JP2015503219A - ソーラーモジュールにおける使用のためのポリオレフィン接着剤 - Google Patents

Abstract

本開示は、広くは、電子デバイスモジュールにおける使用が可能なフィルム及びかかるフィルムを含む電子デバイスモジュールに関する。本開示はまた、かかるフィルムにおける使用のための材料にも関する。

Description

本開示は、広くは、太陽光発電モジュールに使用可能なフィルム、太陽光発電モジュールに使用可能なフィルムロール、フィルム及びフィルムロールの作製プロセス、及びかかるフィルムを含む太陽光発電モジュールに関する。

太陽光発電モジュールの３つの基本的な構成が市販により入手可能である。ソーラーモジュールの第１の構成１０は図１に示されており、これは、カプセル材料３０に埋め込まれた光電池２０を含んでいる。カプセル材料の前面及び背面に隣接して２つのガラス（又は他の好適な材料）のパネル４０、５０が配置されている。カプセル材料は、壊れやすい太陽電池を保護し、それらを前面及び背面のガラス層に接着させる。典型的に、ソーラーモジュールのこの構成は太陽電池の両面上にカプセル材料を含む。これは、例えば、（太陽に面して配置される）前面層カプセル材料及び（太陽から最も遠くに配置される）背面層カプセル材料を含めることによって達成される。前面のカプセル材料層は高い透過性であることが好ましく、それと同レベルの透過性を背面のカプセル材料層が有する必要はない。太陽光発電モジュールのこの構成は、例えば、米国公開特許第２００８／００７８４４５号に概略的に記載されている。

ソーラーモジュール６０の第２の構成６０は図２に示されており、これは、単一のカプセル材料層８０と背面材料９０（典型的にはガラス）の間に配置された光電池７０を含んでいる。ソーラーパネル６０はまた、カプセル材料層８０に隣接した保護層１００も含んでいる。図２に示すように、このソーラーパネル設計は、前面のカプセル材料を含み、背面のカプセル材料を含まない。この構成の太陽光発電モジュールは、例えば、米国公開特許第２００８／００７８４４５号に記載されている。

ソーラーモジュールの第３の構成１１０は図３に示されており、これは、単一のカプセル材料層１３０と保護層１５０の間に配置された光電池１２０を含んでいる。ソーラーパネル１１０はまた、カプセル材料層１３０に隣接した背面層１４０（典型的にはガラス）も含んでいる。図３に示すように、このソーラーパネル設計は、背面のカプセル材料を含み、前面のカプセル材料を含まない。太陽光発電モジュールのこの構成は、例えば、米国特許第５，２４８，３４９号に概ね記載されている。

いくつかの例示的なカプセル材料層は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）と架橋剤（例えば過酸化物）を含む。本開示の発明者らは、架橋されたＥＶＡフィルムはしばしば高い強度を有するが、それらは、比較的高い水蒸気透過率、黄変、及び酢酸の放出によって引き起こされ得る腐食に悩まされる可能性があることを認識した。

ソーラーパネルの動作温度は測定値が最高１１０℃ほどにもなる。本願の発明者らは、この高温では熱可塑性樹脂接着剤を含むカプセル材料のフィルムが軟化して、パネルのクリープを引き起こし、場合によっては光電池の短絡をもたらす可能性があることを認識した。これらのカプセル材料フィルムはまた、紫外線に誘発される破壊を受けやすく、このために大量の紫外線吸収剤の含有が必要とされ、これは、太陽電池動かすために使用され得る入射光の量を制限する。本開示の発明者らは、比較的遅い押出成形加工速度が熱硬化性接着剤に好ましくない影響を及ぼし、製造費の増加を招く場合があることもまた認識した。

したがって、フィルム加工性及び製造費を維持又は向上させながら、クリープ、収縮、光透過、黄変、腐食、及び層間剥離の発生を最小限に抑えるカプセル材フィルム及び材料が必要とされている。本開示の発明者らは、改善された性能、コスト、及び加工性の中の少なくとも１つを提供するカプセル材料フィルム、かかるフィルムに使用する材料、及びかかるフィルム並びに材料を含むソーラーモジュールを発見した。

１つの例示的な実施形態において、本開示は、太陽光発電モジュールに使用できる、ポリオレフィン、シラン、１種類以上の架橋剤、及び可塑剤を含むフィルムに関する。このフィルムは、４００〜１１００ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも９０％の平均透過率（％）を有する。

いくつかの実施形態において、可塑剤は非極性である。いくつかの実施形態において、可塑剤は、エチレン／α−オレフィンコポリマー及びＣ４〜Ｃ１０のポリオレフィンホモポリマーから本質的になる群から選択される。いくつかの実施形態において、可塑剤は−５０℃未満のＴｇ<である。いくつかの実施形態において、可塑剤は−７０℃未満のＴｇ<である。いくつかの実施形態において、可塑剤は、２０℃で液体である。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、エチレン／α−オレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態において、エチレン／α−オレフィンコポリマーのα−オレフィン部分は、４個以上の炭素を含む。いくつかの実施形態において、エチレン／α−オレフィンコポリマーは、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態において、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する。いくつかの実施形態において、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、ブテンα−オレフィンである。いくつかの実施形態において、フィルムは、７０重量％以上が低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態において、シランは、不飽和アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、不飽和アルコキシシランは、アクリル系アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、１つ以上の架橋剤は、熱硬化剤及び光硬化剤の中の１つである。いくつかの実施形態において、熱硬化剤は過酸化物である。いくつかの実施形態において、フィルムは、助剤を更に含む。いくつかの実施形態において、フィルムは、追加の樹脂を更に含む。いくつかの実施形態において、追加の樹脂は、追加の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態において、追加の樹脂はエチレン／ブテンコポリマー、及びエチレン／オクテンコポリマーの中の１つである。

いくつかの実施形態において、フィルムは、３１０ｎｍの紫外線カットオフを有するヒンダードアミン光安定剤を更に含む。いくつかの実施形態において、フィルムは、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、及び３８０ｎｍから本質的になる群から選択される紫外線カットオフを有する紫外線吸収剤を更に含む。いくつかの実施形態において、フィルムは、１０００時間の８５／８５耐久試験への曝露後に、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にわたって少なくとも９０％の平均透過率（％）を有する。いくつかの実施形態において、フィルムの機械方向の収縮の測定値は、可塑剤を含まないフィルムの機械方向の収縮の測定値よりも小さい。いくつかの実施形態において、１００℃でのフィルムの貯蔵弾性率測定値は、可塑剤を含まないフィルムの１００℃での貯蔵弾性率測定値よりも大きい。いくつかの実施形態において、１５０℃でのフィルムの貯蔵弾性率測定値は、可塑剤を含まないフィルムの１５０℃での貯蔵弾性率測定値よりも大きい。いくつかの実施形態において、フィルムのゲル分率は２０％未満である。いくつかの実施形態において、フィルムのゲル分率は５％未満である。いくつかの実施形態において、フィルムは複数の層を含む。いくつかの実施形態において、フィルムは太陽電池モジュールである。

以下の本開示の異なる実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて考慮することで、本開示のより完全な理解が可能である。
先行技術の１つの型式の太陽光発電モジュールの断面図である。 先行技術の１つの型式の太陽光発電モジュールの断面図である。 先行技術の１つの型式の太陽光発電モジュールの断面図である。

図は必ずしも原寸に比例していない。ある図面のある要素を指した数字の使用は、同じ数字で示された別の図の要素を限定するものではないことは理解されよう。

以下の説明において、本明細書の一部を構成し複数の特定の実施形態が例として示される添付の一連の図面を参照する場合がある。本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施されうる点は理解されるはずである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。

本願は、広くは、ソーラーモジュールで使用可能なフィルムに関する。本開示のフィルムは、例えば背景技術において説明したソーラーモジュールのいずれかなどを含む、任意の型式の太陽光発電モジュールで使用できる。１つの例示的な実施形態において、太陽光発電モジュールに使用可能なフィルムは、ポリオレフィン、シラン、１種類以上の架橋剤、及び可塑剤を含む。このフィルムは、４００〜１１００ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも９０％の平均透過率（％）を有する。フィルムの各成分について、より詳細に以下で説明する。

ポリオレフィン
いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、ＥＶＡ、高密度ポリエチレン、イオノマー、ポリスチレン、及びポリビニルブタレートのうちの１つ以上である。

いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、エチレン／α−オレフィンコポリマーである。本明細書で使用するとき、用語「エチレン／α−オレフィンコポリマー」は、エチレン及び直鎖α−オレフィンモノマーの、触媒的オリゴマー化（すなわち、低分子量生成物への重合）によって製造された炭化水素のクラスを含むポリマーを指す。エチレン／α−オレフィンコポリマーは、例えば、メタロセン触媒のようなシングルサイト触媒、又はＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ及びＰｈｉｌｌｉｐｓの触媒のようなマルチサイト触媒を用いて作製され得る。直鎖状α−オレフィンモノマーは、典型的には、１−ブテン又は１−オクテンであるが、Ｃ３〜Ｃ２０の範囲の直鎖状、分岐状、又は環状の、α−オレフィンであり得る。α−オレフィンは、分岐していてもよいが、分岐は二重結合に対して少なくともアルファ位である場合のみに限られ、例えば、３−メチル−１−ペンテン等である。Ｃ３〜Ｃ２０のα−オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、及び１−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキサン）及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらす、例えばシクロヘキサン又はシクロペンタンなどの環状構造を含むことができる。例えばノルボルネン及び関連オレフィンなどの特定の環状オレフィンは、α−オレフィンという用語の古典的意味合いのα−オレフィンではないが、本開示の目的のためのα−オレフィンであり、使用され得る。同様に、スチレン及びその関連オレフィン（例えば、α−メチルスチレン）は、本開示の目的のためのα−オレフィンである。しかし、アクリル酸及びメタクリル酸及びそれらのそれぞれのアイオノマー、並びにアクリレート及びメタクリレートは、この開示の目的のためのα−オレフィンではない。例示のエチレン／α−オレフィンコポリマーとしては、エチレン／１−ブテン、エチレン／エチレン／１−ブテン／１−オクテン、エチレン／スチレンが挙げられる。ポリマーは、ブロックでもランダムでもよい。例示的な市販で入手可能な低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーとしては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能な商標名「ＥＮＧＡＧＥ」のエチレン／１−ブテンコポリマー及びエチレン／１−オクテンコポリマー、及び商標名「ＦＬＥＸＯＭＥＲ」のエチレン／１−ヘキセンコポリマー、並びに、三井石油化学から入手可能な商標名「ＴＡＦＭＥＲ」及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｏｒｐから入手可能な商標名「ＥＸＡＣＴ」のような、均一に分岐した、実質的に直鎖状のエチレン／α−オレフィンコポリマーなどの、市販の樹脂類が挙げられる。本明細書で使用するとき、用語「コポリマー」は、少なくとも２つのモノマーから作られるポリマーを指す。

これらの実施形態のいくつかにおいて、エチレン／α−オレフィンコポリマーのα−オレフィン部分は、４個以上の炭素を含む。いくつかの実施形態において、エチレン／α−オレフィンコポリマーは、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである。本明細書で使用するとき、用語「低結晶性」は、（ＡＳＴＭ Ｆ２６２５−０７に開示された方法に従って）５０重量％未満の結晶化度を意味する。いくつかの実施形態において、エチレン／α−オレフィンコポリマーは、ブテンα−オレフィンである。いくつかの実施形態において、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーのα−オレフィンは、４個以上の炭素を有する。

いくつかの実施形態において、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する。本明細書で使用するとき、用語「ＤＳＣピーク融点」は、窒素パージの下でのＤＳＣ（１０°／分）により決定される融点を意味し、ピークはＤＳＣ曲線の下の最大面積を有する。

いくつかの実施形態において、フィルムは、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが３５重量％を超える。いくつかの実施形態において、フィルムは、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが５０重量％を超える。いくつかの実施形態において、フィルムは、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが７０重量％を超える。

いくつかの実施形態において、フィルムは追加のポリオレフィン樹脂を含む。例示的な追加の樹脂としては、例えば、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマー、ＨＤＰＥ、及びポリスチレンが挙げられる。追加の樹脂が低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである実施形態において、それらの２種類のコポリマーは、例えば、それぞれのＤＳＣピーク融点が、５０℃未満のものと、５０℃を超えるものであり得る。別の例示的な実施形態では、例えば、一方の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５０℃未満のＤＳＣピーク融点を有することができ、もう一方の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５５℃を超える、又は６０℃を超える、又は６５℃を超える、又は７０℃を超える、又は７５度を超える、ＤＳＣピーク融点を有することができる。別の例示的な実施形態では、一方の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有することができ、もう一方の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーは、４５℃未満、又は４０℃未満、又は３５℃未満のＤＳＣピーク融点を有することができる。例示的な代替実施形態では、それらの２種類の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーの一方は、エチレン／ブテンコポリマーであり、もう一方は、エチレン／オクテンコポリマーである。

シラン
本開示のフィルムに使用するための例示的なシランとしては、例えば、エチレン性不飽和ヒドロカルビル基（例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基、又はγ−（メタ）アクリロキシアリール基など）、及び加水分解性基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、アルキル基、アリールアミノ基、ヒドロカルボニルオキシ基、又はヒドロカルビルアミノ基など）を含むシラン類が挙げられる。いくつかの実施形態において、シランは、不飽和アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、不飽和アルコキシシランはアクリルシランである。いくつかの例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、及び３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシランが挙げられる。市販で入手可能な例としては、「ＳＩＬＱＵＥＳＴ Ａ１７４」及び「ＳＩＬＱＵＥＳＴ Ａ１７１」が挙げられる。

シランの量は、典型的には、少なくとも約０．０５％、例えば０．１％、例えば０．５％、例えば１．０％、例えば２．０％、例えば１０．０％、又は更には例えば１０．０％である。

架橋剤
本開示のフィルムは、１種類以上の架橋剤を含む。例示的な架橋剤としては、例えば、熱架橋剤及び光架橋剤が挙げられる。

いくつかの例示的な熱架橋剤としては、例えば、過酸化物が挙げられる。いくつかの例示的な過酸化物としては、例えば、ジアシルペルオキシド（例えば、ジラウリルペルオキシド、デカノイルペルオキシドなど）、アルキルペルエステル（例えば、ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエートなど）、ペルケタール（例えば、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンなど）、ジアルキルペルオキシド（例えば、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジ（ｔ−ブチル）ペルオキシド、ジクミルペルオキシド）、Ｃ−ラジカルドナー（例えば、３，４−ジメチル−３，４−ジフェニルヘキサン、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）、及びアゾ化合物（例えば、２，２’−アゾジ（２−アセトキシプロパン））が挙げられる。追加的な例示のアゾ化合物としては、米国特許第３，８６２，１０７号及び同第４，１２９，５３１号に記載されているものが挙げられる。いくつかの例示的な、市販で入手可能な過酸化物としては、例えば、「ＬＵＰＥＲＯＸ ＴＢＥＣ」、「ＬＵＰＥＲＯＸ ２３１」、及び「ＬＵＰＥＲＯＸ Ｐ」が挙げられる。２種類以上の架橋剤の混合物を使用し得る。

架橋剤の量は変えられるが、所望の範囲の架橋をもたらすために十分な量が最小限の量である。いくつかの実施形態において、フィルムは少なくとも約０．０５％を含む。いくつかの実施形態において、フィルムは少なくとも約０．５％を含む。いくつかの実施形態において、フィルムは少なくとも約１．０％を含む。いくつかの実施形態において、フィルムは少なくとも約２．０％を含む。いくつかの実施形態において、フィルムは少なくとも約５．０％を含む。

可塑剤
本明細書に記載のフィルムでの使用に好ましい可塑剤は、フィルムにおいて非逃避性である及び／又は架橋するものである。本明細書に記載のフィルムでの使用に好ましい可塑剤は、押出成形速度を改善し、フィルムの収縮を減らす一方で、約１００℃〜２００℃の温度での貯蔵弾性率（クリープ抵抗）を増すことができる。好ましくは、そのような可塑剤はまた、通常の取り扱い温度又は貯蔵温度で実質的に粘着性でない。いくつかの例示的な実施形態において、フィルムに使用される可塑剤は、２０℃で液体である。いくつかの例示的な実施形態において、可塑剤は粘着付与剤として作用しない。

いくつかの例示的な実施形態において、可塑剤は非極性である。本明細書で使用するとき、用語「非極性可塑剤」は、低結晶性エチレン／α−オレフィンポリマーの塑性又は流動性すなわち流れやすさを増し、ＡＳＴＭ Ｄ６４７４によって決定されたときに、１０，０００未満のＭＷを有する非極性の添加剤を意味する。本明細書で使用するとき、非極性可塑剤は、例えば、フタル酸ジエステル（例えば、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート）のような一般的な極性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）可塑剤、又はトリメリテート、アジパート、セバケート、マレアート、シトレート若しくはベンゾアートのような、他の極性エステル可塑剤を含まない。非極性可塑剤の例としては、例えば、エチレン／α−オレフィンコポリマー及びＣ４〜Ｃ１０のポリオレフィンホモポリマーが挙げられる。いくつかの例示的な実施形態において、非極性可塑剤は、エチレン／α−オレフィンコポリマー及びＣ４〜Ｃ１０のポリオレフィンホモポリマーからなる群から選択され得る。

例示的な市販で入手可能な非極性可塑剤としては、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（ルイジアナ州Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ）から市販で入手可能な商標名「ＳＰＥＣＴＲＡＳＹＮ」、Ｓｏｎｎｅｂｏｒｎ Ｒｅｆｉｎｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｂ．Ｖ．（オランダ、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ）から市販で入手可能な商標名「ＫＡＹＤＯＬ」白色鉱油、Ｉｎｅｏｓ Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ（テキサス州Ｌｅａｇｕｅ Ｃｉｔｙ）から市販で入手可能な商標名「ＩＮＤＯＰＯＬ」ポリブテン、及びＬｉｏｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ（ルイジアナ州Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ）から市販で入手可能な商標名「ＴＲＩＬＥＮＥ」エチレンプロピレン（ＥＰ）又はＥＰＤＭコポリマーが挙げられる。

非極性可塑剤は、−５０℃未満のＴｇ、例えば−５５℃未満、例えば−６５℃未満、例えば−７０℃未満、又は更には例えば−７５℃未満のＴｇを有し得る。可塑剤は、８０℃未満のＤＳＣ融点、例えば６０℃未満、例えば４０℃未満、又は更には例えば２０℃未満のＤＳＣ融点を有し得る。一実施形態において、可塑剤は２０℃で液体である。

いくつかの例示的な実施形態において、ポリ（塩化ビニル）に一般に使用されるような従来の可塑剤は実質的に欠如している。この文節で使用するとき、用語「実質的に欠如している」は、これらの化合物が組成物に意図的に添加されず、存在するとしても、フィルム組成物全体の０．５重量％未満を含むことを意味する。

具体的には、米国特許第３，３１８，８３５号、同第４，４０９，３４５号、国際公開特許ＷＯ第０２／３１０４４号（Ａｌ）、及び「ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＡＤＤＩＴＩＶＥＳ」４９９〜５０４（Ｇｅｏｆｆｒｅｙ Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ，ｅｄ．、Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ、１９９８）に開示されているようなフタレート、アジパート、トリメリテート、ポリエステル、及び他の官能化可塑剤のような可塑剤は、実質的に欠如している。

可塑剤の量は、典型的に、少なくとも約０．５％である。いくつかの実施形態において、可塑剤の量は、少なくとも約１．０％である。いくつかの実施形態において、可塑剤の量は、少なくとも約２．０％である。いくつかの実施形態において、可塑剤の量は、少なくとも約５．０％である。いくつかの実施形態において、可塑剤の量は、少なくとも約１０．０％である。いくつかの実施形態において、可塑剤の量は、少なくとも約２０．０％である。

添加剤
いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは助剤を含む。例示的な助剤としては、例えば、フリーラジカル架橋助剤（促進剤又は共開始剤）が挙げられる。そのような助剤の例としては、多官能性ビニルモノマー及びポリマー、トリアリルイソシアヌアレート、トリメチロールプロパントリメチルアクリレート、ジビニルベンゼン、アクリレート、並びに、ポリオール、アリルアルコール誘導体及び低分子量ポリブタジエンのメタクリレートが挙げられる。硫黄架橋促進剤としては、ベンゾチアジルジスルフィド、２−メルカプトベノチアゾル、及びテトラメチルチウラムテトラスルフィドが挙げられる。

いくつかの例示的な実施形態において、フィルムは、１種類以上の紫外線（ＵＶ）吸収剤を更に含む。ＵＶ吸収剤は光を吸収し、それによって、ポリマー材料及び／又は太陽電池を保護し得る。いくつかの例示的なＵＶ吸収剤の例としては、例えば、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。いくつかの例示的な実施形態において、本開示のフィルムは、０．０１％のＵＶ吸収剤を含む。いくつかの例示的な実施形態において、本開示のフィルムは、０．１％のＵＶ吸収剤を含む。いくつかの例示的な実施形態において、本開示のフィルムは、０．５％のＵＶ吸収剤を含む。いくつかの例示的な実施形態において、本開示のフィルムは、１％のＵＶ吸収剤を含む。

ＵＶ吸収剤を含むフィルムは、「ＵＶカットオフ」を有し、本明細書において、用語「ＵＶカットオフ」は、フィルムの波長透過率を指し、実質的に特定の波長閾値以下の全ての紫外光をフィルムがブロックすることを意味する。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは、それぞれ、３１０ｎｍ、３５０ｎｍ、及び３８０ｎｍの「ＵＶカットオフ」を有する。そのようなフィルムは、それぞれ例えば、０．５％未満の「ＴＩＮＵＶＩＮ ６２２」ＨＡＬＳ、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ８１」ＵＶ吸収剤、又は「ＴＩＮＵＶＩＮ ４６０」ＵＶ吸収剤を含み得る。

いくつかの例示的な実施形態において、フィルムは、１種類以上のヒンダードアミン光安定剤（「ＨＡＬＳ」）を含む。ＨＡＬＳは、光安定剤であって、ニトロキシルラジカルの生成によるラジカルの吸収剤及びスカベンジャではない。いくつかの実施形態において、ＵＶ吸収剤の代わりにＨＡＬＳを含めることは、より多くの光エネルギーが太陽電池に入るのを可能にし得る。いくつかの例示的なＨＡＬＳとしては、例えば、環状アミンであって、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、それらは、一般にアミン官能基に隣接する炭素原子上の１個又は複数個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。

いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは０．０１％のＨＡＬＳを含む。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは０．１％のＨＡＬＳを含む。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは０．５％のＨＡＬＳを含む。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは１％のＨＡＬＳを含む。

その他の添加剤としては、例えば、カーボンブラック及び二酸化チタン等の色素；タルク、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、硫酸バリウム、及び炭酸カルシウム等の無機充填剤；架橋剤；酸化防止剤；スコーチ抑制剤；難燃剤；及び有機スズ化合物、例えば、ジ−ｎ−ブチルスズジラウレート等の、有機スズ化合物等の架橋用触媒が挙げられる。他の好適な触媒としては、例えば、チタン化合物及び金属アルコキシド、例えば、アルミニウムイソプロポキシド及びジルコニウムイソプロポキシドが挙げられる。

本開示のフィルムは、剥離ライナー上へのコーティング及び硬化、並びに押出コーティングを含む、フィルム形成の分野で既知の技術を使用して製造することができる。いくつかの実施形態において、フィルムは接着剤として使用されてよく、例えば熱及び圧力など、更なる加工がされてもよい。いくつかの実施形態において、フィルムは押出成形される。いくつかの代表的な実施形態において、本開示のフィルムはフィルム形態で納品される。いくつかの代表的な実施形態において、本開示のフィルムは、標準の艶消し仕上げを含む。いくつかの代表的な実施形態において、本開示のフィルムは、剥離ライナー上に提供される。

いくつかの実施形体では、フィルムは複数の層を含む。１つの例示的な実施では、本開示のフィルムは、３つ以上の層を含む。この１つの例示的な実施では、架橋剤、シラン、及び／又はポリオレフィンは、異なる層にある。例えば、架橋剤は中央の層に実質的にあり得、又は全部があり得、ポリオレフィン及びシランは外側の層にあり得る。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは、可撓性のポリオレフィンバックシート及び又はフロントシートとして使用され得る。

本開示のフィルムは、ソーラーモジュールに使用され得る。ソーラーモジュールは、当該技術分野で周知の任意のタイプのものでよい。いくつかの実施形態において、本明細書に記載のフィルム又は組成物は、ソーラーモジュールのための接着剤として使用され得る。そのような用途では、フィルム又は組成物は、ソーラーモジュールの少なくとも２つの要素をいっしょに組み立てて保持するために使用されるので、「アセンブリ接着剤」と呼ばれる場合がある。

いくつかの例示的な実施形態において、例えば、フィルムが太陽電池上に貼り合わせされるものでは、ゲル含有量が低いフィルムは、より高いゲル含有量と比べて、より高い温度で硬化されるまでより良い接着性及び可撓性を提供するので、好ましい場合がある。いくつかの例示的な実施形態において、未硬化フィルムのゲル分率は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、２０％未満である。いくつかの例示的な実施形態において、未硬化フィルムのゲル分率は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、１０％未満である。いくつかの例示的な実施形態において、未硬化フィルムのゲル分率は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、５％未満である。いくつかの例示的な実施形態において、架橋後のゲル含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、少なくとも４０％である。いくつかの例示的な実施形態において、架橋後のゲル含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、少なくとも５０％である。いくつかの例示的な実施形態において、架橋後のゲル含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、少なくとも６０％である。いくつかの例示的な実施形態において、架橋後のゲル含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１により測定されたとき、少なくとも７０％である。

本開示のフィルムは、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にわたって、少なくとも９０％の平均透過率（％）を有する。これは、前面カプセル材料フィルムとしての本開示のフィルム及び組成物の使用を可能にする。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは、１０００時間の８５／８５耐久試験への曝露後に、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にわたって少なくとも９０％の平均透過率（％）を有する。いくつかの実施形態において、フィルムの機械方向の収縮の測定値は、可塑剤を含まないフィルムの機械方向の収縮の測定値よりも小さい。いくつかの実施形態において、１００℃でのフィルムの貯蔵弾性率測定値は、可塑剤を含まないフィルムの１００℃での貯蔵弾性率測定値よりも大きい。いくつかの実施形態において、１５０℃でのフィルムの貯蔵弾性率測定値は、可塑剤を含まないフィルムの１５０℃での貯蔵弾性率測定値よりも大きい。

本開示のカプセルフィルム及びカプセル材料は、光透過性、フィルム加工性、及び製造費の維持し又は改善しながら、現在入手可能なカプセルフィルムに勝る以下の利点：クリープ、収縮率、黄変、腐食、及び層間剥離の発生を最小化すること、の少なくともいくつかを実現する。本開示の追加的な利点及び実施形態は、次の実施例により更に例証されるが、これらの実施例に列挙される特定の材料及び量、並びに他の条件及び詳細が、本開示を過度に制限すると解釈されてはならない。これらの実施例では、全てのパーセント、比率、及び比は、特に断らない限り重量に基づいたものである。

別に記載されない限り、実施例中及び本明細書の他所における全ての部、パーセント、比などは重量基準であり、実施例で使用された全ての試薬は、一般的な化学品供給業者から、例えばミズーリ州Ｓａｉｎｔ ＬｏｕｉｓのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙから入手されたか、若しくは入手可能であり、又は従来の方法により合成されてもよい。

実施例では、以下の略称を用いる。
ＤＳＣ＝示差走査熱量計分析
ｐｐｈ＝１００部当たりの部数
％ Ｔ＝透過率
ＭＷ＝分子量
Ｍｎ＝数平均分子量

・上記の融点ピークは、公的に入手可能であるか、又は示差走査熱量計（デラウェア州Ｎｅｗ ＣａｓｔｌｅのＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから市販されている「Ｑ ２０００」）を用いて測定した。

比較例１〜３（ＣＥ１〜ＣＥ３）及び実施例１Ａ〜３Ａ並びに１Ｂ〜３Ｂ
表１に記載の成分を予め混合した。次いで、混合物を４０℃の環境に２４時間置いた。ペレットが形成された。これらのペレットを、７６２ｍｍの長さを有する、直径３１．７５ｍｍの一軸スクリュー押出機（ニュージャージー州Ｃｅｄａｒ ＧｒｏｖｅのＫｉｌｌｉｏｎにより販売されている）に供給した。この一軸スクリュー押出機は、最後の区間にＭａｄｄｏｃｋミキサーを有するバリアスクリューを備える。押出機の温度制御ユニットは３つのバリア区間と出口アダプタに区分されている。３つのバリア区間の温度プロファイルは１２１℃、１１０℃、及び１１０℃であり、出口アダプタは１１０℃に維持した。幅１５２ｍｍのコートハンガータイプの押出成形ダイ（ドイツ、ＤｕｉｓｂｕｒｇのＢｒａｂｅｎｄｅｒｍにより販売されている）を押出機の出口に取り付けた。ダイを使用して、ポリマーをフィルムに成形した。動作中にダイのギャップをすきまゲージで測定し、ダイのギャップが０．９５〜１ｍｍであるように決定した。ダイの温度は１２１℃であった。そのフィルムからの押出品を、１．４ｍ／分の表面速度で移動する１１．６ミクロンのＲａ表面粗さの直径３０５ｍｍのキャストロールによって取り出した。ダイ出口は、キャストロールから１２ｍｍの距離で、キャストロールに対して９時の位置に配置した。キャストロールの運動によってポリマーフィルムをロールの上に引き出した。ロール上のポリマーフィルムの接点は、したがって、ダイの出口の上であった。ロール上のフィルムの接点は、ダイの出口から６０ｍｍであった。ロールの温度は２１℃であった。フィルムは、２時の位置までキャストロールを追従させ、後に、ファイバーボード心棒に手巻きで巻いた。

比較例４Ａ、４Ｂ、５（ＣＥ４Ａ、ＣＥ４Ｂ、ＣＥ５）及び実施例４、５及び６
表１に記載の成分を予め混合した。次いで、混合物を４０℃の環境に２４時間置いた。次いで、この混合物を、押出機（Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．が販売するＥＰＬ Ｖ５５０２モデル）において、９０℃で５分間加工し、Ｃａｒｖｅｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃプレス（３９２５モデル）を使用して厚さ１８ミル（０，４６ｍｍ）にプレスした。

以下の貼り合わせ手順を使用した。６インチ（１５．２ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）の正方形フロートガラスの両面をイソプロパノールで清浄し、乾燥させた。この正方形フロートガラスは、スズ面（ＵＶ光線下で曇った青グローを有する）と非スズ面とを有する。６平方インチ（３８．７ｃｍ^２）、厚さ１８ミル（０．４６ｍｍ）のフィルム試料を、上述のように形成した試料から切り取った。「スターター」タブとして把持するための助けとなるように、１つのエッジ上で、ガラスとフィルムの間に０．７５インチ（１．９ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）の一片の剥離ライナー（三菱の２ミル（０．０５ｍｍ）のポリエステル剥離ライナー）を配置した。６インチ（１５．２ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）の一片のソーラーバックシート（ミネソタ州Ｓｔ．Ｐａｕｌの３Ｍから市販で入手可能な「３Ｍ ＳＣＯＴＣＨＳＨＩＥＬＤ １７」（商標））を切り取り、フィルム試料の滑らかなＥＶＡ側に配置した。次いで、その構成体を、ＮＰＣ Ｇｒｏｕｐが販売する太陽電池モジュールラミネータＬＭ−５０×５０−Ｓにて、１５０℃で１５分間、貼り合わせした。

注：全てのコポリマーを加えて１００にし、他の全ての成分は、コポリマーのｐｐｈに基づく。

実施例４の耐久性試験を以下のように行った。予熱し、予め湿度を与えた「ＣＡＳＣＡＤＥ ＳＥ−１０００−６−６」環境チャンバ（ミシガン州ＨｏｌｌａｎｄのＴｈｅｒｍｏｔｒｏｎから市販で入手可能）に試料を入れ、記載した時間が経過後に取り出した。この試験を「８５／８５耐久性試験」と呼ぶことができる。実施例４のこの試験の結果、接着力は初期に１２０Ｎ／ｃｍであり、２５０時間後に８５Ｎ／ｃｍであった（接着力の標準偏差２０）。

上記の８５／８５耐久性試験を行った実施例４の１８ミル（０．４６ｍｍ）厚さの試料を、１インチ（２．５４ｃｍ）×１インチ（２．５４ｃｍ）のボロフロートガラス片の間に挟み、次いで、１５０℃で１５分間貼り合わせした。次いで、試料を、４００ＷのメタルハラドＵＶ源を用いる、放射線束７２Ｗ（３１５〜４００ｎｍ）を有するチャンバ（マサチューセッツ州Ｗｅｓｔ ＳｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄのＵｖｉｔｒｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販で入手可能な「ＳＵＮＡＲＡＹ ４００ ＳＭ ＵＶ ＦＬＯＯＤ ＣＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」０００００４４６）内に、記載の時間置いた。この試験は、「ＵＶ耐久性試験」と呼ぶことができる。実施例４に関するこの試験の結果、初期の透過率９１％、２０００時間後の透過率９１％であった。

収縮率は次のように測定した。１８ミル（０．４６ｍｍ）厚さのフィルムに、それぞれが３×６インチ（７．６×２．５４ｃｍ）の長さの３本の線で印を付け、タルク床で１０分間、１５０℃の炉に置いた。試料を取り出し、冷却し、３本の線の平均長さ変化を計算した。変化率（％）を計算し、収縮率（％）として報告する。

貯蔵弾性率は、次のように測定した。動的機械分析器（デラウェア州Ｎｅｗ ＣａｓｔｌｅのＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓが販売する「Ｑ ８００」）を使用して、引張りモード、１ヘルツの周波数、３℃／分で、−９０℃〜２００℃までの貯蔵弾性率を評価した。試料の寸法は１０ｍｍ×６ｍｍ×１８ミル（０．４６ｍｍ）であった。

接着性
熟成されていない上記の貼り合わせ試料を、予熱され予め湿度が与えられた「ＣＡＳＣＡＤＥ ＳＥ−１０００−６−６」環境チャンバ（ミシガン州ＨｏｌｌａｎｄのＴｈｅｒｍｏｔｒｏｎから市販で入手可能）に置き、１２０時間後に取り出した。次いで、試料を０．５インチ（１．３ｃｍ）幅の片に切断した。次いで、ミネソタ州Ｅｄｅｎ ＰｒａｒｉｅのＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販で入手可能な「ＭＴＳ ＩＮＳＩＧＨＴ」１０ｋＮ長さ延長モデルを使用して、毎分６インチ（毎分１５．２ｃｍ）の引張り速度でＡＳＴＭ Ｄ６８６２−０４に従って９０度剥離試験を実施した。試験を繰り返し実施し、平均接着力値を計算した。実施例４の接着力は、１２８Ｎ／ｃｍと決定された。

光透過率
２インチ（５．１ｃｍ）×２インチ（５．１ｃｍ）のボロフロートガラス２片の間に、（スズの面が試料に背を向けるようにして）１．８インチ（４．６ｃｍ）×１．８インチ（４．６ｃｍ）×１８ミル（０．４６ｍｍ）の試料を挟み、「ＳＰＩ−ＬＡＭＩＮＡＴＯＲ ３５０ ＤＣＮ ２９９ラミネータ」（マサチューセッツ州ＢｅｄｆｏｒｄのＳｐｉｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより市販で入手可能）を使用し、１５０℃で１５分間貼り合わせした。光透過率は、Ｌａｍｂｄａ ９００分光光度計（ＴＤＫ−Ｌａｍｂｄａ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｉｎｃ．が販売している）を使用して、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の平均透過率を測定することにより決定した。実施例４の光透過率は、貼り合わせ後に最初は９１．１％、上述の８５／８５耐久性試験での１０００時間曝露後に９０．８％（標準偏差＋／−０．１）と決定された。

本明細書で使用するとき、用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、互換可能なものとして使用され、１つ以上を意味し、「及び／又は」は、一方又は両方の記述された事例が起こる場合があることを示すために使用され、例えば、Ａ及び／又はＢは、（Ａ及びＢ）と（Ａ又はＢ）とを含む。

本明細書で言及された全ての参照は、参照により組み込まれる。

他に指示がない限り、本開示及び特許請求の範囲で使用される特徴の大きさ、量、物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。

本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用するところの単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容が明らかにそうでないことが示さない限りは複数の指示物を有する実施形態を包含する。本開示及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、その内容について別段の明確な指示がない限り、「又は」という用語は概して、「及び／又は」を包含する意味で用いられる。

本開示の様々な実施形態及び実施が開示される。開示された実施形態は、例証するために提示されるもので、制限するためのものではない。上記の実施及び他の実施は以下の請求項の範囲内である。本開示が、開示されたもの以外の実施形態及び実施により実行され得ることは当業者には理解されよう。上記の実施形態及び実施例の詳細には、本発明の基礎をなす原理から逸脱することなく多くの変更を加えることができる点は当業者に認識されるであろう。本開示は本明細書に記載される説明的実施形態及び実施例によって不要に限定されるものではない点、更にこうした実施例及び実施形態はあくまで一例として示されるものであって本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである点は理解されるはずである。更に、本開示に対する様々な改変及び変形が、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者にとって明らかとなろう。したがって、本願の範囲は、以下の「特許請求の範囲」によってのみ定められるべきものである。

Claims (30)

1. 太陽光発電モジュールに使用可能なフィルムであって、
   ポリオレフィンと、
   シランと、
   １種類以上の架橋剤と、
   可塑剤と、を含み、
   前記フィルムの平均透過率（％）が、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にわたって少なくとも９０％である、フィルム。
2. 前記可塑剤が非極性である、請求項１に記載のフィルム。
3. 前記可塑剤が、本質的にエチレン／α−オレフィンコポリマー及びＣ４〜Ｃ１０のポリオレフィンホモポリマーからなる群から選択される、請求項１〜２のいずれか一項に記載のフィルム。
4. 前記可塑剤が、−５０℃未満のＴｇを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム。
5. 前記可塑剤が、−７０℃未満のＴｇを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム。
6. 前記可塑剤が、２０℃で液体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム。
7. 前記ポリオレフィンがエチレン／α−オレフィンコポリマーである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルム。
8. 前記エチレン／α−オレフィンコポリマーのα−オレフィン部分が、４つ以上の炭素を含む、請求項７に記載のフィルム。
9. 前記エチレン／α−オレフィンコポリマーが、低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルム。
10. 前記低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する、請求項９に記載のフィルム。
11. 前記低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが、ブテンα−オレフィンである、請求項９又は１０のいずれか一項に記載のフィルム。
12. 前記フィルム中の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーが７０重量％を超えている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルム。
13. 前記シランが不飽和アルコキシシランである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフィルム。
14. 前記不飽和アルコキシシランがアクリル系アルコキシシランである、請求項１３に記載のフィルム。
15. 前記１種類以上の架橋剤が、熱硬化性架橋剤及び光硬化性架橋剤の中の１つである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のフィルム。
16. 前記熱硬化性架橋剤が過酸化物である、請求項１５に記載のフィルム。
17. 助剤を更に含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のフィルム。
18. 追加の樹脂を更に含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のフィルム。
19. 前記追加の樹脂が、追加の低結晶性エチレン／α−オレフィンコポリマーである、請求項１８に記載のフィルム。
20. 前記追加の樹脂が、エチレン／ブテンコポリマー及びエチレン／オクテンコポリマーの中の１つである、請求項１８又は１９に記載のフィルム。
21. ３１０ｎｍの紫外線カットオフを有するヒンダードアミン光安定剤を更に含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のフィルム。
22. 本質的に３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、及び３８０ｎｍからなる群から選択される紫外線カットオフを有する紫外線吸収剤を更に含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のフィルム。
23. 前記フィルムの平均透過率（％）が、１０００時間の８５／８５耐久試験への曝露後に、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にわたって少なくとも９０％である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のフィルム。
24. 前記フィルムの機械方向の収縮測定値が、可塑剤を含まないフィルムの機械方向の収縮測定値より小さい、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のフィルム。
25. １００℃での前記フィルムの貯蔵弾性率測定値が、前記可塑剤を含まないフィルムの１００℃での貯蔵弾性率測定値より大きい、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のフィルム。
26. １５０℃での前記フィルムの貯蔵弾性率測定値が、前記可塑剤を含まないフィルムの１５０℃での貯蔵弾性率測定値より大きい、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のフィルム。
27. 前記フィルムのゲル分率が２０％未満である、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のフィルム。
28. 前記フィルムのゲル分率が５％未満である、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のフィルム。
29. 前記フィルムが多層を含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のフィルム。
30. 太陽電池モジュール内にある、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のフィルム。

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