JP2015177130A - 太陽電池モジュール用裏面保護シート、太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】耐候性、および、太陽電池モジュールの製造時に用いられるジャンクションボックスを固定するシーリング材に対する接着強度に優れる太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびそ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を提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０は、基材シート１１を備え、太陽電池セルを封止する封止材に積層され、基材シート１１の封止材とは反対側となる面に、フッ素樹脂とアクリルポリオールとを含有する樹脂層１２が設けられたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールの裏面に接着して用いられる太陽電池モジュール用裏面保護シート、および、そ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に関する。

一般に、太陽電池モジュールは、透明な前面基板と、光電変換を行う太陽電池セルと、封止材と、裏面保護シート（バックシート）とから概略構成されている。
裏面保護シートには、ジャンクションボックス（太陽電池用モジュール間を接続したり、太陽電池モジュールから端子箱に接続したりするための小型・薄型の中継ボックス）がシーリング材を介して接着される。そのため、裏面保護シートには、シーリング材との高い接着性が要求される（例えば、特許文献１参照）。
裏面保護シートとしては、耐候性を付与するために、水不透過性シートの少なくとも一方の面に、硬化性官能基含有含フッ素ポリマー塗料の硬化塗膜が形成されてなるものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−４４６８９号公報 特開２００７−３５６９４号公報

しかしながら、裏面保護シートの表面に、フッ素樹脂層が形成されていると、フッ素樹脂は表面エネルギーが低いため、シーリング材との接着性が劣り、結果として、裏面保護シートの表面にジャンクションボックスを安定に固定することができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐候性、および、太陽電池モジュールの製造時に用いられるジャンクションボックスを固定するシーリング材に対する接着強度に優れる太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびそ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を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、基材シートを備え、太陽電池セルを封止する封止材に積層される太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記基材シートの前記封止材とは反対側となる面に、フッ素樹脂とアクリルポリオールとを含有する樹脂層が設けられたことを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールは、透明な前面基板と、太陽電池セルと、該太陽電池セルを封止する封止材と、裏面保護シートと、を備えた太陽電池モジュールであって、前記裏面保護シートは、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートであることを特徴とする。

本発明によれば、耐候性に優れるとともに、シーリング材との接着性に優れる太陽電池モジュール用裏面保護シートが得られる。

本発明に係る太陽電池モジュール用裏面保護シートの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびその太陽電池モジュール用裏面保護シートを備えた太陽電池モジュールの実施形態について説明する。
なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

「太陽電池モジュール用裏面保護シート」
図１は、本発明に係る太陽電池モジュール用裏面保護シートの一実施形態を示す概略断面図である。
太陽電池モジュール用裏面保護シート１０は、基材シート１１と、基材シート１１における、太陽電池モジュールの封止材とは反対側となる面（以下、「一方の面」と言う。）１１ａに形成された樹脂層１２と、を必須として構成されている。
太陽電池モジュールの封止材への接着性を高めるために、基材シート１１における、太陽電池モジュールの封止材側となる面（以下、「他方の面」と言う。）１１ｂに、接着層１３が積層されることがある。
以下、太陽電池モジュール用裏面保護シート１０を、裏面保護シート１０と略すこともある。

基材シート１１としては、樹脂層１２や接着層１３を積層可能なものであれば、太陽電池モジュール用裏面保護シートに使用される公知のものを用いることができる。基材シート１１としては、例えば、樹脂フィルムなどが挙げられる。

基材シート１１に用いられる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルアセタール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂などの樹脂からなる樹脂のフィルムまたはシートが挙げられる。これらの樹脂フィルムの中でも、ポリエステルからなるフィルムが好ましく、より具体的にはＰＥＴフィルムが好ましい。

基材シート１１の厚さは、太陽電池モジュールに要求される電気絶縁性に基づいて適宜設定される。例えば、基材シート１１が樹脂フィルムである場合、その厚さが１０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、基材シート１１がＰＥＴフィルムである場合、軽量性および電気絶縁性の観点から、その厚さが１０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましく、２０μｍ〜２５０μｍの範囲であることがより好ましく、３０μｍ〜２００μｍの範囲であることが特に好ましい。

フッ素樹脂は、フルオロオレフィンおよび硬化性官能基含有モノマーの共重合体であり、その他の共重合可能なモノマーを含有することができる。
フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレンなどが挙げられる。
硬化性官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、グリシジル基などが挙げられる。これらのなかでも、硬化性に優れることから、水酸基が好ましい。
フルオロオレフィンと共重合可能で、水酸基を有するモノマーとしては、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエステルなどが挙げられる。
その他の共重合可能なモノマーとしては、アルキルビニルエーテル、カルボン酸ビニルエステル、α−オレフィンなどが挙げられる。

フッ素樹脂は、機械的強度を高めるため、硬化されることが好ましい。硬化剤としては、イソシアネート、メラミンなどが挙げられる。硬化性官能基が水酸基である場合には、イソシアネートが好ましい。イソシアネートのなかでも、黄変しない点で、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、または、これらの変性体が好ましい。
フッ素樹脂の市販品としては、例えば、ゼッフルＧＫシリーズ（ダイキン工業社製）、ルミフロンＬＦシリーズ（旭硝子社製）、フルオネートシリーズ（ＤＩＣ社製）などが挙げられる。

アクリルポリオールとしては、（メタ）アクリル酸エステルと水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルの共重合体が用いられる。
（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチルなどが挙げられる。
水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチルなどが挙げられる。
アクリルポリオールの重量平均分子量としては、１，５００〜１００，０００が好ましい。
アクリルポリオールの水酸基価としては、５〜１５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）が好ましい。

フッ素樹脂とアクリルポリオールとの配合比は、フッ素樹脂１００質量部に対して、アクリルポリオールが１０〜８５質量部であることが好ましく、３０〜７０質量部であることがより好ましい。
アクリルポリオールの配合量が１０質量部未満では、樹脂層１２に対するシーリング材の接着性が向上する効果が十分に得られないことがある。一方、アクリルポリオールの配合量が８５質量部を超えると、フッ素樹脂の配合量が少なくなりすぎて、樹脂層１２の耐候性が悪くなることがある。

また、樹脂層１２は、着色顔料、ブロッキング防止剤などを含んでいてもよい。
着色顔料の色には特に制限はないが、美観の観点から白色顔料または黒色顔料が好ましい。
白色顔料としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどが用いられる。
これらのなかでも、その白色度による美観の点で、二酸化チタンが好ましい。
黒色顔料としては、その黒色度による美観の点で、カーボンブラックが好ましい。
ブロッキング防止剤としては、シリカが好適に用いられる。

接着層１３は、太陽電池モジュールを構成する封止材と、裏面保護シート１０との接着に用いられる。
接着層１３を形成する接着剤としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、アクリル系接着剤およびエポキシ系接着剤の群から選択される１種または２種以上が用いられる。

また、接着層１３は、太陽電池モジュールを構成する封止材と、裏面保護シート１０との接着に用いられる熱接着層をなしていてもよい。ここで、熱接着性とは、加熱処理によって接着性を発現する特性である。８０〜２００℃の加熱処理において接着性を発現するものが好ましい。

熱接着層を形成する樹脂としては、基材シート１１および太陽電池モジュールの封止材に対して接着性を有する樹脂が用いられる。
基材シート１１および太陽電池モジュールの封止材に対する接着性に優れる樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ、密度：９１０ｋｇ／ｃｍ^３以上、９３０ｋｇ／ｃｍ^３未満）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ、密度：９３０ｋｇ／ｃｍ^３以上、９４２ｋｇ／ｃｍ^３未満）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、密度：９４２ｋｇ／ｃｍ^３以上）などのポリエチレン樹脂；ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）；オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、シクロオレフィン樹脂、エチレン系共重合体などのポリオレフィン系樹脂が挙げられる。エチレン系共重合体として、エチレンと共重合されるものとしては、α−オレフィン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸グリシジル、無水マレイン酸、酢酸ビニルなどが挙げられる。

接着層１３を形成する樹脂は、必要に応じて、顔料、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、難燃剤、可塑剤、帯電防止剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
顔料としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されるものではない。顔料としては、例えば、二酸化チタン、カーボンブラックなどが挙げられる。
ブロッキング防止剤としては、シリカなどが挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、蓚酸アニリド系、シアノアクリレート系およびトリアジン系などが挙げられる。

接着層１３の厚さは、基材シート１１および太陽電池モジュールの封止材に応じて適宜調整される。接着層１３の厚さは、例えば、１μｍ〜２００μｍであることが好ましく、軽量性および電気絶縁性などの観点から、１０μｍ〜１８０μｍであることがより好ましく、５０μｍ〜１５０μｍであることがさらに好ましく、８０μｍ〜１２０μｍであることが最も好ましい。

太陽電池モジュール用裏面保護シート１０によれば、基材シート１１の一方の面１１ａに、フッ素樹脂とアクリルポリオールとを含有してなる樹脂層１２が設けられているので、裏面保護シート１０を太陽電池モジュールに適用した場合、太陽電池モジュールの耐候性を向上するとともに、シーリング材との接着性を向上することができる。

なお、本実施形態では、基材シート１１の一方の面１１ａに、樹脂層１２が直接形成された太陽電池モジュール用裏面保護シート１０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、基材シートの一方の面に、接着層を介して樹脂層が設けられていてもよい。

「太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法」
次に、太陽電池モジュール用裏面保護シート１０の製造方法の概略を説明するが、本発明は、この製造方法に限定されるものではない。

（樹脂層の形成工程）
樹脂層１２の形成工程では、基材シート１１の一方の面１１ａに、例えば、フッ素樹脂、アクリルポリオールおよび硬化剤を含む樹脂塗料組成物を塗布し、その樹脂塗料組成物からなる塗膜を乾燥および硬化させて、樹脂層１２を形成する。

樹脂塗料組成物を調製するには、上記のフッ素樹脂、アクリルポリオールおよび硬化剤に溶媒を加えて、攪拌、混合する。

樹脂塗料組成物に用いられる溶媒としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールモノエチルエーテルおよびダイアセトンアルコールの群から選択される１種または２種以上の有機溶媒を含む溶媒が好適に用いられる。
これらの中でも、樹脂塗料組成物中の含有成分の溶解性および樹脂層１２への残留性の低さ（低い沸点温度）の観点から、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよび酢酸ブチルから選択される１種または２種以上の有機溶媒を含む溶媒が好ましい。

フッ素樹脂塗料組成物は、硬化剤を含んでいてもよい。硬化剤としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されるものではなく、メラミン樹脂、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが好適に用いられる。耐候性の観点から、硬化剤としては、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体が好ましい。

また、フッ素樹脂塗料組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で硬化用触媒、分散剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、難燃剤、可塑剤、帯電防止剤、レベリング剤、消泡剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。

樹脂層１２を形成するには、まず、ロッドコーターなどを用いた公知の塗布方法により、基材シート１１の一方の面１１ａに、所定の厚さとなるように、上記の樹脂塗料組成物を塗布する。

樹脂塗料組成物が溶媒を含有する場合、温度６０〜１５０℃で１〜５分間乾燥することにより、溶媒を除去する。
樹脂塗料組成物が硬化剤を含有する場合、温度６０〜１５０℃で１〜５分間加熱することにより硬化する。

このようにして、基材シート１１の一方の面１１ａに樹脂層１２が形成される。

（接着層の形成工程）
基材シート１１の他方の面１１ｂ側に接着層１３を積層するには、別の接着層を介して接着する方法、押出コーティング法、塗布法などがある。
接着層を介して接着する方法は、基材シート１１の他方の面１１ｂに、ロッドコーターなどを用いた公知の塗布方法により接着剤を塗布して、接着層を形成し、熱接着性樹脂からなるフィルムを、その接着層に貼り合せる方法である。
押出コーティング法は、基材シート１１の他方の面１１ｂに、溶融した熱接着性樹脂を押し出した後、冷却する方法である。
塗布法は、基材シート１１の他方の面１１ｂに、ロッドコーターなどを用いた公知の塗布方法により、例えば、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、アクリル系接着剤およびエポキシ系接着剤の群から選択される１種または２種以上を塗布する方法である。

以上の工程により、裏面保護シート１０が得られる。

「太陽電池モジュール」
図２は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略断面図である。
太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０１と、太陽電池セル１０１を封止する封止材１０２と、封止材１０２の一方の面（表面）１０２ａに積層された前面基板１０３と、封止材１０２の他方の面（裏面）１０２ｂに積層された裏面保護シート１０４と、裏面保護シート１０４の封止材１０２と接している面とは反対側の面（一方の面）１０４ａに、シーリング材１０５を介して接着されたジャンクションボックス１０６とから概略構成されている。

太陽電池セル１０１としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体などからなるものが挙げられる。
太陽電池セル１０１が結晶シリコンである場合には、図２に示すように、前面基板１０３、封止材１０２、太陽電池セル１０１、封止材１０２、裏面保護シート１０４の順に積層し、真空状態で加熱圧着した後、シーリング材１０５を介してジャンクションボックス１０６が固定される。
太陽電池セル１０１が、アモルファスシリコンや化合物半導体のように、前面基板１０３に直接、接するように形成される場合には、前面基板１０３、太陽電池セル１０１、封止材１０２、裏面保護シート１０４の順に積層される。

封止材１０２を構成する樹脂としては、ポリエチレン、エチレン−αオレフィン共重合体、アイオノマー、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール、シリコーンなどが挙げられる。

前面基板１０３としては、光を透過するものであれば特に限定されるものではなく、ガラスやプラスチックなど公知のものが挙げられるが、機械的強度や耐候性に優れることからガラスが好ましい。
裏面保護シート１０４としては、上述の裏面保護シート１０が用いられる。

シーリング材１０５としては、シリコーンを主成分とし、室温で硬化するものが好ましい。
室温で硬化する反応としては、縮合が一般的である。縮合反応は、副生成物の種類によって、アルコール型、オキシム型、アセトン型、酢酸型がある。
このようなシーリング材は、チューブやカートリッジなどの容器に充填され、吐出口から押し出されると、空気中の湿気と反応して硬化する。

ジャンクションボックス１０６は、太陽電池セル１０１から電流を引き出す端子を保護する箱であり、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されるものではなく、太陽電池モジュールに用いられる公知のものが挙げられる。

太陽電池モジュール１００によれば、裏面保護シート１０４として、上述の裏面保護シート１０が用いられているので、耐候性に優れるとともに、裏面保護シート１０４に対するシーリング材の接着性に優れている。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例］
基材シートとして、ＰＥＴフィルム（商品名：テイジン テトロン フィルム Ｓ、厚さ１２５μｍ、帝人デュポンフィルム社製）を用い、この基材シートの一方の面に、ロッドコーターを用いた塗布方法により、フッ素樹脂、アクリルポリオールおよび硬化剤を含む樹脂塗料組成物を塗布し、その樹脂塗料組成物からなる塗膜を乾燥および硬化させて、樹脂層を形成し、裏面保護シートを作製した。
フッ素樹脂としては、ゼッフルＧＫ５１０（商品名、ダイキン工業社製、固形分５０質量％、水酸基価６０ｍｇＫＯＨ／ｇ）を用いた。
アクリルポリオールとしては、ＡＲＵＦＯＮ ＵＨ−２０００（商品名、東亜合成社製、水酸基価２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量１１，０００）を用いた。
硬化剤としては、スミジュールＮ３３００（商品名、住化バイエルウレタン社製、イソシアネート基含有量２１．８質量％）を用いた。
フッ素樹脂１００質量部に対して、アクリルポリオールの配合量を５０質量部、硬化剤を１０質量部とした。

［比較例］
基材シートとして、ＰＥＴフィルム（商品名：テイジン テトロン フィルム Ｓ、厚さ１２５μｍ、帝人デュポンフィルム社製）を用い、この基材シートの一方の面に、ロッドコーターを用いた塗布方法により、フッ素樹脂および硬化剤を含む樹脂塗料組成物を塗布し、その樹脂塗料組成物からなる塗膜を乾燥および硬化させて、樹脂層を形成し、裏面保護シートを作製した。
アクリルポリオールを配合しないことを除いて、フッ素樹脂および硬化剤としては、実施例と同様のものを用いた。

上記の通り作製した実施例および比較例のそれぞれの裏面保護シートについて、下記の測定方法に従って、樹脂層に対するシーリング材の接着性を評価した。これらの結果をまとめて表１に示す。

＜シーリング材の接着性＞
２３℃、５０％ＲＨ雰囲気中で判定を行った。
樹脂層にシーリング材を塗布し、７日間経過した後、シーリング材を樹脂層から引き剥がし、その形態を判定した。
引き剥がされた形態として、シーリング材が凝集破壊した場合を○、シーリング材と樹脂層の界面で剥がれた場合を×とした。
シーリング材として、シリコーンを主成分とし、脱オキシム縮合により硬化するものを用いた。
塗布したシーリング材のサイズは、幅１０〜１５ｍｍ、厚さ３〜６ｍｍ、長さ１００ｍｍとした。

表１の結果から、実施例で形成した樹脂層は、アクリルポリオールを含有しているので、シーリング材の接着性が優れていることが確認できた。
一方、比較例で形成した樹脂層は、アクリルポリオールを含有していないので、シーリング材の接着性が低いことが確認できた。

１０ 太陽電池モジュール用裏面保護シート（裏面保護シート）
１１ 基材シート
１２ 樹脂層
１３ 接着層
１００ 太陽電池モジュール
１０１ 太陽電池セル
１０２ 封止材
１０３ 前面基板
１０４ 裏面保護シート
１０５ シーリング材
１０６ ジャンクションボックス

Claims (2)

1. 基材シートを備え、太陽電池セルを封止する封止材に積層される太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
   前記基材シートの前記封止材とは反対側となる面に、フッ素樹脂とアクリルポリオールとを含有する樹脂層が設けられたことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。
2. 透明な前面基板と、太陽電池セルと、該太陽電池セルを封止する封止材と、裏面保護シートと、を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記裏面保護シートは、請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートであることを特徴とする太陽電池モジュール。

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