JP2020064954A - 太陽電池用モジュール用の裏面保護シート - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シート1を用いて構成される太陽電池モジュール10の全体構成について説明する。図1に示すように、太陽電池モジュール10は、受光面側から、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、裏面保護シート1が、順に積層された構成からなる。本発明の裏面保護シート1は、通常は、太陽電池モジュール10において、太陽電池モジュール10の非受光面側の最外層に配置される。
太陽電池モジュール10は、太陽電池モジュールを構成する上記の各部材、即ち、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、及び、裏面保護シート1を、順次積層してなる積層体を加熱圧着して一体化する熱ラミネート加工により製造することができる。
図2に示す通り、本発明の裏面保護シート1は、一方の最外層を形成する第1の樹脂シート層11A、アルミ箔層12、及び第1の樹脂シート層11Aと反対側の最外層を形成する第2の樹脂シート層11Bが順次積層されてなり、第1の樹脂シート層11Aとアルミ箔層12は、接着剤層(第1の接着剤層13A)を介して密着しており、アルミ箔層12と第2の樹脂シート層11Bは、接着剤層(第2の接着剤層13B)を介して密着している。アルミ箔が積層されることで、高い水蒸気バリア性等のガスバリア性を有する裏面保護シートとすることができる。なお、本明細書では、樹脂をシート状に加工したものの名称として樹脂シートという用語を用いるが、この用語は、樹脂フィルムも含む概念として使用される。
第1の樹脂シート層11A及び第2の樹脂シート層11B(以下、これら両者を合せて「樹脂シート層11」とも称する)を形成する樹脂組成物のベース樹脂は、耐候性や絶縁性等の要求を満たす限りにおいて特段限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)等のポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレン・エチレン共重合体(ETFE)、等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂等の樹脂シートを、第1の樹脂シート層11A及び第2の樹脂シート層11B(以下、これら両者を合せて「樹脂シート層11」とも称する)を形成する樹脂として用いることができる。
又、特に第2の樹脂シート層11Bについては、裏面保護シート1が太陽電池モジュール10を構成する際に、太陽電池モジュール10の非受光面側の最表面に配置されることを想定して、耐候性、バリア性、耐加水分解性に特に優れたものを用いることがより好ましい。例えば、第2の樹脂シート層11Bとしては、耐加水分解性に優れる耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート樹脂を特に好ましく用いることができる。
アルミ箔層12、即ちこの層を構成するアルミ箔の厚さは10μm以下とする。従来、裏面保護シートにバリア層として配置するアルミ箔については、その厚さを15μm程度以上とすることで、ピンホールの発生を防いで、ガスバリア性を担保していた。これに対して、本発明は独自の発想により、太陽電池モジュール用の裏面保護シートとしてのバリア性や耐候性等の要求物性を十分に維持したまま、アルミ箔層12の大幅な薄膜化を可能としたものである。これにより、低コストで加工適正が高く、重量を抑えた裏面保護シート1としたものである。
接着剤層(第1の接着剤層、第2接着剤層)層を形成する接着剤は、水酸基を有する主剤樹脂と、イソシアネート基を有する硬化剤と、上述の有機系暗色顔料とを、を含有してなる接着剤であることが好ましい。
本発明の裏面保護シートの製造方法は、特に限定されないが、例えば、アルミ箔層12を形成するアルミ箔の両面に、第1の樹脂シート層11A及び第2の樹脂シート層11Bをそれぞれ形成する樹脂シートを、上記の接着剤によって接合する公知のドライラミネート加工により製造することができる。尚、接着剤としては、上述の通り、主剤と硬化剤からなる2液タイプの接着剤を用いることが好ましい。
アルミ箔層を形成するアルミ箔の両面に、樹脂シート層(第1の樹脂シート層、第2の樹脂シート層)を形成する各樹脂シートを、接着剤層(第1の接着剤層、第2の接着剤層)を介して積層するドライラミネーション法により実施例及び比較例の裏面保護シートを製造した。
樹脂シート層(第1の樹脂シート層、第2の樹脂シート層)を形成する樹脂シートとしては、全ての実施例及び比較例の両層において下記のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。
「ルミラーX10S」(東レ社製)、厚さ50μm。
比較例1の裏面保護シートに用いるアルミ箔として、上述した特開昭63−28224号公報に開示されている「実施例1」のアルミ箔と同一のアルミ合金材料(箔地No.1)、同一の圧延条件(箔焼鈍後の引張り強さ:6.8kg/mm2)で、厚さ7μmに圧延して製造したアルミ箔を用いた。圧延後に確認したこのアルミ箔の1m2当りの平均ピンホール数は、5個であった。
比較例2の裏面保護シートに用いるアルミ箔として、圧延後の箔の厚さを20μmとしたことの他は、比較例1のアルミ箔と同一条件で製造したアルミ箔を用いた。圧延後に確認したこのアルミ箔の1m2当りの平均ピンホール数は、1個/1m2であった。
比較例3の裏面保護シートに用いるアルミ箔として、比較例1の裏面保護シート(厚さ7:μm、ピンホール数:5個/1m2)に、更に、エンボスロール(穴あけ用)を圧接させる加工を施すことによって、それぞれ、1m2当りの平均ピンホール数が、300個となるように加工したアルミ箔を用いた。
実施例1〜3の各実施例に用いるアルミ箔として、比較例1の裏面保護シート(厚さ7:μm、ピンホール数:5個/1m2)に、更に、エンボスロール(穴あけ用)を圧接させる加工を施すことによって、それぞれ、1m2当りの平均ピンホール数が、それぞれ表1記載の通り、130個、40個、25個となるように加工したアルミ箔を用いた。
接着剤層(第1の接着剤層、第2の接着剤層)を形成する接着剤としては、各実施例及び比較例において、下記の通りに調製した主剤と硬化剤とからなる接着剤を用いた。又、当該「接着剤」からなる各接着剤層の厚さ(アルミ箔表面への塗工量)については、全ての実施例及び比較例において、各接着剤層の厚さ(アルミ箔表面から接着剤層表面までの厚さ)が、何れも5μmとなるように接着剤の塗工量を調整した。そして、45℃、120時間のエージング処理により「接着剤層」を硬化させて、各実施例及び比較例の裏面保護シートを完成させた。
接着剤の主剤成分である「ポリウレタンジオール」を、以下のように製造した。
窒素雰囲気下、攪拌機を備えたフラスコに数平均分子量1000の脂肪族ポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ社製、商品名「デュラノールT5651」(以下、「PDC1000」と略す。))を100質量部、1、6−ヘキサンジオール(5質量部)、イソホロンジイソシアネート(27.5質量部)、酢酸エチル(132.5質量部)を加え、赤外線吸収スペクトルにて、2270cm−1のイソシアネートの吸収が消失するまで加熱還流させ、「ポリウレタンジオール1」の50%溶液を得た。
又、接着剤の他の主剤成分である「脂肪族ポリカーボネートジオール」としては、数平均分子量1000の脂肪族ポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ社製、商品名「デュラノールT5651」)を用いた。
そして、上記で製造した「ポリウレタンジオール」と「脂肪族ポリカーボネートジオール」を混合して、各実施例及び比較例に用いる接着剤の主剤を調製した。各モノマーの配合比は「ポリウレタンジオール」100質量部に対して「脂肪族ポリカーボネートジオール」15質量部、となるように配合した。
実施例及び比較例の裏面保護シートの水蒸気バリア性を評価した。その結果を表1に示す。尚、水蒸気バリア性の評価のための試験条件は以下の通りとした。
(水蒸気バリア性試験):水蒸気バリア性についての試験は、JIS K7129 Bにより水蒸気透過率(g/m2・day)を測定することにより行った。測定機器としては、MOCON社製「PERMATRAN−W 3/31」を用いた。
[評価基準]
A:水蒸気透過率が、0.01g/m2・day未満
B:水蒸気透過率が、0.01g/m2・day以上0.03g/m2・day以下
C:水蒸気透過率が、0.03g/m2・dayを超える
実施例及び比較例の裏面保護シートについて、樹脂シート層とアルミ箔層との間の初期接着強度を、下記の剥離試験により評価した。試験方法及び評価規準は下記の通りとした。
ISO11339に準じて測定した。裏面保護シートの一方の樹脂シート層に15mm巾に切れ目を入れ、テンシロンにて、引っ張り速度50mm/分で、アルミ箔層と樹脂シート層の層間のT字剥離試験を実施した。
[評価基準]
A:剥離強度が、8.0N/15mm以上
B:剥離強度が、5.0N/15mm以上8.0N/15mm未満
C:剥離強度が、5.0N/15mm未満
実施例及び比較例の裏面保護シートについて、樹脂シート層とアルミ箔層との間の接着強度の耐久性を、下記の耐候性試験(MW(メタルウェザー)試験)、及び、同試験後に行った剥離試験後の接着強度を上記の初期接着強度と対比することにより評価した。試験方法及び評価規準は下記の通りとした。
(耐候性試験(MW(メタルウェザー)試験))
メタルハライドランプ方式試験機:JTM G 01 2000 日本試験機工業会規格 JTM STANDARD Metalhalide Lamp type apparatus
装置名称:ダイプラ・メタルウェザー(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)
型式:KU−R5CI−A
光源ランプ:MW−60W
フィルター:KF−1(照射範囲295nmから780nm)
照度:60±5 mW/cm2(ウシオ電機(株)製照度計使用)
試験条件:Lite(照射)63℃50%RH 20時間、Dew(結露)30℃98%RH 4時間、Rest(休止):30℃、98%RH、0.01時間、Dew前後に10sシャワーを1サイクルとして250時間試験実施。尚、シャワーには25℃、導電率2μS/cm以下の純水を用いた。
[評価基準]
A:耐候性試験後における剥離強度の維持率が80%以上
B:耐候性試験後における剥離強度の維持率が75%以上80%未満
C:耐候性試験後における剥離強度の維持率が75%未満
11A 第1の樹脂シート層
11B 第2の樹脂シート層
12 アルミ箔層
121 ピンホール
13A 第1の接着剤層
13B 第2の接着剤層
2 透明前面基板
3 受光面側の封止材
4 太陽電池素子
5 非受光面側の封止材
10 太陽電池モジュール
Claims (3)
- 第1の樹脂シート層と第2の樹脂シート層との間にアルミ箔層が配置されている構成を含んでなる太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、
前記アルミ箔層と、前記第1の樹脂シート層とは第1の接着剤層を介して接合されていて、
前記アルミ箔層と、前記第2の樹脂シート層とは第2の接着剤層を介して接合されていて、
前記第1の接着剤層及び前記第2の接着剤層の厚さが、何れも4μm以上6μm以下であって、
前記アルミ箔層は、厚さ10μm以下であって、直径25μm以上35μm以下の貫通孔であるピンホールが、1m2当り平均で20個以上150個以下形成されている、裏面保護シート。 - 前記第1の樹脂シート層及び前記第2の樹脂シート層が、何れもポリエチレンテレフタレート樹脂シートである、請求項1に記載の裏面保護シート。
- 請求項1又は2に記載の裏面保護シートが最外層に配置されている太陽電池モジュール。
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