JP5831856B2 - 太陽電池用バックシート及び太陽電池用バックシートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の太陽電池用バックシートに用いられるポリエステルとしては、一般的に使用されるポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート等が挙げられる。これらの中でも特に、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートが好ましく用いられる。
本発明の太陽電池用バックシートに用いられる白色樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、白色顔料、水酸化アルミニウム及びイソシアネート化合物、並びに必要に応じて、熱硬化性樹脂、硬化触媒、有機溶剤、並びにスチレン系樹脂及びアクリル樹脂の少なくとも一方とを混合することにより調製される。
上記白色樹脂組成物には、前記第1のフィルム及び第2のフィルムとの密着性、耐熱性、耐候性、強度等を付与する目的で、熱可塑性樹脂を配合することができる。このような熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンー1、ポリブチレン等のポリオレフィン;スチレン系樹脂、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリメチレンメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリアリレート、ポリエーテルニトリル、フェノール樹脂(例えばフェノールノボラック型)、フェノキシ樹脂、並びにこれらの共重合体、変性体が挙げられる。これらは、必要に応じて単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。
上記白色樹脂組成物には、上記バックシートに反射性(特に可視光線)を付与する目的で白色顔料を配合することができる。このような白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫酸バリウム等が挙げられる。その中でも酸化チタンが好ましく、より好ましくはルチル型酸化チタンが用いられる。
上記白色樹脂組成物には、紫外線反射性、耐酸性及び放熱性を付与する目的で、水酸化アルミニウムを配合することができる。このような水酸化アルミニウムとしては公知のものを使用することでき、例えばC−3005、C−301、CL−303(以上、住友化学(株)製)、ハイジライト(登録商標)H−21、H−31、H−32、H−42、H−42M、H−43M(以上、昭和電工(株)製)が挙げられる。
上記白色性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂又は他の成分に含まれる水酸基と反応して架橋するイソシアネート化合物を配合することができる。イソシアネート化合物の配合により、白色層に耐湿性、耐熱性を付与し、また白色層と第1のフィルム及び第2のフィルムとの密着性を向上することができる。そのため、イソシアネート化合物は、1分子中に複数のイソシアネート基を有することが好ましい。
このようなイソシアネート化合物としては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4、1−フェニレン)=ジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3、5、5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート及びキシリレンジイソシアネート等のジイソシアネート;ジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体;ジイソシアネートの三量体であるイソシアヌレート体;ジイソシアネートのビュレット結合体、並びにポリメリックジイソシアネート等が挙げられる。
上記白色樹脂組成物には、耐熱性、耐酸性、絶縁性等を付与することを目的として、熱硬化性樹脂を配合することができる。このような熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和イミド樹脂、シアネート樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、オキセタン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、シリコーン樹脂、トリアジン樹脂及びメラミン樹脂、ユリア樹脂が挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
上記白色樹脂組成物には、熱硬化性樹脂の熱硬化を促進するために、硬化触媒を配合することができる。このような硬化触媒としては、例えばイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物、ナフテン酸コバルトやナフテン酸銅等の金属石鹸等が挙げられる。
これらは必要に応じて単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。
上記白色樹脂組成物には、これを調製したり粘度を調整する目的で有機溶剤を配合することができる。このような有機溶剤としては、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ヘキサメチレンジイソシアナートジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、炭酸プロピレン等のエステル類;オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素類;石油エーテル、石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤等が挙げられる。これらは、単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。
これらの有機溶剤の配合率は、白色樹脂組成物全量に対して50重量%以下であることが好ましい。
上記スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン系単量体(スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等)の単独又は共重合体;スチレン系単量体とビニル単量体((メタ)アクリロニトリル等の不飽和ニトリル、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸等のα,β−モノオレフィン性不飽和カルボン酸又は酸無水物あるいはそのエステル、マレイミド、N−アルキルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体等)との共重合体;スチレン系グラフト共重合体、スチレン系ブロック共重合体等が挙げられる。これらは、単独で又は複数を組み合わせて使用できる。
上記アクリル樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びアクリロニトリルから選ばれる少なくとも1種のモノマーを重合させて得られる重合体又は共重合体であればよい。
即ち、先ずはポリエチレンナフタレートをフィルム状に溶解して押し出した後、キャスティングドラムを用いて冷却固化させて未延伸フィルムとする。そしてこの未延伸フィルムをガラス転移温度Tg121℃〜(Tg+60)℃で長手方向に1回若しくは2回以上、その合計の倍率が3〜6倍になるように延伸する。更にこれをTg121℃〜(Tg+60)℃で幅方向に倍率が3〜6倍になるように延伸し、厚さが50μmである2軸延伸第1のフィルム及び第2のフィルムを作製する。また更に必要に応じて、上記第1のフィルム及び第2のフィルムを180℃〜230℃で1〜60秒間、熱処理を行ってもよい。
このようなドライフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート等からなるキャリアフィルムに白色樹脂組成物を塗布乾燥して樹脂層を形成し、その上に剥離可能なポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のカバーフィルムとを積層したものである。具体的には、当該樹脂層は、キャリアフィルムに白色樹脂組成物をブレードコーター、リップコーター、コンマコーター、フィルムコーター、メイヤーバーコーター、マイクログラビアコーター等で塗布し、上記と同様にこれを乾燥することにより形成される。
そして、当該ドライフィルムのカバーフィルムを剥がし、上記樹脂層と第1のフィルムとを重ね、ラミネーター等を用いてこれらを張り合わせることにより、前記第1のフィルム上に樹脂層の塗膜が形成される。そして、当該塗膜を上記と同様に加熱すれば、当該第1のフィルム上に白色層を形成することができる。
このような太陽電池モジュール10は、ガラスからなる表面保護材1と、太陽電池セル2と、EVAからなる封止材3と、バックシート20からなる。そして、バックシート20は、ポリエステルからなる第1のフィルム4と白色樹脂層5とポリエステルからなる第2のフィルム6を備えている。そして、当該第1のフィルム4と第2のフィルム6は、白色樹脂層5を挟持するように積層してなる。図1では、ポリエステルからなる第1のフィルム4の表面が封止材3と接着するように積層されているが、ポリエステルからなる第2のフィルム6の表面を封止材3と接着するように積層してもよい。太陽電池モジュール10は表面保護材1が上面となるように設置され、照射される太陽光を利用して太陽電池セル2が発電を行う。
以下の各成分を混合、撹拌することにより白色樹脂組成物を調製した。
ニッポラン136(日本ポリウレタン工業(株)製) 100重量部(熱可塑性樹脂)
タイペークCR−90(石原産業(株)製) 1000重量部(酸化チタン)
水酸化アルミニウム 20重量部
タケネートR600(三井化学(株)製) 10重量部(イソシアネート化合物)
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20重量部(有機溶剤)
エクアミドB100(出光興産(株)製) 200重量部(有機溶剤:アミド系溶剤)
AEROSIL200((株)日本アエロジル製) 20重量部(球状シリカ)
スチレン−無水マレイン酸共重合体 600重量部(スチレン系樹脂)
BYK−A515(ビックケミー・ジャパン(株)製) 20重量部(消泡剤)
厚さ250μmのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム(帝人デュポンフィルム(株)製テオネックス)の片面にスクリーン印刷により白色樹脂組成物を乾燥塗膜が30μmとなるように印刷し、これを120℃で60分加熱して熱硬化させて白色層を作製した。その後、厚さ50μmのPENフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製テオネックス)を上記白色層の表面に熱圧着することにより試験片を作製した。
厚さ200μmのPENフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製テオネックス)の片面にスクリーン印刷により白色樹脂組成物を乾燥塗膜が30μmとなるように印刷し、これを120℃で60分加熱して熱硬化させて白色層を作製した。その後、厚さ50μmのPENフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製テオネックス)を上記白色層の表面に熱圧着することにより試験片を作製した。
厚さ250μmのPENフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製テオネックス)の片面にスクリーン印刷により白色樹脂組成物を乾燥塗膜が30μmとなるように印刷し、これを120℃で60分加熱して熱硬化させて白色層を有する試験片を作成した。
(1)実施例1の試験片にEVA(約450μm)を貼り合わせたもの、(2)比較例の試験片にEVA(約450μm)を貼り合わせたもののそれぞれについて、紫外可視分光光度計(日本分光(株)製 V−670 ILN−725型:積分球装置付)を用いて表面(封止材側)から300nm〜1000nmの反射率を測定した。その結果を図2に示す。
また、上記(1)について、紫外可視分光光度計(日本分光(株)製 V−670 ILN−725型:積分球装置付)を用いて裏面から300nm〜1000nmの反射率を測定した。その結果を図3に示す。
実施例2の試験片について、JIS規格(JIS−k7127)に基づき破断強度及び破断伸度を測定し、以下の通り評価した。その結果を表1に表す。
実施例2の試験片について、水蒸気透過度をJIS−k7129GB/T1037に基づき測定した。その結果を表2に表す。
実施例2の試験片について、収縮率をJIS-c2151に基づき測定した。その結果を表3に表す。
実施例2の試験片について、絶縁破壊強さをASTM D−149−09に基づき測定した。その結果を表4に表す。
実施例2の試験片について、部分放電性をIEC61730−2:2004に基づき測定した。その結果を表5に表す。
更に、表1乃至表5から明らかなように、本発明の太陽電池用バックシートは、バックシートとして要求される特性を十分に満たしており、且つ長時間太陽光に曝された場合であっても、十分な耐候性及び耐湿性を保持することができる。
20…バックシート
1…表面保護材
2…太陽電池セル
3…封止材
4…ポリエステルからなる第1のフィルム
5…白色樹脂層
6…ポリエステルからなる第2のフィルム
Claims (6)
- ポリエステルからなる第1のフィルムと、水酸基を有する熱可塑性樹脂と酸化チタンと水酸化アルミニウムと1分子中に複数のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を含む白色樹脂組成物を硬化させてなる白色層と、ポリエステルからなる第2のフィルムとを具備し、
前記酸化チタンの配合率は前記白色樹脂組成物全量に対して30〜70重量%であり、
前記水酸化アルミニウムの配合率は前記白色樹脂組成物全量に対して0.5〜5重量%であり、
前記第1及び第2のフィルムが前記白色層を挟持するよう積層されてなることを特徴とする太陽電池用バックシート。 - 前記ポリエステルからなる第1及び第2のフィルムはポリエチレンナフタレート及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一方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。
- 前記ポリエステルからなる第1及び第2のフィルムはその成分が略同一であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用バックシート。
- 前記白色樹脂組成物は熱硬化性樹脂と硬化触媒と有機溶剤とを更に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の太陽電池用バックシート。
- 前記白色樹脂組成物はスチレン系樹脂及びアクリル樹脂の少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の太陽電池用バックシート。
- ポリエステルからなるフィルムの片面に水酸基を有する熱可塑性樹脂と酸化チタンと水酸化アルミニウムと1分子中に複数のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を含み、前記酸化チタンの配合率は前記白色樹脂組成物全量に対して30〜70重量%であり、前記水酸化アルミニウムの配合率は前記白色樹脂組成物全量に対して0.5〜5重量%である白色樹脂組成物を塗布乾燥して熱硬化することにより白色層を形成する工程と、
この白色層の表面に他のポリエステルからなるフィルムを接着又は圧着する工程とを含むことを特徴とする太陽電池用バックシートの製造方法。
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