CN104822528B - 层叠片材及其制造方法、以及太阳能电池用背板、太阳能电池组件和太阳能电池用背板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

层叠片材,其具有以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的层(P1层)、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P3层)。太阳能电池用背板,其特征在于,85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)和40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足式(1)200≤Pa和(2)Pw≤2.5。提供与以往使用了聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的层叠片材相比可兼顾耐湿热性、耐热性、以及与密封材料的密合性的层叠片材、其制造方法。另外,提供可廉价且长期地维持太阳能电池组件的发电特性、并且防止太阳能电池单元的集电电极变色的太阳能电池组件用背板、其制造方法。

Description

层叠片材及其制造方法、以及太阳能电池用背板、太阳能电池 组件和太阳能电池用背板的制造方法
技术领域
本发明涉及能够兼顾耐久性以及与密封材料的密合性的层叠片材。尤其是涉及可适合用作太阳能电池用背板的层叠片材、以及该层叠片材的制造方法。进而,涉及有助于提高太阳能电池组件的长期可靠性的背板。
背景技术
近年来,作为半永久且无公害的下一代能量源,太阳光发电备受关注,太阳能电池正在迅速普及。太阳能电池是如下构成的:将发电元件用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等透明的密封材料进行密封后,使其与玻璃等透明基板和被称为背板的树脂片材进行贴合,由此构成。太阳光穿过透明基板而被导入至太阳能电池内。被导入至太阳能电池内的太阳光被发电元件吸收,所吸收的光能被转换为电能。被转换的电能通过连接于发电元件的引线而被取出,并应用于各种电气设备。此处,对于以往的背板而言,研究了通过利用干式层压在廉价且高性能的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上贴合各种原材料从而赋予隔绝性、电气特性的构成。另外,聚烯烃系树脂除了隔绝性之外,与上述密封材料的密合性也良好,因此是通常用作背板的原材料。
另一方面,为了提高背板的耐久性、生产率,进行了PET之外的树脂材料的应用研究,从而开发出将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚碳酸酯树脂层叠而成的背板(专利文献1);使用了聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的背板(专利文献2)。
另外,已知的是,太阳能电池组件在高温高湿环境下容易劣化,当务之急是提高耐湿热性。尤其是,关于太阳能电池组件中使用的密封材料,从耐候性、透明性、生产率等观点出发,大多使用EVA,但存在因高温水蒸汽而产生醋酸的风险。
因此,在制作太阳能电池组件时,截止至今,例如如专利文献3的记载那样还存在如下发明:背板选择水蒸汽透过率低的物质,通过抑制水分的浸入来抑制醋酸的发生,使太阳能电池组件的输出特性不会因时间长而发生变化。
另外,如专利文献4那样,还存在如下发明:通过抑制由EVA产生的醋酸,从而使输出特性不会因时间长而发生变化的太阳能电池组件用密封材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-141345号公报
专利文献2:国际公开第2010/018662号
专利文献3:日本特开2012-199379号公报
专利文献4:日本特开2008-115344号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而,聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂通常耐湿热性差,还存在与密封材料的密合性差这一缺点。另外,专利文献1中记载的将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂与聚碳酸酯树脂层叠而成的背板虽然耐湿热性得到改善,但无法获得其与密封材料的密合性,存在层间剥离的课题。另外,专利文献2中记载的背板也难以兼顾耐湿热性以及与密封材料的密合性。因而,本发明鉴于现有的课题,提供可适用于生产率高、兼具耐久性以及与密封材料的密合性的太阳能电池用背板的层叠片材。
进而,在专利文献3中,降低水蒸汽透过率时大多使用无机蒸镀膜等,在使用无机蒸镀膜的情况下,与不使用该无机蒸镀膜时相比存在成本变得非常高这一问题。另一方面,水蒸汽透过率大时,有时太阳能电池单元中使用的各部分金属材料因水分而被腐蚀,尤其是太阳能电池单元的集电电极的腐蚀会导致变色的产生。
另外,在专利文献4中,担心向EVA中加入添加剂而带来的影响,并且变更与太阳能电池单元相邻的EVA时,用于变更的验证作业变得繁杂。
本发明是鉴于上述课题而考虑的。即,本发明的目的在于提供如下太阳能电池组件用背板,其特征在于,能够廉价且长期维持太阳能电池组件的发电特性,防止太阳能电池单元的集电电极的变色。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题,本发明呈现如下技术方案。
第一发明是层叠片材,其具有以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的层(P1层)、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P3层)。
第二发明的特征在于,具有以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P2层),P1层与P3层隔着P2层而粘接。
第三发明的特征在于,P2层的厚度为15~50μm。
第四发明的特征在于,使用差示扫描量热分析(DSC)而测定的P1层的结晶参数ΔTcg为7~30℃。
第五发明的特征在于,将使末端封端剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂反应而得到的树脂作为末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂时,P1层的主要构成成分即聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂包含末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂。
第六发明的特征在于,P3层含有0.1~30质量%的无机颗粒。
第七发明的特征在于,P1层的刚性非晶量为30~50%。
第八发明的特征在于,P1层含有0.1~5质量%的结晶成核剂。
第九发明的特征在于,P3层含有5~30质量%的粒径为3μm以上且20μm以下的无机颗粒、且含有0.5~5质量%的粘接聚烯烃系树脂。
第十发明的特征在于,85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)、及40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足式(1)200≤Pa和式(2)Pw≤2.5。
第十一发明是由前述任一发明所述的层叠片材形成的太阳能电池用背板。
第十二发明是使用了第十一发明所述的太阳能电池用背板的太阳能电池。
第十三发明是第二~十中任一发明所述的层叠片材的制造方法,其特征在于,包含下述工序:将以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的P1层用的原料、以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的P2层用的原料、以及以聚烯烃系树脂为主要构成成分的P3层用的原料分别供给至不同的挤出机中,分别熔融后以P1层、P2层、P3层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模挤出成片状的工序。
第十四发明是太阳能电池用背板,其特征在于,85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)和40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足式(1) 200≤Pa和式(2) Pw≤2.5。
第十五发明的特征在于,将以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂、及氟树脂中的一种为主要构成成分的层作为P4层时,前述第十四发明中具有P4层。
第十六发明的特征在于,在前述第十五发明中,将以烯烃树脂为主要构成成分的层作为P6层时,为具有P4层和P6层的太阳能电池用背板,P6层含有无机颗粒,P4层位于表层,P6层位于与P4层相反的表层,将背板整体的厚度记作Ta(μm)、将P4层的厚度记作T4(μm)、将P6层的厚度记作T6(μm)、将P6层中的无机颗粒的含量记作M(质量%)时,满足式(3)0.05≤M/T6≤0.5、式(4)200≤Ta≤500、式(5)0.3≤T4/Ta≤0.5)中的全部。
第十八发明的特征在于,在前述第十五或十六中的任一发明中,P4层以聚酰胺树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为主要构成成分。
第十八发明的特征在于,在前述第十六或十七的任意发明中,将以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的一种为主要构成成分的层作为P5层时,P5层位于P4层与P6层之间。
第十九发明是具有前述第14~18中任一发明所述的太阳能电池用背板的太阳能电池组件。
第二十发明是前述第十八发明的太阳能电池用背板的制造方法,其特征在于,包含下述工序:将P4层用的以聚酰胺树脂或PBT为主要构成成分的原料、P5层用的以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的一种为主要构成成分的原料、以及P6层用的以烯烃树脂为主要构成成分的原料分别供给至不同的挤出机中,分别熔融后以P4层、P5层和P6层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模挤出成片状的工序。
发明的效果
根据第一~第十三发明,能够提供可适用于太阳能电池用背板的水平的耐久性、密封材料密合性、层间密合性优异的层叠片材。所述层叠片材可适用于太阳能电池用背板,进而通过使用该背板,能够提供高性能的太阳能电池。
根据第十四~第二十发明的太阳能电池用背板,通过调整背板的醋酸透过率和水蒸汽透过率,将太阳能电池组件内部产生的醋酸释放至组件外部,从而能够长期维持发电特性且防止太阳能电池单元的集电电极的变色,另外,通过制成更优选的方式,能够提供耐热性、P6层黄变、部分放电电压、与密封材料密合的密合力优异的背板。
附图说明
图1是模式性地示出使用了本发明层叠片材(太阳能电池用背板)的太阳能电池(太阳能电池组件)的构成一例的剖面图。
图2是用于测定醋酸透过率的夹具剖面图。
图3是用于测定醋酸透过率的夹具俯视图。
具体实施方式
第一~第十三发明是层叠片材,其具有以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的层(P1层)、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P3层)。
聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂是指以对苯二甲酸丁二醇酯作为主要重复单元的聚酯树脂,所述对苯二甲酸丁二醇酯由作为二羧酸成分的对苯二甲酸、作为二醇成分的1,4-丁二醇形成。此处提及的主要重复单元是指:将聚酯树脂中的全部二羧酸成分记作100摩尔%时,80摩尔%以上且100摩尔%以下为对苯二甲酸酯成分,将聚酯树脂中的全部二醇成分记作100摩尔%时,80摩尔%以上且100摩尔%以下为1,4-丁二醇成分。将聚酯树脂中的全部二羧酸成分记作100摩尔%时,对苯二甲酸酯成分优选为90摩尔%以上且100摩尔%以下、更优选为95摩尔%以上且100摩尔%。另外,将聚酯树脂中的全部二醇成分记作100摩尔%时,1,4-丁二醇成分优选为90摩尔%以上且100摩尔%以下、更优选为95摩尔%以上且100摩尔%。
所述聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂中,除了作为二羧酸成分的对苯二甲酸、作为二醇成分的1,4-丁二醇之外,还可以共聚有其它成分。具体而言,作为二羧酸成分,可以共聚有丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酮酸、二聚酸、二十烷二酮酸、庚二酸、壬二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸等脂肪族二羧酸类;金刚烷二羧酸、降冰片烯二羧酸、异山梨醇、环己烷二羧酸、萘烷二羧酸等脂环族二羧酸;间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、4,4’-二苯基二羧酸、4,4’-二苯基醚二羧酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、苯基茚满二羧酸(フェニルエンダンジカルボン酸)、蒽二羧酸、菲二羧酸、9,9’-双(4-羧基苯基)芴酸等芳香族二羧酸等二羧酸、或其酯衍生物等成分。另外,向上述二羧酸成分的羧基末端加成有l-丙交酯、d-丙交酯、羟基苯甲酸等含氧酸类、及其衍生物、含氧酸类连结多个而成的物质等从而得到的成分也可适合地用作共聚成分。另外,它们根据需要可以使用多种。
另外,作为所述二醇成分,作为例子可列举出:乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇等脂肪族二醇类;环己烷二甲醇、螺环二醇、异山梨醇等脂环式二醇类;双酚A、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、9,9’-双(4-羟基苯基)芴、芳香族二醇类等二醇成分;上述二醇连结多个而成的成分等,但不限定于这些。另外,它们可以根据需要使用多种。
通过将上述二羧酸成分、二醇成分适当组合并使其缩聚,能够得到聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂。所得聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的熔点通常为200℃以上且230℃以下。进而,本发明中更优选使用熔点为215℃以上且230℃以下的树脂。
使用差示扫描量热分析(DSC)测定的P1层的结晶参数ΔTcg优选为7~30℃。P1层的ΔTcg不足7℃时,容易结晶化,因此有时容易脆化、耐湿热性降低。P1层的ΔTcg大于30℃时,有时水分因结晶性而容易进入层间、层间密合性恶化。为了使使用差示扫描量热分析(DSC)测定的P1层的结晶参数ΔTcg为7~30℃,优选的是,使P1层的主要构成成分即聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的基于差示扫描量热分析(DSC)的结晶参数ΔTcg为7~30℃的方法。
P1层的刚性非晶量优选为30~50%。不足30%时,容易发生翘曲。大于50%时,在湿热处理后容易脆化、耐湿热性降低。
此处,刚性非晶表示处于结晶与完全非晶的中间状态、即使为玻璃化转变温度以上其分子运动也冻结了的非晶。刚性非晶量由式子:刚性非晶量=100%-结晶度-完全非晶量求出的。结晶度和完全非晶量可使用“纤维和工业”Vol.65,No.11(2009)P.428、中记载的温度调制DSC法来定量。具体的测定方法记载在实施例中。
需要说明的是,关于P1层,以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的是指:在该层的所有成分100质量%中,含有超过50质量%且100质量%以下的聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂。
构成本发明的层叠片材的P1层优选以0.1质量%以上且30质量%以下的范围含有无机颗粒。P1层中的无机颗粒的含量更优选为2质量%以上且25质量%以下、进一步优选为5质量%以上且20质量%以下。该无机颗粒根据其目的而用于对片材赋予必要的功能。P1层中的无机颗粒的含量超过30质量%时,有时处理性降低或者耐久性降低。P1层中的无机颗粒的含量不足0.1质量%时,有时难以通过含有无机颗粒来获得效果、引发黄变。
作为可适用于P1层的无机颗粒,可例示出具有紫外线吸收能力的无机颗粒、与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的折射率之差较大的颗粒、具备导电性的颗粒、颜料之类的颗粒,由此能够赋予耐紫外线性、光反射性、白色性之类的光学特性、抗静电性等。需要说明的是,颗粒是指以基于投影等价换算圆的直径的初级粒径计为5nm以上的颗粒。另外,在没有特别限定的条件下,本发明中,粒径表示初级粒径,颗粒表示初级颗粒。
若进一步详细说明,则本发明的P1层中可适用的无机颗粒例如可列举出:金、银、铜、铂、钯、铼、钒、锇、钴、铁、锌、钌、镨、铬、镍、铝、锡、锌、钛、钽、锆、锑、铟、钇、镧等金属;氧化锌、氧化钛、氧化铯、氧化锑、氧化锡、铟・锡氧化物、氧化钇、氧化镧、氧化锆、氧化铝、氧化硅等金属氧化物;氟化锂、氟化镁、氟化铝、冰晶石等金属氟化物;磷酸钙等金属磷酸盐;碳酸钙等碳酸盐;硫酸钡等硫酸盐;滑石和高岭土等。
本发明中,鉴于大多在室外使用,作为P1层中的无机颗粒,使用具备紫外线吸收能力的无机颗粒即氧化钛、氧化锌、氧化铈等金属氧化物时,从能够发挥出活用由无机颗粒带来的耐紫外线性、降低由长期的片材劣化而导致的着色这一效果的观点出发,是优选的。进而,从还能够赋予高反射特性这一点出发,作为P1层中的无机颗粒,更优选使用氧化钛,从耐紫外线性更高这一点出发,进一步优选使用金红石型氧化钛。
关于使P1层中含有聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂和无机颗粒的方法,优选的是,使用弯曲式双螺杆混炼挤出机、串联型挤出机预先对聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂和无机颗粒进行熔融混炼的方法。此处,由于含有无机颗粒时会受到热过程,有时大多聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂会劣化。因此,与包含在P1层中的无机颗粒量相比,从耐久性的观点出发,优选的是,制作无机颗粒含量多的高浓度母料,将其与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂混合并稀释,制成规定的P1层的无机颗粒含有率。
如前所述,重要的是,P1层以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分,其中,P1层的主要构成成分即聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂更优选包含末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂。此处,末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂是指使末端封端剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂反应而得到的树脂。
换言之,优选的是,制造P1层时,向聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂中添加末端封端剂,使位于聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂末端的羧基(以下将位于末端的羧基记作羧基末端基团或COOH基)与末端封端剂发生反应,使聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的COOH基的质子的催化活性消失,从而制成P1层。此处,末端封端剂是指与聚酯的羧基末端基团发生反应而键合,从而使COOH基的质子的催化活性消失的化合物,具体而言,可列举出具有噁唑啉基、环氧基、碳二亚胺基等取代基的化合物等。
作为末端封端剂而适合的具有碳二亚胺基的碳二亚胺化合物有单官能性碳二亚胺和多官能性碳二亚胺。作为单官能性碳二亚胺,可列举出二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、二甲基碳二亚胺、二异丁基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、叔丁基异丙基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、二叔丁基碳二亚胺、二-β-萘基碳二亚胺等。特别优选为二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺。作为多官能性碳二亚胺,优选为聚合度3~15的碳二亚胺。具体而言,可例示出1,5-萘碳二亚胺、4,4’-二苯基甲烷碳二亚胺、4,4’-二苯基二甲基甲烷碳二亚胺、1,3-苯碳二亚胺、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯碳二亚胺、2,6-甲苯碳二亚胺、2,4-甲苯碳二亚胺与2,6-甲苯碳二亚胺的混合物、六亚甲基碳二亚胺、环己烷-1,4-碳二亚胺、苯二甲基碳二亚胺、异佛尔酮碳二亚胺、异佛尔酮碳二亚胺、二环己基甲烷-4,4’-碳二亚胺、甲基环己烷碳二亚胺、四甲基苯二甲基碳二亚胺、2,6-二异丙基苯基碳二亚胺、1,3,5-三异丙基苯-2,4-碳二亚胺等。碳二亚胺化合物因热分解而产生异氰酸酯系气体,因此优选为耐热性高的碳二亚胺化合物。为了提高耐热性,分子量(聚合度)越高越优选,优选的是,更优选将碳二亚胺化合物的末端制成耐热性高的结构。另外,进行一次热分解时,容易进一步发生热分解,因此需要使聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂)的挤出温度尽可能在低温下等的努力。
另外,作为适合作为末端封端剂的环氧化合物的优选例子,可列举出缩水甘油酯化合物、缩水甘油醚化合物等。作为缩水甘油酯化合物的具体例子,可列举出苯甲酸缩水甘油酯、t-Bu-苯甲酸缩水甘油酯、P-甲基苯甲酸缩水甘油酯、环己烷羧酸缩水甘油酯、壬酸缩水甘油酯、硬脂酸缩水甘油酯、月桂酸缩水甘油酯、棕榈酸缩水甘油酯、山嵛酸缩水甘油酯、烷烃羧酸(versatic acid)缩水甘油酯、油酸缩水甘油酯、亚油酸缩水甘油酯、蓖麻油酸缩水甘油酯、山嵛酸缩水甘油酯、硬脂炔酸缩水甘油酯(ステアロール酸グリシジルエステル)、对苯二甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、萘二羧酸二缩水甘油酯、甲基对苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、环己烷二羧酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯、琥珀酸二缩水甘油酯、癸二酸二缩水甘油酯、十二烷二酮酸二缩水甘油酯、十八烷二羧酸二缩水甘油酯、偏苯三酸三缩水甘油酯、均苯四酸四缩水甘油酯等,它们可以使用1种或2种以上。作为缩水甘油醚化合物的具体例,可列举出苯基缩水甘油醚、O-苯基缩水甘油醚、1,4-双(β,γ-环氧丙氧基)丁烷、1,6-双(β,γ-环氧丙氧基)己烷、1,4-双(β,γ-环氧丙氧基)苯、1-(β,γ-环氧丙氧基)-2-乙氧基乙烷、1-(β,γ-环氧丙氧基)-2-卞氧基乙烷、2,2-双-[р-(β,γ-环氧丙氧基)苯基]丙烷、以及2,2-双-(4-羟基苯基)丙烷或2,2-双-(4-羟基苯基)甲烷等双酚与环氧氯丙烷的反应而得到的双缩水甘油基聚醚等,它们可以使用1种或2种以上。
另外,作为适合作为末端封端剂的噁唑啉化合物,优选为双噁唑啉化合物,具体而言,可例示出2,2’-双(2-噁唑啉)、2,2’-双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-乙基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4,4’-二乙基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-丙基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-丁基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-己基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-环己基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-苄基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-邻亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-亚乙基双(2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-六亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-八亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-十亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-亚乙基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基双(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-9,9’-二苯氧基乙烷双(2-噁唑啉)、2,2’-环亚己基双(2-噁唑啉)、2,2’-二亚苯基双(2-噁唑啉)等,这些之中,从与聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂)反应的反应性的观点出发,最优选为2,2’-双(2-噁唑啉)。进而,上述列举出的双噁唑啉化合物只要能够实现本发明的目的,则可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上,两者均可。使末端封端剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂反应而得到末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂时,相对于聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂100质量%,末端封端剂的添加浓度优选为0.25~5质量%、更优选为0.5~2质量%。不足0.25质量%时,存在添加效果小、耐湿热性降低的问题。浓度高于5质量%时,存在羧基末端基团变得非常少、层间密合性降低的问题。
另外,本发明的层叠片材的P1层和P3层中,在不损害本发明效果的范围内,可以含有其它添加剂(可列举出例如耐热稳定剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、有机润滑剂、颜料、染料、填充剂、抗静电剂、成核剂等。其中,本发明中提及的无机颗粒不包括在此处提及的添加剂中)。例如,作为添加剂而选择紫外线吸收剂并使其含于P1层和/或P3层时,能够进一步提高本发明的层叠片材的耐紫外线性。另外,在P1层和/或P3层中含有抗静电剂等时,可期待耐电压的提高。
另外,P1层优选含有0.1~5质量%的结晶成核剂。结晶成核剂可以从滑石、脂肪族羧酸酰胺、脂肪族羧酸盐、脂肪族醇、脂肪族羧酸酯、山梨糖醇系化合物、有机磷酸化合物之类的组中优选地选择。其中,在本发明中,结晶成核剂优选为包含脂肪族羧酸酰胺、脂肪族羧酸盐以及山梨糖醇系化合物中的1种的结晶成核剂。结晶成核剂不足0.1质量%时,有时结晶性低而无法获得强度。大于5质量%时,结晶性高而容易脆化。
此处,作为脂肪族羧酸酰胺,可以使用月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、蓖麻油酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺之类的脂肪族单羧酸酰胺类;N-油基棕榈酸酰胺、N-油基油酸酰胺、N-油基硬脂酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基山嵛酸酰胺之类的N-取代脂肪族单羧酸酰胺类;亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双己酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双芥酸酰胺、亚乙基双山嵛酸酰胺、亚乙基双异硬脂酸酰胺、亚乙基双羟基硬脂酸酰胺、亚丁基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山嵛酸酰胺、六亚甲基双羟基硬脂酸酰胺、间苯二甲基双硬脂酸酰胺、间苯二甲基双-12-羟基硬脂酸酰胺之类的脂肪族双羧酸酰胺类;N,N´-二油基癸二酸酰胺、N,N´-二油基己二酸酰胺、N,N´-二硬脂基己二酸酰胺、N,N´-二硬脂基癸二酸酰胺、N,N´-二硬脂基间苯二甲酸酰胺、N,N´-二硬脂基对苯二甲酸酰胺之类的N-取代脂肪族羧酸双酰胺类;N-丁基-N´-硬脂基脲、N-丙基-N´-硬脂基脲、N-硬脂基-N´-硬脂基脲、N-苯基-N´-硬脂基脲、苯二甲基双硬脂基脲、二苯乙烯双硬脂基脲、六亚甲基双硬脂基脲、二苯基甲烷双硬脂基脲、二苯基甲烷双月桂基脲之类的N-取代脲类。它们可以是一种或两种以上的混合物。其中,可适合地使用脂肪族单羧酸酰胺类、N-取代脂肪族单羧酸酰胺类、脂肪族双羧酸酰胺类,可特别适合地使用棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、蓖麻油酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺、N-油基棕榈酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、亚乙基双己酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双芥酸酰胺、间苯二甲基双硬脂酸酰胺、间苯二甲基双-12-羟基硬脂酸酰胺。
作为脂肪族羧酸盐的具体例子,可以使用醋酸钠、醋酸钾、醋酸镁、醋酸钙等醋酸盐;月桂酸钠、月桂酸钾、月桂酸氢钾、月桂酸镁、月桂酸钙、月桂酸锌、月桂酸银等月桂酸盐;肉豆蔻酸锂、肉豆蔻酸钠、肉豆蔻酸氢钾、肉豆蔻酸镁、肉豆蔻酸钙、肉豆蔻酸锌、肉豆蔻酸银等肉豆蔻酸盐;棕榈酸锂、棕榈酸钾、棕榈酸镁、棕榈酸钙、棕榈酸锌、棕榈酸铜、棕榈酸铅、棕榈酸铊、棕榈酸钴等棕榈酸盐;油酸钠、油酸钾、油酸镁、油酸钙、油酸锌、油酸铅、油酸铊、油酸铜、油酸镍等油酸盐;硬脂酸钠、硬脂酸锂、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铝、硬脂酸铊、硬脂酸铅、硬脂酸镍、硬脂酸铍等硬脂酸盐;异硬脂酸钠、异硬脂酸钾、异硬脂酸镁、异硬脂酸钙、异硬脂酸钡、异硬脂酸铝、异硬脂酸锌、异硬脂酸镍等异硬脂酸盐;山嵛酸钠、山嵛酸钾、山嵛酸镁、山嵛酸钙、山嵛酸钡、山嵛酸铝、山嵛酸锌、山嵛酸镍等山嵛酸盐;褐煤酸钠、褐煤酸钾、褐煤酸镁、褐煤酸钙、褐煤酸钡、褐煤酸铝、褐煤酸锌、褐煤酸镍等褐煤酸盐等。它们可以是一种或两种以上的混合物。尤其是,可适合地使用硬脂酸的盐类、褐煤酸的盐类,可特别适合地使用硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸钡、褐煤酸钠等。
作为脂肪族醇的具体例子,可以使用十五醇、鲸蜡醇、十七醇、硬脂醇、十九醇、二十醇、蜡醇、蜂花醇等脂肪族一元醇类;1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇等脂肪族多元醇类;环戊烷-1,2-二醇、环己烷-1,2-二醇、环己烷-1,4-二醇等环状醇类等。它们可以是一种或两种以上的混合物。尤其是,可适合地使用脂肪族一元醇类,可特别适合地使用硬脂醇。
另外,作为所述脂肪族羧酸酯的具体例子,可以使用月桂酸鲸蜡酯、月桂酸苯甲酰甲酯、肉豆蔻酸鲸蜡酯、肉豆蔻酸苯甲酰甲酯、棕榈酸异丙叉酯、棕榈酸十二烷基酯、棕榈酸十四烷基酯、棕榈酸十五烷基酯、棕榈酸十八烷基酯、棕榈酸鲸蜡酯、棕榈酸苯酯、棕榈酸苯甲酰甲酯、硬脂酸鲸蜡酯、山嵛酸乙酯等脂肪族单羧酸酯类;单月桂酸甘醇、单棕榈酸甘醇、单硬脂酸甘醇等乙二醇的单酯类;二月桂酸甘醇、二棕榈酸甘醇、二硬脂酸甘醇等乙二醇的二酯类;单月桂酸甘油酯、单肉豆蔻酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯等甘油的单酯类;二月桂酸甘油酯、二肉豆蔻酸甘油酯、二棕榈酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯等甘油的二酯类;三月桂酸甘油酯、三肉豆蔻酸甘油酯、三棕榈酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、棕榈酸二油酯(パルミトジオレイン)、棕榈酸二硬脂酯、油酸二硬脂酯等甘油的三酯类等。它们可以是一种或两种以上的混合物。
另外,作为所述脂肪族/芳香族羧酸酰肼的具体例子,可以使用癸二酸二苯甲酸酰肼;作为三聚氰胺系化合物的具体例子,可以使用三聚氰胺氰脲酸酯、多磷酸三聚氰胺(ポリビン酸メラミン);作为苯基膦酸金属盐的具体例,可以使用苯基膦酸锌盐、苯基膦酸钙盐、苯基膦酸镁盐、苯基膦酸镁盐等。
作为山梨糖醇系化合物,可列举出1,3-二(P-甲基苯亚甲基)山梨糖醇、2,4-二(P-甲基苯亚甲基)山梨糖醇、1,3-二苯亚甲基山梨糖醇、2,4-二苯亚甲基山梨糖醇、1,3-二(P-乙基二苯亚甲基)山梨糖醇、2,4-二(P-乙基二苯亚甲基)山梨糖醇等。
另外,作为有机磷酸化合物,可列举出从磷酸双(4-叔丁基苯基)钠、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠、环状有机磷酸酯碱性多价金属盐与选自碱金属羧酸盐、碱金属β-二酮酯和碱金属β-酮合醋酸酯盐有机羧酸金属盐中的1种的混合物等。
上述之中,从强度的观点出发,优选使用褐煤酸钠。
本发明中,优选的是,具有以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P2层),进而P1层与后述的P3层隔着P2层而粘接。此处,P1层与P3层隔着P2层而粘接表示P1层、P2层和P3层依次直接层叠。
另外,粘接聚烯烃系树脂是指选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸系粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯系共聚物中的1种,因此,以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的层(P2层)是指以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸系粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯系共聚物中的1种为主要构成成分的层。需要说明的是,关于P2层,以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸系粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯系共聚物中的1种为主要构成成分是指:在该层的所有成分100质量%中,选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸系粘接剂、以及乙烯醋酸乙烯酯系共聚物中的1种含有超过50质量%且100质量%以下。
作为P2层的主要构成成分之一即低结晶性软质聚合物,可列举出例如酸改性聚烯烃、不饱和聚烯烃等。另外,作为P2层的主要构成成分之一即丙烯酸系粘接剂,可列举出乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐3元共聚物等。其中,从粘接于P1层和P3层这两层的观点出发,P2层优选以酸改性聚烯烃为主要构成成分。此处作为酸改性聚烯烃,例如在市售品中,可列举出三井化学株式会社制造的“アドマー”、三菱化学株式会社制造的“モディック”、デュポン公司制造的“バイネル”。
另外,P2层中优选的是,除了粘接聚烯烃系树脂之外,还含有聚烯烃系弹性体。聚烯烃系弹性体是指:通常使乙烯-丙烯橡胶微分散在聚丙烯中而成的弹性体、或者向聚丙烯中共聚其它α-烯烃而成的弹性体等。这些聚烯烃系弹性体优选以相对于P2层的所有成分100质量%为0.1质量%以上且20质量%以下的比例来含有。通过包含聚烯烃系弹性体,能够对P2层赋予粘合性,P1层与P2层的密合性以及P1层与P2层的密合性提高。P2层中的聚烯烃系弹性体的含量优选为5质量%以上且20质量%以下。聚烯烃系弹性体可以是市售品,可优选地列举出例如三菱化学株式会社制造的“サーモラン”、“ゼラス”;住友化学株式会社制造的“エクセレン”、“タフセレン”、“エスプレン”;クラレ公司制造的“ハイブラー”、“セプトン”;三井化学株式会社制造的“ノティオ”等。
本发明中的P3层是以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层。本发明中的聚烯烃系树脂可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚环烯烃、聚己烯、聚辛烯、聚癸烯、聚十二碳烯等。此处,P2层的主要构成成分即粘接聚烯烃系树脂不属于P3层的主要构成成分即聚烯烃系树脂。其中,由于容易加工且较为廉价等,作为P3层的主要构成成分即聚烯烃系树脂,优选为聚乙烯、聚丙烯。这些聚烯烃系树脂可以混合以及与其它烯烃成分进行共聚,例如制成乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物时,能够降低树脂的熔点、与密封材料的密合性提高,故而优选。
需要说明的是,关于P3层,以聚烯烃系树脂为主要构成成分是指:在该层的所有成分100质量%中,含有超过50质量%且100质量%以下的聚烯烃系树脂。
构成本发明的层叠片材的P3层优选以0.1质量%以上且30质量%以下的范围含有无机颗粒。P3层中的无机颗粒的含量更优选为2质量%以上且25质量%以下、进一步优选为5质量%以上且20质量%以下。该无机颗粒用于根据其目的对片材赋予必要的功能。P3层中的无机颗粒的含量超过30质量%时,有时与密封材料的密合性降低。P3层中的无机颗粒的含量不足0.1质量%时,有时难以通过含有无机颗粒来获得效果、引发黄变。
进而,P3层优选含有5~30质量%的粒径3μm以上且20μm以下的无机颗粒。此处,粒径是指利用激光分析・散射法求出粒度分布,粒度分布中的累积值为50%时的平均粒径。3μm以上且20μm以下的无机颗粒不足5质量%时,有时机械强度变小。3μm以上且20μm以下的无机颗粒大于30质量%时,有时表面粗糙、与密封剂的密合性降低。另外,P3层中优选含有0.5~5质量%的粘接聚烯烃系树脂。粘接聚烯烃系树脂有时作为3μm以上且20μm以下的无机颗粒的分散助剂而起作用,不足0.5质量%时,有时因3μm以上且20μm以下的无机颗粒的分散不良而导致机械强度降低。大于5质量%时,有时耐热性降低。此处提及的粘接聚烯烃系树脂与P2层的粘接聚烯烃系树脂中的定义是相同的。
本发明的层叠片材中的醋酸透过率Pa(g/m2/day)是指将醋酸制成饱和蒸汽压力状态(85℃)时的醋酸的透过率。并且,本发明的层叠片材的85℃下的醋酸透过率Pa优选满足以下的式(1)。
(1)200≤Pa
将本发明的层叠片材用作背板时,重要的是,由密封材料产生的醋酸在影响太阳能电池单元之前积极地从背板脱除,从抑制恒温恒湿试验中的发电性能降低的观点出发,重要的是,本发明的层叠片材的醋酸透过率Pa为200g/m2/day以上。另外,从抑制发电性能进一步降低的观点出发,本发明的层叠片材的醋酸透过率Pa优选为800g/m2/day以上。另一方面,醋酸透过率Pa越大越优选,但考虑到不仅满足式(1)、同时还满足后述水蒸汽透过率Pw的相关式(2),醋酸透过率Pa优选为1500g/m2/day以下。
本发明的层叠片材中的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)是指40℃90%RH的环境下的水蒸汽的透过率。并且,本发明的层叠片材的40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)优选满足以下的式(2)。
(2)Pw≤2.5
关于本发明的层叠片材,从抑制由水分导致的太阳能电池组件内部的腐蚀、尤其是由太阳能电池单元的集电电极部的腐蚀导致的变色的观点出发,本发明的层叠片材的水蒸汽透过率Pw优选为2.5g/m2/day以下。另外,从进一步抑制电池单元的集电电极变色的观点出发,优选为2.0g/m2/day以下。另一方面,水蒸汽透过率Pw越小越优选,但考虑到不仅满足式(2)、同时还满足前述醋酸透过率Pa的相关式(1),水蒸汽透过率Pw优选为0.5g/m2/day以上。
构成本发明的层叠片材的P1层的厚度优选为80μm以上。不足80μm时,有时耐热性降低。构成本发明的层叠片材的P2层的厚度优选为15μm以上且50μm以下。不足15μm时,有时层间密合性降低。P2层的厚度大于50μm时,有时耐热性降低。构成本发明的层叠片材的P3层的厚度优选为50μm以上。不足50μm时,有时与密封材料的密合性降低。
本发明的层叠片材重要的是,具有P1层和P3层。并且,本发明中的层叠片材的层叠构成优选为至少P1层位于表层、P3层位于与P1层相反的表层的构成。此处,P3层位于与P1层相反的表层是指:P1层位于层叠片材的一个最外表层、P3层位于另一个最外表层。
另外,本发明的层叠片材可以制成与其它膜等进行层叠的层叠体。这种层叠体中,也优选呈现P1层设置于任一表层的层叠构成。作为其它膜的例子,可根据用途任意地选择并使用用于提高机械强度的聚酯层、抗静电层、与其它原材料密合的密合层、用于进一步提高耐紫外线性的耐紫外线层、用于赋予阻燃性的阻燃层、用于提高耐冲击性或耐擦划性的硬涂层等。作为将本发明的层叠片材与其它膜等进行层叠而制成层叠体时的具体例子,在将本发明的层叠片材用作太阳能电池用背板的情况下,可列举出形成用于进一步提高与其它片材材料、包埋了发电元件的密封材料(例如乙烯醋酸乙烯酯)密合的密合性的易粘接层、耐紫外线层、阻燃层,以及用于提高绝缘性的指标即产生部分放电现象的电压的导电层等。
接着,针对本发明的层叠片材的制造方法进行举例说明。作为在本发明的层叠片材中层叠P1层、P2层、P3层的方法,例如可以使用如下方法:包括如下工序来加工成片材的方法(共挤出法):将以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的P1层用的原料、以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的P2层用的原料、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的P3层用的原料分别供给至不同的挤出机中,分别熔融后以P1层、P2层、P3层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模挤出成片状;在以单膜形式制作的片材上,将覆盖层原料投入至挤出机中进行熔融挤出,一边从口模中挤出一边进行层压的方法(熔融层压法);分别制作各膜,利用加热了的辊组等进行热压接的方法(热层压法);借助粘接剂进行贴合的方法(粘接法);以及涂布溶解于溶剂的物质并干燥的方法(涂布法);以及将它们组合而成的方法等。这些之中,从制造工序短且层间粘接性良好这一点出发,优选为共挤出法。以下,详细说明利用共挤出法的制法。
利用共挤出法来制作本发明的层叠片材时,首先,对于干燥了的以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的P1层用的原料、以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的P2层用的原料、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的P3层用的原料,在氮气气流下,分别将P1层供于加热至240℃以上且300℃以下的、P2层和P3层供于加热至180℃以上且250℃以下的3台挤出机中进行熔融。接着,使用多歧管模具、进料块、静态混合器、ピノール等,以P1层、P2层和P3层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模共挤出成片状。各层的熔融粘度之差大时,从抑制层叠不均的观点出发,优选使用多歧管模具。
通过将利用前述方法从T型模吐出的层叠片材挤出在流延辊等冷却体上并进行冷却固化,从而能够得到本发明的层叠片材。
在不损害本发明效果的范围内,还可以根据需要对利用前述方法得到的本发明的层叠片材施加热处理、老化等加工处理。通过进行热处理,能够提高本发明的层叠片材的热尺寸稳定性。另外,为了提高由前述方法得到的本发明的层叠片材的密合性,可以实施电晕处理、等离子体处理。
本发明的太阳能电池用背板包含本发明的层叠片材。换言之,本发明的层叠片材可适合地用作太阳能电池用背板。本发明的太阳能电池的特征在于,使用了本发明的太阳能电池用背板。通过将本发明的层叠片材用于太阳能电池中,与以往的太阳能电池相比能够提高耐久性或减薄厚度。将本发明的太阳能电池的构成例示于图1。在图1中,将连接有用于取出电气的引线(图1中未示出)的发电元件用EVA系树脂等透明密封材料2进行了密封后,将玻璃等透明基板4和作为太阳能电池用背板1的本发明层叠片材进行贴合来构成,但本发明的太阳能电池的构成例不限定于此,可以使用任意的构成。需要说明的是,图1中示出了本发明的层叠片材单体的例子,除此之外,还可以根据所需的要求特性来使用本发明层叠片材与其它膜的复合片材。
本发明的层叠片材中,作为与其它膜等进行层叠的方法,例如可以使用如下方法:进行共挤出而加工成片状的方法(共挤出法);在以单膜形式制作的片材上,将覆盖层原料投入至挤出机中进行熔融挤出,一边从口模中挤出一边进行层压的方法(熔融层压法);分别制作各膜,利用加热了的辊组等进行热压接的方法(热层压法);借助粘接剂进行贴合的方法(粘接法);以及涂布溶解于溶剂的物质并干燥的方法(涂布法)、以及将它们组合而成的方法等。
在本发明的太阳能电池中,上述太阳能电池用背板1设置在密封有发电元件的密封材料2的背面。此处,从能够进一步提高与密封材料的密合性的观点出发,优选的是,本发明的太阳能电池用背板为非对称的构成且P3层以位于密封材料2侧的方式进行配置。另外,本发明的层叠片材呈现P1层以位于密封材料2的相反侧的方式进行配置的构成,因此能够提高对源自地面的反照紫外线等的耐性,能够制成高耐久的太阳能电池或者减薄厚度。
发电元件3将太阳光的光能转换成电能,可以将结晶硅系、多晶硅系、微晶硅系、无定形硅系、铜铟硒化物系、化合物半导体系、色素增敏系等根据目的的任意元件按照期望的电压或电流串联或并联多个后使用。具有透光性的透明基板4位于太阳能电池的最外表层,因此使用高透过率且具有高耐候性、高耐污染性、高机械强度特性的透明材料。在本发明的太阳能电池中,具有透光性的透明基板4只要满足上述特性就可以使用任意材质,作为其例子,可优选地列举出玻璃、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯树脂(PVF)、聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)、聚四氟乙烯树脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯树脂(CTFE)、聚偏二氟乙烯树脂等氟系树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂、以及它们的混合物等。在玻璃的情况下,更优选使用进行了强化的物质。另外,使用树脂制透光基材时,从机械强度的观点出发,还优选使用将上述树脂进行单轴或双轴拉伸而成的物质。
另外,为了对这些基材赋予与发电元件的密封材料即EVA系树脂等的粘接性,还优选对表面实施电晕处理、等离子体处理、臭氧处理、易粘接处理。
关于用于密封发电元件的密封材料2,除了出于将发电元件的表面凹凸用树脂进行覆盖并固定、保护发电元件不受外部环境的损害、电绝缘的目的之外,为了将具有透光性的基材、背板粘接于发电元件,可使用具有高透明性、高耐候性、高粘接性、高耐热性的材料。作为其例子,优选使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)树脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、离聚物树脂、聚乙烯基丁缩醛树脂、以及它们的混合物等。
如上所述,通过将使用了本发明层叠片材的太阳能电池用背板组装入太阳能电池中,与以往的太阳能电池相比,能够制成高耐久和/或薄型的太阳能电池。本发明的太阳能电池不限定于太阳光发电***、小型电子部件的电源等室外用途、室内用途,可适用于各种用途。
接着,针对第十四~第二十发明所述发明的太阳能电池用背板、其制造方法、太阳能电池组件的实施方式进行说明。需要说明的是,该方式只不过是为了进一步良好地理解发明主旨而进行的具体说明,本发明不限定于该方式。
本发明的背板中的醋酸透过率Pa(g/m2/day)是指将醋酸制成饱和蒸汽压力状态(85℃)时的醋酸的透过率。并且,本发明的背板重要的是,85℃下的醋酸透过率Pa满足以下的式(1)。
(1)200≤Pa。
本发明的背板重要的是,由密封材料产生的醋酸在影响太阳能电池单元之前积极地从背板脱除,从抑制恒温恒湿试验中的发电性能降低的观点出发,重要的是,本发明的背板的醋酸透过率Pa为200g/m2/day以上。另外,从抑制发电性能进一步降低的观点出发,本发明的背板的醋酸透过率Pa优选为800g/m2/day以上。另一方面,醋酸透过率Pa越大越优选,但考虑到不仅满足式(1)、同时还满足后述水蒸汽透过率Pw的相关式(2),醋酸透过率Pa优选为1500g/m2/day以下。
本发明的背板中的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)是指40℃90%RH的环境下的水蒸汽的透过率。并且,本发明的背板重要的是,40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足以下的式(2)。
(2)Pw≤2.5。
关于本发明的背板,从抑制有水分导致的太阳能电池组件内部的腐蚀、尤其是由太阳能电池单元的集电电极部的腐蚀导致的变色的观点出发,重要的是,本发明的背板的水蒸汽透过率Pw为2.5g/m2/day以下。另外,从进一步抑制电池单元的集电电极变色的观点出发,优选为2.0g/m2/day以下。另一方面,水蒸汽透过率Pw越小越优选,但考虑到不仅满足式(2)、同时还满足前述醋酸透过率Pa的相关式(1),水蒸汽透过率Pw优选为0.5g/m2/day以上。
由于背板的醋酸透过率Pa满足式(1)、同时水蒸汽透过率Pw满足式(2),优选制成背板具有P4层的形态。此处,P4层是指以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种为主要构成成分的层。需要说明的是,以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种为主要构成成分的层是指:在该层的所有成分100质量%中包含超过50质量%且100质量%以下的选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种树脂的层。
适合作为本发明的P4层的主要构成成分而使用的聚酯树脂是将二羧酸与二醇缩聚而得到的树脂。并且,该聚酯树脂可以单独使用,也可以与其它树脂混合使用。
作为用于获得聚酯树脂而使用的二羧酸的具体例,可列举出对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸等。
另外,作为用于获得聚酯树脂而使用的二醇的具体例,可列举出乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇等。
这些之中,作为聚酯树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯从价格、水蒸汽透过性、强度、耐热性等的观点出发是优选的。
适合作为本发明中的P4层的主要构成成分而使用的聚酰胺树脂可列举出:1)对具有内酰胺骨架的化合物进行开环聚合而得到的树脂;2)对一分子中具有氨基和羧基的氨基酸成分进行缩聚而得到的树脂;3)将二胺成分与二羧酸成分进行缩聚而得到的树脂;以及将1)~3)进行共聚而得到的树脂等。并且,该聚酰胺树脂可以单独使用,也可以与其它树脂混合使用。
作为1)中使用的具有内酰胺骨架的化合物的例子,可列举出ε-己内酰胺(利用开环聚合而得到尼龙6)、ω-十一内酰胺(利用开环聚合而得到尼龙11)、ω-月桂内酰胺(利用开环聚合而得到尼龙12)等内酰胺化合物。
另外,作为2)中使用的一分子中具有氨基和羧基的氨基酸成分的例子,可列举出ε-氨基己酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸等氨基酸。
另外,作为3)中使用的二胺成分,可列举出四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、1,2,2,4-四甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺、1,3-双氨基甲基环己烷、1,4-双氨基甲基环己烷、双-对氨基环己基甲烷、2,2-双-对氨基环己基丙烷、异佛尔酮二胺等。另外,作为3)中使用的二羧酸成分,可列举出己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、二聚酸等二羧酸。
关于这些构成成分,以1)具有内酰胺骨架的化合物、2)氨基酸成分单独存在或者与氨基酸成分的混合物、或者3)二胺与二羧酸的混合物等的形式供于聚合,关于这样操作而得到的聚酰胺树脂,该成分的均聚物、包含两种成分以上该成分的共聚物中的任意聚合物均可以在本发明中使用。这些之中,作为被用作P4层的主要构成成分的聚酰胺树脂,优选为聚己酰胺(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙66)、聚癸二酰己二胺(尼龙610)、聚十二烷二酰己二胺(尼龙612)、聚对苯二甲酰己二胺(尼龙6T)、聚间苯二甲胺己二胺(尼龙6I)、聚十一酰胺(尼龙11)、聚十二酰胺(尼龙12)。
进而,在本发明的背板中,适合作为P4层的主要构成成分而使用的聚酰胺树脂从结晶性高低、强度、耐热性、刚性面出发,更优选为选自尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙11和尼龙12中的至少一种树脂。
另外,适合作为本发明中的P4层的主要构成成分而使用的氟树脂可列举出:1)将烃的一部分或全部氢原子用氟原子取代而成的物质的聚合物;2)将烃的一部分或全部氢原子用氟原子取代而成的物质与烃的共聚物;3)将烃的一部分或全部氢原子用氟原子取代而成的物质与烃的一部分或全部氢原子用氟原子取代而成的物质的共聚物;4)1)~3)的聚合物或共聚物之中的氢原子或氟原子的一部分用氯原子取代而成的聚合物或共聚物,用氯原子取代后还存在至少一个氟原子的聚合物或共聚物等。
作为这种氟树脂,可列举出聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯・六氟丙烯共聚物、乙烯・四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、乙烯・氯三氟乙烯共聚物等。从价格、水蒸汽透过率性、醋酸透过性的观点出发,在本发明的背板中,适合作为P4层的主要构成成分而使用的氟树脂特别优选为聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯四氟乙烯、四氟乙烯・六氟丙烯共聚物。
如截止至此的说明所示,P4层是以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种为主要构成成分的层,P4层特别优选以聚酰胺树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯为主要构成成分。
本发明的背板具有P4层时,在P4层的所有成分100质量%中,P4层优选含有0.1质量%以上且30质量%以下的无机颗粒。P4层中的无机颗粒的含量更优选为2质量%以上且25质量%以下、进一步优选为5质量%以上且20质量%以下。该无机颗粒根据其目的而用于对背板赋予必要的功能。P4层中的无机颗粒的含量超过30质量%时,有时处理性降低或耐久性降低。P4层中的无机颗粒的含量不足0.1质量%时,有时难以通过含有无机颗粒来获得效果、引发黄变。
作为可适用于P4层的无机颗粒,可例示出具有紫外线吸收能力的无机颗粒、与聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂的折射率之差大的颗粒、具备导电性的颗粒、颜料之类的颗粒,由此能够赋予耐紫外线性、光反射性、白色性之类的光学特性、抗静电性等。需要说明的是,本发明中,颗粒是指以基于投影等价换算圆的直径的初级粒径计为5nm以上的颗粒。另外,在没有特别限定的条件下,本发明中,粒径表示初级粒径,颗粒表示初级颗粒。
若进一步详细说明,则本发明的P4层中可适用的无机颗粒例如可列举出:金、银、铜、铂、钯、铼、钒、锇、钴、铁、锌、钌、镨、铬、镍、铝、锡、锌、钛、钽、锆、锑、铟、钇、镧等金属;氧化锌、氧化钛、氧化铯、氧化锑、氧化锡、铟・锡氧化物、氧化钇、氧化镧、氧化锆、氧化铝、氧化硅等金属氧化物;氟化锂、氟化镁、氟化铝、冰晶石等金属氟化物;磷酸钙等金属磷酸盐;碳酸钙等碳酸盐;硫酸钡等硫酸盐;滑石和高岭土等。
本发明中,鉴于大多在室外使用,作为P4层中的无机颗粒,使用具备紫外线吸收能力的无机颗粒即氧化钛、氧化锌、氧化铈等金属氧化物时,从能够发挥出活用由无机颗粒带来的耐紫外线性、降低由长期的背板劣化而导致的着色这一效果的观点出发,是优选的。进而,从还能够赋予高反射特性这一点出发,作为P4层中的无机颗粒,更优选使用氧化钛,从耐紫外线性更高这一点出发,进一步优选使用金红石型氧化钛。
关于使P4层中含有聚酯树脂、聚酰胺树脂、氟树脂、或无机颗粒的方法,优选的是,使用弯曲式双螺杆混炼挤出机、串联型挤出机预先对该树脂和无机颗粒进行熔融混炼的方法。此处,由于含有无机颗粒时会受到热过程,有时大多该树脂会劣化。因此,与包含在P4层中的无机颗粒量相比,从耐久性的观点出发,优选的是,制作无机颗粒含量多的高浓度母料,将其与该树脂混合并稀释,制成规定的P4层的无机颗粒含有率。
另外,本发明的背板的P4层和P6层(关于P6层见后述)中,在不损害本发明效果的范围内,可以含有其它添加剂(可列举出例如耐热稳定剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、有机润滑剂、颜料、染料、填充剂、抗静电剂、成核剂等。其中,本发明中提及的无机颗粒不包括在此处提及的添加剂中)。例如,作为添加剂而选择紫外线吸收剂并使其含于P4层和/或P6层时,能够进一步提高本发明背板的耐紫外线性。另外,在P4层和/或P6层中含有抗静电剂等时,可期待耐电压的提高。
另外,本发明中的P4层从阻燃性的观点出发重要的是位于背板的表层。此处,P4层位于表层是指P4层位于本发明的背板的一个最外表层。
在本发明中,P5层优选位于P4层与后述P6层之间。此处,P5层是指以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的1种为主要构成成分的层。需要说明的是,关于P5层,以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的1种为主要构成成分是指:在该层的所有成分100质量%中,含有超过50质量%且100质量%以下的选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的1种。
P5层优选位于P4层与P6层之间。P5层位于P4层与P6层之间是指:例如本发明的背板中,在P4层位于表层、P6层位于与P4层相反的表层的情况下,P5层位于这两层之间、换言之位于内层。
另外,P5层优选具有粘接于P4层和P6层这两层的功能。需要说明的是,作为P5层的主要构成成分之一即低结晶性软质聚合物,优选结晶度为50%以下、熔点为170℃以下的聚合物,可列举出例如酸改性烯烃、不饱和聚烯烃等。另外,作为P5层的主要构成成分之一即丙烯酸类粘接剂,可列举出乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐3元共聚物等。其中,从粘接于P4层和P6层这两层这一观点出发,P5层优选以酸改性聚烯烃为主要构成成分。此处,作为酸改性聚烯烃,例如在市售品中,可列举出三井化学株式会社制造的“アドマー”(注册商标)、三菱化学株式会社制造的“モディック”(注册商标)。
将以烯烃树脂为主要构成成分的层作为P6层。该P6层中使用的烯烃树脂可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚环烯烃、聚己烯、聚辛烯、聚癸烯、聚十二碳烯等。其中,由于容易加工且比较廉价等,作为P6层的主要构成成分即烯烃树脂,优选为聚乙烯、聚丙烯。这些烯烃树脂可以混合以及与其它烯烃成分进行共聚,例如制成乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物时,能够降低树脂的熔点。
需要说明的是,关于P6层,以烯烃树脂为主要构成成分是指:在该层的所有成分100质量%中,含有超过50质量%且100质量%以下的烯烃树脂。
本发明中的P6层的主要构成成分即烯烃树脂的熔点(以下也称为熔解吸热峰温度)优选为120℃以上且170℃以下。P6层中的烯烃树脂的熔点不足120℃时,耐热性有可能差。另一方面,P6层中的烯烃树脂的熔点超过170℃时,优势与密封材料的粘接性降低。
优选的是,本发明的背板具有P4层和P6层,P6层含有无机颗粒,P4层位于表层,P6层位于与P4层相反的表层,进而,更优选的是,关于本发明的背板,将背板整体的厚度记作Ta(μm)、将P4层的厚度记作T4(μm)、将P6层的厚度记作T6(μm)、将P6层中的无机颗粒的含量记作M(质量%)时,满足式(3)~(5)中的全部。
(3) 0.05≤M/T6≤0.5
(4) 200≤Ta≤500
(5) 0.3≤T4/Ta≤0.5。
通过同时满足式(3)~(5),能够制成兼具耐热性和密封材料密合性、水蒸汽透过性、电特性的背板。
需要说明的是,本发明的背板具有多个P4层、P6层时,重要的是,仅使用表层的P4层来求出T4、仅使用相反表层的P6层来求出T6、M,其同时满足式(3)~(5)。
式(3)是将单位厚度的无机颗粒量转化成数学式而得到的,为了表现出无机颗粒的效果,表示厚度越厚则无机颗粒的浓度越大是重要的。式(3)中,M/T6小于0.05时,P6层因劣化而容易黄变。M/T6大于0.5时,有时与EVA密合的密合性降低。
另外,P6层优选含有无机颗粒。P6层中的无机颗粒根据其目的而用于对背板赋予必要的功能。作为P6层中的无机颗粒,可以使用与作为前述P4层中使用的无机颗粒而列举出的无机颗粒相同的颗粒。并且,在本发明中,鉴于大多在室外使用,在P6层中的无机颗粒使用了具有紫外线吸收能力的氧化钛、氧化锌、氧化铈等金属氧化物的情况下,从能够发挥出活用由无机颗粒带来的耐紫外线性、降低由长期的背板劣化而导致的着色这一效果的观点出发,是优选的。进而,从还能够赋予高反射特性这一点出发,作为P6层中的无机颗粒,更优选使用氧化钛,从耐紫外线性更高这一点出发,进一步优选使用金红石型氧化钛。
式(4)表示背板整体的厚度范围,Ta小于200μm时,有时耐热性、水蒸汽透过性差。Ta大于500μm时,加工性差、难以搬运,因此有时工序适应性差,另外,有时寻求轻量化・省空间化的太阳能电池组件变得过厚。
式(5)表示P4层的厚度相对于整体厚度的比例,P4层的厚度越厚则耐热性越会提高,因此T4/Ta的值小于0.3时,有时耐热性降低。T4/Ta的值越大则耐久性越会提高,与P6层相比,P4层大多较为昂贵,因此从降低制品成本的观点出发,优选为0.5以下。
P5层的厚度T5(μm)优选为15~50μm。需要说明的是,存在多个P5层时,各个P5层的厚度T5(μm)优选为15~50μm。T5小于15μm时,有时与P4层或P6层密合的密合性降低、发生层间剥离。T5大于50μm时,在确认背板的燃烧性时,容易发生阻燃性的恶化。T5更优选为20μm以上且40μm以下。此处,层间剥离是指P4层与P5层之间以及P5层与P6层之间等进行界面剥离。
本发明中的背板的层叠构成是至少P4层位于表层、P6层位于与P4层相反的表层的构成。此处,P6层位于与P4层相反的表层是指P4层位于背板的一个最外表层、P6层位于另一个最外表层。从这种观点出发,本发明的背板的层构成(层的顺序)优选为P4层/P5层/P6层。
接着,针对本发明的背板的制造方法,关于具有P4层、P5层和P6层的形态进行具体说明。在本发明的背板中,作为层叠P4层、P5层、P6层的方法,例如可以使用如下方法:包括如下工序的制造方法(共挤出法):将P4层用的以聚酰胺树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯为主要构成成分的原料、P5层用的以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的1种为主要构成成分的原料、以及P6层用的以烯烃树脂为主要构成成分的原料分别供给至不同的挤出机中,分别熔融后以P4层、P5层和P6层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模挤出成片状;在以单膜形式制作的片材上,将覆盖层原料投入至挤出机中进行熔融挤出,一边从口模中挤出一边进行层压的方法(熔融层压法);分别制作各片材,利用加热了的辊组等进行热压接的方法(热层压法);借助粘接剂进行贴合的方法(粘接法);以及涂布溶解于溶剂的物质并干燥的方法(涂布法);以及将它们组合而成的方法等。这些之中,从制造工序短且层间粘接性良好这一点出发,优选为共挤出法。以下,详细说明利用共挤出法的制法。
利用共挤出法来制作本发明的背板时,首先,对于干燥了的P4层用的以聚酰胺树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯为主要构成成分的原料、P5层用的以选自低结晶性软质聚合物、丙烯酸类粘接剂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的1种为主要构成成分的原料、以及P6层用的以烯烃树脂为主要构成成分的原料,在氮气气流下,分别将P4层用的原料供于加热至240℃以上且300℃以下的、P5层用的原料和P6层用的原料供于加热至180℃以上且250℃以下的3台挤出机中进行熔融。接着,使用多歧管模具、进料块、静态混合器、ピノール等,以P4层、P5层和P6层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模共挤出成片状。各层的熔融粘度之差大时,从抑制层叠不均的观点出发,优选使用多歧管模具。
通过将利用前述方法从T型模吐出的背板挤出在流延辊等冷却体上并进行冷却固化,从而能够得到本发明的背板。
在不损害本发明效果的范围内,还可以根据需要对利用前述方法得到的本发明的背板施加热处理、老化等加工处理。通过进行热处理,能够提高本发明的背板的热尺寸稳定性。另外,为了提高由前述方法得到的本发明的背板的密合性,可以实施电晕处理、等离子体处理。
本发明的太阳能电池组件的特征在于,具有本发明的太阳能电池用背板。通过将本发明的背板用于太阳能电池组件中,与以往的太阳能电池组件相比,能够长期维持发电特性。将本发明的太阳能电池组件的构成例示于图1。在图1中,将连接有用于取出电气的引线(图1中未示出)的太阳能电池单元用EVA系树脂等透明密封材料2进行了密封后,将玻璃等透明基板4与本发明的太阳能电池用背板1进行贴合来构成,但本发明的太阳能电池组件的构成例不限定于此,可以使用任意的构成。
本发明的太阳能电池组件中,上述太阳能电池用背板1设置在密封有太阳能电池单元的密封材料2的背面。此处,从能够进一步提高与密封材料的密合性的观点出发,优选的是,本发明的太阳能电池用背板为非对称的构成且P6层以位于密封材料2侧的方式进行配置。另外,本发明的背板呈现P4层以位于与密封材料2的相反侧的方式进行配置的构成,因此能够提高对源自地面的反照紫外线等的耐性,能够制成高耐久的太阳能电池组件或者减薄厚度。
太阳能电池单元3将太阳光的光能转换成电能,可以将多晶硅系、多晶硅系、微晶硅系、无定形硅系、铜铟硒化物系、化合物半导体系、色素增敏系等根据目的的任意元件按照期望的电压或电流串联或并联多个后使用。具有透光性的透明基板4位于太阳能电池组件的最外表层,因此使用高透过率且具有高耐候性、高耐污染性、高机械强度特性的透明材料。在本发明的太阳能电池组件中,具有透光性的透明基板4只要满足上述特性就可以使用任意材质,作为其例子,可优选地列举出玻璃、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、聚三氟氯乙烯(CTFE)、聚偏二氟乙烯等氟系树脂、烯烃树脂、丙烯酸系树脂、以及它们的混合物等。在玻璃的情况下,更优选使用进行了强化的物质。另外,使用树脂制透光基材时,从机械强度的观点出发,还优选使用将上述树脂进行单轴或双轴拉伸而成的物质。
另外,为了对这些基材赋予与太阳能电池单元的密封材料即EVA系树脂等的粘接性,还优选对表面实施电晕处理、等离子体处理、臭氧处理、易粘接处理。
关于用于密封太阳能电池单元的密封材料2,除了出于将太阳能电池单元的表面的凹凸用树脂进行覆盖并固定、保护太阳能电池单元不受外部环境的损害、电绝缘的目的之外,为了将具有透光性的基材、背板粘接于太阳能电池单元,可使用具有高透明性、高耐候性、高粘接性、高耐热性的材料。作为其例子,优选使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)树脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、离聚物树脂、聚乙烯基丁缩醛树脂、以及它们的混合物等。
如上所述,通过将本发明的太阳能电池用背板组装入太阳能电池组件中,与以往的太阳能电池相比,能够制成高耐久和/或薄型的太阳能电池。本发明的太阳能电池组件不限定于太阳光发电***、小型电子部件的电源等室外用途、室内用途,可适用于各种用途。
实施例
以下,针对本发明举出实施例来进行说明,但本发明不一定限定于这些实施例。需要说明的是,本说明书中记载的各种特性评价如下进行。
[特性的评价方法]
(1)层厚度T1、T2、T3、T4、T5、T6、Ta、层叠比T4/Ta
按照下述(A1)~(A4)的步骤来求出。需要说明的是,关于测定,变更10处部位进行测定,将其平均值记作P1层的厚度T1(μm)、P2层的厚度T2(μm)、P3层的厚度T3(μm)、P4层的厚度T4(μm)、P5层的厚度T5(μm)、P6层的厚度T6(μm)、片材整体的厚度Ta(μm)。进而,使用此处得到的T4和T6来求出层叠比T4/T6。
(A1)使用切片机,以将层叠片材(背板)剖面在厚度方向上不压碎的方式垂直于层叠片材(背板)表面方向地进行切断。
(A2)接着,使用电子显微镜来观察所切断的剖面,得到放大至500倍并观察的图像。需要说明的是,观察部位是随机选定的,图像的上下方向与层叠片材(背板)的厚度方向平行、图像的左右方向与层叠片材(背板)的表面方向平行。需要说明的是,厚度方向整体无法进入1张图像中时,在厚度方向上挪动观察位置来进行观察,配合着多张图像来准备可确认厚度整体的图像。
(A3)求出由前述(A2)得到的图像中的P1层的厚度T1、P2层的厚度T2、P3层的厚度T3、P4层的厚度T4、P5层的厚度T5、P6层的厚度T6、片材整体的厚度Ta。
(A4)T4除以Ta,算出层叠比T4/Ta。
(2)无机颗粒的含量(质量%)
从层叠片材(背板)分别切削或剥离P1层、P3层、P4层、P6层,分离出P1层和P3层、P4层、P6层,针对它们利用以下方法算出无机颗粒的含量。
测定切削掉的物质的质量wa(g),接着,使P1层溶解于邻甲酚,使P3层、P6层溶解于邻二氯苯(100℃),使P4层溶解于甲酸,利用离心分离而从不溶成分之中分取出无机颗粒。将所得无机颗粒用邻甲酚、邻二氯苯、甲酸进行清洗、离心分离。需要说明的是,清洗作业重复至即使向离心分离后的洗浄液中添加乙醇也不会变白浊为止。求出所得无机颗粒的质量wa’(g),由下述式算出无机颗粒的含量。
・无机颗粒的含量(质量%)Wa1=(wa’/wa)×100。
(3)结晶参数
{玻璃化转变温度Tg、结晶温度Tc、结晶参数ΔTcg}
使用Seiko Instrument(株)制造的差示扫描量热分析装置DSCII型,按照JIS-K7121(1987),测定玻璃化转变温度(Tg)、升温时的结晶温度(Tc)。首先采取5mg试样,以20℃/分钟的升温速度从25℃升温至300℃,求出Tg、Tc,结晶参数ΔTcg利用下式求出。
・ΔTcg=Tc-Tg。
需要说明的是,观测多个Tg、Tc时,使用呈现Tc>Tg关系的所有Tc和Tg,算出ΔTcg,将其中的最小值记作本申请的ΔTcg。
(4)断裂伸长率测定、断裂强度测定
基于ASTM-D882(1997),将样品切成1cm×20cm的大小,测定以卡盘间距5cm、拉伸速度300mm/min进行拉伸时的断裂伸长率、断裂强度。需要说明的是,关于膜的长度方向、宽度方向,分别以样品数n=5进行测定后,将它们的平均值作为断裂伸长率、断裂强度。
断裂强度为80MPa以上的情况:S
断裂强度为40MPa以上且不足80MPa的情况:A
断裂强度为30MPa以上且不足40MPa的情况:B
断裂强度为20MPa以上且不足30MPa的情况:C
断裂强度不足20MPa的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(5)耐湿热性(耐湿热试验后的伸度保持率)
将试样切成测定片的形状(1cm×20cm)后,利用エスペック公司制造的恒温恒湿器PR-1KPH,在温度85℃、相对湿度85%RH的条件下处理1000小时,其后按照上述(4)项测定断裂伸长率。需要说明的是,测定设为n=5,针对层叠片材的纵向、横向的各5个样品进行测定后,将其平均值作为断裂伸长率E1。另外,关于进行处理前的层叠片材,还按照上述(4)项测定断裂伸长率E0,使用所得断裂伸长率E0、E1,利用下式算出伸度保持率。
・伸度保持率(%)=(E1/E0)×100。
针对所得伸度保持率,如下那样地进行判定。
伸度保持率为50%以上的情况:S
伸度保持率为40%以上且不足50%的情况:A
伸度保持率为30%以上且不足40%的情况:B
伸度保持率为20%以上且不足30%的情况:C
伸度保持率不足20%的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(6)耐热性(耐热试验后的伸度保持率)
将试样切成测定片的形状(1cm×20cm)后,利用エスペック公司制造的热处理器GPHH-102,在温度140℃的条件下处理2000小时,其后按照上述(4)项测定断裂伸长率。需要说明的是,测定设为n=5,针对层叠片材的纵向、横向的各5个样品进行测定后,将其平均值作为断裂伸长率E1。另外,关于进行处理前的层叠片材,也按照上述(4)项测定断裂伸长率E0,使用所得断裂伸长率E0、E1,利用下式算出伸度保持率。
・伸度保持率(%)=(E1/E0)×100。
针对所得伸度保持率,如下那样地进行判定。
伸度保持率为50%以上的情况:S
伸度保持率为40%以上且不足50%的情况:A
伸度保持率为30%以上且不足40%的情况:B
伸度保持率为20%以上且不足30%的情况:C
伸度保持率不足20%的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(7)P1层面的耐候性(紫外线照射后的色调变化Δb)
利用岩崎电气公司制造的アイスーパー紫外线测试仪S-W131,在温度60℃、相对湿度50%、强度100mW/cm2(光源:金属卤化物灯、波长范围:295~450nm、峰波长:365nm)的条件下对片材从P1侧照射48小时。关于照射前后的样品,将样品数设为n=5,使用分光式色差计SE-2000型(日本电色工业公司制),按照JIS Z-8722(2000)以反射模式测定照射前后的P1层侧的b值,求出平均值,从而求出该照射前后的b值。将其差值(照射后的b值减去照射前的b值)记作紫外线照射后的色调变化Δb1。
针对所得色调变化(Δb1),如下那样地进行判定。
色调变化Δb1为1以下的情况:S
色调变化Δb1大于1且为3以下的情况:A
色调变化Δb1大于3且为6以下的情况:B
色调变化Δb1大于6且为9以下的情况:C
色调变化Δb1大于9的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(8)P3层面的耐候性(紫外线照射后的色调变化Δb)
利用岩崎电气公司制造的アイスーパー紫外线测试仪S-W131,在温度60℃、相对湿度50%、强度100mW/cm2(光源:金属卤化物灯、波长范围:295~450nm、峰波长:365nm)的条件下对片材从P3侧照射48小时。关于照射前后的样品,将样品数设为n=5,使用分光式色差计SE-2000型(日本电色工业公司制),按照JIS Z-8722(2000)以反射模式测定照射前后的P3层侧的b值,算出平均值,从而求出该照射前后的b值。将其差值(照射后的b值减去照射前的b值)记作紫外线照射后的色调变化Δb2。
针对所得色调变化(Δb2),如下那样地进行判定。
色调变化Δb2为1以下的情况:S
色调变化Δb2大于1且为3以下的情况:A
色调变化Δb2大于3且为6以下的情况:B
色调变化Δb2大于6且为9以下的情况:C
色调变化Δb2大于9的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(9)与密封材料的密合性
基于JIS K6854(1994),由EVA片材(密封材料)与P3层的剥离强度来评价密封材料的密合性。测定试验片使用如下物质:在厚度为3mm的半强化玻璃上重叠サンビック公司制造的500μm厚的EVA片材、以及进行了电晕处理的实施例、比较例的层叠片材,使用市售的玻璃层压机抽真空后,在140℃的加热条件下以29.4N/cm2载重进行15分钟压制处理而成的物质。将剥离强度试验的试验片宽度设为10mm,准备2个试验片,针对各试验片改变部位测定3处,将所得测定值的平均值记作剥离强度的值。
以下那样操作由所得剥离强度来判定与密封材料的密合性。
剥离强度为50N/10mm以上的情况:S
剥离强度为40N/10mm以上且不足50N/10mm的情况:A
剥离强度为30N/10mm以上且不足40N/10mm的情况:B
剥离强度为20N/10mm以上且不足30N/10mm的情况:C
剥离强度不足20N/10mm的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(10)层间密合性
由在85℃、85%RH下处理1000小时后的层间剥离强度评价层间密合性。此处,层间剥离强度使用了按照JIS K6854-3(1999)测定的以T形进行剥离时的强度。此处,层间是指P1层与P2层之间以及P2层与P3层之间等能够进行界面剥离的层间。将层间剥离强度试验的试验片宽度设为15mm,准备2个试验片,针对各试验片改变部位测定3处,将所得测定值的平均值记作层间剥离强度,如下操作进行层间密合性的判定。
剥离强度为10N/15mm以上的情况:S
剥离强度为6N/15mm以上且不足10N/15mm的情况:A
剥离强度为3N/15mm以上且不足6N/15mm的情况:B
剥离强度为1N/15mm以上且不足3N/15mm的情况:C
剥离强度不足1N/15mm的情况:D
S~C为合格,其中,S最优异。
(11)40℃、90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)
按照JIS K7129(2008)的红外线检测器法,测定测定面积50cm2、40℃90%RH环境下的水蒸汽透过率。
(12)85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)
针对用于测定醋酸透过率而使用的夹具11,将剖面图示于图2、将上面图示于图3。夹具11包括:由不锈钢制作的具有65cm2的圆形开口部的夹具上部7、以及容器上面具有与夹具7相同形状的包含醋酸的容器即夹具下部8,在夹具下部8中添加醋酸原液9。
关于要测定的层叠片材、背板1,在夹具下部8与夹具上部7之间以不锈钢制的线径0.29mm、网眼0.98mm的筛网10成为夹具上部7侧的方式进行重叠,以醋酸蒸汽不会脱除的方式与设置于夹具下部8上的O型环共同夹持,将夹具上部7与夹具下部8用小螺钉进行固定。将测定面积满足65cm2的背板1与准备有醋酸原液9的夹具11在该状态下以85℃放置1小时后,测定室温下的质量W1。测定W1后,再次测定以85℃放置1小时后的室温下的质量W2。同样操作,测定在测定W2后放置1小时后的室温下的质量W3、以及在测定W3后1小时后的室温下的质量W4。针对所得W1~W4,按照以下式子进行计算,算出Pa。
・Pa(g/m2/day)={(W1-W2)+(W2-W3)+(W3-W4)}/3×24/0.0065。
(13)太阳能电池组件的发电特性评价
将按照JIS C8914(2005)的基准状态测定的初期最大输出与使用恒温恒湿试验槽“エスペック公司制造的恒温恒湿试验槽PL-4KT”进行85℃、85%RH、5000小时的劣化促进试验后的最大输出进行对比,算出该试验后的最大输出保持率。由所得最大输出保持率如下那样地判定发电特性。
最大输出保持率为75%以上的情况:S
最大输出保持率为50%以上且不足75%的情况:A
最大输出保持率为25%以上且不足50%的情况:B
最大输出保持率不足25%的情况:C
S和A为合格,其中,S最优异。
(14)电池单元的集电电极部的变色确认(电池单元的集电电极变色)
针对太阳能电池组件的太阳能电池单元中包含的表面侧集电电极,使用恒温恒湿试验槽“エスペック公司制造的恒温恒湿试验槽PL-4KT”进行85℃、85%RH、5000小时的劣化促进试验,关于之后的变色,相对于样品数n=5进行目视确认。由所得变色了的样品数如下那样地判定电池单元的集电电极部的变色。
变色了的样品数为n=0的情况:S
变色了的样品数为n=1或2的情况:A
变色了的样品数为n=3或4的情况:B
变色了的样品数为n=5的情况:C
S~A为合格,其中,S最优异。
(15)P6层黄变性
将背板切成测定片的形状(3cm×3cm)后,利用エスペック公司制造的热风烘箱PV(H)-212以120℃处理72小时。关于该处理前后的样品,作为样品数n=5,使用分光式色差计SE-2000型(日本电色工业公司制),按照JIS Z-8722(2000)利用反射模式,将试样测定直径设为30mmφ,测定P6层侧的b值、通过算出平均值,求出该处理前后的b值之差。换言之,由处理后的b值减去处理前的b值来求出Δb,如下那样地进行判定。
色调变化Δb不足3的情况:S
色调变化Δb为3以上且不足5的情况:A
色调变化Δb为5以上且不足8的情况:B
色调变化Δb为8以上且10以下的情况:C
色调变化Δb超过10的情况:D。
(16)耐热性(130℃)
基于ASTM-D882(1997),将背板切成1cm×20cm的大小,利用エスペック公司制造的热风烘箱PV(H)-212在130℃的环境下放置1000小时,测定其前后的以卡盘间距5cm、拉伸速度300mm/min进行拉伸时的断裂伸长率降低率。需要说明的是,关于断裂伸长率降低率,其设为针对膜的长度方向、宽度方向分别将样品数以n=5测定后的平均值。由所得断裂伸长率降低率如下那样地进行判定。
断裂伸长率保持率为70%以上的情况:S
断裂伸长率保持率为50%以上且不足70%的情况:A
断裂伸长率保持率为30%以上且不足50%的情况:B
断裂伸长率保持率不足30%的情况:C。
(17)部分放电电压
使用部分放电试验器KPD2050(菊水电子工业公司制),求出背板的部分放电电压。需要说明的是,试验条件如下所示。
・输出片材中的输出电压施加模式选择由如下3个阶段组成的模式:第一阶段是使电压从0V单纯地上升至规定试验电压为止的模式;第二阶段是维持规定试验电压的模式;第三阶段是单纯地使电压从规定试验电压降低至0V为止的模式。
・频率设为50Hz。试验电压设为1kV。
・第一阶段的时间T1为10sec、第二阶段的时间T2为2sec、第三阶段的时间T3为10sec。
・脉冲计数片材中的计数方法设为“+”(正)、检测水平设为50%。
・波段片材中的电荷量设为波段1,000pc。
・保护片材中,向电压的校验框中输入校验,并输入2kV。另外,脉冲计数为100,000。
・计测模式中的开始电压设为1.0pc、消灭电压设为1.0pc。
需要说明的是,关于测定,在膜面内对任意的10处实施测定,将其平均值记作部分放电电压V0。另外,测定试样在23℃、65%RH的室内放置一晚后,实施测定。
部分放电电压为1,050V以上的情况:S
部分放电电压为950V以上且不足1,050V的情况:A
部分放电电压为700V以上且不足950V的情况:B
部分放电电压为300V以上且不足700V的情况:C
部分放电电压不足300V的情况:D。
(18)与密封材料的密合性(135℃真空层压)
基于JIS K6854(1994),由EVA片材(密封材料)与背板的P6层的剥离强度评价与密封材料的密合性。测定试验片使用如下片材:在厚度为3mm的半强化玻璃上重叠サンビック公司制造的500μm厚的EVA片材、以及进行了电晕处理的实施例、比较例的背板,使用市售的玻璃层压机抽真空后,在135℃加热条件下以29.4N/cm2载重进行15分钟的压制处理而成的片材。将剥离强度试验的试验片宽度设为10mm,准备2个试验片,针对各试验片改变部位测定3处,将所得测定值的平均值记作剥离强度的值。由所得剥离强度如下那样地判定密封材料的密合性。需要说明的是,不具有P6层的背板的情况也同样操作来进行评价。
剥离强度为50N/10mm以上的情况:S
剥离强度为40N/10mm以上且不足50N/10mm的情况:A
剥离强度为30N/10mm以上且不足40N/10mm的情况:B
剥离强度为20N/10mm以上且不足30N/10mm的情况:C
剥离强度不足20N/10mm的情况:D。
(19)平面性(翘曲性)
将层叠片材切成100mm×宽100mm,以平面在无载重的状态下横向观察呈现凹状的方式进行放置,测定片材的四角浮起高度。将此时的合计值记作翘曲高度,如下那样地判定。
翘曲的四角高度合计值不足20mm的情况:S
翘曲的四角高度合计值为20mm以上且不足50mm的情况:A
翘曲的四角高度合计值为50mm以上且不足80mm的情况:B
翘曲的四角高度合计值为80mm以上且不足100mm的情况:C
翘曲的四角高度合计值为100mm以上的情况:D
S~C为良好,其中,S最优异。
(20)刚性非晶量
从层叠片材切削P1层,利用下述装置和条件进行差示扫描型量热测定法(DSC)和温度调制DSC法,使用“纤维和工业”Vol.65,No.11(2009)P.428的方法来算出刚性非晶量。
<DSC法>
装置:TA Instruments公司制造的DSC Q1000
气氛:氮气气流(50mL/min)
温度・热量校正:高纯度铟
温度范围:0~250℃
升温速度:10℃/min
试样重量:10mg
试样容器:铝制标准容器。
<温度调制DSC法>
装置:TA Instruments公司制造的DSC Q1000
气氛:氮气气流(50mL/min)
温度・热量校正:高纯度铟
比热校正:蓝宝石
温度范围:0~300℃
升温速度:2℃/min
试样重量:5mg
试样容器:铝制标准容器。
需要说明的是,刚性非晶量:χra(%)利用下述式来算出。
χc(%)=(ΔHm-ΔHc)/ΔHm0×100
χma(%)=ΔCp/ΔCp0×100
χra(%)=100-(χc+χma)
χra:刚性非晶量
χc:结晶度
χma:可动非晶量
ΔHm:熔解热量
ΔHc:冷结晶化热量
ΔHm0:完全结晶熔解热量(145.3J/g)
ΔCp:比热差
ΔCp0:完全非晶比热差(0.3497J/(g・℃))。
(21)无机颗粒的粒径(平均粒径)
由层叠片材切削或剥离P3层来进行分离,测定质量W(g)。溶于邻二氯苯(100℃)并进行离心分离,从不溶成分之中分取出无机颗粒。将所得无机颗粒用溶剂进一步清洗、离心分离后,测定所得无机颗粒的质量Wt。另外,清洗操作重复至即使向离心分离后的清洗液中添加乙醇也不会白浊为止。
将所得无机颗粒用Whatman公司制造的定量滤纸级别44进行过滤后,针对以残渣形式残留的成分,利用激光分析・散射法来求出粒度分布,将粒度分布中的累积值50%下的粒径记作平均粒径。此处提及的粒度分布是指按照“激光衍射・散射法粒度分布测定装置LS系列”(ベックマンコールター公司)、丰田真弓著“测定粒度分布”(ベックマンコールター公司 颗粒物性本部 学术组)来求出。另外,测定溶液如下制备:向纯水中添加无机颗粒,用均化器进行1分钟的分散处理,以装置的浓度调整窗的显示达到45~55%的方式进行制备。
首先,针对第一~第十三发明,利用实施例1~26、57~72、比较例1、2进行说明。
(原料)
・聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂
作为实施例1~26、57~72、比较例1中的构成P1层的聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂(PBT),使用了“トレコン”(注册商标)1200M(东丽公司制)。
・聚烯烃系树脂
作为实施例1~26、57~72、比较例2中的构成P3层的聚烯烃系树脂,将住友化学公司制造的“ノーブレン”(注册商标)WF345S(乙烯3.5质量%、丁烯4.0质量%)用作EPBC1。
针对实施例25,将住友化学公司制造的“ノーブレン”(注册商标)FLX80E4用作PP1。
・酸改性聚烯烃
作为实施例1~26、57~72中的构成P2层的树脂,将三菱化学公司制造的“モディック”(注册商标)P553A用作树脂1。
・聚烯烃系弹性体
针对实施例24,作为聚烯烃系弹性体,将三井化学公司制造的“ノティオ”(注册商标)PN2060用作弹性体1。
・无机颗粒
作为实施例1~5、7~26、57~72、比较例1的P1层和实施例1~9、11~26、比较例2的P3层的无机颗粒,使用了二氧化钛。另外,对于P1层的二氧化钛,针对各实施例、比较例,以将用作P1层的主要构成成分的树脂与二氧化钛以50质量%/50质量%的比例制作的母料达到希望浓度的方式进行添加。对于P3层的二氧化钛,针对各实施例、比较例,以将用作P3层的主要构成成分的树脂与二氧化钛以30质量%/70质量%的比例制作的母料达到希望浓度的方式进行添加。
・末端封端剂
实施例1、3~25、57~72、比较例1的P1层中使用的末端封端剂使用了ラインケミー公司制造的P-400。针对实施例26,使用了日清纺ケミカル公司制造的“カルボジライト”(注册商标)HMV-15CA。
・结晶成核剂
作为实施例61~63的P1层的结晶成核剂,使用了褐煤酸钠。
・无机颗粒(3μm以上且20μm以下)
作为实施例64~72的P3层的3μm以上且20μm以下的无机颗粒,使用了平均粒径为5μm的滑石。
(实施例1~26、61~72)
使用挤出机1、挤出机2以及挤出机3,以表1、表5所示原料达到期望配混比的方式供给至各挤出机,接着将从挤出机1熔融挤出的层记作P1层、挤出机2挤出的层记作P2层、挤出机3挤出的层记作P3层,以P1层/P2层/P3层的顺序进行层叠,利用多歧管使各层进行合流,将从口模中吐出的树脂在25℃的流延辊上进行冷却固化,得到层叠片材。使P1层、P2层、P3层达到表1、表5所示的厚度。针对所得层叠片材,实施了表2、表6所示的评价。其结果可知:如表2、表6所示那样,实施例为优异的层叠片材。
进而,实施例24的P2层中含有弹性体,因此层间密合性极其优异。
(实施例57~60)
除了将流延辊温度分别变更为15℃(实施例57)、20℃(实施例58)、40℃(实施例59)、50℃(实施例60)之外,与实施例1同样地制作层叠片材。关于所得层叠片材,实施了表6所示的评价。其结果可知:如表6所示那样,实施例为优异的层叠片材。
(比较例1)
使用挤出机1,将表1所示的原料以达到期望配混比的方式供给至挤出机,接着从挤出机1中熔融挤出,将从口模吐出的树脂在流延辊上进行冷却固化而得到单层片材。由于没有聚烯烃系树脂层,因此与密封材料的密合性差。
(比较例2)
使用挤出机3,将表1所示的原料以达到期望配混比的方式供给至挤出机,接着从挤出机3中熔融挤出,将从口模吐出的树脂在流延辊上进行冷却固化而得到单层片材。由于没有聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂层,因此耐湿热性、耐热性差。
与使用了以往聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂的层叠片材相比,可提供能够兼顾耐湿热性、耐热性、以及与密封材料的密合性的层叠片材。所述层叠片材除了适用于太阳能电池用背板之外,还可适用于以液晶显示器用反射板、汽车用材料、建筑材料为首的重视耐湿热性、相对于紫外线的耐性、光反射性之类的用途。尤其是,能够提供可适合用作太阳能电池用背板的层叠片材、以及该层叠片材的制造方法。
接着,针对第十四~第二十发明,利用实施例27~56、比较例3~5进行说明。
(实施例27~56、比较例5)
(原料)
・聚酰胺树脂
作为实施例27、34~39、41~49、比较例4、5中的构成P4层的聚酰胺树脂(PA6),使用了尼龙6树脂“アミラン”(注册商标)CM1021T(东丽公司制、Tm;225℃)。
针对实施例50使用了尼龙66树脂“アミラン”(注册商标)CM3001(PA66)、针对实施例51使用了尼龙610树脂“アミラン”(注册商标)CM2001(PA610)、针对实施例52使用了尼龙11树脂“リルサン”BESN-O-TL(PA11)、针对实施例53使用了尼龙12树脂“リルサン”AESN-TL(PA12)。
・聚对苯二甲酸丁二醇酯
作为实施例29、54中的构成P4层的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),使用了“トレコン”(注册商标)1200M(东丽公司制、Tm;224℃)。
・聚对苯二甲酸乙二醇酯
作为实施例28中的构成P4层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),使用了25μm的“ルミラー”(注册商标)S10(东丽公司制)的膜。
・聚氟乙烯
作为实施例30中的构成P4层的聚氟乙烯(PVF),使用了38μm的“テドラ-”(注册商标)(Dupont公司制)膜。
・乙烯四氟乙烯
作为实施例31中的构成P4层的乙烯四氟乙烯(ETFE),使用了50μm的“トヨフロン”(注册商标)EL(东丽膜加工公司制)的膜。
・四氟乙烯・六氟丙烯
作为实施例32中的构成P4层的四氟乙烯・六氟丙烯(FEP),使用了25μm的“トヨフロン”(注册商标)FL(东丽膜加工公司制)的膜。
・聚偏二氟乙烯
作为实施例33中的构成P4层的聚偏二氟乙烯(PVDF),使用了30μm的Kynar Film302 PGM TR(ARKEMA公司制)的膜。
・烯烃树脂
针对实施例27~45、50~54、比较例5,将住友化学公司制造的“ノーブレン”(注册商标)WF345S(乙烯3.5质量%、丁烯4.0质量%)用作EPBC1。
针对实施例46,将住友化学公司制造的“エボリュー”(注册商标)SP2530用作LLDPE1。
针对实施例47,将住友化学公司制造的“エボリュー”(注册商标)SP2540用作LLDPE2。
针对实施例48,将乙烯质量为1%的共聚聚丙烯用作EPC1。
针对实施例49,将住友化学公司制造的“ノーブレン”(注册商标)FLX80E4用作PP1。
・酸改性烯烃
作为实施例34~39、41~54、以及比较例5中的构成P5层的树脂,将三菱化学公司制造的“モディック”(注册商标)P553A用作树脂1。
・乙烯醋酸乙烯酯共聚物
作为实施例55中的构成P5层的树脂,将三菱化学公司制造的“モディック”(注册商标)A515用作树脂2。
・丙烯酸类粘接剂
作为实施例56中的构成P5层的树脂,将住友化学公司制造的“ボンドファースト”(注册商标)7L用作树脂3。
・无机颗粒
实施例27、29、34~39、41~54、比较例5的P4层和实施例27~54、比较例5的P6层中使用的无机颗粒使用了平均粒径为0.25μm的二氧化钛。
另外,对于P4层的二氧化钛,针对各实施例、比较例,以将用作P4层的主要构成成分的树脂与二氧化钛以50质量%/50质量%的比例进行母料化而得到的树脂达到希望浓度的方式进行添加。对于P6层的二氧化钛,针对各实施例、比较例,以将用作P6层的主要构成成分的树脂与二氧化钛以30质量%/70质量%的比例制成母料而得到的树脂达到希望浓度的方式进行添加。
(层叠化)
使用挤出机4、挤出机5和挤出机6,将表3-1、3-2所示的原料以达到期望配混比的方式供给至各挤出机,接着将从挤出机4熔融挤出的层记作P4层、从挤出机5挤出的层记作P5层、从挤出机6挤出的层记作P6层,以P4层/P5层/P6层的顺序进行层叠,利用多歧管使各层进行合流,将从口模吐出的树脂在流延辊上冷却固化,得到背板。
在没有P5层的背板之中,实施例27、29使用挤出机4和挤出机6,将表3-1所示的原料以达到期望配混比的方式供给至各挤出机,接着将从挤出机4熔融挤出的层记作P4层、从挤出机6挤出的层记作P6层、以P4层/P6层的顺序进行层叠,利用多歧管使各层进行合流,将从口模吐出的树脂在流延辊上冷却固化,得到背板。
在没有P5层的背板之中,实施例28、30~33、比较例3以达到表3-1、3-2的期望构成的方式利用干式层压法,作为各层间的粘接用途,将聚氨酯粘接剂作为粘接剂并进行层压。此时,关于实施例28、30~33中使用的EPBC1,事先向挤出机6中以达到期望配混比的方式供给原料,接着从挤出机6熔融挤出,将从口模吐出的树脂在流延辊上冷却固化,使用了由此得到的单层片材。
关于实施例39,向挤出机6中以达到期望配混比的方式供给原料,接着从挤出机6中进行熔融挤出,将从口模吐出的树脂在流延辊上冷却固化,使用了由此得到的单层片材。
(太阳能电池组件化)
在太阳能电池单元“Qcells公司制造的Q6LPT-G2”的表面、背面的银电极部分上,利用分散器涂布フラックス“HOZAN公司制造的H722”,在表面、背面的银电极上,以距离表面侧的电池单元单侧为10mm处是配线材料的端部、背面侧与表面侧对称的方式承载被切断至155mm长度的配线材料“日立电线公司制造的铜箔SSA-SPS0.2×1.5(20)”,使用电烙铁(半田ごて)从电池单元背面侧接触电烙铁,同时焊锡熔接表面、背面,从而制作了1个电池组。
以从所制作的1个电池组的电池单元飞出的该配线材料的长度方向与切断成180mm的取出电极“日立电线公司制造的铜箔A-SPS0.23×6.0”的长度方向垂直的方式进行放置,在该配线材料和取出电极重叠的部分涂布该焊剂,进行焊锡熔接,制作了附带取出电极的电池组。
接着,将190mm×190mm的玻璃“旭硝子公司制造的太阳能电池用3.2mm厚白板热处理玻璃”、190mm×190mm的乙烯醋酸乙烯酯“サンビック公司制造的密封材料0.5mm厚”、所制作的附带取出电极的电池组、190mm×190mm的乙烯醋酸乙烯酯“サンビック公司制造的密封材料0.5mm厚”、190mm×190mm的表3-1、3-2的各背板依次层叠,将该玻璃以接触真空层压机的热盘的方式进行设置,在热盘温度145℃、抽真空4分钟、压制1分钟、保持时间10分钟的条件下进行真空层压。此时,附带取出电极的电池组以玻璃面成为电池单元表面侧的方式进行设置。
P4层、P5层、P6层的厚度和醋酸透过率Pa、水蒸汽透过率Pw呈现表3-1、3-2所示的结果。另外,针对所得背板和使用了该背板的太阳能电池组件,实施了表4-1、4-2所示的评价。其结果可知:如表4-1、4-2所示,实施例为优异的背板。
比较例5的Pw大于2.5,因此电池单元的集电电极的变色差。
(比较例3)
利用干式层压法,作为各层间的粘接用途,将聚氨酯系粘接剂作为粘接剂,将125μm的白色聚对苯二甲酸乙二醇酯膜“ルミラー”E20F(东丽公司制)与具有由氧化铝制成的无机化合物蒸镀层的12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜“バリアロックス”(注册商标)EG-C2(东丽膜加工公司制)依次层叠而得到背板,测定醋酸透过率和水蒸汽透过率时,关于醋酸透过率,Pa为10g/24hr/m2,关于水蒸汽透过率,Pw为0.2g/24hr/m2。另外,使用该背板制作太阳能电池组件,进行85℃、85%RH、5000小时前后的最大输出保持率的对比时,最大输出保持率达到10%,Pa小于200,因此发电特性差。
(比较例4)
使用挤出机4,将表3-2所示原料以达到期望配混比的方式供给至挤出机,接着从挤出机4中熔融挤出,将从口模吐出的树脂在流延辊上冷却固化,得到单层片材。Pw大于2.5,因此电池单元的集电电极的变色差。
附图标记说明
1:背板
2:密封材料
3:发电元件(太阳能电池单元)
4:透明基板
5:太阳能电池用背板的密封材料2侧的表面
6:太阳能电池用背板的密封材料2的相反侧的表面
7:夹具上部
8:夹具下部
9:醋酸
10:筛网
11:夹具。

Claims (11)

1.层叠片材,其特征在于,具有以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的层即P1层、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层即P3层,P1层的刚性非晶量为30~50%,使用差示扫描量热分析即DSC而测定的P1层的结晶参数ΔTcg为7~30℃,P1层以5质量%以上且30质量%以下的范围含有无机颗粒,
将使末端封端剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂反应而得到的树脂作为末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂时,P1层的主要构成成分即聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂含有末端封端聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂。
2.根据权利要求1所述的层叠片材,其特征在于,其具有以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的层即P2层,P1层与P3层隔着P2层而粘接。
3.根据权利要求2所述的层叠片材,其中,P2层的厚度为15~50μm。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的层叠片材,其特征在于,P3层含有0.1~30质量%的无机颗粒。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的层叠片材,其特征在于,P1层含有0.1~5质量%的结晶成核剂。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的层叠片材,其特征在于,P3层含有5~30质量%的粒径3μm以上且20μm以下的无机颗粒,且含有0.5~5质量%的粘接聚烯烃系树脂。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的层叠片材,其特征在于,85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)、及40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足式(1)和(2):
(1)200≤Pa
(2)Pw≤2.5。
8.太阳能电池背板,其由权利要求1~7中任一项所述的层叠片材形成。
9.太阳能电池,其使用了权利要求8所述的太阳能电池背板。
10.层叠片材的制造方法,其为权利要求2~7中任一项所述的层叠片材的制造方法,其特征在于,包含下述工序:将以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的P1层用的原料、以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的P2层用的原料、以及以聚烯烃系树脂为主要构成成分的P3层用的原料分别供给到不同的挤出机中,分别熔融后以P1层、P2层、P3层的顺序使其合流并进行层叠,并从T型模挤出成片状的工序。
11.太阳能电池用背板,其特征在于,85℃下的醋酸透过率Pa(g/m2/day)、和40℃90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day)满足式(1)及(2):
(1)200≤Pa
(2)Pw≤2.5,
具有聚酯树脂、聚酰胺树脂中的任意一种为主要构成成分的P4层,
所述P4层位于背板的表层,
将所述P4层的厚度记作T4、背板整体的厚度记作Ta时,满足 0.3≤T4/Ta≤0.5。
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