光學(xué)元件以及聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】提供即使在溫度差大的環(huán)境下也能夠防止翹曲的發(fā)生、形成在表面的光學(xué)功能圖案由于應(yīng)力所致的變形的光學(xué)元件以及聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置。聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置(1)的對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚光的光學(xué)元件(4)具有：玻璃基板（5）；以及片狀成形體(6)，其一個(gè)面具有菲涅爾透鏡圖案(6a)而且另一個(gè)面接合在玻璃基板(5)上，并且由有機(jī)性樹脂構(gòu)成，片狀成形體(6)的拉伸彈性模量為1500MPa以下、線膨脹系數(shù)為7.0×10-5/℃以下、在厚度400μm中的波段350nm~1850nm的平均透過(guò)率為85%以上、霧度值為1.0%以下。
【專利說(shuō)明】光學(xué)元件以及聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在表面形成有光學(xué)功能圖案的光學(xué)元件以及聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，自然能源的利用受到關(guān)注，其中之一有通過(guò)太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)換為電力的太陽(yáng)光發(fā)電。作為這種太陽(yáng)光發(fā)電已知的有:為了提高發(fā)電效率(光電轉(zhuǎn)換效率)并得到大電力，在配置于同一平面上的多個(gè)太陽(yáng)電池元件的前方側(cè)配設(shè)有用于使太陽(yáng)光聚光到各太陽(yáng)電池元件的聚光透鏡(光學(xué)元件)的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003]聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置通過(guò)利用聚光透鏡對(duì)太陽(yáng)光聚光并使太陽(yáng)電池元件受光的結(jié)構(gòu)，從而能夠減小昂貴的太陽(yáng)電池元件的大小，因此能夠謀求發(fā)電裝置整體的低成本化。因此，聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置在日照時(shí)間長(zhǎng)、即便使聚光面大面積化也能夠設(shè)置的廣闊地區(qū)等作為電力供給用途而正在普及。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:特開2006-343435號(hào)公報(bào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的課題
在所述專利文獻(xiàn)1的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置中，考慮到耐環(huán)境性等而在由PMMA樹脂構(gòu)成的片狀的聚光透鏡的太陽(yáng)光入射面?zhèn)鹊谋砻娼雍嫌型该鞯牟ＡЩ濉?br> [0006]不過(guò)，作為適合于通過(guò)聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置發(fā)電的地區(qū)(日照時(shí)間長(zhǎng)、即便使聚光面大面積化也能夠設(shè)置的廣闊地區(qū))，雖然可例舉出美國(guó)西南部(內(nèi)華達(dá)州等)、歐洲地中海沿岸、中東等，但是在這些地區(qū)晝夜溫度差以及冬季和夏季的氣溫差非常大。
[0007]因此，在使用如上所述的PMMA樹脂作為形成聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的聚光透鏡的樹脂材料的情況下，在如上所述的溫度差(氣溫差)大的地區(qū)，由于該溫度差而在聚光透鏡產(chǎn)生熱膨脹收縮。例如，在溫度差為40度左右的環(huán)境下，對(duì)于由lm2大小的PMMA樹脂構(gòu)成的聚光透鏡，會(huì)產(chǎn)生幾_左右的熱膨脹收縮。當(dāng)在聚光透鏡產(chǎn)生幾_左右的熱膨脹收縮時(shí)，由于所粘接的玻璃基板的剛性而在聚光透鏡的緣部側(cè)發(fā)生翹曲，由此被聚光的光的一部分從太陽(yáng)電池元件的受光區(qū)域偏離，因此發(fā)電效率降低。
[0008]另外，在使用硅樹脂形成聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的聚光透鏡并將玻璃基板接合到該聚光透鏡的結(jié)構(gòu)中，線膨脹系數(shù)在玻璃(0.09X10_5/°C )和硅樹脂(25~30X10_5/°C )中差異很大。另外，硅樹脂的硬度低。
[0009]因此，在使用硅樹脂作為形成聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的聚光透鏡的樹脂材料的情況下，由于所接合的玻璃與硅樹脂的線膨脹系數(shù)差異很大，且硅樹脂的硬度低，因此在如上所述的溫度差(氣溫差)大的地區(qū)，存在由硅樹脂構(gòu)成的聚光透鏡的微細(xì)的凹凸形狀的菲涅爾透鏡部分被施加應(yīng)力而產(chǎn)生變形的風(fēng)險(xiǎn)。如此，當(dāng)在聚光透鏡的菲涅爾透鏡部分產(chǎn)生變形時(shí)，被聚光的光的一部分從太陽(yáng)電池元件的受光區(qū)域偏離，因此發(fā)電效率降低。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即便在溫度差大的環(huán)境下也能夠防止翹曲的發(fā)生、形成在表面的光學(xué)功能圖案(菲涅爾透鏡等)由于應(yīng)力所致的變形的光學(xué)元件以及聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置。
[0011]用于解決問題的方案
為了達(dá)成所述目的，權(quán)利要求1記載的發(fā)明是一種光學(xué)元件，具備:透光性基板；以及片狀成形體，其一個(gè)面具有光學(xué)功能圖案而且另一個(gè)面接合在所述透光性基板上，并且由有機(jī)性樹脂構(gòu)成，其中，所述片狀成形體的拉伸彈性模量為1500MPa以下、線膨脹系數(shù)為7.0X 10_5/°C以下、厚度400 μπι時(shí)的至少可見光波段的平均透過(guò)率為85%以上、霧度值為1.0%以下，在使用金屬鹵化物燈將包含紫外線的光線以lkW/m2的照度照射600小時(shí)的情況下，至少在350nm~600nm的波段中的平均光透過(guò)率的降低為2%以下。此外，在本發(fā)明中，線膨脹系數(shù)是按照J(rèn)IS K7197在30°C中測(cè)定的值，拉伸彈性模量是按照J(rèn)IS K7127測(cè)定的值。
[0012]權(quán)利要求2記載的發(fā)明是:所述透光性基板由玻璃基材構(gòu)成。
[0013]權(quán)利要求3記載的發(fā)明是:所述片狀成形體使用包含丙烯酸系嵌段共聚合體(A)和丙烯酸樹脂(B)的熱可塑性聚合體組合物形成，在所述熱可塑性聚合體組合物中，所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)是在分子內(nèi)至少具有一個(gè)在以丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(al)的兩個(gè)末端分別結(jié)合有以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(a2)而構(gòu)成的丙烯酸系嵌段共聚合體，其重量平均分子量為10000~100000 ；
所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)包含:聚合體嵌段(a2)的含量為40質(zhì)量百分比以上且80質(zhì)量百分比以下的丙烯酸系嵌段共聚合體(A1)，以及聚合體嵌段(a2)的含量為10質(zhì)量百分比以上且小于40質(zhì)量百分比的丙烯酸系嵌段共聚合體(A2);
所述丙烯酸樹脂(B)主要由甲基丙烯酸酯單元構(gòu)成；
丙烯酸系嵌段共聚合體(A)與丙烯酸樹脂(B)的質(zhì)量比[(A)/(B)]為97/3~10/90。
[0014]權(quán)利要求4記載的發(fā)明是:在所述片狀成形體中包含紫外線吸收劑。
[0015]權(quán)利要求5記載的發(fā)明是:在所述透光性基板中含有紫外線吸收劑。
[0016]權(quán)利要求6記載的發(fā)明是:在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面形成有紫外線吸收層。
[0017]權(quán)利要求7記載的發(fā)明是:在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面實(shí)施有防污處理。
[0018]權(quán)利要求8記載的發(fā)明是:在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面實(shí)施有反射防止處理。
[0019]權(quán)利要求9記載的發(fā)明是:對(duì)于接合在所述透光性基板上的所述片狀成形體的剝離接合強(qiáng)度為25N/25mm以上。此外，本發(fā)明記載的剝離接合強(qiáng)度是以由JISK685-2規(guī)定的測(cè)定180度剝離接合強(qiáng)度的方法測(cè)定的值。
[0020]權(quán)利要求10記載的發(fā)明是:對(duì)所述片狀成形體的與所述透光性基板的接合面實(shí)施等離子體處理、準(zhǔn)分子處理、電暈處理中的任一個(gè)處理之后，在該接合面接合所述透光性基板。
[0021]權(quán)利要求11記載的發(fā)明是:形成于所述片狀成形體的所述光學(xué)功能圖案為菲涅爾透鏡圖案。
[0022]權(quán)利要求12記載的發(fā)明的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置，其具備:光學(xué)元件，其對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚光，以及太陽(yáng)電池元件，其對(duì)由所述光學(xué)元件聚光的太陽(yáng)光受光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，其中，所述光學(xué)元件為權(quán)利要求11所記載的光學(xué)元件。
[0023]發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，接合在透光性基板的由有機(jī)性樹脂構(gòu)成的片狀成形體的拉伸彈性模量為1500MPa以下、線膨脹系數(shù)為7.0X10_5/°C以下，在厚度400 μπι時(shí)的至少可見光波段的平均透過(guò)率為85%以上、霧度值為1.0%以下。
[0024]因此，該片狀成形體的光透過(guò)率良好，另外，由于拉伸彈性模量小到1500MPa以下，因此即便在溫度變化大的環(huán)境下翹曲量也小，進(jìn)一步地，由于線膨脹系數(shù)為7.0X 10_5/°C以下，其比硅樹脂小，因此即便在溫度變化大的環(huán)境下，也能夠抑制形成在表面的光學(xué)功能圖案的變形小。
[0025]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，優(yōu)選的是相對(duì)于透光性基板的面積的厚度為相對(duì)面積lm2厚度為5_以下，片狀成形體以透光性基板的厚度的1/15以上的厚度形成，使用巖崎電氣株式會(huì)社制造的SUV-W151E裝置，在使用額定電力4kW的一盞水冷金屬鹵化物燈(M04-L21WBX/SUV)，將包含紫外線的光線在290~450nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)在lkW/m2的紫外線放射照度的條件下照射600小時(shí)的情況下，至少350~600nm的波段中的平均光透過(guò)率的降低為2%以下。
[0026]因此，該片狀成形體能夠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地維持良好的光透過(guò)率。
[0027]另外，根據(jù)本發(fā)明的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置，由于將本發(fā)明的光學(xué)元件作為聚光透鏡配置，因此即便在溫度變化大的環(huán)境下也能夠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地將太陽(yáng)光良好地聚光在太陽(yáng)電池元件的受光區(qū)域而維持高的發(fā)電效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的具備光學(xué)元件的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0029]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的從聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的太陽(yáng)光入射側(cè)觀看的概要的平面圖。
[0030]圖3A是示出在光學(xué)元件表面設(shè)置有紫外線吸收層的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0031]圖3B是示出在光學(xué)元件表面設(shè)置有防污涂層的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0032]圖3C是示出在光學(xué)元件表面設(shè)置有反射防止涂層的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0033]圖4A是示出實(shí)施例1的光學(xué)元件中的光的透過(guò)率的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0034]圖4B是示出比較例1的光學(xué)元件中的光的透過(guò)率的測(cè)定結(jié)果的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，根據(jù)圖示的實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明。圖1是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式的具備光學(xué)元件的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的概要結(jié)構(gòu)的概要截面圖。
[0036]<聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)>
如圖1所示，本實(shí)施方式的聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置1具備如下主要結(jié)構(gòu)部件:太陽(yáng)電池元件(太陽(yáng)電池單元)2，其對(duì)受光的太陽(yáng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；太陽(yáng)電池基板3，其安裝有該太陽(yáng)電池元件2;以及光學(xué)元件4，其以與太陽(yáng)電池元件2的前方側(cè)(太陽(yáng)光入射側(cè))相向的方式配置，并對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚光。此外，在圖1中，L1示出入射到光學(xué)元件4的太陽(yáng)光，L2示出由光學(xué)元件4聚光的太陽(yáng)光。
[0037]光學(xué)元件4由設(shè)置于太陽(yáng)光入射側(cè)的透光性基板(特別是玻璃基板5)、和接合在該玻璃基板5的出射側(cè)(與太陽(yáng)電池元件2相向的側(cè))的面的片狀成形體6構(gòu)成，該片狀成形體6由具有透光性的有機(jī)性樹脂構(gòu)成(關(guān)于作為本發(fā)明的特征的片狀成形體6的詳情在后面描述)。在與片狀成形體6的與玻璃基板5相反側(cè)(與太陽(yáng)電池元件2相向的側(cè))的面形成有使所入射的太陽(yáng)光聚光于太陽(yáng)電池元件2的受光區(qū)域的菲涅爾透鏡圖案6a并呈同心圓狀。如此，形成有該菲涅爾透鏡圖案6a的片狀成形體6作為聚光透鏡而發(fā)揮功能。
[0038]如圖2所示，在該聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置1中，在太陽(yáng)電池基板上以固定間隔安裝有多個(gè)太陽(yáng)電池元件2，另外將多個(gè)光學(xué)元件4 一體地設(shè)置在同一平面上并且分別與各太陽(yáng)電池元件2的受光區(qū)域相向。
[0039]雖然玻璃基板5與片狀成形體6能夠以熱壓接、粘接劑等公知的方法來(lái)接合，但是厚度精度等點(diǎn)來(lái)看優(yōu)選為熱壓接。在本實(shí)施方式中，通過(guò)使玻璃基板5與片狀成形體6熱壓接而使兩者接合。
[0040]此外，優(yōu)選的是以對(duì)于接合在玻璃基板5的片狀成形體6的剝離接合強(qiáng)度成為25N/25mm以上的方式來(lái)牢固地進(jìn)行接合，更優(yōu)選的是使得成為50N/25mm以上。如果剝離接合接強(qiáng)度為25N/25mm以上，則能夠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地確實(shí)地防止片狀成形體6從玻璃基板5剝離。
[0041]此外，優(yōu)選的是在使玻璃基板5與片狀成形體6接合之前，對(duì)片狀成形體6與玻璃基板5的接合面進(jìn)行等離子體處理，之后接合在玻璃基板5。通過(guò)對(duì)片狀成形體6與玻璃基板5的接合面進(jìn)行等離子體處理并進(jìn)行表面改質(zhì)，能夠更加提高與玻璃基板5接合時(shí)的密合性。此外，除了等離子體處理以外，還能夠?qū)嵤?zhǔn)分子處理、電暈處理來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)。
[0042]另外，作為制作在玻璃基板5接合有片狀成形體6的結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件4的方法，可例舉出公知的熱擠壓(press)成形法、真空層壓成形法。
[0043]本發(fā)明的實(shí)施方式所記載的真空層壓法是如下的方法:在通過(guò)使要被成形的片材與鑄模在接近室溫的溫度狀態(tài)下降低壓力而去除片材與鑄模之間的氣泡之后，通過(guò)一邊進(jìn)行加熱一邊從上下方向均等地給予壓力而將鑄模的形狀轉(zhuǎn)印到片材來(lái)制作成形體。
[0044]在熱擠壓成形法、真空層壓成形法的任何一方中，都可舉出在把成形之前的片狀的薄膜熱壓接并密合于玻璃之后，在薄膜上配置鎳壓模等賦型鑄模并一邊給予壓力一邊形成片狀成形體6的方法、或者一邊用玻璃/薄膜/壓模同時(shí)進(jìn)行加熱一邊給予壓力而制作片狀成形體6的方法。
[0045]此外，玻璃基板5與片狀成形體6的接合除了上述熱壓接以外，還能夠使用粘接劑。作為粘接劑，優(yōu)選的是透光性、耐候性等優(yōu)良的包含甲基丙稀酸甲醋(methylmethacrylate)與丙稀酸單體(acrylic monomer)等的丙稀酸樹脂(acrylic resin)系粘接劑、硅樹脂粘接劑等。特別優(yōu)選的是使用由與片狀成形體6相同種類的樹脂構(gòu)成的粘接劑。另外，涂布厚度盡量薄的為佳。
[0046]各太陽(yáng)電池元件2和各光學(xué)元件4以精度良好地定位而配置，另外太陽(yáng)電池基板3與光學(xué)元件4之間的側(cè)面周圍等密封而防止太陽(yáng)電池基板3與光學(xué)元件4之間的空間內(nèi)部侵入濕氣(水分)、灰塵等。此外，根據(jù)聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置1的大小、設(shè)置場(chǎng)所等任意地設(shè)定相向配置的太陽(yáng)電池元件2與光學(xué)元件4的數(shù)量、大小。
[0047]<片狀成形體6的詳情>
本發(fā)明的片狀成形體6使用透明性、耐候性、柔軟性等優(yōu)良的包含如下的丙烯酸系嵌段共聚合體(acrylic block copolymer) (A)和丙稀酸樹脂(B)的熱可塑性聚合體組合物而形成。
[0048]在上述熱可塑性聚合體組合物中，上述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)是在分子內(nèi)至少具有一個(gè)在以丙稀酸醋(acrylic ester)單元為主體的聚合體嵌段(al)的兩個(gè)末端分別結(jié)合有以甲基丙稀酸醋(methacrylic ester)單元為主體的聚合體嵌段(a2)而構(gòu)成的丙烯酸系嵌段共聚合體，其重量平均分子量為10000~100000 ；
所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)包含:聚合體嵌段(a2)的含量為40質(zhì)量百分比以上且80質(zhì)量百分比以下的丙烯酸系嵌段共聚合體(A1)，以及聚合體嵌段(a2)的含量為10質(zhì)量百分比以上且小于40質(zhì)量百分比的丙烯酸系嵌段共聚合體(A2);
所述丙烯酸樹脂(B)主要由甲基丙烯酸酯單元構(gòu)成；
丙烯酸系嵌段共聚合體(A)與丙烯酸樹脂(B)的質(zhì)量比[(A)/(B)]為97/3~10/90。
[0049]此外，所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)是在分子內(nèi)至少具有一個(gè)在以丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(al)的兩個(gè)末端分別結(jié)合有以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(a2)而構(gòu)成、SP (a2)-(al)-(a2)的結(jié)構(gòu)(在該結(jié)構(gòu)中“一”示出化學(xué)結(jié)合)的丙烯酸系嵌段共聚合體。
[0050]另外，所述丙烯酸樹脂(B)主要是由甲基丙烯酸酯單元構(gòu)成的丙烯酸樹脂。根據(jù)提高由上述的熱可塑性聚合體組合物構(gòu)成的片狀成形體的透明性、成形加工性等的觀點(diǎn)，優(yōu)選的是以甲基丙烯酸酯的單獨(dú)聚合體或者以甲基丙烯酸酯單元為主體的共聚合體。
[0051]在國(guó)際公開公報(bào)W02010/055798記載有本實(shí)施方式中的上述熱可塑性聚合體組合物的詳情。而且，例如能夠通過(guò)公知的T模(T-die)法、膨脹(inflat1n)法等來(lái)制造由該熱可塑性聚合體組合物構(gòu)成的片狀成形體(在表面形成有菲涅爾透鏡圖案之前的成形體)。
[0052]另外，作為在由該熱可塑性聚合體組合物構(gòu)成的片狀成形體6的表面形成菲涅爾透鏡圖案6a的方法，可例舉出公知的擠壓成形法、射出成形法、使用了紫外線固化性樹脂的 2P (PhotoPolymerizat1n:光聚合)成形法等。
[0053]由上述熱可塑性聚合體組合物形成的片狀成形體6的物性為如下。
[0054]即，片狀成形體6的拉伸彈性模量為1500MPa以下，線膨脹系數(shù)為7.0 X 10_5/°C以下，厚度400 μm中的波段350~1850nm的平均透過(guò)率為85%以上，霧度值為1.0%以下。另夕卜，相對(duì)于玻璃基板5的面積的厚度為相對(duì)面積lm2厚度為5_以下，所述片狀成形體6以玻璃基板5的厚度的1/15以上的厚度形成時(shí)效果更加顯著。進(jìn)一步地，在使用金屬鹵化物燈將紫外線波段的光線以lkW/m2的照度照射600小時(shí)的情況下，在350~600nm的波段中的平均光透過(guò)率的降低為2%以下。
[0055]本實(shí)施方式的片狀成形體6使用包含上述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)和丙烯酸樹脂(B)的熱可塑性聚合體組合物而形成，因此拉伸彈性模量與PMMA樹脂相比低，線膨脹系數(shù)與硅樹脂相比小。
[0056]因此，該片狀成形體6與玻璃基板5接合的光學(xué)元件4即便在溫度差大的環(huán)境下，片狀成形體6的翹曲量也小且片狀成形體6的菲涅爾透鏡圖案6a的變形量也小。由此，即便在溫度差大的環(huán)境下，由該光學(xué)元件4聚光的光也由太陽(yáng)電池元件2的受光區(qū)域良好地受光，且還抑制光透過(guò)率的降低，因此能夠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地穩(wěn)定地維持良好的發(fā)電效率。
[0057]另外，也可以構(gòu)成為在上述片狀成形體6和/或玻璃基板5中包含紫外線吸收劑。進(jìn)一步地，如圖3A所示，也可以在玻璃基板5的太陽(yáng)光入射側(cè)的表面涂布紫外線吸收劑并形成紫外線吸收層7。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，入射到光學(xué)元件4的太陽(yáng)光的紫外線被吸收，因此能夠抑制由紫外線所致的片狀成形體6的著色、物性的變化，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地維持良好的發(fā)電效率。
[0058]另外，如圖3B所示，也可以在玻璃基板5的太陽(yáng)光入射側(cè)的表面涂布防污涂劑而形成防污涂層8。通過(guò)如此實(shí)施防污處理而抑制沙塵等向玻璃基板5的太陽(yáng)光入射側(cè)的表面的附著，來(lái)抑制光透過(guò)率的降低，由此能夠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地維持良好的發(fā)電效率。
[0059]進(jìn)一步地，如圖3C所示，也可以在玻璃基板5的太陽(yáng)光入射側(cè)的表面涂布反射防止涂劑而形成反射防止涂層9。通過(guò)如此實(shí)施反射防止處理來(lái)能夠進(jìn)一步提高太陽(yáng)光的透過(guò)率，進(jìn)一步提尚發(fā)電效率。
實(shí)施例
[0060]接著，為了評(píng)價(jià)所述的本發(fā)明的光學(xué)元件4的效果，利用以下示出的具有本發(fā)明的實(shí)施例1~4和比較用的比較例1~4的結(jié)構(gòu)的各光學(xué)元件進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0061]〈實(shí)施例1>
在實(shí)施例1中，為了提高密合性，在對(duì)線膨脹系數(shù)為6.6X10_5/°C、MD方向(長(zhǎng)度方向)的拉伸彈性模量為300MPa、TD方向(寬度方向)的拉伸彈性模量為200MPa的由甲基丙烯酸甲酯(MMA)與丙烯酸丁酯(BA)的嵌段共聚合體和甲基丙烯酸樹脂的混合物(相當(dāng)于上述的熱可塑性聚合體組合物)構(gòu)成的厚度400 μπι的樹脂片(相當(dāng)于形成有所述菲涅爾透鏡圖案之前的片狀成形體)進(jìn)行下述等離子體處理之后，制作一邊施加175°C的溫度一邊與厚度2_的透明的玻璃基板進(jìn)行壓接并貼合而構(gòu)成的光學(xué)元件。
[0062]作為所述嵌段共聚合體，使用MMA/BA=50/50的B-1和MMA/BA=30/70的B-2。作為甲基丙稀酸樹脂使用了 parapet (/《歹'、y卜)H1000B (株式會(huì)社可樂麗(kuraray)制)。而且，作為使B-1為50質(zhì)量百分比、使B-2為20質(zhì)量百分比、使甲基丙烯酸樹脂為30質(zhì)量百分比的比例的混合物，得到所述熱可塑性樹脂組合物。
[0063]等離子體處理如下進(jìn)行。使用春日電機(jī)株式會(huì)社制的大氣壓等離子體裝置APG-500型，并在供給氣流量為190NL/min、額定輸出電力為450~500W、照射距離為10mm的條件下進(jìn)行照射。在大氣等離子體所照射的面積大約為3cm2、等離子體在同一場(chǎng)所大約照射1秒鐘的條件下移動(dòng)頭部而對(duì)樹脂片整體進(jìn)行等離子體的照射。
[0064]而且，測(cè)定出利用金屬鹵化物燈(在波段290~450nm(紫外線波段)、lkW/mm2的照度)從該光學(xué)元件的玻璃基板側(cè)照射600小時(shí)前后的光的透過(guò)率的變化。圖4A是實(shí)施例1中的光的透過(guò)率的測(cè)定結(jié)果，a為照射600小時(shí)之后的透過(guò)率特性，b為照射開始前(照射時(shí)間0)的透過(guò)率特性。
[0065]從圖4A的測(cè)定結(jié)果可知，上述實(shí)施例1的光學(xué)元件在利用金屬鹵化物燈照射600小時(shí)前后也大致不變化而具有良好的透過(guò)率。此外，照射600小時(shí)后的光學(xué)元件在波段350~400nm中的透過(guò)率有所提高。
[0066]<實(shí)施例2>
在實(shí)施例2中，把在與實(shí)施例1相同的條件下制作的光學(xué)元件切成邊長(zhǎng)50cm的正方形，將該光學(xué)元件載置于平坦的測(cè)定臺(tái)，并測(cè)定出溫度變化時(shí)的所述樹脂片(相當(dāng)于形成有所述菲涅爾透鏡圖案之前階段的片狀成形體)的翹曲量。
[0067]在該翹曲量測(cè)定中，室溫時(shí)的該樹脂片的周邊部與中央部中的翹曲量為0mm。而且，在從室溫經(jīng)規(guī)定時(shí)間將溫度上升至65°C的情況下，該樹脂片的周邊部中的翹曲量為0.5mm的小的翹曲量。此外，中央部中的翹曲量大致為0mmo
[0068]<實(shí)施例3>
在實(shí)施例3中，使用與實(shí)施例1相同的樹脂片，通過(guò)公知的真空層壓成形法，制作形成有邊長(zhǎng)20cm的正方形的菲涅爾透鏡圖案的聚光透鏡與透明的玻璃基板貼合而構(gòu)成的光學(xué)元件。
[0069]而且，相對(duì)于固定的該光學(xué)元件，在菲涅爾透鏡圖案的焦點(diǎn)位置處配置邊長(zhǎng)10mm的正方形的受光傳感器，將激光器光(波長(zhǎng)532nm、光斑直徑5ι?πιΦ)從玻璃基板側(cè)入射而掃描菲涅爾透鏡圖案面的整個(gè)面而測(cè)定出受光傳感器的受光量。而且，在取下該光學(xué)元件的狀態(tài)下同樣地入射激光器光(波長(zhǎng)532nm、光斑直徑5_Φ)而測(cè)定出沒有菲涅爾透鏡圖案時(shí)的受光傳感器的受光量。
[0070]而且，對(duì)通過(guò)所述光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案面而由受光傳感器受光的受光量、以及通過(guò)光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案而由受光傳感器受光的受光量對(duì)于沒有菲涅爾透鏡圖案時(shí)的由受光傳感器受光的受光量的比率(透鏡聚光效率)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，由本實(shí)施例中的光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案所致的透鏡聚光效率為90.07%。
[0071]〈實(shí)施例4>
在實(shí)施例4中，對(duì)與實(shí)施例3相同結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件從室溫經(jīng)規(guī)定時(shí)間將溫度上升至50°C的狀況下，與實(shí)施例3同樣地評(píng)價(jià)透鏡聚光效率。其結(jié)果，由本實(shí)施例中的光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案所致的透鏡聚光效率為89.96%ο從該結(jié)果得知在室溫的25°C和50°C下透鏡聚光效率大致不變化。
[0072]另外，對(duì)從本實(shí)施例中的光學(xué)元件的玻璃基板側(cè)將激光器光入射到從菲涅爾透鏡圖案面的中心偏離75mm的位置時(shí)的焦點(diǎn)位置上的光斑形狀的擴(kuò)大狀態(tài)，在溫度為15°C和50°C的情況下進(jìn)行觀察。其結(jié)果，即便在溫度為15°C和50°C的情況下，激光器光的光斑形狀的擴(kuò)大也較小。
[0073]<比較例1>
在比較例1中，作為實(shí)施例1的光學(xué)元件的替代品使用市場(chǎng)上銷售的厚度3_的丙烯酸樹脂片(可樂麗社制:商品名稱[parapet GH-SN])，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定利用金屬鹵化物燈(在波段290~450nm (紫外線波段)下lkW/mm2的照度)照射600小時(shí)前后的光透過(guò)率的變化。圖4B是比較例1中的光透過(guò)率的測(cè)定結(jié)果，a為照射600小時(shí)之后的透過(guò)率特性，b為照射開始前(照射時(shí)間0)的透過(guò)率特性。
[0074]從圖4B的測(cè)定結(jié)果可知，上述厚度3mm的丙烯酸樹脂片在利用金屬鹵化物燈照射600小時(shí)之后，波段350~600nm上的光透過(guò)率大幅降低。特別是在短波長(zhǎng)區(qū)域側(cè)的降低顯著。即，得知在丙烯酸樹脂片單獨(dú)的成形體中耐光性劣化。
[0075]<比較例2>
在比較例2中，替代在實(shí)施例1中使用于光學(xué)元件的樹脂片，制作使用拉伸彈性模量為3300MPa、厚度400 μm的PMMA片的、其它與實(shí)施例1同樣的光學(xué)元件，在與實(shí)施例2相同的條件下，測(cè)定出溫度變化時(shí)的光學(xué)元件的翹曲量。
[0076]在該翹曲量測(cè)定中，室溫時(shí)的該光學(xué)元件的周邊部與中央部中的翹曲量為0.0mm。而且，在從室溫經(jīng)規(guī)定時(shí)間將溫度上升至65°C的情況下，該光學(xué)元件的周邊部中的翹曲量為2.1mm。如此，與實(shí)施例2相比成為翹曲量大的結(jié)果。
[0077]<比較例3>
在比較例3中，替代在實(shí)施例1中使用的樹脂片使用硅樹脂片，與實(shí)施例3同樣地通過(guò)公知的真空層壓成形法來(lái)制作形成有邊長(zhǎng)20cm的正方形的菲涅爾透鏡圖案的聚光透鏡與透明的玻璃基板貼合而構(gòu)成的光學(xué)元件。
[0078]而且，與實(shí)施例3同樣地，相對(duì)于固定的該光學(xué)元件，在菲涅爾透鏡圖案的焦點(diǎn)位置處配置邊長(zhǎng)10mm的正方形的受光傳感器，將激光器光(波長(zhǎng)532nm、光斑直徑5πιπιΦ)從玻璃基板側(cè)入射而掃描菲涅爾透鏡圖案面的整個(gè)面而測(cè)定出受光傳感器的受光量，進(jìn)一步地在取下該光學(xué)元件的狀態(tài)下同樣地入射激光器光(波長(zhǎng)532nm、光斑直徑5πιπιΦ)而測(cè)定出在沒有菲涅爾透鏡圖案時(shí)的在受光傳感器的受光量。
[0079]而且，對(duì)通過(guò)所述光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案面而由受光傳感器受光的受光量、以及通過(guò)光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案而由受光傳感器受光的受光量對(duì)于沒有菲涅爾透鏡圖案時(shí)的由受光傳感器受光的受光量的比率(透鏡聚光效率)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果，由比較例3中的光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案面所致的透鏡聚光效率為87.9%，與實(shí)施例3的情況相比降低。
[0080]<比較例4>
在比較例4中，對(duì)與比較例3相同結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件(形成有菲涅爾透鏡圖案的硅樹脂片與玻璃基板貼合而構(gòu)成的光學(xué)元件)從室溫經(jīng)規(guī)定時(shí)間將溫度上升至50°C的狀況下，與實(shí)施例3(比較例3)同樣地評(píng)價(jià)透鏡聚光效率。其結(jié)果，由比較例4中的光學(xué)元件的菲涅爾透鏡圖案面所致的透鏡聚光效率為80.8%，與實(shí)施例4的情況相比降低。另外，與比較例3相比當(dāng)在未給予熱時(shí)相比時(shí)，聚光效率大幅降低。
[0081]另外，對(duì)從比較例4中的光學(xué)元件的玻璃基板側(cè)將激光器光入射到從菲涅爾透鏡圖案面的中心偏離75mm的位置時(shí)的焦點(diǎn)位置上的光斑形狀的擴(kuò)大狀態(tài)，在溫度為15°C和50°C的情況下進(jìn)行觀察。其結(jié)果，雖然在溫度為15°C的情況下激光器光的光斑形狀擴(kuò)大較小，但是在50°C的情況下激光器光的光斑形狀的擴(kuò)大變成較大。
[0082]相關(guān)申請(qǐng)的相互參照
本申請(qǐng)主張基于2012年7月9日在日本專利局申請(qǐng)的特愿2012-153534號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并通過(guò)參照將其公開的全部?jī)?nèi)容完全納入于本說(shuō)明書中。
[0083] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
1:聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置；2:太陽(yáng)電池元件；4:光學(xué)元件；5:玻璃基板(透光性基板)；6:片狀成形體；6a:菲涅爾透鏡圖案(光學(xué)功能圖案)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)元件，其具備:透光性基板；以及片狀成形體，其一個(gè)面具有光學(xué)功能圖案而且另一個(gè)面接合在所述透光性基板上，并且由有機(jī)性樹脂構(gòu)成，所述光學(xué)元件的特征在于: 所述片狀成形體的拉伸彈性模量為1500MPa以下、線膨脹系數(shù)為7.0X 10_5/°C以下、厚度400 μm時(shí)的至少可見光波段的平均透過(guò)率為85%以上、霧度值為1.0%以下， 在使用金屬鹵化物燈將包含紫外線的光線以lkW/m2的照度照射600小時(shí)的情況下，至少在350nm~600nm的波段中的平均光透過(guò)率的降低為2%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述透光性基板由玻璃基材構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述片狀成形體使用包含丙烯酸系嵌段共聚合體(A)和丙烯酸樹脂(B)的熱可塑性聚合體組合物形成， 在所述熱可塑性聚合體組合物中，所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)是在分子內(nèi)至少具有一個(gè)在以丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(al)的兩個(gè)末端分別結(jié)合有以甲基丙烯酸酯單元為主體的聚合體嵌段(a2)而構(gòu)成的丙烯酸系嵌段共聚合體，其重量平均分子量為10000?100000 ； 所述丙烯酸系嵌段共聚合體(A)包含:聚合體嵌段(a2)的含量為40質(zhì)量百分比以上且80質(zhì)量百分比以下的丙烯酸系嵌段共聚合體(Al)，以及聚合體嵌段(a2)的含量為10質(zhì)量百分比以上且小于40質(zhì)量百分比的丙烯酸系嵌段共聚合體(A2); 所述丙烯酸樹脂(B)主要由甲基丙烯酸酯單元構(gòu)成； 丙烯酸系嵌段共聚合體(A)與丙烯酸樹脂(B)的質(zhì)量比[(A)/(B)]為97/3~10/90。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 在所述片狀成形體中包含紫外線吸收劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 在所述透光性基板中含有紫外線吸收劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面形成有紫外線吸收層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面實(shí)施有防污處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 在所述透光性基板的與接合有所述片狀成形體的面相反側(cè)的面實(shí)施有反射防止處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 對(duì)于接合在所述透光性基板上的所述片狀成形體的剝離接合強(qiáng)度為25N/25mm以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 對(duì)所述片狀成形體的與所述透光性基板的接合面實(shí)施等離子體處理、準(zhǔn)分子處理、電暈處理中的任一個(gè)處理之后，在該接合面接合所述透光性基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 形成于所述片狀成形體的所述光學(xué)功能圖案為菲涅爾透鏡圖案。
12.一種聚光型太陽(yáng)光發(fā)電裝置，其具備:光學(xué)元件，其對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚光，以及太陽(yáng)電池元件，其對(duì)由所述光學(xué)元件聚光的太陽(yáng)光受光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，其特征在于， 所述光學(xué)元件為權(quán)利要求11所記載的光學(xué)元件。
【文檔編號(hào)】G02B1/18GK104487874SQ201380036860
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】安部浩司, 平松慎二, 藤田勝洋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社可樂麗