JPWO2013108816A1 - 多層シート、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

耐候性、耐熱性及び防湿性に優れ、かつ層間接着性が良好な多層シート、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供する。JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリオレフィン系樹脂層1と、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリフッ化ビニリデン系樹脂層2とを、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.1〜50g/10分である共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層3を介して積層して多層シート10とする。そして、この多層シート10を用いたバックシートを、太陽電池セルの封止材上に積層し、太陽電池モジュールとする。

Description

本発明は、多層シート及びこの多層シートを用いた太陽電池用バックシート並びに太陽電池モジュールに関する。より詳しくは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層を備えた多層シート、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールは、屋外で長期間使用されることから、機械的強度を確保すると共に環境雰囲気下での劣化を防止するために、一般に、太陽電池セルを合成樹脂で封止し、太陽光が照射される面は透明強化ガラスで覆い、裏面はバックシートで保護した構造となっている。その際用いられる太陽電池用バックシートとしては、アルミニウム箔と樹脂フィルムとを積層したものや、組成が異なる複数の樹脂フィルムを積層したものなどがある(例えば、特許文献1〜5参照。)
特許文献1には、耐環境性能を向上させるために、特定密度のポリエチレン系樹脂を積層又は特定密度のポリエチレン系樹脂を熱可塑性ポリエステル樹脂フィルムに積層した構成の太陽電池用裏面保護シートが提案されている。また、特許文献2には、外皮フィルムと防湿フィルムとをエチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤により積層して一体化したバックシートが提案されている。この特許文献2に記載のバックシートでは、基材フィルムの表面に無機酸化物のコーティング膜を形成したフィルムを防湿フィルムとして使用し、外皮フィルムにはフッ素樹脂フィルムを用いている。
更に、特許文献3に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートでは、無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、着色用添加剤と紫外線吸収剤と光安定化剤とを含む耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムが積層されている。一方、特許文献4に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートでは、難燃性を向上させるために、ポリフェニレンエーテル製の基材シートの一方又は両方の面側に、ハロゲン質量比が50%以上であるフッ素樹脂層を積層している。
これら多層シートからなる太陽電池用バックシートは、一般に、接着剤を介して複数のフィルムが積層されている。そして、特許文献5には、ポリエステル基材、ポリカーボネート系基材、フッ素系基材又はアクリル系基材を積層する際に、耐加水分解性、耐絶縁性及び水分バリア性を有するアクリル系接着剤を用いることが提案されている。
特開平11−261085号公報 特開2000−294813号公報 特開2003−168814号公報 特開2011−176193号公報 特開2009−246360号公報
前述した従来の多層シートは、太陽電池用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュールなどにおいて、耐候性、耐熱性、防湿性及びその他の諸特性を、それなりに充足し得るものではあるが、更なる向上が求められている。特に、フッ素系樹脂やポリオレフィン系樹脂は、他の樹脂との接着性が低いため、これらの樹脂を使用した多層シートは、層間接着性が十分確保できないという問題点がある。
そこで、本発明は、耐候性、耐熱性及び防湿性に優れ、かつ層間接着性が良好な多層シート、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供することを主目的とする。
本発明者は、前述した課題を解決するために、鋭意実験検討を行った結果、以下に示す知見を得た。先ず、本発明者は、ポリオレフィン系樹脂組成物からなる層と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物からなる層とを積層することにより、耐候性、耐熱性、防湿性、電気絶縁性及びその他太陽電池のバックシートに要求される諸特性が向上することを見出した。
次に、本発明者は、これらの樹脂層の積層方法について検討した。従来の多層シートのように、接着剤を介して複数のフィルムを貼り合せた場合、各樹脂フィルムの製膜、巻き取り、接着剤塗工、乾燥及び貼り合せの各工程を経ることになるため、加工費が大きくなる。これらの工程を省略する方法としては、例えば、押出機を用いて各層の樹脂をそれぞれ溶融し、溶融状態で合流させて接着する共押出製膜や接着層と被接着層を同時に製膜し貼り合せていく方法などが考えられる。
しかしながら、共押出製膜などの方法は、各層間の接着力の保持が難しいこと及び各層間の流動性の違いやドローレゾナンスに起因する厚みのバラツキなどが発生することから、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多層シートの製造には、実質的に適用されていなかった。特に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂とポリオレフィン系樹脂とを積層する場合、共押出成形により一体成形したり、各樹脂シートを張り合わせて多層化したりすると、層間接着性が不十分となる。
そこで、本発明者は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物からなる層とポリオレフィン系樹脂組成物からなる層との層間接着性を向上させるための検討を行った。そして、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して、これらの層を積層することにより、層間接着性に優れた多層シートが得られることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明に係る多層シートは、ポリオレフィン系樹脂組成物からなり、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリオレフィン系樹脂組成物からなる第1の樹脂層と、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物からなる第2の樹脂層とが、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.1〜50g/10分である共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して積層されたものである。
この多層シートでは、前記接着樹脂層が、炭素数4〜8の共役ジエンの単独重合体、炭素数4〜8の共役ジエンと他の単量体との共重合体又はこれらの水素化物により形成されていてもよい。
その場合、前記接着樹脂層は、例えば炭素数4〜8の共役ジエンと芳香族ビニル系化合物との共重合体又はその水素化物により形成することができる。
また、第2の樹脂層を形成するポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物は、ポリフッ化ビニリデン:50〜99質量%及びポリメタクリル酸メチル:1〜50質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、白色無機顔料を1〜40質量部含有していてもよい。
前記第1の樹脂層の厚さは例えば50〜500μmとすることができ、前記第2の樹脂層の厚さ及び前記接着樹脂層の厚さは例えば5〜50μmとすることができる。
また、第1の樹脂層を形成するポリオレフィン系樹脂組成物は、樹脂成分として、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素の単独重合体又は炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素と他の単量体との共重合体を含有していてもよい。
その場合、前記ポリオレフィン系樹脂組成物の樹脂成分は、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素に由来する単位を70質量%以上含有していてもよい。
更に、第1の樹脂層を形成するポリオレフィン系樹脂組成物には、難燃剤及び/又は耐候剤が配合されていてもよい。
一方、この多層シートは、例えば130〜260℃の温度範囲で、溶融共押出成形により製膜したり、個別に製膜された第1の樹脂層と、接着樹脂層と、第2の樹脂層とを、この順に積層し、130〜260℃の温度条件下で加圧接着したりすることができる。
更に、少なくとも一方の面に、エチレン酢酸ビニル共重合体を樹脂成分として含有する第3の樹脂層が積層されていてもよい。
本発明に係る太陽電池用バックシートは、前述した多層シートを用いたものである。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、前述したバックシートを用いたものである。
本発明によれば、ポリオレフィン系樹脂層と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層とを、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して積層しているため、耐候性、耐熱性及び防湿性に優れ、かつ層間接着性が良好な多層シートを実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係る多層シートの構成を模式的に示す図である。 本発明の第3の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態に係る多層シートについて説明する。図1は本実施形態の多層シートの構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施形態の多層シート10では、ポリオレフィン系樹脂層1と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2とが、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層3を介して積層されている。
[ポリオレフィン系樹脂層1]
ポリオレフィン系樹脂層1は、主成分がポリオレフィン系樹脂であるポリオレフィン系樹脂組成物により形成されている。このポリオレフィン系樹脂組成物は、樹脂成分として、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素の単独重合体又は炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素と他の単量体との共重合体を含有することが好ましい。これにより、多層シートにしたときの機械的強度や弾性率が良好となり、ハンドリング性が向上する。また、熱的な耐久性も向上するため、太陽電池のバックシートなどに好適な多層シートが得られる。
主成分となるポリオレフィン系樹脂は、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素に由来する単位の含有量が70質量%以上であることが好ましく、より好ましくは90質量%以上である。これにより、多層シートにしたときの機械的強度や弾性率が良好となると共に、熱的な耐久性だけでなく、低温環境から高温環境に変化した際の熱応力に対する耐性も向上する。その結果、太陽電池のバックシートなどに特に好適な多層シートを実現することができる。また、ポリオレフィン系樹脂組成物に含有される各樹脂成分は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
このようなポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、ポリメチルペンテン、エチレン−ポリメチルペンテン共重合体などが挙げられる。また、ポリノルボルネン、エチレン−ノルボルネン共重合体及びプロピレン−ノルボルネン共重合体などの環状オレフィン重合体又はこれらの共重合体などを使用することもできる。なお、立体規則性を有する樹脂の場合、その立体規則性は、アイソタクティック、シンジオタクティック及びアタクティックのいずれでもよい。
更に、樹脂成分が、オレフィン系炭化水素と他の単量体との共重合体である場合、他の単量体としては、アクリル酸又はその誘導体、メタクリル酸又はその誘導体、無水マレイン酸又はその誘導体、カルボン酸のビニルエステルなどを使用することができる。このような共重合体の例としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリエチレン若しくはポリプロピレンをアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマール酸又はイタコン酸などの不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。
本実施形態の多層シート10を太陽電池のバックシート材として用いる場合、これらのポリオレフィン系樹脂の中でも、融点又はガラス転移温度が120℃以上のポリオレフィン系樹脂が好適であり、融点が120℃以上の高密度ポリエチレン及びポリプロピレンがより好適である。ポリオレフィン系樹脂としては、アイソタクティックの立体規則性を有するポリプロピレンを使用することが好ましく、これにより、太陽電池用バックシートとしたときに、優れた機械的強度及び弾性率が得られる。また、ポリプロピレンは、シート化したときのガスバリア性が高いため、多層シート10のポリオレフィン系樹脂層1に、ポリプロピレンを使用することにより、水分の侵入によるセルの劣化などに対して耐久性が高い太陽電池モジュールを実現することができる。
一方、ポリオレフィン系樹脂層1を形成するポリオレフィン系樹脂組成物には、必要に応じて、難燃剤を配合することができる。ポリオレフィン系樹脂層1に難燃剤を含有させることにより、太陽電池用バックシートや太陽電池モジュールとしたときに、電気的な接続不良や劣化によりアーク放電が発生した場合でも、着火にしにくくすることができる。
ポリオレフィン系樹脂組成物に配合する難燃剤は、特に限定されるものではなく、塩素系難燃剤、臭素系難燃剤、リン系難燃剤及び無機系難燃剤などを使用することができる。塩素系難燃剤としては、例えば塩素化パラフィン、パークロロシクロペンタデカン及びクロレンド酸などが挙げられる。臭素系難燃剤としては、例えばテトラブロセモビスフェノールA(TBA)、デカブロモジフェニルオキサイド、TBAエポキシオリゴマー、TBAポリカーボネート、オクタブロモジフェニルエーテル及びトリブロモフェノールなどが挙げられる。
リン系難燃剤としては、例えばトリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス・クロロエチルホスフェート及びトリス・クロロプロピルホスフェートなどが挙げられる。無機系難燃剤としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及び三酸化アンチモンなどが挙げられる。
また、ポリオレフィン系樹脂層1を形成するポリオレフィン系樹脂組成物には、紫外線吸収剤、光安定化剤及び酸化防止剤などの耐候剤が配合されていてもよい。これらの耐候剤を配合することにより、多層シート10の耐光性や耐久性を、更に向上させることができる。ポリオレフィン系樹脂組成物に配合する耐候剤は、特に限定されるものではなく、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、サルチレート系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、超微粒子酸化チタン及び超微粒子酸化亜鉛などを使用することができる。
また、光安定化剤としては、例えばヒンダードアミン系化合物及びヒンダードピペリジン系化合物などを使用することができる。更に、酸化防止剤としては、例えばフェノール系、アミン系、硫黄系及び燐酸系などを使用することができるこれら以外にも、例えば、ポリマーを構成する主鎖若しくは側鎖に、前述したベンゾフェノン系などの紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物からなる光安定化剤又はフェノール系などの酸化防止剤が化学結合しているポリマー型の紫外線吸収剤、光安定化剤又は酸化防止剤などを使用することもできる。
ポリオレフィン系樹脂層1に、紫外線吸収剤、光安定化剤及び酸化防止剤などの耐候剤を含有させる場合は、衝撃強度などの機械的特性を低下させずに、耐候剤の効果を発揮させるため、その合計量を全体の0.1〜10質量%とすることが好ましい。なお、耐候剤は、前述した難燃剤と併用することもできるが、単独で用いることもできる。
[ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2は、樹脂成分の50質量%以上がポリフッ化ビニリデン樹脂であるポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物により形成されている。このポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物に配合されるポリフッ化ビニリデン樹脂は、フッ化ビニリデンの単独重合体が好適であるが、フッ化ビニリデンと他の単量体の共重合体であってもよい。
フッ化ビニリデンと共重合体を形成する他の単量体としては、フッ化ビニル、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレン、六フッ化プロピレン、六フッ化イソブチレン及び各種フルオロアルキルビニルエーテルなどのフッ素化されたビニル化合物や、スチレン、エチレン、ブタジエン及びプロピレンなどの公知のビニル単量体が挙げられる。ただし、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層及び多層シート全体における耐候性や光安定性を確保するため、ポリフッ化ビニリデン樹脂におけるフッ化ビニリデン以外の単量体の量は、50質量%以下であることが好ましい。
前述したポリフッ化ビニリデン樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、懸濁重合又は乳化重合などの一般的な方法で重合することができる。例えば、密閉反応器に水などの溶媒、重合開始剤、懸濁剤(又は乳化剤)、連鎖移動剤などを仕込んだ後、反応器を脱気により減圧してガス状のフッ化ビニリデン単量体を導入し、反応温度を制御しながらフッ化ビニリデン単量体の重合を進めればよい。その際、重合開始剤としては、過硫酸塩のような無機過酸化物や有機過酸化物を用いることができ、具体的には、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート(NPP)やジイソプロピルパーオキシジカーボネートなどが挙げられる。
また、連鎖移動剤には、アセトン、酢酸イソプロピル、酢酸エチル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチル、プロピオン酸、トリフロロ酢酸、トリフロロエチルアルコール、ホルムアルデヒドジメチルアセタール、1,3−ブタジエンエポキサイド、1,4−ジオキサン、β−ブチルラクトン、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどが挙げられる。各種連鎖移動剤の中でも、入手や取り扱いの容易さなどの観点から、アセトン及び酢酸エチルが、特に好適である。更に、懸濁剤(又は乳化剤)には、部分ケン化ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどの水溶性セルロースエーテル、アクリル酸系重合体及びゼラチンなどの水溶性ポリマーを使用することができる。
一方、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物には、ポリフッ化ビニリデン樹脂以外の樹脂を配合することができ、特に、柔軟性や加工性の観点から、メタクリル酸エステル系樹脂が好適である。ここでいう「メタクリル酸エステル系樹脂」は、ACH法、改質ACH法、直接法又はエチレン法などによって製造したメタクリル酸メチルなどを、ラジカル重合などでポリマー化したポリメタクリル酸メチルなどである。
メタクリル酸エステル樹脂は、フィルムに製膜した際に他の樹脂との接着性を高める効果がある。ポリフッ化ビニリデン樹脂は他の素材との接着性に劣るが、メタクリル酸エステル系樹脂を配合することにより、接着性を改善することができる。ただし、樹脂成分中のメタクリル酸エステル系樹脂量が50質量%を超えると、ポリフッ化ビニリデン樹脂量が少なくなるため、耐候性が低下する。また、メタクリル酸エステル系樹脂量が5質量%未満であると、前述した添加効果が得られなくなる。よって、メタクリル酸エステル系樹脂を配合する場合は、樹脂成分全量あたり5〜50質量%とすることが望ましい。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物に配合されるメタクリル酸エステル系樹脂は、メタクリル酸エステル単量体に基づくビニル重合体であれば、その構造などは特に限定するものではない。このメタクリル酸エステル単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル及びメタクリル酸ヘキシルなどが挙げられるが、特に、メタクリル酸メチルが好適である。また、メタクリル酸エステル単量体におけるプロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基などのアルキル基は、直鎖であってもよく、枝分かれしてもよい。
本実施形態の樹脂組成物に配合されるメタクリル酸エステル樹脂は、メタクリル酸エステル単量体の単独重合体や、複数のメタクリル酸エステル単量体の共重合体であってもよい。又は、メタクリル酸エステル以外の公知のビニル化合物であるエチレン、プロピレン、ブタジエン、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル及びアクリル酸などに由来する単量体単位を有してもよい。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を形成するポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物には、必要に応じて、光反射性を付与する目的で、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、塩基性炭酸鉛及び酸化亜鉛などの白色無機顔料を配合することもできる。本実施形態の多層シート10を、太陽電池用途に使用する場合は、各種白色無機顔料の中でも、屈折率及び着色力が大きく、光触媒作用が少ないルチル型結晶の二酸化チタンが好適である。
ただし、白色無機顔料の配合量が、樹脂成分100質量部あたり1質量部未満の場合、目的とする光反射特性が得られないことがあり、また、樹脂成分100質量部あたり40質量部を超えて配合すると、組成物中の分散が不均一になったり、フィルムの製膜が困難になったりする。よって、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物に白色無機顔料を配合する場合は、樹脂成分100質量部あたり1〜40質量部とすることが好ましい。
なお、白色無機顔料の配合量は、樹脂成分100質量部あたり10〜35質量部であることがより好ましく、更に好ましくは15〜30質量部である。これにより、太陽光反射率が大きく、機械的強度、柔軟性が適正で取り扱い性が良好な多層シートが得られる。
また、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物には、前述した白色無機顔料と共に、調色用無機顔料が添加されていてもよい。調色用無機顔料には、クロム、亜鉛、鉄、ニッケル、アルミニウム、コバルト、マンガン及び銅などの金属材料の酸化物から、2種以上を選択し、焼成により固溶させた複合酸化物系顔料などを用いることができる。この複合酸化物系顔料は、単独で使用することもできるが、2種以上を混合して使用することもできる。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物に調色用無機顔料を配合する場合は、樹脂成分100質量部あたり、0.01〜7質量部とすることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部、更に好ましくは0.5〜3質量部である。これにより、太陽電池モジュールの発電特性に影響がでない範囲で太陽光の反射率を調節し、太陽電池モジュールの外観及び色合いを変えることができる。
前述したポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物は、ポリフッ化ビニリデン樹脂に、必要に応じて、メタクリル酸エステル系樹脂、白色無機顔料及び調色用無機顔料などを配合し、溶融混練することにより得られる。その際、溶融混練には、二軸押出機、連続及びバッチ式のニーダーなどの加熱装置を備えた各種混合機や混練機を使用することができるが、溶融混練に最適な装置は、汎用性の面から二軸押出機である。また、溶融混練の際には、必要に応じて、前述した効果に影響しない範囲で、分散剤を添加してもよい。
[接着樹脂層3]
接着樹脂層3は、共役ジエン系の重合体、共重合体又はこれらの水素化物により形成されている。接着樹脂層3にこれらを使用することにより、非極性ポリマーであるポリオレフィン系樹脂と、極性ポリマーであるポリフッ化ビニリデン系樹脂との接着が可能となる。この接着樹脂層3により、ポリオレフィン系樹脂層1と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2とを強固に接着することができるため、120℃程度の高温下においても安定した接着性を維持することができる。その結果、多層シート10は、太陽電池モジュールの使用環境において十分耐久性を有するものとなる。
接着樹脂層3は、炭素数4〜8の共役ジエンの単独重合体、炭素数4〜8の共役ジエンと他の単量体との共重合体又はこれらの水素化物により形成されていることが好ましく、各共役ジエンの中でも特にブタジエン及びイソプレンが好適である。このような共役ジエン系の重合体及び共重合体としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン−スチレン共重合体、イソプレン−スチレン共重合体などが挙げられる。
例えば、接着樹脂層3を、炭素数4〜8の共役ジエンと芳香族ビニル系化合物との共重合体又はその水素化物で形成すると、長期にわたって耐久性及び接着力を維持することができる。耐久性及び接着力の観点からは、特に、水素化ブタジエン−スチレン共重合体や水素化イソプレン−スチレン共重合体などの炭素数4〜8の共役ジエンと芳香族ビニル系化合物との共重合体の水素化物が好適である。
強度の観点からは、接着樹脂層3は、水素化ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SEBS)や水素化イソプレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)などのブロック型の共役ジエン系と芳香族ビニル系化合物との共重合体の水素化物であることが好ましい。ここで、ブロック共重合の形態は、特に限定されるものではなく、ジブロック、トリブロック、マルチブロック又はスター型のいずれでもよい。更に、これらの重合体は、末端修飾などの改質が行われていてもよい。
[MFR]
ポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2は、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、0.5〜25g/10分である。また、接着樹脂層3は、JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、0.1〜50g/10分である。
多層シート10を構成する各樹脂層を、MFRが前述した範囲の樹脂組成物や重合体などで形成すると、例えば、溶融共押出成形法によって製膜する場合においては、流路内を流れる溶融状態の樹脂の流速分布が均一化され、略等速で樹脂合流すると共に、ダイスから速度変動が無い状態で樹脂が吐出される。その結果、各層の厚さにバラツキが少なく、接着状態が良好な多層シートを製造することができる。また、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物に含有される顔料の分散状態が良好となるため、欠点の発生を抑制することもできる。
一方、多層シート10を、例えば、各樹脂層を個別に製膜し、加熱下で加圧接着して製造する場合においても、MFRが前述した範囲の樹脂組成物や重合体などで樹脂層を形成することにより、各樹脂層の軟化や溶融状態が均一となり、各樹脂層間の接着力を全体にわたって均一にすることができる。
なお、ポリオレフィン系樹脂層1及び/又はポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を、MFRが0.5g/10分未満の樹脂組成物により形成すると、溶融物の粘度が高くなるため、例えば溶融共押出成形法を適用した場合に所望厚さに調整することが難しくなる。また、各樹脂層を個別に成膜し、加熱下で加圧接着する場合でも、樹脂層が十分に軟化せず、高い接着力を発現させることが難しくなる。なお、これらの問題を解決する方法としては、成形時の温度を高くすることが考えられるが、そうすると、ポリフッ化ビニリデン系樹脂2が着色したり、分解ガスが発生したりする虞がある。
一方、ポリオレフィン系樹脂層1及び/又はポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を、MFRが25g/10分を超える樹脂組成物により形成すると、溶融共押出成形法では所望厚さにすることが難しくなる。また、各樹脂層を個別に成膜して加熱下で加圧接着する場合は、樹脂層の厚さにばらつきが生じやすくなる。
接着樹脂層3を、MFRが0.1g/10分未満の重合体、共重合体又はこれらの水素化物により形成すると、十分な接着力が得られなくなる。また、MFRが50g/10分を超える重合体などにより形成すると、接着樹脂層3の厚さのばらつきが大きくなりやすく、各樹脂層間の接着力を全体にわたって均一にすることが難しくなる。
共押出成形法によって多層シート10を製膜する場合は、ポリオレフィン系樹脂層1のMFRを基準とし、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2及び接着性樹脂層3を形成する樹脂組成物には、その0.1〜10倍、好ましくは0.2〜5倍のMFRを有するものを使用することが好ましい。これにより、製膜性が安定し、シートの幅方向における各樹脂層の厚さの変動を抑制することができる。
ここで、各樹脂層のMFRは、これらに含有される樹脂成分の重合度を変えることなどにより調整することができる。具体的には、樹脂成分を重合する際の重合温度、重合開始剤の種類と量、及び連鎖移動剤の種類と量などによって調整操作することができる。また、各樹脂層のMFRが、前述した範囲内となるような市販の樹脂を用いてもよい。
[厚さ]
前述した各層の厚さは、特に限定されるものではなく、用途や求められる特性に応じて、適宜設定することができるが、例えばポリオレフィン系樹脂層1の厚さを50〜500μmとすると共に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2及び接着樹脂層3の厚さをそれぞれ5〜50μmとすることができる。
なお、ポリオレフィン系樹脂層1の厚さを50μm未満にすると、太陽電池モジュールに適用した場合に、多層シート10の機械的強度が不足してセルが破損しやすくなると共に、水蒸気バリア性が不十分となり、セルの劣化や発電出力の低下が発生しやすくなる。一方、ポリオレフィン系樹脂層1を、500μmを超える厚さにすると、多層シート10の剛性が高くなり、巻き取り性などの取扱い性が低下し、更に製造コストも増加する。
また、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の厚さを5μm未満にすると、耐候性が低下し、太陽電池モジュールに適用した場合に、耐久性が十分得られないことがある。一方、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を、50μmを超える厚さにすると、製造コストが増加する。
更に、接着樹脂層3の厚さを5μm未満にすると、ポリオレフィン系樹脂層1とポリフッ化ビニリデン系樹脂層2との接着力が不足し、層間剥離が発生しやすくなる。その結果、太陽電池モジュールに適用した場合に、耐久性が十分得られないことがある。一方、接着樹脂層3を、50μmを超える厚さにすると、製造コストが増加する。
[製造方法]
次に、前述の如く構成された多層シート10の製造方法について説明する。本実施形態の多層シート10は、ポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を形成する各樹脂組成物、並びに接着樹脂層3を形成する重合体を、それぞれ別の押出機で溶融させた後、合流して一体化する共押出法により製膜することが好ましい。
特に、材料の温度を130〜260℃にして、溶融共押出成形することが好ましい。これにより、各層を形成する樹脂組成物及び重合体を、安定した溶融流動状態にすると共に、熱分解などの発生を防止することができる。なお、製膜時に材料温度が130℃未満の場合、溶融が不十分となり、シート中でフィッシュアイが生成したり、各層間の接着が不十分となったりすることがある。一方、製膜時の材料の温度が260℃を超えると、各層を形成する樹脂成分が熱分解し、シートが着色したり、分解ガスが発生したりする虞がある。なお、製膜時のより好適な材料温度は180〜250℃である。
共押出法には、Tダイ共押出法及びインフレーション共押出法などがある。また、押出機は、単軸押出機や二軸(多軸)押出機などを使用することができ、押出機のシリンダーやスクリューには、一般的なものを用いることができる。更に、二軸押出機の場合、二本の軸が平行なもの及びスクリュー軸が斜交したコニカルタイプのいずれでも使用することができ、スクリューフライトのかみ合い型、非かみ合い型、スクリュー回転が同方向のもの及び異方向のものいずれでもよい。
スクリューデザインは、単軸押出機の場合には、ミキシング部としてダルメージ型、ローター型、フルートミキシング型など種々のものを用いることができ、これらのミキシング部を持たない形状でも溶融し、シート化することが可能である。また、二軸押出機では、ミキシング部として、ニーディングディスク、ローターセグメント、逆ねじフライトなどを配置したものでもよいが、これらを配置しないフルフライトスクリューでもよい。シリンダーは、ベント式及びノーベント式のいずれでも使用することができる。
ポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を形成する各樹脂組成物、接着樹脂層3を形成する重合体の合流、並びに多層シートの製膜については、フィードブロックで合流させた後、フラットダイ(Tダイ)などに流入させて吐出した溶融状態のシートを、冷却しながら引き取る方法などを適用することができる。その際、フラットダイとしては、T型マニホールドダイ、フィッシュテールダイ、コートハンガーダイ及びスクリューダイなどを使用することができる。また、マルチマニホールドダイに流入させて溶融状態のシートを吐出させる方法や、インフレーションダイから吐出させる方法などを適用してもよい。
また、共押出法により製膜する場合は、押出機からの材料の吐出速度を調整することで各樹脂層の厚さを、前述した範囲内に調整することができる。吐出速度の調整は、単軸押出機の場合は、スクリュー回転数を変更することにより行う。また、二軸押出機の場合には、フィーダーにより押出機に投入する原料の投入速度を変更したり、押出機のスクリュー回転数を変更したり、ギヤポンプの回転速度を変更したりすることで行うことができる。
なお、多層シート10の製造は、前述した共押出成形法に限定されるものではなく、例えば、予め製膜されたポリオレフィン系樹脂フィルム、接着樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン系樹脂フィルムを、この順に積層し、130〜260℃の温度条件下で、ロールなどによって加圧接着する方法もある。
又は、予め製膜されたポリオレフィン系樹脂フィルムの上に、溶融状態の接着樹脂フィルムと、溶融状態のポリフッ化ビニリデン系樹脂フィルムを積層し、ロールなどで加圧接着する押出ラミネーション成形方法なども可能である。この方法では、予め製膜されたポリフッ化ビニリデン系樹脂フィルム上に、溶融状態の接着樹脂フィルムと、溶融状態のポリオレフィン系樹脂フィルムを積層し、ロールなどで加圧接着してもよい。
以上詳述したように、本実施形態の多層シート10は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を用いているため、耐候性及び耐熱性に優れる。また、接着樹脂層3を、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物で形成しているため、ポリオレフィン系樹脂層1とポリフッ化ビニリデン系樹脂層2との層間接着性を向上させることができる。その結果、太陽電池用バックシートとして好適な耐候性、耐熱性、機械的強度、弾性率、電気絶縁性及び防湿性に優れ、かつ層間接着性が良好な多層シートを実現することができる。
(第1の実施形態の変形例)
次に、本発明の第1の実施形態の変形例に係る多層シートについて説明する。本変形例の多層シートにおいては、図1に示す多層シート10の少なくともポリオレフィン系樹脂層1上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂層が設けられている。
[EVA樹脂層]
EVA樹脂層は、太陽電池モジュール用封止材として一般に使用されているEVA樹脂組成物により形成することができる。このようなEVA樹脂組成物としては、例えば、酢酸ビニル含有量が10〜30質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を主成分とし、EVA樹脂100質量部に対して、架橋剤として100℃以上でラジカルが発生する有機過酸化物を1〜5質量部配合したものが挙げられる。
本変形例の多層シートでは、少なくともポリオレフィン系樹脂層1上に、EVA樹脂層を設け、バックシートと封止材とを一体化した構造となっているため、太陽電池モジュールの組み立て工程を簡素化することができる。具体的には、太陽電池モジュールの組み立て工程では、ガラス、封止材シート、セル、封止材シート及びバックシートを、順に積層して、ラミネートするが、その際、封止材シートとバックシートの積層作業を省略することができる。加えて、本変形例の多層シートでは、太陽電池モジュールにおける封止材とバックシートのずれを防止することもできる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る太陽電池用バックシート(以下、単にバックシートともいう。)について説明する。本実施形態のバックシートは、前述した第1の実施形態又はその変形例の多層シートを用いたものである。
本実施形態のバックシートは、結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、化合物系及び有機系などの各形式の太陽電池に用いることが可能である。アモルファスシリコンなどを用いた薄膜太陽電池では、結晶系太陽電池と比べて、高度の防湿性が要求される場合がある。このような場合には、前述した第1の実施形態又はその変形例の多層シート上に、更に、例えば無機酸化物などからなる高い防湿性を有する防湿層や防湿コート層を設けてもよい。
本実施形態のバックシートは、ポリオレフィン系樹脂層と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層とが、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して積層された多層シートを使用しているため、耐候性、耐熱性、機械的強度、弾性率、電気絶縁性及び防湿性に優れ、層間接着性も良好である。
特に、ポリオレフィン系樹脂層1の樹脂成分にポリプロピレンを用いると、防湿性を更に向上することができるため、本実施形態の太陽電池用バックシートは、太陽電池モジュールの経時劣化を抑制し、信頼性を向上させることができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。図2は本実施形態の太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。図2に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール11は、光起電力素子である太陽電池セル15が、EVA樹脂などの合成樹脂からなる封止材13により封止されている。
そして、太陽光16が照射される面には、ガラスなどからなる透明基板12が積層され、裏面側には前述した第2の実施形態のバックシート(多層シート10)が積層されており、これらの周囲には、フレーム14が設けられている。その際、バックシート(多層シート10)は、ポリオレフィン系樹脂層1が封止材13側になるように、配置される。
本実施形態の太陽電池モジュール11は、バックシートにポリオレフィン系樹脂層と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層とが、共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して積層された多層シート10を使用しているため、耐候性、耐熱性、機械的強度、弾性率、電気絶縁性及び防湿性に優れており、高い信頼性が得られる。
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例においては、以下に示す方法で、実施例1〜12及び比較例1〜10の多層シートを作製し、太陽電池用バックシートとしたときの特性について評価した。なお、以下の説明においては、特に断りがない限り、MFRの値は、JIS K7210のA法に基づいて、230℃、2.16kg荷重で測定された値である。
(実施例1)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ランダムポリプロピレン樹脂(住友化学社製 商品名:ノーブレンFH3315、MFR=3.0g/10分、融点=143℃)を準備した。また、接着樹脂層3の原料には、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEBS、旭化成ケミカルズ社製 商品名:タフテックH1053、MFR=1.8g/10分)を用いた。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料としては、調色用顔料としてクロム、マンガン及び銅の酸化物固溶体からなる黒色顔料:1質量部(1質量%)と、白色無機顔料としてルチル型結晶の二酸化チタン粉末:20質量部(16質量%)と、ポリフッ化ビニリデン樹脂(MFR:5g/10分):80質量部(65質量%)と、ポリメタクリル酸メチル樹脂(MFR:2g/10分):20質量部(16質量%)とを、ヘンシェルミキサーにて混合したもの(MFR:4.7g/10分)を準備した。
次に、各樹脂層の原料を、それぞれ加熱プレス機を用いて、200℃、5MPaの条件でフィルム化し、3種のフィルムを得た。各樹脂層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1:320μm、接着樹脂層3:50μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:50μmであった。次に、この3枚のフィルムを重ね合せて真空ラミネータを用い、160℃、0.1MPaで加熱圧着して一体化し、実施例1の多層シートを作製した。
<太陽電池モジュールの製造>
次に、前述した方法で作製した実施例1多層シ−トを使用して、太陽電池モジュールを製造した。具体的には、厚さ3mmのガラス板、厚さ400μmのエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる封止材シ−ト、直列配線を組んだ4枚の多結晶シリコンセル、封止材シート、バックシート(実施例1の多層シート)の順に積層し、真空ラミネータ中にて1気圧、135℃で10分間加圧、加熱して積層し、太陽電池モジュ−ルを製造した。
<評価方法>
(1)多層シートの各層の接着力評価
JIS K6854−3に規定される「接着剤−はく離接着強さ試験方法−第3部:T型はく離」に準拠し、実施例1の多層シートにおける各層間の剥離強度を測定した。このとき、サンプルの形状は、幅15mm×接着部250mmの短冊状とし、剥離試験の際の引張速度を100mm/分とした。また、この多層シートを、温度85℃、湿度85%の環境下に1000時間保持した後の剥離強度についても評価した。更に、この環境試験は3000時間まで行い、その後の剥離強度を測定した。
(2)水蒸気透過率(透湿度)
JIS Z0208に規定される「防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)」に準拠し、実施例1の多層シートの40℃、相対湿度90%における透湿度を測定した。
(3)太陽電池モジュールの耐候性評価
JIS C8990の10.13高温高湿試験に準拠して、温度85℃、湿度85%、1000時間の環境試験を実施し、ソーラーシミュレーターにて試験前後の最大電力を測定し、最大電力の低下率を評価した。同様の測定を、2000時間経過後及び3000時間経過後にも行った。
(実施例2)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、高密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン社製 商品名:ノバテックHF560、MFR=7.0g/10分、融点=134℃)を用いたこと以外は、前述した実施例1と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1:320μm、接着樹脂層3:50μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:50μmであった。
(実施例3)
接着樹脂層3の原料として、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEPS、クラレプラスチックス社製 商品名:セプトン2007、MFR=2.4g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例1と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1:320μm、接着樹脂層3:50μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:50μmであった。
(実施例4)
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料として、調色用顔料としてクロム、マンガン、銅の酸化物固溶体からなる黒色顔料:1質量部(1質量%)と、白色無機顔料としてルチル型結晶の二酸化チタン粉末:20質量部(16質量%)と、ポリフッ化ビニリデン樹脂(MFR:5g/10分):50質量部(40質量%)と、ポリメタクリル酸メチル樹脂(MFRが2g/10分):50質量部(40質量%)とを、ヘンシェルミキサーにて混合したもの(MFR=4.0g/10分)を用いた以外は、前述した実施例1と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1:320μm、接着樹脂層3:50μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:50μmであった。
(実施例5)
<ポリオレフィン系樹脂層1の原料準備>
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ランダムポリプロピレン樹脂(住友化学社製 商品名:ノーブレンFH3315)を300kg、難燃化剤としてリン酸エステル系難燃剤(ADEKA社製 商品名:アデカスタブFP−500)を45kg、紫外線吸収剤としてベンゾフェノン系紫外線吸収剤(住友化学社製 商品名:スミソーブ130)を2kg準備し、ミキサーにて乾式混合を行った。得られたポリオレフィン系樹脂組成物のMFRは、3.0g/10分であった。
<接着樹脂層3の原料準備>
接着樹脂層3の原料として、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEBS、旭化成ケミカルズ社製 商品名:タフテックH1053、MFR=1.8g/10分)を、30kg準備した。
<ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料準備・調整>
調色用顔料としてクロム、マンガン及び銅の酸化物固溶体からなる黒色顔料:1kgと、白色無機顔料としてルチル型結晶の二酸化チタン粉末:20kgとを準備し、ミキサーにて混合した。樹脂組成物調製のための混練装置として、スクリュー径30mm、L/D=40の二軸押出機を準備し、押出機の原料供給部にの3基のスクリューフィーダーA〜Cを取り付け、押出機の出口部に穴径3mm、3穴のストランドダイを取り付けた。
フィーダーAに調色用顔料と二酸化チタンの混合物を仕込み、フィーダーBにはJIS K7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、3.8kg荷重におけるMFRが20g/10分であるポリフッ化ビニリデン樹脂を仕込んだ。また、フィーダーCには、JIS K 7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、10kg荷重におけるMFRが9g/10分であるポリメタクリル酸メチル樹脂(以下これをPMMAと記す)を仕込んだ。
フィーダーAに仕込んだ調色用顔料と二酸化チタンの混合物は5.25kg/時間で、フィーダーBに仕込んだポリフッ化ビニリデン樹脂は20.00kg/時間で、フィーダーCに仕込んだPMMAは5.00kg/時間の投入速度でフィードした。そして、二軸押出機の回転数を300回転/分、バレル設定温度を230℃としてストランドダイから押し出した。
押し出されたストランドは、冷却した後ペレタイザーでカットし、直径約2mm、長さ約4mmのペレット状の樹脂組成物を60kg得た。得られた樹脂組成物の配合組成は、ポリフッ化ビニリデン樹脂が80質量部(66質量%)、PMMAが20質量部(16質量%)、白色無機顔料が20質量部(17質量%)、調色用顔料が1質量部(1質量%)であり、MFRは4.7g/10分であった。
<多層シートの製造>
3層共押出用設備として単軸押出機3台を3種3層のフィードブロックに接続し、更にこのフィードブロックで合流した3層の樹脂が、リップ幅600mmのコートハンガーダイに流入するように接続した。なお、単軸押出機3台の仕様は、以下の通りである。
・押出機1(ポリオレフィン系樹脂層1用):スクリュー径90mm、L/D=30、スクリューはフルフライトスクリュー。
・押出機2(接着樹脂層3用):スクリュー径40mm、L/D=30、スクリューはフルフライトスクリュー。
・押出機3(ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2用):スクリュー径40mm、L/D=30、スクリューはフルフライトスクリュー。
次に、前述した各樹脂層を形成する原料を、それぞれ押出機1〜3のホッパーに入れ、以下の条件で押出機を運転した。
・押出機1(ポリオレフィン系樹脂層1用):スクリュー回転数100回転/分、吐出速度150kg/時間、押出機バレル設定温度230℃。
・押出機2(接着樹脂層3用):スクリュー回転数25回転/分、吐出速度15kg/時間、押出機バレル設定温度230℃。
・押出機3(ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2用):スクリュー回転数25回転/分、吐出速度10kg/時間、押出機バレル設定温度230℃。
押出機1〜3から吐出させた樹脂は、フィードブロックにて合流し、リップ開度0.5mmに設定したコートハンガーダイから吐出させ、引取機に導入し、2本の冷却ロールで挟み込んで冷却して、多層シートを得た。得られた多層シートは、その後、巻取機に導入し、ロール状に巻き取った。この実施例5の多層シートにおける各層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1が300μm、接着樹脂層3が20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2が20μmで、各層間は完全に接着していた。
(実施例6)
接着樹脂層3の原料として、イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEP、クラレ社製 商品名:セプトン1001、MFR=0.1g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例6の多層シートは、接着樹脂層3の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが15μm、最大厚さが25μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例7)
接着樹脂層3の原料として、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEBS、クラレ社製 商品名:セプトン8076、MFR=50g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例7の多層シートは、接着樹脂層3の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが16μm、最大厚さが25μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例8)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ポリプロピレン樹脂(住友化学社製 商品名:ノーブレンFH1016、MFR=0.5g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例8の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが290μm、最大厚さが310μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例9)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ポリプロピレン樹脂(住友化学社製 商品名:ノーブレンZ101、MFR=25g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例9の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが290μm、最大厚さが310μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例10)
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の準備・調製において、フィーダーBにJIS K7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、12.5kg荷重におけるMFRが15g/10分であるポリフッ化ビニリデン樹脂を、フィーダーCにJIS K 7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、10kg荷重におけるMFRが9g/10分であるPMMAを仕込み、MFRが0.5g/10分のペレット状のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物を得たこと以外は、前述の実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。
各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例10の多層シートは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが17μm、最大厚さが23μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例11)
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の準備・調製において、フィーダーBにJIS K7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、3.8kg荷重におけるMFRが25g/10分であるポリフッ化ビニリデン樹脂を、フィーダーCにJIS K 7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、3.8kg荷重におけるMFRが35g/10分であるPMMAを仕込み、MFRが25g/10分のペレット状のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物を得たこと以外は、前述の実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。
各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この実施例11の多層シートは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の厚さに若干のばらつきが発生し、最小厚さが16μm、最大厚さが22μmであったが、実用上問題無いレベルであった。また、各層間は完全に接着していた。
(実施例12)
前述した実施例5と同様に、ポリオレフィン系樹脂層1の原料、接着樹脂層3の原料、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物を準備した。そして、ポリオレフィン系樹脂層1の原料を用いて、単軸押出機にコートハンガーダイを取り付けた製膜ラインで、単層フィルムを作製し、巻き取った。次に2台の押出機から吐出した樹脂がフィードブロックで合流し、コートハンガーダイから吐出される構造の製膜ラインを用いて、接着樹脂層3の原料とポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料が接着した溶融状態のフィルムを、予め製膜しておいたポリオレフィン系樹脂層1の上面に吐出させた。
この状態で加圧及び冷却を行うことにより、ポリオレフィン系樹脂層1、接着樹脂層3及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2が接着し、一体化した多層シートを作製した。この実施例6の多層シートにおける各層の厚さは、ポリオレフィン系樹脂層1が300μm、接着樹脂層3が50μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2が50μmであった。
(比較例1)
ポリフッ化ビニルフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフッ化ビニルフィルムの順で積層し、各層間にウレタン系接着剤を塗布した後、加熱及び加圧することにより接着一体化し、比較例1の多層シートとした。比較例1の多層シートにおける各樹脂層の厚さは、ポリフッ化ビニルフィルム:50μm、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:320μm、ポリフッ化ビニルフィルム:50μmであった。
(比較例2)
接着樹脂層3の原料にエポキシ基を導入して変性したポリオレフィンを使用し、ポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の原料は、実施例と同じにして、真空ラミネータを用いて、160℃、0.1MPaで加熱圧着し、比較例2の多層シートを作製した。この比較例2の多層シートは、初期の剥離強度が非常に小さいものであったため、各種評価を行うことができなかった。
(比較例3)
実施例1と同様の方法で作製したポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を、テルペン系のホットメルト接着剤を介して、160℃、0.1MPaの条件で加熱圧着し、比較例3の多層シートを作製した。この比較例3の多層シートは、初期の剥離強度は十分であったが、高温下(100℃)での剥離強度が非常に小さいものであった。
また、比較例3の多層シートを、温度85℃、湿度85%の環境下に1000時間保持したところ、静置保持中に、シートが剥がれ、環境試験後の剥離強度測定はできなかった。更に、太陽電池モジュールを作製し、環境試験を実施したが、バックシートが剥がれる状況であったため、電池の劣化が進行し、最大電力の低下率は50%と非常に大きいものであった。
(比較例4)
実施例1と同様の方法で作製したポリオレフィン系樹脂層1及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2を、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系エラストマー、シクロオレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体などの各種オレフィン系樹脂を介して、積層し、多層シートを作製した。
その際、製膜は、真空ラミネータを用いて、160℃、0.1MPaの条件で、加熱圧着することにより行った。更に、これらの樹脂の各種溶融粘度が異なるものを使用して、同様の方法で多層シートを作製した。その結果、いずれの多層シートも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物との界面で全く接着しないか、又は剥離強度が非常に小さいものであったため、各種評価を行うことができなかった。
(比較例5)
接着層3の原料として、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEBS、クラレ社製 商品名:セプトン8004、MFR=0.05g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。
この比較例5の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の最小厚さが200μm、最大厚さが390μm、接着樹脂層3の最小厚さが1μm未満、最大厚さが43μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の最小厚さが5μm、最大厚さが35μmであり、各樹脂層の厚さのばらつきが大きかった。
(比較例6)
接着層3の原料として、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素化物(SEPS、クラレ社製 商品名:セプトン2002、MFR=70g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。
この比較例6の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の最小厚さが180μm、最大厚さが400μm、接着樹脂層3の最小厚さが2μm、最大厚さが37μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の最小厚さが5μm、最大厚さが35μmであり、各樹脂層の厚さのばらつきが大きかった。
(比較例7)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ランダムポリプロピレン樹脂の代わりにポリプロピレン樹脂(日本ポリプロピレン社製 商品名:ノバテックPP EA9FT、MFR=0.4g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。
この比較例7の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の最小厚さが200μm、最大厚さが390μm、接着樹脂層3の最小厚さが2μm、最大厚さが36μmであり、ポリオレフィン系樹脂層1と接着樹脂層3の厚さのばらつきが大きかった。また、ポリオレフィン系樹脂層1と接着樹脂層3との間で、局所的に接着力が著しく低い個所があった。
(比較例8)
ポリオレフィン系樹脂層1の原料として、ランダムポリプロピレン樹脂の代わりにポリプロピレン樹脂(住友化学社製 商品名:ノーブレンAZ564、MFR=30g/10分)を用いたこと以外は、前述した実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。
この比較例8の多層シートは、ポリオレフィン系樹脂層1の最小厚さが150μm、最大厚さが390μm、接着樹脂層3の最小厚さが3μm、最大厚さが34μmであり、ポリオレフィン系樹脂層1と接着樹脂層3の厚さのばらつきが大きかった。また、ポリオレフィン系樹脂層1と接着樹脂層3との間で、局所的に接着力が著しく低い個所があった。
(比較例9)
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の準備・調製において、フィーダーBにJIS K7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、12.5kg荷重におけるMFRが5g/10分であるポリフッ化ビニリデン樹脂を、フィーダーCにJIS K 7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、10kg荷重におけるMFRが9g/10分であるPMMAを仕込み、MFRが0.3g/10分のペレット状のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物を得たこと以外は、実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。
各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この比較例9の多層シートは、接着樹脂層3の最小厚さが4μm、最大厚さが30μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の最小厚さが5μm、最大厚さが37μmと、接着樹脂層3及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の厚さのばらつきが大きかった。また、接着樹脂層3とポリフッ化ビニリデン系樹脂層2との間で、局所的に接着力が著しく低い個所があった。
(比較例10)
ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の準備・調製において、フィーダーBにJIS K7210のA法に規定されたMFRの測定法において230℃、12.5kg荷重におけるMFRが25g/10分であるポリフッ化ビニリデン樹脂を、フィーダーCにJIS K 7210のA法に規定されたMFRの測定法において3.8kg荷重におけるMFRが40g/10分であるPMMAを仕込み、MFRが27g/10分のペレット状のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物を得たこと以外は、実施例5と同様の方法で多層シートを作製した。
各樹脂層の厚さは、平均で、ポリオレフィン系樹脂層1:300μm、接着樹脂層3:20μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2:20μmであった。この比較例10の多層シートは、接着樹脂層3の最小厚さが3μm、最大厚さが32μm、ポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の最小厚さが7μm、最大厚さが38μmであり、接着樹脂層3及びポリフッ化ビニリデン系樹脂層2の厚さにばらつきが大きかった。また、接着樹脂層3とポリフッ化ビニリデン系樹脂層2との間で、局所的に接着力が著しく低い個所があった。
以上の評価結果を、下記表1及び表2にまとめて示す。
Figure 2013108816
Figure 2013108816
上記表1に示すように、本発明の範囲内で作製した実施例1〜12の多層シートは、各層間の接着強度が高く、高温高湿の環境下でも剥離強度を維持していた。また、これらの多層シートをバックシートに使用して作製した太陽電池モジュールは、高温高湿の環境下に保持しても最大電力の低下率が小さかった。これは多層シートが耐候性、耐熱性、防湿性に優れており、これらの特性が高温高湿の環境下でも維持したことおよびシート各層間の接着強度が維持していたことにより太陽電池モジュール内部への水分の浸透が少なく、太陽電池セルの特性が良好に維持されたためと考えられる。
以上の結果から、本発明によれば、耐候性、耐熱性及び防湿性に優れ、かつ層間接着性が良好で、太陽電池用バックシートとして好適な多層シートを実現できることが確認された。
1:ポリオレフィン系樹脂層、2:ポリフッ化ビニリデン系樹脂層、3:接着樹脂層、10:多層シート、11:太陽電池モジュール、12:透明基板、13:封止材、14:フレーム、15:太陽電池セル、16:太陽光

Claims (13)

  1. JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリオレフィン系樹脂組成物からなる第1の樹脂層と、
    JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.5〜25g/10分のポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物からなる第2の樹脂層とが、
    JIS K7210に規定されるA法により測定した230℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが0.1〜50g/10分である共役ジエン系重合体、共役ジエン系共重合体又はこれらの水素化物からなる接着樹脂層を介して積層された多層シート。
  2. 前記接着樹脂層は、炭素数4〜8の共役ジエンの単独重合体、炭素数4〜8の共役ジエンと他の単量体との共重合体又はこれらの水素化物により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の多層シート。
  3. 前記接着樹脂層は、炭素数4〜8の共役ジエンと芳香族ビニル系化合物との共重合体又はその水素化物により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の多層シート。
  4. 第2の樹脂層を形成するポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物は、ポリフッ化ビニリデン:50〜99質量%及びポリメタクリル酸メチル:1〜50質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、白色無機顔料を1〜40質量部含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層シート。
  5. 前記第1の樹脂層の厚さが50〜500μmであり、前記第2の樹脂層の厚さ及び前記接着樹脂層の厚さが5〜50μmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多層シート。
  6. 第1の樹脂層を形成するポリオレフィン系樹脂組成物は、樹脂成分として、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素の単独重合体又は炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素と他の単量体との共重合体を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の多層シート。
  7. 前記ポリオレフィン系樹脂組成物の樹脂成分は、炭素数2〜20のオレフィン系炭化水素に由来する単位を70質量%以上含有することを特徴とする請求項6に記載の多層シート。
  8. 第1の樹脂層を形成するポリオレフィン系樹脂組成物には、難燃剤及び/又は耐候剤が配合されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の多層シート。
  9. 130〜260℃の温度範囲で、溶融共押出成形により製膜されたものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の多層シート。
  10. 個別に製膜された第1の樹脂層と、接着樹脂層と、第2の樹脂層とを、この順に積層し、130〜260℃の温度条件下で加圧接着したものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の多層シート。
  11. 更に、少なくとも一方の面に、エチレン酢酸ビニル共重合体を樹脂成分として含有する第3の樹脂層が積層されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の多層シート。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の多層シートを用いた太陽電池用バックシート。
  13. 請求項12に記載のバックシートを用いた太陽電池モジュール。
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