JP2013506584A - 裏面フィルムとしてポリカーボネートブレンドフィルムを有するソーラーモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
表面上の少なくとも1種の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルム、
裏面上の少なくとも1種の単層フィルムまたは多層フィルム、
1つまたは複数の太陽電池、
上記の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルムと上記の単層フィルムまたは多層フィルムとの間にある、少なくとも1種の透明プラスチックからなる少なくとも1つの層であって、その中には太陽電池が包埋されている該該少なくとも1つの層を有し、
裏面上の上記の単層フィルムまたは多層フィルムが、少なくとも以下の成分を含む組成物からなる少なくとも1つの層を有することを特徴とするものである:
A)成分A+B+Cの合計量に対して、30〜85重量部、好ましくは40〜80重量部、特に好ましくは40〜70重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート、
B)成分A+B+Cの合計量に対して、7〜70重量部、好ましくは13〜60重量部、特に好ましくは15〜30重量部の、少なくとも1種のゴム含有グラフトポリマーであり、好ましい態様はグラフト基部にジエンを含有しないゴムを用いたものであり、より好ましい態様はグラフト基部に、アクリレートゴム、シリコーンゴムまたは特に好ましくはシリコーン/アクリレート複合ゴムであり、
C)成分A+B+Cの合計量に対して、0〜60重量部、好ましくは0〜40重量部、特に好ましくは15〜30重量部の、少なくとも1種のゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは代わりに少なくとも1種の芳香族ポリエステルであり、
成分Aから成分Cの合計量は100重量部に統一されており、
D)成分A+B+Cの合計量に対して、0〜30重量部、好ましくは0.01〜20重量部、特に好ましくは0.1〜15重量部の、少なくとも1種のポリマー添加剤。
本発明に基づく適切な成分Aの芳香族ポリカーボネートは、文献により知られており、あるいは公知の文献から知られている製造方法を用いて製造できる(芳香族ポリカーボネートの製造には、例えば、シュネル(Schnell)の「ポリカーボネートの化学および物理」、インターサイエンス出版、1964、および独国特許出願公開第1495626号公報、同第2232877号公報、同第2703376号公報、同第2714544号公報、同第3000610号公報、同第3832396号公報、芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関しては例えば独国特許出願公開第3077934号公報)。
R5およびR6は、各X1に対して別々に選択でき、および互いに独立に、水素またはC1〜C6のアルキル、好ましくはメチルまたはエチルを表し、及び
mは、4〜7の整数、好ましくは4または5を表し、但し少なくとも1つの原子X1R5とR6が同時にアルキルであり、
Bは、各ケースにおいて、C1からC12のアルキル、好ましくはメチル、ハロゲン、好ましくは塩素および/または臭素であり、
xは、各ケースにおいて、互いに独立に0,1または2であり、
pは1または0である。
成分Bは、グラフトポリマーまたは複数のグラフトポリマーの混合物である。成分Bとして、好ましく使用できるグラフトポリマーは、以下の1つまたは複数のグラフトポリマーを含んでいる:
B.1)成分Bの全重量に対して、5〜95重量%、好ましくは20〜90重量%、特に好ましくは25〜50重量%の少なくとも1種のビニルモノマー;
B.2)成分Bの全重量に対して、95〜5重量%、好ましくは80〜10重量%、特に好ましくは75〜50重量%の1つまたは複数のグラフト基部であって、10℃より低い、好ましくは0℃より低い、特に好ましくは−20℃より低いガラス転移温度を有するグラフト基部である。
B.1.1)成分B.1の全重量に対して、50〜99重量%、好ましくは60〜80重量%、特に好ましくは70〜80重量%のビニル芳香族または母核が置換された、ビニル芳香族、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、および/またはメタクリル酸(C1〜C8)アルキルエステルであり、例えば、メチルメタクリレート、エチルアクリレートであり、および
B.1.2)B.1に対して、1〜50重量%、好ましくは20〜40重量%、特に好ましくは20〜30重量%の、シアン化ビニル、例えばアクリロニトリルおよびメタアクリロニトリル等の不飽和ニトリル、および/または(メタ)アクリル酸(C1〜C8)アルキルエステル、例えばメチルメタアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、および/または不飽和カルボン酸の誘導体(無水物やイミド等)、例えばマレイン酸無水物やN−フェニルマレイミドである。
R7は、C1〜C4のアルキル、好ましくはメチル、エチルまたはプロピル、あるいはフェニルを表し、
R8は、水素またはメチルを表し、
nは、0、1または2であり、
pは、1〜6の整数である。
成分Cに基づくゴムを含有しないビニル(コ)ポリマーは、ビニル芳香族、シアン化ビニル(不飽和ニトリル)、(メタ)アクリル酸(C1〜C8)アルキルエステル、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸の誘導体(無水物およびイミド等)からなる群の少なくとも1種のモノマーの、ゴムを含有しないホモポリマーおよび/またはコポリマーが好ましい。
C.1)各ケースにおいて、(コ)ポリマーCの全重量に対して50〜99重量%、好ましくは60〜80重量%、特に70〜80重量%である、ビニル芳香族、例えばスチレン、α−メチルスチレン、母核が置換されたビニル芳香族、例えばp−メチルスチレン、p−クロロスチレン、および(メタ)アクリル酸(C1〜C8)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、からなる群から選択された少なくとも1種のモノマー、および
C.2)各ケースにおいて、(コ)ポリマーCの全重量に対して1〜50重量%、好ましくは20〜40重量%、特に20〜30重量%である、シアン化ビニル、例えばアクリロニトリルやメタクリロニトリル等の不飽和ニトリル、(メタ)アクリル酸(C1〜C8)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸の誘導体、例えば無水マレイン酸およびN−フェニル−マレイミド、からなる群から選択された少なくとも1種のモノマーである。
本発明の組成物は、必要に応じて、成分Dとして、市販のポリマー添加剤を含んでもよい。成分Dに基づく可能な市販のポリマー添加剤は、例えば防炎加工剤(例えばリン化合物またはハロゲン化合物)、防炎加工相乗剤(例えばナノスケールの金属酸化物)、煙抑制剤(例えばホウ酸またはホウ酸塩)、防滴剤(例えばフッ素化ポリオレフィン、シリコーンおよびアラミド繊維の物質種からの化合物)、内部潤滑剤および外部潤滑剤および離型剤(例えばテトラステアリン酸ペンタエリトリトール、モンタンワックスまたはポリエチレンワックス)、流動性向上剤(例えば低分子量ビニル(コ)ポリマー)、帯電防止剤(例えばエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロックコポリマー、他のポリエーテルまたはポリヒドロキシエーテル、ポリエーテルアミド、ポリエステルアミドまたはスルホン酸塩)、導電剤(例えば導電性カーボンブラックまたはカーボンナノチューブ)、安定化剤(例えば紫外線安定化剤、熱安定化剤、抗酸化剤、エステル交換反応抑制剤、加水分解抑制剤)、抗菌活性剤(例えば銀または銀塩)、耐引掻き性向上剤(例えばシリコーンオイルまたはセラミック(中空)粒子等の硬充填剤)、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、蛍光剤、充填剤および補強物質(例えばタルク、必要に応じて粉末ガラスまたはカーボンファイバー、ガラスまたはセラミック(中空)粒子、マイカ、カオリン、炭酸カルシウムおよびガラスフレーク)、染料および顔料(例えばカーボンブラック、二酸化チタンまたは酸化鉄)、および塩基除去剤としてのブレンステッド酸化合物、あるいは上述の複数の添加剤の混合物である。
R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立に、必要に応じてハロゲン化された、
C1〜C8−アルキル、またはC5〜C6−シクロアルキル、C6〜C20−アリール、またはC7〜C12−アラルキルを表し、それぞれ必要に応じてアルキル、好ましくはC1〜C4−アルキル、および/またはハロゲン、好ましくは塩素、臭素で置換され、
nは、それぞれ独立に0または1を表し、
qは、0〜30を表し、および
Xは、6〜30の炭素原子を有する単核または多核の芳香族基、あるいは2〜30の炭素原子を有する直鎖または分岐の脂肪族基を表し、水酸基で置換されてもよくおよび8個までのエーテル結合を含んでもよい。
n:式(V)では、互いに独立に0または1であり、好ましくはnは1である。
q:0〜30を表し、好ましくは0.3〜20、特に好ましくは0.5〜10、さら好ましくはに0.5〜6、非常に好ましくは1.1〜1.6である。
A)成分A+B+Cの合計量に対して30〜85重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート;
B)成分A+B+Cの合計量に対して7〜70重量部のゴム含有グラフトポリマー;
C)成分A+B+Cの合計量に対して0〜60重量部のゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは代わりに芳香族ポリエステル、
成分AからCの合計は、100重量部に統一され、および必要に応じて、
D)成分A+B+Cの合計量に対して0〜30重量部の少なくとも1種の市販のポリマー添加剤。
A)成分A+B+Cの合計量に対して30〜85重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート;
B)成分A+B+Cの合計量に対して7〜70重量部のゴム含有グラフトポリマー;
C)成分A+B+Cの合計量に対して0〜60重量部のゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは代わりに芳香族ポリエステル、
成分AからCの合計は、100重量部に統一され、および必要に応じて、
D)成分A+B+Cの合計量に対して0〜30重量部の少なくとも1種の市販のポリマー添加剤。
a)表面用の少なくとも1種の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルム、
b)少なくとも1種の透明プラスチックフィルム、
c)太陽電池、
d)さらに少なくとも1種のb)の透明プラスチックフィルム、
e)裏面用の少なくとも1種の単層フィルムまたは多層フィルム、
の層配置を作製し、次いで貼り合わせることを特徴とする。
成分A
重量平均分子量Mwが32,000g/mol(塩化メチレン中でGPCで測定)であるビスフェノールA系直鎖ポリカーボネート。
メタブレン(Metablen)(登録商標)SPK200(三菱レーヨン株式会社、東京、日本):シリコーン/ブチルアクリレート複合ゴムの粒子からなるコアとスチレン/アクリロニトリルコポリマーからなるシェルとからなり、エマルション重合により製造されたグラフトポリマー。
スチレン/アクリロニトリルの重量比が76:24で、重量平均分子量Mwが100,000g/mol(ジメチルホルムアミド中でGPCで測定)であるスチレン/アクリロニトリルのコポリマー(SAN)。
D1:潤滑剤/離型剤としてのテトラステアリン酸ペンタエリトリトール(PETS)。
D2:熱安定剤としてのイルガノックス(Irganox)(登録商標)B900(チバスペシャリティケミカル社、バーゼル、スイス)。
D3:補強材としてのタルク
D4:顔料としての二酸化チタン。
使用される裏面フィルムの製造に用いられたポリカーボネート組成物
用いる裏面フィルムは、表1の中の特定の組成を有する粉粒体から厚さ350μmで押出成形された。
フィルムを、表1の組成1から押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成2から押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成3から押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成3aから押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成4から押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成3から押出成形により製造し、接着促進剤(デュポン社製のテドラー(Tedlar)(登録商標)アドヘッシブ68040)を希釈せずフィルム上にナイフ塗布し、120℃で乾燥した。
表1の組成3からなる2つの層の間に、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)(イーストマン社製のイースター(Tastar)(登録商標)DN001)の層を有する多層フィルムを共押出成形により製造した。組成3の層の厚さはそれぞれ50μm、PETG層の厚さは250μmであった。
フィルムを、表1の組成7から押出成形により製造した。
フィルムを、表1の組成7から押出成形により製造し、次いで厚さ50nmのSiOx被膜で被覆した。被覆操作は、真空チャンバー中で、酸素バックグラウンド圧力で、SiOの電子ビーム真空蒸着により行った。
ソーラーモジュールの製造
ソーラーモジュールの製造に関しては、厚さ4mmのガラス板の上に、最初にエチレン/ビニルアセテートフィルム(EVAフィルム)(エティメックス(Etimex)(登録商標)のビスタソーラー(Vistasolar)(登録商標)486.00)、その上に結晶シリコン太陽電池、その上にさらにEVAフィルム、そして最後に例1〜8の中の1つの裏面フィルムを載せた。次いでこの積層体をNPCの真空ラミネーターLM50x50の中に配置した。そのソーラーモジュールを真空ラミネーター中、140℃で26分をかけて貼り合わせた。
DIN EN規格61730−2に基づき、ソーラーモジュールを、蒸気熱試験(85℃、85%相対大気湿度で1000時間、蒸気熱下で放置)で風雨に曝した。フィルムの長期安定性を評価するために、蒸気熱試験を2000時間に延長した。ソーラーモジュールを試験装置から取り出し、500時間後、1000時間後、2000時間後に評価した。2つの最も重要な基準は、裏面フィルムのクラックの生成(フィルムの脆化による)と、剥離(特に縁部分における)である。
蒸気熱試験におけるいろいろなソーラーモジュールの挙動
++:非常に良好;+:良好;0:許容範囲;−:不良。
Claims (15)
- 表面上の少なくとも1種の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルム、
裏面上の少なくとも1種の単層フィルムまたは多層フィルム、
1つまたは複数の太陽電池、
上記の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルムと上記の単層フィルムまたは多層フィルムとの間にある、少なくとも1種の透明プラスチックからなる少なくとも1つの層であって、その中には太陽電池が包埋されている該少なくとも1つの層を有し、
裏面上の上記の単層フィルムまたは多層フィルムが、少なくとも以下の成分を含む組成物からなる少なくとも1つの層を有することを特徴とするソーラーモジュール:
A) 成分A+B+Cの合計量に対して、30〜85重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート;
B) 成分A+B+Cの合計量に対して、7〜70重量部のゴム含有グラフトポリマー;
C) 成分A+B+Cの合計量に対して、0〜60重量部の、ゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは芳香族ポリエステル;
成分Aから成分Cの合計量は100重量部に統一されており、および必要に応じて、
D) 成分A+B+Cの合計量に対して、0〜30重量部の少なくとも1種のポリマー添加剤。 - 上記裏面上のフィルムが、100〜500μmの厚さを有する単層フィルムまたは多層フィルムであることを特徴とする請求項1記載のソーラーモジュール。
- 上記裏面上のフィルムが、多層フィルムであり、該多層フィルムが、水蒸気拡散係数が3g/m2・dより小さく、ガラス転移温度が60〜100℃である熱可塑性プラスチックに基づく少なくとも1つの層を有することを特徴とする請求項1または2に記載のソーラーモジュール。
- 裏面上のフィルムは多層フィルムであり、該多層フィルムは、以下の成分を含む組成物からなる少なくとも2つの層の間にある、熱可塑性プラスチックに基づく少なくとも1つの層を含み、該熱可塑性プラスチックは水蒸気拡散係数が3g/m2・dより小さく、ガラス転移温度が60〜100℃である請求項1から3の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール:
A) 成分A+B+Cの合計量に対して30〜85重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート;
B) 成分A+B+Cの合計量に対して7〜70重量部のゴム含有グラフトポリマー;
C) 成分A+B+Cの合計量に対して0〜60重量部のゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは芳香族ポリエステル、
成分AからCの合計は、100重量部に統一され、および必要に応じて、
D) 成分A+B+Cの合計量に対して0〜30重量部の少なくとも1種の市販のポリマー添加剤。 - 上記の組成物が、成分A+B+Cの合計量に対して5〜40重量部の成分Cを含むことを特徴とする請求項1から4の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記組成物の成分Aが、芳香族ポリカーボネートおよび/または2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)に基づく芳香族ポリエステルカーボネートであることを特徴とする請求項1から5の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記の組成物の成分Bが、ジエンを含有しないゴム、好ましくはアクリレートゴムおよび/またはシリコーンゴム、特に好ましくはシリコーン/アクリレート複合ゴムに基づくグラフトポリマーであることを特徴とする請求項1から6の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記の組成物の成分Bが、以下の成分を含むことを特徴とする請求項1から7の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール:
B.1) 成分Bの全重量に対して、5〜95重量%、好ましくは20〜90重量%、特に好ましくは25〜50重量%の少なくとも1種のビニルモノマー;および
B.2) 成分Bの全重量に対して、95〜5重量%、好ましくは80〜10重量%、特に好ましくは75〜50重量%の1つまたは複数のグラフト基部であって、該グラフト基部は10℃より低い、好ましくは0℃より低い、特に好ましくは−20℃より低いガラス転移温度を有する。 - 上記の組成物の成分Bが、以下のモノマーの混合物であることを特徴とする請求項8記載のソーラーモジュール:
B.1.1) 成分B.1の全重量に対して、50〜99重量%、好ましくは60〜80重量%、特に好ましくは70〜80重量%のビニル芳香族および/または母核が置換されたビニル芳香族、および/またはメタクリル酸(C1〜C8)アルキルエステル;および
B.1.2) 成分B.1に対して、1〜50重量%、好ましくは20〜40重量%、特に好ましくは20〜30重量%の、シアン化ビニル、および/または(メタ)アクリル酸(C1〜C8)アルキルエステル、および/または不飽和カルボン酸の誘導体である。 - 上記の組成物の成分Cが、ビニル芳香族、母核が置換されたビニル芳香族、シアン化ビニル、(メタ)アクリル酸(C1〜C8)アルキルエステル、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸の誘導体からなる群から選択される1つまたは複数のモノマーからなるポリマーまたはコポリマーであることを特徴とする請求項1から9の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記の組成物が、成分A+B+Cの合計量に対して、成分Dを0.01〜20重量部含むことを特徴とする請求項1から10の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記の組成物の成分Dが、潤滑剤、離型剤、熱安定剤および顔料からなる群から選択された少なくとも1種のポリマー添加剤であることを特徴とする請求項1から11の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 上記の組成物の成分Dが、少なくとも1種の白色顔料、好ましくは二酸化チタンを、成分A+B+Cの合計量に対して、0.5から20重量部、好ましくは1〜15重量部、特に好ましくは2〜10重量部含むことを特徴とする請求項1から12の少なくとも1つに記載のソーラーモジュール。
- 請求項1から13の少なくとも1つに記載のソーラーモジュールの製造方法であって、以下の層配置を作製し、次いで貼り合わせることを特徴とする該製造方法:
a)表面用の少なくとも1種の透明ガラス板、プラスチックシートまたはプラスチックフィルム;
b)少なくとも1種の透明プラスチックフィルム;
c)太陽電池;
d)さらに少なくとも1種のb)の透明プラスチックフィルム;
e)裏面用の少なくとも1種の単層フィルムまたは多層フィルム。 - 少なくとも以下の成分を含む組成物からなる少なくとも1つの層を含む単層フィルムまたは多層フィルムのソーラーモジュールの裏面フィルムとしての使用:
A) 成分A+B+Cの合計量に対して、30〜85重量部の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート;
B) 成分A+B+Cの合計量に対して、7〜70重量部のゴム含有グラフトポリマー;
C) 成分A+B+Cの合計量に対して、0〜60重量部の、ゴムを含有しないビニルモノマー系ポリマーまたはビニルモノマー系コポリマーあるいは芳香族ポリエステル;
成分Aから成分Cの合計量は100重量部に統一されており、および必要に応じて、
D) 成分A+B+Cの合計量に対して、0〜30重量部の少なくとも1種のポリマー添加剤。
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