CN103460399A - 太阳能电池用保护片及其制造方法、以及太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

为具有基材11与层叠于基材11的至少一侧表面的热塑性树脂层12的太阳能电池用保护片1,热塑性树脂层12具有层叠于基材11上的、以乙烯与选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯以及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分的第1层121,和层叠于第1层121上的、以烯烃系树脂为主成分的第2层122,和层叠于第2层122上的、以乙烯与选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯以及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分的第3层123。该太阳能电池用保护片1，与基材和热塑性树脂层的粘接性优异，同时具有充分的绝缘性。

Description

太阳能电池用保护片及其制造方法、以及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及作为太阳能电池模块的表面保护片或背面保护片所使
用的太阳能电池用保护片及其制造方法,以及使用了该太阳能电池用保护片的太阳能电池模块。
背景技术
面临着大气污染和地球温暖化等环境问题,使太阳的光能源转换为电能的太阳能电池模块,作为不排除二氧化碳而能够发电的绿色能源正在受到人们的关注。
一般而言,太阳能电池模块含有结晶硅、非晶硅等,由进行光电转换的太阳能电池组件、包含密封太阳能电池组件的电绝缘体的密封材料(填充层)、层叠于密封材料表面(受光面)的表面保护片(前片)、层叠于密封材料背面的背面保护片(背片)所构成。
为了使太阳能电池模块具有经得起在屋外及屋内长期使用的耐候性及耐久性,要从风雨、湿气、沙尘、机械性的冲击等中保护太阳能电池组件及密封材料,有必有使太阳能电池模块的内部与外气隔绝而保持封闭状态。而且,太阳能电池模块中发生绝缘不良时有发电性能降低的问题。因此,要求太阳能电池用保护片具有经得起长期使用的耐湿性及耐气候性,以及充分的绝缘性。
在专利文献1中公开了在膜的一侧的表面,依序层叠有无机氧化物层、粘接层以及热塑性树脂层的太阳能电池背面保护片。该太阳能电池背面保护片介由热塑性树脂层热压于密封材料。膜由聚乙烯对苯二甲酸酯等树脂所构成,在该膜上真空蒸镀氧化铝等作为无机氧化物层。粘接层由顺丁烯二酸酐改性的聚丙烯树脂所构成,热塑性树脂层由聚丙烯所构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-270685号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1的太阳能电池背面保护片中由聚丙烯所构成的热塑性树脂层,具有一定程度的绝缘性。但是,由顺丁烯二酸酐改性的聚丙烯树脂所构成的粘接层,因为对基材的粘接性低,因此,有基材与热塑性树脂层剥离而使水蒸气进入太阳能电池模块内部的问题。
本发明是鉴于这样的现状而进行的发明,其目的在于提供一种与基材和热塑性树脂层的粘接性优异,同时具有充分的绝缘性的太阳能电池用保护片及其制造方法,以及与基材和热塑性树脂层的粘接性优异,而且具有充分的绝缘性的太阳能电池模块。
解决问题的手段
为了达到上述目的,第一,本发明提供一种太阳能电池用保护片,其为具有基材与层叠于所述基材的至少一侧表面的热塑性树脂层,其特征在于:
所述热塑性树脂层具有,层叠于所述基材上,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少1种的共聚物为主成分的第1层;层叠于所述第1层上,以烯烃系树脂为主成分的第2层;以及层叠于所述第2层上,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少1种的共聚物为主成分的第3层(发明1)。
上述发明(发明1)所涉及的太阳能电池用保护片,由于存在上述第1层,与基材和热塑性树脂层的粘接性优异,同时由于存在第2层而具有充分的绝缘性,而且由于存在第3层而对太阳能电池的密封材料显示高粘接力。
上述发明(发明1)中,优选所述第1层及所述第3层的厚度为5μm～100μm,所述第2层的厚度为10μm～300μm。
上述发明(发明1、2)中,优选在所述第1层以及所述第3层的所述共聚物中作为单体单元的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐的合计含量为2质量%～40质量%(发明3)。
上述发明(发明1～3)中,优选在所述第1层以及所述第3层的所述共聚物中作为单体单元的(甲基)丙烯酸酯为选自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯所构成的组中的至少1种(发明4)。
上述发明(发明1～4)中,优选所述第2层的所述烯烃系树脂含有60质量%～100质量%的乙烯作为单体单元(发明5)。
上述发明(发明1～5)中,优选所述第2层的所述烯烃系树脂的密度为875kg/m3～920kg/m3,由差示扫描量热计所得的熔解热△H为100J/g以下(发明6)。
上述发明(发明1～6)中,优选所述热塑性树脂层是通过共挤出涂布所述第1层、所述第2层及所述第3层所形成(发明7)。
上述发明(发明1～7)中,优选所述热塑性树脂层为粘接构成太阳能电池模块的密封材料的层(发明8)。
第二,本发明提供一种太阳能电池用保护片的制造方法,其为具有基材与层叠于所述基材的至少一侧表面的热塑性树脂层的太阳能电池用保护片的制造方法,其特征在于:
将以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少1种的共聚物为主成分的第1树脂组合物,以烯烃系树脂为主成分的第2树脂组合物,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少1种的共聚物为主成分的第3树脂组合物,以所述第2树脂组合物位被夹持于所述第1树脂组合物与所述第3树脂组合物之间的方式,共挤出涂布于所述基板的至少一侧表面,形成具有由层叠于所述基材上的所述第1树脂组合物所构成的第1层,由层叠于所述第1层上的所述第2树脂组合物所构成的第2层,及由层叠于所述第2层上的所述第3树脂组合物所构成的第3层的所述热塑性树脂层(发明9)。
第三,本发明提供一种太阳能电池模块,其为具有太阳能电池组件、密封所述太阳能电池组件的密封材料、及层叠于所述密封材料上的保护片的太阳能电池模块,其特征在于:所述保护片由所述太阳能电池用保护片(发明8)所构成,所述保护片介由所述热塑性树脂层而粘接于所述密封材料(发明10)。
发明效果
本发明所涉及的太阳能电池用保护片,与基材和热塑性树脂层的粘接性优异,同时具有充分的绝缘性。另外,根据本发明所涉及的太阳能电池用的保护片的制造方法,可获得具有如上所述的优异效果的太阳能电池用的保护片。而且,本发明所涉及的太阳能电池模块,与基材和热塑性树脂层的粘接性优异,同时具有充分的绝缘性。
附图说明
图1为本发明的一实施方式所涉及的太阳能电池用保护片的概略截面图。
图2为本发明的其它实施方式所涉及的太阳能电池用保护片的概略截面图。
图3为本发明的其它实施方式所涉及的太阳能电池用保护片的概略截面图。
图4为本发明的其它实施方式所涉及的太阳能电池用保护片的概略截面图。
图5为本发明的其它实施方式所涉及的太阳能电池用保护片的概略截面图。
图6为本发明的一实施方式所涉及的太阳能电池模块的概略截面图。
图7为本发明的其它实施方式所涉及的太阳能电池模块的概略截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
[太阳能电池用保护片]
如图1所示,本实施方式涉及的太阳能电池用保护片1,具有基材11和层叠于基材11一侧表面(在图1中,为上表面)的热塑性树脂层12。该太阳能电池用保护片1作为太阳能电池模块的表面保护片(前片)或背面保护片(背片)而使用。
作为基材11,一般而言,只要是具有电绝缘性,而且是热塑性树脂层12可层叠的基材就没有问题,通常使用以树脂膜作为主体的基材。
作为基材11所使用的树脂膜,选择在太阳能电池模块用的背片中作为树脂膜一般所使用的膜。作为这样的树脂膜,例如,可使用聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃系树脂;聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯萘二甲酸酯等的聚酯系树脂;尼龙(商品名)等的聚酰胺系树脂;聚碳酸酯系树脂、无规聚苯乙烯、间规聚苯乙烯(SPS)等的聚苯乙烯系树脂;聚丙烯腈系树脂;聚氯乙烯系树脂;聚乙烯醇缩醛系树脂;聚苯硫醚树脂;聚苯醚树脂等的树脂所构成的膜或片。在这些树脂膜中,优选为由聚酯系树脂所构成的膜,特别优选为PET膜。
而且,上述树脂膜,根据需要,可含有颜料、紫外线吸收剂、紫外线安定剂、阻燃剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、防结块剂等的各种添加剂。作为颜料可列举,例如二氧化钛、炭黑等。而且,作为紫外线吸收剂可列举,例如苯酚系、苯并三唑系、草酸苯胺系、氰基丙烯酸酯系、三嗪(triazine)系等。
在此,当作为太阳能电池模块的背片使用本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1的情况,树脂膜优选含有反射可见光的颜料。而且,作为太阳能电池模块的前片使用本实施方式所涉及的太阳能电池用的保护片1的情况,优选树脂膜不含有使可见光区域的光透过率降低的颜料,以提高耐候性为目的,更优选含有紫外线吸收剂。
在树脂膜的层叠有热塑性树脂层12的一侧表面,为了提高与热塑性树脂层12的密合性,优选实施电晕处理、等离子体处理、底涂处理(primer treatment)等的表面处理。
基材11的厚度可基于太阳能电池模块所要求的电绝缘性而适当设定。例如,基材11为树脂膜的情况时,其厚度优选为10μm～300μm。更具体而言,当基材11为PET膜的情况时,从电绝缘性及轻量化的观点考虑,其厚度优选为10μm～300μm,更优选为20μm～250μm,特别优选为30μm～200μm。
本实施方式中的热塑性树脂层12为用于使太阳能电池用保护片1粘接于太阳能电池模块的密封材料的层,但是本发明不限于此。本实施方式中的热塑性树脂层12,由层叠于基材11上的第1层121、层叠于第1层121上的第2层122、以及层叠于第2层122上的第3层123所构成。
第1层121以及第3层123,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少1种的共聚物(以下有时也称为“共聚物F”)作为主成分。第1层121的共聚物F与第3层123的共聚物F可以相同,也可以不同。而且,在本说明书中,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及甲基丙烯酸两者。其它半似的用语也相同。
由上述材料所构成的第1层121,对基材11,特别是对由树脂膜所构成的基材11,更特别是对由PET膜所构成的基材11的粘接力高。因此,本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1,对基材11与热塑性树脂层12的粘接性优异。而且,由上述材料所构成的第3层123对太阳能电池模块的密封材料,特别是对由同为乙烯系的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物所构成的密封材料的亲和性高,对密封材料的粘接力高。因为这些高粘接力,本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1,其自身难以发生层间剥离,而且也难以从密封材料剥离。因此,利用本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1,可长期保护太阳能电池模块的内部。
第1层121与第3层123以上述共聚物F为主成分,优选以乙烯与(甲基)丙烯酸的共聚物、乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物、或乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物作为主成分,更优选以乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物或乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物作为主成分,这些共聚物可单独使用1种或者组合2种以上使用。
作为(甲基)丙烯酸酯,优选为烷基的碳数为1～18的(甲基)丙烯酸烷基酯,例如,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。其中,优选为丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯。这些可单独使用1种或组合2种以上使用。
上述共聚物F中作为单体单元的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐的合计含量,优选为2质量%～40质量%,更优选为3质量%～35质量%。即,在乙烯与(甲基)丙烯酸的共聚物中(甲基)丙烯酸的含量,在乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物中(甲基)丙烯酸酯的含量,在乙烯与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物中(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的含量,在乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物中乙酸乙烯酯的含量,以及乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚物中顺丁烯二酸酐的含量,优选为2质量%～40质量%,更优选为3质量%～35质量%。
通过(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯以及顺丁烯二酸酐的含量在上述范围内,则对所述基材11的高粘接力变得更为明显。而且,当(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐的含量不足2质量%时,对基材11、第2层122及密封材料的粘接力有变低的情况,而在40质量%以上时,则不能获得充分的凝集力,在卷取太阳能电池用保护片1时有可能会发生卷摺。
第1层121及第3层123含有上述共聚物F为主成分即可,具体而言,优选含有60质量%以上的该共聚物F,更优选含有80质量%以上,进一步优选含有90质量%以上。第1层121当然也可仅由共聚物F所构成。
另一方面,第2层122以烯烃系树脂为主成分。烯烃系树脂具有充分的绝缘性,特别是即使与上述共聚物F相比,也呈现高绝缘性。作为绝缘性的性能,优选以部分放电电压为1000V以上,特别优选为1050V以上。而且,部分放电电压是以IEC60664-1为基准所测定的值。像这样,利用具有绝缘性优异的第2层122的太阳能电池用保护片1,能够防止在太阳能电池模块中因绝缘性不良所产生的发电性能的低下。
作为第2层122的烯烃系树脂,例如,可列举超低密度聚乙烯(VLDPE,密度:880kg/m3以上,不足910kg/m3)、低密度聚乙烯(LDPE,密度:910kg/m3以上,不足930kg/m3)、中密度聚乙烯(MDPE,密度:930kg/m3以上,不足942kg/m3)、高密度聚乙烯(HDPE,密度:942kg/m3以上)等的聚乙烯树脂、聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯-聚丙烯共聚物、烯烃系弹性体(TPO)、环烯烃树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-乙酸乙烯酯-顺丁烯二酸酐共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯-顺丁烯二酸酐共聚物等,可单独使用1种或者混合2种以上使用。
而且,上述烯烃系树脂中,作为单体单元优选含有乙烯60质量%～100质量%、特别优选含有乙烯70质量%～99.5质量%的聚乙烯系树脂。所述聚乙烯系树脂的绝缘性特别优异。而且,从抑制太阳能电池用保护片1的卷曲的观点考虑,优选为即使从加热熔融状态冷却,收缩率也小的超低密度聚乙烯以及低密度聚乙烯,特别优选为超低密度聚乙烯。
上述烯烃系树脂,密度优选为875kg/m3～920kg/m3,特别是优选为880kg/m3～915kg/m3,由差示扫描量热计所得的熔解热△H优选为100J/g以下,特别是优选为95J/g以下。密度设为基于JIS K7112:1999进行测定所得的值。
如上所述为低密度或超低密度,且熔解热低,即结晶性低的烯烃系树脂,即使从加热熔解状态冷却时收缩率也非常小,因此,本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1卷曲量变得更小。
第2层122只要含有烯烃系树脂作为主成分即可,具体而言,优选含有60质量%以上的烯烃系树脂,特别优选含有80质量%以上,进一步优选含有90质量%以上。第2层122当然也可仅由烯烃系树脂所构成。
第1层121以及第3层123的共聚物F以及第2层122的烯烃系树脂的熔体流动速率(MFR),优选为1g/10min～20g/10min,特别优选为2g/10min～10g/10min。通过使两树脂的MFR在上述范围内,可由共挤出涂布第1层121、第2层122及第3层123而形成。
第1层121、第2层122以及第3层123,除了上述作为主成分的树脂以外,根据需要,也可以含有颜料、紫外线吸收剂、紫外线安定剂、阻燃剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、防结块剂等的各种添加剂。但是,如果第1层121或第3层123含有颜料的话,则粘接性降低,对基材11或密封材料的粘合性有可能降低,因此优选第1层121及第3层123不含有颜料。另外,第2层122优选不含具有导电性的添加剂。
第1层121及第3层123的厚度,只要对基材11或密封材料发挥所希望的粘接性,同时不损害本发明的效果,则没有特别限定。具体而言,第1层121及第3层123的厚度,优选为5μm～100μm,特别优选为5μm～70μm,进一步优选为10μm～50μm。
第2层122的厚度只要发挥所希望的绝缘性,同时不损坏本发明的效果,则没有特别限定。具体而言,第2层122的厚度优选为10μm～300μm,特别优选为30μm～200μm,进一步优选为50μm～150μm。另外,考虑第1层121及第3层123的粘接性与第2层122的绝缘性的平衡,第2层122的厚度优选为热塑性树脂层12的厚度的30%～95%,特别优选为40%～90%,进一步优选为45%～80%。
另外,本实施方式中的热塑性树脂层12为由第1层121、第2层122以及第3层123所构成,但是本发明并不受此限制,只要不损害本发明的效果,在本实施方式中的热塑性树脂层12中也可具有其它层。例如,在第1层121与第2层122之间,或在第2层122与第3层123之间,也可具有第4层。
在此,如图2所示,在基材11中未层叠上述热塑性树脂层12的一侧表面(图2中的下表面)上,优选设置氟树脂层13。像这样通过设置氟树脂层13,太阳能电池用保护片1的耐候性及耐药品性提高。而且,当基材11由树脂膜所构成时,该树脂膜层叠氟树脂层13的一侧表面,为了提高与氟树脂层13的密合性,优选实施电晕处理、等离子体处理、底涂处理(primer treatment)等的表面处理。
氟树脂层13只要为含氟的层,就没有特别限定,例如,由具有含氟树脂的片(含氟树脂片)或者由涂布含有含氟树脂的涂料所形成的涂膜等所构成。在此之中,为了使太阳能电池用保护片1轻量化,从使氟系树脂层13变得更薄的观点考虑,优选为涂布具有含氟树脂的涂料而形成的涂膜。
作为含氟树脂片可使用,例如,将以聚氟乙烯(PVF)、乙烯氯化三氟乙烯(ECTFE)或乙烯四氟乙烯(ETFE)为主成分的树脂加工成为片状的树脂片。作为以PVF为主成分的树脂,例如,可举出E.I.du Pont de Nemoursand Company公司制的“Tedlar”(商品名)。作为以ECTFE为主成分的树脂,例如,可举出Solvay Solexis公司制的“Halar”(商品名)。作为以ETFE为主成分的树脂,例如,可举出旭硝子公司制的“Fluon”(商品名)。
当氟树脂层13为含氟树脂片的情况,介由粘接层使氟树脂层13层叠于基材11上。粘接层由基材11及对含氟树脂片具有粘接性的粘接剂所构成。作为所述的粘接剂可使用,例如,丙烯系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、聚酯系粘接剂、聚酯聚氨酯系粘接剂等。这些粘接剂可单独使用1种,也可组合2种以上使用。
另一方面,当氟树脂层13为由涂布含有含氟树脂的涂料而形成的涂膜时,通常不需介由粘接层,通过将含有含氟树脂的涂料直接涂布于基材11上,使氟树脂层13层叠于基材11。
作为含有含氟树脂的涂料,只要为溶解于溶剂或分散于水中的、可涂布的涂料,就没有特别限定。
作为涂料中所含的含氟树脂,只要为不损害本发明的效果,为含有氟的树脂,就没有特别限定,但通常使用溶于涂料的溶剂(有机溶剂或水)、可交联的含氟树脂。作为交联性官能基,例如,可举出羟基、羧基、氨基、缩水甘油基等。
作为具有交联性官能基的氟化烯烃树脂的具体例子,例如,可列举出旭硝子公司制的“LUMIFLON”(商品名)、CENTRAL公司制的“CEFRALCOAT”(商品名)、DIC公司制的“FLUONATE”(商品名)等的以氯化三氟乙烯(CTFE)作为主成分的聚合物半,DAIKIN工业公司制的“ZEFFLE”(商品名)等的以四氟乙烯(TFE)作为主成分的聚合物半等。其中,从耐候性以及颜料分散性的观点考虑,优选为以CTFE作为主成分的聚合物以及以TEF作为主成分的聚合物。特别优选为“LUMIFLON”以及“ZEFFLE”。
涂料除了含有上述含氟树脂以外,也可以含有交联剂、固化催化剂、溶剂等,而且可以根据需要含有颜料、填充剂等的无机化合物。
作为涂料中所含的溶剂,只要是不损害本发明效果的溶剂,就没有特别的限制,例如,可适宜使用含有选自甲基乙基酮(MEK)、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮(MIBK)、甲苯、二甲苯、甲醇、异丙醇、乙醇、庚烷、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯或正丁醇中任一种或两种以上的有机溶剂的溶剂。
为了提高耐候性及耐擦伤性,含氟树脂的涂膜优选由交联剂进行交联。作为交联剂,只要是不损害本发明效果的交联剂就没有特别的限制,可适当使用金属螫合剂半、硅烷半、异氰酸酯半或三聚氰胺半。当预计在屋外长期使用太阳能电池用保护片1A的情况下,从耐候性的观点考虑,作为交联剂优选为脂肪族的异氰酸酯半。
作为将涂料涂布于基材11上的方法,可以使用公知的方法,例如,通过棒涂布法、刀涂布法、辊涂布法、刮刀涂布法、模具涂布法、凹版涂布法(gravia coating)等,只要使所得的氟树脂层13达到所希望的厚度来涂布即可。
氟树脂层13的厚度考虑耐候性、耐药品性、轻量性等而设定,优选为5μm～50μm,特别优选为10μm～30μm。
在此,氟树脂层13可以由热塑性材料所形成,此时,不需要涂料的涂布,可以由挤出涂布法而形成。所述氟树脂层13可在基材11上直接进行挤出涂布,也可在与基材11之间,存在可提高与基材11的粘接力的其它层。例如,如图3所示,在氟树脂层13与基材11之间,也可存在第2热塑性树脂层14。此时,对基材11,优选将第2热塑性树脂层14与氟树脂层13进行共挤出涂布。
作为由热塑性材料所形成的氟树脂层13,例如,可列举出乙烯―四氟乙烯系共聚物(ETFE)、乙烯―氯化三氟乙烯系共聚物、乙烯―四氟乙烯―六氟丙烯系共聚物、四氟乙烯―全氟(烷基乙烯醚)系共聚物、四氟乙烯―六氟丙烯系共聚物、四氟乙烯―全氟(烷基乙烯醚)―六氟丙烯系共聚物等,或者以它们的改质聚合物作为主成分的树脂。这些树脂可以单独使用1种或者混合2种以上使用。由热塑性材料所构成的氟树脂层13具有高耐候性的优点。即使在上述树脂中,从与基材11或者第2热塑性树脂层14的密合性的观点考虑,特别优选为ETFE。
作为第2热塑性树脂层14,可列举出低密度聚乙烯(LDPE,密度910kg/m3以上,不足930kg/m3)、中密度聚乙烯(MDPE,密度930kg/m3以上,不足942kg/m3)、高密度聚乙烯(HDPE,密度942kg/m3以上)等的聚乙烯;聚丙烯(PP);烯烃系弹性体(TPO);环烯烃系树脂;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA);乙烯-乙酸乙烯酯-顺丁烯二酸酐共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸酯-顺丁烯二酸酐共聚物;乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物等。其中,更加优选为乙烯-乙酸乙烯酯-顺丁烯二酸酐共聚物以及乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)。这些树脂可单独使用1种或混合2种以上使用。上述树脂因为具有官能基,具有极性,因此对基材11,特别是对由树脂膜所构成的基材11,更特别是对由PET膜所构成的基材11的粘接力高。即使在上述树脂中,特别优选对由含有官能基的氟树脂所形成的氟树脂层13以及由PET等所构成的基材11这两者的粘接性良好的EGMA。
第2热塑性树脂层14的厚度,只要对基材11可发挥所希望的粘接性,同时不损害本发明的效果,就没有特别的限定。具体而言,第2热塑性树脂层14的厚度优选为2μm～100μm,特别优选为5μm～75μm,进一步优选为10μm～50μm。
而且,在基材11中未层叠上述热塑性树脂层12的一侧表面,如图4所示,在基材11与氟树脂层13之间可设置蒸镀层15,可如图5所示,也可介由粘接层16而层叠金属片17,而且可在蒸镀层15或金属片17的表面(图4、5中的下表面),设置上述氟树脂层13。像这样,通过设置蒸镀层15或金属片17,可提高太阳能电池用保护片1的防湿性及耐候性。
另外,基材11由树脂膜所构成时,为了提高与蒸镀层15或粘接层16的密合性,该树脂膜的层叠蒸镀层15或粘接层16的一侧表面,优选施以电晕处理、等离子体处理、底涂处理(primer treatment)等的表面处理。
蒸镀层15由金属或半金属、或者金属或半金属的氧化物、氮化物、硅化物等的无机材料所构成,通过由这种材料所构成,可赋予基材11(太阳能电池用保护片1)防湿性(水蒸气阻挡性)及耐候性。
作为形成蒸镀层15的蒸镀方法,例如,可使用等离子体化学气相沉积法、热化学气相沉积法、光化学气相沈积法等的化学气相法,或者真空蒸镀法、溅镀法、离子镀膜法等的物理气相法。这些方法之中,考虑操作性或层厚的控制性,优选为真空蒸镀法。
作为构成该蒸镀层15的原料的金属,例如,可列举出铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)、钾(K)、锡(Sn)、钠(Na)、钛(Ti)、铅(Pb)、锆(Zr)、钇(Y)等。作为半金属,例如,可列举出硅(Si)、硼(B)等。作为这些金属或半金属的氧化物、氮化物、氮氧化合物,例如,可列举出氧化铝、氧化锡、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮氧化铝等。
蒸镀层15可由一种无机材料所构成,也可由多种无机材料所构成。在蒸镀层15由多种无机材料所构成的情况时,可以是由各无机材料所构成的层被依次蒸镀而形成的叠层构造的蒸镀层,也可以是多种无机材料被同时蒸镀而形成的蒸镀层。
蒸镀层15的厚度可考虑水蒸气的阻挡性而适当设定,根据所使用的无机材料的种类或蒸镀密度等而变更。通常,蒸镀层15的厚度优选为5nm～200nm,特别优选为10nm～100nm。
另一方面,金属片17也与所述蒸镀层15相同,可赋予基材11(太阳能电池用保护片1)防湿性(水蒸气阻挡性)及耐候性。作为金属片17的材料,只要为具有该机能的材料,则没有特别限定,例如可举出铝、铝-铁合金等的铝合金等的金属。
金属片17的厚度,只要不损害本发明的效果,则没有特别限制,但从针孔发生的频率低、机械强度高、水蒸气阻挡性高、及轻量化等的观点考虑,优选为5μm～100μm,特别优选为10μm～50μm。
粘接层16,由对基材11及金属片17具有粘接性的粘接剂所构成。作为构成粘接层16的粘接剂,例如,可以使用丙烯系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、聚酯系粘接剂、聚酯聚氨酯系粘接剂等。这些粘接剂可单独使用1种,也可组合2种以上使用。
粘接层16的厚度只要不损害本发明的效果,就没有特别限制,但通常优选为1μm～20μm,更优选为3μm～10μm。
另外,在以上的实施方式中,虽然例示了在基材11的一侧表面层叠有热塑性树脂层12的太阳能电池用保护片1,但是,本发明的太阳能电池用保护片并不受此限制,也可在基材11的其它侧的表面(与上述一侧的表面相反侧的表面)层叠热塑性树脂层。
[太阳能电池用保护片的制造方法]
制造本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1(以图1所示的太阳能电池用保护片1为一例),优选将构成上述热塑性树脂层12的第1层121的第1树脂组合物、构成第2层122的第2树脂组合物、以及构成第3层123的第3树脂组合物,以第2树脂组合物被夹在第1树脂组合物与第3树脂组合物之间的方式,并且第1树脂组合物形成于基材11一侧的方式,共挤出涂布于基材11的至少一侧表面,形成由层叠于基材11上的第1层121、层叠于第1层121上的第2层122、以及层叠于第2层122上的第3层123所构成的热塑性树脂层12。根据这样的共挤出涂布法,可以高生产性地廉价地制造太阳能电池用保护片1。而且,因为对太阳能电池模块密封材料,不必另外设置粘接太阳能电池用保护片1的粘接剂层,因此,可以防止因该粘接剂的分解等引起的经时劣化。
具体而言,使用T型模具制膜机等,将上述第1树脂组合物、第2树脂组合物以及第3树脂组合物,分别进行熔融、混炼,一边将基材11以一定的速度移动,一边在该基材11的一侧表面,共挤出涂布熔融了的第1树脂组合物、第2树脂组合物以及第3树脂组合物而进行层叠,在基材11上形成由第1层121、第2层122以及第3层123所构成的热塑性树脂层12,而获得太阳能电池用保护片1。
而且,如图2～图5所示,当在基材11上形成有其它层的情况下,在基材11未形成有该其它层的一侧表面,也可以形成热塑性树脂层12。
熔融形成热塑性树脂层12的第1～第3树脂组合物的温度,设为基材11不会因熔融的树脂组合物的温度(热)而变形的程度,优选为80℃～350℃,特别优选为150℃～300℃。
另外,形成热塑性树脂层12的第1～第3树脂组合物从T型模具制膜机的吐出量,可根据作为目的物的热塑性树脂层12的第1层121、第2层122以及第3层123的厚度或者基材11的移动速度而进行适当调整。
基材11,例如利用连续式卷绕(roll to roll)方式,以一定速度,向长手方向移动(搬送),其移动速度可以根据形成热塑性树脂层12的第1树脂材料～第3树脂材料的从T型模具制膜机的吐出量而进行适宜地调整。
根据上述这样的共挤出涂布法,仅在基材11的一侧表面共挤出涂布从T型模具制膜机所吐出的熔融了的第1树脂组合物、第2树脂组合物以及第3树脂组合物而进行层叠,就可使热塑性树脂层12强固地粘接于基材11上,可以高生产性地制造太阳能电池用保护片1。
[太阳能电池模块]
图6为本发明的一实施方式所涉及的太阳能电池模块的概略截面图。本实施方式所涉及的太阳能电池模块10,由光电变换元件的结晶硅、非晶硅等所构成的多个太阳能电池组件2;由密封这些太阳能电池组件2的电绝缘体所构成的密封材料(填充层)3;层叠于密封材料3表面(图6的上表面)的玻璃板4;以及层叠于密封材料3的背面(图6的下表面)的作为背面保护片(背片)的太阳能电池用保护片1所构成。
而且,太阳能电池用保护片1,以热塑性树脂层12的第3层123形成密封材料3一侧的方式,层叠于密封材料3上,由于该热塑性树脂层12,对密封材料3的粘接力变高。另外,如前所述,本实施方式中的太阳能电池用保护片1,对基材11与热塑性树脂层12的粘接性优异。因为这些高粘接力,本实施方式所涉及的太阳能电池模块10的内部,可长期得到太阳能电池用保护片1的保护。而且,因为本实施方式所涉及的太阳能电池用保护片1,因为热塑性树脂层12的第2层122而具有优异的绝缘性,因此太阳能电池模块10因为该太阳能电池用保护片1而可以抑制起因于绝缘不良所造成的发电性能的降低。另外,因为本实施方式中的太阳能电池用保护片1的卷曲量小,因此可以抑制所得的太阳能电池模块10发生翘曲。从而,可以防止由于太阳能电池模块10的翘曲,而使太阳能电池模块10在设置时发生不良情况或使太阳能电池模块10发生破损。
密封材料3的材料优选为烯烃系树脂,例如,优选为作为热塑性树脂层12的第3层123的主成分所例示的烯烃系树脂,特别是从对氧等的气体阻挡性高、容易交联、容易取得等的观点考虑,优选为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。当密封材料3的材料为烯烃系树脂,特别是为乙烯系树脂时,与以乙烯系树脂为主成分的热塑性树脂层12的第3层123的亲和性增大,热塑性树脂层12与密封材料3的粘接力变得更高。
制造上述太阳能电池模块10的方法没有特别限定,例如,可以用两片构成密封材料3的片,以三明治式包夹太阳能电池组件2,在该片一侧的露出面上设置太阳能电池用保护片1,在另一侧的露出面上设置玻璃板4,通过将它们一边加热一边加压而使之一体化,以制造太阳能电池模块10。此时,太阳能电池用保护片1,通过热塑性树脂层12与密封材料3的热融着而粘接于密封材料3上。
而且,如图7所示,也可取代玻璃板4,将太阳能电池用保护片1作为表面保护片(前片)使用。此时,如果太阳能电池组件使用可挠性基板,则可获得具有可挠性的太阳能电池模块。像这样,通过使太阳能电池模块可挠化,可以以连续式卷绕(roll to roll)方式大量生产。而且,具有可挠性的太阳能电池模块,因为能够适合具有拱桥状或放射线装的壁面的物体,因此,可设置于圆顶状的建築物或高速道路的防音壁等。
以上说明的实施方式是为了易于理解本发明所记载的,而并非为了限定本发明所记载。因此,上述实施方式所公开的各要素其宗旨也包含属于本发明的技术范围的所有设计变更或均等物。
[实施例]
以下,通过实施例等更具体说明本发明,但是,本发明的范围不受这些实施例等限制。
[实施例1]
在作为基材的PET膜(东曹公司制,LUMILAR X10S,厚度125μm)的一侧表面实施电晕处理(输出功率2000W)。通过T型模具制膜机(汽缸温度:230℃～280℃,T型模具温度:300℃),将乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(ARKEMA公司制,商品名:LOTRYL17BA07,丙烯酸丁酯含量:17质量%,以下称为“共聚物A”)、含有氧化钛15质量%的超低密度聚乙烯系树脂(东曹公司制,商品名:LUMITAC43-1,密度905kg/m3)、以及共聚物A,以分别形成厚度为15μm/120μm/15μm的方式,并且,用以两个共聚物A夹持超密度聚乙烯树脂的方式,对上述PET膜的电晕处理面,直接进行共挤出涂布,形成由第1层(共聚物A)、第2层(超密度聚乙烯系树脂)、及第3层(共聚物A)所构成的热塑性树脂层,获得如图1所示的结构的太阳能电池用保护片。
[实施例2]
将共聚合物A变更为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ARKEMA公司制,商品名:LOTRYL28MA07,丙烯酸甲酯含量:28质量%),除此以外,与实施例1同样地进行操作,获得如图1所示的结构的太阳能电池用保护片。
[实施例3]
将共聚合物A变更为乙烯-甲基丙烯酸共聚物(三井·DUPONTPOLYCHEMICAL公司制,NUCREL N1525,甲基丙烯酸含量:15质量%),除此以外,与实施例1同样地进行操作,获得如图1所示的结构的太阳能电池用保护片。
[实施例4]
将共聚合物A变更为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(东曹公司制,ULTRACEN750,乙酸乙烯酯含量:32质量%),除此以外,与实施例1同样地进行操作,获得如图1所示的结构的太阳能电池用保护片。
[实施例5]
将热塑性树脂层中第1层(共聚物A)、第2层(超低密度聚乙烯系树脂)、及第3层(共聚物A)各层的厚度变更为40μm/70μm/40μm,除此以外,与实施例1同样地进行操作,获得如图1所示的结构的太阳能电池用保护片。
[比较例1]
在作为基材的PET膜(东曹公司制,LUMILAR X10S,厚度125μm)的一侧表面进行电晕处理(输出功率2000W)。利用T型模具制膜机(汽缸温度:230℃～280℃,T型模具温度:300℃),将含有氧化钛15质量%的超低密度聚乙烯系树脂(东曹公司制,商品名:LUMITAC43-1,密度905kg/m3),以形成厚度为150μm的方式,对上述PET膜的电晕处理面直接进行挤出涂布,形成热塑性树脂层,获得太阳能电池用保护片。
[比较例2]
在作为基材的PET膜(东曹公司制,LUMILAR X10S,厚度125μm)的一侧表面进行电晕处理(输出功率2000W)。利用T型模具制膜机(汽缸温度:230℃～280℃,T型模具温度:300℃),以形成厚度为150μm的方式,将共聚物A,直接挤出涂布于上述PET膜的电晕处理面上,形成热塑性树脂层,获得太阳能电池用保护片。
[试验例1]
<对PET的粘接性试验>
根据日本工业规格:JIS K6854-3:1999“粘接剂-剥离粘接强度的试验方法-第3部:T型剥离”所规定的方法,对实施例及比较例所获得的太阳能电池用保护片中的热塑性树脂层的PET膜的粘接性进行评价。具体如下所述。
将实施例以及比较例所获得的太阳能电池用保护片,裁切成25mm×200mm,制成试验片。在该试验片中以基材和热塑性树脂层可以剥离的方式,分别固定在拉伸试验机(A&D公司制,RTG-1225)的上下,在温度23℃、湿度50%RH的条件下,以剥离速度300mm/min的速度,剥离试验片,测定此时的负荷作为粘接力(N/25mm)(测定中将剥离部以180°的方式固定)。结果如表1所示。
[试验例2]
<对密封材料的粘接性试验>
根据日本工业规格:JIS K6854-3:1999所规定的方法,对在实施例及比较例中所获得的太阳能电池用保护片的密封材料的粘接性进行评价。具体方法,如下所述。
将在实施例以及比较例中所获得的太阳能电池用保护片,以热塑性树脂层位于密封材料侧的方式,与密封材料(SUNVIC公司制,Ultrapearl,厚度400μm)进行层叠,同时再层叠该密封材料与白板玻璃,进行加热真空层压。加热真空层压中,将真空状态设为135℃·3分钟,将加压状态设为135℃·3分钟。
之后,将所得的层叠体在150℃加热30分钟,将密封材料交联,制作模拟太阳能电池模块。而且,对所得模拟太阳能电池模块中的太阳能电池用保护片,切出宽10mm的缺口,将其作为试验片,设置于拉伸试验机(A&D公司制,RTG-1225)上。在温度23℃、湿度50%RH的条件下,以剥离速度300mm/min的速度剥离180度,测定此时的负荷作为粘接力(N/10mm)。结果示于表1。
[试验例3]
<部分放电电压的测定>
对于在实施例及比较例中所获得的太阳能电池用保护片,使用部分放电试验机(菊水电子工业公司制,KPD2050),基于IEC60664-1,测定部分放电电压(V)。结果示于表1。而且,如果部分放电电压在1000V以上,则可以说绝缘性优异。
【表1】
Figure BDA0000389574960000191
*:粘接力非常强,不能剥离。
由表1可知,实施例的太阳能电池用保护片,基材(PET膜)与热塑性树脂层的粘接力,以及太阳能电池用保护片与密封材料的粘接力高,而且绝缘性优异。与此相对,仅使用聚乙烯系树脂作为热塑性树脂层的比较例1的太阳能电池用保护片,基材(PET膜)与热塑性树脂层的粘接力,以及太阳能电池用保护片与密封材料的粘接力低,而且,仅使用乙烯-丙烯酸丁酯共聚物作为热塑性树脂层的比较例2的太阳能电池用保护片的绝缘性低。
产业可利用性
本发明所涉及的太阳能电池用保护片,适合用于例如太阳能电池
模块的背面保护片。
符号说明
1…太阳能电池用保护片
11…基材
12…热塑性树脂层
121…第1层
122…第2层
123…第3层
13…氟树脂层
14…第2热塑性树脂层
15…蒸镀层
16…粘接层
17…金属片
2…太阳能电池组件
3…密封材料
4…玻璃板
10…太阳能电池模块

Claims (10)

1.一种太阳能电池用保护片,其为具有基材与层叠于所述基材的至少一侧表面的热塑性树脂层的太阳能电池用保护片,其特征在于:
所述热塑性树脂层具有:
第1层：层叠于所述基材上,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分;
第2层：层叠于所述第1层上,以烯烃系树脂作为主成分;以及
第3层：层叠于所述第2层上,以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:
所述第1层及所述第3层的厚度为5～100μm;
所述第2层的厚度为10～300μm。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:在所述第1层及所述第3层的所述共聚物中的作为单体单元的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐的合计含量为2～40质量%。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:
所述第1层及所述第3层的所述共聚物中的作为单体单元的(甲基)丙烯酸酯为选自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯所构成的组中的至少1种。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:所述第2层的所述烯烃系树脂含有60～100质量%乙烯作为单体单元。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:所述第2层的所述烯烃系树脂的密度为875～920kg/m3,由差示扫描量热计所得的熔解热△H为100J/g以下。
7.根据权利要求1～6的任意一项所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:所述热塑性树脂层是通过共挤出涂布所述第1层、所述第2层及所述第3层而形成。
8.根据权利要求1～7的任意一项所述的太阳能电池用保护片,其特征在于:所述热塑性树脂层为与构成太阳能电池模块的密封材料粘接的层。
9.一种太阳能电池用保护片的制造方法,其为具有基材与层叠于所述基材的至少一侧表面的热塑性树脂层的太阳能电池用保护片的制造方法,其特征在于:
将以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分的第1树脂组合物,
以烯烃系树脂作为主成分的第2树脂组合物,和
以乙烯与选自由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯及顺丁烯二酸酐所构成的组中的至少一种的共聚物作为主成分的第3树脂组合物,
以所述第2树脂组合物被夹持于所述第1树脂组合物与所述第3树脂组合物之间的方式,共挤出涂布于所述基材的至少一侧表面,
形成具有由层叠于所述基材上的所述第1树脂组合物所构成的第1层、由层叠于所述第1层上的所述第2树脂组合物所构成的第2层、和由层叠于所述第2层上的所述第3树脂组合物所构成的第3层的所述热塑性树脂层。
10.一种太阳能电池模块,其为具有太阳能电池组件、密封所述太阳能电池组件的密封材料、和层叠于所述密封材料上的保护片的太阳能电池模块,其特征在于:
所述保护片由权利要求8所述的太阳能电池用保护片构成,所述保护片介由所述热塑性树脂层而粘接于所述密封材料。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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