１４】
また、金属層における頂部の凸曲面は曲率半径をｒとし、頂部のピッチをＰｔとしたときに、曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ以上０．１Ｐｔ以下の範囲に設定されていることが好ましい。
凸曲面の曲率半径ｒが０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定されていることにより、金属層における凸部の頂部が尖鋭に形成されているときに生じる電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。頂部の曲率半径は大きいほど電荷集中を防止できるが、０．１Ｐｔより大きいと反射光の多くを散乱させてしまい発電効率を落とすことになり、０．０１Ｐｔより小さいと電荷集中を生じる。
【００１５】
また、金属層における凹凸構造の凸部の底辺に対する高さのアスペクト比が、０．１５以上０．３５以下の範囲に設定されていることが好ましい。
ここで、凹凸構造の単位構造である凸部のアスペクト比が０．３５より大きい場合には、凹凸構造を成形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より小さい場合には、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、本発明ではアスペクト比を上記範囲に設定したため、凹凸構造成形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。
【００１６】
また、金属層における凹凸構造の凸部のピッチＸが１０μｍ〜３０μｍの範囲に設定されていることが好ましい。
金属層の凸部のピッチＸが３０μｍより大きい場合には、ピッチＸの増大にともなって凸部の高さＹ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欠点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、金属層の凸部のピッチＸが１０μｍより小さい場合、光が反射する際に光の回折が起こり得る。回折光は分光して広がった光に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、金型製作時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では、凸部のピッチＸが１０μｍ〜３０μｍ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。
【００１７】
本発明に係る太陽電池裏面シートは、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。
これにより、太陽電池裏面シートの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。
【００１８】
また、本発明に係る太陽電池裏面シートは、光反射性凹凸構造層の透光性絶縁層側または／及び耐候層側に無機酸化物を含むバリア層が少なくとも一層含まれることが好ましい。
また、バリア層の水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙであることが好ましい。
上述した構成を採用することにより、長期使用による金属層の劣化をバリア層によって防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、内部に太陽電池を封止した封止材層の光入射面側に透光性前面板が積層されてなり、透光性前面板の反対側である裏面側に上述したいずれかの太陽電池裏面シートを配置してなることを特徴とする。
本発明による太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールの透光性前面板から封止材に入射する光の多くは太陽電池セルに受光されて光電変換され、残りの一部の光は太陽電池セル同士の間隙を通って太陽電池裏面シートに入射し、透光性絶縁層を透過して凹凸構造をなす光反射性凹凸構造層で反射して所定の反射角で特定方向に反射する。この反射光が透光性前面板の界面で更に反射し、太陽電池セルに再入射することによって光の利用効率を向上させることができる。また、太陽電池裏面シートの光反射性凹凸構造層における金属層の凸部の頂部が凸曲面であることによって、電荷集中による放電破壊を防ぐことができる。従って、電気絶縁性を向上させることができる。
【００２０】
本発明による裏面シートは、光入射面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を特定方向へ反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、光反射性凹凸構造層を保護する耐候層とが積層されてなり、金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする。
本発明による裏面シートによれば、凹凸構造の金属層を配置すると共に金属層の凸部の頂部に凸曲面を形成したことで、入射光が透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射し、この入射光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光を太陽電池セルに再入射させたり光学素子から発光する光やディスプレイ部材に投射する光と共に出射させたりすることで、光の利用効率を向上させることができる。しかも、透光性絶縁層を挟んで金属層と対向する位置に電極等を配設したとしても、凹凸構造の頂部によって生じ易くなる電荷集中による放電破壊を防ぐことができ、十分な電気絶縁性を確保する
【発明の効果】
【００２１】
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、凹凸構造をなす金属層を備えた光反射性凹凸構造層を有することにより、太陽電池裏面シートの光入射側から透光性絶縁層を経由して光反射性凹凸構造層に入射する光を凹凸構造の金属層によって太陽電池セルが配置された特定方向へ到達するように反射させることができ、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できる。
また、光反射性凹凸構造層における金属層の凹凸構造の頂部が凸曲面を形成することによって、凹凸構造の頂部によって生じ易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確保することができる。
【００２２】
また、本発明による裏面シートによれば、透光性絶縁層を透過して光反射性凹凸構造層に入射した入射光を金属層の凹凸構造によって特定方向へ反射させることができる。そして、この反射光を太陽電池セルに再入射させたり光学素子から発光する光やディスプレイ部材に投射する光と共に出射させたりすることで、光の利用効率を向上させることができる。しかも、透光性絶縁層を挟んで金属層と対向する位置に電極等を配設したとしても、電荷集中による放電破壊を防いで十分な電気絶縁性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による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２】図１に示す裏面シートの概略構成を示す拡大縦断面図である。
【図３】図２に示す裏面シートにおける光反射性凹凸構造層の部分拡大図である。
【図４】裏面シートにおける光反射性凹凸構造層の凹凸構造層の一例を示す斜視図であって、（ａ）は略プリズム形状の凹凸構造層、（ｂ）は略逆四角錐形状を有する凹凸構造層を示す図である。
【図５】図４（ａ）または（ｂ）に示す凹凸構造における単体の凸部形状を示す縦断面図である。
【図６】電極を含む太陽電池モジュールの概略構成を示す縦断面図であり、（ａ）と（ｂ）は参考例、（ｃ）は実施形態による太陽電池モジュールの例である。
【図７】光反射性凹凸構造層から透光性絶縁層を介して電極の陰極に放電が起こるときの様子を説明する図であり、（ａ）は金属層の頂部が尖鋭形状である場合、（ｂ）は金属層の頂部が凸曲面形状である場合を示す図である。
【図８】太陽電池モジュールにおける入射光の反射軌跡を示す図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの要部縦断面図、（ｂ）は裏面シートの光反射性凹凸構造層での反射光を示す図、（ｃ）、（ｄ）は前面板と大気との界面で反射する反射光を示す図である。
【図９】第１変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】第２変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】第３変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【図１２】第４変形例による裏面シートの概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態による太陽電池裏面シート及びこの裏面シートを用いた太陽電池モジュールについて添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は実施形態による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において、太陽電池モジュール１は、光の入射方向から順に、前面板２と封止材層３と裏面シート（太陽電池裏面シート）４とが積層されることで構成されている。封止材層３には封止材中に複数の太陽電池セル５が所定の間隙を開けて例えば同一面状に配列されて封入されている。
太陽電池モジュール１は、光源Ｌからの光を受光することにより光電変換して発電を行なう装置である。なお、光源Ｌとしては、通常、太陽や室内灯等の人工照明が採用される。
また、前面板２、封止材層３、封止材層３中に封入された太陽電池セル５及び裏面シート４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。
【００２５】
前面板２は太陽電池モジュール１の最前面に配置されており、太陽電池セル５を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護するものであり、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から発光される光のうち、前面板２の入射面２ａに垂直に入射する光Ｈ０は、前面板２に入射した後、前面板２を透過して封止材層３に入射する。なお、入射面２ａの法線ＮＧは、例えば水平面に平行な平面Ｐ上に前面板２を載置した状態における平面Ｐの法線と平行な方向とする。入射面２ａに垂直に入射する光Ｈ０とは、法線ＮＧに平行に前面板２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。
この前面板２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２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。
【００２６】
前面板２を射出した光は封止材層３に入射する。この封止材層３は厚さ０．４〜１．０ｍｍ程度のシート状をなしており、その内部に複数の太陽電池セル１２を封入して固定している。前面板２に入射した光Ｈ１は、封止材層３を透過して太陽電池セル５へ入射する光Ｈ１となり、光Ｈ１の一部は太陽電池セル５の間隙から封止材層３を通過して裏面シート４に入射する。
封止材層３には、入射した光Ｈ１を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、さらに耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性、そして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、例えば酢酸ビニル含有量が２０〜３０％の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。
【００２７】
太陽電池セル５は、光入射方向である受光面５ａに入射した光を光電効果により電気へ変換する機能を有する最小単位であり、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。太陽電池セル５は複数個の太陽電池セル５が図示しない電極によって接続されてモジュールを形成している。
本実施形態においては、前面板２に垂直に入射する光Ｈ０が、光Ｈ１として封止材層３から太陽電池セル５に入射し、太陽電池セル５で電気へと変換される。なお、通常、入射面２ａに対して斜めに入射した光は、垂直入射の光Ｈ０と比較して入射面２ａで反射する割合が多く、太陽電池セル５に入射する光量の割合が少ない。即ち、発電に利用できる光量が少ない。そのため、入射面２ａに垂直に入射する入射光Ｈ０が最も効率良く発電を行なうことができる。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態による裏面シート４の概略構成を示す拡大縦断面図である。この裏面シート４は、太陽電池セル５自体を透過した光や太陽電池セル５に入射せずに太陽電池セル５，５間の封止材層３を透過した光Ｈ１を反射させる機能を有している。裏面シート４は、光Ｈ１が入射する前面側から裏面側に向けて順に少なくとも透光性絶縁層７と光反射性凹凸構造層８と耐候層９とが積層されて構成されている。
【００２９】
耐候層９には耐候性、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材料として、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、耐候性に優れるＰＥＮフィルム等を使用してもよい。なお、耐候層９の材料としては上述したものに限定されることはなく、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。
耐候層９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、上述した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。
【００３０】
この耐候層９が多層構造の場合には、例えば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、特に耐候層９がフッ素樹脂塗膜によって形成される場合には、光反射性凹凸構造層８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光反射性凹凸構造層８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。
なお、耐候層９の層構成は上述した構成に限定されたものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
次に、光反射性凹凸構造層８は、図３の拡大図で示すように、樹脂材料からなる凹凸構造層１０とその透光性絶縁層７側に設けられた金属層１１とが積層されて構成されており、金属層１１は凹凸構造層１０との界面形状に沿って凹凸構造を形成している。
即ち、この光反射性凹凸構造層８は、図３及び図４に示すように、凹凸構造層１０の金属層１１と接触する面（前面という）は断面視で凸部と凹部が交互に配列されてなる凹凸構造に形成されており、凸部の頂部１０ａは断面視で曲率半径ｒを有する凸曲面に形成されている。凹凸構造層１０の凹凸を形成する前面に対向する裏面は例えば平面とされているが、凹凸面等でもよい。
また、凹凸構造層１０の前面に積層される金属層１１も凹凸構造層１０の前面に沿って断面視で凸部と凹部が交互に配列された凹凸構造に形成されている。金属層１１の凸部の頂部１１ａは頂部１０ａと同一曲率半径ｒの凸曲面に形成されている。そのため、金属層１１に入射する光Ｈ１を所定の方向へ反射させる機能を有している。このような反射機能を備えるためには、金属層１１が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
【００３２】
凹凸構造層１０は樹脂材料からなっており、その製作方法としては、金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法によれば、シート形成と同時に凹凸構造の前面を形成することが可能である。
また、樹脂材料からなる凹凸構造層１０を形成する別の方法として、平面スタンパやロールスタンパの凹凸形成面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材を配置して、硬化処理後にスタンパの凹凸形成面から離型するといった方法がある。これらの方法では、使用する樹脂の粘度を低くすることができるため成形性がよいという利点がある。
凹凸構造層１０の頂部１０ａにあたる金型の凹部の形状が尖っている尖鋭形状であると型成形による再現が難しいが、本実施形態では例えば曲率半径ｒを有する略球面形状等の凸曲面形状に形成したため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。
【００３３】
凹凸構造層１０を形成するために使用する金型は、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１０ａに曲率を有する凹凸構造層１０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く、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。凹凸構造層１０の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４の作製方法として好適である。
【００３４】
上述した凹凸構造層１０の製造方法に使用材料として樹脂を用いる場合、この樹脂材料は特に限定されるものではなく、例えばポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル―（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル―ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を１種又は２種以上混合して使用することができる。
また、上述した樹脂材料の他に例えば散乱反射体、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
【００３５】
また、金属層１１は、例えばアルミニウムや銀などの金属を、凹凸構造１０の前面の凹凸形状に倣った層形状になるように形成する。金属層１１の形成手段としては、凹凸構造層１０に収縮、黄変等の劣化を招来することなく金属層１１を形成できれば特に限定されるものではない。
例えば、（ａ）真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＰＶＤ法）、（ｂ）プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法；ＣＶＤ法）が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層１１を形成できる真空蒸着法やイオンプレーティング法が好ましい。
【００３６】
金属層１１に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上述したいずれかの形成方法に適用可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の単体もしくは合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して形成してもよい。中でも、反射性が高く緻密な金属層１１を比較的容易に形成できるアルミニウムが好適である。
また、金属層１１の厚さの下限として１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍが特に好ましい。一方、金属層１１の厚さの上限として２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍが特に好ましい。金属層１１の厚さが下限である１０ｎｍより小さいと、金属層１１に入射する光を十分に反射させることができない。また、２０ｎｍ以上の厚さであっても、上述の金属層１１で反射される光は大幅には増えないため、２０ｎｍであれば十分な厚さといえる。一方、金属層１１の厚さが２００ｎｍの上限を超えると、金属層１１に目視でも確認できるクラックが発生する不具合が生じる。なお、金属層１１の厚さが１００ｎｍ以下であれば、目視で確認できないようなクラックも発生しないので特に好ましい。
【００３７】
上述の製造方法で形成した光反射性凹凸構造層８は、樹脂材料からなる凹凸構造層１０上に金属層１１が積層して形成されている。すなわち、光反射性凹凸構造層８は金属層１１が樹脂シートからなる凹凸構造層１０に支持されている。なお、金属層１１は、図３では凹凸構造層１０の光入射側である前面側に配されているが、裏面側に配されてもよく、要求特性に応じて適宜選択することが出来る。
また、光反射性凹凸構造層８の金属層１１を支持する凹凸構造層１０に上述の耐候層９として使用可能な材料を採用して、凹凸構造層１０を省略して耐候層９とすることも可能である。この場合、光反射性凹凸構造層８は金属層１１で構成される。そのため、光反射性凹凸構造層８は少なくとも入射光を反射させる金属層１１が設けられていればよい。
【００３８】
凹凸構造層１０は、図４（ａ）に示すような、頂部１０ａに曲率半径ｒを設けた凸部が略三角柱形状のプリズム形状１３Ａを採用して同一方向に配列して構成することが望ましい。或いは、図４（ｂ）に示すように、頂部に曲率を有する略多角錐形状１３Ｂを互いに直交するＸ，Ｙ方向に配列した構成を採用してもよい。また、凹凸構造層１０の形状として、図４（ｂ）に示す凸部と凹部が反転した形状の逆型形状を採用してもよい。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示す凹凸構造層１０における単位形状である凸部、即ちプリズム形状１３Ａ，略多角錐形状１３Ｂ（以下、単位形状１３Ａ，１３Ｂということがある）の構造は、図５に示すような断面山形をなす単位形状１３Ａ，１３Ｂの底辺(ピッチ)Ｘと高さＹのアスペクト比Ｙ／Ｘが、０．３５以下であることが望ましい。
【００３９】
単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘが０．３５より大きい場合には、凹凸構造層１０を成形するときに金型の凹部または凸部部分に樹脂が残りやすく成形分離性が低下してしまう。単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比が０．３５以下であるならば、樹脂が金型に残る可能性が低くなり、設計通りの形状に成形することができる。
また、単位形状１３Ａ，１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘは、０．１５以上であることが望ましい。アスペクト比Ｙ／Ｘ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。
なお、凹凸構造層１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示す凹凸構造を構成する複数の凸部であるプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３Ｂが一定のピッチＰｔで配列された周期配列構造を有していてもよく、ピッチＰｔがランダムとされた不定形配列構造であってもよい。
【００４０】
凹凸構造層１０が周期配列構造を有する場合のプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３Ｂ即ち凸部のピッチＸとしては、３０μｍ以下であることが望ましい。 ピッチＸが３０μｍより大きい場合には、ピッチＸの増大にともなって構造の高さＹが高くなるため、耐候層９もしくは透光性絶縁層７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るため、接着による光反射性凹凸構造層８の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Ｘ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、さらに成形性やコストの観点から好ましい。
【００４１】
また、凹凸構造層１０が周期構造を有する場合のプリズム形状１３Ａ、略多角錐形状１３ＢのピッチＸは１０μｍ以上であることが望ましい。
当該ピッチＸが１０μｍより小さい場合、凹凸構造層１０によって入射光Ｈ１が反射する際に光の回折が起こり得る。この回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、入射光Ｈ１を特定方向に反射させる上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長くなりタクトが低下して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させることができる上に発電効率の観点から好ましい。
【００４２】
なお、光反射性凹凸構造層８における金属層１１を形成する別の方法として、例えば凹凸構造層１０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く好ましくない。
凹凸構造をなす金属層１１を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造を金属箔によって直接形成する等の方法も挙げられるが、この方法では、金属層１１の厚みが厚くなるために電気抵抗が低くなり、モジュールを固定するアルミフレームや端子ＢＯＸとつながる配線などとの通電が起こりやすくなるため、好ましくない。
【００４３】
光反射性凹凸構造層８の前面側に配設された透光性絶縁層７は、電気絶縁性を有する材料から構成されている。
太陽電池裏面シート４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、長期使用による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、裏面シート４は特に太陽電池セル５側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
【００４４】
次に、太陽電池モジュール１における電荷集中による放電破壊を防ぐための構成について、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明する。図６（ａ）と（ｂ）に示す太陽電池モジュール１Ａ、１Ｂは裏面シート４に透光性絶縁層７が設けられていない構成を示すものであり、図６（ｃ）は本実施形態による太陽電池モジュール１を示すものである。なお、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において光反射性凹凸構造層８は凹凸構造の金属層１１で構成され、凹凸構造層１０は省略されている。しかし、図６（ｃ）に二点鎖線で示すように、図２に示す実施形態のように金属層１１の裏面側に凹凸構造層１０を積層して設けてもよい。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図に示す太陽電池モジュール１Ａ，１Ｂ，１において、太陽電池セル５は発電した電力を取り出すための電極１６を隣接する太陽電池５，５間に設けており、隣接する太陽電池５，５同士が電極１６によって接続されている。
図６（ａ）に示す太陽電池モジュール１Ａにおいて、通常、太陽電池セル５は封止材からなる封止材層３の厚み方向中央付近にあり、光反射性凹凸構造層８から離れているため、電極１６がショートすることによる電流のリークは起こらない。
【００４５】
しかし、太陽電池セル５は封止材が軟化した充填材からなる封止材層３で封止されているため、図６（ｂ）に示す太陽電池モジュール１Ｂにおいて、光反射性凹凸構造層８を前面側に向けて即ち太陽電池セル５側に近接させて封止材層３で封止しようとすると、太陽電池セル５と光反射性凹凸構造層８が接触してしまうことがある。このとき光反射性凹凸構造層８を通じて電極１６がショートし、電流がリークしてしまう。
ショートを防ぐために、図６（ｃ）のように透光性絶縁層７を光反射性凹凸構造層８上に配置する構成を採用することで、ショートによる電流リークを防ぐことができる。
【００４６】
ここで、裏面シート４の前面側に透光性絶縁層７を設けたことによる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。
一般的に、裏面シート４の前面側には、透光性絶縁層７として電気絶縁用プラスチックフィルムまたは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）で６．５ｋＶ、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）で７．５ｋＶ、ＰＶＣ（延伸硬質塩ビ）で４．０ｋＶ、ＰＣ（ポリカーボネート）で５．０ｋＶ、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン）で６．０ｋＶ、ＰＥ（ポリエチレン）で４．０ｋＶ、ＴＡＣ（トリアセテート）で３．０ｋＶ、ＰＩ（ポリイミド）で７．０ｋＶ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）。
【００４７】
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１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以上であることが望ましく、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。
【００４８】
本実施形態における透光性絶縁層７は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムで構成されている。この透光性絶縁層７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４に入射した光Ｈ１は、透光性絶縁層７を透過した後に光反射性凹凸構造層８の金属層１１で反射され、再度透光性絶縁層７を透過して裏面シート４からの反射光Ｈ２となる。したがって、透光性絶縁層７は透明性が高く散乱要素が少なければ、裏面シート４へ入射した光が反射光となる際の反射効率が高くなる。
また、透光性絶縁層７の成形に用いる材料は上述したもの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の材料を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、封止材層３との密着性が向上するため好ましい。
【００４９】
透光性絶縁層７は単層であってもよく、また多層であってもよい。透光性絶縁層７が単層の場合には、上述した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。透光性絶縁層７が多層の場合には、その構成として、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構成、ＰＥＴフィルムにＰＶＦ等のフッ素樹脂塗膜を形成する構成、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構成等が挙げられる。
透光性絶縁層７としてＰＶＦ等のフッ素樹脂を用いた場合には、電気絶縁性の基準を満たすとともに、封止材層３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って多層構造とすることが好ましい。特に透光性絶縁層７としてフッ素樹脂塗膜を用いる場合には、光反射性凹凸構造層８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光反射性凹凸構造層８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。
【００５０】
また、透光性絶縁層７は、上述した材料のいずれか、例えばＰＥＴフィルムを２層貼り合わせた多層構造として形成してもよい。透光性絶縁層７の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て、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。
また、光反射性凹凸構造層８の金属層１１を支持する樹脂シートの凹凸構造層１０に上述の材料を採用して、凹凸構造層１０を透光性絶縁層７とすることも可能である。この場合、光反射性凹凸構造層８において金属層１１を裏面側に位置させると共に凹凸構造層１０を透過性絶縁層７として太陽電池セル５側に位置させる必要がある。
なお、透光性絶縁層７の層構成は上述したもの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。
【００５１】
以上の部材からなる裏面シート４は、耐候層９、光反射性凹凸構造層８、透光性絶縁層７をそれぞれ図示しない接着層を介して貼り合わせることで成形される。なお、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。
なお、図６（ｃ）に示す太陽電池モジュール１において、透光性絶縁層７の厚みが足らない場合には、透過性絶縁層７が絶縁破壊して電極１６と光反射性凹凸構造層８との間で放電ｄが発生して電流のリークが起こる。
【００５２】
さらに、光反射性凹凸構造層８の金属層１１から陰極の電極１６に放電が起こるときの様子を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
図７（ａ）に示すように、光反射性凹凸構造層８が金属層１１を含む構成であると、金属層１１に隣接する透過性絶縁層７内には金属層１１に近接する領域に等電位線ＰＩが密集する層７ａができる。この層７ａ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、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔから層７ａの厚みＩｃを引いた層７ｂが十分な厚みＩｅを有している必要がある。
等電位線ＰＩが密集する層７ａでは、全体の透過性絶縁層７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、透過性絶縁層７の絶縁破壊電圧Ｄｖは、上述の透過性絶縁層７の総厚Ｉｔより上述の等電位線ＰＩが密集する層７ａの厚みＩｃを引いた層７ｂの厚みＩｅと単位厚み当りの絶縁耐力Ｄｓをかけたものとなる。
【００５３】
絶縁破壊電圧Ｄｖを式で表すと、次式（１）となる。
Ｄｖ＝Ｄｓ（Ｉｔ−Ｉｃ） …（１）
なお、等電位線ＰＩが密集する層７ａは、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔの半分となる。
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、上述の透過性絶縁層７の総厚Ｉｔ、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔは以下の式（２）を満たす必要がある。
６．０ｋＶ≦Ｄｓ（Ｉｔ−Ｐｔ／２） …（２）
【００５４】
また、図７（ａ）に示すように金属層１１の頂部１１ａが凸曲面でなく尖鋭形状であると、電荷集中Ｅｃにより低い電圧でも金属層１１から放電破壊が起こり透光性絶縁層７中で放電することにより透光性絶縁層７に黒化が起きてしまう。黒化すると透光性絶縁層７の透過量が落ちて金属層１１で反射せずに吸収される光が増加する不具合がある。
そのため、金属層１１の頂部１１ａは、図７（ｂ）に示すように、例えば曲率半径ｒを有する断面略円弧状の凸曲面形状であることが好ましい。この頂部１１ａに内接する円Ｐｃの曲率半径ｒは、大きいほど電荷集中を防げるが、頂部１１ａ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欠点がある。そのため、上述の半径ｒは、ピッチＰｔの１０％以下であることが好ましい。
また、金属層１１の頂部１１ａは上述の曲率半径ｒが小さすぎると電荷集中が起きてしまうため、頂部１１ａのピッチＰｔの１％以上であることが好ましい。
【００５５】
本実施形態による太陽電池モジュール１及びその裏面シート４は上述の構成を有しており、次に主に図８を参照して、その作用と裏面シート４による太陽電池モジュール１の光利用効率の向上の仕組みを説明する。
図８は、太陽電池モジュール１の裏面シート４に入射した光Ｈ１が光反射性凹凸構造層８によって反射されて太陽電池セル５の受光面５ａに入射する過程を示している。なお、凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａによる凹凸構造を有しており、金属層１１もこの凹凸構造に倣った形状を有している。
図８（ａ）において、裏面シート４には凹凸構造をなす金属層１１と凹凸構造層１０が積層されてなる光反射性凹凸構造層８が設けられている。太陽電池モジュール１の前面板２の入射面２ａから入射した光Ｈ１のうち一部の入射光Ｈ１は太陽電池モジュール１内を透過して太陽電池セル５に入射することなく裏面シート４に入射し、光反射性凹凸構造層８の金属層１１で反射される。反射された光Ｈ２は前面板２の入射面２ａと大気との界面で再度反射される。この反射光Ｈ３は太陽電池セル５の受光面５ａに入射して光電変換される。
したがって、太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光Ｈ３が増加すれば、太陽電池セル５での光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
【００５６】
本実施形態による太陽電池モジュール１においては、プリズム形状１３Ａの凹凸構造を有する金属層１１は、前面側から入射する光Ｈ１を特定方向へ反射させることができる。この反射光Ｈ２が再入射することにより、太陽電池セル５の受光面５ａ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。
【００５７】
ここで、図８（ｂ）に裏面シート４における凹凸構造層１０及び金属層１１の凸部を構成するプリズム形状１３Ａの頂角θと反射角α（入射角α）との関係を示す。図８（ｂ）において、前面板２の入射面２ａに対して垂直に光Ｈ０が入射した場合、頂角θと反射角αとの間には（３）式で示す関係が成り立つ。
α＝（１８０°−θ）／２ …（３）
【００５８】
凹凸構造をなす金属層１１で反射した光Ｈ２は、前面板２と大気との界面で反射する。このときの入射光Ｈ２の入射角は２αである（図８（ｃ）参照）。
ここで、入射角２αが臨界角φ以上の場合には、前面板２と大気と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その多くが反射光Ｈ３となる。
一方、入射角２αが臨界角φより小さい場合には、反射光Ｈ３の他に大気中への透過光Ｈ４が発生する（図８（ｄ）参照）。この透過光Ｈ４の発生により、前面板２の入射面２ａと大気との界面での反射光Ｈ３の光量が減少し、太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光Ｈ３の光量も減少するため、反射光Ｈ２の入射角２αが臨界角φ以上になることが望ましい。
【００５９】
なお、上記臨界角φは、前面板２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（４）が成立する。
ｓｉｎφ＝ｎ１／ｎ２ …（４）
但し、ｎ１＞ｎ２
例えば、前面板２に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、その屈折率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。
以上の説明から、凹凸構造をなす金属層１１での反射光Ｈ２を有効に利用するためには、界面への入射角２αが臨界角φ以上となる必要があり、上述のように臨界角φが４２°の際には凹凸構造をなす金属層１１での反射角αが２１°以上であることが要求される。
【００６０】
ここで、凹凸構造層１０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Ｙ／Ｘに対する頂角θ及び凹凸構造をなす金属層１１での反射角αの値を下記の表１に示す。上述のように、凹凸構造をなす金属層１１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、凹凸構造１０におけるプリズムのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．２以上に設定する必要がある。
【００６１】
【表１】
【００６２】
以上の説明においては、前面板２の入射面２ａへの光Ｈ０の入射角が０°である場合を検討してきたが、実際には、入射する光Ｈ０の入射角は様々である。そのため、アスペクト比Ｙ／Ｘが０．１５以上、すなわち前面板２と大気の界面に入射する金属層１１での反射光Ｈ２の入射角２αと臨界角φの差が約１０°以内であれば、光Ｈ０の入射角が異なる場合でも最終的に太陽電池セル５の受光面５ａに入射する光は発生する。しかし、アスペクト比Ｙ／Ｘが０．１５未満になると、前面板２と大気の界面に入射する反射光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Ｙ／Ｘは、少なくとも０．１５以上、好ましくは０．２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。
【００６３】
また、入射光Ｈ１を特定方向に反射させて太陽電池セル５に向かわせる光反射性凹凸構造層８の金属層１１は、頂部１１ａ、１１ａ間のピッチをＰｔとして、頂部１１ａの曲率半径ｒが０．０１Ｐｔ〜０．１Ｐｔの範囲に設定されている。そして、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔ、金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔは下記の（２）式を満たす関係にある。
６．０ｋＶ≦Ｄｓ（Ｉｔ−Ｐｔ／２） …（２）
そのため、頂部１１ａが存在することによって生じ易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できる。
なお、上述したように、凹凸構造層１０におけるプリズムのアスペクト比が０．３５より大きいと成形性が悪くなるため、アスペクト比Ｙ／Ｘは０．３５以下であることが望ましい。したがって、本実施形態におけるアスペクト比Ｙ／Ｘは、０．１５〜０．３５の範囲に設定されている。
【００６４】
上述のように本実施形態による太陽電池モジュール１によれば、裏面シート４は凹凸構造をなす凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８を有することにより、裏面シート４の前面側から太陽電池セル５に受光されずに透光性絶縁層７を経由して光反射性凹凸構造層８へ入射する一部の光Ｈ１を、太陽電池セル５が配設された封止材層３の方向へ反射させ、前面板２と大気との界面で反射させて太陽電池セル５の受光面５ａに再入射させることができる。そのため、太陽電池モジュール１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できる。
特に、凹凸構造層１０及び金属層１１における凸部である単位形状１３Ａ、１３Ｂのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．１５〜０．３５の範囲、好ましくは０．２〜０．３５の範囲に設定したから、凹凸構造層１０の成形性が良く金属層１１での反射光Ｈ２を特定方向に向かわせて太陽電池セル５の受光面５ａへ再入射する光量を増大できて反射光Ｈ２を一層有効利用できる。
また、裏面シート４は光反射性凹凸構造層８における金属層１１の頂部１１ａが曲率半径ｒの凸曲面を形成すると共に、透過性絶縁層７の総厚Ｉｔと金属層１１の頂部１１ａのピッチＰｔが上記（２）式を満たすことで、金属層１１の頂部１１ａ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できる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態による太陽電池モジュール１及びその裏面シート４について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、任意の設計変更等が可能であり、これらも本発明に含まれる。
次に本発明の変形例について以下に説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部材、部分については同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、太陽電池モジュール１の第１変形例による裏面シート２０として、図９に示す層構成を採用してもよい。
図９に示す第１変形例による裏面シート２０においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。さらに光反射性凹凸構造層８に接着層２１を介してＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７が配置されている。
【００６６】
また、第２変形例による裏面シート２５として、図１０に示す層構成を採用してもよい。
この裏面シート２５においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側に位置するように配置されており、凹凸構造層１０を形成する樹脂シートが透光性絶縁層７の役割を兼ねている。そのため、別個に透光性絶縁層７を設けていない。
【００６７】
また、第３変形例による裏面シート３０として、図１１に示す層構成を採用してもよい。 この裏面シート３０においては、耐候層９として耐候性ＰＥＴフィルムを用いている。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側に位置するように配置されている。
さらに接着層２１を介してＥＶＡフィルムからなる透光性絶縁層７が配設されている。
【００６８】
また、第４変形例による裏面シート３５として、図１２に示す層構成を採用してもよい。 この裏面シート３５においては、耐候層９は長期耐候性を得るためのＰＶＦ層３６上にＰＥＴフィルム３７を積層して構成している。この耐候層９上には、接着層２１を介して凹凸構造層１０及び金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８が配置されている。ここでは、金属層１１が凹凸構造層１０の裏面側即ち耐候層９側に配置されている。
さらに接着層２１を介してＥＶＡフィルムからなる透光性絶縁層７が配置されている。
【００６９】
このような第１〜４変形例による裏面シート２０，２５，３０，３５においても実施形態の裏面シート４と同様に、金属層１１を有する光反射性凹凸構造層８を含むため、入射光Ｈ１を前面側に向かって効率良く反射させることができる。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。
なお、上記実施形態及び第１〜第４変形例による裏面シート４，２０，２５，３０，３５において、凹凸構造層１０としてプリズム形状１３Ａを単位形状の凸部として採用する場合、各プリズム形状１３Ａ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て好ましい。
【００７０】
また、太陽電池モジュール１の裏面シート４において、光反射性凹凸構造層８及び透光性絶縁層７の間と、光反射性凹凸構造層８及び耐候層９の間とのいずれか一方または両方に、無機酸化物を含むバリア層が含まれていてもよい。バリア層を採用することによって、長期使用による金属層１１の劣化を防止することができる。
このバリア層は、酸素及び水蒸気バリアー性に優れた材料の層である。具体的には、太陽電池モジュール１の内部の電極等の酸化を防止する機能を付与することが可能であることから、水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙの範囲であることが望ましい。バリア層に用いることができる材料の一例として、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化タングステン或いはそれらの混合物等が挙げられる。
特に酸化珪素は、酸素、水蒸気バリア性に優れているだけではなく、酸に対する耐性も高いため、ＥＶＡの架橋によって発生する酢酸によって侵食されないため特に望ましい。
また、バリア層が透光性絶縁層７側に配置されている場合には、バリア層に対する光の入射角と、バリア層を経由して金属層１１で反射される光のバリア層からの出射角が異なる場合、太陽電池セル５への再入射を妨げる可能性があることから、バリア層は均一な厚みを有していて入射面と出射面が互いに平行な形状であることが望ましい。
【００７１】
なお、凹凸構造層１０や金属層１１における凸部の頂部１０ａ、１１ａについて、上述した実施形態や変形例では曲率半径ｒの断面円弧状または略球面形状の凸曲面としたが、凸曲面は必ずしも曲率半径ｒを断面円弧状等に形成する必要はなく、楕円形状等、適宜の断面非円弧状の凸曲面であってもよい。
さらに、裏面シート４，２０，２５，３０，３５は太陽電池モジュール１への使用に限定するものではなく、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。
【実施例】
【００７２】
次に本発明の実施例と比較例について説明する。
（比較例１）
比較例１として、図９に示す上記第１変形例による裏面シート２０について、耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造をなす金属層１１と凹凸構造層１０からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ貼り合わせた裏面シート２０′を作製した。この裏面シート２０′により光利用効率の向上を確認する試験と絶縁破壊試験を行った。
そして、この裏面シート２０′における金属層１１と凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａを備えた構成とし、そのアスペクト比Ｙ／Ｘ＝０．２、ピッチＰｔ＝１５μｍ、金属層１１の頂部１１ａは凸曲面をもたない尖鋭形状とした。また、透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
【００７３】
この比較例１による裏面シート２０′を用いて太陽電池モジュール１′を作製した。
また参照例として、比較例１による太陽電池モジュール１′における裏面シート２０′に変えて散乱反射体である白色ＰＥＴ（東レ製ルミラーＥ２０）を採用した太陽電池モジュールを作製した。比較例１と参照例の各太陽電池モジュールにおいて、裏面シート以外は実施形態による太陽電池モジュール１と同様に前面板２と封止材層３とを備えた構成を有するものとする。
そして、比較例１による太陽電池モジュール１′及び参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５にあたる箇所に光センサーを配置して、前面板２の前面側から所定輝度の光Ｈ０を照射した場合における発電量を測定した。
その結果、参照例の太陽電池モジュールで測定された発電量を１とした場合、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、光反射性凹凸構造層８を含む裏面シート２０′を用いると、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。
また、上述した比較例１による太陽電池モジュール１′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、凹凸構造層１０及び金属層１１の頂部１０ａ、１１ａが曲率半径ｒの凸曲面をもたない尖鋭な構成の場合、電気絶縁性が低いことを確認できた。
【００７４】
（比較例２）
比較例２として、図９に示す第１変形例による裏面シート２０、即ち耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造層１０と金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ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と絶縁破壊試験を行った。
なお、裏面シート２０″における凹凸構造層１０はプリズム形状１３Ａを有する構成とし、そのアスペクト比Ｙ／Ｘを０．２、ピッチＰｔを１５μｍ、頂部１０ａの曲率半径ｒを０．１μｍ（＝０．００６７Ｐｔ）とした。また、裏面シート２０″における透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
【００７５】
この比較例２による裏面シート２０″を用いて太陽電池モジュール１″を作製した。
上記比較例２による太陽電池モジュール１″及び上述した参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５にあたる箇所に光センサーを配置して、前面２ａ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、参照例の太陽電池モジュールにおける発電量を１とした場合に比較例２による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、凹凸構造層１０が頂部１０ａに曲率半径ｒを有する形状であっても、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。
また、比較例２による太陽電池モジュール１″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７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。
【００７６】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として、図９に示す第１構成例の裏面シート２０、即ち耐候性ＰＥＴフィルムからなる耐候層９、凹凸構造層１０と金属層１１からなる光反射性凹凸構造層８、絶縁性ＰＥＴフィルムからなる透光性絶縁層７を、接着層２１でそれぞれ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と絶縁破壊試験を行った。
なお、裏面シート２０における凹凸構造層１０を凸部がプリズム形状１３Ａの凹凸構造とし、アスペクト比Ｙ／Ｘ＝０．２、ピッチＰｔ＝１５μｍとした。凹凸構造層１０と金属層１１の各頂部１０ａ，１１ａを凸曲面形状とし、頂部１０ａ，１１ａの曲率半径ｒ＝０．７５μｍとした。また、裏面シート２０における透光性絶縁層７の厚みを２５μｍとした。
この実施例１による裏面シート２０を用いて太陽電池モジュール１を作製した。また、上述した参照例の太陽電池モジュールを比較のために用いた。
【００７７】
上記実施例１による太陽電池モジュール１と参照例の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル５に光が入射する箇所に光センサーを配置して、前面２ａ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、参照例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による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、光反射用凹凸構造層８が頂部１１ａに曲率半径ｒを有する形状であっても、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。
また、実施例１による太陽電池モジュール１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、凹凸構造層１０及び金属層１１の頂部１０ａ，１１ａに曲率半径ｒの凸曲面を形成することで電気絶縁性が向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１ 太陽電池モジュール
２ 前面板（透光性前面板）
２ａ 入射面
３ 封止材層
４、２０，２５，３０，３５ 裏面シート（太陽電池裏面シート）
５ 太陽電池セル
５ａ 受光面
９ 耐候層
８ 光反射性凹凸構造層
１０ 凹凸構造層
１０ａ，１１ａ 頂部
１１ 金属層
７ 透光性絶縁層
１６ 電極
２１，２２ 接着層
Ｌ 光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に太陽電池を封止した封止材層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、
前面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、耐候層とが積層されてなり、
前記金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする太陽電池裏面シート。
【請求項２】
前記金属層の凹凸構造は、略プリズム形状、略多角錐形状、或いはこれらのいずれかの形状の逆型形状のいずれかが複数配列されてなることを特徴とする請求項１に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項３】
前記金属層における頂部の凸曲面における曲率半径をｒとし、前記頂部のピッチをＰｔとしたときに、前記曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ以上０．１Ｐｔ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項４】
前記金属層における凹凸構造の凸部の底辺に対する高さのアスペクト比が、０．１５以上０．３５以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項５】
前記金属層における凹凸構造の凸部のピッチが、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項６】
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請求項１乃至５のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項７】
前記光反射性凹凸構造層の前記透光性絶縁層側または／及び前記耐候層側に、無機酸化物を含むバリア層が少なくとも一層含まれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項８】
前記バリア層の水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項９】
内部に太陽電池を封止した封止材層の光入射側に透光性前面板が積層されてなり、該透光性前面板の反対側である裏面側に請求項１乃至８のいずれか１項に記載された前記太陽電池裏面シートを配置してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１０】
光入射面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を特定方向へ反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、光反射性凹凸構造層を保護する耐候層とが積層されてなり、
前記金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする裏面シート。
【請求項１】
内部に太陽電池を封止した封止材層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、
前面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、耐候層とが積層されてなり、
前記金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする太陽電池裏面シート。
【請求項２】
前記金属層の凹凸構造は、略プリズム形状、略多角錐形状、或いはこれらのいずれかの形状の逆型形状のいずれかが複数配列されてなることを特徴とする請求項１に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項３】
前記金属層における頂部の凸曲面における曲率半径をｒとし、前記頂部のピッチをＰｔとしたときに、前記曲率半径ｒは０．０１Ｐｔ以上０．１Ｐｔ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項４】
前記金属層における凹凸構造の凸部の底辺に対する高さのアスペクト比が、０．１５以上０．３５以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項５】
前記金属層における凹凸構造の凸部のピッチが、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項６】
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請求項１乃至５のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項７】
前記光反射性凹凸構造層の前記透光性絶縁層側または／及び前記耐候層側に、無機酸化物を含むバリア層が少なくとも一層含まれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項８】
前記バリア層の水蒸気透過度が０〜５ｇ／ｍ２／ｄａｙであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載された太陽電池裏面シート。
【請求項９】
内部に太陽電池を封止した封止材層の光入射側に透光性前面板が積層されてなり、該透光性前面板の反対側である裏面側に請求項１乃至８のいずれか１項に記載された前記太陽電池裏面シートを配置してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１０】
光入射面側から裏面側に向けて、透光性絶縁層と、光を特定方向へ反射させる凹凸構造を形成した金属層を備えた光反射性凹凸構造層と、光反射性凹凸構造層を保護する耐候層とが積層されてなり、
前記金属層の凹凸構造における凸部の頂部が凸曲面を形成していることを特徴とする裏面シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１０８７２５（Ｐ２０１１−１０８７２５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９７７１（Ｐ２００９−２５９７７１）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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