JP2003138141A

JP2003138141A - ガスバリアー性フィルム

Info

Publication number: JP2003138141A
Application number: JP2001339411A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Suzuki; 隆信鈴木
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】、特に太陽電池保護裏面フィルムとして有用で
ある、ガスバリアー性フィルムを容易に低コストで製造
できるフィルムの提供。【解決手段】熱可塑性樹脂とアスペクト比２０以上の
平板状充填剤を含む樹脂組成物よりなる樹脂フィルムで
あって、該樹脂フィルムの厚さをｔ、充填剤の平均粒径
をｄとして０．１３＜（ｄ／ｔ）＜０．６５の関係にあ
る充填剤を１０〜３５重量％含むことを特徴とする樹脂
フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ガスバリアー性に優れた樹
脂フィルムに関する。特に、ガスバリアー性の太陽電池
材用裏面保護フィルム及び該フィルムを用いた太陽電池
モジュール及び太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスバリアー性フィルムは、例えば食
品や医薬品などの酸素や水分により変質し易い内容物を
包装するための包装容器等に用いられている。（特公平
６−５５４８９号公報）

【０００３】従来、ガスバリアー性に優れる種類の樹脂
フィルムが提案されている。ＰＶＤ法等（Physical Vap
or Deposition法：金属又は金属酸化物を蒸発させて基
材上に無機物を付着させる方法、特開平１１−６１４４
１号公報参照）により無機（酸化物）膜を樹脂フィルム
に形成したもの、あるいは、ビニルアルコール系重合
体、塩化ビニリデン系重合体、脂環式ポリオレフィン、
クロロトリフルオロエチレン重合体等のガスバリアー性
樹脂を単独もしくは他のフィルムと積層したものが挙げ
られるがいずれも樹脂または無機膜の特性のみに基づい
たものであり、実質いずれも高価な材料であったり、加
工上制約があったりして用途の制限を受けていた。

【０００４】一方、樹脂に多量の充填剤を高度に混合・
分散して得られたフィルムがガスバリアー性に優れてい
ることが見出されているが定性的なものでかつ充填剤を
多量かつ高度に分散する必要があるための成形加工性が
充分ではなかった。この例としては、太陽電池及び太陽
電池モジュールにおいて、太陽電池セルを外部の水分か
ら遮断するために用いる方法が開示されている。（特開
平１１−２６１０８５号公報）

【０００５】屋外で用いる太陽電池モジュールの場合、
機械的強度や環境雰囲気下で劣化し難い耐環境性能を高
めて信頼性を確保するため、太陽電池を強化ガラス板や
金属基板上に合成樹脂を用いて封入する構造が一般的で
ある。より具体的にラミネート法によるモジュール構造
の一例を説明すると、強化ガラス板上にエチレン−ビニ
ルアセテート共重合体（「ＥＶＡ」という）シート、太
陽電池、ＥＶＡシート、アルミニウム箔をフッ化ビニル
樹脂シートで挟んで構成したシート（以下「アルミニウ
ム−フッ素複合シート」という）をこの順に積層して加
熱圧着した構造のものが用いられている。さらに、アル
ミニウム−フッ素複合シート裏面には電源取出し用の端
子ボックスがシリコーン系シーラントにより固定されて
いる。

【０００６】また、太陽電池がアモルファスシリコンの
ような薄膜太陽電池の場合には、強化ガラス板上に直接
太陽電池を形成し、この上にＥＶＡシート、アルミニウ
ム−フッ素複合シートを積層して加熱圧着したものが用
いられている。

【０００７】このような従来の構造で用いるアルミニウ
ム−フッ素複合シートは高価であり、また、アルミニウ
ム−フッ素複合シートを用いると太陽電池とアルミニウ
ム−フッ素複合シートとの間で短絡を起こし易いという
問題もあった。

【０００８】これを改善する方法として、上記特開平１
１−２６１０８５公報には、密度が０．９４〜０．９７
（ｇ／ｃｍ³のポリエチレン系樹脂またはこれにマイカ
等の板状充填剤を加えた樹脂組成物が開示されている。
しかしながら、この特許では板状充填剤のアスペクト比
が記載されていない。この特許には板状充填剤の使用に
より透湿性は改良できるとは記載されているが、板状充
填剤の使用量が多いので加工性に問題がありその改良が
望まれており、また透湿性の更なる改良が望まれてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は同様に樹脂と
充填材とからなり、ガスバリアー性の向上を最適化の観
点で設計されたもので、かつ安価で成形加工性がの良い
ものはこれまで知られていない。本発明は上記課題を解
決するためになされたものである。

【００１０】

【課題を解決する手段】本発明はこれら状況に鑑みなさ
れたものである。即ち、本発明は下記の発明を包含す
る。

【００１１】[１] 熱可塑性樹脂とアスペクト比２０以
上の平板状充填剤を含む樹脂組成物よりなる樹脂フィル
ムであって、該樹脂フィルムの厚さをｔ、充填剤の平均
粒径をｄとして０．１３＜（ｄ／ｔ）＜０．６５の関係
にある充填剤を１０〜３５重量％含むことを特徴とする
樹脂フィルム。

【００１２】[２] 平板状充填剤がマイカである[１]記
載の樹脂フィルム。 [３] 樹脂が密度０．９７〜０．９４ｇ／ｃｍ³のポリ
エチレン系樹脂を用いる[１]または[２]に記載の樹脂フ
ィルム。 [４] [１]〜[３]のいずれかに記載の太陽電池用裏面保
護フィルム。 [５] [４]に記載の太陽電池用裏面保護フィルムを太陽
電池セルの裏面に配置したことを特徴とする太陽電池モ
ジュール及び太陽電池。

【００１３】

【発明の実施の態様】本発明の樹脂フィルムの製造に使
われる熱可塑性樹脂は一般に用いられている熱可塑性樹
脂が使用でき、フィルム又はシート用（本明細書では単
にフィルムと称する）として利用されるようなものであ
れば特に制限はなく、例えば、エチレン、プロピレン、
ブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン
（ＰＯ）系樹脂、環状ポリオレフィンを除く非晶質ポリ
オレフィン樹脂（ＡＰＯ）、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート
（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイ
ロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド（ＰＡ）系樹
脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（Ｐ
ＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテル
サルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、
ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）系樹脂、ポリ塩
化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）
樹脂、（メタ）アクリレート系樹脂など、従来の高価な
アルミ−フッ素樹脂複合シートに比べて安価なものが挙
げられ、さらにはこれ等の２種類以上の樹脂を含む組成
物も使用できる。

【００１４】上記の例示された樹脂の中では、安価で、
樹脂自体の防湿性に優れるポリオレフィン樹脂が好まし
く、特に密度０．９７〜０．９４ｇ／ｃｍ³であるポリ
エチレン系樹脂が安価で、樹脂の構造上、耐候性に優れ
るとともに樹脂単独のガスバリアー効果が大きく効果対
費用の面で好ましい。

【００１５】本発明の方法で熱可塑性樹脂に添加される
板状充填剤はアスペクト比２０以上の実質的に平板状充
填剤である。板状充填剤としては一般に公知のものが広
く使用できタルク、マイカ、炭酸カルシウム、セリサイ
ト、黒鉛、水酸化アルミニウム、酸化鉄、各種金属箔等
の無機系の充填剤の他有機材系も含め２種以上を混合し
ても良く、特にマイカ、タルクが好ましい。中でも、特
にガスバリアー性や樹脂への分散加工性の点でマイカが
好適である。アスペクト比は２０以上が良く、２０未満
の場合ガスバリアー性を損ねる。

【００１６】本発明では、アスペクト比の大きな板状充
填剤を用いると板状充填剤の使用量を減少させても良好
なガスバリアー性のフィルムが得られる。アスペクト比
は充填剤の寸法上面方向最大値と厚さの比で表し、顕微
鏡で直接観察して計算した値を用いた。

【００１７】本発明の樹脂フィルムはフィルムの厚さと
充填剤の平均粒径が特定の関係にする必要がある。即
ち、板状充填剤は樹脂フィルムの厚さをｔ、充填剤の平
均粒径をｄとして０．１３＜（ｄ／ｔ）＜０．６５の関
係にある。ｄ／ｔが０．１３以下の場合板状充填剤の効
果的な分散配向がとれないせいかガスバリアー効果が小
さく、０．６５以上の場合板状充填剤の一部が樹脂フィ
ルム表面を破って露出するせいか同様にガスバリアー効
果が低下し好ましくない。実質、樹脂フィルムの用途、
加工性、価格の面で厚さが決められた後、充填剤の好適
な粒径を選択すればよい。なお、充填剤の平均粒径はＪ
ＩＳＺ８９０１のふるい法もしくは沈降法で求めた重
量平均値を適用した。本発明に使用する充填剤の平均粒
径は、例えば１０μｍ〜３００μｍのものが使用でき
る。

【００１８】さらに、板状充填剤は樹脂フィルムに１０
〜３５重量％を含む。１０重量％未満の場合ガスバリア
ー性の向上が小さく３５重量％を超えると樹脂フィルム
への分散が不充分になり樹脂フィルム中の空洞や表面の
破れ等に起因するガスバリアー性の低下がある。

【００１９】板状充填剤がガスバリアー性に関し好適な
のは成形条件にも若干寄与するところもあるが大きくは
樹脂フィルム面に平行に配向し易く、首記条件の組み合
わせにより最も効果的な配向をとるといえる。なお樹脂
の組成や加工性を大きく変えず本発明の目的を損なわな
い範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、ア
ンチブロッキング剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止
剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤等の添加剤を適宜混合して
もかまわない。

【００２０】樹脂フィルムは一般に知られている方法で
成形でき、樹脂の溶液やエマルジョンを用いてのキャス
ト法や熱可塑成形法等が可能であるが板状充填剤の分散
性の点で熱可塑成形法が比較的好ましく、カレンダー
法、押出法などが可能である。板状充填剤を効果的に配
向するうえで連続成形して流動配向させうる首記方法は
より望ましいといえる。なお、本発明では少なくとも一
層を本発明のガスバリアー性フィルムであれば、他のフ
ィルムを積層したものでも良い。本願の場合のフィルム
の厚さは、例えば２０μｍ〜５００μｍのものが採用で
き、特に１５０μｍ程度のものが好ましい。

【００２１】本発明のガスバリアー性フィルムをラミネ
ート法で使用したジュール構造の一例を図１を用いて説
明すると、受光ガラス板上（２）例えばエチレン−ビニ
ルアセテート共重合体（「ＥＶＡ」という）シートのよ
うな太陽電池充填用シート（１）、太陽電池（３）、太
陽電池充填用シート（１）、太陽電池保護裏面フィルム
（４）をこの順に積層して加熱圧着した構造で用いられ
る。

【００２２】また、太陽電池がアモルファスシリコンの
ような薄膜太陽電池の場合には、図２に示すように受光
ガラス板（２）上に直接太陽電池（３）を形成し、この
上に太陽電池充填用シート（１）、太陽電池保護裏面フ
ィルム（４）を積層して加熱圧着した構造で用いられ
る。以下に例示する。

【００２３】（実施例１）密度０．９５のポリエチレン
に平均粒径９０μｍでアスペクト比５０のマイカを１６
重量％、フェノール系酸化防止剤、及びヒンダードアミ
ン系光安定剤を各０．１重量％添加して、一旦同方向２
軸押出機で２００℃で押し出して樹脂に添加物が均一分
散されたペレットを得た。その後、得られたペレットを
用いてＴダイ押出機により２００℃にて厚さ１５０μｍ
の樹脂フィルムを押し出して作製した。同フィルムにつ
いて以下の評価を行った。（ｄ／ｔ）＝０．６

【００２４】ガスバリアー性の改良効果：ＪＩＳＫ７
１２９に準じて４０℃相対湿度９０％下における透湿度
を測定し、フィルムの厚さとの積で次の判定を行った。透湿度が１００μｍ・ｇ／ｍ²／ｄａｙ未満で、かつ板
状充填剤を添加しない他は同様に作製した樹脂フィルム
の測定値（積）の１／２未満：○ 透湿度が１００μｍ・ｇ／ｍ²／ｄａｙ以上であるが、
板状充填剤を添加しない他は同様に作製した樹脂フィル
ムの測定値の１／２未満：△ 透湿度が１００μｍ・ｇ／ｍ²／ｄａｙ以上であるが、
板状充填剤を添加しない他は同様に作製した樹脂フィル
ムの測定値の１／２以上：×

【００２５】成形加工での同フィルムの得易さシートが外観良く破断もなく得られる：○ シートが荒れるか、ピンホールを生じるか、もしくは破
断する：× 結果を表に示す。なお、併せてコストについても比較し
て表に記載した。

【００２６】（実施例２）平均粒径３０μｍでアスペク
ト比４０のマイカを用いた以外は実施例１と同様にして
樹脂フィルムを作製し評価を行った。結果を表に示す。
（ｄ／ｔ）＝０．２

【００２７】（実施例３）マイカを３３重量％とした以
外は実施例１と同様にして樹脂フィルムを作製し評価を
行った。結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．６

【００２８】（実施例４）平均粒径５μｍでアスペクト
比２０のタルクを用い樹脂フィルムを３０μｍとした以
外は実施例１と同様にして樹脂フィルムを作製し評価を
行った。結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．１７

【００２９】（実施例５）密度０．９１のポリエチレン
を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂フィルムを作
製し評価を行った。結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．
６

【００３０】（実施例６）〜（実施例１０）樹脂としてポリエチレンに替えて下記の樹脂を用い、フ
ィルムの成形温度を下記の温度にした以外は実施例１と
同様にして樹脂フィルムを作製し評価を行った結果を表
に示す。（ｄ／ｔ）＝０．６ポリカーボネート、押出温度２５０℃（＝実施例６）・
・アクリロニトリリル・ブタジエン・スチレンコポリマ
ー、押出温度２１０℃（＝実施例７）・・ポリアミド６、押出温度２５０℃（＝実施例８）・・ポリプロピレン、押出温度２２０℃（＝実施例９）・・非晶性共重合ポリエチレンテレフタレート、押出温度２
２０℃（＝実施例１０）

【００３１】（実施例１１）〜（実施例１５）実施例６〜実施例１０で用いた樹脂を用い、板状充填剤
として実施例２の平均粒径３０μｍでアスペクト比４０
のマイカを用いた他は実施例１と同様にして実験を繰り
返した。結果を表に、実施例６〜１０の樹脂の順に実施
例１１〜１５に示した。

【００３２】（比較例１）平均粒径１００μｍでアスペ
クト比６０のマイカを用いた以外は実施例１と同様にし
て樹脂フィルムを作製し評価を行った。結果を表に示
す。（ｄ／ｔ）＝０．６７

【００３３】（比較例２）平均粒径１５μｍでアスペク
ト比３５のマイカを用いた以外は実施例１と同様にして
樹脂フィルムを作製し評価を行った。結果を表に示す。
（ｄ／ｔ）＝０．１

【００３４】（比較例３）マイカを４１重量％とした以
外は実施例１と同様にして樹脂フィルムを作製し評価を
行った。結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．６

【００３５】（比較例４）マイカを５重量％とした以外
は実施例１と同様にして樹脂フィルムを作製し評価を行
った。結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．６

【００３６】（比較例５）アスペクト比１０以外は実施
例４と同様にして樹脂フィルムを作製し評価を行った。
結果を表に示す。（ｄ／ｔ）＝０．１７

【００３７】（比較例６）四フッ化エチレン−六フッ化
プロピレン共重合体をガスバリアー性の高いクロロトリ
フルオロエチレン樹脂と３１０℃で共押出しし、厚さ１
５０μｍの樹脂フィルムを作製し評価を行った。結果を
表に示す。

【００３８】（比較例７）密度０．９５のポリエチレン
を用いＴダイ押出機により２００℃にて厚さ１５０μｍ
のフィルムを押し出して作製した。このフィルム表面に
酸化アルミニウムのガスバリアー性無機膜をスパッタ蒸
着して積層しようとしたが樹脂フィルムが熱変形し、所
定の樹脂フィルムを得るに至らなかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明のガスバリアー性フィルムは製造
が容易であり、低コストで製造でき、特に太陽電池保護
裏面フィルムとして有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の一例を示す概略断面図であ
る。

【図２】本発明の太陽電池の他の例を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１太陽電池充填用シート２受光ガラス３太陽電池セル４太陽電池保護裏面フィルム３０非受光面３１受光面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｈ０１Ｌ 31/04 ＦＦターム(参考） 4F071 AA03 AA15 AA20 AA21 AA22 AA24 AA30 AA33 AA45 AA46 AA48 AA50 AA51 AA54 AA60 AA64 AA82 AB30 AD06 AH12 BA01 BB06 BC01 4J002 BB031 BB121 BB171 BC031 BD041 BE061 BG061 CF061 CF081 CF161 CG001 CH091 CL011 CM041 CN031 DJ056 GQ00 5F051 AA02 AA05 BA03 BA14 BA18 GA03 GA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂とアスペクト比２０以上の
平板状充填剤を含む樹脂組成物よりなる樹脂フィルムで
あって、該樹脂フィルムの厚さをｔ、充填剤の平均粒径
をｄとして０．１３＜（ｄ／ｔ）＜０．６５の関係にあ
る充填剤を１０〜３５重量％含むことを特徴とする樹脂
フィルム。
【請求項２】平板状充填剤がマイカである請求項１記
載の樹脂フィルム。
【請求項３】樹脂が密度０．９７〜０．９４ｇ／ｃｍ
³のポリエチレン系樹脂を用いる請求項１または２に記
載の樹脂フィルム。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電
池用裏面保護フィルム。
【請求項５】請求項４に記載の太陽電池用裏面保護フ
ィルムを太陽電池セルの裏面に配置したことを特徴とす
る太陽電池モジュール及び太陽電池。