JP2021027364A - 太陽電池モジュール用加飾フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
基材フィルム層(A)及び加飾層(C)を有する太陽電池加飾用積層フィルムであって、
太陽電池加飾用積層フィルムから基材フィルム層(A)を剥離した状態のフィルムは、光透過率が50%以上であり、
加飾層(C)は、光輝性顔料を3〜40重量%の範囲で含有する
ことを特徴とする太陽電池モジュール用加飾積層フィルムである。
上記光輝性顔料は、鱗片状光輝性顔料であることが好ましい。
上記鱗片状光輝性顔料は、面方向の寸法が5〜300μmであり、厚みが0.1〜10μmであることが好ましい。
上記ハードコート層は、活性エネルギー線硬化型コーティング組成物によって形成された層であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュール用加飾フィルムは、基材フィルム層(A)及び加飾層(C)を有し、加飾層(C)は、光透過率が50%以上であり、光輝性顔料を3〜40重量%の範囲で含有するものである。
なお、特許文献5に記載されたような金属顔料を使用した場合、金属顔料が高い光反射率を有するものとなることから、上述した光透過性を達成することはできない。
このような加飾層を形成するための具体的な方法については、後述する。
本発明の太陽電池加飾用積層フィルムは、光透過率が50%以上である。このように高い光透過率を有するものとすることで、太陽電池の発電効率を低下させることなく加飾できる点で好ましい。なお、本発明において光透過率は、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ)により、波長380.0nm〜810.0nmの範囲で、積分球を用い全光線透過率を測定した値を意味する。測定にあたって、光源はハロゲンランプを使用した。
本発明の太陽電池加飾用積層フィルムは、基材フィルム層(A)及び加飾層(C)を備えるものである。より具体的には、基材フィルム層(A)及び加飾層(C)のみからなるものであってもよいし、必要に応じてその他の層を備えるものであってもよい。
また、図7には、基材フィルム層(A)及び加飾層(C)に加え、印刷層(D)及び密着層(E)を備えた構成を示した。図8には、その他の態様として、基材フィルム層(A)及び加飾層(C)に加え、更に、接着層(F)を備えた構成を示した。
更に、必要に応じて、更に、接着層、密着層、印刷層等のその他の層を形成するものであってもよい。接着層を設ける場合は、加飾層(C)に隣接した最外層に形成することが好ましい。また、密着層、印刷層は、ハードコート層と加飾層の間に設けることが好ましい。この場合、密着層をハードコート層側に形成することが好ましい。
以下に、本発明の太陽電池加飾用積層フィルムを構成する各層についてそれぞれ詳述する。
本発明において、加飾層(C)は、光輝性顔料を3〜40重量%の範囲で含有するものである。
光輝性顔料は、鱗片状光輝性顔料であることが好ましい。より具体的には、面方向の寸法が5〜300μmであり、厚みが0.1〜10μmであることが好ましい。このような扁平形状を有するものを高度な配向性を有する状態で塗膜中に存在させることで、本発明の目的を好適に発揮することができる。
このような方法で加飾層を形成することで、光輝性顔料を通常の塗装方法によって塗装した場合よりも、より高度な配向性を持たせることができる。これによって、加飾層(C)を、光輝性顔料を3〜40重量%の範囲で含有するものとしつつ、太陽電池モジュール用加飾積層フィルムの光透過率を50%以上に維持することができる点で好ましい。
基材フィルム層(A)を形成するフィルムとしては、特に限定されず、例えば、2軸延伸ポリエステルフィルム、2軸延伸ポリプロピレンフィルム等の2軸延伸フィルム、軟質塩化ビニルフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、無延伸ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリル樹脂フィルム、フッ素フィルム等の従来公知のフィルムが挙げられる。これらの中でも、ポリエステルおよび/またはポリオレフィンにより形成されるフィルムが好ましく、特に省エネ低温加工性の点からは、平面基材へ適用させるため成形性(延伸性)が要求されない場合は、2軸延伸ポリエステルフィルムがより好ましく、3次元形状物へ適用させるために成形性(延伸性)が要求される場合は無延伸ポリエステルフィルムがより好ましい。上記基材フィルム層(A)の厚みは、0.01〜0.5mmであることが好ましく、0.02〜0.3mmであることがより好ましい。この範囲を外れると、キャリアフィルムとしての働きや、電磁線硬化の際の経済性の点で好ましくない。
本発明の太陽電池モジュール加飾用フィルムは、ハードコート層(B)を備えるものであってもよい。
本発明で使用するハードコート層(B)は、エネルギー線硬化性塗膜であることが好ましく、その具体的な組成は、積層フィルムとしての物性を害するものでない限り特に限定されるものではなく、公知のエネルギー線硬化性塗膜とすることができる。
以下、(B1)〜(B3)について詳細に説明する。
ポリウレタンアクリレート(B1)は、ウレタン結合を分子内に有し、かつ(メタ)アクリレート基を分子中に有する化合物である。これを使用することによって、加飾成形を行う際の延伸性が向上し、真空成形にも容易に対応できるため、3次元形状への追随が良好となる。
上記ポリカーボネートジオールは、2〜70重量%であることがより好ましい。
ウレア結合を有するものとするためには、ポリウレタンアクリレートの合成において、一部にポリアミン化合物を使用すればよい。使用できるポリアミン化合物としては特に限定されず、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、トリアミノプロパン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)プロピレンジアミン、(2−ヒドロキシエチルプロピレン)ジアミン、(ジ−2−ヒドロキシエチルエチレン)ジアミン、(ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレン)ジアミン、(2−ヒドロキシプロピルエチレン)ジアミン、(ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレン)ジアミン、ピペラジン等の脂肪族ポリアミン;1,2−および1,3−シクロブタンジアミン、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン(IPDA)、メチレンビスシクロヘキサン2,4’−および/または4,4’−ジアミン、ノルボルナンジアミン等の脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン,3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ビス−(sec−ブチル)ジフェニルメタン等の芳香族ジアミン;及びダイマー酸のカルボキシル基をアミノ基に転化したダイマージアミン、末端に一級又は二級アミノ基を有するデンドリマー等を挙げることができる。
上記不飽和2重結合を有するモノマー・オリゴマー(B2)としては、公知の任意のものを使用することができ、例えば、以下の化合物を使用することができる。
官能基数2の(メタ)アクリレートの例は、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジメチロールートリシクロデカンジ(メタ)アクリレート等を含む。なかでも、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等を好ましく用いることができる。
これらの(メタ)アクリル系オリゴマーは1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、また、上記多官能性(メタ)アクリレート系モノマーと併用してもよい。
上記ハードコート塗料組成物には、上記したポリウレタンアクリレート(B1)及び不飽和2重結合を有するモノマー・オリゴマー(B2)に加え、さらに重合開始剤(B3)を含有する。上記重合開始剤(B3)としては、紫外線(UV)や電子線等の電磁線によって重合が開始される電磁線重合開始剤、熱硬化用ラジカル重合開始剤等が挙げられるが、これに限定されない。
(B1)の固形分重量、(B2)の固形分重量の合計量((B1)+(B2))100重量部中に、(B1)を50〜99重量部、(B2)を1〜50重量部の範囲内となるように含有し、(B1)の固形分重量及び(B2)の固形分重量の合計量((B1)+(B2))100重量部に対して(B3)を0.5〜20重量部の範囲内となるように含有するものである。
上記チオール基及び/又はアミン基を有するモノマーとしては、特に限定されず、通常使用されるチオール化合物、及び、アミン化合物を挙げることができる。
2重結合当量:130〜600g/eq
分子量Mw:3000〜200000
ウレタン濃度:300〜2000g/eq、
である塗料組成物によって形成されたものであることが好ましい。これらの性質を満たすものを使用することが好ましい。このようなハードコート塗料組成物によってハードコート層(B)を形成することによって、耐ブロッキング性、高い耐擦傷性,表面硬度,耐薬品性を備え,良好な耐衝撃性を付与することができる点で好ましいものである。さらに、上記ポリウレタンアクリレート(B1)は、ウレア濃度:500〜1000g/eqであることが好ましい。
カラム:TSKgel Super Multipore HZ−M 3本
展開溶媒:テトラヒドロフラン
カラム注入口オーブン 40℃
流量:0.35 ml/min.
検出器:RI
標準ポリスチレン:東ソー (株)PSオリゴマーキット
ハードコート塗料組成物には、上記したポリウレタンアクリレート(B1)、不飽和2重結合を有するモノマー・オリゴマー(B2)、重合開始剤(B3)の他に、通常、塗料材料として添加される化合物が、その他の成分として含まれていてもよい。その他の成分としては、紫外線吸収剤(UVA)、光安定剤(HALS)、バインダー用樹脂や架橋剤、顔料、表面調整剤、消泡剤、導電性充填剤、溶剤等を挙げることができる。
また、市販のものとして、オルガノシリカゾルMIBK−ST, MEK−ST−UP、MEK−ST−L,MEK−AC−2140Z (日産化学工業製)、SIRMIBK15ET%−H24、 SIRMIBK15ET%−H83、ALMIBK30WT%−H06(CIKナノテック)等を使用することができる。
表面硬度や耐擦り傷性などの性能を維持するためには所定の膜厚を確保することが好ましい。塗料粘度は、塗膜を形成する工法にもよるが、50mPa・s〜5000mPa・sが好ましく、100mPa・s〜3000mPa・sがより好ましい。粘度がこれより低いと膜厚を確保することが困難となり、また作業性が劣ることとなる。粘度がこれより高いと、空気が残存することとなるため、成形時に膨れなどの不具合が発生する。
本発明の太陽電池モジュール用加飾フィルムは、印刷によって形成された印刷層を有するものであってもよい。このような層を設けることによって、印刷層による特異的な外観が得られる点で好ましい。印刷の方法は特に限定されず、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷又はフレキソ印刷等の公知の方法によって形成することができる。特に、インクジェット印刷を使用することで、安価に種々の印刷層を形成することができる点で好ましい。また、印刷に際しては、エネルギー線硬化型のインクを使用した印刷を行うものであってもよい。
本発明の太陽電池モジュール加飾用積層フィルムは、特に印刷層を設ける場合、層に隣接する形で密着層を形成したものであることが好ましい。すなわち、印刷層と層の密着を確保するための層であり、また、未硬化状態での延伸によって未硬化状態の塗膜層が動く際に、印刷層が動いてしまい、これによって外観の悪化を生じる場合がある。
更に、印刷層が未硬化状態の塗膜層上に形成することが困難となる場合がある。よって、このような問題を軽減させるという観点からも、印刷適性および密着性が良好であるような密着層を設け、このような問題を改善することが望ましい。
上記密着層としては特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂等の樹脂を使用することができ、ウレタン樹脂が好ましく、ポリカーボネート含有ウレタン樹脂がさらに好ましい。1種単独でまたは2種以上を併用して配合することができる。
本発明の太陽電池モジュール加飾用フィルムは、接着層を有するものであってもよい。接着層は、基材を積層フィルムにて加飾する際に、積層フィルムを基材表面に密着させて接着させるために用いられる。
上記接着剤は、上記接着剤を塗布・乾燥することにより形成したものであっても、接着剤シートをラミネートして形成したものであってもよい。基材がガラスの場合は、加飾層のハードコート層とは反対側の面に接着層を設けることが好ましい。接着層には、公知の材料が種々使用可能であるが、樹脂としてはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が好ましく、イソシアネートで架橋させるのが好ましい。またカップリング剤を含むことが好ましく、ガラス接着用のフィルムをラミネートする等も好ましい。具体的には、樹脂としては、株式会社日本触媒製アクリル樹脂アロタン2050−55等や、カップリング剤として、信越化学工業株式会社製KBM−803、KBM−903、KBM−9007N、KBE−9013、X12−1056ESなど、フィルムは3M社製OCAフィルム8211、8212、8213、8146−1等が好適に使用できる。基材がポリカーボネートなどの樹脂の場合は、接着層が、上述したような加飾層としての機能を有するものであってもよい。
本発明の太陽電池加飾用積層フィルムを構成する基材フィルム層(A)以外の各層は、各層を構成する成分を溶剤に溶解した塗料組成物を調製し、これを基材フィルム層(A)上に塗布・乾燥し、加熱及び/又はエネルギー線照射によって硬化することで、形成することができる。
本発明の太陽電池モジュール用加飾フィルムは、太陽電池モジュールに貼り付けて使用することができる。この場合、基材フィルム層(A)をはがして使用するものであってもよいし、基材フィルム層(A)をそのまま、保護層として使用するものであってもよい。
本発明の太陽電池モジュール用加飾フィルムがハードコート層(B)を有するものである場合は、基材フィルム層(A)をはがして使用することが好ましい。
本発明の太陽電池加飾用積層フィルムは、太陽電池モジュールの受光面に貼り付けるものであっても、背面に貼り付けるものであってもよい。背面に貼り付ける場合は、加飾層(C)をセルと同色にするのが、意匠を良くするという点で好ましい。
このような保護層の形成は、塗料組成物の塗装による方法、フィルムの貼付による方法等を挙げることができる。
さらに、その後、基材フィルム(A)を剥離して図10(III)の状態とし、その後更に、保護層(Y)を形成するものであってもよい。保護層は、塗装によって形成するものであってもよいし、フィルムを貼り付けることによって形成してもよい。
攪拌機、還流冷却管、温度計、空気吹き込み管、及び材料投入口を備えた反応容器を用意した。反応容器の内部を空気で置換しながら、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(商品名「デュラノールT6001」、旭化成ケミカルズ(株)製、末端官能基定量による数平均分子量=1,000)200.0g、1,4-ブタンジオール80.0g、及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合体(水酸基価102.9mgKOH/g)120.0gを仕込んだ。次いで、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)238.1gを仕込んだ。系内が均一となった後、50℃で4,4‘-メチレンビス-シクロヘキシルジイソシアネート314.2gを仕込み、触媒としてジブチルチンラウリレートを使用して80℃で反応させた。溶剤希釈により反応液の粘度を調整し、赤外吸収スペクトル分析で測定される遊離イソシアネート基による2,270cm-1の吸収が消失するまで反応を進行させた。MEKとシクロヘキサノンの質量比が1:1となるまでシクロヘキサノンを添加して、ポリウレタンを含有する樹脂溶液を得た。
得られた樹脂溶液の粘度は200dPa・s/20°、固形分は45%、2重結合当量は600g/eqであった。また、GPCにより測定したポリウレタンの重量平均分子量は44,000であった。
<ハードコート塗料溶液の調整>
攪拌機を備えた容器に、ポリウレタンアクリレート(B1)、モノマー(B2)を入れ、攪拌しながら最終の塗料がNV=40%となる量のMEKを入れ、さらに重合開始剤(B3)を入れ、30分間攪拌し、ハードコート塗料溶液を得た。
攪拌機を備えた容器に、ウレタン樹脂(C1)及び光輝剤(C2)を入れ、攪拌しながら最終の塗料がNV=35%となる量のMIBKを入れ、30分間攪拌し、着色塗料溶液を得た。
基材フィルム(A)上に、乾燥膜厚が20μmの加飾層(C)が得られるように、上記着色塗料溶液を、アプリケーターを用いて塗布し、その後、120℃にて15分間乾燥させ、加飾層(C)を形成した。なお、加飾層(C)の形成に際しては、アプリケーターを使用することにより、フィルムとの間隙に塗料を通すことで、剪断力をかけながら塗膜の形成を行った。このような方法で製造した積層フィルムの層構成を図6に示した。なお、比較例3は、このような塗装方法を採用せず、一般的なスプレー塗装によって塗装を行った。
太陽電池セルとして単結晶シリコンセルを、封止材としてエチレンビニルアセテートを、背面材として1mmのアルミ板をそれぞれ用いて、NPC製太陽電池モジュール用真空ラミネーターを用いて、150℃×15分の条件で加飾フィルムを積層し、太陽電池モジュールを得た。
なお、実施例1,2については、加飾フィルム積層後、基材フィルム(A)を剥離せずに使用した。但し、全光線透過率は、基材フィルム(A)を剥離した状態で測定した。それ以外の実施例については、加飾フィルム積層後、基材フィルムを剥離して使用した。
ピューレックス♯38A71(帝人フィルムソリューション):離型処理2軸延伸PE
UV 1700B (日本合成化学工業):ウレタンアクリレートオリゴマー
ルシリンTPO(BASF):2,4,6−トリメチルベンゾイルージフェニルーフォスフィンオキサイド
太陽電池モジュールに対して、ソーラーシミュレーター(1kW/m2、JIS C8912 クラスAのスペクトル合致度を満足するように設定)により光を照射し、IVカーブトレーサMP-160(英弘精機精)で出力(W)を計測、加飾層がない場合を100とした時の比率を出力比とした。
○:剥離なし
△:〜50%剥離
×:〜100%剥離
碁盤目粘着テープ剥離試験 2mm 100マスカット
○:剥離なし
△:〜50%剥離
×:〜100%剥離
<分析装置>
東ソー株式会社
「高速GPC HLC−8220GPC」
<分析条件>
溶離液 THF(酸化防止剤含有)
流量 0.35ml/min
注入量 10μl
温調部 40℃
検出器 RI
標準 ポリスチレン
従って、算出される分子量は、ポリスチレン換算の値である。
アルペースト65―388アルミ(東洋アルミ):アルミペースト
アルペースト6320NSアルミ(東洋アルミ):アルミペースト
MAU−2600(大日精化工業):ポリカーボネート系ウレタン樹脂
R−298−1(日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社):熱硬化型ハードコート
R−298硬化剤(日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社):R−298−1用イソシアネート硬化剤
R−333シルバー(日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社):1液型バンパー用シルバー塗料
基材フィルム(A)上に、乾燥した時の膜厚(以下、乾燥膜厚)が20μmのハードコート層(B)が得られるように、上記ハードコート塗料溶液を、アプリケーターを用いて塗布し、120℃にて15分間乾燥させてハードコート層(B)を形成した。
なお、以下では、基材フィルム層(A)上にハードコート層(B)が形成されてなるものを、(A+B)層フィルムと記載する。
厚さ3mmのポリカーボネート板(タキロン製PC1600)を150℃で60分アニールし、積層フィルムをMCK株式会社製MRK-650Y(直径80mmの耐熱シリコンゴムロール)を用いて、温度:160℃、速度:42cm/minでラミネートし、続いて、オゾンタイプ高圧水銀灯(120W/cm)で、積算光量が3000mJ/cm2となるようUV照射。透明基材を剥離後、加飾フィルムが積層された成形品を得た。
太陽電池セルとして単結晶シリコンセルを、封止材としてエチレンビニルアセテートを、背面材として1mmのアルミ板をそれぞれ用いて、NPC製太陽電池モジュール用真空ラミネーターを用いて、150℃×15分の条件で加飾フィルムを積層し、太陽電池モジュールを得た。以下の各実施例においては、加飾フィルムの積層後、基材フィルムを剥離して使用した。
ピューレックス♯38A71(帝人フィルムソリューション):離型処理2軸延伸PE
UV 1700B (日本合成化学工業):ウレタンアクリレートオリゴマー
ルシリンTPO(BASF):2,4,6−トリメチルベンゾイルージフェニルーフォスフィンオキサイド
これらの結果から、顔料質量を減少させることで光透過率が高くなることが示されている。光線透過率とPWCの関係を示す式を図3に記載した。
(B) ハードコート層
(C) 加飾層
(D) 印刷層
(E) 密着層
(F) 接着層
Claims (9)
- 基材フィルム層(A)及び加飾層(C)を有する太陽電池加飾用積層フィルムであって、
太陽電池加飾用積層フィルムから基材フィルム層(A)を剥離した状態のフィルムは、光透過率が50%以上であり、
加飾層(C)は、光輝性顔料を3〜40重量%の範囲で含有する
ことを特徴とする太陽電池モジュール用加飾積層フィルム。 - 更に、ハードコート層(B)を有する請求項1記載の太陽電池モジュール用加飾積層フィルム。
- 光輝性顔料は、鱗片状光輝性顔料である請求項1又は2記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- 鱗片状光輝性顔料は、面方向の寸法が5〜300μmであり、厚みが0.1〜10μmである請求項1、2又は3記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- 鱗片状光輝性顔料は、干渉アルミナフレーク、干渉マイカフレーク、ガラスフレーク、干渉シリカフレーク、及び/又は、干渉タルクフレークである請求項1、2、3又は4記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- 加飾層は、ポリカーボネート含有ウレタン樹脂、塩ビ酢ビ含有ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポリオレフィン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜5のいずれか1に記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- ハードコート層は、活性エネルギー線硬化型コーティング組成物によって形成された層である請求項2〜6のいずれか1に記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- ハードコート層は、ポリウレタンアクリレート(B1)、不飽和2重結合を有するモノマー・オリゴマー(B2)及び重合開始剤(B3)を含有する活性エネルギー線硬化型コーティング組成物によって形成されたものである請求項2〜7のいずれか1に記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
- さらにハードコート層と加飾層の間に密着層と印刷層がこの順に積層したものである請求項2〜8のいずれか1に記載の太陽電池モジュール用加飾フィルム。
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