JP2018110161A - 太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート、及び、それを用いてなる太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの薄型化と製造コスト低減に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートであって、太陽電池モジュールとしての一体化時に優れた密着耐久性を発揮することにより、太陽電池モジュールの長期信頼性の向上に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートを提供すること。
【解決手段】封止材層１と裏面保護層２とが積層されてなる、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート１０において、封止材層１を多層構造とし、少なくともコア層１１及び第１スキン層１２は、シラン変性ポリエチレンを含有し、第１スキン層１２は、コア層１１よりも前記シラン変性ポリエチレンの含有量比が大きく、第２スキン層１３は、シラン変性ポリエチレンを含有しないか、或いは、シラン変性ポリエチレンをコア層１１よりも小さい含有量比で含有する、封止材一体型裏面保護シート１０とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート、及び、それを用いてなる太陽電池モジュールに関する。

従来、太陽電池モジュールの層構成は、図４に示す太陽電池モジュール１００Ａの層構成が一般的である。即ち、受光面側から、透明前面基板５、受光面側封止材シート４、太陽電池素子３、非受光面側封止材シート６及び裏面保護シート７が順に積層された構成である。

太陽電池モジュールを構成する上記の各部材のうち、封止材シートとしては、透明性や施工性、製造コスト他等の観点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）かなる樹脂シートが汎用的に用いられていた。しかしながら、ＥＶＡ樹脂は、長期間の使用に伴って徐々に分解する傾向があり、太陽電池モジュールの内部で劣化して強度が低下したり、太陽電池素子に影響を与える酢酸ガスを発生させたりする可能性がある。このため、ＥＶＡ樹脂の代わりに、近年においては、ポリオレフィン系の樹脂を使用した太陽電池モジュール用の封止材シートが提案されており、その需要が拡大している。

一方で、太陽電池モジュールの最外層に保護層として配置される裏面保護シートとしては、フッ素系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂を用いた樹脂シートが広く用いられている。又、更には、これらのバリア性を有する樹脂シート等の各部材をドライラミネート法等によって積層した多層シートが用いられている。

そして、近年においては、太陽電池モジュールに対する意匠上の要請による薄型化や、製造工程の簡略化による生産性向上を目的として、上記の封止材シートと裏面保護シートとが、予め一体品として形成されている、封止材一体型裏面保護シートの開発も進んでいる（特許文献１参照）。

この封止材一体型裏面保護シートは、例えば図３における封止材一体型裏面保護シート１０のように、太陽電池モジュール１００において、太陽電池モジュールの非受光面側に配置されて用いられ、太陽電池モジュールの薄型化や生産性の向上に寄与する。

一方、封止材一体型裏面保護シート１０（図２参照）を構成する封止材層１は、太陽電池素子３及び封止材一体型裏面保護シート１０を構成する裏面保護層２に対面する態様で積層されており、この封止材層１には、両部材との間の密着性と過酷な環境での長期使用に耐えうる密着耐久性が求められる。

そこで、このような封止材層１を構成するポリエチレン系の封止材シートの金属やガラスに対する密着性を向上させるために、ベース樹脂に一定量のシラン変性ポリエチレンを含有させることが広く行われている。

一方、封止材一体型裏面保護シートの封止材層を構成するポリエチレン系の封止材シートと、裏面保護層を形成するポリエステル系の裏面保護シートとの間の十分な密着性を担保するためには、封止材シートの裏面保護シート側の表面にコロナ処理を行うことが必須である。しかし、封止材シートの各層に上記のようにシラン変性ポリエチレンが含有されている場合、コロナ処理によって水が発生し、封止材シートの密着耐久性を低下させてしまうという問題があった。

特開２０１２−８４８４２号公報

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールの薄型化と製造コスト低減に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートであって、封止材一体型裏面保護シートの各層間における密着耐久性、及び、太陽電池モジュールとしての一体化時における太陽電池素子の電極等、金属製の部材を含む他の構成部材との間における密着耐久性とのいずれについても優れたものであることにより、太陽電池モジュールの長期信頼性を向上させる封止材一体型裏面保護シートを提供することを課題とする。

本発明者らは、封止材一体型裏面保護シートを構成する封止材層を第１スキン層−コア層−第２スキンの３層構造とし、コア層には耐熱性を向上させるために高融点成分としてポリプロピレンを添加し、密着性成分たるシラン変性ポリエチレンについては、封止材層側の最表面の層とする第１スキン層にのみ添加し、更には、コア層と第２スキン層とのベース樹脂の密度を同密度に揃える層構成とすることにより、上記課題を解決できることに想到し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１） ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材層とポリエステル系樹脂をベース樹脂とする裏面保護層とが積層されてなる、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートであって、前記封止材層は、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とするコア層と、前記コア層のベース樹脂よりも密度が低いポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、前記封止材一体型裏面保護シートにおける前記封止材層側の最表面に配置されている第１スキン層と、前記コア層のベース樹脂と密度が等しいポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、前記裏面保護層との界面側に配置されている第２スキン層と、を含んでなる多層構造を有し、前記コア層は、該コア層の全樹脂成分中に５質量％以上４０質量％以下のポリプロピレンを含有し、前記第１スキン層は、低密度ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物をグラフト重合したシラン変性ポリエチレンを含有し、前記コア層及び前記第２スキン層は、前記シラン変性ポリエチレンを含有しない、封止材一体型裏面保護シート。

（２） 前記第１スキン層の全樹脂成分中の重合シラン量が、３００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下である、（１）に記載の封止材一体型裏面保護シート。

（３） 前記コア層は白色顔料を含有し、前記第１スキン層及び第２スキン層は白色顔料を含まない、（１）又は（２）に記載の封止材一体型裏面保護シート。

（４） 前記裏面保護層が、ポリエチレンテレフタレート層及び／又は耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート層を含んで構成されている（１）から（３）のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シート。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シートが、太陽電池素子の非受光面側に前記第１スキン層が対面する態様で、積層されている太陽電池モジュール。

本発明によれば、太陽電池モジュールの薄型化と製造コスト低減に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートであって、封止材一体型裏面保護シートの各層間における密着耐久性、及び、太陽電池モジュールとしての一体化時における太陽電池素子の電極等、金属製の部材を含む他の構成部材との間における密着耐久性とのいずれについても優れたものであることにより、太陽電池モジュールの長期信頼性を向上させる封止材一体型裏面保護シートを提供することができる。

本発明の封止材一体型裏面保護シートを構成する封止材層の層構成の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の封止材一体型裏面保護シートの層構成の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の封止材一体型裏面保護シートを用いてなる太陽電池モジュールの層構成の概略を模式的に示す断面図である。 従来の一般的な太陽電池モジュールの層構成の一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の封止材一体型裏面保護シート、及び、それを用いた太陽電池モジュールの詳細について説明する。本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。

＜封止材一体型裏面保護シート＞
図２に示す通り、本発明の太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート１０は、主として太陽電池素子を太陽電池モジュール外部からの衝撃から保護する機能を果たす封止材層１と、主として太陽電池モジュール外部からの水分等の侵入を阻止するバリア性を有する裏面保護層２とが、積層一体化されてなる多層シートである。封止材層１と裏面保護層２はいずれも各種の樹脂シート等により構成されるが、それぞれ求められる機能が異なるため、通常はそれぞれ異なる材料樹脂により構成される。そしてこれらの異なる樹脂からなる各樹脂層は、通常、接着剤を用いたドライラミネート法によって積層一体化される。

そして、太陽電池モジュールとしての一体化工程に先駆けて予め一体化された封止材一体型裏面保護シート１０は、図３に示すように、太陽電池モジュール１００において、太陽電池素子３の非受光面側に積層されて太陽電池モジュールを構成する。又、封止材一体型裏面保護シート１０は、太陽電池モジュール１００において、封止材層１を太陽電池素子３の非受光面側に対面させる態様で配置される。

封止材一体型裏面保護シート１０の厚さは、以下に詳細を説明する封止材層１、裏面保護層２を含む総厚さが、２５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。

［封止材層］
図１に示す通り、封止材一体型裏面保護シート１０を構成する封止材層１は、コア層１１とコア層１１の両面に配置される第１スキン層１２及び第２スキン層１３とを含んでなる多層構造を有する。

図２に示す通り、第１スキン層１２は、封止材一体型裏面保護シート１０における封止材層１の側の最表面に配置される。一方、第２スキン層１３は、封止材一体型裏面保護シート１０における裏面保護層２と封止材層１との界面側に配置される。

封止材一体型裏面保護シート１０の封止材層１を、以下に説明するそれぞれ各層用に最適化した樹脂組成物を用いて形成することにより、太陽電池モジュールの封止材層に求められる耐熱性や柔軟性等の一般的な要求物性を保持したまま、封止材一体型裏面保護シート１０としての各層間の密着耐久性や、太陽電池モジュール１００としての一体化時における他の構成部材との間の密着耐久性を向上させて、太陽電池モジュールの長期信頼性の向上に寄与することができる。

封止材層１のコア層と第１スキン層１２及び第２スキン層１３は、それぞれ所定の密度範囲にあるポリエチレンをベース樹脂とする封止材組成物によって形成される。

コア層１１は、密度０．８９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９３０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは、密度０．９００ｇ／ｃｍ^３以上０．９２０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とするコア層用の封止材組成物によって形成される。

第１スキン層１２は、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９１０ｇ／ｃｍ^３未満、より好ましくは、密度０．８９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９００ｇ／ｃｍ^３以下であって、尚且つ、コア層用の封止材組成物のベース樹脂よりも密度の低いポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする第１スキン層用の封止材組成物によって形成される。

第２スキン層１３は、密度０．８９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９３０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは、密度０．９００ｇ／ｃｍ^３以上０．９２０ｇ／ｃｍ^３以下であって、尚且つ、コア層用の封止材組成物のベース樹脂と同密度のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする第２スキン層用の封止材組成物によって形成される。

封止材層１各層の密度を上記範囲に調整することにより、耐熱性、柔軟性、及び密着耐久性をバランスよく兼ね備える多層の封止材層とすることができる。

又、封止材層１は、第１スキン層１２に、シラン変性ポリエチレン、即ち、低密度ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物をグラフト重合した密着性樹脂成分を含有する。一方で、封止材層１は、コア層１１及び第２スキン層１３には、シラン変性ポリエチレンを含有しない。つまり、封止材層１は、スキン／コア／スキンの３層構造において、一方のスキン層（第１スキン層１２）のみにシラン変性ポリエチレンが偏在する構成とされている。

ここで、多層の樹脂シートにおいて、特に密着性の強化が必要な層が一方の表面層に特定されている場合には、当該一方の表面層のみにシラン変性ポリエチレンを偏在させる対応が考えられる。しかし、スキン／コア／スキンの３層構成の多層シートにおいて、一方のスキン層にのみ多量のシラン変性ポリエチレンが含有される層構成とした場合には、層間での層強度差が拡大して、層強度が弱い側の層内部における凝集破壊が発生しやすくなってしまうことが本発明者らの研究によって明らかになっている。これは、層強度が弱い層が強い層によって強く引っ張られてしまうため、弱い層の内部にて凝集破壊が起こりやすくなってしまうためであると考えられる。

そこで、封止材一体型裏面保護シート１０の封止材層１においては、いずれもシラン変性ポリエチレンを含有しない、コア層１１のベース樹脂と、第２スキン層のベース樹脂の密度を、同一の密度に最適化調整した。このような本発明特有の層構成によって、封止材層１においては、第１スキン層１２に密着成分を偏在させて、太陽電池モジュールを構成する他の積層部材に対する密着耐久性を十分に向上させる一方で、同時にコア層１１と第２スキン層との間の密着性も適切に向上させて、上述した各層間の層強度差の拡大に起因する凝集破壊の発生が適切に抑制されている。このようにして、封止材一体型裏面保護シート１０は、ガラスや金属製の他の積層部材との間の密着耐久性と、封止材一体型裏面保護シート１０自体の層間の密着耐久性とを高い水準で両立させている。

封止材層１においては、太陽電池素子３との密着耐久性が求められる第１スキン層１２に適量のシラン変性ポリエチレンを偏在させることにより、第１スキン層１２の対面する部材に対する密着性と密着耐久性を極めて好ましい程度にまで向上させることができる。

又、通常、コロナ処理が必須である裏面保護層側の界面に接する第２スキン層１３には、シラン変性ポリエチレンを含有させないことで、当該界面におけるコロナ処理の影響で生じる水の発生を防いで、当該界面における第２スキン層１３と裏面保護層２との密着耐久性の低下を回避することもできる。封止材一体型裏面保護シート１０においては、当該界面を形成する第２スキン層１３又はこれと対面する裏面保護層２の表面の少なくともいずれかにコロナ処理が施されている。コロナ処理とは、樹脂基材にコロナ放電を照射させることでその表面に極性基を導入して密着性能を向上させる方法である。

封止材層１の第１スキン層１２を形成する第１スキン層用の封止材組成物中における重合シラン量は、３００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、好ましくは、３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下、より好ましくは、３００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である。

尚、封止材層１のコア層１１と第１スキン層１２及び第２スキン層１３を形成する封止材組成物は、それぞれ所定の融点範囲にあるポリエチレンをベース樹脂とすることが好ましい。コア層用の封止材組成物は、融点１００℃以上１１５℃以下の低密度ポリエチレンをベース樹脂とすることが好ましい。第１スキン層用の封止材組成物は、融点８０℃以上１００℃未満の低密度ポリエチレンをベース樹脂とすることが好ましい。又、上記融点範囲内において、コア層１１と第１スキン層１２を形成する封止材組成物のベース樹脂の融点の差が２０℃以下の範囲となるように樹脂組成を調整することが更に好ましい。第２スキン層用の封止材組成物は、融点１００℃以上１１５℃以下であってコア層用の封止材組成物のベース樹脂と同融点の低密度ポリエチレンをベース樹脂とすることが好ましい。

各層の融点範囲を上記範囲に調整することにより、封止材一体型裏面保護シート１０の加熱加工時に封止材層１の各層間の収縮応力の差異に起因して起こるシワの発生を低減して、太陽電池モジュール１００の生産性や品質安定性の向上に寄与することができる。

尚、本明細書において、封止材層の各層等を構成する樹脂の融点とは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定して得ることができる樹脂の融点のことを言う。ＤＳＣ曲線の谷のピークが複数存在する場合は、そのうちのピーク面積が最も大きいピークが示す融点のことを、当該樹脂の融点と言うものとする。

封止材層１の厚さは、２００μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましく、２５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。厚さが２００μｍ以上であれば、十分に上記の耐熱性他、諸々の要求物性を保持することができる。尚、第１スキン層１２及び第２スキン層１３がコア層１１の両面に積層されてなる三層構造の封止材層１における、各層の厚さ比は、スキン：コア：スキンの厚さ比において、１：３：１〜１：３０：１の範囲であることが好ましい。

［コア層］
コア層１１は、封止材層１に、主として、耐熱性や適度な剛性を付与する機能を有する。コア層１１は、低密度ポリエチレンをベース樹脂とするコア層用の封止材組成物からなる。そして、コア層１１には、後述の第１スキン層１２と異なり、シラン変性ポリエチレンは含有されない。そしてコア層用の封止材組成物は、所定の含有量比の範囲内でポリプロピレンを含有する。

コア層１１の厚さは、一例として、１００μｍ以上２４０μｍ以下が挙げられ、特に限定されない。コア層１１の厚さが１００μｍ以上であることにより、封止材層１に、良好な寸法安定性を付与することがでる。又、コア層１１の厚さが２４０μｍ以下であることにより、封止材層１に、ラミネート加工時のシート搬送適性を付与することができる。

（コア層用の封止材組成物）
コア層１１を形成するコア層用の封止材組成物は、密度０．９１０ｇ／ｃｍ^３以上０．９５０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする。この低密度ポリエチレン系樹脂のコア層用の封止材組成物の全樹脂成分中における含有量比は、６０質量％以上９５質量％以下であればよく、好ましくは７５質量％以上８５質量％以下である。そして、このベース樹脂の融点は上述の通り１００℃以上１１５℃以下の範囲とすることが好ましい。尚、本発明に用いる樹脂組成物中の各樹脂の含有量比は、例えば、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）やＩＲ（赤外分光法）で検出されるピーク比等から分析することができる。

コア層用の封止材組成物は、全樹脂成分中の含有量比において、ポリプロピレンを、５質量％以上４０質量％以下含有する。低密度ポリエチレンをベース樹脂とするコア層１１に適量のポリプロピレンを添加することにより、優れた耐熱性及び優れた寸法安定性を付与する層とすることができる。

コア層用の封止材組成物に上記の所定量範囲で含有させるポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン（ホモＰＰ）樹脂を用いることがより好ましい。ホモＰＰは、ポリプロピレン単体のみからなる重合体であり結晶性が高いため、ブロックＰＰやランダムＰＰと比較して、更に高い剛性を有する。これをコア層用の封止材組成物への添加樹脂として用いることにより、封止材層１の寸法安定性を更に高めることができる。又、ホモＰＰの２３０℃におけるＭＦＲは、５ｇ／１０分以上１２５ｇ／１０分以下であることが好ましい。上記ＭＦＲが５ｇ／１０分未満であると、分子量が大きくなり剛性が高くなりすぎて、封止材層１の好ましい十分な柔軟性が第１スキン層１２及び第２スキン層１３の物性によっても担保できなくなる。又、上記ＭＦＲが１２５ｇ／１０分を超えると、加熱時の流動性が十分に抑制されず、封止材層１に、上記のように耐熱性及び寸法安定性を十分に付与することが出来ない。尚、本明細書における「ＭＦＲ」とは、他に特段の断りのない限り、ＪＩＳ７２１０に準じて測定した１９０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるＭＦＲの値（但し、ポリプロピレン樹脂のＭＦＲについては、同、２３０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるＭＦＲの値）のことを言うものとする。

但し、ポリプロピレンは、上記のいずれの構造体であっても、ベース樹脂とする低密度ポリエチレンよりも遙かに高い剛性を有する。よって、例えば、上記の適切な添加量範囲を超えて、４０質量％を超えるポリプロピレンをコア層用の封止材組成物に添加した場合には、コア層１１においてポリプロピレンの物性が過剰に優位となり、封止材層１全体としての好ましい柔軟性が第１スキン層１２及び第２スキン層１３の物性によっても担保できなくなる。そこで、ポリプロピレンをコア層用の封止材組成物においても上記範囲内で限定的に添加することが好ましい。上記含有量範囲、即ち、全樹脂成分中の含有量比において５質量％以上４０質量％以下の範囲で、コア層１１にポリプロピレンを混合することにより、封止材シートを４００μｍ以下の薄型のシートとした場合においても良好な耐熱性を封止材層１に備えさせることができる。

尚、上記において説明した、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材組成物の全樹脂成分中におけるポリプロピレンの含有量比は、当該封止材組成物からなる封止材の測定によってもこれを算出し特定することが可能である。測定・算出方法の一例としては、透過マクロ法により測定（使用する測定機器として、例えば、日本分光社製「ＦＴ／ＩＲ−６００」等）して得たＩＲのピーク強度比から算出する方法を挙げることができる。

［第１スキン層］
第１スキン層１２は、太陽電池モジュール１００において、太陽電池素子３の非受光面側の表面及び受光面側封止材シート４との密着面となる。第１スキン層１２は、主として、太陽電池モジュール１００を構成する他の部材との間の密着耐久性の向上に寄与する層であり、併せて、太陽電池モジュールとしての一体化時における他の構成部材の凹凸への追従性（以下「モールディング特性」と言う）の向上に寄与する層である。

（第１スキン層用の封止材組成物）
第１スキン層１２を形成する第１スキン層用の封止材組成物は、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９１０ｇ／ｃｍ^３未満の低密度ポリエチレンをベース樹脂とする。この低密度ポリエチレン系樹脂の第１スキン層用の封止材組成物の全樹脂成分中における含有量比は８０質量％以上１００質量％以下であればよく、好ましくは９８質量％以上１００質量％以下である。そして、このベース樹脂の融点は上述の通り融点８０℃以上１００℃未満の範囲であることが好ましい。

第１スキン層用の封止材組成物は、後述のコア層用の封止材組成物と異なり、ポリプロピレンを実質的に含有せず、コア層用の封止材組成物のベース樹脂よりも密度が低い低密度ポリエチレンをベース樹脂とする。尚、本発明における「ポリプロピレンは実質的に含有しない」とは、例えば、コア層に添加された樹脂由来のポリプロピレンが、スキン層に極微量含浸していて、これが検出されたとしても、本発明の技術思想上、「ポリプロピレンは実質的に含有しない」ものとみなすという意味である。上記の極微量とは、例えばスキン層中の含有量比で、０．１質量％未満が目安である。

第１スキン層用の封止材組成物には、シラン変性ポリエチレンが、所定の割合で含有されている。シラン変性ポリエチレンは、主鎖となる直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなるものである。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、封止材層１の密着性を更に向上させることができる。

第１スキン層用の封止材組成物におけるエチレン性不飽和シラン化合物量は、第１スキン層の前記封止材組成物中における重合シラン量が、３００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、好ましくは、３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下、より好ましくは、３００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である。エチレン性不飽和シラン化合物の量が多い場合には、機械的強度及び耐熱性等に優れるが、例えば、エチレン性不飽和シラン化合物量が２０００ｐｐｍを超えるような場合には、含量が過度となり、引っ張り伸び及び熱融着性等に劣る傾向にある。尚、封止材各層における重合シラン量は、例えば、ＩＣＰ発光分析等で各層中の元素を定量することによって、樹脂成分中の存在量を特定することができる。

シラン変性ポリエチレンは、例えば、特開２００３−４６１０５号公報に記載されている方法で製造でき、当該樹脂を太陽電池モジュール用の封止材組成物の成分として使用することにより、強度、耐久性等に優れ、且つ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、安定的に、低コストで、種々の用途に適する太陽電池モジュールを製造しうる。

直鎖低密度ポリエチレンとグラフト重合させるエチレン性不飽和シラン化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリカルボキシシランより選択される１種以上を使用することができる。

［第２スキン層］
第２スキン層１３は、封止材一体型裏面保護シート１０を形成する際に封止材層１と裏面保護層２との密着面となる。

（第２スキン層用の封止材組成物）
第２スキン層１３を形成する第２スキン層用の封止材組成物は、密度０．９１０ｇ／ｃｍ^３以上０．９５０ｇ／ｃｍ^３以下であって、コア層用の封止材組成物のベース樹脂と同密度の低密度ポリエチレンをベース樹脂とする。この低密度ポリエチレン系樹脂のスキン層用の封止材組成物の全樹脂成分中における含有量比は８０質量％以上１００質量％以下であればよく、好ましくは９８質量％以上１００質量％以下である。そして、このベース樹脂の融点もコア層用の封止材組成物のベース樹脂と同温度であることが好ましい。

第２スキン層用の封止材組成物は、コア層用の封止材組成物と異なり、ポリプロピレンを実質的に含有しない。又、第２スキン層用の封止材組成物は、第１スキン層用の封止材組成物と異なり、シラン変性ポリエチレンを実質的に含有しない。

（その他の成分）
コア層用の封止材組成物、第１スキン層用の封止材組成物、及び、第２スキン層用の封止材組成物には、いずれも、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、封止材層１に、耐候性を付与するための各種の耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ封止材組成物中に０．００１質量％以上５質量％以下の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、封止材層１に、長期に亘る安定した機械強度の向上や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。

［裏面保護層］
封止材一体型裏面保護シート１０を構成する裏面保護層２は、バリア性を備える樹脂からなる単層の樹脂層として形成することができる。或いは、封止材一体型裏面保護シート１０を構成する裏面保護層２は、単層の樹脂層とその他の層とが積層されて構成される、バリア性を有する多層構造の層としても形成することもできる。

裏面保護層２を形成する材料樹脂としては、従来、太陽電池モジュール用の裏面保護シートとして用いられてきた各種の樹脂を用いることができる。裏面保護層２を形成する樹脂シートとしては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、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等のポリエステル系樹脂を用いることができる。これらの中でも、絶縁性能、機械強度、コスト、透明性等の物性及び経済性の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を好ましく用いることができる。尚、上記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の融点は２６０℃程度であり、その他のポリエステル系樹脂についても融点は２２０℃〜２８０℃程度の範囲にある。いずれも封止材層１を形成するオレフィン系樹脂よりは十分に高い融点であり、一般的な太陽電池モジュールの製造時の加熱温度（１５０℃以下）によっては溶融しない高融点の樹脂である。

裏面保護層２が多層構造である場合の層構成については、機械強度や水蒸気バリア性向上、及び経済性への配慮という観点から、封止材層と対向する内層側の層をＰＥＴで形成し、最外層側に露出する外層側の層２２を耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート（耐加水分解性ＰＥＴ）で形成し、これらの各層を接着剤層を介して一体化した構成を特に好ましい層構成の具体例として挙げることができる。

裏面保護層２の厚さは、特に限定されないが、裏面保護層２に要求される水蒸気のバリア性等の物性を維持することできる範囲で、封止材一体型裏面保護シート１０に要求される厚さを考慮して適宜決定すればよい。裏面保護層２の厚さは、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以上２５０μｍ以下であることがより好ましい。裏面保護層２の厚さが２５μｍ以上であることにより、封止材一体型裏面保護シート１０に好ましい耐久性、耐候性を付与することができる。

又、上述の通り、裏面保護層２における封止材層との界面側の表面には密着性を向上するための表面処理としてコロナ処理が行われていてもよい。

［封止材一体型裏面保護シートの製造方法］
本発明の封止材一体型裏面保護シートの製造方法について説明する。封止材一体型裏面保護シート１０は、裏面保護層２を形成する裏面保護シートを形成する「裏面保護シート形成工程」と、封止材層１を形成する封止材シートを形成する「封止材シート形成工程」と、裏面保護層シートに封止材シートを積層して一体化する「一体化工程」と、を経ることによって製造することができる。

（裏面保護シート形成工程）
裏面保護層シートは、上記において説明したＰＥＴ等の樹脂材料を、押し出し法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法、その他の成膜化法等により成膜することにより形成することができる。尚、裏面保護層２は、本発明の効果を害さない範囲で、上記樹脂材料の他に顔料等のその他の添加物を含むシートからなるものであってもよい。

（封止材シート形成工程）
封止材層シートは、上述のスキン層用の封止材組成物とコア層用の封止材組成物とを、公知の共押出し法により一体成形して多層シート化することにより形成することができる。

（一体化工程）
封止材層１を構成する封止材シートと、裏面保護層２を構成する裏面保護シートと、及び必要に応じて同様の方法によって形成したその他の層を形成するシートとを適宜積層して、更に一体化することにより、本発明の封止材一体型裏面保護シート１０を得ることができる。各シートの一体化は従来公知のドライラミネート法によることができる。ラミネート接着剤は従来公知のものが利用でき特に限定されず、ウレタン系、エポキシ系等の主剤と硬化剤とからなる２液硬化型のドライラミネート接着剤等が適宜使用可能である。尚、この一体化工程は、押出しコートラミネート法や、その応用形態であるサンドイッチラミネート法によることもできる。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の封止材一体型裏面保護シート１０を用いた太陽電池モジュール１００の基本構成について、図３を参照しながら説明する。太陽電池モジュール１００は、非受光面側から、封止材一体型裏面保護シート１０、太陽電池素子３、受光面側封止材シート４、受光面側の最外層に配置される透明前面基板５が順に積層された構成である。封止材一体型裏面保護シート１０は、封止材層１が太陽電池素子３の非受光面側と対面する態様で配置される。

太陽電池モジュール１００に用いる太陽電池素子３としては、例えば、アモルファスシリコン型、結晶シリコン型、ＣｄＴｅ型、ＣＩＳ型、ＧａＡｓ型、その他、特に限定なく従来公知の様々な太陽電池素子を用いることができる。

太陽電池素子３の受光面側の表面を覆って配置される受光面側封止材シート４は、上記の通り、主として太陽電池素子３を外部衝撃から保護する機能を発揮する樹脂シートである。又、受光面側封止材シート４は太陽光線を高い透過率で透過させるために透明なシートであることが求められる。この受光面側封止材シート４を形成する樹脂基材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂を適宜用いることができる。

透明前面基板５は、一般にガラス製の基板である。透明前面基板５は、又、太陽電池モジュール１００の耐候性、耐衝撃性、耐久性を維持しつつ、且つ、太陽光線を高い透過率で透過させるものであればその他の部材であってもよい。

［太陽電池モジュールの製造方法］
太陽電池モジュール１００は、例えば、上記の透明前面基板５、受光面側封止材シート４、太陽電池素子３、及び封止材一体型裏面保護シート１０からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、１３０℃〜１８０℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、５〜２０分の範囲内が好ましく、特に８〜１５分の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュール１００を製造することができる。

以上、実施形態を示して本発明を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において、適宜変更を加えて実施することができる。

以下、実施例をもって本発明を更に具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜封止材シートの製造＞
下記の材料を用いて、上記（封止材シート形成工程）の欄に記載の製造方法により、実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートの封止材層を構成する封止材シートを作成した。

下記の材料をそれぞれ表１の組成（質量部）で混合したものを、それぞれの実施例、比較例の封止材シートのコア層用及びスキン層用の封止材組成物として使い分けた。そして、これらの封止材組成物を、φ３０ｍｍ押出し機、２００ｍｍ幅のＴダイスを有するシート成形機を用いて、押出し温度２１０℃、引き取り速度１．１ｍ／ｍｉｎでシート成型し、それらをスキン／コア／スキンの３層構成の封止材シートとした。各封止材シートの総厚さと各層の厚さは、いずれの封止材シートについても、各スキン層５０μｍ、コア層２００μｍ、層厚さ３００μｍとした。

封止材シートの材料として以下の原材料を使用した。
直鎖状低密度ポリエチレン１（ＬＬＤＰＥ、表中「ＰＥ１」と表記）：密度０．８９８ｇ／ｃｍ^３、融点９０℃の樹脂を、低密度のベース樹脂として用いた。
低密度ポリエチレン２（表中「ＰＥ２」と表記）：密度０．９１９ｇ／ｃｍ^３、融点１０５℃の樹脂を、高密度のベース樹脂として用いた
シラン変性ポリエチレン（表中「ＰＥＳｉ」と表記）：密度０．９００ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ１．１ｇ／１０分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）９８質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン２質量部と、ラジカル発生剤（反応触媒）としてのジクミルパーオキサイド０．１質量部と、を混合し、２００℃で溶融、混練して得た、密度０．９００ｇ／ｃｍ^３のシラン変性ポリエチレンを、ベース樹脂に添加する密着成分として用いた。
ポリプロピレン（ＰＰ、表中「ＰＰ」と表記）：ホモポリプロピレン、密度０．９００ｇ／ｃｍ^３、融点１５５℃、ＭＦＲ８．５ｇ／１０分（２３０℃）の樹脂を、ベース樹脂に添加する耐熱成分として用いた。
耐候安定剤：ＢＡＳＦ株式会社製、商品名Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２ＳＦ。全ての実施例、比較例のコア層及びスキン層用の各封止材組成物に、いずれも０．２質量部添加。
酸化防止剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６。全ての実施例、比較例のコア層及びスキン層用の各封止材組成物に、いずれも０．０５質量部添加。

上記実施例、比較例の各封止材シートの各層におけるポリエチレン系樹脂１００質量部に対する前記エチレン性不飽和シラン化合物のグラフト量（質量部）については、「Ｓｉグラフト量」として、表２に示した。

＜封止材一体型裏面保護シートの製造＞
上記各実施例、比較例の封止材シートと、表面にコロナ処理を施したＰＥＴフィルム（帝人デュポン社製、「Ｍｅｌｉｎｅｘ Ｓ」、厚さ１２５μｍ）と、を、従来公知のドライラミネート法で積層して各実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートを得た。但し比較例５については、上記ＰＥＴフィルムにコロナ処理を行わずに積層した。

＜評価例１：第１スキン層の金属密着性評価＞
［金属密着性試験］
１５ｍｍ幅にカットした実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートの封止材層を、第１スキン層を銅箔（７５ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３５ｍｍ）上に密着させて、下記真空加熱ラミネート条件（ａ）〜（ｄ）で、真空加熱ラミネータ処理を行い、それぞれの実施例、比較例について金属密着性評価用サンプルを得た。これらの各金属密着性評価用サンプルについて、下記の測定方法により密着強度を測定して金属密着性を評価した。測定は、上記の金属密着性評価用サンプルにおいて、銅箔上に密着している封止材シートを、剥離試験機（テンシロン万能試験機 ＲＴＦ−１１５０−Ｈ）にて垂直剥離（５０ｍｍ／ｍｉｎ）試験を行った。結果は「金属密着製」として表１に示す。評価基準は以下の通りとした。
（真空加熱ラミネート条件） （ａ）真空引き：６．０分
（ｂ）加圧（０ｋＰａ〜７０ｋＰａ）：１．５分
（ｃ）圧力保持（７０ｋＰａ）：１０．０分
（ｄ）温度１６５℃
（評価基準） Ａ：１５．０Ｎ／１５ｍｍ以上
Ｂ：１０．０Ｎ／１５ｍｍ以上１５．０Ｎ／１５ｍｍ未満
Ｃ：１０．０Ｎ／１５ｍｍ未満

＜評価例２：第２スキン層の接着性評価＞
１５ｍｍ幅にカットした実施例、比較例の封止材シートの第２スキン層を上記の裏面保護層用のＰＥＴフィルム（７５ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３５ｍｍ）上に向けて、アクリル系接着剤によるドライラミネーションによる接着を試みた。コロナ処理を行わなかった比較例５のみが、実用に耐えるレベルでの接着が不能であった。

＜評価例３：封止材層の耐久性評価＞
［耐久性試験］
本発明の封止材シートの耐光性を評価するために、評価例１で用いた封止材一体型裏面保護シート各試料について、ＪＩＳ Ｃ８９１７に準拠し、試験槽内温度８５℃、湿度８５％の条件下で「ダンプヒート試験」を行い、封止材層と裏面保護層の間に目視で視認可能な剥離が生じるまでの時間により耐久性を評価した。結果は「耐久性」として表１に示す。評価基準は以下の通りとした。
（評価基準） Ａ：２０００時間経過後に剥離発生せず
Ｂ：上記剥離発生までの時間が１０００時間以上２０００時間未満
Ｃ：上記剥離発生までの時間が１０００時間未満

＜評価例４：封止材一体型裏面保護シートのカール変形抑制の評価＞
［加熱変形試験］
本発明の封止材シートのカール変形抑制を評価するために、評価例１で用いた封止材一体型裏面保護シート各試料を１６ｃｍ角に切り出した試験片の中央部に１３ｃｍ角で対角線上に切り込みを入れ、６０℃Ｃオーブンで２４時間保管し、取り出し後の切り込み先端の高さを計測することにより封止材一体型裏面保護シートのカール変形抑制の優劣を評価した。結果は「カール抑制」として表１に示す。評価基準は以下の通りとした。
（評価基準） Ａ：切り込みの高さが２７ｍｍ未満
Ｂ：切り込みの高さが２７ｍｍ以上３１ｍｍ未満
Ｃ：切り込みの高さが３１ｍｍ以上

表１より、本発明の封止材一体型裏面保護シートは、太陽電池モジュールの薄型化と製造コスト低減に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートであって、生産性、品質安定性に優れ、太陽電池モジュールとしての一体化時に優れた密着耐久性を発揮することにより、太陽電池モジュールの長期信頼性の向上に寄与しうる封止材一体型裏面保護シートであることが分る。

１ 封止材層
１１ コア層
１２ 第１スキン層
１３ 第２スキン層
２、７ 裏面保護層
３ 太陽電池素子
４ 受光面側封止材シート
５ 透明前面基板
６ 非受光面側封止材シート
１０ 封止材一体型裏面保護シート
１００、１００Ａ 太陽電池モジュール

Claims (5)

1. ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材層とポリエステル系樹脂をベース樹脂とする裏面保護層とが積層されてなる、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートであって、
   前記封止材層は、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とするコア層と、
   前記コア層のベース樹脂よりも密度が低いポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、前記封止材一体型裏面保護シートにおける封止材層側の最表面に配置されている第１スキン層と、
   前記コア層のベース樹脂と密度が等しいポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、前記裏面保護層との界面側に配置されている第２スキン層と、を含んでなる多層構造を有し、
   前記コア層は、該コア層の全樹脂成分中に５質量％以上４０質量％以下のポリプロピレンを含有し、
   前記第１スキン層は、低密度ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物をグラフト重合したシラン変性ポリエチレンを含有し、
   前記コア層及び前記第２スキン層は、前記シラン変性ポリエチレンを含有しない、封止材一体型裏面保護シート。
2. 前記第１スキン層の全樹脂成分中の重合シラン量が、３００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の封止材一体型裏面保護シート。
3. 前記コア層は白色顔料を含有し、前記第１スキン層及び第２スキン層は白色顔料を含まない、請求項１又は２に記載の封止材一体型裏面保護シート。
4. 前記裏面保護層が、ポリエチレンテレフタレート層及び／又は耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート層を含んで構成されている請求項１から３のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シート。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シートが、太陽電池素子の非受光面側に前記第１スキン層が対面する態様で、積層されている太陽電池モジュール。

Images