JP2003060218A - 太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池 - Google Patents
太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池Info
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Abstract
するPET−BOを用い、充填樹脂層として用いられる
EVAとの密着性に優れ、軽量性を付与する太陽電池裏
面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池を提供せ
んとするものである。 【解決手段】本発明の太陽電池裏面封止用フィルムは、
ポリエチレンテレフタレートフィルムの少なくとも片面
に、ポリオレフィン系樹脂との熱接着性を有する熱接着
層が積層されたことを特徴とするものである。また、本
発明の太陽電池は、かかる太陽電池裏面封止用フィルム
を使用したことを特徴とするものである。さらに、該熱
接着層がスチレン・オレフィン共重合体樹脂であるこ
と、該ポリオレフィン系樹脂がエチレンービニルアセテ
ート共重合体であることが好ましい形態として含まれ
る。
Description
ィン系樹脂との熱接着性に優れたポリエチレンテレフタ
レートフィルム(以下PET−BO)積層体からなる太
陽電池裏面封止フィルムおよびそれを用いた太陽電池に
関するものである。
電池が注目を浴びており、建築分野を始め電気電子部品
まで開発が進められている。該電地の構成部品の一部に
用いられる太陽電池裏面封止フィルムも自然環境に対す
る耐久性(耐加水分解、耐候性)が強く要求される。さ
らに軽量性、強度および電池の加工性も要望されつつあ
る。
過材/エチレンービニルアセテート共重合体(以下EV
A)/太陽電池モジュール/EVA/裏面封止フィルム
のものが知られている。
は、例えば特開平11−261085号公報、同11−
186575号公報等にポリエチレン系の樹脂やポリエ
ステル系樹脂シートを用いたり、フッ素系フィルムを用
いたりすることが知られている。
来フィルム基材は下記の問題点を有していた。
れるEVAとの密着性に乏しいものであった。
密着性には優れるが、ガスバリア性(特に水蒸気のバリ
ア性)に乏しく、フィルムの腰が弱いという欠点があっ
た。そのため、かかるフィルムは、バリア性の改良と裏
面封止フィルム層の強度を持たすために、アルミニウム
等の金属箔等を積層して使用されていた。
るこの分野の目的に反するし、コスト的にも不利であっ
た。
は、比較的安価であるが高温(100〜120℃)にさ
らされた時の耐熱性に難があった。
安価で優れた機械特性、耐熱性を有し、さらに充填樹脂
層として用いられるEVAとの密着性に優れたPET−
BOを用いて軽量性を付与する太陽電池裏面封止用フィ
ルムおよびそれを用いた太陽電池を提供せんとするもの
である。
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の太陽電池裏面封止用フィルム
は、ポリエチレンテレフタレートフィルムの少なくとも
片面に、ポリオレフィン系樹脂との熱接着性を有する熱
接着層が積層されたことを特徴とするものである。ま
た、本発明の太陽電池は、かかる太陽電池裏面封止用フ
ィルムを使用したことを特徴とするものである。さら
に、該熱接着層がスチレン・オレフィン共重合体樹脂で
あること、該ポリオレフィン系樹脂がエチレンービニル
アセテート共重合体であることが好ましい形態として含
まれる。
で優れた機械特性、耐熱性を有し、さらに充填樹脂層と
して用いられるEVAとの密着性に優れたPET−BO
を用いて軽量性を付与する太陽電池裏面封止用フィルム
について、鋭意検討し、ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムの少なくとも片面に、ポリオレフィン系樹脂との
熱接着性を有する熱接着層が積層する事で、かかる課題
を一挙に解決することを究明したものである。
レン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等比較的単
純なオレフィン、あるいはジオレフィンを重合または共
重合した重合体の総称である。エチレンとビニルアセテ
ート、アクリル酸エステルなど他のモノマーとの共重合
体やアイオノマーなども含まれる。具体的にはポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン
/塩化ビニル共重合体、エチレン/ビニルアセテート共
重合体、エチレン/ビニルアルコール共重合体、塩素化
ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等が挙げられる。
に変換し該電気を蓄えるシステムをいい、好ましくは高
光線透過材、太陽電池モジュール、充填樹脂層および裏
面封止フィルムを基本構成とするものである。例えば、
ハウスの屋根に組み込まれるものや、電気、電子部品等
に使用されるものであり、フレキシブルな性質を有する
ものもある。
く入射させ、内部の太陽電池モジュールを保護するもの
で、好ましくはガラスや高光線透過プラスチックやフィ
ルムなどが用いられる。また、太陽電池モジュールは、
太陽光を電気に変換し蓄えるもので、太陽電池の心臓部
分である。該モジュールは、シリコン、カドミウム−テ
ルル 、ゲルマニウム−ヒ素などの半導体が用いられ
る。現在、多用されているものに、単結晶、多結晶シリ
コン、アモルファスシリコン等がある。
電池モジュールの固定および保護、電気絶縁の目的に用
いられ、中でもエチレンビニルアセテート樹脂が性能と
価格面で好ましく使用される。
ルムとは、太陽電池の裏側の太陽電池モジュールの保護
が重要な役目であり、該フィルムは、太陽電池モジュー
ルが最も嫌う、外部からの水蒸気の進入を遮断するため
に使用される。
リエチレンテレフタレートの2軸延伸フィルム(PET
−BO)に上記のポリオレフィン系樹脂との熱接着性を
有する熱接着層を設けたものが好ましく使用される。
ジカルボン酸成分として、テレフタル酸およびその誘導
体を、また、グリコール成分としてはエチレングリコー
ルを用い、これらをエステル化反応によって高分子化し
てなる結晶性の熱可塑性樹脂である。かかるポリエチレ
ンテレフタレートの融点は、250℃以上のものが耐熱
性の上で好ましく、300℃以下のものが生産性の上で
好ましい。この範囲内であれば、他の成分が共重合され
ていたり、ブレンドされていてもよい。また、機械特性
と生産性の上から問題ない範囲内であれば、滑り剤、着
色剤、帯電防止、低密度化剤等の添加剤が、たとえば5
0重量%以下の範囲で添加されていてもよい。
マーを溶融成形して得られた未延伸、無配向シートを、
2軸に延伸して、熱処理してなるフィルムをいう。該フ
ィルムの厚さは、太陽電池裏面封止フィルムとしての適
正な腰の強さ、加工性、太陽電池の軽量性の上から、2
0〜200μmの範囲が好ましい。また、PET−BO
層にブレンドまたは表層塗布等の方法で紫外線吸収剤が
含まれていることは好ましいことである。また、染料や
着色剤、蛍光増白剤等がブレンド、塗布、染色等で各色
に着色されていてもよい。中でも、表面反射率の向上お
よび耐候性の面から、白色に着色されていることが好ま
しい。さらに、建設時に最初から屋根に組み込む場合
は、意匠性の点から黒色に着色されていることが好まし
い。
ムのPET−BO層に積層するポリオレフィン系樹脂と
の熱接着性を有する熱接着層とは、スチレン・オレフィ
ン共重合体樹脂である。スチレン・オレフィン共重合体
樹脂としては、例えばスチレン・ブタジエン・スチレ
ン、スチレン・エチレンブチレン・スチレン、スチレン
・イソプレン・スチレンブロック共重合体などが挙げら
れる。
脂のクリープ軟化点は50℃〜200℃が好ましく、7
0℃〜180℃がより好ましい。
性が劣り、クリープ軟化点が上記範囲より高いとEVA
と積層する場合高温加熱が必要となり、裏面封止フィル
ムの熱劣化等の点から好ましくない。
が、0.1〜20μmが好ましく、0.5〜10μmが
より好ましい。塗布厚みが上記範囲より薄いとEVAと
の密着性が劣り、塗布厚みが上記範囲より厚いとブロッ
キングや作業性の点から好ましくない。
製造方法について、その一例について説明する。
ET)の製造方法はテレフタル酸またはその誘導体とエ
チレングリコールとを周知の方法でエステル交換反応さ
せることによって得ることができる。従来公知の反応触
媒、着色防止剤を使用することができ、反応触媒として
はアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、亜鉛
化合物、鉛化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、
アルミニウム化合物、アンチモン化合物、コバルト化合
物、チタン化合物等、着色防止剤としてはリン化合物等
を挙げることができる。好ましくは、通常PETの製造
が完結する以前の任意の段階に置いて、重合触媒として
アンチモン化合物またはゲルマニウム化合物、チタン化
合物を添加することが好ましい。このような方法として
は例えば、ゲルマニウム化合物を例に取ると、ゲルマニ
ウム化合物粉体をそのまま添加する方法や特公昭54−
22234号公報に記載されているようにPETの出発
原料であるグリコール成分中にゲルマニウム化合物を溶
解させ添加させる方法等を挙げることができる。
するには、該ポリマーを必要に応じて乾燥し、公知の溶
融押出機に供給し、スリット状のダイからシートを押出
し、金属ドラムに密着させ該ポリマーのガラス転移点以
下の温度まで冷却して未延伸フィルムを得る。該フィル
ムを同時2軸延伸法や逐次2軸延伸法などの周知の方法
で2軸延伸フィルムを得ることができる。この場合の条
件としては、延伸温度は該ポリマーのガラス転移点(以
下Tgと略称する場合がある)以上Tg+100℃の任
意の条件を選ぶことができ、通常は80〜170℃の温
度範囲が最終的に得られるフィルムの物性と生産性から
好ましい。また延伸倍率はフィルムの長手方向、幅方向
とも1.6〜5.0(好ましくは1.7〜4.5)の範
囲が選べる。また、延伸速度は1000〜200000
%/分であることが好ましい。更に延伸後にフィルムの
熱処理を行うが、幅方向に延伸するテンターに後続する
熱処理室で連続的に熱処理するか、別のオーブンで加熱
したり、加熱ロールでも熱処理できる。熱処理条件は、
温度が120〜245℃、時間が1〜60秒の範囲が通
常用いられる。熱処理時に幅方向、長手方向に熱寸法安
定性をよくする目的でリラックス処理が行われてもよ
い。
時または溶融押出機内で着色剤、染料等を添加してフィ
ルムを種々着色させることができる。特に本発明のPE
T−BOは白色に着色する方が好ましい。白色に着色す
る場合は、酸化チタン、シリカ、アルミナ、炭酸カルシ
ウム、硫酸バリウム等の白色添加物を添加する。
ラックや黒鉛を添加する。
色化フィルムを得る方法は、PETに非相溶なポリマー
や微粒子(有機粒子、無機粒子)を添加し、PET−B
Oを製造する(延伸)ことによって得ることができる。
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ
リメチルペンテンなどが用いられる。また、該ポリマー
はホモポリマーでも共重合ポリマーでもよい。中でも、
臨界表面張力の小さいポリオレフィンがよく、ポリプロ
ピレンやポリメチルペンテンなどが好ましい。
在し、この粒径をコントロールするために相溶化剤を添
加してもよい。かかる相溶化剤としては、例えばポリア
ルキレングリコールまたはその共重合体などを使用する
ことができ、具体的にはポリエチレングリコールやポリ
ピロピレングリコールなどが好ましく使用される。ま
た、かかる非相溶なポリマーに、界面活性剤等を加え
て、微細化することができるが、電気特性や耐熱性、耐
加水分解性等に影響を与えない範囲で添加することがで
きる。
機粒子や無機粒子が用いられ、有機粒子の例としては、
シリコン粒子、ポリイミド粒子、架橋スチレン−ジビニ
ルベンゼン共重合体粒子、架橋ポリエステル粒子、フッ
素系粒子などが使用される。また、無機粒子としては、
炭酸カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウムなどが使用
される。
PETに添加する方法としては、特に制限されるもので
はないが、非相溶ポリマーを用いた場合、押出機にそれ
ぞれ供給し、該押出機のせん断力を利用して分散させる
方法がコスト面で有利である。また、微粒子を用いる場
合は、重合段階で添加する方法が好ましい。具体的には
エチレングリコールに添加しておく方法などが好まし
い。また、炭酸カルシウム粒子は添加時にリン化合物を
添加し、黄化や発泡を防ぐのが好ましい。
る。まずエクストルージョンラミネート法について述べ
る。熱接着剤であるスチレン・オレフィン共重合体樹脂
を公知の溶融押出機に供給し、加熱溶融してスリット状
のダイからシートを押出し、上述によって得られたPE
T−BOに密着させ、冷却して巻き取り本発明の裏面封
止用フィルムが得られる。
る。熱接着剤であるスチレン・オレフィン共重合体樹脂
をトルエン/n−ヘキサン=4/1液に、例えば20〜
40重量%になるように溶解する。得られたスチレン・
オレフィン共重合体樹脂溶液を、公知の方法で上述によ
って得られたPET−BOに塗布し、乾燥して巻き取り
本発明の裏面封止用フィルムが得られる。塗布方法とし
ては、熱接着層の所望膜厚によりグラビアコータ、リバ
ースコータ、コンマコータ、スリットダイコータ等が適
宜選択される。
持たせることは有用である。本発明でいうガスバリア層
とは、水蒸気のバリア性を有するものをいうものであっ
て、JIS Z0208−73の規格に準じて測定した
水蒸気の透過値が、好ましくは2.0g/m2/24h
r/0.1mm以下を達成できる層をいう。
る方法について述べる。
素、酸化アルミニウム等の金属の酸化物やアルミニウム
等の金属を真空蒸着やスパッタリング等の周知の方法で
フィルムの表面に設ける。その厚みは通常100〜20
00オングストロームの範囲である。この場合、フィル
ムに直接ガスバリア層を設ける場合と別のフィルムにガ
スバリア層を設け、このフィルムを本発明のフィルム表
面に積層する方法もある。また、金属箔(例えば一般的
なものはアルミニウム箔)をフィルム表面に積層する方
法も用いることができる。この場合の金属箔の厚さは1
0〜50μmの範囲が、加工性とガスバリア性から好ま
しい。また、該ガスバリア層は必ずしもフィルムの表面
にある必要がなく、例えば2層のフィルムの間に挟まれ
ていてもよい。
を有する基材(ガラス、フィルム等)/EVAシート/
電気を取り出せるリード線を付与した太陽電池モジュー
ル/EVAシート/本発明の裏面封止用フィルムの順に
積層し、真空ラミネート法を用いて加熱接着され、外装
材で固定して得られる。
明する。 <物性および評価方法、評価基準> (1)密着力 PET−BOフィルムを20mm幅×100mm長さに
カットする。(2シート準備) 一方、厚さ500μm
のEVAシートを20mm幅×50mm長さにカットす
る。カットしたEVAシートをPET−BOのほぼ中央
部に来るように、PET−BO/EVA/PET−BO
の順に重ねて、上下130℃に加熱したヒートシーラ
(テスター産業(株)製 TP−701S)で60秒間
熱接着させた。このときのプレス圧は1mPaであっ
た。熱接着させた試料を25℃/55%RH雰囲気下に
1時間放置後、JIS−Z0237に準じて、引っ張り
試験機を用いて、上下のクリップに未接着部のPET−
BOを挟んで、剥離角:180°,引っ張り速度:30
0mm/分で密着力を測定した。
BOが切断する。
厚み(A)からPET−BOの厚み(B)を差し引いた
厚さ(A−B)を熱接着層の厚みとした。厚みはダイア
ルゲージ((株)ミツトヨ製)で測定した。 (3)クリープ軟化点(℃) 100μmのPETに熱接着層を乾燥後の膜厚が20μ
mになるように塗布し、120℃/1分間乾燥する。熱
接着層20μmを積層した100μmPETと熱接着層
を積層していない100μmPETを接着面積が25×
25mmとなるように170℃/1分間熱プレスする。
熱プレスしたPET/熱接着層/PETにせん断荷重5
00gをかけ、0.4℃/分で昇温したときに熱接着部
が剥がれて重りが落下した温度をクリープ軟化点とし
た。 (4)ガスバリア性 JIS Z0208−73に準じて水蒸気透過率を測定
した。
ートフィルム“ルミラー”(タイプE20、厚さ50μ
m)の片面にスチレン・オレフィン共重合体樹脂“アロ
ンメルト”PPET−1401SG(東亞合成(株)
製)をトルエン/nーヘキサン=4/1で20重量%に
希釈した。20重量%溶液をリバースコータにて塗布
し、120℃で1分間乾燥(乾燥後の塗布厚み:3.5
μm)して、本発明の太陽電池裏面封止用フィルムを得
た。得られたフィルムと500μmのEVAシートとの
密着力を測定した結果、白色ポリエチレンテレフタレー
トフィルムが切断する程強固に密着しており、太陽電池
裏面封止用フィルムとして有用であることがわかった。 (実施例2〜3)実施例1においてスチレン・オレフィ
ン共重合体樹脂を“アロンメルト”PPET−1301
S(東亞合成(株)製 実施例2)及び“アロンメル
ト”PPET−1501SG(東亞合成(株)製 実施
例3)を用いた以外は同様にして本発明の太陽電池裏面
封止用フィルムを得た。得られたフィルムと500μm
のEVAシートとの密着力を測定した結果、白色ポリエ
チレンテレフタレートフィルムが切断する程強固に密着
しており、太陽電池裏面封止用フィルムとして有用であ
ることがわかった。 (実施例4)東レ(株)製黒色ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム“ルミラー”(タイプX30、厚さ38μ
m)の片面にスチレン・オレフィン共重合体樹脂“アロ
ンメルト”PPET−1401SG(東亞合成(株)
製)をトルエン/nーヘキサン=4/1で20重量%に
希釈した。20重量%溶液をリバースコータにて塗布
し、120℃で1分間乾燥(乾燥後の塗布厚み:1.5
μm)して、本発明の太陽電池裏面封止用フィルムを得
た。得られたフィルムと500μmのEVAシートとの
密着力を測定した結果、7.8N/20mmと強固に密
着しており、太陽電池裏面封止用フィルムとして有用で
あることがわかった。 (実施例5)東レ(株)製白色ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム“ルミラー”(タイプE20、厚さ50μ
m)の片面にスチレン・オレフィン共重合体樹脂“アロ
ンメルト”PPET−1401SG(東亞合成(株)
製)をトルエン/nーヘキサン=4/1で20重量%に
希釈した。20重量%溶液をリバースコータにて塗布
し、120℃で1分間乾燥(乾燥後の塗布厚み:3.5
μm)した。
(株)製“ルミラー”P11)に酸化珪素(SiO2)
をスパッタリングし800オングストロームの厚さの酸
化珪素膜形成フィルムを得た。該スパッタリングフィル
ムを下記の接着剤を介してスチレン・オレフィン共重合
体樹脂(熱接着層)の反対面に積層した。
ン(株)製“アドコート”76P1)を用いて、主剤1
0重量部に対して硬化剤1重量部の割合で混合し、酢酸
エチルで30重量%に調整し、スパッタリングフィルム
の非スパッタリング面にグラビアロール法にて塗布し、
溶剤乾燥後の塗布厚みが5μm厚みになるように塗布し
た。感想温度は100℃とした。また、積層の条件はロ
ールラミネータで50℃の温度で1kg/cmの圧力で
行い、硬化条件は40℃で5日間とした。得られたフィ
ルムのガスバリア性は0.7g/m2/24hr/0.
1mmであった。
ートとの密着力を測定した結果、白色ポリエチレンテレ
フタレートフィルムが切断する程強固に密着しており、
太陽電池裏面封止用フィルムとして有用であることがわ
かった。 (比較例1)東レ(株)製白色ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム“ルミラー”(タイプE20、厚さ50μ
m)の片面に飽和共重合ポリエステル樹脂“アロンメル
ト”PES−360S30(東亞合成(株)製)をトル
エン/メチルエチルケトン=1/1で20重量%に希釈
した。20重量%溶液をリバースコータにて塗布し、1
20℃で1分間乾燥(乾燥後の塗布厚み:3.5μm)
して巻き取った。。得られたフィルムと500μmのE
VAシートとの密着力を測定した結果、2.5N/20
mmと弱く、太陽電池裏面封止用フィルムとしては不良
であることがわかった。 (比較例2)実施例1において、スチレン・オレフィン
共重合体樹脂を塗布しない東レ(株)製白色ポリエチレ
ンテレフタレートフィルム“ルミラー”(タイプE2
0、厚さ50μm)と500μmのEVAシートとの密
着力を測定した結果、1.8N/20mmと弱く、太陽
電池裏面封止用フィルムとしては不良であることがわか
った。
ィルムを用い、スチレン・オレフィン共重合体積層する
ことにより、優れた機械特性、耐熱性を有し、さらに充
填樹脂層として用いられるEVAとの密着性に優れたP
ET−BOを用いて、軽量化も実現することができる。
屋根材として用いられる太陽電池はもちろんのこと、可
とう性(フレキシブル性)を有する太陽電池や電子部品
(時計、電卓、コンピューター関係、携帯電話)等にも
好適に使用することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】ポリエチレンテレフタレートフィルムの少
なくとも片面に、ポリオレフィン系樹脂との熱接着性を
有する熱接着層が積層されたことを特徴とする太陽電池
裏面封止用フィルム。 - 【請求項2】該熱接着層がスチレン・オレフィン共重合
体樹脂であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池
裏面封止用フィルム。 - 【請求項3】該熱接着層のクリープ軟化点が50〜20
0℃であることを特徴とする請求項1〜2記載の太陽電
池裏面封止用フィルム。 - 【請求項4】該ポリオレフィン系樹脂がエチレンービニ
ルアセテート共重合体であることを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載の太陽電池裏面封止用フィルム。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池
裏面封止用フィルムを使用したことを特徴とする太陽電
池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001250469A JP2003060218A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 太陽電池裏面封止用フィルムおよびそれを用いた太陽電池 |
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