JP2013535365A - ポリオレフィンに基づくソーラーバックシート - Google Patents

ポリオレフィンに基づくソーラーバックシート Download PDF

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Abstract

ソーラーモジュール用の多層状の保護バックシートであって、
(i)任意の最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
前記最上層(i)、前記絶縁層(ii)、及び前記裏層(iii)はポリオレフィンを主成分として含み、ポリオレフィンは、ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)並びにポリプロペンホモ−及びコポリマー(PP)から選択され、好ましくは絶縁層(ii)は、少なくとも210μm又は少なくとも310μmの厚さを有する。
バックシートを含むソーラーモジュール、及びバックシートの製造方法、並びにバックシートを備えるソーラーモジュールの製造方法もまた提供される。

Description

本開示は、ソーラーモジュール、特に、結晶ソーラーモジュール用バックシート、バックシートを含むソーラーモジュール、及び該バックシートの製造方法に関する。バックシートは、ポリエテン(PE)及びポリプロペン(PP)から選択されるポリオレフィンに基づく。
太陽電池の使用は急増している。現在の太陽電池は、典型的には、ウェハーベースの太陽電池(結晶太陽電池又はモジュールとも呼ばれる)及び薄膜太陽電池又はモジュールに分類することができる。ウェハーベースの太陽電池は、結晶シリコン、例えば、単結晶シリコン(c−Si)、ポリ又は多結晶シリコン(poly−Si又はmc−Si)を含有する。ウェハーベースの太陽電池は、典型的には、太陽電池層と呼ばれる互いに半田付けされた一連のウェハーを含む。ウェハーは、一般に約180及び約240μmの厚さである。太陽電池層は、個々のセルユニットと、一端がセルに接続され他端がモジュールから出るバスバーとを接続する、電気配線を更に含み得る。次に、太陽電池層は、封入層及び保護層に積層され、耐候性モジュールを形成する。広くは、ウェハーベースの太陽電池から得られる太陽電池モジュールは、前方の受光側から後方の非受光側まで、(1)最上層、(2)上部封入層、(3)太陽電池層、(4)後部封入層、及び(5)一般にバックシート、をこの順で含む支持体層を備える。別々の上部及び後部封入層を有する代わりに、後で太陽電池層を組み込む封入層が1つだけ存在してもよい。
最上層は、典型的にはガラスシートである。かかる太陽電池モジュールで使用される封入層は、脆弱な太陽電池を封入して保護するように、また、これらを最上層に接着するように設計される。典型的な封入(encapusulant)層は、エチレン酢酸ビニル(EVA)ポリマーを含む。
支持体層は、典型的には、多層状の保護材である保護バックシートを含む。バックシートは、典型的には、ソーラーモジュールの電気絶縁を提供し、ソーラーモジュールを環境(主に水分)の影響から保護する。バックシートは、典型的には、異なる材料からの多層を備え、各材料及び層は、異なる目的に役立つ。通常、材料の少なくとも1つはフルオロポリマーを含む。フルオロポリマーの他に多く使用される材料としては、ポリエテンテレフタレート(PET)ポリマー又はポリエテンナフタレート(PEN)ポリマーが挙げられる。この構成は、原料が比較的高価であるので、経済的不利益をもたらす。多くの場合、個々の層の十分な結合力を得て互いに結合し、かつソーラーモジュールの封入層に結合するために、結合層又は他の追加構成要素を提供する必要があり得、このことが更にコストを増大させる。他の市販型のバックシートは、ポリエステル及び/又はポリアミドの層を備える。多くの従来技術の材料の欠点は、単一処理工程で個々の層を多層バックシートに結合することができず、その代わりに、個別に及び順次に共に結合されなければならず、これは、加工コストを更に増大させ、また、特に長期安定性要件の観点から比較的不安定な層間結合の原因ともなり得る。
一態様において、ソーラーモジュール用の多層状のバックシートが提供され、前記多層状のバックシートが、
(i)任意の最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、
をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
最上層(i)、絶縁層(ii)、及び裏層(iii)は、ポリオレフィンを主成分として含み、ポリオレフィンは、ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)並びにポリプロペンホモ−及びコポリマー(PP)から選択される。
別の態様において、1つ以上の太陽電池と1つ以上の封入層とを含み、かつバックシートを更に備えるソーラーモジュールが提供される。
更なる態様において、バックシートの製造方法が提供され、該方法は、
層(i)、(ii)、及び(iii)を作製するための組成物を提供することと、
組成物を多層状の物品へと共押出し、任意に架橋することと、を含む。
更に別の態様において、バックシートをソーラーモジュールに真空積層することを含むソーラーモジュールの製造方法が提供される。
太陽光電池モジュールの概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。 本開示によるバックシートの実施形態の概略断面図。
本開示の実施形態を詳細に説明するのに先立ち、本開示はその用途において以下の説明文に記載される構成の細部及び要素の配列に限定されない点は理解されるべきである。本発明には他の実施形態が可能であり、本発明は様々な方法で実施又は実行することが可能である。また、本明細書で使用する語法及び専門用語は、説明を目的としたものであり、発明を限定するものとして見なされるべきでない点は理解されるべきである。
本明細書で使用するとき、用語「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「含有する(containing)」、「特徴とする(characterized by)」、「有する(has)」、「有する(having)」、又はこれらのあらゆる変形は、非排他的包含を含むことを意図している。例えば、列挙された構成要素を含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもこれらの構成要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないか又はこのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に本来備わっている他の構成要素及び等価物が含まれていてもよい。更に、そうでないことが明示されていない限り、「又は(or)」は包含的論理和を指すものであって、排他的論理和を指すものではない。
本明細書で使用するとき、用語「からなる(consisting of)」とは、限定を意味し、特定の材料又は工程及びそれらの等価なものだけを含む事を意味する。
「a」又は「an」の使用は、「1以上」を包含することを意味する。
本明細書中に引用されている何らかの数値範囲は、指定された終点、更にその範囲内の全ての整数および分数を含むものとする。例えば、1%〜50%の範囲は省略形であり、1%及び50%、更に1%〜50%の値、例えば、2%、40%、10%、30%、1.5%、3.9%などを明示的に開示することを意図している。
用語「コポリマー」は、2種以上のモノマーを含有するポリマーを指すために用いられる。
本開示は、ソーラーモジュールの裏側用の保護シート、即ち、ソーラーモジュールの、受光側と反対にある保護シートを提供する。かかるシートはバックシートと呼ばれる。本開示はまた、バックシートを備えるソーラーモジュールと、その製造方法を提供する。
保護シート材(バックシート)は電気絶縁を提供する。典型的には、バックシートは、少なくとも10kV又は少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する。バックシートは、ソーラーモジュールの機械的保護も提供する。典型的には、バックシートは、少なくとも50%の破断点伸びと、少なくとも20MPaの引張り強度とを有する。本明細書で提供されるバックシートの特定の利点は、熱及び水分への暴露に対する長期的な電気的及び機械的保護を提供することである。本明細書で提供されるバックシートの機械的及び電気的特性は、例えば、実験の項に記載されるような100時間にわたる圧力釜による調理などの極端な熱及び水分条件に暴露された後に、劣化しない又は比較的低度までしか劣化しないことが見出されている。
一実施形態において、バックシートは、約0.22mm〜0.80mm、0.35mm〜約0.70mm、又は約0.40mm〜約0.65mmの総厚さを有する。本開示の利点は、そのように薄い厚さのバックシートが、本明細書の他の箇所に記載されている特性の全て又は少なくともいくつかを既に提供し得るということである。
本明細書で提供されるバックシートは、層状構造を有する。上(バックシートのソーラーモジュールに連結されることになる側)から見ると、バックシートは、層(i)、(ii)、及び(iii)をこの順で備える。層(i)と(ii)、若しくは(ii)と(iii)、又は(i)、(ii)と(iii)との間には、他の層が存在していてもよく、又は存在していなくてもよい。層(i)の上側、若しくは層(iii)の裏側、又は層(i)が存在しない場合には層(ii)の上側を覆う他の層が存在していてもよく、又はしていなくてもよい。
層(i)は、「最上層」と呼ばれ、任意の層であるが、存在するのが好ましい。
層(ii)は、本明細書では「絶縁層」と呼ばれ、この層がバックシートの電気絶縁の全て又は大部分を提供することを意味する。しかしながら、電気絶縁の提供に他の層が関与していないことを意味するものではなく、実際には他の層も十分に提供することができる。
層(iii)は、本明細書では「裏層」と呼ばれる。その主な目的は、層(ii)を劣化から保護することである。
バックシートは表面処理されてもよく、又はバックシートの少なくとも片面が表面処理されてもよい。表面処理は、別の層に対する適合性若しくは付着力を改善するため、又は機能的若しくは装飾的パターン若しくは構造を提供するために実施され得る。
バックシートは、その外側の一方又は両方に、円滑面又は粗面を有してもよい。粗面は、バックシートが太陽電池モジュールに含められるときに、積層プロセス中の脱気を容易にする。粗面は、取り扱い中に表面粗さを維持するように、シートの押出及びその後の急冷の間に、機械的エンボス加工によって又はメルトフラクチャーによって形成されることができる。
例えば、接続箱のような外部部品又はマウント材料といった他の基材の接着を改善するための表面処理の典型的な例には、コロナ処理のようなプラズマ処理が含まれる。コロナ処理は、例えば、空気若しくは窒素雰囲気又は他の好適な雰囲気下で行われることができる。
層(i)、(ii)、及び/又は(iii)は、ポリエテン(PE)及び/又はポリプロペン(PP)ポリマーを主成分として含有する。「主成分」とは、層の重量を基準として重量パーセントで表わされるとき、この構成成分が最大量で存在することを意味する。PE及び/又はPPポリマーは、50重量%超、若しくは更に75重量%超、又は更に90重量%超の量で存在するのが好ましい。重量パーセントは、それらが含まれる層の重量を基準としている。
ポリエテンポリマー(PE)は、エテンのホモ及びコポリマー、即ち、エテン由来の繰り返し単位を含むポリマーを含む。
PEポリマーは、典型的には、50モル%超、好ましくは60モル%超、又は80モル%超、及びより好ましくは少なくとも95モル%、若しくは99モル%超、又は100モル%のエテン由来の単位を含有する。
好適なコモノマーとしては、アルケン、特にα−オレフィン、例えば非限定的に、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書の他の箇所で使用されるアルケンは、炭素−炭素二重結合を1つ有する炭化水素、及び炭素−炭素二重結合を2つ有する炭化水素を含む。α−オレフィンは、分岐状又は環状又は直鎖状であってもよい。更なる例としては、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンが挙げられる。好適なa−オレフィンは、一般に、最大20個の炭素原子の末端炭素−炭素二重結合を有する一般式(C2n)の炭化水素を含む。
一実施形態において、PEポリマーは、99モル%超のエテン由来の繰り返し単位を含むPEホモ−又はコポリマーから選択され、PEコポリマーは、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも80%、及び最も好ましくは少なくとも95モル%のエテン由来の繰り返し単位と、アルケンから選択される1種以上のコモノマー、特にα−オレフィンと、を含む。
ポリプロペンポリマー(PP)としては、プロペンのホモ−及びコポリマー、即ち、プロペン由来の繰り返し単位を含むポリマーが挙げられる。
PPポリマーは、典型的には、50モル%超、好ましくは60モル%超、又は80モル%超、及びより好ましくは少なくとも95モル%、若しくは99モル%超、又は100モル%のプロペン由来の単位を含有する。
好適なコモノマーとしては、アルケン、特に、エテン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、及びこれらの組み合わせなどであるがこれらに限定されないα−オレフィンが挙げられる。本明細書の他の箇所で用いられるアルケンとしては、1つの炭素−炭素二重結合を有する炭化水素、及び2つの炭素−炭素二重結合を有する炭化水素が挙げられる。α−オレフィンは、分岐状若しくは環状又は直鎖状であってもよい。更なる例としては、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンが挙げられる。
一実施形態において、PPポリマーは、99モル%超のプロペン由来の繰り返し単位を含むPPホモ−又はコポリマーから選択され、PPコポリマーは、少なくとも50%好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも80%、及び最も好ましくは少なくとも95モル%のプロペン由来の繰り返し単位と、アルケンから選択される1種以上のコモノマー、特にα−オレフィンと、を含む。
層を調製する際に使用されるPE及びPPポリマーは、少なくとも100℃の融点を有することができる。PE及びPPポリマーは、直鎖又は分枝鎖であってもよい。PE及びPPポリマーはまた、グラフトポリマー、ブロックポリマー、コアシェルポリマー、又はこれらの組み合わせであってもよい。これらのブレンドもまた使用することができる。
好適なPEポリマーの例としては、UHMWPE、HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、VLDPEが挙げられるが、これらに限定されない。UHMWPE(超高分子量ポリエテン)は、1×10g/モル超、通常3.1〜5.67ミリオンg/モルの分子量を有するポリエチレンポリマーである。典型的には、0.930〜0.935g/cmの密度を有する。HDPE(高密度ポリエテン)は、0.941g/cm以上の密度を有するポリエチレンポリマーである。MDPE(中密度ポリエテン)は、0.926〜0.940g/cmの密度範囲を有するポリエチレンポリマーである。LLDPE(鎖状低密度ポリエテン)は、0.915〜0.925g/cmの密度範囲を有するポリエチレンポリマーである。LDPE(低密度ポリエテン)は、0.910〜0.940g/cmの密度範囲を有するポリエテンポリマーである。VLDPE(超低密度ポリエテン)は、0.880〜0.915g/cmの密度範囲を有するポリエテンポリマーである。本明細書で提供されるバックシートにおいては、同じ構造のポリマーだけ(例えば、分枝ポリマーのみ又は線状ポリマーのみ)を使用することができるだけでなく、異なる構造のポリマー(例えば線状ポリマー及び非線状ポリマーなど)も使用することができることが見出されている。例えば、1つの層は、HDPEなどの線状物質で調製されてもよく、別の層は、LDPEなどの非線状物質で調製されてもよい。
ポリエテン及びポリプロペンは安価な原材料である。したがって、本明細書で提供されるバックシートの利点は、低原材料コストで作製することができることである。それでも、バックシートは、本明細書に記載されるような水分及び熱の下で望ましい機械的特性、例えば、破断点伸び及び/又は引張り強度、電気絶縁及び/又は長期間安定性などを有する。本発明のバックシートの別の利点は、バックシートの層のいくつか又は更に全ては、原則として、同じ又は少なくとも同じ化学型のポリマー材料から作製され得ることである。これは、層が、同一又は類似の化学組成を有する材料から作製され得ることを意味し、したがって、同様の粘度又は密度を有し得ることを意味する。この点で同様に、偏差が10%未満であることを意味する。このことは、個々の層の十分な結合をもたらすために結合層、プライマー、又は接着剤層を必要としないといったように、層の互いに対する適合性を増大させる。その代わり、層は共押出により作製されることができ、接着剤等の使用を回避することが可能である。共押出により、バックシート又はその主要構成要素は、単一処理工程で作製されることができる。例えば、層(i)及び(ii)、若しくは(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)は、同時に共押出されてもよい。したがって、好ましい実施形態では、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に他の層が存在しない。そのような実施形態では、それぞれの層は、連続した共通の界面を形成し得る。
したがって、本開示の別の利点は、本明細書に記載される特性のいくつか又は全てを有するバックシートを、他のポリマー又は他の材料からの層を必要とせずに整製することができることである。したがって、本明細書で提供されるバックシートは、次のポリマー又はポリマー層の1つ以上又は全てを含まない:フルオロポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリテレフタレート(polyterepthalates)、ポリアセテート、例えば、ポリビニルアセテート。又は、エチルビニルアセテート、ポリカーボネート、若しくはポリアクリレート。
一実施形態において、本明細書で提供されるバックシートは、上述されたポリエテンポリマーを含有し、ポリプロペンポリマーを含まない。
別の実施形態において、本明細書で提供されるバックシートは、上述されたポリプロペンポリマーを含有し、ポリエテンポリマーを含まない。
バックシートはまた、結合層を含まなくてもよい。結合層は、2つの異種ポリマー間のポリマー層であり、異種ポリマー層を結合する。異種ポリマー層は、2つの異なる化学的分類の層である。典型的には、2種類の異種ポリマーは、結合層がなければ互いに結合しない又は結合しにくい。異種ポリマーは、繰り返し単位の大部分が異なるモノマー由来であるポリマー(例えば、ポリエステルに対してポリアミド)である。結合層ポリマーの例としては、ヒドロキシル基、エポキシ基、若しくはアミン基、カルボン酸基、又は無水物基などの官能基を含有するように変性されたポリマーが挙げられる。
層(i)及び/又は(ii)及び/又は(iii)のPE又はPPポリマーは、組み立てられたバックシートへと架橋された形態で存在するのが好ましいが、バックシートの準備段階で架橋されていない形態で使用されてもよい。層は、架橋されていないポリマーで調製されてもよいが、後で個別に又は組み合わされて架橋されてもよい。例えば、層(ii)及び(iii)、若しくは層(i)及び(ii)、又は好ましくは層(i)、(ii)及び(iii)は、一緒に架橋に供される。架橋は、化学的又は物理的に行われることができるが、後者が好ましい。化学的架橋では、組成物は、後述のように架橋剤を含有する。架橋剤は、化学反応により又は照射(典型的には紫外線照射)により熱的に活性化され得る。物理的架橋では、架橋は、ポリマーをγ−若しくはβ−照射、又はe−ビーム照射で照射することにより達成される。架橋剤は必要でなく、存在しなくてもよい。好ましくは、架橋は、全ての層(即ち、(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii))のバルク照射によって行われる。
層は、同じ又は異なる架橋方法又は架橋剤によって架橋されてもよく、並びに層は、一緒に又は個別に同じ架橋プロセスを受けてもよい。物理的架橋と化学的架橋の組み合わせを用いることも可能である。
一実施形態において、層(i)、(ii)及び(iii)は全て、を75モル%超、若しくは85モル%、又は95モル%超のエテン由来の単位含有するポリエテンポリマーを主成分として含有する。層は、例えば、e−ビーム照射などであるがこれに限定されない物理的架橋によって架橋されるのが好ましい。好ましくは、少なくとも層(ii)及び(iii)は架橋される。使用する線量及び/又は加速電圧は、バックシートの所望の性能及び特性に応じて最適化され得る。1回又は複数回の処理で適用することができる典型的な総線量は、10Mrad超又は16Mrad超、例えば、20Mrad、25Mrad、30Mrad、39Mrad、40、Mrad、43Mrad、47Mrad、50Mrad、56Mradであり得る。あるいは、線量は、200Mrad未満、例えば、195Mrad、175、Mrad、146Mrad、135Mrad、124Mrad、112Mrad、108Mrad、92Mrad、又は85Mradであってもよい。あるいは、線量は、80Mrad未満、例えば、73Mrad、62Mrad、又は51Mradであってもよい。典型的な加速電圧は、50〜500kV、例えば、70kV、80kV、90kV、100kV、110kV、120kV、130kV、140kV、150kV、160kV、170kV、180kV、190kV、200kV、210kV、220kV、230kV、240kV、250kV、260kV、270kV、280kV、290kV、300kV、310kV、320kV、330kV、340kV、350kV、360kV、370kV、380kV、390kV、400kV、410kV、420kV、430kV、440kV、450kV、460kV、470kV、480kV、490kVであってもよい。
一実施形態において、層(i)、(ii)及び(iii)は全て、75モル%超、若しくは85モル%超、又は95モル%超のプロペン由来の単位を含有するポリプロペンポリマーを主成分として含有する。層は、例えば、e−ビーム照射などであるがこれに限定されない物理的架橋によって架橋されるのが好ましい。好ましくは、少なくとも層(ii)及び(iii)は架橋される。
層(i)、(ii)及び(iii)の組み合わせ、又は個々の層(i)、(ii)及び(iii)は、少なくとも10kV若しくは少なくとも20kVの電気絶縁破壊電圧、及び/又は本明細書に記載される機械的特性のいくつか又は全てを、提供するのに有効な厚さを有し得る。典型的には、少なくとも210μm、又は少なくとも310μmの厚さで十分であり得る。
いくつかの実施形態において、層(i)、(ii)及び(iii)は、互いに対して直接結合されている。そのような実施形態では、(i)、(ii)又は(iii)の間に接着促進層が存在してもよいが、さもなければこれらの層は接触する。いくつかの実施形態では、層(i)、(ii)及び(iii)の間に層は存在せず、層は、例えば共押出により、隣接する層に直接結合されている。
バックシートの個々の層が、ここでより詳細に説明される。
最上層(層(i)):
最上層は任意の層である。最上層は、バックシートの最上部に位置付けられる、即ち、ソーラーモジュールの封入層、あるいは封入層を覆う層の表面又は複数の層(例えば、必要に応じて接着剤層又は結合層)と接触することになる位置に位置付けられる。より詳細には、ソーラーモジュールの受光側と反対側である封入層(又はこれを覆う層、層の表面、若しくは複数の層)と接触する。しかしながら、層(i)の上面は、他の層、例えば、後述のような中間層で覆われてもよい。層は、表面パターン又は表面構造を提供するために、若しくは上述のように表面を粗面化するために、又は上述のように基材又は表面への接着を向上させるために、表面処理されてもよく、又はされなくてもよい。
最上層は、存在する場合、層(ii)又は(iii)と同じポリマー組成であってもよく、あるいは異なる組成であってもよい。
最上層(i)は、例えば、ソーラーモジュール又はバックシートへと色を導入するために、あるいは情報又は装飾を表す着色されたパターンを導入するために望ましくあり得る。このような色又はパターンは、最上層に印刷することにより、又は顔料若しくは顔料の組み合わせを含有する最上層を使用することにより、導入することができる。好ましい実施形態では、最上層(i)は、白色顔料及び/又は反射粒子を含有する。この実施形態では、最上層(i)は白色であり得る。透明性がなくてもよい。このような最上層(i)を有することにより、光を反射することでソーラーモジュールの効率を高めることができ、更に又は代わりに、光及び/又は紫外線照射が層(ii)を伝って移動するのを防止又は妨害することにより、層(ii)を劣化から保護することが可能である。
したがって、最上層は、典型的には着色される、又は少なくとも顔料を含有する。典型的な顔料には、無機顔料、好ましくは白色顔料が含まれる。白色顔料の典型的な例としては、酸化チタン、例えば非限定的にTiO、若しくは酸化亜鉛、例えば非限定的にZnO、又はこれらの組み合わせが挙げられる。その他の顔料としては、緑、赤、及び青の顔料が挙げられる。しかしながら、最上層はまた、黒色であってもよい(即ち、黒色顔料又はカーボン粒子を含有してもよい)。層は、最大で1重量%、最大で4重量%、又は最大で20重量%の顔料又は反射粒子を含有してもよい。好ましい反射粒子は、反射するガラス粒子である。
最上層はまた、顔料に加えて、紫外線安定剤、例えば以下に記載されるものを含有してもよい。
最上層はまた、顔料に加えて、酸化防止剤、例えば以下に記載されるものを含有してもよい。
最上層はまた、顔料に加えて、架橋剤、例えば以下に記載されるものを含有してもよい。
最上層はまた、顔料に加えて、難燃剤、例えば以下に記載されるものを含有してもよい。
最上層は更に、アンチドリップ剤(anti-dripping agents)、例えば以下に記載されるものを含有してもよい。
最上層は、典型的には、約10μm〜約150μm、又は約50μm〜約100μmの厚さを有してもよい。
最上層は、架橋PEポリマー、架橋されていないPEポリマー、架橋PPポリマー、又は架橋されていないPPポリマーを含有してもよい。好ましくは、最上層は架橋PEポリマーを含有する。いくつかの実施形態において、PEポリマーは高密度PEであってもよく、例えば高密度PEからなる。いくつかの実施形態において、PEポリマーは低密度PEであってもよく、例えば低密度PEからなる。
最上層は、一般に、アイオノマー又は酸コポリマーを含まない。
最上層は絶縁層(ii)と連続界面を形成し得る、又は最上層は、1つ以上の中間層によって層(ii)から分離されてもよい。後者はあまり好ましくない。
絶縁層(層(ii)):
最上層(i)がない場合、及びバックシートがソーラーモジュールに取り付けられていない場合には、絶縁層は、バックシートの一番外側の上部層であり得る。この層は、パターン若しくは構造を形成するため、又は上述のように表面を粗面化するために表面処理されてもよく、又はされなくてもよい。ソーラーモジュールに組み込まれる場合、絶縁層は、この場合にはソーラーモジュールの後部封入層と直接接触することができ、又は絶縁層は、1つ以上の中間層、例えば任意の中間層若しくは接着剤層などによって、後部封入層から分離されてもよい。最上層(i)が存在する場合、層(ii)は、層(i)と層(iii)との間に設置される。
絶縁層は、少なくとも10kV、又は少なくとも20kVのバックシートの絶縁破壊電圧を提供するのに十分な厚さを有する。最適な厚さは、層の化学組成によって異なる。典型的には、層は、少なくとも150mm、少なくとも210μm、少なくとも310μm、又は少なくとも350μmの厚さを有する。層の上限は、材料コスト及びバックシートの機械的特性によって決定されるが、典型的には1,000μm未満である。
絶縁層は、典型的には、上述されたPEポリマーとPPポリマーとを含む。好ましくは、ポリマーは架橋され、最も好ましくはポリマーは架橋PEポリマーである。層(ii)の化学組成は、層(iii)と同じであってもよく、又は異なっていてもよく、かつ(i)と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。層(ii)のレオロジー特性、例えば、粘度及び/又は密度は、層(i)及び/又は(iii)のレオロジー特性と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。
層(ii)は、例えば、層の総重量を基準として、最大で約10重量%、好ましくは最大で約5重量%、及びより好ましくは最大で約1重量%の酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤に加えてまたはその代わりに、層は、例えば、層の総重量を基準として、最大で約10重量%、好ましくは最大で約5重量%、及びより好ましくは最大で約1重量%の紫外線安定剤を含有してもよい。
酸化防止剤及び/又は紫外線安定剤に加えて、又はその代わりに、層(ii)は、以下に記載されるもののようなアンチドリップ剤を含有してもよい。典型的な量は、層の重量を基準として、最大で1重量%、又は最大で10重量%である。
好ましくは、層(ii)はカーボン粒子を含有しない(その理由は、層の絶縁特性を低減する可能性があるからである)。
好ましくは、層(ii)は、有機又は無機顔料を含有しない。好ましくは、層(ii)は、カーボン粒子及び顔料を含有しない。つまり、一実施形態では、層(ii)は、以下に記載されるもののような顔料を含まない。好ましくは、層(ii)は、カーボン粒子を含まない、又はカーボン粒子及び顔料を含まない。「含まない」とは、本明細書で使用する場合、層の重量を基準として、0〜1重量%未満、若しくは0重量%〜0.1重量%未満、又は0重量%〜0.01重量%未満、あるいは0%(検出限界内)であることを意味する。
より好ましくは、層(ii)は、後述のような難燃剤及び酸化防止剤以外の添加剤を一切含有しない。
層(ii)は、層の重量を基準として、最大で35重量%%又は最大で30重量%の難燃剤を含有することができ、なおかつ少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有することが見出されている。したがって、層(ii)は、層の重量を基準として、最大で35重量%%、最大で30重量%%、最大で20重量%%、又は最大で10重量%の難燃剤を含有してもよい。
上記に加えて又はその代わりに、層はアンチドリップ剤も含有してもよい。
したがって、本明細書で提供されるバックシートの別の利点は、バックシートは、層当たり最大で20%又は最大で30重量%の難燃剤又は難燃剤及びアンチドリップ剤を装填することができ、したがって、良好な抗燃焼挙動(anti-burning behaviour)を有するが、それでも本明細書に記載される機械的、電気的、及び熱的、並びに水分特性を提供することができることである。
単一絶縁層の代わりに、バックシートは、前述の通り多数の絶縁層を含んでもよい。1つ以上の副層を有する絶縁層を使用することも可能である。例えば、絶縁層(ii)は、上述されたPE及び/又はPPポリマーを含む1つ以上の副層を含んでもよく、ポリマーは、同一ポリマーであってもよく、又は独立して選択されてもよく、かつ、絶縁層(ii)の望ましい厚さとして上述された総厚さを作り出す。
裏層(層(iii)):
この層は、層(ii)を環境から保護する。この層は、層(ii)と同じ又は異なるポリオレフィンを含有してもよい。層(iii)は、典型的にはカーボン粒子を含有する。しかしながら、層(iii)は、顔料、例えば層(i)に関して上述した白色顔料を含むことも可能であり得る。この材料は、広範囲の熱、湿気、又は紫外線処理の際に、わずかな黄変のみを示すだけの十分な耐性を有することが見出されている。カーボン粒子は、修飾、例えば、表面処理、被覆されてもよく、官能基化された基(例えば、化学修飾剤との化学反応により、又は化学物質の吸着により)を含有してもよい。カーボン粒子は、グラファイト、フラーレン、ナノチューブ、煤、カーボンブラック類(例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック)を含む。典型的には、層(iii)は、層の重量を基準として、約1重量%〜約6重量%、又は最大で約10重量%のカーボン粒子の層を含有してもよい。カーボン粒子の装填を増加させてもよいが、その場合、層は電子伝導性となり得る。この場合、層は、ソーラーモジュールに組み込まれるときに設置される必要があり得る。
典型的には、層(iii)は、相当量のカーボン粒子が存在するため、黒色である。しかしながら、層は、顔料又は塗料が使用される場合には異なる色であり得る。
更に又は代替として、カーボン粒子層(iii)は他の添加剤を含有してもよい。かかる添加剤としては、酸化防止剤、例えば、以下に記載されるものが挙げられる。他の添加剤としては、紫外線吸収剤、例えば、以下に記載されるもの、以下に記載されるような架橋剤、以下に記載されるもののような難燃剤、及びアンチドリップ剤が挙げられる。これら成分の量は、個別に又は組み合わされて、約1重量%から、最大で10重量%であり得る。
典型的には、層(iii)は、約50〜約100μmの厚さを有し得る。
層(iii)は、層(ii)と直接接触していてもよく、又は1つ以上の中間層の存在により層(iii)から分離されてもよい。好ましくは、層(ii)と共に連続界面を形成する。これは、層(ii)と(iii)との間に結合層、プライマー、又は接着剤が存在しないことを意味する。
層(iii)は、架橋PE又はPPポリマー、好ましくは架橋PEポリマーを含み得る。いくつかの実施形態において、PEポリマーは高密度PEであってもよく、例えば高密度PEからなる。いくつかの実施形態において、PEポリマーは低密度PEであってもよく、例えば、低密度PEからなる。
しかしながら、層(iii)は、架橋されていないポリマーから調製されてもよく、組み立て後に架橋される。
層(iii)は、層の重量を基準として、最大で35重量%又は最大で30重量%の難燃剤を含有することができ、なおかつ、層(ii)を前述の通り使用した場合、バックシートは少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有することが見出されている。したがって、層(iii)は、層の重量を基準として、最大で35重量%、若しくは最大で重量30%、又は最大で20重量%、あるいは最大で10重量%の難燃剤を含有してもよい。
一実施形態において、層(ii)及び(iii)は、それぞれ、それぞれの層の重量を基準として、最大で10%、若しくは最大で20%、又は更に最大で30重量%の難燃剤を含有してもよい。
任意の層(iv)、(v)、(vi):
更に望ましい特性を導入するために又は既存の特性を強化するために、1つ以上の任意の層がバックシートに導入されてもよい。
例えば、例えば、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は、層(i)がない場合には層(ii)の上、若しくは層(iii)の裏側に任意の層(iv)を導入することによって、着色された層又は装飾若しくは情報を表示するパターンを含む層が、バックシートに導入されてもよい。かかる着色された層は、前述のポリオレフィン、及びその上に印刷された又は表面処理によって該層の表面へと導入された、情報又は装飾を表示する顔料又はパターンを含んでもよい。
一実施形態において、任意の層(iv)はポリオレフィン層であり、層(ii)、若しくは層(iii)、又は層(ii)及び(iii)と同じポリオレフィンを含有する。任意の層(iv)は、典型的には、約5〜約100μmの厚さを有する。
透湿速度を更に低減するために、金属層(v)、例えばアルミ箔などの金属箔を、バックシートへ、例えば、層(ii)と(iii)との間に取り入れてもよい。層(iii)の裏側、即ち、層(ii)とは反対側に、金属箔を提供することも可能である。この場合、気候及び環境による劣化から金属膜を保護するために、金属箔は、1つ以上の付加的な層で覆われ、該層はまた、前述の通りポリオレフィンを含有するポリオレフィン層であってもよい。任意の層(v)の厚さは、使用する材料の種類に基づいて、5〜100μmの範囲内であり得る。
別の任意の層としては、1つ以上の外部保護層(vi)が挙げられる。保護層は、その片側がバックシートの裏側に面し、反対側が環境に面する。組み込まれる場合、保護層は、ソーラーモジュールの非受光側から環境に暴露され得る。この層は、ポリウレタン、ポリアリレート、シリコーン、フルオロポリマー、及びこれらの組み合わせを含んでもよく、又は前述の通り層(i)、(ii)又は(iii)で使用されるもののようなポリオレフィンを含有してもよい。紫外線安定性、熱安定性、及び耐酸化又は腐食性を更に高める添加剤を含有してもよい。難燃剤を含有してもよく、又は耐スクラッチ特性又は洗浄しやすい特性を提供してもよい。バックシートの外側に黒以外の別の色を提供する、着色された層であってもよい。
この層の厚さは、使用する材料の種類に基づいて、1〜500μmの範囲内であり得る。
最外層としてポリオレフィン以外の材料を適用する必要がある場合、外側のポリオレフィン層の表面エネルギーは、付着力を得るために、適切な表面改質方法(コロナ処理等)によって増大される必要があると思われる。代替方法としては、接着剤、プライマー、又は結合層の使用が挙げられる。
寸法安定性及び取扱適性を更に高めるために、1つ以上のスクリム又はネット層もまた存在し得る。こうしたスクリム又はネットは、例えば、押出被覆によって、層(i)と(ii)との間、若しくは(ii)と(iii)との間、又はこれらの全ての間に組み込まれることができる。スクリム又はネット層はまた、層(iii)と別の層との間に導入されてもよい。スクリム又はネットタイプの層はまた、焼成の間のアンチドリップ性能を改善することができる。スクリム又はネット層は、ポリマー若しくはプラスチック材料、又は有機若しくは無機繊維の、網状又は不織布の層であり得る。
架橋剤:
化学的架橋剤は、熱的に又は照射によって活性化される。典型的な化学的架橋剤としては、ビニル−トリ−エトキシ又はビニルトリメトキシシランなどであるがこれらに限定されない、ビニル−シランが挙げられる。これらは、PE又はPPポリマーとブレンドされてもよく、又は共重合されてもよい。他の種類の化学架橋剤としては、分解してラジカルを生成するラジカル架橋剤が挙げられる。これらラジカルはその後、架橋反応を引き起こす。例としては、過酸化物及びアゾ化合物が挙げられるが、これらに限定されない。照射によって活性化される架橋剤の例としては、ベンゾフェノンが挙げられるが、これらに限定されない。
典型的には、架橋剤は、PE又はPPポリマー中に分散される、あるいはPE又はPPポリマーとブレンドされる。
酸化防止剤:
酸化防止剤は、ポリオレフィンと適合性がある、幅広い既知の酸化防止剤から選択されることができる。例としては、フェノール系又は亜燐酸系酸化防止剤、例えば、アルキル化モノフェノール、アルキルチオメチルフェノール、ヒドロキノン、アルキル化ヒドロキノン、トコフェロール、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキリデンビスフェノール、アクリルアミノフェノールが挙げられるが、これらに限定されない。他の例としては、O−、N−、及びS−ベンジル化合物、ヒドロキシベンジル化マロネート、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、トリアジン化合物、アミン性酸化防止剤、アリールアミン、ジアリールアミン、ポリアリールアミン、オキサミド、金属不活性剤、亜リン酸塩、ホスホネート、ベンジルホスホネート、アスコルビン酸(ビタミンC)、過酸化物を分解する化合物、ヒドロキシルアミン、ニトロン、ベンゾフラノン、インドリノン等、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。より好ましくは、酸化防止剤は、ビスフェノール系酸化防止剤のクラスのメンバーである。好適な特定のビスフェノール系酸化防止剤としては、2,2’−エチリデンビス(4,6ジ−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(2−t−ブチル−5−メチルフェノール)、2,2’−イソブチリデンビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール)、及び2,2’−メチレンビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール)が挙げられる。いくつかの市販のビスフェノール系酸化防止剤としては、ANOX 29、LOWINOX 22M46、LOWINOX 44B25、及びLOWINOX 22IB46が挙げられる。
紫外線吸収剤:
紫外線吸収剤の典型的な例としては、トリアジン、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルトリアジン、安息香酸のエステル、及びこれらの2つ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。更なる例としては、環状アミンが挙げられる。例としては、第二級、第三級、アセチル化、N−ヒドロカルビルオキシ置換、ヒドロキシ置換N−ヒドロカルビルオキシ置換、又はその他の置換環状アミンが挙げられ、一般にアミン官能基に隣接する炭素原子上の脂肪族基の置換の結果としての立体障害の程度によって更に特徴付けられる。かかる化合物は、一般にHALS(ヒンダードアミン系光安定剤)と呼ばれる。HALSは抗酸化性も有し、上述された酸化防止剤に加えて又はその代わりに使用することができる。HALSの具体的な例としては、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−アリル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−ベンジル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)スクシネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)n−ブチル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルマロネート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジンとコハク酸の縮合物、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミンと4−第三オクチルアミノ−2,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジンの直鎖状又は環状縮合物、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ニトリロトリアセテート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタン−テトラカルボキシレート、1,1’−(1,2−エタンジイル)−ビス(3,3,5,5−テトラメチルピペラジノン)、4−ベンゾイル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)−2−n−ブチル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンジル)マロネート、3−n−オクチル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]デカン−2,4−ジオン、ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジル)スクシネート、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミンと4−モルホリノ−2,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジンの直鎖状又は環状縮合物、2−クロロ−4,6−ビス(4−n−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)−1,3,5−トリアジンと1,2−ビス(3−アミノ−プロピルアミノ)エタンの縮合物、2−クロロ−4,6−ジ−(4−n−ブチルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)−1,3,5−トリアジンと1,2−ビス−(3−アミノプロピルアミノ)エタンの縮合物、8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]デカン−2,4−ジオン、3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ピロリジン−2,5−ジオン、3−ドデシル−1−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ピロリジン−2,5−ジオン、4−ヘキサデシルオキシ−と4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンの混合物、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミンと4−シクロヘキシルアミノ−2,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジンの縮合物、1,2−ビス(3−アミノプロピルアミノ)エタンと2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン並びに4−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンの縮合物(CAS登録番号[136504−96−6])、N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−n−ドデシルスクシンイミド、N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−n−ドデシルスクシンイミド、2−ウンデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1−オキサ−3,8−ジアザ−4−オキソ−スピロ[4,5]デカン、7,7,9,9−テトラメチル−2−シクロウンデシル−1−オキサ−3,8−ジアザ−4−オキソスピロ[4,5]デカンとエピクロロヒドリンの反応生成物、1,1−ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルオキシカルボニル)−2−(4−メトキシフェニル)エテン、N,N’−ビス−ホルミル−N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン、4−メトキシ−メチレン−マロン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジンとのジエステル、ポリ[メチルプロピル−3−オキシ−4−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)]シロキサン、マレイン酸無水物−[α]−オレフィン−コポリマーと2,2,6,6−テトラメチル4−アミノピペリジン又は1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−アミノピペリジンとの反応生成物が挙げられるが、これらに限定されない。
ヒドロキシ置換されたアルコキシ基によりN原子上で置換された立体障害性アミンの例としては、1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−4−オクタデカノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−4−ヘキサデカノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−オキシル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンとt−アミルアルコールからの炭素基との反応生成物、1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−4−オキソ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニ−4−イル)セバケート、ビス(1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニ4−イル)ビス(1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニ−4−イル)スクシネート、ビス(1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニ−4−イル)グルタレート、及び2,4−ビス{N−[1−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロポキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニ−4−イル]−N−ブチルアミノ}−6−(2−ヒドロキシエチル−アミノ)−s−トリアジンが挙げられるが、これらに限定されない。
オキサミドとしては、例えば、4,4’−ジオクチルオキシオキサニリド、2,2’−ジエトキシオキサニリド、2,2’−ジオクチルオキシ−5,5’−ジ−tert−ブトキサニリド、2,2’−ジドデシルオキシ−5,5’−ジ−tert−ブトキサニリド、2−エトキシ−2’−エチルオキサニリド、N,N’−ビス(3−ジメチルアミノプロピル)オキサミド、2−エトキシ−5−tert−ブチル−2’−エトキサニリド及びその2−エトキシ−2’−エチル−5,4’−ジ−tert−ブトキサニリドとの混合物、o−及びp−メトキシ−二置換オキサニリドの混合物、並びにo−及びp−エトキシ−二置換オキサニリドの混合物挙げられる。
難燃剤:
難燃剤は、火炎伝搬を低減若しくは防止する、又は材料の可燃性を増大させる化合物である。難燃剤の例としては、ハロゲン化芳香族化合物、例えば、ハロゲン化ビフェニル又はビフェニルエーテル及びビスフェノールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。典型的には、ハロゲン化材料は臭素化又はポリ臭化される。具体的な例としては、ビスフェノール、例えば、ポリ臭化ビフェニル、ペンタ−、オクタ、及びデカ(deca deca)−臭素化ジフェニルエーテル(BDE)、テトラブロモビスフェノール−A(TBBPA)が挙げられる。
更なる例としては、無機化合物、例えば、アルミナ三水和物、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、有機及び無機リン酸塩、赤色蛍光体、並びにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
アンチドリップ剤:
アンチドリップ剤は、炎に暴露されたときにポリマーの液だれを低減又は防止する物質である。典型的には、ドリップ剤としては、フルオロポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエテンポリマー及びコポリマーが挙げられる。ドリップ剤は、それぞれの層を形成するポリマー中に分散され得る、又はポリマーとブレンドされ得る。ドリップ剤の市販の例としては、MM5935EF(Dyneon LLC)、ALGOFLON DF210(Solvay−Solexis)、又はENTROPY TN3500(Shanghai Entropy Chemical)が挙げられる。
顔料及び反射性材料:
顔料は無機又は有機であり得る。顔料は、緑色、青色、赤色、ピンク色、紫色、及び白色であり得る。最も一般に使用される白色顔料は無機顔料である。例としては、酸化亜鉛(zinck oxides)及び酸化チタン(例えば、TiO)が挙げられるが、これらに限定されない。顔料は、層内に分散、ブレンド、若しくは溶融されてもよく(その場合、顔料は、より適切には染料と称される)、又は層の上に塗布又は印刷されてもよい。
カーボン粒子は、本開示の意味においては顔料でない。
反射性材料としては、ガラス粒子又は金属粒子が挙げられるが、ガラス粒子が好ましい。反射性材料は、層へと分散、ブレンド、若しくは溶融されてもよい。
情報を表すパターン。
層(i)又は(iii)は情報を表すパターンを含んでもよく、パターンは、鍛造によって層の上に積層されてもよく、又は層へと導入されてもよい。そのような情報は、例えば、ロゴ又は説明書であってもよい。
ここで、バックシートに関して図を参照しながら更に説明する。
図1は、ソーラーモジュール(1)の概略断面図を示す。ソーラーモジュール(1)は、受光側(2)(上側)と、受光側の反対側であり、裏側である側(6)と、を有する。上側と裏側との間に、相互接続された太陽電池、即ち、光を電気エネルギーへと変換する装置のアレイを含むセル層が存在する。コネクタを備える太陽電池層は、図1において層(4)で表わされている。太陽電池層は、1つ以上の封入層(3)及び(5)によって封入される。2つの独立した層(3)及び(5)の代わりに、太陽電池層(4)を組み込む単一封入層を使用してもよい。
裏側(6)は、典型的には、モジュールの内部を環境から保護するためのバックシートを含む。
図2〜図10は、本明細書で提供されるバックシートの様々な実施形態を示す。
図2は、実施例1で作製されるバックシート(1)の断面の略図である。図2において層(2)で表わされた最上層(i)を含み、最上層(i)は、太陽電池へ組み込まれると、ソーラーモジュールの封入層(例えば、図1の層(5))に面することになる。バックシート(1)は、図2において層(3)で表わされた中間層(絶縁層)(ii)と、図2において層(4)で表わされた裏層(iii)と、を更に含む。最上層(i)は白色であり、HDPEと白色顔料と、を含有する。層(iii)は黒色であり、HDPEとカーボンブラックとを含有する。層(ii)はLDPEを含有する。3つの層は全て紫外線安定剤を含有し、共押出される、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施された、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は互いに架橋され得る。
層(i)、若しくは層(ii)、及び/又は層(iii)は、紫外線安定剤を更に含有してもよい。これらの層はまた、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有してもよい。これらの層はまた、架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとして含有してもよいが、あまり好ましくない。層(i)及び/又は(iii)は、酸化防止剤を更に含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、又は(i)の上若しくは(iii)の裏に加えられる、あるいはその両方であるスクリム層を含んでもよい。
図3には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされるHDPEの最上層(i)(顔料、特に白色顔料を含有してもよい)を含む。(3)で表わされる絶縁層(ii)は、HDPEも含有している。層(3)は顔料を含有していないが、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有してもよい。層(4)で表わされる裏層(iii)は、HDPE及びカーボン粒子も含有する。層(4)は黒色である。層(4)は、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤、並びに酸化防止剤、紫外線安定剤、及び架橋剤などのその他の添加剤を更に含有してもよい。3つの層は全て共押出されている、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。一実施形態では、全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施されてもよい、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は互いに架橋され得る。
層(i)は、難燃剤又は架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとしてのいずれかで更に含有してもよく、及び/又は、酸化防止剤、紫外線安定剤、難燃剤、及びアンチドリップ剤を含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、あるいは(i)の上若しくは(iii)の裏又はその両方に加えられるスクリム層を含んでもよい。
図4には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。
バックシート(1)は、(2)で表わされるLDPEの最上層(i)(顔料、特に白色顔料を含有してもよい)を含む。(3)で表わされる絶縁層(ii)は、LDPEも含有している。層(3)は顔料を含有していないが、難燃剤及び/若しくはアンチドリップ剤並びに/又は紫外線安定剤を含有してもよい。層(4)で表わされる裏層(iii)は、LDPE及びカーボン粒子も含有する。層(4)は黒色である。層(4)は、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を更に含有してもよい。3つの層は全て共押出されている、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。一実施形態では、全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施された、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は、互いに架橋され得る。
層(i)は、難燃剤及び/若しくはアンチドリップ剤、又は架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとしてのいずれかで更に含有してもよい層(i)及び/又は(iii)は、酸化防止剤及び/又は紫外線安定剤を更に含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、又は(i)の上若しくは(iii)の裏に加えられる、あるいはその両方であるスクリム層を含んでもよい。
図5には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされるLDPEの最上層(i)(顔料、特に白色顔料を含有してもよい)を含む。(3)で表わされる絶縁層(ii)は、HDPEも含有している。層(3)は顔料を含有していないが、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有してもよい。層(4)で表わされる裏層(iii)は、LDPE及びカーボン粒子も含有する。層(4)は黒色である。層(4)は、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を更に含有してもよい。3つの層は全て共押出されている、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。一実施形態では、全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施された、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は互いに架橋され得る。
層(i)は、難燃剤及び/若しくはアンチドリップ剤、又は架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとしてのいずれかで更に含有してもよい。層(i)及び/又は(iii)は、酸化防止剤及び/又は紫外線安定剤を更に含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、又は(i)の上若しくは(iii)の裏に加えられる、あるいはその両方であるスクリム層を含んでもよい。
図6には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされるLDPEの最上層(i)(顔料、特に白色顔料を含有してもよい)を含む。(3)で表わされる絶縁層(ii)は、HDPEも含有している。層(3)は顔料を含有していないが、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有してもよい。層(4)で表わされる裏層(iii)は、LDPE及びカーボン粒子も含有する。層(4)は黒色である。層(4)は、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を更に含有してもよい。3つの層は全て共押出されている、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。一実施形態では、全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施された、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は互いに架橋され得る。
層(i)は、難燃剤及び/若しくはアンチドリップ剤、又は架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとしてのいずれかで更に含有してもよい。層(i)及び/又は(iii)は、酸化防止剤及び/又は紫外線安定剤を更に含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、又は(i)の上若しくは(iii)の裏に加えられる、あるいはその両方であるスクリム層を含んでもよい。
図7には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされるHDPEの最上層(i)(顔料、特に白色顔料を含有してもよい)を含む。(3)で表わされる絶縁層(ii)は、HDPEも含有している。層(3)は顔料を含有していないが、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有してもよい。層(4)で表わされる裏層(iii)は、LDPE及びカーボン粒子も含有する。層(4)は黒色である。層(4)は、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を更に含有してもよい。3つの層は全て共押出されている、つまり、層(i)と(ii)、及び層(ii)と(iii)は、連続した共通の界面を形成する。一実施形態では、全ての層には架橋処理が施されている、つまり、個々の層のポリマーは架橋されている。架橋処理はバルク架橋によって実施された、つまり、隣接する層(即ち、層(2)及び(3)並びに/又は(3)及び(4))は互いに架橋され得る。
層(i)は、難燃剤又は架橋剤を、個別化合物として又はコモノマーとしてのいずれかで更に含有してもよい。層(i)及び(iii)は、酸化防止剤及び紫外線安定剤を更に含有してもよい。
多層構成体はまた、組み込まれる、又は(i)の上若しくは(iii)の裏に加えられる、あるいはその両方であるスクリム層を含んでもよい。
図8には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされる最上層(i)と、(3)で表わされる絶縁層(ii)と、層(4)で表わされる裏層(iii)と、を含む。層(i)、(ii)及び(iii)は、本明細書に記載の通りであってもよく、又は図2〜図7に示されるもののようであってもよい。図8に示される実施形態は、(5)で表わされる任意の層(iv)を更に含む。この実施形態は、1つ以上のスクリム層を更に含んでもよい。
図9には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされる最上層(i)と、(3)で表わされる絶縁層(ii)と、層(4)で表わされる裏層(iii)と、を含む。層(i)、(ii)及び(iii)は、本明細書に記載の通りであってもよく、又は図2〜図8に示されるもののようであってもよい。図9に示される実施形態は、(5)で表わされる任意の層(iv)を更に含む。この実施形態は、1つ以上のスクリム層を更に含んでもよい。
図10には、バックシート(1)の別の実施形態の概略断面図が示されている。バックシート(1)は、(2)で表わされる最上層(i)と、(3)で表わされる絶縁層(ii)と、層(4)で表わされる裏層(iii)と、を含む。層(i)、(ii)及び(iii)は、本明細書に記載の通りであってもよく、又は図2〜図7に示されるもののようであってもよい。図10に示される実施形態は、(5)で表わされる任意の層(v)と、(6)で表わされる少なくとも1つの外部保護層(vi)と、を更に含む。この実施形態は、1つ以上のスクリム層を更に含んでもよい。
本明細書で提供されるPPバックシートは、図2〜図10によって表わされることができ、層(i)、(ii)、(iii)は、異なる分子量、コポリマー含有量、又は密度のPPポリマーで置き換えられる。
バックシートの製造方法:
バックシートは、任意の好適なプロセスで製造することができる。例えば、まず、任意の好適なプロセスによりコンポーネント層のシートのそれぞれを個別に作製した後、該層を積層又は結合して多層シートを形成することにより、予め形成された多層シートを製造してもよい。層はまた、一緒に接着され得てもよい。しかしながら、本発明のバックシートの利点は、共押出法によりバックシートを直接製造することができること、又はバックシートの層の少なくともいくつかを共押出で製造できることである。したがって、好ましい実施形態では、層(ii)及び(iii)、若しくは層(i)及び(ii)、又は(i)、(ii)及び(iii)は共押出される。共押出では、層を形成する組成物は、成分を混合することにより調製される。次に、組成物は、対応のシート成形ダイを通って溶融形態で押出される。共押出の場合には、ダイ及びフィードブロックは、ダイ形状で出て行く押出物が、冷却されると多層物品を形成するように形作られる。組成物は、一般に、約130℃〜250℃又は160℃〜約280℃の温度で押出されることができる。共押出層は、バックシートを単一工程で製造できるという以外に、より均質であり、かつ気泡混入及び/又は粒子混入が少ないという利点も有する。このことは、バックシートの電気特性及び長期性能を更に高めることができる。共押出はまた、キャストフィルム押出又はブローンフィルム押出によって行われてもよい。
共押出後、層は、前述のように個別に又は組み合わされて架橋され得る。好ましくは、層(i)、(ii)及び(iii)は組み合わされ、その後同時に架橋される。
ソーラーモジュール:
本発明は、更に、前述のように少なくとも1つのバックシートを備える太陽電池モジュールを提供する。
ソーラーモジュールは、少なくとも1つの太陽電池層を含む。太陽電池は、受光側と、受光側の反対側で、非受光側と呼ばれる側と、を有する。好ましくは、太陽電池は、電気的に相互接続される及び/又は平面に配置される。更に、太陽電池層は、クロスリボン及びバスバーなどの電気配線を更に含む。
用語「太陽電池」とは、光を電気エネルギーに変換することができる任意の物品を包含することを意味する。ウェハーベースの太陽電池(例えば、c−Si又はmc−Siベースの太陽電池)が好ましい。
ソーラーモジュールは、1つ以上の封入層を更に含む。ソーラーモジュールは、太陽電池層の非受光側に隣接して、少なくと1つの封入層又は封入層の一部を含む。したがって、この封入層もまた、太陽電池の非受光側に面する層の一部である受光側と、受光部と反対側の部分である非受光側と、を有する。
バックシートは、太陽電池の非受光側に面する封入層(又はその一部)の非受光部に積層される。例えば、上述されたトップシートは、封入層に積層される。この封入層は、任意の好適なポリマー材料を含み得る。かかるポリマー材料のいくつかの具体的な例としては、酸コポリマー、アイオノマー、ポリ(エチレンビニルアセテート)、ポリ(ビニルアセタール)、ポリウレタン、ポリ(塩化ビニル)、ポリエチレン(例えば、鎖状低密度ポリエチレン)、ポリオレフィンブロックエラストマー、α−オレフィンとα、β−エチレン性不飽和カルボン酸のコポリマー(例えば、エチレンメチルアクリレートコポリマー及びエチレンブチルアクリレートコポリマー)、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。好ましくは、封入層は、ポリ(エチレンビニルアセテート)(EVA)を含む。
太陽電池モジュールは、受光側におけるモジュールの最外層としての役割をする入射層を更に含んでもよい。最外層は、任意の好適な透明シート又はフィルムで形成され得る。好適なシートは、ガラス又はプラスチックシート、例えば、ポリカーボネート、アクリルポリマー(即ち、アクリル酸、メタクリル酸、これら酸のエステル、又はアクリロニトリルの熱可塑性ポリマー又はコポリマー)、ポリアクリレート、環状ポリオレフィン(例えば、エチレンノルボルネンポリマー)、ポリスチレン(好ましくは、メタロセン触媒ポリスチレン)、ポリアミド、ポリエステル、フルオロポリマー、又はこれらの2種類以上の組み合わせであり得る。典型的には、最外層はガラスで作製される。「ガラス」という用語には、窓ガラス、板ガラス、シリケートガラス、シートガラス、低鉄ガラス、強化ガラス、強化CeOフリーガラス、及びフロートガラスばかりでなく、着色ガラス、特殊ガラス(例えば、太陽熱を制御する成分を含むようなガラスの種類)、コートガラス(太陽制御の目的で、金属(例えば、銀または酸化インジウム錫)でスパッタされたもの)、E−ガラス、Toroglass、SOLEXガラス(PPG Industries(Pittsburgh,PA))、及びSTARPHIREガラス(PPG Industries)も含まれる。しかしながら、特定のモジュールのために選択すべきガラスの種類は、使用目的に応じて異なるものと考えられる。
太陽電池モジュールは、モジュール内に埋め込まれた他の機能性フィルム又はシート層(例えば、誘電性層又はバリア層)を更に含んでもよいが、必ずしも必要ではない。かかる機能性層は、追加の機能性コーティングでコーティングされたポリマーフィルムを含んでもよい。例えば、金属酸化物コーティングでコーティングされたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムが、モジュールにおいて付加的な酸素バリア層及び防湿層として機能してよが、必ずしも必要ではない。一実施形態では、ソーラーモジュール又はバックシートは、かかるバリアフィルムを含まない。
必要に応じて、太陽電池層と封入層との間に不織ガラス繊維(スクリム)の層を含んで、積層プロセスの脱気を促進したり、又は封入材の補強として作用させてもよい。
必要に応じて、バックシートと封入層との接着を強化するために、バックシートを組み込む積層プロセスの前に、封入層の表面を処理してもよい。この接着促進処理は、当該技術分野において公知の任意の形態を採ってもよく、火炎処理、プラズマ処理、電子ビーム処理、酸化処理、コロナ放電処理、化学処理、クロム酸処理、ホットエア処理、オゾン処理、紫外線処理、サンドブラスト処理、溶媒処理、及びこれら2つ以上の組み合わせを挙げることができる。しかしながら、特に、封入層が、積層法、特に減圧積層によってEVAを含有する場合にはバックシートは封入層に十分に結合できることが、本明細書で提供されるバックシートの利点である。
ソーラーモジュールは、プレラミネーションアセンブリを形成するのに所望の順番で太陽電池モジュールのコンポーネント層を積層することによって作製される。次に、アセンブリを、真空を維持できる袋(「真空袋」)に入れ、真空ライン又はその他の手段を用いて、袋から空気を引き、真空を維持しながら袋を封止し、封止した袋を、積層体を得るのに十分な圧力及び温度のオートクレーブに入れる。真空リングを真空袋の代わりにしてもよい。加熱及び加圧サイクル後、オートクレーブ中の圧力を維持するための追加のガスを導入せずにオートクレーブ中の空気を冷却してもよい。過剰の空気圧を抜き、積層体をオートクレーブから取り出す。
あるいは、プレラミネーションアセンブリをオーブン中で加熱した後、加熱したアセンブリを一組のニップロールに通して、個々の層間の空隙にある空気を絞り出し、アセンブリの縁部を封止してもよい。この段階のアセンブリのことをプレプレスと呼ぶ。次に、プレプレスをエアオートクレーブに入れ、適切な温度及び圧力レジームにさらし、積層品を得ることができる。
太陽電池モジュールはまた、ノンオートクレーブプロセスで製造されてもよい。一般に、ノンオートクレーブプロセスは、プレラミネーションアセンブリを加熱することと、真空、圧力、又はその両方を適用することと、を含む。例えば、アセンブリは、加熱オーブン及びニップロールを連続して通過してもよい。
必要に応じて、太陽電池モジュールの縁部を封止してもよい。太陽電池モジュールの縁部を封止するのに有用である好適な材料としては、ブチルゴゴム、多硫化物、シリコーン、ポリウレタン、ポリプロピレンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ブロックエラストマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン(SEBS)等が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で提供されるバックシートの別の利点は、上述された封止剤と適合性があり、したがって、バックシートとソーラーモジュールの封入層との界面の良好な封止を提供できることである。
例示的な実施形態の以下の列挙は、本発明の様々な特定的な特徴、利点、及びその他の詳細を説明する。これらの例示的な実施形態に記載される特定の材料及び量、並びに他の条件及び詳細は、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
実施形態の一覧:
1.ソーラーモジュール用の多層状のバックシートであって、多層状のバックシートが、
(i)任意の最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
前記最上層(i)、前記絶縁層(ii)、及び前記裏層(iii)が、ポリオレフィンを主成分として含み、該ポリオレフィンが、ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)並びにポリプロペンホモ−及びコポリマー(PP)から選択される、多層状のバックシート。好ましくは、前記絶縁層(ii)は、少なくとも210又は少なくとも310μmの厚さを有する。
2.少なくとも前記層(ii)及び(iii)、並びに好ましくは層(i)も同様に、互いに独立してポリエテンを主成分として含有する、実施形態1に記載のバックシート。
3.少なくとも前記層(ii)及び(iii)のいずれかのバックシート、並びに好ましくは層(i)も同様に、互いに独立して、LLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、又はこれらの組み合わせから選択されるポリエテンを主成分として含有する、実施形態1又は2に記載のバックシート。
4.少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する、1〜3のいずれか1つに記載のバックシート。
5.少なくとも0.25mm及び最大で0.7mmの厚さを有する、実施形態1〜4のいずれか1つに記載のバックシート。
6.前記層(i)が、顔料、好ましくは白色顔料を含有する、実施形態1〜5のいずれか1つに記載のバックシート。
7.前記層(ii)が、顔料及び/又はカーボン粒子を含まない、実施形態1〜6のいずれか1つに記載のバックシート。
8.前記層(iii)がカーボン粒子を含有する、実施形態1〜7のいずれか1つに記載のバックシート。
9.前記層(iii)が、50〜130μmの厚さを有する、実施形態1m〜8のいずれか1つに記載のバックシート。
10.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態1〜9のいずれか1つに記載のバックシート。
11.前記層(i)及び(ii)、若しくは(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)が共押出される、実施形態1〜10のいずれか1つに記載のバックシート。
12.前記層(i)若しくは(ii)若しくは(iii)、又は(i)及び(ii)、又は(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)、及び(iii)の前記ポリマーが、好ましくは、電子ビーム照射、γ線照射、又はβ線照射による物理的架橋によって架橋される、実施形態1〜11のいずれか1つに記載のバックシート。
13.前記層(i)及び(ii)、並びに/又は(ii)及び(iii)が、互いに架橋される、実施形態1〜12のいずれか1つに記載のバックシート。
14.前記バックシートが、層(i)、(ii)及び(iii)の間に層を一切含まず、前記層(i)、(ii)及び(iii)が架橋される、実施形態1〜13のいずれか1つに記載のバックシート。
15.層(ii)又は(iii)又は(ii)及び(iii)が、難燃剤及び/又はアンチドリップ剤を含有する、実施形態1〜14のいずれか1つに記載のバックシート。
16.121℃の温度及び1barの圧力で100時間蒸気に暴露された後、1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有し、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有する、実施形態1〜14のいずれか1つに記載のバックシート。
17.1つ以上の太陽電池及び1つ以上の封入層を含み、実施形態1〜16のいずれか1つに記載のバックシートを更に備える、ソーラーモジュール。
18.結晶性ソーラーモジュールである、実施形態17に記載のソーラーモジュール。
19.前記封入層がEVAを含む、実施形態17〜18のいずれか1つに記載のソーラーモジュール。
20.ソーラーモジュール用の多層状のバックシートであって、多層状のバックシートが、
(i)任意の最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
前記絶縁層(ii)及び前記裏層(iii)が、架橋ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)を主成分として含有し、前記PEコポリマーが、
a)99モル%超のエテン由来の繰り返し単位を含むPEコポリマー、及び
b)少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも80%、及び最も好ましくは少なくとも95モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、特にα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含むPEコポリマー、から選択される、ソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
21.前記絶縁層(ii)が、少なくとも95μm、少なくとも210μm、又は少なくとも310μmの厚さを有する、実施形態20に記載のバックシート。
22.前記層(i)が、架橋ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)から選択されるポリオレフィンを主成分として含み、前記コモノマーが20で定義される、20又は21のいずれかに記載のバックシート。
23.前記ポリエテンが、LLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、又はこれらの組み合わせ若しくはブレンドから選択される、20〜22のいずれか1つに記載のバックシート。
24.少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する、実施形態20〜23のいずれか1つに記載のバックシート。
25.少なくとも0.25mm及び最大で0.7mmの厚さを有する、実施形態20〜24のいずれか1つに記載のバックシート。
26.前記層(i)が、顔料、好ましくは白色顔料を含有する、実施形態20〜25のいずれか1つに記載のバックシート。
27.前記層(ii)が、顔料及び/又はカーボン粒子を含まない、実施形態20〜26のいずれか1つに記載のバックシート。
28.前記層(iii)が、カーボン粒子を含有する、実施形態20〜27のいずれか1つに記載のバックシート。
29.前記層(iii)が、50〜130μmの厚さを有する、実施形態20〜28のいずれか1つに記載のバックシート。
30.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に層を含まない、実施形態20〜29のいずれか1つに記載のバックシート。
31.前記層(i)及び(ii)、若しくは(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)が共押出される、実施形態20〜30のいずれか1つに記載のバックシート。
32.前記ポリエテンが、電子ビーム照射、γ線照射、若しくはβ線照射、又はそれらの組み合わせから選択される物理的架橋によって架橋される、実施形態20〜31のいずれか1つに記載のバックシート。
33.前記層(i)及び(ii)、並びに/又は(ii)及び(iii)が、互いに架橋される、実施形態20〜31のいずれか1つに記載のバックシート。
34.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、若しくは(ii)と(iii)との間、又は(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態20〜33のいずれか1つに記載のバックシート。
35.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、難燃剤を含有する、実施形態20〜34のいずれか1つに記載のバックシート。
36.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、アンチドリップ剤を含有する、実施形態20〜35のいずれか1つに記載のバックシート。
37.1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態20〜36のいずれか1つに記載のバックシート。
38.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸びの低減を有する、実施形態20〜37のいずれか1つに記載のバックシート。
39.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の引張り強度の低下を有する、実施形態20〜38のいずれか1つに記載のバックシート。
40.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有する、実施形態20〜39のいずれか1つに記載のバックシート。
41.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後に20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有し、かつ1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態20〜40のいずれか1つに記載のバックシート。
42.フルオロポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセテートの1つ以上を含まない、実施形態20〜41のいずれか1つに記載のバックシート。
43.フルオロポリマー層を含まない、実施形態20〜42のいずれか1つに記載のバックシート。
44.ポリアミド層及び/又はポリプロペン層を含まない、実施形態20〜43のいずれか1つに記載のバックシート。
45.ポリテレフタレート層を含まない、実施形態20〜44のいずれか1つに記載のバックシート。
46.エチルビニルアセテート層を含まない、実施形態20〜45のいずれか1つに記載のバックシート。
47.結合層を含まない、実施形態20〜46のいずれか1つに記載のバックシート。
48.前記バックシートが、白色無機顔料と環状アミンベースの紫外線安定剤とを含有する、実施形態20〜47のいずれか1つに記載のバックシート。
49.前記バックシートの前記層(iii)が、カーボン粒子及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態20〜48のいずれか1つに記載のバックシート。
50.前記バックシートの前記層(i)が、白色顔料及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態20〜49のいずれか1つに記載のバックシート。
51.前記バックシートの前記層(ii)が、紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態20〜50のいずれか1つに記載のバックシート。
52.前記層(ii)及び(iii)、並びに好ましくは前記層(i)が、共押出される、実施形態20〜51のいずれか1つに記載のバックシート。
53.ソーラーモジュール用の多層状のバックシートであって、多層状のバックシートが、
(i)任意の最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
前記絶縁層(ii)及び前記裏層(iii)が、ポリオレフィンを主成分として含有し、該ポリオレフィンが、架橋ポリプロペンホモ−及びコポリマー(PP)から選択され、該PP−コポリマーが、
a)99モル%超のプロペン由来の繰り返し単位を含むPPコポリマー、又は
b)少なくとも50モル%、好ましくは少なくとも60モル%、より好ましくは少なくとも80モル%、及び最も好ましくは少なくとも95モル%のプロペン由来の繰り返し単位を含み、かつアルケン、特に、α−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含むPPコポリマー、から選択される、ソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
54.前記絶縁層(ii)が、少なくとも95μm、少なくとも210μm、又は少なくとも310μmの厚さを有する、実施形態53に記載のバックシート。
55.更に前記層(i)が、互いに独立して、架橋ポリプロペンホモ−及びコポリマー(PP)から選択されるポリオレフィンを主成分として含有し、前記コポリマーが53で定義される、53又は54のいずれか1つに記載のバックシート。
56.少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する、実施形態53〜55のいずれか1つに記載のバックシート。
57.少なくとも0.25mm及び最大で0.7mmの厚さを有する、実施形態53〜56のいずれか1つに記載のバックシート。
58.前記層(i)が、顔料、好ましくは白色顔料を含有する、実施形態53〜57のいずれか1つに記載のバックシート。
59.前記層(ii)が、顔料及び/又はカーボン粒子を含まない、実施形態53〜58のいずれか1つに記載のバックシート。
60.前記層(iii)が、カーボン粒子を含有する、53〜59のいずれか1つに記載のバックシート。
61.前記層(iii)が、50〜130μmの厚さを有する、実施形態53〜60のいずれか1つに記載のバックシート。
62.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態53〜61のいずれか1つに記載のバックシート。
63.前記層(i)及び(ii)、若しくは(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)が共押出される、実施形態53〜62のいずれか1つに記載のバックシート。
64.前記ポリエテンが、電子ビーム照射、γ線照射、若しくはβ線照射、又はそれらの組み合わせから選択される物理的架橋によって架橋される、実施形態53〜63のいずれか1つに記載のバックシート。
65.前記層(i)及び(ii)、並びに/又は(ii)及び(iii)が、互いに架橋される、実施形態53〜64のいずれか1つに記載のバックシート。
66.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、若しくは(ii)と(iii)との間、又は(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態53〜65のいずれか1つに記載のバックシート。
67.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、難燃剤を含有する、実施形態53〜66のいずれか1つに記載のバックシート。
68.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、アンチドリップ剤を含有する、実施形態53〜67のいずれか1つに記載のバックシート。
69.1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態53〜68のいずれか1つに記載のバックシート。
70.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸びの低減を有する、実施形態53〜69のいずれか1つに記載のバックシート。
71.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の引張り強度の低下を有する、実施形態53〜70のいずれか1つに記載のバックシート。
72.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有する、実施形態53〜71のいずれか1つに記載のバックシート。
73.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有し、かつ1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態53〜72のいずれか1つに記載のバックシート。
74.フルオロポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセテートの1つ以上を含まない、実施形態53〜73のいずれか1つに記載のバックシート。
75.フルオロポリマー層を含まない、実施形態53〜74のいずれか1つに記載のバックシート。
76.ポリアミド層及び/又はポリエテン層を含まない、実施形態53〜75のいずれか1つに記載のバックシート。
77.ポリテレフタレート層を含まない、実施形態53〜76のいずれか1つに記載のバックシート。
78.エチルビニルアセテート層を含まない、実施形態53〜77のいずれか1つに記載のバックシート。
79.結合層を含まない、実施形態53〜78のいずれか1つに記載のバックシート。
80.前記バックシートが、白色無機顔料と、環状アミンベースの紫外線安定剤と、を含有する、実施形態53〜79のいずれか1つに記載のバックシート。
81.前記バックシートの前記層(iii)が、カーボン粒子及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態53〜80のいずれか1つに記載のバックシート。
82.前記バックシートの前記層(i)が、白色顔料及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態53〜81のいずれか1つに記載のバックシート。
83.前記バックシートの前記層(ii)が、紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態53〜82のいずれか1つに記載のバックシート。
84.前記層(ii)及び(iii)、並びに好ましくは前記層(i)が、共押出される、実施形態53〜83のいずれか1つに記載のバックシート。
85.ソーラーモジュール用の多層状のバックシートであって、多層状のバックシートが、
(i)最上層(層(i))、
(ii)絶縁層(層(ii))、
(iii)裏層(層(iii))、をこの順で含み、
各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
前記絶縁層(ii)及び前記最上層(i)が、架橋ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)から選択されるポリオレフィンを主成分として含有し、前記PEコポリマーが、
a)99モル%超のエテン由来の繰り返し単位を含むPEコポリマー、及び
b)少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも80%、及び最も好ましくは少なくとも95モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、特に、α−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含むPEコポリマー、から選択される、ソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
86.前記絶縁層(ii)が、少なくとも95μm、少なくとも210μm、又は少なくとも310μmの厚さを有する、実施形態85に記載のバックシート。
87.更に、前記裏層(iii)が、架橋ポリエテンホモ−及びコポリマー(PE)から選択されるポリオレフィンを主成分として含有し、前記コモノマーが実施形態85で定義されるものである、実施形態85又は86に記載のバックシート。
88.前記ポリエテンが、LLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、又はこれらの組み合わせ若しくはブレンドから選択される、実施形態85〜87のいずれか1つに記載のバックシート。
89.少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する、実施形態85〜88のいずれか1つに記載のバックシート。
90.少なくとも0.25mm及び最大で0.7mmの厚さを有する、実施形態85〜89のいずれか1つに記載のバックシート。
91.前記層(i)が、顔料、好ましくは白色顔料を含有する、実施形態85〜90のいずれか1つに記載のバックシート。
92.前記層(ii)が、顔料及び/又はカーボン粒子を含まない、実施形態85〜91のいずれか1つに記載のバックシート。
93.前記層(iii)が、カーボン粒子を含有する、実施形態85〜92のいずれか1つに記載のバックシート。
94.前記層(iii)が、50〜130μmの厚さを有する、実施形態85〜93のいずれか1つに記載のバックシート。
95.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態85〜94のいずれか1つに記載のバックシート。
96.前記層(i)及び(ii)、又は(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)が共押出される、実施形態85〜95のいずれか1つに記載のバックシート。
97.前記ポリエテンが、電子ビーム照射、γ線照射、若しくはβ線照射、又はそれらの組み合わせから選択される物理的架橋によって架橋される、実施形態85〜96のいずれか1つに記載のバックシート。
98.前記層(i)及び(ii)、並びに/又は(ii)及び(iii)が、互いに架橋される、実施形態85〜97のいずれか1つに記載のバックシート。
99.前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、又は(ii)と(iii)との間、又は(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、実施形態85〜98のいずれか1つに記載のバックシート。
100.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、難燃剤を含有する、実施形態85〜99のいずれか1つに記載のバックシート。
101.前記層(i)、(ii)、若しくは(iii)、又は前記層(i)及び(ii)、又は前記層(i)及び(iii)、又は前記層(ii)及び(iii)、又は前記層(i)、(ii)及び(iii)が、アンチドリップ剤を含有する、実施形態85〜100のいずれか1つに記載のバックシート。
102.1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態85〜101のいずれか1つに記載のバックシート。
103.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸びの低減を有する、実施形態85〜102のいずれか1つに記載のバックシート。
104.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の引張り強度の低下を有する、実施形態85〜103のいずれか1つに記載のバックシート。
105.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有する、実施形態85〜104のいずれか1つに記載のバックシート。
106.121℃の温度及び1barの圧力で100時間水蒸気に暴露された後、20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有し、かつ1%未満の絶縁破壊電圧の低下を有する、実施形態85〜105のいずれか1つに記載のバックシート。
107.フルオロポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセテートの1つ以上を含まない、実施形態85〜106のいずれか1つに記載のバックシート。
108.フルオロポリマー層を含まない、実施形態85〜107のいずれか1つに記載のバックシート。
109.ポリアミド層及び/又はポリプロペン層を含まない、実施形態85〜108のいずれか1つに記載のバックシート。
110.ポリテレフタレート(polyterephthalte)層を含まない、実施形態85〜109のいずれか1つに記載のバックシート。
111.エチルビニルアセテート層を含まない、実施形態85〜110のいずれか1つに記載のバックシート。
112.結合層を含まない、実施形態85〜111のいずれか1つに記載のバックシート。
113.前記バックシートが、白色無機顔料と環状アミンベースの紫外線安定剤とを含有する、実施形態85〜112のいずれか1つに記載のバックシート。
114.前記バックシートの前記層(iii)が、カーボン粒子及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態85〜113のいずれか1つに記載のバックシート。
115.前記バックシートの前記層(i)が、白色顔料及び紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態85〜114のいずれか1つに記載のバックシート。
116.前記バックシートの前記層(ii)が、紫外線安定剤、好ましくは環状アミンベースの紫外線安定剤を含有する、実施形態85〜115のいずれか1つに記載のバックシート。
117.前記層(ii)及び(iii)、並びに好ましくは前記層(i)が、共押出される、実施形態85〜116のいずれか1つに記載のバックシート。
118.1つ以上の太陽電池及び1つ以上の封入層を含み、実施形態1〜19、20〜52、又は53〜84、又は85〜117のいずれか1つに記載のバックシートを更に備える、ソーラーモジュール。
119.結晶性ソーラーモジュールである、実施形態118に記載のソーラーモジュール。
120.前記封入層がEVAを含む、実施形態118又は119に記載のソーラーモジュール。
121.実施形態1〜117のいずれか1つに記載のバックシートの製造方法であって、該方法が、
層(i)、(ii)及び(iii)を調製するための組成物を提供することと、
前記組成物を層へと共押出することと、を含む方法。
122.前記共押出層が架橋を受ける、実施形態121に記載の方法。
123.実施形態1〜117のいずれか1つに記載のバックシートを、ソーラーモジュールの封入層に真空積層することを含む、ソーラーモジュールの製造方法。
124.実施形態1〜117のいずれか1つに記載のバックシートの製造方法であって、該方法が、
a)層(i)、(ii)、及び(iii)を提供することと、
b)積層及び/又は接着剤による接着により前記層を接着することにより、バックシートを作製することと、を含み、前記層(i)、(ii)、及び(iii)が、工程b)の前、間、又は後に架橋される、方法。
Figure 2013535365
(実施例1)
最初に個々の層のための組成物を調製することにより、層ポリエチレンバックシートを調製した。最上層の組成物(層(i))を、2,000gのPolywhite NG 8270 W、7,500gのHostalen HD 9550 F、及び500gのPolybatch UV 1952を、室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
裏層(層(iii))用の組成物を、1,000gのPolyblack 1423、8,500gのHostalen HD 9550 F、及び500gのPolybatch UV 1952を、室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
中間層(層(ii))用の組成物を、9,500gのLupolen 3020K及び500gのPolybatch UV 1952を、室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
3層の共押出試料を作製するために、3つの押出機を備えるコーティングラインを使用した。白色(太陽に面する)層(i)を、KTron、Germanyより入手可KTron Gravimetric Feederによって、スクリュー直径が25mm及び長さがスクリュー直径の45倍の、Werner & Pfleiderer,Germanyより市販の2軸押出機へと計り入れた。中間層(ii)を、スクリュー直径が45mm及び長さがスクリュー直径の30倍の、Plastik Maschinenbau(Germany)から市販の単軸押出機で溶融した。黒色(裏側に面した)層(iii)を、スクリュー直径が30mm及び長さがスクリュー直径の30倍の、Extrudex(USA)から市販の単軸押出機で溶融した。
最終溶融流の中の位置i−ii−iiiへと溶融流を送り込むために、全ての3つの押出機は、ポリマーをCloeren 3層フィードブロックへと送り込んだ。溶融流はEDIから市販のスロットダイを介して供給された。共押出された試料は、あまり延ばす操作を実施することなく、スロットダイから冷却ステンレス鋼ロールとゴムロールとの間に直接成形して製造された。冷却した層をロールに巻いた。
押出の後、Polymer Physicsから市販のe−ビーム装置を使用し、295kV、ビーム電流4mA、ライン速度3m/分、及びビーム幅30cmで3層生成物にe−ビーム照射を施し、材料を架橋した。試料を4回処理した。幅50cm×20cmの試料を切断して更に試験した。
実施例1の材料を他の材料と比較した。
C1:ポリアミド層を含むバックシート(Icosolar AAA 3554、Isovolta AG,Wiener Neudorf,Austria);
C2:PET/PET/EVA組成物を含むバックシート(DYMAT PYE,Coveme,San Lazzaro di Savena,Italy);
C3:PVF/PET/PVF組成物を含むバックシート(Icosolar 2442、Isolvolta AG);
C4:PVF/PET/PVF組成物を含むバックシート(AKASOL PTL 3HR 700V、Krempel,Vaihingen/Enz,Germany);
材料に、プレッシャークッカー試験DIN EN 60749−33施して、材料の加水分解安定性及びエージング特性を試験した。試験条件は、蒸気の存在下で材料を121℃及び圧力1barで100時間加熱することとした。試験は水道水を使用して行われた。水蒸気を生成する貯水器の上に置かれたアルミトレーの上に試験試料を定置した。
プレッシャークッカー試験の前及び後に材料の機械的及び電気的特性を試験した。
絶縁破壊電圧は、方法AのASTM D149によって決定された。絶縁破壊試験は、形態2の電極及び電圧上昇速度500V/秒を用いてHypotronics Type 970絶縁破壊強度試験機の中で行われた。試験は油の中で行われた。
引張り強度及び破断点伸びは、ロードセル500N及び試験速度100mm/分で、Zwick、Germanyから市販の引張試験機上で、ASTM D−882に従って決定された。
プレッシャークッカー試験前の材料の機械的特性は表1に示される通りであり、表2に示されるプレッシャークッカー試験後の特性と比較した。表2は、試験前及び後の特性の劣化度も示す(低下率%で示してある)。
Figure 2013535365
Figure 2013535365
(実施例2〜4)
様々な量の難燃剤(Polybatch PR 1049 DC)を使用したこと以外は、実施例1を繰り返した。
実施例2では、層(ii)に難燃剤を15重量%添加した。得られたバックシートは23.18kVの絶縁破壊電圧を有していた。
実施例3では、層(ii)に難燃剤を30重量%添加した。得られたバックシートは23.64kVの絶縁破壊電圧を有していた。
実施例4では、同様に層(iii)に難燃剤を30重量%添加して実施例3を繰り返した。得られたバックシートは24.80kVの絶縁破壊電圧を有していた。
(実施例5):
次の違いはあるが、層バックシートを実施例1と同様に作製した。
層(i)POLYBATCH UV 1952の代わりに250gのHOSTAVIN N30マスターバッチ(20重量%のHOSTAVIN N30)を使用した。使用したHostalenの量は7,750gであった、
層(ii):POLYBATCH UV 1952の代わりに250gのHOSTAVIN N30マスターバッチを使用した。使用したLUPOLENの量は9,750gであった。
層(iii):POLYBATCH UV 1952の代わりに250gのHOSTAVIN N30マスターバッチを使用した。HOSTALENの量は9,250gであった。
バックシートに加湿加熱試験を施し、バックシートを80% r.h.及び85℃の湿度室に2,000時間入れ、ASTM E313−1に従って黄色度インデックスを決定することにより白色前側の退色を試験した。2,000時間の処理後、インデックスは−5.8から−3.2まで小幅に増加した。
(実施例6)
実施例5のバックシートを周期的な紫外線暴露に供した。裏側(層(iii))をUV光(340nm)で1.3W/mnm、12時間の間隔、75℃で照射した後、紫外線照射を4時間停止した。この周期を以下に記載の時間間隔で繰り返した。バックシート材料の絶縁破壊、引張り強度、及び破断点伸びを前述の通りに決定した。500時間、1,000時間、及び1,500時間の暴露後、電気的破壊電圧は23〜24kVを維持した。絶縁破壊電圧は、2,000時間及び3,000時間の暴露後、それぞれ25及び27kVの値までわずかに上昇した。500時間、1000時間、2000時間、及び3000時間の暴露後、破断点伸びは330%〜350%を維持した。暴露3000時間後、降伏強さ(引張)は28MPaから27MPaまで低下した。
実施例7及び比較例C7
実施例5のバックシートを様々な温度でオーブン貯蔵に供した。バックシートの降伏強さ(引張)を様々な時間間隔(437時間及び1175時間)で決定し、初期値と比較し、初期値の低下を計算した(実施例7)。ソーラーモジュールのバックシート用の、厚さ50μmの耐紫外線及び耐加水ポリエステルフィルムである、Melinex D 243(DuPont Teijin,Luxembourg,Luxemburgから入手)を使用して試験を繰り返した(比較例C7)。
140℃で1175時間暴露した後、実施例7に記載のバックシートの引張り強度は10%未満だけ低下した。C7の引張り強度は約20%低下した。170℃での熱処理の後、実施例7の引張り強度は約35%低下し、それに比べてC7は約65%であった。
(実施例8):PPバックシートを作製するための理論:
3層ポリプロペンバックシートは、最初に個々の層の組成物を調製することにより作製されてもよい。最上層の組成物(層(i))を、10%の白色顔料を含有する2,000gのポリプロペンマスターバッチ、7,500gのポリプロペン、及び10重量%のUV安定剤(HALS)を含有する500gのPPマスターバッチを室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
裏層(層(iii))の組成物を、10%カーボンブラックを含有する1,000gのPPマスターバッチ、8,500gのプロピレン、及び10重量%のUV安定剤(HALS)を含有する500gのPPマスターバッチを室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
中間層(層(ii))の組成物を、9,500gのポリプロペン、及び10重量%のUV安定剤(HALS)を含有する500gのPPマスターバッチを室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
3層の共押出試料を作製するために、3つの押出機を備えるコーティングラインを使用した。白色(太陽に面する)層(i)を、KTron、Germanyより入手可能なKTron Gravimetric Feederによって、スクリュー直径が25mm及び長さがスクリュー直径の45倍の、Werner & Pfleiderer,Germanyより市販の2軸押出機へと計り入れた。中間層(ii)を、スクリュー直径が45mm及び長さがスクリュー直径の30倍の、Plastik Maschinenbau(Germany)から市販の単軸押出機で溶融した。黒色(裏側に面した)層(iii)を、スクリュー直径が30mm及び長さがスクリュー直径の30倍の、Extrudex(USA)から市販の単軸押出機を使用して計測した。
最終溶融流内の位置i−ii−iiiへと溶融流を送り込むために、全ての3つの押出機は、ポリマーをCloeren 3層フィードブロックへと送り込んだ。溶融流はEDIから市販のスロットダイを介して供給された。共押出された試料は、あまり延ばす操作を実施することなく、スロットダイから冷却ステンレス鋼ロール上に直接成形しながら製造された。冷却した層はロールに巻かれてもよい。
押出の後、Polymer Physicsから市販のe−ビーム装置を使用し、前述の通りの処理を使用して、3層生成物にe−ビーム照射を施し、材料を架橋した。
(実施例9)
2層ポリエチレンバックシートは、最初に個々の層の組成物を調製することにより作製されてもよい。最上層の組成物(層(i))を、2,000gのPolywhite NG 8270 W、7,500gのHostalen HD 9550 F、及び500gのPolybatch UV 1952を室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
裏層(層(iii))の組成物を、1,000gのPolyblack 1423、8,500gのHostalen HD 9550 F、及び500gのPolybatch UV 1952を室温でタンバルミキサーの中でブレンドして調製した。
2層の共押出試料を作製するために、2つの押出機を備えるコーティングラインを使用した。白色(太陽に面する)層(i)を、KTron、Germanyより入手可能KTron Gravimetric Feederによって、スクリュー直径が25mm及び長さがスクリュー直径の45倍の、Werner & Pfleiderer,Germanyより市販の2軸押出機へと計り入れた。黒色(裏側に面した)層(iii)を、スクリュー直径が30mm及び長さがスクリュー直径の30倍の、Extrudex(USA)から市販の単軸押出機を使用して溶融した。
最終溶融流の中の位置i−ii−iiiへと溶融流を送り込むために、両方の押出機は、ポリマーをCloeren 3層フィードブロックへと送り込んだ。溶融流はEDIから市販のスロットダイを介して供給された。共押出された試料は、あまり延ばす操作を実施することなく、スロットダイから冷却ステンレス鋼ロールとゴムロールとの間に直接成形して製造された。冷却した層をロールに巻いた。
押出の後、Polymer Physicsから市販のe−ビーム装置を使用し、ビーム電流4mA、ライン速度3m/分、及びビーム幅30cmで3層生成物にe−ビーム照射を施し、材料を架橋した。試料を4回処理した。
試料を黄変インデックスに関して試験した。最上層(i)は(−0.8)の初期黄変を示した。125℃で36時間後、白色側は黄変インデックス13を示した。

Claims (20)

  1. ソーラーモジュール用の多層状のバックシートであって、前記多層状のバックシートが、
    絶縁層(層(ii))、
    裏層(層(iii))、をこの順で含み、
    各層の間に、1つ以上の副層が存在していてもよく、又はしていなくてもよく、
    前記絶縁層(ii)及び前記裏層(iii)が、架橋ポリエテンホモポリマー又はコポリマーを主成分として含有し、前記PEコポリマーが、
    a)99モル%超のエテン由来の繰り返し単位を含むPEコポリマー、及び
    b)少なくとも50モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、好ましくはα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含むPEコポリマー、から選択される、ソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
  2. 前記裏層と反対側で前記絶縁層に隣接する最上層(層(i))を含み、前記最上層が架橋ポリエテンホモポリマー又はコポリマーを主成分として含有し、前記PEコポリマーが、
    a)99モル%超のエテン由来の繰り返し単位を含むPEコポリマー、及び
    b)少なくとも50モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、好ましくはα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含むPEコポリマー、ら選択される、請求項1に記載のソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
  3. 前記PEコポリマーが、少なくとも60モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、好ましくはα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含む、請求項1に記載のソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
  4. 前記PEコポリマーが、少なくとも80モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、好ましくはα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含む、請求項1に記載のソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
  5. 前記PEコポリマーが、少なくとも95モル%のエテン由来の繰り返し単位を含み、かつ、アルケン、好ましくはα−オレフィンから選択される1種以上のコモノマーを更に含む、請求項1に記載のソーラーモジュール用の多層状のバックシート。
  6. 少なくとも前記層(ii)及び(iii)、並びに好ましくは層(i)も、互いに独立して、LLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、又はそれらの組み合わせから選択されるポリエテンを主成分として含有する、請求項1に記載のバックシート。
  7. 少なくとも20kVの絶縁破壊電圧を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のバックシート。
  8. 少なくとも0.25mm及び最大で0.7mmの厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のバックシート。
  9. 前記層(ii)が顔料を含有しない、請求項1〜8のいずれか一項に記載のバックシート。
  10. 前記層(iii)がカーボン粒子を含有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のバックシート。
  11. 121℃の温度及び1barの圧力で100時間蒸気に暴露された後、1%未満の絶縁破壊電圧の低下及び/又は20%未満の破断点伸び及び引張り強度の低下を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のバックシート。
  12. 前記バックシートが、層(i)と(ii)との間、層(ii)と(iii)との間、又は層(i)と(ii)と(iii)との間に層を一切含まない、請求項1〜11のいずれか一項に記載のバックシート。
  13. 前記層(i)及び(ii)、若しくは(ii)及び(iii)、又は(i)、(ii)及び(iii)が共押出される、請求項1〜12のいずれか一項に記載のバックシート。
  14. 前記層(ii)若しくは(iii)、又は(ii)及び(iii)が、難燃剤、アンチドリップ剤、又はその両方を含有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載のバックシート。
  15. 前記層(ii)が前記層(iii)に直接結合されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載のバックシート。
  16. 1つ以上の太陽電池及び1つ以上の封入層を含み、かつ請求項1〜15のいずれか一項に記載のバックシートを更に含む、ソーラーモジュール。
  17. 前記バックシートが封入体に積層される、請求項16に記載のソーラーモジュール。
  18. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のバックシートの製造方法であって、
    層(i)、(ii)、及び(iii)を作製するための組成物を提供することと、
    前記組成物を多層状の物品へと共押出し、かつ前記共押出の前又は後に架橋することと、
    を含む方法。
  19. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のバックシートをソーラーモジュールに真空積層することを含む、ソーラーモジュールの製造方法。
  20. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のバックシートの製造方法であって、積層によるか又は接着剤を用いて層を架橋し組み立てて、請求項1〜15に記載の多層製品を形成することを含み、前記架橋が、前記層の組み立ての前又は後に行われてもよい、方法。
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