JP2012230968A

JP2012230968A - 封止材シート及び太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2012230968A
Application number: JP2011097196A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Komatsu; 正明小松; Choichiro Okazaki; 暢一郎岡崎; Hirotaka Yamamoto; 浩貴山本
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US20120266942A1

Abstract

【課題】波長変換膜の効率を向上し、太陽電池の光電変換効率を向上する。
【解決手段】前面ガラス２、封止材３、太陽電池セル４及びバックシート５を有する太陽電池モジュールにおいて、前記封止材３には、近紫外光〜青色光で励起されることにより緑色光〜近赤外光を発光するポリマーで表面コートされた蛍光体を封止した波長変換材料７が混入されており、太陽光のうち太陽電池セル４に向かわない光量が低減するため波長変換の効率が高く、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長変換膜の技術に関し、特に、蛍光体に近紫外光〜青色光を照射して励起し、発光を起こして波長変換を行い、太陽電池に適用して有効な技術に関する。

太陽電池の量子効率は、一般に紫外光〜青色光の領域では緑色光〜近赤外光の領域に比べて低い。従って、太陽電池に到達する光の波長成分のうち、紫外光〜青色光の波長の光を緑色光〜近赤外光の光に波長変換することによって、太陽電池の量子効率の高い波長領域の光を増加させて、太陽電池の効率を向上することができる。従来から太陽電池に光が到達する経路中に波長変換膜を設置することにより、太陽電池の効率が向上することが知られている。例えば、〔特許文献１〕では、蛍光着色剤を波長変換材料として用いている。また、〔特許文献２〕では、希土類錯体含有ＯＲＭＯＳＩＬ複合体を用いている。また、〔非特許文献１〕では、有機金属錯体を用いている。しかしながら、上記の蛍光着色剤及び有機金属錯体では耐久性が不充分であるため、長期間にわたる太陽電池用波長変換材料としての機能の保持が困難である。また、〔特許文献３〕では蛍光体を用いた太陽電池用波長変換材料が記載されているが、〔特許文献４〕では具体的な効率向上量の数値が記載されておらず、〔特許文献５〕でも発電効率の向上の効果は十分ではない。また、特許文献５〕では発光材料を金属酸化物で被覆して光透過率を向上することが記載されているが、〔特許文献５〕に記載されるように蛍光体の表面コート材料は一般に金属酸化物であり、ポリマーで表面コートされる記載はない。

特開２００１−７３７７号公報特開２０００−３２７７１５号公報特開２００３−２１８３７９号公報特開平７−２０２２４３号公報特開２００５−１４７８８９公報

第５８回錯体化学討論会予稿集１ＰＦ−０１１

太陽電池用の波長変換材料には有機金属錯体及び無機系化合物である蛍光体を太陽電池用波長変換材料として用いる取組みがなされている。しかしながら、従来の波長変換材料では発光材料による光散乱が大きいため、太陽電池セルに向かわずに太陽光が入射する側に反射する光の成分が大きい。そのため、従来の波長変換材料では太陽電池の光電変換効率を十分向上するには至っておらず、光電変換効率をさらに向上することが求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換材料に入射する光のうち太陽電池セルに向かう光の量を増加し、太陽電池の光電変換効率を向上することができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明の一つの実施の形態における太陽電池モジュールは、前面ガラス、透明樹脂、太陽電池セル及びバックシートを有している。また、前記前面ガラスは太陽電池用の半強化ガラスであり、反射防止膜を有している場合がある。前記透明樹脂には、近紫外光〜青色光で励起されることにより可視光〜近赤外光を発光する蛍光体が混入されており、前記蛍光体はポリマーで表面コートされた形態を有しており、反射光が低減して太陽電池セルに向かう光量を大きくする。すなわち、上述のような波長変換膜を太陽電池に用いることによって、光電変換効率の高い太陽電池モジュールを作製することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、本発明では波長変換材料による反射を低減し、太陽電池セルに向かう光量が大きく、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。

封止材に波長変換材料を混合した場合の太陽電池モジュールの模式図である。封止材と太陽電池素子の間に波長変換層を形成した場合の太陽電池モジュールの模式図である。反射防止膜に波長変換材料を混合した場合の太陽電池モジュールの模式図である。反射防止膜と前面ガラスの間に波長変換層を形成した場合の太陽電池モジュールの模式図である。太陽電池モジュールを集光型太陽電池に取り込んだ場合の集光型太陽光発電装置の模式図である。ポリマーにより表面コートされた蛍光体である波長変換材料の模式図である。波長変換材料における反射光強度のポリマーの屈折率依存性を示すグラフである。太陽電池の発電電力増加分の波長変換材料励起端波長依存性を示すグラフである。光散乱強度の粒径依存性を示すグラフである。

＜太陽電池モジュールの構造＞
本発明の太陽電池モジュールの構造を図１に示す。太陽電池モジュール１は太陽光が入射する側に設置する前面ガラス２、封止材（透明樹脂）３、太陽電池セル（太陽電池素子）４、及びバックシート５からなり、前面ガラス２の太陽光が入射する側には反射防止膜６が形成されている。反射防止膜はあることが望ましいが、なくてもよい。前面ガラス２はその成分がガラスのほか、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、フッ化ポリエチレンなど太陽光の入射を妨げないよう透明であれば、これらの材料のものを用いることもできる。

また、封止材３は保護材としての役割があり、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４を覆うように配置されている。封止材としては、ＥＶＡ（エチレン−ビニル酢酸共重合体）のほか、シリコンのポッテイング材、ポリビニルブチラールなどを用いることもできる。太陽電池セル４としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜化合物半導体太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等の様々な太陽電池素子を用いることができる。この太陽電池セル４は太陽電池モジュール１内に１つ乃至複数配置されており、複数配置される場合は電気的にインターコネクタで接続されている。

また、バックシート５としては耐候性、高絶縁性、及び強度を持たせるため、金属層及びプラスチックフィルム層を含有することができる。波長変換材料７は図１に示すように封止材３に混合して用いることができる。この場合には、封止材３が近紫外〜青色光を吸収して、緑色〜近赤外光を放出する波長変換層を構成している。また、波長変換膜を封止材３といっしょに太陽電池モジュールを作製するため、製造工程が簡素化できる。

また、前記波長変換材料７は、少なくとも太陽光が太陽電池セル４に入射する間に存在していればよく、少なくとも前面ガラス２の受光表面及び前面ガラス２と太陽電池セル４との間のいずれかにあればよい。また、波長変換材料７は太陽電池セルに入射する光のみ吸収できればよいので、少なくとも太陽電池セル４への太陽光の入射部に変換された光を供給することができる位置に存在していればよく、太陽電池モジュール１の表面積と同じ面積で均一に存在しなくともよい。

従って、太陽電池モジュールの構造としては、図１に示す構成のほか、図２に示すように封止材３の太陽電池セル側に波長変換層８を形成することができる。波長変換膜８は、波長変換材料７を含む膜である。この場合には波長変換材料７から放出された光の太陽電池素子までの距離が短く、光の拡散を抑えることができる。

また、図３に示すように反射防止膜６を設ける場合は、波長変換材料７を反射防止膜６に混練して用いることができる。この場合には、反射防止膜６といっしょに波長変換膜を作製するため製造工程を簡素化できる。また、前面ガラス２による紫外光の吸収がない前面ガラスの表面に波長変換膜を形成するため、紫外光を可視光〜近赤外光に波長変換することができる。

また、図４に示すように反射防止膜６と前面ガラス２の間に波長変換膜８を形成することができる。この場合には前面ガラス２による紫外光の吸収がない表面に波長変換膜８を形成するため、紫外光を可視光〜近赤外に波長変換することができる。また、上記の構成に集光レンズ９、支持枠１０、基板１１などを用いて図５のように集光型太陽電池として使用することもできる。波長変換材料によってエネルギーの高い短波長の光をエネルギーの低い長波長の光に変換し、太陽電池素子のバンドギャップ以上の過剰なエネルギーが減少するため、集光型太陽電池として用いても太陽電池素子の温度上昇を抑えることができる。

以上のように光が太陽電池に到達するまでの経路中に、蛍光体を含む材料を設置した構造である太陽電池としては、前面ガラス２や封止材３の材料に混合する方法、適当な溶媒に波長変換材料７を配合して所望の箇所に塗布する方法などが考えられ、太陽電池セル４における太陽光の吸収を妨げず、波長変換材料７の機能を損なわない形態であれば、いずれの方法であってもよい。その中でも、図１に示す波長変換材料７を封止材３に混練して用いる方法は製造方法が簡素化でき、波長変換材料７を設置する方法として優れている。
＜ポリマー表面コート発光材料＞
波長変換材料として蛍光体材料を用いる場合、蛍光体の大きさが数μｍの大きさであると、蛍光体による反射によって太陽電池セルに向かわずに太陽光が入射する側に反射する光の成分が生じる。この場合には波長変換材料として設置した蛍光体材料により、太陽光の成分が入射する側に反射して太陽電池の発電に寄与しない。

蛍光体の表面をポリマーで表面コートすることにより、蛍光体による太陽光の反射を抑えることができる。蛍光体表面をコートする材料としては一般に金属酸化物が知られているが、微粒子として表面コートする場合が多く、光利用効率を上げるためには蛍光体表面を滑らかにコートする材料が好ましい。また、表面コートは作製方法が容易であり、安価に作製できることが好ましい。

図６にポリマーで表面コートした蛍光体である波長変換材料の模式図を示す。すなわち、発光材料である蛍光体７１の表面を封止材の屈折率（１．５）より大きく蛍光体７１の屈折率（蛍光体組成によるが、蛍光体の屈折率の範囲は１．５〜２．０程度）よりも小さい屈折率のポリマー７２で表面コートすることにより、太陽光の反射を低減することができる。ここで、封止材３の屈折率をa、蛍光体７１の屈折率をb、表面コートするポリマー７２の屈折率をcとすれば、a＜c＜bである。

図７に蛍光体に表面コートするポリマー７２の屈折率を変化させた時の反射光強度の計算結果を示す。封止材３としてＥＶＡを用いた場合、ＥＶＡの屈折率は1．48である。また、蛍光体材料としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎを用いた場合、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎの屈折率は1．77である。表面コートするポリマー７２の屈折率が1．48より大きく1．77より小さい範囲で反射光強度は低下しており、1．62で反射光強度は５０％低減する。また、反射光強度が２０％低減すれば十分反射光強度を低減する効果が期待できるため、ポリマー７２の屈折率は1．51より大きく1．73より小さい範囲がより好ましい。また、蛍光体７１の表面にコートするポリマー７２の厚さは太陽光成分の紫外光の反射防止を考慮すれば、紫外光のλ/4より厚いことが好ましい。従って、ポリマー７２の厚さは70nm以上が好ましい。ここで、ポリマー７２とは、一般に分子量が一万以上の高分子で形成されたものを示すが、ここでは所望の厚さにポリマー７２が形成されていればよく、分子量が一万以上のものに限定されない。また、ポリマー７２の材料組成は樹脂、プラスチック、高分子、重合体などを含み、アクリル樹脂、ポリエチレン、塩化ビニル樹脂などがあり、光の利用を妨げないものであればよい。この中でも、アクリル樹脂（メタクリル酸メチル樹脂）は紫外光領域の屈折率は文献値（1．49）よりもやや高く、表面コート材料として適当である。また、ポリマー７２で表面コートされた発光材料を混合した波長変換膜８は１層でもよく、または重ねて多層構造とすることもできる。

＜波長変換材料としての励起端波長、粒径、添加濃度＞
太陽電池の量子効率は一般に青色光から近紫外光になり、入射する光の波長が短波長になるにつれて低下する。一方、波長変換材料としては蛍光体の量子効率は０．７〜０．９程度のものが用いられる。太陽光スペクトル強度のある３００ｎｍ以上に励起帯がある蛍光体の長波長側の励起端波長を変化させた場合の発電電力増加分を試算した結果を図８に示す。ここで、励起端波長とは励起スペクトルにおける長波長側の励起強度が立ち上がる波長のことであり、励起スペクトルのピーク強度の１０％となる波長を示すこととする。

波長変換による発電電力の増加は量子効率０．６〜０．９では励起端波長が３５０〜６７０nmで見られる。発電電力の増加は励起端波長が４３０〜５００nmの時に最も大きい。すなわち、波長変換材料の量子効率が０．６〜０．９であれば、励起端波長が４３０〜５００nmの範囲の波長変換材料を用いることで、太陽電池の発電電力を最大限向上することができ、量子効率が０．７〜０．９であれば、励起端波長が４５０〜５００nmの範囲の波長変換材料を用いることで、太陽電池の発電電力を最大限向上することができる。また、波長変換材料の量子効率が０．７以上の場合には、励起端波長がさらに４１０〜６００ｎｍのものを用いても、従来の有機錯体（量子効率０．６程度）を用いた波長変換の場合より太陽電池の発電電力を向上することができる。

一方、蛍光体では光学散乱による損失もあり、その程度は粒径と添加濃度に関係する。波長変換材料の粒径と光散乱強度の関係は、太陽光の波長を５００nmとすると、光散乱強度はミー散乱によりその半分の２５０nmの粒径で最大となる。光散乱強度と粒径の関係を図９に示す。

２５０nmより小さい粒径では散乱強度はレイリー散乱に支配され粒径が小さいほど散乱強度は減少し、また２５０nmより大きい粒径では幾何光学散乱に支配され、粒径が大きいほど光散乱強度は低下する。粒径が小さいと光散乱強度は低下するが、蛍光体の発光強度が低下するため、また、粒径が大きすぎると添加濃度を多くする必要があり、封止材の機能を損ねるため、１０nm〜５０μｍの粒径範囲が適当である。さらに、蛍光体の発光効率は１μｍ以下では急激に低下する傾向があり、より好ましくは１μｍ〜５０μｍの粒径範囲が適当である。

次に、波長変換材料の封止材中への添加濃度としては、太陽光が入射する側に少なくとも１個の蛍光体粒子が存在し、封止材中に混合された蛍光体に太陽光がまんべんなく当たることが望ましい。添加濃度が過剰だと光学散乱が増加し、また添加濃度が過少だと波長変換されず素通りする光が増加する。そのため、平均粒径２．３μｍの蛍光体の場合の添加濃度は２重量％となる。また、平均粒径が５．８μｍの蛍光体の場合の添加濃度は５重量％となる。また、平均粒径が１．２μｍの蛍光体の場合には添加濃度は１重量％となる。従って、蛍光体の平均粒径が１〜５μｍの場合には、添加濃度は１〜５重量％となる。ただし、ここでは蛍光体の必要量を計算した結果であり、この量の前後で最適濃度が存在する。従って、蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とすれば、最適濃度範囲Ｂ（重量％）は最適濃度２Ａ／２．３の１／２００倍程度から効果が現れ始め、１０倍程度まで効果が見られる。従って、蛍光体の濃度は０．００４Ａ≦Ｂ≦８．７Ａの範囲で良好であり、光のストッピング及び光散乱を考慮すれば、より好ましくは最適濃度２Ａ／２．３の１／１００倍程度から５倍程度の範囲で波長変換の効果が高い。従って、蛍光体の濃度は０．００８Ａ≦Ｂ≦４．３Ａの範囲で最適になるものと考えられる。また、蛍光体の添加濃度は反射光が大きいと低濃度にするほかないが、ポリマーで表面コートすることによって反射光を低減できるため、波長変換材料の添加濃度は従来よりも高濃度にすることができる。
＜波長変換材料に用いる蛍光体組成＞
波長変換材料としては、５００ｎｍ以下の近紫外光〜青色光を５００ｎｍ〜１１００ｎｍの緑色光〜近赤外光に光変換して太陽電池セルに入射させることのできる材料が好ましい。特に太陽光スペクトル強度のある３００ｎｍ以上に励起帯があり、量子効率が０．７以上あり、励起端波長が４１０〜６００ｎｍにある材料が好ましい。特に励起端波長が４３０〜５００ｎｍにある材料が最も好ましい。さらに、輝度寿命及び耐湿性の点から、各種ディスプレイ、ランプ、及び白色ＬＥＤ等に用いられる無機蛍光体材料が好ましい。ただし、励起帯が近紫外光〜青色光に分布しているものに限る。本発明では、このような観点から励起帯が近紫外光〜青色光に存在し、さらに光変換効率の高い蛍光体材料組成を選定した。

このような蛍光体としては、ＭＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎであり、ＭはＢａ，Ｓｒ，Ｃａの一種または複数種の元素である蛍光体、または蛍光体の母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、Ｂａ_２ＳｉＯ_４、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）_３ＳｉＯ_５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_３Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｃａ_２ＺｎＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のいずれかを含む蛍光体、あるいは蛍光体の母体材料がＭＡｌＳｉＮ_３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素である蛍光体などが挙げられる。

また、本発明に用いられる蛍光体の平均粒径は１０ｎｍ〜５０μｍであり、発光効率を考慮すれば１μｍ〜５０μｍがより好ましい。ここで、蛍光体の平均粒径は、以下のように規定することができる。粒子（蛍光体粒子）の平均粒径を調べる方法としては、粒度分布測定装置で測定する方法及び電子顕微鏡で直接観察する方法などがある。電子顕微鏡で調べる場合を例にとると、平均粒径は以下のように算出することができる。粒子の粒径の変量（・・・、０．８〜１．２μｍ、１．３〜１．７μｍ、１．８〜２．２μｍ、・・・、６．８〜７．２μｍ、７．３〜７．７μｍ、７．８〜８．２μｍ、・・・など）の各区間を階級値（・・・、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、・・・、７．０μｍ、７．５μｍ、８．０μｍ、・・・）で表し、これをｘ_ｉとする。そして、電子顕微鏡で観察された各変量の度数をｆ_ｉで示すことにすれば、平均値Ａは次のように表される。

Ａ＝Σｘ_ｉｆ_ｉ／Σｆ_ｉ＝Σｘ_ｉｆ_ｉ／Ｎ
ただし、Σｆ_ｉ＝Ｎである。本発明の蛍光体では励起帯波長が波長変換材料として適合しているため、太陽電池用波長変換材料として優れた効果を得ることができる。
＜波長変換材料の作製＞
実施形態１による、ポリマーで表面コートされた蛍光体である波長変換材料を作製した。ポリマーの原料としてメタクリル酸メチルモノマーを用いる。蛍光体はＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎ（粒径６μｍ）を用い、蛍光体表面を疎水性とするためヘキサメチルジシラザンに浸して乾燥した。メタクリル酸メチルモノマーに疎水処理した蛍光体を投入し、さらに反応開始剤としてV−65を少量投入した。蛍光体と反応開始剤を投入したメタクリル酸メチルモノマーに、さらに界面活性剤を投入し、超音波洗浄機にて分散した。作製したメタクリル酸メチルモノマー溶液に純水を投入して反応溶液とした。回転羽根付きの温度制御炉に反応溶液を容器に入れて投入し、窒素を流しながら温度を５４℃に保って反応させて、冷却後水洗、乾燥を行って、本発明に用いる波長変換材料を作製した。

また、蛍光体としては粒径５０μｍのＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎを用いることができる。ポリマーの原料としてメタクリル酸メチルモノマーを用いる。蛍光体はＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎ（粒径５０μｍ）を用い、蛍光体表面を疎水性とするためヘキサメチルジシラザンに浸して乾燥した。メタクリル酸メチルモノマーに疎水処理した蛍光体を投入し、さらに反応開始剤としてV−65を少量投入した。蛍光体と反応開始剤を投入したメタクリル酸メチルモノマーに、さらに界面活性剤を投入し、超音波洗浄機にて分散した。作製したメタクリル酸メチルモノマー溶液に純水を投入して反応溶液とした。回転羽根付きの温度制御炉に反応溶液を容器に入れて投入し、窒素を流しながら温度を５４℃に保って反応させて、冷却後水洗、乾燥を行って、本発明に用いる波長変換材料を作製した。

また、蛍光体表面に反応開始剤を付けた後に作製することもできる。ポリマーの原料としてメタクリル酸メチルモノマーを用いる。蛍光体はＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎ（粒径６μｍ）を用い、蛍光体表面を疎水性とするためヘキサメチルジシラザンに浸して乾燥した。また、反応開始剤（V−65）を溶液に溶かして蛍光体を浸し、乾燥した。処理した蛍光体を投入したメタクリル酸メチルモノマーに、さらに界面活性剤を投入し、超音波洗浄機にて分散した。作製したメタクリル酸メチルモノマー溶液に純水を投入して反応溶液とした。回転羽根付きの温度制御炉に反応溶液を容器に入れて投入し、窒素を流しながら温度を５４℃に保ち反応させて、冷却後水洗、乾燥を行って、本発明に用いる波長変換材料を作製した。

次に、実施形態２によるポリマーで表面コートされた蛍光体である波長変換材料を作製した。実施形態２による波長変換材料は、蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎ（粒径１μｍ）を用い、蛍光体表面を疎水性とするためヘキサメチルジシラザンに浸して乾燥した。他は実施形態１と同様である。

次に、実施形態３によるポリマーで表面コートされた蛍光体である波長変換材料を作製した。実施形態３による波長変換材料は、蛍光体として（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎ（粒径６μｍ）を用い、蛍光体表面を疎水性とするためヘキサメチルジシラザンに浸して乾燥した。他は実施形態１と同様である。

次に、実施形態４によるポリマーで表面コートされた蛍光体である波長変換材料を作製した。蛍光体としては、上述のようにＭＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎであり、ＭはＢａ，Ｓｒ，Ｃａの一種または複数種の元素である蛍光体、または蛍光体の母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、Ｂａ_２ＳｉＯ_４、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）_３ＳｉＯ_５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_３Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｃａ_２ＺｎＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のいずれかを含む蛍光体、あるいは蛍光体の母体材料がＭＡｌＳｉＮ_３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素である蛍光体であり、粒径が１〜５０μｍの蛍光体は上述の方法と同様にしてポリマー表面コート蛍光体である波長変換材料を作製することができる。その他は実施形態１と同様である。また、蛍光体をコートするポリマーはアクリル樹脂のほか、ポリエチレン、塩化ビニル樹脂などを用いることができる。
＜太陽電池モジュールの作製＞
次に、前記波長変換材料を用いて太陽電池モジュールを作製した。以下は第１の実施形態による太陽電池モジュールである。透明樹脂（ＥＶＡ）に有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材を少量添加し、１．０重量％の割合で（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体をアクリル樹脂で表面コートした波長変換材料を混合して、８０℃に加熱したロールミルを用いて混練した後、２枚のポリエチレンテレフタレート間にプレスを用いて挟んで、厚さ500μｍのＥＶＡを主成分とした封止材３を作製した。また、前記蛍光体組成は１種または複数種の組成を混合して用いてもよい。次に、この封止材３を室温まで放冷し、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、前面ガラス２、太陽電池セル４、バックシート５と共に図１のように積層して、１５０℃に設定した真空ラミネータで予備圧着した。予備圧着された積層物を１５５℃のオーブンで３０分間加熱し、架橋及び接着を行って太陽電池パネル１を作製した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いており、太陽電池パネルの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が１０％増加した。

第２の実施形態による太陽電池モジュールを作成した。第２の実施形態では、透明樹脂（ＥＶＡ）に有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材を少量添加し、２．０重量％の割合で（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ，蛍光体をポリエチレンで表面コートした波長変換材料を混合して、８０℃に加熱したロールミルを用いて混練した他は実施形態１と同様である。本実施形態によって、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が７％増加した。

第３の実施形態による太陽電池モジュールを作成した。透明樹脂（ＥＶＡ）に有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材を少量添加し、２．０重量％の割合でＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体を塩化ビニルで表面コートした波長変換材料を混合して、８０℃に加熱したロールミルを用いて混練した他は実施形態１と同様である。本実施形態によって、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。

本発明は、薄膜多結晶シリコン太陽電池、薄膜化合物半導体太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などの太陽電池モジュールに利用することができる。

１太陽電池モジュール
２前面ガラス
３封止材
４太陽電池素子
５バックシート
６反射防止膜
７波長変換材料
７１蛍光体
７２ポリマー
８波長変換膜
９集光レンズ
１０支持枠
１１基板。

Claims

蛍光体が太陽電池を保護する封止材中に混合されており、
前記蛍光体は封止材の屈折率をa、蛍光体の屈折率をbとするとき、屈折率cのポリマーで表面コートされており、前記ポリマーコート材料の屈折率はa＜c＜bであることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記ポリマーコートの材料がメタクリル酸メチル樹脂であることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記ポリマーコートの材料がポリエチレン、塩化ビニル樹脂のいずれかであることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記蛍光体の組成がＭＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７:Ｅｕ,Ｍｎであり、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記蛍光体の母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、Ｂａ_２ＳｉＯ_４、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）_３ＳｉＯ_５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_３Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｃａ_２ＺｎＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
蛍光体の母体材料がＭＡｌＳｉＮ_３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記ポリマーコートの厚さが７０ｎｍ以上であることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記封止材がエチレンー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とすることを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
請求項１に記載の封止材シートにおいて、
前記封止材が有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材のいずれか一種または複数種の添加剤を混合したことを特徴とする太陽電池に用いる封止材シート。
光が太陽電池に到達するまでの経路中に、蛍光体を含む材料を設置した構造である太陽電池モジュールにおいて、
前記蛍光体は封止材の屈折率をa、蛍光体の屈折率をbとするとき、屈折率cのポリマーで表面コートされており、前記ポリマーコート材料の屈折率はa＜c＜bであることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１０に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記蛍光体がＭＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎであり、ＭはＢａ，Ｓｒ，Ｃａの一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１０に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記蛍光体の母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、Ｂａ_２ＳｉＯ_４、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）_３ＳｉＯ_５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_３Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｃａ_２ＺｎＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１０に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記蛍光体の母体材料がＭＡｌＳｉＮ_３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１〜９に記載の封止材シートにおいて、
前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とする封止材シート。
請求項１０〜１３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。