JP4928274B2 - 反射防止導電性フィルム - Google Patents
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Description
太陽電池には、ガラスを基板材料とするリジットタイプと、フィルムを基板材料とするフレキシブルタイプがある。最近では、時計や携帯電話、携帯端末のような移動体通信機器の補助電源として、フレキシブルタイプの太陽電池が多く用いられるようになってきている。
本発明は、ベースフィルムとしてポリエステルフィルムを用い、寸法安定性を備えながら、高い光線透過率と、優れた反射防止性を備える透明な反射防止導電性フィルムを提供すること、特に、太陽電池用ベースフィルムとして有用な反射防止導電性フィルムを提供することを課題とする。
透明導電層がIZO(インジウム−亜鉛複合酸化物)からなり、
反射防止層は金属化合物を含み、厚みが84〜99nmであり、
反射防止層の屈折率と厚みが下記式(1)および式(2)の条件を満たすことを特徴とする反射防止導電性フィルムである。
105−40.0×N≦d≦180−40.0×N (1)
1.78≦N≦1.95 (2)
(式中、Nは反射防止層の屈折率、dは反射防止層の厚み(nm)である。)
また本発明は太陽電池の部材として用いられる上記の反射防止導電性フィルムである。
本発明において、導電層を支えるベースフィルムとして二軸延伸ポリエステルフィルムを用いる。この二軸延伸ポリエステルフィルムを構成するポリエステルは、芳香族二塩基酸またはそのエステル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルである。
本発明においてベースフィルムとして用いる二軸延伸ポリエステルフィルムは、その面内屈折率の平均が1.63〜1.78であることが好ましい。面内屈折率の平均が1.63未満であると十分にポリマーが配向しておらず十分な熱寸法安定性が得られないため好ましくない。他方、1.78を越えるとフィルムの十分な靭性が得られず、取り扱いが困難となるため好ましくない。
本発明の反射防止導電性フィルムにおいて、反射防止層は、ポリエステルフィルムの上に設けられる。すなわち、反射防止層は、ポリエステルフィルムと透明導電層との間に設けられる。そして、本発明の反射防止導電性フィルムにおいては、反射防止層の屈折率および厚みが下記の式(1)および式(2)の条件を満たすことが必要である。
105−40.0×N≦d≦180−40.0×N (1)
1.75≦N≦2.0 (2)
(式中、Nは反射防止層の屈折率、dは反射防止層の厚み(nm)である。)
反射防止層の層の数は、経済性・生産性の点から、好ましくは3層以下。さらに好ましくは1層からなる。
ポリマー成分は、溶液の状態・微粒子の状態で用いてもよくまた前躯体の状態でフィルム上に塗布し、反応させてもよい。
透明導電層としては、例えば導電性の金属酸化物、炭素材料を用いることができる。
導電性の金属酸化物としては、例えばガリウムドープ酸化亜鉛、アルミドープ酸化亜鉛、ゲルマニウムドープ酸化亜鉛、ホウ素ドープ酸化亜鉛、チタンドープ酸化亜鉛、フッ素ドープ酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛複合酸化物(IZO)、金属の薄膜(例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム)を用いることができる。
本発明の反射防止導電性フィルムは、好ましくは太陽電池用の部材に用いられる。製造工程でのハンドリング性、例えばフィルムをロールを用いた連続生産の際のハンドリング性の向上を目的として、また、他の部材との接着性向上を目的として、易接着層を積層してもよい。
なお、例中の各特性値は、下記の方法により測定した。「部」は重量部を表わす。
(1)固有粘度
固有粘度([η]dl/g)は、35℃のo−クロロフェノール溶液で測定した。
マイクロメーター(アンリツ(株)製K−402B型)を用い、フィルムの連続製膜方向および幅方向に各々10cm間隔で測定を行い、全部で300ヶ所のフィルム厚みを測定した。得られた300ヶ所のフィルム厚みの平均値を算出してフィルム厚みとした。
200℃に温度設定されたオーブンの中に無緊張状態で10分間フィルムを保持し、フィルム長手方向(MD)および幅方向(TD)について各々の加熱処理前後での寸法変化を熱収縮率として下式により算出し、長手方向(MD)と幅方向(TD)の熱収縮率を求めた。ただし、L0は熱処理前の標点間距離、Lは熱処理後の漂点間距離である。
熱収縮率%=((L0−L)/L0)×100
フィルムの小片をエポキシ樹脂(リファインテック(株)製エポマウント)中に包埋し、Reichert−Jung社製Microtome2050を用いて包埋樹脂ごと50nm厚さにスライスし、透過型電子顕微鏡(LEM−2000)にて加速電圧100KV、倍率10万倍にて観察し、塗膜層の厚みを測定した。
(株)島津製作所製分光光度計MPC3100を用い、波長300nm〜800nmの光線透過率を2nm刻みで測定した。光線透過量の評価としては550nmの光線透過率及び400〜800nmの平均光線透過率を用いた。
Metricon社製のレーザー屈折率計プリズムカプラ、モデル2010を用い、633nmの波長を用いて測定を行った。反射防止層の屈折率は反射防止層用塗液の乾固物の測定値を用いた。
Metricon社製のレーザー屈折率計プリズムカプラ、モデル2010を用い、633nmの波長を用いて測定を行った。フィルムの面内屈折率の平均は、フィルムのMD方向での面内屈折率とTD方向での面内屈折率との平均値である。
<フィルム用ポリマーの作成>
ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチル100部、およびエチレングリコール60部を、エステル交換触媒として酢酸マンガン四水塩0.03部を使用し、150℃から238℃に徐々に昇温させながら120分間エステル交換反応を行なった。途中反応温度が170℃に達した時点で三酸化アンチモン0.024部を添加し、エステル交換反応終了後、リン酸トリメチル(エチレングリコール中で135℃、5時間0.11〜0.16MPaの加圧下で加熱処理した溶液:リン酸トリメチル換算量で0.023部)を添加した。その後反応生成物を重合反応器に移し、290℃まで昇温して、27Pa以下の高真空下にて重縮合反応を行って、固有粘度が0.62dl/gの、実質的に粒子を含有しない、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを得た。
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル66部、イソフタル酸ジメチル47部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル8部、エチレングリコール54部、ジエチレングリコール62部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン0.05部を添加して窒素雰囲気下で温度を230℃にコントロールして加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで反応系の温度を徐々に255℃まで上昇させ系内を1mmHgの減圧にして重縮合反応を行い、ポリエステルを得た。このポリエステル25部をテトラヒドロフラン75部に溶解させ、得られた溶液に10000回転/分の高速攪拌下で水75部を滴下して乳白色の分散体を得、次いでこの分散体を20mmHgの減圧下で蒸留し、テトラヒドロフランを留去して、固形分が25重量%のポリエステルの水分散体を得た。
上記のポリエステルの水分散体8重量部、アクリルの水分散体7重量部、および上記の水溶液85重量部を混合して、易接着層用塗液を作成した。
先にフィルム用ポリマーとして作成したポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートのペレットを170℃で6時間乾燥後、押出機ホッパーに供給し、溶融温度305℃で溶融し、平均目開きが17μmのステンレス鋼細線フィルターで濾過し、3mmのスリット状ダイを通して表面温度60℃の回転冷却ドラム上で押出し、急冷して未延伸フィルムを得た。このようにして得られた未延伸フィルムを120℃にて予熱し、さらに低速、高速のロール間で15mm上方より850℃のIRヒーターにて加熱して縦方向に3.2倍に延伸した。この縦延伸後のフィルムの片面に、上記易接着用塗液を塗膜の厚みが100nmになるようにロールコーターで塗工し易接層を形成した。
こうして得られた二軸延伸ポリエステルフィルム上の反射率最小値は718nmであり、550nmの光線透過率は89.6%であった。
酸化チタン成分を1.7wt%含む酸化チタンゾル(PTAsol 吉川総合開発製)35.3g、及び界面活性剤(フタージエント250 株式会社ネオス製)0.014g及びエタノール4.7gからなる塗液を作成した。この塗液をポリエステルフィルム上にバーコーターにより塗布し乾燥した。こうして作成した反射防止層の厚みは84nmであり屈折率は1.87であった。
主として酸化インジウムからなり酸化亜鉛が10重量%添加されたIZOターゲットを用いた直流マグネトロンスパッタリング法により、膜厚260nmのIZOからなる透明導電層を形成した。透明導電層のスパッタリング法による形成は、プラズマの放電前にチャンバー内を5×10−4Paまで排気した後、チャンバー内にアルゴンと酸素を導入して圧力を0.3Paとし、IZOターゲットに2W/cm2の電力密度で電力を印加して行った。酸素分圧は3.7mPaであった。透明導電層の表面抵抗値は15Ω/□であった。
こうして得られた反射防止導電性フィルムの550nmの光線透過率は80.9%、400〜800nmの平均光線透過率は78.6%であった。
反射防止層の設置において反射防止層の厚みを99nmとした以外は実施例1と同様にして、反射防止導電性フィルムを得た。得られた反射防止導電性フィルムの550nmの光線透過率は82.0%、400〜800nmの平均光線透過率は79.0%であった。
反射防止層を設置しない以外は実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの550nmの光線透過率は80.5%、400〜800nmの平均光線透過率は77.4%であった。
Claims (2)
- 二軸延伸ポリエチレン−2,6−ナフタレートフィルムおよびその上に設けられた反射防止層、ならびに該反射防止層の上に設けられた透明導電層からなり、
透明導電層がIZO(インジウム−亜鉛複合酸化物)からなり、
反射防止層は金属化合物を含み、厚みが84〜99nmであり、
反射防止層の屈折率と厚みが下記式(1)および式(2)の条件を満たすことを特徴とする反射防止導電性フィルム。
105−40.0×N≦d≦180−40.0×N (1)
1.78≦N≦1.95 (2)
(式中、Nは反射防止層の屈折率、dは反射防止層の厚み(nm)である。) - 太陽電池の部材として用いられる、請求項1記載の反射防止導電性フィルム。
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