JP5482661B2 - 太陽電池モジュール用バックシート - Google Patents

Description

本発明は、暗色系フッ素樹脂フィルムおよび太陽電池モジュール用バックシートに関する。

化石燃料の消費が大気中の二酸化炭素を増大させ、地球環境の悪化に大きく影響するのに対し、太陽電池は太陽光を利用するため半永久的で無公害なエネルギー供給源である。そのため、将来の重要なエネルギー供給源として様々な太陽電池の開発が試みられている。太陽電池は、太陽電池素子をＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）で封止し、その表面と裏面を透明ガラス基板とバックシート（裏面積層体）で挟んだ太陽電池モジュールとして用いられるのが一般的である。

バックシートは、ＥＶＡや太陽電池素子を保護するために設けられるが、その最外層に用いられるフィルムは、充分な電気絶縁性（体積固有抵抗：１×１０^１３Ω・ｃｍ以上）、および防湿性（４０℃、相対湿度９０％の条件で水蒸気透過量が１ｇ／ｍ²・２４ｈ以下）を備えていることが必要である。

また、太陽電池モジュールは長期間にわたって屋外に曝されるため、バックシートには充分な耐久性も求められる。
具体的には、カーボンアーク型サンシャインウェザメータ（ＳＷＭ）による２５０〜５００時間の暴露が屋外暴露の１年に相当することから、ＳＷＭによる５０００時間（１０〜２０年に相当）の暴露での強度低下が初期の半分以下に抑えられることが必要であった。また、実際の太陽電池の温度が最高でも９０℃程度であるとされていることから、９０℃、２０年間の条件において強度の低下を実用上問題のない程度に抑えられる耐熱性が必要であった。

バックシートの最外層に用いられるフィルムにおいては、これらの特性を有するものとして、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）やＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のフッ素樹脂を用いたフッ素樹脂フィルムが知られている。なかでも、ＥＴＦＥフィルムやＰＶＤＦフィルムは、８５℃、相対湿度８５％で１０００時間の条件においても、加水分解による強度の低下が全く生じない。更に、ＥＴＦＥフィルムについては１０万時間（約１０年）の耐熱試験で、伸びが半分に低下する温度が約１５０〜１６０℃である。

このようなフッ素樹脂フィルムを最外層として用いたバックシートとしては、白色のフィルムが多く用いられているが、意匠性を付与する観点からカーボンブラック等の黒色顔料を含有させたフッ素樹脂フィルムも示されている（例えば、特許文献１、および２参照）。また、アモルファス型の太陽電池では、太陽電池の温度をある程度高く保持した方が太陽電池素子の光劣化を抑えることができる点から、黒色顔料を含有させることが示されている（特許文献３参照）。

特開２００８−４８３９号公報 特開２００７−１５００８４号公報 特公平７−１２０８１１号公報

近年では太陽電池モジュールは屋根一体型として設置されることが少なくなり、設置場所の緯度に応じて、透明ガラス基板が太陽の方向を向くように最適な角度で斜めに設置することが特に多くなってきている。このような設置方法では、太陽電池モジュールの裏面にあるバックシートにも多くの太陽光の反射光が照射されることとなるため、その最外層のフッ素樹脂フィルムには、より優れた耐光性、耐熱性等が求められる。また、太陽電池モジュールのバックシートにおいては、フッ素樹脂フィルムのみでは水蒸気透過量を充分に抑えきれないため、フッ素樹脂フィルムとアルミニウム箔あるいは防湿プラスチックシートとを積層して太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気を遮断する。そのため、その積層に用いる接着剤やプラスチックシートを太陽光から保護する点から、フッ素樹脂フィルムには、波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満であることが求められるようになってきた。
更に、太陽電池モジュールを斜めに設置することに加え、その品質保証年数も３０年に延びてきている。以上の理由から、特許文献１〜３のようなフッ素樹脂フィルムよりもさらに耐久性に優れ、波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満のフッ素樹脂フィルムが望まれている。

本発明は、太陽電池モジュールのバックシートの最外層に用いることができるフッ素樹脂フィルムであって、波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満で、かつ充分な電気絶縁性と耐候性を有し、特に耐熱性に優れた暗色系フッ素樹脂フィルムの提供を目的とする。また、本発明は、優れた耐久性を有し、長期間にわたって安定して太陽電池モジュールを保護することのできる太陽電池モジュール用バックシートの提供を目的とする。

本発明の太陽電池モジュール用バックシートは、以下の構成を有する。
［１］エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とし、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００質量部に対して、ＪＩＳ Ｋ６２２１の６．４．２に準拠して測定したｐＨが８〜１０であるカーボンブラックを１．０〜４．５質量部含む暗色系フッ素樹脂フィルムを、少なくとも最外層に備えた積層体からなることを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
［２］前記カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定した窒素吸着の比表面積が３０〜１５０ｍ^２／ｇである前記［１］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。

［３］前記カーボンブラックが、アセチレンブラックまたはファーネスブラックである前記［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［４］前記暗色系フッ素樹脂フィルムが、さらに、銅化合物を含有し、その含有量がエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００質量部に対して、１×１０^−４〜５×１０^−２質量部である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［５］前記暗色系フッ素樹脂フィルムの波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［６］前記暗色系フッ素樹脂フィルムの体積固有抵抗が、１×１０^１３Ω・ｃｍ以上である前記［１］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［７］前記積層体が、前記暗色系フッ素樹脂フィルム、接着剤層および防湿層がこの順に積層された積層体である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［８］前記積層体が、前記暗色系フッ素樹脂フィルム、接着剤層、防湿層、接着剤層及びフッ素樹脂フィルムがこの順に積層された積層体である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［９］前記暗色系フッ素樹脂フィルムの厚さが、１２〜１００μｍである前記［１］〜［８］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。

本発明の暗色系フッ素樹脂フィルムは、太陽電池モジュールのバックシートの最外層に用いることができるフィルムであって、波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満で、かつ充分な電気絶縁性と耐候性を有し、特に耐熱性に優れている。
また、本発明の太陽電池モジュール用バックシートは、前記暗色系フッ素樹脂フィルムを最外層として用いることにより、優れた耐久性を有しており、長期間にわたって安定して太陽電池モジュールを保護できる。

本発明の太陽電池モジュール用バックシートの実施形態の一例を示した断面図である。 本発明の太陽電池モジュール用バックシートの他の実施形態例を示した断面図である。 本実施例におけるフッ素樹脂フィルムの破断強度および破断伸度の耐熱試験後の保持率を示した図である。

［暗色系フッ素樹脂フィルム］
本発明の暗色系フッ素樹脂フィルム（以下、単に「フッ素樹脂フィルム」という。）は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を主成分とするフィルムであり、カーボンブラックを含む。ＥＴＦＥを主成分とするフッ素樹脂フィルムは、フィルムを構成する全樹脂１００質量％に対するＥＴＦＥの質量割合が９０質量％以上であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であることが特に好ましい。

（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）
ＥＴＦＥは、テトラフルオロエチレン（以下、「ＴＦＥ」という。）に基づく繰返し単位とエチレンに基づく繰返し単位を有する。両者のモル比（ＴＦＥ／エチレン）は、２０／８０〜８０／２０が好ましく、３０／７０〜７０／３０がより好ましく、４０／６０〜６０／４０がさらに好ましい。

ＥＴＦＥは、ＴＦＥおよびエチレンに基づく繰返し単位の他に、他の単量体に基づく繰返し単位を含んでいてもよい。
他の単量体としては、例えば、ＣＦ_２＝ＣＦＣｌ、ＣＦ_２＝ＣＨ_２等のフルオロエチレン類（ＴＦＥを除く。）；ＣＦ_２＝ＣＦＣＦ_３（ＨＦＰ）、ＣＦ_２＝ＣＨＣＦ_３等のフルオロプロピレン類；Ｘ（ＣＦ_２）_ｎＣＹ＝ＣＨ_２（ここで、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して水素原子又はフッ素原子であり、ｎは２〜８の整数を示す）で表されるポリフルオロアルキルエチレン類；Ｒ^ｆ（ＯＣＦＸＣＦ_２）_ｍＯＣＦ＝ＣＦ_２（ただし、Ｒ^ｆは、炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基、Ｘは、フッ素原子またはトリフルオロメチル基、ｍは、０〜５の整数を表す。）等のパーフルオロビニルエーテル類；ＣＨ_３ＯＣ（＝Ｏ）ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＦ＝ＣＦ_２、ＦＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＦ（ＣＦ_３）ＣＦ_２ＯＣＦ＝ＣＦ_２等の容易にカルボン酸基またはスルホン酸基に変換可能な基を有するパーフルオロビニルエーテル類；ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ＝ＣＦ_２、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_２ＣＦ＝ＣＦ_２等の不飽和結合を有するパーフルオロビニルエーテル類；ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）（ＰＤＤ）、２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール、ペルフルオロ（２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン）等の脂肪族環構造を有する含フッ素モノマー類；Ｃ_３オレフィン（プロピレン等）、Ｃ_４オレフィン（ブチレン、イソブチレン等）等のオレフィン類（エチレンを除く。）が挙げられる。
Ｘ（ＣＦ_２）_ｎＣＹ＝ＣＨ_２で表されるポリフルオロアルキルエチレンにおいて、ｎは２〜６が好ましく、２〜４がより好ましい。その具体例としては、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ＝ＣＨ_２、ＣＦ_２ＨＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ＝ＣＨ_２、ＣＦ_２ＨＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ＝ＣＨ_２などが挙げられる。
Ｒ^ｆ（ＯＣＦＸＣＦ_２）_ｍＯＣＦ＝ＣＦ_２等のパーフルオロビニルエーテル類の具体例としては、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ（ＣＦ_２）_２ＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_３Ｏ（ＣＦ_２）_２ＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ）_２（ＣＦ_２）_２ＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ（ＣＦ_２）_２ＣＦ_３が挙げられる。
ＥＴＦＥにおける他の単量体としては、前記ポリフルオロアルキルエチレン、ＨＦＰ、ＰＰＶＥが好ましく、ＨＦＰ、ＰＰＶＥ、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２＝ＣＨがより好ましい。
これらの他の単量体は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

他の単量体に基づく繰返し単位の割合は、ＥＴＦＥのすべての繰返し単位（１００モル％）のうち、１０モル％以下が好ましく、６モル％以下がより好ましく、３モル％以下がさらに好ましい。

ＥＴＦＥの数平均分子量は特に限定されないが、１０万〜５０万が好ましく、２０万〜４０万がより好ましい。ＥＴＦＥの数平均分子量が１０万以上であれば、耐熱試験における強度低下が起こりにくい。また、ＥＴＦＥの数平均分子量が５０万以下であれば、１０μｍ程度の薄いフィルムの成型が容易である。

ＥＴＦＥの他に用いることができる重合体としては、フッ化ビニル系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン系共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン−プロピレン系共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン系共重合体等が挙げられる。

（カーボンブラック）
カーボンブラックは、アセチレンブラック、ファーネスブラックなどを用いることが好ましい。アセチレンブラックは純度の点で優れており、ファーネスブラックは安価で入手が容易である点で優れている。カーボンブラックは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明におけるカーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ６２２１の６．４．２に準拠して測定したｐＨが８〜１０のカーボンブラックである。また、カーボンブラックの前記ｐＨは９〜１０であることが好ましい。
ｐＨ８〜１０のカーボンブラックを用いることにより、特に優れた耐熱性を有するフッ素樹脂フィルムが得られる。また、ｐＨ８以上のカーボンブラックは、原料が石油のものや、硝酸等の酸性溶液を用いて故意に官能基を付加させたｐＨ２〜７のカーボンブラックに比べて、表面の酸素官能基や窒素官能基の量が少なく、不純物も少ない。前記官能基はＥＴＦＥと相互作用し、混練時に混練物が発熱して温度上昇しやすい。該官能基の量が少ないと混練時の温度制御が容易になる。また、疎水性のＥＴＦＥ中にカーボンブラックを良好に分散させやすくなると考えられる。

また、ＥＴＦＥは融点以上で混練した場合に、ほんのわずかではあるがフッ素樹脂フィルムが分解してＨＦ（フッ酸）を発生する。該ＨＦは、耐熱試験等ではＥＴＦＥポリマーを分解して低分子化させるため、フッ素樹脂フィルムの強度や伸度を低下させる開始剤となりうる。その他、フッ素樹脂フィルムを防湿プラスチックシートやアルミニウム箔と積層する場合、その積層に用いる接着剤の分子量を低下させ、接着強度を低下させる。しかし、ｐＨ８以上のアルカリ性のカーボンブラックを使用することにより、発生したＨＦを直ちに中和してフッ素樹脂フィルムの強度や伸度の低下を抑制することができると考えられる。このような受酸効果は、ｐＨ９以上のカーボンブラックであれば、さらに高い効果が得られる。
本発明のフッ素樹脂フィルムでは、一般的なフッ素ゴム等で受酸剤として用いられる酸化亜鉛や酸化マグネシウムでは充分な受酸効果が得られないのに対し、前述のようなアルカリ性のカーボンブラックを用いることにより良好な受酸効果が得られることが見い出された。

また、本発明におけるカーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定した窒素吸着の比表面積が３０〜１５０ｍ^２／ｇであることが好ましく、５０〜１４０ｍ^２／ｇであることがより好ましく、４０〜１３５ｍ^２／ｇであることがさらに好ましい。
前記比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上であれば、カーボンブラックの入手容易性により優れる。また、比表面積が大きすぎるとき、カーボンブラックの粒子径が小さすぎるために、カーボンブラック同士が凝集しやすい。その結果、カーボンブラックの分散性が劣ったり、その凝集物が起点となってフッ素樹脂フィルムの強度や伸度が劣化したりする。一方、比表面積が１５０ｍ^２／ｇ以下であれば、そのような問題点を抑制しやすい。また、充分な嵩密度が得られるためカーボンブラックの取り扱い性がより良好になる。更に、ＥＴＦＥは３５０℃以上になると分解するが、前記比表面積が１５０ｍ^２／ｇ以下であれば、混練時の発熱による急激な温度上昇を抑制しやすく、温度を制御して安定に混練することが容易になる。

フッ素樹脂フィルム中のカーボンブラックの含有量は、ＥＴＦＥ１００質量部に対して１．０〜４．５質量部であり、１．０〜４．０質量部であることが好ましく、１．０〜３．５質量部であることがより好ましく、１．５〜３．０質量部であることがさらに好ましい。カーボンブラックの含有量がＥＴＦＥ１００質量部に対して１．０質量部以上であれば、カーボンブラックによる効果が充分に得られる。また、理由は不明であるが、カーボンブラックの含有量がＥＴＦＥ１００質量部に対して４．５質量部を超えると、耐熱試験における機械物性の向上が見られない。

また、本発明のフッ素樹脂フィルムは、ＥＴＦＥに、カーボンブラック以外の他の添加剤を含有させてもよい。
添加剤としては、酸化銅やヨウ化銅等の銅化合物が挙げられる。前記銅化合物を含有させることにより、得られるフッ素樹脂フィルムの耐熱性がさらに向上する。前記銅化合物の粒子径は、１〜５０μｍであることが好ましい。また、フッ素樹脂フィルム中の前記銅化合物の含有量は、ＥＴＦＥ１００質量部に対して、１×１０^−４〜５×１０^−２質量部（１〜５００ｐｐｍ）が好ましく、５×１０^−４〜３×１０^−２質量部（５〜３００ｐｐｍ）がより好ましく、１×１０^−３〜２×１０^−２質量部（１０〜２００ｐｐｍ）が最も好ましい。
また、酸化チタンや酸化鉄、青色のアルミコバルト酸化物等の酸化物顔料を含有させてもよい。

フッ素樹脂フィルムの形状および厚みは特に限定されず、厚みは１２〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、ＥＴＦＥ１００質量部に対して１．０質量部以上のカーボンブラックを含んでいるため、波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．１％以下であることが最も好ましい。そのため、太陽電池モジュールのバックシートの最外層として用いる場合、バックシートに用いる接着剤や防湿プラスチックシートを充分に保護することができる。また、ＥＴＦＥ１００質量部に対して１．０質量部以上のカーボンブラックを含むことから、可視光線透過率が１０％未満の黒色のフィルムであることが好ましく、その場合には、優れた隠蔽性を有している。可視光線透過率は、５％以下がより好ましく、1％以下が最も好ましい。

電気絶縁性については、薄いフッ素樹脂フィルム単独で高い絶縁性能が要求されるわけではないが、体積固有抵抗が耐候性試験や耐熱試験の前後で大きく変化するのは好ましくない。通常１０倍以上値が変化するものは太陽電池用のバックシートには採用できない。本発明のフッ素樹脂フィルムは、体積固有抵抗が1×１０^１３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、この場合には、充分な電気絶縁性を有しており、耐候性試験や耐熱試験の後にもその値が大きく変動しない。体積固有抵抗は、５×１０^１３Ω以上がより好ましく、１×１０^１4Ω以上が最も好ましい。

（製造方法）
ＥＴＦＥとカーボンブラック、および必要に応じて銅化合物や酸化物顔料を混練する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、所定量のＥＴＦＥ、カーボンブラック等を配合し、それを２軸押出機で押し出すことにより混練する方法を用いることができる。
また、カーボンブラックをＥＴＦＥに分散させるには、ＥＴＦＥの融点以上で混練する必要があり、分散状態が悪い場合には設定した温度より樹脂温度が数十度高くなり、樹脂の分解温度（３５０℃）近くに達することがある。混練する際の温度は、３００〜３４０℃であることが好ましい。

また、フッ素樹脂フィルムの成型方法も特に限定されず、公知の成型方法を用いることができる。例えば、前述の混練方法により混練した樹脂材料を、Ｔダイを有する押出機で押し出すことにより成型する方法を用いることができる。

以上説明した本発明のフッ素樹脂フィルムは、充分な耐加水分解性、電気絶縁性、耐光性および耐候性を有し、水蒸気透過量も少なく、特に耐熱性に優れている。これは、ＥＴＦＥを用いたフッ素樹脂フィルムであることに加え、ｐＨ８〜１０のカーボンブラックを含有させたことにより耐熱性が飛躍的に向上したためであると考えられる。
カーボンブラックにはラジカル捕捉作用があることが知られており、フッ素樹脂フィルムの耐熱性や耐候性を向上させる可能性があると考えられる。
一方、添加するカーボンブラックの種類によっては、分散状態の良否の影響、または分散時の異常な発熱などによるＥＴＦＥの熱劣化の影響で、フッ素樹脂フィルムの耐熱性や耐候性が低下するおそれがある。すなわち、太陽電池バックシートとして具備すべき耐熱性や耐候性の双方を満たすものについての検討が不十分であったが、本発明者は、ｐＨ８〜１０の条件を満たすカーボンブラックを用いることで、ＥＴＦＥを用いたフッ素樹脂フィルムの耐熱性が向上することを見い出した。
また、比表面積が３０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを用いることにより、耐熱性に優れたフッ素樹脂フィルムをより安定に得ることができる。

［太陽電池モジュール用バックシート］
本発明の太陽電池モジュール用バックシート（以下、「バックシート」という。）は、少なくとも最外層に、前述の本発明のフッ素樹脂フィルムを備えた積層体からなる。以下、本発明のバックシートの実施形態の一例を示して詳細に説明する。図１は第１実施形態のバックシート１を示した図であり、図２は第２実施形態のバックシート２を示した図である。

（第１実施形態）
本実施形態のバックシート１は、図１に示すように、フッ素樹脂フィルム１１、接着剤層１２、および防湿層１３がこの順に積層された積層体からなる。

フッ素樹脂フィルム１１は、バックシート１の最外層であり、太陽電池モジュールの裏面において外気と接する層である。フッ素樹脂フィルム１１には、本発明のフッ素樹脂フィルムを用いる。フッ素樹脂フィルム１１の形状は特に限定されず、用いる太陽電池モジュールの形状に合わせて適宜選択することができる。

フッ素樹脂フィルム１１の厚みは、１２〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。フッ素樹脂フィルム１１の厚みが１２μｍ以上であれば、フッ素樹脂フィルム１１に穴が開くことを抑制しやすく、また太陽電池モジュールのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）等の封止樹脂や太陽電池素子を保護する効果が充分に得られやすい。また、フッ素樹脂フィルム１１の厚みが１００μｍ以下であれば、製造コストをより低く抑えることができる。

接着剤層１２は、フッ素樹脂フィルム１１と防湿層１３とを接着する層である。
接着剤層１２を形成する接着剤は、太陽電池モジュールのバックシートに通常用いられる接着剤を用いることができ、耐加水分解性に優れる点から、主剤と硬化剤とからなる２液型のウレタン系接着剤が好ましい。

接着剤層１２の厚みは、１〜１０μｍであることが好ましく、２〜５μｍであることがより好ましい。接着剤層１２の厚みは薄いほうがよいが、接着剤層１２の厚みが１μｍ未満であると、フッ素樹脂フィルム１１と防湿層１３との接着強度が不充分となるおそれがあり、接着剤層１２の厚みが１μｍ以上であれば、３Ｎ／ｃｍ以上の接着強度が得られる。

防湿層１３は、バックシート１の水蒸気透過量を低減して防湿性を向上させる役割を果たす。
防湿層１３としては、例えば、アルミニウム箔等の金属箔や、防湿ポリエチレンテレフタレート等の防湿プラスチックが挙げられる。

防湿層１３の厚みは２０〜２５０μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。
この防湿層は、防湿効果のみを持つ構成のものは少なく、同時に電気的な絶縁性能を持つ構成のものが多い。具体的には、厚さ数μｍ〜２０μｍ程度のアルミニウム箔に、厚さ２５〜１５０μｍ程度のＰＥＴフィルムを片側あるいは両面に積層した構成のものや、アルミニウム箔等の金属箔を使用せず、６０〜２５０μｍ程度の防湿ＰＥＴフィルム等のプラスチックフィルムのみからなるもの等がある。

防湿層１３の表面には、太陽電池モジュールの太陽電池素子の封止樹脂であるＥＶＡ等との接着性を向上させる目的で、プライマー層を有してもよい。プライマー層を形成するプライマー剤としては、アクリル系プライマー、ポリエステル系プライマー、またはエチレン−酢酸ビニルが好ましい。

バックシート１の製造方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、フッ素樹脂フィルム１１の表面をコロナ放電またはプラズマ放電により処理した後、接着剤層１２を形成する接着剤を用いて、ラミネート法によりフッ素樹脂フィルム１１、接着剤層１２および防湿層１３からなる積層体を形成してバックシート１を製造する方法が挙げられる。

（第２実施形態）
第２実施形態のバックシート２は、図２に示すように、フッ素樹脂フィルム１１、接着剤層１２、防湿層１３、接着剤層１４、およびフッ素樹脂フィルム１５がこの順に積層されている。バックシート２におけるフッ素樹脂フィルム１１、接着剤層１２、および防湿層１３は、第１実施形態のバックシート１と同じである。

接着剤層１４は、防湿層１３とフッ素樹脂フィルム１５とを接着する層である。
接着剤層１４を形成する接着剤としては、第１実施形態の接着剤層１２で挙げたものと同じものを用いることができる。また、接着剤層１４の好ましい厚みについても接着剤層１２と同じである。

フッ素樹脂フィルム１５は、太陽電池モジュールのＥＶＡ等の封止樹脂や太陽電池素子を保護する効果をさらに向上させる役割を果たす。
フッ素樹脂フィルム１５には、フッ素樹脂フィルム１１と同様に本発明のフッ素樹脂フィルムを用いることができる。また、ＥＴＦＥを用いた白色または黒色の公知のフッ素樹脂フィルムを用いてもよい。また、ＰＶＦやＰＶＤＦからなる白色または黒色の公知のフッ素樹脂フィルムを用いてもよい。

フッ素樹脂フィルム１５の厚みは、１２〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。フッ素樹脂フィルム１５の厚みが１２μｍ以上であれば、太陽電池モジュールのＥＶＡ等の封止樹脂や太陽電池素子を保護する効果が得られやすい。また、フッ素樹脂フィルム１５の厚みが１００μｍ以下であれば、製造コストをより低く抑えることができる。

フッ素樹脂フィルム１５の表面には、第１実施形態のバックシート１と同様に、太陽電池モジュールの太陽電池素子の封止樹脂であるＥＶＡ等との接着性を向上させる目的で、プライマー層が形成されていてもよい。
バックシート２の製造方法は、公知の方法を用いることができ、バックシート１の場合と同様にラミネート法を利用した製造方法等を用いることができる。

以上説明した本発明のバックシートは、本発明のフッ素樹脂フィルムを最外層として有するため、充分な電気絶縁性、耐候性を有する上、特に耐熱性に優れる。そのため、従来のバックシートに比べて太陽電池モジュールの品質を長期間にわたって保持できる。また、設置場所の緯度に応じて最適な角度で斜めに設置する太陽電池モジュールのバックシートとして好適に用いることができる。
尚、本発明のバックシートは図１および図２に例示したバックシートに限定されず、本発明のフッ素樹脂フィルムを最外層として用いた積層体とすれば、該フッ素樹脂フィルム以外の構成は公知の様々な構成を用いることができる。

以下、実施例および比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。また、本実施例における「部」は「質量部」を意味する。
［評価方法］
本実施例におけるフッ素樹脂フィルムは、下記に示すフィルム外観、光学特性、体積固有抵抗、破断強度、および破断伸度により評価した。
（フィルム外観）
フィルム外観については、カーボンブラックの分散不良の有無を目視で検査した。分散不良がないものを「○」、分散不良があるものを「×」とした。

（光学特性）
島津製作所社製のＵＶ−ＰＣ３３００測定器を用い、ＪＩＳ Ｒ ３１０６で規定される可視光線透過率（％）を測定して黒色隠蔽性を評価した。また、同様に波長３６０ｎｍの紫外線透過率（％）を測定した。
黒色隠蔽性としては、前記可視光線透過率が１０％未満であれば充分な隠蔽性があるとみなせる。また、太陽電池用のバックシートに本発明のフッ素樹脂フィルムを用いる場合、接着剤の保護を考慮すると３６０ｎｍの紫外線透過率は１％未満であることが要求される。

（体積固有抵抗）
得られたフッ素樹脂フィルムの体積固有抵抗（１０^１３Ω・ｃｍ）は、デジタル超高抵抗／微少電流計 Ｒ８３４０（エーディーシー社製）を用い、５００Ｖの電圧を印加した後の体積固有抵抗を測定した。また、促進耐候性試験（ＳＷＭ（サンシャインウェザメータ）、５０００時間）を行った後、または２３０℃×１６８時間の耐熱試験を行った後に、同様にして体積固有抵抗を測定した。促進耐候性試験は、促進耐候性試験装置（スガ試験機社製：サンシャイン３００）を用い、暴露条件はブラックパネル温度を６３℃として測定した。
電気絶縁性については、２５μｍ程度の薄いフッ素樹脂フィルム単独で高い絶縁性能が要求されるわけではないが、体積固有抵抗が耐候性試験や耐熱試験の後で１０倍以上変化するものは太陽電池用のバックシートには採用できないと評価した。

（破断強度および破断伸度）
測定装置として試料回転型のギアオーブン（エスペック社製 ＧＰＨＨ−１０１）を用い、得られたフッ素樹脂フィルムを７ｃｍ×１５ｃｍのサイズに切り取ったものを投入し、ＡＳＴＭ Ｄ６３８ ＴＹＰＥ Ｖに定める形状にダンベル片を抜き、縦方向（ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向）の破断強度（ＭＰａ）および破断伸度（％）を測定した。そして、縦方向と横方向との平均をフッ素樹脂フィルムの破断強度および破断伸度とした。
また、体積固有抵抗の場合と同様に、促進耐候性試験（ＳＷＭ、５０００時間）後、または２３０℃×１６８時間の耐熱試験後に、破断強度と破断伸度を測定し、試験前の値（初期値）に対する保持率（％）を算出した。

以下、実施例および比較例について説明する。
［実施例１］
Ｆｌｕｏｎ Ｃ−８８ＡＸ（ＥＴＦＥ樹脂、旭硝子社製）の２０ｋｇに、カーボンブラックとしてデンカブラック粉状品（アセチレンブラック、デンカ社製）を１ｋｇ配合し、良く混合した。次いで、３５ｍｍの同方向２軸押出機（ＴＥＭ３５、東芝機械社製）にて、温度３２０℃、１時間あたり２０ｋｇの吐出量にて押し出し、ＥＴＦＥ１００部に対してカーボンブラックを５．０部含有する黒色マスターバッチを得た。デンカブラック粉状品の比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠した方法で測定したところ６９ｍ^２／ｇであり、ｐＨはＪＩＳ Ｋ６２２１の６．４．２に準拠して測定したところ９．５であった（以下、同じ方法により測定）。
前記黒色マスターバッチを１５０℃で１時間乾燥後、Ｃ−８８ＡＸにて希釈し、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して１．５部になるように配合して、厚み２５μｍのフッ素樹脂フィルムを成型した。成型は、先端に幅３００ｍｍのＴダイを設置した３０ｍｍ短軸押出機を使用し、３３０℃にて行った。

［実施例２および３］
実施例１の黒色マスターバッチを、１５０℃で１時間乾燥後にＣ−８８ＡＸにて希釈して、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して２．０部（実施例２）、および３．５部（実施例３）となるように配合した以外は実施例１と同様にしてフッ素樹脂フィルムを成型した。

［実施例４および５］
デンカブラック粉状品の代わりに所定量のデンカブラックＦＸ−３５（アセチレンブラック、比表面積１３３ｍ^２／ｇ、ｐＨ９．２、デンカ社製）をＣ−８８ＡＸに配合してよく混合した。次いで、３５ｍｍの同方向２軸押出機にて温度３２０℃、時間あたり２０ｋｇの吐出量にて押し出して、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して１．０部（実施例４）、および３．０部（実施例５）となるように混練した後、先端に幅３００ｍｍのＴダイを設置した３０ｍｍ短軸押出機を使用して、３３０℃にてフッ素樹脂フィルムを成型した。

［実施例６］
デンカブラック粉状品の代わりに所定量のカーボンブラック＃４５Ｌ（ファーネスブラック、比表面積１２５ｍ^２／ｇ、ｐＨ８．０、三菱化学社製）をＣ−８８ＡＸに配合してよく混合した。次いで、３５ｍｍの同方向２軸押出機にて温度３２０℃、時間あたり２０ｋｇの吐出量にて押し出して、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して２．０部となるように混練した後、先端に幅３００ｍｍのＴダイを設置した３０ｍｍ短軸押出機を使用して、３３０℃にてフッ素樹脂フィルムを成型した。

［実施例７］
実施例１の黒色マスターバッチの希釈の際に酸化銅を添加し、酸化銅を含有量が５０ｐｐｍとなるようにした以外は、実施例２と同様の方法でフッ素樹脂フィルムを成型した。

［実施例８］
実施例１の黒色マスターバッチの希釈の際にヨウ化銅を添加し、ヨウ化銅を含有量が３０ｐｐｍとなるようにした以外は、実施例２と同様の方法でフッ素樹脂フィルムを成型した。

［比較例１］
カーボンブラックを用いずにＣ−８８ＡＸ（ＥＴＦＥ樹脂、旭硝子社製）のみを用い、先端に幅３００ｍｍのＴダイを設置した３０ｍｍ短軸押出し機にて、３３０℃で厚み２５μｍのフッ素樹脂フィルムを成型した。

［比較例２］
実施例１の黒色マスターバッチを、１５０℃で１時間乾燥後にＣ−８８ＡＸにて希釈して、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して０．５部となるように配合した以外は実施例１と同様の方法でフッ素樹脂フィルムを成型した。

［比較例３］
実施例１の黒色マスターバッチを希釈せずにそのまま用い、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して５．０部となるようにした以外は、実施例１と同様の方法でフッ素樹脂フィルムを成型した。

［比較例４〜８］
デンカブラック粉状品の代わりに、カーボンブラックＭＡ１００Ｒ（ファーネスブラック、比表面積１１０ｍ^２／ｇ、ｐＨ３．５、三菱化学社製）（比較例４）、トーカブラック＃８５００／Ｆ（ファーネスブラック、比表面積２９０ｍ^２／ｇ、ｐＨ５．５、東海カーボン社製）（比較例５）、トーカブラック＃７５５０ＳＢ／Ｆ（ファーネスブラック、比表面積１３５ｍ^２／ｇ、ｐＨ７．５、東海カーボン社製）（比較例６）、トーカブラック＃７３６０ＳＢ（ファーネスブラック、比表面積７７ｍ^２／ｇ、ｐＨ７．５、東海カーボン社製）（比較例７）、トーカブラック＃４５００（ファーネスブラック、比表面積５８ｍ^２／ｇ、ｐＨ６．０、東海カーボン社製）（比較例８）を用いた。各カーボンブラックをＣ−８８ＡＸに所定量配合してよく混合し、３５ｍｍの同方向２軸押出機にて温度３２０℃、１時間あたり２０ｋｇの吐出量にて押し出し、カーボンブラック含有量がＥＴＦＥ１００部に対して２．０部となるように混練しペレットを得た。得られたペレットから先端に幅３００ｍｍのＴダイを設置した３０ｍｍ短軸押出機を使用して３３０℃にてフッ素樹脂フィルムを成型した。

［比較例９］
カーボンブラック（比較例６と同じものを使用）に加えて、ヨウ化銅を含有量が５０ｐｐｍとなるように配合した以外は、比較例４〜８と同様の方法でフッ素樹脂フィルムを成型した。
実施例１〜８および比較例１〜９のフッ素樹脂フィルムの評価結果を表１および図３に示す。ただし、表１における「ＡＢ」はアセチレンブラック、「ＦＢ」はファーネスブラックを意味する。

表１および図３に示すように、ＥＴＦＥ１００部に対してｐＨ８〜１０のカーボンブラックを１．０〜３．５部の割合で含有する実施例１〜８のフッ素樹脂フィルムは、促進耐候性試験後における破断強度および破断伸度の保持率が高く、またカーボンブラックを含有しない比較例１に比べて耐熱試験後における破断強度および破断伸度の保持率が非常に高かった。このように、特定のカーボンブラックを含むことによりフッ素樹脂フィルムの耐候性および耐熱性が向上することがわかった。また、実施例７および８は、酸化銅やヨウ化銅の銅化合物も含有することにより、実施例２に比べて耐熱性がさらに向上した。
また、実施例１〜８のフッ素樹脂フィルムは、カーボンブラックが良好に分散し、波長３６０ｎｍの紫外線透過率および可視光線透過率がともに０．１％以下（実施例１の可視光線透過率を除く）であり、耐光性に優れ、充分な隠蔽性も有した。
また、実施例１〜８のフッ素樹脂フィルムは、体積固有抵抗の値が全て１×１０^１３Ω・ｃｍ以上で充分な電気絶縁性を有し、またその値が促進耐候性試験や耐熱試験により大きく変化しなかった。

一方、カーボンブラックの量が０．５部と少ない比較例２では、促進耐候性試験後において、破断強度および破断伸度が充分に保持されるものの、耐熱試験後に破断強度および破断伸度が大きく低下し、カーボンブラックを含有しない場合（比較例１）と比較しても耐熱性の向上が見られなかった。
また、カーボンブラックの量が５．０部と多い比較例３では、促進耐候性試験後において、破断強度および破断伸度がある程度保持されるものの、耐熱試験後に破断強度および破断伸度が大きく低下し、耐熱性の向上が見られなかった。
また、用いたカーボンブラックのｐＨが８未満である比較例４〜９では、促進耐候性試験後において、破断強度および破断伸度が低下するものがあり、耐熱試験後に破断強度および破断伸度が大きく低下した。特に、用いたカーボンブラックの比表面積が２９０ｍ^２／ｇで、ｐＨが５．５の比較例５については、カーボンブラックの分散状態が良くなく、耐候性および耐熱性がともに低かった。また、比較例９ではヨウ化銅が含有されているにも関わらず耐熱性が低かった。

本発明の暗色系フッ素樹脂フィルムは、耐加水分解性、電気絶縁性、耐光性および耐候性に優れ、水蒸気透過量が少なく、特に耐熱性に優れるため、設置場所の緯度に応じた最適な角度で斜めに設置する太陽電池モジュールにおけるバックシートにも好適に用いることができる。
なお、２００８年１０月９日に出願された日本特許出願２００８−２６２５８１号の明細書、特許請求の範囲、図面、および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

１、２ バックシート １１ フッ素樹脂フィルム １２ 接着剤層 １３ 防湿層 １４ 接着剤層 １５ フッ素樹脂フィルム

Claims (9)

1. エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とし、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００質量部に対して、ＪＩＳ Ｋ６２２１の６．４．２に準拠して測定したｐＨが８〜１０であるカーボンブラックを１．０〜４．５質量部含む暗色系フッ素樹脂フィルムを、少なくとも最外層に備えた積層体からなることを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
2. 前記カーボンブラックのＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定した窒素吸着の比表面積が３０〜１５０ｍ^２／ｇである、請求項１に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
3. 前記カーボンブラックが、アセチレンブラックまたはファーネスブラックである請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
4. 前記暗色系フッ素樹脂フィルムが、さらに、銅化合物を含有し、その含有量がエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００質量部に対して、１×１０^−４〜５×１０^−２質量部である請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
5. 前記暗色系フッ素樹脂フィルムの波長３６０ｎｍ以下の紫外線の透過率が１％未満である請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
6. 前記暗色系フッ素樹脂フィルムの体積固有抵抗が、１×１０^１３Ω・ｃｍ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
7. 前記積層体が、前記暗色系フッ素樹脂フィルム、接着剤層および防湿層がこの順に積層された積層体である請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
8. 前記積層体が、前記暗色系フッ素樹脂フィルム、接着剤層、防湿層、接着剤層及びフッ素樹脂フィルムがこの順に積層された積層体である請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
9. 前記暗色系フッ素樹脂フィルムの厚さが、１２〜１００μｍである請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。

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