JP2011511456A

JP2011511456A - 太陽電池モジュール用バックシート

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Publication number: JP2011511456A
Application number: JP2010544967A
Authority: JP
Inventors: テムシェンコ，マリーナ; アヴィソン，デーヴィッド，ウィリアム; マンナリノ，フランク，アンソニー; リム，サミュエル; 章悟杉浦
Original assignee: マディコインコーポレイテッド
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: CN101909768A; AU2008349415A1; CN101909768B; KR20100121603A; CA2712498A1; EP2247391A4; KR101271382B1; US20110108086A1; PL2247391T3; MX2010008429A; ES2505119T3; US20080264484A1; WO2009097024A1; EP2247391A1; JP5280460B2; PT2247391E; EP2247391B1

Abstract

本発明は太陽電池モジュール用保護バックシートを提供する。前記バックシートは基質上に硬化されたフルオロポリマーを含む層、および疎水性シリカを有する。層中の前記疎水性シリカの含量は２．５〜１５重量％の範囲、好ましくは７．５〜１２．５％の範囲である。また、フルオロポリマーを含む前記層は二酸化チタンをさらに含んでいてもよい。

Description

本発明は太陽電池モジュールに関する。より具体的には、本発明は保護バックシートに関する。

太陽電池モジュールに利用される太陽エネルギーは、今世紀に使い果たされつつある化石燃料に代替するものの中で最も期待できるものである。しかしながら、太陽電池モジュールの製造および設置工程は未だに高価な工程である。典型的な太陽電池モジュールはガラスまたはフレキシブルの透明なフロントシート、太陽電池、カプセル材料、保護バックシート、モジュールの端を覆う保護シール、およびシールで被覆するアルミニウム製の周辺フレームからなる。図１に示すように、フロントシート１０、バックシート２０並びにカプセル材料３０および３０’が、天候要因、湿気、機械的負荷、および衝撃からセル４０の配列を保護するように設計されている。また、これらは人々の安全のための電気的遮蔽および電流の減少を付与する。保護バックシート２０は、太陽電池モジュールのライフサイクルおよび効率を改善することを目的としており、これによって太陽光電力の１ワットあたりのコストが低下する。フロントシート１０並びにカプセル材料３０および３０’は高い光透過率のため、透明でなければならないが、前記バックシートは美観目的から高い不透過率、機能目的から高反射性を有しなければならない。軽量で薄い太陽電池は、特に建築上（建物一体型ＰＶ）および宇宙応用、並びに軍事的応用（兵士用品に取り込む等）のための重量の減少を含む多くの理由で望まれている。さらに、軽量で薄いモジュールはコスト削減に寄与する。また、消耗する材料の量の削減は、技術を「環境に優しく」する。これによって、より天然資源を守ることになる。

軽量で薄い太陽電池を製造する方法は、軽量で薄いバックシートを組み込むことである。しかしながら、材料で被覆された前記バックシートは、水や蒸気の浸透を防ぐために多少の耐湿性を有しなければならない。水や蒸気は太陽電池の成分、ワイヤー、および電極のような基本部位でさびを生じ、並びに太陽電池を損傷させうる。また、バックシートには電気的遮蔽、機械的保護、多少のＵＶ保護、カプセル材料への接着および出力リードの取付機能を付与するべきである。

現在用いられている保護バックシートは通常ラミネートである。図２には典型的なラミネートのバックシート２０を示した。前記ラミネートは、主要な構成要素として、ポリビニルフルオリドのフィルム２２（通常、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標））、ポリステル（ＰＥＴ）２４、およびポリビニルアセテート（ＥＶＡ）の共重合体２６からなる。前記ＥＶＡ層２６は、モジュール内でカプセル材料層３０と接着しており、誘電体層として機能し、並びに良好な防湿層性を有しており、寸法安定性がある。白色ＥＶＡには著しい出力増大の効果がある。前記ポリエステル層２４は非常に丈夫であり、優れた誘電特性を有し、寸法安定性があり、並びに良好な防湿層性をも有している。前記ポリビニルフルオリド層２２は非常に耐候性のある層として機能する。

これらのフィルムは、必須の試験や実際の使用時において標準的な性能を満たすものであるが、価格が高い、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）フィルムの利用制限などの一定の制限がある。ＰＶＦ（Ｔｅｄｌａｒ（登録商標））、ＥＣＴＦＥ（Ｈａｌａｒ（登録商標））および他のフルオロポリマーのような従来技術における物質の他の欠点として、このような物質では、室温または適度に高い温度で処理できないことがある。例えば、ＰＶＦフィルムは、高沸点溶媒（通常、配向性のＴｅｄｌａｒ（登録商標）にはジメチルアセトアミドおよびＴｅｄｌａｒ（登録商標）ＳＰにはプロピレンカーボネート）を用いて、分散からのキャスティング工程によって製造される。ジメチルアセトアミドの沸点は１６４〜１６６℃であり、プロピレンカーボネートの沸点は２００℃である。前記分散は、適切なフィルム形態を確保するため、１６０℃および溶媒含量９０％以上で処理しなければならない。高い温度は、ＰＶＦの熱安定性が悪いため（溶解温度および分解温度が非常に近い）好ましくなく、ＰＶＦはベーキング中に分解しうる。その結果、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）フィルム中にはいつも残留溶媒がある。ＤｅＰｏｎｔ社の報告によると、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）が０．０５〜１重量％の範囲で配向性のＴｅｄｌａｒ（登録商標）ＰＶＦフィルムすべてに残留しうる。

また、ＥＣＴＦＥ（Ｈａｌａｒ（登録商標））フィルムは、３５０〜３７５℃で溶解押出によって製造される。その結果、顔料やクレー等を組み合わせることが容易ではなく、高価である。

米国特許第５，７４１，３７０号明細書には、製造およびモジュールの増大するコストは、バックスキン物質として、２つの異なるアイオノマー（例えば、ナトリウムアイオノマーおよび亜鉛アイオノマー）の組み合わせを含む熱可塑性オレフィンを用いることによって、減少させうることが示唆されており、前記組み合わせは、バックスキン物質以上の水蒸気バリア性および前述の個別のアイオノマー成分のいずれかのバリア性を向上させる相乗効果を生じさせると記載されている。また、前記特許には、２つのアイオノマー物質を含むアイオノマーカプセル材料の使用についても記載されている。

しかしながら、国立再生可能エネルギー研究所（ＮＲＥＬ）の報告によると、アイオノマー樹脂は、遊離および結合メタアクリル酸を含み、この際、融解加工時にステンレススチール工具を用いることが必要であるため、製造コストが増加する。ＰＶＭａＴＩｎＰｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＳｏｌａｒｅｘＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｔｉｃＭｏｄｕｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｎｎｕａｌＳｕｂｃｏｎｔｒａｃｔＲｅｐｏｒｔＭａｙ５，１９９８−Ａｐｒｉｌ３０，１９９９，ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｊａｎｕａｒｙ２０００・ＮＲＥＬ／ＳＲ−５２０−２７６４３．

本発明は、太陽電池モジュール用保護バックシートを提供する。本発明の前記バックシートは、優れた耐候性、耐熱性、色の保持性、層とカプセル材料との接着性、および耐スクラッチ性を有する。前記バックシートは、透湿性による太陽電池モジュールの性能の劣化を最小にしうる。また、長期間にわたって、所望の光電変換効率を達成しうる。さらに、前記バックシート、または代わりに参照されるバックスキンは美観的に満足する形態に製造されうる。

本発明の前記バックシートは、液体コーティング応用技術を利用して製造され、続いて、ＥＶＡでラミネーションされ、適用要件によって調整されうる。さらに、所望のバックスキン物質を利用した太陽電池モジュールの利点は、製造コストを著しく削減することを含む。

バックスキンに用いられる前記液体コーティング剤は、従来技術のバックスキンの１または２以上の欠点を克服する。前記バックスキンは、現在利用可能なバックスキンよりも薄く製造されうる。前記基材は、室温または適度に高い温度で処理できる、容易に利用可能な物質を含む。これらの液体コーティングは、ラミネートの第２の層上に直接適用されるため、接着剤の必要がなくなる。加えて、顔料やクレー等の添加剤を容易に組み合わされうる。

１つの実施態様において、太陽電池モジュール用バックシートは、有機溶媒可溶性の、架橋性アモルファスフルオロポリマーを含む層を有することが説明される。前記フルオロポリマーは、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）および反応性のＯＨ基を有する１または２以上のアルキルビニルエーテルでありうる。前記バックシートはフルオロ共重合体に混合した架橋剤を含んでいてもよい。

前記バックシートは、ポリエステル層のような追加の層を含んでいてもよい。他の例として、前記バックシートはＥＶＡ層も含みうる。他の任意に追加される層として、ＥＶＡ、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、液晶高分子、アクラー、アルミニウムで共押出されたポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリエステル、スパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリカーボネート、並びにスパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリカーボネートが挙げられる。

前記バックシートの前記フルオロ共重合体の層は、前記ポリエステル層、または他のタイプの層に接着剤の有無を問わずに適用される。また、単一層または多層として適用されうる。一実施形態において、前記フルオロ共重合体の層は１ｍｉｌ（ミル）未満の厚さを有する。他の実施態様において、前記フルオロ共重合体は１ｍｉｌ以上の厚さの層を有する。他の実施形態において、前記バックシートはシリカを含む。

本発明の他の実施態様において、太陽電池モジュール用バックシートが説明される。前記バックシートは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）および反応性のＯＨ基を有する炭化水素オレフィンを含む。前記バックシートは、フルオロ共重合体を混合した架橋剤をさらに含んでいてもよい。一実施形態において、前記フルオロ共重合体の層は１ｍｉｌ未満の厚さを有する。他の実施形態において、前記フルオロ共重合体の層は１ｍｉｌ以上の厚さを有する。他の実施形態では、前記バックシートはアイオノマー層をも有する。

前記フルオロ共重合体は、１または２以上のフルオロモノマーの三元重合体でありうる、または含みうる。一実施形態において、前記三元重合体はビニリデンフルオリド、テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロピレンを含む。

さらに、前記バックシートは、ポリエステル層のような追加の層をも含んでいてもよい。前記フルオロ共重合体の層は、接着剤の有無を問わずポリエステル層に適用されうる。前記フルオロ共重合体の層は、単層として、または透明で着色した多層の組み合わせとして適用されうる。前記ポリエステルフィルムは、追加のコロナでありうる、または接着性を改善するために化学修飾されうる。前記バックシートは、ＥＶＡをも含んでいてもよい。他の実施形態において、前記バックシートはシリカを含む。他の任意の追加の層は、１または２以上のポリカーボネート、ＥＶＡ、ポリオレフィン、ポリウレタン、液晶高分子、アクラー、アルミニウムで共押出されたポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリエステル、スパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリカーボネート、並びにスパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリカーボネート、スパッタされた酸化アルミニウムのＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）、スパッタされた酸化アルミニウムのＺｅｆｆｌｅ（登録商標）、スパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のＬｕｍｉｆｌｏｎ、またはスパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のＺｅｆｆｌｅを含みうる。

他の実施態様において、太陽電池モジュールのバックシートを修理する方法が提供される。前記方法は、修理を必要とする場合に、反応性ＯＨ基を有する１または２以上のアルキルビニルエーテルを含む、テトラフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）のアモルファスフルオロ共重合体を含む剤を、バックシートの領域へ適用するステップを含む。一実施形態において、前記剤は、室温または適度に高い温度でバックシートに適用される。他の実施形態において、前記剤は、静的ミキサを備えた２室シリンジ中に配置され、シリンジの取り付けてある塗布器を通して適用される第１および第２の成分からなる。

一実施形態において、前記剤の第１の成分は架橋剤混合物および溶媒が含まれ、第２の成分は溶媒混合物およびフルオロ共重合体が含まれる。

本発明の他の実施態様において、他の太陽電池モジュール用バックシートが説明される。前記バックシートは、基質上に硬化されたフルオロポリマーを含む層を有し、前記フルオロポリマーを含む層は疎水性シリカを有する。

一実施形態において、前記基材はポリエステル樹脂から製造され、前記疎水性シリカはポリジメチルシロキサンポリマーで表面保護されうる。フルオロポリマーを含む層中のシリカの含量は２．５〜１５．０重量％の範囲、好ましくは７．５〜１２．５重量％の範囲である。また、フルオロポリマーを含む前記層は、二酸化チタンをさらに含んでいてもよい。

本発明をより理解するため、添付の図面が参照にされうる。
図１は典型的な太陽電池モジュール成分の拡大図である。図２は典型的なバックシートの一実施形態である。図３は、Ｔｅｄｌａｒベースのバックシートと比較して、Ｌｕｍｉｆｌｏｎベースのバックシートに対する「ダンプヒート」暴露の機能として伸張強度を示すグラフである。図４は、Ｔｅｄｌａｒベースのバックシートと比較して、Ｌｕｍｉｆｌｏｎベースのバックシートに対する「ダンプヒート」暴露の機能として破断伸びを示すグラフである。図５は、Ｔｅｄｌａｒベースのバックシートと比較して、ＬｕｍｉｆｌｏｎベースのバックシートのＵＶ安定性を示すグラフである。図６では、塗布器をパッチキットに用いた例を説明する。図７は、疎水性シリカ添加量ついて水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を示すグラフである。図８は、二酸化チタン添加量についてＷＶＴＲを示すグラフである。図９は、二酸化チタン添加量を２３．５重量％に固定した場合におけるシリカ添加量についてＷＶＴＲを示すグラフである。

本発明は、太陽電池モジュール用保護バックシートを提供する。一実施形態において、前記バックシートは液体コーティング応用技術を利用することによって製造される。好ましい実施形態では、液体コーティング応用の後にＥＶＡのラミネーションが続く。前記工程は適用要件によって調整されうる。

他の実施形態では、封入材料が提供される。前記封入材料は、優れた耐候性、耐熱性、並びにＵＶ安定性、基材および太陽電池モジュールの他の成分への接着性、電気的遮蔽、並びに黄変しない優れた色の保持性を有する。前記封入材料は、スプレーによって塗布されるため、高温での真空ラミネーション処理を必要とせず、製造コストを削減する
ラミネートの第２の層上に直接適用されるため、接着剤の必要がなくなる。

他の実施形態において、「パッチキット」を用いて、破れた、またはその他のバックスキンの損傷を迅速および容易に修理する方法が提供される。前記方法およびパッチキットは、美観的に満足する高速塗布を可能にし、高温および高圧を使用せずに、傷ついたバックシートにコーティングをして補強する。また、このような「パッチキット」は、「そのままの状態で」早く、効率的な修理を可能にする。本発明における方法に従ってパッチキットが適用された前記コーティングは、ＩＥＣ６０６６４−１、ＩＥＣ６１７３０、ＩＥＣ１６４６、およびＡＳＴＭＦ１２４９の要件をすべて満たす。本発明の本実施態様の好ましい実施形態において、前記「パッチング」剤は、静的ミキサおよび塗布器を備えた２室シリンジを用いることによって適用される。

本発明に用いられる前記液体コーティング剤は、室温または適度に高い温度で適用されうる。前記液体コーティング剤の主要な成分はフルオロポリマーであり、好ましくは、有機溶媒可溶性または水分散性の、架橋性アモルファスフルオロポリマーである。

本発明で用いられうるフルオロポリマーの例としては、限定されないが、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）（旭硝子株式会社）、ＣｅｆｒａｌＣｏａｔ（登録商標）（セントラル硝子株式会社）、およびＦｌｕｏｎａｔｅ（登録商標）（ＤＩＣ株式会社）などのクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）のフルオロポリマー；Ｚｅｆｆｅ（登録商標）（ダイキン工業株式会社）などのテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）ポリマー；並びにフルオロアルキル基を有するポリマーおよびＺｏｎｙｌ（登録商標）（イーアイデュポンドヌムールアンドカンパニー）、Ｕｎｉｄｙｎｅ（登録商標）（ダイキン工業株式会社）のようなフルオロアルキルユニットを含むポリマーが挙げられる。

これらのうち、顔料の分散性、耐候性、共重合可能性および耐化学性に優れていることから、ＣＴＦＥおよびＴＦＥが好ましい。硬化性官能基を有するフルオロポリマーの例として、ＴＦＥ、イソブチレン、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよび他のモノマーの共重合体、並びにＴＦＥ、ＶｄＦ、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよび他のモノマーの共重合体が挙げられる。他の共重合可能なモノマーの例としては、限定されないが、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブチル酸ビニル、イソブチル酸ビニル、ピバル酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、および安息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル；並びにクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＶＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）、およびフッ素化されたビニルエーテルなどの含フッ素モノマーが挙げられる。

好ましいコーティング成分は下記構造を有するフルオロ共重合体を含む。

液剤中で使用されうるフルオロポリマーは、限定されないが、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）（旭硝子株式会社）およびＺｅｆｆｅ（登録商標）（ダイキン工業株式会社）を含む。他の物質は、ＦｌｕｏｒｏＰｅｌ（商標）およびＦｌｕｏｒｏＴｈａｎｅ（商標）（サイトニックスコーポレーション）、ＦｌｕｏｒｏＬｉｎｋ（商標）ポリマー修飾剤（ソルベイソレクシス）を含む。液体コーティング剤の追加の成分として、架橋剤、触媒、溶媒、並びに任意の充填剤および窒化ホウ素（ジップコーティング）などの無機物質を含む。

１つの特に好ましいフルオロポリマーは、１９８２年に旭硝子株式会社が開発したＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）である。Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）は、いくつかの特定のアルキルビニルエーテル（ＶＥ）を有するクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）のアモルファスフルオロポリマーである。

アルキルビニルエーテルモノマーと水酸基との組み合わせにより、溶解性、顔料との相溶性、架橋反応性、基材への接着性、硬度および柔軟性のような重要な性質を有するポリマーを提供する。

他の好ましいフルオロポリマーは、有機溶媒溶解性の、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と炭化水素オレフィンとの共重合体である、Ｚｅｆｆｌｅ（登録商標）樹脂である（ダイキン工業株式会社）。より詳細には、Ｚｅｆｆｌｅ（登録商標）は、溶媒ベースであり、テトラフルオロエチレンと、高性能の塗装およびコーティングにおける、ベースポリマーとして使用するために配合された反応性のＯＨ基を有する炭化水素オレフィンと、の共重合体である。

他の実施形態において、前記フルオロポリマーは三元重合体である。前記三元重合体は１または２以上の異なるフルオロモノマーを含んでいてもよい。例えば、前記三元重合体はフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロピレンを含む。Ｄｙｎｅｏｎ（商標）ＴＨＶは、そのような三元重合体の１つであり、低いプロセス温度、エラストマへおよび炭化水素ベースプラスチックへの結合能、柔軟性および光学的キラリティなどの性能優位性の組み合わせを提供する。透明フィルムのように、ガラスの代わりにフロントシートとして用いられる。前記顔料の添加は、太陽電池用バックシートとして用いられうるフィルムを提供する
本発明において、液体コーティング剤の構成に用いられうる有機溶媒としては、限定されないが、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン、メタノール、イソプロパノール、エタノール、ヘプタン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−ブチルアルコールまたはこれらの混合物が挙げられる。好ましい有機溶媒は、キシレン、シクロヘキサノンおよびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を含む。前記適切な溶媒は、すべての成分を溶解するものであり、コーティングの際に、沸点が残留溶媒の存在を最小にする、または除去するために十分低いものである。

保護コーティングを形成するために本発明において用いられうる任意の顔料および充填剤は、限定されないが、二酸化チタン、カーボンブラック、ペリレン顔料、顔料、染料、マイカ、ポリアミドパウダー、窒化ボロン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ、ＵＶ吸収剤、腐食防止剤、および乾燥剤が挙げられる。１つの好ましい顔料は、二酸化チタンＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０５（デュポン株式会社）であり、これは耐久性を目的としてＳｉＯ_２で処理されたルチル二酸化チタン顔料である。１つの好ましい疎水的に改質されたシリカは、Ｃａｂ−ｏ−ＳｉｌＴＳ７２０（キャボットコーポレーション）であり、これはジメチルシロキサンポリマーを有する表面水酸基の代わりに、ジメチルシリコーンで処理されたヒュームドシリカである。顔料、ＵＶ吸収剤および腐食防止剤は、不透明性および耐候性を付与する機能がある。Ｏｒｇａｓｏｌ（登録商標）Ｕｌｔｒａｆｉｎｅは好ましいポリアミドパウダー（アルケマ株式会社）であり、光沢減少のために含まれうる。カーボンブラック、顔料および染料はバックシートの色を変えるために含まれうる。マイカは、難燃性を付与するために含まれうる。窒化ボロン、窒化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウムは、熱伝導性の改善するために含まれうる。Ｃｌｏｌｉｓｉｔｅ（登録商標）Ｎａｎｏｃｌａｙｓ（サザンクレイプロダクツ）、３Ｍ（登録商標）ＧｌａｓｓＢｕｂｌｅｓおよび乾燥剤は、防湿層性の改善するために好ましく含まれる。シリカおよび／または窒化ボロンは、誘電特性を改善するために含まれうる。シリカはまた、光沢の減少、および難燃性を付与するために含まれていてもよい。

架橋剤は、保護塗料の形成において好ましく用いられ、有機溶媒不溶性の、不粘着フィルムを得る目的で含む。好ましい架橋剤は、限定されないが、ＤｕＰｏｎＴｙｚｏｒ（登録商標）有機チタン酸塩、シラン、イソシアネート、およびメラミンが挙げられる。これらのフィルムは通常、３０年以上屋外で使用されるものであり、耐候性を確保するために、脂肪族イソシアネートが好ましい。

１つの例として、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのコーティング組成物に対する液剤は、好ましくは、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）溶液、顔料、架橋剤、および触媒を混合して調製されうる。ジラウリン酸ジブチルスズは、有機溶媒中において、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（ポリオール）とイソシアネートとの架橋反応を促進するために用いられる。このような組成物は、好ましくはＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）３〜８０、より好ましくは約４６重量部、顔料５〜６０（より好ましくは約１７）重量部、および有機溶媒（ＭＥＫおよびキシレンもしくはシクロヘキサンノンの混合物）２０〜８０（より好ましくは約３２）重量部で混合して調製される。

前記バックシートは追加の層を含んでいてもよい。前記追加の層は、接着剤の有無を問わずにフルオロ共重合体に適用されうる。任意の前記追加の層は、例えば、ポリエステル、ＥＶＡ、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、アクリル系、ポリイミド、ポリアミド、液晶高分子、アクラー、アルミニウム、スパッタされた酸化アルミニウムのポリエステル、スパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリカーボネート、およびスパッタされた酸化ケイ素または窒化ケイ素のポリカーボネート、透明フルオロポリマーおよび透明フルオロ共重合体、ポリエステルおよびＥＶＡなどのポリマーの共押出された層、並びにポリブタジエンが挙げられる。

（実施例１）
実施例１では、本発明によるＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースの保護バックシートの調製を説明する。本実施例で用いられるＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）は、６０％キシレン溶液として旭硝子株式会社から入手できる、ＬＦ２００グレード（２００ｇ）である。本実施例で用いられる顔料は、デュポン株式会社から入手できる、Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商法）Ｒ−１０５（７６．２ｇ）である。架橋剤は、バイエルから入手できるＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ３３００（２１．４ｇ）であり、ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体である。前記顔料は、ハイシェアミキサを用いてＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）溶液と混合され、次いで溶媒および架橋剤が添加される。

前記剤がこのとき適用される。前記液剤は、塗布器のロールによって、パンからフィルムに移され、所望のコーティング重量が得られるように、メイヤーロッドで計量される。前記コーティングは、Ｍｙｌａｒ（デュポン株式会社）（５ｍｉｌ）ポリエステルフィルムに直接適用される。接着剤は不要であり、本サンプルにおいても何も使用されない。前記コーティングには、１０〜１２０ｇ／ｍ^２、好ましくは３０〜９０ｇ／ｍ^２、より好ましくは３０〜４５ｇ／ｍ^２のコーティング重量が適用される。

ドライコーティングは、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）６０〜６５重量％および顔料３５重量％で構成される。本サンプルでは、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベース剤でコーティングされた前記ポリエステルフィルムは、ポリエステル−ウレタンラミネート接着剤を用いてＥＶＡ（酢酸ビニル４％を含む）でラミネートされる。前記ラミネートは次に、ＥＶＡ封入材料およびモジュールと真空ラミネートされる。

表１には、Ｔｅｄｒａ（登録商標）ＳＰを用いて調製されたバックシートを比較として、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）およびＺｅｆｆｌｅ（登録商標）ベース保護バックシートの性能を示す。

表２には、配向性のＴｅｄｒａ（登録商標）を用いて調製されたバックシートを比較として、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベース保護バックシートの性能を示す。

前記結果から、厚さ０．５ｍｉｌのＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）およびＺｅｆｌｅ（登録商標）ベースコーティングが、厚さ１ｍｉｌの非配向性のＴｅｄｌａｒ（登録商標）ＳＰ（Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）およびＺｅｆｆｌｅ（登録商標）の層よりも厚さが２倍である）よりも優れたバリア性（低い透湿性および高い耐電圧性）を示すことが説明できる。また、前記Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートは、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ベースのバックシートよりも費用効率が高い。

表３から、配向性のＴｅｄｌａｒ（登録商標）を用いて調製されたバックシートと比較して、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートの耐候性が説明できる。サンプルは、８５℃、相対湿度８５％の条件の環境室（「ダンプヒート」）に２０００時間置かれた。前記外層の耐候性は、「ダンプヒート」暴露の機能として、ＡＳＴＭＤ９０３−９８の引きはがし接着力の試験、ＡＳＴＭＤ３３５９のクロスカットテープ接着力の試験、およびＡＳＴＭＤ８８２に準拠して、外層およびポリエステル間の接着力、伸張強度および破断伸びの測定により評価された。表３における以下の略語は；ＴＢは結合開裂；５Ｂはコーティングの未除去；４Ｂはコーティング５％未満の除去；３Ｂはコーティング５〜１５％の除去；２Ｂはコーティング１５〜３５％の除去；１Ｂはコーティング３５〜６５％の除去；および０Ｂはコーティング６５％以上の除去に対応する。

表３で説明されるように、薄層Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートの耐候性は、配向性のＴｅｄｌａｒ（登録商標）ベースのバックシートのそれに匹敵する。

図３および４は、「ダンプヒート」暴露の機能として、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートの伸張強度および破断伸びは、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ベースのバックシートのそれよりもかなり減少している。

ＵＶ安定性を評価するため、キセノンアーク灯を備えたＡｔｒａｓｃｉ４０００ＸｅｎｏｎＷｅａｔｈｅｒ−Ｏｍｅｔｅｒ中に、連続４６００時間サンプルを置き、定期的にＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値を測定した。ｂ^＊値は材料の黄色度を表す。図５から明らかなように、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートのＵＶ安定性は、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ベースのバックシートに匹敵する。

（実施例２）
実施例２では、本発明によるＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースの保護バックシートの他の実施形態についての調製を説明する。実施例２で用いられるＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）は、６０％キシレン溶液として旭硝子株式会社から入手できる、ＬＦ２００グレード（１５０ｇ）である。本実施例で用いられる顔料は、デュポン株式会社から入手できる、Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商法）Ｒ−１０５（５７ｇ）である。本実施例で用いられる疎水的に改質されたシリカは、キャボットコーポレーションから入手できるＣａｂ−ｏ−ｓｉｌＴＳ−７２０（１０ｇ）である。使用される架橋剤は、バイエルから入手できるＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ３３００（１６ｇ）である。本実施例で用いられる触媒は、アルドリッチから入手できるジラウリン酸ジブチルスズ（０．１％ＭＥＫ溶液の０．１５ｇ）である。前記顔料およびシリカは、ハイシェアミキサを用いてＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）溶液と混合され、次いで溶媒、架橋剤および触媒が添加される。

シリカの添加を含む実施例２の表４で説明されるように、４５Ｖ（最大許容電圧）における結果は、シリカを含まないＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースのバックシートよりも増加し、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ベースのバックシートよりも増加している。

（実施例３）
実施例３は、本発明の他の実施形態による水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）について疎水性シリカの効果を説明する。

コーティングの調製：
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）中に、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ＬＦ−２００（旭硝子株式会社、ＯＨ値５２、Ｎ．Ｖ．６０重量％）、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ−７２０（キャボットコーポレーション）、Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０５、架橋剤としてＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ３３００、および触媒としてジラウリン酸ジブチルスズを含む液剤を調製した。前記剤を調製する際、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）：ＤｅｓｍｏｄｕｒＮ３３００：ジラウリン酸ジブチルスズの固形分の比率は、それぞれ１００：１７．７８０．０００１６に調整し、並びにＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬＴＳ−７２０およびＴｉＰｕｒｅＲ−１０５を固形分がこれらの添加後に表５に示した値となるようにＭＥＫで希釈した。

続いて、ピーリング処理されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム上に、乾燥後コーティング重量が６０ｇ／ｍ^２となるようにロール塗布器を用いて前記剤を適用した。前記コーティングフィルムは、１２０℃で２時間乾燥し、１週間室温で前記コーティングを硬化させた。その後、コーティングはＰＥＴフィルムから剥離させ、得られたコーティングのそれぞれの水蒸気透過率を、感湿センサ法（４０℃、９０％ＲＨ）に基づくＪＩＳＫ７１２９に準拠し、ＬＹＳＳＹ水蒸気透過度計Ｌ８０−５０００を用いて測定した。

表５のラン１〜７に示されるように、水蒸気透過率に関して、前記コーティングへの疎水性シリカ添加量の効果は二酸化チタン未添加で測定され、ＷＶＴＲは前記コーティングへの疎水性シリカを添加によって有意に低下することが分かった。前記結果は図７のグラフから明らかである。一方、前記コーティングへの二酸化チタン添加の効果も、ラン８〜１１に示されるように、疎水性シリカ未添加で同様に測定された。その結果は図８のグラフに示されている。これは、二酸化チタンの添加が多少のＷＶＴＲ減少効果を有するが、その度合いは疎水性シリカと比較すると小さいことを示している。本発明によると、二酸化チタンは、紫外線がＰＥＴフィルムに到達するのを防ぎ、バックシートの耐候性を増加させるために添加される。ラン１２〜１７に示すように、二酸化チタンの量を２５．３重量％に固定して、疎水性シリカおよび二酸化チタンの両方が添加された場合、紫外線の透過の防止は十分であると考えられるが、図９のグラフに示されるように、ＷＶＴＲはさらに減少した。本発明によると、前記コーティングへの疎水性シリカの添加量は、図７〜９に示されるように、２．５〜１５．０重量％の範囲が好ましく、７．５〜１２．５重量％の範囲がより好ましい。

したがって、本発明によると、先行技術との有意な違いは、シリカは、ＷＶＴＲを減少させるためのポリエステル樹脂基板の表面上の蒸着であり、加水分解性がポリエステル樹脂基板自体に付与され、コーティングのＷＶＴＲが疎水性シリカの含有によって低下し、並びに基板の加水分解は基板に到達する蒸着量の低下によって防止される。また、コーティングへの二酸化チタンの添加により、紫外線が基板に到達するのを防ぐ可能性がある。そのため、基板の耐候性は改善され、加水分解が防止される。

ＷＴＶＲの有意な減少および最大許容電圧の増加に加えて、液剤への疎水的に改質されたシリカの添加は、フィルムの大規模工程に実際に役立つ。液剤へのシリカの添加は、液剤のパンから塗布器のロールへの移動を可能にする。

（実施例４）
実施例４では、本発明の他の実施形態、すなわちＬｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ベースの「パッチキット」剤の調製を説明する。

Ｌｕｍｉｆｌｏｎベースのパッチキット剤は、２つの個別の成分、ＡおよびＢを含む剤から調製されるのが好ましい。

成分Ａは、架橋剤混合物（ＩｓｏｃｙａｎａｔｅＤｅｓｍｏｄｕｒＮ３３００（２．５ｇ、バイエル））および溶媒（本実施例では、キシレン）を含む。

成分Ｂには、溶媒混合物、顔料、およびフルオロ共重合体が含まれる。本実施例では成分Ｂは以下のように調製した。分散剤（Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１（０．２５ｇ、ビックケミー・ジャパン株式会社））をキシレン、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標）ＬＦ−２００１４．１ｇ、顔料Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０１（１０ｇ、デュポン株式会社）、Ｏｒｇａｓｏｌ（登録商標）２００２Ｄ（４．７ｇ、アルケマ株式会社）並びに着色剤混合物（ＭｉｃｒｏｌｉｔｈＢｌｕｅ、ＭｉｃｒｏｌｉｔｈＹｅｌｌｏｗ、ＭｉｃｒｏｌｉｔｈＢｒｏｗｎおよびＯｒａｓｏｌＢｌａｃｋ）と混合させた。バックシートの色調に合わせて、異なる着色剤を添加させてもよい。

使用時には、成分ＡおよびＢを、静的ミキサを備えた２室シリンジ中に設置した。前記剤は、塗布器を用いることによりバックシートの損傷部位に適用される。このような塗布器の１つはＢｒａｎｄｙｗｉｎｅＡｓｓｏｃｃｉａｔｅから入手でき、図６で説明される。この際、５０はミキサであり、５２はアプリケーターチップであり、５４は実際に適用されたパッチキット剤である。しかしながら、塗布器がどのようなタイプでも、例えばブラシなどに、前記剤は適用されうる。

前記パッチキットは、多くのバックシート、例えば、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）／ポリエステル／ＥＶＡなどの従来技術で調製される材料または本発明により製造されたバックシートなどと混合可能である。Ｔｅｄｌａｒベースのバックシートに実際に適用された前記剤に、部分放電試験を適用した。本試験の結果は表６に要約されている。

また、クロスカットテープ試験ＡＳＴＭＤ３３５９−９７により、この剤のバックシート材料の下層、すなわち、５Ｂへの優れた接着性が明らかとなった。

これらは様々な修飾、修正、および開示された本発明の適用は、当業者であれば明らかになし得ることであり、並びに本願は、上記の実施形態に及ぶことを目的とする。本発明は、ある好ましい実施形態の状況について記述してきたが、添付の特許請求の範囲の参照によって評価されるこれらすべての範囲を目的とする。

本明細書中で引用される様々な公報、特許および特許出願は、全体が参照により引用される。

Claims

基質；および
基質上で硬化したフルオロポリマーを含む層を含み、前記フルオロポリマーを含む層が疎水性シリカを含む、太陽電池モジュール用バックシート。
前記基質がポリエステル樹脂で製造される、請求項１に記載のバックシート。
前記疎水性シリカが、ポリジメチルシロキサンポリマーで表面処理されたものである、請求項１に記載のバックシート。
前記フルオロポリマーを含む層中のシリカの含量が２．５〜１５重量％の範囲である、請求項１に記載のバックシート。
前記フルオロポリマーを含む層が二酸化チタンをさらに含む、請求項１に記載のバックシート。
前記フルオロポリマーを含む層が、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）および１または２以上のアルキルビニルエーテルのフルオロ共重合体である、請求項１に記載のバックシート。
フルオロ共重合体と混合した架橋剤をさらに含む、請求項６に記載のバックシート。
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、液晶高分子、アクラー、アルミニウム、スパッタされた酸化アルミニウムのポリエステル、スパッタされた二酸化ケイ素のポリエステル、スパッタされた酸化アルミニウムのポリカーボネート、およびスパッタされた二酸化ケイ素のポリカーボネートを１または２以上含む層をさらに含む、請求項７に記載のバックシート。
前記フルオロ共重合体と混合した架橋剤を含む層を、粘着剤を用いずにポリエステル層に塗布されたものである、請求項８に記載のバックシート。
ＥＶＡ層をさらに含む、請求項９に記載のバックシート。