JP4871204B2 - 太陽電池用バックシート - Google Patents
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一般的な太陽電池は片面受光型であって、その構成は、例えば、アルミニウム箔の両面に有機フィルムを設けたバックシート上に、封止膜用透明接着剤、太陽電池素子、封止膜用透明接着剤およびガラス板を順次積層してなるものである。封止膜用透明接着剤は加熱溶融して架橋硬化させることができるため、加熱処理によって基板、太陽電池素子およびガラス板とを一体化させることができる。
この有機フィルムには、耐候性に優れ、水蒸気透過率が小さいフッ素樹脂フィルムを好適に使用することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来のバックシートは、フッ素樹脂フィルムと接着層との接着力が弱いため、太陽電池の裏面を保護するバックシートとして長期間使用した場合、フッ素樹脂フィルムと接着層間が剥離する問題を有していた。
本発明は、上記目的以外に、水蒸気透過率が小さいバックシートを提供することも目的とする。
前記フッ素樹脂フィルムが三フッ化塩化エチレン共重合体からなることが好ましい(請求項2)。
前記接着層がカップリング剤を含有することが好ましい(請求項3)。
前記接着層がエポキシ硬化剤を含有することが好ましい(請求項4)。
本発明におけるバックシート30は、片面受光型太陽電池の裏面側を保護する部材であって、図1に示すように、有機フィルム10上に接着層20が積層されてなるものである。有機フィルム10がバックシートの表面側(最表面でなくてもよい)に存在していれば、その他の層構成については特に制限されるものではない。
したがって、例えば、接着層20を積層した有機フィルム10上に、新たな接着層を設けてもよいし、ハードコート層を設けてもよい。また、有機フィルム10を積層した接着層20上に、新たな樹脂フィルムを積層してもよいし、封止膜用透明接着剤を積層してもよい。
所定の条件とは、テンシロン万能試験機(ORIENTEC社製 商品名:RTC−1210A)をフルスケール10Nによって動作させたものを意味する。
本発明の接着層は、(A)エポキシ樹脂[以下、(A)成分という]、(B)フェノール樹脂[以下、(B)成分という]と、(C)モノマー成分として、エチレンと、エポキシ樹脂またはエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体を含有するビニル共重合体[以下、(C)成分という]、(D)シロキサン化合物[以下、(D)成分という]、を含有することが必要である。
これらの成分からなる接着層は白色であることから、太陽電池の表面を保護する保護シートに使用することは不可能であって、太陽電池の裏面側を保護するバックシートに使用することが必要である。
1μm未満では有機フィルムとの接着力が不十分になりやすい。また、100μm超では有機フィルムとの接着力に優れるものの、塗工により接着層を設ける場合、数回にわたって接着層を形成させなければならず煩雑である。
以下、これらの成分について順次説明する。
(A)成分は、加熱により(B)成分、(C)成分、(D)成分と反応して3次元網状構成を形成する役割を担うものである。これによって、有機フィルムに対する接着力を向上させることができる。本発明の接着層中の(A)成分の含有量は、当該接着層の全固形量の3〜45重量%が好ましく、5〜25重量%がより好ましい。
これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂は、安価であるため本発明において好適に用いられる。また、多官能エポキシ樹脂は、耐熱性に優れるため本発明において好適に用いられる。
また、(A)成分として、ハロゲン化エポキシ樹脂、特に臭素化エポキシ樹脂を用いると、接着層に難燃性を付与するのに有効であるため好ましい。また、ハロゲン化エポキシ樹脂に代えて、リン化エポキシ樹脂等を使用してもよい。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(B)成分として使用するフェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒドとの付加・縮合で得られる樹脂であって、エポキシ樹脂と反応して3次元網状構造を形成する。
(B)成分としては、例えば、レゾールフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾールシノール樹脂、キシレン樹脂などのフェノール誘導体が挙げられる。中でもフェノールノボラック樹脂は、反応性に優れるとともに、優れた耐湿性および耐熱性を有するため好ましい。
本発明の接着層中の(B)成分の含有量は、当該接着層の全固形量の2〜30重量%が好ましく、5〜25重量%がより好ましい。
ここで、(A)成分と(B)成分との官能基当量比とは、(A)成分中のエポキシ基((A)成分の官能基)の数と、(B)成分中の水酸基((B)成分の官能基)の数との比である。
(C)成分は、モノマー成分として、エチレンと、エポキシ樹脂またはエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体を含有するビニル共重合体である。かかる(C)成分を含有することにより耐湿性が向上するとともに、(A)成分、(B)成分および(C)成分との組み合わせにより、有機フィルムとの接着力が向上する。
ここで、モノマー成分とは重合反応により重合して重合体を生成した際に、該重合体の繰り返し単位を形成する化合物を意味する。例えば、モノマー成分としてエチレンを含有する重合体は、エチレンの二重結合が開裂して形成される式−[CH2−CH2]−で表される繰り返し単位を含有する。
また、エステル結合を側鎖に有しているため、比較的有機溶剤への溶解性が高く、かつ、加水分解しにくいため高温高湿環境下においても、接着層に接着させた封止膜用樹脂の白濁が抑えられ、長期間太陽電池として使用することができる。この場合のアクリル酸エステルのモノマー比率としては5〜40モル%が好ましい。5モル%未満であると有機溶剤への溶解度が極端に低下し、塗工用溶液(塗料)には不向きであり、また40モル%を超える場合は、加水分解による封止膜用樹脂の白濁が生じやすい。
(C)成分中、上記ビニル共重合体中の不飽和カルボン酸誘導体の含有率は、0.1〜40重量%が好ましく、さらに好ましくは、0.8〜20重量%である。上記不飽和カルボン酸誘導体成分の共重合体内における含有率が0.1重量%未満であると、(A)成分または(B)成分との反応性が低く、有機溶剤への溶解度も低くなる。また、含有率が40重量%を超えると、塗料状態での安定性が悪くなりやすい。また、第3のモノマーが存在する場合、その含有量は40重量%以下、さらに好ましくは30重量%以下である。
エチレンおよび不飽和カルボン酸誘導体の合計量は、全モノマー成分の合計に対し、40〜98重量%であることが好ましい。
本発明の接着層は、(D)シロキサン化合物を含有することにより、上記(A)〜(C)成分を有機溶剤に溶解して塗料とした際の各成分の相溶性が向上するとともに、硬化後の接着層の吸湿率を低減できる等の利点がある。
(D)成分としては、エポキシ基に対する反応性を有する反応基を有しているものが好ましい。かかる反応基としては、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、メタクリル基、エポキシ基等が挙げられる。
mとしては、3〜8の整数が好ましい。
nとしては、0〜8の整数が好ましい。
また、本発明の接着層には、EVAおよび有機フィルムとの密着性を向上させるために、カップリング剤を添加することが好ましい。
カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤が好ましく使用される。
エポキシ硬化剤としては、一般的に用いられているものが使用でき、具体的には、イミダゾール類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン等のアミン系触媒、トリフェニルホスフィン等のリン系触媒等が例示できる。
本発明の接着層中、エポキシ硬化剤の含有量は、当該接着層の全固形量の0.1〜10重量%が好ましく、0.1〜3重量%がより好ましい。
好ましく使用される有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エタノール、メタノール、メチルセロソルブ等いくつかの種類と量を適宜選択して使用することができる。
塗料は、固形分濃度が5重量%以上となるよう調製されることが好ましく、10〜50重量%がより好ましい。固形分濃度が5重量%未満であると、接着層の厚さが不均一になりやすい。
有機フィルムは水蒸気透過率が小さいものであれば、太陽電池用バックシートとして好適に使用することができる。また、バックシートとして使用するため、光透過率に優れたものを使用しなくてもよい。バックシートの有機フィルム上にハードコート層を積層しない場合、耐光性を有する有機フィルムを使用することが好ましい。
本発明において、水蒸気透過率が小さい有機フィルムとは、JIS−K7126により測定した結果、水蒸気透過率が1.0×10−4g/m2・24hr以下であるものを意味する。
本発明において、耐光性に優れる有機フィルムとは、当該有機フィルムを太陽電池用バックシートとして使用した太陽電池を、サンシャインウエザオメーター(スガ試験機社製)に投入し、キセノンランプによる光照射(照射強度:3SUN、雰囲気:ブラックパネル温度83度/湿度50%)をしながら2時間おきに8分間の降雨を繰り返す促進耐候性試験を行い、5000時間後の外観上の変化を示さないもの(黄変などを生じないもの)を意味する。
また、フッ素樹脂フィルムは耐候性に優れており、バックシートの最表面に使用することもできる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は何等これに限定されるものではない。
・(A)トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂(日本化薬社製 商品名:ERPPN501H) 39.8重量部
・(B)レゾールフェノール樹脂(昭和高分子社製 商品名:ショーノールCKM2400) 19重量部
・(C)エチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸共重合体(住友アトケム社製 商品名:ボンダインAX8390) 40重量部
・(D)ジアミノジシロキサン(東芝シリコーン社製 商品名:TSL9306) 1.2重量部
次に、これらの成分からなる塗料を乾燥後の厚さが25μmとなるように、厚さ23μmのポリ三塩化フッ化エチレンフィルム(ダイキン工業社製 商品名:ネオフロンPCTFE)上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥させ、バックシートを作製した。
・(A)テトラグリシジルジフェニルメタン型エポキシ樹脂(油化シェル社製 商品名:エピコート604) 26.7重量部
・(B)レゾールフェノール樹脂(昭和高分子社製 商品名:ショーノールBRG555) 12.6重量部
・(C)エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(住友化学工業社製 商品名:ボンドファーストE) 59重量部
・(D)ジアミノポリシロキサン(東芝シリコーン社製 商品名:TSL9886) 1.7重量部
次に、これらの成分からなる塗料を乾燥後の厚さが25μmとなるように、厚さ50μmのポリ三塩化フッ化エチレンフィルム(ダイキン工業社製 商品名:ネオフロンPCTFE)上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥させ、バックシートを作製した。
・(A)ジシクロ型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業社製 商品名:HP−7200H) 26.7重量部
・(B)レゾールフェノール樹脂(昭和高分子社製 商品名:ショーノールBRG555) 12.6重量部
・(C)エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(住友化学工業社製 商品名:ボンドファーストE) 59重量部
・(D)ジアミノポリシロキサン(東芝シリコーン社製 商品名:TSL9886) 1.7重量部
次に、これらの成分からなる塗料を乾燥後の厚さが25μmとなるように、厚さ75μmのポリ三塩化フッ化エチレンフィルム(ダイキン工業社製 商品名:ネオフロンPCTFE)上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥させ、バックシートを作製した。
・(A)ジシクロ型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業社製 商品名:HP−7200H) 40重量部
・(B)レゾールフェノール樹脂(昭和高分子社製 商品名:ショーノールBRG555) 18.6重量部
・(C)エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(住友化学工業社製 商品名:ボンドファーストE) 33.7重量部
・(D)ジアミノポリシロキサン(東芝シリコーン社製 商品名:TSL9886) 4.7重量部
・アミノ系シランカップリング剤(チッソ社製 商品名:サイラエースS310) 3重量部
次に、これらの成分からなる塗料を乾燥後の厚さが25μmとなるように、厚さ75μmのポリ三塩化フッ化エチレンフィルム(ダイキン工業社製 商品名:ネオフロンPCTFE)上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥させ、バックシートを作製した。
・(A)トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂(日本化薬社製 商品名:ERPPN501H) 24.2重量部
・(B)レゾールフェノール樹脂(昭和高分子社製 商品名:ショーノールCKM2400) 14.5重量部
・(C)エチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸共重合体(住友アトケム社製 商品名:ボンダインAX8390) 56.5重量部
・(D)ジアミノジシロキサン(東芝シリコーン社製 商品名:TSL9306) 1.7重量部
・エポキシ系シランカップリング剤(チッソ社製 商品名:S510) 2.9重量部
・イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤(四国化成工業社製 商品名:キュアゾールC11Z) 0.19重量部
次に、これらの成分からなる塗料を乾燥後の厚さが25μmとなるように、厚さ75μmのポリ三塩化フッ化エチレンフィルム(ダイキン工業社製 商品名:ネオフロンPCTFE)上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥させ、バックシートを作製した。
[水蒸気透過率]
水蒸気透過率はJIS−K7126により測定した。その結果を表1に示した。
[接着力]
実施例1〜5で作製したバックシートの接着層上に、厚さ100μmのPETフィルムを積層し、150℃で1時間加熱して接着層を硬化させて、積層体を形成させた。次にこの積層体をテンシロン万能試験機(ORIENTEC社製 商品名:RTC−1210A)にセットし、フルスケール10Nの条件によって、バックシートを構成する有機フィルムと接着層間の接着力を測定した。これらの層間の接着力を測定する際に、前記有機フィルムが破れてしまったものを○、破れずに接着力の数字が測定できたものはその数字を示した。
したがって、長期間にわたって、有機フィルムが接着層から剥離する恐れの低いバックシートを提供することができる。また、水蒸気透過率が小さく、且つ、接着層から有機フィルムが剥離する恐れの低いバックシートを提供することができる。
20 接着層
30 バックシート
40、41 封止膜用透明接着剤
50 太陽電池素子
60 ガラス板
Claims (4)
- (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂と、(C)モノマー成分として、エチレンと、アミノ基、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基(無水物基を含む)、シラノール基、水酸基、ビニル基、メチロール基、メルカプト基、エステル基のいずれかの官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体を含有するビニル共重合体、(D)シロキサン化合物、を含有する接着層が、有機フィルム上に積層されてなり、前記(D)シロキサン化合物が、下記一般式(1)または下記一般式(2)で示される両末端にアミノ基を有するシロキサン化合物であり、前記有機フィルムがフッ素樹脂フィルムであることを特徴とする太陽電池用バックシート。
- 前記フッ素樹脂フィルムが三フッ化塩化エチレン共重合体からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用バックシート
- 前記接着層がカップリング剤を含有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用バックシート
- 前記接着層がエポキシ硬化剤を含有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用バックシート
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