JP7155515B6 - 太陽電池モジュール用の裏面保護シート - Google Patents
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Description
先ず、本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シート1を用いてなる太陽電池モジュール10の全体構成について説明する。太陽電池モジュール10は、図1に示すように受光面側から、透明前面基板4、受光面側の封止材シート3、太陽電池素子5、非受光面側の封止材シート2、裏面保護シート1が順に積層された構成からなる。又、この積層体の側周面には、通常、アルミニウム等からなる金属フレーム6が設置される。
太陽電池モジュール10は、上記の各構成部材を、例えば、真空熱ラミネート加工により加熱圧着して一体化することにより製造することができる。この際のラミネート温度は、110℃以上190℃以下の範囲内とすることが好ましく、130℃以上であることがより好ましい。又、ラミネート時間は、5分~60分の範囲内が好ましい。このラミネート加工は、裏面保護シート1の暗色易接着層12と、上記のオレフィン系樹脂からなる封止材シートとを対面させて加熱圧着する態様で行う。これにより、裏面保護シート1と非受光面側の封止材シート2の界面における暗色易接着層12の高い接着性を十分に発現させることができる。
本発明の裏面保護シート1は、裏面保護シート1の主たる部分を構成する白色樹脂基材層11と、白色樹脂基材層11の一方の面に形成される暗色易接着層12とを含んで構成される樹脂シートである。
白色樹脂基材層11は、白色顔料を含有する樹脂組成物をシート状に成形した白色の樹脂シートによって構成することができる。この樹脂組成物には、更に、必要に応じて、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤等の添加剤を添加してもよい。
白色樹脂基材層11を形成する樹脂組成物のベース樹脂として、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、好ましくは、耐熱性と耐加水分解性に優れる耐加水分解ポリエチレンテフタレート(HR-PET)、或いは、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂を好ましく用いることができる。又、必要に応じて、ポリプロピレン(PP)やフッ素をベース樹脂とするその他の樹脂を用いることもできる。
白色樹脂基材層11を形成する樹脂組成物は白色顔料を含有する。この白色顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化ケイ素等を用いることができる。中でも、酸化チタン、中でも、粒径0.2μm以上0.5μm程度の汎用品たる酸化チタンを好ましく用いることができる。これにより、白色樹脂基材層11に「近赤外線を効率よく反射する機能」を十分に備えさせることができる。又、粒径0.8μm以上1.2μm以下の酸化チタンを用いることもでき、これによれば、白色樹脂基材層11に「近赤外線を極めて効率よく反射する機能」を備えさせることができる。
暗色易接着層12は、架橋性主剤樹脂と、ポリイソシアネート化合物と、有機金属配位化合物、有機系の暗色顔料、及び特定の官能基を有するシランカップリング剤を、含有する暗色プライマーコーティング液を、白色樹脂基材層11の一方の表面に塗布し、塗布された暗色プライマーコーティング液からなる被膜を固化させることにより形成することができる。
架橋性主剤樹脂(以下、単に「主剤樹脂」とも言う)としては、架橋性置換基含有アクリル樹脂、或いはポリオール系化合物、架橋性置換基含有ウレタン樹脂、架橋性置換基含有フッ素樹脂、架橋性置換基含有ビニル樹脂、架橋性置換基含有オレフィン樹脂等を用いることができる。
有機金属配位化合物はキレート化剤とも呼ばれ架橋剤として硬化に寄与する。又、併せて、暗色易接着層12の耐ブロッキング性を向上させることもできる。又、後述する特定官能基を有するシランカップリング剤と併用することで接着強度が著しく向上する。
裏面保護シート1の暗色易接着層12は、暗色の外観を呈するものでありながら、波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を透過する。そのような層とするために、暗色易接着層12を形成する暗色プライマーコーティング液には、赤外線透過性を有する有機系暗色顔料が添加される。
暗色易接着層12を形成する暗色プライマーコーティング液に添加するシランカップリング剤としては、イソシアネート基を有するシランカップリング剤を用いる。このシランカップリング剤の具体例としては、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート系シランカップリング剤等を挙げることができる。尚、イソシアネート基を有するシランカップリング剤は特に限定されず、公知のイソシアネート系シランカップリング剤を好適に用いることができる。このシランカップリング剤としては、例えば、「KBE-9007N」(信越化学工業株式会社製)等があり、市場から容易に入手できる。
裏面保護シート1は、主剤樹脂や硬化剤、有機系暗色顔料、及び上記においてその詳細を説明したその他の必須の成分からなる易接着層組成物を溶剤中に溶解又は分散させてなる暗色プライマーコーティング液を白色樹脂基材層11の表面に塗布し、これを固化させて暗色易接着層12を形成することにより製造することができる。
暗色易接着層12を形成する暗色プライマーコーティング液(以下、単に「コーティング液」とも言う)について説明する。
このコーティング液における架橋性主剤樹脂(主剤樹脂)の含有量は、コーティング液中の固形分中に占める割合が55質量%以上であり、溶媒も含めたコーティング液全量に対して、10質量%以上60質量%以下の範囲であることが好ましい。暗色プライマーコーティング液における主剤樹脂の含有量が10質量%以上であることにより、同液に含まれる有機系暗色顔料を良好に分散させることが可能となる。又、同液における主剤樹脂の含有量が60質量%以下であることにより、同液の塗布性が良好になる。
コーティング液の調整において、イソシアネート化合物の使用量は、主剤樹脂100質量部に対して1質量部以上75質量部以下であることが好ましい。ポリイソシアネート化合物の使用量が、主剤樹脂100質量部に対して1質量部以上であることにより、暗色プライマーコーティング液から形成された塗膜に良好な硬化性を付与することができる。又、ポリイソシアネート化合物の使用量が、主剤樹脂100質量部に対して、75質量部以下であることにより、暗色易接着層12に好ましい柔軟性を付与することができる。
コーティング液中の有機金属配位化合物の含有量は、主剤樹脂とポリイソシアネート化合物の合計量、即ち、暗色易接着層12の樹脂成分に対して、0.1質量%以上7質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。有機金属配位化合物の含有量が0.1質量%未満であると太陽電池モジュール用の裏面保護シートとして好ましい耐ブロッキング性を得ることができない。又、有機金属配位化合物の含有量が7質量%を超えても、それ以上の耐ブロッキング性の向上や接着性の向上はないため、好ましくない。
コーティング液中の有機系暗色顔料の含有量は、主剤樹脂とポリイソシアネート化合物の合計量に対して、3質量%以上35質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上30質量%以下である。有機系暗色顔料の含有量が3質量%未満であると、十分に顔料の分散を高めたとしても、均一な暗色の色みを安定的に発現させることが難しい。一方、同含有量が35質量%を超えると、暗色易接着層12の接着性向上効果を阻害する場合があり、又、暗色易接着層12を形成する塗膜自体が脆くなってしまう傾向が強まるため好ましくない。
コーティング液中のシランカップリング剤(イソシアネート基を有するシランカップリング剤)の含有量は、白色樹脂基材層11の一方の面に形成されている暗色易接着層12中、即ち、硬化後の同層中における含有量(質量比)が、1.8質量%以上6.0質量%以下、好ましくは、2.5質量%以上5.0質量%以下となるように、コーティング液への添加量を調整する。暗色易接着層12中におけるシランカップリング剤の含有量が1.5質量%未満であると、裏面保護シート1に太陽電池モジュール用の保護シートとして必要な接着性が十分に発現しない。又、シランカップリング剤の含有量が6.0質量%を超えても、それ以上の接着性の向上はなく、耐ブロッキング性が低下してしまうため好ましくない。尚、有機金属配位化合物とシランカップリング剤の含有量の比は、25:75~75:25の範囲内であることが好ましい。
コーティング液に使用される溶剤は、白色樹脂基材層11に対する塗布性を易接着層組成物の各成分に付与するために添加される。この溶剤としては、架橋性主剤樹脂、ポリイソシアネート化合物等の成分を溶解又は分散させることができ、コーティング液に含まれるポリイソシアネート化合物と反応するものでなければ、特に制限されない。このような溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、酢酸エチル、等のような非水溶性の溶剤が例示される。溶剤は、コーティング液に使用される樹脂成分に合わせて適宜選択され、単独で又は2種以上を組合せて使用される。又、塗工の際に乾燥速度を調整するため、トリプロピレングリコールジメチルエーテルのような高沸点溶剤を添加してもよい。
暗色易接着層12は、裏面保護シート1の白色樹脂基材層11の表面に、上記の暗色プライマーコーティング液を塗布してコーティング塗膜を形成させ、このコーティング塗膜に含まれる溶剤を蒸発後、同コーティング塗膜に含まれる架橋性主剤樹脂とポリイソシアネート化合物とを架橋反応させて硬化させることによって形成される。
下記の白色樹脂基材の表面に、下記の暗色プライマーコーティング液をバーコーターにて塗工し、塗工されたコーティング液を乾燥処理温度120℃で2分間乾燥させた後、40℃で7日間養生して暗色易接着層を形成し、各実施例及び各比較例の裏面保護シートとした。各コーティング液の塗工量については、いずれの実施例及び比較例においても、6.0g/m2とした。
以下の架橋性主剤樹脂、ポリイソシアネート化合物、有機系暗色顔料、有機金属配位化合物、シランカップリング剤からなる易接着層組成物と、溶剤とを用いて、実施例、比較例の裏面保護シートを形成するための暗色プライマーコーティング液を調整した。各実施例、比較例のコーティング液に用いた易接着層組成物組成比(固形分の質量比)は下記に示す通りとした。
易接着層組成物の材料及び各材料の配合比(固形分比)は以下の通りとした。
架橋性置換基含有アクリル樹脂。Tg41℃、酸価5.9、水酸基価19、重量平均分子量25000の架橋性置換基含有アクリル樹脂。69質量部。
(ポリイソシアネート化合物)
ポリイソシアネート化合物。製品名:「コロネートHX」、日本ポリウレタン工業株式会社製。8.5質量部。
(有機系暗色顔料)
ベンズイミダゾロン系顔料(PigmentBrown25、粒径0.08μm)と、フタロシアニン系顔料(非晶質型フタロシアニン系顔料青(PigmentBlue15、粒径0.15~0.20μm))とを、ベンズイミダゾロン系顔料とフタロシアニン系顔料との含有量比が52.5:47.5となるように混合した混合物を顔料として用いた。この混合物からなる有機系暗色顔料。27質量部。
(有機金属配位化合物)
アルミニウムトリスアセチルアセトネート。(製品名「アルミキレートA(W)」、川研ファインケミカル社製)。2.5質量部。
(シランカップリング剤)
シランカップリング剤1
:3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(製品名「KBE-9007」、信越化学工業株式会社製)。下記表中において「イソシア」と表記。
シランカップリング剤2
:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(製品名「KBM803」、信越化学工業株式会社製)。下記表中において「メルカプト」と表記。
シランカップリング剤3
:3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(製品名「KBE-403」、信越化学工業株式会社製)。下記表中において「エポキシ」と表記。
シランカップリング剤1~3については、各暗色プライマーコーティング液が硬化して暗色易接着層を形成した後における同層中のシランカップリング剤含有量が、下記表1中において表記した割合となるように、各暗色プライマーコーティング液への添加量を調整した。例えば、実施例1における易接着層組成物へのシランカップリング剤の添加量は、上記、架橋性主剤樹脂、ポリイソシアネート化合物、有機系暗色顔料、有機金属配位化合物の合計100質量部に対して6.0質量部である。
溶剤としては、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸プロピルの混合液を用いた。
各実施例及び各比較例の裏面保護シートの白色樹脂基材層とするための樹脂シートとして、下記の白色樹脂基材シートを用いた。
(白色樹脂基材シート)
厚さ188μmの酸化チタン添加白色PETフィルム(製品名「ルミラーE20」東レ株式会社製)
本発明の裏面保護シートの接着性を評価するための試験を下記の通り行った。
各実施例及び各比較例、それぞれの裏面保護シートについて、上記コーティング液を塗工した面に、下記の封止材シートを下記のラミネート条件で太陽電池モジュールの製造用の真空ラミネータを用いてラミネートし、接着性評価用試料とした。
(封止材シート)
EVA(酢酸ビニル含量28%、製品名「EVAFLEX/EV250グレード」、三井デュポンポリケミカル製)100質量部に対して、架橋剤(製品名「Lupersol101」)1.5質量部、架橋助剤(TAIC)0.5質量部、酸化防止剤(製品名「NAUGARD-P」)0.2質量部、UV吸収剤(製品名「Tinuvin7709」)0.1質量部と(製品名「Cyasorb UV-531」)0.3質量部とを配合したもの)を、成膜温度90℃のTダイ法により厚さ400μmに製膜したもの。
(ラミネート条件)
真空ラミネータにて圧力100kPaにて150℃で15分間圧着した後、高温層にて150℃30分間静置するスタンダードキュア条件でラミネートを行った。
(試験方法)
各々の接着性評価用試料について、剥離強度(N)を15mm幅の180度ピールにて接着性について初期値を測定した。測定には、剥離試験装置(「株式会社エー・アンド・デイ」社製、製品名「TENSILON RTA-1150-H」)を用いて、180度ピールにて剥離条件50mm/minで23℃にて測定を行い、3回の測定の平均値を採用した。
(評価基準)
A:50N/15mm以上
B:26N/15mm以上、50N/15mm未満
C:16N/15mm以上、26N/15mm未満
D:16N/15mm未満
本発明の裏面保護シートの耐ブロッキング性を評価するための試験を下記の通り行った。
各実施例及び各比較例の裏面保護シートの白色樹脂基材層とするために用いた上記の白色樹脂基材シート(「ルミラーE20」)の表面に、各実施例及び各比較例の製造に用いたものと同組成の各コーティング液を、バーコーターにて塗工し、塗工されたコーティング液を110℃で2分間乾燥させて各基材シートの表面に暗色易接着層を形成した。そして乾燥直後の暗色易接着層の表面に、上記の白色樹脂基材シートを更に重ね合わせたものを、耐ブロッキング性評価用試料とした。
(試験方法)
各々の耐ブロッキング性評価用試料を、ブロッキングテスター(荷重3kg/cm2、40℃)にて72時間静置した。その後、テスターから外した評価用サンプルの重ね合わせた部分を剥がすことでブロッキング状態を評価する方法で耐ブロッキング性の試験を行い評価した。
(評価基準)
A:暗色易接着層の転移なく、自然にシート同士が剥離する
B:暗色易接着層の転移なく、シート同士の密着はあるが手ごたえなし
C:暗色易接着層の転移なく、基材同士の剥離時の若干の密着手ごたえあり
D:暗色易接着層の転移あり、及び/又は、基材同士の剥離時に密着手ごたえあり
11 白色樹脂基材層
12 暗色易接着層
2 非受光面側の封止材シート
3 受光面側の封止材シート
4 透明前面基板
5 太陽電池素子
6 金属フレーム
10 太陽電池モジュール
Claims (3)
- 白色樹脂基材層と、
前記白色樹脂基材層の一方の面に形成されている暗色易接着層と、を備え、
前記暗色易接着層は、
架橋性置換基含有アクリル樹脂がポリイソシアネート化合物により架橋されている架橋樹脂と、
有機金属配位化合物と、
波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を透過する有機系暗色顔料と、
シランカップリング剤と、を含有し、
前記有機系暗色顔料は、茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料と、を含有してなり、
前記茶色系顔料は、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顔料であり、
前記シランカップリング剤は、イソシアネート基を有するシランカップリング剤であって、該シランカップリング剤の前記暗色易接着層中における含有量が、1.8質量%以上2.3質量%以下である、
太陽電池モジュール用の裏面保護シート。 - 前記白色樹脂基材層のベース樹脂がポリエチレンテレフタレートである、請求項1に記載の裏面保護シート。
- 請求項1又は2に記載の裏面保護シートと、オレフィン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートと、太陽電池素子とが少なくとも一体化されている太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面保護シートと、前記封止材シートと、が、前記暗色易接着層を介して接合されている太陽電池モジュール。
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