JP2013055079A - 太陽電池用ポリマー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

太陽電池用ポリマーシート及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】耐溶剤性に優れた太陽電池用ポリマーシートを提供する。
【解決手段】ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤に由来の構造部分と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含むポリマー層を有している。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽電池素子を備えたモジュールの保護用シートとして設けられる太陽電池用ポリマー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、太陽光が直接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)に裏面保護用シートとして配置される、いわゆるバックシートとの間に、太陽電池セル(太陽電池素子)が挟まれた構造を有している。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)樹脂などの封止材を配して封止されている。
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、コスト等の観点からポリエステルなどをはじめ種々の樹脂材料が検討されている。裏面保護用シートとして設けられるバックシートは、単なる保護用途としての樹脂シートに留まらず、絶縁性や水分に対するバリア性、着色(意匠性や光反射性等)、各層間の接着性(密着)、寸法安定性、長期に亘る耐久性など、種々の機能が付与されていることが好ましい。例えば、バックシートに酸化チタン等の白色無機微粒子を添加して光反射性能を持たせた白色層を積層し、セルを素通りした光を乱反射させてセルに戻すことで発電効率を向上させる方法等が記載されている(例えば、特許文献1参照)。
最近では、バックシートに溶剤耐性が求められることがある。すなわち、耐久性を長期間維持する目的等の観点から、設置された太陽電池を定期的に清掃、メンテナンス等する場合があるが、清掃などの際に種々の有機溶剤が用いられることがある。この場合に、有機溶剤の付着でバックシートの機能が損なわれないことが必要とされる。
一方、裏面保護用シートとしては、従来から、太陽電池素子を備えた電池側の基板にポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムやポリフッ化ビニルフィルム等のフッ素系ポリマーフィルムが貼合されたタイプが広く知られている。貼合では、耐久性を高めようとすると、特に剥がれが発生しやすく充分な密着が得られ難い。他方、近年では、フッ素系ポリマーを含む組成物をPET基材フィルム上に塗布した塗布型バックシートが開示されている(特許文献2〜6参照)。例えば特許文献2等には、特定の厚みのポリエチレンテレフタレート支持体に、塗布により含フッ素ポリマー層である耐候性層が形成されたポリマーシートが開示されている。
多層化が進む傾向にある太陽電池用保護シートでは、長期での耐久性の点から、屋外など過酷な設置環境に置かれた場合でも、重層された各層間の密着性が長期間維持されることが重要である。
また、分子内に複数個の2−オキサゾリン基を有する化合物、分子内に複数個のカルボキシル基を有する化合物、及び触媒を含有する硬化性樹脂組成物が開示されており(例えば、特許文献7参照)、硬化により機械的強度、耐水性、耐溶剤性、基材への密着性のすべてに優れるとされている。
特開2003−060218号公報 特開2010−95640号公報 特開2010−53317号公報 特開2007−35694号公報 国際公開第2008/143719号パンフレット 特開2010−053317号公報 特開平05−25361号公報
上記従来の技術で用いられているフッ素系ポリマーや例えばシリコーン系のポリマーを用いることで、バックシートの耐候性や耐傷性の向上が期待されるが、これらのポリマーは、一般に架橋性が低く耐溶剤性に乏しい。架橋度を上げて耐溶剤性を高めようとすると、隣接材料、例えば基材との密着が低下しやすい。
また、特許文献7に記載の硬化性樹脂組成物では、カルボキシル基を有する化合物としてアクリル樹脂等の反応性の高い化合物が主バインダーとされているため、この硬化性樹脂組成物を耐候性が要求される太陽電池用途に適用することは難しい。
このように溶剤耐性の向上と密着とは相反する性能であり、耐候性の観点から密着を損なうことなく、バックシートの耐溶剤性を高め得る技術の確立が望まれる。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、耐溶剤性に優れた太陽電池用ポリマーシート及びその製造方法、並びに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することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤に由来の構造部分と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含むポリマー層を有する太陽電池用ポリマーシートである。
<2> 前記水混和性有機溶剤のポリマー層中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.0001質量%以上30質量%以下である前記<1>に記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<3> 前記オニウム化合物のポリマー層中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上15質量%以下である前記<1>又は前記<2>に記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<4> 前記ポリマーに対する、前記オキサゾリン系架橋剤のオキサゾリン基の当量[meq/g]が0を超え1未満である前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<5> 前記ポリマーは、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーから選択される少なくとも1種である前記<1>〜前記<4>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<6> 前記オニウム化合物は、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、及びホスホニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種である前記<1>〜前記<5>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<7> 前記水混和性有機溶剤が、炭素数1〜3の一価アルコール及び炭素数3〜5のケトン系化合物から選ばれる少なくとも一種である前記<1>〜前記<6>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<8> 前記水混和性有機溶剤が、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、及びアセトンから選ばれる少なくとも一種である前記<1>〜前記<7>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<9> 前記ポリマー層は、前記ポリマー基材から最も離れた最外層として設けられている前記<1>〜前記<8>のいずれか1つのいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<10> 前記ポリマー層は、水系塗布液の塗布により形成された前記<1>〜前記<9>のいずれか1つのいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートである。
<11> ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含む塗布液を塗布してポリマー層を形成する太陽電池用ポリマーシートの製造方法である。
<12> 前記水混和性有機溶剤の塗布液中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上30質量%以下である前記<11>に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法である。
<13> 前記オニウム化合物の塗布液中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上15質量%以下である前記<11>又は前記<12>に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法である。
<14> 前記ポリマーに対する、前記オキサゾリン系架橋剤のオキサゾリン基の当量[meq/g]が0を超え1未満である前記<11>〜前記<13>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法である。
<15> 前記<1>〜前記<10>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシート、又は前記<11>〜前記<14>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により作製された太陽電池用ポリマーシートを備えた太陽電池モジュールである。
<16> 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た、前記<1>〜前記<10>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシート、又は前記<11>〜前記<14>のいずれか1つに記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により作製された太陽電池用ポリマーシートと、を備えた太陽電池モジュールである。
本発明によれば、耐溶剤性に優れた太陽電池用ポリマーシート及びその製造方法が提供される。また、
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が提供される。
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、並びにこれを用いた太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
<太陽電池用ポリマーシート>
本発明の太陽電池用ポリマーシートは、ポリマー基材と、該ポリマー基材の少なくとも一方の面上に設けられ、ポリマー、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤、オニウム化合物、及び沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤を含むポリマー層とを設けて構成されている。
従来、オキサゾリン基を有する化合物と触媒をアクリル樹脂等(カルボキシル基を有する化合物)と共に用いる技術が知られているが、更なる耐溶剤性が求められるところ、
本発明においては、ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と共に、オニウム化合物と沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを用いることで、ポリマー層の耐溶剤性をより向上させることができる。これは、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤との間の架橋反応がより良好に進行しやすくなるため、ポリマー層中にポリマーのネットワークが形成されやすく、結果として溶剤耐性が向上するものと考えられる。
これにより、本発明の太陽電池用ポリマーシートを用いて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。
(ポリマー基材)
本発明の太陽電池用ポリマーシートは、支持基材として、ポリマー基材を備えている。ポリマー基材としては、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。
本発明におけるポリマー基材(支持体)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(例えば着色層)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」とは、1t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たものであることが好ましい。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シート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シートとし、この未延伸シートを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、25μm〜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密着性(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)
本発明におけるポリマー層は、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤(以下、特定の水混和性有機溶剤ともいう。)とを用いて構成されている。このポリマー層は、必要に応じて、更に、添加剤等の他の成分が含まれていてもよい。
本発明におけるポリマー層は、ポリマー基材の少なくとも一方の面上に(好ましくは塗布により)設けられた層(好ましくは塗布層)であり、単層構造に構成されるほか、2層以上の多層構造に構成されてもよい。多層構造に構成される場合、全ての層が、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤とオニウム化合物と特定の水混和性有機溶剤とを用いた組成に構成されてもよい。本発明においては、ポリマー層が多層構造を持つ場合は、耐溶剤性に対する向上効果の観点から、少なくともポリマー基材から最も離れた最外層が、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤とオニウム化合物と特定の水混和性有機溶剤とを用いた組成に構成された態様が好ましい。
−ポリマー−
本発明におけるポリマー層は、ポリマーの少なくとも一種を含有する。
ポリマーとしては、例えば、フッ素ポリマー、シリコーンポリマー、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルアルコール樹脂等が好適に挙げられる。中でも、フッ素ポリマー、シリコーンポリマー、ポリエステル、ポリウレタンがより好ましく、耐候性の観点から、フッ素ポリマー、シリコーンポリマーが更に好ましい。これらポリマーは、一種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーを併用する場合は、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーのいずれか一方から2種以上のポリマーを選択して併用してもよいし、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーの双方から1種又は2種以上を選択して併用してもよい。
〜フッ素ポリマー〜
フッ素ポリマーとしては、「−(CFX−CX)−」で表される繰り返し単位を有する含フッ素ポリマーの中から適宜選択することができる。繰り返し単位中のX、X、及びXは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、又は炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基を表す。
フッ素ポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと表すことがある。)、ポリフッ化ビニル(以下、PVFと表すことがある。)、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと表すことがある。)、ポリ塩化3フッ化エチレン(以下、PCTFEと表すことがある)、ポリテトラフルオロプロピレン(以下、HFPと表すことがある。)などがある。
これらのフッ素ポリマーは、単独のモノマーを重合したホモポリマーでもよいし、2種類以上を共重合したものでもよい。この例として、テトラフルオロエチレンとテトラフルオロプロピレンを共重合したコポリマー(P(TFE/HFP)と略記)、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンを共重合したコポリマー(P(TFE/VDF)と略記)等を挙げることができる。
さらに、フッ素ポリマーとしては、「−(CFX−CX)−」を含むフッ素系モノマーとそれ以外のモノマーとを共重合したポリマーでもよい。この例として、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体(P(TFE/E)と略記)、テトラフルオロエチレンとプロピレンとの共重合体(P(TFE/P)と略記)、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルとの共重合体(P(TFE/VE)と略記)、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルとの共重合体(P(TFE/FVE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルとの共重合体(P(CTFE/VE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルとの共重合体(P(CTFE/FVE)と略記)等を挙げることができる。
これらフッ素ポリマーは、ポリマーを有機溶剤に溶解したポリマー溶液として用いてもよいし、ポリマー粒子を水に分散した水分散物として用いてもよい。環境負荷が少ない点で後者が好ましい。フッ素ポリマーの水分散物については、例えば、特開2003−231722号公報、特開2002−20409号公報、特開平9−194538号公報等に記載されている。
また、フッ素ポリマーとして、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、AGCコーテック(株)製のオブリガードAW0011Fなどを使用することができる。
〜シリコーンポリマー〜
前記シリコーンポリマーとしては、(ポリ)シロキサン構造として、下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位を有するものが好ましい。
前記一般式(1)において、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。ここで、RとRとは同一でも異なってもよく、複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。
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、隣接層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。
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、ポリマーの全質量に対して、15〜85質量%であることが好ましく、中でも、ポリマー層表面の強度向上を図り、引っ掻きや擦過等による傷の発生を防ぐと共に、隣接層との接着性及び湿熱環境下での耐久性により優れる観点から、20〜80質量%の範囲がより好ましい。(ポリ)シロキサン構造単位の比率は、15質量%以上であると、ポリマー層表面の強度が向上し、引っ掻きや擦過、飛来した小石等の衝突で生じる傷の発生が防止され、また隣接材料との接着性に優れる。傷の発生抑止により耐候性が向上し、熱や水分が与えられて劣化しやすい剥離耐性、形状安定性、並びに湿熱環境下に曝されたときの接着耐久性が効果的に高められる。また、(ポリ)シロキサン構造単位の比率が85質量%以下であると、液を安定に保つことができる。
本発明におけるシリコーンポリマーが、(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である場合、分子鎖中に前記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位を質量比率で15〜85質量%と、非シロキサン系構造単位を質量比率で85〜15質量%とを含んでいる場合が好ましい。このような共重合ポリマーを含有することにより、ポリマー層の膜強度が向上し、引っ掻きや擦過等による傷の発生を防ぎ、支持体をなすポリマー基材との接着性、すなわち熱や水分が与えられて劣化しやすい剥離耐性、形状安定性、並びに湿熱環境下での耐久性を、従来に比べて飛躍的に向上させることができる。
前記共重合ポリマーとしては、シロキサン化合物(ポリシロキサンを含む)と、非シロキサン系モノマー又は非シロキサン系ポリマーから選ばれる化合物とが共重合し、前記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系の構造単位とを有するブロック共重合体であることが好ましい。この場合、シロキサン化合物及び共重合される非シロキサン系モノマー又は非シロキサン系ポリマーは、一種単独でもよく、二種以上であってもよい。
前記(ポリ)シロキサン構造単位と共重合する非シロキサン系構造単位(非シロキサン系モノマー又は非シロキサン系ポリマーに由来)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。
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。
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、(a)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。
前駆ポリマーは、例えば、特開2009−52011号公報の段落番号0021〜0078に記載の方法を利用して製造、入手することができる。
シリコーンポリマーは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(ポリ)シロキサン構造を含むポリマーの含有比率は、全バインダー量の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。(ポリ)シロキサン構造を含むポリマーの含有比率が30質量%以上であることで、層表面の強度向上を図り、引っ掻きや擦過等による傷の発生が防止されると共に、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。
シリコーンポリマーの分子量としては、5,000〜100,000が好ましく、10,000〜50,000がより好ましい。
シリコーンポリマーの調製には、(i)前駆ポリマーと、前記一般式(1)で表される構造単位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、前記R及び/又は前記Rが加水分解性基である前記一般式(1)で表される構造単位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)の方法によりシリコーン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)の方法によりシリコーン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。
また、シリコーンポリマーとして、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、DIC(株)製のセラネートシリーズ〔例えば、セラネートWSA1070(ポリシロキサン構造単位の含有比:30質量%のアクリル/シリコーン系樹脂)、同WSA1060(ポリシロキサン構造単位の含有比:75質量%)等〕、旭化成ケミカルズ(株)製のH7600シリーズ(H7650,H7630,H7620等)、JSR(株)製の無機・アクリル複合エマルジョンなどを使用することができる。
また、前記ポリオレフィンの例としては、アローベースSE−1010、同SE−1013N(いずれもユニチカ(株)製)等、ハイテックS−3148、同S−3121(いずれも東邦化学工業(株)製)等、ケミパールS−120、S−75N(いずれも三井化学(株)製)等が挙げられる。
ポリマー層におけるポリマーの総量は、60〜95質量%が好ましく、75〜95質量%が更に好ましく、80〜93質量%が特に好ましい。
本発明においては、ポリマーとしてフッ素ポリマー及び/又はシリコーンポリマーを含むことが好ましく、この場合には、長期に亘る耐候性の持続性の観点から、全バインダーのうち、フッ素ポリマー及び/又はシリコーンポリマーの合計量がバインダーの総量に対して50質量%以上であり、それ以外のポリマー成分の含有量がバインダーの総量に対して50質量を超えない範囲である態様が好ましい。
−オキサゾリン系架橋剤−
本発明におけるポリマー層は、前記ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤に由来の構造部分の少なくとも一種を有している。つまり、ポリマー層は、ポリマー間を架橋し得るオキサゾリン系架橋剤を用いて構成することができる。オキサゾリン系架橋剤で架橋されることにより、湿熱経時後の密着性、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密着、及び層間の密着をより向上させることができる。
オキサゾリン系架橋剤は、オキサゾリン基を有する化合物であり、具体例として、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、オキサゾリン系架橋剤としては、上市されている市販品を用いてもよい。市販品として、例えば、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)等が挙げられる。
ポリマー層におけるオキサゾリン系架橋剤は、1種のみであってもよいし、2種以上が併用されてもよい。
また、本発明の効果を損なわない範囲において、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系等の他の架橋剤が併用されてもよい。
前記オキサゾリン系架橋剤のオキサゾリン基の当量[meq/g]は、前記ポリマーに対して、0を超え1未満の範囲であることが好ましい。前記ポリマーに対するオキサゾリン基の当量を、0meq/gを超え1meq/g未満の、架橋剤含有量が比較的少ない特定の範囲とした層とすることにより、ポリマー層とポリマー基材との間又は層間における密着性により優れる。また、ポリマー層とポリマー基材との間又は層間の密着性は、その持続性にも優れたものとなる。
中でも、前記オキサゾリン基の当量は、0.45meq/g以上1meq/g未満であることが好ましい。
本発明におけるポリマー層は、前記ポリマーに対して、0.5質量%以上50質量%以下のオキサゾリン系架橋剤由来の構造部分を含むことが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上30質量%以下であり、更に好ましくは3質量%以上30質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以上20質量%以下である。
オキサゾリン系架橋剤の添加量は、0.5質量%以上であることで、ポリマー層の強度及び密着性を保持しながら良好な架橋効果が得られ、また50質量%以下であることで、塗布液のポットライフを長く保てる。
−オニウム化合物−
本発明におけるポリマー層は、オニウム化合物の少なくとも一種を含有する。オニウム化合物を含有することで、前記ポリマーと前記オキサゾリン系架橋剤との架橋反応が促進され、耐溶剤性の向上が図られる。また、架橋が良好に進むことで、ポリマー層とポリマー基材との間の密着性にも優れる。
オニウム化合物としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ニトロニウム塩、ニトロソニウム塩、ジアゾニウム塩等が好適に挙げられる。
オニウム化合物の具体例としては、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、p−トルエンスルホン酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、イミドジスルホン酸アンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化トリエチルベンジルアンモニウム、四フッ化ホウ素テトラブチルアンモニウム、六フッ化燐テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、硫酸テトラブチルアンモニウム等のアンモニウム塩;
ヨウ化トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ベンジルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン3−メチル−2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム等のスルホニウム塩;
四フッ化ホウ素トリメチルオキソニウム等のオキソニウム塩;
塩化ジフェニルヨードニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルヨードニウム等のヨードニウム塩;
六フッ化アンチモンシアノメチルトリブチルホスホニウム、四フッ化ホウ素エトキシカルボニルメチルトリブチルホスホニウム等のホスホニウム塩;
四フッ化ホウ素ニトロニウム等のニトロニウム塩;四フッ化ホウ素ニトロソニウム等のニトロソニウム塩;
塩化4−メトキシベンゼンジアゾニウム等のジアゾニウム塩、
等が挙げられる。
これらの中でも、オニウム化合物は、硬化時間の短縮の点で、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩がより好ましく、これらの中ではアンモニウム塩が更に好ましく、安全性、pH、及びコストの観点からは、リン酸系、塩化ベンジル系のものが好ましい。
ポリマー層におけるオニウム化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリマー層におけるオニウム化合物の含有量は、ポリマー層中のポリマー量に対して、0.1質量%以上15質量%以下の範囲が好ましく、0.5質量%以上10質量%以下の範囲がより好ましく、1質量%以上5質量%以下の範囲がさらに好ましい。オニウム化合物の含有量が0.1質量%以上であることは、オニウム化合物を積極的に含有していることを意味し、オニウム化合物の含有によりポリマーとオキサゾリン系架橋剤の間の架橋反応がより良好に進行し、より優れた耐溶剤性が得られる。また、オニウム化合物の含有量が15質量%以下であることで、溶解性、ろ過性、密着の点で有利である。
−水混和性有機溶剤−
本発明におけるポリマー層は、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤の少なくとも一種を含有する。低沸点の有機溶剤を含有することにより、前記ポリマーと前記オキサゾリン系架橋剤との架橋反応が促進され、耐溶剤性がより向上する。
水混和性とは、水溶性を有することをいい、水と任意に混合する性質をいう。
沸点が99℃以下であることは、水系に調製される塗布液中の主溶媒である水に比べより除去されやすいことを意味し、水よりも系外に出やすい溶媒成分を含むことで架橋反応が良好になると推定される。
沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤としては、沸点以外は特に制限されるものではなく、例えば、アルコール系溶剤(一価アルコール及び二価以上の多価アルコール)、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤などを挙げることができる。
前記アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール(b.p:65℃)、エチルアルコール(b.p:78℃)、n−プロピルアルコール(b.p:97℃)、i−プロピルアルコール(b.p:82℃)、t−ブチルアルコール(b.p:82℃)等が挙げられ、炭素数1〜3の一価アルコール等が好適に挙げられる。
前記ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン(b.p:56℃)、メチルエチルケトン(b.p:80℃)、2−ブタノン(b.p:79.5℃)等の炭素数3〜5のケトン系化合物が挙げられる。
前記エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル(b.p:35℃)、テトラヒドロフラン(b.p:66℃)などが挙げられる。
前記エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル(b.p:70℃)、酢酸イソプロピル(b.p:88〜91℃)などが挙げられる。
なお、前記「b.p」は、沸点(boiling point)を示す。
上記の中では、水混和性有機溶剤としては、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤の間の架橋反応性、ひいては耐溶剤性の向上の観点から、炭素数1〜3の一価アルコール及び炭素数3〜5のケトン系化合物から選ばれる溶剤が好ましく、更には、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、アセトンがより好ましい。
本発明におけるポリマー層には、水混和性有機溶剤が含まれており、ポリマー層中に含有されている水混和性有機溶剤の含有量は、ポリマー層中のポリマー量に対して、0.0001質量%〜30質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。
水混和性有機溶剤は揮発するため、保存環境は、室温下、1週間以内、密閉容器内が望ましい。
ポリマー層中に含まれる水混和性有機溶剤の量は、カラムとして無極性カラムを用いてガスクロマトグラフィ法により検出し、定量される値である。
−他の成分−
ポリマー層は、上記成分のほか、必要に応じて、更に、界面活性剤、フィラー等の他の成分を含有してもよい。
[界面活性剤]
ポリマー層に含めることができる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が挙げられる。
ポリマー層に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。
[フィラー]
ポリマー層に含めることができるフィラーとしては、コロイダルシリカ、二酸化チタンなどの公知のフィラーを用いることができる。
ポリマー層にフィラーを添加する場合、その添加量は、ポリマー層中のポリマーあたり20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以下である。フィラーの添加量が20質量%以下であると、ポリマー層の面状がより良好に保てる。
〜厚み〜
本発明におけるポリマー層の厚みとしては、特に制限されるものではないが、0.8μm〜12μmの範囲とするのが好ましく、より好ましくは1.0μm〜10μm程度の範囲である。
〜ポリマー層の形成方法〜
ポリマー層の形成は、ポリマー基材の一方の面上に、ポリマーシートを貼合する方法、ポリマー基材形成時にポリマー層を共押出しする方法、ポリマー層を塗布形成する方法等により行なえる。具体的には、ポリマー基材の表面に直にあるいは他の層を介して、貼合、共押出、塗布等することにより本発明におけるポリマー層を形成することができる。
上記のうち、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り、具体的には、ポリマーと共にオキサゾリン系架橋剤、オニウム化合物、及び沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤、並びに必要に応じて顔料(光反射層に構成する場合は白色顔料)及び添加剤等の他の成分を含有する塗布液を塗布することにより形成される。
塗布方法については、後述する本発明の太陽電池用ポリマーシートにおいて説明する。
=バック層=
本発明におけるポリマー層は、外部環境に曝される最外層、つまり太陽光が直接入射するオモテ面と反対側の裏面のバック層(バックシートの太陽電池セルが配された電池側基板が配置されている側の反対側の最表層(耐候性層))として好適に用いられる。最表層は、電池側基板(=太陽光が入射する側の透明性の基板(ガラス基板等)/太陽電池素子を含む素子構造部分)/太陽電池用ポリマーシートの積層構造を有する太陽電池において、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る。本発明においては、ポリマー層を有することで、ポリマー基材に対する密着やポリマー層間における密着が良化すると共に、更には湿熱環境下での劣化耐性が得られる。そのため、本発明におけるポリマー層は、ポリマー基材から最も離れた最表層として配置された形態が好ましい。
バック層中に含むことができる他の成分としては、前述した界面活性剤、フィラー等のほか、下記着色層に用いられる顔料を含んでもよい。これら他の成分の詳細、好ましい態様については、後述する。
=着色層=
本発明におけるポリマー層は、着色層として構成されてもよい。着色層の例として、ポリマー層は、例えば、オモテ面側から入射し太陽電池セル(セル構造部分)を素通りした光を再びセルに戻して発電効率を高める反射層として構成されてもよい。着色層として構成する場合には、上記成分に加え、更に顔料(反射層に構成する場合は白色顔料)を含有することが好ましい。着色層は、必要に応じて、更に各種添加剤などの他の成分を用いて構成されてもよい。
着色層の機能としては、第1に、入射光のうち太陽電池セルを通過して発電に使用されずにバックシートに到達した光を反射させて太陽電池セルに戻すことにより、太陽電池モジュールの発電効率を上げること、第2に、太陽電池モジュールを太陽光が入射する側(オモテ面側)から見た場合の外観の装飾性を向上すること、等が挙げられる。一般に太陽電池モジュールをオモテ面側から見ると、太陽電池セルの周囲にバックシートが見えており、バックシートに着色層を設けることにより装飾性を向上させて見栄えを改善することができる。
(顔料)
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することができる。
顔料のうち、ポリマー層を反射層として構成する場合は、白色顔料が好ましい。白色顔料としては、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、タルク等が好ましい。
顔料の着色層中における含有量は、2.5〜8.5g/mの範囲が好ましい。顔料の含有量が2.5g/m以上であると、必要な着色が得られ、反射率や装飾性を効果的に与えることができる。また、顔料の着色層中における含量が8.5g/m以下であると、着色層の面状を良好に維持しやすく、膜強度により優れる。中でも、顔料の含有量は、4.5〜8.0g/mの範囲がより好ましい。
顔料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、光の反射効率が高い。平均粒径は、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。
ポリマー層を着色層として構成する場合、ポリマー成分の含有量は、顔料に対して、15〜200質量%の範囲が好ましく、17〜100質量%の範囲がより好ましい。バインダーの含有量は、15質量%以上であると、着色層の強度が充分に得られ、また200質量%以下であると、反射率や装飾性を良好に保つことができる。
着色層に顔料として白色顔料を含有して反射層とする場合、着色層が設けられている側の表面における550nmの光反射率は、75%以上であることが好ましい。光反射率とは、太陽電池セルが配置されている側に対向する表面から入射した太陽光が反射層で反射して再び前記表面から出射した光量の、入射光量に対する比率である。ここでは、代表波長光として、波長550nmの光が用いられる。
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2.5〜30g/m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。
=他の機能層=
本発明の太陽電池用ポリマーシートは、ポリマー基材及びポリマー層以外に、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、易接着層などが挙げられる。
[下塗り層]
本発明の太陽電池用ポリマーシートには、前記ポリマー基材と前記ポリマー層との間に下塗り層が設けられてもよい。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]
本発明の太陽電池用ポリマーシートには、上記の本発明におけるポリマー層とは別に、オキサゾリン系架橋剤と共にオニウム化合物及び沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤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。この場合の着色層は、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。なお、顔料及び各種添加剤の詳細については、ポリマー層が着色層として形成される場合において既述した通りである。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。
前記「実質的に含まない」とは、着色層中にオキサゾリン系架橋剤、オニウム化合物、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤を積極的に含有していないことを意味し、具体的には、例えば着色層中におけるオニウム化合物、水混和性有機溶剤の量が、それぞれ0.1質量%以下、及び/又は、30質量%以下であることをいう。本発明におけるポリマー層とは異なる他の着色層には、少なくともオニウム化合物、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤を含有しない(それぞれ含有量が0(ゼロ)質量%)場合が好ましい。
[易接着性層]
本発明の太陽電池用ポリマーシートには、さらに易接着性層が設けられていることが好ましい。易接着性層は、特に着色層の上に設けられることが好ましい。易接着性層は、太陽電池ポリマーシートを電池側基板(電池本体)の太陽電池素子を封止する封止材(好ましくはエチレン−ビニルアセテート(EVA))と強固に接着するための層である。
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、電池側基板の太陽電池素子を封止するEVA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としては、ポリオレフィンの例として、ケミパールS−120、S−75N(いずれも三井化学(株)製)、アクリル樹脂の例として、ジュリマーET−410、SEK−301(いずれも日本純薬(株)製)、アクリルとシリコーンの複合樹脂の例として、セラネートWSA1060、WSA1070(いずれもDIC(株)製)、H7620、H7630、H7650(いずれも旭化成ケミカルズ(株)製)、等が挙げられる。
バインダーの易接着性層中における含有量は、0.05〜5g/mが好ましく、0.08〜3g/m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易く、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。
また、無機微粒子の形状は、特に制限はなく、球形、不定形、針状形等のいずれでもよい。
無機微粒子の易接着性層中における含有量は、易接着性層中のバインダーに対して、5〜400質量%が好ましく、50〜300質量%が好ましい。無機微粒子の含有量は、5質量%以上であると湿熱雰囲気に対する接着性に優れ、400質量%以下であると層表面の面状が良好である。
(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、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)
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ポリマー基材に貼合する方法、塗布による方法等が挙げられる。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。
易接着性層の厚みは、特に制限されるものではなく、通常は0.05〜8μmが好適であり、より好ましくは0.1〜5μm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が得られやすく、8μm以下であると面状がより良好になる。
易接着性層は、着色層の効果を低減させない点で透明性であるのが好ましい。
本発明の太陽電池用ポリマーシートにおいては、120℃、100%RHの雰囲気下に48時間保存した後の、態様電池セルが配された電池側基板の封止材(例えばEVA)との間の接着力が、保存前の封止材との接着力に対して75%以上であることが好ましい。例えば、既述のようにEVA系封止材に対し、10N/cm以上の接着力を持つ易接着層を設けることで、保存後にも保存前の75%以上の接着力が得られる。これにより、作製された太陽電池モジュールは、バックシートの剥がれやそれに伴なう発電性能の低下が抑制され、長期耐久性がより向上する。
<太陽電池用ポリマーシートの製造方法>
本発明の太陽電池用ポリマーシートの製造は、オキサゾリン系架橋剤に由来の構造部分と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含むポリマー層を形成することができる方法であれば、特に方法が制限されるものではない。すなわち、本発明におけるポリマー層の形成には、ポリマーシートを貼合する方法、ポリマー基材形成時にポリマー層を共押出する方法、ポリマー層を塗布形成する方法等のいずれの方法が適用されてもよい。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く、後述する本発明のポリエステルフィルムの製造方法により最も好適に製造することができる。
本発明の太陽電池用ポリマーシートの製造方法は、ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含む塗布液を塗布し、乾燥させてポリマー層を形成する工程を設けて構成されている。
塗布によることで、従来の貼合による場合に熱膨張係数の違いで起きやすい材料間の剥離が起き難く、ポリマー層の耐溶剤性を所望の水準に容易に高めることができる。これにより、バックシートとして長期耐久性に優れたものが提供される。
なお、ポリマー基材、及び塗布液を構成する成分などの詳細については、本発明のポリエステルフィルムの項において既述した通りである。
ここで、本発明におけるポリマー層は、ポリマー基材上に、少なくともポリマーを含有する第1の塗布液を塗布、乾燥させて第1のポリマー層を形成後、この第1のポリマー層上に、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤とオニウム化合物と沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含む第2の塗布液を塗布し、乾燥させて第2のポリマー層を形成することで、重層構造に形成されてもよい。
ポリマー層形成用の塗布液は、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤とオニウム化合物と水混和性有機溶剤と水と必要に応じて顔料(又は顔料を分散させた顔料分散液)等とを混合し、攪拌等することにより調製することができる。
塗布液中におけるポリマー、オキサゾリン系架橋剤、及びオニウム化合物の含有量については、前記ポリマー層に含有される量の範囲と同様の範囲とすることができる。
このとき、ポリマー層形成用の塗布液中における水混和性有機溶剤の含有量は、ポリマーに対して、0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより好ましく、更に好ましくは0.1質量%以上5質量%以下である。水混和性有機溶剤の含有量が0.1質量%以上であることは、水混和性有機溶剤を積極的に含有していることを意味し、形成された層中に残留させ易い。水混和性有機溶剤の含有により、ポリマーとオキサゾリン系架橋剤の間の架橋反応がより良好に進行し、より優れた耐溶剤性が得られる。また、水混和性有機溶剤の含有量が30質量%以下であると、析出、ろ過性、溶剤環境の点で有利である。
塗布法としては、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方法を利用することができる。また、本発明においては、ポリマー基材の表面に直にあるいは厚み2μm以下の下塗り層を介して、ポリマー層形成用の塗布液を塗布し、ポリマー基材上にポリマー層(例えば着色層(好ましくは反射層)やバック層)を形成することにより太陽電池用ポリマーシートを作製することができる。
ポリマー層形成用の塗布液は、塗布溶媒として水、又は水と有機溶媒(例えばアセトンやメチルエチルケトン等)を用いた水系塗布液に調製されるのが好ましい。中でも、環境負荷の観点から、ポリマー層形成用の塗布液は、水を主溶媒とすることが好ましく、塗布液中の塗布溶媒に占める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。すなわち、全溶媒中に占める有機溶媒の比率は40質量%未満であるのが好ましい。塗布液中に占める水の量はより多い方が望ましく、水が全塗布溶媒の90質量%以上である場合が特に好ましい。
また、有機溶剤として前記「沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤」を含むときには、「沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤」の量は、既述の「沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤」の含有量の範囲を満足する量に調整して用いられる。
塗布溶媒は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
ポリマー層は、ポリマー層形成用の塗布液の塗布後、所望の条件で乾燥を行なった後、さらに塗膜を硬化させることにより得られる。ポリマー層を硬化させる方法としては、加熱する方法が好適である。加熱と同時に又は引き続いて硬化させるようにしてもよい。加熱温度しては、特に限定されないが、50℃〜200℃が好ましく、150℃〜200℃がより好ましい。ポリマー層を硬化させる際の硬化時間は、1分〜30分が好ましく、製造適性の点から1分〜2分がより好ましい。
ポリマー層を2層以上の重層構造に構成する場合には、第1のポリマー層形成用の塗布液の塗布後、所望の条件で乾燥を行なった後、塗膜を硬化させて第1のポリマー層とし、その後さらに、第2のポリマー層形成用の塗布液を塗布し、所望の条件で乾燥させた後、塗膜を硬化させて第2のポリマー層とすることができる。
本発明においては、前記硬化時間を1分〜2分としてポリマー層を好適に形成することができる。すなわち、本発明では、ポリマー層が、ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と共にオニウム化合物と比較的低沸点の水混和性有機溶剤とを含むことにより、硬化時間を上記のように比較的短時間に設定した場合でも耐溶剤性の良好なポリマー層が得られる。本発明の太陽電池用ポリマーシートは、製造適性の点でも優れる。
<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ポリマーシート、又は既述の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により製造された太陽電池用ポリマー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バックシートとして設けられる既述の本発明の太陽電池用ポリマー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。
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、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
なお、以下の実施例において、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。
(実施例1〜5)
<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。
但し、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、この未延伸ベースを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、2軸延伸フィルムとした。その後、2軸延伸したフィルムを200℃に加熱して熱固定した。
このようにして、厚み240μm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、30当量/tであった。
<反射層の形成>
−顔料分散物の調製−
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。
<顔料分散物の組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm) ・・・39.9質量%
(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 ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
−反射層用塗布液1の調製−
下記組成中の成分を混合し、反射層用塗布液1を調製した。
<塗布液1の組成>
・上記の顔料分散物 ・・・80.0部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・19.2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 ・・・3.0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、H−1) ・・・2.0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 ・・・7.8部
−反射層の形成−
得られた反射層用塗布液1を、上記のPET−1上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、顔料層として、二酸化チタン量が6.5g/mの白色層(反射層)を形成した。
<易接着性層>
−易接着性層塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、易接着性層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になるように反射層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、易接着性層を形成した。
<表面処理(コロナ処理)>
PET−1の前記反射層及び前記易接着性層が形成されていない側の表面を、下記の条件でコロナ処理により表面処理を行なった。
<コロナ処理>
・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
・電極と誘電体ロールとのギャップクリアランス:1.6mm
・処理周波数:9.6kHz
・処理速度:10m/分
・処理強度:0.75kV・A・分/m
<ポリマー層>
(1)顔料分散物の調製
下記成分を混合後、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理した。
<組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm) ・・・39.9質量%
(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 ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
(2)ポリマー層用塗布液Aの調製
下記組成中の成分を混合し、ポリマー層用塗布液Aを調製した。
<塗布液Aの組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・エタノール(沸点=78℃;水混和性有機溶剤) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
(3)ポリマー層の形成
コロナ処理を施したPET−1のコロナ処理面に、上記のように調製したポリマー層用塗布液Aを、ポリマー量がウェット塗布量で5.1g/mになるように塗布し、150℃で2分間乾燥させると共に架橋硬化させることにより、乾燥厚み8.5μmのポリマー層を形成した。
以上のようにして、単層のポリマー層が設けられたポリマーシートを作製した。
(実施例6〜10)
<ポリマー基材の作製>
実施例1と同様の方法により、厚み240μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート支持体(PET−1)を作製した。PET−1のカルボキシル基含量は、30当量/tであった。
<反射層及び易接着性層の形成>
前記PET−1上に、実施例1と同様にして、反射層用塗布液1を塗布し、乾燥させることで、顔料層として、二酸化チタン量が6.5g/mの白色層(反射層)を形成し、この白色層の上に、実施例1と同様にして、易接着性層用塗布液をバインダー量が0.09g/mになるように塗布し、乾燥させることで易接着性層を形成した。
<表面処理(コロナ処理)>
次いで、PET−1の反射層及び易接着性層が形成されていない側の表面を、実施例1と同様の条件にてコロナ処理を施した。
<ポリマー層>
(1)顔料分散物の調製
下記成分を混合後、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理した。
<組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm) ・・・39.9質量%
(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 ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
(2)第1のポリマー層用塗布液Bの調製
下記組成中の成分を混合し、第1のポリマー層用塗布液Bを調製した。
<塗布液Bの組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
(3)第2のポリマー層用塗布液Cの調製
<塗布液Cの組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・エタノール(沸点=78℃;水混和性有機溶剤) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
(3)ポリマー層の形成
コロナ処理を施したPET−1のコロナ処理面に、上記のように調製した第1のポリマー層用塗布液Bを、ポリマー量がウェット塗布量で5.1g/mになるように塗布し、150℃で2分間乾燥させると共に架橋硬化させることにより、乾燥厚み8.5μmの第1のポリマー層を形成した。次いで、第1のポリマー層上に、上記のように調製した第2のポリマー層用塗布液Cを、ポリマー量がウェット塗布量で1.3g/mになるように塗布し、150℃で2分間乾燥させると共に架橋硬化させることにより、乾燥厚み8.5μmの第2のポリマー層を形成した。
以上のようにして、2層を重層した重層構造を有するポリマーシートを作製した。
(実施例11〜18)
実施例7において、第1のポリマー層用塗布液B及び第2のポリマー層用塗布液Cを、下記組成の第1のポリマー層用塗布液B2及び第2のポリマー層用塗布液C2にそれぞれ代えたこと以外は、実施例7と同様にして、2層を重層した重層構造を有するポリマーシートを作製した。
<塗布液B2の組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・エタノール(沸点=78℃;水混和性有機溶剤) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
<塗布液C2の組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・エタノール(沸点=78℃;水混和性有機溶剤) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
(実施例19)
実施例13において、第2のポリマー層用塗布液B中のリン酸二アンモニウムを塩化ベンジルトリエチルアンモニウム(オニウム化合物)に代えたこと以外は、実施例13と同様にして、2層を重層した重層構造を有するポリマーシートを作製した。
(実施例20)
実施例13において、第2のポリマー層用塗布液B中のエタノールをi−プロピルアルコール(水混和性有機溶剤)に代えたこと以外は、実施例13と同様にして、2層を重層した重層構造を有するポリマーシートを作製した。
(比較例1〜2)
実施例7において、第1のポリマー層用塗布液B及び第2のポリマー層用塗布液Cを、下記組成の第1のポリマー層用塗布液B3及び第2のポリマー層用塗布液C3にそれぞれ代えると共に、第2のポリマー層の乾燥厚みを1.6μmとしたこと以外は、実施例7と同様にして、2層を重層した重層構造を有するポリマーシートを作製した。
<塗布液B3の組成>
・シリコーンポリマー水分散物(セラネートWSA1070、DIC(株)製、固形分濃度37.4質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
<塗布液C3の組成>
・フッ素ポリマー水分散物(オブリガードAW0011F、AGCコーテック(株)、固形分濃度36.1質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン系架橋剤(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製(固形分:25質量%);オキサゾリン基を有する架橋剤) ・・・3.62部
・リン酸水素二アンモニウム(オニウム化合物) ・・・下記表1に記載の量
・前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
(評価)
上記の実施例及び比較例で作製したポリマーシートについて、耐溶剤性及び塗布液のろ過性を評価した。評価結果は、下記表1に示す。
−1.耐溶剤性−
各ポリマーシートのポリマー層の表面(2層の重層構造に構成されている場合は最表層をなす第2のポリマー層の表面)を、エタノールを染み込ませた綿棒で擦り、ポリマー層の溶解(剥離)が生じた擦り回数を求め、下記の評価基準にしたがって評価した。評価ランク3〜5が、実用上許容可能な範囲である。評価結果は、下記表1に示す。
なお、下記表1中の評価結果において、例えば「3.5」とあるのは、下記評価ランクのランク3とランク4の間の評価であることを示す。
<評価基準>
5:100以上であるか、又は全く溶解しなかった(剥離の発生なし)。
4:51回以上100回未満
3:31回以上50回以下
2:11回以上30回以下
1:10回以下
−2.ろ過性−
50cc/minで送液し、ポール(株)製のろ過フィルム(孔径1.0μmのフィルター)を入れてろ過したときの圧力を下記の評価基準にしたがって評価した。評価結果は、下記表1に示す。
<評価基準>
5:圧力上昇なし(0.1kgf/cm未満/2L通液)
4:圧力上昇(0.1kgf/cm以上0.5kgf/cm未満/2L通液)
3:圧力上昇(0.5kgf/cm以上1.0kgf/cm未満/2L通液)
2:圧力上昇(1.0kgf/cm以上2.0kgf/cm未満/2L通液)
1:圧力上昇(2.0kgf/cm以上/2L通液)

前記表1に示すように、実施例では、優れた耐溶剤性を達成することができた。これに対して、比較例では、耐溶剤性に劣っていた。

Claims (16)

  1. ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤に由来の構造部分と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含むポリマー層を有する太陽電池用ポリマーシート。
  2. 前記水混和性有機溶剤のポリマー層中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.0001質量%以上30質量%以下である請求項1に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  3. 前記オニウム化合物のポリマー層中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上15質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  4. 前記ポリマーに対する、前記オキサゾリン系架橋剤のオキサゾリン基の当量[meq/g]が0を超え1未満である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  5. 前記ポリマーは、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーから選択される少なくとも1種である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  6. 前記オニウム化合物は、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、及びホスホニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  7. 前記水混和性有機溶剤が、炭素数1〜3の一価アルコール及び炭素数3〜5のケトン系化合物から選ば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ポリマーシート。
  8. 前記水混和性有機溶剤が、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、及びアセトンから選ばれる少なくとも一種である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  9. 前記ポリマー層は、前記ポリマー基材から最も離れた最外層として設けられている請求項1〜請求項8のいずれか1項のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  10. 前記ポリマー層は、水系塗布液の塗布により形成された請求項1〜請求項9のいずれか1項のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
  11. ポリマー基材の少なくとも一方の面上に、ポリマーと、該ポリマーを架橋するオキサゾリン系架橋剤と、オニウム化合物と、沸点が99℃以下の水混和性有機溶剤とを含む塗布液を塗布してポリマー層を形成する太陽電池用ポリマーシートの製造方法。
  12. 前記水混和性有機溶剤の塗布液中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上30質量%以下である請求項11に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法。
  13. 前記オニウム化合物の塗布液中における含有量が、前記ポリマーに対して、0.1質量%以上15質量%以下である請求項11又は請求項12に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法。
  14. 前記ポリマーに対する、前記オキサゾリン系架橋剤のオキサゾリン基の当量[meq/g]が0を超え1未満である請求項11〜請求項13のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法。
  15. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート、又は請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により作製された太陽電池用ポリマーシートを備えた太陽電池モジュール。
  16. 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た、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート、又は請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により作製された太陽電池用ポリマーシートと、
    を備えた太陽電池モジュール。
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