CN102064226A - 太阳电池模块背面用散热片及使用其的太阳电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种太阳电池背面用散热片及使用其的太阳电池模块。本发明可以提高已在使用的太阳电池模块的散热性,并可通过更换贴附来经常维持太阳电池模块的散热性能。本发明的太阳电池模块背面用散热片,优选为在另一面全面具有细微的凹凸形状。散热膜可具备在其中一侧面层积有黏着剂层的基材层、与层积在该基材层的另一侧面的散热层。上述散热层优选为具备微小粒子与该微小粒子的黏合剂。
Description
技术领域
本发明关于一种贴设于太阳电池模块的背面,可提高太阳电池模块散热性的太阳电池模块背面用散热片。
背景技术
近年来,由于对地球暖化等环境问题的意识高涨,使得洁净能源的太阳能发电受到瞩目,而正开发具有各种形态的太阳电池。该太阳电池,一般是将串连或并连的多片太阳电池单元加以封装,而由经单元化的多个太阳电池模块所构成。
上述太阳电池模块,要求具有可在户外长期使用的充分的耐久性、耐候性等。如图5所示,一般太阳电池模块41的具体结构,从表面侧依序层积由玻璃等所构成的透光性基板42、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等热塑性树脂所构成的填充剂层43、作为光电组件的多片太阳电池单元44、与上述填充剂层43相同的填充剂层45、以及太阳电池模块用背片46,然后通过真空加热层积法等加以一体成形。并且,将各太阳电池单元44串联或并联,其两端子47通过设置于背面(背片46)侧的接线盒48,与外部配线的端子连接。
此种结构的太阳电池模块41设置在屋外时,在其发电时,即使外气温为20℃,太阳电池模块41的温度,会因为随着太阳电池单元44的运作而产生的热等,而产生超过50℃的升温。如此一来,太阳电池模块41的温度上升时,会发生起因于太阳电池单元44温度特性的发电效率降低的不良情形。
此外,在发电中的太阳电池模块41里,在多个太阳电池单元44之中,一个太阳电池单元44因为某种结构而在该处产生阴影时,该太阳电池单元44的发电变得不充分,因此该太阳电池单元44本身成为电阻,而在该太阳电池单元44的两电极产生电位差(即该电阻值与流通电流的积)。也就是说,由于施加反向偏压于太阳电池单元44,该组件因此发热,而产生所谓热点的状态。由于发生此种热点现象,若太阳电池单元44的温度持续上升,则会发生该太阳电池单元44损坏、无法从该太阳电池模块41获得既定输出功率的不良情形。
为了排除此种不良情形,提出了一种太阳电池模块温度上升或产生热点时冷却太阳电池模块的技术,例如,已提出一种在背面侧配置有具有突起膜状的散热部的太阳电池模块(例如,参照日本特开2000-183375号公报等)。然而,上述太阳电池模块的散热膜表面一旦受损则难以修复,由于水汽会从该部分进入等因素,而有促使填充剂层水解、减少太阳电池单元寿命之虞。此外,由于无法对应已有的太阳电池模块,因此无助于提高已在屋外使用的太阳电池模块的散热效果等以延长其寿命。再者,相比于已有的散热片,对于散热效果更高的散热片的需求更高。
发明内容
本发明鉴于该类不良情形而进行,目的在于提供一种太阳电池背面用散热片及使用其的太阳电池模块,该太阳电池背面用散热片及使用其的太阳电池模块可以提高已在使用的太阳电池模块的散热性,并可通过更换贴附来经常维持太阳电池模块的散热性能。
为解决上述课题而进行的发明,是一种具备散热膜、与层积在该散热膜的其中一侧面的黏着剂层的太阳电池模块背面用散热片。若使用该太阳电池模块背面用散热片,由于具备层积在其中一侧面的黏着剂层,而能够利用该黏着剂层贴设于以往的太阳电池模块的背面。因此,该太阳电池模块背面用散热片,可提高以往的太阳电池模块的散热性,并可进一步提升该太阳电池模块的发电效率,及延长其寿命。此外,该太阳电池模块背面用散热片,由于具备层积在其中一侧面的黏着剂层,该散热片的散热膜因损伤、多年劣化而降低散热性时,也可轻易更换贴附为新的散热片,而能够经常维持太阳电池模块的高散热性。更进一步,若使用该太阳电池模块背面用散热片,贴附于因长期使用等而产生裂痕等物理缺陷的太阳电池模块背面时,由于可利用黏着剂层覆盖此缺陷,而能够提高背面的水汽阻挡性,又因为可通过密闭来提高热传导性,而能够促进散热性。
上述散热膜优选为在另一面全面具有细微凹凸形状。若使用该太阳电池模块背面用散热片,由于另一面全面具有细微凹凸形状,因此可大幅增加另一面的表面积,提高散热性能。
上述散热膜优选为具备在其中一侧面层积有上述黏着剂层的基材层、与层积在该基材层的另一侧面的散热层。散热膜以这种方式分为2层,藉此,可将例如水汽阻挡性高的材质用于基材层或散热层,而该太阳电池模块背面用散热片则可具有更高的性能。此外,由于散热层另外设置,因此该太阳电池模块背面用散热片易于成型,并且易于进行对应所希望散热性的散热层的成型。
上述散热层优选为具备微小粒子与该微小粒子的黏合剂。若使用该太阳电池模块背面用散热片,由于可通过该微小粒子在表面(散热膜的另一面)全面地、轻易地形成微小凹凸形状成为所希望的形状,因此可确实提高散热性。
上述微小粒子优选为金属和/或无机氧化物珠状物。若使用该太阳电池模块背面用散热片,由于微小粒子为珠状物,因此可确实在表面(散热膜的另一面)全面设置微小凹凸形状。再者,由于金属及无机氧化物具备高热传导性,因此可通过将局部产生的热扩散至片的全面,进一步提高散热性。
上述散热层具有经蒸镀的无机氧化物也好。若使用该太阳电池模块背面用散热片,利用无机氧化物的高热传导性,可通过将局部产生的热扩散至片的全面以提高散热性,并且由于具有无机氧化物的散热层具备高水汽阻挡性能,因此可提高耐水解性。再者,由于含有具绝缘性的无机氧化物,因此可提高太阳电池模块的绝缘性,并可保护太阳电池单元或配线等的导电性部分。
上述散热层为金属箔也好。若使用该太阳电池模块背面用散热片,利用金属箔极高的热传导性,可通过将局部产生的热扩散至片的全面以提高散热性,并且由于作为散热层的金属箔具有高水汽阻挡性能,因此可提高耐水解性。
上述黏着剂层的一面(层积有散热膜侧的面的相反侧的面)优选为以离型片被覆。通过以离型片被覆一面,直到贴附作业之前,由于可防止黏着剂层与其它物质接触,因此该太阳电池模块背面用散热片的作业性高,并可提高贴附时该散热片的黏着性能。
因此,若使用从表面侧依序层积有透明性基板、填充剂层、作为光电组件的太阳电池单元、填充剂层、背片、该太阳电池模块背面用散热片,且具有下述特征的太阳电池模块,也即通过该黏着剂层将上述太阳电池模块背面用散热片贴设于上述背片的背面,则可提高太阳电池模块的散热性,实现发电效率的提升及长寿化。
此处太阳电池模块的「表面侧」,是指太阳电池模块的受光面侧的意思。而「背面侧」,则是指与表面侧(也即上述受光面侧)相反侧的面的意思。
如以上说明,若使用本发明的太阳电池模块背面用散热片,通过利用黏着剂层贴设于太阳电池模块背面,可提高太阳电池模块的散热性,其结果即可实现太阳电池模块发电效率的提升,以及太阳电池模块的长寿化。进而,若使用本发明的太阳电池模块背面用散热片,由于可贴设于已在使用的太阳电池模块的背面,因此能够提高已在使用的太阳电池模块的发电效率,且能够延长寿命。再者,即使在该已在使用的太阳电池模块的背面产生裂痕等缺陷的情形下,通过利用黏着剂层覆盖缺陷,可防止背片的性能降低。此外,若使用本发明的太阳电池模块,通过提高散热性,可提高发电效率,并可延长寿命。
附图说明
以下,一边参照适当附图,一边详细说明本发明的太阳电池模块背面用散热片及使用其的太阳电池模块。
图1是表示本发明之一实施形式的太阳电池模块背面用散热片的示意截面图。
图2是表示形态与图1的太阳电池模块背面用散热片不同的太阳电池模块背面用散热片的示意截面图。
图3是表示形态与图1及图2的太阳电池模块背面用散热片不同的太阳电池模块背面用散热片的示意截面图。
图4是表示使用有图1的太阳电池模块背面用散热片的太阳电池模块的示意截面图。
图5是表示已知的一般太阳电池模块的示意截面图。
具体实施方式
图1的太阳电池模块背面用散热片1,具备有散热膜2、与层积在此散热膜2的一侧面的黏着剂层3。
散热膜2具备,在其中一侧面层积有上述黏着剂层3的基材层4,与层积在该基材层4的另一侧面的散热层5。
基材层4,是以合成树脂为主成分所形成。此基材层4的主成分的合成树脂,并无特别限制,例如,可列举聚烯系树脂、氟系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚芳香基酞酸酯系树脂、聚硅氧系树脂、聚砜系树脂、聚苯硫系树脂、聚醚砜(polyether sulfone)系树脂、聚胺甲酸酯系树脂、缩醛系树脂、纤维素系树脂、丙烯腈—苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚氯乙烯系树脂等。上述树脂之中,优选为具有高耐热性、物理强度、耐候性、耐久性、对水汽等的气体阻挡性等的聚烯系树脂、聚酯系树脂、氟系树脂。
上述聚烯系树脂,可列举聚乙烯(例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯等)、聚丙烯、乙烯与不饱和羧酸酯的共聚物(例如乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯共聚物,乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物等)、乙烯与不饱和羧酸的共聚物(例如乙烯—丙烯酸共聚物、乙烯—甲基丙烯酸共聚物等)、离子聚合物树脂等。此类之中,优选为在耐水解性、耐热性、耐候性等诸性能面及价格面皆兼具的聚乙烯或耐热性、强度、耐候性、耐久性、气体阻挡性等功能性皆优异的环状聚烯系树脂。
上述环状聚烯系树脂,例如可列举a)聚合环戊二烯(及其衍生物)、二环戊二烯(及其衍生物)、环己二烯(及其衍生物)、降冰片二烯(norbornadiene)(及其衍生物)等环状二烯而成的聚合物,b)共聚该环状二烯与乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等烯类单体的1种或2种以上而成的共聚物等。此类环状聚烯系树脂之中,特佳为强度、耐热性、耐候性等优异的环戊二烯(及其衍生物)、二环戊二烯(及其衍生物)或降冰片二烯(及其衍生物)等环状二烯的聚合物。
上述聚酯系树脂,例如可列举聚对酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)等。此类聚酯系树脂之中,优选为在耐热性、耐候性等诸功能面及价格面皆兼具的聚对酞酸乙二酯。
上述氟系树脂,例如可列举聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物所构成的全氟烷氧基树脂(perfluoroalkoxy resin,PFA)、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(FEP)、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚与六氟丙烯的共聚物(EPE)、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯树脂(PCTFE)、乙烯与三氟氯乙烯的共聚物(ECTFE)、偏二氟乙烯系树脂(PVDF)、氟乙烯系树脂(PVF)等。此类氟系树脂之中,特佳为强度、耐热性、耐候性等优异的聚氟乙烯系树脂(PVF)、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物(ETFE)。
另,基材层4的形成材料,可混合上述合成树脂的1种或2种以上来使用。又,在基材层4的形成材料中,可以为了改良或改造加工性、耐热性、耐候性、机械性质、尺寸稳定性等,而混合各种添加剂等。此添加剂,例如可列举润滑剂、交联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定化剂、填充剂、强化纤维、增强剂、抗静电剂、难燃剂、防火剂、发泡剂、防霉剂,颜料等。上述基材层4的成形方法,并无特别限制,例如可采用挤压法、浇铸法、T模法、切削法、充气法(inflation method)等公知的方法。上述基材层4,可为单层结构,或也可为2层以上的多层结构。
基材层4的厚度的下限优选为12μm,尤佳为25μm。另一方面,基材层4的厚度的上限优选为1mm,尤佳为500μm。
若基材层4的平均厚度未达上述下限,则会发生下述不良情形:该太阳电池模块背面用散热片1的操作将会变得困难,且水汽阻挡性等功能性会变得不够充分。尤其是该太阳电池模块背面用散热片,由于是配合已有的太阳电池模块尺寸及太阳电池模块的接线盒位置及尺寸,经裁切后,贴合于太阳电池模块的背面,因此若平均厚度未达上述下限,则可能会使得剪贴时的作业性下降,且难以对应于各太阳电池模块尺寸来进行贴合,或可能会因贴合偏移导致与背片的密合性下降,而无法充分发挥缺陷扩大防止功能及水汽等阻挡功能。
反之,若基材层4的厚度超过上述上限,则与太阳电池模块薄型化及轻量化的要求背道而驰。此外,若基材层4的厚度超过上述上限,则除了基材层4的厚度会导致热传导率降低之外,基材层4更会因为散热片1的热容量增加而使散热效率降低。此外,若基材层4的厚度超过上述上限,则由于太阳电池模块背面用散热片1的重量增加,同样地,在背面进行贴合时的作业性降低,并且变得难以根据各种太阳电池模块尺寸进行贴合,再者,未准确贴合会造成与背片的密合性降低,结果使得热传导率降低,而有无法充分发挥散热性能之虞。
基材层4中可分散含有颜料。可如此通过在基材层4中分散含有颜料,以提升基材层4并进而提升该太阳电池模块背面用散热片1的耐热性、耐候性、耐久性、热尺寸稳定性、强度等诸特性。又,可通过在基材层4中分散含有白色颜料,以附加将穿透太阳电池单元的光线加以反射的功能,而更加提高发电效率。并且,可通过在基材层4中分散含有黒色颜料等,以将基材层4着色成各种颜色,而提升太阳电池模块的设计性。
此白色颜料,并无特别限制,例如可使用碳酸钙、氧化钛、氧化锌、碳酸铅(II)、硫酸钡等。其中,优选为树脂材料(用以形成基材层2)中的分散性优异,且对基材层2的耐久性、耐热性、强度等提升效果较大的碳酸钙。此碳酸钙,具有方解石、文石、六方方解石等结晶形态,任何一种结晶形态皆可以使用。此碳酸钙,也可以经硬脂酸、十二基二苯磺酸钠、硅烷偶合剂、钛偶合剂等进行过表面处理,或也可以含有10%以下左右的氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等杂质。其它的颜料,可以列举碳黑等黒色颜料,群青、普鲁士蓝等蓝色颜料,铁丹(colcothar)(赤铁氧化物)、镉红、钼橙等红色颜料,给予金属光泽的金属粉颜料等,可以有助于提升太阳电池模块的设计性。
上述颜料的平均粒径,优选在100nm以上、30μm以下,特佳在300nm以上、3μm以下。另,本发明中的平均粒径,是指从倍率1000倍的电子显微镜中所观测到的粒子随机选取30个粒子,然后将该30个粒子的粒径加以平均而得的。又,粒径是以费雷特(Feret’s diameter)(一定方向的并行线隔着投影像时的间隔)来加以定义。
若颜料的平均粒径小于上述范围,则可能会因凝聚等而难以均匀分散于基材层4中。另一方面,若颜料的平均粒径超过上述范围,则可能会降低对上述基材层4的耐热性等各种特性的提升效果。
上述颜料含量的下限,优选为5质量%,尤佳为10质量%。另外,上述颜料含量的上限,优选为60质量%,尤佳为30质量%。若颜料含量小于上述下限,则基材层4的耐久性、耐热性、强度等的提升效果降低。另一方面,若颜料含量超过上述上限,则有基材层4中颜料的分散性降低,导致基材层4的强度降低之虞。
散热层5具备了微小粒子6、与该微小粒子的黏合剂7。如此通过散热层5之中含有微小粒子6,可以在散热层5的表面(散热膜2的另一面)全面、均匀、且容易地形成细微的凹凸形状8。如此通过在散热层5的表面(散热膜2的另一面)全面设置细微的凹凸形状8,使得表面积扩大,来自表面(散热膜2的另一面)的散热性能跃升。再者,散热层5的平均厚度并无特别限定,例如设为5μm以上10mm以下左右。
微小粒子6大致分为无机粒子与有机粒子。无机粒子,具体来说,可以使用铝或铁合金等金属粒子,二氧化硅、氧化铝、氧化锌、二氧化锆等无机氧化物,其它如氢氧化铝、硫化钡、硅酸镁、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氮化铝、锆硅酸盐等,或该等的混合物。有机粒子的具体材料,可以使用丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚胺甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等。该等之中,优选为热传导率较高的金属粒子或无机氧化物粒子,尤佳为金属或金属氧化物,再尤佳为二氧化硅、氧化铝。微小粒子6为金属粒子或无机氧化物粒子时,由于从基材层4侧传导而来的来自太阳电池单元的发热,可以瞬间被传导至表面(散热膜2的另一面)侧,因此可以提高散热性,同时也能让局部产生的热扩散至片的整面,因此由该点也可以提高散热性。
微小粒子6是热传导率相对较高且具有高电阻值的粒子也好。微小粒子6为此种粒子时,由于一方面可以提高该片的散热性,一方面导电性可以抑制得较低,因此可以提升耐电压性。此种粒子可以列举氮化硼、氮化硅等无机氮化物等。
微小粒子6的形状并无特别限定,例如可以举球状、立方体状、针状、棒状、纺锤状、板状、鳞片状、纤维状等。其中,可以在表面(散热膜2的另一面)简易、确实地形成期望尺寸的微小凹凸的球状、也就是珠状优选。
微小粒子6的掺合量(相对于作为黏合剂7的形成材料的聚合物组成物中的基材聚合物100份的固体成分换算的掺合量)的下限,优选为10份、尤佳为20份、再尤佳为50份,该掺合量的上限优选为500份、尤佳为300份、再尤佳为200份。若微小粒子6的掺合量未达上述下限,则由于对表面(散热膜2的另一面)的细微凹凸形状8的形成不充分,表面积并未充分扩大,因此不会表现明显散热效果,此外,由于微小粒子间之间隔较宽(未邻接),微小粒子6之间的热传导变慢,因此热扩散速度降低,结果使散热性降低。另一方面,若掺合量超过上述上限,虽然热传导性及散热性提高,但是固定微小粒子6的效果会降低。
微小粒子6的平均粒径的下限优选为100nm、尤佳为3μm、再尤佳为10μm,微小粒子6的平均粒径的上限优选为1mm、尤佳为400μm、再尤佳为100μm。若微小粒子6的平均粒径未达上述下限,则难以在表面(散热膜2的另一面)形成充足的凹凸形状8,表面积未扩大,无法充分发挥散热性能。反之,若微小粒子6的平均粒径超过上述上限,则散热层5的厚度增大,与太阳电池模块薄型化及轻量化的要求背道而驰。
黏合剂7含有基材聚合物作为主原料。上述基材聚合物并无特别限定,例如可以列举丙烯酸系树脂、聚胺甲酸酯、聚酯、氟系树脂、聚硅氧系树脂、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、紫外线硬化型树脂等,可以混合使用该等聚合物的1种或2种以上。上述基材聚合物,尤佳为加工性高、可以利用涂布等手段轻易形成散热层5的多元醇。
上述多元醇,例如可以列举:对含有含羟基不饱和单体的单体成分进行聚合而得的多元醇、羟基过剩的条件下获得的聚酯多元醇,该等可以单体或混合2种以上来使用。
该含羟基不饱和单体,可以列举(a)例如2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、烯丙醇、高烯丙基醇(homoallyl alcohol)、桂皮醇、巴豆醇等含羟基不饱和单体;(b)例如乙二醇、环氧乙烷、丙二醇、环氧丙烷、丁二醇、环氧丁烷、1,4-双(羟甲基)环己烷、苯基环氧丙基醚、环氧丙基癸酸酯(glycidyl decanoate)、PLACCEL FM-1(Daicel化学工业股份有限公司制)等2价醇或环氧化合物,与例如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、巴豆酸、亚甲基丁二酸等不饱和羧酸反应所得的含羟基不饱和单体等。可聚合选自此类含羟基不饱和单体的1种或2种以上以制造多元醇。
另外,上述多元醇也可以通过聚合选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸三级丁酯、丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸三级丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环己酯、苯乙烯、乙烯基甲苯(vinyl toluene)、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、乙酸丙烯酯、己二酸二烯丙酯、伊康酸二烯丙酯、顺丁烯二酸二乙酯、1-甲苯乙烯、氯乙烯、二氯亚乙烯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、乙烯、丙烯、异戊二烯等1种或2种以上的乙烯性不饱和单体与选自上述(a)及(b)的含羟基不饱和单体来制造。
聚合含有含羟基不饱和单体的单体成分所制得的多元醇的数量平均分子量为1000以上500000以下,优选在5000以上100000以下。另外,其羟基价为5以上300以下,优选为10以上200以下,更佳为20以上150以下。
在羟基过剩的条件下所得的聚酯多元醇,可以在丙二醇、己二醇、聚乙二醇、三羟甲丙烷等多元醇中的羟基数多于前述多元酸的羧基数的条件下,使(c)例如乙二醇、二伸乙甘醇、丙二醇、二伸丙甘醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、六亚甲二醇、1,10-癸二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、三羟甲丙烷、己三醇、丙三醇、新戊四醇、环己二醇、氢化双酚A、双(羟甲基)环己烷、氢醌双(羟乙基醚)、三(羟乙基)异三聚氰酸酯、茬二醇等多元醇,与(d)例如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、1,2,4-苯三甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸等多元酸产生反应来制造。
该在羟基过剩的条件下所得的聚酯多元醇的数量平均分子量为500以上300000以下,优选为2000以上100000以下。此外,其羟基价为5以上300以下,优选为10以上200以下,更佳为20以上150以下。
用作该聚合物组成物的基材聚合物的多元醇,优选为聚合上述聚酯多元醇及上述含有含羟基不饱和单体的单体成分而制得,且具有(甲基)丙烯酸单元等的丙烯酸多元醇。以该聚酯多元醇或丙烯酸多元醇为基材聚合物的黏合剂7的耐候性高,可以抑制微小粒子6的固着性降低。再者,可以使用该聚酯多元醇与丙烯酸多元醇的任一者,也可以使用两者。
此外,上述聚酯多元醇及丙烯酸多元醇中羟基的个数,只要每1分子有2个以上,并无特别限定,但若固形成分中的羟基价为10以下,则交联点数减少,会有耐溶剂性、耐水性、耐热性、表面硬度等被膜物性降低的倾向。
黏着剂层3,是通过在散热膜2的其中一面涂布黏着剂而形成。黏着剂层3的厚度的下限,优选为12μm、尤佳为25μm、再尤佳为100μm。另外,黏着剂层3的厚度的上限,优选为1mm、尤佳为500μm、再尤佳为200μm。
若使用黏着剂层3具备上述厚度的该太阳电池模块背面用散热片1,在产生有伤痕、裂痕的太阳电池模块背面的背片表面,即使在已层积该散热片1的情况下,通过以黏着剂覆盖伤痕、裂痕部分,可以使背片与散热片1完全密合,并可以提高热传导性。又,若使用该散热片,可以防止水汽等的进入,并可以抑制伤痕及裂痕等缺陷的扩大。又,若使用该太阳电池模块背面用散热片1,则由于黏着剂层的厚度在上述范围,而可以将黏着剂层埋入至通常所产生的物理性的伤痕及裂痕的最深部,确实地抑制伤痕及裂痕等缺陷扩大及水汽等自外部的侵入。
若黏着剂层3的厚度未达上述下限,则黏着剂将无法填补通常所产生的伤痕、裂痕等缺陷的深度,而产生间隙,使得缺陷易于持续扩大,且由于水汽等会从此间隙进入,而使得水汽等阻挡性下降,同时该间隙的存在会使热传导性降低,进而使散热效率降低。相反地,若黏着剂层3的厚度超过上述上限,则例如会因黏着剂层3的厚度,而有在将该散热片1裁切成所需形状时造成阻碍等作业性下降之虞,除此之外由于热传导性降低,使得散热效率降低。
此黏着剂层3所使用的黏着剂,并无特别限制,例如可以列举丙烯酸系黏着剂、丙烯酸—胶系黏着剂、天然胶系黏着剂、丁基橡胶系等合成胶系黏着剂、聚硅氧系黏着剂、聚胺甲酸酯系黏着剂、环氧系黏着剂、聚乙烯系黏着剂、聚酯系黏着剂等,此类之中,基于黏着力、保持力、黏附力(tack force)的平衡,耐久性、耐候性佳,可以廉价取得的理由,特佳为丙烯酸系黏着剂、或耐候性、耐候性及对凹凸的追随性良好的丁基橡胶系黏着剂。
构成丙烯酸系黏着剂的单体并无特别限制,例如可以列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸三级丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异壬酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯等丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯(烷基例如为碳数1~20者);丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯等丙烯酸羟烷酯、甲基丙烯酸羟烷酯(羟烷基例如为碳数1~20者);丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、亚甲基丁二酸等不饱和脂肪族羧酸;乙酸乙烯酯;此类的组合等。其中,通过使用丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯作为单体,由于室温下的黏着力、保持力、黏附力等黏着特性良好,且可以获得已抑制印刷装置内部黏着剂层的溢出的散热片,因此为特佳。在聚合起始剂的存在下,以通常的方法通过溶液聚合、块状聚合、乳化聚合、悬浮聚合等对此类单体进行聚合,藉此制造上述丙烯酸系黏着剂。尤其是以乳化聚合所得的乳液型丙烯酸系黏着剂,由于是使用水作为主要聚合溶剂,而可以谋求制造散热片时的安全性及减轻对地球环境的负荷,因此较佳。
上述丁基橡胶系黏着剂,通常具备有丁基橡胶、软化剂及增黏树脂。
上述丁基橡胶,是以异丁烯为主成分,并为了进行交联而共聚1~2重量%的异戊二烯而得。丁基橡胶,具有透气性极低的特征。上述丁基橡胶,优选为交联以提升黏着力与凝聚力的平衡,可以列举藉聚烷基酚树脂类的硫化、电子束交联、通过添加光起始剂与光聚合性多官能性单体(例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等)所进行的紫外线交联等,但基于不需要其它胶系黏着剂所需的硫化催化剂,且耐热性、非污染性良好的理由,优选为藉聚烷基酚树脂类的硫化。
上述软化剂,是为了降低丁基橡胶的玻璃转移温度并提升低温时的初期接着性,保持高凝聚力与黏着力的平衡所添加者,例如可以列举加工用油(process oil)、填充油等石油系;液状聚异丁烯、液状聚丁烯、液状聚异戊二烯等液状胶;酞酸二丁酯、酞酸二辛酯等二元酸酯系可塑剂等。
上述增黏树脂,是为了提升初期接着性所添加者,例如可以列举松香、改质松香、松酯等松香系树脂;萜烯树脂、芳香族改质萜烯树脂、氢化萜烯树脂、萜烯酚等萜烯系树脂;脂肪族系(C5系)石油树脂、芳香族系(C9系)石油树脂、C5/C9系共聚石油树脂、脂环族系石油树脂、熏草咔·茚树脂、苯乙烯系石油树脂等石油树脂;烷基酚树脂、松香改质酚树脂等酚系树脂;二甲苯树脂等通常的增黏树脂全部,从耐候性良好的观点,较佳为石油树脂
在上述丁基橡胶系黏着剂,在不会阻碍其黏着物性等的范围,例如也可以适当添加填充剂、抗老化剂等。
上述填充剂,例如可以列举碳酸钙;碳酸镁;白云石等钙;碳酸镁;高岭土、烧成黏土、叶蜡石、膨土、绢云母、沸石、霞石·正长岩、滑石、绿坡缕石、硅灰石等硅酸盐;硅藻土、硅石粉等硅氧;氢氧化铝;英云闪长岩类、沉淀硫酸钡等硫酸钡;石膏等硫酸钙;亚硫酸钙;碳黑;氧化锌;二氧化钛等。
上述抗老化剂,例如可以列举酚系抗老化剂、胺系抗老化剂、咪唑系抗老化剂、胺二硫甲酸系抗老化剂、磷系抗老化剂、含硫酯系抗老化剂等。
构成黏着剂层3的黏着剂,优选为紫外线硬化型黏着剂。通过使用紫外线硬化型黏着剂作为黏着剂,可以在将此散热片1贴于太阳电池模块之后,利用曝晒于阳光下缓慢地进行紫外线硬化,藉此提高此散热片1的强度。
紫外线硬化型黏着剂,除了上述黏着性的聚合物成分外,还可以使用含有紫外线硬化成分,但也可以使用含有下述形态的紫外线硬化型聚合物,该形态为在黏着性聚合物的侧链加合有不饱和双键。
紫外线硬化成分,可以使用通过照射紫外线而会产生紫外线硬化成分反应[例如,紫外线硬化成分彼此的反应、紫外线硬化成分与黏着剂层中其它成分(例如,丙烯酸系聚合物等)的反应等]。具体而言,紫外线硬化成分,可以使用至少具有1个在分子内含有不饱和双键之基(含不饱和双键之基)的化合物(单体、寡聚物或聚合物等),尤其宜为非挥发性化合物。紫外线硬化成分,可以单独或组合2种以上使用。
紫外线硬化成分中含有不饱和双键之基,尤其以含有碳—碳双键之基(含碳—碳双键之基)为佳,该含碳—碳双键之基,例如可以列举乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酰基等含乙烯性不饱和键之基等。含不饱和双键之基可以单独或组合2种以上使用。另,在紫外线硬化成分1分子中,含不饱和双键之基的数目,优选在2个以上。当紫外线硬化成分在1分子中具有2个以上含不饱和双键之基时,可以使用多个相同的含不饱和双键之基,也可以使用2种以上的含不饱和双键之基。
紫外线硬化成分,例如可以列举(甲基)丙烯酸酯与多元醇的酯化物、酯丙烯酸系化合物、胺甲酸乙酯丙烯酸系化合物、具有含不饱和双键之基的三聚氰酸酯系化合物、具有含不饱和双键之基的异三聚氰酸酯系化合物等。
紫外线硬化成分,更具体而言,例如可以列举烷二醇之二(甲基)丙烯酸酯[(甲基)丙烯酸二(烷二醇)酯;例如三缩四乙二醇之二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇之二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇之二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇之二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇之二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇之二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇之二(甲基)丙烯酸酯等C1-9烷二醇或聚(C1-9烷二醇)之二(甲基)丙烯酸酯等]、2-丙烯基-二-3-丁烯基三聚氰酸酯、参(2-羟乙基)异三聚氰酸酯之二(甲基)丙烯酸酯、对新戊二醇1莫耳加合4莫耳以上的氧化乙烯或氧化丙烯所得的二醇之二(甲基)丙烯酸酯、双酚A或其改质物之二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲丙烷或其改质物之二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲丙烷或其改质物之三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、参(2-羟乙基)异三聚氰酸酯之三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇之聚(甲基)丙烯酸酯、己内酯改质参[(甲基)丙烯氧乙基]异三聚氰酸酯、己内酯改质二新戊四醇之聚(甲基)丙烯酸酯、己二酸新戊二醇改质二(甲基)丙烯酸酯、羟基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基三甲基乙酸酯改质新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、己内酯改质羟基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二口咢烷改质二(甲基)丙烯酸酯、环戊烷基二(甲基)丙烯酸酯、氧化乙烯改质磷酸二(甲基)丙烯酸酯、氧化乙烯改质烷化磷酸二(甲基)丙烯酸酯等。
紫外线硬化成分的含有比例,并无特别限制,例如相对于黏着性聚合物成分(丙烯酸系树脂等)100质量份,为5~500质量份(优选为10~200质量份)左右。
另,在紫外线硬化型黏着剂,除了黏着性聚合物成分、紫外线硬化成分以外,也可以视需要,掺合光聚合起始剂、交联剂等的添加剂等。
上述光聚合起始剂,只要是可以通过紫外线活性化,使紫外线硬化成分反应的光聚合起始剂,则无特别限制。具体而言,光聚合起始剂,例如可以使用苯乙酮系光聚合起始剂、安息香系光聚合起始剂、苄系光聚合起始剂、安息香烷醚系光聚合起始剂、二苯基酮系光聚合起始剂、缩酮系光聚合起始剂、9-噻吨酮(thioxanthone)系光聚合起始剂、α-酮醇系光聚合起始剂、芳香族磺酰氯系光聚合起始剂、光活性肟系光聚合起始剂等。光聚合起始剂,可以单独或组合2种以上使用。
光聚合起始剂,宜为苯乙酮系光聚合起始剂、安息香系光聚合起始剂。苯乙酮系光聚合起始剂,例如可以列举4-苯氧基二氯苯乙酮、4-三级丁基-二氯苯乙酮、二乙氧苯乙酮、1-苯基-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟乙基)-苯基]-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮等。安息香系光聚合起始剂,例如可举安息香等。
又,在苄系光聚合起始剂,例如含有苄基等。安息香烷醚系光聚合起始剂,例如可以列举安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丙醚、安息香异丙醚、安息香异丁醚等。二苯基酮系光聚合起始剂,例如可以列举二苯基酮、苯甲酰基安息香酸、3,3′-二甲基-4-甲氧基二苯基酮、聚乙烯二苯甲酮(polyvinyl benzophenone)、α-羟基环己基苯基酮等。缩酮系光聚合起始剂,例如可以举苄基二甲基缩酮等。9-噻吨酮系光聚合起始剂,例如可以列举9-噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、十二基噻吨酮等。
又,上述交联剂,例如可以使用聚异氰酸酯系交联剂、三聚氰胺树脂、脲树脂、氮丙啶系化合物、环氧系交联剂(环氧树脂等)、具有多个羧基的低分子化合物或其酐、聚胺、具有多个羧基的聚合物等。
该太阳电池模块背面用散热片1,由于具备层积在其中一侧面的黏着剂层3,因此能够直接贴设于以往的太阳电池模块的背面,提高以往的太阳电池模块的散热性,进而提升该太阳电池模块的发电效率及延长其寿命。另外,该太阳电池模块背面用散热片1,由于具备层积于其中一侧面的黏着剂层3,该散热片的另一面因损伤、经年劣化而降低散热性时,也可以轻易更换贴附为新的散热片1,而能够经常维持太阳电池模块的高散热性。更进一步,若使用该太阳电池模块背面用散热片1,贴附于产生裂痕等缺陷的太阳电池模块背面时,由于可以利用黏着剂层3覆盖此缺陷,因此能够提高背面的水汽阻挡性,又因为可以通过密闭来提高热传导性,因此可以促进散热性。此外,该太阳电池模块背面用散热片1,由于散热膜5具有微小粒子6与黏合剂7,因此可以通过表面(散热膜2的另一面)的细微凹凸形状8增加表面积,提高散热效果。
图2的太阳电池模块背面用散热片11,具备散热膜12、层积在该散热膜12的其中一侧面的黏着剂层3。由于黏着剂层3与图1的太阳电池模块背面用散热片1相同,因此给予一样的编号而省略说明。
散热膜12,具备在其中一侧面层积有上述黏着剂层3的基材层13、与层积在该基材层13的另一侧面的散热层14。
基材层13的形成材料、平均厚度等,与图1的太阳电池模块背面用散热片1的基材层4相同,但在基材层13的另一面(并未层积黏着剂层3之面)全面地形成有微小凹凸形状。
基材层13的另一面(形成有微小凹凸形状的面)的表面粗糙度(Ra)的下限,优选为1μm、尤佳为10μm。另一方面,形成有基材层13的微小凹凸形状的面的表面粗糙度(Ra)的上限,优选为1mm、尤佳为100μm。再者,本发明中的「表面粗糙度(Ra)」,系遵照JIS-B0601-1994而测定的切断(cut off)值8mm、评价长度40mm的值。
通过在具有此种表面粗糙度的基材层13的另一面(形成有微小凹凸形状的面)设置散热层14,使得散热层14的表面积扩大,散热效果显着提升。基材层13的另一面(形成有微小凹凸形状的面)的表面粗糙度若小于上述下限,则设置散热层14时,不会充分地形成表面的细微凹凸形状,表面积的扩大并不充足。相反地,形成有基材层13的微小凹凸形状的面的表面粗糙度,若超过上述上限,由于表面变得粗糙,因此难以均匀地蒸镀,且容易在表面造成伤痕。
基材层13的成型方法,只要能形成上述构造,则无特别限定,可以采用各种方法。该基材层13的制造方法,可以是「在已成型的片的表面形成凹凸形状的方法」与「将片形成与凹凸形状形成一体成形的方法」,具体而言,有以下各种的方法:
(a)在具有基材层13表面的凹凸形状的反转形状的片型层积形成材料树脂,再剥去该片型,藉此形成基材层13的方法;
(b)将熔融形成材料树脂注入具有基材层13表面的凹凸形状的反转形状的金属模具的射出成型法;
(c)将已片化的形成材料树脂再加热,夹在与上述相同的金属模具与金属板之间,进行加压以转印形状的方法;
(d)使熔融状态的形成材料树脂通过在周面具有基材层13表面的凹凸形状的反转形状的辊模具与其它辊的夹持(nip),转印上述形状的挤压片成形法;
(e)通过对片表面的喷砂在表面设置凹凸形状以形成基材层13的方法。
散热层14具有经蒸镀的无机氧化物。由于散热层14具有无机氧化物,通过无机氧化物的高热传导性,将来自太阳电池单元等的局部产生的热扩散至片的全面,藉此可以提高散热性,且由于具有无机氧化物的散热层14具有高水汽阻挡性能,因此可以提升耐水解性。
该无机氧化物的蒸镀手段,只要能在不对合成树脂制的基材层13造成收缩等恶化的情况下蒸镀无机氧化物,则并无特别限定,例如,(a)真空蒸镀法、溅射镀膜法、离子镀覆(ion plating)法、离子簇束(ion cluster beam)法等物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition法;PVD法)、(b)等离子体化学气相沉积法、热化学气相沉积法、光化学气相沉积法等化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)。此类蒸镀法之中,优选为生产性高且可以形成良质散热层14的真空蒸镀法或离子镀覆法。
构成散热层14的无机氧化物,只要是具有高热传导率,则无特别限定,例如可以使用氧化铝、氧化二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化镁等金属氧化物,其中,除了高热传导率之外空气阻挡性及价格面的均衡也良好的氧化铝或氧化二氧化硅尤佳。
散热层14的平均厚度的下限,优选为尤佳为另一方面,散热层14的平均厚度的上限,优选为尤佳为若散热层14的平均厚度小于上述下限,则作为以无机氧化物形成散热层14的优点之一的空气阻挡性无法充分发挥。另一方面,若散热层14的平均厚度超过上述上限,则散热层14的可挠性降低,容易在散热层14产生裂痕等缺陷。
此外,散热层14可以通过铝的蒸镀来形成。通过铝的蒸镀来形成散热层14时,若使用该散热片1,由于高热传导率使得散热性能特别提高,且铝蒸镀表面具有金属光泽,因此能够反射通过太阳电池单元的光线以提供再利用,而提高发电效率。
通过铝的蒸镀来形成散热层14的方法,可以使用与上述无机氧化物的蒸镀方法相同的方法。通过铝的蒸镀来形成散热层14时,散热层14的平均厚度的下限优选为10nm、尤佳为20nm。另一方面,通过铝的蒸镀来形成的散热层14的厚度的上限,优选为200nm、尤佳为100nm。若散热层14的厚度小于上述下限,则有无法充分发挥热传导性及空气阻挡性之虞。相反地,若散热层14的厚度超过上述上限,则容易在散热层14产生裂痕等缺陷。
散热层14可以为单层结构,也可以为2层以上的多层结构。如此通过将散热层14做成多层结构,可以通过减轻蒸镀时的热负荷以减少基材层13的劣化,进一步改善基材层13与散热层14的密合性等。另外,上述物理气相沉积法及化学气相沉积法中的蒸镀条件,可以视基材层13的树脂种类、散热层14的厚度等来适当设计。
又,散热层14,也可以通过使用金属烷氧化物和/或含有其水解物的组成物的溶胶凝胶法而形成。通过以此种溶胶凝胶法形成散热层14,可以提高与基材层13的密合性,发挥高热传导性及气体阻挡性。又,通过温度并未高至蒸镀的程度的溶胶凝胶法来形成,而可以较低温度形成散热层14。因此,由于不会对较不耐高温的基材层13造成负担,而可以轻易形成多层的散热层14。
此金属烷氧化物所含有的金属,可以列举3价以上的金属,例如过渡金属、稀土金属、周期表3~5族的金属等,优选为属于周期表3b族或4族的金属。属于周期表3b族的金属,例如可以举Al等。属于周期表4族的金属,例如可以列举属于4a族的Ti、Zr等,属于4b族的Si等。此类金属之中,优选为可轻易以溶胶凝胶法进行制膜且界面平坦化功能优异的Al及Si,特佳为Si。
金属烷氧化物所具有的烷氧基,例如可以列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、戊氧基、己氧基等。其中,优选为水解聚合性优异的碳数1~4的低级烷氧基,特佳为甲氧基、乙氧基、丙氧基。又,为了促进水解聚合性,优选为至少具有2个烷氧基的金属烷氧化物。
金属烷氧化物,也可以具有烃基。此烃基,例如可列举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基等烷基;环戊基、环己基、环辛基等环烷基;苯基、萘基等芳香基;苄基、2-苯基乙基等芳烷基等。此类烃基之中,优选为烷基及芳香基。此烷基之中,优选为碳数1~4的低级烷基,特佳为甲基、乙基及丙基。又,芳香基之中,优选为苯基。金属烷氧化物的烃基的数目,可根据烷氧基的数目适当加以选择,一般为1分子中具有0~2个左右。
金属烷氧化物,具体而言,优选为以下述式(1)所表示者。
(R1)mM(OR2)X-m (1)
在上述式(1)中,R1表示烷基、环烷基、芳香基或芳烷基,也可具有取代基。R2表示低级烷基。R1及R2,也可通过m而不同。M表示3价以上的金属。X表示金属M的价数。m表示0~2的整数,X-m≥2。
尤其是金属为Si的金属烷氧化物,优选为以下述式(2)所表示者。
(R1)nSi(OR2)4-n (2)
在上述式(2)中,R1表示烷基或芳香基,也可具有取代基。R2表示低级烷基。R1及R2也可通过n而不同。N表示0~2的整数。
金属为Al的金属烷氧化物,具体而言,可列举三甲氧基铝酸盐、三乙氧基铝酸盐、乙基二乙氧基铝酸盐、三丙氧基铝酸盐等。
上述式(2)所表示的金属(Si)烷氧化物,具体而言,可列举四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三丙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等。
上述式(2)所表示的金属(Si)烷氧化物之中,特佳为具有0~2个碳数1~4左右的烷基或芳香基、2~4个碳数1~3左右的烷氧基的化合物,例如四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等。
另,在上述组成物中,可混合一种或二种以上同种类或不同种类的金属烷氧化物来使用。又,在上述组成物中,为了调整组成物的硬度、柔软性等,也可添加n=3的单烷氧硅烷。又,在上述组成物中,也可添加5b族的化合物,例如甲基亚膦二甲基酯、乙基亚膦二甲基酯、三氯甲基亚膦二乙基酯、甲基亚膦二乙基酯、甲基膦二甲基酯、苯基膦二甲基酯、磷酸三烷基酯等磷系化合物或硼酸三烷基酯等硼化合物。并且,在上述组成物中,也可视需要添加至少具有1个水解性有机基的碱土金属化合物。此碱土金属化合物,也可具有烃基与水解性有机基两者。
在上述组成物中,可含有具有含氮、氧、硫及卤素至少一者的官能基的金属烷氧化物(A)。如此通过涂布含有金属烷氧化物(A)(具有含氮、氧、硫及卤素至少一者的官能基)的组成物然后使其固化,在散热层14显现特定聚硅氧烷结构,可提升散热层14的膜物性进而提升气体阻挡性,并且还可减低散热层14的散热性及气体阻挡性的温度依存性。
上述含氮、氧、硫及卤素至少一者的官能基,例如可列举胺基、氯、巯基、缩水甘油醚基等。上述金属烷氧化物(A)(具有含氮、氧、硫及卤素至少一者的官能基),例如可列举γ-氯丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺丙基三甲氧基硅烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、双(β-羟乙基)-γ-胺丙基三乙氧基硅烷、γ-胺丙基聚硅氧等,可使用此类金属烷氧化物的1种或2种以上。
上述金属烷氧化物(A)的含量(相对于组成物中全部金属烷氧化物的含量),优选在1质量%以上、50质量%以下,特佳在3质量%以上、30质量%以下。通过使金属烷氧化物(A)的含量在上述范围,可使散热层14具有益于散热性及气体阻挡性的聚硅氧烷结构。
在上述组成物中,可含有溶剂可溶性聚合物。通过使用包含此溶剂可溶性聚合物与金属烷氧化物的组成物的溶胶凝胶法形成散热层14,可提升散热层14的膜物性,且可更加提高散热层14的散热性及气体阻挡性(尤其是高温时的散热性及气体阻挡性)。
上述溶剂可溶性聚合物,可列举具有各种官能基、官能性键结基(例如羟基、羧基、酯键、醚键、碳酸酯键、酰胺基、酰胺键等)的聚合物、具有环氧丙基的聚合物、含卤素的聚合物、来自此类聚合物的衍生物等。此类官能基、官能性键结基,也可存在于聚合物的主链或侧链任一种。溶剂可溶性聚合物,也可为热塑性树脂或热硬化性树脂任一者,也可单独或混合二种以上使用。又,溶剂可溶性聚合物,也可对与金属烷氧化物的反应为活性,或也可为惰性,一般为非反应性聚合物。另,「酰胺键」,并不限定于-NHC(O)-,只要包含>NC(O)-键结单位即可。
具有上述羟基的聚合物与其衍生物,例如可列举聚乙烯醇、聚乙烯缩醛、乙烯—乙烯醇共聚物、酚树脂、羟甲基三聚氰胺等与其衍生物(例如缩醛化物、六甲氧基甲基三聚氰胺等)。具有上述羧基的聚合物与其衍生物,例如可列举聚(甲基)丙烯酸、顺丁烯二酸酐、亚甲基丁二酸等含聚合性不饱和酸的单位的均聚物或共聚物、此类聚合物的酯化物等。具有上述酯键的聚合物,例如可列举包含乙酸乙烯酯等乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸酯等单位的均聚物或共聚物(例如聚合乙酸乙烯酯、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、(甲基)丙烯酸系树脂等)、饱和聚酯、不饱和聚酯、乙烯酯树脂、酞酸二烯丙酯树脂、纤维素酯等。具有上述醚键的聚合物,例如可列举聚环氧烷、聚氧烷二醇、聚乙烯醚、硅树脂等。具有上述碳酸酯键的聚合物,可列举双酚A型聚碳酸酯等聚碳酸酯。
具有上述酰胺键的聚合物,例如包含具有>N(COR)-键的聚恶唑啉、聚烯亚胺等N-酰化物;具有>NC(O)-键的聚乙烯砒咯烷酮与其衍生物;具有胺甲酸乙酯键-HNC(O)O-的聚胺甲酸酯;具有脲键-HNC(O)NH-的聚合物;具有酰胺键-C(O)NH-的聚合物;具有滴管(burette)键的聚合物;具有脲甲酸酯键的聚合物等。在上述键结式中,R表示氢原子、也可具有取代基的烷基、或也可具有取代基的芳香基。
当为具有>N(COR)-键的聚恶唑啉时,上述以R所表示的烷基,例如为碳数1~10左右的烷基,优选为碳数1~4的低级烷基,尤其宜为甲基、乙基、丙基、异丙基等。烷基的取代基,例如可列举氟、氯、溴等卤素原子、羟基、碳数1~4左右的烷氧基、羧基、烷部分的碳数为1~4左右的烷氧羰基等。芳香基,例如可列举苯基、萘基等。芳香基的取代基,例如可列举上述卤素原子、碳数1~4左右的烷基、羟基、碳数1~4左右的烷氧基、羧基、烷部分的碳数为1~4左右的烷氧羰基等。
恶唑啉,例如可列举2-恶唑啉、2-甲基-2-恶唑啉、2-乙基-2-恶唑啉、2-丙基-2-恶唑啉、2-异丙基-2-恶唑啉、2-丁基-2-恶唑啉、2-二氯甲基-2-恶唑啉、2-三氯甲基-2-恶唑啉、2-五氟乙基-2-恶唑啉、2-苯基-2-恶唑啉、2-甲氧基羰基乙基-2-恶唑啉、2-(4-甲基苯基)-2-恶唑啉、2-(4-氯苯基)-2-恶唑啉等。尤其以2-恶唑啉、2-甲基-2-恶唑啉、2-乙基-2-恶唑啉等为佳。此种恶唑啉的聚合物可混合一种或二种以上使用。聚恶唑啉可为均聚物或也可为共聚物。又,聚恶唑啉,也可为在聚合物接枝有聚恶唑啉的共聚物。
另,聚恶唑啉,可通过在催化剂的存在下开环聚合恶唑啉(也可具有取代基)而得。催化剂,例如可使用硫酸二甲酯、对甲苯磺酸烷基酯等硫酸酯、磺酸酯;烷基碘(例如甲基碘)等烷基卤素;弗瑞德-克来福特催化剂中金属氟化物;硫酸、碘化氢、对甲苯膦酸等酸、为此类的酸与恶唑啉的盐的恶唑啉鎓(oxazolinium)盐等。
聚伸烷基亚胺的酰化物,可举出与上述聚恶唑啉对应的聚合物,例如具有N-乙酰胺基、N-丙酰胺基等N-酰胺基的聚合物。聚乙烯氢吡咯酮与其衍生物,可举出也可具有取代基的乙烯氢吡咯酮的聚合物,例如聚乙烯氢吡咯酮等。具有胺甲酸乙酯键的聚胺甲酸酯,例如由聚异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等)、与多元醇(乙二醇、丙二醇、伸丁二醇、丙三醇等多元醇;二乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇等聚醚多元醇;聚酯多元醇等)的反应所生成的聚胺甲酸酯。具有脲键的聚合物,例如可举由聚脲、聚异氰酸酯与聚胺(例如,伸乙二胺、二伸乙三胺等双胺等)的反应所生成的聚合物等。
具有酰胺键的聚合物,可列举聚酰胺、聚(甲基)丙烯酰胺、聚胺基酸等。具有此酰胺键的聚合物,优选为也可具有取代基的恶唑啉的聚合物、聚伸烷基亚胺的N-酰化物、聚乙烯氢吡咯酮、聚胺甲酸酯、聚酰胺、聚(甲基)丙烯酰胺等。具有滴管键的聚合物,可举由上述聚异氰酸酯与具有胺甲酸乙酯键的化合物的反应所生成的聚合物。具有脲甲酸酯键的聚合物,可举由上述聚异氰酸酯与具有脲键的化合物的反应所生成的聚合物等。具有环氧丙基的聚合物,例如可列举环氧树脂、(甲基)丙烯酸环氧丙基酯的均聚物或共聚物等。含卤素的聚合物,例如可列举聚氯乙烯、氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、具有氯化亚乙烯的单位的氯化亚乙烯系聚合物、氯化聚丙烯等。
溶剂可溶性聚合物,一般是可溶于水;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、环己醇等醇类;己烷、辛烷等脂肪族烃类;环己烷等脂环族烃类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯等卤化烃;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类;丙酮、甲基乙基酮等酮类;二乙基醚、二口咢烷、二甲氧乙烷、四氢呋喃等醚类;含氮溶剂(例如,甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)、乙腈等腈类、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺类等)或亚砜类(例如二甲亚砜等)等非质子性极性溶剂;或此类的混合溶剂。
溶剂可溶性聚合物,优选为具有可进行氢键结的基,例如羟基、羧基、酰胺基、酰胺键或氮原子等。若使用具有此种可与氢键结的基的溶剂可溶性聚合物,则很多时候可使用对金属烷氧化物和/或其水解物为共通的溶剂,由金属烷氧化物的水解聚合所生成的有机金属聚合物的羟基、与溶剂可溶性聚合物的官能基、键结基会进行氢键结,其结果形成均匀的有机无机杂合(hybrid),而可形成微观上均质且透明的被膜。
又,溶剂可溶性聚合物,优选为可使用与金属烷氧化物共通的溶剂的醇可溶性聚合物。此种醇可溶性聚合物,优选为具有羟基的聚合物等的水溶性聚合物,特佳为具有氮原子的聚合物(例如,具有上述酰胺键的聚合物)。
溶剂可溶性聚合物的相对于金属烷氧化物(包含其水解物)100质量份的含量,优选为40质量%以上90质量%以下,尤佳为50质量%以上80质量%以下。若溶剂可溶性聚合物的含量小于上述范围,则有散热性及气体阻挡性的提升效果降低,不易以无机聚合物与有机聚合物的复合体形成均匀被膜之虞。另一方面,若溶剂可溶性聚合物的含量超过上述范围,虽然可以显著提高成膜性或均匀性的倾向,但有散热性及气体阻挡性降低之虞。
上述组成物之中,通常会掺合机溶剂。该有机溶剂,可根据金属烷氧化物的种类,使用对聚合反应无活性的适当溶剂,例如醇类、芳香族烃类、醚类、含氮溶剂、亚砜类、或该等的混合溶剂等。此外,也可使用上述溶剂可溶性聚合物作为有机溶剂。该有机溶剂,优选为具有与金属烷氧化物的溶剂的混合性的溶剂,尤佳为对于溶剂可溶性聚合物及金属烷氧化物共通的良溶剂。
另外,上述组成物之中也可含有硬化催化剂,并在硬化催化剂的存在下进行金属烷氧化物的水解聚合。硬化催化剂,可使用实质上不溶于水,且可溶于有机溶剂的三级胺类或酸催化剂等。三级胺类,例如可列举N,N-二甲苄胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺等。酸催化剂,例如可列举盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸;例如可列举甲酸、乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、丙酸等羧酸,甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸等磺酸等有机酸。
再者,以溶胶凝胶法形成散热层14的组成物中,也可视需要适当添加塑化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抗静电剂、界面活性剂、填充剂、着色剂等各种添加剂。
接着,说明利用溶胶凝胶法形成散热层14的方法。通过将溶剂可溶性聚合物、硬化催化剂、有机溶剂等适当添加至金属烷氧化物和/或其水解物来调整上述组成物,以一般的涂布法将该组成物涂布在基材层13的表面,接着进行加热干燥,进而通过实施陈化处理等,形成散热层14(即为涂布硬化膜)。该加热温度,可视金属烷氧化物的水解性或基材层13的耐热性来适当选择,优选为50℃以上120℃以下。再者,聚合反应可在惰性气体的存在下进行,也可在减压下进行。此外,也可一边去除随着水解聚合生成的醇,一边进行聚合。
上述利用溶胶凝胶法形成散热层14的方法中,进行加热步骤时,可对组成物实施紫外线照射。如此,通过在进行溶胶凝胶法的加热步骤时对组成物实施紫外线照射,使得组成物在更低温(100℃以下)下硬化,且散热层14中缺陷显着减少而膜的物理性能优异,散热层14与基材层13的密合性提升。因此,散热层14的散热性及空气阻挡性更为提高。
另外,为了提升散热层14与基材层13的密合性等,可在基材层13的蒸镀面实施表面处理。这种提升密合性的表面处理,例如可列举(a)电晕放电处理、臭氧处理、使用氧气或氮气等的等离子体处理、辉光放电处理、使用化学药品等的氧化处理或、(b)底胶层(primer coat)处理、底涂层(under coat)处理、结合层(anchor coat)处理、蒸镀结合层处理等。该等表面处理之中,优选为有助于提高与散热层14的接着强度,及致密且均匀地形成散热层14的电晕放电处理及结合层处理。
用于上述结合层处理的结合层剂,例如可列举聚酯系结合层剂、聚酰胺系结合层剂、聚胺甲酸酯系结合层剂、环氧系结合层剂、苯酚系结合层剂、(甲基)丙烯酸系结合层剂、聚乙酸乙烯酯系结合层剂、聚乙烯或聚丙烯等的聚烯系结合层剂、纤维素系结合层剂等。该等结合层剂之中,尤佳为可更加提高基材层13与散热层14的接着强度的聚酯系结合层剂。
上述结合层剂的涂布量(固形成分换算)的下限,优选为0.1g/m2,尤佳为1g/m2。另一方面,该结合层剂的涂布量的上限,优选为5g/m2,尤佳为3g/m2。若结合层剂的涂布量小于上述下限,则有使基材层13与散热层14的密合性的提升效果变小之虞。另一方面,若该结合层剂的涂布量超过上述上限,则有该太阳电池模块背面用散热片11的强度、耐久性等降低之虞。
再者,上述结合层剂中,可适当混合用以提高密合性的硅烷偶合剂、用以防止与基材层13结块的抗结块剂、用以提高耐候性等的紫外线吸收剂等各种添加剂。添加剂的混合量,从添加剂的效果显现与结合层剂的性能阻碍的平衡来看,优选为0.1质量%以上10质量%以下。
此外,优选为在散热层14的另一面(不与基材层13相接的外侧的面)实施表层涂层(top coat)处理。如此,通过在散热层14的外面实施表层涂层处理,可密封及保护散热层14,结果,该散热片11的处理性提升,且即使散热层14有损伤、凹陷等缺陷仍可抑制空气阻挡性的降低,进而减少散热层14的经年劣化。
用于上述表层涂层处理的表层涂层剂,例如可列举聚酯系表层涂层剂、聚酰胺系表层涂层剂、聚胺甲酸酯系表层涂层剂、环氧系表层涂层剂、苯酚系表层涂层剂、(甲基)丙烯酸系表层涂层剂、聚乙酸乙烯酯系表层涂层剂、聚乙烯或聚丙烯等的聚烯系表层涂层剂、纤维素系表层涂层剂等。该表层涂层剂之中,尤佳为散热层14的接着强度高、有助于散热层14的表面保护、缺陷密封等的聚酯系表层涂层剂。
上述表层涂层剂的涂布量(固形成分换算)的下限,优选为1g/m2,尤佳为3g/m2。另一方面,该表层涂层剂的涂布量的上限,优选为10g/m2,尤佳为7g/m2。若表层涂层剂的涂布量小于上述下限,则有密封及保护散热层14的效果变小之虞。另一方面,即使该表层涂层剂的涂布量超过上述上限,上述散热层14的密封及保护效果没有提升,反而该散热片1的厚度增大,散热性降低,更有与薄型化及轻量化的要求背道而驰之虞。
再者,上述表层涂层剂中,可适当混合用以提高密合性的硅烷偶合剂、用以提高耐候性等的紫外线吸收剂、用以提高耐热性等的无机填料等各种添加剂。添加剂的混合量,从添加剂的效果显现与表层涂层剂的性能阻碍的平衡来看,优选为0.1质量%以上10质量%以下。
散热层14的表面粗糙度(Ra)的下限,优选为1μm、尤佳为10μm。另一方面,散热层14的表面粗糙度(Ra)的上限,优选为1mm、尤佳为100μm。该表面粗糙度,与基材层13的表面粗糙度相同,但相对于基材层13的表面粗糙度,由于散热层14的平均厚度薄至可忽视的程度而如此。散热层14的表面粗糙度为上述范围,会使表面积扩大,散热效果显着提升。
若使用太阳电池模块背面用散热片11,如此,利用无机氧化物或铝的蒸镀或利用溶胶凝胶法来设置散热层14,藉此利用无机物的高热传导性,将从太阳电池单元等局部产生的热扩散至片全面,藉此由于可提高散热性,且含无机物的散热层具有高水汽阻挡性能,因此可提升耐水解性,实现太阳电池模块的长寿化。此外,太阳电池模块背面用散热片11,由于在散热膜2的另一面(散热层14的表面)具有细微凹凸形状,因此具有较大表面积,可提高散热效率。进而,太阳电池模块背面用散热片11,在散热层14含有具绝缘性的无机氧化物时,可提高太阳电池模块的绝缘性,并可保护太阳电池单元或配线等导电性部分。
图3的太阳电池模块背面用散热片21,具备散热膜22、与层积在该散热膜22的其中一侧面的黏着剂层3。由于黏着剂层3与图1的太阳电池模块背面用散热片1相同,因此给予相同编号而省略说明。
散热膜22,具备在其中一侧面层积有上述黏着剂层3的基材层4、与通过接着剂层23层积在该基材层4的另一侧面的散热层24。由于基材层4与图1的太阳电池模块背面用散热片1相同,因此给予相同编号而省略说明。
构成接着剂层23的接着剂,并无特别限定,但层积用接着剂或熔融挤压树脂较适用。该层积用接着剂,例如可列举干式层积用接着剂、湿式层积用接着剂、热熔式层积用接着剂、无溶剂层积用接着剂等。该等层积用接着剂中,优选为接着强度、耐久性、耐候性等优异、具有密封及保护基材层4表面的缺陷(例如伤痕、针孔、凹陷等)的性能的干式层积用接着剂。
上述干式层积用接着剂,可列举如聚乙酸乙烯酯系接着剂;由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等的同元聚合物或该等与甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯等的共聚物等所构成的聚丙烯酸酯系接着剂;丙烯酸氰酯系接着剂;由乙烯与乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等单体的共聚物等所构成的乙烯共聚物系接着剂;纤维素系接着剂;聚酯系接着剂;聚酰胺系接着剂;聚酰亚胺系接着剂;由尿素树脂、三聚氰胺树脂等所构成的胺基树脂系接着剂;苯酚树脂系接着剂;环氧系接着剂;聚胺酯系接着剂;反应型(甲基)丙烯酸系接着剂;由氯丁二烯橡胶、腈橡胶、苯乙烯—丁二烯橡胶等所构成的橡胶系接着剂;硅酮系接着剂;碱金属硅酸盐、低熔点玻璃等所构成的无机系接着剂等。在该等干式层积用接着剂中,可防止该太阳电池模块背面用散热片21在屋外长期间使用所导致接着强度降低或脱层,更可减少接着剂层23的黄变等劣化的聚胺酯系接着剂优选,聚酯聚胺酯系接着剂尤佳。另外,硬化剂优选为热黄变较少的脂肪族系聚异氰酸酯。
上述熔融挤压树脂,可使用例如聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、酸改质聚乙烯系树脂、酸改质聚丙烯系树脂、乙烯—丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、沙林(Surlyn)系树脂、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯系树脂、乙烯—丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂等热塑性树脂的一种或两种以上。再者,在采用使用有上述熔融挤压树脂的挤压层积法时,为了获得更稳固的接着强度,优选为在上述各膜的层积对向面实施上述的结合层处理等表面处理。
接着剂层23的层积量(固形成分换算)的下限优选为1g/m2,尤佳为3g/m2。另一方面,接着剂层23的层积量的上限优选为20g/m2,尤佳为10g/m2。若接着剂层23的层积量较上述下限小,则有无法得到接着强度、与散热层24之间产生缝隙,使热传导性及散热效果降低之虞。另一方面,若接着剂层23的层积量超过上述上限,则有层积强度或耐久性低下之虞。
再者,在形成接着剂层23的层积用接着剂或熔融挤压树脂之中,为了对使用性、耐热性、耐候性、机械性质等进行改良、改质,可适当混合如溶剂、润滑剂、交联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光安定化剂、填充剂、强化纤维、补强剂、抗静电剂、阻燃剂、耐火剂、发泡剂、防霉剂、颜料等各种添加剂。
散热层24使用了设置有细微凹凸形状的金属箔。该金属箔的材质,可列举铝、铝合金、铜、钢、不锈钢等,而优选为铝或铝合金,尤佳为铝—铁系合金(软质材)。该铝—铁系合金中的铁含量优选为0.3%以上9.0%以下,尤佳为0.7%以上2.0%以下。该铁含量未达上述下限时,会有防止针孔产生的效果不充分之虞,相反地,铁含量超过上述上限时,则有柔软性受到阻碍、加工性低下之虞。另外,从防止针孔的观点来看,金属箔的材料优选为已进行退火处理的柔软性铝。
金属箔的厚度(平均厚度)的下限,优选为6μm、尤佳为15μm。另一方面,金属箔的厚度的上限,优选为50μm、尤佳为30μm。若金属箔的厚度小于上述下限,则加工时容易引起金属箔的破损断裂,又有针孔等所造成空气阻挡性降低之虞。另一方面,若金属箔的厚度超过上述上限,则有加工时产生裂痕等之虞,且该太阳电池模块背面用散热片21的厚度、重量增加,与社会上对薄型轻量化的要求背道而驰。
对于金属箔的表面,从防止溶解、腐蚀的观点,可实施例如铬酸处理、磷酸处理、润滑性树脂被覆处理等表面处理;从促进接着性的观点,可实施偶合处理等。
设置于金属箔的细微凹凸形状,可在将金属箔层积于接着剂层23的表面之后再以压纹加工等进行设置,也可将已设有细微凹凸形状的金属箔层积于接着剂层23的表面。
散热层24的表面粗糙度(Ra)的下限,优选为1μm、尤佳为10μm。另一方面,散热层24的表面粗糙度(Ra)的上限,优选为1mm、尤佳为100μm。散热层24的表面粗糙度,若小于上述下限,则表面积的扩大不充分,设置凹凸形状所带来的散热性能上升未充分发挥。相反地,若散热层24的表面粗糙度超过上述上限,则会因为表面变得粗糙,防了外观产生眩光之外,也容易对表面造成损伤。
此外,对于作为散热层24的金属箔的表面(未与接着剂层23相接的侧的面),与太阳电池模块背面用散热片11的散热层14相同地,优选为实施表层涂层处理。如此,通过在散热层24的表面实施表层涂层处理,可密封及保护散热层24,结果,该散热片21的处理性提升,且即使散热层24有损伤、凹陷等缺陷仍可抑制空气阻挡性的降低,进而减少散热层24的经年劣化。
该太阳电池模块背面用散热片21,由于散热层24为金属箔,通过金属箔极高的热传导性,使太阳电池单元等局部产生的热扩散至片全面,藉此可提高散热性能,且因为由金属箔所构成的散热层具有高水汽阻挡性能,因此可提升耐水解性。进而,该太阳电池模块背面用散热片21,由于表面设有凹凸形状,因此可具有宽广表面积,发挥极高的散热性能。
该等太阳电池模块背面用散热片1、11、21之中,黏着剂层3的其中一面(未与基材层相接之侧之面),优选为被离型片所被覆。若使用该等太阳电池模块背面用散热片,通过以此离型片被覆其中一面,由于直到即将开始贴附作业之前,可防止黏着剂层与其它物质接触,因此除了可提高作业性,并能够提高贴附时该散热片的黏着性能。
该离型片并无特别限定,可使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、乙烯—乙烯醇共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯等合成树脂膜、橡胶片、纸、布、不织布、网、发泡片、金属箔、或该等的层积体等所构成的适当的膜状体。在离型片的表面,为了提高自黏着剂层3的剥离性,优选为视需要实施聚硅氧处理、长链烷基处理、氟处理等剥离处理。剥离片的剥离性,可通过调节用于剥离处理的药剂的种类和/或其涂布量等来控制。
图4的太阳电池模块31,从表面侧起依次层积有透光性基板32、填充剂层33、多枚的太阳电池单元34、填充剂层35、背片36、该太阳电池模块背面用散热片1,背片36的背面的一部分,具备了具有连接各太阳电池单元34的配线37的两端子的接线盒38。
上述透光性基板32,是层积于最表面者,要求要有以下特点:(a)具有对太阳光的穿透性及电气绝缘性;(b)机械性、化学性、物理性的强度优异,具体而言,耐候性、耐热性、耐久性、耐水性、对水汽等的阻挡性、耐风性、耐药品性、坚固性优异;(c)表面硬度高,且防止表面累积污垢、废屑等的防污性优异。
透光性基板32的形成材料,可使用玻璃及合成树脂。用于透光性基板32的合成树脂,可列举例如聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、环状聚烯系树脂、氟系树脂、聚苯乙烯系树脂、丙烯腈—苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚氯乙烯系树脂、氟系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系树脂、各种尼龙等聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚邻苯二甲酸芳基酯系树脂、聚硅氧系树脂、聚苯硫系树脂、聚砜系树脂、缩醛系树脂、聚醚砜系树脂、聚胺酯系树脂、纤维素系树脂等。该等树脂之中,尤佳为氟系树脂、环状聚烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、或聚酯系树脂。
再者,在合成树脂制的透光性基板32时,可(a)为了提升气体阻挡性等,利用上述PVD法或CVD法,于其的其中一面层积氧化硅、氧化铝等无机氧化物的透明蒸镀膜;(b)为了对加工性、耐热性、耐候性、机械性质、尺寸安定性等进行改良、改质,而含有例如润滑剂、交联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、光安定剂、填充剂、强化纤维、补强剂、阻燃剂、耐火剂、发泡剂、防霉剂、颜料等各种添加剂。
透光性基板32的厚度(平均厚度)并无特别限定,可视所使用的材料适当挑选,使其具备所要求的强度、气体阻挡性等。合成树脂制的透光性基板32的厚度,优选为6μm以上300μm以下,尤佳为9μm以上150μm以下。此外,玻璃制的透光性基板32的厚度,一般设为3mm左右。
上述填充剂层33及填充剂层35,填充在位在透光性基板32及背片36间的太阳电池单元34的周围,(a)具有与透光性基板32及背片36的接着性、用以保护太阳电池单元34的耐刮性、及冲击吸收性等。再者,层积于太阳电池单元34的表面的填充剂层33,除了上述各种性能外,尚有使阳光穿透的透明性。
填充剂层33及填充剂层35的形成材料,可列举例如氟系树脂、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、离子聚合物树脂、乙烯—丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、以丙烯酸等不饱和羧酸对聚乙烯等聚烯系树脂进行改质而成的酸改质聚烯系树脂、聚乙烯丁醛树脂、聚硅氧系树脂、环氧树脂、(甲基)丙烯酸系树脂等。该等合成树脂中,优选为耐候性、耐热性、气体阻挡性等优异的氟系树脂、聚硅氧系树脂、或乙烯—乙酸乙烯酯系树脂。
此外,填充剂层33及填充剂层35的形成材料,也可使用日本特开2000-34376号公报所示的热可逆交联性烯烃系聚合物组成物,具体而言,其含有(a)一种改质烯烃系聚合物,其由不饱和羧酸酐与不饱和羧酸酯进行改质而成,其中每1分子的羧酸酐基的平均键结数为1个以上,且羧酸酯基数对该改质烯烃系聚合物中的羧酸酐基数之比为0.5~20,与(b)每1分子的羟基的平均键结数为1个以上的含羟基聚合物;且(b)成分的羟基数对(a)成分的羧酸酐基数之比为0.1~5者等。
再者,填充剂层33及填充剂层35的形成材料中,为了提升耐候性、耐热性、气体阻挡性等,可适当含有例如交联剂、抗热氧化剂、光安定剂、紫外线吸收剂、抗光氧化剂等各种添加剂。此外,填充剂层33及填充剂层35的厚度,并无特别限定,但优选为200μm以上1000μm以下,尤佳为350μm以上600μm以下。
上述太阳电池单元34,是将光能转换成电能的光电组件,并设置于填充剂层33及填充剂层35之间。多枚的太阳电池单元34,铺设在大致同一平面,配线成串联或并联。该太阳电池单元34,可使用单结晶硅型太阳电池单元、多结晶硅型太阳电池单元等结晶硅太阳电池单元、由单一接合型或串接构造型等所构成的非晶硅太阳电池单元、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等III~V族化合物半导体太阳电池单元、鍗化镉(CdTe)、铟硒化铜(CuInSe2)等II~VI族化合物半导体太阳电池单元等,也可使用该等的混成组件。再者,多枚的太阳电池单元34之间也无隙填充了填充剂层33或填充剂层35。
背片36,从背面保护太阳电池单元34、填充剂层33及35,除了强度、耐候性、耐热性等基本性能之外,也具备对水汽、氧气等的阻挡性,是使用已知者。该背片36,具有在气体阻挡层的表面及背面层积有一对合成树脂层的多层结构。
太阳电池模块背面用散热片1,是通过黏着剂层3贴设于背片36的背面。太阳电池模块背面用散热片1,是切割为拔下接线盒38部分后的形状,再进行贴设。
该太阳电池模块31的制造方法并无特别限定,一般来说具有(1)依次层积透光性基板32、填充剂层33、多枚的太阳电池单元34、填充剂层35及背片36的步骤;(2)利用真空吸气将其等一体化并进行热压接合的利用真空加热层积法等实施一体成形的层积步骤;(3)在背片36背面设置接线盒38的步骤;(4)在背片36背面的设有接线盒38的部分以外的位置,层积太阳电池模块背面用散热片1的步骤。上述太阳电池模块31的制造方法中,为了各层间的接着性等,可进行以下动作:(a)涂布加热熔融型接着剂、溶剂型接着剂、光硬化型接着剂等;(b)在各层积对向面实施电晕放电处理、臭氧处理、低温等离子体处理、辉光放电处理、氧化处理、底胶层处理、底涂层处理、结合层处理等。
再者,太阳电池模块背面用散热片1,可层积在已在使用的太阳电池模块(自表面侧起依次层积透光性基板32、填充剂层33、多枚的太阳电池单元34、填充剂层35及背片36,背片36的背面,具备具有连接各太阳电池单元34的配线37的两端子的接线盒38)的背面(背片36侧的面),也可从制造之初即进行层积。
该太阳电池模块31,如以上所述,由于具备太阳电池模块背面用散热片1,可提高太阳电池模块的散热性,结果可实现发电效率的提升及长寿化。此外,该太阳电池模块31之中,由于太阳电池模块背面用散热片1是通过黏着剂层3进行贴设,例如,即使在散热膜2受到损伤的情形下,通过更换贴附太阳电池模块背面用散热片1,可经常发挥高散热性能。另外,通过层积在已在使用的太阳电池模块(自表面侧起依次层积透光性基板32、填充剂层33、多枚的太阳电池单元34、填充剂层35及背片36,背片36的背面,具备具有连接各太阳电池单元34的配线37的两端子的接线盒38),由于提高已有太阳电池模块的散热效率,因此除了可提高发电效率外,由于黏着剂层3,即使在背片36的背面产生损伤或裂痕等物理缺陷时,通过太阳电池模块背面用散热片1,能够抑制物理缺陷的扩大,并能够防止水汽等从该物理缺陷部分穿透,因此可促进太阳电池模块的长寿化。
再者,本发明的太阳电池模块背面用散热片及使用其的太阳电池模块,并不限定于上述实施形式。例如,太阳电池模块,也可层积太阳电池模块背面用散热片1以外的太阳电池模块背面用散热片11、21及其它的太阳电池模块背面用散热片。
此外,散热层是无机氧化物或铝的太阳电池模块背面用散热片中,即使不在表面设置细微凹凸形状也可以。由于无机氧化物或铝具有高热传导率,即使通过于表面具备凹凸形状并未扩大表面积,但通过该散热膜会将局部产生的热扩散至片的全面,藉此则可发挥散热效果。
同样地,散热层具备微小粒子与该微小粒子的黏合剂的太阳电池模块背面用散热片之中,即使不在表面设置细微凹凸形状也可。在此种太阳电池模块背面保护用散热片之中,由于该微小粒子具有高热传导率,且含有的密集度达到各微小粒子彼此接触的程度,因此能将局部产生的热扩散至片的全面,藉此可发挥散热效果。
更进一步,散热膜即便不是基材层与散热层的2层结构,而是单层结构也可以。也即,例如,在图2的太阳电池模块背面用散热片11中,即使是无散热层14的结构也可。即使在此种太阳电池模块背面用散热片之中,由于在基材层(也就是散热膜)表面(另一面)的全面具有细微凹凸形状,因此表面积增大、散热性提升,因此可充分发挥作为散热片的性能。另外,作为散热膜为单层之例,散热膜仅为金属箔的结构也可。即使在此种太阳电池模块背面用散热片之中,也可从该金属箔的高热传导性发挥散热性能。
关于产业上的可利用性,如以上所述,本发明的太阳电池模块背面用散热片,除了可提高太阳电池模块的散热效果、可提高发电效率之外,并能防止太阳电池单元等的劣化而实现长期使用,因此可作为能贴合于太阳电池模块背面的散热片来利用。对于设置在屋外严峻环境中的太阳电池模块等而言,尤其适用。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:具备散热膜、与层积在该散热膜的其中一侧面的黏着剂层。
2.根据权利要求1的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该散热膜在另一面全面具有细微凹凸形状。
3.根据权利要求1所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该散热膜具备:
在其中一侧面层积有该黏着剂层的基材层,与
层积在该基材层的另一侧面的散热层。
4.根据权利要求3所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该散热层具备微小粒子、与该微小粒子的黏合剂。
5.根据权利要求4所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该微小粒子为金属和/或无机氧化物珠状物。
6.根据权利要求3所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该散热层具有经蒸镀的无机氧化物。
7.根据权利要求3所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该散热层为金属箔。
8.根据权利要求1所述的太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:该黏着剂层的其中一面是以离型片被覆。
9.一种太阳电池模块,其自表面侧起依序层积有透光性基板、填充剂层、作为光电组件的太阳电池单元、填充剂层、背片、太阳电池模块背面用散热片,其特征在于:
权利要求1所述的太阳电池模块背面用散热片通过该黏着剂层贴设于该背片的背面。
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