CN107851677A - 太阳能电池用背面保护片及太阳能电池模块 - Google Patents

太阳能电池用背面保护片及太阳能电池模块 Download PDF

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滨威史
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Abstract

一种太阳能电池用背面保护片以及太阳能电池模块,所述太阳能电池用背面保护片具有:树脂基材;第1着色层,配置于树脂基材的一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下;以及第2着色层,配置于树脂基材的另一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下,所述太阳能电池用背面保护片的第1着色层侧配置于对太阳能电池元件进行密封的密封材料侧。

Description

太阳能电池用背面保护片及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池用背面保护片及太阳能电池模块。
背景技术
将晶硅或非晶硅等作为太阳能电池元件的太阳能电池模块通常是利用层压法等来制造,所述层压法是按顺序层叠太阳光入射的透明性的前基板、作为光伏元件的太阳能电池元件(以下有时称为“单元”)利用密封材料密封的电池侧基板、及背面保护片(所谓的太阳能电池用背板),抽真空而进行加热压接。太阳能电池模块由于长时间放置在暴露于太阳光及风雨中的环境(例如屋顶上等)下,因此对形成太阳能电池模块的太阳能电池用背面保护片要求湿热环境下的耐久性等多种功能。
从赋予各种功能的观点考虑,太阳能电池用背面保护片用作层叠于聚酯薄膜而成的层叠体的情况较多。作为代表性的功能层,例如可列举:用于使与电池侧基板的密封材料密合的粘接剂层、用于提高入射至模块内的太阳光的反射功能而使发电效率提高的白色层、用于赋予设计性的黑色层、用于赋予长期耐久性的耐候性层等。
例如在日本特开2013-161817号公报中公开有一种太阳能电池模块用背板,其具备太阳能电池模块用聚合物片,所述太阳能电池模块用聚合物片具有聚酯支撑体、及配置于聚酯支撑体的至少单面的着色层,着色层含有包含有机高分子的粘合剂、炭黑、及金属氧化物微粒,且着色层满足下述式(1)。
式(1)
1≤W2/W1≤10
(式(1)中,W1表示着色层中的炭黑的含量(单位:质量%),W2表示着色层中的金属氧化物微粒的含量(单位:质量%)。)
并且,例如在日本特开2012-216689号公报中公开有一种太阳能电池模块用背面保护片,其是将至少包含透明密合层与反射层的多个层层叠而成,所述透明密合层配置于太阳能电池模块用背面保护片的最外层并透射所有光线,所述反射层对750nm以上且1500nm以下的近红外线进行反射,所述太阳能电池模块用背面保护片的特征在于:形成于多个层之间的粘接层中的至少一个层为黑色粘接剂层,黑色粘接剂层包含含有主剂树脂与暗色系有机颜料的黑色粘接剂,且透射波长750nm以上且1500nm以下的近红外线。
发明内容
发明要解决的技术课题
日本特开2013-161817号公报中所公开的太阳能电池模块用背板的基于黑色的设计性及绝缘性优异,但有可能聚酯支撑体因紫外线而劣化导致耐候性降低。
并且,日本特开2012-216689号公报中所公开的太阳能电池模块用背面保护片虽然为具有黑色外观的太阳能电池模块用背面保护片,但具备充分的耐候性及耐久性,可充分有助于太阳能电池模块的发电效率的提高。然而,若将日本特开2012-216689号公报中所公开的太阳能电池模块用背面保护片应用于太阳能电池模块,则着色层位于密封材料侧,反射层位于大气侧,因此着色层通过进行红外线吸收而发热,且利用反射层将红外线再次反射至单元侧,因此认为因发热而导致发电效率降低。
本发明的一方式的目的在于提供一种具有耐候性、且通过抑制太阳能电池元件的温度上升而有助于抑制发电效率的降低的太阳能电池用背面保护片。
本发明的另一方式的目的在于提供一种发电效率的降低长期间得到抑制的太阳能电池模块。
用于解决技术课题的手段
用于达成上述目的的方法中包含以下方式。
<1>一种太阳能电池用背面保护片,其具有:
树脂基材;
第1着色层,配置于树脂基材的一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下;以及
第2着色层,配置于树脂基材的另一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下。
<2>根据<1>所述的太阳能电池用背面保护片,其中,第1着色层包含颜料,第1着色层中的颜料的合计体积分数为40体积%以下。
<3>根据<1>或<2>所述的太阳能电池用背面保护片,其中,第1着色层包含白色颜料、以及选自喹吖啶酮系化合物、酞菁系化合物、二噁嗪系化合物、及苝系化合物中的至少一种颜料。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,其中,第2着色层包含炭黑及白色颜料。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,其中,第1着色层侧的L*值、a*值、b*值分别为L*≤40、-3.0≤a*≤3.0、-20.0≤b*≤0.0,第2着色层为黑色。
<6>一种太阳能电池模块,其具备:
太阳能电池元件;
密封材料,对太阳能电池元件进行密封;
透明性的前基板,与太阳能电池元件的受光面侧的密封材料粘接,并配置于最表面;以及
根据<1>至<5>中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,所述太阳能电池用背面保护片的第1着色层侧与太阳能电池元件的与受光面侧相反一侧的密封材料粘接。
发明效果
根据本发明的一方式,能够提供一种具有耐候性、且通过抑制太阳能电池元件的温度上升而有助于抑制发电效率的降低的太阳能电池用背面保护片。根据本发明的另一方式,能够提供一种发电效率的降低长期间得到抑制的太阳能电池模块。
附图说明
图1是表示太阳能电池用背面保护片的一例的概略结构图。
图2是表示太阳能电池模块的一例的概略结构图。
具体实施方式
以下,适当参考附图来对本公开的太阳能电池用背面保护片(以下,有时记为“太阳能电池用背板”)及太阳能电池模块进行详细说明。在各图中使用相同符号而表示的构成要件是指相同的构成要件。但是,本发明并不受以下实施方式的任何限定,能够在本发明的目的的范围内适宜地加以变更来实施。
另外,在本申请说明书中表示范围的“~”是指将包含其前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。并且,在仅对上限值附加单位的情况下,是指下限值也为相同的单位。
[太阳能电池用背面保护片]
太阳能电池用背面保护片具有:树脂基材;第1着色层,配置于树脂基材的一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线(以下有时简记为“红外线”)的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下;以及第2着色层,配置于树脂基材的另一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下。
在此,对本说明书中的红外线平均透射率、紫外线透射率、红外线平均反射率进行说明。
-红外线平均透射率-
利用分光光度计使750nm~2500nm(红外线测定)的光相对于测定面而入射来对太阳能电池用背面保护片测定第1着色层或第2着色层的红外线的透射率。在750nm~2500nm内以每5nm测定透射率,并通过算术平均计算平均透射率。
-紫外线透射率-
利用分光光度计使300nm~400nm(紫外线测定)的光相对于测定面而入射来对太阳能电池用背面保护片测定第1着色层的紫外线的透射率。325nm的紫外线的透射率为对波长325nm的透射率。
-红外线平均反射率-
利用分光光度计使750nm~2500nm的光相对于测定面而入射来对太阳能电池用背面保护片测定第2着色层的红外线反射率。在750nm~2500nm内以每5nm测定反射率,并通过算术平均计算平均反射率。
另外,如上述方式那样测定第1着色层或第2着色层的红外线平均透射率、紫外线透射率、或红外线平均反射率的情况下,是以在树脂基材的一面具有作为测定对象的着色层、在另一面不具有非测定对象的着色层的状态进行测定。具体而言,以仅在树脂基材的单面形成第1着色层或第2着色层的状态进行测定,或者在已在树脂基材的一面上形成有第1着色层且在另一面上形成有第2着色层的情况下,只要在剥离测定对象外的着色层后进行测定即可。
太阳能电池模块通过长时间设置于室外而暴露于太阳光及风雨中,因此要求长期耐久性。因此,期望被用作背面保护材的太阳能电池用背面保护片也具有长期耐久性。
并且,关于太阳能电池模块,若太阳能电池元件(单元)的温度变高,则会引起发电效率的降低,因此期望单元的温度上升得到抑制。
图1示意地表示本实施方式的太阳能电池用背面保护片的结构的一例。图1所示的太阳能电池用背面保护片100具有:树脂基材10;第1着色层12,配置于树脂基材10的一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下;以及第2着色层14,配置于树脂基材的另一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下。本发明的太阳能电池用背面保护片具有耐候性,且通过抑制太阳能电池元件的温度上升而有助于抑制发电效率的降低。其理由认为如下所述。
图2示意地表示本实施方式的具备太阳能电池用背面保护片的太阳能电池模块的结构的一例。在使用本发明的太阳能电池用背面保护片100来制造太阳能电池模块时,如图2所示那样,以如下方式进行配置:使太阳能电池用背面保护片100的第1着色层12侧与对太阳能电池元件(单元)20进行密封的密封材料22粘接,使第2着色层14侧成为太阳能电池模块200的背面侧最外层,即大气侧。
位于太阳能电池模块的单元侧的第1着色层12对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,因此从前基板30入射而未被太阳能电池元件20吸收而透射的红外线的大部分透射第1着色层12。而且透射了树脂基材10的红外线到达位于大气侧的第2着色层14,但第2着色层14对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下,容易吸收红外线。因此,到达了第2着色层14的红外线的大部分被第2着色层14吸收。并且,从大气侧入射的红外线被第2着色层14吸收,从而抑制朝向单元侧的入射。第2着色层14所吸收的热向大气侧发散,从而抑制太阳能电池用背面保护片100的第1着色层12侧的发热。因此,位于第1着色层12的附近的太阳能电池元件20的温度上升得到抑制,从而抑制发电效率的降低。
另一方面,第1着色层12对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下,因此从前基板30入射的光中未被太阳能电池元件20吸收而透射的紫外线的大部分通过太阳能电池用背面保护片100的第1着色层12而反射。因此,抑制由紫外线引起的树脂基材10的劣化(黄变/脆化)。
因此,本实施方式的具备太阳能电池用背面保护片100的太阳能电池模块200长期具有耐候性,能够发挥高的发电效率。
以下,对本实施方式的太阳能电池用背面保护片及太阳能电池模块的结构具体地说明。另外,在以下的说明中,有时适宜地省略符号。
<树脂基材>
树脂基材是成为太阳能电池用背面保护片的支撑体的部件,至少包含树脂而形成。
作为构成树脂基材的材料可列举聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等。
从作为支撑体的强度、获得容易性、操作性、制造成本等观点考虑,树脂基材优选聚酯薄膜。
并且,从耐候性的观点考虑,树脂基材优选在至少一方向上延伸的拉伸薄膜,更优选双轴延伸薄膜。
因此,树脂基材尤其优选双轴延伸聚酯薄膜。以下,对使用双轴延伸聚酯薄膜来作为树脂基材的情况进行说明,但树脂基材并不限定于双轴延伸聚酯薄膜。
双轴延伸聚酯薄膜可通过如下方式制作:将未延伸的聚酯薄膜在第1方向(例如薄膜移动方向(MD;Machine Direction:纵向))上延伸,沿薄膜面而在与第1方向正交的第2方向(例如薄膜宽度方向(TD;Transverse Direction:横向))上进行延伸。
作为形成聚酯薄膜的聚酯,例如可列举由芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生物合成的线状饱和聚酯。作为线状饱和聚酯的具体例,可列举聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚(1,4-亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚2,6-萘二甲酸乙二酯等。其中,在力学物性或成本的平衡的方面考虑,尤其优选聚对苯二甲酸乙二酯或聚2,6-萘二甲酸乙二酯、聚(1,4-亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)。
聚酯可为均聚物,也可为共聚物。而且,也可为在聚酯中混合少量的其他种类的树脂例如聚酰亚胺等而成的混合物。
聚酯的种类并不限于上述,也可使用公知的聚酯。作为公知的聚酯可使用二羧酸成分与二醇成分进行合成,也可使用市售的聚酯。
在合成聚酯时,例如能够利用周知的方法通过酯化反应及酯交换反应中的至少一种来使(a)二羧酸成分与(b)二醇成分进行反应而获得。
作为(a)二羧酸成分,例如可列举丙二酸、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;金刚烷二羧酸、降冰片烯二羧酸、环己烷二羧酸、十氢萘二羧酸等脂环族二羧酸;对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、4,4'-联苯二羧酸、4,4'-二苯醚二羧酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、苯基茚满二羧酸、蒽二羧酸、菲二羧酸、9,9'-双(4-羧基苯基)芴酸等芳香族二羧酸等二羧酸或其酯衍生物。
作为(b)二醇成分,例如可列举乙二醇、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类;环己烷二甲醇、螺环二醇、异山梨醇等脂环式二醇类;双酚A、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、9,9'-双(4-羟基苯基)芴等芳香族二醇类等二醇化合物。
作为(a)二羧酸成分优选使用芳香族二羧酸的至少一种。更优选含有二羧酸成分中的芳香族二羧酸作为主成分。另外,所谓“主成分”是指芳香族二羧酸在二羧酸成分中所占的比例为80质量%以上。也可包含除了芳香族二羧酸以外的二羧酸成分。作为这样的二羧酸成分为芳香族二羧酸等的酯衍生物等。
作为(b)二醇成分优选使用脂肪族二醇的至少一种。作为脂肪族二醇能够包含乙二醇,优选为含有乙二醇作为主成分。另外,所谓“主成分”是指乙二醇在二醇成分中所占的比例为80质量%以上。
相对于1摩尔芳香族二羧酸(例如对苯二甲酸)及根据需要的其酯衍生物,脂肪族二醇(例如乙二醇)的使用量优选为1.015摩尔~1.50摩尔的范围。脂肪族二醇的使用量更优选为1.02摩尔~1.30摩尔的范围,进一步优选为1.025摩尔~1.10摩尔的范围。若脂肪族二醇的使用量为1.015摩尔以上的范围,则酯化反应良好地进行;若为1.50摩尔以下的范围,则可抑制例如由于乙二醇的二聚化而副产二乙二醇,能够良好地保持熔点或玻璃转变温度、结晶性、耐热性、耐水解性、耐候性等众多特性。
在酯化反应或酯交换反应中能够使用以往公知的反应催化剂。作为反应催化剂,可列举碱金属化合物、碱土金属化合物、锌化合物、铅化合物、锰化合物、钴化合物、铝化合物、锑化合物、钛化合物、磷化合物等。通常,优选在聚酯的制造方法完成以前的任意阶段添加锑化合物、锗化合物、钛化合物作为聚合催化剂。作为这样的方法,例如若以锗化合物为例子,则优选直接添加锗化合物粉体。
例如,酯化反应工序是在含有钛化合物的催化剂的存在下使芳香族二羧酸与脂肪族二醇聚合。在该酯化反应中,将以有机酸为配体的有机螯合钛络合物用作作为催化剂的钛化合物,且优选在工序中设置至少以下述顺序添加有机螯合钛络合物、镁化合物、不具有芳香环作为取代基的5价的磷酸酯的过程。
具体而言,在酯化反应工序中,首先,在磷化合物及镁化合物的添加之前,先将芳香族二羧酸及脂肪族二醇与含有作为钛化合物的有机螯合钛络合物的催化剂进行混合。有机螯合钛络合物等钛化合物对于酯化反应也具有优异的催化活性,因此能够良好地进行酯化反应。在该情况下,可在芳香族二羧酸成分及脂肪族二醇成分的混合中加入钛化合物,也可在将芳香族二羧酸成分(或脂肪族二醇成分)与钛化合物混合后混合脂肪族二醇成分(或芳香族二羧酸成分)。并且,也可将芳香族二羧酸成分、脂肪族二醇成分、钛化合物同时混合。混合并不特别限制于该方法,能够通过以往公知的方法而进行。
在此,也优选在所述聚酯的聚合时,加入下述化合物。
作为5价的磷化合物,使用不具有芳香环作为取代基的5价的磷酸酯的至少一种。例如可列举具有碳原子数为2以下的低级烷基作为取代基的磷酸酯〔(OR)3-P=O;R=碳原子数为1或2的烷基〕,具体而言,尤其优选磷酸三甲酯、磷酸三乙酯。
作为磷化合物的添加量优选磷(P)元素换算值成为50ppm~90ppm的范围的量。磷化合物的量更优选磷(P)元素换算值成为60ppm~80ppm的量,进一步优选磷(P)元素换算值成为60ppm~75ppm的量。
通过在聚酯中包含镁化合物,聚酯的静电施加性得到提高。
作为镁化合物,例如可列举氧化镁、氢氧化镁、醇镁、乙酸镁、碳酸镁等镁盐。其中,从在乙二醇中的溶解性的观点考虑,最优选乙酸镁。
作为镁化合物的添加量,为了赋予高的静电施加性,优选镁(Mg)元素换算值成为50ppm以上的量,更优选镁(Mg)元素换算值成为50ppm~100ppm的范围的量。作为镁化合物的添加量,在赋予静电施加性的方面考虑,优选镁(Mg)元素换算值成为60ppm~90ppm的范围的量,进一步优选镁(Mg)元素换算值成为70ppm~80ppm的范围的量。
在酯化反应工序中,尤其优选以从下述式(i)所计算出的值Z满足下述关系式(ii)的范围添加作为催化剂成分的钛化合物、作为添加剂的镁化合物及磷化合物而使其熔融聚合的情况。在此,P含量是源自包含不具有芳香环的5价的磷酸酯的磷化合物整体的磷量,钛(Ti)含量是源自包含有机螯合钛络合物的Ti化合物整体的钛量。如上所述,选择在包含钛化合物的催化剂系统中同时使用镁化合物及磷化合物,控制其添加定时及添加比例,由此能够适度较高地维持钛化合物的催化活性,并且获得泛黄少的色调,赋予即使在聚合反应时或之后的制膜时(熔融时)等暴露在高温下,也不易产生黄着色的耐热性。
(i)Z=5×(P含量[ppm]/P原子量)-2×(Mg含量[ppm]/Mg原子量)-4×(Ti含量[ppm]/Ti原子量)
(ii)0≤Z≤5.0
由于磷化合物不仅对钛发挥作用而且与镁化合物也相互发挥作用,因此这成为定量地表现三者的平衡的指标。
式(i)从能够反应的所有磷量减去与镁发挥作用的磷量,表示能够与钛发挥作用的磷的量。在值Z为正的情况下,可以说处于阻碍钛的磷剩余的状况,相反在值Z为负的情况下,可以说处于用于阻碍钛所需的磷不足的状况。在反应中,Ti、Mg、P的各原子的一个并不等价,因此在式中的各个摩尔数上乘以价数而实施加权。
另外,在聚酯的合成中使用无需特殊的合成等、廉价且能够容易获得的钛化合物、这样的磷化合物、镁化合物,能够既保持反应所需的反应活性,也获得对色调及热的耐着色性优异的聚酯。
在式(ii)中,从在保持聚合反应性的状态下,进一步提高对色调及热的耐着色性的观点考虑,优选满足1.0≤Z≤4.0的情况,更优选满足1.5≤Z≤3.0的情况。
作为酯化反应工序的优选方式,优选在酯化反应结束之前,在芳香族二羧酸及脂肪族二醇中添加1ppm~30ppm的以柠檬酸或柠檬酸盐为配体的螯合钛络合物。之后,优选在螯合钛络合物的存在下,添加60ppm~90ppm(更优选70ppm~80ppm)的弱酸的镁盐,在添加后进一步添加60ppm~80ppm(更优选65ppm~75ppm)的并不具有芳香环作为取代基的5价的磷酸酯。
能够使用串连有至少两个反应器的多级式装置,在乙二醇回流的条件下,一面将由反应而生成的水或醇除去至系统外,一面实施酯化反应工序。
酯化反应工序可在一个阶段进行,也可分为多个阶段进行。
在在一个阶段进行酯化反应工序的情况下,酯化反应温度优选230℃~260℃,更优选240℃~250℃。
在分为多个阶段进行酯化反应工序的情况下,第一反应槽的酯化反应的温度优选230℃~260℃,更优选240℃~250℃,压力优选1.0kg/cm2~5.0kg/cm2,更优选2.0kg/cm2~3.0kg/cm2。第二反应槽的酯化反应的温度优选230℃~260℃,更优选245℃~255℃,压力为0.5kg/cm2~5.0kg/cm2,更优选1.0kg/cm2~3.0kg/cm2。进一步在分为三阶段以上而实施的情况下,优选将中间阶段的酯化反应的条件设定为第一反应槽与最终反应槽之间的条件。
另一方面,使酯化反应中所生成的酯化反应产物进行缩聚反应而生成缩聚物。缩聚反应可在一个阶段进行,也可分为多个阶段进行。
将酯化反应中所生成的寡聚物等酯化反应产物继续提供至缩聚反应。该缩聚反应能够通过供给至多个阶段的缩聚反应槽而适宜地进行。
例如在三阶段的反应槽中进行的情况下的缩聚反应条件优选如下的方式:第一反应槽中,反应温度为255℃~280℃、更优选265℃~275℃,压力为100torr~10torr(13.3×10-3MPa~1.3×10-3MPa)、更优选50torr~20torr(6.67×10-3MPa~2.67×10-3MPa);第二反应槽中,反应温度为265℃~285℃、更优选270℃~280℃,压力为20torr~1torr(2.67×10-3MPa~1.33×10-4MPa)、更优选10torr~3torr(1.33×10-3MPa~4.0×10-4MPa);最终反应槽内的第三反应槽中,反应温度为270℃~290℃、更优选275℃~285℃,压力为10torr~0.1torr(1.33×10-3MPa~1.33×10-5MPa)、更优选5torr~0.5torr(6.67×10-4MPa~6.67×10-5MPa)。
在以上述方式所合成的聚酯中,还可进一步含有光稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、润滑剂(即微粒)、成核剂(即结晶化剂)、结晶化抑制剂等添加剂。
优选在聚酯的合成中,通过酯化反应进行聚合后,进行固相聚合。通过进行固相聚合,能够控制聚酯的含水率、结晶度、聚酯的酸值,即聚酯的末端羧基的浓度、固有粘度。
尤其优选使固相聚合开始时的乙二醇(EG,Ethylene Glycol)气体浓度比固相聚合结束时的EG气体浓度高200ppm~1000ppm的范围。EG气体浓度更优选高250ppm~800ppm,进一步优选高300ppm~700ppm的范围而进行固相聚合。在该情况下,能够以平均EG气体浓度(固相聚合开始时与结束时的气体浓度的平均)计通过添加EG而控制AV(末端COOH浓度)。即,能够通过添加EG,使其与末端COOH反应而减低AV。EG优选100ppm~500ppm,更优选150ppm~450ppm,进一步优选200ppm~400ppm。
并且,固相聚合的温度优选180℃~230℃,更优选190℃~215℃,进一步优选195℃~209℃。
并且,固相聚合时间优选10小时~40小时,更优选14小时~35小时,进一步优选18小时~30小时。
在此,优选聚酯具有优异的耐水解性。因此,聚酯中的羧基含量优选50当量/t(其中,t是指ton(吨))以下,更优选35当量/t以下,进一步优选20当量/t以下。若羧基含量为50当量/t以下,则能够保持耐水解性,并将湿热经时时的强度降低抑制得小。在保持与形成于聚酯上的层(例如着色层)之间的粘接性的方面考虑,羧基含量的下限为2当量/t,更优选3当量/t。
聚酯中的羧基含量能够通过聚合催化剂种类、制膜条件(制膜温度或时间)、固相聚合、添加剂(封端剂等)而调整。
(碳二亚胺化合物、烯酮亚胺化合物)
原料树脂为聚酯的聚酯薄膜可含有碳二亚胺化合物及烯酮亚胺化合物的至少一种。碳二亚胺化合物及烯酮亚胺化合物可分别使用单独一种,也可将两种以上同时使用。由此而抑制加热后的聚酯的劣化,对于加热后也维持良好的绝缘性的方面有效。
碳二亚胺化合物或烯酮亚胺化合物优选分别相对于聚酯而含有0.1质量%~10质量%,更优选含有0.1质量%~4质量%,进一步优选含有0.1质量%~2质量%。通过使碳二亚胺化合物或烯酮亚胺化合物的含量分别为上述范围内,能够进一步提高树脂基材和与其相邻的层之间的密合性。并且,能够提高树脂基材的耐热性。
另外,在同时使用碳二亚胺化合物与烯酮亚胺化合物的情况下,优选两种化合物的含有率的合计为上述范围内。
作为碳二亚胺化合物可列举在分子中具有一个以上碳二亚胺基的化合物(包含聚碳二亚胺化合物),具体而言,作为单碳二亚胺化合物可例示二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、二甲基碳二亚胺、二异丁基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、叔丁基异丙基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、二叔丁基碳二亚胺、二-β-萘基碳二亚胺、N,N'-二-2,6-二异丙基苯基碳二亚胺等。作为聚碳二亚胺化合物使用了其聚合度的下限通常为2以上、优选4以上,上限通常为40以下、优选30以下的化合物,可列举通过美国专利第2941956号说明书,日本特公昭47-33279号公报,“有机化学期刊(J.Org.Chem.)”第28卷、第2069页~第2075页(1963),及“化学参考(Chemical Review)”1981、第81卷、第4号、第619页~第621页等中所记载的方法而制造的化合物。
作为聚碳二亚胺化合物的制造原料的有机二异氰酸酯,例如能够列举芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、或它们的混合物,具体可例示:1,5-萘二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、2,6-二异丙基苯基异氰酸酯、1,3,5-三异丙基苯-2,4-二异氰酸酯等。
作为能够工业化获得的具体的聚碳二亚胺化合物,可例示Carbodilite(注册商标)HMV-8CA(Nisshinbo Co.,Ltd.制造)、Carbodilite(注册商标)LA-1(Nisshinbo Co.,Ltd.制造)、Stabaxol(注册商标)P(Rhein Chemie公司制造)、Stabaxol(注册商标)P100(Rhein Chemie公司制造)、Stabaxol(注册商标)P400(Rhein Chemie公司制造)、Stabilizer 9000(Raschig Chemie公司制造)等。
碳二亚胺化合物能够单独使用,也能够将多种化合物混合而使用。
并且,作为烯酮亚胺化合物,优选使用下述通式(K-A)所表示的烯酮亚胺化合物。
[化学式1]
通式(K-A)中,R1及R2分别独立地表示烷基、芳基、烷氧基、烷氧基羰基、氨基羰基、芳氧基、酰基或芳氧基羰基,R3表示烷基或芳基。
在此,优选烯酮亚胺化合物的除去氮原子和氮原子所键合的取代基R3的部分的分子量为320以上。即,优选在通式(K-A)中,R1-C(=C)-R2基的分子量为320以上。烯酮亚胺化合物的除去氮原子及氮原子所键合的取代基R3的部分的分子量优选为320以上,更优选为500~1500,进一步优选为600~1000。如上上述,通过将除去氮原子及氮原子所键合的取代基R3的部分的分子量设为上述范围内,能够提高支撑体和与其相接的层的密合性。其原因在于:除去氮原子与氮原子所键合的取代基R3的部分具有一定范围的分子量,由此具有某种程度的蓬松度的聚酯末端发散至与支撑体相接的层而发挥固着效果。
双轴延伸聚酯薄膜能够通过使利用上述的原料树脂所制膜而成的片状物于相互正交的双轴方向(第1方向及第2方向)上依次延伸来制作。
树脂基材的厚度并无特别限定,从确保作为太阳能电池用背面保护片的支撑体的强度、耐候性,且耐电压性、操作性等观点考虑,优选30μm以上且350μm以下,更优选160μm以上且300μm以下,进一步优选180μm以上且280μm以下。
<第1着色层>
在本实施方式的太阳能电池用背面保护片中,在树脂基材的一面侧(优选与密封材料粘接的一侧)配置有第1着色层,所述第1着色层对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下。
在本实施方式的使用太阳能电池用背面保护片而制作的太阳能电池模块中,例如,若太阳能电池用背面保护片的第1着色层侧与太阳能电池元件(单元)侧的密封材料粘接,则光从透明性的前基板侧入射,在通过太阳能电池元件而到达太阳能电池用背面保护片的光中,透射波长750nm~2500nm的红外线的20%以上,由此由红外线的吸收所引起的加热得到抑制。由此,能够提高太阳能电池模块的发电效率。另一方面,在到达太阳能电池用背面保护片的光中,波长325nm的紫外线仅透射1%以下,即99%以上被反射或吸收,由此可抑制树脂基材因紫外线而劣化、脆化、或带黄色的情况。
第1着色层可直接配置于聚酯薄膜的表面,也可配置于聚酯薄膜上所配置的底涂层的上面。
第1着色层能够以对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上且对波长325nm的紫外线的透射率成为1%以下的方式,作为至少含有粘合剂与着色剂的层来形成,也可根据需要而进一步包含交联剂、表面活性剂、填料等其他成分。
另外,从抑制由红外线吸收所引起的发热的观点考虑,第1着色层中的对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率优选为25%以上,更优选为30%以上。
另一方面,从抑制由紫外线所引起的树脂基材的劣化的观点考虑,第1着色层中的对波长325nm的紫外线的透射率优选为0.8%以下,更优选为0.5%以下。
(粘合剂)
作为第1着色层中所含有的粘合剂,例如能够列举丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、聚烯烃系树脂等。其中,优选丙烯酸系树脂、或聚烯烃系树脂。
(着色剂)
第1着色层的对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及对波长325nm的紫外线的透射率主要能够根据第1着色层中所含的着色剂的种类及含量来调整。
第1着色层中所含的着色剂并无特别限制,能够使用公知的染料或颜料。另外,从提高第1着色层和与其相邻的层的粘接性的观点考虑,作为第1着色层中所含的着色剂优选颜料。
例如,白色系着色剂有助于紫外线的反射,因此第1着色层优选白色系着色剂的含量高。
并且,从设计性的观点考虑,太阳能电池用背面保护片的第1着色层也可包含黑白以外的其他色系着色剂。例如可列举红色系、蓝色系等的着色剂。
另一方面,黑色系着色剂能够赋予设计性,但容易吸收红外线,因此优选将第1着色层中所含的黑色系着色剂的含量抑制得低。
-白色系着色剂-
第1着色层优选包含白色颜料来作为对紫外线的反射有很大帮助的着色剂。作为白色颜料,可列举氧化钛(TiO2)、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石、胶体二氧化硅等无机颜料,中空粒子等有机颜料等。其中,优选氧化钛。
氧化钛的结晶系有金红石型、锐钛矿型、或板钛矿型。作为本实施方式中的氧化钛优选金红石型。氧化钛可根据需要通过氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、烷醇胺化合物、硅化合物等进行表面处理。
通过第1着色层含有白色颜料,能够提高第1着色层的紫外线反射率,从而能够抑制树脂基材的劣化。
在第1着色层中使用白色颜料时的含量虽然也取决于其种类,但从提高紫外线反射率的观点考虑,相对于第1着色层的总质量,优选5质量%以上,更优选7质量%以上,进一步优选10质量%以上。
另一方面,第1着色层中的白色颜料的含量虽然也取决于其种类,但从提高第1着色层与其他层的粘接性的观点考虑,相对于第1着色层的总质量,优选60质量%以下,更优选50质量%以下,进一步优选40质量%以下。
白色颜料的平均粒径以体积平均粒径计优选0.03μm~0.8μm,更优选0.15μm~0.6μm。若平均粒径为上述范围内,则光的反射效率优异。平均粒径为使用MicrotracMT3300EXII(Nikkiso Co.,Ltd.制造)而测定的值。
-黑白系以外的着色剂-
作为红色系着色剂,可列举喹吖啶酮红、喹吖啶酮紫等喹吖啶酮系化合物,二噁嗪紫等二噁嗪系化合物,苝红、苝紫等苝系化合物,氧化铁,萘酚AS等。
作为蓝色系着色剂可列举铜酞菁等酞菁系化合物、钴蓝等。
另外,红色系着色剂及蓝色系着色剂有吸收部分红外线的倾向,因此优选将第1着色层中的这些着色剂的含量抑制得低。
-黑色系着色剂-
作为第1着色层中所使用的黑色系着色剂,可列举炭黑、钛黑、黑色的复合金属氧化物等黑色颜料。
其中,作为黑色颜料优选使用炭黑。
炭黑优选粒径为0.1μm~0.8μm的炭黑粒子。炭黑优选将粒子与分散剂一同分散至水中而使用。
炭黑能够使用商业上能够获得的炭黑,例如能够使用MF-5630Black(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造),及日本特开2009-132887号公报的段落[0035]中所记载的炭黑等。
作为黑色的复合金属氧化物,优选包含选自铁、锰、钴、铬、铜、及镍中的至少一种的复合金属氧化物,更优选包含选自铁、锰、钴、铬、铜、及镍中的至少两种的复合金属氧化物。其中,进一步尤其优选颜料索引(coloRindex)选自颜料黑(Pigment·Black)(以下简称为PBk)26、PBk27、及PBk28、以及颜料蓝(Pigment·Blue)(以下简称为PBr)34中的至少一种颜料。
另外,上述颜料中,PBk26为铁、锰、及铜的复合氧化物,PBk27为铁、钴、及铬的复合氧化物,PBk28为铜、铬、及锰的复合氧化物,PBr34为镍及铁的复合氧化物。
从将紫外线的透射率抑制得小、并赋予设计性(例如蓝色),且相对于紫外线的耐久性的观点考虑,作为第1着色层中所含的着色剂优选包含白色颜料、以及选自喹吖啶酮系化合物、酞菁系化合物、二噁嗪系化合物、及苝系化合物中的至少一种颜料。
第1着色层中的颜料的合计体积分数优选为40体积%以下。通过第1着色层中的颜料的合计体积分数为40体积%以下,能够提高与相邻的层的粘接性。从该观点考虑,第1着色层中的颜料的合计体积分数更优选为35体积%以下,进一步优选为30体积%以下。
(其他成分)
第1着色层也可根据需要而包含例如交联剂、表面活性剂、填料、紫外线吸收剂等其他成分。其中,从进一步提高第1着色层的强度与耐久性的观点考虑,第1着色层优选在树脂中添加交联剂而形成有源自交联剂的交联结构。
-交联剂-
作为交联剂,能够列举环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系、碳二亚胺系、噁唑啉系等交联剂。从确保第1着色层与聚酯薄膜之间、或第1着色层与底涂层之间的湿热经时后的密合性的观点考虑,交联剂中尤其优选噁唑啉系交联剂。
作为噁唑啉系交联剂的具体例,可列举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'-亚乙基-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。并且,也可优选利用这些化合物的(共)聚合物。
噁唑啉系交联剂可使用市售品,例如能够使用Epocros(注册商标)K2010E、K2020E、K2030E、WS500、WS700〔均为Nippon Shokubai Co.,Ltd.制造〕等。
-交联剂的催化剂-
在第1着色层中,可与交联剂一同进一步同时使用交联剂的催化剂。
通过含有交联剂的催化剂,可促进粘合剂(即树脂)与交联剂的交联反应,实现耐溶剂性的提高。并且,通过使交联良好地进行,能够进一步改善第2着色层的强度、尺寸稳定性。在将具有噁唑啉基的交联剂(即噁唑啉系交联剂)用作交联剂的情况下,尤其优选同时使用交联剂的催化剂。
作为交联剂的催化剂可列举鎓化合物。
作为鎓化合物,可优选列举铵盐、锍盐、氧鎓盐、碘鎓盐、鏻盐、硝鎓盐、亚硝鎓盐、重氮盐等。
作为鎓化合物的具体例,可列举:磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、对甲苯磺酸铵、氨基磺酸铵、酰亚胺二磺酸铵、四丁基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、三乙基苄基氯化铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基六氟磷酸铵、四丁基过氯酸铵、四丁基硫酸铵等铵盐;
三甲基碘化锍、三甲基四氟硼酸锍、二苯基甲基四氟硼酸锍、苄基四亚甲基四氟硼酸锍、2-丁烯基四亚甲基六氟锑酸锍、3-甲基-2-丁烯基四亚甲基六氟锑酸锍等锍盐;
三甲基四氟硼酸氧鎓等氧鎓盐;
二苯基氯化碘鎓、二苯基四氟硼酸碘鎓等碘鎓盐;
氰基甲基三丁基六氟锑酸鏻、乙氧基羰基甲基三丁基四氟硼酸鏻等鏻盐;四氟硼酸硝鎓等硝鎓盐;四氟硼酸亚硝鎓等亚硝鎓盐;
4-甲氧基苯氯化重氮鎓等重氮盐等。
这些中,在缩短硬化时间的方面考虑,作为鎓化合物优选铵盐、锍盐、碘鎓盐、鏻盐,更优选铵盐。从安全性、pH、及成本的观点考虑,鎓化合物优选磷酸系、氯化苄基系的化合物。鎓化合物中尤其优选第二磷酸铵。
在第1着色层中使用交联剂的情况下,相对于第1着色层中所含的树脂成分(即粘合剂)100质量份,作为交联剂的含量优选0.5质量份以上且30质量份以下,更优选3质量份以上且小于15质量份。若交联剂的含量为0.5质量份以上,则可保持第1着色层的强度及粘接性,并且获得良好的交联效果。并且,若交联剂的含量为30质量%以下,则能够将用于形成第1着色层而所制备的涂布液的适用期保持得长。若交联剂的含量小于15质量%,则涂布面状得到改善。
-表面活性剂-
作为表面活性剂可列举阴离子系表面活性剂及非离子系表面活性剂等公知的表面活性剂。
在第1着色层含有表面活性剂的情况下,作为表面活性剂的含量优选0.1mg/m2~10mg/m2,更优选0.5mg/m2~3mg/m2。若表面活性剂的含量为0.1mg/m2以上,则抑制涂布液的凹陷的产生而容易形成良好的层。若表面活性剂的含量为10mg/m2以下,则能够良好地进行第1着色层与聚酯薄膜等的粘接。
(填料)
作为填料能够使用胶体二氧化硅等公知的填料。相对于第1着色层的树脂成分(即粘合剂),填料的含量优选20质量%以下,更优选15质量%以下。若填料的含量为20质量%以下,则能够更良好地保持第1着色层的面状。
-紫外线吸收剂-
作为紫外线吸收剂,能够使用有机系紫外线吸收剂及无机系紫外线吸收剂的任一种。
作为有机系紫外线吸收剂,例如能够使用二苯甲酮系、苯并三唑系、氰基丙烯酸酯系、三嗪系、水杨酸系、草酰苯胺系、丙二酸酯系、苯甲酸系、肉桂酸系、或二苯甲酰基甲烷系紫外线吸收剂。
具体而言,作为苯并三唑系紫外线吸收剂,例如可列举Tinuvin326(BASF公司制造)。
作为三嗪系紫外线吸收剂,例如可列举Tinuvin400、Tinuvin479、Tinuvin400-DW、Tinuvin479-DW(均为BASF公司制造)。
作为草酰苯胺系紫外线吸收剂,例如可列举Hostavin3260HP(Clariant公司制造)。
作为丙二酸酯系紫外线吸收剂,例如可列举HostavinPR25(Clariant公司制造)。
作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,例如可列举Cyasorb UV531(Cytec IndustriesInc.制造)。
并且,除了紫外线吸收剂以外,可进一步包含光稳定剂。作为光稳定剂也可使用受阻酚或受阻胺。
作为无机系紫外线吸收剂,例如可列举氧化钛、氧化锌、氧化铈等金属氧化物,碳、富勒烯、碳纤维、碳纳米管等碳系成分等。
作为紫外线吸收剂的第1着色层中的含量,根据紫外线吸收剂的种类而不同,优选0.2g/m2以上且20g/m2以下的范围,更优选0.3g/m2以上且10g/m2以下的范围。
第1着色层的厚度优选3μm以上且10μm以下的范围,更优选4μm以上且8μm以下的范围。通过将第1着色层的厚度设为3μm以上且10μm以下的范围,容易获取所需的透射率、反射率、及粘接性的平衡。
<易粘接层>
在太阳能电池用背面保护片中,可将易粘接层配置于树脂基材的第1着色层侧。
易粘接层为在制作太阳能电池模块时用于提高太阳能电池用背面保护片相对于具备太阳能电池单元的电池侧基板(尤其是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,以下有时记为“EVA”)的粘接性而配置的层。以下,将易粘接层称为“EVA侧易粘接层”,所述易粘接层为使将EVA作为密封材料而与密封有电池单元的电池侧基板接触而配置。
EVA侧易粘接层能够通过设置配置于树脂基材与第1着色层之间的底涂层、进而配置于第1着色层上的外涂层等而形成。
另外,作为第1着色层侧的底涂层,能够列举与后述第2着色层侧的底涂层相同的结构,在在树脂基材的两面形成底涂层的情况下,可在两面设置相同结构的底涂层,也可设置不同结构的底涂层。
<外涂层>
太阳能电池用背面保护片可进一步在树脂基材上的第1着色层上具有外涂层。外涂层至少包含粘合剂,能够根据需要使用交联剂、其他添加剂。
作为外涂层中所含的粘合剂,能够优选使用与第1着色层中能够使用的粘合剂相同的粘合剂。
作为外涂层中所含的交联剂与第1着色层中能够使用的交联剂相同。
相对于外涂层中的粘合剂,作为用于形成外涂层的涂布液中的交联剂的含量优选5质量%以上且40质量%以下,更优选10质量%以上且30质量%以下。若交联剂的上述含量为5质量%以上,则能够得到保持强度及粘接性,并且交联效果优异的聚合物层(外涂层)。若交联剂的上述含量为40质量%以下,则能够将用于形成外涂层而所制备的涂布液的适用期保持得更长。
作为外涂层中所含的除了交联剂以外的其他添加剂,能够适宜地使用与关于第1着色层而已述的其他添加剂相同的添加剂,其他添加剂的添加量也与关于第1着色层而已述的添加量相同。
外涂层的厚度优选0.1μm以上且5.0μm以下的范围,更优选0.2μm以上且3.5μm以下的范围。通过将外涂层的厚度设为0.1μm以上且5.0μm以下的范围,能够使与用于制作太阳能电池模块的电池侧基板上所配置的密封材料之间的粘接性牢固。
<第2着色层>
第2着色层为配置于树脂基材的另一面侧,即与第1着色层相反的一侧的层,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下。在本实施方式的应用了太阳能电池用背面保护片的太阳能电池模块中,经第1着色层、密封材料、树脂基材等而到达第2着色层的红外线的大部分被第2着色层吸收。并且,从背面侧(大气侧)入射的红外线被第2着色层吸收,从而抑制朝向单元侧的入射。而且,第2着色层所吸收的热向大气侧发散,因此抑制位于第1着色层附近的太阳能电池元件的温度上升。
第2着色层至少包含粘合剂与着色剂,也可根据需要而进一步包含交联剂、表面活性剂、填料、紫外线吸收剂等其他成分。
(粘合剂)
作为第2着色层中所含有的粘合剂,能够列举丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、聚烯烃系树脂等。其中,从长期耐候性的观点考虑,优选丙烯酸树脂。
-丙烯酸树脂-
作为丙烯酸树脂,例如可列举包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯等的聚合物等,在提高对太阳光、风雨等的耐候性的方面考虑,优选将硅酮与丙烯酸复合而成的硅酮/丙烯酸复合树脂、将丙烯酸与氟化合物复合而成的丙烯酸/氟复合树脂。
作为丙烯酸树脂可使用市场上销售的市售品,例如可列举AS-563A(DaicelFineChem Ltd.制造)、Jurymer(注册商标)ET-410、SEK-301(均为NIHON JUNYAKU CO.,LTD.制造)、Bonron PS-001、Bonron PS-002(均为Mitsui Chemicals,Inc.制造)。
并且,作为硅酮/丙烯酸复合树脂,例如可列举Ceranate(注册商标)WSA1060、WSA1070(均为DIC Corporation制造)、及H7620、H7630、H7650(均为Asahi KaseiChemicals Corporation制造)。作为丙烯酸/氟复合树脂,例如可列举Obbligato(注册商标)SW0011F(AGC Coat-Tech Co,Ltd.制造)、SIFCLEAR F101、F102(JSR CORPORATION制造)、KYNAR AQUATEC ARC、FMA-12(均为Arkema Inc.制造)等。
上述硅酮/丙烯酸复合树脂是在分子链中具有(聚)硅氧烷结构与丙烯酸结构的聚合物。通过第2着色层包含硅酮/丙烯酸复合树脂,与太阳能电池用背面保护片的聚酯薄膜等相邻材料的粘接性、及湿热环境下的耐久性变得更优异。
若硅酮/丙烯酸复合树脂在分子链中具有(聚)硅氧烷结构与丙烯酸结构,则并无特别限制,可为具有(聚)硅氧烷结构单元及丙烯酸结构的化合物的均聚物(homopolymer)、或包含(聚)硅氧烷结构单元与丙烯酸结构单元的共聚物的任一种。
硅酮/丙烯酸复合树脂优选具有下述通式(1)所表示的硅氧烷结构单元作为(聚)硅氧烷结构的树脂。
[化学式2]
通式(1)中,R1及R2各自独立地表示氢原子、卤原子、或1价的有机基团。在此,R1与R2可相同,也可不同,并且,存在多个的R1及R2各自可彼此相同,也可不同。n表示1以上的整数。
作为硅酮树脂中的硅氧烷结构单元的“-(Si(R1)(R2)-O)n-”的部分结构为可形成具有线状、支链状或环状的结构的各种(聚)硅氧烷结构的硅氧烷链段。
作为在R1及R2表示卤原子时的卤原子,可列举氟原子、氯原子、碘原子等。
作为在R1及R2表示1价的有机基团时的1价的有机基团,只要为能够与Si原子进行共价键合的基团,则可为任意的基,例如可列举烷基(例如:甲基、乙基等)、芳基(例如:苯基等)、芳烷基(例如:苄基、苯基乙基等)、烷氧基(例如:甲氧基、乙氧基、丙氧基等)、芳氧基(例如:苯氧基等)、巯基、氨基(例如:氨基、二乙基氨基等)、酰胺基等。这些有机基团可未经取代,也可进一步具有取代基。
n优选1~5000,更优选1~1000。
其中,在与聚酯薄膜等相邻材料的粘接性及湿热环境下的耐久性的方面考虑,作为R1及R2优选各自独立地为氢原子、氯原子、溴原子、未经取代的或经取代的碳原子数为1~4的烷基(尤其是甲基、乙基)、未经取代的或经取代的苯基、未经取代的或经取代的烷氧基、巯基、未经取代的氨基、酰胺基,在湿热环境下的耐久性的方面考虑,更优选未经取代的或经取代的烷氧基(优选碳原子数为1~4的烷氧基)。
相对于树脂的总质量,树脂中的“-(Si(R1)(R2)-O)n-”的部分(通式(1)所表示的(聚)硅氧烷结构单元)的比率优选为15质量%~85质量%,其中,从实现聚酯薄膜表面强度的提高、防止产生因刮擦或摩擦等所造成的损伤,且与聚酯薄膜等相邻材料的粘接性及湿热环境下的耐久性更优异的观点考虑,(聚)硅氧烷结构单元的比率更优选20质量%~80质量%的范围。若(聚)硅氧烷结构单元的比率为15质量%以上,则聚酯薄膜表面的强度提高,防止因刮擦或摩擦、飞来的小石等的碰撞而产生损伤,并且,与形成树脂基材的聚酯薄膜等相邻材料的粘接性优异。通过抑制损伤的产生,耐候性提高,可有效地提高被赋予热或水分后容易劣化的耐剥离性、形状稳定性、以及暴露于湿热环境下时的粘接耐久性。并且,若(聚)硅氧烷结构单元的比率为85质量%以下,则能够稳定地保持液体。
在本发明中的丙烯酸树脂为具有(聚)硅氧烷结构单元与丙烯酸结构单元的共聚聚合物的情况下,优选在分子链中以质量比率计包含15质量%~85质量%的通式(1)所表示的(聚)硅氧烷结构单元,且以质量比率计包含85质量%~15质量%的丙烯酸结构单元的情况。通过含有这样的共聚聚合物,聚酯薄膜的膜强度提高,防止产生因刮擦或摩擦等所造成的损伤,且与以往相比,能够飞跃性地提高与形成树脂基材的聚酯薄膜的粘接性,即被赋予热或水分后容易劣化的耐剥离性、形状稳定性、以及湿热环境下的耐久性。
作为共聚聚合物,优选硅氧烷化合物(包含聚硅氧烷)、丙烯酸系单体、与根据情况而选自非硅氧烷系单体(除去丙烯酸系单体)及非硅氧烷系聚合物中的化合物进行共聚,而具有通式(1)所表示的(聚)硅氧烷结构单元、丙烯酸结构单元、与根据情况的非硅氧烷系结构单元的嵌段共聚物。
在该情况下,硅氧烷化合物以及进行共聚的丙烯酸系单体、非硅氧烷系单体及非硅氧烷系聚合物可为单独一种,也可为两种以上。
与(聚)硅氧烷结构单元进行共聚的非硅氧烷系结构单元(源自丙烯酸系单体、非硅氧烷系单体及非硅氧烷系聚合物)优选具有源自丙烯酸系聚合物的聚合物链段。通过具有源自丙烯酸系聚合物的聚合物链段,除了制备容易以外,耐水解性、与聚酯薄膜的密合性变得优异。
关于形成非硅氧烷系结构单元的聚合物,可为丙烯酸结构单元的单独一种,也可同时使用包含丙烯酸结构单元在内的两种以上。
第2着色层中可单独使用一种丙烯酸树脂,也可与其他树脂同时使用。在同时使用其他树脂的情况下,包含(聚)硅氧烷结构的复合树脂等丙烯酸树脂的含有比率优选总树脂量的30质量%以上,更优选60质量%以上。通过丙烯酸树脂的含有比率为30质量%以上,与聚酯薄膜的密合变得更良好,并且,湿热环境下的耐久性变得更优异。
作为树脂的分子量,优选5,000~100,000,更优选10,000~50,000。
在制备包含(聚)硅氧烷结构单元的树脂时,可利用以下方法:(i)使前驱聚合物与具有通式(1)所表示的结构单元的聚硅氧烷进行反应的方法;(ii)在前驱聚合物的存在下,使具有R1及R2的至少一种为水解性基团的通式(1)所表示的结构单元的硅烷化合物进行水解稠合的方法等。
作为(ii)的方法中所使用的硅烷化合物,可列举各种硅烷化合物,但尤其优选烷氧基硅烷化合物。
在通过(i)的方法来制备树脂的情况下,例如根据需要向前驱聚合物与聚硅氧烷的混合物中添加水与催化剂,并在20℃~150℃左右的温度下反应30分钟~30小时左右(优选在50℃~130℃下反应1小时~20小时),由此能够制备树脂。作为催化剂能够添加酸性化合物、碱性化合物、含金属的化合物等各种硅烷醇缩合催化剂。
并且,在通过(ii)的方法来制备树脂的情况下,例如向前驱聚合物与烷氧基硅烷化合物的混合物中添加水与硅烷醇缩合催化剂,并在20℃~150℃左右的温度下进行30分钟~30小时左右(优选在50℃~130℃下进行1小时~20小时)的水解稠合,由此能够制备树脂。
并且,具有(聚)硅氧烷结构的丙烯酸树脂可使用市场上销售的市售品,例如能够使用DIC Corporation制造的Ceranate系列(例如Ceranate(注册商标)WSA1070、Ceranate(注册商标)WSA1060等)、Asahi Kasei Chemicals Corporation制造的H7600系列(H7650、H7630、H7620等)、JSR CORPORATION制造的无机/丙烯酸复合乳液等。
作为上述丙烯酸/氟复合树脂,为具有-(CFX1-CX2X3)-所表示的重复单元与丙烯酸重复单元的聚合物。式中的X1、X2、及X3分别独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、或碳原子数为1~3的全氟烷基。
作为丙烯酸/氟复合树脂的具体例,可列举Obbligato(注册商标)SW0011F(AGCCoat-Tech Co,Ltd.制造)、SIFCLEAR F101、SIFCLEAR F102(JSR CORPORATION制造)、KYNARAQUATEC ARC、FMA-12(均为Arkema Inc.制造)等。
作为丙烯酸树脂可溶解于有机溶剂中来使用,也可使粒子分散于水中来使用。在环境负荷小的方面考虑,优选后者。
关于丙烯酸树脂的水分散物,例如记载于日本特开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,可将这些公报中记载的聚合物应用于本发明中。
在第2着色层与树脂基材的密合改进的方面考虑,第2着色层中的丙烯酸树脂的含有比率优选0.5g/m2~20.0g/m2的范围,更优选8.0g/m2~20.0g/m2的范围。
其中,第2着色层优选使用DIC Corporation制造的Ceranate系列、JSRCORPORATION制造的无机/丙烯酸复合乳液作为聚合物(粘合剂)的形态。
作为第2着色层的树脂除了单独使用一种丙烯酸树脂以外,也可同时使用两种以上。
并且,也可在不超过总树脂的50质量%的范围内同时使用氟树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、硅酮树脂等丙烯酸树脂以外的树脂。通过丙烯酸树脂以外的树脂的含有比率相对于第2着色层中的树脂成分(粘合剂)为50质量%以下,能够得到提高耐候性的效果。
(着色剂)
作为第2着色层中所含的着色剂,若第2着色层对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下,则并无特别限制,能够使用公知的染料或公知的颜料等。例如,从吸收红外线而使红外线的平均透射率降低的观点考虑,优选较多地包含黑色系着色剂。并且,从紫外线吸收、设计性等观点考虑,第2着色层可包含白色系着色剂。
关于第2着色层,从进一步吸收红外线而发散热的观点考虑,第2着色层中的对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别优选为9%以下,优选为8%以下。
-黑色系着色剂-
第2着色层中所使用的黑色系着色剂能够适宜地使用与关于第1着色层而已述的黑色系着色剂相同的着色剂。其中,从能够以少量吸收红外线的观点考虑,优选使用炭黑作为黑色颜料。
第2着色层中的黑色系着色剂的含量虽然也取决于其种类,但从吸收红外线而使红外线的平均透射率降低的观点考虑,相对于第2着色层的总质量,优选5质量%以上,更优选5.5质量%以上,进一步优选6质量%以上。
另一方面,从提高第2着色层与其他层的粘接性的观点考虑,第2着色层中的黑色颜料的含量虽然也取决于其种类,但相对于第1着色层的总质量,优选50质量%以下,更优选30质量%以下,进一步优选20质量%以下。
-白色系着色剂-
第2着色层中所使用的白色系着色剂能够适宜地使用与关于第1着色层而已述的白色系着色剂相同的着色剂。
第2着色层中的白色系着色剂的含量虽然也取决于其种类,但从用于保护树脂基材的紫外线反射性的观点考虑,相对于第2着色层的总质量,优选5质量%以上,更优选8质量%以上,进一步优选10质量%以上。
另一方面,从提高第2着色层与其他层的粘接性的观点考虑,相对于第2着色层的总质量,第2着色层中的白色颜料的含量优选80质量%以下,更优选65质量%以下,进一步优选50质量%以下。
关于第2着色层,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下,且从赋予设计性的观点考虑,优选包含炭黑及白色颜料。作为白色颜料,能够适宜地列举氧化钛(TiO2)、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石、胶体二氧化硅等无机颜料,更优选氧化钛。
(其他成分)
第2着色层也可根据需要而包含例如交联剂、表面活性剂、填料、紫外线吸收剂等其他成分。其中,从进一步提高第2着色层的强度与耐久性的观点考虑,第2着色层优选在树脂中添加交联剂而形成有源自交联剂的交联结构。
作为第2着色层中所含有的交联剂,与第1着色层中能够使用的交联剂相同。
相对于第2着色层中的粘合剂,交联剂在第2着色层中的含量优选5质量%以上且40质量%以下,更优选10质量%以上且30质量%以下。若交联剂的含量为5质量%以上,则能够得到保持强度及粘接性,并且交联效果优异的第2着色层。并且,若交联剂的含量为40质量%以下,则能够将用于形成第2着色层而所制备的涂布液的适用期保持得更长。
作为第2着色层中所含的除上述以外的其他添加剂,能够适宜地使用与关于第1着色层而已述的添加剂相同的添加剂,其他添加剂的添加量与第1着色层中已述的添加量相同。
第2着色层的厚度并无特别限制,但优选3μm以上,更优选5μm以上。通过第2着色层的厚度为3μm以上,能够更良好地维持第2着色层的耐溶剂性,若第2着色层的厚度为5μm以上,则能够进一步提高第2着色层的耐溶剂性。
另一方面,第2着色层的厚度优选50μm以下,更优选40μm以下。通过第2着色层的厚度为50μm以下,能够良好地维持第2着色层的面状,若第2着色层的厚度为40μm以下,则能够进一步提高第2着色层的相对于弯曲应力的抗裂纹性。
<底涂层>
在太阳能电池用背面保护片中,也可在树脂基材与第2着色层之间配置底涂层。
作为第2着色层侧的底涂层,例如包含丙烯酸树脂,且能够应用如下涂布层(以下有时也称为线上涂布层),所述涂布层是通过在朝第2方向延伸前,将涂布液涂布于在第1方向上进行了延伸的聚酯薄膜的一个面上,然后在第2方向上进行延伸(所谓的线上涂布)来形成。通过以在进行了单轴延伸的聚酯薄膜上形成底涂层的状态进行双轴延伸,能够提高所形成的底涂层对聚酯薄膜的密合。
在在双轴延伸聚酯薄膜的两面具有底涂层的情况下,底涂层的厚度及组成等可彼此相同,也可不同。
底涂层例如包含丙烯酸树脂作为树脂成分,也可代替丙烯酸树脂的一部分而含有其他树脂。并且,在底涂层中也可根据需要而进一步含有多种添加剂。
作为丙烯酸树脂,例如优选含有聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯等的聚合物等。作为丙烯酸树脂也可使用市场上销售的市售品,例如可列举AS-563A(Daicel FineChemLtd.制造)、Jurymer(注册商标)ET-410、Jurymer(注册商标)SEK-301(均为NIHON JUNYAKUCO.,LTD.制造)、Bonron PS-001、Bonron PS-002(均为Mitsui Chemicals,Inc.制造)。
作为其他树脂可列举选自聚烯烃、聚酯、聚氨酯中的一种以上的聚合物。
作为聚烯烃例如优选改性聚烯烃共聚物。作为聚烯烃可使用市场上销售的市售品,例如可列举Arrow base(注册商标)SE-1013N、SD-1010、TC-4010、TD-4010(均为UnitikaLtd.制造),Hytec S3148、S3121、S8512(均为Toho Chemical Industry Co.,Ltd.制造),Chemipearl(注册商标)S-120、S-75N、V100、EV210H(均为Mitsui Chemicals,Inc.制造)等。其中,在使密合性提高的方面考虑,优选使用作为低密度聚乙烯、丙烯酸酯、马来酸酐的三元共聚物的Arrow base(注册商标)SE-1013N(Unitika Ltd.制造)。
聚烯烃可单独使用,也可同时使用两种以上来使用。在同时使用两种以上的情况下,优选丙烯酸树脂与聚烯烃的组合、聚酯与聚烯烃的组合、氨酯树脂与聚烯烃的组合,更优选丙烯酸树脂与聚烯烃的组合。
在将丙烯酸树脂与聚烯烃组合来使用的情况下,底涂层中的相对于聚烯烃与丙烯酸树脂的合计的丙烯酸树脂的含量优选25质量%~100质量%,更优选50质量%~100质量%,尤其优选75质量%~100质量%。
另一方面,若形成例如不包含丙烯酸树脂而仅使用聚烯烃的底涂层,则即便利用线上涂布法来形成底涂层,底涂层与第2着色层之间的密合的改善效果也差。
能够将聚酯(例如Vylonal(注册商标)MD-1245(TOYOBO CO.,LTD.制造))优选组合至聚烯烃中而使用。并且,也优选将聚氨酯加入至聚烯烃中,例如优选碳酸酯系聚氨酯,例如能够优选使用Superflex(注册商标)460(DKS Co.Ltd.制造)。
作为聚酯,例如优选聚对苯二甲酸乙二酯(PET,Polyethylene Terephthalate)、聚2,6-萘二甲酸乙二酯(PEN,Polyethylene-2,6-naphthalate)等。作为聚酯也可用市场上销售的市售品,例如能够优选使用Vylonal(注册商标)MD-1245(TOYOBO CO.,LTD.制造)。
作为聚氨酯,例如优选碳酸酯系氨酯树脂,例如能够优选使用Superflex(注册商标)460(DKS Co.Ltd.制造)。
作为底涂层可包含的交联剂,能够列举环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系、碳二亚胺系、噁唑啉系等交联剂。其中,优选为选自碳二亚胺系交联剂、噁唑啉系交联剂及异氰酸酯系交联剂中的至少一种以上的交联剂。
作为交联剂,也能够将已在第1着色层中说明的交联剂应用于底涂层。
作为底涂层的厚度并无特别限制,优选10nm~1000nm的范围,更优选10nm~500nm的范围,进一步优选100nm~500nm。
<色调>
从设计性的观点考虑,太阳能电池用背面保护片优选从第1着色层侧观察时呈蓝色。具体而言,在L*a*b*表色系中,优选第1着色层侧的L*值、a*值、及b*值分别为L*≤40、-3.0≤a*≤3.0、及-20.0≤b*≤0.0,且第2着色层为黑色,更优选L*≤25、-2.0<a*<2.0、及-15.0<b*<-5.0。
在此,L*值、a*值、及b*值为使用光谱色度仪,并在太阳能电池用背面保护片的与欲测定的面相反的一侧(第2着色层侧)铺设黑纸而测定的值。
并且,通过第2着色层为黑色,当从第1着色层侧观察太阳能电池用背面保护片时,能够利用黑色的第2着色层遮蔽来自背面侧的光。因此,例如从设计性的观点考虑,在形成了蓝色的第1着色层的情况下,利用来自第2着色层侧(大气侧)的光来抑制第1着色层的蓝色的变化,从而能够制成L*a*b*表色系中为上述范围的设计性优异的太阳能电池用背面保护片。
另外,通过第2着色层为黑色,能够将第1着色层中的颜料的含量抑制得少,其结果,也能够提高第1着色层与其他层(树脂基材、密封材料等)的粘接性。
[太阳能电池用背面保护片的制造方法]
制造本实施方式的太阳能电池用背面保护片的方法并无特别限定。
例如,使通过熔融挤出而形成的未延伸的聚酯薄膜在第1方向上延伸,根据需要通过涂布而将底涂层形成于聚酯薄膜的一个面或两面上,然后使聚酯薄膜在与第1方向正交的第2方向上延伸。
接着,在聚酯薄膜的一个面上、或根据需要形成的底涂层上,涂布包含粘合剂及着色剂的第2着色层形成用涂布液,并使其干燥,由此形成对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下的第2着色层。
另一方面,在聚酯薄膜的另一面侧,根据需要形成底涂层后,涂布包含粘合剂及着色剂的第1着色层形成用涂布液,并使其干燥,由此形成对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上且对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下的第1着色层。
而且,根据需要在第1着色层上形成外涂层。
另外,形成第1着色层与第2着色层的顺序并无限定,可在聚酯薄膜等树脂基材的一面侧形成第1着色层之后,在另一面侧形成第2着色层。
[太阳能电池模块]
本实施方式的太阳能电池模块具备:太阳能电池元件;密封材料,对太阳能电池元件进行密封;透明性的前基板,与太阳能电池元件的受光面侧的密封材料粘接,并配置于最表面;以及已述的本实施方式的太阳能电池用背面保护片,所述太阳能电池用背面保护片的第1着色层侧与太阳能电池元件的与受光面侧相反一侧的密封材料粘接。本实施方式的太阳能电池模块中的太阳能电池用背面保护片的耐候性优异,且位于密封材料侧的第1着色层的加热得到抑制。因此,本实施方式的太阳能电池模块能够抑制因太阳能电池元件的温度上升所引起的发电效率的降低,长期发挥稳定的发电性能。
本实施方式的太阳能电池用背面保护片适于太阳能电池模块的制造。
太阳能电池模块例如是将使太阳光的光能转换为电能的太阳能电池元件配置于供太阳光入射的透明性的前基板与已述的本发明的太阳能电池用背面保护片之间,并以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA;以下相同)等密封材料对前基板与保护片之间进行密封来构成。
关于除太阳能电池模块、太阳能电池单元、背板以外的部件,例如在“太阳能发电系统构成材料”(杉本荣一主编、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.、2008年发行)中有详细记载。
透明性的前基板只要具有太阳光可透射的透光性即可,能够从使光透射的基材中适宜选择。从发电效率的观点考虑,前基板的光的透射率越高越优选,作为透射率高的基板,例如能够适宜地使用玻璃基板、丙烯酸树脂等透明树脂等。
作为太阳能电池元件能够应用单晶硅、多晶硅、非晶硅等硅系,铜-铟-镓-硒、铜-铟-硒、镉-碲、镓-砷等III-V族或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,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明只要不超出其宗旨,则并不限定于以下的实施例。并且,只要无特别说明,则“份”为质量基准。
[实施例1]
<PET基材膜的制作>
-聚酯的合成-
将100kg高纯度对苯二甲酸(Mitsui Chemicals,Inc.制造)与45kg乙二醇(NipponShokubai Co.,Ltd.制造)的浆料经4小时依次供给至预先装入有约123kg对苯二甲酸双(羟基乙基)酯的保持为温度250℃、压力1.2×105Pa的酯化反应槽中,在供给结束后进一步经1小时进行了酯化反应。之后,将所得的123kg酯化反应产物移送至缩聚反应槽中。
接着,在移送了酯化反应产物的缩聚反应槽中添加了相对于所得的聚合物而言为0.3质量%的乙二醇。在进行5分钟搅拌后,以相对于所得的聚合物而言分别成为30ppm(钴元素换算值)、15ppm(锰元素换算值)的方式加入了乙酸钴的乙二醇溶液及乙酸锰的乙二醇溶液。进一步进行5分钟搅拌后,以相对于所得的聚合物而言成为5ppm(钛元素换算值)的方式添加了钛醇盐化合物的2质量%乙二醇溶液。经过5分钟后,以相对于所得的聚合物而言成为5ppm的方式添加了二乙基膦酰基乙酸乙酯的10质量%乙二醇溶液。之后,一面以30rpm对低聚物进行搅拌,一面将反应系统从250℃缓缓升温至285℃,且将压力降低至40Pa。到达最终温度的时间、及到达最终压力的时间均设为60分钟。
在成为预先规定的搅拌转矩的时刻,对反应系统进行氮气冲洗,恢复至常压而停止了缩聚反应。
而且,喷出至冷水中成为股线状,立即进行切割而制作了聚合物的颗粒(直径约3mm、长度约7mm)。
另外,从减压开始至到达预先规定的搅拌转矩的时间为3小时。
在钛醇盐化合物中使用了日本特开2005-340616号公报的段落编号[0083]的实施例1中所合成的钛醇盐化合物(Ti含量=4.44质量%)。
-固相聚合-
将上述所得的颗粒在压力保持为40Pa的真空容器中,在温度220℃下保持30小时,进行了固相聚合。
-PET基材膜的制作-
利用设定温度为280℃的熔融挤出机,对以上述方式经过固相聚合后的颗粒进行熔融混练而浇铸于金属鼓上,制作了厚度约3mm的未延伸的聚对苯二甲酸乙二酯片(未延伸的PET片)。
之后,将未延伸的PET片在90℃下,在纵向(MD;Machine Direction)上延伸(MD延伸)3.4倍。
在MD延伸后、与MD正交的横向(TD;Transverse Direction)上进行延伸(TD延伸)前,以涂布量分别在MD延伸后的PET片上成为5.1ml/m2的方式,通过线上涂布法而将下述的底涂层形成用涂布液1涂布于第1着色层侧,将底涂层形成用涂布液2涂布于第2着色层侧,从而分别形成了底涂层1、及底涂层2。
<底涂层形成用涂布液1的组成>
接着,在105℃下将形成有底涂层的PET片在TD上延伸4.5倍(TD延伸)。进行了TD延伸后的底涂层的厚度(干燥厚度)为80nm。
之后,将薄膜面设为200℃来进行了15秒钟的热处理。而且,在190℃下将MD松弛率设为5%,TD松弛率设为11%来在MD、TD上实施了热松弛。
以上述方式获得了厚度250μm的双轴延伸聚对苯二甲酸乙二酯基材膜(以下称为“PET基材膜”)。
<太阳能电池用背板的制作>
使用以上述方式获得的PET基材膜,利用以下所示的方式将第1着色层及外涂层形成于PET基材膜的底涂层1侧,并将第2着色层形成于相反的一侧(底涂层2侧),由此制作了太阳能电池用背板。
-第2着色层的形成-
(1)氧化钛分散物的制备
使用Dyno-Mill分散机对氧化钛进行分散,制备了氧化钛的平均一次粒径为0.42μm的氧化钛分散液。另外,氧化钛的平均一次粒径使用MicrotracMT3300EXII(Nikkiso Co.,Ltd.制造)而测定。
<氧化钛分散液的组成>
(2)第2着色层形成用涂布液的制备
将下述组成中的各成分混合而制备了第2着色层形成用涂布液。
<第2着色层形成用涂布液的组成>
(3)第2着色层的形成
以氧化钛的涂布量成为4g/m2的方式将所得的第2着色层形成用涂布液涂布于PET基材膜的底涂层上,在170℃下干燥2分钟,形成厚度6μm的第2着色层。
<EVA侧易粘接层的形成>
-蓝色的第1着色层形成用涂布液的制备-
将下述组成中的成分混合而制备了第1着色层形成用涂布液。
(第1着色层形成用涂布液的组成)
-外涂层形成用涂布液的制备-
将下述组成中的成分混合而制备了外涂层形成用涂布液。
(外涂层形成用涂布液的组成)
-第1着色层及外涂层的形成-
以输送速度80m/分钟来输送形成有黑色的第2着色层的太阳能电池用背板,并以730J/m2的条件对太阳能电池用背板中的PET基材膜的与第2着色层形成面相反的一侧进行电晕放电处理。之后,将作为着色颜料之一的氧化钛的涂设量设为1.5g/m2,利用棒涂法来涂布上述第1着色层形成用涂布液来形成了涂布膜。将该涂布膜在170℃下干燥2分钟,从而形成了第1着色层。
接着,利用棒涂法以涂布量成为0.5g/m2的方式,将上述外涂层形成用涂布液涂布于第1着色层上而形成涂布膜,将该涂布膜在170℃下干燥2分钟来形成了外涂层。
由此,获得了具有EVA侧易粘接层的蓝色的太阳能电池用背板,所述EVA侧易粘接层是在太阳能电池用背板中的PET基材膜的与第2着色层形成面相反的一侧由干燥厚度为6μm的蓝色的第1着色层(烯烃-丙烯酸复合树脂的层)、及干燥厚度为0.5μm的外涂层(烯烃系树脂的层)依序层叠而成。
<太阳能电池模块的制作>
作为成为受光面的前基板,将厚度为3.2mm的太阳能电池用压花玻璃(figuredglass)(Nippon Sheet Glass Company,Ltd制造、Sunplus SM)、受光面侧密封材料(Shenzhen Sveck Technology Co.,Ltd.制造、乙烯/乙烯乙酸酯共聚物(EVA)SVK-15297)、晶系太阳能电池元件(Hanwha Q CELLS Co.,Ltd.制造的Q6LMX3)、背面侧密封材料(Hangzhou first PV material Co.,Ltd.制造的EVAF806)、上述制作的太阳能电池用背板依序重叠来制成层叠体。此时,太阳能电池用背板是以外涂层与背面侧密封材料接触的方式配置。
使用真空层压机(Nisshinbo Mechatronics Inc.制造、真空层压机LAMINATOR0505S),在145℃、抽真空时间5分钟、加压时间10分钟的条件下对层叠体进行层压,由此使各部件间粘接来制作了太阳能电池模块。
[实施例2~实施例12、比较例1~比较例5]
<太阳能电池用背板的制作>
在实施例1的太阳能电池用背板的制作中,除如表1所示那样变更第1着色层及第2着色层中所分别包含的着色剂的种类及含量以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例2~实施例12及比较例1~比较例5的太阳能电池用背板。
<太阳能电池模块的制作>
并且,在实施例1的太阳能电池模块的制作中,除使用各例中制作的太阳能电池用背板作为太阳能电池用背板以外,利用与实施例1相同的方法来制作了太阳能电池模块。
[评价]
分别对以上述方式在各例中所得的太阳能电池用背板(以下有时记为“片”。)及太阳能电池模块(以下有时记为“模块”。)进行了下述评价。
<1>发电效率(单元温度)
在制作模块时将热电偶设置于太阳能电池单元与EVA之间,使能够测定单元温度。使用太阳模拟器,对照射6小时相当于AM1.5G(太阳光标准光谱)的光时的温度进行了测定。可以说单元温度越低则越可抑制发电效率的降低。评价基准如下。
A:60℃以下
B:超过60℃、低于85℃
C:85℃以上
<2>片耐候性
在制作模块后,使用EYE超级紫外线测试仪(EYE SuperUV Tester)SUV-W161(Iwasaki Electric Co.,Ltd.制造),在温度63℃、相对湿度50%的环境下以90mW/cm2的照度从前基板侧照射紫外线200小时。之后,将模块再次加热至145℃而将片从EVA剥离,以温度23℃、相对湿度50%的条件进行24小时湿度调整后,利用拉伸试验机(Tensilon:A&DCOMPANY,LIMITED制造)来测定弹性模量,并与紫外线照射前的片弹性模量进行了比较。
具体而言,通过(紫外线照射后的片弹性模量/紫外线照射前的片弹性模量)×100%来计算弹性模量保持率,可以说弹性保持率越高则耐候性越优异。评价基准如下。
A:弹性模量保持率为80%以上
B:弹性模量保持率为50%以上且小于80%
C:弹性模量保持率小于50%
<3>颜料耐候性
在制作模块后,使用EYE超级紫外线测试仪SUV-W161(Iwasaki Electric Co.,Ltd.制造),在温度63℃、相对湿度50%的环境下以90mW/cm2的照度从前基板侧照射紫外线200小时。之后,将模块再次加热至145℃而将片从EVA剥离,测定EVA面侧(第1着色层侧)的色调。使用光谱色度仪CM-700D(Konica Minolta,Inc.制造),在片的与欲测定的面相反的一侧(第2着色层侧)铺设黑纸而进行了色调测定。利用使用D50光源时的SCE(正反射光除去,Specular Component Excluded)测定值来进行了评价。评价基准如下。
A:Δa*≤1.5且Δb*≤5.0
B:Δa*≤3.0且Δb*≤10.0
C:Δa*>3.0或Δb*>10.0
<4>设计性(色调)
使用光谱色度仪CM-700D(Konica Minolta,Inc.制造),在片的与欲测定的面相反的一侧(第2着色层侧)铺设黑纸而进行了色调测定。利用使用D50光源时的SCE测定值来进行了评价。评价基准如下。
A:L*≤25、-2.0<a*<2.0、-15.0<b*<-5.0
B:L*≤40、-3.0≤a*≤3.0、-20.0≤b*≤0.0
C:B的范围外
<5>密合性
将各例中所得的太阳能电池用背板切为1.0cm(TD)×30cm(MD)(MD、TD为PET基材膜的延伸方向)。接着,在20cm×20cm×厚度0.3cm的玻璃板上层叠了2片EVA膜(杭州、F806)。
在从层叠有EVA膜的玻璃板的一个端部至沿玻璃面10cm~20cm的距离,层叠进行了剥离剂处理的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(Cerapeel(注册商标)、TORAY INDUSTRIES,INC.制造),使另一个端部与上述太阳能电池用背板的MD的端部对齐,以外涂层与EVA膜相接的方式载置太阳能电池用背板,在145℃、抽真空4分钟、加压10分钟的条件下,使用Nisshinbo Mechatronics Inc.制造的真空层压装置(LAMINATOR0505S)而进行了层压。
以温度105℃、相对湿度100%的条件对进行了层压的样品进行48小时试验后,将粘接于EVA的太阳能电池用背板以温度23℃、相对湿度50%的条件进行24小时以上的湿度调整,利用拉伸试验机(Tensilon:A&D COMPANY,LIMITED制造)以100mm/分钟的速度并以180°来对上述制作的样品的1.0cm宽的部分进行了拉伸。而且,通过以下的评价基准来评价了破坏应力。该破坏应力越高,则评价为耐凝聚破坏性,即密合性越优异。
A:3N/mm以上
B:超过1N/mm、小于3N/mm
C:1N/mm以下
<6>红外线/紫外线透射率
利用分光光度计V670(JASCO Corporation制造),使750nm~2500nm(红外线测定)或300nm~400nm(紫外线测定)的光相对于测定面而入射,从而对片测定了着色层的红外线及紫外线的各透射率。另外,红外线/紫外线透射率是以剥离了测定对象外的着色层的状态进行了测定。
-红外线平均透射率的计算方法-
在750nm~2500nm内以每5nm分别测定第1着色层或第2着色层的透射率,并通过算术平均来计算出平均透射率。
-紫外线透射率的测定方法-
测定了第1着色层的325nm的紫外线的透射率。
<7>红外线反射率
利用分光光度计UV3100(Shimadzu Corporation.制造),使750nm~2500nm的光相对于测定面而入射,从而对片测定了第2着色层的红外线反射率。另外,第2着色层的红外线反射率是以剥离了第1着色层的状态进行了测定。
-红外线平均反射率的计算方法-
在750nm~2500nm内以每5nm测定反射率,并通过算术平均来计算出平均反射率。
将第1着色层及第2着色层中所含的着色剂的种类及含量、以及评价结果示于下述表1。
另外,表1中的颜料1为红色系,颜料2为蓝色系,颜料3、颜料5为黑色系,颜料4、颜料6为白色系。并且,表1中的颜料如下。
氧化铁:MF5160Brown(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造)
二噁嗪紫:EP-1500Violet3RN(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造)
苝红:aqyla perylene red(KUSAKABE CORPORATION制造)
萘酚AS:EP-720Red 2B(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造)
如表1所示,在实施例中,片耐热性与发电效率均优异,实施例的太阳能电池模块能够长期发挥高的发电效率。另外,在使用萘酚AS作为红色颜料的实施例11中,相对于紫外线的耐受性低,颜料耐候性变低。
另一方面,在比较例中,片耐热性及发电效率的至少一个为C评价,比较例的太阳能电池模块难以长期发挥高的发电效率。
2015年8月25日申请的日本专利申请2015-166280号的公开的所有内容通过参考编入到本说明书中。
关于本说明书中记载的所有文献、专利申请及技术标准,通过参考而编入各个文献、专利申请及技术标准时与具体且个别记载时相同程度地编入到本说明书中。

Claims (6)

1.一种太阳能电池用背面保护片,其具有:
树脂基材;
第1着色层,配置于所述树脂基材的一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率为20%以上,对波长325nm的紫外线的透射率为1%以下;以及
第2着色层,配置于所述树脂基材的另一面侧,对波长750nm~2500nm的红外线的平均透射率及平均反射率分别为10%以下。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背面保护片,其中,
所述第1着色层包含颜料,所述第1着色层中的所述颜料的合计体积分数为40体积%以下。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护片,其中,
所述第1着色层包含白色颜料以及选自喹吖啶酮系化合物、酞菁系化合物、二噁嗪系化合物及苝系化合物中的至少一种颜料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,其中,
所述第2着色层包含炭黑及白色颜料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,其中,
所述第1着色层侧的L*值、a*值及b*值分别为L*≤40、-3.0≤a*≤3.0、及-20.0≤b*≤0.0,所述第2着色层为黑色。
6.一种太阳能电池模块,其具备:
太阳能电池元件;
密封材料,对所述太阳能电池元件进行密封;
透明性的前基板,与所述太阳能电池元件的受光面侧的所述密封材料粘接,并配置于最表面;以及
根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池用背面保护片,所述太阳能电池用背面保护片的所述第1着色层侧与所述太阳能电池元件的与受光面侧相反一侧的所述密封材料粘接。
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