CN107011530A - 太阳能电池用背板及其制造方法、以及太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涂布形成的聚合物层的均匀性优异、比以往的耐侯性更优异的太阳能电池用背板,其具有聚合物基材和聚合物层;所述聚合物层通过涂布至该聚合物基材的至少一个面而被设置,包含作为粘合剂的选自氟系聚合物及硅酮系聚合物中的至少一种、以及无定形的胶体二氧化硅。

Description

太阳能电池用背板及其制造方法、以及太阳能电池组件
本申请是国际申请日为2011年10月27日、申请号为201180053986.3、发明名称为“太阳能电池用背板及其制造方法、以及太阳能电池组件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及被配置在具有太阳能电池元件的电池侧基板的与受光面一侧相反的一侧的太阳能电池用背板及其制造方法、以及太阳能电池组件。
背景技术
现有的太阳能电池用背板中,从提高其耐候性并提高太阳能电池整体的耐久性的观点出发,广泛进行的是,将氟系聚合物片贴合到与主要入射太阳光的一侧相反的一侧的背面。
进一步,近年还提出了通过涂布来形成氟系聚合物层的方案,实现了成本降低,具体来说公开了涂布具有固化性官能基的氟系聚合物的技术(例如,参照日本特开2007-35694号公报)。
通过涂布来设置氟系聚合物层或硅酮系聚合物层,可以期待背板的耐久性的提高的效果。
发明内容
发明所要解决的问题
然而,对于如上所述的氟系聚合物、硅酮系聚合物,在涂布时容易在涂布膜上产生所谓的被称为收缩(“收缩”日语原文为“ハジキ”、“收缩”英文为“cissing”)的涂布故障(以下,有时将其称为“收缩故障”。),成为背板的商品价值降低的一个原因。因此,期望提供一种背板,其具有即便使用氟系聚合物、硅酮系聚合物,也能抑制收缩的产生的涂布层,具有比以往更高的商品价值。
本发明是鉴于上述问题完成的,其目的在于,提供太阳能电池用背板及其制造方法、以及与设置环境无关地、长期获得稳定的发电性能的太阳能电池组件,并以达到该目的为课题,其中,对于所述太阳能电池用背板,在聚合物层中使用氟系聚合物和/或硅酮系聚合物作为粘合剂时的聚合物层的均匀性优异、比以往的耐侯性更优异。
用于解决问题的方法
用于达到前述课题的具体手段如下所述。
<1>一种太阳能电池用背板,其具有聚合物基材和聚合物层,
所述聚合物层通过涂布至该聚合物基材的至少一个面而被设置,且包含选自氟系聚合物及硅酮系聚合物的聚合物作为粘合剂、以及无定形的胶体二氧化硅。
<2>根据上述<1>所述的太阳能电池用背板,其中,
所述聚合物层中的所述氟系聚合物及所述硅酮系聚合物的总含量为0.5g/m2以上12.5g/m2以下的范围。
<3>根据上述<1>或<2>所述的太阳能电池用背板,其中,
相对于所述氟系聚合物及所述硅酮系聚合物的总含量,所述胶体二氧化硅的含量为3.0质量%以上60.0质量%以下。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,所述聚合物层进一步包含用于使所述聚合物层中的聚合物交联的交联剂。
<5>根据上述<4>所述的太阳能电池用背板,其中,
所述交联剂包含碳二亚胺系化合物、和/或噁唑啉系化合物。
<6>根据上述<4>或<5>所述的太阳能电池用背板,其中,
相对于所述聚合物层中的所述聚合物的质量,所述交联剂含量为0.5质量%以上100质量%以下的范围。
<7>根据上述<1>~<6>中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,所述聚合物层进一步包含表面活性剂。
<8>根据上述<7>所述的太阳能电池用背板,其中,
所述表面活性剂包含聚氧亚烷基烷基醚系非离子表面活性剂。
<9>根据上述<7>或<8>所述的太阳能电池用背板,其中,
在所述聚合物层中所述表面活性剂含量为0.1~10mg/m2的范围。
<10>根据上述<1>~<9>中任一项所述的太阳能电池用背板,其中,所述聚合物层被设置在所述聚合物基材的与配置有太阳能电池元件的一侧相反的一侧。
<11>一种太阳能电池用背板的制造方法,其具有如下所述的工序:
在聚合物基材的至少一个面上涂布涂布液并使其干燥,从而形成聚合物层的工序,所述涂布液包含作为粘合剂的选自氟系聚合物及硅酮系聚合物的聚合物、和无定形的胶体二氧化硅。
<12>一种太阳能电池组件,其具有:太阳光入射的透明性的基板、
太阳能电池元件、和被设置在所述太阳能电池元件的与配置有所述基板一侧相反的一侧的上述<1>~上述<9>中任一项所述的太阳能电池用背板。
发明效果
根据本发明,提供在使用氟系聚合物和/或硅酮系聚合物作为粘合剂时的聚合物层的均匀性优异、与以往相比耐侯性更优异的太阳能电池用背板及其制造方法。
另外,根据本发明,能够提供与设置环境无关地、可长期获得稳定的发电性能的太阳能电池组件。
附图说明
图1是表示太阳能电池组件的构成例的示意性截面图。
具体实施方式
以下,对于本发明的太阳能电池用背板及其制造方法、以及使用其的太阳能电池组件,进行详细说明。
<太阳能电池用背板及其制造方法>
本发明的太阳能电池用背板为设有聚合物基材及聚合物层而构成的,所述聚合物层被设置在该聚合物基材的至少一个面、包含作为粘合剂的至少一种的选自氟系聚合物及硅酮系聚合物中的聚合物、和无定形的胶体二氧化硅。本发明的太阳能电池用背板可以仅由聚合物基材及聚合物层构成,还可以在聚合物基材的面上或聚合物层的面上,根据需要进一步具有与聚合物层不同的层、例如着色层、易粘接性层、底涂层等的其他层。其他层可以是1层、也可以是2层以上。
本发明中,在作为被设置在聚合物基材的至少一个面(优选的是,聚合物基材的与配置有太阳能电池元件的一侧相反的一侧的面)的聚合物层的粘合剂成分使用氟系聚合物、硅酮系聚合物的情况下,通过使这些聚合物与无定形的胶体二氧化硅共存,从而能够防止在涂布形成聚合物层时容易产生的收缩故障的产生,获得具有均匀性优异的聚合物层的太阳能电池用背板。由此,特别是提高在包含较多的温湿度变化、热、水分(湿度)的湿热环境下的耐性,即使是构成太阳能电池组件而在所有的环境条件下放置的情况下,也能长期且稳定地确保发电性能。
-聚合物基材-
本发明的太阳能电池用背板具有聚合物基材(支撑体)。
作为聚合物基材,可列举出使用聚酯、聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烃、或聚氟乙烯等的氟系聚合物等的基材。这些当中,从成本、机械强度等的观点出发,优选聚酯基材。
作为用作本发明中的基材(支撑体)的聚酯,有由芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二元醇或其酯形成性衍生物合成的线状饱和聚酯。作为所述聚酯的具体例,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(1,4-环己烯二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯等。其中,从力学物性、成本的平衡的观点出发,特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯。
前述聚酯可以是均聚物、也可以是共聚物。还可以是在前述聚酯中进一步混合其他种类的树脂、例如聚酰亚胺等而成的物质。
在使本发明中的聚酯聚合时,从将聚合后的聚酯中的羧基含量抑制到规定的范围以下的观点出发,优选使用Sb系、Ge系、Ti系的化合物作为催化剂,其中特别优选Ti系化合物。在使用Ti系化合物的情况下,优按照使聚合后的聚酯中的Ti元素换算值为1ppm以上30ppm以下、更优选3ppm以上15ppm以下的范围的方式,使用Ti系化合物作为催化剂,进行聚合。若Ti系化合物的使用量以Ti元素换算计在前述范围内,则能够将聚合后的聚酯中的末端羧基调节在下述范围,并能够确保聚合物基材的耐水解性低。
在使用Ti系化合物的聚酯的合成中,可以适用如下所述的方法:例如,日本特公平8-301198号公报、日本专利第2543624号、日本专利第3335683号、日本专利第3717380号、日本专利第3897756号、日本专利第3962226号、日本专利第3979866号、日本专利第3996871号、日本专利第4000867号、日本专利第4053837号、日本专利第4127119号、日本专利第4134710号、日本专利第4159154号、日本专利第4269704号、日本专利第4313538号等中记载的方法。
聚酯中的羧基含量优选为2~50当量/t的范围、更优选为3~35当量/t的范围。若羧基含量为50当量/t以下,则能够保持耐水解性、并抑制经过湿热时的强度降低,使其变小。从保持与被形成在聚酯上的层(例如着色层)之间的粘接性的观点出发,羧基含量的下限期望为2当量/t。
聚酯中的羧基含量可以通过聚合催化剂种类、制膜条件(制膜温度、时间)来进行调节。另外,本说明书中,“当量/吨”表示每1吨的摩尔当量。
本发明中的聚酯优选在聚合后进行固相聚合。由此,能够实现优选的羧基含量。固相聚合可以是连续法(将树脂填充到塔中,使这种树脂在加热下缓慢地保持预定时间,然后排出该树脂的方法)、也可以是分批法(将树脂引入到容器中并对该树脂加热预定时间的方法)。具体来说,固相聚合中可以适用如下所述方法:日本专利第2621563号、日本专利第3121876号、日本专利第3136774号、日本专利第3603585号、日本专利第3616522号、日本专利第3617340号、日本专利第3680523号、日本专利第3717392号、日本专利第4167159号等中记载的方法。
固相聚合的温度优选为170℃以上240℃以下、更优选为180℃以上230℃以下、进一步优选为190℃以上220℃以下。另外,固相聚合时间优选为5小时以上100小时以下、更优选为10小时以上75小时以下、进一步优选为15小时以上50小时以下。固相聚合优选在真空中或者氮气气氛下进行。
本发明中的聚酯基材优选是通过例如以下方法获得的双轴拉伸膜:将上述的聚酯熔融挤出为膜状,然后,用流延鼓使其冷却固化而制成未拉伸膜,使该未拉伸膜在Tg~(Tg+60)℃下在长度方向拉伸1次或2次以上,以使倍率(2次以上时为总倍率)为3倍~6倍,然后在Tg~(Tg+60)℃下在宽度方向拉伸所述膜,以使倍率为3~5倍。
进一步还可以根据需要在180~230℃下进行1~60秒钟的热处理。另外,Tg表示玻璃化转变温度,可以基于JIS K7121或ASTM D3418-82等进行测定。例如,本发明中,使用岛津制作所社制的差示扫描量热测定装置(DSC)进行测定。
具体来说,作为试样,称量聚酯等的聚合物10mg,放置于铝盘,边以升温速度10℃/min,从室温升温至最终温度300℃,边使用DSC装置测定相对于温度的热量,此时将DSC曲线弯曲的温度作为玻璃化转变温度。
聚合物基材(特别是聚酯基材)的厚度优选为25~300μm左右。若厚度为25μm以上,则力学强度良好,若厚度为300μm以下,则在成本上有利。
特别是聚酯基材具有这样的趋势:随着厚度增大,耐水解性变差,并且不耐于长期使用。本发明中,在进一步起到湿热耐久性提高的效果的方面,优选聚酯基材的厚度为120μm以上300μm以下,且聚酯中的羧基含量为2~50当量/t。
-聚合物层-
本发明的太阳能电池用背板的构成如下:在前述聚合物基材的一侧或两侧,通过涂布方法设置聚合物层。该聚合物层包含作为粘合剂的选自氟系聚合物及硅酮系聚合物中的聚合物、和无定形的胶体二氧化硅,还可以根据需要进一步使用交联剂、颜料、各种添加剂等其他成分而构成。聚合物层可以以单层设置,也可以是设置有二层以上的形态。
(粘合剂)
本发明中的聚合物层含有选自氟系聚合物及硅酮系聚合物中的至少一种聚合物作为粘合剂。通过与下述胶体二氧化硅并用,作为被设置在聚合物基材上的聚合物层的粘合剂成分,能够包含氟系聚合物和/或硅酮系聚合物,通过含有这些聚合物,能够飞跃地提高背板的耐侯性、特别是包含较多的温湿度变化、热、水分(湿度)的湿热环境下的耐性。
作为前述氟系聚合物,优选具有-(CFX1-CX2X3)-所示的重复单元的聚合物。另外,前述重复单元中,X1、X2、以及X3各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、或碳原子数1~3的全氟烷基。
作为氟系聚合物的例子,可列举出聚四氟乙烯(以下,有时表示为PTFE。)、聚氟乙烯(以下,有时表示为PVF。)、聚偏氟乙烯(以下,有时表示为PVDF。)、聚三氟氯乙烯(以下,有时表示为PCTFE。)、聚四氟丙烯(以下,有时表示为HFP。)等。
氟系聚合物可以是使一种单体均聚而成的均聚物、也可以是使2种以上单体共聚而成的共聚物。作为共聚而成的聚合物的例子,可列举出使四氟乙烯与四氟丙烯共聚而成的共聚物(简称为P(TFE/HFP)。)、使四氟乙烯与偏氟乙烯共聚而成的共聚物(简称为P(TFE/VDF)。)等。
进一步,还可以是使具有-(CFX1-CX2X3)-的结构部分的氟系单体与除此以外的单体共聚而成的聚合物。作为其的一个例子,可列举出四氟乙烯与乙烯的共聚物(简称为P(TFE/E)。)、四氟乙烯与丙烯的共聚物(简称为P(TFE/P)。)、四氟乙烯与乙烯基醚的共聚物(简称为P(TFE/VE)。)、四氟乙烯与全氟乙烯基醚的共聚物(简称为P(TFE/FVE)。)、三氟氯乙烯与乙烯基醚的共聚物(简称为P(CTFE/VE)。)、三氟氯乙烯与全氟乙烯基醚的共聚物(简称为P(CTFE/FVE)。)等。
氟系聚合物可以是溶解于有机溶剂而使用的,也可以是作为聚合物粒子分散于水而使用的。从环境负荷少的观点出发优选后者。对于氟系聚合物的水分散物,例如记载在日本特开2003-231722号公报、日本特开2002-20409号公报、日本特开平9-194538号公报等中。
前述氟系聚合物可以使用市面上出售的市售品,作为该市售品的例子,可列举出AGC COAT TECH(株)制的Obbligato SW0011F等。
作为前述硅酮系聚合物,可列举出例如,硅酮与丙烯酸的复合聚合物、硅酮与聚酯的复合聚合物等。作为硅酮系聚合物,可以使用市面上出售的市售品,例如,作为硅酮与丙烯酸的复合聚合物的具体例子,可列举出DIC(株)制的CERANATE WSA1060、CERANATEWSA1070等、旭化成chemicals(株)制的H7620、H7630、H7650等等。
本发明中的聚合物层还可以在不损害本发明的效果的范围,并用上述的氟系聚合物和/或硅酮系聚合物与除了这些聚合物以外的其他聚合物。在并用其他聚合物的情况下,除了氟系聚合物及硅酮系聚合物以外的其他聚合物的量优选为粘合剂总质量的50质量%以下。通过将其他聚合物的量设为50质量%以下,可以作为背板发挥良好的耐候性。
作为前述其他聚合物,可以从例如聚酯系聚合物(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚酯)、聚氨酯系聚合物(例如,包含六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯与乙二醇或丙二醇的聚合物等)、丙烯酸系聚合物(例如,含有聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯等的聚合物)、聚烯烃系聚合物(例如,包含聚乙烯和(甲基)丙烯酸的聚合物等)等的公知的聚合物中选择使用。
聚合物层中的前述氟系聚合物及前述硅酮系聚合物的总含量优选为0.5g/m2以上12.5g/m2以下的范围。若氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量为0.5g/m2以上,则能够进一步提高曝露于温湿度变化、高湿热环境中时的耐久性能,另外若氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量为12.5g/m2以下,则能够添加期望量的交联剂、表面活性剂,因而在膜强度、涂布面状的方面是有利的。
其中,基于与上述相同的理由,氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量优选为1.0g/m2以上12.0g/m2以下的范围。
(胶体二氧化硅)
本发明中的聚合物层含有无定形的胶体二氧化硅的至少一种。胶体二氧化硅可以并用二种以上的不同种类的物质。本发明中,在包含氟系、硅酮系的树脂材料而通过涂布形成层的情况下,虽然有涂布膜在聚合物基材上弹开而容易引起涂布故障(收缩故障)的趋势,但是通过涂布使用了这些树脂材料与胶体二氧化硅的涂布液,抑制了涂布时的收缩故障的产生、并获得厚度、表面性状的均匀性优异的聚合物层。
胶体二氧化硅为含有二氧化硅(包括其水合物)作为主要成分、且由平均粒径为数百nm以下的包含硅的无机氧化物的微粒构成的胶体。另外,还可以包含作为少量成分的铝酸盐。作为有时作为少量成分包含的铝酸盐,可列举出铝酸钠、铝酸钙等。
另外,胶体二氧化硅中还可以包含氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铵等的无机盐类、四甲基氢氧化铵等的有机盐类。这些无机盐类及有机盐类起到例如胶体的稳定化剂的作用。
作为胶体二氧化硅的分散介质,没有特别限定,可以是水、有机溶剂、以及它们的混合物中的任一项。前述有机溶剂可以是水溶性有机溶剂也可以是非水溶性有机溶剂,优选水溶性有机溶剂。具体来说,可列举出例如,甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。胶体二氧化硅可以通过通常使用的方法制造,例如,可以由利用四氯化硅的热分解的AEROSIL合成、水玻璃来制造。或者还可以通过醇盐的水解这样的液相合成法(例如,“纤维与工业”、Vol.60、No.7(2004)P376参照)等来制造。
通常,胶体二氧化硅包括粒子的形状为球形的物质和粒子的形状为无定形的物质,本发明中的胶体二氧化硅是无定形的物质,详细地讲,本发明中的胶体二氧化硅具有球形的粒子(1次粒子)多个连结而成的例如链状的形状的结构。
作为胶体二氧化硅所含的粒子的平均1次粒径,没有特别限定。作为胶体二氧化硅所含的粒子的平均1次粒径,例如,优选为1nm~200nm的范围、更优选为1nm~100nm的范围、进一步优选为3nm~50nm的范围、特别优选为4nm~25nm的范围。通过平均1次粒径为200nm以下,获得良好的涂布面状,通过平均1次粒径为1nm以上,胶体二氧化硅的稳定性优异。
另外,前述平均1次粒径是使用激光解析/散射式粒径分布测定装置LA950〔(株)堀场制作所制〕,并通过光散射法测定的值。
作为多个1次粒子结合而成的本发明中的无定形的胶体二氧化硅的粒径,以将无定形的胶体二氧化硅视为球形时的直径计优选为10~200nm、更优选为30~180nm的范围、进一步优选为50~150nm的范围。通过胶体二氧化硅的粒径以前述直径计为10nm以上,能够获得更良好的收缩改良效果,通过为200nm以下,在涂布液中能够稳定地确保胶体二氧化硅。
多个1次粒子结合而成的无定形的胶体二氧化硅的粒径是使用激光解析/散射式粒径分布测定装置LA950〔(株)堀场制作所制〕并通过光散射法测定的值。
这些无定形的胶体二氧化硅可以使用市面上出售的市售品,作为市售品,可列举出例如,SNOWTEX UP、SNOWTEX OUP、SNOWTEX PS-S、SNOWTEX PS-M、SNOWTEX PS-MO(均为日产化学工业(株)制)等。
分散含有胶体二氧化硅的分散液的pH通常被调节为酸性或碱性。这是因为胶体二氧化硅的稳定分散区域存在于酸性侧或碱性侧,在将市售的胶体二氧化硅分散液添加到涂布液的情况下,考虑到胶体二氧化硅的稳定分散区域的pH和涂布液的稳定性,优选添加中性~碱性的胶体二氧化硅分散液。
胶体二氧化硅的含量没有特别限定。胶体二氧化硅的含量可以为例如,涂布液的总量的0.1~6.5质量%,优选为涂布液的总量的1.0~5.0质量%。通过涂布液中的胶体二氧化硅的含量在前述范围内,能够抑制在涂布时容易产生的涂布液的收缩,作为太阳能电池组件时的耐候性的提高效果大,从该观点出发是有利的。
另外,作为胶体二氧化硅相对于氟系聚合物以及硅酮系聚合物的总含量的含量,优选为3.0质量%以上60.0质量%以下的范围、更优选为5.0~50质量%。若胶体二氧化硅相对于氟系聚合物及硅酮系聚合物的总量的比率为3.0质量%以上,则涂布时容易产生的涂布液的收缩的抑制效果显著,若所述比率为60.0质量%以下,则从面状的观点出发是有利的。
(交联剂)
聚合物层还可以含有用于使层中的聚合物交联的交联剂。
作为交联剂,可列举出环氧系、异氰酸酯系、密胺系、碳二亚胺系、噁唑啉系等的交联剂。这些当中,从确保经过湿热后的粘接性的观点出发,优选为碳二亚胺系交联剂、噁唑啉系交联剂。
作为前述碳二亚胺系交联剂的具体例子,可列举出N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N-[3-(二甲基氨基)丙基]-N’-乙基碳二亚胺、N-[3-(二甲基氨基)丙基]-N’-丙基碳二亚胺、N-叔丁基-N’-乙基碳二亚胺等。
另外,作为市面上出售的市售品,可列举出CARBODILITE V-02-L2(日清纺织(株)制)等。
作为前述噁唑啉系交联剂的具体例子,可列举出2-乙烯基-2-噁唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-5-乙基-2-噁唑啉、2,2’-双(2-噁唑啉)、2,2’-亚甲基-双(2-噁唑啉)、2,2’-乙烯-双(2-噁唑啉)、2,2’-三亚甲基-双(2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基-双(2-噁唑啉)、2、2’-六亚甲基-双(2-噁唑啉)、2,2’-八亚甲基-双(2-噁唑啉)、2,2’-亚乙基-双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基-双(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基-双(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基-双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、双(2-噁唑啉基环己烷)硫醚、双(2-噁唑啉基降冰片烷)硫醚等。进一步,还可以优选利用这些化合物的(共)聚合物。
另外,作为市面上出售的市售品,可以使用EPOCROS WS-700、EPOCROS K-2020E(均为日本触媒(株)制)等。
作为交联剂的在聚合物层中的含量,相对于粘合剂,优选为0.5质量%以上100质量%以下、更优选为0.5质量%以上50质量%以下、进一步优选为5.0质量%以上30质量%以下。若交联剂的含量为0.5质量%以上,则保持聚合物层的强度及粘接性的同时获得充分的交联效果,若为100质量%以下、特别是50质量%以下,则能够确保在制备用于形成聚合物层的涂布液时的液体的有效期更长。
(颜料)
本发明中的聚合物层还可以含有颜料而形成为着色层。在此情况下,可以使用与后述的着色层相同的颜料,优选例也相同。例如,可以含有期望的色相的颜料而使其具有外观性,还可以通过含有白色颜料,对聚合物层赋予反射层的功能。
(其他添加剂)
本发明中的聚合物层还可以根据需要包含表面活性剂、填料等的其他添加剂。
作为前述表面活性剂,可以使用阴离子系、非离子系(例如,碳原子数2或3的亚烷基链和烷基的碳原子数1~30、优选碳原子数2~24、进一步优选为6~24的聚氧亚烷基烷基醚等)等的公知的表面活性剂。在含有表面活性剂的情况下,聚合物层中的其含量的范围优选为0.1~10mg/m2、更优选为0.5~3mg/m2。若表面活性剂的含量为0.1mg/m2以上,则在形成层的情况下,能够抑制收缩的发生而获得更良好的层,若表面活性剂的含量为10mg/m2以下,则可以良好地确保与聚合物支撑体及聚合物层之间的粘接。
作为填料,可以使用二氧化钛等的公知的填料(无机微粒)。在含有填料的情况下,聚合物层中的填料的含量相对于聚合物层中的粘合剂量,优选为20质量%以下、更优选为15质量%以下。若填料的含量为20质量%以下,则能够更良好地确保涂布膜的膜面状。填料的含量的下限优选为0.5质量%。另外,若填料的含量为0.5质量%以上,则经过湿热后的粘接性也良好。填料的含量更优选为1质量%以上15质量%以下的范围。
作为本发明中的聚合物层的厚度,优选为0.5~4.0μm。若聚合物层的厚度为0.5μm以上,则能够获得高耐久性能,除此之外与聚合物支撑体之间的粘接力也良好。另外,若聚合物层的厚度为4.0μm以下,则面状更良好,与邻接层、聚合物基材之间的粘接力优异。即,通过聚合物层的厚度为0.5~4.0μm的范围内,兼具聚合物层的耐久性和面状,聚合物基材与聚合物层之间的粘接性更优异。
聚合物层的厚度特别更优选为1.0~3.5μm的范围。
-着色层-
本发明的太阳能电池用背板优选在聚合物基材的受光侧具有着色层。例如,优选如下方式:在聚合物基材的受光侧(与设置有太阳能电池元件的电池侧基板相面对的一侧)设置着色层,在与设置有着色层的一侧相反一侧设置上述的本发明中的聚合物层作为背面保护层。
本发明中的着色层至少含有颜料和粘合剂,根据需要,还可以包含各种添加剂等的其他成分而构成。
作为着色层的功能,可列举出第1功能:通过使入射光中透过太阳能电池单元且到达背板而未被用于发电的光反射,使该光返回到太阳能电池单元,从而提高太阳能电池组件的发电效率;第2功能:提高从太阳光入射侧(前表面侧)观察太阳能电池组件时的外观的装饰性等功能。通常,若从前表面侧(玻璃基板侧)观察太阳能电池组件,则在太阳能电池单元的周围看到背板,通过在背板用聚合物片上设置着色层,从而提高背板的装饰性(外观性)并改善外观。
(颜料)
着色层可以含有颜料的至少一种。
作为颜料,可以适当选择含有例如,二氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石、群青、普鲁士蓝、炭黑等的无机颜料、酞菁蓝、酞菁绿等的有机颜料。
在将着色层构成为反射入射到太阳能电池并透过太阳能电池单元的光、并使该光部分返回到太阳能电池单元的反射层的情况下,优选包含白色无机粒子。作为白色无机粒子,优选二氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石等的白色颜料。尤其优选二氧化钛。
在形成反射层的情况下,作为反射层中的白色无机粒子的含量,相对于聚合物及白色无机粒子的总质量,优选为30质量%~90质量%的范围、更优选的白色无机粒子的含量的范围为50~85质量%。若白色无机粒子的在反射层中的含量为30质量%以上,则能够获得良好的反射率,通过所述含量为90质量%以下,能够实现太阳能电池用背板的轻量化。
颜料在着色层中的含量优选为2.5~12g/m2的范围、更优选为2.5~8.5g/m2的范围。若颜料的含量为2.5g/m2以上,则能够获得需要的着色,有效地赋予反射率、装饰性。另外,若在着色层中的颜料的含量为12g/m2以下,则容易良好地维持着色层的面状,膜强度更优异。
在作为反射层设置着色层的情况下,优选在4~12g/m2的范围在反射层中含有白色无机粒子。若白色无机粒子的含量为4g/m2以上,则容易获得需要的反射率,通过含量为12g/m2以下,能够实现背板的轻量化。尤其,反射层中的白色无机粒子的更优选的含量为5~11g/m2的范围。
另外,在反射层含有2种以上的白色无机粒子的情况下,反射层中的全部白色无机粒子的含量的总计优选为4~12g/m2的范围。
作为颜料的平均粒径,以体积平均粒径计优选为0.03~0.8μm、更优选为0.15~0.5μm左右。若平均粒径在前述范围内,则光的反射效率高。体积平均粒径是通过激光解析/散射式粒径分布测定装置LA950〔(株)堀场制作所制〕测定的值。
作为构成着色层的粘合剂,可以使用聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、硅酮树脂等。这些当中,从确保高粘接性的观点出发,优选丙烯酸树脂、聚烯烃树脂。另外,还可以使用复合树脂,例如丙烯酸/硅酮复合树脂也是优选的粘合剂。
粘合剂的含量相对于颜料,优选为15~200质量%的范围、更优选为17~100质量%的范围。若粘合剂的含量为15质量%以上,则能够充分获得着色层的强度,另外若所述含量为200质量%以下,则能够良好地确保反射率、装饰性。
(添加剂)
着色层中还可以根据需要,添加交联剂、表面活性剂、填料等。
作为前述交联剂,可列举出环氧系、异氰酸酯系、密胺系、碳二亚胺系、噁唑啉系等的交联剂。对于交联剂的具体情况、特别是碳二亚胺系交联剂、噁唑啉系交联剂的具体情况以及优选例子,与前述聚合物层中的记载相同。交联剂的添加量优选相对于层中的粘合剂,为5~50质量%、更优选为10~40质量%。
作为前述表面活性剂,可以使用阴离子系、非离子系等的公知的表面活性剂。对于表面活性剂的具体情况以及优选例子,与前述聚合物层中的记载相同。含有表面活性剂时的含量优选为0.1~15mg/m2、更优选为0.5~5mg/m2
作为填料,可以使用胶体二氧化硅、二氧化钛等的公知的填料。填料的含量相对于着色层的粘合剂,优选为20质量%以下、更优选为15质量%以下。
着色层的形成可以通过如下方法来进行:将含有颜料的聚合物片贴合到聚合物支撑体的方法、在形成基材时共挤出着色层而形成的方法、利用涂布的方法等。具体来说,通过在聚合物支撑体的表面直接或者隔着厚度2μm以下的底涂层来进行贴合、共挤出、涂布等,从而能够形成着色层。所形成的着色层可以是与聚合物支撑体的表面直接接触的状态、或者也可以是隔着底涂层而层叠的状态。
上述当中,从简便的同时能够形成均匀性的薄膜的观点出发,优选利用涂布的方法。
在利用涂布的情况下,作为涂布方法,可以利用例如,使用凹版印刷涂布机、棒涂机等的公知的涂布方法。涂布液可以是作为涂布溶剂使用水的水系,也可以是使用甲苯、甲乙酮等的有机溶剂的溶剂系。尤其,从环境负荷的观点出发,优选将水作为溶剂。涂布溶剂可以单独使用1种,也可以混合2种以上来使用。具体来说,例如在形成反射层的情况下,通过将反射层形成用涂布液涂布到聚合物支撑体的未形成前述聚合物层的一侧的面,从而形成反射层,所述反射层形成用涂布液含有白色无机粒子、粘合剂、以及其他根据需要包含的成分。
-易粘接性层-
本发明的太阳能电池用背板中还可以进一步设置易粘接性层(特别是着色层上)。易粘接性层是用于与具有太阳能电池元件的电池侧基板(电池本体)、例如密封该电池侧基板的太阳能电池元件的密封材料之间牢固地粘接的层。
易粘接性层可以使用粘合剂、无机微粒而构成,另外还可以根据需要,进一步包含添加剂等其他成分而构成。易粘接性层优选构成为对密封电池侧基板的发电元件的密封材料(例如乙烯-乙烯基乙酸酯(EVA;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、聚乙烯缩丁醛(PVB)、环氧树脂等),具有10N/cm以上(优选为20N/cm以上)的粘接力。若粘接力为10N/cm以上,则容易获得能够维持粘接性的湿热耐性。
另外,可以通过调节易粘接性层中的粘合剂及无机微粒的量的方法、对背板中与电池侧基板(特别是密封材料)粘接的面实施电晕处理的方法等,对粘接力进行调节。
(粘合剂)
易粘接性层还可以含有粘合剂的至少一种。
作为适合易粘接性层的粘合剂,可列举出例如,聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、聚烯烃等,尤其,从耐久性的观点出发,优选丙烯酸树脂、聚烯烃。另外,作为丙烯酸树脂,优选丙烯酸与硅酮的复合树脂。
对于优选的粘合剂的例子,作为聚烯烃的具体例子,可列举出CHEMIPEARL S-120、S-75N(均为三井化学(株)制)、作为丙烯酸树脂的具体例,可列举出JULIMAR ET-410、SEK-301(均为日本纯药(株)制)、作为丙烯酸与硅酮的复合树脂的具体例子,可列举出CERANATEWSA1060、WSA1070(均为DIC(株)制)和H7620、H7630、H7650(均为旭化成chemicals(株)制)等。
粘合剂在易粘接性层中的含量优选为0.05~5g/m2的范围。尤其,更优选为0.08~3g/m2的范围。若粘合剂的含量为0.05g/m2以上,则容易获得期望的粘接力,若粘合剂的含量为5g/m2以下,则能够获得更良好的面状。
(无机微粒)
易粘接性层可以含有无机微粒的至少一种。
作为无机微粒,可列举出例如,二氧化硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸镁、氧化锡等。尤其,从曝露于湿热气氛时的粘接性的降低小的观点出发,优选氧化锡、二氧化硅的微粒。
无机微粒的粒径优选为以体积平均粒径计10~700nm左右、更优选为20~300nm左右。若粒径在该范围内,则能够获得更良好的易粘接性。粒径为通过激光解析/散射式粒径分布测定装置LA950〔(株)堀场制作所制〕测定的值。
无机微粒的形状没有特别限定,可以使用球形、无定形、针状形等的任意形状的物质。
无机微粒的含量相对于易粘接性层中的粘合剂,优选为5~400质量%的范围。若无机微粒的含量为5质量%以上,则曝露于湿热气氛时能够保持良好的粘接性,若无机微粒的含量为400质量%以下,则易粘接性层的面状良好。尤其,无机微粒的含量优选为50~300质量%的范围。
(交联剂)
易粘接性层中可以含有交联剂的至少一种。
作为适合易粘接性层的交联剂,可列举出环氧系、异氰酸酯系、密胺系、碳二亚胺系、噁唑啉系等的交联剂。尤其,从确保经过湿热后的粘接性的观点出发,特别优选噁唑啉系交联剂。
对于交联剂的具体情况、特别是碳二亚胺系交联剂、噁唑啉系交联剂的具体情况以及优选的例子,与前述聚合物层中的记载相同。另外,对于具有噁唑啉基的化合物,作为市面上出售的市售品,还可以使用EPOCROS K2010E、EPOCROS K2020E、EPOCROS K2030E、EPOCROS WS-500、EPOCROS WS-700(均为(株)日本触媒制)等。
作为交联剂在易粘接性层中的含量,相对于易粘接性层中的粘合剂,优选为5~50质量%、尤其更优选为20~40质量%。若交联剂的含量为5质量%以上,则能够获得良好的交联效果,能够保持着色层的强度、粘接性,若交联剂的含量为50质量%以下,则能够确保涂布液的有效期更长。
(添加剂)
易粘接性层中可以根据需要,进一步添加聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅等的公知的消光剂、阴离子系、非离子系等的公知的表面活性剂等。
对于易粘接性层的形成,可列举出将具有易粘接性的聚合物片贴合到聚合物支撑体的方法、利用涂布的方法。尤其,从简便的同时,能够形成均匀性的薄膜的观点出发,优选利用涂布的方法。作为涂布方法,可以利用例如,使用凹版印刷涂布机、棒涂机等的公知的涂布法。用于涂布液的制备的涂布溶剂可以是水、也可以是甲苯、甲乙酮等的有机溶剂。涂布溶剂可以单独使用1种、也可以混合2种以上使用。
易粘接性层的厚度没有特别限定,通常优选为0.05~8μm、更优选为0.1~5μm的范围。若易粘接性层的厚度为0.05μm以上,则能够适当地获得需要的易粘接性,若所述厚度为8μm以下,则面状更良好。
另外,为了不降低着色层的效果,本发明的易粘接性层优选透明。
~太阳能电池用背板的制造~
对于本发明的太阳能电池用背板,其制造法没有特别限定,可以适当地通过例如下述工序进行制造。即,本发明的太阳能电池用背板的优选的制造方法可以通过设置如下工序而构成:(1)对于聚合物基材的至少一个面,将含有氟系聚合物和/或硅酮系聚合物与无定形的胶体二氧化硅、优选溶剂的60质量%以上为水的涂布液,直接或者隔着其他层地涂布到聚合物基材的表面的工序;(2)使被涂布到聚合物基材上而形成的涂布膜干燥,制成聚合物层的工序。其中,通过在形成聚合物层后使该聚合物层固化,从而能够提高经过湿热后的粘接性。
如前所述,在具有易粘接性层等的其他层的情况下,除了上述工序以外,还可以进一步设置用于形成其他层的工序。作为其他层的形成方式,可列举出例如,将含有构成其他层的成分的涂布液,涂布到聚合物基材上(例如聚合物基材的与形成有聚合物层的一侧相反的一侧)的方法,作为其例子,可列举出作为易粘接性层、以及着色层的形成方法已叙述的方法。
作为本发明的太阳能电池用背板的具体例子,可列举出如下例子:在聚合物基材的一方具有聚合物层,在与形成有聚合物层的面相反的面涂布设置含有白色无机粒子的反射层;在聚合物基材的一方具有聚合物层,在与形成有聚合物层的面相反的面涂布设置含有着色颜料的着色层;在聚合物基材的一方具有聚合物层,在与形成有聚合物层的面相反的面,从聚合物基材侧开始依次涂布设置含有白色无机粒子的反射层和易接着层等例子。
另外,作为其他层的形成方式的其他例子,可列举出将具有作为其他层发挥期望的功能的层的片材、膜贴合到聚合物层的被形成面的方法。此时的片材、膜是具有1层或2层以上其他层的片材、膜。
作为本发明的太阳能电池用背板的具体例子,可列举出如下例子:在聚合物基材的一方侧涂布形成有聚合物层,在与形成有该聚合物层的一侧相反侧的另一侧,贴合了含有白色颜料(或白色以外的着色颜料)作为白色无机粒子的白色膜(或着色膜);在聚合物支撑体的与形成有聚合物层的一侧相反的一侧贴合了铝薄膜和含有白色颜料的白色膜;在聚合物支撑体的与形成有聚合物层的一侧相反的一侧贴合了具有无机阻挡层的聚合物膜和含有白色颜料的白色膜等例子。
本发明的太阳能电池用背板的制作只要是在聚合物基材上能够涂布形成本发明中的聚合物层的方法,则可以是任意方式。例如,本发明中的聚合物层适合通过在制备至少含有作为粘合剂的氟系聚合物和/或硅酮系聚合物与无定形的胶体二氧化硅的涂布液后,将该涂布液涂布到聚合物基材上,使其干燥,从而形成。干燥后,可以进行加热等而使其固化。对于涂布方法、所用的涂布液的溶剂,没有特别限定。
作为涂布方法,可以适用例如利用凹版印刷涂布机、棒涂机的涂布法。
用于涂布液的溶剂可以是水、也可以是甲苯、甲乙酮等的有机溶剂。溶剂可以单独使用1种、也可以混合2种以上使用。本发明中,优选制备使作为粘合剂使用的氟系聚合物和/或硅酮系聚合物水分散后的水系涂布液,将其涂布的方法。在此情况下,溶剂中水的比例优选为60质量%以上、更优选为80质量%以上。
另外,在聚合物支撑体为双轴拉伸膜的情况下,还可以将用于形成聚合物层的涂布液涂布到双轴拉伸后的聚合物基材后,使涂膜干燥。另外,还可以在将涂布液涂布到单轴拉伸后的聚合物基材并使涂膜干燥后,沿着与单轴拉伸的方向不同的方向进行拉伸。进一步,还可以在将涂布液涂布到拉伸前的聚合物支撑体并使涂膜干燥后,沿着2个方向拉伸。
<太阳能电池组件>
本发明的太阳能电池组件设置有如下所述的构件而构成:太阳光入射的透明性的基板、太阳能电池元件、被设置于前述太阳能电池元件的与配置有前述基板的一侧相反的一侧的上述本发明的太阳能电池用背板。本发明的太阳能电池组件由于具有上述本发明的太阳能电池用背板,因而能够获得耐候性、特别是即使曝露于温湿度变化、高湿热环境下的情况下也能够获得长期稳定的发电性能。
图1示意性表示本发明的太阳能电池组件的构成的一个例子。该太阳能电池组件10如下所述地构成:将使太阳光的光能转换为电能的太阳能电池元件20配置于太阳光入射的透明性的基板24与背板(上述本发明的太阳能电池用背板用聚合物片)5之间,用乙烯-乙烯基乙酸酯系密封材料22密封基板24与背板5之间,从而构成本发明的太阳能电池组件10。本实施方式的背板5如下所述:在聚合物基材16的一个面侧设置有2层的聚合物层,另一个面侧(太阳光入射一侧)设置有作为其他层的白色的反射层18。2层的聚合物层是按照从聚合物基材侧开始依次设置第1聚合物层14和与聚合物层14连接的第2聚合物层12的层叠结构,第1聚合物层14及第2聚合物层12的一方或双方含有氟系聚合物或/和硅酮系聚合物与无定形的胶体二氧化硅。
对于太阳能电池组件、太阳能电池单元、背板以外的部件,例如,在“太阳光发电系统构成材料”(杉本荣一监制、(株)工业调查会、2008年发行)中有详细记载。
透明性的基板24只要具有太阳光能够透射的光透射性即可,可以从透射光的基材中适当选择。从发电效率的观点出发,优选光的透射率越高越好,作为这样的基板,可以适合地使用例如,玻璃基板、丙烯酸树脂等的透明树脂等。
作为太阳能电池元件20,可以适用单晶硅、多晶硅、无定形硅等的硅系、铜-铟-镓-硒、铜-铟-硒、镉-碲、镓-砷等的III-V族、II-VI族化合物半导体系等、各种公知的太阳能电池元件。
实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明,本发明在不超越其主旨的情况下,不限定于以下实施例。另外,没有特别限定,“份”是质量基准。
(实施例1)
-支撑体的制作-
(1)聚酯的合成
将高纯度对苯二甲酸(三井化学(株)制)100kg与乙二醇(日本触媒(株)制)45kg的浆料,用4小时逐渐供给到预先加入对苯二甲酸二(羟乙基)酯约123kg、保持在温度250℃、压力1.2×105Pa的酯化反应槽中,供给结束后进一步用1小时进行酯化反应。然后,将所得的酯化反应产物123kg移入缩聚反应槽中。
接着,向移入酯化反应产物的缩聚反应槽中添加相对于所得的聚合物为0.3质量%的乙二醇。在搅拌5分钟后,按照相对于所得的聚合物,钴元素换算值为30ppm、锰元素换算为15ppm的方式,加入醋酸钴及醋酸锰的乙二醇溶液。进一步搅拌5分钟后,按照相对于所得的聚合物,钛元素换算值为5ppm的方式,添加烷氧基钛化合物的2质量%乙二醇溶液。前述烷氧基钛化合物中,使用日本特开2005-340616号公报的段落序号[0083]的实施例1中合成的烷氧基钛化合物(Ti含量=4.44质量%)。5分钟后,按照相对于所得的聚合物为5ppm的方式,添加二乙基膦酰醋酸乙酯的10质量%乙二醇溶液。
然后,边以30rpm的速度搅拌低聚合物,边使反应体系从250℃缓慢升温至285℃,同时使压力降低到40Pa。直至达到最终温度、最终压力的时间均为60分钟。这种状态下继续反应3小时,然后,氮气清扫反应体系,恢复到常压,停止缩聚反应。然后,将所得的聚合物熔融物以股线状喷出至冷水,立即剪切,制作聚合物颗粒(直径约3mm、长约7mm)。
(2)固相聚合
将上述获得的颗粒,在保持在40Pa的真空容器中,在220℃的温度下保持30小时,进行固相聚合。
(3)基层形成
将如上所述经过固相聚合后的颗粒在280℃下进行熔融挤出,浇铸到金属鼓上,制作厚约2.5mm的未拉伸基层。然后,在90℃沿着纵方向拉伸3倍,进一步在120℃下沿着横方向拉伸3.3倍。进一步在215℃下进行3分钟的热定形,获得厚度250μm的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑体(以下,简称为“PET支撑体”。)。
-表面底涂层-
(1)表面底涂层形成用涂布液的制备
混合下述组成中的各成分,制备用于在受光的一侧的表面设置底涂层的表面底涂层形成用涂布液。
<涂布液的组成>
·聚酯系粘合剂…48.0份
(Vylonal DM1245(东洋纺(株)制、固体成分:30质量%))
·碳二亚胺化合物(交联剂)…10.0份
(CARBODILITE V-02-L2、日清纺织(株)制、固体成分:10质量%)
·噁唑啉化合物(交联剂)…3.0份
(EPOCROS WS700、(株)日本触媒制、固体成分:25质量%)
·表面活性剂…15.0份
(NAROACTY CL95、三洋化成工业(株)制、固体成分:1质量%)
·蒸馏水…907.0份
(2)表面底涂层的形成
按照粘合剂量为以涂布量计0.1g/m2的方式,将所得的表面底涂层形成用涂布液涂布到PET支撑体的一个面,在180℃下使其干燥1分钟,形成干燥厚度约0.1μm的底涂层。
-着色层-
(1)二氧化钛分散物的制备
混合下述组成中的成分,将该混合物通过DYNO-MILL型分散机,实施1小时分散处理,制备二氧化钛分散物。
<二氧化钛分散物的组成>
·二氧化钛(体积平均粒径=0.42μm)…39.9质量%
(TI PAQUE R-780-2、石原产业(株)制、固体成分100质量%)
·聚乙烯醇…49.9质量%
(PVA-105、(株)KURARAY制、固体成分:10质量%)
·表面活性剂…0.5质量%
(DEMOL EP、花王(株)制、固体成分:10质量%)
·蒸馏水…9.7质量%
(2)着色层用涂布液的制备
混合下述组成中的成分,制备着色层用涂布液。
<涂布液的组成>
·前述二氧化钛分散物…80.0质量%
·硅烷醇改性聚乙烯醇粘合剂…11.4质量%
(R1130、(株)KURARAY制、固体成分:7质量%)
·聚氧亚烷基烷基醚…3.0质量%
(NAROACTY CL95、三洋化成工业(株)制、固体成分:1质量%)
·噁唑啉化合物…2.0质量%
(EPOCROS WS-700、日本触媒(株)制、固体成分:25质量%;交联剂)
·蒸馏水…5.6质量%
(3)着色层的形成
将所得的涂布液涂布到形成于前述PET支撑体上的表面底涂层上,在180℃下使其干燥1分钟,形成二氧化钛量7.0g/m2、粘合剂1.2g/m2的着色层。
-背面聚合物层1-
(1)背面聚合物层1形成用涂布液的制备
混合下述组成中的各成分,制备背面聚合物层1形成用涂布液。另外,胶体二氧化硅的体积平均粒径为约60nm(使用激光解析/散射式粒径分布测定装置LA950〔(株)堀场制作所制〕并通过光散射法测定)。
<涂布液的组成>
·硅酮/丙烯酸系粘合剂(粘合剂P-1)…310份
(CERANATE WSA-1070、DIC(株)制、固体成分:40质量%)
·胶体二氧化硅(CS-1)…12.4份
(SNOWTEX UP、日产化学(株)制、固体成分20质量%、体积平均粒径约60nm)
·碳二亚胺化合物(交联剂)…24份
(CARBODILITE V-02-L2、日清纺织(株)制、固体成分:25质量%)
·噁唑啉化合物(交联剂)…24份
(EPOCROS WS700、日本触媒(株)制、固体成分:25质量%)
·表面活性剂…1.0份
(NAROACTY CL95、三洋化成工业(株)制、固体成分:1质量%)
·二氧化钛分散物…206份
·蒸馏水…435份
(2)背面聚合物层1的形成
使用#12的线棒,将所得的背面聚合物层1形成用涂布液涂布到PET支撑体的与形成有着色层的一侧相反的一侧的面后,在175℃下使其干燥3分钟,形成聚合物层1。
如上所述,制作了PET支撑体的两面的各层作为利用涂布的涂布层而设置的背板试样。
-太阳能电池组件的制作-
按顺序依次重叠厚3mm的强化玻璃、EVA片〔SC50B、三井化学fabro(株)制〕、结晶系太阳能电池单元、EVA片〔SC50B、三井化学fabro(株)制〕、以及如上所述地制作并进行与下述评价“3.粘接性”的“(2)经过湿热后的粘接性”同样的处理后的背板试样,使用真空层压机〔日清纺(株)制、真空层压机〕,通过热压,使其粘接。其中,背板试样按照其着色层的表面与EVA片接触的方式进行配置。另外,粘接在如下所述的条件下进行:通过真空层压机,在128℃下进行3分钟的真空抽吸后,加压2分钟进行暂时粘接,进一步利用干燥炉在150℃下进行30分钟正式粘接处理。由此,制作结晶系的太阳能电池组件。
使用所制作的太阳能电池组件,进行发电运转,结果作为太阳能电池显示出良好的发电性能。
(实施例2~6)
在实施例1中,将背面聚合物层1形成用涂布液的组成中的胶体二氧化硅的含量变为下述表1所示的量,除此以外,与实施例1同样地,制作背板试样。
(比较例1)
在实施例1中,不含有用于背面聚合物层1形成用涂布液的制备的胶体二氧化硅,除此以外,与实施例1同样地,制作背板试样。
(实施例7、比较例2~3)
在实施例4中,将背面聚合物层1形成用涂布液的组成中的粘合剂变为下述表1所示的成分,除此以外,实施例7、比较例2~3与实施例4同样地,制作背板试样。
(实施例8~12)
在实施例4中,将背面聚合物层1形成用涂布液的组成中的粘合剂的含量变为下述表1所示的量,除此以外,实施例8~12与实施例4同样地,制作背板试样。
(实施例13~14、比较例4~5)
在实施例4中,将背面聚合物层1形成用涂布液的组成中的胶体二氧化硅变为下述表1所示的成分,除此以外,实施例13~14、比较例4~5与实施例4同样地,制作背板试样。
(实施例15)
在实施例4中,按照以下所示的顺序,将背面聚合物层2形成用涂布液涂布到在PET支撑体的与设置有着色层的一侧相反的一侧的面形成的聚合物层1的表面,进一步形成背面聚合物层2,除此以外,实施例15与实施例4同样地,制作背板试样。
-背面聚合物层2的形成-
(1)背面聚合物层2形成用涂布液的制备
混合下述组成中的各成分,制备背面聚合物层2形成用涂布液。另外,胶体二氧化硅的体积平均粒径与前述同样地通过光散射法进行测定。
<涂布液的组成>
·硅酮/丙烯酸系粘合剂(粘合剂P-1)…311份
(CERANATE WSA-1070、DIC(株)制、固体成分:40质量%)
·碳二亚胺化合物(交联剂)…50份
(CARBODILITE V-02-L2、日清纺织(株)制、固体成分:25质量%)
·表面活性剂…2份
(NAROACTY CL95、三洋化成工业(株)制、固体成分:1质量%)
·胶体二氧化硅(CS-1)…187份
(SNOWTEX UP、日产化学(株)制、固体成分20质量%、体积平均粒径约60nm)
·蒸馏水…450份
(2)背面聚合物层2的形成
利用#8的线棒,将所得的背面聚合物层2形成用涂布液涂布到背面聚合物层1上后,在175℃下使其干燥3分钟,形成背面聚合物层2。
由此,制作PET支撑体的両面的各层作为利用涂布的涂布层而设置的背板试样。
(实施例16~17)
在实施例15中,将背面聚合物层2形成用涂布液的组成中的粘合剂变为下述表1所示的成分,除此以外,实施例16~17与实施例15同样地,制作背板试样。
(实施例18~19、比较例6~7)
在实施例15中,将背面聚合物层2形成用涂布液的组成中的胶体二氧化硅变为下述表1所示的成分,除此以外,实施例18~19、比较例6~7与实施例15同样地,制作背板试样。
(评价)
对于上述的实施例及比较例中制作的背板试样,进行下述评价。评价结果示于下述表1。
-1.收缩-
将所制作的背板试样加工成30cm×40cm的尺寸的试样片,准备三张上述试样片,目视计算背面聚合物层1中的涂布液的收缩(cissing)数。另外,在实施例15~19、比较例6~7中,对于背面聚合物层1及背面聚合物层2,分别进行评价。
-2.面状-
将所制作的背板试样加工成30cm×40cm的尺寸的试样片,通过目视观察该试样片1张,按照下述评价基准评价斑点的情况。
<评价基准>
5:与比较例1相比,斑点的产生少、所产生的斑点是不明显的斑点。
4:与比较例1相比,斑点少。
3:产生与比较例1相同程度的斑点。
2:与比较例1相比,斑点的产生频率多。
1:与比较例1相比,确认到斑点多。
上述基准中,实用上被允许的是等级3以上。
-3.粘接性-
(1)经过湿热前的粘接性
使用单刃的剃刀,对所制作的背板的背面聚合物层1(其中,对于实施例15~19、比较例6~7是背面聚合物层2)的表面,实施纵横各6根的损伤,形成25块的网格。在其上贴合美拉带(Mylar tape)(聚酯带),沿着试样表面在180°方向上拉伸,手动剥离。此时,通过剥离后的网格的数目,按照下述评价基准,评价背面聚合物层的粘接力。评价等级4、5是实用上可允许的范围。
<评价基准>
5:没有剥离的网格(0块)。
4:剥离的网格为0块至不足0.5块。
3:剥离的网格为0.5块以上且不足2块。
2:剥离的网格为2块以上且不足10块。
1:剥离的网格为10块以上。
(2)经过湿热后的粘接性
将所制作的背板在120℃、相对湿度100%的环境条件下保持48小时,然后,在25℃、相对湿度60%的环境下,调湿1小时后,通过与前述“(1)经过湿热前的粘接性”的评价相同的方法,评价背面聚合物层的粘接力。
[表1]
*1:[%]表示相对于氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量的比例[质量%]。
前述表1中的成分的具体情况如下所述。
<粘合剂>
·P-1:CERANATE WSA1070
(DIC(株)制、硅酮丙烯酸系粘合剂)
·P-2:CERANATE WSA1060
(DIC(株)制、硅酮丙烯酸系粘合剂)
·P-3:Obbligato SW0011F
(AGC COAT TECH(株)制、氟系粘合剂)
·P-101:FINETEX Es650
(DIC(株)制、聚酯系粘合剂)
·P-102:OLESTER UD350
(三井化学(株)制、聚氨酯粘合剂)
<胶体二氧化硅>
·CS-1:SNOWTEX UP
(日产化学工业(株)制、无定形的胶体二氧化硅、体积平均粒径约60nm)
·CS-2:SNOWTEX PS-S
(日产化学工业(株)制、无定形的胶体二氧化硅、体积平均粒径约100nm)
·CS-3:SNOWTEX PS-M
(日产化学工业(株)制、无定形的胶体二氧化硅、体积平均粒径约110nm)
·CS-101:SNOWTEX C
(日产化学工业(株)制、球形粒子的胶体二氧化硅、体积平均粒径15nm)
·CS-102:SNOWTEX ZL
(日产化学工业(株)制、球形粒子的胶体二氧化硅、体积平均粒径80nm)
如前述表1所示,实施例中,形成有均匀性高的聚合物层,特别是即使在曝露于湿热环境下的情况下,粘接性的降低也受到抑制,显示出良好的耐侯性。相对于此,比较例中,无法解决涂布形成聚合物层时的涂布液的收缩,其结果是,所形成的聚合物层的膜状态变差、无法良好地维持耐侯性。
本发明的具体方式的上述记载是以记载和说明为目的而提出的。公开的实施方式并没有意图限定本发明,或者意图包括本发明所有的实施方式。当然,本领域技术人员能够进行多种修饰和变形是不言而喻的。该方式是被选定用于最恰当地说明本发明的概念以及其实际应用的例子,由此,该方式用于以下用途:使本领域技术人员的其他人能够理解本发明,以使得本领域技术人员的其他人适用于意图的特定的用途而能够进行各种方式和各种变形。
2010年11月12日申请的日本专利申请第2010-254210号公报的公开整体作为参照文献援引于此。
本说明书中记载的全部刊物、日本专利申请、以及技术标准,在这些各个刊行物、日本专利申请、以及技术标准以引用文献的形式特别是分别被特定引入的情况下,与该引用文献同样的限定范围被援引于此。本发明的范围意图通过本申请权利要求书及其等同的方案来确定。

Claims (6)

1.一种太阳能电池用背板的制造方法,其具有如下所述的工序:
在聚合物基材的至少一个面涂布涂布液并使其干燥,从而形成聚合物层的工序,所述涂布液包含选自氟系聚合物及硅酮系聚合物的聚合物、具有多个球形粒子连接而成的结构的胶体二氧化硅和水。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板的制造方法,其中,所述胶体二氧化硅的粒径以将胶体二氧化硅视为球形时的直径计为10nm~200nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板的制造方法,其中,所述涂布液是选自氟系聚合物和硅酮系聚合物的聚合物水分散后的水系涂布液。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板的制造方法,其中,相对于所述氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量,所述胶体二氧化硅的比率为3质量%~60质量%。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池用背板的制造方法,其中,相对于所述氟系聚合物及硅酮系聚合物的总含量,所述胶体二氧化硅的比率为5质量%~50质量%。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板的制造方法,其中,所述胶体二氧化硅的涂布液含量为0.1质量%~6.5质量%。
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