JP2008166338A - 太陽電池モジュール裏面封止用シート及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】
本発明は、電気絶縁性に優れ、裏面の耐UV性を持ち、機械的接着強度、耐環境性かつ低コストである特徴を持つ太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートは、少なくとも裏面封止用シートと、裏面封止用シートに隣接する充填材層と、充填材層に埋設された太陽電池素子を備えてなる太陽電池モジュールに用いられる裏面封止用シートにおいて、該裏面封止用シートが、少なくとも充填剤に接する樹脂フィルムと最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムからなり、該裏面封止用シートの部分放電電圧が1000V以上であることを特徴とするものである。
【選択図】図6
本発明は、電気絶縁性に優れ、裏面の耐UV性を持ち、機械的接着強度、耐環境性かつ低コストである特徴を持つ太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートは、少なくとも裏面封止用シートと、裏面封止用シートに隣接する充填材層と、充填材層に埋設された太陽電池素子を備えてなる太陽電池モジュールに用いられる裏面封止用シートにおいて、該裏面封止用シートが、少なくとも充填剤に接する樹脂フィルムと最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムからなり、該裏面封止用シートの部分放電電圧が1000V以上であることを特徴とするものである。
【選択図】図6
Description
本発明は、太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールに関するものである。特に電気絶縁性に優れ、裏面の耐UV性を持ち、機械的接着強度、耐環境性かつ低コストである特徴を持つ太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールに関するものである。
近年、クリ−ンエネルギ−として太陽電池が急速に普及しつつある。この太陽電池モジュ−ルは、結晶シリコン太陽電池素子などの太陽電池素子を使用し、表面保護シ−ト層、充填剤層、光起電力素子としての太陽電池素子、エチレンービニルアセテート共重合体(以下EVAという)に代表される充填材層、および、裏面封止シ−ト層等を積層し、真空吸引加熱ラミネ−ション法等を利用して製造されている。ここで太陽電池モジュ−ルを構成する裏面封止シ−トとしては、軽量かつ強度に優れたプラスチック性シートが、一般的に使用されている。この裏面封止シ−トには、機械強度、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐化学性、光反射性に優れ、また、水分、酸素等の侵入を防止する観点からガスバリア性にも優れることが要求される。代表的な構成としては、耐候性、ガスバリア性に優れたポリエステル系フィルムを積層した構成がある(特許文献1および2)。
一方、近年、太陽電池の普及が進んだこともあり、太陽電池の電気的な安全性に大きな注意が払われるようになったことや、太陽電池システム全体の性能向上のためにシステム電圧を高く設定する要求が高まったことから、太陽電池モジュール裏面封止用シートに対する電気絶縁性能の要求が高まり、太陽電池システム電圧1000Vに対応した太陽電池裏面封止用シートの提案がなされている。(特許文献3)。
特開2002−026354号公報([0008]〜[0010]段落)
特開2002−100788号公報
特開2006−253264号公報
しかしながら、特許文献1、2のようにフィルムを積層させただけでは、EVAに代表される充填剤との接着力が不足する欠点があった。また、電気絶縁性については特にケアされていないので、1000Vのシステム電圧に対応することは困難である。
一方、特許文献3においては、太陽電池システム電圧1000Vに対応できる電気絶縁性の代表的特性である部分放電電圧として1000V以上を満たす太陽電池用裏面保護シートを規定しており、その構成は、耐候性ポリエステル樹脂フィルムでバリアフィルムをサンドイッチする構成であった。しかしこの構成に用いられている耐候性ポリエステルフィルムの耐候性、特に耐加水分解性および裏面の耐紫外線(UV)性は十分なものではなく、より耐加水分解性に優れたポリエステルフィルムを用い、かつ部分放電電圧1000V以上を満たす太陽電池用裏面保護シートが求められていた。
本発明は、電気絶縁性に優れ、裏面の耐UV性を持ち、機械的接着強度、耐環境性かつ低コストである太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
本発明は、電気絶縁性に優れ、裏面の耐UV性を持ち、機械的接着強度、耐環境性かつ低コストである太陽電池モジュール裏面封止用シートおよびそれを使用した太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
本発明は、上記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、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートは、少なくとも裏面封止用シートと、裏面封止用シートに隣接する充填材層と、充填材層に埋設された太陽電池素子を備えてなる太陽電池モジュールに用いられる裏面封止用シートにおいて、該裏面封止用シートが、少なくとも充填剤に接する樹脂フィルムと最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムとを有し、該裏面封止用シートの部分放電電圧が1000V以上であることを特徴とするものである。
本発明によれば、特に電気絶縁性および耐加水分解性に優れることで、太陽電池システム電圧1000Vに対応し、耐久性に優れた、安価な太陽電池モジュール裏面封止シートを提供することができる。
本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートに関して、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを用いた太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。この太陽電池モジュール1は、裏面封止用シート10と、裏面封止用シートに隣接した充填材層2と、前記充填材層2に埋設された太陽電池素子3とを備え、好ましくは高光線透過率の特徴を持つ太陽電池モジュール表面封止用シート4を備える。該表面封止用シート4は、例えば白板ガラス等が用いられる。
前記充填材層2としては、太陽電池の太陽光が入射する側にも用いられることから、透明性を有することが必要であり、表面封止用シート4および裏面封止用シート10との接着性を有することも必要である。
また太陽電池素子を保護する機能も必要とすることから、かかる充填材層2としては、エチレン−ビニルアセテート共重合体、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などがあるが、耐光性、耐熱性、耐水性などの種々の特性を考慮し、エチレン−ビニルアセテート共重合体(以下EVAという)が最もよく使用されており、本発明においても好ましい。
図2は、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートの一例である。図2の該裏面封止用シート10は、該充填材層2に接する側に樹脂フィルム11を、最外層に耐加水分解性白色樹脂フィルム12を持ち、それぞれを接着剤等で積層したものである。ここで、樹脂フィルム11および耐加水分解性白色樹脂フィルム12は、いずれも電気絶縁性を有し、裏面封止用シート全体として、部分放電電圧1000Vを満たす。
図3は、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートの第二の例である。図3の裏面封止用シート20は、最外層の耐加水分解性白色樹脂フィルム12と該充填材層2に接する樹脂フィルム11との間に別の樹脂フィルム13を備える。このように、裏面封止用シートの充填材層2側から複数の樹脂フィルムを積層し、最外層に耐加水分解性白色樹脂フィルムを配置する構成をとっても良い。
このように本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シート(10、20)は、耐加水分解性白色樹脂フィルムを含めると2枚以上の樹脂フィルムを積層してなるが、これら樹脂フィルムの厚さの合計が230μm以上であることが好ましい。高い太陽電池システム電圧、具体的にはシステム電圧1000Vに対応できるようにするため、裏面封止用シートには部分放電電圧1000V以上が求められている。これを満足するようにするため、本発明では樹脂フィルムの厚さの合計が230μm以上を満たすように設定することが好ましい。さらに好ましくは300μm以上となるように設定することが好ましい。総合計厚があまり厚すぎると太陽電池モジュール製造時の作業性が悪く、また重量も重くなること、コストも高くなることから、350μm以下が好ましい。
図4は、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートの第三の例である。図4の裏面封止用シート30は、樹脂フィルム11,耐加水分解性白色樹脂フィルム12に加えて、電気絶縁性水蒸気バリア層31を備えている。太陽電池の種類によっては、裏面封止用シートには高い水蒸気バリア性を要求される場合があり、その場合に適している。
電気絶縁性水蒸気バリア層31の位置は、図4のように樹脂フィルム11/電気絶縁性水蒸気バリア層31/耐加水分解性白色樹脂フィルム12の順に構成しても良いし、電気絶縁性水蒸気バリア層31/樹脂フィルム11/耐加水分解性白色樹脂フィルム12のように構成しても良いし、
前述したように樹脂フィルム13を用いる場合は、
樹脂フィルム11/樹脂フィルム13/電気絶縁性水蒸気バリア層31/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
樹脂フィルム11/電気絶縁性水蒸気バリア層31/樹脂フィルム13/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
電気絶縁性水蒸気バリア層31/樹脂フィルム11/樹脂フィルム13/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
のいずれの位置でも良い。
前述したように樹脂フィルム13を用いる場合は、
樹脂フィルム11/樹脂フィルム13/電気絶縁性水蒸気バリア層31/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
樹脂フィルム11/電気絶縁性水蒸気バリア層31/樹脂フィルム13/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
電気絶縁性水蒸気バリア層31/樹脂フィルム11/樹脂フィルム13/耐加水分解性白色樹脂フィルム12
のいずれの位置でも良い。
この電気絶縁性水蒸気バリア層は、例えば図5のように電気絶縁性基材フィルム32に無機酸化物蒸着層33を備えた構成が挙げられる。
かかる電気絶縁性基材フィルム32としては、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好適に用いられるが、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリルニトリルフィルム、ポリイミドフィルム等を用いても良い。
また、この電気絶縁性基材フィルム32の表面に、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などが使用されていても良い。
この電気絶縁性基材フィルム32の厚さは特に制限を受けるものではないが、包装材料としての適正や無機酸化物蒸着層33を形成する場合の加工性を考慮すると、6〜30μmが好ましい。また、この電気絶縁性基材フィルム32の厚さは、前記樹脂フィルムの厚さの総合計に加えて良い。
かかる無機酸化物蒸着層33は、具体的には、例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの無機酸化物を公知の物理的気相蒸着法、化学的気相蒸着法などから形成したものである。また、かかる無機酸化物蒸着層33を形成した後に、さらに水蒸気バリア性を高めるため、または無機酸化物蒸着層を保護するための保護層を設けても良い。
この電気絶縁性水蒸気バリア層31は、前述したように電気絶縁性基材フィルム32に無機酸化物蒸着層33を備えた構成の他に、樹脂フィルム11または耐加水分解性白色樹脂フィルム12の上に無機酸化物蒸着層を直接形成しても良い。但し、この場合は無機酸化物蒸着層が裏面封止用シートの最外面、または充填材と接する面に位置してはならない。最外面に位置すると無機酸化物蒸着層にクラックが入ったり傷が付きやすく、その際に水蒸気バリア性が劣化するおそれがある。また充填材層と接する面に位置すると充填材との接着性が十分でないおそれがある。
図6は本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートの第四の例を示す。図6の裏面封止用シート40は、樹脂フィルム11の充填材層に接する側に接着改善層41が配されている。樹脂フィルム11と充填材層2との接着性は、必ずしも十分なものではないため、該接着改善層41を配することで、太陽電池モジュールの信頼性を高めることができる。
該充填材層2には前述したように、EVAが好ましいため、該接着改善層41にはこれと接着性が良いことが要求される。好ましい接着改善層41の第1は、ポリエステル系樹脂およびポリエステルポリウレタン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂で構成されるもので、その架橋剤がアルキル化メラミンおよびポリイソシアネートから選ばれた少なくとも1種の架橋剤からなるものである。
ここで、「ポリエステル系樹脂及びポリエステルポリウレタン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂」とは、ポリエステル系樹脂の中から1種類以上の樹脂を選択する場合や、ポリウレタン系樹脂の中から1種類以上の樹脂を選択する場合や、ポリエステル系樹脂及びポリウレタン系樹脂の中からそれぞれ1種類以上の樹脂を選択する場合を意味する。かかる接着性改善層の樹脂として、これらの樹脂を選択することで、EVAとの良好な接着性と、保存時にブロッキング、張り付きなどが起きない良好な保存性が得られる。とりわけポリエステル系樹脂がブロッキングを生じにくいことから好ましい。
特に、前記の接着改善層を構成するポリエステル系樹脂、ポリエステルポリウレタン系樹脂が、アルキル化メラミン及びポリイソシアネートから選ばれた少なくとも1種の架橋剤により架橋されていることが、より高い接着強度が得られることから好ましい。さらに接着改善層を構成する樹脂が、かかる架橋剤により架橋されていることが、耐水性、接着性がさらに向上できることから好ましい。
かかる接着改善層の形成方法としては、周知のウエットコート法、たとえばダイレクトグラビアコート法、リバースグラビアコート法などが用いられる。
かかる接着改善層の厚さは、接着強度が高く、強度塗剤コストが低く、加工速度が高くできることから0.5〜3μmの膜厚であるのが好ましい。
好ましい接着改善層41の第2は、図7に示すようにエチレンービニルアセテート共重合体系充填材層の樹脂と相溶性のある相溶性樹脂層42と接着層43の積層体で構成するものである。図7において、接着層43が樹脂フィルム11上にコーティングされ、相溶性樹脂層42がその上にコーティングされ、充填材2に直接接する。かかる接着性改善層を構成する相溶性樹脂層42は、エチレンービニルアセテート共重合体系充填材層を構成する樹脂と相溶性があり、エチレンービニルアセテート共重合体系充填材層を構成する樹脂の軟化点以上で相溶性を生じるものであればよい。具体的には、エチレンービニルアセテート共重合体、エチレンービニルアセテート共重合体を基本構造として、アクリル、メタクリルモノマーなど第3成分を共重合した共重合ポリマーなどを使用することができる。特にエチレンービニルアセテート共重合体を水性エマルジョン化した塗料樹脂は、グラビアコーティングなどの生産性が高い塗工工程を採用することができるので、樹脂の使用量をより減量化できる利点があるので好ましい。
また、かかる接着層43としては、公知のドライラミネート用接着剤を好ましく使用することができる。中でもエーテル系、ポリエステル系、ポリオール系などのウレタン系接着剤が、接着強度が高く、さらにその接着強度の恒温安定性、長期耐久性に優れることから好ましく使用される。その中でも塗工時直後に粘着性が低く、コーティングが容易であることからポリエステル系のウレタン系接着剤が特に好ましく使用される。
また、前記接着改善層41を構成する相溶性樹脂層42、接着層43の形成方法としては、周知のウエットコート法、たとえばダイレクトグラビアコート法、リバースグラビアコート法などが用いられる。
かかる接着改善層41の相溶性樹脂層42の厚さは、接着強度が高く、強度塗剤コストが低く、加工速度が高くできることから、好ましくは0.2〜2μm、より好ましくは0.2〜1μmの膜厚に制御するのがよい。かかる相溶性樹脂層42の厚さは、さらに該裏面封止用シートの保存時のブロッキング、張り付きなどが起きない良好な保存性を保持する上から重要である。なお、接着層43の厚さは、特に限定するものではないが好ましくは0.1μm以上1.5μm以下である。コーティングが容易であることから、さらに好ましくは0.2μm以上0.5μm以下であるのがよい。
本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートは、太陽電池素子側から見た時の光の反射率が高い方が好ましい。これは、太陽電池素子の間を通り抜けた光を裏面封止用シートが反射することで、再度太陽電池素子に返し、その光エネルギーを利用することで太陽電池モジュールの光電変換効率を高くするためである。それを実現するため、本発明において充填材層に接する樹脂フィルム11は、白色であること、または高透明であることが好ましい。
かかる樹脂フィルム11が白色であるとは、樹脂フィルム11自体が拡散反射性をもつことであり、白色塗料を樹脂フィルム11上に塗布する方法、あるいは白色ポリエステルフィルム等の白色樹脂フィルムを用いる方法が挙げられる。材料コストが安価でかつ高い反射性が得られることから、白色ポリエステルフィルム、特に白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを樹脂フィルム11として用いることが好ましい。
一方、該樹脂フィルム11が高透明である場合は、太陽電池素子の間を通り抜けた光は、高透明な樹脂フィルム11も透過し、耐加水分解性白色樹脂フィルム12で反射する。後述するように耐加水分解性白色樹脂フィルム12は高い反射率を持つことから、太陽電池モジュール裏面封止用シート全体として高い反射率を得ることができる。そのためには、樹脂フィルム11の全光線透過率は85%以上であることが好ましい。材料コストが安価で、かつ高い透明性を得られることから、透明ポリエステルフィルム、特に85%以上の全光線透過率を持つ高透明ポリエチレンテレフタレートフィルムを樹脂フィルム11として用いることが好ましい。
また、接着層としては、公知のドライラミネート用接着剤を使用することができる。特にエーテル系、ポリエステル系、ポリオール系などのウレタン系接着剤が、接着強度が高く、さらにその接着強度の恒温安定性、長期耐久性に優れることから好ましく使用される。その中でも塗工時直後に粘着性が低く、コーティングが容易であることからポリエステル系のウレタン系接着剤が好ましく使用される。
最後に、本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12について述べる。
かかる耐加水分解性白色樹脂フィルム12は、数平均分子量が18500〜40000である1つまたは複数の層を用いてなるポリエステル樹脂層を有し、該ポリエステル樹脂層に5〜40重量%の二酸化チタンを含有する層を少なくとも1層有するポリエステル樹脂フィルムであって、かかる二酸化チタンを含有するポリエステル樹脂層によって、下記4条件を満たす形に構成するのが好ましい。
1.相対反射率が80%以上105%以下、
2.見かけ密度が1.37〜1.65g/cm3 、
3.光学濃度が0.55〜3.50であり、
4.光学濃度ばらつきが中心値に対して20%以内。
1.相対反射率が80%以上105%以下、
2.見かけ密度が1.37〜1.65g/cm3 、
3.光学濃度が0.55〜3.50であり、
4.光学濃度ばらつきが中心値に対して20%以内。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12におけるポリエステル樹脂とは、ジカルボン酸誘導体とジオール誘導体との重縮合体であり、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリ1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、1,4−シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。特にポリエチレンテレフタレートは、安価であるため、非常に多岐にわたる用途に好ましく用いることができる。
また、これらの樹脂はホモ樹脂であってもよく、共重合体またはブレンド体であってもよい。好ましく使用されるポリエステルの融点は、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上好ましい。この範囲内であれば、他の成分が共重合しても、ブレンドしていてもよい。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、帯電防止剤、低密度化剤などの添加剤が、たとえば60重量%以下の範囲で添加されていてもよい。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12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、熱処理してなるシートをいう。該シートの厚さは、適正な腰の強さ、加工性、太陽電池の軽量性の点から、20〜350ミクロンの範囲が好ましい。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12におけるポリエステル樹脂層とは、数平均分子量が18500〜40000であるポリエステル樹脂で構成された層のことであり単層でも複数の層からなるものでもよい。本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12は、上記ポリエステル樹脂層を有し、必要に応じて他のポリエステル層を有して構成された、多層または、単層のことを指す。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12では波長300nm〜350nmの光線透過率が0.005〜10%であることが好ましい。本発明でいう波長300nm〜350nmの光線透過率とは、該フィルム12に入射された該波長の入射光と反対面透過光の割合のことを指す。UV劣化を低減するためには、耐加水分解性白色樹脂フィルム12のUV領域の波長(300〜350nm)の透過率(以下、UV透過率とも言う)を0.005〜10%の範囲、好ましくは0.01〜7%、更に好ましくは0.05〜5%の範囲に入れる必要がある。入射された光の波長の中には、該耐加水分解性白色樹脂フィルム12を劣化させるUV領域の光線も含まれており、表層近くでシャットアウトできる場合には、内層へのUV領域の波長の浸透が少なく、内層部のUV劣化が少なく、耐候性に優れることになる。UV透過率が10%を超える場合、経時でUV波長のエネルギーにより分子鎖が分断されて、機械特性が低下するため好ましくない。また、色調も黄色に変化し外観上からも劣化していることが分かる。
上記、波長300nm〜350nmの光線透過率(UV透過率)をコントロールする方法としては、下記二酸化チタンの混率を制御することによってコントロールすることが挙げられる。
かかる二酸化チタンの混率を上げていくと、隠蔽性が増すと同時に波長300〜350nmの透過率が顕著に下がっていく。熱可塑性樹脂シートのUV透過率は0.005〜10%がよく、この効果が発現するのは、二酸化チタンの混率(二酸化チタンを含有する層に対しての二酸化チタンの含有量)が5重量%を越えた領域からである。好ましくは、7重量%以上、更に好ましくは10%以上である。上限については、生産性、シート強度の観点から二酸化チタンの濃度は、40重量%以下が望ましい。上記二酸化チタンの含有量を有する層をポリエステル樹脂層中に有することで、本発明の波長300〜350nmの光線透過率の範囲を調整・達成することができる。
本発明においては、耐加水分解性白色樹脂フィルム12の相対反射率が80%〜105%が好ましく、より好ましくは83%〜105%であり、特に好ましくは、85〜105%である。80%未満では、光損失が大きく電換効率にほとんど寄与しないため、好ましくない。
ここで、本発明でいう相対反射率とは、標準白色板として酸化アルミナを用いて波長560nmにおいて反射率を測定したときの反射率(ベース値)を100%とし、サンプルでの測定値を、そのベース値に対しての数値として換算したものである。相対反射率が本発明の範囲にあると、太陽電池モジュールの隙間から漏れ出す光を入射光に対して拡散反射させ、太陽電池セルに再度届けることが出来る。照度を向上させることができるため、太陽電池の電換効率が向上する。
本発明においては、耐加水分解性白色樹脂フィルム12のみかけ密度が1.37〜1.65g/cm3 であることが好ましい。
ここで、みかけ密度とは、多層または単層で積層されたシート全体を厚み、面積、重量から計算した数値をいう。比重の高い無機粒子を添加することにより、界面で屈折率差が大きくなり、反射性能に寄与する。反射率に寄与するみかけ密度の下限は、1.37g/cm3 からであり、上限としては、太陽電池の軽量性も考慮すると1.65g/cm3 までである。みかけ密度を1.37〜1.65g/cm3 にコントロールする方法としては、ポリエステル樹脂の種類、無機粒子の種類、無機粒子の混率をコントロールすることで達成できる。無機粒子としては、タルク、酸化マグネシウム、二酸化チタン、二酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、石こう、などが好ましく使用される。中でも二酸化チタンを使用するとUV領域の波長を拡散反射するため、耐UV性に顕著に効果がある。
加えて、白色度を高めるために4,4’−ビス(2−ベンゾオキサゾリル)スチルベンなどの蛍光増白剤を用いると効果的である。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12においてはマクベス光学濃度計で測定したときの光学濃度が、0.55以上であることが好ましく、より好ましくは0.60以上である。上限については、理論上は高いほど良いが、生産性およびシート強度の観点から3.5以下、好ましくは3.0以下、更に好ましくは、2.5以下であるのがよい。
ここで、本発明にいう光学濃度とは、隠蔽性の指標として、定量化し数値が高いほど隠蔽性が高いことを示すものであり、本発明においては光学濃度計(マクベス製:TR−524)で後記の条件で測定した値を言う。該耐加水分解性白色樹脂フィルム12に隠蔽性が必要なのは、該太陽電池素子の隙間から漏れてくる太陽光を反射させ、該反射光も電気変換し、電換効率を向上させる機能を付与するためである。
特に、太陽電池モジュール最下部に配置される該耐加水分解性白色樹脂フィルム12は、隙間から漏れてくる入射光を太陽電池外部に漏れ出すのを防ぐ必要がある。光学濃度が0.55未満では、入射された光を太陽電池外部に出してしまう。この場合、太陽電池素子で電気変換に再び使用することが出来ないため、電換効率の向上が望めないため好ましくない。二酸化チタンなどの無機粒子の混率を上げていくと隠蔽性が増すと同時に透過率が顕著に下がっていく。
隠蔽性の指標である光学濃度は上記の通り0.55〜3.5がよく、この効果が発現するのは、二酸化チタンの混率が5重量%を越えた領域からである。二酸化チタン濃度は好ましくは、7重量%以上、更に好ましくは10重量%以上である。上限については、生産性、シート強度の観点から二酸化チタンの濃度は、40重量%以下が望ましい。二酸化チタンを含有する層に対して上記二酸化チタンの含有量を有する層をポリエステル樹脂層中に有することで本発明の光学濃度の範囲を得ることができる。
本発明においては、マクベス光学濃度計で測定したときの光学濃度ばらつきが中心値に対して、20%以内であることが好ましい。光学濃度のばらつきは、(最大値−最小値)/中心値で表す。例えば、光学濃度の中心値が1.0の場合、光学濃度のばらつきは、0.2の範囲となり、光学濃度としては、0.9〜1.1の範囲に入ることが好ましい。光学濃度ばらつきは、好ましくは中心値に対して15%以内であることがより好ましく、特に好ましくは、中心値に対して10%以内である。
かかる光学濃度ばらつきは、太陽電池モジュールの面内で均一であることが求められるため、現在汎用のサイズである、長さ1.5m×幅1mの範囲で満たすことが好ましい。
かかる光学濃度ばらつきは、製品ロール中央から長手方向に100m毎に長手方向1.5m×幅方向1mのサイズにサンプリングし、さらに、1.5m×1.0mのカットサンプルの4角を10cm×10cmにサンプリングし、その10cm×10cmのサンプルを用いて光学濃度を3回測定し、光学濃度とした。製品ロール1本につき、5回測定したときの光学濃度の最大値、最小値、中心値(データ数は、20)から光学濃度ばらつきを算出し光学濃度ばらつきとした。
かかる光学濃度ばらつきが20%の範囲から外れると、UV透過率のばらつきや全光線透過率のばらつき、相対反射率のばらつきに波及し、性能及び品位の面で好ましくない。
かかる光学濃度ばらつきを20%以内にいれるためには、原料チップの分級を低減する必要があり、例えば比重の異なる原料チップを使用する場合は、チップのサイズを変更することにより達成することが出来る。二酸化チタンの比重は、3.9〜4.2g/cm3 であり、ポリエステルの比重は、1.2〜1.4g/cm3 である。二酸化チタンを50重量%含有するマスターチップの比重は、2.5〜2.8g/cm3 である。
従来までマスターチップの形状は、長さ:5.95〜8.05mm、幅:3.20〜4.80mm、高さ:1.70〜2.30mmの円柱状であった。
上記チップ形状では、二酸化チタン濃度を5〜40重量%に希釈する際、押出機上部のホッパー内で二酸化チタンのマスターチップとポリエステルチップが分級し、比重が高いマスターチップが先に吐出してしまうという問題があった。そのため、先に吐出したシートは二酸化チタンが多く含まれるため光学濃度が高く、後に吐出したシートでは二酸化チタン濃度が低くなり、光学濃度が低く、光学濃度ばらつきが大きくなる。そこで、二酸化チタンマスターチップの形状を下記長さ:2.40〜4.60mm、幅:3.20〜4.80mm、高さ:1.70〜2.30mmの円柱状に変更することによって、本願発明の光学濃度ばらつきの範囲とすることが可能となる。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12においては、耐加水分解性を満たすために、該ポリエステル樹脂シートが、数平均分子量18500以上であるポリエステル樹脂層を使用することが好ましい。かかる数平均分子量の上限については、高いほどよいが、該数平均分子量が40000を越える場合は、実質上押出しが出来ず、溶融成形性、2軸延伸性から考えて、35000以下の数平均分子量であるものがより好ましい。つまり数平均分子量18500〜40000であるのが好ましく、より好ましくは19000〜35000であり、特に好ましくは20000〜30000である。
ここで、本発明でいう数平均分子量とは、後述するゾル浸透クロマトグラフ法(GPC)で測定したもので、数平均分子量は、重合度の指標である。数平均分子量が本発明の範囲にあるとポリエステル樹脂の加水分解反応が進行しても、反応スタート地点の重合度が高いため、18500よりも低数平均分子量に比べて経時での劣化を優位に低減することができる。
本発明の範囲に数平均分子量を調整するためには、熱可塑性樹脂の重合において、高重合化する温度を例えば、190〜230℃、重合時間を10〜23時間変化させ、異なる数平均分子量のポリマーを得ることが出来る。
本発明では、耐加水分解性白色樹脂フィルム12の全光線透過率が、0.005〜25%であることが好ましい。
ここで、全光線透過率とは、スガ試験器製ヘイズメーターHGM−2DPを使用して、JIS−K−7105に基づいて測定した値を言う。かかる全光線透過率は隠蔽性の指標となるものであり、特に可視光領域の波長の全光線透過率を低減することで、発電に寄与する波長が入射した太陽光が透過してしまい太陽電池外部へと逃げてしまうのを防ぐことができる。
隠蔽性を上げる効果が顕著にあるのは、上記、二酸化チタンを5〜40重量%添加した場合である。5重量%未満では、上記隠蔽性が低下し、目標とする全光線透過率を低減することができない。40重量%より上では、製膜フィルター詰まりの原因やシート自体が破れ易くなり、生産性悪化の原因となり好ましくない。かかる二酸化チタン濃度は好ましくは、7重量%以上、更に好ましくは10%以上である。二酸化チタンを含有する層に対して上記二酸化チタンの含有量である層をポリエステル樹脂層中に有することで本発明の全光線透過率の範囲を得ることができる。二酸化チタン濃度が上記範囲を満たしていれば、複数層を有していてもよいし、高濃度の層を有して調整してもよい。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12は数平均分子量が18500以上であるポリエステル樹脂層の厚みがポリエステル樹脂シート全体の厚みの7〜100%であることが好ましい。好ましくは、10%以上である。更に好ましくは、15%以上である。つまり、耐加水分解性白色樹脂フィルム12全体が数平均分子量18500〜40000である必要はなく、フィルムの厚さ方向の7%以上の厚みが数平均分子量18500〜40000の高分子量ポリエステル樹脂が構成されていればよい。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有し、かつ、数平均分子量18500〜40000の範囲であるポリエステル樹脂層で耐加水分解性白色樹脂フィルム12としての外側の最も表層、すなわち裏面保護シートの最外層を構成することが、耐加水分解性を付与するために好ましい。層厚さ方向の7%未満の厚みが数平均分子量18500〜40000の高分子量ポリエステル樹脂層であっても、耐加水分解性に劣り強伸度保持率が低下し劣化が早く好ましくない。7%以上の厚みで積層されていれば積層界面からの層間剥離にも優位である。
また、本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12では、数平均分子量が18500以上であるポリエステル樹脂層が複数の層からなり、二酸化チタンを5〜40重量%含有する層がポリエステル樹脂層全体の厚みの7〜100%であることが好ましい。好ましくは、ポリエステル樹脂層全体の厚みの10%以上である。更に好ましくは、ポリエステル樹脂層全体の厚みの15%以上である。二酸化チタンの含有量はより好ましくは7〜30重量%、更に好ましくは10〜20重量%の範囲がよい。このポリエステル樹脂層中で、二酸化チタンを高濃度に有する層とその他の層とを分けることで、製膜性と、光学特性の両者とを優れたものとすることができる。
また、本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12の加水分解劣化防止を効果的に発現させるには、両面に18500〜40000の該平均分子量のポリエステル樹脂層が積層されている方がより好ましい。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12は、温度85℃、湿度85%の環境下において3000時間エージング後の伸度保持率が40〜100%であることが好ましい。温度85℃、湿度85%の環境下において3000時間エージングは、太陽電池用熱可塑性樹脂シートとして、屋外暴露状態で25年間相当の加水分解性を検査する試験の一つであり、上記伸度保持率を満たすためには、数平均分子量18500〜40000の範囲であるポリエステル樹脂層を有し、この層を最外層に配置し、層厚みをシート全体の厚みの7%以上構成することが好ましい。該フィルム層が7%未満では、最外層から劣化が進み伸度保持率は40%未満となってしまうことがある。
本発明の耐加水分解性白色樹脂フィルム12では、温度140℃の環境下において15時間エージング後の伸度保持率が40〜100%であることが好ましい。太陽電池は屋外で使用され、例えば砂漠や熱帯など高温にさらされる可能性がある。また、密閉された領域では、雰囲気温度以上に上昇する。更に、太陽電池モジュール自体も発電する際に発熱するため、バックシート使用環境下における耐熱性も重要項目である。耐熱性の加速試験は上記評価で代替することができる。温度140℃の環境下において15時間エージング後の伸度保持率を40〜100%とするためには、数平均分子量18500〜40000の範囲であるポリエステル樹脂層を有し、この層を最外層に配置し、層厚みをシート全体の厚みの7%以上構成することが好ましい。ポリエステル樹脂層が7%未満では、最外層から劣化が進み伸度保持率は40%未満となってしまうことがある。
まず、本発明に用いる測定法について説明する。
(1)膜厚測定
接着改善層の膜厚は、接着改善層を設けたフィルムまたはこれと他のフィルムを張り合わせたシートをフィルム面に対して垂直にカッターナイフで切断した小片を作成し、走査型電子顕微鏡で断面を観察することにより測定した。
接着改善層の膜厚は、接着改善層を設けたフィルムまたはこれと他のフィルムを張り合わせたシートをフィルム面に対して垂直にカッターナイフで切断した小片を作成し、走査型電子顕微鏡で断面を観察することにより測定した。
(2)EVAとの接着強度の測定
JIS K 6854に基づき、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルムとの接着力を測定した。試験した疑似太陽電池サンプルは太陽電池裏面封止シートの接着改善層面にEVAフィルムを重ね、さらにその上に厚さ0.3mmの半強化ガラスを重ね、150℃加熱条件下、3Kg/cm2 荷重で30分プレス処理をしたものを用いた。EVAフィルムは、三井化学ファブロ(株)製の0.7mm厚フィルムを用いた。接着強度試験の試験片の幅は10mmとした。接着強度は2kgw/10mm以上あることが実用上問題ないレベルと判断できる。
JIS K 6854に基づき、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルムとの接着力を測定した。試験した疑似太陽電池サンプルは太陽電池裏面封止シートの接着改善層面にEVAフィルムを重ね、さらにその上に厚さ0.3mmの半強化ガラスを重ね、150℃加熱条件下、3Kg/cm2 荷重で30分プレス処理をしたものを用いた。EVAフィルムは、三井化学ファブロ(株)製の0.7mm厚フィルムを用いた。接着強度試験の試験片の幅は10mmとした。接着強度は2kgw/10mm以上あることが実用上問題ないレベルと判断できる。
(3)ブロッキングの測定
太陽電池モジュール裏面封止シート2枚を接着改善層面が向かい合わない方向で重ね合わせ(すなわち接着改善層/基材層//接着改善層/基材層)、金属製板上に基材層が接するように置いた後、さらに底面3×4cmの直方体の金属製おもりを2枚のシート上に置き、そのまま気温40℃の環境に65時間放置する。その後、おもりを外し、2枚それぞれを平面に沿った対向方向(おもり底面の長軸方向相当)に引っ張り、剪断力を測定した。ブロッキングが発生しない場合には、剪断力は0、ブロッキングが大きいほど高い値となる。この測定法での剪断力は0.05kgw以下であれば実用上支障がない。
太陽電池モジュール裏面封止シート2枚を接着改善層面が向かい合わない方向で重ね合わせ(すなわち接着改善層/基材層//接着改善層/基材層)、金属製板上に基材層が接するように置いた後、さらに底面3×4cmの直方体の金属製おもりを2枚のシート上に置き、そのまま気温40℃の環境に65時間放置する。その後、おもりを外し、2枚それぞれを平面に沿った対向方向(おもり底面の長軸方向相当)に引っ張り、剪断力を測定した。ブロッキングが発生しない場合には、剪断力は0、ブロッキングが大きいほど高い値となる。この測定法での剪断力は0.05kgw以下であれば実用上支障がない。
(4)部分放電電圧の測定
太陽電池モジュール裏面封止用シートについて、下記の測定法に基づき部分放電電圧を測定して電気絶縁性を評価した。1000V以上を○、1000V未満を×とした。
(測定方法)
準拠規格 :IEC60664/A2:2002 4.1.2.4
試験器 :KPD2050(菊水電子工業製)
測定パターン:台形
開始電圧電荷しきい値:1.0pC
消滅電圧電荷しきい値:1.0pC
試験時間 :22.0s。
太陽電池モジュール裏面封止用シートについて、下記の測定法に基づき部分放電電圧を測定して電気絶縁性を評価した。1000V以上を○、1000V未満を×とした。
(測定方法)
準拠規格 :IEC60664/A2:2002 4.1.2.4
試験器 :KPD2050(菊水電子工業製)
測定パターン:台形
開始電圧電荷しきい値:1.0pC
消滅電圧電荷しきい値:1.0pC
試験時間 :22.0s。
<耐加水分解性白色樹脂フィルムの作製>
まず、耐加水分解性白色樹脂フィルムに関する物性およびその評価方法、評価基準について説明する。
まず、耐加水分解性白色樹脂フィルムに関する物性およびその評価方法、評価基準について説明する。
<物性および評価方法、評価基準>
(1)数平均分子量(Mn)
室温(23℃)で244型ゲル浸透クロマトグラフ GCP−244(WATERS社製)を使用し、カラムにShodex(R) K 80M (昭和電工(株)製)を2本、TSK−GEL−G2000Hxl(東ソー(株)製)を1本を使用し、該耐加水分解性白色樹脂フィルムの測定を実施する前に分子量校正をポリスチレン(PS)(標準品)を用いて実施した。溶出容積(V)及び分子量(M)を用いて3次の近似式(i)の係数(A1)を計算して作図する。
・Log(M)=A0+A1V+A2V2+A3V3・・・・(i)。
(1)数平均分子量(Mn)
室温(23℃)で244型ゲル浸透クロマトグラフ GCP−244(WATERS社製)を使用し、カラムにShodex(R) K 80M (昭和電工(株)製)を2本、TSK−GEL−G2000Hxl(東ソー(株)製)を1本を使用し、該耐加水分解性白色樹脂フィルムの測定を実施する前に分子量校正をポリスチレン(PS)(標準品)を用いて実施した。溶出容積(V)及び分子量(M)を用いて3次の近似式(i)の係数(A1)を計算して作図する。
・Log(M)=A0+A1V+A2V2+A3V3・・・・(i)。
校正・作図を終了した後、溶媒にオルトクロロフェノール/クロロホルム(1/4 容積比)に該耐加水分解性白色樹脂フィルムのサンプルを0.2%(wt/vol)となるように溶解させた。クロマトグラフへのインジェクション量は0.400mlであり、流速は0.8ml/minで実施した。検出器は、R−401型示差屈折率器(WATERS)を用い、下記式により数平均分子量を算出した。
・数平均分子量(Mn)=ΣNiMi/ΣNi
モル分率;Ni、各保持容量(Vi)に相当する分子量(Mi)
複合または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。
・数平均分子量(Mn)=ΣNiMi/ΣNi
モル分率;Ni、各保持容量(Vi)に相当する分子量(Mi)
複合または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。
(2)二酸化チタンの含有量
シートをサンプルとし、蛍光X線元素分析装置(堀場製作所製、MESA−500W型)により二酸化チタン特有の元素であるチタンの元素量を求めた。そのチタン元素量から二酸化チタン含有量を換算した。
シートをサンプルとし、蛍光X線元素分析装置(堀場製作所製、MESA−500W型)により二酸化チタン特有の元素であるチタンの元素量を求めた。そのチタン元素量から二酸化チタン含有量を換算した。
(3)光学濃度
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=log10(F0/F)
F :試料の透過光束
F0:試料無しの透過光束。
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=log10(F0/F)
F :試料の透過光束
F0:試料無しの透過光束。
(4)光学濃度ばらつき(%)
光学濃度のばらつきは、[(Fmax−Fmin)/Fave ]×100で表した。
Fmax:20データの最大値、Fmin:20データの最小値、Fave:20データの平均値
光学濃度測定方法は、上記(3)と同様の方法で測定した。
光学濃度ばらつきは、製品ロールから中央部を長手方向に100m毎に長手方向1.5m×幅方向1mのサイズに5箇所サンプリングし、1.5m×1.0mの4角を10cm×10cmに切り取り、そのサンプルを用いて光学濃度を3回測定し、3回の平均値を光学濃度とした。製品ロール1本につき、5回測定したときの光学濃度の最大値、最小値、中心値(データ数は、5箇所×4サンプルで20個)から光学濃度ばらつきを算出し光学濃度ばらつきとした。
光学濃度のばらつきは、[(Fmax−Fmin)/Fave ]×100で表した。
Fmax:20データの最大値、Fmin:20データの最小値、Fave:20データの平均値
光学濃度測定方法は、上記(3)と同様の方法で測定した。
光学濃度ばらつきは、製品ロールから中央部を長手方向に100m毎に長手方向1.5m×幅方向1mのサイズに5箇所サンプリングし、1.5m×1.0mの4角を10cm×10cmに切り取り、そのサンプルを用いて光学濃度を3回測定し、3回の平均値を光学濃度とした。製品ロール1本につき、5回測定したときの光学濃度の最大値、最小値、中心値(データ数は、5箇所×4サンプルで20個)から光学濃度ばらつきを算出し光学濃度ばらつきとした。
(5)みかけ密度
電磁式はかり(研精工業(株)製SD−120L)で測定した。N=3回測定し平均値を採用した。
電磁式はかり(研精工業(株)製SD−120L)で測定した。N=3回測定し平均値を採用した。
(6)耐加水分解
85℃−85%RHの雰囲気にフィルムをエージングし、ASTM−D61Tによりシート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。
エージング時間:0hr(100%)、3000hr
◎:保持率が50%以上60%未満
○:保持率が50%以上60%未満
△:保持率が40%以上50%未満
×:保持率が40%未満。
85℃−85%RHの雰囲気にフィルムをエージングし、ASTM−D61Tによりシート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。
エージング時間:0hr(100%)、3000hr
◎:保持率が50%以上60%未満
○:保持率が50%以上60%未満
△:保持率が40%以上50%未満
×:保持率が40%未満。
(7)耐UV性
促進試験器アイスーパーUVテスターを用い、下記サイクルを5サイクル行い、上記と同様に伸度保持率を求めて上記と同様の基準で評価した。
・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100RH)に4時間エージング
・紫外線照射強度:100mW/cm2
○:b値上昇率が5以下)
△:b値上昇率が5より大きく25未満)
×:b値上昇率が25以上)。
促進試験器アイスーパーUVテスターを用い、下記サイクルを5サイクル行い、上記と同様に伸度保持率を求めて上記と同様の基準で評価した。
・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100RH)に4時間エージング
・紫外線照射強度:100mW/cm2
○:b値上昇率が5以下)
△:b値上昇率が5より大きく25未満)
×:b値上昇率が25以上)。
(8)相対反射率
日立製分光光度計U−3310を用い、標準白色板用開口部と試験片開口部ともに標準白色板として酸化アルミナを用いて560nmで試験片開口部の傾斜角度を10°付けて拡散反射率を測定し(T0)とし、そのときの反射率を100%とした。その後、試験片開口部を試験片に取り替え560nmで拡散反射率を測定した。その後、下記式により、相対反射率(R)に換算した。
・R(%)=T1/T0×100
T0:標準白色板の反射率
T1:試験片の反射率。
日立製分光光度計U−3310を用い、標準白色板用開口部と試験片開口部ともに標準白色板として酸化アルミナを用いて560nmで試験片開口部の傾斜角度を10°付けて拡散反射率を測定し(T0)とし、そのときの反射率を100%とした。その後、試験片開口部を試験片に取り替え560nmで拡散反射率を測定した。その後、下記式により、相対反射率(R)に換算した。
・R(%)=T1/T0×100
T0:標準白色板の反射率
T1:試験片の反射率。
(9)UV(300〜350nm)の光線透過率
日立分光光度計U−3310を用い、標準白色板用開口部と試験片開口部ともに標準白色板として酸化アルミナを用いて300〜350nmで試験片開口部の傾斜角度を10°付けて試料のない状態の透過率を測定し(A0)とし、そのときの透過率を100%とした。その後、入射光前面に、該サンプルを配置し、300〜350nmの透過率(A1)を波長5nmおきに測定値を取り、測定値の平均値をUV透過率T(%)とした。
・T(%)=A1/A0×100
A0:試料なしでの透過率
A1:試験片の透過率。
日立分光光度計U−3310を用い、標準白色板用開口部と試験片開口部ともに標準白色板として酸化アルミナを用いて300〜350nmで試験片開口部の傾斜角度を10°付けて試料のない状態の透過率を測定し(A0)とし、そのときの透過率を100%とした。その後、入射光前面に、該サンプルを配置し、300〜350nmの透過率(A1)を波長5nmおきに測定値を取り、測定値の平均値をUV透過率T(%)とした。
・T(%)=A1/A0×100
A0:試料なしでの透過率
A1:試験片の透過率。
(10)耐熱性
140℃の雰囲気にフィルムを15時間エージングし、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%とし、エージング後の伸度との比(保持率)を計算した。そして、下記の基準で判定した。
○:保持率が40%以上
△:保持率が30%以上40%未満
×:保持率が30%未満。
140℃の雰囲気にフィルムを15時間エージングし、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%とし、エージング後の伸度との比(保持率)を計算した。そして、下記の基準で判定した。
○:保持率が40%以上
△:保持率が30%以上40%未満
×:保持率が30%未満。
次に、耐加水分解性白色樹脂フィルムの作製について説明する。
ジメチルテレフタレート100部(重量部:以下単に部という)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実施した。
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タレートの固有粘度は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、PET(ポリエチレンテレフタレート)のチップ形状は、円柱形であり、長さ:5.95〜8.05mm、幅:3.20〜4.80mm、高さ:1.70〜2.30mmであり、比重は1.3g/cm3であった。このPETを高重合化温度190〜230℃、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、10〜23時間撹拌しながら加熱しPETポリマーを得た。
コンパウンド及びベースに用いるPETの重合において、高重合化する温度を190〜230℃、高重合化する時間を10〜23時間の間で調整し、PETポリマーの固有粘度が、0.71のPETポリマーを得た。このPETポリマーと二酸化チタン微粒子をコンパウンドして二酸化チタンが50重量%のマスターチップとした。このマスターチップは比重2.5g/cm3であったことから、マスターチップのチップ形状を長さ:2.40〜4.60mm、幅:3.20〜4.80mm、高さ:1.70〜2.30mmの円柱形として分級が起こりにくいチップ形状とした。
二酸化チタンのマスターチップを40重量%添加してベースポリエステルに対して二酸化チタン濃度を20重量%とした。これらポリマーをB層/A層/B層となるように積層装置を通して積層し、Tダイよりシート状に成形した。積層構成は、複合3層構成である。ここで、A層には固有粘度0.71、数平均分子量21000、二酸化チタン無し、B層には固有粘度0.71、数平均分子量21000、二酸化チタン粒子濃度は20重量%の樹脂を用いた。Tダイより吐出したシート状成形物を表面温度25℃の冷却ドラムで冷却固化した未延伸シートを85〜98℃に加熱したロール群に導き、長手方向に3.3倍縦延伸し、21〜25℃のロール群で冷却した。続いて、縦延伸したフィルムの両端をクリップで把持しながらテンターに導き130℃に加熱された雰囲気中で長手に垂直な方向に3.6倍横延伸した。その後テンター内で220℃の熱固定を行い、均一に徐冷後、室温まで冷やして巻き取り厚み125μmのフィルムを得た。この耐加水分解性白色樹脂フィルムを、フィルムAとする。このフィルムAの見かけ密度は1.41g/cm3、光学濃度は0.85,光学濃度ばらつきは9.5%、相対反射率は90%、UV透過率は0.09%、耐加水分解性は55%で評価○、耐UV性はb値上昇率が4で評価○、耐熱性(伸度保持率)が63%で評価○であった。
<接着改善層A>
接着改善層Aは以下の水性塗剤をダイレクトグラビアコーターで塗布し、その後温度120℃、10秒の乾燥条件で乾燥することで膜厚1μmの接着改善層を形成した。
接着改善層Aは以下の水性塗剤をダイレクトグラビアコーターで塗布し、その後温度120℃、10秒の乾燥条件で乾燥することで膜厚1μmの接着改善層を形成した。
水性塗剤:
(A):ポリエステル樹脂:
酸成分:テレフタル酸 28モル%イソフタル酸 9モル%トリメリット酸 10モル%、セバシン酸 3モル%
グリコール成分:エチレングリコール 15モル%ネオペンチルグリコール 18モル%1,4−ブタンジオール 17モル%
上記酸成分とグリコール成分からなるポリエステル樹脂のアンモニウム塩型水分散体。
(A):ポリエステル樹脂:
酸成分:テレフタル酸 28モル%イソフタル酸 9モル%トリメリット酸 10モル%、セバシン酸 3モル%
グリコール成分:エチレングリコール 15モル%ネオペンチルグリコール 18モル%1,4−ブタンジオール 17モル%
上記酸成分とグリコール成分からなるポリエステル樹脂のアンモニウム塩型水分散体。
(B):メチロール化メラミン樹脂
(A)の固形分100重量部に対して、(B)を固形分比で5重量部混合し、さらにブロッキング防止用粒子としてdegussa社のOK412を0.05wt%添加し接着改善層用塗剤とした。
(A)の固形分100重量部に対して、(B)を固形分比で5重量部混合し、さらにブロッキング防止用粒子としてdegussa社のOK412を0.05wt%添加し接着改善層用塗剤とした。
<接着改善層B>
接着改善層Bは、下記の接着層及び相溶性樹脂層を下記条件で2ヘッドのタンデム型ダイレクトグラビアコーターを用いて順次、塗工することで形成した。
・接着層:三井化学ポリウレタン(株)製 芳香族エステル系接着剤
主剤:タケラック (登録商標)A−310 12部(液体)
硬化剤:タケネート (登録商標) A−3 1部 (液体)
上記2液を混合
塗工条件:固形分 膜厚 0.3μm 乾燥条件120℃ 4秒
・相溶性樹脂層:中央理化工業(株)製 MC3800 (EVAエマルジョン)
塗工条件:固形分 膜厚 1μm 乾燥条件125℃ 10秒。
接着改善層Bは、下記の接着層及び相溶性樹脂層を下記条件で2ヘッドのタンデム型ダイレクトグラビアコーターを用いて順次、塗工することで形成した。
・接着層:三井化学ポリウレタン(株)製 芳香族エステル系接着剤
主剤:タケラック (登録商標)A−310 12部(液体)
硬化剤:タケネート (登録商標) A−3 1部 (液体)
上記2液を混合
塗工条件:固形分 膜厚 0.3μm 乾燥条件120℃ 4秒
・相溶性樹脂層:中央理化工業(株)製 MC3800 (EVAエマルジョン)
塗工条件:固形分 膜厚 1μm 乾燥条件125℃ 10秒。
(実施例1)
樹脂フィルム11として、高透明PETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)T60(厚さ188μm、全光線透過率は88.9%))を用いた。この片側表面に接着改善層Aを塗布し、反対側の表面に前述のフィルムA(125μm)を、市販のポリエステル系接着剤主剤LX703VLとポリイソシアネート硬化剤KR90(いずれも大日本インキ化学工業(株)製)を重量比で15:1に混合した接着剤(乾燥重量4g/m2 )でドライラミネートし、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
樹脂フィルム11として、高透明PETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)T60(厚さ188μm、全光線透過率は88.9%))を用いた。この片側表面に接着改善層Aを塗布し、反対側の表面に前述のフィルムA(125μm)を、市販のポリエステル系接着剤主剤LX703VLとポリイソシアネート硬化剤KR90(いずれも大日本インキ化学工業(株)製)を重量比で15:1に混合した接着剤(乾燥重量4g/m2 )でドライラミネートし、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例1の接着改善層Aを接着改善層Bに変更した以外は実施例1と同様にして、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例1の接着改善層Aを接着改善層Bに変更した以外は実施例1と同様にして、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例2の高透明PETフィルム ルミラー(登録商標)T60の厚さを188μmから125μm(全光線透過率89%)に変更した以外は、実施例2と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例2の高透明PETフィルム ルミラー(登録商標)T60の厚さを188μmから125μm(全光線透過率89%)に変更した以外は、実施例2と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例4)
樹脂フィルム11として、白色PETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)E20(厚さ50μm))を用い、この片側表面に接着改善層Bを塗布した。その反対側表面に樹脂フィルム13として東レ(株)製ルミラー(登録商標)S10(厚さ125μm)を実施例1記載の接着剤でドライラミネートし、さらにS10の上に前述のフィルムA(125μm)を実施例1記載の接着剤でドライラミネートして、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
樹脂フィルム11として、白色PETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)E20(厚さ50μm))を用い、この片側表面に接着改善層Bを塗布した。その反対側表面に樹脂フィルム13として東レ(株)製ルミラー(登録商標)S10(厚さ125μm)を実施例1記載の接着剤でドライラミネートし、さらにS10の上に前述のフィルムA(125μm)を実施例1記載の接着剤でドライラミネートして、本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例5)
耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚さを50μmに、樹脂フィルム13としてのS10の厚さを188μmにした以外は実施例4と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚さを50μmに、樹脂フィルム13としてのS10の厚さを188μmにした以外は実施例4と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例6)
耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚さを75μmに、樹脂フィルム13としてのS10の厚さを125μmにした以外は実施例4と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚さを75μmに、樹脂フィルム13としてのS10の厚さを125μmにした以外は実施例4と同様にして本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例7)
実施例2と同様にして、接着改善層Bを塗布した厚さ188μmのT60/実施例1の接着剤でドライラミネート/ガスバリアフィルムであるアルミナ透明蒸着フィルム(東レフィルム加工(株)製バリアロックス(登録商標)、12μm厚)/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのフィルムAという順に積層して本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例2と同様にして、接着改善層Bを塗布した厚さ188μmのT60/実施例1の接着剤でドライラミネート/ガスバリアフィルムであるアルミナ透明蒸着フィルム(東レフィルム加工(株)製バリアロックス(登録商標)、12μm厚)/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのフィルムAという順に積層して本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例8)
実施例4,7と同様にして、接着改善層Bを塗布した厚さ50μmのE20/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのS10/実施例1の接着剤でドライラミネート/アルミナ透明蒸着フィルム(12μm厚)/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのフィルムAという順に積層して本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例4,7と同様にして、接着改善層Bを塗布した厚さ50μmのE20/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのS10/実施例1の接着剤でドライラミネート/アルミナ透明蒸着フィルム(12μm厚)/実施例1の接着剤でドライラミネート/厚さ125μmのフィルムAという順に積層して本発明の太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例7のT60の厚みを50μに、耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚みを50μmにした以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例7のT60の厚みを50μに、耐加水分解性白色樹脂フィルムであるフィルムAの厚みを50μmにした以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例7において、T60の厚みを75μmに、フィルムAの厚みを125μmにした以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例7において、T60の厚みを75μmに、フィルムAの厚みを125μmにした以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(比較例3)
実施例1において、フィルムAの代わりにデュポン社製フッ素系フィルム テドラー(登録商標)TWH20BS3(50μm)を用いた以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例1において、フィルムAの代わりにデュポン社製フッ素系フィルム テドラー(登録商標)TWH20BS3(50μm)を用いた以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(比較例4)
実施例1において、フィルムAの代わりにPETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)X10S、厚さ125μm)を用いた以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例1において、フィルムAの代わりにPETフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)X10S、厚さ125μm)を用いた以外は実施例7と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
(比較例5)
実施例1において、接着改善層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
実施例1において、接着改善層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュール裏面封止用シートを得た。評価結果を表1に示す。
1 太陽電池モジュール
2 充填材
3 太陽電池素子
4 太陽電池モジュール表面封止用シート
5 リード線
10,20,30,40 太陽電池モジュール裏面封止用シート
11,13 樹脂フィルム
12 耐加水分解性白色樹脂フィルム
31 電気絶縁性水蒸気バリア層
32 電気絶縁性基材フィルム
33 無機酸化物蒸着層
41 接着改善層
42 相溶性樹脂層
43 接着層
2 充填材
3 太陽電池素子
4 太陽電池モジュール表面封止用シート
5 リード線
10,20,30,40 太陽電池モジュール裏面封止用シート
11,13 樹脂フィルム
12 耐加水分解性白色樹脂フィルム
31 電気絶縁性水蒸気バリア層
32 電気絶縁性基材フィルム
33 無機酸化物蒸着層
41 接着改善層
42 相溶性樹脂層
43 接着層
Claims (11)
- 少なくとも裏面封止用シートと、裏面封止用シートに隣接する充填材層と、充填材層に埋設された太陽電池素子を備えてなる太陽電池モジュールに用いられる裏面封止用シートにおいて、該裏面封止用シートが、少なくとも充填剤に接する樹脂フィルムと、最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムとを有し、該裏面封止用シートの部分放電電圧が1000V以上である太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記充填材に接する樹脂フィルムと前記最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムとの間に、少なくとも1層の樹脂フィルムを有する請求項1に記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記裏面封止用シートを構成する樹脂フィルムの厚さの総合計が230μm以上である請求項1または2に記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記裏面封止用シートが、樹脂フィルムと耐加水分解性白色樹脂フィルムとに加えて、電気絶縁性の水蒸気バリア層を有する請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記充填剤がエチレンービニルアセテート共重合体であり、かつ、該充填剤層に接する樹脂フィルムの充填剤層側の面に、接着改善層が設けられている請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記接着改善層が、ポリエステル系樹脂、ポリエステルポリウレタン系からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂で構成され、0.5〜3μmの膜厚である請求項5に記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記接着改善層が、エチレンービニルアセテート共重合体系充填材層と相溶性のある相溶性樹脂層と接着層との積層体からなり、該相溶性樹脂層が該充填材層に接するように樹脂フィルムである延伸ポリエステルフィルム表面に設けられて構成されており、かつ、該相溶性樹脂層の膜厚が0.2μm以上2μm以下である請求項5に記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記充填材層に接する樹脂フィルムが、白色である請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記充填材層に接する樹脂フィルムが、全光線透過率85%以上の樹脂フィルムである請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 前記最外層となる耐加水分解性白色樹脂フィルムが、数平均分子量が18500〜40000である1つまたは複数の層を用いてなるポリエステル樹脂層を有し、該ポリエステル樹脂層が、5〜40重量%の二酸化チタンを含有するポリエステル樹脂層を少なくとも1層有するものであって、かつ、相対反射率が80%以上105%以下、見かけ密度が1.37〜1.65g/cm3 、光学濃度が0.55〜3.50であり、光学濃度ばらつきが中心値に対して20%以内であるという4条件を満たすものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シート。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の太陽電池モジュール裏面封止用シートの接着改善層面と、太陽電池モジュールのエチレンービニルアセテート共重合体からなる充填材面とが接着積層してなる太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006351134A JP2008166338A (ja) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | 太陽電池モジュール裏面封止用シート及び太陽電池モジュール |
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