CN106463558B - 太阳能电池背板用聚酯膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供至少一个表层具有满足下述(1)~(3)的聚酯层(将该层称为P1层)的太阳能电池背板用聚酯膜。(1)P1层的厚度为30μm以上250μm以下。(2)P1层的表面粗糙度(Ra)大于0.10μm且为0.50μm以下。(3)耐久性试验后的P1层的厚度的减少量为15μm以下,伸长率保持率为40%以上。提供即使长期室外使用,膜的厚度的减少也少,耐湿热性、耐气候性、电绝缘性的降低也少的聚酯膜。
Description
技术领域
本发明涉及即使长期室外使用,膜的厚度的减少也少,并且耐湿热性、耐气候性、电绝缘性的降低也少的太阳能电池背板用聚酯膜。
背景技术
聚酯膜利用优异的机械特性、热特性、电气特性、表面特性和耐热性等性质,用于磁记录介质用、电绝缘用、太阳能电池用、电容器用、包装用和各种工业用材料等各种用途。
近年来,作为半永久且无公害的下一代能源,作为清洁能源的太阳能电池正在迅速地普及。太阳能电池是对将发电元件通过乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下有时称为EVA)等透明的密封材密封而成的物质,贴合玻璃等透明基板与被称为太阳能电池背板的树脂板来构成。太阳光通过透明基板而导入至太阳能电池内。导入太阳能电池内的太阳光被发电元件吸收,被吸收的光能转换为电能。转换出的电能利用与发电元件连接的引线取出,用于各种电气设备。这里,太阳能电池背板以保护太阳能电池的发电元件不受雨等外部影响的目的来使用。聚酯膜由于其优异的特性而作为太阳能电池背板、或作为构成背板的一构件来使用。
太阳能电池被长期置于室外,因此太阳能电池背板用聚酯膜要求长期置于高温多湿下时机械特性的降低少(耐湿热性)。此外,太阳能电池设置于太阳光的直射下。因此,太阳能电池背板用聚酯膜要求长期置于紫外线照射下时机械特性的降低少(耐气候性)。此外,太阳能电池背板用聚酯膜还要求将发电元件与外部空气电绝缘的特性(电绝缘性)。为了解决上述课题,迄今为止进行了各种研究(专利文献1~4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-51395号公报
专利文献2:日本特开2011-142128号公报
专利文献3:国际公开第2012/8488号小册子
专利文献4:日本特开2012-204797号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述专利文献1~4的方法中,可以获得耐湿热性、耐气候性、电绝缘性优异的聚酯膜。然而,太阳能电池置于室外,因此太阳能电池背板的表面暴露于风雨、风沙、砂尘、枯叶等各种物质。如果在长期室外中暴露于风雨、风沙、砂尘、枯叶等,则太阳能电池背板所使用的聚酯膜的表面一点一点地摩耗,膜厚度减少(发生膜减)。由上述专利文献1~4的方法获得的聚酯膜确实耐湿热性、耐气候性、电绝缘性优异,但如果在室外长期使用,则有发生膜减,耐湿热性、耐气候性、电绝缘性会大幅降低这样的问题。
因此,本发明的课题的目的在于提供即使长期室外使用,膜的厚度的减少也少(以下,有时将该特性称为耐膜减性),此外,即使长期室外使用,耐湿热性、耐气候性、电绝缘性的降低也少(以下,有时将该特性称为耐久性)的聚酯膜。
用于解决课题的方法
本发明为了解决上述课题,采用以下方法。即,
(一)一种太阳能电池背板用聚酯膜,其至少一个表层具有满足下述(1)~(3)的聚酯层(将该层称为P1层),耐久性试验后的伸长率保持率为40%以上。
(1)P1层的厚度为30μm以上250μm以下。
(2)P1层的表面粗糙度(Ra)大于0.10μm且为0.50μm以下。
(3)耐久性试验后的P1层的厚度的减少量为15μm以下。
<耐久性试验>
(i)在温度65℃、相对湿度50%RH的条件下,使用氙灯(スガ试验机制,SC750),以辐照度180W/m2对聚酯膜的P1层侧的面照射102分钟(t-1)。
(ii)在(i)之后,继续进行氙灯的照射,同时对P1层面以2.1L±0.1mL/分钟的量进行16℃±5℃的水喷淋18分钟(t-2)。
另外,使(t-1)+(t-2)=120分钟。
(iii)将(i)(ii)重复1500次。
(二)根据(一)所述的太阳能电池背板用聚酯膜,其是由至少2层构成的叠层聚酯膜。
(三)根据(一)或(二)所述的太阳能电池背板用膜,耐久性试验后的局部放电电压维持率为90%以上。
(四)根据(一)~(三)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成P1层的聚酯树脂组合物含有金红石型氧化钛,金红石型氧化钛的含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体为14~20重量%。
(五)根据(一)~(四)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成P1层的聚酯树脂组合物含有以对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯单元(以下,称为CHT单元)作为主要构成成分的聚酯树脂组合物,以CHT单元作为主要构成成分的聚酯树脂组合物的含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体为14~20重量%。
(六)根据(一)~(五)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成聚酯膜的聚酯树脂的特性粘度为0.6~1.0dl/g,末端羧基量为5~20当量/t。
(七)(一)~(六)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)~(6),
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(5)上述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上Tg-30℃以下。
(6)与上述冷却鼓接触的时间(滞留时间)为20秒以上120秒以下。
(八)(一)~(六)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)、(7)~(10)。
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序。
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序。
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序。
(10)上述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,上述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
(九)(一)~(六)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)~(10)。
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(5)上述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上Tg-30℃以下。
(6)与上述冷却鼓接触的时间(滞留时间)为20秒以上120秒以下。
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序。
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序。
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序。
(10)上述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,上述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
(十)一种太阳能电池背板,其使用了(一)~(六)的任一项所述的太阳能电池背板用聚酯膜。
(十一)一种太阳能电池,其使用了(十)所述的太阳能电池背板。
发明的效果
根据本发明,可以提供耐膜减性、耐久性优异的太阳能电池背板用聚酯膜。本发明的太阳能电池背板用聚酯膜由于耐膜减性、耐久性优异,因此具备包含本发明的太阳能电池背板用聚酯膜的太阳能电池背板的太阳能电池可以长期维持其性能,可以增长使用年限。
附图说明
图1为示意性示出使用了本发明的太阳能电池背面保护用板的太阳能电池的构成的一例的截面图。
具体实施方式
本发明的聚酯膜在至少一个表层具有P1层。所谓在至少一个表层具有P1层,可以是仅由P1层构成的单层聚酯膜,也可以是P1层/P2层、P1层/P2层/P1层、P1层/P2层/P3层那样的叠层聚酯膜。
本发明的P1层需要厚度为30μm以上250μm以下。如果P1层的厚度小于30μm,则即使是耐膜减性优异的本发明的P1层,如果在紫外线照射下,长期暴露于风雨、风沙、砂尘、枯叶等状况下使用,也不能充分地保持机械特性。此外,如果P1层的厚度小于30μm,则电绝缘性不足,在高电压下使用时有时发生绝缘击穿,作为太阳能电池背板用聚酯膜是不优选的。另一方面,如果P1层的厚度厚于250μm,则加工适应性差,难以使P1层的表面为耐膜减性、耐久性优异的表面形状。此外,在将本发明的聚酯膜用作太阳能电池背板用聚酯膜的情况下,有时太阳能电池单元的整体厚度变得过厚,有时不优选。
本发明的P1层需要表面粗糙度(Ra)大于0.10μm且为0.50μm以下。通过使P1层的表面粗糙度为上述范围,从而可以使耐膜减性良好。获得该效果的机理不拘泥于任何理论,但发明人等如下推定。
通过使P1层的表面粗糙度(Ra)为上述范围,从而膜表面被水濡湿了的情况下的拒水性变得良好。因此,即使聚酯膜暴露于风雨后,也能够缩短水存在于膜表面的时间,能够抑制膜表面由水解引起的劣化。此外,通过使P1层的表面粗糙度(Ra)为上述范围,从而能够在膜表面使紫外线反射。可以认为其结果是能够减少侵入膜内部的紫外线,抑制构成膜的树脂的劣化。另外,膜的耐膜减性可以分为初始阶段的耐膜减性与中长期阶段的耐膜减性这两个阶段。通过使P1层的表面粗糙度为上述范围,从而能够显著地提高初始阶段的耐膜减性。
如果P1层的表面粗糙度(Ra)为0.10μm以下,则不能通过使紫外线反射来抑制构成膜的树脂的劣化,因此由风雨、风沙引起的膜的膜减速度变大。此外,如果P1层的表面粗糙度(Ra)大于0.50μm,则被水濡湿时的膜表面的拒水性差,因此不能抑制膜表面的劣化,膜减速度变大。P1层的表面粗糙度(Ra)更优选为0.20μm以上0.40μm以下。使P1层的表面粗糙度(Ra)为上述范围的聚酯膜可以通过后述制造方法、树脂的种类、添加量来获得。
即使是P1层的表面粗糙度(Ra)为上述范围的聚酯膜,如果中长期在室外使用,尽管是一点一点的,但膜减还是会进行。膜减从膜的表面进行,因此膜的表面粗糙度随着时间的经过而变化。因此,即使是P1层的表面粗糙度(Ra)为上述范围的膜,如果中长期在室外使用,则表面粗糙度也变化,因此不能维持高耐膜减性。通过使构成膜的聚酯树脂组合物含有后述的树脂、添加剂,从而可以提高中长期阶段的耐膜减性。
本发明的P1层需要以下记载的耐久性试验后的P1层的厚度的减少量为15μm以下。
<耐久性试验>
(i)在温度65℃、相对湿度50%RH的条件下,使用氙灯(スガ试验机制,SC750),以辐照度180W/m2对聚酯膜的P1层侧的面照射102分钟(t-1)。
(ii)在(i)之后,继续进行氙灯的照射,同时对P1层面以2.1L±0.1mL/分钟的量进行16℃±5℃的水喷淋18分钟(t-2)。
另外,使(t-1)+(t-2)=120分钟。
(iii)将(i)(ii)重复1500次。
耐久性试验是假定长期在室外暴露于风雨、风沙、砂尘、枯叶等的状况下使用这样的太阳能电池的使用形态的加速试验。在耐久性试验中,聚酯膜由于置于利用氙灯的紫外线的照射、高温高湿条件下而逐渐劣化。而且,劣化了的聚酯膜通过水喷淋而流出,因此发生膜厚的减少(膜减)。即使是耐湿热性、耐气候性、电绝缘性优异的聚酯膜,如果该膜减大,则室外长期使用过程中,其性能也会降低。如果耐久性试验的P1层的膜厚的减少量超过15μm,则在室外长期使用过程中耐湿热性、耐气候性、电绝缘性大幅降低,此外,由于被膜的表面劣化了的聚酯覆盖,因此外观变差。进一步,由于由膜表面的劣化产生的膜表面的厚度不均、裂缝而水进一步浸蚀膜内部而使水解加速,因此会使膜特性加速降低。P1层的膜厚的减少量更优选为12μm以下。膜厚的减少量少是优选的方式,但难以小于0.1μm,特别优选为0.1μm以上10μm以下。
本发明的聚酯膜需要耐久性试验后的伸长率保持率为40%以上。如果耐久性试验后的伸长率保持率小于40%,则表示膜表面产生裂缝,水积存于膜表面产生的裂缝中从而促进水解,然后对膜特性带来致命的影响。耐久性试验后的伸长率保持率更优选为60%以上。
本发明的聚酯膜的耐久性试验后的局部放电电压维持率优选为90%以上。局部放电电压维持率由下式求出。
局部放电电压维持率(%)=(耐久性试验后的局部放电电压(V))/(耐久性试验前的局部放电电压(V))×100
如果局部放电电压维持率为90%以上,则即使长期在室外,也可以维持电绝缘性高的状态,因此作为长期暴露于室外的环境下使用的绝缘材料是优选的。更优选为95%以上。此外,本发明的聚酯膜的局部放电电压(即耐气候性试验前的局部放电电压)优选为1000V以上。
本发明的P1层以聚酯树脂作为主要构成成分。这里,所谓以聚酯树脂作为主要构成成分,是指相对于构成该P1层的树脂,含有超过50质量%的聚酯树脂。作为构成P1层的聚酯树脂,具体而言,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸等。此外,本发明所使用的聚酯树脂可以通过1)二羧酸或其酯形成性衍生物(以下,总称为“二羧酸成分”)与二醇成分的缩聚,2)一分子内具有羧酸或羧酸衍生物与羟基的化合物的缩聚、和1)2)的组合来获得。此外,聚酯树脂的聚合可以通过常规方法来进行。
在1)中,作为二羧酸成分,丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚酸、二十烷二酸、庚二酸、壬二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸等脂肪族二羧酸类、金刚烷二甲酸、降冰片烯二甲酸、环己烷二甲酸、十氢化萘二甲酸等脂环族二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,8-萘二甲酸、4,4’-联苯二甲酸、4,4’-二苯基醚二甲酸、4,4’-二苯基砜二甲酸、间苯二甲酸5-磺酸钠、苯基茚满二甲酸(フェニルエンダンジカルボン酸)、蒽二甲酸、菲二甲酸、9,9’-双(4-羧基苯基)芴酸等芳香族二羧酸、或其酯衍生物等作为代表例被举出。此外,它们可以单独使用,也可以使用多种。
此外,也可以使用在上述二羧酸成分的至少一个羧基末端,使l-丙交酯、d-丙交酯、羟基苯甲酸等羟基酸类及其衍生物、由该羟基酸类多个连接而成的物质等缩合而成的二羧基化合物。
接下来,作为二醇成分,乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇等脂肪族二醇、环己烷二甲醇、螺环二醇、异山梨醇等脂环式二醇、双酚A、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、9,9’-双(4-羟基苯基)芴等芳香族二醇作为代表例被举出。此外,它们可以单独使用,根据需要也可以使用多种。此外,也可以使用在上述二醇成分的至少一个羟基末端使二醇类缩合而形成的二羟基化合物。
在2)中,作为一分子内具有羧酸或羧酸衍生物与羟基的化合物的例子,可举出l-丙交酯、d-丙交酯、羟基苯甲酸等羟基酸、及其衍生物、羟基酸类的低聚物、在二羧酸的一个羧基使羟基酸缩合而成的化合物等。
构成聚酯树脂的二羧酸成分和二醇成分可以从上述中选择各1种进行共聚,也可以分别选择多种进行共聚。
此外,构成P1层的聚酯树脂可以为单一种类,也可以是将2种以上聚酯树脂掺混而成的。从机械强度、加工性的观点出发,优选以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为主要构成成分。
构成本发明的P1层的树脂如上所述,以聚酯树脂作为主要构成成分,特性粘度为0.60dl/g以上1.00dl/g以下、末端羧基量为20当量/吨以下由于耐湿热性、成型性、耐久性变得良好,因此优选。如果特性粘度为0.65dl/g以上0.80dl/g以下,则耐湿热性、膜成型性、耐久性变得更良好,因此优选。如果特性粘度IV满足上述范围,并且末端羧基量为20当量/吨以下,则耐湿热性变得更良好,因此优选。由此,构成P1层的树脂通过以PET作为主要构成成分,并且特性粘度和末端羧基量满足上述范围,从而可以制成耐久性、耐湿热性、成型性非常优异的太阳能电池背板用聚酯膜。
在本发明的太阳能电池背板用聚酯膜中,构成P1层的聚酯树脂的数均分子量优选为8000~40000,更优选数均分子量为9000~30000,进一步优选为10000~20000。这里所谓构成P1层的聚酯树脂的数均分子量,是指从本发明的太阳能电池背板用聚酯膜分离出P1层,使其溶解于六氟异丙醇(HEIP),利用凝胶渗透色谱法(GPC法)测定,由通过差示折射率计检测到的值,使用作为标准试样的分子量已知的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-5R:Mw55800)和对苯二甲酸二甲酯而得到的值。在构成P1层的聚酯树脂的数均分子量不足8000的情况下,有耐湿热性、耐热性等板的长期耐久性降低的可能性,因此不优选。此外,如果超过40000,则难以聚合或即使可以聚合也难以利用挤出机进行树脂的挤出,有时制膜变得困难。此外,在本发明的太阳能电池背板用聚酯膜中,P1层优选沿单轴或双轴取向了。如果P1层沿单轴或双轴取向了,则可以通过取向结晶化提高耐湿热性、耐热性等特性。
构成本发明的P1层的聚酯树脂组合物含有氧化钛粒子,其含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体优选为14质量%以上20质量%以下。由此,可以发挥由氧化钛粒子带来的紫外线吸收能力和光反射性,获得长期降低由紫外线的照射带来的劣化这样的效果,因此可以提高初始阶段和中长期阶段的耐膜减性。在P1层的表面粗糙度为0.20μm~0.40μm时,特别大地获得初始阶段的耐膜减性提高效果。该效果来源于何种机理还不清楚,但推定为:如果含有一定量的氧化钛,并使P1层的表面粗糙度为特定的范围,则在P1层的表面紫外线有效地反射,因此紫外线未到达直至聚酯膜的内部,可以抑制聚酯的劣化。此外,如果使构成本发明的P1层的聚酯树脂组合物以上述范围含有氧化钛粒子,则可以提高搭载有本发明的膜的太阳能电池的发电效率。在氧化钛粒子的含量小于14质量%时,有时未充分地获得上述效果。如果多于20质量%,则有时制膜性变差。此外,与其它层共挤出、叠层时有时密合性变差。此外,关于氧化钛,从兼具优异的耐紫外线性和光反射性这样的观点出发,更优选使用金红石型氧化钛。
这里,作为使构成P1层的聚酯树脂含有上述粒子的方法,优选使用下述方法:使用排气式双轴混炼挤出机、串联型挤出机,将聚酯树脂和粒子进行熔融混炼的方法。这里,如果在使聚酯树脂含有粒子时聚酯树脂受到热负荷,则聚酯树脂不少劣化。因此,从耐湿热性的观点出发,优选制作与构成P1层的聚酯树脂所包含的粒子量相比粒子含量多的高浓度母粒,将其与聚酯树脂进行混合并稀释,制作成为所期望的粒子含量的P1层。
本发明的P1层中,除了上述氧化钛粒子、碳粒子以外,在不损害本发明的效果的范围内,可以根据需要配合耐热稳定剂、耐氧化稳定剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、有机系/无机系的易滑剂、有机系/无机系的微粒、填充剂、成核剂、染料、分散剂、偶联剂等添加剂、气泡。例如,在选择紫外线吸收剂作为添加剂的情况下,能够进一步提高本发明的膜的耐紫外线性。此外,还可以添加抗静电剂等来提高电绝缘性;或含有有机系/无机系的微粒、气泡来表现光反射性;或添加要着色的颜色的材料来赋予设计性。
构成本发明的P1层的聚酯树脂组合物含有以对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯单元(以下,也称为CHT单元)作为主要构成成分的聚酯树脂,其含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体优选为14质量%以上20质量%以下。由此,可以获得赋予耐湿热性,并且提高初始阶段和中长期阶段的耐膜减性这样的效果。在P1层的表面粗糙度为0.20μm~0.40μm时,特别大地获得初始阶段的耐膜减性提高效果。该效果来源于何种机理还不清楚,但推定为:通过在构成聚酯膜的树脂中包含以粘度特性大的CHT单元作为构成成分的树脂,从而降低了由于紫外线而劣化了的聚酯向体系外流出的速度。在CHT单元的含量小于14质量%时,有时未充分地获得上述效果。如果多于20质量%,则有时制膜性变差。另外,在本发明中,以CHT单元作为主要构成成分的聚酯树脂相对于构成聚酯膜的聚酯树脂组合物整体的含量为相对于构成聚酯膜的聚酯树脂组合物整体的添加量。
如果为了提高耐湿热性、耐久性而提高构成P1层的聚酯树脂的特性粘度,则要制膜成P1层单膜的聚酯膜时,有时制膜性、加工性变差。因此,本发明的聚酯膜优选为除了P1层以外还具有基材层(P2层)的由至少2层构成的叠层聚酯膜。另外,在将由2层以上构成的本发明的聚酯膜用于太阳能电池背板时,以将P1层配置于太阳能电池背板的表层(暴露于风雨的一侧)的方式使用。在本发明中,期望将P2层与P1层共挤出而制成太阳能电池背板用聚酯膜。如果通过贴合法制造,则有时粘合时发生卷曲,或由于贴合所使用的粘接剂因而劣化进行。
P2层与P1层同样地以聚酯树脂组合物作为主要构成成分。如果是与P1层相同组成则可以与P1层同时制膜(共挤出),与P1层的密合性也变得良好。
构成本发明的P2层的聚酯树脂的特性粘度为0.50dl/g以上0.80dl/g以下,末端羧基量为5当量/吨以上40当量/吨以下可以使制膜性、加工性良好,因此优选。如果特性粘度为0.55dl/g以上0.75dl/g以下,末端羧基量为10当量/吨以上35当量/吨以下,则耐湿热性变得更良好,因此优选。
此外,构成P2层的聚酯树脂组合物中,如果氧化钛粒子的含量相对于构成P2层的聚酯树脂组合物整体为14质量%以下,则制膜性、加工性变得良好,因此优选。更优选为1质量%以上14质量%以下。
此外,期望使构成P2层的聚酯树脂组合物以1质量%以上20重量%以下含有以CHT单元作为主要构成成分的聚酯树脂。通过使构成P2层的聚酯树脂组合物为上述树脂,从而可以使制膜时P2层与P1层的密合力良好,因此优选。
此外,如果P2层的厚度为30μm以上250μm以下,则制膜性、加工性变得良好,因此优选。
本发明的聚酯膜的膜总厚度优选为50μm以上1000μm以下。如果膜的总厚度为250μm以上,则局部放电电压变高(电绝缘性变得良好),因此优选。更优选为300μm以上,进一步优选为350μm以上。另一方面,如果超过500μm,则有时制膜性、加工性差。
本发明的太阳能电池背板用聚酯膜,如上所述,耐久性、耐膜减性优异。因此,搭载有本发明的太阳能电池背板用聚酯膜的太阳能电池可以成为即使长期置于室外输出也不降低的太阳能电池。
本发明的太阳能电池背板用聚酯膜可以通过例如以下(I)、(II)、(III)所记载的制造方法来获得。
(I)满足下述(4)~(6)的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法。
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(5)上述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上~Tg-30℃。
(6)与上述冷却鼓接触的时间(滞留时间)为20秒以上120秒以下。
(II)满足下述(4)、(7)~(10)的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法。
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序。
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序。
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序。
(10)上述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,上述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
(III)满足下述(4)~(10)的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法。
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。
(5)上述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上Tg-30℃以下。
(6)与上述冷却鼓接触的时间(滞留时间)为20秒以上120秒以下。
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序。
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序。
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时宽度方向上松弛0~10%的工序。
(10)上述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,上述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
首先,对(I)涉及的方法进行说明。
关于本发明的聚酯膜,优选包含下述工序:将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序。在本发明的聚酯膜是除了P1层以外还包含P2层的叠层聚酯膜的情况下,优选包含下述工序:将P1层、P2层各自的原料在2台挤出机内加热熔融,使其合流而从口模挤出至冷却了的浇铸鼓上,获得未取向叠层聚酯膜的工序(熔融浇铸法、共挤出法)。
上述冷却鼓的温度优选为构成P1层的聚酯树脂的玻璃化转变温度(以下称为Tg)-70℃以上Tg-30℃以下。通过使冷却鼓的温度为上述范围,从而能够在将构成未取向聚酯膜的聚酯树脂的热结晶度维持于适当范围的状态下进行长度方向的拉伸,可以容易地使P1层的表面粗糙度大于0.1μm且为0.5μm以下。如果使冷却鼓的温度低于构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃,则聚合物的冷却变得剧烈,因此大幅发生热结晶化,此外,热结晶化的偏差变大,因此有时难以使膜的表面粗糙度为0.1~0.5μm的范围,或在长度方向的拉伸以后发生膜破裂。冷却鼓的温度优选为构成P1层的聚酯树脂的Tg-60℃以上Tg-35℃以下,特别优选为Tg-55℃以上Tg-40℃以下。
此外,与上述冷却鼓接触的时间(滞留时间)优选为20秒以上120秒以下。通过使与冷却鼓接触的时间为上述范围,从而能够将排出的聚合物充分冷却,能够在减少聚酯膜中的热结晶度的偏差的状态下进行长度方向的拉伸,可以减少P1层的表面粗糙度的偏差,且可以容易地使P1层的表面粗糙度大于0.10μm且为0.50μm以下。与冷却鼓接触的时间(滞留时间)优选为20秒以上60秒以下,特别优选为25秒以上45秒以下。如果短于20秒,则聚合物的冷却变得剧烈,因此大幅发生热结晶化,此外,热结晶化的偏差变大,因此有时难以使膜的表面粗糙度为0.1~0.5μm的范围,或在长度方向的拉伸以后会发生膜破裂。
通过将上述未拉伸聚酯膜随后进行以往公知的拉伸、热处理,从而可以获得本发明的聚酯膜。
接下来,对(II)涉及的方法进行说明。
本发明的聚酯膜通过下述制造方法来获得,所述制造方法包含:将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜后,满足下述(7)~(10)的拉伸工序;热处理工序。
(7)包含将未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序。
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序。
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序。
(10)上述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,上述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
长度方向的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,拉伸工序中的加热优选通过加热了的拉伸辊来实施。此外,如果拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa,则可以抑制膜破裂等的发生,生产性良好,容易使P1层的表面粗糙度大于0.10μm且为0.50μm以下。特别是如果拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.7~1.2μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.5~0.8MPa,则可以在良好地维持生产性的状态下,使所得的聚酯膜的耐久性、耐膜减性良好,因此优选。
宽度方向的拉伸优选将由(7)的工序获得的膜用夹具把持膜的两端同时导入到拉幅机,在加热至70~150℃的温度的气氛中,沿与长度方向成直角的方向(宽度方向)拉伸至3~4倍。通过使长度方向、宽度方向的拉伸温度、拉伸倍率为上述范围,从而可以抑制膜破裂等的发生,生产性良好,使P1层的表面粗糙度大于0.1μm且为0.50μm以下。其中,如果使长度方向与宽度方向的拉伸倍率相乘而得的面积倍率为9~15倍,则可以在良好地维持生产性的状态下,使所得的聚酯膜的耐久性、耐膜减性良好,因此优选。此外,如果在(7)与(8)的工序之间,包含用20~50℃的温度的辊组冷却的工序,则可以使生产性良好,因此优选。
如果包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序,则直接维持P1层所形成的表面形状变得容易。
接下来,对(III)涉及的方法进行说明。
(III)涉及的方法是采用满足(I)的方法获得未拉伸聚酯膜之后,采用满足(II)的方法进行拉伸、热处理的方法。满足(III)的制造方法可以稳定并且生产性良好地获得本发明的聚酯膜,因此优选。
本发明的聚酯膜由于耐膜减性、耐久性优异,因此可以优选用于太阳能电池背板用途。另外,在本发明的聚酯膜为由P1层、P2层构成的叠层聚酯膜的情况下,优选以将P1层作为太阳能电池背板的最外层(图1的符号6侧)的方式使用。
此外,包含使用了本发明的聚酯膜的太阳能电池背板的太阳能电池可以长期维持其性能,可以增长使用年限。
〔特性的测定方法和评价方法〕
(1)特性粘度
使测定试样(聚酯树脂(原料)或聚酯膜)溶解在邻氯苯酚100ml中(溶液浓度C(测定试样重量/溶液体积)=1.2g/100ml),使用奥斯特瓦尔德粘度计测定该溶液的25℃下的粘度。此外,同样地测定溶剂的粘度。使用所得的溶液粘度、溶剂粘度,通过下述式(I),算出[η],以所得的值作为特性粘度(IV)。
ηsp/C=[η]+K[η]2·C···(I)
(这里,ηsp=(溶液粘度/溶剂粘度)―1,K为哈金斯常数(0.343)。)
另外,在溶解有测定试样的溶液中存在无机粒子等不溶物的情况下,使用以下方法进行测定。
i)使测定试样溶解于邻氯苯酚100mL中,制成溶液浓度比1.2g/100mL浓的溶液。这里,将供于邻氯苯酚的测定试样的重量设为测定试样重量。
ii)接下来,过滤包含不溶物的溶液,进行不溶物的重量测定与过滤后的滤液的体积测定。
iii)向过滤后的滤液中追加邻氯苯酚,(测定试样重量(g)-不溶物的重量(g))/(过滤后的滤液的体积(mL)+追加的邻氯苯酚的体积(mL))调整为1.2g/100mL。
(例如,当制成了测定试样重量2.0g/溶液体积100mL的浓溶液时,在过滤该溶液时的不溶物的重量为0.2g、过滤后的滤液的体积为99mL的情况下,实施追加邻氯苯酚51mL的调整。((2.0g-0.2g)/(99mL+51mL)=1.2g/100mL))
iv)使用由iii)获得的溶液,使用奥斯特瓦尔德粘度计测定25℃下的粘度,使用所得的溶液粘度、溶剂粘度,通过上述式(C)算出[η],以所得的值作为特性粘度(IV)。
(2)末端羧基量
关于末端羧基量,按照Maulice的方法,采用以下方法进行了测定。(文献M.J.Maulice,F.Huizinga,Anal.Chim.Acta,22 363(1960))
在80℃的温度将测定试样(聚酯树脂(原料)或聚酯膜)2g溶解于邻甲酚/氯仿(重量比7/3)50mL中,通过0.05N的KOH/甲醇溶液进行滴定,测定末端羧基浓度,以当量/聚酯1t的值表示。另外,滴定时的指示剂使用酚红,将从黄绿色转变为浅红色时作为滴定的终点。另外,在溶解有测定试样的溶液中存在无机粒子等不溶物的情况下,过滤溶液进行不溶物的重量测定,将不溶物的重量从测定试样重量中减去后的值作为测定试样重量,实施校正。
(3)P1层、P2层的厚度
使用切片机,制成相对于聚酯膜的表面沿垂直方向切削成的小片,使用场致发射扫描型电子显微镜JSM-6700F(日本电子(株)制)对其截面放大至1000~5000倍进行观察并拍摄。通过其截面照片由放大倍率进行逆运算而求出P1层、P2层的厚度。另外,样品数以n=10来实施,作为其平均值。
(4)表面粗糙度(Ra)
使用触针法的高精细微细形状测定仪按照JIS-B0601(1994年),在下述条件下测定聚酯膜的表面粗糙度(Ra)。
测定装置:三维微细形状测定仪(小坂研究所制型号ET-4000A)
解析设备:三维表面粗糙度解析系统(小坂研究所制型号TDA-31)
触针:前端半径0.5μmR,直径2μm,金刚石制
针压:100μN
测定方向、算出法:对膜长度方向、膜宽度方向各测定10次。将该20次测定的平均值设为表面粗糙度。
(5)氧化钛含量
使用ICP发光分析装置(パーキンエルマー社制:OPTIMA 4300DV),通过以下方法求出膜所包含的钛元素量,由所得的钛元素量换算出氧化钛含量。另外,在聚酯膜为叠层聚酯膜的情况下,利用(3)的方法确认膜各层的厚度,然后削去叠层聚酯膜的表面,从各层采集测定样品,求出各层所含有的氧化钛含量。
i)将采集的样品称取至铂坩埚中,添加硫酸,使用电热板和燃烧器进行炭化处理。
ii)进一步利用电炉在550℃进行2小时加热,进行灰化处理。
iii)在所得的灰化物中添加碳酸钠-硼酸的混合熔剂,利用燃烧器加热并进行熔化处理,放冷后,添加稀硝酸和过氧化氢水,将溶解的溶液作为试样溶液,导入ICP发光分析装置,进行钛元素的定量。
(6)耐湿热性
将聚酯膜切出成测定片的形状10mm×200mm,然后利用高度加速寿命试验装置加压蒸煮器(エスペック(株)制),在温度125℃、相对湿度100%RH的条件下进行48小时处理,然后,基于ASTM-D882(1997)测定断裂伸长率。另外,测定为夹盘间50mm、拉伸速度300mm/min、测定次数n=5,此外对于板的长度方向、宽度方向分别测定后,将其平均值作为湿热试验后的断裂伸长率。由所得的湿热试验后的断裂伸长率,如下那样判定耐湿热性。
湿热试验后的断裂伸长率为湿热试验前的断裂伸长率的40%以上的情况:A
湿热试验后的断裂伸长率为湿热试验前的断裂伸长率的20%以上且小于40%的情况:B
湿热试验后的断裂伸长率为湿热试验前的断裂伸长率的10%以上且小于20%的情况:C
湿热试验后的断裂伸长率为湿热试验前的断裂伸长率的小于10%的情况:D
耐湿热性中,A~C是良好的,其中A最优异。
(7)局部放电电压
基于下述测定法,使P1层朝上测定局部放电来评价电绝缘性。
依照标准:IEC60664/A2:2002 4.1.2.4
局部放电试验机:菊水电子工业社制,KPD2050
最大施加电压:1.6kV
最大施加电压时间:5秒
开始电压电荷阈值:1.0pC
熄灭电压电荷阈值:1.0pC
试验时间:22.0sec
测定图案:梯形
(8)耐久性试验后的特性
按照JISK7350-2(2008年),采用以下条件,实施耐久性试验。然后,测定各特性。
<耐久性试验>
(i)在温度65℃、相对湿度50%RH的条件下,使用氙灯(スガ试验机制,SC750),以辐照度180W/m2对聚酯膜的P1层侧的面照射102分钟(t-1)。
(ii)在(i)之后,继续进行氙灯的照射,同时对P1层面以2.1L±0.1mL/分钟的量进行16℃±5℃的水喷淋18分钟(t-2)。
另外,使(t-1)+(t-2)=120分钟。
(iii)将(i)(ii)重复1500次。
(8-1)耐久性试验后的P1层的厚度的减少量
利用(3)的方法测定耐久性试验后的P1层的厚度,然后将耐久性试验前的P1层的厚度(μm)-耐久性试验后的P1层的厚度(μm)作为耐久性试验后的P1层的厚度的减少量(μm)来求出。
(8-2)耐久性试验后的伸长率保持率
基于ASTM-D882(1997)测定耐久性试验前与耐久性试验后的断裂伸长率。另外,测定为夹盘间50mm、拉伸速度300mm/min、测定次数n=5,此外,对于板的长度方向、宽度方向分别测定后,将其平均值作为各自的断裂伸长率。将耐久性试验后的断裂伸长率(%)/耐久性试验前的断裂伸长率(%)×100作为耐久性试验后的伸长率保持率(%)求出,通过以下进行了评价。
耐久性试验后的伸长率保持率为60%以上的情况:A
耐久性试验后的伸长率保持率为40%以上且小于60%的情况:B
耐久性试验后的伸长率保持率为20%以上且小于40%的情况:C
耐久性试验后的伸长率保持率小于20%的情况:D
评价A~B为良好。
(8-3)耐久性试验后的局部放电电压维持率
利用(7)的方法测定耐久性试验后的局部放电电压,然后将耐久性试验后的局部放电电压(V)/耐久性试验前的局部放电电压(V)×100作为耐久性试验后的局部放电电压维持率(%)求出。
(9)构成P1层的聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)
按照JIS K7121(1999),对于セイコー电子工业(株)制差示扫描量热测定装置”自动仪器DSC-RDC220”,数据解析使用ディスクセッション”SSC/5200”,按照下述要点,实施测定。
使用切片机从聚酯膜削出构成P1层的树脂,供于测定试样。将所得的测定试样5mg称量至样品盘,以20℃/分钟的升温速度从25℃加热至300℃(第一次运行),在该状态下保持5分钟,接着进行骤冷以成为25℃以下。直接继续再次以20℃/分钟的升温速度从25℃升温直至300℃,进行测定,获得第二次运行的差示扫描量热测定图(将纵轴设为热能,横轴设为温度)。在该第二次运行的差示扫描量热测定图中,在玻璃化转变的阶梯状的变化部分,距离各基线延长的直线在纵轴方向上处于等距离的直线、与玻璃化转变的阶梯状的变化部分的曲线相交的点求出玻璃化转变温度(Tg)(℃)。在观测到2个以上玻璃化转变的阶梯状的变化部分的情况下,分别求出玻璃化转变温度,将这些温度进行了平均的值设为试样的玻璃化转变温度(Tg)(℃)。
(10)制膜性
制膜性以制膜时的膜破裂的频率,如下进行判定。
膜破裂为1次/1天以上:A
膜破裂为1次/12小时以上且小于1天:B
膜破裂为1次/5小时以上且小于12小时:C
膜破裂为1次/小于5小时:D
制膜性中,A是良好的,BCD依次变差。
(11)太阳能电池面板的输出维持特性
在聚酯膜的P1层(表面粗糙度(Ra)大于0.10μm且为0.50μm以下的膜面)的相反侧的膜表面,涂布将聚酯粘接剂主剂LX703VL和多异氰酸酯固化剂KR90(都是大日本インキ化学工业(株)制)以重量比计混合成15:1的粘接剂(干燥重量4g/m2)。接着,将其与作为阻气膜的氧化铝透明蒸镀膜(东レフィルム加工(株)制バリアロックス(注册商标),12μm厚)进行干式层压,制成太阳能电池用背板。在太阳能电池用背板的层压有阻气膜的一侧上叠层乙烯乙酸乙烯酯共聚树脂板、太阳能电池单元和透光性玻璃板,采用层压工序进行加热压缩来一体化,形成太阳能电池模块。进一步,取出太阳能电池模块,供给至太阳能电池面板用线的面板投入工序,在底涂剂涂布工序中,在与铝框架的粘接面涂布底涂剂。接着,在干燥工序中放置约1分钟作为底涂剂的干燥时间,然后从搬出工序搬出至框架用线侧。在一方框架用线侧,投入组装完的铝框架。铝框架具有用于支持配置有太阳能电池单元的太阳能电池模块的受光面的背面设置的面侧的突片,并且具有能够在上述太阳能电池模块的端部整周设置的形状,而且具有使太阳能电池模块的受光面侧为开放状态的结构。接着,输送底涂剂涂布完的太阳能电池模块,利用面板贴合工序载置涂布了底涂剂的铝框架和太阳能电池模块(太阳能电池面板粘接工序)。最后,根据需要,在包芯线(モール)安装工序中,安装包芯线,制作太阳能电池面板。由以上工序获得的太阳能电池面板是面板的背侧由太阳能电池背板构成,P1层位于该太阳能电池背板的最表层。确认所制作的太阳能电池面板的背面没有破裂、裂纹,将太阳能电池面板在温度85℃、相对湿度85%RH的条件下进行3000小时处理,如下评价背面的外观和输出降低(JIS-C8913(1998))。
没有破裂、裂纹,输出没有降低(输出的降低量相对于初始输出量小于10%);A
观察到少许破裂、裂纹,一部分输出降低(输出的降低量相对于初始输出量为10%以上且小于30%);B
观察到破裂、裂纹,输出大幅降低(输出的降低量相对于初始输出量为30%以上且小于50%);C
破裂、裂纹大,几乎没有输出(输出的降低量相对于初始输出量为50%以上且小于80%);D
破裂、裂纹严重,没有输出(输出的降低量相对于初始输出量为80%以上);E
A~C是良好的,其中A最优异。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行说明,但本发明不一定限定于此。
(聚酯系树脂原料)
<PET原料A>
使用作为二羧酸成分的对苯二甲酸100质量份、作为二醇成分的乙二醇100质量份,使用作为催化剂的乙酸镁、三氧化锑、亚磷酸,进行缩聚反应。接着,将所得的聚对苯二甲酸乙二醇酯在160℃干燥6小时,使其结晶化后,在220℃、真空度0.3托进行9小时的固相聚合,获得了熔点255℃,特性粘度0.80dl/g,末端羧基量10当量/吨,Tg80℃的PET原料A。
<PET原料B>
使用作为二羧酸成分的对苯二甲酸100质量份、作为二醇成分的乙二醇100质量份,使用作为催化剂的乙酸镁、三氧化锑、亚磷酸进行缩聚反应。接着,将所得的聚对苯二甲酸乙二醇酯在160℃干燥6小时,使其结晶化,获得了熔点255℃,特性粘度0.65dl/g,末端羧基量25当量/吨,Tg80℃的PET原料B。
<PET原料C(PET-A基氧化钛/CHT母料)>
使由上述获得的PET原料A、平均粒径210nm的金红石型氧化钛粒子、对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯分别以5重量%、50重量%、45重量%的比率进行混合,在通气了的290℃的挤出机内进行熔融混炼,制作出PET-A基氧化钛母料(PET原料C)。但是,实施例6中,采用了不是使用了金红石型氧化钛而是使用了锐钛型氧化钛的PET原料C。
<PET原料D(PET-A基氧化钛母料)>
将由上述获得的PET原料A 100重量份、平均粒径210nm的金红石型氧化钛粒子100重量份在进行了通气的290℃的挤出机内熔融混炼,制作出PET-A基氧化钛母料(PET原料D)。
<PET原料E(PET-A基CHT母料)>
将由上述获得的PET原料A 100重量份、对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯100重量份在进行了通气的290℃的挤出机内熔融混炼,制作出PET-A基CHT母料(PET原料E)。
(实施例1~14)
将在180℃进行了2小时真空干燥的PET原料A~E以表所记载的比例(表中的值是将原料整体的重量设为100重量%时,相对于原料整体,各原料所占的比例)进行调合,在280℃的挤出机内熔融混炼,导入至T型模口模。
此时实施例1中以单层排出,除此以外,将原料用2台挤出机分别另行熔融混炼,从2台挤出机介由进料块导入至T型模口模,获得P1/P2的叠层板。此外此时,调整2台挤出机的螺杆转速以使P1/P2的叠层比成为4/1。
接着,由T型模口模熔融挤出成板状而在表面温度保持于18℃的冷却鼓上利用静电施加法使其密合冷却固化,获得了未拉伸聚酯膜。此时,调整冷却鼓的旋转速度以使与冷却鼓接触的时间(滞留时间)成为30秒。
接着,将该未拉伸聚酯膜用加热至80℃的温度的辊组进行预热后,通过在加热至88℃的温度的辊与调整为25℃的温度的辊间设置3倍的速度差,从而沿长度方向(纵向)拉伸至3倍,然后利用25℃的温度的辊组进行冷却,获得了单轴拉伸聚酯膜。此时,使用表面粗糙度1.0μm的拉伸辊和拉伸夹持辊,使夹持压为0.5MPa来实施。
将所得的单轴拉伸聚酯膜的两端用夹具把持同时导入拉幅机内的80℃的温度的预热区域,接着连续地在保持于90℃的加热区域,沿与长度方向成直角的方向(宽度方向)拉伸至3.5倍。进一步接着,在拉幅机内的热处理区域在215℃实施20秒的热处理,进一步在215℃沿宽度方向进行7%松弛处理。接着,均匀地进行缓慢冷却,获得了整体厚度为250μm的聚酯膜。
关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例15~18)
变更排出速度、鼓速度,将鼓上的滞留时间分别变更为15、20、120.125秒,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例19)
将鼓的温度变更为10℃,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例20、21、22)
将单轴拉伸时的拉伸辊的表面粗糙度、拉伸夹持压分别如表中所记载的那样进行了变更,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例23)
将热处理温度变更为240℃,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例24、25)
将双轴拉伸后的松弛率变更为3%、10%,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例26)
将双轴拉伸后的热处理温度变更为200℃,将松弛率变更为15%,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(实施例27~29)
将膜的厚度如表中所记载的那样进行了变更,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
(比较例1~6、9、10)
使鼓的温度、滞留时间、长度方向拉伸时的辊表面粗糙度、拉伸夹持压为表的条件,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。比较例1~6、9、10的任一膜在耐久性试验中的膜的厚度减少量都大,此外,通过耐久性试验,从而特性的劣化大。
(比较例7)
使聚酯膜中不含氧化钛,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。如果未加入氧化钛,则获得耐久性试验后的伸长率保持率很差的结果。
(比较例8)
使膜的厚度如表中所记载的那样进行了变更,除此以外,采用与实施例2同样的方法获得了聚酯膜。关于所得的聚酯膜,评价了特性的结果如表中所记载的那样。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
产业可利用性
本发明的聚酯膜的耐膜减性、耐久性优异,因此可以适合用作太阳能电池背板用聚酯膜。具备包含本发明的太阳能电池背板用聚酯膜的太阳能电池背板的太阳能电池可以长期维持其性能,可以增长使用年限。
符号的说明
1:背板
2:密封材
3:发电元件
4:透明基板
5:太阳能电池背板的密封材2侧的面
6:太阳能电池背板的与密封材2相反侧的面。
Claims (11)
1.一种太阳能电池背板用聚酯膜,其至少一个表层具有满足下述(1)~(3)的聚酯层即P1层,耐久性试验后的伸长率保持率为40%以上,
(1)P1层的厚度为30μm以上250μm以下,
(2)P1层的表面粗糙度Ra大于0.10μm且为0.50μm以下,
(3)耐久性试验后的P1层的厚度的减少量为15μm以下,
并且,构成P1层的聚酯树脂组合物含有氧化钛粒子,
<耐久性试验>
(i)在温度65℃、相对湿度50%RH的条件下,使用スガ试验机制氙灯SC750,以辐照度180W/m2对聚酯膜的P1层侧的面照射102分钟(t-1),
(ii)在(i)之后,继续进行氙灯的照射,同时对P1层面以2.1L±0.1mL/分钟的量进行16℃±5℃的水喷淋18分钟(t-2),
另外,使(t-1)+(t-2)=120分钟,
(iii)将(i)(ii)重复1500次。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜,其是由至少2层构成的叠层聚酯膜。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜,耐久性试验后的局部放电电压维持率为90%以上。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成P1层的聚酯树脂组合物含有金红石型氧化钛,金红石型氧化钛的含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体为14~20重量%。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成P1层的聚酯树脂组合物含有以对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯单元即CHT单元作为主要构成成分的聚酯树脂组合物,以CHT单元作为主要构成成分的聚酯树脂组合物的含量相对于构成P1层的聚酯树脂组合物整体为14~20重量%。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜,构成聚酯膜的聚酯树脂的特性粘度为0.6~1.0dl/g,末端羧基量为5~20当量/t。
7.权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)~(6),
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序,
(5)所述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上Tg-30℃以下,
(6)与所述冷却鼓接触的时间即滞留时间为20秒以上120秒以下。
8.权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)、(7)~(10),
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序,
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序,
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序,
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序,
(10)所述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,所述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
9.权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜的制造方法,其满足下述(4)~(10),
(4)包含将构成P1层的聚酯树脂组合物用挤出机熔融混炼后,挤出,在冷却鼓上冷却固化而获得未取向聚酯膜的工序,
(5)所述冷却鼓的温度是构成P1层的聚酯树脂的Tg-70℃以上Tg-30℃以下,
(6)与所述冷却鼓接触的时间即滞留时间为20秒以上120秒以下,
(7)包含将通过(4)获得的未取向聚酯膜在长度方向上以拉伸温度70~120℃、拉伸倍率2.0~4.0倍拉伸,获得单轴取向聚酯膜的工序,
(8)包含将由(7)的工序获得的单轴取向聚酯膜在宽度方向上以拉伸温度70~150℃、拉伸倍率3.0~4.0倍拉伸,获得双轴取向聚酯膜的工序,
(9)包含将由(8)的工序获得的双轴取向聚酯膜在205~240℃进行热处理,同时在宽度方向上松弛0~10%的工序,
(10)所述(7)中的拉伸使用拉伸辊和拉伸夹持辊来实施,所述拉伸辊的表面粗糙度Ra为0.5~1.5μm,拉伸辊与拉伸夹持辊之间的夹持压为0.4~1.0MPa。
10.一种太阳能电池背板,其使用了权利要求1所述的太阳能电池背板用聚酯膜。
11.一种太阳能电池,其使用了权利要求10所述的太阳能电池背板。
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