JP2011222947A - 太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールをラミネートする際に用いられるテフロン（登録商標）シートと、太陽電池用裏面保護シートとが、高温で接触することによるテフロン（登録商標）シートの汚染を防止できる太陽電池用裏面保護シート、並びにこの太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の太陽電池用裏面保護シートは、基材の一方の面側に少なくとも耐候層が積層され、前記基材の他方の面側に多層着色層が積層されており、前記多層着色層は、封止材に接着する側から少なくとも透明層と、着色層と、が順次積層された構成であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用裏面保護シート（太陽電池裏面封止用シート）に関し、さらに詳細には、太陽電池モジュールをラミネートする際に用いられるテフロン（登録商標）シートと、太陽電池用裏面保護シートとが、高温で接触することによるテフロン（登録商標）シートの汚染を防止できる太陽電池用裏面保護シート、並びにこの太陽電池用裏面保護シートを用いた太陽電池に関する。

近年、地球温暖化問題に対する内外各方面の関心が高まる中、二酸化炭素の排出抑制のために、様々な努力が続けられている。化石燃料の消費量の増大は大気中の二酸化炭素の増加をもたらし、その温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。この地球規模の問題を解決するために様々な検討が行われており、特に太陽光発電については、そのクリーン性や無公害性という点から期待が高まっている。

太陽電池は、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、単結晶、多結晶、又はアモルファスシリコン系の半導体からできている。太陽電池の構造としては、太陽電池素子単体（セル）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（約２０年）に亘ってセルを保護するために種々パッ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」と呼んでいる。

一般的に、太陽電池モジュールは、太陽光が当たる面をガラス面で覆い、熱可塑性プラスチック（特にエチレン−酢酸ビニル共重合体(ＥＶＡ)）からなる封止材で間隙を埋め、裏面が耐熱、耐候性プラスチック材料などからなる白色および黒色の裏面保護シートで保護された構造となっている。なお、白色の裏面保護シートを使用するのは光を反射させて発電効果を上げるためである。

ところで、通常、太陽電池モジュールのラミネートは、ラミネータ内の高温にした熱板を介して加熱されたテフロン（登録商標）シートを使用する。また、テフロン（登録商標）シート上にガラス板側がくるように太陽電池モジュールが配置されている。太陽電池モジュールをラミネートする際に、後工程である裏面保護シートのトリミングを容易にするために、ガラス板よりも大きさサイズに裏面保護シートをカットして、太陽電池モジュールをラミネートするので、裏面保護シートとテフロン（登録商標）シートが高温で接触することになる。裏面保護シートに着色樹脂を用いると、着色樹脂がテフロン（登録商標）シートに融けて付着することで、テフロン（登録商標）シートを汚すことになる。特に着色樹脂の付着は目立つ。テフロン（登録商標）シートが着色樹脂で汚れると生産ラインも着色樹脂で汚れ、太陽電池モジュール作製に悪影響を及ぼすことがある。

特開２００９−２１２１２２号公報 特開２００９−２１２１２３号公報 特開２００５−１１９２３号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールをラミネートする際に用いられるテフロン（登録商標）シートと、太陽電池用裏面保護シートとが、高温で接触すること
によるテフロン（登録商標）シートの汚染を防止できる太陽電池用裏面保護シート、並びにこの太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。

上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は以下のとおりである。 〔１〕基材の一方の面側に少なくとも耐候層が積層され、前記基材の他方の面側に多層着色層が積層されており、前記多層着色層は、封止材に接着する側から少なくとも透明層と、着色層と、が順次積層された構成であることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
〔２〕前記着色層は、第一の着色層と第二の着色層との二層構成であ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。
〔３〕前記多層着色層は、ポリオレフィン系樹脂からなり、ＭＩ値が５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔４〕前記多層着色層と前記基材との間にアンカーコート層を介することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔５〕前記着色層が、押出しラミネート加工方法により施されることを特徴とする請求項請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔６〕前記着色層が、着色フィルムを透明樹脂を用いて押出しサンドラミネート加工方法により施されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔７〕ガラス板と、前記ガラス板と対向して配置された裏面保護シートと、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間に配置された太陽電池モジュールとを備え、前記裏面保護シートに、請求項１乃至６の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シートを用いたことを特徴とする太陽電池。

本発明の太陽電池用裏面保護シートによれば、封止材と接触する樹脂を透明にすることで、テフロン（登録商標）シートの汚染を防止できる太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池を製造することができる。

本発明を説明するための一例を示す断面図。 本発明を説明するための第２の例を示す断面図。

以下、本発明を適用した太陽電池用裏面保護シート（太陽電池裏面封止用シート）及びこれを用いた太陽電池について、図面を参照して詳細に説明する。

＜太陽電池用裏面保護シート＞
先ず、図１に示す本発明を適用した太陽電池用裏面保護シート（以下、裏面保護シートという。）４について説明する。この裏面保護シート４は、図１に示すように、基材１を多層着色層２と耐候層３とが挟み込んだ状態で積層されてなる構造を有している。

（基材）
基材１は、裏面保護シート４自体の剛性および太陽電池モジュール内で発生した電気を外部との絶縁性を保つために設けている。基材１として使用されるフィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ)のフィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、エポキシ等を使用することができる。基材の厚さは、２５〜２５０μｍが好ましい。

（耐候層）
長時間の太陽光、風雨に暴露されても著しい劣化が起こらないものが望ましく、耐候層３に用いる素材としては、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、低オリゴマーＰＥＴをフィルム化したものや、またはそれらの樹脂を液化してコーティングしても構わない。耐候層３の厚みは、３〜１００μｍが好ましい。

（多層着色層）
多層着色層２は、少なくとも透明層と着色層とから構成されている。封止材に接触する側から透明層２ａと、第一の着色層２ｂと、第二の着色層２ｃと、が順次積層された三層構成である。多層着色層２に用いる樹脂素材としては、ポリビニルアセテート（ＥＶＡ）、アイオノマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂であり、封止材と融解して接着するものである。

ここで用いられる封止材は、特に限定はしないが、代表的な樹脂としては、ポリビニルアセテート（ＥＶＡ）、アイオノマー、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等の樹脂をシート状にしたもの、または、シランカップリング剤、架橋剤等の添加物をブレンドした後にシート状にして用いてもよい。

また、多層着色層２のＭＩ値（ＭＦＲ値）は５ｇ／１０ｍｉｎ以下が望ましい。これよりも高いＭＩ値になると、モジュールラミネート時の熱で透明層２ａ自体が融解して、テフロン（登録商標）シートを汚すことになる。

透明層２ａの樹脂素材は、封止材と接触する樹脂素材であるので着色はしない。第一の着色層２ｂは、任意の着色が可能である。裏面保護シートの要求として多い着色は、「白」、「黒」である。一般的には、「白」の着色に用いるのは、酸化チタンまたは硫酸バリウム等、「黒」の着色に用いるのは、カーボンブラックが挙げられる。第一の着色層２ｂはガラス側から視認できる。第二の着色層２ｃは、裏面保護シート５が透明の場合、耐候層３側から視認できる。透明層２ａの厚みを増すことにより、第一の着色層２ｂまたは第二の着色層２ｃに多くの顔料を添加しても製膜することが可能である。従来は、着色層が単層で多くの顔料を増やすと製膜時に膜割れが発生しやすくなり、製膜が難しくなる。

また、バリア層（図示していない。）は、基材１と耐候層３との間に、化合物系太陽電池や薄膜型太陽電池などの起電部にバリア性が必要な場合に積層される。バリア層には、アルミ箔、無機蒸着フィルムを用いることができる。また、基材１または耐候層３に無機蒸着膜を施してもよい。バリア層の水蒸気バリアは、１ｇ／ｍ^２ｄａｙ以下が好ましい。

（アンカーコート層）
２つを押出し加工で製膜する場合、アンカーコート層９は多層着色層２と基材１を接着するために必要な層であり、樹脂としては特に限定されるものではないが、通常ドライラミネート法に用いられる接着剤で、耐性・強度などに優れるウレタン系接着剤が好ましい。但し、多層着色層２が基材１と十分接着可能な樹脂、例えば、ＥＭＡＡやアイオノマー樹脂などが用いられる場合は必要ない。

＜太陽電池＞
次に、図２に示す本発明を適用した太陽電池５について説明する。この太陽電池５は、図２に示すように、ガラス板６と、配線を配設した光起電力素子としての太陽電池モジュール７と、上記裏面保護シート４と、封止材８とから概略構成されている。

また、上記裏面保護シート４は、多層着色層２の透明層２ａが封止材８と接触するように配置されている。

以上のような構造を有する太陽電池５では、上述した本発明の裏面保護シート４を用いることによって、太陽電池モジュール７をラミネートする際に用いられるテフロン（登録商標）シートと、裏面保護シート４とが、高温で接触することによるテフロン（登録商標）シートの汚染を防止できる。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
耐候層として、厚さ２５μｍのＰＶＦフィルム（商品名・型番「ＰＶ２１１１」デュポン株式会社製）を用いた。 基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた。

多層着色層として、インフレーション製膜法により透明層、黒着色層、透明層のフィルムを製膜した。この多層着色層は、エチレンが９５％、酢酸ビニルが５％の共重合体で、ＭＩ値が２ｇ／１０ｍｉｎのＥＶＡ樹脂を使用した。封止材側から透明層の厚さは３０μｍ、黒着色層の厚さは４０μｍ、透明層の厚さは３０μｍであった。この際、黒着色層に用いた黒顔料は、カーボンブラックを１５％添加した。

次に、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介して、基材の一方の面側にＰＶＦフィルムを、他方の面側に多層着色層の透明層、黒着色層、透明層のフィルムを順次積層して、太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

（実施例２）
耐候層として、厚さ５０μｍの耐加水分解ＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｘ１０Ｓ」東レ株式会社製）を用いた。基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた。

上記基材の片面に、ＭＩ値は２ｇ／１０ｍｉｎのＥＶＡ（ＶＡ５％）樹脂を用いて、押出しラミネート法により、封止材側から透明層、黒着色層、白着色層を順次、それぞれの膜が厚３０μｍ、４０μｍ、３０μｍになるように積層して多層着色層を得た。この際、黒着色層はカーボンブラックを１５％添加し、白着色層は酸化チタンを１５％添加した樹脂を用いた。

次に、前記基材の他方の片面に、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介して耐加水分解ＰＥＴフィルムを積層し太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

（実施例３）
実施例３では、耐候層として、厚さ５０μｍの耐加水分解ＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｘ１０Ｓ」東レ株式会社製）を用いた。

基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用い、その片面に２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を、乾燥後に１ｇ／ｍ^２の塗工量になるようにアンカーコート層を施した。

次に、ＭＩ４のＬＤＰＥにカーボンブラックを１０％重量部添加した樹脂を用いて、インフレーション法製膜により、膜厚２５μｍの黒着色層のフィルムを得た。

次に、タンデム型押出しサンドラミネート加工方法により、ＭＩ２の透明ＬＤＰＥを介して、前記アンカーコート層を施した基材に、黒着色層のフィルムをサンドラミしてから、さらにその黒着色フィルムの上にＭＩ２透明ＥＶＡ（ＶＡ５％）を５０μｍ積層して基材上に多層着色層を施した。

次に、基材の一方の面側に耐加水分解ＰＥＴフィルムを、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介してで貼り合わせ、太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

（比較例１）
耐候層として、厚さ２５μｍのＰＶＦフィルム（商品名・型番「ＰＶ２１１１」デュポン株式会社製）を用いた。基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた。

次に、ＭＩ値が２ｇ／１０ｍｉｎのＥＶＡ（ＶＡ５％）にカーボンブラックを６％添加した樹脂を用いて、インフレーション製膜法で厚さは１００μｍの黒着色層の単層フィルムを製膜した。

次に、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介して、基材の一方の面側にＰＶＦフィルムを、他方の面側に黒着色層の単層フィルムを積層して太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

（比較例２）
耐候層として、厚さ２５μｍのＰＶＦフィルム（商品名・型番「ＰＶ２１１１」デュポン株式会社製）を用いた。基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた。

多層着色層の透明層として、ＭＩ値が２ｇ／１０ｍｉｎのＥＶＡ（ＶＡ５％）樹脂を用い、インフレーション製膜法で厚さ５０μの単層フィルムを製膜した。黒着色層として厚さ５０μｍの黒ＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｘ３０」東レ株式会社製）を用いた。

次に、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介して、基材の一方の面側にＰＶＦフィルムを、他方の面側に前記黒着色層と透明層を順次積層して太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

（比較例３）
耐候層として、厚さ２５μｍのＰＶＦフィルム（商品名・型番「ＰＶ２１１１」デュポン株式会社製）を用いた。基材として、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（商品名・型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた。

多層着色層として、ＭＩ値が７ｇ／１０ｍｉｎのＥＶＡ（ＶＡ５％）樹脂を用いて、インフレーション製膜法により厚さ３０μｍの透明層、４０μｍの黒着色層、３０μｍの透明層のフィルム作製した。この際、黒着色層に用いた黒顔料は、ＥＶＡ樹脂にカーボンブラックを１５％添加した。

次に、２液硬化型ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を介して、基材の一方の面側にＰＶＦフィルムを、他方の面側に多層着色層の透明層、黒着色層、透明層を順次積層して太陽電池用裏面保護シートを作製した。その後、作製した太陽電池用裏面保護シートを１０００ｍｍ×１４００ｍｍに切断してモジュールラミネートを行った。

そして、これら実施例１から実施例３、比較例１から比較例３の太陽電池用裏面保護シートを用いて薄型太陽電池モジュールをラミネートし、ラミネートをした際のテフロン（登録商標）シートへの汚れ、すなわちＥＶＡ付着の評価を行った。

封止材は三井ファブロ社製のＦＡＳＴキュアタイプを使用した。封止材は、ＳｔａｎｄａｒｄタイプとＦａｓｔタイプがある。Ｓｔａｎｄａｒｄタイプは、１３０℃〜１４０℃の温度で約１０分間の仮封止を行った後に、キュア炉で１５０℃の温度で３０分間の本キュアを行う。キュア炉が必要である。Ｆａｓｔタイプは、１５０℃の温度で約２０分間のキュアを行うだけなので、完成がＳｔａｎｄａｒｄタイプに比べ早く、またキュア炉も必要としない。

太陽電池は、熱板の温度を１２０度から１７０度にした上に配置され、その熱板の上下に配置されたチャンバー内の空気を５分間抜く。その後、上チャンバーの真空を開放することで大気圧の力で、太陽電池に１５分間のプレスを行うことでラミネートを行った。結果を表１に示した。

表１に示す測定結果から、実施例１および２の太陽電池用裏面保護シートを用いて太陽電池をラミネートすると、テフロン（登録商標）シートにＥＶＡ付着は確認されず、コストも低く抑えることができた。比較例１の太陽電池用裏面保護シートを用いて太陽電池をラミネートすると、テフロン（登録商標）シートにＥＶＡ付着は確認された。

比較例２の太陽電池用裏面保護シートを用いて太陽電池をラミネートすると、テフロン（登録商標）シートにＥＶＡ付着は確認されなかったが、黒ＰＥＴは高価で、またラミネートをする回数が多いために、コストが高くなる。比較例３の太陽電池用裏面保護シートを用いて太陽電池をラミネートすると、テフロン（登録商標）シートの温度が１２０度から１３０度であるとＥＶＡ付着は確認されなかったが、テフロン（登録商標）シートの温度が１３０度から１７０度であるとＥＶＡ付着は確認された。

１…基材層
２…多層着色層
２ａ…透明層
２ｂ…第一の着色層
２ｃ…第二の着色層
３…耐候層
４…裏面保護シート
５…太陽電池
６…ガラス板
７…太陽電池モジュール
８…封止材
９ アンカーコート層

Claims (7)

1. 基材の一方の面側に少なくとも耐候層が積層され、前記基材の他方の面側に多層着色層が積層されており、前記多層着色層は、封止材に接着する側から少なくとも透明層と、着色層と、が順次積層された構成であることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
2. 前記着色層は、第一の着色層と第二の着色層との二層構成であ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。
3. 前記多層着色層は、ポリオレフィン系樹脂からなり、ＭＩ値が５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池用裏面保護シート。
4. 前記多層着色層と前記基材との間にアンカーコート層を介することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
5. 前記着色層が、押出しラミネート加工方法により施されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
6. 前記着色層が、着色フィルムを透明樹脂を用いて押出しサンドラミネート加工方法により施されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
7. ガラス板と、前記ガラス板と対向して配置された裏面保護シートと、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間に配置された太陽電池モジュールとを備え、前記裏面保護シートに、請求項１乃至６の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シートを用いたことを特徴とする太陽電池。

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