JP5694881B2 - 太陽電池用ポリマーシート、太陽電池用バックシート、及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
さらに、基材ポリマー自体を多層化しようとする方法も知られている。例えば、特許文献1には、3層構造のポリマー支持体と、フッ素系樹脂とを含有する積層フィルムが開示されている。前記特許文献1では、3層構造のポリマー支持体を用いており、層構成が多層化している。
〔1〕 ポリマー支持体と、前記ポリマー支持体上に設けられ、層の全質量に対して10質量%以上の顔料、及び、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、前記ポリマー支持体と前記ポリマー層との間に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である下塗層と、前記ポリマー層上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である最外層とを有する太陽電池用ポリマーシート。
〔式中、R1及びR2は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、R1とR2とは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR1及びR2は各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
前記フロント基板の一方の面上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分と、
前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、〔5〕に記載の太陽電池用バックシートと、
を設けた太陽電池モジュール。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の太陽電池用ポリマーシート(以下、単に「ポリマーシート」とも称する)は、ポリマー支持体と、前記ポリマー支持体上に設けられ、層の全質量に対して10質量%以上の顔料、及び、分子中に一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、前記ポリマー支持体と前記ポリマー層との間に設けられ、分子中に一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である下塗層と、前記ポリマー層上に設けられ、一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である最外層とを有して構成される。
本発明のポリマーシートは、太陽電池発電モジュールの太陽光が直接照射されない裏面側を保護する裏面保護用のシートである太陽電池用バックシート(以下、単に「バックシート」とも称する)として好適に用いられる。
これに対し、ポリマーシートを上記構成とし、湿熱環境でも機械的強度に優れる特定構造のシリコーンポリマーである複合ポリマーを含み、顔料を実質的に含まない最外層を設けることで、層の強度が向上しつつ、ポリマーシート表面に亀裂の原因となり得る成分がなくなるため、傷が付きにくくなるものと考えられる。また、最外層によりポリマーシート表面が、顔料を実質的に含まないシリコーンポリマーで被覆されることとなるため、水分がポリマーシート表面の内部に入り込みにくくなり、ポリマーシートの耐傷性に優れたものとすることができると考えられる。
本発明においては、ポリマーシートを上記構成とすることで、ポリマーシートが湿熱環境下に置かれる前においても、ポリマーシートが湿熱環境下に置かれた後でも耐傷性に優れるものとすることができる。
ここで、湿熱環境下とは、高温多湿の環境下であることを意味し、ポリマーシートが、種々の加速試験条件下に置かれた状態も含む。加速試験としては、例えば、プレッシャークッカー試験(120℃、100%RH、1.2Mpaの環境下に60時間静置)や、ダンプヒート試験(85℃、85%RHの環境下に2000時間静置)等が挙げられる。本発明のポリマーシートは、ポリマーシート製造後であって、上記加速試験を行なう前の状態(「Fresh」ともいう)、及び、上記加速試験を行なった後においても、ポリマーシートが傷つきにくく、ポリマーシートの耐傷性に優れる。
以下、本発明のポリマーシートにおける各構成要素に関して、更に詳細に説明する。
本発明の太陽電池用ポリマーシートは、ポリマー支持体を含む。
本発明におけるポリマー支持体としては、単層であり、かつ厚みが220μm以上のポリマー支持体であることが好ましい。以下、前記ポリマー支持体について説明をする。
これらの中では、シリコーンポリマーを含有するポリマー層または後述する下塗層との密着性の観点からポリエステルが好ましい。ポリマー支持体がポリエステルであると、支持体表面にヒドロキシ基(OH基)が存在するため、かかるヒドロキシ基とシリコーンポリマーのシリル基とが結合し、密着性を高めるものと考えられる。
さらに、ポリエステルの中でも力学的物性やコストのバランスの点でポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
なお、「当量/t」とは、1t当たりのモル当量を表す。
ポリエステルが固相重合されていることにより、湿熱環境下における耐久性に優れる。固相重合は、重合後のポリエステルを真空中あるいは窒素ガス中で170℃〜240℃程度の温度で5時間〜100時間程度加熱して重合度を増大させる手法である。具体的には、固相重合には、特許第2621563号、特許第3121876号、特許第3136774号、特許第3603585号、特許第3616522号、特許第3617340号、特許第3680523号、特許第3717392号、特許第4167159号等に記載の方法を適用することができる。
ポリマー支持体の厚みは特に制限されないが、220μm以上であることが好ましく、220μm〜250μmであることがより好ましい。
最外層は、ポリマー層上に設けられ、シリコーンポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である。最外層は、ポリマー支持体の表面のうち、ポリマー層が設けられている側の最外面に位置する。
最外層は、ポリマー層を保護する耐候性層として機能する。
ここで、最外層について、「顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である」とは、最外層が、顔料を実質的に含有しないことを意味するものであり、本発明の効果に影響を与えない程度の含有をも除外するものではない。
本発明において、最外層は顔料を含まないこと(最外層中の顔料の含有量が0質量%)が好ましい。
最外層は、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを少なくとも1種、主バインダーとして含有する。ここで、最外層における主バインダーとは、最外層において含有量が最も多いバインダーを意味する。
最外層が含有する複合ポリマーは、特定構造を有するシリコーンポリマーであり、具体的には、一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と、(ポリ)シロキサン構造単位以外の他の構造単位である非シロキサン系構造単位とを有する共重合ポリマーである。
中でも、調製が容易なこと及び耐加水分解性に優れる点から、ビニル系重合体及びポリウレタン系重合体が好ましく、ビニル系重合体が特に好ましい。
なお、非シロキサン系構造単位を構成する重合体は、一種単独でもよいし、2種以上の併用であってもよい。
前記(ii)の方法で用いられるシラン化合物としては、各種シラン化合物が挙げられるが、アルコキシシラン化合物が特に好ましい。
また、前記(ii)の方法により複合ポリマーを調製する場合、例えば、前駆ポリマーとアルコキシシラン化合物の混合物に、水とシラノール縮合触媒を添加して、20℃〜150℃程度の温度で30分〜30時間程度(好ましくは50℃〜130℃で1時間〜20時間)加水分解縮合を行なうことにより調製することができる。
最外層には、全バインダーの50質量%を超えない範囲でアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素系樹脂などの複合ポリマー以外の樹脂をバインダーとして併用してもよい。
最外層に用いることができる前記架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。この中でカルボジイミド系、オキサゾリン系架橋剤が好ましい。カルボジイミド系架橋剤の例としては例えばカルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製)、オキサゾリン系架橋剤の例としては例えばエポクロスWS−700、エポクロスK−2020E(いずれも日本触媒(株)製)などがある。
架橋剤の添加量は、0.5質量%以上であると、最外層の強度及び接着性を保持しながら充分な架橋効果が得られ、50質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保てる。
界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1mg/m2〜10mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜3mg/m2である。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2以上であると、ハジキの発生を抑えて良好な層形成が得られ、10mg/m2以下であると、最外層と、最外層に隣接する層との接着を良好に行なうことができる。
本発明における最外層の厚みは0.8μm〜12μmの範囲が好ましく、特に1.0μm〜10μm程度の範囲が好ましい。
最外層の厚みが0.8μm以上であれば耐傷性が十分となり、ポリマー層との接着力を十分に確保できる。一方、最外層の厚みが12μm以下であると面状が悪化し難い。最外層の厚みが1.0μm〜10μmの範囲にあると最外層の耐久性と面状を両立し、ポリマー層との接着性を高めることができる。
最外層は、最外層を構成する各成分を含む塗布液を、ポリマー支持体上に塗布して塗膜を乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、加熱するなどして硬化させてもよい。塗布方法や塗布液の溶媒には、特に制限はない。
塗布方法としては、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。
塗布液に用いる溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
但し、複合ポリマー、並びに、必要に応じて含有する他の樹脂及び界面活性剤等を水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布する方法が好ましい。この場合、溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上である。最外層を形成する塗布液に含まれる溶媒の60質量%以上が水であれば、環境負荷が小さくなるので好ましい。
ポリマー層は、下塗層の上に設けられ、層の全質量に対して10質量%以上の顔料、及び、シリコーンポリマーを含有する。
ポリマー層は、ポリマー層が含み得る構成成分に応じて種々の機能性を付与する層として機能し、少なくとも、ポリマー層が含有する顔料により着色層として機能する。
着色層の機能としては、第1に、入射光のうち太陽電池セルを通過して発電に使用されずにバックシートに到達した光を反射させて太陽電池セルに戻すことにより、太陽電池モジュールの発電効率を上げること、第2に、太陽電池モジュールを太陽光が入射する側(オモテ面側)から見た場合の外観の装飾性を向上すること、等が挙げられる。一般に太陽電池モジュールをオモテ面側(ガラス基板側)から見ると、太陽電池セルの周囲にバックシートが見えており、バックシート用ポリマーシートに着色層を設けることによりバックシートの装飾性を向上させて見栄えを改善することができる。
ポリマー層は、層の全質量に対して10質量%以上の顔料を含有する。
ここで、ポリマー層について、「層の全質量に対して10質量%以上の顔料を含有する」とは、ポリマー層が、顔料を実質的に含有することを意味するものである。
ポリマー層中の顔料の含有量は、10質量%〜50質量%であることが好ましく、15質量%〜35質量%以下であることがより好ましい。
顔料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、群青、紺青、カーボンブラック等の無機顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料を、適宜選択して含有することができる。
ポリマー層は、主バインダーとして、少なくとも1種のシリコーンポリマーを含有する。ポリマー層における主バインダーとは、ポリマー層において含有量が最も多いバインダーを意味する。
これらの中でも、ポリマー支持体(基材)とポリマー層との高い接着性を確保する観点から、ポリオレフィン、及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
ポリマー層には、必要に応じて、架橋剤、界面活性剤等を添加してもよい。
ポリマー層に含まれていてもよい架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。これらの中でカルボジイミド系及びオキサゾリン系架橋剤が好ましい。カルボジイミド系、オキサゾリン系架橋剤の具体例としては、カルボジイミド系架橋剤としては例えばカルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製)、オキサゾリン系架橋剤の例としては例えばエポクロスWS−700、エポクロスK−2020E(いずれも日本触媒(株)製)などがある。
ポリマー層に用いることができる界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を用いることができる。
ポリマー層に界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1〜15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5〜5mg/m2である。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2以上であると、ハジキの発生を抑えて良好な層形成が得られ、15mg/m2以下であると、接着を良好に行なうことができる。
本発明におけるポリマー層の厚みは0.8μm〜12μmの範囲が好ましく、特に1.0μm〜10μm程度の範囲が好ましい。
ポリマー層は、バインダー等の各成分を含む塗布液を前記ポリマー支持体上に塗布して乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、加熱するなどして硬化させてもよい。塗布方法や用いる塗布液の溶媒には、特に制限はない。
塗布方法としては、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。
塗布液に用いる溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。バインダーを水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布する方法が好ましい。この場合、溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
下塗層は、ポリマー支持体上に設けられ、シリコーンポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である。
下塗層は、ポリマー支持体と、ポリマー層との密着性を高める層として機能する。
ここで、下塗層について、「顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である」とは、下塗層が、顔料を実質的に含有しないことを意味するものであり、本発明の効果に影響を与えない程度の含有をも除外するものではない。
下塗層は、主バインダーとして、少なくとも1種のシリコーンポリマーを含有する。下塗層における主バインダーとは、下塗層において含有量が最も多いバインダーを意味する。
これらの中でも、下塗層と、ポリマー層との高い接着性を確保する観点から、ポリオレフィン、及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
下塗層には、必要に応じて、架橋剤、界面活性剤等を添加してもよい。
下塗層に含まれていてもよい架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。これらの中でカルボジイミド系及びオキサゾリン系架橋剤が好ましい。カルボジイミド系、オキサゾリン系架橋剤の具体例としては、カルボジイミド系架橋剤としては例えばカルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製)、オキサゾリン系架橋剤の例としては例えばエポクロスWS−700、エポクロスK−2020E(いずれも日本触媒(株)製)などがある。
下塗層に用いることができる界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を用いることができる。
下塗層に界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1mg/m2〜15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜5mg/m2である。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2以上であると、ハジキの発生を抑えて良好な層形成が得られ、15mg/m2以下であると、密着を良好に行なうことができる。
下塗層の厚みは0.05μm〜10μmであることが好ましい。下塗層の厚みが0.05μm以上であれば密着性が十分となり、ポリマー支持体と下塗層との密着力を十分に確保できる。一方、下塗層の厚みが10μm以下であると面状が悪化し難い。そのため、下塗層に隣接する層を形成する塗布液を塗布しやすく、ポリマー支持体と下塗層との密着力も十分となる。下塗層の厚みが0.05μm〜10μmの範囲にあると下塗層の耐久性と面状を両立し、ポリマー支持体と下塗層との密着性を高めることができ、特に0.05μm〜5μmが好ましい。
下塗層は、バインダー等の各成分を含む塗布液を、例えば、ポリマー支持体上に塗布して乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、加熱するなどして硬化させてもよい。塗布方法や用いる塗布液の溶媒には、特に制限はない。
塗布方法としては、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。
塗布液に用いる溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。バインダーを水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布する方法が好ましい。この場合、溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
ポリマーシートには、さらに易接着性層が設けられていることも好ましい。
易接着性層は、ポリマー支持体表面のうち、ポリマー層が設けられている側とは反対側に設けられることが好ましい。易接着性層は、ポリマーシートを電池側基板(電池本体)の太陽電池素子(以下、発電素子ともいう)を封止する封止材(好ましくはEVA;エチレン−酢酸ビニル共重合体)と強固に接着するための層である。
易接着性層は、バインダーの少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適なバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等が挙げられ、中でも耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。
易接着性層は、無機微粒子の少なくとも一種を含有することができる。
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化錫等が挙げられる。中でも、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性の低下が小さい点で、酸化錫、シリカの微粒子が好ましい。
中でも、無機微粒子の含有量は、50質量%〜300質量%の範囲が好ましい。
易接着性層には、架橋剤の少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適な架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。中でも、湿熱経時後の接着性を確保する観点から、オキサゾリン系架橋剤が特に好ましい。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロスK2010E、同K2020E、同K2030E、同WS−500、同WS−700(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
易接着性層には、必要に応じて、更に、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカ等の公知のマット剤、アニオン系やノニオン系などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
易接着性層の形成は、易接着性を有するポリマーシートを支持体に貼合する方法や、塗布による方法が挙げられる。中でも、塗布による方法は、簡便であると共に、均一性で薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の塗布法を利用することができる。塗布液の調製に用いる塗布溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。塗布溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
易接着性層の厚みには、特に制限はないが、通常は0.05μm〜8μmが好ましく、より好ましくは0.1μm〜5μmの範囲である。易接着性層の厚みは、0.05μm以上であると必要な易接着性を好適に得ることができ、8μm以下であると面状がより良好になる。また、本発明の易接着性層は、着色層として機能し得るポリマー層の効果を低減させないために、透明であることが必要である。
本発明の太陽電池用ポリマーシートを製造する方法は特に限定されるものではないが、以下の本発明の太陽電池用ポリマーシートの製造方法により好適に製造することができる。
すなわち、本発明のポリマーシートの製造方法は、ポリマー支持体を用意する工程と、ポリマー層を支持体上に形成する工程(ポリマー層形成工程)と、最外層をポリマー層上に形成する工程(最外層形成工程)と、を有する。
ポリマー支持体上にポリマー層を形成する前に、ポリマー支持体の表面に対して、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、グロー放電処理、火炎処理などの表面処理を行ってもよい。ポリマー層上に最外層を形成する前に、ポリマー層の表面に対して、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、グロー放電処理、火炎処理などの表面処理を行ってもよい。
また、最外層を形成した後、該最外層を硬化させれば、湿熱経時後の耐傷性をより高めることができる。
他の層の形成態様の例としては、例えば、(1)他の層を構成する成分を含有する塗布液を被形成面(例えば、ポリマー支持体表面や、ポリマーシートにおけるポリマー支持体の、下塗層やポリマー層が形成されている面とは反対の面)に塗布することにより形成する方法が挙げられ、その例としては、下塗層の形成方法や、易接着性層の形成方法として既述した方法が挙げられる。
このような方法で形成されたポリマーシートの具体例としては、ポリマーシートのポリマー支持体とポリマー層との間に下塗層を塗設したものや、ポリマーシートのポリマー層が形成されている面とは反対の面に易接着層を塗設したものなどを挙げることができる。
上記(2)の方法が適用された場合において用いられるシートは、他の層を1層又は2層以上有するシートであり、その例としては、例えば、本発明のポリマーシートのポリマー層が形成されている面とは反対の面に白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合したもの、本発明のポリマーシートのポリマー層が形成されている面とは反対の面に着色顔料を含有する着色フィルムを貼合したもの、本発明のポリマーシートにおけるポリマー層が形成されている面とは反対の面にアルミニウム薄膜と白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合したもの、本発明のポリマーシートにおけるポリマー層が形成されている面とは反対の面に無機バリア層を有するポリマーフィルムと白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合したものの如き構成のシートが挙げられる。
本発明の太陽電池用バックシートは、本発明のポリマーシートを含んで構成される。
本発明のポリマーシートそのものをバックシートとして用いてもよいし、バックシートのいずれか一方の面または両面に、機能性塗膜を形成したり、機能性フィルム等の各種部材を貼り合わせる等して用いてもよい。
本発明のバックシートは、本発明のポリマーシートを含んで構成されるため、湿熱環境下においても傷つき難い、耐傷性に優れる。
本発明の太陽電池モジュールは、本発明の太陽電池用バックシートを設けて構成されている。
本発明の好ましい形態として、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する透明性のフロント基板と既述の本発明の太陽電池用バックシートとの間に配置し、該フロント基板とバックシートとの間で太陽電池素子をエチレン−ビニルアセテート系等の封止材で封止、接着して構成されている。すなわち、フロント基板とバックシートとの間に、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分が設けられている。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
−ポリエチレンテレフタレートの合成−
高純度テレフタル酸〔三井化学社製〕100kgとエチレングリコール〔日本触媒社製〕45kgのスラリーを、予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に、4時間かけて順次供給した。供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行なった。その後、得られたエステル化反応生成物123kgを重縮合反応槽に移送した。
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された重縮合反応槽に、エチレングリコールを、得られるポリマーに対して0.3%添加した。5分間撹拌した後、酢酸コバルト及び酢酸マンガンのエチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対してそれぞれ30ppm、15ppmとなるように加えた。更に5分間撹拌した後、チタンアルコキシド化合物の2%エチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対して5ppmとなるように添加した。前記チタンアルコキシド化合物は、特開2005−340616号公報の段落番号[0083]の実施例1の合成されているチタンアルコキシド化合物(Ti含有量=4.44%)を用いた。チタンアルコキシド化合物を添加した5分後、ジエチルホスホノ酢酸エチルの10%エチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対して5ppmとなるように添加した。その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし、常圧に戻し、重縮合反応を停止した。そして、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリマーのペレット(直径約3mm、長さ約7mm)を作製した。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
重合したポリエチレンテレフタレートのペレットについて、下記方法(バッチ法)で固相重合を実施した。
ペレットを耐真空容器に投入した後、容器内を真空にし、撹拌しながら、210℃で20時間保持して固相重合した。
上記で得られたペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸ポリマー支持体1を作製した。その後、該未延伸ポリマー支持体1を、90℃で縦方向に3.4倍に延伸し、更に120℃で横方向に4.5倍に二軸延伸し、200℃で30秒熱固定した後、190℃で10秒熱緩和し、厚み240μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)であるポリマー支持体1を作製した。
下記に示す各成分を混合し、ポリマー層用塗布液を調製した。
−ポリマー層用塗布液の調製−
・ポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックス(複合ポリマー) 39.6%
〔セラネート WSA−1070、DIC(株)製、固形分40%〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 1.5%
〔ナロアクティーCL−95、三洋化成工業(株)製、固形分1%〕
・カルボジイミド化合物 4.9%
〔カルボジライト V−02−L2、日清紡ホールディングス(株)製、固形分20%〕
・オキサゾリン化合物 1.7%
〔エポクロスWS700、(株)日本触媒、固形分:25%〕
・下記顔料分散液1 49.4%
・蒸留水 全体で100%となるように添加
下記に示す各成分を混合し、ダイノミル型分散器により分散処理を施して、ポリマー層用塗布液に用いる顔料分散液1を調製した。
〔タイペークCL95、石原産業(株)製、固形分100%〕
・ポリビニルアルコール 22.8%
〔PVA−105、(株)クラレ製、固形分10%〕
・界面活性剤 5.5%
〔デモールEP、花王(株)製、固形分25%〕
・蒸留水 全体で100%となるように添加
上記にて得られたポリマー層用塗布液を、コロナ放電による表面処理を施したポリマー支持体1の表面に塗布し、170℃で120秒間乾燥させることにより、8.4μmのポリマー層を形成した。
−最外層用塗布液の調製−
下記に示す各成分を混合し、最外層用塗布液を調製した。
・ポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックス(複合ポリマー) 63.3%
〔セラネートWSA−1070、DIC(株)製、固形分40%〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 1.5%
〔ナロアクティーCL−95、三洋化成工業(株)製、固形分1%〕
・カルボジイミド化合物 6.2%
〔カルボジライトV−02−L2、日清紡ホールディングス(株)製、固形分20%〕
・シリカゾル 0.4%
〔スノーテックス−UP、日産化学工業(株)製、固形分20%〕
・シランカップリング剤 7.6%
〔TSL8340、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアル社製、固形分1%〕
・ポリオレフィンワックス分散物 6.3%
〔ケミパールW950、三井化学(株)製、固形分5%〕
・蒸留水 全体で100%となるように添加
上記にて得られた最外層用塗布液をコロナ放電による表面処理を施したポリマー層表面に塗布し、170℃で120秒間乾燥させ、最外層用塗布液を塗布して、参考例1の太陽電池用ポリマーシート1を作製した。
参考例1の太陽電池用ポリマーシート1の作製において、ポリマー支持体1とポリマー層との間に0.1μmの下塗層を形成した他は同様にして、実施例2の太陽電池用ポリマーシート2を作製した。
下塗層は次のようにて形成した。
−下塗層用塗布液の調製−
下記に示す各成分を混合し、下塗層用塗布液を調製した。
・ポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックス(複合ポリマー) 34.5%
〔セラネート WSA−1070、DIC(株)製、固形分40%〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 1.5%
〔ナロアクティーCL−95、三洋化成工業(株)製、固形分1%〕
・カルボジイミド化合物 6.2%
〔カルボジライトV−02−L2、日清紡ホールディングス(株)製、固形分20%〕
・蒸留水 全体で100%となるように添加
上記にて得られた下塗層用塗布液をコロナ放電による表面処理を施したPETフィルムであるポリマー支持体1の片面に塗布し、170℃で120秒間乾燥させ、0.1μmの下塗層を形成した。
次いで、上記のようにして得られた下塗層の表面に対して、コロナ放電による表面処理を施した。ポリマー層用塗布液は、コロナ放電による表面処理を施した下塗層表面に塗布した。
参考例1の太陽電池用ポリマーシート1の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、厚み240μmのポリフェニレンエーテルフィルム(PPEフィルム)であるポリマー支持体2を用いたほかは同様にして、参考例3の太陽電池用ポリマーシート3を作製した。
PPEフィルムは次のようにて作製した。
ポリフェニレンエーテル系樹脂組成物〔SABICイノベーションプラスチックス(株)製、ノリルN300)を用い、シリンダー温度を270℃〜300℃として押出しキャスト法にて押出し、240μmのフィルムを作製した。次いで、テンター装置を使用し、機内温度180℃の乾燥機中にて、得られたフィルムに熱処理を施して、ポリフェニレンエーテルフィルム(PPEフィルム)である厚み240μmのポリマー支持体2を得た。
実施例2の太陽電池用ポリマーシート2の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、PPEフィルムであるポリマー支持体2を用いたほかは同様にして、実施例4の太陽電池用ポリマーシート4を作製した。
参考例1の太陽電池用ポリマーシート1の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、厚み240μmのシンジオタクチックポリスチレンフィルム(SPSフィルム)であるポリマー支持体3を用いたほかは同様にして、参考例5の太陽電池用ポリマーシート5を作製した。
SPSフィルムは次のようにて作製した。
まず、シンジオタクチックポリスチレン樹脂〔出光石油化学(株)製、ザレック 30A)90部に、SBS(旭化成工業(株)製、タフテック1052)を10質量部添加し、マスターペレットを作製した。
得られたマスターペレットを用い、シリンダー温度を270℃〜300℃として押出しキャスト法にて押出し、240μmのフィルムを作製した。次いで、テンター装置を使用し、機内温度180℃の乾燥機中にて、得られたフィルムに熱処理を施して、シンジオタクチックポリスチレンフィルム(SPSフィルム)である厚み240μmのポリマー支持体3を得た。
実施例2の太陽電池用ポリマーシート2の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、SPSフィルムであるポリマー支持体3を用いたほかは同様にして、実施例6の太陽電池用ポリマーシート6を作製した。
参考例1の太陽電池用ポリマーシート1の作製において、最外層を形成しなかった他は同様にして、比較例1の太陽電池用ポリマーシート101を作製した。
比較例1の太陽電池用ポリマーシート101の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、PPEフィルムであるポリマー支持体2を用いたほかは同様にして、比較例2の太陽電池用ポリマーシート102を作製した。
比較例1の太陽電池用ポリマーシート101の作製において、PETフィルムであるポリマー支持体1に代えて、SPSフィルムであるポリマー支持体3を用いたほかは同様にして、比較例3の太陽電池用ポリマーシート103を作製した。
上記の実施例及び比較例で作製された太陽電池用ポリマーシートについて、下記の評価を行なった。評価結果を表1に示す。
(1)湿熱経時前(Fresh)の耐傷性
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートのポリマー層が形成されている側の最表面(太陽電池用ポリマーシート1、3、5及び101〜103においては、ポリマー層、太陽電池用ポリマーシート2、4、及び6においては、最外層)を、先端径が0.1mmであるサファイア針を用いて、1cm/秒の速度で引っ掻いた。このとき、サファイア針を、ポリマーシートに押し当てる荷重を、0gから100gまで連続的に変化させた。ポリマーシートを引っ掻いた後のポリマーシートの各表面を、光学顕微鏡で観察し、傷が観察される最低の荷重〔g〕を、耐傷性評価の尺度とした。
傷が観察される最低の荷重〔g〕の数値が大きいほど、耐傷性が良好であることを示し、実用上許容されるものは30〔g〕以上である。表1には、傷が観察される最低の荷重〔g〕を、単位を省略して示した。
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートを、プレッシャークッカー試験(120℃、100%RH、1.2MPa)の環境下で、60時間静置させた。
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートを、ダンプヒート試験(85℃、85%RH)の環境下で、2000時間静置させた。
傷が観察される最低の荷重〔g〕の数値が大きいほど、耐傷性が良好であることを示し、実用上許容されるものは30〔g〕以上である。表1には、傷が観察される最低の荷重〔g〕を、単位を省略して示した。
(1)湿熱経時前(Fresh)の密着性
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートの、ポリマー層が形成されている側の最表面(太陽電池用ポリマーシート1、3、5及び101〜103においては、ポリマー層、太陽電池用ポリマーシート2、4、及び6においては、最外層)に、カミソリを用いて3mm間隔で縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上に幅20mmのマイラーテープ(ポリエステルテープ)を貼って、180°方向にすばやく引っ張って剥離した。このとき、剥離したマス目の数によって、各ポリマー支持体とポリマー層との密着性を下記の評価基準に従ってランク付けを行った。
5:全く剥離が起こらない
4:剥離したマス目はゼロであるが、キズ部分が僅かに剥離している。
3:剥離したマス目が1マス未満であった。
2:剥離したマス目が1マス以上5マス未満であった。
1:剥離したマス目が5マス以上であった。
実用上許容されるのは、評価ランク3〜5に分類されるものである。
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートを、プレッシャークッカー試験(120℃、100%RH、1.2MPa)の環境下で、60時間静置させた。
実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに比較例1〜3で得られた各ポリマーシートを、ダンプヒート試験(85℃、85%RH)の環境下で、2000時間静置させた。
次に、実施例2、4、及び6、参考例1、3、及び5、並びに太陽電池用ポリマーシート1〜6を、太陽電池用バックシートとして用いて太陽電池用バックシート1〜6とし、太陽電池用バックシート1〜6を設けた太陽電池モジュール1〜6を作製した。
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート〔三井化学ファブロ(株)製のSC50B〕と、結晶系太陽電池セルと、EVAシート〔三井化学ファブロ(株)製のSC50B〕と、各バックシートとをこの順に重ね合わせ、真空ラミネータ(日清紡(株)製、真空ラミネート機)を用いてホットプレスすることにより、EVAと接着させた。このとき、上記にて作製したバックシートを、ポリマー支持体の表面のうち、ポリマー層を形成した側と反対側がEVAシートと接触するように配置した。また、接着方法は、以下の通りである。
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間の真空引き後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンにて150℃で30分間、接着処理を施した。
12 最外層
14 ポリマー層
16 ポリマー支持体
18 易接着層
20 太陽電池素子
22 封止材
24 透明性のフロント基板
Claims (6)
- ポリマー支持体と、
前記ポリマー支持体上に設けられ、層の全質量に対して10質量%以上の顔料、及び、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、
前記ポリマー支持体と前記ポリマー層との間に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である下塗層と、
前記ポリマー層上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有し、顔料の含有量が層の全質量に対して10質量%未満である最外層と、
を有する太陽電池用ポリマーシート。
〔式中、R1及びR2は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、R1とR2とは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR1及びR2は各々、互いに同一でも異なってもよい。〕 - 前記非シロキサン系構造単位が、アクリル系構造単位である請求項1に記載の太陽電池用ポリマーシート。
- 前記顔料が、二酸化チタンである請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用ポリマーシート。
- 前記ポリマー支持体が、固相重合されたポリエステルを含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシート。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池用ポリマーシートを含む太陽電池用バックシート。
- 太陽光が入射する透明性のフロント基板と、
前記フロント基板の一方の面上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分と、
前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、請求項5に記載の太陽電池用バックシートと、
を設けた太陽電池モジュール。
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