JP2008311680A

JP2008311680A - 太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池

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Publication number: JP2008311680A
Application number: JP2008226809A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Miyaji; 新一郎宮治; Koichi Tajima; 宏一田島
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】
本発明は、安価で優れた機械特性、耐熱性を有するＰＥＴ−ＢＯを用い耐加水分解性や耐候性等の耐環境性を改良することと、太陽光の電換効率に有利な高反射率、漏れ電流の低減と軽量性を付与する太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の太陽電池裏面封止用フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムが複合されたガスバリア層を有するフィルムであって、該ポリエチレンテレフタレートフィルムが、数平均分子量１８５００〜４００００の範囲内のポリマーで構成され、かつ、全フィルム厚みの７％以上の厚さを有することを特徴とするものである。また、本発明の太陽電池は、かかる太陽電池裏面封止用フィルムを太陽電池システムに使用したことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、安価で耐環境性（耐加水分解、耐候性等）に優れ、かつ、裏面側の反射効率、軽量性が要求される分野に最適な太陽電池裏面封止フィルムおよびそれを用いた太陽電池に関するものである。

近年、次世代のエネルギー源として太陽電池が注目を浴びており、建築分野を始め電気電子部品まで開発が進められている。該電地の構成部品の一部に用いられる太陽電池裏面封止フィルムも自然環境に対する耐久性（耐加水分解、耐候性）が強く要求される。さらに電池の太陽光の電換効率の向上も要求され、太陽電池の裏面封止フィルムの反射光まで電換される。また軽量性、強度および電池の加工性も要望されつつある。

太陽電池裏面封止フィルムとしては、ポリエチレン系の樹脂やポリエステル系樹脂シートを用いたり、フッ素系フィルムを用いたりすることが知られている（特許文献１，２）。

また、各メーカーで反射光を電換し電換効率を向上する目的で白色に着色した２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴ−ＢＯという）や装飾目的に黒色に着色したＰＥＴ−ＢＯやフッ素系フィルムを裏面封止フィルムに用いた太陽電池が販売されている。

また、耐熱ポリエステルフィルムは、電気絶縁用フィルムとして知られ、低オリゴマ化、耐熱性向上で知られている（特許文献３，４）。また、気泡を有するポリエステルフィルムが知られている（特許文献５）。しかし、これらのフィルムは太陽電池の裏面封止用フィルムとして利用されてはいない。
特開平１１−２６１０８５号公報特開平１１−１８６５７５号公報特開昭５８−２０９５３０号公報特開昭５８−３６５７３号公報特公平７−３７０９８号公報

すなわち、これらの従来フィルム基材は下記の問題点を有していた。

従来、この分野に用いられていたＰＥＴ−ＢＯは、耐環境性でもっとも要求される耐加水分解性に乏しいために、この分野の使用が制限されていた。また、白色に着色されたＰＥＴ−ＢＯは、反射効率は向上するが、上記の耐加水分解性には乏しいものであった。

また、フッ素系のフィルムは、耐加水分解性や耐候性に優れるが、ガスバリア性（特に水蒸気のバリア性）に乏しく、フィルムの腰が弱いという欠点があった。そのため、かかるフィルムは、バリア性の改良と裏面封止フィルム層の強度を持たすために、アルミニウム等の金属箔等を積層して使用されていた。

しかし、このことは軽量化が要求されているこの分野の目的に反するし、コスト的にも不利であった。

また、ポリエチレンシートを用いたものは、比較的安価であるが高温（１００〜１２０℃）にさらされた時の耐熱性に難があった。

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、安価で優れた機械特性、耐熱性を有するＰＥＴ−ＢＯを用い耐加水分解性や耐候性等の耐環境性を改良することと、太陽光の電換効率に有利な高反射率、漏れ電流の低減と軽量性を付与する太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池を提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の太陽電池裏面封止用フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムが複合されたガスバリア層を有するフィルムであって、該ポリエチレンテレフタレートフィルムが、数平均分子量１８５００〜４００００の範囲内のポリマーで構成され、かつ、全フィルム厚みの７％以上の厚さを有することを特徴とするものである。また、本発明の太陽電池は、かかる太陽電池裏面封止用フィルムを太陽電池システムに使用したことを特徴とするものである。

本発明によれば、比較的安価なＰＥＴフィルムを用いるにも拘わらず、耐加水分解性、耐候性が改善され、かつ、高反射性および漏れ電流低減による太陽電池の電換効率をさらに向上させることができ、さらに軽量化も実現することができる。

本発明は、前記課題、つまり安価で優れた機械特性、耐熱性を有するＰＥＴ−ＢＯを用い耐加水分解性や耐候性等の耐環境性を改良することと、太陽光の電換効率に有利な高反射率、漏れ電流の低減と軽量性を付与する太陽電池裏面封止用フィルムについて、鋭意検討し、ガスバリア性フィルムを、特定なポリエチレンテレフタレートフィルムを複合させて構成してみたところ、意外にも、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。

本発明でいう太陽電池とは、太陽光を電気に変換し該電気を蓄えるシステムをいい、好ましくは高光線透過材、太陽電池モジュール、充填樹脂層および裏面封止フィルムを基本構成とするものであり、例えば図１に示す構造で、ハウスの屋根に組み込まれるものや、電気、電子部品等に使用されるものであり、フレキシブルな性質を有するものもある。

ここで高光線透過材とは、太陽光を効率よく入射させ、内部の太陽電池モジュールを保護するもので、好ましくはガラスや高光線透過プラスチックやフィルムなどが用いられる。また、太陽電池モジュールは、太陽光を電気に変換し蓄えるもので、太陽電池の心臓部分である。該モジュールは、シリコン、カドミウム−テルル、ゲルマニウム−ヒ素などの半導体が用いられる。現在、多用されているものに、単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等がある。

また、充填樹脂層とは、太陽電池内の太陽電池モジュールの固定および保護、電気絶縁の目的に用いられ、中でもエチレンビニルアセテート樹脂が性能と価格面で好ましく使用される。

また、本発明でいう太陽電池裏面封止フィルムとは、太陽電池の裏側の太陽電池モジュールの保護が重要な役目であり、該フィルムは、太陽電池モジュールが最も嫌う、外部からの水蒸気の進入を遮断するために、図２、図３に示すように、水蒸気バリア層（水蒸気遮断層）が設けられているものが使用される。

ここで本発明で言うガスバリア層とは、水蒸気のバリア性を有する、例えば金属、金属の酸化物を該フィルムの表層や２層のフィルムの間に層として設けられた層をいうものであって、ＪIＳＺ０２０８−７３の規格に準じて測定した水蒸気の透過値が、好ましくは２．０ｇ／ｍ^２／２４Ｈｒ／０．１ｍｍ以下を達成できる層をいう。かかる金属としては、アルミニウムが好ましく使用され、また、金属の酸化物としては、珪素の酸化物が好ましく使用されている。また、かかるガスバリア層は、該電地上部から漏れてくる太陽光を反射させる上に、該反射光も電換し、電換効率を向上させる機能も有するものである。

本発明の太陽電池裏面封止フィルムは、ポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フィルム（ＰＥＴ−ＢＯ）に上記の水蒸気のバリア層を設けたものが好ましく使用される。

ここでポリエチレンテレフタレートとは、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸およびその誘導体を、また、グリコール成分としてはエチレングリコールを用い、これらをエステル化反応によって高分子化してなる結晶性の熱可塑性樹脂である。かかるポリエチレンテレフタレートの融点は、２５０℃以上のものが耐熱性の上で好ましく、３００℃以下のものが生産性の上で好ましい。この範囲内であれば、他の成分が共重合されていたり、ブレンドされていてもよい。また、機械特性と生産性の上から問題ない範囲内であれば、滑り剤、着色剤、帯電防止、低密度化剤等の添加剤が、たとえば５０重量％以下の範囲で添加されていてもよい。

また、２軸延伸フィルムとは、上記のポリマーを溶融成形して得られた未延伸、無配向シートを、２軸に延伸して、熱処理してなるフィルムをいう。該フィルムの厚さは、太陽電池裏面封止フィルムとしての適正な腰の強さ、加工性、太陽電池の軽量性の上から、２０〜２００μｍの範囲が好ましい。

ここで本発明の太陽電池裏面封止用フィルムのＰＥＴ−ＢＯ層は、該封止用フィルムの全層の厚みの７％以上、より好ましくは１０％以上の厚さの層として存在させ、かつ、かかるＰＥＴ−ＢＯ層は数平均分子量１８５００〜４００００、好ましくは１９００〜３５０００の範囲の高分子量ポリエチレンテレフタレートで構成するのが、耐加水分解性を持たせるために重要である。

ここで数平均分子量とは、後述するゾル浸透クロマトグラフ法（ＧＰＣ法）で測定したもので、該高分子量層の厚みが、７％未満では、通常のＰＥＴ−ＢＯの耐加水分解性を向上させることができず、太陽電池裏面封止用フィルムの劣化が早い。また、該分子量４００００を越えては、実質上重合ができず、溶融成形性、２軸延伸性から考えて、３５０００以下の分子量であるものが好ましい。

また、かかるＰＥＴ−ＢＯ層は、該封止用フィルムの表裏面または片面のいずれの形で積層されていてもよく、いずれの形であつても、該封止用フィルムの全厚さに対して、７％以上の厚みで積層されていればよいことを意味する。

本発明の太陽電池裏面封止用フィルムの加水分解劣化防止を効果的に達成するには両面に積層されている方が好ましい。また、本発明のＰＥＴ−ＢＯ層にブレンドまたは表層塗布等の方法で紫外線吸収剤が含まれていることは好ましいことである。また、染料や着色剤、蛍光増白剤等がブレンド、塗布、染色等で各色に着色されていてもよい。中でも、表面反射率の向上および耐候性の面から、白色に着色されていることが特に好ましい。その場合の白色度は、色差計ハンター法で測定した値で７５％以上が好ましい。該白色度が７５％未満では反射率が低く、太陽電池の電換効率の向上には効果がなくなる傾向である。また、太陽電池内部の隠蔽性から光学濃度計で測定した厚さ１００μｍ換算光学濃度（Ｆ）が０．８以上（特に好ましくは１．０以上）が好ましい。

本発明のＰＥＴ−ＢＯとしては、フィルム内に気泡を設け、見かけ密度は１．３７〜０．８５ｇ／ｃｍ^３、好ましくは１．３５〜０．９のフィルムが太陽電池の電換効率向上のひとつである漏れ電流低減（基材の誘電率低下効果）と軽量化の点で特に好ましく使用される。ここで、見かけ密度とは、電磁式はかりで測定した値であり、かかる低見かけ密度層の該密度が１．３７ｇ／ｃｍ^３を越えると、誘電率を低下させる効果がなく、軽量効果もなくなる傾向となり、また、該密度が０．８５ｇ／ｍ^３未満では、機械強度、電気絶縁性やガスバリア性が低下し、本発明の太陽電池裏面封止用フィルムとして使用が難しくなる傾向がある。

また、見かけ密度が比較的低いフィルムは、機械強度やフィルムの表層保護（キズ等の防止）から考えれば、上記見かけ密度を有するフィルムの少なくとも片面に気泡を有しないフィルム層を複合したものが特に好ましく使用される。この場合は、該フィルムの表層が、本発明で言う厚み方向の７％以上が数平均分子量が１８５００〜４００００のＰＥＴ−ＢＯを用いたものが特に好ましい。もちろん、該高分子量ＰＥＴ層単体で上記の見かけ密度のものを用いてもよい。本発明の太陽電池裏面封止フィルムは、かかるフィルムが２層以上重ねて使用されていてもよい。

次に本発明の太陽電池裏面封止フィルムの製造方法について、その一例について説明する。

本発明のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の製造方法はテレフタル酸またはその誘導体とエチレングリコールとを周知の方法でエステル交換反応させることによって得ることができる。従来公知の反応触媒、着色防止剤を使用することができ、反応触媒としてはアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、亜鉛化合物、鉛化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、アルミニウム化合物、アンチモン化合物、コバルト化合物、チタン化合物等、着色防止剤としてはリン化合物等を挙げることができる。好ましくは、通常ＰＥＴの製造が完結する以前の任意の段階に置いて、重合触媒としてアンチモン化合物またはゲルマニウム化合物、チタン化合物を添加することが好ましい。このような方法としては例えば、ゲルマニウム化合物を例に取ると、ゲルマニウム化合物粉体をそのまま添加する方法や特公昭５４−２２２３４号公報に記載されているようにＰＥＴの出発原料であるグリコール成分中にゲルマニウム化合物を溶解させ添加させる方法等を挙げることができる。

本発明の数平均分子量を１８５００〜４００００（好ましくは１９０００〜３５０００）にコントロールする方法は、上記の方法で一端数平均分子量が１８０００レベルの通常のＰＥＴポリマーを重合した後、１９０℃〜ＰＥＴの融点未満の温度で、減圧または窒素ガスのような不活性気体の流通下で加熱する、いわゆる固相重合する方法が好ましい。該方法はＰＥＴの未端カルボキシル基量を増加させることなく数平均分子量を高めることができる。

次に、該ポリマーから２軸延伸フィルムにするには、該ポリマーを必要に応じて乾燥し、公知の溶融押出機に供給し、スリット状のダイからシートを押出し、金属ドラムに密着させ該ポリマーのガラス転移点以下の温度まで冷却して未延伸フィルムを得る。該フィルムを同時２軸延伸法や逐次２軸延伸法などの周知の方法で２軸延伸フィルムを得ることができる。この場合の条件としては、延伸温度は該ポリマーのガラス転移点（以下Ｔｇと略称する場合がある）以上Ｔｇ＋１００℃の任意の条件を選ぶことができ、通常は８０〜１７０℃の温度範囲が最終的に得られるフィルムの物性と生産性から好ましい。また延伸倍率はフィルムの長手方向、幅方向とも１．６〜５．０（好ましくは１．７〜４．５）の範囲が選べる。また、延伸速度は１０００〜２０００００％／分であることが好ましい。更に延伸後にフィルムの熱処理を行うが、幅方向に延伸するテンターに後続する熱処理室で連続的に熱処理するか、別のオーブンで加熱したり、加熱ロールでも熱処理できる。熱処理条件は、温度が１２０〜２４５℃、時間が１〜６０秒の範囲が通常用いられる。熱処理時に幅方向、長手方向に熱寸法安定性をよくする目的でリラックス処理が行われてもよい。

本発明の太陽電池裏面封止用ＰＥＴ−ＢＯは、フィルムの厚さ方向の７％以上の厚みが数平均分子量が１８５００〜４００００の高分子量ＰＥＴが存在する。通常分子量ＰＥＴ−ＢＯ層と該高分子量ＰＥＴ−ＢＯ層を複合する方法は、上記溶融押出時に各ポリマーを別々の押出機に供給し、溶融流路内に設けられた複合設備で両ポリマーを溶融状態で複合し、該複合化した未延伸シートを作製して上記の条件で延伸、熱処理して得る方法が一般的である。この方法は、通常ＰＥＴ−ＢＯと高分子量ＰＥＴ−ＢＯの２層積層体も、例えば高分子量ＰＥＴ／通常ＰＥＴ−ＢＯ／高分子量ＰＥＴ−ＢＯのような３層積層体もできる。

本発明のＰＥＴ−ＢＯは、ポリマーの重合時または溶融押出機内で着色剤、染料等を添加してフィルムを種々着色させることができる。特に本発明のＰＥＴ−ＢＯは白色に着色する方が好ましい。白色に着色する場合は、酸化チタン、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色添加物を添加する。さらに白色度を高めるためにはチオフェンジイル等の蛍光増白剤を用いると効果的である。

次に、ＰＥＴ−ＢＯ内に気泡を与えて、フィルムの見かけ密度が、１．３７〜０．８５ｇ／ｃｍ^３、好ましくは１．３５〜０．９０ｇ／ｃｍ^３のフィルムを得る方法は、ＰＥＴに非相溶なポリマーや微粒子（有機粒子、無機粒子）を添加し、ＰＥＴ−ＢＯを製造する（延伸）ことによって得ることができる。

該非相溶なポリマーや微粒子とは、本発明の見かけ密度が得られるものであればよく、かかる非相溶なポリマーの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどが用いられる。また、該ポリマーはホモポリマーでも共重合ポリマーでもよい。中でも、臨界表面張力の小さいポリオレフィンがよく、ポリプロピレンやポリメチルペンテンなどが密度の低減、耐熱性、誘電率低減の上で好ましい。

これらは、ＰＥＴ中において粒状の形で存在し、この粒径をコントロールするために相溶化剤を添加してもよい。かかる相溶化剤としては、例えばポリアルキレングリコールまたはその共重合体などを使用することができ、具体的にはポリエチレングリコールやポリピロピレングリコールなどが好ましく使用される。また、かかる非相溶なポリマーに、界面活性剤等を加えて、微細化することができるが、電気特性や耐熱性、耐加水分解性等に影響を与えない範囲で添加することができる。

また、かかる微粒子の具体例としては、有機粒子や無機粒子が用いられ、有機粒子の例としては、シリコン粒子、ポリイミド粒子、架橋スチレン−ジビニルベンゼン共重合体粒子、架橋ポリエステル粒子、フッ素系粒子などが使用される。また、無機粒子としては、炭酸カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウムなどが使用される。

次に、かかる非相溶なポリマーや微粒子をＰＥＴに添加する方法としては、特に制限されるものではないが、非相溶ポリマーを用いた場合、押出機にそれぞれ供給し、該押出機のせん断力を利用して分散させる方法がコスト面で有利である。また、微粒子を用いる場合は、重合段階で添加する方法が好ましい。具体的にはエチレングリコールに添加しておく方法などが好ましい。また、炭酸カルシウム粒子は添加時にリン化合物を添加し、黄化や発泡を防ぐのが好ましい。

また、低密度のＰＥＴ−ＢＯと通常ＰＥＴ−ＢＯ（低密度でないフィルム）を積層する方法は、上記で説明した溶融状態で両ポリマーを積層（複合）し、該積層シートの未延伸シートを２軸に延伸熱処理する方法が各積層層の厚みをコントロールし易い点で好ましく使用される。

次に、本発明のフィルムにガスバリア性を持たせる方法について述べる。

ガスバリア性を付与させるには、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属の酸化物やアルミニウム等の金属を真空蒸着やスパッタリング等の周知の方法でフィルムの表面に設ける。その厚みは通常１００〜２０００オングストロームの範囲である。この場合、フィルムに直接ガスバリア層を設ける場合と別のフィルムにガスバリア層を設け、このフィルムを本発明のフィルム表面に積層する方法もある。また、金属箔（例えば一般的なものはアルミニウム箔）をフィルム表面に積層する方法も用いることができる。この場合の金属箔の厚さは１０〜５０μｍの範囲が、加工性とガスバリア性から好ましい。また、該ガスバリア層は必ずしもフィルムの表面にある必要がなく、例えば２層のフィルムの間に挟まれていてもよい。

本発明の太陽電池は、例えば表１に示す構成でシステム化される。すなわち、高光線透過性を有する基材（ガラス、フィルム等）を表層に置き、シリコン系等の太陽電池モジュールを、電気を取り出せるリード線を付与して、エチレンビニルアセテート樹脂等の充填樹脂で固定し、その後ろ側（裏面）に、本発明の裏面封止用フィルムを設けて、外装材で固定して得られる。

以下に実施例を示し、本発明を更に詳しく説明する。

＜物性および評価方法、評価基準＞
（１）数平均分子量（Ｍｎ）
ゲル浸透クロマトグラフ法（ＧＰＣ）で、複合また単体のフィルムをサンプリングして測定した。なお、複合フィルムは顕微鏡観察しながら該当フィルムを研磨してサンプリングした。
(1)装置：ゲル浸透クロマトグラフＧＣＰ−２４４（ＷＡＴＥＲＳ社製）
(2)データ処理：（株）東レリサーチセンター製ＧＰＣデータ処理システム(3)カラム：ＳｈｏｄｅｘＨＦＩＰ８０Ｍ２本（昭和電工（株）製）
(4)溶媒：ヘキサフルオロプロパノール（０．００５Ｎ−トリフルオロ酢酸ソーダ）
(5)流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
(6)温度：２３℃
(7)試料
濃度：０．０６％
溶解度：完全溶解
ろ過：マイショリディスクＷ−１３−５
(8)注入量：０．３００ｍｌ
(9)検出器：Ｒ−４０１型示差屈折率器（ＷＡＴＥＲＳ）
(10)分子量公正：ＰＥＴ−ＤＭＴ（標準品）。

（２）白色度（ハンター法）
色差計（日本電色製：ＮＤ−３００Ａ）で下記数値を測定、下記白色度の計算式から求めた。
・白色度（Ｗ）＝１００−［（１００−Ｌ）^２＋ａ^２＋ｂ^２］^１／２
Ｌ：明度、ａ：彩度、ｂ：色相。

（３）光学濃度（１００μｍ厚み換算値：Ｆ）
光学濃度計（マクベス製：ＴＲ−５２４）で透過光束を測定し、下記式で算出した。
光源：可視光線
分光組成；色温度３００６°Ｋ（放射の第２定数Ｃ_２＝１４３８０μ度）のタングステン電球
測定環境：温度２３±３℃、湿度６５±１０％ＲＨ
計算式：光学濃度＝ｌｏｇ_１０（Ｆ_０／Ｆ）１００／ｄ
Ｆ：試料の透過光束
Ｆ_０：試料なしの透過光束
ｄ：フィルムの厚み。

（４）見かけ密度
電磁式はかり（研精工業（株）製ＳＤ−１２０Ｌ）で測定した。

（５）耐加水分解性
８５℃−９３％ＲＨの雰囲気にフィルムをエージングし、ＡＳＴＭ−Ｄ６１Ｔによりフィルムの破断伸度を測定し、エージングなしの破断伸度を１００％にしたときの比（保持率）で比較し下記の基準で判定した。
○ ：保持率が５０％以上
△ ：保持率が３０％〜５０％
× ：保持率が３０％未満。

（６）耐候性
促進試験機アイスパーＵＷテスターを用い、下記サイクルを５サイクル行い、上記（５）の引張試験の方法で保持率を求め下記基準で評価した。
１サイクル：温度６０℃、湿度５０％ＲＨの雰囲気で８時間紫外線照射した後、結露状態（温度３５℃、湿度１００％ＲＨ）に４時間エージング。
紫外線照射強度：１００ｍＷ／ｃｍ^２
○ ：保持率が５０％以上
△ ：保持率が３０〜５０％
× ：保持率が３０％未満。

（７）反射効率
厚さ０．５ｍｍのガラス板に金蒸着（１０００オングストローム）した金表面に可視光（５５０ｎｍ）の光を当て、その反射光を分光計に通し該反射光を電流に変化した数値を検出する。この値（Ｔ_０）を１００とする。次に、黒の紙の上にフィルムを置き、Ｔ_０と同様に反射光を電流に変えた値（Ｔ）を測定し下記の式で反射効率を計算した。
・反射効率＝Ｔ／Ｔ_０×１００。

（８）反射性
上記（７）の値から反射光の電換率の効果を想定して下記基準で判定した。
○ ：反射効率が５０％以上
△ ：反射効率が３０〜５０％
× ：反射効率が３０％未満。

（９）ガスバリア性
ＪＩＳＺ０２０８−７３に準じて水蒸気透過率を測定した。測定条件は温度４０℃、９０％ＲＨとした。

（１０）加工性
１ｍ角の太陽電池裏面封止フィルムを作製し、太陽電池システムへの組み込み性を考慮した腰の強さを下記基準で判定した。
○：腰の強さが適正で、簡単に組み込み加工ができるレベル。
△：腰が弱いか、強すぎて組み込み加工に少し難点があるレベル。
×：腰が弱すぎまたは強すぎて明らかに加工性に難点があるレベル。

（１１）電気絶縁性
ＪＩＳＣ２１５１に準じて絶縁破壊強度（フィルム厚み１ｍｍ当たりの絶縁破壊電圧）を測定し、この分野で要求される数値２０ｋＶ／ｍｍを基準に電気絶縁性を下記判定した。
○ ：２５ｋＶ／ｍｍ以上
△ ：２０〜２５ｋＶ／ｍｍ
× ：２０ｋＶ／ｍｍ未満。

（１２）誘電率ＪＩＳＣ２１５１に準じて誘電率を測定した。

（１３）複合フイルムの複合比〔ＰＥＴ−２／（ＰＥＴ−１＋ＰＥＴ−２）〕
複合フィルムの断面を電子顕微鏡で観察し断面写真から求めた。

〔実施例１〜３、比較例１〕
ジメチルテレフタレート１００部（以下重量部）にエチレングリコール６４部を混合し、さらに触媒として酢酸亜鉛を０．１部および三酸化アンチモン０．０３部を添加し、エチレングリコールの環流温度でエステル交換を行った。

これにトリメチルホスフェート０．０８部を添加して徐々に昇温、減圧にして２７１℃の温度で５時間重合を行った。得られたポリエチレンテレフラレート（ＰＥＴ）の固有粘度は０．５５であった。該ポリマーを長さ４ｍｍのチップ状に切断した。該ポリマーをＰＥＴ−１とする。

このＰＥＴ−１を温度２２０℃、真空度０．５ｍｍＨｇの条件の回転式の真空装置（ロータリーバキュームドライヤー）に入れ、２０時間攪拌しながら加熱した。得られたＰＥＴの固有粘度は０．７３であった。このポリマーをＰＥＴ−２とする。

上記で得られたＰＥＴ−１、２を各々温度１８０℃、真空度０．５ｍｍＨｇ、時間２時間の真空乾燥を行い、耐候剤（紫外線吸収剤：チヌビン（登録商標）Ｐ：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）を５重量％ブレンドし、別々の押出機に投入して溶融流路内で該２種のポリマーを複合できる装置（ピノール）を通し、ＰＥＴ−２／ＰＥＴ−１／ＰＥＴ−２の複合構成になる溶融シートをＴダイから押出し、２５℃に保った冷却ドラムに静電印加密着してキャストした。得られたシートの厚さは０．７ｍｍであった。また押出温度は両ポリマーとも２７０〜２９０℃であった。また、ＰＥＴ−１の押出機の口径は９０ｍｍ、ＰＥＴ−２の押出機の口径は４０ｍｍであった。両押出機の押出量をコントロールし、上記複合比〔ＰＥＴ−２／（ＰＥＴ−１＋ＰＥＴ−２）〕が６％、７．２％、１１％、２０％の４種類を得た。

このシートを逐次２軸延伸法で温度９０℃でフィルムの長手方向に３．０倍延伸し、引き続き後続するテンターに該フィルムを供給し、温度９５℃で幅方向に３．０倍延伸した。さらにその後２２０℃で熱処理し４種類の厚さ５０μｍのフィルムを得た。

上記の複合比が６％のものをフィルム−１、７．２％のものをフィルム−２、１１％のものをフィルム−３、２０％のものをフィルム−４とした。該フィルムの片面にアルミニウムを６００オングストロームの厚さに真空蒸着した。該蒸着は太陽電池使用時の反射性を目的としたものである。

一方、１２μｍのＰＥＴ−ＢＯ（東レ製ルミラー（登録商標）Ｐ１１）に酸化珪素（ＳｉＯ_２）をスパッタリングし８００オングストロームの厚さの酸化珪素膜形成フィルムを得た。該スパッタリングフィルムを下記の接着剤を介してフィルム−１〜４のフィルムの片面（アルミニウム蒸着面の反対面）に積層した。
接着剤；ウレタン系の接着剤（アドコート（登録商標）７６Ｐ１：東洋モートン社製）
上記接着剤は、主剤１０重量部に対し硬化剤１重量部の割合で混合し、酢酸エチルで３０重量％に調整し、スパッタリングフィルムの非スパッタリング面にグラビアロール法で溶剤乾燥後の塗布厚みが５μｍ厚みになるよう塗布した。乾燥温度は１００℃とした。また、積層の条件はロールラミネーターで６０℃の温度で１ｋｇ／ｃｍの圧力で行い、硬化条件は６０℃で３日間とした。得られた４種類のフィルムを封止フィルム−１〜４とした。

〔比較例２〕
実施例１の方法で得られたＰＥＴ−１を実施例１の方法でＰＥＴ−１単体からなる厚さ５０フィルムμｍのフィルム−５を得た。該フィルムを実施例１の方法で太陽電池裏面封止用フィルムを作製した（封止フィルム−５とする）。

実施例１〜３、比較例１、２の５種類の太陽電池裏面封止用フィルムの評価結果を表１
に示す。

実施例１〜３の太陽電池裏面封止用フィルムは、耐加水分解性が、比較例のものに比べて格段に優れており、さらに、ガスバリア性、電気絶縁性、反射性等の諸特性も満足している。

一方、比較例１のものは、耐加水分解性が充分でない。また、耐加水分解性は、数平均分子量の高い高分子量フィルム層が増加して行くほど向上し、該積層比が７％以上（好ましくは１０％）必要であることが判る。

〔実施例４〜６、比較例３〕
実施例１の方法で得たＰＥＴ−２の重合において、高重合化する温度を１９０〜２３０℃、時間１０〜２３時間変化させ、ポリマーの固有粘度が０．６０、０．６６、０．７０、０．８１の４種のＰＥＴポリマーを得た。この４種類のポリマーとＰＥＴ−１のポリマーに平均粒径が０．５μｍの酸化チタン微粒子を１７重量％と蛍光増白剤（UVITEX OB：チオフェンジイル系チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）社製）を０．２重量％添加して実施例１の方法および複合構成で表層ＰＥＴ層の重合度が異なり、かつ白色に着色した４種類の厚さ５０μｍの複合２軸延伸ＰＥＴフィルム（複合比は実施例３と同じ）を得た。ただし、実施例１の場合と異なり耐候剤は添加しなかった。

得られたフィルムに実施例の方法で酸化珪素スパッタリングフィルムを積層し、４種類の封止フィルム（ポリマーの固有粘度が０．６０〜０．８１のもを順に封止フィルム−６〜９とする）を得た。なお、実施例１のように酸化珪素スパッタリングフィルム積層面の反対面へのアルミニウム蒸着は施さなかった。

〔比較例４〕
ＰＥＴ−１に酸化チタン、蛍光増白剤を添加した（実施例４で用いたＰＥＴ−１）ＰＥＴポリマー単体からなる２軸延伸ＰＥＴフィルムを比較例２の方法で作製し、実施例４の方法で太陽電池裏面封止フィルムを作製した（封止フィルム−１０とする）。

実施例４〜６および比較例３、４の太陽電池裏面封止フィルムの評価結果を表２に示す。

実施例４〜６の本発明の太陽電池裏面封止フィルムは、白色化させたもので、第１表の実施例１〜３と比較すると紫外線吸収剤を用いていないにもかかわらず耐候性が向上し、光の反射率が大きくなり反射性が更に改善されることが判る。一方、比較例３の封止フィルムは、比較例１の場合と同様で高分子量ＰＥＴ（ＰＥＴ−２）の厚み比率が本発明でいう７％未満であるため、白色化しても本発明の目的である耐加水分解性は改善されない。比較例４も同様で、高分子量ＰＥＴ（ＰＥＴ−２）の層を有しないので白色化しても耐加水分解性は改善されない。

〔実施例７〜９〕
実施例５の方法および複合構成で、酸化チタンの添加量を５重量％、８重量％、１５重量％添加した３種類の複合フィルムを作製し、各フィルムの片面に実施例５と同様にして酸化珪素スパッタリングフィルムを積層した。酸化チタンの添加量が５重量％のものから順に封止フィルム−１１〜１３とする。

実施例７〜９の本発明の太陽電池裏面封止フィルムは、酸化チタンの添加量を変更して白色度を変化させたものである。酸化チタンの添加量の少ない実施例７の封止フィルムは白色度が低く、反射率が低下する傾向がある。また、表１の実施例１〜３の封止フィルムの反射率と比較すると、白色度が７５以上、光学濃度（１００μｍ換算；Ｆ）が０．８以上が好ましいことも判る。

〔実施例１０〕
ジメチレンテレフタレート１００重量部、エチレングリコール６４重量部と酢酸カルシウム０．０９重量部を触媒として定法に従いエステル交換せしめ、トリメチルホスフェート含有量０．２０重量％含有したエチレングリコール溶液を添加し、さらに平均粒径１．１μｍの炭酸カルシウムを７重量％含有するエチレングリコールスラリーを添加して、三酸化アンチモン０．０３重量％し、固有粘度が０．５８のＰＥＴポリマーを得た。該ポリマーと実施例５で使用した高重合ＰＥＴを実施例５の方法、複合構成で複合２軸延伸フィルムとした。延伸条件は、延伸温度は両軸とも９５℃、延伸倍率は両軸とも３．２倍とした。該フィルムを実施例５と同様に酸化珪素スパッタリングフィルムを積層して封止フィルム−１４を得た。

〔実施例１１〕
実施例１０の方法で、炭酸カルシウムの添加量を１２重量％とし、フィルムの延伸温度は両軸とも９２℃で延伸倍率は縦に２．９倍、横に３．０倍とした。他の条件は実施例１０と同様にした。このようにして得られた太陽電池裏面封止フィルムを封止フィルム−１５とする。

〔実施例１２〕
実施例１０の方法で、炭酸カルシウムの添加量を３０重量％とし、フィルムの延伸温度は両軸とも８５℃で延伸倍率は縦に３．２倍、横に３．１倍とした。他の条件は実施例１０と同様にした。このようにして得られた太陽電池裏面封止フィルムを封止フィルム−１６とする。

〔実施例１３〕
実施例１０の方法で、炭酸カルシウムの添加量を１２重量％とし、フィルムの延伸温度は両軸とも９５℃で延伸倍率は縦に４．２倍、横に４．３倍とした。他の条件は実施例１０と同様にした。このようにして得られた太陽電池裏面封止フィルムを封止フィルム−１７とする。

〔比較例５〕
フィルムとしては、デュポン社製フッ素系フィルムテドラー（登録商標）ＴＷＨ２０ＢＳ３（５０μｍを用い、実施例１の方法で酸化珪素スパッタリングフィルムを積層した。このようにして作製した太陽電池裏面封止用フィルムを封止フィルム−１８とする。

実施例１０〜１３および比較例５の太陽電池裏面封止用フィルムの評価結果を表３および表４に示す。

実施例１０〜１３の本発明の太陽電池裏面封止フィルムは、ＰＥＴ−１（通常分子量ＰＥＴポリマー層）に気泡を形成し、その両表層に高重合ＰＥＴ層（ＰＥＴ−２）を複合したものである。実施例１０の封止フィルムから順に見かけ密度を低下させた。該密度が１．３７（好ましくは１．３５以下）以下から漏れ電流を防止するために必要な誘電率の低減効果が発現する。該密度が小さくなると、誘電率の低減、軽量化の効果が大きくなるが、電気絶縁性、太陽電池への加工性が低下するし、ガスバリア性も低下する傾向にある。この点から、該密度は０．８以上（好ましくは０．９以上）が好ましい。

比較例５の太陽電池裏面封止フィルムは、フッ素系フィルムでこの分野に使用されているポリフッ化ビニルフィルムを使用したもので、その評価結果を第４表に示す。

耐候性、耐加水分解性、光の反射性等は優れるが、電気絶縁性、ガスバリア性やフィルムの腰が弱く太陽電池の加工性に劣る。この分野に適用させるには、フィルムを厚くしたり、ガスバリア層として比較的厚い金属層を設ける必要がある。また該フィルムは見かけ密度が高く、このことを併せて考えると最近要求されている軽量化には逆行する。また、さらに太陽電池の電換効率を向上させるための漏れ電流防止のための誘電率が高いのも問題である。

本発明の太陽電池裏面封止用フィルムは、屋根材として用いられる太陽電池はもちろんのこと、可とう性（フレキシブル性）を有する太陽電池や電子部品（時計、電卓、コンピューター関係、携帯電話）等にも好適に使用することができる。

この図は、本発明の太陽電池裏面封止フィルムを用いてなる太陽電池の断面図を示すものである。この図は、フィルムの片面にガスバリア層を有する太陽電池裏面封止フィルムの構造の一例を示す断面図である。この図は、２層のフィルムの間にガスバリア層を有する太陽電池裏面封止フィルムの構造を示す他の一例の断面図である。

符号の説明

１：高光線透過材
２：太陽電池モジュール
３：裏面封止フィルム
４：リード線
５：充填樹脂層
６：外装シール
７：ガスバリア層
８：フィルム層

Claims

ポリエチレンテレフタレートフィルムが複合されたガスバリア層を有するフィルムであって、該ポリエチレンテレフタレートフィルムが、数平均分子量１８５００〜４００００の範囲内のポリマーで構成され、かつ、全フィルム厚みの７％以上の厚さを有することを特徴とする太陽電池裏面封止用フィルム。
該太陽電池裏面封止用フィルムの白色度が７５％以上であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池裏面封止用フィルム。
該ポリエチレンテレフタレートフィルムが、見かけ密度が１．３７〜０．８５ｇ／ｃｍ^３の範囲内にある２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池裏面封止用フィルム。
該太陽電池裏面封止用フィルムが、ＪIＳＺ０２０８−７３の規格に準じて測定した水蒸気の透過値が、２．０ｇ／ｍ^２／２４Ｈｒ／０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池裏面封止用フィルム。
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池裏面封止用フィルムを太陽電池システムに使用したことを特徴とする太陽電地。