JP2011204881A - 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】光反射性に優れ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】アルミニウムシート１１と、アルミニウムシート１１の少なくとも一方の面１１ａの側に積層されたオレフィン系樹脂層１２と、を備えた太陽電池モジュール用裏面保護シート１０であって、オレフィン系樹脂層１２が、白色顔料を含有す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１０；前記白色顔料が、二酸化チタンからな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１０；前記オレフィン系樹脂層１２が、極性基含有ポリオレフィン系ポリマーを含有す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１０；及び、前記太陽電池モジュール用保護シート１０を用いた太陽電池モジュール。
【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、及びそれを用い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。
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、それらを密閉状態で内包する封止材、および保護シートからなる。太陽電池セルを内包した封止材の受光面側（表面側）とその裏面側には、それぞれ表面保護シートと裏面保護シートとが接着されている。本明細書中において、表面保護シート及び裏面保護シートを総称して「保護シート」ということがある。
屋外及び屋内において長期間の使用に耐えうる耐候性及び耐久性を太陽電池モジュールにもたせるためには、太陽電池セル及び封止材を風雨、湿気、砂埃、機械的な衝撃などから守り、太陽電池モジュールの内部を外気から遮断して密閉した状態に保つことが必要である。このため、前記太陽電池モジュール用保護シートには、耐候性に優れることが求められる。

また、裏面保護シートには、太陽電池モジュールの表面保護シート側の受光面から入射した光が、複数の太陽電池セル間の隙間を通って裏面側に抜け出すことによる受光ロスを少しでも減少させるために、裏面保護シートに高い光反射性を持たせ、これによって太陽電池セル間の隙間を通って抜け出す光を反射して太陽電池セル側に戻し、受光ロスを減じて発電効率を高める機能を付与することが要求されている。
従来の裏面保護シートでは、その光反射性を高めるために、熱可塑性樹脂シートに二酸化チタンを含むものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２７００２５号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている、熱可塑性樹脂シートに二酸化チタンを含むのみの裏面保護シートでは、その光反射性は不十分であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、光反射性に優れる太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、アルミニウムシートと、該アルミニウムシートの少なくとも一方の面の側に積層されたオレフィン系樹脂層と、を備えた太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記オレフィン系樹脂層が、白色顔料を含有す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。
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、前記白色顔料が、二酸化チタンからなることが好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、前記オレフィン系樹脂層は、極性基含有ポリオレフィン系ポリマーを含有することが好ましい。
さらに、本発明は、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用い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、アルミニウムシートと、該アルミニウムシートの少なくとも一方の面の側に積層されたオレフィン系樹脂層と、を備え、該オレフィン樹脂層が白色顔料を含有するため、光反射性に優れる。
また、本発明の前記太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いてなる太陽電池モジュールでは、太陽電池セル間の隙間を通って抜け出す光を裏面保護シートが反射して太陽電池セル側に戻すため、反射効率が高くなり、該太陽電池モジュールは発電効率に優れる。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第一の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第二の実施形態を示す概略断面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。

［太陽電池モジュール用裏面保護シート］
以下、本発明の太陽電池モジュール用保護シートの実施の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（１）第一の実施形態
図１は、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第一の実施形態を示す概略断面図である。
この第一の実施形態の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０は、アルミニウムシート１１と、アルミニウムシート１１の一方の面１１ａに積層されたオレフィン系樹脂層１２とから概略構成されている。オレフィン系樹脂層１２は、接着層を介することなく、アルミニウムシート１１の一方の面１１ａに積層されている。
この第一の実施形態の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０は、オレフィン系樹脂層１２を太陽電池モジュールの受光面側として、太陽電池モジュールの裏面保護シートに適用されるものである。

アルミニウムシート１１としては、アルミニウムからなるシートであれば特に限定されず、純アルミニウムを含有するシートであっても、アルミニウム合金からなるシートであってもよい。アルミニウムシート１１は、軽量性、並びに、入手及び加工の容易性の観点から、アルミニウム箔であることが好ましい。アルミニウム箔の材質としては、ＪＩＳ Ｈ４１６０において規定される、１Ｎ３０、１０８５、１Ｎ９０、１Ｎ９９、３００３、３００４、５０５２、８０７９、８０２１等が好ましいものとして挙げられる。

アルミニウムシート１１の厚さとしては、太陽電池システムに要求される光反射性及び軽量性に基づいて適宜決定すればよく、通常、５〜２５０μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、アルミニウムシート１１がアルミニウム箔である場合、光反射性及び軽量性の観点から、６〜２００μｍの範囲であることが好ましく、１０〜１５０μｍの範囲であることがより好ましく、１５〜１００μｍの範囲であることがさらに好ましい。

オレフィン系樹脂層１２は、オレフィン系ポリマーを含有する樹脂材料からなり、白色顔料を含有する。
オレフィン系樹脂層１２は、太陽電池モジュールを構成する封止材との接着に用いることができる。オレフィン系樹脂層１２は、太陽電池モジュールの封止材に対して、５０〜２００℃の加熱プレス加工によって接合することができ、封止材と強固に接着する。

また、オレフィン系樹脂層１２は、接着層を介することなく、アルミニウムシート１１の一方の面１１ａに直接積層されているため、接着層を形成する手間及びコストを省くことができる。また、オレフィン系樹脂層１２中のオレフィン系ポリマーの種類を好適に選択することによって、オレフィン系樹脂層１２とアルミニウムシート１１との接着を強固なものとすることができる。

オレフィン系樹脂層１２が含有するオレフィン系ポリマーとしては、電気絶縁性を有し、アルミニウムシート１１に積層可能であれば特に限定されず、一般的に太陽電池モジュール用裏面保護シートにおけるオレフィン系樹脂層に用いられるオレフィン系ポリマーが選択される。
オレフィン系ポリマーとしては、例えば、エチレン単位、プロピレン単位等のオレフィン単位を含む重合体が挙げられる。より具体的には、
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等のポリオレフィンポリマー；
オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）；
上記オレフィン単位と極性基を有する単位との共重合体、上記オレフィンポリマーに極性基を有する単位をグラフトしたポリマー等の、極性基含有ポリオレフィン系ポリマー；が挙げられる。
本発明のオレフィン系ポリマーとしては、極性基含有ポリオレフィン系ポリマーであることが好ましく、より具体的には、
エチレン単位と、（メタ）アクリル酸エステル単位とからなる共重合体；
エチレン単位と、酢酸ビニル単位とからなる共重合体（ＥＶＡ）；
エチレン単位と、酢酸ビニル単位と、無水マレイン酸単位とからなる共重合体；
エチレン単位と、（メタ）アクリル酸エステル単位と、グリシジル基を有する（メタ）アクリル酸エステル単位とからなる共重合体；
エチレン単位と、（メタ）アクリル酸エステル単位と、無水マレイン酸単位とからなる共重合体；
エチレンポリマーに、無水マレイン酸をグラフトしたポリマー；
等が挙げられる。

また、本発明におけるオレフィン系樹脂層１２を構成するオレフィン系ポリマーは、接着層を介することなく、アルミニウムシート１１と良好に直接接着しうるものであることが好ましい。
具体的には、厚み２０μｍのアルミニウムシートに、Ｔダイ製膜機により、オレフィン系樹脂層を構成するオレフィン系ポリマーを厚み１００μｍで積層して作製した太陽電池モジュール用裏面保護シートをＩＳＯ１１３３９：１９９３に準じて測定した、アルミニウムシートとオレフィン系樹脂層の界面の剥離接着強さが、好ましくは２．５Ｎ／２５ｍｍ以上、より好ましくは５Ｎ／２５ｍｍ以上、さらに好ましくは、７．５Ｎ／２５ｍｍ以上であるオレフィン系ポリマーが好ましい。

本発明におけるオレフィン系樹脂層１２が含有するオレフィン系ポリマーとしては、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタアクリル酸エステル共重合体、又は無水マレイン酸グラフトエチレン重合体が好ましい。

オレフィン系樹脂層１２が含有する白色顔料としては、白色を呈する顔料であれば特に限定されず、一般的に用いられる白色顔料が選択される。例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛（亜鉛華）、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、三酸化アンチモン、鉛白、塩基性炭酸塩、塩基性ケイ酸塩、リトポン等が挙げられる。なかでも、屈折率が高く、光反射性に優れるため、二酸化チタンが好ましい。
白色顔料の含有量は、オレフィン系ポリマーを含有する樹脂に対し、１．０〜５０質量％であることが好ましく、２．５〜４０質量％であることがより好ましく、５．０〜３０質量％であることがさらに好ましい。

オレフィン系樹脂層１２の厚さは、オレフィン系樹脂層が含有するオレフィン系ポリマーの種類に基づいて適宜調整すればよく、通常、５μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、オレフィン系樹脂層１２がエチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体を含有する層である場合、軽量性および電気絶縁性の観点から、その厚みが２０〜２５０μｍの範囲であることが好ましく、５０〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、８０〜１５０μｍの範囲であることがさらに好ましい。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０の光反射性は、そのオレフィン系樹脂層１２が形成されている側（アルミニウムシート１１が積層されている側の反対側）から、光を照射した場合に、反射される光の量（反射率）を測定することによって定められる。
前記反射率は、標準試料から反射される光の量を基準（１００％の反射率）とした場合の、測定試料から反射される光の量の割合である。ここで、標準試料としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）からなる標準版が用いられる。また、ここで、反射される光の量とは、鏡面反射される光の量および拡散反射される光の量の総和である。
前記反射率は、４００〜１２００ｎｍの波長範囲を１ｎｍ間隔で測定して得られた反射率の値の平均値（平均反射率）として求められる。該波長範囲とした根拠は、アモルファスシリコンからなる太陽電池セル、及び結晶シリコンからなる太陽電池セルは、一般に、上記波長範囲の光を効率よく光電変換するからである。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０の平均反射率は、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。９０％以上の平均反射率を有する太陽電池モジュール用保護シート１０は、該太陽電池裏面保護シート１０を用いてなる太陽電池モジュールの発電効率をより高めることができる。

以上で説明した第一の実施形態としての、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０は、アルミニウムシート１１と、白色顔料を含むオレフィン系樹脂層１２とが積層されて構成されているため、白色顔料を含むオレフィン系樹脂層１２のみから構成される裏面保護シートよりも、光反射性を高めることができる。

（２）第二の実施形態
図２は、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第二の実施形態を示す大略断面図である。図２において、図１に示した太陽電池モジュール用裏面保護シート１０と同じ構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
この第二の実施形態の太陽電池モジュール用裏面保護シート２０は、アルミニウムシート１１と、アルミニウムシート１１の一方の面１１ａに積層されたオレフィン系樹脂層１２とを有し、アルミニウムシート１１のオレフィン系樹脂層１２が積層された面１１aとは反対の面１１ｂの側に樹脂シート１３を設けることにより、支持性を向上させることができる。
この第二の実施形態の太陽電池モジュール用裏面保護シート２０は、第一の実施形態と同様に、オレフィン系樹脂層１２を太陽電池モジュールの受光面側として、太陽電池モジュールの裏面保護シートに適用されるものである。

樹脂シート１３としては、特に限定されず、太陽電池モジュール用保護シートにおける樹脂シートとして一般に用いられるものが選択される。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６）、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエステルウレタン、ポリｍ−フェニレンイソフタルアミド、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミドなどのポリマーからなるシートが挙げられる。これらの中でも、電気絶縁性、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性および成形性が良好であることから、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮなどのポリエステルからなるシートが好ましく、より具体的にはＰＥＴシートが好適である。

樹脂シート１３の厚みは、太陽電池モジュールに要求される電気絶縁性に基づいて適宜設定され、通常、１０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、樹脂シート１３がＰＥＴシートである場合、軽量性および電気絶縁性の観点から、その厚みが２０μｍ〜２７５μｍの範囲であることが好ましく、３０μｍ〜２５０μｍの範囲であることがより好ましく、５０μｍ〜２００μｍの範囲であることが最も好ましい。

また、樹脂シート１３には、本発明の効果を損なわない限りにおいて、耐候性、耐湿性等を高めるための表面改質処理が施されていてもよい。例えば前記ＰＥＴシートにシリカ（ＳｉＯ_２）および／またはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を蒸着することにより、当該太陽電池モジュール用保護シートの耐候性、耐湿性等を高めることができる。なお、当該シリカおよび／またはアルミナの蒸着処理は、前記樹脂シートの両面に行なわれてもよく、いずれか一方の面にのみ行われてもよい。

アルミニウムシート１１のオレフィン系樹脂層１２が積層された面１１aとは反対の面１１ｂの側に樹脂シート１３を設ける方法としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されず、図２に示すように、アルミニウムシート１１と樹脂シート１３との間に、さらに接着層１４を設けて、該接着層１４を介して、アルミニウムシート１１と樹脂シート１３を積層させることができる。

接着層１４としては、アルミニウムシート１１と樹脂シート１３とに対して接着性を有する接着剤を含むものであることが好ましい。
該接着剤としては、特に限定されず、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤等を挙げることができる。また、接着性を向上させるために、樹脂シート１３の当該接着層側の面をコロナ処理および／または化学薬品処理してもよい。

［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池モジュールは、図３の模式図で示すように、本発明に係る太陽電池モジュール用裏面保護シート１０，２０を、太陽電池セル４０を内包する封止材３０からなる封止面の受光面とは反対の面に積層させることにより、当該太陽電池モジュール１００内の太陽電池セル４０および封止材３０を、太陽電池モジュール用表面保護シート５０と共に、風雨、湿気、砂埃、機械的な衝撃などから守り、当該太陽電池モジュール１００の内部を外気から遮断して密閉した状態に保つことができる。

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
厚み２０μｍのアルミニウムシート（１Ｎ３０材：日本製箔社製）の一方の面に、Ｔダイ製膜機（シリンダー温度：２００℃、Ｔダイ温度：３００℃）により、５．０質量％二酸化チタンを配合し溶融した、エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体（ＢＯＮＤＩＮＥ ＬＸ４１１０、エチレン９２重量％ エチルアクリレート５重量％ 無水マレイン酸３重量％、Ａｒｋｅｍａ社製）を押し出して積層し、厚み１００μｍのオレフィン系樹脂層を形成し、実施例１の太陽電池モジュール用裏面保護シートを得た。

［実施例２］
エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体を、エチレン−アクリル酸エステル‐グリシジルメタクリレート共重合体（ＬＯＴＡＤＥＲ ＡＸ８８４０：Ａｒｋｅｍａ社製）に変更した以外は、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裏面保護シートを得た。

［実施例３］
エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体を、無水マレイン酸グラフトポリエチレンポリマー（ＯＲＥＶＡＣ Ｇ １８３１９：Ａｒｋｅｍａ社製）に変更した以外は、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裏面保護シートを得た。

[実施例４]
樹脂シートとして厚さ５０μｍのＰＥＴシート（ルミラーＸ１０Ｓ：東レ社製）上に接着剤［三井化学社製Ａ−５１５と三井化学社製Ａ−３とを９：１の割合で混合］をロッドコーターで塗布して、８０℃、１分間乾燥して厚み１０μｍの接着層を形成した。この接着層面と実施例１で作製した積層体のアルミニウム面とをラミネートして、実施例４の太陽電池モジュール用裏面保護シートを得た。
[実施例５]
エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体を、エチレン−酢酸ビニル共重合体（エバテートＤ３０２２、エチレン９４重量％ 酢酸ビニル６重量％、住友化学社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして実施例５の太陽電池モジュール用裏面保護シートを得た。

[比較例１]
二酸化チタンを含まないエチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体（ＢＯＮＤＩＮＥ ＬＸ４１１０、エチレン９２重量％ エチルアクリレート５重量％ 無水マレイン酸３重量％、Ａｒｋｅｍａ社製）に変更した以外は実施例１と同様にして比較例１の太陽電池モジュール用裏面保護シートを得た。

[比較例２]
アルミニウムシートを用いず、５．０質量％二酸化チタンを配合したエチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体（ＢＯＮＤＩＮＥ ＬＸ４１１０、エチレン９２重量％ エチルアクリレート５重量％ 無水マレイン酸３重量％、Ａｒｋｅｍａ社製）を厚み１００μｍとなるように、Ｔダイ製膜により製膜して、比較例２の太陽電池モジュール用裏面保護シートを得た。

＜光反射性評価＞
実施例１〜５および比較例１〜２の太陽電池モジュール用裏面保護シートを、３０ｍｍ×５０ｍｍに切断し、試験片を作製した。
これら試験片のオレフィン系樹脂層側から、分光光度計ＵＶ−３６００（島津製作所製）により、４００〜１２００ｎｍの範囲で分光反射率を測定し、その平均値を求めた。結果を表１に示す。

＜接着性試験＞
オレフィン系樹脂層とアルミニウムシートとの界面の剥離接着強さ
具体的には、実施例１〜５および比較例１〜２の保護シートを２５ｍｍ×１５０ｍｍに切断し、ＩＳＯ１１３３９：１９９３に準じて、２３℃５０％ＲＨの環境で、剥離速度３００ｍｍ／分で剥離接着強さを測定した。結果を表１に示す。

上記結果から、本発明に係る実施例１〜５の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、平均反射率が高く、光反射性に優れることが確認できた。

１０、２０ 太陽電池モジュール用裏面保護シート
１１ アルミニウムシート
１２ オレフィン系樹脂層
１３ 樹脂シート
１４ 接着層
３０ 封止材
４０ 太陽電池セル
５０ 太陽電池モジュール用表面保護シート
１００ 太陽電池モジュール

Claims (4)

1. アルミニウムシートと、該アルミニウムシートの少なくとも一方の面の側に積層されたオレフィン系樹脂層と、を備えた太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
   前記オレフィン系樹脂層が、白色顔料を含有す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. 前記白色顔料が、二酸化チタンからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
3. 前記オレフィン系樹脂層が、極性基含有ポリオレフィン系ポリマーを含有することを特徴とする請求項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. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いてなる太陽電池モジュール。

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