JP6927391B2 - 太陽電池モジュール用裏面保護シート - Google Patents
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Description
本発明の裏面保護シートは、最外層に配置され、750nm以上1500nm以下の近赤外線を反射する反射層61と、暗色系の有機顔料を含有する黒色接着層60と、が配置されている太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、反射層61の反対側であって黒色接着層60の内層に、マイグレーション防止層63を設けた太陽電池モジュール用裏面保護シートである。マイグレーション防止層63は、反射層61の反対側であって黒色接着層60の内層に配置されていれば黒色接着層60と密着していてもよいし、密着せずに黒色接着層60と離れて積層されていてもよい。黒色接着層60とマイグレーション防止層63が密着していれば、黒色接着層60に含まれる暗色系の有機顔料が黒色接着層60より内層にマイグレーションされることがなくなるためより良好である。次に、本発明の裏面保護シートの実施形態である第1実施形態及び第2実施形態について説明する。
マイグレーション防止層63は、黒色接着層に含まれる暗色系の有機顔料のマイグレーションを防止する目的で導入するものであるため、黒色接着層60と背面封止材層5の間に設けられていれば、特に位置は限定されない。暗色系の有機顔料のマイグレーションを防止し、封止材層への有機顔料による変色を抑えることで、長期による使用によって太陽電池モジュールの意匠性や発電効率が低下することなく優れたものとすることができる。
黒色接着層60は、反射層61とマイグレーション防止層63等の他の層とを積層するために設けられる接着層である。本発明の裏面保護シートにおいて黒色接着層60の配置はこれに限定されるものではないが、黒色接着層60はマイグレーションを防止するために、透明密着層62のようなオレフィン系樹脂を黒色接着層60を介して直接積層することはできない。しかし、オレフィン系樹脂が隣接配置されない位置であれば任意の位置に配置することができる。
主剤成分は、ポリウレタンジオールと脂肪族ポリカーボネートジオールとの混合物を含む、ポリウレタン/ポリカーボネートジオール系が好ましい。主剤を構成するポリウレタンジオール及び脂肪族ポリカーボネートジオールは、ともに水酸基を有するポリオールであり、イソシアネート基を有する硬化剤と反応して、接着層を構成するものである。本発明においては、主剤を特定のポリウレタンジオールと脂肪族ポリカーボネートジオールを所定量配合した混合物とすることによって、接着層の接着性及び耐候性を向上させている。
黒色接着剤の硬化剤は、ポリイソシアネート化合物を主成分とするものである。ポリイソシアネート化合物は、1分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物であり、このイソシアネート基が上記主剤のポリウレタンジオール化合物中の水酸基と反応することにより、ポリウレタンジオール化合物を架橋する。このようなポリイソシアネート化合物としては、上記主剤のポリウレタンジオール化合物を架橋することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」)、イソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート(以下、「ヌレート変性IPDI」)等を例示することができる。これらのポリイソシアネート化合物の中でも、HDIとヌレート変性IPDIとを組み合わせた混合物が水酸基に対する反応性を向上させる観点より好ましい。なお、硬化剤をHDIとヌレート変性IPDIとの混合物とする場合、HDIとヌレート変性IPDIは、70:30〜50:50(質量比)の範囲で使用することが好ましい。
接着剤成分は、主剤と硬化剤を主成分とするものであるが、主剤と硬化剤の配合比率は、(ポリイソシアネート化合物由来のイソシアネート基)/(ポリウレタンジオール化合物由来の水酸基)の比が1.0以上3.5以下の範囲であることが好ましく、更に、1.2以上3.0以下の範囲にあることが好ましい。主剤成分のポリウレタンジオール化合物と硬化剤成分のポリイソシアネート化合物との配合比率が上記範囲にあることにより、各基材を強固に接合することができる接着剤を得ることができるため好ましい。
意匠性を備えるために接着剤を黒色とするための着色材料としては暗色系の有機顔料を用いる。合成樹脂の着色用途としては、一般的には黒色の顔料として、カーボンブラック等の無機系顔料が広く用いられているが、本発明では、これを暗色系の有機顔料とすることにより、黒色接着層60を近赤外線を透過する層とすることができる。接着剤に添加する暗色系の有機顔料の具体例としては、オキサジン系、ベンズイミダゾロン系、ピロール系、キナクリドン系、アゾ系、ペリレン系、ジオキサン系、イソインドリノン系、インダスレン系、キノフタロン系、ペリノン系、フタロシアニン系等が挙げられる。耐UV接着性の観点から、特にオキサジン系の有機顔料を好ましく用いることができる。又、暗色系の有機顔料を添加することにより上記のポリウレタン/ポリカーボネートジオール系の接着剤は、熱耐久性や耐UV特性等の接着耐久性が向上する。この接着耐久性向上の観点からも、オキサジン系の有機顔料を特に好ましく用いることができる。なお、オキサジン系の有機顔料は他の有機顔料と比較してマイグレーションの発生が起こり易い有機顔料である。
上記の他、必要に応じてシランカップリング剤、粘着付与剤、安定化剤、充填剤、可塑剤、軟化点向上剤、触媒等を添加剤として混合することができる。シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシラン、メチルトリエトキシシラン等のシランモノマー、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン、3−メタクリロキシプロピルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメトキシシラン等のメタクリルシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシランを挙げることができる。粘着付与剤としては、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂等が挙げられる。安定化剤としては、酸化防止剤、紫外線防止剤等が挙げられる。充填剤としては、無機フィラー等が挙げられる。
上記の黒色接着剤組成物として、良好な塗布性及びハンドリング適正を得るために、溶剤成分を添加することが好ましい。このような溶剤成分としては、上記酢酸エチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステルを挙げることができるがこれに限定されない。なお、既に述べたように上記接着剤は、主剤と硬化剤の2液剤として構成されるが、主剤で使用される溶剤成分と硬化剤で使用される溶剤成分はそれぞれ独立に選択され、同一でも異なっていてもよい。
以上説明した黒色接着組成物を反射層61及び/又は透明密着層62上に塗布又は積層して乾燥硬化することにより黒色接着層60を形成することができる。塗布の方法としては、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法、その他等のコート法、或いは、印刷法等によって塗布することができる。塗布量は2g/m2以上15g/m2以下とし、黒色接着層60の厚さは、2.0μm以上15.0μm以下の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、太陽電池モジュール用シート積層部材に必要な接着強度等に応じて適宜変更すればよく、又、この範囲であることにより、近赤外線を十分に透過することできる。
反射層61は、白色顔料を含む樹脂シート又は白色顔料を含むコート層(塗布膜や印刷膜)を形成した樹脂シートからなり、近赤外線を反射する白色樹脂層である。反射層61は黒色接着層60を透過してきた近赤外線を反射することにより、太陽電池モジュール1の発電効率向上に寄与する。なお、本明細書では、樹脂をシート状に加工したものの名称として樹脂シートという用語を使用するが、この用語は、樹脂フィルムも含む概念として使用される。
透明密着層62は、エチレン−酢酸ビニルアルコール共重合体樹脂(EVA樹脂)、又はポリエチレン等のポリオレフィンを使用した背面封止材層5と、裏面保護シート6との接着性を向上させる機能を有する。又、透明密着層62には、反射層61で反射された近赤外線を透過するものであること、又、意匠性の要請より透明若しくは半透明であることが求められる。このような観点から透明密着層62には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂のなかでも、背面封止材層との密着性の観点からポリエチレン樹脂を、特に好ましく用いることができる。なお、本明細書において「全光線を透過」とは、全光線透過率が80%以上であることを意味する。
本発明の裏面保護シート6には、本発明の効果を害さない範囲で、その他の層を設けてもよい。例えば、上記の反射層61の更に外側にフッ素系樹脂やポリエチレンテレフタレート(PET)等からなる耐候層(図示せず)を更に設けてもよい。この場合は意匠性向上のために耐候層を黒色としてもよい。或いは、例えば裏面保護シート6の強度を増すための他の透明な補強層(図示せず)を設けてもよい。裏面保護シートにその他の層を設ける場合には、各層を接着するための接着層が複数の位置に形成される場合がある。このとき透明密着層62と黒色接着層60の間に配置される各層が透明であれば、複数の接着層のうち、反射層61よりも透明密着層側にある任意の接着層を黒色接着層60とすることにより、外観を黒色としつつ、十分な耐候性及び耐久性を備え、太陽電池モジュールの発電効率の向上に充分に寄与しうる裏面保護シートとすることができる。このような裏面保護シートも本発明の範囲である。
裏面保護シート6は、反射層61とマイグレーション防止層63とを黒色接着層60介して、更に、マイグレーション防止層63と透明密着層62とを接着剤層64を介して、従来公知のドライラミネート加工により製造することができる。なお、その他の層を設けることにより、接着層が複数の層となる場合にも、同様の方法で各層を密着させて積層することができる。
(主剤)
窒素雰囲気下、攪拌機、窒素導入管を備えたフラスコに、エチレングリコール(32.3質量部)、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(270.8質量部)、1、6−ヘキサンジオール(122.9質量部)、アジピン酸(228.1質量部)、イソフタル酸(664質量部)を加え、180℃から220℃にて窒素にてバブリングさせ、酸価2mgKOH/gまで反応させ、酢酸エチル(860質量部)を加え、ポリエステルジオールHの50%溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、32mgKOH/gであり、数平均分子量は約3500であった。
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDIアダクト:2官能)とイソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート(ヌレート変性IPDI)の混合物を使用した。上記アダクト変性HDI及びヌレート変性IPDIの混合比(HDIアダクト)/(ヌレート変性IPDI)を6:4(質量比)とした。
有機顔料:ジオキサジン化合物
溶剤:酢酸エチル
上記主剤(固形分率50質量%)、上記硬化剤(固形分率10質量%)、上記有機顔料(固形分率20質量%)を、上記溶剤に溶解させて、固形分塗布量2〜15g/m2(硬化後膜厚2〜15μm)となるように調整して製造し、塗布、乾燥、硬化した。
図2に示す積層構成、すなわち、モジュールにおける露出側から、反射層61/黒色接着層60/マイグレーション防止層63/接着剤層64/透明密着層62、の構成でドライラミネート法により、実施例の裏面保護シートを作成した。又、比較例はマイグレーション防止層63を用いず、反射層61/黒色接着層60/透明密着層62、の構成とした。
接着剤は、グラビアコートし(塗布量は7g/m2)し、厚み3μm(乾燥状態)の接着剤層を形成し、表1に示す樹脂シートを積層し、45〜55℃、168時間のエージング処理をして加熱硬化させることにより行った。
反射層61:反射層:白色PET188μm
黒色接着層60:上記組成の乾燥膜厚で3μm
マイグレーション防止層63:シリカ蒸着PET(商品名:テックバリアLX、三菱樹脂社製)12μm、PETフィルム(ダイヤホイル、三菱樹脂製)12μm、PETフィルム(S−10、東レ製)50μm、188μm、250μm
なお、マイグレーション防止層の各水蒸気透過度の値は、JIS K 7129に準拠して測定した温度40℃、相対湿度90%、3日間調湿後の測定値を用いた。
接着剤層64:上記黒色接着層60から有機顔料を除いた組成であり、乾燥膜厚で3μm
透明密着層62:ポリエチレン60μm
背面封止材として以下を用い、上記の裏面保護シートの透明密着層側に真空ラミネートにより作成した(真空ラミネート条件:温度150℃、真空時間5分間、プレス時間9分間)。
EVA:450μm、商品名:MLCE−62−T、シーアイ化成社製
PE(ポリエチレン系フィルム):450μm
上記サンプルを170℃14時間保管し、保管後の色調を測定した。色調は、JISZ8722に準拠し、D65光源、10°視野角の条件によって、実施例、比較例及び太陽電池素子の各試料の色座標を測定することにより行った。各試料測定には、KONICA MINOLTA分光測色計CM−700dを用いて測定を行った。
2 透明前面基板
3 前面封止材層
4 太陽電池素子
5 背面封止材層
6 裏面保護シート
60 黒色接着層
61 反射層
62 透明密着層
63 マイグレーション防止層
64 接着剤層
Claims (5)
- 太陽電池モジュール用裏面保護シートが非受光面側の最外層に配置されてなる太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池モジュール用裏面保護シートは、
750nm以上1500nm以下の近赤外線を反射する反射層と、
暗色系の有機顔料を含有する黒色接着層と、
マイグレーション防止層と、が少なくともこの順に配置され、
前記有機顔料は、茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料からなる暗色顔料を含んでなり、
前記茶色系顔料がベンズイミダゾロン系顔料、4−[(2,5−ジクロロフェニル)アゾ]−3−ヒドロキシ−N−(2,5−ジメトキシフェニル)−2−ナフタレンカルボキサミド、1−[(4−ニトロフェニル)アゾ]−2−ナフタレノール、ビス[3−ヒドロキシ−4−(フェニルアゾ)−2−ナフタレンカルボン酸]銅塩、C.I.PigmentBrown7、N,N’−ビス(2,4−ジニトロフェニル)−3,3’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、Δ2,2’(1H,1’H)−ビナフト[2,1−b]チオフェン−1,1’−ジオン及びN、N’−(10,15,16,17−テトラヒドロ−5,10,15,17−テトラオキソ−5H−ジナフト[2,3−a:2’3’−i]カルバゾール−4,9−ジイル)ビス(ベンズアミド)からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の茶色系顔料であって、
前記マイグレーション防止層が、JIS K 7129に準拠して測定した温度40℃、相対湿度90%における水蒸気透過度が2.0g/(m2・day)以下であり、
前記裏面保護シートは前記マイグレーション防止層が、前記黒色接着層よりも内層側に配置されることなるように積層されている、
太陽電池モジュール。 - 前記マイグレーション防止層と太陽電池素子の非受光面側に配置される背面封止材層との間に極性の無いオレフィン系のプライマー層が設けられている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記マイグレーション防止層が、無機酸化物蒸着フィルムである請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記反射層が、白色顔料を含む樹脂からなる白色樹脂層である請求項1から3の何れかに記載の太陽電池モジュール。
- 薄膜系太陽電池素子を積層してなる請求項1から4の何れかに記載の太陽電池モジュール。
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