JP2012015404A - Solar cell backside sheet and solar cell module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの裏面に配される太陽電池裏面シート、及び、該太陽電池裏面シートを用いた太陽電池モジュールに関する。太陽電池裏面シートは、太陽電池セルに入射せず裏面シートへ入射する本来は損失してしまう光を有効に活用することが可能とする。 The present invention relates to a solar cell back sheet disposed on the back surface of a solar cell module, and a solar cell module using the solar cell back sheet. The solar battery back sheet makes it possible to effectively utilize light that is originally incident on the back sheet but does not enter the solar battery cell.
近年、太陽電池パネルの普及は大きな広がりを見せ、電卓等の小型電子機器に搭載される比較的小さなものから、家庭用として住宅に取り付けられる太陽電池パネルや大規模な発電施設に用いられる大面積の太陽電池発電システム、さらには人工衛星の電源まで、様々な分野で利用が促進されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, the widespread use of solar panels has increased greatly, from relatively small ones mounted on small electronic devices such as calculators to large areas used for solar panels installed in houses for home use and large-scale power generation facilities The use of solar cell power generation systems and power supplies for artificial satellites has been promoted in various fields (see, for example, Patent Document 1).
この太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、該太陽電池のうち主要なものは、使用材料の種類によって結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、有機化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているものは、ほとんどが結晶系シリコン太陽電池であり、この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型及び多結晶型に分類される。 This solar cell converts incident light energy into electrical energy, and main ones of the solar cells are classified into crystalline silicon type, amorphous silicon type, organic compound type, etc., depending on the type of material used. Among these, most of those currently on the market are crystalline silicon solar cells, which are further classified into single crystal type and polycrystalline type.
上記単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して上記多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所があり、現在の主流となっている。
このような多結晶シリコン太陽電池の高効率化に関しては様々な検討が行われている。
The single-crystal silicon solar cell has the advantage that it is easy to increase the efficiency because the quality of the substrate is good, but has the disadvantage that the manufacturing cost of the substrate is high. On the other hand, although the polycrystalline silicon solar cell has the disadvantage that it is difficult to increase the efficiency because the quality of the substrate is inferior, it has the advantage that it can be manufactured at a low cost, and is currently the mainstream.
Various studies have been conducted on the improvement of the efficiency of such polycrystalline silicon solar cells.
一例として、太陽電池に用いられるシリコン基板の表面にはテクスチャ構造が形成されており、これによってシリコン基板表面での太陽光の反射を低減させて変換効率の向上が図られている。 As an example, a texture structure is formed on the surface of a silicon substrate used in a solar cell, thereby reducing the reflection of sunlight on the surface of the silicon substrate and improving the conversion efficiency.
単結晶シリコンにおいては、アルカリ溶液等の異方性エッチングにより微細なピラミッドまたは逆ピラミッドを形成することで太陽光の反射を低減させることが行われている。この異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Si(100)結晶方位面とSi(111)結晶方位面とで異なることを利用している。(例えば、特許文献2参照)。 In single crystal silicon, the reflection of sunlight is reduced by forming fine pyramids or inverted pyramids by anisotropic etching such as an alkaline solution. This anisotropic etching utilizes the fact that the etching rate of single crystal silicon differs between the Si (100) crystal orientation plane and the Si (111) crystal orientation plane. (For example, refer to Patent Document 2).
ところが、このような異方性エッチングを多結晶シリコンに適用しようとした場合、アルカリ水溶液によるエッチングが結晶の面方位に依存するため、多結晶シリコンにおけるピラミッド構造を均一に形成できず、シリコン基板全体での反射率の低減を効果的に行うことができないという問題があった。 However, when such anisotropic etching is applied to polycrystalline silicon, the etching with alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, so the pyramid structure in polycrystalline silicon cannot be formed uniformly, and the entire silicon substrate There is a problem that the reflectance cannot be effectively reduced.
このような問題を解決するために、多結晶シリコン基板へテクスチャを形成する方法として、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)法によって多結晶シリコン基板表面に微細な突起を形成する手法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この手法によれば、微細な突起を多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに均一に形成することにより、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池セルにおいても反射率をより効果的に低減することができる。 In order to solve such problems, as a method of forming a texture on a polycrystalline silicon substrate, a method of forming fine protrusions on the surface of the polycrystalline silicon substrate by reactive ion etching has been proposed. (For example, see Patent Document 3). According to this technique, the fine protrusions are uniformly formed without being influenced by the surface orientation of the irregular crystal in the polycrystalline silicon, so that the reflectance is more effective particularly in the solar cell using the polycrystalline silicon. Can be reduced.
また、表面反射防止膜を組み合わせることにより、さらに変換効率を向上できることが知られている。即ち、結晶シリコンは、波長400nm〜1100nm領域で6.00〜3.50の大きな屈折率を持つので、短波長領域で約54%、長波長領域で約34%の反射損失がある。この反射損失を減ずるために、屈折率の異なる透明材料で表面反射防止膜を形成し、これにより変換効率を向上させることができる。 It is also known that the conversion efficiency can be further improved by combining a surface antireflection film. That is, since crystalline silicon has a large refractive index of 6.00 to 3.50 in the wavelength region of 400 nm to 1100 nm, there is a reflection loss of about 54% in the short wavelength region and about 34% in the long wavelength region. In order to reduce this reflection loss, a surface antireflection film can be formed from transparent materials having different refractive indexes, thereby improving the conversion efficiency.
さらに、シリコン基板上に形成する電極を微細化することで、受光面積を増加させ、太陽光を多く取り込むことで変換効率を向上させる検討も行われている(例えば、特許文献4参照)。 Further, studies have been made to increase the light receiving area by miniaturizing the electrodes formed on the silicon substrate and improve the conversion efficiency by taking in a large amount of sunlight (for example, see Patent Document 4).
以上のような高効率化技術の進歩により、最近では多結晶シリコン太陽電池においても、研究レベルでは18%程度の変換効率が達成されており、多結晶シリコン太陽電池における変換効率の理論限界(20〜30%)に近づいてきている。 Due to the progress of the high efficiency technology as described above, conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level recently even in polycrystalline silicon solar cells, and the theoretical limit of conversion efficiency in polycrystalline silicon solar cells (20 ~ 30%).
そこで、光利用効率を高めるべく太陽電池モジュールの前面から入射した太陽光のうち、該太陽電池モジュール内にてエネルギー変換を行う太陽電池セルに入射せずに裏面シートへ入射する太陽光を再利用する試みが行われている。 Therefore, among the sunlight incident from the front surface of the solar cell module in order to increase the light use efficiency, the sunlight incident on the back sheet without being incident on the solar cell that performs energy conversion in the solar cell module is reused. Attempts have been made.
ここで一般的な結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、リーク電流を低減させるべく該太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セル間に隙間が形成されている。そのため、太陽電池セルに入射せずに太陽電池裏面シートへ入射する太陽光が存在しており、その太陽光を再利用することが出来れば光利用効率の向上が可能である。 Here, in a general crystalline silicon solar cell module, gaps are formed between a plurality of solar cells in the solar cell module in order to reduce leakage current. Therefore, there is sunlight that does not enter the solar battery cell but enters the solar battery back sheet, and if the sunlight can be reused, the light utilization efficiency can be improved.
そこで、反射材を備えた太陽電池裏面シートを配置し、太陽電池セルの隙間から裏面シートへ入射する太陽光を反射することにより、太陽電池セルに再入射させることで光利用効率の向上が図られている。 Therefore, a solar battery back sheet provided with a reflective material is arranged, and the light utilization efficiency is improved by re-entering the solar battery cell by reflecting sunlight incident on the back sheet through the gap between the solar battery cells. It has been.
反射材としては、例えば、白色系顔料を混入した樹脂材料、つや消し表面加工を施した金属材料などの光を散乱反射させる反射材を用いることが可能である。また、反射材の表面を凹凸構造とすることで、さらに光利用効率を向上させることが可能である。特に、反射材の表面を凹凸構造とする場合には、アルミニウムなどの金属材料を用いることでより光利用効率の向上が望める(例えば、特許文献5参照)。 As the reflecting material, it is possible to use a reflecting material that scatters and reflects light, such as a resin material mixed with a white pigment or a metal material with a matte surface treatment. Moreover, it is possible to further improve the light utilization efficiency by making the surface of the reflecting material have an uneven structure. In particular, when the surface of the reflecting material has a concavo-convex structure, it is possible to improve the light utilization efficiency by using a metal material such as aluminum (see, for example, Patent Document 5).
太陽電池に用いられる太陽電池裏面シートには、耐候性、電気絶縁性、機械的強度の長期信頼性が要求される。即ち、屋外で長期に使用されることから、直射日光下での耐候劣化、熱による特性低下がなく、且つ水分の浸透による変質、剥離等を起こさないことが求められている。 A solar cell back sheet used for a solar cell is required to have long-term reliability of weather resistance, electrical insulation, and mechanical strength. That is, since it is used outdoors for a long time, it is required that there is no deterioration in weather resistance under direct sunlight, no deterioration in characteristics due to heat, and no deterioration or peeling due to moisture penetration.
このような長期信頼性を確認するため、様々な耐性試験が実施される。その一つとして、温度85℃、湿度85%環境下での高温高湿試験を最低1000時間実施する必要があるが、特にその際に発生する樹脂材料の劣化や変形、金属材料の腐食などが問題となっていた。 In order to confirm such long-term reliability, various resistance tests are performed. As one of them, it is necessary to conduct a high-temperature and high-humidity test at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% for a minimum of 1000 hours. It was a problem.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、光の利用効率を向上させることが可能であり、かつ、長期信頼性に優れる太陽電池裏面シート及びこれを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, It is possible to improve the utilization efficiency of light, and the solar cell backsheet which is excellent in long-term reliability, and a solar cell module using the same The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、内部に太陽電池セルを封止した充填層の前面側に透光性前面板が積層されてなる太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池裏面シートであって、
上記前面側から順に少なくとも透光性絶縁層と、凹凸構造層と、凹凸構造層に支持され凹凸構造を形成した光反射性金属層と、接着層と、耐候層とが積層されて構成され、
上記凹凸構造層は、ガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
At least a translucent insulating layer, an uneven structure layer, a light-reflective metal layer supported by the uneven structure layer to form an uneven structure, an adhesive layer, and a weather resistant layer are laminated in order from the front side.
The uneven structure layer is formed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin having a glass transition temperature of 95 ° C. or higher.
このような特徴の太陽電池裏面シートによれば、高温環境下においても、樹脂が劣化、変形することなく、長期に渡って光利用効率の向上効果を持続させることが可能となる。 According to the solar cell backsheet having such characteristics, it is possible to maintain the effect of improving the light utilization efficiency over a long period of time without deterioration or deformation of the resin even in a high temperature environment.
次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記光反射性金属層に対し凹凸構造層側及び接着層側の少なくとも一方の側に、上記光反射性金属層の腐食を防ぐためのバリア層が設けられることを特徴とするものである。
Next, the invention described in claim 2 is the structure described in
このような特徴の太陽電池裏面シートによれば、高温高湿環境下であっても、バリア層が光反射性金属層の腐食を防ぐため、光反射性凹凸構造によって前面側から入射する光を特定方向へ反射し、太陽電池セルへ再入射することにより光の利用効率が向上する効果を、長期にわたって持続させることが可能となる。 According to the solar cell back sheet having such a feature, even in a high temperature and high humidity environment, the barrier layer prevents the light reflective metal layer from corroding. The effect of improving the light use efficiency by reflecting in a specific direction and re-entering the solar battery cell can be maintained for a long period of time.
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、上記バリア層は、上記光反射性金属層に接して形成されることを特徴とするものである。
これにより、バリア層が光反射性金属層の劣化を防ぐ効果を高めることが可能となる。
Next, the invention described in claim 3 is characterized in that the barrier layer is formed in contact with the light-reflecting metal layer in the configuration described in
Thereby, the barrier layer can enhance the effect of preventing the light reflective metal layer from being deteriorated.
次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した構成に対し、上記バリア層は、バルブ金属もしくはバルブ金属を含む合金からなることを特徴とするものである。
バルブ金属とは、表面に酸化被膜を生じ不動態となる金属を指す。このようなバルブ金属もしくはバルブ金属を含む合金は優れた耐食作用を持つため、バリア層として採用することで、光反射性金属層の腐食を長期に渡って防ぐことが可能となる。
Next, the invention described in claim 4 is characterized in that, in the configuration described in any one of
The valve metal refers to a metal that forms an oxide film on its surface and becomes passive. Since such a valve metal or an alloy containing the valve metal has an excellent corrosion resistance, it is possible to prevent corrosion of the light reflective metal layer for a long period of time by adopting it as a barrier layer.
次に、請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した構成に対し、上記バリア層は、無機酸化物からなることを特徴とするものである。
無機酸化物は、優れた水蒸気バリア性、ガスバリア性を示すことで知られている。このような無機酸化物をバリア層として採用することで、光反射性金属層の劣化を長期に渡って防ぐことが可能となる。
Next, the invention described in claim 5 is characterized in that the barrier layer is made of an inorganic oxide with respect to the structure described in any one of
Inorganic oxides are known to exhibit excellent water vapor barrier properties and gas barrier properties. By adopting such an inorganic oxide as a barrier layer, it becomes possible to prevent deterioration of the light reflective metal layer over a long period of time.
次に、請求項6に記載した発明は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載した構成に対し、上記凹凸構造は、略プリズム形状、略多角錐形状、あるいはこれら形状の逆型形状のいずれかが複数配列されてなることを特徴とするものである。
これにより、前面側から入射する光を確実に太陽電池セルへと再入射させて光の利用効率の向上を図ることが可能となる。
Next, the invention described in claim 6 is different from the configuration described in any one of
This makes it possible to improve the light utilization efficiency by reliably making the light incident from the front side re-enter the solar battery cell.
次に、請求項7に記載した発明は、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載した構成に対し、上記凹凸構造の各頂部が曲率を有しており、上記凹凸構造の頂部のピッチをPtとしたときに、上記頂部の曲率半径rが0.01Pt以上0.1Pt以下の範囲に設定されていることを特徴とするものである。
これにより、金属の凸部が存在することによって生じやすくなる電荷集中による放電破壊を防ぐことができ、十分な電気絶縁性を得ることが可能となる。
Next, in the invention described in claim 7, with respect to the configuration described in any one of
As a result, it is possible to prevent discharge breakdown due to charge concentration, which is likely to occur due to the presence of the metal convex portion, and to obtain sufficient electrical insulation.
次に、請求項8に記載した発明は、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載した構成に対し、上記凹凸構造の単位構造の底辺と高さのアスペクト比が、0.15以上0.35以下の範囲に設定されていることを特徴とするものである。 Next, according to an eighth aspect of the present invention, the aspect ratio of the bottom to the height of the unit structure of the concavo-convex structure is 0.15 with respect to the configuration described in any one of the first to seventh aspects. It is characterized by being set in the range of 0.35 or less.
ここで、凹凸構造の単位構造のアスペクト比が0.35より大きい場合には、凹凸構造を成形するときの成形性が低下してしまう。一方、アスペクト比が0.15より小さいと、光利用効率を向上させる効果が弱くなってしまう。この点を踏まえ、本発明においては、アスペクト比が上記範囲に設定されているため、凹凸構造成形時の成形性を保持しながら光利用効率を高く向上させることができる。 Here, when the aspect ratio of the unit structure of the concavo-convex structure is larger than 0.35, the moldability when forming the concavo-convex structure is lowered. On the other hand, if the aspect ratio is smaller than 0.15, the effect of improving the light utilization efficiency is weakened. Considering this point, in the present invention, since the aspect ratio is set in the above range, it is possible to improve the light utilization efficiency while maintaining the formability at the time of forming the concavo-convex structure.
次に、請求項9に記載した発明は、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載した構成に対し、上記凹凸構造の頂部のピッチが、10μm以上30μm以下の範囲に設定されていることを特徴とするものである。
Next, in the invention described in claim 9, with respect to the configuration described in any one of
上記ピッチが30μmより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため耐候層と接着層を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層の厚みを厚くする必要があり形成が困難となる他、コスト高の要因となってしまう。一方、ピッチが10μm未満の場合、凹凸構造で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光して広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。これを踏まえて本発明においては、上記ピッチが10μm以上30μm以下の範囲に設定されているため、上記不都合を解消することができる。 When the pitch is larger than 30 μm, the height of the structure increases as the pitch increases, and therefore, problems such as easy entry of bubbles are likely to occur when pasting together via a weather resistant layer and an adhesive layer. Absent. In addition, it is necessary to increase the thickness of the adhesive layer, which makes it difficult to form and causes a high cost. On the other hand, when the pitch is less than 10 μm, diffraction of light may occur when light is reflected by the concavo-convex structure. Since the diffracted light becomes light that is spread by spectroscopy, it is difficult to control, and it is not preferable for reflection in a specific direction. Furthermore, it is not preferable because the time for cutting the mold is long, the tact is reduced, and the production efficiency is deteriorated. Based on this, in the present invention, the pitch is set in the range of 10 μm or more and 30 μm or less, so the above inconvenience can be solved.
次に、請求項10に記載した発明は、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の太陽電池裏面シートを上記太陽電池モジュールの裏面に配置してなることを特徴とするものである。
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、凹凸構造がガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されていることにより、高温環境下においても、樹脂が劣化、変形することなく、長期に渡って光利用効率の向上効果を持続させることが可能となる。
Next, the invention described in claim 10 is characterized in that the solar cell back sheet according to any one of
According to the solar cell module having such a feature, the resin is deteriorated and deformed even in a high temperature environment because the concavo-convex structure is formed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin having a glass transition temperature of 95 ° C. or higher. Therefore, the effect of improving the light utilization efficiency can be maintained for a long time.
また、バリア層をさらに含むことにより、高温高湿環境下における光反射性金属層の腐食を防ぐことができ、太陽電池裏面シートに前面側から入射する光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、光の利用効率を向上させる効果を、長期にわたって持続することが可能となる。 Moreover, by further including a barrier layer, it is possible to prevent corrosion of the light reflective metal layer in a high temperature and high humidity environment, and reflects light incident from the front side to the solar cell back sheet toward a specific direction, The effect of improving the light utilization efficiency by re-entering the solar cell can be maintained for a long time.
本発明に係る太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールによれば、凹凸構造層がガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されていることにより、高温環境下における樹脂の劣化や変形を防ぐことがでる。
また、凹凸構造を形成した光反射性金属層含む太陽電池裏面シートが、バリア層をさらに含むことにより、高温高湿環境下における光反射性金属層の腐食を防ぐことができる。この結果、太陽電池裏面シートに対し前面側から入射した光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、太陽電池モジュールにおける光の利用効率を向上させて発電量を増加させる効果を、長期にわたって持続することが可能となる。
According to the solar cell back sheet and the solar cell module according to the present invention, the uneven structure layer is formed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin having a glass transition temperature of 95 ° C. or higher, thereby deteriorating the resin in a high temperature environment. And prevent deformation.
Moreover, the solar cell backsheet containing the light-reflective metal layer in which the concavo-convex structure is formed further prevents the light-reflective metal layer from corroding in a high-temperature and high-humidity environment by further including a barrier layer. As a result, the light incident from the front side with respect to the solar cell back sheet is reflected in a specific direction and re-entered into the solar cell, thereby improving the light use efficiency in the solar cell module and increasing the amount of power generation. The effect can be sustained over a long period of time.
以下、本発明に基づく太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
「第1実施形態」
(太陽電池モジュール)
図1は、実施形態の太陽電池モジュールの概略構成を示す縦断面図である。
Hereinafter, embodiments of a solar cell back sheet and a solar cell module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
“First Embodiment”
(Solar cell module)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the solar cell module of the embodiment.
本実施形態の太陽電池モジュール1は、図1に示すように、光源側(前面側)から、前面板11、内部に太陽電池セル12を封止した充填層13、及び太陽電池裏面シート14(以下、単に裏面シート14とも呼ぶ。)が積層されて構成されている。そして、太陽電池モジュール1は、光源Lからの光を受光することにより発電を行う。なお、光源Lとしては、通常、太陽や室内灯の人工照明が採用される。
As shown in FIG. 1, the
このとき、上記前面板11、内部に太陽電池セル12を封止した充填層13、及び裏面シート14を、真空ラミネータで熱ラミネートすることにより積層されることで、太陽電池モジュール1が一体成形されている。
At this time, the
(前面板)
前面板11は、太陽電池モジュール1の最前面に配置されて、太陽電池セル12を衝撃、汚れ、水分の浸入等から保護する。また、前面板11は、透過率が高い透明な材料から形成された板状をなしている。
(Front plate)
The
図1に示すように、光源Lから発された光のうち、前面板11の入射面110に垂直に入射する光H0は、前面板11に入射後、該前面板11を透過して充填層13に入射する。ここで、入射面110に垂直に入射する光H0とは、法線NGに平行に前面板11に入射する光H0、即ち、太陽電池モジュール1に入射する光H0のことを示している。また、入射面110の法線NGは、例えば水平面に平行な平面P上に前面板11を載置した状態における平面Pの法線Nと平行な方向とする。
As shown in FIG. 1, among the light emitted from the light source L, the light H0 incident perpendicularly to the
この前面板11は、強化ガラス、サファイアガラス等のガラスあるいは、PC(ポリカーボネート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の樹脂シートから構成されている。また、前面板11の厚さは、強化ガラスであれば約3〜5mm程度、樹脂シートであれば約5mm程度のものが用いられる。
The
(充填層)
前面板11を透光して射出した光は、充填層13に入射する。
この充填層13は、厚み0.4〜1mm程度のシート状をなしており、その内部にて複数の太陽電池セル12を封止して固定している。前面板11に入射した光H0は、充填層13を透過し、太陽電池セル12へ入射する光H1となり、該光H1の一部は充填層13を通過して裏面シート14に入射する光H1となる。
(Filled bed)
The light emitted through the
The filling
この充填層13には、入射した光H0を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、さらに耐候性、耐高温、耐高湿、耐候性等の耐久性、電気絶縁性を有する素材が好適である。この条件を満たす材料として、例えば、酢酸ビニルの含有量が20〜30%であるEVA(エチレンビニルアセテート共重合体)やPVB(ポリビニルブチラール)等を主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が使用される。
The filling
(太陽電池セル)
太陽電池セル12は、光電効果により受光面Jに入射した光を電気へと変換する機能を持つ。太陽電池セル12としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、CISG(Cu・In・Ga・Seの化合物)系薄膜型等多くの種類が存在するが、ここでは、単結晶もしくは多結晶シリコン型の太陽電池セルを例として説明する。
この太陽電池セル12は、複数個が電極(図1では図示省略。図3参照)によって接続されてモジュールを形成している。
(Solar cell)
The
A plurality of
本実施形態においては、充填層13から太陽電池セル12に入射した光H1が、太陽電池セル12で電気へと変換される。なお、通常、入射面110に対し斜めに入射した光は、垂直入射の光H0と比較して、該入射面110で反射する割合が多く、太陽電池セル12に入射する光が少ない。即ち、発電に利用できる光が少ない。そのため、入射光H0が入射面110に垂直に入射する場合が、最も効率良く発電を行うことができる。
In the present embodiment, the light H <b> 1 that has entered the
(裏面シート)
図2は、実施形態の裏面シート14の概略構成を示す縦断面図である。この裏面シート14は、太陽電池セル12自体を透過した光や太陽電池セル12に入射せずに充填層13を透過した光H1を反射する機能を有する。
裏面シート14は、図2に示すように、前面側(光源側)から透光性絶縁層141、凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144、接着層145、及び耐候層146が積層されて構成されている。
(Back sheet)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of the
As shown in FIG. 2, the
(透光性絶縁層)
透光性絶縁層141は、裏面シート14の前面側に配されており、電気絶縁性を有する材料から構成されている。
ここで、裏面シート14に要求される重要な性能の一つとして、電気絶縁性がある。この電気絶縁性は、太陽電池モジュール1が内部に電極を含むことから、長期使用での短絡や漏電等を防ぐための必須の性能である。また、太陽電池モジュール1においては、特に太陽電池セル12側の表面が電気絶縁性であることが求められている。
(Translucent insulating layer)
The translucent
Here, one of the important performances required for the
以下に電気絶縁性について図3を参照して説明する。
なお、図3(c)は、透光性絶縁層141が凹凸構造層142を兼ねる場合の例である。
図3(a)に太陽電池モジュール1の構成例を示す。太陽電池セル12は、発電した電力を取り出すための電極22cに接続する。通常、太陽電池セル12は、充填層13の中央付近に位置し、裏面シート14の光反射性金属層144から離れているため、電極22cがショートすることによる電流のリークは起こらない。
The electrical insulation will be described below with reference to FIG.
Note that FIG. 3C illustrates an example in which the light-transmitting
FIG. 3A shows a configuration example of the
しかし、太陽電池セルは軟化した充填材で封止されるため、図3(b)のように、上記光反射性金属層144が仮に太陽電池セル12に近づいて配置されると、太陽電池セル12と光反射性金属層144が接触してしまうことがある。この場合、光反射性金属層144を通じて電極22cがショートし、電流がリークしてしまう。
このショートを防ぐために、図3(c)のように、透光性絶縁層141を光反射性金属層144の前面側に配置することによって、上述のショートを防ぐことができる。
However, since the solar battery cell is sealed with a softened filler, the solar battery cell is disposed when the light-reflecting
In order to prevent this short circuit, the above-mentioned short circuit can be prevented by disposing the translucent insulating
なお、透光性絶縁層141の厚みが足らない場合、図3(c)に示すように、絶縁層141が絶縁破壊し、電極22cと光反射性金属層144との間で、放電dによる電流のリークが起こる。
When the thickness of the light-transmitting
上記電気絶縁性を示す数値基準の一つとして、絶縁破壊電圧がある。この絶縁破壊電圧は、絶縁破壊電圧以上の電圧が加わると絶縁状態が破壊されるという指標であり、絶縁破壊電圧が高い方が電気的に安定であると言える。 One of the numerical standards indicating the electrical insulation is a dielectric breakdown voltage. This breakdown voltage is an index that the insulation state is broken when a voltage higher than the breakdown voltage is applied, and it can be said that a higher breakdown voltage is more electrically stable.
例えば、参考文献1(「太陽光発電システム構成材料」(工業調査会))によると、各種電気絶縁用プラスチックフィルム(25μm)の絶縁破壊電圧(kV)のおおよその数値は、次の通りである。
PET(ポリエチレンテレフタレート):6.5、
PEN(ポリエチレンナフタレート):7.5、
PVC(延伸硬質塩ビ):4.0、
PC(ポリカーボネート):5.0、
OPP(延伸ポリプロピレン):6.0、
PE(ポリエチレン):4.0、
TAC(トリアセテート):3.0、
PI(ポリイミド):7.0
これらはいずれも、絶縁材料としての絶縁破壊電圧を満たしている(参考 JISC2318/電気用二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム)。
For example, according to Reference 1 (“Photovoltaic power generation system constituent material” (Industry Research Committee)), the approximate numerical values of dielectric breakdown voltages (kV) of various plastic films for electrical insulation (25 μm) are as follows. .
PET (polyethylene terephthalate): 6.5,
PEN (polyethylene naphthalate): 7.5,
PVC (stretched hard vinyl chloride): 4.0,
PC (polycarbonate): 5.0,
OPP (oriented polypropylene): 6.0,
PE (polyethylene): 4.0,
TAC (triacetate): 3.0
PI (polyimide): 7.0
All of these satisfy the dielectric breakdown voltage as an insulating material (reference JISC2318 / biaxially oriented polyethylene terephthalate film for electricity).
また、PVF(ポリ・フッ化・ビニル)の代表的な製品であるデュポン社のテドラーの絶縁破壊電圧は、約3.0kVである。
太陽電池モジュールの絶縁性能の一つとして、最大システム電圧の2倍+1000Vの直流電圧を1分間印加しても絶縁破壊などの異常がないこと、と定められている(参考 JISC8918/結晶系太陽電池モジュール)。最大システム電圧は、通常600〜1000Vである。
The dielectric breakdown voltage of a DuPont tedlar, which is a typical PVF (poly, fluoride, vinyl) product, is about 3.0 kV.
As one of the insulation performances of solar cell modules, it is determined that there is no abnormality such as dielectric breakdown even when a DC voltage of twice the maximum system voltage +1000 V is applied for 1 minute (reference JISC8918 / crystalline solar cell) module). The maximum system voltage is usually 600-1000V.
以上から、絶縁破壊電圧の平均値は3kV以上であるのが望ましく、上述の各種材料はこの基準を満たしている(参考 JISC2151/電気用プラスチックフィルム試験方法の17.2.2平板電極法)。絶縁破壊電圧が3kVより小さい場合、長期使用による短絡や漏電の可能性が高くなる。 From the above, it is desirable that the average value of the dielectric breakdown voltage is 3 kV or more, and the above-mentioned various materials satisfy this standard (reference JISC2151 / electric plastic film test method 17.2.2 flat plate electrode method). When the dielectric breakdown voltage is smaller than 3 kV, the possibility of short circuit or leakage due to long-term use increases.
本実施形態における透光性絶縁層141は、上述の各種材料のいずれかからなる樹脂フィルムから構成されている。この透光性絶縁層141に使用する材料としては、透明あるいは半透明の材料であることが望ましく、光の散乱を生じる要素が少ない方が好ましい。
The translucent
裏面シート14に入射した光は、透光性絶縁層141を透過した後に光反射性金属層144で反射され、再度透光性絶縁層141を透過し、裏面シート14からの反射光となる。したがって、透光性絶縁層141は、透明性が高く、散乱要素が少なければ、裏面シート14へ入射した光が反射光となる際の効率が高くなる。
The light incident on the
また、透光性絶縁層141に用いる材料としては上記に限ったものではなく、絶縁破壊電圧の基準値を満たす材料であれば、適宜採用することが可能である。例えば、EVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを採用することも可能である。これらの樹脂を採用した場合には、充填層13との密着性が向上するため好ましい。
Further, the material used for the light-transmitting
透光性絶縁層141は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。
多層の場合の構成方法としては、例えばPETフィルムにPVF等のフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成する方法、PETフィルムにEVAやPVB等を主成分とする合成樹脂フィルムを貼り合わせる方法等が挙げられる。
The light-transmitting
As a constitution method in the case of a multilayer, for example, a method of bonding a fluororesin film such as PVF to a PET film, a method of forming a fluororesin coating film such as PVF on a PET film, and EVA or PVB as a main component on a PET film And a method of attaching a synthetic resin film to be bonded.
PVF等のフッ素樹脂、EVAやPVB等を主成分とする合成樹脂は、電気絶縁性の基準を満たすとともに、充填層13との密着性が向上するため好ましい。しかし、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となってしまう。したがって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。特に、フッ素樹脂に関しては、塗膜を形成する方法を採用することも出来、この方法だとフッ素樹脂フィルムを貼り合わせる方法よりも工程を簡略化でできるため、好ましい。
A fluororesin such as PVF, and a synthetic resin mainly composed of EVA, PVB, or the like are preferable because they satisfy the electrical insulation standard and improve the adhesion to the
また、上述の材料のいずれか、例えばPETフィルムを2層貼り合わせた多層構造としてもよい。絶縁性を高めるためには、1枚構成よりも多層構成の方が、絶縁欠陥をカバーし、信頼性が高くなることが知られている。そのため、PETフィルム単層よりも、2層貼り合わせた多層構造の方が、より絶縁性を向上させることができる。
なお、透光性絶縁層141の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
Further, any of the above materials, for example, a multilayer structure in which two layers of PET films are bonded together may be used. In order to increase the insulation, it is known that the multilayer structure covers the insulation defects and has higher reliability than the single-sheet structure. Therefore, the insulating property can be further improved in the multilayer structure in which two layers are bonded to each other than the single layer of PET film.
Note that the layer structure of the light-transmitting
(凹凸構造層)
凹凸構造層142は、ガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されている。
(Uneven structure layer)
The
凹凸構造層142に使用する樹脂は、ガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂であれば、種類は特に限定されるものではない。例えばポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル−(ポリ)スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を1種又は2種以上混合して使用することができる。
The resin used for the concavo-
また、上述の樹脂の他に例えば散乱反射体、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。 In addition to the above resins, various additions such as scattering reflectors, curing agents, plasticizers, dispersants, various leveling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, viscosity modifiers, lubricants, light stabilizers, etc. An agent may be appropriately blended.
凹凸構造層142には、図4や図5に示すような、凹凸構造421が形成されている。凹凸構造421は、頂部が曲率を持つ形状でも良い。凹凸構造421の形状などについては後述する。
また、凹凸構造層142は、単層でもよく、多層でもよい。
The
The
(凹凸構造層の形成方法)
樹脂材料からなる凹凸構造層142を形成する方法として、単層の場合には金型を用いたプレス法・キャスティング法・押し出し成形法・射出成形法などが挙げられる。これらの方法では、シート形成と同時に凹凸構造421を形成することが可能である。
(Method for forming uneven structure layer)
As a method for forming the concavo-
また、樹脂材料からなる凹凸構造421を形成する別の方法として、多層の場合には平面スタンパやロールスタンパの凹凸形成面に熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等を塗布または注入し、その上に基材422を配置して、硬化処理後にスタンパから離型するといった方法が挙げられる。これらの方法では、使用する樹脂の粘度を低くすることができるため成形性がよいという利点がある。また、このとき、凹凸構造421の頂部にあたる金型の凹部の形状が尖っていると形状の再現が難しいが、曲率をもつ形状であれば再現性良く構造を賦型することが可能であり、好適である。
As another method for forming the concavo-
使用する金型は、バイトによる金属板の切削加工や、バイト切削及び電子ビームによる描画やエッチングによって得られた母型の電鋳加工等により得ることができる。このような加工により成形された金型は、表面に凹凸構造421の逆型構造が形成されている。例えば、所望の形状をもつバイトで金属板を切削することで、所望凹凸構造421の逆型構造が形成された金型が得られる。このとき、バイトの先端形状が尖っていると形状の再現性が難しい、バイトの先端が欠けやすいなどの問題があるが、曲率をもつ先端形状であれば形状の再現性も高く、バイトの欠けなどの問題も生じにくく、好適である。金型は板状でもよく、ロール状でもよいが、ロール状の金型とする方が望ましい。ロール状の金型であれば、連続エンボス加工が可能であり、大きな面積を必要とする裏面シートの作製方法として好適である。
The mold to be used can be obtained by cutting a metal plate with a cutting tool, electroforming of a mother die obtained by cutting with a cutting tool, drawing or etching with an electron beam, or the like. The mold formed by such processing has an inverted structure of the concavo-
上述の製造方法で使用する基材は、特に限定されるものではなく、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PVC(延伸硬質塩ビ)、PC(ポリカーボネート)、OPP(延伸ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、TAC(トリアセテート)、PI(ポリイミド)等の樹脂材料からなるフィルムを使用することができる。 The substrate used in the above production method is not particularly limited, and PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PVC (stretched hard vinyl chloride), PC (polycarbonate), OPP (stretched polypropylene), A film made of a resin material such as PE (polyethylene), TAC (triacetate), and PI (polyimide) can be used.
また、凹凸構造層142を多層とする場合に、透光性絶縁層141を、凹凸構造421を支持する基材422として採用することも可能である。
光反射性金属層144に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上記のいずれかの形成方法が可能であれば特に限定されるものではない。例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、等の単体もしくは合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して用いてもよい。中でも、反射性が高く、緻密な金属層が比較的容易に形成でき、安価なアルミニウムが好適である。
In the case where the concavo-
The metal used for the light-
(バリア層)
バリア層143は、バルブ金属もしくはバルブ金属を含む合金を、凹凸構造層142の凹凸構造421の表面に沿って形成、つまり凹凸構造421の表面に追従した層状になるように形成される。
(Barrier layer)
The
バルブ金属もしくはバルブ金属を含む合金を採用したバリア層143の形成手段としては、凹凸構造層142に収縮、黄変等の劣化を招来することなく均一に金属層が形成できれば特に限定されるものではなく、各種手段が可能であるが、(a)真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法;PVD法)、(b)プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層が形成できる真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。
The means for forming the
バリア層143に用いられる金属としては、バルブ金属、もしくはバルブ金属を含む合金が望ましい。バルブ金属とは、表面に酸化被膜を生じ不動態となる金属を指し、例えばアルミニウム(Al)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)等が挙げられる。バリア層143としは、これら金属の単体もしくは合金を用いることが可能である。また、単層で形成してもよく複数の金属を積層して用いてもよい。中でも、優れた耐食性を示し、緻密な金属層が比較的容易に形成できる、クロムが好適である。
The metal used for the
バリア層143は、酸化珪素、酸化アルミニウムなどの無機酸化物を、凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した層状になるように形成してもよい。
無機酸化物を採用したバリア層143の形成手段としては、凹凸構造層142に収縮、黄変等の劣化を招来することなく無機酸化物層が形成できれば特に限定されるものではなく、各種手段が可能であるが、真空蒸着法により形成することが一般的である。この真空蒸着法以外の手段としてスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマ気相成長法(CVD)などを用いることもできる。但し生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。この真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。またバリア層143と凹凸構造層142との密着性及びバリア層143の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。また、バリア層143の透明性を上げるために蒸着の際、酸素ガスなど吹き込んだりする反応蒸着を行ってもよい。
The
The means for forming the
バリア層143に用いられる無機酸化物としては、透明性を有し、かつ酸素、水蒸気のガスバリア性を有し、かつ上記のいずれかの形成方法が可能であれば特に限定されるものではない。例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化マグネシウム、あるいはそれらの混合物などの無機酸化物が挙げられる。中でも、緻密な無機酸化物層が比較的容易に形成でき、長期安定性に優れる酸化珪素が好適である。
The inorganic oxide used for the
バリア層143の厚さは、用いられるバルブ金属若しくは無機化合物の種類、構成により最適条件が異なるが、一般的には5nm以上300nm以下の範囲内が望ましく、その値は必要とされるバリア性の程度によって適宜選択される。ただし膜厚が5nm未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバリア材としての機能を十分に果たすことができない場合がある。また膜厚が300nmを越える場合はフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、亀裂を生じる危惧がある。さらに好ましくは、10nm以上150nm以下の範囲内である。膜厚が10nm未満であると、バルブ金属や無機酸化物の種類、構成によっては十分なバリア性が得られない可能性がある。また膜厚が150nmを超える場合は、クラックやピンホールが発生しやすくなり、バリア性が低下する可能性がある。
The optimum thickness of the
図2では、バリア層143は、光反射性金属層144に対して凹凸構造層142側に形成されている。このバリア層143は、高温高湿環境下において、充填層13にEVAを用いた場合に発生する酢酸成分等を含むアウトガスや、凹凸構造層142に使用される樹脂材料の加水分解で生じる可能性のあるカルボン酸等、凹凸構造層142側で生じる光反射性金属層144を腐食させる成分をブロックし、光反射性金属層144の腐食を防止する。
In FIG. 2, the
(蒸着プライマー層)
なお、バリア層143と凹凸構造層142の間に、不図示の蒸着プライマー層を設けてもよい。
(Vapor deposition primer layer)
A vapor deposition primer layer (not shown) may be provided between the
蒸着プライマー層は、凹凸構造層142上に設けられ、凹凸構造層142とバリア層143との間の密着性を高め、デラミネーションの発生等を防止することを目的とする。そのために蒸着プライマー層として好適に用いられるのは、有機官能基を有するシランカップリング剤、あるいはその加水分解物と、ポリオールおよびイソシアネート化合物等との複合物である。
The vapor deposition primer layer is provided on the concavo-
さらに、蒸着プライマー層を構成する複合物について詳細に説明する。蒸着プライマー層に用いる上記シランカップリング剤の例としては、有機官能基を含むシランカップリング剤を用いることができ、例えば、ビニルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシランカップリング剤或いはその加水分解物の1種ないしは2種以上を用いることができる。 Furthermore, the composite which comprises a vapor deposition primer layer is demonstrated in detail. As an example of the silane coupling agent used for the deposition primer layer, a silane coupling agent containing an organic functional group can be used. For example, vinyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethylsilane. A silane coupling agent such as methoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, or one or more of hydrolysates thereof may be used. it can.
さらに、これらのシランカップリング剤のうち、ポリオールの水酸基またはイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応する官能基を持つものが特に好ましい。例えばγ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシランのようなイソシアネート基を含むもの、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシランのようなメルカプト基を含むものや、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシランのようなアミノ基を含むものがある。さらにγ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランやβ−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のようにエポキシ基を含むものや、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン等のようなシランカップリング剤に水酸基等を付加したものでも良く、これら1種ないしは2種以上を用いることができる。 Further, among these silane coupling agents, those having a functional group that reacts with a hydroxyl group of a polyol or an isocyanate group of an isocyanate compound are particularly preferable. For example, those containing an isocyanate group such as γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, γ-isocyanatopropyltrimethoxysilane, those containing a mercapto group such as γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, Some include amino groups such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-phenylaminopropyltrimethoxysilane. Furthermore, those containing an epoxy group such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, etc. A silane coupling agent such as those added with a hydroxyl group or the like may be used, and one or more of these may be used.
これらのシランカップリング剤は、一端に存在する有機官能基がポリオールとイソシアネート化合物からなる複合物中で相互作用を示し、もしくはポリオールの水酸基またはイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応する官能基を含むシランカップリング剤を用いることで共有結合をもたせることによりさらに強固なプライマー層を形成する。また、他端のアルコキシ基またはアルコキシ基の加水分解によって生成したシラノール基が無機酸化物中の金属や、無機酸化物の表面の極性の高い水酸基等と強い相互作用により無機酸化物との高い密着性を発現する。これによって、目的の物性を得ることができるものである。よって上記蒸着プライマー層としてシランカップリング剤を金属アルコキシドとともに加水分解反応させたものを用いても構わない。また上記シランカップリング剤のアルコキシ基がクロロ基、アセトキシ基等になっていてもよく、これらのアルコキシ基、クロロ基、アセトキシ基等が加水分解し、シラノール基を形成するものであればこの複合物に用いることができる。 These silane coupling agents have a silane cup containing a functional group in which an organic functional group present at one end exhibits an interaction in a composite composed of a polyol and an isocyanate compound, or reacts with a hydroxyl group of a polyol or an isocyanate group of an isocyanate compound. A stronger primer layer is formed by providing a covalent bond by using a ring agent. In addition, the alkoxy group at the other end or the silanol group formed by hydrolysis of the alkoxy group is highly adhered to the inorganic oxide due to strong interaction with the metal in the inorganic oxide or the highly polar hydroxyl group on the surface of the inorganic oxide. Expresses sex. As a result, the desired physical properties can be obtained. Therefore, you may use as a said vapor deposition primer layer what hydrolyzed the silane coupling agent with the metal alkoxide. In addition, the alkoxy group of the silane coupling agent may be a chloro group, an acetoxy group, etc., and if these alkoxy group, chloro group, acetoxy group, etc. are hydrolyzed to form a silanol group, this composite It can be used for things.
また、蒸着プライマー層に用いるポリオールとは、高分子末端に、2つ以上のヒドロキシル基をもつもので、後に加えるイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応させるものである。このポリオールとして、アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られるポリオールもしくは、アクリル酸誘導体モノマーおよびその他のモノマーとを共重合させて得られるポリオールであるアクリルポリオールが好ましい。 The polyol used for the vapor deposition primer layer has two or more hydroxyl groups at the polymer terminal and is reacted with an isocyanate group of an isocyanate compound added later. As this polyol, an acrylic polyol which is a polyol obtained by polymerizing an acrylic acid derivative monomer or a polyol obtained by copolymerizing an acrylic acid derivative monomer and other monomers is preferable.
中でもヒドロキシエチルメタクリレートやヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレートなどのアクリル酸誘導体モノマーを重合させたアクリルポリオールや、上記アクリル酸誘導体とスチレン等のその他のモノマーを加え共重合させたアクリルポリオールが好ましく用いられる。またイソシアネート化合物との反応性、シランカップリング剤との相溶性を考慮すると上記アクリルポリオールのヒドロキシル価が5〜200(mgKOH/g)の間であることが好ましい。 Of these, acrylic polyols obtained by polymerizing acrylic acid derivative monomers such as hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, and hydroxybutyl methacrylate, and acrylic polyols obtained by copolymerizing the above acrylic acid derivative and other monomers such as styrene are preferably used. In consideration of the reactivity with the isocyanate compound and the compatibility with the silane coupling agent, the hydroxyl value of the acrylic polyol is preferably between 5 and 200 (mgKOH / g).
アクリルポリオールとシランカップリング剤の配合比は、質量比で1/1から1000/1の範囲であることが好ましく、より好ましくは2/1から100/1の範囲にあることである。溶解および希釈溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトンなどのケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が単独および任意に配合されたものを用いることができる。 The mixing ratio of the acrylic polyol and the silane coupling agent is preferably in the range of 1/1 to 1000/1, more preferably in the range of 2/1 to 100/1, by mass ratio. Solvents and dilution solvents include, for example, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, ketones such as methyl ethyl ketone, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. What was mix | blended with can be used.
しかし、シランカップリング剤を加水分解するために塩酸等の水溶液を用いる場合には、共溶媒としてイソプロピルアルコール等のアルコール類と極性溶媒である酢酸エチルを任意に混合した溶媒を用いることが好ましい。
蒸着プライマー層に用いるイソシアネート化合物は、アクリルポリオールなどのポリオールと反応してできるウレタン結合により凹凸構造層142とバリア層143との密着性を高めるために添加されるもので、主に架橋剤もしくは硬化剤として作用する。
However, when an aqueous solution such as hydrochloric acid is used to hydrolyze the silane coupling agent, it is preferable to use a solvent in which alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl acetate as a polar solvent are arbitrarily mixed as a cosolvent.
The isocyanate compound used for the vapor deposition primer layer is added to increase the adhesion between the concavo-
上記機能を発揮するイソシアネート化合物の具体例としては、芳香族系のトリレンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、脂肪族系のキシレンジイソシアネート(XDI)やヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などのモノマー類、これらの重合体、もしくは誘導体の1種、またはこれらの2種以上を用いることができる。 Specific examples of isocyanate compounds that exhibit the above functions include aromatic tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), aliphatic xylene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate (HMDI), isophorone diisocyanate ( Monomers such as IPDI), one of these polymers or derivatives, or two or more thereof can be used.
ここで、アクリルポリオールとイソシアネート化合物の配合比は特に制限されるのもではない。ただし、イソシアネート化合物が少なすぎると硬化不良になる場合があり、またそれが多すぎるとブロッキング等が発生し加工上問題がある。そこでアクリルポリオールとインソシアネート化合物との配合比としては、イソシアネート化合物由来のNCO基がアクリルポリオール由来のOH基の50倍以下であることが好ましく、特に好ましいのはNCO基とOH基が当量で配合される場合である。混合方法は、周知の方法が使用可能であり特に限定されない。 Here, the mixing ratio of the acrylic polyol and the isocyanate compound is not particularly limited. However, if the isocyanate compound is too small, curing may be poor, and if it is too much, blocking or the like occurs and there is a problem in processing. Therefore, the blending ratio of the acrylic polyol and the insocyanate compound is preferably that the NCO group derived from the isocyanate compound is 50 times or less of the OH group derived from the acrylic polyol, and particularly preferably the NCO group and the OH group are blended in an equivalent amount. This is the case. A known method can be used as the mixing method and is not particularly limited.
蒸着プライマー層は、シランカップリング剤、ポリオール、イソシアネート化合物を混合した複合溶液を作成し、凹凸構造層142にコーティングしてから乾燥硬化して形成する。蒸着プライマー層を形成するプライマー用塗工剤は、具体的にはシランカップリング剤とポリオールを混合し、溶媒、希釈剤を加え任意の濃度に希釈した後、イソシアネート化合物と混合して作成する。上記方法以外にシランカップリング剤とポリオールを溶媒中混合しておき予めシランカップリング剤とポリオールを反応させたものを溶媒、希釈剤を加え任意の濃度に希釈した後、イソシアネート化合物を加えて作製する方法などがある。
The vapor deposition primer layer is formed by preparing a composite solution in which a silane coupling agent, a polyol, and an isocyanate compound are mixed, coating the concavo-
上記プライマー用塗工剤にさらに各種添加剤、例えば、3級アミン、イミダゾール誘導体、カルボン酸の金属塩化合物、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩等の硬化促進剤や、フェノール系、硫黄系、ホスファイト系等の酸化防止剤、レベリング剤、流動調整剤、触媒、架橋反応促進剤、充填剤等を添加する事も可能である。 In addition to the primer coating agent, various additives such as tertiary amines, imidazole derivatives, carboxylic acid metal salt compounds, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts and other curing accelerators, phenol-based, sulfur-based, Antioxidants such as phosphites, leveling agents, flow regulators, catalysts, crosslinking reaction accelerators, fillers and the like can be added.
蒸着プライマー層は、プライマー用塗工剤を、例えばオフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法等の周知の印刷方式や、ロールコート、ナイフエッジコート、グラビアコートなどの周知の塗布方式を用い凹凸構造層142の上にコーティングし、その後コーティング膜を乾燥し溶媒等を除去し硬化させることによって形成する。
The deposition primer layer uses a primer coating agent, for example, a well-known printing method such as an offset printing method, a gravure printing method, a silk screen printing method, or a well-known coating method such as roll coating, knife edge coating, or gravure coating. Coating is performed on the concavo-
蒸着プライマー層の厚さは、均一に塗膜を形成することができれば特に限定しないが、一般的に0.01μm以上2μm以下の範囲であることが好ましい。厚さが0.01μmより薄いと、均一な塗膜が得られにくく密着性が低下する場合がある。また厚さが2μmを越える場合は厚いために塗膜にフレキシビリティを保持させることができず、外的要因により塗膜に亀裂を生じる恐れがあるため好ましくない。特に好ましいのは、0.05μm以上0.5μm以下の範囲内にあることである。 Although the thickness of a vapor deposition primer layer will not be specifically limited if a coating film can be formed uniformly, Generally it is preferable that it is the range of 0.01 micrometer or more and 2 micrometers or less. When the thickness is less than 0.01 μm, it is difficult to obtain a uniform coating film, and the adhesion may be lowered. On the other hand, when the thickness exceeds 2 μm, the coating film cannot be kept flexible because it is thick, and the coating film may be cracked due to external factors, which is not preferable. Particularly preferred is a range of 0.05 μm or more and 0.5 μm or less.
(バリア被膜層)
また、バリア層143上に、バリア層143を保護し、さらに高いバリア性を付与するために不図示のバリア被膜層を設けてもよい。
(Barrier coating layer)
In addition, a barrier coating layer (not shown) may be provided on the
上記のバリア被膜層の形成材料としては、例えば、水溶性高分子と1種以上の金属アルコキシドおよび/またはその加水分解物からなるもの、さらには、上記金属アルコキシドが、テトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウム、またはこれらの混合物のいずれかからなる溶液を塗布形成したものが挙げられる。
バリア被膜層の形成材料の他の例としては、水溶性高分子と塩化銀からなるもの、さらには上記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールからなる溶液を塗布形成したものがある。
Examples of the material for forming the barrier coating layer include a material composed of a water-soluble polymer and one or more metal alkoxides and / or a hydrolyzate thereof, and further, the metal alkoxide includes tetraethoxysilane, triisopropoxy. Examples thereof include those formed by coating a solution made of either aluminum or a mixture thereof.
Other examples of the material for forming the barrier coating layer include a material made of a water-soluble polymer and silver chloride, and a material in which the water-soluble polymer is coated with a solution made of polyvinyl alcohol.
バリア被膜層は、具体的には、水溶性高分子と塩化錫を水系(水あるいは水/アルコール混合)溶媒で溶解させた溶液、あるいは上記溶液に金属アルコキシドを直接、あるいは予め加水分解させるなど処理を行ったものを混合した溶液をバリア層143にコーティングして加熱乾燥することで形成する。バリア被膜層を形成する各成分についてさらに詳細に説明する。
Specifically, the barrier coating layer is a treatment in which a water-soluble polymer and tin chloride are dissolved in an aqueous (water or water / alcohol mixed) solvent, or a metal alkoxide is directly or previously hydrolyzed in the above solution. The
本実施形態のバリア被膜層を形成するために用いられる水溶性高分子の具体例として、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。特にポリビニルアルコール(PVA)はガスバリア性が最も優れる。ここでいうPVAは、一般にポリ酢酸ビニルをけん化して得られるもので、酢酸基が数十%残存している、いわゆる部分けん化PVAから、酢酸基が数%しか残存していない、いわゆる完全PVAまでを含み、特に限定されない。 Specific examples of the water-soluble polymer used to form the barrier coating layer of this embodiment include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, starch, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, sodium alginate and the like. In particular, polyvinyl alcohol (PVA) has the best gas barrier properties. The PVA here is generally obtained by saponifying polyvinyl acetate, so-called partially PVA in which only several percent of acetate groups remain from so-called partially saponified PVA in which several tens percent of acetate groups remain. It includes up to and is not particularly limited.
また、塩化錫は塩化第一錫(SnCl2)、塩化第二錫(SnCl4)、あるいはそれらの混合物であってもよく、無水物でも水和物でも用いることができる。
さらに、金属アルコキシドとしては、テトラエトキシシラン〔Si(OC2H5)4〕、トリイソプロポキシアルミニウム〔Al(O−2’−C3H7)3〕などの一般式、M
(OR)n(M:Si、Ti、Al、Zr等の金属、R:CH3、C2H5等のアルキル基)で表されるものがあげられる。中でもテトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムが加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。
The tin chloride may be stannous chloride (SnCl 2 ), stannic chloride (SnCl 4 ), or a mixture thereof, and may be used as an anhydride or a hydrate.
Further, examples of the metal alkoxide include general formulas such as tetraethoxysilane [Si (OC 2 H 5 ) 4], triisopropoxy aluminum [Al (O-2′-C 3 H 7 ) 3 ], M
(OR) n (M: metal such as Si, Ti, Al and Zr, R: alkyl group such as CH 3 and C 2 H 5 ) can be used. Among these, tetraethoxysilane and triisopropoxyaluminum are preferable because they are relatively stable in an aqueous solvent after hydrolysis.
上述した各成分を単独、またはいくつかを組み合わせた溶液をバリア層143にコーティングして加熱乾燥することで、バリア被膜層を形成することができる。さらに、バリア被膜層にはガスバリア性を損なわない範囲で、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤などの添加剤を加えてもよい。
バリア被膜層に加えられるイソシアネート化合物は、その分子中に2個以上のイソシアネート基(NCO基)を有するものであり、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート(TTI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)などのモノマー類と、これらの重合体、または誘導体などがある。
The barrier coating layer can be formed by coating the
The isocyanate compound added to the barrier coating layer has two or more isocyanate groups (NCO groups) in the molecule. For example, tolylene diisocyanate (TDI), triphenylmethane triisocyanate (TTI), tetramethyl There are monomers such as xylene diisocyanate (TMXDI) and polymers or derivatives thereof.
バリア被膜層を形成するための溶液の塗布方法には、ディッピング法、ロールコーティング法、スクリーン印刷法、スプレー法などの従来公知の手段を用いることができる。またバリア被膜層の厚さは、被膜層を形成する溶液の種類や加工条件によって異なるが、乾燥後の厚さが0.01μm以上あることが必要であり、厚さが50μm以上では膜にクラックが生じ易くなるため、0.01〜50μmの範囲が好ましい。 Conventionally known means such as a dipping method, a roll coating method, a screen printing method, and a spray method can be used as a method for applying the solution for forming the barrier coating layer. The thickness of the barrier coating layer varies depending on the type of solution forming the coating layer and the processing conditions, but the thickness after drying needs to be 0.01 μm or more, and if the thickness is 50 μm or more, the film will crack. Therefore, the range of 0.01 to 50 μm is preferable.
(光反射性金属層)
光反射性金属層144は、例えば、アルミニウムや銀などの金属を、凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した層状になるように形成されたバリア層143上に、同様に凹凸構造421に追従した層状になるように形成する。
(Light reflective metal layer)
The light-
光反射性金属層144の形成手段としては、均一に金属層が形成できれば特に限定されるものではなく、(a)真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法;PVD法)、(b)プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法;CVD法)が採用される。これらの中でも、生産性が高く良質な金属層が形成できる真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかを適宜用いればよい。
The means for forming the light-
光反射性金属層144に用いられる金属としては、金属光沢を有しかつ上記のいずれかの形成方法が可能であれば特に限定されるものではない。例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、等の単体もしくは合金が挙げられ、単層で形成してもよく複数の金属を積層して用いてもよい。中でも、反射性が高く、緻密な金属層が比較的容易に形成でき、安価なアルミニウムが好適である。
The metal used for the light-
光反射性金属層144の厚さの下限としては、10nmが好ましく、20nmが特に好ましい。一方、光反射性金属層144の厚さの上限としては、200nmが好ましく、100nmが特に好ましい。光反射性金属層144の厚さが10nmの下限より小さいと、光反射性金属層144に入射する光を十分に反射することができない。20nm以上の厚さがあれば、より確実に光反射性金属層144に入射する光を反射することができる。一方、光反射性金属層144の厚さが200nmの上限を超えると、光反射性金属層144に目視でも確認できるクラックが発生しやすく、100nm以下であれば、目視で確認できないようなクラックも発生しにくい。
The lower limit of the thickness of the light
光反射性金属層144は、バリア層143上に、凹凸構造層142の凹凸構造421に追従した形状に形成されており、光反射性金属層144は凹凸構造を為している。
即ち、この光反射性金属層144は、光反射性金属層144に入射した光を所定の方向へ反射する機能を有する。このような反射機能を備えるためには、光反射性金属層144が有する反射面が鏡面反射面であることが望ましい。
The light
That is, the light reflecting
(耐候層)
耐候層146には、耐高温、耐高湿、耐加水分解、難燃性等の長期耐候性が要求される。これらの要求を満たすものとして、一般的に、PVF(ポリフッ化ビニル)等のフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗膜、もしくは低オリゴマーPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等の耐加水分解性を高めたタイプのPETフィルム等が使用される。この他耐候性に優れるPENフィルム等を使用してもよい。なお、該耐候層146の材料としては上記に限ったものではなく、長期耐候性の基準値を満たす材料であれば適宜採用することができる。
(Weatherproof layer)
The weather
耐候層146は、単層であってもよく、多層であってもよい。単層の場合には、上述の材料のいずれかを要求特性に合わせて選択することができる。PVFは、長期耐候性に特に優れているため好適である。また低オリゴマーPETフィルム等の耐加水分解性のPETフィルムは、安価でありながら長期耐候性にも優れているため、好適である。
The weather
この耐候層146が多層構造の場合の例としては、PETフィルムにPVF(ポリ・フッ化・ビニル)等のフッ素樹脂フィルムを接着層を介して貼り合わせたものや、PETフィルムにPVF等のフッ素樹脂塗膜を形成したもの等が挙げられる。
Examples of this weather
PVF等のフッ素樹脂は、長期耐候性に非常に優れており、単層でも十分な性能を発揮するものの、単層で十分な強度を得ようとすると厚みを厚くする必要がありコスト高の要因となる。よって、強度を確保する基材との組合せによる多層構造とすることが好ましい。 Fluororesin such as PVF is very excellent in long-term weather resistance, and even if a single layer exhibits sufficient performance, it is necessary to increase the thickness to obtain sufficient strength with a single layer, which is a factor of high cost It becomes. Therefore, it is preferable to have a multilayer structure in combination with a base material that ensures strength.
なお、耐候層146の層構成は上記に限ったものではなく、要求特性に応じて適宜変更可能である。
耐候層146は、接着層145を介して、光反射性金属層144と貼り合わせられている。
The layer structure of the weather
The weather
(接着層)
接着層145には、接着強度が長期間の屋外使用で劣化しデラミネーションなどを生じないこと、黄変の程度が小さいことなどが要求される。これらの要求を満たすものとして、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系の樹脂を1種又は2種以上混合したラミネート用接着剤を使用することができる。
(Adhesive layer)
The
また、長期間の屋外暴露による接着剤の劣化を防止するために劣化防止剤を添加しても良い。劣化防止剤としては、例えば、イソシアネート系添加剤(TDI、XDIなど)、カルボジイミン、エポキシなどの添加剤が挙げられる。
また、さらに、例えば、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
In addition, a deterioration inhibitor may be added to prevent deterioration of the adhesive due to long-term outdoor exposure. Examples of the deterioration preventing agent include additives such as isocyanate additives (TDI, XDI, etc.), carbodiimine, and epoxy.
Furthermore, for example, various additives such as a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a viscosity modifier, a lubricant, and a light stabilizer may be appropriately blended. Good.
また、耐候層146を光反射性金属層144を貼り合わせる方法は、例えば、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法を利用したサンドイッチ・エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を適宜使用することができる。
The weather
(凹凸構造)
凹凸構造421は、略プリズム形状(図4(a)参照)、略多角錐形状(図4(b)参照)、あるいはこれら形状の逆型形状のいずれかの形状とするのが望ましい。また、頂部に曲率を有する略プリズム形状(図5(a)参照)、頂部に曲率を有する略多角錐形状(図5(b)参照)、あるいはこれら形状の逆型形状のいずれかの形状としてもよい。略プリズム形状とは、凹凸構造の単位構造がプリズム形状若しくはプリズム形状に近似した形状となっていることを指す。略多角錐形状とは、凹凸構造の単位構造が多角錐形状若しくは多角錐形状に近似した形状となっていることを指す。
(Uneven structure)
The concavo-
また、これら構造は、図6に示すような単位構造の底辺Xと高さYのアスペクト比が、0.35以下であることが望ましい。単位構造のアスペクト比が0.35より大きい場合には、凹凸構造421を成形するときに金型の先端部分に樹脂が残りやすく成形性が低下してしまう。単位構造のアスペクト比が0.35以下であるならば、樹脂が金型に残る可能性が低くなり、設計通りの形状に成形することができる。また、単位構造のアスペクト比は、0.15以上であることが望ましい。当該アスペクト比が0.15より小さいと、光利用効率を向上させる効果が弱くなる。この理由については後述する。
Further, in these structures, it is desirable that the aspect ratio between the base X and the height Y of the unit structure as shown in FIG. 6 is 0.35 or less. When the aspect ratio of the unit structure is larger than 0.35, the resin tends to remain at the tip portion of the mold when the concavo-
凹凸構造421は、該凹凸構造421を構成する複数の凸部が一定のピッチで配列された周期構造を有していてもよく、当該ピッチがランダムとされた不定形構造であってもよい。
The concavo-
凹凸構造421が周期構造を有する場合の凸部のピッチとしては、30μm以下であることが望ましい。 当該ピッチが30μmより大きい場合には、ピッチの増大にともなって構造の高さが高くなるため耐候層146を光反射性金属層144と接着層145を介して貼り合わせる際に、気泡が入りやすい等の問題が発生し易くなり好ましくない。また、接着層145の厚みを厚くする必要があり形成そのものも困難となる他、コスト高の要因となってしまう。この点、ピッチが30μm以下であれば貼り合わせの際に気泡等の問題が発生する可能性が低くなり、さらに、成形性、コストの観点から好ましい。
When the
また、凹凸構造421が周期構造を有する場合の凸部のピッチは10μm以上であることが望ましい。当該ピッチが10μm未満の場合、凹凸構造421で光が反射する際に光の回折が起こり得る。該回折光は、分光し広がった光となるため制御が難しく、特定方向に反射する上で好ましくない。さらに、金型を切削する時間が長く、タクトが低下し生産効率が悪くなるため好ましくない。この点、ピッチが10μm以上であれば、光を適確に特定方向に反射することができ、さらに、発電効率の観点から好ましい。
Further, it is desirable that the pitch of the convex portions when the
なお、上記光反射性金属層144のような凹凸構造を為す金属層を形成する別の方法として、例えば凹凸構造が形成された樹脂フィルムに金属粒子やフレークを含有した樹脂をコーティングする等の方法も挙げられるが、この方法では、鏡面反射性が劣るために光利用効率の向上効果が小さいため好ましくない。
In addition, as another method for forming a metal layer having a concavo-convex structure such as the light-reflecting
上記光反射性金属層144のような凹凸構造を為す金属層を形成するさらに別の方法として、例えば凹凸構造を金属箔に直接形成する等の方法も挙げられるが、この方法では、金属層の厚みが厚いために抵抗が低く、モジュールを固定するアルミフレームや端子BOXとつながる配線などとの通電が起こりやすくなるため、好ましくない。
ここで、光反射性金属層144から陰極22cに放電が起こるときの様子を、図7に、示す。 なお、図7は、透光性絶縁層141が凹凸構造層142を兼ねる場合の例である。
As another method for forming a metal layer having a concavo-convex structure such as the light-reflecting
Here, FIG. 7 shows a state in which discharge occurs from the light
図7(a)のように、光反射性金属層144を有していると、等電位線PIが密集する層Icができる。この層は、放電が起き易くなってしまう。そのため、十分な絶縁性を得るためには、絶縁層141の総厚ItからIcを引いたものが十分な厚みを有している必要がある。
等電位線PIが密集する層Icでは、全体の絶縁層141が絶縁破壊するより低い電圧で絶縁破壊してしまう。そのため、絶縁層141の絶縁破壊電圧Dvは、上述の絶縁層141の総厚Itより上述の等電位線PIが密集する層Icを引いた厚みIeと単位厚み当りの絶縁耐力Dsをかけたものとなる。絶縁破壊電圧Dvを式で表すと、
As shown in FIG. 7A, when the light-
In the layer Ic where the equipotential lines PI are densely packed, the dielectric breakdown occurs at a lower voltage than the entire insulating
なお、等電位線PIが密集する層Icは、光反射性金属層144の頂部144tのピッチPtの半分となる。
It should be noted that the layer Ic where the equipotential lines PI are dense is half the pitch Pt of the
また、絶縁破壊電圧は、3kV以上あれば、通常の太陽電池モジュールの使用で絶縁破壊が起こらないため、上述の絶縁層141の総厚It、光反射性金属層144の頂部144tのピッチPtは以下の式を満たす必要がある。
Further, if the dielectric breakdown voltage is 3 kV or more, dielectric breakdown does not occur when using a normal solar cell module. Therefore, the total thickness It of the above-described
また、頂部144tが尖状であると、図7(a)に示すように電荷集中Ecにより低い電圧でも光反射性金属層144から放電破壊が起こり透光性絶縁層141中で放電することにより透光性絶縁層141に黒化が起きてしまう。黒化すると透光性絶縁層141の透過量が落ちるため、光反射性金属層144で反射されて太陽電池セル12に入射する光が減少する。そのため、図7(b)に示すような、曲率を有するものが好ましい。この頂部144tに内接する円Pcの半径rは、大きいほど電荷集中を防げるが、頂部144tのピッチPtの10%より大きいと、多くの光を散乱してしまい太陽電池モジュール1の発電効率を落としてしまう。そのため、上述の半径rは、10%以下である事が好ましい。また、上述の半径rは小さすぎると電荷集中が起きてしまうため、頂部144tのピッチPtの1%以上であることが好ましい。
Further, if the top 144t is pointed, as shown in FIG. 7A, discharge breakdown occurs from the light-reflecting
(その他)
以上のように、裏面シート14は、透光性絶縁層141、凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144、接着層145、耐候層146を備える。なお、各層は、必要に応じて接着層(図2において図示省略)を介して貼り合わせても良い。貼り合わせる方法は、例えば、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法を利用したサンドイッチ・エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を適宜使用することができる。用いる接着剤としては、接着強度が長期間の屋外使用で劣化しデラミネーションなどを生じないこと、黄変の程度が小さいことなどが要求される。これらの要求を満たすものとして、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系の樹脂を1種又は2種以上混合したラミネート用接着剤を使用することができる。
(Other)
As described above, the
また、長期間の屋外暴露による接着剤の劣化を防止するために劣化防止剤を添加しても良い。劣化防止剤としては、例えば、イソシアネート系添加剤(TDI、XDIなど)、カルボジイミン、エポキシなどの添加剤が挙げられる。
また、さらに、例えば、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等の各種添加剤が適宜配合されてもよい。
In addition, a deterioration inhibitor may be added to prevent deterioration of the adhesive due to long-term outdoor exposure. Examples of the deterioration preventing agent include additives such as isocyanate additives (TDI, XDI, etc.), carbodiimine, and epoxy.
Furthermore, for example, various additives such as a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a viscosity modifier, a lubricant, and a light stabilizer may be appropriately blended. Good.
(作用など)
次に、裏面シート14による光利用効率の向上の仕組みを図8を参照して説明する。
図8においては、裏面シート14に入射した光が凹凸構造を為す光反射性金属層144によって反射されて太陽電池セル12の受光面Jに入射する過程を示している。なお、図8においては、凹凸構造421としてプリズム構造を採用している。
(Effect etc.)
Next, a mechanism for improving the light utilization efficiency by the
FIG. 8 shows a process in which light incident on the
図8に示すように、裏面シート14には凹凸構造を為す光反射性金属層144が設けられている。太陽電池モジュール1の入射面110から入射した光のうち太陽電池モジュール1内を透過して裏面シート14に入射した光H1は、光反射性金属層144で反射される。反射された光H2は前面板11と大気の間等の界面で再度反射され、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3となり光電変換される。したがって、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加すれば、光電変換量が増え、光利用効率の向上を見込むことができる。
As shown in FIG. 8, the
この点、本実施形態においては、凹凸構造を為す光反射性金属層144は、前面側から入射する光を特定方向へ反射することができる。この反射光が再入射することにより、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3が増加する。したがって、光の利用効率を向上させて発電量を増加させることが可能となる。
図8(c)に凹凸構造を為す光反射性金属層144を構成するプリズムの頂角θと反射角α(入射角α)の関係を示す。この図8(c)に示すように、入射面110に対して垂直に光が入射した場合には、頂角θと反射角αの間には以下の関係が成り立つ。
In this regard, in the present embodiment, the light
FIG. 8C shows the relationship between the apex angle θ and the reflection angle α (incident angle α) of the prism that constitutes the light-
凹凸構造を為す光反射性金属層144で反射した光H2は、前面板11と大気の界面で反射する。このときの入射光H2の入射角は2αである。
ここで、2αが臨界角φ以上の場合には、前面板と大気の界面で全反射するため、入射光H2はロスが極めて少なく反射光H3となる(図8(a)参照)。
The light H2 reflected by the light
Here, when 2α is greater than or equal to the critical angle φ, the light is totally reflected at the interface between the front plate and the atmosphere, so that the incident light H2 is very little loss and becomes reflected light H3 (see FIG. 8A).
一方、2αが臨界角φより小さい場合には、反射光H3の他に透過光H4が発生する(図8(b)参照)。この透過光H4の発生にすると反射光H3の光量が減少し、太陽電池セル12の受光面Jに入射する光H3の光量が減少するため、入射光H2の入射角2αが臨界角φ以上となることが望ましい。
なお、上記臨界角φは、前面板11の屈折率n1と大気の屈折率n2によって決定され、以下の関係式が成立する。
On the other hand, when 2α is smaller than the critical angle φ, transmitted light H4 is generated in addition to the reflected light H3 (see FIG. 8B). When the transmitted light H4 is generated, the amount of the reflected light H3 is reduced and the amount of the light H3 incident on the light receiving surface J of the
The critical angle φ is determined by the refractive index n1 of the
例えば、前面板11に強化ガラスなどのガラスを用いた場合には、屈折率n1は約1.5、大気の屈折率n2は約1.0であるため、臨界角φは約42°となる。
以上から、凹凸構造を為す光反射性金属層144での反射光H2を有効に利用するためには、2αが臨界角φ以上となる必要があり、上記のように臨界角φが42°の際には凹凸構造を為す光反射性金属層144での反射角αが21°以上であることが要求される。
For example, when glass such as tempered glass is used for the
From the above, in order to effectively use the reflected light H2 from the light
ここで、凹凸構造421がプリズム構造である場合のプリズムの底辺Xと高さYのアスペクト比に対する頂角θ及び凹凸構造を為す光反射性金属層144での反射角αの値を下記の表1に示す。上述のように、凹凸構造を為す光反射性金属層144での反射光H2を有効に利用するためには、反射角αが21°以上である必要があるため、プリズムのアスペクト比を0.2以上に設定する必要がある。
Here, when the concavo-
以上においては、前面板11の入射面110への入射角が0°である場合を考えてきたが、実際には、入射する光の入射角は様々である。そのため、アスペクト比が0.15以上、すなわち前面板11と大気の界面に入射する光H2の入射角2αと臨界角φの差が約10°以内であれば、光の入射角が異なる場合でも最終的に受光面Jに入射する光は発生する。しかし、アスペクト比が0.15未満になると、前面板11と大気の界面に入射する光H2の入射角2αが臨界角φよりも10°近く小さくなり、全反射する光が少なくなる。したがって、上記アスペクト比は、少なくとも0.15以上であることが好ましい。これにより、光の利用効率を大きく保持することができる。
In the above, the case where the incident angle to the
なお、上述のように、プリズムのアスペクト比が0.35以上であると成形性が悪くなるためアスペクト比は、0.35以下であることが望ましく、したがって、本実施形態におけるアスペクト比は、0.15以上0.35以下に設定されている。 As described above, when the aspect ratio of the prism is 0.35 or more, the moldability deteriorates. Therefore, the aspect ratio is desirably 0.35 or less. Therefore, the aspect ratio in this embodiment is 0. .15 or more and 0.35 or less.
そして、本実施形態の太陽電池裏面シート及び太陽電池モジュールによれば、凹凸構造層がガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されていることにより、高温環境下における樹脂の劣化や変形を防ぐことがでる。 And according to the solar cell back sheet and solar cell module of this embodiment, the uneven structure layer is formed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin having a glass transition temperature of 95 ° C. or higher, so that the resin in a high temperature environment It is possible to prevent deterioration and deformation.
また、凹凸構造を形成した光反射性金属層含む太陽電池裏面シートが、バリア層をさらに含むことにより、高温高湿環境下における光反射性金属層の腐食を防ぐことができる。この結果、太陽電池裏面シートに対し前面側から入射した光を特定方向へと向けて反射し、太陽電池セルに再入射させ、太陽電池モジュールにおける光の利用効率を向上させて発電量を増加させる効果を、長期にわたって持続することが可能となる。 Moreover, the solar cell backsheet containing the light-reflective metal layer in which the concavo-convex structure is formed further prevents the light-reflective metal layer from corroding in a high-temperature and high-humidity environment by further including a barrier layer. As a result, the light incident from the front side with respect to the solar cell back sheet is reflected in a specific direction and re-entered into the solar cell, thereby improving the light use efficiency in the solar cell module and increasing the amount of power generation. The effect can be sustained over a long period of time.
「第2実施形態」
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。
(裏面シート)
図9は、第2実施形態の裏面シート15の概略構成を示す縦断面図である。
“Second Embodiment”
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Back sheet)
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the
この裏面シート15は、太陽電池セル12自体を透過した光や太陽電池セル12に入射せずに充填層13を透過した光H1を反射する機能を有する。
本実施形態の裏面シート15は、前面側(光源側)から順に、透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層144、バリア層143、接着層145、及び耐候層146が積層されて構成されている。すなわち、基本構成は、上記第1実施形態と同様である。ただし、バリア層143の配置場所が異なっている。
The
The
使用する材料、作製方法に関しても、バリア層143を光反射性金属層144に対して耐候層146側に形成すること以外は、同様の材料の使用が可能であり、同様の作製方法を採用することが可能である。
Regarding the materials used and the manufacturing method, the same materials can be used except that the
(バリア層)
ここで、バリア層143は、光反射性金属層144に対して耐候層146側に形成されている。このバリア層143は、高温高湿環境下において、耐候層146側から侵入してくる可能性のある水蒸気や、接着層145に使用される樹脂材料の加水分解で生じる可能性のあるカルボン酸等、耐候層146側で生じる光反射性金属層144を腐食させる成分をブロックし、光反射性金属層144の腐食を防止する。
(Barrier layer)
Here, the
また、バリア層143を、光反射性金属層144に対して、凹凸構造層142側、及び耐候層146側の両方に設けてもよい(図示せず)。このとき、凹凸構造層142側、及び耐候層146側のそれぞれで生じる可能性のある、光反射性金属層144を腐食させる成分を、両側からブロックすることが出来るため、好適である。
Moreover, you may provide the
以上、本発明に基づく実施形態について説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。 The embodiments based on the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and some design changes can be made without departing from the technical idea of the present invention.
(変形例)
例えば、第1構成例の裏面シート20として、図10に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート20においては、透光性絶縁層141としてPETフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造層142、バリア層143、及び光反射性金属層144が積層されており、さらに接着層145を介して耐加水分解性のPETフィルムからなる耐候層146が配置されている。このとき、凹凸構造層142が多層構成となっており、透光性絶縁層141が凹凸構造421を支持する基材422を兼ねている。
(Modification)
For example, the
In the
また、第2構成例の裏面シート30として、図11に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート30においては、透光性絶縁層141としてEVAフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造421と基材422からなる凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144とが積層されており、さらに接着層145を介して耐加水分解性のPETフィルムからなる耐候層146が配置されている。このとき、透光性絶縁層141と凹凸構造層142を構成する基材422は接着層147を介して貼り合わされている。
Further, the
In the
また、第3構成例の裏面シート40として、図12に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート40においては、透光性絶縁層141としてPETフィルムを用い及び光反射性金属層144が積層されており、さらに接着層145を介してPETフィルム461とPVFフィルム462からなる耐候層146が配置されている。このとき、耐候層146を構成するPETフィルム461とPVF462は接着層463を介して貼り合わされている。また、透光性絶縁層141と凹凸構造層142は接着層147を介して貼り合わされている。
Further, the
In this
そして、第4構成例の裏面シート50として、図13に示す層構成のものであってもよい。
この裏面シート50においては、透光性絶縁層141としてEVAフィルムを用いている。この透光性絶縁層141の裏面側には、凹凸構造421と基材422からなる凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144とが積層されており、さらに接着層145を介してPETフィルム461とPVFフィルム462からなる耐候層146が配置されている。このとき、耐候層146を構成するPETフィルム461とPVF462は接着層463を介して貼り合わされている。また、透光性絶縁層141と凹凸構造層142を構成する基材422は接着層147を介して貼り合わされている。
And the thing of the layer structure shown in FIG. 13 may be sufficient as the
In the
このような第1〜4構成例の裏面シート20,30,40,50においても第1実施形態の裏面シート14と同様に、光反射性金属層144を含むため、前面側に向かって光を効率良く反射することができる。したがって、太陽電池モジュール1の光の利用効率を向上させて発電量を増大させることが可能となる。
Since the
なお、上記実施形態及び第1〜第4構成例の裏面シート14,20,30,40,50において、凹凸構造421としてプリズム構造を採用する場合、単位構造であるプリズムの長手方向を太陽電池セル12に対して傾斜して配置すると、より光利用効率を向上させることができ好ましい。
In addition, in the
また、上記実施形態及び第1〜第4構成例の裏面シート14,20,30,40,50において、凹凸構造421としてプリズム構造を採用する場合、単位構造であるプリズムの長手方向を太陽電池セル12のそれぞれの端面に並行にして配置すると、より光利用効率を向上させることができ好ましい。
In addition, when the prism structure is employed as the concave-
さらに、裏面シート14,20,30,40,50は、太陽電池モジュール1への使用に限るものではなく、LED照明やEL素子などの発光素子の光利用効率向上など、光利用効率向上が望まれる光学素子やディスプレイ部材への転用が可能である。
Furthermore, the
次に、上記実施形態に基づく実施例につて説明する。
(比較例1)
比較のための比較例1として、図14に示した裏面シート60、即ち、PETフィルムからなる透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層144、接着層145、耐加水分解性PETフィルムからなる耐候層146の順に積層した裏面シート60を作製した。
Next, examples based on the above embodiment will be described.
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1 for comparison, the
評価は、裏面シート60、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル1を用いて実施した。
評価用サンプル1は、太陽電池セル12を省いた以外は太陽電池モジュール1と同様の構成である。
Evaluation was carried out using the
The
裏面シート60は、バリア層143を省いた以外は裏面シート20と同様の構成であり、ここでは光反射性金属層144として、アルミニウムを採用した。
また、凹凸構造層142としてガラス転移温度101℃の紫外線硬化樹脂である樹脂Jを採用した。
The
Further, as the concavo-
(実施例1)
実施例1として、図10に示した上記第1構成例の裏面シート20、即ち、PETフィルムからなる透光性絶縁層141、凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144、接着層145、耐加水分解性PETフィルムからなる耐候層146の順に積層した裏面シート20を作製した。
Example 1
As Example 1, the
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル2を用いて実施した。
評価用サンプル2は、太陽電池セル12を省いた以外は太陽電池モジュール1と同様の構成である
裏面シート20は、比較例1の裏面シート60と同様に、光反射性金属層144としてアルミニウムを採用した。
Evaluation was carried out using the sample 2 for evaluation produced by laminating the
The evaluation sample 2 has the same configuration as that of the
また、凹凸構造層142としてガラス転移温度73℃の紫外線硬化樹脂である樹脂A、77℃の熱硬化性樹脂である樹脂B、81℃の紫外線硬化樹脂である樹脂C、84℃の紫外線硬化樹脂である樹脂D、88℃の熱硬化性樹脂である樹脂E、91℃の熱硬化性樹脂である樹脂F、93℃の紫外線硬化樹脂である樹脂G、95℃の紫外線硬化樹脂である樹脂H、97℃の熱硬化性樹脂である樹脂I、101℃の紫外線硬化樹脂である樹脂J、104℃の熱硬化性樹脂である樹脂K、107℃の熱硬化性樹脂である樹脂L、110℃の紫外線硬化樹脂である樹脂M、113℃の熱硬化性樹脂である樹脂N、118℃の紫外線硬化樹脂である樹脂Oの15種類を用いて作製した。
このとき、バリア層143としてクロムを採用した。
Further, as the concavo-
At this time, chromium was adopted as the
(実施例2)
実施例2として、図10に示した上記第1構成例の裏面シート20、即ち、PETフィルムからなる透光性絶縁層141、凹凸構造層142、バリア層143、光反射性金属層144、接着層145、耐加水分解性PETフィルムからなる耐候層146の順に積層した裏面シート20を作製した。
(Example 2)
As Example 2, the
評価は、裏面シート20、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル3を用いて実施した。
評価用サンプル3は、太陽電池セル12を省いた以外は太陽電池モジュール1と同様の構成である。
裏面シート20は、比較例1の裏面シート60と同様に、光反射性金属層144としてアルミニウムを採用した。
Evaluation was carried out using the evaluation sample 3, which was prepared by laminating the
The evaluation sample 3 has the same configuration as that of the
Similar to the
また、凹凸構造層142としてガラス転移温度104℃の熱硬化性樹脂である樹脂K、バリア層143として酸化珪素を採用した。
Further, a resin K, which is a thermosetting resin having a glass transition temperature of 104 ° C., is used as the
(実施例3)
実施例3として、図15に示した裏面シート70、即ち、PETフィルムからなる透光性絶縁層141、凹凸構造層142、光反射性金属層144、バリア層143、接着層145、耐加水分解性PETフィルムからなる耐候層146の順に積層した裏面シート70を作製した。
(Example 3)
As Example 3, the
評価は、裏面シート70、EVAフィルム、強化ガラスの順に積層し、真空ラミネータで熱ラミネートを行うことで作製した、評価用サンプル4を用いて実施した。
評価用サンプル4は、太陽電池セル12を省いた以外は太陽電池モジュール1と同様の構成である。
Evaluation was carried out using the evaluation sample 4 produced by laminating the
The evaluation sample 4 has the same configuration as that of the
裏面シート70は、バリア層143を光反射性金属層144の耐候層146側に配置した以外は裏面シート20と同様の構成であり、また、比較例1の裏面シート60と同様に、光反射性金属層144としてアルミニウムを採用した。
The
また、凹凸構造層142として、ガラス転移温度107℃の熱硬化性樹脂である樹脂L、バリア層143としてクロムを採用した。
Further, a resin L which is a thermosetting resin having a glass transition temperature of 107 ° C. is used as the
(高温高湿試験の実施)
比較例1、及び実施例1〜3の評価用サンプル1〜4において、長期耐候性を評価するために高温高湿試験(温度85℃温度85%の環境下で1000時間)を行った(参考 JISC8990/地上設置の結晶シリコン太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項の10.13高温高湿試験)。
(Implementation of high temperature and high humidity test)
In
(凹凸構造の形状評価)
実施例1の評価用サンプル2(樹脂A〜O)において、上記高温高湿試験の実施前後の凹凸構造421の形状評価を行った。形状評価は、ミクロトーム(LEICA社製)を使用して断面を削り出した後、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて断面形状の観察を行った。
(Evaluation of uneven structure shape)
In the evaluation sample 2 (resins A to O) of Example 1, the shape of the concavo-
断面形状を観察し、上記高温高湿試験前後の形状を比較した結果、樹脂A、B、Cにおいては凹凸構造421の変形が認められた。樹脂D、E、F、Gにおいては僅かに変形が認められた。樹脂H、I、J、K、L、M、N、Oにおいては、凹凸構造421の変形は認められなかった。
As a result of observing the cross-sectional shape and comparing the shape before and after the high-temperature and high-humidity test, deformation of the concavo-
(層間密着評価)
実施例1の評価用サンプル2(樹脂A〜O)において、上記高温高湿試験の実施前後の層間密着評価を行った。層間密着評価は、テンシロン(エー・アンド・ディ社製)を使用して、耐候層146の剥離強度の測定を行った(参考 ASTM D−1876/Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives(T−Peel Test))。
(Interlayer adhesion evaluation)
Evaluation sample 2 (resins A to O) of Example 1 was subjected to interlayer adhesion evaluation before and after the high temperature and high humidity test. Interlaminar adhesion evaluation was performed using Tensilon (manufactured by A & D Co., Ltd.) to measure the peel strength of the weathering layer 146 (reference ASTM D-1876 / Standard Test Method for Resistance of Adhesives (T-Peel)). Test)).
剥離強度を測定し、上記高温高湿試験前後の剥離強度を比較した結果、まず、試験前はいずれも剥離強度が8N/cm程度であった。試験後は、樹脂A、B、Cにおいては、剥離強度は1N/cm以下であった。樹脂D、E、F、Gにおいては、剥離強度は1〜5N/cm程度であった。樹脂H、I、J、K、L、M、N、Oにおいては、剥離強度は5N/cm以上であった。なお、剥離箇所は、凹凸構造層142とバリア層143の界面であった。
As a result of measuring the peel strength and comparing the peel strength before and after the high temperature and high humidity test, first, the peel strength was about 8 N / cm before the test. After the test, in the resins A, B, and C, the peel strength was 1 N / cm or less. For resins D, E, F, and G, the peel strength was about 1 to 5 N / cm. For resins H, I, J, K, L, M, N, and O, the peel strength was 5 N / cm or more. Note that the peeling site was the interface between the
凹凸構造421の形状評価と、層間密着評価の結果を表2に示す。表2から、凹凸構造層142を形成する樹脂材料のガラス転移温度が95℃以上であれば、高温高湿試験後の形状変化を防ぐことができ、かつ層間密着の低下を防ぐことができることが確認できた。
Table 2 shows the results of the shape evaluation of the
(光反射性金属層の耐食性評価)
評価用サンプル1〜4において、上記高温高湿試験の実施前後の耐食性評価を行った。耐食性評価は、分光光度計(島津製作所社製)を使用して、透過率の測定を強化ガラス側から行った。
(Evaluation of corrosion resistance of light reflective metal layer)
透過率の測定結果(測定波長900nm)を表3に示す。900nmの透過率において、比較例1の評価用サンプル1の試験後の透過率は、試験前の透過率に比べて38%上昇しているのに対し、実施例1〜3の評価用サンプル2〜4の試験後の透過率は、試験前の透過率に比べて1%以下の上昇に抑えられていることが確認できた。
Table 3 shows the measurement results of transmittance (measurement wavelength: 900 nm). In the transmittance of 900 nm, the transmittance after the test of the
この結果より、バリア層143が存在することで透過率の上昇を防ぐことが可能である、即ち、光反射性金属層144の腐食を防ぐことが可能であることが確認できた。
From this result, it was confirmed that the presence of the
1 太陽電池モジュール
10 太陽電池モジュール
11 前面板
12 太陽電池セル
13 充填層
14,15,20,30,40,50、60,70 裏面シート(太陽電池裏面シート)
141 透光性絶縁層
142 凹凸構造層
143 バリア層
144 光反射性金属層
144t 頂部
145 接着層
146 耐候層
147 接着層
421 凹凸構造
422 基材
461 フィルム
462 フィルム
463 接着層
Pt ピッチ
r 曲率半径
DESCRIPTION OF
141 Translucent insulating
Claims (10)
上記前面側から順に少なくとも透光性絶縁層と、凹凸構造層と、凹凸構造層に支持され凹凸構造を形成した光反射性金属層と、接着層と、耐候層とが積層されて構成され、
上記凹凸構造層は、ガラス転移温度95℃以上の紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成されたことを特徴とする太陽電池裏面シート。 A solar battery back sheet disposed on the back side of a solar cell module in which a translucent front plate is laminated on the front side of a filling layer in which solar cells are sealed,
At least a translucent insulating layer, an uneven structure layer, a light-reflective metal layer supported by the uneven structure layer to form an uneven structure, an adhesive layer, and a weather resistant layer are laminated in order from the front side.
The solar cell backsheet, wherein the concavo-convex structure layer is formed of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin having a glass transition temperature of 95 ° C or higher.
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JP2014058056A (en) * | 2012-08-22 | 2014-04-03 | Mitsubishi Plastics Inc | Laminated moistureproof film, protective material for solar battery and solar battery |
-
2010
- 2010-07-02 JP JP2010152056A patent/JP2012015404A/en active Pending
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