CN103443932B - 太阳能电池用保护板,其制造方法,太阳能电池用背板部件,太阳能电池用背板和太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池用保护板,其包括基材膜,以及设置在所述基材膜的至少一个表面上并且具有至少一种烯烃系粘合剂的烯烃系聚合物层,其中所述烯烃系聚合物层含有相对于所述烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂,所述保护板具有对密封材料的良好的粘合力和即使在湿热环境中老化之后对密封材料的良好的粘合力。

Description

太阳能电池用保护板,其制造方法,太阳能电池用背板部件,太阳能电池用背板和太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池用保护板、其制造方法、太阳能电池用背板部件、太阳能电池用背板和太阳能电池模块。
背景技术
通常,使用层压方法等制造其中使用晶体硅、非晶硅等用于太阳能电池元件的太阳能电池模块,所述方法中将透明前基板,其位于太阳光入射侧、电池侧基板,其中将作为光伏元件的太阳能电池元件用密封材料密封、背面保护板层(太阳能电池用背板)等相继层叠,抽真空,并且热压。因为太阳能电池放置在长时间直接暴露于太阳光和雨的环境中,如在屋顶上,需要构成太阳能电池模块的相应的层具有多种功能,典型地包括耐久性,尤其是在湿热环境中的耐久性。
过去,玻璃频繁地用于透明前基板或太阳能电池用背板;然而,近年来,对于使用其中将主要包括树脂膜的基材用于前基板或太阳能电池用背板的太阳能电池用保护板存在需要,因为可以通过层叠功能层添加多种功能并且可以通过减小太阳能电池模块的重量降低成本。
以上太阳能电池用保护板常常形成如上所述的多种功能层的层压体。典型的功能层的实例包括:用于将层压体密切附着至密封材料的粘合剂层、用于通过提供对透射穿过透明前基板和电池侧基板的太阳光的反射功能而增加太阳能电池元件的显现效率(expressionefficiency)的白色层、优选安装在太阳能电池用保护板的最外层上的耐候层,等。
虽然如上所述太阳能电池用保护板需要具有多种功能,在这些功能中,特别需要的是耐久性,尤其是在湿热环境中的耐久性,其直接影响太阳能电池模块的使用寿命。特别地,出于太阳能电池模块的耐久性,尤其是在湿热环境中的耐久性的观点,最重要的是防止密封材料从太阳能电池用保护板剥落和水分侵入至电池侧基板中。即,对在太阳能电池模块中使用的密封材料具有耐久性,尤其是在湿热环境中的良好的粘附性的太阳能电池用保护板存在需要。
然而,对于与在太阳能电池模块中使用的密封材料接触的太阳能电池用背板的最外层,很少研究在通常环境中的粘附性,更不用说在湿热环境中的粘附性。例如,专利文献1简单地描述了将太阳能电池用背板层叠在由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(在下文中也称为EVA)制成的填充物(密封材料)上,而没有描述如何将背板附着至填充物。此外,专利文献1描述了关于在密封材料侧上的太阳能电池用背板的最外层的层的多个方式,但是没有描述对密封材料的粘附性。此外,在专利文献2中,将太阳能电池用背板和在太阳能电池模块中使用的密封材料通过由树脂组合物制成的挤出树脂层层叠并且热压,但没有描述挤出树脂层的组成或性质。
同时,描述了其中在太阳能电池模块中使用的密封材料与在密封材料侧的太阳能电池用背板的最外层之间设置粘合剂层的实例。例如,专利文献3描述了一种太阳能电池用背板,其中将无机氧化物的沉积膜设置在基材膜的单个表面上,并且将包含增白剂和紫外吸收剂的耐热聚丙烯系树脂膜层叠在设置有无机氧化物沉积膜的基材膜的两个表面上,并且专利文献3在实施例中公开了其中将由EVA制成的密封材料使用丙烯酸类粘合剂层层叠在太阳能电池用背板的最外层上的方式。
同时,近年来,也仅在很小的程度上已知其中研究了在密封材料侧上的太阳能电池用背板的最外层的材料并且研究了在太阳能电池模块中使用的密封材料与在密封材料侧上的太阳能电池用背板的最外层之间的直接粘附性的实例(参考专利文献4)。专利文献4描述了以下方式,其中由包括耐候基材膜的至少两个以上层构成的太阳能电池用背板在所述太阳能电池背板的粘附至构成太阳能电池模块的填充物的最内侧表面上具有粘合剂涂层,所述粘合剂涂层用主要包含氧化钛的白色颜料着色。专利文献4描述了优选使用丙烯酸类树脂、环氧系树脂、苯酚系树脂、聚酯系树脂、氨基甲酸酯系树脂、苯乙烯系树脂、硅氧烷系树脂或其变性物作为用于对EVA具有粘附性的粘合剂涂层的树脂,并且该树脂在以上中优选包括聚丙烯酸类树脂。此外,专利文献4仅在实施例中公开了其中粘合剂涂层包含引入了聚酯骨架的丙烯酸类树脂或丙烯酸树脂的方式。
引用列表
专利文献
[专利文献1]日本专利号2006-073793
[专利文献2]JP-A-2006-210557
[专利文献3]JP-A-2007-306006
[专利文献4]JP-A-2010-109240
发明概述
技术问题
然而,当发明人使用在专利文献3和4中描述的方法制造太阳能电池模块,并且,此外,将太阳能电池模块在湿热环境中老化时,太阳能电池模块中的密封材料与太阳能电池用保护板之间的耐久性,尤其是在湿热环境中的粘附性仍然保持在不令人满意的水平。
除了上面已经描述的之外,作为尝试通过涂布,特别是使用在专利文献3中描述的所谓的烯烃系树脂如聚丙烯系树脂制造膜的结果,发明人发现烯烃系树脂在通过涂布制造膜的过程中容易附着至制造装置,并且当连续制造膜时产率变差,使得存在变得不能稳定地长时间制造膜的新问题。此外,所发现的是,即使尝试在通过涂布制造膜时清洗附着于制造装置的烯烃系树脂,可洗性也差,而且难以洗去附着物。此外,专利文献3没有任何关于以上问题和用于解决该问题的手段的描述,并且发现对于解决这个新的问题存在需求。
因此,本发明的目的是提供一种太阳能电池用保护板,所述太阳能电池用保护板对密封材料具有良好的粘合力并且即使在湿热环境中老化之后也对密封材料具有良好的粘合力,并且提供一种用于制造太阳能电池保护板的方法,其中太阳能电池保护板可以长时间稳定地制造并且可以提高可洗性。
问题的解决方式
作为为了实现以上目的的深入研究的结果,发明人发现以上目的可以通过以特定比例组合具有特定骨架的粘合剂和具有另一种特定骨架的粘合剂,并且使用该组合而实现。
即,作为用于实现该目的的具体手段的本发明的构成如下。
[1]一种太阳能电池用保护板,其包括:基材膜;以及烯烃系聚合物层,所述烯烃系聚合物层设置在所述基材膜的至少一个表面上并且含有至少一种烯烃系粘合剂,其中所述烯烃系聚合物层含有相对于所述烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
[2]在根据[1]所述的太阳能电池用保护板中,所述烯烃系聚合物层是含有着色颜料的着色层。
[3]在根据[2]所述的太阳能电池用保护板中,所述基材膜的设置有所述着色层的表面在550nm的波长具有70%以上的光反射率,并且所述着色颜料是氧化钛。
[4]在根据[1]至[3]中的任一项所述的太阳能电池用保护板中,所述烯烃系聚合物层的厚度是30μm以下。
[5]根据[1]至[4]中的任一项所述的太阳能电池用保护板还包括在所述烯烃系聚合物层与所述基材膜之间的至少一个单独层(separatelayer)。
[6]根据[1]至[5]中的任一项所述的太阳能电池用保护板还包括在所述基材膜的与设置有所述烯烃系聚合物层的表面相反的表面上的耐候层,所述耐候层包括氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂(silicone-acrylcompositeresin)中的至少一种。
[7]一种制造太阳能电池用保护板的方法,所述方法包括:将含有至少一种烯烃系粘合剂的用于形成烯烃系聚合物层的组合物涂布在基材膜或可以任意地设置在所述基材膜上的单独层的至少一个表面上,其中用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物含有相对于所述烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
[8]在根据[7]所述的制造太阳能电池用保护板的方法中,所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物是用于形成含有着色颜料的着色层的组合物。
[9]在根据[7]或[8]所述的制造太阳能电池用保护板的方法中,所述着色颜料是氧化钛。
[10]根据[7]至[9]中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法还包括:
在涂布所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物之前将用于形成底涂层的组合物涂布在所述基材膜上。
[11]根据[7]至[10]中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法还包括:将包含氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂中的至少一种的用于形成耐候层的组合物涂布在所述基材膜的与涂布有所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物的表面相反的表面上。
[12]在根据[7]至[11]中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法中,在所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物中包含的所述醚系聚氨酯树脂的含量相对于所述烯烃系粘合剂为2质量%至5质量%。
[13]在根据[7]至[12]中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法中,在所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物中包含的所述烯烃系粘合剂具有320MPa以下的弹性模量。
[14]一种使用根据[7]至[13]中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法制造的太阳能电池用保护板。
[15]一种太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板,其包括根据[1]至[6]和[14]中的任一项所述的太阳能电池用保护板。
[16]一种太阳能电池用层压体,其包括:根据[1]至[6]和[14]中的任一项所述的太阳能电池用保护板;以及聚合物层,所述聚合物层至少与所述太阳能电池用保护板的在烯烃系聚合物层侧的表面直接接触并且包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛。
[17]一种太阳能电池模块,其包括:在太阳光入射侧的透明前基板;太阳能电池元件;密封材料,所述密封材料密封所述太阳能电池元件;以及太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板在所述前基板的相反侧设置在所述密封材料上并且粘附至所述密封材料,其中所述太阳能电池用背板包括根据[15]所述的太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板,并且所述太阳能电池用背板部件或所述太阳能电池用背板中的所述烯烃系聚合物层直接地粘附至所述密封材料。
[18]一种太阳能电池模块,其包括:在太阳光入射侧的透明前基板;太阳能电池元件;密封材料,所述密封材料密封所述太阳能电池元件;以及太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板在所述前基板的相反侧设置在所述密封材料上并且粘附至所述密封材料,其中根据[16]所述的太阳能电池用层压体被包括作为所述太阳能电池用背板和所述密封材料。
发明的有益效果
根据本发明,提供一种太阳能电池用保护板,其对密封材料具有良好的粘合力并且即使在湿热环境中老化之后对密封材料也具有良好的粘合力。此外,提供一种用于制造太阳能电池保护板的方法,其中可以长时间稳定制造太阳能电池保护板并且可洗性可以提高。
附图简述
图1是示意性地示例本发明的太阳能电池用模块的构成的一个实例的截面图。
实施方案详述
在下文中,将详细描述本发明的太阳能电池用保护板、其制造方法、为此使用的材料等。
下述构成要件的描述可以基于本发明的典型实施方案,但本发明不限于上述实施方案。同时,在本说明书中使用“至”表示的数值范围包括“至”之前和之后描述的数值作为下限值和上限值。
[太阳能电池用保护板及其制造方法]
本发明的太阳能电池用保护板包括基材膜,以及设置在基材膜的至少一个表面上并且具有至少一种粘合剂的烯烃系聚合物层,所述粘合剂是烯烃系粘合剂,其中烯烃系聚合物层含有相对于烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
以上构成使得本发明的太阳能电池用保护板在湿热环境中老化之前和之后对密封材料的粘合力是良好的。此外,利用本发明的太阳能电池用保护板对密封材料的良好的粘合力,本发明的太阳能电池用保护板的以上特性使得使用了本发明的太阳能电池用保护板的太阳能电池模块能够长时间稳定地保持发电性能,而没有由在湿热环境中老化造成的剥离等。
此外,本发明的制造太阳能电池用保护板的方法包括将具有至少一种粘合剂的用于形成烯烃系聚合物层的组合物涂布在基材膜或可以任意地设置在基材膜上的单独层的至少一个表面上的步骤,所述粘合剂是烯烃系粘合剂,其中用于形成烯烃系聚合物层的组合物含有相对于烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
在下文中,将描述本发明的太阳能电池用保护板及其制造方法。
<太阳能电池用保护板的构成>
图1示例了本发明的太阳能电池用保护板、使用了太阳能电池用保护板的太阳能电池用背板部件、太阳能电池用背板和太阳能电池用层压体,以及使用了本发明的太阳能电池用保护板的太阳能电池模块的构成的一个实例的说明。太阳能电池用保护板31在基材膜16的一个表面上设置有烯烃系聚合物层18。在不设置耐候层的情况下使用本发明的太阳能电池用保护板的情形中,也将该保护板称为本发明的太阳能电池用背板部件。此外,在基材膜16与烯烃系聚合物层18之间可以设置单独层17。
耐候层优选设置在基材膜16的另一个表面上。基材膜16优选设置有第一耐候层14和第二耐候层12两个耐候层。当设置耐候层16时,本发明的太阳能电池用保护板可以按原样用作太阳能电池用背板32。
本发明的太阳能电池用背板中,即使在湿热环境中老化之后,烯烃系聚合物层18也对密封太阳能电池模块10的太阳能电池元件20的密封材料22具有良好粘附性。因此,考虑到即使在将烯烃系聚合物层在湿热环境中老化之后的粘附性,不需要在本发明的太阳能电池用保护板的烯烃系聚合物层18与太阳能电池模块10的密封材料22之间提供粘合剂层。
同时,本发明的太阳能电池模块10优选具有设置在密封材料22上与本发明的太阳能电池用保护板相反的一侧上的透明前基板24。
<太阳能电池用保护板的各构成部件>
在下文中,将描述构成本发明的太阳能电池用保护板的各构成部件的优选方式。
(基材膜)
本发明的太阳能电池用保护板具有基材膜。
对基材膜的材料没有特别地限制,并且其实例包括聚烯烃如聚酯、聚丙烯和聚乙烯;氟系聚合物如聚氟乙烯;等。
在以上各项中,从成本、机械强度等的角度,基材膜的材料优选为聚酯。
聚酯优选是由芳族二酸或其酯形成性衍生物和二醇或其酯形成性衍生物合成的线型饱和聚酯。
线型饱和聚酯的具体实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(1,4-亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)和聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯。
在以上各项中,从动力学性质和成本之间的平衡的角度,聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯是特别优选的。
聚酯可以是均聚物或共聚物。此外,聚酯可以是聚酯和少量的另一种树脂,例如,聚酰亚胺的混合物。
聚酯中羧基相对于聚酯的含量优选为50当量/t以下,并且更优选35当量/t以下。当羧基的含量为50当量/t以下时,可以保持耐水解性并将当将基材膜在湿热环境中老化时的强度降低抑制在小的程度。从保持对以聚酯形成的层(例如,白色层)的粘附性的角度,羧基含量的下限适宜地为2当量/t。
聚酯中羧基的含量可以通过所使用的聚合催化剂的种类和膜制造条件(膜制造温度或时间)调节。
作为当将聚酯聚合时的聚合催化剂,考虑到将羧基的含量抑制至预定范围以下,优选使用Sb系、Ge系或Ti系化合物,并且Ti系化合物是特别优选的。在使用Ti系化合物的情况下,聚酯优选使用在1ppm至30ppm且更优选3ppm至15ppm的范围内的Ti系化合物作为催化剂聚合。当Ti系化合物的分数在以上范围内时,可以将末端羧基调节在以下范围内,并且可以将聚合物基材的耐水解性保持在低水平。
对于使用Ti系化合物的聚酯合成,可以采用描述在,例如,JP-B-8-301198、日本专利号2543624、日本专利号3335683、日本专利号3717380、日本专利号3897756、日本专利号3962226、日本专利号3979866、日本专利号3996871、日本专利号4000867、日本专利号4053837、日本专利号4127119、日本专利号4134710、日本专利号4159154、日本专利号4269704、日本专利号4313538等中的方法。
优选在聚合之后将聚酯在固相中聚合。从而,可以获得羧基的优选含量。固态聚合可以是连续方法(其中将树脂装入塔中,使其在加热下缓慢停留预定时间,并且之后排出的方法)或分批方法(其中将树脂注入至容器中并且加热预定时间的方法)。具体地,可以将在日本专利号2621563、日本专利号3121876、日本专利号3136774、日本专利号3603585、日本专利号3616522、日本专利号3617340、日本专利号3680523、日本专利号3717392、日本专利号4167159等中描述的方法应用于固体层聚合。
固态聚合的温度优选为170℃至240℃,更优选180℃至230℃,并且再更优选190℃至220℃。此外,固态聚合时间优选为5小时至100小时,更优选10小时至75小时,并且再更优选15小时至50小时。固态聚合优选在真空中或在氮气氛中进行。
基材膜优选为通过如下方式获得的双轴拉伸膜:例如,将聚酯熔融并挤出为膜形,将聚酯在流延鼓上冷却并固化以制造未拉伸的膜,将未拉伸的膜在纵向上在玻璃化转变温度Tg℃至(Tg+60)℃拉伸一次或两次以上,以使得总放大率成为3倍至6倍,之后将该膜在宽度方向上在Tg℃至(Tg+60)℃拉伸,以使得放大倍数成为3倍至5倍。
此外,基材膜可以是按需要在180℃至230℃经过热处理1秒至60秒的膜。
基材膜的厚度优选为25μm至300μm,并且更优选120μm至300μm。当厚度为25μm以上时,可以获得足够的动力学强度,并且,当将厚度设定为300μm以下时,基材膜在成本方面是有益的。
特别地,当耐水解性提高时,聚酯基材倾向于在湿热环境中长时间可用,并且,在本发明中,在基材膜的厚度为120μm至300μm,并且聚酯中羧基的含量为2当量/t至50当量/t的情况下,展现出进一步提高在湿热环境中的耐久性的效果。
(烯烃系聚合物层)
本发明的太阳能电池用保护板具有设置在基材膜的至少一个表面上并且含有至少一种粘合剂的烯烃系聚合物层,所述粘合剂是烯烃系粘合剂,其中烯烃系聚合物层含有相对于烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
在下文中,存在将作为烯烃系粘合剂的粘合剂称为主粘合剂,并且将醚系聚氨酯树脂称为附加粘合剂的情况。
烯烃系聚合物层的膜厚优选为30μm以下,更优选1μm至20μm,特别优选1.5μm至10μm,并且更特别优选2μm至8μm。当将膜厚设定为1μm以上时,可以充分地展现装饰性或反射率,并且,当将膜厚设定为30μm以下时,抑制表面状态的劣化,并且可以提高在将保护膜在湿热环境中老化之后对密封材料的粘附性。
-粘合剂-
在本发明中,作为用于烯烃系聚合物层的粘合剂,使用作为烯烃系粘合剂的至少一种粘合剂。
烯烃系粘合剂的主链骨架的种类的实例包括乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、乙烯-丙烯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、乙烯-丁烯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、丙烯-丁烯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、乙烯-丙烯-丁烯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、乙烯-丁烯-丙烯酸酯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、丙烯-丁烯-丙烯酸酯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物、乙烯-丙烯-丁烯-丙烯酸酯-马来酸酐(和/或丙烯酸)共聚物等。
在本发明中使用的烯烃系粘合剂的弹性模量优选为320MPa以下,并且烯烃系粘合剂的弹性模量更优选为10MPa至250MPa,特别优选20MPa至150MPa,并且更特别优选30MPa至100MPa。
尤其是,当在用于形成烯烃系聚合物层的组合物中包含的烯烃系粘合剂具有320MPa以下的弹性模量时,本发明的用于制造太阳能电池保护板的方法展现特别显著的效果,太阳能电池保护板可以长时间稳定制造,并且可以提高可洗性。
对烯烃系粘合剂的形状或使用模式也不特别地限制,只要可以形成聚合物层即可。例如,烯烃系粘合剂可以是水可分散的烯烃系树脂或可熔的烯烃系树脂。此外,烯烃系粘合剂可以是结晶烯烃系树脂或非结晶烯烃系树脂。
在本发明中,在以上各项中,优选使用在溶剂中可分散的烯烃系粘合剂,因为烯烃系聚合物层可以通过涂布形成,并且可以进一步提高在将保护板在湿热环境中老化之后对密封材料的粘附性。烯烃系粘合剂更优选在水中可分散。
对烯烃系粘合剂的获得方法也不特别地限制,并且可以是商购的也可以是合成的。此外,可以将在本发明中获得的烯烃系粘合剂的弹性模量通过加入添加剂控制在一定范围内。
在本发明中使用的可以商购的烯烃系粘合剂的实例包括:由UnitikaLtd.制造的ARROWBASESE-1010、SD-1010;TC-4010和TD-4010;HITECHS3148、S3121和S8512(由TohoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造);CHEMIPEARLS-120、S-75N、V100、EV210H(全部由MitsuiChemicals,Inc.制造);等。以上各项中,在本发明中,优选使用由UnitikaLtd.制造的ARROWBASESE-1010。
作为用于烯烃系聚合物层的粘合剂使用的烯烃系粘合剂可以单独地使用,也可以使用多种烯烃系粘合剂的混合物。
-醚系聚氨酯树脂-
作为用于烯烃系聚合物层的粘合剂,相对于烯烃系粘合剂包含8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。同时,在本发明的主旨范围内可以包括除烯烃系粘合剂或醚系聚氨酯树脂之外的粘合剂。
醚系聚氨酯系粘合剂的实例包括由DaiichiKogyoSeiyakuCo.,Ltd.制造的SUPERFLEX110等。
考虑到提高下面将描述的本发明的用于制造太阳能电池保护板的方法中制造装置的可洗性,加入至烯烃系粘合剂的醚系聚氨酯树脂的量为8质量%以下,优选2质量%至8质量%,并且更优选2质量%至5质量%。
烯烃系粘合剂与其他粘合剂的比例(质量比)优选为50∶50至100∶0,并且更优选80∶20至100∶0。
-着色颜料-
在本发明的太阳能电池用保护板中,烯烃系聚合物层优选是含有着色颜料的着色层。
着色层的第一功能是,通过反射入射光中达到背板而未用于在太阳能电池中发电的光,以使该光返回至太阳能电池,从而提高太阳能电池模块的发电效率。第二功能是改善太阳能电池模块当从表面侧看时的外观装饰性。通常,当从表面侧观察太阳能电池模块时,在太阳能电池周围看见背板,并且通过在背板上提供着色层可以改善外观,以便提高装饰性。
对在烯烃系聚合物层中使用的着色颜料没有特别地限制,可以取决于所需的反射性质、设计性质等选择,并且可以是无机颜料或有机颜料。例如,可以优选使用白色颜料。
无机颜料的实例包括氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石、群青、铁蓝,炭黑等,并且考虑到反射性质、成本等氧化钛是优选的。
有机颜料的实例包括酞菁蓝、酞菁绿等。
当例如使用白色颜料作为着色颜料时,着色层具有通过不规则反射从太阳能电池模块的前表面入射的太阳光中穿过电池的光,以使光返回至电池从而提高发电效率的功能。
可以将基材膜的设置有着色层的表面(最外表面)在550nm的波长的光反射率调节为通过将着色层中的着色颜料的含量或层厚度控制在以上或以下数值范围而增加。
着色颜料的体积平均粒径优选为0.03μm至0.8μm,并且更优选0.15μm至0.5μm。当将着色颜料的体积平均粒径设定在以上范围内时,可以抑制光反射效率上的降低。
着色颜料的体积平均粒径是使用由HoneywellJapanInc.制造的MICROTRACFRA测量的值。
烯烃系聚合物层(着色层)中着色颜料的优选含量取决于所要使用的着色颜料的种类或平均粒径而变化。当着色层中着色颜料的含量不是太小时,可以充分展现反射性质和设计性质,并且,考虑到对密封材料的粘附性,不太大的含量是优选的。在本发明的太阳能电池用保护板中,考虑到充分地展现以上功能,着色层中着色颜料的含量优选为3g/m2至20g/m2,并且更优选5g/m2至17g/m2
从相同的角度,在本发明的太阳能电池用保护板中,相对于着色层中包含的全部粘合剂,着色颜料的体积分数优选为50%至200%,并且更优选90%至150%。
-其他添加剂-
烯烃系聚合物层还可以含有多种添加剂,如表面活性剂,除着色颜料之外的细粒、紫外吸收剂和抗氧化剂,并且,特别地,为了着色颜料的分散稳定性,用于形成着色层的着色层形成用组合物优选使用表面活性剂制备。
作为表面活性剂,例如,可以使用公知的阴离子、阳离子或非离子表面活性剂,并且其具体实例包括DEMOLEP[由KaoCorporation制造]、NAROACTYCL95[由SanyoChemicalIndustries,Ltd.制造]等。表面活性剂可以单独地使用,也可以以多个种类的混合物使用。
除着色颜料之外的细粒的实例包括无机氧化物填充物,如二氧化硅、氧化镁和氧化锡。在以上各项中,归因于当将保护膜暴露于湿热气氛时粘附性的降低轻微,氧化锡或二氧化硅是优选的。
无机氧化物填充物的体积平均粒径优选为10nm至700nm,并且更优选20nm至300nm。当使用具有以上范围内的平均粒径的无机氧化物填充物时,可以获得对与着色层相邻的层有利的高粘附性,并且可以展现对相邻的层(更特别优选太阳能电池模块的密封材料,例如,包含EVA的密封材料层)的粘附性,特别是在湿热环境(例如,85℃,相对湿度85%)中。同时,无机氧化物填充物的体积平均粒径是使用由HoneywellJapanInc.制造的MICROTRACFRA测量的值。
对除着色颜料之外的细粒的形状没有特别地限制,并且可以使用具有球形、不规则形状、针状形状等的细粒。
相对于着色层中粘合剂树脂的总质量,着色层中除着色颜料之外的细粒的含量优选为5质量%至400质量%,并且更优选50质量%至300质量%。当细粒的含量为5质量%以上时,保护板暴露于湿热气氛时的粘附性和保护板在湿热环境中老化时与太阳能电池模块的密封材料的粘附性是良好的,并且,当该含量是400质量%以下时,可以防止着色层的表面状态的劣化。
同时,作为除无机氧化物填充物之外的细粒,可以包括例如,碳酸钙、碳酸镁等。
-烯烃系聚合物层的形成-
烯烃系聚合物层可以使用公知方法形成,并且没有特别的限制。例如,该膜可以使用基材膜作为支撑体通过溶液流延或熔融并且层叠形成,或者可以将在另一个支撑体上预先通过溶液流延形成的烯烃系聚合物层与基材膜通过粘合剂等层叠。其中,本发明的太阳能电池用保护板优选通过使用基材膜作为支撑体的溶液流延形成。对用于通过溶液流延形成膜的方法没有特别地限制,该膜可以通过流延或涂布形成,并且,在本发明的太阳能电池用保护板中,烯烃系聚合物层优选通过涂布形成。
特别地,本发明的用于制造太阳能电池用保护板的方法包括将具有至少一种粘合剂的用于形成烯烃系聚合物层的组合物涂布在基材膜或可以任意地设置在基材膜上的单独层的至少一个表面上的步骤,所述粘合剂是烯烃系粘合剂,其中用于形成烯烃系聚合物层的组合物相对于烯烃系粘合剂含有8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。以上构造能够提供一种用于制造太阳能电池保护板的方法,其中可以长时间稳定地制造本发明的太阳能电池保护板并且可洗性提高。
烯烃系聚合物层可以设置在基材膜的两个表面上以及基材膜的单个表面上,并且,即使在这种情况下,烯烃系聚合物层优选涂布在基材膜的两个表面上。
此外,在其中烯烃系聚合物层在烯烃系聚合物层与基材膜之间具有下面描述的单独层的情况下,烯烃系聚合物层可以通过涂布直接形成在基材膜上或在单独层上。
要形成烯烃系聚合物层的用于形成烯烃系聚合物层的组合物至少包含粘合剂,所述粘合剂为具有320MPa以下的弹性模量的烯烃系粘合剂,并且该组合物可以通过按需要将着色颜料、另一种粘合剂树脂、无机氧化物填充物、交联剂、添加剂等与涂布溶剂混合制备。
[溶剂]
对涂布溶剂没有特别地限制,只要可以将构成烯烃系聚合物层的相应的组分分散或溶解、涂布并且之后移除即可,优选使用水,并且在用于形成烯烃系聚合物层的组合物中包含的溶剂的60质量%以上优选为水。上面描述的水系组合物是优选的,因为该组合物不容易对环境施加负担,并且,当水的分数为60质量%以上时,在防爆和安全性方面,水系组合物是有益的。考虑到环境负担,用于形成烯烃系聚合物层的组合物中水的分数适宜地较高,并且其中水相对于全部溶剂的分数为70质量%以上的情况是更优选的。
[交联剂]
用于形成烯烃系聚合物层的组合物优选含有交联剂。
当用于形成烯烃系聚合物层的组合物含有交联剂时,将在用于形成烯烃系聚合物层的组合物中包含的粘合剂树脂交联,而可以形成粘性和强着色层,这是优选的。
交联剂的实例包括环氧系交联剂、异氰酸酯系交联剂、三聚氰胺系交联剂、碳二亚胺系交联剂、唑啉系交联剂等。在以上各项中,考虑到确保在将太阳能电池模块在湿热环境中老化之后对太阳能电池模块的密封材料的粘附性,唑啉系交联剂是特别优选的。
唑啉系交联剂的具体实例包括:2-乙烯基-2-唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-唑啉、2-异丙烯基-2-唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-唑啉、2-异丙烯基-5-乙基-2-唑啉、2,2’-双-(2-唑啉)、2,2’-亚甲基-双-(2-唑啉)、2,2’-亚乙基-双-(2-唑啉)、2,2’-三亚甲基-双-(2-唑啉)、2,2’-四亚甲基-双-(2-唑啉)、2,2’-六亚甲基-双-(2-唑啉)、2,2’-(1,8-亚辛基)-双-(2-唑啉)、2,2’-亚乙基-双-(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-对-亚苯基-双-(2-唑啉)、2,2’-间-亚苯基-双-(2-唑啉)、2,2’-间-亚苯基-双-(4,4’-二甲基-2-唑啉)、双-(2-唑啉基环己烷)硫醚、双-(2-唑啉基降莰烷)硫醚等。此外,也可以优选使用以上化合物的(共)聚合物。
此外,可以使用可商购产物作为唑啉系交联剂,并且其可以使用的实例包括EPOCROSK2010E、K2020E、K2030E、WS500、WS700(全部EPOCROS系列由NipponShokubaiCo.,Ltd.制造)等。
相对于用于形成烯烃系聚合物层的组合物的固体含量的总质量,交联剂的含量相对于水系粘合剂的总质量优选为5质量%至50质量%,并且更优选20质量%至40质量%。当将交联剂的含量设定为5质量%以上时,可以获得足够的交联效果,并且可以抑制烯烃系聚合物层的强度上的降低或差的粘附性。另一方面,当该含量为50质量%以下时,可以防止用于形成烯烃系聚合物层的组合物的有效期劣化。
可以将用于形成烯烃系聚合物层的组合物使用公知方法涂布在基材膜上,例如,凹版式涂布机或棒式涂布机。
在其中用于形成烯烃系聚合物层的组合物包含着色颜料的情况下,考虑到反射性能和膜强度,着色颜料相对于粘合剂树脂的体积分数为50%至200%,并且优选将用于形成烯烃系聚合物层的组合物涂布在基材膜上以使得涂布厚度成为1μm至20μm。此外,优选涂布组合物以使得着色颜料的涂布量成为3g/m2至20g/m2
(单独层)
本发明的太阳能电池用保护板包括基材膜上的烯烃系聚合物层,并且可以包括在烯烃系聚合物层与基材膜之间的至少一个单独层。
同时,考虑到制造成本的降低和进一步降低厚度的目标,其中烯烃系聚合物层与基材膜直接接触的方式也是优选的。即,从以上角度,本发明的用于制造太阳能电池保护板的方法还优选包括将用于形成烯烃系聚合物层的组合物直接涂布在基材膜上作为用于形成底涂层的组合物的步骤。
当太阳能电池用保护板包含基材膜与烯烃系聚合物层之间的单独层时,可以进一步提高基材膜与烯烃系聚合物层之间的粘附性。
在本发明的太阳能电池用保护板中,单独层优选为底涂层,即,单独层优选通过涂布形成。即,本发明的用于制造太阳能电池保护板的方法优选包括将用于形成底涂层的组合物在涂布用于形成烯烃系聚合物层的组合物的步骤之前涂布在基材膜上的步骤。
同时,在本发明的太阳能电池用保护板中,其中单独层仅由除无机氧化物之外的无机物质或有机物质构成的方式也是优选的。即,其中单独层不包含无机氧化物的方式也是优选的。例如,单独层优选使用除无机氧化物的沉积之外的方法形成,例如,涂布。此外,在其中通过涂布形成单独层的情况下,其中不包含无机氧化物等的细粒的方式也是优选的。
在下文中,将描述本发明的太阳能电池用保护板包括底涂层(其作为单独层的优选方式)的情况。
底涂层可以通过将用于形成底涂层的组合物涂布在基材膜上形成。
用于形成底涂层的组合物优选至少含有水系粘合剂。
水系粘合剂的实例包括聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等,并且,在本发明的太阳能电池用保护板中,单独层的主要组分优选为聚酯系树脂。
此外,除水系粘合剂之外,太阳能电池用保护板可以含有环氧系交联剂、异氰酸酯系交联剂、三聚氰胺系交联剂、碳二亚胺系交联剂、唑啉系交联剂、阴离子或非离子表面活性剂、填充物如二氧化硅,等。
相对于用于形成底涂层的组合物的固体含量的总质量,水系粘合剂的含量优选为50质量%至100质量%,并且更优选70质量%至100质量%。
底涂层可以含有多种添加剂,如下面将描述的无机氧化物填充物、除无机氧化物填充物之外的物质的细粒、紫外吸收剂、抗氧化剂和表面活性剂。
对涂布用于形成底涂层的水系组合物的方法没有特别地限制。
作为涂布方法,例如,可以使用凹版式涂布机或棒式涂布机。
关于涂布量,考虑到粘附性和表面状态,用于形成底涂层的水系组合物优选涂布在基材膜上以使得干燥后的涂布组合物的层厚为优选小于10μm,更优选0.05μm至2μm,并且特别优选0.1μm至1.5μm。
使用水作为用于形成底涂层的水系组合物的涂布溶剂,并且用于形成底涂层的水系组合物中包含的溶剂的60质量%以上优选为水。水系组合物是优选的,因为该组合物不容易对环境施加负担,并且,当水的分数为60质量%以上时,水系组合物在防爆性和安全性方面是有益的。
考虑到环境负担,用于形成底涂层的水系组合物中水的分数适宜地更高,并且水相对于全部溶剂的分数为70质量%以上的情况是更优选的。
(耐候层)
本发明的太阳能电池用保护板优选在基材膜的与其上设置烯烃系聚合物层的表面相反的表面上还包括耐候层,所述耐候层含有氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂中的至少一种。
在将要形成耐候层的用于形成耐候层的组合物中包含的氟树脂的实例包括氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯和乙烯共聚物、四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚共聚物。在以上各项中,考虑到溶解性和耐候性,与乙烯基系化合物共聚的氯三氟乙烯和乙烯醚共聚物是优选的。
在用于形成耐候层的组合物中包含的氟树脂的实例包括OBBLIGATOSW0011F[由AGCCoat-TechCo.,Ltd.制造]。
考虑到耐候性和膜强度,相对于用于形成耐候层的组合物的固体含量的总质量,氟树脂的含量优选为40质量%至90质量%并且更优选50质量%至80质量%。
用于形成耐候层的组合物中包含的硅氧烷-丙烯酸类复合树脂的实例包括CERANATEWSA1060和WSA1070(全部由DICCorp.制造),以及H7620、H7630和H7650(全部由AsahiKaseiChemicalsCorp.制造)。
考虑到耐候性和膜强度,相对于用于形成耐候层的组合物的固体含量的总质量,硅氧烷-丙烯酸类复合树脂的含量优选为40质量%至90质量%并且更优选50质量%至80质量%。
考虑到耐候性和对基材膜的粘附性,用于形成耐候层的组合物的涂布量优选设定为0.5g/m2至15g/m2,并且更优选设定为3g/m2至7g/m2
对形成用于形成耐候层的组合物的方法没有特别地限制,但组合物优选通过涂布形成。
特别地,本发明的制造方法优选包括将用于形成耐候层的组合物(其包括氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂中的至少一种)涂布在基材膜的与其上涂布用于形成烯烃系聚合物层的组合物的表面相反的表面上的步骤。
作为涂布方法,例如,可以使用凹版式涂布机或棒式涂布机。
水优选作为用于形成耐候层的组合物用涂布溶剂使用,并且用于形成耐候层的组合物中包含的溶剂的60质量%以上优选为水。水系组合物是优选的,因为该组合物不容易对环境施加负担,并且,当水的分数为60质量%以上时,水系组合物在防爆性和安全性方面是有益的。
考虑到环境负担,用于形成耐候层的组合物中水的分数适宜较高,并且水相对于全部溶剂的分数为70质量%以上的情况是更优选的。
耐候层可以含有多种添加剂,如无机氧化物填充物、除无机氧化物填充物之外的物质的细粒、紫外吸收剂、抗氧化剂和表面活性剂。
耐候层的层厚优选为0.5μm至15μm,并且更优选3μm至7μm。当膜厚为0.5μm以上时,可以展现足够的耐候性,并且,当膜厚为15μm以下时,可以抑制表面状态的劣化。
同时,耐候层可以是单层或两个以上层的层压体。本发明的太阳能电池用保护板优选通过层叠两个耐候层构成。
<太阳能电池用保护板的特性>
(光反射率)
本发明的太阳能电池用保护板的其上设置烯烃系聚合物层的表面(最外表面)优选在550nm的波长具有70%以上的光反射率。当光反射率为70%以上时,可以有效地使太阳光中透射穿过太阳能电池的电池的光返回至电池,从而提高发电效率,这是优选的。光反射率为优选75%以上,并且特别优选80%以上。
[太阳能电池用背板部件和太阳能电池用背板]
本发明的太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板包括本发明的太阳能电池用保护板。此外,本发明的太阳能电池用保护板可以按原样作为本发明的太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板使用。
[太阳能电池用层压体]
本发明的太阳能电池用层压体包括太阳能电池用保护板和聚合物层,所述聚合物层至少直接粘合至太阳能电池用保护板在烯烃系聚合物层侧的表面并且包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
因为本发明的太阳能电池用保护板对在烯烃系聚合物层侧的表面上的太阳能电池模块中使用的密封材料(例如EVA)是良好的粘合剂,保护板与密封材料可以在没有粘合剂层等的情况下彼此粘合。此外,在其中将密封材料如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物至少直接地粘合至太阳能电池用保护板的在烯烃系聚合物层侧的表面的太阳能电池用层压体中,密封材料与保护板之间的粘附性在长时间内是良好的,即使在将层压体在湿热环境中老化之后。
可以按原样使用上述太阳能电池用层压体作为密封太阳能电池元件的密封材料,也可以作为太阳能电池模块的密封材料的一部分使用。
[太阳能电池模块]
本发明的太阳能电池用保护板优选用于制造太阳能电池模块。
太阳能电池模块通过以下方式构成:例如,在太阳光入射的透明基板和本发明的太阳能电池用背板之间设置将太阳光的光能转化为电能的太阳能电池元件,并且使用密封材料如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物密封基板与背板之间的空隙。
除太阳能电池模块、太阳能电池和背板之外的部件详细描述在,例如,“Constituentmaterialsofsolarpowergenerationsystem”(由EiichiSugimoto编辑,KogyoChosakaiPublishingCo.,Ltd.,2008年出版)。
本发明的太阳能电池模块的第一方式包括在太阳光入射侧的透明前基板、太阳能电池元件、密封太阳能电池元件的密封材料,以及太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板设置在密封材料与前基板相反的一侧上并且粘合至密封材料,其中太阳能电池用背板包括本发明的太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板,并且太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板中的烯烃系聚合物层直接地粘合至密封材料。
本发明的太阳能电池模块的第二方式包括在太阳光入射侧的透明前基板,太阳能电池元件、密封太阳能电池元件的密封材料,以及设置在密封材料上与前基板相反的一侧上并且粘合至密封材料的太阳能电池用背板,其中本发明的太阳能电池用层压体被包括作为太阳能电池用背板和密封材料。
太阳能电池模块可以优选如下构造:提供太阳能电池元件、密封太阳能电池元件的密封材料、粘合于密封材料并且保护光接收表面侧的表面保护部件,以及粘合于密封材料并且保护光接收表面的相反侧的背面保护部件构成,在密封材料中包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA),使用本发明的太阳能电池用背板作为背面保护部件,并且将太阳能电池用背板中的着色层直接地粘合于密封材料。当按照以上方式构造太阳能电池模块时,太阳能电池用背板即使在湿热环境中也长时间粘合于EVA,并且可以使得太阳能电池模块在长使用寿命内发挥作用。
透明前基板简单地需要是光可透射的,以便允许太阳光透过,并且可以适当地选自允许光透过的基材。考虑到发电效率,光透射率优选更高,并且,例如,可以优选使用玻璃基板、透明树脂如丙烯酸类树脂等作为基板。
作为太阳能电池元件,可以应用多种已知太阳能电池元件,如硅系元件如单晶硅、多晶硅和非晶硅;第III-V族或第II-VI族化合物半导体系元件如铜-铟-镓-硒、铜-铟-硒、镉-碲和镓-砷。
[实施例]
在下文中,将使用实施例更具体地描述本发明的特征。
以下实施例中描述的材料、用量、分数、处理内容、处理顺序等可以在本发明要旨的范围内适当地改变。因此,本发明的范围不被认为由下面描述的具体实施例限制性地解释。同时,除非另外特别描述,“份”以质量计。
同时,使用由HoneywellJapanInc.制造的MICROTRACFRA测量体积平均粒径。
[实施例1]
<基材膜的生产>
-聚酯的合成-
将100kg的高纯对苯二甲酸(由MitsuiChemicals,Inc.制造)和45kg的乙二醇(由NipponShokubaiCo.,Ltd.制造)的浆液在4小时内相继供应至预先装有大约123kg的对苯二甲酸双(羟乙基)酯并且保持在250℃的温度和1.2×105Pa的压力的酯化槽,并且即使在供应结束之后仍使酯化反应进行额外一小时。在那之后,将123kg的所获得的酯化反应产物转移至缩聚反应槽。
随后,将相对于所要获得的聚合物为0.3质量%的乙二醇加入到已经将酯化反应产物转移至其中的缩聚反应槽中。在搅拌5分钟之后,加入乙酸钴和乙酸锰的乙二醇溶液以使得相对于所要获得的聚合物的含量分别成为30ppm和15ppm。在搅拌另外5分钟之后,加入2质量%的钛醇盐化合物的乙二醇溶液以使得相对于所要获得的聚合物的含量成为5ppm。在5分钟之后,加入10质量%的二乙基膦酰基乙酸乙酯的乙二醇溶液以使得含量相对于所要获得的聚合物为5ppm。在那之后,将反应体系的温度逐渐从250℃升高至285℃,并且将压力降低至40Pa,同时将低聚物在30rpm搅拌。将达到最终的温度和最终的压力所要经历的时间都设定为60分钟。当搅拌转矩达到预定值时,将反应体系用氮气吹扫,返回至常压,并且停止缩聚反应。此外,将所得到的产物以股的形式排入冷水中,并且立即切割,从而制造聚合物粒料(具有大约3mm的直径和大约7mm的长度)。同时,从降压开始至搅拌转矩达到预定值所经过的时间为3小时。
这里,使用JP-A-2005-340616的段号[0083]中的实施例1中合成的钛醇盐化合物(Ti的含量=4.44质量%)作为所述钛醇盐化合物。
-固态聚合-
将以上获得的粒料在保持在40Pa的真空容器中在220℃的温度保持30小时,从而进行固态聚合。
-基材的形成-
将如上所述进行固态聚合的粒料在280℃熔融,并且在金属鼓上流延,从而制造具有大约3mm的厚度的未拉伸的基材。在那之后,将基材在垂直方向在90℃拉伸3倍,并且进一步在水平方向在120℃拉伸3.3倍。从而,获得具有250μm的厚度的双轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(在下文中称为“PET基材膜”)。
<底涂层和着色层的形成>
-用于底涂层的涂布液1的制备-
将以下组成中的组分混合以制备用于底涂层的涂布液1。
(用于底涂层的涂布液1的组成)
-白色无机细粒分散液1的制备-
将以下组成中的组分混合,并且使用dyno磨机型分散机对混合物进行分散处理,从而获得具有0.42μm的体积平均粒径的白色无机细粒分散液1。
(白色无机细粒分散液1的组成)
-二氧化硅分散液1的制备-
将以下组成中的组分混合,并且使用altimizer分散机对混合物进行分散处理,从而制备二氧化硅分散液1(浓度:10%)。
·蒸馏水900质量份
·二氧化硅粒子100质量份
[OX-50,由NipponAerosilCo.,Ltd.制造]
-用于着色层的涂布液1的制备-
将以下组成中的组分混合,从而制备用于着色层的涂布液1。
(用于着色层1的涂布液的组成)
-底涂层和着色层的形成-
将PET基材膜的单个表面以80m/分钟的传输速率传输,在730J/m2的条件下进行电晕放电处理,并且之后使用棒涂法涂布用于底涂层的涂布液1,使得干燥重量成为124mg/m2。此外,将涂布液在180℃干燥1分钟以便形成底涂层。随后,将用于着色层的涂布液1使用棒涂法涂布在底涂层上以使得干燥重量成为10.5g/m2,并且之后在170℃干燥1分钟,从而获得在PET基材膜的单个表面上具有按以下顺序层叠的干燥厚度为0.1μm的底涂层和干燥厚度为8μm的白色着色层(烯烃系聚合物层)的白色PET膜。
-(A)可洗性-
将SUS板浸渍在按以上方式制造的用于白色层的涂布液1中,轻轻地升起,并且在保温盒中在30℃以90°站立的状态静置1小时,从而制造干燥膜。在那之后,将膜使用流水润湿,将500gf/cm2的负载施加至纤维素擦刷器[BEMCOTM-3,由AsahiKaseiFibersCorporation制造],并且使纤维素擦刷器往复,从而评价可洗性。
将膜基于根据以下评价标准评价的可洗性分级。级别3以上在实践中可允许的范围内,并且级别4和5在更优选的实践范围内。
5:1轮往复在80%以上的摩擦区域内移除污染物
4:2至5轮往复在80%以上的摩擦区域内移除污染物
3:6至20轮往复在80%以上的摩擦区域内移除污染物
2:20轮往复在70%以上的摩擦区域内移除污染物
1:20轮往复在少于70%的摩擦区域内移除污染物
所获得的结果描述在表1中。
<耐候层的形成>
将以下第一耐候层和以下第一耐候层按此顺序形成在白色基材PET膜的与其上涂布白色着色层的表面相反的表面上。
-白色无机细粒分散液2的制备-
将以下白色无机细粒分散液2的组成中描述的组分混合,并且使用dyno磨机型分散机对混合物进行分散处理1小时,从而获得具有0.42μm的体积平均粒径的细粒分散液2。
(白色无机细粒分散液2的组成)
-用于形成第一耐候层的涂布液的制备-
将在以下用于形成第一耐候层的涂布液的组成中描述的相应的组分混合,从而制备用于形成第一耐候层的涂布液。
(用于形成第一耐候层的涂布液的组成)
-第一耐候层的形成-
将白色PET膜的与其上涂布白色着色层的表面相反的表面以80m/分钟的输送速率输送,并且在730J/m2的条件下进行电晕放电处理。在那之后,将用于形成第一耐候层的涂布液涂布在其上进行过电晕放电处理的表面上,以使得以涂布量计硅氧烷系树脂(P-1)的量成为3.0g/m2,并且在180℃干燥1分钟,从而形成具有3μm的干燥厚度的第一耐候层。
-用于形成第二耐候层的涂布液的制备-
将在以下用于形成第二耐候层的涂布液的组成中描述的相应的组分混合,从而制备用于形成第二耐候层的涂布液。
(用于形成第二耐候层的涂布液的组成)
-第二耐候层的形成-
将所获得的用于形成第二耐候层的涂布液涂布在第一耐候层上以使得以涂布量计硅氧烷系树脂(P-1)的量成为2.0g/m2,并且在180℃干燥一分钟,从而形成具有2.5μm的干燥厚度的第二耐候层。
按以上方式,将底涂层和白色着色层设置在PET基材膜的单个表面上,并且制造太阳能电池用保护板,其在PET基材膜的相反表面上设置有第一耐候层和第二耐候层。使用该太阳能电池用保护板作为实施例1的太阳能电池用保护板。
<太阳能电池用保护板的评价>
使用以下方法评价实施例1的太阳能电池用保护板对密封剂的粘附性、在湿热环境中老化之后对密封剂的粘附性、反射率和耐候性。所获得的结果描述在表1中。
-1.在湿热环境中老化之前对密封剂的粘附性-
将按以上方式制造的太阳能电池用保护板切割成20mm宽×150mm片,从而制备两个测试试样。设置两个测试试样以使得白色层彼此面对,将切割成20mm宽×100mm长片的EVA板(RC02B,由MitsuiChemicalsFabro,Inc.制造的EVA板)夹在测试试样之间,并且将试样使用真空层压机(由NisshinboHoldingsInc.制造的真空层压机)热压,从而粘合至EVA板。如下设定此时的粘合条件。
将测试试样使用真空层压机在150℃抽真空3分钟,并且之后加压10分钟,从而进行粘合。从而,获得在从两个互相粘合的样品试样的一端50mm部分中不具有粘合EVA,并且EVA板粘合至余下100mm部分的用于评价粘附性的测试试样。
将所获得的用于评价粘附性的测试试样的EVA-未粘合部分(从试样的一端50mm的部分)使用TENSILON(RTC-1210A,由ORIENTECCo.,Ltd.制造)的顶夹和底夹夹合,并且以180°的剥离角和300mm/分钟的拉伸速率进行拉伸测试,从而测量粘合力。
基于测量的粘合力根据以下评价标准将测试试样分级。在分级中,级别4和5在实践上可允许的范围内。
(评价标准)
5:粘附性极其好(60N/20mm以上)
4:粘附性良好(30N/20mm至小于60N/20mm)
3:粘附性略差(20N/20mm至小于30N/20mm)
2:导致粘附性差(10N/20mm至小于20N/20mm)
1:粘附性差是显著的(小于10N/20mm)
-2.在湿热环境中老化之后对密封剂的粘附性-
将按以上方式制造的太阳能电池用保护板在105℃和100%的相对湿度的环境条件下保持48小时(在湿热环境中老化),之后,将测试试样以与在湿热环境中老化之前对密封剂的粘附性中相同的方式制备,测量与EVA板的粘合力,并且将测试试样根据相同的评价标准分级。同时,关于在湿热环境中老化之后对密封剂的粘附性,级别3以上在实践中可允许的范围内,并且级别4和5在更优选的实践范围内。
-3.反射率-
对于按以上方式制造的太阳能电池用保护板,使用分光光度计UV-3100(由ShimadzuCorporation制造)测量对于在550nm的光的反射率。测量硫酸钡标准板的反射率作为参考,并且在硫酸钡标准板的反射率为100%的假设下计算太阳能电池用保护板的反射率。
-4.耐候性-
对于按以上方式制造的太阳能电池用保护板,从着色层的相反表面在35℃的BPT温度,50%的相对湿度和390W/m2的辐射照度的条件下使用低温循环氙灯耐候仪XL75(由SugaTestInstrumentsCo.,Ltd.制造)照射光14天。
使用由KonicaMinolta,Inc.制造的分光光度计CM3700d测量照射之前和之后的b值,并且将1以上的Δb评价为Δ,并且将1以下的Δb评价为O。
-5.总体评价-
将按以上方式制造的太阳能电池用保护板根据以下评价标准总体评价。在该标准中,级别3以上是实践中允许的范围,并且级别4和5是更优选的实践范围。
(评价标准)
5:可洗性4以上EVA粘附性评价5
4:可洗性4以上EVA粘附性评价4以上
3:可洗性3以上EVA粘附性评价3以上
2:可洗性2以上EVA粘附性评价2以上
1:可洗性1以上EVA粘附性评价1以上
[实施例2至6,比较例1至6]
除了将醚系聚氨酯[SUPERFLEX110,由DaiichiKogyoSeiyakuCo.,Ltd.制造,固体含量:30质量%]向用于着色层的涂布液1中的加入比例和聚氨酯的种类如下面所描述地改变,并且,此外,将底涂布液的存在、耐候层的存在、颜料的种类、颜料的涂布量和颜料的比例如表1中所描述地改变之外,以与实施例1中相同的方式制造实施例2至6和比较例1至6的太阳能电池用保护板,并且评价。
(在相应的实施例和相应的比较例中使用的主粘合剂和附加粘合剂的种类和主链结构)
A1:丙烯酰系树脂[JONCRYLPDX7341,由BASFLtd.制造,固体含量:49质量%]
B1:醚系聚氨酯[SUPERFLEX110,由DaiichiKogyoSeiyakuCo.,Ltd.制造,固体含量:30质量%]
B2:碳酸酯系聚氨酯[SUPERFLEX460,全部由DaiichiKogyoSeiyakuCo.,Ltd.制造,固体含量:38质量%]
在表1中描述从相应的实施例和相应的比较例获得的评价结果。
从表1发现本发明的太阳能电池用保护板特别在湿热环境中老化之后对密封材料的粘附性方面与比较例的太阳能电池用保护板比较是出色的。此外,还发现本发明的太阳能电池用保护板在湿热环境中老化之前的对密封材料的粘附性、反射率和耐候性方面也是良好的。即,当总体评价时,发现本发明的太阳能电池用保护板作为太阳能电池用背板部件和作为太阳能电池用背板具有出色的性能。
同时,比较例1的用于制造太阳能电池保护板的方法是其中不使用附加粘合剂的方式,并且发现制造装置的可洗性差。
比较例2的太阳能电池保护板及其制造方法是其中以等于或大于本发明限定的添加量的量加入醚系聚氨酯树脂作为附加粘合剂的方式,并且发现在湿热环境中老化之后对密封材料的粘附性差。
比较例3至5的用于制造太阳能电池保护板的方法是其中以不同量加入聚氨酯树脂(其是碳酸酯系树脂)作为附加粘合剂代替醚系粘合剂的方式,并且发现即使当使用碳酸酯系聚氨酯树脂时,制造装置的可洗性也差。
同时,在对密封材料的粘附性的评价中,没有以下情况:在相应的实施例和相应的比较例中施加的力导致相应的实施例和相应的比较例的太阳能电池用保护板中其他层之间(各耐候层之间,耐候层与基材膜之间,基材膜与底涂层之间,底涂层之间和着色层之间,以及基材膜与着色层之间)的剥离。此外,在实施例1至6和比较例1至5中用作用于着色层的主粘合剂的烯烃系粘合剂的弹性模量为49.5MPa。
[实施例101]
<太阳能电池模块的制造和评价>
将3mm厚强化玻璃片、EVA板(SC50B,由MitsuiChemicalsFabro,Inc.制造)、晶体太阳能电池、EVA板(SC50B,由MitsuiChemicalsFabro,Inc.制造)和在每个实施例中制造的太阳能电池用保护板按以上顺序层叠,并且使用真空层压机(由NisshinboHoldingsInc.制造的真空层压机)热压,从而将EVA粘合至相应的部件。此时,设置每个实施例的太阳能电池用保护板以使得着色层与EVA板接触。此外,粘合方法如下。
将着色层和EVA板在128℃使用真空层压机抽真空3分钟,并且之后加压2分钟以便预粘合。在那之后,在干燥烘箱中在150℃进行主粘合处理30分钟。
按以上方式制造晶体太阳能电池模块。使用所获得太阳能电池模块发电,全部太阳能电池展现良好的发电性能,并且长时间稳定操作。
附图标记列表

Claims (18)

1.一种太阳能电池用保护板,所述太阳能电池用保护板包括:
基材膜;以及
烯烃系聚合物层,所述烯烃系聚合物层设置在所述基材膜的至少一个表面上并且含有至少一种烯烃系粘合剂,
其中所述烯烃系聚合物层含有相对于所述烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用保护板,
其中所述烯烃系聚合物层是含有着色颜料的着色层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池用保护板,
其中所述基材膜的设置有所述着色层的表面在550nm的波长具有70%以上的光反射率,并且所述着色颜料是氧化钛。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池用保护板,
其中所述烯烃系聚合物层的厚度为30μm以下。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的太阳能电池用保护板,所述太阳能电池用保护板还包括:
在所述烯烃系聚合物层与所述基材膜之间的至少一个单独层。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的太阳能电池用保护板,所述太阳能电池用保护板还包括:
在所述基材膜的与设置有所述烯烃系聚合物层的表面相反的表面上的耐候层,所述耐候层包括氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂中的至少一种。
7.一种制造太阳能电池用保护板的方法,所述方法包括:
将含有至少一种烯烃系粘合剂的用于形成烯烃系聚合物层的组合物涂布在基材膜或任意地设置在所述基材膜上的单独层的至少一个表面上,
其中所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物含有相对于所述烯烃系粘合剂为8质量%以下的醚系聚氨酯树脂。
8.根据权利要求7所述的制造太阳能电池用保护板的方法,
其中所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物是用于形成含有着色颜料的着色层的组合物。
9.根据权利要求8所述的制造太阳能电池用保护板的方法,
其中所述着色颜料是氧化钛。
10.根据权利要求7所述的制造太阳能电池用保护板的方法,所述方法还包括:
在涂布所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物之前将用于形成底涂层的组合物涂布在所述基材膜上。
11.根据权利要求7至9中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法,所述方法还包括:
在所述基材膜的与涂布有所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物的表面相反的表面上,涂布包含氟树脂和硅氧烷-丙烯酸类复合树脂中的至少一种的用于形成耐候层的组合物。
12.根据权利要求7至9中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法,
其中在所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物中包含的所述醚系聚氨酯树脂的含量相对于所述烯烃系粘合剂为2质量%至5质量%。
13.根据权利要求7至9中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法,
其中在所述用于形成所述烯烃系聚合物层的组合物中包含的所述烯烃系粘合剂具有320MPa以下的弹性模量。
14.一种使用根据权利要求7至13中的任一项所述的制造太阳能电池用保护板的方法制造的太阳能电池用保护板。
15.一种太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板包括根据权利要求1至6和14中的任一项所述的太阳能电池用保护板。
16.一种太阳能电池用层压体,其包括:
根据权利要求1至6和14中的任一项所述的太阳能电池用保护板;以及
聚合物层,所述聚合物层与所述太阳能电池用保护板的在所述烯烃系聚合物层侧的表面直接接触并且包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
17.一种太阳能电池模块,其包括:
在太阳光入射侧的透明前基板;
太阳能电池元件;
密封材料,所述密封材料密封所述太阳能电池元件;以及
太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板在所述前基板的相反侧设置在所述密封材料上并且粘附至所述密封材料,
其中所述太阳能电池用背板包括根据权利要求15所述的太阳能电池用背板部件或太阳能电池用背板,并且所述太阳能电池用背板部件或所述太阳能电池用背板中的所述烯烃系聚合物层直接地粘附至所述密封材料。
18.一种太阳能电池模块,其包括:
在太阳光入射侧的透明前基板;
太阳能电池元件;
密封材料,所述密封材料密封所述太阳能电池元件;以及
太阳能电池用背板,所述太阳能电池用背板在所述前基板的相反侧设置在所述密封材料上并且粘附至所述密封材料,
其中根据权利要求16所述的太阳能电池用层压体被包括作为所述太阳能电池用背板和所述密封材料。
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