JP2014529643A - 太陽電池用の新規なホイル - Google Patents
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Abstract
本発明は、改良された耐加水分解性を特徴とする、太陽電池用の新規なホイル、及び前記ホイルを備える太陽電池に関する。
Description
本発明は、改良された耐加水分解性を特徴とする、太陽電池用の新規なホイル、及び前記ホイルを備える太陽電池に関する。
ドイツが核エネルギーを放棄することを決定して以降、太陽光発電が急増している。
周知のように、太陽光発電は、シリコンセル半導体によって太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換する。しかし、太陽電池素子が外気に直接接触すると、この太陽電池素子の品質は低下してしまう。このため、緩衝効果を得るため、および異物の侵入及び特には湿気の侵入を防止するために、構成は一般的に、封止材と透明な表面保護材（主にガラス）との間に配された太陽電池素子と、裏面保護材（例えばポリエステル樹脂やフッ素樹脂などからなる裏面ホイル）とを有している。
フッ素樹脂（ポリフッ化ビニルベースのプラスチック）は不活性であることからこの用途分野に特に好適であるが、これらは製造コストが非常に高く、また十分な量を得られないことが多い。そのため、加水分解され易いポリエステル樹脂が代替物として使用されている。したがって、開発研究では主にポリエステル樹脂層の加水分解を防止することが目的とされている。
この目的で使用される材料の例はカルボジイミドである。（特許文献１）を参照されたい。本明細書において特に好ましいものは、例えばＣａｒｂｏｄｉｌｉｔｅ（登録商標）ＬＡ−１、Ｃａｒｂｏｄｉｌｉｔｅ（登録商標）ＨＭＶ−８ＣＶなどの脂肪族カルボジイミドである。しかし、これらは高濃度でしか加水分解抑制剤として機能しないという欠点を有している。
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を有さず、特には耐加水分解性である、ポリエステルをベースとする太陽電池用ホイルを提供することにある。
驚くべきことに、少なくとも１種のポリエステルと、０．５〜２．５重量％の、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとし重量平均モル質量Ｍｗが１００００〜３００００ｇ／ｍｏｌである少なくとも１種の芳香族ポリカルボジイミドと、を含むホイルは先行技術の欠点を有しないことが見出された。
したがって、本発明は、少なくとも１種のポリエステルと、０．５〜２．５重量％の、好ましくは１．０〜２．０重量％の、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとしポリエステル基準で重量平均モル質量Ｍｗが１００００〜３００００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは１５０００〜２５０００ｇ／ｍｏｌ、特に好ましくは１７０００〜２２０００ｇ／ｍｏｌである少なくとも１種のポリカルボジイミドと、を含む太陽電池用のホイルを提供する。
重量平均モル質量は、ポリスチレンを標準としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中で測定したＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）によって決定した。
本発明の一実施形態では、ポリエステルには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、及び／又はポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート（ＰＣＴ）が含まれる。特に好ましいものはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）である。
本発明の別の実施形態では、ポリエステルにはポリエステルの混合物が含まれる。これについて、好ましいのは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）との混合物である。
ポリエステルには、例えばＩｎｖｉｓｔａ、Ｎｏｖａｐｅｔ Ｓ．Ａ．、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ、Ｃｏｒｔｅｒｒａ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、又はＴｅｉｊｉｎ ＤｕＰｏｎｔなどから入手可能な、市販の物質も含まれる。
本発明の目的のため、カルボジイミドには好ましくは、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとし重量平均モル質量Ｍｗが２００００〜３００００ｇ／ｍｏｌである芳香族カルボジイミドが含まれる。これらは市販されており、例えばＲｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ Ｒｈｅｉｎａｕ ＧｍｂＨから入手可能である。
本発明のホイルは、例えば顔料、染料、フィラー、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、加工助剤、架橋剤などの他の添加剤も含むことができる。
本発明のホイルは、好ましくは以下の方法によって製造される。
本発明の一実施形態では、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとし重量平均モル質量Ｍｗが１００００〜３００００ｇ／ｍｏｌであるポリカルボジイミドは、ニーダー及び／又は押出機によって任意の濃度でポリエステルに混ぜられる。
本発明の別の実施形態では、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとし重量平均モル質量Ｍｗが１００００〜３００００ｇ／ｍｏｌであるポリカルボジイミドは、ポリエステルを含むマスターバッチの形態で、ニーダー及び／又は押出機によってポリエステルに混ぜられる。このマスターバッチ中のカルボジイミドの濃度は好ましくは１０〜２０重量％である。
任意選択的に使用される添加剤、顔料、染料、フィラー、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、加工助剤、及び架橋剤は、好ましくはポリカルボジイミドのポリエステルへの混合工程で混ぜられる。カルボジイミドとこれら添加剤の添加の順序は必要に応じて選択することができる。
ホイルは、好ましくは、カルボジイミド又はカルボジイミドマスターバッチとポリエステルとの溶融状態での混合、及びそれに続く溶融押出工程によって製造される（欧州特許出願公開第Ａ−２２６２０００号明細書も参照）。
溶融押出工程には、単軸スクリュー、二軸スクリュー、又は多軸スクリューの押出機、遊星歯車押出機、カスケード押出機、連続式コニーダー（バス型）、例えばバンバリー型などのバッチ式ニーダー、及びポリマー産業で従来用いられている他の装置、を用いることができる。
ホイルは任意の厚さで製造することができる。しかし、層の厚さは２５〜３００マイクロメーターであることが好ましい。
本発明は、本発明のホイルの太陽電池での使用も提供するものであり、ホイルは好ましくは封止のために使用され、したがって例えば湿気などの環境の影響からの保護のため、及び異物の混入の防止ために使用される。
本発明は、少なくとも１つの本発明のホイルを備える太陽電池モジュールも提供する。
一般的に、太陽電池は複数の異なる材料の層、例えば、
− 例えば、ガラスパネル又は例えばポリカーボネートなどの透明基板からなる透明フロントパネル、
− 通常はエチレン−酢酸ビニルからなる封止ホイル中に積層されたシリコンウエハー、
− ポリフッ化ビニル及び／又はポリエステルからなる裏面ホイル、及び
− アルミフレーム、
から構成されている。
− 例えば、ガラスパネル又は例えばポリカーボネートなどの透明基板からなる透明フロントパネル、
− 通常はエチレン−酢酸ビニルからなる封止ホイル中に積層されたシリコンウエハー、
− ポリフッ化ビニル及び／又はポリエステルからなる裏面ホイル、及び
− アルミフレーム、
から構成されている。
更に、例えば欧州特許出願公開第Ａ−２０３１６６２号明細書に記載されているように、透明フロントパネルとシリコンウエハーとの間に、例えばα−オレフィン−酢酸ビニル共重合体（オレフィンはエテン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテンから選択される）からなる透明ポリマー層も有している太陽電池も知られている。
本発明のホイルは、太陽電池の裏面ホイルとして本発明で使用される。ここで、ホイルは従来技術で知られているいずれの太陽電池にも用いることができる。
ここで、太陽電池は、鋳造法、ブリッジマン法、ＥＦＧ（ｅｄｇｅｄｅｆｉｎｅｄ ｆｉｌｍ−ｆｅｄ ｇｒｏｗｔｈ）法、又はチョクラルスキー法によるシリコンの標準的な製造工程から出発し、それに続くＳｉウエハーの製造及び各材料の上への上述の材料層の形成がなされる、先行技術の方法によって製造され、通常使用されている裏面ホイルの代わりに本発明のホイルが使用される。積層法を用いることによって、太陽電池の各層を互いに一体化させることもできる（欧州特許出願公開第Ａ−２２６２０００号明細書参照）。
本発明の範囲には、上述した又は以下に列挙する、一般用語又は好ましい範囲における、部分定義、指数、パラメーター、及び説明の任意のものの、いかなる望ましい組み合わせも包含される。すなわち、それぞれの範囲及び好ましい範囲の組み合わせも含まれる。
以下の実施例は、本発明の例示の役割を有しており、結果として限定する効果を有するものではない。
本実施例では以下の物質を用いた。
ＰＥＴ＝Ｎｏｖａｐｅｔから入手したポリエチレンテレフタレート、実施例１及び３〜７で使用。
実施例２では、以下に記載の測定を行う前に、上述のＰＥＴをＷｅｒｎｅｒ＆Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ製のＺＳＫ２５ラボ用二軸押出機で１回押出しした。
Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ Ｒｈｅｉｎａｕ ＧｍｂＨより入手したＳｔａｂａｘｏｌ（登録商標）１ＬＦ（ビス−２，６−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド）、実施例３で使用。
重量平均モル質量Ｍｗが２０００＜Ｍｗ＜５０００ｇ／ｍｏｌである、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとするポリカルボジイミド、例４で使用。
重量平均モル質量が
Ｍｗ１７０００ｇ／ｍｏｌ（実施例５で使用（本発明））、
Ｍｗ２１７００ｇ／ｍｏｌ（実施例６で使用（本発明））、
Ｍｗ３８０００ｇ／ｍｏｌ（実施例７で使用（比較例））、
Ｍｗ５１０００ｇ／ｍｏｌ（実施例８で使用（比較例））、
である、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとするポリカルボジイミド。
Ｍｗ１７０００ｇ／ｍｏｌ（実施例５で使用（本発明））、
Ｍｗ２１７００ｇ／ｍｏｌ（実施例６で使用（本発明））、
Ｍｗ３８０００ｇ／ｍｏｌ（実施例７で使用（比較例））、
Ｍｗ５１０００ｇ／ｍｏｌ（実施例８で使用（比較例））、
である、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとするポリカルボジイミド。
日清紡ケミカル株式会社製のＣａｒｂｏｄｉｌｉｔｅ（登録商標）ＬＡ １（ジシクロヘキシルメタン４，４’−ジイソシアナト（Ｈ１２ＭＤＩ）ベースの脂肪族ポリカルボジイミド、重量平均モル質量Ｍｗ＞２００００ｇ／ｍｏｌ）、実施例９で使用。
日清紡ケミカル株式会社製のＣａｒｂｏｄｉｌｉｔｅ（登録商標）ＨＭＶ−８ ＣＡ（ジシクロヘキシルメタン４，４’−ジイソシアナト（Ｈ１２ＭＤＩ）ベースの脂肪族ポリカルボジイミド、重量平均モル質量Ｍｗ約１００００ｇ／ｍｏｌ）、例１０で使用。
カルボジイミドはＷｅｒｎｅｒ＆Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ製のＺＳＫ２５ラボ用二軸押出機によってＰＥＴに混ぜ込んだ。
表１には、用いたカルボジイミドの特性及び量、並びに、耐加水分解性に関して測定した結果が示されている。
引張破壊ひずみの測定のため、Ａｒｂｕｒｇ Ａｌｌｒｏｕｎｄｅｒ ３２０ Ｓ １５０−５００射出成型機でＦ３標準試験片を製造した。
加水分解試験のため、これらの標準Ｆ３試験片を１２０℃の温度で水蒸気中に２４時間置き、０時間及び２４時間後にこれらの引張破壊ひずみを測定した。
重量平均モル質量は、ポリスチレンを標準としてＴＨＦ中で測定したＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）によって決定した。この目的のため、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製の測定装置を使用した。
表１に記載されている値は以下の計算から得られる。
引張破壊ひずみ（％）＝２４時間後の引張破壊ひずみ／０時間後の引張破壊ひずみ）×１００
重量平均モル質量Ｍｗが２００００ｇ／ｍｏｌである１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンが使用された場合に最も高い耐加水分解性が得られることが明らかである。
Claims (6)
- 少なくとも１種のポリエステルと、１．０〜２．０重量％の、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジイソシアナトベンゼンをベースとしポリエステル基準で重量平均モル質量Ｍｗが１００００〜３００００ｇ／ｍｏｌである少なくとも１種のポリカルボジイミドと、を含むホイル。
- 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、及び／又はポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート（ＰＣＴ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホイル。
- 前記重量平均モル質量Ｍｗが１５０００〜２５０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のホイル。
- 前記カルボジイミドの前記重量平均モル質量Ｍｗが１７０００〜２２０００ｇ／ｍｏｌ、特に好ましくは１７０００〜２１７００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のホイル。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の少なくとも１種のホイルを含む太陽電池モジュール。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のホイルの、太陽電池の封止のための使用。
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