CN101479855A - 太阳能电池背面密封用薄片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在作为太阳能电池模块的实际使用环境及对太阳能电池模块进行促进评价时的高温多湿环境中,可防止因水解引起的材料老化,能够保持太阳能电池的电力输出特性的耐气候性优良的太阳能电池背面密封用薄片。本发明的太阳能电池背面密封用薄片,具有用聚氨酯类粘接剂将至少两层以上的基材加以粘贴而成的层叠体,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂含有满足下述条件1及条件2的具有耐水解性的粘接剂,其中,条件1为在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室中,于105℃、1.05atm下保存168小时后的层压强度至少为1N/15mm以上;条件2为在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室中,于105℃、1.05atm下保存168小时后,不产生因脱层引起的基材之间的剥离。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐水解性优良的太阳能电池背面密封用薄片,更详细地说,涉及一种用耐水解性特别优良的粘接剂进行层叠,不仅能够防止伴随水解引起的材料的老化、防止因脱层引起的外观不良,还可以作为背面密封用薄片具有优良的阻挡特性及能够良好地保持太阳能电池的电力输出特性的太阳能电池背面密封用薄片。本申请主张2006年6月21日在日本提出的特愿2006—171534号的优先权,并在此引用其内容。
背景技术
近年来,日本及海外各国高度关注地球变暖问题,并为了抑制二氧化碳的排放,不断进行各种努力。化石燃料的消耗量的增大,招致大气中二氧化碳的增加,通过其温室效应,地球气温上升,对地球环境造成重大影响。为了解决该全球环境问题,进行了各种探讨,特别是对太阳光发电,由于其具有清洁性或无公害性,因此给予了很高的期望。
太阳能电池是构成用于将太阳光的能量直接转变成电的太阳光发电系统心藏部的部分,由单晶、多晶或非晶形硅类的半导体而成。作为其结构,并不是将太阳能电池元件单体(cell)以原有状态直接使用,而是通常将几块~几十块太阳能电池元件进行串联、并联配置,并为了长期(约20年)保护电池,进行各种包装,从而加以单元化。将组装在该包装中的单元称作太阳能电池模块。
如图1所示,通常太阳能电池模块的结构是,用玻璃A—3覆盖太阳光照射的面,通过由热塑性塑料A—2、特别是用由乙烯—醋酸乙烯共聚物构成的填充材料填埋太阳能电池元件单体A—1的间隙,并用密封用薄片B保护背面的结构。
由于这些太阳能电池模块主要在室外使用,因此,在其构成及材质结构等中,要求具有充分的耐久性及耐气候性。特别是,要求背面密封用薄片具有耐气候性的同时,其水蒸气透过率小(水分阻挡性优良)。这是因为,若因水分的透过而引起填充材料的剥离、变色,或配线腐蚀时,存在着对模块的输出功率给予影响之虑。
以往,作为该太阳能电池背面密封用薄片,一直采用耐气候性及阻燃性优良,而且,与通常作为太阳能电池模块的填充材料使用的乙烯—醋酸乙烯共聚物具有良好的粘着性的“氟类树脂”(参照专利文献1及2等)。另外,还开发了采用电绝缘性优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯膜的太阳能电池背面密封用薄片。而且,为了改善采用聚酯膜时的缺点所列举的耐气候性,还公开了配合紫外线吸收剂的组合物(专利文献3等)或规定聚酯中的的环状低聚物量(专利文献4及5等)、或规定聚酯分子量(专利文献6等)的多种方法。
如上所述,太阳能电池必需将其性能保持约20年,为了评价其耐久性,进行高温多湿化(85℃—85%相对湿度)下的促进试验。特别是,当采用聚酯膜时,在该促进试验环境中引起膜基材的水解,使强度物性显著降低,因此,如上述专利文献所示,为了弥补其强度物性的降低,实际进行了各种探讨。但是,提高膜基材的耐气候性(耐水解性),带来了新的问题点。
这就是由于粘贴膜基材的粘接剂的水解所产生的脱层问题。通常考虑到耐热性或稳定性,采用以聚酯多元醇作为主剂的聚氨酯类粘接剂,但该聚酯多元醇本身由于水解而降低分子量,浮现出在促进试验环境下粘接强度显著降低的问题。
当然,该问题对上述氟类树脂也同样出现,当进行上述促进试验时,因经时的脱层而不仅产生外观不良,而且作为背面密封用薄片所要求的阻挡性也降低,有可能对太阳能电池的电力输出特性产生影响。
从以上分析可知,不仅是要求作为膜基材具有耐气候性(耐水解性),而且要求用于粘贴该膜基材的粘接剂也必需具有耐水解性,但现状是仍未得到解决。
专利文献1:JP特表平8—500214号公报
专利文献2:JP特表2002—520820号公报
专利文献3:JP特开2001—111073号公报
专利文献4:JP特开2002—100788号公报
专利文献5:JP特开2002—134771号公报
专利文献6:JP特开2002—26354号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是考虑到上述技术背景而提出,其目的在于,提供一种作为太阳能电池模块,不仅在实际的使用环境下,而且在评价太阳能电池模块时采用的高温多湿环境下的促进评价中,不仅能够防止因水解引起的材料老化及因脱层引起的外观不良,还可以保持太阳能电池的电力输出特性的、耐气候性(耐水解性)优良的太阳能电池背面密封用薄片。
本发明的另一目的是提供一种,当太阳能电池背面密封用薄片具有气体阻挡层时,能够保持该气体阻挡层功能的太阳能电池背面密封用薄片。
本发明的又一目的是提供一种,在长期使用过程中能够保持优良的电力输出特性的太阳能电池。
用于解决课题的方法
为了达到上述目的,本发明提供一种太阳能电池背面密封用薄片,其具有用聚氨酯类粘接剂将至少两层以上的基材加以粘贴而成的层叠体,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂含有满足下述条件1及条件2的具有耐水解性的粘接剂,
条件1:在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室(HighlyAccelerated Stress Test Systems)中,于105℃、1.05atm下保存168小时后的层压强度(ラミネ—ト強度)至少为1N/15mm以上;
条件2:在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室中,于105℃、1.05atm下保存168小时后,不产生因脱层引起的基材之间的剥离。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇A与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
上述多元醇A为聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇(ポリエステルウレタンポリオ—ル)中的至少一种。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇B与交联剂的粘接剂组合物;
多元醇B为聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇(ポリカ—ボネ—トウレタンポリオ—ル)中的至少一种。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有上述多元醇B与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇C与交联剂的粘接剂组合物;
上述多元醇C为在侧链导入了羟基的丙烯酸多元醇。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有上述多元醇C与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇D与交联剂的粘接剂组合物;
上述多元醇D含有1~50重量%的上述多元醇A和、50~99重量%的上述多元醇B及上述多元醇C中的至少一种多元醇。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇D与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
上述多元醇D含有1~50重量%的上述多元醇A和、50~99重量%的上述多元醇B及上述多元醇C中的至少一种多元醇。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂含有多元醇E与交联剂;
上述多元醇E为对1~50重量%的上述多元醇A和、50~99重量%的上述多元醇B及上述多元醇C中的至少一种多元醇,通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施链伸长而成的共聚型多元醇。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇E与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
上述多元醇E为对1~50重量%上述多元醇A和、50~99重量%的上述多元醇B及上述多元醇C中的至少一种多元醇,通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施链伸长而成的共聚型多元醇。
优选在上述太阳能电池背面密封用薄片中,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇F与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
上述多元醇F为聚醚多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物得以链伸长的聚醚型氨基甲酸酯多元醇(ポリエ—テルウレタンポリオ—ル)中的至少一种。
优选上述交联剂为含有异氰酸酯化合物、具有该异氰酸酯化合物中的至少一种以上的加成物、缩二脲体、或异氰脲酸酯体的粘接剂组合物;所述异氰酸酯化合物为选自2,4—甲苯二异氰酸酯、2,6—甲苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、异亚丙基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2,2,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、2,4,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、1,6—亚己基二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’—二环己基甲烷二异氰酸酯、异亚丙基二环己基—4,4’—二异氰酸酯中的异氰酸酯化合物。
优选上述基材为选自由聚酯基材、聚碳酸酯类基材、氟类基材以及丙烯酸类基材组成的组中的基材;所述聚酯基材为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、以及聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)中的聚酯基材;所述氟类基材为选自聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、以及四氟乙烯—六氟丙烯共聚物(FEP)中的氟类基材。
优选上述基材的数均分子量为18000~40000、环状低聚物含量为1.5重量%以下、特性粘度为0.5dl/g以上、并且为具有耐水解性的聚酯基材。
优选上述层叠体还具有铝箔基材、铝蒸镀基材、二氧化硅蒸镀基材、或氧化铝蒸镀基材。
而且,本发明通过提供采用上述太阳能电池背面密封用薄片的太阳能电池模块,达到上述目。
发明效果
本发明的太阳能电池背面密封用薄片,具有采用耐水解性特别优良的粘接剂加以层叠而成的层叠体。因此,不仅在作为太阳能电池模块实际使用的环境,而且在高温高湿的太阳能电池模块的评价环境中,不仅能够防止因水解引起的材料老化及因脱层引起的外观不良,还可以作为背面密封用薄片保持优良的阻挡性及太阳能电池的电力输出特性。
本发明的太阳能电池模块可以保持优良的电力输出特性。
附图说明
图1是表示太阳能电池模块之一例的示意图。
图2是表示本发明的太阳能电池背面密封薄片之一例的剖面示意图。
图3是本发明的太阳能电池背面密封薄片的又一例,是设置有阻挡层的剖面示意图。
图4是说明太阳能电池模块的制造工序之一例的示意图。
附图标记的说明
A:太阳能电池模块
A—1:太阳能电池单元(cell)
A—2:填充材料
A—3:玻璃板
B:背面密封薄片
B—1:基材
B—2:聚氨酯类粘接剂
B—3:阻挡层
C:层叠装置
C—1:平板
C—2:室—1
C—3:室—2
C—4:橡胶片
具体实施方式
下面,对本发明的优选实施方式加以详细说明。
本发明的太阳能电池背面密封用薄片的特征之一,是作为粘贴构成太阳能电池背面密封用薄片的两种以上基材时使用的聚氨酯类粘接剂,采用耐水解性优良的粘接剂或粘接剂组合物。
在这里,所谓耐水解性优良,是以粘接剂受水解的影响作为指标,可举出在加压蒸气下(于105℃、1.05atm下保存168小时)的促进评价(IEC—60068—2—66(JIS60068—2—66))中,具有1N/15mm以上的层压强度,并且,不会产生因脱层引起的基材之间的剥离。
即,所谓耐水解性优良,是以粘接剂受水解的影响作为指标,可举出采用HAST室进行的促进评价(通过加压蒸气的促进评价),例如,采用IEC—60068—2—66记载的方法,于105℃、1.05atm下保存168小时后,层压强度为1N/15mm以上,并且,不会产生因脱层引起的基材之间的剥离。
下面,记载在本发明中使用的耐水解性优良的粘接剂或粘接剂组合物。
作为本发明的太阳能电池背面密封用薄片中使用的聚氨酯类粘接剂,首先可以举出,相对于100重量份的含有多元醇A与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物。
如上所述,多元醇A为聚酯多元醇以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物得以链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
上述粘接剂组合物含有的多元醇A,其在基材间的初期层压强度优良,而且具有充分耐于高温环境下的促进试验的耐热性。
而且,多元醇A包含具有优良的耐水解性的尿烷键。但是,同时还包含具有水解性的酯键。
在高温多湿条件下的促进环境下中发生了水解的酯键部位开裂为羧基与羟基,该羧基作为酸催化剂起作用,还促进其他酯键部位的水解。
因此,在本发明中为了封闭因该水解产生的羧基,相对于100重量份的配合有多元醇A与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物组成的组中的至少一种化合物。
本发明中使用的聚酯多元醇,可以采用琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、以及巴西二酸等脂肪族类二羧酸;间苯二酸、对苯二酸、以及萘二酸等芳香族类二羧酸;乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、甲基戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、以及十二碳二醇等脂肪族类二醇;环己二醇、以及加氢苯二甲醇等脂环式类二醇;或苯二甲醇等芳香族类二醇等中的一种以上。
另外,通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇,可以举出对上述聚酯多元醇的两末端的羟基,例如,采用选自2,4—甲苯二异氰酸酯、2,6—甲苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、异亚丙基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2,2,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、2,4,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、1,6—亚己基二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’—二环己基甲烷二异氰酸酯、以及异亚丙基二环己基—4,4’—二异氰酸酯等中的异氰酸酯化合物单体,或者由上述异氰酸酯化合物中选择的至少一种以上异氰酸酯化合物形成的加成物、缩二脲体、或异氰脲酸酯体实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇等。
作为使这些多元醇A交联的交联剂,可以采用上述异氰酸酯化合物,但又不限于这些,只要具有活性氢基和反应性的交联剂即可而不必考虑其种类。
作为为了封闭这些多元醇A在高温多湿条件下的促进环境中发生水解时所生成的羧基而配合的碳化二亚胺化合物,可以举出N,N’—二邻甲苯酰基碳化二亚胺、N,N’—二苯基碳化二亚胺、N,N’—二—2,6—二甲基苯基碳化二亚胺、N,N’—双(2,6—二异丙基苯基)碳化二亚胺、N,N’—二辛基癸基碳化二亚胺、N—甲苯酰基—N’—环己基碳化二亚胺、N,N’—二—2,2—二叔丁基苯基碳化二亚胺、N—甲苯酰基—N’—苯基碳化二亚胺、N,N’—二—对硝基苯基碳化二亚胺、N,N’—二对氨基苯基碳化二亚胺、N,N’—二对羟基苯基碳化二亚胺、N,N’—二环己基碳化二亚胺、以及N,N’—二对甲苯酰基碳化二亚胺等。
另外,作为发挥同样作用的噁唑啉化合物,可以举出2—噁唑啉、2—甲基—2—噁唑啉、2—苯基—2—噁唑啉、2,5—二甲基—2—噁唑啉、2,4—二苯基—2—噁唑啉等的单噁唑啉化合物;2,2’—(1,3—亚苯基)—双(2—噁唑啉)、2,2’—(1,2—亚乙基)—双(2—噁唑啉)、2,2’—(1,4—亚丁基)—双(2—噁唑啉)、2,2’—(1,4—亚苯基)—双(2—噁唑啉)等二噁唑啉化合物。
同样,作为环氧化合物,可以举出1,6—已二醇、新戊二醇、以及聚亚烷基二醇等脂肪族二醇的二缩水甘油醚;山梨糖醇、山梨糖醇酐、聚丙三醇、季戊四醇、二丙三醇、丙三醇、以及三羟甲基丙烷等脂肪族多元醇的多缩水甘油醚;环己二甲醇等脂环式多元醇的多缩水甘油醚;对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、偏苯甲酸、已二酸、以及癸二酸等脂肪族或芳香族多元羧酸的二缩水甘油酯或多缩水甘油酯;间苯二酚、双—(对羟基苯基)甲烷、2,2—双—(对羟基苯基)丙烷、三—(对羟基苯基)甲烷、以及1,1,2,2一四(对羟基苯基)乙烷等多元酚的二缩水甘油醚或多缩水甘油醚;N,N—二缩水甘油基苯胺、N,N—二缩水甘油基甲苯胺、以及N,N,N’,N’—四缩水甘油基—双(对氨基苯基)甲烷等胺的N—缩水甘油基衍生物;氨基苯酚的三缩水甘油基衍生物;三缩水甘油基三(2—羟乙基)异氰脲酸酯、三缩水甘油基异氰脲酸酯、邻甲酚型环氧化物、以及苯酚酚醛清漆型环氧化物。
这些可封闭羧基的化合物的配合量是,相对于100重量份的在多元醇A中配合了交联剂的组合物以1~50重量份的比例配合。当少于1重量份时,耐水解性恶化。当添加量多时,从封闭因水解生成的羧基的观点看是优选的,但显然有助于粘接的聚氨酯成分变少,有粘接功能下降之虑。另外,当考虑聚氨酯类粘接剂的涂布作业性等时,配合量在50重量份以下是优选的。1
另外,也可以配合能够以通过水解生成的羟基作为起点而形成交联反应的化合物。
作为该化合物,可以举出磷类化合物,可以采用三(2,4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4—二叔丁基苯基)4,4’—联亚苯基亚磷酸酯、双(2,4—二叔丁基苯基)季戊四醇—二亚磷酸酯、双(2,6—二叔丁基—4—甲基苯基)季戊四醇—二亚磷酸酯、2,2—亚甲基双(4,6—二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、4,4’—亚丁基—双(3—甲基—6—叔丁基苯基—二—三癸基)亚磷酸酯、1,1,3—三(2—甲基—4—双三癸基亚磷酸酯—5—叔丁基苯基)丁烷、三(混合的单及二—壬基苯基)亚磷酸酯(トリス(ミツクスドモノ及びジ—ノニルフエニル)ホスフアイト)、三(壬基苯基)亚磷酸酯、以及4,4’—异亚丙基双(苯基—二烷基亚磷酸酯)等。
但是,从抑制聚酯化合物水解的观点看,与其用磷化合物来交联通过水解生成的羟基,还不如去封闭作为水解的酸催化剂作用的羧基是必要的,所以,优选上述碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物、环氧化合物。其中,作为最优选的化合物,可以举出碳化二亚胺化合物。
在上述采用多元醇A的聚氨酯类粘接剂中,通过碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物、及/或环氧化合物等来抑制水解。与此相对地,也可以设计成聚氨酯类粘接剂本身不发生水解。
此时,作为聚氨酯类材料考虑的多元醇成分,可以举出上述多元醇B、多元醇C、以及多元醇F等。而且,还可以使用以这些成分作为主剂的化合物。
还有,如上所述,多元醇B为聚碳酸酯多元醇及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
多元醇C为在侧链导入了羟基的丙烯酸多元醇。
还有,多元醇F为聚醚多元醇及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚醚型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
当考虑耐热性等时,在这些多元醇B、C及F中,优选多元醇B及多元醇C。
可作为多元醇B使用的聚碳酸酯多元醇,例如,可通过使碳酸酯化合物与二元醇加以反应而得到。
作为碳酸酯化合物,可以采用二甲基碳酸酯、二苯基碳酸酯、以及亚乙基碳酸酯等。
作为二元醇,可以举出乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、甲基戊二醇、已二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、以及十二碳二醇等脂肪族二醇;环己二醇、以及加氢苯二甲醇等脂环式类二醇;苯二甲醇等芳香族二醇等。这些既可作为单体使用,也可作为化合物使用。
另外,对使这些碳酸酯化合物与二元醇化合物加以反应而得到的聚碳酸酯多元醇,采用具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施链伸长的聚碳酸酯聚氨酯多元醇,由此得到聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇,并如上所述地,可将该聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇用作多元醇B。
其中,当考虑作为粘接剂的性能时,特别优选脂肪族聚碳酸酯多元醇。
作为多元醇C使用的在侧链导入了羟基的丙烯酸多元醇,也可以是从2—羟乙基(甲基)丙烯酸酯,以及2—羟丙基(甲基)丙烯酸酯等含羟基单体和,(甲基)丙烯酸及/或烷基(甲基)丙烯酸酯单体(作为烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2—乙基己基、以及环己基)得到的聚合物。
而且,也可以采用使(甲基)丙烯酰胺、N—烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N—二烷基(甲基)丙烯酰胺(作为烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2—乙基己基、环己基等)、N—烷氧基(甲基)丙烯酰胺、N,N—二烷氧基(甲基)丙烯酰胺(作为烷氧基,可以举出甲氧基、乙氧基、正丁氧基、异丁氧基等)、N—羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N—苯基(甲基)丙烯酰胺等含酰胺基的单体;或缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯及烯丙基缩水甘油醚等含缩水甘油基的单体等加以共聚的聚合物。进一步,还可以采用使乙烯基异氰酸酯、烯丙基异氰酸酯、苯乙烯、α—甲基苯乙烯、乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、马来酸、烷基马来酸单酯、富马酸、烷基富马酸单酯、衣康酸、烷基衣康酸单酯、(甲基)丙烯腈、偏二氯乙烯、乙烯、丙烯、氯乙烯、醋酸乙烯、丁二烯等单体加以共聚合的聚合物。
这些多元醇B及C,也可作为与多元醇A的混合物使用。具体地说,也可以是含多元醇A与多元醇B的组合物、含多元醇A与多元醇C的组合物、或含多元醇A与多元醇B与多元醇C的组合物。即,本发明中使用的聚氨酯类粘接剂也可以是多元醇D。
多元醇D中具有耐水解性骨架的多元醇B及/或多元醇C的比例为50~99重量%,具有水解性骨架的多元醇A的比例为1~50重量%。
而且,在本发明中,作为聚氨酯类粘接剂,可以使用对多元醇B及多元醇C中的至少一种与多元醇A,通过上述具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的共聚物。即,本发明中使用的聚氨酯类粘接剂,也可以是多元醇E。
作为多元醇E的结构有几种,例如,可以举出多元醇B—多元醇A的主链嵌段共聚物、多元醇C—多元醇A的侧链型嵌段共聚物。
多元醇E中具有耐水解性骨架的多元醇B及/或多元醇C的比例为50~99重量%,具有水解性骨架的多元醇A的比例为1~50重量%。
即,本发明中使用的聚氨酯类粘接剂,是将具有水解性的多元醇A与具有耐水解性骨架的多元醇B及/或多元醇C加以组合的共聚物,或着是含有它们的混合物。
在这些多元醇B~E中,还可以配合上述碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物中的至少一种化合物,优选配合碳化二亚胺化合物。
但是,这些具有封闭羧基功能的化合物不是必要成分。因此,其配合比例相对于100重量份的多元醇B~E中配合了交联剂的组合物,可以是1~50重量份左右。
上述聚氨酯类粘接剂,可在粘贴作为太阳能电池背面密封用薄片使用的基材彼此之间时使用。作为优选的基材,可以举出选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、以及聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)中的聚酯基材;聚碳酸酯类基材;选自聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、以及四氟乙烯—六氟丙烯共聚物(FEP)中的氟类基材;或丙烯酸类基材。
另外,又不限于这些,可考虑耐热性、强度物性、电绝缘性等而适当地选择聚烯烃类树脂、聚酰胺类树脂、聚芳酯树脂等。
上述聚酯基材,是采用多元酸或其酯形成衍生物与多元醇或其酯形成衍生物而得到的基材。
作为上述多元酸成分,可以举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、酞酸、酞酸酐、2,6—萘二羧酸、1,4—环己二羧酸、己二酸、皮脂酸、偏苯甲酸、均苯四酸、二聚酸、马来酸、以及衣康酸等,可采用其中的两种以上。
作为上述多元醇成分,可以举出乙二醇、1,4—丁二醇、二甘醇、二丙二醇、1,6—己二醇、1,4—环己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二甲苯基二醇、二羟甲基丙烷、聚(环氧乙烷)二醇、聚(四亚甲基氧)二醇、还有,含羧酸基、磺酸基、氨基、或它们的盐的多元醇成分,可以使用其中的一种或两种以上。
作为构成基材的聚酯,通常为上述的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)。
但是,由于聚酯基材,特别是含聚对苯二甲酸乙二醇酯的基材与上述聚氨酯类粘接剂同样地具有酯键,因此有发生水解之虑。
因此,当采用聚对苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯基材时,优选采用数均分子量为18000~40000、环状低聚物含量为1.5重量%以下、特性粘度为0.5dl/g以上的、具有耐水解性的聚酯基材。
另外,当聚酯当分子在末端具有羧酸基时,由于通过热、水尤其通过酸容易进行反应,因此易发生水解。于是,优选采用在不会提高末端羧酸量的情况下能够使数均分子量增加的固相聚合法,来得到基材用聚酯。该观点对上述多元醇A也同样适用。
而且,与多元醇A同样地,可将末端羧酸基用碳化二亚胺类化合物、环氧类化合物、噁唑啉类化合物来进行封闭。
另外,当考虑到制造太阳能电池模块时产生的热有可能引起收缩这一影响时,优选采用通过实施退火处理使热收缩率控制在1%以下、优选为0.5%以下的聚酯基材。
另外,当要求耐气候性时,也可以适当地配合二苯甲酮、苯并三唑、三嗪等的紫外线吸收剂,受阻酚类、磷类、硫类、生育酚类的抗氧剂,受阻胺类的光稳定剂。
太阳能电池背面密封用薄片中使用的聚酯基材也可以是透明,但从提高太阳能电池元件的发电效率考虑,采用白色聚酯膜是优选的。特别是,当太阳能电池背面密封用薄片由多层构成时,至少与填充材料粘贴的基材采用白色聚酯膜是优选的。
此时采用的白色聚酯膜,可以使用添加了氧化钛、二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、硫酸钡等白色添加剂的“颜料分散型”;或在聚酯中添加非相溶的聚合物或微粒子,通过在双轴拉伸时在混合界面形成空隙而使产生白色的“微发泡型”等。在“微发泡型”中,优选对聚酯为非相溶的聚合物,具体地说,优选聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、以及聚甲基戊烯等的聚烯烃类树脂。
而且,根据需要,可将聚亚烷基二醇或其共聚物等作为相溶化剂使用。
作为微粒子的具体例子,可以举出有机粒子或无机粒子,可以使用硅粒子、聚酰亚胺粒子、交联苯乙烯—二乙烯基苯共聚物粒子、交联聚酯粒子、氟类粒子等。
作为无机粒子,可以使用碳酸钙、二氧化硅、硫酸钡等。
通过采用多元醇A~E的聚氨酯类粘接剂粘贴上述基材而成的结构示于图2。图2是最单纯的结构,是通过聚氨酯类粘接剂B—2粘贴两张基材B—1的结构。
但是,实际上作为太阳能电池背面密封用薄片使用时,必需设置针对水分及氧的气体阻挡层B—3,最终形成图3所示的结构。
作为这种气体阻挡层B—3,可以举出金属箔基材、金属蒸镀膜基材、铝箔基材、或无机化合物蒸镀膜基材。
作为金属箔,可以举出铝箔。
作为金属蒸镀膜的代表性例子,可以举出在聚酯类拉伸膜或聚烯烃类拉伸膜上蒸镀有铝的铝蒸镀膜。
作为无机化合物蒸镀膜基材,可以举出将氧化铝、氧化硅、氧化锡、氧化镁、氧化铟或它们的复合氧化物等蒸镀在聚酯基材料的膜基材。只要是透明的并且具有对氧、水蒸气等的气体阻挡性的基材,就可作为气体阻挡层B—3使用,但特别优选将氧化铝蒸镀在聚酯基材而成的膜基材或将氧化硅蒸镀在聚酯基材而成的膜基材。
其厚度的最佳条件可根据所使用的无机氧化物的种类、结构而不同,但通常优选为5~300nm,可适当地选择该值。当膜厚小于5nm时,得不到均匀的膜,并且,也不是发挥阻挡功能所需的充分的膜厚。当膜厚大于300nm时,由于薄膜的柔软性欠缺,有在外部应力作用下容易产生龟裂之虑。优选在10~150nm的范围内。
作为设置这些蒸镀层的方法,可以采用通常的真空蒸镀法来形成,但也可以采用其他薄膜形成方法,如溅射法、离子电镀法、等离子气相沉积法(CVD)等。
另外,根据需要,从进一步提高气体阻挡性的观点考虑,可在上述无机化合物蒸镀层上,设置含有乙烯—醋酸乙烯共聚物的部分或完全皂化物与硅烷化合物的外护层(overcoat)。
如上所述地,举出了各种用于形成气体阻挡层B—3的基材,但当考虑电绝缘性时,优选采用无机化合物蒸镀膜基材。
另外,当用于太阳能电池背面密封用薄片时,也要求气体阻挡层B—3必需具有优良的耐水解性。当考虑耐水解性时,特别优选气体阻挡层B—3为采用聚酯基材的无机化合物蒸镀膜。其中,优选将厚度为约10~150μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为基材的无机化合物蒸镀膜。
具有上述厚度范围的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,可通过以下方法制造,即,对通过T型压铸法(Tダイキヤスト法)加以溶融的聚酯树脂制成薄膜,用在线法同时或依次进行双轴拉伸后,使其热固定。此时,为了提高加工性,优选采用特性粘度为0.2~0.5dl/g的聚酯树脂。
但是,即使提高了基材B—1或聚氨酯类粘接剂B—2的耐水解性,但当作为形成气体阻挡层B—3的无机化合物蒸镀膜基材采用聚酯时,如上所述地由于聚酯的耐水解性差,因此,存在着气体阻挡层B—3发生水解之虑。
在本发明中,通过以下说明的方法解决了该问题。
(1)首先,在不含水解性主剂(多元醇A)、含有如多元醇B及多元醇C等耐水解性优异的多元醇的聚氨酯类粘接剂中也添加了用于抑制水解的碳化二亚胺化合物等。
所添加的碳化二亚胺化合物等,与其抑制粘接剂的水解相比,不如说更抑制气体阻挡层B—3的水解。
即,水分透过含多元醇B及/或多元醇C的聚氨酯类粘接剂,达到气体阻挡层B—3,通常在气体阻挡层B—3引起水解。但是,在本发明中,由于碳化二亚胺化合物等添加在粘接层,因此可抑制在气体阻挡层B—3的水解。
(2)其次,如同多元醇D及多元醇E,当含有耐水解性主剂(多元醇B及/或多元醇C)与水解性主剂(多元醇A)时,水解性主剂自行水解而消费用于使气体阻挡层B—3的基材发生水解的水分。但是,由于含有耐水解性主剂,因此粘接层可以保持其粘接功能。即,既可保持作为粘接剂B—2的功能的同时,又能保持气体阻挡层B—3的功能。
此时,当再添加碳化二亚胺化合物等时,所添加的碳化二亚胺化合物等,可抑制多元醇A中的酯键水解而产生的羧基进一步水解酯键的现象。因此,在保持气体阻挡层B—3的功能的同时,还可以将作为粘接剂B—2的功能保持在更高的水平上。
(3)最后,在具有不含耐水解性主剂、含有多元醇A或多元醇F的水解性主剂的聚氨酯类粘接剂的薄片中,比起重视粘接剂B—2的功能,更重视气体阻挡层B—3的功能。换言之,使气体阻挡层B—3发生水解的水分,牺牲多元醇A来进行消费。
但是,即使在这种情况下,若添加碳化二亚胺化合物,则所添加的碳化二亚胺化合物等,可抑制多元醇A中的酯键水解而产生的羧基进一步水解酯键的现象。因此,能够在保持气体阻挡层B—3的功能的同时,还可以保持作为粘接剂B—2的功能。
如此地,通过明确分配聚氨酯类粘接剂组合物中添加的添加剂的功能,可以赋予作为太阳能电池背面密封用薄片必要的粘接功能与耐水解性。
作为上述太阳能电池背面密封用薄片的制造方法,可以举出:采用凹版辊涂法、辊涂法、棒涂法、逆转涂布法(リバ—スコ—ト)等方法,在上述基材上以干固体成分达到0.1~10g/m2而涂敷上述聚氨酯类粘接剂,通过干式层叠法等公知的方法进行层叠而制造。另外,不限于上述干法工艺,例如,也可以将由聚酯类、聚氨酯类、丙烯酸类或它们的混合物构成的易粘接涂层设置在基材侧。
此时,根据需要,优选在基材侧实施电晕放电处理、火焰处理、等离子处理等用于提高粘着性的表面处理。特别是,当将氟树脂作为基材时,优选等离子处理等。
将如上所述得到的层叠体用作太阳能电池背面密封用薄片,制造太阳能电池模块。该工序如下述(1)~(4),并用图4来进行说明。
(1)在加热过的平板上(约120~160℃)设置玻璃板、填充材料、电池单元(cell)、填充材料、以及背面密封用薄片;
(2)将室C—1及C—2抽成真空;
(3)使室C—1与大气相通,将具有耐热性的橡胶片C—4与模块粘接;
(4)通过其热/压力,使作为填充材料A—2的乙烯醋酸乙烯共聚物熔融,从而包埋电池单元A—1。而且,使玻璃板A—3与电池单元A—1与背面密封用薄片B粘接的同时,使填充材料A—2交联而使其固化。
此时,工序(4)分成:层叠后,通过设置在另一生产线上的烘箱实施交联反应的情况;以及在层叠装置内部实施交联反应的情况。
前者为所谓的标准固化型(Standard Cure),而后者为所谓的快固化型(Fast Cure)。通常,作为太阳能电池模块的填充材料,优选采用醋酸乙烯含量为10~40重量%的乙烯—醋酸乙烯共聚物。为确保太阳能电池的耐热性、物理强度,通过热或光等使乙烯—醋酸乙烯共聚物交联。
进行热交联时,采用在70℃以上的温度分解而产生自由基的有机过氧化物。其中,特别优选半衰期为10小时左右、分解温度为50℃以上的交联剂。例如,具体的可以举出2,5—二甲基已烷—2,5—二羟基过氧化物、2,5—二甲基—2,5—二(叔丁基过氧化物)已炔—3、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、2,5—二甲基—2,5—二(叔丁基过氧化物)已烷、二枯基过氧化物、α,α’—双(叔丁基过氧化物异丙基)苯、正丁基—4,4—双(叔丁基过氧化物)戊酸酯、叔丁基过氧化物苯甲酸酯、过氧化苯甲酰等。
在进行光固化时可以采用光敏剂。作为脱氢型(双分子反应型)光敏剂,优选使用二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4—苯甲酰基—4’—甲基二苯基硫化物、异丙基噻吨酮等。
作为内部开裂型引发剂,可以使用苯偶姻醚、苄基二甲基缩酮等。另外,作为α—羟基烷基苯酮型,优选的可以使用2—羟基—2—甲基—1—苯基丙烷—1—酮、1—羟基环己基苯基酮、烷基苯基乙醛酸酯、二乙氧基苯乙酮等。而且,作为α—氨基烷基苯酮型,优选的可以使用2—甲基—1—[4(甲基硫)苯基]—2—吗啉代丙烷—1,2—苄基—2—二甲基氨基—1—(4—吗啉代苯基)—丁酮—1等。另外,也可以采用酰基氧化膦等。
另外,考虑到与构成太阳能电池模块的玻璃板之间的粘接,优选聚氨酯类粘接剂含有硅烷偶合剂。
作为硅烷偶合剂,可以举出乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β—甲氧基乙氧基)硅烷、γ—甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ—环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ—环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β—(3,4—环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ—氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ—巯基丙基三甲氧基硅烷、γ—氨基丙基三乙氧基硅烷、以及N—β(氨基乙基)—γ—氨基丙基三甲氧基硅烷等。
而且,为了促进粘着性及固化,配合含环氧基化合物也是优选的。作为优选使用的含环氧基化合物,可以举出三缩水甘油基三(2—羟基乙基)异氰脲酸酯、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6—已二醇二缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、2—乙基已基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苯酚缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、已二酸二缩水甘油酯、邻酞酸二缩水甘油酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯、以及丁基缩水甘油醚等化合物,以及含环氧基的、分子量为几百~几千的低聚物或重均分子量为几千~几十万的聚合物。
而且,为了提高填充材料的交联、粘着性、机城强度、耐热性、耐湿热性、耐气候性等,还优选添加含丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或烯丙基的化合物。最优选(甲基)丙烯酸衍生物,例如其烷基酯或酰胺。此时,作为烷基,除甲基、乙基、十二烷基、硬脂酰基、月桂基等的烷基外,还可以举出环己基、四氢糠基、氨基乙基、2—羟基乙基、3—羟基丙基、以及3—氯—2—羟基丙基等。
另外,也同样可以使用(甲基)丙烯酸与乙二醇、三甘醇、聚乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、或季戊四醇等的多官能醇的酯,。
作为酰胺,代表性的可以举出丙烯酰胺。另外,作为含烯丙基的化合物,优选三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、酞酸二烯丙酯、异酞酸二烯丙酯、或马来酸二烯丙酯等。
而且,也优选为了赋予阻燃性而添加无机化合物、为了赋予耐气候性而添加紫外线吸收剂、为了抗氧化老化而添加抗氧剂等。
即,构成太阳能电池模块的乙烯—醋酸乙烯共聚物,可以举出为了满足作为太阳能电池模块所必须的功能而配合了各种添加剂的树脂组合物。
因此,为了提高含有通过配合如上所述的各种添加剂所得到的乙烯—醋酸乙烯共聚物的组合物而成的填充剂与太阳能电池背面密封用薄片的粘着性,也优选在与填充剂粘贴的基材B—1的面上设置由丙烯酸类、环氧类、酚类、聚酯类、聚氨酯类、苯乙烯类树脂或它们的改性物形成的易粘接涂层。
通过设置具有上述构成的太阳能电池背面密封用薄片,可以得到耐水解性良好且太阳能电池模块的保护作用良好的太阳能电池背面密封用薄片。
另外,由于具有发挥上述效果的太阳能电池背面密封用薄片,因此所得到的太阳能电池模块可长期保持优良的电力输出特性。
实施例
下面举出本发明的实施例,但本发明又不限于这些实施例。
首先,对用于制造太阳能电池背面密封用薄片的材料加以说明。
作为太阳能电池背面密封用薄片的基材,使用了以下的基材1及2。还有,下述基材3是作为气体阻挡层的基材使用。
<基材1>
采用厚度为188μm的“微发泡型”白色聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。该聚对苯二甲酸乙二醇酯,其低聚物含量为0.5重量%,数均分子量为19500,特性粘度为0.7dl/g。本基材是在中间层设置有微发泡层的两种三层的多层膜,中间层的厚度占80%。该白色聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与粘接剂进行粘贴的面未实施任何处理。
<基材2>
采用厚度为40μm的聚偏氟乙烯(PVDF)类两种双层的多层膜。本材料为由PVDF与丙烯酸类树脂构成的合金,其中的一个层为PVDF/丙烯酸=80/20,另一个层为PVDF/丙烯酸=20/80。将该PVDF/丙烯酸=20/80的层侧作为与粘接剂的粘贴面,该粘贴面侧预先实施有等离子处理。
<基材3>
在厚度为12μm的通常的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,采用PVD法设置厚度为20nm的氧化铝蒸镀层。而且,在乙烯—醋酸乙烯共聚物的完全皂化物上,使烷氧基硅烷的水解物进行溶胶—凝胶反应,从而设置厚度为0.5μm的涂层。将该基材作为气体阻挡基材使用。
作为用于粘贴上述基材的粘接剂,使用了下列粘接剂1~8。
<粘接剂1>
往由聚酯多元醇构成的主剂,以固体成分比达到3:1的形式配合由苯二甲基二异氰酸酯(加成物)与亚己基二异氰酸酯(缩二脲体)的混合物构成的固化剂,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂1)。
<粘接剂2>
相对于100重量份的粘接剂1,配合10重量份的N,N’—二苯基碳化二亚胺,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂2)。
<粘接剂3>
往通过异佛尔酮二异氰酸酯(单体)实施了链伸长的脂肪族聚碳酸酯类的主剂,以固体成分比达到3:1的形式配合由异佛尔酮二异氰酸酯(三聚体)构成的固化剂,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂3)。
<粘接剂4>
相对于100重量份的粘接剂3,配合30重量份的N,N’—二苯基碳化二亚胺,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂4)。
<粘接剂5>
往使骨架中的羟乙基甲基丙烯酸酯共聚的丙烯酸多元醇类主剂,以固体成分比达到3:1的形式配合由亚己基二异氰酸酯(缩二脲体)构成的固化剂,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂5)。
<粘接剂6>
将通过异佛尔酮二异氰酸酯(单体)实施了链伸长的脂肪族聚碳酸酯类主剂与由聚酯多元醇构成的主剂,以70/30的混合比加以混合而得到的混合主剂中,以固体成分比达到3:1的形式配合由异佛尔酮二异氰酸酯(三聚体)构成的固化剂,从而得到聚氨酯类粘接剂,并相对于100重量份的该聚氨酯类粘接剂,配合30重量份的N,N’—二苯基碳化二亚胺,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂6)。
<粘接剂7>
往由聚醚多元醇构成的主剂,以固体成分比达到4:1的形式配合由苯二甲基二异氰酸酯构成的固化剂,从而得到聚氨酯类粘接剂,并相对于100重量份的该聚氨酯类粘接剂,配合30重量份的N,N’—二苯基碳化二亚胺,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂7)。
<粘接剂8>
将脂肪族聚碳酸酯类主剂与由聚酯多元醇构成的主剂,以70/30的混合比加以混合,然后,添加异佛尔酮二异氰酸酯(单体)实施链伸长,得到共聚型主剂。往该共聚型主剂,以共聚型主剂:固化剂=3:1(固体成分比)的形式配合由异佛尔酮二异氰酸酯(三聚体)构成的固化剂,得到聚氨酯类粘接剂,相对于100重量份的该聚氨酯类粘接剂,配合30重量份的N,N’—二苯基碳化二亚胺,得到聚氨酯类粘接剂(粘接剂8)。
[太阳能电池背面密封用薄片的制造]
采用上述粘接剂1~粘接剂3,并通过干式层叠法将基材1~基材3进行层叠。调节粘接剂的涂布量,是干重换算值达到5g/m2。老化温度为50℃—5天。实际制造的结构为下列结构1~4。
结构1:基材1/粘接剂/基材1
结构2:基材2/粘接剂/基材2
结构3:基材1/粘接剂/基材3/(粘接剂)/基材1
结构4:基材2/粘接剂/基材3/(粘接剂)/基材2
其中,结构3及结构4中的(粘接剂)与基材3的蒸镀层连接。
[评价样品的评价方法]
通过采用加压蒸气的促进评价试验,对所得到的太阳能电池背面密封用薄片进行评价。
将上述结构的样品以A4大小切取,安装在HAST室(通过加压蒸气进行的促进评价装置)中,于105℃、1.05atm环境下评价经时的层压强度与剥离现象。层压强度是采用通过“TENSILON(テンシロン)”试验机进行的T型剥离法,测定15mm宽、十字头速度300mm/min时的强度。通常,作为对太阳能电池背面密封用薄片的促进评价,必需在85℃—85%RH环境中保存2000小时以上,但通过采用本评价方法,能够缩短促进评价所需时间,已经确认了于85℃—85%RH环境中保存2000小时的物性值相当于105℃、1.05atm环境中保存168小时的物性值。
对下述实施例中制造的样品,按照上述评价方法进行了粘接剂的基础性能评价。将其评价结果示于表1~3。
实施例1
采用粘接剂1,制造上述结构1~4的样品。
实施例2
采用粘接剂2,制造上述结构1~4的样品。
实施例3
采用粘接剂3,制造上述结构1~4的样品。
实施例4
采用粘接剂4,制造上述结构1~4的样品。
实施例5
采用粘接剂5,制造上述结构1~4的样品。
实施例6
采用粘接剂6,制造上述结构1~4的样品。
实施例7
采用粘接剂7,制造上述结构1~4的样品。
实施例8
采用粘接剂8,制造上述结构1~4的样品。
[表1]
表中的“*”表示基材3已被破坏而无法测定。
[表2]
表中的“*”表示基材3已被破坏而无法测定。
[表3]
表中的“*”表示基材3已被破坏而无法测定。
从表1~3可知,根据结构1、结构2,可以确认未添加碳化二亚胺的聚酯多元醇类聚氨酯树脂在促进评价168h以上其强度降低,肉眼也可以确认因脱层引起的剥离。可以确认通过添加碳化二亚胺,能够保持其凝聚力,耐水解性优良。可以确认采用聚碳酸酯类、丙烯酸类主剂者,即使没有配合碳化二亚胺,其受水解的影响少、显示出经时良好的层压强度。
另一方面,在作为结构的中间层设置了由通常的双轴拉伸聚酯膜构成的层的结构3、结构4中,采用未配合碳化二亚胺的聚碳酸酯类、丙烯酸类主剂者,可以确认由于中间层的聚酯基材的水解,存在着不能作为太阳能电池背面密封用薄片实用的倾向。但是,通过配合碳化二亚胺,不仅可以赋予抑制粘接层水解的效果,还可以赋予中间层的聚酯层水解的效果。
从上述可知,具有本发明结构的太阳能电池背面密封用薄片,不仅在作为太阳能电池模块实际利用的环境中,而且在评价太阳能电池模块时的高温多湿环境下的促进评价中,不仅可以防止因水解引起的材料的老化、因脱层引起的外观不良,而且可以保持作为背面密封用薄片的阻挡特性及作为太阳能电池的电力输出特性。
产业上的可利用能
本发明提供一种作为太阳能电池模块,在实际的使用环境或太阳能电池模块促进评价中的高温多湿环境下,可防止因水解引起的材料老化,能够保持太阳能电池的电力输出特性的、耐气候性优良的太阳能电池背面密封用薄片。
Claims (16)
1.一种太阳能电池背面密封用薄片,其具有通过聚氨酯类粘接剂将至少两层以上的基材加以粘贴而成的层叠体,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂含有具有满足下述条件1及条件2的耐水解性的粘接剂,
条件1:在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室中,于105℃、1.05atm条件下保存168小时后的层压强度至少为1N/15mm以上;
条件2:在作为采用加压蒸气进行的促进评价装置的HAST室中,于105℃、1.05atm条件下保存168小时后,不产生因脱层引起的基材之间的剥离。
2.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇A与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇A为聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
3.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇B与交联剂的粘接剂组合物;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
4.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇B与交联剂的组合物,添加1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
5.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇C与交联剂的粘接剂组合物;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
6.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇C与交联剂的组合物,添加了1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
7.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是含有多元醇D与交联剂的粘接剂组合物;
所述多元醇D含有1~50重量%的多元醇A和、50~99重量%的多元醇B及多元醇C中的至少一种;
所述多元醇A是聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
8.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,上述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇D与交联剂的组合物,添加了1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇D含有1~50重量%的多元醇A和、50~99重量%的多元醇B及多元醇C中的至少一种;
所述多元醇A是聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
9.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂含有多元醇E与交联剂;
所述多元醇E为对1~50重量%的多元醇A和、50~99重量%的多元醇B及多元醇C中的至少一种多元醇,通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施链伸长而得到的共聚型多元醇;
所述多元醇A是聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
10.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇E与交联剂的组合物,添加了1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇E为对1~50重量%的多元醇A和、50~99重量%的上述多元醇B及上述多元醇C中的至少一种多元醇,通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施链伸长而得到的共聚型多元醇;
所述多元醇A是聚酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇B是聚碳酸酯多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚碳酸酯型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种;
所述多元醇C是在侧链导入有羟基的丙烯酸多元醇。
11.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述聚氨酯类粘接剂是相对于100重量份的含有多元醇F与交联剂的组合物,添加了1~50重量份的由碳化二亚胺化合物、噁唑啉化合物及环氧化合物所组成的组中的至少一种化合物而成的粘接剂组合物;
所述多元醇F是聚醚多元醇、以及通过具有两个以上官能团的异氰酸酯化合物实施了链伸长的聚醚型氨基甲酸酯多元醇中的至少一种。
12.按照权利要求1所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述交联剂为含有异氰酸酯化合物、具有该异氰酸酯化合物中的至少一种以上的加成物、缩二脲体、或异氰脲酸酯体的粘接剂组合物;所述异氰酸酯化合物为选自2,4—甲苯二异氰酸酯、2,6—甲苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、异亚丙基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2,2,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、2,4,4—三甲基亚己基二异氰酸酯、1,6—亚己基二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’—二环己基甲烷二异氰酸酯、异亚丙基二环己基—4,4’—二异氰酸酯中的异氰酸酯化合物。
13.按照权利要求1~6中任意一项所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述基材为选自由聚酯基材、聚碳酸酯类基材、氟类基材以及丙烯酸类基材所组成的组中的基材;所述聚酯基材为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、以及聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)中的聚酯基材;所述氟类基材为选自聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、以及四氟乙烯六氟丙烯共聚物(FEP)中的氟类基材。
14.按照权利要求1~6中任意一项所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,所述基材是聚酯基材,该聚酯基材的数均分子量为18000~40000、环状低聚物含量为1.5重量%以下、特性粘度为0.5dl/g以上、并且具有耐水解性。
15.按照权利要求1~8中任意一项所述的太阳能电池背面密封用薄片,其特征在于,上述层叠体还具有铝箔基材、铝蒸镀基材、二氧化硅蒸镀基材或氧化铝蒸镀基材。
16.一种太阳能电池模块,其采用权利要求1~12中任意一项所述的太阳能电池背面密封用薄片。
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