JP2017069469A - 太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、本発明に係る太陽電池モジュール用の裏面保護シート6を用いた太陽電池モジュール1について説明する。太陽電池モジュ−ル1は、図1に示すように入射光7の受光面側から、透明前面基板2、前面封止材3、太陽電池素子4、背面封止材5、裏面保護シート6が順に積層された構成からなる。前面封止材3及び背面封止材5としては、通常、EVA或いは、ポリエチレン系樹脂等のオレフィン系樹脂からなる樹脂シートが用いられる。
太陽電池モジュール1は、上記の各構成部材を、例えば、真空熱ラミネート加工により加熱圧着して一体化することにより製造することができる。この際のラミネート温度は、110℃〜190℃の範囲内とすることが好ましく、130℃以上であることがより好ましい。又、ラミネート時間は、5分〜60分の範囲内が好ましい。このラミネート加工を、裏面保護シート6易接着層61と、オレフィン系封止材とを対面させて加熱圧着する態様で行うことにより、裏面保護シート6の基材樹脂層63の材料や、赤外線透過性暗色層62の材料や形状にかかわらず、裏面保護シート6と背面封止材5の界面における易接着層61の高い接着性を十分に発現させることができる。一例として、易接着層61を形成する樹脂の融点Tmが105℃程度であり、赤外線透過性暗色層62を形成する樹脂のガラス転移温度Tgが110℃である場合であれば、ラミネート温度が110℃以上であれば、易接着層61を形成する樹脂が溶融し、一方、赤外線透過性暗色層62を形成する樹脂が軟化し、この状態で相互に絡み合うことで非常に強固な密着となる。
[層構成概略]
図2及び図3に示す通り、裏面保護シート6は、基材樹脂層63と、基材樹脂層63の表面に形成される赤外線透過性暗色層62と、基材樹脂層63上において赤外線透過性暗色層62を被覆して形成される易接着層61と、を含んで構成される。
易接着層61は、いわゆるプライマー層であり、図2及び図3に示す通り、裏面保護シート6の基材樹脂層63の表面に形成されている赤外線透過性暗色層62を被覆して、基材樹脂層63上に形成される。従来、樹脂シートのプライマー層としては、例えば、特開2013−74172号公報に開示されているような、主剤樹脂と有機系の溶剤とを少なくとも含んでなる有機系コーティング液を、樹脂基材の表面に塗布し、塗布されたコーティング液から溶剤を揮発させて塗膜を形成させる方法が一般的であった。本発明に係る裏面保護シート6においては、このような従来一般的に用いられていた有機系のコーティング液からなるプライマー組成物の使用を敢えて排除し、易接着層を構成するプライマー組成物を、オレフィン系樹脂を含有し、水性媒体を主溶剤とするプライマー組成物に限定した点に特徴がある。
裏面保護シート6の赤外線透過性暗色層62は、波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を透過する層である。以下に詳細を説明する赤外線透過性暗色インキを含んでなる層とすることにより、同層に好ましい赤外線透過性を付与することができる。
赤外線透過性暗色層62に、好ましい意匠性と、発電効率の向上に寄与しうる赤外線透過性を付与することができる赤外線透過性暗色インキに含まれる顔料成分について説明する。この赤外線透過性暗色インキは、以下にその詳細を説明する茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料とからなる暗色顔料を含むものであることが好ましい。このような暗色顔料を含んでなる顔料成分を含有する赤外線透過性暗色インキは、外観が暗色であって、赤外線透過率が高い優れたインキであることは後に実施例において実証されている通りである。
基材樹脂層63を形成する材料樹脂としては、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)等のフッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)等のポリエステル系樹脂等の樹脂シートを好ましく用いることができる。又、基材樹脂層63は、それ自体が単独で近赤外線を含む光線を反射する反射層としての機能を発揮しうる単層のシートであるか、又は、そのような反射機能を発揮する他の単層シートを更に積層してなる多層シートであることが好ましい。
裏面保護シート6は、例えば赤外線透過性暗色層62を、赤外線透過暗色インキを基材樹脂層63の表面に上記の印刷法等により形成した後に、更に上記のプライマー組成物をコーティングして塗膜形成して易接着層61を形成することによって製造することができる。
基材樹脂層63の表面に赤外線透過性暗色層を形成する工程は、上記の赤外線透過性の暗色インキを、基材樹脂層63の表面に単層、又は多層のコーティング層として塗布し、これを塗膜形成することにより行うことができる。基材樹脂層63の表面に赤外線透過性暗色インキを塗布する方法としては、印刷法、グラビアコーターによるコーティング法、ロールコーティング法、スプレーコティング法、ディップコーティング法、ベタコーティング法等が例示される。
前記赤外線透過性暗色層を被覆して易接着層を形成する工程は、上記のプライマー組成物を、下記の方法によって塗膜形成することによって行うことができる。塗膜形成方法としては、グラビアロールコーティング、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、リップコーティング、エアナイフコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、スクリーン印刷、はけ塗り法等が挙げられる。又、易接着層の溶剤の乾燥を促進させる加熱装置としては、通常の熱風循環型のオーブンや赤外線ヒーター等を使用すればよい。
赤外線透過性暗色インキを用いて暗色層を形成し、更に反射層を備えた裏面保護シートの分光反射率を評価するために、以下に示す方法で当該インキを用いた裏面保護シートを作成した。
窒素雰囲気下、攪拌機、窒素ガス導入管を備えたフラスコに、エチレングリコール(32.3質量部)、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(270.8質量部)、1,6−ヘキサンジオール(122.9質量部)、アジピン酸(228.1質量部)、イソフタル酸(664質量部)を加え、180℃から220℃にて窒素にてバブリングさせ、酸価2mgKOH/gまで反応させ、酢酸エチル(860質量部)を加え、ポリエステルジオールHの50%溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、32mgKOH/gであり、数平均分子量は約3500であった。
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDIアダクト:2官能)とイソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート(ヌレート変性IPDI)の混合物を使用した。上記アダクト変性HDI及びヌレート変性IPDIの混合比(HDIアダクト)/(ヌレート変性IPDI)を6:4(質量比)とした。
顔料:茶色系顔料(ベンズイミダゾロン系顔料(PigmentBrown25、粒径0.08μm))、フタロシアニン系顔料(非晶質型フタロシアニン系顔料青(PigmentBlue15、粒径0.15〜0.20μm))
溶剤:酢酸エチル
主剤(固形分率50質量%)、上記硬化剤(固形分率10質量%)、上記茶色系顔料(ベンズイミダゾロン系顔料)、上記フタロシアニン系顔料(非晶質型フタロシアニン系顔料)(ベンズイミダゾロン系顔料とフタロシアニン系顔料との含有量比が52.5:47.5、樹脂成分100質量部に対して顔料成分が35質量部)を、上記溶剤に溶解させて調整した。
有機顔料を以下のようにし、固形分塗布量10g/m2以上20g/m2以下(硬化後膜厚10μm以上20μm以下)となるように調整した以外はインキ1同様に調整した。
顔料:ジオキサジン化合物16.7質量%(樹脂成分100質量部に対して顔料成分が20質量部)
本実施形態に係る赤外線透過性暗色インキを用いた裏面保護シートの近赤外線の反射性能を評価するために、実施例及び比較例として、以下に示す方法で、反射性測定用試料を作製した。
反射性樹脂:東レ製、白色PET、厚さ188μm
易接着層を形成するものとして下記のプライマー組成物を用いた。
プライマー組成物:水59質量部、酸変性ポリオフィン樹脂18質量部、アクリル樹脂1質量部未満、IPA18質量部、トリエチルアミン1質量部未満、ワックス3質量部からなるプライマー組成物。
[実施例1]:上記反射層からなるシート上に、赤外線透過性暗色インキ1を塗布量5g/m2ずつグラビアコートで塗布し、これを塗膜成形させて、厚さ5μmの赤外線透過性暗色層を形成した。そして、その赤外線透過性暗色層の前面を被覆する態様で、反射層からなるシート上に、上記のプライマー組成物を、塗布量1.0g/m2で、グラビアコートで塗布し、これを塗膜成形させて、厚さ1.0μmの易接着層を形成した。これにより裏面保護シート(実施例1)を作成した。
分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「U−4100」)を用いて、実施例1及び2の裏面保護シートについて光を入射したときの、波長300nm〜1200nmの光の反射率(%)を評価した。評価結果を図4に示した。
上記の実施例1の裏面保護シートの製造に用いた水性プライマー組成物に替えて、下記の有機系プライマー液を用いて、他の製造条件は同様にして裏面保護シート3(比較例)を作成した。実施例1と比較例の裏面保護シートの赤外線透過性暗色層のフラットな部分およびエッジ部分をSEMにより、断面形状を観察したところ、実施例においては、形状の変化はほぼ観察されず、比較例においてのみ、フラットな部分およびエッジ部分が溶解し、目視で形状の変化が確認された。特にエッジ部分は一部溶解し、滲みが発生して本来黒色インキを設ける必要がない箇所に黒色インキ層が形成され、光学特性が変化した。またグラビア版が引きずった跡がスジとなって発生したものもあった。さらに膜厚を光学顕微鏡にて断面を観察し確認したところ、プライマー塗布前に比べて10%程度薄くなっていることが確認された。
有機系プライマー液:溶剤がMEKであるプライマー液(ダイキン工業製ゼッフルGK−530、ゼッフルGK−570、それぞれ25質量部、MEK21質量部、トルエン21質量部、HDIイソシアネート硬化剤8質量部)
2 透明前面基板
3 前面封止材
4 太陽電池素子
5 背面封止材
6 裏面保護シート
61 易接着層
62 赤外線透過性暗色層
63 基材樹脂層
631 内層側基材樹脂層
632 基材接着剤層
633 外層側基材樹脂層
7 入射光
Claims (6)
- 基材樹脂層の表面に、波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を透過する有機系顔料を含んでなる暗色インキを塗膜形成して赤外線透過性暗色層を形成する工程と、
前記基材樹脂層上に前記赤外線透過性暗色層を被覆してプライマー組成物を塗布することによって易接着層を形成する工程と、を備え、
前記プライマー組成物は、オレフィン系樹脂と、水性媒体を主溶剤とする溶剤と、を含んでなり、
前記溶剤は、前記水性媒体の該溶剤100質量部に対する含有量が50質量部を超えて100質量部以下であって、補助溶剤として有機溶剤が含まれている場合には、該有機溶剤の前記溶剤100質量部に対する含有量は50質量部未満である、太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法。 - 前記易接着層は、JIS K7210に準拠して測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFRが0.01g/10min以上100g/10min未満であって、オレフィン成分と不飽和カルボン酸成分とを含んでなる、酸変性ポリオフィン樹脂を含有してなる0.3μm以上2.0μm以下の樹脂塗膜である請求項1に記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法。
- 前記有機系顔料が、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリン系顔料、及びキナクリドン系顔料から選ばれる一種又は複数種の顔料、或いは、該複数種の顔料を含んでなる顔料である請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法。
- 前記有機系顔料が、茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料からなる暗色顔料と、を含んでなり、前記茶色系顔料は、ベンズイミダゾロン系顔料、4−[(2,5−ジクロロフェニル)アゾ]−3−ヒドロキシ−N−(2,5−ジメトキシフェニル)−2−ナフタレンカルボキサミド、1−[(4−ニトロフェニル)アゾ]−2−ナフタレノール、ビス[3−ヒドロキシ−4−(フェニルアゾ)−2−ナフタレンカルボン酸]銅塩、C.I.PigmentBrown7、N,N’−ビス(2,4−ジニトロフェニル)−3,3’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボンサンジイミド、Δ2,2’(1H,1’H)−ビナフト[2,1−b]チオフェン−1,1’−ジオン及びN、N’−(10,15,16,17−テトラヒドロ−5,10,15,17−テトラオキソ)−5H−ジナフト[2,3−a:2’3’−i]カルバゾール−4,9−ジイル)ビス(ベンズアミド)からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の顔料である、請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法。
- 前記赤外線透過性暗色層が基材樹脂層の表面の一部にのみ形成されていることによって、該基材樹脂層の表面に、視認可能な暗色のパターンが形成されている請求項1から4のいずれかに記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの製造方法によって製造された裏面保護シートの易接着層と、オレフィン系の封止材とを対面させて加熱圧着する工程を含んでなる太陽電池モジュールの製造方法。
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