JP4184504B2 - SOLAR CELL COVER FILM, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SOLAR CELL MODULE USING THE COVER FILM - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池の前面または背面に用いるカバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュールに関し、更に詳しくは、前記カバーフィルムの材料、構成を改善して、太陽電池の劣化を防ぎ、その耐久性、生産性を向上させた太陽電池用カバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池のカバー材、特に前面用のカバー材には、発電効率の点から光透過率の高い材料を用いており、発電に寄与しない波長域の光まで総て透過したために、過度に太陽電池本体の劣化が進行することが避けられなかった。
また、結晶太陽電池の場合、セル間から漏れる太陽光を有効に利用するために、背面用のカバー材には、光反射性能の高いカバーフィルムを使用することが望まれる。
【０００３】
そして、従来の太陽電池では、光の入射する側、即ち、前面側は、光透過性、防湿性、耐候性、剛性などの点から、ガラス板でカバーしていた。
しかし、ガラス板では、上記性能面では優れるが、かなりの重量物になることに加えて、丁寧に取り扱う必要があり、加工性、生産性も劣り、コストも高くなってしまう問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、太陽電池のカバー材にフィルムを用い、且つ、発電に寄与しない波長領域、即ち、紫外線領域、赤外線領域の光を選択的に遮断して、太陽電池の発電効率を低下させることなく、劣化の進行を効果的に防止し、また、背面用のカバーフィルムには、高光反射性能を付与することにより、発電効率を向上させ、発電効率および耐久性に優れると共に、加工性、生産性がよく、しかも、軽量で安価な太陽電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、以下の本発明により解決することができる。
即ち、請求項１に記載した発明は、太陽電池の前面もしくは背面に用いられるカバーフィルムであって、該カバーフィルムが、少なくとも基材フィルムと、該基材フィルム上に設けられた紫外線遮断層、または赤外線遮断層、または高光反射層のいずれかとを備えた積層フィルムで形成されていることを特徴とする太陽電池用カバーフィルムからなる。
【０００６】
このような構成を採ることにより、下記のような作用効果が得られる。
▲１▼太陽電池用カバーフィルムとして、少なくとも基材フィルムと、これに紫外線遮断層、赤外線遮断層、高光反射層のうち、いずれか一種または二種以上の層が積層された積層フィルムを使用することができるので、発電に寄与しない波長域の光（紫外線、赤外線）を遮断することができ、これらによる太陽電池の劣化を防止することができる。また、基材フィルムに高光反射層を設けた積層フィルムを太陽電池素子の背面側に用いることにより、その発電効率を高めることができる。
▲２▼本発明の太陽電池用カバーフィルムは、広幅で長尺の基材フィルムを基材として、その上に、連続式のコーティング手段または蒸着手段により、紫外線遮断層、赤外線遮断層、高光反射層を設けることができるので、生産性を向上させることができる。
▲３▼太陽電池の表面に用いられていたガラス基板に代えて、本発明のカバーフィルムを用いることができ、その場合には、取り扱いが容易になり、生産性の向上、および軽量化、コスト低減が可能となる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記紫外線遮断層が、平均粒子径１〜１０００ｎｍの金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用カバーフィルムである。
【０００８】
このような構成を採ることにより、上記の金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層が、良好な紫外線遮断性を有するため、太陽電池用カバーフィルムに良好な紫外線遮断能を付与することができる。
従って、このようなカバーフィルムを太陽電池素子の外側に積層することにより、太陽電池の紫外線による劣化を防止することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載した発明は、前記金属酸化物粒子が、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、α−Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 のうちのいずれかの粒子であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用カバーフィルムである。
【００１０】
このような構成を採ることにより、上記の金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層が、紫外線の遮断性と、その長期安定性に優れているため、太陽電池用カバーフィルムに優れた紫外線遮断能を付与することができる。
また、このようなカバーフィルムを太陽電池素子の外側に積層することにより、太陽電池の紫外線による劣化を長期に渡って防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、前記赤外線を遮断する層が、金属の蒸着層、または金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用カバーフィルムからなる。
【００１２】
このような構成を採ることにより、金属の蒸着層、または金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層が、良好な赤外線遮断性を有するため、太陽電池用カバーフィルムに良好な赤外線遮断能を付与することができる。
従って、このようなカバーフィルムを太陽電池素子の外側に積層することにより、太陽電池の赤外線（熱線）による劣化を防止することができる。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、前記金属の蒸着層が、ＡｌまたはＡｇの蒸着層であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用カバーフィルムである。
【００１４】
このような構成を採ることにより、ＡｌまたはＡｇの蒸着層は、赤外線遮断性とその長期安定性に優れているため、太陽電池用カバーフィルムに優れた赤外線遮断能を付与することができる。
従って、このようなカバーフィルムを太陽電池素子の外側に積層することにより、太陽電池の赤外線による劣化を長期に渡って防止することができる。
但し、金属の蒸着層は、その厚さにより可視光も遮断するため、背面側に用いるカバーフィルムに使用することが好ましい。
【００１５】
請求項６に記載した発明は、前記金属酸化物粒子が、赤外線を効率よく吸収するＳｎＯ2 の粒子であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用カバーフィルムである。
【００１６】
このような構成を採ることにより、ＳｎＯ2 の粒子を分散した樹脂塗膜層は、赤外線を効率よく遮断し、且つ、その長期安定性にも優れているため、太陽電池用カバーフィルムに優れた赤外線遮断性能を付与することができる。
また、このようなカバーフィルムを太陽電池素子の外側に積層することにより、太陽電池の赤外線による劣化を長期に渡って防止することができる。
【００１７】
請求項７に記載した発明は、前記高光反射層が、ＡｇもしくはＡｌの蒸着層、または、白色顔料を分散した樹脂層であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用カバーフィルムからなる。
上記白色顔料を分散した樹脂層は、例えば、フッ素樹脂や高耐候性ポリエチレンテレフタレートなどの耐候性樹脂に白色顔料を練り込んで製膜した白色フィルムであってもよく、また、フッ素樹脂フィルムや高耐候性２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、高耐候性ＰＥＴフィルム）などの耐候性フィルムの上に、白色顔料を分散した樹脂液を塗布、乾燥して形成した白色樹脂層を有する耐候性フィルムであってもよい。
【００１８】
このような構成を採ることにより、ＡｇもしくはＡｌの蒸着層、または、白色顔料を分散した樹脂層は、高い光反射性を有するように形成することができるので、それにより、カバーフィルムに高い光反射性能を付与することができる。
従って、このような太陽電池用カバーフィルムを太陽電池素子の背面側に積層して、太陽電池モジュールを作製することにより、その前面側から入射した光の一部が、太陽電池素子の背面側に透過した場合でも、その光がカバーフィルムの光反射層で反射されて、太陽電池素子に再入射するため、太陽電池モジュールの発電効率を高めることができる。
【００１９】
また、請求項８に記載した発明は、少なくとも基材フィルムと、該基材フィルム上に設けられた紫外線を遮断する層とを備えた積層フィルムで形成される太陽電池用カバーフィルムの製造方法であって、前記紫外線を遮断する層を、平均粒子径が１〜１０００ｎｍのＴｉＯ2 またはＣｅＯ2 の粒子を分散した樹脂塗布液を基材フィルム上に塗布、乾燥して形成することを特徴とする太陽電池用カバーフィルムの製造方法である。
【００２０】
このような製造方法を採ることにより、紫外線遮断層を、広幅で長尺の基材フィルム上に、連続式のコーティング手段で形成することができるので、高速で加工することができ、生産性がよく、低コストで性能に優れた紫外線遮断層を備えたカバーフィルムを製造することができる。
【００２１】
そして、請求項９に記載した発明は、前記太陽電池用カバーフィルムの製造方法において、基材フィルムのＴｉＯ2 またはＣｅＯ2 の粒子を分散した樹脂塗布液の塗布面に、予めプライマーコート層を設けることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池用カバーフィルムの製造方法である。
【００２２】
このような製造方法を採ることにより、カバーフィルムの基材フィルムとＴｉＯ2 またはＣｅＯ2 の粒子を分散した樹脂塗膜層との接着強度を強くすることができる。
従って、このようなカバーフィルムを用いて製造された太陽電池モジュールは、屋外の過酷な条件下で使用されても、紫外線遮断層が基材フィルムから剥離することはなく、太陽電池モジュールの構造形態の安定性を向上させることができる。
【００２３】
そして、請求項１０に記載した発明は、少なくとも基材フィルムと、該基材フィルム上に設けられた赤外線遮断層とを備えた積層フィルムで形成される太陽電池用カバーフィルムの製造方法であって、前記赤外線遮断層を、基材フィルム上に金属を蒸着して形成するか、または、金属酸化物粒子を分散した樹脂塗布液を基材フィルム上に塗布、乾燥して形成することを特徴とする太陽電池用カバーフィルムの製造方法からなる。
【００２４】
このような製造方法を採ることにより、赤外線遮断層を、広幅で長尺の基材フィルム上に、連続式の蒸着手段、または、コーティング手段で形成することができるので、生産性がよく、低コストで性能に優れた赤外線遮断層を備えたカバーフィルムを製造することができる。
【００２５】
そして、請求項１１に記載した発明は、前記請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池用カバーフィルムが、太陽電池素子の外側に熱接着性充填材層を介して積層されていることを特徴とする太陽電池モジュールからなる。
上記熱接着性充填材には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、その他のポリオレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂などを主成分とする樹脂を用いることができる。
【００２６】
このような構成を採ることにより、太陽電池素子が熱接着性充填材層に安定した状態で埋め込まれ、且つ、その両側に、請求項１乃至７のいずれかに記載した発明で説明したような紫外線遮断性、赤外線遮断性、光反射性などの性能に優れたカバーフィルムが積層されるので、発電に寄与しない紫外線や赤外線が遮断され、また、背面の高光反射層で発電効率が高められ、耐久性に優れ、且つ発電効率の高い太陽電池モジュールが得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の太陽電池用カバーフィルムおよびそれを用いた太陽電池モジュールの実施の形態について、図面を用いて説明する。
但し、本発明は、これらの図面に限定されるものではない。
本発明に係る太陽電池用カバーフィルムは、例えば、図１〜図４に示すような構成を採ることができる。
即ち、図１〜図４は、それぞれ本発明の太陽電池用カバーフィルムの一実施例の構成を示す模式断面図である。
【００２８】
図１に示した太陽電池用カバーフィルム１０は、少なくとも基材フィルム１とその上に積層された紫外線遮断層２とで構成される。
そして、基材フィルム１には、ポリビニルフルオライドフィルム（以下、ＰＶＦフィルム）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体樹脂フィルム（以下、ＥＴＦＥ樹脂フィルム）などのフッ素樹脂フィルムや高耐候性２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、高耐候性ＰＥＴフィルム）、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルムなどの耐候性ほか、各種耐性と共に強度に優れたフィルムを用いることが好ましい。
【００２９】
紫外線遮断層２には、先に説明したように平均粒子径が１〜１０００ｎｍの金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層を用いることができ、その金属酸化物粒子としては、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、α−Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 などの粒子が好ましく、ＴｉＯ2 またはＣｅＯ2 の粒子が更に好ましい。
これらの粒子は、いずれか一種を単独で用いてもよく、また、二種以上を混合して用いることもできる。
【００３０】
これらの粒子を分散させる樹脂、即ち、バインダーとしては、例えば、アクリル系樹脂やシリコーン樹脂などを使用することができ、これらの耐候性を高めるために、更に、架橋剤、またはシランカップリング剤などを添加することができる。
また、上記基材フィルム１に、紫外線遮断層２をコーティングにより積層する際、基材フィルム１の塗布面に予めポリイソシアネート系やポリアクリルアミン系などのプライマーコート層を設けて接着強度を向上させることができる。
このような構成のカバーフィルム１０は、紫外線を遮断し、可視光域の光を透過するものであり、主に、太陽電池の前面側、即ち、光の入射する側に用いるカバーフィルムとして適している。
【００３１】
図２に示した太陽電池用カバーフィルム２０は、少なくとも基材フィルム１と、その上に積層された赤外線遮断層３とで構成される。
この場合も、両者の間には、図には示していないが、必要に応じて、プライマーコート層を設けて接着強度を向上させることができる。
【００３２】
また、基材フィルム１には、前記図１の場合と同じフィルムを用いることができ、赤外線遮断層３には、先に説明したように、Ａｌ、Ａｇなどの金属の蒸着層、または、ＳｎＯ2 などの金属酸化物の粒子を分散した樹脂塗膜層を好適に用いることができる。
【００３３】
赤外線遮断層３にＳｎＯ2 などの金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層を用いる場合、その樹脂、即ち、バインダーには、前記紫外線遮断層に用いた樹脂と同じ樹脂を用いることができる。
そして、カバーフィルム２０を、太陽電池の前面側のカバーフィルムとして用いる場合は、赤外線遮断層３として、ＳｎＯ2 などの金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層を用い、背面側のカバーフィルムとして用いる場合は、ＡｌまたはＡｇの蒸着層を用いることが好ましい。
【００３４】
図３に示した太陽電池用カバーフィルム３０は、少なくとも基材フィルム１と、その上に積層された紫外線遮断層２と赤外線遮断層３とで構成される。
この場合も、基材フィルム１と紫外線遮断層２、そして赤外線遮断層３との間には、それぞれ必要に応じてプライマーコート層を設けて各層の接着強度を向上させることができる。尚、赤外線遮断層３に金属の蒸着層を用いる場合は、プライマーも金属蒸着用のプライマーを用いることができる。
【００３５】
上記基材フィルム１、紫外線遮断層２、赤外線遮断層３のそれぞれの材質は、前記図１、図２で説明したものと同じものであるため、説明は省略する。
この構成の場合も、赤外線遮断層３に、ＳｎＯ2 などの金属酸化物粒子を分散した樹脂塗膜層を用いた場合は、紫外線および赤外線を遮断し、可視光域の光を透過させるので、前面用のカバーフィルムとして適しており、赤外線遮断層３に、金属の蒸着層を用いた場合は、紫外線、赤外線と共に、可視光域の光も遮断するため、背面用のカバーフィルムとして適している。
【００３６】
図４に示した太陽電池用カバーフィルム４０は、少なくとも基材フィルム１′と、その上に積層された高光反射層４とで構成される。
この場合も、基材フィルム１′と高光反射層４との間には、必要に応じてプライマーコート層を設けて両者の接着強度を向上させることができる。
【００３７】
また、基材フィルム１′には、前記図１〜図３に示したカバーフィルムで使用した基材フィルム１と同じフィルムを使用することができ、高光反射層４には、特に、光反射性に優れたＡｇもしくはＡｌの蒸着層、または、白色顔料を分散した樹脂層を好適に使用することができる。
このような構成の太陽電池用カバーフィルム４０は、太陽電池の背面側に用いるものであり、それにより、前面側から入射した可視光域の光の一部が背面側に透過した場合でも、これを反射して太陽電池素子に再入射させることができるので、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【００３８】
以上、図１〜図４に示した太陽電池用カバーフィルムには、更に必要な場合には、水蒸気その他のガスバリヤー層として、例えば、酸化アルミニウムや酸化珪素（ＳｉＯX ）などの無機酸化物の蒸着層を積層することができ、また、基材フィルムに積層された前記各層に保護層を設けることもできる。
そして、このようなカバーフィルムは、太陽電池素子の外側に積層する際、通常、充填材層を介して積層されるが、その充填材層との接着性が不足する場合は、カバーフィルムの積層面に更に接着層を設けることもできる。
【００３９】
図５は、本発明の太陽電池モジュールの一実施例の構成を示す模式断面図であり、太陽電池素子の前面および背面に、それぞれ前記本発明の太陽電池用カバーフィルムを充填材層を介して積層した構成である。
即ち、図５に示した太陽電池モジュール１００は、前面側（光の入射する側）から、基材フィルム１、紫外線遮断層２、赤外線遮断層３、充填材層５、太陽電池素子６、充填材層５′、高光反射層４、基材フィルム１′が順に積層された構成である。
【００４０】
このような構成を採ることにより、太陽電池素子６は、充填材層５、５′に埋め込まれると共に、その前面には、基材フィルム１に紫外線遮断層２と赤外線遮断層３とが積層されたカバーフィルムが積層され、また、背面には、基材フィルム１′に高光反射層４が積層されたカバーフィルムが積層されている。
従って、太陽電池の発電には寄与せず、劣化を促進する作用をもつ紫外線および赤外線が、カバーフィルムによって遮断されるため、太陽電池の劣化が防止され、耐久性が向上する。
また、発電に寄与する可視光域の光は、前面側から、遮断されることなく太陽電池素子に入り発電が行われる。そして、太陽電池素子６の背面側に透過した一部の可視光も、背面の高光反射層４によって反射され、太陽電池素子に再入射するため、発電に有効に利用され光電変換効率が高められる。
【００４１】
【実施例】
以下に、実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
前面用の太陽電池用カバーフィルムに、赤外線遮断層として、ＳｎＯ2 の微粒子を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設けた厚さ７０μｍの高耐候性ＰＥＴフィルムを用い、また、背面用の太陽電池用カバーフィルムには、ＰＶＦフィルム（厚さ３８μｍ）、アルミニウム箔（厚さ５０μｍ）、ＰＶＦフィルム（厚さ３８μｍ）を順にドライラミネーション法で貼り合わせた積層フィルムを用い、結晶性シリコンからなる太陽電池素子の前面と背面とに、それぞれを、熱接着性充填材層として厚さ５００μｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂フィルムを介して、真空ラミネート方式で積層して、実施例１の太陽電池モジュールを作製した。
【００４２】
（実施例２）
前記実施例１の太陽電池モジュールの構成において、前面用に用いた太陽電池用カバーフィルムのみを、高耐候性ＰＥＴフィルム（厚さ７０μｍ）の上に、紫外線遮断層として、平均粒子径１０ｎｍのＴｉＯ2 を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設け、更にその上に赤外線遮断層として、ＳｎＯ2 の微粒子を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設けた積層フィルムに換えたほかは、総て実施例１と同様に加工して、実施例２の太陽電池モジュールを作製した。
【００４３】
（実施例３）
前記実施例１の太陽電池モジュールの構成において、前面用に用いた太陽電池用カバーフィルムのみを、高耐候性ＰＥＴフィルム（厚さ７０μｍ）の上に、紫外線遮断層として、平均粒子径１０ｎｍのＴｉＯ2 を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設けた積層フィルムに換えたほかは、総て実施例１と同様に加工して、実施例３の太陽電池モジュールを作製した。
【００４４】
（実施例４）
前記実施例１の太陽電池モジュールの構成において、前面用に用いた太陽電池用カバーフィルムを、実施例２の場合と同様に、高耐候性ＰＥＴフィルム（厚さ７０μｍ）の上に、紫外線遮断層として、平均粒子径１０ｎｍのＴｉＯ2 を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設け、更にその上に、赤外線遮断層として、ＳｎＯ2 の微粒子を分散したアクリル系樹脂塗膜層を設けた積層フィルムに換えると共に、背面用に用いたカバーフィルムも、高耐候性ＰＥＴフィルム（厚さ７０μｍ）の上に、高光反射層として、Ａｌの蒸着層（膜厚８００Å）を設けた積層フィルムに換えて構成し、その他の点は実施例１と同様に加工して、実施例４の太陽電池モジュールを作製した。
【００４５】
（比較例１）
前記実施例１の太陽電池モジュールの構成において、前面用に用いた太陽電池用カバーフィルムの赤外線遮断層を取り除き、高耐候性ＰＥＴフィルム（厚さ７０μｍ）単独のフィルムを前面用のカバーフィルムとしたほかは、総て実施例１と同様に加工して、比較例１の太陽電池モジュールを作製した。
【００４６】
（実施例および比較例の太陽電池モジュールの評価）
以上のように作製した実施例１〜４、および比較例１の太陽電池モジュールについて、その性能、長期信頼性を評価するため、初期、および、１ｓｕｎ下、２０００時間の照射試験を行った後の各試料の変換効率（η）〔％〕とＦＦ（Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ）を測定し、その結果を表１にまとめて示した。
【００４７】
【表１】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１〜４の太陽電池モジュールは、いずれも初期、および照射試験後の変換効率（η）が、１０％以上あり、大きな低下もなく良好であったのに対して、比較例１の太陽電池モジュールは、照射試験後の変換効率が９．５％と、１０％未満に低下しており、低下率も大きく好ましくなかった。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、本発明によれば、性能、長期信頼性に優れると共に、製造時の加工適性、生産性がよく、経済性にも優れた太陽電池用カバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュールを提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池用カバーフィルムの第１の実施例の構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用カバーフィルムの第２の実施例の構成を示す模式断面図である。
【図３】本発明の太陽電池用カバーフィルムの第３の実施例の構成を示す模式断面図である。
【図４】本発明の太陽電池用カバーフィルムの第４の実施例の構成を示す模式断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの一実施例の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１、１′基材フィルム
２ 紫外線遮断層
３ 赤外線遮断層
４ 高光反射層
５、５′充填材層
６ 太陽電池素子
１０、２０、３０、４０ 太陽電池用カバーフィルム
１００ 太陽電池モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cover film used for a front surface or a back surface of a solar cell, a manufacturing method thereof, and a solar cell module using the cover film. More specifically, the material and configuration of the cover film are improved, and The present invention relates to a solar cell cover film that prevents deterioration and has improved durability and productivity, a manufacturing method thereof, and a solar cell module using the cover film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the cover material of solar cells, especially the cover material for the front surface, uses a material with high light transmittance from the viewpoint of power generation efficiency, and all of the light in the wavelength region that does not contribute to power generation is transmitted excessively. It was inevitable that the deterioration of the solar cell body progressed.
In the case of a crystalline solar cell, it is desired to use a cover film with high light reflection performance as the back cover material in order to effectively use sunlight leaking from between cells.
[0003]
In the conventional solar cell, the light incident side, that is, the front side is covered with a glass plate from the viewpoint of light transmittance, moisture resistance, weather resistance, rigidity, and the like.
However, the glass plate is superior in terms of performance, but in addition to being quite heavy, it has to be handled carefully, resulting in poor workability and productivity, and high costs.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to use a film as a cover material for solar cells, and a wavelength region that does not contribute to power generation, That is, it selectively blocks light in the ultraviolet region and infrared region, effectively preventing deterioration without lowering the power generation efficiency of the solar cell, and the back cover film has high light reflection. By providing the performance, it is to provide a solar cell that improves power generation efficiency, is excellent in power generation efficiency and durability, has good workability and productivity, and is lightweight and inexpensive.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The above problems can be solved by the present invention described below.
That is, the invention described in claim 1 is a cover film used for a front surface or a back surface of a solar cell, wherein the cover film includes at least a base film and an ultraviolet blocking layer provided on the base film, Or it consists of a laminated | multilayer film provided with either an infrared rays shielding layer or a high light reflection layer, and consists of a cover film for solar cells characterized by the above-mentioned.
[0006]
By adopting such a configuration, the following effects can be obtained.
(1) As a cover film for a solar cell, at least a base film and a laminated film in which any one or two or more layers of an ultraviolet blocking layer, an infrared blocking layer, and a high light reflecting layer are stacked are used. Therefore, it is possible to block light (ultraviolet rays and infrared rays) in a wavelength region that does not contribute to power generation, and prevent deterioration of the solar cell due to these. Moreover, the power generation efficiency can be improved by using the laminated film which provided the high light reflection layer in the base film on the back side of a solar cell element.
(2) The cover film for solar cells of the present invention comprises a wide and long base film as a base material, and an ultraviolet blocking layer, an infrared blocking layer, and a high light reflection layer formed thereon by a continuous coating means or vapor deposition means. Since a layer can be provided, productivity can be improved.
(3) Instead of the glass substrate used on the surface of the solar cell, the cover film of the present invention can be used. In this case, the handling becomes easy, the productivity is improved, the weight is reduced, and the cost is reduced. Reduction is possible.
[0007]
The invention described in claim 2 is the cover film for solar cells according to claim 1, wherein the ultraviolet blocking layer is a resin coating layer in which metal oxide particles having an average particle diameter of 1 to 1000 nm are dispersed. It is.
[0008]
By adopting such a configuration, the resin coating layer in which the metal oxide particles are dispersed has a good ultraviolet blocking property, so that a good ultraviolet blocking ability can be imparted to the solar cell cover film. .
Therefore, by laminating such a cover film on the outside of the solar cell element, it is possible to prevent the solar cell from being deteriorated by ultraviolet rays.
[0009]
The invention described in claim 3 is characterized in that the metal oxide particles are any one of TiO 2 , ZnO, α-Fe 2 O 3 , and CeO 2. It is a cover film for solar cells as described.
[0010]
By adopting such a configuration, the resin coating layer in which the above metal oxide particles are dispersed is excellent in ultraviolet blocking property and long-term stability, so that it is excellent in ultraviolet blocking film for solar cells. Ability can be granted.
Further, by laminating such a cover film on the outside of the solar cell element, it is possible to prevent the solar cell from being deteriorated by ultraviolet rays over a long period of time.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the solar cell cover according to the first aspect, the layer for blocking infrared rays is a metal vapor-deposited layer or a resin coating layer in which metal oxide particles are dispersed. Made of film.
[0012]
By adopting such a configuration, a metal vapor-deposited layer or a resin coating layer in which metal oxide particles are dispersed has a good infrared shielding property, so that the solar cell cover film has a good infrared shielding ability. can do.
Therefore, by laminating such a cover film on the outside of the solar cell element, it is possible to prevent the solar cell from being deteriorated by infrared rays (heat rays).
[0013]
The invention described in claim 5 is the cover film for a solar cell according to claim 4, wherein the metal deposition layer is a deposition layer of Al or Ag.
[0014]
By adopting such a configuration, the deposited layer of Al or Ag is excellent in infrared blocking properties and long-term stability thereof, and therefore can impart excellent infrared blocking capability to the solar cell cover film.
Therefore, by laminating such a cover film on the outside of the solar cell element, deterioration of the solar cell due to infrared rays can be prevented over a long period of time.
However, the metal vapor-deposited layer is preferably used for the cover film used on the back side because it blocks visible light depending on its thickness.
[0015]
The invention described in claim 6 is the cover film for a solar cell according to claim 4, wherein the metal oxide particles are SnO 2 particles that efficiently absorb infrared rays.
[0016]
By adopting such a configuration, the resin coating layer in which the SnO 2 particles are dispersed efficiently blocks infrared rays and has excellent long-term stability, and thus is excellent in a cover film for solar cells. Infrared shielding performance can be imparted.
Further, by laminating such a cover film on the outside of the solar cell element, deterioration of the solar cell due to infrared rays can be prevented over a long period of time.
[0017]
The invention described in claim 7 is the cover film for solar cells according to claim 1, wherein the high light reflection layer is a vapor deposition layer of Ag or Al, or a resin layer in which a white pigment is dispersed. .
The resin layer in which the white pigment is dispersed may be, for example, a white film formed by kneading a white pigment in a weather resistant resin such as a fluororesin or a high weather resistance polyethylene terephthalate. A weather resistant film having a white resin layer formed by applying a resin solution in which a white pigment is dispersed on a weather resistant film such as a weather resistant biaxially stretched polyethylene terephthalate film (hereinafter, highly weather resistant PET film) and drying it. There may be.
[0018]
By adopting such a configuration, an Ag or Al vapor-deposited layer or a resin layer in which a white pigment is dispersed can be formed so as to have a high light reflectivity. Reflective performance can be imparted.
Therefore, by laminating such a solar cell cover film on the back side of the solar cell element to produce a solar cell module, a part of the light incident from the front side is placed on the back side of the solar cell element. Even when the light is transmitted, the light is reflected by the light reflection layer of the cover film and reenters the solar cell element, so that the power generation efficiency of the solar cell module can be increased.
[0019]
The invention described in claim 8 is a method for producing a cover film for a solar cell, which is formed of a laminated film comprising at least a base film and a layer for blocking ultraviolet rays provided on the base film. The layer for blocking ultraviolet rays is formed by applying a resin coating liquid in which particles of TiO 2 or CeO 2 having an average particle diameter of 1 to 1000 nm are dispersed on a base film and drying. It is a manufacturing method of the cover film for solar cells.
[0020]
By adopting such a manufacturing method, the ultraviolet blocking layer can be formed on a wide and long base film by a continuous coating means, so that it can be processed at high speed and productivity is improved. Well, it is possible to manufacture a cover film having an ultraviolet blocking layer with excellent performance at low cost.
[0021]
According to the ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a cover film for a solar cell, a primer coat layer is provided in advance on the surface of the base film on which the TiO 2 or CeO 2 particles are dispersed. It is a manufacturing method of the cover film for solar cells of Claim 8 characterized by the above-mentioned.
[0022]
By adopting such a production method, the adhesive strength between the base film of the cover film and the resin coating layer in which the particles of TiO 2 or CeO 2 are dispersed can be increased.
Therefore, the solar cell module manufactured using such a cover film does not peel off the ultraviolet blocking layer from the base film even when used under severe outdoor conditions, and the structural form of the solar cell module Stability can be improved.
[0023]
The invention described in claim 10 is a method for producing a cover film for a solar cell formed of a laminated film including at least a base film and an infrared shielding layer provided on the base film. The infrared blocking layer is formed by vapor-depositing a metal on a base film, or is formed by applying a resin coating liquid in which metal oxide particles are dispersed and drying the base film. The manufacturing method of the cover film for solar cells to do.
[0024]
By adopting such a manufacturing method, the infrared ray shielding layer can be formed on a wide and long base film by a continuous vapor deposition means or a coating means. A cover film having an infrared shielding layer having excellent performance at a low cost can be produced.
[0025]
In the invention described in claim 11, the solar cell cover film according to any one of claims 1 to 7 is laminated on the outside of the solar cell element via a heat-adhesive filler layer. It consists of a solar cell module characterized by.
As the above heat-adhesive filler, for example, an ethylene-vinyl acetate copolymer, other polyolefin resins, polyvinyl butyral, silicone resin, or the like can be used.
[0026]
By adopting such a configuration, the solar cell element is stably embedded in the heat-adhesive filler layer, and on both sides thereof, as described in the invention described in any one of claims 1 to 7 Cover films with excellent performance such as UV blocking, infrared blocking, and light reflectivity are laminated so that UV and infrared rays that do not contribute to power generation are blocked, and the high light reflection layer on the back increases power generation efficiency. A solar cell module having excellent durability and high power generation efficiency can be obtained.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a solar cell cover film and a solar cell module using the solar cell cover film of the present invention will be described with reference to the drawings.
However, the present invention is not limited to these drawings.
The cover film for solar cells according to the present invention can take, for example, a configuration as shown in FIGS.
That is, FIGS. 1-4 is a schematic cross section which shows the structure of one Example of the cover film for solar cells of this invention, respectively.
[0028]
The cover film 10 for solar cells shown in FIG. 1 includes at least a base film 1 and an ultraviolet blocking layer 2 laminated thereon.
The base film 1 includes a fluororesin film such as a polyvinyl fluoride film (hereinafter referred to as PVF film) and an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin film (hereinafter referred to as ETFE resin film), and highly weather-resistant biaxially stretched polyethylene. In addition to weather resistance, such as terephthalate film (hereinafter, highly weather-resistant PET film), polycarbonate film, polyarylate film, etc., it is preferable to use a film having excellent strength as well as various resistances.
[0029]
As described above, a resin coating layer in which metal oxide particles having an average particle diameter of 1 to 1000 nm are dispersed can be used for the ultraviolet blocking layer 2. Examples of the metal oxide particles include TiO 2 and ZnO. , Α-Fe 2 O 3 , CeO 2 and the like are preferable, and TiO 2 or CeO 2 particles are more preferable.
Any one of these particles may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
[0030]
As a resin for dispersing these particles, that is, as a binder, for example, an acrylic resin or a silicone resin can be used. In order to improve the weather resistance, a crosslinking agent or a silane coupling agent is further used. Can be added.
In addition, when the ultraviolet blocking layer 2 is laminated on the base film 1 by coating, a primer coat layer such as polyisocyanate type or polyacrylamine type is provided on the coated surface of the base film 1 in advance to improve the adhesive strength. be able to.
The cover film 10 having such a structure blocks ultraviolet rays and transmits light in the visible light range, and is mainly suitable as a cover film used on the front side of the solar cell, that is, the light incident side. Yes.
[0031]
The solar cell cover film 20 shown in FIG. 2 is composed of at least a base film 1 and an infrared shielding layer 3 laminated thereon.
In this case as well, although not shown in the drawing, a primer coat layer can be provided between the two as required to improve the adhesive strength.
[0032]
The base film 1 can be the same film as in FIG. 1, and the infrared shielding layer 3 can be a vapor-deposited layer of metal such as Al or Ag, or SnO as described above. A resin coating layer in which metal oxide particles such as 2 are dispersed can be suitably used.
[0033]
When a resin coating layer in which metal oxide particles such as SnO 2 are dispersed in the infrared blocking layer 3, the same resin as that used in the ultraviolet blocking layer can be used as the resin, that is, the binder.
Then, the cover film 20, if used as a cover film on the front side of the solar cell, as an infrared blocking layer 3, a resin coating layer obtained by dispersing metal oxide particles such as SnO 2, as a cover film on the back side When used, it is preferable to use a deposited layer of Al or Ag.
[0034]
The solar cell cover film 30 shown in FIG. 3 includes at least a base film 1, and an ultraviolet blocking layer 2 and an infrared blocking layer 3 laminated thereon.
Also in this case, a primer coat layer can be provided between the base film 1, the ultraviolet blocking layer 2, and the infrared blocking layer 3, respectively, to improve the adhesive strength of each layer. In addition, when using a metal vapor deposition layer for the infrared shielding layer 3, a primer for metal vapor deposition can also be used as a primer.
[0035]
The materials of the base film 1, the ultraviolet blocking layer 2, and the infrared blocking layer 3 are the same as those described with reference to FIGS.
Also in the case of this configuration, when a resin coating layer in which metal oxide particles such as SnO 2 are dispersed is used for the infrared ray blocking layer 3, ultraviolet rays and infrared rays are blocked and visible light is transmitted. It is suitable as a cover film for the front surface. When a metal vapor deposition layer is used for the infrared ray shielding layer 3, it is suitable as a cover film for the back surface because it blocks light in the visible light region as well as ultraviolet rays and infrared rays. .
[0036]
The cover film 40 for solar cells shown in FIG. 4 is composed of at least a base film 1 ′ and a high light reflection layer 4 laminated thereon.
Also in this case, a primer coat layer can be provided between the base film 1 ′ and the high light reflection layer 4 as necessary to improve the adhesive strength between them.
[0037]
Moreover, the same film as the base film 1 used in the cover film shown in FIGS. 1 to 3 can be used for the base film 1 ′, and the light reflection layer 4 is particularly light reflective. It is possible to suitably use an Ag or Al vapor-deposited layer or a resin layer in which a white pigment is dispersed.
The solar cell cover film 40 having such a configuration is used on the back side of the solar cell, so that even if a part of the light in the visible light region incident from the front side is transmitted to the back side, Can be reflected and re-entered into the solar cell element, so that the power generation efficiency of the solar cell can be improved.
[0038]
As described above, in the solar cell cover film shown in FIGS. 1 to 4, when necessary, as a water vapor or other gas barrier layer, for example, an inorganic oxide such as aluminum oxide or silicon oxide (SiO x ) is used. A vapor deposition layer can be laminated | stacked and a protective layer can also be provided in each said layer laminated | stacked on the base film.
And when such a cover film is laminated | stacked on the outer side of a solar cell element, it is normally laminated | stacked via a filler layer, but when adhesiveness with the filler layer is insufficient, lamination | stacking of a cover film is carried out. An adhesive layer can also be provided on the surface.
[0039]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of the solar cell module of the present invention, and the solar cell cover film of the present invention is interposed on the front and back surfaces of the solar cell element via a filler layer, respectively. It is a laminated structure.
That is, the solar cell module 100 shown in FIG. 5 has a base film 1, an ultraviolet blocking layer 2, an infrared blocking layer 3, a filler layer 5, a solar cell element 6, a packing from the front side (light incident side). The material layer 5 ′, the high light reflection layer 4, and the base film 1 ′ are laminated in this order.
[0040]
By adopting such a configuration, the solar cell element 6 is embedded in the filler layers 5, 5 ′, and the ultraviolet blocking layer 2 and the infrared blocking layer 3 are laminated on the base film 1 on the front surface thereof. A cover film in which the high light reflection layer 4 is laminated on the base film 1 ′ is laminated on the back surface.
Therefore, since the ultraviolet rays and infrared rays that do not contribute to the power generation of the solar cell and have an action of promoting the deterioration are blocked by the cover film, the solar cell is prevented from being deteriorated and the durability is improved.
In addition, light in the visible light region contributing to power generation enters the solar cell element from the front side and is generated without being blocked. And some visible light which permeate | transmitted to the back side of the solar cell element 6 is also reflected by the high light reflection layer 4 of a back surface, and reenters a solar cell element, Therefore It is utilized effectively for electric power generation and a photoelectric conversion efficiency is improved. .
[0041]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
(Example 1)
A 70 μm thick highly weather-resistant PET film in which an acrylic resin coating layer in which SnO 2 fine particles are dispersed is provided as an infrared shielding layer on a front solar cell cover film, and a rear solar cell As the cover film, a laminated film in which a PVF film (thickness: 38 μm), an aluminum foil (thickness: 50 μm), and a PVF film (thickness: 38 μm) are sequentially laminated by a dry lamination method is used. The solar cell module of Example 1 was laminated on the front and back surfaces of the device by a vacuum laminating method through a 500 μm thick ethylene-vinyl acetate copolymer resin film as a heat-adhesive filler layer, respectively. Was made.
[0042]
(Example 2)
In the configuration of the solar cell module of Example 1, only the solar cell cover film used for the front surface was formed on a highly weather-resistant PET film (thickness 70 μm) as an ultraviolet blocking layer, and TiO having an average particle diameter of 10 nm. the acrylic resin coating layer containing dispersed 2 provided, even as an infrared blocking layer thereon, in addition to instead of the laminated film provided with an acrylic resin coating layer formed by dispersing the SnO 2 particles, all examples The solar cell module of Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1.
[0043]
(Example 3)
In the configuration of the solar cell module of Example 1, only the solar cell cover film used for the front surface was formed on a highly weather-resistant PET film (thickness 70 μm) as an ultraviolet blocking layer, and TiO having an average particle diameter of 10 nm. A solar cell module of Example 3 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the laminated film was provided with an acrylic resin coating layer in which 2 was dispersed.
[0044]
Example 4
In the configuration of the solar cell module of Example 1, the solar cell cover film used for the front surface was coated with a UV-shielding layer on a highly weather-resistant PET film (thickness 70 μm) in the same manner as in Example 2. As a laminated film provided with an acrylic resin coating layer in which TiO 2 having an average particle diameter of 10 nm is dispersed, and further on which an acrylic resin coating layer in which SnO 2 fine particles are dispersed is provided as an infrared shielding layer. At the same time, the cover film used for the back surface is also constructed by replacing the laminated film with a highly weather-resistant PET film (thickness 70 μm) and an Al vapor deposition layer (film thickness 800 mm) as a high light reflection layer. The other points were processed in the same manner as in Example 1 to fabricate the solar cell module of Example 4.
[0045]
(Comparative Example 1)
In the configuration of the solar cell module of Example 1, the infrared shielding layer of the solar cell cover film used for the front surface was removed, and a film having a high weather resistance PET film (thickness 70 μm) alone was used as the front cover film. The others were all processed in the same manner as in Example 1 to produce a solar cell module of Comparative Example 1.
[0046]
(Evaluation of solar cell modules of Examples and Comparative Examples)
In order to evaluate the performance and long-term reliability of the solar cell modules of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 manufactured as described above, the initial and after performing a 2000-hour irradiation test under 1 sun. The conversion efficiency (η) [%] and FF (Fill Factor) of each sample were measured, and the results are summarized in Table 1.
[0047]
[Table 1]
As is clear from the results shown in Table 1, all of the solar cell modules of Examples 1 to 4 have a conversion efficiency (η) of 10% or more at the initial stage and after the irradiation test, which is good without a large decrease. On the other hand, the conversion efficiency after the irradiation test of the solar cell module of Comparative Example 1 was 9.5%, which was less than 10%, and the reduction rate was large and not preferable.
[0049]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the cover film for solar cells and the method for producing the same are excellent in performance, long-term reliability, processability at the time of production, productivity, and economy. And there exists an effect which can provide the solar cell module using the cover film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a first embodiment of a solar cell cover film of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a second embodiment of the cover film for a solar cell of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a third example of the solar cell cover film of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a fourth embodiment of the cover film for a solar cell of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of one embodiment of the solar cell module of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 'base film 2 Ultraviolet shielding layer 3 Infrared shielding layer 4 High light reflection layer 5, 5' filler layer 6 Solar cell element 10, 20, 30, 40 Cover film 100 for solar cells Solar cell module
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