JP2012195583A - 太陽電池用保護シート及びその製造方法、太陽電池用バックシート、並びに太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリマー基材と、前記ポリマー基材の一方の面上に配置された最外層であるポリマー層と、を含む太陽電池用保護シートであって、前記ポリマー層がポリマーと滑剤とを含有し、前記ポリマーの分子がシロキサン結合を含む構造を有し、前記ポリマー層中における前記ポリマーの含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2g超15g以下であり、且つ前記ポリマー層中における前記滑剤の含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2mg以上200mg以下である、前記保護シート。
【選択図】なし
Description
<1> ポリマー基材と、前記ポリマー基材の一方の面上に配置された最外層であるポリマー層と、を含む太陽電池用保護シートであって、
前記ポリマー層がポリマーと滑剤とを含有し、
前記ポリマーの分子がシロキサン結合を含む構造を有し、
前記ポリマー層中における前記ポリマーの含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2g超15g以下であり、且つ
前記ポリマー層中における前記滑剤の含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2mg以上200mg以下である、前記保護シートである。
<2> 前記滑剤は、合成ワックス系化合物、天然ワックス系化合物、及び界面活性剤系化合物から選択される少なくとも1つである前記<1>に記載の太陽電池用保護シートである。
<3> 前記ポリマー層は、表面の動摩擦係数が0.4以下である前記<1>又は前記<2>に記載の太陽電池用保護シートである。
<4> 前記ポリマー層は、平均二次粒子径が0.3μm〜10μmのマット剤を前記ポリマー層1m2あたり0.3mg〜30mgの範囲で含有する前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の太陽電池用保護シートである。
<5> 前記ポリマー層は、更に、コロイダルシリカとアルコキシシラン化合物とを含有する前記<1>〜前記<4>のいずれか1つに記載の太陽電池用保護シートである。
<6> 前記ポリマー基材は、前記ポリマー層が配置される側の表面がコロナ処理されている前記<1>〜前記<5>のいずれか1つに記載の太陽電池用保護シートである。
<8> ポリマー基材上に、分子中にシロキサン結合を含む構造を有するポリマーと、滑剤と、水とを含む水系塗布液を塗布して、1m2あたり0.2g超15g以下の前記ポリマーと0.2mg以上200mg以下の前記滑剤とを含有するポリマー層を形成することを含む太陽電池用保護シートの製造方法である。
<9> 前記ポリマー層の形成は、少なくとも前記ポリマーの水分散物と前記滑剤の水分散物とを混合して前記水系塗布液を調製すること、及び、前記調製された水系塗布液を前記ポリマー基材上に塗布することを含む前記<8>に記載の太陽電池用保護シートの製造方法である。
<10> 前記<1>〜前記<7>のいずれか1つに記載の太陽電池用保護シート、又は前記<8>もしくは前記<9>に記載の太陽電池用保護シートの製造方法により製造された太陽電池用保護シートを含む太陽電池用バックシートである。
<11> 太陽光が入射する透明性の基材と、
前記基材上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を含む素子構造部分と、
前記素子構造部分の前記基材が位置する側と反対側に配置された前記<10>に記載の太陽電池用バックシートと、を備えた太陽電池モジュールである。
本発明によれば、長期に亘って安定した発電性能を発揮する太陽電池モジュールを提供し得る。
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。
以下において、太陽光が入射する側に配置された透明性の基材の上に素子構造部分が配置された「透明性のフロント基材/素子構造部分」の積層構造を有する電池部分を「電池側基板」という。
ポリマー基材の材料としては、ポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン、又はポリフッ化ビニルなどのフッ化炭素系ポリマー等が挙げられる。基材は、フィルム状でもシート状でもよい。これらの中では、コストや機械強度などの点から、ポリエステル基材が好ましい。
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。
カルボキシル基含量(AV)は、目的とするポリエステル基材をベンジルアルコールとクロロホルムとの混合溶液(体積比で[ベンジルアルコール]/[クロロホルム]=2/3)に完全溶解させ、指示薬としてフェノールレッドを用い、基準液(0.025N KOH−メタノール混合溶液)で滴定し、その適定量から算出される値である。
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よく、行なわないものでもよい。
なお、Tgはガラス転移温度を表し、JIS K7121或いはASTM D3418−82等に基づいて測定することができる。例えば、島津製作所社製の示差走査熱量測定装置(DSC)を用いて測定し得る。
具体的には、試料としてポリエステル等のポリマーを10mg秤量し、アルミパンにセットし、昇温速度10℃/minで、室温から最終温度300℃まで昇温しながら、DSC装置で、温度に対する熱量を測定したとき、DSC曲線が屈曲する温度をガラス転移温度とした。
特にポリエステル基材は、厚みが増すに伴って耐加水分解性が悪化し、長期使用時の耐久性が低下する傾向にある。ある実施形態においては、厚みが120μm以上300μm以下であって、かつポリエステル中のカルボキシル基含量が2当量/t〜35当量/tである場合に、より湿熱耐久性の向上効果が奏され得る。
これらの表面処理によって、ポリマー基材(例えばポリエステル基材)表面にカルボキシル基や水酸基が増加することにより接着性が高められ得、また、架橋剤(特にカルボキシル基と反応性の高いオキサゾリン系もしくはカルボジイミド系の架橋剤)を併用した場合、より強力な接着性を得うる。これは、コロナ処理による場合により顕著であり得る。したがって、特にポリマー基材のポリマー層が形成される側の表面がコロナ処理されていることが好ましい。
ポリマー層は、前記ポリマー基材の表面に接触させてあるいは他の層を介して配置される。ポリマー層は、少なくとも、分子中に(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーと、滑剤とを含む。前記ポリマーはポリマー層中に0.2g/m2超15g/m2以下の範囲で含有され、前記滑剤はポリマー層中に0.2mg/m2以上200mg/m2以下の範囲で含有されている。
−ポリマー−
ポリマー層は、分子中に(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーを少なくとも一つ含有する。
ポリマー層はこのポリマーを含有することにより、ポリマー層表面の強度向上を図り得、引っ掻きや擦過、小石や砂等の飛来物の衝突等で生じやすい傷付きを軽減し得ると共に、ポリマー基材などの隣接材料との接着性及び湿熱環境下での耐久性により優れ得る。
ある実施態様においては、(ポリ)シロキサン構造単位を有する化合物の単独重合体(モノポリマー)、又は(ポリ)シロキサン構造単位を有する化合物と他の化合物との共重合体、すなわち(ポリ)シロキサン構造単位と他の構造単位とを有する共重合ポリマーが好ましい。前記他の化合物は、非シロキサン系のモノマーもしくはポリマーであり、また前記他の構造単位は、非シロキサン系構造単位である。
中でも、調製が容易なこと及び耐加水分解性に優れる点から、ビニル系重合体及びポリウレタン系重合体が好ましく、ビニル系重合体が特に好ましい。
なお、非シロキサン系構造単位を構成する重合体は、一種単独でもよいし、2種以上の併用であってもよい。
前記(ii)の方法で用いられるシラン化合物としては、各種シラン化合物が挙げられるが、アルコキシシラン化合物が特に好ましい。
また、前記(ii)の方法によりポリマーを調製する場合、例えば、前駆ポリマーとアルコキシシラン化合物の混合物に、水とシラノール縮合触媒を添加して、20〜150℃程度の温度で30分〜30時間程度(好ましくは50〜130℃で1〜20時間)加水分解縮合を行なうことにより調製することができる。
上記範囲の中では、ポリマー層の表面強度の観点から、0.5g/m2〜10.0g/m2の範囲が好ましく、1.0g/m2〜5.0g/m2の範囲がより好ましい。
ポリマー層は、滑剤を少なくとも一つ含有する。滑剤を含有することで、上記のようにシロキサン構造を有するシロキサン系ポリマーを用いた場合に生じやすい滑り性の低下(すなわち動摩擦係数の上昇)が抑えられるので、引っ掻きや擦過、小石などの衝突などの外力で生じる傷付きやすさが飛躍的に緩和され得る。これにより、シロキサン系ポリマーを用いて塗膜強度を高めつつも、耐候性、特に傷発生に伴い悪化しやすい耐加水分解性が飛躍的に向上し得る。
上記範囲の中では、動摩擦係数低減効果と塗布適性の観点から、1.0mg/m2〜1150mg/m2の範囲が好ましく、5.0mg/m2〜100mg/m2の範囲がより好ましい。
上記のうち、前記滑剤は、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸金属塩、天然脂肪酸エステル化合物、合成脂肪酸エステル化合物、アルキル硫酸塩系界面活性剤、及びポリオキシエチレンアルキル硫酸塩系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1つを含有してもよく、ある実施形態においては当該群より選択される1つの滑剤である。ここで脂肪酸エステル化合物とは、ヒドロキシル基と脂肪酸のカルボキシル基との間で形成されるエステル結合を分子内に有する化合物を意味する。
合成ワックス系の滑剤として、例えば、三井化学(株)製のケミパール(登録商標)シリーズ(例えば、ケミパール(登録商標)W700、同W900,同W950等)、中京油脂(株)製のポリロンP−502、ハイミクロンL−271,ハイドリンL−536(全て商品名)などが挙げられ、
天然ワックス系の滑剤として、例えば、中京油脂(株)製のハイドリンL−703−35(商品名),セロゾール(登録商標)524,セロゾール(登録商標)R−586などが挙げられ、また、
界面活性剤系の滑剤として、例えば、日光ケミカルズ(株)製のNIKKOLシリーズ(例えば、NIKKOL SCS(登録商標)等)、花王(株)製のエマール(登録商標)シリーズ(例えば、エマール40(登録商標)など)が挙げられる。
ポリマー層は、マット剤を含有しても含有しなくてもよい。マット剤を含有すると、ポリマー層の滑り性の低下(すなわち動摩擦係数の上昇)をより低減し得る。これにより、引っ掻きや擦過、小石などの衝突など外力を受けて生じる傷付きをより緩和し得、耐加水分解性の向上、ひいては耐候性の向上を図り得る。
ある実施態様においては、ポリマー層が、前記ポリマー間を架橋する架橋剤由来の構造部分を含有していることが好ましい。つまり、ポリマー層は、ポリマー分子間を架橋しうる架橋剤を用いて構成することができる。ポリマー分子間が架橋剤で架橋されることにより、湿熱経時後の接着性、具体的には湿熱環境下に曝された場合のポリマー基材などの隣接材料に対する接着をより向上させ得る。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロスK2010E、同K2020E、同K2030E、同WS-500、同WS-700(登録商標、いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
ポリマー層の1層の厚みは、通常は0.3μm〜22μmが好ましく、0.5μm〜15μmがより好ましく、0.8μm〜12μmの範囲が更に好ましく、1.0μm〜8μmの範囲が特に好ましく、2μm〜6μmの範囲が最も好ましい。ポリマー層の厚みが0.3μmであることで、湿熱環境下に曝されたときにポリマー層表面から内部に水分が浸透し難く、ポリマー層とポリマー基材との界面に水分が到達し難くなることで接着性が顕著に改善され得、これらの効果はポリマー層の厚みが0.8μm以上であると特に顕著になり得る。また、ポリマー層の厚みが22μm以下であると、ポリマー層自身が脆弱になり難く、湿熱環境下に暴露したときにポリマー層の破壊が生じにくくなることで接着性が改善され得、これらの効果はポリマー層の厚みが12μm以下であると特に顕著になり得る。
μ = F/20
ポリマー層を太陽電池におけるバック層として使用する場合、ポリマー層は前記ポリマー及び滑剤に加え、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分を含んでもよい。電池側基板とバックシートとを積層してなる構造、すなわち太陽光が入射する側の透明性の基材(ガラス基板等)、太陽電池素子を含む素子構造部分、及びバックシートをこの順に積層して含んだ構造を有する太陽電池において、バック層は支持体であるポリマー基材の前記電池側基板と対向する側と反対側に配される裏面保護層であり、1層構造でもよいし、2層以上を積層した構造であってもよい。前記ポリマーを含むことで、ポリマー基材に対する接着や、バック層が2層以上からなりその一方が前記ポリマー層である場合の層間における接着が良化し得るとともに、更には湿熱環境下での劣化耐性を得うる。そのため、ポリマー層は、太陽電池素子からみて裏面側に位置するバック層として、ポリマー基材から最も離れた最外層に配置された形態が好ましい。
中でも、湿熱環境下における接着耐久性を改善する観点から、少なくとも、ポリマー基材と接しない、ポリマー基材からより離れた側のバック層(第2のバック層)が前記ポリマー及び滑剤、又は前記ポリマー及び滑剤と前記架橋剤とを含むポリマー層で構成されていることが好ましい。なお、この場合、ポリマー基材上の前記第2のバック層の下層として設けられるポリマー基材に近い側の第1のバック層は、(ポリ)シロキサン構造(好ましくは、前記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非(ポリ)シロキサン構造単位)を有するポリマーを含まなくてもよいが、その場合は樹脂単独の空隙のない均一膜を形成してポリマーと顔料との間の空隙からの水分侵入を防ぎ、湿熱環境下での接着性を高める観点から、(ポリ)シロキサンの単独重合体をも含まないことが好ましい。
ポリマー層は実質的に無着色であってもよく、着色層であってもよい。ポリマー層が着色層(好ましくは光反射層)を兼ねる場合、前記ポリマー及び滑剤に加え、さらに顔料を含有する。着色層は、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分を含んでもよい。
着色層は、顔料の少なくとも一種を含有することができる。
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、群青、紺青、カーボンブラック等の無機顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料を、適宜選択して含有することができる。
ポリマー層には、必要に応じて、界面活性剤、フィラー等を添加してもよい。
前記界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等の公知の界面活性剤を用いることができる。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は、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。
光反射率が75%以上であると、セルを素通りして内部に入射した光を効果的にセルに戻すことができ、発電効率の向上効果が大きい。着色剤の含有量を2.5g/m2〜30g/m2の範囲で制御することにより、光反射率を75%以上に調整することができる。
[下塗り層]
保護シートには、前記ポリマー基材(支持体)と前記ポリマー層との間に下塗り層を設けてもよい。下塗り層の厚みは、厚み2μm以下の範囲が好ましく、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。
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。
基材が2軸延伸フィルムである場合は、2軸延伸した後のポリマー基材に塗布液を塗布してもよいし、1軸延伸後のポリマー基材に塗布液を塗布した後に初めの延伸と異なる方向に基材を延伸する方法でもよい。さらに、延伸前の基材に塗布液を塗布した後に基材を2方向に延伸してもよい。
バックシートには、上記ポリマー層とは別に、(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーを実質的に含まない着色層(好ましくは光反射層)が設けられてもよく設けられなくてもよい。このような着色層を設ける場合、例えば、上記したポリマー基材とポリマー層との間に着色層(特に光反射層)を挟むようにして設ける、あるいはポリマー基材のポリマー層が設けられていない側に着色層を設け得る。この場合の着色層は、(ポリ)シロキサン構造を有するポリマー以外のポリマー成分と顔料とを少なくとも含み、必要に応じてさらに各種添加剤などの他の成分を含み得る。なお、顔料及び各種添加剤の詳細については、前記ポリマー層が着色層を兼ねる場合と同様である。(ポリ)シロキサン構造を有するポリマー以外のポリマー成分については、特に制限はなく、適宜目的等に応じて選択することができる。
保護シート(特にバックシート)には、ポリマー基材の前記ポリマー層が設けられていない側に(更には(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーを実質的に含有しない前記着色層(特に光反射層)の上に)易接着性層が設けられていてもよく設けられていなくてもよい。
易接着性層は、保護シートを例えば太陽電池モジュールを構成するバックシートとして用いた場合には、電池側基板(電池本体)の太陽電池素子(以下、発電素子ともいう)を封止する封止材と強固に接着するための層として機能する。
易接着性層は、バインダーの少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適なバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等が挙げられ、中でも耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。
易接着性層は、無機微粒子の少なくとも一種を含有することができる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化錫等が挙げられる。中でも、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性の低下が小さい点で、酸化錫、シリカの微粒子が好ましい。
易接着性層には、架橋剤の少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適な架橋剤としては、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤等の架橋剤を挙げることができる。中でも、湿熱経時後の接着性を確保する観点から、オキサゾリン系架橋剤が特に好ましい。オキサゾリン系架橋剤の具体例については、既述のポリマー層の項で説明した具体例と同様のものが挙げられる。
易接着性層には、必要に応じて、更に、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカ等の公知のマット剤、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
易接着性層の形成方法の例としては、易接着性を有するポリマーシートを基材に貼合する方法や、易接着性層形成用塗布液の塗布による方法が挙げられる。中でも、塗布による方法は、簡便であると共に、均一で薄い膜の形成が可能である点で好ましい。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などの公知の塗布法を利用することができる。塗布液の調製に用いる塗布溶媒は、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。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。
易接着性層は、着色層の効果に影響を与えないよう、実質的に透明である。
保護シートは、上記のように、ポリマー基材の上にポリマー層と必要に応じて着色層や易接着性層等とを形成することができる方法であればいずれの方法により作製されてもよい。
なお、ポリマー基材、及び各塗布液を構成するポリマー、滑剤、及びそれ以外の他の成分の詳細については、既述した通りである。
太陽電池モジュールは、既述の保護シートをバックシートとして設けて構成されている。本発明の一実施形態である太陽電池モジュールは、前記保護シートを備える。塗布形成されたポリマー層は膜強度が高く、引っ掻きや擦過等に対する耐傷性に優れ、耐光性、耐熱性、耐湿性が良好である。これにより、太陽電池モジュールは優れた耐候性能を示し、長期に亘り安定した発電性能を発揮する。
−ポリマー基材の作製−
<1> ポリエステルの合成
高純度テレフタル酸(三井化学(株)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た。供給終了後、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36時間保持して、固相重合を行なった。
以上のように固相重合を経た後のペレットを、溶融押出機により280℃で溶融押出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製した。その後、90℃でMD方向(縦方向;Machine Direction)に3倍に延伸し、更に120℃でTD方向(横方向;Transverse Direction)に3.3倍に延伸した。こうして、厚み250μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート基材S−1(以下、「ポリマー基材S−1」ということがある)を得た。
(1.熱収縮率)
得られたポリマー基材S−1を25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した。調湿後のサンプルを用い、カミソリでサンプル表面に約30cm間隔で平行な2つのキズをつけて、この間隔L0を測定した。キズを付したサンプルを150℃で15分間保持することにより熱処理した。熱処理後のサンプルを25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿してから2つのキズの間隔L1を測定した。
得られたL0、L1から下記式を用いて熱収縮率を計算した。
熱収縮率[%]={(L0−L1)/L0}×100
前記熱収縮率は、ポリマー基材のMD方向(長手方向)とTD方向(幅方向)のそれぞれについて測定、計算を行ない、これらの平均値をポリマーシートの熱収縮率とした。なお、熱収縮率の単位は[%]で、数値が正のときは縮みを、負のときは伸びを表す。
得られたポリマー基材S−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に基づいて下記式から破断伸び保持率(%)を算出した。実用上許容できる範囲は、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
<破断伸びの測定>
ポリマー基材を幅10mm×長さ200mmのサイズに裁断して、測定用のサンプル片A及びBを用意した。サンプル片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製)で引っ張り試験を行なった。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10cmとして行った。また、引っ張り速度は20mm/分とした。この操作で得られるサンプル片Aの破断伸びをL0とする。
別途、サンプル片Bに対して、120℃、100%RHの雰囲気で50時間湿熱処理した後、サンプル片Aと同様にして引っ張り試験を行なった。このときのサンプル片Bの破断伸びをL1とする。
カルボキシル基含量(AV)は、ポリマー基材S−1をベンジルアルコール/クロロホルム(=2/3;体積比)の混合溶液に完全溶解させ、指示薬としてフェノールレッドを用い、基準液(0.025N KOH−メタノール混合溶液)で滴定し、その適定量から算出した。
(1)下塗り層形成用塗布液の調製
下記組成中の各成分を混合し、下塗り層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・ポリエステル系バインダー ・・・48.0部
(バイロナールDM1245(東洋紡(株)製、固形分30質量%))
・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(株)製、固形分:10質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤) ・・・3.0部
(エポクロス(登録商標)WS−700、(株)日本触媒製、固形分:25質量%)
・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(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・924.0部
ポリマー基材S−1の一方の面に、コロナ処理装置(商品名:ソリッドステートコロナ処理機6KVAモデル、ピラー社製)を用いて、下記の条件でコロナ処理を行なった。
<条件>
・電極と誘電体ロールギャップクリアランス:1.6mm
・処理周波数:9.6kHz
・処理速度:20m/分
・処理強度:0.375kV・A・分/m2
(1)二酸化チタン分散物の調製
下記組成中の成分を混合し、その混合物にダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施すことにより二酸化チタン分散物を調製した。
<二酸化チタン分散物の組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm) ・・・40.0質量%
〔商品名:タイペークR−780−2、石原産業(株)製、固形分:100質量%〕
・ポリビニルアルコール ・・・28.0質量%
〔商品名:PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%〕
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
〔商品名:デモールEP、花王(株)製、固形分:10質量%〕
・蒸留水 ・・・31.5質量%
下記組成中の成分を混合し、光反射層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記二酸化チタン分散物 ・・・800.0部
・ポリオレフィンバインダー ・・・108.0部
〔商品名:アローベースSE1010、ユニチカ(株)製、固形分:20質量%〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・30.0部
〔商品名:ナロアクティーCL−95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%〕
・オキサゾリン化合物 ・・・20.0部
〔エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分:25%;架橋剤〕
・蒸留水 ・・・42.0部
得られた塗布液を、ポリマー基材S−1の下塗り層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、着色層として、二酸化チタン量が8.0g/m2、バインダー量が1.5g/m2の光反射層を形成した。
(1)ポリマー層1形成用塗布液の調製
下記組成中の各成分を混合し、ポリマー層1形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・アクリル/シリコーン系バインダー(バインダーB−1) ・・・362.3部
(セラネート(登録商標)WSA−1070(ポリシロキサン構造単位の含有比率:30質量%、非ポリシロキサン構造単位の含有比率:70質量%)、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤) ・・・36.2部
(商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・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(株)製、固形分:1質量%)
・前記二酸化チタン分散物 ・・・157.0部
・蒸留水 ・・・434.8部
ポリマー基材S−1の光反射層が形成された側とは反対側(以下、裏面側ともいう。)に、前述と同様の条件にてコロナ処理を施した。次いで、ポリマー層1形成用塗布液をポリマー基材S−1の裏面側のコロナ処理面に、バインダー塗布量が3.0g/m2になるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚みが約3μmのポリマー層1を形成した。
(1)ポリマー層2形成用塗布液の調製
下記組成中の各成分を混合し、ポリマー層2形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・アクリル/シリコーン系バインダー(バインダーB−1) ・・・362.3部
(セラネート(登録商標)WSA−1070(ポリシロキサン構造単位:30質量%、非ポリシロキサン構造単位:70質量%)、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤) ・・・36.2部
(商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・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(株)製、固形分:1質量%)
・滑剤(ポリエチレンワックス) ・・・3.6部
(ケミパール(登録商標)W950、三井化学(株)製、固形分:40質量%)
・マット剤(ポリメチルメタクリレート粒子) ・・・1.1部
(商品名:MP−1000(平均粒子径:0.4μm)、綜研化学(株)製)
・蒸留水 ・・・575.5部
得られたポリマー層2形成用塗布液をポリマー層1の上に、バインダー塗布量が2.0g/m2になるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み約2μmのポリマー層2を形成した。
実施例1において、ポリマー層2に含有する滑剤の量を下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、ポリマー層2に含有するバインダーの塗布量を下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、ポリマー層2に含有する滑剤の種類を下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、ポリマー基材の裏面側に施したコロナ処理を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、下記表1に示すように、ポリマー層1中にマット剤を含有し、ポリマー層2中にマット剤を含有しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、ポリマー層2中にマット剤を含有しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1において、ポリマー層1における滑剤を下記表1に示すように変更すると共に、ポリマー層2をポリマー層1上に設けずに裏面側に単層のポリマー層を形成するようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例20において、ポリマー層1中に含有するバインダー及びマット剤の塗布量を下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
実施例1のポリマー層2の形成において、ポリマー層2形成用塗布液の調製に用いたアクリル/シリコーン系バインダー362.3部を、下記のアクリル/シリコーン系バインダー(バインダーB−2)414.1部に代え、蒸留水575.5部を523.7部に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
・アクリル/シリコーン系バインダー(バインダーB−2)
(セラネート(登録商標)WSA−1060(ポリシロキサン構造単位:75質量%、非ポリシロキサン構造単位:25質量%)、DIC(株)製、固形分:35質量%)
実施例1のポリマー層2の形成において、下記のようにポリマー層2形成用塗布液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
<塗布液の組成>
・アクリル/シリコーン系バインダー(バインダーB−1) ・・・362.3部
(セラネート(登録商標)WSA−1070(ポリシロキサン構造単位:30質量%、非ポリシロキサン構造単位:70質量%)、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤) ・・・36.2部
(商品名:カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・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(株)製、固形分:1質量%)
・滑剤(ポリエチレンワックス) ・・・3.6部
(ケミパール(登録商標)W950、三井化学(株)製、固形分:40質量%)
・コロイダルシリカ ・・・4.5部
(商品名:スノーテックスUP、日産化学(株)製、固形分:20質量%)
・アルコキシシラン化合物の1%水溶液 ・・・90.6部
(商品名:TSL8430、東芝シリコーン(株)製)
・蒸留水 ・・・481.2部
実施例及び比較例で作製したバックシートについて、以下の評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
バックシートを25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した後、先端の直径が0.1mmのサファイア針でシート表面を1cm/秒の速度で荷重を変化させながら引っ掻く操作を行なった。引っ掻いた後のシート表面を光学顕微鏡で観察し、傷がみられる最低の荷重を耐傷性の尺度とした。この値が大きいほど耐傷性が良好であることを示し、実用上許容されるものは30g以上である。
バックシートを25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した。その後、先端の直径が1mmのサファイア針でシート表面を速度1cm/秒、荷重20gで引っ掻き、このときの抗力Fを測定し、下記の式から摩擦係数μを計算して動摩擦係数を算出した。
μ=F/20
バックシートの面状を目視により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。このうち、ランク4、5が実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:ムラ、凝集物やハジキが全くみられなかった。
4:ごく弱いムラ、及び/または、凝集物はわずか(3個/m2未満)に見られるが、ハジキは確認できなかった。
3:弱いムラ、及び/または、凝集物がみられた(凝集物10個/m2未満)が、ハジキは確認できなかった。
2:やや強いムラ、及び/または、凝集物がみられ(凝集物10個/m2以上20個/m2未満)、一部に(10個/m2未満)ハジキがみられた。
1:強いムラ、及び/または、凝集物がみられ(凝集物20個/m2以上)、ハジキが10個/m2以上みられた。
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート1(商品名:SC50B、三井化学ファブロ(株)製)と、結晶系太陽電池セルと、EVAシート2(商品名:SC50B、三井化学ファブロ(株)製)と、実施例1のバックシートとをこの順に重ね合わせ、真空ラミネータ(日清紡(株)製、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1、EVAシート2、及びバックシートを接着させた。このとき、実施例1で作製したバックシートを、その易接着性層がEVAシート2と接触するように配置した。また、接着方法は、以下の通りである。
<接着方法>
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。
以上のようにして、結晶系の太陽電池モジュールを作製した。作製された太陽電池モジュールを120℃、100%RHの環境条件下に70時間放置した後、発電運転させたところ、太陽電池として良好な発電性能を示した。
実施例28において、バックシートを実施例2〜27で作製したバックシートに代えたこと以外は、実施例28と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
得られた太陽電池モジュールに対して実施例26と同様にして発電運転させたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
Claims (11)
- ポリマー基材と、前記ポリマー基材の一方の面上に配置された最外層であるポリマー層と、を含む太陽電池用保護シートであって、
前記ポリマー層がポリマーと滑剤とを含有し、
前記ポリマーの分子がシロキサン結合を含む構造を有し、
前記ポリマー層中における前記ポリマーの含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2g超15g以下であり、且つ
前記ポリマー層中における前記滑剤の含有量が前記ポリマー層1m2あたり0.2mg以上200mg以下である、前記保護シート。 - 前記滑剤は、合成ワックス系化合物、天然ワックス系化合物、及び界面活性剤系化合物からなる群より選択される少なくとも1つである請求項1に記載の保護シート。
- 前記ポリマー層の表面の動摩擦係数が0.4以下である請求項1又は請求項2に記載の保護シート。
- 前記ポリマー層は、平均二次粒子径が0.3μm〜10μmのマット剤を前記ポリマー層1m2あたり0.3mg〜30mgの範囲で含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の保護シート。
- 前記ポリマー層は、更に、コロイダルシリカとアルコキシシラン化合物とを含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の保護シート。
- 前記ポリマー基材は、前記ポリマー層が配置される側の表面がコロナ処理されている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の保護シート。
- 前記滑剤は、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸金属塩、天然脂肪酸エステル化合物、合成脂肪酸エステル化合物、アルキル硫酸塩系界面活性剤、及びポリオキシエチレンアルキル硫酸塩系界面活性剤からなる群より選択される請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の保護シート。
- ポリマー基材上に、分子中にシロキサン結合を含む構造を有するポリマーと、滑剤と、水とを含む水系塗布液を塗布して、1m2あたり0.2g超15g以下の前記ポリマーと0.2mg以上200mg以下の前記滑剤とを含有するポリマー層を形成することを含む、太陽電池用保護シートの製造方法。
- 前記ポリマー層の形成は、少なくとも前記ポリマーの水分散物と前記滑剤の水分散物とを混合して前記水系塗布液を調製すること、及び、前記調製された水系塗布液を前記ポリマー基材上に塗布することを含む、請求項8に記載の方法。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の保護シート、又は請求項8もしくは請求項9に記載の製造方法により製造された保護シートを含む太陽電池用バックシート。
- 太陽光が入射する透明性の基材と、
前記基材上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を含む素子構造部分と、
前記素子構造部分の前記基材が位置する側と反対側に配置された請求項10に記載のバックシートと、
を含む太陽電池モジュール。
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