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TW201409087A - 光學元件及集光型太陽能發電裝置 - Google Patents

光學元件及集光型太陽能發電裝置 Download PDF

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Abstract

提供光學元件及集光型太陽能發電裝置，即使在溫差大的環境下，亦可以防止產生彎曲或因應力造成表面所形成的光學機能圖案之變形。集光型太陽能發電裝置1之收集太陽的光學元件4係具有：玻璃基板5；及由有機性樹脂構成的片狀成形體6，於一面具有菲涅耳透鏡圖案6a，另一面被接著於玻璃基板5上；片狀成形體6之拉伸彈性模數為1500Mpa以下，線性膨脹係數為7.0×10-5/℃以下，厚度400μm時之波長帶寬350~1850nm的平均透過率為85%以上，霧度值為1.0%以下。

Description

光學元件及集光型太陽能發電裝置
本發明關於表面形成有光學機能圖案的光學元件及集光型太陽能發電裝置。
近年來自然能的利用受到矚目，其中之一為藉由太陽電池將太陽光能轉換為電力的太陽能發電。習知此種太陽能發電為了提高發電效率(光電轉換效率)獲得大電力，係在配置於同一平面上的複數個太陽電池元件的前方側，配置有將太陽光收集至各太陽電池元件的集光透鏡(光學元件)而構成的集光型太陽能發電裝置(例如參照專利文獻1)。
集光型太陽能發電裝置係藉由集光透鏡收集太陽光並由太陽電池元件接收光之構成，可以縮小高價位的太陽電池元件之尺寸，因此可以謀求發電裝置全體的低成本化。因此，集光型太陽能發電裝置在日照時間長且即使集光面大面積化亦可以設置的寬廣區域等，作為電力供給用途而有逐漸普及的傾向。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 特開2006-343435號公報
於上述專利文獻1的集光型太陽能發電裝置，在PMMA樹脂構成的片狀集光透鏡之太陽光射入面側表面，基於耐環境性等之考慮而接著有透明玻璃基板。
適合集光型太陽能發電裝置之發電的區域(日照時間長且即使集光面大面積化亦可以設置的寬廣區域)，例如有美國之西南部(內華達州等)、歐洲之地中海沿岸、中東等，但這些區域之晝夜溫差及及夏季與冬季的氣溫差非常大。
因此，使用上述PMMA樹脂作為形成集光型太陽能發電裝置之集光透鏡的樹脂材時，在上述溫差(氣溫差)大的區域因為該溫差會造成集光透鏡之熱脹冷縮。例如在溫差40度左右的環境下，1m2尺寸的PMMA樹脂構成的集光透鏡會產生數mm左右的熱脹冷縮。集光透鏡產生數mm左右的熱脹冷縮時，因為玻璃基板的剛性會造成集光透鏡的邊緣部側產生彎曲，致使所收集的光之一部分偏離太陽電池元件的受光區域，導致發電效率降低。
又，由矽酮樹脂形成集光型太陽能發電裝置之集光透鏡而於該集光透鏡接著玻璃基板的構成中，線性膨脹係數在玻璃(為0.09×10-5/℃)與矽酮樹脂(為25~30×10-5/℃)間存在極大的差異。另外，矽酮樹脂之硬度低。
因此，使用矽酮樹脂作為形成集光型太陽能發電裝置之集光透鏡的樹脂材時，因為被接著的玻璃與矽酮樹脂的線性膨脹係數差異極大，而且矽酮樹脂之硬度低，在上述溫差(氣溫差)大的區域，會有應力施加於由矽酮樹脂構成的集光透鏡之微細凹凸形狀的菲涅耳透鏡部分而產生變形的疑慮。如此，當集光透鏡的菲涅耳透鏡圖案部分產生變形時，被收集的光之一部分會偏離太陽電池元件的受光區域而導致發電效率降低。
在此，本發明目的在於提供光學元件及集光型太陽能發電裝置，即使在溫差大的環境下，亦可以防止產生彎曲或因應力造成表面所形成的光學機能圖案(菲涅耳透鏡等)之變形。
為達成上述目的，請求項1之發明係一種光學元件，係具備：透光性基板；及由有機性樹脂構成的片狀成形體，於一面具有光學機能圖案，另一面被接著於上述透光性基板上；其特徵在於：上述片狀成形體，其拉伸彈性模數(tensile modulus)為1500MPa以下，線性膨脹係數為7.0×10-5/℃以下，厚度400μm時至少於可見光波長帶寬的平均透過率為85%以上，霧度值為1.0%以下；使用金屬鹵素燈(metal halide lamp)，於1kW/m2之照度下照射含紫外線的光線600小時的情況下，至少在350nm~600nm的波長帶寬之平均透光率之降低在2%以下。又，本發明中線性膨脹係數係依據JIS K7197於30℃測定的值，拉伸彈性模數係依據JIS K7127測定的值。
請求項2之發明之特徵為：上述透光性基板係由玻璃基材構成。
請求項3之發明之特徵為：上述片狀成形體係使用含有丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的熱塑性聚合物組成物來形成；於上述熱塑性聚合物組成物，上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)係分子內具有至少1個以下結構的丙烯酸類嵌段共聚物：在以丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a1)之兩端，分別鍵結以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a2)而成的結構；且重量平均分子量為10,000-100,000； 上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)包含：聚合物嵌段(a2)之含量為40質量%以上80質量%以下的丙烯酸類嵌段共聚物(A1)；及聚合物嵌段(a2)之含量為10質量%以上小於40質量%的丙烯酸類嵌段共聚物(A2)；上述丙烯酸樹脂(B)主要係由甲基丙烯酸酯單元構成；丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的質量比〔(A)/(B)〕為97/3~10/90。
請求項4之發明之特徵為：上述片狀成形體之中含有紫外線吸收劑。
請求項5之發明之特徵為：上述透光性基板之中含有紫外線吸收劑。
請求項6之發明之特徵為：在上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係形成有紫外線吸收層。
請求項7之發明之特徵為：上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係被實施防污處理。
請求項8之發明之特徵為：上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係被實施抗反射處理。
請求項9之發明之特徵為：對接著於上述透光性基板的上述片狀成形體之剝離接著強度為25N/25mm以上。又，本發明之剝離接著強度係依據JISK685-2所規定的測定180度剝離接著強度的手法所測定的值。
請求項10之發明之特徵為：針對上述片狀成形體之與上述透光性基板的接著面實施電漿處理、準分子(Excimer)處理、電暈處理之其中之一處理之後，使上述透光性基板接著於該接著面。
請求項11之發明之特徵為：形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案(Fresnel lens pattern)。
請求項12之發明的集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，其接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為請求項11之光學元件。
請求項13之發明係於請求項3之光學元件中，其特徵為：在上述片狀成形體與上述透光性基板之其中至少任一者之中含有紫外線吸收劑。
請求項14之發明係於請求項13之光學元件中，其特徵為：形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案。
請求項15之發明的集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，其接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為請求項14之光學元件。
請求項16之發明係於請求項3之光學元件中，其特徵為：在上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，形成有紫外線吸收層。
請求項17之發明係於請求項16之光學元件中，其特徵為：形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案。
請求項18之發明的集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，其接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為請求項17之光學元件。
依據本發明的光學元件，接著於透光性基板的有機性樹脂所構成的片狀成形體，其拉伸彈性模數為1500MPa以下，線性膨脹係數為7.0×10-5/℃以下，厚度400μm時至少於可見光波長帶寬的平均透過率為85%以上，霧度值為1.0%以下。
因此，該片狀成形體之透光率良好，另外，拉伸彈性模數為1500MPa以下之較小值，因此即使溫度 變化大的環境下彎曲量亦較小，另外，線性膨脹係數在7.0×10-5/℃以下比起矽酮樹脂為更小，因此即使在溫度變化大的環境下亦可將形成於表面的光學機能圖案之變形抑制於較小。
另外，依據本發明之光學元件，相對於透光性基板的面積之厚度，在面積1m2時厚度係設為5mm以下，片狀成形體以透光性基板的厚度之1/15以上的厚度被形成而較好，使用岩崎電氣公司製的SUV-W151E裝置，使用額定功率4kW的水冷式金屬鹵素燈(M04-L21WBX/SUV)1灯，於290~450nm波長範圍以1kW/m2的紫外線放射照度條件下照射含紫外線的光線600小時的情況下，至少在350~600nm的波長帶寬之平均透光率之降低在2%以下。
因此，該片狀成形體可以長期維持良好的透光率。
又，依據本發明之集光型太陽能發電裝置，係配置本發明之光學元件作為集光透鏡，因此即使溫度變化大的環境下亦可以長期間良好地將太陽光聚光於太陽電池元件之受光區域，可以維持高的發電效率。
1‧‧‧集光型太陽能發電裝置
2‧‧‧太陽電池元件
4‧‧‧光學元件
5‧‧‧玻璃基板(透光性基板)
6‧‧‧片狀成形體
6a‧‧‧菲涅耳透鏡圖案(光學機能圖案)
圖1表示具備本發明實施形態之光學元件的集光型太陽能發電裝置之概略構成的剖面圖。
圖2表示本發明實施形態之集光型太陽能發電裝置由太陽光射入側看到的概要之平面圖。
圖3A表示於光學元件表面設有紫外線吸收層的集光型太陽能發電裝置的概略構成之剖面圖。
圖3B表示於光學元件表面設有防污塗布層的集光型太陽能發電裝置的概略構成之剖面圖。
圖3C表示於光學元件表面設有抗反射塗布層的集光型太陽能發電裝置的概略構成之剖面圖。
圖4A表示實施例1的光學元件中光之透過率的測定結果。
圖4B表示比較例1的光學元件中光之透過率的測定結果。
以下依據圖示之實施形態説明本發明。圖1係表示具備本發明實施形態之光學元件的集光型太陽能發電裝置的概略構成之模式概略剖面圖。
[集光型太陽能發電裝置的全體構成]
如圖1所示，本實施形態之集光型太陽能發電裝置1係具備以下之主要構成構件：對收集的太陽光進行光電轉換的太陽電池元件(太陽電池單元)2；安裝有該太陽電池元件2的太陽電池基板3；及面對太陽電池元件2的前方側(太陽光射入側)被配置，用於收集太陽光的光學元件4。又，於圖1，L1表示射入光學元件4的太陽光，L2表示光學元件4所收集的太陽光。
光學元件4係由以下構成：設於太陽光射入側的透光性基板，特別是玻璃基板5；及由有機性樹脂構成的片狀成形體6，其被接著於該玻璃基板5的射出 側(面對太陽電池元件之側)之面，具有透光性(本發明特徴的片狀成形體6之詳細如後述說明)。在片狀成形體6之與玻璃基板5相反側(面對太陽電池元件2之側)之面係以同心圓狀形成有菲涅耳透鏡圖案6a，用於將射入的太陽光聚光於太陽電池元件2的受光區域。如此，則形成有該菲涅耳透鏡圖案6a的片狀成形體6發揮集光透鏡之功能。
如圖2所示，該集光型太陽能發電裝置1係在太陽電池基板上隔著一定間隔安裝有複數個太陽電池元件2，另外，複數個光學元件4分別面對各太陽電池元件2之受光區域而於同一平面上呈一體設置。
玻璃基板5與片狀成形體可以藉由熱壓接或接著劑等習知方法予以接著，但就厚度精確度等觀點而言以熱壓接較好。實施形態中係對玻璃基板5與片狀成形體6實施熱壓接而將兩者接著。
又，對接著於玻璃基板5的片狀成形體6之剝離接著強度，較好是設為25N/25mm以上予以強固接著，設為50N/25mm以上則更好。剝離接著強度在25N/25mm以上時可以長期間確實防止片狀成形體6由玻璃基板5剝離。
又，接著玻璃基板5與片狀成形體6之前，較好是對片狀成形體6之與玻璃基板5的接著面實施電漿處理，之後將其接著於玻璃基板5。藉由對片狀成形體6之與玻璃基板5的接著面實施電漿處理而進行表面改質，則可以更進一步提高接著於玻璃基板5時之密接 性。又，除了電漿處理以外亦可實施準分子處理或電暈處理進行表面改質。
又，作為製作在玻璃基板5接著有片狀成形體6而構成的光學元件4之方法，例如可使用習知的熱壓成型法或真空積層成型法。
本發明之實施形態記載的真空積層法，係將成形的薄片與模具置於接近室溫的溫度狀態下使壓力降低，藉此除去薄片與模具間的氣泡之後，一邊加熱一邊由上下方向均等地供給壓力而將模具的形狀轉印至薄片而製作成形體的手法。
不論熱壓成型法或真空積層成型法之任一，均可為例如對成形前的片狀薄膜實施熱壓接使其密接於玻璃之後，於薄膜之上配置鎳印模等賦形模具，一邊賦與壓力，一邊形成片狀成形體6的方法，或者一邊對玻璃/薄膜/印模同時加熱，一邊賦與壓力而製作片狀成形體6的方法。
又，玻璃基板5與片狀成形體6之接著除上述熱壓接以外亦可使用接著劑。接著劑較好是使用具良好透光性或耐候性等的包含甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸單體等之丙烯酸樹脂類接著劑或矽酮樹脂接著劑。特別是使用由與片狀成形體6同種的樹脂所構成的接著劑為較好。又，塗布厚度較好是盡可能薄。
各太陽電池元件2與各光學元件4係以良好精確度進行定位配置，於太陽電池基板3與光學元件4之間的側面周圍等被實施密封，以使濕氣(水份)或粉塵 等不致於侵入太陽電池基板3與光學元件4之間的空間內部。又，呈對向配置的太陽電池元件2與光學元件4之數量或大小可依集光型太陽能發電裝置1之尺寸或設置場所等任意設定。
[片狀成形體6之詳細]
本發明之片狀成形體6可使用具良好透明性、耐候性及柔軟性等優點的，包含以下之丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的熱塑性聚合物組成物來形成。
於上述熱塑性聚合物組成物，上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)係分子內具有至少1個以下結構的丙烯酸類嵌段共聚物：在以丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a1)之兩端，分別鍵結以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a2)而成的結構；且重量平均分子量為10,000-100,000；上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)包含：聚合物嵌段(a2)之含量為40質量%以上80質量%以下的丙烯酸類嵌段共聚物(A1)；及聚合物嵌段(a2)之含量為10質量%以上小於40質量%的丙烯酸類嵌段共聚物(A2)；上述丙烯酸樹脂(B)主要係由甲基丙烯酸酯單元構成；丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的質量比〔(A)/(B)〕為97/3~10/90。
又，上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)，係分子內具有至少1個以下結構的丙烯酸類嵌段共聚物：在以丙 烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a1)之兩端，分別鍵結以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a2)而成的結構、亦即(a2)-(a1)-(a2)之結構(該結構中「-」表示化學鍵結)。
又，上述丙烯酸樹脂(B)係主要由甲基丙烯酸酯單元構成的丙烯酸樹脂。考慮到提升上述熱塑性聚合物組成物所構成的片狀成形體之透明性、成形加工性等観点，較好是甲基丙烯酸酯之單聚物或以甲基丙烯酸酯單元為主體的共聚物。
本實施形態中上述熱塑性聚合物組成物之詳細係記載於國際公開公報WO2010/055798。該熱塑性聚合物組成物所構成的片狀成形體(表面被形成菲涅耳透鏡圖案之前的成形體)，係可以藉由例如習知之T型模具(T-die)法或吹塑法等來製造。
又，於該熱塑性聚合物組成物構成的片狀成形體6之表面形成菲涅耳透鏡圖案6a的方法，例如有習知之沖模成型法、射出成型法、使用紫外線硬化性樹脂的2P(Photo Polymerization)成型法等。
上述熱塑性聚合物組成物所形成的片狀成形體6之物性如下。
亦即，片狀成形體6之拉伸彈性模數為1500MPa以下，線性膨脹係數為7.0×10-5/℃以下，厚度400μm時對波長帶寬350~1850nm之平均透過率為85%以上，霧度值為1.0%以下。另外，厚度對於玻璃基板5之面積在面積1m2時厚度為5mm以下，上述片狀成形體 6以玻璃基板5的厚度之1/15以上的厚度被形成時效果更為顯著。另外，使用金屬鹵素燈，以1kW/m2之照度照射紫外線波長帶寬的光線600小時時，在350~600nm的波長帶寬之平均透光率之降低在2%以下。
本案施形態之片狀成形體6係使用含有上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的熱塑性聚合物組成物來形成，因此，拉伸彈性模數較PMMA樹脂低，線性膨脹係數較矽酮樹脂小。
因此，於玻璃基板5接著有該片狀成形體6的光學元件4，即使在溫差大的環境下片狀成形體6之彎曲量亦小，而且片狀成形體6之菲涅耳透鏡圖案6a之變形量亦小。如此則即使在溫差大的環境下該光學元件4所收集的光亦可以良好地被太陽電池元件之受光區域接收，而且透光率之降低亦可以被抑制，可以長期維持穩定且良好的發電效率。
又，於上述片狀成形體6或/及玻璃基板5之中可以含有紫外線吸收劑而構成。另外，如圖3A所示可於玻璃基板5的太陽光射入側之表面塗布紫外線吸收劑形成紫外線吸收層7。藉由彼等構成可以吸收射入光學元件4的太陽光之紫外線，故可抑制紫外線對片狀成形體6造成的著色或物性之變化，可以長期維持良好的發電效率。
又，如圖3B所示，可以對玻璃基板5的太陽光射入側之表面塗布防污塗布劑形成防污塗布層8。藉由實施該防污處理可以抑制砂或塵埃等附著於玻璃基 板5之太陽光射入側之表面，故可以抑制透光率之降低，藉此則可以長期維持良好的發電效率。
另外，亦可如圖3C所示，於玻璃基板5之太陽光射入側之表面塗布抗反射塗布劑而形成抗反射塗布層9。藉由實施該抗反射處理可以更進一步提高太陽光之透過率，更進一步提高發電效率。
[實施例]
以下為了評估上述本發明之光學元件4產生的效果，針對具有以下所示本發明實施例1~4及比較用之比較例1~4之構成的各光學元件進行評估。
[實施例1]
於實施例1製作：針對線性膨脹係數為6.6×10-5/℃，MD方向(長度方向)之拉伸彈性模數為300MPa，TD方向(寬度方向)之拉伸彈性模數為200MPa，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)與丙烯酸丁酯(BA)之嵌段共聚合物以及甲基丙烯酸樹脂之混合物(相當於上述熱塑性聚合物組成物)所構成厚度為400μm之樹脂薄片(相當於形成上述菲涅耳透鏡圖案之前的片狀成形體)，為提高密接性而進行以下電漿處理之後，於175℃之溫度下將其壓接貼合於厚度2mm之透明玻璃基板而構成的光學元件。
上述嵌段共聚合物係使用MMA/BA=50/50之B-1及MMA/BA=30/70之B-2。甲基丙烯酸樹脂係使用PARAPET H1000B(KURARAY股份有限公司製)。設定B-1為50質量%，B-2為20質量%，甲基丙烯酸樹脂為 30質量%之比例的混合物而獲得上述熱塑性樹脂組成物。
電漿處理係如下進行。使用春日電機股份有限公司製之大氣壓電漿裝置APG-500型，於供給空氣流量設為190NL/min，額定輸出電力設為450~500W，照射距離設為10mm之條件下進行照射。大氣電漿照射的面積為約3cm2，以同一場所照射約1秒電漿的條件來移動頭部而對樹脂薄片全體實施電漿照射。
於是，針對由該光學元件之玻璃基板側，使用金屬鹵素燈(於波長帶寬290~450nm(紫外線波長帶寬)以1kW/mm2之照度)照射600小時前後的光之透過率變化進行測定。圖4A表示實施例1的光之透過率之測定結果，a為600小時照射後之透過率特性，b為照射開始前(照射時間0)之透過率特性。
由圖4A之測定結果可知，上述實施例1之光學元件即使以金屬鹵素燈照射600小時之前後大致上亦無變化乃具有良好的透過率。另外，照射600小時的光學元件者在波長帶寬350~400nm之透過率有稍微提高。
[實施例2]
實施例2係將和實施例1同樣條件下製作的光學元件切成50cm見方之尺寸，將該光學元件載置於平坦的測試台測定溫度變化時上述樹脂薄片(相當於上述菲涅耳透鏡圖案被形成的前階段的片狀成形體之彎曲量。
於該彎曲量測定中，室溫時該樹脂薄片之周邊部與中央部之彎曲量為0mm。之後，經過特定時間使溫度由室溫上升置65℃時，該樹脂薄片的周邊部之彎曲量成為0.5mm之較小者。另外，中央部之彎曲量大致為0mm。
[實施例3]
實施例3係使用和實施例1同樣之樹脂薄片，藉由習知真空積層成型法製作：將形成有20cm見方尺寸之菲涅耳透鏡圖案的集光透鏡貼合於透明玻璃基板而構成之光學元件。
之後，針對固定後的該光學元件將10mm見方的受光感測器配置於菲涅耳透鏡圖案之焦點位置，由玻璃基板側射入雷射光(波長532nm、光點直徑5mm )來掃描菲涅耳透鏡圖案面之全面，測定受光感測器之受光量。在取下該光學元件之狀態下同樣地射入雷射光(波長532nm、光點直徑5mm )，測定無菲涅耳透鏡圖案時的受光感測器之受光量。
針對通過上述光學元件之菲涅耳透鏡圖案面由受光感測器受光的受光量，及通過光學元件之菲涅耳透鏡圖案由受光感測器受光的受光量相對於無菲涅耳透鏡圖案時的受光感測器之受光量的比率(透鏡集光效率)進行評估。結果顯示本實施例中光學元件的菲涅耳透鏡圖案產生之透鏡集光效率為90.07%。
[實施例4]
實施例4係針對和實施例3同樣構成之光學元件，經過特定時間使溫度由室溫上升至50℃之狀況下，進行和實施例3同樣的透鏡集光效率之評估。結果顯示本實施例中光學元件之菲涅耳透鏡圖案的透鏡集光效率為89.96%。由該結果可知在室溫之25℃與50℃大致上透鏡集光效率並無變化。
又，針對由本實施例的光學元件之玻璃基板側，使雷射光射入離開菲涅耳透鏡圖案面之中心75mm的位置時焦點位置中光點形狀之擴散狀態，在溫度15℃與50℃時進行觀察。結果顯示不論溫度為15℃或50℃雷射光之光點形狀之擴散均小。
[比較例1]
比較例1係針對取代實施例1之光學元件改用市售的厚度3mm之丙烯酸樹脂薄片(KURARAY公司製：商品名〔PARAPET GH-SN〕)，和實施例1同樣使用金屬鹵素燈(於波長帶寬290~450nm(紫外線波長帶寬)以1kW/mm2之照度)照射600小時前後的透光率之變化進行測定。圖4B表示比較例1的透光率之測定結果，a為照射600小時後之透過率特性，b為照射開始前(照射時間0)之透過率特性。
由圖4B之測定結果可知，上述厚度3mm之丙烯酸樹脂薄片在使用金屬鹵素燈照射600小時之後，於波長帶寬350~600nm之透光率大幅降低。特別是在短波長區域側的降低更為顯著。亦即丙烯酸樹脂薄片單一的成形體之耐光性較差。
[比較例2]
比較例2係除了取代實施例1的光學元件使用的樹脂薄片，改用拉伸彈性模數為3300MPa、厚度400μm之PMMA薄片以外均和實施例1同樣製作光學元件，在和實施例2同樣之條件下測定溫度變化時的光學元件之彎曲量。
於該彎曲量測定中室溫時該光學元件周邊部與中央部的彎曲量為0.0mm。經過特定時間使溫度由室溫上升至65℃時該光學元件周邊部之彎曲量為2.1mm。結果顯示和實施例2比較彎曲量變大。
[比較例3]
比較例3係取代實施例1使用的樹脂薄片改用矽酮樹脂薄片，和實施例3同樣藉由習知真空積層成型法製成在透明玻璃基板貼合有集光透鏡而構成的光學元件，於該集光透鏡係形成有尺寸為20cm見方之菲涅耳透鏡圖案者。
之後，和實施例3同樣，針對固定後的該光學元件將10mm見方之受光感測器配置於菲涅耳透鏡圖案之焦點位置，由玻璃基板側射入雷射光(波長532nm、光點直徑5mm )來掃描菲涅耳透鏡圖案面之全面，測定受光感測器之受光量，另外，在取下該光學元件狀態下同樣地射入雷射光(波長532nm、光點直徑5mm )，測定無菲涅耳透鏡圖案時的受光感測器之受光量。
針對通過上述光學元件之菲涅耳透鏡圖案面由受光感測器受光的受光量，及通過光學元件之菲涅耳 透鏡圖案面由受光感測器受光的受光量相對於無菲涅耳透鏡圖案時的受光感測器之受光量的比率(透鏡集光效率)進行評估。結果顯示比較例3中光學元件的菲涅耳透鏡圖案面之透鏡集光效率為87.9%，較實施例3降低。
[比較例4]
比較例4係針對和比較例3同樣構成之光學元件(將形成有菲涅耳透鏡圖案的矽酮樹脂薄片貼合於玻璃基板而構成之光學元件)，經過特定時間使溫度由室溫上升至50℃之狀況下，和實施例3(比較例3)同樣評估透鏡集光效率。結果顯示比較例4中光學元件之菲涅耳透鏡圖案面的透鏡集光效率為80.8%。比起實施例4時更降低。另外，和比較例3比較和不供給熱時比較集光效率呈現大幅降低。
又，針對由比較例4的光學元件之玻璃基板側，使雷射光射入離開菲涅耳透鏡圖案面之中心75mm的位置時焦點位置中的光點形狀之擴散狀態，在溫度為15℃與50℃時進行觀察。結果顯示溫度在15℃時雷射光之光點形狀之擴散小，但是50℃時雷射光之光點形狀之擴散變大。
[關連申請案之相互參照]
本案基於2012年7月9日向日本專利局提出申請的特願2012-153534號主張優先權，其全部的揭示內容以參照的方式併入本說明書。
1‧‧‧集光型太陽能發電裝置
2‧‧‧太陽電池元件
3‧‧‧太陽電池基板
4‧‧‧光學元件
5‧‧‧玻璃基板(透光性基板)
6‧‧‧片狀成形體
6a‧‧‧菲涅耳透鏡圖案(光學機能圖案)
L1‧‧‧射入光學元件的太陽光
L2‧‧‧光學元件所收集的太陽光

Claims (18)

  1. 一種光學元件，具備：透光性基板；及由有機性樹脂構成的片狀成形體，於一面具有光學機能圖案，另一面被接著於上述透光性基板上；其特徵在於：上述片狀成形體，其拉伸彈性模數(tensile modulus)為1500Mpa以下，線性膨脹係數為7.0×10-5/℃以下，厚度400μm時至少於可見光波長帶寬的平均透過率為85%以上，霧度值為1.0%以下；使用金屬鹵素燈(metal halide lamp)，以1kW/m2之照度下照射含紫外線的光線600小時時，至少在350nm~600nm的波長帶寬之平均透光率之降低在2%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中上述透光性基板係由玻璃基材構成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光學元件，其中上述片狀成形體係使用含有丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的熱塑性聚合物組成物來形成；於上述熱塑性聚合物組成物，上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)係分子內具有至少1個以下結構的丙烯酸類嵌段共聚物：在以丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a1)之兩端，分別鍵結以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合物嵌段(a2)而成的結構；且重量平均分子量為10,000-100,000； 上述丙烯酸類嵌段共聚物(A)包含：聚合物嵌段(a2)之含量為40質量%以上80質量%以下的丙烯酸類嵌段共聚物(A1)；及聚合物嵌段(a2)之含量為10質量%以上小於40質量%的丙烯酸類嵌段共聚物(A2)；上述丙烯酸樹脂(B)主要係由甲基丙烯酸酯單元構成；丙烯酸類嵌段共聚物(A)與丙烯酸樹脂(B)的質量比〔(A)/(B)〕為97/3~10/90。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中上述片狀成形體之中含有紫外線吸收劑。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中上述透光性基板之中含有紫外線吸收劑。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中在上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係形成有紫外線吸收層。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係被實施防污處理。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，係被實施抗反射處理。
  9. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中對接著於上述透光性基板的上述片狀成形體之剝離接著強度為25N/25mm以上。
  10. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中針對上述片狀成形體之與上述透光性基板的接著面實施電漿處理、準分子(Excimer)處理、電暈處理之其中之一處理之後，使上述透光性基板接著於該接著面。
  11. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案(Fresnel lens pattern)。
  12. 一種集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，其接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為申請專利範圍第11項之光學元件。
  13. 如申請專利範圍第3項之光學元件，其中在上述片狀成形體與上述透光性基板之其中至少任一者之中含有紫外線吸收劑。
  14. 如申請專利範圍第13項之光學元件，其中形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案。
  15. 一種集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為申請專利範圍第14項之光學元件。
  16. 如申請專利範圍第3項之光學元件，其中在上述透光性基板的接著有上述片狀成形體的面之相反側之面，形成有紫外線吸收層。
  17. 如申請專利範圍第16項之光學元件，其中形成於上述片狀成形體的上述光學機能圖案為菲涅耳透鏡圖案。
  18. 一種集光型太陽能發電裝置，係具備：光學元件，收集太陽光；及太陽電池元件，接收上述光學元件所收集的太陽光並進行光電轉換；其特徵為：上述光學元件為申請專利範圍第17項之光學元件。
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