JP2010109348A - 太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた樹脂層を備えることを特徴とする。また、本発明の太陽電池モジュールは、上記太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルムに、エチレン・酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂との熱接着性を有するスチレン・オレフィン共重合体を含む熱接着層が形成された太陽電池裏面封止用フィルムが開示されている。
特許文献2には、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルムに、ポリウレタン系樹脂又は有機シラン化合物を含む塗布層が形成されたフィルムが開示されている。
また、特許文献3には、エチレンテレフタレート単位を含むポリエステルフィルム、並びに、このフィルムに、架橋剤と、ガラス転移点が20℃〜100℃のポリエステル樹脂、アクリル樹脂等とを含む塗料を用いて形成された塗膜を備える太陽電池裏面保護膜用ポリエステルフィルムが開示されている。
本発明の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れた太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明の他の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れ、太陽光、特に、波長400〜1,400nmの光に対する反射性に優れた樹脂層を備える太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明の他の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れ、波長800〜1,400nmの光に対する透過性、及び、波長400〜700nmの光に対する吸収性の両方に優れた樹脂層を備える太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
1.熱可塑性樹脂(以下、「第1熱可塑性樹脂」ともいう。)及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物(以下、「第1熱可塑性樹脂組成物」ともいう。)を用いて得られた樹脂層(以下、「第1樹脂層」ともいう。)を備えることを特徴とする太陽電池用裏面保護フィルム。
2.波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記樹脂層(第1樹脂層)の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である上記1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
3.上記熱可塑性樹脂組成物(第1熱可塑性樹脂組成物)が、更に、白色系着色剤を含む上記1又は2に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
4.上記樹脂層(第1樹脂層)において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である上記1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
5.上記熱可塑性樹脂組成物(第1熱可塑性樹脂組成物)が、更に、赤外線透過性着色剤を含む上記4に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
6.上記熱可塑性樹脂(第1熱可塑性樹脂)がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含む上記1乃至5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
7.更に、上記樹脂層(第1樹脂層)に接合された他の樹脂層を備える上記1乃至6のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
8.上記他の樹脂層が白色樹脂層である上記7に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
9.厚さが10〜1,000μmである上記1乃至8のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
10.上記1乃至9のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記第1樹脂層の表面に放射したときに、上記光に対する反射率が50%以上である場合には、この第1樹脂層において、太陽光に対する反射性が優れるので、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れたときに、反射光を太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
また、上記第1熱可塑性樹脂組成物が、更に、白色系着色剤を含む場合には、上記第1樹脂層において、太陽光に対する反射性が特に優れる。従って、単層型フィルムである場合のみならず、目的、用途により、第1樹脂層及び他の樹脂層を備える積層型フィルム等とした場合、並びに、第1樹脂層における上記充填材部と面しない側に部材を配設した場合、においても、他の樹脂層等の構成に関わりなく、発電効率の改良効果に優れる。
また、上記第1熱可塑性樹脂組成物が、更に、赤外線透過性着色剤を含む場合には、第1樹脂層が、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である性質を有し、優れた暗色系外観を有する太陽電池モジュールを与えることができる。そして、太陽光がフィルムに当たった際に、フィルムをはじめとする構成部材の変形及び発電効率の低下を抑制するだけでなく、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムを備える太陽電池を、家屋の屋根等に配設したとき、太陽電池の外観性に優れる。更に、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、赤外線透過性着色剤を含む第1樹脂層と、他の樹脂層とを備える積層型フィルムであって、他の樹脂層が白色樹脂層である場合には、第1樹脂層における蓄熱及びその変形が抑制され、太陽電池モジュールにおける蓄熱が抑制され、発電効率の改良効果に優れる。
本発明において、太陽電池用裏面保護フィルムは、単層型フィルム及び積層型フィルムのいずれであっても、第1樹脂層の表面で、太陽電池モジュールの充填材部の露出面と接着させるために用いられる。
上記第1樹脂層のガラス転移温度(以下、「Tg」という。)は、好ましくは100℃〜220℃、より好ましくは110℃〜200℃である。このガラス転移温度Tgが上記範囲にあると、耐熱性に優れる。ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)により測定することができる。
上記第1熱可塑性樹脂としては、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びオレフィン系樹脂が好ましく、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂が特に好ましい。上記第1熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含むことにより、耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂に含まれるゴム質重合体(a)の含有量は、好ましくは1〜55質量%、より好ましくは5〜40質量%である。上記ゴム質重合体(a)の含有量であれば、得られる第1樹脂層において、太陽電池素子を包埋する充填材部との接着性、耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
本発明においては、上記ゴム質重合体(a)は、ジエン系重合体及び非ジエン系重合体が好ましい。これらの重合体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
好ましいアクリル系ゴムを構成する、架橋性単量体に由来する構造単位の含有量は、構造単位の全量に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.05〜8質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%である。
上記カルボキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記ビニル系単量体(b1)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、これらの合計量は、上記ビニル系単量体(b1)全体に対して、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、耐加水分解性、成形加工性及び靭性の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは20〜90質量%及び10〜80質量%、更に好ましくは30〜85質量%及び15〜70質量%である。
また、上記ビニル系単量体(b1)が、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなる場合、これらの化合物の使用比率は、耐加水分解性、耐薬品性、耐熱性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは20〜90質量%、5〜45質量%及び1〜50質量%、より好ましくは30〜85質量%、10〜40質量%及び2〜40質量%、更に好ましくは40〜80質量%、15〜35質量%及び3〜30質量%である。
[1]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
[2]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
[3]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びメタクリル酸エステル化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
尚、上記重合開始剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
尚、上記連鎖移動剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
尚、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂に、共重合樹脂(A11)を2種以上含有させる場合には、各ラテックスから樹脂を単離した後、混合してもよいが、他の方法として、各樹脂をそれぞれ含むラテックスの混合物を凝固する等の方法がある。
グラフト率(質量%)={(S−T)/T}×100
上記式において、Sは、1グラムのゴム強化芳香族ビニル系樹脂をアセトン(ゴム質重合体がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル)20ミリリットルに投入し、25℃で、振とう機により2時間振とうした後、5℃で、遠心分離機(回転数;23,000rpm)で60分間遠心分離し、不溶分と可溶分とを分離して得られる不溶分の質量(グラム)であり、Tは、1グラムのゴム強化芳香族ビニル系樹脂に含まれるゴム質重合体の質量(グラム)である。このゴム質重合体の質量は、重合処方及び重合転化率から算出する方法、赤外線吸収スペクトル(IR)により求める方法等により得ることができる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂としては、ABS樹脂、ASA樹脂及びAES樹脂が好ましく、ABS樹脂及びASA樹脂がより好ましく、ASA樹脂が特に好ましい。
上記ビニル系単量体(b2)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、これらの合計量は、上記ビニル系単量体(b2)全体に対して、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、耐加水分解性、耐薬品性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは50〜95質量%及び5〜50質量%、更に好ましくは60〜95質量%及び5〜40質量%、特に好ましくは65〜85質量%及び15〜35質量%である。
[1]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(s)」という。)と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(t)」という。)とからなる共重合体
[2]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s)と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位(t)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(u)」という。)とからなる共重合体
上記態様[1]の共重合体としては、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・α−メチルスチレン共重合体等が挙げられる。
上記態様[2]としては、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体等が挙げられる。
その他、アクリロニトリル・スチレン・メタクリル酸メチル共重合体等を用いることができる。
尚、必要に応じて、上記共重合樹脂(A11)の製造方法の説明にて例示した連鎖移動剤、乳化剤等を用いることができる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(共重合樹脂(A11))におけるグラフト率を求める際に、遠心分離後に回収されたアセトン可溶分(ゴム質重合体がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル可溶分)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度の異なるものを5点調製し、ウベローデ粘度管を用いて、30℃で各濃度の還元粘度を測定し、極限粘度[η]が求められる。
耐熱性に優れた第1樹脂層とするための構造単位(u)の含有量は、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を100質量%とした場合、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは5〜28質量%である。上記構造単位(u)の含有量が多すぎると、第1樹脂層の可撓性が低下する場合がある。
上記ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸(2,6−ナフタレンジカルボン酸等)、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルメタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸等の炭素数8〜16程度の芳香族ジカルボン酸又はその誘導体等、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ハイミック酸等の炭素数8〜12程度の脂環式ジカルボン酸又はその誘導体等、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、ダイマー酸等の炭素数2〜40程度の脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体等が挙げられる。
これらジカルボン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらジヒドロキシ成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらオキシカルボン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらラクトン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
更に、上記化合物以外に、必要に応じて、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール等の多官能性単量体を併用してもよい。
上記オレフィン系樹脂の融点(JIS K7121に準拠)は、好ましくは40℃以上である。
また、上記オレフィン系樹脂の分子量は、特に限定されないが、成形性の観点から、メルトフローレート(JIS K7210に準拠。以下、「MFR」ともいう。)は、好ましくは0.01〜500g/10分、より好ましくは0.05〜100g/10分であり、各値に相当する分子量を有するものが好ましい。
また、エポキシ結合を含む有機基としては、γ−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
上記酸化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記紫外線吸収剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記老化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記可塑剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記原料組成物の溶融混練法は、特に限定されず、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む全成分を、溶融混練する方法;第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を溶融混練しながら、他の原料成分を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法;第1熱可塑性樹脂及び他の原料成分を溶融混練しながら、シランカップリング剤を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法;第1熱可塑性樹脂を溶融混練しながら、シランカップリング剤及び他の原料成分を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法等が挙げられる。
溶融混練に用いる装置としては、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、連続ニーダー等が挙げられる。
上記他の層15の構成材料は、樹脂組成物(熱可塑性樹脂組成物又は硬化樹脂組成物)、無機化合物、金属等とすることができる。
積層型フィルムを表す図2のフィルム1Bは、第1樹脂層11と、この第1樹脂層11に接合された他の層15とを備える。この図2において、他の層15は、他の樹脂層を表している。
また、図3のフィルム1Cは、他の層15が、金属層151及び樹脂層153からなり、第1樹脂層11、金属層151及び樹脂層153が、順次、接合されたフィルムである。
(1)波長400〜1,400nmの光を、太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層の表面に放射した場合、上記光に対する反射率が50%以上であるフィルム(以下、「本発明のフィルム(I)」という。)
(2)波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である第1樹脂層を有するフィルム(以下、「本発明のフィルム(II)」という。)
本発明において、「波長400〜1,400nmの光に対する反射率が50%以上である」とは、400nmから1,400nmまでの波長域における光の反射率を、400nm又は1,400nmから20nm毎に測定し、各反射率を用いて算出される平均値が50%以上であることを意味し、上記波長域における光の反射率が全て50%以上であることを要求するものではない。
従って、上記性質を満足させる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる組成物において、白色系着色剤を含む熱可塑性樹脂組成物であることが好ましい。
尚、本発明のフィルム(I)の第1樹脂層の表面における、上記光に対する反射率を50%未満にまで低下させるものでなければ、目的、用途等に応じて、更に他の着色剤を用いることができる。他の着色剤を用いる場合、その含有割合は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、通常、5質量部以下である。
上記透過率は、60%以上であり、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上である。この透過率が高いほど、第1樹脂層において、波長800〜1,400nmの光による蓄熱が抑制されるので、この第1樹脂層に接着する充填材部の蓄熱も抑制される。そして、このフィルム(II)を用いて形成される太陽電池モジュールの蓄熱が抑制され、発電効率を向上させることができる。
本発明において、「波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上」とは、第1樹脂層を構成するフィルムを用いて、800nmから1,400nmまでの波長域における光の透過率を、800nm又は1,400nmから20nm毎に測定し、各透過率を用いて算出される平均値が60%以上であることを意味し、上記波長域における光の透過率が全て60%以上であることを要求するものではない。
本発明において、「波長400〜700nmの光に対する透過率が60%以上」とは、第1樹脂層を構成するフィルムを用いて、400nmから700nmまでの波長域における光の吸収率を、400nm又は700nmから20nm毎に測定し、各吸収率を用いて算出される平均値が60%以上であることを意味し、上記波長域における光の吸収率が全て60%以上であることを要求するものではない。
従って、上記性質を満足させる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、第1熱可塑性樹脂、シランカップリング剤、及び、可視光線を吸収し、赤外線を透過させる性質を有する着色剤(以下、「赤外線透過性着色剤」という。)を含む原料組成物を溶融混練してなる組成物であることが好ましい。
上記赤外線透過性着色剤は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
尚、本発明のフィルム(II)に含まれる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、上記透過性及び吸収性を低下させるものでなければ、目的、用途等に応じて、他の着色剤を含むことができる。例えば、赤外線透過性着色剤以外の着色剤として、黄色系顔料、青色系顔料等を用い、下記のような組合せにより、種々の外観を有する太陽電池モジュールとすることができる。
[1]黒色系赤外線透過性着色剤及び黄色系顔料の組合せによる褐色着色
[2]黒色系赤外線透過性着色剤及び青色系顔料の組合せによる濃青色着色
他の着色剤を用いる場合、上記第1熱可塑性樹脂組成物における含有割合は、上記赤外線透過性着色剤100質量部に対して、通常、200質量部以下、好ましくは0.01〜100質量部である。
また、本発明のフィルム(II)が、図2に示すような、積層型フィルム、即ち、第1樹脂層11と、他の層15とを備えるフィルム1Bである場合、他の層15に、例えば、光反射性を付与することにより、隣り合う太陽電池素子の隙間から漏れて第1樹脂層を透過した一部の太陽光を上記部材から反射させ、その反射光を、第1樹脂層を透過させつつ、太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
このようなフィルム(II)とするためには、他の層が樹脂層であり、この樹脂層が白色樹脂層であることが好ましい。そして、この白色樹脂層を構成する組成物が、白色系着色剤を含むことが好ましい。この組成物が熱可塑性樹脂組成物であって、この熱可塑性樹脂組成物が白色系着色剤を含有する場合、白色系着色剤の種類、及び、熱可塑性樹脂に対するその含有量は、第1熱可塑性樹脂組成物における説明が適用される。
他の層15を構成することとなるフィルムとしては、ポリエステル系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなるフィルム(以下、「ポリエステルフィルム」という。)、後述する水蒸気バリア層形成用フィルム等が挙げられる。ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等が挙げられる。他の層15は、市販品を用いて形成されたものとすることができ、例えば、帝人デュポン社製「Melinex238」(商品名)、SKC社製「SR55」(商品名)、東レ社製「ルミラーX10P」、「ルミラーZV10」、「ルミラーX10S」、「ルミラーE20」(以上、商品名)等が挙げられ、これらの製品を用いた場合には、他の層15の表面に耐傷性が付与されたものとすることができる。
上記水蒸気バリア層を備える太陽電池用裏面保護フィルム1Cは、図3に例示され、第1樹脂層11と、金属層151及び樹脂層153からなる水蒸気バリア層15とを、備え、第1樹脂層11及び金属層151が接合している。
上記水蒸気バリア層は、好ましくは、電気絶縁性を有する材料からなる層である。
上記水蒸気バリア層形成用材料は、金属及び/又は金属酸化物からなる膜が、上層側樹脂層と、下層側樹脂層の間に配された3層型フィルムであってもよい。
また、上記金属酸化物としては、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウム等の元素の酸化物が挙げられる。これらのうち、水蒸気バリア性の観点から、酸化珪素、酸化アルミニウム等が特に好ましい。
上記金属及び/又は金属酸化物からなる膜は、メッキ、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、プラズマCVD、マイクロウェーブCVD等の方法により形成されたものとすることができる。これらのうちの2つ以上の方法を組み合わせてもよい。
(1)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面と、水蒸気バリア層形成用フィルムと、を熱融着又はドライラミネーション若しくは接着剤により接合する方法
(2)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物からなる膜を形成する方法
(3)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物からなる膜を形成し、次いで、この膜と、熱可塑性樹脂組成物を用いてなる他のフィルムとを、熱融着又はドライラミネーション若しくは接着剤により接合する方法
図4の太陽電池モジュール2は、太陽光の受光面側(図面で上側)から、表面側透明保護部材21、表面側封止膜(表面側充填材部)23、太陽電池素子25、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27、及び上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルム1が、この順で配設されたものとすることができる。
上記表面側透明保護部材21の厚さは、ガラスを使用した場合は、通常、1〜5mm程度であり、透明樹脂を使用した場合は、通常、0.1〜5mm程度である。
各封止膜(充填材部)の厚さは、通常、100μm〜4mm程度、好ましくは200μm〜3mm程度、より好ましくは300μm〜2mm程度である。厚さが薄すぎると、太陽電池素子25が損傷する場合があり、一方、厚さが厚すぎると、製造コストが高くなり好ましくない。
上記のように、表面側封止膜(表面側充填材部)23を形成する材料と、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27を形成する材料は、同一であっても異なってもよいが、接着性の点から同じであることが好ましい。
このラミネーション法におけるラミネート温度は、上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルムの接着性の観点から、通常、100℃〜250℃程度である。また、ラミネート時間は、通常、3〜30分程度である。
各種評価項目の測定方法を以下に示す。
1−1.熱可塑性樹脂中のゴム含有量
原料仕込み時の組成から計算した。
1−2.熱可塑性樹脂中のN−フェニルマレイミド単位含有率
原料仕込み時の組成から算出した。
1−3.ガラス転移温度(Tg)
JIS K 7121に準拠して、TA Instruments社製示差走査熱量計「DSC2910」(型式名)により測定した。
太陽電池用裏面保護フィルムを短冊状(長さ200mm、幅15mm、厚さは表に記載)に裁断し、2枚の評価用フィルムを得た。エチレン・酢酸ビニル共重合体からなる長さ100mm、幅15mm及び厚さ400μmのフィルム「ウルトラパール」(商品名、サンビック社製)を、2枚の評価用フィルムの間に配置し、積層状態でラミネーターに入れた。その後、ラミネーターの上部及び下部を真空状態にし、150℃で5分間予熱した。次いで、上部を大気圧に戻して15分間プレスし、剥離強度測定用試料を得た。
得られた剥離強度測定用試料において、評価用フィルムが、EVAフィルムと接着していない部分からT字剥離することにより、剥離強度を測定した。また、剥離状態を評価した。剥離状態は、EVAフィルムが破壊している場合を「○」、EVAフィルム及び評価用フィルム部分の界面で破壊している場合を「×」とした。
太陽電池用裏面保護フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、東洋精機製作所社製分光光度計「TCS−II」(型式名)を用いて、太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層表面のL値を測定した。
太陽電池用裏面保護フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、反射率を測定した。即ち、測定試料の第1樹脂層表面に、光を放射し、400nm又は800nmから1,400nmまでの波長域における反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。
赤外線透過性着色剤(ペリレン系黒色顔料)を含む第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層用フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、透過率を測定した。即ち、測定試料に、光を放射し、800nmから1,400nmまでの波長域における透過率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。
赤外線透過性着色剤(ペリレン系黒色顔料)を含む第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層用フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、透過率及び反射率を測定した。即ち、測定試料に、光を放射し、400nmから700nmまでの波長域における透過率及び反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。吸収率は、透過率の平均値及び反射率の平均値を用いて、下記式により算出した。
吸収率(%)=100−{透過率(%)+反射率(%)}
所定の大きさの太陽電池用裏面保護フィルムを、下記曝露試験に供し、曝露前後の引張強度をJIS K7127に準じて測定して、その比を算出した。
太陽電池用裏面保護フィルムを短冊状(長さ200mm、幅15mm、厚さは表1に記載)に裁断し、温度85℃及び湿度85%RHの条件下、2,000時間放置した。
所定の大きさの太陽電池用裏面保護フィルムを、下記加熱試験に供し、加熱前後の標線の長さを測定し、下記式に基づいて、寸法変化率を算出した。
○:寸法変化率が1%未満である
△:寸法変化率が1%以上2%未満である
×:寸法変化率が2%以上である
<加熱試験>
太陽電池用裏面保護フィルムを正方形状(120mm×120mm)に裁断し、中央部に100mm×100mmの正方形の標線を引いた。このフィルムを、温度120℃の恒温槽に30分間放置した後、取り出して放冷した。
温度25℃±2℃、及び、湿度50±5%RHに調整された室において、ペクセル・テクノロジーズ社製Solar Simulator「PEC−11」(型式名)を用いて、予め、セル単体の光電変換効率を測定した1/4多結晶シリコンセルの表面に、厚さ3mmのガラスを、裏面に、太陽電池用裏面保護フィルムを配置して、シリコンセルを挟み、ガラス及び太陽電池用裏面保護フィルムの間にEVAを導入してシリコンセルを封止し太陽電池モジュールを作製した。その後、温度の影響を低減させるために、光を照射後すぐに光電変換効率を測定した。得られた光電変換効率と、セル単体の光電変換効率とを用いて、光電変換効率向上率を求めた。
光電変換効率向上率(%)={(モジュールの光電変換効率−セル単体の光電変換効率)÷(セル単体の光電変換効率)}×100
温度40℃、及び、湿度90%RHの条件下、MOCON社製水蒸気透過率測定装置「PERMATRAN W3/31」(型式名)を用いて、JIS K7129Bに準じて、水蒸気透湿度を測定した。尚、透過面として、第1樹脂層ではない側の表面を水蒸気側に配置した。
太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層ではない側の表面を、東測精密工業株式会社製往復動摩擦試験機を用いて、綿帆布かなきん3号、垂直荷重500gで500往復摩擦させた。その後の表面を目視で観察し、下記基準で判定した。
○:傷が観察されなかった
△:傷がわずかに観察された
×:傷が明確に観察された
熱可塑性樹脂組成物の調製等に用いた原料成分を以下に示す。
反応器に、アクリル酸n−ブチル99部と、アリルメタアクリレート1部とを乳化重合して得られたアクリル系ゴム質重合体(体積平均粒子径:100nm、ゲル含率:90%)を含む固形分濃度40%のラテックス50部(固形分換算)を入れ、更に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部及びイオン交換水150部を入れて希釈した。その後、反応器内を窒素ガスで置換し、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.02部、硫酸第一鉄0.005部及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム0.3部を加え、撹拌しながら、60℃まで昇温した。
一方、容器に、スチレン37.5部及びアクリロニトリル12.5部の混合物50部と、ターピノーレン1.0部及びクメンハイドロパーオキサイド0.2部とを入れ、容器内を窒素ガスで置換し、単量体組成物を得た。
次いで、上記単量体組成物を、5時間かけて、一定流量で上記反応器に添加し、70℃で重合を行い、ラテックスを得た。このラテックスに、硫酸マグネシウムを添加し、樹脂成分を凝固させた。その後、水洗、乾燥することにより、アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を得た。グラフト率は93%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)は0.30dl/gである。また、ガラス転移温度(Tg)は、101℃である。
撹拌機を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水75部、ロジン酸カリウム0.5部、tert−ドデシルメルカプタン0.1部、ポリブタジエンラテックス(体積平均粒子径:270nm、ゲル含率:90%)32部(固形分換算)、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(スチレン単位量:25%、体積平均粒子径:550nm、ゲル含率:50%)8部(固形分換算)、スチレン15部及びアクリロニトリル5部を入れ、窒素気流中、攪拌しながら昇温した。内温が45℃に達した時点で、ピロリン酸ナトリウム0.2部、硫酸第一鉄7水和物0.01部及びブドウ糖0.2部をイオン交換水20部に溶解した水溶液を加えた。その後、クメンハイドロパーオキサイド0.07部を加え、70℃で重合を開始し、1時間重合させた。
その後、イオン交換水50部、ロジン酸カリウム0.7部、スチレン30部、アクリロニトリル10部、tert−ドデシルメルカプタン0.05部及びクメンハイドロパーオキサイド0.01部を3時間かけて連続的に添加し、重合を継続した。1時間重合させた後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチレン−6−tert−ブチルフェノール)0.2部を添加し、重合を完結させ、ラテックスを得た。
次いで、このラテックスに硫酸マグネシウムを添加し、樹脂成分を凝固させた。その後、水洗及び乾燥することにより、ブタジエンゴム強化芳香族ビニル系樹脂を得た。グラフト率は72%、アセトン可溶分の極限粘度[η]は0.47dl/gである。また、ガラス転移温度(Tg)は、105℃である。
テクノポリマー社製AS樹脂「SAN−H」(商品名)を用いた。ガラス転移温度(Tg)は、108℃である。
日本触媒社製アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体「ポリイミレックス PAS1460」(商品名)を用いた。N−フェニルマレイミド単位量は40%、スチレン単位量は51%、GPCによるポリスチレン換算のMwは120,000である。ガラス転移温度(Tg)は、173℃である。
三菱化学社製ポリエチレンテレフタレート「ノバペックス GM700Z」(商品名)を用いた。ガラス転移温度(Tg)は、75℃である。
2−6.ポリプロピレン
日本ポリプロ社製ポリプロピレン「EA9」(商品名)を用いた。
下記の3種を用いた。
(x)3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(y)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(z)ビニルメトキシシラン
石原産業社製酸化チタン「タイペークCR−50−2」(商品名)を用いた。平均一次粒子径は0.25μmである。
BASF社製ペリレン系黒色顔料「Lumogen BLACK FK4280」(商品名)を用いた。
BASF社製キノフタロン系黄色顔料「Paliotol Yellow K0961HD」(商品名)を用いた。
三菱樹脂社製透明蒸着フィルム「テックバリアAX」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面にシリカ蒸着膜を有する透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度(JIS K7129)は0.15g/(m2・day)である。
2−12.水蒸気バリア層形成用フィルム(R−2)
東洋紡社製無機2元蒸着バリアフィルム「エコシアールVE500」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面に(シリカ/アルミナ)の蒸着を施した透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度は0.5g/(m2・day)である。
東レ社製白色PETフィルム「ルミラーE20」(商品名)を用いた。厚さは50μmである。
2−14.樹脂層形成用フィルム(F−2)
東レ社製半透明PETフィルム「ルミラーX10S」(商品名)を用いた。厚さは50μmである。
2−15.樹脂層形成用フィルム(F−3)
帝人デュポン社製乳白色PETフィルム「Melinex238」(商品名)を用いた。厚さは75μmである。
3−1.単層型太陽電池用裏面保護フィルムの製造及び評価
実施例1−1
アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂30部と、アクリロニトリル・スチレン共重合体30部と、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体40部と、シランカップリング剤(x)0.3部と、白色系着色剤20部とからなる第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる単層型太陽電池用裏面保護フィルムを得た(厚さ400μm)。この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
表1に記載の成分を所定の割合で用いた以外は、実施例1−1と同様にして、単層型太陽電池用裏面保護フィルムを得た。混練温度及びフィルム厚さを、表1に示した。この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行った。その結果を表1に併記した。
一方、シランカップリング剤を配合した第1原料組成物を混練して得られた第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例1−1〜1−9による太陽電池用裏面保護フィルムは、剥離強度が65〜82Nと高く、接着性に優れていた。
実施例2−1
表2に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための第1原料組成物及び第2原料組成物を、それぞれ、ヘンシェルミキサーにより調製した。その後、二軸押出機(型式名「TEX44」、日本製鋼所製)を用いて、バレル温度270℃で溶融混練し、第1熱可塑性樹脂組成物及び第2熱可塑性樹脂組成物の、2種のペレットを得た。
次に、ダイ幅1,400mm及びリップ間隔1.5mmのTダイを有し、スクリュー径65mmの押出機2機を備える多層フィルム成形機を用い、各押出機に、第1熱可塑性樹脂組成物及び第2熱可塑性樹脂組成物を供給した。そして、Tダイから、溶融温度270℃で溶融樹脂を吐出させ、2層型軟質フィルムとした。その後、この2層型軟質フィルムを、エアーナイフにより、表面温度が95℃に制御されたキャストロールに面密着させつつ、冷却固化させ、厚さ400μmの積層型太陽電池用裏面保護フィルム(白−白型)を得た。尚、第1樹脂層及び第2樹脂層の厚さは、表2に記載の通りである。フィルムの厚さは、シックネスゲージ(型式名「ID−C1112C」、ミツトヨ社製)を用い、フィルムの製造開始から1時間経過後のフィルムを切り取り、フィルム幅方向の中心、及び、中心より両端に向けて、10mm間隔で厚さを測定し(n=107)、その平均値とした。フィルムの端部から20mmの範囲にある測定点の値は、上記平均値の計算から除去した。
この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表2に併記した。
表2及び表3に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための組成物の原料を用い、実施例2−1と同様にして、積層型太陽電池用裏面保護フィルム(白−白型)を得た。そして、これらの太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表2及び表3に併記した。
表4及び表5に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための組成物の原料を用い、実施例2−1と同様にして、積層型太陽電池用裏面保護フィルム(黒−白型)を得た。そして、これらの太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表4及び表5に併記した。
表5に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ170μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、樹脂層形成用フィルム(F−1)を、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、積層型の太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表5に併記した。
実施例3−1
表6に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ120μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、表6に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)を、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
表6及び表7に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を用い、実施例3−1と同様にして、軟質フィルムを得た後、表6及び表7に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム又は(第2)樹脂層形成用フィルムを、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層又は第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6及び表7に併記した。
表6に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ170μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、表6に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)を、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させた。更に、水蒸気バリア層における蒸着膜の表面に、表6に記載の樹脂層形成用フィルム(F−2)をポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層及び第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
表6及び表7に示した材料を用い、実施例3−5と同様にして、水蒸気バリア層及び第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6及び表7に併記した。
11:第1樹脂層
15:他の層(他の樹脂層、水蒸気バリア層等)
151:金属層
153:樹脂層
2:太陽電池モジュール
21:表面側透明保護部材
23:表面側封止膜
25:太陽電池素子
27:裏面側封止膜
Claims (10)
- 熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた樹脂層を備えることを特徴とする太陽電池用裏面保護フィルム。
- 波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である請求項1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 上記熱可塑性樹脂組成物が、更に、白色系着色剤を含む請求項1又は2に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 上記樹脂層において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である請求項1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 上記熱可塑性樹脂組成物が、更に、赤外線透過性着色剤を含む請求項1又は4に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 上記熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含む請求項1乃至5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 更に、上記樹脂層に接合された他の樹脂層を備える請求項1乃至6のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 上記他の樹脂層が白色樹脂層である請求項7に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 厚さが10〜1,000μmである請求項1乃至8のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013008917A1 (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | 富士フイルム株式会社 | 太陽電池用保護シートとその製造方法、太陽電池用バックシート、太陽電池モジュール |
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2009
- 2009-09-29 JP JP2009225438A patent/JP2010109348A/ja active Pending
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