JP5869101B2 - 太陽電池用バックシート及びバックシート付き太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＩＧＳ（銅−インジウム−ガリウム−セレン）系太陽電池、有機太陽電池又は色素増感太陽電池の裏面側に設置される太陽電池用バックシート及びこれを用いた太陽電池に関する。

ＣＩＧＳ系太陽電池、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などの太陽電池の裏面側には一般に、太陽電池を構成するセル内に外部の水分が侵入することを抑制するために、裏面を覆って保護するバックシートが設置される。

このようなバックシートとして、例えば下記特許文献１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートが知られている。下記特許文献１には、カルボキシ末端基量が１５モル／トン以下（１５ミリモル／ｋｇ以下）であるポリエステル系樹脂からなる耐加水分解性フィルムと、耐加水分解性フィルムに接着され、金属薄膜からなるガスバリア層とを有する太陽電池モジュール用裏面保護シートが開示されている。

特開２００７−１５００８４号公報

ところで、太陽電池の中でも、ＣＩＧＳ系太陽電池、有機太陽電池又は色素増感太陽電池は、湿度によって大きく影響を受けるものである。このため、これらの太陽電池においては、外部からの水分の侵入により光電変換特性が低下して耐久性が低下する。従って、ＣＩＧＳ系太陽電池、有機太陽電池又は色素増感太陽電池において耐久性の低下を抑制するには、外部からの水分の侵入を抑制することが重要である。

しかし、上述した特許文献１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、太陽電池に十分な耐久性を付与することができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を太陽電池に付与できる太陽電池用バックシート及びバックシート付き太陽電池を提供することを目的とする。

本発明者は、特許文献１の太陽電池モジュール用裏面保護シートが太陽電池モジュールに十分な耐久性を付与できない原因について検討した。まず特許文献１と同様の構成の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、耐加水分解性フィルムとガスバリア層との層間の状態を観察したところ、これらの層間に剥離が見られた。このことから、本発明者は、以下のことが原因で太陽電池モジュールの耐久性が不十分となっているのではないかと考えた。すなわち、層間剥離は、耐加水分解性フィルムとガスバリア層との間の接着層が劣化したことが原因ではないかと考えた。そして、層間剥離が生じると、層間の隙間に水分が取り込まれ易くなり、その結果、金属薄膜では水分の侵入を十分に抑制しきれなくなるのではないかと考えた。特に、金属薄膜がアルミニウムの蒸着膜で構成されていると、アルミニウムの蒸着膜にはナノスケールのピンホールが形成される。このため、水分が多量に取り込まれると、水分の侵入を十分に抑制することができなくなりやすい。そこで、本発明者はさらに研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、少なくとも１つの太陽電池セルを有するＣＩＧＳ系太陽電池、有機薄膜太陽電池又は色素増感太陽電池からなる太陽電池に用いられる太陽電池用バックシートであって、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下であるポリエステル樹脂を含む耐候性層と、アルミニウムを含む金属材料からなる金属層と、前記耐候性層と前記金属層との間に設けられ、酸変性ポリオレフィン樹脂を含む接着層とを備え、前記金属層と前記接着層とが直接接触しており、前記金属層が圧延アルミニウム箔である、太陽電池用バックシートである。

上記太陽電池用バックシートによれば、耐候性層が、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下のポリエステル樹脂を含むため、耐候性に優れると共に、耐候性層の加水分解が起こりにくく、耐候性層の劣化が起こりにくくなる。また金属層と耐候性層との間には、酸変性ポリオレフィン樹脂を含む接着層が設けられている。ここで、酸変性ポリオレフィン樹脂は酸変性基を含んでおり、この酸変性基において金属層中のアルミニウムと強固に結合させることが可能となる。また接着層は、耐候性層に含まれるポリエステル樹脂とも強固に接着する。加えて、酸変性ポリオレフィン樹脂は加水分解されにくい。このため、接着層と金属層との間の層間剥離を長期間にわたって十分に抑制できると共に、接着層と耐候性層との間の層間剥離も長期間にわたって十分に抑制できる。従って、バックシート内に水分が取り込まれることが十分に抑制され、金属層で水分の侵入を十分に抑制することが可能となる。その結果、本発明の太陽電池用バックシートで、少なくとも１つの太陽電池セルを有する太陽電池の裏面を覆う場合に、太陽電池に対して、耐候性層が最も外側に配置されるようにバックシートを設置すると、太陽電池に含まれる太陽電池セルへの水分の侵入を十分に抑制できる。よって、本発明の太陽電池用バックシートによれば、優れた耐久性を太陽電池に付与することが可能となる。また、圧延アルミニウム箔は、アルミニウムの蒸着膜に比べて、ピンホールが形成されにくいため、水分の侵入をより効果的に抑制することが可能である。このため、接着層と耐候性層との間、又は、接着層と金属層との間で層間剥離が生じても、水分の侵入をより効果的に抑制できる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記末端カルボキシル基量が７ミリモル／ｋｇ以下であることが好ましい。

この場合、末端カルボキシル基量が７ミリモル／ｋｇを超える場合に比べて、耐候性層の加水分解がより起こりにくくなり、耐候性層の劣化がより起こりにくくなる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層に含まれる前記ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。

この場合、ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレート以外のポリエステル樹脂である場合に比べて、耐候性層の耐加水分解性がより高くなるため、接着層と耐候性層との密着力をより長期間維持することが可能となり、接着層と耐候性層との間の層間剥離をより十分に抑制することができる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記接着層に含まれる前記酸変性ポリオレフィン樹脂が酸変性ポリエチレンであることが好ましい。

この場合、酸変性ポリオレフィン樹脂が酸変性ポリエチレン以外の酸変性ポリオレフィン樹脂である場合に比べて、より優れた接着性が得られるため、金属層及び耐候性層との接着がより強固になり、長期間両者の層間剥離がより十分に抑制される。その結果、本発明の太陽電池用バックシートによれば、より優れた耐久性を太陽電池に付与できる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記酸変性ポリエチレンが酸変性直鎖状低密度ポリエチレンであることが好ましい。

この場合、酸変性ポリエチレンが酸変性直鎖状低密度ポリエチレン以外の酸変性ポリエチレンである場合に比べて、引張強度、引裂強度および衝撃強度がより大きく、耐熱性がより高く、より耐ストレッチクラッキング性に優れるという利点が得られる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記金属層の厚さが１２μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

この場合、金属層の厚さが１２μｍ未満である場合に比べて、ピンホールがより形成されにくく、水蒸気をより効果的に遮断することができる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。

この場合、耐候性層の厚さが５０μｍ未満である場合に比べて、耐候性層の耐突刺性がより向上し、金属層に穴が形成されることがより十分に抑制される。その結果、耐候性層の厚さが５０μｍ未満である太陽電池用バックシートに比べて、より優れた耐久性を太陽電池に付与することが可能となる。

上記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層、前記接着層および前記金属層の合計の厚さが１２０μｍ以上であることが好ましい。

この場合、耐候性層、接着層および金属層の合計の厚さが１２０μｍ未満である場合に比べて、太陽電池用バックシートはより耐電圧性に優れることが可能となる。
また、上記太陽電池用バックシートは前記金属層に対し前記接着層と反対側に設けられる熱可塑性樹脂層をさらに備えることが好ましい。

また本発明は、少なくとも１つの太陽電池セルを有するＣＩＧＳ系太陽電池、有機薄膜太陽電池又は色素増感太陽電池からなる太陽電池と、前記太陽電池の裏面を覆って保護するバックシートとを備え、前記バックシートが、上述した太陽電池用バックシートで構成され、前記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層が、前記金属層よりも前記太陽電池から遠い位置に配置されている、バックシート付き太陽電池である。

このバックシート付き太陽電池によれば、バックシートにおいて、耐候性層が、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下のポリエステル樹脂を含むため、耐候性に優れると共に、耐候性層の加水分解が起こりにくく、耐候性層の劣化が起こりにくくなる。また金属層と耐候性層との間に、酸変性ポリオレフィン樹脂を含む接着層が設けられている。ここで、酸変性ポリオレフィン樹脂は酸変性基を含んでいるため、金属層のアルミニウムと強固に結合させることが可能となる。また接着層は、耐候性層に含まれるポリエステル樹脂とも強固に接着する。加えて、酸変性ポリオレフィン樹脂は加水分解されにくい。このため、接着層と金属層との間の層間剥離を長期間にわたって十分に抑制できると共に、接着層と耐候性層との間の層間剥離も長期間にわたって十分に抑制できる。従って、バックシート内に水分が取り込まれることが十分に抑制され、金属層で水分の侵入を十分に抑制することが可能となる。その結果、本発明のバックシート付き太陽電池のように、耐候性層が金属層よりも太陽電池から遠い位置に配置されるようにバックシートが設置されていると、太陽電池に含まれる太陽電池セルへの水分の侵入を十分に抑制できる。よって、バックシート付き太陽電池によれば、光電変換特性の低下が十分に抑制され、優れた耐久性を有することが可能となる。

なお、本発明において、末端カルボキシル基(ＣＥＧ：Carboxyl End Group)量とは、ポリエステル樹脂の粉末をベンジルアルコールに２３０℃で１０分間溶解させた溶液を、０．０１Ｎの水酸化ナトリウム溶液で滴定して測定したポリエステル樹脂の単位重量当たりのカルボキシル基のモル数を言うものとする。

本発明によれば、優れた耐久性を太陽電池に付与できる太陽電池用バックシート及びバックシート付き太陽電池が提供される。

本発明に係る太陽電池用バックシートの一実施形態を適用したバックシート付き太陽電池を示す部分断面図である。 図１のバックシートを示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る太陽電池用バックシートの一実施形態を適用したバックシート付き太陽電池を示す部分断面図、図２は、図１のバックシートを示す部分断面図である。

図１に示すバックシート付き太陽電池はバックシート付き色素増感太陽電池３００であり、色素増感太陽電池１００と、色素増感太陽電池１００の裏面１００ｂを覆って保護するバックシート２００とを備えている。

図１に示すように、色素増感太陽電池１００は、光入射側基板として機能する透明な共通基板１０と、共通基板１０上に設けられる複数の（図１では２つの）太陽電池セル２０とを備えている。各太陽電池セル２０は、共通基板１０上に設けられる透明導電膜２１と、透明導電膜２１上に設けられる多孔質酸化物半導体層２２と、多孔質酸化物半導体層２２に対向配置される対極２３と、対極２３と共通基板１０とを連結する封止部２４と、共通基板１０、対極２３及び封止部２４によって包囲されるセル空間に充填される電解質２５とを有している。なお、図１において、共通基板１０における太陽電池セル２０と反対側の表面１００ａが光入射面である。

一方、図２に示すように、太陽電池用バックシート２００は、金属層３０と、耐候性層６０と、金属層３０と耐候性層６０との間に設けられる接着層４０と、金属層３０に対し接着層４０とは反対側に設けられる熱可塑性樹脂層５０とを備えている。ここで、接着層４０は、金属層３０に直接接着されており、耐候性層６０にも直接接着されている。

熱可塑性樹脂層５０は、色素増感太陽電池１００と太陽電池用バックシート２００とを接着させるためのものであり、金属層３０は、色素増感太陽電池１００の太陽電池セル２０内に入り込む水蒸気を遮断するためのものである。耐候性層６０は、太陽光の照り返し光による接着層４０及び熱可塑性樹脂層５０の劣化を抑制するためのものである。耐候性層６０は、バックシート２００において、色素増感太陽電池１００に対して最も外側に設けられている。すなわち、耐候性層６０は、金属層３０及び接着層４０よりも色素増感太陽電池１００から遠い位置に配置されている。別言すると、耐候性層６０は色素増感太陽電池１００とは反対側に向けられている。接着層４０は、金属層３０と耐候性層６０とを接着させるためのものである。

金属層３０はアルミニウムを含む金属材料で構成され、接着層４０は酸変性ポリオレフィン樹脂を含む。また耐候性層６０は、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下であるポリエステル樹脂を含む。

上記バックシート付き太陽電池３００によれば、バックシート２００において、耐候性層６０が、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下のポリエステル樹脂を含むため、耐候性に優れると共に、耐候性層６０の加水分解が起こりにくく、耐候性層６０の劣化が起こりにくくなる。また金属層３０と耐候性層６０との間には、酸変性ポリオレフィン樹脂を含む接着層４０が設けられている。ここで、酸変性ポリオレフィン樹脂は酸変性基を含んでおり、この酸変性基において金属層３０中のアルミニウムと強固に結合させることが可能となる。また接着層４０は、耐候性層６０に含まれるポリエステル樹脂とも強固に接着する。加えて、酸変性ポリオレフィン樹脂は加水分解されにくい。このため、接着層４０と金属層３０との間の層間剥離を長期間にわたって十分に抑制できると共に、接着層４０と耐候性層６０との間の層間剥離も長期間にわたって十分に抑制できる。従って、バックシート２００内に水分が取り込まれることが十分に抑制され、金属層３０で水分の侵入を十分に抑制することが可能となる。その結果、バックシート付き太陽電池３００のように、耐候性層６０が金属層３０及び接着層４０よりも色素増感太陽電池１００から遠い位置に配置されるようにバックシート２００が設置されていると、色素増感太陽電池１００に含まれる太陽電池セル２０への水分の侵入を十分に抑制できる。よって、バックシート付き太陽電池３００においては、色素増感太陽電池１００の光電変換特性の低下が十分に抑制され、バックシート付き太陽電池３００は、優れた耐久性を有することが可能となる。

次に、バックシート２００を構成する金属層３０、接着層４０、熱可塑性樹脂層５０および耐候性層６０について詳細に説明する。

（金属層）
金属層３０は、アルミニウムを含む金属材料で構成されていればよい。金属材料は通常、アルミニウム単体で構成されるが、アルミニウムと他の金属との合金であってもよい。他の金属としては、例えば銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、鉛、及び、ビスマスが挙げられる。具体的には、９８％以上の純アルミニウムにその他の金属が微量添加された１０００系アルミニウムが望ましい。これは、この１０００系アルミニウムが、他のアルミニウム合金と比較して、安価で、加工性に優れているためである。

金属層３０の厚さＴ１は特に制限されるものではないが、好ましくは１２μｍ以上であり、より好ましくは１５μｍ以上である。金属層３０の厚さＴ１が上記範囲内にあると、１２μｍ未満である場合に比べて、ピンホールが形成されにくく、水蒸気をより効果的に遮断することができる。但し、金属層３０の厚さＴ１は好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下である。金属層３０の厚さＴ１が１００μｍ以下であると、１００μｍを超える場合に比べて、色素増感太陽電池１００の裏面１００ｂの形状に、より追従し易くなるほか、材料の使用量が削減できるため低コスト化が可能となる。

金属層３０は、圧延加工してなる圧延アルミニウム層で構成されていることが好ましい。この場合、圧延アルミニウム層は、アルミニウムの蒸着膜に比べて、ピンホールが形成されにくいため、水分の侵入をより効果的に抑制することが可能である。このため、接着層４０と耐候性層６０との間、又は、接着層４０と金属層３０との間で層間剥離が生じても、水分の侵入をより効果的に抑制できる。ここで、圧延アルミニウム層の表面に凹部及び凸部又はそのいずれか一方が形成されていることが好ましい。この場合、凹部及び凸部がいずれも形成されていない場合に比べて、金属層３０と接着層４０との接着面積がより増大するため、接着層４０と金属層３０との密着性をより向上させることが可能となる。

（接着層）
接着層４０は、酸変性ポリオレフィン樹脂を含むものであればよい。酸変性ポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィンを酸変性させた樹脂であり、金属との優れた接着性を有する。ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、及び、ポリブチレン等が挙げられる。中でも、ポリエチレンが好ましい。この場合、酸変性ポリオレフィン樹脂は酸変性ポリエチレンとなる。このように酸変性ポリオレフィン樹脂が酸変性ポリエチレンであると、酸変性ポリオレフィン樹脂が酸変性ポリエチレン以外のもの（例えば酸変性ポリプロピレン）である場合に比べて、より優れた接着性が得られるため、接着層４０と、金属層３０及び耐候性層６０との接着がより強固になり、長期間にわたって、接着層４０と金属層４０との間の層間剥離、及び、接着層４０と耐候性層６０との間の層間剥離がより十分に抑制される。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又はこれらのシラン変性物のいずれであってもよいが、より柔軟性に優れた接着層４０を実現することが可能であることから、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が好ましい。中でも、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が好ましい。この場合、酸変性ポリエチレンは酸変性直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）となる。この酸変性直鎖状低密度ポリエチレンは、分岐状低密度ポリエチレンよりも、引張強度、引裂強度および衝撃強度がより大きく、耐熱性がより高く、より耐ストレッチクラッキング性に優れるという利点を有する。

接着層４０中の酸変性ポリオレフィン樹脂の含有率は好ましくは５０〜１００質量％であり、より好ましくは７０〜１００質量％であり、さらに好ましくは１００質量％である。

接着層４０のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、特に制限されるものではないが、高温下（例えば１００℃以上）で接着層４０の流動性をより低下させ、形状を十分に保持するという観点からは、１０ｄｇ／分以下であることが好ましく、５ｄｇ／分以下であることがより好ましい。但し、０．２ｄｇ／分以上であることが、接着層４０と耐侯性層６０との間の接着性がより安定するという理由から好ましい。なお、ＭＦＲとは、１９０℃に加熱した接着層４０の構成材料に２．１６ｋｇの荷重をかけて測定したときの値を言うものとする。

接着層４０の厚さＴ２は特に制限されるものではないが、好ましくは２０〜３００μｍである。厚さＴ２はバックシート２００に要求される破壊電圧（要求破壊電圧）により異なり、要求破壊電圧が１００Ｖを下回るような場合にはＴ２は２０〜１００μｍ程度であることが好ましく、要求破壊電圧が８００Ｖを超えるような場合にはＴ２は１５０〜３００μｍであることが好ましい。接着層４０の厚さＴ２が２０〜３００μｍの範囲内にあると、２０μｍ未満である場合と異なり、要求破壊電圧に対する耐性がより向上するという利点がある。また接着層４０の厚さＴ２が上記範囲内にあると、３００μｍを超える場合に比べて、接着層４０が色素増感太陽電池１００の裏面１００ｂの形状に、より追従しやすくなり、金属層３０からの接着層４０の剥離がより十分に抑制される。

なお、接着層４０は、１層で構成されてもよいし、異なる材料からなる複数の層で形成されていてもよい。

（熱可塑性樹脂層）
熱可塑性樹脂層５０は、熱可塑性樹脂を含むものであればよく、このような熱可塑性樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレンーアクリル酸共重合体などの酸変性ポリオレフィン系熱可塑性樹脂が挙げられる。

熱可塑性樹脂層５０の厚さは好ましくは２０〜１０００μｍであり、より好ましくは３０〜５００μｍである。熱可塑性樹脂層５０の厚さが２０〜１０００μｍの範囲内にあると、２０μｍ未満である場合に比べて、金属層３０と色素増感太陽電池１００との間でより強固な接着性を維持できる。また熱可塑性樹脂層５０の厚さが上記範囲内にあると、１０００μｍを超える場合に比べて、熱可塑性樹脂層５０がより熱的安定性に優れ、熱可塑性樹脂が変形することによるバックシート２００全体の変形がより十分に抑えられる。

（耐候性層）
耐候性層６０は、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下であるポリエステル樹脂を含む。ポリエステル樹脂が用いられるのは、優れた耐候性を有するためである。ポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。中でも、ＰＢＴが好ましい。この場合、ポリエステル樹脂がＰＢＴ以外のポリエステル樹脂である場合に比べて、耐加水分解性がより高くなるため、接着層４０と耐候性層６０との密着力をより長期間維持することができる。

末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇを超えると、耐候性層６０の加水分解が起こりやすくなるため、耐候性層６０の劣化が起こり易くなる。その結果、太陽電池用バックシート２００において、水分の侵入を十分に抑制できなくなり、色素増感太陽電池１００の耐久性が低下する。

末端カルボキシル基量は好ましくは２５ミリモル／ｋｇ以下であり、より好ましくは２０ミリモル／ｋｇ以下である。特に、末端カルボキシル基量は７ミリモル／ｋｇ以下であることが好ましい。この場合、末端カルボキシル基量が７ミリモル／ｋｇを超える場合に比べて、耐候性層６０の加水分解がより起こりにくくなり、耐候性層６０の劣化がより起こりにくくなる。なお、末端カルボキシル基量は、低ければ低いほど望ましく、０ミリモル／ｋｇであってもよいが、通常は３ミリモル／ｋｇ以上である。

耐候性層６０は、上記ポリエステル樹脂に加えて、カーボンなどの紫外線吸収剤、フェノール系などの酸化防止剤、カルボジイミドなどの耐加水分解性助剤等の添加剤をさらに含んでもよい。

耐候性層６０の厚さＴ３は特に制限されるものではないが、好ましくは５０μｍ以上である。この場合、耐候性層６０の厚さＴ３が５０μｍ未満である場合に比べて、耐突刺性がより向上し、金属層３０に穴が形成されることがより十分に抑制される。その結果、耐候性層６０の厚さＴ３が５０μｍ未満である場合に比べて、より優れた耐久性を色素増感太陽電池１００に付与することが可能となる。また耐候性層６０の厚さＴ３が５０μｍ以上であると、５０μｍ未満である場合と異なり、要求破壊電圧に対する耐性がより向上するという利点がある。但し、耐候性層６０の厚さＴ３は３００μｍ以下であることが好ましい。この場合、耐候性層６０の厚さＴ３が３００μｍを超える場合に比べて、耐候性層６０が色素増感太陽電池１００の裏面１００ｂの形状に、より追従しやすくなり、金属層３０からの耐候性層６０の剥離がより十分に抑制される。

耐候性層６０、接着層４０および金属層３０の合計の厚さＴは特に制限されるものではないが、好ましくは１２０μｍ以上であり、より好ましくは１５０μｍ以上である。但し、色素増感太陽電池１００の裏面１００ｂの形状に、より追従させやすくするという理由からは、耐候性層６０、接着層４０および金属層３０の合計の厚さＴは、好ましくは８００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下である。

次に、バックシート２００の製造方法の一例について説明する。

まず接着層４０及び耐候性層６０の積層フィルムを形成する。積層フィルムを形成する方法としては、例えばインフレーション法やキャスト法などの共押出法が用いられる。共押出法の中でもキャスト法が好ましく用いられる。これはキャスト法が接着層４０及び耐候性層６０の厚さを精度よく制御できるためである。キャスト法では、複層フィルムは、酸変性ポリオレフィン樹脂を含むペレットの溶融物と、耐候性層６０を構成する材料であって、末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下である材料の溶融物とをそれぞれＴダイの隙間から共にフィルム状に押し出すことで形成される。なお、上記溶融物は、必要に応じて、上述した紫外線吸収剤、酸化防止剤又は耐加水分解性助剤などの添加剤を含んでもよい。

次に、金属層３０を用意する。そして、この金属層３０と上記積層フィルムとを積層する。このとき、金属層３０は、積層フィルムの接着層４０と接着させる。金属層３０と積層フィルムとの積層方法としては、例えば熱ラミネート法が挙げられる。

最後に、金属層３０に熱可塑性樹脂層５０を熱圧着する。こうしてバックシート２００が得られる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態においては、バックシート２００が熱可塑性樹脂層５０を有しているが、熱可塑性樹脂層５０は必ずしも必要ではなく、省略が可能である。

また上記実施形態では、色素増感太陽電池１００が２つの太陽電池セル２０を有しているが、太陽電池は１つの太陽電池セル２０で構成されてもよいし、３つ以上の太陽電池セル２０で構成されてもよい。

さらにまた上記実施形態では、バックシート２００の設置対象として色素増感太陽電池１００が用いられているが、設置対象は有機薄膜太陽電池やＣＩＧＳ系太陽電池であってもよい。

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
はじめに、接着層及び耐候性層の複層フィルムを形成した。複層フィルムは、酸変性直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）からなるペレット（商品名：バイネル４１６４、デュポン社製）を押出機に投入して溶融させる一方、末端カルボキシル基（以下、「ＣＥＧ」と呼ぶ）量が７ミリモル／ｋｇであるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなるペレットを押出機に投入して溶融させ、これらをＴダイの隙間から共押出しすることにより得た。こうして、酸変性ＬＬＤＰＥで構成される接着層と、ＰＢＴで構成される耐候性層とからなる複層フィルムを得た。このとき、接着層の厚さＴ２は５０μｍであり、耐候性層の厚さＴ３は１００μｍであった。

一方、金属層として、厚さＴ１が２０μｍである圧延アルミニウム箔（圧延Ａｌ）を用意した。そして、この圧延アルミニウム箔と上記複層フィルムとを熱ラミネートすることで、積層フィルムを得た。このとき、圧延アルミニウム箔が接着層に直接接着されるようにした。次に、積層フィルムの圧延アルミニウム箔に、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体であるバイネル（デュポン社製）からなる熱可塑性樹脂層を０．１ＭＰａ及び２１０℃の条件で１分熱圧着させた。こうしてバックシートを得た。

（実施例２〜４）
耐候性層におけるＣＥＧ量を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。

（実施例５〜６）
耐候性層の構成材料を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。なお、表１において、ＰＥＴとしては、ベルペット（商品名、ベルポリエステルプロダクツ社製）を使用し、ＰＥＮとしては、テオネックス（商品名、帝人化成社製）を使用した。

（実施例７〜１０）
耐候性層の厚さＴ３を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。

（実施例１１〜１２）
接着層の構成材料を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。なお、表１において、酸変性ＨＤＰＥとしては、アドマーＨＦ５００（商品名、三井化学社製）を使用し、酸変性ＰＰとしては、ユーメックス１００１（商品名、三洋化成工業社製）を使用した。

（実施例１３〜１６）
金属層の厚さＴ１を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。

（実施例１７）
接着層の厚さＴ２を表１に示す通りに変更したこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。

（比較例１〜２）
耐候性層におけるＣＥＧ量を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。

（比較例３）
接着層の構成材料を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。なお、表１において、ＬＬＤＰＥとしては、ＵＢ−１０６（商品名、タマポリ株式会社製）を使用した。

（比較例４）
接着層を使用せず、耐候性層と金属層とを直接接着させたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。なお、この時の耐候性層と金属層との接着は、耐侯性層を構成するペレットを金属層上にキャストさせることによって行った。

（比較例５）
耐候性層の構成材料として、ＣＥＧ量が０ミリモル／ｋｇのポリエチレン（ＰＥ）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてバックシートを作製した。なお、表１において、ＰＥとしては、ノバテック（商品名、日本ポリエチレン社製）を使用した。

［特性評価］
上記のようにして得られた実施例１〜１７及び比較例１〜５のバックシートについて、以下の（１）〜（３）の特性を評価した。

（１）耐久性
まず実施例１〜１７及び比較例１〜５で得られたバックシートを用い、以下のようにしてバックシート付き色素増感太陽電池を作製した。

まず以下のようにして色素増感太陽電池を作製した。はじめに、１０ｃｍ×１０ｃｍ×４ｍｍのＦＴＯ基板を準備した。続いて、ＦＴＯ基板の上に、ドクターブレード法によって酸化チタンペースト（Solaronix社製、Ti nanoixide T/sp）を、その厚さが１０μｍとなるように５ｃｍ×５ｃｍの範囲に塗布した後、熱風循環タイプのオーブンに入れて１５０℃で３時間焼成し、ＦＴＯ基板上に多孔質酸化物半導体層を形成して作用極を得た。

一方、作用極と同様のＦＴＯ基板を対極基板として準備した。そして、この対極基板上に、スパッタリング法により、厚さ１０ｎｍの白金触媒層を形成し、対極を得た。

こうして作用極及び対極を準備した。

次に、アイオノマーであるハイミランからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを、作用極の多孔質酸化物半導体層を包囲する環状の部位に配置した。この樹脂シートを１２０℃の溶融温度で５分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。

続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。

そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、１１０℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第１封止部を形成した。

次に、この作用極を、光増感色素であるＮ７１９色素を０．２ｍＭ溶かした脱水エタノール液中に一昼夜浸漬して作用極の多孔質酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。

一方、対極の白金触媒層上に、アイオノマーであるハイミランからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを対極の白金触媒層上における環状の部位に配置した。そして、この樹脂シートを１１０℃の溶融温度で５分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。

続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。

そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、１１０℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第２封止部を形成した。

次いで、第１封止部を設けた作用極を、ＦＴＯ基板の多孔質酸化物半導体層側の表面が水平になるように配置し、第１封止部の内側に、アセトニトリルからなる揮発性溶媒を主溶媒とし、ヨウ化リチウムを０．０５Ｍ、ヨウ化リチウムを０．１Ｍ、１，２−ジメチルー３−プロピルイミダゾリウムアイオダイド（ＤＭＰＩＩ）を０．６Ｍ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを０．５Ｍ含む電解質を注入し、電解質層を形成した。

次に、第２封止部を設けた対極を、作用極に対向させ、５００ｈＰａ程度の減圧環境下で、第１封止部と第２封止部とを重ね合わせた。そして、減圧環境下で、第２封止部と同じ大きさの真鍮製の枠を加熱し、前記真鍮製の枠を対極の第２封止部とは反対側に配置した。そして、プレス機を用いて、５ＭＰａで第１封止部及び第２封止部を、上記枠を介して加圧しながら１６０℃の温度で局所加熱して溶融させて封止部を形成し、積層体を得た。その後、この積層体を大気圧下に取り出した。こうして色素増感太陽電池を得た。

そして、この色素増感太陽電池の裏面（対極側表面）上に、対極を覆うように実施例１〜１７及び比較例１〜５のバックシートを、熱可塑性樹脂層を色素増感太陽電池側に向けて重ね合わせ、０．２ＭＰａ、１５０℃で熱圧着した。このとき、加熱時間は６０秒として、セルの熱劣化を予防した。こうしてバックシート付き色素増感太陽電池を得た。

上記のようにして得られたバックシート付き色素増感太陽電池について、光電変換効率（η_０）を測定した。続いて、バックシート付き色素増感太陽電池を８５℃８５％ＲＨの環境下に２０００時間静置した後、上記と同様にして、光電変換効率（η）を測定した。そして、下記式：
光電変換効率の保持率（％）＝η／η_０×１００
に基づき、光電変換効率の保持率（光電変換保持率）を算出した。結果を表１に示す。

（２）層間剥離の有無
実施例１〜１７及び比較例１〜５のバックシートを、８５℃８５％ＲＨの環境下に２０００時間静置させた。そして、バックシートにおける層間に剥離がないかどうかを、以下の方法により調べた。
１．まず絵の具で着色した水溶液を準備し、そこに対象サンプルであるバックシートを浸漬させて、水溶液ごと０．０５ＭＰａまで減圧して５分間保持した。
２．次に、減圧を開放し、対象サンプルであるバックシートを水で洗浄した後に乾燥させた。
３．次に、バックシートの断面を光学顕微鏡にて観察し、絵の具によって着色された部分が観察されるかどうか調べた。
このとき、バックシートの断面において絵の具が観察された場合には、層間剥離有と判断し、絵具が観察されない場合には、層間剥離無と判断した。結果を表１に示す。表１において、「Ｏ」及び「Ｘ」はそれぞれ以下のことを意味する。
Ｏ・・・バックシートにおいて層間に剥離が生じなかった
Ｘ・・・バックシートにおいて層間に剥離が生じた
またバックシートにおいて、層間に剥離が生じた場合には、層間剥離が生じた場所を「ａ／ｂ」のように表示した。ここで、「ａ／ｂ」は、ａとｂとの間に層間剥離が生じたことを示す。

（３）バックシートの外観検査
実施例１〜１７及び比較例１〜５のバックシートを、８５℃８５％ＲＨの環境下に２０００時間静置させた。そして、バックシートの外観にクラックなどの異常が見られるかどうかを調べた。結果を表１に示す。表１において、「Ｏ」及び「Ｘ」はそれぞれ以下のことを意味する。
Ｏ・・・バックシートの外観異常なし
Ｘ・・・バックシートの外観異常あり
なお、外観異常とは、バックシートにクラックが発生したり、バックシートの表面に亀裂ができていたりする状態である。変色については外観異常と判断しなかった。

表１に示す結果より、実施例１〜１７のバックシートでは、実施例３〜７において全体に変色が見られたものの、層間剥離は確認されなかった。これに対し、比較例３〜４のバックシートでは、層間剥離が確認された。また比較例１，２，５のバックシートでは層間剥離が確認されなかったが、比較例１及び２では、耐候性層にクラックが発生した。また比較例５では、耐候性層の表面に無数の亀裂ができていた。さらに、この耐候性層の表面の爪などでひっかいてみたところ、表面が剥がれ落ちる状態にまで劣化していた。

また実施例１〜１７のバックシートを有するバックシート付き色素増感太陽電池は、比較例１〜５のバックシートを有するバックシート付き色素増感太陽電池に比べて、光電変換効率の保持率が高く、優れた耐久性を有していた。

以上のことから、本発明の太陽電池用バックシートによれば、優れた耐久性を太陽電池に付与できることが確認された。

３０…金属層
４０…接着層
６０…耐候性層
１００…色素増感太陽電池（太陽電池）
２００…バックシート
３００…バックシート付き太陽電池
Ｔ…耐候性層、接着層及び金属層の厚さの合計
Ｔ１…金属層の厚さ
Ｔ２…接着層の厚さ
Ｔ３…耐候性層の厚さ

Claims (10)

1. 少なくとも１つの太陽電池セルを有するＣＩＧＳ系太陽電池、有機薄膜太陽電池又は色素増感太陽電池からなる太陽電池に用いられる太陽電池用バックシートであって、
   末端カルボキシル基量が３０ミリモル／ｋｇ以下であるポリエステル樹脂を含む耐候性層と、
   アルミニウムを含む金属材料からなる金属層と、
   前記耐候性層と前記金属層との間に設けられ、酸変性ポリオレフィン樹脂を含む接着層とを備え、
   前記金属層と前記接着層とが直接接触しており、
   前記金属層が圧延アルミニウム箔である、太陽電池用バックシート。
2. 前記末端カルボキシル基量が７ミリモル／ｋｇ以下である請求項１に記載の太陽電池用バックシート。
3. 前記耐候性層に含まれる前記ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレートである、請求項１又は２に記載の太陽電池用バックシート。
4. 前記接着層に含まれる前記酸変性ポリオレフィン樹脂が酸変性ポリエチレンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
5. 前記酸変性ポリエチレンが酸変性直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項４に記載の太陽電池用バックシート。
6. 前記金属層の厚さが１２μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
7. 前記耐候性層の厚さが５０μｍ以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
8. 前記耐候性層、前記接着層および前記金属層の合計の厚さが１２０μｍ以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
9. 前記金属層に対し前記接着層と反対側に設けられる熱可塑性樹脂層をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
10. 少なくとも１つの太陽電池セルを有するＣＩＧＳ系太陽電池、有機薄膜太陽電池又は色素増感太陽電池からなる太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面を覆って保護するバックシートとを備え、
    前記バックシートが、請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシートで構成され、前記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層が、前記金属層よりも前記太陽電池から遠い位置に配置されている、バックシート付き太陽電池。
    

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