JP2015025030A - 水性防汚コート剤、防汚コート層及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、優れた水洗洗浄性を有することに加えて、晴天時や乾燥時であっても汚染物質の付着を抑制し得るコート層を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、下記一般式（１）で表されるシロキサンオリゴマーと、水成分と、帯電防止剤と、シリカ微粒子とを混合した水性防汚コート剤であって、水性防汚コート剤には、界面活性を示す成分が０．０１質量％以上含まれていることを特徴とする水性防汚コート剤に関する。

一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ独立に炭素数１〜６の有機基を表し、Ｒ⁴は炭素数１〜６のアルキル基を表す。また、ｎは２〜２０の整数を表す。
【選択図】なし

Description

本発明は、水性防汚コート剤、防汚コート層及び太陽電池モジュールに関する。具体的には、本発明は、太陽電池モジュールの表面を保護するための防汚コート層を形成するための水性防汚コート剤に関する。このような水性防汚コート剤を用いて形成される防汚コート層は、太陽電池モジュールの表面保護材として好ましく用いられる。

太陽電池は、発電時に二酸化炭素の排出がなく環境負荷が小さい発電方式であるため、近年急速に普及が進んでいる。太陽電池モジュールは、一般に太陽光が入射する受光面側（表面側）に配置される表面保護材と、太陽光が入射する受光面側とは反対側（裏面側）に配置される基材（いわゆるバックシート）との間に、太陽電池素子が封止材で封止された太陽電池セルが挟まれた構造を有している。

太陽電池の受光面は通常、ガラスや耐候性樹脂フイルムなどからなる表面保護材によって保護されている。太陽電池の受光面は、太陽光が入射する面であるから、受光面側に設けられる表面保護材には高い光透過性を有することが要求されている。また、受光面に設けられる表面保護材は、露天環境に晒されることが多く、高い耐候性を有することも求められている。一方で、太陽電池の表面保護材は、大気中の太砂塵や煤煙の影響を受けやすく、汚染物質が付着しやすいという問題がある。汚染物質が付着した表面保護材においては光透過率が低下し、太陽電池のエネルギー変換効率に悪影響を与えることとなるため問題となっていた。

このような汚染物質の付着を解消するために、例えば特許文献１には、高い親水性を有する親水性膜と、このような膜を形成するための水性親水化処理剤が開示されている。ここでは、屋外に設置された物品の表面に親水性膜を設けることにより、付着した汚染物質を水洗することが提案されている。

特開２００６−５２３５２号公報

上述したように、特許文献１に記載されたような従来の表面保護材においては、付着した汚染物質を水洗することにより除去することはできる。しかしながら、晴天時や乾燥時においては、汚染物質を除去する手段がなく、降雨がないと汚染物質が堆積するという問題があった。このように汚染物質が堆積した場合、光透過率が悪化し、太陽電池のエネルギー変換効率に悪影響を与えることとなるため問題となる。

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、優れた水洗洗浄性を有することに加えて、晴天時や乾燥時であっても汚染物質の付着を抑制し得る防汚コート層と、このような防汚コート層を形成し得る水性防汚コート剤を提供することを目的として検討を進めた。

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、帯電防止剤を有する水性防汚コート剤であって、水性防汚コート剤に含まれる界面活性を示す成分の含有率を所定量以上とした水性防汚コート剤を得ることにより、優れた水洗洗浄性と防汚性を兼ね備えた防汚コート層を形成し得ることを見出した。さらに、本発明者らは、このような防汚コート層を設けた太陽電池モジュールでは、表面の光透過率が低下することなく、長期間に亘って、太陽電池のエネルギー変換効率を良好な状態に維持することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。

［１］下記一般式（１）で表されるシロキサンオリゴマーと、水成分と、帯電防止剤と、シリカ微粒子とを混合した水性防汚コート剤であって、前記水性防汚コート剤には、界面活性を示す成分が０．０１質量％以上含まれていることを特徴とする水性防汚コート剤。

（一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜６の有機基を表す。また、ｎは２〜２０の整数を表す。）
［２］シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒をさらに含むことを特徴とする［１］に記載の水性防汚コート剤。
［３］イオン性の界面活性を示す成分を含むことを特徴とする［１］又は［２］に記載の水性防汚コート剤。
［４］ノニオン性の界面活性を示す成分を含むことを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の水性防汚コート剤。
［５］前記イオン性の界面活性を示す成分の含有率は、前記水性防汚コート剤の全質量対して、１．０質量％以下であることを特徴とする［３］又は［４］に記載の水性防汚コート剤。
［６］前記帯電防止剤が金属酸化物微粒子を含むことを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の水性防汚コート剤。
［７］前記水性防汚コート剤中に含まれる全固形分中の炭素の割合が３質量％以下であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の水性防汚コート剤。
［８］前記該金属酸化物微粒子の一次粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする［６］又は［７］に記載の水性防汚コート剤。
［９］前記水性防汚コート剤中に含まれる分子量１１００以上の有機化合物の含有率は、０．２質量％以下であることを特徴とする［１］〜［８］のいずれかに記載の水性防汚コート剤。
［１０］［１］〜［９］のいずれかに記載の水性防汚コート剤を塗布・乾燥して形成することを特徴とする防汚コート層。
［１１］表面抵抗が１×１０¹²Ω／□以下であることを特徴とする請求項１０に記載の防汚コート層。
［１２］表面における水接触角が４０°以下であることを特徴とする［１０］又は［１１］に記載の防汚コート層。
［１３］積分球透過率（λ＝３００ｎｍ〜１２００ｎｍの平均）が９５％以上であることを特徴とする［１０］〜［１２］のいずれかに記載の防汚コート層。
［１４］［１０］〜［１３］のいずれかに記載の防汚コート層をガラス層の上に積層した積層体。
［１５］［１４］に記載の積層体を有する太陽電池モジュール。

本発明の水性防汚コート剤を用いれば、優れた水洗洗浄性と防汚性を兼ね備えた防汚コート層を形成することができる。すなわち、本発明の水性防汚コート剤を用いれば、雨天時には雨水等により汚染物質が洗い流され易く、かつ晴天時や乾燥時には汚染物質の付着が抑制された防汚コート層を得ることができる。このようにして得られる防汚コート層は、各種基材の表面や、特に太陽電池表面保護材の防汚層として好ましく用いられる。

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例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形態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「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

（水性防汚コート剤）
本発明は、下記一般式（１）で表されるシロキサンオリゴマーと、水成分と、帯電防止剤と、シリカ微粒子とを混合した水性防汚コート剤に関する。ここで、水性防汚コート剤には、界面活性を示す成分が０．０１質量％以上含まれている。本発明では、このような水性防汚コート剤を用いることにより、対象基材の表面に帯電防止性と親水性に富んだコート層を形成することができる。これにより、水洗洗浄性と防汚性（汚れ付着耐性）を兼ね備えた防汚コート層を得ることができる。

ここで、一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜６の有機基を表す。また、ｎは２〜２０の整数を表す。

一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜６の有機基を表す。なお、Ｒ¹〜Ｒ⁴の各々は同じものであってもよいし、異なるものであっても良い。また、Ｒ¹〜Ｒ⁴は直鎖状のものであっても良いし、分枝を有していても良い。Ｒ¹〜Ｒ⁴で示す有機基は炭素数１〜６のアルキル基であることが好ましく、Ｒ¹〜Ｒ⁴で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ―ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。本発明では、Ｒ¹〜Ｒ⁴で表されるアルキル基の炭素数を１〜６とすることにより、シロキサンオリゴマーの加水分解性を高めることができる。なお、加水分解の容易さからは炭素数１〜４のアルキル基がより好ましく、炭素数１又は２のアルキル基が特に好ましい。

一般式（１）において、ｎは２〜２０の整数である。ｎを上記範囲内とすることにより、加水分解物を含む溶液の粘度を適切な範囲とすることができ、またシロキサンオリゴマーの反応性を好ましい範囲に制御することができる。なお、ｎが２０を超えると、加水分解物溶液の粘度が高くなりすぎて取り扱いが難しくなる傾向となる。一方、ｎが１のものはアルコキシシランの反応性の制御が難しくなる傾向となり、塗布後に程よく親水性基を有する防汚コート層を得るのが難しい。ｎは２〜２０であればよく、３〜１５であることが好ましく、５〜１０であることがより好ましい。

本発明で用いるシロキサンオリゴマーは水成分とともに混合されることによって、少なくとも一部が加水分解された状態となる。このようなシロキサンオリゴマーの加水分解物は、シロキサンオリゴマーを水成分と反応させ、珪素に結合したアルコキシ基をヒドロキシル基に変化させることによって得られる。加水分解に際しては必ずしも全てのアルコキシ基が反応する必要は無いが、コート剤が塗布後に親水性を発揮するためにはなるべく多くのアルコキシ基が加水分解されていることが好ましい。また加水分解に際して最低限必要な水成分の量はシロキサンオリゴマーのアルコキシ基と等しいモル量となるが、反応を円滑に進めるには大過剰の量の水が存在することが好ましい。

この加水分解反応は室温でも進行するが、反応促進のために加温しても良い。また反応時間は長い方がより反応が進むため好ましい。また、後述する触媒の存在下であれば半日程度でも加水分解物を得ることが可能である。
なお、加水分解反応は可逆反応であり、系から水が除かれるとシロキサンオリゴマーの加水分解物はヒドロキシル基間で縮合を開始してしまう。従って、シロキサンオリゴマーに大過剰の水を反応させて加水分解物の水溶液を得た場合、そこから加水分解物を無理に単離せずに水溶液のままコート剤の原料として用いることが好ましい。

本発明の水性防汚コート剤はその主溶媒として水成分を有する。水成分を溶媒とすることで取り扱い時の作業者の健康への負荷や環境への負荷が軽減されると共に、シロキサンオリゴマーの加水分解物が貯蔵中に液中で縮合されるころを防ぐことができる。
なお、本発明で用いる水成分は、水を主成分として含むものであり、好ましくは、水を３０質量％以上含むものであり、より好ましくは、水を４０質量％以上含むものである。また、水成分は、水の他に有機溶媒や化合物を含有するものであってもよい。例えば、親水性の有機溶媒を有していてもよい。親水性の有機溶媒を有していることで表面張力低減により均一な塗布が可能となったり、低沸点溶媒の比率が高まるために乾燥が容易になるなどの効果が得られる。親水性有機溶媒としては特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、エチレングリコール、エチルセロソルブなどが挙げられる。環境負荷や作業者の健康への負荷を考えるとアルコール類が好ましく、エタノールまたはイソプロパノールがより好ましい。

本発明の水性防汚コート剤の全質量に対する固形分質量の割合は、０．１〜３０％であることが好ましく、０．２〜２０％であることがより好ましく、０．５〜１０％であることがさらに好ましい。
また、シロキサンオリゴマーの含有率は、水性防汚コート剤の全固形分質量に対して、
３〜７０質量％であることが好ましく、５〜６０質量％であることがより好ましく、 １０〜５０質量％であることがさらに好ましい。シロキサンオリゴマーの含有率を上記範囲内とすることにより、適度な硬度と耐久性を有する防汚コート層を形成することができる。

（帯電防止剤）
本発明の水性防汚コート剤は、帯電防止剤を有している。帯電防止剤は、防汚コート層に帯電防止性を付与することで、汚染物質の付着を抑制する。帯電防止性を付与するための帯電防止剤としては、例えばイオン性の界面活性剤や金属酸化物微粒子などが挙げられる。帯電防止剤としては、イオン性の界面活性剤や金属酸化物微粒子のいずれか１種が用いられてもよく、これらを混合した２種以上のものが用いられてもよい。
イオン性の界面活性剤は塗布後のコート剤の最表面付近に偏析して作用する性質があるため、より少量の添加で効果を発揮できる。一方、金属酸化物微粒子は帯電防止性を与えるために比較的多量の添加が必要だが、無機物であるために防汚コート層の耐久性を高めることができる。

イオン性の界面活性剤の例としては、アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩などのアニオン性界面活性剤や、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤、アルキルカルボキシベタインなどの両性型界面活性剤を挙げることができる。
なお、イオン性の界面活性剤は過剰に加えると系内の電解質量が増えてシリカ微粒子の凝集を招くことが知られている。このため、イオン性の界面活性剤はシリカ微粒子と併用されることは避けられてきた。しかし、本発明では、驚くべきことに、このようなイオン性の界面活性剤を水性防汚コート剤に添加した場合、防汚コート層の防汚性を高め得ることが見出された。このように、本発明では、イオン性の界面活性剤を添加することにより、より効果的に、防汚性と水洗洗浄性を高めることに成功した。

本発明では、イオン性の界面活性を示す成分の含有率は、水性防汚コート剤の全質量に対して、１．０質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。イオン性の界面活性を示す成分の含有率を上記範囲内とすることにより、シリカ微粒子の凝集を避けつつも、防汚コート層の防汚性を高めることができる。

帯電防止剤として用いられる金属酸化物微粒子としては、特に限定されないが、酸化スズ微粒子、アンチモンドープ酸化スズ微粒子、スズドープ酸化インジウム微粒子、酸化亜鉛微粒子などが挙げられる。また、金属酸化物微粒子はサイズや形状、素材が異なるものが混合されて使用されていても構わない。なお、酸化物粒子は屈折率が大きく、粒径が大きいと透過光の過度の散乱による損失が発生してしまうため一次粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。また粒子の形状は特に限定されず、球状であっても、板状であっても、針状であってもよい。
金属酸化物微粒子の一次粒径は、分散した粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、得られた写真から求めてもよい。粒子の投影面積を求め、そこから円相当径を求め平均粒子径（平均一次粒子径）とする。本明細書における平均粒子径は、３００個以上の粒子について投影面積を測定して、円相当径を求めて算出することができる。
なお、金属酸化物微粒子の形状が球状ではない場合にはその他の方法、例えば動的光散乱法を用いて求めてもよい。

本発明では、金属酸化物微粒子の含有率は水性防汚コート剤の全固形分質量に対して７０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以下であることがさらに好ましい。金属酸化物微粒子の含有率を上記範囲内とすることにより、コート剤の製膜性を損なうことなく効果的に帯電防止性を付与することができる。
一方で金属酸化物微粒子の含有率は水性防汚コート剤の全質量に対しては３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。金属酸化物微粒子が占める割合を上記範囲内とすることにより水性防汚コート剤中における金属酸化物微粒子の分散性を高めることができ、自身の凝集などのデメリットを生じることなしに帯電防止性を付与することができる。

（シリカ微粒子）
本発明の水性防汚コート剤は、シリカ微粒子を有している。シリカ微粒子は、水性防汚コート剤を塗布し形成した防汚コート層の物理耐性を高めつつ、さらに親水性を発揮させる機能を有する。すなわち、シリカ微粒子は硬いフィラーとしての役割を果たすと共に、その表面のヒドロキシル基によってさらなる親水性に寄与する。本発明で用いることができるシリカ微粒子の形状は特に限定されず、球状、板状、針状、ネックレス状などが挙げられる。

また添加したシリカ粒子の粒径がある程度以上に大きいと透過光を散乱してしまうことがあるから、シリカ微粒子の一次粒径は１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。またシリカ微粒子はサイズや形状が異なるものが混合されて使用されていてもよい。
シリカ微粒子の一次粒径は、上述した金属酸化物微粒子の一次粒径と同様の測定方法で計測することができる。

シリカ微粒子の含有率は水性防汚コート剤の全固形分質量に対して５〜９５質量％であることが好ましく、１０〜９０質量％であることがより好ましく、２０〜８０質量％であることがさらに好ましい。シリカ微粒子が占める割合を上記範囲内とすることにより、高硬度であって耐傷性および耐衝撃性に優れつつも親水性を有する防汚コート層を形成することができる。
一方でシリカ微粒子の含有率は水性防汚コート剤の全質量に対しては３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。シリカ微粒子が占める割合を上記範囲内とすることにより水性防汚コート剤中におけるシリカ微粒子の分散性を高めることができ、自身の凝集などのデメリットを生じることなしに上記の防汚コート層を形成することができる。

（界面活性を示す成分）
本発明の水性防汚コート剤は、界面活性を示す成分を含む。本発明では、界面活性を示す成分は、帯電防止剤由来の界面活性成分であってもよい。また、帯電防止剤が界面活性成分を有さない場合は、界面活性剤を含有することが好ましい。つまり、本発明では、界面活性を示す成分は、帯電防止剤由来の界面活性成分及び界面活性剤由来の界面活性成分の少なくとも一方を含むものである。
このような界面活性成分を含有することにより、水性防汚コート剤の塗布性を高めることができる。また、界面活性成分の存在によりコート剤の表面張力が引き下げられ、より均一な塗布が可能となる。このような目的に対してはノニオン性界面活性剤、イオン性（アニオン性、カチオン性、両性）界面活性剤などいずれも好適に用いることができる。なお、上述した帯電防止剤としてイオン性界面活性剤を用いている場合には、帯電防止剤として添加したイオン性界面活性剤が濡れ性向上に対して働いてもよい。
但し、イオン性の界面活性剤は過剰に加えると系内の電解質量が増えてシリカ微粒子の凝集を招くことから、帯電防止剤としてイオン性の界面活性剤を用いる場合には、ノニオン性の界面活性を示す成分をさらに含むことが好ましい。なお、ノニオン性の界面活性を示す成分は、イオン性の界面活性剤と併用される必要はなく、界面活性成分として、ノニオン性の界面活性を示す成分が単独で用いられてもよい。

ノニオン性の界面活性剤の例としては、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類、ポリアルキレングリコールモノアルキルエステル類、ポリアルキレングリコールモノアルキルエステル・モノアルキルエーテル類などが挙げられる。より具体的には、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル、ポリエチレングリコールモノステアリルエーテル、ポリエチレングリコールモノセチルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウリルエステル、ポリエチレングリコールモノステアリルエステルなどが挙げられる。

イオン性の界面活性剤としては、帯電防止剤の箇所で例示した化合物を適宜用いることができる。

本発明では、界面活性を示す成分は、水性防汚コート剤の全質量に対して、０．０１質量％以上含まれていればよく、０．０２質量％以上含まれていることが好ましく、０．０３質量％以上含まれていることがより好ましい。上記の範囲内で界面活性成分を含有することにより、濡れ性を向上させることができ、水性防汚コート剤の塗布性を高めることができる。一方で、界面活性成分を過剰に加えるとコート剤の塗布後に表面に偏析し、膜の硬さを損なう恐れがある。そのため、界面活性成分の量は水性防汚コート剤の全固形分質量に対して１０％以下である事が好ましく、８％以下である事がより好ましく、５％以下である事がさらに好ましい。

（触媒）
本発明の水性防汚コート剤は、シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒をさらに含むことが好ましい。このような触媒を用いることにより、耐久性に優れた防汚コート層を形成することができる。なお、本発明では、水性防汚コート剤を塗布後に乾燥させて水分をなくすことによりシロキサンオリゴマーの加水分解物が持つヒドロキシル基（の少なくとも一部）が互いに縮合して結合を作り安定な皮膜（防汚コート層）となる。この際に、シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒を有することで、この防汚コート層の形成をより速やかに進めることが可能となる。

本発明で用いることができるシロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒は特に限定されないが、例えば、酸触媒、アルカリ触媒、有機金属触媒などが挙げられる。酸触媒の例としては、硝酸、塩酸、硫酸、酢酸、クロロ酢酸、蟻酸、シュウ酸、トルエンスルホン酸などが挙げられる。アルカリ触媒の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムなどが挙げられる。有機金属触媒の例としては、アルミニウムビス（エチルアセトアセテート）モノ（アセチルアセトネート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートなどのアルミキレート化合物、ジルコニウムテトラキス（アセチルアセトネート）、ジルコニウムビス（ブトキシ）ビス（アセチルアセトネート）などのジルコニウムキレート化合物、チタニウムテトラキス（アセチルアセトネート）、チタニウムビス（ブトキシ）ビス（アセチルアセトネート）などのチタンキレート化合物およびジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエートなどの有機スズ化合物などが挙げられる。上記触媒の種類は特に限定されないが、有機金属触媒が好ましく、アルミキレート化合物もしくはジルコニウムキレート化合物が特に好ましい。

シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒の含有率は、水性防汚コート剤の全固形分質量に対して、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．２〜１５質量％であることがより好ましく、０．３〜１０質量％であることがさらに好ましい。触媒の含有率を上記範囲内とすることによい、適度な硬度と耐久性を有する防汚コート層を形成することができる。また、防汚コート層の形成を適度なスピードで進行させることが可能となる。

なお、シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒は前述したシロキサンオリゴマーの加水分解に対しても有用である。ここで、シロキサンオリゴマーの珪素に結合したアルコキシ基の加水分解反応と縮合反応は平衡の関係にあり、系内に水が多いと加水分解の方向に、水が少ないと縮合の方向に進む。アルコキシ基の縮合反応を促進する触媒はその反応の両方向を促進するため、系内に水の多い状態では加水分解反応を促進することができる。触媒の存在により、シロキサンオリゴマーの加水分解をより穏やかな条件でより確実に進める事が可能となる。
この際、シロキサンオリゴマーの加水分解反応に用いた触媒をそのまま系内に留めて水性防汚コート剤の成分とし、そのままシロキサンオリゴマーの縮合用の触媒として使用すると効率が良い。

（その他の添加剤）
本発明の水性防汚コート剤は、上記の他に防腐剤などの添加剤を適宜有していても良い。一方で本発明の水性防汚コート剤は、塗布後の膜形成時に光照射や高温熱処理を必要としないことに特徴があることから、それらに対応した光重合開始剤や熱重合開始剤を必要としない。むしろコート剤の貯蔵安定性を考えると、逆に光重合開始剤や熱重合開始剤を有しないことが好ましい。このように、本発明では、簡便な方法で水性防汚コート剤から防汚コート層を形成すうことができる。

なお、本発明の防汚コート剤はその固形分の大部分が珪素と酸素であり、炭素の含有率が少ないことを特徴とする。炭素の含有率を最小限とすることによって、例えば塗布・乾燥後の防汚コート層が太陽電池表面などの過酷な環境に置かれた際にも、光や熱による影響を最小限にとどめることが可能となる。本発明の防汚コート剤において、全固形分中の炭素の割合は３質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましく、２質量％以下であることがさらに好ましい。

また、本発明では、水性防汚コート剤に最小限含まれる炭素化合物は低分子量のものであることが好ましい。具体的には、水性防汚コート剤の全固形分中に含まれる分子量１１００以上の有機化合物の含有率は０．２質量％以下であることが好ましく、０．１質量％であることがより好ましく、０質量％であることがさらに好ましい。これにより、水性防汚コート剤の固形分の相溶性を高め、塗布・乾燥後のコート層の成膜性を高める事ができる。

（水性防汚コート剤の調製方法）
本発明の水性防汚コート剤は、シロキサンオリゴマーと、水成分と、帯電防止剤と、シリカ微粒子を混合することによって得られる。シロキサンオリゴマーは、まず水成分と混合することが好ましく、シロキサンオリゴマーの加水分解体を得ることが好ましい。なお、この際、シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒を添加することが好ましい。このようにして、シロキサンオリゴマーの加水分解物溶液が得られる。
シロキサンオリゴマーの加水分解物溶液には、さらに、帯電防止剤とシリカ微粒子が添加される。ここでは、濡れ性向上剤として界面活性剤をさらに添加することが好ましい。なお、この際にシロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒を追加してもよい。また、帯電防止剤や界面活性剤の一部又は全部はシロキサンオリゴマーの加水分解体を得る工程で加えていてもよい。

なお、水性防汚コート剤の調製条件について特に限定は無いが、用いるシリカ微粒子によってはｐＨや共存成分の濃度により凝集することがある。従って、シリカ微粒子は調液の後半、好ましくは最後に加えると良い。またこの際、シリカ微粒子の分散液を用いる場合には分散液のｐＨとコート剤のｐＨを共に酸性、もしくは共に塩基性にすると良い。

（防汚コート層の形成方法）
本発明の防汚コート層は、上述した水性防汚コート剤を塗布し、乾燥させることによって形成することができる。水性防汚コート剤を塗布する対象は特に限定されず、ガラス、樹脂、金属、セラミックスなど各種支持体の表面に好適に用いられる。なお、基材としてガラスを用いた場合、珪素上のヒドロキシル基の縮合がガラス表面のヒドロキシル基との間でも発生することにより、密着性に優れた積層体が得られる。このように、本発明の防汚コート層は、例えば、太陽電池モジュールの受光面側のガラス表面に設けられることが好ましく、太陽電池モジュール用防汚コート層として有用である。
本発明の水性防汚コート剤を塗布する方法としては特に限定されず、例えば、スプレー塗布、刷毛塗布、ローラー塗布、バー塗布、ディップ塗布などを挙げることができる。塗布後の乾燥法は室温で乾燥してもよく、４０℃〜１２０℃で１〜３０分程度の加熱を行っても良い。

（防汚コート層の物性）
本発明の防汚コート層が十分な防汚性を示すには、防汚コート層の表面が帯電防止性と親水性を有していることが好ましい。これにより、汚染物質の付着を抑制することができ、かつ、防汚コート層の表面に汚染物質が付着した場合であってもその汚れを洗い流す（水洗する）ことができる。

防汚コート層の表面抵抗は、１×１０¹²Ω／□以下であることが好ましく、１×１０¹¹Ω／□以下であることがより好ましく、１×１０¹⁰Ω／□以下であることがさらに好ましい。防汚コート層の表面抵抗を上記範囲内とすることにより、防汚コート層に十分な防汚性を付与することができる。

また、防汚コート層の水接触角は、４０°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２５°以下であることがさらに好ましい。防汚コート層の水接触角を上記範囲内とすることにより、防汚コート層に十分な親水性を付与することができる。

さらに、本発明の防汚コート層は、十分な光透過性を有していることが好ましい。特に、本発明の防汚コート層を太陽電池モジュールの表面の保護ガラスに対して用いる場合は、高い光透過率を有することが求められる。このため、本発明の防汚コート層の積分球透過率（λ＝３００ｎｍ〜１２００ｎｍの平均）は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。なお、防汚コート層の積分球透過率は防汚コート層を設けたガラスの積分球透過率を、防汚コート層を設けないガラスの積分球透過率をリファレンスとして測定することで求めた。積分球透過率の測定は、積分球付の透過型分光光度計を用いることで測定可能である。具体的には、例えば、紫外可視赤外分光光度計（ＵＶ−３６００、島津製作所）に積分球付属装置（ＩＳＲ−２２００、島津製作所）を接続した装置や、紫外可視赤外分光光度計（ＵＶ−３６００、島津製作所）に多用途大型試料室（ＭＰＣ−３１００、島津製作所）を接続した装置により測定することができる。

また、本発明の防汚コート層の透過率（λ＝３００ｎｍ〜１２００ｎｍ）は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。防汚コート層の透過率は、積分球透過率同様に防汚コート層を設けたガラスの積分球透過率を、防汚コート層を設けないガラスの積分球透過率をリファレンスとして測定することで求めた。
透過率は、例えば、自記分光光度計（ＵＶ２４００−ＰＣ、島津製作所製）により測定することができる。

（太陽電池モジュール）
本発明の太陽電池モジュールは、上述した防汚コート層を含む積層体を有する。本発明の太陽電池モジュールは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する側に設けられる透明性の基板とポリエステルフィルム（太陽電池用バックシート）との間に配置して構成されている。基板とポリエステルフィルムとの間は、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体等の樹脂（いわゆる封止剤）で封止して構成することができる。

太陽電池モジュール、太陽電池セル、バックシート以外の部材については、例えば、「太陽光発電システム構成材料」（杉本栄一監修、（株）工業調査会、２００８年発行）に詳細に記載されている。

太陽光が入射する側に設けられる基板としては、例えば、ガラス基板、アクリル樹脂などの透明樹脂などを挙げることができ、中でもガラス基板が好ましく用いられる。

太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、銅−インジウム−ガリウム−セレン、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル、ガリウム−砒素などのＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体系など、各種公知の太陽電池素子を適用することができる。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

（実施例１）
エタノール８１．０７ｇに対して一般式（１）に示すシロキサンオリゴマー（ｎ＝５）３．０６ｇおよびアルミニウムビス（エチルアセトアセテート）モノ（アセチルアセトナート）の１％イソプロパノール溶液０．９４ｇを添加して混合した。得られた溶液に対してポリエチレングリコールモノラウリルエーテル（エチレンオキサイド部の繰り返し数１５）０．０５７ｇを溶解させた水１１４．８０ｇを徐々に加え、室温で１２時間以上攪拌してシロキサノリゴマーの加水分解を進行させてコート剤母液Ｓ−１を作製した。
次いで、コート剤母液Ｓ−１ １９．９９ｇに対してエタノール７．３６ｇ、水１２．５８ｇ、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル（エチレンオキサイド部の繰り返し数１５）０．００５６ｇを、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム０．００１１ｇを添加して希釈した。そこにアルミニウムビス（エチルアセトアセテート）モノ（アセチルアセトナート）の１％イソプロパノール溶液０．８５ｇおよびシリカ微粒子（一次粒子径１０〜１５ｎｍ）の３３％分散液１．７０ｇを加えて実施例１の水性防汚コート剤ＡＳ−１を作製した。作製した水性防汚コート剤は、白板ガラス板上にローラーを用いて塗布し１時間室温で乾燥して防汚コート層含有積層体を得た。作製した防汚コート層の表面抵抗を測定したところ１．７×１０⁹Ω／□であった。また作製した防汚コート層の積分球透過率を塗布に用いた白板ガラスをリファレンスとして測定したところ、波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの平均で９５％以上であった。

（実施例２）
実施例１においてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムの量を０．００１１ｇから０．０１１ｇにする以外は実施例１と同様にして、実施例２の水性防汚コート剤ＡＳ−２を作製した。

（実施例３）
実施例１においてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムの量を０．００１１ｇから０．１１ｇにする以外は実施例１と同様にして、実施例３の水性防汚コート剤ＡＳ−３を作製した。

（実施例４）
実施例１においてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムの量を０．００１１ｇから１．１ｇにする以外は実施例１と同様にして、実施例４の水性防汚コート剤ＡＳ−４を作製した。

（比較例１）
実施例１においてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム０．００１１ｇを添加しない以外は実施例１と同様にして、比較例１の水性防汚コート剤ＡＳ−２１を作製した。

（評価）
作製した水性防汚コート剤を、白板ガラス板上にローラーを用いて塗布した。１時間乾燥後に防汚コート層の親水性および汚れ付着耐性を評価した。なお、参考例１として、防汚コート層を有さない白板ガラス板の評価結果も下記表１に示している。

親水性については水の接触角で評価した（４０°以下が合格）。汚れ付着耐性についてはホルベイン社製天然黄土顔料を防汚コート層上にまんべんなく振りかけた後に裏面を叩いて落とす作業を５回繰り返し、付着した汚れの量を目視で評価した（Ａ〜Ｅの５段階評価、Ｂ以上が合格）。
Ａ：防汚コート層表面に黄土顔料が付着せず無色透明である。
Ｂ：防汚コート層表面の１０％以下に黄土顔料が付着している。
Ｃ：防汚コート層表面の５０％以下に黄土顔料が付着している。
Ｄ：防汚コート層表面のほぼ全面に黄土顔料が付着しているが、透明性は維持している。
Ｅ：防汚コート層表面のほぼ全面に黄土顔料が付着し、一部または全部が不透明である。

結果、実施例の水性防汚コート剤ＡＳ−１〜３を用いて作製したサンプルは無色透明で硬く均一な塗布膜を有し、親水性、防汚性（汚れ付着耐性）共に優れていた。水性防汚コート剤ＡＳ−４は水性防汚コート剤の状態でシリカに由来すると思われる凝集物が発生しており、ＡＳ−４を用いて作製したサンプルは凝集物に起因すると予想される異物を含んでいたが、親水性、防汚性はかろうじて合格となった。比較例１の水性防汚コート剤ＡＳ−１１を用いて作製したガラスは、親水性は良いが防汚性が不十分であった。

（実施例５）
実施例１においてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム０．００２２ｇの代わりに酸化スズ微粒子（一次粒径１５〜２５ｎｍ）の５０％分散液１．２０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして、実施例５の水性防汚コート剤ＡＳ−５を作製した。

（実施例６）
実施例５において酸化スズ微粒子（一次粒径１５〜２５ｎｍ）の５０％分散液１．２０ｇの代わりに酸化亜鉛・酸化アンチモン複合酸化物微粒子（一次粒径１５〜２５ｎｍ）の３０％分散液２．００ｇを用いた以外は実施例５と同様にして、実施例６の水性防汚コート剤ＡＳ−６を作製した。

（実施例７）
実施例５において酸化スズ微粒子（一次粒径１５〜２５ｎｍ）の５０％分散液１．２０ｇの代わりにガリウムドープ酸化亜鉛微粒子（一次粒径２０〜４０ｎｍ）の３０％分散液２．００ｇを用いた以外は実施例５と同様にして、実施例７の水性防汚コート剤ＡＳ−７を作製した。

（実施例８）
実施例５において、酸化スズ微粒子（一次粒径１５〜２５ｎｍ）の５０％分散液１．２０ｇの代わりに酸化スズ微粒子（平均一次粒径１５０ｎｍ）の２０％分散液１．２０ｇを用いた以外は実施例５と同様にして、実施例８の水性防汚コート剤ＡＳ−８を作製した。

（評価）
作製した水性防汚コート剤を、白板ガラス板上にローラーを用いて塗布した。１時間乾燥後にサンプルの親水性および汚れ付着耐性を評価した。

結果、実施例の水性防汚コート剤ＡＳ−５〜７を用いて作製したサンプルはＡＳ−１を用いて作製したサンプル同様に無色透明で硬く均一な塗布膜を有し、親水性、防汚性共に優れていた。水性防汚コート剤ＡＳ−８を用いて作製したサンプルは若干着色していたが親水性、防汚性としては優れた性能を示した。

（実施例９）
実施例１においてアルミニウムビス（エチルアセトアセテート）モノ（アセチルアセトナート）の１％イソプロパノール溶液を添加しない以外は実施例１と同様にして、実施例９の水性防汚コート剤ＡＳ−９を作製した。

（実施例１０）
実施例１において、コート剤母液に追加で添加するポリエチレングリコールモノラウリルエーテル（エチレンオキサイド部の繰り返し数１５）の量を０．００５６ｇから０．１１ｇにする以外は実施例１と同様にして、実施例１０の水性防汚コート剤ＡＳ−１０を作製した。

（実施例１１）
実施例１において、コート剤母液に追加で添加するポリエチレングリコールモノラウリルエーテル（エチレンオキサイド部の繰り返し数１５、分子量８４８）０．００５６ｇの代わりにステアリン酸ポリオキシエチレンステアリルエーテル（エチレンオキサイド部の繰り返し数１５、分子量１２１０）０．１１ｇを用いる以外は実施例１と同様にして、実施例１１の水性防汚コート剤ＡＳ−１１を作製した。

（評価）
作製した水性防汚コート剤を、白板ガラス板上にローラーを用いて塗布した。１時間乾燥後にサンプルの親水性および汚れ付着耐性を評価した。

結果、実施例の水性防汚コート剤ＡＳ−９〜１１を用いて作製したサンプルはＡＳ−１を用いて作製したサンプルに比較して若干硬さで劣るものの無色透明な塗布膜を有し、親水性、汚れ付着耐性共に優れていた。

本発明の水性防汚コート剤を用いれば、優れた水洗洗浄性と防汚性を兼ね備えた防汚コート層を形成することができる。このようにして得られる防汚コート層は、各種基材の表面や、特に太陽電池モジュールの表面保護材の防汚層として好ましく用いられ、産業上の利用可能性が高い。

Claims (15)

1. 下記一般式（１）で表されるシロキサンオリゴマーと、水成分と、帯電防止剤と、シリカ微粒子とを混合した水性防汚コート剤であって、
   前記水性防汚コート剤には、界面活性を示す成分が０．０１質量％以上含まれていることを特徴とする水性防汚コート剤。
   

   

   （一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜６の有機基を表す。また、ｎは２〜２０の整数を表す。）
2. シロキサンオリゴマーの縮合を促進する触媒をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水性防汚コート剤。
3. イオン性の界面活性を示す成分を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の水性防汚コート剤。
4. ノニオン性の界面活性を示す成分を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水性防汚コート剤。
5. 前記イオン性の界面活性を示す成分の含有率は、前記水性防汚コート剤の全質量対して、１．０質量％以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の水性防汚コート剤。
6. 前記帯電防止剤が金属酸化物微粒子を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水性防汚コート剤。
7. 前記水性防汚コート剤中に含まれる全固形分中の炭素の割合が３質量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の水性防汚コート剤。
8. 前記該金属酸化物微粒子の一次粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の水性防汚コート剤。
9. 前記水性防汚コート剤中に含まれる分子量１１００以上の有機化合物の含有率は、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の水性防汚コート剤。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の水性防汚コート剤を塗布・乾燥して形成することを特徴とする防汚コート層。
11. 表面抵抗が１×１０¹²Ω／□以下であることを特徴とする請求項１０に記載の防汚コート層。
12. 表面における水接触角が４０°以下であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の防汚コート層。
13. 積分球透過率（λ＝３００ｎｍ〜１２００ｎｍの平均）が９５％以上であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の防汚コート層。
14. 請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の防汚コート層をガラス層の上に積層した積層体。
15. 請求項１４に記載の積層体を有する太陽電池モジュール。