JP2013051394A - 太陽電池裏面保護シートならびに太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 膜厚t(μm)の耐候性難燃樹脂層(1)、プラスチックフィルム(2)及び易接着剤層(3)を具備してなる太陽電池裏面保護シートであって、前記太陽電池裏面保護シートの一方の面を前記耐候性難燃樹脂層(1)が構成し、前記太陽電池裏面保護シートの他方の面を前記易接着剤層(3)が構成し、耐候性難燃樹脂層(1)が、と、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、及び(ポリ)リン酸メラミンからなる群より選ばれるリン系難燃剤(A)と、特定のアクリル系樹脂(B)とを含有し、耐候性難燃樹脂層(1)の膜厚tが、太陽電池裏面保護シートの総膜厚の2.5〜20%であることを特徴する太陽電池裏面保護シート。
【選択図】 なし
Description
太陽電池素子には様々な形態があり、その代表的なものとして、結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、非晶質シリコン太陽電池素子、銅インジウムセレナイド太陽電池素子、化合物半導体太陽電池素子等が知られている。
しかし、これらの裏面保護シートに用いられるポリオレフィン系樹脂やポリエステル系樹脂は、屋外耐候性が十分ではない為に、長期間使用した場合には太陽電池モジュールの出力が低下したり、太陽電池裏面保護シートの外観が損なわれたりするという問題がある。
さらに、各フィルムは、特に難燃処理していない限り、容易に燃焼してしまうため、ガラス板を非受光面の構成部材とする場合と比較して、大幅にモジュールの難燃性が低下してしまうという問題があった。
しかし、前記フッ素系樹脂フィルムは価格が高く、しかも供給量が少ない為入手しにくいという問題点があった。さらに、ハロゲンを含むので、脱ハロゲンという潜在的な課題も内在していた。また、フッ素系樹脂フィルム自体は難燃性を有しているが、太陽電池裏面保護シートとして用いるためにポリエステルフィルムやポリオレフィンフィルムのような熱可塑性樹脂フィルムと併用した場合、これら熱可塑性樹脂フィルムが燃焼してしまい、太陽電池裏面保護シート全体としては難燃性を有していなかった。
ところで、太陽電池裏面保護シートに求められる難燃性は、UL−1703に規定される火炎伝播試験(ラジアントパネル試験、ASTM E162)である。上記のUL−94の規定によるHB、V−2相当の難燃性レベルを有する積層フィルムであっても、UL−1703に規定される火炎伝播試験の要求を満足できるものではなかった。
また、上記のHB、V−2相当の難燃性レベルを有する積層フィルムは、UL−1703に規定される耐湿熱性の点でも不十分だった。
しかしながら、そこで例示されている難燃剤は、メラミンシアヌレート、グアニジン化合物、トリアジン化合物、ヒンダードアミン化合物、芳香族リン酸エステル、芳香族縮合リン酸エステル、水和金属化合物であり、これらの難燃剤を用いた場合、長期湿熱性に劣ったり、UL−1703に規定される火炎伝播試験の要求を満足できるものではなかった。
前記太陽電池裏面保護シートの一方の面を前記耐候性難燃樹脂層(1)が構成し、前記太陽電池裏面保護シートの他方の面を前記易接着剤層(3)が構成し、
耐候性難燃樹脂層(1)が、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、及び(ポリ)リン酸メラミンからなる群より選ばれるリン系難燃剤(A)と、アクリル系樹脂(B)とを含有し、
前記アクリル系樹脂(B)のガラス転移温度が0〜70℃、重量平均分子量が15,000〜150,000、水酸基価が2〜30(mgKOH/g)であり、
耐候性難燃樹脂層(1)の膜厚tが、太陽電池裏面保護シートの総膜厚の2.5〜20%であることを特徴する太陽電池裏面保護シートに関する。
耐候性難燃樹脂層(1)中のリン系難燃剤(A)を20〜50重量%含むことが好ましく、更にはリン系難燃剤(A)由来の総リン濃度が3〜10重量%であることが好ましい。
前記太陽電池裏面保護シートを構成する耐候性難燃樹脂層(1)が、前記太陽電池表面封止シート(I)から最も遠くに位置する、ことを特徴とする太陽電池モジュールに関する。
本発明における耐候性難燃樹脂層(1)は、太陽電池裏面保護シートの内部、さらには太陽電池モジュールを紫外線や物理的衝撃等の外的要因から保護し、太陽電池セルの出力劣化を抑制する役割と太陽電池裏面保護シートに難燃性を付与する役割を担っており、本発明において、最も重要な部分である。
本発明に用いられるリン系難燃剤(A)は、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、及び(ポリ)リン酸メラミンからなる群より選ばれることが重要である。
一方、太陽電池モジュール並びに太陽電池裏面保護シートの燃焼性の規格は、太陽電池の基準規格となるIEC61730−1、IEC61730−2およびUL1703に定められており、中でも太陽電池裏面保護シートについては、火炎伝播試験(ラジアントパネル試験、RP試験、ASTM E162)が要求されている。火炎伝播試験では、太陽電池裏面保護シートの燃焼温度と燃焼速度の両方の評価を行うことで評価され、上記のHB試験またはV(VTM)試験と異なる。
本発明の耐候性難燃樹脂層(1)に用いられる難燃剤は、太陽電池裏面保護シート全体の総膜厚の2.5〜20%を占める耐候性難燃樹脂層(1)自身に難燃性を付与するだけでなく、厚さの点で太陽電池裏面保護シートの主たる構成部材であるプラスチックフィルム(2)の燃焼拡大を防ぎ、太陽電池裏面保護シート全体としての防炎性や消炎性を担う。
リン系難燃剤としては、
リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、リン酸グアニジン、ポリリン酸グアニジン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸アミドアンモニウム、ポリリン酸アミドアンモニウム、リン酸カルバメート、ポリリン酸カルバメートなどのリン酸塩系化合物やポリリン酸塩系化合物、
赤リン、有機リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、ホスホルアミド化合物などが挙げられる。
ケイ素系難燃剤としては、シリコーン化合物やシラン化合物などが挙げられ、
ハロゲン系難燃剤としては、ハロゲン化ビスフェノールA、ハロゲン化エポキシ化合物、ハロゲン化フェノキシ化合物などの低分子ハロゲン含有化合物、ハロゲン化されたオリゴマーやポリマーなど挙げられ、
酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化ニッケル、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ホウ酸亜鉛、水和ガラスなどが挙げられる。
上記の難燃剤のうち、窒素系難燃剤や無機系難燃剤を用いた場合、少量では難燃性に効果が出ないため、多量に添加する必要性が生じ、多量に添加すると耐候性難燃樹脂層(1)の耐候性や耐湿熱性が大きく低下する。
さらに近年の環境への配慮を顧みると、ハロゲン系難燃剤の使用は好ましくない。
しかし、リン系難燃剤のうち、耐湿熱試験において加水分解して酸を発生する難燃剤は、太陽電池裏面保護シートに使用することは好ましくない。
例えば、フレキシブルプリント基板等に用いられている、(ポリ)リン酸アンモニウムや(ポリ)リン酸カルバメートを用いた場合、耐湿熱試験の時間の経過に伴い、徐々に分解して、強酸であるリン酸を発生する。発生したリン酸が、アクリル系樹脂(B)の加水分解の触媒となり、耐候性難燃樹脂層(1)を大きく劣化させる。
そこで、太陽電池裏面保護シートに使用するリン系難燃剤としては、加水分解により酸を発生しない難燃剤であることが重要である。具体的には、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、(ポリ)リン酸メラミンであれば、耐候性や耐湿熱性に影響を及ぼさない程度の少ない添加量で効果的に難燃性を発現できる。
前記のR1やR2がフェニル基やアルキル基である、シクロホスファゼンが好ましく、シクロホスファゼンはトリシクロホスファゼンであることがより好ましい。具体的には、ヘキサアルコキシトリシクロホスファゼンやヘキサフェノキシトリシクロホスファゼンが挙げられ、ヘキサフェノキシトリシクロホスファゼンが好ましい。
ヘキサアルコキシトリシクロホスファゼンとしては、ヘキサメトキシトリシクロホスファゼン、ヘキサエトキシトリシクロホスファゼン、ヘキサプロポキシトリシクロホスファゼン等が挙げられる。
ヘキサフェノキシトリシクロホスファゼンとしては、無置換のヘキサフェノキシトリシクロホスファゼンの他、水酸基やシアノ基等の置換基を有するヘキサフェノキシトリシクロホスファゼンが挙げられる。
より好ましい化合物としては、MがMg、Ca、Alであるホスフィン酸塩が挙げられ、MがAlであるホスフィン酸アルミニウム塩が特に好ましい。
具体的には、R1及びR2がアルキル基、n=3のトリスジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩が好ましい。
耐候性難燃樹脂層(1)の膜厚tが太陽電池裏面保護シートの総膜厚の2.5%未満であると、厚みの点で太陽電池裏面保護シートの主たる構成部材であるプラスチックフィルム(2)の燃焼を抑えることが困難となり、本発明の重要な効果である難燃性があまり期待できない。一方、耐候性難燃樹脂層(1)の膜厚tが太陽電池裏面保護シートの総膜厚の20%以上であると均一な層を形成することが困難となったり、コスト的なデメリットが大きくなったりする。
本発明に用いられるアクリル系樹脂(B)は、紫外線や物理的衝撃等による劣化の影響を防ぎ、なおかつ、前記リン系難燃剤(B)が耐候性難燃樹脂層(1)中に凝集しないで均一に存在できるバインダーの役割を担っている。
アクリル系樹脂は耐候性や耐薬品性にも優れており、 耐候性難燃樹脂層(1)のバインダーとして好適である。また、さらに耐候性を向上するため、アクリル系樹脂(B)に紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤等を結合してもよい。
アクリル系樹脂(B)のガラス転移温度が70℃を越える場合には、得られる耐候性難燃樹脂層の湿熱経時での基材への密着性を確保することができずに、ウキやハガレが生じてしまう。耐候性難燃樹脂層にウキやハガレが生じた場合、その太陽電池裏面保護シートは難燃性を保持することができなくなる。
本発明の太陽電池裏面保護シートは、プラスチックフィルム(2)に耐候性難燃樹脂組成物(1’)を塗工・乾燥し、ロール状に巻き取った後、ロールを40〜60℃の環境下に1日〜2週間程度置くことによって耐候性難燃樹脂層(1)を十分に硬化させて(以下、エージングという)製造することが多い。アクリル系樹脂(B)のガラス転移温度が0℃未満の場合、耐候性難燃樹脂層(1)の耐熱性が劣るため、リン系難燃剤(A)を有していても太陽電池裏面保護シートの難燃性を保持することができない。
なお、ここでいうガラス転移温度とは、アクリル系樹脂(B)溶液を乾燥させて固形分100%にした樹脂について、示差走査熱量分析(DSC)によって計測したガラス転位温度のことを示す。
共重合体(a)の重量平均分子量が150,000を越える場合には、耐候性樹脂層のプラスチックフィルムへの濡れ性が低下するので、密着性が低下したり、湿熱経時での基材への密着性を確保することができずに、ウキやハガレが生じてしまう。耐候性難燃樹脂層にウキやハガレが生じた場合、その太陽電池裏面保護シートは難燃性を保持することができなくなる。
また、分子量が大き過ぎると耐候性樹脂組成物(1’)の粘度が大きくなり、塗工性に支障を来たし易くなる。有機溶剤により希釈し、塗工時の粘度を調整することは可能であるが、希釈した分だけ得られる耐候性樹脂層の厚みが薄くなってしまう。
共重合体(a)の重量平均分子量が15,000未満の場合には、得られる耐候性樹脂層が脆弱になり傷つき易くなると共に、耐候性試験により耐候性樹脂層の厚みが減ってしまう。また、耐候性難燃樹脂層(1)の耐湿熱性が劣るため、湿熱経時後にリン系難燃剤(A)を有していても太陽電池裏面保護シートの難燃性を保持することができない。
アクリル系樹脂(B)の水酸基価が30mgKOH/gを越える場合、アクリル系樹脂(B)の架橋度が大きくなりすぎてしまうため、湿熱試験後の密着性が著しく低下し、ウキやハガレが見られる。そのため、本発明の太陽電池裏面保護シートの耐候性難燃樹脂層(1)で上記のアクリル系樹脂(B)を用いた場合、湿熱試験後に耐候性難燃樹脂層(1)がプラスチックフィルム(2)から浮いたり、剥がれたりするため、必然的に難燃性を保持することができなくなり、本発明の課題を解決することができない。
一方、アクリル系樹脂(B)の水酸基価が2mgKOH/g未満の場合には架橋剤との反応性が著しく低下するので、形成される耐候性樹脂層(1)が脆弱で極めて傷付つきやすく、脆弱さ故に各種耐性が著しく悪い。また、耐候性難燃樹脂層(1)の耐湿熱性が劣るため、湿熱経時後にリン系難燃剤(A)を有していても太陽電池裏面保護シートの難燃性を保持することができない。
得られる耐候性樹脂層が経時で黄色から褐色に変色することを防ぐために、脂環族または脂肪族の化合物のみを用いることが好ましい。
特に、ポリイソシアネート化合物がイソシアヌレート変性体、特にイソシアヌレート環含有トリイソシアネートを含む場合には、より強靱、且つ伸張性を有する耐候性樹脂層を得ることができるため好ましい。イソシアヌレート環含有トリイソシアネートとして具体的には、イソシアヌレート変性イソホロンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のデスモジュールZ4470)、イソシアヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のスミジュールN3300)、イソシアヌレート変性トルイレンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のスミジュールFL−2、FL−3、FL−4、HL BA)が挙げられる。また、イソシアヌレート環をさらに反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(c)と反応させて、1分子中のイソシアネート基を増やしても良いし、生成したウレタン結合とさらに1等量のイソシアネート基を反応させてアロファネート化して、さらに1分子中のイソシアネート基を増やしても良い。イソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(c)としては、周知のポリエステル樹脂を用いることができる。
ポリイソシアネート化合物は、1種、もしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。
両末端にイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物(e)としては、例えば、トルイレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、o−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、アイオノマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、エポキシ樹脂等が挙げられる。
顔料としては、従来公知のものを用いることができ、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛、硫化亜鉛、リトボンのような無機顔料や種々の有機顔料を用いることができる。
分散樹脂としては、アクリル系樹脂(B)そのものを用いるのが好ましいが、特に限定はなく、顔料分散性に優れた極性基、例えば水酸基、カルボキシル基、チオール基、アミノ基、アミド基、ケトン基等を有する、アクリル系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
分散剤としては、例えば、顔料誘導体、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、チタンカップリング剤、シランカップリング剤等が挙げられる。また、金属キレート、樹脂コートなどにより、顔料表面の改質を行うこともできる。
本発明で用いるプラスチックフィルム(2)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリシクロペンタジエンなどのオレフィンフィルム、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、エチレン‐テトラフルオロエチレン共重合体フィルムなどのフッ素系フィルム、アクリルフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、を用いることができる。フィルム剛性、コストの観点からポリエステル系樹脂フィルムであることが好ましく、ポリエチレンテレフタラートフィルムであることが好ましい。
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。
本発明における易接着剤層(3)は、プラスチックフィルム(2)と非受光面側封止材(IV)との接着性を向上するための層として、太陽電池裏面保護シートの一方の側の最表面に設けられた樹脂層である。
そして、太陽電池モジュールを形成する際、非受光面側封止材(IV)と本発明の太陽電池裏面保護シート(V)とを、易接着剤層(3)とが接するようにして貼着することによって、太陽電池モジュールに太陽電池裏面保護シートが装着される。
ポリエステル系樹脂を構成する水酸基成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1、3−ブチレングリコール、1、6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、3−メチルペンタンジオール、1、4−シクロヘキサンジメタノール等のジオール成分の他、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどの多官能アルコールが例示できる。
常法に従いこれらのカルボン酸成分と水酸基成分とを重合させて所定のポリエステル樹脂としたものが本発明で使用できる。
水酸基成分としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加したポリエーテル系ポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエン系ポリオールなどのポリマーポリオールなどが使用できる。
イソシアネート化合物としては、後述するポリイソシアネート化合物(C)と同様のものを例示できる。トリメチレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、メチレンビス(4、1−フェニレン)=ジイソシアネート(MDI)、3−イソシアネートメチル−3、5、5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)等のジイソシアネートや、これらジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、これらジイソシアネートの三量体であるイソシアヌレート体、これらジイソシアネートのビューレット結合体、ポリメリックジイソシアネートなどが例示できる。
例えば、先に例示したポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂を易接着剤層(3)に用いる場合、前記樹脂は、水酸基、カルボキシル基、スルホニル基、ホスフォニル基、イソシアナート基、エポキシ基、などの反応点を持つことが好ましい。
ポリイソシアネート化合物としては、アクリル系樹脂の架橋剤で例示したポリイソシアネート化合物(C)と同様のものを使うことができる。
両者の積層には、従来公知の種々の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。
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。
本発明の太陽電池裏面保護シートは、耐候性難燃樹脂層(1)と、プラスチックフィルム(2)及び易接着剤層(3)を具備し、前記太陽電池裏面保護シートの一方の面を前記耐候性難燃樹脂層(1)が構成し、前記太陽電池裏面保護シートの他方の面を前記易接着剤層(3)が構成する。
図2(a)は、耐候性難燃樹脂層(1)、プラスチックフィルム(2)、易接着剤層(3)が積層されてなる、本発明の太陽電池裏面保護シートのさらに別の態様を示す模式的断面図である。
本発明の太陽電池裏面保護シートは、その他に水蒸気バリア層(4)、層間接着剤層(5)等を具備することができる。
例えば、図2(b)は、耐候性難燃樹脂層(1)、水蒸気バリア層(4)、層間接着剤層(5)、プラスチックフィルム(2)、易接着剤層(3)が積層されてなる、本発明の太陽電池裏面保護シートのさらに別の態様を示す模式的断面図である。
また、図2(c)は、耐候性難燃樹脂層(1)、プラスチックフィルム(2)、層間接着剤層(5)、水蒸気バリア層(4)、易接着剤層(3)が積層されてなる、本発明の太陽電池裏面保護シートの別の態様を示す模式的断面図である。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池の受光面側に位置する太陽電池表面封止シート(I)と、太陽電池の受光面側に位置する封止材層(II)、太陽電池素子(III)と、太陽電池の非受光面側に位置する封止材層(IV)と、詳述した本発明の太陽電池裏面保護シートを必須の構成層とし、本発明の太陽電池裏面保護シートを構成する耐候性難燃樹脂層(1)が、前記太陽電池表面封止シート(I)から最も遠くに位置するよう、積層することによって、得ることができる。言い換えると、前記非受光面側封止材層(IV)に、本発明の太陽電池裏面保護シートを構成する易接着剤層(3)が接するように、太陽電池裏面封止シートを積層することによって、本発明の太陽電池モジュールを得ることができる。非受光面側封止材層(IV)と太陽電池裏面保護シートとを積層する際、減圧下に両者を接触させ、次いで加熱・加圧下に重ね合わせればよい。易接着剤層(3)が熱硬化性の場合、常圧に戻した後、さらに高温条件下に置いて、易接着剤層(3)の硬化を進行させることもできる。
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28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、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が73、000、水酸基価が7.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが37℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B1を得た。
Mwの測定はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いた。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、重量平均分子量(Mw)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、Tg測定用の試料は、上記のアクリル系樹脂溶液を150℃で約15分、加熱し、乾固させたものを用いた。
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)。
水酸基価(mgKOH/g)=[{(b−a)×F×28.25}/S]/(不揮発分濃度/100)+D
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)
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、イソボルニルメタクリレート48部、n−ブチルメタクリレート48部、4−ヒドロキシブチルアクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が67、000、水酸基価が8.2(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが29℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B2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19部、n−ブチルメタクリレート77部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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0.13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、重量平均分子量が90、000、水酸基価が8.1(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが45℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B3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43部、n−ブチルメタクリレート52部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート3部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート(日立化成製、ファンクリルFA−711MM)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、重量平均分子量が86、000、水酸基価が12.2(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが7℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B4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60部、n−ブチルメタクリレート35部、4−ヒドロキシブチルアクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート2部、メタクリル酸1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、重量平均分子量が75、000、水酸基価が7.9(mgKOH/g)、酸価が8(mgKOH/g)、Tgが61℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B5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、シクロヘキシルメタクリレート53部、n−ブチルメタクリレート41部、4−ヒドロキシブチルアクリレート4部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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0.18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、重量平均分子量が25、000、水酸基価が8.0(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが41℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B6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19部、n−ブチルメタクリレート76部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート3部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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0.10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、重量平均分子量が124、000、水酸基価が11.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが40℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B7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50部、n−ブチルアクリレート46部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4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、重量平均分子量が55、000、水酸基価が17.2(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが19℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B8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、シクロヘキシルメタクリレート53部、n−ブチルメタクリレート19部、2−エチルヘキシルメタクリレート20部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート6部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が72、000、水酸基価が25.3(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが18℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液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32部、n−ブチルアクリレート32部、2−エチルヘキシルメタクリレート32部、4−ヒドロキシブチルアクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が66、000、水酸基価が7.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが−7℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液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36部、n−ブチルアクリレート30部、2−エチルヘキシルメタクリレート30部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が84、000、水酸基価が8.0(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが−20℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B11を得た。
<アクリル系樹脂溶液B12>
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62部、n−ブチルメタクリレート34部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が80、000、水酸基価が7.8(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが79℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B12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80部、n−ブチルメタクリレート16部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が84、000、水酸基価が7.8(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが93℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B13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0.23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、重量平均分子量が12、000、水酸基価が7.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが37℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B14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0.05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0.05部加えてさらに2時間重合反応を行い、更に0.05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、重量平均分子量が165、000、水酸基価が7.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが37℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B15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20部、n−ブチルメタクリレート80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、重量平均分子量が80、000、水酸基価が0(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが34℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B16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22部、n−ブチルメタクリレート77.5部、4−ヒドロキシブチルアクリレート0.5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、重量平均分子量が73、000、水酸基価が1.9(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが35℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B17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32部、n−ブチルメタクリレート46部、2−エチルヘキシルメタクリレート10部2−ヒドロキシエチルメタクリレート10部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が71、000、水酸基価が39.4(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが28℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B18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22部、n−ブチルメタクリレート46部、2−エチルヘキシルメタクリレート10部2−ヒドロキシエチルメタクリレート20部、ペンタメチルビピペリジニルメタクリレート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、重量平均分子量が65、000、水酸基価が80.2(mgKOH/g)、酸価が0(mgKOH/g)、Tgが33℃、固形分50%のアクリル系樹脂溶液B19を得た。
ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体を酢酸エチルで希釈して、固形分70%の樹脂溶液として架橋剤溶液を得た。
リン系難燃剤(A)、アクリル系樹脂(B)、架橋剤、白色顔料を表2、3に示す固形分組成比で混合し、さらにトルエン/酢酸エチルの50/50混合溶剤に固形分50%になるように溶解させた。さらに、ペイントシェーカーで分散した後、耐候性難燃樹脂溶液(1〜36)を得た。
リン系難燃剤A1:Exolit OP930(トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、クラリアント製)
リン系難燃剤A2:Exolit OP1230(トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、クラリアント製)
リン系難燃剤A3:Exolit OP1312(トリスジエチルホスフィン酸アルミニウムとリン酸メラミンの混合物、クラリアント製)
リン系難燃剤A4:SPB−100(フェノキシシクロトリホスファゼン、大塚化学製)
リン系難燃剤A5:SPH−100(4−ヒドロキシフェノキシシクロトリホスファゼン、大塚化学製)
リン系難燃剤A6:FP−300(4−シアノフェノキシシクロトリホスファゼン、伏見製薬所)
リン系難燃剤A7:ホスメル100(リン酸メラミン、日立化成製)
リン系難燃剤A8:ホスメル200(リン酸メラミン二量体、日立化成製)
リン系難燃剤A9:ポリリン酸アンモニウム
リン系難燃剤A10:トリフェニルホスフェート(大八化学工業製)
非リン系難燃剤A11:STABIACE MC−55(メラミンシアヌレート、堺化学工業製)
非リン系難燃剤A12:水酸化アルミニウム
ハロゲン系難燃剤A13:ファイアカット FCP-83D(デカブロモジフェニルオキサイド、鈴裕化学製)
タイペークCR−97:石原産業製 白色顔料用酸化チタン
上記耐候性難燃樹脂溶液(1〜36)をアプリケーターによって、剥離処理したポリエチレンテレフタレート(以下、セパPETという)に塗布し、溶剤を揮散させ、30μmの塗膜を作成し、セパPETから剥がして耐候性難燃フィルムを作成した。
厚さ30μmの耐候性難燃フィルム(1〜36)をUL94に定められたHB規格またはV規格により、評価した。
<<HB規格>> 短冊状の試験片を水平に置いて、一方の端部にバーナー炎をあてて、燃焼させ、その燃焼が進む速度で合否判定する試験である。厚さ30μmの耐候性難燃フィルムの場合、燃焼速度が40mm/分以下 or 75mm/分 以下 を、HB試験「合格」とする。
<<V規格>> 5本の試験片を用いる。垂直に支持した短冊状の試験片の下端にバーナー炎をあてて、10秒間保ち、その後バーナー炎を試験片から離し、炎が消えれば直ちにバーナー炎を更に10秒間あてたのちバーナー炎を離す。
1回目と2回目の接炎終了後の有炎燃焼持続時間、2回目の接炎終了後の有炎 燃焼持続時間及び無炎燃焼持続時間の合計、5本の試験片の有炎燃焼時間の合計、並びに燃焼滴下物 (ドリップ)の有無で判定する。具体的には、
V−0:燃焼落下物(ドリップ)がなく、1回目、2回目ともに接炎終了後の有炎燃焼持続時間が10秒以内であり、更に2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼時間の合計が30秒以内。更に5本の試験片の有炎燃焼時間の合計が50秒以内。
V−1:燃焼落下物(ドリップ)がなく、1回目、2回目ともに接炎終了後の有炎燃焼持続時間が30秒以内であり、更に2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼時間の合計が60秒以内。更に5本の試験片の有炎燃焼時間の合計が250秒以内。
V−2:燃焼落下物(ドリップ)があることを除き、V−1と同様。
なお、HB規格とV規格とは異なる規格であるので、直接対比はできないが、V規格の方がHB規格に比して厳しい規格であり、HB規格で合格しても、V規格のV−2レベルに満たないこともある。従って、難燃性の良し悪しの序列は以下のように、左に示すものほど良好となる。
>V−0>V−1>V−2>HB合格>HB不合格
その結果を表4に示す
ポリエステルフィルム(帝人(株)製、テトロンS、厚み188μm)の両面にコロナ処理し、一方の面にポリエステル接着剤「ダイナレオVA−3020/HD−701」(東洋インキSCホールディングス(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(三菱樹脂(株)製、テックバリアLX、厚み12μm)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、前記層間接着剤層を硬化させ、ポリエステルフィルム−蒸着PET積層体を作成した。
なお、用いた蒸着PETは、シリカを真空蒸着で作成した蒸着PETである。
太陽電池裏面保護シート1と同様にして、表2,3に示す耐候性難燃樹脂溶液2〜36を用いて、太陽電池裏面保護シート2〜36を作成した。
耐候性難燃樹脂溶液1を用いて、膜厚:30μmの耐候性難燃樹脂層を設けたことを除き、太陽電池裏面保護シート1と同様の作成方法で、太陽電池裏面保護シート37を作成した。
耐候性難燃樹脂溶液1を用いて、膜厚:5μmの耐候性難燃樹脂層を設けたことを除き、太陽電池裏面保護シート1と同様の作成方法で、太陽電池裏面保護シート38を作成した。
耐候性難燃樹脂層を設けないことを除き、太陽電池裏面保護シート1と同様の作成方法で、ポリエステルフィルム−蒸着PET−易接着剤層の層構成となる太陽電池裏面保護シート39を作成した。
太陽電池裏面保護シート1を用い、後述する方法でクロスカット密着性、燃焼性、耐湿熱性、耐候性の評価を行った。
クロスカット密着性は、太陽電池裏面保護シート1の耐候性難燃樹脂層にカッターでクロス状に傷をつけ、セロハンテープ剥離試験を行い、セロハンテープ剥離後の残存塗膜の様子を目視で観察して、耐候性難燃樹脂層のポリエステルフィルムに対する密着性を評価した。
○:傷の周辺部分が剥がれない。
△:傷の周辺部分にやや剥離の傾向が見られる。
×:傷の周辺部分に明確な剥離が見られる。
燃焼性は、ASTM−E162に準拠し、火炎伝播試験(ラジアントパネル試験)を行い、燃焼速度から炎拡散係数、燃焼温度から熱放出係数を算出し、その積を火炎伝播指数とした。
火炎伝播試験とは、600℃のラジアントパネル存在下で、太陽電池裏面保護シートに着火させ、太陽電池裏面保護シートの燃焼速度から炎拡散係数を、燃焼温度から熱放出係数を求めて、火炎伝播指数を算出する評価方法である。
UL1703の規格値は100以下であり、100を超えると不合格となる。
◎:50未満
○:50以上〜100未満
×:100以上〜150未満
××:150以上
耐湿熱性は、プレッシャークッカー試験機を用いて、温度105℃、相対湿度100%RH、2気圧の条件下で、96時間、192時間、288時間放置後のクロスカット密着性、黄変度、燃焼性(RP試験)を評価した。
クロスカット密着性は、前記と同様の方法、基準にて評価した。
黄変度は、JIS−Z8722記載の方法に従って、色彩色差計CR−300(コニカミノルタ製)を用いて、太陽電池裏面保護シート1の耐候性難燃樹脂層側から測定し、L*a*b*表色系で表したときのΔb値で評価した。
○:Δb値2未満
△:Δb値2以上4未満
×:Δb値4以上
××:Δb値10以上
燃焼性(RP試験)は、前記と同様の方法、基準にて評価した。
耐候性は、アイスーパーUVテスター(岩崎電気製)を用いて、以下の条件にて、10サイクル(即ち、120h後)のクロスカット密着性、黄変度、膜減りにて評価した。
(耐候性試験条件)
1)63℃ 70% 90mW/cm2 照射4h
2)70℃ 90% 静置4h
3)シャワー10秒→結露4h→シャワー10秒
4)上記1)、2)、3)を1サイクルとして10サイクル繰り返す(1サイクル、12時間。10サイクルで計120時間。)
[膜減り] 各試験片の耐候性難燃樹脂層の表面の一部を耐候テープで保護し、10サイクル後の前記保護部分と未保護の部分の段差を測定し、以下の基準にて評価した。
○:膜減りが1μm未満
△:膜減りが1μm以上5μm未満
×:膜減りが5μm以上10μm未満
××:膜減りが10μm以上
実施例1と同様にして、太陽電池裏面保護シート2〜39を用い、クロスカット密着性、燃焼性、耐湿熱性、耐候性の評価を行った。以上の結果を表5、表6に示す。
特に、ホスフィン酸アルミニウム又はホスファゼンを用いた実施例1−11は、耐候性難燃樹脂層(1)の疎水性が高まるため、リン系難燃剤(A)が全く添加されていない比較例1〜3よりも、耐湿熱性において顕著な向上が見られる。
なお、表2に示されるように、実施例1〜11は、UL−94に定められた難燃性試験でも優れた結果を示す。
しかし、湿熱試験において大きな劣化が見られる。すなわち、湿熱試験の際ポリリン酸アンモニウムやトリフェニルホスフェートが加水分解して発生した強酸であるリン酸が、耐候性難燃樹脂層(1)やプラスチックフィルム(2)を劣化、脆化させるからである。
故に脆化した太陽電池裏面保護シートの難燃性も低下するため、結果として火炎伝播試験の規格を満たさない。
しかし、リン系難燃剤を形成して難燃性を発現するのとは異なり、メラミンシアヌレート及び水酸化アルミニウムは炭化被膜を形成しないので、難燃効果が不十分である。なお、難燃性を向上すべくこれら難燃剤の配合量を増やすと耐候性樹脂(1)が相対的に少なくなり、耐候性難燃樹脂層(1)自体の作成が困難になる他、耐候性、耐湿熱性などに大きな影響を及ぼすことが予測できる。
比較例12、13(耐候性難燃樹脂溶液29、30を使用)はTgが高すぎるので、湿熱試験を経ると密着性、難燃性が低下する。
比較例14(耐候性難燃樹脂溶液31を使用)は分子量が低すぎて、膜硬度が十分でなく、耐湿熱性や耐候性において十分でなく、比較例15(耐候性難燃樹脂溶液32を使用)は分子量が高すぎてプラスチックフィルムとの濡れが悪く、初期から密着性に劣る。
比較例16,17(耐候性難燃樹脂溶液33、34を使用)は水酸基を有していない、または水酸基が少ないので、硬化が十分に進まず、湿熱試験後、耐候性試験後はもちろん、前記試験前の初期の状態においてすら、密着性をはじめ全ての性能が著しく劣る。
比較例18,19(耐候性難燃樹脂溶液35、36を使用)は水酸基価が多すぎて、硬化収縮が大きく、湿熱試験を経ると密着性、難燃性が著しく低下する。
耐候性難燃樹脂層のプラスチックフィルムに対する密着性が悪くなると、太陽電池裏面保護シートの難燃性を保つことはできないため、リン系難燃剤(A)の種類や添加量だけでなく、アクリル樹脂(B)のTg、分子量、水酸基価が本発明の範囲であることは極めて重要である。
また、実施例15は、総リン濃度が少ない為、火炎伝播試験での難燃性がやや劣り、実施例16は、リン系難燃剤(A)の添加量が多く、相対的にアクリル系樹脂(B)の総量が減少するため、耐候性や耐湿熱性に低下が見られる。
(II):太陽電池の受光面側に位置する封止材層
(III):太陽電池セル
(IV):太陽電池の非受光面側に位置する封止剤層
(V):太陽電池裏面保護シート
(1):耐候性難燃樹脂層
(2):プラスチックフィルム
(3):接着剤層
(4):水蒸気バリア層
(5):層間接着剤層
本発明に用いられるアクリル系
樹脂(B)は、紫外線や物理的衝撃等による劣化の影響を防ぎ、なおかつ、前記リン系難燃剤(A)が耐候性難燃樹脂層(1)中に凝集しないで均一に存在できるバインダーの役割を担っている。
アクリル系樹脂は耐候性や耐薬品性にも優れており、耐候性樹脂層(1)のバインダーとして好適である。また、さらに耐候性を向上するために、アクリル系樹脂(B)に紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤を結合してもよい。
燃焼性は、ASTM−E162に準拠し、火炎伝播試験(ラジアントパネル試験)を行い、燃焼速度から炎拡散係数、燃焼温度から熱放出係数を算出し、その積を火炎伝播指数とした。
火炎伝播試験とは、600℃のラジアントパネル存在下で、太陽電池裏面保護シートに着火させ、太陽電池裏面保護シートの燃焼速度から炎拡散係数を、燃焼温度から熱放出係数を求めて、火炎伝播指数を算出する評価方法である。
UL1703の規格値は100以下であり、100を超えると不合格となる。
○:50未満
△:50以上〜100未満
×:100以上〜150未満
××:150以上
比較例12、13(耐候性難燃樹脂溶液29、30を使用)はTgが高すぎるので、湿熱試験を経ると密着性、難燃性が低下する。
比較例14(耐候性難燃樹脂溶液31を使用)は分子量が低すぎて、膜硬度が十分でなく、耐湿熱性や耐候性において十分でなく、比較例15(耐候性難燃樹脂溶液32を使用)は分子量が高すぎてプラスチックフィルムとの濡れが悪く、湿熱試験を経ると密着性、難燃性が低下する。
比較例16,17(耐候性難燃樹脂溶液33、34を使用)は水酸基を有していない、または水酸基が少ないので、硬化が十分に進まず、湿熱試験後、耐候性試験後はもちろん、前記試験前の初期の状態においてすら、密着性をはじめ全ての性能が著しく劣る。
比較例18,19(耐候性難燃樹脂溶液35、36を使用)は水酸基価が多すぎて、硬化収縮が大きく、湿熱試験を経ると密着性、難燃性が著しく低下する。
耐候性難燃樹脂層のプラスチックフィルムに対する密着性が悪くなると、太陽電池裏面保護シートの難燃性を保つことはできないため、リン系難燃剤(A)の種類や添加量だけでなく、アクリル樹脂(B)のTg、分子量、水酸基価が本発明の範囲であることは極めて重要である。
Claims (5)
- 膜厚t(μm)の耐候性難燃樹脂層(1)、プラスチックフィルム(2)及び易接着剤層(3)を具備してなる太陽電池裏面保護シートであって、
前記太陽電池裏面保護シートの一方の面を前記耐候性難燃樹脂層(1)が構成し、前記太陽電池裏面保護シートの他方の面を前記易接着剤層(3)が構成し、
耐候性難燃樹脂層(1)が、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、及び(ポリ)リン酸メラミンからなる群より選ばれるリン系難燃剤(A)と、アクリル系樹脂(B)とを含有し、
前記アクリル系樹脂(B)のガラス転移温度が0〜70℃、重量平均分子量が15,000〜150,000、水酸基価が2〜30(mgKOH/g)であり、
耐候性難燃樹脂層(1)の膜厚tが、太陽電池裏面保護シートの総膜厚の2.5〜20%であることを特徴する太陽電池裏面保護シート。 - アクリル系樹脂(B)の水酸基価が5〜20(mgKOH/g)である、請求項1記載の太陽電池裏面保護シート。
- 耐候性難燃樹脂層(1)がリン系難燃剤(A)を20〜50重量%含むことを特徴とする請求項1または2記載の太陽電池裏面保護シート。
- 耐候性難燃樹脂層(1)中のリン系難燃剤(A)由来の総リン濃度が3〜10重量%であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の太陽電池裏面保護シート。
- 太陽電池の受光面側に位置する太陽電池表面封止シート(I)、太陽電池の受光面側に位置する封止材層(II)、太陽電池セル(III)、太陽電池の非受光面側に位置する封止剤層(IV)、及び前記非受光面側封止剤層(IV)に接してなる、請求項1乃至3いずれか記載の太陽電池裏面保護シート(V)を具備してなる太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池裏面保護シートを構成する耐候性難燃樹脂層(1)が、前記太陽電池表面封止シート(I)から最も遠くに位置する、ことを特徴とする太陽電池モジュール。
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