JP2011181636A - 遮熱組成物、太陽電池用部材及び太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A1)成分:数平均粒子径が1nm〜400nmのシリカと、(A2)成分:数平均粒子径が1nm〜2000nmの赤外線吸収剤と、(B)成分:数平均粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、を含む遮熱組成物から成る太陽電池用部材10を太陽電池パネルの受光面に使用する。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
(A1)成分:数平均粒子径が1nm〜400nmのシリカと、
(A2)成分:数平均粒子径が1nm〜2000nmの赤外線吸収剤と、
(B)成分:数平均粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、
を含む遮熱組成物。
〔2〕
前記(A2)成分が、錫をドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化錫、酸化セリウム、酸化亜鉛、及びシリカで被覆された当該剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である〔1〕に記載の遮熱組成物。
〔3〕
前記(B)成分が、
(b1)成分:加水分解性珪素化合物と、
(b2)成分:水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基及びエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニル単量体と、
(b3)成分:乳化剤と、
(b4)成分:水と、を含む重合原液中で、前記(b1)成分及び前記(b2)成分を重合して得られる重合体エマルジョン粒子である〔1〕又は〔2〕に記載の遮熱組成物。
〔4〕
前記(B)成分の含有量に対する前記(A1)成分と前記(A2)成分との総含有量((A1+A2)/(B))の質量比が60/100〜1000/100であり、
前記(B)成分と前記(A1)成分の合計含有量に対する前記(A2)成分の含有量の質量比((A2)/(B+A1))が、0.05/100〜40/100である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔5〕
前記(B)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(B))が、0.1/1〜0.5/1である、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔6〕
前記(A1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(A1))が、0.1/1〜1/1である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔7〕
前記(B)成分が、コア層と、当該コア層を被覆する1層又は2層以上のシェル層と、を備えるコア/シェル構造を有する、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔8〕
前記コア層において、前記(b1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(b1))が、0.01/1〜1/1であり、
前記シェル層の最外層において、前記(b1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(b1))が、0.1/1〜5/1である、〔7〕に記載の遮熱組成物。
〔9〕
前記(B)成分が、前記コア層を形成するシード粒子を含む前記重合原液中で、前記(b1)成分及び前記(b2)成分を重合して得られる重合体エマルジョン粒子であり、
前記シード粒子が、前記(b1)成分、前記(b2)成分及び(b5)前記(b2)成分と共重合可能な他のビニル単量体からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の成分を重合して得られる粒子である、〔7〕又は〔8〕に記載の遮熱組成物。
〔10〕
前記(b2)成分が、2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体である、〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔11〕
(C)成分:下記式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の加水分解性珪素化合物をさらに含み、
前記(A1)成分の含有量に対する前記(C)成分の含有量の質量比((C)/(A1))が、1/100〜100/100である、〔1〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
R1 nSiX4-n (1)
(式(1)中、R1は、水素原子、あるいは、ハロゲン基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基を有していてもよい、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基若しくはアリール基を表す。Xは、加水分解性基を表し、nは0〜3の整数である。)
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
(式(2)中、Xは加水分解性基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を表す。nは0又は1である。)
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
(式(3)中、R3は炭素数1〜6のアルキル基を表す。nは2〜8の整数である。)
〔12〕
前記(B)成分の数平均粒子径が10〜100nmである、〔1〕〜〔11〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔13〕
前記(A1)成分が、数平均粒子径が1nm〜400nmのコロイダルシリカである〔1〕〜〔12〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔14〕
前記(A2)成分が、波長1000nm〜2500nmの波長域で0.1%以上の吸収がある〔1〕〜〔13〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
〔15〕
基材と、
前記基材上に〔1〕〜〔14〕のいずれか一項に記載の遮熱組成物を塗布し、乾燥させて形成された塗膜と、
を備える太陽電池用部材。
〔16〕
太陽電池の保護部材である、〔15〕に記載の太陽電池用部材。
〔17〕
〔15〕又は〔16〕に記載の太陽電池用部材と、
前記太陽電池用部材と対向して配置されるバックシートと、
前記太陽電池用部材と前記バックシートの間に配置される発電素子と、
を備える太陽電池。
SiWxRy (4)
ここで、式中、Wは炭素数1〜20のアルコキシ基、水酸基、炭素数1〜20のアセトキシ基、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20のオキシム基、エノキシ基、アミノキシ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表す。Rは、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭化水素基を表す。xは1以上4以下の整数であり、yは0以上3以下の整数である。また、x+y=4である。
(R’2SiO)m (5)
ここで、式中、R’は、水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。mは整数であり、2≦m≦20である。
中でも、反応性等の点からオクタメチルシクロテトラシロキサン等の環状ジメチルシロキサンオリゴマーが好ましい。
R1 nSiX4-n (1)
ここで、式(1)中、R1は水素原子、あるいは、ハロゲン基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基を有していてもよい、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基若しくはアリール基を示す。Xは、加水分解性基を示し、nは0〜3の整数である。加水分解性基は加水分解により水酸基が生じる基であれば特に限定されず、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、フェノキシ基、オキシム基等が挙げられる。
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
ここで、式(2)中、Xは加水分解性基を示し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を示す。nは0又は1である。
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
ここで、式(3)中、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示す。nは2〜8の整数である。
試料中の固形分含有量が1〜20質量%となるよう適宜溶媒を加えて希釈し、湿式粒度分析計(日機装製マイクロトラックUPA−9230)を用いて、試料に含まれる粒子の数平均粒子径を測定した。
塗膜の表面に脱イオン水の水滴を載せ、23℃で1分間放置した後、接触角測定装置(協和界面科学製、CA−X150型接触角計)を用いて、その水滴の接触角を測定した。
濁度計(日本電色工業製、商品名「NDH2000」)を用い、JIS−K7105に準じて、基材と塗膜との積層体であるエネルギー変換装置用部材及び塗膜の全光線透過率を測定した。
膜厚計(大塚電子製、商品名「FE−3000」)を用い、基材上に積層された塗膜の屈折率(波長:633nm)を測定した。
赤外分光光度計(日本分光製「FT/IR4100」を用い、塗膜の赤外線吸収率を測定した(測定波長1300nm)
定格出力70Wの太陽電池に遮蔽性組成物を塗布して得られた太陽電池モジュールを、屋外(川崎市)に30度の傾斜角度で曝露し、モジュールの背面に取り付けた熱電対で太陽電池のモジュールの温度を測定した。測定時の天気は晴れ、大気温度は28℃であった。
<重合体エマルジョン粒子(B−1)水分散体の合成>
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応容器に、イオン交換水1600g、ドデシルベンゼンスルホン酸6gを投入した後、撹拌下で温度を80℃に加温した。これに、ジメチルジメトキシシラン185gとフェニルトリメトキシシラン117gとの混合液を反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下し、その後、反応容器中の温度を80℃に維持した状態で約1時間撹拌を続行した。次にアクリル酸ブチル86g、フェニルトリメトキシシラン133g及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gの混合液と、ジエチルアクリルアミド137g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(旭電化(株)製、商品名「アデカリアソープSR−1025」、固形分25質量%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g及びイオン交換水1900gの混合液とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応容器中の温度を80℃に維持した状態で約2時間撹拌を続行した後、液を室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過した後、イオン交換水で液中の固形分を10.0質量%に調整し、(B)成分である数平均粒子径70nmの重合体エマルジョン粒子の水分散体を得た。
コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製、商品名「スノーテックス−OS」((A1)成分)を水で希釈して、固形分10質量%の分散液(粒子の数平均粒子径8nm)に調整した。そこに、固形分10質量%のATO微粒子分散液、粒子径30nm((A2)成分)と製造例1で合成した重合体エマルジョン粒子の水分散体とを固形分換算でA1/A2/B=100/5/100(質量比)の割合で配合し、遮熱組成物を得た。得られた遮熱組成物を膜厚500nmになるように白板ガラス(厚み2mm、6×6cm角)上にディップコートにて塗布した後、70℃で30分間乾燥させて遮熱性塗膜を得た。
得られた遮熱性塗膜の物性は、初期接触角12度、全光線透過率94、屈折率1.40、赤外線吸収率5%、太陽電池モジュール温度45℃であった。
(C)成分としてテトラエトキシシラン(和光純薬製試薬特級)をA1/A2/B/C=200/10/100/100(質量比)の割合で添加した以外は実施例1と同様にして遮熱性塗膜を得た。
得られた遮熱性塗膜の物性は、初期接触角8度、全光線透過率93.5%、屈折率1.42、赤外線吸収率3%、太陽電池モジュール温度46℃であった。
コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製、商品名「スノーテックス−OS」((A1)成分)を水で希釈して、固形分10質量%の分散液(粒子の数平均粒子径8nm)に調整した。そこに、固形分2質量%のCs/W複合酸化物微粒子分散液(Cs比率0.3)、粒子径60nm((A2)成分)と製造例1で合成した重合体エマルジョン粒子の水分散体、(C)成分としてテトラエトキシシラン(和光純薬製、試薬特級)を固形分換算でA1/A2/B/C=200/5/100/100(質量比)の割合で配合し、遮熱組成物を得た。得られた遮熱組成物を膜厚500nmになるように白板ガラス(厚み2mm、6×6cm角)上にディップコートにて塗布した後、70℃で30分間乾燥させて遮熱性塗膜を得た。
得られた遮熱性塗膜の物性は、初期接触角9度、全光線透過率93.1、屈折率1.40、赤外線吸収率5%、太陽電池モジュール温度45℃であった。
A2成分を含まない以外は実施例1と同様にして遮熱性塗膜を得た。
得られた遮熱性塗膜の物性は、初期接触角15度、全光線透過率93.2%、屈折率1.39、赤外線吸収率0%、太陽電池モジュール温度48℃であった。
10 太陽電池用部材
12 バックシート
14 発電素子
16 封止材
102 基材
104 塗膜
L 入射光
Claims (17)
- (A1)成分:数平均粒子径が1nm〜400nmのシリカと、
(A2)成分:数平均粒子径が1nm〜2000nmの赤外線吸収剤と、
(B)成分:数平均粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、
を含む遮熱組成物。 - 前記(A2)成分が、錫をドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化錫、酸化セリウム、酸化亜鉛、及びシリカで被覆された当該剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の遮熱組成物。
- 前記(B)成分が、
(b1)成分:加水分解性珪素化合物と、
(b2)成分:水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基及びエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニル単量体と、
(b3)成分:乳化剤と、
(b4)成分:水と、を含む重合原液中で、前記(b1)成分及び前記(b2)成分を重合して得られる重合体エマルジョン粒子である請求項1又は2に記載の遮熱組成物。 - 前記(B)成分の含有量に対する前記(A1)成分と前記(A2)成分との総含有量((A1+A2)/(B))の質量比が60/100〜1000/100であり、
前記(B)成分と前記(A1)成分の合計含有量に対する前記(A2)成分の含有量の質量比((A2)/(B+A1))が、0.05/100〜40/100である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遮熱組成物。 - 前記(B)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(B))が、0.1/1〜0.5/1である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 前記(A1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(A1))が、0.1/1〜1/1である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 前記(B)成分が、コア層と、当該コア層を被覆する1層又は2層以上のシェル層と、を備えるコア/シェル構造を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 前記コア層において、前記(b1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(b1))が、0.01/1〜1/1であり、
前記シェル層の最外層において、前記(b1)成分の含有量に対する前記(b2)成分の含有量の質量比((b2)/(b1))が、0.1/1〜5/1である、請求項7に記載の遮熱組成物。 - 前記(B)成分が、前記コア層を形成するシード粒子を含む前記重合原液中で、前記(b1)成分及び前記(b2)成分を重合して得られる重合体エマルジョン粒子であり、
前記シード粒子が、前記(b1)成分、前記(b2)成分及び(b5)前記(b2)成分と共重合可能な他のビニル単量体からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の成分を重合して得られる粒子である、請求項7又は8に記載の遮熱組成物。 - 前記(b2)成分が、2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体である、請求項3〜9のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- (C)成分:下記式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の加水分解性珪素化合物をさらに含み、
前記(A1)成分の含有量に対する前記(C)成分の含有量の質量比((C)/(A1))が、1/100〜100/100である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
R1 nSiX4-n (1)
(式(1)中、R1は、水素原子、あるいは、ハロゲン基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基を有していてもよい、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基若しくはアリール基を表す。Xは、加水分解性基を表し、nは0〜3の整数である。)
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
(式(2)中、Xは加水分解性基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を表す。nは0又は1である。)
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
(式(3)中、R3は炭素数1〜6のアルキル基を表す。nは2〜8の整数である。) - 前記(B)成分の数平均粒子径が10〜100nmである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 前記(A1)成分が、数平均粒子径が1nm〜400nmのコロイダルシリカである請求項1〜12のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 前記(A2)成分が、波長1000nm〜2500nmの波長域で0.1%以上の吸収がある請求項1〜13のいずれか一項に記載の遮熱組成物。
- 基材と、
前記基材上に請求項1〜14のいずれか一項に記載の遮熱組成物を塗布し、乾燥させて形成された塗膜と、
を備える太陽電池用部材。 - 太陽電池の保護部材である、請求項15に記載の太陽電池用部材。
- 請求項15又は16に記載の太陽電池用部材と、
前記太陽電池用部材と対向して配置されるバックシートと、
前記太陽電池用部材と前記バックシートの間に配置される発電素子と、
を備える太陽電池。
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