JP2014024319A - ポリエステルフィルムとその製造方法、太陽電池用バックシートおよび太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体と、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に設けられた導電層を有し、前記導電層の表面比抵抗R0が106〜1014Ω/□であり、前記導電層の表面比抵抗R0の面内分布が0.1〜20%であるポリエステルフィルム。
【選択図】図1
Description
加水分解はポリエステル中の末端カルボン酸の触媒作用により加速されることが知られており、この対策としてポリエステルフィルムの耐加水分解性を改善する技術としては、末端カルボン酸と反応するポリカルボジイミド等の末端封止剤を用いることが知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、ポリカルボジイミドなどの末端封止剤を用いたポリエステルフィルムを特定の特性に制御することで、耐加水分解性に優れ、耐久性に優れた電気絶縁用フィルムとすることができると記載されている。
[1] 末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体と、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に設けられた導電層を有し、前記導電層の表面比抵抗R0が106〜1014Ω/□であり、前記導電層の表面比抵抗R0の面内分布が0.1〜20%であることを特徴とするポリエステルフィルム。
[2] [1]に記載のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層を少なくとも1層含むことが好ましい。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。
[3] [2]に記載のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体の前記導電層が設けられた側の最外層が、前記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層であることが好ましい。
[4] [2]または[3]に記載のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル成分が前記条件(A)を満たすことが好ましい。
[5] [4]に記載のポリエステルフィルムは、前記末端封止剤の分子量が200〜10万であることが好ましい。
[6] [4]または[5]に記載のポリエステルフィルムは、前記末端封止剤がカルボジイミド化合物であることが好ましい。
[7] [4]〜[6]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記末端封止剤が、カルボジイミド基を有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含むカルボジイミド化合物であることが好ましい。
[8] [1]〜[7]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記導電層の厚み分布が0.1〜10%であることが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記該導電層が有機系の導電剤を含むことが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記導電層の厚みが0.01〜50μmであることが好ましい。
[11] [1]〜[10]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に、0.1〜10%の厚みむらを有する易接着層を有することが好ましい。
[12] [1]〜[11]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体が、ダイからポリエステルおよび末端封止剤を含む組成物の溶融体を押出された後、風量を0.1〜10%変調させた送風により冷却固化されてなることが好ましい。
[13] [1]〜[12]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記導電層が、導電層用塗布液を塗布された後、乾燥ゾーンの出口で温度分布を0.1〜10℃付与して乾燥されてなることが好ましい。
[14] [1]〜[13]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、前記末端封止剤が環状カルボジイミド化合物であることが好ましい。
[15] [1]〜[14]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムは、ロール状に巻き取られたことが好ましい。
[16] ポリエステル組成物の溶融体をダイから押出し、冷却および固化させて末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体を製造する工程と、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層を形成する工程を含み、前記ポリエステル支持体の冷却時に、風量を0.1〜10%変調させながら送風を行うことを特徴とするポリエステルフィルムの製造方法。
[17] [16]に記載のポリエステルフィルムの製造方法は、前記ポリエステル組成物が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含む組成物であることが好ましい。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。
[18] 前記ポリエステル成分が前記条件(A)を満たすことを特徴とする[16]または[17]に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
[19] [16]〜[18]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムの製造方法は、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層用塗布液を塗布する工程と、乾燥ゾーン内を前記導電層用塗布液が塗布されたポリエステル支持体を搬送して前記導電層を形成する工程を含み、前記乾燥ゾーンの出口において温度分布を0.1〜10℃付与することが好ましい。
[20] [1]〜[15]のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムを含むことを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
[21] [20]に記載の太陽電池モジュール用バックシートを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明のポリエステルフィルムは、末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体と、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に設けられた導電層を有し、前記導電層の表面比抵抗R0が106〜1014Ω/□であり、前記導電層の表面比抵抗R0の面内分布が0.1%以上20%以下であることを特徴とする。
このような構成により、本発明のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が高く、易接着層の太陽電池モジュールの封止材への密着性が良好である。いかなる理論に拘泥するものでもないが、導電層(帯電防止層と呼ばれることもある)の表面に導電剤(帯電防止剤と呼ばれることもある)を不均一に形成することで、導電層の表面比抵抗を低減できる。一般に、導電剤が低濃度である導電層の表面の箇所は導電剤が導電層の外部の任意の物質と接触できない箇所が発生しやすくなり、抵抗の上昇をもたらすため、均一に低濃度だと表面比抵抗を下げ難い。一方、導電層の表面に導電剤の濃度むらがあり、即ち導電層の表面に導電剤が高濃度の箇所があると、そこは導電剤が密集しており、導電作用を促す。したがって、局所的に表面比抵抗の大きなところと小さなところを形成することで、導電剤が同じ量である均一な導電層を設けた場合より、フィルム面全体の抵抗値を下げることができることとなる。本発明のポリエステルフィルムは、導電剤を同じ量塗布量する場合に不均一に塗設するほうが有利となることを見出して完成されたものであり、導電層の表面に導電剤が不均一に分布していることで導電剤の濃度が高い所ができ、そこを電気が伝導しやすいため、導電層の表面比抵抗を効率的に低下できる。
本発明のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層を少なくとも1層含むことが好ましい。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。
条件(A)を満たすように末端封止剤をポリエステル支持体に添加することで、導電層(帯電防止層と呼ばれることもある)の表面に導電剤(帯電防止剤と呼ばれることもある)を不均一に形成することでき、導電層の表面比抵抗を低減しやすい。
一方、条件(B)を満たすポリエステル成分を用いる場合に本発明の効果が得られる理由については後述する。
以下、本発明のポリエステルフィルムについて、各層の好ましい態様の詳細を説明する。
本発明のポリエステルフィルムは、末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体を有す。
本発明のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体の厚みは、30μm〜350μmであることが好ましい。
本発明においては、前記ポリエステル支持体の厚みが40μm〜300μmであることがより好ましく、50μm〜250μmであることが、より密着性の湿熱耐久性の向上効果が奏される観点から好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル層は、前記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含有することが好ましい。なお、ポリエステル層の主成分とは、ポリエステル層中に80モル%以上含まれるポリエステルのことをいう。
ポリエステルは、合成および重合により入手しても、商業的に入手してもよい。
ポリエステルは従来公知のポリエステルの製造方法に従って製造することができる。すなわち、酸成分としてジアルキルエステルを用い、これとジオール成分とでエステル交換反応させた後、この反応の生成物を減圧下で加熱して、余剰のジオール成分を除去しつつ重縮合させることによって製造することができる。また、酸成分としてジカルボン酸を用いて、従来公知の直接重合法により製造することもできる。反応触媒としては従来公知のチタン化合物、リチウム化合物、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、アンチモン化合物、ゲルマニウム化合物等を用いることができる。
前記CHDM系ポリエステルは、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分(全ジオール中)に、0.1〜20モル%または80〜100モル%含む(前記条件(B)を満たす)ことが好ましく、0.5モル%以上16モル%以下あるいは83モル%以上98モル%以下含むことがより好ましく、1モル%以上12モル%以下あるいは86モル%以上96モル%以下含むことが特に好ましい。
前記条件(B)を満たすようにCHDMを含むことで、延伸中に微小な延伸ムラを発現し易くなり、前記ポリエステル支持体中に前記条件(A)を満たすように末端封止剤を添加しない場合であっても本発明の効果を得ることができる。これはCHDM基がEG基に対し剛直な構造のため、延伸され難く伸びむらが生じ易いためである。従って導電層を塗布した後にPCTを延伸すると導電層の塗布むらが発生し、本発明の効果である耐電圧向上を達成できる。なお、このような延伸むらは延伸により結晶構造を形成する際、顕著に発現する。これは、延伸ムラに伴い配向むらが形成、高配向の箇所が結晶化し結晶、非晶部が発生、このような結晶/非晶の不均一性(面内分布)が一層延伸むら、即ち導電層ムラを引き起こす。
このような結晶を形成させるには、CHDM由来の構造が低い領域(0.1〜20モル%)、高い領域(80〜100モル%)の二つの領域が好ましい。この間の領域ではCHDMとEGが混在し結晶が形成し難いためである。
TPA以外のジカルボン酸としてマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、イソソルビド、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルインダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレン酸等のジカルボン酸、もしくはそのエステル誘導体などが代表例としてあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でより好ましいのが、イソフタル酸(IPA)である。好ましいIPA量は全ジカルボン酸中0モル%以上15モル%以下が好ましく、より好ましくは0モル%以上12モル%以下、さらに好ましくは0モル%以上9モル%以下である。
ここで、本発明のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体の前記導電層が設けられた側の最外層が、前記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層であることが、導電層のむらを引き起こしやすい観点から好ましい。すなわち、前記条件(B)を満たすCHDM系ポリエステルを主成分として含むポリエステル層も、前記ポリエステル支持体の前記導電層が設けられた側の最外層に設けられることが好ましい。
特にCHDM由来の構造が80〜100モル%のとき、積層構造にすることが好ましい。これは、CHDM由来の構造の比率が高くなると、剛直なCHDM基の含率が高くなりすぎ延伸中に破断し易くなるためである。このため延伸し易い(破断し難い)CHDM構造を有しないポリエステルと積層することが好ましく、より好ましくはPETと積層することである。
またP2層のIVは0.7以上0.9以下が好ましく、より好ましくは0.72以上0.85以下、さらに好ましくは0.74以上0.82以下である。このようにIVを高めにすることで分子間の絡み合いを増加させ延伸性を向上し破断を抑制することができる。
このような積層構造は定法により調製することができ、複数の押出し機から供給されたメルト(樹脂の融体)をマルチマニフォールドダイ、フィードブロックダイを用い積層し押出すことで達成できる。
ポリエステルフィルムの各層の厚みは、フィルムの断面を、SIMSを用い測定し、P1層の特徴フラグメント、P2層の特徴フラグメントでイメージングすることで求めることができる。
カルボキシル基含量(AV)は、H. A. Pohl, Anal. Chem. 26 (1954) 2145に記載の方法に従い、測定することができる。具体的には、目的とするポリエステルを粉砕し、60℃の真空乾燥機で30分乾燥する。次に、乾燥直後のポリエステルを、0.1000g秤量し、5mlのベンジルアルコールを添加後、205℃で2分間、加熱攪拌溶解する。溶解液を、冷却後、15mlのクロロホルムを加え、指示薬としてフェノールレッドを用い、アルカリ基準液(0.01N KOH−ベンジルアルコール混合溶液)で、中和点(pH=7.3±0.10.1)まで滴定し、その適定量から算出する。
IV値は、目的とするポリエステルを粉砕後、1,2,2−テトラクロルエタン/フェノール(=2/3[質量比])混合溶媒を用いて、0.01g/mlに溶解し、ウベローデ型の粘度計(AVL−6C,旭化成テクノシステム社)を用いて、25℃の温度で測定する。なお、サンプルの溶解は、120℃で、15〜30分で行う。
本発明のポリエステルフィルムは、末端封止剤を含んでいても含んでいなくてもよいが、前記ポリエステル成分が前記条件(B)を満たさない場合は、前記条件(A)を満たすように前記ポリエステル支持体中にポリエステルに対して末端封止剤を0.1〜11質量%含むことが好ましい。前記ポリエステル支持体中に末端封止剤を混入することで、後述の導電層に不均一な表面比抵抗の面内分布を付与できる。いかなる理論に拘泥するものでもないが、末端封止剤はポリエステルの末端カルボン酸と反応し、極性基であるカルボン酸が消失するとポリエステル支持体の極性が低下する。一方、後述する導電層に含まれる導電剤は極性が高く、極性の低下したポリエステル支持体表面に均一に分散できない(これは、塗布であっても、共押出しであっても同様に発生する)。そのため、導電剤と接触するポリエステル支持体の表面に末端封止剤を濃縮することが、導電層に不均一な表面比抵抗の面内分布を付与するときに有効となる。
また、末端封止剤はポリエステル(特にPET)と相溶性が低く、ポリエステル分子の隙間(自由体積)に存在し易い。このため、自由体積を減少させるとポリエステル内部から封止剤は押出され、ポリエステル支持体の表面近傍にあつまる。このような効果は末端封止剤の分子量を上げて、ポリエステルとの相溶性を低下させることで、より顕著に得ることができる。
カルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物は、一官能性カルボジイミドと多官能性カルボジイミドがあり、一官能性カルボジイミドとしては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、t−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミドおよびジ−β−ナフチルカルボジイミドなどが挙げられる。特に好ましくは、ジシクロヘキシルカルボジイミドやジイソプロピルカルボジイミドである。
芳香族環状カルボジイミドは、環状構造を複数有していてもよい。
芳香族環状カルボジイミドは分子内に2つ以上のカルボジイミド基の第一窒素と第二窒素とが連結基により結合した環構造を有さない芳香族カルボジイミドであること、すなわち単環であることが、増粘し難い観点から好ましい。
また、エポキシ化合物の好ましい例としては、グリシジルエステル化合物やグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
また、オキサゾリン化合物としては、ビスオキサゾリン化合物が好ましく、具体的には、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−エチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4’−ジエチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−プロピル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−シクロヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ベンジル−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’−o−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4−メチル−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)、2,2’−エチレンビス(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’−デカメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−9,9’−ジフェノキシエタンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−シクロヘキシレンビス(2−オキサゾリン)および2,2’−ジフェニレンビス(2−オキサゾリン)等を例示することができる。これらの中では、ポリエステルとの反応性の観点から、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)が最も好ましく用いられる。さらに、上記で挙げたビスオキサゾリン化合物は本発明の目的を達成する限り、一種を単独で用いても、二種以上を併用してもどちらでもよい。
本発明のポリエステルフィルムは、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に設けられた導電層を有し、前記導電層の表面比抵抗R0が106〜1014Ω/□であり、前記導電層の表面比抵抗R0の面内分布が0.1%以上20%以下である。
前記導電層の好ましい表面比抵抗の面内分布は0.1%以上20%以下が好ましく、より好ましくは0.3%以上10%以下、さらに好ましくは0.5%以上5%以下、さらに好ましくは1%以上5%以下である。この範囲の上限値以下であると、導電性が低下(むらが大きすぎず、導電層が不連続となりにくい)しにくく、この範囲の下限値以上あると導電性が向上(上記効果が十分に発現する)する。
前記導電層の表面比抵抗は106Ω/□以上1014Ω/□以下であり、好ましくは107Ω/□以上1013Ω/□以下、さらに好ましくは108Ω/□以上1012Ω/□以下。この範囲の上限値以下であると導電層が厚くなりすぎず、上記のような不均一性を形成しやすく、表面比抵抗の低下(向上)を得やすい。この範囲の下限値以上であると導電層が薄くなりすぎず、導電層が不連続となり難く、上記のような不均一性を形成しやすくなり、表面比抵抗の低下を得やすい。
また、このように導電層の表面比抵抗を下げることで、耐電圧が向上する。通常帯電圧を上げるにはポリエステル支持体の厚みを上げることが必要であったが、本発明ではポリエステル支持体の厚みを上げずに耐電圧を低下でき、低コスト化できる。このような表面比抵抗低下により耐電圧が向上するのは、耐電圧測定時に印加した電圧を局所的に高くなることを、導電層が分散することにより発現するためである(特開2009−158952号公報の[0009]〜[0010]参照)。
導電層の好ましい膜厚は0.01μm以上50μm以下が好ましい。下限値以上だれば導電層が薄すぎず、導電性が十分となる。一方上限値以下であれば導電層が厚すぎず、上記のような導電層の表面比抵抗の面内分布を形成しやすいためである。より好ましくは0.1μm以上30μm、さらに好ましくは0.3μm以上10μmである。
導電層の厚み分布は0.1%以上10%以下が好ましく、より好ましくは0.2%以上8%以下、さらに好ましくは0.3%以上6%以下である。
導電層の厚み分布をこの範囲とすることにより導電層の表面比抵抗の面内分布を達成しやすい。
(1)導電剤
ここで、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、導電層に導電性を発現させる成分を含有させることが挙げられる。ここで、導電性を発現させる成分としては、有機系導電性材料、無機系導電性材料、有機系/無機系複合導電性材料いずれも好ましく用いることができる。
これらの導電性材料は、導電層を構成するマトリックスとなる材料に、以下1)〜4)の方法にて導入され、いずれも好ましく用いられる。これにより、導電層の導電性を発現させることが可能となる。すなわち、
1)マトリックスとなる材料に導電性を有する骨格を共重合する、
2)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合・相溶させる、
3)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合した後、導電材料を表面に移行させ、表面付近に濃縮させる、
4)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合して分散させ、導電性のネットワークを形成させる、
等の方法により導電層に導電性を発現させることが可能であり、いずれも好ましく用いられる。
また、導電層に用いられる導電性材料が有機系の導電性材料の場合、耐湿熱特性を更に向上させたり、特に導電層をポリエステル支持体に塗設する場合のポリエステル支持体との密着性向上させたり、特に溶液製膜としてフィルムを形成させたりする場合や、ポリエステル支持体上に導電層を塗設する場合、フィルムのブロッキングを防止することができるという点で、有機系の導電性材料、非水溶性樹脂に加えて、架橋剤を含有せしめることも好ましく行われる。架橋剤としては、上述の有機系材料および/または非水溶性樹脂を構成する樹脂に存在する官能基、例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、グリシジル基、アミド基等と架橋反応する樹脂や化合物が好ましく用いられ、その例としてはメチロール化あるいはアルキロール化した尿素系、メラミン系、アクリルアミド系、ポリアミド系樹脂及びエポキシ化合物、オキセタン系化合物、イソシアネート化合物、カップリング剤、アジリジン系化合物、オキサゾリン系化合物等、カルボジイミド系化合物、酸無水物、カルボン酸エステル誘導体及びそれらの混合物等を使用することができる。
一方、特許文献2に記載のフィルムを通常のように太陽電池バックシートを一度ロール状に巻き取ってから、必要な太陽電池バックシートを巻き出してその易接着層を太陽電池モジュールの封止剤に張り合わせたところ、密着性に問題があり、剥離発生率が高いことが判明した。
これに対し、本発明のポリエステルフィルムの好ましい態様では、前述の表面比抵抗の面内分布が不均一な導電層を設けることにより、ポリエステルフィルムの最外層に易接着層を設けたときの易接着層の密着性まで良化させることができる。いかなる理論に拘泥するものでもないが、第一に表面比抵抗の面内分布が不均一な導電層によりフィルム表面の帯電を効率的に低下することができ、製膜時にゴミ(異物)が表面に吸着するのを防ぐことができる。ここで、製膜後のポリエステルフィルムは通常巻き取られるため、導電層と裏面の易接着層が接触することとなり、導電層についたゴミが易接着層を擦り、傷を付ける。太陽電池モジュールの封止剤に易接着層を張り合わせるとき、このような傷が密着性を低下させ易い(傷を起点として剥離が発生し易くなる)ため、製膜時にゴミ(異物)が表面に吸着するのを防ぐことができることにより、本発明のポリエステルフィルムは易接着層の密着性が良好となる。また第二に、局所的に導電性の大きなところがあるほうが静電気を逃がし易いため、表面比抵抗に分布がある本発明のポリエステルフィルムは、一度ロール状に巻き取られたときにフィルムどうしが接触して発生した静電気を逃すことで、ロール状の保管されているときまたは巻き出した後にゴミが導電層に付着することをさらに防ぐことができ、易接着層の密着性が良好となる。
易接着層に0.1〜10%の厚みむらを付与することで、密着力を向上できる。より好ましくは0.3〜8%であり、さらに好ましくは0.5〜5%である。
易接着層の厚みむらにより、ロールに巻いた際、表裏のフィルムが接触し(擦れ合い)、傷が発生するのを防ぐことができる。易接着層に厚みむら、即ち凹凸が存在することで、本発明のポリエステルフィルム同士が前面に亘り接触することを防止し、これにより発生する軋みで傷が付くのを防ぐことができる。なお、傷が付くと、そこをきっかけとして密着不良が発生し易いが、このような傷つきやすさを、上記厚みむらを易接着層に付与することで解消できる。
易接着層の厚みむらが上記範囲を超えると凸部が高すぎフィルム表裏間でスリップが発生し傷が発生し易く好ましくない。易接着層の厚みむらが上記範囲を下回ると上記効果を発現しにくい。
易接着層の厚みは0.01μm以上10μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.03μm以上5μm以下であり、さらに好ましくは0.05μm以上2μm以下である。この範囲を下回ると易接着層の効果が薄れ密着力が低下し易く、上回るとこの易接着層内で凝集破壊が発生し密着力が低下し易く好ましくない。なお、このような凝集破壊はウエットサーモテストのような過酷な条件(分子切断が進行し凝集破壊し易くなった条件)において、特に有効に作用する。
(1)ポリマーバインダー
易接着層は、ポリマーバインダーを含有することが好ましい。ポリマーバインダーを含有する場合、固形分100重量%あたり30〜90重量%含有することが好ましい。30重量%未満であると塗布層がもろくなる結果、EVAとの接着性が保てなくなることがあり好ましくなく、90重量%を超えると相対的にポリビニルアルコールの添加量が低下するためにEVAとの接着性が低下することがあり好ましくない。
本発明において前記易接着層に用いるポリウレタン系樹脂は、特に限定されないが、例としては、ブロック型イソシアネート基を含有する樹脂であって、末端イソシアネート基を親水性基で封鎖(以下ブロックともいう)した、熱反応型の水溶性ウレタンなどが挙げられる。上記イソシアネート基を親水性基で封鎖するためのブロック化剤としては、重亜硫酸塩類及びスルホン酸基を含有したフェノール類、アルコール類、ラクタム類、オキシム類及び活性メチレン化合物類等が挙げられる。ブロック化されたイソシアネート基はウレタンプレポリマーを親水化あるいは水溶化する。フィルム製造時の乾燥あるいは熱セット過程で、上記ポリウレタン樹脂に熱エネルギーが与えられると、ブロック化剤がイソシアネート基からはずれるため、上記ポリウレタン樹脂は自己架橋した編み目に、混合した水分散性共重合ポリエステル樹脂を固定化するとともに、上記共重合ポリエステル樹脂の末端基等とも反応する。塗布液調製中の樹脂は、親水性であるために耐水性が悪いが、塗布、乾燥、熱セットして熱反応が完了すると、ウレタン樹脂の親水基すなわちブロック化剤がはずれるため、耐水性が良好な塗膜が得られる。上記ブロック化剤の内、フィルム製造工程における熱処理温度、熱処理時間でブロック化剤がイソシアネート基からはずれる点、及び工業的に入手可能な点から、重亜硫酸塩類が最も好ましい。
ガラス転移点が20〜100℃の範囲にあるポリエステル系樹脂としては、以下のような多塩基酸またはそのエステル形成誘導体とポリオールまたはそのエステル形成誘導体とから形成される。すなわち、多塩基酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、2、6−ナフタレンジカルボン酸、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等が挙げられる。これらの酸成分を好ましくは2種以上用いて共重合ポリエステル樹脂を合成する。また、若干量であれば不飽和多塩基酸成分のマレイン酸、イタコン酸等や、p−ヒドロキシ安息香酸等の如きヒドロキシカルボン酸を併用することもできる。また、ポリオール成分としては、エチレングリコール、1、4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1、6−ヘキサンジオール、1、4−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール等が挙げられる。
ガラス転移点が20〜100℃の範囲にあるアクリル系樹脂としては、以下に例示するようなアクリルモノマーを重合してなるアクリル樹脂が挙げられる。このアクリルモノマーとしては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等);2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有モノマー;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸及びその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等のカルボキシ基、スルホキシ基またはその塩を含有するモノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド、N、N−ジアルキルアクリルアミド、N、N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)、N−アルコキシアクリルアミド、N−アルコキシメタクリルアミド、N、N−ジアルコキシアクリルアミド、N、N−ジアルコキシメタクリルアミド(アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基等)、アクリロイルモルホリン、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド等のアミド基を含有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物のモノマー;ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アルキルフマール酸モノエステル、アルキルイタコン酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン等のモノマーが挙げられる。
またポリオレフィン系バインダー、例えばSBR等のゴム系樹脂も好ましく、これは柔軟な構造のために剥離応力を吸収し易く接着力を高めることができる(例えば特開昭61−60424、特許2583455、特許3626305、特許3783989、特許4041784、特許4505402に記載のものを使用できる)。また、ポリオレフィン系としては、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂を用いることも好ましい。これは太陽電池バックシートでPET上に積層するポリビニルアルコール系樹脂と親和性が高いためである。
PVA系バインダーとして特開2006−335853の[0045]の実施例1に記載のものが好ましい。
本発明において前記易接着層に用いるポリウレタン系バインダーは、特に限定されないが、例としては、ブロック型イソシアネート基を含有する樹脂であって、末端イソシアネート基を親水性基で封鎖(以下ブロックともいう)した、熱反応型の水溶性ウレタンなどが挙げられる。上記イソシアネート基を親水性基で封鎖するためのブロック化剤としては、重亜硫酸塩類及びスルホン酸基を含有したフェノール類、アルコール類、ラクタム類、オキシム類及び活性メチレン化合物類等が挙げられる。ブロック化されたイソシアネート基はウレタンプレポリマーを親水化あるいは水溶化する。フィルム製造時の乾燥あるいは熱セット過程で、上記ポリウレタン樹脂に熱エネルギーが与えられると、ブロック化剤がイソシアネート基からはずれるため、上記ポリウレタン樹脂は自己架橋した編み目に、混合した水分散性共重合ポリエステル樹脂を固定化するとともに、上記共重合ポリエステル樹脂の末端基等とも反応する。塗布液調製中の樹脂は、親水性であるために耐水性が悪いが、塗布、乾燥、熱セットして熱反応が完了すると、ウレタン樹脂の親水基すなわちブロック化剤がはずれるため、耐水性が良好な塗膜が得られる。上記ブロック化剤の内、フィルム製造工程における熱処理温度、熱処理時間でブロック化剤がイソシアネート基からはずれる点、及び工業的に入手可能な点から、重亜硫酸塩類が最も好ましい。
ポリエステル系バインダーとしてはガラス転移点が20〜100℃の範囲にあるものが好ましく、以下のような多塩基酸またはそのエステル形成誘導体とポリオールまたはそのエステル形成誘導体とから形成される。すなわち、多塩基酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、2、6−ナフタレンジカルボン酸、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等が挙げられる。これらの酸成分を好ましくは2種以上用いて共重合ポリエステル樹脂を合成する。また、若干量であれば不飽和多塩基酸成分のマレイン酸、イタコン酸等や、p−ヒドロキシ安息香酸等の如きヒドロキシカルボン酸を併用することもできる。また、ポリオール成分としては、エチレングリコール、1、4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1、6−ヘキサンジオール、1、4−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール等が挙げられる。
ガラス転移点が20〜100℃の範囲にあるアクリル系樹脂としては、以下に例示するようなアクリルモノマーを重合してなるアクリル系バインダーが挙げられる。このアクリルモノマーとしては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等);2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有モノマー;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸及びその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等のカルボキシ基、スルホキシ基またはその塩を含有するモノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド、N、N−ジアルキルアクリルアミド、N、N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)、N−アルコキシアクリルアミド、N−アルコキシメタクリルアミド、N、N−ジアルコキシアクリルアミド、N、N−ジアルコキシメタクリルアミド(アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基等)、アクリロイルモルホリン、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド等のアミド基を含有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物のモノマー;ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アルキルフマール酸モノエステル、アルキルイタコン酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン等のモノマーが挙げられる。
またアクリル系バインダーとして、特開2006−152013の[0083]に記載の「他の樹脂成分B−3」、特開2011−207047の[0041]に記載のアクリル樹脂、特開2009−241373の[0014]に記載のアクリル樹脂も好ましく用いることができる。
具体的には下記のものが挙げられる。
特に好ましいポリエステル系バインダーとして、特開2009−241373の[0013]に記載の組成の易接着層、[0050]の実施例1に記載の易接着塗布液を挙げることができる。また、WO08/099891の[0024]〜[0044]に記載のようにTgの異なるポリエステルを用いることも好ましく、これに公報の[0045]〜[0049]に記載のメラミン樹脂を添加してもよい。具体的にはWO08/099891の[0077]〜[0081]に記載の塗布液A1、B1、C1を用いることが好ましい。また、特開2006−21462の[0024]〜[0054]に記載のポリエステルとメラミンから成る組成物も好ましく、具体的には[0127]の実施例に記載のオキサゾリン、ポリエステル混合系樹脂層A(オキサゾリン/ポリエステルの混合比=1:1質量比)を挙げることができる。
さらに、易接着層にはこれらのポリマーバインダーと架橋性化合物を共存させることも好ましい。これにより易接着層内あるいはポリエステル支持体と架橋を形成し、より密着強度を上げることができる。架橋性化合物としては、エポキシ化合物、グリシジル化合物、メラミン化合物、オキサゾリン化合物等を挙げることができる。エポキシ化合物である架橋性化合物としては、下記式(I)で表されるものを挙げることができる。
易接着層には、架橋剤に加えて、他のエポキシ基を有する化合物も併用してもよい。これらの化合物の例としては、ソルビトトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルなどのポリエポキシ化合物、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等のジエポキシ化合物、アリルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテルなどのモノエポキシ化合物を挙げることができる。
易接着層には、さらに濡れ剤、帯電防止剤、着色剤、界面活性剤、紫外線吸収剤等を含有させてもよい。濡れ剤を含有する場合、その含有量は例えば固形分100重量%あたり1〜20重量%である。
本発明のポリエステルフィルムは、シート状であっても、ロール状に巻き取られていてもよい。本発明のポリエステルフィルムは、ロール状に巻き取られた場合であっても、導電層の表面比抵抗の面内分布を有することにより、フィルムどうしがきしんで発生した静電気を逃しやすく、ゴミの付着を抑制できる。そのため、本発明のポリエステルフィルムは、ロール状に巻き取られた場合に従来よりも特に易接着層の密着性を改善できる。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法(以下、本発明の製造方法ともいう)は、ポリエステル組成物の溶融体をダイから押出し、冷却および固化させて末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体を製造する工程と、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層を形成する工程を含み、前記ポリエステル支持体の冷却時に、風量を0.1〜10%変調させながら送風を行うことを特徴とする。
本発明のポリエステルフィルムの製造方法は、前記ポリエステル組成物が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含む組成物であることが好ましい。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。
本発明の製造方法は、ポリエステル組成物の溶融体をダイから押出し、冷却および固化させて末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体を製造する工程を含み、前記ポリエステル支持体の冷却時に、風量を0.1〜10%変調させながら送風を行う。
(1)ポリエチレンテレフタレート(PET)
ポリエチレンテレフタレートを準備する。ポリエチレンテレフタレートは、次のいずれかのプロセスで製造される。すなわち、(1)テレフタル酸とエチレングリコールを原料とし、直接エステル化反応によって低分子量のポリエチレンテレフタレートまたはオリゴマーを得、さらにその後の三酸化アンチモンやチタン化合物を触媒に用いた重縮合反応によってポリマーを得るプロセス、および(2)ジメチルテレフタレートとエチレングリコールを原料とし、エステル交換反応によって低分子量体を得、さらにその後の三酸化アンチモンやチタン化合物を触媒に用いた重縮合反応によってポリマーを得るプロセスである。ここで、エステル化は無触媒でも反応は進行するが、エステル交換反応においては、通常、マンガン、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、リチウムおよびチタン等の化合物を触媒に用いてエステル化を進行させ、またエステル交換反応が実質的に完結した後に、その反応に用いた触媒を不活性化する目的で、リン化合物を添加する場合もある。得られたPETペレットを固相重合して、固有粘度を高めることが好ましい。
前記1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)構造を含有するポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート(PCT)は、上記(1)エステル交換法、(2)直重法いずれも好ましく用いることができるが、例えば、WO2009/125701の段落番号0089〜0090、0120〜0121に記載の方法も好適に用いることができる。
PENもエステル交換反応により好ましく調製されるが、具体的には特開2011−153209の段落番号0170、特開2008−39803の段落番号0046、0060に記載の方法も好適に用いることができる。
フィルムを構成するポリエステルに末端封止剤を含有させる方法としては、末端封止剤を直接ポリエステルペレットと混合し、270〜275℃の温度に加熱したベント式二軸混練押出機を用いて、ポリエステルに練り込み高濃度マスターペレット化する方法が有効である。このときのポリエステルの固有粘度IVは通常よりも高めで好ましくは0.7〜1.6である。固有粘度IVは、より好ましくは1.2〜1.4である。固有粘度IVが0.7より小さいと、マスターペレットのカルボキシル末端量が多くなりマスターペレット化するときに末端封止剤との反応が起こりすぎるため、ポリエステルとの押出し時に末端を封止する効果が小さくなり、カルボキシル末端量を低下させることができなくなることがある。また、固有粘度IVが1.6よりも大きいと、溶融粘度が高くなりすぎるため、押出が安定せずマスターペレットが作製できないことがある。その溶融粘度を低くするために押出機の温度を上げると、末端封止剤が熱分解を起こし効果が現れないことがある。
その後、キャスティングロール上で冷却して未延伸フィルムを得る。この際、異物や変質ポリマーを除去するために各種のフィルター、例えば、焼結金属、多孔性セラミック、サンドおよび金網などの素材からなるフィルターを用いることが好ましい。また、必要に応じて、定量供給性を向上させるためにギアポンプを設けてもよい。フィルムを積層する場合には、2台以上の押出機およびマニホールドまたは合流ブロックを用いて、複数の異なるポリマーを溶融積層する。
ここで、厚み方向の中央部の自由体積を表面近傍に比べ低減させることで、ポリエステル支持体中の末端封止剤を表面に集めることが好ましい(末端封止剤は自由体積中に存在し易いため)。融体は自由体積が大きく、これをなるべく維持したまま固化することで自由体積を大きくすることができるため、このような自由体積の低減には融体を固化する過程で実施することが効率的である。フィルム表面を急冷し、内部を徐冷することで上記自由体積の分布を形成できる。急冷により融体の構造をそのまま固定でき、自由体積が大きくできる。なお一方、徐冷すると、温度低下に追随し自由体積が小さくなる。
本発明の製造方法ではこのような表面の急冷は、ダイから押出した融体を送風により冷却する際、送風量を0.1〜10%変調させながら送風を行うことで達成できる。いかなる理論に拘泥するものでもないが、送風量に増減を付与することでフィルム表面に形成される境膜を破壊でき、熱伝達を向上でき、一層急冷ができるためである。
本明細書中、風速変調量とは、1分間風速を測定し、最大風速と最小風速の差を平均風速で割り百分率で示したものである。
これらの表面処理によって前記ポリエステル支持体表面にカルボキシル基や水酸基が増加することにより、前記ポリエステル支持体と塗布層との接着性が高められるが、架橋剤(特にカルボキシル基と反応性の高いオキサゾリン系もしくはカルボジイミド系の架橋剤)を併用した場合により強力な接着性が得られる。これは、コロナ処理による場合により顕著である。したがって、特に前記ポリエステル支持体の塗布層が形成される側の表面がコロナ処理されていることが好ましい。
本発明の製造方法は、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層を形成する工程を含む。本発明の製造方法は、前記ポリエステル支持体の前記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層に隣接するように、前記導電層を形成することが好ましい。
次に導電層を前記ポリエステル支持体上に形成する方法としては、蒸着法、スパッタ法などの乾式法、めっき法などの湿式法、複数台の押出機を用いて、前記ポリエステル支持体用の原料と導電層用の原料をそれぞれ別の押出機内で溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出法)、単膜で作製した前記ポリエステル支持体に導電層用原料を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法(溶融ラミネート法)、前記ポリエステル支持体と導電層をそれぞれ別々に作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、接着剤を介して張り合わせる方法(接着法)、その他、導電層用原料を溶媒に溶解させ、その溶液をあらかじめ作製していた前記ポリエステル支持体上に塗布する方法(コーティング法)、およびこれらを組み合わせた方法等が使用することができる。
この範囲の下限値以上であれば表面比抵抗分布を付与しやすく、好ましい。一方、この範囲の上限値以下であると表面比抵抗分布が大きくなり過ぎ難く、好ましい。
なお、特開2009−158952の実施例[0131]には導電層塗布後に「均一に徐冷」しており、本発明の製造方法における乾燥ゾーンの出口において温度分布を0.1〜10℃付与する方法とは異なる。
本明細書中における記乾燥ゾーンの出口における温度分布とは、幅方向に10cm間隔で測定した点の最大温度と最低温度の差を示す。
なお、冷却とはポリエステルフィルムのTg以下にまで冷却する工程をさす(PETの場合は69℃)。
本発明の製造方法は、前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に易接着層を形成する工程を含むことが好ましい。
前記易接着層の形成方法としては、前記導電層の形成方法におけるコーティング法を好ましく用いることができる。
太陽電池モジュール用バックシートは極性の高いEVAと接着させるため、易接着層は極性の高いものを用いることが多い。上記導電剤の場合と同様に、ポリエステル支持体に封止剤を添加し、ポリエステル支持体の表面近傍に極性の高い樹脂を集めることで、このような易接着層とPETの相溶性を低下させ、塗布むらを発生させることができる。
TD延伸後、熱固定処理を行うことが好ましいが、フィルムの配向緩和を抑制するために通常よりも低温で熱処理を行うことが好ましい。熱固定処理はフィルムを緊張下または幅方向に弛緩しながら、好ましくは170〜230℃の温度、より好ましくは180〜225℃の温度、さらに好ましくは190〜220℃の温度の範囲で熱処理する。熱処理時間は0.5〜10秒の範囲で行うことが好ましい。その後、25℃に冷却後、フィルムエッジを除去し、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムを得ることができる。
本発明のポリエステルフィルムは、太陽光が入射する側に配置された透明性の基材(ガラス基板等のフロント基材)と、素子構造部分(太陽電池素子及びこれを封止する封止材を含む)と、太陽電池用バックシートとが積層された「透明性のフロント基材/素子構造部分/バックシート」の積層構造を有する太陽電池において、フロント基材とバックシートとのいずれに適用されてもよい。ここで、バックシートは、電池側基板の素子構造部分からみてフロント基材が位置していない側に配置された裏面保護シートである。
本明細書中において、太陽光が入射する側に配置された透明性の基材の上に素子構造部分が配置された「透明性のフロント基材/素子構造部分」の積層構造を有する電池部分を「電池側基板」という。
(ポリエステルの調製:PET)
テレフタル酸ジメチル100質量部とエチレングリコール64質量部とをエステル交換反応装置に仕込み、内容物を140℃の温度に加熱して溶解した。その後、内容物を撹拌しながら、酢酸カルシウム0.09質量部および三酸化アンチモン0.03質量部を加え、140〜230℃の温度でメタノールを留出しつつエステル交換反応を行った。次いで、酢酸リチウム0.18質量部とリン酸トリメチルの5重量%エチレングリコール溶液を4.8質量部(リン酸トリメチルとして0.24質量部)添加した。
(ポリエステルの調製:PCT)
第1工程:ジカルボン酸成分としてイソフタル酸(IPA)とテレフタル酸(TPA)、ジオール成分としてシクロヘキサンジメタノール(CHDM)、エチレングリコール(EG)を用い、触媒として酢酸マグネシウム、三酸化アンチモンを150℃、窒素雰囲気下で溶融後、攪拌しながら230℃まで3時間かけて昇温し、メタノールを留出させ、エステル交換反応を終了した。この際、IPA、TPA、CHDM、EGの添加量を変えることで下記組成のCHDM系ポリエステルを得た。
第2工程:エステル交換反応終了後、リン酸をエチレングリコールに溶解したエチレングリコール溶液を添加した。
第3工程:重合反応を最終到達温度285℃、真空度0.1Torrで行い、ポリエステルを得、これをペレット化したPCT樹脂−A(3mm立方)を得た。
(ポリエステルの調製:PEN)
ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチル100部、およびエチレングリコール60部を、エステル交換触媒として酢酸マンガン四水塩0.03部を使用し、150℃から238℃に徐々に昇温させながら120分間エステル交換反応を行なった。途中反応温度が170℃に達した時点で三酸化アンチモン0.024部を添加し、エステル交換反応終了後、リン酸トリメチル(エチレングリコール中で135℃、5時間0.11〜0.16MPaの加圧下で加熱処理した溶液:リン酸トリメチル換算量で0.023部)を添加した。その後反応生成物を重合反応器に移し、290℃まで昇温し、27Pa以下の高真空下にて重縮合反応を行って、固有粘度が0.61dl/gのポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを得た。これをPEN−Aと称する。
回転型真空重合装置を用いて、上記の参考例1−1、1−2で得られたPET、PCTペレットであるPET樹脂−A、PCT樹脂−Aを0.1kPaの減圧下230℃の温度で表1記載の時間加熱処理し、固相重合を行った。固相重合時間、温度を変えることで、各実施例および比較例で用いた下記表1および表2に記載のAV、IVのポリエチレンテレフタレートであるPET−B、PCT−Bを得た。なお、固相重合時間を長くすることでIVは増加、AVは減少し易く、固相重合温度を上げることでAVは増加しIVは低下し易い。
本発明では、得られたポリエチレンテレフタレート、PCTのカルボキシル末端基濃度(AV)は、ポリエステル0.5gをo−クレゾールに溶解し、水酸化カリウムを用いて電位差滴定して測定し、カルボキシル末端基濃度を求めた。
また、得られたポリエチレンテレフタレート、PCTの固有粘度(IV)は、ポリエステルをオルトクロロフェノールに溶解し、25℃で測定した溶液粘度から、下式より固有粘度を得た。
ηsp/C=[η]+K[η]2・C
ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1であり、Cは、溶媒100mlあたりの溶解ポリマー重量であり(本測定では1g/100mlとする)、Kはハギンス定数(0.343とする)であり。また、溶液粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計を用いて測定した。
(ポリエステルと末端封止剤を含むマスターペレットの製造)
各実施例および比較例でそれぞれ固相重合して得られたPET−B、PCT−B、PEN−Aの90質量部と、下記末端封止剤から選定した下記表1および表2に記載した封止剤10質量部とをブレンドし、2軸混練機に供給して280℃で溶融混練し、これをストランド状に水中吐出し、カッターで裁断しチップ化した。これを各実施例および比較例で用いたPET−C、PCT−C、PEN−C(マスターペレット)とした。
・末端封止剤イ) カルボジイミド:スタビライザー9000(ラシヒ社製)、Mw=20000
・末端封止剤ロ) カルボジイミド:スタバクゾールP(ラインケミ社製)、Mw=2600
・末端封止剤ハ) カルボジイミド:N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、Mw=206
・末端封止剤ニ) カルボジイミド:特開2011−153209号公報[0174]および[0175]に記載の環状カルボジイミド化合物(2)、Mw=516
・末端封止剤ホ) エポキシ:特開2010−116560号公報[0115]に記載の鎖延長剤1、Mw=3300
・末端封止剤へ) オキサゾリン:エポクロスRPS−1005(日本触媒(株)製)、Mw=5000
・末端封止剤ト)、チ) ポリカルボジイミド:下記合成法に従って合成したポリカルボジイミドであり、それぞれMw=70000、Mw=100000
(合成法)
J. Org. Chem. 28, 2069−2075(1963)に従い、1,3,5−トリイソプロピルフェニレン−2,4−イソシアネートを原料にして末端封止剤 ト)およびチ)を重合した。各末端封止剤の分子量の調整は重合時間で行い、反応温度を冷却することで反応を終了させた。
・末端封止剤リ)カルボジイミド:スタバクゾールP100(ラインケミ社製)、Mw=10000
・末端封止剤ヌ)カルボジイミド:スタバクゾールP400(ラインケミ社製)、Mw=20000
・末端封止剤ル) カルボジイミド:特開2011−153209号公報[0171]および[0172]に記載の環状カルボジイミド化合物(1)、Mw=252
GPCにより重量平均分子量を測定した。
テトラヒドロフランを展開溶媒に用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い下記装置を用い測定した。
装置:HLC8120((株)東ソー製)
カラム:GMHHR−H+GMHHR−H+G2000HHR
<ポリエステルフィルムの製膜>
i)押出し
上記にて各実施例および比較例用に下記表1および表2に記載のようにAVとIVを調整したPET−BとPET−Cをそれぞれ混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、押出し機に投入した。この際、下記表1および表2記載の封止剤濃度となるよう、PET−BとPET−Cの混合比を調整した。これをギアポンプ、濾過器を経由しT−ダイから吐出し、25℃のキャスティングドラム上に静電印加をかけながらキャストした。
この後、25℃の空気を風速60m/分をスリットノズルからキャストした樹脂上方から吹付けて、冷却固化し、ポリエステル支持体の未延伸シートを得た。この冷却固化の時、吹き付ける空気の風速に下記表1および表2記載の変調を付与した。なお、風量(風速)の変調は空気を吹き出すブロアーのモーター回転数を変えることで達成した。
ii)延伸
得られた未延伸シートを加熱ロールで75℃に予熱した後、80℃で1.8倍MD延伸1を行い、さらに95℃で2.3倍MD延伸2を行った。この後、両面にコロナ処理を施した。
その後、ポリエステル支持体の片面に下記a)〜d)およびg)から選定した導電層塗布液(下記表1および表2に記載)をメタリングバーで塗設した。なお、厚みは下記表1および表2の値となるよう、メタリングバーの番手を変えて調整した。
特開2009−158952号公報の[0130]および[0131]を元に、下記表1および表2の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した塗布液aを調製した。但し、比較例1、実施例1〜7および比較例2内は同一処方で実施し、実施例8〜13内は別の同一処方で実施し、実施例36〜38内は別の同一処方で実施し、実施例47〜60内は別の同一処方で実施した。これらは各一連の実施例および比較例では、同一処方でも得られた導電膜の表面比抵抗に差が発生しており、製膜条件が表面比抵抗に影響する。
(塗布液a)
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:"BONDEIP−PM(登録商標)"主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)
下記表1および表2の表面比抵抗になる量
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。 3質量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:"エポクロス(登録商標)"WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%) 0.75質量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:"オルフィン(登録商標)"EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1質量部
・水 78.15質量部
特開2009−158952号公報の[0141]および[0142]を元に、下記表1の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した塗布液bを調製した。但し、上記a)と同様に一連の比較例3、実施例14〜18および比較例4内は別の同一処方で実施した。
(塗布液b)
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体:"Baytron(登録商標)"P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)
下記表1および表2の表面比抵抗になる量
・非水溶性ポリエステル系樹脂:酸成分としてテレフタル酸/イソフタル酸/5―スルホイソフタル酸ナトリウム=60/30/10とジオール成分としてエチレングリコール/ジエチレングリコール/ポリエチレングリコール=95/3/2とを共重合したポリエステル樹脂(ガラス転移温度48℃)を10重量%の濃度で分散させたもの
2.5質量部
・エポキシ系架橋剤:ポリグリセロールポリグリシジルエーテル系エポキシ架橋剤EX−512(分子量約630)(ナガセケムテックス(株)製) 0.25質量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:"オルフィン(登録商標)"EXP4051F
0.1質量部
・水 32.1質量部
特開2009−158952号公報の[0166]を元に、下記表1の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した塗布液cを調製した。但し、上記a)と同様に一連の実施例19〜23内は別の同一処方で実施した。
(塗布液c)
・水溶性カチオン系材料:ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩(重量平均分子量:65000)
下記表1および表2の表面比抵抗になる量
・非水溶性アクリル系樹脂:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。
35質量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:"エポクロス(登録商標)"WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%) 4.2質量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:"オルフィン(登録商標)"EXP4051F(日信化学工業(株) 0.1質量部
・水 59.2質量部
特開2009−158952号公報の[0185]を元に、下記表1の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した塗布液dを調製した。
(塗布液d)
・カーボンナノチューブ水分散体(純水97.15重量部に2層CNT(サイエンスラボラトリー社、純度95%)0.85重量部、ポリビニルピロリドン2重量部を添加し、超音波破砕機(東京理科機器(株)製CX−502,出力250W、直接照射)を用いて30分間超音波処理して得たもの)
下記表1の表面比抵抗になる量
・非水溶性アクリル系樹脂:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(質量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの
2.5質量部
・水 92.5質量部
特開2009−158952号公報の[0233]を元に、下記表1の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した塗布液gを調製した。但し、上記a)と同様に一連の実施例24〜27内は同一処方で実施した。
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体:"Baytron(登録商標)"P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)
下記表1および表2の表面比抵抗になる量
・アセチレンジオール系界面活性剤:"オルフィン(登録商標)"EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1質量部
・水 16.9質量部
ポリエステル支持体の前記導電層が形成された面の反対面に、下記表1に記載した易接着層用の塗布液を調製し、メタリングバーで塗設した。なお、易接着層の厚みは下記表1の値となるよう、メタリングバーの番手を変えて調整した。
特開2006−152013号公報の[0083]に記載の「他の樹脂成分B−3」を用いたアクリル系の易接着層用塗布液を調製した。
U−1:特開2006−332091号公報の[0055]に記載のウレタン系接着剤を調製した。
U−2:特許4457322号公報の[0083]の実施例1に記載のウレタン系の(1)塗布液を調製した。
U−4:特開2006−175764号公報の[0032]に記載のウレタン系の塗布液Aを調製した。
E−1:特開2006−253565号公報の[0057]に記載のポリエステル系の易接着層用塗布液を調製した
E−2:特許4547644号公報の[0087]に記載のポリエステル系の塗布液を調製した
E−3:特許3777725号公報の[0033]に記載のポリエステル高分子接着剤とイソシアネート系架橋系硬化剤と滑剤からなる、ポリエステル系の塗布液を調製した
E−5:特許373128号公報6の[0090]に記載のポリエステル系の易接着層形成液を調製した
E−6:特開2009−269301号公報の[0055]に記載のポリエステル系の塗布液を調製した
V−1:特開2009−269301号公報の[0045]の実施例1に記載のPVA系の塗布液を調製した。
この後、120℃で予熱、乾燥した後、115℃で幅方向に4.0倍延伸し、引続き170℃で10秒間熱処理した後、170℃で幅方向に4%緩和した。
延伸および緩和処理後、表1記載の温度むらを付与しながらフィルムを乾燥し、冷却した。フィルムを乾燥するときに、乾燥ゾーン中の温風吹き出しノズルのスリット幅に分布を与えて、乾燥ゾーン出口の温度むらを付与した。塗布乾燥出口の温度むらは、乾燥ゾーン出口に、幅方向に10cm間隔で非接触温度計を設置し、測定した最大温度と最低温度の差を測定した。そのときの値を下記表1および表2に記載した。
乾燥および冷却後のフィルムの両端をスリットし、厚みだし加工(ナーリング)を行い、1m幅で2000m巻き取った。得られたフィルムを各実施例および比較例のポリエステルフィルムとした。
導電層を形成しない以外は実施例1〜28、35〜41および46〜60の塗布型導電層と同様に製膜した。但し、コロナ処理は易接着層面のみに行った。
製膜後のフィルムの、易接着層の反対面(塗布を行っていない面)に、下記e)酸化アルミニウム層を0.15μm付与した。
e)酸化アルミニウム層
特開2009−158952号公報の[0192]を元にして、下記表2の表面比抵抗になるように導電材料の量(濃度)を調整した。具体的には、得られたフィルムを電子ビーム蒸着装置にセットし、揮発源として純度99.999%のアルミニウムを用い、真空度3.4×10-5Pa、蒸着速度10オングストローム/sec、蒸着源―基材間距離25cmの条件下で、フィルム面の法線方向から酸素ガスを350sccm導入しながらアルミニウムを電子ビーム蒸着し、膜厚0.15μmのアルミニウム酸化物からなる蒸着型導電層を形成した。
得られたフィルムを実施例42のポリエステルフィルムとした。
PET−BとPET−Cを混合し、180℃で3時間減圧乾燥したものを表2に記載の封止剤含率となるよう配合し、これを主押出し機に供給した。一方、副押出し機には、180℃で3時間減圧乾燥したPET−B 85質量部と、100℃で6時間乾燥した下記f)にて調製したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15質量部を供給した。
主押出し機、副押出し機で混練した溶融樹脂を2層フィードブロックで合流させ、溶融2層積層共押出しを行った。なお下記表2の導電層の厚みとなるように、副押出し機の吐出量を調整した。
この後、実施例1〜28、35〜41および46〜60の塗布型導電層を塗布した後と同様に、縦延伸、コロナ処理、易接着層の塗布、横延伸、熱処理、緩和、スリット、厚みだし加工を行い1m幅で2000m巻き取った。但し易接着層の塗布は導電層の反対面に行い、コロナ処理は易接着層面にのみ実施した。
末端封止剤をポリエステル支持体に添加していない特開2009−158952号公報の実施例1−1の追試を行った例を比較例41として、比較例9のポリエステルフィルムの構造、製造条件を下記表2に記載した。
また、比較例9に対し、ポリエステル支持体中の末端封止剤ヌ)を添加し、ポリエステル支持体の冷却固化時の風量変調を付与し、導電層および易接着層を形成した後の最終的な塗布乾燥出口の温度ムラを付与して、実施例61のポリエステルフィルムを製造した。
なお、下記表2中の実施例61および比較例9の易接着層に記載いたタケラック タケネート*は特開2009−158952号公報の[0132]に記載のものである。
また、表2中の比較例9、実施例61は特開2009−158952号公報の実施例1の[0075]記載の真空重合装置を使用した。
特開2010−235824号公報の実施例1に記載のポリカルボジイミドを含むポリエステル支持体に、特開2009−158952号公報の実施例1−1の導電層および易接着層を組み合わせて積層させた例を比較例10として、比較例10のポリエステルフィルムの構造、製造条件を下記表2に記載した。
また、比較例10に対し、ポリエステル支持体の冷却固化時の風量変調を付与し、導電層および易接着層を形成した後の最終的な塗布乾燥出口の温度ムラを付与して、実施例62のポリエステルフィルムを製造した。
なお、下記表2中の実施例62および比較例10の末端封止剤の種類に記載したポリカルボジイミド**は特開2009−158952号公報の[0077]および[0078]に記載のものである。下記表2中の実施例62および比較例610の易接着層に記載したタケラック タケネート*は特開2009−158952号公報の[0132]に記載のものである。
末端封止剤を添加する前のPET−樹脂Aを用いて、下記表1に記載の特性を有するように下記表1の条件で製造したポリエステル支持体を用い、下記表1に記載のように導電層および易接着層を製造した以外は実施例1〜28、35〜41および46〜60と同様にして、比較例5〜8、実施例29〜34のポリエステルフィルムを製造した。なお、比較例7、8、実施例32〜34はIV、AVを固相重合条件で調整したものである。
上記のように製膜した各実施例および比較例のポリエステルフィルムの構造を以下の方法にしたがって解析した。その結果をそれぞれ下記表1および表2に示した。
(導電層の厚みおよび厚み分布)
各実施例および比較例のポリエステルフィルムの断面をミクロトームで切削し、TEM観察し、導電層の厚みを求めた。
また、縦、横それぞれ4cm間隔に4本ずつ線を描き、その交点16点について、上述の方法で導電層の厚みを測定した。この最大値と最小値の差を平均値で割り百分率で表したものを導電層の厚み分布とした。
各実施例および比較例のポリエステルフィルムの断面をミクロトームで切削し、TEM観察し、易接着層の厚みを求めた。
100μmごとに30点の易接着層の厚みを測定した。この最大値と最小値の差を平均値で割り百分率で表したものを易接着層の厚みむらとした。
上記のように製膜した各実施例および比較例のポリエステルフィルムの物性を、以下の測定方法に従い測定した。その結果をそれぞれ下記表1および表2に示した。
デジタル超高抵抗微小電流計R8340((株)アドバンテスト製)で測定を実施した。ただし、表面比抵抗が105Ω/□以下の場合は、ASPプローブを備えたロレスターEP((株)ダイアインスツルメンツ製)を用いた。なお、測定は各実施例および比較例のポリエステルフィルムの面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値でもって、表面比抵抗R0とした。また、測定試料は23℃、相対湿度65%の室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
各実施例および比較例のポリエステルフィルムを20cm四方の正方形に切り出した。これに縦、横それぞれ4cm間隔に4本ずつ線を描き、その交点16点について上記方法で表面比抵抗を測定した。
この最大値と最小値の差を平均値で割り百分率で表したものを表面比抵抗の面内分布とした。
上記のように製膜した各実施例および比較例のポリエステルフィルムを、以下の評価方法に従い評価した。その結果をそれぞれ下記表1および表2に示した。
各実施例および比較例のポリエステルフィルムの易接着層側に縦、横5mm間隔に各10本の切れ込み(升目)を剃刀で入れた。
これを120℃、相対湿度100%中30時間サーモ処理した。
その後、粘着テープ(日東電工(株)製ポリエステル粘着テープ No.31B)を貼り付け、勢いよく引き剥がした。
易接着層に剥離が発生した升目を数え、全升目の数で割り百分率で表したものを剥離発生率とした。
ポリエステル支持体、導電層および易接着層を有する各実施例および比較例のポリエステルフィルムの部分放電電圧を、導電層が無いポリエステル支持体の1層のみのときの部分放電電圧で割り、これを部分放電電圧の向上率とした。
部分放電試験器KPD2050(菊水電子工業(株)製)を用い、部分放電電圧を求めた。なお試験条件は下記のとおりとする。
出力シートにおける出力電圧印加パターンは、1段階目が0Vから所定の試験電圧までの単純に電圧を上昇させるパターン、2段階目が所定の試験電圧を維持するパターン、3段階目が所定の試験電圧から0Vまでの単純に電圧を降下させるパターンの3段階からなるパターンのものを選択する。
周波数は50Hzとする。試験電圧は1kVとする。
1段階目の時間T1は10sec、2段階目の時間T2は2sec、3段階目の時間T3は10secとする。
パルスカウントシートにおけるカウント方法は「+」(プラス)、検出レベルは50%とする。
レンジシートにおける電荷量はレンジ1000pcとする。
プロテクションシートでは、電圧のチェックボックスにチェックを入れた上で2kVを入力する。また、パルスカウントは100000とする。
計測モードにおける開始電圧は1.0pc、消滅電圧は1.0pcとする。
なお、測定は、A面側を上部電極側とする場合、A面側を下部電極側にする場合、それぞれについてフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値を求め、それぞれの平均値のうちより高い方の値でもって、部分放電電圧V0とした。また、測定試料は、23℃、相対湿度65%の室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
一方、導電層の表面比抵抗の値が本発明の下限値を下回る比較例1のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。導電層の表面比抵抗の値が本発明の上限値を上回る比較例2のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。末端封止剤を添加せず、導電層の表面比抵抗の値が本発明の下限値を下回る比較例3のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。末端封止剤を多量に添加し、導電層の表面比抵抗の値が本発明の上限値を上回る比較例4のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。特開2009−158952号公報の実施例1−1の追試を行った比較例5のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。さらに、特開2010−235824号公報の実施例1に記載のポリカルボジイミドを含むポリエステル支持体に、特開2009−158952号公報の実施例1−1の導電層および易接着層を組み合わせて積層させた例を比較例6のポリエステルフィルムは、耐電圧向上率が低かった。
なお、本発明のポリエステルフィルムは易接着層の密着性も良好であり、各比較例のフィルムは易接着層の密着性が悪かった。
また、実施例30および実施例33と、末端封止剤を添加した実施例を比較すると、フィルムおよび太陽電池モジュール評価での密着性が末端封止剤を添加することにより改善された。いかなる理由に拘泥するものでもないが、末端封止剤によりPETの結晶性が低下、表面が柔らかくなり密着性が向上。柔らかい表面層がクッション層となり剥離応力を分散するためと推定される。また、PCTでも同様の効果があり、PCTはPETほど強固な結晶構造を取り難く、密着が低下し難い。このような密着不良が少ないことにより、密着不良箇所において帯電層にひび割れが発生し難くなり、PCT、封止剤を用いた場合は耐電圧がより向上し、耐電圧向上率が向上すると推定される。
[太陽電池モジュールの作製と評価]
ポリエステル支持体の一方の側に易接着層を有し、他方の側に導電層を有する実施例1〜62のポリエステルフィルムを、太陽電池モジュール用バックシートとして用いて以下の方法で、太陽電池モジュールを作成した。
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、結晶系太陽電池セルと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、太陽電池モジュール用バックシートをこの順に重ね合わせ、真空ラミネータ(日清紡(株)製、真空ラミネート機)を用いてホットプレスすることにより、EVAと接着させた。この時、太陽電池モジュール用バックシートの易接着層2がEVAシートと接触するように配置した。また、接着方法は、以下の通りである。
<接着方法>
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間の真空引き後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンにて150℃で30分間、本接着処理を施した。
作製した太陽電池モジュール101〜162について、発電運転をしたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。なお、評価は上記太陽電池モジュールを85℃、相対湿度85%で3000時間サーモ処理した後、バックシートの発生した密着はがれ箇所の数を計測し単位面積(m2)あたりの数に換算した。これを表1および表2に示した。
さらに太陽電池モジュールに組み込んだ後にも耐電圧向上率を測定したが、本発明の太陽電池モジュールはフィルムのときと同様に良好な性能を示した。この結果についても表1および表2に示した。
<PCT系フィルム>
上記で重合したPCT樹脂(PCT−A)のうち、CHDMが20モル%以下のもの(低CHDM)およびPET(CHDM=0モル%)は、上記の方法で固相重合した(PCT−B)。
一方、CHDM含率が80モル%以上のもの(高CHDM)は固相重合せずにそのまま用いた(PCT−A)。
これを上述の方法に従い製膜した。但し高CHDMは、フィードブロックダイを用い積層構造を形成した(下記表3に記載)。積層構造はPETを内層にし、その両面に下記表3に記載のCHDM含率のPCTを積層した。これらの積層構造のフィルムのAV,IVは全層を溶解し、上記の方法で測定した。
その後、実施例1と同様にして、導電層および易接着層を積層し、各実施例および比較例のポリエステルフィルムを製造した。その後、実施例101と同様にして、各実施例および比較例の太陽電池モジュールを作成した。
これらの水準には末端封止剤を用いなかったが、前記条件(B)を満たすPCTを用いた実施例201〜209で封止剤使用時同様の表面比抵抗分布、厚み分布を付与でき良好な特性を示したことがわかった。
さらに、高CHDM域においては単層(実施例205)に対し、積層することで(実施例207〜209)良好な性能を示したことがわかった。
さらに、PCTと末端封止剤を併用した(実施例210〜215:前記条件(A)および(B)をともに満たす)系は、末端封止剤を使用しない系(実施例201〜206:前記条件(B)のみを満たす)に比べ表面比抵抗分布、厚み分布を付与しやすく、密着性、耐電圧向上率も向上したことがわかった。
一方、前記条件(A)および(B)をいずれも満たさない比較例201のポリエステルフィルムは、密着性が悪く、耐電圧向上率も低いことがわかった。
<PEN系フィルム>
上記で調製したPEN−Aと、前記条件(A)を満たすように末端封止剤を含むPEN−Cを用い製膜した。
その後、実施例1と同様にして、導電層および易接着層を積層し、実施例216および217のポリエステルフィルムを製造した。その後、実施例101と同様にして、実施例216および217の太陽電池モジュールを作成した。
実施例1と同様にして評価を行った結果を下記表3に示した。実施例216および217のフィルムも良好な密着性、耐電圧向上率を示したことがわかった。
3 導電層
12 太陽電池モジュール用バックシート
16 ポリエステル支持体
22 封止材
20 太陽電池素子
24 透明性のフロント基板(強化ガラス)
10 太陽電池モジュール
Claims (21)
- 末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体と、
前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に設けられた導電層を有し、
前記導電層の表面比抵抗R0が106〜1014Ω/□であり、
前記導電層の表面比抵抗R0の面内分布が0.1〜20%であることを特徴とするポリエステルフィルム。 - 前記ポリエステル支持体が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層を少なくとも1層含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエステルフィルム。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。 - 前記ポリエステル支持体の前記導電層が設けられた側の最外層が、前記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含むポリエステル層であることを特徴とする請求項2に記載のポリエステルフィルム。
- 前記ポリエステル成分が前記条件(A)を満たすことを特徴とする請求項2または3に記載のポリエステルフィルム。
- 前記末端封止剤の分子量が200〜10万であることを特徴とする請求項4に記載のポリエステルフィルム。
- 前記末端封止剤がカルボジイミド化合物であることを特徴とする請求項4または5に記載のポリエステルフィルム。
- 前記末端封止剤が、カルボジイミド基を有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含むカルボジイミド化合物であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記導電層の厚み分布が0.1〜10%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記該導電層が有機系の導電剤を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記導電層の厚みが0.01〜50μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に、0.1〜10%の厚みむらを有する易接着層を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記ポリエステル支持体が、ダイからポリエステルおよび末端封止剤を含む組成物の溶融体を押出された後、風量を0.1〜10%変調させた送風により冷却固化されてなることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記導電層が、導電層用塗布液を塗布された後、乾燥ゾーンの出口で温度分布を0.1〜10℃付与して乾燥されてなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- 前記末端封止剤が環状カルボジイミド化合物であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- ロール状に巻き取られたことを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリエステルフィルム。
- ポリエステル組成物の溶融体をダイから押出し、冷却および固化させて末端カルボン酸値(AV)が3〜20eq/tonでかつ、IVが0.65〜0.9dl/gのポリエステル支持体を製造する工程と、
前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層を形成する工程を含み、
前記ポリエステル支持体の冷却時に、風量を0.1〜10%変調させながら送風を行うことを特徴とするポリエステルフィルムの製造方法。 - 前記ポリエステル組成物が、下記条件(A)および(B)のうち少なくとも一方を満たすポリエステル成分を主成分として含む組成物であることを特徴とする請求項16に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
条件(A):ポリエステルと、該ポリエステルに対して0.1〜10質量%の末端封止剤とを含むポリエステル組成物である。
条件(B):1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)由来の構造をジオール成分の0.1〜20モル%または80〜100モル%含むCHDM系ポリエステルである。 - 前記ポリエステル成分が前記条件(A)を満たすことを特徴とする請求項16または17に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
- 前記ポリエステル支持体の少なくとも片面に導電層用塗布液を塗布する工程と、
乾燥ゾーン内を前記導電層用塗布液が塗布されたポリエステル支持体を搬送して前記導電層を形成する工程を含み、
前記乾燥ゾーンの出口において温度分布を0.1〜10℃付与することを特徴とする請求項16〜18のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムの製造方法。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリエステルフィルムを用いたことを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
- 請求項20に記載の太陽電池モジュール用バックシートを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
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