JP7363085B2 - 太陽電池モジュール用の暗色封止材シート - Google Patents
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Description
前記太陽電池素子の前記表面のJISZ8722に準拠して測定した標準光源D65によるCIE系色座標におけるb*値と、前記暗色封止材シートの前記表面の前記b*値との差の絶対値が2.5以下である、(7)に記載の太陽電池モジュール。
図2に示す通り、本発明の暗色封止材シート1は、透明第1封止層11と、暗色第1接着層12と、反射層13と、第2接着層14と、第2封止層15と、が、この順で積層されている多層構成の封止材シートである。
暗色封止材シート1の両最表面にそれぞれ配置される透明第1封止層11及び第2封止層15の2つの封止層は、何れもポリエチレン系樹脂等のオレフィン系樹脂をベース樹脂とする樹脂層である。
MFR(g/10min):JIS K7210に準拠して測定。具体的には、ヒーターで加熱された円筒容器内で合成樹脂を、190℃で加熱・加圧し、容器底部に設けられた開口部(ノズル)から10分間あたりに押出された樹脂量を測定した。試験機械は押出し形プラストメータを用い、押出し荷重については2.16kgとした。尚、多層フィルムである封止材シートについては、全ての層が一体積層された多層状態のまま、上記処理による測定を行い、得た測定値を当該多層の封止材シートのMFR値とする。
暗色第1接着層12は、暗色封止材シート1において、少なくとも以下の3つの機能を発揮する樹脂層である。第1に、暗色第1接着層12は、中間層として配置される反射層13の表面に透明第1封止層11を強固に接合する接着層としての機能を発揮する。第2に、暗色第1接着層12は、暗色封止材シート1に、太陽電池素子5の表面の色味に近似する暗色の外観を生じさせる意匠層としての機能を発揮する。そして、第3に、暗色第1接着層12は、接着層として強固に硬化する層であることにより、同層内に含有されている暗色顔料のマイグレーションを長期に亘って回避する暗色顔料固定層としての機能を発揮する。
反射層13は、暗色第1接着層12を透過した近赤外線を受光面側に向けて反射する機能を有する層である。そして、反射層13は、上述の通り、暗色封止材シート1において3つ乃至4つの重要な機能を発揮する暗色第1接着層12を形成するための基板層としての役割も果たす。このような機能を発揮しうる層として、例えば、ポリエステル系樹脂をベース樹脂とし、白色顔料を含有する白色樹脂基材を挙げることができる。又、反射機能を有する層として、白色の樹脂基材に代えてアルミ箔等の金属性の薄膜を反射層13として配置することもできる。
第2接着層14は、中間層として配置される反射層13の表面(透明第1封止層11の積層面とは反対側の面)に第2封止層15を強固に接合する機能を発揮する接着層である。第2接着層とは異なり顔料添加等による着色の必要はなく、上記接合機能を十分に発揮することができる限りにおいて他に特段の制限はない。
暗色封止材シート1は、透明第1封止層11を構成する透明な樹脂フィルムを、反射層13を構成する白色樹脂基材等の表面に暗色第1接着層12を構成する暗色の接着剤を用いたドライラミネーション法によって積層一体化し、第2封止層15を構成する樹脂フィルムを、第2接着層14を構成する接着剤を用いて同様にドライラミネーション法によって積層一体化することにより得ることができる。
次に、本発明の太陽電池モジュールについて、図1及び図3を参照しながら説明する。図1は、本発明の太陽電池モジュール10について、その層構成の一例を示す断面図である。太陽電池モジュール10は、入射光6の受光面側から、透明前面基板3、太陽電池素子5の受光面側に積層される透明封止材シート2、太陽電池素子5、太陽電池素子5の非受光面側に積層される本発明の暗色封止材シート1、及び、裏面保護シート4が、この順に積層されている層構成からなる。
透明前面基板3は、一般にガラス製の基板である。透明前面基板3は、又、太陽電池モジュール10の耐候性、耐衝撃性、耐久性を維持しつつ、且つ、太陽光線を高い透過率で透過させるものであればその他の部材であってもよい。
受光面側に配置される透明封止材シート2は、太陽電池素子5を外部衝撃から保護する機能を発揮しながら、入射光6を高い透過率で透過させるための透明性が求められる。そのような透明封止材シート2としては、暗色封止材シートの透明第1封止層11と同様に、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、や低密度ポリエチレン等の各種のオレフィン系樹脂をベース樹脂とする樹脂シートを適宜用いることができる。
太陽電池モジュール10に搭載される太陽電池素子5は、アモルファスシリコン型、結晶シリコン型等、従来公知の太陽電池素子を適宜選択して用いることができる。但し、本発明は、それらの中でも、その表面の色味が、純粋な黒味から青色、又は青紫色に近づく方向へシフトしている単結晶型の太陽電池素子、具体的には、その表面におけるa*値が2.0以上3.0以下、b*値が-6.0以上-4.0以下である単結晶型の太陽電池素子を搭載する太陽電池モジュールとしての実施において特段に有利な効果を発揮する。
裏面保護シート4としては、太陽電池モジュールの保護シートに求められる耐候性やバリア性を有する各種の樹脂シートであって、太陽電池モジュールの裏面保護シートとして用いられている公知の樹脂シート等を適宜選択して用いることができる。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ベース樹脂とする従来公知の各種樹脂シートを適宜選択して用いることができる。
上述の「建物一体型太陽光発電(BIPV)」タイプの太陽電池モジュールにおいては、発電効率等の性能とともに、建物本体や周辺環境との親和性まで含めた高度の意匠性が求められる。この場合、当然に太陽電池モジュール事態の外観についても統一感のある外観であることが必須となる。
下記の各樹脂基材、接着剤、顔料を用いてそれぞれの実施例、比較例の暗色封止材シート試料を作製した。
(第1透明封止層、第2封止層)
実施例1~3の暗色封止材シートにおいて、第1透明封止層、及び、第2封止層を構成する樹脂フィルムとして、下記の2種のポリエチレンフィルム(表1中にて「PE1」「PE1-W」と記す)を使い分けた。
ポリエチレンフィルム(PE1)
:密度0.919g/cm3、厚さ200μmのメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M-LLDPE)フィルム。
ポリエチレンフィルム(PE1-W)
上記ポリエチレンフィルム(PE1)と樹脂成分及び厚さは同一であり、樹脂成分100質量部に対して10質量部の割合で白色顔料(二酸化チタン)を更に含有する白色のポリエチレン系樹脂フィルム。
反射層を構成する白色樹脂基材として、下記の白色PETフィルム(表1中にて「PET-W」と記す)を用いた。
白色PETフィルム(PET-W)
:東レ社製「E20」、厚さ50μm
上記の白色樹脂基材の一方の表面に上記のポリエチレンフィルム(PE1)を、ポリウレタン/ポリカーボネートジオール系の主剤とイソシアネート系の硬化剤との2液タイプの接着剤の主剤に、更に、下記の「赤外線透過性混合暗色顔料(B1)」を添加した「暗色接着剤」よるドライラミネート法によって積層一体化した。「暗色接着剤」への「赤外線透過性混合暗色顔料」の添加量は、同接着剤中の同顔料の含有量比が、固形分比で25質量%の配合量となるように調整した。又、この「暗色接着剤」の塗工量は、6.0g/m3とした。
赤外線透過性混合暗色顔料(B1)
:下記の「赤外線透過性青色系暗色顔料」と「赤外線透過性茶色系暗色顔料」とを、混合してなる混合顔料。
赤外線透過性青色系暗色顔料
: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))
:赤外線透過性茶色系暗色顔料
ベンズイミダゾロン系顔料(PigmentBrown25、粒径0.08μm)
(有機系暗色顔料)。
上記の白色樹脂基材の他方の表面に上記のポリエチレンフィルム(PE1)を、ポリウレタン/ポリカーボネートジオール系の主剤とイソシアネート系の硬化剤との2液タイプの接着剤(顔料は不添加)によるドライラミネート法によって積層一体化することにより、各実施例及び比較例の暗色封止材シートの他方の表面にポリエチレンフィルム(PE1)を接合した。又、この「接着剤」の塗工量は、4.0g/m3とした。
比較例1の暗色封止材シートにおいては反射層を配置せず、暗色顔料として実施例で用いた「赤外線透過性混合暗色顔料」を樹脂成分100質量部に対して固形分換算で7質量部の割合で含有する下記のポリエチレンフィルム(PE2-B)を用いて単層構成の暗色封止材シートとした。
ポリエチレンフィルム(PE2-B)
:密度0.919g/cm3、厚さ400μmのメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M-LLDPE)フィルム。「赤外線透過性混合暗色顔料」7質量部含有。
比較例2の暗色封止材シートにおいても反射層を配置せず、暗色顔料として「カーボンブラック」を樹脂成分100質量部に対して7質量部の割合で含有する下記のポリエチレンフィルム(PE2-CB)を用いて単層構成の暗色封止材シートとした。
ポリエチレンフィルム(PE2-CB)
:密度0.919g/cm3、厚さ400μmのメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M-LLDPE)フィルム。「カーボンブラック」7質量部含有。
比較例3の暗色封止材シートにおいては、第1透明封止層と同様に最表面に配置する樹脂フィルムとして、実施例1~3で用いたポリエチレンフィルムに、更に、暗色顔料として下記の「赤外線透過性混合暗色顔料」を樹脂成分100質量部に対して12質量部の割合で含有させた暗色ポリエチレンフィルム(PE1-B)を用いた。又、第2透明封止層を構成する樹脂フィルムとしては、実施例1~3で用いたポリエチレンフィルム(PE1)をそのまま用いた。第1透明封止層(但し暗色顔料含有)と反射層と第2封止材層とのドライラミネーションに用いる接着剤は何れも顔料を含有しない実施例1~3で第2接着層を形成するために用いた上記の「接着剤」を用いた。この「接着剤」の塗工量は、何れも4.0g/m3とした。
ポリエチレンフィルム(PE1-B)
:密度0.919g/cm3、厚さ200μmのメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M-LLDPE)フィルム。「赤外線透過性混合暗色顔料」12質量部含有。
180mm□の白板半強化ガラス(AGCファブリテック(株)製:3KWE33)、受光面側の透明封止材シート(密度0.880g/cm3、厚さ400μmのメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M-LLDPE)フィルム)、太陽電池素子(PVGソリューション製単結晶セル(EarthON-194))、非受光面側の暗色封止材シート(上記実施例1~3及び比較例1~3それぞれの暗色封止材シート)、及び、裏面保護シート(ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、厚さ150μm)を順次積層し、真空ラミネータを用いて下記ラミネート条件で融着一体化し、実施例1~3及び比較例1~3の暗色封止材シート評価用太陽電池モジュールを作製した。
(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。
実施例1~3、比較例1~3の各暗色封止材シート評価用太陽電池モジュール試料について、上記の熱ラミネート後、常温まで冷却した直後において、目視観察により、下記の評価基準により、回り込み防止効果を評価した。結果を下記表1に示す。
(評価基準)
A:暗色顔料が太陽電池素子の受光面側に全く回り込んでいない。
B:暗色顔料が太陽電池素子の受光面側の端部から2mm以内の部分のみに回り込んでいる。
C:暗色顔料が太陽電池素子の受光面側の端部から2mm以内の部分を超えて回り込んでいる。
実施例1~3、比較例1~3の各暗色封止材シート評価用太陽電池モジュール試料について、有効面積を18cm□と規定するSUSマスクを、各太陽電池モジュールの受光面側に載置して、ソーラーシミュレータ((株)三永電機製:XES-155S1)によりAM1.5G相当の照度100mW/cm2の疑似太陽光を照射して、この場合における、各太陽電池モジュール試料のI-V曲線を測定した。そして、実施例1のVoc値を規準(100%)とした場合における他の実施例及び比較例の100分率比で表したIsc値の比率を、下記の評価規準に基づいて評価した。結果を下記表1に示す。
(評価基準)
A:99.5%以上
B:98.0%以上99.5%未満
C:98.0%未満
11 透明第1封止層
12 暗色第1接着層
13 反射層
14 第2接着層
15 第2封止層
2 透明封止材シート
3 透明前面基板
4 裏面保護シート
5 太陽電池素子
6 入射光
10 太陽電池モジュール
Claims (8)
- 太陽電池モジュール用の暗色封止材シートであって、
透明第1封止層と、
暗色第1接着層と、
反射層と、
第2接着層と、
オレフィン系樹脂をベース樹脂とする樹脂層である第2封止層と、
が、この順で積層されてなり、
前記オレフィン系樹脂が、密度0.870g/cm 3 以上0.940g/cm 3 の直鎖低密度ポリエチレン又はメタロセン系直鎖低密度ポリエチレンである、
暗色封止材シート。 - 前記暗色第1接着層が近赤外線を透過する樹脂層である、
請求項1に記載の暗色封止材シート。 - 前記暗色第1接着層には、
赤外線透過性青色系暗色顔料と、
赤外線透過性茶色系暗色顔料と、
が、前記赤外線透過性青色系暗色顔料と前記赤外線透過性茶色系暗色顔料との質量比が、45:55~70:30の範囲で混合されてなる、
赤外線透過性混合暗色顔料が含有されており、
前記赤外線透過性青色系暗色顔料は、フタロシアニン系顔料であって、
前記赤外線透過性茶色系暗色顔料は、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、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る少なくとも一種以上の顔料である、
請求項2に記載の、暗色封止材シート。 - 前記赤外線透過性茶色系暗色顔料が、ベンズイミダゾロン系顔料である、請求項3に記載の暗色封止材シート。
- 前記暗色第1接着層は、水酸基を有する主剤樹脂がイソシアネート基を有する硬化剤によって硬化されてなる樹脂層である、請求項1から4の何れかに記載の暗色封止材シート。
- 前記反射層が、ポリエステル系樹脂をベース樹脂とする白色樹脂基材である、請求項1から5の何れかに記載の暗色封止材シート。
- 受光面側から、
透明前面基板と、
透明封止材シートと、
太陽電池素子と、
暗色封止材シートと、
裏面保護シートと、が、この順に積層されてなる太陽電池モジュールであって、
前記暗色封止材シートは、請求項1から6の何れかに記載の暗色封止材シートであって、前記透明第1封止層側の表面の一部が前記太陽電池モジュールの前記透明前面基板側の外部から視認可能に露出している、
太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池素子の受光面側の表面のJISZ8722に準拠して測定した標準光源D65によるCIE系色座標におけるa*値と、前記暗色封止材シートの透明第1封止層側の表面の前記a*値との差の絶対値が1.5以下であり、
前記太陽電池素子の前記表面のJISZ8722に準拠して測定した標準光源D65によるCIE系色座標におけるb*値と、前記暗色封止材シートの前記表面の前記b*値との差の絶対値が2.5以下である、請求項7に記載の太陽電池モジュール。
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