JP2006332091A - 太陽電池裏面封止用シート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、太陽電池モジュールを構成する、特にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる充填材との良好な密着性を有し、かつ、高温多湿環境下においても密着性が安定して維持できることが可能な、長期信頼性の高い太陽電池裏面封止用シートを提供することを目的とする。
【解決手段】太陽電池裏面封止用シートの太陽電池モジュールを構成する充填材と貼り合わさる面に易接着コート層を設けていることを特徴とする太陽電池裏面封止用シートである。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池裏面封止用シートに関し、さらに詳細には、太陽電池モジュールを構成する、特にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる充填材との良好な密着性を有し、かつ、高温多湿環境下においても密着性が安定して維持できることが可能な、長期信頼性の高い太陽電池裏面封止用シートに関する。

近年、地球温暖化問題に対する内外各方面の関心が高まる中、二酸化炭素の排出抑制のために、種々努力が続けられている。化石燃料の消費量の増大は大気中の二酸化炭素の増加をもたらし、その温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。この地球規模の問題を解決するために様々な検討が行われており、特に太陽光発電については、そのクリーン性や無公害性という点から期待が高まっている。太陽電池は太陽光のエネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、単結晶、多結晶、あるいはアモルファスシリコン系の半導体からできている。その構造としては、太陽電池素子単体（セル）をそのままの状態で使用することはなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池素子を直列、並列に配線し、長期間（約２０年）にわたってセルを保護するために種々パーケージングが行われ、ユニット化されている。このパッケージに組み込まれたユニットを太陽電池モジュールと呼び、一般的に太陽光が当たる面をガラス面で覆い、熱可塑性プラスチック（特にエチレン−酢酸ビニル共重合体）からなる充填材で間隙を埋め、裏面を封止用シートで保護された構成になっている（図１参照）。

これらの太陽電池モジュールは主に屋外で使用されるため、その構成や材質構造などにおいて、十分な耐久性、耐候性が要求される。特に、裏面封止用シートは耐候性と共に水蒸気透過率の小さい（水分バリア性に優れる）ことが要求される。これは水分の透過により充填材が剥離、変色したり、配線の腐蝕を起こした場合、モジュールの出力そのものに影響を与える恐れがあるためである。

従来、この太陽電池裏面封止用シートとしては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（エチレンとの共重合体を含む）など、耐候性、難燃性、そして太陽電池モジュールの充填材として良く使用されるエチレン−酢酸ビニル共重合体と良好な接着性を有する「フッ素系樹脂」が用いられてきた（特許文献１，２など）。しかしながら、フッ素系樹脂は機械的強度も弱く、かつ高コストであり、さらには太陽電池モジュールを焼却する際にはハロゲン系の有毒ガスを発生するなどの課題点を有する。また、水分バリア性を向上させるべく、これらのフッ素系樹脂からなるフィルムの間にアルミ基材などの高ガスバリア性基材を設けていたが、アルミ箔を使用することで、廃棄の点で課題視されている。さらに、フッ素系樹脂は上述したように機械的強度が弱いため、太陽電池のセルを充填材にて充填する際に、その突起により裏面封止用シートが破壊され、アルミ基材と接触することでショートするといった問題が挙げられている。

これらの課題点を解決するために、アルミ箔に代わり電気絶縁性に優れるポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルフィルムを用いた太陽電池裏面封止用シートが開発されるようになってきた。しかしながら、ポリエステルフィルムを用いるディメリットは耐候性が挙げられ、それらを改善するべく紫外線吸収剤を配合した系（特許文献３など）やポリエステル中の環状オリゴマー量の規定をしたり（特許文献４、５など）、ポリエステルの分子量を規定する（特許文献６など）といった開示が多く見受けられる。しかしながら、ポリエステルフィルムを用いるディメリットとして挙げられるのは、太陽電池モジュールを構成する充填材（エチレン−酢酸ビニル共重合体）との密着性である。

上述したように太陽電池は約２０年間その性能を維持する必要があり、その耐久性を評価するために高温多湿化（８５℃−８５％相対湿度）での促進試験を行う。この時、ポリエステルフィルムからなる太陽電池裏面封止用シートと充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体とは極性基同士の親和性や水素結合などの分子間相互作用を利用した濡れによる接着にしかすぎないため、太陽電池モジュールを製造した直後の密着性は優れるが、上記環境下において著しく密着性が低下することが確認されている。これらを改善するべく、太陽電池裏面保護シートの充填材と貼り合わせる面にコロナ処理を施す（特許文献７）といった開示が見受けられるが、コロナ処理を施しても上記問題点の改良には至っていない状況である。

この問題点を改良するべく、エチレン−酢酸ビニル共重合体のような充填材に対し良好な熱接着性を有する接着性フィルムを、太陽電池裏面封止用シートにさらに積層させるといった開示が見受けられるが（特許文献８など）、充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体と熱接着させるような接着性フィルムを設けるにあたり、押出ラミネート法では基材であるポリエステルフィルムへの密着性に劣り、ドライラミネート法では接着性フィルム自体のブロッキングから加工性が著しく低下するなどの問題点を抱えている。そこで、この接着性フィルムとして太陽電池モジュールの充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体自体を用いるといった開示も見受けられるが（特許文献９など）、太陽電池モジュール充填材用のエチレン−酢酸ビニル共重合体は、後述するが過酸化物や架橋剤など様々な添加剤を配合した樹脂組成物からなり、その加工性自体が困難であると同時に、通常太陽電池モジュールに用いる充填材は、太陽電池メーカーが選定するところが強いから、市場展開可能な領域に制限を受けるといった課題点を有する。

以上の点から、充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体に対し、良好な密着性を有する太陽電池裏面封止用シートが望まれているが、現状ではまだ解決に至っていない。

以下に特許文献を記す。
特表平８−５００２１４号公報 特表２００２−５２０８２０号公報 特開２００１−１１１０７３号公報 特開２００２−１００７８８号公報 特開２００２−１３４７７１号公報 特開２００２−２６３５４号公報 特開２０００−２４３９９９号公報 特開平１０−２５３５７号公報 特開２０００−１７４２９６号公報

本発明は、上記の実情を考慮してなされたものであり、太陽電池モジュールを構成する、
特にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる充填材との良好な密着性を有し、かつ、高温多湿環境下においても密着性が安定して維持できることが可能な、長期信頼性の高い太陽電池裏面封止用シートを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、すなわち、
請求項１記載の発明は、太陽電池裏面封止用シートの太陽電池モジュールを構成する充填材と貼り合わさる面に易接着コート層を設けていることを特徴とする太陽電池裏面封止用シートである。

請求項２記載の発明は、前記易接着コート層が、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂、あるいはこれらの変性物から選ばれる樹脂（Ａ）からな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シートである。

請求項３記載の発明は、前記易接着コート層が、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂あるいはこれらの変性物の樹脂骨格に、下記一般式（１）[ただし、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれかから選択され、Ｒ₄は、易接着コート層を構成するアクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂の骨格を表わす。]で表される化合物を導入した樹脂（Ｂ）からな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シートである。

請求項４記載の発明は、前記易接着コート層が、前記樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）との樹脂混合物（Ｃ）からな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シートである。

請求項５記載の発明は、前記易接着コート層が、前記樹脂（Ａ）、樹脂（Ｂ）もしくは樹脂混合物（Ｃ）に下記一般式（２）[ただし、式中、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれから選択される。]で表される化合物を配合したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽電池裏面封止用シートである。

請求項６記載の発明は、前記太陽電池裏面封止用シートのシート基材が、少なくとも１層以上のポリエステル基材からなり、前記易接着コート層がそのポリエステル基材に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池裏面封止用シートである。
請求項７記載の発明は、前記太陽電池裏面封止用シートのシート基材が、着色剤が添加されて着色された白色ポリエステル基材層と着色剤を含まないポリエステル基材層とからななり、前記易接着コート層が着色剤を含まないポリエステル基材層側に設けられていることを特徴とする請求項６記載の太陽電池裏面封止用シートである。

請求項８記載の発明は、前記ポリエステル基材の少なくとも１層に無機化合物蒸着層を設けたことを特徴とする請求項６または７記載の太陽電池裏面封止用シートである。

太陽電池モジュールを構成する充填材との良好な密着性、およびその密着性の保存経時安定性を向上させることが可能な太陽電池裏面封止用シートを提供することができる。その結果、太陽電池としての電気特性保持率も良好な、長期信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することが可能となった。

以下、本発明について詳細に記載する。本発明の太陽電池裏面封止用シートの特徴は、太陽電池裏面封止用シートの太陽電池モジュールを構成する充填材、特にエチレン−酢酸ビニル共重合体と貼り合わさる面に、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂あるいはこれらの変性物から選ばれる樹脂（Ａ）、あるいは樹脂（Ａ）の樹脂骨格に下記一般式（１）で表される化合物を導入してなる樹脂（Ｂ）、あるいは前記樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）との樹脂混合物（Ｃ）の樹脂に、さらに下記一般式（２）で表される化合物を配合した易接着コート層を設けていることを特徴とする。

ただし、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれかから選択され、Ｒ₄は易接着コート層を構成するアクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂の骨格を示す。

ただし、式中、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれから選択される。

易接着コート層は、太陽電池裏面封止用シートへの密着性と太陽電池モジュールを構成する充填材、特にエチレン−酢酸ビニル共重合体への密着性を考慮して設計されるものであり、特に、上述した内容から易接着コート層はエチレン−酢酸ビニル共重合体への密着性を考慮する必要がある。通常、太陽電池モジュールの充填材として用いられるエチレン−酢酸ビニル共重合体は、酢酸ビニル含有量が１０〜４０重量％であるものを用い、太陽電池モジュールの耐熱性、物理的強度を確保するために、熱あるいは光などによりエチレン−酢酸ビニル共重合体を架橋している。

熱架橋を行う場合は通常有機過酸化物が用いられ、７０℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものが使用されている。通常、半減期１０時間の分解温度が５０℃以上のものが用いられ、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロキシパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイドなどが用いられている。

光硬化を行う場合には光増感剤が用いられ、水素引き抜き型（二分子反応型）である、ベンゾフェノン、オルソベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４'−メチルジフェニルサルファイド、イソプロピルチオキサントンなどが用いられており、内部開裂型開
始剤としては、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタールなど、α−ヒドロキシアルキルフェノン型として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アルキルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノンなどが使用できる。更に、α−アミノアルキルフェノン型として、２−メチル−１−［４（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モリフォリノフェニル）−ブタノン−１などが、またアシルフォスフィンオキサイドなども用いられている。

また、太陽電池モジュールを構成するガラス板との接着を考慮してシランカップリング剤も配合されており、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが配合されている。

更に、接着性及び硬化を促進する目的でエポキシ基含有化合物を配合されている場合もあり、エポキシ基含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アクリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノールグリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、ｏ−フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテル等の化合物や、エポキシ基を含有した分子量が数百から数千のオリゴマーや重量平均分子量が数千から数十万のポリマーを配合されているケースもある。

そしてさらに、充填材の架橋、接着性、機械的強度、耐熱性、耐湿熱性、耐候性などを向上させ目的で、アクリロキシ基、メタクリロキシ基又はアリル基含有化合物を添加されており、（メタ）アクリル酸誘導体、例えばそのアルキルエステルやアミドが最も一般的である。この場合、アルキル基としては、メチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリルのようなアルキル基の他に、シクロヘキシル基、テトラヒドロフルフリル基、アミノエチル基、２−ヒドロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル基などが挙げられる。また、（メタ）アクリル酸とエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能アルコールとのエステルも同様に用いられる。アミドとしては、アクリルアミドが代表的である。また、アリル基含有化合物としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル等が配合されている。

さらには、難燃性を付与するための無機化合物や、耐候性を付与するための紫外線吸収剤、酸化劣化防止のための酸化防止剤も種々に配合されている。つまり、太陽電池モジュールを構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体は、太陽電池モジュールとして要求される機能を満たすべく、各種添加剤を配合した樹脂組成物であることが挙げられる。つまり、太陽電池裏面封止シートと太陽電池モジュールを構成する充填材との接着性を考慮するには、単にエチレン−酢酸ビニル共重合体との接着ではなく、各種添加剤が配合された樹脂組成物に対する接着という認識を持つ必要があり、上述した各種添加剤が、接着に対して有利に働くこともあれば不利に働く可能性も秘めていることを考慮する必要がある。そこで、この充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体との密着性を向上させるべく誠意検討を行った結果、下記に記載する易接着コート層が有効であることが確認された。

易接着コート層としては、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂あるいはこれらの変性物が挙げられる。

アクリル系としては、（メタ）アクリル酸、アルキル基としてメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、２−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基であるアルキル（メタ）アクリレート系モノマーを主成分とするポリマーが用いられ、さらに、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド（アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、２−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等）、Ｎ−アルコキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジアルコキシ（メタ）アクリルアミド、（アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基等）、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−フェニル（メタ）アクリルアミドなどのアミド基含有モノマー、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの水酸基含有モノマー、グリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有モノマーなどを共重合させたものを用いることが可能である。さらにはビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、マレイン酸、アルキルマレイン酸モノエステル、フマル酸、アルキルフマル酸モノエステル、イタコン酸、アルキルイタコン酸モノエステル、（メタ）アクリロニトリル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン等のモノマーを共重合した、油性あるいは水性あるいは水分散性ポリマーを用いることが可能である。

エポキシ系としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂などが代表的であるが、各種多官能エポキシ化合物、例えば上記グリシジル基含有アクリル系樹脂や、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類とエピクロルヒドリンを作用させたエポキシ化合物、グリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール類とエピクロルヒドリンを作用させたエポキシ化合物、フタル酸テレフタル酸、シュウ酸、アジピン酸等のジカルボン酸とエピクロルヒドリンとを作用させたエポキシ化合物なども用いることが可能である。この時、硬化剤として各種カルボン酸基、アミノ基、オキサゾリン基を有する化合物を用いることが可能であり、さらには、上述した（メタ）アクリル酸系ポリマー、（メタ）アクリルアミド系ポリマー、不飽和ジカルボン酸含有アクリル系ポリマーを用いても構わない。一方、フェノール樹脂としてはレゾール型、ノボラック型いずれのタイプも使用可能であり、必要に応じてはさらにアミンあるいはエポキシ系硬化剤を併用することも可能である。

ポリエステル系としては、多塩基酸またはそのエステル形成誘導体とポリオールまたはそのエステル形成誘導体を用いて得られたものであり、多塩基酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、マレイン酸、イタコン酸などの酸成分を２種以上、そして、ポリオール成分としてエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、さらにはカルボン酸基やスルホン酸基やアミノ基あるいはこれらの塩を含有するポ
リオール成分を１種あるいは２種以上用いることで得られた、油性、水性、水分散性共重合ポリエステルが挙げられる。

ウレタン系としては、末端水酸基を有する上記ポリエステル系、あるいは末端／側鎖水酸基を有するアクリル系、さらにはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのエーテル系のポリオールに、鎖長伸長剤として、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートあるいはその水素添加物、ヘキサメチレンジイソシアネート、４−４'ジフェニルメタンジイソシアネートあるいはその水素添加物、イソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネート類、あるいはこれらのイソシアネート類を、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールと反応させたアダクト体、水と反応させることで得られたビューレット体、あるいは三量体であるイソシアヌレート体などのポリイソシアネート類を作用させることによって得られたポリウレタンが挙げられる。また、上述したポリイソシアネートと作用させる官能基としてエチレンイミンやその誘導体、あるいはそのカルボン酸基やスルホン酸基やアミノ基あるいはこれらの塩も併用することも可能であり、このような油性、水性のポリウレタンを用いることが可能である。

スチレン系としては、大きくスチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−（メタ）アクリル系共重合体が挙げられ、アクリル系については上述した（メタ）アクリル系モノマーを用いることが可能である。

このような易接着コート層を設けることで、太陽電池裏面封止用シートと太陽電池モジュールの充填材との接着性を向上させることが可能である。しかしながら、これらの易接着コートだけでは太陽電池モジュール作成時の熱量や、上述した高温多湿下の促進試験環境下で密着が低下する可能性がある。この内容は太陽電池モジュールの作成方法に大きく関連する。一般に太陽電池モジュールは、ラミネーターと呼ばれる装置でバッチ式に製造され、その方法は以下の通りである。（図２参照）
（１）加熱された天板（およそ１２０〜１６０℃）上にガラス板、充填材、セル、充填材、裏面封止用シートをセットする。
（２）チャンバー１、２を真空引きする。
（３）チャンバー１を大気開放し、耐熱性を有するゴムシートをモジュールに密着させる（４）その熱／圧力で充填材であるエチレン酢酸ビニル共重合体を溶融、セルの包埋、ガラス板／セル／裏面封止シートと接着、充填材の架橋・固化させる。
この時（４）の工程では、ラミネート後に別ラインに設けたオーブンにて架橋反応をさせるケースと、ラミネーター内部で架橋反応をさせるケースとに分類される。前者はスタンダードキュアといわれるタイプで、後者はファストキュアといわれるタイプである。それぞれのタイプでメリット／ディメリットを有するが、ファストキュアの場合はスタンダードキュアよりも熱をかける時間が短いため、太陽電池裏面封止用シートの密着に影響を与える可能性がある。よって、上述した易接着コート層は、スタンダードキュアタイプのように熱量を稼げるようなプロセスであれば適応可能であるが、ファストキュアタイプのように熱量が稼げない場合には、密着不良を伴う恐れがある。

そこで、上述した易接着コート層に、さらに前出の一般式（１）で表される化合物を用いる、あるいは前出の一般式（２）で表される化合物を配合することで、上記密着不良を改善させることが可能である。

前出の一般式（１）で表される化合物および一般式（２）で表される化合物を配合する目的は、太陽電池充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体中に配合されている各種添加剤との反応させることに有る。さらには裏面封止用シートへの密着性の向上も付与するものである。

前出の一般式（１）で表される化合物は、上述したアクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系の樹脂骨格にシラン化合物を設けたものである。このようなシラン化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアナートプロピルトリエトキシシランなどの、シラノール基以外の反応性官能基としてグリシジル基、アミノ基、イソシアネート基、メルカプト基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基などを有する各種シラン化合物を、上記ポリマー骨格の官能基と作用させることで形成させることが可能である。

前出の一般式（２）で表される化合物は、上述したシラン化合物に加え、テトラメトキシシランやテトラエトキシシランなどのテトラクロロシランなどのように、アルコキシドの加水分解やハロゲンの置換反応によって形成されたシラノール基の縮合反応のみ（他の反応性官能基を持たない）を利用したシラン化合物も含まれる。

よって、前出の一般式（１）で表される化合物におけるシラン化合物の、加水分解や置換反応によって形成されたシラノール基は、充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体中に含まれるシランカップリング材との反応を付与することが可能であり、シラノール基以外の反応性官能基は易接着コート層であるポリマーと複合化のために作用するものである。前出の一般式（２）で表される化合物におけるシラン化合物のシラノール基を含む反応性官能基は、充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体中のシランカップリング材やその他添加剤との反応を付与することが可能である。また、前出の一般式（１）で表される化合物に前出の一般式（２）で表される化合物を配合することはより接着性という点で効果があるだけでなく、上記易接着コート層を形成するポリマーとシラン化合物のハイブリッド化した構造を形成することが可能であり、これらの組成物は有機−無機ハイブリッド体として耐熱性や強度物性も向上させる効果を有する。

これらの易接着コート層を設ける太陽電池裏面封止用シートの材質としては、上述したフッ素系樹脂も用いることが可能であるが、様々な課題点を有するため、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂などが挙げられるが、耐熱性、強度物性、電気絶縁性などを考慮するとポリエステル系樹脂、特に二軸延伸のポリエステル系樹脂が好ましい。ポリエステル系樹脂としては多塩基酸またはそのエステル形成誘導体とポリオールまたはそのエステル形成誘導体を用いて得られたものであり、多塩基酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、マレイン酸、イタコン酸などの酸成分を２種以上、そして、ポリオール成分としてエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、さらにはカルボン酸基やスルホン酸基やアミノ基あるいはこれらの塩を含有するポリオール成分を１種あるいは２種以上用いることで得られたポリエステルが挙げられるが、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの汎用的なポリエステルを用いることが可能である。

太陽電池裏面封止用シートの材質として二軸延伸のポリエステル基材、例えばポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、特に制限はないが、太陽電池裏面封止用シートとして必要とされる要求機能に応じた材料選定を行うことが可能である。例えば、太陽電池モジュールを製造する際の熱で収縮の影響が懸念される場合には、アニール処理を施すことによって熱収縮率を１％以下、好ましくは０．５％以下にしたポリエステル基材を用いることが可能である。また、耐候性が要求される場合には、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、トリアジンなどの紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系、トコフェロール系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系の光安定剤も適宜配合することが可能である。

また耐候性という点でポリエステル基材の加水分解が懸念される場合には、数平均分子量が１８０００〜４００００の範囲で、環状オリゴマーコンテントが１．５ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以下、固有粘度が０．５ｄｌ／ｇ以上のポリエステル基材を用いたほうが好ましい。またポリエステル分子末端がカルボン酸基の場合、熱、水、さらには酸触媒としての作用が働き、加水分解に最も影響を受けるため、この末端カルボン酸量を上昇させることなく数平均分子量を増加させることが可能な固相重合法を用いたり、あるいは末端カルボン酸基をカルボジイミド系化合物、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物により封止しても構わない。しかしながら上述した熱収縮率や耐候性という点では、繰り返すようではあるが太陽電池モジュールとして要求される機能に応じてポリエステル基材を選択が可能であるということを示しており、これらに限定されるわけではなく、ごく一般的な汎用のポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂を基材として用いることが可能である。この時の模式図を図３に示す。

太陽電池裏面封止用シートに用いられるポリエステル基材は透明でも構わないが、太陽電池素子の発電効率を向上させるという点から、白色ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。特に太陽電池裏面封止用シートが多層構成から成る場合には、少なくとも充填材と貼り合わされる基材には白色ポリエステルフィルムを設けることが挙げられる。この内容から、上述した易接着コート層は白色ポリエステルフィルムに設ける可能性があることになる。

この時用いる白色ポリエステルフィルムは、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「顔料分散タイプ」、あるいはポリエステルに非相溶なポリマーや微粒子を添加し、二軸延伸時にブレンド界面で空隙を形成させることで白色化させる「微発泡タイプ」などを用いることが可能である。「微発泡タイプ」において、ポリエステルに対し非相溶なポリマーとしては、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のポリオレフィン系樹脂が好ましい。必要に応じてポリアルキレングリコールまたはその共重合体などを相溶化剤として使用することが可能である。微粒子の具体例としては、有機粒子や無機粒子が挙げられ、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。

易接着コート層を上述した白色ポリエステル基材に設ける場合、特に「顔料分散タイプ」ではポリエステル基材の表面が顔料による影響で表面の粗さが顕著になり、コート層の密着性だけでなく充填剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体との密着性を低下させる恐れがある。そのような意味で、白色ポリエステル基材は、少なくとも上述した白色ポリエステル層と顔料などの着色剤を含まないポリエステル層（ナチュラルポリエステル層）とからなる多層ポリエステル基材から構成され、易接着コート層をナチュラルポリエステル層側に設けたほうが好ましい。易接着コート層を設けた白色ポリエステル基材の具体例を図４に示す。このような多層ポリエステル基材は、溶融状態で共押出法により製造するこ
とが可能である。

太陽電池裏面封止用シートは後述するガスバリア性を考慮すると、少なくとも上述した易接着コート層を設けた白色ポリエステル基材を必須成分とする多層構成であることが好ましく、その他の基材としては上述した各種基材を用いることが可能であるが、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル基材が好ましい。そして、その太陽電池裏面封止用シートを構成するポリエステル基材の少なくともいずれか一層は、無機化合物蒸着層を設けたガスバリア性基材を用いることが好ましい。無機化合物としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化マグネシウム、酸化インジウムあるいはこれらの複合酸化物などが挙げられ、透明で、かつ、酸素、水蒸気等のガスバリア性を有するものであればよい。その中では、特に酸化アルミニウム及び酸化珪素が好ましい。その厚さは、用いられる無機酸化物の種類・構成により最適条件は異なるが、一般的には５〜３００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。膜厚が５ｎｍより薄いと均一な膜が得られず、かつ、バリア機能を発現させるための十分な膜厚でない。膜厚が３００ｎｍより厚い場合は薄膜の柔軟性にかけ、外的応力により用意に亀裂を生じるおそれがある。好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内である。これらの蒸着層を設ける方法としては、通常の真空蒸着法により形成することができるが、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることも可能である。また、必要に応じては更なるガスバリア性の向上という点から、上記無機化合物の蒸着層上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分あるいは完全けん化物とシラン化合物からなるオーバーコート層を設けても構わない。これらのオーバーコート層は主にグラビアコートなどの手法により設けることが可能である。この構成の太陽電池裏面封止用シートの具体例を図５に示す。

太陽電池裏面封止用シートの作成方法は下記の通りである。易接着コート層は上記記載ポリマーの単体あるいは必要に応じて各種溶媒にて希釈したものを、グラビアコート、リバースコート、ダイコートなどの各種コーティング方式にて設けることが可能であり、通常の乾燥工程あるいは、必要に応じては熱硬化工程を通しても構わない。また、ポリエステル樹脂を溶融状態で押出し、冷却ロールで冷却することでフィルムを製膜した後に易接着コート層を設け、その後、２軸延伸／熱固定の工程を通すことで、ポリエステル基材に易接着コート層を設けることも可能である。

この易接着コート層を設けたポリエステル基材を、さらに上述したガスバリア基材と貼り合わせる際には、ウレタン系の接着剤などを用いてドライラミネートなどの公知手法を用いて積層させることが可能である。

以上の内容から、太陽電池モジュールの充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂組成物に対して良好な密着性を有する、太陽電池裏面封止シートを得ることが可能である。

以下に本発明の実施例を示すが、これに限定されるわけではない。

［ポリエステル基材］
＜基材：１−１＞
厚さ５０μｍの「微発泡タイプ」白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。このポリエステルフィルムは、中間層に微発泡層を設けた２種３層の多層フィルムであり、中間層が８０％を占める。この白色ポリエチレンテレフタレートフィルムの両面にコロナ処理を施した。この基材を太陽電池モジュール充填材に貼り合わさる基材として用いた。
＜基材：２−１＞
厚さ１２μｍの通常の２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにＰＶＤ法でアルミナ蒸着層を２０ｎｍ、さらにオーバーコート層としてエチレン−酢酸ビニル共重合体の完全けん化物にシラン化合物からなるコーティング層を１μｍ設けた。この基材をガスバリア基材として用いた。
＜基材：３＞
厚さ１２５μｍの耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートフィルムを主基材として用いた。この基材のオリゴマーコンテントは０．５ｗｔ％、数平均分子量は１９５００、固有粘度は０．７ｄｌ／ｇである。

［太陽電池裏面封止用シートの作成］
基材：１−１と基材：２−１を蒸着層を貼り合わせ面側にくるように、ウレタン系接着剤｛ポリエステル系主剤＋（イソホロンジイソシアネート／キシリレンジイソシアネート）系硬化剤｝にてドライラミネート手法によりラミネートを行った。この積層体をさらに基材：３と同様の手法により積層させた。得られた積層体は５０℃環境下で９６時間エージングを施した。このようにして得られた積層体を太陽電池裏面封止用シートとして用いた。

［評価サンプルの作成］
太陽電池モジュール用充填剤として、スタンダードキュアタイプ、ファストキュアタイプのエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂組成物を用いた。太陽電池セルは多結晶系シリコンのものを用いた。Ａ４サイズの強化ガラス上に、同じサイズで厚さ６００μｍの上記エチレン−酢酸ビニル共重合体シートで挟み込んだセルを乗せ、さらにその上に下記実施例記載の裏面封止用シートを設けた。事前に４０℃で３分予備加熱を行った後、１５０℃で真空引き６分、圧着８分の条件、圧力１気圧でラミネートを施した。ファストキュアタイプはこのラミネートサンプルを評価として用いた。スタンダアードキュアタイプは、さらに１５０℃に加温したオーブン中に３０分保管し、架橋反応を進行させた。その後、アルミフレームで枠組みを行った。

［評価方法］
上記サンプルのラミネート直後および８５℃−８５％ＲＨ環境で１０００時間促進試験を行った時のラミネート強度（１５ｍｍ幅）をテンシロンにてクロスヘッドスピード３００ｍｍ／ｍｉｎで測定し、上記保存評価前後の強度の変化率が５０％以上の場合に合格とした。また、太陽電池の電気出力特性はＪＩＳ−Ｃ８９１３に従い測定し、上記保存評価前後の最大出力の変化率が９５％以上の場合に合格とした。

＜実施例１＞
易接着コート層を設けずに、上記太陽電池裏面封止用シートを用いて評価を行った。結果を表１および表２に示す。

＜実施例２＞
基材：１−１にあらかじめ、共重合ポリエステル主剤をイソシアネート伸長させたポリエステルウレタン系易接着コート層を設けた以外は、実施例１と同じである。

＜実施例３＞
基材：１−１にあらかじめ、＜実施例２＞記載のポリウレタン系樹脂をシランカップリング剤によりハイブリッド化させたウレタンシリカハイブリッド体（荒川化学製ユリアーノ）を設けた以外は、実施例１と同じである。なお、＜実施例２＞はこのウレタンシリカハイブリッド体のシラン未変性物である。

＜実施例４＞
基材：１−１にあらかじめメタクリル酸メチルを主骨格とする共重合アクリル系コート層を設けた以外は実施例１と同じである。

＜実施例５＞
基材：１−１にあらかじめ＜実施例４＞記載のアクリル系樹脂をシランカップリング剤によりハイブリッド化させたアクリルシリカハイブリッド体（荒川化学製コンポセラン）を設けた以外は、実施例１と同じである。なお、＜実施例４＞はこのアクリルシリカハイブリッド体のシラン未変性物である。

＜実施例６＞
基材：１−１にあらかじめビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をメラミン系硬化剤で熱硬化させたコート層を設けた以外は実施例１と同じである。

＜実施例７＞
基材：１−１にあらかじめ実施例６記載のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をシランカップリング剤によりハイブリッド化させた、エポキシシリカハイブリッド体（荒川化学製コンポセラン）を設けた以外は、実施例１と同じである。なお、実施例６はこのエポキシシリカハイブリッド体のシラン変生物である。

＜実施例８＞
基材：１−１にポリエステル骨格を導入したアクリル樹脂（綜研化学工業製サーモラック）を設けた以外は実施例１と同じである。

＜実施例９＞
実施例８のコート剤に、メタアクリル酸メチル骨格を主とし、（メタ）アクリル系シランカップリング剤を共重合させたアクリル系樹脂（綜研化学工業製アクトフロー）を配合した以外は、実施例１と同じである。

＜実施例１０＞
基材−１−１に溶剤可溶型共重合ポリエステル（東洋紡製バイロン）を設けた以外は実施例１と同じである。

＜実施例１１＞
実施例１０のコート剤に、イソシアネートシラン（アズマックス社製）およびヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体（三井武田ケミカル製）を設けた以外は実施例１と同じである。

＜実施例１２＞
厚さ５０μｍの「顔料練りこみタイプ」白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。このポリエステルフィルムは、単層フィルムである。この白色ポリエチレンテレフタレートフィルムの両面にコロナ処理を施した基材を用いた以外は、実施例３と同じである。以下基材：１−２とする。

＜実施例１３＞
厚さ５０μｍの「顔料練り込みタイプ」白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。このポリエステルフィルムは、中間層に顔料練り込み層を設けた２種３層の多層フィルムである。この白色ポリエチレンテレフタレートフィルムの両面にコロナ処理を施した基材を用いた以外は、実施例３と同じである。以下基材：１−３とする
＜実施例１４＞
未蒸着のポリエステルフィルム基材１２μｍを持ちいた以外は実施例３と同じである。以下基材：２−２とする。

表１，２より、実施例１と比較をすると、太陽電池モジュールを構成する充填材との接着性で易接着コート層の効果が明瞭であることが確認される。その結果、太陽電池としての電気特性保持率も良好な結果が得られている。また、この易接着コート層も充填材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体の架橋タイプ（スタンダードキュア、ファストキュア）によって密着性が大きく異なり、前出の一般式（１）、（２）で表される化合物が未添加の場合は、ラミネート強度の変化率が大きく、スタンダードキュアでは合格のレベルでも、ファストキュアの場合では、不合格の構成も見受けられる。そのため、スタンダード、ファストとも双方に良好な密着性を与えるためには、一般式（１）、（２）で表される化合物の添加が有効であることが確認される。また、白色ポリエステルフィルムを用いる場合には、多層の中間層に白色ポリエステル樹脂層を設けたほうが、密着性に関して有効であることが確認される。さらに、ガスバリア層の存在は、太陽電池モジュール自体の電気特性を保証するという意味でも、外観という意味でも必須であることが確認される。

太陽電池モジュールの模式図である。 太陽電池モジュール製造工程を説明する模式図である。 本発明の太陽電池裏面封止用シートの一例を示す模式断面図である。 本発明の太陽電池裏面封止用シートの他の例を示す模式断面図である。 本発明の太陽電池裏面封止用シートの別の例を示す模式断面図である。

符号の説明

Ａ：太陽電池モジュール
Ａ−１：太陽電池セル
Ａ−２：充填材
Ａ−３：ガラス板
Ｂ：裏面封止シート
Ｂ−１：易接着コート層
Ｂ−２：ポリエステル層
Ｂ−３：白色ポリエステル層
Ｂ−４：接着剤層
Ｂ−５：無機化合物蒸着層
Ｂ−６：オーバーコート層
Ｃ：ラミネーター
Ｃ−１：天板
Ｃ−２：チャンバー１
Ｃ−３：チャンバー２
Ｃ−４：ゴムシート

Claims (8)

1. 太陽電池裏面封止用シートの太陽電池モジュールを構成する充填材と貼り合わさる面に易接着コート層を設けていることを特徴とする太陽電池裏面封止用シート。
2. 前記易接着コート層が、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂、あるいはこれらの変性物から選ばれる樹脂（Ａ）からな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シート。
3. 前記易接着コート層が、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂あるいはこれらの変性物の樹脂骨格に、下記一般式（１）[ただし、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれかから選択され、Ｒ₄は、易接着コート層を構成するアクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、スチレン系樹脂の骨格を表わす。]で表される化合物を導入した樹脂（Ｂ）からな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シート。
   

   
4. 前記易接着コート層が、前記樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）との樹脂混合物（Ｃ）からな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シート。
5. 前記易接着コート層が、前記樹脂（Ａ）、樹脂（Ｂ）もしくは樹脂混合物（Ｃ）に下記一般式（２）[ただし、式中、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈は、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシル基、（メタ）アクリロイル基、アリル基、ビニル基、グリシジル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミン基を有する置換基のいずれから選択される。]で表される化合物を配合したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽電池裏面封止用シート。
   

   
6. 前記太陽電池裏面封止用シートのシート基材が、少なくとも１層以上のポリエステル基材からなり、前記易接着コート層がそのポリエステル基材に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池裏面封止用シート。
7. 前記太陽電池裏面封止用シートのシート基材が、着色剤が添加されて着色された白色ポリエステル基材層と着色剤を含まないポリエステル基材層とからななり、前記易接着コート層が着色剤を含まないポリエステル基材層側に設けられていることを特徴とする請求項６記載の太陽電池裏面封止用シート。
8. 前記ポリエステル基材の少なくとも１層に無機化合物蒸着層を設けたことを特徴とする請求項６または７記載の太陽電池裏面封止用シート。

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