KR20130138260A - 태양 전지용 백시트와 그 제조 방법, 및 태양 전지 모듈 - Google Patents

태양 전지용 백시트와 그 제조 방법, 및 태양 전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머 기재와 상기 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 도포에 의해 형성되어서 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 적어도 1종 및 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 폴리머층을 갖고, 도포 형성된 폴리머층의 균일성이 우수하고, 종래에 비해 내후성이 보다 우수한 태양 전지용 백시트를 제공한다.

Description

태양 전지용 백시트와 그 제조 방법, 및 태양 전지 모듈{BACK SHEET FOR SOLAR CELL AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF, AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 소자를 구비한 전지측 기판의 수광면측과 반대측에 배치되는 태양 전지용 백시트 및 그 제조 방법, 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
종래의 태양 전지용 백시트에서는 그 내후성을 높여서 태양 전지 전체의 내구성을 향상시키는 관점으로부터 태양광이 주로 입사하는 측과 반대측의 이면에 불소계 폴리머의 시트를 부착하는 것이 널리 행해지고 있다.
또한, 최근에는 불소계 폴리머의 층을 도포에 의해 형성하는 것도 제안되어 비용이 저감되는 것으로 알려져 있고, 구체적으로는 경화성 관능기를 갖는 불소계 폴리머를 도포하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 2007-35694호 공보 참조).
도포에 의해 불소계 폴리머 또는 실리콘계 폴리머의 층을 형성하는 것은 백시트의 내구성의 향상에 효과가 기대된다.
그러나 상기와 같은 불소계 폴리머나 실리콘계 폴리머는 도포했을 때에 도포막에 소위 피시 아이(fish eye)라고 칭해지는 도포 고장(이하 이를 「피시아이 고장」이라고 하는 경우가 있음)이 발생하기 쉬워 백시트의 상품 가치를 저하시키는 일원이 되고 있었다. 그 때문에 불소계 폴리머나 실리콘계 폴리머를 사용하면서도 피시 아이의 발생을 억제한 도포층을 가져서 종래에 비해 보다 상품 가치가 있는 백시트의 제공이 요구되고 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서 폴리머층에 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머를 바인더로서 사용했을 경우의 폴리머 한 층의 균일성이 우수하고, 종래에 비해 내후성이 보다 우수한 태양 전지용 백시트 및 그 제조 방법, 및 설치 환경에 상관없이 장기에 걸쳐 안정적인 발전 성능이 얻어지는 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 해서 상기 목적을 달성하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 구체적 수단은 이하와 같다.
<1> 폴리머 기재와, 상기 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 도포에 의해 형성되고, 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머 및 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 폴리머층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<2> <1>에 있어서, 상기 폴리머층 중에 있어서의 상기 불소계 폴리머 및 상기 실리콘계 폴리머의 총함유량은 0.5g/㎡ 이상 12.5g/㎡ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 상기 콜로이드 실리카의 함유량은 상기 불소계 폴리머 및 상기 실리콘계 폴리머의 총함유량에 대하여 3.0질량% 이상 60.0질량% 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리머층은 상기 폴리머층 중의 폴리머를 가교하기 위한 가교제를 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<5> <4>에 있어서, 상기 가교제는 카르보디이미드계 화합물 및/또는 옥사졸린계 화합물을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<6> <4> 또는 <5>에 있어서, 상기 가교제 함량은 상기 폴리머층 중의 상기 폴리머의 질량에 대하여 0.5질량% 이상 100질량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리머층은 계면활성제를 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<8> <7>에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시알킬렌알킬에테르계 비이온 계면활성제를 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<9> <7> 또는 <8>에 있어서, 상기 계면활성제 함량은 상기 폴리머층 중 0.1~10mg/㎡의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<10> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리머층은 상기 폴리머 기재의 태양 전지 소자가 배치되는 측과 반대측에 형성된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트이다.
<11> 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 도포액을 도포해서 건조시킴으로써 폴리머층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트의 제조 방법이다.
<12> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서, 태양광이 입사하는 투명성의 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자의 상기 기판이 배치된 측과 반대측에 설치된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트를 구비한 태양 전지 모듈이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머를 바인더로서 사용했을 경우의 폴리머층의 균일성이 우수하고, 종래에 비해 내후성이 보다 우수한 태양 전지용 백시트 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 설치 환경에 상관없이 장기에 걸쳐 안정적인 발전 성능이 얻어지는 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 태양 전지 모듈의 구성예를 나타내는 개략단면도이다.
이하 본 발명의 태양 전지용 백시트와 그 제조 방법, 및 이를 사용한 태양 전지 모듈에 대해서 상세하게 설명한다.
<태양 전지용 백시트 및 그 제조 방법>
본 발명의 태양 전지용 백시트는 폴리머 기재 및 상기 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 형성되고, 바인더의 적어도 일종으로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 폴리머층을 형성해서 구성된 것이다. 본 발명의 태양 전지용 백시트는 폴리머 기재 및 폴리머층만으로 구성되어도 좋고, 폴리머 기재의 면 상 또는 폴리머층의 면 상에, 필요에 따라서 폴리머층과는 다른, 예를 들면 착색층, 이접착성층, 언더코팅층 등의 다른 층을 더 갖고 있어도 좋다. 다른 층은 1층이어도 좋고, 2층 이상이어도 좋다.
본 발명에 있어서는 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면(바람직하게는 폴리머 기재의 태양 전지 소자가 배치되는 측과 반대측의 면)에 형성되는 폴리머층의 바인더 성분으로서 불소계 폴리머나 실리콘계 폴리머를 사용할 경우에 이들 폴리머와 함께 부정형의 콜로이드 실리카를 공존시킴으로써 폴리머층을 도포 형성할 때에 발생하기 쉬운 피시 아이 고장의 발생이 방지되어 균일성이 우수한 폴리머층을 갖는 태양 전지용 백시트가 얻어진다. 이에 따라 특히 온도, 습도 변화나 열이나 수분(습도)을 많이 포함하는 습열 환경 하에서의 내성이 향상되고, 태양 전지 모듈을 구성해서 모든 환경 조건 하에 놓여진 경우에도 장기에 걸쳐 발전 성능이 안정적으로 확보된다.
-폴리머 기재-
본 발명의 태양 전지용 백시트는 폴리머 기재(지지체)를 구비하고 있다.
폴리머 기재로서는 폴리에스테르, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀 또는 폴리불화비닐 등의 불소계 폴리머 등을 사용한 기재를 들 수 있다. 이들 중에서는 비용이나 기계 강도 등의 점으로부터 폴리에스테르 기재가 바람직하다.
본 발명에 있어서의 기재(지지체)로서 사용되는 폴리에스테르로서는 방향족 이염기산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체로부터 합성되는 선상 포화 폴리에스테르이다. 이러한 폴리에스테르의 구체예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 등을 들 수 있다. 이 중 역학적 물성이나 비용의 밸런스의 점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트가 특히 바람직하다.
상기 폴리에스테르는 단독 중합체이어도 좋고, 공중합체이어도 좋다. 또한, 상기 폴리에스테르에 다른 종류의 수지, 예를 들면 폴리이미드 등을 소량 블렌딩한 것이어도 좋다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르를 중합할 때에는 중합 후의 폴리에스테르 중의 카르복실기 함량을 소정 범위 이하로 억제하는 관점으로부터 Sb계, Ge계, Ti계의 화합물을 촉매로서 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 Ti계 화합물이 바람직하다. Ti계 화합물을 사용할 경우 Ti계 화합물을 중합 후의 폴리에스테르 중의 Ti 원소 환산값이 1ppm 이상 30ppm 이하, 보다 바람직하게는 3ppm 이상 15ppm 이하의 범위가 되도록 촉매로서 사용함으로써 중합하는 실시형태가 바람직하다. Ti계 화합물의 사용량이 Ti 원소 환산으로 상기 범위 내이면 중합 후의 폴리에스테르 중의 말단 카르복실기를 하기 범위로 조정하는 것이 가능해서 폴리머 기재의 내가수분해성을 낮게 유지할 수 있다.
Ti계 화합물을 사용한 폴리에스테르의 합성에는, 예를 들면 일본 특허 공고 평 8-301198호 공보, 일본 특허 제 2543624호, 일본 특허 제 3335683호, 일본 특허 제 3717380호, 일본 특허 제 3897756호, 일본 특허 제 3962226호, 일본 특허 제 3979866호, 일본 특허 제 3996871호, 일본 특허 제 4000867호, 일본 특허 제 4053837호, 일본 특허 제 4127119호, 일본 특허 제 4134710호, 일본 특허 제 4159154호, 일본 특허 제 4269704호, 일본 특허 제 4313538호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
폴리에스테르 중의 카르복실기 함량은 2~50당량/t의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~35당량/t의 범위이다. 카르복실기 함량이 50당량/t 이하이면 내가수분해성을 유지하고, 습열 경시했을 때의 강도 저하를 작게 억제할 수 있다. 카르복실기 함량의 하한은 폴리에스테르에 형성되는 층(예를 들면, 착색층)과의 사이의 접착성을 유지하는 점에서 2당량/t가 바람직하다.
폴리에스테르 중의 카르복실기 함량은 중합 촉매종, 제막 조건(제막 온도나 시간)에 의해 조정하는 것이 가능하다. 또한, 본 명세서 중에 있어서 「당량/톤」은 1톤당 몰당량을 나타낸다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르는 중합 후에 고상 중합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라 바람직한 카르복실기 함량을 달성할 수 있다. 고상 중합은 연속법(타워 중에 수지를 충만시키고, 이를 가열하면서 천천히 소정 시간 대류시킨 후 송출하는 방법)이어도 좋고, 배치법(batch method)(용기 중에 수지를 투입하고, 소정 시간 가열하는 방법)이어도 좋다. 구체적으로는 고상 중합에는 일본 특허 제 2621563호, 일본 특허 제 3121876호, 일본 특허 제 3136774호, 일본 특허 제 3603585호, 일본 특허 제 3616522호, 일본 특허 제 3617340호, 일본 특허 제 3680523호, 일본 특허 제 3717392호, 일본 특허 제 4167159호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
고상 중합의 온도는 170℃ 이상 240℃ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 180℃ 이상 230℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 190℃ 이상 220℃ 이하이다. 또한, 고상 중합 시간은 5시간 이상 100시간 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는10시간 이상 75시간 이하이며, 더욱 바람직하게는 15시간 이상 50시간 이하이다. 고상 중합은 진공 중 또는 질소 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르 기재는, 예를 들면 상기 폴리에스테르를 필름상으로 용융 압출을 행한 후 캐스팅 드럼에서 냉각 고화시켜서 미연신 필름으로 하고, 이 미연신 필름을 Tg~(Tg+60)℃에서 길이 방향으로 1회 또는 2회 이상 배율(2회 이상일 때에는 합계 배율)이 3배~6배가 되도록 연신하고, 그 후 Tg~(Tg+60)℃에서 폭 방향으로 배율이 3~5배가 되도록 연신한 2축 연신 필름인 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라서 180~230℃에서 1~60초간의 열 처리를 행한 것이어도 좋다. 또한, Tg는 유리 전이 온도를 나타내고, JIS K7121 또는 ASTM D3418-82 등에 의거해서 측정할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서는 Shimadzu Corporation제의 시차 주사 열량 측정 장치(DSC)를 사용하여 측정한다.
구체적으로는 시료로서 폴리에스테르 등의 폴리머를 10mg 칭량하고, 알루미늄 팬에 셋팅하여 승온 속도10℃/min에서 실온부터 최종 온도 300℃까지 승온하면서 DSC 장치로 온도에 대한 열량을 측정했을 때 DSC 곡선이 굴곡하는 온도를 유리 전이 온도로 했다.
폴리머 기재(특히 폴리에스테르 기재)의 두께는 25~300㎛ 정도가 바람직하다. 두께는 25㎛ 이상이면 역학 강도가 양호하고, 300㎛ 이하이면 비용적으로 유리하다.
특히 폴리에스테르 기재는 두께가 늘어남 따라 내가수분해성이 악화되고, 장기 사용에 버티기 어려워지는 경향이 있다. 본 발명에 있어서는 폴리에스테르 기재의 두께가 120㎛ 이상 300㎛ 이하이고, 또한 폴리에스테르 중의 카르복실기 함량이 2~50당량/t일 경우가 보다 습열 내구성의 향상 효과를 나타내는 점에서 바람직하다.
-폴리머층-
본 발명의 태양 전지용 백시트는 상기 폴리머 기재의 한쪽 또는 양쪽의 측에 도포 방법에 따라 폴리머층이 형성된 구성으로 되어 있다. 이 폴리머층은 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하고, 필요에 따라서 가교제나 안료, 각종 첨가제 등의 다른 성분을 더 사용해서 구성할 수 있다. 폴리머층은 단층으로 형성되어도 좋고, 2층 이상이 형성된 실시형태이어도 좋다.
(바인더)
본 발명에 있어서의 폴리머층은 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 적어도 1종의 폴리머를 함유한다. 하기 콜로이드 실리카와의 병용에 의해 폴리머 기재 상에 형성되는 폴리머층의 바인더 성분으로서 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머를 포함하는 것이 가능하고, 이들 폴리머의 함유에 의해 백시트의 내후성, 특히 온도, 습도 변화나 열이나 수분(습도)을 많이 포함하는 습열 환경 하에서의 내성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
상기 불소계 폴리머로서는 -(CFX1-CX2X3)-으로 나타내어지는 반복 단위를 갖는 폴리머가 바람직하다. 또한, 상기 반복 단위에 있어서 X1, X2 및 X3은 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자 또는 탄소수 1~3개의 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.
불소계 폴리머의 예로서는 폴리테트라플루오로에틸렌(이하 PTFE라고 나타내는 경우가 있음), 폴리불화비닐(이하 PVF라고 나타내는 경우가 있음), 폴리불화비닐리덴(이하 PVDF라고 나타내는 경우가 있음), 폴리염화3불화에틸렌(이하 PCTFE라고 나타내는 경우가 있음), 폴리테트라플루오로프로필렌(이하 HFP라고 나타내는 경우가 있음) 등을 들 수 있다.
불소계 폴리머는 1종의 모노머를 단독 중합한 호모 폴리머이어도 좋고, 2종 이상의 모노머를 공중합한 것이어도 좋다. 공중합한 폴리머의 예로서 테트라플루오로에틸렌과 테트라플루오로프로필렌을 공중합한 코폴리머(P(TFE/HFP)라고 약기함), 테트라플루오로에틸렌과 불화비닐리덴을 공중합한 코폴리머(P(TFE/VDF)라고 약기함) 등을 들 수 있다.
또한, -(CFX1-CX2X3)-의 구조 부분을 갖는 불소계 모노머와 그 이외의 모노머를 공중합한 폴리머이어도 좋다. 그 예로서 테트라플루오로에틸렌과 에틸렌의 공중합체(P(TFE/E)라고 약기함), 테트라플루오로에틸렌과 프로필렌의 공중합체(P(TFE/P)라고 약기함), 테트라플루오로에틸렌과 비닐에테르의 공중합체(P(TFE/VE)라고 약기함), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로비닐에테르의 공중합체(P(TFE/FVE)라고 약기함), 클로로트리플루오로에틸렌과 비닐에테르의 공중합체(P(CTFE/VE)라고 약기함), 클로로트리플루오로에틸렌과 퍼플루오로비닐에테르의 공중합체(P(CTFE/FVE)라고 약기함) 등을 들 수 있다.
불소계 폴리머는 유기 용제에 용해해서 사용되는 것이어도 좋고, 폴리머 입자로서 물에 분산시켜서 사용되는 것이어도 좋다. 환경 부하가 적은 점에서 후자가 바람직하다. 불소계 폴리머의 수분산물에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 2003-231722호 공보, 일본 특허 공개 2002-20409호 공보, 일본 특허 공개 평 9-194538호 공보 등에 기재되어 있다.
상기 불소계 폴리머는 시판되어 있는 시판품을 사용해도 좋고, 상기 시판품의 예로서, AGC COAT-TECH CO., LTD.제 오블리가토 SW0011F 등을 들 수 있다.
상기 실리콘계 폴리머로서는, 예를 들면 실리콘과 아크릴의 복합 폴리머, 실리콘과 폴리에스테르의 복합 폴리머 등을 들 수 있다. 실리콘계 폴리머로서 시판되어 있는 시판품을 사용해도 좋고, 예를 들면 실리콘과 아크릴의 복합 폴리머의 구체예로서 DIC CORPORATION제 세라네이트 WSA1060, 동 WSA1070 등, Asahi Kasei Chemicals Corporation제 H7620, H7630, H7650 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 폴리머층은 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 상기 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머와 이들 폴리머 이외의 다른 폴리머를 병용해도 좋다. 다른 폴리머를 병용할 경우 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머 이외의 다른 폴리머의 양이 바인더 전체 질량의 50질량% 이하인 것이 바람직하다. 다른 폴리머의 양이 50질량% 이하임으로써 백시트로서 보다 양호한 내후성을 발휘할 수 있다.
상기 다른 폴리머로서는, 예를 들면 폴리에스테르계 폴리머(예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르), 폴리우레탄계 폴리머(예를 들면, 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 톨루엔디이소시아네이트와 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜로 이루어지는 폴리머 등), 아크릴계 폴리머(예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트 등을 함유하는 폴리머), 폴리올레핀계 폴리머(예를 들면, 폴리에틸렌과 (메타)아크릴산으로 이루어지는 폴리머 등) 등의 공지의 폴리머로부터 선택해서 사용할 수 있다.
폴리머층 중에 있어서의 상기 불소계 폴리머 및 상기 실리콘계 폴리머의 총함유량은 0.5g/㎡ 이상 12.5g/㎡ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머의 총함유량은 0.5g/㎡ 이상이면 온도, 습도 변화나 높은 습열 환경에 노출되었을 때의 내구성능을 보다 향상시킬 수 있고, 또한 12.5g/㎡ 이하이면 소망하는 양의 가교제나 계면활성제의 첨가가 가능하기 때문에 막 강도나 도포면상의 점에서 유리하다.
그 중에서도 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머의 총함유량은 상기와 같은 이유로부터 1.0g/㎡ 이상 12.0g/㎡ 이하의 범위가 보다 바람직하다.
(콜로이드 실리카)
본 발명에 있어서의 폴리머층은 부정형의 콜로이드 실리카의 적어도 1종을 함유한다. 콜로이드 실리카는 다른 종류의 것을 2종 이상 병용해도 좋다. 본 발명에 있어서는 불소계나 실리콘계의 수지 재료를 포함해서 도포에 의해 층 형성할 경우 도포막이 폴리머 기재 상에서 파여서 도포 고장(피시 아이 고장)을 초래하기 쉬운 경향이 있는 점에서 이들 수지 재료와 함께 콜로이드 실리카를 사용한 도포액의 도포에 의함으로써 도포했을 때의 피시 아이 고장의 발생을 억제하고, 두께나 표면성상의 균일성이 우수한 폴리머층이 얻어진다.
콜로이드 실리카는 주성분으로서 이산화규소(그 수화물을 포함함)를 포함하고, 평균 입자 지름이 수백nm 이하의 규소를 포함하는 무기 산화물의 미립자로 이루어지는 콜로이드이다. 또한, 소량 성분으로서 알루민산 염을 포함해도 좋다. 소량 성분으로서 포함되는 경우가 있는 알루민산 염으로서는 알루민산 나트륨, 알루민산 칼륨 등을 들 수 있다.
또한, 콜로이드 실리카에는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화암모늄 등의 무기 염류나 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 유기 염류가 포함되어도 좋다. 이들 무기 염류 및 유기 염류는, 예를 들면 콜로이드의 안정화제로서 작용한다.
콜로이드 실리카의 분산매로서는 특별히 제한은 없고, 물, 유기 용제 및 이들의 혼합물 중 어느 것이어도 좋다. 상기 유기 용제는 수용성 유기 용제이어도 좋고, 비수용성 유기 용제이어도 좋지만, 수용성 유기 용제인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로판올 등을 들 수 있다. 콜로이드 실리카는 통상 사용되는 방법으로 제조할 수 있고, 예를 들면 사염화규소의 열 분해에 의한 에어로실 합성이나 물유리로부터 제조할 수 있다. 또는 알콕시드의 가수분해라고 하는 액상 합성법(예를 들면, 「섬유와 공업」, Vol.60, No.7(2004) 376쪽 참조) 등에 의해서도 제조할 수 있다.
일반적으로 콜로이드 실리카에는 입자의 형상이 구형인 것과 부정형인 것이 있지만, 본 발명에 있어서의 콜로이드 실리카는 부정형인 것이고, 상세하게는 구형의 입자(1차 입자)가 복수개 연결된, 예를 들면 쇄상의 형상을 갖는 구조를 갖고 있다.
콜로이드 실리카에 포함되는 입자의 평균 1차 입자 지름으로서는 특별히 제한은 없다. 콜로이드 실리카에 포함되는 입자의 평균 1차 입자 지름으로서는, 예를 들면 1nm~200nm의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1nm~100nm의 범위이며, 더욱 바람직하게는 3nm~50nm의 범위이고, 특히 바람직하게는 4nm~25nm의 범위이다. 평균 1차 입자 지름은 200nm 이하임으로써 양호한 도포면상이 얻어지고, 1nm 이상임으로써 콜로이드 실리카의 안정성이 우수하다.
또한, 상기 평균 1차 입자 지름은 레이저 해석/산란식 입자 지름 분포 측정 장치 LA950(HORIBA, Ltd.제)을 사용하여 광산란법에 의해 측정되는 값이다.
복수개의 1차 입자가 결합한 본 발명에 있어서의 부정형의 콜로이드 실리카로서의 입자 지름은 부정형의 콜로이드 실리카를 구형으로 간주했을 때의 직경으로 10~200nm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~180nm의 범위이며, 더욱 바람직하게는 50~150nm의 범위이다. 콜로이드 실리카의 입자 지름이 상기 직경으로 10nm 이상임으로써보다 양호한 피시 아이 개량 효과가 얻어지고, 200nm 이하임으로써 도포액 중에서 콜로이드 실리카를 안정되게 유지할 수 있다.
복수의 1차 입자가 결합한 부정형의 콜로이드 실리카의 입자 지름은 레이저 해석/산란식 입자 지름 분포 측정 장치 LA950(HORIBA, Ltd.제)을 사용하여 광산란법에 의해 측정되는 값이다.
이들 부정형의 콜로이드 실리카는 시판되어 있는 시판품을 사용해도 좋고, 시판품으로서는, 예를 들면 스노우텍스 UP, 동 0UP, 동 PS-S, 동 PS-M, 동 PS-M0(모두 Nissan Chemical Industries, Ltd.제) 등을 들 수 있다.
콜로이드 실리카를 분산 함유하는 분산액의 pH는 일반적으로 산성 또는 알칼리성으로 조정된다. 이는 콜로이드 실리카의 안정 분산 영역이 산성측 또는 알칼리성측에 존재하기 때문이며, 시판의 콜로이드 실리카 분산액을 도포액에 첨가할 경우 콜로이드 실리카의 안정 분산 영역의 pH와 도포액의 안정성을 고려하여 중성~알칼리성의 콜로이드 실리카 분산액을 첨가하는 것이 바람직하다.
콜로이드 실리카의 함유량에는 특별히 제한은 없다. 콜로이드 실리카의 함유량은, 예를 들면 도포액의 총량의 0.1~6.5질량%로 할 수 있고, 도포액의 총량의 1.0~5.0질량%인 것이 바람직하다. 도포액 중의 콜로이드 실리카의 함유량이 상기 범위 내임으로써 도포 시에 발생하기 쉬운 도포액의 피시 아이가 억제되어 태양 전지 모듈로 했을 때의 내후성의 향상 효과가 큰 점에서 유리하다.
또한, 콜로이드 실리카의 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머의 총함유량에 대한 함유량으로서는 3.0질량% 이상 60.0질량% 이하의 범위가 바람직하고, 5.0~50질량%인 것이 보다 바람직하다. 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머의 총량에 대한 콜로이드 실리카의 비율은 3.0질량% 이상이면 도포 시에 발생하기 쉬운 도포액의 피시 아이의 억제 효과가 현저하고, 60.0질량% 이하이면 면상의 점에서 유리하다.
(가교제)
폴리머층은 층 중의 폴리머를 가교하기 위한 가교제를 함유해도 좋다.
가교제로서는 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계, 옥사졸린계 등의 가교제를 들 수 있다. 이들 중 습열 경시 후의 접착성을 확보하는 관점으로부터 카르보디이미드계 가교제, 옥사졸린계 가교제가 바람직하다.
상기 카르보디이미드계 가교제의 구체예로서는 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드, N,N'-디이소프로필카르보디이미드, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드염산염, N-[3-(디메틸아미노)프로필]-N'-에틸카르보디이미드, N-[3-(디메틸아미노)프로필]-N'-프로필카르보디이미드, N-tert-부틸-N'-에틸카르보디이미드 등을 들 수 있다.
또한, 시판되어 있는 시판품으로서 카르보디라이트 V-02-L2(Nisshin Cotton Spinning Co., Ltd.제) 등을 들 수 있다.
상기 옥사졸린계 가교제의 구체예로서는 2-비닐-2-옥사졸린, 2-비닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-비닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-5-에틸-2-옥사졸린, 2,2'-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-트리메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-테트라메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2, 2'-헥사메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-옥타메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌-비스-(4,4'-디메틸-2-옥사졸린), 2,2'-p-페닐렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌-비스-(4,4'-디메틸-2-옥사졸린), 비스-(2-옥사졸리닐시클로헥산)술피드, 비스-(2-옥사졸리닐노르보르난)술피드 등을 들 수 있다. 또한, 이들 화합물의 (공)중합체도 바람직하게 이용할 수 있다.
또한, 시판되어 있는 시판품으로서 에포크로스 WS-700, 에포크로스 K-2020E(모두 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제) 등을 사용할 수 있다.
가교제의 폴리머층 중에 있어서의 함유량으로서는 바인더에 대하여 0.5질량% 이상 100질량% 이하가 바람직하고, 0.5질량% 이상 50질량% 이하가 보다 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5.0질량% 이상 30질량% 이하이다. 가교제의 함유량은 0.5질량% 이상이면 폴리머층의 강도 및 접착성을 유지하면서 충분한 가교 효과가 얻어지고, 100질량% 이하, 특히 50질량% 이하이면 폴리머층을 형성하기 위한 도포액을 조정했을 때의 액의 포트라이프를 보다 길게 유지할 수 있다.
(안료)
본 발명에 있어서의 폴리머층은 안료를 함유해서 착색층으로서 형성되어도 좋다. 이 경우 후술하는 착색층에 있어서의 경우와 같은 안료를 사용할 수 있고, 바람직한 실시형태도 마찬가지이다. 예를 들면, 소망하는 색상의 안료를 포함시켜서 의장성을 갖게 해도 좋고, 또한 백색 안료를 포함시킴으로써 폴리머층에 반사층으로서의 기능을 부여해도 좋다.
(기타 첨가제)
본 발명에 있어서의 폴리머층은 필요에 따라서 계면활성제, 필러 등의 다른 첨가제를 포함하고 있어도 좋다.
상기 계면활성제로서는 음이온계, 비이온계(예를 들면, 탄소수 2개 또는 3개인 알킬렌쇄와 알킬기의 탄소수 1~30개, 바람직하게는 탄소수 2~24개, 더욱 바람직하게는 6~24개인 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등) 등의 공지의 계면활성제를 사용할 수 있다. 계면활성제를 함유할 경우 폴리머층 중의 그 함유량의 범위는 0.1~10mg/㎡가 바람직하고, 보다 바람직하게는0.5~3mg/㎡이다. 계면활성제의 함유량은 0.1mg/㎡ 이상이면 층 형성할 경우에 피시 아이의 발생을 억제해서 보다 양호한 층이 얻어지고, 10mg/㎡ 이하이면 폴리머 지지체 및 폴리머층과의 사이의 접착을 양호하게 유지할 수 있다.
필러로서는 이산화티탄 등의 공지의 필러(무기 미립자)를 사용할 수 있다. 필러를 함유할 경우 필러의 폴리머층 중에 있어서의 함유량은 폴리머층 중의 바인더량에 대하여 20질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15질량% 이하이다. 필러의 함유량이 20질량% 이하이면 도포막의 막면상이 보다 양호하게 유지된다. 필러의 함유량의 하한은 0.5질량%인 것이 바람직하다. 또한, 필러의 함유량이 0.5질량% 이상이면 습열 경시 후에도 접착성이 양호하다. 필러의 함유량은 1질량% 이상 15질량% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서의 폴리머층의 두께로서는 0.5~4.0㎛가 바람직하다. 폴리머층의 두께가 0.5㎛ 이상이면 보다 높은 내구성능이 얻어지는 것 이외에 폴리머 지지체와의 사이의 접착력이 양호해진다. 또한, 폴리머층의 두께가 4.0㎛ 이하이면 면상이 보다 양호해져서 인접층이나 폴리머 기재와의 사이의 접착력이 우수하다. 즉, 폴리머층의 두께가 0.5~4.0㎛의 범위 내임으로써 폴리머층의 내구성과 면상이 양립하고, 폴리머 기재와 폴리머층의 사이의 접착성이 보다 우수하다.
폴리머층의 두께는 특히 1.0~3.5㎛의 범위가 보다 바람직하다.
-착색층-
본 발명의 태양 전지용 백시트는 폴리머 기재의 수광측에 착색층을 갖고 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리머 기재의 수광측(태양 전지 소자가 설치된 전지측 기판과 마주 향하는 측)에 착색층이 형성되고, 착색층이 형성된 측과 반대측에 이면 보호층으로서 상술한 본 발명에 있어서의 폴리머층이 형성된 실시형태가 바람직하다.
본 발명에 있어서의 착색층은 적어도 안료와 바인더를 함유하고, 필요에 따라서 각종 첨가제 등의 다른 성분을 더 포함해서 구성되어도 좋다.
착색층의 기능으로서는 제 1로 입사광 중 태양 전지 셀을 통과해서 발전에 사용되지 않고 백시트에 도달한 광을 반사시켜서 태양 전지 셀에 리턴함으로써 태양 전지 모듈의 발전 효율을 높이는 것, 제 2로 태양 전지 모듈을 태양광이 입사하는 측(표면측)으로부터 보았을 경우의 외관의 장식성을 향상하는 것 등을 들 수 있다. 일반적으로 태양 전지 모듈을 표면측(유리 기판측)으로부터 보면 태양 전지 셀의 주위에 백시트가 보이고 있어, 백시트용 폴리머 시트에 착색층을 형성함으로써 백시트의 장식성(의장성)을 향상시켜서 눈부심을 개선할 수 있다.
(안료)
착색층은 안료의 적어도 1종을 함유할 수 있다.
안료로서는, 예를 들면 이산화티탄, 황산 바륨, 산화규소, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 탄산 칼슘, 카올린, 탈크, 군청, 감청, 카본 블랙 등의 무기 안료, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린 등의 유기 안료를 적당하게 선택해서 함유할 수 있다.
착색층을 태양 전지에 입사해서 태양 전지 셀을 통과한 광을 반사해서 태양 전지 셀에 리턴하는 반사층으로서 구성할 경우 백색 무기 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 백색 무기 입자로서는 이산화티탄, 황산 바륨, 산화규소, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 탄산 칼슘, 카올린, 탈크 등의 백색 안료가 바람직하다. 그 중에서도 이산화티탄이 바람직하다.
반사층을 형성할 경우 반사층 중의 백색 무기 입자의 함유량으로서는 폴리머 및 백색 무기 입자의 합계 질량에 대하여 30질량%~90질량%의 범위가 바람직하고, 보다 바람직한 백색 무기 입자의 함유량의 범위는 50~85질량%이다. 백색 무기 입자의 반사층 중의 함유량은 30질량% 이상이면 양호한 반사율이 얻어지고, 90질량% 이하임으로써 태양 전지용 백시트의 경량화를 도모할 수 있다.
안료의 착색층 중에 있어서의 함유량은 2.5~12g/㎡의 범위가 바람직하고, 2.5~8.5g/㎡의 범위가 보다 바람직하다. 안료의 함유량이 2.5g/㎡ 이상이면 필요한 착색이 얻어지고, 반사율이나 장식성을 효과적으로 부여할 수 있다. 또한, 착색층 중에 있어서의 안료의 함유량이 12g/㎡ 이하이면 착색층의 면상을 양호하게 유지하기 쉽고, 막 강도가 보다 우수하다.
착색층을 반사층으로서 형성할 경우 반사층 중에는 백색 무기 입자를 4~12g/㎡의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다. 백색 무기 입자의 함유량이 4g/㎡ 이상이면 필요한 반사율이 얻어지기 쉽고, 함유량이 12g/㎡ 이하임으로써 백시트의 경량화를 도모할 수 있다. 그 중에서도 반사층 중의 백색 무기 입자의 보다 바람직한 함량은 5~11g/㎡의 범위이다.
또한, 반사층이 2종류 이상의 백색 무기 입자를 함유하는 경우에는 반사층 중의 전체 백색 무기 입자의 함유량의 합계를 4~12g/㎡의 범위로 하는 것이 바람직하다.
안료의 평균 입경으로서는 체적 평균 입경으로 0.03~0.8㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15~0.5㎛ 정도이다. 평균 입경이 상기 범위 내이면 광의 반사 효율이 높다. 체적 평균 입경은 레이저 해석/산란식 입자 지름 분포 측정 장치 LA950(HORIBA, Ltd.제)에 의해 측정되는 값이다.
착색층을 구성하는 바인더로서는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 높은 접착성을 확보하는 관점으로부터 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지가 바람직하다. 또한, 복합 수지를 사용해도 좋고, 예를 들면 아크릴/실리콘 복합 수지도 바람직한 바인더이다.
바인더의 함유량은 안료에 대하여 15~200질량%의 범위가 바람직하고, 17~100질량%의 범위가 보다 바람직하다. 바인더의 함유량은 15질량% 이상이면 착색층의 강도가 충분히 얻어지고, 또한 200질량% 이하이면 반사율이나 장식성을 양호하게 유지할 수 있다.
(첨가제)
착색층에는 필요에 따라서 가교제, 계면활성제, 필러 등을 첨가해도 좋다.
상기 가교제로서는 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계, 옥사졸린계 등의 가교제를 들 수 있다. 가교제의 상세, 특히 카르보디이미드계 가교제, 옥사졸린계 가교제의 상세 및 바람직한 실시형태에 대해서는 상기 폴리머층에 있어서 기재한 것과 같다. 가교제의 첨가량은 층 중의 바인더 당량 5~50질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~40질량%이다.
상기 계면활성제로서는 음이온계, 비이온계 등의 공지의 계면활성제를 사용할 수 있다. 계면활성제의 상세 및 바람직한 실시형태에 대해서는 상기 폴리머층에 있어서 기재한 것과 같다. 계면활성제를 함유할 경우의 함유량은 0.1~15mg/㎡가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5~5mg/㎡이다.
필러로서는 콜로이드 실리카, 이산화티탄 등의 공지의 필러를 사용할 수 있다. 필러의 함유량은 착색층의 바인더 당량 20질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15질량% 이하이다.
착색층의 형성은 안료를 함유하는 폴리머 시트를 폴리머 지지체에 부착하는 방법, 기재 형성 시에 착색층을 공압출 형성하는 방법, 도포에 의한 방법 등에 의해 행해진다. 구체적으로는 폴리머 지지체의 표면에 직접 또는 두께 2㎛ 이하의 언더코팅층을 개재해서 부착, 공압출, 도포 등을 함으로써 착색층을 형성할 수 있다. 형성된 착색층은 폴리머 지지체의 표면에 직접 접한 상태이어도 좋고, 또는 언더코팅층을 개재해서 적층한 상태이어도 좋다.
상기 중 도포에 의한 방법은 간편함과 아울러 균일성에서 박막에서의 형성이 가능한 점에서 바람직하다.
도포에 의한 경우 도포 방법으로서는, 예를 들면 그라비어 코터, 바 코터 등을 사용한 공지의 도포 방법을 이용할 수 있다. 도포액은 도포 용매로서 물을 사용한 수계이어도 좋고, 톨루엔이나 메틸에틸케톤 등의 유기 용매를 사용한 용제계이어도 좋다. 그 중에서도 환경 부하의 관점으로부터 물을 용매로 하는 것이 바람직하다. 도포 용매는 1종류를 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면 반사층을 형성할 경우 폴리머 지지체의 상기 폴리머층이 형성되어 있지 않은 측의 면에, 백색 무기 입자, 바인더 및 기타 필요에 따라서 포함되는 성분을 함유하는 반사층 형성용 도포액을 도포함으로써 형성할 수 있다.
-이접착성층-
본 발명의 태양 전지용 백시트에는 이접착성층이(특히 착색층 상에) 더 형성되어 있어도 좋다. 이접착성층은 태양 전지 소자를 구비한 전지측 기판(전지 본체), 예를 들면 상기 전지측 기판의 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와의 사이에서 강고하게 접착하기 쉽게 하기 위한 층이다.
이접착성층은 바인더, 무기 미립자를 사용하여 구성할 수 있고, 필요에 따라서 첨가제 등의 다른 성분을 더 포함해서 구성되어도 좋다. 이접착성층은 전지측 기판의 발전 소자를 밀봉하는 밀봉재(예를 들면, 에틸렌비닐아세테이트(EVA; 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체), 폴리비닐부티랄(PVB), 에폭시 수지 등)에 대하여 10N/cm 이상(바람직하게는 20N/cm 이상)의 접착력을 갖도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 접착력이 10N/cm 이상이면 접착성을 유지할 수 있는 습열 내성이 얻어지기 쉽다.
또한, 접착력은 이접착성층 중의 바인더 및 무기 미립자의 양을 조절하는 방법, 백시트에 있어서 전지측 기판(특히 밀봉재)과 접착하는 면에 코로나 처리를 실시하는 방법 등에 의해 조정이 가능하다.
(바인더)
이접착성층은 바인더의 적어도 1종을 함유할 수 있다.
이접착성층에 적합한 바인더로서는, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 수지, 폴리올레핀 등을 들 수 있고, 그 중에서도 내구성의 관점으로부터 아크릴 수지, 폴리올레핀이 바람직하다. 또한, 아크릴 수지로서 아크릴과 실리콘의 복합 수지도 바람직하다.
바람직한 바인더의 예로서는 폴리올레핀의 구체예로서 케미펄 S-120, S-75N(모두 Mitsui Chemicals, Inc.제), 아크릴 수지의 구체예로서 쥬리머 ET-410, SEK-301(모두 Nihon Junyaku Co., Ltd.제), 아크릴과 실리콘의 복합 수지의 구체예로서 세라네이트 WSAl060, WSAl070(모두 DIC CORPORATION제)과 H7620, H7630, H7650(모두 Asahi Kasei Chemicals Corporation제) 등을 들 수 있다.
바인더의 이접착성층 중에 있어서의 함유량은 0.05~5g/㎡의 범위로 하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 0.08~3g/㎡의 범위가 보다 바람직하다. 바인더의 함유량은 0.05g/㎡ 이상이면 소망하는 접착력이 얻어지기 쉽고, 5g/㎡ 이하이면 보다 양호한 면상이 얻어진다.
(무기 미립자)
이접착성층은 무기 미립자의 적어도 1종을 함유할 수 있다.
무기 미립자로서는, 예를 들면 실리카, 탄산 칼슘, 산화마그네슘, 탄산 마그네슘, 산화주석 등을 들 수 있다. 그 중에서도 습열 분위기에 노출되었을 때의 접착성의 저하가 작은 점에서 산화주석, 실리카의 미립자가 바람직하다.
무기 미립자의 입경은 체적 평균 입경으로 10~700nm 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~300nm 정도이다. 입경이 이 범위 내이면 보다 양호한 이접착성이 얻어진다. 입경은 레이저 해석/산란식 입자 지름 분포 측정 장치 LA950(HORIBA CORPORAION제)에 의해 측정되는 값이다.
무기 미립자의 형상에는 특별히 제한은 없고, 구형, 부정형, 침상형 등 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
무기 미립자의 함유량은 이접착성층 중의 바인더에 대하여 5~400질량%의 범위가 바람직하다. 무기 미립자의 함유량은 5질량% 이상이면 습열 분위기에 노출되었을 때에 양호한 접착성을 유지할 수 있고, 400질량% 이하이면 이접착성층의 면상이 양호하다. 그 중에서도 무기 미립자의 함유량은 50~300질량%의 범위가 바람직하다.
(가교제)
이접착성층에는 가교제의 적어도 1종을 함유할 수 있다.
이접착성층에 적합한 가교제로서는 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계, 옥사졸린계 등의 가교제를 들 수 있다. 그 중에서도 습열 경시 후의 접착성을 확보하는 관점으로부터 옥사졸린계 가교제가 특히 바람직하다.
가교제의 상세, 특히 카르보디이미드계 가교제, 옥사졸린계 가교제의 상세 및 바람직한 실시형태에 대해서는 상기 폴리머층에 있어서 기재한 것과 같다. 또한, 옥사졸린기를 갖는 화합물로서 시판되어 있는 시판품으로서는 에포크로스 K2010E, 동 K2020E, 동 K2030E, 동 WS-500, 동 WS-700(모두 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제) 등도 사용 가능하다.
가교제의 이접착성층 중에 있어서의 함유량으로서는 이접착성층 중의 바인더에 대하여 5~50질량%가 바람직하고, 그 중에서도 보다 바람직하게는 20~40질량%이다. 가교제의 함유량은 5질량% 이상이면 양호한 가교 효과가 얻어져서 착색층의 강도나 접착성을 유지할 수 있고, 50질량% 이하이면 도포액의 포트라이프를 길게 유지할 수 있다.
(첨가제)
이접착성층에는 필요에 따라서 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 등의 공지의 매트제, 음이온계나 비이온계 등의 공지의 계면활성제 등을 더 첨가해도 좋다.
이접착성층의 형성은 이접착성을 갖는 폴리머 시트를 폴리머 지지체에 접합하는 방법이나 도포에 의한 방법을 들 수 있다. 그 중에서도 도포에 의한 방법은 간편함과 아울러 균일성에서 박막에서의 형성이 가능한 점에서 바람직하다. 도포 방법으로서는, 예를 들면 그라비어 코터나 바 코터 등을 사용한 공지의 도포법을 이용할 수 있다. 도포액의 조제에 사용하는 도포 용매는 물이어도 좋고, 톨루엔이나 메틸에틸케톤 등의 유기 용매이어도 좋다. 도포 용매는 1종류를 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.
이접착성층의 두께에는 특별히 제한은 없지만, 통상은 0.05~8㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1~5㎛의 범위이다. 이접착성층의 두께는 0.05㎛ 이상이면 필요한 이접착성을 적합하게 얻을 수 있고, 8㎛ 이하이면 면상이 보다 양호해진다.
또한, 본 발명의 이접착성층은 착색층의 효과를 저감시키지 않기 위해서 투명한 것이 바람직하다.
~태양 전지용 백시트의 제조~
본 발명의 태양 전지용 백시트는 그 제조법에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 하기 공정에 의해 적합하게 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 태양 전지용 백시트의 바람직한 제조 방법은 (1) 폴리머 기재의 적어도 편면에 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 함유하고, 바람직하게는 용매의 60질량% 이상이 물인 도포액을 폴리머 기재의 표면에 직접 또는 다른 층을 개재해서 도포하는 공정과, (2) 폴리머 기재 상에 도포 형성된 도포막을 건조시켜서 폴리머층으로 하는 공정을 형성해서 구성할 수 있다. 여기서 폴리머층을 형성한 후에 상기 폴리머층을 경화시킴으로써 습열 경시 후의 접착성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이 이접착성층 등의 다른 층을 갖고 있을 경우 상기 공정에 추가해서 다른 층을 형성하기 위한 공정이 형성되어도 좋다. 다른 층의 형성 형태로서는, 예를 들면 다른 층을 구성하는 성분을 함유하는 도포액을 폴리머 기재 상(예를 들면, 폴리머 기재의 폴리머층이 형성되어 있는 측과는 반대측)에 도포하는 방법을 들 수 있고, 그 예로서는 이접착성층 및 착색층의 형성 방법으로서 상술한 방법을 들 수 있다.
본 발명의 태양 전지용 백시트의 구체예로서 폴리머 기재의 한쪽에 폴리머층을 갖고, 폴리머층이 형성되어 있는 면과는 반대인 면에 백색 무기 입자를 함유하는 반사층을 도설한 것, 폴리머 기재의 일방에 폴리머층을 갖고, 폴리머층이 형성되어 있는 면과는 반대의 면에 착색 안료를 함유하는 착색층을 도설한 것, 폴리머 기재의 한쪽에 폴리머층을 갖고, 폴리머층이 형성되어 있는 면과는 반대의 면에 폴리머 기재측으로부터 순서대로 백색 무기 입자를 함유하는 반사층과 이접착층을 도설한 것 등을 들 수 있다.
또한, 다른 층의 형성형태의 다른 예로서 다른 층으로서 소망되는 기능을 발휘하는 층을 갖는 시트나 필름을 폴리머층의 피형성면에 부착하는 방법을 들 수 있다. 이 경우의 시트나 필름은 다른 층을 1층 또는 2층 이상 갖는 시트나 필름이다.
본 발명의 태양 전지용 백시트의 구체예로서는 폴리머 기재의 한쪽 측에 폴리머층이 도포 형성되어 있고, 상기 폴리머층이 형성된 측과는 반대측의 다른쪽에 백색 무기 입자로서 백색 안료(또는 백색 이외의 착색 안료)를 함유하는 백색 필름(또는 착색 필름)을 부착한 것, 폴리머 지지체의 폴리머층이 형성된 측과는 반대측에 알루미늄 박막과 백색 안료를 함유하는 백색 필름을 부착한 것, 폴리머 지지체의 폴리머층이 형성된 측과는 반대측에 무기 배리어층을 갖는 폴리머 필름과 백색 안료를 함유하는 백색 필름을 부착한 것 등을 들 수 있다.
본 발명의 태양 전지용 백시트의 제작은 폴리머 기재 상에 본 발명에 있어서의 폴리머층을 도포 형성할 수 있는 방법이면 어느 실시형태이어도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 있어서의 폴리머층은 바인더로서 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 적어도 함유하는 도포액을 조제한 후 이 도포액을 폴리머 기재 상에 도포하고, 건조시킴으로써 적합하게 형성된다. 건조 후 가열하는 등 해서 경화시켜도 좋다. 도포 방법이나 사용하는 도포액의 용매에는 특별히 제한은 없다.
도포 방법으로서는, 예를 들면 그라비어 코터나 바 코터를 이용한 도포법을 적용할 수 있다.
도포액에 사용하는 용매는 물이어도 좋고, 톨루엔이나 메틸에틸케톤 등의 유기 용매이어도 좋다. 용매는 1종류를 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 본 발명에 있어서는 바인더로서 사용하는 불소계 폴리머 및/또는 실리콘계 폴리머를 수분산한 수계 도포액을 조제하고, 이를 도포하는 방법이 바람직하다. 이 경우 용매 중의 물의 비율은 60질량% 이상이 바람직하고, 80질량% 이상이 보다 바람직하다.
또한, 폴리머 지지체가 2축 연신 필름인 경우에는 2축 연신한 후의 폴리머 기재에 폴리머층을 형성하기 위한 도포액을 도포한 후 도막을 건조시켜도 좋다. 또한, 1축 연신 후의 폴리머 기재에 도포액을 도포해서 도막을 건조시킨 후에 1축 연신의 방향과 다른 방향으로 연신해도 좋다. 또한, 연신 전의 폴리머 지지체에 도포액을 도포해서 도막을 건조시킨 후 2방향으로 연신해도 좋다.
<태양 전지 모듈>
본 발명의 태양 전지 모듈은 태양광이 입사하는 투명성의 기판과, 태양 전지소자와, 상기 태양 전지 소자의 상기 기판이 배치된 측과 반대측에 설치된 상술한 본 발명의 태양 전지용 백시트를 설치해서 구성되어 있다. 본 발명의 태양 전지 모듈은 상술한 본 발명의 태양 전지용 백시트를 구비하므로 내후성, 특히 온도, 습도변화나 높은 습열 환경 하에 노출된 경우에도 장기간 안정적인 발전 성능이 얻어진다.
도 1은 본 발명의 태양 전지 모듈의 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다. 이 태양 전지 모듈(10)은 태양광의 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 소자(20)를 태양광이 입사하는 투명성의 기판(24)과 백시트(상술한 본 발명의 태양 전지용 백시트용 폴리머 시트)(5) 사이에 배치하고, 기판(24)과 백시트(5) 사이를 에틸렌비닐아세테이트계 밀봉재(22)로 밀봉해서 구성되어 있다. 본 실시형태의 백시트(5)는 폴리머 기재(16)의 한쪽 면측에 2층의 폴리머층이 형성되고, 다른쪽 면측(태양광이 입사하는 측)에 다른 층으로서 백색의 반사층(18)이 형성되어 있다. 2층의 폴리머층은 폴리머 기재측에서 순서대로 제 1 폴리머층(14)과 폴리머층(14)에 접해서 제 2 폴리머층(12)을 형성한 적층 구조가 되어 있고, 제 1 폴리머층(14) 및 제 2 폴리머층(12)의 한쪽 또는 양쪽에 불소계 폴리머 또는/및 실리콘계 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카가 함유되어 있다.
태양 전지 모듈, 태양 전지 셀, 백시트 이외의 부재에 대해서는, 예를 들면 「태양광 발전 시스템 구성 재료」(스기모토 에이이치 감수, Kogyo Chosakai Publishing Co., Ltd., 2008년 발행)에 상세하게 기재되어 있다.
투명성의 기판(24)은 태양광이 투과할 수 있는 광투과성을 갖고 있으면 좋고, 광을 투과하는 기재로부터 적당하게 선택할 수 있다. 발전 효율의 관점으로부터는 광의 투과율이 높은 것일수록 바람직하고, 이러한 기판으로서, 예를 들면 유리 기판, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등을 적합하게 사용할 수 있다.
태양 전지 소자(20)로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아모르포스 실리콘 등의 실리콘계, 구리-인듐-갈륨-셀레늄, 구리-인듐-셀레늄, 카드뮴-텔루륨, 갈륨-비소 등의 Ⅲ-Ⅴ족이나 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체계 등, 각종 공지의 태양 전지 소자를 적용할 수 있다.
실시예
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 주지를 넘지 않는 한 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 기재하지 않는 한 「부」는 질량 기준이다.
(실시예 1)
-지지체의 제작-
(1) 폴리에스테르의 합성
고순도 테레프탈산(Mitsui Chemicals, Inc.제) 100kg과 에틸렌글리콜(Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제) 45kg의 슬러리를 미리 비스(히드록시에틸)테레프탈레이트 약 123kg이 준비되어 온도 250℃, 압력 1.2×105Pa로 유지된 에스테르화 반응조에 4시간 걸쳐서 순차 공급하고, 공급 종료 후에도 1시간 더 걸쳐서 에스테르화 반응을 행했다. 그 후 얻어진 에스테르화 반응 생성물 123kg을 중축합 반응조로 이송했다.
이어서, 에스테르화 반응 생성물이 이송된 중축합 반응조에 에틸렌글리콜을 얻어지는 폴리머에 대하여 0.3질량% 첨가했다. 5분간 교반한 후 아세트산 코발트 및 아세트산 망간의 에틸렌글리콜 용액을 얻어지는 폴리머에 대하여 코발트 원소 환산값이 30ppm, 망간 원소 환산이 15ppm이 되도록 첨가했다. 5분간 더 교반한 후 티탄알콕시드 화합물의 2질량% 에틸렌글리콜 용액을 얻어지는 폴리머에 대하여 티탄 원소 환산값이 5ppm이 되도록 첨가했다. 상기 티탄알콕시드 화합물에는 일본 특허 공개 2005-340616호 공보의 단락번호 [0083]의 실시예 1에서 합성하고 있는 티탄알콕시드 화합물(Ti 함유량=4.44질량%)을 사용했다. 그 5분 후 디에틸포스폰아세트산 에틸의 10질량% 에틸렌글리콜 용액을 얻어지는 폴리머에 대하여 5ppm이 되도록 첨가했다.
그 후 저중합체를 30rpm에서 교반하면서 반응계를 250℃부터 285℃까지 서서히 승온함과 아울러 압력을 40Pa까지 내렸다. 최종 온도, 최종 압력에 도달할 때까지의 시간은 함께 60분으로 했다. 그대로 3시간 반응을 계속하고, 그 후 반응계를 질소 퍼지하고, 상압으로 리턴해서 중축합 반응을 정지했다. 그리고 얻어진 폴리머 용융물을 냉수에 스트랜드상으로 토출하고, 즉시 컷팅해서 폴리머의 펠렛(지름 약 3mm, 길이 약 7mm)을 제작했다.
(2) 고상 중합
상기에서 얻어진 펠렛을 40Pa로 유지된 진공 용기 중, 220℃의 온도에서 30시간 유지하여 고상 중합을 행했다.
(3) 베이스 형성
이상과 같이 고상 중합을 거친 후의 펠렛을 280℃에서 용융 압출해서 금속 드럼 상에 캐스팅하여 두께 약 2.5mm의 미연신 베이스를 제작했다. 그 후 90℃에서 세로 방향으로 3배로 연신하고, 120℃에서 가로 방향으로 3.3배로 더 연신했다. 또한, 215℃에서 3분간 열 고정을 행하여 두께 250㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 지지체(이하 간단하게 「PET 지지체」라고 칭함)를 얻었다.
-표면 언더코팅층-
(1) 표면 언더코팅층 형성용 도포액의 조제
하기 조성 중의 각 성분을 혼합하고, 수광하는 측의 표면에 언더코팅층을 형성하기 위한 표면 언더코팅층 형성용 도포액을 조제했다.
<도포액의 조성>
·폴리에스테르계 바인더 …48.0부
(바이로날 DM1245(TOYOBO CO., LTD.제, 고형분: 30질량%))
·카르보디이미드 화합물(가교제) …10.0부
(카르보디라이트 V-02-L2, Nisshin Cotton Spinning Co., Ltd.제, 고형분: 10질량%)
·옥사졸린 화합물(가교제) …3.0부
(에포크로스 WS700, Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제, 고형분: 25질량%)
·계면활성제 …15.0부
(나로악티 CL95, Sanyo Chemical Industries, Ltd.제, 고형분: 1질량%)
·증류수 …907.0부
(2) 표면 언더코팅층의 형성
얻어진 표면 언더코팅층 형성용 도포액을 PET 지지체의 한쪽 면에 바인더량이 도포량으로 0.1g/㎡가 되도록 도포하고, 180℃에서 1분간 건조시켜서 건조 두께가 약 0.1㎛인 언더코팅층을 형성했다.
-착색층-
(1) 이산화티탄 분산물의 조제
하기 조성 중의 성분을 혼합하고, 그 혼합물을 다이노밀형 분산기에 의해 1시간 분산 처리를 실시하여 이산화티탄 분산물을 조제했다.
<이산화티탄 분산물의 조성>
·이산화티탄(체적 평균 입자 지름=0.42㎛) …39.9질량%
(타이페이크 R-780-2, ISHIHARA SANGYO KAISHA, LTD.제, 고형분 100질량%)
·폴리비닐알코올 …49.9질량%
(PVA-105, KURARAY CO., LTD.제, 고형분: 10질량%)
·계면활성제 …0.5질량%
(데몰 EP, KAO CORPORATION제, 고형분: 10질량%)
·증류수 …9.7질량%
(2) 착색층용 도포액의 조제
하기 조성 중의 성분을 혼합해서 착색층용 도포액을 조제했다.
<도포액의 조성>
·상기 이산화티탄 분산물 …80.0질량%
·실라놀 변성 폴리비닐알코올 바인더 …11.4질량%
(R1130, KURARAY CO., LTD.제, 고형분: 7질량%)
·폴리옥시알킬렌알킬에테르 …3.0질량%
(나로악티 CL95, Sanyo Chemical Industries, Ltd.제, 고형분: 1질량%)
·옥사졸린 화합물 …2.0질량%
(에포크로스 WS-700, Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제, 고형분: 25질량%; 가교제)
·증류수 …5.6질량%
(3) 착색층의 형성
얻어진 도포액을 상기 PET 지지체 상에 형성된 표면 언더코팅층 상에 도포하고, 180℃에서 1분간 건조시켜서 이산화티탄량이 7.0g/㎡, 바인더 1.2g/㎡의 착색층을 형성했다.
-이면 폴리머층(1)-
(1) 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조제
하기 조성 중의 각 성분을 혼합해서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액을 조제했다. 또한, 콜로이드 실리카의 체적 평균 입자 지름은 약 60nm(레이저 해석/산란식 입자 지름 분포 측정 장치 LA950(HORIBA, Ltd.제)을 사용하여 광산란법에 의해 측정)이었다.
<도포액의 조성>
·실리콘/아크릴계 바인더(바인더 P-1) …310부
(세라네이트 WSA-1070, DIC CORPORATION제, 고형분: 40질량%)
·콜로이드 실리카(CS-1) …12.4부
(스노우텍스 UP, Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 고형분 20질량%, 체적 평균 입자 지름 약 60nm)
·카르보디이미드 화합물(가교제) …24부
(카르보디라이트 V-02-L2, Nisshin Cotton Spinning Co., Ltd.제, 고형분: 25질량%)
·옥사졸린 화합물(가교제) …24부
(에포크로스 WS700, Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.제, 고형분: 25질량%)
·계면활성제 …1.0부
(나로악티 CL95, Sanyo Chemical Industries, Ltd.제, 고형분: 1질량%)
·이산화티탄 분산물 …206부
·증류수 …435부
(2) 이면 폴리머층(1)의 형성
얻어진 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액을 PET 지지체의 착색층이 형성된 측과는 반대측의 면에 #12의 메이어 바로 도포한 후 175℃에서 3분간 건조시켜서 폴리머층(1)을 형성했다.
이상과 같이 해서 PET 지지체의 양면의 각 층이 도포에 의한 도포층으로서 형성된 백시트 시료를 제작했다.
-태양 전지 모듈의 제작-
두께 3mm의 강화 유리와 EVA 시트(Mitsui Chemicals Fabro, Inc.제)와 결정계 태양 전지 셀과 EVA 시트(Mitsui Chemicals Fabro, Inc.제)와 상기와 같이 제작하고, 하기 평가 「3. 접착성」의 「(2) 습열 경시 후의 접착성」과 마찬가지의 처리를 행한 후의 백시트 시료를 이 순서대로 겹쳐서 진공 라미네이터(Nisshin Cotton Spinning Co., Ltd.제, 진공 라미네이트기)를 사용하여 핫프레싱함으로써 접착시켰다. 단, 백시트 시료는 그 착색층의 표면이 EVA 시트와 접촉하도록 배치했다. 또한, 접착은 진공 라미네이터에 의해 128℃에서 3분간의 에어퍼지한 후 2분간 가압해서 가접착하고, 드라이 오븐에서 150℃에서 30분간 더 본접착 처리하는 조건에서 행했다. 이와 같이 해서 결정계의 태양 전지 모듈을 제작했다.
제작한 태양 전지 모듈을 사용하여 발전 운전을 행한 결과 태양 전지로서 양호한 발전 성능을 나타냈다.
(실시예 2~6)
실시예 1에 있어서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조성 중의 콜로이드 실리카의 함유량을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(비교예 1)
실시예 1에 있어서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조제에 사용한 콜로이드 실리카를 함유하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 7, 비교예 2~3)
실시예 4에 있어서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조성 중의 바인더를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 8~12)
실시예 4에 있어서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조성 중의 바인더의 함유량을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 13~14, 비교예 4~5)
실시예 4에 있어서 이면 폴리머층(1) 형성용 도포액의 조성 중의 콜로이드 실리카를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 15)
실시예 4에 있어서 PET 지지체의 착색층이 형성된 측과는 반대측의 면에 형성된 폴리머층(1)의 표면에 이하에 나타내는 순서에 따라 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액을 도포함으로써 이면 폴리머층(2)을 더 형성한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
-이면 폴리머층(2)의 형성-
(1) 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액의 조제
하기 조성 중의 각 성분을 혼합해서 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액을 조제했다. 또한, 콜로이드 실리카의 체적 평균 입자 지름은 상기와 마찬가지로 광산란법에 의해 측정했다.
<도포액의 조성>
·실리콘/아크릴계 바인더(바인더P-1) …311부
(세라네이트 WSA-1070, DIC CORPORATION제, 고형분: 40질량%)
·카르보디이미드 화합물(가교제) …50부
(카르보디라이트 V-02-L2, Nisshin Cotton Spinning Co., Ltd.제, 고형분: 25질량%)
·계면활성제 …2부
(나로악티 CL95, Sanyo Chemical Industries, Ltd.제, 고형분: 1질량%)
·콜로이드 실리카(CS-1) …187부
(스노우텍스 UP, Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 고형분 20질량%, 체적 평균 입자 지름 약 60nm)
·증류수 …450부
(2) 이면 폴리머층(2)의 형성
얻어진 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액을 이면 폴리머층(1) 상에 #8의 메이어바로 도포한 후 175℃에서 3분간 건조시켜서 이면 폴리머층(2)을 형성했다.
이상과 같이 해서 PET 지지체의 양면의 각 층이 도포에 의한 도포층으로서 형성된 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 16~17)
실시예 15에 있어서 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액의 조성 중의 바인더를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 15와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(실시예 18~19, 비교예 6~7)
실시예 15에 있어서 이면 폴리머층(2) 형성용 도포액의 조성 중의 콜로이드 실리카를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 15와 마찬가지로 해서 백시트 시료를 제작했다.
(평가)
상기 실시예 및 비교예에서 제작한 백시트 시료에 대해서 하기의 평가를 행했다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타낸다.
-1. 피시 아이-
제작한 백시트 시료를 30cm×40cm의 사이즈의 샘플편으로 가공하고, 이를 3장 준비하여 이면 폴리머층(1)에 있어서의 도포액의 피시 아이의 수를 육안으로 셌다. 또한, 실시예 15~19, 비교예 6~7에 있어서는 이면 폴리머층(1) 및 이면 폴리머층(2)의 각각에 대해서 평가를 행했다.
-2. 면상-
제작한 백시트 시료를 30cm×40cm의 사이즈의 샘플편에 가공하고, 상기 샘플편 1장을 육안으로 관찰함으로써 얼룩의 모양을 하기 평가 기준에 따라서 평가했다.
<평가 기준>
5: 비교예 1에 비해 얼룩의 발생이 적고, 발생한 얼룩은 눈에 띄지 않는 것이었다.
4: 비교예 1에 비해 얼룩이 적었다.
3: 비교예 1과 같은 정도의 얼룩이 발생했다.
2: 비교예 1에 비해 얼룩의 발생 빈도가 많았다.
1: 비교예 1에 비해 얼룩이 많이 확인되었다.
상기 기준 중 실용상 허용되는 것은 랭크 3 이상인 것이다.
-3. 접착성-
(1) 습열 경시 전의 접착성
제작한 백시트의 이면 폴리머층(1)(단, 실시예 15~19, 비교예 6~7에 관해서는 이면 폴리머층(2))의 표면에 외날의 면도기로 종횡 각각 6개씩의 흡집을 내고, 25매스의 매스눈을 형성했다. 이 위에 마일러 테이프(폴리에스테르 테이프)를 부착하고, 수동으로 시료 표면을 따라 180° 방향으로 인장해서 박리했다. 이 때 박리된 매스눈의 수에 따라 이면 폴리머층의 접착력을 하기의 평가 기준에 따라서 평가했다. 평가 랭크 4, 5가 실용상 허용 가능한 범위이다.
<평가 기준>
5: 박리한 매스눈은 없었다(0매스).
4: 박리한 매스눈이 0매스부터 0.5매스 미만이었다.
3: 박리한 매스눈이 0.5매스 이상 2매스 미만이었다.
2: 박리한 매스눈이 2매스 이상 10매스 미만이었다.
1: 박리한 매스눈이 10매스 이상이었다.
(2) 습열 경시 후의 접착성
제작한 백시트를 120℃, 상대 습도 100%의 환경 조건 하에서 48시간 유지하고, 그 후 25℃, 상대 습도 60%의 환경 하에 있어서 1시간 조습한 후 상기 「(1) 습열 경시 전의 접착성」의 평가와 마찬가지의 방법으로 이면 폴리머층의 접착력을 평가했다.
Figure pct00001
상기 표 1 중의 성분의 상세를 이하에 나타낸다.
<바인더>
·P-1: 세라네이트 WSA1070(DIC CORPORATION제, 실리콘 아크릴계 바인더)
·P-2: 세라네이트 WSA1060(DIC CORPORATION제, 실리콘 아크릴계 바인더)
·P-3: 오블리가토 SW0011F(AGC COAT-TECH CO., LTD.제, 불소계 바인더)
·P-101: 파인텍스 Es650(DIC CORPORATION제, 폴리에스테르계 바인더)
·P-102: 올레스터 UD350(Mitsui Chemicals, Inc.제, 폴리우레탄 바인더)
<콜로이드 실리카>
·CS-1: 스노우텍스 UP(Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 부정형의 콜로이드 실리카, 체적 평균 입자 지름 약 60nm)
·CS-2: 스노우텍스 PS-S(Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 부정형의 콜로이드 실리카, 체적 평균 입자 지름 약 100nm)
·CS-3: 스노우텍스 PS-M(Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 부정형의 콜로이드 실리카, 체적 평균 입자 지름 약 110nm)
·CS-101: 스노우텍스 C(Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 구형 입자의 콜로이드 실리카, 체적 평균 입자 지름 15nm)
·CS-102: 스노우텍스 ZL(Nissan Chemical Industries, Ltd.제, 구형 입자의 콜로이드 실리카, 체적 평균 입자 지름 80nm)
상기 표 1에 나타내는 바와 같이 실시예에서는 균일성이 높은 폴리머층이 형성되어 있고, 특히 습열 환경 하에 노출된 경우에도 접착성의 저하를 억제할 수 있어서 양호한 내후성을 나타냈다. 이에 대해서 비교예에서는 폴리머층을 도포 형성했을 때의 도포액의 피시 아이를 해소할 수 없고, 결과적으로 형성된 폴리머층은 막 상태가 나빠 내후성을 양호하게 유지할 수 없었다.
본 발명의 구체적 실시형태의 상기 기술은 기술과 설명의 목적으로 제공하는 것이다. 개시된, 그야말로 그 실시형태에 본 발명을 한정하는 것을 기도하는 것도 아니고, 또는 망라적인 것을 기도하는 것도 아니다. 명백하게 당업자가 많은 수식이나 변형을 할 수 있는 것은 자명하다. 상기 실시형태는 본 발명의 개념이나 그 실제의 응용을 가장 잘 설명하기 위해서 선정된 것이며, 그에 의해 당업자 외의 사람이 기도하는 특정 용도에 적합시키기 위해서 여러 가지 실시형태나 여러 가지 변형을 행할 수 있도록 당업자 외의 사람에게 본 발명을 이해시키기 위한 것이다.
2010년 11월 12일 출원의 일본 특허 출원 제 2010-254210호 공보는 그 개시 전체가 여기에 참조 문헌으로서 편입되는 것이다.
본 명세서에 기술된 모든 간행물이나 특허 출원 및 기술 표준은 그들 개개의 간행물이나 특허 출원 및 기술 표준이 인용문헌으로서 특별히, 그리고 개별적으로 편입하는 것이 지정되어 있을 경우에는 상기 인용문헌과 같은 한정 범위에 있어서 여기에 편입되는 것이다. 본 발명의 범위는 하기 특허청구범위 및 그 등가물에 따라서 결정되는 것을 기도하는 것이다.

Claims (12)

  1. 폴리머 기재와, 상기 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 도포에 의해 형성되고, 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머 및 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 폴리머층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머층 중에 있어서의 상기 불소계 폴리머 및 상기 실리콘계 폴리머의 총함유량은 0.5g/㎡ 이상 12.5g/㎡ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜로이드 실리카의 함유량은 상기 불소계 폴리머 및 상기 실리콘계 폴리머의 총함유량에 대하여 3.0질량% 이상 60.0질량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 폴리머층 중의 폴리머를 가교하기 위한 가교제를 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가교제는 카르보디이미드계 화합물 및/또는 옥사졸린계 화합물을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 가교제 함량은 상기 폴리머층 중의 상기 폴리머의 질량에 대하여 0.5질량% 이상 100질량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머층은 계면활성제를 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계면활성제는 폴리옥시알킬렌알킬에테르계 비이온 계면활성제를 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 계면활성제 함량은 상기 폴리머층 중 0.1~10mg/㎡의 범위인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 폴리머 기재의 태양 전지 소자가 배치되는 측과 반대측에 형성된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트.
  11. 폴리머 기재의 적어도 한쪽 면에 바인더로서 불소계 폴리머 및 실리콘계 폴리머로부터 선택되는 폴리머와 부정형의 콜로이드 실리카를 포함하는 도포액을 도포해서 건조시킴으로써 폴리머층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백시트의 제조 방법.
  12. 태양광이 입사하는 투명성의 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자의 상기 기판이 배치된 측과 반대측에 형성된 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 백시트를 구비한 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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