CN111742419A - 光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑 - Google Patents

光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑 Download PDF

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CN111742419A
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酒井智弘
菅原康夫
小野崎祐
萱场德克
桑原雄一
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AGC Inc
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AGC Glass Europe SA
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

提供:可以形成外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件的有色的光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑物。一种光学层,其具有包含无机颜料和分散有无机颜料的基体的功能层;所述光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧而使用,无机颜料的至少一部分为在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料。

Description

光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建 筑用外壁材料及建筑
技术领域
本发明涉及光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑。
背景技术
从供电中的成本削减及能量的有效利用的观点出发,正在研究太阳能电池组件的设置。通常,太阳能电池组件通过使用太阳光的透射性高的构件来确保发电效率。然而,此时太阳能电池单元会被辨识,大多情况下难以实现外观与周围的协调。
针对该问题,正进行如下尝试:对太阳能电池组件的构件进行部分着色,从而使外观性提高。专利文献1中公开了一种涉及耐候性调色薄膜的发明,其中,为了对太阳能电池组件赋予外观性且长期保持该外观性,所述耐候性调色薄膜将耐候性透明树脂层与着色的乙烯-乙酸乙烯酯树脂层叠一体化而形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-047568号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,本发明人等发现:通过使用着色剂等对太阳能电池组件的构件进行着色而赋予外观性时,根据使用的着色剂不同,太阳光的透射有降低的情况。具体而言,如上述的情况与不对构件进行着色的情况相比,有太阳能电池组件的发电效率差的问题。进而,上述着色剂自身会因太阳光而发生劣化,从而有太阳能电池组件的耐候性降低的问题。因此,外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件的实现是困难的。
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种可以形成外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件的光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑物。
用于解决问题的方案
本发明人等对上述问题进行了深入研究,结果发现:若将具有功能层的光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧,则可得到期望的效果,所述功能层包含具有规定的物性的无机颜料和分散有无机颜料的基体,从而完成了本发明。
即,本发明人等发现通过以下的构成可以解决上述问题。
[1]一种光学层,其特征在于,具有包含无机颜料和分散有前述无机颜料的基体的功能层,所述光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧而使用,
前述无机颜料的至少一部分为在波长780~1500nm的近红外光区域的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料。
[2]根据[1]所述的光学层,其中,前述光学层为有色的光学层,前述特定的无机颜料为有色的无机颜料。
[3]根据[2]所述的光学层,其中,前述有色的无机颜料为Lab色度体系中的L值为5~100、a值为-60~60、b值为-60~60的无机颜料。
[4]根据[2]或[3]所述的光学层,其还包含在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率为40%以上的光散射性的无机颜料(其中,不包括前述有色的无机颜料)。
[5]根据[4]所述的光学层,其中,前述光散射性的无机颜料的折射率为1.50~2.60。
[6]根据[4]或[5]所述的光学层,其中,前述光散射性的无机颜料为平均粒径为10.0~2000nm、比表面积为2.0~1000m2/g的无机颜料。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的光学层,其中,前述基体为选自将氟树脂、硅树脂、及玻璃粉组合物烧结而成的烧结物中的至少一种。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的光学层,其中,在波长780~1500nm的近红外光区域中,将每5nm的近红外光透射率进行简单平均化而算出的值作为近红外光平均透射率时,前述近红外光平均透射率为10~100%。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的光学层,其中,前述光学层还具有基材层,在前述基材层的至少一面上层叠有前述功能层。
[10]一种光学层的制造方法,其特征在于,在基材层的至少一面上涂装功能层形成组合物而形成功能层,从而形成具有基材层、和配置于前述基材层的至少一面上的功能层的光学层,
所述功能层组合物至少包含:
在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料,和
选自含氟聚合物、硅烷化合物、及玻璃粉组合物中的至少一种。
[11]一种带光学层的太阳能电池组件,其具有太阳能电池单元和[1]~[9]中任一项所述的光学层,前述光学层相对于前述太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧。
[12]根据[11]所述的太阳能电池组件,其中,前述太阳能电池单元为CIS系太阳能电池单元或CIGS系太阳能电池单元。
[13]一种建筑用外壁材料,其具有前述[11]或[12]的带光学层的太阳能电池组件。
[14]一种建筑,其具有太阳能电池组件、和相对于太阳能电池组件配置在太阳光的入射面侧的[1]~[9]中任一项所述的光学层。
[15]一种光学层,其特征在于,具有:包含无机颜料和分散有前述无机颜料的基体的功能层,以及由玻璃板形成的基材层,
前述基材层的至少一面上层叠有前述功能层,
前述无机颜料的至少一部分为在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料。
发明的效果
通过本发明,可以提供能够形成外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件的有色的光学层、光学层的制造方法、带光学层的太阳能电池组件、建筑用外壁材料及建筑。
附图说明
图1为示出本发明的光学层的一个例子的示意性截面图。
图2为示出本发明的带光学层的太阳能电池组件的一个方式的示意性截面图。
图3为示出地面的太阳光光谱与单晶硅的太阳能电池的光谱灵敏度曲线的图表。
图4为示出本发明的带光学层的太阳能电池组件的一个方式的示意性截面图。
图5为示出本发明的带光学层的太阳能电池组件的一个方式的示意性截面图。
图6为示出由本发明的带光学层的太阳能电池组件构成的太阳能电池阵列的一个例子的示意性俯视图。
具体实施方式
本发明中用语的含义如下。
有色的无机颜料是指在波长400~780nm的可见光区域中具有吸收峰的无机颜料。白色的无机颜料是指在波长400~780nm的可见光区域中不具有吸收峰的无机颜料。
无机颜料的平均粒径为对无机颜料进行超声波处理后,使用粒度分布测定装置进行测定得到的体积基准的累积50%粒径(D50),详细的测定条件如实施例中的记载。需要说明的是,实施例中,作为粒度分布测定装置,使用Nanotrac Wave II-EX150(麦克罗特雷克粒径仪/贝尔公司制)。
无机颜料的比表面积为使用比表面积测定装置,通过200℃、20分钟的脱气条件下的氮吸附BET法得到的值。需要说明的是,实施例中,作为比表面积测定装置,使用HMmodel-1208(Mountech co.,ltd.制)。
无机颜料的密度为通过比重瓶测定得到的值。需要说明的是,实施例中,使用ULTRAPYC 1200e(QUANTACHROME公司制)。
无机颜料的组成可以通过荧光X射线分析、ICP发射光谱分析、原子吸收分析等进行适当分析求出。
无机颜料的L值、a值、及b值为根据JIS Z 8781-4:2013的记载,通过漫反射法测定而得到的漫反射光谱算出的值,详细的测定方法如实施例中的记载。
无机颜料的近红外光最大反射率及可见光最小反射率为根据通过漫反射法测定而得到的漫反射光谱分别算出的、在波长780~1500nm下的最大反射率及在波长400~780nm下的最小反射率。
光学层具有的各层的厚度可适当使用厚度计、涡流式膜厚计等得到。
光学层的可见光平均透射率及可见光平均直线透射率为:使用以光从光学层的表面的法线方向入射的方式设置有光学层的分光光度计,在波长400~780nm的可见光区域中,将每5nm的可见光透射率进行简单平均化而算出的值。
光学层的近红外光平均透射率为:使用以光从光学层的表面的法线方向入射的方式设置有光学层的分光光度计,在波长780~1500nm的近红外光区域中,将每5nm的近红外光透射率进行简单平均化而算出的值。
光学层的L值、a值、及b值为:根据JIS Z 8781-4:2013的记载,使用以光从光学层的表面的法线方向入射的方式设置有光学层的分光光度计,以5nm的间隔测定波长200~1500nm下的反射光,并根据得到的反射光谱算出的值。
需要说明的是,实施例中,作为分光光度计,使用U-4100(Hitachi HighTechnology Co.,Ltd.制)。
“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的总称,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”与“甲基丙烯酸”的总称。
水解性甲硅烷基是指通过水解形成硅烷醇基的基团。
酸值及羟值为依据JIS K 0070-3(1992)的记载分别测定的值。
组合物等固体成分的质量是指,组合物包含溶剂时,从组合物中去除溶剂后的质量。需要说明的是,组合物的固体成分的质量以将组合物在130℃下加热20分钟后的残留质量的形式求出。
若使用本发明的光学层,则可以形成外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件。推测是由于以下的理由。
本发明的光学层具有包含在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料(以下也称作特定的无机颜料。)的功能层,因此,光学层中的近红外光的散射得到控制,可以充分地确保能通过光学层并到达太阳能电池单元的近红外光。因此认为,入射到光学层的太阳光之中的近红外光易于选择性地到达太阳能电池单元,可得到外观性及发电效率优异的光学层。进而,通过含有作为特定的无机颜料的有色的无机颜料,可以进行任意的着色,从而外观性优异并且耐候性也优异。
以下,使用附图对本发明的光学层及本发明的带光学层的太阳能电池组件的一个例子进行说明。需要说明的是,本发明的光学层也称作本光学层,本发明的带光学层的太阳能电池组件也称作本太阳能电池组件。
图1为示出本光学层的一个例子的示意性截面图。
如图1所示,本光学层10具有基材层110和功能层120。
本光学层优选为包含特定的无机颜料的有色的光学层,特别优选为包含有色的无机颜料作为特定的无机颜料的有色的光学层。以下,也将作为有色的无机颜料的特定的无机颜料称作特定的有色无机颜料。需要说明的是,特定的有色无机颜料可以与白色的特定的无机颜料并用,也可与除特定的无机颜料以外的白色颜料并用。
有色的本光学层由于包含特定的有色无机颜料而有色,有助于本太阳能电池组件的外观性。具体而言,本光学层有色是指可见光平均透射率为90%以下。
从外观性的方面来看,对于本光学层而言,优选本光学层具有的功能层的Lab色度体系中的L值为5~100、a值为-60~60、b值为-60~60,更优选L值为15~80、a值为3~30、b值为-60~60。
作为本光学层,为了呈现期望的颜色,特别优选L值、a值、及b值为以下的组合的层。
·L值、a值、及b值依次为5~100、-10~10、及-15~10(更优选依次为15~60、1.5~15、及-10~10)的光学层。
·L值、a值、及b值依次为25~70、0~30、及-60~-20的光学层。
·L值、a值、及b值依次为20~70、0~40、及-20~30的光学层。
·L值、a值、及b值依次为30~80、-20~20、及0~60的光学层。
本光学层具有包含无机颜料及基体的后述的功能层,因此L值、a值、及b值为上述范围的组合时,本光学层的色调更鲜艳,本太阳能电池组件的外观性优异。
从本太阳能电池组件的发电效率的方面来看,对于本光学层而言,在波长780~1500nm的近红外光区域中,将每5nm的近红外光透射率进行简单平均化而算出的值作为近红外光平均透射率时,优选近红外光平均透射率为10%以上,更优选为30%以上,进一步优选为40%以上,特别优选为60%以上。本光学层的近红外光平均透射率通常为100%以下。
从本光学层的隐蔽性的方面来看,对于本光学层而言,在波长400~780nm的可见光区域中,将每5nm的可见光透射率进行简单平均化而算出的值作为可见光平均透射率时,可见光平均透射率优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为42.0%以下,特别优选为20%以下。
本光学层的上述近红外光平均透射率及可见光平均透射率例如可通过特定的无机颜料或后述光散射性的无机颜料的种类、添加量、本光学层的厚度等进行调节。
本光学层的近红外光透射率及可见光平均透射率的测定方法如上所述,详细的测定条件如后述实施例的记载。
从本太阳能电池组件的处理容易性的方面来看,本光学层的厚度优选为10μm以上,更优选为20μm~100mm,特别优选为100μm~50mm。
本发明的功能层包含至少一部分为特定的无机颜料的无机颜料和分散有上述无机颜料的基体。功能层也可包含一种以上的除上述无机颜料和上述基体以外的成分。
功能层的L值、a值、及b值、及它们的优选范围与上述的光学层同样。
功能层的近红外光平均透射率及可见光平均透射率、以及它们的优选范围与上述的光学层同样。
即,本光学层具有功能层和除功能层以外的层时,除功能层以外的层优选为不影响本光学层的近红外光平均透射率及可见光平均透射率的层。不影响具体而言是指,不具有除功能层以外的层的光学层与具有除功能层以外的层的光学层的近红外光平均透射率之差及可见光平均透射率之差分别不足10%,优选为不足5%。
从功能层的耐候性的方面来看,功能层的厚度优选为1~1000μm,更优选为10~1000μm,进一步优选为20~100μm,特别优选为25~60μm。
本发明中的特定的无机颜料在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上,平均粒径为5.0~280.0nm,比表面积为5.0~1000m2/g。
从本光学层的近红外光透射率的方面来看,特定的无机颜料在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上,优选为60%以上,更优选为70%以上,特别优选为80%以上。上述近红外光最大反射率的上限通常为100%。
特定的无机颜料的近红外光最大反射率可以通过无机颜料的种类、组成及晶体结构进行适当调节。
需要说明的是,本发明中,特定的有色无机颜料是为了使本发明的功能层有色而使用的,因此单独使用时功能层不会变为有色的无机颜料并不包含于有色无机颜料的范围内。即,有色无机颜料的范围内不包括氧化硅(特别是二氧化硅)等白色无机颜料。另外,功能层为有色是指功能层的可见光平均透射率为90%以下。
特定的无机颜料的平均粒径为5.0nm以上,优选为50.0nm以上,特别优选为100.0nm以上。无机颜料的平均粒径为280.0nm以下,优选为200.0nm以下,更优选为180.0nm以下,进一步优选为160.0nm以下,特别优选为140.0nm以下。
特定的无机颜料的平均粒径为280.0nm以下时,本光学层的近红外光透射率升高,本太阳能电池组件的发电效率优异。特定的无机颜料的平均粒径为1.0nm以上时,本光学层的隐蔽性优异,本太阳能电池组件的外观性优异。
特定的无机颜料的比表面积为5.0m2/g以上,优选为10.0m2/g以上,更优选为15.0m2/g以上,特别优选为40.0m2/g以上。无机颜料的比表面积为1000m2/g以下,优选为500m2/g以下,特别优选为60.0m2/g以下。
特定的无机颜料的比表面积为5.0m2/g以上且1000m2/g以下时,基于无机颜料的近红外光的散射变得适当,本太阳能电池组件的发电效率优异。
作为特定的无机颜料,近红外光最大反射率、平均粒径、及比表面积特别优选的组合如下。
·近红外光最大反射率为60%以上、平均粒径为50.0~200.0nm、比表面积为10.0~500m2/g的无机颜料。
·近红外光最大反射率为70%以上、平均粒径为100.0~180.0nm、比表面积为15.0~60m2/g的无机颜料。
特定的无机颜料的颗粒形状并无特别限制。特定的无机颜料的颗粒形状例如为球状、椭圆状、针状、板状、棒状、圆锥状、圆柱状、立方体状、长方体状、金刚石状、星状、鳞片状、不规则形状等任意形状均可。另外,特定的无机颜料可以为中空颗粒,也可以为实心颗粒。另外,特定的无机颜料也可为多孔颗粒。
从分散性的方面来看,特定的无机颜料的形状优选球状。
从本光学层的外观性及耐候性的方面来看,特定的无机颜料优选金属氧化物、金属氧化物的水合物等,特别优选包含两种以上金属元素的金属复合氧化物。
作为金属元素,可举出Li、Na、Mg、K、Ca、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Ba、Ta、W、Pb、Bi、La、Ce等。从特定的无机颜料的近红外光反射率、以及本光学层的色调及发电效率的方面来看,金属元素优选Al、Fe、Co、Zn、Zr、Mn、Cr、Ce、Bi、Ni、Cu、Cd,更优选Al、Fe、Co、Zr、Ce、Mn、Bi、Cu,进一步优选Al、Fe、Co、Zn、Zr,特别优选Al、Fe、Co。
从抑制光催化作用导致的劣化的方面来看,对于特定的无机颜料而言,也可以对金属氧化物及其水合物的一部分或全部进一步用同种或不同种的金属氧化物及其水合物等(氧化硅、氧化铝等)进行表面处理。
特定的无机颜料可仅包含金属氧化物,也可包含其他成分。作为除金属氧化物以外的其他成分,可举出有机化合物等。从本光学层的耐候性的方面来看,特定的无机颜料优选不包含上述其他成分,或包含时相对于无机颜料的总质量为50质量%以下。
作为包含上述其他成分的特定的无机颜料,可举出用有机化合物等对金属氧化物的颗粒的一部分或全部进行了表面处理而得到的无机颜料。
作为特定的有色无机颜料的具体例,可举出Co-Ni-Ti-Zn的复合氧化物、Co-Li的复合氧化物、Co-Al的复合氧化物、Ti-Sb-Ni的复合氧化物、Co-Zn-Si的复合氧化物、Co-Al-Cr的复合氧化物、Co-Al-Cr-Zn的复合氧化物、Co-Cr-Zn-Ti的复合氧化物、Ti-Fe-Zn的复合氧化物、Fe-Zn的复合氧化物、Fe-Cr的复合氧化物、Mn-Bi的复合氧化物、Cu-Bi的复合氧化物、Cu-Fe-Mn的复合氧化物、各种氧化铁、各种氧化铁的水合物。从无机颜料的分散性、近红外光反射率、以及本光学层的隐蔽性及近红外光透射率的方面来看,特定的有色无机颜料优选Co-Li的复合氧化物、Co-Al的复合氧化物、Co-Al-Cr的复合氧化物、Fe-Cr的复合氧化物、Mn-Bi的复合氧化物、Cu-Bi的复合氧化物、Cu-Fe-Mn的复合氧化物、各种氧化铁、各种氧化铁的水合物,更优选Co-Al的复合氧化物、氧化铁,特别优选为Co-Al的复合氧化物、氧化铁。
特定的有色无机颜料也可使用市售品,可举出“Daipyroxide TM”系列(大日精化株式会社制)、“Cappoxyt”系列(Cappelle公司制)、“Sicotrans”系列(BASF公司制)、“BlueCR4”(旭化成工业株式会社制)等。
作为白色特定的无机颜料的具体例,可举出氧化钛、氧化锆、氧化钒、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化硅、氧化铝等,从本光学层的隐蔽性及本太阳能电池组件的发电效率的方面来看,优选氧化钛、氧化锆、氧化锌,特别优选氧化锆。
从抑制光催化作用导致的劣化的方面来看,对于白色的特定的无机颜料而言,也可以对金属氧化物的一部分或全部进一步用同种或不同种的金属氧化物(氧化硅、氧化铝等)进行表面处理。
对于特定的无机颜料而言,想使本光学层的耐候性更为提高时,为了防止光催化作用导致的劣化,优选不包含氧化钛、或包含时不足全部无机颜料的1质量%。
白色的特定的无机颜料也可使用市售品,可举出“TTO”系列(石原产业株式会社制)、“MT”系列(TEIKA COMPANY,LIMITED社制)、“FINEX”系列(堺化学株式会社制)、XZ-F系列(堺化学株式会社制)、“ZIRCOSTAR”系列(日本触媒株式会社制)等。
从本光学层的外观性的方面来看,特定的有色无机颜料优选Lab色度体系中的L值为5~100、a值为-60~60、b值为-60~60,更优选L值为15~80、a值为0.0~30、b值为-60~60。
本光学层为了呈现期望的颜色,作为特定的有色无机颜料,L值、a值、及b值优选以下的组合。
·L值、a值、及b值依次为30~70、0.0~30、及-60~-20的无机颜料。
·L值、a值、及b值依次为20~70、0.0~40、及-20~30的无机颜料。
·L值、a值、及b值依次为30~80、-20~20、及0~60的无机颜料。
·L值、a值、及b值依次为80~100、-10~10、及-10~10的无机颜料。
·L值、a值、及b值依次为5~50、-10~10、及-10~10的无机颜料。
无机颜料的L值、a值、及b值可以通过上述特定的有色无机颜料的组成等进行调节。
从无机颜料的分散性的方面来看,特定的有色无机颜料的密度优选为2.0~10.0g/cm3,特别优选为3.0~5.0g/cm3
从无机颜料的分散性的方面来看,白色的特定的无机颜料的密度优选为0.10~10.0g/cm3,特别优选5.0~7.0g/cm3
从功能层更容易选择性地透射近红外光的方面来看,特定的无机颜料的折射率优选为4.00以下,更优选为1.50以上且3.00以下,进一步优选为1.90以上且2.60以下,特别优选为2.10以上且2.40以下。
从功能层更容易选择性地透射近红外光的方面来看,白色的特定的无机颜料的折射率优选为4.00以下,更优选为1.50~3.00,进一步优选为1.90~2.60,特别优选为2.10~2.40。
需要说明的是,各无机颜料的折射率是指构成无机颜料的材料(例如通过对材料进行粉碎等而得到无机颜料时,为粉碎前的材料)的折射率,通常为上述材料的文献值。
各无机颜料的可见光最小反射率及折射率可以由无机颜料的组成、晶体结构、平均粒径、及比表面积进行适当调节。
从本光学层的外观性的方面来看,相对于功能层的总质量,特定的无机颜料的含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,特别优选为20质量%以上。从本光学层的近红外光透射率的方面来看,相对于功能层的总质量,特定的无机颜料的含量优选为80质量%以下,更优选为60质量%以下,特别优选为50质量%以下。
从外观性及发电效率的方面来看,相对于功能层包含的无机颜料的总质量,特定的无机颜料的比例优选为80质量%以上,特别优选为90质量%以上。
功能层也可包含两种以上特定的无机颜料。并用特定的有色无机颜料与白色的特定的无机颜料时,相对于这些特定的无机颜料的总计,白色的特定的无机颜料的比例优选为5~200质量%,更优选为20~150质量%,特别优选为20~40质量%。若功能层包含特定的有色无机颜料比白色的特定的无机颜料多,则本光学层的隐蔽性与本太阳能电池组件的外观性更为平衡。
特别是,白色的特定的无机颜料也为在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率为40%以上的光散射性的无机颜料。因此,通过混合特定的有色无机颜料与白色的特定的无机颜料,本太阳能电池组件的隐蔽性更为优异。
从功能层更容易选择性地散射可见光的方面来看,白色的特定的无机颜料在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率为40%以上,优选为80%以上,更优选为90%以上,特别优选为95%以上。可见光最小反射率的上限通常为100%。
对于本发明中特定的无机颜料而言,太阳光包含的近红外光不易对无机颜料发生散射。且在可见光范围内具有充分的吸收,因此易于提高外观性。另外,与有机颜料相比,耐候性优异,并且由于具有上述平均粒径及比表面积而易于适宜地分散至功能层中。因此,可以认为具有包含本发明的无机颜料的功能层的本光学层的隐蔽性高、耐候性优异,并且用于太阳能电池组件时的外观性及发电效率也优异。
从本太阳能电池组件的外观性的方面来看,功能层还可包含在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率为40%以上光散射性的无机颜料(其中,不包括特定的无机颜料)。以下,也将除特定的无机颜料以外的该光散射性的无机颜料称作光散射性无机颜料。
光散射性无机颜料在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率、折射率、密度及形状以及它们的优选范围与上述的白色的特定的无机颜料同样。光散射性无机颜料由与上述的白色的特定的无机颜料同样的金属氧化物等或具有结构色的薄片状的无机颜料构成即可,优选白色的无机颜料。
光散射性无机颜料的平均粒径优选为10.0nm以上,更优选为50.0nm以上,特别优选为100.0nm以上。光散射性无机颜料的平均粒径优选为2000nm以下,更优选为500.0nm以下,特别优选为300.0nm以下。
光散射性无机颜料的平均粒径为2000nm以下时,本光学层的近红外光透射率升高,本太阳能电池组件的发电效率优异。光散射性无机颜料的平均粒径为10nm以上时,可见光的散射性优异。
光散射性无机颜料的比表面积优选为2.0m2/g以上,特别优选为8.0m2/g以上。光散射性无机颜料的比表面积优选为1000m2/g以下,特别优选为500m2/g以下。
光散射性无机颜料的比表面积为1000m2/g以下时,可见光的散射增加,因此本光学层的近红外光透射率易于升高。光散射性无机颜料的比表面积为2.0m2/g以上时,本光学层的近红外光透射率升高。
从本太阳能电池组件的外观性的方面来看,光散射性无机颜料可以为具有结构色的薄片状的无机颜料(珠光颜料)。
珠光颜料是指薄片状的颗粒(例如最长径为2~100μm、厚度为0.01~10μm的颗粒)的表面被金属或其氧化物覆盖的颜料。作为薄片状的颗粒,可举出云母、绢云母、滑石、高岭土、蒙脱石属粘土矿物、云母、绢云母、板状二氧化钛、板状二氧化硅、板状氧化铝、氮化硼、硫酸钡、板状钛/二氧化硅复合氧化物、玻璃等。作为覆盖薄片状的颗粒表面的金属或其氧化物,可举出上述无机颜料中列举的金属或其氧化物。作为珠光颜料,优选薄片状的云母、玻璃、氧化铝等颗粒表面被二氧化钛、氧化铁、银等覆盖的而得到的颗粒。
功能层包含珠光颜料作为光散射性无机颜料时,可表现出更鲜艳且有光泽感的色调,从而本太阳能电池组件的外观性更为优异。
作为珠光颜料,可举出METASHINE Titania Coat系列(日本板硝子株式会社制)、TWINCLEPEARL Silver type(日本光研工业株式会社制)等。
功能层包含光散射性无机颜料时,从功能层的近红外光透射率的方面来看,相对于功能层的总质量,光散射性无机颜料的含量优选为1~90质量%,更优选为3~80质量%,特别优选为5~60质量%。此时,本光学层的隐蔽性及近红外光透射率特别优异。
功能层包含光散射性无机颜料时,功能层也可包含两种以上的光散射性无机颜料。
功能层包含光散射性无机颜料时,相对于功能层包含的特定的无机颜料的总质量,光散射性无机颜料的含量优选为100质量%以下,特别优选为10质量%以下。此时,本光学层的隐蔽性与本太阳能电池组件的外观性平衡。
功能层包含光散射性无机颜料与特定的无机颜料这两者时,相对于功能层的总质量,功能层中的光散射性无机颜料与特定的无机颜料的含量的总计优选为5质量%以上且80质量%以下,特别优选为20质量%以上且50质量%以下。此时,本光学层的隐蔽性及近红外光透射率特别优异。
本发明中的基体发挥以分散的状态固定无机颜料的作用。作为构成基体的成分,可举出树脂、将玻璃粉组合物烧结而成的玻璃、二氧化硅等。基体也可由两种以上的上述成分构成。
构成基体的树脂由热塑性树脂、固化性树脂的固化物形成。具有交联性基团的聚合物的交联物、具有缩聚性基团的化合物的缩聚物、具有加聚性基团的化合物的加聚物等也包含在热塑性树脂、固化性树脂的固化物的范围内。另外,具有羟基等反应性基团的热塑性树脂可以为以其反应性基团未发生反应的状态构成基体的树脂。
用于形成构成基体的树脂的热塑性树脂、未固化的固化性树脂包含为了形成适当的基体树脂所必需的成分(例如固化剂等后述成分X)。
作为形成基体的树脂,可举出醇酸树脂、氨基醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧-聚酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂、酚醛树脂、改性聚酯树脂、氟树脂、丙烯酸类硅树脂、硅树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛等。这些之中,通过固化、交联而成为构成基体的树脂的树脂为其固化物、交联物构成基体的树脂。作为构成基体的树脂,从耐候性的方面来看,优选由含氟聚合物、交联性含氟聚合物的交联物形成的氟树脂,从耐热性的方面来看,优选由缩聚性硅烷化合物的缩聚物形成的硅树脂。
基体可以由两种以上树脂构成。
本发明中的基体包含氟树脂时,为了形成基体而使用的氟树脂包含含有基于氟烯烃的单元(以下也称作单元F。)的含氟聚合物,且包含根据需要的除含氟聚合物以外的后述成分X中的至少一种。
单元是单体发生聚合而直接形成的、基于1分子上述单体的原子团和对上述原子团的一部分进行化学转化而得到的原子团的总称。相对于聚合物包含的全部单元,各个单元的含量(摩尔%)通过核磁共振(NMR)法对聚合物进行分析而求出。
氟烯烃为1个以上氢原子被氟原子取代的烯烃。对于氟烯烃而言,1个以上未被氟原子取代的氢原子也可被氯原子取代。
作为氟烯烃的具体例,可举出CF2=CF2、CF2=CFCl、CF2=CHF、CH2=CF2、CF2=CFCF3、CF2=CHCF3、CF3CH=CHF、CF3CF=CH2、CH2=CXf0(CF2)n0Yf0(式中,Xf0及Yf0独立地为氢原子或氟原子,n0为2~10的整数。)所示的单体,从功能层的耐候性优异的方面来看,优选CF2=CF2、CH2=CF2、CF2=CFCl、CF3CH=CHF、CF3CF=CH2,特别优选CF2=CFCl。氟烯烃也可并用两种以上。
含氟聚合物可以仅包含单元F,也可包含单元F及基于除氟烯烃以外的包含氟原子的单体的单元,还可包含单元F及基于不包含氟原子的单体的单元。
作为仅包含单元F的含氟聚合物,可举出氟烯烃的均聚物、两种以上氟烯烃的共聚物等,具体而言,可举出聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯等。
作为包含单元F及基于除氟烯烃以外的包含氟原子的单体的单元的含氟聚合物,可举出氟烯烃-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物等,具体而言,可举出四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物等。
从基体中的无机颜料的分散性的方面来看,含氟聚合物优选包含单元F及基于不包含氟原子的单体的单元。
作为包含单元F和基于不包含氟原子的单体的单元的含氟聚合物,可举出氯三氟乙烯-乙烯基醚共聚物、氯三氟乙烯-乙烯基醚-乙烯酯共聚物、氯三氟乙烯-乙烯酯-烯丙基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯酯共聚物、四氟乙烯-乙烯酯-烯丙基醚共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等。从本太阳能电池组件的外观性优异的方面来看,优选氯三氟乙烯-乙烯基醚共聚物。
从功能层的耐候性的方面来看,相对于含氟聚合物包含的全部单元,单元F的含量优选为20~100摩尔%,更优选为30~70摩尔%,特别优选为40~60摩尔%。
从功能层的耐久性的方面来看,含氟聚合物优选包含具有交联性基团的单元(以下也称作单元(1)。)作为基于不包含氟原子的单体的单元。单元(1)可以为基于具有交联性基团的单体(以下也称作单体(1)。)的单元,也可以为使包含单元(1)的含氟聚合物的交联性基团转化为不同的交联性基团而得到的单元。作为像这样的单元,可举出:使包含具有羟基的单元的含氟聚合物与多元羧酸、其酸酐等反应,从而使羟基的一部分或全部转化为羧基而得到的单元。作为上述交联性基团,可举出羟基、羧基、氨基、环氧基、水解性甲硅烷基,从功能层的强度的方面来看,优选羟基及羧基。
单元(1)具有的交联性基团在形成的基体中可以通过后述固化剂进行交联,也可以不进行交联并残留,优选与固化剂交联。单元(1)具有的交联性基团通过固化剂进行了交联时,功能层的耐久性更加优异。单元(1)具有的交联性基团不进行交联并残留时,基体中的无机颜料的分散性更加优异。
作为具有羟基的单体,可举出具有羟基的乙烯基醚、乙烯酯、烯丙基醚、烯丙酯、(甲基)丙烯酸酯、烯丙醇等。
作为具有羟基的单体(1)的具体例,可举出CH2=CHO-CH2-cycloC6H10-CH2OH、CH2=CHCH2O-CH2-cycloC6H10-CH2OH、CH2=CHO-CH2-cycloC6H10-CH2-(OCH2CH2)15OH、CH2=CHOCH2CH2OH、CH2=CHCH2OCH2CH2OH、CH2=CHOCH2CH2CH2CH2OH、及CH2=CHCH2OCH2CH2CH2CH2OH,从氟烯烃的共聚性的方面来看,优选CH2=CHCH2OCH2CH2OH或CH2=CHOCH2CH2CH2CH2OH。
需要说明的是,“-cycloC6H10-”表示亚环己基,“-cycloC6H10-”的键合部位通常为1,4-。
作为具有羧基的单体,可举出不饱和羧酸、(甲基)丙烯酸、使上述具有羟基的单体的羟基与羧酸酐反应而得到的单体等。
作为具有羧基的单体的具体例,可举出CH2=CHCOOH、CH(CH3)=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH、HOOCCH=CHCOOH、CH2=CH(CH2)n11COOH所示的单体(其中,n11表示1~10的整数。)、CH2=CHO(CH2)n12OC(O)CH2CH2COOH所示的单体(其中,n12表示1~10的整数。),从氟烯烃的共聚性的方面来看,优选CH2=CH(CH2)n11COOH所示的单体或CH2=CHO(CH2)n12OC(O)CH2CH2COOH所示的单体。
单体(1)也可并用两种以上。
相对于含氟聚合物包含的全部单元,单元(1)的含量优选为0.5~35摩尔%,更优选为3~25摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%,特别优选为5~20摩尔%。
含氟聚合物也可进一步包含基于不具有交联性基团的单体的单元作为基于不包含氟原子的单体的单元。作为基于不具有交联性基团的单体的单元,可举出:基于选自由链烯烃、乙烯基醚、乙烯酯、烯丙基醚、烯丙酯、及(甲基)丙烯酸酯组成的组中的1种以上的单体(以下也称作单体(2)。)的单元(以下也称作单元(2)。)。
作为单体(2)的具体例,可举出乙烯、丙烯、1-丁烯、乙基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、乙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯(HEXION公司制、商品名“Veova 9”)、新癸酸乙烯酯(HEXION公司制、商品名“Veova 10”)、苯甲酸乙烯酯、叔丁基苯甲酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯。
单体(2)也可并用两种以上。
含氟聚合物包含单元(2)时,相对于含氟聚合物包含的全部单元,单元(2)的含量优选为5~60摩尔%,特别优选为10~50摩尔%。
含氟聚合物也可使用市售品,作为具体例,可举出“LUMIFLON”系列(AGC株式会社商品名)、“Kynar”系列(ARKEMA公司商品名)、“ZEFFLE”系列(大金工业株式会社商品名)、“Eterflon”系列(Eternal公司商品名)、“Zendura”系列(Honeywell公司商品名)。
含氟聚合物可以用公知的方法制造。作为含氟聚合物的制造方法,可举出溶液聚合、乳液聚合等。
作为氟树脂包含的除含氟聚合物以外的成分,可举出在含氟聚合物的制造时或制造后任选添加的聚合稳定剂、阻聚剂、表面活性剂等。
本发明的基体包含氟树脂时,从功能层的耐候性的方面来看,相对于功能层的总质量,功能层中的氟树脂的含量优选为5~95质量%,特别优选为10~90质量%。
本发明的基体包含氟树脂时,从功能层的耐候性的方面来看,相对于功能层的总质量,功能层中的含氟聚合物的含量优选为5~95质量%,特别优选为10~90质量%。
本发明的基体包含氟树脂时,从基体中的无机颜料的分散性的方面来看,功能层的氟原子含量优选为65质量%以下,更优选为50质量%以下,特别优选为40质量%以下,进一步优选为25质量%以下,最优选为20%以下。另外,从功能层的耐候性的方面来看,相对于功能层的总质量,功能层的氟原子含量优选为0.1质量%以上,更优选为3质量%以上,特别优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上。
此时,特别是若功能层的氟原子含量优选为0.1~25质量%、特别优选为5~20质量%,则无机颜料良好地分散在功能层中,本光学层的近红外光透射率及可见光反射率变高,因此本太阳能电池组件的外观性及发电效率优异。
功能层中的氟原子含量是指,氟原子相对于构成功能层的全部原子的含量(质量%)。功能层中的氟原子含量通过自动试样燃烧装置-离子色谱法(AQF-IC法),按下述条件进行测定而得到。
<分析条件>
·自动试样燃烧装置
装置:Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制、自动试样燃烧装置AQF-100
燃烧条件:固体试样用模式
试样量:2~20mg
·离子色谱
装置:Thermo Fisher SCIENTIFIC公司制
柱:IonpacAG11HC+IonpacAS11HC
洗脱液:KOH10mN(0-9min)、10-16mN(9-11min)、16mN(11-15min)、16-61mN(15-20min)、60mN(20-25min)
流速:1.0mL/分钟
抑制器:ASRS
检测器:电导率检测器
注入量:5μL
本发明的基体为硅树脂时,硅树脂包含硅烷化合物的水解缩合物,且包含根据需要的除硅烷化合物的水解缩合物以外的后述成分X中的至少一种。
作为硅烷化合物,可举出氯硅烷、硅氮烷、烷氧基硅烷等,从硅烷化合物的反应性的方面来看,优选烷氧基硅烷。
作为氯硅烷,可举出三氯硅烷、三甲基氯硅烷等。
作为硅氮烷,可举出六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷等。
烷氧基硅烷具有一个以上与硅原子直接键合的烷氧基。烷氧基硅烷也可具有一个以上除烷氧基以外的、与硅原子直接键合的基团。另外,烷氧基硅烷也可具有氢原子。
从功能层的耐久性的方面来看,烷氧基硅烷优选并用具有4个与硅原子直接键合的烷氧基的四烷氧基硅烷和具有1~3个与硅原子直接键合的烷氧基的烷氧基硅烷。
作为除烷氧基以外的、与硅原子直接键合的一个以上的基团,可举出羟基、烷基、芳香族烷基、乙烯基、环氧基、苯乙烯基、(甲基)丙烯酸基、氨基、异氰酸酯基、巯基、脲基、多氟聚醚基、多氟烷基等,从硅树脂的耐裂纹性的方面来看,优选烷基及芳香族烷基。
作为上述烷基,可举出甲基、乙基、丙基、己基、辛基等,优选甲基、乙基、丙基。
作为上述芳香族烷基,可举出芳基、苯基等,优选苯基。
作为除烷氧基以外的、与硅原子直接键合的一个以上的基团,从功能层的硬度的方面来看,优选甲基、乙基、丙基、苯基。
作为烷氧基硅烷的具体例,可举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、全氟聚醚三乙氧基硅烷、全氟乙基三乙氧基硅烷等,优选四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷。从功能层的耐裂纹性的方面来看,硅烷化合物优选为选自四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
作为硅烷化合物,还可使用双硅烷。双硅烷为具有2个具有水解性基团的硅原子借助2价的连接基团键合而成的结构的化合物。
作为2价的连接基团,可举出亚烷基、亚烯基、亚芳基等2价的烃基。2价的烃基也可在碳原子间具有一个以上的选自-O-、-S-、-CO-及-NRS1-(其中,RS1为氢原子或1价的烃基。)中的基团。2价的连接基团优选碳数2~8的亚烷基,特别优选为碳数2~6的亚烷基。
作为水解性基团,可举出烷氧基、酰氧基、酮肟基、烯氧基、氨基、氨氧基、酰胺基、异氰酸酯基、卤素原子等,优选烷氧基(特别是甲氧基及乙氧基)、异氰酸酯基、卤素原子(特别是氯原子)。
双硅烷具有的硅原子上,除了水解性基团以外,还可键合有氢原子、羟基、1价的烃基等。作为1价的烃基,可举出烷基、烯基、芳基等。双硅烷中,与1个硅原子键合的水解性基团的数量优选为1~3,从反应速度的方面来看,优选为2或3,特别优选为3。
硅烷化合物也可并用两种以上。
对于硅烷化合物的水解缩合物而言,将一种以上的硅烷化合物混合,并在水和根据需要的后述催化剂(酸催化剂、碱催化剂等)的存在下,进行加热干燥得到。
本发明的基体包含硅树脂时,从功能层的耐热性的方面来看,功能层中的碳原子含量优选为30原子%以下,特别优选为20原子%。功能层中的碳原子含量可以通过硅烷化合物的种类及量进行调节。
功能层中的碳原子含量是指碳原子相对于构成功能层的全部原子的含量(原子%)。功能层中的碳原子含量以在加速电压15keV下观察功能层表面并测定任意3点的碳的元素个数比率(原子%)时的平均值的形式得到,实施例中,为通过SEM-EDX(株式会社日立制作所,产品名“S-4300”及株式会社堀场制作所,产品名“EMAX”)进行分析得到的值。
本发明的基体为硅树脂时,从功能层的耐裂纹性的方面、及可以加厚功能层从而使功能层的隐蔽性提高的方面来看,功能层优选进一步包含鳞片状二氧化硅颗粒。
鳞片状二氧化硅颗粒中的“鳞片状”是指扁平的形状。颗粒的形状可以使用透射式电子显微镜进行确认。
鳞片状二氧化硅颗粒例如由二氧化硅二次颗粒形成,所述二氧化硅二次颗粒是由薄片状的二氧化硅一次颗粒与多片薄片状的二氧化硅一次颗粒以面间彼此平行的方式取向并重叠而形成的。二氧化硅二次颗粒通常具有层叠结构的颗粒形态。鳞片状二氧化硅颗粒也可仅由二氧化硅一次颗粒或二氧化硅二次颗粒中的任一者形成。
二氧化硅一次颗粒的厚度优选为0.001~0.1μm。若二氧化硅一次颗粒的厚度在上述范围内,则能够以面间彼此平行的方式取向而形成1片或多片重叠而成的鳞片状的二氧化硅二次颗粒。二氧化硅一次颗粒的平均长宽比优选为2以上,更优选为5以上,特别优选为10以上。
二氧化硅二次颗粒的厚度优选为0.001~3μm,特别优选为0.005~2μm。相对于二氧化硅二次颗粒的厚度,平均长宽比优选为2以上,更优选为5以上,特别优选为10以上。二氧化硅二次颗粒优选彼此独立地存在而不发生熔接。
二氧化硅一次颗粒及二氧化硅二次颗粒的厚度通过原子力显微镜测定。
二氧化硅一次颗粒及二氧化硅二次颗粒的最长长度通过透射式电子显微镜测定。
长宽比为最长长度相对于颗粒的厚度的比(最长长度/厚度)。
平均长宽比为随机选择的50个颗粒的长宽比的平均值。
从即使加厚功能层,耐裂纹性也优异的方面来看,鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径优选为0.05μm以上,特别优选为0.10μm以上。从在基体中的分散性的方面来看,鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径优选为3.00μm以下,特别优选为1.50μm以下。
鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径为通过透射式电子显微镜测定的随机选择的50个颗粒的最长粒径的平均值。
功能层包含鳞片状二氧化硅颗粒时,功能层的厚度优选为1μm以上,更优选为3μm以上,特别优选为10μm以上。上述的情况的功能层的厚度优选为300μm以下,更优选为150μm以下,特别优选为100μm以下。
功能层包含鳞片状二氧化硅颗粒时,功能层的厚度相对于鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径的比(功能层的厚度/平均最长粒径)优选为3以上,更优选为10以上,特别优选为20以上。上述比优选为500以下,更优选为400以下,特别优选为300以下。
功能层包含鳞片状二氧化硅颗粒时,从调节功能层的厚度方面、及功能层的耐裂纹性优异的方面来看,功能层中的鳞片状二氧化硅颗粒的体积分数优选为5~100%,特别优选为10~30%。
功能层中的鳞片状二氧化硅颗粒的体积分数以如下方式求出。
首先,使用SEM(株式会社日立制作所,产品名“S-4300”)观察功能层的厚度方向的截面,对得到的图像,通过附带的图像分析软件对与厚度方向正交的方向的任意宽1.5μm的范围进行分析,求出基体、鳞片状二氧化硅颗粒、无机颜料的面积分数(将分析截面的总面积(厚度×1.5μm)设为100%时的百分率(%))。
同样地,对功能层的厚度方向的截面SEM图像,分析2处其他任意宽1.5μm的范围并求出面积分数。
最后,对总计3处的厚度×1.5μm的范围的面积分数进行平均,并将其作为鳞片状二氧化硅颗粒的体积分数。
功能层包含鳞片状二氧化硅颗粒时,相对于功能层的总质量,功能层中的无机颜料的含量优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,特别优选为5质量%以上。相对于功能层的总质量,功能层中的无机颜料的含量优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,特别优选为30质量%以下。
功能层包含鳞片状二氧化硅颗粒时,鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径相对于功能层的厚度的比为3以上且500以下时,可认为:易于以鳞片状二氧化硅颗粒的面方向平行于功能层的主面的面方向的方式排列,功能层的耐裂纹性优异。进而,功能层中的鳞片状二氧化硅颗粒的体积分数为5~100%、且功能层中的无机颜料的含量为1~50质量%时,无机颜料适宜地配置在鳞片状二氧化硅颗粒之间,因此可认为功能层中的无机颜料的分散性优异,并且鳞片状二氧化硅颗粒的上述排列也优异,功能层的耐裂纹性及外观性进一步提高。在此基础上,无机颜料均匀地分散在功能层中,因此可认为本光学层的耐候性及本太阳能电池组件的发电效率也优异。
鳞片状二氧化硅颗粒可使用市售品、或对市售品进行加工而成的鳞片状二氧化硅颗粒,也可使用制造的鳞片状二氧化硅颗粒。鳞片状二氧化硅颗粒也可使用粉体,也可使其分散于分散介质并使用。作为鳞片状二氧化硅颗粒的市售品,可举出例如AGC-SITECH株式会社的SUNLOVELY(商品名)系列。
形成基体的树脂包含后述固化剂时,从功能层的硬度及耐久性的方面来看,功能层优选包含具有交联结构的树脂,所述交联结构是该树脂具有的交联性基团与固化剂反应而形成的。
另外,形成基体的树脂包含后述固化剂时,本光学层也可具有选自由功能层包含的树脂所具有的交联性基团、固化剂、和除功能层以外的层所具有的反应性基团组成的组中的2种以上反应形成的交联结构。此时,除功能层以外的层所具有的反应性基团发挥作为交联性基团的作用。
作为除功能层以外的层所具有的反应性基团,可举出:除功能层以外的层为由玻璃板形成的基材层时的硅烷醇基、除功能层以外的层为通过硅烷偶联剂等进行了表面处理的层时的水解性甲硅烷基等。
例如,通过包含具有选自水解性甲硅烷基及硅烷醇基中的1种以上的固化剂的树脂,在由玻璃板形成的基材层上形成功能层时,固化剂的水解性甲硅烷基等(具体而言,通过水解生成的硅烷醇基)与存在于玻璃板的表面的硅烷醇基发生反应形成交联结构。因此,功能层对基材层的密合性更加优异。进而,此时,基材层为通过硅烷偶联剂等进行了表面处理的玻璃板形成的层时,存在于玻璃板的表面的硅烷醇基、硅烷偶联剂所具有的水解性甲硅烷基等、以及固化剂的水解性甲硅烷基等发生反应形成交联结构。因此,基材层与功能层的密合性提高,本光学层的耐久性优异。
本发明的基体为将玻璃粉组合物烧结而成的烧结物时,玻璃粉组合物由粉碎玻璃得到的玻璃粉末形成,根据需要包含后述成分G的至少一种。
玻璃粉末的50%粒径(D50)优选为1.0~10.0μm,优选为3.0~8.0μm。
玻璃粉末的90%粒径(D90)优选为5.0~30.0μm,优选为8.0~16.0μm。50%粒径(D50)及90%粒径(D90)为粒径的累积分布(体积基准)中与累积量50%及90%对应的粒径。50%粒径(D50)及90%粒径(D90)通过激光衍射式粒径分布测定仪测定。
玻璃粉末优选包含选自Li、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Cu、Zn、Sr、Ag、Ba、Bi、Fe、Co、Ce、Nb、Ta、Sb、Cs、P、Zr、La、Sn的元素的至少一种,更优选包含选自Ba、B、Al、Cu、Zn、Bi、Fe、Ce的元素的至少一种,特别优选包含选自Ba、B、Zn的元素的至少一种。
玻璃粉末的组成及各元素的含量以玻璃粉末的软化点变得适宜的方式适当调节即可。
玻璃粉组合物包含的玻璃粉末的量以将玻璃粉组合物烧结而成的烧结体的热膨胀系数变适宜的方式,与后述热膨胀系数调节剂的量一同适当调节即可。
本光学层具有由玻璃板形成的基材层,并且在基材层的至少一面上直接层叠有包含玻璃粉烧结物的功能层时,为了防止烧结时的基材层的软化变形,玻璃粉末的软化点需要低于基材层的软化点。特别是使用钠钙硅酸盐玻璃作为基材层时,玻璃粉末的软化点优选为450~700℃,特别优选为500~600℃。
作为玻璃粉末,并无特别限定,但例如从降低环境负担的观点来看,优选由不包含铅的玻璃形成的玻璃粉末,特别优选由钡硼酸锌系的玻璃形成的玻璃粉末。例如,以设为玻璃包含的金属元素的氧化物时的质量%表示,钡硼酸锌系玻璃优选为包含20~50%的BaO、10~35%的B2O3、5~25%的ZnO的玻璃。特别是在本光学层具有由玻璃板形成的基材层,且在基材层的至少一面上直接层叠有包含由玻璃粉组合物形成的烧结物的功能层时,从本光学层的硬度的方面来看,以设为玻璃包含的金属元素的氧化物时的质量%表示,玻璃粉末优选包含28~43%的BaO、13~28%的B2O3、10~20%的ZnO。
作为成分G,可举出热膨胀系数调节剂、脱模剂、还原剂等。除成分G以外,使用不包含在玻璃粉烧结物中的粘结剂、有机溶剂来制造烧结体。
粘结剂为将玻璃粉组合物烧结前,固定玻璃粉组合物中的玻璃粉末的添加剂,通过烧结玻璃粉组合物时的加热去除。因此,玻璃粉烧结物中不包含粘结剂。
玻璃粉组合物包含粘结剂及有机溶剂时,玻璃粉组合物呈糊状,因此可以容易地涂布。作为粘结剂,优选有机粘结剂,可举出乙基纤维素、聚碳酸亚丙酯丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、缩醛树脂等,从印刷性的方面来看,优选乙基纤维素。
有机溶剂为使粘结剂溶解的溶剂,根据粘结剂的种类进行选择。有机溶剂通过玻璃粉组合物的加热干燥及烧结时的加热去除。因此,玻璃粉烧结物中不包含有机溶剂。
作为有机溶剂,可举出2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇单异丁酸酯、乙二醇单-2-乙基己醚、α-松油醇、丁基卡必醇乙酸酯、邻苯二甲酸酯等,从印刷性的方面来看,优选2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇单异丁酸酯、乙二醇单-2-乙基己醚。
热膨胀系数调节剂对至少包含玻璃粉组合物和无机颜料的功能层的热膨胀系数进行调节。功能层与基材(玻璃板等)的热膨胀系数不匹配时,在将玻璃粉组合物烧结而得到烧结物时,功能层、基材会发生翘曲或裂纹。因此,为了防止功能层形成时的翘曲、裂纹,例如在基材层上形成功能层时,优选通过热膨胀系数调节剂将功能层的热膨胀系数调节为接近基材层的热膨胀系数。
作为热膨胀系数调节剂,优选为选自堇青石、钛酸铝、氧化铝、多铝红柱石、二氧化硅、氧化锡系陶瓷、β-锂霞石、β-锂辉石、磷酸锆系陶瓷及β-石英固溶体中的至少一种,更优选这些的粉末。
热膨胀系数调节剂为粉末时,热膨胀系数调节剂的50%粒径(D50)优选为1.0~10.0μm,优选为1.5~5.0μm。热膨胀系数调节剂的90%粒径(D90)优选为1.0~10.0μm,优选为3.0~8.0μm。热膨胀系数调节剂的种类及量以使玻璃粉组合物为期望的热膨胀系数的方式适当选择。
例如,使用钠钙硅酸盐玻璃作为基材层时,作为玻璃粉组合物,优选钡硼酸锌系玻璃粉末、作为热膨胀系数调节剂的堇青石、作为无机颜料的Co-Al的复合氧化物的组合。
相对于基体的总质量,基体中的玻璃粉烧结物、热膨胀系数调节剂、和无机颜料的含量分别依次优选为50~85质量%、10~30质量%、1~20质量%,特别优选为60~80质量%、15~25质量%、5~10质量%。
上述的情况下,基材层与功能层的密合性变良好,本光学层的强度优异。进而,无机颜料良好地分散在基体中,因此本太阳能电池组件的外观性及发电效率优异。
作为本发明的功能层的一个方式,其为使用至少包含聚合物(特别是含氟聚合物)和无机颜料的功能层形成组合物(以下称作组合物(1)。)形成的层。组合物(1)也可包含两种以上聚合物。另外,组合物(1)也可包含两种以上无机颜料。
作为聚合物,可举出构成上述基体的树脂包含的聚合物,优选含氟聚合物。
组合物(1)中的无机颜料与上述本发明的无机颜料同样,故省略详细内容。
组合物(1)为包含含氟聚合物作为聚合物的功能层形成组合物(以下称作组合物(1F)。)时,组合物(1F)中的含氟聚合物优选具有以下的物性。
含氟聚合物为具有羧基的含氟聚合物时,从功能层的强度的方面来看,含氟聚合物的酸值优选为1~200mgKOH/g,优选为1~150mgKOH/g,更优选为3~100mgKOH/g,特别优选为5~50mgKOH/g。
含氟聚合物为包含羟基的含氟聚合物时,从功能层的强度的方面来看,含氟聚合物的羟值优选为1~200mgKOH/g,优选为1~150mgKOH/g,更优选为3~100mgKOH/g,特别优选为10~60mgKOH/g。
含氟聚合物可以仅具有酸值或羟值的中的任一者,也可具有两者。
从基体中的无机颜料的分散性的方面来看,含氟聚合物的氟原子含量优选为70质量%以下,更优选为50质量%以下,特别优选为30质量%以下,最优选为28质量%以下。另外,从功能层的耐候性的方面来看,含氟聚合物的氟原子含量优选为10质量%以上,特别优选为15质量%以上。
特别是,若含氟聚合物的氟原子含量优选为15~30质量%、特别优选为15~28质量%,则无机颜料良好地分散于功能层中,本光学层的近红外光透射率及可见光反射率变高,因此本太阳能电池组件的外观性及发电效率优异。
含氟聚合物的氟原子含量是指氟原子相对于构成含氟聚合物的全部原子的比例(质量%)。氟原子含量通过核磁共振(NMR)法对含氟聚合物进行分析而求出。
关于上述以外的内容,与上述基体中的含氟聚合物相同,故省略详细内容。
从组合物(1F)中的无机颜料的分散性的方面来看,相对于组合物(1F)的总质量,组合物(1F)中的含氟聚合物的含量优选为10~90质量%,特别优选为20~40质量%。
从组合物(1F)中的无机颜料的分散性的方面来看,相对于组合物(1F)的全部固体成分质量,组合物(1F)的固体成分中的含氟聚合物的含量优选为10~90质量%,特别优选为40~70质量%。
从组合物(1F)中的无机颜料的分散性的方面来看,相对于组合物(1F)的全部固体成分质量,组合物(1F)的固体成分中的无机颜料的含量优选为5~80质量%,特别优选为20~50质量%。
组合物(1)除了无机颜料及聚合物以外,也可包作为它们以外的成分即成分X的至少一种。作为像这样的成分X,可举出固化剂、催化剂、填料(树脂微珠等有机填料等)、有机颜料(炭黑(黑色)、酞菁铜(蓝色、绿色)、苝(红色)等)、有机系光稳定剂、有机系紫外线吸收剂、无机系紫外线吸收剂、消光剂、分散剂、消泡剂、流平剂、表面调节剂、脱气剂、填充剂、热稳定剂、增稠剂、表面活性剂、抗静电剂、防锈剂、硅烷偶联剂、防污剂、低污染化处理剂、增塑剂、粘接剂等。
其中,从功能层的耐候性的方面来看,优选不包含有机颜料、或包含时不足总颜料的1质量%。
组合物(1)中根据需要也可包含功能层中不包含的成分。作为这样的成分,可举出液体介质等。水、有机溶剂等液体介质是在基体形成时通过蒸发去除等被去除的成分,通过涂布等手段形成功能层时,包含于组合物(1)中。
相对于组合物(1F)的总质量,组合物(1F)的固体成分浓度优选通过上述液体介质调节为10~90质量%,更优选调节为40~70质量%。
组合物(1)中包含固化性的树脂、交联性的聚合物时,特别优选成分X中也包含在上述功能层中构成交联结构的固化剂。
组合物(1)中的聚合物包含交联性基团时,通过使聚合物的交联性基团与固化剂交联,可以使功能层固化。此时,功能层具有聚合物与固化剂的交联结构体。
另外,组合物(1)中的固化剂具有选自水解性甲硅烷基及硅烷醇基中的1种以上时,可以认为固化剂、作为基材层的包含氧化硅的玻璃板、以及根据情况的聚合物发生反应,从而形成具有固化剂、玻璃板、以及根据情况的聚合物的交联结构的功能层。
组合物(1)包含固化剂时,相对于组合物(1)中的聚合物100质量份,固化剂的含量优选为5质量份以上且200质量份以下,特别优选为10质量份以上且150质量份以下。
聚合物具有羟基时的固化剂优选1分子中具有2个以上异氰酸酯基或封端异氰酸酯基的化合物。
聚合物具有羧基时的固化剂优选1分子中具有2个以上环氧基、碳二亚胺基、噁唑啉基或β-羟烷基酰胺基的化合物。
聚合物具有羟基及羧基这两者时,优选并用1分子中具有2个以上异氰酸酯基或封端异氰酸酯基的化合物与1分子中具有2个以上环氧基、碳二亚胺基、噁唑啉基或β-羟烷基酰胺基的化合物。
另外,本光学层具有由玻璃板形成的基材层时,从功能层与基材层的密合性更为提高的方面来看,固化剂优选具有选自水解性甲硅烷基及硅烷醇基中的至少1种的固化剂。
从无机颜料的分散性的方面来看,组合物(1)优选包含分散剂。作为分散剂,可举出脂肪酸酰胺、酸性聚酰胺的酯盐、丙烯酸类树脂、氧化聚烯烃、其他对无机颜料具有亲和性的聚合物等。分散剂也可使用市售品,作为市售品,可举出“DISPARLON”系列(楠本化成株式会社商品名)、“DISPERBYK”系列(BYK Chemie商品名)等。
作为本发明的功能层的一个方式,为使用至少包含硅烷化合物、鳞片状二氧化硅颗粒、和无机颜料的功能层形成组合物(以下称作组合物(2)。)形成的层。组合物(2)也可包含两种以上硅烷化合物及鳞片状二氧化硅颗粒。另外,组合物(2)也可包含两种以上无机颜料。
组合物(2)中的硅烷化合物、鳞片状二氧化硅颗粒、无机颜料、及它们的含量与上述本发明的硅树脂中说明的硅烷化合物、鳞片状二氧化硅颗粒、及上述本发明的无机颜料同样,故省略详细内容。
组合物(2)也可包含除硅烷化合物、鳞片状二氧化硅颗粒、及无机颜料以外的成分,作为像这样的成分,可举出上述的成分X。
对于组合物(2)而言,优选在成分X之中也包含促进硅烷化合物的水解的催化剂。作为上述催化剂,可举出酸催化剂、碱催化剂等,从硅烷化合物水解缩合后的长期保存性的方面来看,优选酸催化剂。
作为酸催化剂,可举出无机酸(硝酸、硫酸、盐酸等)、有机酸(甲酸、草酸、单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸等)等。
作为碱催化剂,可举出氨、氢氧化钠、氢氧化钾、pH10.5~12的电解还原水等。
组合物(2)至少包含介质(特别是液体介质),优选硅烷化合物、鳞片状二氧化硅颗粒、和无机颜料分散在液体介质中。作为液体介质,可举出水、有机溶剂、及这些的混合物,优选至少包含水。
从在组合物(2)中的分散性的方面来看,相对于组合物(2)的总质量,组合物(2)中的硅烷化合物及鳞片状二氧化硅颗粒的含量的总计优选为1~99质量%,特别优选为30~90质量%。
从组合物(2)中的无机颜料的分散性的方面来看,相对于组合物(2)的总质量,组合物(2)中的无机颜料的含量优选为0.01~50质量%,特别优选为1~30质量%。
作为本发明的功能层的一个方式,其为使用至少包含玻璃粉组合物和无机颜料的功能层形成组合物(以下称作组合物(3)。)形成的层。组合物(3)也可包含两种以上无机颜料。
组合物(3)中的玻璃粉组合物及无机颜料与上述的本发明的玻璃粉组合物、及上述的本发明的无机颜料同样,故省略详细内容。
组合物(3)也可以包含除含有玻璃粉的组合物及无机颜料以外的成分,作为像这样的成分,可举出上述的成分G,成分G之中优选包含热膨胀系数调节剂。
组合物(3)中也可包含作为如前所述地不包含在烧结体中的成分的粘结剂、有机溶剂。此时,组合物(3)呈糊状,组合物(3)的涂布及功能层的形成变容易。另外,无机颜料适宜地分散在组合物(3)中,本太阳能电池组件的外观性优异。
功能层为使用组合物(1)形成的层时,功能层可以对组合物(1)进行成形而制造,也可以将组合物(1)涂装在本光学层具有的除功能层以外的层(例如基材层)上,进行加热干燥而制造。从基体中的无机颜料的分散性的方面来看,功能层优选将组合物(1)涂装在本光学层具有的除功能层以外的层上而制造。即,组合物(1)优选为包含含氟聚合物的涂料。
制造本太阳能电池组件时,优选将上述涂料涂装在基材层上而制造光学层,并将得到的光学层与后述密封层压接。因此,若光学层中的功能层为涂装涂料而形成的层,则与功能层为薄膜(film)的情况相比,在与密封层压接时功能层不会在端面突出,在这一点上也优选。
对组合物(1)进行成形而制造功能层时,作为成形方法,可举出挤出成形、注射成形、吹塑成形等。此时,可以在本光学层具有的除功能层以外的层上进行层压成形。
组合物(1)为包含液体介质且组合物(1)的固体成分分散或溶解在介质中的涂料(水系涂料、溶剂型涂料等)时,作为涂装方法的具体例,可举出喷涂法、刮涂法、流涂法、棒涂法、旋转涂布法、浸涂法、丝网印刷法、凹版印刷法、挤压涂布法、喷墨法、帘幕涂布法、使用刷、刮刀的方法。从可以形成在基体中的分散性良好的功能层的方面来看,组合物(1)优选为含氟聚合物溶解或分散在溶剂中的溶剂型涂料。
组合物(1)为不包含液体介质的涂料(粉体涂料等)时,作为涂装方法的具体例,可举出静电涂装法、静电吹送法、静电浸渍法、喷雾法、流动浸渍法、吹送法、喷涂法、喷镀法、等离子体喷镀法等。
将组合物(1)涂装在本光学层具有的除功能层以外的层上而制造功能层时,涂装后优选使涂装组合物(1)形成的涂装层加热干燥而形成。上述涂装层的加热干燥温度通常为0℃~300℃,加热干燥时间通常为1分钟~2周。
功能层为使用组合物(1)形成的层时,优选本光学层具有基材层和直接层叠在基材层的至少一面上的功能层,且基材层为由表面处理过的玻璃板形成的层。即,在上述的情况下,优选通过公知的表面处理方法对玻璃板的至少一面上进行表面处理而得到基材层,并在得到的基材层的至少一面上直接涂装组合物(1)而形成功能层,从而得到本光学层。特别是,上述表面处理为硅烷偶联剂的涂布等时,在基材层中,玻璃板具有的-Si-OH基与硅烷偶联剂具有的-Si-OH基相互作用,并且表面处理过的基材层与功能层密合,因此本光学层的耐久性优异。
功能层为使用组合物(2)形成的层时,功能层优选将组合物(2)涂装在本光学层具有的除功能层以外的层(例如基材层)上并进行加热干燥而制造。此时,作为涂装方法,可举出上述的组合物(1)中记载的涂装方法,优选喷涂法。
通过喷涂法涂装组合物(2)时,例如可以通过使用具有具备旋转雾化头的公知的静电涂装枪的公知的静电涂装装置使组合物(2)带电并喷雾到基材层(优选由玻璃板形成的基材层)的主面上来进行涂装。涂装后,优选对涂装组合物(2)而成的涂装层进行加热干燥而使其固化,从而形成功能层。通过加热干燥上述涂装层,可形成具有硅氧烷键等的硅烷化合物的水解缩合物。上述涂装层的加热干燥温度通常为30℃~700℃,加热干燥时间通常为1分钟~30分钟。
功能层为使用组合物(2)形成的层时,本光学层优选具有玻璃板和直接层叠在玻璃板的至少一面上的功能层。即,上述的情况的本光学层优选在由玻璃板形成的基材层的至少一面上直接涂布组合物(2)而形成功能层,从而得到。此时,可认为玻璃板具有的-Si-OH基与硅烷化合物具有的-Si-OH基相互作用,一部分形成Si-O-Si键,因此基材层与功能层的密合性特别优异,本光学层的耐久性优异。
功能层为使用组合物(3)形成的层时,功能层可以将组合物(3)涂装在本光学层具有的除功能层以外的层(例如基材层)上,加热干燥并使其烧结而制造;也可以将组合物(3)涂装在树脂薄膜等上,加热干燥后,去除树脂薄膜等,使得到的加热干燥物烧结而制造。
作为涂装方法,可举出上述组合物(1)中记载的涂装方法,优选帘幕涂布法、丝网印刷法或喷墨法。
组合物(3)包含粘结剂及有机溶剂时,在第一加热干燥中去除有机溶剂,然后通过第二加热干燥去除粘结剂,进而在第三加热干燥中发生烧结,从而组合物(3)包含的玻璃粉末结合。
上述第一加热干燥的温度优选为100~150℃。上述第二加热干燥的温度优选为300~450℃,特别优选为350~400℃。上述第三加热干燥的温度优选为450~700℃,特别优选为550~650℃。加热干燥及烧结的温度根据基材层的种类、玻璃粉组合物的软化点、及热膨胀系数等进行适当调节。
基材层由不会使本光学层的近红外光透射率降低的材料形成。具体而言,在波长780~1500nm的近红外光区域中,以将每5nm的近红外光透射率进行简单平均化而算出的值作为近红外光平均透射率时,基材层的前述近红外光平均透射率为10%以上,优选为100%。
作为基材层,可举出有机材料及无机材料,从近红外光透射率的方面来看,优选玻璃板或树脂成形物,特别优选玻璃板。
作为玻璃板,可举出钠钙硅酸盐玻璃、石英玻璃、水晶玻璃、无碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅玻璃、钡硼硅玻璃等,从近红外光透射率高的方面来看,优选钠钙硅酸盐玻璃。
作为钠钙硅酸盐玻璃的具体例,可举出以氧化物换算计具有60~75质量%的SiO2、0~3质量%的Al2O3、超过0且为15质量%以下的CaO、0~12质量%的MgO、及5~20质量%的Na2O的组成的玻璃。此处,SiO2为钠钙硅酸盐玻璃的主成分。
除上述材料外,钠钙硅酸盐玻璃还可包含选自由K2O、TiO2、ZrO2及LiO2组成的组中的至少1种材料。
另外,钠钙硅酸盐玻璃还可包含澄清剂(例如SO3、SnO2、Sb2O3)。
玻璃板也可以为实施过强化处理的强化玻璃板。与未实施强化处理的玻璃板相比,强化玻璃板不易破裂,故优选。强化玻璃板例如可以使用包含具有残留压缩应力的表面层、具有残留压缩应力的背面层、及在表面层与背面层之间形成且具有残留拉伸应力的中间层的玻璃板。作为强化处理的具体例,可举出通过公知的离子交换法等进行的化学强化处理、及通过公知的风冷强化法等进行的物理强化处理。化学强化处理过的玻璃板即使在板厚薄时,也可以增大表面层或背面层的残留压缩应力的值,因此具有充分的强度。
树脂成形物是成形为板状、薄膜状等的树脂。作为树脂,可举出氟树脂、醇酸树脂、氨基醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧聚酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、(甲基)丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂、酚醛树脂、改性聚酯树脂、丙烯酸类硅树脂、硅树脂等。作为树脂成形物,从耐候性及近红外光透射率的方面来看,优选氟树脂薄膜。
作为氟树脂,可举出包含聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、氟烯烃-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等的树脂。作为氟树脂,从加工性及近红外光透射率的方面来看,优选包含聚偏二氟乙烯及乙烯-四氟乙烯共聚物的树脂。
作为氟树脂,可使用市售品,可举出“Fluon”系列(AGC株式会社商品名)、“Kynar”系列(Arkema公司商品名)等。
基材层的平均厚度可以根据建筑的设计风压等任意地设定。基材层的平均厚度优选为1mm以上,更优选为2mm以上,特别优选为3mm以上。基材层的平均厚度优选为30mm以下,更优选为20mm以下,特别优选为15mm以下。若平均厚度为1mm以上,则耐久性高、本光学层变得不易破裂。若平均厚度为30mm以下,则本光学层变轻量,因此本太阳能电池组件更适宜用于大楼的壁面、窗户。
基材层的平均厚度为使用厚度计测定的厚度的算术平均值。
从与除基材层以外的层的密合性的方面来看,基材层可以为对上述材料进行表面处理得到的层。表面处理方法可以使用公知的方法,可举出活化处理(等离子法、蒸镀法、酸处理、碱处理等)、化学转化处理、材料表面的研磨、砂磨机处理、封孔处理、喷砂处理、底漆处理等。
基材层特别优选由表面处理过的玻璃板形成的层。此时的表面处理方法优选底漆处理(特别是底涂剂的涂布)。
作为底涂剂,可举出硅烷偶联剂(特别是烷氧基硅烷等)、钛偶联剂、环氧树脂、(甲基)丙烯酸类树脂、聚酯树脂等,被表面处理材料为玻璃板时,优选硅烷偶联剂或钛偶联剂。
作为硅烷偶联剂,功能层为使用组合物(1)形成的层时,从与基材层的密合性及耐久性的观点来看,优选在硅原子上键合有3~4个作为水解性基团的烷氧基或异氰酸酯基和0~1个非水解性基团的化合物。作为非水解性基团,优选为任选具有官能团的烷基,作为官能团,可举出氨基、异氰酸酯基、羟基、环氧基等。
作为硅烷偶联剂的具体例,可举出3-异氰酸酯基丙基三烷氧基硅烷、3-氨基丙基三烷氧基硅烷、甲基三异氰酸酯硅烷、四异氰酸酯硅烷,作为市售品,可以使用MatsumotoFine Chemical Co.Ltd.制的Orgatix SI-310、SI-400等。
作为钛偶联剂,功能层为使用组合物(1)形成的层时,从与基材层的密合性及耐久性的方面来看,优选烷氧基钛酸酯、钛螯合物及钛酰化物,更优选包含钛低聚物的烷氧基钛酸酯衍生物。作为钛偶联剂,特别优选(RO)x(TiO)y/2所示的化合物(X及Y分别独立地为正整数。)。作为市售品,可以使用Matsumoto Fine Chemical Co.Ltd.制的Orgatix PC-620、PC-601等。
将涂布有硅烷偶联剂或钛偶联剂的玻璃板用作基材层时,即使在基材层的至少一面上直接涂装组合物(1)(特别是包含氟树脂的组合物(1))的情况下,基材层与功能层的密合性也优异。进而,将本光学层浸渍在水中时的基材层与功能层的密合性也提高,因此适宜作为在屋外使用的太阳能电池组件。
以上,按照图1对本光学层进行了说明。如上所述,本光学层只要具有功能层即可,因此也可不具有基材层。从本光学层的强度的方面来看,本光学层优选具有基材层。
本光学层也可仅包含功能层。另外,在不损害本发明的效果的范围内,本光学层也可具有除功能层以外的层。作为除功能层以外的层,可举出基材层、粘接层、空气层等。另外,本光学层也可具有多个功能层,也可具有多个除功能层以外的层。本光学层具有功能层即可,因此可以适当选择本光学层具有的各层的配置顺序。
粘接层例如为使本光学层具有的2个以上的层进行粘接的层。
空气层例如在本光学层为袋状的薄膜时,为将本光学层维持在膨胀成垫状的状态的层。此时,太阳能电池单元也可设置在本光学层的内部。
本光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧而使用。通常,太阳能电池单元并不单独使用一片,而是以多片太阳能电池单元邻接的方式排列,且分别以串联或并联的方式电连接而使用。因此,典型而言,本光学层相对于这些多个太阳能电池单元以连续的面的方式配置,且相对于太阳能电池单元存在于太阳光的入射面侧。
典型而言,本光学层不包含密封太阳能电池单元的密封层。从本发明的效果更加优异的方面来看,本光学层优选叠层在密封层上(比密封层更靠近太阳光的照射侧)。
本光学层在不损害本发明的效果的程度上,也可在空气侧的表面具有凹凸。对于本光学层而言,作为空气侧的表面具有凹凸的方式,可举出例如以下方式:本光学层具有功能层作为空气侧的最外层,且功能层包含消光剂的方式;及本光学层具有基材层作为空气侧的最外层,且基材层通过研磨等而施了适当的表面处理的方式等。
图2为本太阳能电池组件20的一个方式(以下也称作方式1。)的截面图。方式1的基材层为最外层,因此从可以充分利用基材的质感并对本太阳能电池组件赋予外观性的方面来看是优选的。
如图2所示,太阳能电池组件20具有:具有基材层110及功能层120的光学层10、多个太阳能电池单元14、密封层16、和背面保护层18。光学层10层叠在密封层16上,且相对于太阳能电池单元14配置在太阳光40的入射面侧。多个太阳能电池单元14均通过密封层16密封。
光学层10被用作太阳能电池组件用的光学层,可以对太阳能电池组件20赋予外观性及耐候性。
方式1中,作为功能层,优选基体为选自由氟树脂、硅树脂、将包含玻璃粉的组合物烧结而成的烧结物中的至少一种的功能层,从与密封层的粘接性的方面来看,特别优选氟树脂或硅树脂。
方式1中,作为基材层,从光学层的耐久性的方面来看,优选玻璃板。
太阳能电池单元14具有第1光接收面14A和与第1光接收面14A相对的第2光接收面14B。太阳能电池单元14具有将第1光接收面14A及第2光接收面14B接收的光能转化为电能的功能。太阳能电池单元可以仅在第1光接收面具有该功能,也可以在第1光接收面及第2光接收面均具有该功能。
本发明的太阳能电池单元优选为在近红外区域具有光谱灵敏度的材料。具体而言,可举出由单晶硅或多晶硅等构成的硅系太阳能电池单元,由GaAs、CIS、CIGS、CdTe、InP、Zn3P2或Cu2S等构成的化合物系太阳能电池单元。作为太阳能电池单元,从由于没有布线而本太阳能电池组件的外观性更加优异,可以适宜地作为外壁材料的方面、及在近红外光区域中的发电更加优异的方面来看,特别优选CIS系太阳能电池单元或CIGS系太阳能电池单元。另外,太阳能电池单元具有布线时,从本太阳能电池组件的外观性的方面来看,布线优选被着色,特别优选被着色为黑色。
此处,图3为示出地面的太阳光光谱(太阳能)与和单晶硅系太阳能电池的光谱灵敏度曲线的图表。
如图3所示,单晶硅系太阳能电池在波长比780nm长的波长区域中也具有高光谱灵敏度。即,通过使用在长波长区域中表现出高透射率的本光学层,可以得到具备外观性和发电效率的太阳能电池组件。
密封层16发挥密封太阳能电池单元14的作用。
作为构成本发明的密封层的材料的具体例,可举出乙烯-乙酸乙烯酯树脂、烯烃树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、离聚物树脂、硅树脂。密封层需要对太阳能电池单元的密合性及保护效果,因此典型而言,优选不包含本发明的无机颜料等,或在包含时相对于树脂为不足1质量%。
在太阳能电池组件中,背面保护层18相对于太阳能电池单元配置在与太阳光的入射面侧相对的面侧。
本发明的背面保护层优选为使太阳能电池组件的强度及耐光性提高的层。作为构成背面保护层的材料的具体例,可举出与构成上述基材层的材料同样的材料。
从本太阳能电池组件的外观性的方面来看,背面保护层优选为黑色。具体而言,背面保护层优选黑色的玻璃板或实施了黑色的涂层的玻璃板。
图4为本太阳能电池组件20的一个方式(以下也称作方式2。)的截面图。方式2的功能层为最外层,因此从可以充分利用功能层的质感的方面来看是优选的。
如图4所示,太阳能电池组件20具有:具有基材层110及功能层120的光学层10、多个太阳能电池单元14、密封层16、和背面保护层18。光学层10层叠在密封层16上,且相对于太阳能电池单元14配置在太阳光40的入射面侧。多个太阳能电池单元14均通过密封层16密封。
方式2中,作为功能层,优选基体为选自由氟树脂、硅树脂、将包含玻璃粉的组合物烧结而成的烧结物中的至少一种的功能层。
方式2中各层的详细内容与方式1同样,故省略其说明。
图5为本太阳能电池组件20的一个方式(以下也称作方式3。)的截面图。方式3从在例如围栏等太阳光由任意面均入射时也可适宜地使用的方面来看是优选的。
如图5所示,太阳能电池组件20具有:第一光学层10A、多个太阳能电池单元14、第一密封层16A、第二密封层16B、和第二光学层10B。以下的说明中,有时将第1光学层10A及第2光学层10B总称为光学层10。另外,有时将第一密封层16A及第二密封层16B总称为密封层16。光学层10层叠在密封层16上,且相对于太阳能电池单元14配置在太阳光40A及40B的入射面侧。多个太阳能电池单元14均通过密封层16A及16B密封。第1光学层10A具有基材层110A和配置在基材层110A上的功能层120A。
第1光学层10A配置在太阳能电池单元14的第1光接收面14A侧且配置在太阳光40A的入射面侧,并贴附在密封层16A上。另外,第2光学层10B配置在太阳能电池单元14的第2光接收面14B侧,并贴附在密封层16B上。
第2光学层10B具有基材层110B和配置在基材层110B上的功能层120B。基材层110B及功能层120B分别与上述的基材层110A及功能层120A同样,故省略其说明。
方式3中,作为功能层,优选基体为选自由氟树脂、硅树脂、将包含玻璃粉的组合物烧结而成的烧结物中的至少一种的功能层。
方式3中各层的详细内容与方式1同样,故省略其说明。
以上,按照图2、图4及图5,对本太阳能电池组件进行了说明。本太阳能电池组件并不限定于上述的方式。即,在不损害本发明的效果的范围内,本太阳能电池组件也可具有至少一种任意层(粘接层、空气层等)。另外,对于本太阳能电池组件而言,本光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧即可,除此之外的层叠顺序并无限制。
例如,本太阳能电池组件在本光学层与密封层之间可以具有任意层。另外,本太阳能电池组件的太阳能电池单元也可不用密封层进行密封。
使用玻璃板作为基材层时,从本太阳能电池组件的外观性的方面、及密封层与光学层的粘合性的方面来看,特别优选方式1。
图6为示出由本太阳能电池组件构成的太阳能电池阵列的一个例子的示意性俯视图。
如图6所示,太阳能电池阵列30由多片矩形的太阳能电池组件20以平面方式排列、并以串并联的方式连接而构成。
作为本发明的太阳能电池阵列的设置位置的具体例,可举出大楼的天台、屋顶、外壁(例如壁面、窗户)。
本发明的太阳能电池阵列的外观性及耐候性优异,因此优选用于建筑用外壁材料(例如大楼的壁面、窗户)。图6中示出本发明的太阳能电池阵列为矩形的方式,但本发明的太阳能电池阵列的形状并无特别限制。
本发明的建筑用外壁材料具有上述的本太阳能电池组件。因此,本发明的建筑用外壁材料的耐候性、外观性及发电效率优异。作为建筑用外壁材料的具体例,可举出幕墙、壁材料、窗户。
本发明的建筑具有太阳能电池组件和相对于太阳能电池组件配置在太阳光的入射面侧的光学层。
对本发明的建筑的太阳能电池组件没有限制,可以是带有本光学层的太阳能电池组件,也可以是不具有本光学层的标准太阳能电池组件。从太阳能电池组件的发电效率的方面来看,本发明的建筑的太阳能电池组件优选标准太阳能电池组件。标准太阳能电池组件典型而言是指具有太阳能电池单元、密封太阳能电池单元的密封层、相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧的表面保护层、和相对于太阳能电池单元配置在与太阳光的入射面处于相反侧的背面保护层的太阳能电池组件。标准太阳能电池组件可以为单面光接收型,也可以为双面光接收型。
本发明的建筑具体而言,在具有太阳能电池组件的建筑用外壁材料的太阳光的入射面侧任选隔着中间气层等具有光学层。即,本发明的建筑为具有双层表皮系统的建筑,并使用本光学层作为外表皮。
本发明的建筑的外观性优异,并且耐候性优异,因此建筑的外观性持久。进而,可以通过太阳光发电供给电力,因此可以促进节能。
本发明的建筑的光学层与上述的本发明的光学层同样,故省略详细内容。
作为本发明的光学层的一个方式,其具有:包含至少一种无机颜料和分散有无机颜料的基体的功能层,以及由玻璃板形成的基材层,所述光学层是在基材层的至少一面上层叠功能层而成的;无机颜料在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上,平均粒径为5.0~280.0nm,比表面积为5.0~1000m2/g。
从易于选择性地透射近红外光的方面来看,本发明的光学层作为具有红外线传感器的装置的保护层、用于导入LiDER(Light Detection And Rancing)系统的构件的构成要素等也是有用的。
通过本发明,可以得到用后述实施例所示的评价方法得到的发电效率为25%以上(更优选为30%以上,特别优选为40%以上)、且后述实施例所示的外观性及耐候性优异的光学层。
实施例
以下,通过实施例详细说明本发明,但本发明并不限定于以下例子。例1~8、14、15、17~25为实施例,例9~13、16为比较例。
[例1]
<组合物(1)的制造>
添加聚合物溶液F(氯三氟乙烯-乙烯基醚共聚物的二甲苯溶液(AGC株式会社制“LF-200”、聚合物浓度60质量%、聚合物的氟原子含量27质量%、羟值52mgKOH/g)(7.32g)、二甲苯(3g)、二月桂酸二丁基锡的1ppm二甲苯溶液(0.31g)、及无机颜料(1.9g),进一步添加直径1mm的玻璃微珠13g,使用混炼机(AWATORI RENTARO、株式会社THINKY制),在2000rpm下搅拌20分钟。之后,添加固化剂(CORONATE HX、东曹株式会社制)(0.81g),进一步在2000rpm下搅拌1分钟,去除玻璃微珠,得到组合物(1-1)。
<光学层的制造>
在平均板厚3.2mm的钠钙硅酸盐玻璃板(AGC株式会社制、纵100mm×横100mm)的一面上,使用涂抹器涂装组合物(1-1)。之后,在25℃的恒温室中加热干燥1周使其固化,得到包含由玻璃板形成的基材层和层叠在基材层上的功能层(平均厚度:46μm、基体:氟树脂)的光学层(1-1)。
[例2~13]
除了将颜料的种类变更为如表1所示以外,与例1同样地得到功能层形成组合物(1-2)~(1-13)及光学层(1-2)~(1-13)。
例6中使用Co-Al的复合氧化物(1.9g)及氧化钛(0.57g)作为无机颜料。例7中使用Co-Al的复合氧化物(1.9g)及氧化锆(0.57g)作为无机颜料。氧化钛及氧化锆是可见光最小反射率为40%以上的白色的无机颜料。
例13中未添加颜料。
[例14]
除了以成为表2示出的含量的方式添加白色的无机颜料以外,与例5同样地得到组合物(1-14)及光学层(1-14)。
[例15]
除了将白色的无机颜料的种类变更为如表2所示以外,与例14同样地得到组合物(1-15)及光学层(1-15)。
表2中,无机颜料A为有色无机颜料,无机颜料B为白色的无机颜料。表2中的“含量”为特定的无机颜料中的白色的无机颜料相对于有色无机颜料的总质量的比例(质量%)。
[例16]
除了如表1所示地将无机颜料变更为有机颜料以外,与例1同样地得到组合物(1-16)及光学层(1-16)。
[例17]
<组合物(2)的制造>
将改性乙醇(日本醇贩卖株式会社制、SOLMIX(注册商标)AP-11,以乙醇为主剂的混合溶剂)(0.20g)、蒸馏水(18.7g)、苯基三乙氧基硅烷(Shin-Etsu Silicone制、KBE-103)(11.5g)、甲基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Silicone制、KBM-13)(26.1g)、包含鳞片状二氧化硅颗粒的溶胶(AGC-SITECH株式会社制、SUNLOVELYLFS-HN050。鳞片状二氧化硅颗粒的浓度:15质量%、鳞片状二氧化硅颗粒的平均最长粒径:0.5μm、二氧化硅一次颗粒的厚度:2.5nm、二氧化硅一次颗粒的长宽比:200)(38.9g)、无机颜料(3.84g)按以上顺序混合,搅拌30分钟。在得到的溶液中添加硝酸水溶液(硝酸浓度:10质量%)(0.72g)并搅拌60分钟,得到组合物(2-1)。
<光学层的形成>
在平均板厚5.0mm的钠钙硅酸盐玻璃板(AGC株式会社制、纵100mm×横100mm)的一面上,使用涂抹器涂布组合物(2-1)。之后,在150℃下加热干燥10分钟使其固化,得到包含由玻璃板形成的基材层和层叠在基材层上的功能层(平均厚度:60μm、基体:硅树脂、功能层中的鳞片状二氧化硅颗粒的体积分数:24%)的光学层(2-1)。
[例18]
<组合物(3)的制造>
使用混炼机(AWATORI RENTARO、株式会社THINKY制),将换算为氧化物包含BaO(31%)、B2O3(25%)、ZnO(13%)的玻璃粉末(热膨胀系数:105×10-7/℃、50%粒径(D50):4.7μm、软化点:530℃)(22.5g)、作为热膨胀系数调节剂的堇青石(50%粒径(D50):2.5μm、90%粒径(D90):4.6μm)(6.8g)、作为粘结剂的乙基纤维素(1.2g)、作为有机溶剂的2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇单异丁酸酯(6.3g)及乙二醇单-2-乙基己醚(2.5g)、和无机颜料(2.7g)混合,用三辊磨分散,得到组合物(3-1)。
<光学层的形成>
在平均板厚3.2mm的钠钙硅酸盐玻璃板(AGC株式会社制、纵100mm×横100mm)的一面上,使用涂抹器涂布组合物(3-1)。涂布后,在120℃下加热干燥25分钟去除有机溶剂,然后在370℃下加热干燥30分钟去除粘结剂,进而在600℃下加热干燥10分钟并烧结,得到包含由玻璃板形成的基材层和层叠在基材层上的功能层(平均厚度:50μm、基体:将玻璃粉组合物烧结而成的烧结物)的光学层(3-1)。
[各例使用的颜料]
例1:“Daipyroxide TM BLUE#3490E”(大日精化株式会社商品、有色无机颜料)
例2:“Daipyroxide TM RED#8270”(大日精化株式会社商品、有色无机颜料)
例3:“Cappoxyt Yellow 4214X”(Cappelle公司商品、有色无机颜料)
例4:“Sicotrans Red L2817”(BASF公司商品、有色无机颜料)
例5:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)
例6:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)及氧化钛(C.I.KaseiCo.,Ltd.制、白色的无机颜料)
例7:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)及氧化锆(Aldrich公司制、白色的无机颜料)
例8:氧化锆(Aldrich公司商品、白色的无机颜料)
例9:“Daipyroxide TM BLACK#3550”(大日精化株式会社商品、有色无机颜料)
例10:“42-250A”(Tokan Material Technology Co.,Ltd.商品、有色无机颜料)
例11:氧化铁(纯正化学株式会社商品、有色无机颜料)
例12:黄氧化铁(纯正化学株式会社商品、有色无机颜料)
例14:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)及氧化锌(堺化学株式会社制、白色的无机颜料)
例15:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)及“MIZUKASIL P-526”(水泽化学工业株式会社商品、白色的无机颜料)
例16:有机颜料
例17:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)
例18:“Blue CR4”(旭化成工业株式会社商品、有色无机颜料)
[评价方法]
各物性的测定方法如上所述。以下,记载进一步详细的测定方法及条件。
(无机颜料)
<平均粒径>
以成为0.1质量%的方式将测定对象试样(无机颜料等)投入蒸馏水中,进而添加相对于固体成分1质量%的分散剂(Poiz532A、花王株式会社制)而得到浆料。对得到的浆料,用台式超声波清洗机(1510J-MT、BRANSON公司制)进行6小时的超声波处理,在超声波处理开始10分钟后、30分钟后、及之后的每30分钟,使用粒度分布测定装置(NanotracWaveII-EX150、麦克罗特雷克粒径仪/贝尔公司制)测定体积基准的累积50%粒径(D50)。将得到的13个累积50%粒径(D50)之中最小的值作为平均粒径采用。
<L值、a值、及b值>
根据JIS Z 8781-4:2013的记载,根据通过漫反射法进行测定得到的漫反射光谱算出无机颜料的L值、a值、及b值。
漫反射光谱通过漫反射法,使用分光光度计(U-4100、Hitachi High TechnologyCo.,Ltd.制),将测定对象的试样(无机颜料等)填充至深度0.5mm的玻璃保持器中,用石英盖压紧,以5nm的间隔测定波长200~1500nm的范围内的漫反射光而得到。参照使用硫酸钡(试剂,关东化学株式会社制)。
<近红外光最大反射率及可见光最小反射率>
无机颜料的近红外光最大透射率及可见光最小反射率根据上述漫反射光谱,分别算出在波长780~1500nm下的最大反射率及在波长400~780nm下的最小反射率。
(光学层的可见光平均透射率、可见光平均直线透射率及近红外光平均透射率)
使用分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation制产品名:U-4100),在波长380~1500nm的范围内,以5nm的间隔、1200nm/min的扫描速率,测定光学层的全光透射率。
光学层以与积分球的光接收部接触的方式进行设置,并以光从光学层的表面入射的方式进行设定。
光源切换设为自动,切换波长340.0nm,狭缝固定8nm、采样间隔5nm。
另外,设为无检测器切换校正、检测器切换波长850.0nm、扫描速度750nm/min、狭缝为自动控制、Pbs灵敏度为2、光量控制模式固定。
上述测定得到的全光透射率之中,在波长400~780nm的可见光区域中,对每5nm的直线透射率进行算术平均而求出可见光平均直线透射率。
上述测定得到的全光透射率之中,在波长780~1500nm的近红外光区域中,对每5nm的透射率进行算术平均而求出近红外光平均透射率。
(发电效率1)
将单晶硅电池单元的可见光(400~780nm)与近红外光(780~1500nm)的发电贡献率分别设为30%、70%,并将其与可见光平均透射率及近红外光平均透射率的乘积相加,算出相对于使用平均板厚3.2mm的钠钙硅酸盐玻璃板(AGC株式会社制)的单晶硅电池单元的发电效率。
(外观性)
对上述各例得到的光学层,按照上述的方法求出可见光平均直线透射率,并用以下的基准进行评价。可见光平均直线透射率越低,则隐蔽性越优异、外观性越优异。
<评价基准>
A:可见光平均直线透射率不足20%。
B:可见光平均直线透射率为20%以上且不足40%。
C:可见光平均直线透射率为40%以上。
(耐候性)
使用Accelerated Weather Tester(Q-PANEL LAB PRODUCT公司制、MODEL QUV/SE),依据JIS K 5600-7-7进行促进耐候性试验。对光学层的功能层面照射紫外线,对试验前的光学层和试验开始2000小时后的光学层,算出用下式(1)求出的色差,并按照以下的基准进行评价。
式(1)色差=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
式中的符号表示以下的含义。
ΔL为试验前的光学层的L值与试验后的光学层的L值的差的绝对值。
Δa为试验前的光学层的a值与试验后的光学层的a值的差的绝对值。
Δb为试验前的光学层的b值与试验后的光学层的b值的差的绝对值。
<评价基准>
A:式(1)求出的色差不足1.0。
B:式(1)求出的色差为1.0以上且不足1.30。
C:式(1)求出的色差为1.30以上。
得到的结果示于表1~3。
[表1]
Figure BDA0002625609690000491
[表2]
Figure BDA0002625609690000501
[表3]
Figure BDA0002625609690000511
根据表1~3可知,具有如下功能层的光学层可以形成外观性、发电效率及耐候性优异的太阳能电池组件,所述功能层包含在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0nm以上且280.0nm以下、比表面积为5.0m2/g以上且1000m2/g以下的无机颜料,和分散有无机颜料的基体。
[例21]
<光学层的制造>
在平均板厚3.2mm的钠钙硅酸盐玻璃板(AGC株式会社制、纵100mm×横100mm)的一面上,使用涂抹器涂装硅烷偶联剂(3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷),在120℃下干燥12小时,形成底漆层。然后,在底漆层上涂装例5制备的组合物(1-5),在25℃的恒温室中加热干燥1周使其固化,得到依次具有由玻璃板形成的基材层、底漆层、和功能层(平均厚度:46μm、基体:氟树脂)的光学层(1-5A)。
[例22]
在例21中,除了将硅烷偶联剂变更为甲基三异氰酸酯硅烷以外,同样地得到光学层(1-5B)。
(耐热水性)
将光学层(1-5)、(1-5A)、及(1-5B)浸渍在80℃的热水中100小时后,通过目视确认功能层从基材层的剥离的有无,并按照以下的基准进行评价。结果示于表4。
S:无剥离。
A:剥离面积5%以下。
B:剥离面积5%以上。
[表4]
5 21 22
光学层 (1-5) (1-5A) (1-5B)
耐热水性 B A S
如表4所示,通过使用特定的硅烷偶联剂作为底漆,功能层相对于由玻璃板形成的基材的密合性提高。
[例23]
<太阳能电池组件的制造>
将黑色背板玻璃、中间膜(乙烯-乙酸乙烯酯树脂、Bridgestone公司制EVASKYS88)、光学层(1-3)及太阳能电池单元(NSP公司制5BB PERC)层叠后进行真空加热压接,得到太阳能电池组件(1-3),其依次具有背板玻璃、包封在中间膜(密封层)中的太阳能电池单元、和光学层(1-3),且光学层中的基材层配置在太阳能电池单元的最外层。
太阳能电池组件(1-3)为黄色,从光学层侧进行目视时,太阳能电池单元未被辨识,确认其具有优异的外观性。
[例24、25]
除了由光学层(1-3)变更为光学层(1-4)或(1-5)并使用以外,同样地得到太阳能电池组件(1-4)(红色)及(1-5)(蓝色)。
(发电效率2)
使用太阳模拟器,针对太阳能电池组件(1-3)~(1-5)及高透射玻璃,求出短路电流(Isc)、释放功率(Voc)、及最大输出(Pmax)。将太阳能电池组件的Pmax相对于高透射玻璃的Pmax的比例(太阳能电池组件的Pmax/高透射玻璃的Pmax×100(%))作为发电效率2。
(单元辨识性)
从距离1m的位置观察太阳能电池组件(1-3)~(1-5)时,通过目视判断是否能够辨识太阳能电池单元。能够辨识时记为B、未能辨识时记为A。
关于其他分析项目,与上述方法同样。另外,例23~25使用的光学层的详细内容与例3~5同样。结果示于表5。
[表5]
Figure BDA0002625609690000531
根据表5可知,具有本发明的光学层的太阳能电池组件的外观性及发电效率优异。
需要说明的是,将2017年12月11日申请的日本专利申请2017-236991号、2018年03月13日申请日本专利申请2018-045508号、及2018年03月13日申请的日本专利申请2018-045416号的说明书、权利要求、摘要及附图的全部内容引用于此,并作为本发明的说明书的公开内容而并入。
附图标记说明
10 光学层
10A 第1光学层
10B 第2光学层
110 基材层
110A 第1基材层
110B 第2基材层
120 功能层
120A 第1功能层
120B 第2功能层
14 太阳能电池单元
14A 第1光接收面
14B 第2光接收面
16 密封层
18 背面保护层
20 带光学层的太阳能电池组件
30 太阳能电池阵列
40、40、40B 太阳光

Claims (15)

1.一种光学层,其特征在于,具有包含无机颜料和分散有所述无机颜料的基体的功能层,所述光学层相对于太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧而使用,
所述无机颜料的至少一部分为在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料。
2.根据权利要求1所述的光学层,其中,所述光学层为有色的光学层,所述特定的无机颜料为有色的无机颜料。
3.根据权利要求2所述的光学层,其中,所述有色的无机颜料为在Lab色度体系中的L值为5~100、a值为-60~60、b值为-60~60的无机颜料。
4.根据权利要求2或3所述的光学层,其还包含在波长400~780nm的可见光区域中的可见光最小反射率为40%以上的光散射性的无机颜料,其中,不包括所述有色的无机颜料。
5.根据权利要求4所述的光学层,其中,所述光散射性的无机颜料的折射率为1.50~2.60。
6.根据权利要求4或5所述的光学层,其中,所述光散射性的无机颜料为平均粒径为10.0~2000nm、比表面积为2.0~1000m2/g的无机颜料。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光学层,其中,所述基体为选自氟树脂、硅树脂、及将玻璃粉组合物烧结而成的烧结物中的至少一种。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光学层,其中,在波长780~1500nm的近红外光区域中,将每5nm的近红外光透射率进行简单平均化而算出的值作为近红外光平均透射率时,所述近红外光平均透射率为10~100%。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的光学层,其中,所述光学层还具有基材层,在所述基材层的至少一面上层叠有所述功能层。
10.一种光学层的制造方法,其特征在于,在基材层的至少一面上涂装功能层形成组合物而形成功能层,从而形成具有基材层、和配置于所述基材层的至少一面上的功能层的光学层,
所述功能层组合物至少包含:
在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料,和
选自含氟聚合物、硅烷化合物、及玻璃粉组合物中的至少一种。
11.一种带光学层的太阳能电池组件,其具有太阳能电池单元、和权利要求1~9中任一项所述的光学层,所述光学层相对于所述太阳能电池单元配置在太阳光的入射面侧。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池组件,其中,所述太阳能电池单元为CIS系太阳能电池单元或CIGS系太阳能电池单元。
13.一种建筑用外壁材料,其具有权利要求11或12所述的带光学层的太阳能电池组件。
14.一种建筑,其具有太阳能电池组件、和相对于太阳能电池组件配置在太阳光的入射面侧的权利要求1~9所述的光学层。
15.一种光学层,其特征在于,具有:包含无机颜料和分散有前述无机颜料的基体的功能层,以及由玻璃板形成的基材层,
所述基材层的至少一面上层叠有所述功能层,
所述无机颜料的至少一部分为在波长780~1500nm的近红外光区域中的近红外光最大反射率为50%以上、平均粒径为5.0~280.0nm、比表面积为5.0~1000m2/g的无机颜料。
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