CN102893413A - 太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够提高与密封太阳能电池元件的填充材料即EVA树脂的密合性、并且能够长期维持耐候性的太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件。一种太阳能电池用背面保护片(10)，配置于太阳能电池组件(100)的背面侧，具备：第一膜(11)，由通过使直链低密度聚乙烯层(111)、夹隔树脂层(113)、以及直链低密度聚乙烯层(112)依次直接接触而形成的层压体构成；和第二膜(12)，夹隔胶粘剂层(13)层压在第一膜(11)上。夹隔树脂层(113)为选自由高密度聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、以及甲基丙烯酸树脂组成的组中的一种树脂。

Description

太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件
技术领域
一般而言，本发明涉及配置在太阳能电池组件的背面侧的太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件，特定而言，本发明涉及具有长期耐候性的太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件。
背景技术
太阳能电池组件由于其性质多数情况下设置在室外，因此，为了保护太阳能电池元件、电极、配线等，在表面侧配置例如透明玻璃板，在背面侧配置例如铝箔与树脂膜的层压片、或者树脂膜的层压片等作为太阳能电池用背面保护片。
在日本特开2010-27714号公报(专利文献1)中，作为防湿性优良的太阳能电池用背面保护片，提出了铝箔与树脂膜的层压片。
但是，对于在日本特开2010-27714号公报(专利文献1)中提出的太阳能电池用背面保护片而言，在太阳能电池元件与铝箔之间有可能引起电短路、并且由于长期的使用铝箔可能发生腐蚀，因此，作为太阳能电池用背面保护片广泛使用树脂膜的层压片。
太阳能电池元件以如下方式来配置：用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂等填充材料密封、并由上述表面侧的透明玻璃板与背面侧的层压片夹持。因此，太阳能电池用背面保护片，通过热压胶粘在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂的外表面上。例如，在日本特开2008-211034号公报(专利文献2)中提出了一种太阳能电池用背面保护片，其能够提高与密封太阳能电池元件的填充材料即EVA树脂的密合性，能够长期维持耐候性，并且可以实现轻量化。该太阳能电池用背面保护片具备：含有密度为0.91g/cm3以上且0.93g/cm3以下的直链低密度聚乙烯的第一膜、和层压在该第一膜上的含有聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的第二膜。
随着太阳光发电的普及，特别是对于在高处等难以设置的场所施工的太阳能电池，期待具有数十年之久的相当长时间的耐用年数。但是，对于在日本特开2008-211034号公报(专利文献2)中提出的太阳能电池用背面保护片而言，存在难以维持数十年之久的长时间的耐候性的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-27714号公报
专利文献2：日本特开2008-211034号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种太阳能电池用背面保护片和具备该保护片的太阳能电池组件，其中，所述太阳能电池用背面保护片能够提高与密封太阳能电池元件的填充材料即EVA树脂的密合性，并且能够长期维持耐候性。
用于解决问题的方法
本发明的太阳能电池用背面保护片，配置在太阳能电池组件的背面侧，其具备：第一膜，由通过使直链低密度聚乙烯、夹隔树脂、以及直链低密度聚乙烯依次直接接触而形成的层压体构成；和第二膜，夹隔胶粘剂层层压在该第一膜上。上述夹隔树脂为选自由高密度聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、以及甲基丙烯酸树脂组成的组中的一种树脂。
本发明的太阳能电池用背面保护片中，优选直链低密度聚乙烯的密度为0.91g/cm3以上且0.93g/cm3以下。
另外，本发明的太阳能电池用背面保护片中，优选胶粘剂层为聚氨酯类胶粘剂层。
另外，本发明的太阳能电池用背面保护片中，优选直链低密度聚乙烯含有平均粒径为0.1μm以上且5μm以下的无机类紫外线吸收剂0.1质量%以上且30质量%以下。
本发明的太阳能电池用背面保护片中，优选第二膜由含氟树脂构成。
本发明的太阳能电池组件，具备：填充材料，用于密封太阳能电池元件而配置，并且由乙烯‐醋酸乙烯共聚物树脂构成；和具有上述任意一种特征的太阳能电池用背面保护片，固定在太阳能电池组件的背面侧的填充材料的外表面上。
发明效果
本发明的太阳能电池用背面保护片中，第一膜中含有的直链低密度聚乙烯与用于密封太阳能电池元件而配置的由乙烯‐醋酸乙烯共聚物树脂构成的填充材料的密合性优良，能够经时地维持该密合性。另外，作为第一膜中含有的夹隔树脂，使用选自由高密度聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、以及甲基丙烯酸树脂组成的组中的一种树脂，由此能够防止由长期的吸湿和热作用引起的第一膜的水解所导致的劣化。需要说明的是，直链低密度聚乙烯与上述夹隔树脂的密合性优良。
因此，根据本发明，可以提高密封太阳能电池元件的填充材料即EVA树脂与背面保护片的密合性，并且能够长期维持耐候性。
附图说明
图1是表示采用作为本发明的一个实施方式的太阳能电池用背面保护片的太阳能电池组件的示意截面结构的图。
图2是表示本发明的太阳能电池用背面保护片的一个实施方式的截面图。
图3是表示太阳能电池用背面保护片的一个比较方式的截面图。
图4是表示太阳能电池用背面保护片的另一个比较方式的截面图。
具体实施方式
图1是表示采用作为本发明的一个实施方式的太阳能电池用背面保护片的太阳能电池组件的示意截面结构的图。
如图1所示，在太阳能电池组件100中排列多个太阳能电池元件1。这些太阳能电池元件1通过电极2彼此利用连接配线3电连接，作为太阳能电池组件100整体，通过引线4在背面侧引出端子5，端子5收纳在端子箱6中。由乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂构成的填充材料7为了密封多个太阳能电池元件1而配置。在位于太阳能电池组件100的受光面一侧的填充材料7的外表面上，固定有透明玻璃层8。在位于太阳能电池组件100的设置面一侧的填充材料7的外表面上，固定有本发明的太阳能电池用背面保护片10。需要说明的是，在太阳能电池组件100的侧面通过密封材料安装有铝制框构件9。
图2是表示本发明的太阳能电池用背面保护片的一个实施方式的截面图。
如图2所示，太阳能电池用背面保护片10，从配置在与太阳能电池组件100相对较近的一侧(内侧)的内层开始，依次层压第一膜11、第二膜12。在第一膜11与第二膜12之间，配置有聚氨酯类胶粘剂层13。第一膜11以与填充材料7的表面接触的方式固定。该固定使用热压进行。第二膜12配置在太阳能电池用背面保护片10的最外层。第一膜11由直链低密度聚乙烯层111和112、以及由直链低密度聚乙烯层111和112夹持的夹隔树脂层113构成。换言之，对于第一膜11而言，以直链低密度聚乙烯层111、夹隔树脂层113、以及直链低密度聚乙烯层112依次直接接触而密合的方式形成。夹隔树脂层113由选自由高密度聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、以及甲基丙烯酸树脂组成的组中的一种树脂构成。
(第一膜)
直链低密度聚乙烯层111起到提高与EVA树脂等密封剂以及夹隔树脂层113的密合性的作用。直链低密度聚乙烯层112起到提高与夹隔树脂层113的密合性的作用。优选直链低密度聚乙烯的密度为0.91g/cm3以上且0.93g/cm3以下。
夹隔树脂层113中使用选自由高密度聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环烯烃聚合物(CPE)、以及甲基丙烯酸树脂(PMMA)组成的组中的一种树脂，由此能够防止由长期的吸湿和热作用引起的第一膜11的水解所导致的劣化。这些树脂是指非极性烯烃树脂、或者低极性烯烃树脂，是不含具有极性的官能团、或者不含有较多反应性官能团的烯烃树脂，具有吸湿性低、难以发生水解的特征。特别是对于环烯烃聚合物而言，作为环烯烃的开环聚合物，是具有脂环结构的烃类聚合物，因此，通常具有非极性结构。
相对于此，作为具有高极性(即不是非极性或者低极性)的烯烃树脂，可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯。具有高极性的树脂容易与具有极性的溶剂、即水分反应。因此，例如，作为具有高极性的树脂的一例的聚对苯二甲酸乙二醇酯与水分反应，生成对苯二甲酸。该对苯二甲酸的生成对聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子结构产生影响，因此，使膜的机械强度、防湿性等降低。
对于形成夹隔树脂层113的非极性或者低极性的烯烃树脂而言，与聚对苯二甲酸乙二醇酯等具有高极性的树脂相比，与作为具有极性的胶粘剂、特别是干式层压用胶粘剂广泛使用的聚氨酯类胶粘剂的胶粘性较差。因此，对于第一膜11而言，以直链低密度聚乙烯层111、夹隔树脂层113、以及直链低密度聚乙烯层112并不夹隔胶粘剂层而依次直接接触而密合的方式形成。需要说明的是，直链低密度聚乙烯是具有多极性的烯烃树脂，显示出与非极性烯烃类树脂、聚氨酯类胶粘剂、或者EVA中的任意一种均良好的胶粘性。
作为第一膜11的构成方法，可以在形成夹隔树脂层113而得到膜时，在该膜的双面上同时形成直链低密度聚乙烯层111和112。具体而言，可以采用通过T型模制膜或者吹胀制膜的共挤出法、涂布法等，以使直链低密度聚乙烯层111、夹隔树脂层113、以及直链低密度聚乙烯层112同时密合的方式形成。特别是采用共挤出法时，容易控制各树脂层的厚度，因此，能够稳定地得到宽幅的层压膜。
夹隔树脂层113的厚度可以为20μm以上且200μm以下，优选为50μm以上且150μm以下，更优选为80μm以上且150μm以下。夹隔树脂层113的厚度低于20μm时，通过夹隔树脂层113得到的防湿性的效果不充分。夹隔树脂层113的厚度超过200μm时，通过夹隔树脂层113得到的防湿性的效果饱和。也可以在夹隔树脂层113中添加着色剂，构成着色膜。
直链低密度聚乙烯层111和112，可以含有平均粒径为0.1μm以上且5μm以下的无机类紫外线吸收材料0.1质量%以上且30质量%以下。作为直链低密度聚乙烯层111和112中含有的无机类紫外线吸收剂，有：氧化钛、氧化锌、氧化锆、碳酸钙、氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化铁、碳等，优选使用氧化钛或者碳。紫外线吸收剂的平均粒径超过5μm时，在直链低密度聚乙烯层111和112内的分散性变差，有可能得不到均匀的紫外线吸收效果。另外，紫外线吸收剂的平均粒径低于0.1μm时，每单位重量的价格增高。无机类紫外线吸收剂的含量低于0.1质量%时，紫外线吸收效果不充分，太阳能电池用背面保护片10有可能发生黄变。另外，无机类紫外线吸收剂的含量超过30质量%时，与密封材料、胶粘剂层以及夹隔树脂层的密合性有可能降低。
直链低密度聚乙烯层111的厚度可以为30μm以上且150μm以下，优选为30μm以上且80μm以下。直链低密度聚乙烯层112的厚度可以为10μm以上且150μm以下，优选为20μm以上且80μm以下。直链低密度聚乙烯层111的厚度低于30μm、或者直链低密度聚乙烯层112的厚度低于10μm时，与密封材料或者胶粘剂层的密合性有可能降低。另外，在直链低密度聚乙烯层111和112包含紫外线吸收剂的情况下，直链低密度聚乙烯层111的厚度低于30μm、或者直链低密度聚乙烯层112的厚度低于10μm时，有可能由紫外线吸收剂带来的紫外线吸收效果不充分，一部分透射的紫外线促进太阳能电池用背面保护片10的劣化。直链低密度聚乙烯层111和112的各自的厚度超过150μm时，与密封材料或者胶粘剂层的密合性以及紫外线吸收效果饱和。也可以在直链低密度聚乙烯层111和112中添加着色剂，构成着色膜。
(第二膜)
对于第二膜12要求耐候性以及电绝缘性，可以使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯膜、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)和乙烯-四氟乙烯(ETFE)等含氟膜、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃膜、聚苯乙烯膜、聚酰胺膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚丙烯腈膜、聚酰亚胺膜等。另外，第二膜12不仅可以由单层膜构成，也可以由层压膜构成。
在第二膜12由层压膜构成的情况下，优选层压耐候性优良的膜与电绝缘性优良的膜。该情况下，将电绝缘性优良的膜层压到第一膜11一侧。作为耐候性优良的膜，特别优选使用厚度为20μm以上且150μm以下的含氟膜。作为电绝缘性优良的膜，特别优选使用厚度为100μm以上且250μm以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
(胶粘剂层)
第一膜11与第二膜12使用聚氨酯类胶粘剂通过干式层压法层压。作为聚氨酯类胶粘剂，有：双液固化型聚氨酯类胶粘剂、聚醚聚氨酯类胶粘剂、聚酯聚氨酯多元醇类胶粘剂等，但特别优选使用双液固化型聚氨酯类胶粘剂。
可以使用公知的方法，将第一膜11与第二膜12层压。例如，如上所述，使用聚氨酯类胶粘剂，通过干式层压法，如图2所示夹隔胶粘剂层13将第一膜11与第二膜12层压，除了该方法以外，也可以通过共挤出、挤出涂布、使用底涂剂的热层压法等将第一膜11与第二膜12层压。
实施例
如下制作太阳能电池用背面保护片的实施例、比较例以及参考例的试样。
(实施例1)
向密度为0.93g/cm3的聚乙烯树脂(三井化学株式会社制ウルトゼツクス)100质量份中，添加平均粒径为0.3μm的氧化钛粒子4.5质量份，充分地进行混炼，制备直链低密度聚乙烯组合物。在用该直链低密度聚乙烯组合物夹持夹隔树脂的形式下，通过T型模挤出机进行利用共挤出的制膜，如图2所示，以直链低密度聚乙烯层111/夹隔树脂层113/直链低密度聚乙烯层112各自的厚度达到50μm/100μm/50μm的方式制作第一膜11。夹隔树脂层113使用高密度聚乙烯(日本聚乙烯株式会社制ノバテツクHD)。
接着，使用厚度为38μm的聚氟乙烯(PVF)(杜邦制テドラ一)作为第二膜12。使用干式层压用胶粘剂并通过干式层压法，对上述第一膜11与第二膜12进行胶粘，制作太阳能电池用背面保护片10。作为胶粘剂层13，使用三井化学株式会社制的“制品名：タケラツクA315”100质量份与“制品名：タケネ一トA50”10质量份混合而成的聚氨酯类胶粘剂，以固体成分的涂布量达到5g/m2的方式进行制备。
(实施例2)
夹隔树脂层113使用聚丙烯(日本聚丙烯株式会社制ノバテツクPP)。此外，使用厚度为40μm的聚偏氟乙烯(PVDF)(电气化学工业株式会社制)作为第二膜12。使其他的构成与实施例1相同，制作太阳能电池用背面保护片10。
(实施例3)
夹隔树脂层113使用环烯烃聚合物(日本棣南株式会社制ゼオノア)。此外，使用厚度为40μm的聚偏氟乙烯(PVDF)(电气化学工业株式会社制)作为第二膜12。使其他的构成与实施例1相同，制作太阳能电池用背面保护片10。
(实施例4)
夹隔树脂层113使用甲基丙烯酸树脂(住友化学株式会社制スミペツクス)。使其他的构成与实施例1相同，制作太阳能电池用背面保护片10。
(比较例1)
通过实施例1中使用的T型模挤出机进行利用共挤出的制膜，如图3所示，以直链低密度聚乙烯层111/夹隔树脂层113各自的厚度达到100μm/100μm的方式制作第一膜11。夹隔树脂层113使用环烯烃聚合物(日本棣南株式会社制ゼオノア)。接着，使用厚度为38μm的聚氟乙烯(PVF)(杜邦制テドラ一)作为第二膜12。与实施例1同样操作，使用干式层压胶粘剂并通过干式层压法，对第一膜11的夹隔树脂层113侧与第二膜12进行胶粘，由此，制作太阳能电池用背面保护片10。
(比较例2)
向密度为0.93g/cm3的聚乙烯树脂(三井化学株式会社制ウルトゼツクス)100质量份中，添加平均粒径为0.3μm的氧化钛粒子4.5质量份，充分地进行混炼，制备直链低密度聚乙烯组合物。将该直链低密度聚乙烯组合物通过T型模挤出机进行制膜，由此，形成由厚度为50μm的直链低密度聚乙烯层111构成的膜。如图4所示，使用干式层压胶粘剂并通过干式层压法，对由直链低密度聚乙烯层111构成的膜与厚度为125μm的PET膜(东洋纺株式会社制)114进行胶粘，由此，制作第一膜11。作为胶粘剂层13，使用三井化学株式会社制的“制品名：タケラツクA315”100质量份与“制品名：タケネ一トA50”10质量份混合而成的聚氨酯类胶粘剂，以固体成分的涂布量达到5g/m2的方式进行制备。
接着，与实施例1同样操作，使用干式层压胶粘剂并通过干式层压法，对第一膜11的PET膜114侧与第二膜12进行胶粘，由此，制作太阳能电池用背面保护片10。
(参考例)
向密度为0.93g/cm3的聚乙烯树脂(三井化学株式会社制ウルトゼツクス)100质量份中，添加平均粒径为0.3μm的氧化钛粒子4.5质量份，充分地进行混炼，制备直链低密度聚乙烯组合物。将该直链低密度聚乙烯组合物通过T型模挤出机进行制膜，由此，制作仅由厚度为200μm的直链低密度聚乙烯膜构成的太阳能电池用背面保护片。
如下评价如上制作的太阳能电池用背面保护片10的耐候性。
(耐候性I)
对于实施例1~4和比较例1~2的太阳能电池用背面保护片10，基于JIS K6854的T型剥离试验，将剥离速度设为100mm/分钟，测定第一膜11与第二膜12之间的剥离强度。其中，使试验片的宽度为15mm。由刚制作试样后测定的剥离强度的值(A)、和在高压炉试验(温度120℃、相对湿度100%、2个大气压)的条件下保持100小时后测定的剥离强度的值(B)，通过以下式子计算剥离强度保持率[%]。
剥离强度保持率[%]={(B-A)/A}×100
评价该剥离强度保持率作为耐候性I。
(耐候性II)
对于实施例1~4的太阳能电池用背面保护片10中的第一膜11、和参考例的太阳能电池用背面保护片(仅直链低密度聚乙烯膜)，基于JIS K7129:2008的湿度传感器法，通过PBI-Dansensor公司制L80-5000型测定防湿性(水蒸气透过度)。
(耐候性III)
与上述耐候性II同样地测定太阳能电池用背面保护片10整体的防湿性(水蒸气透过度)。由刚制作试样后测定的水蒸气透过度的值(C)、和在高压炉试验(温度120℃、相对湿度100%、2个大气压)的条件下保持100小时后测定的水蒸气透过度的值(D)，通过以下式子计算水蒸气透过度变化率[%]。
水蒸气透过度变化率[%]={1-(D/C)}×100
评价该水蒸气透过度变化率作为耐候性III。水蒸气透过度变化率的值为正的情况下，表示水蒸气透过度在高压炉试验后降低，为负的情况下，表示水蒸气透过度在高压炉试验后增高。
将以上的结果示于表1。
表1
Figure BDA00002388264900121
由表1的结果可知，本发明的实施例1~4的太阳能电池用背面保护片10，与比较例1~2的太阳能电池用背面保护片10相比，即使在耐湿评价的加速寿命试验后，也能够良好地保持第一与第二膜的剥离强度，并且也能够良好地维持防湿性。因此可知，本发明的实施例1~4的太阳能电池用背面保护片10，与比较例1~2的太阳能电池用背面保护片10相比，能够长期维持耐候性。
应当理解的是，本说明书中公开的实施方式和实施例在所有方面均为例示性而非限制性的。本发明的范围并不是以上的实施方式和实施例，而是通过请求保护的范围示出，并意图包括与请求保护的范围同等意义和范围内的所有修改和变形。
产业上的可利用性
本发明的太阳能电池用背面保护片配置在太阳能电池组件的背面侧来使用，能够提高密封太阳能电池元件的填充材料即EVA树脂与背面保护片的密合性，并且能够长期维持耐候性。
标号说明
10：太阳能电池用背面保护片、11：第一膜、12：第二膜、13：胶粘剂层、100：太阳能电池组件、111，112：直链低密度聚乙烯层、113：夹隔树脂层。

Claims (6)

1.一种太阳能电池用背面保护片(10)，配置于太阳能电池组件的背面侧，具备：
第一膜(11)，由通过使直链低密度聚乙烯(111)、夹隔树脂(113)、以及直链低密度聚乙烯(112)依次直接接触而形成的层压体构成；和
第二膜(12)，夹隔胶粘剂层(13)层压在所述第一膜(11)上，
所述夹隔树脂(113)为选自由高密度聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、以及甲基丙烯酸树脂组成的组中的一种树脂。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片，其中，所述直链低密度聚乙烯的密度为0.91g/cm3以上且0.93g/cm3以下。
3.如权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片(10)，其中，所述胶粘剂层(13)为聚氨酯类胶粘剂层。
4.如权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片(10)，其中，所述直链低密度聚乙烯含有平均粒径为0.1μm以上且5μm以下的无机类紫外线吸收剂0.1质量%以上且30质量%以下。
5.如权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片(10)，其中，所述第二膜(12)由含氟树脂构成。
6.一种太阳能电池组件(100)，其具备：
填充材料(7)，用于密封太阳能电池元件(1)而配置，并且由乙烯‐醋酸乙烯共聚物树脂构成；和
权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片(10)，固定在该太阳能电池组件(100)的背面侧的所述填充材料(7)的外表面上。
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