JP2013021272A - 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

【課題】湿熱環境及び紫外線に曝されても密着性及び意匠性に優れた耐候性塗布層を有する太陽電池用バックシートを提供する。
【解決手段】ポリマー基材と、ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマー、複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分、並びに、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、ポリマー層の全質量に対する割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有するポリマー層と、を有する太陽電池用バックシート。式中、R及びRは各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、nは1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。

【選択図】なし

Description

本発明は、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に関する。
太陽電池は、発電時に二酸化炭素の排出がなく環境負荷が小さい発電方式であり、近年急速に普及が進んでいる。
太陽電池モジュールは、通常、太陽光が入射する側のオモテ面ガラスと、太陽光が入射する側とは反対側(裏面側)に配置される、いわゆるバックシートとの間に、太陽電池セルが挟まれた構造を有しており、オモテ面ガラスと太陽電池セルとの間、及び太陽電池セルとバックシートとの間は、それぞれEVA(エチレン−ビニルアセテート)樹脂などで封止されている。
バックシートは、太陽電池モジュールの裏面からの水分の浸入を防止する働きを有するもので、従来はガラスやフッ素樹脂等が用いられていたが、近年では、コストの観点からポリエステルが用いられるようになってきている。そして、バックシートは、単なるポリマーシートではなく、耐候性等の種々の機能が付与される場合がある。例えば、下記の特許文献1〜3では、フッ素系樹脂を含む塗布層を設けた太陽電池用バックシートが提案されている。
特開2007−35694号公報 特表2010−519742号公報 特開2010−219196号公報
しかし、前記のような塗布層は、温湿度が高い環境などで長期にわたり接着性を保つことは難しく、低廉での製造が可能で、塗布層とこれに隣接する層との間の接着耐久性を有した太陽電池用のバックシートが提供されるには至っていない。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、湿熱環境及び紫外線に曝されてもポリマー基材や隣接する層との密着性に優れるとともに、紫外線照射されても色味変化の少ない意匠性に優れた耐候性塗布層を有する太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに、長期にわたって安定した発電効率を維持することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
前記目的を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> ポリマー基材と、
前記ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマー、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分、並びに、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、ポリマー層の全質量に対する割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有するポリマー層と、
を有する太陽電池用バックシート。

〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
<2> 前記顔料は、二酸化チタンである<1>に記載の太陽電池用バックシート。
<3> 前記顔料の含有量が、前記ポリマー層1m当たり3g以上15g以下である<1>又は<2>に記載の太陽電池用バックシート。
<4> 前記架橋剤は、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる少なくとも1種である<1>〜<3>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
<5> 前記ポリマー層中における、前記複合ポリマーに対する前記架橋剤由来の構造部分の質量割合が1〜30質量%である<1>〜<4>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
<6> 前記非ポリシロキサン系構造単位が、アクリル系構造単位である<1>〜<5>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
<7> 前記一般式(1)中の前記R及びRで表される1価の有機基が、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、及びアミド基から選択される少なくとも一種である<1>〜<6>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
<8> 前記ポリマー基材は、ポリエステル系樹脂を含み、前記ポリエステル系樹脂のカルボキシル基の含有量が2〜35当量/tの範囲である<1>〜<7>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
<9> ポリマー基材上に、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマーと、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤と、嵩密度が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、全固形分質量に対する質量割合が45質量%以上85質量%以下である顔料とを含有する塗布液を塗布してポリマー層を形成する工程を有する太陽電池用バックシートの製造方法。

〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
<10> 前記顔料が、二酸化チタンである<9>に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
<11> 前記塗布液は、更に溶媒を含有し、該溶媒の50質量%以上が水である<9>又は<10>に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
<12> 太陽光が入射する透明性のフロント基板と、
前記フロント基板の片側の面に設けられ、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有するセル構造部分と、
前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、<1>〜<8>のいずれかに記載の太陽電池用バックシート、又は、<9>〜<11>のいずれかに記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された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。
本発明によれば、湿熱環境及び紫外線に曝されてもポリマー基材や隣接する層との密着性に優れるとともに、紫外線照射されても色味変化の少ない意匠性に優れた耐候性塗布層を有する太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに、長期にわたって安定した発電効率を維持することができる太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、本発明の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について詳細に説明する。
<太陽電池用バックシート>
本発明の太陽電池用バックシート(適宜、「バックシート」と記す)は、太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止材と接触させて配置されるものであり、ポリマー基材と、前記ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマー、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分、並びに、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、ポリマー層の全質量に対する割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有するポリマー層と、を有する。
一般式(1)中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。
本発明の太陽電池用バックシートにおいては、バックシートの構成層であるポリマー層を、分子内に非シロキサン系構造単位とこれに共重合する(ポリ)シロキサン構造単位を含む特定の複合ポリマーを用いて構成することで、各層間の接着力、ポリマー基材や電池側基板(特にEVA等の封止材)との間の接着力が改善され、熱や水分による劣化が抑えられる。したがって、熱や水分に長時間曝される湿熱環境条件下において、長期に亘って接着強度を高く保つことができ、長期耐久性を確保することができる。これにより、太陽電池モジュールを構成したときには、良好な発電性能が得られると共に、長期に亘って発電効率を安定に保つことができる。
また、本発明の太陽電池用バックシートは、ポリマー層中の二酸化チタンの重量比を高めて空隙を形成し、空隙内で紫外線を乱反射させることで高い紫外線遮蔽性を達成するため、長期に渡って紫外線照射されても後述のポリマー基材の色味変化が少なく、バックシートの意匠性を長期にわたって保持することができる。
さらに、本発明の太陽電池用バックシートは、ポリマー層中の二酸化チタンの重量比を高めても、高い密着耐久性を有することから、ポリマー層の主原料である樹脂の使用量を低減することができ、低コストな太陽電池用バックシートとすることもできる。
(ポリマー基材)
本発明におけるバックシートのポリマー基材を構成する材料としては、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素系ポリマー等が挙げられる。これらの中では、コストや機械強度などの点から、ポリエステルが好ましい。
ポリマー基材として用いられる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である。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。
前記ポリエステルは、単独重合体であってもよいし、共重合体であってもよい。更に、前記ポリエステルに他の種類の樹脂、例えばポリイミド等を少量ブレンドしたものであってもよい。
本発明におけるポリエステルを重合する際には、カルボキシル基含量を所定の範囲以下に抑える観点から、Sb系、Ge系、Ti系の化合物を触媒として用いることが好ましく、中でも特にTi系化合物が好ましい。Ti系化合物を用いる場合、Ti系化合物をTi元素換算値が1ppm以上30ppm以下、より好ましくは3ppm以上15ppm以下の範囲となるように触媒として用いることにより重合する態様が好ましい。Ti系化合物の使用量がTi元素換算で前記範囲内であると、末端カルボキシル基を下記範囲に調整することが可能であり、ポリマー基材の耐加水分解性を低く保つことができる。
Ti系化合物を用いたポリエステルの合成には、例えば、特公平8−301198号公報、特許第2543624号、特許第3335683号、特許第3717380号、特許第3897756号、特許第3962226号、特許第3979866号、特許第3996871号、特許第4000867号、特許第4053837号、特許第4127119号、特許第4134710号、特許第4159154号、特許第4269704号、特許第4313538号等に記載の方法を適用できる。
ポリエステル中のカルボキシル基含量は55当量/t(トン;以下同様)以下が好ましく、より好ましくは35当量/t以下である。カルボキシル基含量の下限は、ポリエステルに形成される層(例えばポリマー層)との間の接着性を保持する点で、2当量/tが望ましい。カルボキシル基含量が55当量/t以下であると、耐加水分解性を保持し、湿熱経時したときの強度低下を小さく抑制することができる。なお、「当量/t」は1トン当たりのモル当量を表す。
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。
本発明におけるポリエステルは、重合後に固相重合されていることが好ましい。これにより、好ましいカルボキシル基含量を達成することができる。固相重合は、連続法(タワーの中に樹脂を充満させ、これを加熱しながらゆっくり所定の時間滞流させた後、送り出す方法)でもよいし、バッチ法(容器の中に樹脂を投入し、所定の時間加熱する方法)でもよい。具体的には、固相重合には、特許第2621563号、特許第3121876号、特許第3136774号、特許第3603585号、特許第3616522号、特許第3617340号、特許第3680523号、特許第3717392号、特許第4167159号等に記載の方法を適用することができる。
固相重合の温度は、170℃以上240℃以下が好ましく、より好ましくは180℃以上230℃以下であり、さらに好ましくは190℃以上220℃以下である。また、固相重合時間は、5時間以上100時間以下が好ましく、より好ましくは10時間以上75時間以下であり、さらに好ましくは15時間以上50時間以下である。固相重合は、真空中あるいは窒素雰囲気下で行なうことが好ましい。
本発明におけるポリエステル基材は、例えば、上記のポリエステルをフィルム状に溶融押出を行なった後、キャスティングドラムで冷却固化させて未延伸フィルムとし、この未延伸フィルムをTg〜(Tg+60)℃で長手方向に1回もしくは2回以上合計の倍率が3倍〜6倍になるよう延伸し、その後Tg〜(Tg+60)℃で幅方向に倍率が3〜5倍になるように延伸した2軸延伸フィルムであることが好ましい。
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い。
ポリマー基材(特にポリエステル基材)の厚みは、25〜300μm程度が好ましい。厚みは、25μm以上であると力学強度が良好であり、300μm以下であるとコスト的に有利である。
特にポリエステル基材は、厚みが増すに伴な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り、本発明においては、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2〜35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る。
ポリマー基材は、コロナ処理、火炎処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、又は紫外線処理により表面処理が施された態様が好ましい。これらの表面処理を施すことで、湿熱環境下に曝された場合の接着性をさらに高めることができる。中でも特に、コロナ処理を行なうことで、より優れた接着性の向上効果が得られる。
これらの表面処理は、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るが、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)を併用した場合により強力な接着性が得られる。これは、コロナ処理による場合により顕著である。
(ポリマー層)
ポリマー層は、太陽電池が屋外環境に暴露されるため、長期に渡って熱や水蒸気や紫外線に曝されても、ポリマー層自身の劣化(割れや変質)や基材への密着性の劣化が発生し難いことが要求される。また、ポリマー層は太陽電池の外観にも影響するため、意匠性として紫外線照射による色味変化が少ないことも要求される。
本発明のバックシートを構成するポリマー層は、分子中に前記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマー、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分、並びに、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、ポリマー層の全質量に対する割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有するポリマー層と、を有する。
本発明における上記ポリマー層は、バックシートを構成する任意の層に適用することができる。ポリマー層は、例えば、反射層やバック層あるいは反射層等の機能性層とポリマー基材との間を接着する接着層として適用することができる。熱や水分等の湿熱環境下での耐久性に優れる点から、バックシートの構成層のうち、太陽電池モジュールとした場合に、外部環境に暴露される層、つまりバック層として用いることが特に好ましい。
−複合ポリマー−
分子内に非シロキサン系構造単位とこれに共重合する(ポリ)シロキサン構造単位を含む特定の複合ポリマーを用いてポリマー層を構成することで、各層間の接着力、ポリマー基材や電池側基板(特にEVA等の封止材)との間の接着力が改善され、熱や水分による接着力の劣化が抑えられる。したがって、熱や水分に長時間曝される環境条件下においても、長期に亘って接着強度を高く保つことができ、長期耐久性を確保することができる。
本発明における複合ポリマーは、前記一般式(1)で表される構造を有する(ポリ)シロキサンと少なくとも一種の非シロキサン系ポリマーとが共重合したブロック共重合体である。前記一般式(1)で表される構造を有する(ポリ)シロキサン、及び共重合される非シロキサン系ポリマーは、それぞれ一種単独でもよく、二種以上であってもよい。
複合ポリマー中の(ポリ)シロキサンセグメントである「−(Si(R) (R)−O)−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)において、R及びRは同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
「−(Si(R) (R)−O)−」は、線状、分岐状あるいは環状の構造を有する各種の(ポリ)シロキサンに由来する(ポリ)シロキサンセグメントである。
及びRで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子等を挙げることができる。
及びRで表される「1価の有機基」は、Si原子と共有結合可能な基であり、無置換でも置換基を有してもよい。前記1価の有機基は、例えば、アルキル基(例:メチル基、エチル基など)、アリール基(例:フェニル基など)、アラルキル基(例:ベンジル基、フェニルエチルなど)、アルコキシ基(例:メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など)、アリールオキシ基(例;フェノキシ基など)、メルカプト基、アミノ基(例:アミノ基、ジエチルアミノ基など)、アミド基等が挙げられる。
中でも、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の点で、R、Rとしては各々独立に、水素原子、塩素原子、臭素原子、無置換の又は置換された炭素数1〜4のアルキル基(特にメチル基、エチル基)、無置換の又は置換されたフェニル基、無置換の又は置換されたアルコキシ基、メルカプト基、無置換のアミノ基、アミド基が好ましく、より好ましくは、湿熱環境下での耐久性の点で、無置換の又は置換されたアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基)である。
前記nは、1〜5000であることが好ましく、1〜1000であることがより好ましい。
複合ポリマー中における「−(Si(R) (R)−O)−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)の比率は、複合ポリマーの全質量に対して15〜85質量%であり、その中でもポリマー基材との接着性及び湿熱環境下での耐久性の点で、20〜80質量%の範囲が好ましい。
ポリシロキサン部位の比率が15質量%未満であるとポリマー基材との接着性及び湿熱環境下に曝された際の接着耐久性が劣り、85質量%を超えると液が不安定になる。
また、前記シロキサン構造単位と共重合している非シロキサン系構造単位(ポリマーに由来の構造部分)は、シロキサン構造を有していないこと以外は特に制限されるものではなく、任意のポリマーに由来のポリマーセグメントのいずれであってもよい。ポリマーセグメントの前駆体である重合体(前駆ポリマー)としては、例えば、ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体等の各種の重合体等が挙げられる。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。
前記ビニル系重合体の代表的な例としては、アクリル系重合体、カルボン酸ビニルエステル系重合体、芳香族ビニル系重合体、フルオロオレフィン系重合体等の各種の重合体が挙げられる。中でも、設計の自由度の観点から、アクリ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。
また、非シロキサン系構造単位をなす前駆ポリマーは、酸基及び中和された酸基の少なくとも1つ並びに/又は加水分解性シリル基を含有するものが好ましい。このような前駆ポリマーのうち、ビニル系重合体は、例えば、(1)酸基を含むビニル系単量体と加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系単量体とを、これらと共重合可能な単量体と共重合させる方法、(2)予め調製した水酸基並びに加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系重合体にポリカルボン酸無水物を反応させる方法、(3)予め調製した酸無水基並びに加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系重合体を、活性水素を有する化合物(水、アルコール、アミン等)と反応させる方法などの各種方法を利用して調製することができる。
本発明におけるポリマー層は、バインダーとして、前記複合ポリマーを単独で用いてもよいし、他のポリマーと併用してもよい。他のポリマーを併用する場合、本発明における複合ポリマーの比率は、全バインダーの30質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上である。複合ポリマーの比率が30質量%以上であることにより、ポリマー基材との接着性及び湿熱環境下での耐久性により優れる。
前記複合ポリマーの分子量は、5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜50,000であることがより好ましい。
複合ポリマーの調製には、(i)前駆ポリマーと、前記一般式(1)〔−(Si(R) (R)−O)−〕の構造を有するポリシロキサンとを反応させる方法、(ii)前駆ポリマーの存在下に、R及び/又はRが加水分解性基である「−(Si(R) (R)−O)−」の構造を有するシラン化合物を加水分解縮合させる方法、等の方法を利用することができる。
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。
前記(i)の方法により複合ポリマーを調製する場合、例えば、前駆ポリマーとポリシロキサンの混合物に、必要に応じて水と触媒を加え、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)反応させることにより調製することができる。触媒としては、酸性化合物、塩基性化合物、金属含有化合物等の各種のシラノール縮合触媒を添加することができる。
また、前記(ii)の方法により複合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。
−架橋剤−
本発明においては、ポリマー層が、前記複合ポリマー間を架橋する架橋剤由来の構造部分を有する。つまり、ポリマー層は、複合ポリマー間を架橋しうる架橋剤を用いて構成される。複合ポリマーが架橋剤で架橋されることにより、強固な膜構造が形成され、ポリマー層自身の劣化(割れや変質)が抑制される。これにより、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に対する接着、及び層間の接着を向上させることができる。
前記架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。架橋剤の中でも、カルボジイミド系化合物やオキサゾリン系化合物などの架橋剤が好ましい。
前記架橋剤をカルボキシル基反応型架橋剤であるカルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる少なくとも1種から選択することで、前記複合ポリマー間のみならず、複合ポリマーとPET(ポリマー基板等)間の架橋構造を形成することができ、密着性が顕著に向上する。
前記オキサゾリン系架橋剤の具体例としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン、2,2’−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−メチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−トリメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2、2’−ヘキサメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、ビス−(2−オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス−(2−オキサゾリニルノルボルナン)スルフィド等が挙げられる。さらに、これらの化合物の(共)重合体も好ましく用いられる。
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(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等の市販品も利用できる。
前記カルボジイミド系架橋剤の具体例としては、ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド、テトラメチルキシリレンカルボジイミド、ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド等を挙げることができる。また、特開2009−235278号公報に記載のカルボジイミド化合物も好ましい。具体的には、カルボジイミド系架橋剤として、カルボジライトSV−02、カルボジライトV−02、カルボジライトV−02−L2、カルボジライトV−04、カルボジライトE−01、カルボジライトE−02(いずれも日清紡ケミカル(株)製)等の市販品も利用できる。
また、ポリマー層中における、架橋剤由来の構造部分の複合ポリマーに対する質量割合としては、1〜30質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。架橋剤の含有割合は、1質量%以上であると、ポリマー層の強度、及び湿熱経時後の接着性に優れ、30質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保てる。
−顔料−
ポリマー層が顔料を含有することで、紫外線がポリマー基材に照射されることを抑制する紫外線遮蔽効果を付与することができる。
本発明におけるバックシートのポリマー層は、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であって、ポリマー層の全質量に対する質量割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有する。
なお、顔料の嵩比重は、下記の方法によって測定される値である。
(1)顔料を目開き1.0mmのふるいを通す。
(2)上記の顔料について、約100gの顔料を秤量し(m)、250mLメスシリンダーに静かに入れる。必要に応じて、顔料層の上面を圧密せずに注意深くならし、体積(V)を測定する。
(3)下記の式に従って、嵩比重を求める。
嵩比重=m/V (単位:g/cm
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、コバルトブルー、セルリアンブルー、酸化クロム、コバルトグリーン、カーボンブラック、鉄黒等の無機顔料を適宜選択して含有することができる。
本発明で使用できる無機顔料としては特に白色顔料が好ましく、中でも二酸化チタンが特に好ましい。以下、ポリマー層に含まれる顔料として、二酸化チタンを用いる場合について説明するが、顔料粒子の形状、粒径、含有量、嵩密度等については、上記で例示したような二酸化チタン以外の顔料を用いる場合も同様である。
ポリマー基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)を選択した場合、PETは紫外線の暴露によって、力学強度の低下や着色の問題が起こるため、紫外線を遮蔽し、紫外線がPETに照射されることを抑制する必要がある。この紫外線の遮蔽効果を有する白色顔料として二酸化チタンが好ましい。
二酸化チタンの結晶系にはルチル型、アナターゼ型、ブルカイト型があるが、本発明で用いる二酸化チタンとしては、このうちルチル型が好ましい。本発明で用いる二酸化チタンは必要に応じて酸化アルミニウム(Al)、二酸化珪素(SiO)、アルカノールアミン化合物、シリコン化合物などで表面処理をしてもよい。
二酸化チタンの平均粒径としては、体積平均粒径で0.03〜0.8μmが好ましく、より好ましくは0.15〜0.5μm程度である。平均粒径が前記範囲内であると、紫外線の遮蔽効率が高く、また良好な意匠性を得ることができる。二酸化チタンの平均粒径は、レーザー散乱の方法で測定することができる。
本発明では、特に、嵩比重が0.50g/cm以上である二酸化チタンを用いることで二酸化チタンが密に詰まり、ポリマー層が強靭になる。一方、嵩比重が0.85g/cmを超える二酸化チタンを用いると、二酸化チタンの分散性が悪化して塗布層の面状が悪くなる。嵩比重を0.50g/cm以上0.85g/cm以下にすることで、二酸化チタンが密に詰まり、塗膜が強靭になることで、二酸化チタンの質量割合を高く設定しても密着性を高く維持できる。ポリマー層に用いる二酸化チタンの嵩比重としては、特に、0.60g/cm以上0.80g/cm以下が好ましい。
また、ポリマー層の全質量に対し、上記範囲の嵩比重を有する二酸化チタンの質量割合を45質量%以上とすることで、二酸化チタン粒子間に空隙ができる。これにより、ポリマー層に進入した紫外線が空隙部で乱反射することで、紫外線の透過率が減少して遮蔽効果が高まる。ただし、二酸化チタンの質量割合を高めすぎると、空隙が増加しすぎてポリマー層が脆弱になり、密着性が低下するため、ポリマー層の全質量に対する二酸化チタンの質量割合は85質量%以下とする。ポリマー層の全質量に対し、上記範囲内の嵩比重を有する二酸化チタンの質量割合は、50質量%以上75質量%以下が好ましい。
二酸化チタンのポリマー層中における含有量は、3〜15g/mの範囲が好ましい。顔料の含有量が3g/m以上であると、必要な遮蔽性が得られる。また二酸化チタンのポリマー層中における含量が15g/m以下であると、ポリマー層の面状を良好に維持しやすく、膜強度がより優れる。中でも、顔料の含有量は、4〜10g/mの範囲がより好ましい。
−添加剤−
本発明のポリマー層には、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、アニオン系やノニオン系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0.1〜15mg/mが好ましく、より好ましくは0.5〜5mg/mである。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m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/m以下であると、接着を良好に行なうことができる。
(他の機能層)
本発明の太陽電池用バックシートは、上記ポリマー基材とポリマー層以外に他の機能層を有していてもよい。他の機能層として、下塗り層、オーバーコート層等を設けることができる。
[オーバーコート層]
特に、本発明のバックシートにおけるポリマー層を外部環境に暴露される層、いわゆるバック層側に用いる場合、ポリマー層上にオーバーコート層を設けることが特に好ましい。
本発明のバックシートは、二酸化チタン粒子間に空隙を形成することで紫外線の遮蔽性を高めているため、この空隙から内部へ水蒸気が侵入しやすい。そこで、オーバーコート層でポリマー層の表面のみの空隙を埋めることで、さらにポリマー層の密着耐久性が向上する。
オーバーコート層は、前記ポリマー層の組成から二酸化チタンを除いた樹脂層を用いることが好ましく、さらに前述の複合ポリマーをフッ素系樹脂層に置き換えて用いることも好ましい。
オーバーコート層を設ける場合、オーバーコート層の厚みは特に限定されないが、二酸化チタン含有層の表面のみの空隙を埋める観点から、好ましくは0.2〜5.0μmであり、より好ましくは0.5〜3.0μmであり、特に好ましくは1.0〜2.0μmである。
[下塗り層]
本発明の太陽電池用バックシートには、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。
下塗り層は、バインダーを含有することができる。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、ポリオレフィン等を用いることができる。また、下塗り層には、バインダー以外に、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤、アニオン系やノニオン系等の界面活性剤、シリカ等のフィラーなどを添加してもよい。
下塗り層を塗布によって形成するための方法や用いる塗布液の溶媒には、特に制限はない。
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。
また、塗布は、2軸延伸した後のポリマー基材に塗布してもよいし、1軸延伸後のポリマー基材に塗布した後に初めの延伸と異なる方向に延伸する方法でもよい。さらに、延伸前の基材に塗布した後に2方向に延伸してもよい。
[着色層]
本発明のバックシートには、前記複合ポリマーを実質的に含まない着色層(好ましくは反射層)が設けられてもよい。着色層は、前記複合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用いて構成することができる。
複合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。
なお、前記「実質的に含まない」とは、着色層中に複合ポリマーを積極的に含有しないことを意味し、具体的には、着色層中における複合ポリマーの含有量が15質量%以下であることをいい、好ましくは複合ポリマーを含有しない(含有量が0(ゼロ)質量%である)場合が好ましい。
ポリマー基材上に反射層を設けるときには、上記のように、反射層が複合ポリマーを含有する態様に限らず、複合ポリマーを実質的に含まない反射層とポリマー基材との間に1層又は2層以上のポリマー層が設けられた態様に構成されてもよい。この場合、ポリマー基材と着色層との間に複合ポリマーを含むポリマー層を設けることにより、反射層とポリマー基材との間の接着性、密着性を向上させ、耐水性をより高めることができる。これにより、密着不良に起因する耐候性の悪化が防止される。
[易接着性層]
本発明のバックシートには、易接着性層が設けられていてもよい。易接着性層は、バックシートを電池側基板(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であり、(I)反射層とポリマー基材との密着性を向上させる、(II)反射層と封止材(EVA)との密着性を向上させる、という2つの目的で用いることができる。
易接着性層は、バインダー、無機微粒子を用いて構成することができ、必要に応じて、さらに添加剤などの他の成分を含んで構成されてもよい。易接着性層は、電池側基板の発電素子を封止するエチレン−ビニルアセテート(EVA;エチレン−酢酸ビニル共重合体)系封止材に対して、10N/cm以上(好ましくは20N/cm以上)の接着力を有するように構成されていることが好ましい。接着力が10N/cm以上であると、接着性を維持し得る湿熱耐性が得られやすい。
なお、接着力は、易接着性層中のバインダー及び無機微粒子の量を調節する方法、バックシートの封止材と接着する面にコロナ処理を施す方法などにより調整が可能である。
−バインダー−
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。
好ましいバインダーの例としては、ポリオレフィンの具体例としてケミパールS−120、S−75N(ともに三井化学(株)製)、アクリル樹脂の具体例としてジュリマーET−410、SEK−301(ともに日本純薬(株)製)、アクリルとシリコーンとの複合樹脂の具体例としてセラネートWSA1060、WSA1070(ともにDIC(株)製)とH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)などを挙げることができる。
バインダーの易接着性層中における含有量は、0.05〜5g/mの範囲とすることが好ましい。中でも、0.08〜3g/mの範囲がより好ましい。バインダーの含有量は、0.05g/m以上であると所望とする接着力が得られやすく、5g/m以下であるとより良好な面状が得られる。
−微粒子−
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。
無機微粒子の粒径は、体積平均粒径で10〜700nm程度が好ましく、より好ましくは20〜300nm程度である。粒径がこの範囲内であると、より良好な易接着性を得ることができる。粒径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔(株)堀場製作所製〕により測定される値である。
無機微粒子の形状には、特に制限はなく、球形、不定形、針状形等のいずれのものを用いることができる。
無機微粒子の含有量は、易接着性層中のバインダーに対して、5〜400質量%の範囲とする。無機微粒子の含有量は、5質量%未満であると、湿熱雰囲気に曝されたときに良好な接着性が保持できず、400質量%を超えると、易接着性層の面状が悪化する。
中でも、無機微粒子の含有量は、50〜300質量%の範囲が好ましい。
−架橋剤−
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、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系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。
架橋剤の易接着性層中における含有量としては、易接着性層中のバインダーに対して、5〜50質量%が好ましく、中でもより好ましくは20〜40質量%である。架橋剤の含有量は、5質量%以上であると、良好な架橋効果が得られ、着色層の強度や接着性を保持することができ、50質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保つことができる。
−添加剤−
本発明における易接着性層には、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、アニオン系やノニオン系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〜
易接着性層の形成は、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、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、均一性で薄膜で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。
易接着性層の厚みには、特に制限はないが、通常は0.05〜8μmが好ましく、より好ましくは0.1〜5μmの範囲である。易接着性層の厚みは、0.05μm以上であると必要な易接着性を好適に得ることができ、8μm以下であると面状がより良好になる。
また、反射層と封止材(EVA)との密着性を向上させる目的で用いる場合、本発明の易接着性層は、着色層の効果を低減させないために、透明であることが必要である。
(太陽電池用バックシートの製造方法)
本発明の太陽電池用バックシートを製造する場合、ポリマー層の形成は、ポリマーシートとしてポリマー基材に貼合する方法、ポリマー基材形成時にポリマー層を共押出しする方法、ポリマー基材上に塗布によりポリマー層を形成する方法等により行なえる。中でも、塗布による方法は、簡便であると共に、均一性で薄膜での形成が可能である点で好ましい。
すなわち、本発明の太陽電池用バックシートの製造方法は、好ましくは、ポリマー基材上に、分子中に前記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマーと、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤と、嵩密度が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、全固形分質量に対する質量割合が45質量%以上85質量%以下である顔料とを含有する塗布液を塗布してポリマー層を形成する工程を有する。
塗布による場合、塗布方法としては、例えば、グラビアコーター、バーコーターなどの公知の塗布方法を利用することができる。
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。
ポリマー層形成用塗布液としては、これに含まれる溶媒中の50質量%以上、好ましくは60質量%以上が水である水系塗布液であることが好ましい。水系塗布液は、環境負荷の点で好ましく、また水の割合が50質量%以上であることにより、環境負荷が特に小さくなる点で有利である。ポリマー層形成用塗布液中の水の割合は、環境負荷の観点からは、さらに多い方が望ましく、水が全溶媒の90質量%以上含まれる場合がより好ましい。
塗布後は、所望の条件で乾燥を行なう乾燥工程が設けられてもよい。
<太陽電池モジュール>
本発明の太陽電池モジュールは、既述の本発明の太陽電池用バックシート、又は既述の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートを設けて構成されている。本発明の好ましい形態として、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フロント基板と既述の本発明の太陽電池用バックシートとの間に配置し、該フロント基板とバックシートとの間で太陽電池素子をエチレン−ビニルアセテート系等の封止材で封止、接着して構成されている。すなわち、フロント基板とバックシートとの間に、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有するセル構造部分が設けられている。
太陽電池モジュール、太陽電池セル、バックシート以外の部材については、例えば、「太陽光発電システム構成材料」(杉本栄一監修、(株)工業調査会、2008年発行)に詳細に記載されている。
透明性の基板は、太陽光が透過し得る光透過性を有していればよく、光を透過する基材から適宜選択することができる。発電効率の観点からは、光の透過率が高いものほど好ましく、このような基板として、例えば、ガラス基板、アクリル樹脂などの透明樹脂などを好適に用いることができる。
太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、銅−インジウム−ガリウム−セレン、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル、ガリウム−砒素などのIII−V族やII−VI族化合物半導体系など、各種公知の太陽電池素子を適用することができる。
本発明の太陽電池用バックシートを備えた太陽電池モジュールであれば、熱環境及び紫外線に曝されてもポリマー基材や隣接する層との密着性に優れるとともに、紫外線照射されても色味変化の少ない意匠性に優れた耐候性塗布層を有するため、長期にわたって安定した発電効率を維持することができる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は、質量基準である。
また、以下において、体積平均粒子径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔(株)堀場製作所製〕を用いて測定した。
(複合ポリマーの合成)
[合成例−1]:複合ポリマー水分散物P−1の合成
−工程1−
撹拌装置、滴下ロートを備え、窒素ガス置換した反応容器に、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル(PNP)81部、イソプロピルアルコール(IPA)360部、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)110部、及びジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部を仕込み、窒素ガス雰囲気下に撹拌しながら80℃に昇温した。
−工程2−
次いで、この反応容器内に同温度で、メチルメタクリレート(MMA)260部、n−ブチルメタクリレート(BMA)200部、n−ブチルアクリレート(BA)110部、アクリル酸(AA)30部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)19部、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート31.5部(TBPO)、及びPNP 31.5部からなる混合物を4時間かけて滴下した。その後、同温度で2.5時間加熱撹拌を行ない、重量平均分子量が29,300の、カルボキシル基と加水分解性シリル基を含むアクリル系ポリマーの溶液を得た。
−工程3−
次いで、これに脱イオン水54.8部を加え、16時間加熱撹拌を継続してアルコキシシランを加水分解し、さらにアクリル系ポリマーと縮合させることにより、不揮発分(NV)=56.3質量%、溶液酸価=22.3mgKOH/gの、カルボキシル基含有アクリル系ポリマーに由来する部位とポリシロキサン部位とを有する複合ポリマーの溶液を得た。
−工程4−
次に、この溶液に同温度で、撹拌しながらトリエチルアミン(TEA)42部を添加して10分間撹拌を行なった。これにより、含有されるカルボキシル基の100%が中和された。
−工程5−
その後、同温度で脱イオン水1250.0部を1.5時間かけて滴下して転相乳化させた後、50℃に昇温して30分間撹拌を行なった。次いで、内温40℃で3.5時間をかけて、有機溶剤とともに水の一部分を減圧下除去した。こうして固形分濃度が42質量%、平均粒子径が110nmの、カルボキシル基含有アクリル系ポリマーに由来する部位とポリシロキサン部位とを含む複合ポリマーの水分散物P−1を得た。水分散物P−1は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
[合成例−2]:複合ポリマー水分散物P−2の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−2を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS):210部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS):166部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS):24部、メチルメタクリレート(MMA):200部、n−ブチルメタクリレート(BMA):100部、n−ブチルアクリレート(BA)70部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−2は、ポリシロキサン部位が約50質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約50質量%である。
[合成例−X]:複合ポリマー水分散物P−Xの合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−Xを合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS):70部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS):50部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS):15部、メチルメタクリレート(MMA):275部、n−ブチルメタクリレート(BMA):215部、n−ブチルアクリレート(BA)145部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−Xは、ポリシロキサン部位が約15質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約85質量%である。
[合成例−3]:複合ポリマー水分散物P−3の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−3を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS):320部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS):244部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS):36部、メチルメタクリレート(MMA):90部、n−ブチルメタクリレート(BMA):60部、n−ブチルアクリレート(BA):20部、アクリル酸(AA):30部とした。水分散物P−3は、ポリシロキサン部位が約85質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約15質量%である。
[合成例−4]:複合ポリマー水分散物P−4の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−4を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)60部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)25部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)15部、メチルメタクリレート(MMA)300部、n−ブチルメタクリレート(BMA)220部、n−ブチルアクリレート(BA)150部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−4は、ポリシロキサン部位が約13質量%であり、本発明における複合ポリマーに分類されないポリマーである。
[合成例−5]:複合ポリマー水分散物P−5の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−5を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)360部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)320部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)40部、メチルメタクリレート(MMA)20部、n−ブチルメタクリレート(BMA)20部、n−ブチルアクリレート(BA)10部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−5は、ポリシロキサン部位が約90質量%であり、本発明における複合ポリマーに分類されないポリマーである。なお、この水分散物は凝集が発生しており、安定性が不良であった。
[合成例−6]:複合ポリマー水分散物P−6の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、初めに添加するフェニルトリメトキシシラン(PTMS)110部とジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部とを、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)100部と3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部とジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−1の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−6を合成した。
なお、水分散物P−6は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
[合成例−7]:複合ポリマー水分散物P−7の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部を3−メルカプトプロピルトリメトキシラン(MPTMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−7を合成した。
水分散物P−7は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
[合成例−8]:複合ポリマー水分散物P−8の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部を3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−8を合成した。
水分散物P−8は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
[合成例−9]:複合ポリマー水分散物P−9の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部をp−スチリルトリメトキシシラン(STMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−9を合成した。
水分散物P−9は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
複合ポリマー水分散物P−1〜P−9、P−Xの合成に用いた素材の種類及び量を表1に示す。

(実施例1)
<ポリマー基材の作製>
〜PET−1の作製〜
[工程1]−エステル化−
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(日本触媒化学工業(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1.2×10Pa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。
[工程2]−ポリマーペレットの作製−
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された重縮合反応槽に、エチレングリコールを、得られるポリマーに対して0.3質量%添加した。5分間撹拌した後、酢酸コバルト及び酢酸マンガンのエチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてコバルト元素換算値、マンガン元素換算値がそれぞれ30ppm、15ppmとなるように加えた。更に5分間撹拌した後、チタンアルコキシド化合物の2質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてチタン元素換算値が5ppmとなるように添加した。その5分後、ジエチルホスホノ酢酸エチルの10質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてリン元素換算値が5ppmとなるように添加した。その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし、常圧に戻し、重縮合反応を停止した。そして、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリマーのペレット(直径約3mm、長さ約7mm)を作製した。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
なお、前記チタンアルコキシド化合物には、特開2005−340616号公報の段落番号[0083]の実施例1で合成しているチタンアルコキシド化合物(Ti含有量=4.44質量%)を用いた。
[工程3]−固相重合−
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。
[工程4]−フィルム状ポリマー基材の作製−
以上のように固相重合を経た後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸ベースを作製した。その後、90℃で縦方向に3倍に延伸し、更に120℃で横方向に3.3倍に延伸した。こうして、厚み300μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート支持体(以下、「PET−1」と称する。)を得た。
PET−1のカルボキシル基含量は、15当量/tであった。
<易接着性層>
−易接着性層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、易接着性層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・ポリオレフィン樹脂水分散液 ・・・5.2部
(バインダー:ケミパールS−75N、三井化学(株)製、固形分:24質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・7.8部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤) ・・・0.8部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・シリカ微粒子水分散物 ・・・2.9部
(アエロジルOX−50、日本アエロジル(株)製、体積平均粒子径=0.15μm、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・83.3部
−易接着性層の形成−
得られた塗布液を、バインダー量が0.09g/mになるように、あらかじめ下記の条件で両面をコロナ処理した上記のPET−1の片面に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、易接着性層を形成した。
[コロナ処理条件]
・装置:ピラー社製ソリッドステートコロナ処理機6KVAモデル
・電極と誘電体ロ−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/m
<反射層>
−二酸化チタン分散物の調製−
下記組成中の成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
<反射層用二酸化チタン分散物の組成>
・二酸化チタン(嵩比重=0.75g/cm) ・・・46.5質量%
(タイペークCR−95、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール ・・・23.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.6質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・29.9質量%
−反射層形成用塗布液1の調製−
下記組成中の成分を混合し、反射層形成用塗布液1を調製した。
<塗布液1の組成>
・上記の反射層用二酸化チタン分散物 ・・・71.4部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・17.1部
(バインダー:ジュリマーET410、日本純薬(株)製、固形分:30質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤) ・・・1.8部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・7.0部
−反射層の形成−
得られた反射層形成用塗布液1を、上記の易接着性層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、二酸化チタン量が6.0g/mの白色層(反射層)を形成した。
<バック層>
−バック層形成用塗布液1の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・下記のバック層用二酸化チタン分散物 ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・9.8部
−二酸化チタン分散物の調製−
下記組成中の成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
<バック層用二酸化チタン分散物の組成>
・二酸化チタン(嵩比重=0.75g/cm) ・・・46.5質量%
(タイペークCR−95、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール ・・・23.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.6質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・29.9質量%
−バック層の形成−
得られたバック層形成用塗布液1をPET−1の易接着層及び反射層が形成されていない側の前記コロナ処理が施されている面上に、二酸化チタン量が乾燥塗布量で9.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み12μmのバック層を形成した。
以上のようにして、バックシートを作製した。
(実施例2〜3、比較例1〜2)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、上記で合成した複合ポリマー水分散物P−2〜P−3(固形分濃度42質量%;実施例2〜3)、複合ポリマー水分散物P−4〜P−5(固形分濃度42質量%;比較例1〜2)にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
(実施例X)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、上記で合成した複合ポリマー水分散物P−X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。
(実施例4)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、下記複合ポリマー水分散物P−101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。
[合成例−10]:複合ポリマー水分散物P−101の合成
攪拌装置、滴下ロートを備え、窒素ガス置換した反応容器に、ジメチロールブタン酸14部、プラクセルCD220(ポリカーボネートジオール(PCD)、ダイセル化学工業社製、平均分子量2000)57部、鎖伸長剤(短鎖ジオール成分)4部、下記の化合物A(両末端ポリシロキサンジオール)25部、及びアセトンを所定量加え、均一に溶解させ、溶液濃度を調製した。
次に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を所定量(NCO/OH 2.0)加えて80℃で反応を行ない、所定のNCO%となるまで反応を行なった後、50℃に冷却した。これに更に、固形分に対して30質量%となるイオン交換水と、中和剤(トリエチルアミン(TEA))とを所定量(親水基−COOHと当量となる量)加え、系内を均一に乳化させ、エチレンジアミン(EDI)成分(実測NCO%と等量となる量)を投入して鎖伸長した。系内のアセトンを真空脱気して回収した。
上記のようにして、ポリシロキサン構造単位と非ポリシロキサン系としてウレタン系構造単位とを有する複合ポリマー水分散物P−101を合成した。
複合ポリマー水分散物P−101は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、ウレタン系ポリマー部分が約75質量%である。
複合ポリマー水分散物P−101の固形分濃度は、42質量%であった。
(実施例5〜8)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、前記複合ポリマー水分散物P−6、P−7、P−8、P−9にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
(実施例9)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた架橋剤(H−1)を、下記のオキサゾリン系架橋剤(H−2)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。
オキサゾリン系架橋剤(H−2)
エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%
(実施例10)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた架橋剤(H−1)10質量%(対複合ポリマー)を、カルボジイミド架橋剤(H−1)7質量%及びオキサゾリン系架橋剤(H−2)3質量%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。
(実施例11)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた架橋剤(H−1)を、下記のイソシアネート系架橋剤(H−3)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。
イソシアネート系架橋剤(H−3)
タケラックW−6061、三井化学(株)製、固形分:25質量%
(実施例Y)
〜架橋剤の処方量:1.0%の実施例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・0.6部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・15.0部
(実施例Z)
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
〜架橋剤の処方量:30.0%の実施例〜
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・17.4部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・9.8部
(実施例12)
〜架橋剤の処方量:0.5%の実施例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・0.3部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・15.3部
(実施例13)
〜架橋剤の処方量:40%の実施例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・23.2部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・9.8部
(比較例3)
〜架橋剤の処方量:0%の比較例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・0.0部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・49.1部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・15.6部
(実施例14〜16)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた二酸化チタンを、下記の二酸化チタン(タイペークCR−85、タイペークCR−93、タイペークCR−Super70にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
(比較例4、5)
実施例1において、バック層形成用塗布液の調製に用いた二酸化チタンを、下記の二酸化チタン(タイペークR−780−2、タイペークCR−63)にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
(二酸化チタン)
タイペークCR−85
石原産業(株)製、固形分100質量%
嵩比重=0.52g/cm
タイペークCR−93
石原産業(株)製、固形分100質量%
嵩比重=0.64g/cm
タイペークCR−Super70
石原産業(株)製、固形分100質量%
嵩比重=0.80g/cm
タイペークR−780−2
石原産業(株)製、固形分100質量%
嵩比重=0.41g/cm
タイペークCR−63
石原産業(株)製、固形分100質量%
嵩比重=0.90g/cm
(実施例17)
〜二酸化チタンの質量割合:45%の実施例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・29.4部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・29.5部
(実施例18)
〜二酸化チタンの質量割合:85%の実施例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・279.6部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
(比較例6)
〜二酸化チタンの質量割合:40%の比較例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・23.8部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・35.1部
(比較例7)
〜二酸化チタンの質量割合:90%の比較例〜
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、下記のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
−バック層形成用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・実施例1の二酸化チタン分散物(CR−95) ・・・591.8部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
(実施例19〜22)
〜二酸化チタンの塗布量を変更した実施例〜
実施例1について、バック層形成用塗布液1の塗布量を適宜調整し、二酸化チタン量が乾燥塗布量で、それぞれ4.0g/m、13.0g/m、2.0g/m、16.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚みがそれぞれ5μm、17μm、3μm、21μmのバック層を形成した。
(実施例23〜24)
実施例1において、ポリマー基材のPET−1を下記のように作製したPET−2、PET−3にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
〜PET−2の作製〜
PET−1の作製方法について、[工程3]の固相重合を実施しなかった以外はPET−1と同様にして、PET−2を作製した。
PET−2のカルボキシル基含量は、30当量/tであった。
〜PET−3の作製〜
PET−2の作製方法について、[工程4]でPET−2を作製する際の溶融温度を280℃から295℃上昇させた以外はPET−2と同様にして、PET−3を作製した。
PET−3のカルボキシル基含量は、41当量/tであった。
(比較例8)
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、以下のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にしてバックシートを作製した。
−工程1−
下記組成中の成分を混合し、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。
フッ素系樹脂(ゼッフルGK570) ・・・26.9部
(ダイキン工業(株)製、固形分濃度65質量%)
二酸化チタン(タイペークCR−95) ・・・29.5部
(石原産業(株)製、固形分100質量%)
メチルエチルケトン ・・・38.9部
−工程2−
工程1で得られた顔料分散物95.3部に下記の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
架橋剤(コロネートHX) ・・・3.3部
(日本ポリウレタン工業(株)製)
シランカップリング剤
(NCOC−Si(OCH) ・・・1.4部
(比較例9)
実施例1におけるバック層形成用塗布液1に代えて、以下のように調製したバック層形成用塗布液を用いてバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にしてバックシートを作製した。
−工程1−
下記組成中の成分を混合し、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。
メチルエチルケトン ・・・28.5部
疎水性シリカ(CAB−O−SIL TS−720 ・・・2.2部
(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製)
二酸化チタン(タイペークCR−95) ・・・33.3部
(石原産業(株)製、固形分100質量%)
−工程2−
工程1で得られた顔料分散物64.1部に下記の成分を混合し、バック層形成用塗布液を調製した。
フッ素系樹脂(LUMIFLON LF200) ・・・32.5部
(旭硝子株式会社製、固形分濃度60質量%)
イソシアネート系架橋剤(スミジュールN3300) ・・・3.5部
(住化バイエルウレタン(株)製)
架橋促進剤(BXX3778−10) ・・・0.0013部
(東洋インキ製造株式会社製、ジオクチルジラウリン酸スズ)
〜重層構成のバック層の実施例〜
(実施例25)
(1)第2層がシリコーン系樹脂〜
実施例10において、バック層を塗布した面に、さらに下記の成分を混合し、調製したバック層形成用塗布液を、乾燥厚みが1μmになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、第2のバック層を形成し、バックシートを作製した。
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・34.6部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・58.9部
(2)第2層がフッ素系樹脂〜
(実施例26)
実施例10において、バック層を塗布した面に、さらに下記の成分を混合し、調製したバック層形成用塗布液を、乾燥厚みが1μmになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、第2のバック層を形成し、バックシートを作製した。
・P−102:フッ素系バインダー ・・・34.6部
(オブリガード、AGCコーテック(株)製)
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−1) ・・・5.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・0.7部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・58.9部
以下、実施例、比較例で作製したバックシートのポリマー基材及びバック層の構成について、バック層が単層のものは表2に、バック層が重層のものは表3に示す。
(評価)
上記の実施例及び比較例で作製されたバックシートについて、下記の評価を行なった。評価結果を表4、表5に示す。
−接着性の評価−
(1)湿熱経時前の接着性
バックシートのバック層表面に片刃のカミソリで縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上にマイラーテープ(ポリエステルテープ)を貼り付け、手動で試料表面に沿って180°方向に引っ張って剥離した。このとき、剥離されたマス目の数によって、バック層の接着力を下記の評価基準にしたがってランク分けした。
本評価においては、評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:剥離したマス目はなかった(0マス)。
4:剥離したマス目が0マスから0.5マス未満であった。
3:剥離したマス目が0.5マス以上2マス未満であった。
2:剥離したマス目が2マス以上10マス未満であった。
1:剥離したマス目が10マス以上であった。
(2)湿熱経時後の接着性
バックシートを120℃、100%RHの環境条件下で100時間保持した後、25℃、60%RHの環境下において1時間調湿した。その後、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
本評価においては、評価ランク3〜5が、実用上許容可能な範囲である。
(3)紫外線(UV)照射後の接着性
作製したバックシートについて、スガ試験機(株)製の超エネルギー照射試験機(UE−1DEc型)を用い、紫外領域の波長にピークを持つ100mW/cmのエネルギーの光をバック層表面に120時間照射した。照射後、直ちに、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
なお、光照射中のバックシートの温度は63℃にコントロールした。
本評価においては、評価ランク3〜5が、実用上許容可能な範囲である。
−意匠性の評価−
作製したバックシートについて、スガ試験機(株)製の超エネルギー照射試験機(UE−1DEc型)を用い、紫外領域の波長にピークを持つ100mW/cmのエネルギーの光をバック層表面に120時間照射した。照射後、バック層表面を目視観察し、着色の有無を下記の評価基準にしたがってランク分けした。
評価ランク3、2が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
3:着色は無かった。
2:わずかに着色があった。
1:顕著に着色があった。
(実施例27)
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、結晶系太陽電池セルと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)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、EVAと接着させた。このとき、実施例1で作製したバックシートを、その反射層及び易接着性層を形成した側がEVAシート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。
このようにして、結晶系の太陽電池モジュールを作製した。作製した太陽電池モジュールを発電運転したところ、太陽電池として良好な発電性能を示した。
(実施例28〜55)
実施例2〜26、X、Y、Zで作製したバックシートの試料を用い、それぞれ実施例26と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
作製した太陽電池モジュールを用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 (12)

  1. ポリマー基材と、
    前記ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマー、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分、並びに、嵩比重が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、ポリマー層の全質量に対する割合が45質量%以上85質量%以下である顔料を含有するポリマー層と、
    を有する太陽電池用バックシート。

    〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
  2. 前記顔料は、二酸化チタンである請求項1に記載の太陽電池用バックシート。
  3. 前記顔料の含有量が、前記ポリマー層1m当たり3g以上15g以下である請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用バックシート。
  4. 前記架橋剤は、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
  5. 前記ポリマー層中における、前記複合ポリマーに対する前記架橋剤由来の構造部分の質量割合が1〜30質量%である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
  6. 前記非ポリシロキサン系構造単位が、アクリル系構造単位である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
  7. 前記一般式(1)中の前記R及びRで表される1価の有機基が、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、及びアミド基から選択される少なくとも一種である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
  8. 前記ポリマー基材は、ポリエステル系樹脂を含み、前記ポリエステル系樹脂のカルボキシル基の含有量が2〜35当量/tの範囲である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
  9. ポリマー基材上に、分子中に下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を15〜85質量%及び非シロキサン系構造単位を85〜15質量%含む複合ポリマーと、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤と、嵩密度が0.50g/cm以上0.85g/cm以下であり、全固形分質量に対する質量割合が45質量%以上85質量%以下である顔料とを含有する塗布液を塗布してポリマー層を形成する工程を有する太陽電池用バックシートの製造方法。

    〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
  10. 前記顔料が、二酸化チタンである請求項9に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
  11. 前記塗布液は、更に溶媒を含有し、該溶媒の50質量%以上が水である請求項9又は請求項10に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
  12. 太陽光が入射する透明性のフロント基板と、
    前記フロント基板の片側の面に設けられ、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有するセル構造部分と、
    前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート、又は、請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された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。
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