JP2008004691A - 太陽電池裏面封止用シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、前記ポリウレタン系接着剤が下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤あるいは接着剤組成物であることを特徴とする。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。
【選択図】図2
Description
分解により低分子量化し、促進試験環境下で接着強度が著しく低下するといった問題が浮き彫りになった。この問題は、当然ながら上述したフッ素系樹脂についても同様に見られ、上記促進試験を行うと、経時でディラミネーションによる浮きが発生し、外観不良だけでなく、裏面封止用シートとして求められるバリア性も低下し、太陽電池としての電気出力特性に影響を与える可能性がある。
請求項1記載の発明は、少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、
前記ポリウレタン系接着剤が下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤あるいは接着剤組成物であることを特徴とする太陽電池裏面封止用シートである。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。
成物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シートである。
−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスフォナイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチル−フェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジ−ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)などを用いることが可能である。しかしながら、ポリエステル化合物の加水分解を抑制させるという点では、一度加水分解により生じた水酸基をさらにリン化合物で架橋させるというよりは、加水分解の酸触媒として作用するカルボキシル基を封鎖することが必須であることから、上記カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物が好ましく、もっとも好ましい化合物としてはカルボジイミド化合物が挙げられる。
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物を用いることが可能である(以下、ポリオールC)。
−テレフタレート(PCT)が一般的である。
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。
0.1〜10g/m2の範囲で上記ポリウレタン系接着剤を塗工し、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挙げられる。このとき、基材側は必要に応じて、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理など接着性を向上させるための表面処理を施すことが可能であり、特に基材としてフッ素系樹脂を用いた場合は、プラズマ処理などが好適である。また上記ドライプロセスに限らず、例えばポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系あるいはこれらの混合物からなる易接着コート層を基材側に設けても構わない。
(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。
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。
<基材:1>
厚さ188μm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。このポリエチレンテレフタレートは、オリゴマーコンテント0.5wt%、数平均分子
量19500、固有粘度0.7dl/gである。本基材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は未処理のものを用いた。
<基材:2>
厚さ40μmのポリビニリデンフロライド(PVDF)系の2種2層多層フィルムを用いた。本材料はPVDFとアクリル系樹脂から構成されるアロイであり、一方の層はPVDF/アクリル=80/20であり、もう一方の層はPVDF/アクリル=20/80である。このPVDF/アクリル=20/80の層側を接着剤の貼り合わせ面とし、この貼り合わせ面側にはあらかじめプラズマ処理を施した。
<基材:3>
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アルコキシシランの加水分解物をゾル−ゲル反応させコーティング層をとして0.5μm設けた。この基材をガスバリア基材として用いた。
<接着剤:1>
ポリエステルポリオールからなる主剤にキシリレンジイソシアネート(アダクト体)とヘキサメチレンジイソシアネート(ビューレット体)の混合物からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:2>
接着剤1の100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを10重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:3>
イソホロンジイソシアネート(モノマー)により鎖伸長を施した脂肪族ポリカーボネート系主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:4>
接着剤3の100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:5>
骨格中にヒドロキシエチルメタクリレートを共重合させたアクリルポリオール系主剤に、ヘキサメチレンジイソシアネート(ビューレット体)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:6>
イソホロンジイソシアネート(モノマー)により鎖伸長を施した脂肪族ポリカーボネート系主剤とポリエステルポリオールからなる主剤を70/30になるようにブレンドした混合主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:7>
脂肪族ポリカーボネート系主剤とポリエステルポリオールからなる主剤を70/30になるようにブレンドした混合主剤をイソホロンジイソシアネート(モノマー)にて鎖伸長を施した共重合タイプの主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<基材:1>〜<基材:3>を上記<接着剤:1>〜<接着剤:8>を用いて、ドライ
ラミネート法により積層させた。接着剤の塗工量はドライ換算で5g/m2になるように調整した。エージング温度は50℃−5日である。実際に試作した構成は、下記<構成:1>〜<構成:4>である。
<構成:1>:<基材:1>/接着剤/<基材:1>
<構成:2>:<基材:2>/接着剤/<基材:2>
<構成:3>:<基材:1>/接着剤/<基材:3>/接着剤/<基材:1>
<構成:4>:<基材:2>/接着剤/<基材:3>/接着剤/<基材:2>
ただし、<構成:3>、<構成:4>における接着剤(下線)は<基材:3>における蒸着層に接する側である。
上記構成を、加圧蒸気を用いた促進評価試験により評価を行った。上記構成のサンプルをA4サイズに切り取り、ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)にセットし、105℃の環境で経時におけるラミネート強度と剥離挙動を評価した。ラミネート強度はテンシロンによるT型剥離法を用い、15mm幅クロスヘッドスピード300mm/min.における強度を測定した。太陽電池裏面封止用シートは通常促進評価として85℃−85%RH環境で2000h以上の保存が必要とされるが、本評価法を用いることで促進評価の時短化が可能であり、85℃−85%RH環境2000hにおける物性値が105℃−168h保存の物性値に相当することは確認済みである。
<接着剤:1>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:2>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:3>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:4>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:5>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:6>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:7>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
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:基材
B−2:ポリウレタン系接着剤
B−3:バリア層
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 (9)
- 少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、
前記ポリウレタン系接着剤が下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤あるいは接着剤組成物であることを特徴とする太陽電池裏面封止用シート。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。 - 前記ポリウレタン系接着剤が、ポリエステルポリオールあるいは2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリエステルウレタンポリオールのいずれか単体または混合物(以下、ポリオールAと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物の少なくとも1種以上選択される化合物を1〜50重量部配合した接着剤組成物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シート。
- 前記ポリウレタン系接着剤が、ポリカーボネートポリオールあるいは2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリカーボネートウレタンポリオールのいずれか単体または混合物(以下、ポリオールBと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物の少なくとも1種以上選択される化合物を0〜50重量部配合した接着剤組成物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シート。
- 前記ポリウレタン系接着剤が、側鎖に水酸基を導入したアクリルポリオール(以下、ポリオールCと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物の少なくとも1種以上選択される化合物を0〜50重量部配合した接着剤組成物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シート。
- 前記ポリウレタン系接着剤が、ポリオールAが1〜50重量%に対し、ポリオールBまたはポリオールCのいずれか単体あるいは混合物として50〜99重量%配合したポリオール系組成物(以下、ポリオールDと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物の少なくとも1種以上選択される化合物を0〜50重量部配合した接着剤組成物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シート。
- 前記ポリウレタン系接着剤が、ポリオールBまたはポリオールCのいずれか単体あるいは混合物50〜99重量%に対し、ポリオールAを1〜50重量%を2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施した共重合型ポリオール(以下、ポリオールEと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物の少なくとも1種以上選択される化合物を0〜50重量部配合した接着剤組成物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シート。
- 前記基材が、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート(PCT)から選ばれるポリエステル基材、ポリカーボネート系基材、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)から選ばれるフッ素系基材、あるいはアクリル系基材から選択されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池裏面封止用シート。 - 前記基材が、特に数平均分子量が18000〜40000の範囲で、環状オリゴマーコンテントが1.5wt%以下、固有粘度が0.5dl/g以上の耐加水分解性を有するポリエステル基材であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池裏面封止用シート。
- 前記積層体に、ガスバリア層としてアルミニウム箔基材、金属アルミやシリカ、アルミナなどの無機化合物を蒸着した蒸着基材をさらに介在させたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の太陽電池裏面封止用シート。
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