JP2018167523A - 太陽電池モジュール用のガラス基板保護フィルム、及び、それを用いてなる薄膜型の太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池モジュールとしての一体化後にセルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に残存する微細な気泡の除去が容易であって、セルガラス基板に対する優れた密着性と高度の密着耐久性を発揮しうるガラス基板保護フィルムを提供すること。【解決手段】基材層11と、最表面に配置される密着強化層12と、を備えてなり、基材層11は、ポリエステル系樹脂又はフッ素系樹脂をベース樹脂とし、密着強化層12は、融点が90℃以上140℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、該密着強化層の全樹脂成分中には、それぞれ適量の既グラフトシラン成分と未グラフトシラン成分とからなるシラン成分が含有されている、ガラス基板保護フィルム1とする。【選択図】図1
Description
本発明は、太陽電池モジュール用のガラス基板保護フィルム、及び、それを用いてなる薄膜型の太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールには様々な層構成のものがある。近年、安価で高い光電変換効率を達成することができる構成として、CIS系薄膜型太陽電池モジュール等、セルガラス基板の表面に薄膜型の太陽電池素子を形成してなる各種の薄膜型の太陽電池モジュールの開発が進み注目されている(特許文献1参照)。
ここで、薄膜型の太陽電池モジュールの一般的な層構成(図1参照)においては、薄膜型の太陽電池素子が表面に形成されているセルガラス基板に、通常、耐衝撃性の強化と万一のガラス破損時におけるガラス破片の飛散防止を目的としたガラス基板保護フィルムが積層されている。
ここで、ガラス基板保護フィルムは、セルガラス基板に密着することによってその破損を抑止し、万一のガラス破損時においてガラス破片の飛散を防止する効果を奏しうるものであれば、必ずしも、それ自体に所謂封止材層と同等の衝撃吸収性までは必須とはされない。薄膜型の太陽電池モジュールにおいては、モジュール全体の薄型化が強く求められているため、これを構成するガラス基板保護フィルムは、上記の必要性能を担保できる範囲において、より薄いものであることが望まれる。又、経済性の観点からも、必要以上の厚さは好ましくない。これらが考慮される結果、薄膜型の太陽電池モジュールにおいて、ガラス基板保護フィルムに許容される厚さの上限は一般に150μ程度とされている。
このようなガラス基板保護フィルムは、通常、薄膜型の太陽電池モジュールにおいて、裏面側(太陽電池素子の非受光面側)の最表面に配置される(図1参照)。よって、ガラス基板保護フィルムには、上記の厚さに関する制約の一方で、高温高湿環境下における長期の使用に耐えうる耐候性も求められる。
ガラス基板保護フィルムに、必要な耐候性を備えさせるために、その基材樹脂としては、通常、PET等のポリエステル系の樹脂やPTFE等のフッ素系樹脂が用いられる。しかし、これらの樹脂はセルガラス基板との密着性に乏しい。
よって、従来、ガラス基板保護フィルムには、セルガラス基板との間の十分な密着性を担保するために、基材樹脂の表面に更に低密度ポリエチレン等からなる密着強化層が設けられることが一般的であった。
尚、この密着強化層を形成する樹脂として、従来、太陽電池モジュール用の封止材シートとして広く用いられてきた、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)をベース樹脂として用いることも考えられるが、長期における過酷な環境下における使用を前提とする場合、耐加水分解性に優れ、酸性ガスの発生のリスクも極めて低い点において、又、更には、EVAの方が燃えやすく、その際に有害なガスが発生する点における安全性の観点からも、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とすることの利点は大きい。
このようなガラス基板保護フィルムは、セルガラス基板における太陽電池素子の非形成面上に載置された後、太陽電池モジュールを構成する封止材や透明前面基板等その他の部材とともに、熱ラミネーション処理によって一体化される工程を経て、薄膜型の太陽電池モジュールを構成する。
上記の薄膜型の太陽電池モジュールの製造工程においては、熱ラミネーション処理に先行して行われるセルガラス基板へのガラス基板保護フィルムの載置の段階で、セルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に微細な気泡等の空隙が僅かでも存在しないように完全に密着させることが望ましい。
しかしながら、上記のような可撓性を有する薄い樹脂フィルムからなるガラス基板保護フィルムをセルガラス基板に載置する作業を行う際に、セルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に残存する微細な気泡を、熱ラミネーション処理の前の段階において完全に除去することは極めて困難であった。セルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に残存するこれらの微細な気泡の存在は、ガラス基板保護フィルムの飛散防止性能を阻害し、又、セルガラス基板に対する密着耐久性を低下させる要因となる。
ガラス基板保護フィルムの密着強化層を形成する材料樹脂として、ポリエチレン系樹脂を使用する場合、セルガラス基板に対する十分な初期密着性を担保するために、一般的には、融点が所定温度以下の範囲にある低融点の樹脂をベース樹脂とすることや、密着性向上成分としてのシラン成分を十分に添加する等の方策が考えられる。尚、従来、ポリエチレン系の樹脂への密着性向上成分としてのシラン成分の添加手段としては、ポリエチレン系樹脂にシラン成分がグラフト重合してなるシラン変性ポリエチレンを用いる方法か、或いは、所謂シランカップリング剤を外添する方法のいずれかが選択されていた。
しかしながら、上記のような低融点のポリエチレン系樹脂を材料樹脂とした場合には、一方で、上述したセルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間の微細な気泡が、太陽電池モジュールとしての一体化のための熱ラミネーション加工後に、より多く残存してしまうという、薄膜のガラス基板保護フィルム特有の課題が存在した。
上記の薄膜のガラス基板保護フィルム特有の課題をいち早く認識するに至った本願発明者らは、従来よりも高融点のポリエチレン系樹脂をガラス基板保護フィルムの密着強化層を形成する材料樹脂とすることを試みた。しかしながら、その場合には、保管中のシラン成分の変質やブリードアウト等の他の弊害が発生しない範囲で、上記の各方法によって、シラン成分を十分に添加したとしても、尚、初期密着性向上等、ガラス基板保護フィルムに求められる各種の要請に十分に応え得るものにはならないことが認識されるに至った。
このように、密着強化層の材料樹脂として、ポリエチレン系樹脂を用いたガラス基板保護フィルムにおいて、十分な初期密着性の担保とガラス面との間における微細気泡の残存回避の両立は極めて困難であり、これを両立させうる、より優れたセルガラス基板の開発が求められていた。
本発明は、太陽電池モジュールとしての一体化後にセルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に残存する微細な気泡の除去が容易であって、セルガラス基板に対する優れた密着性と高度の密着耐久性を発揮しうるガラス基板保護フィルムを提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、ガラス基板保護フィルムの密着強化層を構成するベース樹脂であるポリエチレン系樹脂を、融点が所定温度範囲以上の高融点の樹脂をベース樹脂とし、尚且つ、これに添加するシラン成分の構成を、ベース樹脂にグラフト重合している「既グラフトシラン成分」とベース樹脂にグラフト重合していない「未グラフトシラン成分」とが所定割合で併存する独自の組成に最適化することにより、上記課題を解決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。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
(1) 基材層と、最表面に配置される密着強化層と、を備えてなり、総厚さが150μm以下であり、前記密着強化層の厚さが20μm以上50μm以下である多層フィルムであって、前記基材層は、ポリエステル系樹脂又はフッ素系樹脂をベース樹脂とし、前記密着強化層は、融点が90℃以上140℃以下、190℃、荷重2.16kgにおけるMFRが5g/10分以上35g/10分以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、更にシラン成分を含有し、前記シラン成分は、前記密着強化層のベース樹脂であるポリエチレン系樹脂にグラフト重合している既グラフトシラン成分と該ポリエチレン系樹脂にグラフト重合していない未グラフトシラン成分と、からなり、前記密着強化層の全樹脂成分中における該シラン成分の含有量が1.8質量%以上2.8質量%以下であり、前記既グラフトシラン成分の前記密着強化層の全樹脂成分中における含有量が1.5質量%以上2.5質量%以下であり、前記未グラフトシラン成分の前記密着強化層の全樹脂成分中における含有量が0.15質量%以上0.5質量%以下である、ガラス基板保護フィルム。
(2) 前記未グラフトシラン成分が、メルカプト基を有するシランカップリング剤である(1)に記載のガラス基板保護フィルム。
(3) 前記基材層の厚さが、前記密着強化層の厚さの1.2倍以上である(1)又は(2)に記載のガラス基板保護フィルム。
(4) 一方の表面に薄膜型の太陽電池素子が形成されているセルガラス基板における他方の表面に、(1)から(3)のいずれかに記載のガラス基板保護フィルムにおける前記密着強化層が直接積層された構造を含んでなる薄膜型の太陽電池モジュール。
(5) 前記セルガラス基板における前記太陽電池素子の非積層面側の表面に、ZnO、Zn(O)S、CdS及びIn2S3からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含んでなる薄膜層が形成されている(4)に記載の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としての一体化後にセルガラス基板とガラス基板保護フィルムとの間に残存する微細な気泡の除去が容易であって、セルガラス基板に対する優れた密着性と高度の密着耐久性を発揮しうるガラス基板保護フィルムを提供することができる。
以下、本発明のガラス基板保護フィルム、及び、それを用いてなる薄膜型の太陽電池モジュールについて、順次その詳細を説明する。但し、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。
<ガラス基板保護フィルム>
本発明のガラス基板保護フィルム1は、薄膜型の太陽電池モジュール10を構成するセルガラス基板2の外部からの衝撃等による破損を抑止し、万一破損した場合のガラス破片の飛散を防止するための保護フィルムとして好ましく用いることができる。ガラス基板保護フィルム1の用途はこれに限られるものではないが、以下、ガラス基板保護フィルム1について、薄膜型の太陽電池モジュール10に用いられる場合の実施形態を、その好ましい実施形態の具体例として説明する。
本発明のガラス基板保護フィルム1は、薄膜型の太陽電池モジュール10を構成するセルガラス基板2の外部からの衝撃等による破損を抑止し、万一破損した場合のガラス破片の飛散を防止するための保護フィルムとして好ましく用いることができる。ガラス基板保護フィルム1の用途はこれに限られるものではないが、以下、ガラス基板保護フィルム1について、薄膜型の太陽電池モジュール10に用いられる場合の実施形態を、その好ましい実施形態の具体例として説明する。
尚、本発明のガラス基板保護フィルム1を好ましく用いることができる薄膜型の太陽電池モジュール10の一般的な層構成は図1に示す通りである。この薄膜型の太陽電池モジュール10は、一方の表面に薄膜型の太陽電池素子3が形成されているセルガラス基板2の他方の面にガラス基板保護フィルム1が積層されていて、このセルガラス基板2の薄膜型の太陽電池素子3の形成面側に、封止材4と、透明前面基板5とが、順次積層されている。このような層構成からなる薄膜型の太陽電池モジュール10において、ガラス基板保護フィルム1は、多くの場合、図1に示す通り、太陽電池モジュールの裏面側(太陽電池素子3の非受光面側)の最外層に露出する状態で用いられる。
図2に示す通り、ガラス基板保護フィルム1は、基材層11と密着強化層12と備えてなる多層フィルムである。基材層11は、ガラス基板保護フィルム1の耐候性を担保する層である。一方、密着強化層12は、ガラス基板保護フィルム1のセルガラス基板2との間における密着性と密着耐久性とを必要な程度にまで向上させる層である。基材層11と密着強化層12との一体化については、公知のドライラミネート法や押出しラミネート法によることができる。
多層フィルムであるガラス基板保護フィルム1の総厚さは、50μm以上150μm以下であることが好ましく、より好ましくは60μm以上90μm以下である。総厚さが50μm未満であると、セルガラス基板2の保護機能を十分に発揮しえない場合がある。一方、総厚さが150μmを超えると、モジュール全体の薄型化の要請に逆行する点において好ましくなく、又、経済性においても不利である。
[基材層]
基材層11は、多層フィルムであるガラス基板保護フィルム1のコア層であり、ガラス基板保護フィルム1に求められる耐候性や衝撃緩和性能等の特性は専らこの層によって担保される。又、この基材層11は、太陽電池モジュール10の最外層側において、水蒸気バリア層や絶縁層としての機能も発揮しうる層であることが好ましい。但し、基材層11は、必ずしも、単独の樹脂層として、これらの機能の全てを賄うことが必須ではない。例えば、ガラス基板保護フィルム1の更に外側に別途のバリア層を補助的に配置することによって、これらの機能を補助して太陽電池モジュール全体としての必要なバリア性や絶縁性を担保する構成とすることもできる。
基材層11は、多層フィルムであるガラス基板保護フィルム1のコア層であり、ガラス基板保護フィルム1に求められる耐候性や衝撃緩和性能等の特性は専らこの層によって担保される。又、この基材層11は、太陽電池モジュール10の最外層側において、水蒸気バリア層や絶縁層としての機能も発揮しうる層であることが好ましい。但し、基材層11は、必ずしも、単独の樹脂層として、これらの機能の全てを賄うことが必須ではない。例えば、ガラス基板保護フィルム1の更に外側に別途のバリア層を補助的に配置することによって、これらの機能を補助して太陽電池モジュール全体としての必要なバリア性や絶縁性を担保する構成とすることもできる。
基材層11としては、ポリエステル系の樹脂、又はフッ素系の樹脂、或いは、これらの各樹脂をベース樹脂として基材層11を構成する樹脂成分中50質量%以上含有してなる混合樹脂を好ましく用いることができる。基材層11を、これらの樹脂によって形成することで、ガラス基板保護フィルム1に好ましい耐候性や衝撃緩和性能を付与することができる。尚、本明細書において「ベース樹脂」とは、当該ベース樹脂を含有してなる樹脂組成物において、当該樹脂組成物の樹脂成分中で含有量比の最も大きい樹脂のことを言うものとする。
基材層11の材料として用いることができるポリエステル系の樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)を挙げることができる。ポリエチレンテレフタレート(PET)は、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)の他、ポリエチレンテレフタレート(PET)に酸化チタン等の白色顔料を含有させた白色PETや変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)等の表面に更にコーティング又はラミネートにより耐侯性樹脂を積層した樹脂シート、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートも含まれる。なかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートであることが好ましく、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートとしては、例えば、東洋紡社製シャインビーム(耐加水分解性ポリエステルフィルム)等を挙げることができる。
同じく、フッ素系樹脂等の樹脂フィルムとしては、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等を挙げることができる。
基材層11の厚さは、上述の通り、ガラス基板保護フィルム1の総厚さと、密着強化層12の厚さとの関係において、好ましい厚さ範囲の下限と上限が相対的に規定される。この好ましい厚さ範囲内において、基材層11は、30μm以上90μm以下の厚さであることが好ましく、35μm以上55μm以下であることがより好ましい。基材層11の厚さが30μm以上であることで、ガラス基板保護フィルム1の耐候性を担保することができる。又、基材層11の厚さが90μm以下であることで、ガラス基板保護フィルム1の総厚さを上記の好ましい範囲に保持することができ、又、材料費を抑えてガラス基板保護フィルム1の経済性を高めることができる。但し、上述した通り、別途の耐候層等をガラス基板保護フィルムの外層側に更に積層する場合には、これらの追加的な耐候層と相まって、薄膜型の太陽電池モジュールとしての必要な耐候性を担保することも可能であり、この場合、基材層11の単独層としての厚さは上記の下限厚さである30μmよりも更に薄いものとすることもできる。
又、基材層11の厚さは、密着強化層12の厚さとの対比において、密着強化層12の厚さの1.2倍以上であることが好ましく、1.5倍以上であることがより好ましい。密着強化層12には必要十分な密着性を担保するための最低限の厚さとして、20μm程度の厚さが求められる。例えば、密着強化層12の厚さが、30μmである場合、基材層11の厚さは、その1.2倍以上、則ち、36μm以上であることが好ましい。ガラス基板保護フィルム1の各層の厚さ比をこのように最適化することにより、ガラス基板保護フィルム1の総厚さを150μm以内に維持しながら、セルガラス基板2に対する十分な密着性と、セルガラス基板2への衝撃を緩和する性能のいずれをもバランスよく高めることができる。
尚、基材層11には、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記材料の他に、顔料等のその他の添加物を適宜含有するものとすることもできる。又、ガラス基板保護フィルム1の表面に傷防止のための凹凸形状を付与する表面処理やハードコート処理がなされていてもよい。
尚、基材層11は、樹脂温度25℃における、粘性項(E’’)が1.0×107Pa以上5.0×108Pa未満であることが好ましい。後述する通り、ガラス基板保護フィルム1の最表面に配置される密着強化層12については、粘性項(E’’)が8.0×106Pa以上であることが好ましいものとされているが、基材層11については、太陽電池モジュールを保護する観点から、密着強化層12よりも相対的に大きな粘性項(E’’)を有する樹脂層であることが好ましい。基材層11の粘性項(E’’)が、上記範囲であることにより、太陽電池モジュールを、曝露環境下で、例えば砂やその他の飛来物等による衝撃からも、十分に保護することができる。
[密着強化層]
密着強化層12は、ガラス基板保護フィルム1の最表面に配置されるスキン層であり、セルガラス基板2とガラス基板保護フィルム1との間の密着性及び密着耐久性を高める効果を発揮する樹脂層である。
密着強化層12は、ガラス基板保護フィルム1の最表面に配置されるスキン層であり、セルガラス基板2とガラス基板保護フィルム1との間の密着性及び密着耐久性を高める効果を発揮する樹脂層である。
密着強化層12は、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、更に、本発明特有の態様でベース樹脂中に存在するシラン成分を含んでなる樹脂層である。
密着強化層12のベース樹脂とするポリエチレン系樹脂として、密度0.870g/cm3以上0.970g/cm3以下のポリエチレンを用いることができる。又、密度0.875g/cm3以上0.920g/cm3以下の低密度ポリエチレンをより好ましく用いることができる。
又、密着強化層12のベース樹脂とする上記ポリエチレン系樹脂として、より詳細には、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)、又は、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M−LLDPE)を好ましく用いることができる。中でも、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものであるM−LLDPEは、側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一であるため、分子量分布が狭く、超低密度にすることが容易であることより、CIS系又はCZTS系薄膜型太陽電池モジュールにおいて、ガラス基板保護フィルム1のセルガラス基板2に対する密着性を、特段に優れたものとすることができる。
又、密着強化層12のベース樹脂とする上記ポリエチレン系樹脂は、融点が90℃以上140℃以下であればよい。又、94℃以上125℃以下であることがより好ましい。密着強化層12を形成するポリエチレン系樹脂の融点が、90℃以上であることにより、太陽電池モジュール10の製造工程におけるセルガラス基板2へのガラス基板保護フィルム1のセッティングの段階で、セルガラス基板2と、この上に載置されたガラス基板保護フィルム1との間に、微細な気泡等が残存していたとしても、熱ラミネート処理の進行中において、これらの気泡等を、消失又は十分に減少させることができる。これは、密着強化層の融点が90℃未満である場合には、通常150℃程度で行われる熱ラミネーション処理の過程で、上記の気泡等が残存したままの状態で、ガラス基板保護フィルム1のセルガラス基板2への密着が完了してしまうのに対し、同融点を90℃以上とすることにより、ガラス基板保護フィルム1が緩やかに軟化する過程で、上記の密着が完了する前に、上述の気泡等が消失又は十分に減少することによるものと考えられる。又、ポリエチレン系樹脂の融点が、140℃以下であることにより、ガラス基板保護フィルム1のセルガラス基板2に対する初期密着性を十分に好ましい範囲に保持することもできる。これにより、本発明のガラス基板保護フィルム1は、セルガラス基板2に対する密着耐久性を顕著に向上させたものとすることができる。
尚、本明細書において、基材層11や密着強化層12等の各層を形成する材料樹脂の融点とは、示差走査熱量測定(DSC)により測定して得ることができる各樹脂の融点のことをいうが、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。
又、密着強化層12のベース樹脂とするポリエチレン系樹脂のMFRは、5g/10分以上35g/10分以下であればよく、8g/10分以上33g/10分以下であることがより好ましい。MFRが、5g/10分以上35g/10分以下の範囲内にあることで、密着性向上と密着耐久性向上の両効果をバランスよく発現させることができる。尚、本明細書におけるメルトマスフローレート(MFR)とは、特に別途の断りのない限り、上記の通り、JIS K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるメルトマスフローレート(MFR)の値のことを言うものとする。
密着強化層12は、以上説明したポリエチレン系樹脂をベース樹脂として形成されている層である。密着強化層12は、このポリエチレン系樹脂を、密着強化層12を構成する樹脂成分中に、60質量%以上含んでなる層であることが好ましく、90質量%以上含んでなる層であることがより好ましい。
以上説明したポリエチレン系樹脂をベース樹脂として形成されている密着強化層12には、更に、密着性向上成分として「シラン成分」が含有されている。本発明のガラス基板保護フィルム1は、密着強化層12に含まれるこの「シラン成分」が、ベース樹脂であるポリエチレン系樹脂にグラフト重合している「既グラフトシラン成分」と、同樹脂にグラフト重合していない「未グラフトシラン成分」とからなるものであること、即ち、それぞれ異なる態様でベース樹脂中に存在する上記両シラン成分のいずれもが、必須の構成成分として密着強化層12に含有されていることを特徴とする。
ここで、本明細書における「シラン成分」とは「ベース樹脂の主鎖にグラフトしたアルコキシシラン及びグラフトしていないアルコキシシラン」を言う。
又、本明細書における「既グラフトシラン成分」とは、「ベース樹脂にグラフト重合しているアルコキシシラン成分」のことを言うものする。
本発明のガラス基板保護フィルム1の製造においては、具体的には、ベース樹脂とするポリエチレン系樹脂の一部を、後述の「シラン変性樹脂」とすることにより、密着強化層12を、上述の定義における「既グラフトシラン成分」を含有する層とすることができる。
尚、完成品たるガラス基板保護フィルムの「既グラフトシラン成分」の含有量(質量%)については、ICP発光分光分析法やEPMAにてSi元素量を定量するとともに、ガスクロマトグラフィーによりグラフトしたアルコキシシラン種を定性することで、その含有量を測定することができる。
又、本明細書における「未グラフトシラン成分」とは、ベース樹脂にグラフトせずに遊離しているアルコキシシラン成分であり、一般的に分子量は500以下である。
本発明のガラス基板保護フィルム1の製造においては、具体的には、ベース樹脂とするポリエチレン系樹脂に、各種のシランカップリング剤を添加することにより、密着強化層12を、上述の定義における「未グラフトシラン成分」を含有する層とすることができる。
尚、遊離しているアルコキシシラン成分は、例えばトルエン等の溶媒に浸すことで抽出でき、クロマトグラフィーにより定量することができる。
密着強化層12の全樹脂成分中における「シラン成分」の含有量は、1.8質量%以上2.8質量%以下であればよく、2.0質量%以上2.6質量%以下であることが好ましい。上述の通り、この「シラン成分」は、「既グラフトシラン成分」と「未グラフトシラン成分」とからなり、「既グラフトシラン成分」の密着強化層12の全樹脂成分中における含有量は、1.5質量%以上2.5質量%以下であればよく、1.7質量%以上2.1質量%以下であることが好ましい。又、「未グラフトシラン成分」の密着強化層12の全樹脂成分中における含有量は、0.15質量%以上0.5質量%以下であればよく、0.2質量%以上0.4質量%以下であることが好ましい。密着強化層12の全樹脂成分中における「シラン成分」の含有量、及び、「既グラフトシラン成分」と「未グラフトシラン成分」の割合を上記範囲内とすることにより、密着強化層12のベース樹脂を融点90℃以上のポリエチレン系樹脂とした場合においても、ガラス基板保護フィルム1にセルガラス基板2に対する十分な密着性と密着耐久性を付与することができる。
密着強化層12における「既グラフトシラン成分」の材料としては、シラン変性ポリエチレン系樹脂を用いることができる。このシラン変性ポリエチレン系樹脂は、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。これにより、ガラス基板保護フィルム1にセルガラス基板2に対する密着性と密着耐久性を向上させることができる。
シラン変性ポリエチレン系樹脂は、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、当該樹脂を裏面保護シートの密着強化層用の組成物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、CIS系又はCZTS系薄膜型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、CIS系又はCZTS系薄膜型太陽電池モジュールを製造し得る。
LLDPE等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。
密着強化層のベース樹脂として、このシラン変性ポリエチレン系樹脂を用いる場合、そのエチレン性不飽和シラン化合物の含量であるグラフト量は、密着強化層の全樹脂成分に対して、上記範囲の配合量、即ち、1.5質量%以上2.5質量%以下となるように、当該シラン変性樹脂における上記グラフト量、又は、当該シラン変性ポリエチレンの全樹脂成分中における添加量を適宜調整すればよい。上記エチレン性不飽和シラン化合物のグラフト量、即ち、本発明における「既グラフトシラン成分」の密着強化層の全樹脂成分に対する含有量が、1.5質量%未満であると、密着耐久性が不十分となり、又、ガラス基板保護フィルムの機械的強度や耐熱性も不足しやすい。又、「既グラフトシラン成分」の上記含有量が2.5質量%を超えると、保管中におけるシラン成分の変質が起こりやすく、又、ガラス基板保護フィルムの引っ張り伸びや、熱融着性が低下する傾向がある。
密着強化層12における「未グラフトシラン成分」の材料としては、シランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は公知の剤を適宜用いることができるが、メルカプト基を有するシランカップリング剤(以下、「メルカプト系シランカップリング剤」ともいう。)を特に好ましく用いることができる。
メルカプト系シランカップリング剤とは、一般式[R1−Si(OR2)3](R1はメルカプトアルキル基を、R2はアルキル基をそれぞれ表わす)で表されるものであり、例としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトメチルトリメトキシシラン及びγ−メルカプトエチルトリメトキシシラン等があげられる。尚、メルカプト系のシランカップリング剤は特に限定されず、公知のシランカップリング剤を好適に用いることができる。例えば、「KBM802」(信越シリコーン株式会社製)があり、市場から容易に入手できる。
密着強化層12におけるシランカップリング剤の含有量は、密着強化層12の全樹脂成分中における含有量として0.15質量%以上0.5質量%以下であり、好ましくは、0.2質量%以上0.4質量%以下である。密着強化層12のベース樹脂がポリエチレン系樹脂であり、上述の「既グラフトシラン成分」との併用で、シランカップリング剤が、上記含有量で含まれているときには、過酷な湿熱環境下におけるガラス等に対する密着耐久性が極めて好ましい範囲へと向上する。シランカップリング剤の含有量がこの範囲未満であると太陽電池モジュールを構成する部材への密着性、特に初期密着性が不十分となる。又、上記範囲を超えてシランカップリング剤を添加すると、製膜性の低下やブリードアウトが発生する場合があり、好ましくない。
密着強化層12の厚さは、上記の通り、ガラス基板保護フィルム1の総厚さと、密着強化層12の厚さとの関係において、好ましい範囲が相対的に規定される。この規定範囲内において、密着強化層12単独の厚さとしては、20μm以上50μm以下であればよく、25μm以上35μm以下であることが好ましい。密着強化層12の厚さが20μm以上であることで、ガラス基板保護フィルム1の初期密着性と、密着耐久性を担保することができる。又、密着強化層12の厚さが50μm以下であることで、ガラス基板保護フィルム1の総厚さを上記の好ましい範囲に保持することができ、又、密着強化層12が過剰に流動することに起因して太陽電池モジュールとしての一体化のためのラミネート加工時において、ラミネータが汚染することを防止することができる。又、材料費を抑えてガラス基板保護フィルム1の経済性を高めることもできる。
尚、本明細書において、基材層11や密着強化層12等、多層フィルムであるガラス基板保護フィルムを構成する各層の厚さとは、各層の最表面又は対面する他の層との界面から、その面とは他方の面側の最表面又は対面する他の層との界面までの距離を言うものとする。そして、測定対象とする層の上記各面内において、上記距離にバラツキがある場合には、上記距離の平均値を言うものとする。但し、この平均値の算出にあたって、測定対象とする層の表面又は界面の一部のみに形成される凹凸構造は、これを厚さのノイズとして上記平均値を算出する要素から排除する。上記の垂直距離は、例えば、当該ガラス基板保護フィルムの垂直断面を電子顕微鏡等で観察することにより測定可能である。
ここで、融点が所定範囲内にあるポリエチレン系樹脂をベース樹脂としてなるガラス基板保護フィルム1の密着強化層12は、その表面の動摩擦係数が小さいものであることが好ましい。具体的には、密着強化層12の表面の、樹脂温度90℃における、動摩擦係数が、0.50以下であることが好ましく、0.40以下であることがより好ましく、0.35以下であることが最も好ましい。上記の動摩擦係数が、0.50以下、好ましくは0.40以下であることにより、ガラス基板保護フィルム1は、熱ラミネーション処理の進行中に、軟化したガラス基板保護フィルム1がセルガラス基板2の表面で適度に滑動し、これにより、熱ラミネーション処理前の段階においてセルガラス基板2とガラス基板保護フィルム1との間に残存している上述の気泡等を、より確実に、消失又は十分に減少させることができる。
密着強化層12の表面の動摩擦係数については、同層の表面形状や表面粗さ等を物理的な加工によって調整することによって上記範囲内への調整が可能である。同層の表面粗さについて、具体的には、表面粗さRaが1.9以上であることが好ましく、2.0以上3.5以下であることがより好ましい。尚、本明細書における表面粗さRaとは、JIS B0601−2001に規定の通りの算術平均粗さRaのことを言うものとする。即ち、Raは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線をy=f(χ)で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル(μm)で表したものを言う。又、このようなRaは、例えば、表面粗さ測定器:HANDYSURF E−35B(東京精密製)等により測定して求めることができる。
又、密着強化層12の表面の動摩擦係数については、密着強化層12を形成するベース樹脂に、同樹脂よりも高融点の樹脂を添加剤として一定量範囲内で加えることによる方法や、ベース樹脂への滑剤の添加による方法によっても、上記動摩擦係数を上記範囲内に調整することが可能である。尚、例えば、上述した密着性向上成分としてのメルカプト系のシランカップリング剤や或いは他の各種フィラーの樹脂層中への添加については、このような各種のフィラーの樹脂層内部での有無が、摩擦係数に実質的な影響を及ぼすことはないので、必要に応じてこれらを添加することができる
尚、本明細書における「動摩擦係数」とは、加重変動型摩擦摩耗試験システム(「HHS2000」(新東科学(株)製))を用いて、ボール圧子で荷重200g、5mm/secで測定した値のことを言うものとする。
ここで、密着強化層12をポリエチレン系樹脂で形成する場合、上記のように動摩擦係数を低く抑えるためには、一般的には当該ポリエチレン樹脂の融点を相応に高める必要があり、この場合、結果として十分な密着性を担保することが困難となる。これに対して、密着強化層12を、上記のような特定の態様でシラン成分が含有される構成とすることにより、動摩擦係数を特定値以下にするために必要な程度にまで、当該樹脂の融点を高くしたとしても、十分な初期密着性及び密着耐久性を担保することができる。
[その他の層]
ガラス基板保護フィルム1には、上記各層の他、太陽電池モジュール10としての一体化時に最外層に配置されることが想定される最外層に更に、耐候性を向上させる別途の耐候層を積層したものであってもよい。この場合、例えば、耐候性を担保するという目的においては、基材層11を、上記の好ましい厚さ範囲よりも更に薄くすることも可能である。
ガラス基板保護フィルム1には、上記各層の他、太陽電池モジュール10としての一体化時に最外層に配置されることが想定される最外層に更に、耐候性を向上させる別途の耐候層を積層したものであってもよい。この場合、例えば、耐候性を担保するという目的においては、基材層11を、上記の好ましい厚さ範囲よりも更に薄くすることも可能である。
[ガラス基板保護フィルムの製造方法]
ガラス基板保護フィルム1は、基材層11を形成する工程、密着強化層12を形成する工程、及びこれらの各層を密着積層して一体化する工程を経ることによって、製造することができる。
ガラス基板保護フィルム1は、基材層11を形成する工程、密着強化層12を形成する工程、及びこれらの各層を密着積層して一体化する工程を経ることによって、製造することができる。
基材層11、密着強化層12の各層を形成する方法としては、押出し法、キャスト成形法、Tダイ法、切削法、インフレーション法、その他の公知の成膜化法等によることができる。又、これらの層の一体化については上述の通り公知のドライラミネーション法によることができる。ラミネート接着剤は特に限定されず、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。
<薄膜型の太陽電池モジュール>
ガラス基板保護フィルム1を好ましく用いることができる薄膜型の太陽電池モジュールの代表的な例として、CIS系薄膜型太陽電池モジュール及びCZTS系薄膜型太陽電池モジュールを挙げることができる。CIS系薄膜型太陽電池モジュールとは、光吸収層の材料として、シリコンの代わりに、Cu、In、Ga、Al、Se、S等からなるカルコパイライト系と呼ばれるI−III−VI族化合物等のCIS系薄膜型太陽電池素子を用いた薄膜多結晶太陽電池モジュールである。CZTS系薄膜型太陽電池モジュールとは、光吸収層の材料として、Cu、Zn、Sn、S又はSeを含むカルコゲナイド系のI2−(II−IV)−VI4族化合物半導体の太陽電池素子を用いてなる太陽電池モジュールである。
ガラス基板保護フィルム1を好ましく用いることができる薄膜型の太陽電池モジュールの代表的な例として、CIS系薄膜型太陽電池モジュール及びCZTS系薄膜型太陽電池モジュールを挙げることができる。CIS系薄膜型太陽電池モジュールとは、光吸収層の材料として、シリコンの代わりに、Cu、In、Ga、Al、Se、S等からなるカルコパイライト系と呼ばれるI−III−VI族化合物等のCIS系薄膜型太陽電池素子を用いた薄膜多結晶太陽電池モジュールである。CZTS系薄膜型太陽電池モジュールとは、光吸収層の材料として、Cu、Zn、Sn、S又はSeを含むカルコゲナイド系のI2−(II−IV)−VI4族化合物半導体の太陽電池素子を用いてなる太陽電池モジュールである。
これらの薄膜型太陽電池モジュールにおいては、薄膜型の太陽電池素子3が積層されているセルガラス基板2の太陽電池素子の非積層面にZnO、Zn(O)S、CdS及びIn2S3等、バッファー層由来の金属や金属酸化物等を含んでなる層が不可避的に形成されてしまう場合がある。ガラス基板保護フィルム1は、ガラス密着性に優れるのみならず、これらの金属酸化物等に対する密着性についても極めて優れたものである。そのためガラス基板保護フィルム1は、CIS系又はCZTS系等の薄膜型太陽電池モジュールの製造において、極めて好ましく用いることができる。
以下の通り、実施例、比較例の各ガラス基板保護フィルムを作成し、本発明の効果を検証した。
<ガラス基板保護フィルムの作成>
下記の組成からなる基材層及び密着強化層を形成する各樹脂フィルムを、ウレタン系の接着剤によるドライラミネート法により一体化して、各実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムを作成した。
下記の組成からなる基材層及び密着強化層を形成する各樹脂フィルムを、ウレタン系の接着剤によるドライラミネート法により一体化して、各実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムを作成した。
[基材層]
基材層を構成する樹脂フィルムとして、全ての実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムにおいて、PETフィルム(東レ社製、「X10S」、厚さ50μm)を用いた。
基材層を構成する樹脂フィルムとして、全ての実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムにおいて、PETフィルム(東レ社製、「X10S」、厚さ50μm)を用いた。
[密着強化層]
密着強化層を構成する樹脂組成物として、ポリエチレン樹脂にアルコキシシラン成分がグラフト重合してなる、即ち、「既グラフトシラン成分」を含有する下記の「シラン変性樹脂(シラン変性ポリエチレン)」に、更に、「未グラフトシラン成分」として、それぞれ下記のシランカップリング剤を所定量添加(比較例4は未添加)して得た樹脂組成物を用いた。そして、これらの各樹脂組成物を溶融成形してなる厚さ30μmの「密着強化樹脂フィルム」を各実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムの密着強化層とした。
(シラン変性ポリエチレン(既グラフトシラン成分))
:エチレンと1−ヘキセンとの共重合体であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)(下記表1のベース樹脂1〜6)を各実施例、比較例に用いるシラン変性ポリエチレンのベース樹脂とした。これらの各ベース樹脂に対して、それぞれ所定量のビニルトリメトキシシランと、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(いずれの樹脂組成物においても0.1質量部)とを混合し、200℃で溶融、混練して、各実施例、比較例に用いるそれぞれの「シラン変性ポリエチレン系樹脂」を得た。各実施例、比較例毎のビニルトリメトキシシランの添加量は、ベース樹脂に対するグラフト重合量、即ち、ベース樹脂100質量部当りの「既グラフトシラン成分」の含有量(表1において「Siグラフト量(質量%)」と表示)が、表1に示す各量となるように適宜調整した。このようにして得た、各シラン変性樹脂の密度、MFRは表1に示す通りである。
(シランカップリング剤(未グラフトシラン成分))
:メルカプト系のシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM802」)。各実施例、比較例における、樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量(質量%)は表1に記載の通りになるように調整した。
密着強化層を構成する樹脂組成物として、ポリエチレン樹脂にアルコキシシラン成分がグラフト重合してなる、即ち、「既グラフトシラン成分」を含有する下記の「シラン変性樹脂(シラン変性ポリエチレン)」に、更に、「未グラフトシラン成分」として、それぞれ下記のシランカップリング剤を所定量添加(比較例4は未添加)して得た樹脂組成物を用いた。そして、これらの各樹脂組成物を溶融成形してなる厚さ30μmの「密着強化樹脂フィルム」を各実施例及び比較例のガラス基板保護フィルムの密着強化層とした。
(シラン変性ポリエチレン(既グラフトシラン成分))
:エチレンと1−ヘキセンとの共重合体であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)(下記表1のベース樹脂1〜6)を各実施例、比較例に用いるシラン変性ポリエチレンのベース樹脂とした。これらの各ベース樹脂に対して、それぞれ所定量のビニルトリメトキシシランと、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(いずれの樹脂組成物においても0.1質量部)とを混合し、200℃で溶融、混練して、各実施例、比較例に用いるそれぞれの「シラン変性ポリエチレン系樹脂」を得た。各実施例、比較例毎のビニルトリメトキシシランの添加量は、ベース樹脂に対するグラフト重合量、即ち、ベース樹脂100質量部当りの「既グラフトシラン成分」の含有量(表1において「Siグラフト量(質量%)」と表示)が、表1に示す各量となるように適宜調整した。このようにして得た、各シラン変性樹脂の密度、MFRは表1に示す通りである。
(シランカップリング剤(未グラフトシラン成分))
:メルカプト系のシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM802」)。各実施例、比較例における、樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量(質量%)は表1に記載の通りになるように調整した。
<初期密着性評価>
[密着性評価用サンプルの作成]
青板ガラス(75mm×50mm×0.035mm)上にPVD法により厚さ0.5μmでZnO層を形成した試験用セルガラス基板を作成した。そして、この試験用セルガラス基板の上記ZnO層上に、15mm幅にカットした上記の実施例及び比較例の各ガラス基板保護フィルムをそれぞれ密着させ、下記熱ラミネート条件(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、比較例の密着性評価用サンプルを得た。
(熱ラミネート条件) (a)真空引き:4.0分
(b)加圧(0kPa〜100kPa):1.5分
(c)圧力保持(100kPa):9.0分
(d)温度155℃
[密着性試験]
上記各密着性評価用サンプルについて、下記の試験条件における密着強度を測定して、各ガラス基板保護フィルムの密着性を評価した。密着強度の測定は、各密着性評価用サンプルにおいて、ガラス基板保護フィルムを、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)する試験によって行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「初期密着性」として表3に示す。
(評価基準)
A:15N/15mm以上
B:9N/15mm以上15N/15mm未満
C:5N/15mm以上9N/15mm未満
D:5N/15mm未満
[密着性評価用サンプルの作成]
青板ガラス(75mm×50mm×0.035mm)上にPVD法により厚さ0.5μmでZnO層を形成した試験用セルガラス基板を作成した。そして、この試験用セルガラス基板の上記ZnO層上に、15mm幅にカットした上記の実施例及び比較例の各ガラス基板保護フィルムをそれぞれ密着させ、下記熱ラミネート条件(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、比較例の密着性評価用サンプルを得た。
(熱ラミネート条件) (a)真空引き:4.0分
(b)加圧(0kPa〜100kPa):1.5分
(c)圧力保持(100kPa):9.0分
(d)温度155℃
[密着性試験]
上記各密着性評価用サンプルについて、下記の試験条件における密着強度を測定して、各ガラス基板保護フィルムの密着性を評価した。密着強度の測定は、各密着性評価用サンプルにおいて、ガラス基板保護フィルムを、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)する試験によって行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「初期密着性」として表3に示す。
(評価基準)
A:15N/15mm以上
B:9N/15mm以上15N/15mm未満
C:5N/15mm以上9N/15mm未満
D:5N/15mm未満
<高度耐久性評価>
[高度耐久性試験]
実施例、比較例の上記密着性評価用サンプルを、75℃の水中に完全に水没させた状態で、500時間保管後、上記密着性試験と同一の試験を行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「高度耐久性」として表3に示す。
(評価基準)
A:15N/15mm以上
B:9N/15mm以上15N/15mm未満
C:5N/15mm以上9N/15mm未満
D:5N/15mm未満
[高度耐久性試験]
実施例、比較例の上記密着性評価用サンプルを、75℃の水中に完全に水没させた状態で、500時間保管後、上記密着性試験と同一の試験を行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「高度耐久性」として表3に示す。
(評価基準)
A:15N/15mm以上
B:9N/15mm以上15N/15mm未満
C:5N/15mm以上9N/15mm未満
D:5N/15mm未満
<保管安定性評価>
[高度耐久性試験]
実施例、比較例の上記密着性評価用サンプルについて、ダンプヒート試験(JIS C8917に準拠)による耐久性試験を行った。試験槽内温度40℃、湿度90%の条件下で1か月保管後、上記密着性試験と同一の試験を行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「保管安定性」として表3に示す。
(評価基準)
A:上記「初期密着性」に対する密着強度(N/15mm)の維持率が90%以上
B:同維持率が80%以上90%未満
C:同維持率が60%以上80%未満
C:同維持率が60%未満
<ラミネート時における層間残存気泡の残存量評価>
[残存気泡観察用サンプルの作成]
青板ガラス(900mm×1000mm×1.8mm)上にPVD法により厚さ0.5μmでZnO層を形成した試験用セルガラス基板を作成した。そして、この試験用セルガラス基板の上記ZnO層上に、880mm×980mmにカットした上記の実施例及び比較例の各ガラス基板保護フィルムをそれぞれ載置し、下記熱ラミネート条件(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、比較例の各残存気泡観察用サンプルを得た。尚、ガラス板への上記の各ガラス基板保護フィルムの載置は、2名の作業者がフィルム両端を保持しながら手作業でガラス板に載置することによって行った。この際、加熱前の初期状態のフィルムとガラス板の界面において、1〜3箇所に、高さ1cm程度、2〜4cm径程度の気泡(ガラス基板保護フィルムが、ガラス板に密着せずに乖離している部分)が、形成されるように、両作業者がフィルムにかけるテンションを調整しながら載置した。
(熱ラミネート条件) (a)真空引き:4.0分
(b)加圧(0kPa〜100kPa):1.5分
(c)圧力保持(100kPa):9.0分
(d)温度155℃
[層間残存気泡観察試験]
実施例、比較例の各残存気泡観察用サンプルについて、目視で、ガラス基板保護フィルムとセルガラス基板の間に残存する気泡の有無を観察した。評価基準として、上記層間に、気泡が無く、シワが目視で観察できなかったものを「A」、気泡かシワのいずれかが観察されたものを「C」とした。評価結果を「残存気泡」として表3に示す。
[高度耐久性試験]
実施例、比較例の上記密着性評価用サンプルについて、ダンプヒート試験(JIS C8917に準拠)による耐久性試験を行った。試験槽内温度40℃、湿度90%の条件下で1か月保管後、上記密着性試験と同一の試験を行った。評価基準として、上記試験により得た層間の剥離強度について、以下の評価基準により評価した。測定結果と評価結果を「保管安定性」として表3に示す。
(評価基準)
A:上記「初期密着性」に対する密着強度(N/15mm)の維持率が90%以上
B:同維持率が80%以上90%未満
C:同維持率が60%以上80%未満
C:同維持率が60%未満
<ラミネート時における層間残存気泡の残存量評価>
[残存気泡観察用サンプルの作成]
青板ガラス(900mm×1000mm×1.8mm)上にPVD法により厚さ0.5μmでZnO層を形成した試験用セルガラス基板を作成した。そして、この試験用セルガラス基板の上記ZnO層上に、880mm×980mmにカットした上記の実施例及び比較例の各ガラス基板保護フィルムをそれぞれ載置し、下記熱ラミネート条件(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、比較例の各残存気泡観察用サンプルを得た。尚、ガラス板への上記の各ガラス基板保護フィルムの載置は、2名の作業者がフィルム両端を保持しながら手作業でガラス板に載置することによって行った。この際、加熱前の初期状態のフィルムとガラス板の界面において、1〜3箇所に、高さ1cm程度、2〜4cm径程度の気泡(ガラス基板保護フィルムが、ガラス板に密着せずに乖離している部分)が、形成されるように、両作業者がフィルムにかけるテンションを調整しながら載置した。
(熱ラミネート条件) (a)真空引き:4.0分
(b)加圧(0kPa〜100kPa):1.5分
(c)圧力保持(100kPa):9.0分
(d)温度155℃
[層間残存気泡観察試験]
実施例、比較例の各残存気泡観察用サンプルについて、目視で、ガラス基板保護フィルムとセルガラス基板の間に残存する気泡の有無を観察した。評価基準として、上記層間に、気泡が無く、シワが目視で観察できなかったものを「A」、気泡かシワのいずれかが観察されたものを「C」とした。評価結果を「残存気泡」として表3に示す。
表3より、ガラス密着性を高めるために、ガラス基板保護フィルムの密着強化層を構成するベース樹脂の融点を低くした場合(比較例7)、太陽電池モジュールの層間のおける微細気泡の残存が回避できないことが分かる。この問題については、同表から分かる通り、高融点(90℃以上)のポリエチレン系樹脂を用いることにより回避可能ではある。しかしながら、これらの高融点のベース樹脂に十分な密着性を付与するために、例えば、密着性向上成分として広く用いられているシランカップリング剤(未グラフトシラン成分)のみを添加した場合(比較例9)には、初期密着性は十分に発現するが、高度耐久性が、低下する。一方、これらの高融点樹脂の密着性を担保するために、同様に密着性向上成分として広く用いられているシラン変性樹脂(既グラフトシラン成分)のみを用いた場合(比較例10)には、高度耐久性は十分に発現するが、初期密着性が不十分となる。
これに対して、ガラス基板保護フィルムの密着強化層を構成するベース樹脂であるポリエチレン系樹脂を高融点の樹脂をベース樹脂とし、これに添加するシラン成分の構成を、ベース樹脂にグラフト重合している「既グラフトシラン成分」とベース樹脂にグラフト重合していない「未グラフトシラン成分」とが、特定の配合比で併存する本発明独自の組成に最適化することにより、上記の微細な気泡の残存にかかる課題を解決しながら、極めて優れた初期密着性、高度耐久性、及び保管安定性を有するものとすることが可能であることが分かる。これは、密着強化層のベース樹脂たるポリエチレン系樹脂にグラフト重合していない反応性の高い「未グラフトシラン成分」が、被接着基板、及び、ベース樹脂にグラフト重合している「既グラフトシラン成分」と、反応することで、初期密着強度が発現する一方で、「既グラフトシラン成分」についてはベース樹脂の主鎖にグラフトされているため、密着強化層に高度耐久性を付与することができるためであるものと考えられる。
以上より、本発明のガラス基板保護フィルムは、とりわけ薄膜型の太陽電池モジュールの製造において問題となっていた層間気泡の残存を、製造時において、十分に回避することができるものであること。そして、太陽電池モジュールとしての一体化後におけるセルガラス基板との密着性、及び、高温多湿の気候地域での使用等、極めて過酷な使用環境下における高度耐久性について、極めて優れたものであることが分かる。
1 ガラス基板保護フィルム
11 基材層
12 密着強化層
2 セルガラス基板
3 太陽電池素子
4 封止材
5 透明前面基板
10 太陽電池モジュール
11 基材層
12 密着強化層
2 セルガラス基板
3 太陽電池素子
4 封止材
5 透明前面基板
10 太陽電池モジュール
Claims (5)
- 基材層と、最表面に配置される密着強化層と、を備えてなり、総厚さが150μm以下であり、前記密着強化層の厚さが20μm以上50μm以下である多層フィルムであって、
前記基材層は、ポリエステル系樹脂又はフッ素系樹脂をベース樹脂とし、
前記密着強化層は、融点が90℃以上140℃以下、190℃、荷重2.16kgにおけるMFRが5g/10分以上35g/10分以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、更にシラン成分を含有し、
前記シラン成分は、前記密着強化層のベース樹脂であるポリエチレン系樹脂にグラフト重合している既グラフトシラン成分と該ポリエチレン系樹脂にグラフト重合していない未グラフトシラン成分と、からなり、
前記密着強化層の全樹脂成分中における該シラン成分の含有量が1.8質量%以上2.8質量%以下であり、
前記既グラフトシラン成分の前記密着強化層の全樹脂成分中における含有量が1.5質量%以上2.5質量%以下であり、
前記未グラフトシラン成分の前記密着強化層の全樹脂成分中における含有量が0.15質量%以上0.5質量%以下である、ガラス基板保護フィルム。 - 前記未グラフトシラン成分が、メルカプト基を有するシランカップリング剤である請求項1に記載のガラス基板保護フィルム。
- 前記基材層の厚さが、前記密着強化層の厚さの1.2倍以上である請求項1又は2に記載のガラス基板保護フィルム。
- 一方の表面に薄膜型の太陽電池素子が形成されているセルガラス基板における他方の表面に、請求項1から3のいずれかに記載のガラス基板保護フィルムにおける前記密着強化層が直接積層された構造を含んでなる薄膜型の太陽電池モジュール。
- 前記セルガラス基板における前記太陽電池素子の非積層面側の表面に、ZnO、Zn(O)S、CdS及びIn2S3からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含んでなる薄膜層が形成されている請求項4に記載の太陽電池モジュール。
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WO2020050215A1 (ja) | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 国立大学法人東京工業大学 | β-二酸化マンガンを用いた酸化物の製造方法 |
CN111599882A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-08-28 | 扬州泽亮太阳能电池科技有限公司 | 高强度薄膜电池 |
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