CN101401217B - 太阳能电池用聚酯树脂片、叠层品、背面保护片以及组件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供廉价且优异的改善耐水解性、耐热性,而且通过提高隐蔽性而使太阳能电池的光电转换效率提高的太阳能电池用聚酯树脂片以及使用它的太阳能电池。本发明的太阳能电池用聚酯树脂片,是具有数均分子量为18500~40000的使用一个或多个层而成的聚酯树脂层、并在该聚酯树脂层上具有至少一层以上的具有5~40重量%的二氧化钛的层的聚酯树脂片,波长300~350nm的光线透射率为0.005~10%,相对反射率为80%以上105%以下,表观密度为1.37~1.65g/cm3,光学浓度为0.55~3.50,光学浓度偏差相对于中心值在20%以内。
Description
技术领域
本发明涉及廉价、耐环境性(耐水解、耐气候性等)优异、并且最适合于要求太阳光入射光背面侧的反射率的领域的太阳能电池用背片以及使用它的太阳能电池。
背景技术
近年,作为下一代的能量源,绿色能源太阳能电池受到人们注目,以建筑领域为首直至电气电子部件都进行了开发。太阳能电池单元的构成是以高光线透过材料、太阳能电池组件、填充树脂层以及背面密封片为基本构成的,装在房子的房顶以及用于电气电子部件等。虽然可以使用作为在太阳能电池的构成品目的一部分中使用的背面密封片而使用的热塑性树脂片,但对于该(太阳能电池用)热塑性树脂片还强烈要求对自然环境的耐久性(耐水解、耐气候性)。而且由于还要求提高太阳能电池的太阳光转换成电的效率,因此,也利用太阳能电池的背面密封薄膜的反射光转换成电。另外,还希望具有轻量性、强度以及电池的加工性。专利文献1曾公开了:使用数均分子量高的基础聚合物形成为低比重的太阳能电池用背片来使用。可是,耐UV性、隐蔽性差,要求进一步改善。
在室外使用的太阳能电池组件的场合,为了提高机械强度和在环境气氛下难以劣化的耐环境性能、确保可靠性,一般使用采用合成树脂将太阳能电池封在强化玻璃板或金属基板上的结构。更具体地说明利用层压方法形成的组件结构的话,可以使用:在强化玻璃板上顺序地层叠由氟乙烯片夹持乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下称为“EVA”)片/太阳能电池/EVA片/铝箔而构成的片(以下称为“铝-氟复合片”),并加热压接而成的结构的组件。
另外,在太阳能电池为非晶硅之类的薄膜太阳能电池的场合,可以使用在强化玻璃板上直接形成太阳能电池,并层叠EVA片、铝-氟复合片、加热压接而成的结构组件。作为太阳能电池背面密封薄膜,人们知道使用聚乙烯系的树脂、聚酯系树脂,或使用氟系薄膜。(参照专利文献2~3)
另外,人们知道具有气泡的聚酯薄膜(参照专利文献4),但这些薄膜并不用作为太阳能电池用的背片。
专利文献1日本特开2002-26354号公报(第2页1栏第32~39行)
专利文献2日本特开平11-261085号公报(第2页1栏第36行~2栏第4行)
专利文献3日本特开平11-186575号公报(第2页1栏第36行~第3页1栏第22行目)
专利文献4日本特公平7-37098号公报(第1页1栏第1行~第3页2栏第23行)
发明内容
上述的以往的片存在下述的问题。以往,该领域所使用的双轴拉伸聚酯片,缺乏在耐环境性上最需要的耐水解性,因此在该领域的使用受到限制。另外,着色成白色的双轴拉伸聚酯片虽然反射率提高,但由于缺乏上述的耐水解性,因此在该领域的使用受到限制。
另外,氟系的片虽然耐水解性和耐气候性优异,但存在缺乏气体阻挡性、片的刚性较弱的缺点。因此,所述的片为了改善阻挡性和具有背面的密封材的强度,层叠铝等的金属箔等而使用。即使使用为了解决这些问题而提出发明的专利文献1的薄膜,从叠层界面剥离也成为问题,在制造太阳能电池时和在房顶等施工时成为问题。
另外,使用聚酯片的太阳能电池虽然比较廉价,但遭受高温(100~120℃)时的耐热性存在难点。
本发明的目的是,鉴于所述的现有技术背景,提供廉价而优异的改善耐水解性、防界面剥离性的、而且通过提高隐蔽性来提高太阳能电池的光电转换效率的太阳能电池用聚酯树脂片以及使用它的太阳能电池。
本发明鉴于所述的现有技术背景,关于改善耐水解性、耐热性、而且通过提高隐蔽性来使太阳能电池的光电转换效率提高的项目进行了刻苦研讨,开发并试用满足特定的UV透射率、相对反射率、表观密度、光学浓度、光学浓度偏差以及数均分子量的太阳能电池用聚酯树脂片的结果,发现可一举解决所述的课题。
本发明为了解决所述的课题,采用了如下手段。
即:
(1)一种太阳能电池用聚酯树脂片,是具有数均分子量为18500~40000的使用一个或多个层而成的聚酯树脂层、并在该聚酯树脂层上具有至少一层以上的具有5~40重量%的二氧化钛的层的聚酯树脂片,波长300~350nm的光线透射率为0.005~10%,相对反射率为80%以上105%以下,表观密度为1.37~1.65g/cm3,光学浓度为0.55~3.50,光学浓度偏差相对于中心值在20%以内。
(2)如(1)所述的太阳能电池用聚酯树脂片,上述光学浓度偏差相对于中心值在15%以内。
(3)如(1)所述的太阳能电池用聚酯树脂片,热塑性树脂片的总光线透射率为0.005~25%。
(4)如(1)所述的太阳能电池用热塑性树脂片,上述具有5~40重量%的二氧化钛的层的厚度为聚酯树脂层整体厚度的7~100%。
(5)如(1)~(4)的任一项所述的太阳能电池用聚酯树脂片,在温度85℃、湿度85%RH的环境下进行3000小时老化前后的伸长率保持率为40~100%。
(6)如(1)~(5)的任一项所述的太阳能电池用聚酯树脂片,在温度140℃的环境下进行15小时老化前后的伸长率保持率为40~100%。
(7)如(1)~(6)所述的太阳能电池用聚酯树脂片,具有气体以及水蒸气阻挡层。
(8)一种太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,至少层叠有(1)~(7)所述的聚酯树脂片和气体以及水蒸气阻挡层。
(9)如(1)~(7)所述的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,在基于JIS-K-7129标准的水蒸气透过率测定中,在温度40℃、湿度90%RH下,换算成100μm后的水蒸气透过率为0.5g/(m2·24小时)以下。
(10)一种太阳能电池背面保护片,是(1)~(9)所述的太阳能电池用聚酯树脂片或者太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,用于太阳能电池的背面密封材。
(11)一种太阳能电池组件,使用了(10)所述的太阳能电池背面保护片。
发明效果
根据本发明,可以提供廉价而优异的改善耐水解性、耐热性、而且通过提高隐蔽性而使太阳能电池的光电转换效率提高的太阳能电池用热塑性树脂片以及叠层体。该片以及叠层体,不用说可很适合地用于作为房顶材料而使用的太阳能电池,还能够很适合地用于具有挠性的太阳能电池和电子部件等。
具体实施方式
本发明为一种太阳能电池用聚酯树脂片,是具有数均分子量为8500~40000的使用一个或多个层而成的聚酯树脂层、并在该聚酯树脂层上具有至少一层以上的具有5~40重量%的二氧化钛的层的聚酯树脂片,波长300~350nm的光线透射率为0.005~10%、相对反射率为80%以上105%以下,表观密度为1.37~1.65g/cm3,光学浓度为0.55~3.50,光学浓度偏差相对于中心值为20%以内。
本发明中所说的太阳能电池,是指将太阳光转换成电(以下称为光电转换)的系统,优选是以高光线透过材料、太阳能电池组件、填充树脂层以及背面密封片为基本构成的电池,例如为图1所示的结构,是装在房子的房顶的太阳能电池和用于电气电子部件等的太阳能电池。
在此,所谓高光线透过材料是使太阳光高效率地入射并保护内部的太阳能电池组件的材料,优选使用玻璃、高光线透过塑料和薄膜等。另外,太阳能电池组件是将太阳光转换成电的组件,是太阳能电池的心脏部分。该组件可以使用硅、镉-碲、锗-砷等半导体。现在较多使用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。
另外,所谓上述填充树脂层,用于太阳能电池内的太阳能电池组件的固定以及保护、电气绝缘的目的,其中,从性能和价格方面考虑,可优选使用乙烯-乙酸乙烯酯树脂(EVA)。
本发明可很适合地用作为太阳能电池组件的背面密封片。该片有助于提高阻挡为太阳能电池组件所厌恶的水蒸气的功能和太阳能电池内部的隐蔽性,有助于通过提高反射率而提高太阳能电池的光电转换效率。另外,由于遮蔽从背面入射的UV区域波长300~350nm而成为耐久性优异的太阳能电池。
本发明中的聚酯树脂,可以使用二羧酸衍生物与二醇衍生物的缩聚物,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲醇酯、1,4-环己二甲醇共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯等。特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯由于廉价,因此可用于很多分支的用途中。另外,这些树脂既可以是均聚树脂,还可以是共聚物或者掺混物。优选使用的聚酯的熔点,从耐热性上考虑优选为250℃以上的聚酯,从生产性上考虑优选300℃以下的聚酯。如果在该范围内,则其他的成分无论是共聚还是掺混都可以。另外,可以在从机械特性和生产性上来看没有问题的范围内,例如60重量%以下的范围添加润滑剂、着色剂、抗静电剂、低密度化剂等添加剂。
所谓本发明的太阳能电池用聚酯树脂片,是指对将上述的聚合物熔融成型而得到的未拉伸、无取向片进行双轴拉伸、热处理而成的片。该片的厚度,从作为太阳能电池用背面密封片的适当的刚性度、加工性、太阳能电池的轻量性的方面考虑,优选为20~350微米的范围。
太阳能电池用聚酯树脂片的厚度为提高部分放电电压的耐压是重要的,可优选使用通过共挤出进行的层叠和贴合等方法将厚度提高到达到目标的耐压的方法。
本发明中的聚酯树脂层,是由数均分子量为18500~40000的聚酯树脂构成的层,可以是单层也可以包含多个层。本发明的聚酯树脂片是指:具有上述聚酯树脂层,根据需要而具有其他的聚酯层从而构成的多层或者单层。
在本发明中,聚酯树脂片的波长300nm~350nm的光线透射率须为0.005~10%。本发明中所说的波长300nm~350nm的光线透射率,是指相反面透过光与入射到该片的该波长的入射光的比例。为了降低UV劣化,须使太阳能电池用热塑性树脂片的UV区域的波长(300~350nm)的透过率(以下也称为UV透射率)在0.005~10%的范围,优选在0.01~7%、进一步优选在0.05~5%的范围。入射的光的波长之中,也包含使该太阳能电池用聚酯树脂片劣化的UV区域的光线,在表层附近能够阻止进入(shutout)的场合,向内层的UV区域的波长的渗透少,内层部的UV劣化就少,耐气候性优异。在UV透射率超过10%的场合,随着时间经过,分子链由于UV波长的能量而断开,机械特性降低,因此不优选。另外,色调也变成黄色,从外观上就可知已劣化。
作为控制上述的波长300nm~350nm的光线透射率(UV透射率)的方法,可举出:通过控制下述二氧化钛的混合率来进行控制。
若提高二氧化钛的混合率,则在增加隐蔽性的同时,波长300~350nm的透过率显著降低。热塑性树脂片的UV透射率优选为0.005~10%,该效果呈现是从二氧化钛的混合率(对于含有二氧化钛的层的二氧化钛含量)超过5重量%的领域开始。优选为7重量%以上、进一步优选为10重量%以上。关于上限,从生产性、片强度的观点考虑,二氧化钛的浓度优选为40重量%以下。通过使聚酯树脂层中具有有上述二氧化钛的含量的层,可以得到本发明的波长300~350nm的光线透射率的范围。
在本发明中,热塑性树脂片的相对反射率须为80%~105%,更优选为83%~105%,进一步优选为85~105%。小于80%时,光損失大,基本无助于光电转换效率,因此不优选。
在此,本发明所说的相对反射率,是将作为标准白色板使用氧化铝,在波长560nm下测定反射率时的反射率(基值)设为100%,将样品的测定值换算成为相对于该基值的数值而得到的。当相对反射率在本发明的范围时,可使从太阳能电池组件的间隙漏出的光相对于入射光进行扩散反射,并再次送到太阳能电池电池单元中。由于能够使照度提高,因此太阳能电池的光电转换效率提高。
在本发明中,聚酯树脂片的表观密度需为1.37~1.65g/cm3。
在此,所谓表观密度,是指将以多层或者单层层叠的片整体由厚度、面积、重量计算而得到的数值。通过添加比重高的无机粒子,在界面折射率差变大,有助于反射性能。有助于反射率的表观密度的下限为1.37g/cm3,作为上限,若还考虑太阳能电池的轻量性,为1.65g/cm3。作为将表观密度控制在1.37~1.65g/cm3的方法,可通过控制聚酯树脂的种类、无机粒子的种类、无机粒子的混合率来实现。作为无机粒子,可优选使用滑石、氧化镁、二氧化钛、二氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、石膏等。其中,若使用二氧化钛,则会扩散反射UV区域的波长,因此在耐UV性上具有显著的效果。
而且,为了提高白色度,使用4,4’-双(2-苯并噁唑基)芪等荧光增白剂是有效的。
在本发明中,使用マクベス光学浓度计测定时的光学浓度需为0.55以上,更优选为0.60以上。关于上限,理论上越高越好,但从生产性以及片强度的观点出发,为3.5以下,优选为3.0以下,进一步优选为2.5以下。在此,本发明中所说的光学浓度是作为隐蔽性的指标进行定量化,数值越高表示隐蔽性越高,在本发明中是指用光学浓度计(マクベス公司制:TR-524)在后述的条件下测定的值。该太阳能电池用热塑性树脂片需要隐蔽性是为了使从该太阳能电池上部的间隙漏出来的太阳光反射,该反射光也进行光电转换,赋予提高光电转换效率的功能。特别是配置于太阳能电池组件下部的该太阳能电池用热塑性树脂片,需要防止从间隙漏出来的入射光漏出到太阳能电池外部。当光学浓度小于0.55时,入射的光出来到太阳能电池外部。该场合下,不能在太阳能电池电池单元中再次用于光电转换,因此不能指望光电转换效率提高,因此不优选。若提高二氧化钛等的无机粒子的混合率,则在隐蔽性增加的同时,透过率显著降低。隐蔽性的指标即光学浓度,如上所述优选为0.55~3.5,该效果呈现的区域是二氧化钛的混合率超过5重量%的区域。二氧化钛浓度优选为7重量%以上,进一步优选为10重量%以上。关于上限,从生产性、片强度的观点考虑,二氧化钛的浓度优选为40重量%以下。通过使聚酯树脂层中具有相对于含有二氧化钛的层具有上述二氧化钛的含量的层,可以得到本发明的光学浓度的范围。
在本发明中,用マクベス光学浓度计测定时的光学浓度偏差相对于中心值需在20%以内。光学浓度的偏差由(最大值-最小值)/中心值表示。例如,光学浓度的中心值为1.0的场合,光学浓度的偏差变为0.2的范围,作为光学浓度需在0.9~1.1的范围。光学浓度偏差,优选相对于中心值在15%以内,进一步优选相对于中心值在10%以内。由于要求光学浓度偏差在太阳能电池组件的面内均等,因此在现在通用的尺寸即长度1.5m×宽度1m的范围内满足是必要的。光学浓度偏差,从制品滚筒中央沿纵向每100m取样成为纵向1.5m×横向1m的尺寸,再将1.5m×1.0m的切割样品的四角取样成10cm×10cm,使用该10cm×10cm的样品测定光学浓度3次,作为光学浓度。对于1个制品滚筒,测定5次时的光学浓度的最大值、最小值、中心值(数据数为20)算出光学浓度偏差,作为光学浓度偏差。光学浓度偏差在20%的范围以外时,会波及UV透射率的偏差、总光线透射率的偏差、相对反射率的偏差,在性能以及品位方面不优选。为了使光学浓度偏差在20%以内,需要降低原料片的分级,例如使用比重不同的原料片的场合,通过改变原料片的尺寸可以实现。二氧化钛的比重为3.9~4.2g/cm3,聚酯的比重为1.2~1.4g/cm3。含有50重量%的二氧化钛的母料片的比重为2.5~2.8g/cm3。迄今为止,母料片的形状为长度:5.95~8.05mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm的圆柱状。若为上述片形状,则将二氧化钛浓度稀释成5~40重量%时,存在在挤出机上部的料斗内二氧化钛的母料片和聚酯片分级,比重高的母料片先吐出的问题。因此,先吐出的片含有较多的二氧化钛,因此光学浓度高,后吐出的片,其二氧化钛浓度降低,光学浓度低,光学浓度偏差增大。因此,通过将二氧化钛母料片的形状变更成下述长度:2.40~4.60mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm的圆柱状,可控制在本申请发明的光学浓度偏差的范围。
在本发明中,为了满足耐水解性,需要该聚酯树脂片具有数均分子量为18500以上的聚酯树脂的层。关于上限,越高越好,但该数均分子量超过40000的场合,实质上不能挤出,从熔融成型性、双轴拉伸性考虑,更优选为35000以下的分子量。即,数均分子量为18500~40000,更优选为19000~35000,进一步优选为20000~30000。在此,本发明所说的数均分子量是采用后述的溶胶渗透色谱法(GPC)测定的,数均分子量是聚合度的指标。若数均分子量在本发明的范围,则即使进行聚酯树脂的水解反应,由于反应开始地点的聚合度高,因此与低于18500的数均分子量相比,能够优先降低随时间的劣化。
为了在本发明的范围内调整数均分子量,在热塑性树脂的聚合中,使高聚合化的温度例如在190~230℃内变化、使聚合时间在10~23小时内变化,可以得到不同的数均分子量的聚合物。
在本发明中,聚酯树脂片的总光线透射率优选为0.005~25%。在此,所谓总光线透射率,是使用スガ试验器制的浊度仪HGM-2DP,依据JIS-K-7105标准测定的值。总光线透射率是成为隐蔽性的指标的,特别是通过降低可见光区域的波长的总光线透射率,有助于发电的波长入射的太阳光会透过,可防止逃离到太阳能电池外部。显著地具有提高隐蔽性的效果的情况是上述的添加了5~40重量%的二氧化钛的情况。若小于5重量%,则上述隐蔽性降低,不能降低作为目标的总光线透射率。若大于40重量%,则成为制膜过滤器堵塞的原因以及片自身容易破裂,成为生产性恶化的原因,因此不优选。二氧化钛浓度优选为7重量%以上、进一步优选为10重量%以上。通过使聚酯树脂层中具有相对于含有二氧化钛的层具有上述的二氧化钛含量的层,可以得到本发明的总光线透射率的范围。如果二氧化钛浓度满足上述范围,则可以具有多个层,也可以具有高浓度的层。
本发明,数均分子量为18500以上的聚酯树脂层的厚度优选为聚酯树脂片整体的厚度的7~100%,更优选为10%以上,进一步优选为15%以上。即,片整体不需要数均分子量为18500~40000,只要薄膜的厚度方向的7%以上的厚度是由数均分子量18500~40000的高分子量聚酯树脂构成即可。采用作为全部层的厚度的7%以上、更优选为10%以上的厚度的层而存在的、并且数均分子量为18500~40000的范围的聚酯树脂层来构成作为太阳能电池用聚酯树脂片的外侧的最表层,会赋予耐水解性,因此优选。即使层厚度方向的小于7%的厚度为数均分子量18500~40000的高分子量聚酯树脂层,耐水解性也差,强伸长率保持率降低,劣化快,因此不优选。如果以7%以上的厚度层叠,则在来自层叠界面的层间剥离方面也是具有优势的。
另外,在本发明中,优选数均分子量为18500以上的聚酯树脂层包含多个层,含有5~40重量%的二氧化钛的层为聚酯树脂层整体的厚度的7~100%。优选为聚酯树脂层整体的厚度的10%以上。进一步优选为聚酯树脂层整体的厚度的15%以上。二氧化钛的含量更优选为7~30重量%、进一步优选为10~20重量%的范围。在该聚酯树脂层中,通过分出以高浓度具有二氧化钛的层和其他的层,可以使制膜性和光学特性两者优异。
另外,为了有效地体现本发明的太阳能电池用聚酯树脂片的防水解劣化,更优选在两面层叠有18500~40000的该平均分子量的聚酯树脂层。
本发明,优选在温度85℃、湿度85%的环境下老化3000小时后的伸长率保持率为40~100%。在温度85℃、湿度85%的环境下老化3000小时,是作为太阳能电池用热塑性树脂片在室外暴露状态下检测相当于25年的水解性的试验之一,为了满足上述伸长率保持率,优选:具有数均分子量18500~40000的范围的聚酯树脂层,将该层配置成最外层,使层厚度构成为片整体的厚度的7%以上。若该薄膜层厚度小于7%,则从最外层进行劣化,伸长率保持率往往小于40%。
在本发明中,在温度140℃的环境下老化15小时后的伸长率保持率优选为40~100%。太阳能电池在室外使用,存在遭受例如沙漠、热带等的高温的可能性。另外,在密闭的区域,会上升到气氛温度以上。而且,太阳能电池组件自身也在发电时发热,因此背片使用环境下的耐热性也是重要项目。耐热性的加速试验可以由上述评价代替。为了使在温度140℃的环境下老化15小时后的伸长率保持率为40~100%,优选:具有数均分子量18500~40000的范围的聚酯树脂层,将该层配置成最外层,使层厚度构成为片整体的厚度的7%以上。若聚酯树脂层厚度小于7%,则从最外层进行劣化,伸长率保持率往往小于40%。
本发明的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,是将聚酯树脂片和气体以及水蒸气阻挡层层叠而成。在此,本发明所说的气体阻挡层,是指具有水蒸气阻挡性的、例如将金属、金属的氧化物作为层设置于该片的表层或两层的片之间的层。本发明的太阳能电池用聚酯树脂片,为了隔断太阳能电池组件最厌恶的来自外部的水蒸气的进入,如图2、3所示,可优选使用设有水蒸气阻挡层(水蒸气隔断层)的聚酯树脂片。对于在最外层不具有气体以及水蒸气阻挡层的叠层体而言,水蒸气阻挡性差,有时进入到太阳能电池组件内的回路,发生回路短路等的不良情况。
本发明的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,在基于JIS-K-7129标准的水蒸气透过率测定中,在温度40℃、湿度90%RH下,换算成100μm后的水蒸气透过率优选为0.5g/(m2·24小时)以下。为了使依据JIS K7129标准测定的水蒸气透过值为0.5g/(m2·24小时)(换算成厚度100μm)以下,优选为0.25g/(m2·24小时)(换算成厚度100μm)以下,进一步优选为0.10g/(m2·24小时)(换算成厚度100μm)以下,优选使用金属或金属氧化物层。作为所述的金属,可优选使用铝,另外,作为金属的氧化物,可优选使用硅或者铝的氧化物。若流通多于0.5g/(m2·24小时)(换算成厚度100μm)的水蒸气,则会促进该太阳能电池用聚酯树脂片的水解,强度、伸长率均劣化,从而变脆,而且还导致上述太阳能电池组件故障。
本发明的太阳能电池背面保护片,是太阳能电池用聚酯树脂片或者太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,是用于太阳能电池的背面密封材的太阳能电池背面保护片。本发明的太阳能电池用聚酯树脂片,具有作为背面保护片的作用,能够从污物、水蒸气等中保护太阳能电池组件,因此可优选用作为太阳能电池背面密封材。
本发明的太阳能电池组件,是使用了上述太阳能电池背面保护片的太阳能电池组件。使用满足上述特性的太阳能电池用聚酯树脂片作为背面保护片的太阳能电池组件,能够适合地作为太阳能电池使用。接着,对于本发明的太阳能电池用聚酯树脂片的制造方法,说明其一例。
例如,采用众所周知的方法使对苯二甲酸或者其衍生物、与乙二醇进行酯交换反应。作为反应催化剂可举出碱金属化合物、碱土类金属化合物、锌化合物、铅化合物、锰化合物、钴化合物、铝化合物、锑化合物、钛化合物等,作为着色剂可举出磷化合物等。作为聚合催化剂,优选添加锑化合物或者锗化合物、钛化合物。作为这样的方法,例如以锗化合物为例时,优选原样地添加锗化合物粉体。
将本发明的聚酯树脂的数均分子量控制在18500~40000的方法,优选:通过上述的方法将数均分子量为18000水平的通常的聚酯树脂聚合之后,在190℃~小于聚酯树脂的熔点的温度下、在减压或者氮气体之类的惰性气体的流通下加热的、所谓的固相聚合的方法。该方法不使聚酯树脂的末端羧基量增加就能够提高数均分子量。
接着,为了由该聚合物形成为太阳能电池用聚酯树脂片,还可以使用下述方法等:将该聚合物根据需要进行干燥,使用两台以上的挤出机由不同的流路送出的聚酯树脂使用多歧管口模、供料头(feed block)、静力混合器、匹诺鲁(ピノ—ル)等层叠成多层。另外,还可以将它们任意地组合。
由口模吐出的层叠成多层的片,被挤出到流延鼓等冷却体上,冷却固化,可以得到浇铸片。此时,优选使用丝状、带状、针状或者刀状等的电极,通过静电力使其密着于流延鼓等的冷却体上,使其急冷固化。
这样得到的浇铸片可以根据需要进行双轴拉伸。所谓双轴拉伸是指在纵向以及横向进行拉伸。拉伸既可以逐次双轴拉伸,又可以同时在双向进行拉伸。另外,还可以进一步在纵向和/或横向进行再拉伸。
在此,所谓向纵向的拉伸,是指用于对薄膜赋予纵向的分子取向的拉伸,通常可利用辊的圆周速度差来实施。该拉伸可以以1个阶段来进行,还可以使用多个辊组多阶段地拉伸。作为所述的拉伸的倍率,根据树脂的种类不同而不同,通常,面积倍率优选为2~15倍,例如在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯的场合,作为纵向拉伸倍率,特别优选使用2~4倍。
然后,为了在横向实施拉伸,将保持了端部的夹子在置于2~4倍的条件的轨上用夹子保持的状态下使薄膜通过,在横向(机器横向)进行横向拉伸。关于气氛温度,设置气氛温度使得薄膜的拉伸温度为85~110℃,而在横向进行拉伸。为了在其后的工序中得到尺寸稳定性,实施180~240℃热处理,得到本发明的太阳能电池用聚酯树脂片。
在此,提高反射率的方法是在聚酯树脂片中,向聚酯中大量添加数平均粒径为0.1~1μm的微粒子,使其以片状均匀分散的方法。通过利用该微粒子进行扩散反射,相对反射率提高。微粒子的添加方法优选通过混合进行的方法。在本发明中,作为微粒子使用二氧化钛。具体地,向聚酯中添加50重量%的二氧化钛粒子,作为母料片准备,进行稀释来达到目标的浓度的方法。另外,作为分散助剂,可以使用例如聚亚烷基二醇或者其共聚物等,具体地可优选使用聚乙二醇、聚丙二醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯-聚四亚甲基二醇共聚物等。
接着,作为为了对构成本发明的太阳能电池用聚酯树脂片的片赋予气体以及水蒸气阻挡性而层叠气体以及水蒸气阻挡层的方法,如图2那样,有利用真空蒸镀、溅射等众所周知的方法在本发明的太阳能电池用聚酯树脂片表面直接设置的方法。其厚度通常优选为100~700埃的范围。再者,阻挡层不需要为一层,也可以根据阻挡性的需要如图3那样设置在该片的两侧。
另一方面,还有下述方法:并不在该片上直接设置阻挡层,而是如图4那样,将在另外的基材片上设置了金属或者无机氧化物层的气体阻挡片使用粘接剂层等在本发明的太阳能电池用聚酯树脂片表面形成为叠层品。另外,还可以使用将金属箔(例如铝箔)层叠于薄膜表面的方法。该场合的金属箔的厚度,从加工性和气体阻挡性来看优选为10~50μm的范围。另外,该气体阻挡层未必必须配置在该片表面,例如还可以夹在两层薄膜之间。
另外,使用了本发明的太阳能电池用聚酯树脂片的太阳能电池背面保护片的构成,并不限于与上述气体以及水蒸气阻挡片的层叠。作为与本发明的太阳能电池用聚酯树脂片层叠的片,除了上述阻挡片以外,例如还可以另行与选自具有更优异的光线反射率的反射片、用于提高电绝缘性的100μm以上的较厚的塑料片、用于提高放热性的黑色着色或者热传导性高的放热片、用于进一步提高耐气候性的氟树脂片等中的一种以上的片层叠。另外,关于其层叠顺序也没有特别限定,但优选具有光反射功能的片尽可能地配置于离太阳能电池电池单元近的一侧,具有耐气候性的片配置于最外侧。在本发明中,将通过粘接剂等层叠而成的作为叠层品,将不通过粘接剂等层叠而成的作为片。
本发明的太阳能电池组件采取例如图1所示的构成。即,将具有高光线透射率的基材(玻璃、薄膜等)置于表面,将硅系等的太阳能电池组件赋予取出电的引线并用EVA树脂等填充树脂固定,然后在背侧将本发明的太阳能电池用聚酯树脂片用于背面密封用,以太阳能电池背面保护片固定从而得到。
以下对本发明所使用的物性及其评价方法、评价基准进行说明。
<物性以及评价方法、评价基准>
(1)数均分子量(Mn)
在室温(23℃)下使用244型凝胶渗透色谱仪GCP-244(WATERS公司制),柱使用Shodex K80M(昭和电工(株)制)2根、TSK-GEL-G2000Hxl(東ソ一(株)制)1根,在实施该太阳能电池用聚酯树脂片的测定之前,使用聚苯乙烯(PS)(标准品)实施了分子量校正。使用溶出容积(V)以及分子量(M)计算3次近似式(i)的系数(A1)并作图。
Log(M)=A0+A1V+A2V2+A3V3····(i)
结束校正·作图之后,使该太阳能电池用聚酯树脂片的样品溶解于溶剂邻氯苯酚/氯仿(1/4容积比)中使得其达到0.2%(wt/vol)。向色谱仪中的注射量为0.400ml、流速为0.8ml/分钟下实施。检测器使用R-401型示差折射率器(WATERS),通过下述式算出数均分子量。
数均分子量(Mn)=∑NiMi/∑Ni
摩尔分率:Ni、与各保持容量(Vi)相应的分子量(Mi)
将复合或者单体的薄膜取样进行了测定。再者,复合薄膜是一边进行显微镜观察一边研磨该薄膜来取样。
(2)二氧化钛的含量
将片作为样品,利用荧光X射线元素分析装置(堀场制作所制、MESA-500W型)求出二氧化钛特有的元素即钛的元素量。由该钛元素量换算二氧化钛含量。
(3)光学浓度
用光学浓度计(マクベス制:TR-524)测定透过光束,由下述式算出。
光源:可见光线
分光组成:色温度3006K的钨电灯泡
测定环境:温度23℃±3℃、湿度65±10%RH
计算式:光学浓度=log10(F0/F)
F:试样的透过光束,F0:无试样的透过光束。
(4)光学浓度偏差(%)
光学浓度的偏差由[(Fmax-Fmin)/Fave]×100表示。
Fmax:20个数据的最大值、Fmin:20个数据的最小值、Fave:20个数据的平均值
光学浓度测定方法采用与上述(3)同样的方法测定。
光学浓度偏差,从制品滚筒中央部沿纵向对100m制取5个部位的纵向1.5m×横向1m的尺寸的试样,再将1.5m×1.0m的四角切取成10cm×10cm,使用该样品测定光学浓度3次,将3次的平均值作为光学浓度。对于1个制品滚筒,测定5次时的光学浓度的最大值、最小值、中心值(数据数为5个部位×4个样品,即20个)算出光学浓度偏差,作为光学浓度偏差。
(5)表观密度
通过电磁式测量仪(研精工业(株)制SD-120L)测定。
N=3次测定的平均值。
(6)耐水解性
在85℃、85%RH的气氛下将薄膜老化,根据ASTM-D61T测定片的断裂伸长率,用未老化的断裂伸长率设为100%时的比(保持率)进行比较,用下述的基准判定。
老化时间:0小时(100%)、3000小时
◎:保持率为50~60%以上
○:保持率为50~小于60%
△:保持率为40~小于50%
×:保持率小于40%。
(7)耐气候性
使用促进试验器アイス一パ一UW试验机,将下述循环进行5次循环,与上述同样地求出伸长率保持率,用与上述同样的基准评价。1循环:在温度60℃、湿度50%RH的气氛下照射紫外线8小时后,在结露状态(温度35℃、湿度100RH)下老化4小时。
紫外线照射强度:100mW/cm2
○:b值上升率(5以下)
△:b值上升率(5~25)
×:b值上升率(25以上)。
(8)总光线透射率
使用スガ试验器制的浊度仪HGM-2DP,依据JIS-K-7105(1981年)标准进行测定。
(9)相对反射率
使用日立制分光光度计U-3310,标准白色板用开口部和试验片开口部均使用氧化铝作为标准白色板,在560nm下使试验片开口部的倾斜角度为10°测定扩散反射率(T0),此时的反射率设为100%。然后,将试验片开口部替换成试验片在560nm下测定扩散反射率。然后,由下述式换算成相对反射率(R)。
R(%)=T1/T0×100
T0:标准白色板的反射率
T1:试验片的反射率
(10)UV(300~350nm)的光线透射率
使用日立分光光度计U-3310,标准白色板用开口部和试验片开口部均使用氧化铝作为标准白色板,在300~350nm下使试验片开口部的倾斜角度为10°测定无试样的状态的透过率(A0),此时的透过率设为100%。然后,在入射光前面配置该样品,对300~350nm的透过率(A1)每隔波长5nm采集测定值,将测定值的平均值作为UV透射率T(%)。
T(%)=A1/A0×100
A0:无试样时的透过率
A1:试验片的透过率
(11)水蒸气透过率
依据JISK7129(1992年)标准测定水蒸气透过率。测定条件为24小时、温度40℃、湿度90%RH,进行m2换算。(厚度换算成100μm)。
(12)耐热性
在140℃的气氛下将薄膜老化15小时,根据ASTM-D61T测定薄膜的断裂伸长率,将未进行老化的断裂伸长率设为100%,计算老化后的伸长率与其之比(保持率)。然后用下述的基准判定。
○:保持率为40%以上
△:保持率为30~小于40%
×:保持率小于30%。
(13)加工性
制作1m见方的太阳能电池背面密封薄膜,用下述基准判定考虑了在太阳能电池系统中的装配性的刚度。
○:刚度适当,能够简单地装配加工的水平。
△:刚性弱或过强,装配加工稍有难点的水平。
×:刚性过弱或者过强,加工性明显存在难点的水平。
(14)介电常数
依据JIS C2151(1990年)标准测定介电常数。
(15)各层的厚度
依据JIS C2151(1990年)标准测定整体的厚度,将叠层断面用切片机在厚度方向进行切断面的前处理之后,使用日立制作所制的电场放射型扫描电子显微镜(FE-SEM)S-800将厚度断面以拍照整体像的倍率(×1000)拍摄,采集该断面照片中的厚度。含二氧化钛层可作为白色的层拍摄。
(16)复合比
由通过(15)的方法从断面照片采集的各层厚度的结果算出复合比率。
在为A层/B层/C层构成的场合,基础聚酯的数均分子量为18500~40000,二氧化钛的含量5~40重量%只在A层的场合,
复合比(%)=A层的厚度/(A层的厚度+B层的厚度+C层的厚度)×100···式1
进行上述的计算而算出。各层的数均分子量,使用从各层制取的样品通过上述的测定方法测定。
(17)含二氧化钛层的粒子浓度
二氧化钛浓度是对片整体量用上述(2)的方法测定,由复合比率算出含二氧化钛层的二氧化钛粒子浓度,作为含二氧化钛层的粒子浓度。
(18)含二氧化钛层比率(相对于聚酯树脂片整体)
由用(15)的方法从断面照片采集各层厚度的结果算出含二氧化钛层比率。
在为A层/B层/C层构成的场合,二氧化钛的含量5~40重量%只在A层的场合,
含二氧化钛层比率(%)=A层的厚度/(A层的厚度+B层的厚度+C层的厚度)×100…式2
进行上述的计算而算出。各层的数均分子量使用从各层制取的样品通过上述的测定方法测定。
实施例
以下通过实施例更详细地说明本发明。
实施例1~4
向对苯二甲酸二甲酯100份(重量份:以下简单地称为份)混合乙二醇64份,进而作为催化剂添加乙酸锌0.1份以及三氧化锑0.03份,在乙二醇的回流温度下实施了酯交换。
向其中添加磷酸三甲酯0.08份,缓慢地升温,使其减压,在271℃的温度下进行5小时聚合。得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.55。将该聚合物切成长度4mm的片状,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的片形状为圆柱形,长度:5.95~8.05mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm,比重为1.3g/cm3。将该PET装入高聚合化温度190~230℃、真空度0.5mmHg的条件的回转式的真空装置(旋转真空干燥器)中,一边搅拌10~23小时一边加热,得到了PET聚合物。
在混合以及用于基础的PET的聚合中,使高聚合化的温度在190~230℃内变化,使高聚合化的时间在10~23小时内变化,得到了PET聚合物的特性粘度为0.60(实施例1)、0.66(实施例2)、0.73(实施例3)、0.81(实施例4)4种PET聚合物。将该4种PET聚合物和二氧化钛微粒子混合,形成为二氧化钛为50重量%的母料片。该母料片的比重为2.5g/cm3,使母料片的片形状成为长度:2.40~4.60mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm的圆柱形,形成为难以引起分级的片形状。添加二氧化钛的母料片28重量%,相对于基础聚酯,二氧化钛浓度设为14重量%。将这些聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层,由T型口模成型为片状。叠层构成为复合3层构成,A层中使用与B层相同的聚合物,实质为单层(B层/A层/B层=B层/B层/B层))。因此,各层(A层、B层)的聚合度相同。将由T型口模吐出的片状成型物在表面温度25℃的冷却鼓上冷却固化而成的未拉伸片导入到加热至85~98℃的辊组中,在纵向纵拉伸3.3倍,用21~25℃的辊组冷却。接着,一边将纵拉伸了的薄膜的两端用夹子把持,一边导入拉幅机中,在加热至130℃的气氛中在与纵向垂直的方向横拉伸3.6倍。然后,在拉幅机内进行220℃的热固定,均匀地缓冷后,冷却到室温,得到了卷取厚度50μm的片。
上述的A、B层中的上述的PET聚合物的特性粘度为0.60的片设为片-2、为0.66的片设为片-3、为0.73的片设为片-4,为0.81的片设为片-5。另一方面,向12μm的双轴拉伸聚酯树脂片(東レ(株)制的ルミラ一(注册商标)P11)溅射氧化硅(SiO2),得到形成有400埃的厚度的氧化硅膜的薄膜。将该溅射薄膜通过下述的粘接剂与片2~5层叠,所得的叠层品记为叠层品-2~叠层品-5。
粘接剂:聚氨酯系的粘接剂(アドコ—ト(注册商标)76P1:東洋モ—トン社制)
上述的粘接剂,相对于主剂10重量份以1重量份的比例配合固化剂,用乙酸乙酯调整成30重量%,在溅射薄膜的非溅射面用照相凹版辊法涂布使得溶剂干燥后的涂布厚度为5μm厚度。干燥温度设为100℃。另外,叠层的条件是用辊层压机在60℃的温度下以1kg/cm2的压力进行,固化条件为在60℃下固化3天。
比较例1
数平均粒径为0.2μm的二氧化钛微粒子为50重量%的母料片(母料片形状设为圆柱形,长度:5.95~8.05mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm),除此以外采用与实施例1同样的方法得到上述的PET聚合物特性粘度为0.55(比较例1)的片-1,将该片-1用与实施例1同样的方法层叠,所得到的叠层品记为叠层品-1。
另外,A、B层中的PET的数均分子量为41000,聚合物特性粘度为0.90,不能够挤出。
实施例1~4的本发明的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,与比较例1比较,可知耐水解性优异,而且还可知越是使用聚合度高的聚合物,耐水解性·耐热性越提高。关于光学浓度偏差,可知根据片形状的不同,形状小的类型的可降低偏差。
实施例5~7
与实施例1~4的方法同样地挤出与A层和B层同样的PET聚合物(数均分子量21000、特性粘度0.71、二氧化钛粒子浓度14重量%),实质上为单层结构(B层/A层/B层=B层/B层/B层)。单层的PET中的氧化钛的添加量为5重量%的设为片-7(实施例5)、为14重量%的设为片-8(实施例6)、为40重量%的设为片-9(实施例7),制作3种复合薄膜,在各片的一面上与实施例1~4同样地层叠氧化硅溅射薄膜,将这些叠层品分别记为叠层品-7~叠层品-9。关于其他的部分,与实施例1~4同样。
比较例2、3
除了变更粒子浓度、母料片形状以外,与实施例5同样地制作了聚酯树脂片。使用了数平均粒径0.2μm的二氧化钛微粒子为50重量%的母料片(片形状为圆柱形,长度:5.95~8.05mm、宽度:3.20~4.80mm、高度:1.70~2.30mm)。比较例2中,二氧化钛浓度设为4重量%,制作的片记为片-6。然后,与气体阻挡层层叠后的片记为叠层品-6。比较例3中,二氧化钛浓度设为45重量%,制作的片记为片-10。然后,与气体阻挡层层叠后的片记为叠层品-10,但马上堵塞制膜的过滤器部分,滤压上升,需要更换过滤器,因此为生产性差的结果。
实施例5~7的本发明的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,与比较例2比较,可知光学浓度、光学浓度偏差、总光线透射率、反射率、耐UV性均优异,而且可知,随着粒子浓度提高,同样地光学浓度、光学浓度偏差、总光线透射率、反射率、耐UV性提高。可是,当提高粒子浓度时,气体阻挡性恶化,还存在加工性、生产性变差的倾向。
实施例8~10
B层的PET的数均分子量设为21000、特性粘度设为0.71,A层的PET的数均分子量设为18300、特性粘度设为0.55(两方的PET,其二氧化钛粒子浓度均为14重量%)。将这些聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层,由T型口模成型为片状。叠层构成为复合3层构成。将由T型口模吐出的片状成型物在表面温度25℃的冷却鼓上冷却固化而成的未拉伸片导入到加热至85~98℃的辊组中,在纵向纵拉伸3.3倍,用21~25℃的辊组冷却。接着,一边将纵拉伸过的薄膜的两端用夹子把持,一边导入拉幅机,在加热至130℃的气氛中在与纵向垂直的方向横向拉伸3.6倍。然后,在拉幅机内进行220℃的热固定,均匀地缓冷后,冷却到室温,得到了卷取厚度250μm的片。
B层/A层/B层的复合比[B层/(A层+B层)]为7.2%的片记为片-12(实施例8)、为15%的片记为片-13(实施例9)、为20%的片记为片-14(实施例10)。拉伸方法,在上述该薄膜的一面上真空蒸镀600埃的厚度的铝。该蒸镀是以太阳能电池使用时的气体阻挡性为目的的。
另外,对12μm的双轴拉伸聚酯树脂薄膜(東レ(株)制的ルミラ一(注册商标)P11)溅射氧化硅(SiO2),得到了形成有400埃的厚度的氧化硅膜的薄膜。在干式层压机中,在上述溅射薄膜的蒸镀薄膜层面,以涂布量5g/m2(干燥状态)涂布作为粘接剂的、固体成分30重量%的武田药品工业(株)制的聚氨酯系粘接剂(主剂タケラツクA515/固化剂タケネ—トA50=10/1溶液),进行干燥,与片-12~片-14层叠。这样,将两侧设有气体阻挡层的叠层体分别记为叠层体-12~叠层体14。
实施例11
A层、B层的PET的数均分子量设为21000、特性粘度设为0.71(两方的PET,其二氧化钛粒子浓度均为14重量%)。将这些的聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层,由T型口模成型为片状した。叠层构成为复合3层构成。将由T型口模吐出的片状成型物在表面温度25℃的冷却鼓上冷却固化而成的未拉伸片导入到加热至85~98℃的辊组中,在纵向纵拉伸3.3倍,用21~25℃的辊组冷却。接着,一边将纵拉伸过的薄膜的两端用夹子把持一边导入拉幅机,在加热至130℃的气氛中在与纵向垂直的方向横拉伸3.6倍。然后,在拉幅机内进行220℃的热固定,均匀地缓冷后,冷却到室温,得到了卷取厚度250μm的片。
B层/A层/B层的复合比[B层/(A层+B层)]为100%,片-15(实施例11)没有设置气体阻挡层,同样地测定了各种物性。
比较例4、5
使用B层的PET的数均分子量设为21000、特性粘度设为0.71,A层的PET的数均分子量为18300、特性粘度0.55(两方的PET,其二氧化钛粒子浓度均为14重量%)的聚合物,将这些聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层,由T型口模成型为片状。叠层构成为复合3层构成。
得到了B层/A层/B层的复合比[B层/(A层+B层)]为6%(比较例4)的片。在比较例5中,B层的PET也使用了与A层的PET同样的数均分子量18300、特性粘度0.55的PET。将该片用逐次双轴拉伸法在温度90℃下在片纵向拉伸3.0倍,接着向后续的拉幅机供给该薄膜,在温度95℃下在横向拉伸3.0倍。然后在220℃下热处理,得到了两种的厚度250μm的片。此外,采用与实施例8同样的方法得到了叠层品。
关于叠层品,使用上述的复合比为6%的片并用实施例8的方法层叠了气体阻挡层的记为片-11,同样,B层的PET也使用了与A层的PET同样的数均分子量18300的记为片-16。
比较例6
使用デュポン社制的氟系薄膜“テドラ—”TWH20BS3(50μm),将该片记为片-17。对该片17测定了与其他的实施例等同样的项目。
实施例8~10的太阳能电池用聚酯树脂片,其耐水解性与比较例4的相比,格外优异,而且,气体阻挡性、总光线透射率、反射性等的各种特性也都满足。另一方面可知,实施例8~10的聚酯树脂片,耐水解性随着数均分子量高的高分子量层增加而提高,该叠层比需为7%以上(优选为15%以上),最优异的情况是全部使用了高分子量的层的情况。比较例6的太阳能电池用聚酯树脂片为氟系片,是使用了在该领域所使用的聚氯乙烯片的例子,虽然耐气候性、耐水解性、光的反射性等优异,但是气体阻挡性和片的刚度弱,太阳能电池的加工性差。为了用于该领域,需要使片增厚,或作为气体阻挡层设置比较厚的金属层。另外,该片的表观密度高,若将该情况一并考虑,可看出与最近所要求的轻量化相悖。
实施例12~19
B层的PET的数均分子量设为21000、特性粘度设为0.71(B层的二氧化钛粒子浓度为20重量%),A层的PET设为表4所述的数均分子量、二氧化钛含量,C层的PET的数均分子量设为17450、特性粘度设为0.50(C层的二氧化钛粒子浓度为0重量%)。将这些聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层/C层,由T型口模成型为片状。叠层构成为复合4层构成。将由T型口模吐出的片状成型物在表面温度25℃的冷却鼓上冷却固化而成的未拉伸片导入到加热至85~98℃的辊组,在纵向纵拉伸3.3倍,用21~25℃的辊组冷却。接着,一边将纵拉伸过的薄膜的两端用夹子把持一边导入拉幅机,在加热至130℃的气氛中在与纵向垂直的方向横拉伸3.6倍。然后在拉幅机内进行220℃的热固定,均匀地缓冷后,冷却到室温,卷取,得到了每个实施例的各自的厚度的片。相应于B层/A层/B层/C层的复合比针对每个实施例改变厚度吐出C层,使含二氧化钛层的比率变化。聚酯树脂片的总厚度设为325μm,[B层/(A层+B层+C层)]的含二氧化钛层比率,相对于片整体为5.5%,B层/A层/B层的厚度为250μm,[B层/(A层+B层)]的复合比为7.2%的片记为片-19(实施例12)。聚酯树脂片的总厚度设为313μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为9%,B层/A层/B层的厚度为188μm,[B层/(A层+B层)]复合比为15%的片记为片-20(实施例13)。聚酯树脂片的总厚度设为238μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为16%,B层/A层/B层的厚度为188μm,[B层/(A层+B层)]复合比为20%的片记为片-21(实施例14)。聚酯树脂片的总厚度设为175μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为17%,B层/A层/B层的厚度为100μm,[B层/(A层+B层)]的复合比为30%的片记为片-22(实施例15)。聚酯树脂片的总厚度设为263μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为21%,B层/A层/B层的厚度为188μm,[B层/(A层+B层)]复合比为30%的片记为片-23(实施例16)。聚酯树脂片的总厚度设为300μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为17%,B层/A层/B层的厚度为50μm,[B层/(A层+B层)]的复合比为100%的片记为片-24(实施例17)。聚酯树脂片的总厚度设为238μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为21%,B层/A层/B层的厚度为50μm,[B层/(A层+B层)]复合比为100%的片记为片-25(实施例18)。聚酯树脂片的总厚度设为125μm,含二氧化钛层比率相对于片整体为40%,B层/A层/B层的厚度为50μm,[B层/(A层+B层)]复合比为100%的片记为片-26(实施例19)。接着,关于实施例12~19全部例子,在片的一面从B层侧真空蒸镀600埃的厚度的铝。再者,各光学特性从B层侧进行测定。
比较例7
B层的PET的数均分子量设为21000、特性粘度设为0.71,A层的PET的数均分子量设为18300、特性粘度设为0.55,C层的PET的数均分子量设为17450、特性粘度设为0.50,B层的二氧化钛粒子浓度设为20重量%。将这些聚合物通过叠层装置层叠使得成为B层/A层/B层/C层,由T型口模成型为片状。叠层构成为复合3层构成。将由T型口模吐出的片状成型物在表面温度25℃的冷却鼓上冷却固化而成的未拉伸片导入到加热至85~98℃的辊组,在纵向纵拉伸3.3倍,用21~25℃的辊组冷却。接着,一边将纵拉伸过的薄膜的两端用夹子把持一边导入拉幅机,在加热至130℃的气氛中在与纵向垂直的方向横拉伸3.6倍。然后,在拉幅机内进行220℃的热固定,均匀地缓冷后,冷却到室温,卷取,得到了厚度313μm的片。B层/A层/B层的厚度为188μm,[B层/(A层+B层)]的复合比率为6%,[B层/(A层+B层+C层)]的含二氧化钛层的比率为4.8%。接着,与实施例12~19同样地,在片的一面从B层侧真空蒸镀600埃的厚度的铝。再者,各光学特性从B层侧进行测定。
薄膜厚度为了提高部分放电开始电压的耐压是重要的。本申请发明的聚酯树脂层与其他聚酯层的共挤出是为了提高厚度而实施的。由表4可知,即使是进行了共挤出的太阳能电池用聚酯树脂片,当为聚酯树脂层包含多个层,含有5~40重量%的二氧化钛的层为聚酯树脂片(B层/A层/B层)的厚度的7%以上的聚酯树脂片时,可得到很理想的特性。比较例7中,含二氧化钛层相对于片整体小于7%,不满足耐气候性以及光学特性。含二氧化钛层比率越高,光学特性越高,因此优选在太阳能电池用聚酯树脂片中提高其比率以使得满足上述范围。可是,为了降低成本,除了本发明的太阳能电池用聚酯树脂片以外,通过贴合来提高厚度的方法也可以研讨。
产业上的利用可能性
本发明的太阳能电池用聚酯树脂片,不用说可很适合地用于作为房顶材使用的太阳能电池,还可适合地用于具有挠性的太阳能电池和电子部件等。
附图说明
图1表示使用本发明的太阳能电池用聚酯树脂片而成的太阳能电池的剖面图。
图2是表示在薄膜的一面上具有气体阻挡层的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品的结构的一例的剖面图。
图3是表示在两层薄膜之间具有气体阻挡层的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品的结构的另一例的剖面图。
图4是表示在薄膜的一面具有气体阻挡层(基材片+金属或者无机氧化物层)的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品的结构的一例的剖面图。
附图标记说明
1总光线透过材料
2太阳能电池电池单元(cell)
3 填充树脂
4 太阳能电池背面保护片
5 引线
6 水蒸气以及气体阻挡层
7 聚酯树脂层(A层)
8 聚酯树脂层(B层)
9 粘接剂层
10 太阳能电池组件
20 太阳能电池用热塑性树脂片叠层品
21 基材片
22 金属或者无机氧化物层
30 太阳能电池用热塑性树脂片
Claims (11)
1.一种太阳能电池用聚酯树脂片,是具有数均分子量为18500~40000的使用一个或多个层而成的聚酯树脂层、并在该聚酯树脂层上具有至少一层以上的具有5~40重量%的二氧化钛的层的聚酯树脂片,波长300~350nm的光线透射率为0.005~10%,相对反射率为80%以上105%以下,表观密度为1.37~1.65g/cm3,光学浓度为0.55~3.50,光学浓度偏差相对于中心值在20%以内。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,上述光学浓度偏差相对于中心值在15%以内。
3.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,聚酯树脂片的总光线透射率为0.005~25%。
4.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,上述具有5~40重量%的二氧化钛的层的厚度为聚酯树脂层整体厚度的7~100%。
5.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,在温度85℃、湿度85%RH的环境下进行3000小时的老化前后的伸长率保持率为40~100%。
6.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,在温度140℃的环境下进行15小时的老化前后的伸长率保持率为40~100%。
7.如权利要求1所述的太阳能电池用聚酯树脂片,具有气体以及水蒸气阻挡层。
8.一种太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,至少层叠有权利要求1所述的聚酯树脂片、和气体以及水蒸气阻挡层。
9.如权利要求8所述的太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,在基于JIS-K-7129标准的水蒸气透过率测定中,在温度40℃、湿度90%RH下,换算成100μm后的水蒸气透过率为0.5g/(m2·24小时)以下。
10.一种太阳能电池背面保护片,是权利要求1~9所述的太阳能电池用聚酯树脂片或太阳能电池用聚酯树脂片叠层品,用于太阳能电池的背面密封材。
11.一种太阳能电池组件,使用了权利要求10所述的太阳能电池背面保护片。
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