CN102239568A - 太阳能电池用背板及具备其的太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的太阳能电池用背板(1),依次具备第1树脂层(11)、第2树脂层(12)、第3树脂层(13)及第4树脂层(14),第1树脂层(11)为红外线透过性着色树脂层,第2树脂层(12)及第3树脂层(13)中至少第2树脂层(12)为白色系树脂层,第4树脂层(14)为背面保护层,第1树脂层(11)的厚度HA、第2树脂层(12)的厚度HB及第3树脂层(13)的厚度HC满足0.4≤(HA+HC)/HB≤2.4及0.7≤HA/HC≤1.3。在第3树脂层(13)及第4树脂层(14)之间,可以具备水蒸气阻隔层。
Description
技术领域
本发明涉及具有暗色系外观、具有在照射光线的情况下吸收可见光但透过红外线而防止蓄热的特性、可以改善光电转换效率、而且挠性、耐热性及耐损伤性优异的太阳能电池用背板;挠性、耐热性、水蒸气阻隔性及耐损伤性优异的太阳能电池用背板;及具备太阳能电池用背板的太阳能电池模块。
背景技术
近年来,代替作为形成导致地球温暖化的二氧化碳的能源的石油,太阳能电池作为能量供给手段备受瞩目。太阳能电池的需求也在增加,开始寻求构成太阳能电池中所含的太阳能电池模块的各种部件的稳定供给及低成本化。另外,太阳能电池的发电效率的改善要求也逐渐增大。
对于太阳能电池模块而言,配置多个板状的太阳能电池元件,同时将它们串联、并联地配线,为了保护该元件而进行包装,进行单元化。而且,该太阳能电池模块通常为以下结构:用玻璃板覆盖太阳能电池元件中的受到太阳光照射的面,将例如含透明性高、耐湿性优异的乙烯·醋酸乙烯酯共聚物等的组合物填充在太阳能电池元件的间隙中形成填充材料部,将背面(填充材料部的露出面)用被称为太阳能电池用背板的部件密封。
作为太阳能电池用背板,为了提高太阳光的反射率来提高太阳能电池的发电效率,已知在聚酯板的两面层叠白色热塑性树脂板而成的背板(参照专利文献1、2)。
在将太阳能电池配置在房屋的屋顶等的情况下,从外观性的观点考虑,优选着色为黑色等的暗色系的颜色,因此,寻求着色为暗色系的颜色了的太阳能电池用背板。
作为着色为暗色系的颜色了的太阳能电池用背板,一般为使用炭黑而成的板。在这样的方式中,炭黑吸收太阳光而温度上升,不仅太阳能电池的发电效率降低,而且恐怕耐久性也降低。
另外,作为其它的太阳能电池用背板,已知由含有热塑性树脂和具有红外线反射特性的无机颜料的低蓄热性热塑性树脂组合物形成的板(参照专利文献3)。
进而,已知在表面具备含有二萘嵌苯系颜料的黑色树脂层、将波长800~1,100nm的光的反射率为30%以上使近红外线反射,由此防止蓄热的太阳能电池用背板(参照专利文献4)。
另外,在具备太阳能电池用背板的太阳能电池模块中,从太阳能电池用背板侧侵入水、水蒸气等时,有时招致太阳能电池元件的劣化、进而发电效率的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2006-270025号公报
专利文献2:特开2007-177136号公报
专利文献3:特开2007-103813号公报
专利文献4:特开2007-128943号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供具有暗色系外观、挠性及耐热性(尺寸稳定性)的平衡以及设计性及耐损伤性优异、透过红外线而抑制蓄热、可以改善光电转换效率的太阳能电池用背板及具备其的太阳能电池模块。
另外,本发明的另一目的在于,提供具有暗色系外观、挠性及耐热性(尺寸稳定性)的平衡以及设计性、水蒸气阻隔性及耐损伤性优异、透过红外线而抑制蓄热、可以改善光电转换效率的太阳能电池用背板及具备其的太阳能电池模块。
用于解决课题的手段
本发明示于以下。
1.一种太阳能电池用背板,其依次具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层及第4树脂层,其中,上述第1树脂层为红外线透过性着色树脂层,上述第2树脂层及上述第3树脂层中至少该第2树脂层为白色系树脂层,上述第4树脂层为背面保护层,并且,上述第1树脂层的厚度(HA)、上述第2树脂层的厚度(HB)及上述第3树脂层的厚度(HC)满足下述式(1)及(2)。
0.4≤(HA+HC)/HB≤2.4 (1)
0.7≤HA/HC≤1.3 (2)
2.如上述1所述的太阳能电池用背板,其中,构成上述第1树脂层的热塑性树脂、构成上述第2树脂层的热塑性树脂及构成上述第3树脂层的热塑性树脂,均为含芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂。
3.如上述2所述的太阳能电池用背板,其中,构成上述第1树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度、及构成上述第3树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度,均比构成上述第2树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度低。
4.如上述1~3中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在对上述太阳能电池用背板中的上述第1树脂层的表面放射波长400~700nm的光的情况下,对上述光的吸收率为60%以上。
5.如上述1~4中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在对上述太阳能电池用背板中的上述第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光时,对上述光的反射率为50%以上。
6.如上述1~5中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,上述第4树脂层为具有阻燃性的树脂层。
7.如上述1~6中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,进而在上述第3树脂层及上述第4树脂层之间具备水蒸气阻隔层。
8.如上述7所述的太阳能电池用背板,其中,上述水蒸气阻隔层由在其表面形成含金属及/或金属氧化物的膜而成的蒸镀膜构成。
9.如上述7或8所述的太阳能电池用背板,其中,在上述第3树脂层及/或上述第4树脂层和上述水蒸气阻隔层之间具有粘接层。
10.如上述1~9中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在150℃下放置30了分钟时的尺寸变化率为±1%以下。
11.如上述1~10中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,上述太阳能电池用背板的厚度为50~1,000μm。
12.一种太阳能电池模块,其特征在于,具备上述1~11中任一项所述的太阳能电池用背板。
发明的效果
根据本发明的太阳能电池用背板,挠性及耐热性(尺寸稳定性)的平衡以及设计性及耐损伤性优异,在第1树脂层中透过红外线而抑制蓄热,可以改善光电转换效率。
另外,根据在第3树脂层及第4树脂层之间具备水蒸气阻隔层的本发明的太阳能电池用背板,挠性及耐热性(尺寸稳定性)的平衡以及设计性、水蒸气阻隔性及耐损伤性优异,在第1树脂层中透过红外线而抑制蓄热,可以改善光电转换效率。
在构成上述第1树脂层的热塑性树脂、构成上述第2树脂层的热塑性树脂及构成上述第3树脂层的热塑性树脂均为含芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂的情况下,耐水解性、尺寸稳定性、耐冲击性等优异。
在构成上述第1树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度、及构成上述第3树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度均比构成上述第2树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度低的情况下,可以抑制折弯了时产生破裂等,谋求耐热性及挠性的平衡。
在对上述太阳能电池用背板中的上述第1树脂层的表面放射波长400~700nm的光时、对于上述光的吸收率为60%以上的情况下,可以提供暗色系外观优异的太阳能电池模块,在将具备该板的太阳能电池模块配置于房屋的屋顶等的情况下,可以得到优异的外观性、设计性等。
在对上述太阳能电池用背板中的上述第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光时、对于上述光的反射率为50%以上的情况下,太阳光从相邻的太阳能电池元件的间隙透过包埋太阳能电池元件的含有聚合物组合物等的填充材料部而漏到太阳能电池用背板侧时,太阳能电池用背板的蓄热受到抑制。而且,可以使反射光入射到太阳能电池元件,可以使发电效率提高。
在上述水蒸气阻隔层由在其表面形成含金属及/或金属氧化物的膜而成的蒸镀膜构成的情况下,不使挠性及耐热性(尺寸稳定性)的平衡降低,水蒸气阻隔性优异。
在将本发明的太阳能电池用背板在150℃下放置了30分钟时的尺寸变化率为±1%以下的情况下,耐热性优异。
在上述太阳能电池用背板的厚度为50~1,000μm的情况下,挠性优异。
根据本发明的太阳能电池模块,由于具备上述本发明的太阳能电池用背板,因此可以形成外观性、意匠性、耐热性、耐候性及耐损伤性优异、光电转换效率得到了改善的太阳能电池。该太阳能电池优选在长时间暴露于太阳光、风雨的室外下使用。
附图说明
图1是表示太阳能电池用背板的一例的概略剖面图。
图2是表示太阳能电池用背板的另一例的概略剖面图。
图3是表示本发明的太阳能电池模块的一例的概略剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明详细进行说明。本说明书中,“(共)聚合”是指均聚及共聚。另外,“(甲基)丙烯酸类”是指丙烯酸类及甲基丙烯酸类,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
本发明的太阳能电池用背板,是依次具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层及第4树脂层的板,将其概略剖面例示于图1。即,图1的太阳能电池用背板1A,是依次具备第1树脂层11、第2树脂层12、第3树脂层13、及第4树脂层14的层叠型板。
另外,本发明的太阳能电池用背板,可以在第3树脂层及第4树脂层之间具备水蒸气阻隔层,其概略剖面例示于图2。即,图2的太阳能电池用背板1B,为依次具备第1树脂层11、第2树脂层12、第3树脂层13、水蒸气阻隔层15及第4树脂层14的层叠型板。
本发明的太阳能电池用背板,为了使第1树脂层11的表面(上面侧)与包埋太阳能电池元件的含乙烯·醋酸乙烯酯共聚物组合物等的填充材料部的露出面粘接而使用。
上述第1树脂层,是与包埋太阳能电池元件的填充材料部的露出面接合的红外线透过性着色树脂层,优选为使用含有热塑性树脂(以下称为“热塑性树脂(I)”。)和具有吸收可见光线、使红外线透过的性质的着色剂(以下称为“红外线透过性着色剂”。)的热塑性树脂组合物(以下称为“第1热塑性树脂组合物”。)而得到的层。而且,该第1树脂层,在本发明的太阳能电池用背板中,是在透过红外线的同时吸收可见光而给予着色、赋予板以挠性的层。
上述第2树脂层,是白色系树脂层,优选为使用含有热塑性树脂(以下称为“热塑性树脂(II)”。)和具有使可见光线、红外线反射的性质的着色剂(以下称为“白色系着色剂”。)的热塑性树脂组合物(以下称为“第2热塑性树脂组合物”。)而得到的层。而且,该第2树脂层是本发明的太阳能电池用背板的基层,是具有耐热性的层,进而,是具有使透过了上述第1树脂层的红外线反射的作用、具有耐热性的层。
上述第3树脂层,优选为使用含有热塑性树脂(以下称为“热塑性树脂(III)”。)的热塑性树脂组合物(以下称为“第3热塑性树脂组合物”。)而得到的层。而且,该第3树脂层是赋予本发明的太阳能电池用背板以挠性的层。需要说明的是,在上述第3热塑性树脂组合物含有白色系着色剂的情况下,红外线透过第2树脂层时,可以使该红外线从第3树脂层反射。
另外,上述第4树脂层,为背面保护层,优选为使用含有热塑性树脂(以下也称为“热塑性树脂(IV)”。)的热塑性树脂组合物(以下称为“第4热塑性树脂组合物”。)而得到的层。而且,该第4树脂层是具有抑制本发明的太阳能电池用背板受到来自背面的力产生的冲击、热、化学物质等引起的破损、劣化等、赋予具备太阳能电池用背板的太阳能电池模块以耐久性等的作用的层。
需要说明的是,如上所述,本发明的太阳能电池用背板,可以形成具备水蒸气阻隔层的背板。该情况下,可以通过第4树脂层主要保护水蒸气阻隔层,可以抑制来自背面的力产生的冲击、热、化学物质等引起的破损、劣化等,赋予具备太阳能电池用背板的太阳能电池模块以耐久性等。
上述第1热塑性树脂组合物、上述第2热塑性树脂组合物、上述第3热塑性树脂组合物及上述第4热塑性树脂组合物,优选为具有膜形成性的组合物。
上述第1热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(I)的玻璃化转变温度(以下称为“Tg”。),从赋予本发明的太阳能电池用背板以挠性的观点考虑,优选为90℃~200℃、更优选为95℃~180℃、进一步优选为100℃~170℃、特别优选为105℃~160℃。
上述第2热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(II)的Tg,从赋予本发明的太阳能电池用背板以耐热性的观点考虑,优选为110℃~220℃、更优选为120℃~200℃、进一步优选为130℃~190℃。
另外,上述第3热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(III)的Tg,从赋予本发明的太阳能电池用背板挠性的观点考虑,优选为90℃~200℃、更优选为95℃~180℃、进一步优选为100℃~170℃、特别优选为105℃~160℃。
上述Tg可以通过差示扫描量热仪(DSC)进行测定。
本发明的太阳能电池用背板中,用于得到优异的耐热性及挠性的优选方式如下。即,热塑性树脂(I)的Tg、及热塑性树脂(III)的Tg与热塑性树脂(II)的Tg相同、或比其低。为了赋予板以充分的挠性,热塑性树脂(I)的Tg、及热塑性树脂(III)的Tg,优选比热塑性树脂(II)的Tg低。热塑性树脂(I)的Tg及热塑性树脂(II)的Tg之差,优选为10℃以上、更优选为15℃以上,热塑性树脂(II)的Tg及热塑性树脂(III)的Tg之差,优选为10℃以上、更优选为15℃以上。
在各树脂层中含有2种以上热塑性树脂、用DSC曲线得到多个Tg的情况下,采用更高的Tg。
以下按顺序对各层进行说明。
形成上述第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)的第1热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(I),只要为具有热塑性的树脂,就没有特别限定。作为构成上述第1树脂层的热塑性树脂(I),可以举出芳香族乙烯基系树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、饱和聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸类树脂(例如(甲基)丙烯酸酯化合物的(共)聚合物等)、氟树脂、乙烯·醋酸乙烯酯系树脂等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,上述化合物中,从耐水解性及尺寸稳定性的观点考虑,优选芳香族乙烯基系树脂。
上述芳香族乙烯基系树脂,是在橡胶质聚合物的存在下将芳香族乙烯基化合物等聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂;丙烯腈·苯乙烯共聚物等的、使用含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体而成的(共)聚合物等。本发明中,上述芳香族乙烯基系树脂,优选为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂。上述热塑性树脂(I)通过含有橡胶增强芳香族乙烯基系树脂,可以形成耐水解性、尺寸稳定性及耐冲击性优异的第1树脂层。
作为上述芳香族乙烯基系树脂,可以举出在橡胶质聚合物(a11)的存在下,使含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b11)聚合而成的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)、含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b12)的(共)聚合物(I-2)、以及橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)及(共)聚合物(I-2)的混合物。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)中通常含有:含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b11)接枝共聚于橡胶质聚合物(a11)的共聚树脂、和由不接枝于橡胶质聚合物(a11)的未接枝成分、即剩余部分的乙烯基系单体(b11)获得的(共)聚合物。
上述芳香族乙烯基系树脂,如上所述,优选含有至少1种橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1),特别优选橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的1种以上、或橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的1种以上及上述(共)聚合物(I-2)的1种以上的组合。这些情况下,上述芳香族乙烯基系树脂中的橡胶质聚合物(a11)的含量,相对于含有芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂(I)100质量%,优选为5~40质量%、更优选为8~30质量%、进一步优选为10~20质量%、特别优选为12~18质量%。上述含量超过40质量%时,耐热性不充分,有时使用第1热塑性树脂组合物的第1树脂层变得困难。另一方面,上述含量小于5质量%时,有时挠性不充分。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中使用的橡胶质聚合物(a11),只要在室温下橡胶质,就没有特别限定,可以为均聚物及共聚物的任一种。另外,该橡胶质聚合物(a11)可以为交联聚合物及非交联聚合物的任一种。
作为上述橡胶质聚合物(a11),没有特别限定,可以举出共轭二烯系橡胶、氢化共轭二烯系橡胶、乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶、丙烯酸系橡胶、有机硅橡胶、有机硅·丙烯酸类复合橡胶等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述化合物中,从耐冲击性的观点考虑,优选共轭二烯系橡胶,从耐候性的观点考虑,优选丙烯酸系橡胶、有机硅橡胶、有机硅·丙烯酸类复合橡胶、乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶及氢化共轭二烯系橡胶。
上述橡胶质聚合物(a11)的形状,没有特别限定,可以为粒子状(球状、大致球状)、直线状、曲线状等。在为粒子状的情况下,其体积平均粒径优选为5~2,000nm,更优选为10~1,800nm,进一步优选为50~1,500nm。体积平均粒径在上述范围时,第1热塑性树脂组合物的加工性及得到的第1树脂层的耐冲击性等优异。需要说明的是,上述体积平均粒径可以通过使用了电子显微镜照片的图像解析、激光衍射法、光散射法等进行测定。
作为上述共轭二烯系橡胶,可以举出聚丁二烯、丁二烯·苯乙烯无规共聚物、丁二烯·苯乙烯嵌段共聚物、丁二烯·丙烯腈共聚物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
本发明中,上述共轭二烯系橡胶,从挠性、低温冲击性等观点考虑,其玻璃化转变温度优选为-20℃以下。
作为上述丙烯酸系橡胶,优选相对于构成上述丙烯酸系橡胶的结构单元的总量含有80质量%以上来自烷基的碳数为2~8的丙烯酸烷基酯的结构单元的(共)聚合物。
作为烷基的碳数为2~8的丙烯酸烷基酯,可以举出丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-乙基己酯等。这些化合物可以单独使用,也可以使用2种以上。优选的丙烯酸烷基酯为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯及丙烯酸2-乙基己酯。
上述丙烯酸系橡胶,在含有来自其它单体的结构单元的情况下,作为其它单体,可以举出氯乙烯、偏氯乙烯、丙烯腈、乙烯基酯、甲基丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯等的单官能性单体;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等的单或多乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;二乙烯基苯、二烯丙基邻苯二甲酸酯、二烯丙基马来酸酯、二烯丙基琥珀酸酯、三烯丙基三嗪等的二或三烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙酯等的烯丙基化合物;1,3-丁二烯等的共轭二烯系化合物等的交联性单体等。
本发明中,上述丙烯酸系橡胶,从挠性、低温冲击性等观点考虑,其玻璃化转变温度优选为-10℃以下。具有上述玻璃化转变温度的丙烯酸系橡胶,通常为含有来自上述交联性单体的结构单元的共聚物。
优选的构成丙烯酸系橡胶的、来自交联性单体的结构单元的含量,相对于结构单元的总量,优选为0.01~10质量%、更优选为0.05~8质量%、进一步优选为0.1~5质量%。
上述丙烯酸系橡胶的体积平均粒径,从挠性、低温冲击性等的观点考虑,优选为5~500nm、更优选为10~450nm、进一步优选为20~400nm。
上述丙烯酸系橡胶,可以使用公知的方法制造,优选的制造方法为乳液聚合法。
作为上述有机硅橡胶,为了使橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造所优选的方法即乳液聚合容易,优选为胶乳中所含的橡胶。因此,该有机硅橡胶例如可以为通过美国专利第2,891,920号说明书、美国专利第3,294,725号说明书等中记载的方法而制造的聚有机硅氧烷系橡胶等。
上述聚有机硅氧烷系橡胶,例如优选为如下的有机硅橡胶:使用均质混合机或超声混合机,通过在烷基苯磺酸、烷基磺酸等的磺酸系乳化剂的存在下将有机硅氧烷和水剪切混合、其后进行缩合的方法得到的胶乳中所含的有机硅橡胶。烷基苯磺酸作为有机硅氧烷的乳化剂起作用、同时也作为聚合引发剂起作用,因此优选。此时,如果并用烷基苯磺酸金属盐、烷基磺酸金属盐等,则在制造橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)时,具有稳定地维持有机硅橡胶的效果,因此优选。需要说明的是,上述聚有机硅氧烷系橡胶的聚合物末端例如可以用羟基、烷氧基、三甲基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基等封端。另外,根据需要,可以在不损害本发明的目标性能的范围使接枝交叉剂(graft crossing agent)及/或交联剂共缩合。通过使用它们,可以改善耐冲击性。
上述反应中使用的有机硅氧烷,例如为具有下述通式(1)表示的结构单元的化合物。
[R1 mSiO(4-m)/2] (1)
(式中,R1为取代或非取代的1价烃基,m表示0~3的整数。)
上述通式(1)表示的化合物的结构为直链状、支链状或环状,上述化合物优选为具有环状结构的有机硅氧烷。作为该有机硅氧烷具有的R1、即1价烃基,可以举出甲基、乙基、丙基、丁基等的烷基;苯基、甲苯基等的芳基;乙烯基、烯丙基等的烯基;及这些烃基中的键合于碳原子的氢原子的一部分被卤原子、氰基等取代的基团;以及烷基的氢原子的至少1个被巯基取代的基团等。
作为上述有机硅氧烷,除六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、三甲基三苯基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷等的环状化合物以外,可以使用直链状或支链状的有机硅氧烷。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
需要说明的是,上述有机硅氧烷可以为预先缩合了的、例如Mw为500~10,000左右的聚有机硅氧烷。另外,在有机硅氧烷为聚有机硅氧烷的情况下,其分子链末端也可以用羟基、烷氧基、三甲基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基等封端。
上述接枝交叉剂,通常为具有碳-碳不饱和键和烷氧基甲硅烷基的化合物,例如可以举出对乙烯基苯基甲基二甲氧基硅烷、2-(对乙烯基苯基)乙基甲基二甲氧基硅烷、3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷等。
上述接枝交叉剂的使用量,在将有机硅氧烷、接枝交叉剂及交联剂的合计作为100质量%的情况下,通常为10质量份以下、优选为0.2~10质量份、更优选为0.5~5质量份。上述接枝交叉剂的使用量过多时,接枝共聚物的分子量降低,其结果,有时得不到充分的耐冲击性。另外,因接枝化后的聚有机硅氧烷系橡胶的双键,容易发生氧化劣化,有时得不到耐候性良好的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂。
作为上述交联剂,可以举出甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷等的3官能性交联剂;四乙氧基硅烷等的4官能性交联剂等。需要说明的是,也可以使用使这些化合物预先缩聚而成的交联性预聚物。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
上述交联剂的使用量,在将有机硅氧烷、接枝交叉剂及交联剂的合计作为100质量%的情况下,通常为10质量份以下、优选为5质量份以下、更优选为0.01~5质量份。上述交联剂的使用量过多时,得到的聚有机硅氧烷系橡胶的柔软性受损,有时板的挠性降低。
上述有机硅橡胶的体积平均粒径,通常为5~500nm、优选为10~400nm、更优选为50~400nm。该体积平均粒径可以通过制造时使用的乳化剂及水的量、使用均质混合机或超声混合机混合时的分散的程度或有机硅氧烷的加料方法而容易地进行控制。体积平均粒径超过500nm时,有时光泽降低等、外观性变差。
上述有机硅·丙烯酸类复合橡胶,为含有聚有机硅氧烷橡胶和聚(甲基)丙烯酸烷基酯系橡胶的橡胶质聚合物。优选的有机硅·丙烯酸类复合橡胶,为具有聚有机硅氧烷橡胶及聚(甲基)丙烯酸烷基酯系橡胶不分离地相互缠绕了的结构的复合橡胶。
作为上述聚有机硅氧烷系橡胶,优选可以使用将有机硅氧烷共聚了的橡胶。作为上述有机硅氧烷,可以举出3元环以上的各种还原体,优选六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、三甲基三苯基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷等。而且,这些有机硅氧烷可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
构成上述聚有机硅氧烷系橡胶的、来自有机硅氧烷的结构单元的含量,相对于结构单元的总量,优选为50质量%以上、更优选为70质量%以上。
作为上述丙烯酸系橡胶,优选为将含有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯等的(甲基)丙烯酸烷基酯化合物的单体(共)聚合所得的橡胶。这些(甲基)丙烯酸烷基酯化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
另外,上述单体,除(甲基)丙烯酸烷基酯化合物以外,还可以以30质量%以下的范围含有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等的芳香族乙烯基化合物;丙烯腈、甲基丙烯腈等的氰化乙烯基化合物;甲基丙烯酸改性有机硅、含氟乙烯基化合物等的各种乙烯基系单体作为共聚成分。
上述丙烯酸系橡胶,从可以赋予板以充分的挠性方面考虑,优选为具有2个以上的玻璃化转变温度的共聚物。
上述有机硅·丙烯酸类复合橡胶,例如可以使用通过特开平4-239010号公报、特开平4-100812号公报等中记载的方法制造的橡胶。
上述有机硅·丙烯酸复合橡胶的体积平均粒径,从挠性、低温冲击性等观点考虑,优选为5~500nm、更优选为10~450nm、进一步优选为20~400nm。
上述乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶,为含有乙烯单元和由碳数3以上的α-烯烃形成的单元的共聚物,可以举出乙烯·α-烯烃共聚物、乙烯·α-烯烃·非共轭二烯共聚物等。
作为上述乙烯·α-烯烃共聚物,可以举出乙烯·丙烯共聚物、乙烯·丁烯-1共聚物等。另外,作为上述乙烯·α-烯烃·非共轭二烯共聚物,可以举出乙烯·丙烯·非共轭二烯共聚物、乙烯·丁烯-1·非共轭二烯共聚物等。
作为上述α-烯烃,优选为碳数3~20的α-烯烃,具体可以举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十六碳烯、1-二十碳烯等。上述α-烯烃中,更优选的碳数为3~12,更优选为3~8。
构成上述乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶的、乙烯单元及α-烯烃单元的比例,在将这些单元的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为50~90质量%及10~50质量%、进一步优选为60~88质量%及12~40质量%、特别优选为70~85质量%及15~30质量%。上述α-烯烃单元的含有比例过多时,有时挠性降低。
在上述乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶为乙烯·α-烯烃·非共轭二烯共聚物的情况下,作为非共轭二烯,可以举出5-亚乙基-2-降冰片烯等的烯基降冰片烯;二环戊二烯等的环状二烯;脂肪族二烯等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
来自上述非共轭二烯的结构单元的含量,相对于构成上述乙烯·α-烯烃·非共轭二烯共聚物的结构单元的总量,优选为1~30质量%、更优选为2~20质量%。非共轭二烯单元的含有比例过多时,有时成形外观性及耐侯性降低。
上述乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶中的不饱和基团的量优选换算为碘值为4~40。
另外,上述乙烯·α-烯烃系共聚物橡胶的穆尼粘度(ML1+4、100℃;基于JIS K6300)优选为5~80、更优选为10~65、进一步优选为15~45。穆尼粘度在上述范围时,耐冲击性及挠性优异。
上述氢化共轭二烯系橡胶,只要是将含有来自共轭二烯系化合物的结构单元的(共)聚合物氢化而成的(共)聚合物,就没有特别限定。
作为上述氢化共轭二烯系橡胶,可以举出具有下述的结构的共轭二烯嵌段共聚物的氢化物。即,为包含组合了下述的聚合物嵌段中的2种以上的聚合物嵌段的嵌段共聚物:由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元构成的聚合物嵌段A;将包含来自1,2-乙烯基键含量超过25摩尔%的共轭二烯系化合物的结构单元的聚合物的双键部分氢化95摩尔%以上而成的聚合物嵌段B;将包含来自1,2-乙烯基键含量为25摩尔%以下的共轭二烯系化合物的结构单元的聚合物的双键部分氢化95摩尔%以上而成的聚合物嵌段C;以及将包含来自芳香族乙烯基化合物的结构单元和来自共轭二烯系化合物的结构单元的共聚物的双键部分氢化95摩尔%以上而成的聚合物嵌段D。
上述嵌段共聚物的分子结构可以为支链状、放射状或它们的组合。另外,嵌段结构可以为二嵌段、三嵌段、多嵌段或它们的组合。
作为上述嵌段共聚物的结构,可以举出A-(B-A)n、(A-B)n、A-(B-C)n、C-(B-C)n、(B-C)n、A-(D-A)n、(A-D)n、A-(D-C)n、C-(D-C)n、(D-C)n、A-(B-C-D)n、(A-B-C-D)n[其中,n为1以上的整数。]等,优选为A-B-A、A-B-A-B、A-B-C、A-D-C、C-B-C。
作为在构成上述嵌段共聚物的聚合物嵌段A及D的形成中使用的芳香族乙烯基化合物,只要是具有至少1个乙烯基键和至少1个芳香族环的化合物就没有特别限定。作为其例,可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯、单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、单溴苯乙烯、二溴苯乙烯、氟苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基萘等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。另外,这些化合物中,优选苯乙烯。
构成上述嵌段共聚物的聚合物嵌段A的含有比例,相对于聚合物的全体,优选为0~65质量%、更优选为10~40质量%。聚合物嵌段A的含量过多时,有时耐冲击性不充分。
上述聚合物嵌段B、C及D,通过将使用共轭二烯系化合物及芳香族乙烯基化合物而得到的氢化前嵌段共聚物进行氢化而形成。作为可在上述聚合物嵌段B、C及D的形成中使用的共轭二烯系化合物,可以举出1,3-丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、氯丁二烯等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。另外,这些化合物中,从可以工业上利用、物性优异考虑,优选1,3-丁二烯及异戊二烯。
上述聚合物嵌段B、C及D的氢化率均为95摩尔%以上,优选为96摩尔%以上。
上述聚合物嵌段B中的1,2-乙烯基键含量,优选为超过25摩尔%、90摩尔%以下、更优选为30~80摩尔%。该1,2-乙烯基键含量为25摩尔%以下时,有时橡胶的性质消失、耐冲击性不充分。另一方面,超过90摩尔%时,有时耐化学品性不充分。
另外,上述聚合物嵌段C中的1,2-乙烯基键含量优选为25%摩尔以下、更优选为20摩尔%以下。
上述聚合物嵌段D中的1,2-乙烯基键含量优选为25~90摩尔%、更优选为30~80摩尔%。该1,2-乙烯基键含量小于25摩尔%时,有时橡胶的性质消失、耐冲击性不充分。另一方面,超过90摩尔%时,有时耐化学品性不充分。
另外,上述聚合物嵌段D中的芳香族乙烯基化合物单元的量优选为25质量%以下、更优选为20质量%以下。该芳香族乙烯基化合物单元的量超过25质量%时,有时橡胶的性质消失、耐冲击性不充分。
作为上述氢化共轭二烯系橡胶,可以举出氢化聚丁二烯、氢化苯乙烯·丁二烯橡胶、苯乙烯·乙烯丁烯·烯烃结晶嵌段聚合物、烯烃结晶·乙烯丁烯·烯烃结晶嵌段聚合物、苯乙烯·乙烯丁烯·苯乙烯嵌段聚合物、丁二烯·丙烯腈共聚物的氢化物等。
上述氢化共轭二烯系橡胶的重均分子量(Mw)优选为1万~100万、更优选为3万~80万、进一步优选为5万~50万。Mw在上述范围时,挠性优异。
接着,在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中使用的乙烯基系单体(b11)含有芳香族乙烯基化合物。即,该乙烯基系单体(b11)可以为仅由芳香族乙烯基化合物构成的单体,也可以为由芳香族乙烯基化合物及可与该化合物共聚的其它单体构成的单体。作为其它单体,可以举出氰化乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、不饱和酸酐、含有羧基的不饱和化合物、含有羟基的不饱和化合物、含有环氧基的不饱和化合物、含有噁唑啉基的不饱和化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述芳香族乙烯基化合物,只要为具有至少1个乙烯基键和至少1个芳香族环的化合物,就没有特别限定。作为其例,可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、乙烯基萘、单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、单溴苯乙烯、二溴苯乙烯、三溴苯乙烯、氟苯乙烯等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。另外,这些化合物中,优选苯乙烯及α-甲基苯乙烯,特别优选苯乙烯。
作为上述氰化乙烯基化合物,可以举出丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、α-乙基丙烯腈、α-异丙基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-氟丙烯腈等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。另外,这些化合物中,优选丙烯腈。
作为上述(甲基)丙烯酸酯化合物,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(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)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
作为上述马来酰亚胺系化合物,可以举出马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-十二烷基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-(2-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(4-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二乙基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-萘基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。这些化合物中,优选N-苯基马来酰亚胺。另外,这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。需要说明的是,作为向上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)中导入来自马来酰亚胺系化合物的结构单元的其它方法,例如可以为使马来酸酐的不饱和二羧酸酐共聚后进行酰亚胺化的方法。
作为上述不饱和酸酐,可以举出马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
作为上述含有羧基的不饱和化合物,可以举出(甲基)丙烯酸、乙基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、巴豆酸、桂皮酸等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
作为上述含有羟基的不饱和化合物,可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基甲酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、在(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯上加成ε-己内酯所得的化合物等的具有羟基的(甲基)丙烯酸酯;邻羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯、对羟基苯乙烯、邻羟基-α-甲基苯乙烯、间羟基-α-甲基苯乙烯、对羟基-α-甲基苯乙烯、2-羟基甲基-α-甲基苯乙烯、3-羟基甲基-α-甲基苯乙烯、4-羟基甲基-α-甲基苯乙烯、4-羟基甲基-1-乙烯基萘、7-羟基甲基-1-乙烯基萘、8-羟基甲基-1-乙烯基萘、4-羟基甲基-1-异丙烯基萘、7-羟基甲基-1-异丙烯基萘、8-羟基甲基-1-异丙烯基萘、对乙烯基苄醇、3-羟基-1-丙烯、4-羟基-1-丁烯、顺-4-羟基-2-丁烯、反-4-羟基-2-丁烯、3-羟基-2-甲基-1-丙烯等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
作为上述含有环氧基的不饱和化合物,可以举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-氧环己酯、乙烯基缩水甘油基醚、烯丙基缩水甘油基醚、甲基烯丙基缩水甘油基醚等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
作为上述含有噁唑啉基的不饱和化合物,可以举出乙烯基噁唑啉等。
本发明中,上述乙烯基系单体(b11)优选含有芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物,其合计使用量,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,相对于乙烯基系单体(b11)总量,优选为70~100质量%、更优选为80~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等观点考虑,在将这些化合物的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为50~95质量%及5~50质量%、进一步优选为60~95质量%及5~40质量%。
另外,通过上述乙烯基系单体(b11)含有马来酰亚胺系化合物,可以赋予第1树脂层以耐热性。上述芳香族乙烯基系树脂中所含的、来自马来酰亚胺系化合物的结构单元的优选含量后述。
作为上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1),优选的树脂如下。
[1-1]在橡胶质聚合物(a11)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物构成的乙烯基系单体(b11)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[1-2]在橡胶质聚合物(a11)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物构成的乙烯基系单体(b11)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[1-3]在橡胶质聚合物(a11)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及甲基丙烯酸酯化合物构成的乙烯基系单体(b11)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1),可以通过在上述橡胶质聚合物(a11)的存在下将上述乙烯基系单体(b11)聚合来制造。作为聚合方法,可以为乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合、本体聚合、或这些聚合方法组合而成的聚合法。
需要说明的是,在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造时,橡胶质聚合物(a11)及上述乙烯基系单体(b11)可以在反应体系中,在上述橡胶质聚合物(a11)总量的存在下,一次添加上述乙烯基系单体来(b11)引发聚合,也可以一边分开或连续添加一边进行聚合。另外,可以在一部分上述橡胶质聚合物(a11)的存在下、或不存在下,一次添加上述乙烯基系单体(b11)来引发聚合,也可以分开或连续添加。此时,上述橡胶质聚合物(a11)的剩余部分可以在反应的途中一次添加、分开添加或连续添加。
在通过乳液聚合来制造橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的情况下,可使用聚合引发剂、链转移剂(分子量调节剂)、乳化剂、水等。
作为上述聚合引发剂,可以举出组合了异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对孟烷过氧化氢等的有机过氧化物和含糖焦磷酸配方、次硫酸酯配方等的还原剂的氧化还原系引发剂;过硫酸钾等的过硫酸盐;过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化月桂酸酯、叔丁基过氧化单羧酸酯等的过氧化物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,上述聚合引发剂的使用量,相对于上述乙烯基系单体(b11)总量,通常为0.1~1.5质量%。
需要说明的是,上述聚合引发剂可以一次添加到反应体系中、或连续添加到反应体系中。
作为上述链转移剂,可以举出辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正己基硫醇、正十六烷基硫醇、正十四烷基硫醇、叔十四烷基硫醇等的硫醇类;异松油烯类、α-甲基苯乙烯的二聚物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。上述链转移剂的使用量,相对于上述乙烯基系单体(b11)总量,通常为0.05~2.0质量%。
需要说明的是,上述链转移剂可以一次添加到反应体系中、或连续添加到反应体系中。
作为上述乳化剂,可以举出阴离子系表面活性剂及非离子系表面活性剂。作为阴离子系表面活性剂,可以举出高级醇的硫酸酯;十二烷基苯磺酸钠等的烷基苯磺酸盐;月桂基硫酸钠等的脂肪族磺酸盐;高级脂肪族羧酸盐、脂肪族磷酸盐等。另外,作为非离子系表面活性剂,可以举出聚乙二醇的烷基酯型化合物、烷基醚型化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。上述乳化剂的使用量,相对于上述乙烯基系单体(b11)总量,通常为0.3~5.0质量%。
乳液聚合可以根据乙烯基系单体(b11)、聚合引发剂等的种类在公知的条件下进行。通过该乳液聚合而得到的胶乳,通常如下进行精制:通过凝固剂使其凝固,使聚合物成分形成粉末状,其后,对其进行水洗、干燥。作为该凝固剂,可使用氯化钙、硫酸镁、氯化镁、氯化钠等的无机盐;硫酸、盐酸等的无机酸;醋酸、乳酸等的有机酸等。
需要说明的是,在上述芳香族乙烯基系树脂中含有2种以上橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的情况下,可以从各胶乳中将树脂分离后,进行混合,但作为其它的方法,有将分别含有各树脂的胶乳的混合物凝固等的方法。
由溶液聚合、本体聚合及本体-悬浮聚合获得的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造方法,可以使用公知的方法。
需要说明的是,作为上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1),可以使用具有丁二烯橡胶增强芳香族乙烯基系树脂、丙烯酸系橡胶增强芳香族乙烯基系树脂、有机硅橡胶增强苯乙烯系树脂、有机硅·丙烯酸类复合橡胶增强苯乙烯系树脂等的构成的市售品。例如,使用有机硅·丙烯酸类复合橡胶作为橡胶质聚合物(a11)而成的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂,例如为由特开平4-239010号公报中记载的方法获得的市售品,可以举出三菱レイヨン公司制“メタブレンSX-006”(商品名)等。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的接枝率,优选为20~170%、更优选为30~170%、进一步优选为40~150%。该接枝率过低时,有时第1树脂层的挠性不充分。另一方面,接枝率过高时,有时第1热塑性树脂组合物的粘度变高,薄壁化变得困难。
上述接枝率可以通过下述式求出。
接枝率(%)={(S-T)/T}×100
上述式中,S为将橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)1克投入丙酮(在橡胶质聚合物(a11)为丙烯酸系橡胶的情况下、乙腈)20ml中,在25℃的温度条件下通过振动机振动2小时后,在5℃的温度条件下用离心分离机(转数;23,000rpm)离心分离60分钟,将不溶成分和可溶成分分离而得到的不溶成分的质量(g),T为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)1克中所含的橡胶质聚合物(a11)的质量(g)。该橡胶质聚合物(a11)的质量可以通过由聚合配方及聚合转化率算出的方法、由红外线吸收光谱(IR)求出的方法等得到。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
如上所述,上述芳香族乙烯基系树脂可以为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)、及将含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b12)聚合而得到的(共)聚合物(I-2)的混合物。该情况下,上述(共)聚合物(I-2)可以为均聚物及共聚物的任一种,也可以为它们的组合。
上述乙烯基系单体(b12),可以仅为芳香族乙烯基化合物,也可以为该芳香族乙烯基化合物和其它单体的组合。作为其它单体,可以举出氰化乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、不饱和酸酐、含有羧基的不饱和化合物、含有羟基的不饱和化合物、含有环氧基的不饱和化合物、含有噁唑啉基的不饱和化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。上述的各化合物可以使用上述乙烯基系单体(b11)中例示的化合物。
上述(共)聚合物(I-2)优选为共聚物。本发明中,上述乙烯基系单体(b12)优选由芳香族乙烯基化合物和其它单体构成。其它单体优选为氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物。
在上述乙烯基系单体(b12)含有芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的情况下,这些化合物的合计量相对于上述乙烯基系单体(b12)全体,优选为40~100质量%、更优选为50~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,在将这些化合物的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为40~95质量%及5~60质量%、进一步优选为50~90质量%及10~50质量%。
在上述(共)聚合物(I-2)为共聚物的情况下,优选的聚合物如下。
[1-4]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(以下称为“结构单元(s)”。)和来自氰化乙烯基化合物的结构单元(以下称为“结构单元(t)”。)构成的共聚物
[1-5]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(s)、来自氰化乙烯基化合物的结构单元(t)、和来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(以下称为“结构单元(u)”。)构成的共聚物
上述(共)聚合物(I-2),在上述方式[1-4]的情况下,结构单元(s)及结构单元(t)的含有比例,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等观点考虑,在将它们的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为40~95质量%及5~60质量%、进一步优选为50~90质量%及10~50质量%。
作为上述方式[1-4]的共聚物,可以举出丙烯腈·苯乙烯共聚物、丙烯腈·α-甲基苯乙烯共聚物等。
上述(共)聚合物(I-2)在上述方式[1-5]的情况下,结构单元(s)、结构单元(t)及结构单元(u)的含有比例,从成形加工性、耐热性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、挠性等的观点考虑,在将它们的合计作为100质量%时,分别优选为20~90质量%、5~50质量%及1~40质量%、更优选为25~85质量%、10~45质量%及5~35质量%、进一步优选为30~80质量%、10~40质量%及10~30质量%。
作为上述方式[1-5],可以举出丙烯腈·苯乙烯·N-苯基马来酰亚胺共聚物等。
此外,作为上述(共)聚合物(I-2),可以使用丙烯腈·苯乙烯·甲基丙烯酸甲基共聚物等。
上述(共)聚合物(I-2),可以通过在聚合引发剂的存在下或不存在下将含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b12)聚合来制造。对于聚合方法而言,在使用聚合引发剂的情况下,溶液聚合、本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合等是优选的,也可以组合这些聚合方法来使用。另外,在不使用聚合引发剂的情况下,可以采用热聚合。
作为上述聚合引发剂,可以单独使用1种、或组合使用2种以上的在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造方法的说明中例示的化合物。上述聚合引发剂的使用量,相对于上述乙烯基系单体(b12)总量,通常为0.1~1.5质量%。
需要说明的是,根据需要,可以使用上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造时可使用的链转移剂、乳化剂等。
上述(共)聚合物(I-2)的制造时,可以以将乙烯基系单体(b12)的总量收纳在反应体系中的状态引发聚合,也可以分开添加或连续添加任意选择的单体成分进行聚合。进而,在使用上述聚合引发剂的情况下,可以一次或连续添加到反应体系。
上述(共)聚合物(I-2)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
需要说明的是,上述芳香族乙烯基系树脂,在为(共)聚合物(I-2)的情况下,可以直接使用上述记载的(共)聚合物(I-2)。
在上述芳香族乙烯基系树脂由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)构成的情况、以及由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)及(共)聚合物(I-2)的混合物构成的情况的任一种情况下,该芳香族乙烯基系树脂的可溶于丙酮(其中,在橡胶质聚合物为丙烯酸系橡胶的情况下、乙腈)的成分的特性粘度[η](甲基乙基酮中,在30℃下测定)优选为0.1~2.5dl/g、更优选为0.2~1.5dl/g、进一步优选为0.25~1.2dl/g。该特性粘度[η]在上述范围内时,上述第1热塑性树脂组合物的成形加工性优异、第1树脂层的壁厚精度也优异。
在此,特性粘度[η]可以按照以下要点求出。
在求出上述芳香族乙烯基系树脂(包含橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1))中的接枝率时,使离心分离后回收的丙酮可溶成分(在橡胶质聚合物为丙烯酸系橡胶的情况下,乙腈可溶成分)溶解于甲基乙基酮,调制5个浓度不同的溶液,使用乌氏粘度管,在30℃下测定各浓度的比浓粘度,求出特性粘度[η]。
上述接枝率及特性粘度[η],可以通过调整在制造上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)及上述(共)聚合物(I-2)时使用的聚合引发剂、链转移剂、乳化剂、溶剂等的种类、量、进而聚合时间、聚合温度等容易地控制。
另外,上述芳香族乙烯基系树脂的特性粘度[η],可以通过适当选择特性粘度[η]相互不同的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)及(共)聚合物(I-2)来调整。
在赋予上述第1树脂层以充分的耐热性的情况下,上述芳香族乙烯基系树脂优选含有来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(u)。该结构单元(u)可以为来自橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的结构单元,也可以为来自(共)聚合物(I-2)的结构单元。另外,还可以为来自二者的结构单元。
用于形成耐热性优异的第1树脂层的结构单元(u)的含量,在将上述热塑性树脂(I)作为100质量%的情况下,优选为1~40质量%、更优选为3~35质量%、进一步优选为5~30质量%。结构单元(u)的含量在上述范围时,可以形成耐热性及挠性的平衡优异的太阳能电池用背板。特别是在制造太阳能电池模块的情况下,不存在处理太阳能电池用背板时的不便,在接合表面侧透明保护部件、表面侧密封膜、太阳能电池元件、背面侧密封膜及背板时,即使以100℃以上的温度加热也可以不伴随变形发生地进行加压压接。需要说明的是,上述热塑性树脂(I)中所含的结构单元(u)的含量过多时,有时第1树脂层的挠性降低。
上述第1树脂层为红外线透过性着色树脂层,优选具有吸收可见光线、使红外线透过的性质。而且,形成该第1树脂层的第1热塑性树脂组合物,优选为含有红外线透过性着色剂的组合物。
上述红外线透过性着色剂,通常呈白色以外的有色,优选为黑色、褐色、深青色、深绿色等的暗色系。通过使用暗色系的红外线透过性着色剂,可不损害第1树脂层与包埋太阳能电池元件的填充材料部的粘接性地给予具有优异的暗色系外观的太阳能电池模块。
作为上述红外线透过性着色剂,可以举出二萘嵌苯系颜料等。作为该二萘嵌苯系颜料,可以使用下述通式(2)~(4)表示的化合物等。
[化1]
(式中,R2及R3相同或不同,为丁基、苯基乙基、甲氧基乙基或4-甲氧基苯基甲基。)
[化2]
(式中,R4及R5相同或不同,为亚苯基、3-甲氧基亚苯基、4-甲氧基亚苯基、4-乙氧基亚苯基、碳数1~3的烷基亚苯基、羟基亚苯基、4,6-二甲基亚苯基、3,5-二甲基亚苯基、3-氯亚苯基、4-氯亚苯基、5-氯亚苯基、3-溴亚苯基、4-溴亚苯基、5-溴亚苯基、3-氟亚苯基、4-氟亚苯基、5-氟亚苯基、亚萘基、萘二基、亚吡啶基、2,3-吡啶二基、3,4-吡啶二基、4-甲基-2,3-吡啶二基、5-甲基-2,3-吡啶二基、6-甲基-2,3-吡啶二基、5-甲基-3,4-吡啶二基、4-甲氧基-2,3-吡啶二基或4-氯-2,3-吡啶二基。)
[化3]
(式中,R6及R7相同或不同,为亚苯基、3-甲氧基亚苯基、4-甲氧基亚苯基、4-乙氧基亚苯基、碳数1~3的烷基亚苯基、羟基亚苯基、4,6-二甲基亚苯基、3,5-二甲基亚苯基、3-氯亚苯基、4-氯亚苯基、5-氯亚苯基、3-溴亚苯基、4-溴亚苯基、5-溴亚苯基、3-氟亚苯基、4-氟亚苯基、5-氟亚苯基、亚萘基、萘二基、亚吡啶基、2,3-吡啶二基、3,4-吡啶二基、4-甲基-2,3-吡啶二基、5-甲基-2,3-吡啶二基、6-甲基-2,3-吡啶二基、5-甲基-3,4-吡啶二基、4-甲氧基-2,3-吡啶二基或4-氯-2,3-吡啶二基。)
另外,作为上述二萘嵌苯系颜料,可以使用“Paliogen Black S0084”、“Paliogen Black L 0086”、“Lumogen Black FK4280”、“Lumogen Black FK4281”(以上均为BASF公司制商品名)等的市售品。
上述红外线透过性着色剂,可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
上述第1热塑性树脂组合物中的红外线透过性着色剂的含有比例,从对上述各光的透过性及吸收性的观点考虑,相对于上述热塑性树脂(I)100质量份,优选为5质量份以下、更优选为0.1~5质量份。
需要说明的是,本发明的太阳能电池用背板中,只要不使红外线的透过性降低,就可以根据目的、用途等使用其它的着色剂。例如,作为红外线透过性着色剂以外的着色剂,可以使用黄色系颜料、青色系颜料等,通过如下所述的组合,可形成具有各种外观的太阳能电池模块。
[1]由黑色系红外线透过性着色剂及黄色系颜料的组合获得的褐色着色
[2]由黑色系红外线透过性着色剂及青色系颜料的组合获得的深青色着色
在使用其它着色剂的情况下,上述第1热塑性树脂组合物中的含有比例,相对于上述红外线透过性着色剂100质量份,通常为60质量份以下、优选为0.01~55质量份。
需要说明的是,形成上述第1树脂层的第1热塑性树脂组合物,优选实质上不含有白色系着色剂,在含有该白色系着色剂的情况下,其含量的上限,相对于上述热塑性树脂(I)100质量份,通常为3质量份、优选为1质量份。
上述第1树脂层的着色的程度,只要满足第1树脂层中的红外线透过性,就没有特别限定,着色为达到太阳能电池背板中的第1树脂层侧的表面的L值优选为40以下、更优选为35以下、进一步优选为30以下的程度即可。
需要说明的是,作为暗色系的着色剂,已知炭黑。该炭黑吸收红外线区域的波长的光,因此太阳光从相邻的太阳能电池元件的间隙漏到含有炭黑的第1树脂层上时,该第1树脂层蓄热。而且,由于蓄热了的第1树脂层,有时使含有太阳能电池元件的填充材料部的温度上升、使发电效率降低。本发明中,上述第1树脂层含有红外线透过性着色剂,由此不降低发电效率地设计性及耐久性也优异。
上述第1热塑性树脂组合物,根据目的、用途等,可以含有添加剂。作为该添加剂,可以举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、防老化剂、增塑剂、荧光增白剂、耐候剂、填充剂、防静电剂、阻燃剂、防雾剂、抗菌剂、防霉剂、防污剂、增粘剂、硅烷偶联剂等。这些添加剂中的具体的化合物及其配合量后述。
为了形成含有上述添加剂的第1热塑性树脂组合物,通常可使用熔融混炼法。作为熔融混炼中使用的装置,可以举出单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、班伯里混炼机、捏合机、连续捏合机等。
上述第1树脂层的厚度,通常为5~500μm、优选为8~400μm。
形成上述第2树脂层(白色系树脂层)的第2热塑性树脂组合物中所含的热塑性树脂(II),只要是具有热塑性的树脂,就没有特别限定。作为构成上述第2树脂层的热塑性树脂(II),可以举出芳香族乙烯基系树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、饱和聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸类树脂、氟树脂、乙烯·醋酸乙烯酯系树脂等。这些树脂可以单独使用1种,也可以组合2种以上形成合金来使用。另外,上述树脂中,从耐水解性及尺寸稳定性的观点考虑,优选芳香族乙烯基系树脂。
上述热塑性树脂(II)可以与上述热塑性树脂(I)相同,也可以与其不同。
上述芳香族乙烯基系树脂,如上所示,为在橡胶质聚合物的存在下将芳香族乙烯基化合物等聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂;使用含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体而成的(共)聚合物等。本发明中,上述芳香族乙烯基系树脂,优选为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂。上述热塑性树脂(II)含有橡胶增强芳香族乙烯基系树脂,由此可以形成耐水解性、尺寸稳定性及耐冲击性优异的第2树脂层。
作为上述芳香族乙烯基系树脂,可以举出在橡胶质聚合物(a21)的存在下,使含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b21)聚合而成的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)、含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b22)的(共)聚合物(II-2)、以及橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)及(共)聚合物(II-2)的混合物。
上述芳香族乙烯基系树脂,如上所述,优选含有至少1种橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1),从耐冲击性及挠性的观点考虑,特别优选橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的1种以上及上述(共)聚合物(II-2)的1种以上的组合。该情况下,上述芳香族乙烯基系树脂中的橡胶质聚合物(a21)的含量,相对于含有芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂(II)100质量%,优选为5~40质量%、更优选为8~30质量%、进一步优选为10~20质量%、特别优选为12~18质量%。上述含量超过40质量%时,耐热性不充分,有时使用第2热塑性树脂组合物的第2树脂层的形成变得困难。另一方面,上述含量小于5质量%时,有时挠性不充分。
作为可在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的形成中使用的橡胶质聚合物(a21),可以使用作为上述第1热塑性树脂组合物中所含有的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中使用的橡胶质聚合物(a11)而例示的聚合物。该橡胶质聚合物(a21),从耐候性的观点考虑,优选为丙烯酸系橡胶、乙烯·α-烯烃系橡胶、氢化共轭二烯系橡胶、有机硅橡胶及有机硅·丙烯酸类复合橡胶,从耐冲击性的观点考虑,优选位共轭二烯系橡胶。
上述橡胶质聚合物(a21)的形状及体积平均粒径,可以与上述橡胶质聚合物(a11)中的记载相同。
上述橡胶质聚合物(a21)的种类、形状及体积平均粒径,可以与上述橡胶质聚合物(a11)的形状及体积平均粒径分别相同,也可以不同。
作为上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的形成中使用的乙烯基系单体(b21),可以使用作为上述第1热塑性树脂组合物中所含有的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中使用的乙烯基系单体(b11)而例示的化合物。优选的乙烯基系单体(b21),为芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物,作为芳香族乙烯基化合物,优选苯乙烯及α-甲基苯乙烯,作为氰化乙烯基化合物,优选丙烯腈。
上述乙烯基系单体(b21),可以与上述乙烯基系单体(b11)相同,也可以不同。
上述乙烯基系单体(b21)中,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的合计使用量,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等观点考虑,相对于乙烯基系单体(b21)总量,优选为70~100质量%、更优选为80~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等观点考虑,在将它们的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为50~95质量%及5~50质量%、进一步优选为60~90质量%及10~40质量%。
另外,通过上述乙烯基系单体(b21)含有马来酰亚胺系化合物,可以赋予第2树脂层以耐热性。上述芳香族乙烯基系树脂中所含的、来自马来酰亚胺系化合物的结构单元的优选含量后述。
作为上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1),优选的树脂如下。
[2-1]在橡胶质聚合物(a21)的存在下,将由芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物构成的乙烯基系单体(b21)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[2-2]在橡胶质聚合物(a21)的存在下,将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物构成的乙烯基系单体(b21)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[2-3]在橡胶质聚合物(a21)的存在下,将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及甲基丙烯酸酯化合物构成的乙烯基系单体(b21)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的制造方法,与上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造方法相同。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的接枝率,优选为20~170%、更优选为30~170%、进一步优选为40~150%。该接枝率过低时,有时第2树脂层的挠性不充分。另一方面,接枝率过高时,有时第2热塑性树脂组合物的粘度变高、薄壁化变得困难。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1),可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
如上所述,优选的芳香族乙烯基系树脂,为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)、及将含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b22)聚合而得到的(共)聚合物(II-2)的混合物。该情况下,上述(共)聚合物(II-2),可以为均聚物及共聚物的任一种,也可以为二者的组合。
上述乙烯基系单体(b22),可以仅为芳香族乙烯基化合物,也可以为该芳香族乙烯基化合物和其它单体的组合。作为其它单体,可以举出氰化乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、不饱和酸酐、含有羧基的不饱和化合物、含有羟基的不饱和化合物、含有环氧基的不饱和化合物、含有噁唑啉基的不饱和化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。上述的各化合物可以使用上述乙烯基系单体(b11)中例示的化合物。
上述乙烯基系单体(b22),可以与上述第1热塑性树脂组合物中所含有的(共)聚合物(I-2)的形成中所使用的乙烯基系单体(b12)相同,也可以不同。
上述(共)聚合物(II-2)优选为共聚物。本发明中,上述乙烯基系单体(b22)优选由芳香族乙烯基化合物和其它单体构成。其它单体优选为氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物。
在上述乙烯基系单体(b22)含芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的情况下,它们的合计量,相对于上述乙烯基系单体(b22)全体,优选为40~100质量%、更优选为50~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,在将它们的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为40~95质量%及5~60质量%、进一步优选为50~90质量%及10~50质量%。
在上述(共)聚合物(II-2)为共聚物的情况下,优选的聚合物如下。
[2-4]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(s)和来自氰化乙烯基化合物的结构单元(t)构成的共聚物
[2-5]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(s)、来自氰化乙烯基化合物的结构单元(t)、和来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(u)构成的共聚物
上述(共)聚合物(II-2)的制造方法与上述(共)聚合物(I-2)的制造方法相同。
上述(共)聚合物(II-2)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
需要说明的是,在上述芳香族乙烯基系树脂为(共)聚合物(II-2)的情况下,可以直接使用上述记载的(共)聚合物(II-2)。
在上述芳香族乙烯基系树脂由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)构成的情况、以及由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)及(共)聚合物(II-2)的混合物构成的情况中的任一种情况下,该芳香族乙烯基系树脂的可溶于丙酮(其中,在橡胶质聚合物为丙烯酸系橡胶下,乙腈)的成分的特性粘度[η](甲基乙基酮中,在30℃下测定)优选为0.1~2.5dl/g、更优选为0.2~1.5dl/g、进一步优选为0.25~1.2dl/g。该特性粘度[η]在上述范围内时,上述第2热塑性树脂组合物的成形加工性优异、第2树脂层的壁厚精度也优异。
在赋予上述第2树脂层以充分的耐热性的情况下,上述芳香族乙烯基系树脂优选含有来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(u)。该结构单元(u)可以为来自橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(II-1)的结构单元,也可以为来自(共)聚合物(II-2)的结构单元。另外,还可以为来自二者的结构单元。
用于形成耐热性优异的第2树脂层的结构单元(u)的含量,在将上述热塑性树脂(II)作为100质量%的情况下,优选为1~50质量%、更优选为5~45质量%、进一步优选为10~40质量%。结构单元(u)的含量在上述范围时,可以形成耐热性及挠性的平衡优异的太阳能电池用背板。特别是制造太阳能电池模块的情况下,不存在处理太阳能电池用背板时的不便,在接合表面侧透明保护部件、表面侧密封膜、太阳能电池元件、背面侧密封膜及背板时,即使以100℃以上的温度进行加热也可以不伴随变形发生地进行加压压接。需要说明的是,上述热塑性树脂(II)中所含的结构单元(u)的含量过多时,有时第2树脂层的挠性降低。
上述第2树脂层为白色系树脂层,优选具有使可见光线及红外线反射的性质。而且,形成该第2树脂层的第2热塑性树脂组合物优选为含有白色系着色剂的组合物。
作为上述白色系着色剂,可以举出氧化钛、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、氧化铝、二氧化硅、2PbCO3·Pb(OH)2、[ZnS+BaSO4]、滑石、石膏等。这些物质可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
上述白色系着色剂的含量,特别是从在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射了波长800~1,400nm的光的情况下、上述第1树脂层的表面中的对于该光的反射性的观点考虑,相对于上述热塑性树脂(II)100质量份,优选为1~45质量份、更优选为3~40质量份、进一步优选为5~30质量份。该白色系着色剂的含量过多时,有时本发明的太阳能电池用背板的挠性降低。
上述第2树脂层(白色系树脂层),优选为具有由其单层构成的膜的表面中的L值(亮度)为60以上的性能的层,更优选的L值为65以上,进一步优选为70以上。
需要说明的是,只要在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光的情况下、不使上述第1树脂层的表面中的对于该光的反射率大幅降低,上述第2热塑性树脂组合物就可以根据目的、用途等含有其它着色剂(例如黄色系着色剂、青色系着色剂等)。在使用其它着色剂的情况下,其含量,相对于上述热塑性树脂(II)100质量份,通常为10质量份以下。
上述第2热塑性树脂组合物,根据目的、用途等可以含有添加剂。作为该添加剂,可以举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、防老化剂、增塑剂、荧光增白剂、耐候剂、填充剂、防静电剂、阻燃剂、防雾剂、抗菌剂、防霉剂、防污剂、增粘剂、硅烷偶联剂等。这些添加剂中的具体的化合物及其配合量后述。
上述第2树脂层的厚度,通常为10~990μm、优选为20~500μm。
形成上述第3树脂层的第3热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(III),只要为具有热塑性的树脂,就没有特别限定。作为构成上述第3树脂层的热塑性树脂(III),可以举出芳香族乙烯基系树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、饱和聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸类树脂、氟树脂、乙烯·醋酸乙烯酯系树脂等。这些树脂可以单独使用1种,也可以组合2种以上以混合物的形式使用。另外,上述树脂中,从耐水解性及尺寸稳定性的观点考虑,优选芳香族乙烯基系树脂。
上述热塑性树脂(III),可以与上述热塑性树脂(I)相同,也可以不同。另外,上述热塑性树脂(III)可以与上述热塑性树脂(II)相同,也可以不同。
上述芳香族乙烯基系树脂,如上所述,为在橡胶质聚合物的存在下,将芳香族乙烯基化合物等聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂;使用含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体而成的(共)聚合物等。本发明中,上述芳香族乙烯基系树脂,优选为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂。通过上述热塑性树脂(III)含有橡胶增强芳香族乙烯基系树脂,可以形成耐水解性、尺寸稳定性及耐冲击性优异的第3树脂层。
作为上述芳香族乙烯基系树脂,可以举出在橡胶质聚合物(a31)的存在下,使含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b31)聚合而成的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)、含有芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b32)的(共)聚合物(III-2)、以及橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)及(共)聚合物(III-2)的混合物。
上述芳香族乙烯基系树脂,如上所述,优选含有至少1种橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1),特别优选橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的1种以上、或橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的1种以上及上述(共)聚合物(III-2)的1种以上的组合。这些情况下,上述芳香族乙烯基系树脂中的橡胶质聚合物(a31)的含量,相对于含有芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂(III)100质量%,优选为5~40质量%,更优选为8~30质量%,进一步优选为10~20质量%,特别优选为12~18质量%。上述含量超过40质量%时,耐热性不充分,有时使用了第3热塑性树脂组合物的第3树脂层的形成变得困难。另一方面,上述含量小于5质量%时,有时挠性不充分。
作为在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的形成中使用的橡胶质聚合物(a31),可以使用作为在上述第1热塑性树脂组合物中所含有的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中所使用的橡胶质聚合物(a11)例示的聚合物。该橡胶质聚合物(a31),从耐候性的观点考虑,优选丙烯酸系橡胶、乙烯·α-烯烃系橡胶、氢化共轭二烯系橡胶、有机硅橡胶及有机硅·丙烯酸类复合橡胶,从耐冲击性的观点考虑,优选共轭二烯系橡胶。
上述橡胶质聚合物(a31)的形状及体积平均粒径,可以与上述橡胶质聚合物(a11)中的记载相同。
上述橡胶质聚合物(a31)的种类、形状及体积平均粒径,可以与上述橡胶质聚合物(a11)的形状及体积平均粒径分别相同,也可以不同。另外,上述橡胶质聚合物(a31)的种类、形状及体积平均粒径,可以与上述橡胶质聚合物(a21)的形状及体积平均粒径分别相同,也可以不同。
作为在上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的形成中使用的乙烯基系单体(b31),可以使用作为在上述第1热塑性树脂组合物中所含有的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的形成中所使用的乙烯基系单体(b11)而例示的化合物。优选的乙烯基系单体(b31)为芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物,作为芳香族乙烯基化合物,优选苯乙烯及α-甲基苯乙烯,作为氰化乙烯基化合物,优选丙烯腈。
上述乙烯基系单体(b31),可以与上述乙烯基系单体(b11)相同,也可以不同。另外,上述乙烯基系单体(b31)可以与上述乙烯基系单体(b21)相同,也可以不同。
上述乙烯基系单体(b31)中,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的合计使用量,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,相对于乙烯基系单体(b31)总量,优选为70~100质量%、更优选为80~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,在将它们的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为50~95质量%及5~50质量%、进一步优选为60~90质量%及10~40质量%。
另外,通过上述乙烯基系单体(b31)含有马来酰亚胺系化合物,可以赋予第3树脂层以耐热性。上述芳香族乙烯基系树脂中所含的、来自马来酰亚胺系化合物的结构单元的优选含量后述。
作为上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1),优选的树脂如下。
[3-1]在橡胶质聚合物(a31)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物构成的乙烯基系单体(b31)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[3-2]在橡胶质聚合物(a31)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物构成的乙烯基系单体(b31)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
[3-3]在橡胶质聚合物(a31)的存在下、将由芳香族乙烯基化合物、氰化乙烯基化合物及甲基丙烯酸酯化合物构成的乙烯基系单体(b31)聚合而得到的橡胶增强芳香族乙烯基系树脂
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的制造方法,与上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(I-1)的制造方法相同。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的接枝率,优选为20~170%,更优选为30~170%、进一步优选为40~150%。该接枝率过低时,有时第3树脂层的挠性不充分。另一方面,接枝率过高时,有时第3热塑性树脂组合物的粘度变高、薄壁化变得困难。
上述橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
如上所述,优选的芳香族乙烯基系树脂,为橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)、及将含芳香族乙烯基化合物的乙烯基系单体(b32)聚合而得到的(共)聚合物(III-2)的混合物。该情况下,上述(共)聚合物(III-2)可以为均聚物及共聚物的任一种,也可以为二者的组合。
上述乙烯基系单体(b32)可以仅为芳香族乙烯基化合物,也可以为该芳香族乙烯基化合物和其它单体的组合。作为其它单体,可以举出氰化乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、不饱和酸酐、含有羧基的不饱和化合物、含有羟基的不饱和化合物、含有环氧基的不饱和化合物、含有噁唑啉基的不饱和化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。上述的各化合物可以使用上述乙烯基系单体(b11)中例示的化合物。
上述乙烯基系单体(b32)可以与上述第1热塑性树脂组合物中所含有的(共)聚合物(I-2)的形成中所使用的乙烯基系单体(b12)相同,也可以不同。另外,上述乙烯基系单体(b32)可以与上述第2热塑性树脂组合物中所含的(共)聚合物(II-2)的形成中所使用的乙烯基系单体(b22)相同,也可以不同。
上述(共)聚合物(III-2)优选为共聚物。本发明中,上述乙烯基系单体(b32)优选由芳香族乙烯基化合物和其它单体构成。其它单体优选为氰化乙烯基化合物及马来酰亚胺系化合物。
在上述乙烯基系单体(b32)包含芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的情况下,它们的合计量相对于上述乙烯基系单体(b32)全体,优选为40~100质量%、更优选为50~100质量%。另外,芳香族乙烯基化合物及氰化乙烯基化合物的使用比率,从成形加工性、耐化学品性、耐水解性、尺寸稳定性、成形外观性等的观点考虑,在将它们的合计作为100质量%的情况下,分别优选为5~95质量%及5~95质量%、更优选为40~95质量%及5~60质量%、进一步优选为50~90质量%及10~50质量%。
在上述(共)聚合物(III-2)为共聚物的情况下,优选的聚合物如下。
[3-4]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(s)和来自氰化乙烯基化合物的结构单元(t)构成的共聚物
[3-5]由来自芳香族乙烯基化合物的结构单元(s)、来自氰化乙烯基化合物的结构单元(t)、和来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(u)构成的共聚物
上述(共)聚合物(III-2)的制造方法与上述(共)聚合物(I-2)的制造方法相同。
上述(共)聚合物(III-2)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
需要说明的是,在上述芳香族乙烯基系树脂为(共)聚合物(III-2)的情况下,可以直接使用上述记载的(共)聚合物(III-2)。
在上述芳香族乙烯基系树脂(III)由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)构成的情况、以及由橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)及(共)聚合物(III-2)的混合物构成的情况的任一种情况下,该芳香族乙烯基系树脂(III)的可溶于丙酮(其中,在橡胶质聚合物为丙烯酸系橡胶的情况下,乙腈)的成分的特性粘度[η](甲基乙基酮中,在30℃下测定)优选为0.1~2.5dl/g、更优选为0.2~1.5dl/g、进一步优选为0.25~1.2dl/g。该特性粘度[η]在上述范围内时,上述第3热塑性树脂组合物的成形加工性优异,第3树脂层的壁厚精度也优异。
在赋予上述第3树脂层以充分的耐热性的情况下,上述芳香族乙烯基系树脂优选含有来自马来酰亚胺系化合物的结构单元(u)。该结构单元(u)可以为来自橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(III-1)的结构单元,也可以为来自(共)聚合物(III-2)的结构单元。另外,还可以为来自二者的结构单元。
用于形成耐热性优异的第3树脂层的结构单元(u)的含量,在将上述热塑性树脂(III)作为100质量%的情况下,优选为1~40质量%、更优选为3~35质量%、进一步优选为5~30质量%。上述结构单元(u)的含量过多时,有时第3树脂层的挠性降低。
本发明中,上述第3树脂层可以为仅由其单层构成的膜的表面中的L值为60以上的白色系树脂层。另外,上述第3树脂层可以为单体膜的表面中的L值为1以上、小于60的低白色树脂层、透明树脂层、或着色为白色以外的树脂层。
在上述第3树脂层为白色系树脂层或低白色树脂层的情况下,透过了第1树脂层的光不被第2树脂层充分反射、一部分光还透过该第2树脂层时,可以通过该第3树脂层使该光反射。本发明中,上述第3树脂层优选为白色系树脂层。
在上述第3树脂层为白色系树脂层或低白色树脂层的情况下,形成该第3树脂层的第3热塑性树脂组合物,通常为含有白色系着色剂的组合物。
作为上述白色系着色剂,可以举出氧化钛、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、氧化铝、二氧化硅、2PbCO3·Pb(OH)2、[ZnS+BaSO4]、滑石、石膏等。这些着色剂可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
在上述第3树脂层为白色系树脂层的情况下,上述白色系着色剂的含量,从在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射了波长800~1,400nm的光的情况下、上述第1树脂层的表面中的对于该光的反射性的观点考虑,相对于上述热塑性树脂(III)100质量份,优选为1~45质量份、更优选为3~40质量份、进一步优选为5~30质量份。该白色系着色剂的含量过多时,有时本发明的太阳能电池用背板的挠性降低。需要说明的是,在上述范围中,在含量少的情况下,通过使第3树脂层为发泡层等,可以形成白色系树脂层。
另外,在上述第3树脂层为低白色树脂层的情况下,上述白色系着色剂的含量,从对于上述光的反射性的观点考虑,相对于上述热塑性树脂(III)100质量份,优选为0.1~5质量份、更优选为0.5~4质量份。
需要说明的是,只要在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光的情况下、不使上述第1树脂层的表面中的对于该光的反射率大幅降低,上述第3热塑性树脂组合物就可以根据目的、用途等含有其它着色剂(例如黄色系着色剂、青色系着色剂等)。在使用其它着色剂的情况下,其含量,相对于上述热塑性树脂(III)100质量份,通常为10质量份以下。
上述第3热塑性树脂组合物,可以根据目的、用途等含有添加剂。作为该添加剂,可以举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、防老化剂、增塑剂、荧光增白剂、耐候剂、填充剂、防静电剂、阻燃剂、防雾剂、抗菌剂、防霉剂、防污剂、增粘剂、硅烷偶联剂等。这些添加剂中的具体的化合物及其配合量后述。
上述第3树脂层的厚度,通常为5~500μm、优选为8~400μm。
上述第1树脂层、上述第2树脂层及上述第3树脂层可以为连续层叠的状态(参照图1),也可以在上述第1树脂层及上述第2树脂层之间、上述第2树脂层及上述第3树脂层之间具有接合各树脂层的粘接层(未图示)。在后者的情况下,粘接层的构成可以为聚氨酯树脂组合物等。
接着,形成上述第4树脂层(背面保护层)的第4热塑性树脂组合物中所含有的热塑性树脂(IV),只要为具有热塑性的树脂,就没有特别限定。而且,该热塑性树脂(IV)例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等的饱和聚酯树脂;聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃树脂;聚氯乙烯、乙烯·四氟乙烯共聚物等的氟树脂;聚碳酸酯树脂;聚酰胺树脂;聚芳酯树脂;聚醚砜树脂;聚砜树脂;聚丙烯腈;醋酸纤维素等的纤维素树脂;丙烯酸类树脂;聚苯乙烯、ABS树脂等的芳香族乙烯基系树脂等。这些树脂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,这些树脂中,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯等的饱和聚酯树脂及氟树脂。
上述第4热塑性树脂组合物,可以根据目的、用途等含有添加剂。作为该添加剂,可以举出着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防老化剂、增塑剂、荧光增白剂、耐候剂、填充剂、防静电剂、阻燃剂、防雾剂、抗菌剂、防霉剂、防污剂、增粘剂、硅烷偶联剂等。这些添加剂中的具体的化合物及其配合量后述。
需要说明的是,上述第4树脂层可以为单层结构,也可以为多层结构。在后者的情况下,可以为由相互相同的组合物形成的膜等进行层叠而成的结构,也可以为由相互不同的组合物形成的膜等进行层叠而成的结构。进而,还可以为在由上述第4热塑性树脂组合物形成的膜等的一面侧或两面形成由其它物质或其它组合物形成的层而成的结构。
上述第4树脂层,优选为具有阻燃性的树脂层,可以为来自含有阻燃剂的第4热塑性树脂组合物的层,也可以为来自在分子骨架内含有芳香环、杂原子的组合物的层,还可以为在由上述第4热塑性树脂组合物(与阻燃剂的有无无关)形成的膜等的一面侧或两面上层叠了有机·无机混合材料的层。
上述第4树脂层的阻燃性,优选基于UL94标准的燃烧性为VTM-2的等级或其以上的等级。
在上述第4树脂层的形成时,也可以使用作为具有阻燃性的树脂膜的市售品。例如可以使用帝人デユポン公司制“Melinex238”(商品名)、SKC公司制“SR55”(商品名)、東レ公司制“ルミラ一X10P”、“ルミラ一ZV10”、“ルミラ一X10S”、“ルミラ一S10”、“ルミラ一H10”、“ルミラ一E20”(以上均为商品名)等。
上述第4树脂层的厚度,通常为10~500μm、优选为15~400μm、更优选为20~300μm。上述第4树脂层过薄时,有时保护太阳能电池用背板的效果不充分。另一方面,过厚时,作为板的柔软性容易变得不充分。
上述第1树脂层、上述第2树脂层、上述第3树脂层及上述第4树脂层,可以为连续的层叠状态(参照图1),也可以为具有上述第1树脂层、上述第2树脂层及上述第3树脂层为连续的层叠状态且上述第3树脂层及上述第4树脂层介由粘接层接合而成的结构(未图示)。在后者的情况下,粘接层的构成可以为聚氨酯树脂组合物等。
本发明的太阳能电池用背板,如上所述,可以在上述第3树脂层及上述第4树脂层之间进一步具有水蒸气阻隔层。
上述水蒸气阻隔层是具有以下性能的层:基于JIS K7129,在温度40℃及湿度90%RH的条件测定的透湿度(也称为“水蒸气透湿度”。)优选为3g/(m2·天)以下、更优选为1g/(m2·天)以下、进一步优选为0.7g/(m2·天)以下。
上述水蒸气阻隔层,优选为包含具有电绝缘性的材料的层。
上述水蒸气阻隔层,可以为由1种材料形成的单层结构或多层结构,也可以为由2种以上材料形成的单层结构或多层结构。本发明中,在其表面形成由金属及/或金属氧化物形成的膜而成的蒸镀膜,优选作为水蒸气阻隔层形成用材料使用、形成水蒸气阻隔层。金属及金属氧化物可以均为单一物质,也可以为2种以上物质。
上述水蒸气阻隔层形成用材料,可以为由金属及/或金属氧化物形成的膜配置在上层侧树脂层和下层侧树脂层之间的3层型膜。
作为上述金属,可以举出铝等。
另外,作为上述金属氧化物,可以举出硅、铝、镁、钙、钾、锡、钠、硼、钛、铅、锆、钇等的元素的氧化物。这些化合物中,从水蒸气阻隔性的观点考虑,特别优选氧化硅、氧化铝等。
由上述金属及/或金属氧化物形成的膜,可以通过镀敷、真空蒸镀、离子镀、溅射、等离子体CVD、微波CVD等的方法形成。也可以组合这些方法中的2种以上的方法。
作为上述蒸镀膜中的树脂层,可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯等的聚酯膜;聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃膜;聚偏氯乙烯膜、聚氯乙烯膜、氟树脂膜、聚砜膜、聚苯乙烯膜、聚酰胺膜、聚碳酸酯膜、聚丙烯腈膜、聚酰亚胺膜等。该树脂膜的厚度优选为5~50μm、更优选为8~20μm。
上述水蒸气阻隔层可以使用市售品形成。例如可以将三菱树脂公司制“テツクバリアAX”、凸版印刷公司制“GXフイルム”、东洋纺公司制“エコシア一ルVE500”(以上均为商品名)等的膜或板作为水蒸气阻隔层形成用材料来使用。
面对上述第3树脂层的水蒸气阻隔层的配置,没有特别限定。在使用蒸镀膜作为水蒸气阻隔层形成用材料的情况下,由金属及/或金属氧化物形成的蒸镀膜可以面对第3树脂层,也可以在外侧(表面侧)而露出。另外,在具备第4树脂层的情况下,蒸镀膜也可以面对第4树脂层。
上述水蒸气阻隔层的厚度,优选为5~300μm、更优选为8~250μm、进一步优选为10~200μm。上述水蒸气阻隔层过薄时,有时水蒸气阻隔性不充分。另一方面,过厚时,有时本发明的太阳能电池用背板的柔软性不充分。
在本发明的太阳能电池用背板具备水蒸气阻隔层的情况下,可以在上述第3树脂层及/或第4树脂层和上述水蒸气阻隔层之间具备粘接层。粘接层的构成可以为聚氨酯树脂组合物、环氧树脂组合物、丙烯酸系树脂组合物等。
本发明的太阳能电池用背板的厚度,与各层的构成无关,优选为50~1,000μm、更优选为60~800μm、进一步优选为80~600μm。
需要说明的是,在本发明的太阳能电池用背板中的各层之间,在不损害本发明的效果的范围,也可以根据需要层叠装饰层、涂布层、由制造时产生的再生树脂形成的层等的其它的层。
本发明的太阳能电池用背板中,第4树脂层侧的表面中的L值(亮度)优选为60以上、更优选为65以上、进一步优选为70以上。
本发明中,从本发明的太阳能电池用背板的挠性及耐热性的平衡、以及形状稳定性的观点考虑,上述第1树脂层的厚度(HA)、上述第2树脂层的厚度(HB)及上述第3树脂层的厚度(HC)之间存在特定的关系,示于以下。
0.4≤(HA+HC)/HB≤2.4 (1)
0.7≤HA/HC≤1.3 (2)
通过满足上述式(1),本发明的太阳能电池用背板中的挠性及耐热性的平衡优异。本发明中,(HA+HC)/HB<0.4时,挠性差。另一方面,(HA+HC)/HB>2.4时,耐热性差。需要说明的是,本发明中,上述式(1)优选为0.5≤(HA+HC)/HB≤2.2。
另外,通过满足上述式(2),本发明的太阳能电池用背板中的形状稳定性优异。本发明中,HA/HC<0.7时,如果施加热,则存在向第4树脂层侧卷曲(第1树脂层侧翘曲)的倾向。另一方面,HA/HC>1.3时,如果施加热,则存在向第1树脂层侧卷曲(第4树脂层侧翘曲)的倾向。需要说明的是,本发明中,上述式(2)优选为0.75≤HA/HC≤1.25。
本发明中,上述第1树脂层、上述第2树脂层及上述第3树脂层的厚度,在上述优选的范围,各厚度的关系满足上述式(1)及(2)时,由于本发明的太阳能电池用背板的形状稳定性优异、即由于粘接于上述填充材料部的第1树脂层侧的弯曲及翘曲容易,因此可以根据包埋太阳能电池元件的填充材料部的表面形状高效率地配设板。省略上述第3树脂层而增加上述第2树脂层的厚度时,层构成的平衡不充分,难以得到本发明所产生的优异的效果。
本发明中,具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层及第4树脂层的太阳能电池用背板中的构成的具体例,示于以下。
[x-1]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为白色系树脂层的板
[x-2]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为低白色树脂层的板
[x-3]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为着色为白色以外的树脂层的板
[x-4]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为无色透明的树脂层的板
另外,本发明中,具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层、水蒸气阻隔层及第4树脂层的太阳能电池用背板中的构成的具体示于以下。
[y-1]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、水蒸气阻隔层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为白色系树脂层的板
[y-2]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、水蒸气阻隔层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为低白色树脂层的板
[y-3]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、水蒸气阻隔层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为着色为白色以外的树脂层的板
[y-4]依次具备第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)、第2树脂层(白色系树脂层)、第3树脂层、水蒸气阻隔层、和第4树脂层(背面保护层)的、第3树脂层为未着色的树脂层的板
本发明中,在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射波长400~700nm的光的情况下,对于该光的吸收率优选为60%以上、更优选为70%以上、进一步优选为80%以上。该吸收率越高,太阳能电池用背板的亮度越低,形成暗色系的太阳能电池用背板。由此,将太阳能电池模块配设在房屋的屋顶等上时,外观性及设计性优异。需要说明的是,所谓“对波长400~700nm的光的吸收率为60%以上”,是指从400nm或700nm开始每20nm来测定400nm~700nm的波长范围的光的吸收率、使用各吸收率算出的平均值为60%以上,并不要求上述波长范围的光的吸收率全部为60%以上。
另外,在对太阳能电池用背板中的第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光的情况下,对于该光的反射率优选为50%以上、更优选为60%以上、进一步优选为70%以上。该反射率越高,越可以使至少具有上述波长的光向太阳能电池元件反射,可以使光电转换效率提高。
本发明中,所谓“对波长800~1,400nm的光的反射率为50%以上”,是指从800nm或1400nm开始每20nm来测定800nm~1400nm的波长范围的光的反射率、使用各反射率算出的平均值为50%以上,并不要求上述波长范围的光的反射率全部为50%以上。
通过具备这些性能,本发明的太阳能电池用背板中,优选在第1树脂层中吸收波长400~700nm的光的60%以上、透过波长800~1,400nm的光,在至少第2树脂层中使透过上述第1树脂层的波长800~1,400nm的光充分反射,可以在光电转换中利用。
本发明的太阳能电池用背板的耐热性优异,将太阳能电池用背板在150℃下放置了30分钟时的尺寸变化率优选为±1%以下。
本发明的太阳能电池用背板的背面、即、第4树脂层的表面的耐损伤性优异。
另外,本发明中,对于具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层、水蒸气阻隔层及第4树脂层的太阳能电池用背板而言,从第4树脂层侧的水蒸气阻隔性优异,在基于JIS K7129、在温度40℃及湿度90%RH的条件下测定太阳能电池用背板的水蒸气透湿度的情况下,优选可以设定为3g/(m2·天)以下、更优选设定为1g/(m2·天)以下。由于具有上述性能,因此可以抑制伴随水、水蒸气等的侵入的太阳能电池元件的劣化、进而抑制发电效率的降低,可以得到耐久性优异的太阳能电池模块。
接着,对上述的第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的添加剂进行说明。
作为上述抗氧化剂,可以举出受阻胺系化合物、氢醌系化合物、受阻酚系化合物、含硫化合物、含磷化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述抗氧化剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为0.05~10质量份。
作为上述紫外线吸收剂,可以举出二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、三嗪系化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述紫外线吸收剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为0.05~10质量份。
作为上述防老化剂,可以举出萘胺系化合物、二苯基胺系化合物、对苯二胺系化合物、喹啉系化合物、氢醌衍生物系化合物、单酚系化合物、双酚系化合物、三酚系化合物、多酚系化合物、硫代双酚系化合物、受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、咪唑系化合物、二硫代氨基甲酸镍盐系化合物、磷酸系化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述防老化剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为0.05~10质量份。
作为上述增塑剂,可以举出邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁基辛酯、二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯等的邻苯二甲酸酯类;己二酸二甲酯、己二酸二异丁酯、二-(2-乙基己基)己二酸酯、己二酸二异辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸辛基癸酯、二-(2-乙基己基)壬二酸酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异丁酯、癸二酸二丁酯、二-(2-乙基己基)癸二酸酯、癸二酸二异辛酯等的脂肪酸酯类;偏苯三酸异癸酯、偏苯三酸辛酯、偏苯三酸正辛酯、偏苯三酸异壬酯等的偏苯三酸酯类;二-(2-乙基己基)富马酸酯、二乙二醇单油酸酯、单蓖麻酸甘油酯、磷酸三月桂酯、磷酸三硬脂酯、三-(2-乙基己基)磷酸酯、环氧化大豆油等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述增塑剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为0.05~10质量份。
作为上述填充剂,可以使用具有球状(包含大致球状、多面体)、纤维状(直线状、曲线状、锯齿状)、面状(平面状、曲面状)等的形状的无机化合物或有机化合物。
作为球状填充剂,可以举出硅灰石、滑石、高岭土等。
作为纤维状填充剂,可以举出玻璃纤维、陶瓷晶须等的无机纤维、以及碳纤维、芳族聚酰胺纤维等的有机纤维。
作为面状填充剂,可以举出云母等。
上述增塑剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为10质量份以下。
作为上述阻燃剂,可以举出有机系阻燃剂、无机系阻燃剂、反应系阻燃剂等。这些阻燃剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
作为有机系阻燃剂,可以举出溴化环氧系化合物、溴化烷基三嗪化合物、溴化双酚系环氧树脂、溴化双酚系苯氧树脂、溴化双酚系聚碳酸酯树脂、溴化聚苯乙烯树脂、溴化交联聚苯乙烯树脂、溴化双酚脲氰酸酯树脂、溴化聚苯醚、十溴二苯基氧化物、四溴双酚A及其低聚物等的卤系阻燃剂;磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三环己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸二甲苯基苯酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二丁酯、磷酸乙基二丙酯、磷酸羟苯基二苯酯等的磷酸酯、用各种取代基将这些化合物改性了的化合物、各种缩合型的磷酸酯化合物、含磷元素及氮元素的磷腈衍生物等的磷系阻燃剂;聚四氟乙烯、胍盐、有机硅系化合物、磷腈系化合物等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
作为无机系阻燃剂,可以举出氢氧化铝、氧化锑、氢氧化镁、硼酸锌、锆系化合物、钼系化合物、锡酸锌等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
作为反应系阻燃剂,可以举出四溴双酚A、二溴苯酚缩水甘油醚、溴化芳香族三嗪、三溴苯酚、四溴邻苯二甲酸酯、四氯邻苯二甲酸酐、二溴新戊二醇、聚(五溴苄基聚丙烯酸酯)、氯菌酸(氯桥酸)、氯菌酸酐(氯桥酸酐)、溴化苯酚缩水甘油醚、二溴甲苯基缩水甘油醚等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
上述阻燃剂的含量,相对于第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物、第3热塑性树脂组合物及第4热塑性树脂组合物中所含的各热塑性树脂100质量份,优选为10质量份以下。
需要说明的是,在热塑性树脂组合物中含有阻燃剂的情况下,优选使用阻燃助剂。作为该阻燃助剂,可以举出三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、酒石酸锑等的锑化合物,硼酸锌,偏硼酸钡,水合氧化铝,氧化锆,聚磷酸铵,氧化锡等。这些化合物可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
本发明中,具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层及第4树脂层的太阳能电池用背板的制造方法,可根据各层的构成材料、即各热塑性树脂组合物来选择,没有特别限定。上述方式[x-1]~[x-4]的板的制造方法例示于以下。
(1)使用各热塑性树脂组合物的共挤出法。
(2)将使用各热塑性树脂组合物而制作的4种树脂板热熔接或干式层合的方法。
(3)通过共挤出而制作由第1树脂层、第2树脂层及第3树脂层构成的层叠物后,另外通过热熔接或干式层合或者粘接剂而将准备的构成第4树脂层的膜进行接合的方法。
另外,具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层、水蒸气阻隔层及第4树脂层的太阳能电池用背板的制造方法,还可以根据层构成、各层的构成材料等来进行选择,没有特别限定。上述方式[y-1]~[y-4]的板的制造方法例示于以下。
(1)通过使用了第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物及第3热塑性树脂组合物的共挤出法等,制作层叠板,其后,通过热熔接或干式层合或粘接剂使层叠板中的第3树脂层的表面与水蒸气阻隔层形成用板(或膜)进行接合而形成水蒸气阻隔层,接着,使用第4热塑性树脂组合物,在水蒸气阻隔层的表面形成第4树脂层的方法。
(2)使用第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物及第3热塑性树脂组合物,如上所述制作层叠板,其后,通过热熔接或干式层合或粘接剂使该层叠板中的第3树脂层的表面与水蒸气阻隔层形成用板(或膜)进行接合而形成水蒸气阻隔层,接着,在水蒸气阻隔层的表面另外通过热熔接或干式层合或粘接剂将准备的使用第4热塑性树脂组合物而成的膜进行接合的方法。
(3)通过热熔接或干式层合或粘接剂使构成第4树脂层的膜、水蒸气阻隔层形成用板(或膜)进行接合而形成水蒸气阻隔层,其后,通过热熔接或干式层合或粘接剂将水蒸气阻隔层的表面与另外准备的使用第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物及第3热塑性树脂组合物而成的层叠板中的第3树脂层进行接合的方法。
本发明的太阳能电池模块的特征在于,具备上述本发明的太阳能电池用背板。本发明的太阳能电池模块的概略图示于图3。
图3的太阳能电池模块2,可以形成从太阳光的受光面侧(在附图为上侧)开始依次配设了表面侧透明保护部件21、表面侧密封膜(表面侧填充材料部)23、太阳能电池元件25、背面侧密封膜(背面侧填充材料部)27、及上述本发明的太阳能电池用背板1的模块。需要说明的是,本发明的太阳能电池模块,也可以根据需要在上述构成要素以外适当地根据需要具备各种部件(未图示)。
作为上述表面侧透明保护部件21,优选由水蒸气阻隔性优异的材料形成的部件,通常可使用包含玻璃、树脂等的透明基板。需要说明的是,玻璃的透明性及耐候性优异,但耐冲击性不充分、重,因此在形成载置于房屋的屋顶的太阳能电池的情况下,优选使用耐候性的透明树脂。作为透明树脂,可以举出氟系树脂等。
上述表面侧透明保护部件21的厚度,在使用了玻璃的情况下通常为1~5mm左右,在使用了透明树脂时通常为0.1~5mm左右。
上述太阳能电池元件25通过接受太阳光而具有发电功能。作为这样的太阳能电池元件,只要具有作为光伏电源的功能就没有特别限定,可以使用公知的元件。例如可以举出单晶硅型太阳能电池元件、多晶硅型太阳能电池元件等的结晶硅太阳能电池元件;包含单结合型或无规结构型等的无定形硅太阳能电池元件;镓砷(GaAs)、铟磷(InP)等的III-V族化合物半导体太阳能电池元件;镉碲(CdTe)、铜铟硒(CuInSe2)等的II-VI族化合物半导体太阳能电池元件等。这些元件中,优选结晶硅太阳能电池元件,特别优选多晶硅型太阳能电池元件。需要说明的是,可以使用薄膜多晶性硅太阳能电池元件、薄膜微晶性硅太阳能电池元件、薄膜结晶硅太阳能电池元件和无定形硅太阳能电池元件的混合元件等。
在图3中,虽然未图示,但上述太阳能电池元件25通常具备配线电极及引出电极。配线电极具有通过接受太阳光而聚集在多个太阳能电池元件中产生的电子的作用,例如,以连结表面侧密封膜(表面侧填充材料部)21侧的太阳能电池元件和背面侧密封膜(背面侧填充材料部)27侧的太阳能电池元件的方式连接。另外,引出电极具有将通过上述配线电极等聚集的电子形成电流而引出的作用。
上述表面侧密封膜(表面侧填充材料部)21及上述背面侧密封膜(背面侧填充材料部)27(以下将它们一并称为“密封膜”。)通常使用相互相同或不同的密封膜形成材料,预先形成板状或膜状的密封膜后,在上述表面侧透明保护部件21及太阳能电池用背板1之间热压接太阳能电池元件25等而形成。
各密封膜(填充材料部)的厚度通常为100μm~4mm左右、优选为200μm~3mm左右、更优选为300μm~2mm左右。厚度过薄时,有时太阳能电池元件25损伤,另一方面,厚度过厚时,制造成本变高而不优选。
上述密封膜形成材料通常为树脂组合物或橡胶组合物。作为树脂,可以举出烯烃系树脂、环氧树脂、聚乙烯基缩丁醛树脂等。另外,作为橡胶,可以举出有机硅橡胶、氢化共轭二烯系橡胶等。这些物质中,优选烯烃系树脂及氢化共轭二烯系橡胶。
作为烯烃系树脂,除乙烯、丙烯、丁二烯、异戊二烯等的烯烃、或将二烯烃聚合所得的聚合物等以外,可以使用乙烯和醋酸乙烯酯、丙烯酸酯等其它单体的共聚物、离聚物等。作为具体例,可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、乙烯·氯乙烯共聚物、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物、乙烯·(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯·乙烯醇共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯等。这些化合物中,优选乙烯·醋酸乙烯酯共聚物及乙烯·(甲基)丙烯酸酯共聚物,特别优选乙烯·醋酸乙烯酯共聚物。
另外,作为氢化共轭二烯系橡胶,可以举出氢化苯乙烯·丁二烯橡胶、苯乙烯·乙烯丁烯·烯烃结晶嵌段聚合物、烯烃结晶·乙烯丁烯·烯烃结晶嵌段聚合物、苯乙烯·乙烯丁烯·苯乙烯嵌段聚合物等。优选为具有下述的结构的共轭二烯嵌段共聚物的氢化物,即具有选自含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段A;将含有1,2-乙烯基键含量超过25摩尔%的共轭二烯系化合物单元的聚合物的双键部分氢化80摩尔%以上而成的聚合物嵌段B;将含有1,2-乙烯基键含量为25摩尔%以下的共轭二烯系化合物单元的聚合物的双键部分氢化80摩尔%以上而成的聚合物嵌段C;以及将含有芳香族乙烯基化合物单元及共轭二烯系化合物单元的共聚物的双键部分氢化80摩尔%以上而成的聚合物嵌段D中的至少2种的嵌段共聚物。
上述密封膜形成材料可根据需要含有交联剂、交联助剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、受阻酚系、亚磷酸盐(酯)系的抗氧化剂、受阻胺系的光稳定剂、光扩散剂、阻燃剂、防变色剂等的添加剂。
如上所述,形成表面侧密封膜(表面侧填充材料部)23的材料和形成背面侧密封膜(背面侧填充材料部)27的材料可以相同也可以不同,从粘接性的方面考虑优选相同。
本发明的太阳能电池模块,例如可以依次配置表面侧透明保护部件、表面侧密封膜、太阳能电池元件、背面侧密封膜及上述本发明的太阳能电池用背板后,将它们一体化,通过一边进行真空抽吸一边进行加热压接的层合法等来制造。
该层合法中的层合温度,从上述本发明的太阳能电池用背板的粘接性的观点考虑,通常为100℃~250℃左右。另外,层合时间通常为3~30分钟左右。
实施例
以下举出实施例更详细地说明本发明,在不超过本发明的主旨的范围内,本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是,下述内容中,份及%只要没有特别限定就为质量基准。
1.评价方法
各种评价项目的测定方法示于以下。
1-1.热塑性树脂中的橡胶含有率
由用于制造构成各树脂层的热塑性树脂组合物的原料添加时的组成,计算全部的橡胶成分相对于各树脂层中的热塑性树脂的总量的合计比例。
1-2.热塑性树脂中的N-苯基马来酰亚胺单元含量
由用于制造构成各树脂层的热塑性树脂组合物的原料添加时的组成算出。
1-3.玻璃化转变温度(Tg)
基于JIS K 7121,通过TA Instruments公司制差示扫描量热仪“DSC2910”(样式名)测定。需要说明的是,在热塑性树脂组合物中含有2种以上热塑性树脂、用DSC曲线得到多个Tg的情况下,采用更高的Tg。
1-4.对波长400~700nm的光的吸收率(%)
以太阳能电池用背板(50mm×50mm、厚度记载于表中)作为测定试样,通过日本分光公司制紫外可见近红外分光光度计“V-670”(样式名),测定透过率及反射率。即,对测定试样的第1树脂层表面放射光,每20nm测定400nm~700nm的波长范围的透过率及反射率,算出它们的平均值。吸收率使用透过率的平均值及反射率的平均值通过下述式算出。
吸收率(%)=100-{透过率(%)+反射率(%)}
1-5.对波长800~1,400nm的光的反射率(%)
以太阳能电池用背板(50mm×50mm、厚度记载于表中)作为测定试样,通过日本分光公司制紫外可见近红外分光光度计“V-670”(样式名),测定反射率。即,对测定试样的第1树脂层表面放射光,每20nm测定800nm~1,400nm的波长范围的反射率,算出它们的平均值。
1-6.L值
使用东洋精机制作所社制分光光度计“TCS-II”(样式名),测定太阳能电池用背板(50mm×50mm、厚度记载于表中)中的第1树脂层侧表面及第4树脂层侧表面的L值。
1-7.耐热性
对太阳能电池用背板(厚度记载于表中)进行切削加工,制作120mm(MD:树脂挤出方向)×120mm(TD:相对于MD而直交的方向)大小的试验片。接着,在该试验片的中央画出100mm(MD)×100mm(TD)的正方形的标线,恒温槽中在150℃下放置30分钟。其后,冷却,测定上述标线中的长度,通过下述式算出尺寸变化率。
[数1]
另外,目视观察处理后的试验片的形状,以下述基准进行判定。
○:没有变形
△:极少的变形
×:有变形
1-8.挠性
对太阳能电池用背板(厚度记载于表中)进行切削加工,制作100mm(MD)×100mm(TD)大小的试验片。接着,沿MD方向的对称轴折弯后,沿TD方向的对称轴折弯。将折弯的试验片基于JIS Z 0237使用手动式压接辊(2,000g),以5mm/秒的速度在各折痕上往复2次。其后,展开折痕,恢复至原来的状态,目视观察试验片,以下述基准进行判定。折痕未破裂的为挠性优异。
○:折痕未破裂,再次折弯、展开,折痕也不破裂。
△:折痕未破裂,如果再次折弯、展开,折痕破裂。
×:折痕破裂。
1-9.耐水解性(破断应力的保持)
对太阳能电池用背板(厚度记载于表中)进行切削加工,制作200mm(MD)×200mm(TD)大小的试验片。接着,将该试验片在温度105℃、及湿度100%RH的条件下放置300小时后,切成长200mm×宽15mm的长方形,基于JIS K7127,使用岛津制作所社制精密万能材料试验机“オ一トグラフAG2000”(样式名),测定破断应力。测定用样品固定时的卡盘间距为100mm、拉伸速度为300mm/分钟。由得到的破断应力的测定值通过下述式求出破断应力的保持率。
破断应力保持率(%)=(在温度105℃、湿度100%RH下处理300小时后的破断应力(N/15mm))÷(初期(处理前)的破断应力(N/15mm))×100
○:保持率超过80%
△:保持率为50%~80%
×:保持率小于50%
1-10.耐水解性(变形状态的测定)
目视观察上述1-9中的高温高湿处理后的试验片,以下述基准进行判定。
○:没有变形
△:极少的变形
×:有变形
1-11.光电转换效率提高率
在调节为温度25℃±2℃、及湿度50±5%RH的室内,使用ペクセル·テクノロジ一ズ公司制Solar Simulator“PEC-11”(样式名),预先在测定了电池单体的光电转换效率的1/4多晶硅电池的表面配置厚度3mm的玻璃,在背面配置太阳能电池用背板,夹持硅电池,在玻璃及太阳能电池用背板之间导入EVA,密封硅电池,制作太阳能电池模块。其后,为了降低温度的影响,照射光后立即测定光电转换效率。使用得到的光电转换效率和电池单体的光电转换效率,求出光电转换效率提高率。
光电转换效率提高率(%)={(模块的光电转换效率-电池单体的光电转换效率)÷(电池单体的光电转换效率)}×100
1-12.蓄热性
以太阳能电池用背板(80mm×80mm、厚度记载于表中)为测定试样,在调节为温度25℃±2℃、及湿度50±5%RH的室内,对测定试样中的第1树脂层侧的表面从高200mm照射红外线灯(输出功率100W)。使用表面温度计测定照射60分钟后的表面温度。单位为℃。
1-13.耐候性
对太阳能电池用背板(厚度记载于表中)进行切削加工,制作500mm(MD)×30mm(TD)大小的试验片。接着,对该试验片中的第1树脂层侧的表面,重复以下所示的步骤1~4的条件供于暴露试验,算出暴露前及暴露100小时后的色调变化值ΔE。处理装置为スガ试验机公司制メタリングウエザ一メ一タ一“MV3000”(样式名)。
步骤1:照射0.53kW/m2、63℃、50%RH、4小时
步骤2:照射+降雨0.53kW/m2、63℃、95%RH、1分钟
步骤3:暗黑0kW/m2、30℃、98%RH、4小时
步骤4:照射+降雨0.53kW/m2、63℃、95%RH、1分钟
ΔE由使用日本分光公司制spectrphotometer“V670”(样式名)的Lab(L:亮度、a:红色度、b:黄色度)数据通过下式算出。
ΔE=√{(L1-L0)2+(a1-a0)2+(b1-b0)2}
(式中,L1、a1、b1是暴露后的值,L0、a0、b0是暴露前的值。)
ΔE的值越小,颜色的变化越小,表明耐候性越优异。以下述基准判定耐候性。
○:ΔE为10以下
×:ΔE超过10
1-14.阻燃性
以太阳能电池用背板(20mm×100mm、厚度记载于表中)作为试验片,纵长地悬挂该试验片,使用UL94的V试验用的燃烧器,以燃烧器顶端至试验片下端离开10mm的状态,使试验片的下端接触火焰5秒钟。接触火焰结束后,目视观察试验片的接触火焰部分的燃烧状态,以下述基准进行判定。
○:未着火
×:着火
1-15.耐损伤性
使用东测精密工业株式会社制往复运动摩擦试验机,以棉帆布漂白棉布(cannequin)3号、垂直负荷500g对太阳能电池用背板中的第4树脂层侧的表面进行500次往复摩擦。目视观察之后的表面,以下述基准进行判定。
○:未观察到伤痕
△:观察到较少的伤痕
×:观察到明显的伤痕
1-16.水蒸气阻隔性
在温度40℃、及湿度90%RH的条件下,使用MOCON公司制水蒸气透过率测定装置“PERMATRAN W3/31”(样式名),基于JIS K7129B,测定水蒸气透湿度。需要说明的是,作为透过面,将太阳能电池用背板中的第4树脂层侧的表面配置在水蒸气侧。
2.太阳能电池用背板的制造原料
2-1.有机硅·丙烯酸类复合橡胶增强苯乙烯系树脂(橡胶增强树脂A1)
使用三菱レイヨン公司制“メタブレンSX-006”(商品名)。其为在有机硅·丙烯酸类复合橡胶上接枝丙烯腈·苯乙烯共聚物而成的树脂,有机硅·丙烯酸类复合橡胶的含量为50%、接枝率为80%、特性粘度[η](甲基乙基酮中、30℃)为0.38dl/g、玻璃化转变温度(Tg)为135℃。
2-2.有机硅橡胶增强苯乙烯系树脂(橡胶增强树脂A2)
将对乙烯基苯基甲基二甲氧基硅烷1.3份及八甲基环四硅氧烷98.7份混合,将其加入到溶解有十二烷基苯磺酸2.0份的蒸留水300份中,通过均质机搅拌3分钟使其乳化分散。将该乳化分散液移至具备冷凝器、氮气导入口及搅拌机的可分离式烧瓶中,一边搅拌一边在90℃加热6小时。接着,在5℃下保持24小时,使缩合结束,得到包含聚有机硅氧烷系橡胶的胶乳。缩合率为93%。其后,将该胶乳使用碳酸钠水溶液中和至pH7。得到的聚有机硅氧烷系橡胶的体积平均粒径为300nm。
接着,在具备搅拌机的内容积7升的玻璃制烧瓶中加入由离子交换水100份、油酸钾1.5份、氢氧化钾0.01份、叔十二烷基硫醇0.1份、含有上述聚有机硅氧烷系橡胶40份的被调制至pH7的胶乳、苯乙烯15份及丙烯腈5份构成的分批聚合成分,一边搅拌一边升温。在温度到达45℃的时刻,添加由乙二胺四醋酸钠0.1份、硫酸亚铁0.003份、甲醛次硫酸钠二水合物0.2份及离子交换水15份构成的活性剂水溶液、以及二异丙苯过氧化氢0.1份,进行1小时聚合。
其后,在上述反应体系中用3小时连续添加由离子交换水50份、油酸钾1份、氢氧化钾0.02份、叔十二烷基硫醇0.1份、二异丙苯过氧化氢0.2份、苯乙烯30份及丙烯腈10份构成的增量聚合成分,继续聚合。添加结束后,再继续搅拌。1小时后,添加2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)0.2份,结束聚合,得到含有有机硅橡胶增强苯乙烯系树脂(橡胶增强树脂A2)的胶乳。接着,在上述胶乳中加入硫酸1.5份,使树脂成分在90℃下凝固,其后,进行树脂成分的水洗、脱水及干燥,得到有机硅橡胶增强苯乙烯系树脂(橡胶增强树脂A2)。玻璃化转变温度(Tg)为108℃、聚有机硅氧烷系橡胶的含量为40%、接枝率为84%、特性粘度[η](甲基乙基酮中、30℃)为0.60dl/g。
2-3.丙烯酸系橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(橡胶增强树脂A3)
在反应器中加入含有将丙烯酸正丁酯99份和甲基丙烯酸烯丙酯1份乳液聚合所得的丙烯酸系橡胶质聚合物(体积平均粒径:100nm、凝胶含量:90%)的固形成分浓度40%的胶乳50份(固形成分换算),进而,加入十二烷基苯磺酸钠1份及离子交换水150份进行稀释。其后,将反应器内用氮气置换,加入乙二胺四醋酸二钠0.02份、硫酸亚铁0.005份及甲醛次硫酸钠0.3份,一边搅拌一边升温至60℃。
另一方面,在容器中加入苯乙烯37.5份及丙烯腈12.5份的混合物50份、和异松油烯1.0份及异丙苯过氧化氢0.2份,将容器内用氮气置换,得到单体组合物。
接着,用5小时将上述单体组合物以一定流量添加到上述反应器中,在70℃下进行聚合,得到胶乳。在该胶乳中添加硫酸镁,使树脂成分凝固。其后,通过水洗、干燥,得到丙烯酸系橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(橡胶增强树脂A3)。丙烯酸系橡胶质聚合物的含量为50%、接枝率为93%、特性粘度[η](甲基乙基酮中、30℃)为0.30dl/g、玻璃化转变温度(Tg)为108℃。
2-4.丁二烯橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(橡胶增强树脂A4)
在具备搅拌机的玻璃制反应容器中加入离子交换水75份、松香酸钾0.5份、叔十二烷基硫醇0.1份、聚丁二烯胶乳(体积平均粒径:270nm、凝胶含量:90%)32份(固形成分换算)、苯乙烯·丁二烯共聚胶乳(苯乙烯单元量:25%、体积平均粒径:550nm、凝胶含量:50%)8份(以固形成分换算)、苯乙烯15份及丙烯腈5份,在氮气流中一边搅拌一边升温。在内部温度达到45℃的时刻,加入焦磷酸钠0.2份、硫酸亚铁7水合物0.01份及葡萄糖0.2份溶解于离子交换水20份中的水溶液。其后,加入异丙苯过氧化氢0.07份,在70℃引发聚合,聚合1小时。
其后,用3小时连续添加离子交换水50份、松香酸钾0.7份、苯乙烯30份、丙烯腈10份、叔十二烷基硫醇0.05份及异丙苯过氧化氢0.01份,继续聚合。聚合1小时后,添加2,2’-亚甲基双(4-乙烯-6-叔丁基苯酚)0.2份,结束聚合,得到胶乳。
接着,在该胶乳中添加硫酸镁,使树脂成分凝固。其后,通过水洗及干燥,得到丁二烯橡胶增强芳香族乙烯基系树脂(橡胶增强树脂A4)。丁二烯橡胶的含量为40%、接枝率为72%、丙酮可溶成分的特性粘度[η]为0.47dl/g、玻璃化转变温度(Tg)为108℃。
2-5.丙烯腈·苯乙烯共聚物
使用Techno Polymer公司制AS树脂“SAN-H”(商品名)。玻璃化转变温度(Tg)为108℃。
2-6.丙烯腈·苯乙烯·N-苯基马来酰亚胺共聚物
使用日本触媒公司制丙烯腈·苯乙烯·N-苯基马来酰亚胺共聚物“ポリイミレツクスPAS 1460”(商品名)。N-苯基马来酰亚胺单元量为40%、苯乙烯单元量为51%、利用GPC的聚苯乙烯换算的Mw为120,000。玻璃化转变温度(Tg)为173℃。
2-7.白色系着色剂
使用石原产业公司制氧化钛“タイペ一クCR-50-2”(商品名)。平均一次粒径为0.25μm。
2-8.红外线透过性着色剂
使用BASF公司制二萘嵌苯系黑色颜料“Lumogen BLACK FK4280”(商品名)。
2-9.黄色系着色剂
使用BASF公司制喹酞酮系黄色颜料“Paliotol Yellow K0961HD”(商品名)。
2-10.炭黑
使用三菱化学公司制“炭黑#45”(商品名)。
2-11.第4树脂层(背面保护层)形成用膜(IV-1)
使用帝人デユポン公司制PET膜“Melinex238”(商品名)。厚度为75μm。
2-12.第4树脂层(背面保护层)形成用膜(IV-2)
使用SKC公司制PET膜“SR55”(商品名)。厚度为75μm。
2-13.第4树脂层(背面保护层)形成用膜(IV-3)
使用東レ公司制PET膜“ルミラ一X10P”(商品名)。厚度为50μm。
2-14.水蒸气阻隔层形成用膜(R-1)
使用三菱树脂公司制透明蒸镀膜“テツクバリアAX”(商品名)。为PET膜的单面具有二氧化硅蒸镀膜的透明膜,厚度为12μm、水蒸气透湿度(JIS K7129)为0.15g/(m2·天)。
2-15.水蒸气阻隔层形成用膜(R-2)
使用東洋紡社制无机2元蒸镀阻隔膜“エコシア一ルVE500”(商品名)。为对PET膜的单面实施(二氧化硅/氧化铝)的蒸镀了的透明膜,厚度为12μm、水蒸气透湿度为0.5g/(m2·天)。
3.第1热塑性树脂组合物的调制
制造例1-1
以表1所示的比例将热塑性树脂和着色剂通过亨舍尔混合机进行混合。其后,使用日本制钢所制双螺杆挤出机“TEX44”(样式名),在机筒温度270℃下熔融混炼,得到颗粒状的第1热塑性树脂组合物(I-1)(参照表1)。
制造例1-2~1-7
以表1所示的比例使用热塑性树脂和着色剂,除此以外与制造例1-1同样而得到颗粒状的第1热塑性树脂组合物(I-2)~(I-7)(参照表1)。
[表1]
*1相对于热塑性树脂100%的含量。
4.第2热塑性树脂组合物的调制
制造例2-1
以表2所示的比例将热塑性树脂和着色剂通过亨舍尔混合机进行混合。其后,使用日本制钢所制双螺杆挤出机“TEX44”(样式名),在机筒温度270℃下熔融混炼,得到颗粒状的第2热塑性树脂组合物(II-1)(参照表2)。
制造例2-2~2-8
以表2所示的比例使用热塑性树脂和着色剂,除此以外与制造例2-1同样而得到颗粒状的第2热塑性树脂组合物(II-2)~(II-8)(参照表2)。需要说明的是,第2热塑性树脂组合物(II-7)是不含氧化钛、不形成白色系树脂层的组合物。
[表2]
*1相对于热塑性树脂100%的含量。
5.第3热塑性树脂组合物的调制
制造例3-1
以表3所示的比例将热塑性树脂和着色剂通过亨舍尔混合机进行混合。其后,使用日本制钢所制双螺杆挤出机“TEX44”(样式名),在机筒温度270℃下熔融混炼,得到颗粒状的第3热塑性树脂组合物(III-1)(参照表3)。
制造例3-2~3-6
以表3所示的比例使用热塑性树脂和着色剂,除此以外与制造例3-1同样而得到颗粒状的第3热塑性树脂组合物(III-2)~(III-6)(参照表3)。
[表3]
*1相对于热塑性树脂100%的含量。
6.太阳能电池用背板的制造及评价(1)
实施例1-1
使用具有模头宽1,400mm及模唇间隔1.5mm的T模头、具备螺杆直径65mm的挤出机3台的多层膜成形机,向各挤出机供给第1热塑性树脂组合物(I-1)、第2热塑性树脂组合物(II-1)及第3热塑性树脂组合物(III-1)。然后,从T模头喷出在温度270℃下熔融了的各树脂组合物,形成3层型软质膜。其后,通过气刀使该3层型软质膜面密合在表面温度控制在95℃的铸辊上,同时使其冷却固化,得到厚度75μm的层叠膜。需要说明的是,第1树脂层、第2树脂层及第3树脂层的厚度如表4所述。对于膜的厚度,使用ミツトヨ公司制thicknessgauge“ID-C1112C”(样式名),切取膜制造开始1小时后的膜,测定膜宽度方向的中心的厚度、及由中心向两端以10mm间隔测定厚度(n=107),取其平均值。在距膜的端部20mm的范围的测定点的值,不包括在上述平均值的计算中。
接着,在上述层叠膜中的第3树脂层的外表面,使用聚氨酯系的粘接剂粘接第4树脂层(背面保护层)形成用膜(IV-1),得到太阳能电池用背板。然后,对于该太阳能电池用背板进行各种评价,将其结果一并记在表4中。
实施例1-2~1-10及比较例1-1~1-9
使用第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物及第3热塑性树脂组合物和第4树脂层(背面保护层)形成用膜,与实施例1-1同样地得到太阳能电池用背板。然后,对于这些太阳能电池用背板进行各种评价,将其结果一并记在表4~表8中。
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
比较例1-3为第2树脂层不是白色系树脂层的太阳能电池用背板的例子,光电转换效率的增长率低为2%。
[表8]
7.太阳能电池用背板的制造及评价(2)
实施例2-1
使用具有模头宽1,400mm及模唇间隔1.5mm的T模头、具备螺杆直径65mm的挤出机3台的多层膜成形机,向各挤出机供给第1热塑性树脂组合物(I-1)、第2热塑性树脂组合物(II-1)及第3热塑性树脂组合物(III-1)。然后,从T模头喷出在温度270℃下熔融了的各树脂组合物,形成3层型软质膜。其后,通过气刀使该3层型软质膜面密合在表面温度控制在95℃的铸辊上,同时使其冷却固化,得到厚度75μm的层叠膜。需要说明的是,第1树脂层、第2树脂层及第3树脂层的厚度如表9所述。对于膜的厚度,使用ミツトヨ公司制thicknessgauge“ID-C1112C”(样式名),切取从膜制造开始经过1小时后的膜,测定膜宽度方向的中心的厚度、及由中心向两端以10mm间隔测定厚度(n=107),取其平均值。在距膜的端部20mm的范围的测定点的值,不包括在上述平均值的计算中。
接着,在上述层叠膜中的第3树脂层的外表面,以蒸镀膜成为外表面的方式使用聚氨酯系的粘接剂使水蒸气阻隔层形成用膜(R-1)粘接。进而,使用聚氨酯系的粘接剂在水蒸气阻隔层中的蒸镀膜的表面粘接第4树脂层(背面保护层)形成用膜(IV-1),得到太阳能电池用背板。然后,对该太阳能电池用背板进行各种评价,将其结果一并记于表9中。
实施例2-2~2-10及比较例2-1~2-9
使用第1热塑性树脂组合物、第2热塑性树脂组合物及第3热塑性树脂组合物、水蒸气阻隔层形成用膜、和第4树脂层(背面保护层)形成用膜,与实施例2-1同样地得到太阳能电池用背板。然后,对于这些太阳能电池用背板进行各种评价,将其结果一并示于表9~表13。
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
比较例2-3为第2树脂层不是白色系树脂层的太阳能电池用背板的例子,光电转换效率的提高率低为2%。
[表13]
产业上的可利用性
本发明的太阳能电池用背板,可以改善太阳能电池的发电效率,设计性、耐热性、挠性、尺寸稳定性及耐候性优异,进而,耐损伤性、耐穿透性、耐化学品性及阻燃性也优异。因此,优选在长时间暴露于太阳光、风雨中的室外的使用,作为构成再房屋的屋顶等使用的太阳能电池的太阳能电池模块自不必说,作为具有柔软性的太阳能电池模块中的背板也是有用的。
符号的说明
1,1A及1B:太阳能电池用背板
11:第1树脂层(红外线透过性着色树脂层)
12:第2树脂层(白色系树脂层)
13:第3树脂层
14:第4树脂层(背面保护层)
15:水蒸气阻隔层
2:太阳能电池模块
21:表面侧透明保护部件
23:表面侧密封膜
25:太阳能电池元件
27:背面侧密封膜
Claims (12)
1.一种太阳能电池用背板,其依次具备第1树脂层、第2树脂层、第3树脂层及第4树脂层,其中,所述第1树脂层为红外线透过性着色树脂层,所述第2树脂层及所述第3树脂层中至少该第2树脂层为白色系树脂层,所述第4树脂层为背面保护层,并且,所述第1树脂层的厚度(HA)、所述第2树脂层的厚度(HB)及所述第3树脂层的厚度(HC)满足下述式(1)及(2),
0.4≤(HA+HC)/HB≤2.4 (1)
0.7≤HA/HC≤1.3 (2)。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用背板,其中,构成所述第1树脂层的热塑性树脂、构成所述第2树脂层的热塑性树脂及构成所述第3树脂层的热塑性树脂,均为含芳香族乙烯基系树脂的热塑性树脂。
3.如权利要求2所述的太阳能电池用背板,其中,构成所述第1树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度、及构成所述第3树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度,均比构成所述第2树脂层的热塑性树脂的玻璃化转变温度低。
4.如权利要求1~3中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在对所述太阳能电池用背板中的所述第1树脂层的表面放射波长400700nm的光的情况下,对于所述光的吸收率为60%以上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在对所述太阳能电池用背板中的所述第1树脂层的表面放射波长800~1,400nm的光的情况下,对于所述光的反射率为50%以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,所述第4树脂层为具有阻燃性的树脂层。
7.如权利要求1~6中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,进而在所述第3树脂层及所述第4树脂层之间具备水蒸气阻隔层。
8.如权利要求7所述的太阳能电池用背板,其中,所述水蒸气阻隔层由在其表面形成含金属及/或金属氧化物的膜而成的蒸镀膜构成。
9.如权利要求7或8所述的太阳能电池用背板,其中,在所述第3树脂层及/或所述第4树脂层与所述水蒸气阻隔层之间具有粘接层。
10.如权利要求1~9中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,在150℃下放置了30分钟时的尺寸变化率为±1%以下。
11.如权利要求1~10中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,所述太阳能电池用背板的厚度为50~1,000μm。
12.一种太阳能电池模块,其特征在于,具备权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用背板。
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