JP2022066350A - 太陽電池モジュール用の透明保護シート、及び、その製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記耐候樹脂層が、フッ素系樹脂フィルムである、(1)又は(2)に記載の透明保護シート。
先ず、本発明の太陽電池モジュール用の透明保護シート1を用いてなる太陽電池モジュール100の全体構成について説明する。太陽電池モジュール100は、図1に示すように透明前面基板4、表面側封止材シート3、太陽電池素子5、裏面側封止材シート2、透明保護シート1が順に積層された構成からなる。又、この積層体の側周面には、通常、アルミニウム等からなる金属フレーム6が設置される。尚、本発明の透明保護シート1の用途は、必ずしも上述のように太陽電池モジュールの裏面側への配置には限定されず、透明前面基板として太陽電池モジュール100の表面側に配置して用いることもできる。
太陽電池モジュール100は、上記の各構成部材を、例えば、真空熱ラミネート加工により加熱圧着して一体化することにより製造することができる。この際のラミネート温度は、110℃以上190℃以下の範囲内とすることが好ましく、130℃以上であることがより好ましい。又、ラミネート時間は、5分~60分の範囲内が好ましい。このラミネート加工は、透明保護シート1の易接着層14と、裏面側封止材シート2とを対面させて加熱圧着する態様で行う。これにより、透明保護シート1と裏面側封止材シート2の界面における易接着層14の高い接着性を十分に発現させることができる。
シースルータイプ、或いは、両面採光タイプの太陽電池モジュールに好ましく用いることができる透明保護シート1は、図2に示す通り、基材樹脂層11、耐光接着剤層12、耐候樹脂層13、及び、易接着層14を備えてなる、多層構成の樹脂フィルムである。上述の通り、基材樹脂層11の一方の面には、耐光接着剤層12を介して耐候樹脂層13が積層されており、基材樹脂層11の他方の面には、易接着層14が形成されている。
基材樹脂層11としては、従来、太陽電池モジュール用保護シートにおいて基材樹脂層を構成するために従来用いられている各種の樹脂フィルムを適宜用いることができる。但し、本発明においては、それらの各種の樹脂フィルムのうち、特にJIS G 0202によるロックウェル硬度(以下、単に「ロックウェル硬度」とも言う)R80以上の樹脂フィルムを選択するものとする。このように、多層シートたる透明保護シート1の支持基板である基材樹脂層11を、上記の通り、一定以上の剛性を有する樹脂フィルムで構成することにより、基材樹脂層11への接着剤等の塗工後の乾燥時に伸びが発生する等の不具合も生じにくく、又、透明保護シート1を太陽電池モジュール100に組込む作業を行う際の取り扱い性が良好になる。尚、ロックウェル硬度がL又はM等、その他のスケールで80以上である樹脂フィルムも、当然に、本明細書における、上記の「JIS G 0202によるロックウェル硬度がR80以上の樹脂フィルム」に含まれるものとする。
耐光接着剤層12は、耐候樹脂層13を基材樹脂層11の表面に接着する機能を有する層である。この層にも透明保護シート1を構成する他の層と同様の透明性が求められる。又、透明保護シート1においては、この耐光接着剤層12に、透明性に加えて、基材樹脂層11を紫外線から保護するための紫外線遮断性が要求される。そのために、耐光接着剤層12には、所定量以上の紫外線吸収剤が含有される。具体的には、耐光接着剤層12には、単位面積当り0.3g/m2以上1.3g以下の紫外線吸収剤が含有されていればよく、単位面積当り0.5g/m2以上1.0g/m2以下の紫外線吸収剤が含有されていることが好ましい。単位面積当りの紫外線吸収剤の含有量が0.3g/m2以上であることによって、必要な紫外線遮断率を担保することができる。一方、単位面積当りの紫外線吸収剤の含有量が1.3g/m2を超えると、本発明の構成をもってしても、上述した斑状のむらの発生を十分に回避することが難しく、又、その範囲では、紫外線遮断性能の増加率も低減して増量分のコストと見合わなくなることによる経済的損失のリスクが高まる。
耐候樹脂層13は、透明保護シート1の最外層に積層されて基材樹脂層11を保護するために配置される層である。耐候樹脂層13は、基材樹脂層11の一方の表面に、耐光接着剤層12を介して耐候性を有する樹脂フィルムを積層することによって形成する。透明保護シート1の透明性を維持するために、耐候樹脂層13にも基材樹脂層11と同等の透明性が求められる。耐候樹脂層13を構成する樹脂フィルムとしては、従来、太陽電池モジュール用保護シートにおいて耐候性を担保するための最外層用として用いられている各種の樹脂フィルムであって、上記の透明性に係る要求を満たしうる各種の樹脂フィルムとして、透明性と優れた耐候性を兼ね備え、柔軟性の高いフッ素系樹脂フィルムを好ましく用いることができる。
易接着層14は、所謂プライマー層であり、太陽電池モジュール100において、オレフィン系樹脂等からなる裏面側封止材シート2に対する透明保護シート1の接着性を向上させる機能を有する層である。図2に示す通り、透明保護シート1の基材樹脂層11における、耐候樹脂層13が積層されている面とは反対側となる他の表面に形成される。この易接着層14にも、透明保護シート1の透明性を維持するために、基材樹脂層11と同等の透明性が求められる。
透明保護シート1は、基材樹脂層11を構成する樹脂フィルムの表面に耐候樹脂層13を構成する樹脂フィルムを接合してなる積層体を先ず製造し、次に、この積層体の耐候樹脂層と反対側の面に易接着層14を形成することにより製造することができる。
基材樹脂層11及び耐候樹脂層13を構成する各樹脂フィルムを、耐光接着剤層12を介したドライラミネーション法により接合し、基材樹脂層11と耐候樹脂層13とが一体化されている積層体を得る。耐光接着剤層12を介したドライラミネーションによる接合は、紫外線吸収剤を含有する上述の接着剤を、基材樹脂層11を構成する樹脂フィルムの一方の表面に適切な膜厚さで塗布し、塗布された接着剤の表面に、耐候樹脂層13を構成する樹脂フィルムを積層することにより行うことができる。
上記工程によって得た積層体における、基材樹脂層11及び耐候樹脂層13が一体化されている積層体に対し、耐候樹脂層13が表面に露出している側の面とは反対側の表面に、上記の水性プライマーコーティング液等のプライマーコーティング液を、塗布し、これを塗膜形成することによって易接着層14を形成する。塗膜形成方法としては、グラビアロールコーティング、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、リップコーティング、エアナイフコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、スクリーン印刷、はけ塗り法等が挙げられる。
本発明の製造方法は、塗布されたコーティング塗膜に含まれる溶剤の乾燥を促進させる養生処理は、透明保護シートの原反となる樹脂フィルムがロール体の状態(透明保護シートロール体)において行われることを想定する方法である。本発明の透明保護シートロール体によれば、従来の同様の構成のロール体において、このようなロール体を養生に付す工程後に頻発していた斑状のムラの発生を回避又は著しく低減させることができる。
図3は、本発明の透明保護シート1をロール状に巻き取ってなる透明保護シートロール体10の層構成の説明に供する、ロール体妻面の部分拡大図である。透明保護シートロール体10においては、内周側の透明保護シート1Aの易接着層14と、これに接触する外周側の透明保護シートの耐候樹脂層13が圧着されている状態で、長時間の養生に付されることが想定される。この時、仮に、透明保護シート1Aの易接着層14の表面の滑り性が不十分であると、相対的に硬度が小さい透明保護シート1Bの耐候樹脂層13に対してかかる圧力が不均一になり、耐光接着剤層12からの紫外線吸収剤のブリーディングが局所的に過剰に進んでしまう。これに対して、透明保護シートロール体10においては、透明保護シート1Aの易接着層14の表面の滑り性をワックスの添加により十分に引き上げているので、相対的に硬度が小さい透明保護シート1Bの耐候樹脂層13を適切に滑らせて、この面にかかる圧力を均等に分散させて、図5の上の写真に示すような、斑状のむらの発生を防ぐことができる。尚、透明保護シート1Aの易接着層14と、透明保護シートの耐候樹脂層13のいずれを巻芯側にしたものであっても、これらの両面が圧着されている状態にあるロール体である限り、当然に本発明の技術的範囲内である。
実施例及び比較例の透明保護シートを、下記の樹脂シート、材料組成物、及び、接着剤等を用いて製造した。各透明保護シートの層構成は、いずれも図2に記載の構成、即ち、基材樹脂層の一方の表面に接着剤層を介して耐候樹脂層が接合されていて、他方の表面に易接着層が形成されている層構成とした。
実施例及び比較例の透明保護シートの基材樹脂層を構成する樹脂フィルムとして、厚さ300μmの耐加水分解ポリエチレンテレフタレート(HR-PET)フィルム(AP(帝人デュポンフィルム社製))を用いた。尚、このHR-PETフィルムの、ロックウェル硬度は、R125である。
実施例及び比較例の透明保護シートの耐候樹脂層を構成する樹脂フィルムとして、厚さ25μmのETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)フィルム(アフレックス25ND(旭硝子社製))を用いた。尚、このフッ素系フィルムの、ロックウェル硬度は、R50である。
各実施例及び比較例の透明保護シートの耐光接着剤層を形成する接着剤を、以下の方法(a)~(c)の工程により製造した。製造した接着剤による各樹脂フィルムの接合は、ロール・トゥ・ロール方式の製造ラインにおいて行った。上記接着剤を溶剤酢酸エチルに溶解して、基材樹脂層を構成する上記樹脂フィルムの表面にグラビアコートした。塗布量は、硬化後の膜厚がそれぞれ表1に記載の厚さ(μm)となるような塗布量とした。
(a) 主剤の製造
窒素雰囲気下、撹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」)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の50%溶液を得た。
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、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」)を準備した。
上記で製造した主剤成分である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使用して、主剤を調製した。この調製は、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を15質量部配合することにより行った。
(b) 紫外線吸収剤の添加
:トリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN405(商品名、BASF社製)」(分子量583.76)を、接着剤の上記主剤中における含有量が、固形分換算比で、表1に記載の通りの各含有量となるように上記主剤に添加した。
(c) 硬化剤の製造
硬化剤の材料としては、イソホロンジイソシアネートのヌレート体と、ヘキサメチレンジイソシアネート系2官能ポリウレタンジイソシアネート(旭化成ケミカルズ社製「デュラネートD101」)を用いた。その配合割合(質量)は、イソホロンジイソシアネートのヌレート体:ヘキサメチレンジイソシアネート系2官能ポリウレタンジイソシアネートを40:60とした。尚、上記配合割合(質量)は、溶剤を含まない固形質量比であるが、製造に際しては固形分50%に調製をした。
(d) 主剤と硬化剤の配合
上記で製造した主剤と硬化剤を使用し、接着剤を製造した。又、主剤と硬化剤の配合は、主剤、硬化剤を溶剤に溶解させて、それぞれ50質量%(酢酸エチル溶液)とし行った。尚、上記硬化剤には、シランカップリング剤として、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを接着剤全体に対して1.2%の割合で添加した。
上記の通り、耐候樹脂層が接合されている基材樹脂層の表面(耐候樹脂層とは反対側の面)に、易接着層を形成する工程を、ロール・トゥ・ロール方式の製造ラインにおいて行った。下記の水性プライマーコーティング液をグラビアコートにて塗工し、塗工されたコーティング液を、乾燥処理温度110℃で2分間乾燥させた後、上記同様のロール体の状態で、40℃で5日間養生して、接着剤層の硬化と易接着層の形成を促進して、各実施例及び各比較例の透明保護シートとした。各コーティング液の塗工量については、それぞれ表1に記載の通りとした。尚、ロール体の状態とは、詳しくは、幅1000mm、長さ1000mの透明保護シートを、直径160mmの巻芯に巻き取った状態である。
酸変性ポリオフィン樹脂
:ベース樹脂として、既成の酸変性ポリオフィン樹脂粉末材料(「ボンダイン(登録商標)」)、東京材料株式会社製を、それぞれの実施例、比較例に用いた。
パラフィンワックス
:「パラフィンワックス水性分散体(日本精鑞社製、EMUSTAR-0135)」を、易接着層組成物中の樹脂成分中における含有量が、固形分換算比で、表1に記載の通りの各含有量となるように配合した。
その他の樹脂
:「エポクロスWS700 日本触媒社製」。ベース樹脂100質量部に対して5質量部の割合で添加した。
溶媒
:蒸留水(76質量部)、イソプロパノール(23質量部)、トリエチルアミン(1質量部)の混合液を溶媒として用いた。
[試験例1:(透明性評価)]
(試験方法)
各透明保護シートの透明性を評価するために、日本分光製V670を使用し、JIS K7361-1:1997に準じて、波長400nm以上1200nm以下における光線透過率を測定した。結果を表1に示す。
(評価基準)
○:波長400nm以上1200nm以下の波長領域全体において光線透過率が70%以上
×:波長400nm以上1200nm以下の波長領域全体において光線透過率が70%未満の波長領域がある。
各透明保護シートの意匠性(斑状ムラの発生の有無)を評価するための試験を下記の通り行った。
(試験方法)
実施例、比較例の各透明保護シートの意匠性を評価するために、上記の易接着層形成作業時のロール体での養生後、巻芯から開放してフラットな状態に戻した各シート表面を目視により観察し、斑状のムラの発生の有無を確認した。
(評価基準)
○:目視で視認可能な斑状のムラは全く発生していなかった。
△:1000mm×1000mmの試料シートの全表面中において、巻外50m以下(ロール体からの引き出し時における最初の50m以下の範囲のこと、以下同じ)に、目視で視認可能な斑状のムラが発生していた。
×:1000mm×1000mmの試料シートの全表面中において、巻外50m以上に、目視で視認可能な斑状のムラが発生していた。
本発明の透明保護シートの耐光性(耐紫外線性)を評価するための試験を下記の通り行った。
(試験方法)
各透明保護シートを、Super UV試験装置(岩崎電気 EYESUPER UV TESTER SUV-W151)に、1000W/m2の条件で、48時間投入し、その後の、各シート表面の状態を目視により観察することにより行った。
(評価基準)
○:目視で視認可能な、フィルムの黄変が発生していなかった。
×:目視で視認可能な、フィルムの黄変が発生していた。
各透明保護シートの接着性を評価するための試験を下記の通り行った。
(試験方法)
各実施例及び各比較例、それぞれの透明保護シートについて、易接着層の形成面に、下記の封止材シートを下記のラミネート条件で太陽電池モジュールの製造用の真空ラミネータを用いてラミネートし、接着性評価用試料とした。
(封止材シート)
EVA(酢酸ビニル含量28%、(製品名「EVAFLEX/EV250グレード」、三井デュポンポリケミカル製)100質量部に対して、架橋剤(製品名「Lupersol101」)1.5質量部、架橋助剤(TAIC)0.5質量部、酸化防止剤(製品名「NAUGARD-P」)0.2質量部、UV吸収剤((製品名「Tinuvin7709」)0.1質量部と(製品名「Cyasorb UV-531」)0.3質量部とを配合したもの)を、成膜温度90℃のTダイ法により厚さ400μmに製膜した。
(ラミネート条件)
真空ラミネータにて圧力100kPaにて150℃で15分間圧着した後、高温層にて150℃30分間静置するスタンダードキュア条件でラミネートを行った。
シートを用いて作成した。
各々の接着性評価用試料について、剥離強度(N)を15mm幅の180度ピールにて接着性について初期値及び各耐久試験実施後の値を測定した。測定には、剥離試験装置(「株式会社エー・アンド・デイ」社製、製品名「TENSILON RTA-1150-H」)を用いて、180度ピールにて剥離条件50mm/minで23℃にて測定を行い、3回の測定の平均値を採用した。
(評価基準)
○:9N/15mm以上
△:6N/15mm以上、9N/15mm未満
×:6N/15mm未満
11 基材樹脂層
12 接着剤層
13 耐候樹脂層
14 易接着層
2 裏面側封止材
3 表面側封止材
4 透明前面基板
5 太陽電池素子
6 金属フレーム
10 透明保護シートロール体
100 太陽電池モジュール
Claims (1)
- 基材樹脂層の一方の表面に耐光接着剤層を介して耐候樹脂層が積層されていて、
該基材樹脂層の他方の表面に易接着層が形成されている、太陽電池モジュール用の透明保護シートであって、
前記基材樹脂層は、JIS G 0202によるロックウェル硬度がR80以上の樹脂フィルムであって、
前記耐候樹脂層は、前記基材樹脂層を形成する樹脂フィルムよりも前記ロックウェル硬度が小さい樹脂フィルムであって、
前記耐光接着剤層には、単位面積当り0.3g/m2以上1.3g/m2以下の紫外線吸収剤が含有されていて、
前記易接着層には、単位面積当り0.07g/m2以上0.25g/m2以下のワックスが含有されている、透明保護シート。
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