JPWO2019116858A1 - 塗料、カバーガラス、太陽光発電モジュールおよび建築用外壁材 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、太陽光の反射を防止するために、含フッ素重合体およびシリカ等を含む防眩膜を有する太陽光発電モジュールが開示されている。
一方で、太陽光発電モジュールの意匠性を向上するために、着色したカバーガラス等によって太陽電池セルを隠蔽した場合、カバーガラスの種類によっては、発電に必要な波長の光が太陽電池セルに到達できず、太陽光発電モジュールの発電効率が劣るという問題がある。
このように、太陽光発電モジュールにおいて、発電効率と意匠性との両立は、トレードオフの関係にあった。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できるのを見出した。
[1] ガラス板と、前記ガラス板上の少なくとも一方の面に積層された、フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体を含む膜と、を有するカバーガラスであって、
波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの反射率の算術平均値を可視光平均反射率としたときに、前記カバーガラスの可視光平均反射率が10〜100%であり、
波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を近赤外光平均透過率としたときに、前記カバーガラスの近赤外光平均透過率が20〜100%であることを特徴とする、カバーガラス。
[2] 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を可視光平均透過率としたときの、可視光平均透過率が70%未満である、[1]のカバーガラス。
[3] 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの各波長における反射率のうち、最大反射率が20〜100%である、[1]または[2]のカバーガラス。
[5] 前記膜が無機粒子をさらに含み、
前記膜における前記無機粒子の含有量が、前記含フッ素重合体の100質量部に対して10〜1,000質量部である、[1]〜[4]のいずれかのカバーガラス。
さらに、上記無機粒子が、体積基準の累積50%径が2〜2,000μmの粒子である、[5]のカバーガラス、が好ましい。
[7] 前記無機顔料が、L*a*b*表色系におけるL*値が5〜100であり、a*値が−60〜60であり、b*値が−60〜60である、[6]のカバーガラス。
さらに、上記膜が、波長780〜1,500nmの近赤外光領域における近赤外光最大反射率が50%以上であり、平均粒子径が5.0〜280.0nmであり、比表面積が5.0〜1,000m2/gである有機顔料を含む膜である、[1]〜[4]のいずれかのカバーガラス、が好ましい。
さらに、上記含フッ素重合体が、架橋構造を有する、[1]〜[8]のいずれかのカバーガラス、が好ましい。
前記硬化剤が、イソシアネート基、ブロック化イソシアネート基、エポキシ基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、β−ヒドロキシアルキルアミド基、加水分解性シリル基およびシラノール基からなる群より選択される少なくとも1種の基を1分子中に2以上有する化合物である、[1]〜[8]のいずれかのカバーガラス。
さらに、前記膜の平均膜厚が、1〜3,000μmである、[1]〜[9]のいずれかのカバーガラス、が好ましい。
また、上記ガラス板の平均板厚が、1〜30mmである、[1]〜[9]のいずれかのカバーガラス、が好ましい。
[11] 太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面側のカバーガラスである、[1]〜[10]のいずれかの前記カバーガラスと、を有する、太陽光発電モジュール。
[12] 前記[11]の太陽光発電モジュールを有する、建築用外壁材。
[13] フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体と、有機顔料および無機顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含む塗料であって、
前記顔料が、波長780〜1,500nmの近赤外光領域における近赤外光最大反射率が50%以上であり、平均粒子径が5.0〜280.0nmであり、比表面積が5.0〜1,000m2/gであることを特徴とする塗料。
さらに、有機溶剤を含み、上記含フッ素重合体が有機溶剤に溶解している、[13]の塗料、が好ましい。
また、さらに分散剤を含む、[13]の塗料、が好ましい。
[15] 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの反射率の算術平均値を可視光平均反射率としたときに、前記カバーガラスの可視光平均反射率が10〜100%であり、波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を近赤外光平均透過率としたときに、前記カバーガラスの近赤外光平均透過率が20〜100%である太陽光発電モジュール用カバーガラスを構成する膜を形成するために用いられる、[13]または[14]の塗料。
[16] フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体と、波長780〜1,500nmの近赤外光領域における近赤外光最大反射率が50%以上であり、平均粒子径が5.0〜280.0nmであり、比表面積が5.0〜1,000m2/gである有色の無機顔料を含む塗料をガラス板上に塗装して膜を形成して、ガラス板と、前記ガラス板上の少なくとも一方の面に積層された、フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体を含む膜と、を有するカバーガラスを製造する方法であって、前記カバーガラスは、波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの反射率の算術平均値を可視光平均反射率としたときに、前記カバーガラスの可視光平均反射率が10〜100%であり、波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を近赤外光平均透過率としたときに、前記カバーガラスの近赤外光平均透過率が20〜100%である、カバーガラスの製造方法。
単位とは、単量体が重合して直接形成された、上記単量体1分子に基づく原子団と、上記原子団の一部を化学変換して得られる原子団との総称である。なお、重合体が含む全単位に対する、それぞれの単位の含有量(モル%)は、重合体を核磁気共鳴スペクトル(NMR)法により分析して求められる。
(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよびメタクリレートの総称であり、(メタ)アクリルとは、アクリルおよびメタクリルの総称である。
加水分解性シリル基とは、加水分解によってシラノール基となる基である。
含フッ素重合体のフッ素原子含有量とは、含フッ素重合体を構成する全原子に対するフッ素原子の割合(質量%)を意味する。フッ素原子含有量は、含フッ素重合体を核磁気共鳴スペクトル(NMR)法により分析して求められる。
<分析条件>
・自動試料燃焼装置
装置:三菱ケミカルアナリテック社製、自動試料燃焼装置AQF−100
燃焼条件:固体試料用モード
試料量:2〜20mg
・イオンクロマトグラフ
装置:Thermo Fisher SCIENTIFIC社製
カラム:IonpacAG11HC+IonpacAS11HC
溶離液:KOH10mN(0−9min)、10−16mN(9−11min)、16mN(11−15min)、16−61mN(15−20min)、60mN(20−25min)
流速:1.0mL/分
サプレッサ:ASRS
検出器:電導度検出器
注入量:5μL
塗料の固形分の質量とは、塗料が溶剤を含む場合に、塗料から溶剤を除去した質量である。なお、組成物の固形分の質量は、組成物を130℃で20分加熱した後に残存する質量として求められる。
膜の膜厚は、膜厚計を用いて適宜測定され、実施例においては、渦電流式膜厚計(商品名「EDY−5000」、サンコウ電子社製)を用いて測定された値である。
可視光平均反射率が10%以上であるカバーガラスを用いれば、カバーガラスに入射した光の反射光が人の目に感知されやすくなる。つまり、カバーガラスに付された色や模様が視認される一方で、太陽電池セルが視認されにくい。これにより、意匠性に優れた太陽光発電モジュールが得られると推測される。
また、近赤外光平均透過率が20%以上のカバーガラスを用いれば、近赤外光が太陽電池セルの受光面に届きやすくなるので、発電効率に優れた太陽光発電モジュールが得られると推測される。特に、近赤外光領域の光に対する分光感度が高い太陽電池セルを用いる場合には、本発明のカバーガラスの使用が好適である。
また、カバーガラスを構成するガラス板の少なくとも一方の面に積層された膜が含フッ素重合体を含むため、耐候性に優れた太陽光発電モジュールが得られると推測される。
図1に示すように、カバーガラス14は、ガラス板114と、ガラス板114上に積層された、フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体を含む膜214と、を有する。
ソーダライムシリケートガラスの具体例としては、酸化物換算で、60〜75質量%のSiO2、0〜3質量%のAl2O3、0超15質量%以下のCaO、0〜12質量%のMgO、および、5〜20質量%のNa2Oの組成を持つガラスが挙げられる。ここで、SiO2は、ソーダライムシリケートガラスの主成分である。
ソーダライムシリケートガラスは、上記材料の他に、K2O、TiO2、ZrO2およびLiO2からなる群より選択される少なくとも1種の材料をさらに含んでいてもよい。
また、ソーダライムシリケートガラスは、清澄剤(例えば、SO3、SnO2、Sb2O3)をさらに含んでいてもよい。
強化処理の具体例としては、公知のイオン交換法等によって行われる化学強化処理、および、公知の風冷強化法等によって行われる物理強化処理が挙げられる。化学強化処理したガラス板は、板厚が薄い場合であっても、表面層または裏面層の残留圧縮応力の値を大きくできるので、十分な強度をもつ。
プライマー剤としては、シランカップリング剤(特に、アルコキシシラン等)、チタンカップリング剤、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。被表面処理材料がガラス板であるので、プライマー剤としては、シランカップリング剤およびチタンカップリング剤が好ましく、シランカップリング剤が特に好ましい。シランカップリング剤またはチタンカップリング剤で表面処理したガラス板を用いると、ガラス板の少なくとも一方の面上に後述する塗料を塗布して膜を形成する場合でも、ガラス板と膜との密着性に優れる。
シランカップリング剤としては、ガラス板と膜の密着性及び耐久性の観点から、加水分解性基としてアルコキシ基またはイソシアネート基の3〜4個と非加水分解性基の0〜1個とがケイ素原子に結合した化合物が好ましい。非加水分解性基としては官能性基を有していてもよいアルキル基が好ましく、官能性基としては、アミノ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、エポキシ基等が挙げられる。
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アルコキシシラン、3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、メチルトリイソシアネートシラン、テトライソシアネートシランが挙げられ、市販品としては、マツモトファインケミカル社製のオルガチックスSI−310、SI−400等が使用できる。
チタンカップリング剤としては、ガラス板と膜との密着性及び耐久性の観点から、アルコキシチタニウムエステル、チタニウムキレートおよびチタニウムアシレートが好ましく、チタンオリゴマーを含むアルコキシチタニウムエステル誘導体がより好ましい。チタンカップリング剤としては、(RO)x(TiO)y/2で表される化合物(XおよびYはそれぞれ独立に正の整数である。)が特に好ましい。市販品としては、マツモトファインケミカル社製のオルガチックスPC−620、PC−601等が使用できる。
ここで、本明細書におけるFe2O3の含有量は、ガラス板に含まれる全鉄の含有量をFe2O3に換算した場合の含有量を意味し、蛍光X線測定法によって求められる。
ガラス板の平均板厚は、厚み計を用いて測定される板厚の算術平均値である。
膜は、例えば、含フッ素重合体を含む塗料を用いて形成できる。
フルオロオレフィンの具体例としては、CF2=CF2、CF2=CFCl、CF2=CHF、CH2=CF2、CF2=CFCF3、CF2=CHCF3、CF3CH=CHF、CF3CF=CH2、CH2=CXf1(CF2)n1Yf1(式中、Xf1およびYf1は、独立に水素原子またはフッ素原子であり、n1は2〜10の整数である。)で表される単量体が挙げられる。フルオロオレフィンとしては、本太陽光発電モジュールの耐候性に優れる点から、CF2=CF2、CH2=CF2、CF2=CFCl、CF3CH=CHF、CF3CF=CH2が好ましく、CF2=CFClが特に好ましい。フルオロオレフィンは、2種以上を併用してもよい。
単位Fと、フッ素原子を含まない単量体に基づく単位とを含む含フッ素重合体としては、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル−ビニルエステル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエステル−アリルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニルエステル共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニルエステル−アリルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等が挙げられ、本太陽光発電モジュールの意匠性に優れる点から、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体が好ましい。
単位(1)が有する架橋性基は、膜中では後述する硬化剤によって架橋していてもよく、架橋せず残存していてもよい。膜中の含フッ素重合体は、硬化剤と反応して架橋しているのが好ましい。単位(1)が有する架橋性基が硬化剤によって架橋していると、膜の耐久性がより優れる。単位(1)が有する架橋性基が、架橋せず残存していると、膜中における無機顔料の分散性がより優れる。
式中の記号は、以下の意味を示す。
X11は、CH2=CH−、CH(CH3)=CH−またはCH2=C(CH3)−であり、CH2=CH−またはCH(CH3)=CH−が好ましい。
Y11は、カルボキシ基またはカルボキシ基を有する炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基であり、カルボキシ基または炭素数1〜10のカルボキシアルキル基が好ましい。
X12は、CH2=CHO−、CH2=CHCH2O−、CH2=CHCOO−またはCH2=C(CH3)COO−である。
Y12は、ヒドロキシ基を有する炭素数2〜12の1価の飽和炭化水素基である。1価の飽和炭化水素基は、直鎖状であってもよく分岐状であってもよい。また、1価の飽和炭化水素基は、環構造からなっていてもよく、環構造を含んでいてもよい。
1価の飽和炭化水素基は、炭素数2〜6のアルキル基または炭素数6〜8のシクロアルキレン基を含むアルキル基が好ましい。
単量体(12)の具体例としては、CH2=CHO−CH2−cycloC6H10−CH2OH、CH2=CHCH2O−CH2−cycloC6H10−CH2OH、CH2=CHOCH2CH2OH、CH2=CHCH2OCH2CH2OH、CH2=CHOCH2CH2CH2CH2OH、CH2=CHCH2OCH2CH2CH2CH2OH、CH2=CHCOOCH2CH2OH、CH2=C(CH3)COOCH2CH2OHが挙げられる。なお、「−cycloC6H10−」はシクロへキシレン基を表し、「−cycloC6H10−」の結合部位は、通常1,4−である。
単位(1)の含有量は、含フッ素重合体が含む全単位に対して、0.5〜35モル%が好ましく、3〜25モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましく、5〜20モル%が特に好ましい。
つまり、本明細書における含フッ素重合体は、架橋性基が残存している状態と、架橋性基が硬化剤等によって架橋している状態とのいずれをも含んでよい。
X2は、CH2=CHC(O)O−、CH2=C(CH3)C(O)O−、CH2=CHOC(O)−、CH2=CHCH2OC(O)−、CH2=CHO−またはCH2=CHCH2O−であり、本太陽光発電モジュールの耐候性に優れる点から、CH2=CHOC(O)−、CH2=CHCH2OC(O)−、CH2=CHO−またはCH2=CHCH2O−が好ましい。
1価の炭化水素基は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基が好ましく、炭素数2〜12のアルキル基、炭素数6〜10のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜12のアラルキル基が特に好ましい。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基が挙げられる。
シクロアルキル基の具体例としては、シクロヘキシル基が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル基が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
なお、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基の水素原子は、アルキル基で置換されていてもよい。この場合、置換基としてのアルキル基の炭素数は、シクロアルキル基またはアリール基の炭素数には含めない。
単量体(2)の具体例としては、エチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、酢酸ビニル、ピバル酸ビニルエステル、ネオノナン酸ビニルエステル(HEXION社製、商品名「ベオバ9」)、ネオデカン酸ビニルエステル(HEXION社製、商品名「ベオバ10」)、安息香酸ビニルエステル、tert−ブチル安息香酸ビニルエステル、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
単位(2)の含有量は、含フッ素重合体が含む全単位に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%が特に好ましい。
特に、含フッ素重合体のフッ素原子含有量が、好ましくは15〜30質量%、特に好ましくは15〜28質量%であれば、本カバーガラスの耐候性およびガラス板への膜の密着性が良好であるとともに、本カバーガラスの各波長における各光線の透過率や反射率の調整にも寄与すると考えられる。
膜中のフッ素原子含有量は、ガラス板への膜の密着性の点から、65質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が特に好ましく、25質量%以下がさらに好ましく、20%以下が最も好ましい。また、膜中のフッ素原子含有量は、本太陽光発電モジュールの耐候性の点から、膜の全質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が特に好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。
特に、膜中のフッ素原子含有量が、好ましくは0.1〜25質量%、特に好ましくは5〜20質量%であれば、本カバーガラスの耐候性およびガラス板への膜の密着性が良好であるとともに、本カバーガラスの各波長における各光線の透過率や反射率の調整にも寄与すると考えられる。
膜が上記架橋構造を有する場合、具体的には、含フッ素重合体が含む単位(1)の架橋性基が硬化剤によって架橋していると、膜の硬度および耐久性に優れる。
例えば、加水分解性シリル基およびシラノール基から選択される1種以上を有する硬化剤を含む膜を、酸化ケイ素を含むガラス板上に形成する場合、硬化剤の加水分解性シリル基等(具体的には加水分解により生じたシラノール基)と、ガラス板の表面に存在するシラノール基と、が反応して架橋構造を形成する。そのため、ガラス板に対する膜の密着性がより優れる。
また、架橋性基として加水分解性シリル基を有する含フッ素重合体を含む膜を、酸化ケイ素を含むガラス板上に形成する場合、含フッ素重合体の加水分解性シリル基(具体的には加水分解により生じたシラノール基)と、ガラス板の表面に存在するシラノール基と、が反応して架橋構造を形成する。そのため、ガラス板に対する膜の密着性、膜の硬度、膜の耐久性がより優れる。
含フッ素重合体がカルボキシ基を有する場合の硬化剤は、エポキシ基、カルボジイミド基、オキサゾリン基またはβ−ヒドロキシアルキルアミド基を、1分子中に2以上有する化合物が好ましい。
含フッ素重合体がヒドロキシ基およびカルボキシ基の両方を有する場合は、イソシアネート基またはブロック化イソシアネート基を1分子中に2以上有する化合物と、エポキシ基、カルボジイミド基、オキサゾリン基またはβ−ヒドロキシアルキルアミド基を1分子中に2以上有する化合物と、の併用が好ましい。
また、本カバーガラスにおける膜とガラス板との密着性がより向上する点から、膜は加水分解性シリル基およびシラノール基から選択される1種以上を有する硬化剤を含むのが好ましい。
ポリイソシアネート単量体は、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートまたは芳香族ポリイソシアネートが好ましい。ポリイソシアネート誘導体は、ポリイソシアネート単量体の多量体または変性体(ビウレット体、イソシアヌレート体またはアダクト体)が好ましい。
脂環族ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
ブロック化剤は、活性水素を有する化合物であり、具体例としては、アルコール、フェノール、活性メチレン、アミン、イミン、酸アミド、ラクタム、オキシム、ピラゾール、イミダゾール、イミダゾリン、ピリミジン、グアニジンが挙げられる。
Zは、炭素数1〜10のアルコキシ基またはヒドロキシ基であり、アルコキシ基が好ましい。Zがアルコキシ基である場合、メトキシ基またはエトキシ基が好ましい。1分子中にZが複数存在する場合、互いに同じもよく異なってもよく、互いに同じであるのが好ましい。 aは1〜4の整数であり、2〜4が好ましい。
無機粒子としては、無機顔料(金属の複合酸化物顔料、金属の複合酸化物以外の無機顔料等)、フィラー等が挙げられる。
金属の複合酸化物顔料の具体例としては、クロム、チタン、アンチモン、鉄、アルミニウム、ニッケル、バリウム、鉛、バナジウム、ビスマス、亜鉛、コバルト、マンガンからなる群より選択される2種以上の金属原子を含む複合酸化物顔料が挙げられる。より具体例には、クロム、チタンおよびアンチモンの複合酸化物(オレンジ色)、鉄、アルミニウムおよびチタンの複合酸化物(オレンジ色)、ニッケル、チタンおよびアンチモンの複合酸化物(黄色)、チタン、ニッケルおよびバリウムの複合酸化物、クロムおよび鉛の複合酸化物(黄色)、バナジウムおよびビスマスの複合酸化物(黄色)、ニッケル、コバルト、亜鉛およびチタンの複合酸化物(緑色)、コバルト、亜鉛およびチタンの複合酸化物(緑色)、亜鉛、ニッケルおよびチタンの複合酸化物(茶色)、マンガン、アンチモンおよびチタンの複合酸化物(茶色)、アルミニウムおよびコバルトの複合酸化物(青色)、コバルト、鉄およびクロムの複合酸化物(黒色)等が挙げられる。
金属の複合酸化物以外の無機顔料の具体例としては、酸化鉄(赤色)、リン酸コバルトリチウム(紫色)が挙げられる。
膜は、意匠性の点から、無機粒子の中でも、単独使用で膜が着色する特定の無機粒子を少なくとも含むことが好ましい。このような特定の無機粒子としては、波長380〜400nmの可視光領域に吸収ピークを有する有色無機顔料または可視光領域に吸収ピークを有さない白色無機顔料が挙げられ、具体的には、上述した無機顔料において色を例示した組成の顔料である。なお、膜が着色するとは、膜の可視光平均透過率が90%以下となることを意味する。単体の酸化ケイ素(たとえば、シリカ粒子)は、単独使用で膜が着色しないため、特定の無機粒子からは除外される。
膜が無機粒子を含む場合、無機粒子の含有量は、本カバーガラスの各波長における各光線の透過率や反射率を調整しやすい点から、含フッ素重合体100質量部に対して、10〜1,000質量部が好ましく、20〜600質量部がより好ましい。
無機顔料Nの近赤外光最大反射率は、無機顔料Nの種類、組成および結晶構造から適宜調整できる。
無機顔料Nにおける、近赤外光最大反射率および可視光最小反射率は、拡散反射法により測定して得られる拡散反射スペクトルからそれぞれ算出される、波長780〜1,500nmにおける最大反射率および波長400〜780nmにおける最小反射率である。
無機顔料Nの平均粒子径が280.0nm以下であると、本カバーガラスの近赤外光透過率が高くなり、本太陽光発電モジュールの発電効率に優れる。無機顔料Nの平均粒子径が1.0nm以上であると、本太陽光発電モジュールの隠蔽性に優れる。
無機顔料Nの平均粒子径は、無機顔料Nに超音波処理を行ったのち、粒度分布測定装置(Nanotrac Wave II−EX150、マイクロトラック・ベル社製)を用いて測定して得られる、体積基準の累積50%径(D50)であり、詳細な測定条件は、実施例に記載の通りである。
無機顔料Nの比表面積が5.0〜1,000m2/gであると、無機顔料Nによる近赤外光の散乱が好適となり、本太陽光発電モジュールの発電効率に優れる。
無機顔料Nの比表面積は、比表面積測定装置(マウンテック社製、HM model−1208)を用い、200℃で20分の脱気条件下での窒素吸着BET法により得られる値である。
無機顔料Nを構成する粒子の形状は、分散性の点から、球状であるのが好ましい。
金属元素としては、Li、Na、Mg、K、Ca、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Ba、Ta、W、Pb、Bi、La、Ce等が挙げられる。金属元素は、無機顔料Nの近赤外光反射率、ならびに、本カバーガラスの色調および発電効率の点から、Al、Fe、Co、Zn、Zr、Mn、Cr、Ce、Bi、Ni、Cu、Cdが好ましく、Al、Fe、Co、Zr、Ce、Mn、Bi、Cuがより好ましく、Al、Fe、Co、Zn、Zrがさらに好ましく、Al、Fe、Coが特に好ましい。
光触媒作用による劣化を抑制する点から、無機顔料Nは、金属酸化物およびその水和物の一部または全部が、さらに同種または別種の金属酸化物およびその水和物等(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)によって表面処理されていてもよい。
無機顔料Nは、金属酸化物のみからなっていてもよく、他の成分を含んでいてもよい。金属酸化物以外の他の成分としては、有機化合物等が挙げられる。無機顔料Nは、本カバーガラスの耐候性の点から、上記他の成分を含まないか、含む場合には、無機顔料Nの全質量に対して50質量%以下であるのが好ましい。
上記他の成分を含む無機顔料Nとしては、金属酸化物の粒子の一部または全部が有機化合物等で表面処理された無機顔料が挙げられる。
有色無機顔料Nは、市販品を用いてもよく、「Daipyroxide TM」シリーズ(大日精化社製)、「Cappoxyt」シリーズ(Cappelle社製)、「Sicotrans」シリーズ(BASF社製)、「Blue CR4」(アサヒ化成工業社製)等が挙げられる。
光触媒作用による劣化を抑制する点から、白色無機顔料Nは、金属酸化物の一部または全部が、さらに同種または別種の金属酸化物(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)によって表面処理されていてもよい。
白色無機顔料Nとしては、本光学層の耐候性をより向上させたい場合には、光触媒作用による劣化を防ぐために酸化チタンを含まないか、含む場合は1質量%未満であることが好ましい。
白色無機顔料Nとしては、市販品を用いてもよく、「TTO」シリーズ(石原産業社製)、「MT」シリーズ(テイカ社製)、「FINEX」シリーズ(堺化学社製)、XZ−Fシリーズ(堺化学社製)、「ジルコスター」シリーズ(日本触媒社製)等が挙げられる。
無機顔料Nの組成は、蛍光X線分析、ICP発光分光分析、原子吸光分析等により適宜分析して求められる。
無機顔料Nとしては、L*値、a*値、およびb*値が、以下の組み合わせである無機顔料が好ましく、L*値が15〜80であり、a*値が0.0〜30であり、b*値が−60〜60である無機顔料がより好ましい。
・L*値、a*値、およびb*値が、この順に、30〜70、0.0〜30、および−60〜−20である無機顔料。
・L*値、a*値、およびb*値が、この順に、20〜70、0.0〜40、および−20〜30である無機顔料。
・L*値、a*値、およびb*値が、この順に、30〜80、−20〜20、および0〜60である無機顔料。
・L*値、a*値、およびb*値が、この順に、80〜100、−10〜10、および−10〜10である無機顔料。
・L*値、a*値、およびb*値が、この順に、5〜50、−10〜10、および−10〜10である無機顔料。
無機顔料NのL*値、a*値、およびb*値は、上述した無機顔料Nの組成等によって調整できる。
無機顔料NのL*値、a*値、およびb*値は、JIS Z 8781−4:2013の記載に従い、拡散反射法により測定して得られる拡散反射スペクトルから算出される値であり、詳細な測定方法は、実施例に記載の通りである。
白色無機顔料Nの密度は、無機顔料Nの分散性の点から、0.10〜10.0g/cm3であるのが好ましく、5.0〜7.0g/cm3であるのが特に好ましい。
有色無機顔料Nの屈折率は、膜が近赤外光をより選択的に透過しやすい点から、4.00以下であるのが好ましく、1.50以上3.00以下であるのがより好ましく、1.90以上2.60以下であるのがさらに好ましく、2.10以上2.40以下であるのが特に好ましい。
白色無機顔料Nの屈折率は、膜が近赤外光をより選択的に透過しやすい点から、4.00以下であるのが好ましく、1.50〜3.00であるのがより好ましく、1.90〜2.60であるのがさらに好ましく、2.10〜2.40であるのが特に好ましい。
なお、各無機顔料の屈折率とは、無機顔料を構成する材料(例えば材料を粉砕等によって無機顔料を得る場合には、粉砕前の材料)の屈折率を意味し、通常は上記材料の文献値である。
各無機顔料の可視光最小反射率および屈折率は、無機顔料の組成、結晶構造、平均粒子径、および比表面積から適宜調整できる。
無機顔料Nの密度は、ピクノメーター(ULTRAPYC 1200e、カンタクローム社製)により測定して得られる値である。
膜が含む無機粒子の全質量に対する無機顔料Nの割合は、意匠性および発電効率の点から、80質量%以上が好ましく、90質量%以上が特に好ましい。
膜は、無機顔料Nの二種以上を含んでいてもよい。有色無機顔料Nと白色無機顔料Nとを併用する場合、それら無機顔料Nの合計に対する白色無機顔料Nの割合は、5〜200質量%であるのが好ましく、20〜150質量%であるのがより好ましく、20〜40質量%であるのが特に好ましい。膜が白色無機顔料Nよりも有色無機顔料Nを多く含めば、本光学層の隠蔽性と、本太陽光発電モジュールの意匠性とがよりバランスする。
特に、白色無機顔料Nは、波長400〜780nmの可視光領域における可視光最小反射率が40%以上である光散乱性の無機顔料でもある。したがって、有色無機顔料Nと、白色無機顔料Nとを混合することで、本太陽光発電モジュールの隠蔽性がより優れる。
白色無機顔料Nは、膜が可視光をより選択的に散乱しやすい点から、波長400〜780nmの可視光領域における可視光最小反射率が40%以上であり、80%以上であるのが好ましく、90%以上であるのがより好ましく、95%以上であるのが特に好ましい。可視光最小反射率の上限は、通常100%である。
パール顔料とは、薄片状の粒子(例えば、最長径が2〜100μm、厚さが0.01〜10μmである粒子)の表面が金属またはその酸化物によって被覆されている顔料である。薄片状の粒子としては、雲母、セリサイト、タルク、カオリン、スメクタイト属粘土鉱物、マイカ、セリサイト、板状二酸化チタン、板状シリカ、板状酸化アルミニウム、窒化硼素、硫酸バリウム、板状チタニア・シリカ複合酸化物、ガラス等が挙げられる。薄片状の粒子表面を被覆する金属またはその酸化物としては、上述した無機粒子で挙げた金属またはその酸化物が挙げられる。パール顔料としては、薄片状のマイカ、ガラス、酸化アルミニウム等の粒子表面が、二酸化チタン、酸化鉄、銀等によって被覆されている粒子が好ましい。
膜が、光散乱性粒子としてパール顔料を含む場合、より鮮やかで光輝感のある色調を発現でき、本太陽光発電モジュールの意匠性により優れる。
粒子Mを構成する材料の屈折率は、1.20以上が好ましく、1.30以上がより好ましく、1.35以上がより好ましい。粒子Mを構成する材料の屈折率は、1.70以下が好ましく、1.60以下がより好ましく、1.55以下が特に好ましい。
粒子Mの屈折率が上記範囲内であると、フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体との屈折率差が小さくなり、光が透過しやすくなる。
粒子Mとしては、ガラスビーズ、珪砂、海砂、シリカ粒子等が挙げられる。
ただし、成分Xのうち膜形成時に変化する成分は、通常、それ自体は膜に含まれる成分ではない。たとえば、前記硬化剤それ自体は、通常、膜中に存在する成分ではないと同様に、上記成分Xのうちシランカップリング剤等においては、それ自体は膜中には存在しないことが少なくない。なお、後述の溶剤を含む塗料の場合における溶剤のように、膜形成時に消失する成分は成分Xではない。
有機フィラーを構成する材料の屈折率およびその好適範囲は、上述した粒子Mと同様である。
有機フィラーとしては、樹脂ビーズ等が挙げられる。
なお、本明細書において、粒子Mと、上記有機フィラーと、を併せて「フィラー」ともいう。膜は、フィラーとして、粒子Mと、有機フィラーと、の両方を含んでよい。
なお、膜のL*値、a*値、およびb*値は、JIS Z 8781−4:2013の記載に従い、膜の表面の法線方向から光が入射するように膜を設置した分光光度計を用いて、波長200〜1,500nmにおける反射光を5nm刻みで測定して得られる反射スペクトルから算出される値である。
有機顔料としては、カーボンブラック(黒色)等が挙げられる。
なお、本明細書において、無機顔料Nと、有機顔料と、を併せて「顔料」ともいう。膜は、顔料として、無機顔料Nと、有機顔料と、の両方を含んでよい。ただし、本カバーガラスの耐候性をさらに向上させたい場合には、有機顔料は含まないか、含む場合は1質量%未満であることが好ましい。
膜の平均膜厚が上記範囲内であり、かつガラス板の平均膜厚が1〜30mmであると、各波長における各透過率および各反射率をより好適に制御できる。
膜の平均膜厚は、上記渦電流式膜厚計を用いて測定される膜厚の算術平均値である。
膜の製造方法の具体例としては、含フッ素重合体を含む液状塗料(水や有機溶媒等の液状媒体を含む塗料)をガラス板上に塗布し、乾燥して形成する方法が挙げられる。粉末塗料等の液状媒体を含まない塗料の場合は、液状媒体を除去するための乾燥は不要である。
塗布方法の具体例としては、スプレー、アプリケーター、ダイコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマコーター、ローラブラシ、はけ、へらを用いた方法が挙げられる。
含フッ素重合体を含む塗料を塗布した後、塗料中の溶剤を除去するために、加温乾燥してもよい。また、前記硬化剤のような反応性の成分を含む塗料の場合は、通常、塗料から形成された塗膜を加熱して反応性の成分を反応させ、膜とする。
また、膜を予め形成しておき、これをガラス板にラミネートして積層してもよい。
本太陽後発電モジュールを製造する場合、好ましくはガラス板上に上記塗料を塗装して膜を形成し、得られたカバーガラスを後述する封止材と圧着する。したがって、カバーガラスにおける膜が塗料を塗装して形成される膜であれば、膜がフィルムである場合と比較して、封止材との圧着時に端面において膜がはみ出さない点でも好ましい。
塗料は、含フッ素重合体のほかに、上述した膜が含んでよい無機粒子、非フッ素樹脂、成分X等を含んでいてよい。無機粒子、非フッ素樹脂、および成分Xは、上述と同様であるので、詳細な説明を省略する。塗料が液状の塗料の場合は、さらに、水や有機溶剤等の液状媒体を含む。
塗料の固形分濃度は、上記液状媒体によって、塗料の全質量に対して好ましくは10〜90質量%、より好ましくは40〜70質量%に調整されていることが好ましい。
塗料中の含フッ素重合体がヒドロキシ基を含む含フッ素重合体である場合、塗料中の含フッ素重合体の水酸基価は、膜の強度の点から、1〜200mgKOH/gが好ましく、1〜150mgKOH/gがより好ましく、3〜100mgKOH/gがさらに好ましく、10〜60mgKOH/gが特に好ましい。
塗料中の含フッ素重合体は、酸価または水酸基価のどちらか一方のみを有してもよく、両方を有してもよい。
塗料中の含フッ素重合体の含有量は、本太陽光発電モジュールの耐候性の点から、塗料が含む固形分の全質量に対して、5〜90質量%が好ましく、10〜80質量%が特に好ましい。
塗料の固形分中の含フッ素重合体の含有量は、塗料の全固形分質量に対して、10〜90質量%が好ましく、40〜70質量%が特に好ましい。
塗料中の含フッ素重合体に関するその他の説明は、上述した含フッ素重合体と同様であるので省略する。
塗料中の含フッ素重合体が架橋性基を含む場合、塗料中の含フッ素重合体の架橋性基と、硬化剤とを反応させ、含フッ素重合体を架橋させることで、膜を硬化させることができる。この場合、含フッ素重合体と硬化剤との架橋構造を有する膜が形成される。
また、塗料中の硬化剤が加水分解性シリル基およびシラノール基から選択される1種以上を有する場合、硬化剤と、酸化ケイ素を含むガラス板と、場合に応じて含フッ素重合体と、を反応させることで、硬化剤と、ガラス板と、場合に応じて含フッ素重合体と、の架橋構造を有する膜が形成される。
塗料が硬化剤を含む場合、硬化剤の含有量は、塗料中の含フッ素重合体100質量部に対して、5〜200質量部が好ましく、10〜150質量部が特に好ましい。
分散剤としては、脂肪酸アミド、酸性ポリアミドのエステル塩、アクリル樹脂、酸化ポリオレフィン、その他無機顔料に親和性のある重合体等が挙げられる。分散剤は市販品を用いてもよく、市販品としては、「ディスパロン」シリーズ(楠本化成社商品名)、「DISPERBYK」シリーズ(ビックケミー社商品名)等が挙げられる。
有機溶剤としては、石油系混合溶剤(トルエン、キシレン、エクソンモービル社製ソルベッソ100、エクソンモービル社製ソルベッソ150等)、芳香族炭化水素溶剤(ミネラルスピリット等)、エステル溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチル等)、ケトン溶剤(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、アルコール溶剤(エタノール、tert−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール等)等が挙げられる。有機溶剤は、2種以上を併用してもよい。
波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの各波長における反射率のうち、本カバーガラスの最大反射率(以下、可視光最大反射率ともいう。)は、20%以上が好ましく、25%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましく、40%以上が特に好ましい。なお、可視光最大反射率は、100%以下である。可視光最大反射率が上記範囲内にあれば、本カバーガラスの色調がより鮮やかになるため、本発明の太陽光発電モジュールの意匠性がより優れる。
各反射率の測定方法は、上述の通りであり、詳細な測定条件は後述の実施例欄に記載の通りである。
本カバーガラスの可視光平均透過率は、本太陽光発電モジュールの意匠性の点から、80%未満が好ましく、70%未満がより好ましく、65%以下が特に好ましく、60%以下がさらに好ましく、50%以下が最も好ましい。なお、可視光平均透過率は、0%以上である。可視光平均透過率が80%未満、好ましくは70%未満であれば、太陽光発電モジュールの受光面側から太陽電池セルが視認されにくくなり、本発明の太陽光発電モジュールの意匠性が優れる。
波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの各波長における透過率のうち、本カバーガラスの最大透過率(以下、可視光最大透過率ともいう。)は、70%未満が好ましく、65%以下がより好ましく、60%以下がさらに好ましく、50%以下が特に好ましい。なお、可視光最大透過率は、0%以上である。可視光最大透過率が70%未満であれば、太陽光発電モジュールの受光面側から太陽電池セルが視認されにくくなり、本発明の太陽光発電モジュールの意匠性がより優れる。
各透過率の測定方法は、上述の通りであり、詳細な測定条件は後述の実施例欄に記載の通りである。
図2に示すように、太陽光発電モジュール10は、第1カバーガラス14Aと、複数の太陽電池セル16と、第2カバーガラス14Bと、封止材18と、を有する。以下の説明において、第1カバーガラス14Aおよび第2カバーガラス14Bを総称して、カバーガラス14という場合がある。
太陽電池セル16は、第1受光面16Aと、第1受光面16Aと対向する第2受光面16Bと、を有する。太陽電池セル16は、第1受光面16Aおよび第2受光面16Bで受光した光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を持つ。
また、本太陽光発電モジュールは、本発明の効果を損なわない範囲内で、カバーガラスと、封止材との間に、任意の層(接着層等)を有していてよい。
第1カバーガラス14Aは、太陽電池セル16の第1受光面16A側であって、封止材18の一方の面に貼着されている。また、第2カバーガラス14Bは、太陽電池セル16の第2受光面16B側であって、封止材18の他方の面(第1カバーガラス14Aが貼着された面と対向する面)に貼着されている。
ここで、図3は、地上での太陽光スペクトル(日射エネルギー)と単結晶シリコン系太陽電池の分光感度曲線を示すグラフである。
図3に示す通り、単結晶シリコン系太陽電池は波長780nmよりも長波長領域にも高い分光感度を有する。つまり、可視光透過率が低く高い意匠性を有しつつ、長波長領域で高い透過率を示す本カバーガラスをカバーガラスとして用いることで、意匠性と発電効率を具備できることを意味する。
封止材を構成する材料の具体例としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、オレフィン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。封止材は、太陽電池セルに対する密着性および保護効果が求められるため、典型的には、本発明における無機顔料等を含まないか、含む場合は1質量%未満である。
図4に示すように、太陽電池アレイ12は、複数枚の矩形状の太陽光発電モジュール10を平面的に配列し、直並列に接続して構成される。
本発明における太陽電池アレイの設置場所の具体例としては、ビルの屋上、屋根、外壁(例えば、壁面、窓)が挙げられる。
本太陽光発電モジュールは、上述したように意匠性に優れるため、建築用外壁材(例えば、ビルの壁面、窓)に用いるのが好ましい。
重合体(1)溶液:クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体のキシレン溶液(AGC社製「LF−200」、重合体濃度60質量%に調製、フッ素原子含有量27質量%、水酸基価52mgKOH/g)
重合体(2)溶液:フッ化ビニリデン単独重合体のN−メチル−2−ピロリドン溶液(重合体濃度60質量%に調製、フッ素原子含有量59質量%、水酸基価0mgKOH/g)
重合体(3)溶液:テトラフルオロエチレン−ビニルエステル−アリルエーテル共重合体の酢酸ブチル溶液(重合体濃度60質量%に調製、フッ素原子含有量18質量%、水酸基価35mgKOH/g)
重合体(4)溶液:アクリル酸エステル重合体の酢酸ブチル溶液(重合体濃度60質量%に調製、フッ素原子含有量0質量%、水酸基価47mgKOH/g)
<塗料の作製>
重合体(1)溶液16.7g、キシレン43.2g、および、リン酸コバルトリチウム40g(東罐マテリアル・テクノロジー社製)を加え、さらに直径1mmのガラスビーズ100gを加えて、ロッキングミル(セイワ技研RM−05S)で2時間撹拌した。撹拌後、濾過によりガラスビーズを取り除き、得られた溶液38.2g、重合体(1)溶液52.1g、キシレン7.2g、ジブチルスズジラウレートのキシレン溶液(10000倍希釈)2.4g、およびコロネートHX(東ソー社製、硬化剤:HDIイソシアヌレートタイプのポリイソシアネート、固形分100質量%、標準タイプ)6.4gを混合し、塗料を得た。
平均板厚2.8mmのソーダライムシリケートガラス板(Fe2O3含有量0.1質量%)に、アプリケーターを用いて上記塗料を塗工した。その後、25℃の恒温室中で1週間乾燥および硬化させて、ガラス板と、ガラス板上に積層された膜(平均膜厚50μm)と、を有するカバーガラスを得た。
顔料の種類(例2〜3および例6〜8:東罐マテリアル・テクノロジー社商品、例9:AGCエスアイテック社商品、例14:アサヒ化成工業社商品)を表1に示すように変更した以外は例1と同様にして、カバーガラスを得た。
顔料の種類(例4〜5:東罐マテリアル・テクノロジー社製)を表1に示すように変更し、かつ、ガラス板上に積層された膜の平均膜厚が10μmになるように、塗料の塗工量を調整した以外は、例1と同様にして、カバーガラスを得た。
重合体溶液の種類を表2に示すように変更し、塗料を調製する際に使用した硬化剤の添加量を変更した以外は例2と同様にして、カバーガラスを得た。なお、重合体2溶液、重合体3溶液、重合体4溶液を使用して塗料を調製する際の硬化剤の添加量は、それぞれ、0g、4.3g、5.8gとした。
表3に示すFe2O3含有量の平均板厚2.8mmのソーダライムシリケートガラス板(Fe2O3含有量0.3質量%)を用いた以外は例2と同様にして、カバーガラスを得た。
例14において、顔料として、コバルトアルミニウム酸化物の31gと、酸化ジルコニウムの9gを用いた以外は例2と同様にして、カバーガラスを得た。
<無機粒子>
(無機顔料Nの平均粒子径)
測定対象試料を0.1質量%となるように蒸留水に投入し、さらに分散剤(Poiz532A、花王社製)を固形分に対して1質量%添加してスラリーを得た。得られたスラリーに、卓上型超音波洗浄機(1510J−MT、BRANSON社製)にて6時間の超音波処理を行い、超音波処理開始から10分後、30分後、その後は30分毎に、粒度分布測定装置(Nanotrac Wave II−EX150、マイクロトラック・ベル社製)にて体積基準の累積50%径(D50)を測定した。得られた13点の累積50%径(D50)のうち、最も小さい値を平均粒子径として採用した。
無機粒子における、L*値、a*値、およびb*値は、JIS Z 8781−4:2013の記載に従い、拡散反射法により測定して得られる拡散反射スペクトルから算出した。
拡散反射スペクトルは、拡散反射法により、分光光度計(U−4100、日立ハイテクノロジー社製)を用い、無機粒子を深さ0.5mmのガラスホルダーに充填し、石英カバーで押さえ、波長200〜1,500nmの範囲における拡散反射光を5nm刻みで測定して得た。リファレンスには、硫酸バリウム(試薬、関東化学社製))を用いた。
無機粒子における、近赤外光最大透過率および可視光最小反射率は、上述した拡散反射スペクトルから、波長780〜1,500nmにおける最大反射率および波長400〜780nmにおける最小反射率をそれぞれ算出した。
(可視光平均透過率、可視光最大透過率、近赤外光平均透過率)
分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 製品名:U−4100)を用いて、波長380〜1500nmの範囲を5nm刻みで、1,200nm/minのスキャン速度でカバーガラスの全光透過率を測定した。
カバーガラスは積分球の受光部に接触させるように設置し、塗工面(すなわち、膜の表面)から光が入射するように設定した。
光源切り替えは自動、切り替え波長は340.0nm、スリットは固定8nm、サンプリング間隔は5nmとした。
また、検知器切り替え補正なし、検知器切り替え波長850.0nm、スキャンスピード750nm/min、スリットは自動制御、Pbs感度は2、光量制御モード固定とした。
近赤外光平均透過率は、上記測定で得られる全光透過率のうち、波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率を算術平均して求めた。
可視光最大透過率は、上記測定にて得られた5nm刻みの透過率のうち、波長380〜780nmの可視光領域における透過率の最大値である。
分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 製品名:U−4100)を用いて、波長380〜1,500nmの範囲を5nm刻みで、1200nm/minのスキャン速度でカバーガラスの全光反射率を測定した。
カバーガラスは積分球の受光部に接触させるように設置し、塗工面(すなわち、膜の表面)から光が入射するように設定した。
光源切り替えは自動、切り替え波長は340.0nm、スリットは固定8nm、サンプリング間隔は5nmとした。
また、検知器切り替え補正なし、検知器切り替え波長850.0nm、スキャンスピード750nm/min、スリットは自動制御、Pbs感度は2、光量制御モード固定とした。
可視光最大反射率は、上記測定にて得られた5nm刻みの反射率のうち、波長380〜780nmの可視光領域における反射率の最大値である。
単結晶シリコンセルの可視光(380〜780nm)と、近赤外光(780〜1,500nm)との発電寄与度をそれぞれ30%、70%として、可視光平均透過率および近赤外光平均透過率を乗算したものを合計し、未塗工の平均板厚2.8mmのソーダライムシリケートガラス板(Fe2O3含有量0.1質量%)をカバーガラスとして用いた単結晶シリコンセルに対する発電効率を算出した。
得られたカバーガラスを、塗工面を上にして白地に2mmのフォントで文字を印刷した紙の上に乗せ、裏面視認性を目視で判定した。裏面視認性がCであると、本発明の意匠性を満たさない。
<判定基準>
A:文字の存在を全く視認できない。
B:文字の存在を視認できるが、読むことができない。
C:文字の存在を視認でき、かつ読むことができる。
Accelerated Weather Tester(Q−PANEL LAB PRODUCT社製、モデルQUV/SE)を用い、促進耐候性試験を行った。試験直前のカバーガラスの可視光平均透過率および近赤外光平均透過率と、試験2,000時間後におけるカバーガラスの可視光平均透過率および近赤外光平均透過率を、分光光度計を用いて測定し、発電効率を上述の計算式に従い算出した。
試験直前の発電効率の値を100%としたときの、試験2,000時間後の発電効率の値の割合を発電効率保持率(単位:%)として算出し、下記基準で耐候性を判定した。
<判定基準>
A:発電効率保持率が95%以上であった。
B:発電効率保持率が80%以上95%未満であった。
C:発電効率保持率が70%以上80%未満であった。
D:発電効率保持率が70%未満であった、または、カバーガラスから膜の剥離が見られた。
一方、例6〜8のカバーガラスは近赤外光平均透過率が20%未満のため、発電効率が不十分であった。また、例9のカバーガラスは可視光平均反射率が10%未満であるため、意匠性が低かった。
例5において、ガラス板上に塗料を塗工する前に、アプリケーターを用いてシランカップリング剤(3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン)を塗装し、120℃で12時間乾燥させて、プライマー層を形成した。その後、プライマー層上に例5と同様にして塗料を塗工し、カバーガラスを得た。
例16において、シランカップリング剤をメチルトリイソシアネートシランに変更する以外は同様にして、カバーガラスを得た。
例5、16、17で得られたカバーガラスを、80℃の温水に100時間浸漬した後に、基材層からの機能層の剥離の有無を目視で確認し、以下の基準に従って評価した。結果を表5に示す。
S:剥離なし。
A:剥離面積5%以下。
B:剥離面積5%以上。
12 太陽電池アレイ
14 カバーガラス
14A 第1カバーガラス
14B 第2カバーガラス
16 太陽電池セル
16A 第1受光面
16B 第2受光面
18 封止材
114A、114B ガラス板
214A、214B 膜
Claims (15)
- ガラス板と、前記ガラス板上の少なくとも一方の面に積層された、フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体を含む膜と、を有するカバーガラスであって、
波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの反射率の算術平均値を可視光平均反射率としたときに、前記カバーガラスの可視光平均反射率が10〜100%であり、
波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を近赤外光平均透過率としたときに、前記カバーガラスの近赤外光平均透過率が20〜100%であることを特徴とする、カバーガラス。 - 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を可視光平均透過率としたときの、可視光平均透過率が70%未満である、請求項1に記載のカバーガラス。
- 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの各波長における反射率のうち、最大反射率が20〜100%である、請求項1または2に記載のカバーガラス。
- 前記ガラス板がFe2O3を含まないか、または、前記ガラス板がFe2O3を含む場合のFe2O3の含有量(前記ガラス板に含まれる全鉄の含有量をFe2O3に換算した値)が、前記ガラス板の全質量に対して0.3質量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のカバーガラス。
- 前記膜が無機粒子をさらに含み、
前記膜における前記無機粒子の含有量が、前記含フッ素重合体の100質量部に対して10〜1,000質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のカバーガラス。 - 前記無機粒子が、波長780〜1,500nmの近赤外光領域における近赤外光最大反射率が50%以上であり、平均粒子径が5.0〜280.0nmであり、比表面積が5.0〜1,000m2/gである無機顔料の粒子である、請求項5に記載のカバーガラス。
- 前記無機顔料が、L*a*b*表色系におけるL*値が5〜100であり、a*値が−60〜60であり、b*値が−60〜60である、請求項6に記載のカバーガラス。
- 前記含フッ素重合体のフッ素原子含有量が、15〜30質量%である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のカバーガラス。
- 前記含フッ素重合体が、フルオロオレフィンに基づく単位および架橋性基を有する単位を含む共重合体と、前記架橋性基を架橋しうる硬化剤とが反応することによって形成された架橋構造を有する含フッ素重合体であり、
前記硬化剤が、イソシアネート基、ブロック化イソシアネート基、エポキシ基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、β−ヒドロキシアルキルアミド基、加水分解性シリル基およびシラノール基からなる群より選択される少なくとも1種の基を1分子中に2以上有する化合物である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のカバーガラス。 - 太陽光発電モジュール用カバーガラスである、請求項1〜9のいずれか1項に記載のカバーガラス。
- 太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面側のカバーガラスである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の前記カバーガラスと、を有する、太陽光発電モジュール。
- 請求項11に記載の太陽光発電モジュールを有する、建築用外壁材。
- フルオロオレフィンに基づく単位を含む含フッ素重合体と、有機顔料および無機顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含む塗料であって、
前記顔料が、波長780〜1,500nmの近赤外光領域における近赤外光最大反射率が50%以上であり、平均粒子径が5.0〜280.0nmであり、比表面積が5.0〜1,000m2/gであることを特徴とする塗料。 - 前記含フッ素重合体のフッ素原子含有量が、15〜30質量%である、請求項13に記載の塗料。
- 波長380〜780nmの可視光領域において、5nm刻みの反射率の算術平均値を可視光平均反射率としたときに、前記カバーガラスの可視光平均反射率が10〜100%であり、
波長780〜1,500nmの近赤外光領域において、5nm刻みの透過率の算術平均値を近赤外光平均透過率としたときに、前記カバーガラスの近赤外光平均透過率が20〜100%である太陽光発電モジュール用カバーガラスを構成する膜を形成するために用いられる、請求項13または14に記載の塗料。
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