TW201304159A - 太陽能電池用的保護片與其製造方法以及太陽能電池模組 - Google Patents

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Abstract

具有基材11與層積於該基材11至少一側表面的熱塑性樹脂層12之太陽能電池用的保護片1,該熱塑性樹脂層12具有層積於該基材11上、以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第1層121;及層積於該第1層121上、以烯烴系樹脂為主成分的第2層122;以及層積於該第2層122上、以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第3層123。此述太陽能電池用的保護片1具有優良的基材與熱塑性樹脂層的黏接性,且具有充分的絕緣性。

Description

太陽能電池用的保護片與其製造方法以及太陽能電池模組
本發明關於作為太陽能電池模組的表面保護片或內面保護片所使用的太陽能電池用保護片及其製造方法,以及使用該太陽能電池用的保護片之太陽能電池模組。
因應空氣污染及地球暖化等的環境問題,使太陽的光能轉換為電能的太陽能電池模組作為不排出二氧化碳而可發電的綠能源中受到注目。
一般而言,太陽能電池模組由結晶矽、非晶矽等所構成、進行光電轉換的太陽能電池;由封裝太陽能電池的電絕緣體所構成之封裝材料(填充層);層積於封裝材料表面(受光面)之表面保護片(前板);以及層積於封裝材料內面的內面保護片(背板);所構成。
為了維持太陽能電池模組在屋外及屋內長期使用的耐受性及耐久性,保護太陽能電池及封裝材料防止受到風雨、濕氣、砂塵、機械衝擊等,必須阻斷空氣進入太陽能電池內部以維持密閉的狀態。又太陽能電池模組中發生絕緣不良時有發電性能降低的問題。因此,太陽能電池用的保護片被要求可耐長時間使用的耐濕性與耐受性以及充分的絕緣性。
專利文獻1揭示在膜一側的表面依序層積無機氧化物層、黏接層及熱塑性樹脂層的太陽能電池內面保護片。此述太陽能電池內面保護片藉由熱塑性樹脂層熱壓於封裝材 料。膜由聚對苯二甲二乙酯等樹脂所構成,於該膜上真空蒸鍍氧化鋁之無機氧化物層。黏接層由順丁烯二酸酐改質的聚丙烯樹脂所構成,熱塑性樹脂層由聚丙烯所構成。
【專利文獻】
【專利文獻1】特開2008-270685號公報
專利文獻1之太陽能電池內面保護片中由聚丙烯所構成的熱塑性樹脂層具有某程度的絕緣性。但是,因為由順丁烯二酸酐改質的聚丙烯樹脂所構成的黏接層對基材的黏接性低,因此有基材與熱塑性樹脂層剝離而使水蒸氣進入太陽能電池模組內部的問題。
本發明為有鑒於此述實際狀況所完成的發明,以提供基材與熱塑性樹脂層的黏接性優良、且具有充分絕緣性的太陽能電池用的保護片及其製造方法,以及基材與熱塑性樹脂層的黏接性優良、且具有充分絕緣性的太陽能電池模組為目的。
為了達成上述目的,第一,本發明提供具有基材與層積於該基材至少一側表面的熱塑性樹脂層之太陽能電池用的保護片,其特徵在於,該熱塑性樹脂層具有第1層,層積於該基材上,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分; 第2層,層積於該第1層上,以烯烴系樹脂為主成分;以及第3層,層積於該第2層上,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分(發明1)。
上述發明(發明1)之太陽能電池用的保護片,藉由第1層的存在,使得基材與熱塑性樹脂層的黏接性優良,而且藉由第2層的存在而具有充分的絕緣性,更藉由第3層的存在而對太陽能電池的封裝材料顯示高黏接力。
上述發明(發明1)中,較佳為上述第1層與上述第3層的厚度為5~100μm,上述第2層的厚度為10~300μm(發明2)。
上述發明(發明1、2)中,較佳為上述第1層與上述第3層的共聚物中的單體單位之(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐的總含量為2~40質量%(發明3)。
上述發明(發明1~3)中,較佳為上述第1層與上述第3層的共聚物中的單體單位之(甲基)丙烯酸酯為選自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯所構成之群組中的至少1種(發明4)。
上述發明(發明1~4)中,較佳為上述第2層之烯烴系樹脂含有60~100質量%的乙烯單體單位(發明5)。
上述發明(發明1~5)中,較佳為上述第2層之烯烴系樹 脂的密度為875~920kg/m3,由示差掃描熱分析儀所得的熔解熱量△H為100J/g以下(發明6)。
上述發明(發明1~6)中,較佳為上述熱塑性樹脂層係經由共擠壓塗佈上述第1層、上述第2層及上述第3層所形成(發明7)。
上述發明(發明1~7)中,較佳為上述熱塑性樹脂層為黏接構成太陽能電池模組的封裝材料的層(發明8)。
第二,本發明提供具有基材與層積於該基材至少一側表面的熱塑性樹脂層之太陽能電池用保護片的製造方法,該太陽能電池用保護片的製造方法之特徵在於,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第1樹脂組成物;以烯烴系樹脂為主成分的第2樹脂組成物;以及以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第3樹脂組成物;將上述第1樹脂組成物、第2樹脂組成物及第3樹脂組成物,以第2樹脂組成物位於第1樹脂組成物與第3樹脂組成物之間而共擠壓塗佈於上述基板的至少一側表面,形成具有由層積於上述基材的該第1樹脂組成物所構成的第1層、由層積於該第1層的該第2樹脂組成物所構成的第2層、及由層積於該第2層的該第3樹脂組成物所構成的第3層之上述熱塑性樹脂層(發明9)。
第三,本發明提供具有太陽能電池、封裝該太陽能電池的封裝材料、及層積於該封裝材料的保護片之太陽能電池模組,其特徵在於,該保護片由上述太陽能電池用保護片(發明8)所構成,該保護片藉由上述熱塑性樹脂層而連接於上述封裝材料(發明10)。
本發明所述之太陽能電池用的保護片在基材與熱塑性樹脂層的黏接性優良且具有充分的絕緣性。又根據本發明所述太陽能電池用的保護片之製造方法,可獲得具有上述優良效果之太陽能電池用的保護片。又在本發明所述的太陽能電池模組中,基材與熱塑性樹脂層的黏接性優良且具有充分的絕緣性。
以下說明本發明之實施形態。
[太陽能電池用的保護片]
如第1圖所示,本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1,具有基材11、與層積於該基材11一側表面(第1圖的上表面)的熱塑性樹脂層12。此述的太陽能電池用的保護片1用於作為太陽能電池模組的表面保護片(前板)或內面保護片(背板)。
基材11,一般具有電絕緣性,且可層積熱塑性樹脂層12者,通常使用樹脂膜作為主體。
作為基材11所使用的樹脂膜,一般選擇作為太陽能電池模組用的背板中的樹脂膜來使用。此述的樹脂膜可使用 例如聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲二乙酯(PET)、聚萘二甲酸酯等的聚酯系樹脂;耐綸(商品名)等的聚醯胺系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、無規聚苯乙烯、間規聚苯乙烯(SPS)等的聚苯乙烯系樹脂;聚丙烯腈系樹脂;聚氯乙烯系樹脂;聚乙烯醇縮醛系樹脂;聚苯硫醚樹脂;聚苯醚樹脂;氟系樹脂等的樹脂所構成的膜或片。此述的樹脂膜之中,較佳為由聚酯系樹脂所構成的膜,特佳為PET膜。
而且,這些樹脂膜可視需要含有顏料、紫外線吸收劑、紫外線安定劑、難燃劑、可塑劑、抗靜電劑、滑劑、防阻斷劑等的各種添加劑。顏料可列舉二氧化鈦、碳黑等。紫外線吸收劑可列舉苯酚系、苯併***系、草酸苯胺系、氰基丙烯酸酯系、三嗪(triazine)系等。
此處,當本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1作為太陽能電池模組的背板使用的情形,樹脂膜較佳含有反射可見光的顏料。又本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1作為太陽能電池模組的前板使用的情形,樹脂膜較佳不含有使可見光區域的光透過率降低的顏料,以提升耐受性為目的時,更佳含有紫外線吸收劑。
樹脂膜的熱塑性樹脂層12所層積的一側表面,為了提高與熱塑性樹脂層12的黏合性,較佳施以電暈處理、電漿處理、底塗處理(primer treatment)等的表面處理。
基材11的厚度可基於太陽能電池模組所要求的電絕緣性而適當設定。例如,基材11為樹脂膜的情形時,其厚度 較佳為10~300μm。更具體地說,當基材11為PET膜的情形時,從電絕緣性及輕量化的觀點,其厚度較佳為10~300μm,更佳為20~250μm,特佳為30~200μm。
本實施形態中的熱塑性樹脂層12為用於使太陽能電池用的保護片1黏接於太陽能電池模組的封裝材料者,但是本發明不限於此述者。本實施形態中的熱塑性樹脂層12由層積於基材11上的第1層121、層積於第1層121上的第2層122、以及層積於第2層122的第3層123所構成。
第1層121與第3層123以乙烯與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成的群組中的至少1種的共聚物(以下稱為「共聚物F」)為主成分。第1層121的共聚物F與第3層123的共聚物F可相同也可不同。又本說明書中,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及甲基丙烯酸兩者。其他相似的用語也相同。
由上述材料所構成的第1層121,對基材11,特別是由樹脂膜所構成的基材11,更特別是由PET膜所構成的基材11的黏接力高。因此,本實施形態所述的太陽能電池用的保護片1使基材11與熱塑性樹脂層12的黏接性優良。又由上述材料所構成的第3層123對太陽能電池模組的封裝材料,特別是由相同乙烯系的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物所構成的封裝材料的親和性高,對封裝材料的黏接力高。因為此述的高黏接力,本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1難以自體層間剝離,也難以自封裝材料剝離。因此, 根據本實施形態所述太陽能電池用的保護片1可長時間保護太陽能電池模組的內部。
第1層121與第3層123以上述共聚物F為主成分,較佳以乙烯與(甲基)丙烯酸的共聚物、乙烯與(甲基)丙烯酸酯的共聚物、或乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物為主成分,更佳以乙烯與(甲基)丙烯酸酯的共聚物或乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物為主成分,這些共聚物可單獨1種或者組合2種以上使用。
(甲基)丙烯酸酯較佳為烷基碳數1~18的(甲基)丙烯酸烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、丙烯酸2-乙基己酯等。這些之中以丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯為佳。這些可單獨1種或組合2種以上使用。
上述共聚物F中作為單體單位的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐的總含量較佳為2~40質量%,更佳為3~35質量%。亦即,乙烯與(甲基)丙烯酸的共聚物中的(甲基)丙烯酸的含量、乙烯與(甲基)丙烯酸酯的共聚物中的(甲基)丙烯酸酯的含量、乙烯與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的共聚物中的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的含量、乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物中的乙酸乙烯酯的含量、以及乙烯與順丁烯二酸酐的共聚物中的順丁烯二酸酐的含量,較佳為2~40質量%,更佳為3~35質量。
(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水 甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐的含量在上述範圍者,對前述基材11的高黏接力變得更為明顯。又當(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐的含量未滿2質量%時,對基材11、第2層122及封裝材料的黏接力變低,而在40質量%以上時,則不能獲得充分的凝集力,在捲取太陽能電池用的保護片1時恐會發生捲摺。
第1層121及第3層123較佳為含有共聚物F為主成分,更具體為,較佳含有60質量%以上的共聚物F,更佳含有80質量%以上,再更佳含有90質量%以上。第1層121當然也可僅由共聚物F所構成。
另一方面,第2層122以烯烴系樹脂為主成分。烯烴系樹脂具有充分的絕緣性,特別是與上述共聚物F相比,呈現高絕緣性。絕緣性的性能以部分放電電壓為1000V以上者為佳,更佳為1050V以上者。又部分放電電壓係以IEC60664-1為基準所測定的值。根據具有如此優良絕緣性的第2層122之太陽能電池用的保護片1,可防止太陽能電池模組中因絕緣性不良所產生的低發電性能。
第2層122之烯烴系樹脂烯烴系樹脂可列舉例如超低密度聚乙烯(VLDPE密度:880kg/m3以上、未滿910 kg/m3)、低密度聚乙烯(LDPE密度:910kg/m3以上、未滿930 kg/m3)、中密度聚乙烯(MDPE密度:930kg/m3以上、未滿942 kg/m3)、高密度聚乙烯(HDPE密度:942kg/m3以上)等的聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂(PP)、聚乙烯-聚丙烯共聚物、烯烴系彈性 體(TPO)、環烯烴樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-乙酸乙烯酯-順丁烯二酸酐共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯-順丁烯二酸酐共聚物等,可單獨1種或混合2種以上使用。
上述烯烴系樹脂中,以含有乙烯單體單位60~100質量%、特別是70~99.5質量%的聚乙烯系樹脂為佳。此述之聚乙烯系樹脂的絕緣性特別優良。又從抑制太陽能電池用的保護片1的捲曲的觀點,較佳為即使從加熱熔融狀態冷卻的收縮率也小的超低密度聚乙烯及低密度聚乙烯,更佳為超低密度聚乙烯。
上述烯烴系樹脂較佳為密度875~920kg/m3,特別是880~915 kg/m3,由示差掃描熱分析儀所得的熔解熱量△H為100J/g以下,特別是95 J/g以下。密度為以JIS K7112:1999為基準所測定的值。
如上述之低密度或超低密度且熔解熱量低,即結晶性低的烯烴系樹脂,即使從加熱熔解狀態冷卻時收縮率也非常地小,因此本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1為捲曲量變得更少。
第2層122較佳含有以烯烴系樹脂為主成分,具體地說,較佳含有60質量%以上的烯烴系樹脂,更佳含有80質量%以上,再更佳含有90質量%以上。第2層122當然也可只由烯烴系樹脂所構成。
第1層121及第3層123的共聚物F及第2層122的 烯烴系樹脂的熔融係數(MFR)較佳為1~20g/10min,特佳為2~10g/10min。兩樹脂的MFR在上述範圍內者,可藉由共擠壓塗佈第1層121、第2層122及第3層123而形成。
第1層121、第2層122及第3層123除了含有上述主成分的樹脂以外,可視需要含有顏料、紫外線吸收劑、紫外線安定劑、難燃劑、可塑劑、抗靜電劑、滑劑、防阻斷劑等的各種添加劑。但是,第1層121或第3層123含有顏料時,黏接性降低,對基材11或封裝材料的黏合性恐會降低,因此第1層121及第3層123較佳不含有顏料。又第2層122較佳不含具有導電性的添加劑。
第1層121及第3層123的厚度只要發揮對基材11或封裝材料所希望的黏接性同時無損於本發明效果,沒有特別限定。具體地說,第1層121及第3層123的厚度較佳為5~100μm,更佳為5~70μm,再更佳為10~50μm。
第2層122的厚度只要發揮所希望的絕緣性同時無損於本發明效果,沒有特別限定。具體地說,第2層122的厚度較佳為10~300μm,更佳為30~200μm,再更佳為50~150μm。考量第1層121及第3層123的黏接性與第2層122的絕緣性之平衡,第2層122的厚度較佳為熱塑性樹脂層12的厚度的30~95%,更佳為40~90%,再更佳為45~80%。
本實施形態中熱塑性樹脂層12由第1層121、第2層122及第3層123所構成,但本發明不限於此,只要無損於本發明效果,也可具有其他層。例如第1層121與第2層 122之間或第2層122與第3層123之間,可具有第4層。
此處,如第2圖所示,基材11未層積上述熱塑性樹脂層12側的表面(第2圖中的下表面)上,較佳可設置氟樹脂層13。如此述設置氟樹脂層13,可提升太陽能電池用的保護片1的耐受性及耐化學品性。而且,當基材11由樹脂膜所構成時,該樹脂膜層積氟樹脂層13側的表面,為了提升與氟樹脂層13的黏合性,較佳可施以電暈處理、電漿處理、底塗處理(primer treatment)的表面處理。
氟樹脂層13為含氟的層,沒有特別限定,例如由具有含氟樹脂的片(含氟樹脂片)或者由塗佈含有含氟樹脂的塗料所形成的塗膜等所構成。在此之中,為了使太陽能電池用的保護片1輕量化而使氟系樹脂層13變得更薄的觀點,較佳為塗佈具有含氟樹脂的塗料所形成的塗膜。
含氟樹脂片可使用例如以聚氟乙烯(PVF)、乙烯氯化三氟乙烯(ECTFE)或乙烯四氟乙烯(ETFE)為主成分的樹脂加工成為片狀者。以PVF為主成分的樹脂例如E.I.du Pont de Nemours and Company公司製的「Tedlar」(商品名)。以ECTFE為主成分的樹脂例如Solvay Solexis公司製的「Halar」(商品名)。以ETFE為主成分的樹脂例如旭硝子公司製的「Fluon」(商品名)。
當氟樹脂層13為含氟樹脂片的情形,藉由黏接層使氟樹脂層13層積於基材11上。黏接層由基材11及對含氟樹脂片具有黏接性的黏接劑所構成。此述黏接劑可使用例如丙烯系黏接劑、聚氨酯系黏接劑、環氧系黏接劑、聚酯系 黏接劑、聚酯聚氨酯系黏接劑等。這些黏接劑可單獨1種使用,也可組合2種以上使用。
另一方面,當氟樹脂層13為由塗佈含有含氟樹脂的塗料所形成的塗膜時,通常不須透過黏接層,可將含有含氟樹脂的塗料直接塗佈於基材11上,使氟樹脂層13層積於基材11。
含有含氟樹脂的塗料為溶解於溶劑或分散於水而可塗佈者,沒有特別限定。
塗料中所含的含氟樹脂為不損及本發明效果、含有氟的樹脂,沒有特別限定,通常使用溶於塗料的溶劑(有機溶劑或水)而可交聯者。交聯性官能基例如羥基、羧基、胺基、縮水甘油基等。
具有交聯性官能基的氟化烯烴樹脂的具體例,例如旭硝子公司製的「LUMIFLON」(商品名)、CENTRAL公司製的「CEFRAL COAT」(商品名)、DIC公司製的「FLUONATE」(商品名)等的以氯化三氟乙烯(CTFE)為主成分的聚合物類、DAIKIN工業公司製的「ZEFFLE」(商品名)等的以四氟乙烯(TFE)為主成分的聚合物類等。這些之中,從耐受性及顏料分散性的觀點,以CTFE為主成分的聚合物及以TEF為主成分的聚合物為佳。特別是「LUMIFLON」及「ZEFFLE」為佳。
塗料除了含有上述含氟樹脂以外,也可含有交聯劑、交聯觸媒、溶劑等,更可視需要含有顏料、填充劑等的無機化合物。
塗料中所含的溶劑只要無損於本發明效果,沒有特別 限制,例如較佳使用含有選自甲基乙基酮(MEK)、環己酮、丙酮、甲基異丁基酮(MIBK)、甲苯、二甲苯、甲醇、異丙醇、乙醇、庚烷、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯或正丁醇中任一種或兩種以上之有機溶劑的溶劑。
為了提升耐受性及耐擦傷性,含氟樹脂的塗膜較佳藉由交聯劑進行交聯。交聯劑在無損於本發明效果下沒有特別限制,可適當使用金屬螫合劑類、矽烷類、異氰酸酯類或三聚氰胺類。當預設太陽能電池用的保護片1A在屋外長期使用,從耐受性觀點,交聯劑較佳為脂肪族的異氰酸酯類。
將塗料塗佈於基材11的方法使用公知方法,例如棒塗佈法、刀塗佈法、輥塗佈法、刮刀塗佈法、模具塗佈法、凹版塗佈法(gravia coating)等,可以所得的氟樹脂層13形成所希望的厚度的量來塗佈。
氟樹脂層13的厚度基於耐受性、耐化學品性、輕量性等考量而設定,較佳為5~50μm,較佳為10~30μm。
此處,氟樹脂層13較佳由熱塑性材料所形成,此種情形時,可不須塗料的塗佈,藉由擠壓塗佈法而形成。此述氟樹脂層13可在基材11上直接進行擠壓塗佈,也可在與基材11之間存在可提高與基材11的黏接力的其他層。例如第3圖所示,氟樹脂層13與基材11之間也可存在第2熱塑性樹脂層14。此種情形,較佳對基材11共同擠壓塗佈第2熱塑性樹脂層14與氟樹脂層13。
由熱塑性材料所形成的氟樹脂層13可列舉例如以乙烯 -四氟乙烯系共聚物(ETFE)、乙烯-氯化三氟乙烯系共聚物、乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯系共聚物、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯醚)系共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯系共聚物、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯醚)-六氟丙烯系共聚物等、或者這些的改質聚合物為主成分者。這些樹脂可單獨1種使用或者混合2種以上使用。由熱塑性樹脂所構成的氟樹脂層13具有高耐受性的優點。上述樹脂中,從與基材11或第2熱塑性樹脂層14的黏合性的觀點,以ETFE特別地良好。
第2熱塑性樹脂層14可列舉例如低密度聚乙烯(LDPE,密度910kg/m3以上、未滿930 kg/m3)、中密度聚乙烯(MDPE,密度930kg/m3以上、未滿942 kg/m3)、高密度聚乙烯(HDPE,密度942kg/m3以上)等的聚乙烯;聚丙烯(PP);烯烴系彈性體(TPO);環烯烴系樹脂;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA);乙烯-乙酸乙烯酯-順丁烯二酸酐共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸酯-順丁烯二酸酐共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物等。這些之中較佳可列舉乙烯-乙酸乙烯酯-順丁烯二酸酐共聚物及乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(EGMA)。這些樹脂可單獨1種或混合2種以上使用。上述樹脂因為具有官能基、具有極性,因此對基材11,特別是對由樹脂膜所構成的基材11,更特別是對由PET膜所構成的基材11的黏接力高。上述樹脂之中,以對由含有官能基的氟系樹脂所形成的氟樹脂層13以及PET等所構成的基材11兩者的黏接性良好的EGMA特別良好。
第2熱塑性樹脂層14的厚度只要可發揮對基材11所欲的黏接性以及無損於本發明效果,沒有特別限定。具體為,第2熱塑性樹脂層14的厚度較佳為2~100μm,更佳為5~75μm,再更佳為10~50μm。
在基材11中未層積上述熱塑性樹脂層12側的表面,如第4圖所示,基材11與氟樹脂層13之間可設置蒸鍍層15,也可如第5圖所示,藉由黏接層16而層積金屬片17,更可在蒸鍍層15或金屬片17的表面(第4、5圖中的下表面)設置上述氟樹脂層13。如此設置蒸鍍層15或金屬片17可提升太陽能電池用的保護片1的防濕性及耐受性。
由樹脂膜所構成的基材11層積蒸鍍層15或黏接層16側的表面,為了提高與蒸鍍層15或黏接層16的黏合性,較佳施以電暈處理、電漿處理、底塗處理等的表面處理。
蒸鍍層15由金屬或類金屬、或金屬或類金屬的氧化物、氮化物、矽化物等的無機材料所構成,由此種材料所構成者可賦予基材11(太陽能電池用的保護片1)的防濕性(水蒸氣阻障性)及耐受性。
形成蒸鍍層15的蒸鍍方法可使用電漿化學氣相沉積法、熱化學氣相沉積法、光化學氣相沈積法等的化學氣相法,或者真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍膜法等的物理氣相法。這些方法之中,考慮操作性或層厚的控制性,以真空蒸鍍法較佳。
作為此蒸鍍層15的原料所述之金屬例如鋁(Al)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鉀(K)、錫(Sn)、鈉(Na)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、 鋯(Zr)、釔(Y)等。類金屬例如矽(Si)、硼(B)等。這些金屬或類金屬的氧化物、氮化物、氮氧化合物例如氧化鋁、二氧化錫、二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氮氧化鋁等。
蒸鍍層15可由一種無機材料所構成,也可由複數種無機材料所構成。由複數種無機材料所構成的蒸鍍層15,可以是依序蒸鍍由各無機材料所構成的層之層積構造的蒸鍍層,也可以是同時蒸鍍複數種無機材料的蒸鍍層。
蒸鍍層15的厚度可考慮水蒸氣阻障性而適當設定,根據所使用的無機材料的種類或蒸鍍密度等改變。通常,蒸鍍層15的厚度較佳為5~200nm,更佳為10~100nm。
另一方面,金屬片17,與上述蒸鍍層15相同,可賦予基材11(太陽能電池用的保護片1)防濕性(水蒸氣阻障性)及耐受性。金屬片17的材料為具有此機能者,沒有特別限定,可例如鋁、鋁-鐵合金等的鋁合金等的金屬。
金屬片17的厚度,只要無損於本發明效果,沒有特別限制,但從針孔的發生頻率低、機械強度高、水蒸氣阻障性高、及輕量化等觀點,較佳為5~100μm,更佳為10~50μm。
黏接層16由對基材11及金屬片17具有黏接性的黏接劑所構成。構成黏接層16的黏接劑使用例如丙烯系黏接劑、聚氨酯系黏接劑、環氧系黏接劑、聚酯系黏接劑、聚酯聚氨酯系黏接劑等。這些黏接劑可單獨1種使用,也可組合2種以上使用。
黏接層16的厚度只要無損本發明效果,沒有特別限制,通常較佳為1~20μm,更佳為3~10μm。
上述實施形態中雖例示在基材11的一側表面層積熱塑性樹脂層12的太陽能電池用的保護片1,但是本發明的太陽能電池用的保護片不限於此,也可在基材11的其他側的表面(上述一側的表面或相反側的表面)層積熱塑性樹脂層。
[太陽能電池用的保護片之製造方法]
製造本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1(以第1圖所示之太陽能電池用的保護片1為一例)者,較佳將構成上述熱塑性樹脂層12之第1層121的第1樹脂組成物、構成第2層122的第2樹脂組成物、以及構成第3層123的第3樹脂組成物,以第2樹脂組成物位於第1樹脂組成物與第3樹脂組成物之間,且第1樹脂組成物形成於基材11一側的樣子,於基材11的至少一側的表面進行共擠壓塗佈,形成層積於基材11上的第1層121、層積於第1層121上的第2層122、以及層積於第2層122上的第3層123所構成的熱塑性樹脂層12。根據如此的共擠壓塗佈法,可以高生產性製造廉價的太陽能電池用的保護片1。又因為不必另外設計黏接太陽能電池模組封裝材料與太陽能電池用的保護片1的黏接劑層,可防止因該黏接劑分解等的經時劣化。
具體地說,使用T型模具製膜機等,將上述第1樹脂組成物、第2樹脂組成物、及第3樹脂組成物各自熔融、混練,將基材11以一定的速度移動,並且於該基材11的一側表面共擠壓塗佈熔融的第1樹脂組成物、第2樹脂組 成物、及第3樹脂組成物而層積,於基材11上形成由第1層121、第2層122與第3層123所構成的熱塑性樹脂層12,而獲得太陽能電池用的保護片1。
如第2~5圖所示,於基材11上形成其他層的情形,在基材11未形成其他層的一側表面也可形成熱塑性樹脂層12。
熔融形成熱塑性樹脂層12的第1~第3樹脂組成物的溫度,為根據熔融的樹脂組成物的溫度(熱)但不使基材11變形的程度,較佳為80~350℃,更佳為150~300℃。
形成熱塑性樹脂層12的第1~第3樹脂組成物從T型模具製膜機的吐出量,可視目的物熱塑性樹脂層12的第1層121、第2層122及第3層123的厚度或基材11的移動速度適當調整。
基材11經由例如連續式捲撓(roll to roll)方式以一定速度往長方向移動(搬送),該移動速度可視形成熱塑性樹脂層12的第1~第3樹脂組成物由T型模具製膜機的吐出量適宜地調整。
根據上述共擠壓塗佈法,只在基材11的一側表面共擠壓塗佈從T型模具製膜機所吐出的熔融的第1樹脂組成物、第2樹脂組成物、及第3樹脂組成物而層積,可使熱塑性樹脂層12強固地黏合於基材11,而可以高生產性製造太陽能電池用的保護片1。
[太陽能電池模組]
第6圖為本發明一實施形態的太陽能電池模組的概略 斷面圖。本實施形態的太陽能電池模組10由光電變換元件之結晶矽、非晶矽等所構成的複數個太陽能電池2;由封裝此述太陽能電池2的電絕緣體所構成的封裝材料(填充層)3;層積於封裝材料3表面(第6圖的上表面)的玻璃板4;以及層積於封裝材料3內面(第6圖的下表面)的內面保護片之太陽能電池用的保護片1所構成。
太陽能電池用的保護片1,以熱塑性樹脂層12的第3層123形成封裝材料3一側的樣子,層積於封裝材料3,根據此熱塑性樹脂層12,對封裝材料3的黏接力變高。又如前所述,本實施形態的太陽能電池用的保護片1為基材11與熱塑性樹脂層12的黏接性優良者。因為這些的高黏接力,本實施形態所述之太陽能電池模組10的內部因太陽能電池用的保護片1而可被長時間保護。而且,因為本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1因熱塑性樹脂層12的第2層122而具有優良的絕緣性,因此太陽能電池模組10可因該太陽能電池用的保護片1而抑制起因於絕緣不良所造成的發電性能的降低。再者,因為本實施形態所述之太陽能電池用的保護片1的捲曲量小,因此可抑制所得的太陽能電池模組10發生彎曲。因此,可防止起因於太陽能電池模組10彎曲而使太陽能電池模組10在設置時發生問題或使太陽能電池模組10破損。
封裝材料3的材料較佳為烯烴系樹脂,例如較佳為作為熱塑性樹脂層12的第3層123的主成分所例示的烯烴系樹脂,特別是從對氧等的氣體阻障性高、容易交聯、容易 取得等的觀點,以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)為佳。當封裝材料3的材料為烯烴系樹脂,特別是乙烯系樹脂時,會增加與以乙烯系樹脂為主成分之熱塑性樹脂層12的第3層123的親和性,使得熱塑性樹脂層12與封裝材料3的黏接力變得更高。
製造上述太陽能電池模組10的方法沒有特別限定,例如可以構成封裝材料3的片2片,以三明治式包夾太陽能電池2,在該片一側的露出面設置太陽能電池用的保護片1,另一側的露出面設置玻璃板4,將這些熱壓使其一體化,以製造太陽能電池模組10。此時,太陽能電池用的保護片1藉由熱塑性樹脂層12與封裝材料3的熱黏接而黏合於封裝材料3。
又如第7圖所示,也可取代玻璃板4,以太陽能電池用的保護片1作為表面保護片(前板)使用。此情形中,如果太陽能電池使用可撓性基板,可獲得具有可撓性的太陽能電池模組。如此,藉由使太陽能電池模組可撓化,可以連續式捲撓(roll to roll)方式大量生產。又具有可撓性的太陽能電池模組,因可符合具有拱橋狀或放射線狀的壁面之物體,故可設置於圓頂狀的建築物或高速道路的防音壁等。
以上說明的實施形態係為了容易理解本發明所記載,並非為了限定本發明所記載。因此,上述實施形態所揭示的各要素具有包含屬於本發明之技術範圍的所有設計變更或均等物之旨趣。
[實施例]
以下藉由實施例等更具體說明本發明,但是本發明知範圍不限於這些實施例等。
[實施例1]
以PET膜(東楚公司製,LUMILAR X10S,厚度125μm)為基材,基材的一側表面進行電暈處理(輸出功率2000W)。 之後,以T型模具製膜機(汽缸溫度:230~280℃,T型模具溫度:300℃),將乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(ARKEMA公司製,商品名:LOTRYL 17BA07,丙烯酸丁酯含量:17質量%,以下稱為「共聚物A」)與含有二氧化鈦15質量%的超低密度聚乙烯系樹脂(東楚公司製,商品名:LUMITAC 43-1,密度905kg/m3)、以及共聚物A,以分別形成厚度為15μm/120μm/15μm的量及以超密度聚乙烯樹脂位於兩共聚物A之間的樣子,共擠壓塗佈於上述PET膜的電暈處理面,形成由第1層(共聚物A)、第2層(超密度聚乙烯樹脂)、及第3層(共聚物A)所構成的熱塑性樹脂層,獲得如第1圖所示之構成的太陽能電池用的保護片。
[實施例2]
除了將聚合物A改為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ARKEMA公司製,商品名:LOTRYL 28MA07,丙烯酸甲酯含量:28質量%)以外,其餘與實施例1相同步驟,獲得如第1圖所示結構的太陽能電池用的保護片。
[實施例3]
除了將聚合物A改為乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(三 井.DUPONT POLYCHEMICAL公司製,NUCREL N1525,甲基丙烯酸酯含量:15質量%)以外,其餘與實施例1相同步驟,獲得如第1圖所示結構的太陽能電池用的保護片。
[實施例4]
除了將聚合物A改為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(東楚公司製,ULTRACEN 750,乙酸乙烯酯含量:32質量%)以外,其餘與實施例1相同步驟,獲得如第1圖所示結構的太陽能電池用的保護片。
[實施例5]
除了改變熱塑性樹脂層中第1層(共聚物A)、第2層(超低密度聚乙烯系樹脂)、及第3層(共聚物A)各層的厚度為40μm/70μm/40μm以外,其餘與實施例1相同步驟,獲得如第1圖所示結構的太陽能電池用的保護片。
[比較例1]
以PET膜(東楚公司製,LUMILAR X10S,厚度125μm)為基材,基材的一側表面進行電暈處理(輸出功率2000W)。之後,以T型模具製膜機(汽缸溫度:230~280℃,T型模具溫度:300℃),將含有二氧化鈦15質量%的超低密度聚乙烯系樹脂(東楚公司製,商品名:LUMITAC 43-1,密度905kg/m3),以形成厚度為150μm的量直接擠壓塗佈於上述PET膜的電暈處理面,形成熱塑性樹脂層,獲得太陽能電池用的保護片。
[比較例2]
以PET膜(東楚公司製,LUMILAR X10S,厚度125μm) 為基材,基材的一側表面進行電暈處理(輸出功率2000W)。之後,以T型模具製膜機(汽缸溫度:230~280℃,T型模具溫度:300℃),以形成厚度為150μm的量直接將共聚物A擠壓塗佈於上述PET膜的電暈處理面,形成熱塑性樹脂層,獲得太陽能電池用的保護片。
[試驗例1]<對PET的黏接性試驗>
根據日本工業規格:JIS K6854-3:1999「黏接劑-剝離黏接強度之試驗方法-第3部:T型剝離」所規定之方法,對實施例及比較例所得的太陽能電池用的保護片中的熱塑性樹脂層的PET膜的黏接性進行評價。具體如下所述。
將實施例及比較例所得的太陽能電池用的保護片裁切成25mm×200mm,製成試驗片。以可剝離此試驗片中基材與熱塑性樹脂層的樣子,分別固定於拉伸試驗機(A&D公司製,RTG-1225)的上下,在溫度23℃、溼度50%RH的條件下,以剝離速度300mm/min剝離試驗片,測定此時的負荷視為黏接力(N/25mm)(測定中剝離部固定成180°)。結果如表1所示。
[試驗例2]<對封裝材料的黏接性試驗>
根據日本工業規格:JIS K6854-3:1999所規定之方法,對實施例及比較例所得的太陽能電池用的保護片的封裝材料的黏接性進行評價。具體如下所述。
將實施例及比較例所得的太陽能電池用的保護片以熱塑性樹脂層形成於封裝材料側的樣子層積封裝材料(SUNVIC公司製,Ultrapearl,厚度400μm),同時再層積 該封裝材料與白板玻璃,進行加熱真空層積。加熱真空層積為真空狀態135℃、3分鐘,加壓狀態135℃、3分鐘。
之後,將所得層積體在150℃加熱30分鐘,使封裝材料交聯,製作擬太陽能電池模組。之後對所得擬太陽能電池模組中的太陽能電池用的保護片,裁切成寬10mm,作為試驗片,設置於拉伸試驗機(A&D公司製,RTG-1225)。在溫度23℃、溼度50%RH的條件下,以剝離速度300mm/min、180°剝離試驗片,測定此時的負荷視為黏接力(N/10mm)。結果如表1所示。
[試驗例3]<部分放電電壓測定>
對於實施例及比較例所得的太陽能電池用的保護片,使用部分放電試驗機(菊水電子工業公司製,KPD2050),以IEC60664-1基準測定部分放電電壓(V)。結果如表1所示。假如部分放電電壓在1000V以上,可稱為絕緣性優良。
由表1可知,實施例的太陽能電池用的保護片在基材(PET薄片)與熱塑性樹脂層的黏接力、以及太陽能電池用的保護片與封裝材料的黏接力高,且絕緣性優良。對此,僅使用聚乙烯系樹脂作為熱塑性樹脂層的比較例1之太陽能電池用的保護片,基材(PET薄片)與熱塑性樹脂層的黏接力、以及太陽能電池用的保護片與封裝材料的黏接力低,而僅使用乙烯-丙烯酸丁酯共聚物作為熱塑性樹脂層的比較例2之太陽能電池用的保護片的絕緣性低。
【產業上可利用性】
本發明所述之太陽能電池用保護片適合用於作為例如太陽能電池模組的背板。
1‧‧‧太陽能電池用的保護片
11‧‧‧基材
12‧‧‧熱塑性樹脂層
121‧‧‧第1層
122‧‧‧第2層
123‧‧‧第3層
13‧‧‧氟樹脂層
14‧‧‧第2熱塑性樹脂層
15‧‧‧蒸鍍層
16‧‧‧黏接層
17‧‧‧金屬片
2‧‧‧太陽能電池
3‧‧‧封裝材料
4‧‧‧玻璃板
10‧‧‧太陽能電池模組
第1圖為本發明第一實施形態之太陽能電池用的保護片的概略斷面圖。
第2圖為本發明另一實施形態之太陽能電池用的保護片的概略斷面圖。
第3圖為本發明另一實施形態之太陽能電池用的保護片的概略斷面圖。
第4圖為本發明另一實施形態之太陽能電池用的保護片的概略斷面圖。
第5圖為本發明另一實施形態之太陽能電池用的保護片的概略斷面圖。
第6圖為本發明一實施形態之太陽能電池模組的概略斷面圖。
第7圖為本發明另一實施形態之太陽能電池模組的概略斷面圖。
1‧‧‧太陽能電池用的保護片
11‧‧‧基材
12‧‧‧熱塑性樹脂層
121‧‧‧第1層
122‧‧‧第2層
123‧‧‧第3層

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池用的保護片,具有基材與層積於該基材至少一側表面的熱塑性樹脂層,其特徵在於,該熱塑性樹脂層具有:-第1層,層積於該基材上,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分;-第2層,層積於該第1層上,以烯烴系樹脂為主成分;-第3層,層積於該第2層上,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該第1層與該第3層的厚度為5~100μm,該第2層的厚度為10~300μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該第1層與該第3層的共聚物中的單體單位之(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐的總含量為2~40質量%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該第1層與該第3層的共聚物中的單體單位之(甲基)丙烯酸酯為選自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯及(甲基)丙烯 酸2-乙基己酯所構成之群組中的至少1種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該第2層之烯烴系樹脂含有60~100質量%的乙烯單體單位。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該第2層之烯烴系樹脂的密度為875~920kg/m3,由示差掃描熱分析儀所得的熔解熱量△H為100J/g以下。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該熱塑性樹脂層係經由共擠壓塗佈上述第1層、上述第2層及上述第3層所形成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用的保護片,其中該熱塑性樹脂層為黏接構成太陽能電池模組的封裝材料的層。
  9. 一種太陽能電池用保護片的製造方法,該太陽能電池用保護片具有基材與層積於該基材至少一側表面的熱塑性樹脂層,該太陽能電池用保護片的製造方法之特徵在於,以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第1樹脂組成物;以烯烴系樹脂為主成分的第2樹脂組成物;以及以乙烯、與選自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及順丁烯二酸酐所構成之群組中的至少1種之共聚物為主成分的第3樹脂組成物;將上述第1樹脂組成物、第2樹脂組成物及第3樹脂 組成物,以第2樹脂組成物位於第1樹脂組成物與第3樹脂組成物之間而共擠壓塗佈於上述基板的至少一表面,形成具有由層積於上述基材的該第1樹脂組成物所構成的第1層、由層積於該第1層的該第2樹脂組成物所構成的第2層、及由層積於該第2層的該第3樹脂組成物所構成的第3層之上述熱塑性樹脂層。
  10. 一種太陽能電池模組,具有太陽能電池、封裝該太陽能電池的封裝材料、及層積於該封裝材料的保護片,其特徵在於,該保護片由申請專利範圍第8項所述之太陽能電池用保護片所構成,該保護片藉由上述熱塑性樹脂層而連接於上述封裝材料。
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