JP2012238908A - 太陽電池裏面封止用シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、前記ポリウレタン系接着剤が下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤あるいは接着剤組成物であることを特徴とする。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。
【選択図】なし
Description
請求項1記載の発明は、少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、
前記ポリウレタン系接着剤が、ポリエステルポリオールあるいは2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリエステルウレタンポリオールのいずれか単体または混合物(以下、ポリオールAと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物及びエポキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を1〜50重量部配合した下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤あるいは接着剤組成物であることを特徴とする太陽電池裏面封止用シートである。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。
う点から、ポリオールAを用いる。しかしながら、ポリオールAと架橋剤からなるウレタン系接着剤は、ウレタン結合は加水分解という点では好ましい結合様式であるが、エステル結合の加水分解が懸念される。また高温多湿下における促進環境下で加水分解が起きたエステル結合部位は、カルボキシル基と水酸基に開裂するが、このカルボキシル基が酸触媒として作用するため、さらにエステル結合部位の加水分解を促進する。そこで、この加水分解により発生したカルボキシル基を封鎖するために、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物から少なくとも1種以上選択される化合物を、ポリオールAに架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し1〜50重量部配合したことを特徴とする。
填材と貼り合わされる基材には白色ポリエステルフィルムを設けることも可能である。この時用いる白色ポリエステルフィルムは、酸化チタン、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色添加物を添加する「顔料分散タイプ」、あるいはポリエステルに非相溶なポリマーや微粒子を添加し、二軸延伸時にブレンド界面で空隙を形成させることで白色化させる「微発泡タイプ」などを用いることが可能である。「微発泡タイプ」において、ポリエステルに対し非相溶なポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂が好ましい。必要に応じてポリアルキレングリコールまたはその共重合体などを相溶化剤として使用することが可能である。微粒子の具体例としては、有機粒子や無機粒子が挙げられ、シリコン粒子、ポリイミド粒子、架橋スチレン−ジビニルベンゼン共重合体粒子、架橋ポリエステル粒子、フッ素系粒子などが使用される。また、無機粒子としては、炭酸カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウムなどが使用される。
分解を引き起こす恐れがある。
(1)加熱された天板(およそ120〜160℃)上にガラス板、充填材、セル、充填材、裏面封止用シートをセットする。
(2)チャンバー1、2を真空引きする。
(3)チャンバー1を大気開放し、耐熱性を有するゴムシートをモジュールに密着させる(4)その熱/圧力で充填材であるエチレン酢酸ビニル共重合体を溶融、セルの包埋、ガラス板/セル/裏面封止シートと接着、充填材の架橋・固化させる。
0重量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体であり、太陽電池セルの耐熱性、物理的強度を確保するために、熱あるいは光などによりエチレン−酢酸ビニル共重合体を架橋している。
ロキシプロピル基などが挙げられる。また、(メタ)アクリル酸とエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能アルコールとのエステルも同様に用いられる。アミドとしては、アクリルアミドが代表的である。また、アリル基含有化合物としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル等が配合されている。
<基材:1>
厚さ188μmの「微発泡タイプ」白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。このポリエチレンテレフタレートは、オリゴマーコンテント0.5wt%、数平均分子量19500、固有粘度0.7dl/gである。本基材は中間層に微発泡層を設けた2種3層の多層フィルムであり、中間層が80%を占める。この白色ポリエチレンテレフタレートフィルムは未処理のものを用いた。
<基材:2>
厚さ40μmのポリビニリデンフロライド(PVDF)系の2種2層多層フィルムを用いた。本材料はPVDFとアクリル系樹脂から構成されるアロイであり、一方の層はPVDF/アクリル=80/20であり、もう一方の層はPVDF/アクリル=20/80である。このPVDF/アクリル=20/80の層側を接着剤の貼り合わせ面とし、この貼り合わせ面側にはあらかじめプラズマ処理を施した。
<基材:3>
厚さ12μmの通常の2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにPVD法でアルミナ蒸着層を20nm、さらにオーバーコート層としてエチレン−酢酸ビニル共重合体の完全けん化物にアルコキシシランの加水分解物をゾル−ゲル反応させコーティング層をとして0.5μm設けた。この基材をガスバリア基材として用いた。
<接着剤:1>
ポリエステルポリオールからなる主剤にキシリレンジイソシアネート(アダクト体)とヘキサメチレンジイソシアネート(ビューレット体)の混合物からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:2>
接着剤1の100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを10重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:3>
イソホロンジイソシアネート(モノマー)により鎖伸長を施した脂肪族ポリカーボネート系主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:4>
接着剤3の100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:5>
骨格中にヒドロキシエチルメタクリレートを共重合させたアクリルポリオール系主剤に、ヘキサメチレンジイソシアネート(ビューレット体)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:6>
イソホロンジイソシアネート(モノマー)により鎖伸長を施した脂肪族ポリカーボネート系主剤とポリエステルポリオールからなる主剤を70/30になるようにブレンドした混合主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:7>
脂肪族ポリカーボネート系主剤とポリエステルポリオールからなる主剤を70/30になるようにブレンドした混合主剤をイソホロンジイソシアネート(モノマー)にて鎖伸長を施した共重合タイプの主剤に、イソホロンジイソシアネート(トリマー)からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを30重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<基材:1>〜<基材:3>を上記<接着剤:1>〜<接着剤:8>を用いて、ドライラミネート法により積層させた。接着剤の塗工量はドライ換算で5g/m2になるように調整した。エージング温度は50℃−5日である。実際に試作した構成は、下記<構成:1>〜<構成:4>である。
<構成:1>:<基材:1>/接着剤/<基材:1>
<構成:2>:<基材:2>/接着剤/<基材:2>
<構成:3>:<基材:1>/接着剤/<基材:3>/接着剤(下線)/<基材:1>
<構成:4>:<基材:2>/接着剤/<基材:3>/接着剤(下線)/<基材:2>
ただし、<構成:3>、<構成:4>における接着剤(下線)は<基材:3>における蒸着層に接する側である。
上記構成を、加圧蒸気を用いた促進評価試験により評価を行った。上記構成のサンプルをA4サイズに切り取り、ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)にセットし、105℃の環境で経時におけるラミネート強度と剥離挙動を評価した。ラミネート強度はテンシロンによるT型剥離法を用い、15mm幅クロスヘッドスピード300mm/min.における強度を測定した。太陽電池裏面封止用シートは通常促進評価として85℃−85%RH環境で2000h以上の保存が必要とされるが、本評価法を用いることで促進評価の時短化が可能であり、85℃−85%RH環境2000hにおける物性値が105℃−168h保存の物性値に相当することは確認済みである。
評価を行った。その評価結果を表1〜3に示す。
<接着剤:1>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:2>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:3>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:4>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:5>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:6>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:7>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
A−1:太陽電池セル
A−2:充填材
A−3:ガラス板
B:裏面封止シート
B−1:基材
B−2:ポリウレタン系接着剤
B−3:バリア層
C:ラミネーター
C−1:天板
C−2:チャンバー1
C−3:チャンバー2
C−4:ゴムシート
請求項1記載の発明は、少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、
前記ポリウレタン系接着剤が、ポリエステルポリオールあるいは2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリエステルウレタンポリオールのいずれか単体また
は混合物(以下、ポリオールAと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物及びエポキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を1〜50重量部配合した下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤組成物であることを特徴とする太陽電池裏面封止用シートである。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。
よる促進評価(加圧蒸気による促進評価装置JIS C 60068−2−66など)において少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有し、かつディラミネーションによる基材間の浮きを伴わないことが挙げられる。
機化合物蒸着フィルムを得ることが可能であるが、通常無機化合物蒸着フィルムに用いる基材はその厚み約10〜40μmの範囲のポリエチレンテレフタレートフィルムを用いることが一般的である。この厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムは、Tダイキャスト法により溶融したポリエステル樹脂をフィルム製膜し、インラインで同時あるいは逐次二軸延伸後、熱固定させることで製造される。
(1)加熱された天板(およそ120〜160℃)上にガラス板、充填材、セル、充填材、裏面封止用シートをセットする。
(2)チャンバー1、2を真空引きする。
(3)チャンバー1を大気開放し、耐熱性を有するゴムシートをモジュールに密着させる(4)その熱/圧力で充填材であるエチレン酢酸ビニル共重合体を溶融、セルの包埋、ガラス板/セル/裏面封止シートと接着、充填材の架橋・固化させる。
<基材:1>
厚さ188μmの「微発泡タイプ」白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。このポリエチレンテレフタレートは、オリゴマーコンテント0.5wt%、数平均分子量19500、固有粘度0.7dl/gである。本基材は中間層に微発泡層を設けた2種3層の多層フィルムであり、中間層が80%を占める。この白色ポリエチレンテレフタレートフィルムは未処理のものを用いた。
<基材:2>
厚さ40μmのポリビニリデンフロライド(PVDF)系の2種2層多層フィルムを用いた。本材料はPVDFとアクリル系樹脂から構成されるアロイであり、一方の層はPVDF/アクリル=80/20であり、もう一方の層はPVDF/アクリル=20/80である。このPVDF/アクリル=20/80の層側を接着剤の貼り合わせ面とし、この貼り合わせ面側にはあらかじめプラズマ処理を施した。
<基材:3>
厚さ12μmの通常の2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにPVD法でアルミナ蒸着層を20nm、さらにオーバーコート層としてエチレン−酢酸ビニル共重合体の完全けん化物にアルコキシシランの加水分解物をゾル−ゲル反応させコーティング層をとして0.5μm設けた。この基材をガスバリア基材として用いた。
<接着剤:1>
ポリエステルポリオールからなる主剤にキシリレンジイソシアネート(アダクト体)とヘキサメチレンジイソシアネート(ビューレット体)の混合物からなる硬化剤を固形分比で3:1になるように配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<接着剤:2>
接着剤1の100重量部に対し、N,N’−ジフェニルカルボジイミドを10重量部配合したポリウレタン系接着剤を用いた。
<基材:1>〜<基材:3>を上記<接着剤:1>〜<接着剤:2>を用いて、ドライラミネート法により積層させた。接着剤の塗工量はドライ換算で5g/m2になるように調整した。エージング温度は50℃−5日である。実際に試作した構成は、下記<構成:1>〜<構成:4>である。
<構成:1>:<基材:1>/接着剤/<基材:1>
<構成:2>:<基材:2>/接着剤/<基材:2>
<構成:3>:<基材:1>/接着剤/<基材:3>/接着剤(下線)/<基材:1>
<構成:4>:<基材:2>/接着剤/<基材:3>/接着剤(下線)/<基材:2>
ただし、<構成:3>、<構成:4>における接着剤(下線)は<基材:3>における蒸着層に接する側である。
上記構成を、加圧蒸気を用いた促進評価試験により評価を行った。上記構成のサンプルをA4サイズに切り取り、ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)にセットし、105℃の環境で経時におけるラミネート強度と剥離挙動を評価した。ラミネート強度はテンシロンによるT型剥離法を用い、15mm幅クロスヘッドスピード300mm/min.における強度を測定した。太陽電池裏面封止用シートは通常促進評価として85℃−85%RH環境で2000h以上の保存が必要とされるが、本評価法を用いることで促進評価の時短化が可能であり、85℃−85%RH環境2000hにおける物性値が105℃−168h保存の物性値に相当することは確認済みである。
<接着剤:1>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
<接着剤:2>を用いて、上記<構成:1〜4>からなるサンプルを試作した。
A−1:太陽電池セル
A−2:充填材
A−3:ガラス板
B:裏面封止シート
B−1:基材
B−2:ポリウレタン系接着剤
B−3:バリア層
C:ラミネーター
C−1:天板
C−2:チャンバー1
C−3:チャンバー2
C−4:ゴムシート
Claims (4)
- 少なくとも2層以上の基材をポリウレタン系接着剤にて貼りあわせた積層体からなる太陽電池裏面封止用シートにおいて、
前記ポリウレタン系接着剤が、ポリエステルポリオールあるいは2官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリエステルウレタンポリオールのいずれか単体または混合物(以下、ポリオールAと記載する)に架橋剤を配合した組成物の100及びエポキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の重量部に対し、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物化合物を1〜50重量部配合した下記条件を満たす耐加水分解性を有する接着剤組成物であることを特徴とする太陽電池裏面封止用シート。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)で少なくとも105℃−168h保存状態で1N/15mm以上のラミネート強度を有する。
・ハイプレッシャークッカー(加圧蒸気による促進評価装置)での保存評価で、ディラミネーションに伴う基材間の浮きを伴わない。 - 前記基材が、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート(PCT)から選ばれるポリエステル基材、ポリカーボネート系基材、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)から選ばれるフッ素系基材、あるいはアクリル系基材から選択されることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池裏面封止用シート。
- 前記基材が、特に数平均分子量が18000〜40000の範囲で、環状オリゴマーコンテントが1.5wt%以下、固有粘度が0.5dl/g以上の耐加水分解性を有するポリエステル基材であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池裏面封止用シート。
- 前記積層体に、ガスバリア層としてアルミニウム箔基材、金属アルミやシリカ、アルミナなどの無機化合物を蒸着した蒸着基材をさらに介在させたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池裏面封止用シート。
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