JP6471501B2 - 太陽電池モジュール用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、優れた光反射性を有する太陽電池モジュール用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。一般に、太陽電池を構成する太陽電池モジュールは、受光面側から、透明前面基板、表面側封止材、太陽電池素子、裏面側封止材、及び裏面保護シートの各部材が順に積層された構造であり、太陽光が上記太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有している。
太陽電池モジュール用裏面保護シートには、裏面保護シート側からの水分の侵入を防止するための封止材との密着性や、長期間にわたる過酷な環境での屋外使用に耐え得る耐久性が要求されている。現在では、この物性に加え、太陽電池モジュールへの入射光のうち、発電に寄与することなく太陽電池素子間の隙間等を通過した光を太陽電池素子に反射させ、その反射光を用いて発電効率を高めるという効果も裏面保護シートに期待されている。そのような光反射性を有する裏面保護シートとして、白色樹脂層を有したものが一般的に知られている（特許文献１）。

また、さらなる発電効率向上のため、入射した太陽光線を効率的に利用するための裏面保護シートの構造も提案されている。特許文献２、３では、一般的な汎用白色粒子を含有する層に、一般的な汎用白色粒子よりも相対的に粒径の大きな白色粒子を含有する層を積層することで、可視光から近赤外光間の波長の光を反射させて、太陽電池の発電効率を向上させる裏面保護シートが開示されている。

特開２００６−２７００２５号公報 特開２０１１−１７３２４１号公報 特開２０１４−１６０８１０号公報

しかしながら、より多くの通過光を太陽電池素子の表面へと向かわせ、太陽電池モジュールの発電効率を向上させるためには、単純に裏面保護シートの光反射率を増大させるだけでは不十分であり、入射した光を拡散させ、なおかつ裏面保護シートに対して高角度領域の光反射率を増大させる必要があり、特許文献２、３に記載の裏面保護シートには、そのような知見に基づく手立ては何ら施されていない。
本発明の課題は、拡散角度分布を最適化した光反射層を有し、発電効率の向上に寄与することができる太陽電池用裏面保護シートを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、光反射性を備える太陽電池用裏面保護シートにおいて、第一反射層と、第二反射層とを有する多層構成とし、高角度領域の反射光強度の総和を規定値以上とすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）少なくとも基材層と、第二反射層と、第一反射層の順に積層された多層シートを含む太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記第一反射層は、平均粒子径が０．７５μｍ以上の板状形状の白色粒子を含有し、前記第二反射層は、平均粒子径が０．４０μｍ以下の白色粒子を含有し、下記の拡散角度分布の測定によって得た、０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和が５．４以上である裏面保護シート。
拡散角度分布の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２「色の測定方法―反射及び透過物体色」５．３．３「分光反射率の測定」方法ａ（二光路の分光測定器を用いて置換方式による場合）に準じて行う。
（２）前記第一反射層の厚さが１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であり、前記第一反射層に含有される白色粒子がモース硬度３．０以下である（１）記載の裏面保護シート。
（３）前記第一反射層に含有される前記白色粒子が、前記第一反射層内において、前記白色粒子の長軸方向と前記基材層の前記第一反射層側の平面方向とのなす角度が１０度以上６０度以下となる様態で配向している（１）または（２）に記載の裏面保護シート。
（４）（１）から（３）のいずれかに記載の裏面保護シートを備える太陽電池モジュール。

本発明によれば、光の反射率に優れ、かつ光の拡散角度分布を最適化した光反射層を有することで、発電効率の向上に寄与する太陽電池用裏面保護シートを提供することができる。

本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの層構成の一例を例示する断面の模式図である。 本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの断面の部分拡大模式図である。 太陽電池モジュール内での拡散反射の反射角度と太陽電池素子の採光量との相関についての説明に供する図面である。 本発明の第１実施形態に係る裏面保護シートの層構成の一例を例示する断面の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る裏面保護シートの層構成の一例を例示する断面の模式図である。

以下、本発明の裏面保護シート、及びそれを用いた太陽電池モジュールの詳細について説明する。なお、本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。

＜太陽電池モジュールの基本構成＞
先ず、本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの基本構成について説明する。図１は、太陽電池モジュ−ルの層構成の一例を示す断面模式図である。太陽電池モジュール１０は、図１に示すように入射光６の受光面側から、透明前面基板５、受光面側封止材シート４、太陽電池素子３、非受光面側封止材シート２、本発明の裏面保護シート１が順に積層された構成である。これらを順次積層し、次いで真空吸引等により一体化して加熱圧着するラミネ−ション法等の通常の成形法を利用し、上記の各層を一体成形体として加熱圧着成形し、太陽電池モジュール１０を製造することができる。

図２は、太陽電池モジュール１０の断面の一部を拡大して示した模式図である。図２に示す通り、裏面保護シート１を備えた太陽電池モジュール１０においては、入射光のうち、発電に寄与せずに裏面保護シート１に到達した通過光６Ａを、裏面保護シート１で反射して、太陽電池素子３の受光面へと到達させることができる。裏面保護シート１は、光の反射率を増大させつつ、拡散角度分布を最適化することによって、発電効率向上への寄与度を顕著に向上させたものである。

ここで、拡散角度分布とは、光反射層とする基材の表面で反射した光の反射後の角度（光路）の分布を示す指標値である。反射光の角度の分布は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２「色の測定方法―反射及び透過物体色」５．３．３「分光反射率の測定」方法ａ（二光路の分光測定器を用いて置換方式による場合）に準拠して測定する。本発明においては、裏面保護シート等各種の光反射材の反射性能の評価指標として、この拡散角度分布に着目し、特に、受光角４３°以上の反射光強度の積算総和の値を、光反射性能の評価指標とした。

上記の評価指標を得る方法について説明する。先ず、評価対象とする反射基材表面への入射光の入射角を０°（基材表面に対する法線の角度）に固定する。次に、測定対象とする反射光を受ける受光角を、０°に対して３０°〜７５℃の範囲で可変させて反射光の強度を角度毎にそれぞれ測定する。そして、受光角４３°以上の反射光強度の積算総和を算出し、この値を裏面保護シートの光反射性能の評価指標とした。

受光角４３°以上の反射光強度の積算総和の値を、裏面保護シートの光反射性能の評価指標とした理由は以下の通りである。図３に示すように、例えば、標準的な太陽電池モジュールにおける評価用基準値として、受光面側封止材シート４の屈折率を１．４（ｎ＝１．４）、ガラス製の透明前面基板５の屈折率を１．５１（ｎ＝１．５１）を想定し、更に空気の屈折率を１（ｎ＝１）とする。そして、上記の通り０°の入射光の反射光について、透明前面基板５と空気の間の界面での反射光の挙動を、スネルの法則に基づいて算出する。すると、図３に示す通り、裏面保護シート１に反射した反射光のうち、受光角が４３°（θ２＝４３°）以上の反射光が、透明前面基板５に全反射して太陽電池素子３の受光面に再度到達することとなる。

ここで、臨界値としての上記の４３°という値は、太陽電池モジュールの層構成等によって若干の変動を起こす数値である。しかし、上記の受光角の値が４３°近辺のある臨界値を超えたときを境にして、発電効率の向上の割合が非連続的に好ましい方向に変化するという受光角と発電効率の相関は、一般的な構成を有する太陽電池モジュールにおいて概ね普遍的に認められるものであるため、裏面保護シートの性能評価のための指標とする臨界値を４３°と定めた。この値は、太陽電池モジュール用の裏面保護シートの光反射性能の汎用的な評価指標として極めて適切であると考えられる。
太陽電池素子３としては、特に限定なく従来公知の様々な太陽電池素子を用いることができる。ここで、一般に太陽電池素子は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の光に対して高い分光感度を有している。より詳しくは、アモルファスシリコン型の太陽電池素子は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、結晶型シリコン型の太陽電池素子は、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下、ＣｄＴｅ型の太陽電池素子は４００ｎｍ以上９００ｎｍ以下、ＣＩＳ型の太陽電池素子は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、ＧａＡｓ型の太陽電池素子は、３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の光に対して分光感度を有している。本発明の裏面保護シートは上記いずれの太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールにも用いることができるが、後述するように、特に結晶型シリコン太陽電池素子等、１０００ｎｍ以上の高波長領域の光に対して高い分光感度を有する太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールに極めて好ましく用いることができる。又、片面受光型の太陽電池素子に限らず、両面受光型の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールにも好ましく用いることができる。

非受光面側封止材シート２及び受光面側封止材シート４は、いずれも太陽電池モジュール１０内において、主には太陽電池素子３を外部衝撃から保護するために太陽電池素子３の表面を覆って配置される樹脂シートである。これらの封止材シートを形成する樹脂基材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂等、各種の熱可塑性樹脂を適宜用いることができるが、裏面保護シートに効率よく光を取り込むことができることから、非受光面側封止材シート２は光透過率の高いものが好ましい。ここでいう光透過率とは、太陽電池素子が高い分光感度を有する３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長の光の透過率であり、本発明の非受光面側封止材シート２の光透過率は、８０％以上であることが好ましい。

透明前面基板５は、一般にガラス製の基板である。透明前面基板５は、又、太陽電池モジュール１０の耐候性、耐衝撃性、耐久性を維持しつつ、且つ、太陽光線を高い透過率で透過させるものであればその他の部材であってもよい。

＜裏面保護シート＞
［第１実施形態］
図４に示す通り、本発明の第１実施形態に係る裏面保護シート１は、少なくとも基材層１１と、第二反射層１２と、第一反射層１３が順に積層された多層構成の樹脂シートである。裏面保護シート１の厚さは、特に限定されないが、２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲の厚さを一般的な例として挙げることができる。そして、図１に示す通り、裏面保護シート１は、この第一反射層１３が受光面側となる態様で太陽電池モジュール１０内に配置されて用いられる。なお、本発明における各層及びシートの厚さは、当該層又はシートの任意の５箇所の厚みをそれぞれ測定し、その算術平均値として与えられる。

本発明の裏面保護シート１は、０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和が５．４以上であることを必須の要件とする。裏面保護シート１の上記反射光強度の積算総和を５．４以上とすることで、太陽電池モジュール１０の発電効率を顕著に向上させることができる。

また、本発明の裏面保護シートの必須の構成要件ではないが、裏面保護シート１は、基材層１１における第二反射層１２の形成面とは反対側の面に、耐候層（図示せず）を更に備えてもよい。耐候層は、耐候性、耐熱性、耐光性等に優れたものを使用する。このような樹脂シートの好ましい具体例としては、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂等の樹脂シートを挙げることできる。

（基材層）
基材層１１は、裏面保護シート１の基材として配置される樹脂層である。基材層１１の材料としては、下記の樹脂材料をシート状に成型したものを用いることができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等、各種の樹脂シートを、基材層１１として用いることができる。これらの中でも、絶縁性能、機械強度、コスト、透明性等の物性及び経済性の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、基材層１１の材料として好ましく用いることができる。又、機械強度や水蒸気バリア性向上の更なる向上の観点から、上記ＰＥＴの他に更に耐加水分解性ＰＥＴを最外層に積層した多層シートを、基材層１１として、特に好ましく用いることができる。

基材層１１の厚さは、特に限定されない。上記の通り一般に２０〜５００μｍの範囲にある裏面保護シート１の総厚さを考慮して適宜決定すればよいが、１０μｍ以上２５０μｍ以下の厚さであることが好ましい。基材層１１の厚さが１０μｍ以上であることにより、裏面保護シート１に好ましい耐久性、耐候性を付与することができ、基材層１１の厚さが２５０μｍ以下であることにより、ラミネート加工時のシート搬送適性を付与することができる。

（第二反射層）
第二反射層１２は、基材層１１と第一反射層１３の間に配置される層であり、第一反射層１３と共に光反射性を備える層である。第二反射層１２の材料としては、各種樹脂シートを用いることができるが、オレフィン系の樹脂、具体的には、ポリプロピレン（ＰＰ）系又はポリエチレン（ＰＥ）系の樹脂をベース樹脂として好ましく用いることができる。特に、第二反射層１２のベース樹脂として、ポリプロピレン（ＰＰ）系樹脂を用いることにより、裏面保護シート１に適切な耐熱性を付与することができる。

尚、第二反射層１２のベース樹脂として、ポリエチレン（ＰＥ）系の樹脂を用いることによっても、裏面保護シート１を、太陽電池モジュールのバリア性や耐久性を向上させる上で好ましいものとすることができる。これは、ポリエチレン（ＰＥ）系の樹脂は融点が低く、ラミネート時の溶融により層間の密着性が高まること、又、化学的に安定性が高く樹脂の耐久性が高いことによるものである。このようなポリエチレン（ＰＥ）系樹脂の具体例として、例えば、０．８９０ｇ／ｃｍ^３〜０．９１０ｇ／ｃｍ^３以下程度の直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を挙げることができる。

第二反射層１２の厚さは、裏面保護シート１に要求される厚さを考慮して適宜決定すればよい。一例として、第二反射層１２の厚さとして３〜２００μｍが挙げられ特に限定されない。第二反射層１２の厚さが３μｍ以上であることにより、裏面保護シート１の他の層との間の十分な密着性を付与することができる。

第二反射層１２には、平均粒子径が０．４０μｍ以下の白色粒子が含有され、それにより、同層は白色の光反射層としての機能を発揮する。第二反射層１２に含有される白色粒子の種類は特に限定されず、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等、各種の白色粒子を用いることができる。特に、ベース樹脂との屈折率差が大きく優れた反射性能が得られるという観点から、屈折率の大きい白色粒子を用いるのが好ましい。具体的には、屈折率が１．６以上である炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛等を挙げることができる。

中でも、屈折率が２．５以上である酸化チタンは、ベース樹脂との屈折率差を顕著に大きくすることができるため、他の充填剤を使用した場合よりも少ない配合量で、高い反射性能と遮熱性能とを第二反射層１２に付与することができる。また、酸化チタンは耐候性に優れ、塗料化が容易であり、汎用的に用いられていることから種々の平均粒子径のものが安価で入手可能である。

又、第二反射層１２に含有される白色粒子の含有量は、裏面保護シートとしての０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和が５．４以上になれば特に限定されないが、層を形成する樹脂成分中の含有量が、１０質量％３０質量％以下が好ましく、１５質量％以上２５質量％以下がより好ましい。白色粒子の上記含有量が１０質量％未満であると反射性能が低くなり発電効率が低くなるため好ましくなく、又、白色粒子の上記含有量が３０質量％を超えると、樹脂が硬く、脆くなることで機械的強度の低下が生じるため好ましくない。

第二反射層１２に含有される白色粒子は、平均粒子径が０．４０μｍ以下であり、より好ましくは０．３０μｍ以下である。裏面保護シート１は、第二反射層１２と第一反射層１３に含有される粒子を独自の組合せとすることにより、裏面保護シート１の反射性能、即ち、上述の拡散角度分布を最適化したものである点に特徴がある。
ここで、本発明における平均粒子径とは、レーザー回折法により測定される体積平均粒子径を示し、その測定はＩＳＯ １３３２０に準じて行う。

（第一反射層）
第一反射層１３は、第二反射層１２における基材層１１とは反対側の面に配置される層であり、第二反射層１２と共に光反射性を備える層である。第一反射層１３の材料としては、上述の第二反射層１２と同様に選択される。ここで、第一反射層１３と第二反射層１２とは、同種の熱可塑性樹脂からなる共押出し層であることが好ましい。上記の両層を同種の熱可塑性樹脂で形成することにより、両層間の密着性が向上するため、裏面保護シート１のバリア性や耐久性を好ましいものとすることができる。

第一反射層１３には、平均粒子径が０．７５μｍ以上の板状形状の白色粒子が含有される。白色粒子の種類は特に限定されず、上記平均粒子径及び形状を満たす各種の白色粒子を用いることができる。特に、平均粒子径が０．７５μｍ以上の白色粒子が硬い粒子であると、押出成形やシートの断裁の際、製造機械への負担が大きくなり、製膜が不可能な場合もあることから、モース硬度の小さい白色粒子を用いるのが好ましい。具体的には、モース硬度が３．０以下である炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク等を挙げることができる。
ここで、粒子の長軸とは、粒子の最大長さを示す線分を意味し、粒子の短軸とは、前記長軸方向に対して垂直な方向における粒子の最大長さを示す線分を意味し、粒子の厚さとは、粒子を水平面上に安定的に載置した状態での、前記水平面と垂直な方向における粒子の最大長さを示す線分を意味する。また、本発明における板状形状とは、短軸と厚さの長さの比（短軸長／厚さ長）が２以上であるものをいう。第一反射層に含有される板状粒子において、当該比は、５〜１０００であることが好ましく、より好ましくは１０〜１０００である。上記の板状粒子を第一反射層１３に用いることで、より光の反射率に優れ、かつ光の拡散角度分布が最適化された裏面保護シート１を得ることができる。

第一反射層１３は、第二反射層１２との組合せにより、裏面保護シート１の拡散角度分布を最適化する。本発明の第二反射層１２には、平均粒子径が０．４０μｍ以下の一般的な汎用白色粒子が含有されており、光反射率に優れているものの、単層の第二反射層１２に入射する光を考えた場合、その入射光はほぼ正反射する。一方、第一反射層には、平均粒子径が０．７５μｍ以上という、第二反射層１２と比較して平均粒径が大きく、板状形状の白色粒子が含有されており、入射した光を様々な方向に拡散する効果に優れる。本発明の裏面保護シート１は、第一反射層１３と第二反射層１２を備えることで、高角度領域の光反射率が増大し、発電効率の向上に寄与することができる。

また、本発明における第一反射層１３と第二反射層１２との組合せは、次のような効果ももたらす。上述したように、一般に太陽電池素子は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の光に対して高い分光感度を有している。裏面保護シートの受光面側に平均粒子径が０．４μｍ以下の一般的な汎用白色粒子が含有される層のみを用いた場合、波長３５０ｎｍにおける反射率は９０〜１００％と高いが、長波長になるにつれ反射率が低下していき、太陽電池素子の吸収感度限界である１５００ｎｍ付近の反射率は３０〜４０％にまで低下する。すなわち、人間の目にとって最も高感度の波長域の光を反射する一般的な汎用白色粒子では、近赤外領域の波長を有効利用することができない。そこで、一般的な汎用白色粒子よりも平均粒子径の大きな白色顔料を用いることで、近赤外領域の光を反射させて、太陽電池素子の発電効率を向上させることができる。
尚、第一反射層１３内において、板状形状の白色粒子の長軸方向が、基材層１１の第一反射層側の平面方向とある程度の角度をなすことで、第一反射層１３の光を拡散する効果がより増大され、太陽電池モジュールの発電効率をさらに向上させることができる。上記角度は、１０度以上６０度以下が好ましく、１５度以上５０度以下がさらに好ましい。上記角度が１０度より小さいと、光の拡散効果は増大されず、上記角度が６０度を超えると、第一反射層１３に含有される板状形状の白色粒子に光が当たりづらくなり、結果として発電効率を十分に向上させることができない。光の拡散効果は、第一反射層１３内の全白色粒子中の８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上が上記角度をなすことで顕著となる。また、第一反射層１３内において、板状形状の白色粒子の短軸方向が、基材層１１の第一反射層側の平面方向と上記角度をなすことでも、第一反射層１３の光を拡散する効果が増大され、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。
第一反射層１３に含有される白色粒子は、平均粒子径が０．７５μｍ以上であり、より好ましくは１．０μｍ以上、さらに好ましくは１．５μｍ以上である。白色粒子の粒径が、少なくとも反射させたい波長λの半分となるλ／２あれば、その波長を反射できることが知られているため、１５００ｎｍの波長の光を反射させたい場合は、少なくとも平均粒子径が７５０ｎｍ＝０．７５μｍの白色粒子を含有する層を設けた裏面保護シートであれば、高効率で１５００ｎｍの波長の光を反射させることができる。

第一反射層１３に含有される白色粒子の含有量は、裏面保護シートとしての０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和が５．４以上になれば特に限定されないが、層を形成する樹脂成分中の含有量が、３質量％２５質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下がより好ましい。白色粒子の上記含有量が３質量％未満であると反射性能が低くなり発電効率が低くなるため好ましくなく、又、白色粒子の上記含有量が２５質量％を超えると、反射性能が低くなることに加え、樹脂が硬く、脆くなることで機械的強度の低下が生じるため好ましくない。

第一反射層１３の厚さは、裏面保護シート１に要求される厚さを考慮して適宜決定すればよい。一例として、第一反射層１３の厚さとして１〜２００μｍが挙げられ特に限定されない。第一反射層１２の厚さが１μｍ以上であることにより、裏面保護シート１及び太陽電池モジュール１０の他の層との間の十分な密着性を付与することができる。

尚、第一反射層１３における第二反射層１２とは反対側の面に他の層が配置されない場合、裏面保護シート１は、第一反射層１３が非受光面側封止材シート２と接する態様で太陽電池モジュール１０内に配置されて用いられる。ここで、太陽電池モジュール用裏面保護シートには、光反射性に加え、裏面保護シート側からの水分の侵入を防止する目的で、封止材との強固な密着性を有する必要がある。この封止材との密着性を有する密着層を構成する一般的な樹脂を用いた場合、その厚みが厚いと、モジュール作成の際のラミネート時に位置ずれが起こる、ラミネート時の高温により密着層が流れ出てしまい製造機器を汚染する、カールが発生しやすい、等の問題があることから、密着層は平均厚さ１．０μｍ以上２０．０μｍ以下で成形することが望ましい。しかしながら、一般的な汎用白色粒子よりも相対的に粒径が大きく、モース硬度の高い白色粒子を有する層を、粒径に対してある膜厚以下の厚さで成形すると、製膜の際に密着層が破れてしまうという問題があった。よって、裏面保護シート１において第一反射層１３が非受光面側封止材シート２と接する態様である場合、第一反射層１３の平均厚さは１．０μｍ以上２０．０μｍ以下で、かつ第一反射層１３に含有される平均粒子径が０．７５μｍ以上の板状形状の白色粒子は、モース硬度が３．０以下であることが好ましい。

（その他の成分）
第二反射層１２及び第一反射層１３には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、裏面保護シート１に、耐候性を付与するための各種の耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの添加剤を含むことにより、裏面保護シート１に、長期に亘る安定した機械強度の向上や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る裏面保護シートの層構成を示す断面模式図である。本実施形態のように、第一反射層１３及び第二反射層１２に賦形を施すことで、第一反射層１３の板状形状の白色粒子に角度を付与することができることに加え、賦形による光の拡散性向上により、太陽光の経時の入射角度の変化による発電効率の変化を小さくして、例えば同気象条件における一日当りの総発電量を増やすことができる。

又、裏面保護シート１は、本実施形態のように、第一反射層１３における第二反射層１２とは反対側の最表面に、封止材密着層１４を備えてもよい。封止材密着層は、非受光面側封止材シートとの密着性に優れたものを使用する。封止材密着層の好ましい例としては、オレフィン系樹脂、具体的には融点が低く密着性に優れたポリエチレン（ＰＥ）系樹脂、又は剛性と耐熱性を付与することが可能なポリプロピレン（ＰＰ）系樹脂を挙げることできる。また、第一反射層１３と封止材密着層１４を同種の熱可塑性樹脂で形成することで、両層間の密着性が向上し、裏面保護シート１のバリア性や耐久性をより好ましいものとすることができる。

ここで、表面に凹凸形状を有する裏面保護シートである場合には、太陽電池モジュールの一体化工程における加熱圧着処理時に、凹凸形状を保持しうるに足る耐熱性も要求される。よって、第二反射層１２は、融点１６０℃以上のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂をベース樹脂として使用することが好ましい。第二反射層１２を上記樹脂とすることで、第二反射層１２自体はラミネートによって軟化しにくく受光面側の表面全体の形状を維持することができる。そのため、ラミネート温度は、好ましくは１１０℃以上１６０℃以下の範囲内、より好ましくは１３５℃以上１５５℃以下の範囲内とすることで、第二反射層１２の賦形が、ラミネート前後においてその構造を維持することができるようになるため好ましい
＜裏面保護シートの製造方法＞
本発明の裏面保護シートの製造方法について説明する。裏面保護シート１は、基材層１１を構成する基材樹脂シートを形成する基材樹脂シート形成工程と、第一反射層１３及び第二反射層１２を構成する反射性樹脂シートを形成する反射性樹脂シート形成工程と、基材樹脂シートに反射性樹脂シートを積層して一体化する一体化工程とを経ることによって製造することができる。

（基材樹脂シート形成工程）
基材層１１を形成する基材樹脂シートは、上記において説明したＰＥＴ等の樹脂材料を、押し出し法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法、その他の成膜化法等により成膜することにより形成することができる。尚、基材樹脂シートは、本発明の効果を害さない範囲で、上記樹脂材料の他に顔料等のその他の添加物を含むものであってもよい。

（反射性樹脂シート形成工程）
反射性樹脂シートは、オレフィン系樹脂、好ましくはポリプロピレン（ＰＰ）若しくはポリエチレン（ＰＥ）を主成分とし、所定の白色粒子を含有する第一反射層１３用の樹脂組成物と、所定の白色粒子を含有する第二反射層１２用の樹脂組成物とを、公知の共押出し法により一体成形することにより得ることができる。

（一体化工程）
上記において説明した基材樹脂シート、反射性樹脂シート、及び必要に応じて同様の方法によって形成したその他の層を形成するシートを積層して、更に一体化することにより、本発明の裏面保護シート１を得ることができる。各シートの一体化は従来公知のドライラミネート法によることができる。ラミネート接着剤は従来公知のものが利用でき特に限定されず、ウレタン系、エポキシ系等の主剤と硬化剤とからなる２液硬化型のドライラミネート接着剤等が適宜使用可能である。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池モジュール１０は、例えば、上記の透明前面基板５、受光面側封止材シート４、太陽電池素子３、非受光面側封止材シート２、及び裏面保護シート１からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、１１０℃〜１６０℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、５〜２０分の範囲内が好ましく、特に８〜１５分の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュ−ル１０を製造することができる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜裏面保護シートの製造＞
上記に記載の「裏面保護シートの製造方法」に準じて、下記に記載の各樹脂シート材料をドライラミネート加工により一体化して、図４に示す層構成の裏面保護シートを製造し、それぞれ実施例及び比較例の裏面保護シートとした。

［反射性樹脂シート］
下記の各層用の組成物を共押し出しによって多層フィルムとして成形し、厚さ６０μｍ（第一反射層６．０μｍ／第二反射層５４．０μｍ）の樹脂シートとし、各実施例、比較例の裏面保護シートの第一反射層及び第二反射層を構成する反射性樹脂シートとした。

（第二反射層用組成物）
ベース樹脂：ホモＰＰ（融点１６４℃）とエチレンを含有するランダムＰＰ樹脂（融点１４０℃、エチレン含有量３質量％）と、エラストマーＰＰ樹脂（融点１２５℃、エチレン含有量７質量％）とを、８：１：１の割合で混錬したＰＰ系樹脂を用いた。

白色粒子：下記の酸化チタンを表１に示すように選択的に用い、ベース樹脂中の含有量が２０質量％となるようにベース樹脂中に混錬した。

酸化チタン１：「Ｔｉ−ｐｕｒｅ Ｒ１０５（Ｄｕｐｏｎｔ製）」 平均粒子径０．２３μｍ
酸化チタン２：「赤外線遮蔽酸化チタン（テイカ製）」 平均粒子径１．０μｍ
（第一反射層用組成物）
ベース樹脂：ホモＰＰ（融点１６４℃）とエチレンを含有するランダムＰＰ樹脂（融点１４０℃、エチレン含有量３質量％）と、エラストマーＰＰ樹脂（融点１２５℃、エチレン含有量７質量％）とを、８：１：１の割合で混錬したＰＰ系樹脂を用いた。

白色粒子：下記のタルクを表１に示すように選択的に用い、ベース樹脂中の含有量が２０質量％となるようにベース樹脂中に混錬した。

タルク１：「ナノエース（日本タルク製）」 平均粒子径０．８μｍ
タルク２：「ミクロエース（日本タルク製）」、板状形状、平均粒子径２．５μｍ
タルク３：「ナノエース（日本タルク製）」 平均粒子径０．６μｍ
［基材樹脂シート］
基材樹脂シートとしては下記のＰＥＴフィルムとＨＲ−ＰＥＴフィルムを用いた。そして、これらをドライラミネート法で積層して、基材樹脂シートとした。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム：厚さ１８８μｍ（商品名「ルミラーＳ１０」、東レ社製）
耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）フィルム：厚さ５０μｍ（商品名「ルミラーＸ１０Ｓ」、東レ社製）
［０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和］
ＪＩＳ Ｚ ８７２２「色の測定方法―反射及び透過物体色」５．３．３「分光反射率の測定」方法ａ（二光路の分光測定器を用いて置換方式による場合）に準じて行った。

拡散角度分布の測定は、以下の手順で行った。先ず、上記実施例及び比較例の裏面保護シートについて、受光角度３０°から７５°の範囲で１°ずつ角度を変え、波長７００ｎｍの光の反射光強度を測定した。次に、受光角度４３°以上の反射光強度の総和、即ち４３°から７５°の範囲における積分値を算出した。

＜光学特性及びＰＶ特性の評価＞
実施例及び比較例１の裏面保護シートについて、拡散反射率と、短絡電流値を求めた。評価は以下の方法で測定した数値に基づいて行った。結果を表２に示す。

（拡散反射率の測定）
波長７００μｍの光に対する拡散反射率を以下の方法で測定した。

拡散反射率の測定は、各裏面保護シートの密着強化層側から光を入射したときの、波長７００ｎｍの光の拡散反射率（％）を、分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ−３１００）により測定した値であり、硫酸バリウムの微粉末を固めた白板の拡散反射率を１００％とする拡散反射率の相対値とした。

（短絡電流値の測定）
実施例及び比較例の裏面保護シートを用いて実施例及び比較例の太陽電池モジュールを作成し、太陽電池モジュールとしてのＰＶ特性を評価した。具体的には、アスデン株式会社製単結晶セル（ＡＳＧ−１８０Ａ）の上下に下記の封止材シートを積層して、非受光面側の最外層に実施例又は比較例の各裏面保護シートを、受光面側の最外層に青板ガラスを積層して熱ラミネーション法により一体化して太陽電池モジュールの実施例及び比較例の評価用モジュール試料を得た。試験は、各評価用モジュール試料につきソーラーシュミレータ（英弘精機株式会社製ＥＷＸＳ−３００Ｓ−５０）を用いて、セル裏面温度２５℃、照度１００ｍＷ／ｃｍ^２の条件で短絡電流値を測定することによって行った。本測定によって得た短絡電流値の値を太陽電池モジュールの発電効率の指標、すなわちＰＶ特性とした。

表１、２に示す結果より、本発明の裏面保護シートは、光の拡散角度分布を最適化した光反射層を有し、太陽電池モジュールの発電効率に寄与する波長７００ｎｍ程度の光の反射光強度と受光角度４３°以上の反射光強度の総和を最適化することにより、太陽電池モジュールの発電効率向上に大きく寄与することができるものであることが分る。

尚、表２から、単に拡散反射率を増加させても必ずしも太陽電池モジュールの発電効率の向上には直結するとは限らないことも分る。本発明の裏面保護シートは、臨界角以上での反射光強度の総和を極大化することで、発電効率を向上させるという独自の知見に基づいて創作されたものである。

１ 裏面保護シート
１１ 基材層
１２ 第二反射層
１３ 第一反射層
１４ 封止材密着層
２ 非受光面側封止材シート
３ 太陽電池素子
４ 受光面側封止材シート
５ 透明前面基板
６ 入射光
６Ａ 通過光
１０ 太陽電池モジュール

Claims (4)

1. 少なくとも基材層と、第二反射層と、第一反射層の順に積層された多層シートを含む太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
   ＩＳＯ １３３２０に準じたレーザー回折法により測定される、球形粒子を仮定して得られる球等価粒子径分布に基づく体積平均粒子径を平均粒子径とするとき、
   前記第一反射層は、平均粒子径が０．７５μｍ以上の板状形状の白色粒子を含有し、
   前記第二反射層は、平均粒子径が０．４０μｍ以下の白色粒子を含有し、
   下記の拡散角度分布の測定によって得た、０°入光時の受光角４３°以上の反射光強度の積算総和が５．４以上である裏面保護シート。
   拡散角度分布の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２「色の測定方法―反射及び透過物体色」５．３．３「分光反射率の測定」方法ａ（二光路の分光測定器を用いて置換方式による場合）に準じて行う。
2. 前記第一反射層の厚さが１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であり、前記第一反射層に含有される前記白色粒子がモース硬度３．０以下である請求項１記載の裏面保護シート。
3. 前記第一反射層に含有される前記白色粒子が、前記第一反射層内において、前記白色粒子の長軸方向と前記基材層の前記第一反射層側の平面方向とのなす角度が１０度以上６０度以下となる様態で配向している請求項１または２に記載の裏面保護シート。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の裏面保護シートを備える太陽電池モジュール。