JP6235520B2 - 太陽電池用透明シート、太陽電池用透明バックシート、及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
さらに、太陽電池モジュールが一般に用いられる環境は、屋外であり直接紫外線に曝されるような環境であるため、太陽電池用バックシートの耐光性も重要である。
例えば、ポリマー支持体と、ポリマー支持体上に設けられ、紫外線吸収剤及びバインダーポリマーを含有する第1のポリマー層と、第1のポリマー層上に設けられ、バインダーポリマーを含み、紫外線吸収剤の含有量が1.0質量%以下である第2のポリマー層と、を有する太陽電池用バックシート用ポリマーシートが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このポリマーシートは、経時でのひび割れ及び塗布形成されている塗布層の経時での剥離等を伴う劣化が抑制できるとされている。
従来、太陽電池用バックシートには、白色や黒色に着色されたシートを用いることがあり、この場合、着色剤が紫外線を吸収し、太陽電池バックシートにおける、紫外線による基材フィルムの劣化を抑制することができた。
他方、太陽電池モジュールを、透明性が要求される用途で用いる場合には、着色剤を使用することは好ましくない。そのため太陽電池バックシートにおける、紫外線による基材フィルムの劣化を抑制するため、基材フィルムに紫外線吸収剤を練り込んだバックシート、又は基材フィルム上に紫外線吸収剤を含む層を有するバックシートを用いることがある。
<1> ポリエステルである基材フィルムと、紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーA、及びバインダーポリマーBを含み、紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーA及びバインダーポリマーBが、同種の構造単位を有する、基材フィルムの一方の面上に配置された第1のポリマー層と、を有し、紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAの含有量が、第1のポリマー層の全固形分に対し10質量%〜25質量%である太陽電池用透明シート。
<3> 第1のポリマー層は、厚みが1μm〜15μmである<1>又は<2>に記載の太陽電池用透明シート。
<4> 第1のポリマー層上に、さらに、フィラーを含む第2のポリマー層を有する<1>〜<3>のいずれか1つに記載の太陽電池用透明シート。
<5> バインダーポリマーBの含有量に対する紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAの含有量の比が、質量基準で0.10〜0.40である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の太陽電池用透明シート。
<7> 紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAを含む少なくとも1つのポリマー層が、紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAとして紫外線吸収性アクリル樹脂を含み、バインダーポリマーとしてアクリル樹脂を含む<1>〜<6>のいずれか1つに記載の太陽電池用透明シート。
<8> バインダーポリマーBがシロキサン含有アクリル樹脂である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の太陽電池用透明シート。
本発明の太陽電池用透明シートは、基材フィルムと、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA、及びバインダーポリマーBを含み、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーBが、同種の構造単位を有する、第1のポリマー層と、を有する。
本発明の太陽電池用透明シートは、さらに、第1のポリマー層の上に耐傷性層である第2のポリマー層を有することが好ましい。
太陽電池用透明シートは、上記の第1のポリマー層及び第2のポリマー層以外にも層を有していてもよい。
なお、「透明シート」とは、全光線透過率が80%以上のバックシートを指す。
従来、太陽電池バックシートにおける、紫外線による基材フィルムの劣化を抑制するため、紫外線吸収剤を基材フィルムに練りこむ、又は紫外線吸収剤を含む層を基材フィルム上に形成することが行われた。しかし、低分子量の紫外線吸収剤は経時で層外へ移動する傾向があり、太陽電池用バックシートの耐光性低下と透明性の低下が懸念された。
これに対して本発明の太陽電池用透明シートは、第1のポリマー層が、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAを含むため、従来の低分子量の紫外線吸収剤を含む太陽電池用バックシートに比べブリードアウトしにくく、耐光性に優れると考えられる。さらに、本発明の第1のポリマー層には、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAと、同種の構造単位を有するバインダーポリマーBが含まれるため、両ポリマーの相溶性が良好となり、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAのブリードアウトが抑制される。
これらが相俟って、発明の太陽電池用透明シートは、耐ブリードアウト性及び耐光性に優れると考えられる。
太陽電池用透明シートは、基材フィルムの一方の面上に、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA(以下、単にポリマーAともいう)、及びバインダーポリマーB(以下、単にポリマーBともいう)を含み、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーBが、同種の構造単位を有する、第1のポリマー層を有する。
また、ポリマーAがアクリル酸に由来の構造単位とウレタン結合を有する構造単位を含む場合、ポリマーBは、アクリル酸に由来の構造単位と同一又は類似の構造単位を含んでもよく、ウレタン結合を有する構造単位と同一又は類似の構造単位を含んでもよい。
上記のように、「同種の構造単位」は厳密に同一の構造単位である必要はなく、ポリマー同士の相溶性が良好となる構造単位であればよい。
また、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーBは、それぞれ構造中に、同種の構造単位を50質量%以上含むことが好ましい。
第1のポリマー層は、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAの少なくとも1種を含む。
第1のポリマー層が紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAを含むことで、第1のポリマー層は紫外線吸収層として機能する。そして、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAと、後述のバインダーポリマーBと、が同種の構造単位を有することで、両ポリマーが相溶しやすく、ブリードアウトが抑制される。
紫外線吸収性部分構造は、有効吸収波長が250nm〜380nmであることが好ましい。
紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAは、紫外線吸収性部分構造とポリマーにおける主鎖又は側鎖とが直接結合している形態でもよく、紫外線吸収性部分構造とポリマーが直接結合せずに紫外線吸収性部分構造がポリマーに包含されている形態でもよい。
紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAにおける紫外線吸収性部分構造以外の構造単位を構成し得るポリマーとしては、例えば、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、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。
アクリル樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸に由来の構造単位を含む樹脂であればよく、特に制限されない。
アクリル樹脂は、以下に例示するモノマーの単独重合体又は共重合体であることが好ましい。
アクリル樹脂を形成するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、並びに、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、アセトキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体のモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、及びN,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートは、メタクリレート及びアクリレートの少なくとも一方を意味する。また、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルの少なくとも一方を意味する。
アクリル樹脂が2種以上のモノマーの共重合体である場合、上記のモノマー以外のモノマー(他のモノマー)を共重合成分としてもよい。
他のモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、(メタ)アクリロニトリルなどの窒素含有モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンなどのスチレン骨格を有するモノマー;後述の(ポリ)シロキサン構造を有するモノマー;プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;リン含有ビニルモノマー;塩化ビニル、塩化ビリデンなどのハロゲン化ビニル;ブタジエンなどの共役ジエンなどが挙げられる。
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)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)等が挙げられる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂等が挙げられる。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン共重合体等が挙げられる。
シリコーン樹脂は、分子鎖中に(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーであり、シリコーン樹脂の詳細については、後述のバインダーポリマーBの項で説明する。
フッ素樹脂は、−(CFX1−CX2X3)−で表される構造単位を有するポリマーであれば、特に制限はない(但し、X1、X2、及びX3はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基を示す)。フッ素樹脂の詳細については、後述のバインダーポリマーBの項で説明する。
具体的には、例えば、アクリル樹脂に紫外線吸収性部分構造を導入して紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAを得る場合、紫外線吸収性化合物と、アクリル樹脂を形成するモノマー(例えば、メチルメタクリレート等)及び必要に応じ他のモノマーと、を重合させることで得ることができる。
また、アクリル樹脂を形成するモノマー及び必要に応じて他のモノマーを重合させ、ポリマーを形成した後に紫外線吸収性部分構造を置換させることで得ることができる。
さらに、アクリル樹脂と紫外線吸収性化合物とを乳化させた後、重合させることで、ポリマーマトリックス中に紫外線吸収性化合物を包含させることで得ることができる。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製できる。
上記と同様の観点から、バインダーポリマーBの含有量に対する紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAの含有量の比は、質量基準で、0.10〜0.40がより好ましい。
第1のポリマー層は、バインダーポリマーBの少なくとも1種を含む。
第1のポリマー層がバインダーポリマーBを含むことで、第1のポリマー層に紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAが保持され、第1のポリマー層は紫外線吸収層として機能する。そして、バインダーポリマーBと、前述の紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAと、が同種の構造単位を有することで、両ポリマーが相溶しやすく、ブリードアウトが抑制される。
バインダーポリマーBは、前述の紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAと同種の構造単位を有していれば、特に制限されない。
アクリル樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸に由来の構造単位を含む樹脂であればよく、特に制限されない。
アクリル樹脂を形成するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、並びに、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、アセトキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体のモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、及びN,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートは、メタクリレート及びアクリレートの少なくとも一方を意味する。また、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルの少なくとも一方を意味する。
他のモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、(メタ)アクリロニトリルなどの窒素含有モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンなどのスチレン骨格を有するモノマー;後述の(ポリ)シロキサン構造を有するモノマー;プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;リン含有ビニルモノマー;塩化ビニル、塩化ビリデンなどのハロゲン化ビニル;ブタジエンなどの共役ジエンなどが挙げられる。
アクリル樹脂中のシロキサン構造単位である「−(Si(R1)(R2)−O)n−」の部分構造は、線状、分岐状あるいは環状の構造を有する各種の(ポリ)シロキサン構造を形成しうるシロキサンセグメントである。
R1及びR2が1価の有機基を表す場合、1価の有機基としては、Si原子と共有結合可能な基であればいずれでもよく、例えば、アルキル基(例:メチル基、エチル基など)、アリール基(例:フェニル基など)、アラルキル基(例:ベンジル基、フェニルエチルなど)、アルコキシ基(例:メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など)、アリールオキシ基(例;フェノキシ基など)、メルカプト基、アミノ基(例:アミノ基、ジエチルアミノ基など)、アミド基等が挙げられる。これらの有機基は、無置換でも置換基をさらに有してもよい。
(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、(ii)の方法によりポリマーを調製する場合、例えば、アクリル樹脂を形成するモノマーの単独重合体又は共重合体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。
上記範囲の中では、第1のポリマー層の表面強度の観点から、0.5g/m2〜10.0g/m2の範囲が好ましく、1.0g/m2〜7.0g/m2の範囲がより好ましい。
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)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)等が好ましい。
ポリエステル樹脂としては上市されている市販品を用いてもよく、例えば、バイロナール(登録商標)MD−1245(東洋紡(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリウレタンとしては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましく、例えば、スーパーフレックス(登録商標)460(第一工業製薬(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン共重合体が好ましい。ポリオレフィン樹脂としては上市されている市販品を用いてもよく、例えば、アローベース(登録商標)SE−1013N、SD−1010、TC−4010、TD−4010(ともにユニチカ(株)製)、ハイテックS3148、S3121、S8512(ともに東邦化学(株)製)、ケミパール(登録商標)S−120、S−75N、V100、EV210H(ともに三井化学(株)製)などを挙げることができる。その中でも、低密度ポリエチレン、アクリル酸エステル、無水マレイン酸の三元共重合体である、アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製を用いることが隣接する層との密着性を向上させる上で好ましい。
また、特開2014−76632号公報の段落〔0022〕〜〔0034〕に記載の酸変性ポリオレフィンも好ましく用いることができる。
シリコーン樹脂は、分子鎖中に(ポリ)シロキサン構造単位を有するポリマーであり、特に制限されるものではない。シリコーン樹脂は、(ポリ)シロキサン構造単位を有する化合物の単独重合体(ホモポリマー)であってもよく、(ポリ)シロキサン構造単位と他の構造単位(ただし、アクリル酸又はメタクリル酸に由来の構造単位は含まない)とを含む共重合体であってもよい。シロキサン構造単位と共重合する他の構造単位は、非シロキサン系の構造単位である。(ポリ)シロキサン構造単位としては、前述の一般式(1)で表されるシロキサン構造単位が好ましい。
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。
フッ素樹脂としては、−(CFX1−CX2X3)−で表される構造単位を有する樹脂であれば特に制限はない(但し、X1、X2、及びX3はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1から3のパーフルオロアルキル基を示す。)。
具体的な樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(以降、PTFEと表す場合がある)、ポリフッ化ビニル(以降、PVFと表す場合がある)、ポリフッ化ビニリデン(以降、PVDFと表す場合がある)、ポリ塩化3フッ化エチレン(以降、PCTFEと表す場合がある)、ポリテトラフルオロプロピレン(以降、HFPと表す場合がある)などがある。
さらに、フッ素樹脂を含む第1のポリマー層に用いる樹脂としては−(CFX1−CX2X3)−で表されるフッ素系構造単位と、それ以外の構造単位とを共重合した樹脂でもよい。これらの例としてテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(以下、P(TFE/E)と略記)、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体(P(TFE/P)と略記)、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(TFE/VE)と略記)、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体(P(TFE/FVE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/VE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/FVE)と略記)等を挙げることができる。
さらには、第1のポリマー層において、前述の紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAとして紫外線吸収性アクリル樹脂を含み、バインダーポリマーBとしてシロキサン含有アクリル樹脂を含む態様がより好ましい。
第1のポリマー層は、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分、例えば、架橋剤、架橋触媒、界面活性剤、フィラー、光安定剤等を含んでもよい。
中でも、バインダーポリマーBに架橋剤を添加して第1のポリマー層に架橋剤に由来する架橋構造を形成することが、第1のポリマー層の強度と耐久性をより向上させるという観点から好ましい。
架橋剤としては、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤等の架橋剤を挙げることができる。これらの中でも、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤およびイソシアネート系架橋剤から選ばれる少なくとも1種以上の架橋剤であることが好ましい。
第1のポリマー層が架橋剤を含む場合、架橋剤と共に、架橋触媒を併用してもよい。架橋触媒を含有することで、樹脂成分と架橋剤との架橋反応が促進され、耐溶剤性の向上が図られる。また、架橋が良好に進むことで、下塗り層の強度、寸法安定性がより改善できる。
特に、架橋剤としてオキサゾリン基を有する架橋剤(オキサゾリン系架橋剤)を用いる場合、架橋触媒を使用することがよい。
オニウム化合物としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ニトロニウム塩、ニトロソニウム塩、ジアゾニウム塩等が好適に挙げられる。
ヨウ化トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ベンジルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン3−メチル−2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム等のスルホニウム塩;
四フッ化ホウ素トリメチルオキソニウム等のオキソニウム塩;
塩化ジフェニルヨードニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルヨードニウム等のヨードニウム塩;
六フッ化アンチモンシアノメチルトリブチルホスホニウム、四フッ化ホウ素エトキシカルボニルメチルトリブチルホスホニウム等のホスホニウム塩;
四フッ化ホウ素ニトロニウム等のニトロニウム塩;
四フッ化ホウ素ニトロソニウム等のニトロソニウム塩;
塩化4−メトキシベンゼンジアゾニウム等のジアゾニウム塩、
等が挙げられる。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等の公知の界面活性剤が挙げられる。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、基材フィルムなどとの接着を良好に行なうことができる。
フィラーとしては、シリカ微粒子などの公知のフィラーを用いることができる。
フィラーの詳細は、後述の第2のポリマー層の項で説明する。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤等の公知の光安定剤が挙げられる。市販品としては、Tinuvin(登録商標)123−DW(BASF社製)、ユーダブル(登録商標)E−771SI(日本触媒社製)等を用いることができる。光安定剤を添加する場合、その添加量は0.1g/m2〜5g/m2が好ましく、より好ましくは0.3g/m2〜3g/m2である。光安定剤の添加量は、0.1g/m2以上であると、良好な耐候性が得られ、5g/m2以下であると、ブリードアウトを抑制できる。
第1のポリマー層の形成方法は、特に制限されない。第1のポリマー層の形成方法としては、例えば、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーB等を含む塗布液を、基材フィルムの一方の面に塗布して乾燥させる方法が挙げられる。
本発明の太陽電池用透明シートは、第1のポリマー層が、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーBを含む第1のポリマー層形成用水系組成物を塗付されて形成された塗布層であることが好ましい。
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。
紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及びバインダーポリマーBを水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布して第1のポリマー層を形成する場合、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。
第1のポリマー層は、他の層(例えば、後述の下塗り層)を介して基材フィルムの上に配置されてもよい。
第1のポリマー層の厚みが0.1μm以上であると、紫外線吸収層としての機能がより発現しやすく、30μm以下であると第1のポリマー層の透明性により優れる。
本発明の太陽電池用透明シートは、基材フィルムを有する。
基材フィルムとしては、光透過性を有する材質を適宜選択することができるが、第1のポリマー層による耐光性の向上の効果をより一層高める観点から、基材フィルムの材質はポリマーが好ましい。ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、又はポリフッ化ビニルなどのフッ素系ポリマー等が挙げられる。中でも、コスト、機械強度及び光透過性の点から、ポリエステルが好ましい。
ポリエステルとしては、例えば、芳香族二塩基酸又はそのエステル形成性誘導体とジオール又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が挙げられる。線状飽和ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどが挙げられる。このうち、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又はポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)が特に好ましい。
原料樹脂がポリエステルであるポリエステルフィルムは、カルボジイミド化合物及びケテンイミン化合物の少なくとも一方を含んでもよい。カルボジイミド化合物及びケテンイミン化合物は各々単独で使用してよく、両者を併用して用いてもよい。これにより湿熱環境下におけるポリエステルの劣化を抑制し、湿熱環境下においても高い絶縁性を保つのに有効である。
なお、カルボジイミド化合物とケテンイミン化合物が併用される場合は、2種類の化合物の含有率の合計が、上記範囲内であることが好ましい。
ポリカーボネートとしては、例えば、ジオールポリカーボネートが挙げられる。ジオールポリカーボネートは、ジアルコールとジメチルカーボネートとの脱メタノール縮合反応、ジアルコールとジフェニルカーボネートの脱フェノール縮合反応、または、ジアルコールとエチレンカーボネートの脱エチレングリコール縮合反応などの反応を経ても生成される。これらの反応で使用される多価アルコールとしては、例えば、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリ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−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、オクタンジオール、1,4−ブチンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の飽和もしくは不飽和の各種グリコール類、1,4−シクロヘキサンジグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族グリコール等が挙げられる。
基材フィルムを作製する方法は特に限定されないが、例えば、未延伸のフィルムを、第1方向に延伸する工程と、第1方向に延伸されたフィルムの一方の面に、必要に応じて後述の下塗り層形成用組成物を塗布する工程と、第1方向と直交する第2方向に延伸する工程と、165℃以上240℃以下で熱固定処理する熱固定工程と、を含む方法が挙げられる。
第1方向に延伸する工程では、未延伸のフィルムを第1方向に延伸する。
未延伸のフィルムは、例えば、前述のポリエステルを原料とし、これを乾燥した後、溶融させ、得られる溶融体を、ギアポンプや濾過器に通し、その後、ダイを介して冷却ロールに押出し、冷却固化させることで未延伸のフィルムとして得られる。溶融は押出機を用いて行なうが、単軸押出機を用いてもよく、2軸押出機を用いてもよい。
延伸処理は、フィルムのガラス温度(Tg:単位℃)以上(Tg+60℃)以下で行うのが好ましく、より好ましくは(Tg+3℃)以上(Tg+40℃)以下、さらに好ましくは(Tg+5℃)以上(Tg+30℃)以下である。この時、上述のように温度分布を付与することが好ましい。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)/(延伸前の長さ)}
次いで、第1方向に延伸されたフィルムの一方の面に、必要に応じて後述の下塗り層形成用組成物を塗布する。
塗布は、簡便でかつ均一性の高い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を用いた公知の方法が挙げられる。塗布に用いる下塗り層形成用組成物の溶媒としては、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。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。
1軸延伸フィルム上への下塗り層形成用組成物の塗布は、上記の未延伸のフィルムを第1方向に延伸する工程に引き続き塗布を行う、いわゆるインラインコート法で行うことが好ましい。
塗膜の乾燥は、熱処理を兼ねることが好ましい。
必要に応じて下塗り層形成用組成物が塗布されたフィルムを、さらにフィルム表面に沿って第1方向と直交する第2方向に延伸する。
第2方向に延伸されることで、1軸延伸フィルムが下塗り層形成用組成物とともに伸ばされ、下塗り層(インラインコート層)が塗設されたフィルムが形成される。
延伸は、第1方向と直交する方向であれば、縦方向(MD)、横方向(TD)のいずれに行ってもよい。
2軸延伸されたフィルムを熱固定処理することが好ましい。
熱固定工程では、165℃以上240℃以下、好ましくは175℃以上230℃以下(より好ましくは185℃以上220℃以下)で1秒間〜60秒間(より好ましくは2秒間〜30秒間)の熱処理をフィルムに施すことが好ましい。
フィルムがポリエステルフィルムの場合、熱固定工程における熱固定温度は、2軸延伸ポリエステルフィルムの示差走査熱量測定(DSC)により測定された熱固定温度に由来する微小ピーク温度を決定する。すなわち、熱固定温度が、165℃以上であると、ポリエステルフィルムの結晶性は高く、太陽電池用透明シートとした場合の耐候性に優れる。また、熱固定温度が、240℃以下であると、分子配向が整ったポリエステルフィルムであるため、太陽電池用透明シートとした場合の耐候性に優れる。ここでいう熱固定温度とは熱固定処理時のフィルム表面温度である。
この延伸工程の後に設けられる熱固定工程において、沸点が200℃以下の揮発性の塩基性化合物の一部を揮散させることとしてもよい。
熱固定工程は、横延伸に引き続き、テンター内でチャックに把持した状態で行なうのが好ましく、この際チャック間隔は横延伸終了時の幅で行なっても、さらに拡げても、又は幅を縮めて行なってもよい。熱固定処理を施すことによって、微結晶を生成し、力学特性や耐久性を向上させることができる。
本発明の太陽電池用透明シートは、第1のポリマー層上に、さらに、フィラーを含む第2のポリマー層を有することが好ましい。
太陽電池用透明シートが、第1のポリマー層上に、第2のポリマー層を有することで耐傷性が向上する。
第2のポリマー層は、本発明の太陽電池用透明シートの太陽電池セルと接着される側とは反対側の面に設けられることが好ましく、太陽電池モジュールとしたときに最外層として配置されることが好ましい。
フィラーは、第2のポリマー層の透明性を維持できるものであれば、特に制限されない。フィラーとしては、例えば、シリカ微粒子などが挙げられる。
シリカ微粒子としては、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。
ヒュームドシリカは、ケイ素原子を含む化合物を気相中で酸素及び水素と反応させることによって得ることができる。原料となるケイ素化合物としては、例えばハロゲン化ケイ素(例えば塩化ケイ素等)等が挙げられる。
コロイダルシリカは、原料化合物を加水分解・縮合するゾルゲル法により合成することができる。コロイダルシリカの原料化合物としては、例えば、アルコキシケイ素(例えばテトラエトキシシラン等)、ハロゲン化シラン化合物(例えばジフェニルジクロロシラン等)等が挙げられる。
体積平均粒子径は、動的光散乱法や静的光散乱法等を利用する粒度分布計(MT-3300、日機装(株)製)等によって計測できる。
具体的には、例えば、日産化学工業(株)製のスノーテックス(登録商標)ST−20、ST−30、ST−40、ST−C、ST−N、ST−20L、ST−O、ST−OL、ST−S、ST−XS、ST−XL、ST−YL、ST−ZL、ST−OZL、ST−AK、スノーテックス(登録商標)AKシリーズ、スノーテックス(登録商標)PSシリーズ、スノーテックス(登録商標)UPシリーズ等が挙げられる。
第2のポリマー層は、バインダーポリマーを含むことが好ましい。
バインダーポリマーとしては、上記の第1のポリマー層におけるバインダーポリマーBと上記の第1のポリマー層におけるバインダーポリマーBで例示したものと同じものが挙げられる。
第2のポリマー層がバインダーポリマーを含み、第1のポリマー層上に配置される場合、第2のポリマー層に含まれるバインダーポリマーと第1のポリマー層に含まれるバインダーポリマーBとは、同じであっても、異なっていてもよい。
第2のポリマー層におけるバインダーポリマーは、耐傷性、及び耐光性の観点から、フッ素樹脂が好ましい。
フッ素樹脂としては、−(CFX1−CX2X3)−で表される構造単位を有する樹脂であれば特に制限はない(式中、X1、X2、及びX3はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1から3のパーフルオロアルキル基を示す。)。
第2のポリマー層で用いられるフッ素樹脂は、第1のポリマー層のバインダーポリマーBとして用いることができるフッ素樹脂と同様の樹脂が挙げられ、具体例、及び、好ましい例も同様である。
第2のポリマー層は、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーを含むことが好ましい。
紫外線吸収性部分構造を有するポリマーとしては、上記の第1のポリマー層における紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAで例示したものと同じものが挙げられる。
第2のポリマー層が紫外線吸収性部分構造を有するポリマーを含み、第1のポリマー層上に配置される場合、第2のポリマー層に含まれる紫外線吸収性部分構造を有するポリマーと第1のポリマー層に含まれる紫外線吸収性部分構造を有するポリマーとは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
第2のポリマー層が、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーを含むことで、太陽電池用透明シートの耐光性がより向上する。
第2のポリマー層は、滑剤の少なくとも一種を含むことが好ましい。
滑剤を含むことで、フッ素樹脂を用いた場合に生じやすい滑り性の低下(すなわち動摩擦係数の上昇)が抑えられるため、引っ掻きや擦過、小石などの衝突などの外力に対する耐傷性が飛躍的に向上する。また、フッ素樹脂を用いた場合に生じやすい塗布液の面状ハジキを改善することができ、面状が良好なフッ素樹脂を含む第2のポリマー層を形成することができる。
上記範囲の中では、動摩擦係数低減効果と塗布適性の観点から、1.0mg/m2〜1150mg/m2の範囲が好ましく、5.0mg/m2〜100mg/m2の範囲がより好ましい。
具体的には、合成ワックス系の滑剤として、例えば、三井化学(株)製のケミパール(登録商標)シリーズ(例えば、ケミパール(登録商標)W700、同W900,同W950等)、中京油脂(株)製のポリロンP−502、ハイミクロンL−271,ハイドリンL−536などが挙げられる。
天然ワックス系の滑剤として、例えば、中京油脂(株)製のハイドリンL−703−35、セロゾール524、セロゾールR−586などが挙げられる。
界面活性剤系の滑剤として、例えば、日光ケミカルズ(株)製のNIKKOL(登録商標)シリーズ(例えば、NIKKOL(登録商標) SCS等)、花王(株)製のエマール(登録商標)シリーズ(例えば、エマール(登録商標)40など)が挙げられる。
第2のポリマー層には、必要に応じて、シランカップリング剤、架橋剤、界面活性剤等を添加してもよい。
含有量を0.3質量%以上とすることで、面状改良効果に優れ、1.0質量%以下とすることで、塗布液を用いて層を形成する場合、塗布液の凝集を抑制できる。
第2のポリマー層の形成方法は、特に制限されない。第2のポリマー層の形成方法としては、例えば、フィラー及びバインダーポリマー等を含む塗布液を、第1のポリマー層の上に塗布して乾燥させる方法が挙げられる。
本発明の太陽電池用透明シートは、第2のポリマー層が、フィラー及びバインダーポリマーを含む第2のポリマー層形成用水系組成物を塗付されて形成される塗布層であることが好ましい。
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。
フィラーを水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布して第2のポリマー層を形成する場合、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。
第2のポリマー層の上(第1のポリマー層が積層された面とは反対の面)にさらに別の層を積層してもよいが、太陽電池用透明シートの耐傷性の向上、光透過性、軽量化、薄型化、低コスト化などの観点から、第2のポリマー層が太陽電池用透明シートの最外層であることが好ましい。
本発明の太陽電池用透明シートは、基材フィルムの第1のポリマー層が配置された面とは反対の面に、既述の紫外線吸収性部分構造を有するポリマーA及び下記のバインダーポリマーCを含む第3のポリマー層を有することが好ましい。
第3のポリマー層が、紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAを含むことで、太陽電池モジュールとした場合の太陽電池セル側から入射する紫外線を吸収することができ、太陽電池用透明シートの基材フィルムの劣化を抑制できる。すなわち、第3のポリマー層は、太陽電池セル側から入射する紫外線に対する紫外線吸収層として機能する。
中でも、バインダーポリマーCは、太陽電池モジュールに適用した場合における封止材との密着性の観点から、アクリル樹脂が好ましく、スチレン骨格を含むアクリル樹脂がより好ましい。
なお、太陽電池用透明シートが、第1のポリマー層と第3のポリマーとを有する場合、各層に含まれる紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、バインダーポリマーB及びバインダーポリマーCは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
太陽電池用透明シートが、第1のポリマー層と第3のポリマーとを有する場合、第1のポリマー層が紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAとして紫外線吸収性アクリル樹脂、及びバインダーポリマーBとしてアクリル樹脂を含み、第3のポリマー層が紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAとして紫外線吸収性アクリル樹脂、及びバインダーポリマーCとしてアクリル樹脂を含むことが好ましい。
特に、架橋剤としてオキサゾリン基を有する架橋剤(オキサゾリン系架橋剤)を用いる場合、架橋触媒を使用することが好ましい。
オニウム化合物としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ニトロニウム塩、ニトロソニウム塩、ジアゾニウム塩等が好適に挙げられる。
これら架橋触媒としては、第1のポリマー層において挙げた化合物が同様に使用され、好ましい例も同様である。
また、第3のポリマー層の厚みは、0.5μm以上が好ましく、0.7μm以上がより好ましい。また、第3のポリマー層の厚みは、7.0μm以下であることが好ましい。
第3のポリマー層の形成方法としては、例えば、塗布による方法が挙げられる。塗布による方法は、簡便でかつ均一性の高い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方法を利用することができる。
第3のポリマー層を形成するために用いる組成物を塗布した後には、塗膜を乾燥させる工程を設けることが好ましい。乾燥工程は、塗膜に乾燥風を供給する工程である。乾燥風の平均風速は、5m/秒〜30m/秒であることが好ましく、7m/秒〜25m/秒であることがより好ましく、9m/秒〜20m/秒以下であることがさらに好ましい。
本発明の太陽電池用透明シートは、第3のポリマー層上に、さらに、第4のポリマー層を設けることが好ましい。
第4のポリマー層は、本発明の太陽電池用透明シートが適用された場合、太陽電池モジュールの封止材と直接接する層、即ち、太陽電池モジュールの封止材に対する易接着層として機能する層である。
第4のポリマー層は少なくとも樹脂成分を含み、所望により種々の添加剤を含み得る。
また、アクリル樹脂は、シロキサン含有アクリル樹脂を用いることもできる。シロキサン含有アクリル樹脂は、上市されている市販品を用いてもよく、市販品としては、セラネート(登録商標)WSA1060、同WSA1070(ともにDIC(株)製)、及びH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)などが挙げられる。
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)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)等が好ましい。ポリエステル樹脂としては上市されている市販品を用いてもよく、例えば、バイロナール(登録商標)MD−1245(東洋紡(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましく、例えば、スーパーフレックス(登録商標)460(第一工業製薬(株)製)を好ましく用いることができる。
すなわち、本発明の太陽電池用透明シートは、太陽電池モジュールの封止材と接する側の最外層にアクリル樹脂とポリオレフィン樹脂を含むことが好ましい。
アクリル樹脂とポリオレフィン樹脂の組合せで用いる場合、第4のポリマー層中のポリオレフィン樹脂とアクリル樹脂の合計に対するアクリル樹脂の含有量は、3質量%〜50質量%であることが好ましく、5質量%〜40質量%であることがより好ましく、7質量%〜25質量%であることが特に好ましい。
特に、架橋剤としてオキサゾリン基を有する架橋剤(オキサゾリン系架橋剤)を用いる場合、架橋触媒を使用することが好ましい。
オニウム化合物としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ニトロニウム塩、ニトロソニウム塩、ジアゾニウム塩等が好適に挙げられる。
これら架橋触媒としては、第1のポリマー層の項において挙げた化合物が同様に使用され、好ましい例も同様である。
架橋触媒の添加量は、架橋剤に対して、0.1質量%以上15質量%以下の範囲が好ましく、0.5質量%以上12質量%以下の範囲がより好ましく、1質量%以上10質量%以下の範囲が特に好ましく、2質量%以上7質量%以下がより特に好ましい。架橋剤に対する架橋触媒の添加量が0.1質量%以上であることは、架橋触媒を積極的に含有していることを意味し、架橋触媒の含有により樹脂成分と架橋剤の間の架橋反応がより良好に進行し、より優れた耐溶剤性が得られる。また、架橋触媒の含有量が15質量%以下であることで、溶解性、塗布液のろ過性、第4のポリマー層と隣接する層との密着性向上の点で有利である。
添加剤としては、帯電防止剤、防腐剤などが挙げられる。
帯電防止剤としては、ノニオン系界面活性剤等の界面活性剤、有機系導電性材料などが挙げられる。
第4のポリマー層が含みうる帯電防止剤に用いられる界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤などが好ましく、なかでもノニオン系界面活性剤が好ましく、エチレングリコール鎖(ポリオキシエチレン鎖;−(CH2−CH2−O)n−)を有し且つ炭素−炭素三重結合(アルキン結合)を有さないノニオン系界面活性剤が好ましく挙げられる。さらに、エチレングリコール鎖が7〜30であるものが特に好ましい。
より具体的には、ヘキサエチレングリコールモノドデシルエーテル、3,6,9,12,15−ペンタオキサヘキサデカン−1−オール、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンメチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンメチルナフチルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されない。
帯電防止剤として界面活性剤を用いる場合の含有量は、固形分重量で2.5質量%〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは5.0質量%〜35質量%であり、さらに好ましくは10質量%〜30質量%である。
この含有量の範囲において、部分放電電圧の低下が抑制され、且つ、太陽電池素子を封止する封止材に対する封止材(例えば、EVA:エチレン−ビニルアセテート共重合体)との密着性が良好に維持される。
太陽電池用透明シートは、基材フィルムと第1のポリマー層との間、及び基材フィルムと第3のポリマー層との間の少なくとも一方に下塗り層を有していてもよい。
下塗り層を有することで、基材フィルムと第1のポリマー層、及び基材フィルムと第3のポリマー層との層間の密着性がより向上する。
下塗り層は、上記の塗布法により形成されてもよく、下記のインラインコート法により形成されてもよい。
下塗り層は、第1方向に延伸された基材フィルムの一方の面に、下塗り層形成用組成物を塗布し、下塗り層形成用組成物が塗布された基材フィルムを、フィルム表面に沿って第1方向と直交する第2方向に延伸することで形成される。すなわち、本発明における下塗り層は、いわゆるインラインコート法により形成され、途中でフィルムを巻き取ってから別途塗布を行うオフラインコート法と区別される。
下塗り層がインラインコート法により形成されることで、基材フィルムと第1のポリマー層、及び基材フィルムと第3のポリマー層との層間の密着性が良好となり、また、生産性の点で有利である。
下塗り層は、下記の樹脂成分を適切な溶媒に溶解させた溶液又は樹脂成分を分散媒に分散させた分散体を下塗り層形成用組成物として第1方向の延伸された基材フィルムに塗布し、フィルム表面に沿って第1方向と直交する第2方向に延伸することで形成されることが好ましい。下塗り層形成用組成物には、樹脂成分及び溶媒或いは分散媒に加え、必要に応じて、その他の添加剤が含まれていてもよい。下塗り層形成用組成物は、環境への配慮から水に分散している水性分散体を使用するのが好ましい。
本発明における下塗り層に含まれる樹脂成分は、特に限定されない。下塗り層に含まれる樹脂成分として、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーンなどが挙げられる。
本発明における下塗り層は、アクリル樹脂を含み、下塗り層に含まれる樹脂成分中に占めるアクリル樹脂の含有比率が50質量%以上であることがより好ましい。
樹脂成分の50質量%以上がアクリル樹脂であると、下塗り層の弾性率を0.7GPa以上に調整しやすく、透明シートとした場合の凝集破壊耐性がより向上する。
アクリル樹脂としては上市されている市販品を用いてもよく、例えば、AS−563A(ダイセルファインケム(株)製)、ジュリマー(登録商標)ET−410、同SEK−301(ともに日本純薬工業(株)製)などが挙げられる。
また、アクリル樹脂は、シロキサン含有アクリル樹脂を用いることもできる。シロキサン含有アクリル樹脂は、上市されている市販品を用いてもよく、市販品としては、セラネート(登録商標)WSA1060、同WSA1070(ともにDIC(株)製)、及びH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては上市されている市販品を用いてもよく、例えば、バイロナール(登録商標)MD−1245(東洋紡(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましく、例えば、スーパーフレックス(登録商標)460(第一工業製薬(株)製)を好ましく用いることができる。
また、特開2014−76632号公報の段落〔0022〕〜〔0034〕に記載の酸変性ポリオレフィンも好ましく用いることができる。
その他の添加剤としては、下塗り層に付与する機能に応じて、例えば、膜強度向上のための架橋剤、塗膜の均一性を向上するための界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤などが挙げられる。
下塗り層形成用組成物が架橋剤を含有することで、下塗り層形成用組成物に含まれる樹脂成分中に架橋構造が形成され、接着性及び強度がより向上した層が形成される。
ここで不揮発性水性化助剤とは、樹脂の分散や安定化に寄与する不揮発性の化合物のことを意味する。不揮発性水性化助剤としては、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系(非イオン性)界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、反応性界面活性剤、水溶性高分子などが挙げられ、一般に乳化重合に用いられるもののほか、乳化剤類も含まれ、特に、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
上記のフッ素系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤は、非イオン性のため、基材フィルムとしてポリエステルフィルムを用いた場合、ポリエステルの分解の触媒にならないため、耐候性に優れる。界面活性剤の添加量は、水性分散体に対して、1ppm〜100ppmであることが好ましく、より好ましくは、5ppm〜70ppmであり、特に好ましくは、10ppm〜50ppmである。
(ガスバリア層)
基材フィルムの第3のポリマー層とは反対側の面には、ガスバリア層を設けてもよい。ガスバリア層は、基材フィルムへの水やガスの浸入を防止する防湿性の機能を与える層である。
ガスバリア層の水蒸気透過量(透湿度)としては、102g/m2・day〜10−6g/m2・dayが好ましく、より好ましくは101g/m2・day〜10−5g/m2・dayであり、さらに好ましくは100g/m2・day〜10−4g/m2・dayである。
本発明の太陽電池用透明シートは、太陽電池用バックシート等に好適に用いることができる。
なお、太陽電池用透明シートは、太陽電池のフロント基板としても用いることができる。
本発明の太陽電池用透明バックシートは、既述の本発明の太陽電池用透明シートを含む。太陽電池用透明バックシートは、太陽電池用透明シートと、さらに他の層を含んでもよい。
太陽電池用透明バックシートは、既述の太陽電池用透明シートを用いるため、耐ブリードアウト性及び耐光性に優れる。
本発明の太陽電池モジュールは、既述の本発明の太陽電池用透明バックシートを含む。
本発明の太陽電池モジュールに含まれる既述の本発明の太陽電池用透明バックシートは耐光性及び耐ブリードアウト性に優れたものであることで、本発明の太陽電池モジュールは、長期間安定的な発電性能を保つことが可能となる。
太陽電池素子としては、光透過性を有する太陽電池素子を用いてもよい。
−ポリエステルの合成−
高純度テレフタル酸(三井化学(株)製)100kgとエチレングリコール(日本触媒(株)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、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。
上記で得られたペレットを、40Paに保たれた真空容器中、220℃の温度で30時間保持して、固相重合を行った。
以上のように固相重合を経た後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを作製した。
その後、未延伸のPETフィルムを、90℃で縦方向(MD:Machine Direction)に3.4倍に延伸した。次いで、MDに延伸された1軸延伸PETフィルムの一方の面に、下記組成の下塗り層形成用組成物(組成物1)を塗布量が5.1ml/m2となるように、MD延伸後、横方向(TD:Transverse Direction)延伸前にインラインコート法にて塗布を行った。
下塗り層形成用組成物が塗布されたPETフィルムをTD延伸し、厚みが0.1μm、弾性率が1.5GPaの下塗り層を形成した。なお、TD延伸は、温度105℃、延伸倍率4.5倍の条件で行った。
下塗り層が形成されたPETフィルムを、膜面190℃で15秒間の熱固定処理を行い、190℃でMD緩和率5%、TD緩和率11%で、MD及びTD方向に熱緩和処理を行い、下塗り層が形成された厚み250μmの2軸延伸PETフィルムを得た。
・アクリル樹脂水分散液 21.9部
〔AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分:28質量%のスチレン骨格を有するラテックス〕
・水溶性オキサゾリン系架橋剤 4.9部
〔エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%〕
・フッ素系界面活性剤 0.1部
・蒸留水 73.1部
・紫外線吸収性部分構造を有するポリマーの水分散液(紫外線吸収性アクリル樹脂、Tinuvin(登録商標)479−DW、BASF社製、固形分40質量%)
7.1部
・バインダーポリマーの水分散液(アクリル樹脂、AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分28質量%のスチレン骨格を有するラテックス)
29.5部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
8.3部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
0.6部
・水
合計で100部となる残量
・ポリオレフィン樹脂水分散液
(アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製、固形分20質量%)
16.4部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
1.7部
・ノニオン系界面活性剤(EMALEX(登録商標)110、日本エマルジョン(株)製、固形分10質量%)
9.3部
・水
合計で100部となる残量
・紫外線吸収性部分構造を有するポリマーの水分散液(紫外線吸収性アクリル樹脂、Tinuvin(登録商標)479−DW、BASF社製、固形分40質量%)
7.2部
・バインダーポリマーの水分散液(シロキサン含有アクリル樹脂、セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製、固形分:38質量%)
45.8部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
14.1部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
1.5部
・フッ素系界面活性剤(固形分2質量%)
1.1部
・水
合計で100部となる残量
得られた第1のポリマー層形成用組成物を、基材フィルムの裏面(第3のポリマー層非形成面)上に固形分の塗布量が4.7g/m2となるよう塗布して170℃で2分間乾燥して、厚み7.0μmの第1のポリマー層を形成した。
・フッ素樹脂(オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック(株)製、固形分:36質量%)
20.7部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
6.0部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
0.6部
・コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)UP、日産化学工業(株)製、固形分2質量%)
2.4部
・シランカップリング剤(TSL8340、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル社製、固形分2質量%)
2.4部
・滑剤(ポリエチレンワックス、ケミパール(登録商標)W900、三井化学(株)製、固形分:5質量%)
12.4部
・ノニオン系界面活性剤(ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業(株)製、固形分5質量%)
0.7部
・水
合計で100部となる残量
実施例1と同様の方法で、第1のポリマー層形成用組成物、及び乾燥後の膜厚を、それぞれ表1に示すように変更した以外は、同様にして、実施例2〜実施例7、及び比較例1〜比較例4の太陽電池用透明シートを作製した。
なお、実施例2では1−F、実施例3では1−G、実施例4では1−H、実施例5では1−I、実施例6では1−J、実施例7では1−K、比較例1では1−B、比較例2では1−C、比較例3では1−D、比較例4では1−Eを用いた。
・Tinuvin(登録商標)479−DW:トリアジン骨格を有する部分構造を有するポリマー(紫外線吸収性アクリル樹脂)の水分散液、BASF社製、固形分40質量%
・ニューコート(登録商標)UVA−204W:ベンゾトリアゾール骨格を有する部分構造を有するポリマー(紫外線吸収性アクリル樹脂)の水分散液、新中村化学工業(株)製、固形分20質量%
・Tinuvin(登録商標)479:トリアジン骨格に由来する紫外線吸収剤、BASF社製
・BT−120:ベンゾトリアゾール、城北化学工業(株)製
・セラネート(登録商標)WSA1070:シロキサン含有アクリル樹脂、DIC(株)製、固形分38質量%
・サイマック(登録商標)GS−30:シロキサン含有アクリル樹脂、東亞合成(株)製、固形分20質量%
・AS−563A:アクリル樹脂、ダイセルファインケム(株)製、固形分28質量%
・アローベース(登録商標)SE−1013N:ポリオレフィン樹脂、ユニチカ(株)製、固形分20質量%
・エポクロス(登録商標)WS−700:水溶性オキサゾリン系架橋剤、日本触媒(株)製、固形分25質量%
エポクロス(登録商標)RPS−1005:オキサゾリン系架橋剤、日本触媒(株)製、固形分100質量%
実施例1の太陽電池用透明シートの作製方法において、第2のポリマー層を形成しなかった以外は、同様にして、実施例8の太陽電池用透明シートを作製した。
実施例1と同様の方法で、第2のポリマー層形成用組成物(2−A)を下記の第2のポリマー層形成用組成物(2−B)に変更した以外は、同様にして、実施例9の太陽電池用透明シートを作製した。
・フッ素樹脂(オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック(株)製、固形分:36質量%)
20.7部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
6.0部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
0.6部
・滑剤(ポリエチレンワックス、ケミパール(登録商標)W900、三井化学(株)製、固形分:5質量%)
12.4部
・ノニオン系界面活性剤(ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業(株)製、固形分5質量%)
0.7部
・水
合計で100部となる残量
実施例1と同様の方法で、第3のポリマー層形成用組成物(3−A)を下記の第3のポリマー層形成用組成物(3−B)に変更し、乾燥後の膜厚が1.9μmとなるように塗工した以外は、同様にして、実施例10の太陽電池用透明シートを作製した。
・バインダーポリマーの水分散液(アクリル樹脂、AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分28質量%のスチレン骨格を有するラテックス)
29.5部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
8.3部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
0.6部
・水
合計で100部となる残量
実施例1の太陽電池用透明シートの作製方法において、第4のポリマー層を形成しなかった以外は、同様にして、実施例11の太陽電池用透明シートを作製した。
実施例1と同様の方法で、第1のポリマー層形成用組成物(1−A)を表1に示す(1−H)に変更し、第2のポリマー層形成用組成物(2−A)を下記の第2のポリマー層形成用組成物(2−C)に変更した以外は、同様にして、実施例12の太陽電池用透明シートを作製した。
・紫外線吸収性部分構造を有するポリマーの水分散液(紫外線吸収性アクリル樹脂、Tinuvin(登録商標)479−DW、BASF社製、固形分40質量%)
3.6部
・フッ素樹脂(オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック(株)製、固形分:36質量%)
20.7部
・水溶性オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
6.0部
・架橋触媒(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
0.6部
・滑剤(ポリエチレンワックス、ケミパール(登録商標)W900、三井化学(株)製、固形分:5質量%)
12.4部
・ノニオン系界面活性剤(ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業(株)製、固形分5質量%)
0.7部
・水
合計で100部となる残量
厚さ3.2mmの強化ガラス(透明性の基材)と、EVAシート(封止材)(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、結晶系太陽電池セル(太陽電池素子)と、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、上記で得られた各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートのいずれか1つとを、この順に重ね合わせ、真空ラミネータ(日清紡メカトロニクス(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、各部材とEVAシートとを接着させた。以上のようにして太陽電池モジュールを作製した。
作製した太陽電池モジュールの色度(La*b*)を(コニカミノルタ製 CM-700d)により測定した。
超エネルギー照射試験機(スガ試験機(株)製)を用いて100mW/cm2の紫外光を100時間、又は200時間、上記で作製した太陽電池モジュールの強化ガラス側又は太陽電池用透明シート側から照射した。
その後、紫外光照射後の太陽電池モジュールの色度(La*b*)を測定して、紫外光照射前後の太陽電池モジュールの色差Δb*を求めた。下記の評価基準に従い、各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートの耐光性を評価した。なお、Δb*の値が大きいほど、紫外光による変色が大きく、透明シートとしての耐光性は低い。
5:Δb*が、2以下である。
4:Δb*が、2を超え5以下である。
3:Δb*が、5を超え10以下である。
2:Δb*が、10を超え20以下である。
1:Δb*が、20を超える。
上記で得られた各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートを、25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した。この後、各透明シートの第2のポリマー層が設けられている側の表面を、先端が0.1mmφのサファイア針で1cm/秒の速度で引っ掻く操作を行なった。この時、荷重を0gから100gまで連続的に変化させた。引っ掻いた後の透明シートの第2のポリマー層表面を光学顕微鏡で観察し、傷がみられる最低の荷重を求めた。下記の基準に従い、各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートの耐傷性を評価した。なお、傷がみられる最低の荷重が大きいほど耐傷性が良好であることを示す。
5:第2のポリマー層の表面に傷がみられる最低の荷重が30g以上である。
4:第2のポリマー層の表面に傷がみられる最低の荷重が25g以上30g未満である。
3:第2のポリマー層の表面に傷がみられる最低の荷重が20g以上25g未満である。
2:第2のポリマー層の表面に傷がみられる最低の荷重が15g以上20g未満である。
1:第2のポリマー層の表面に傷がみられる最低の荷重が15g未満である。
上記で得られた各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートを、ヘイズメーター(スガ試験機株式会社製のHZ−1)を用いてヘイズ値を測定し、初期ヘイズ値とした。
各透明シートを、120℃、dry(10%RH以下)の雰囲気に50時間放置した。
50時間放置後の各透明シートのヘイズ値を測定して、試験後のヘイズ値とした。
初期ヘイズ値から試験後のヘイズ値を減算し、Δヘイズ値を求めた。下記の基準に従い、各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートの耐ブリードアウト性を評価した。なお、Δヘイズ値が高いほど、透明シートとしての耐ブリードアウト性は低い。
5:Δヘイズ値が、15%以下である。
4:Δヘイズ値が、15%を超え20%以下である。
3:Δヘイズ値が、20%を超え25%以下である。
2:Δヘイズ値が、25%を超え30%以下である。
1:Δヘイズ値が、30%を超える。
上記で得られた各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートを20mm巾×150mmにカットして、サンプル片を2枚準備した。この2枚のサンプル片を、互いに第4のポリマー層側(第4のポリマー層が設けられていない透明シートは第3のポリマー層側)が内側になるように配置し、この間に20mm巾×100mm長にカットしたエチレン−ビニルアセテート共重合体(EVA)シート(三井化学ファブロ(株)製のEVAシート:SC50B)を挟み、積層体とした。積層体を、真空ラミネータ(日清紡(株)製の真空ラミネート機)によりホットプレスすることで、各透明シートとEVAとを接着させた。このときの接着条件は、以下の通りとした。
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間、チャンバー内を真空引きした後、積層体を2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンを用いて150℃で30分間、本接着処理を施した。このようにして、互いに接着した2枚のサンプル片の一端から20mmの部分はEVAと未接着で、残りの100mmの部分にEVAシートが接着された接着評価用試料を得た。
得られた接着評価用試料のEVA未接着部分を、テンシロン(ORIENTEC製 RTC−1210A)にて上下クリップに挟み、剥離角度180°、引っ張り速度300mm/分で引っ張り試験を行ない、接着力を測定した。
測定された接着力をもとに下記の評価基準に従って、各実施例及び比較例の太陽電池用透明シートのEVA接着性を評価した。
<評価基準>
3:接着力が40N/10mm以上であり、密着性が非常に良好であった。
2:接着力が15N/10mm以上40N/10mm未満であり、密着性が良好であった。
1:接着力が15N/10mm未満であり、密着不良が顕著であった。
また、実施例1及び実施例2の比較より、紫外線吸収性能を有する骨格としてトリアジン骨格を有する紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAを含む実施例1の太陽電池用透明シートは、耐光性に優れることがわかる。
また、実施例1、実施例4〜実施例7の比較より、バインダーポリマーBの含有量に対する紫外線吸収性部分構造を有するポリマーAの含有量の比が0.05〜0.60であるとより高いレベルで耐光性及び耐ブリードアウト性を両立でき、0.10〜0.40であるとさらに高いレベルで耐光性及び耐ブリードアウト性を両立できることがわかる。
Claims (10)
- ポリエステルである基材フィルムと、
紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーA、及びバインダーポリマーBを含み、前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーA及び前記バインダーポリマーBが、同種の構造単位を有する、前記基材フィルムの一方の面上に配置された第1のポリマー層と、
を有し、
前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAの含有量が、前記第1のポリマー層の全固形分に対し10質量%〜25質量%である太陽電池用透明シート。 - 前記バインダーポリマーBの含有量に対する前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAの含有量の比が、質量基準で0.05〜0.60である請求項1に記載の太陽電池用透明シート。
- 前記第1のポリマー層は、厚みが1μm〜15μmである請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用透明シート。
- 前記第1のポリマー層上に、さらに、フィラーを含む第2のポリマー層を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池用透明シート。
- 前記バインダーポリマーBの含有量に対する前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAの含有量の比が、質量基準で0.10〜0.40である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池用透明シート。
- 前記基材フィルムの第1のポリマー層が配置された面とは反対側の面に、前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーA、及びバインダーポリマーCを含む第3のポリマー層を有する請求項1〜請求項5のいずれか1項の記載の太陽電池用透明シート。
- 前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAを含む少なくとも1つのポリマー層が、前記紫外線吸収性部分構造がトリアジン骨格を有するポリマーAとして紫外線吸収性アクリル樹脂を含み、前記バインダーポリマーとしてアクリル樹脂を含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池用透明シート。
- 前記バインダーポリマーBがシロキサン含有アクリル樹脂である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池用透明シート。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の太陽電池用透明シートを含む太陽電池用透明バックシート。
- 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素子構造部分と、前記素子構造部分の一方の面に配置された太陽光が入射する透明性の基板と、前記素子構造部分の他方の面に配置された請求項9に記載の太陽電池用透明バックシートと、を備えた太陽電池モジュール。
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