JP2013211401A - 太陽電池モジュール用裏面保護シート及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池モジュール1に用いる裏面保護シート6を、基材層61と、最外層に配置される密着強化層62と、を含む複数の層からなる裏面保護シートであって、密着強化層62は、ポリプロピレン系樹脂からなるコア層621と、裏面保護シートの最外層に露出するスキン層622と、を含む多層構造であり、スキン層622は、エチレンユニットを1.9質量%以上3.0質量%以下含有するポリプロピレン系樹脂からなるものとする。そして、所定の密着性試験によって測定した封止材密着強度が、30N/15mm以上70N/15mm未満である裏面保護シート6とする。
【選択図】図3A
Description
密着性試験
15mm幅にカットした裏面保護シート試料片の密着強化層を、封止材層試料片(75mm×50mm×0.05mm)上に密着させて150℃、18分で、真空加熱ラミネータで処理を行い、封止材層試料片上に密着している裏面保護シート試料片を、剥離試験機(テンシロン万能試験機 RTF−1150−H)にて垂直剥離(50mm/min)試験を行い密着強度を測定する。
先ず、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの基本構成について図1を用いて説明する。図1に示すように、太陽電池モジュール1は、受光面側から、透明前面基板2、前面封止材層3、太陽電池素子4、背面封止材層5、そして、本発明に係る裏面保護シート6が順に積層された構成となっている。
密着性試験
1:15mm幅にカットした裏面保護シート試料片の密着強化層を、封止材層試料片(75mm×50mm×0.05mm)上に密着させて150℃、18分で、真空加熱ラミネータで処理を行い、封止材層試料片上に密着している裏面保護シート試料片を、剥離試験機(テンシロン万能試験機 RTF−1150−H)にて垂直剥離(50mm/min)試験を行い密着強度を測定する。
図2に示すように、裏面保護シート6は、少なくとも基材層61と密着強化層62とを備える多層構造の積層体である。又、更に耐候層63を備えるものも好ましく用いることができるが、耐候層63については、本発明では必須ではない。
基材層61は、裏面保護シート6の基材として配置される層であり、樹脂材料をシート状に成型した樹脂シートを用いる。例えば、ポリエチレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、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等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等、各種の樹脂シートを用いることができる。これらの中でも、絶縁性能、機械強度、コスト、透明性等の物性及び経済性の観点からポリエチレンテレフタレート(PET)を好ましく用いることができ、機械強度維持の観点から耐加水分解性PETを特に好ましく使用できる。
密着強化層62は、裏面保護シート6の一方の最外層に配置される層であり、太陽電池モジュール1において、背面封止材層5との間の密着面となり、裏面保護シート6と背面封止材層5との間の密着性を向上させる機能を備える層である。一般に背面封止材層5は、エチレン−酢酸ビニルアルコール共重合体樹脂(EVA樹脂)、又は架橋処理をされた低密度ポリエチレン樹脂等からなる。密着強化層62は、裏面保護シート6と、特にこれらの樹脂からなる背面封止材層5との間に高い密着性を備えさせるものである。
耐候層63は、裏面保護シート6が太陽電池モジュールに使用された際に、太陽電池モジュールの裏面側の表面に位置する。そのため、耐候層63は、耐候性、耐熱性、耐光性等に優れたものを使用する。このような樹脂シートとしては、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等のフッ素系樹脂等の樹脂シートが好ましく例示される。尚、特に、裏面保護シート6に水蒸気バリア性等のガスバリア性を付与する必要がある場合、耐候層63の表面に金属酸化物からなる透明な蒸着層を形成してもよい。この場合、蒸着させる金属酸化物の種類や蒸着層の厚さ等は、裏面保護シート6に要求される性能等を考慮して適宜設定すればよい。
本発明の裏面保護シートの製造方法について説明する。裏面保護シート6は、基材層61を形成する基材樹脂シートを形成する基材樹脂シート形成工程と、密着強化層62を形成する密着性樹脂シートを形成する密着性樹脂シート形成工程と、基材樹脂シートに密着性樹脂シートと積層して一体化する一体化工程とを経ることによって製造することができる。
基材層61を形成する基材樹脂シートは、上記において説明したPET等の樹脂材料を、押し出し法、キャスト成形法、Tダイ法、切削法、インフレーション法、その他の成膜化法等により成膜することにより形成することができる。尚、基材樹脂シートは、本発明の効果を害さない範囲で、上記樹脂材料の他に顔料等のその他の添加物を含むものであってもよい。
密着強化層62を形成する密着性樹脂シートは、ホモPPを主成分とし、所定の無機フィラーを含有するコア層用の樹脂組成物と、ランダムPPを主成分とするスキン層用の樹脂組成物とを、公知の共押出し法により一体成形することにより得ることができる。尚、上記のそれぞれの樹脂組生物には、それぞれ所定のモノマー配列のPPを上記した所定量の範囲内で含むものであれば、その他の樹脂や顔料等、その他の添加物を含むものであってもよい。
上記において説明した基材樹脂シート、密着性樹脂シート、及び必要に応じて同様の方法によって形成したその他の層を形成するシートを積層して、更に一体化することにより、本発明の裏面保護シート6を得ることができる。各シートの一体化は従来公知のドライラミネート法によることができる。ラミネート接着剤は従来公知のものが利用でき特に限定されず、ウレタン系、エポキシ系等の主剤と硬化剤とからなる2液硬化型のドライラミネート接着剤等が適宜使用可能である。
太陽電池モジュール1は、例えば、上記の透明前面基板2、前面封止材層3、太陽電池素子4、背面封止材層5、及び裏面保護シート6からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、130℃〜180℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、5〜20分の範囲内が好ましく、特に8〜15分の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュ−ル1を製造することができる。
以下の基材樹脂シート、密着性樹脂シート、を順次積層し、ドライラミネート加工により一体化して、各実施例、比較例の裏面保護シート試料を製造した。
基材樹脂シート:PETフィルム(帝人デュポン社製、「Melinex S」)厚さ100μmを全ての裏面保護シート試料の基材樹脂シートとした。
密着性樹脂シート
コア層:密着性樹脂シートのコア層には、下記のホモポリプロピレン樹脂を用い、無機フィラーとして下記の酸化チタンをホモポリプロピレン樹脂中の含有量が10質量%となるように混錬した樹脂組成物をコア層用の組成物として用いた。
ホモポリプロピレン樹脂:密度0.900g/cm3、融点160−170℃
酸化チタン:平均粒径 0.2〜0.25μm
スキン層:密着性樹脂シートのスキン層には、上記のホモポリプロピレン樹脂と、下記の通り、エチレンユニットを含有するランダムポリプロピレン樹脂とを、ランダムポリプロピレン樹脂の割合が、表1に示す割合となるように混錬したポリプロピレン系樹脂をスキン層用の組成物として用いた。
ランダムポリプロピレン樹脂(表1において「R−PP」と記載):密度0.900g/cm3、融点130−150℃。尚、このランダムポリプロピレン樹脂のエチレンユニットの含有量は3〜4%である。
上記各組成物を共押し出しによって多層フィルムとして成形し、厚さ200μmの樹脂シートとし、各実施例、比較例の裏面保護シート用の密着性樹脂シートとした。
ポリエチレン樹脂(表1において「HDPE」と記載):ポリエチレン樹脂:高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製「HI−ZEX(HDPE)7000F」)に、酸化チタン(Dupont Ti−pure R105)を混錬して得た組成物(酸化チタンの組成物中の含有量は8質量%とした)を溶融押出しにより60μmに成型して得た白色高密度ポリエチレンフィルムを用いた。
実施例1〜3、比較例1〜3、参考例のそれぞれの上記裏面保護シート試料について、上記密着強化層(密着性樹脂シート側)の表面に、試料と同サイズにカットした下記の封止材1又は2を140℃〜155℃で15分間、太陽電池モジュールの製造用の真空ラミネータを用いてラミネートし、密着性評価用のサンプルとした。
封止材シート1(表1において「EVA」と表記):EVA高速架橋タイプ、厚さ500μm(ブリヂストン社製)。
封止材シート2(表1において「LLDPE」と表記):下記のシラン変性透明樹脂と耐候性マスターバッチと重合開始剤コンパウンド樹脂の質量比が20:5:80となるようにブレンドした樹脂を押し出し温度210℃で厚さ400μmになるように成膜した弱架橋性を有するLLDPE樹脂。
シラン変性透明樹脂:密度0.881g/cm3であり、190℃でのMFRが2g/10分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)98質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2質量部と、ラジカル発生剤(反応触媒)としてのジクミルパーオキサイド0.1質量部とを混合し、200℃で溶融、混練し、密度0.884g/cm3、190℃でのMFRが1.8g/10分であるシラン変性透明樹脂。
耐候性マスターバッチ:密度0.880g/cm3のチーグラー直鎖状低密度ポリエチレンを粉砕したパウダー100質量部に対して、ベンゾフェノール系紫外線吸収剤3.8質量部とヒンダードアミン系光安定化剤5質量部と、リン系熱安定化剤0.5質量部とを混合して溶融、加工し、ペレット化したマスターバッチ。
重合開始剤コンパウンド樹脂:密度0.880g/cm3、190℃でのMFRが3.1g/10分のM−LLDPEペレット100質量部に対して、t−アミル−パーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート0.1質量部を含浸させコンパウンドペレットした樹脂。
実施例1〜3、比較例1〜3、参考例の各試料を用いた密着性評価用のサンプルについて、密着性を評価した。評価は以下の方法で測定した数値に基づいて行った。
(初期密着性試験:剥離試験)
各密着性評価用のサンプルについて、剥離強度(N)を15mm幅の180度ピールにて密着性について密着強度を測定した。測定には、剥離試験装置(「株式会社エー・アンド・デイ」社製、商品名「TENSILON RTA−1150−H」)を用いて、180度ピールにて剥離条件50mm/minで23℃にて測定を行い、4回の測定の平均値を採用した。実際に、上記剥離が見られない場合は、結果を「>100N」とした。結果を表1に示す。
[評価基準]
A:密着強度が50N/15mm以上のものを特に好ましいものとして評価した。
B:密着強度が30N/15mm以上、50N/15mm未満のものを好ましいものとして評価した。
C:密着強度が30N/15mm未満のものを好ましいものを好ましくないものとして評価した。
実施例1〜3、比較例1〜3及び参考例のそれぞれの上記裏面保護シート試料について、以下の方法で、カール変形の発生の程度を測定し、ハンドリング性について評価した。密着性樹脂シートとしてポリエチレン樹脂を用いた参考例の試験結果である46mmと比較して、ハンドリング性の有意な改善が実現されているかどうかという点について、下記の通り評価した。結果を表1に示す。
(カール変形測定試験)
上記裏面保護シート試料を16cm角に切出し、試料中央の13cm角の部分の対角線上に切込みを入れる。試料を60℃で24時間静置後、室温で1時間静置した後、切込み先端の高さを測定し、カール変形を評価した。
[評価基準]
A:カール変形5mm以上減少(測定値:41mm以下)のものを特に好ましいものとして評価した。
B:カール変形3mm以上減少(測定値:43mm以下)のものを好ましいものとして評価した。
C:カール変形3mm未満減少(測定値:43mm以上)のものを好ましくないものとして評価した。
実施例1〜3、比較例1〜3のそれぞれの上記裏面保護シート試料について、以下の基準で、リワーク性について評価した。但し、上記の密着評価がCであったものについては、裏面保護シートとしての必須の物性を満たしていないものとして、リワーク性を評価しなかった。密着強度については、上記の密着性評価と同様の方法にて測定した。結果を表1に示す。
[評価基準]
A:密着強度が50N/15mm未満のものを、リワーク容易で特に好ましいものとして評価した。
B:密着強度が50N/15mm以上70N/15mm未満のものを、リワーク可能で好ましいものとして評価した。
C:密着強度が70N/15mm以上のものを、リワーク不可能で好ましくないものとして評価した。
2 透明前面基板
3 前面封止材層
4 太陽電池素子
5 背面封止材層
6 裏面保護シート
61 基材層
62 密着強化層
621 コア層
622 スキン層
63 耐候層
Claims (5)
- 太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、
樹脂フィルムからなる基材層と、
ポリプロピレン樹脂を含有してなり、前記裏面保護シートの最外層に配置される密着強化層と、を含む複数の層からなり、
前記密着強化層は、
ポリプロピレン系樹脂からなるコア層と、
エチレンユニットを含有するポリプロピレン系樹脂からなり、前記最外層に露出するスキン層と、を含む多層構造であり、
前記スキン層を構成するポリプロピレン系樹脂中の前記エチレンユニットの含有量が1.9質量%以上3.0質量%以下であり、
下記の密着性試験によって測定した封止材密着強度が、30N/15mm以上70N/15mm未満である裏面保護シート。
密着性試験
15mm幅にカットした裏面保護シート試料片の密着強化層を、封止材層試料片(75mm×50mm×0.05mm)上に密着させて150℃、18分で、真空加熱ラミネータで処理を行い、封止材層試料片上に密着している裏面保護シート試料片を、剥離試験機(テンシロン万能試験機 RTF−1150−H)にて垂直剥離(50mm/min)試験を行い密着強度を測定する。 - 前記封止材層試料片がエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)である請求項1に記載の裏面保護シート。
- 前記封止材層試料片が密度0.910g/cm3以下の低密度ポリエチレンであって、
前記スキン層を構成するポリプロピレン系樹脂中の前記エチレンユニットの含有量が2.1質量%以上3.0質量%以下である請求項1に記載の裏面保護シート。 - 前記密着強化層が、スキン層/コア層/スキン層の三層共押出し層である請求項1から3のいずれかに記載の裏面保護シート。
- 請求項1から4のいずれかに記載の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護シートが、熱可塑性樹脂を含有してなる封止材層と密着した状態で積層されている太陽電池モジュール。
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