JP2012119676A - 太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに、太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池に用いられるバックシートであって、厚みが120μm〜350μmの支持体と、前記支持体の一方の面に塗布により形成され、ポリマーを含み、厚みが0.5μm〜12.0μmである第1ポリマー層と、前記ポリエステル支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に塗布により形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層と、を含む、バックシート。
【選択図】なし
Description
このため、太陽電池用のバックシートは、安全性の観点から、高い耐電圧が要求されるようになってきている。バックシートに要求される耐電圧は、近年は、600V以上、更には1000V以上となってきており、それに応じて、バックシートの厚みも125μm以上、更には250μm以上であることが要求されるようになってきている。
白色顔料を含有する白色インキ層を有する裏面保護シートが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、別の機能層として、フッ素含有樹脂を含む耐候性層を設けている太陽電池モジュール用保護シートが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献3には、ポリマー基材が少量の白色無機粒子を含有し、該ポリマー基材上に塗布形成される反射層に含まれるバインダーと白色無機粒子の割合が所定の範囲を満たすバックシートが開示されている。
特許文献4には、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バックシートが開示されている。
また、バックシートには大きな湿熱耐久性が求められている。部材シートの貼り合わせには、通常、ウレタン系の接着剤が用いられる。これらの接着剤は加水分解に弱いため、湿熱経時により部材シート間および/または部材シートと支持体とが剥離し得る。
さらに、前述の部材シートの熱収縮は、部材シートと支持体との界面に力学的な残留応力を発生させるので、これも湿熱経時した時の部材シート間および/または部材シートと支持体との剥離の一因になっていると考えられる。
<1> 太陽電池に用いられるバックシートであって、
厚みが120μm〜350μmの支持体と、
前記支持体の一方の面に塗布により形成され、ポリマーを含み、厚みが0.5μm〜12.0μmである第1ポリマー層と、
前記支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に塗布により形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層と、
を含む、バックシート。
<2> 前記支持体がポリエステルを含有する<1>に記載のバックシート。
<3> 前記第1ポリマー層を有する面の、波長550nmの光の反射率が、72%以上である、<1>または<2>に記載のバックシート。
<4> 前記支持体の厚みが160μm〜320μmである<1>〜<3>のいずれかに記載のバックシート。
<5> 前記第1ポリマー層の厚みが1μm〜10μmである<1>〜<4>のいずれかに記載のバックシート。
<6> 前記第2ポリマー層の厚みが0.5μm〜12μmである<1>〜<5>のいずれかに記載のバックシート。
<7> 前記支持体の厚みが160μm〜320μmであり、
前記第1ポリマー層の厚みが1μm〜10μmであり、
前記第2ポリマー層の厚みが0.5μm〜12μmである、<1>〜<6>のいずれかに記載のバックシート。
<8> 前記第1ポリマー層に含まれる前記ポリマーが、ビニルアルコール樹脂、オレフィン樹脂、および、アクリル樹脂から成る群のうち少なくとも1つを含む<1>〜<7>のいずれかに記載のバックシート。
<9> 前記第2ポリマー層が前記シリコーン系樹脂を含み、前記シリコーン系樹脂がシリコーン樹脂とアクリル樹脂との複合ポリマーである、<1>〜<9>のいずれかに記載のバックシート。
<10> 前記第1ポリマー層が、前記太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材に対して10N/cm以上の接着力を有する、<1>〜<9>のいずれかに記載のバックシート。
<11> 前記太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材が、エチレン−ビニルアセテートを含む、<10>に記載のバックシート。
<12> 前記支持体は、120℃、100%RHの条件で50時間保存した後の破断伸びの、前記保存前の破断伸びに対する比率が、50%以上である、<1>〜<11>のいずれかに記載のバックシート。
<13> 前記支持体を除くバックシートを構成する全ての層が塗布により形成されたものである、<1>〜<12>のいずれかに記載のバックシート。
<14> <1>〜<13>のいずれかに記載のバックシートを含む太陽電池モジュール。
<15> 厚みが120μm〜350μmの支持体の一方の面に、ポリマーを含む第1塗布液を塗布して、厚みが0.5μm〜15.0μmである第1ポリマー層を形成すること、および
前記支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含む第2塗布液を塗布して、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層を形成すること、
を含む<1>〜<13>のいずれかに記載のバックシートの製造方法。
<16> 前記支持体を除くバックシートを構成する全ての層を塗布により形成する、<15>に記載の方法。
本開示において「工程」とは、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない工程であっても、その工程の所期の作用を達成するものであれば、その範囲に包含する。
数値範囲の表示(「m以上n以下」または「m〜n」)は、当該数値範囲の下限値として表示される数値(m)を最小値として含み、当該数値範囲の上限値として表示される数値(n)を最大値として含む範囲を示す。
組成物中のある成分の量について言及する場合において、組成物中に当該成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に別途定義しない限り、当該量は、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本開示のバックシートは、太陽電池に用いられるバックシートであって、
厚みが120μm〜350μmの支持体と、前記支持体の一方の面に塗布により形成され、ポリマーを含み、厚みが0.5μm〜12.0μmである第1ポリマー層と、前記ポリエステル支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に塗布により形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層と、を少なくとも有する。
バックシートを上記構成とすることで、加熱圧着時および湿熱経時に反りにくく、かつ、ポリマー層が封止材および/または支持体から剥離しにくいバックシートとなし得る。
ある実施形態においては、前記バックシートは、130℃以上で加熱圧着することによって製造する太陽電池に用いられ得るバックシートであって、厚みが120μm〜350μmのポリエステル支持体(以下、単に「支持体」とも称する)と、前記ポリエステル支持体の一方の面に塗布形成され、ポリマーを含み、厚みが0.2μm〜8.0μmであり、前記太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材に対して10N/cm以上の接着力を有する第1ポリマー層と、前記ポリエステル支持体の他方の面に塗布形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.5μm〜8.0μmである第2ポリマー層と、を有する。
太陽電池は、バックシートを、該太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材と共に、130℃以上で加熱圧着することにより製造され得る。
ここでバックシートが、反射性等の機能性を持たせる機能層である部材シートを、支持体に貼り合わせた構成を有すると、太陽電池の製造過程における加熱圧着工程において、バックシートが反り、また、部材シートが封止材および/または支持体から剥離することがある。これは、支持体と、支持体上に形成されるポリマー層等の部材シートとの熱膨張係数が異なることによると考えられる。
支持体が120μm以上と厚く、加熱時に生じる膨張率が大きいものに対し、貼り合わせに用いられる部材シートも厚い(通常、100μm以上)ことから、加熱圧着により、部材シートが熱収縮を起こすと考えられる。すなわち、部材シートが熱収縮することにより、部材シートが封止材および/または支持体から剥離し、また、支持体に貼りあわされたまま熱収縮しようとするため、バックシートが反ると考えられる。
さらに、バックシートの基材となる支持体の厚みが120μm以上と厚い場合、支持体は蓄熱し易いことから、支持体上に貼り合わされている部材シートの熱収縮を促進させると考えられる。
以下、バックシートが有する支持体、第1ポリマー層、及び第2ポリマー層について説明する。
バックシートは、基材として、厚みが120μm〜350μmの支持体を有する。支持体はポリエステルを含んでもよく、含まなくてもよい。支持体がポリエステルを含有する場合、加熱圧着時および湿熱経時における反り耐性、およびポリマー層の封止材および/または支持体からの剥離の防止効果が、より顕著に奏され得る。
前記ポリエステルとしては、芳香族二塩基酸又はそのエステル形成性誘導体とジオール又はそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルが挙げられる。かかるポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどを挙げることができる。このうち、力学的物性やコストのバランスの点で、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレン−2,6−ナフタレートが特に好ましい。
ポリエステル中のカルボキシル基含量は、重合触媒種、製膜条件(製膜温度や時間)により調整することが可能である。
さらに、必要に応じて180〜230℃で1〜60秒間の熱処理を行なったものでも行なわないものでもよい。
ここで破断伸び保持率は、支持体がその上に第1ポリマー層と、第2ポリマー層と(必要に応じて設けられる他の層と)が設けられた形態で測定される破断伸びに基づいて算出される値である。
支持体の破断伸び保持率は、上記同様の理由から、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。
前記破断伸び保持率[%]の測定方法の詳細は、後述する。
バックシートは、支持体の一方の面に塗布形成され、ポリマーを含み、厚みが0.5μm〜12.0μmであり、太陽電池素子を封止する封止材に対して10N/cm以上の接着力を有する第1ポリマー層を有する。
すなわち、第1ポリマー層は、封止材とバックシートの接着性を確保するための易接着性層として機能する。ある実施態様において、接着性を維持し得る湿熱耐性が得られやすいことから、封止材に対する第1ポリマー層の接着力が10N/cm以上であることが好ましく、20N/cm以上であることがより好ましい。
なお、バックシートは、エチレン−ビニルアセテート(EVA;エチレン−酢酸ビニル共重合体)を含む封止材に対して上記接着力を発現し易い。
第1ポリマー層に含まれるポリマーとしては、ポリエステル、ウレタン樹脂(ポリウレタン)、アクリル樹脂(ポリアクリル)、オレフィン樹脂(ポリオレフィン)、ビニルアルコール樹脂(ポリビニルアルコール)、シリコーン樹脂等が挙げられる。第1ポリマー層は、これらの樹脂の少なくとも1つを含有すればよい。
耐久性の観点からは、アクリル樹脂、オレフィン樹脂が好ましい。
接着性の観点からは、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルアルコール樹脂、オレフィン樹脂、シリコーン樹脂、及び、アクリル樹脂から成る群のうち少なくとも1つを含むことが好ましい。
また、アクリル樹脂とシリコーン樹脂との複合ポリマー(シリコーン系樹脂)も好ましい。
ウレタン樹脂としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート又はトルエンジイソシアネートとエチレングリコール又はプロピレングリコールからなるポリマー等が挙げられる。
シリコーン系樹脂の例としては、例えば、セラネートWSA1060、セラネートWSA1070(ともに商品名、DIC(株)製)、ポリデュレックスH7620、ポリデュレックスH7630、ポリデュレックスH7650(全て商品名、旭化成ケミカルズ(株)製)などを挙げることができる。
オレフィン樹脂の例としてケミパールS−120、ケミパールS−75N(ともに商品名、三井化学社製)などを挙げることができる。
第1ポリマー層は、封止材とバックシートの接着性をより向上するため、上記ポリマーの他に、エポキシ系、イソシアネート系、オキサゾリン系、カルボジイミド系などの架橋剤を含有するものであることが好ましい。
これらのうち、湿熱経時後の接着性を確保する観点から、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤が好ましい。
また、市販品として、カルボジライトV−02−L2(商品名、日清紡績(株)製)などが挙げられる。
また、市販品として、エポクロスWS−700、エポクロスK−2020E(いずれも登録商標、日本触媒(株)製)などを用いることができる。
第1ポリマー層は、白色顔料を含むことが好ましい。
第1ポリマー層が白色顔料を含むことで、第1ポリマー層は、反射層としての機能も発現し得る。
白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク等の無機顔料を適宜選択して含有することができる。中でも二酸化チタンが好ましい。
白色顔料の平均粒径は、体積平均粒径で0.03μm〜0.8μmが好ましく、より好ましくは0.15μm〜0.5μm程度である。白色顔料の平均粒径が前記範囲内であると、光の反射効率が高い。平均粒径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔商品名、堀場製作所社製〕により測定される粒径を基に算出される値である。
なお、反射率とは、バックシート表面のうち、第1ポリマー層を有する側から入射した光が、第1ポリマー層、または第1ポリマー層および支持体で反射して出射した光量の入射光量に対する比率である。
第1ポリマー層を有する面の550nmにおける反射率を高める観点から、第1ポリマー層に含まれる白色顔料の割合は、第1ポリマー層中のポリマー及び白色顔料の合計質量に対し、30質量%〜90質量%であることが好ましい。
前記界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1mg/m2〜15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜5mg/m2である。界面活性剤の添加量が、0.1mg/m2以上であると、ハジキの発生を抑えて良好な層形成が得られ、15mg/m2以下であると、接着を良好に行なうことができる。
また、上記の白色顔料とは別に、更に、シリカ等のフィラーなどを添加してもしなくてもよい。フィラーを添加する場合、その添加量は、第1ポリマー層中のポリマーの全質量に対して、20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以下である。フィラーの添加量が20質量%以下であると、反射率をより高め、支持体と第1ポリマー層との接着性をより向上することができる。
着色顔料としては、群青、カーボンブラック等が挙げられる。第1ポリマー層が既述の白色顔料に代えて、群青、カーボンブラック等の着色顔料を含むことで、第1ポリマー層は、反射性を有しにくくなるものの、太陽電池の見栄えや意匠性を向上することができる。着色顔料の含有量は、第1ポリマー層中のポリマー及び着色顔料の合計質量に対し、30質量%〜90質量%とすればよい。
第1ポリマー層は、既述のポリマー、及びその他必要に応じて含まれる成分を既述の含有量となるように含有する第1ポリマー層形成用塗布液を、支持体の一方の面に塗布することにより形成される。第1ポリマー層に反射層としての機能を持たせる場合には、さらに、白色顔料を第1ポリマー層形成用塗布液に添加すればよい。
塗布液は、塗布溶媒として水を用いた水系でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒を用いた溶剤系でもよい。中でも、環境負荷の観点から、溶媒が水を含有することが好ましい。塗布溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。好ましい塗布溶媒の例として、水、及び、水/メチルアルコール=95/5(質量比)の組成を有する混合物がある。
第1ポリマー層の厚みが12.0μm以下であると、バックシートの加熱圧着時や、長期間の湿熱環境下においても第1ポリマー層が熱収縮し難い。0.5μm以上であると、封止材に対する接着力を強力(例えば、10N/cm以上)にし得る。ある実施態様においては、第1ポリマー層の厚みは1μm〜10μmであることが好ましい。
バックシートには、支持体と第1ポリマー層との間に下塗り層を設けて設けなくてももよい。下塗り層を設ける場合、下塗り層の厚みは、厚みが2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05μm〜2μmであり、更に好ましくは0.1μm〜1.5μmである。厚みが2μm以下であると、面状を良好に保つことができる。また、厚みが0.05μm以上であることにより、必要な接着性を確保しやすい。
なお、支持体の表面のうち、第1ポリマー層を形成する側の面を「オモテ面」とも称し、支持体と第1ポリマー層との間に設ける下塗り層を「オモテ面下塗り層」とも称する。
塗布方法としては、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。
塗布液に用いる溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
支持体が2軸延伸フィルムである場合は、2軸延伸した後の支持体に塗布液を塗布してもよいし、1軸延伸後の支持体に塗布液を塗布した後に初めの延伸と異なる方向に支持体を延伸してもよい。延伸前の支持体に塗布液を塗布した後に支持体を2方向に延伸してもよい。
バックシートは、支持体の他方の面に塗布形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層を有する。
第2ポリマー層が、バインダーとして、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂の少なくとも1種を含むことで、耐候性に優れたバックシートとすることができる。
フッ素系樹脂としては、−(CFX1−CX2X3)−で表される繰り返し単位を有するポリマーが好ましい。なお、前記繰り返し単位において、X1、X2、及びX3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、又は炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基を表す。
例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化3フッ化エチレン、ポリテトラフルオロプロピレンなどがある。
これらのポリマーは単独のモノマーを重合したホモポリマーでもよいし、2種類以上を共重合したものでもよい。さらに、これらのモノマーと他のモノマーを共重合したものでもよい。
これらのポリマーの例として、テトラフルオロエチレンとテトラフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンの共重合体、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体等を挙げることができる。
シリコーン系樹脂は、主鎖又は側鎖にシロキサン結合を有するポリマーである。
シリコーン系樹脂としては、シリコーン樹脂、または、変性シリコーン樹脂、シロキサン結合を有するポリマーと他のポリマー(例えば、アクリル樹脂)とが共重合した複合ポリマーを挙げることができる。中でも、シリコーン樹脂とアクリル系樹脂との複合ポリマーが好ましい。
シリコーン系樹脂の例としては、例えば、セラネートWSA1060、セラネートWSA1070(ともに商品名、DIC(株)製)、ポリデュレックスH7620、ポリデュレックスH7630、ポリデュレックスH7650(全て商品名、旭化成ケミカルズ(株)製)などを挙げることができる。
第2ポリマー層は、効果を損なわない限度において、必要に応じて、第1ポリマー層が含有し得る既述の界面活性剤、フィラー等の各種成分と同様の成分を含有していてもいなくてもよい。この場合、各種成分の第2ポリマー層中の含有量は、界面活性剤については0.1mg/m2〜15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜5mg/m2である。フィラーの含有量は、第2ポリマー層中のフッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以下である。
第2ポリマー層は、既述のフッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂、及びその他必要に応じて含まれる成分を既述の含有量となるように含有する第2ポリマー層形成用塗布液を、支持体の第1ポリマー層を形成する側とは反対の面に塗布することにより形成される。
塗布液は、塗布溶媒として水を用いた水系でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒を用いた溶剤系でもよい。中でも、環境負荷の観点から、水を溶媒とすることが好ましい。塗布溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。好ましい塗布溶媒の例として、水、及び、水/メチルアルコール=95/5(質量比)の組成を有する混合物等がある。
第2ポリマー層の厚みが15.0μm以下であることで、バックシートの加熱圧着時や、長期間の湿熱環境下においても第1ポリマー層が熱収縮し難い。0.2μm以上であることで、耐候性を発現し得る。ある実施態様においては、第2ポリマー層の厚みは0.5μm〜12μmであることが好ましい。
第2ポリマー層と支持体との間に設け得る下塗り層は、第1ポリマー層と支持体との間に設け得る下塗り層と同様の構成で、支持体上に塗布形成することができる。
本開示の太陽電池モジュールは、前記バックシートを備える。
ある実施形態では、前記モジュールは、太陽電池素子と、前記太陽電池素子を封止する封止材と、前記封止材と接着し、受光面側を保護する表面保護部材と、前記封止材と接着し、前記受光面とは反対側を保護する裏面保護部材とを有し、前記裏面保護部材が前記バックシートである。より具体的には、例えば、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する透明性の基板(表面保護部材)と既述のバックシート(裏面保護部材)との間に配置し、該基板とバックシートとの間を封止材、好ましくはエチレン−ビニルアセテート(EVA)系封止材で封止して構成されている。
−ポリエステルの合成−
高純度テレフタル酸〔三井化学社製〕100kgとエチレングリコール〔日本触媒(株)製〕45kgのスラリーを、予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に、4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行なった。その後、得られたエステル化反応生成物123kgを重縮合反応槽に移送した。
上記で得られたペレットを、40Paに保たれた真空容器中、220℃の温度で30時間保持して、固相重合を行なった。
固相重合後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約2.5mmの未延伸ベースを作成した。その後、未延伸ベースを90℃で縦方向に3倍に延伸(縦延伸)し、更に120℃で横方向に3.3倍に延伸(横延伸)した。次いで、横延伸したベースに横延伸の張力を与えたまま、215℃で1分間保持して熱固定をし、厚み250μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(以下、「2軸延伸PET」と称する。)の支持体1を得た。
上記ベース形成において、未延伸ベースの厚みを変更する以外は同様にして、別途、厚み125μmの2軸延伸PETの支持体2、厚み188μmの2軸延伸PETの支持体3、および厚み300μmの2軸延伸PETの支持体4を得た。
<層の形成>
−下塗り層形成用塗布液の調製−
下記下塗り層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、下塗り層形成用塗布液を調製した。
・ポリエステル(バインダー) ・・・48.0部
〔商品名:バイロナールMD−1245、東洋紡社製、固形分:30%〕
・カルボジイミド化合物(架橋剤) ・・・10.0部
〔商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績社製、固形分:10%〕
・オキサゾリン化合物(架橋剤) ・・・3.0部
〔エポクロスWS−700(登録商標)、日本触媒社製、固形分:25%〕
・界面活性剤 ・・・15.0部
〔商品名:ナロアクティーCL−95、三洋化成工業社製、固形分:1%〕
・蒸留水 ・・・907.0部
得られた下塗り層形成用塗布液を、バインダー量が塗布量で0.1g/m2になるように、支持体1の一方の面に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚みが0.1μmの下塗り層(オモテ面下塗り層)を形成した。
−二酸化チタン分散物1の調製−
下記二酸化チタン分散物1の組成に示す各成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
・二酸化チタン(白色顔料、体積平均粒子径0.42μm) ・・・39.9%
〔商品名:タイペークR−780−2、石原産業社製、固形分:100%〕
・ポリビニルアルコール ・・・16.0%
〔商品名:PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10%〕
・界面活性剤〔商品名:デモールEP、花王(株)製、固形分:25%〕 ・・・0.5%
・蒸留水 ・・・51.6%
下記第1ポリマー層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、第1ポリマー層形成用塗布液を調製した。
・二酸化チタン分散物1(白色顔料の分散物) ・・・80.0%
・シラノール変性ポリビニルアルコール(ポリマー) ・・・19.2%
〔商品名:PVA R−1130、クラレ社製、固形分:7%〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(界面活性剤) ・・・3.0%
〔商品名:ナロアクティーCL−95、三洋化成工業社製、固形分:1%〕
・オキサゾリン化合物(架橋剤) ・・・2.0%
〔エポクロスWS−700(登録商標)、日本触媒社製、固形分:25%〕
・蒸留水 ・・・7.8%
得られた第1ポリマー層形成用塗布液を、2軸延伸PETの支持体1のオモテ面下塗り層が塗布形成された面に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、白色顔料(二酸化チタン)の量が7.2g/m2、厚みが3.5μmの第1ポリマー層を形成した。
(第2ポリマー層下層(支持体に隣接する層))
−二酸化チタン分散物2の調製−
下記二酸化チタン分散物2の組成に示す各成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
・二酸化チタン(白色顔料、体積平均粒子径0.42μm) ・・・40%
〔商品名:タイペークR−780−2、石原産業社製、固形分:100%〕
・ポリビニルアルコール水溶液 ・・・8.0%
〔商品名:PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10%〕
・界面活性剤〔商品名:デモールEP、花王(株)製、固形分:25%〕 ・・・0.5%
・蒸留水 ・・・51.5%
下記第2ポリマー層下層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、第2ポリマー層下層形成用塗布液を調製した。
・アクリル/シリコーン系バインダー(シリコーン系樹脂、P−1)・・・362.3部
〔商品名:セラネートWSA−1070、DIC社製、固形分:40%〕
・カルボジイミド化合物(架橋剤、A−1) ・・・48.3部
〔商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績社製、固形分:40%〕
・界面活性剤 ・・・9.7部
〔商品名:ナロアクティーCL−95、三洋化成工業社製、固形分:1%〕
・上記二酸化チタン分散物2 ・・・157.0部
・蒸留水 ・・・422.7部
得られた第2ポリマー層下層形成用塗布液を支持体1の第1ポリマー層を形成した面の反対面に、シリコーン系樹脂(P−1)の量が塗布量で3.0g/m2になるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚みが3μmの第2ポリマー層下層を形成した。
−第2ポリマー層上層形成用塗布液の調製−
下記第2ポリマー層上層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、裏面ポリマー層形成用塗布液を調製した。
・アクリル/シリコーン系バインダー(シリコーン系樹脂、P−1)・・・362.3部
〔商品名:セラネートWSA−1070、DIC社製、固形分:40%〕
・カルボジイミド化合物(架橋剤、A−1) ・・・24.2部
〔商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績社製、固形分:40%〕
・界面活性剤 ・・・24.2部
〔商品名:ナロアクティーCL−95、三洋化成工業社製、固形分:1%〕
・蒸留水 ・・・703.8部
得られた第2ポリマー層上層形成用塗布液を、第2ポリマー層下層の上に、シリコーン系樹脂(P−1)の量が塗布量で2.0g/m2になるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み2.5μmの第2ポリマー層上層を形成した。
得られたバックシート1について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
−1.反射率−
分光光度計UV−2450(商品名、島津製作所社製)に、積分球付属装置ISR−2200(商品名、島津製作所社製)を取り付けた装置を用い、バックシート1の表面のうち、第1ポリマー層が形成された面側における550nmの光に対する反射率を測定した。但し、リファレンスとして硫酸バリウム標準板の反射率を測定し、これを100%としてバックシート1の反射率〔%〕を算出した。
[A]湿熱経時前の接着性(Fr)
バックシート1をカットして、20mm幅×150mm長のサイズを有するサンプル片を2枚準備した。
この2枚のサンプル片を、互いに第1ポリマー層側が内側になるように重ねて配置し、この間に20mm幅×100mm長のサイズを有するEVAシート(商品名:SC50B、三井化学ファブロ社製)を挟みこんだ。サンプル片とEVAシートの長さが異なるので、ここで得られた積層試料の一端から50mmまでの領域にはEVAシートが存在しない。この積層試料を、真空ラミネータ〔日清紡社製〕を用いてホットプレスすることにより、EVAシートとサンプル片の第1ポリマー層とを接着させた。このときの接着条件は、以下の通りとした。
接着力を、以下の評価基準にしたがって評価した。許容範囲はランク3以上であり、ランク4であることが好ましく、ランク5であることがより好ましい。
5:密着が非常に良好であった(60N/20mm以上)
4:密着は良好であった(30N/20mm以上60N/20mm未満)
3:密着がやや不良であった(20N/20mm以上30N/20mm未満)
2:密着不良が生じた(10N/20mm以上20N/20mm未満)
1:密着不良が顕著であった(10N/20mm未満)
得られた接着評価用試料を、120℃、100%RHの環境条件下で48時間保持(湿熱経時)した後、前記[A]と同様の方法にて接着力を測定した。
結果は、[A]湿熱経時前の接着性と同様の基準にて接着性を評価した。
300mm幅×600mm長で厚さ3.2mmの強化ガラスと、300mm幅×600mm長に裁断したEVAシート〔商品名:SC50B、三井化学ファブロ社製〕と、300mm幅×600mm長に裁断したバックシート1とをこの順に重ねた積層体1を、真空ラミネータ〔日清紡社製の真空ラミネート機〕を用いてホットプレスすることにより、強化ガラス、EVAシート、及びバックシート1を接着させた。このときの接着条件は、以下の通りとした。
ただし、バックシート1は、第1ポリマー層がEVAシートに接するように重ねた。
この温室度条件下でバックシート1の対角線を結ぶ直線と、中央部のバックシート1の表面との距離を測定した。測定された値をN1とした。N1の値が正の場合は、積層体1がバックシート1側を内側にして反ったことになる。
長方形の試料の2組の対角線について測定を行い、得られた値をN2とした。2つ(N1及びN2)の測定値の平均値を試料の「ソリ」とした。
−評価基準−
4:反り耐性が非常に良好であった(0.5mm未満)
3:反り耐性は良好であった (0.5mm以上1.0mm未満)
2:反り耐性がやや不良であった (1.0mm以上2.0mm未満)
1:反り耐性が不良であった (2.0mm以上)
反り評価と同様にして作成した強化ガラス−EVAシート−バックシート1からなる積層体1を、120℃、100%RHの雰囲気で50時間湿熱処理した後、外観を目視観察した。
第1ポリマー層ないし第2ポリマー層(上層および下層の少なくとも一方)のEVAシートおよび/または支持体からの剥離が見られないものが実用上許容される。
バックシート1の支持体(支持体1)について、以下の測定方法により得られた破断伸びの測定値L0及びL1に基づいて、下記式にて示される破断伸び保持率(%)を算出した。実用上許容できるものは、破断伸び保持率が50%以上のものである。
破断伸び保持率(%)=(L1/L0)×100
支持体(支持体1)を、幅10mm×長さ200mmに裁断して、測定用の試料A及びBを用意した。
試料Aに対して、25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した後、テンシロン万能材料試験機(商品名:RTC−1210A、ORIENTEC社製)で引っ張り試験を行った。なお、測定は試料の両端において端から50mmまでの領域をそれぞれチャッキングし、延伸される部分の長さを100mmとして行った。また、引っ張り速度は20mm/分とした。この評価で得られた試料Aの破断伸びをL0とした。
別途、試料Bに対して、120℃、100%RHの雰囲気で50時間湿熱処理した後、試料Aと同様にして引っ張り試験を行った。この時の試料Bの破断伸びをL1とした。
実施例1のバックシート1の作成において、第1ポリマー層に用いた白色顔料(二酸化チタン)を、着色顔料である群青(実施例2)またはカーボンブラック(実施例3)に変更した以外は同様にして、実施例2のバックシート2および実施例3のバックシート3を作成した。
群青およびカーボンブラックの分散物は以下の方法で作成した。
下記群青分散物の組成に示す各成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理した。
・群青 ・・・39.9%
〔商品名:Ultramarine Blue Nubiflow、(株)尾関より入手可能〕
・ポリビニルアルコール ・・・8.0%
〔商品名:PVA−105、クラレ社製、固形分:10%〕
・界面活性剤〔商品名:デモールEP、花王(株)製、固形分:25%〕・・・0.5%
・蒸留水 ・・・51.6%
下記カーボンブラック分散物の組成に示す各成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理した。
・カーボンブラック(CB) ・・・39.9%
〔商品名:トーカブラック #8500F、東海カーボン社製〕
・ポリビニルアルコール ・・・8.0%
〔商品名:PVA−105、クラレ社製、固形分:10%〕
・界面活性剤〔商品名:デモールEP、花王(株)製、固形分:25%〕・・・0.5%
・蒸留水 ・・・51.6%
実施例1〜実施例3のバックシート1〜バックシート3の作成において、それぞれ、第2ポリマー層上層のシリコーン系樹脂(P−1、アクリル/シリコーン系バインダー、DIC社製、商品名:セラネートWSA−1070〕を、フッ素系樹脂〔P−2、AGCコーテック社製、商品名:オブリガートSSW0011F、固形分:39%〕に変更した以外は同様にして、実施例4〜実施例6のバックシート4〜バックシート6を作成した。
得られたバックシート4〜バックシート6について、実施例1のバックシート1について行なった評価と同様の評価を行った。ただし、第1ポリマー層に含まれる顔料が群青ないしカーボンブラックである実施例5および実施例6については、反射率評価を行なっていない。結果を表1に示す。
実施例1のバックシート1の作成において、支持体1上に第2ポリマー層下層および第2ポリマー層上層を塗布形成せずに、代わりに、厚さ40μmのフッ化ビニルシート(部材シート)を以下の条件で貼合する以外は同様にして、比較例1のバックシート101を作成した。
接着剤としてLX−660(K)〔商品名、DIC(株)製〕に、硬化剤KW−75〔商品名、DIC(株)製〕を10部混合したものを用い、厚さ40μmのフッ化ビニルシート2枚を真空ラミネータ〔日清紡(株)製 真空ラミネート機〕でホットプレス接着した。
接着は80℃で3分の真空引き後、2分間加圧することで行い、その後40℃で4日間保持して反応を完了させた。
結果を表1に示す。
実施例1のバックシート1の作成において、支持体1上にオモテ面下塗り層および第1ポリマー層を塗布形成しなかった以外は同様にして、比較例2のバックシート102を作成した。
得られたバックシート102について、実施例1のバックシート1について行なった評価と同様の評価(1.反射率評価を除く)を行った。結果を表1に示す。
実施例1のバックシート1の作成において、支持体1の代わりに、厚みの異なる支持体2〜支持体4を用いた他は同様にして、実施例7〜実施例9のバックシート7〜バックシート9を作成した。
得られたバックシート7〜バックシート9について、実施例1のバックシート1について行なった評価と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1のバックシート1の作成において、第1ポリマー層、第2ポリマー層下層および第2ポリマー層上層の各厚みを、表1に示す厚みに変更した以外は同様にして、実施例10〜実施例14のバックシート10〜バックシート14、及び、比較例3〜比較例8のバックシート103〜バックシート108を作成した。
得られたバックシート10〜バックシート14、及び、バックシート103〜バックシート108について、実施例1のバックシート1について行なった評価と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
前記表1に示すように、実施例では、加熱圧着後や湿熱環境下においても、ポリマー層の封止材および/または支持体からの剥離や、バックシートの反りがなかった。また、第1ポリマー層に白色顔料を含む実施例のバックシートは、反射性にも優れていることがわかった。
<太陽電池モジュールの作成>
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート〔商品名:SC50B、三井化学ファブロ社製〕と、結晶系太陽電池素子(セル)と、EVAシート〔商品名:SC50B、三井化学ファブロ社製〕と、実施例1のバックシート1と、をこの順に重ね合わせ、真空ラミネータ〔日清紡社製〕を用いてホットプレスすることにより、EVAと接着させた。ただし、バックシートはその易接着性層(第1ポリマー層)がEVAシートと接触するように配置した。また、EVAの接着条件は、以下の通りである。
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間の真空引き後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンにて150℃で30分間、本接着処理を施した。
このようにして、結晶系の太陽電池モジュール1を作製した。
作製した太陽電池モジュール1〜太陽電池モジュール14について、発電運転をしたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
Claims (16)
- 太陽電池に用いられるバックシートであって、
厚みが120μm〜350μmの支持体と、
前記支持体の一方の面に塗布により形成され、ポリマーを含み、厚みが0.5μm〜12.0μmである第1ポリマー層と、
前記支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に塗布により形成され、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含み、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層と、
を含む、バックシート。 - 前記支持体がポリエステルを含有する請求項1に記載のバックシート。
- 前記第1ポリマー層を有する面の、波長550nmの光の反射率が、72%以上である、請求項1または請求項2に記載のバックシート。
- 前記支持体の厚みが160μm〜320μmである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記第1ポリマー層の厚みが1μm〜10μmである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記第2ポリマー層の厚みが0.5μm〜12μmである請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記支持体の厚みが160μm〜320μmであり、
前記第1ポリマー層の厚みが1μm〜10μmであり、
前記第2ポリマー層の厚みが0.5μm〜12μmである、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のバックシート。 - 前記第1ポリマー層に含まれる前記ポリマーが、ビニルアルコール樹脂、オレフィン樹脂、および、アクリル樹脂から成る群のうち少なくとも1つを含む請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記第2ポリマー層が前記シリコーン系樹脂を含み、前記シリコーン系樹脂がシリコーン樹脂とアクリル樹脂との複合ポリマーである、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記第1ポリマー層が、前記太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材に対して10N/cm以上の接着力を有する、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記太陽電池の太陽電池素子を封止する封止材が、エチレン−ビニルアセテートを含む、請求項10に記載のバックシート。
- 前記支持体は、120℃、100%RHの条件で50時間保存した後の破断伸びの、前記保存前の破断伸びに対する比率が、50%以上である、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のバックシート。
- 前記支持体を除くバックシートを構成する全ての層が塗布により形成されたものである、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のバックシート。
- 請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載のバックシートを含む太陽電池モジュール。
- 厚みが120μm〜350μmの支持体の一方の面に、ポリマーを含む第1塗布液を塗布して、厚みが0.5μm〜12.0μmである第1ポリマー層を形成すること、および
前記支持体の前記第1ポリマー層が形成された面とは反対側の面に、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含む第2塗布液を塗布して、厚みが0.2μm〜15.0μmである第2ポリマー層を形成すること、
を含む請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載のバックシートの製造方法。 - 前記支持体を除くバックシートを構成する全ての層を塗布により形成する、請求項15に記載の方法。
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