JP2008140866A

JP2008140866A - 太陽電池用裏面保護シート及び太陽電池モジュール

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Publication number: JP2008140866A
Application number: JP2006323859A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ueda; 佳樹植田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP5109348B2

Abstract

【課題】複数の層が接着剤層を介して積層された構成で、屋外で長期に使用しても層間のデラミネーションが発生しない太陽電池用裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することにある。
【解決手段】基材層の両面に接着剤層を介して耐候性フィルム層が積層されてなる太陽電池用裏面保護シートにおいて、該接着剤層が米国試験材料協会規格のＤ６３５試験法で測定した場合に、ダンベル状４号形試験片での伸びの数値が４００〜１０００％である接着剤皮膜からなり、前記接着剤皮膜がポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂のいずれか１種類を少なくとも含んでおり、太陽電池モジュールが前記太陽電池用裏面保護シートを用いてユニット化したものからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールを構成する一部材である太陽電池用裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。

近年、太陽電池は、無公害で地球環境にやさしい新たなエネルギー源として実用化されており、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、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、長期間に亘って素子を保護するため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で覆い、熱可塑性プラスチックからなる充填材で間隙を埋め、裏面を耐熱、耐候性プラスチック材料などの保護シートで保護された構成になっている。太陽電池モジュールは、屋外で使用されるため、その構成、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、裏面に使用する保護シートは耐候性と共に水蒸気透過率の小さいことが要求される。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及ぼす恐れがあるためである。従来、この太陽電池モジュールに使用する裏面保護シートとしては、白色のポリフッ化ビニルフィルムでアルミニウム箔を両側からサンドイッチした積層構造のシートが多く用いられているが、太陽電池モジュール作成時に加えられる１４０℃〜１５０℃の熱プレスの熱によりポリフッ化ビニルフィルムが軟化し、太陽電池素子電極部の突起物が充填材層を貫通し、さらに裏面保護シートを構成する内面のポリフッ化ビニルフィルムを貫通して裏面保護シート中のアルミニウム箔に接触することにより、太陽電池素子とアルミニウム箔が短絡して電池性能に悪影響を及ぼすというような問題が生じていた。これらを改善するものとして、基材フィルムの両面にアルミニウム蒸着層を積層した蒸着フィルムが接着剤層を介して複数枚積層された構成の太陽電池モジュール用バックシートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３２２６８７号公報

しかしながら、前記提案されているバックシートは、使用されている接着剤層がポリエステル樹脂を主剤とするポリウレタン系接着剤からなっているので、使用中に加水分解されてデラミネーションが発生し易く、１０年以上の長期使用に耐えられないなどの問題があった。

本発明の課題は、複数の層が接着剤層を介して積層された構成で、屋外で長期に使用しても層間のデラミネーションが発生しない太陽電池用裏面保護シート及びその太陽電池用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、基材層の両面に接着剤層を介して耐候性フィルム層が積層されてなる太陽電池用裏面保護シートにおいて、該接着剤層が米国試験材料協会規格のＤ６３５試験法で測定した場合に、ダンベル状４号形試験片での伸びの数値が４００〜１０００％である接着剤皮膜からなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シートである。

本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明において、前記接着剤皮膜がポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂のいずれか１種類を少なくとも含んでいることを特徴とする太陽電池用裏面保護シートである。

本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２記載の太陽電池用裏面保護シートを用いて、ユニット化したものからなることを特徴とする太陽電池モジュールである。

本発明の太陽電池用裏面保護シートは、基材層の両面に接着剤層を介して耐候性フィルム層が積層されてなる太陽電池用裏面保護シートにおいて、該接着剤層が米国試験材料協会規格のＤ６３５試験法で測定した場合に、ダンベル状４号形試験片での伸びの数値が４００〜１０００％である接着剤皮膜からなっており、前記接着剤皮膜がポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂のいずれか１種類を少なくとも含んでいるので、過酷な環境条件下で長期間使用されても、層間のデラミネーションなどが発生し難く、前記太陽電池用裏面保護シートを部材として用いてユニット化した太陽電池モジュールは、太陽電池としての機能が長期にわたり保持できる。

本発明の太陽電池用裏面保護シートを以下に説明する。図１は本発明の太陽電池用裏面保護シートの一実施形態を示す側断面図であり、太陽電池用裏面保護シート（１０）は、厚み方向に順に、耐候性フィルム層（１２）、接着剤層（１４）、基材層（１１）、接着剤層（１５）、耐候性フィルム層（１３）を積層した構成になっている。

前記基材層（１１）は、単層構成又は積層構成のフィルムからなっており、単層構成のフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル系フィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミド系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリイミドフィルム等が用いられ、延伸、未延伸のフィルムのどちらでも良いが、延伸フィルムの方が優れた機械的強度を有するなどの点で好ましい。積層構成のフィルムとしては、前記フィルムを適宜組み合わせて貼り合わせた積層フィルムや、前記フィルムの片面又は両面に少なくとも、厚さ１０〜３００ｎｍの酸化アルミニウム若しくは酸化珪素の蒸着薄膜層を積層したバリア性積層フィルムが使用される。

前記耐候性フィルム層（１２、１３）は、優れた耐候性を有するフィルムであれば、特に種類は限定されないが、例えば、透明又は白色のポリフッ化ビニルフィルム、透明又は白色の耐候性ポリエステル系フィルム、アクリルフィルムやポリカーボネートフィルムなどが使用される。なお、前記基材層（１０）と耐候性フィルム層（１２、１３）との合計厚さは、通常、１０〜４００μｍの範囲になるように、各層のフィルムの厚さを設定する。

前記接着剤層（１４、１５）は、米国試験材料協会規格のＤ６３５試験法で測定した場合に、ダンベル状４号形試験片での伸びの数値が４００〜１０００％である接着剤皮膜からなっており、前記接着剤皮膜がポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂のいずれか１種類を少なくとも含んでいる。ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂は加水分解され難いので、接着力低下が生じない特徴を有しており、また、接着剤層（１４、１５）の接着剤皮膜が４００〜１０００％の伸びを有していることで、太陽電池用裏面保護シートが屋外で過酷な条件下で使用された場合に、外
部から加えられた各種応力に接着剤層（１４、１５）の接着剤皮膜が対応し、層間のデラミネーションが起こらない特徴を有している。伸びが４００％未満であると、外部からの応力に対応できずデラミネーションが発生し易く、逆に伸びが１０００％を超えると柔らかすぎて後工程で使用し難い。以下、本発明の伸びは、上記試験法で測定したダンベル状４号形試験片での伸びを示している。

前記接着剤層（１４、１５）の積層方法は、二液硬化型ポリカーボネート系接着剤若しくは二液硬化型アクリル系接着剤又は一液硬化型ポリスチレン系接着剤を用いて、公知のグラビアコート法やロールコート法で基材層（１１）上に塗布、乾燥して積層する。その時の塗布量は乾燥状態で１〜１０ｇ／ｍ²、より好ましくは４〜７ｇ／ｍ²である。使用する接着剤は、二液硬化型ポリカーボネート系接着剤の場合は、例えば、ポリカーボネート樹脂からなる主剤とイソシアネート化合物からなる硬化剤とを、４００〜１０００％の伸びを有する接着剤皮膜が得られるように所定割合で配合し、溶媒で所定固形分に希釈した接着剤を使用し、二液硬化型アクリル系接着剤の場合は、例えば、アクリル樹脂からなる主剤とエポキシ樹脂系他の硬化剤とを、４００〜１０００％の伸びを有する接着剤皮膜が得られるように所定割合で配合し、溶媒で所定固形分に希釈した接着剤を使用し、一液硬化型ポリスチレン系接着剤の場合は、４００〜１０００％の伸びを有する接着剤皮膜が得られるように、所定のポリスチレン系樹脂を主剤として用いた接着剤を使用する。

図２は本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面説明図であり、太陽電池モジュール（１００）は太陽電池用裏面保護シート（１０）を用いてユニット化したものであり、上部透明材料（１０１）、充填材（１０２）、太陽電池素子（１０３）、配線（１０４）、太陽電池用裏面保護シート（１０）、シール材（１０５）、枠体（１０６）で構成されており、防湿性が良く、長期間の使用に耐える。

前記上部透明材料（１０１）としては、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが使用され、前記充填材（１０２）としては、ポリビニルブチラール樹脂、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂などが使用され、前記シール材（１０５）としては、ブチルゴムなどが使用され、前記枠体（１０６）には、一般的にはアルミニウム枠材が使用される。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一例を以下に説明すると、前もって配線接続した太陽電池素子（１０３）を所定厚さのエチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂からなる充填材シート２枚でサンドイッチ状に挟んだ後に、片方の充填材シート上に強化ガラス板からなる上部透明材料（１０１）を置き、反対側の充填材シート上に太陽電池用裏面保護シートをかぶせ、しかる後に４０℃で５分間予備加熱し、さらに両側から減圧下で全体を１５０℃で３０分間程度熱プレスして太陽電池用裏面保護シートを融着一体化させ、端部をブチルゴムでシールし、アルミニウムの枠体（１０６）で固定して太陽電池モジュールを製造する。

本発明の太陽電池用裏面保護シートを、以下に具体的な実施例に従って説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
〈使用する接着剤の準備〉
（１）接着剤Ａ：二液硬化型ポリカーボネート系接着剤
東洋モートン（株）製のＬＩＳ接着剤とＬＩＳ硬化剤を使用し、ＬＩＳ接着剤／ＬＩＳ硬化剤＝２０／１（重量比）で配合後、酢酸エチルで希釈した接着剤Ａを準備。この接着剤Ａの接着剤皮膜の伸びは５２０％である。
（２）接着剤Ｂ：二液硬化型ポリカーボネート系接着剤
東洋モートン（株）製のＬＩＳ接着剤とＬＩＳ硬化剤を使用し、ＬＩＳ接着剤／ＬＩＳ硬化剤＝５／１（重量比）で配合後、酢酸エチルで希釈した接着剤Ｂを準備。この接着剤
Ｂの接着剤皮膜の伸びは３８０％である。
（３）接着剤Ｃ：二液硬化型アクリル系接着剤
日本触媒（株）のポリメントＮＫ３５０と、油化シエル（株）のエピコート８２８（硬化剤）を使用し、ポリメントＮＫ３５０／エピコート８２８＝１００／４．５（重量比）で配合後、トルオールで希釈した接着剤Ｃを準備。この接着剤Ｃの接着剤皮膜の伸びは４２０％である。
（４）接着剤Ｄ：一液硬化型ポリスチレン系接着剤
日本ゼオン（株）製のＮＩＰＯＬを使用。この接着剤Ｄの接着剤皮膜の伸びは７５０％である。

基材層（１１）として、厚さ２５μｍの２軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮフィルム）を使用し、耐候性フィルム層（１２、１３）として、厚さ２５μｍの白色のポリフッ化ビニルフィルム（デュポン（株）、テドラーフィルム）を使用し、接着剤層（１４、１５）の接着剤として、前記準備した接着剤Ａを使用して、テドラーフィルム（２５μｍ）／接着剤Ａ（乾燥塗布量４．５ｇ／ｍ²）／ＰＥＮフィルム（２５μｍ）／接着剤Ａ（乾燥塗布量４．５ｇ／ｍ²）／テドラーフィルム（２５μｍ））構成の本発明の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

実施例１において、基材層（１１）として、厚さ２５μｍの２軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮフィルム）の片面に厚さ５０ｎｍの酸化珪素蒸着層を積層したバリア性積層フィルムを使用した以外は、同様にして本発明の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

実施例１において、接着剤層（１４、１５）の接着剤として、前記準備した接着剤Ｃを使用し、乾燥塗布量を５．２ｇ／ｍ²とした以外は、同様にして本発明の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

実施例１において、接着剤層（１４、１５）の接着剤として、前記準備した接着剤Ｄを使用し、乾燥塗布量を３．５ｇ／ｍ²とした以外は、同様にして本発明の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

以下に、本発明の比較用の実施例について説明する。

接着剤層（１４、１５）の接着剤として、前記準備した接着剤Ｂを使用した以外は、実施例１と同様にして比較用の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

接着剤層（１４、１５）の接着剤として、前記準備した接着剤Ｂを使用した以外は、実施例２と同様にして比較用の太陽電池用裏面保護シートを作成した。

〈評価〉
実施例１〜４の本発明の太陽電池用裏面保護シート及び実施例５〜６の比較用の太陽電池用裏面保護シートのラミネート強度及び水蒸気透過度を測定し、評価した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４の本発明の太陽電池用裏面保護シートは、接着剤皮膜の伸びが適正であり、ＰＥＮフィルム／テドラーフィルム間のラミネート強度は良好であり、実施例２の本発明の太陽電池用裏面保護シートは特に水蒸気透過度も小さかった。一方、実施例５〜６の比較用の太陽電池用裏面保護シートは、接着剤皮膜の伸びが小さかったので、ラミネート強度が劣っていた。

本発明の太陽電池用裏面保護シートの一実施形態を示す側断面図である。本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面説明図である。

符号の説明

１０…太陽電池用裏面保護シート
１１…基材層
１２，１３…耐候性フィルム層
１４，１５…接着剤層
１００…太陽電池モジュール
１０１…上部透明材料
１０２…充填材
１０３…太陽電池素子
１０４…配線
１０５…シール材
１０６…枠体

Claims

基材層の両面に接着剤層を介して耐候性フィルム層が積層されてなる太陽電池用裏面保護シートにおいて、該接着剤層が米国試験材料協会規格のＤ６３５試験法で測定した場合に、ダンベル状４号形試験片での伸びの数値が４００〜１０００％である接着剤皮膜からなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
前記接着剤皮膜がポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂のいずれか１種類を少なくとも含んでいることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用裏面保護シート。
請求項１又は請求項２記載の太陽電池用裏面保護シートを用いて、ユニット化したものからなることを特徴とする太陽電池モジュール。