JP2008130647A - Backseat for solar-cell module, and solar-cell module using the backseat - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電に使用する太陽電池モジュール用の裏面保護シート(バックシート)と該裏面保護シート(バックシート)を用いた太陽電池モジュールに関するものであり、特には、バリア性と耐久性を向上させた太陽電池モジュール用のバックシート及び該バックシートを用いた太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a back surface protection sheet (back sheet) for a solar cell module used for photovoltaic power generation and a solar cell module using the back surface protection sheet (back sheet), and in particular, barrier properties and durability. The present invention relates to a back sheet for a solar cell module and a solar cell module using the back sheet.
半導体P−N接合ダイオード等の光起電力効果を利用して、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、深刻化する地球環境問題を背景として、クリーンなエネルギー源として注目されている。 Solar cells that convert photovoltaic energy into electrical energy using the photovoltaic effect of semiconductor PN junction diodes, etc. are attracting attention as a clean energy source against the backdrop of increasing global environmental problems. .
従来用いられてきた太陽電池モジュール用の裏面保護シート(バックシート)は、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニル)/ポリエチレンテレフタレートフィルム/フッ素樹脂(ポリフッ化ビニル)からなる積層フィルムであったが、バックシートにバリア性を持たせると太陽電池モジュールへの酸素や水蒸気の浸入を防ぐことができ、太陽電池の出力維持、寿命延長(約20%)などが可能であることがわたっている。 Conventionally used back surface protection sheets (back sheets) for solar cell modules are laminated films made of fluororesin (polyvinyl fluoride) / polyethylene terephthalate film / fluororesin (polyvinyl fluoride). It has been shown that the barrier property can prevent oxygen and water vapor from entering the solar cell module, and can maintain the output of the solar cell and extend the life (about 20%).
また、太陽電池は屋外に設置して10年から20年にわたって長期間使用されることから、非常に高度な耐候性が要求され、バックシートに関しても例外ではない。バリア仕様のバックシートでは、これまでに中間層のバリアフィルムとしてアルミニウム箔を用いたものが作製されてきたが、バリア層であるアルミニウム箔そのものが長時間の屋外曝露で酸化劣化、加水分解してしまい、時間にともなう太陽電池の出力低下が避けられなかった。 In addition, since solar cells are installed outdoors and used for a long period of time from 10 to 20 years, very high weather resistance is required, and back sheets are no exception. Barrier backsheets have been made using aluminum foil as an intermediate barrier film so far, but the aluminum foil itself, which is a barrier layer, is oxidized and hydrolyzed by long-term outdoor exposure. Therefore, a decrease in the output of the solar cell with time was inevitable.
ガラスやアルミニウムを蒸着したもの、エチレン/ビニルアルコール共重合体(EVOH)などの軟包装の分野で多用されているバリアフィルムでの対応も試みられてきたが、アルミニウム箔レベルの高度な酸素、水蒸気バリア性を達成することはできていない。 Attempts have been made to use barrier films that are widely used in the field of flexible packaging, such as glass and aluminum vapor-deposited materials, and ethylene / vinyl alcohol copolymer (EVOH). Barrier properties cannot be achieved.
本発明は、太陽電池モジュール用のバックシートに関する以上のような問題に鑑みてなされたもので、高度なバリア性と耐候性を同時に満足させ、より高機能性を有する太陽電池モジュール用のバックシート及び該バックシートを用いた太陽電池モジュールを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems relating to a back sheet for a solar cell module. The back sheet for a solar cell module has high functionality and satisfies high barrier properties and weather resistance at the same time. It is another object of the present invention to provide a solar cell module using the back sheet.
本発明の請求項1の発明は、内面基材と外面基材とがバリア層を介して積層されてなる太陽電池モジュール用のバックシートであって、前記バリア層は、内面基材側に配置された第1バリア層と、外面基材側に配置された第2バリア層とが二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤を介して積層された構成からなることを特徴とする、太陽電池モジュール用のバックシートである。
The invention of
また、請求項2の発明は、前記第1バリア層はアルミニウム箔から構成され、前記第2バリア層はバリア性を有するプラスチックフィルムから構成されていることを特徴とする、太陽電池モジュール用のバックシートである。 According to a second aspect of the invention, there is provided a back for a solar cell module, wherein the first barrier layer is made of an aluminum foil, and the second barrier layer is made of a plastic film having a barrier property. It is a sheet.
このように請求項1及び請求項2記載の発明によれば、内面基材と外面基材とがバリア層を介して積層されてなる太陽電池モジュール用のバックシートであって、前記バリア層は、内面基材側に配置されたアルミニウム箔からなる第1バリア層と、外面基材側に配置されたバリア性を有するプラスチックフィルムからなる第2バリア層とが二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤を介して積層された構成からなるので、第1バリア層のアルミニウム箔で最高レベルの酸素、水蒸気バリア性を持たせ、また、第2バリア層の働きによりバックシート中のアルミニウム箔に触れる酸素、水蒸気が遮断されるため、長時間経過しても酸化、加水分解による劣化が防止されて長期間にわたりアルミニウム箔のバリア性が保持できる。
Thus, according to the invention of
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第2バリア層を構成するバリア性を有するプラスチックフィルム表面には、無機化合物の蒸着薄膜層が形成されていることを特徴とする、太陽電池モジュール用のバックシートである。
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of
このように請求項3の発明によれば、第2バリア層を構成するバリア性を有するプラスチックフィルム表面には、無機化合物の蒸着薄膜層が形成されているので、プラスチックフィルムの酸素、水蒸気バリア性がさらに向上する。 Thus, according to the invention of claim 3, since the vapor-deposited thin film layer of the inorganic compound is formed on the surface of the plastic film having the barrier property constituting the second barrier layer, the oxygen and water vapor barrier properties of the plastic film are formed. Is further improved.
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の発明において、前記無機化合物は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの混合物の一種であることを特徴とする、太陽電池モジュール用のバックシートである。 According to a fourth aspect of the invention, there is provided the solar cell according to the first, second or third aspect, wherein the inorganic compound is one of silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or a mixture thereof. This is a backsheet for a module.
このように請求項4の発明によれば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの混合物を蒸着することで水蒸気バリア性が0.2〜2g/m2・dayまで向上するので、第1バリア層であるアルミニウム箔に対する水蒸気の接触を最小限に抑えることができ、アルミニウム箔を防護することができる。 Thus, according to the invention of claim 4, the vapor barrier property is improved to 0.2 to 2 g / m 2 · day by depositing silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or a mixture thereof. Water vapor contact with the aluminum foil as one barrier layer can be minimized, and the aluminum foil can be protected.
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用のバックシートを用いて作製した太陽電池モジュールである。
The invention of claim 5 is a solar cell module manufactured using the back sheet for a solar cell module according to any one of
このように本発明の太陽電池モジュール用のバックシートにおいては、耐候性を有するバリアフィルム層を中間層に用いることができるため、太陽電池の出力がバリア層を用いない構成と比較して約20〜30%長く保持され、使用寿命も延長することができる。 As described above, in the back sheet for the solar cell module of the present invention, since the barrier film layer having weather resistance can be used as the intermediate layer, the output of the solar cell is about 20 as compared with the configuration without using the barrier layer. It is kept -30% longer and the service life can be extended.
本発明を一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
本発明の太陽電池モジュール用のバックシート(10)は、例えば、図1に示すように、内面基材(11)と外面基材(13)とがバリア層(12)を介して積層されてなるものである。
The present invention will be described in detail below based on one embodiment.
For example, as shown in FIG. 1, the back sheet (10) for the solar cell module of the present invention has an inner surface base material (11) and an outer surface base material (13) laminated via a barrier layer (12). It will be.
そして、バリア層(12)は、内面基材(11)側に配置されたアルミニウム箔からなる第1バリア層(12a)と、外面基材(13)側に配置されたバリア性を有するプラスチックフィルムからなる第2バリア層(12b)が二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤(12c)を介して積層された構成からなる。 The barrier layer (12) includes a first barrier layer (12a) made of an aluminum foil disposed on the inner surface substrate (11) side, and a plastic film having a barrier property disposed on the outer surface substrate (13) side. The 2nd barrier layer (12b) which consists of consists of the structure laminated | stacked through the two-component reaction type polyurethane resin-type adhesive agent (12c).
第1バリア層(12a)を構成するアルミニウム箔は、厚さが5〜50μm程度のものが好適に使用できる。
アルミニウム箔のバリア性はほぼ0g/m2・dayであるため、アルミニウム箔層の劣化防止及び長寿命化は、そのまま太陽電池モジュールへの水蒸気の浸入防止を意味する。
As the aluminum foil constituting the first barrier layer (12a), one having a thickness of about 5 to 50 μm can be suitably used.
Since the barrier property of the aluminum foil is approximately 0 g / m 2 · day, preventing the deterioration and extending the life of the aluminum foil layer directly means preventing water vapor from entering the solar cell module.
第2バリア層(12b)を構成するプラスチックフィルムとしては、厚さが5〜50μm程度のポリエステルフィルム、厚さが10〜50μm程度のエチレン/ビニルアルコール共重合体(EVOH)フィルム等のバリア性を有するフィルムが好ましく使用できる。 As the plastic film constituting the second barrier layer (12b), a barrier property such as a polyester film having a thickness of about 5 to 50 μm, an ethylene / vinyl alcohol copolymer (EVOH) film having a thickness of about 10 to 50 μm, etc. The film which has can be used preferably.
第2バリア層(12b)の表面に蒸着される蒸着薄膜層(図示せず)を構成する無機化合物としては、酸化ケイ素又は酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの混合物が好ましく使用でき、通常は、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの薄膜を物理蒸着あるいは化学蒸着などの蒸着法により5から100nm程度の厚さに設けられている。 As an inorganic compound constituting a vapor deposition thin film layer (not shown) deposited on the surface of the second barrier layer (12b), silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or a mixture thereof can be preferably used. A thin film of silicon oxide or aluminum oxide is provided to a thickness of about 5 to 100 nm by a vapor deposition method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
第1バリア層(12a)と第2バリア層(12b)とを、ニ液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤(12c)を用いてドライラミネート法により貼り合わせ、バリア層(12)とする。ポリウレタン樹脂系接着剤のほかに、ポリエステル樹脂系、ポリエーテルアクリル樹脂系の接着剤を用いることもできる。 The first barrier layer (12a) and the second barrier layer (12b) are bonded together by a dry laminating method using a two-component reaction type polyurethane resin adhesive (12c) to form a barrier layer (12). In addition to the polyurethane resin-based adhesive, a polyester resin-based or polyether acrylic resin-based adhesive can also be used.
バリア層(12)をこのような構成とすることにより、第1バリア層(12a)のアルミニウム箔で最高レベルの酸素、水蒸気バリア性を持たせ、また、第2バリア層(12b)の働きによりバックシート中のアルミニウム箔に触れる酸素、水蒸気が遮断されるため、長時間経過しても酸化、加水分解による劣化が防止されて長期間にわたりアルミニウム箔のバリア性が保持できる。
プラスチックフィルムはアルミニウム箔と比較して、耐酸化特性、耐加水分解性に対して極端に優位性があるため、このような構成で使用することは非常に好ましい。
By configuring the barrier layer (12) in this way, the aluminum foil of the first barrier layer (12a) has the highest level of oxygen and water vapor barrier properties, and the second barrier layer (12b) works. Since oxygen and water vapor that touch the aluminum foil in the back sheet are blocked, deterioration due to oxidation and hydrolysis is prevented even after a long time, and the barrier property of the aluminum foil can be maintained for a long time.
Since a plastic film is extremely superior to oxidation resistance and hydrolysis resistance as compared with an aluminum foil, it is very preferable to use it in such a configuration.
内面基材(11)や外面基材(13)としては、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフロロエチレン(PCTFE)等のフッ素系基材や、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム等のポリエステル基材が好ましく使用できる。 Examples of the inner surface substrate (11) and the outer surface substrate (13) include fluorine-based substrates such as polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and polyethylene terephthalate (PET). ) A polyester substrate such as a film, a polybutylene terephthalate (PBT) film, a polyethylene naphthalate (PEN) film or the like can be preferably used.
これらの組み合わせ及び厚さは、バックシートに求められる絶縁性に影響を与えるため、それぞれの仕様で要求される素材と厚さの組み合わせを別途選定する必要があるが、一般的にはフッ素系基材ならば20〜50μm程度、ポリエステル基材であるならば50〜250μm程度のものが好適に仕様できる。なお、内面基材(11)と外面基材(13)とは、材質を同じにしても良いし、違えても良い。 Since these combinations and thickness affect the insulation required for the backsheet, it is necessary to select the combination of materials and thickness required for each specification separately. A material of about 20 to 50 μm can be suitably used, and a polyester base material of about 50 to 250 μm can be suitably used. The inner surface base material (11) and the outer surface base material (13) may be made of the same material or different materials.
内面基材(11)とバリア層(12)、バリア層(12)と外面基材(13)の貼り合わせは、内面基材(11)と第1バリア層(12a)を対向させ、また、第2バリア層(12b)と外面基材(13)を対向させ、第1バリア層(12a)と第2バリア層(12b)とをニ液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤(12c)を用いてドライラミネート法により貼り合わせたのと同様に、ニ液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤(12c)を用いてドライラミネート法により行うことができる。 The inner surface base material (11) and the barrier layer (12), and the barrier layer (12) and the outer surface base material (13) are bonded to each other with the inner surface base material (11) and the first barrier layer (12a) facing each other. The second barrier layer (12b) and the outer base material (13) are opposed to each other, and the first barrier layer (12a) and the second barrier layer (12b) are made of a two-component reaction type polyurethane resin adhesive (12c). In the same manner as the pasting by the dry laminating method, it can be carried out by the dry laminating method using the two-liquid reaction type polyurethane resin adhesive (12c).
図2は、本発明のバックシート(10)を用いて作製した太陽電池モジュール(1)を模式的に示したもので、図中、20は充填材(EVA)、30は太陽電池素子、40は前面ガラス、50はアルミニウム枠、60はリード線、70は端子、80は端子箱、90はシール材(ブチルゴム)をそれぞれ示している。 FIG. 2 schematically shows a solar cell module (1) produced using the backsheet (10) of the present invention. In the figure, 20 is a filler (EVA), 30 is a solar cell element, 40 Is a front glass, 50 is an aluminum frame, 60 is a lead wire, 70 is a terminal, 80 is a terminal box, and 90 is a sealing material (butyl rubber).
つぎにさらに具体的な実施例により本発明の太陽電池モジュール用のバックシートを詳細に説明する。 Next, the back sheet for the solar cell module of the present invention will be described in detail with reference to more specific examples.
まず、バリア層(12)を作製する。第1バリア層(12a)として厚さ20μmのアルミニウム箔を、また第2バリア層(12b)として酸化アルミニウムの薄膜を蒸着した厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを準備し、この第1バリア層(12a)である厚さ20μmのアルミニウム箔と、第2バリア層(12b)である酸化アルミニウムの薄膜を蒸着した厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを、ニ液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤(12c)を用いて貼り合わせ、バリア層(12)を作製した。なお、ポリウレタン樹脂系接着剤の塗布量は5g/m2である。 First, a barrier layer (12) is produced. As the first barrier layer (12a), a 20 μm thick aluminum foil was prepared, and as the second barrier layer (12b), a 12 μm thick polyethylene terephthalate film on which an aluminum oxide thin film was deposited was prepared. ) A 20 μm thick aluminum foil and a 12 μm thick polyethylene terephthalate film on which an aluminum oxide thin film is deposited as a second barrier layer (12b), and a two-component reactive polyurethane resin adhesive (12c). The barrier layer (12) was prepared by using them. The application amount of the polyurethane resin adhesive is 5 g / m 2 .
つぎに、上記バリア層(12)の第1バリア層(12a)面に、バリア層作製時に使用したものと同じポリウレタン樹脂系接着剤を塗布し(塗布量は5g/m2)、内面基材(11)となる厚さ50μmの白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り合わせ、ついで、上記バリア層(12)のもう一方の第2バリア層(12b)面に、同じくポリウレタン樹脂系接着剤を塗布し(塗布量は5g/m2)、外面基材(13)となる厚さ125μmの透明ポリエチレンテレフタレートフィルムと貼り合わせ、〔充填材面〕白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(11)/アルミニウム箔(12a)/ポリウレタン樹脂系接着剤(12c)/酸化アルミニウムの薄膜を蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルム(12b)/透明ポリエチレンテレフタレートフィルム(13)〔外側面〕の層構成からなる実施例1の太陽電池用のバックシートを作製した。 Next, the same polyurethane resin adhesive as that used for preparing the barrier layer was applied to the surface of the first barrier layer (12a) of the barrier layer (12) (the coating amount was 5 g / m 2 ). A white polyethylene terephthalate film with a thickness of 50 μm to be (11) is bonded, and then a polyurethane resin adhesive is similarly applied to the other second barrier layer (12b) surface of the barrier layer (12) (application) The amount is 5 g / m 2 ), and is bonded to a transparent polyethylene terephthalate film having a thickness of 125 μm to be the outer substrate (13). [Filler surface] White polyethylene terephthalate film (11) / aluminum foil (12a) / polyurethane resin system Adhesive (12c) / polyethylene terephthalate film (12b) on which a thin film of aluminum oxide is deposited / transparent polyethylene A back sheet for a solar cell of Example 1 having a layer structure of a terephthalate film (13) [outer surface] was produced.
この実施例1のバックシートを用い、図2の如く、ガラス、充填材(EVA)、太陽電池素子、充填材(EVA)、バックシートを重ね合わせ、150℃−30分−1torrの真空加熱によりラミネートして実施例1の太陽電池モジュール(1)とした。 Using the back sheet of this Example 1, as shown in FIG. 2, glass, filler (EVA), solar cell element, filler (EVA), and back sheet were superposed and vacuum heated at 150 ° C. for 30 minutes to 1 torr. Lamination was performed to obtain a solar cell module (1) of Example 1.
第1バリア層(12a)であるアルミニウム箔を使用しなかった以外は、実施例1と同じ材料、方法を用いて、〔充填材面〕白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(11)/酸化アルミニウムの薄膜を蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルム(12b)/透明ポリエチレンテレフタレートフィルム(13)〔外側面〕の層構成からなる実施例2の太陽電池用のバックシートを作製した。 Except that the aluminum foil as the first barrier layer (12a) was not used, the same material and method as in Example 1 were used to deposit a [filler surface] white polyethylene terephthalate film (11) / aluminum oxide thin film. A back sheet for a solar cell of Example 2 having a layer configuration of the polyethylene terephthalate film (12b) / transparent polyethylene terephthalate film (13) [outside surface] was prepared.
この実施例2のバックシートを用い、実施例1と同様にして実施例2の太陽電池モジュールを作成した。 Using the back sheet of Example 2, a solar cell module of Example 2 was created in the same manner as Example 1.
第2バリア層(12b)である酸化アルミニウムの薄膜を蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルムを使用しなかった以外は,実施例1と同じ材料、方法を用いて、〔充填材面〕白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(11)/アルミニウム箔(12a)/透明ポリエチレンテレフタレートフィルム(13)〔外側面〕の層構成からなる実施例3の太陽電池用のバックシートを作製した。 Using the same material and method as in Example 1 except that the polyethylene oxide terephthalate film on which a thin film of aluminum oxide as the second barrier layer (12b) was deposited was used, [filler surface] white polyethylene terephthalate film (11 ) / Aluminum foil (12a) / transparent polyethylene terephthalate film (13) [Outside surface] A back sheet for a solar cell of Example 3 having a layer configuration was produced.
この実施例3のバックシートを用い、実施例1と同様にして実施例3の太陽電池モジュールを作成した。 Using the back sheet of Example 3, a solar cell module of Example 3 was produced in the same manner as Example 1.
このようにして作製した実施例1と、比較例である実施例2と実施例3、合計3種類のバックシートまたは太陽電池モジュールを、85℃−85%RH環境下に0時間、1000時間、2000時間、3000時間放置後の水蒸気透過度を、JIS K7129の方法により測定した。その結果を表1に示す。 Example 1 produced in this manner, Example 2 and Example 3 which are comparative examples, a total of three types of backsheets or solar cell modules, 0 hours, 1000 hours in an 85 ° C.-85% RH environment, The water vapor permeability after standing for 2000 hours and 3000 hours was measured by the method of JIS K7129. The results are shown in Table 1.
1‥‥太陽電池モジュール
10‥‥バックシート
11‥‥内面基材
12‥‥バリア層
12a‥第1バリア層
12b‥第2バリア層
12c‥接着剤層
13‥‥外面基材
20‥‥充填材(EVA)
30‥‥太陽電池素子
40‥‥前面ガラス
50‥‥アルミニウム枠
60‥‥リード線
70‥‥端子
80‥‥端子箱
90‥‥シール材(ブチルゴム)
DESCRIPTION OF
30 ...
Claims (5)
前記バリア層は、内面基材側に配置された第1バリア層と、外面基材側に配置された第2バリア層とが二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤を介して積層された構成からなることを特徴とする、太陽電池モジュール用のバックシート。 A back sheet for a solar cell module in which an inner surface base material and an outer surface base material are laminated via a barrier layer,
The barrier layer has a configuration in which a first barrier layer disposed on the inner surface base material side and a second barrier layer disposed on the outer surface base material side are laminated via a two-component reaction type polyurethane resin adhesive. A back sheet for a solar cell module, comprising:
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