JP2023550059A - ポリオレフィン層を含む太陽電池モジュールバックシート - Google Patents

ポリオレフィン層を含む太陽電池モジュールバックシート Download PDF

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Abstract

本発明は、機能層および耐候層を含む太陽電池モジュールバックシートを順に含む太陽電池モジュールバックシートであって、バックシートがフッ素化ポリマーを含まず、ｉ）機能層が、ポリエチレンとポリエチレンコポリマーとのブレンドを含み、機能層の少なくとも５０重量％がポリエチレンであり、およびｉｉ）耐候層が、機能層に面する第１の副層と、第２の副層とを含み、ａ）第１の副層および第２の副層の各々が、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含み、およびｂ）第２の副層が、－４０℃未満の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有することを特徴とする太陽電池モジュールバックシートに関する。
本発明はまた、本発明によるバックシートおよび本発明によるバックシートを備える太陽電池モジュールを製造するための方法に関する。
【選択図】 なし

Description

発明の詳細な説明
本発明は、太陽電池モジュールのバックシートに関する。本発明は、特に、各層が少なくとも５０重量％のポリオレフィンを含み、フッ素化ポリマーを含まないバックシートに関する。本発明はさらに、そのようなバックシートを製造する方法、およびそのようなバックシートを備える太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールは、再生可能エネルギーの重要な供給源である。これらは、太陽光に曝されたときに電子を放出し、それによって電気を発生させる太陽電池セルを備える。太陽電池セルは、通常、半導体材料であり、脆い場合があり、典型的には、物理的衝撃および傷から太陽電池セルを保護するポリマー材料に封入される。封入された太陽電池セルは、一般に、太陽電池モジュールの寿命の間、電気絶縁性であり、風化、摩耗、または他の物理的損傷に耐性がある保護層によって、両側がさらに保護される。
太陽電池モジュールは、表面を保護するために太陽光が入射する側に配置された前面保護シートを有する。この層は、例えば、光を通過させて電気に変換することを可能にしながら、太陽電池セルおよび電子機器を環境から保護する剛性の外層であるガラス層である。また、太陽電池モジュールは、太陽電池セルを保護するために反対側に配置された、バックシートと呼ばれるソーラセル裏面保護シートを有する。
バックシートは、典型的には、電気絶縁体として機能しながらＰＶモジュールをＵＶ、水分および天候から保護する多層ポリマーシートである。バックシートは、２０年を超える期間、環境条件からの保護を提供しなければならない。したがって、そのような期間にわたって物理的および化学的に安定でなければならない。バックシートは、上記の特性を提供し、ソーラセルモジュールの長期性能の劣化を最小限に抑えるために、いくつかのポリマー層を含むことが多い。いくつかのポリマー層は、バックシートにおいて独自の機能を有する。通常、バックシートは、セルに面する機能層と、セルから離れた側に面する耐候層とを少なくとも備える。上記の層に使用される典型的なポリマーは、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＰＥＴまたはＰＢＴなどのポリエステル、ＰＴＦＥまたはＰＶＤＦなどのフッ素樹脂およびアクリル樹脂である。
太陽電池バックシートにおける最近の開発は、多層バックシートを製造するための共押出の使用を含む。これは、層間強度を高め、それによってバックシートの層間剥離の可能性を低減するという利点を有する。共押出は、複数の層のポリマーが結合に関して十分に相溶性であり、共押出装置で加工可能であることを必要とする。
太陽電池バックシートにおける別の最近の開発は、フッ素化ポリマーの回避である。フッ素化ポリマー、例えばＰＶＦおよびＰＶＤＦは、良好なバリア特性を有し、モジュール構成要素を環境条件から保護するので、太陽電池バックシートに一般的に使用される。しかしながら、フッ素化ポリマーをリサイクルすることは不可能であり、これは、太陽電池モジュールの寿命の終わりに、フッ素化ポリマーが廃棄物であることを意味する。さらに、フッ素化ポリマーは分解または燃焼されて、潜在的に有害なフッ素化化合物を環境に放出し得る。
フッ素を含まない共押出バックシートは、従来技術に記載されている。ポリアミドは、風化、特にＵＶ放射による損傷に対する良好なバリアを提供する。国際公開第２０１５１０３８７２号は、熱安定剤およびＵＶ安定剤で安定化された二軸配向ポリアミドまたはポリアミドを含み、無機材料を含む耐候層を含むソーラモジュールバックシートを記載している。国際公開第２０１８／０８７３６６号は、ポリアミド耐候層を含むソーラモジュールバックシートを記載している。国際公開第２０１３／１３５３４９号は、ポリアミド層および熱可塑性ポリオレフィン層、例えば可撓性ポリプロピレン層を含む共押出ソーラモジュールバックシートを記載している。ポリアミド層は、機械的完全性を改善し、酸素およびＣＯ２バリアを提供し、熱可塑性ポリオレフィン層を腐食性分解生成物から保護するために存在する。米国特許出願公開第２０１９０１８１２８４号明細書は、三層ソーラモジュールバックシートを記載しており、（外側）耐候層は、架橋から得られるポリマーネットワークプラスチックアロイを含み、好ましくはポリアミド１２である。欧州特許出願公開第２６１７５６８号明細書は、主にポリオレフィンを含む３つの層を含む太陽電池モジュールバックシートを記載している。
使用中、ソーラモジュールは、昼間と夜間との間、およびまた夏と冬との間で高程度の温度変動を経験し得る。日毎の温度サイクルは、高い日射量、および農業または他の目的のために土地が競合しないことに起因して、ソーラファームが設置されることが多い環境である砂漠気候において特に顕著である。広い温度範囲にわたるこの温度サイクルは、バックシートの亀裂、ならびに変色、例えば白色バックシートの黄変、および歪みなどの他の欠陥をもたらす可能性がある。特に亀裂は、２つの問題、すなわち、電気絶縁の低下および耐水性の低下をもたらし、これらは両方とも、直接的または腐食による電気的故障の可能性の増大をもたらす。
亀裂は、特に従来技術のバックシート上の２つの位置で確認されている。第１に、亀裂は、太陽電池セル上に存在するタビング（ｔａｂｂｉｎｇ）または金属ワイヤの真上の耐候層で一般的に生じる。タブ付き領域は金属製であり、隆起している。第２に、亀裂は、太陽電池セルから接続箱への電気伝導を可能にするための、バックシートに切り込まれたスリットに隣接する耐候層で一般的に生じる。
本発明の目的は、上記の欠点を克服することである。特に、本発明の目的は、金属タビングの上方の、およびバックシートに切り込まれたスリットに隣接するバックシートの亀裂を低減することである。
本発明者らは、驚くべきことに、各々が大部分のポリオレフィンを含む層を含み、フッ素化ポリマーの使用を回避する、共押出太陽電池モジュールバックシートを製造することができ、このバックシートは、高温および低温のサイクルに供された後に亀裂に対する良好な耐性を有することを見出した。
したがって、本発明は、機能層と耐候層とを含む太陽電池モジュールバックシートであって、
バックシートがフッ素化ポリマーを含まず、
ｉ）機能層が、ポリエチレンとポリエチレンコポリマーとのブレンドを含み、機能層の少なくとも５０重量％がポリエチレンであり、および
ｉｉ）耐候層が、機能層に面する第１の副層と、第２の副層とを含み、
ａ）第１の副層および第２の副層の各々が、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含み、および
ｂ）第２の副層が、－４０℃未満の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する
ことを特徴とする太陽電池モジュールバックシートを提供する。
さらに、本発明は、
ｉ）機能層組成物、第１の副層組成物、第２の副層組成物、および存在する場合には第３の副層組成物を多層フィルム共押出装置に供給するステップ、および
ｉｉ）多層フィルム共押出装置において、組成物を溶融し、機能層、第１の副層、第２の副層、および存在する場合には第３の副層の順序で太陽電池モジュールバックシートに共押出するステップ
を含む、太陽電池モジュールバックシートを製造するための方法を提供する。
本発明は、本明細書に定義されるソーラモジュールバックシートを備える太陽電池モジュールをさらに提供する。
本明細書で使用される場合、ポリオレフィンという用語は、モノマーの少なくとも７０％がオレフィン系であるオレフィンのコポリマーを含む。例えば、ポリエチレンという用語は、モノマーの少なくとも７０％がポリエチレンであるエチレンのコポリマーを含み、ポリプロピレンという用語は、モノマーの少なくとも７０％がポリプロピレンであるプロピレンのコポリマーを含む。
本明細書で使用される場合、重量％は、ポリマーが存在する層の重量に対する特定のポリマーの重量パーセントを指す。
本発明の層のいずれかに使用されるポリプロピレンは、ホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ブロックコポリプロピレンまたはそれらのブレンドであり得る。適切なコモノマーとしては、α－ポリオレフィン、例えば１－ブテン、１－ヘキセン、１－オクテンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。ポリプロピレンコポリマーは、好ましくはプロペンから誘導される少なくとも７５％のモノマー単位、より好ましくは少なくとも８５％のモノマー単位、さらにより好ましくは９５％のモノマー単位を含む。ポリプロピレンは直鎖状であっても分岐状であってもよい。
本発明の層のいずれかに使用されるポリエチレンは、ホモポリエチレン、コポリエチレン、ブロックコポリエチレンまたはそれらのブレンドであり得る。適切なコモノマーとしては、α－ポリオレフィン、例えば１－ブテン、１－ヘキセン、１－オクテンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。ポリエチレンコポリマーは、好ましくは、エテンから誘導される少なくとも７５％のモノマー単位、より好ましくは少なくとも８５％のモノマー単位、さらにより好ましくは９５％のモノマー単位を含む。ポリエチレンは直鎖状であっても分岐状であってもよい。
耐候層は、バックシートの一方の面に配置される。太陽電池モジュールで使用する場合、この層は空気に曝され、反対側の面は、太陽電池セルの封入材に隣接し、太陽電池セルに向けられる。
本発明の耐候層は、第１の副層および第２の副層を順に含み、第１の副層および第２の副層の各々は、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含む。第１の副層は、機能層に向かって面し、第２の副層は、機能層から離れた側に面する。耐候層の副層は、ポリプロピレンと代替ポリマーとのブレンドを含み得る。代替ポリマーは、ポリエチレン、ポリアミドまたはポリエステルであり得る。好ましくは、代替ポリマーは、存在する場合、ポリエチレンである。
好ましくは、耐候層は、第１の副層、第２の副層および第３の副層を順に含み、第３の副層は少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含む。したがって、本発明の耐候層は、好ましくは、第１の副層、第２の副層および第３の副層を順に含み、第１の副層、第２の副層および第３の副層の各々は、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含む。第１の副層は、機能層に向かって面し、第３の副層は、機能層から離れた側に面する。耐候層の副層は、ポリプロピレンと代替ポリマーとのブレンドを含み得る。代替ポリマーは、ポリエチレン、ポリアミドまたはポリエステルであり得る。好ましくは、代替ポリマーは、存在する場合、ポリエチレンである。
典型的には、耐候層の副層はそれぞれ、少なくとも６０重量％のポリプロピレン、より好ましくは少なくとも７０重量％のポリプロピレンを含む。典型的には、耐候層の副層はそれぞれ、最大９８重量％のポリプロピレンを含む。好ましくは、耐候層の副層はそれぞれ、最大９０重量％のポリプロピレン、より好ましくは最大８０重量％のポリプロピレンを含む。
典型的には、第１の副層および第３の副層の各々は、７０～９０重量％のポリプロピレンを含む。好ましくは、第１の副層および第３の副層の各々は、７５～８５重量％のポリプロピレンを含む。
好ましくは、耐候層の副層のポリプロピレンは、ポリプロピレン－ポリエチレンコポリマーである。
典型的には、第１の副層および第３の副層の組成は同様である。例えば、第１の副層および第３の副層のポリマー組成は、典型的には同一である。典型的には、第１の副層および第３の副層は、層中に存在する添加剤の種類および／または量のみが異なる。例えば、２つの副層中の無機充填剤または二酸化チタンの量が異なり得る。第３の副層は、第１の副層よりも低い重量％の無機充填剤を含んでもよい。第３の副層は、第１の副層よりも高い重量％の二酸化チタンを含んでもよい。しかしながら、典型的には、第１の副層および第３の副層は、同一の化学組成を有する。
好ましくは、第２の副層は、第１の副層の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。好ましくは、第２の副層は、第３の副層の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。より好ましくは、第２の副層は、第１の副層および第３の副層の各々の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。典型的には、第２の副層は、第１の副層および第３の副層の各々の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも３０℃低い最低ガラス転移温度を有する。
一実施形態では、太陽電池モジュールバックシートは、機能層および耐候層を順に含み、バックシートは、フッ素化ポリマーを含まず、以下を特徴とする：
ｉ）機能層は、ポリエチレンとポリエチレンコポリマーとのブレンドを含み、機能層の少なくとも５０重量％がポリエチレンであり、および
ｉｉ）耐候層は、第１の副層、第２の副層および第３の副層を順に含み、
ａ）第１の副層、第２の副層および第３の副層の各々は、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含み、および
ｂ）第２の副層は、第１の副層および第３の副層の各々の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。
第２の副層は、－４０℃未満の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。好ましくは、第２の副層は、－５０℃未満の最低ガラス転移温度を有する。より好ましくは、第２の副層は、－６０℃未満の最低ガラス転移温度を有する。
典型的には、第２の副層は、ポリプロピレンとポリオレフィンエラストマーとのブレンドを含む。典型的には、第２の副層は、１０重量％～５０重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。好ましくは、第２の副層は、２０重量％～４０重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。より好ましくは、接続層は、２５重量％～３５重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。ポリオレフィンエラストマーは、第１の副層および第３の副層のＴｇと比較して、第２の副層のＴｇを低くすることに寄与する。
いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、本発明者らは、低いＴｇを有する副層の存在が、低温でバックシートにいくらかの可撓性をもたらすと考える。これにより、熱サイクル中、耐候層の移動を可能にすることによってバックシート内の応力強度を低減することができる。例えば、第１の副層と第３の副層との間の相対移動を可能にすることができる。この効果は、第２の副層が－４０℃未満の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する場合、到達する最低温度が－４０℃である、以下に記載されるＴＣ２００試験が使用された場合、特に顕著である。
耐候層の各副層は、典型的には、ＵＶ安定剤を含む。典型的なＵＶ安定剤は、ヒンダードアミン光安定剤である。
耐候層の各副層は、典型的には、１つ以上の酸化防止剤を含む。典型的には、各副層は、０．１～５重量％の酸化防止剤を含む。好ましくは、各副層は、０．２～４重量％の酸化防止剤、例えば０．７５重量％、１．０重量％、１．５重量％、２．０重量％または３．０重量％の酸化防止剤を含む。
適切な一次酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤または芳香族アミン酸化防止剤が挙げられる。一次酸化防止剤は、ラジカルスカベンジャーである。これは、典型的には、フェノール系酸化防止剤である。好ましくは、一次酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤であり、ベンゼンプロパン酸、３，５－ビス（１，１－ジメチルエチル）－４－ヒドロキシ－オクタデシルエステル；２，５，７，８－テトラ－メチル－２－（４’，８’，１２’－トリ－メチル－トリ－デシル）－クロマン－６－オール；Ｎ，Ｎ’－ヘキサメチレンビス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナムアミド）；エチレンビス（オキシエチレン）ビス（３－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシ－５－メチルヒドロシンナメート）；ヘキサメチレンビス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシシンナメート）；フェノール、４，４’，４’’’－［（２，４，６－トリメチル－１，３，５－ベンゼントリイル）－トリス－（メチレン）］－トリス－２，６－ビス（１，１－ジメチルエチル）－；ビス－［３，３－ビス－（４’－ヒドロキシ－３’－ｔ－ブチルフェニルブタン酸］－グリコールエステル；トリス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）イソシアヌレート；３，９－ビス（２－（３－（３－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシ－５－メチルフェニル）プロピオニルオキシ－１，１－ジメチルエチル）－２，４，８，１０－テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン；１，３，５－トリス（４－ｔ－ブチル－３－ヒドロキシ－２，６－ジメチルベンジル）－１，３，５トリアジン－２，４，６－（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）－トリオン；および１，３，５－トリス（２－ヒドロキシ－エチル）－イソ－シアヌレートを有するテトラキス［メチレン（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナメート）］メタン３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシ－フェニル）プロピオン酸エステルから選択される。
適切な二次酸化防止剤としては、三価リン含有酸化防止剤またはチオエーテル含有酸化防止剤が挙げられる。二次酸化防止剤は、典型的には、ヒドロペルオキシド分解剤である。これは、典型的には、酸化防止剤を含有するチオエーテルである。好ましくは、二次酸化防止剤は、チオエーテル酸化防止剤であり、ジラウリルチオジプロピオネート；ジステアリルチオジプロピオネート；ペンタエリスリチルテトラキス（β－ラウリルチオプロピオネート）；およびプロパン酸、３，３’－チオビス－、１，１’－ジメチルエステル、１，４－シクロヘキサンジメタノールを含むポリマー、オクタデシルエステルから選択される。
耐候層の各副層は、ＵＶ安定剤、一次酸化防止剤および二次酸化防止剤に加えて、１つ以上のさらなる添加剤を含んでもよい。添加剤の例としては、ＵＶ吸収剤、熱安定剤および／または加水分解安定剤が挙げられる。このようなさらなる添加剤が使用される場合、耐候層の各副層は、０．０５～１０重量％、より好ましくは５重量％の添加剤を含む。
本発明による耐候層の各副層は、無機充填剤をさらに含んでもよい。これらの無機充填剤の例は、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、マイカ、タルク、カオリン、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ガラスマイクロビーズおよびガラス繊維である。そのような充填剤が使用される場合、耐候層の各副層は、副層の総重量に対して０．０５～２０重量％の充填剤を含む。
本発明による耐候層の各副層は、ＴｉＯ２、ＺｎＯまたはＺｎＳなどの白色顔料をさらに含んでもよい。これは、典型的には、太陽光の後方散乱を増加させ、ソーラモジュールの効率を高めるために添加される。本発明による耐候層の各副層は、カーボンブラックなどの黒色顔料をさらに含んでいてもよい。これは、典型的には、審美的な理由のために添加される。
耐候層は、典型的には、１００～５００μｍの厚さを有する。好ましくは、耐候層は、１００～４００μｍの厚さを有する。より好ましくは、耐候層は、１５０μｍ～３００μｍ、さらにより好ましくは２００～２５０μｍの厚さを有する。
機能層は、バックシートの一方の面に配置される。太陽電池モジュールで使用する場合、この層は、太陽電池セルの封入材に隣接し、太陽電池セルに向けられる。バックシートの機能層の１つの機能は、封入材への接着である。別の機能は、太陽電池セルに光を反射させることである。
本発明の機能層は、少なくとも５０重量％のポリオレフィンを含む。機能層は、ポリエチレンとポリエチレンコポリマーとのブレンドを含む。
典型的には、機能層は、少なくとも５０重量％のポリエチレンを含む。好ましくは、機能層は、少なくとも６０重量％のポリエチレン、より好ましくは少なくとも７０重量％、さらにより好ましくは少なくとも８０重量％のポリエチレン、さらには少なくとも９０重量％のポリエチレンを含む。耐候層は、最大９８重量％のポリエチレンを含む。好ましくは、耐候層は、最大９５重量％のポリエチレン、より好ましくは少なくとも９２重量％のポリエチレン、またはさらには９０重量％のポリエチレンを含む。
典型的には、機能層は、１～３０重量％のポリプロピレンを含む。好ましくは、機能層は、５～１５重量％のポリプロピレンを含む。ポリプロピレンは、機能層の耐熱性を高める働きをし、したがって、高い動作温度下での層間剥離または熱収縮を低減する。
好ましくは、機能層は、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエチレンコポリマーの三元ブレンドを含む。好ましくは、ポリエチレンは、直鎖状低密度ポリエチレンである。
典型的には、ポリエチレンコポリマーは、エチレンアクリレートコポリマー、好ましくはエチレンメタクリレートコポリマー、例えばＤｕＰｏｎｔ製のＥｌｖａｌｏｙ ＡＣ １８２０である。典型的には、機能層は、酢酸ビニルコポリマーをさらに含む。
典型的には、エチレンメタクリレートポリマーは、１～４０重量％、好ましくは２０～３０重量％の量で存在する。エチレンメタクリレートコポリマーは、機能層とＥＶＡ封入材との接着を高める働きをする。
典型的には、機能層は、ＵＶ安定剤、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、熱安定剤および／または加水分解安定剤、耐候層に関して上記で定義した無機充填剤または顔料を含む。
機能層は、典型的には、１０～５０μｍの厚さを有する。好ましくは、機能層は、２０～４０μｍ、より好ましくは２５～３０μｍの厚さを有する。機能層は、典型的には、太陽電池モジュールバックシートの厚さの２０％未満の厚さを有する。好ましくは、機能層は、太陽電池モジュールバックシートの厚さの１５％未満の厚さを有する。より好ましくは、機能層は、太陽電池バックシートの１０％未満、さらには５％未満の厚さを有する。太陽電池モジュールバックシートは、典型的には、１５０～５００μｍの厚さを有する。好ましくは、太陽電池モジュールバックシートは、２００～４００μｍ、より好ましくは２５０～３５０μｍ、例えば約３００μｍの厚さを有する。
本発明の太陽電池バックシートは、機能層および耐候層以外の層を含んでもよい。例えば、バックシートは、機能層と耐候層との間に配置された接続層をさらに備えてもよい。存在する場合、接続層は、典型的にはポリエチレンを含む。接続層は、より好ましくは、ポリエチレンコポリマーを含む。
典型的には、接続層は、少なくとも５０重量％のポリエチレンを含む。好ましくは、接続層は、少なくとも６０重量％のポリエチレン、より好ましくは少なくとも７０重量％、さらにより好ましくは少なくとも８０重量％のポリエチレン、さらには少なくとも９０重量％ポリエチレンを含む。接続層は、最大９８重量％のポリエチレンを含む。好ましくは、接続層は、最大９５重量％のポリエチレン、より好ましくは少なくとも９２重量％のポリエチレン、またはさらには９０重量％のポリエチレンを含む。
接続層は、例えば、無水マレイン酸グラフトポリエチレンもしくは無水マレイン酸グラフトポリプロピレンなどの無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、エチレン－アクリル酸コポリマー、エチレンアクリル酸ターポリマーまたはエチレン－アクリル酸エステル－無水マレイン酸ターポリマーを含んでもよい。
接続層は、好ましくは、ポリエチレン－ポリプロピレンブロックコポリマーを含む。より好ましくは、接続層は、ポリオレフィンブレンドを有するポリエチレン－ポリプロピレンブロックコポリマーを含む。好ましくは、ポリプロピレンはグラフトされていない。
接続層は、改質剤を含んでもよい。例えば、接続層は、ポリオレフィンエラストマーを含んでもよい。接続層は、典型的には、最大３０重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。好ましくは、接続層は、１０～２０重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。より好ましくは、接続層は、約２５重量％のポリオレフィンエラストマーを含む。
典型的には、接続層は、ＵＶ安定剤、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、熱安定剤および／または加水分解安定剤、耐候層に関して上記で定義した無機充填剤または顔料を含む。
接続層は、典型的には、１０～５０μｍの厚さを有する。好ましくは、接続層は、２０～４０μｍ、より好ましくは２５～３０μｍの厚さを有する。
太陽電池セル封入材に適したポリマー材料は、典型的には、高い耐衝撃性、高い耐貫通性、良好な紫外線（ＵＶ）耐光性、良好な長期熱安定性、ガラスおよび／または他の剛性ポリマーシートへの適切な接着強度、高い耐湿性、および良好な長期耐候性などの特性の組み合わせを有する。封入材の例は、アイオノマー、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリ（ビニルアセタール）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、メタロセン触媒直鎖状低密度ポリエチレン、ポリオレフィンブロックエラストマー、ポリ（エチレン－コ－メチルアクリレート）およびポリ（エチレン－コ－ブチルアクリレート）、シリコーンエラストマーまたはエポキシ樹脂である。ＥＶＡは、最も一般的に使用される封入材料である。ＥＶＡシートは、通常、ソーラセルと上面との間（前面封入材と呼ばれる）、およびソーラセルと裏面との間（後面封入材と呼ばれる）に挿入される。
本発明は、本明細書に定義される太陽電池モジュールバックシートを備える太陽電池モジュールを提供する。太陽電池モジュールは、太陽に面する前面から太陽に面していない後面の位置の順に、少なくとも以下の層を含む：（１）透明窓（前面シートを表す）、（２）前面封入材、（３）ソーラセル層、（４）後面封入材、および（５）本発明によるバックシート。
前面シートは、典型的には、ガラス板、または可撓性モジュールの場合には、高い光透過性を有するポリマーシートのいずれかである。
本発明はさらに、太陽電池モジュールバックシートを製造するための方法に関する。好ましい方法は、以下のステップを含む：
ｉ）機能層組成物、接続層組成物、第１の副層組成物、第２の副層組成物および第３の副層組成物を多層フィルム共押出装置に供給するステップ、および
ｉｉ）多層フィルム共押出装置において、組成物を溶融し、機能層、接続層、第１の副層、第２の副層、第３の副層の順序で太陽電池モジュールバックシートに共押出するステップ。
ここで、本発明を一連の実施例および比較実験によって実証する。
実施例
太陽電池バックシートを製造するための方法：
耐候層の第１の副層、第２の副層および第３の副層、接続層ならびに機能層の材料をそれぞれ押出機でペレット化して、各層のプラスチックペレットを得た。各層のペレットを多層押出機（ＨＲＰＣ－１０００、Ｔｉａｎｊｉｎ Ｈｅｎｇｒｕｉ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製）の複数の投入部に添加し、２３０℃で溶融押出し、アダプタおよびダイに流し、冷却ローラによって冷却し、成形して多層バックシートを製造した。層は、順に、機能層、接続層、耐候層とした。耐候層が複数の副層を含む場合、第１の副層は接続層に隣接し、第２の副層は第１の副層と第３の副層との間に位置した。多層バックシートの異なる層の組成を表１に示す。
Figure 2023550059000001
太陽電池モジュールを製造するための方法：
指定された順序で以下を積層することによってモジュールスタックを製造した：ＦＳＧ製のソーラガラス（１６４４＊９８５ｍｍ）ＳＭのシート、Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｆｉｒｓｔ製のＥＶＡ封入材（１６４４＊９８５＊０．４５ｍｍ）Ｆ４０６Ｐのシート、太陽電池セルのストリング、Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｆｉｒｓｔ製のＥＶＡ封入材（１６４４＊９８５＊０．４５ｍｍ）Ｆ８０６Ｐの第２のシート、および太陽電池バックシート（１６５４＊９９５ｍｍ）。最初に、電気的接触のためにバックシートにスリットを切り込んだ。追加のオイル循環システムおよびピンリフトシステムを備えたソーラモジュールラミネータ：ＳＭ Ｉｎｎｏｔｅｃｈ Ｐｒｏｆｉｌａｍ ２１－１０でスタックを統合した。ラミネーションプロトコルは、３００秒の排出および溶融；６０秒の圧力ランプアップ時間；８００ｍｂａｒでの６００秒の押圧／硬化時間；６０秒の圧力解放時間であった。接続箱にシール材を取り付け、アルミニウムフレームを固定してソーラ太陽電池モジュールを形成した。
測定
副層の材料のガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量測定によって測定した。１０Ｋ／分の加熱速度を使用した。実施例１では、第１および第３の副層のＴｇは約－２０℃であり、第２の副層のＴｇは約－６０℃であった。実施例２では、第１の副層のＴｇは約－２０℃であり、第２の副層のＴｇは約－６０℃であった。
太陽電池モジュールを熱サイクル試験に供した。熱サイクルは、Ｖｏｔｓｃｈ ＶＣ３ ７０１８装置を使用してＩＥＣ ６１２１５：２０１６、試験ＭＱＴ１１に従って行った。各温度で１０分の滞留時間で－４０℃～＋８５℃で温度を循環させた。ＴＣ２００の場合、２００サイクルを行った。ＴＣ４００およびＴＣ６００の場合、それぞれ４００および６００サイクルを行った。結果を表２に示す。
Figure 2023550059000002
実施例１および実施例２のバックシートは、ＴＣ２００、ＴＣ４００または（実施例１の）ＴＣ６００後に、タビングの上方またはスリット端に隣接する外層に目に見える亀裂を示さなかった。逆に、比較実施例１は、ＴＣ２００後にこれらの位置の両方で耐候層を貫通する亀裂を示した。比較実施例２は、ＴＣ４００後にタビングの上方の耐候層を貫通する亀裂を示した。これは、３つの副層を含む耐候層を使用することによる改善を示し、第２の副層は、－４０℃未満のＴｇならびに第１および第３の副層のＴｇよりも４０℃低いＴｇを有する。

Claims (16)

  1. 機能層と耐候層とを含む太陽電池モジュールバックシートであって、
    バックシートがフッ素化ポリマーを含まず、
    ｉｉｉ）前記機能層が、ポリエチレンとポリエチレンコポリマーとのブレンドを含み、前記機能層の少なくとも５０重量％がポリエチレンであり、および
    ｉｖ）前記耐候層が、前記機能層に面する第１の副層と、第２の副層とを含み、
    ａ）前記第１の副層および前記第２の副層の各々が、少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含み、および
    ｂ）前記第２の副層が、－４０℃未満の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する
    ことを特徴とする太陽電池モジュールバックシート。
  2. 前記第２の副層が、前記第１の副層の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項１に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  3. 前記耐候層が、第１の副層、第２の副層および第３の副層を順に含み、前記第３の副層が少なくとも５０重量％のポリプロピレンを含む、請求項１または２に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  4. 前記第２の副層が、前記第３の副層の最低ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも少なくとも２０℃低い最低ガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項３に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  5. 前記第１の副層および前記第３の副層の各々が、７０重量％～９０重量％のポリプロピレンを含む、請求項３または４に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  6. 前記第１の副層および前記第３の副層が、同一の化学組成を有する、請求項３～５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  7. 前記第２の副層が、ポリプロピレンとポリオレフィンエラストマーとのブレンドを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  8. 前記第２の副層が、２０重量％～４０重量％のポリオレフィンエラストマーを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  9. 前記機能層と前記耐候層との間に配置された接続層をさらに備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  10. 前記機能層が、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエチレンコポリマーの三元ブレンドを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  11. 前記ポリエチレンコポリマーがエチレンメタクリレートコポリマーである、請求項１０に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  12. 前記機能層が、１０～５０μｍの厚さを有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  13. 前記耐候層が、１００～５００μｍの厚さを有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールバックシート。
  14. 請求項１～１３のいずれか一項に定義された太陽電池モジュールバックシートを備える、太陽電池モジュール。
  15. ｉ）機能層組成物、第１の副層組成物、第２の副層組成物、および存在する場合には第３の副層組成物を多層フィルム共押出装置に供給するステップ、および
    ｉｉ）前記多層フィルム共押出装置において、前記組成物を溶融し、機能層、第１の副層、第２の副層、および存在する場合には第３の副層の順序で太陽電池モジュールバックシートに共押出するステップ
    を含む、請求項１～１３のいずれか一項に定義された太陽電池モジュールバックシートを製造するための方法。
  16. ｉ）機能層組成物、接続層組成物、第１の副層組成物、第２の副層組成物および第３の副層組成物を多層フィルム共押出装置に供給するステップ、および
    ｉｉ）前記多層フィルム共押出装置において、前記組成物を溶融し、機能層、接続層、第１の副層、第２の副層、第３の副層の順序で太陽電池モジュールバックシートに共押出するステップ
    を含む、請求項１５に記載の方法。
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