JP2008085293A - 太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】耐候性、耐久性、耐熱性、ガスバリア性等の諸特性に優れ、特に耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、かつ良好な製造性及び低コスト性を有する太陽電池モジュール用バックシート及び太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用バックシートは、接着剤層を介して積層される表面側樹脂フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルムをこの順に備える積層体であり、バリア性フィルムが基材フィルムと無機酸化物層を有し、裏面側樹脂フィルムが主成分としてPENを含有する。表面側樹脂フィルム及びバリア性フィルム間に耐電圧性フィルムを備えるとよい。接着剤としてポリウレタン系接着剤を用いるとよい。耐電圧性フィルム、表面側樹脂フィルム又は基材フィルムは主成分としてPETを含有するとよい。耐電圧性フィルムの厚さは50μm以上250μm以下が好ましい。
【選択図】図2

Description

本発明は、太陽電池の構成ユニットである太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュールに関し、詳細には耐加水分解性、耐電圧性、ガスバリア性、耐熱性、耐候性、耐久性、堅牢性及びその他の諸特性に優れ、かつ良好な製造性及び低コスト性を有する太陽電池モジュール用バックシートに関するものである。
近年、地球温暖化等の環境問題に対する意識の高まりから、クリーンエネルギー源としての太陽光発電が注目され、種々の形態からなる太陽電池が開発されている。この太陽電池は、一般的には直列又は並列に配線された複数枚の太陽電池セルをパッケージングし、ユニット化した複数の太陽電池モジュールから構成されている。
上記太陽電池モジュールは、屋外で長期間使用し得る十分な耐久性、耐候性等が要求される。図4に示すように、一般的な太陽電池モジュール51の具体的な構造としては、ガラス等からなる透光性基板52と、エチレン酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂からなる充填剤層53と、光起電力素子としての複数枚の太陽電池セル54と、上記充填剤層53と同様の充填剤層55と、太陽電池モジュール用バックシート56とがこの順に積層され、真空加熱ラミネーション法等により一体成形されている。
上記太陽電池モジュールにおいて、内部に水蒸気、酸素ガス等が侵入すると、充填剤層53、55の剥離及び変色、配線の腐食、太陽電池セル54の機能低下等を招来するおそれがある。そのため、上記太陽電池モジュール用バックシート56には、強度、耐候性、耐熱性等の基本性能に加えて、水蒸気、酸素ガス等に対するガスバリア性が要求される。また今日では、発電効率のロスを減らすために太陽電池システムのシステム電圧をできるだけ大きくする傾向にあり、システム電圧が1000V以上の太陽電池システムの需要が拡大している。そのため、上記太陽電池モジュール用バックシート56には、高い耐電圧性が要求されている。
従来の太陽電池モジュール用バックシート56は、ガスバリア層57の表面及び裏面に一対の合成樹脂層58を積層した多層構造体が採用されている。具体的な従来の太陽電池モジュール用バックシート56としては、(a)一対のポリフッ化ビニルフィルムがアルミニウム箔の両面に積層される構造のもの(特開平6−177412号公報等参照)や、(b)金属酸化物を蒸着した樹脂フィルムの両面にポリエチレンテレフタレートフィルムが積層される構造のもの(特開2002−100788号公報等参照)などが開発されている。
特開平6−177412号公報 特開2002−100788号公報
上記(a)の太陽電池モジュール用バックシートは、アルミニウム箔の両面に積層されるポリフッ化ビニルフィルム(テドラーフィルム)が機械的強度が弱い上に高価であるため、太陽電池モジュールの耐久性及び低価格化の障害となっている。また、当該(a)の太陽電池モジュール用バックシートは、ガスバリア性を発現するためにアルミニウム箔が使用されているため、取扱いが困難で生産性が悪く、かつ耐電圧性の低下を招来するおそれがある。
上記(b)の太陽電池モジュール用バックシートは、ポリフッ化ビニルフィルムの代替としてポリエチレンテレフタレートフィルムが使用され、アルミニウム箔の代替として金属酸化物蒸着フィルムが使用されていることから、(a)の太陽電池モジュール用バックシートと比較して機械的強度、低コスト性、生産性及び耐電圧性が改善されている。しかし、(b)の太陽電池モジュール用バックシートは、外面に積層されるポリエチレンテレフタレートフィルムの水分による劣化(加水分解性)が比較的大きく、耐久性、耐熱性、安全性等が低いため、太陽電池モジュールの使用期間の長期化という社会的要請に応えられないという不都合がある。
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、耐候性、耐久性、耐水性、耐熱性、ガスバリア性、堅牢性等の諸特性に優れ、特に耐加水分解性及び耐電圧性に優れており、かつ良好な製造性及び低コスト性を有する太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュールの提供を目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
表面側樹脂フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルムをこの順に備える積層体であり、
バリア性フィルムが基材フィルムと無機酸化物層とを有し、
裏面側樹脂フィルムが主成分としてポリエチレンナフタレートを含有している太陽電池モジュール用バックシートである。
当該太陽電池モジュール用バックシートは、基材フィルムに無機酸化物層が積層されるバリア性フィルムを備えることで、高いガスバリア性を有し、金属箔を用いた従来の太陽電池モジュール用バックシートと比較して機械的強度、低コスト性、生産性及び耐電圧性を促進することができる。また当該太陽電池モジュール用バックシートは、最も裏面側(外気側)に配設される裏面側樹脂フィルムが主成分としてポリエチレンナフタレートを含有していることから、太陽電池モジュールの耐久性を向上し、社会的に要請されている太陽電池モジュールの使用期間の長期化を促進することができる。
当該太陽電池モジュール用バックシートにおいて、上記表面側樹脂フィルムとバリア性フィルムとの間に耐電圧性フィルムを備えるとよい。このように表面側樹脂フィルムとバリア性フィルムとの間に積層される耐電圧性フィルムを備えることで、当該太陽電池モジュール用バックシートの耐電圧性が向上し、その耐電圧性フィルムの厚さの制御によって太陽電池システムのシステム電圧の高電圧化に効果的に対応することができる。
上記積層体を構成する各フィルム(表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルム)は接着剤層を介して積層するとよい。このように各構成フィルムを接着剤層を介して積層することで、当該太陽電池モジュール用バックシートの強度、耐久性、堅牢性等が向上し、さらに上記無機酸化物層の欠陥を封止及び保護する機能が奏される。
上記接着剤層を構成する接着剤としてポリウレタン系接着剤を用いるとよい。このようにポリウレタン系接着剤を用いることで、当該太陽電池モジュール用バックシートの屋外での長期間使用に起因するバリアシートの接着強度低下やデラミネーションが防止され、さらに接着層の黄変等の劣化が低減される。
上記耐電圧性フィルムが主成分としてポリエチレンテレフタレートを含有するとよい。かかるポリエチレンテレフタレートは安価でかつ優れた耐熱性、耐電圧性等の諸機能を有することから、ポリエチレンテレフタレートを主ポリマーとする耐電圧性フィルムを用いることで、当該太陽電池モジュール用バックシートの耐電圧性が向上され、加えて低コスト性、耐熱性、熱的寸法安定性等が促進される。
上記耐電圧性フィルムの厚さとしては50μm以上250μm以下が好ましい。このように耐電圧性フィルムの厚さを上記範囲とすることで、当該太陽電池モジュール用バックシートに高い耐電圧性が発現され、今日社会的に要請されている高いシステム電圧の太陽電池システム用の太陽電池モジュールに十分かつ効果的に対応することができる。
上記無機酸化物層を構成する無機酸化物としては酸化アルミニウム又は酸化シリカを用いるとよい。このように酸化アルミニウム又は酸化シリカを用いて無機酸化物層を構成することで、無機酸化物層のガスバリア性及び低コスト性を促進することができる。
上記表面側樹脂フィルム及び/又はバリア性フィルムの基材フィルムが主成分としてポリエチレンテレフタレートを含有するとよい。上述のようにポリエチレンテレフタレートは安価でかつ優れた耐熱性、耐電圧性等の諸機能を有するため、ポリエチレンテレフタレートを主ポリマーとする表面側樹脂フィルム及び/又は基材フィルムを用いることで、当該太陽電池モジュール用バックシートの低コスト性、耐熱性、熱的寸法安定性等が促進される。
上記表面側樹脂フィルム中に顔料を分散含有するとよい。このように表面側樹脂フィルム中に顔料を分散含有することで、表面側樹脂フィルムひいては当該太陽電池モジュール用バックシートの耐熱性、熱的寸法安定性、耐候性、強度、経年劣化防止性等を向上することができる。また、当該太陽電池モジュール用バックシートは、最表面側に配設される表面側樹脂フィルム中に白色顔料を分散含有することで、太陽電池セルを透過した光線を太陽電池セル側に反射させる機能が付加され、より発電効率を高めることができる。
当該太陽電池モジュール用バックシートは、システム電圧が1000V以上の太陽電池システム用の太陽電池モジュールに用いるとよい。上述のように当該太陽電池モジュール用バックシートは、高い耐電圧性を有するため、今日社会的に要請されるシステム電圧が1000V以上の太陽電池システムに十分かつ安全に使用される。
従って、透光性基板と、充填剤層と、光起電力素子としての太陽電池セルと、充填剤層と、当該太陽電池モジュール用バックシートとがこの順に積層されている太陽電池モジュールは、当該太陽電池モジュール用バックシートが有する高い耐加水分解性、ガスバリア性、耐候性、低コスト性等の諸特性により、耐久性、耐候性、寿命等が飛躍的に向上し、加えて製造コストの低減化を促進することができる。また当該太陽電池モジュールは、当該太陽電池モジュール用バックシートが有する高い耐電圧性により、システム電圧の向上が可能であり、発電効率のロスの低減化を促進することができる。
ここで、「表面側」とは、太陽電池モジュール及びこれを構成する太陽電池モジュール用バックシートの受光面側を意味する。「裏面側」とは、表面側つまり上記受光側と反対側の面を意味する。「フィルムの厚さ」とは、フィルムの平均厚さを意味する。「システム電圧」とは、直列に接続される複数の太陽電池モジュールを備える太陽電池システムにおける標準動作条件での最大出力点の電圧を意味する。
以上説明したように、本発明の太陽電池モジュール用バックシートは、耐候性、ガスバリア性、耐熱性及びその他の諸特性に優れ、特に耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、かつ良好な製造性及び低コスト性を有している。また、当該太陽電池モジュール用バックシートを用いた太陽電池モジュールは、高システム電圧化による発電効率のアップが可能であり、耐久性、耐候性、寿命等が飛躍的に向上し、加えて製造コストの低減化を促進することができる。
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図1は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール用バックシートを示す模式的断面図、図2は図1の太陽電池モジュール用バックシートとは異なる形態に係る太陽電池モジュール用バックシートを示す模式的断面図、図3は図2の太陽電池モジュール用バックシートを用いた太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
図1の太陽電池モジュール用バックシート1は、接着剤層5を介して積層される表面側樹脂フィルム2、バリア性フィルム3及び裏面側樹脂フィルム4を表面側から裏面側にこの順に備える積層体である。
表面側樹脂フィルム2は、合成樹脂を主成分として形成されている。この表面側樹脂フィルム2の主成分の合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。上記樹脂の中でも、高い耐熱性、強度、耐候性、耐久性、水蒸気等に対するガスバリア性等を有するポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂及び環状ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
上記ポリエステル系樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステル系樹脂の中でも、耐熱性、耐候性等の諸機能面及び価格面のバランスが良好なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
上記フッ素系樹脂としては、例えば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とペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなるペルフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(FEP)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(EPE)、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(PCTFE)、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー(ECTFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等が挙げられる。これらのフッ素系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるポリフッ化ビニル系樹脂(PVF)やテトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)が特に好ましい。
上記環状ポリオレフィン系樹脂としては、例えばa)シクロペンタジエン(及びその誘導体)、ジシクロペンタジエン(及びその誘導体)、シクロヘキサジエン(及びその誘導体)、ノルボルナジエン(及びその誘導体)等の環状ジエンを重合させてなるポリマー、b)当該環状ジエンとエチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン系モノマーの1種又は2種以上とを共重合させてなるコポリマー等が挙げられる。これらの環状ポリオレフィン系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるシクロペンタジエン(及びその誘導体)、ジシクロペンタジエン(及びその誘導体)又はノルボルナジエン(及びその誘導体)等の環状ジエンのポリマーが特に好ましい。
なお、表面側樹脂フィルム2の形成材料としては、上記合成樹脂を1種又は2種以上混合して使用することができる。また表面側樹脂フィルム2の形成材料中には、加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性等を改良、改質する目的で、種々の添加剤等を混合することができる。この添加剤としては、例えば滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、充填剤、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料等が挙げられる。上記表面側樹脂フィルム2の成形方法としては、特に限定されず、例えば押出し法、キャスト成形法、Tダイ法、切削法、インフレーション法等の公知の方法が採用される。
表面側樹脂フィルム2の厚さの下限としては、25μmが好ましく、50μmが特に好ましい。一方、表面側樹脂フィルム2の厚さの上限としては、125μmが好ましく、100μmが特に好ましい。表面側樹脂フィルム2の厚さが上記下限未満であると、当該太陽電池モジュール用バックシート1の積層の際の取扱いが困難になる、後述する顔料の含有による表面側樹脂フィルム2の着色及びその機能性が不十分になる等の不都合が発生する。逆に、表面側樹脂フィルム2の厚さが上記上限を超えると、太陽電池モジュールの薄型化及び軽量化の要請に反することになる。
表面側樹脂フィルム2中に顔料を分散含有するとよい。このように表面側樹脂フィルム2中に顔料を分散含有することで、表面側樹脂フィルム2ひいては当該太陽電池モジュール用バックシート1の耐熱性、耐候性、耐久性、熱的寸法安定性、強度等の諸特性を向上することができる。また、表面側樹脂フィルム2中に白色顔料を分散含有することで、太陽電池セルを透過した光線を反射させる機能が付加され、より発電効率を高めることができる。さらに、表面側樹脂フィルム2中に黒色顔料等を分散含有し、表面側樹脂フィルム2を種々の色に着色することで、太陽電池モジュールの意匠性を向上することができる。
この白色顔料としては、特に限定されるものではなく、例えば炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウムなどを使用することができる。中でも、合成樹脂層を形成する樹脂材料中への分散性に優れ、合成樹脂層の耐久性、耐熱性、強度等の向上効果が比較的大きい炭酸カルシウムが好ましい。この炭酸カルシウムは、カルサイト、アラゴナイト、バテライトなどの結晶タイプがあり、どの結晶タイプでも使用できる。この炭酸カルシウムは、ステアリン酸、ドデジシルベンゼンスルホン酸ソーダ、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等で表面処理されていてもよく、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の不純物が10%以下程度含まれていてもよい。その他の顔料としては、カーボンブラック等の黒色顔料、ウルトラマリン,紺青等の青色顔料、べんがら(酸化鉄赤),カドミウムレッド,モリブデンオレンジ等の赤色顔料、メタリック光沢を与える金属粉顔料などが挙げられ、太陽電池モジュールの意匠性の向上に寄与する。
上記顔料の平均粒子径は、100nm以上30μm以下が好ましく、300nm以上3μm以下が特に好ましい。顔料の平均粒子径が上記範囲より小さいと、凝集等によりフィルム中への均一な分散が困難になるおそれがあ。一方、顔料の平均粒子径が上記範囲を超えると、上述の表面側樹脂フィルム2に対する耐熱性等の諸特性向上効果が低下するおそれがある。
上記顔料の含有量としては、8質量%以上30質量%以下が好ましい。顔料の含有量が上記下限より小さいと、表面側樹脂フィルム2の耐久性、耐熱性、強度等の向上効果が小さくなる。一方、顔料の含有量が上記上限を超えると、フィルム中での顔料の分散性が低下し、表面側樹脂フィルム2の強度の低下を招来するおそれがある。
バリア性フィルム3は、基材フィルム6と、この基材フィルム6の裏面に積層される無機酸化物層7とを有している。
基材フィルム6は、合成樹脂を主成分として形成されている。この基材フィルム6の主成分の合成樹脂としては、上記表面側樹脂フィルム2と同様の合成樹脂が用いられ、中でも耐熱性、耐候性等の諸機能面及び価格面のバランスが良好なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。また基材フィルム6の成形方法や基材フィルム6の形成材料中の添加剤等に関しては上記表面側樹脂フィルム2と同様である。
上記基材フィルム6の厚さの下限としては、7μmが好ましく、10μmが特に好ましい。一方、基材フィルム6の厚さの上限としては、20μmが好ましく、15μmが特に好ましい。基材フィルム6の厚さが上記下限未満であると、無機酸化物層7を形成するための蒸着加工の際にカールが発生しやすくなってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材フィルム6の厚さが上記上限を超えると、太陽電池モジュールの薄型化及び軽量化の要請に反することになる。
無機酸化物層7は、酸素、水蒸気等に対するガスバリア性を発現するための層であり、基材フィルム6の裏面に無機酸化物を蒸着することで形成される。この無機酸化物層7を形成する蒸着手段としては、合成樹脂製の基材フィルム6に収縮、黄変等の劣化を招来することなく無機酸化物が蒸着できれば特に限定されるものではなく、(a)真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法;PVD法)、(b)プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)が採用される。これらの蒸着法の中でも、生産性が高く良質な無機酸化物層7が形成できる真空蒸着法やイオンプレーティング法が好ましい。
無機酸化物層7を構成する無機酸化物としては、ガスバリア性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば酸化アルミニウム、酸化シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マグネシウム等が用いられ、中でもガスバリア性及び価格面のバランスが良好な酸化アルミニウム又は酸化シリカが特に好ましい。
無機酸化物層7の厚さ(平均厚さ)の下限としては、3Åが好ましく、400Åが特に好ましい。一方、無機酸化物層7の厚さの上限としては、3000Åが好ましく、800Åが特に好ましい。無機酸化物層7の厚さが上記下限より小さいと、ガスバリア性が低下するおそれがある。一方、無機酸化物層7の厚さが上記上限を超えると、無機酸化物層7のフレキシビリティーが低下し、クラック等の欠陥が発生しやすくなる。
無機酸化物層7は、単層構造でもよく、2層以上の多層構造でもよい。このように無機酸化物層7を多層構造とすることで、蒸着の際に懸かる熱負担の軽減により基材フィルム6の劣化が低減され、さらに基材フィルム6と無機酸化物層7との密着性等を改善することができる。また、上記物理気相成長法及び化学気相成長法における蒸着条件は、基材フィルム6の樹脂種類、無機酸化物層7の厚さ等に応じて適宜設計される。
また、基材フィルム6と無機酸化物層7との密接着性等を向上させるため、基材フィルム6の蒸着面に表面処理を施すとよい。このような密着性向上表面処理としては、例えば(a)コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いた酸化処理や、(b)プライマーコート処理、アンダーコート処理、アンカーコート処理、蒸着アンカーコート処理などが挙げられる。これらの表面処理の中でも、無機酸化物層7との接着強度が向上し、緻密かつ均一な無機酸化物層7の形成に寄与するコロナ放電処理及びアンカーコート処理が好ましい。
上記アンカーコート処理に用いるアンカーコート剤としては、例えばポリエステル系アンカーコート剤、ポリアミド系アンカーコート剤、ポリウレタン系アンカーコート剤、エポキシ系アンカーコート剤、フェノール系アンカーコート剤、(メタ)アクリル系アンカーコート剤、ポリ酢酸ビニル系アンカーコート剤、ポリエチレンアルイハポリプロピレン等のポリオレフィン系アンカーコート剤、セルロース系アンカーコート剤などが挙げられる。これらのアンカーコート剤の中でも、基材フィルム6と無機酸化物層7との接着強度をより向上することができるポリエステル系アンカーコート剤が特に好ましい。
上記アンカーコート剤のコーティング量(固形分換算)の下限としては、0.1g/mが好ましく、1g/mが特に好ましい。一方、当該アンカーコート剤のコーティング量の上限としては、5g/mが好ましく、3g/mが特に好ましい。アンカーコート剤のコーティング量が上記下限より小さいと、基材フィルム6と無機酸化物層7との密着性向上効果が小さくなるおそれがある。一方、当該アンカーコート剤のコーティング量が上記上限を超えると、当該太陽電池モジュール用バックシート1の強度、耐久性等が低下するおそれがある。
なお、上記アンカーコート剤中には、密接着性向上のためのシランカップリング剤、基材フィルム6とのブロッキングを防止するためのブロッキング防止剤、耐候性等を向上させるための紫外線吸収剤等の各種添加剤を適宜混合することができる。かかる添加剤の混合量としては、添加剤の効果発現とアンカーコート剤の機能阻害とのバランスから0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。
裏面側樹脂フィルム4は、合成樹脂を主成分として形成されている。この裏面側樹脂フィルム4の主成分の合成樹脂としては、耐加水分解性及び耐熱性に優れるポリエチレンナフタレート(PEN)が用いられている。
このポリエチレンナフタレートとは、エチレンナフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステル樹脂で、ナフタレンジカルボン酸を主たるジカルボン酸成分とし、エチレングリコールを主たるグリコール成分として合成される。
このエチレンナフタレート単位は、ポリエステルの全繰り返し単位の80モル%以上が好ましい。エチレンナフタレート単位の割合が80モル%未満となるとポリエチレンナフタレートの耐加水分解性、強度、バリア性が低下するおそれがある。
上記ナフタレンジカルボン酸としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,3−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、上記耐加水分解性等の面からは2,6−ナフタレンジカルボン酸が特に好ましい。
裏面側樹脂フィルム4は、主成分であるポリエチレンナフタレート中に、カルボジイミド化合物を含有するとよい。このようにガルボジイミド化合物を含有することで、裏面側樹脂フィルム4の耐加水分解性が格段に向上する。このカルボジイミド化合物の含有量としては、0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上3質量%以下が特に好ましい。このようにカルボジイミド化合物の含有量を上記範囲とすることで、裏面側樹脂フィルム4の耐加水分解性を効果的に向上することができる。
このカルボジイミド化合物としては、例えば(a)N,N’−ジフェニルカルボジイミド、N,N’−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、1,3−ジイソプロピルカルボジイミド、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド等のモノカルボジイミド、及び(b)ポリ(1,3,5−トリイソプロピルフェニレン−2,4−カルボジイミド)等のポリカルボジイミド化合物が挙げられる。これらの中でも、N,N’−ジフェニルカルボジイミド及びN,N’−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドが好ましく、裏面側樹脂フィルム4の耐加水分解性をより向上することができる。また、カルボジイミド化合物の分子量としては、200〜1000の範囲、特に200〜600の範囲が好ましい。分子量が上記上限を超えると樹脂中でのカルボジイミド化合物の分散性が低下し、分子量が上記下限未満であるとカルボジイミド化合物の飛散性が上昇するおそれがある。
また裏面側樹脂フィルム4は、主成分であるポリエチレンナフタレート中に、上記カルボジイミド化合物に加えて酸化防止剤を含有するとよい。このようにポリエチレンナフタレート中にカルボジイミド化合物と酸化防止剤を共に含有することで、上記耐加水分解性が格段に向上し、さらにカルボジイミド化合物の分解も抑制することができる。この酸化防止剤の含有量としては、0.05質量%以上1質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下が特に好ましい。酸化防止剤の含有量が上記下限未満では、カルボジイミドの分解抑制機能及び耐加水分解性の向上効果が低下するおそれがあり、酸化防止剤の含有量が上記上限を超えると裏面側樹脂フィルム4の色調が損なわれるおそれがある。この酸化防止剤としては、具体的にはヒンダードフェノール系化合物及びチオエーテル系化合物、特にヒンダードフェノール系化合物が好ましく、裏面側樹脂フィルム4の耐加水分解性を効果的に向上することができる。カルボジイミド化合物の含有量に対する酸化防止剤の含有量の質量比としては、0.1以上1.0以下が好ましく、0.15以上0.8以下が特に好ましい。この質量比が上記下限未満では、カルボジイミド自体の加水分解を抑制する効果が不十分となるおそれがあり、逆に、この質量比が上記上限を越えると、カルボジイミドの加水分解を抑制する効果が頭打ちになる。なお、カルボジイミド化合物及び酸化防止剤の添加方法は、ポリエチレンナフタレートに混練する方法でも、ポリエチレンナフタレートの重縮合反応に添加する方法でもよい。
ポリエチレンナフタレートの末端カルボキシル基量としては、10eq/T(当量/10g)以上40eq/T以下、特に10eq/T以上30eq/T以下、さらに10eq/T以上25eq/T以下が好ましい。末端カルボキシル基量が上記上限を超えるとカルボジイミド化合物による耐加水分解性の向上効果が低下するおそれがあり、末端カルボキシル基量が上記下限より小さいと生産性が低下するおそれがある。
また裏面側樹脂フィルム4は、ポリエチレンナフタレートに加えて、芳香族ポリエステルを含有するとよい。このようにポリエチレンナフタレート中に芳香族ポリエステルを含有することで、裏面側樹脂フィルム4の耐加水分解性を保持しつつ結節強度、耐デラミネーション性、機械的強度等を向上することができる。この芳香族ポリエステルの含有量としては、1質量%以上10質量%以下が好ましい。芳香族ポリエステルの含有量を上記範囲とすることで、結節強度、耐デラミネーション性、機械的強度等を効果的に向上することができる。この芳香族ポリエステルとしては、具体的にはテレフタル酸成分及び4,4’−ジフェニルジカルボン酸を主たるジカルボン酸成分とし、エチレングリコールを主たるグリコール成分として共重合してなるポリエステルが好ましい。
なお、ポリエチレンナフタレートの製造方法は、特に限定されるものではなく、エステル交換法、直接エステル化法等の公知の種々の方法を採用することができる。また、裏面側樹脂フィルム4の成形方法や裏面側樹脂フィルム4の形成材料中の添加剤等に関しては上記表面側樹脂フィルム2と同様である。
裏面側樹脂フィルム4の厚さの下限としては、12μmが好ましく、25μmが特に好ましい。一方、裏面側樹脂フィルム4の厚さの上限としては、50μmが好ましく、40μmが特に好ましい。裏面側樹脂フィルム4の厚さが上記下限未満であると、ポリエチレンナフタレートの耐加水分解性による裏面側樹脂フィルム4の耐久性向上効果が十分に発揮されないおそれがあり、その取扱いが困難になる等の不都合も発生する。逆に、裏面側樹脂フィルム4の厚さが上記上限を超えると、太陽電池モジュールの薄型化及び軽量化の要請に反することになる。
接着剤層5は、重畳される表面側樹脂フィルム2、バリア性フィルム3及び裏面側樹脂フィルム4の各フィルム間に積層されている。この接着剤層5により、上記各フィルムが接着固定され、当該太陽電池モジュール用バックシート1の強度、耐久性、堅牢性等が向上し、さらに上記無機酸化物層7の欠陥を封止及び保護する機能が奏される。
接着剤層5を構成する接着剤としては、ラミネート用接着剤又は溶融押出樹脂が用いられる。このラミネート用接着剤としては、例えばドライラミネート用接着剤、ウェットラミネート用接着剤、ホットメルトラミネート用接着剤、ノンソルベントラミネート用接着剤等が挙げられる。これらのラミネート用接着剤のなかでも、接着強度、耐久性、耐候性等に優れ、無機酸化物層7表面の欠陥(例えばキズ、ピンホール、凹部等)を封止及び保護する機能を有するドライラミネート用接着剤が特に好ましい。
上記ドライラミネート用接着剤としては、例えばポリ酢酸ビニル系接着剤、アクリル酸のエチル,ブチル,2−エチルヘキシルエステル等のホモポリマーまたはこれらとメタクリル酸メチル,アクリロニトリル,スチレン等との共重合体等からなるポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレンと酢酸ビニル,アクリル酸エチル,アクリル酸,メタクリル酸等のモノマーとの共重合体等からなるエチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、尿素樹脂,メラミン樹脂等からなるアミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤、クロロプレンゴム,ニトリルゴム,スチレン−ブタジエンゴム等からなるゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、アルカリ金属シリケート,低融点ガラス等からなる無機系接着剤などが挙げられる。これらのドライラミネート用接着剤の中でも、当該太陽電池モジュール用バックシート1の屋外での長期間使用に起因する接着強度低下やデラミネーションが防止され、さらに接着剤層5の黄変等の劣化が低減されるポリウレタン系接着剤、特にポリエステルウレタン系接着剤が好ましい。また硬化剤としては、熱黄変が少ない脂肪族系ポリイソシアネートが好ましい。
上記溶融押出樹脂としては、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、酸変性ポリエチレン系樹脂、酸変性ポリプロピレン系樹脂、エチレン−アクリル酸又はメタクリル酸共重合体、サーリン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル系樹脂、エチレン−アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂の1種又は2種以上を使用することができる。なお、上記溶融押出樹脂を用いた押出ラミネート法を採用する場合、より強固な接着強度を得るために、上記各フィルムの積層対向面に上述のアンカーコート処理等の表面処理を施すとよい。
接着剤層5の積層量(固形分換算)の下限としては、1g/mが好ましく、3g/mが特に好ましい。一方、接着剤層5の積層量の上限としては、10g/mが好ましく、7g/mが特に好ましい。接着剤層5の積層量が上記下限より小さいと、接着強度や無機酸化物層7の欠陥封止機能が得られないおそれがある。一方、接着剤層5の積層量が上記上限を超えると、積層強度や耐久性が低下するおそれがある。
なお、接着剤層5を形成するラミネート用接着剤又は溶融押出樹脂中には、取扱性、耐熱性、耐候性、機械的性質等を改良、改質する目的で、例えば溶媒、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、充填剤、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料等の種々の添加剤を適宜混合することができる。
当該太陽電池モジュール用バックシート1の製造工程としては、一般的には、(1)基材フィルム6の裏面に無機酸化物を上記PVD法又はCVD法によって蒸着するバリア性フィルム製造工程と、(2)表面側樹脂フィルム2、バリア性フィルム3及び裏面側樹脂フィルム4の積層対向面の一方に接着剤をロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法等の手段でコーティングし、そのコーティング面に他方の他方の積層対向面を貼り合わせる積層工程とを有している。
当該太陽電池モジュール用バックシート1は、基材フィルム6の裏面に無機酸化物層7が積層されるバリア性フィルム3を備えることで、高いガスバリア性を有し、金属箔を用いた従来の太陽電池モジュール用バックシートと比較して機械的強度、低コスト性、生産性及び耐電圧性を促進することができる。また、当該太陽電池モジュール用バックシート1は、最も裏面側(外気側)に配設される裏面側樹脂フィルム4の形成材料として耐加水分解性及び耐熱性に優れるポリエチレンナフタレートを用いていることから、太陽電池モジュールの耐久性を向上し、社会的に要請されている太陽電池モジュールの使用期間の長期化を促進することができる。
図2の太陽電池モジュール用バックシート11は、接着剤層5を介して積層される表面側樹脂フィルム2、耐電圧性フィルム12、バリア性フィルム3及び裏面側樹脂フィルム4を表面側から裏面側にこの順に備える積層体である。
当該太陽電池モジュール用バックシート11の表面側樹脂フィルム2、バリア性フィルム3、裏面側樹脂フィルム4及び接着剤層5は、上記図1の太陽電池モジュール用バックシート1と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。
耐電圧性フィルム12は、合成樹脂を主成分として形成されている。この耐電圧性フィルム12の主成分の合成樹脂としては、上記表面側樹脂フィルム2と同様のものが用いられ、中でも耐熱性、耐候性等の諸機能面及び価格面のバランスが良好なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。また耐電圧性フィルム12の成形方法や耐電圧性フィルム12の形成材料中の添加剤等に関しては上記表面側樹脂フィルム2と同様である。
耐電圧性フィルム12の厚さは、当該太陽電池モジュール用バックシート11に要求される耐電圧性に応じて適宜選択される。具体的な耐電圧性フィルム12の厚さの下限としては、50μmが好ましく、100μmが特に好ましい。一方、耐電圧性フィルム12の厚さの上限としては、250μmが好ましく、200μmが特に好ましい。耐電圧性フィルム12の厚さが上記下限未満であると、当該太陽電池モジュール用バックシート1の耐電圧性が十分に高められないおそれがある。一方、耐電圧性フィルム12の厚さが上記上限を超えると、太陽電池モジュールの薄型化及び軽量化の要請に反することになる。
当該太陽電池モジュール用バックシート11は、表面側樹脂フィルム2、バリア性フィルム3及び裏面側樹脂フィルム4を備えているため、上記太陽電池モジュール用バックシート1と同様に、耐候性、耐久性、耐熱性、ガスバリア性等の諸特性に優れ、特に耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、かつ良好な製造性及び低コスト性を有している。加えて当該太陽電池モジュール用バックシート11は、表面側樹脂フィルム2とバリア性フィルム3との間に積層される耐電圧性フィルム12を備えることで、高い耐電圧性を有し、高いシステム電圧の太陽電池システム用の太陽電池モジュールに対応することができる。また当該太陽電池モジュール用バックシート11の耐電圧性は、耐電圧性フィルム12の厚さを制御することで調整でき、装備される太陽電池システムのシステム電圧に適合させることができる。
図3の太陽電池モジュール21は、透光性基板22と、充填剤層23と、複数枚の太陽電池セル24と、充填剤層25と、当該太陽電池モジュール用バックシート11とが表面側からこの順に積層されている。
上記透光性基板22は、最表面に積層されるものであり、a)太陽光に対する透過性及び電気絶縁性を有すること、b)機械的、化学的及び物理的強度、具体的には耐候性、耐熱性、耐久性、耐水性、水蒸気等に対するガスバリア性、耐風圧性、耐薬品性、堅牢性に優れること、(c)表面硬度が高く、かつ表面の汚れ、ゴミ等の蓄積を防止する防汚性に優れることが要求される。
透光性基板22の形成材料としては、ガラス及び合成樹脂が使用される。透光性基板22に使用される合成樹脂としては、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリルル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、アセタール系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂の中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂又はポリエステル系樹脂が特に好ましい。
なお、合成樹脂製の透光性基板22の場合、(a)ガスバリア性等を向上させる目的で上記PVD法又はCVD法によりその一方の面に酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物の透明蒸着膜を積層すること、(b)加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性等を改良、改質する目的で、例えば滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、光安定剤、充填剤、強化繊維、補強剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料等の各種添加剤を含有することも可能である。
透光性基板22の厚さ(平均厚さ)としては、特に限定されず、使用する材料に応じて所要の強度、ガスバリア性等を具備するよう適宜選択される。合成樹脂製の透光性基板22の厚さとしては6μm以上300μm以下が好ましく、9μm以上150μm以下が特に好ましい。また、ガラス製の透光性基板22の厚さとしては、一般的には3mm程度とされている。
上記充填剤層23及び充填剤層25は、透光性基板22及び太陽電池モジュール用バックシート1間における太陽電池セル24の周囲に充填されており、(a)透光性基板22及び太陽電池モジュール用バックシート1との接着性や、太陽電池セル24を保護するための耐スクラッチ性、衝撃吸収性等を有している。なお、太陽電池セル24の表面に積層される充填剤層23は、上記諸機能に加え、太陽光を透過する透明性を有している。
充填剤層23及び充填剤層25の形成材料としては、例えばフッ素系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸又はメタクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレンフィン系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。これらの合成樹脂の中でも、耐候性、耐熱性、ガスバリア性等に優れるフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂又はエチレン−酢酸ビニル系樹脂が好ましい。
また、充填剤層23及び充填剤層25の形成材料としては、特開2000−34376公報に示される熱可逆架橋性オレフィン系重合体組成物、具体的には(a)不飽和カルボン酸無水物と不飽和カルボン酸エステルとによって変性された変性オレフィン系重合体であって、1分子当たりのカルボン酸無水物基の平均結合数が1個以上で、かつ該変性オレフィン系重合体中のカルボン酸無水物基数に対するカルボン酸エステル基数の比が0.5〜20である変性オレフィン系重合体と、(b)1分子当たりの水酸基の平均結合数が1個以上の水酸基含有重合体とを含み、(a)成分のカルボン酸無水物基数に対する(b)成分の水酸基数の比が0.1〜5のものなども使用される。
なお、充填剤層23及び充填剤層25の形成材料には、耐候性、耐熱性、ガスバリア性等の向上を目的として例えば架橋剤、熱酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、光酸化防止剤等の各種添加剤を適宜含有することができる。また充填剤層23及び充填剤層25の厚さ(平均厚さ)としては、特に限定されるものではないが、200μm以上1000μm以下が好ましく、350μm以上600μm以下が特に好ましい。
上記太陽電池セル24は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電力素子であり、充填剤層23及び充填剤層25間に配設されている。複数枚の太陽電池セル24は、略同一平面内に敷設され、図示していないが直列又は並列に配線されている。この太陽電池セル24としては、例えば単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電子素子、シングル接合型やタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等の第3〜第5族化合物半導体太陽電子素子、カドミウムテルル(CdTe)や銅インジウムセレナイド(CuInSe)等の第2〜第6族化合物半導体太陽電子素子等を使用することができ、それらのハイブリット素子も使用することができる。なお、複数枚の太陽電池セル24間にも充填剤層23又は充填剤層25が隙間なく充填されている。
当該太陽電池モジュール21の製造方法としては、特に限定されるもではないが、一般的には(1)透光性基板22、充填剤層23、複数枚の太陽電池セル24、充填剤層25及び太陽電池モジュール用バックシート1をこの順に積層する工程と、(2)それらを真空吸引により一体化して加熱圧着する真空加熱ラミネーション法等により一体成形するラミネート工程とを有している。上記太陽電池モジュール21の製造方法において、各層間の接着性等を目的として(a)加熱溶融型接着剤、溶剤型接着剤、光硬化型接着剤等を塗工すること、(b)各積層対向面にコロナ放電処理、オゾン処理、低温プラズマ処理、グロー放電処理、酸化処理、プライマーコート処理、アンダーコート処理、アンカーコート処理等を施すことなどが可能である。
当該太陽電池モジュール21は、上述のように太陽電池モジュール用バックシート1が高い耐加水分解性、ガスバリア性、耐候性、耐久性、取扱性、製造容易性、低コスト性等を有することから、耐久性、耐候性、耐熱性、ガスバリア性、耐水性、強度等の諸特性に優れ、製造コストの低減化を促進することができる。そのため、当該太陽電池モジュール21は、屋根据え置き型の太陽電池や、腕時計や電卓等の小型電気機器用の太陽電池などに好適に使用することができる。また当該太陽電池モジュール21は、上述のように太陽電池モジュール用バックシート1が高い耐電圧性を有していることから、今日社会的に要請されている高システム電圧の太陽電池システムへの対応が可能であり、発電効率のロスの低減化を促進することができる。
当該太陽電池モジュール21を備える太陽電池システムのシステム電圧としては、1000V以上が好ましく、1200V以上が特に好ましい。太陽電池システムのシステム電圧を上記範囲とすることで、発電効率のロスを効果的に低減することができ、かつ当該太陽電池モジュール用バックシート1の耐電圧性で十分対応することができる。なお、当該太陽電池モジュール21を備える太陽電池システムのシステム電圧の上限としては、現実的かつ薄型化の要請を踏まえると2000V程度が好ましい。
なお、本発明の太陽電池モジュール用バックシート及び太陽電池モジュールは上記実施形態に限定されるものではない。例えば、当該太陽電池モジュール用バックシートは、表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルムに加えて他の層(合成樹脂層、金属層、無機酸化物層等)やフィルムが積層されてもよい。このように他の層又はフィルムを積層することで、耐電圧性、ガスバリア性、耐候性、耐久性等の諸特性を格段に向上することができる。また、当該太陽電池モジュール用バックシートは、表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルムが接着剤層を介さずに押出ラミネーション等の手段により直接積層されてもよい。また当該太陽電池モジュール用バックシートに備えるバリア性フィルムは、基材フィルムの表面に無機酸化物層が積層されてもよい。
また表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、基材フィルム、裏面側樹脂フィルム又は接着剤層に紫外線吸収剤を含有するとよい。このように紫外線吸収剤を含有することで、当該太陽電池モジュール用バックシートの耐候性及び耐久性を向上することができる。この紫外線吸収剤としては、紫外線を吸収し、効率よく熱エネルギーに変換できるもので、かつ光に対して安定な化合物であれば特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。中でも、紫外線吸収機能が高く、上記基材ポリマーとの相溶性が良好で、基材ポリマー中に安定して存在するサリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びシアノアクリレート系紫外線吸収剤が好ましく、これらの群より選択される1種又は2種以上のものを用いるとよい。また、紫外線吸収剤としては、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマー(例えば、(株)日本触媒の「ユーダブルUV」シリーズなど)も好適に使用される。かかる分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーを用いることで、合成樹脂層を構成するポリマーとの相溶性が高く、紫外線吸収剤のブリードアウト等による紫外線吸収機能の劣化を防止することができる。
上記紫外線吸収剤の含有量の下限としては0.1質量%、特に1質量%、さらに特に3質量%が好ましく、紫外線吸収剤の含有量の上限としては10質量%、特に8質量%、さらに特に5質量%が好ましい。紫外線吸収剤の配合量が上記下限より小さいと、当該太陽電池モジュール用バックシートの紫外線吸収機能を効果的に奏することができないおそれがあり、逆に、紫外線吸収剤の配合量が上記上限を超えると、フィルム又は層のマトリックスポリマーに悪影響を及ぼし、強度、耐久性等の低下をもたらすおそれがある。
また表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、基材フィルム、裏面側樹脂フィルム又は接着剤層に紫外線安定剤又は分子鎖に紫外線安定基が結合したポリマーを含有することも可能である。この紫外線安定剤又は紫外線安定基により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、太陽電池モジュール用バックシートの紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。この紫外線安定剤又は紫外線安定基としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤又はヒンダードアミン系紫外線安定基が好適に用いられる。
さらに表面側樹脂フィルム、耐電圧性フィルム、基材フィルム、裏面側樹脂フィルム又は接着剤層に帯電防止剤を含有するとよい。このように帯電防止剤を含有することで、当該太陽電池モジュール用バックシートに帯電防止効果が発現され、その結果ゴミを吸い寄せたり、太陽電池セル等との重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このようにフィルム又は層中に含有することでかかる弊害は低減される。かかる帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きいカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
[実施例1]
表面側樹脂フィルムとして厚さ50μmの白色ポリエチレンテレフタレートフィルム、耐電圧性フィルムとして厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、バリア性フィルムとして裏面に真空蒸着法により厚さ400Åの酸化アルミニウムを蒸着した厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、裏面側樹脂フィルムとして厚さ25μmのポリエチレンナフタレートフィルムを用いた。これらの各フィルムをポリウレタン系接着剤を用いたドライラミネート加工(固形分換算積層量;4g/m)により積層接着することで実施例1の太陽電池モジュール用バックシートを得た。
[実施例2]
耐電圧性フィルムとして厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した以外は上記実施例1と同様にして実施例2の太陽電池モジュール用バックシートを得た。
[実施例3]
耐電圧性フィルムとして厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した以外は上記実施例1と同様にして実施例3の太陽電池モジュール用バックシートを得た。
[比較例1]
耐電圧性フィルムを省略した以外は上記実施例1と同様にして比較例1の太陽電池モジュール用バックシートを得た。
[比較例2]
裏面側樹脂フィルムとして厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した以外は上記実施例1と同様にして比較例2の太陽電池モジュール用バックシートを得た。
[特性の評価]
上記実施例1及び2の太陽電池モジュール用バックシートと比較例1及び2の太陽電池モジュール用バックシートを用い、これらの太陽電池モジュール用バックシートに対して耐候性(耐加水分解性)を評価する飽和プレッシャークッカー試験(飽和加圧蒸気試験)と耐電圧性を評価する部分放電試験を行った。その結果を下記表1に示す。
上記飽和プレッシャークッカー試験は、温度125℃及び2気圧の条件で放置し、所定の時間経過後に
(1)強度を保持している場合を○、
(2)劣化により強度を保持していない場合を×
として評価した。また上記部分放電試験は、IEC60664に準拠した測定値である。
Figure 2008085293
上記表1に示すように、裏面側樹脂フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた比較例2の太陽電池モジュール用バックシートに比べ、ポリエチレンナフタレートフィルムを使用した実施例1、2及び3の太陽電池モジュール用バックシートは良好な耐候性(耐加水分解性)を有している。また、耐電圧性フィルムを有しない比較例1の太陽電池モジュール用バックシートと比較して、実施例1、2及び3の太陽電池モジュール用バックシートは高い耐電圧性を有し、特に実施例1及び2の太陽電池モジュール用バックシートはシステム電圧が1000V以上の太陽電池システム用の太陽電池モジュールへの適用が可能である。
以上のように、本発明の太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュールは、太陽電池の構成要素として有用であり、特に今日普及しつつある家屋屋根据え置き型の太陽電池や電卓等の小型電気機器用の太陽電池などに好適に使用される。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール用バックシートを示す模式的断面図 図1の太陽電池モジュール用バックシートとは異なる形態に係る太陽電池モジュール用バックシートを示す模式的断面図 図2の太陽電池モジュール用バックシートを用いた太陽電池モジュールを示す模式的断面図 従来の一般的な太陽電池モジュールを示す模式的断面図
符号の説明
1 太陽電池モジュール用バックシート
2 表面側樹脂フィルム
3 バリア性フィルム
4 裏面側樹脂フィルム
5 接着剤層
6 基材フィルム
7 無機酸化物層
11 太陽電池モジュール用バックシート
12 耐電圧性フィルム
21 太陽電池モジュール
22 透光性基板
23 充填剤層
24 太陽電池セル
25 充填剤層

Claims (11)

  1. 表面側樹脂フィルム、バリア性フィルム及び裏面側樹脂フィルムをこの順に備える積層体であり、
    バリア性フィルムが基材フィルムと無機酸化物層とを有し、
    裏面側樹脂フィルムが主成分としてポリエチレンナフタレートを含有している太陽電池モジュール用バックシート。
  2. 上記表面側樹脂フィルムとバリア性フィルムとの間に耐電圧性フィルムを備えている請求項1に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  3. 上記積層体を構成する各フィルムが接着剤層を介して積層されている請求項1又は請求項2に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  4. 上記接着剤層を構成する接着剤としてポリウレタン系接着剤が用いられている請求項3に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  5. 上記耐電圧性フィルムが主成分としてポリエチレンテレフタレートを含有している請求項2、請求項3又は請求項4に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  6. 上記耐電圧性フィルムの厚さが50μm以上250μm以下である請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  7. 上記無機酸化物層を構成する無機酸化物として酸化アルミニウム又は酸化シリカが用いられている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  8. 上記表面側樹脂フィルム及び/又は基材フィルムが主成分としてポリエチレンテレフタレートを含有している請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  9. 上記表面側樹脂フィルム中に顔料を分散含有している請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  10. システム電圧が1000V以上の太陽電池システム用の太陽電池モジュールに用いられる請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
  11. 透光性基板と、充填剤層と、光起電力素子としての太陽電池セルと、充填剤層と、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用バックシートとがこの順に積層されている太陽電池モジュール。
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