JP2015503225A - ソーラーモジュール用の耐久性ポリオレフィン接着材料 - Google Patents

Abstract

本開示は全般に、電子装置モジュールに使用できるフィルム、及びかかるフィルムを含む電子装置モジュールに関する。本開示はまた一般に、かかるフィルムに使用するための材料に関する。

Description

本開示は全般に、光起電性モジュールにおいて使用可能なフィルム、及び、かかるフィルムを含む光起電性ソーラーモジュールに関する。本開示はまた一般に、かかるフィルムに使用するための材料に関する。

光起電性ソーラーモジュールでは３つの基本的な構造が市販されている。第１のソーラーモジュール構造１０が図１に示されており、これには封止材３０内に埋め込まれた光起電性セル２０が含まれている。封止材の表側と裏側に隣接して、２枚のガラスパネル（又は他の好適な材料）４０、５０が配置されている。封止材は、壊れやすいソーラーセルを保護し、表側と裏側のガラス層に接着させている。典型的に、このソーラーモジュール構造には、ソーラーセルの両側に封止材が含まれる。これは、例えば、封止材の表側層（太陽に面して配置される）と封止材の裏側層（太陽から離れた側に配置される）とを含めることによって達成され得る。表側封止層は好ましくは高透過度であり、一方裏側封止層は同じレベルの透過度を有している必要はない。この光起電性ソーラーモジュール構造は概ね、例えば米国特許公開第２００８／００７８４４５号に記述されている。

第２のソーラーモジュール構造６０が図２に示されており、これには単一の封止材層８０と裏材９０（典型的にはガラス）との間に配置された光起電性セル７０が含まれている。ソーラーパネル６０は、封止材層８０に隣接する保護層１００も含む。図２に示すように、このソーラーパネル設計は、表側封止材を含み、裏側封止材を含まない。この光起電性ソーラーモジュール構成は概ね、例えば米国特許公開第２００８／００７８４４５号に記述されている。

第３のソーラーモジュール構造１１０は、図３に示されており、単一の封止材層１３０と保護層１５０とのとの間に配置された光起電セル１２０とを含む。ソーラーパネル１１０は、封止材層１３０に隣接する支持体層１４０（典型的にはガラス）も含む。図３に示すように、このソーラーパネル設計は、裏側封止材を含み、表側封止材を含まない。この光起電性ソーラーモジュール構造は概ね、例えば米国特許第５，２４８，３４９号に記述されている。

いくつかの代表的な封止材層は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）及び架橋剤（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フィルムがしばしば高強度を有するけれども比較的高い水蒸気透過度、黄変、及び酢酸遊離による腐食を起こす可能性という問題を有し得ることを認識した。

いくつかの代表的な封止材層は、粘着性の樹脂を含む。かかる粘着性は、ロール製品の取扱い又は一般的なフィルム貯蔵若しくは取扱いにおいて、「むら」を生じる可能性があるため、不利である。したがって、本出願の発明者らは、粘着性の少ないフィルムを作製するか、又は粘着性の少ない樹脂を使用するのが望ましいことを認識した。

ソーラーパネルの作動温度は最高１１０℃に達すると測定されている。本出願の発明者らは、熱可塑性接着剤を含む封止材フィルムはこの高温で軟化することがあり、これによりパネル内でクリープを起こし、光起電性セルの短絡を引き起こす可能性があることを認識した。これらの封止材フィルムは、ＵＶにより誘発される分解を起こしやすい場合があり、大量のＵＶ吸収剤を含める必要を生じ得る。これが、ソーラーセルの起電に使用できる入射光の量を制限することになる。本開示の発明者らはまた、熱硬化性接着剤が、押し出し成形加工の速度を遅くするという問題を有することがあり、これにより製造コストが増大することも認識した。

したがって、フィルム加工性及び製造コストを維持又は改善する一方で、クリープ、収縮、光透過率、黄変、腐食、及び剥離のうち１つ又は２つ以上の発生を最小限に抑える封止材フィルム及び材料のニーズが存在する。本開示の発明者らは、改善された性能、コスト、及び加工性のうちの少なくとも１つを提供するような、封止材フィルム、かかるフィルムに使用するための材料、及びかかるフィルム及び材料を含むソーラーモジュールを見出した。

１つの例示的実施形態において、光起電性ソーラーモジュールに使用できるフィルムは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有する第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー、シラン、及び１つ又は２つ以上の架橋剤を含む。

別の例示的な実施形態において、光起電性ソーラーモジュールに使用できるフィルムは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１ポリオレフィン、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有する第２ポリオレフィン、シラン、及び１つ又は２つ以上の架橋剤を含み、１０００時間の「８５／８５耐久性試験」に曝露した後の％Ｔは、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％である。

いくつかの実施形態において、この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つ又は５つ以上の炭素を含む。いくつかの実施形態において、このエチレン／α−オレフィンコポリマーは、低結晶質エチレン／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、この低結晶質エチレン／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、この低結晶質エチレン／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、このフィルムは、低結晶質エチレン／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、この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、この不飽和アルコキシシランはアクリル性アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、この１つ又は２つ以上の架橋剤は、熱硬化剤及び光硬化剤のうちの１つである。いくつかの実施形態において、この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、このフィルムは更に助剤を含む。いくつかの実施形態において、このフィルムは更に追加の樹脂を含む。いくつかの実施形態において、この追加の樹脂は、追加の低結晶質エチレン／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、このフィルムは更に、紫外線カットオフ値が３１０ｎｍのヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）を含む。いくつかの実施形態において、このフィルムは、１０００時間の８５／８５耐久性試験に曝露した後の、フィルムの平均％透過率が、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって少なくとも９０％超である。いくつかの実施形態において、縦方向収縮測定値は１０％未満である。いくつかの実施形態において、このフィルムのゲル分画は２０％未満である。いくつかの実施形態において、このフィルムのゲル分画は５％未満である。いくつかの実施形態において、この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、このフィルムはソーラーセルモジュール内にある。

本開示の様々な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、本開示をより完全に理解することができる。
従来技術の光起電性ソーラーモジュールの１つのタイプの断面図である。 従来技術の光起電性ソーラーモジュールの１つのタイプの断面図である。 従来技術の光起電性ソーラーモジュールの１つのタイプの断面図である。

図は必ずしも原寸に比例していない。ある図面のある構成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構成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「発明を実施するための形態」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が参照され得る。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。

本出願は全般に、ソーラーモジュールに使用できるフィルムに関する。本開示のフィルムは、例えば、「背景技術」に記述されている任意のソーラーモジュールを含む、任意のタイプの光起電性ソーラーモジュールに使用することができる。１つの例示的な実施形態において、光起電性ソーラーモジュールに使用できるフィルムは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有する第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー、シラン、及び１つ又は２つ以上の架橋剤を含む。別の例示的な実施形態において、光起電性ソーラーモジュールに使用できるフィルムは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１ポリオレフィン、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有する第２ポリオレフィン、シラン、及び１つ又は２つ以上の架橋剤を含み、１０００時間の「８５／８５耐久性試験」に曝露した後の％Ｔは、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％である。

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、アイオノマー、ポリスチレン、及びポリビニルブチラルのうちの１つ又は２つ以上である。

いくつかの実施形態において、この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。本明細書で使用される用語「エチレン／α−オレフィンコポリマー」は、エチレンと直鎖α−オレフィンモノマーの触媒オリゴマー化（すなわち、低分子量生成物を生じる重合）により製造される種類の炭化水素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、メタロセン触媒などのシングルサイト触媒、又はチーグラー・ナッタ触媒及びフィリップス触媒などのマルチサイト触媒で、作製することができる。典型的な直鎖α−オレフィンモノマーは、１−ブテン又は１−オクテンであるが、Ｃ３〜Ｃ２０の直鎖、分枝状、又は環状α−オレフィンの範囲にわたり得る。α−オレフィンは、分枝状であってもよいが、分枝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−オレフィンには、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−オレフィンには、例えばシクロヘキセン又はシクロペンタンなどの環状構造も含めることができ、これにより３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキセン）及びビニルシクロヘキセンなどのα−オレフィンが得られる。特定の環状オレフィン（例えばノルボルネン及び関連オレフィン）は、古典的な用語の意味ではα−オレフィンではないが、本開示の目的上はα−オレフィンであり、使用することができる。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、本開示の目的上はα−オレフィンである。ただし、アクリル酸及びメタクリル酸と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、本開示の目的上、α−オレフィンではない。具体的なエチレン／α−オレフィンコポリマーの例には、エチレン／１−ブテン、エチレン／１−オクテン、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。このポリマーはブロックポリマー又はランダムポリマーであり得る。市販されている代表的な低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーとしては、商標名「ＥＮＧＡＧＥ」で販売されているエチレン／１−ブテン及びエチレン／１−オクテンコポリマー、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から販売されている「ＦＬＥＸＯＭＥＲ」エチレン／１−ヘキセンコポリマー、並びに、均一に分枝した実質的に直鎖のエチレン／α−オレフィンコポリマーで、例えばＭｉｔｓｕｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，から販売されている「ＴＡＦＭＥＲ」、及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｏｒｐ．から販売されている「ＥＸＡＣＴ」が挙げられる。本明細書で使用される用語「コポリマー」は、少なくとも２種類のモノマーからなるポリマーを指す。

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つ又は５つ以上の炭素を含む。いくつかの実施形態において、このエチレン／α−オレフィンコポリマーは、低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーである。本明細書で使用される用語「低結晶質」とは、結晶化度（ＡＳＴＭ Ｆ２６２５−０７に開示されている方法による）が５０重量％未満であることを意味する。いくつかの実施形態において、この低結晶質エチレン／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、この低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーのα−オレフィンは４つ以上の炭素を有する。

いくつかの実施形態において、フィルムは、５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーと、５０℃を超えるＤＳＣピーク融点を有する第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーとを含む。本明細書で使用される用語「ＤＳＣピーク融点」とは、窒素パージ下でＤＳＣ（１０°／分）により、ＤＳＣ曲線下の最大面積を伴うピークとして決定される融点を意味する。

いくつかの実施形態において、このフィルムは、３５重量％を超える低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含む。第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー及び第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含むいくつかの実施形態において、合計の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー含有量（すなわち、第１及び第２の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー両方を含む）は、３５重量％を超える低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含む。いくつかの実施形態において、このフィルムは、低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが５０重量％を超える。第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー及び第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含むいくつかの実施形態において、合計の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー含有量（すなわち、第１及び第２の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー両方を含む）は、５０重量％を超える低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含む。いくつかの実施形態において、このフィルムは、低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが７０重量％を超える。第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー及び第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含むいくつかの実施形態において、合計の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー含有量（すなわち、第１及び第２の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマー両方を含む）は、７０重量％を超える低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを含む。

いくつかの実施形態において、このフィルムは追加のポリオレフィン樹脂を含む。代表的な追加の樹脂には例えば、低結晶質エチレン／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質エチレン／α−オレフィンコポリマーである実施形態において、この２つのコポリマーは例えば、ＤＳＣピーク融点がそれぞれ、例えば５０℃未満と５０℃超であり得る。別の例示的な実施形態において、一方の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーは５０℃未満のＤＳＣピーク融点を有し得るに対して、他方の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーは、５５℃超、又は６０℃超、又は６５℃超、又は７０℃超、又は７５℃超のＤＳＣピーク融点を有し得る。別の例示的な実施形態において、一方の低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーは５０℃超のＤＳＣピーク融点を有し得るのに対して、他方の低結晶質エチレン／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ピーク融点を有し得る。別の例示的な一実施形態において、２つの低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーのうち１つはエチレン／ブテンコポリマーであり、他方はエチレン／オクテンコポリマーである。

シラン
本発明のフィルムに使用するための代表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、アリル、イソプロペニル、ブテニル、シクロヘキセニル、又はγ−（メタ）アクリロキシアリル基）、及び加水分解可能な基（例えば、メトキシ、エトキシ、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロピオニルオキシ、アルキル、アリールアミノ、ヒドロカルボニルオキシ、又はヒドロカルビルアミノ基）を含むシランが挙げられる。いくつかの例示的な実施形態において、このシランは不飽和アルコキシシランである。いくつかの例示的な実施形態において、この不飽和アルコキシシランはアクリル性シランである。いくつかの実施例には、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。市販されている実施例には、「ＳＩＬＱＵＥＳＴ Ａ１７４及びＳＩＬＱＵＥＳＴ Ａ１７１」が挙げられる。

シランの量は典型的に、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％、又は更に例えば１０．０％である。

架橋剤
本開示のフィルムは、１つ又は２つ以上の架橋剤を含む。代表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。

いくつかの代表的な熱架橋剤としては、例えば、過酸化物が挙げられる。いくつかの代表的な過酸化物としてえは、例えば、ジアシル過酸化物（例えばジラウリルペルオキシド及びジデカノイルペルオキシド）、アルキルペルエステル（例えばｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート）、ペルケタル（例えば１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン又は１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン）、ジアルキル過酸化物（例えば、ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペルオキシド及びジクミルペルオキシド）、Ｃラジカル供与体（例えば、３，４−ジメチル−３，４−ジフェニルヘキサン及び２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）、並びにアゾ化合物（例えば、２，２’−アゾジ（２−アセトキシプロパン））が挙げられる。他の代表的な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号に記述されているものが挙げられる。いくつかの代表的な市販の過酸化物としては、例えば、「ＬＵＰＥＲＯＸ ＴＢＥＣ」、「ＬＵＰＥＲＯＸ ２３１」、及び「ＬＵＰＥＲＯＸ Ｐ」が挙げられる。２つ又は３う以上の架橋剤の混合物も使用することができる。

架橋剤の量は可変であるが、その最小量は、望ましい架橋範囲を得るのに十分な量である。いくつかの実施形態において、フィルムには少なくとも約０．０５％含まれる。いくつかの実施形態において、フィルムには少なくとも約０．５％含まれる。いくつかの実施形態において、フィルムには少なくとも約１．０％含まれる。いくつかの実施形態において、フィルムには少なくとも約２．０％含まれる。いくつかの実施形態において、フィルムには少なくとも約５．０％含まれる。

可塑剤
本明細書に記述されるフィルムに使用するための好ましい可塑剤は、非一過性（non fugitive）であるもの、及び／又はフィルム内のポリマーを架橋させるものである。本明細書に記述されるフィルムに使用される可塑剤は、押し出し加工の処理速度を改善し、フィルム収縮を低減しながら、温度約１００℃〜２００℃での貯蔵弾性率（クリープ抵抗）を高め得る。好ましくはそのような可塑剤はまた、通常の取扱い時又は貯蔵温度で実質的に粘着性ではない。いくつかの例示的な実施形態において、この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、この可塑剤は粘着付与剤としての作用をもたらさない。

いくつかの例示的な実施形態において、この可塑剤は非極性である。本明細書で使用される用語「非極性可塑剤」とは、低結晶質エチレン／α−オレフィンポリマーの可塑性、流動率又は流動性を増加させる非極性添加物であり、ＡＳＴＭ Ｄ６４７４で測定される分子量が１０，０００未満であるものを意味する。本明細書で使用されるとき、非極性可塑剤には、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）などの一般的なポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）極性可塑剤、あるいは、トリメリエート、アジペート、セバケート、マレエート、シトレート、又はベンゾエートなどのその他の極性エステル可塑剤は含まれない。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、この非極性可塑剤は、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。

代表的な市販の非極性可塑剤には、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ，ＬＡ）から商標名「ＳＰＥＣＴＲＡＳＹＮ」として販売されているもの、Ｓｏｎｎｅｂｏｒｎ Ｒｅｆｉｎｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｂ．Ｖ．（Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から商標名「ＫＡＹＤＯＬ」ホワイトミネラルオイルとして販売されているもの、Ｉｎｅｏｓ Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ（Ｌｅａｇｕｅ Ｃｉｔｙ，ＴＸ）から「ＩＮＤＯＰＯＬ」ポリブテンとして販売されているもの、及び、Ｌｉｏｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ（Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ，ＬＡ）から「ＴＲＩＬＥＮＥ」エチレンプロピレン（ＥＰ）又はＥＰＤＭコポリマーとして販売されているものが挙げられる。

この非極性可塑剤は、Ｔｇが−５０℃未満であり得、例えば−５５℃未満、例えば−６５℃未満、例えば−７０℃未満、又は更に例えば−７５℃未満であり得る。この可塑剤は、ＤＳＣピーク融点が８０℃未満であり得、例えば６０℃未満、例えば４０℃未満、又は更に例えば２０℃未満であり得る。１つの実施形態において、この可塑剤は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的に使用されているもののような従来型の可塑剤は、実質的に含まれない。この段落に使用される用語「実質的に含まれない」とは、これらの化合物が意図的に組成物に添加されず、また存在する場合には、その含まれる量はフィルム組成物全体の０．５重量％未満であることを意味する。

特に、フタレート、アジペート、トリメリエートエステル、ポリエステル等の可塑剤、及び、例えば米国特許第３，３１８，８３５号、同第４，４０９，３４５号、国際特許第ＷＯ ０２／３１０４４ Ａｌ号、及び「ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＡＤＤＩＴＩＶＥＳ」４９９〜５０４（Ｇｅｏｆｆｒｅｙ Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ，ｅｄ．，Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ １９９８）に開示されているその他の官能基化可塑剤が、実質的に含まれない。

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
いくつかの例示的な実施形態において、本開示のフィルムは、助剤を含む。代表的な助剤は例えば、フリーラジカル架橋助剤（プロモーター又は共開始剤）を含む。そのような助剤の例としては、多官能基ビニルモノマー及びポリマー、トリアリルイソシアヌレート（isocyanuarate）、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、ポリオールのアクリレート及びメタクリレート、アリルアルコール誘導体、並びに低分子量ポリブタジエンが挙げられる。硫黄架橋プロモーターとしては、ベンゾチアジルジスルフィド、２−メルカプトベノチアゾール、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、このフィルムは更に、１つ又は２つ以上のＵＶ吸収剤を含む。ＵＶ吸収剤は光を吸収し、これによりポリマー材料及び／又はソーラーセルを保護することができる。いくつかの代表的な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、本発明のフィルムはＵＶ吸収剤を０．０１％含む。いくつかの例示的な実施形態において、本発明のフィルムはＵＶ吸収剤を０．１％含む。いくつかの例示的な実施形態において、本発明のフィルムはＵＶ吸収剤を０．５％含む。いくつかの例示的な実施形態において、本発明のフィルムはＵＶ吸収剤を１％含む。

ＵＶ吸収剤を含むフィルムは、「ＵＶカットオフ値」を有する。本明細書で使用される用語「ＵＶカットオフ値」は、フィルムの波長透過を指し、そのフィルムが特定の波長以下のＵＶ光のほぼ全部を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カットオフ値」を有する。かかるフィルムは、例えば、それぞれ、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つ又は２つ以上のヒンダードアミン光安定剤（「ＨＡＬＳ」）を含む。ＨＡＬＳは吸収剤ではなく光安定剤であり、ニトロキシラジカルを生成することによりラジカルを除去する。いくつかの実施形態において、ＵＶ吸収剤の代わりにＨＡＬＳを含めることにより、より多くの光エネルギーをソーラーセルに受け入れることができる。代表的なＨＡＬＳとしては、環状アミン、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。

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ＨＡＬＳを０．０１％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ＨＡＬＳを０．１％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ＨＡＬＳを０．５％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ＨＡＬＳを１％含む。

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、沈殿シリカ、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；焦げ防止剤；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）など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、成膜技術において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、このフィルムは接着剤として使用することができ、例えば熱及び圧力などの更なる加工プロセスにさらすことができる。いくつかの実施形態において、このフィルムは押し出し成形される。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、フィルムの形態で供給される。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、標準のマット仕上げを含む。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、剥離ライナー上に提供される。

いくつかの実施形態において、このフィルムは複数の層を含む。１つの例示的な実施例において、本開示のフィルムには３層以上が含まれる。この１つの例示的な実施例において、架橋剤、シラン、及び／又はポリオレフィンは異なる層内にある。例えば、架橋剤はほぼ又は完全に中央層内にあり得、ポリオレフィン及びシランは外側層にあり得る。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裏側シート及び／又は表側シートとして使用することができる。

本開示のフィルムはソーラーモジュールに使用することができる。ソーラーモジュールは、当該技術分野において既知の任意のタイプであり得る。いくつかの実施形態において、本明細書に記述されるフィルム又は組成物は、ソーラーモジュールの接着剤として使用することができる。そのような使用において、この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つの構成要素を組み立てて一緒に保持するのに使用されるため、「アセンブリ接着剤」と称することができる。

いくつかの例示的な実施形態において、例えば、フィルムがソーラーセル上にラミネートされる場合、ゲル含有量が低いフィルムは、ゲル含有量がより高いものに比べ、より高い温度で硬化するまでの間、より良い接着性と可撓性を提供できるため、ゲル含有量が低いことが望ましい可能性がある。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画は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１による測定値で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画は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１による測定値で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画は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−１１による測定値で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による測定値で少なくとも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による測定値で少なくとも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による測定値で少なくとも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による測定値で少なくとも７０％である。

本開示のフィルムは、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％の平均透過率％を有する。これにより、本開示のフィルム及び組成物を、表側封止材フィルムとして使用することが可能になる。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耐久性試験に曝露した後の、フィルムの平均％透過率が、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって少なくとも９０％超である。いくつかの実施形態において、このフィルムの縦方向収縮測定値は、可塑剤を含まないフィルムの縦方向収縮測定値よりも小さい。いくつかの実施形態において、このフィルムの１００℃で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、このフィルムの１５０℃で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。

本開示の封止材フィルム及び材料は、現在入手できる封止材フィルムに比べ、下記の利点のうち少なくともいくつかを実現することができる：光透過率、フィルム加工性、及び製造コストを維持又は改善する一方で、クリープ、収縮、黄変、腐食、及び剥離の発生を最小限に抑える。本開示の他の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るべきものではない。これらの実施例では、比率、割合及び比は全て、特に断らない限り重量に基づいたものである。

比較例１ ＆ ２（本明細書において「ＣＥ１」及び「ＣＥ２」と称される）、並びに実施例１〜３（本明細書において「ＥＸ１」、「ＥＸ２」及び「ＥＸ３」と称される）
表１に記載されている成分を予め混合し、室温で２４時間浸した。結果として得られた混合物をＢｒａｂｅｎｄｅｒ（モデルＥＰＬ Ｖ５５０２、Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．より販売）で１０分間２００℃で処理し、Ｃａｒｖｅｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃプレス機（モデル３９２５）を用いて１８ミル（０．４６ｍｍ）の厚さまでプレスした。

粘着性
同一の厚さ１８ｍｉｌ（０．４６ｍｍ）のフィルム２枚（例えば、ＣＥ１フィルム２枚、ＣＥ２フィルム２枚、ＥＸ１フィルム２枚、ＥＸ２フィルム２枚、及びＥＸ３フィルム２枚）を、手を使って軽い圧力で押し合わせ、互いにくっつくかどうかを判定した。フィルムが互いにくっついた場合、そのフィルムタイプを「粘着性」と見なした。比較例１（ＣＥ１）は粘着性であったが、他の例（ＣＥ２、ＥＸ１、ＥＸ２、及びＥＸ３）はいずれも粘着性ではなかった。

経時接着性試験
６インチ（１５．２ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）正方形のフロートガラスの両面をイソプロパノールでクリーニングし、乾燥させた。この正方形のフロートガラスは、スズ面（ＵＶ光下で淡く青色に光る）及び非スズ面を有していた。６平方インチ（３８．７ｃｍ^２）、厚さ１８ミル（０．４６ｍｍ）のフィルムサンプル（ＣＥ１、ＣＥ２、ＥＸ１、ＥＸ２、及びＥＸ３）を、上述のように形成された全形から切り出した。０．７５インチ（１．９１ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）の剥離ライナー片（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉから販売されている２ミル（０．０５ｍｍ）のポリエステル剥離ライナー）を、１辺を縁に揃えてガラスと封止材との間に配置し、「スターター」タブとしてつかみやすくした。ソーラー裏側シート（３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商標名「３Ｍ ＳＣＯＴＣＨＳＨＩＥＬＤ １７」で市販されている）の６インチ（１５．２ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）片を切り出し、フィルムサンプルの滑らかなＥＶＡ側に配置した。ＮＰＣ Ｇｒｏｕｐが販売する光起電性モジュールラミネーターＬＭ−５０ Ｘ ５０−Ｓにおいて、この構成体を１５０℃で１５分間ラミネートした。

このサンプルを、予め加熱・加湿した「ＣＡＳＣＡＤＥ ＳＥ−１０００−６−６」環境チャンバ（Ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｎ（Ｈｏｌｌａｎｄ，ＭＩ）から市販）内に入れ、１２０時間後に取り出した。

このサンプルを、半インチ（１．３ｃｍ）幅のストリップに切断した。ＡＳＴＭ Ｄ６８６２−０４に従って、引張り速度は毎分６インチ（毎分１５．２ｃｍ）で、「ＭＴＳ ＩＮＳＩＧＨＴ」１０ｋＮ延長長さモデル（ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｅｄｅｎ Ｐｒａｒｉｅ，ＭＮ）から市販）を用い、９０度剥離試験を実施した。同じものを実施し、平均の接着性を算出した。結果を表２に示す。

表２に使用されている、不等号「＞」に続く数値は、その値で裏側シートの引張り伸び破断が起こったが、ガラスに対する封止材接着はその値でも無傷であったことを示す。よって、この経時接着性試験結果は、少なくともこの不等号に続く数値と同じだけ高く、おそらくはこの数値よりも高いと思われることが、結論づけられる。これに対して、数値のみ（例えばＣＥ１及びＣＥ２の７２及び９７）は、ガラスと封止材の間の接着が、まさにその数値で破断したことを示す。したがって、表２は、本開示の代表的なフィルム及び組成物が、従来技術のフィルム及び組成物に比較して、強化された接着性を呈することを示している。

言及された全ての参照は、参照により本明細書に組み込まれる。

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例が開示されている。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。上記の実施例及び他の実施例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例で実施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、本出願の範囲は、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 (48)

1. 光起電性ソーラーモジュールに使用することができるフィルムであって、
   ５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーと、
   ５０℃超のＤＳＣピーク融点を有する第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーと、
   シランと、
   １つ又は２つ以上の架橋剤と、を含む、フィルム。
2. 前記シランが不飽和アルコキシシランである、請求項１に記載のフィルム。
3. 前記シランがアクリル性アルコキシシランである、請求項１又は２に記載のフィルム。
4. 前記不飽和アルコキシシランがアクリル性アルコキシシランである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム。
5. 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１〜４のいずれか一項に記載のフィルム。
6. 前記１つ又は２つ以上の架橋剤が、熱硬化剤及び光硬化剤のうち１つである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム。
7. 前記架橋剤が熱硬化剤である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルム。
8. 前記熱硬化剤が過酸化物である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルム。
9. 前記低結晶質エチレン／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１〜８のいずれか一項に記載のフィルム。
10. 前記第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、４５℃未満のＤＳＣピーク融点を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルム。
11. 前記第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、６０℃超のＤＳＣピーク融点を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィルム。
12. 前記第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、７０℃超のＤＳＣピーク融点を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルム。
13. 助剤を、更に含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフィルム。
14. 追加の樹脂、を更に含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフィルム。
15. 前記第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、ブテンα−オレフィンであり、かつ前記第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、オクテンα−オレフィンである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のフィルム。
16. 前記フィルムが、前記第１及び第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを７０重量％超含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のフィルム。
17. 前記フィルムが、２０％未満のゲル分画を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のフィルム。
18. 前記フィルムが、５％未満のゲル分画を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のフィルム。
19. 前記フィルムが複数の層を含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のフィルム。
20. １０００時間の「８５／８５耐久性試験」に曝露した後の％Ｔが、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のフィルム。
21. 前記フィルムの接着性が、１２０時間の８５／８５耐久試験による試験で１００Ｎ／ｃｍ超である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のフィルム。
22. 前記縦方向（machine direction）の収縮が１０％未満である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のフィルム。
23. 光起電ソーラーモジュールに使用することができるフィルムであって、
    ５０℃以下のＤＳＣピーク融点を有する第１ポリオレフィンと、
    ５０℃超のＤＳＣピーク融点を有する第２ポリオレフィンと、
    シランと、
    １つ又は２つ以上の架橋剤と、を含み、
    １０００時間の「８５／８５耐久性試験」に曝露した後の光透過率パーセントが、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％である、フィルム。
24. 前記第１及び第２ポリオレフィンのうち少なくとも１つが、エチレン／α−オレフィンコポリマーである、請求項２３に記載のフィルム。
25. 前記第１及び第２ポリオレフィンのうち少なくとも１つが、低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーである、請求項２３又は２４のいずれか一項に記載のフィルム。
26. 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２４又は２５に記載のフィルム。
27. 前記シランが、不飽和アルコキシシランである、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載のフィルム。
28. 前記シランがアクリル性アルコキシシランである、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載のフィルム。
29. 前記不飽和アルコキシシランが、アクリル性アルコキシシランである、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載のフィルム。
30. 前記１つ又は２つ以上の架橋剤が、熱硬化剤及び光硬化剤のうち１つである、請求項２３〜２９のいずれか一項に記載のフィルム。
31. 前記架橋剤が熱硬化剤である、請求項２３〜３０のいずれか一項に記載のフィルム。
32. 前記熱硬化剤が過酸化物である、請求項２３〜３１のいずれか一項に記載のフィルム。
33. 前記第１及び第２ポリオレフィンのうち少なくとも１つが、ブテンα−オレフィンである、請求項２３〜３２のいずれか一項に記載のフィルム。
34. 前記第１ポリオレフィンが、４５℃未満のＤＳＣピーク融点を有する、請求項２３〜３３のいずれか一項に記載のフィルム。
35. 前記第２ポリオレフィンが、６０℃超のＤＳＣピーク融点を有する、請求項２３〜３４のいずれか一項に記載のフィルム。
36. 前記第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、７０℃超のＤＳＣピーク融点を有する、請求項２３〜３５のいずれか一項に記載のフィルム。
37. 助剤、を更に含む、請求項２３〜３６のいずれか一項に記載のフィルム。
38. 追加の樹脂、を更に含む、請求項２３〜３７のいずれか一項に記載のフィルム。
39. 前記第１低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、ブテンα−オレフィンであり、かつ前記第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーが、オクテンα−オレフィンである、請求項２３〜３８のいずれか一項に記載のフィルム。
40. 前記フィルムが、前記第１及び第２低結晶質エチレン／α−オレフィンコポリマーを７０重量％超含む、請求項２３〜３９のいずれか一項に記載のフィルム。
41. 前記フィルムが、２０％未満のゲル分画を有する、請求項２３〜４０のいずれか一項に記載のフィルム。
42. 前記フィルムが、５％未満のゲル分画を有する、請求項２３〜４１のいずれか一項に記載のフィルム。
43. 前記フィルムが複数の層を含む、請求項２３〜４２のいずれか一項に記載のフィルム。
44. １０００時間の「８５／８５耐久性試験」に曝露した後の％Ｔが、波長範囲４００〜１１００ｎｍにわたって平均で少なくとも９０％である、請求項２３〜４３のいずれか一項に記載のフィルム。
45. 前記フィルムの接着性が、１２０時間の８５／８５耐久試験による試験で１００Ｎ／ｃｍ超である、請求項２３〜４４のいずれか一項に記載のフィルム。
46. 前記縦方向（machine direction）の収縮が１０％未満である、請求項２３〜４５のいずれか一項に記載のフィルム。
47. ソーラーセルモジュール内における、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のフィルム。
48. ソーラーセルモジュール内における、請求項２３〜４６のいずれか一項に記載のフィルム。

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