JP7067154B2 - 太陽電池モジュール用の裏面保護シート、及び、建材一体型太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
図1は、本発明の裏面保護シートを用いて構成することができる建材一体型太陽電池モジュール100について、その層構成の一例を模式的に示した断面図である。建材一体型太陽電池モジュール100は、太陽電池モジュール10と、コンクリートブロック等の建材5とが、太陽電池モジュール10の裏面保護シート1を介して一体化積層されている構成である。
図2に示すように、裏面保護シート1は、基材樹脂層11の各面に、第1熱融着樹脂層12と、第2熱融着樹脂層13とが、それぞれ積層されてなる多層構成の樹脂シートである。第1熱融着樹脂層12、及び、第2熱融着樹脂層13は、基材樹脂層11の各面にそれぞれ接着剤(図示せず)によって接合されている。太陽電池モジュール10に一体化された状態においては、第2熱融着樹脂層13が、太陽電池モジュール10の最外層側に露出する層となることが想定されている。又、この場合において、第1熱融着樹脂層12は、背面側の封止材5と密着する面となることが想定されている。
基材樹脂層11は、ポリエステル系の樹脂をベース樹脂とし、裏面保護シート1のコア層として配置される。裏面保護シート1の耐候性及び水蒸気バリア性は、主として、この基材樹脂層11の有する耐候性及び水蒸気バリア性によって担保される。
第1熱融着樹脂層12は、裏面保護シート1を構成する基材樹脂層11における第2熱融着樹脂層13の配置面とは反対側の面の最外層に配置されて、太陽電池モジュール10を構成する非受光面側封止材2Aとの間における密着性を担保する層である。第1熱融着樹脂層12を形成する樹脂の融点は、60℃以上135℃以下、好ましくは、90℃以上120℃以下であればよい。このような融点範囲にかかる要件を満たし、第1熱融着樹脂層12を形成するためのベース樹脂として好ましく用いることができる樹脂として、各種のオレフィン系樹脂が想定されるが、中でも、他の構成部材との接着性や加工適性に優れる低密度ポリエチレン(LDPE)等のポリエチレンを好ましく用いることができる。
第2熱融着樹脂層13は、裏面保護シート1を構成する基材樹脂層11における第1熱融着樹脂層12の配置面とは反対側の面の最外層に配置されて、建材一体型太陽電池モジュール100を構成する建材5との間における密着性を担保する層である。第2熱融着樹脂層13を形成する樹脂の融点は、145℃以上180℃以下、好ましくは、150℃以上160℃以下であればよい。このような融点範囲にかかる要件を満たし、第2熱融着樹脂層13を形成するためのベース樹脂として好ましく用いることができる樹脂として、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、或いは、ランダムポリプロピレン等の各種のポリプロピレン(PP)を挙げることができる。
建材一体型太陽電池モジュール100を構成する建材5は、特定の建材に限定されない。本発明は、各種のコンクリート建材の他、樹脂製、或いは、セラミック製等の各種の建材に広く適用可能である。好ましい実施形態の具体例としては、コンクリートブロックや、コンクリート板等のコンクリート製の建材を挙げることができる。
本発明の建材一体型太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池モジュール10を構成する各部材、詳しくは、裏面保護シート1を含む建材5以外の各部材を、熱ラミネーション処理により一体化して太陽電池モジュール10として一体化する太陽電池モジュール一体化工程と、この工程により一体化された太陽電池モジュール10と、建材5とを、更に別途の熱ラミネーション処理によって、建材一体型太陽電池モジュール100として一体化する建材一体化工程とからなる、2段階の工程を順次行う製造方法である。
太陽電池モジュール一体化工程については、先ず、透明前面基板4、受光面側封止材2B、太陽電池素子3、非受光面側封止材2A、裏面保護シート1を、がこの順に積層された積層体を順次積層する。この際、裏面保護シート1については、第1熱融着樹脂層12を非受光面側封止材2Aに向け、第2熱融着層13が最表面に露出するようにして積層する。
建材一体化工程は、上記の太陽電池モジュール一体化工程において製造した太陽電池モジュール10と、建材5と、を、上記の太陽電池モジュール一体化工程とを熱ラミネーション処理により一体成形体として加熱圧着成形することにより、建材一体型太陽電池モジュール100とすることができる。この熱ラミネーション処理は、一例として、太陽電池モジュール10を構成する裏面保護シート1の第2融着層13と、建材5の建材接着層52の、それぞれの表面に、各層を形成する樹脂の融点以上の熱をバーナー等の外部加熱機器によって加え、両層を溶融させて速やかに圧着後冷却する方法により行うことができる。
(実施例1~6、比較例1~2)
下記の樹脂シート、材料組成物、及び、接着剤を用いて、実施例1~6、及び、比較例1~2の各裏面保護シートを製造した。それぞれの裏面保護シートの基材樹脂層、第1熱融着樹脂層、第2熱融着樹脂層を構成する樹脂シートは下記の通り用意した。そして、各実施例及び比較例毎に選択した基材樹脂層用の樹脂シートの両面に、同じく各例毎に選択した第1熱融着樹脂層及び第2熱融着樹脂層用の樹脂シートを接合した積層体とし、これを上記の実施例及び比較例の各裏面保護シートとした。各層を構成する樹脂シート間の接合は、ウレタン系の接着剤によるドライラミネーションによるものとした。尚、接着剤の塗工量は、いずれの接着剤層においても3.5g/m2とした。
基材樹脂層を構成する樹脂シートとして、厚さ188μmの耐加水分解ポリエチレンテレフタレート(HR-PET)フィルム(AP(帝人デュポンフィルム社製))を用いた。
第1熱融着樹脂層を構成する樹脂シートの材料樹脂として、融点が、それぞれ、100℃、120℃、130℃である、3種類の低密度ポリエチレンを用意し、これらの各材料樹脂を厚さ50μmで押出し成形した樹脂シートを、各実施例及び比較例毎に使い分けて用いた。各実施例及び比較例における、融点のみが異なるこれらの樹脂の使いわけは、表1に記載の通りとした。但し、比較例2においては、第1熱融着樹脂層を構成する樹脂シートとして、下記のポリプロピレン樹脂シートのうち、融点155℃の樹脂を用いて、第1及び第2の両熱融着樹脂層を、いずれも融点155℃の樹脂シートで構成した。
第2熱融着樹脂層を構成する材料樹脂として、融点が、145℃、155℃である2種類のポリプロピレンを用意し、これらの各材料樹脂を厚さ50μmで押出し成形した樹脂シートを、各実施例及び比較例毎に使い分けて用いた。各実施例及び比較例における、融点のみが異なるこれらの樹脂の使いわけは、表1に記載の通りとした。但し、比較例1においては、第2熱融着樹脂層を構成する樹脂シートとして、上記のポリエチレン樹脂シートのうち融点が130℃の樹脂を用いて、第1及び第2の両熱融着樹脂層を、いずれも融点130℃の樹脂シートで構成した。
実施例1の裏面保護シートとの比較で、基材樹脂層に第2熱融着樹脂層が配置されていない点のみが異なり、基材樹脂層の一方の面に第1熱融着樹脂層が接合した2層構成の積層体を、比較例3の裏面保護シートとした。
実施例1~6及び比較例1~2の各裏面保護シートについて、いずれも第1熱融着樹脂層側の面に、下記の封止材シートが接合されるようにして、下記の透明前面基板、封止材シート、裏面保護シートの順で積層し、この積層体を下記のラミネート条件で真空ラミネータを用いて熱ラミネーション処理し、各裏面保護シートの、「太陽電池モジュール一体化工程」におけるラミネート適正を評価するための「太陽電池モジュール試料」とした。評価は、熱ラミネーション処理後の裏面保護シートの第1熱融着樹脂層側(封止材シートとの接合面)と、第2熱融着層側(この工程における積層体最表面)の状態をそれぞれ、目視で確認することにより行った。又、評価基準は下記の通りとした。
(封止材シート)
密度0.880g/cm3、190℃でのMFRが3.5g/10分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレンを、厚さ400μmで押出し成形してシート化したものを、全ての実施例及び比較例において、太陽電池モジュール試料を構成する封止材シートとして用いた。
(透明前面基板)
白板半強化ガラス(JPT3.2 75mm×50mm×3.2mm)を、全ての実施例及び比較例において、太陽電池モジュール試料を構成する透明前面基板として用いた。
(ラミネート条件) 真空引き:5.0分
加圧(0kPa~100kPa):1.0分
圧力保持(100kPa):10.0分
温度150℃
(評価基準:第1熱融着樹脂層側(封止材シート側))
A:完全に密着
C:一部剥離。
(評価基準:第2熱融着樹脂層側(建材側))
A:全く溶融せず、ラミネータへの樹脂付着は観察されなかった。
B:ごく一部が溶融し、微細な変形が観察されたが、ラミネータへの樹脂付着は観察されなかった。
C:一部溶融、ラミネータへの樹脂付着が観察された。
評価例1において作成した実施例及び比較例の各太陽電池モジュール試料の裏面保護シート側に、下記の建材が接合されるようにして、上記の太陽電池モジュール試料と建材とを積層し、熱ラミネーション処理により接合した。この接合処理は、先に例示した方法、即ち、太陽電池モジュール試料の第2熱融着樹脂層と、建材の建材接着層の各表面にバーナーから160℃程度の熱を加えて熱融着させる方法により行なった。熱融着後、建材と一体化された太陽電池モジュール試料を十分に冷却したものを、「建材一体化工程」におけるラミネート適正を評価するための「建材一体化太陽電池モジュール試料」とした。評価は、熱ラミネーション処理後の裏面保護シートの第2熱融着層側(建材との接合面)の状態を目視で確認することにより行った。
(建材)
コンクリートブロックの表面に厚さ50μmで、融点155℃のポリプロピレン樹脂層が、建材接着層として形成されている建材を用いた。
(評価基準:第2熱融着樹脂層側(建材側))
A:完全に密着。
C:一部に剥離が見られた。
比較例3の裏面保護シートを用いて、上記同様に、太陽電池モジュール用試料、及び建材一体化太陽電池モジュール試料を作成した。ただし、「建材一体化工程」は、上記接着剤を用いたドライラミネーションにより行った。この製造方法は、ラミネート適正については、特段の問題はないが、実施例の太陽電池モジュール試料を用いる場合よりも、接着剤塗布の工程数が増えることにより生産性が劣後することが改めて確認された。又、手作業による建材への接着剤の塗布及びドライラミネーションの工程後には当該接着剤層内に微細な気泡が観察された。このような気泡は長期耐久性に悪影響を与えるおそれがあるものである。
11 基材樹脂層
12 第1熱融着樹脂層
13 第2熱融着樹脂層
14、15 接着剤層
2A、2B 封止材
3 太陽電池素子
4 透明前面基板
5 建材
51 建材本体
52 建材接着層
10 太陽電池モジュール
100 建材一体型太陽電池モジュール
Claims (7)
- ポリエステル系樹脂をベース樹脂とする基材樹脂層と、
前記基材樹脂層の一方の表面に配置されている第1熱融着樹脂層と、
前記基材樹脂層の他方の表面に配置されている第2熱融着樹脂層と、が積層されてなり、
前記第1熱融着樹脂層を形成する樹脂の融点が、60℃以上135℃以下であり、
前記第2熱融着樹脂層を形成する樹脂の融点が、145℃以上180℃以下である、
太陽電池モジュール用の裏面保護シート。 - 前記ポリエステル系樹脂が、耐加水分解ポリエチレンテレフタレートである、
請求項1に記載の太陽電池モジュール用の裏面保護シート。 - 前記第1熱融着樹脂層は、ポリエチレンをベース樹脂とし、
前記第2熱融着樹脂層は、ポリプロピレンをベース樹脂とする、
請求項1又は2に記載の裏面保護シート。 - 請求項1から3の何れかに記載の裏面保護シートを、非受光面側の最表面に配置してなる、太陽電池モジュール。
- 請求項4に記載の太陽電池モジュールと、建材と、が一体化されてなる建材一体型太陽電池モジュールであって、前記第2熱融着樹脂層が前記建材に接合されている、建材一体型太陽電池モジュール。
- 前記建材が、コンクリート製の建材本体と、該建材本体に積層されている建材接着層とからなる、請求項5に記載の建材一体型太陽電池モジュール。
- 請求項5又は6に記載の建材一体型太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裏面保護シートを含み前記建材を除く積層部材の一体化を、該裏面保護シートの第1熱融着樹脂層の融点以上であって前記第2熱融着樹脂層の融点+5℃以下のラミネート温度による熱ラミネーションにより行う太陽電池モジュール一体化工程と、
前記太陽電池モジュール一体化工程において一体化された前記建材を除く積層部材と前記建材との一体化を、前記第2熱融着樹脂層の融点以上のラミネート温度による熱ラミネーション処理によって行う、建材一体化工程と、
を含んでなる、建材一体型太陽電池モジュールの製造方法。
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