JP2013207260A - 太陽電池用バックシート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材層とポリビニルアセタール層とを有する多層構造体からなり、前記ポリビニルアセタール層における可塑剤の含有量がポリビニルアセタール100質量部に対して15質量部未満である、太陽電池用バックシート。前記多層構造体が前記基材層と前記ポリビニルアセタール層との間に接着層をさらに有することが好ましい。
【選択図】なし
Description
本発明の太陽電池用バックシートにおける多層構造体が有する基材層は、特に限定されるものではなく、種々の樹脂フィルムを基材として用いることができる。このような樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂;ポリカーボネート;ポリメチルメタクリレート;ポリアクリレート;ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS);ポリフッ化ビニル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素含有樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。中でも強度、寸法安定性及び熱安定性に優れていることからポリエステル樹脂が好ましく、さらに安価であることからPETやPENがより好ましい。また、ポリエステル樹脂は共重合体であってもよく、共重合成分としては、例えば、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオール成分;イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸及びそのエステル形成性誘導体等のジカルボン酸成分などが挙げられる。一方、光学特性および耐候性の点ではETFEが好ましい。
本発明の太陽電池用バックシートに使用されるポリビニルアセタール層においては、後述の通り、ポリビニルアセタール100質量部に対して可塑剤の含有量が15質量部未満であることが重要である。また、該ポリビニルアセタール層はポリビニルアセタールが主成分であることが好ましく、具体的に、その含有割合は40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、80質量%以上が特に好ましい。ポリビニルアセタールの含有割合が40質量%未満であると、力学物性が不充分となる傾向がある。また、本発明の太陽電池用バックシートに使用されるポリビニルアセタール層においては、本発明の趣旨に反しない限り、ポリビニルアセタール以外の樹脂を混合することも可能である。また、無機物(酸化チタン、タルク等)を混合することも可能である。
上記ポリビニルアセタールとしてはアセタール化度が40〜90モル%のものが好ましい。アセタール化度が40モル%未満であると、吸水率が高くなるため好ましくない。一方、アセタール化度が90モル%を超えると、ポリビニルアセタールを得るための反応に長時間を要し、反応プロセス上、好ましくないことがある。アセタール化度は、より好ましくは60〜85モル%であり、耐水性の観点からさらに好ましくは65〜80モル%である。なお、上記アセタール化度は、後述のポリビニルアセタールにおけるビニルアセタール単位に基づく。
本発明において、上記ポリビニルアセタール層における可塑剤の含有量は非常に重要である。本発明の太陽電池用バックシートにおける多層構造体が有するポリビニルアセタール層において、可塑剤の含有量は、ポリビニルアセタール100質量部に対して15質量部未満であることが重要であり、10質量部以下であることが好ましく、8質量部以下であることがより好ましく、5質量部以下であることがさらに好ましく、2質量部以下であることが特に好ましく、0質量部であってもよい(つまり、可塑剤を含有しなくてもよい)。可塑剤の含有量が15質量部以上であると、得られる太陽電池用バックシートの耐ブロッキング性及び電気絶縁性が低下する。
上記ポリビニルアセタール層は、さらに、酸化防止剤、紫外線吸収剤、接着力調整剤、ブロッキング防止剤、染料、機能性無機化合物等をさらに含有していてもよい。
本発明の太陽電池用バックシートは、上記基材層及び上記ポリビニルアセタール層に加えて、さらに接着層を有していてもよい。基材層とポリビニルアセタール層との接着強度が実用上充分でないと判断される場合は、基材層とポリビニルアセタール層との間に接着層を設けることで、より安定した接着強度が得られる。接着層を形成するための接着剤は特に限定されるものではないが、例えば、アルコキシシリル基及びアミノ基を含有する化合物、アルコキシシリル基及びエポキシ基を含有する化合物;又はポリエステルポリオール等のポリオール及びポリイソシアネート等のイソシアネートを含む混合物などが挙げられる。中でも、より安定した接着強度を有する接着層を形成することができる点で、上記アルコキシシリル基及びアミノ基を含有する化合物として3−アミノプロピルトリメトキシシラン;上記アルコキシシリル基及びエポキシ基を含有する化合物として3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン;上記ポリオール及びイソシアネートを含む混合物として2液硬化型ウレタン系接着剤が好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、本発明の太陽電池用バックシートを有すること以外は、太陽電池モジュールの構造として公知の構造をとることができる。また、太陽電池モジュールの製造方法も特に限定されず、公知の方法により製造されるが、太陽電池セル封止材層とバックシートとの接着性をより一層向上させる観点から、該封止材としてポリビニルアセタールを使用し、かつ該バックシートとして、本発明の太陽電池用バックシートを使用することが好ましい。
粘度平均重合度1000、アセタール化度78モル%、ビニルアルコール単位の含有率21モル%及びビニルエステル(酢酸ビニル)単位の含有率1モル%のPVB100質量部に対して、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸−ジイソノニルエステル10質量部を混合して得られた組成物を、単軸押出機(樹脂温度230℃)にて押し出し、巻き取り速度3m/分にて、厚さ0.15mmのPVBフィルムを得た。該PVBフィルムと、厚さ100μmのETFEフィルム(旭化成株式会社製:アフレックス100N)とを重ねて、135℃、12kg/cm2、30分熱プレスを施すことにより太陽電池用バックシートを得た。
その後、該太陽電池用バックシートを用いて、下記の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
JIS K6854−2に基づき、太陽電池セル封止材(株式会社クラレ製:TROSIFOL SOLAR R40、厚さ0.76mm)と上記太陽電池用バックシートとの接着力を測定した。具体的には、まず、厚さ3.2mmの半強化ガラスの上に上記太陽電池セル封止材を重ね、該封止材層と、上記太陽電池用バックシートのPVB層とが接するように該バックシートを重ねて、市販の真空ラミネーター装置を用いて、熱板設定温度155℃、真空引き11分、圧力調整1分、及びプレス15分の条件でラミネートを行い、測定用サンプルを調製した。
接着強度の測定は、テンシロン RTG−1210(株式会社エー・アンド・デイ製)を用い、測定用サンプルの幅10mm、剥離速度200mm/分の条件で、3つの試験片について測定を行った。そして、測定した結果の平均値を接着強度とした。接着強度は10N/10mm以上であれば実用上支障がない。表1中では、接着強度が10N/10mm以上のものを「○」、2N/10mm以上10N/10mm未満のものを「△」、2N/10mm未満のものを「×」と判定した。
上記太陽電池用バックシートの測定用サンプル2枚(5cm×5cm)をPVB層が向かい合わない方向で重ね合わせ(すなわち、PVB層/基材層/PVB層/基材層の順に並ぶように重ね合わせ)、金属製板上に基材(ETFEフィルム)層が接するように置いた。さらに底面3×4cmの直方体の金属製のおもりを2枚のシート上に置き、そのまま気温40℃の環境に65時間放置した。その後、おもりを外し、2枚のシートの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)に引っ張り、剪断力を測定した。この測定を3組の測定用サンプルについて行い、その平均値を剪断力とした。ブロッキングが発生しない場合には、剪断力は0であり、ブロッキングが発生している度合いが大きいほど、剪断力は高い値となる。この測定法での剪断力が0.05kgf以下であれば実用上支障がない。表1中では、0.05kgf以下のものを「○」、0.05kgwより大きいものを「×」と判定した。
上記太陽電池用バックシートについて、下記の測定法に基づき部分放電電圧を測定し、電気絶縁性を評価した。
準拠規格 :IEC60664/A2:2002 4.1.2.4
試験器 :KPD2050(菊水電子工業株式会社製)
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 :22.0秒
なお表1中では、1000Vを越えるものを「○」、950V以上、1000V未満を「△」、950V未満を「×」と判定した。
実施例1と同様の方法により、厚さ0.15mmのPVBフィルムを得た。続いて、厚さ125μmのPETフィルム(東レ株式会社製:ルミラーX10S)上に、2液硬化型ウレタン系接着剤として、タケラックA310(三井化学株式会社製)とタケラックA−3(三井化学株式会社製)とをタケラックA310/タケラッタA−3(質量比)=12/1で混合したものを塗布し、厚さ30μmの接着層を形成した。そして、上記PVBフィルムを、上記接着層のPETフィルムと接していない方の表面に重ねて、ドライラミネートを実施し、60℃で7日間アニールして太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
実施例1と同様の方法により、厚さ0.15mmのPVBフィルムを得た。続いて、厚さ125μmのPETフィルム(東レ株式会社製:ルミラーX10S)上に、脱イオン水100質量部に対して3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.5質量部を溶解して得られた水溶液を、アプリケーターを用いて厚さ30μmとなるように塗布し、80℃で乾燥させて、乾燥後の厚さ0.3μmの接着層を形成した。そして、上記PVBフィルムを、上記接着層のPETフィルムと接していない方の表面に重ねて、135℃、12kg/cm2の条件で30分熱プレスすることにより太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
単軸押出機からの巻き取り速度を4m/分に変更して厚さ0.1mmのPVBフィルムを用いたこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸−ジイソノニルエステルを用いなかったこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
粘度平均重合度1700、アセタール化度78モル%、ビニルアルコール単位の含有率21モル%及びビニルエステル(酢酸ビニル)単位の含有率1モル%のPVBを用いたこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
粘度平均重合度1700、アセタール化度78モル%、ビニルアルコール単位の含有率21モル%及びビニルエステル(酢酸ビニル)単位の含有率1モル%のPVBを用いたこと以外は実施例4と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
PVB100質量及び1,2−シクロヘキサンジカルボン酸−ジイソノニルエステル10質量部からなる組成物に、さらに二酸化チタン(KRONOS社製:KRONOS 2220)を、PVBフィルムにおける含有率が30質量%となるように添加したこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
得られるPVBフィルムにおける二酸化チタンTiO2の含有率が15質量%となるように、二酸化チタンを添加したこと以外は実施例8と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
得られるPVBフィルムにおける二酸化チタンの含有率が5質量%となるように、二酸化チタンを添加したこと以外は実施例8と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
粘度平均重合度200、アセタール化度78モル%、ビニルアルコール単位の含有率21モル%及びビニルエステル(酢酸ビニル)単位の含有率1モル%のPVBを用いたこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果を表1に示す。
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸−ジイソノニルエステルの添加量を30質量部に変更したこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果、得られた太陽電池用バックシートの耐ブロッキング性及び電気絶縁性が特に不充分であった。その結果を表2に示す。
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸−ジイソノニルエステルの添加量を20質量部に変更したこと以外は実施例2と同様の方法により太陽電池用バックシートを得た。
そして、該太陽電池用バックシートについて、実施例1と同様の方法により、接着性、耐ブロッキング性及び電気絶縁性の評価を実施した。その結果、得られた太陽電池用バックシートの耐ブロッキング性が特に不充分であった。その結果を表2に示す。
厚さ125μmのPETフィルム(東レ株式会社製:ルミラーX10S)をそのまま太陽電池用バックシートとして用いて、実施例1と同様の方法により接着性の評価を実施した。その結果、太陽電池セル封止材層とPET層との接着性が不充分であった。その結果を表2に示す。
Claims (10)
- 基材層とポリビニルアセタール層とを有する多層構造体からなり、前記ポリビニルアセタール層における可塑剤の含有量がポリビニルアセタール100質量部に対して15質量部未満である、太陽電池用バックシート。
- 前記多層構造体が前記基材層と前記ポリビニルアセタール層との間に接着層をさらに有する、請求項1に記載の太陽電池用バックシート。
- 前記ポリビニルアセタール層に含まれるポリビニルアセタールの粘度平均重合度が400〜3000である、請求項1又は2に記載の太陽電池用バックシート。
- 前記ポリビニルアセタール層の厚さが0.001〜0.24mmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
- 前記ポリビニルアセタール層における白色顔料の含有率が5〜30質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシートを有する、太陽電池モジュール。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシートにおける前記ポリビニルアセタール層と、ポリビニルアセタールを含む太陽電池セル封止材層とが接するように積層されている、太陽電池モジュール。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシートにおける前記ポリビニルアセタール層と、ポリビニルアセタールを含む太陽電池セル封止材層とが接するように積層する工程を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
- 可塑剤の含有量がポリビニルアセタール100質量部に対して15質量部未満である、太陽電池用バックシート製造用ポリビニルアセタールフィルム。
- 基材と請求項9に記載の太陽電池用バックシート製造用ポリビニルアセタールフィルムとを積層する工程を含む、太陽電池用バックシートの製造方法。
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