JP2012124357A - 太陽電池用裏面保護シート、及び該シートの製造方法、並びに太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エポキシ樹脂(A)を含有する最表面としての接着剤層(1’)と、一方の主面が前記接着剤層(1’)を支持したプラスチックフィルム(2)とを具備し、前記接着剤層(1’)は、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有していない、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)と、ポリイソシアネート化合物(C)とを更に含有し、前記樹脂(B)は、ポリエステル系樹脂(B1)、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂からなる群より選ばれる太陽電池用裏面保護シート。
【選択図】 なし
Description
多層構成の裏面保護シートは、その多層構造により、さまざま性能を付与することができる。例えば、ポリエステルフィルムを用いることで絶縁性を、フッ素系フィルムを用いることで耐候性を、アルミニウム箔を用いることで水蒸気バリア性を付与することができる。
どのような裏面保護シートを用いるかは、太陽電池モジュールが用いられる製品・用途によって、適宜選択され得る。
しかし、EVAフィルムは、酢酸ビニルをその構成成分として含んでいるため、高温時の湿気ないし水の透過より、EVAが加水分解して酢酸を生じやすい。そのため、EVAフィルムを使用した太陽電池モジュールには、時間の経過に伴い発電性能が劣化するという問題があった(特許文献1、2)。
また、エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量は5000g/eq以下であることが好ましい。
また、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有していない、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)としては、ポリエステル系樹脂(B1)であることがより好ましく、
更には、前記エポキシ樹脂(A)と前記ポリエステル系樹脂(B1)との合計量に占める、前記エポキシ樹脂(A)の割合は1乃至50重量%の範囲内にあることが好ましい。
さらにまた、ポリエステル系樹脂(B1)のガラス転移温度は20乃至100℃の範囲内にあることが好ましい。
また、前記太陽電池用裏面保護シート(V’)において、ポリイソシアネート化合物(C)は、ブロック化ポリイソシアネート化合物(C1)であることが好ましい。
前記太陽電池モジュールは、前記表面保護材(I)と前記太陽電池素子(III)との間に、エチレン−ビニルアセテート共重合体を含んだ封止層(II)を更に具備していてもよい。
本発明における最表面としての接着剤層(1’)は、プラスチックフィルム(2)とEVAとの接着性を向上するために設けられた樹脂層である。
前記接着剤層(1’)は、エポキシ樹脂(A)と、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有していない、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)と、ポリイソシアネート化合物(C)とを必須成分とする。
エポキシ樹脂(A)は、EVAから生ずる酢酸をトラップする機能を担う。
エポキシ樹脂(A)以外に、EVAから生ずる酢酸をトラップする機能を担う成分としては、特許文献3に開示されるように、カルボジイミド化合物がある。
しかし、エポキシ基に比して、カルボジイミド基は、水との反応性に富むので、水の影響によりトラップ機能が持続しにくい。そして、トラップ機能が持続しないと、太陽電池モジュールとしての出力低下を招く。
本発明では、コストや溶剤溶解性の面から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。
ダイセル化学工業(株)製のEHPE−3150などの脂環式エポキシ樹脂や、
トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂や、
N、N、N’、N’−テトラグリシジルメタキシレンジアミンなどのグリシジルアミン類やグリシジル(メタ)アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物や、
グリコールやポリオールの水酸基をグリシジルエーテル化したエポキシ化合物なども、エポキシ樹脂(A)として用いることができる。
これらは単独でも2種類以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂(A)と後述するエポキシ樹脂以外の樹脂(B)とポリイソシアネート化合物(C)とを含有する接着剤をプラスチックフィルム(2)に塗工して、コーティング層(1’−a)を形成し、該コーティング層(1’−a)を最表面の接着剤層(1’)とすることができる。
あるいは、エポキシ樹脂(A)と後述するエポキシ樹脂以外の樹脂(B)とポリイソシアネート化合物(C)とを含有する接着剤を剥離性フィルムに塗工し、乾燥し、コーティング層(1’−a)を形成し、該コーティング層(1’−a)を、層間接着剤を介して又は直にポリエステルフィルム(2)上に転移させた後、前記剥離性フィルムを剥がすことによって、該コーティング層(1’−a)を最表面の接着剤層(1’)とすることができる。
エポキシ基の量が0.01[mmol/g]未満の場合、酢酸のトラップ効果が小さくなる。一方、エポキシ基の量が2.5[mmol/g]よりも大きい場合、最表面としての接着剤層(1’)、最表面としての接着剤層(1)に含まれる、封止層との接着性能を確保するための成分の含有量が相対的に少なくなるので、封止層との接着力の低下を引き起こす可能性がある。
エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量が5000(g/eq)よりも大きいと、必然的にエポキシ樹脂の数平均分子量が5000よりも大きくなる。これによって、他の成分との相溶性が悪くなり、最表面としての接着剤層(1’)中にエポキシ樹脂を均一に含有させることが難しくなる。
なお、エポキシ当量の値が小さくても特段の不都合は見いだされてはいない。
エポキシ樹脂(A)の数平均分子量が500未満であると、最表面としての接着剤層(1’)の表面にタックが生じる可能性がある。工業的なレベルにおいて、本発明の裏面保護シート(IV)は、長尺状のシート(web)がロール状に巻き取られた形態を呈する。ロール状に巻き取られるので、最表面としての接着剤層(1’)の表面は、プラスチックフィルム(2)の反対側に接したり、又は裏面保護シート(IV)が多層構造を呈する場合にはプラスチックフィルム(2)の反対側に設けられている種々の層と接したりするので、最表面としての接着剤層(1’)の表面にタックが生じると、これら接している層に付着(ブロッキング)してしまう可能性がある。また、エポキシ樹脂(A)の数平均分子量が500未満であると、太陽電池モジュールの耐久性が低下する可能性もある。
エポキシ樹脂(A)の数平均分子量が5000よりも大きいと、前述したように他の成分との相溶性が悪くなるため、好ましくない。
エポキシ樹脂以外の樹脂(B)は、カルボキシル基を実質的に有しないことが重要である。仮に、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)がカルボキシル基を有すると、カルボキシル基とエポキシ樹脂(A)が反応してしまい、最表面としての接着剤層(1)の酢酸トラップ効果が低下してしまうため、好ましくない。
ジアミン成分としては、ウレタンウレア系樹脂を生成する際に常用されるものを用いることができる。
イソシアネート基は、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)中の水酸基と反応し、封止層(IV)と接する硬化後の接着剤層(1)に耐湿熱性を付与すると共に、裏面保護シートを構成するプラスチックフィルム(2)や封止層との密着性を向上させることができる。そのため、イソシアネート化合物としては、一分子中に2つ以上のイソシアネート基を有することが重要であり、例えば、芳香族ポリイソシアネート、鎖式脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。
またこれらのフィルムは、1層または2層以上の複層構造でも構わない。
これらの金属酸化物もしくは非金属無機酸化物は、従来公知の真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどのPVD方式や、プラズマCVD、マイクロウェーブCVDなどのCVD方式を用いて蒸着することができる。
金属箔(3)の積層には、従来公知の種々の層間接着剤を用いることができる。
蒸着される金属酸化物もしくは非金属無機酸化物としては、例えば、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウムなどの酸化物が使用できる。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物なども使用することができ、これらは単独もしくは組み合わせて使用することができる。
金属箔(3)や耐候性樹脂層(5)は、エポキシ樹脂含有最表面としての接着剤層(1’)の形成に先んじてポリエステルフィルム(2)に設けられていることが好ましい。
プラスチックフィルム(2)の一方の主面に、エポキシ樹脂(A)と、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有しない、ポリエステル系樹脂(B1)、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂からなる群より選ばれる、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)と、ポリイソシアネート化合物(C)とを含有した接着剤を塗工し、有機溶剤等の揮発性生成を揮発・乾燥させ、エポキシ樹脂(A)を含有する最表面としての接着剤層(1’)を形成し、本発明の太陽電池用裏面保護シートを得ることができる。
形成される最表面としての接着剤層(1’)の厚みは、0.01〜30μmであることが好ましく、0.1〜10μmであることがより好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護材(I)と、
受光面と非受光面とを有し、前記受光面が前記表面保護材(I)と向き合った太陽電池素子(III)と、
前記太陽電池素子(III)の前記非受光面側に位置し、エチレン−ビニルアセテート共重合体系を含んだ封止層(IV)と、
前記太陽電池用裏面保護シート(V’)を前記接着剤層(1’)と前記封止層(IV)とが接触するように前記封止層(IV)に貼り付けてなる太陽電池用裏面保護シート(V)を必須の構成層とし、前記封止層(IV)に太陽電池用裏面保護シート(V)が接する。
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護材(I)と、必要に応じて封止層(II)と、太陽電池素子(III)と、封止層(IV)と、太陽電池用裏面保護シート(V’)とを、例えば減圧下に接触させ、次いで加熱・加圧下に重ね合わせることによって得ることができる。常圧に戻した後、さらに高温条件下に置いて、最表面としての接着剤層(1’)の硬化を進行させることもできる。
同様に、加熱圧着工程前の太陽電池用裏面保護シートを太陽電池用裏面保護シート(V’)、加熱圧着工程後のものを太陽電池用裏面保護シート(V)として区別する。
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス(株)製、デナコールEX−821、エポキシ当量185)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A1とする。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(東都化成(株)製、YDCN−704、エポキシ当量210)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A2とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1001、エポキシ当量450)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A3とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1004、エポキシ当量900)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A4とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1007、エポキシ当量1900)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A5とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1009、エポキシ当量2800)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A6とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1010、エポキシ当量4800)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A7とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1256、エポキシ当量8000)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A8とする。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER4275、エポキシ当量9000)を酢酸エチルに溶解して固形分50%の樹脂溶液としたものをエポキシ樹脂溶液A9とする。
テレフタル酸ジメチル99.6部、エチレングリコール92.2部、ネオペンチルグリコール72.2部、および酢酸亜鉛0.02部を反応缶に仕込み、窒素気流下で攪拌しながら160〜210℃に加熱し、エステル交換反応を行なった。理論量の97%のメタノールが留出した後、イソフタル酸77.5部、アゼライン酸166.9部を仕込み、160〜240℃に加熱し、エステル化反応を行なった。このまま反応缶を徐々に1〜2トールまで減圧し、酸価が0.8mgKOH/g以下となったところで減圧下での反応を停止し、数平均分子量が41、000、水酸基価が3.2(mgKOH/g)、酸価が0.7(mgKOH/g)、Tgが−10℃のポリエステルポリオールを得、酢酸エチルで希釈して、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B1を得た。
Mnの測定は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて行い、これには昭和電工(株)社製の「Shodex GPC−101」用い、カラムは昭和電工(株)社製の「KF−805L」、「KF−803L」及び「KF−802」を接続して用いた。GPCは溶媒(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーであり、数平均分子量(Mn)の決定はポリスチレン換算で行った。
ガラス転移温度の測定は、示差走査熱量測定(DSC)により求めた。
アルミニウムパンに試料約10mgを秤量してDSC装置にセットし(リファレンス:試料を入れていない同タイプのアルミニウムパンとした。)、300℃の温度で5分間加熱した後、液体窒素を用いて−120℃まで急冷処理した。その後10℃/分で昇温し、得られたDSCチャートからガラス転移温度(Tg)を算出した(単位:℃)。
なお、試料としては、少量の各樹脂用液を100℃で30分乾燥したものを用いた。
共栓三角フラスコ中に試料(樹脂の溶液:約50%)約1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解する。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間保持する。その後、溶液が淡紅色を呈するまで0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定する。
酸価は次式により求めた。酸価は樹脂の乾燥状態の数値とした(単位:mgKOH/g)。
酸価(mgKOH/g)={(5.611×a×F)/S}/(不揮発分濃度/100)
ただし、S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
共栓三角フラスコ中に試料(樹脂の溶液:約50%)約1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解する。更にアセチル化剤(無水酢酸25gをピリジンで溶解し、容量100mlとした溶液)を正確に5ml加え、約1時間攪拌した。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間持続する。その後、溶液が淡紅色を呈するまで0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定する。
水酸基価は次式により求めた。水酸基価は樹脂の乾燥状態の数値とした(単位:mgKOH/g)。
ただし、S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
b:空実験の0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
D:酸価(mgKOH/g)
ポリエステル樹脂「バイロン200」(東洋紡(株)、数平均分子量17、000、水酸基価が6(mgKOH/g)、酸価が2(mgKOH/g)以下、Tg:67℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B2を得た。
前記ポリエステル樹脂溶液B1と前記ポリエステル樹脂溶液B2とを重量比1:1で混合し、固形分50重量%のポリエステル樹脂溶液B3を得た。
ポリエステル樹脂溶液B3中のポリエステル樹脂は、水酸基価が4.6(mgKOH/g)、酸価が0.8(mgKOH/g)、Tgが28℃であった。
ポリエステル樹脂「エリーテルUE−3210」(ユニチカ(株)、数平均分子量20、000、水酸基価が4(mgKOH/g)、酸価が1(mgKOH/g)、Tg:45℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B4を得た。
ジエチレングリコール117部、ネオペンチルグリコール319部、イソフタル酸192部、テレフタル酸188部、アジピン酸214部を反応缶に仕込み、窒素気流下で攪拌しながら160〜240℃に加熱し、エステル化反応を行なった。このまま反応缶を徐々に1〜2トールまで減圧し、酸価が1mgKOH/g以下となったところで減圧下での反応を停止し、数平均分子量が10、000、水酸基価が19(mgKOH/g)、酸価が0.9(mgKOH/g)、Tgが0℃のポリエステル樹脂を得、酢酸エチルで希釈して、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B5を得た。
ポリエステル樹脂「エリーテルUE−9900」(ユニチカ(株)、数平均分子量20、000、水酸基価が8(mgKOH/g)、酸価が2(mgKOH/g)、Tg:101℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B6を得た。
ポリエステル樹脂「バイロン670」(東洋紡(株)、数平均分子量30、000、水酸基価が2以下(mgKOH/g)、酸価が2(mgKOH/g)、Tg:7℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B7を得た。
ポリエステル樹脂「バイロンGK360」(東洋紡(株)、数平均分子量16、000、水酸基価が7以下(mgKOH/g)、酸価が5(mgKOH/g)、Tg:56℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B8を得た。
ポリエステル樹脂「エリーテルXA−0653」(ユニチカ(株)、数平均分子量5、000、水酸基価が2以下(mgKOH/g)、酸価が20(mgKOH/g)、Tg:56℃)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分50%のポリエステル樹脂溶液B9を得た。
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、メチルメタクリレート40部、n−ブチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルメタクリレート28部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部、トルエン100部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリルを0.15部加えて2時間重合反応を行い、次に、アゾビスイソブチロニトリルを0.07部加えてさらに2時間重合反応を行い、更に0.07部のアゾビスイソブチロニトリルを加えてさらに2時間重合反応を行い、数平均分子量が25、000、水酸基価が8.4(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが39℃、固形分50%のアクリル樹脂溶液B10を得た。
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、メチルメタクリレート40部、n−ブチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルメタクリレート30部、トルエン100部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリルを0.15部加えて2時間重合反応を行い、次に、アゾビスイソブチロニトリルを0.07部加えてさらに2時間重合反応を行い、更に0.07部のアゾビスイソブチロニトリルを加えてさらに2時間重合反応を行い、数平均分子量が24、000、水酸基価が0(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが36℃、固形分50%のアクリル樹脂溶液B11を得た。
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、メチルメタクリレート40部、n−ブチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルメタクリレート27部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート1部、メタクリル酸2部、トルエン100部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリルを0.15部加えて2時間重合反応を行い、次に、アゾビスイソブチロニトリルを0.07部加えてさらに2時間重合反応を行い、更に0.07部のアゾビスイソブチロニトリルを加えてさらに2時間重合反応を行い、数平均分子量が27、000、水酸基価が4.4(mgKOH/g)、酸価が15(mgKOH/g)、Tgが42℃、固形分50%のアクリル樹脂溶液B12を得た。
ポリカーボネートジオール(宇部興産(株)製、UC−100、数平均分子量1,000)を140部、1,6−ヘキサンジオールを5部、イソホロンジイソシアネート27部を反応缶に仕込み、窒素気流下で攪拌しながら140〜160℃まで徐々に加熱し、ウレタン化反応を行なった。160℃で3時間反応し、IR測定によりNCOピークがないことを確認した後、酢酸エチルを添加して、数平均分子量が35,000、水酸基価が3.2(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが30℃、固形分50%のウレタン樹脂溶液B13を得た。
ポリカーボネートジオール(宇部興産(株)製、UC−100、数平均分子量1,000)を82部、ジメチロールブタン酸を18部、イソホロンジイソシアネート100部を反応缶に仕込み、窒素気流下で攪拌しながら140〜160℃まで徐々に加熱し、ウレタン化反応を行なった。160℃で3時間反応し、IR測定によりNCOピークがないことを確認した後、酢酸エチルを添加して、数平均分子量が32,000、水酸基価が3.5(mgKOH/g)、酸価が12(mgKOH/g)、Tgが35℃、固形分50%のウレタン樹脂溶液B14を得た。
MEKオキシムでブロックされた、イソホロンジイソシアネートの三量体と、MEKオキシムでブロックされた、ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体を、重量比1:1で混合し、酢酸エチルで希釈して固形分50%の樹脂溶液としたものを硬化剤溶液とする。
N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(官能基当量206)を、添加剤D1とする。
カルボジライトV−07(日清紡(株)製、官能基当量200)を、添加剤D2とする。
エポキシ樹脂溶液(A)、エポキシ樹脂以外の樹脂溶液(B)、硬化剤溶液(C)、添加剤(D)、ジブチル錫ジラウレートをそれぞれ表1及び2に示す固形分比となるように混合し、最表面としての接着剤1〜39を得た。
透明なエチレン−酢酸ビニル共重合体(東ソー(株)製、ウルトラセン751、酢酸ビニル含有量28%)90重量%と透明なビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、JER1001、エポキシ当量450)10重量%をタンブラー(新栄工機産業社製、SKS50)でプレミックスした後、二軸押出機(日本プラコン社製)で、回転数300rpm、設定温度100℃の条件で混練・押出した後、ペレタイザーでカットし樹脂組成物を得た。このようにして得られた樹脂組成物を、設定温度を100℃の条件で、T−ダイ押出機を用いてシート状に押出し成形し、厚さ20μmの接着シート1(エポキシ基含有量:0.22[mmol/g])を作成した。
この接着シート1は白濁しており、エポキシ樹脂とエチレン−酢酸ビニル共重合体とは相溶性が非常に低いため、エポキシ樹脂の分散が不均一であったからであると推察される。
透明なエチレン−酢酸ビニル共重合体の代わりに、透明なエチレン−アクリル酸エチル共重合体(日本ポリエチレン(株)製、レクスパールEEA A4200、アクリル酸エチル含有量20%)を用い、シートへの押出し成形時の温度を120℃としたこと以外は接着シート1と同様にして、エポキシ樹脂とエチレン−アクリル酸共重合体とを含有した樹脂組成物からなる厚さ20μmの接着シート2(エポキシ基含有量:0.22[mmol/g])を作成した。
この接着シート2は白濁しており、エポキシ樹脂とエチレン−アクリル酸エチル共重合体とは相溶性が非常に低いため、エポキシ樹脂の分散が不均一であったからであると推察される。
透明なエチレン−酢酸ビニル共重合体(東ソー(株)製、ウルトラセン751、酢酸ビニル含有量28%)を、T−ダイ押出機用いて、設定温度100℃の条件で、厚さ20μmの接着シート3を作成した。
透明なエチレン−アクリル酸エチル共重合体(日本ポリエチレン(株)製、レクスパールEEA A4200、アクリル酸エチル含有量20%)を、T−ダイ押出機用いて、設定温度120℃の条件で、厚さ20μmの接着シート4を作成した。
最表面用の接着剤1〜39を用い、後述する方法で、ポリエステルフィルムとEVAシートとの接着力(初期、湿熱経時後)、及びEVAシートからの酢酸発生量を測定した。これらの結果を表2に示す。
ポリエステルフィルム(東レ(株)製、ルミラーX−10S、厚み50μm)のコロナ処理面に最表面としての接着剤1〜39をメイヤーバーによって塗布し、溶剤を揮散させ、塗布量:2g/平方メートルの最表面としての接着剤層(1’)付きポリエステルフィルムを設けた。
前記最表面としての接着剤層(1’)付きポリエステルフィルムを2枚用意し、サンビック(株)製のEVAシート(厚み450μ、スタンダードキュアタイプ、以下同)の両面に最表面としての接着剤層(1’)が接するように、前記EVAシートを2枚の最表面としての接着剤層(1’)付きポリエステルフィルムで挟み、真空ラミネーターで温度150℃、脱気時間5分、プレス圧力1atm、プレス時間10分、アフターキュア150℃−15分で加熱加圧圧着し、接着力測定用のサンプルを作製した。
接着力測定用のサンプルの一部について、温度105℃、相対湿度100%RHの環境条件で192時間のプレッシャークッカー試験(以下、PCT試験という)を行った。
PCT試験をしなかったもの(初期)、試験をしたもの(湿熱経時後)、それぞれを15mm幅の長方形にカットし、試験片とした。各試験片について、引っ張り試験機を用いて荷重速度100mm/minでT字剥離試験を行った。
○:20N/15mm以上
△:5N/15mm以上〜20N/15mm未満
×:5N/15mm未満
<ポリエステルフィルム(2)の用意>
ポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製、テトロンS、厚み188μm)の両面にコロナ処理し、一方の面に層間接着剤「ダイナレオVA−3020/HD−701」(東洋インキ製造(株)製、配合比100/7、以下同)をグラビアコーターによって塗布し、溶剤を乾燥させ、塗布量:10g/平方メートルの層間接着剤層を設け、該層間接着剤層に、下記の蒸着PETの蒸着面を重ね合わせた。その後、50℃、4日間、エージング処理し、層間接着剤層を硬化させ、評価用のポリエスエテルフィルム(2)を得た。
用いた蒸着PETは、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面に酸化ケイ素の蒸着層を、他方の面をコロナ処理してなる片面蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂(株)製、テックバリアLX、厚み12μm)である。
上記評価用のポリエステルフィルム(2)の片面蒸着PETのコロナ処理面に、最表面としての接着剤1〜39をメイヤーバーによって塗布し、溶剤を揮散させ、塗布量:2g/平方メートルの最表面としての接着剤層(1’)を形成し、評価用の裏面保護シート1〜39を得た。
ガラス板と、接着力測定用試料作成に用いたのと同じEVAシートと、前記裏面保護シート1〜39とを、EVAシートと最表面としての接着剤層(1’)とが接するように重ね合わせ、真空ラミネーターで温度150℃、脱気時間5分、プレス圧力1atm、プレス時間10分、アフターキュア150℃−15分で加熱加圧圧着することにより、評価用擬似モジュールを作製した。
前記評価用擬似モジュールについて、温度105℃、相対湿度100%RHの環境条件で96時間、又は192時間のプレッシャークッカー試験を行い、各条件におけるEVAシートの加水分解を促進した。
(1)96時間、又は192時間のプレッシャークッカー試験を行った後、評価用擬似モジュールから、ガラス板、及び保護シートを剥がし取り、EVAシートを単離した。
(2)上記EVAシートの中央部(周辺部から少なくとも3cm以上離れた部分)を1.5cm四方に切断したもの(Xg)を量り取り、約4gの水(Yg)に浸漬して密閉し、一晩放置し、加水分解促進によりEVAシート中に発生した酢酸を水に抽出した。
(3)上記(2)記載の抽出水について、イオンクロマトグラフィにより、酢酸の濃度(Zμg/g)を求めた。
(4)上記(3)で求められた酢酸の濃度(Zμg/g)に、浸漬した水の量(Yg)を掛け、抽出に供したEVAの重量(Xg)で割ることによって、EVA1gあたりの酢酸発生量(μg/g)を算出した。この計算式を次に記す。
(EVA1gあたりの酢酸発生量[μg/g])=Z[μg/g]×Y[g]/X[g]
実施例1〜25、比較例1〜14において用いた最表面としての接着剤1〜14を塗布する代わりに、接着シート1〜4をそれぞれ層間接着剤「ダイナレオVA−3020/HD−701」(東洋インキ製造(株)製、配合比100/7)を用いて積層し、評価用の裏面保護シート40〜43とした。これを用いて接着力測定のサンプル、酢酸発生量評価用のサンプルを得、実施例1〜25、比較例1〜14と同様にして評価した。
実施例1において、最表面としての接着剤1を塗布せず、評価用のポリエステルフィルム(2)をそのまま裏面保護シート44として、EVAシートとの接着力(初期、湿熱経時後)、及びEVAシートからの酢酸発生量を測定した。この結果を表3に示す。
実施例22は、接着剤固形分中のエポキシ基の量が少ないので、酸のトラップ効果がやや劣る。
実施例23は、接着剤固形分中のエポキシ基の量が多いので、封止層との接着力にやや劣る。
実施例24,25は、エポキシ樹脂(A)とエポキシ樹脂以外の樹脂(B)との合計量に占めるエポキシ樹脂(A)の割合が多いので、封止層との接着力にやや劣る。
また、実施例17、18はエポキシ樹脂以外の樹脂(B)のガラス転移温度が低かったので、初期の接着力は発現できるが、湿熱後の接着力がやや低下し、実施例19はガラス転移温度が高かったので初期の接着力がやや劣る。
<太陽電池モジュールの作成>
裏面保護シート1・・・最表面としての接着剤1を用いてなる裏面保護シート(酢酸発生量の評価の際に用いたのと同様の積層構成のシート)
白板ガラス・・・太陽電池表面保護材(I)
EVAシート・・・受光面側封止剤層(II)
多結晶シリコン太陽電池素子・・・太陽電池素子(III)
EVAシート・・・EVA非受光面側封止剤層(IV)
上記(I)−(IV)及び裏面保護シート1を、裏面保護シート1の最表面としての接着剤層(1’)がEVA非受光面側封止剤層(IV)に接するように順に重ねた後、真空ラミネーターで温度150℃、脱気時間5分、プレス圧力1atm、プレス時間15分、アフターキュア150℃―30分間加熱し、10cm×10cm角の光電変換効率評価用太陽電池モジュール1を作製した。
得られた太陽電池モジュール1の太陽電池出力を測定し、JIS C8912に従って、ソーラーシュミレーター(英弘精機製、SS−100XIL)を用いて光電変換効率を測定した。
さらに、温度85℃、相対湿度85%RHの環境条件で1000時間、2000時間静置した後の耐湿熱試験後の光電変換効率を、同様にして測定した。初期の光電変換効率に対する、耐湿熱試験後の光電変換効率の低下の割合を計算し、以下のように評価した。
◎:出力の低下が5%未満
○:出力の低下が5%以上〜10%未満
△:出力の低下が10%以上〜20%未満
×:出力の低下が20%以上
実施例26と同様にして、酢酸発生量の評価の際に用いた裏面保護シート2〜44を用いて太陽電池モジュール2〜44を作製し、光電変換効率(初期、耐湿熱試験後)を測定した。
ポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製、テトロンS、厚み188μm)の片面にコロナ処理し、該コロナ処理面に最表面としての接着剤6をメイヤーバーによって塗布し、溶剤を揮散させ、塗布量:2g/平方メートルの最表面としての接着剤層(1’)を形成し、評価用の裏面保護シート45を得た。これを用いて、実施例26と同様にして、太陽電池モジュール45を作製し、光電変換効率(初期、耐湿熱試験後)を測定した。
実施例51において、最表面としての接着剤1の代わりに最表面としての接着剤27を使用したこと以外は、実施例51と同様にして、評価用の裏面保護シート46を得、太陽電池モジュール46を作製し、光電変換効率(初期、耐湿熱試験後)を測定した。以上の結果を表3に示す。
実施例51は、最表面としての接着剤層(1)中のエポキシ樹脂(A)が酸のトラップ効果を有するため、そのような効果を持たない比較例39と比して太陽電池モジュールの劣化を抑制しているが、裏面保護シートに水蒸気バリア性が無いため、実施例31に比して出力が低下する。
Claims (11)
- エポキシ樹脂(A)を含有する最表面としての接着剤層(1’)と、一方の主面が前記接着剤層(1’)を支持したプラスチックフィルム(2)とを具備し、前記接着剤層(1’)は、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有していない、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)と、ポリイソシアネート化合物(C)とを更に含有し、前記樹脂(B)は、ポリエステル系樹脂(B1)、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂からなる群より選ばれる太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- 前記接着剤層(1’)中のエポキシ基の量は0.01乃至2.5mmol/gの範囲内にある請求項1に記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- 前記エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量は5000g/eq以下である請求項1又は2記載の太陽電池用裏面保護シート(IV’)。
- 前記エポキシ樹脂(A)と前記樹脂(B)との合計量に占める、前記エポキシ樹脂(A)の割合は1乃至50重量%の範囲内にある請求項1乃至3の何れかに記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- 前記樹脂(B)のガラス転移温度は20乃至100℃の範囲内にある請求項1乃至4の何れかに記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- 前記樹脂(B)は、前記ポリエステル系樹脂(B1)であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- ポリイソシアネート化合物(C)はブロック化ポリイソシアネート化合物(C1)である請求項1乃至6の何れかに記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- 金属箔と金属酸化物又は非金属無機酸化物からなる蒸着層との少なくとも一方を、前記プラスチックフィルム(2)の前記接着剤層(1’)を支持した前記主面の裏面側に更に具備した請求項1乃至7の何れかに記載の太陽電池用裏面保護シート(V’)。
- プラスチックフィルム(2)の一方の主面に、エポキシ樹脂(A)と、水酸基を有し、カルボキシル基を実質的に有しない、エポキシ樹脂以外の樹脂(B)と、ポリイソシアネート化合物(C)とを含有した接着剤を塗工し、接着剤層(1’)を最表面として形成することを含み、前記樹脂(B)は、ポリエステル系樹脂(B1)、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂からなる群より選ばれる太陽電池用裏面保護シート(V’)の製造方法。
- 表面保護材(I)と、
受光面と非受光面とを有し、前記受光面が前記表面保護材(I)と向き合った太陽電池素子(III)と、
前記太陽電池素子(III)の前記非受光面側に位置し、エチレン−ビニルアセテート共重合体系を含んだ封止層(IV)と、
請求項1乃至9の何れかに係る太陽電池用裏面保護シート(V’)を前記接着剤層(1’)と前記封止層(IV)とが接触するように前記封止層(IV)に貼り付けてなる太陽電池用裏面保護シート(V)と
を具備した太陽電池モジュール。 - 前記表面保護材(I)と前記太陽電池素子(III)との間に、エチレン−ビニルアセテート共重合体を含んだ封止層(II)を更に具備した請求項10に記載の太陽電池モジュール。
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