JP2011507278A - ターイオノマーフィルムまたはシートおよびそれを含む太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
(i)上述した太陽電池プレラミネーションアセンブリを提供する工程と、
(ii)アセンブリをラミネートして、太陽電池モジュールを形成する工程と
を含む方法にさらに関する。
本発明は、ターイオノマー組成物を含むフィルムまたはシート(単層または多層フィルムまたはシート)およびそれを含む物品を提供し、ターイオノマーは、2〜10個の炭素を有するα−オレフィン、酸ターポリマーの総重量を基準として、約15〜約30重量%の3〜8個の炭素を有するα,β−エチレン性不飽和カルボン酸、および約0.5〜約40重量%の4〜12個の炭素を有するα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルから誘導された共重合単位を含み、酸ターポリマーの合計カルボン酸含量を基準として、1つ以上の金属イオンで約5%〜約90%中和された親酸ターポリマーから誘導される。
本発明は、本明細書に開示されたターイオノマー含有フィルムまたはシートの少なくとも1層を含むプレラミネーションまたはラミネーション物品(例えば、安全ラミネート、太陽電池プレラミネーションアセンブリまたはそれから誘導される太陽電池モジュール)をさらに提供する。
・ガラス/TI、
・ガラス/TI/フィルム、
・ガラス/TI/ガラス、
・フィルム/TI/フィルム、
・ガラス/TI/フィルム/TI/ガラス、
・ガラス/TI/フィルム/TI/フィルム
等が挙げられ、「TI」は上に開示されたターイオノマーフィルムまたはシートを表わす。
・ガラス/TI/太陽電池/TI/ガラス、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/フルオロポリマーフィルム(例えば、Tedlar(登録商標)フィルム)、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/ガラス、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/フルオロポリマーフィルム、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム(例えば、ポリ(エチレンテレフタレート)フィルム)、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/バリアコートフィルム層/TI/ガラス、
・フルオロポリマーフィルム/TI/バリアコートフィルム層/TI/太陽電池/TI/バリアコートフィルム層/TI/フルオロポリマーフィルム、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/アルミニウムストック、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/アルミニウムストック、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/亜鉛めっき鋼シート、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム/TI/アルミニウムストック、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム/TI/アルミニウムストック、
・ガラス/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム/TI/亜鉛めっき鋼シート、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/TI/ポリエステルフィルム/TI/亜鉛めっき鋼シート、
・ガラス/TI/太陽電池/ポリ(ビニルブチラール)カプセル材層/ガラス、
・ガラス/TI/太陽電池/ポリ(ビニルブチラール)カプセル材層/フルオロポリマーフィルム、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/酸コポリマカプセル材層/フルオロポリマーフィルム、
・ガラス/TI/太陽電池/エチレン酢酸ビニルカプセル材層/ポリエステルフィルム、
・フルオロポリマーフィルム/TI/太陽電池/ポリ(エチレン−コ−メチルアクリレート)カプセル材層/ポリエステルフィルム、
・ガラス/ポリ(エチレン−コ−ブチルアクリレート)カプセル材層/太陽電池/TI/バリアコートフィルム/ポリ(エチレン−コ−ブチルアクリレート)カプセル材層/ガラス
等が挙げられ、「TI」は、ターイオノマーフィルムまたはシートを表わす。また、DuPont製Tedlar(登録商標)フィルム以外に、好適なフルオロポリマー層は、TPT3層フィルムも含んでいてよい。
当該技術分野において公知の任意のラミネーションプロセスを用いて、安全ガラスラミネートまたは太陽電池ラミネートを作製してよい。ラミネーションプロセスは、オートクレーブまたはノンオートクレーブプロセスでよい。
メルトインデックス(MI)は、ASTM D1238により、190℃、2160gの荷重を用いて測定する。
融点は、示差走査熱量測定(DSC)により測定する。
ラミネートのコンポーネント層をスタックして、プレラミネーションアセンブリを形成する。ポリマーフィルム層を外側表面層として含むアセンブリについては、カバーガラスシートをフィルム層上に配置する。次に、プレラミネーションアセンブリをMeier ICOLAM(登録商標)10/08ラミネータ(Meierラミネータ、Meier Vakuumtechnik GmbH(Bocholt,Germany))に入れる。ラミネーションサイクルには、5.5分間の排気工程(3インチHg(76mmHg)の真空)および145℃の温度での5.5分間のプレス段階(1000ミリバールの圧力)が含まれる。次に、得られたラミネートをラミネータから剥がす。
ラミネートのコンポーネント層をスタックして、プレラミネーションアセンブリを形成する。ポリマーフィルム層を外側表面層として含むアセンブリについては、カバーガラスシートをフィルム層上に配置する。次に、プレラミネーションアセンブリを、真空袋に入れて封止し、真空を適用して、空気を真空袋から除去する。袋をオーブンに入れ、約90℃〜約100℃まで30分間加熱して、アセンブリ間に含まれた空気を除去する。次に、アセンブリに、140℃で30分間、エアオートクレーブ中で、200psig(14.3バール)の圧力までオートクレーブ処理を行う。空気をもうオートクレーブに添加せずに、空気を冷却する。冷却20分後、空気温度が、約50℃未満に達したら、過剰の圧力を抜いて、得られたラミネートをオートクレーブから取り出す。
以下のフィルムおよびシートを実施例で用いる。
・ALは、厚さ3.2mmのアルミニウムシートであり、2.5重量%のマグネシウムで合金化された5052で、合衆国規格QQ−A−250/8およびASTM B209に適合するものである;
・EBAは、ポリマーの総重量を基準として、30重量%のn−ブチルアクリレートの共重合単位を含み、2g/10分間のMIを有するポリ(エチレン−コ−n−ブチルアクリレート)でできた厚さ30ミル(0.76mm)のシートである;
・EVAは、厚さ20ミル(0.51mm)のシートの形態にあるポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)に基づく処方の組成物(Hi−Sheet Inductries(Japan))と考えられるSC50Bである;
・FPFは、厚さ1.5ミル(0.038mm)のコロナ表面処理Tedlar(登録商標)フィルム(DuPont)である;
・ガラス1は、厚さ2.5mmのフロートガラスである;
・ガラス2は、厚さ3.0mmの透明なアニールされたフロートガラス板層である;
・ガラス3は、厚さ3.0mmのSolex(登録商標)太陽光制御ガラスである;
・ガラス4は、PPG Industries(Pittsburgh,PA)製のStarphire(登録商標)ガラスである;
・ION1は、約2g/10分のMIを有し、酸コポリマーの総重量を基準として、22重量%のメタクリル酸の共重合単位を含むポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から誘導され、ナトリウムで中和された約27%のカルボン酸含量を有するイオノマーAでできた厚さ60ミル(1.52mm)のエンボス加工されたシートである;
・ION2は、2g/10分のMIを有し、酸コポリマーの総重量を基準として、19重量%のメタクリル酸の共重合単位を含むポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から誘導され、亜鉛で中和された37%のカルボン酸含量を有するイオノマーBでできた厚さ20ミル(0.51mm)のエンボス加工されたシートである;
・PET1は、厚さ7ミル(0.18mm)のポリ(アリルアミン)下塗り二軸延伸ポリ(エチレンテレフタレート)フィルム層である;
・PET2は、XIR(登録商標)−70HPオートフィルム(Southwall Company)である;
・PET3は、XIR(登録商標)−75オートブルーV−1フィルム(Southwall Company)である;
・PET4は、Soft Look(登録商標)UV/IRソーラーコントロールフィルム(日本、東京の巴川製紙所)である;
・PET5は、XIR(登録商標)−75グリーンフィルム(Southwall Company)である;
・PET6は、RAYBARRIER(登録商標)TFK−2583ソーラーコントロールフィルム(住友大阪セメント(日本))である;
・PVB−Aは、音響等級のポリ(ビニルブチラール)の厚さ20ミル(0.51mm)のエンボス加工されたシートである;
・PVB−Bは、B51Vであり、厚さ20ミル(0.51mm)のシート(DuPont)の形態のポリ(ビニルブチラール)に基づいた処方組成物と考えられる;
・太陽電池1は、アモルファスシリコン半導体層を備えたステンレス鋼基板(厚さ125μm)を含む10×10インチ(254×254mm)のアモルファスシリコン光起電性装置である(例えば、米国特許第6,093,581号明細書、実施例1参照);
・太陽電池2は、10×10インチ(254×254mm)のジセレン化銅インジウム(CIS)光起電装置である(例えば、米国特許第6,353,042号明細書、第6欄、19行参照);
・太陽電池3は、10×10インチ(254×254mm)のテルル化カドミウム(CdTe)光起電装置である(例えば、米国特許第6,353,042号明細書、第6欄、49行参照);
・太陽電池4は、10×10インチ(254×254mm)の多結晶EFG−成長ウェハでできたシリコン太陽電池である(例えば、米国特許第6,660,930号明細書、第7欄、61行参照);
・TI1は、2.5g/10分のMIを有し、酸ターポリマーの総重量を基準として、2重量%のn−ブチルアクリレートの共重合単位および19重量%のメタクリル酸の共重合単位を含むポリ(エチレン−コ−n−ブチルアクリレート−コ−メタクリル酸)から誘導され、亜鉛で中和された40%のカルボン酸含量を有するターイオノマーAの厚さ30ミル(0.76mm)のエンボス加工されたシートである。
表1に後述する一連の12×12インチ(305×305mm)のラミネート構造を組み立て、ラミネーションプロセス1によりラミネートする。全ての実施例について、内側層のターイオノマー表面は、ガラスシートの錫側と接触している。実施例7および11については、ポリ(エチレンテレフタレート)フィルムのコート表面は、ターイオノマーフィルムまたはシートと接触している。
表1に後述する一連の12×12インチ(305×305mm)のラミネート構造を組み立て、ラミネーションプロセス2によりラミネートする。全ての実施例について、内側層のターイオノマー表面は、ガラスシートの錫側と接触している。実施例19および23については、ポリ(エチレンテレフタレート)フィルムのコート表面は、ターイオノマーフィルムまたはシートと接触している。
表2に後述する一連の12×12インチ(305×305mm)の太陽電池ラミネート構造を組み立て、ラミネーションプロセス1によりラミネートする。層1および2は、入射層およびフロントカプセル材層をそれぞれ構成し、層4および5は、バックカプセル材層およびバッキング層をそれぞれ構成する。
表2に後述する一連の12×12インチ(305×305mm)の太陽電池ラミネート構造を組立て、ラミネーションプロセス2によりラミネートする。層1および2は、それぞれ、入射層およびフロントカプセル材層を構成し、層4および5は、それぞれ、バックカプセル材層およびバッキング層を構成する。
Claims (15)
- 太陽電池コンポーネントおよびフィルムまたはシートを含む太陽電池プレラミネーションアセンブリであって、
前記太陽電池コンポーネントは、1つまたは複数の電子相互接続太陽電池を含むか、またはそれで形成されていて、
前記太陽電池コンポーネントは、光源に向いた受光側と、前記光源とは反対の裏側とを有し、
前記フィルムまたはシートは、ターイオノマー組成物を含むか、またはそれでできていて、
前記ターイオノマーが、約5%〜約90%のカルボン酸含量が1つ以上の金属イオンで中和され、α−オレフィン、酸ターポリマーの総重量を基準として、約15〜約30重量%の3〜8個の炭素を有するα,β−エチレン性不飽和カルボン酸、および約0.5〜約40重量%の4〜12個の炭素を有するα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルから誘導された共重合単位を含む酸ターポリマーから誘導された、アセンブリ。 - 前記酸ターポリマーが、18〜25重量%のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合単位、および0.5〜5重量%、好ましくは15〜40重量%のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルの共重合単位を含み、10%〜50%、好ましくは20%〜40%の中和されたカルボン酸含量を有する請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記ターイオノマーが、ナトリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、これらの2つ以上の混合物で中和された20%〜40%のカルボン酸含量を有するポリ(エチレン−コ−ブチルアクリレート−コ−メタクリル酸)から誘導される請求項1または2に記載のアセンブリ。
- 前記フィルムまたはシートが、多層構造であり、第1の表面副層、第2の表面副層を含み、1つ以上の内側副層を含んでいてもよく、
前記第1の表面副層が、ターイオノマー組成物を含むか、またはそれでできていて、他の副層がそれぞれ、酸コポリマー、イオノマー、エチレン酢酸ビニル、ポリ(ビニルアセタール)、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリオレフィンブロックエラストマー、ポリ(α−オレフィン−コ−α,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル)コポリマー、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂またはこれらの2つ以上の組み合わせを含むか、またはそれでできている請求項1、2または3に記載のアセンブリ。 - 前記第2の表面副層、前記内側副層の少なくとも1つか、または両方が、少なくとも約80℃の融点を有するイオノマーを含むか、またはそれで形成されている請求項4に記載のアセンブリ。
- 前記第1の表面副層および前記第2の表面副層がそれぞれ、前記ターイオノマー組成物を含むか、またはそれでできていて、少なくとも1つの内側副層が、融点が少なくとも約80℃、好ましくは少なくとも約90℃の前記イオノマーを含むか、またはそれでできていて、前記フィルムまたはシートが、接着力を促進するために処理された表面を有していてもよい、請求項5に記載のアセンブリ。
- 前記フィルムまたはシートの合計厚さが0.051mm〜0.51mmであり、前記第1の表面副層および前記第2の表面副層の厚さがそれぞれ、0.013mm〜0.13mmであり、前記フィルムまたはシートに接着促進処理がなされておらず、前記太陽電池コンポーネントに自己接着している請求項1、2、3、4、5または6に記載のアセンブリ。
- 前記太陽電池コンポーネントの前記受光側の隣に位置するフロントカプセル材層と、前記太陽電池コンポーネントの前記裏側の隣に位置するバックカプセル材層とを含み、
前記フロントカプセル材層が、前記フィルムまたはシートで形成されていて、
前記バックカプセル材層が、酸コポリマー、イオノマー、エチレン酢酸ビニル、ポリ(ビニルアセタール)、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリオレフィンブロックエラストマー、ポリ(α−オレフィン−コ−α,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル)コポリマー、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂またはこれらの2つ以上の組み合わせで形成されていて、
前記ポリ(ビニルアセタール)が、好ましくは音響等級ポリ(ビニルアセタール)を含む請求項1、2、3、4、5、6または7に記載のアセンブリ。 - 前記フロントカプセル材層および前記バックカプセル材層が、それぞれ、前記フィルムまたはシートを含むか、またはそれで形成されている請求項8に記載のアセンブリ。
- 前記フロントカプセル材層の隣に位置する入射層と、前記バックカプセル材層に位置するバッキング層とをさらに含み、前記入射層が、(i)ガラスシート、(ii)ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、フルオロポリマーまたはこれらの2つ以上の組み合わせで形成されたポリマーシート、または(iii)ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ノルボルネンポリマー、ポリスチレン、スチレン−アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、ポリスルホン、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、酢酸セルロース、セロファン、ポリ(塩化ビニル)、フルオロポリマーまたはこれらの2つ以上の組み合わせで形成されたポリマーフィルムである請求項8または9に記載のアセンブリ。
- 前記バッキング層が、(i)ガラスシート、(ii)ポリマーシート、(iii)ポリマーフィルム、(iv)金属シートまたは(v)セラミック板であり、
前記ポリマーシートが、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、フルオロポリマーまたはこれらの2つ以上の組み合わせを含むか、またはそれで形成されていて、
前記ポリマーフィルムが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ノルボルネンポリマー、ポリスチレン、スチレン−アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、ポリスルホン、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、酢酸セルロース、セロファン、ポリ(塩化ビニル)、フルオロポリマーまたはこれらの2つ以上の組み合わせを含むか、またはそれで形成されている請求項8、9または10に記載のアセンブリ。 - 前記光源に面する上側から前記光源の反対の下側まで、
(i)入射層、(ii)その隣に位置するフロントカプセル材層、(iii)その隣に位置する太陽電池コンポーネント、(iv)その隣に位置するバックカプセル材層、(v)バッキング層から実質的になり、前記フロントカプセル材層または前記バックカプセル材層または両方が、前記ターイオノマー多層フィルムまたはシートで形成されている請求項1、2、3、4、5、6または7に記載のアセンブリ。 - (i)太陽電池プレラミネーションアセンブリを提供する工程と、(ii)前記アセンブリをラミネートして、太陽電池モジュールを形成する工程とを含む方法であって、前記アセンブリが、請求項1〜12のいずれか一項に記載されていることを特徴とし、前記ラミネートが、前記アセンブリに熱を加えることにより好ましくは実施される方法。
- 前記ラミネートが、前記アセンブリに真空または圧力を加えることをさらに含む請求項13に記載の方法。
- 太陽電池プレラミネーションアセンブリを含むか、またはそれから製造された太陽電池モジュールであって、前記アセンブリが請求項1〜12のいずれか一項に記載されていることを特徴とし、好ましくは、前記モジュールが、約85℃の温度および約85%の相対湿度で1000時間調整された後、前記ターイオノマー多層フィルムまたはシートとその近接層間の180°剥離強度の少なくとも約75%が維持される太陽電池モジュール。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140407 |