JP2007012967A - Heat radiation film for solar cell module and solar cell module provided with heat radiation film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール用放熱膜及び太陽電池モジュールに関し、特に新規で、低コスト、かつ、放射冷却機能を備え、太陽電池に適用することにより高い光電変換効率が得られる太陽電池モジュール用放熱膜に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solar cell module heat dissipation film and a solar cell module, and particularly to a solar cell module heat dissipation that is novel, low-cost, has a radiation cooling function, and can obtain high photoelectric conversion efficiency when applied to a solar cell. Relates to the membrane.
近年、クリーンなエネルギーの筆頭として、半導体特有の量子効果を利用して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目されている。太陽光発電は、その特質として、クリーンなエネルギーを、可動部がないので静かに発生させること、維持が簡単であるので自動化、無人化が容易であること、発電装置規模の大小に係わらず一定効率で発電すること、モジュール構造であるので量産性に富み、スケールメリットが大きいこと、直接の太陽光のみならず拡散光によっても発電すること、光発電は本来放棄されていたエネルギーの有効利用であることが挙げられる。 In recent years, photovoltaic power generation that converts light energy into electrical energy by using a quantum effect peculiar to semiconductors has been attracting attention as a leader of clean energy. As a characteristic of solar power generation, clean energy can be generated quietly because there are no moving parts, it is easy to maintain and easy to automate and unmanned, and it is constant regardless of the size of the power generation equipment. Power generation with efficiency, high modularity due to its modular structure, great scale merit, power generation not only with direct sunlight but also with diffused light, and photovoltaic power generation is the effective use of energy that was originally abandoned There are some.
しかしながら、このような太陽光発電が、一般的に広く普及するためには、太陽電池モジュールの更なる低コスト化、及び光電変換効率の向上が求められている。 However, in order for such solar power generation to be widely spread in general, further cost reduction of solar cell modules and improvement of photoelectric conversion efficiency are required.
ところで、太陽電池素子として一般に用いられるものとしては単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電池素子、シングル接合型あるいはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(lnP)等のIII−V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)や銅インジウムセレナイド(CuInSe2)等のII−VI族化合物半導体太陽電池素子である。 By the way, as a solar cell element that is generally used, a crystalline silicon solar cell element such as a single crystal silicon type solar cell element, a polycrystalline silicon type solar cell element, an amorphous silicon solar cell element comprising a single junction type or a tandem structure type, etc. III-V group compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (lnP), and II-VI group compound semiconductor solar cell elements such as cadmium telluride (CdTe) and copper indium selenide (CuInSe2). .
太陽電池モジュールの構造は、(a)充填型、(b)スーパーストレート型及び(c)サブストレート型に太きくに分類される。この種の太陽電池モジュールは、通常、ビルの屋上や住宅屋根の上に専用架台を固定し、その上に設置していた。 The structure of the solar cell module is broadly classified into (a) a filling type, (b) a super straight type, and (c) a substrate type. This type of solar cell module is usually installed on a roof mounted on a building or a roof of a house with a dedicated stand fixed thereon.
ところが、このような設置手段では、専用架台のコストが高くなるという問題があり、そのため、太陽電池モジュールと建材の両方の機能をもった建材一体型太陽電池モジュールが提案されている。 However, in such installation means, there is a problem that the cost of the dedicated pedestal increases, and therefore, a building material integrated solar cell module having both functions of the solar cell module and the building material has been proposed.
建材一体型太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールを屋根面に直接設置することになるが、このような設置手段では、冷却用の通気部分がないため、太陽電池モジュールの太陽光発電時(稼動時)、特に、夏場において温度が大きく上昇する。 In the building material integrated solar cell module, the solar cell module is installed directly on the roof surface. However, with such an installation method, since there is no ventilation part for cooling, the solar cell module is operated at the time of photovoltaic power generation (during operation). ) In particular, the temperature rises greatly in summer.
このような温度上昇は、例えば、セルが結晶シリコン系の場合において、光電変換効率が低下するという問題の主要因となっている。一般に、温度上昇に伴って、0.4%/℃程度の性能低下があることが知られており、例えば、太陽電池モジュールの温度が60〜70℃以上となる場合(夏場晴天時)、標準条件の性能の8割程度しか発電できないという問題がある。 Such a temperature rise is a main cause of the problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered, for example, when the cell is of a crystalline silicon type. In general, it is known that there is a decrease in performance of about 0.4% / ° C. as the temperature rises. For example, when the temperature of the solar cell module is 60 to 70 ° C. or higher (when the weather is clear in summer) There is a problem that only about 80% of the performance of the condition can generate power.
このような温度上昇に伴う課題を解決するために、稼動時の太陽電池モジュールの発熱を放熱させる目的で、セルを放熱層(熱伝導性充填剤を含む合成樹脂)に埋設して、セル放熱を行うことは、特許文献1に開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されている解決手段には、以下に説明する技術的な課題があった。
すなわち、特許文献1に開示されている太陽電池モジュールでは、放熱層に、カーボン,ガラス繊維,アルミナ粉,金属粉などの熱伝導性を高めるフィラを分散させた合成樹脂、例えば、エポキシ樹脂を用いているが、フィラにより主に熱伝導効果による放熱性が改善されるにしても、これがエポキシ樹脂中に分散されているので、冷却効果が十分ではないという欠点があった。
That is, in the solar cell module disclosed in
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、十分な冷却効果が得られる太陽電池モジュール用放熱膜を提供することにより太陽電池モジュールの光電変換効率を高めることにある。 This invention is made | formed in view of such a conventional problem, The place made into the objective is the solar cell module of the solar cell module by providing the thermal radiation film | membrane for solar cell modules with which sufficient cooling effect is acquired. It is to increase the photoelectric conversion efficiency.
上記目的を達成するために、本発明は、透光性の表面カバーと、前記表面カバーに一方の面が固着されたセルとを備えた太陽電池モジュールにおいて、前記セルの他方の面に設けられた放熱膜を備え、前記放熱膜は、前記セルが受光して温度上昇すると、遠赤外線を放出して前記セルの温度上昇を低減させる冷却機能を有している。 To achieve the above object, the present invention provides a solar cell module comprising a translucent surface cover and a cell having one surface fixed to the surface cover, provided on the other surface of the cell. The heat dissipation film has a cooling function of emitting far infrared rays and reducing the temperature increase of the cell when the cell receives light and the temperature rises.
このように構成した太陽電池モジュールによれば、セルの他方の面に、温度上昇することにより遠赤外線を放出して、セルの温度を低下させる放熱膜を設けたので、後述する実験例からも明らかなように、セルの温度を十分に低下させることが可能になり、結果として高い光電変換効率が得られるようになる。 According to the solar cell module configured in this way, the other surface of the cell is provided with a heat radiation film that emits far infrared rays by increasing the temperature and lowers the temperature of the cell. As is apparent, the cell temperature can be sufficiently lowered, and as a result, high photoelectric conversion efficiency can be obtained.
前記放熱膜は、前記セルの温度が50℃〜130℃の範囲で効率良く遠赤外線を放出する。 The heat dissipation film efficiently emits far infrared rays when the temperature of the cell is in the range of 50 ° C to 130 ° C.
前記放熱膜は、所定の放熱性と耐候性とを兼ね備えることができる。 The heat dissipation film can have both predetermined heat dissipation and weather resistance.
前記放熱膜は、大気に開放される放射面に、耐候性を有するフィルムを設けることができる。 The heat-dissipating film can be provided with a weather-resistant film on the radiation surface that is open to the atmosphere.
前記放熱膜は、大気に開放される放射面に、耐候性を有するオーバーコート材を設けることができる。 The heat dissipation film may be provided with an overcoat material having weather resistance on a radiation surface that is open to the atmosphere.
前記放熱膜が放出する遠赤外線は、特定のエネルギーピーク波長領域において70%以上の放射率を有するものである。特定のエネルギーピーク波長領域については、太陽電池セルが50℃から130℃の範囲に効率よく遠赤外線を放出するには、「ウイーンの変位則」から7.2〜9.0μmである。この50℃から130℃のセル温度での放射膜からの放射率(完全黒体に対する放射率)が高いと冷却効果が高く70%以上の放射率を有する。なお、「ウイーンの変位則」は、遠赤外線の場合、最大強度の放射波長(λm)は、絶対温度(T)に反比例するというものであり、λ=2.897/Tとして表記することができる。 The far-infrared rays emitted by the heat dissipation film have an emissivity of 70% or more in a specific energy peak wavelength region. The specific energy peak wavelength region is 7.2 to 9.0 μm from the “Wien's displacement law” in order for the solar cell to efficiently emit far infrared rays in the range of 50 ° C. to 130 ° C. When the emissivity from the radiation film at this cell temperature of 50 ° C. to 130 ° C. (emissivity for a complete black body) is high, the cooling effect is high and the emissivity is 70% or more. The “Wien's displacement law” means that, in the case of far-infrared rays, the maximum emission wavelength (λm) is inversely proportional to the absolute temperature (T), and can be expressed as λ = 2.897 / T. it can.
従来、遠赤外線の放射能力が高いとされている物質(例えば、ゼオライト、コージェライト、タルク、ドロマイト等)の遠赤外線の放射特性を見ても、前記放熱膜と同程度に7.2〜9.0μmのエネルギーピーク波長で85%〜95%程度の放射率を有するが、これらの物質は金属鉱石等の状態で存在しており、一般にこれを被膜あるいは、板状等に加工しようとする場合は、細粒化した上で800℃以上の高温焼成等の工程を経て固体焼結化されるが、実用上放熱膜の作成工程において加熱硬化温度範囲が太陽電池セルの耐熱温度以下であることが要求されるため、採用出来ない。 Conventionally, the far-infrared radiation characteristics of substances (eg, zeolite, cordierite, talc, dolomite, etc.) that have a high far-infrared radiation ability are 7.2 to 9 as much as the heat dissipation film. Although it has an emissivity of about 85% to 95% at an energy peak wavelength of 0.0 μm, these substances exist in the form of metal ores, etc., and in general, when trying to process them into a film or plate shape Is solid-sintered through a process such as high-temperature baking at 800 ° C. or higher after being finely divided, but the heat-curing temperature range is practically less than the heat-resistant temperature of the solar battery cell in the process of forming the heat dissipation film Can not be adopted.
一方で当該放熱膜は300℃以下の低温での乾燥硬化が十分に可能であり、また加工性に優れていることから乾燥後膜厚で150μmまでの厚さまで安定した塗膜を容易に形成することができる。 On the other hand, the heat-dissipating film can be sufficiently dried and cured at a low temperature of 300 ° C. or less, and since it has excellent workability, a stable coating film can be easily formed to a thickness of 150 μm after drying. be able to.
前記フィルムは、放熱に必要な、波長が4〜15μmの遠赤外線を約20%以上透過させるものである。 The film transmits about 20% or more of far infrared rays having a wavelength of 4 to 15 μm necessary for heat dissipation.
前記オーバーコート材は、特定のエネルギーピーク波長領域を持つ遠赤外線を吸収して放射させることができるものである。 The overcoat material can absorb and emit far infrared rays having a specific energy peak wavelength region.
所定の放熱性と耐候性とを兼ね備える前記放熱膜は、アルコキシシラン化合物の部分加水分解物とアルコキシチタンと有機溶剤とからなる液状物に、特定の金属酸化物を含有させた組成物から成膜することができる。またエチルセルロースなどの有機高分子を少量混合してもよい。 The heat dissipation film having both predetermined heat dissipation and weather resistance is formed from a composition in which a specific metal oxide is contained in a liquid material composed of a partially hydrolyzed alkoxysilane compound, alkoxytitanium and an organic solvent. can do. A small amount of an organic polymer such as ethyl cellulose may be mixed.
アルコキシシラン化合物の部分加水分解物について説明する。アルコキシシラン化合物の部分加水分解物は、一般式化1で表せるアルコキシシラン化合物を部分的に加水分解、縮合して得られるオリゴマーである。化1におけるR1としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミノエチル基、グリシジルプロピル基、(化2参照)等、また、R2としてはメチル基、エチル基等を例示することができる。ここで、nは1〜3の整数である。
The partial hydrolyzate of the alkoxysilane compound will be described. The partially hydrolyzed product of the alkoxysilane compound is an oligomer obtained by partially hydrolyzing and condensing the alkoxysilane compound represented by the
アルコキシシラン化合物として、上記化1で表される物質の中から、少なくとも一種を適宜選択して使用する。通常二種ないし三種の化合物を混合使用する。これらのアルコキシシラン化合物を酸触媒の存在下で、アルコキシシランを完全に加水分解するに要する水の量(計算値)よりも少ない量の水と反応することにより部分加水分解物を得ることができる。トリアルコキシシランが存在すると、塗料の硬化によって得られる放熱膜は、3次元構造を有するものとなる。 As the alkoxysilane compound, at least one selected from the substances represented by Chemical Formula 1 is appropriately used. Usually, two to three compounds are mixed and used. A partial hydrolyzate can be obtained by reacting these alkoxysilane compounds with an amount of water smaller than the amount of water (calculated value) required to completely hydrolyze the alkoxysilane in the presence of an acid catalyst. . When trialkoxysilane is present, the heat dissipation film obtained by curing the paint has a three-dimensional structure.
アルコキシチタンは、式化3で表されるものである。式中のRとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のものが好適に使用できる。 Alkoxytitanium is represented by Formula 3. As R in the formula, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group can be preferably used.
有機溶剤は、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、ジアセトンアルコール、酢酸ブチル、酪酸ブチル、プロピレングルコールモノメチルエーテル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、乳酸ブチル、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、イソホロン、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート等の溶剤である。しかしこれらの溶剤に限定されるものでないし、また、溶剤は1種類又は2種類以上を混合使用することもできる。 Organic solvents are methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, diacetone alcohol, butyl acetate, butyl butyrate, propylene glycol monomethyl ether, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, butyl lactate, ethyl Carbitol, ethyl carbitol acetate, isophorone, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol n-propyl ether, propylene glycol n-butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diacetate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate , 3-methoxybutanol, 3-methoxybutyl acetate and the like. However, it is not limited to these solvents, and one kind or two or more kinds of solvents can be used in combination.
特定の金属化合物とは金属酸化物や金属水酸化物それに金属窒化物である。
金属酸化物は酸化ケイ素、チタン酸カリウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ビスマス、カオリン、及びタルクの少なくとも1種を含有するものである。
Specific metal compounds are metal oxides, metal hydroxides, and metal nitrides.
Metal oxides are silicon oxide, potassium titanate, germanium oxide, tin oxide, boron oxide, aluminum oxide, sodium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, manganese oxide, iron oxide, It contains at least one of cobalt oxide, copper oxide, zinc oxide, antimony oxide, bismuth oxide, kaolin, and talc.
金属酸化物として、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、カオリン、チタン酸カリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズの1種以上を含有することが好ましく、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化ケイ素及びカオリンの1種類以上を含有することが特に好ましい。更にチタン酸カリウム繊維を含有することにより、放熱膜の加工時や長期使用時のクラックの防止に役立つ。 The metal oxide preferably contains one or more of aluminum oxide, silicon oxide, kaolin, potassium titanate, titanium oxide, zirconium oxide and tin oxide, and one kind of aluminum oxide, potassium titanate, silicon oxide and kaolin It is particularly preferable to contain the above. Furthermore, containing potassium titanate fiber helps to prevent cracks during processing of the heat dissipation film and during long-term use.
金属水酸化物や金属窒化物は前述の各種金属の水酸化物や窒化物である。水酸化アルミニウムを含有することが特に好ましい。 The metal hydroxide and metal nitride are the above-mentioned various metal hydroxides and nitrides. It is particularly preferable to contain aluminum hydroxide.
これらの金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物は、カップリング剤処理をすることにより、特性が更に向上することも認められた。表面疎水処理をしたフュームドシリカ粉末はこれらの成分を混合一体化した液剤の粘度(安定な放熱膜を塗工作成する時に必要な粘度)の調整に非常に役立つものである。 It was also recognized that these metal oxides, metal hydroxides, and metal nitrides were further improved in properties when treated with a coupling agent. The fumed silica powder subjected to surface hydrophobic treatment is very useful for adjusting the viscosity (viscosity necessary for coating and preparation of a stable heat radiation film) of a liquid agent in which these components are mixed and integrated.
少量添加する有機高分子としては、エチルセルロースが特に有効である。このエチルセルロースを入れることにより液状組成物から放熱膜形成時の均一な膜形成に効果があり、また放熱膜の加工時や長期使用時のクラックの防止にも役立つものである。 Ethyl cellulose is particularly effective as the organic polymer to be added in a small amount. By adding this ethyl cellulose, there is an effect in forming a uniform film from the liquid composition when forming the heat dissipation film, and it is also useful for preventing cracks during processing of the heat dissipation film or during long-term use.
特定の金属化合物の添加時の形状は微粉体や繊維としてである。微粉体の粒子径としては、塗膜の表面の平滑性、放熱性を考慮すると、平均粒子径で80nm〜30μmの範囲であることが好ましく、200nm〜10μmの範囲であることがより好ましい。 The shape at the time of addition of a specific metal compound is as fine powder or fiber. The particle diameter of the fine powder is preferably in the range of 80 nm to 30 μm and more preferably in the range of 200 nm to 10 μm in terms of the average particle diameter in consideration of the smoothness and heat dissipation of the coating film surface.
繊維の直径は1μm以下であり、繊維の平均長さは20μm以下、最大長さで100μm以下である。繊維の直径や平均長さそれに最大長さがこれらの数値より大きくなると印刷法で放熱膜を形成する時はムラができ安定した印刷が出来なくなり適さなくなる。 The diameter of the fiber is 1 μm or less, the average length of the fiber is 20 μm or less, and the maximum length is 100 μm or less. If the diameter, average length, and maximum length of the fiber are larger than these values, unevenness will occur when the heat dissipation film is formed by the printing method, and stable printing will not be possible.
エチルセルロース粉末は、例えば、米国ハーキュレス社のN―タイプ(無水グルコース一単位あたりのエトキシル基置換度2.41から2.51のもの)を好適に使用することができる。N―タイプのうち粘度別グレードでは、N―50、N―100が特に、溶解性と放熱膜品質のバランスの観点から好ましい。添加したエチルセルロース粉末は有機溶剤に全量溶解していても良いし一部溶解していても良い。 As the ethyl cellulose powder, for example, N-type (having an ethoxyl group substitution degree of 2.41 to 2.51 per one unit of anhydrous glucose) of Hercules USA can be preferably used. Among the N-types, N-50 and N-100 are particularly preferable from the viewpoint of the balance between solubility and the quality of the heat-dissipating film in terms of viscosity. The added ethylcellulose powder may be completely dissolved in the organic solvent or may be partially dissolved.
アルコキシチタンの使用量は、アルコキシシラン化合物の部分加水分解物100重量部に対して、5重量部から30重量部使用することにより、良好な放熱膜性能を得ることができる。 When the amount of alkoxy titanium used is 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the partially hydrolyzed alkoxysilane compound, good heat dissipation film performance can be obtained.
5重量部未満では、放熱膜の鉛筆硬度等が低くなり実用に耐えないものとなり、30重量部を超えると例えば、煮沸試験で放熱膜にクラック等が入りやすくなり実用に耐えないものとなる。 If it is less than 5 parts by weight, the pencil hardness of the heat-dissipation film becomes low and cannot be used practically, and if it exceeds 30 parts by weight, for example, the heat-dissipation film easily cracks in the boiling test and cannot be used practically.
ここでの使用量はあくまでも、有機溶剤を含まない、アルコキシシラン化合物の部分加水分解物とアルコキシチタンをベースにおいている。アルコキシチタンの実際の添加量は、使用するアルコキシチタン化合物の種類(例えば、チタンテトラブトキシドであるかチタンテトラプロポキシドであるか等)やアルコキシシラン化合物の種類とその使用割合(特に、トリアルコキシシランの使用量)によって異なる。 The amount used here is based on a partial hydrolyzate of alkoxysilane compound and alkoxytitanium, which does not contain an organic solvent. The actual amount of alkoxytitanium added depends on the type of alkoxytitanium compound used (for example, whether it is titanium tetrabutoxide or titanium tetrapropoxide), the type of alkoxysilane compound and the proportion of use (especially trialkoxysilane). The amount used).
アルコキシシラン化合物のうち、トリアルコシシランの使用割合が多いと、アルコキシチタンの添加量は、少なくてよい。アルコキシチタンの添加量は、珪素元素に対するチタン元素の割合で表して、0.010〜0.15の範囲にするのがよい。 Of the alkoxysilane compounds, if the proportion of trialkoxysilane used is large, the amount of alkoxytitanium added may be small. The amount of alkoxytitanium added is preferably in the range of 0.010 to 0.15, expressed as the ratio of titanium element to silicon element.
チタンの添加量が珪素元素に対して0.010より少ないと、網目構造の硬化物、放熱膜の形成が困難になり、一方、チタンの添加量が珪素元素に対して0.15より大きいと、混合液の硬化速度が速すぎたり、形成した硬化物や放熱膜の性能が十分でなく、例えば、煮沸試験時にクラックが入りやすくなる。
特定の金属化合物の添加量の上限は放熱膜のチョウキング(粉末が放熱膜の表面に露出している状態)が発生しない範囲でよい。
When the addition amount of titanium is less than 0.010 with respect to silicon element, it becomes difficult to form a cured product having a network structure and a heat dissipation film. On the other hand, when the addition amount of titanium is greater than 0.15 with respect to silicon element, Further, the curing rate of the mixed solution is too high, or the performance of the formed cured product and the heat dissipation film is not sufficient, and for example, cracks are likely to occur during the boiling test.
The upper limit of the addition amount of the specific metal compound may be within a range in which the heat dissipation film choking (the state where the powder is exposed on the surface of the heat dissipation film) does not occur.
表面疎水化処理したフュームドシリカ粉末は、アルコキシシラン化合物の部分加水分解物100重量部に対して19重量部以下が好ましい。この添加量を超えると、混合液の貯蔵中の粘度上昇が速くなったり、放熱膜に小径の粒が発生しやすくなり実用上好ましくない。 The fumed silica powder subjected to the surface hydrophobization treatment is preferably 19 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the partially hydrolyzed alkoxysilane compound. Exceeding this addition amount is not practically preferable because the viscosity increase during storage of the mixed solution is accelerated and small-diameter grains are likely to be generated in the heat dissipation film.
エチルセルロース粉末は、アルコキシシラン化合物の部分加水分解物100重量部に対して13重量部以下が好ましい。この添加量を超えると放熱膜の難燃性が低下し、また、耐湿性も低下するからである。 The ethyl cellulose powder is preferably 13 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the partially hydrolyzed alkoxysilane compound. This is because when the amount exceeds this amount, the flame retardancy of the heat dissipation film decreases and the moisture resistance also decreases.
有機溶剤の割合はアルコキシシラン化合物の部分加水分解物とアルコキシチタンと有機溶剤とからなる液状物に特定の金属化合物を含有させた組成物の全量に対して30〜50%が望ましい。30%未満や50%以上を超える溶剤量であっても放熱膜は形成できるが、放熱膜を製造する際の加工性で均一な塗膜が形成しにくくなるなどの種々の問題が発生するので好ましくない。 The proportion of the organic solvent is desirably 30 to 50% with respect to the total amount of the composition in which a specific metal compound is contained in a liquid material composed of a partially hydrolyzed product of an alkoxysilane compound, alkoxytitanium and an organic solvent. Even if the amount of solvent is less than 30% or more than 50%, a heat dissipation film can be formed, but various problems such as difficulty in forming a uniform coating film due to processability when manufacturing the heat dissipation film occur. It is not preferable.
放熱膜の厚さは固形物として10〜100μm、好ましくは20〜80μmである。放熱膜の形成方法としては、スプレーのような吹付け法、ロールコーティングのような塗布法、スクリーン印刷のような印刷法等の方法を用いることができるが、これらの方法に限定されるものではない。 The thickness of the heat dissipation film is 10 to 100 μm, preferably 20 to 80 μm as a solid. As a method for forming the heat dissipation film, a spraying method such as spraying, a coating method such as roll coating, a printing method such as screen printing, and the like can be used, but the method is not limited to these methods. Absent.
形成された液状組成物の乾燥方法は、常温又は乾燥炉によって加熱乾燥させてもよく、ドライヤ等の熱風によって乾燥させることもできる。加熱乾燥処理を行う場合は、最高温度でセルの耐熱温度以下の範囲であることが必要であり、300℃以下で行う。 The liquid composition formed may be dried by heating at room temperature or in a drying furnace, or by hot air such as a dryer. When performing the heat drying treatment, it is necessary to be within the range of the maximum temperature or lower than the heat resistant temperature of the cell, and is performed at 300 ° C. or lower.
これら組成物から得られた放熱膜の所定の放熱性と耐候性とを兼ね備えることの内、放熱性とは現在工業的に主に使用されている太陽電池モジュールの放熱層の冷却効果よりも更に優れた冷却効果を持つ特性を意味し、その冷却効果は遠赤外線の放出(放射)により得られるものである。耐候性とは、耐水性、耐湿性、酸性雨等による耐酸性、海岸近くでの耐塩水性、極地や熱帯地方等それに昼夜における冷熱繰返し性である。尚、当該放熱膜は太陽光には直接曝されないため、ウェザオメーター等による耐候性試験は、必須ではない。 Among the combined heat dissipation and weather resistance of the heat dissipation films obtained from these compositions, heat dissipation is even more than the cooling effect of the heat dissipation layer of solar cell modules currently used industrially. It means a characteristic having an excellent cooling effect, and the cooling effect is obtained by emission (radiation) of far infrared rays. The weather resistance refers to water resistance, moisture resistance, acid resistance due to acid rain, salt water resistance near the coast, polar and tropical regions, and heat and cold repeatability in the day and night. In addition, since the said heat-radiation film | membrane is not directly exposed to sunlight, the weather resistance test by a weatherometer etc. is not essential.
所定の放熱性を有し、放射面に耐候性を有するフィルムを設けた場合及びオーバーコート材を設けた場合の放熱膜は、アルカリ金属ケイ酸塩;シリコーン樹脂エマルジョン;シラン化合物からなるいずれかの液相と、特定の金属化合物とを含む組成物から成膜することができる。シラン化合物の場合はコロイダルシリカを添加するものが好ましい。 When a film having a predetermined heat dissipation property and a weather resistance film is provided on the radiation surface and when an overcoat material is provided, the heat dissipation film is any one of an alkali metal silicate, a silicone resin emulsion, and a silane compound. It can form into a film from the composition containing a liquid phase and a specific metal compound. In the case of a silane compound, those to which colloidal silica is added are preferred.
前記放熱膜を形成する組成物の具体的な態様として、下記に3つの組成物について詳述する。 As specific embodiments of the composition for forming the heat dissipation film, the following three compositions will be described in detail.
組成物(1)は、液相としてアルカリ金属ケイ酸塩及び水と、特定の金属化合物とを含有する水性組成物であり、特定の金属化合物として酸化ケイ素がより好ましい。 The composition (1) is an aqueous composition containing an alkali metal silicate and water as a liquid phase and a specific metal compound, and silicon oxide is more preferable as the specific metal compound.
アルカリ金属ケイ酸塩として、少なくともケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムの両成分を含有することが好ましい。また、他に併用可能なアルカリ金属ケイ酸塩として、ケイ酸リチウム等が挙げられる。 The alkali metal silicate preferably contains at least both sodium silicate and potassium silicate components. Moreover, lithium silicate etc. are mentioned as another alkali metal silicate which can be used together.
ケイ酸ナトリウムは、公知の物質であり、例えば、2ケイ酸ナトリウム、4ケイ酸ナトリウム等のケイ酸ナトリウムの単一又は混合物を用いることができる。ケイ酸ナトリウムは、市販品を用いることが可能であり、市販品の例としては、例えば、J珪酸ソーダ1号、58珪酸ソーダ1号、53珪酸ソーダ1号、50珪酸ソーダ1号、47珪酸ソーダ1号、38珪酸ソーダ1号、48珪酸ソーダ2号、45珪酸ソーダ2号、43珪酸ソーダ2号、J珪酸ソーダ3号、珪酸ソーダ4号(以上、日本化学工業(株)製)等が挙げられる。これらのうち、例えば、J珪酸ソーダ1号は、ケイ酸ナトリウムの含有濃度が5 4.5重量%のケイ酸ナトリウム水溶液である。 Sodium silicate is a known substance, and for example, a single or mixture of sodium silicates such as sodium disilicate and sodium silicate can be used. As the sodium silicate, commercially available products can be used. Examples of commercially available products include, for example, J sodium silicate No. 1, 58 sodium silicate No. 1, 53 sodium silicate No. 1, 50 sodium silicate No. 1, 47 silicic acid. Soda No. 1, 38 sodium silicate No. 1, 48 sodium silicate No. 2, 45 sodium silicate No. 2, 43 sodium silicate No. 2, J sodium silicate No. 3, sodium silicate No. 4 (above, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), etc. Is mentioned. Among these, for example, J sodium silicate No. 1 is a sodium silicate aqueous solution having a sodium silicate concentration of 54.5% by weight.
ケイ酸カリウムは、公知の物質であり、例えば、2ケイ酸水素カリウム(4ケイ酸カリウム)、2ケイ酸カリウム等が挙げられ、これらのケイ酸カリウムが単一又は混合して用いられる。ケイ酸カリウムは、市販品を用いることが可能であり、市販品の例としては、例えば、2K珪酸カリ、A珪酸カリ、B珪酸カリ、C珪酸カリ、1K珪酸カリ(以上、日本化学工業(株)製)等が挙げられる。これらのうち、例えば2K珪酸カリは、ケイ酸カリウムの含有濃度が30重量%のケイ酸カリウム水溶液である。 Potassium silicate is a known substance, and examples thereof include potassium hydrogen silicate (4-potassium silicate), potassium silicate, and the like. These potassium silicates are used singly or in combination. As the potassium silicate, commercially available products can be used. Examples of commercially available products include 2K potassium silicate, A potassium silicate, B potassium silicate, C potassium silicate, 1K potassium silicate (above, Nippon Chemical Industry ( Etc.). Among these, for example, 2K potassium silicate is an aqueous potassium silicate solution containing 30% by weight of potassium silicate.
組成物(1)における特定の金属化合物とは金属酸化物や金属水酸化物それに金属窒化物である。 The specific metal compound in the composition (1) is a metal oxide, a metal hydroxide or a metal nitride.
金属酸化物は酸化ケイ素、チタン酸カリウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ビスマス、カオリン、及びタルクの少なくとも1種を含有するものである。金属酸化物として、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、カオリン、チタン酸カリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズの1種以上を含有することが好ましく、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化ケイ素及びカオリンを含有することが特に好ましい。金属水酸化物や金属窒化物は前述の各種金属の水酸化物や窒化物であり、具体的には水酸化アルミニウムや窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ジルコニウム、窒化スズ、窒化ストロンチウム、窒化チタン、窒化バリウム等の金属窒化物である。 Metal oxides are silicon oxide, potassium titanate, germanium oxide, tin oxide, boron oxide, aluminum oxide, sodium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, manganese oxide, iron oxide, It contains at least one of cobalt oxide, copper oxide, zinc oxide, antimony oxide, bismuth oxide, kaolin, and talc. The metal oxide preferably contains one or more of aluminum oxide, silicon oxide, kaolin, potassium titanate, titanium oxide, zirconium oxide and tin oxide, and contains aluminum oxide, potassium titanate, silicon oxide and kaolin. It is particularly preferred. Metal hydroxides and metal nitrides are the hydroxides and nitrides of the various metals described above, and specifically include aluminum hydroxide, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, zirconium nitride, tin nitride, strontium nitride, and nitride. Metal nitrides such as titanium and barium nitride.
特定の金属化合物の添加時の形状は、粉末、好ましくは微粉末の形状で用いることが好ましい。微粉末を用いる場合、得られる塗膜の緻密性が向上し、塗膜の耐熱性、放熱性、機械的強度をより一層向上させることができるからである。 The shape at the time of addition of a specific metal compound is preferably used in the form of a powder, preferably a fine powder. This is because when the fine powder is used, the denseness of the obtained coating film is improved, and the heat resistance, heat dissipation, and mechanical strength of the coating film can be further improved.
金属化合物の微粉末の粒子径としては、平均粒子径で80nm〜30μmの範囲であることが好ましく、200nm〜10μmの範囲であることがより好ましい。 The particle size of the fine powder of the metal compound is preferably in the range of 80 nm to 30 μm and more preferably in the range of 200 nm to 10 μm in terms of average particle size.
組成物(1)は、アルカリ金属ケイ酸塩及び水からなる液相40〜70重量%、金属化合物60〜30重量%を含有することが好ましく、液相35〜50重量%、金属化合物65〜50重量%を含有することがさらに好ましい。 The composition (1) preferably contains 40 to 70% by weight of a liquid phase composed of alkali metal silicate and water, 60 to 30% by weight of a metal compound, 35 to 50% by weight of a liquid phase, and 65 to 65% of a metal compound. More preferably, it contains 50% by weight.
また、組成物(1)の、ケイ酸ナトリウムの含有量は、組成物全量中3〜16重量%であることが好ましく、さらに好ましくは3〜14重量%である。 Moreover, it is preferable that content of sodium silicate of a composition (1) is 3 to 16 weight% in a composition whole quantity, More preferably, it is 3 to 14 weight%.
ケイ酸カリウムの含有量は、組成物全量中1.0〜7.5重量%であることが好ましく、さらに好ましくは1.5〜7.5重量%である。また、ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムの含有比は、重量比で1:2〜0.05が好ましく、さらに好ましくは1:1.5〜0.07である。 The content of potassium silicate is preferably 1.0 to 7.5% by weight, more preferably 1.5 to 7.5% by weight, based on the total amount of the composition. The content ratio of sodium silicate and potassium silicate is preferably 1: 2 to 0.05, more preferably 1: 1.5 to 0.07, by weight.
組成物(2)は、シリコーン樹脂エマルジョンと、特定の金属化合物とを含有する水性組成物である。 The composition (2) is an aqueous composition containing a silicone resin emulsion and a specific metal compound.
組成物(2)におけるシリコーン樹脂エマルジョンは非水溶性のシリコーン樹脂を主として水に分散させたエマルジョン状態のものであり、例えば、以下に示す方法で得ることができる。 The silicone resin emulsion in the composition (2) is in an emulsion state in which a water-insoluble silicone resin is mainly dispersed in water, and can be obtained, for example, by the method shown below.
(1)アルキルシリケート化合物またはその部分加水分解・縮合物を各種界面活性剤を用いて乳化し、水性エマルジョンとする方法(特開昭58−213046号、特開昭62−197369号、特開平3−115485号、特開平3−200793号公報)。さらにこのエマルジョンに、重合性ビニルモノマーを乳化重合したエマルジョンを混合する方法 (特開平6−344665号公報)。 (1) A method in which an alkyl silicate compound or a partially hydrolyzed / condensed product thereof is emulsified with various surfactants to form an aqueous emulsion (Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-213046, 62-197369, and Japanese Patent Laid-Open No. 3). -115485, JP-A-3-200793). Further, this emulsion is mixed with an emulsion obtained by emulsion polymerization of a polymerizable vinyl monomer (JP-A-6-344665).
(2)界面活性剤を使用せずにアルキルシリケート化合物を水中で加水分解して得られる水溶性ポリマーの存在下、ラジカル重合可能なビニルモノマーを乳化重合する方法(特開平8−60098号公報)。 (2) A method of emulsion polymerization of a vinyl monomer capable of radical polymerization in the presence of a water-soluble polymer obtained by hydrolyzing an alkyl silicate compound in water without using a surfactant (JP-A-8-60098) .
(3)ビニル重合性アルキルシリケートを含有するアルキルシリケート混合物を加水分解・縮合することにより、固形のシリコーン樹脂を含む水性エマルジョンとし、さらにラジカル重合既ビニルモノマーを加え、乳化重合することにより、グラフト共重合体微粒子(固形)エマルジョンを得る方法(特開平5−209149号、特開平7−196750号公報)。 (3) Hydrolyzing and condensing an alkyl silicate mixture containing vinyl polymerizable alkyl silicate to form an aqueous emulsion containing a solid silicone resin, further adding a radically polymerized vinyl monomer, and emulsion polymerization, A method for obtaining a polymer fine particle (solid) emulsion (JP-A-5-209149, JP-A-7-196750).
(4)ラジカル重合性官能基を乳化重合したエマルジョンにアルキルシリケート化合物を添加し、加水分解・縮合させ、エマルジョン粒子中にシリコーン樹脂を導入する方法(特開平3−45628号、特開平8−3409号公報) (4) A method in which an alkyl silicate compound is added to an emulsion obtained by emulsion polymerization of radically polymerizable functional groups, hydrolyzed and condensed, and a silicone resin is introduced into the emulsion particles (Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-45628 and 8-3409). No.)
(5)ビニル重合性官能基含有アルキルシリケートを、ラジカル重合性ビニルモノマーと共に乳化重合し、エマルジョンを作成する方法(特開昭61−9463号、特開平8−27347号公報)。 (5) A method of emulsion-polymerizing a vinyl polymerizable functional group-containing alkyl silicate together with a radical polymerizable vinyl monomer to prepare an emulsion (Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-9463 and 8-27347).
組成物(2)における特定の金属化合物としては、上記の組成物(1)に使用される特定の金属化合物と同様のものが挙げられ、金属酸化物や金属水酸化物それに金属窒化物である。組成物(2)の金属化合物の添加時の形状は、特に限定されないが、粉末、好ましくは微粉末の形状で用いることが好ましい。微粉末を用いる場合、得られる塗膜の緻密性が向上し、塗膜の耐熱性、放熱性、機械的強度をより一層向上させることができるからである。 Examples of the specific metal compound in the composition (2) include those similar to the specific metal compound used in the composition (1), which are metal oxides, metal hydroxides, and metal nitrides. . The shape of the composition (2) when the metal compound is added is not particularly limited, but it is preferably used in the form of a powder, preferably a fine powder. This is because when the fine powder is used, the denseness of the obtained coating film is improved, and the heat resistance, heat dissipation, and mechanical strength of the coating film can be further improved.
金属化合物の微粉末の粒子径としては、平均粒子径で80nm〜30μmの範囲であることが好ましく、200nm〜10μmの範囲であることがより好ましい。 The particle size of the fine powder of the metal compound is preferably in the range of 80 nm to 30 μm and more preferably in the range of 200 nm to 10 μm in terms of average particle size.
これらの金属酸化物のうち、好ましいもの、特に好ましいものは組成物(1)の金属酸化物に同じである。 Among these metal oxides, preferred and particularly preferred are the same as those of the composition (1).
シリコーン樹脂エマルジョンから形成される乾燥塗膜の表面硬度は、長期使用時の安定性を考慮すると、鉛筆硬度で5B以上であることが好ましい。組成物(2)は、シリコーン樹脂エマルジョン30〜70重量%、金属化合物70〜30重量%含有することが好ましく、シリコーン樹脂エマルジョン40〜70重量%、金属化合物60〜30重量%含有することがより好ましく、シリコーン樹脂エマルジョン45〜55重量%、金属酸化物55〜45重量%含有することが特に好ましい。 The surface hardness of the dry coating film formed from the silicone resin emulsion is preferably 5B or more in terms of pencil hardness in consideration of stability during long-term use. The composition (2) preferably contains 30 to 70% by weight of the silicone resin emulsion and 70 to 30% by weight of the metal compound, more preferably 40 to 70% by weight of the silicone resin emulsion and 60 to 30% by weight of the metal compound. Preferably, the silicone resin emulsion is contained in an amount of 45 to 55% by weight and the metal oxide is contained in an amount of 55 to 45% by weight.
シリコーン樹脂エマルジョンの樹脂濃度は40%以上が好ましい。
ゴムラテックスなどのラテックス数を少量添加して、液組成物被膜の安定性を改善することも出来る。
The resin concentration of the silicone resin emulsion is preferably 40% or more.
A small amount of latex such as rubber latex can be added to improve the stability of the liquid composition film.
組成物(3)は、シラン化合物液状物と特定の金属化合物とを含有する組成物である。これらの組成物にコロイダルシリカが添加されているとシラン化合物濃度を高める事が出来るので好ましい。液相としてはアルコキシシランの溶液及び、又はコロイダルシリカの水分散液であり、特定の金属化合物としては、金属酸化物、金属水酸化物、それに金属窒化物である。 The composition (3) is a composition containing a silane compound liquid and a specific metal compound. It is preferable to add colloidal silica to these compositions because the silane compound concentration can be increased. The liquid phase is an alkoxysilane solution and / or an aqueous dispersion of colloidal silica, and the specific metal compound is a metal oxide, a metal hydroxide, or a metal nitride.
組成物(3)におけるアルコキシシランのようなシラン化合物の例は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フエニルトリメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン、メチルトリプロボキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ジチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のようなテトラアルコキシシラン;トリアルコキシシラン(モノ有機基置換アルコキシシラン);ジアルコキシシラン(ジ有機基置換アルコキシシラン)等が挙げられ、さらにケイ素置換有機基はエポキシ基、エステル基、カルボキシル基、水酸基等の官能基を有することができる。 Examples of silane compounds such as alkoxysilane in the composition (3) are methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyl Tetraalkoxysilanes such as tripropoxysilane, ethyltripropoxysilane, dityldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, etc. Trialkoxysilane (mono-organic group-substituted alkoxysilane); dialkoxysilane (di-organogroup-substituted alkoxysilane), and the like. It can have group, a carboxyl group, a functional group such as a hydroxyl group.
組成物(3)の組成物の各成分であるアルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液、酸化ケイ素粉末、酸化アルミニウム粉末及びカオリン粉末は、使用する直前に混合することが好ましい。特にアルコキシシランは、保存中のアルコキシシランの加水分解・縮合を防止するため、実質的に水は含まない溶液の状態で使用するまで保存することが好ましい。 It is preferable that the alkoxysilane solution, the colloidal silica aqueous dispersion, the silicon oxide powder, the aluminum oxide powder, and the kaolin powder, which are the components of the composition (3), are mixed immediately before use. In particular, the alkoxysilane is preferably stored until it is used in the state of a solution substantially free of water in order to prevent hydrolysis and condensation of the alkoxysilane during storage.
組成物(3)におけるアルコキシシランの加水分解・縮合の反応速度を制御するために、アルコキシシランにチタンアルコキシド及び/又はアルミニウムアルコキシドを添加することができる。 In order to control the reaction rate of hydrolysis / condensation of alkoxysilane in the composition (3), titanium alkoxide and / or aluminum alkoxide can be added to alkoxysilane.
組成物(3)におけるチクンアルコキシドの例は、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロボキシチタン、テトラブトキシチタンが挙げられ、アルミニウムアルコキシドの例は、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド等が挙げられる。 Examples of the titanium alkoxide in the composition (3) include tetramethoxy titanium, tetraethoxy titanium, tetrapropoxy titanium, and tetrabutoxy titanium. Examples of the aluminum alkoxide include aluminum triisopropoxide, aluminum triethoxide, and the like. Can be mentioned.
組成物(3)における溶剤としては、水溶性の有機溶剤が好ましく、例えばメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホオキシド、ジメチルフオルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルフオルムアミド、メチルアセトアミド等の溶媒剤である。なかでも、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル、N−メチルピロジドン、ジメチルフオルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルフオルムアミド、メチルアセトアミド等の溶剤が、アルコキシシランの保存、膜形生成及び放熱効果を考慮すると好ましい。 The solvent in the composition (3) is preferably a water-soluble organic solvent, for example, alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfone. Solvent agents such as oxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, and methylacetamide. Among these, solvents such as cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, and methylacetamide are preferable in view of preservation of alkoxysilane, film formation, and heat dissipation effect.
組成物(3)におけるコロイダルシリカ(固形分)の配合量は、アルコキシシランの加水分解と、膜形性、膜の保特性及び放熱性、遮熱性とを考慮すると、アルコキシシラン100重量部に対し、1〜100重量部で使用することが好ましく、50〜100重量部で使用することがより好ましい。
組成物(3)における特定の金属化合物としては、上記の組成物(1)に使用される金属酸化物と同様のものが挙げられ、それらの水酸化物や窒化物を併用することができる。金属酸化物としては、カオリン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの1種以上が好ましい。
The amount of colloidal silica (solid content) in the composition (3) is 100 parts by weight of alkoxysilane in consideration of hydrolysis of alkoxysilane, film formability, film retention and heat dissipation, and heat shielding properties. 1 to 100 parts by weight, and more preferably 50 to 100 parts by weight.
Examples of the specific metal compound in the composition (3) include the same metal oxides as those used in the composition (1), and these hydroxides and nitrides can be used in combination. As the metal oxide, at least one of kaolin, silicon oxide, and aluminum oxide is preferable.
組成物(3)の金属化合物の添加時の形状は、特に限定されないが、粉末、好ましくは微粉末の形状で用いることが好ましい。微粉末を用いる場合、得られる塗膜の緻密性が向上し、塗膜の耐熱性、放熱性、機械的強度をより一層向上させることができるからである。 Although the shape at the time of the addition of the metal compound of the composition (3) is not particularly limited, it is preferably used in the form of powder, preferably fine powder. This is because when the fine powder is used, the denseness of the obtained coating film is improved, and the heat resistance, heat dissipation, and mechanical strength of the coating film can be further improved.
金属化合物の微粉末の粒子径は、平均粒子径で80nm〜30μmの範囲であることが好ましく、200nm〜10μmの範囲であることがより好ましい。 The particle diameter of the metal compound fine powder is preferably in the range of 80 nm to 30 μm, and more preferably in the range of 200 nm to 10 μm, in terms of average particle diameter.
酸化ケイ素粉末及び酸化アルミニウム粉末の配合量の和は、アルコキシシラン100重量部に対し、50〜1000重量部であることが好ましい。カオリンの配合量は、膜形成性と、高い放熱性能、熱遮蔽性能とを考慮すると、アルコキシシラン100重量部に対し、50〜1000重量部であることが好ましい。 The sum of the amounts of silicon oxide powder and aluminum oxide powder is preferably 50 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of alkoxysilane. The amount of kaolin is preferably 50 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of alkoxysilane in consideration of film forming properties, high heat dissipation performance, and heat shielding performance.
組成物(3)における液相は、予め調製された市販のアルコキシシランの溶液及びコロイダルシリカの水分散液を用いることができる。例えば、TSB製2液型WB300A・WB300Bの等量混合液が挙げられる。 As the liquid phase in the composition (3), a commercially available alkoxysilane solution and colloidal silica aqueous dispersion prepared in advance can be used. For example, an equivalent mixed solution of TSB two-component WB300A / WB300B can be used.
組成物(3)におけるチタンアルコキシド及び/又はアルミニウムアルコキシドの配合量は、アルコキシシランのケイ素原子に対し、チタン及び/又はアルミニウム原子が0.01〜0.5の割合で添加するのが好ましい。チタンアルコキシド及び/又はアルミニウムアルコキシドは、水の不存在下であれば、アルコキシシラン、又は他の成分に予め添加することも、或いはアルコキシシランと他の成分とを混合する際に同時に添加することもできる。 The compounding amount of the titanium alkoxide and / or aluminum alkoxide in the composition (3) is preferably added at a ratio of 0.01 to 0.5 of titanium and / or aluminum atoms with respect to the silicon atoms of the alkoxysilane. Titanium alkoxide and / or aluminum alkoxide may be added in advance to alkoxysilane or other components in the absence of water, or may be added simultaneously when mixing alkoxysilane and other components. it can.
組成物(3)は、液相40〜70重量%、金属酸化物60〜30重量%を含有することが好ましく、液相45〜55重量%、金属酸化物55〜45重量%を含有することがさらに好ましい。金属酸化物が微粉末の形態である場合、金属酸化物の配合量を上記の範囲よりも少なくすることができる。 The composition (3) preferably contains 40 to 70% by weight of the liquid phase and 60 to 30% by weight of the metal oxide, and contains 45 to 55% by weight of the liquid phase and 55 to 45% by weight of the metal oxide. Is more preferable. When the metal oxide is in the form of fine powder, the compounding amount of the metal oxide can be less than the above range.
組成物(1)、(2)、(3)の放熱膜の厚さは乾燥後の固形物として10〜150μm、好ましくは20〜80μmである。放熱膜の形成方法としては、スプレーのような吹付け法、ロールコーティングのような塗布法、スクリーン印刷のような印刷法等の方法を用いることができるが、これらの方法に限定されるものではない。 The thickness of the heat dissipation film of the compositions (1), (2), and (3) is 10 to 150 μm, preferably 20 to 80 μm, as a solid after drying. As a method for forming the heat dissipation film, a spraying method such as spraying, a coating method such as roll coating, a printing method such as screen printing, and the like can be used, but the method is not limited to these methods. Absent.
形成された液状組成物の乾燥方法は、常温又は乾燥炉によって加熱乾燥させてもよく、ドライヤ等の熱風によって乾燥させることもできる。加熱乾燥処理を行う場合は、最高温度でセルの耐熱温度以下の範囲であることが必要であり300℃以下で行う。 The liquid composition formed may be dried by heating at room temperature or in a drying furnace, or by hot air such as a dryer. When performing the heat drying process, it is necessary that the temperature is within the range of the maximum temperature or lower than the heat resistance temperature of the cell, and is performed at 300 ° C or lower.
放熱特性上からは、組成物2がもっとも好ましく特定のエネルギーピーク波長領域において90%以上の放射率を示す、ついで組成物1が好ましい。
これら組成物から得られた放熱膜の所定の放熱性とは現在工業的に主に使用されている太陽電池モジュールの放熱層の冷却効果よりも更に優れた冷却効果を持つ特性を意味し、その冷却効果は遠赤外線を放出して得られるものである。
From the viewpoint of heat dissipation characteristics, the
The predetermined heat dissipation of the heat dissipation film obtained from these compositions means a characteristic that has a cooling effect even better than the cooling effect of the heat dissipation layer of the solar cell module that is currently used mainly industrially. The cooling effect is obtained by emitting far infrared rays.
本発明の放熱膜は、その放出(放射)する遠赤外線のエネルギーピーク波長は、7.2〜9.0μmの領域でありこの領域の放射率は、70%以上である。 In the heat dissipation film of the present invention, the energy peak wavelength of the far infrared ray to be emitted (radiated) is a region of 7.2 to 9.0 μm, and the emissivity of this region is 70% or more.
耐候性を有するフィルムとしてはポリエチレン(アキレス社製)ならびにポリオレフィン系樹脂シート(日本ゼオン(株)製ZF14−100)等が挙げられるが、遠赤外線の透過効率が良く所定の耐候性を有するものであればこれらに限ったものではない。
ポリエチレンが特に好ましい。
Examples of the film having weather resistance include polyethylene (manufactured by Achilles) and polyolefin resin sheet (ZF14-100 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), etc., which have good far infrared transmission efficiency and predetermined weather resistance. If there is, it is not limited to these.
Polyethylene is particularly preferred.
次いで耐候性を有するオーバーコート材として以下のものも使用することができる。 Next, the following can also be used as an overcoat material having weather resistance.
無機コーティング材グラスカHPC406H(JSR株式会社製、商品名)、有機・無機ハイブリッドコーティング材グラスカHPC7506(JSR株式会社製、商品名)、シリコーンゴムコーティング材KE3402(信越化学株式会社製、商品名)、の塗膜等が挙げられるが、所定の耐候性を有しかつ、放熱膜より放出されるエネルギーピーク波長7.2μm〜9.0μmの領域の遠赤外線を効率良く吸収し、他方の面に放射するオーバーコート材であればこれらに限ったものではない。 Inorganic coating material Glasca HPC406H (trade name, manufactured by JSR Corporation), organic / inorganic hybrid coating material Grasca HPC 7506 (trade name, manufactured by JSR Corporation), silicone rubber coating material KE3402 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Although it has a coating film, etc., it has a predetermined weather resistance and efficiently absorbs far-infrared rays in an energy peak wavelength range of 7.2 μm to 9.0 μm emitted from the heat dissipation film and radiates it to the other surface. If it is an overcoat material, it will not be restricted to these.
本発明にかかる太陽電池モジュール用放熱膜は、セルの受光による温度上昇により遠赤外線を放出して、セルの温度を低下させるので、後述する実験例からも明らかなように、セルの温度を十分に低下させることが可能になる。 The solar cell module heat dissipation film according to the present invention emits far-infrared rays due to temperature rise due to light reception of the cell and lowers the temperature of the cell. Therefore, as is clear from the experimental examples described later, the cell temperature is sufficiently high. Can be reduced.
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る太陽電池モジュールの第1実施例を示している。同図に示した太陽電池モジュール10は、透光性の表面カバー12と、この表面カバー12の一面に、一方の面が固着されたセル14とを備えている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a solar cell module according to the present invention. The
表面カバー12は、例えば、透明なガラス板や各種合成樹脂板から構成され、所定の透光性を備えている。
The
セル14は、一方の面が接着層16を介して、表面カバー12の裏面側に固着されている。この接着層16は、表面カバー12と同等の透光性を有するものであって、例えば、EVA樹脂が用いられている。
One side of the
セル14の他方の面には、放熱膜18が設けられている。本実施例の場合、放熱膜18は、セル14の全面に亘って形成されている。この放熱膜18は、温度上昇することによって、遠赤外線を放出して、温度上昇源であるセルの温度を低下させるものである。
A heat dissipation film 18 is provided on the other surface of the
放熱膜18用として、以下に示した3種類の組成物、組成物1、組成物2、組成物3を準備した。
For the heat dissipation film 18, the following three types of compositions,
[合成例1]
ケイ酸ナトリウム水溶液(日本化学工業(株)製Jケイ酸ソーダ1号)29.2重量%と、ケイ酸カリウム水溶液(日本化学工業(株)製2Kケイ酸カリ)29.2重量%と、純水41.6重量%とを混合し、充分攪拌してアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を調製した。このアルカリ金属ケイ酸塩水溶液中に、撹絆しながら、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液48.1重量部に対して、14.4重量部の酸化第ニスズ、19.4重量部の二酸化ケイ素、6.7重量部のカオリン及び11.4重量部の酸化アルミニウムの金属酸化物粉末を投入した。混合液を、粉末が均一に分散するまで撹絆し、さらに攪拌の回転数を上げ、攪拌を継続して、上述した組成物(1)に対応する組成物1を得た。
[Synthesis Example 1]
29.2% by weight of a sodium silicate aqueous solution (Nippon Chemical Industry Co., Ltd. J sodium silicate No. 1), 29.2% by weight of a potassium silicate aqueous solution (2K potassium silicate manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), 41.6% by weight of pure water was mixed and sufficiently stirred to prepare an aqueous alkali metal silicate solution. In this alkali metal silicate aqueous solution, while stirring, 14.4 parts by weight of oxidized varnish, 19.4 parts by weight of silicon dioxide, 68.1 parts by weight with respect to 48.1 parts by weight of alkali metal silicate aqueous solution, 7 parts by weight of kaolin and 11.4 parts by weight of aluminum oxide metal oxide powder were added. The mixed solution was stirred until the powder was uniformly dispersed, and the number of rotations of stirring was further increased, and stirring was continued to obtain a
[合成例2]
シリコーン樹脂エマルジョン(信越化学工業(株)製製品「POLON−MF−56」)50.8重量部に、カオリン12重量部、酸化ケイ素8.2重量部、酸化アルミニウム12.3重量部、酸化チタン6.2重量部および酸化ジルコニウム10.5重量部を添加し、粉末が均一に分散するまで撹絆し、その後さらに回転数1000〜1200rpmで撹絆を40分間継続して、組成物(2)に対応する組成物2を得た。
[Synthesis Example 2]
Silicone resin emulsion (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. product “POLON-MF-56”) 50.8 parts by weight,
[合成例3]
メチルトリメトキシシラン300重量部、ジメチルジメトキシシラン170重量部、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン30重量部、テトラブトキシチタン15重量部を、N−メチルピロリドン485重量部に溶解した溶液を作製し、この溶液に、シリカ固形分として20重量%の酸性コロイダルシリカの水分散液1000重量部とを混合した。この混合液の700重量部をとり、カオリン110重量部、酸化ケイ素粉末435重量部、酸化アルミニウム粉末190重量部及び酸化ジルコニウム粉末120重量部を加え、合成例1と同様に攪拌混合して、組成物(3)に対応する組成物3を得た。
[Synthesis Example 3]
A solution was prepared by dissolving 300 parts by weight of methyltrimethoxysilane, 170 parts by weight of dimethyldimethoxysilane, 30 parts by weight of glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 15 parts by weight of tetrabutoxytitanium in 485 parts by weight of N-methylpyrrolidone. The solution was mixed with 1000 parts by weight of an aqueous dispersion of 20% by weight acidic colloidal silica as a silica solid content. Take 700 parts by weight of this mixed solution, add 110 parts by weight of kaolin, 435 parts by weight of silicon oxide powder, 190 parts by weight of aluminum oxide powder, and 120 parts by weight of zirconium oxide powder, and stir and mix in the same manner as in Synthesis Example 1. A
図8は、本発明に係る太陽電池モジュールの[実施例2]を示しており、[実施例1]と同一もしくは相当する部分には、対応した符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。 FIG. 8 shows [Embodiment 2] of the solar cell module according to the present invention, and the same or corresponding parts as those in [Embodiment 1] are denoted by corresponding reference numerals and the description thereof is omitted. Only the feature points will be described below.
同図に示した太陽電池モジュール10aは、透光性の表面カバー12aと、この表面カバー12aの一面に、一方の面が固着されたセル14aとを備えている。セル14aの他方の面には、その全面に亘って放熱膜18aが成膜形成されている。
The
本実施例の放熱膜18aは、所定の放熱性と耐候性とを備えたものであって、一膜ふく射塗料から構成されている。この放射膜18aは、以下のようにして得ることができる。
The
ジメチルジメトキシシラン29部とメチルトリメトキシシラン57部とエポキシ基を含むアルコキシシラン(化4参照)14部からなるアルコキシシラン混合物を、純水14.5部と酢酸1.5部の混合液中に滴下し、室温で反応させ部分的に加水分解したシランオリゴマーを得た。このオリゴマーにジアセトンアルコールを29部加えオリゴマーの溶液を得た。このメタノールとジアセトンアルコールからなる有機溶剤溶液中から全体の20%を脱溶剤して、この溶液に脱溶剤された溶剤分と同重量のエチルカルビトールを加え、シランオリゴマーの部分加水分解物を得た。 An alkoxysilane mixture composed of 29 parts of dimethyldimethoxysilane, 57 parts of methyltrimethoxysilane and 14 parts of alkoxysilane containing an epoxy group (see Chemical formula 4) is mixed in 14.5 parts of pure water and 1.5 parts of acetic acid. A silane oligomer that was dropped and reacted at room temperature to be partially hydrolyzed was obtained. To this oligomer, 29 parts of diacetone alcohol was added to obtain an oligomer solution. From this organic solvent solution consisting of methanol and diacetone alcohol, 20% of the total was removed, and ethyl carbitol having the same weight as that of the solvent removed was added to this solution, and the partial hydrolyzate of the silane oligomer was removed. Obtained.
エチルカルビトールの添加量は、シランオリゴマーの部分加水分解物が105℃で120分間乾燥した後の固形分で45重量%になるようにした。次いで、上記の部分的に加水分解したシラン化合物の有機溶剤溶液1000gに、六チタン酸カリウム繊維(繊維の平均直径が0.5μmで、平均長さが15μmのもの)240gを加え、アルミナ粉末(平均粒径が2.0μmのもの)を500g加え、さらに、フュームドシリカ粉末(一次粒子の平均粒径が7nmで、ヘキサメチルジシラザンで表面処理されたもの)50gと、米国ハーキュレス社のN−50タイプのエチルセルロース粉末30gとを加え、液温20℃〜30℃で30分間プロペラ型攪拌翼を有する攪拌槽で攪拌した。 The amount of ethyl carbitol added was 45% by weight in solid content after the silane oligomer partial hydrolyzate was dried at 105 ° C. for 120 minutes. Subsequently, 240 g of potassium hexatitanate fibers (fibers having an average diameter of 0.5 μm and an average length of 15 μm) are added to 1000 g of the organic solvent solution of the partially hydrolyzed silane compound, and alumina powder ( 500 g of an average particle size of 2.0 μm), 50 g of fumed silica powder (the average particle size of the primary particles is 7 nm and surface-treated with hexamethyldisilazane), N of Hercules, USA -30 type ethylcellulose powder 30g was added, and it stirred with the stirring tank which has a propeller type stirring blade for 30 minutes at liquid temperature 20-30 degreeC.
次いで、この混合液をボールミルに移し、120分間混合した。混合時の液温が20℃〜30℃になるように制御した。ボールミルの途中簡単に脱泡した。ボールミルから取り出した混合液に、テトラブトキシチタンのエチルカルビトールの50重量%溶液を、部分的に加水分解したシラン化合物100重量部に対して20重量部加え、プロペラ型攪拌機で25℃で15分間混合して、液状放熱組成物4とした。
Next, this mixed solution was transferred to a ball mill and mixed for 120 minutes. The liquid temperature during mixing was controlled to be 20 ° C to 30 ° C. Defoaming was easy during the ball mill. To the mixed solution taken out from the ball mill, a 50 wt% solution of tetracarboxytitanium ethyl carbitol is added in an amount of 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the partially hydrolyzed silane compound, and the mixture is stirred at 25 ° C. for 15 minutes. By mixing, a liquid
本実施例の放熱膜18aは、後述する放熱試験2の結果からも明らかなように、良好な放熱特性を備えている。また、本実施例の放熱膜18aは、以下の試験により良好な耐候性を確認した。
The
耐煮沸性試験
表面粗化された銅板上に成膜した放熱膜18aを沸騰水中に2時間浸漬し、その後取り出し冷水に22時間浸漬する。これを4回繰返した後、乾燥し外観とセロテープ(登録商標)による膜の剥離と鉛筆硬度を確認した。この結果外観についてはクラックや剥離は無く鉛筆硬度は6H以上が得られた。
Boiling resistance test The
耐高温高湿性試験
表面粗化された銅板上に成膜した放熱膜18aを60℃/相対湿度90%の試験槽の中に2000時間放置後取出し乾燥した後に、外観とセロテープ(登録商標)による膜の剥離を確認した。この結果クラックや剥離は認められなかった。
High temperature and high humidity resistance test
耐酸性試験
表面粗化された銅板上に成膜した放熱膜18aを、30℃の0.5%硫酸水溶液中に、10分間浸漬して、水洗乾燥した後に、外観とセロテープ(登録商標)による膜の剥離と鉛筆硬度を確認した。この結果外観セロテープ(登録商標)による膜の剥離についてはクラックや剥離は無く鉛筆硬度は6H以上が得られた。
Acid resistance test The
耐塩水噴霧試験
表面粗化された銅板上に成膜した放熱膜18aを、35℃の5%食塩水を、96時間噴霧して、水洗乾燥後、目視による外観とセロテープ(登録商標)による膜の剥離と鉛筆硬度を観察した。この結果外観についてはクラックや剥離は無く鉛筆硬度は6H以上が得られた。
Salt water spray test Heat-dissipating
熱衝撃性試験
表面粗化された銅板上に成膜した放熱膜18aを、−65℃(30分)〜125℃(30分)、200サイクル処理後、目視による外観とセロテープ(登録商標)による膜の剥離を観察した。この結果外観についてはクラックや剥離は無かった。
Thermal shock test Heat-
得られた組成物1〜4を、アルミ板に乾燥後、膜厚60μmになるように塗布し、それぞれに適した乾燥条件で乾燥させて、塗膜を作製した。そして、塗膜を形成した面と反対の面を、ガスバーナー等を用いて加熱し、所定の温度とし、その温度で反対面から放出される単位面積当たりの遠赤外線量を放射率計で測定した。
The obtained
各測定温度(50℃、100℃、150℃等)での波長0〜25μm(もしくは、15μm)における放射輝度と放射率を測定した。ここで、放射率とは、試料の放射(ふく射)量を、完全黒体を1.0とする相対強度で示した値である。 The radiance and emissivity were measured at wavelengths of 0 to 25 μm (or 15 μm) at each measurement temperature (50 ° C., 100 ° C., 150 ° C., etc.). Here, the emissivity is a value indicating the amount of radiation (radiation) of the sample as a relative intensity with a complete black body as 1.0.
例えば、アルミニウム粗面(25.5℃)の放射率は、0.055であり、銅光沢面(22℃)の放射率は、0.072であり、クロムニッケル合金研磨面の放射率(100℃)は、0.059である。 For example, the emissivity of an aluminum rough surface (25.5 ° C.) is 0.055, the emissivity of a copper glossy surface (22 ° C.) is 0.072, and the emissivity (100 of a chromium nickel alloy polished surface). ° C) is 0.059.
図2〜図7から明らかなように、放熱膜18、18aを構成する組成物1〜4は、特に7.2〜9.0μmの領域にピークがあり、この範囲の波長領域全てにおいて、70%以上の放射率が得られることが確認された。
太陽電池モジュールのセル温度50℃〜130℃の領域で放熱効果が得られる。
As is apparent from FIGS. 2 to 7, the
A heat dissipation effect can be obtained in a region where the cell temperature of the solar cell module is 50 ° C to 130 ° C.
図9は、本発明に係る太陽電池モジュールの[実施例3]を示しており、上記[実施例1]と同一もしくは相当する部分には、対応した符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。 FIG. 9 shows [Embodiment 3] of the solar cell module according to the present invention, and the same or corresponding parts as those in [Embodiment 1] are denoted by corresponding reference numerals and the description thereof is omitted. Only the characteristic points will be described below.
同図に示した太陽電池モジュール10bは、透光性の表面カバー12bと、この表面カバー12bの一面に、一方の面が固着されたセル14bとを備えている。
The
セル14bの他方の面には、[実施例1]と同様に、その全面に亘って放熱膜18bが成膜形成されている。
On the other surface of the
本実施例の場合放熱膜18bとしては[実施例1]の組成物2を使用した。この放熱膜18bの背面側には、耐候性を有するフィルムやオーバーコート材22bが設けられている。
In the case of this example, the
本実施例では、フィルムとしてポリエチレンフィルム((株)アキレス社製)厚さ30μm、ポリオレフィン系樹脂フィルム(日本ゼオン製ZF14−100)厚さ50μm、比較例としてEVAフィルム(過酸化物入り)100μmを使用した。 In this example, a polyethylene film (manufactured by Achilles Co., Ltd.) thickness of 30 μm, a polyolefin-based resin film (ZF14-100 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) thickness of 50 μm, and an EVA film (containing a peroxide) of 100 μm are used as comparative examples. did.
遠赤外線透過試験
フィルム単体の試験であり1〜15μmにおける波長に対する透過率を測定した。図10〜図12に試験結果を示している。図10は、ポリエチレンの透過率であり、波長7.2〜9μmの領域で73〜90%の光量を透過することが分かる。図11は、ポリオレフィン系樹脂シートの透過率であり、波長7.2〜9μmの領域で28〜70%の光量を透過することが分かる。
Far-infrared transmission test This is a test of a single film, and the transmittance with respect to the wavelength at 1 to 15 μm was measured. The test results are shown in FIGS. FIG. 10 shows the transmittance of polyethylene, which shows that 73 to 90% of light is transmitted in a wavelength region of 7.2 to 9 μm. FIG. 11 shows the transmittance of the polyolefin-based resin sheet, and it can be seen that 28 to 70% of light is transmitted in a wavelength region of 7.2 to 9 μm.
比較例として図12は、EVA樹脂フィルムであるが、波長7.2〜9μmの領域でまったく透過させないことが分かる。アルミ板に組成物2を乾燥後60μmの膜厚になるように塗布し適切な乾燥条件で乾燥させて作成した。
As a comparative example, FIG. 12 shows an EVA resin film, but it can be seen that it does not transmit at all in the wavelength region of 7.2 to 9 μm. The
放熱膜18bの背面側にこれらのフィルムを設ける方法として接着剤等は使用せずに単純に放熱膜の上面において4周辺を粘着テープで固定した。
As a method of providing these films on the back surface side of the
グラスカHPC406H(JSR株式会社製、商品名)、グラスカHPC7506(JSR株式会社製、商品名)、シリコーンゴムコーティング材KE3402(信越化学株式会社製、商品名)の塗膜などを用いることができる。 A coating film of Glasca HPC406H (trade name, manufactured by JSR Corporation), Glasca HPC 7506 (trade name, manufactured by JSR Corporation), silicone rubber coating material KE3402 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), or the like can be used.
これらのオーバーコート材では、遠赤外線の透過性はないが、放射された遠赤外線を吸収し、自らにおいて放射して、熱を外部に拡散させることができるとともに、放熱膜18bの耐候性を補強することができる。
These overcoat materials do not transmit far infrared rays, but can absorb the emitted far infrared rays and radiate themselves to diffuse the heat to the outside and reinforce the weather resistance of the
表面カバーに白板強化ガラスを用い、セルとして結晶系シリコン太陽電池素子を用い、表面カバーとセル間に接着材としてのEVAを介装させた太陽電池モジュールについて、受光側と逆側のセル面(背面)に、組成物2を加熱乾燥後に厚さ60μmに塗布し、乾燥させて放熱膜とした。この放熱膜上にオーバーコート材として、無機コーティング剤を積層させて、図9に示した断面構造の太陽電池モジュール試料を作製した。
Using a white tempered glass for the surface cover, using a crystalline silicon solar cell element as a cell, and a solar cell module with EVA as an adhesive between the surface cover and the cell, the cell surface opposite to the light receiving side ( The
太陽電池モジュール試料を、屋外に設置し、太陽光発電させ稼動時の温度上昇を測定した。比較試料として、オーバーコート材に代えて、放熱膜の上にEVAを積層した比較例モジュール試料を作製した。 A solar cell module sample was installed outdoors, and solar power was generated to measure the temperature rise during operation. As a comparative sample, a comparative example module sample in which EVA was laminated on a heat dissipation film instead of the overcoat material was produced.
本発明の構造を有する太陽電池モジュール試料の温度は、太陽光発電時(稼動時)に、比較例モジュール試料のセル温度は約60℃であったが、無機コーティング材を積層したものは、セル温度が52℃と8℃低く、有意な放射冷却効果を示した。 The temperature of the solar cell module sample having the structure of the present invention was about 60 ° C. at the time of photovoltaic power generation (during operation). The temperatures were as low as 52 ° C. and 8 ° C., indicating a significant radiation cooling effect.
本発明の放熱膜18、18a,18bとオーバーコート材22bの積層物の放熱特性を以下の4つの試験で行った。
放熱試験1
The heat radiation characteristics of the laminate of the
直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶の壁面の外側に、組成物2を加熱乾燥後で厚さ60μmになるように塗布し、室温で1時間放置後120℃で15分乾燥させて、試料1を作製した。
The
試料1のさらに外側に、ポリエチレンフィルム(厚さ50μm、アキレス社製)を巻きつけて、試料2を作製した。
A
また、試料1のさらに外側に、EVAフィルム(厚さ100μm)を巻きつけて、試料3を作製した。
Further, an EVA film (thickness: 100 μm) was wound around the outer side of the
そして、各試料1〜3の内側(直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶内部)に、95℃以上の湯を投入し、外部雰囲気(室温)に放置して、初期湯温93.4℃が、60℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を測定した。
Then, hot water of 95 ° C. or more is poured into each
温度は、HIOKI製メモリーハイロガー8420を用いて測定した。測定した温度低下曲線を、図13に示す。試料1の温度低下曲線、試料2の温度低下曲線、試料例3の温度低下曲線及び何も処理を施していないアルミ円筒缶の温度低下曲線である。図14は、図13の温度低下曲線における、60℃温度近辺の曲線の一部拡大図である。
The temperature was measured using a Hioki Memory Hilogger 8420. The measured temperature decrease curve is shown in FIG. These are a temperature decrease curve of
初期湯温が93.4℃が60℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を表1に示した。 Table 1 shows the time required for the initial hot water temperature to drop from 93.4 ° C. to 60 ° C. (temperature reduction time).
表1から明らかなように、試料1と試料2は、ブランクよりも有意に放熱性に優れていた。また、組成物2のみをブランクに塗布した試料1と、ポリエチレンを積層させた試料2とは、温度低下時間が同程度であるので、ふく射による遠赤外線を透過させるフィルムを有する構造は、放熱性に優れることがわかる。
As is clear from Table 1,
一方、組成物2にふく射による遠赤外線を透過させないEVAフィルムを積層させた試料3では、温度低下時間は、試料1および試料2のいずれより長く、放熱性に劣ることがわかる。
On the other hand, in
放熱試験2
放熱試験1と同様にして、直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶の壁面の外側に、[実施例2]の組成物4(一膜ふく射塗料)を加熱乾燥後で厚さ60μmになるように塗布し、室温で3時間放置後180℃迄の温度プロファイルでゆっくり乾燥して、試料4を作製した。
In the same manner as in the
また、この試験では、比較として、同じ大きさのアルミ缶の外側に[実施例1]の組成物2で放熱膜を形成したもの(試料5)と、アルミ素地のブランクとを準備した。
In addition, in this test, for comparison, an aluminum can blank of the same size (sample 5) having a heat radiation film formed of the
そして、各試料の内側(直径50mm×高さ77mmのアルミ缶内部)に、95℃以上の湯を投入し、外部雰囲気(室温)に放置して、初期湯温93.4℃が、50℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を測定した。 Then, hot water of 95 ° C. or more is put inside each sample (inside an aluminum can having a diameter of 50 mm × height of 77 mm) and left in an external atmosphere (room temperature), and the initial hot water temperature of 93.4 ° C. is 50 ° C. The time required for the temperature to drop to (temperature drop time) was measured.
温度は、HIOKI製メモリーハイロガー8420を用いて測定した。測定した温度低下曲線を、図15に示す。試料4の温度低下曲線、試料5の温度低下曲線及び何も処理を施していないアルミ缶の温度低下曲線である。図16は、図15の温度低下曲線における、50℃温度近辺の曲線の一部拡大図である。
The temperature was measured using a Hioki Memory Hilogger 8420. The measured temperature decrease curve is shown in FIG. These are the temperature decrease curve of
初期湯温が93.4℃が50℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を表2に示した。 Table 2 shows the time required for the initial hot water temperature to drop from 93.4 ° C. to 50 ° C. (temperature reduction time).
図18,19に示した結果から明らかなように、[実施例2]の組成物4からなる放熱膜18aでも、[実施例1]の組成物2と同等の放熱特性をもつことがわかる。
As is apparent from the results shown in FIGS. 18 and 19, the
放熱試験3
直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶の壁面の外側に、[実施例1]の組成物2を加熱乾燥後で厚さ60μmになるように塗布し、室温で1時間放置後120℃で15分乾燥させて、試料6を作製した。
The
また、試料6のさらに外側に、グラスカHPC7506(JSR株式会社製、商品名)を塗布し、試料7を作製した。
Further, Glaska HPC7506 (manufactured by JSR Corporation, trade name) was applied to the outer side of
また、試料6のさらに外側に、シリコーンゴムコーティング材KE3402(信越化学株式会社製、商品名)を塗布し試料8を作成した。
Further, a silicone rubber coating material KE3402 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was applied to the outer side of the
そして、各試料6〜8の内側(直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶内部)(試料5は表面に何も処理をしてないアルミ円筒缶である)に、95℃以上の湯を投入し、外部雰囲気(室温)に放置して、初期湯温93.4℃が、60℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を測定した。
Then, hot water of 95 ° C. or more is put inside each
温度は、HIOKI製メモリーハイロガー8420を用いて測定した。測定した温度低下曲線を、図17に示す。試料6の温度低下曲線、試料7の温度低下曲線、試料8の温度低下曲線及び何も処理を施していないアルミ円筒缶の温度低下曲線である。図18は、図17の温度低下曲線における、50℃温度近辺の曲線の一部拡大図である。
The temperature was measured using a Hioki Memory Hilogger 8420. The measured temperature decrease curve is shown in FIG. These are a temperature decrease curve of
初期湯温が93.4℃が50℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を表3に示した。 Table 3 shows the time required for the initial hot water temperature to drop from 93.4 ° C. to 50 ° C. (temperature reduction time).
表3から明らかなように、試料6〜試料8は、ブランクよりも有意に放熱性に優れていた。また、組成物2のみをブランクに塗布した試料6と、遠赤外線を吸収し放射する試料7〜8とは、温度低下時間が同程度であるので、遠赤外線を吸収して放射させるオーバーコートを有する構造は、放熱性に優れることがわかる。
As is clear from Table 3,
放熱試験4
直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶の壁面の外側に、[実施例2]の組成物4を加熱乾燥後で厚さ60μmになるように塗布し、適正な乾燥条件で乾燥させて、試料9を作製した。
The
直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶の壁面の外側に、現在一般的に使用されているバックカバー材としてのEVAフィルム(厚さ100μm)とPETフィルム(厚さ30μm)を巻きつけて、試料10を作製した。 An EVA film (thickness: 100 μm) and a PET film (thickness: 30 μm), which are currently used as a back cover material, are wound around the outside of a wall surface of an aluminum cylindrical can having a diameter of 50 mm and a height of 77 mm. 10 was produced.
尚EVAフィルムは、内側に、PETフィルムは外側にまきつけた。
そして、各試料9及び10の内側(直径50mm×高さ77mmのアルミ円筒缶内部)に、95℃以上の湯を投入し、外部雰囲気(室温)に放置して、初期湯温93.4℃が、60℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を測定した。
The EVA film was wound on the inside and the PET film was wound on the outside.
Then, hot water of 95 ° C. or more is poured into each
温度は、HIOKI製メモリーハイロガー8420を用いて測定した。測定した温度低下曲線を、図19に示す。図中、試料9の温度低下曲線、試料10の温度低下曲線及び何も施していないアルミニウムの温度低下曲線である。図20は、図19の温度低下曲線における、60℃温度近辺の曲線の一部拡大図である。
The temperature was measured using a Hioki Memory Hilogger 8420. The measured temperature decrease curve is shown in FIG. In the figure, there are a temperature decrease curve of
初期湯温が93.4℃が50℃まで低下するのに要した時間(温度低下時間)を表4に示した。 Table 4 shows the time required for the initial hot water temperature to drop from 93.4 ° C. to 50 ° C. (temperature reduction time).
表4から明らかなように、試料9は、試料10よりも有意に放熱性に優れていた。放熱性に優れることがわかる。
As is clear from Table 4,
本発明にかかる太陽電池モジュール用放熱膜は、セルの温度を効果的に冷却させることで、高い光電変換効率のモジュールが低コストで得られるので、省エネルギーや地球の温暖防止に有効に活用することができる。 The solar cell module heat dissipation film according to the present invention can be effectively used for energy saving and global warming prevention because a module with high photoelectric conversion efficiency can be obtained at low cost by effectively cooling the cell temperature. Can do.
10,10a,10b 太陽電池モジュール
12,12a,12b 表面カバー
14,14a,14b セル
16,16a,16b 接着層
18,18a,18b 放熱膜
22b 耐候性を有するフィルム又は耐候性を有するオーバーコート材
10, 10a, 10b
22b Weather-resistant film or weather-resistant overcoat material
Claims (10)
前記セルの他方の面に設けられた放熱膜を備え、
前記放熱膜は、前記セルが受光して温度上昇すると、遠赤外線を放出して前記セルの温度上昇を低減させる冷却機能を有することを特徴とする太陽電池モジュール用放熱膜。 In a solar cell module comprising a translucent surface cover and a cell having one surface fixed to the surface cover,
A heat dissipation film provided on the other surface of the cell,
The heat radiation film has a cooling function of emitting far infrared rays and reducing the temperature rise of the cell when the cell receives light and rises in temperature.
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