JPH08306948A

JPH08306948A - 太陽電池モジュール用表面保護層

Info

Publication number: JPH08306948A
Application number: JP7129385A
Authority: JP
Inventors: Shuji Terasaki; 収二寺崎; Takeo Azuma; 健夫東; Masamichi Akatsu; 正道赤津; Satoru Matsunaga; 悟松永
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【構成】表面保護層、必要により設けられる接着性樹
脂層、太陽電池素子４、接着性樹脂層、表面保護層若し
くは裏面保護層の積層構造体よりなる太陽電池モジュー
ルに於いて、表面保護層が透明性耐候性樹脂よりなる紫
外線遮蔽性フィルムと、その内面に積層された、ガラス
転移温度が８０℃以上の非晶性環状オレフィン共重合体
よりなるフィルムとの積層体からなる太陽電池モジュー
ル用表面保護層。【効果】ガラス転移温度が８０℃以上の非晶性環状オ
レフィン共重合体よりなるフィルムは常温は無論のこと
ながら８０℃付近での透湿度が低く、屋外での過酷な種
々の条件下で太陽電池素子を湿気から防ぐことができ
る。それとともに太陽電池モジュールの成形条件下で十
分な耐熱性を有し、透明性にも優れ、太陽電池モジュー
ル用表面保護層を構成するものとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池モジュール用表
面保護層に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池モジュールの代表的な構造は第
１図に示す断面図の如きものである。則ち、光入射側を
図に於いては上とし、それを表面と称するとして、表面
保護層１と裏面保護層２の間に、直列又は並列に結線さ
れた単結晶シリコン等よりなる太陽電池素子３を挿入
し、更に急激な外気条件の変化による素子３の損傷防止
や電気絶縁性のために表面保護層１と裏面保護層２の間
を接着性樹脂４により封入固定した構造である。非晶性
シリコンや化合物半導体の場合には上記構造とは異なり
表面保護層１の裏側に接着性樹脂４を介在させることな
く蒸着等の手法により素子となる非晶性シリコンを薄膜
形成したり印刷して太陽電池素子３を形成し、他方裏面
保護層２の間には接着性樹脂層４が介在する構造が代表
的である。従って太陽電池モジュールは表面保護層１、
必要により設けられる接着性樹脂層４、太陽電池素子
３、接着性樹脂層４、裏面保護層２の積層構造体よりな
る。

【０００３】このうち、表面保護層１としては従来ガラ
スが用いられてきた。確かにガラスは透明性に優れ、且
つ外部からの湿気の侵入によるモジュール内部部品の劣
化もなく優秀な材料であるが、用途によっては割れやす
いとか、柔軟性がない点で問題があった。ガラスに替わ
る素材としてプラスチックスが考えられるが、透明性と
高防湿性を満足する構成は見出されてこなかった。

【０００４】例えば裏面保護層２についても高防湿性フ
ィルムが用いられているのでその転用が考えられる。高
防湿性フィルムとしては特公平４ー７６２３０号におい
ては塩化ビニリデンー塩化ビニル共重合体が、また特開
昭６２ー４０７８３号にはおいては超高分子量ポリエチ
レン（透湿度１〜２ｇ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ）、ガラ
ス繊維やガラス粉末を３０〜５０重量％混合したポリエ
チレン（透湿度３〜５ｇ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ）が具
体的に挙げられている。

【０００５】確かに、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重
合体の常温〜４０℃程度の温度に於ける透湿度は０．０
４ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ程度と低い。しかし
ながら、太陽電池のように屋外で使用される場合には場
所、季節によっては８０℃程度にまでなることを考慮し
なければならないが、この樹脂は８０℃での透湿度は３
ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ程度にまで増大するの
である。また、ポリエチレンや超高分子量ポリエチレン
の透湿度は塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体に較べ
れば数段劣るのである。加えてポリエチレンは不透明で
あり、表面保護層にはなり得ない。

【０００６】加えて、これら樹脂に於いてはさらに別の
問題がある。接着性樹脂としてこの分野に於いて一般的
に用いられているのは、架橋型の、エチレンと酢酸ビニ
ルとの共重合体である。その架橋温度が１２０℃では長
時間必要であり、１５０℃で２０分位要するので、防湿
性フィルムとしてはできれば１５０℃程度の温度に対す
る耐熱性が求められる。これに対し、塩化ビニリデン−
塩化ビニル共重合体は延伸されており、このような高温
に於いては熱収縮してしまい、耐熱性がない。またポリ
エチレンにしても超高分子量ポリエチレンにしても軟化
温度が低く、使用に耐えないのである。

【０００７】このような耐熱性を必要としない接着性樹
脂を用いたとしても、前述した通り屋外で使用する上で
季節によっては８０℃程度の耐熱性が必要であるのに対
し、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体は８０℃でも
熱収縮してしまい、耐熱性がない。またポリエチレンと
超高分子量ポリエチレンの場合には、８０℃での透湿性
が低く、この他の接着剤、例えばホットメルト型接着剤
を用いて積層する場合には、通常これら高防湿性フィル
ムは軟化してしまい、同様に使えないのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、常温〜８０℃程度の温度において高防湿性を有
すると共に耐熱性、透明性を有する太陽電池モジュール
用表面保護層を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、表面保護層、必要により設けられる接着性樹脂
層、太陽電池素子、接着性樹脂層、表面保護層若しくは
裏面保護層の積層構造体よりなる太陽電池モジュールに
於いて、表面保護層が透明性耐候性樹脂よりなる紫外線
遮断性フィルムと、その内面に積層された、ガラス転移
温度が８０℃以上の非晶性環状オレフィン共重合体より
なるフィルムとの積層体からなる太陽電池モジュール用
表面保護層にある。

【００１０】以下、図面を参照しつつ本発明の具体例を
もとにして本発明を詳細に説明する。第１図は本発明の
表面保護層を用いた太陽電池モジュールの一態様の構造
を示す概略断面図であり、第２図は特にその表面保護層
の断面図である。本発明における太陽電池モジュールの
構造としては、前記従来技術と同様に、素子３が単結晶
シリコンの場合、表面保護層１と裏面保護層２の間に、
素子３を挿入し、表面保護層１と裏面保護層２の間を接
着性樹脂４により封入固定した構造が代表的である。ま
た素子３が非晶性シリコンや化合物半導体の場合には表
面保護層１の裏側に蒸着等の手法により素子３を薄膜形
成するか或いは印刷し、裏面保護層２の間に接着性樹脂
層４が介在する構造が代表的である。従って太陽電池モ
ジュールは表面保護層１、必要により設けられる接着性
樹脂層４、太陽電池素子３、接着性樹脂層４、裏面保護
層２の積層構造体からなる。

【００１１】上の場合には、第１図において光入射が図
の上からのみ起こる場合を想定して述べたが、実際には
図の上だけでなく下からも入射する場合が起こりうる。
それは同時的に起こり得る場合もあり、また時間の経過
とともに起こる場合もある。このような場合には太陽電
池モジュールは表面保護層１、必要により設けられる接
着性樹脂層４、太陽電池素子３、接着性樹脂４、表面保
護層１の積層構造体よりなる。上の場合と併せると太陽
電池モジュールは表面保護層１、必要により設けられる
接着性樹脂層４、太陽電池素子３、接着性樹脂層４、表
面保護層１又は裏面保護層２の積層構造体からなる。

【００１２】このうち表面保護層１は透明性耐候性樹脂
よりなる紫外線遮断性フィルム１１を受光層とし、これ
と接着剤を介して積層された、ガラス転移温度が８０℃
以上の非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフィルム
１２との積層体からなる。

【００１３】透明性耐候性樹脂としては太陽電池モジュ
ール用表面保護層において太陽光、降雨等により長期に
渡り劣化され難く且つ透明な樹脂であるとともにガラス
転移温度が８０℃以上の非晶性環状オレフィン共重合体
よりなるフィルムと組み合わせて長期間支障なく使用可
能な一体構造を取りうるものが用いられる。中でも弗化
ビニリデン樹脂、弗化ビニル樹脂、パーフルオロアルコ
キシ樹脂、四弗化エチレンー六弗化プロピレン共重合
体、パーフルオロエチレンーパーフルオロプロピレンー
パーフルオロビニルエーテル三元共重合体、エチレン−
四弗化エチレン共重合体、塩化ー三弗化エチレン共重合
体等のフッ素樹脂とポリメチルメタクリレートが好適で
ある。結晶性樹脂の場合、厚さによっては透明性が欠け
る場合があるが、適宜厚さを選択することにより対応す
ることができる。また、１００％の透過率であるという
透明性が求められるわけでもない。

【００１４】本発明に於ける透明性耐候性樹脂よりなる
紫外線遮断性フィルム１１は通常、上記透明性耐候性樹
脂の一種若しくは二種以上と紫外線吸収剤よりなる組成
物である。多くの場合、組成物とすると不透明になりが
ちであるが、例えば弗化ビニリデン樹脂とポリメチルメ
タクリレートとの組成物においては多くの組成比におい
て透明である。紫外線吸収剤は公知又はそれと同効以上
のものが用いられる。この層の厚さは用途、使用環境、
耐候性樹脂の種類等によって異なるが、通常、１５〜１
５０μｍ程度が採用される。

【００１５】また透明性耐候性樹脂よりなるフィルムは
単一層である必要はなく、積層構造よりなるフィルムで
あっても良い。積層構造の場合には受光層には透明性耐
候性樹脂の包含が必要であるが、それ以外の層は透明性
は必須であるものの耐候性は受光層の透明性耐候性樹脂
を包含する層により紫外線が遮断される程度に応じて相
対的に耐候性の低いものも使用可能である。但し、これ
ら積層構造を通過する際には紫外線を遮断する必要があ
る。このようなものとして受光層がポリ弗化ビニリデン
のみからなる層の場合には紫外線を遮断しないので次の
層に於いて紫外線を遮断するような紫外線吸収剤を包含
するポリメチルメタクリレート層が例として挙げられ
る。逆にポリ弗化ビニリデン層に紫外線吸収剤を含める
ことにより十分紫外線が遮断されれば、ポリメチルメタ
クリレート層には全く含めない構造であってもよい。ま
た、これらの中間の形態である、受光層がポリ弗化ビニ
リデンを主とし、ポリメタクリレートを從とし、紫外線
吸収剤も少量包含し、もう一方の層がポリメタクリレー
トを主とし、ポリ弗化ビニリデンを從とし、紫外線吸収
剤を少量含める構造としてもよい。このような積層構造
に於けるそれぞれの層の厚さは用途、使用環境、耐候性
樹脂の種類等によって異なるが、通常、受光層が２〜７
５μｍ、他の層が１３〜１４８μｍが採用される。

【００１６】このような透明性耐候性樹脂よりなる紫外
線遮断性フィルム１１が、接着剤を介して積層されるの
は、本発明に於いては、ガラス転移温度が８０℃以上の
非晶性環状オレフィン共重合体なるフィルム１２であ
る。ここで非晶性環状オレフィン共重合体とは、エチレ
ン、プロピレン、ブテン、１，４ーメチルペンテン１な
どのαーオレフィンと少なくとも１種の環状オレフィン
との共重合体である。環状オレフィン共重合体の具体例
としてはビシクロ［２．２．１］ヘプト−２エン誘導
体、テトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ー３
ーデセン誘導体、ヘキサシクロ［６．６．１．１^3,6．
１^10,13．０^2,7．０^9,14］−４−ヘプタデセン誘導体、
オクタシクロ［８．８．０．１^2,9．１^4,7．１^11,18．
１^13,16．０^3, ⁸．０^12,17］ー５ードコセン誘導体、ペ
ンタシクロ［６．６．１．１^3,6．０^2,7．０⁹ ^,14］−４
−ヘキサデセン誘導体、ヘプタジシクロー５ーイコセン
誘導体、ヘプタシクロー５ーヘンエイコセン誘導体、ト
リシクロ［４．３．０．１^2,5］ー３ーデセン誘導体、
トリシクロ［４．３．０．１^2,5］ー３ーウンデセン誘
導体、ペンタシクロ［６．５．１．１^3,6．０^2,7．０
^9,14］ー４ーペンタデセン誘導体、ペンタシクロペンタ
デカジエン誘導体、ペンタシクロ［４．７．０．
１^2, ⁵．０^8,13．１^9,12］ー３ーペンタデセン誘導体お
よびノナシクロ［９．１０．１．１^4,7．１^13,20．１
^15,18．０^2,10．０^12,21．０^14,19］−５−ペンタコセ
ン誘導体等を挙げることができる。

【００１７】上記α−オレフィンと少なくとも１種の環
状オレフィンとの重合方法としては、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、
キシレンなどの炭化水素溶媒中、バナジウム化合物、有
機アルミニウム化合物などの触媒を用いて行なう方法が
好適な例として挙げることができる。

【００１８】このようにして得られる非晶性環状オレフ
ィン共重合体の内、本発明で用いられるのはガラス転移
温度が８０℃以上の共重合体であるが、好ましくは１２
０℃以上、より好ましくは１３０℃以上のものが用いら
れる。中でも三井石油化学工業（株）の製造に係る商品
名「アペル」や日本ゼオン（株）の製造に係る商品名
「ゼオネックス」が好適である。この透湿度は「アペ
ル」や「ゼオネックス」のグレードによって若干異なる
が、例えば「アペル６０１３」は４０℃において０．０
７ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍであり、８０℃にお
いて１ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍであり、ガラス
転移温度は８０℃である。また、「ゼオネックス２５
０」は４０℃において０．２ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ・
ａｔｍであり、８０℃に於いて２ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａ
ｙ・ａｔｍであり、ガラス転移温度は１４１℃である。
このような非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフィ
ルム１２の厚さは用途、使用環境、耐候性樹脂の種類、
非晶性環状オレフィン共重合体の種類等によって異な
る。さらに後述するような裏面保護層の構造によっても
異なるが、通常２５〜５００μｍ程度が採用される。

【００１９】透明性耐候性樹脂よりなる紫外線遮断性フ
ィルム１１と非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフ
ィルム１２との積層は適当な接着剤を用いたドライラミ
ネート法或いはヒートラミ法等の方法で積層することが
できる。接着剤としては、通常１２０℃、できれば１５
０℃程度の耐熱性があるものが使用され、ポリエステル
系或いはポリウレタン系のドライラミ用接着剤とか、ポ
リメチルメタクリレート等が好適なものとして例示され
る。また、非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフィ
ルムと透明性耐候性樹脂よりなる紫外線遮断性フィルム
との接着性を改良するべく、例えばシラン系カップリン
グ処理、チタン系カップリング処理、コロナ処理、プラ
ズマ処理のような処理が好適に採用される。

【００２０】図２に示すような構造の場合には透明性耐
候性樹脂よりなる紫外線遮断性フィルム１１と非晶性環
状オレフィン共重合体よりなるフィルム１２との熱膨張
係数の相違に基づくカールを生じることが懸念される。
本発明に於いて用いられる非晶性環状オレフィン共重合
体に於いては前述のようにかなりの厚さを有し、且つガ
ラス転移温度が高いので、これらの条件を適宜選択すれ
ば容易にカールすることはないのであるが、カールの懸
念を全くなくすには、図３に示すような、図２の構造体
に更に接着性樹脂４と接する側に耐候性樹脂フィルム１
１と同質であり、且つ同形のもう一つの透明性耐候性樹
脂フィルム１１’を、接着剤を介して設け、対称的な構
造体としたものがより一層好適に採用される。

【００２１】さらに図４に示すような、透明性耐候性樹
脂よりなる紫外線遮断性フィルム１１’の替わりに熱膨
張係数が同程度であり、耐熱性と透明性の良い樹脂フィ
ルム１３で置換したものであればさらに好適に採用され
る。というのはこの層は直接太陽光を受けるわけではな
い故、耐候性は本来必要ない。従って高価な透明性耐候
性樹脂よりなる紫外線遮断性フィルム１１’を用いる必
要がなくカールの懸念がないので有ればより安価な樹脂
で代用できることは切に望まれる処である。しかも前述
したとおり、非晶性環状オレフィン共重合体からなるフ
ィルムの厚さはかなりの厚さを有し且つ剛性を有するの
で、同程度の熱膨張係数といってもその程度は比較的幅
を有し、低廉な汎用樹脂の多くが使用可能である。例え
ばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンフタレート、ポリ塩化ビニル、
ポリアミド等が例示されるが、中でもポリプロピレンは
その熱膨張係数がフッ素樹脂に近く好適に採用される。

【００２２】太陽電池素子３と接する接着性樹脂４は、
太陽電池素子との接着性を有し、積層させる際の温度で
溶融軟化する樹脂からなる。積層温度は通常、１５０℃
未満、好ましくは１２０℃以下で行なわれる。具体的に
は、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンー酢酸ビ
ニルーグリシジルメタクリレート三元共重合体、エチレ
ンー酢酸ビニル部分鹸化物ー有機酸グラフト四元共重合
体などのエチレンー酢酸ビニル共重合体の変性樹脂、ポ
リビニルブチラール、あるいは無水マレイン酸グラフト
ポリエチレン等のカルボキシル基含有ポリオレフィン、
エチレンテレフタレートー変性アルキレンエーテルテレ
フタレートブロック共重合体等のポリエステル変性樹脂
等が例示される。

【００２３】非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフ
ィルム１２と接着性樹脂４との積層が必要とされる場合
には、太陽電池用のエチレンー酢酸ビニル共重合体或い
はその類似品においては、単に加熱するだけで積層する
ことができるが、好ましくはコロナ処理やシランカップ
リング処理等の処理をするのが接着性を上げる点で好ま
しい。接着性樹脂の種類によっては接着剤を用いたドラ
イラミネート法、接着性樹脂を熱溶融して防湿性樹脂フ
ィルム上へ直接押出塗工する方法など本発明の積層材料
は公知の積層技術を用いて作成できる。

【００２４】接着性樹脂４が直接或いは接着剤を介して
接する場合がある裏面保護層２は太陽電池モジュールを
裏面から機械的、耐候性の両面から保護しうるものであ
れば、例えば金属、セラミックス、耐候性樹脂等、任意
のものが用いられる。これらとの接合は適宜公知の固定
手段を採用することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明において用いられる、ガラス転移
温度が８０℃以上の非晶性環状オレフィン共重合体より
なるフィルムは常温は無論のことながら８０℃付近での
透湿度が低く、屋外での過酷な種々の条件下で太陽電池
素子を湿気から防ぐことができる。それとともに太陽電
池モジュールの成形条件下で十分な耐熱性を有し、透明
性にも優れ、太陽電池モジュール用表面保護層を構成す
るものとして有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面保護層を用いた太陽電池モジュー
ルの一態様の構造を示す概略断面図である。

【図２】図１における裏面保護層の一態様の断面図であ
る。

【図３】図１における裏面保護層の別の一態様の断面図
である。

【符号の説明】

１表面保護層２裏面保護層３太陽電池素子４接着性樹脂１１透明性耐候性樹脂よりなる紫外線遮蔽性フィル
ム１１’ 透明性耐候性樹脂フィルム１２非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフィル
ム１３耐熱性と透明性の良い樹脂フィルム

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【手続補正書】

【提出日】平成７年９月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】図１における裏面保護層の更に別の一態様の断
面図である。

【符号の説明】１表面保護層２裏面保護層３太陽電池素子４接着性樹脂１１透明性耐候性樹脂よりなる紫外線遮蔽性フィル
ム１２非晶性環状オレフィン共重合体よりなるフィル
ム１３耐熱性と透明性の良い樹脂フィルム

フロントページの続き (72)発明者松永悟茨城県新治郡玉里村上玉里18−13 呉羽化学工業株式会社樹脂加工技術センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面保護層、必要により設けられる接着
性樹脂層、太陽電池素子、接着性樹脂層、表面保護層若
しくは裏面保護層の積層構造体よりなる太陽電池モジュ
ールに於いて、表面保護層が透明性耐候性樹脂よりなる
紫外線遮断性フィルムと、その内面に積層された、ガラ
ス転移温度が８０℃以上の非晶性環状オレフィン共重合
体よりなるフィルムとの積層体からなる太陽電池モジュ
ール用表面保護層。
【請求項２】非晶性環状オレフィン共重合体のガラス
転移温度が１２０℃以上である請求項１の太陽電池モジ
ュール用表面保護層。
【請求項３】非晶性環状オレフィン共重合体のガラス
転移温度が１３０℃以上である請求項１の太陽電池モジ
ュール用表面保護層。