JP2011176192A - 太陽電池モジュール用裏面保護シート及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】実用上十分な難燃性を有する太陽電池モジュール用裏面保護シートの提供。
【解決手段】ポリフェニレンサルファイド製の基材シートの一方又は両方の面側にフッ素樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記フッ素樹脂層のハロゲン質量比が５０％以上であることを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。前記フッ素樹脂層は、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、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、ポリクロロトリフルオロエチレンからなる群から選択されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール用裏面保護シートと、それを備えた太陽電池モジュールに関する。

太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である太陽電池モジュールは、二酸化炭素を排出せずに発電できるシステムとして注目されている。その太陽電池モジュールには、高い発電効率とともに、屋外で使用した場合にも長期間の使用に耐えうる耐久性が求められている。
太陽電池モジュールの主な構成は、光発電素子である太陽電池セル、電気回路のショートを防ぐ電気絶縁体である封止材、およびそれらを保護する保護シート（表面保護シートと裏面保護シート）からなる。一般に、太陽電池モジュールの耐久性を高めるためには、保護シートを高性能化することが重要であると考えられている。

太陽電池モジュールを長期間使用する場合、該太陽電池モジュール内の電気回路の漏電や腐食を防ぐために、太陽電池モジュール用保護シートには、高い耐湿熱性、ガスバリア性が求められている。
従来、太陽電池モジュール用保護シートの基材としては、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）や表面に無機酸化物をコーティングしたＰＥＴが一般に使用されていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるカバー材であって、透明高耐光フィルムと透明高防湿フィルムとを、紫外線吸収剤を配合した接着剤で積層一体化してなる太陽電池用カバー材が開示されている。前記透明高耐光フィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂フィルム、或いは、アクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂に紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂組成物を成膜したものが挙げられている。前記透明高防湿フィルムとしては、ＰＥＴフィルム等に、シリカ又はアルミナ等の無機酸化物をコーティングした透明フィルム、或いは、この透明フィルム２枚をコーティング面同士を貼り合わせてなる積層フィルムが挙げられている。

特開２０００−１７４２９７号公報

太陽電池モジュールは、一般の住宅等に設置する場合、その住宅の屋根に設置することが多い。そのため、太陽電池モジュールは、十分な難燃性を有していることが求められており、太陽電池モジュール用保護シートについても十分な難燃性を有していることが求められている。
しかしながら、フッ素フィルムとＰＥＴフィルムとを接着剤で貼り合わせた積層フィルムは、難燃性が不十分であった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、実用上十分な難燃性を有する太陽電池モジュール用裏面保護シートの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、ポリフェニレンサルファイド製の基材シートの一方又は両方の面側にフッ素樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記フッ素樹脂層のハロゲン質量比が５０％以上であることを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供する。

本発明において、前記フッ素樹脂層は、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、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、ポリクロロトリフルオロエチレンからなる群から選択される１種又は２種以上の樹脂からなるフィルムであることが好ましい。

本発明において、前記基材シートの一方の面に前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化してなるものであることが好ましい。

本発明において、前記基材シートの両方の面に前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化してなるものであることが好ましい。

また本発明は、前記太陽電池モジュール用裏面保護シートが接着されてなる太陽電池モジュールを提供する。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、ポリフェニレンサルファイド製の基材シートの一方又は両方の面側に、ハロゲン質量比が５０％以上のフッ素樹脂層を積層したものなので、実用上十分な難燃性を有しており、安全性の高いものとなる。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体に本発明に係る前記太陽電池モジュール用裏面保護シートを接着したものなので、モジュールの難燃性が改善され、安全性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池モジュールの構成を示した模式図である。 本発明に係る実施例１で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 本発明に係る実施例２で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 本発明に係る実施例３で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 本発明に係る実施例４で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 比較例１で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 比較例２で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 比較例３で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。 比較例４で作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートの構成を示す断面図である。

図１は、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート（以下、裏面保護シートと記す）を用いる太陽電池モジュールの構成を示した模式図である。
図１に例示するように、本発明の裏面保護シートを用いる太陽電池モジュール５０の構成は、表面保護シート１０、裏面保護シート２０、封止材３０、太陽電池セル４０を有する。この太陽電池モジュールは、一般の住宅等に設置する場合、その住宅の屋根に設置することが多い。そのため、太陽電池モジュールは、十分な難燃性を有していることが求められている。特に、裏面保護シートは、屋根に隣接して設置されることから、十分な難燃性を有していることが求められている。

本発明の裏面保護シートは、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略記する）製の基材シートの一方又は両方の面側にフッ素樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記フッ素樹脂層のハロゲン質量比が５０％以上であることを特徴としている。
なお、本発明において「ハロゲン質量比」とは、フッ素樹脂層に用いられる樹脂の質量に対し含有するハロゲン原子の質量比（％）のことを言う。

前記基材シートの材料であるＰＰＳは、ベンゼン環と硫黄原子とが交互に結合した直鎖状構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂であり、従来の基材シート材料であるＰＥＴと比べ、難燃性に優れている。また、基材シートの材料として用いるＰＰＳは、ＰＰＳ単独であっても良いし、ＰＰＳと別な樹脂材料とのポリマーアロイであってもよい。

前記基材シートの厚さとしては、太陽電池システムが要求する電気絶縁性、軽量性などに基づいて選択すればよく、例えば、厚さ１０〜３００μｍの範囲であることが好ましく、３０〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、５０〜１５０μｍの範囲であることがさらに好ましい。このようなＰＰＳ製の基材シートの市販品としては、例えば、東レ社製のトレリナ（商品名）が挙げられる。

前記フッ素樹脂層としては、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと記す）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（以下、ＥＴＦＥと記す）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（以下、ＥＣＴＦＥと記す）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（以下、ＰＦＡと記す）、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（以下、ＦＥＰと記す）、ポリクロロトリフルオロエチレン（以下、ＰＣＴＦＥと記す）からなる群から選択される１種又は２種以上の樹脂からなるフィルムであることが好ましい。これらの樹脂のハロゲン質量比は以下の通りである。
・ＰＶＤＦ ：ハロゲン質量比 ５９．３％
・ＥＴＦＥ ：ハロゲン質量比 ５９．３％
・ＥＣＴＦＥ：ハロゲン質量比 ６４．３％
・ＰＦＡ ：ハロゲン質量比 ７１．４％
・ＦＥＰ ：ハロゲン質量比 ７６．０％
・ＰＣＴＦＥ：ハロゲン質量比 ７９．５％
なお、ポリフッ化ビニル（以下、ＰＶＦと記す）のハロゲン質量比は４１．３％であり、本発明のハロゲン質量比の基準未満であるため、本発明のフッ素樹脂層としては不適である。

本発明の裏面保護シートは、ＰＰＳ製の基材シートの一方又は両方の面に、ハロゲン質量比が５０％以上のフッ素樹脂層を積層したものなので、実用上十分な難燃性を有しており、安全性の高いものとなる。このフッ素樹脂層として、ハロゲン質量比が５０％未満の樹脂を用いた場合、難燃性が不十分となり、ドリッピング（燃焼物が落下すること）を生じるおそれがあり、実用上十分な難燃性を有する裏面保護シートの提供が困難となる。

前記フッ素樹脂層の厚さは特に限定されず、このフッ素樹脂層による難燃性確保、軽量性などに基づいて選択すればよく、例えば、厚さ１０〜２００μｍの範囲であることが好ましく、１５〜１００μｍの範囲であることがより好ましく、２０〜５０μｍの範囲であることがさらに好ましい。

前記基材シート及び前記フッ素樹脂層には、必要に応じて、顔料、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、難燃剤、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
顔料としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されない。例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、ペリレン、マイカ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、蓚酸アニリド系、シアノアクリレート系およびトリアジン系等が挙げられる。

本発明の裏面保護シートは、ＰＰＳ製の基材シートの一方又は両方の面に、前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化した構成とすることが好ましい。この積層一体化に用いる接着剤は、前記基材シートと前記フッ素樹脂層とを強固に接着できれば特に制限されず、例えばウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の裏面保護シートにおいて、ＰＰＳ製の基材シートの一方の面に、前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化した構成（図２〜図４参照）とすれば、比較的簡単に製造でき、実用上十分な難燃性を有する裏面保護シートが得られる。
また、ＰＰＳ製の基材シートの両方の面に、前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化した構成（図５参照）とすれば、基材シートの両面側に難燃性に優れたフッ素樹脂層を設けたことで、難燃性に特に優れた裏面保護シートを提供することができる。

［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池モジュールは、図１に示すように、太陽電池モジュール５０の封止材３０の裏面側に、前述した裏面保護シートを接着して積層したものである。
この太陽電池モジュール５０の種類や構造は特に限定されず、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）太陽電池、ｃ−Ｓｉ（結晶シリコン）太陽電池、μｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）太陽電池、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）などの化合物半導体型太陽電池、色素増感型太陽電池とすることができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するためのものではない。

（使用した基材シート）
・ＰＰＳ製基材シート：東レ社製、商品名「トレリナ」、厚み１２５μｍ
・ＰＥＴ製基材シート：帝人デュポンフィルム社製、商品名「メリネックス ２３８」、厚み１２５μｍ）

（使用したフッ素樹脂フィルム）
・ＰＶＤＦフィルム：アルケマ社製、商品名「ＫＹＮＡＲ ３０２−ＰＧＭ−ＴＲ」、厚み３０μｍ、ＰＶＤＦのハロゲン質量比５９．３％
・ＥＴＦＥフィルム：旭硝子社製、商品名「Ｆｌｕｏｎ ＥＴＦＥ Ｆｉｌｍ」、厚み２５μｍ、ＥＴＦＥのハロゲン質量比５９．３％
・ＰＣＴＦＥフィルム：ダイキン工業社製、商品名「ネオフロン ＰＣＴＦＥ フィルム ＤＦ−００２５Ｃ１」、厚み２５μｍ、ＰＣＴＦＥのハロゲン質量比７９．５％
・ＰＶＦフィルム：デュポン社製、商品名「テドラー ＰＶＦ フィルム」、厚み３８μｍ、ＰＶＦのハロゲン質量比４１．３％

（使用した接着剤）
タケラックＡ−５１５（三井化学社製、ポリエステルポリオール、固形分６０％）１００質量部と、タケネートＡ−５０（三井化学社製、キシレンジイソシアネート、固形分７５％）１１．１質量部とを混合したものにさらに酢酸エチル２７８．３質量部を加えて混合することにより、ウレタン系接着剤を調製した。

［実施例１］
前記ＰＰＳ基材シートの一方の面に、前記接着剤を乾燥塗膜厚さが５μｍとなるようにロッドコーターを用いて塗工し、８０℃で１分間乾燥してウレタン系接着剤層を形成した。得られたウレタン系接着剤層に、前記ＰＶＤＦフィルムを重ね、常温にてラミネートし、２３℃５０％ＲＨ環境下で７日間養生した。
その結果、図２に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の一方の面にＰＶＤＦフィルム６３を接着剤６２で積層一体化してなる実施例１の裏面保護シート６０Ａを得た。

［実施例２］
実施例１でのＰＶＤＦフィルム６３に代えて、前記ＥＴＦＥフィルム６４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、図３に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の一方の面にＥＴＦＥフィルム６４を接着剤６２で積層一体化してなる実施例２の裏面保護シート６０Ｂを得た。

［実施例３］
実施例１でのＰＶＤＦフィルム６３に代えて、前記ＰＣＴＦＥフィルム６５を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、図４に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の一方の面にＰＣＴＦＥフィルム６５を接着剤６２で積層一体化してなる実施例３の裏面保護シート６０Ｃを得た。

［実施例４］
前記ＰＰＳ基材シートの両方の面に、前記接着剤を乾燥塗膜厚さが１０μｍとなるようにロッドコーターを用いて塗工し、８０℃で１分間乾燥してウレタン系接着剤層を形成した。ＰＰＳ基材シートの両方の面に形成したウレタン系接着剤層に、それぞれＰＶＤＦフィルムを重ね、常温にてラミネートし、２３℃５０％ＲＨ環境下で７日間養生した。
その結果、図５に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の両方の面にＰＶＤＦフィルム６３を接着剤６２で積層一体化してなる実施例４の裏面保護シート６０Ｄを得た。

［比較例１］
実施例１でのＰＶＤＦフィルム６３に代えて、前記ＰＶＦフィルム７１を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、図６に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の一方の面にＰＶＦフィルム７１を接着剤６２で積層一体化してなる比較例１の裏面保護シート７０Ａを得た。

［比較例２］
実施例１でのＰＰＳ基材シート６１に代えて、前記ＰＥＴ基材シート７２を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、図７に示すように、ＰＥＴ基材シート７２の一方の面にＰＶＤＦフィルム６３を接着剤６２で積層一体化してなる比較例２の裏面保護シート７０Ｂを得た。

［比較例３］
実施例４でのＰＶＤＦフィルム６３に代えて、前記ＰＶＦフィルム７１を用いたこと以外は、実施例４と同様にして、図８に示すように、ＰＰＳ基材シート６１の両方の面にＰＶＦフィルム７１を接着剤６２で積層一体化してなる比較例３の裏面保護シート７０Ｃを得た。

［比較例４］
実施例４でのＰＰＳ基材シート６１に代えて、前記ＰＥＴ基材シート７２を用いたこと以外は、実施例４と同様にして、図９に示すように、ＰＥＴ基材シート７２の両方の面にＰＶＤＦフィルム６３を接着剤６２で積層一体化してなる比較例４の裏面保護シート７０Ｄを得た。

前述した通り作製した実施例１〜４の裏面保護シート６０Ａ〜６０Ｄ、及び比較例１〜４の裏面保護シート７０Ａ〜７０Ｄについて、以下の垂直燃焼試験を実施し、難燃性を比較した。結果を表１に記す。

＜垂直燃焼試験＞
ＡＳＴＭ Ｄ４８０４に準拠して、垂直燃焼試験を行い、燃焼時間とドリッピングの有無を観察した。すなわち、各裏面保護シート試験片（２００ｍｍ×５０ｍｍ）を円筒状に巻き、クランプに垂直に取り付け、２０ｍｍ炎による３秒間接炎を２回行った。

表１の結果から、ＰＰＳ製の基材シートの一方又は両方の面に、ハロゲン質量比が５０％以上のフッ素樹脂層を積層した本発明に係る実施例１〜４の裏面保護シート６０Ａ〜６０Ｄは、優れた難燃性を有していることが実証された。
一方、ハロゲン質量比が５０％未満であるＰＶＦフィルムを積層した比較例１は、難燃性が不良であった。
また基材シートとしてＰＥＴ製基材シートを用いた比較例２についても、難燃性は不良であった。
ＰＰＳ製基材シートの両面にＰＶＦフィルムを積層した比較例３、及びＰＥＴ製基材シートの両面にＰＶＤＦフィルムを積層した比較例４は、実施例１〜４に比べて難燃性がやや劣っていた。

本発明の裏面保護シートは、ポリフェニレンサルファイド製の基材シートの一方又は両方の面側に、ハロゲン質量比が５０％以上のフッ素樹脂層を積層したものなので、実用上十分な難燃性を有しており、安全性の高いものとなる。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体に本発明に係る前記太陽電池モジュール用裏面保護シートを接着したものなので、モジュールの難燃性が改善され、安全性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

１０ 表面保護シート
２０ 裏面保護シート
３０ 封止材
４０ 太陽電池セル
５０ 太陽電池モジュール
６０Ａ〜６０Ｄ 裏面保護シート
６１ ＰＰＳ製基材シート
６２ 接着剤
６３ ＰＶＤＦフィルム（フッ素樹脂層）
６４ ＥＴＦＥフィルム（フッ素樹脂層）
６５ ＰＣＴＦＥフィルム（フッ素樹脂層）

Claims (5)

1. ポリフェニレンサルファイド製の基材シートの一方又は両方の面側にフッ素樹脂層が積層された太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記フッ素樹脂層のハロゲン質量比が５０％以上であることを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。
2. 前記フッ素樹脂層は、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、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、ポリクロロトリフルオロエチレンからなる群から選択される１種又は２種以上の樹脂からなるフィルムである請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
3. 前記基材シートの一方の面に前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化してなる請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
4. 前記基材シートの両方の面に前記フッ素樹脂層を接着剤で積層一体化してなる請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートが接着されてなる太陽電池モジュール。

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