JP5493560B2

JP5493560B2 - 太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池モジュール

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Publication number: JP5493560B2
Application number: JP2009180796A
Authority: JP
Inventors: 佳樹植田; 雅信吉永
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: JP2011035200A

Description

本発明は、太陽電池用裏面保護シート及びこれを用いた太陽電池モジュールに関する。詳しくは、耐熱性、密着性、水蒸気や酸素ガス等に関するガスバリア性、耐久性、その他諸物性に優れ、かつ長期使用に対して劣化を生じにくい太陽電池用裏面保護シート、及びこの太陽電池用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、地球温暖化問題に対して関心が高まっている。大気中の二酸化炭素が増加して温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。このような地球規模の問題を解決するために二酸化炭素の排出量を低減するために様々な努力が続けられている。二酸化炭素の排出量を低減可能な技術として、太陽光発電が挙げられる。太陽光発電によれば、太陽光のエネルギーを直接電気に変換することができ、高度なクリーン性や無公害性で電気エネルギーが得られる。

太陽光発電を行う太陽発電システムの心臓部は、太陽電池により構成されている。太陽電池は、長期間（例えば２０年）の使用に耐えるように、パッケージングされて使用されることが多い。パッケージングされた太陽電池は、太陽電池モジュールと呼ばれている。太陽電池モジュールは、表面被覆材と太陽電池用裏面保護シート（以下、裏面保護シートと略記することがある）との間に太陽電池素子が封止された構造になっている。

太陽電池素子は、単結晶、多結晶、非晶質のシリコン等の半導体からなっている。典型的には数枚〜数十枚の太陽電池素子が、配線によって直列あるいは並列に接続されて太陽電池モジュール内に封止されている。表面被覆材は、透光性を有する材質からなり、太陽電池素子に対して太陽光の入射側に配置される。裏面保護シートは、表面被覆材とスペーサを介して貼り合わされている。裏面保護シートと表面被覆材との間の隙間には、透光性を有する材料からなる充填材が充填されている。太陽電池モジュールを構成する各種部材には、長期間の使用に耐えうるように様々な特性が要求される。

例えば充填材には、他部材への優れた接着性の他に、長期間の屋外暴露に対する耐熱性、耐候性が求められる。具体的な耐候性としては、直射日光を受けること等による高温に対して、充填材樹脂の部分的なゲル化による白濁や共役二重結合の増加による黄変を生じにくい特性等が求められる。これは、充填材の透明度の低下を抑制することにより、太陽電池素子の光電変換効率の低下を抑制することができるからである。

耐熱性、耐久性等に優れた充填材として、特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１の充填材は、ポリオレフィン系共重合体と結晶性ポリオレフィンからなるポリマーブレンドまたはポリマーアロイからなっている。ポリオレフィン系共重合体により耐候性、接着性、透明性を補償することができる。結晶性ポリオレフィンにより耐熱性、耐衝撃性、耐スクラッチ性を補償することができる。特許文献１では、このような充填材や、ガラスまたはフッ素系樹脂からなる表面被覆材、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートからなる裏面被覆シート等により、太陽電池モジュールが構成されている。

また、裏面保護シートには、強度や耐熱性、耐候性、太陽電池素子及び充填材への密着性（接着性）、水蒸気や酸素ガス等に対するガスバリア性等が十分に高いことが要求される。ガスバリア性が不十分であると、水分や酸素ガスの透過により充填材の剥離や変色、配線の腐蝕等の不具合を生じることがある。これらの不具合を生じると、太陽電池モジュールの出力が低下するおそれや耐久年数が低下するおそれがある。

耐候性に優れた裏面保護シートとして、特許文献２に開示されているものが挙げられる。特許文献２の裏面保護シートは、耐候性フィルム上に高防湿性フィルム、熱接着性樹脂層が順に積層されたものである。耐候性フィルムは、強度、耐熱性、耐候性に優れたフッ素系樹脂またはポリエステルからなる。高防湿性フィルムは、ガラス繊維やガラス粉末等を混合したポリエチレン樹脂組成物または分子量３００万以上の超高分子量ポリエチレンからなる。熱接着性樹脂層は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＡ）等の熱可塑性透明樹脂組成物からなる。フッ素系樹脂は、分子間水素結合が非常に強固であり分解しにくいので、十分な耐候性を有する耐候性フィルムにすることができる。

特開２００１−３３２７５０号公報特公昭６２−４０７８３号公報

特許文献１、２の技術によれば、十分な耐候性を有する太陽電池モジュールを構成することが可能である。しかしながら、フッ素系樹脂には下記のような短所があるので、太陽電池モジュールを製造する上で数々の不都合がある。フッ素系樹脂は、加工に高温処理が必要であり加工適性が低いので、製造効率の低下や製造コストの高騰を招いてしまう。また、フッ素系樹脂は、環境に残留しやすいことや燃焼によって有害なフッ化水素が発生すること等により、廃棄処理のコストが高騰してしまう。また、フッ素系樹脂自体の材料コストも非常に高価であり、例えば同じ厚さの一般的なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と比較すると材料コストが約２０〜３０倍になってしまう。

このような不都合を回避するには、フッ素系樹脂に代えてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなるポリエステルフィルムを用いればよい。しかしながら、ポリエステルは多少なりとも加水分解を生じるので、長期間の使用によりポリエステルフィルムが劣化してしまう。例えば、２０〜３０年間の製品保証を行う観点で太陽電池モジュールを促進試験する場合には、温度が８５℃、相対湿度が８５％の条件下で太陽電池モジュールを２０００〜３０００時間保管して特性変化等を調査する。ポリエステルフィルムを裏面保護シートに用いた太陽電池モジュールに対して実際に促進試験を行ったところ、２０００時間経過時にポリエステルフィルムが加水分解していた。このようにポリエステルフィルムが劣化すると、裏面保護シートと充填材との間等の接着性等が低下してしまう。すると、部材間に剥離を生じてガスバリア性がなくなること等により、太陽電池モジュールの特性が低下し、また耐久年数が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、強度、耐熱性、密着性、ガスバリア性、耐候性に優れ、かつ、易廃棄性で、加工適性が高く、低価格の太陽電池用裏面保護シート、及びこの太陽電池用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の太陽電池用裏面保護シートは、平均分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンからなるシート状の耐候性基材の両方の面に無機酸化物からなるガスバリア層が設けられてなる耐候性積層体を含み、前記耐候性積層体の少なくとも一方の面に被覆積層体が設けられており、前記被覆積層体は、無機酸化物からなる第２ガスバリア層と、前記第２ガスバリア層と前記耐候性積層体との間に配置されたアンカーコート層と、前記第２ガスバリア層の前記アンカーコート層と反対側に配置され、前記第２ガスバリア層を被覆する被膜層と、を含み、前記アンカーコート層は、下記の（Ａ）と（Ｂ）とからなることを特徴としている。
（Ａ）：アクリルポリオールおよびポリエステルポリオールを含む化合物。
（Ｂ）：イソシアネート化合物複合体。
また、上記の太陽電池用裏面保護シートにおいて、前記被膜層の厚みは、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
また、上記の太陽電池用裏面保護シートにおいて、前記被膜層は、下記の（Ｃ）と（Ｄ）とからなることがより好ましい。
（Ｃ）：水溶性高分子。
（Ｄ）：１種以上の金属アルコキシドと１種類以上の金属アルコキシドの加水分解物の少なくとも一方を含む化合物。
また、上記の太陽電池用裏面保護シートにおいて、前記耐候性積層体の少なくとも一方の面に耐熱性樹脂からなるオーバーコート層が設けられていることがより好ましい。
また、上記の太陽電池用裏面保護シートにおいて、前記オーバーコート層が該被覆積層体の前記耐候性積層体と反対側に設けられていることがより好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールは、上記のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シートを用いたことを特徴としている。

以上のような本発明に係る太陽電池用裏面保護シートは、耐候性基材が超高分子量ポリエチレンからなっており、超高分子量ポリエチレンはポリエステルと比較して吸水率が低く、また格段に加水分解しにくい材質であるので、太陽電池用裏面保護シートは、高温高湿度下で長期にわたって安定した耐候性を発現する。超高分子量ポリエチレンは、高強度であり、耐久性、耐摩耗性に優れる材質であるので、太陽電池用裏面保護シートに破損を生じることが長期間にわたって防止される。超高分子量ポリエチレンは、フッ素系樹脂等と比較して加工性が高いので、太陽電池用裏面保護シートの製造コストを低減することができる。また、超高分子量ポリエチレンは、燃焼等によりフッ化水素等の有害ガスを発生しない材質であるので、フッ素を含有したフッ素系樹脂等を用いる場合と比較して太陽電池用裏面保護シートの廃棄処理に要するコストを低減することができる。

（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の裏面保護シートの断面構成図である。（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の裏面保護シートの断面構成図である。（ａ）〜（ｄ）は、第３実施形態の裏面保護シートの断面構成図である。（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態の裏面保護シートの断面構成図である。太陽電池モジュールの実施形態を示す断面模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

＜太陽電池用裏面保護シート＞
［第１実施形態］
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明に係る第１実施形態の太陽電池用裏面保護シート（裏面保護シート）１ａ、１ｂを示す断面構成図である。
図１（ａ）に示すように、裏面保護シート１ａは、シート状の耐候性基材１１の一方の面にガスバリア層１２が積層された耐候性積層体１３からなっている。
図１（ｂ）に示すように、裏面保護シート１ｂは、シート状の耐候性基材１１の表裏両面のそれぞれに、ガスバリア層１２が積層された耐候性積層体１４からなっている。

（耐候性基材）
耐候性基材１１は、平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンを主材としている。ここでいう平均分子量とは、数平均分子量を指し、例えば、メルトフローインデックス（ＭＦＲ）ＳＴＭＤ―２８５７の粘度法等によって規定されるものである。超高分子量ポリエチレンの平均分子量としては、１００万以上７００万以下の範囲から選択することが好ましい。耐候性基材１１の厚みとしては、３０μｍ以上１００μｍ以下にすることが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、低圧の懸濁重合法により製造され、反応時間を調整することにより前記範囲の平均分子量にすることができる。

なお、超高分子量ポリエチレンにガラスや炭素フィラーなどの各種添加物を添加することにより、耐熱性を向上させることや、太陽電池素子をなすガラス面等へのラミネート適性を向上させること、着色を調整すること等ができる。また、ガスバリア層１２の材質等に応じて適宜、耐候性基材１１の表面にガスバリア層１２との密着性を向上させる表面処理を行ってもよい。このような表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスもしくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品を用いて処理する酸化処理等が挙げられる。

（ガスバリア層）
ガスバリア層１２は、酸素ガスや水蒸気等に対するガスバリア性を有している。ガスバリア層１２の形成材料としては、例えば酸化アルミニウム（アルミナ）や酸化珪素（シリカ）、酸化錫、酸化マグネシウム、酸化インジウム等の無機酸化物、あるいはこれらの複合酸化物等が挙げられる。これら形成材料のうちで、特に酸化アルミニウムまたは酸化珪素を用いるとよい。ガスバリア層１２の厚みは、ガスバリア層１２の形成材料や裏面保護シート１ａ、１ｂの構成等により求められる最適値に応じて、適宜選択される。典型的にはガスバリア層１２の厚みは、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下（２００Å以上１０００Å以下）程度である。

本実施形態のガスバリア層１２は、無機酸化物を真空蒸着法により成膜したものである。ガスバリア層１２の形成方法としては、蒸着法以外の薄膜形成方法、例えばスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法(ＣＶＤ)などを用いることもできる。真空蒸着装置において蒸着源の加熱手段としては、電子線加熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式が好ましく、薄膜と基材の密着性及び薄膜の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。また、蒸着膜の透明性を上げるために、蒸着時に酸素ガス等を供給して蒸着粒子と反応させる反応蒸着を行ってもよい。

なお、耐候性基材１１とガスバリア層１２との間に、プライマリーコート剤層、アンダーコート剤層、接着剤層、あるいはアンカーコート剤層等のコート剤層を任意に形成しても良い。これらのコート剤層としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂およびその共重合体ないしその変性樹脂、セルロース樹脂等をビヒクルの主成分とする樹脂組成物を使用することができる。以上のようなコート剤層はいずれも、溶剤型、水性型、あるいはエマルジョン型等のコート剤を形成材料として、例えばロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法等の各種コート法により形成することができる。

［第２実施形態］
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明に係る第２実施形態の裏面保護シートを説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２実施形態の裏面保護シート２ａ、２ｂを示す断面構成図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、耐候性積層体に被覆積層体が積層されている点である。

図２（ａ）に示すように裏面保護シート２ａは、耐候性積層体２１の一方の面に被覆積層体２５が積層された構造になっている。
図２（ｂ）に示すように裏面保護シート２ｂは、耐候性積層体２１の表裏両面のそれぞれに被覆積層体２５が積層された構造になっている。
耐候性積層体２１は、第１実施形態で説明した耐候性積層体１３又は耐候性積層体１４等により構成される。被覆積層体２５は、耐候性積層体２１側からアンカーコート層２２、第２ガスバリア層２３、及び被膜層２４が、この順に積層された構造になっている。裏面保護シート２ａ、２ｂにおいて被覆積層体２５は、アンカーコート層２２が耐候性積層体２１と当接するように配置されている。

（アンカーコート層）
アンカーコート層２２は、耐候性積層体２１と被覆積層体２５との接着性を高めるものである。アンカーコート層２２は、下記の（Ａ）と（Ｂ）とからなるものが好ましい。
（Ａ）：アクリルポリオールとポリエステルポリオールの少なくとも一方を含む化合物。
（Ｂ）：イソシアネート化合物複合体。

前記（Ａ）のアクリルポリオールとは、アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物もしくは、アクリル酸誘導体およびその他モノマーとを共重合させて得られる高分子化合物のうち、末端にヒドロキシル基を持つもので、後に加えるイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応させるものである。中でもエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートやヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレートなどのアクリル酸誘導体モノマーを単独で重合させたものや、スチレン等のその他モノマーを加え、共重合させたアクリルポリオールが好ましく用いられる。また、イソシアネート化合物との反応性を考慮すると、ヒドロキシ価が５以上２００以下（ＫＯＨｍｇ／ｇ）の間であることが好ましい。

前記（Ａ）のポリエステルポリオールとは、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸およびこれらの反応性誘導体等の酸原料と、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等のアルコール原料から周知の製造方法で得られたポリエステル系樹脂の内、末端に２個以上のヒドロキシル基を持つもので、後に加えるイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応させるものである。

アクリルポリオールとポリエステルポリオールとを配合する場合、配合比は要求品質に応じて適宜選択される。典型的には、配合比は重量比換算で９９／１〜１０／９０（アクリルポリオールの比率が９９％以下１０％以上）の範囲内であることが好ましい。配合比は重量比換算で９０／１０〜５０／５０（アクリルポリオールの比率が９０％以下５０％以上）の範囲内であることがより好ましい。混合方法としては、周知の方法を用いることができ、特に限定されない。

前記（Ｂ）のイソシアネート化合物複合体とは、アクリルポリオール及びポリエステルポリオールと反応してできるウレタン結合により、他の樹脂基材や無機酸化物との密着性を高めるために添加させるもので、主に架橋剤もしくは硬化剤として作用する。これを達成するために、イソシアネート化合物複合体としては、芳香族系のトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）やジフェニルメタンイソシアネート（ＭＤＩ）、ＴＤＩの水添物、ＭＤＩの水添物、脂肪族系のキシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）やヘキサレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）などのモノマー類と、これらの重合体、誘導体が用いられ、これらのいずれかが単独として、又はこれらの２以上が混合物等として用いられる。

イソシアネート化合物複合体の添加量は特に制限されるものではないが、イソシアネート化合物複合体が、前記（Ａ）に対して少なすぎると硬化不良になる場合がある。また、イソシアネート化合物複合体が前記（Ａ）に対して多すぎるとブロッキング等が発生し、加工上問題がある。イソシアネート化合物複合体の添加量としては、イソシアネート化合物由来のＮＣＯ基がアクリルポリオール由来のＯＨ基とポリエステルポリオール由来のＯＨ基とを合わせたものに対して、当量比換算で５０倍以下であることが好ましく、特に好ましいのは、ＮＣＯ基とＯＨ基が等量で配合される場合である。混合方法としては、周知の方法を用いることができ、特に限定されない。

アンカーコート層２２の厚みは、均一に塗膜が形成することができれば特に限定されないが、典型的には０．００１μｍ以上２μｍ以下の範囲内であることが好ましく、０．０３μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。厚みが０．００１μｍ未満であると、塗膜の厚みが不均一になりやすいので、密着性が低下するおそれがある。また厚みが２μｍを超えると、塗膜のフレキシビリティが低くなり、外的要因により塗膜に亀裂を生じるおそれがある。

アンカーコート層２２は、例えば以下の形成方法により得られる。まず、前記（Ａ）と前記（Ｂ）とを配合したコーティング液を調製する。そして、このコーティング液を例えばオフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法等の周知の印刷方式や、ロールコート、ナイフエッジコートなどの周知の塗布方法を用いて、耐候性積層体２１上にコーティングする。そして、このコーティング膜を乾燥させること等により溶媒等を除去して、コーティング膜を硬化させることによりアンカーコート層２２が得られる。

（第２ガスバリア層）
第２ガスバリア層２３は、ガスバリア層１２と同様のものであり、ガスバリア層１２と同一材料、又は異なる材料からなる。第２ガスバリア層２３の膜厚は、適宜選択される。

（被膜層）
被膜層２４は、第２ガスバリア層２３が各種の損傷を受けるのを防止するとともに、裏面保護シート２ａ、２ｂのガスバリア性を高めるものである。これにより、水蒸気等に対して長期間安定したガスバリア性を有する裏面保護シート２ａ、２ｂになる。被膜層２４は、下記の（Ｃ）と（Ｄ）とからなる。
（Ｃ）：水溶性高分子。
（Ｄ）：１種以上の金属アルコキシドと１種類以上の金属アルコキシドの加水分解物の少なくとも一方を含む化合物。

前記（Ｃ）の具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子が挙げられる。特にポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡとする。）を用いると、ガスバリア性を格段に高くすることができる。ここでいうＰＶＡは、一般にポリ酢酸ビニルを鹸化して得られるもので、酢酸基が数十％残存している部分鹸化ＰＶＡや、酢酸基が数％しか残存していない完全鹸化ＰＶＡを含み、残存する酢酸基の量に特に限定されない。

前記（Ｄ）は、第２ガスバリア層２３との密着性や前記（Ｃ）の架橋性等を考慮して配合されるものである。前記（Ｄ）は、例えばＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等の金属アルコキシドであり、具体例としてはテトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウム等が挙げられる。これらのうちでは、反応制御がしやすく、低コストである点でテトラエトキシシランを用いることが最も好ましい。また、これら金属アルコキシドの加水分解物を用いることもでき、加水分解物を得る方法としては、前記金属アルコキシドに直接、酸やアルカリ等を添加して加水分解を行う方法等の既知の方法を用いることができる。

被膜層２４は、前記（Ｃ）と前記（Ｄ）とを含む水溶液あるいは水／アルコール混合溶液を主剤とするコーティング剤を調製し、これを塗布して形成される。具体的には、水溶性高分子（Ｃ）を、水あるいは水とアルコールとの混合溶液などの水系溶媒に溶解した後、この水系溶媒中に上記成分（Ｄ）を混合してコーティング剤とする。このコーティング剤を第２ガスバリア層２３上に塗布した後、塗布膜を加熱乾燥等により固化することにより被膜層２４が得られる。

コーティング剤の塗布には、公知の技術を用いることができ、例えばグラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、マイクログラビアコート、コンマコート、エアナイフコート、メイヤーバーコート、ディップコート、ダイコート、スプレーコートなど各種コーティング手法を用いることが可能である。乾燥後の被膜層２４は、厚みが０．０１μｍ以上あればよく、厚みが５０μｍを超えると被膜層２４にクラックを生じ易くなる。したがって、被膜層２４の厚みが、０．０１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。

［第３実施形態］
次に、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明に係る第３実施形態の裏面保護シートを説明する。図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明に係る第３実施形態の裏面保護シート３ａ〜３ｆを示す断面構成図である。第３実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、耐候性積層体にオーバーコート層が積層されている点である。

図３（ａ）に示すように裏面保護シート３ａは、耐候性積層体２１の一方の面にオーバーコート層３１が積層された構造になっている。
図３（ｂ）に示すように裏面保護シート３ｂは、耐候性積層体２１の表裏両面のそれぞれにオーバーコート層３１が積層された構造になっている。
耐候性積層体２１は、第１実施形態で説明した耐候性積層体１３又は耐候性積層体１４により構成される。

図３（ｃ）に示すように裏面保護シート３ｃは、耐候性積層体２１の一方の面に被覆積層体２５が積層され、さらに被覆積層体２５上にオーバーコート層３１が積層された構造になっている。
図３（ｄ）に示すように裏面保護シート３ｄは、耐候性積層体２１の一方の面に被覆積層体２５が積層され、耐候性積層体２１の他方の面にオーバーコート層３１が積層された構造になっている。
被覆積層体２５は、第２実施形態で説明したように耐候性積層体２１側からアンカーコート層２２、第２ガスバリア層２３、及び被膜層２４が、この順に積層された構造になっている。

図３（ｅ）に示すように裏面保護シート３ｅは、耐候性積層体２１の表裏両面のそれぞれに被覆積層体２５が積層され、耐候性積層体２１の一方の面における被覆積層体２５上にオーバーコート層３１が積層された構造になっている。
図３（ｆ）に示すように裏面保護シート３ｆは、耐候性積層体２１の表裏両面のそれぞれに被覆積層体２５が積層され、耐候性積層体２１の表裏両面における各々の被覆積層体２５上にオーバーコート層３１が積層された構造になっている。

（オーバーコート層）
オーバーコート層３１は、裏面保護シート３ａ〜３ｆの耐候性、耐ＵＶ性、難燃性を高めるものである。オーバーコート層３１を構成する耐熱性樹脂基材としては、オーバーコート層３１に求められる機能・用途に応じて選択可能である。耐熱性樹脂基材の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメタノール‐テレフタレート(ＰＣＴ)等から選択されるポリエステル基材や、ポリカーボネート系基材、あるいはアクリル系基材、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂等が挙げられ、耐熱性、強度、電気絶縁性等を考慮して適宜選択可能である。

前記耐熱性樹脂基材のうちで、エチレンテレフタレート基材を用いることが好ましい。ポリエチレンテレフタレート基材としては、数平均分子量が１８０００以上４００００以下の範囲内で、環状オリゴマーコンテントが１．５質量％以下、固有粘度が０．５ｄｌ／ｇ以上の耐加水分解性を有するものが特に好ましい。

ポリエステル基材の分子末端がカルボン酸基である場合、熱、水、さらには酸触媒としての作用が働き、加水分解に最も影響を受ける。したがって、ポリエステル基材を得るには末端カルボン酸量を上昇させることなく数平均分子量を増加させることが可能な固相重合法を用いるとよい。また、末端カルボン酸基をカルボジイミド系化合物、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物等により封止してもよい。

オーバーコート層３１としては、フッ素系樹脂基材を用いてもよい。フッ素系樹脂基材としては、ポリフッ化ビニル(ＰＶＦ)、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが挙げられ、さらにはこれらの各種フッ素系樹脂基材のアクリル変性物であってもよい。

オーバーコート層３１の積層方法は特に限定されるものではなく、具体例としてはドライラミネート法、エキストルーダー法、熱ラミネート法等が挙げられる。耐熱性と蒸着加工適性との観点から、ドライラミネート法を用いるとよい。

以上のような第１〜第３実施形態の裏面保護シートにあっては、耐候性基材１１が超高分子量ポリエチレンからなっている。超高分子量ポリエチレンはポリエステルと比較して吸水率が低く、また格段に加水分解しにくい材質であるので、裏面保護シートは、後述する実施例で示すように高温高湿度下で長期にわたって安定した耐候性を発現する。超高分子量ポリエチレンは、高強度であり、耐久性、耐摩耗性に優れる材質であるので、裏面保護シートに破損を生じることが長期間にわたって防止される。超高分子量ポリエチレンは、フッ素系樹脂等と比較して加工性が高いので、裏面保護シートの製造コストを低減することができる。超高分子量ポリエチレンは、燃焼等によりフッ化水素等の有害ガスを発生しない材質であるので、フッ素を含有したフッ素系樹脂等を用いる場合と比較して裏面保護シートの廃棄処理に要するコストを低減することができる。

＜太陽電池＞
次に、図５を参照しつつ本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの実施形態を説明する。図５は、本実施形態の太陽電池モジュールを示す断面構成図である。図４に示すように太陽電池モジュール４は、裏面保護シート４１とガラス基板４２との間に複数の太陽電池素子４４が封止された構造になっている。裏面保護シート４１は、その周縁部においてガラス基板４２とスペーサ４３により固定されている。裏面保護シート４１は、ガラス基板４２から所定の距離だけ離して固定されている。裏面保護シート４１、ガラス基板４２、及びスペーサ４３に囲まれた収容室内に、複数の太陽電池素子４４が封止されている。複数の太陽電池素子４４は、配線４５により互いに電気的に接続されている。前記収容室内の隙間は、充填材４６により充填されている。太陽電池モジュール４の使用時には、太陽光Ｌがガラス基板４２を通り、複数の太陽電池素子４４に入射する。すると、複数の太陽電池素子４４に太陽光Ｌにより電気エネルギーが発生し、この電気エネルギーは配線４５を介して、太陽電池モジュール４の外部に取り出される。

以上のような構成の太陽電池モジュール４は、本発明の裏面保護シート４１を用いて構成されているので、格段に耐候性に優れており、長期間にわたって良好な電気出力が得られるようになっている。

次に、本発明を適用した実施例の裏面保護シートの特性について説明する。また、本発明の効果を示すために、比較例の裏面保護シートに対する優位性について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

実施例１では、耐候性基材として、厚みが３０μｍの超高分子量ポリエチレンフィルム（商品名・型番「ニューライトフィルムイノベート」作新工業株式会社製）を用いた。アクリルポリオールとトリレンジイソシアネートをアクリルポリオールのＯＨ基に対し、ＮＣＯ基が等量となるように加え、全固形分が５ｗｔ％になるように酢酸エチルで希釈してコート液を作成した。このコート液を耐候性基材の一方の面（接着面）にグラビアコート機を用いて塗布し、乾燥後の厚みが０．１μｍの乾燥被膜からなる第１のアンカーコート層を形成した。

耐候性基材上に第１のアンカーコート層が形成された積層フィルムを巻き取り式真空蒸着装置の送り出しロールに装着した。そして、積層フィルムをコーティングドラムの上に繰り出しつつ、酸化珪素を蒸着源に用いた抵抗加熱方式による反応真空蒸着法により、第１のアンカーコート層上に厚みが５０ｎｍ（５００Å）の酸化珪素のガスバリア層を形成した。蒸着時の加工温度は１０００℃、冷却ドラム温度は−４０℃であったが、いずれも加工には特に問題がなかった。

次いで、テトラエトキシシラン１０．４ｇに０．１Ｎ塩酸を８９．６ｇ加え、３０分攪拌して加水分解させた固形分３ｗｔ％（ＳｉＯ_２換算）の溶液と、ポリビニルアルコール３ｗｔ％水／イソプロピルアルコール溶液（水／イソプロピルアルコールは重量％で９０／１０）を重量％比で６０／４０に混合し、コート液を調整した。このコート液をグラビアコート機を用いてガスバリア層が形成された積層フィルム上に塗布し、乾燥後の厚みが０．５μｍの乾燥被膜からなる第２のアンカーコート層を積層して、実施例１の耐候性積層体とした。

（比較例１）
比較例１では、耐候性基材として、厚さ３０μｍのポリエステルフィルム（型番「Ｓ１０」東レ株式会社製）を用いた以外は、実施例１と全く同様にして、ポリエステルフィルム上に第１のアンカーコート層、ガスバリア層、第２のアンカーコート層を順に積層して、比較例１の耐候性積層体とした。なお、蒸着時の加工温度は１０００℃、冷却ドラム温度は−４０℃であったが、いずれも加工には特に問題がなかった。

実施例１、比較例１の耐候性積層体を、それぞれ厚みが５０μｍの耐候性ポリエステルフィルム（型番「Ｘ１０Ｓ」東レ株式会社製）２枚の間に挟み、ポリエステル系接着剤（型番「Ａ５１５／Ａ５０」三井化学ポリウレタン株式会社製）にてドライラミネートして、実施例１の裏面保護シート、比較例１の裏面保護シートを作成した。

実施例１及び比較例１の各裏面保護シートについて、温度が８５℃、相対湿度が８５％ＲＨ環境下で２０００ｈ保管して促進試験を行った。実施例１、比較例１の形成時における蒸着の安定性と、実施例１、比較例１の促進試験後のラミネート強度（接着強度）、水蒸気透過率、外観について調査した。調査結果を［表１］に示す。

［表１］に示すように蒸着時の安定性については、実施例１、比較例１のいずれについても良好であった。また、促進試験後のラミネート強度については、実施例１では十分な接着強度が保持されていたのに対して、比較例１では接着強度が１Ｎ以下になっていた。このことから、実施例１では、比較例１よりも接着強度の低下が抑制されていることが分かる。

促進試験後の水蒸気透過率については、実施例１では０．５〜１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙであったのに対して、比較例１では１．０〜１．５ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。実施例１は、比較例１よりも格段に水蒸気透過率が低くなっており、促進試験後において水蒸気に対する十分なガスバリア性を保持していることが分かる。

促進試験後の外観については、実施例１では促進試験前とほとんど変化が観察されなかったのに対して、比較例１では浮きが観察された。この浮きは、裏面保護シートに生じた加水分解に起因すると考えられる。すなわち、実施例１ではほとんど加水分解による劣化が生じていないのに対して、比較例１では劣化を生じていることがわかる。

以上のように本発明を適用した実施例１の裏面保護シートは、促進試験において加水分解をほとんど生じることがなく、しかも促進試験後において十分なガスバリア性を保持しているので、促進試験後においても十分な耐候性を保持していることが分かる。したがって、本発明の裏面保護シートを用いて太陽電池モジュールを構成すれば、長期間にわたって太陽電池モジュールの耐候性が保持され、長期間にわたって良好な電気出力を得ることが可能である。

１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ〜３ｆ・・・裏面保護シート（太陽電池用裏面保護シート）、４・・・太陽電池モジュール、１１・・・耐候性基材、１２・・・ガスバリア層、１３、１４、２１・・・耐候性積層体、２２・・・アンカーコート層、２３・・・第２ガスバリア層、２４・・・被膜層、２５・・・被覆積層体、３１・・・オーバーコート層

Claims

平均分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンからなるシート状の耐候性基材の少なくとも一方の面に無機酸化物からなるガスバリア層が設けられてなる耐候性積層体を含み、
前記耐候性積層体の両方の面に被覆積層体が設けられており、
前記被覆積層体は、
無機酸化物からなる第２ガスバリア層と、
前記第２ガスバリア層と前記耐候性積層体との間に配置されたアンカーコート層と、
前記第２ガスバリア層の前記アンカーコート層と反対側に配置され、前記第２ガスバリア層を被覆する被膜層と、を含み、
前記アンカーコート層は、下記の（Ａ）と（Ｂ）とからなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
（Ａ）：アクリルポリオールおよびポリエステルポリオールを含む化合物。
（Ｂ）：イソシアネート化合物複合体。
前記被膜層の厚みは、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用裏面保護シート。
前記被膜層は、下記の（Ｃ）と（Ｄ）とからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用裏面保護シート。
（Ｃ）：水溶性高分子。
（Ｄ）：１種以上の金属アルコキシドと１種類以上の金属アルコキシドの加水分解物の少なくとも一方を含む化合物。
前記耐候性積層体の少なくとも一方の面に耐熱性樹脂からなるオーバーコート層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
前記オーバーコート層が該被覆積層体の前記耐候性積層体と反対側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用裏面保護シート。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池用裏面保護シートを用いたことを特徴とする太陽電池モジュール。