KR20140015359A - 태양 전지용 보호 시트와 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트 부재, 태양 전지용 백 시트 및 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
기재 필름과, 상기 기재 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있고 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 함유하는 올레핀계 폴리머층을 갖고, 상기 올레핀계 폴리머층이 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트는 밀봉재와의 밀착력이 양호하고, 습열환경 하에서 경시시켜도 밀봉재와의 밀착력이 양호하다.
Description
본 발명은 태양 전지용 보호 시트와 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트 부재, 태양 전지용 백 시트 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
결정 규소 또는 비결정 규소 등을 태양 전지 소자로 하는 태양 전지 모듈은 일반적으로 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판, 광기전력 소자로서의 태양 전지 소자가 밀봉재에 의해 밀봉된 전지측 기판, 및 이면 보호 시트층(태양 전지용 백 시트) 등의 순으로 적층되고, 진공흡인해서 가열 압착하는 라미네이션법 등을 이용해서 제조되고 있다. 태양 전지는 지붕 위 등 태양광이 내리쬐고 비에 노출되게 되는 환경에 장기간 놓여지기 때문에, 태양 전지 모듈을 구성하는 각 층은 내구성, 특히 습열환경 하에서의 내구성을 대표로 하는 다양한 기능성이 요구되고 있다.
종래, 투명성 프런트 기판 또는 태양 전지용 백 시트로서는 유리가 사용되는 경우가 많았지만, 기능층을 적층함으로써 다양한 기능성을 추가할 수 있고, 태양 전지 모듈의 무게를 줄여서 비용 저감을 할 수 있는 등의 관점에서, 프런트 기판 또는 태양 전지용 백 시트로서 수지 필름을 주성분으로 하는 기판을 이용한 태양 전지용 보호 시트를 이용하는 것이 최근 요구되고 있다.
이러한 태양 전지용 보호 시트는 상기와 같이 각종 기능층의 적층체로 되어있는 경우가 많다. 대표적인 기능층으로서는 상기 밀봉재와 밀착시키기 위한 접착제층이나, 투명성의 프런트 기판과 전지측 기판을 투과하는 태양광의 반사 기능을 부여해서 태양 전지 소자의 발현 효율을 높이기 위한 백색층이나, 태양 전지용 보호 시트의 최외층에 바람직하게 설치되는 내후성층 등을 예시할 수 있다.
태양 전지용 보호 시트에 요구되는 기능성은 상술한 바와 같이 다양하지만, 그 중에서도 태양 전지 모듈의 수명과 직결되는 내구성, 특히 습열환경 하에서의 내구성이 특히 요구되고 있다. 태양 전지 모듈의 내구성, 특히 습열환경 하에서의 내구성의 관점에서는 특히 밀봉재와 태양 전지용 보호 시트가 박리되어 수분이 전지측 기판으로 들어가지 않는 것이 가장 중요하다. 즉, 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재와의 내구성, 특히 습열환경 하에서의 밀착성이 양호한 태양 전지용 보호 시트가 요구되고 있다.
그러나, 태양 전지용 백 시트의 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재와 접하는 최외층에 대해서는 습열환경 하에서의 밀착성은 커녕 통상의 환경 하에서의 밀착성조차 검토되어 있지 않은 경우가 많았다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(이하, EVA이라고도 함)로 이루어지는 충전제(밀봉재)에 대해서 단지 태양 전지용 백 시트를 적층했다고 기재되어 있고, 어떻게 접착했는지는 기재되어 있지 않다. 또한, 밀봉재측의 태양 전지용 백 시트의 최외층도 다양한 층의 형태가 기재되어 있으며, 밀봉재와의 밀착성에 대해서는 모두 언급되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에서는 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재를 수지 조성물에 의한 압출 수지층을 통해서 적층하여 가열 압착하고 있지만, 이 압출 수지층의 조성이나 물성에 대해서는 기재가 없다.
한편, 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재와 밀봉재측의 태양 전지용 백 시트의 최외층 사이에 접착제층을 형성하는 예가 기재되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에는 기재 필름의 편면에 무기 산화물의 증착막을 형성하고, 상기 무기 산화물의 증착막을 형성한 기재 필름의 양면에 백색화제와 자외선 흡수제를 포함하는 내열성 폴리프로필렌계 수지 필름을 적층한 태양 전지용 백 시트가 기재되어 있으며, 동 문헌의 실시예에서는 태양 전지용 백 시트의 최외층을 아크릴계 접착제층에 의해서 EVA로 이루어지는 밀봉재와 적층시킨 형태가 개시되어 있다.
한편, 최근에는 밀봉재측의 태양 전지용 백 시트의 최외층의 재료를 검토하고, 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재와, 밀봉재측의 태양 전지용 백 시트의 최외층을 직접 접합시키는 것을 검토한 예도 약간이지만 알려져 있다(특허문헌 4 참조). 특허문헌 4에서는 내후성 기재 필름을 포함하는 적어도 2층 이상으로 구성된 태양 전지 백 시트에 있어서, 상기 태양 전지 백 시트의 태양 전지 모듈을 구성하는 충전제와 접합시키는 최내면에 산화 티탄을 주성분으로 하는 백색안료로 착색된 접착성 도포층을 갖는 형태가 기재되어 있다. 특허문헌 4에는 EVA에 밀착성을 갖는 접착성 도포층의 수지로서는 아크릴계, 에폭시계, 페놀계, 폴리에스테르계, 우레탄계, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지, 또는 이것들의 변성물이 바람직하게 사용되고, 그 중에서도 폴리아크릴산 수지를 포함하는 것이 바람직하다고 기재되어 있다. 또한, 동 문헌의 실시예에서는 폴리에스테르 골격을 도입한 아크릴 수지와 아크릴산 수지를 포함하는 접착성 도포층을 이용한 형태만이 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자들이 특허문헌 3 및 특허문헌 4에 기재되어 있는 방법으로 태양 전지 모듈을 제조하고, 또한 습열환경 하에서 경시시킨 결과, 여전히 태양 전지 모듈의 밀봉재와 태양 전지용 보호 시트 사이의 내구성, 특히 습열환경 하에서의 밀착성에는 불만이 남는 레벨이었다.
그것에 추가해, 본 발명자들이 특히 특허문헌 3에 기재되어 있는 폴리프로필렌계 수지 등의 소위 올레핀계 수지를 사용하여 도포에 의해 제막을 시도한 결과,이러한 올레핀계 수지는 도포 제막시에 제조 장치에 부착되기 쉬워 연속 제막을 행하면 수율이 나빠지고, 장기 안정 제조를 할 수 없게 된다는 새로운 문제가 생기는 것을 알 수 있었다. 또한, 이러한 올레핀계 수지를 도포 제막했을 때의 제조 장치로의 부착의 세정을 시도해도 세정성이 나빠 곤란하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 특허문헌 3에는 이러한 문제나 그 해결 수단에 대해서 아무런 기재가 되어 있지 않아 이 새로운 문제를 해결하는 것이 요구되고 있는 상황인 것을 알 수 있었다.
이상으로부터, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 밀봉재와의 밀착력이 양호하고, 습열환경 하에서 경시시켜도 밀봉재와의 밀착력이 양호한 태양 전지용 보호 시트를 제공하는 것, 및 상기 태양 전지 보호 시트를 장기 안정 제조할 수 있고 세정성을 높인 태양 전지 보호 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 해서 예의 검토한 결과, 특정의 골격의 바인더를 다른 특정의 골격의 바인더와 특정의 비율로 조합해서 이용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하기에 이르렀다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위한 구체적 수단인 본 발명의 구성은 이하와 같다.
[1] 기재 필름과, 상기 기재 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있고 또한 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층을 갖고, 상기 올레핀계 폴리머층은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[2] [1]에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층이 착색안료를 함유하는 착색층인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[3] [2]에 있어서, 상기 기재 필름의 상기 착색층이 배치되어 있는 측의 면은 파장 550㎚에 있어서의 광선 반사율이 70% 이상이며, 상기 착색안료는 산화 티탄인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층의 두께는 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층과 상기 기재 필름 사이에 적어도 1층의 기타 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층이 배치되어 있는 측의 면과는 반대측의 면에 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 내후성층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[7] 기재 필름 또는 그 기재 필름 상에 임의로 설치되어 있어도 좋은 기타 층의 적어도 편면측에, 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하고, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[8] [7]에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 착색안료를 함유하는 착색층 형성용 조성물인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[9] [7] 또는 [8]에 있어서, 상기 착색안료는 산화 티탄인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[10] [7] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정 전에 상기 기재 필름 상에 밑칠층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[11] [7] 내지 [10] 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 측의 면과는 반대측의 면 상에, 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 내후성층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[12] [7] 내지 [11] 중 어느 하나에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 함유되는 상기 에테르계 폴리우레탄 수지의 함유량은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 2~5질량%인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[13] [7] 내지 [12] 중 어느 하나에 있어서, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 포함되는 상기 올레핀계인 바인더는 탄성률 320MPa 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법.
[14] [7] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
[15] [1] 내지 [6] 및 [14] 중 어느 하나에 기재된 태양 전지용 보호 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트.
[16] [1] 내지 [6] 및 [14] 중 어느 하나에 기재된 태양 전지용 보호 시트와, 상기 태양 전지용 보호 시트의 적어도 상기 올레핀계 폴리머층 측의 면에 직접 접착되어 있고 또한 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 또는 폴리페닐부티랄을 포함하는 폴리머층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 적층체.
[17] 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고, 상기 태양 전지용 백 시트는 [15]에 기재된 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트를 포함하고, 또한 상기 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트의 상기 올레핀계 폴리머층은 상기 밀봉재와 직접 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
[18] 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고, 상기 태양 전지용 백 시트 및 상기 밀봉재로서 [16]에 기재된 태양 전지용 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 밀봉재와의 밀착력이 양호하며, 습열환경 하에서 경시시켜도 밀봉재와의 밀착력이 양호한 태양 전지용 보호 시트가 제공된다. 또한, 상기 태양 전지 보호 시트를 장기 안정 제조할 수 있고, 세정성을 높인 태양 전지 보호 시트의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 태양 전지용 모듈의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하에 있어서 본 발명의 태양 전지용 보호 시트 및 그 제조 방법이나 그것에 이용되는 재료 등에 대해서 상세하게 설명한다.
이하에 기재되는 구성 요건의 설명은 본 발명의 대표적인 실시형태에 의거해서 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그러한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 「~」를 이용해서 표시되는 수치 범위는 「~」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
[태양 전지용 보호 시트 및 그 제조 방법]
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 기재 필름과, 상기 기재 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있고, 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 함유하는 올레핀계 폴리머층을 갖고, 상기 올레핀계 폴리머층이 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 습열경시 전후의 밀봉재와의 밀착력이 양호하다. 또한, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 상기 특성에 의해, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 이용한 태양 전지 모듈은 본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 양호한 밀봉재와의 밀착력에 의해 습열환경 하에서의 경시에서 박리 등을 일으키는 일 없이 장기에 걸쳐서 발전 성능을 안정하게 유지하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법은 기재 필름 또는 상기 기재 필름 상에 임의로 설치되어 있어도 좋은 기타 층의 적어도 편면측에 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하고, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물이 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
<태양 전지용 보호 시트의 구성>
도 1에 본 발명의 태양 전지용 보호 시트, 이 태양 전지용 보호 시트를 이용한 태양 전지용 백 시트 부재, 태양 전지용 백 시트, 태양 전지용 적층체의 설명과, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 이용한 태양 전지 모듈의 구성의 일례를 나타낸다. 이 태양 전지용 보호 시트(31)는 기재 필름(16)의 한쪽 면에 올레핀계 폴리머층(14)이 형성되어 있다. 이러한 내후성층이 없는 형태로서 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 이용하는 경우, 본 발명의 태양 전지용 백 시트 부재라고도 한다. 또한, 기재 필름(16)과 올레핀계 폴리머층(14) 사이에 기타 층(17)이 형성되어 있어도 좋다.
기재 필름(16)의 다른쪽 면에는 내후성층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 기재 필름(16)에는 내후성층 제1층(14)과 내후성층 제2층(12)의 2개의 내후성층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 내후성층(16)을 갖고 있으면, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 그대로 태양 전지용 백 시트(32)로서 사용될 수 있다.
본 발명의 태양 전지용 백 시트는 그 상기 올레핀계 폴리머층(14)이 태양 전지 모듈(10)의 태양 전지 소자(20)를 밀봉하는 밀봉재(22)와의 습열경시 후의 밀착성이 양호하다. 따라서, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 상기 올레핀계 폴리머층(14)과, 상기 태양 전지 모듈(10)의 밀봉재(22) 사이에는 습열경시 후의 밀착성의 관점에서는 접착제층을 형성할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 태양 전지 모듈(10)은 상기 밀봉재(22)의 본 발명의 태양 전지용 보호 시트와는 반대측에 투명성 프런트 기판(24)이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
<태양 전지용 보호 시트의 각 구성 부재>
이하, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 구성하는 각 구성 부재에 대해서 바람직한 형태를 설명한다.
(기재 필름)
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 기재 필름을 갖는다.
상기 기재 필름의 재질은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 또는 폴리 불화 비닐 등의 불소계 폴리머 등이 사용된다.
그 중에서도, 상기 기재 필름의 재질은 비용이나 기계 강도 등의 점에서 폴리에스테르가 바람직하다.
상기 폴리에스테르는 방향족 이염기산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와, 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체로부터 합성되는 선상 포화 폴리에스테르인 것이 바람직하다.
이러한 선상 포화 폴리에스테르의 구체예로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트를 예시할 수 있다.
이 중, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트가 역학적 물성 및 비용의 밸런스의 점에서 특히 바람직하다.
상기 폴리에스테르는 단독 중합체여도 좋고, 공중합체여도 좋다. 또한, 상기 폴리에스테르에 다른 종류의 수지, 예를 들면 폴리이미드 등을 소량 블렌딩한 것이어도 좋다.
상기 폴리에스테르 중의 카르복실기 함량은 상기 폴리에스테르에 대해서 50당량/t 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 35당량/t 이하이다. 카르복실기 함량이 50당량/t 이하이면, 내가수분해성을 유지하고, 습열경시했을 때의 강도 저하를 작게 억제할 수 있다. 카르복실기 함량의 하한은 폴리에스테르에 형성되는 층(예를 들면, 백색층)과의 사이의 접착성을 유지하는 점에서 2당량/t가 바람직하다.
상기 폴리에스테르 중의 카르복실기 함량은 중합 촉매종, 제막 조건(제막 온도나 시간)에 의해 조정하는 것이 가능하다.
상기 폴리에스테르를 중합할 때의 중합 촉매로서는 카르복실기 함량을 소정의 범위 이하로 억제하는 관점에서 Sb계, Ge계 및 Ti계 화합물을 사용하는 것이 바람직하지만, 특히 Ti계 화합물이 바람직하다. Ti계 화합물을 사용하는 경우, Ti계 화합물을 1ppm 이상 30ppm 이하, 보다 바람직하게는 3ppm 이상 15ppm 이하의 범위에서 촉매로서 사용함으로써 중합하는 형태가 바람직하다. Ti계 화합물의 비율이 상기 범위 내이면, 말단 카르복실기를 하기 범위로 조정하는 것이 가능하며, 폴리머 기재의 내가수분해성을 낮게 유지할 수 있다.
Ti계 화합물을 이용한 폴리에스테르의 합성에는, 예를 들면 일본 특허 공개 평8-301198호 공보, 일본 특허 제2543624호, 일본 특허 제3335683호, 일본 특허 제3717380호, 일본 특허 제3897756호, 일본 특허 제3962226호, 일본 특허 제3979866호, 일본 특허 제3996871호, 일본 특허 제4000867호, 일본 특허 제4053837호, 일본 특허 제4127119호, 일본 특허 제4134710호, 일본 특허 제4159154호, 일본 특허 제4269704호, 일본 특허 제4313538호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
상기 폴리에스테르는 중합 후에 고상 중합되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 바람직한 카르복실기 함량을 달성할 수 있다. 상기 고상 중합은 연속법(타워 속에 수지를 충만시키고, 이것을 가열하면서 천천히 소정의 시간 체류시킨 후 송출하는 방법)이어도 좋고, 배치법(용기 내에 수지를 투입하고, 소정의 시간 가열하는 방법)이어도 좋다. 구체적으로는 고층 중합에는 일본 특허 제2621563호, 일본 특허 제3121876호, 일본 특허 제3136774호, 일본 특허 제3603585호, 일본 특허 제3616522호, 일본 특허 제3617340호, 일본 특허 제3680523호, 일본 특허 제3717392호, 일본 특허 제4167159호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
상기 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 바람직하게는 10시간 이상 75시간 이하이며, 더욱 바람직하게는 15시간 이상 50시간 이하이다. 고상 중합은 진공 중 또는 질소 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.
상기 기재 필름은, 예를 들면 상기 폴리에스테르를 필름 형상으로 용융 압출하고, 캐스팅 드럼으로 냉각 고화시켜 미연신 필름으로 하고, 이 미연신 필름을 유리 전이 온도 Tg℃~(Tg+60)℃에서 길이 방향으로 1회 또는 2회 이상 합계의 배율이 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 1초간~60초간의 열처리를 행한 것이어도 좋다.
상기 기재 필름의 두께는 25㎛~300㎛인 것이 바람직하고, 120㎛ 이상 300㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 두께가 25㎛ 이상임으로써 충분한 역학 강도가 얻어지고, 300㎛ 이하로 함으로써 비용상 유리하다.
특히, 폴리에스테르 기재는 내가수분해성을 높여서 습열환경 하에서 장기 사용에 견딜 수 있는 경향이 있고, 본 발명에 있어서 상기 기재 필름은 두께가 120㎛ 이상 300㎛ 이하이고 또한 폴리에스테르 중의 카르복실기 함량이 2~50당량/t인 경우에, 보다 습열 내구성의 향상 효과가 나타난다.
(올레핀계 폴리머층)
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 기재 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있고, 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 함유하는 올레핀계 폴리머층을 갖고, 상기 올레핀계 폴리머층이 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유한다.
이하, 상기 올레핀계인 바인더를 주요 바인더라고 말하는 경우가 있고, 상기 에테르계 폴리우레탄 수지를 첨가 바인더라고 말하는 경우가 있다.
상기 올레핀계 폴리머층의 막두께는 30㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛~20㎛인 것이 보다 바람직하고, 1.5㎛~10㎛인 것이 특히 바람직하고, 2~8㎛인 것이 보다 특히 바람직하다. 막두께를 1㎛ 이상으로 함으로써 장식성이나 반사율을 충분히 발현할 수 있고, 30㎛ 이하로 함으로써 면 형상 악화를 억제하고, 습열경시 후의 밀봉재와의 밀착성을 개선할 수 있다.
-바인더-
본 발명에서는 상기 올레핀계 폴리머층의 바인더로서 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 사용한다.
올레핀계 바인더의 주쇄 골격의 종류로서는, 예를 들면 에틸렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 에틸렌-프로필렌-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 에틸렌-부텐-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 프로필렌-부텐-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 에틸렌-프로필렌-부텐-무수 말레산 공중합체, 에틸렌-프로필렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 에틸렌-부텐-아크릴산 에스테르-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 프로필렌-부텐-아크릴산 에스테르-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체, 에틸렌-프로필렌-부텐-아크릴산 에스테르-무수 말레산(및/또는 아크릴산) 공중합체 등이 예시된다.
본 발명에 사용되는 상기 올레핀계 바인더의 탄성률은 320MPa 이하인 것이 바람직하고, 상기 올레핀계 바인더의 탄성률은 10~250MPa인 것이 보다 바람직하고, 20~150MPa인 것이 특히 바람직하고, 30~100MPa인 것이 보다 특히 바람직하다.
특히, 본 발명의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법은 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 포함되는 상기 올레핀계인 바인더가 탄성률 320MPa 이하일 때에 특히 현저한 효과를 나타내어 태양 전지 보호 시트를 장기 안정 제조할 수 있고, 세정성을 높일 수 있다.
상기 올레핀계 바인더의 형상이나 사용 형태에 대해서도 폴리머층을 형성할 수 있다면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 수분산 가능한 올레핀계 수지여도 좋고 용융 가능한 올레핀계 수지여도 좋다. 또한, 결정성 올레핀계 수지여도 좋고 비결정성 올레핀계 수지여도 좋다.
본 발명에서는 그 중에서도 용매에 분산 가능한 올레핀계의 바인더를 사용하는 것이 도포에 의해 상기 올레핀계 폴리머층을 형성할 수 있고, 보다 밀봉재와의 습열경시 후의 밀착성을 개선할 수 있는 관점에서 바람직하다. 상기 올레핀계 바인더는 물에 분산 가능한 것이 보다 바람직하다.
상기 올레핀계 바인더의 입수 방법에 대해서도 특별히 제한은 없고, 상업적으로 입수해도 좋고, 합성해도 좋다. 또한, 첨가제를 첨가하여 본 발명에서 요구되는 상기 올레핀계 바인더의 탄성률의 범위로 제어해도 좋다.
상업적으로 입수할 수 있는 본 발명에 사용되는 상기 올레핀계 바인더로서는, 예를 들면 아로우베이스 SE-1010, 유니티카(주)제, SD-1010, TC-4010, TD-4010, 하이테크 S3148, S3121, S8512(토호카가쿠(주)제), 케미펄 S-120, S-75N, V100, EV210H(모두 미츠이카가쿠(주)제) 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명에서는 아로우베이스 SE-1010, 유니티카(주)제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 올레핀계 폴리머층의 바인더로서 사용되는 상기 올레핀계 바인더는 단독으로 사용해도 좋고, 복수의 상기 올레핀계 바인더를 혼합해서 사용해도 좋다.
-에테르계 폴리우레탄 수지-
상기 올레핀계 폴리머층의 바인더로서 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 포함한다. 또한, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한 상기 올레핀계 바인더나 상기 에테르계 폴리우레탄 수지 이외의 기타 바인더를 포함하고 있어도 좋다.
상기 에테르계 폴리우레탄계 바인더로서는, 예를 들면 슈퍼플렉스 110, 다이이치고교세이야쿠(주)제 등을 예시할 수 있다.
상기 에테르계 폴리우레탄 수지의 상기 올레핀계 바인더에 대한 첨가량은 8질량% 이하이고, 후술하는 본 발명의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법에 있어서 제조 장치의 세정성을 개선하는 관점에서 2~8질량%인 것이 바람직하고, 2~5질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 올레핀계 바인더와 상기 기타 바인더의 비율(질량비)은 50:50~100:0인 것이 바람직하고, 80:20~100:0인 것이 보다 바람직하다.
-착색안료-
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 올레핀계 폴리머층이 착색안료를 함유하는 착색층인 것이 바람직하다.
착색층의 제 1 기능은 입사광 중 태양 전지 셀에서 발전에 사용되지 않고 백 시트에 도달한 광을 반사시켜서 태양 전지 셀로 되돌림으로써 태양 전지 모듈의 발전 효율을 높이는 것이다. 제 2 기능은 태양 전지 모듈을 표면측으로부터 봤을 경우의 외관 장식성을 향상시키는 것이다. 일반적으로 태양 전지 모듈을 표면측으로부터 보면 태양 전지 셀의 주위에 백 시트가 보이고 있고, 백 시트에 착색층을 형성함으로써 장식성을 향상시켜서 시각품질을 개선할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층에 사용되는 상기 착색안료는 특별히 한정되지 않고, 요구되는 반사성, 의장성 등에 따라서 선택하면 좋고, 무기 안료여도 좋고 유기 안료여도 좋다. 예를 들면, 백색안료를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 무기 안료로서는 산화 티탄, 황산 바륨, 산화 규소, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 탄산 칼슘, 카올린, 탈크, 군청, 감청, 카본블랙 등이 예시되고, 반사성, 비용 등의 관점에서 산화 티탄이 바람직하다.
상기 유기 안료로서는 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린 등이 예시된다.
상기 착색층은 상기 착색안료로서, 예를 들면 백색안료를 사용하면 태양 전지 모듈의 표면으로부터 입사된 태양광 중 셀을 통과한 광을 난반사하여 셀로 되돌림으로써 발전 효율을 높이는 기능을 갖는다.
기재 필름의 착색층이 배치되어 있는 면(최외표면)의 파장 550㎚에 있어서의 광반사율은 착색층 중의 착색안료의 함유량이나 층두께를 상기 또는 후술의 수치 범위로 제어함으로써 반사율을 높이는 방향으로 조정될 수 있다.
상기 착색안료의 체적 평균 입경으로서는 0.03㎛~0.8㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15㎛~0.5㎛이다. 착색안료의 체적 평균 입경을 이 범위로 함으로써 광의 반사 효율 저하를 억제할 수 있다.
상기 착색안료의 체적 평균 입경은 허니웰사제 마이크로트랙 FRA에 의해 측정되는 값이다.
상기 올레핀계 폴리머층(착색층)에 있어서의 상기 착색안료의 바람직한 함유량은 사용하는 착색안료의 종류나 평균 입경에 따라서 다르지만, 상기 착색층에 있어서의 착색안료의 함유량이 지나치게 적으면 반사성, 의장성이 충분히 발휘될 수 있고, 지나치게 많지 않다면 밀봉재와의 접착성의 관점에서 바람직하다. 이들 기능을 충분히 발휘시키는 관점에서 본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 상기 착색층에 있어서의 상기 착색안료의 함유량은 바람직하게는 3g/㎡~20g/㎡, 보다 바람직하게는 5g/㎡~17g/㎡이다.
본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 마찬가지의 관점에서 상기 착색층에 포함되는 모든 상기 바인더에 대한 상기 착색안료의 체적분률은 바람직하게는 50~200%이며, 보다 바람직하게는 90~150%이다.
-기타 첨가제-
상기 올레핀계 폴리머층은 계면활성제, 상기 착색안료 이외의 미립자, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등의 다양한 첨가제를 더 함유할 수 있고, 특히 착색층을 형성하기 위한 착색층 형성용 조성물은 착색안료의 분산 안정성을 위해 계면활성제를 사용하여 조제하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제로서는, 예를 들면 음이온계, 양이온계, 비이온계 등의 공지의 계면활성제를 사용할 수 있고, 구체적으로는 데몰 EP[카오(주)제], 나로액티 CL95[산요카세이고교(주)제] 등을 예시할 수 있다. 상기 계면활성제는 단독종을 사용해도 좋고 복수종을 사용해도 좋다.
상기 착색안료 이외의 미립자로서는 실리카, 산화 마그네슘, 산화 주석 등의 무기 산화물 필러가 예시된다. 그 중에서도, 습열 분위기에 노출되었을 때의 접착성의 저하가 작기 때문에 산화 주석 또는 실리카가 바람직하다.
상기 무기 산화물 필러의 체적 평균 입경은 10㎚~700㎚인 것이 바람직하고, 20㎚~300㎚가 보다 바람직하다. 평균 입경이 이 범위인 무기 산화물 필러를 이용함으로써 착색층과 인접하는 층과의 양호한 이접착성을 얻음과 아울러, 특히 습열환경 하(예를 들면, 85℃, 상대습도 85%)에서의 인접층(보다 특히 바람직하게는 태양 전지 모듈의 밀봉재, 예를 들면 EVA를 포함하는 밀봉재층)과의 밀착성을 발현할 수 있다. 또한, 상기 무기 산화물 필러의 체적 평균 입경은 허니웰사제 마이크로트랙 FRA에 의해 측정된 값이다.
상기 착색안료 이외의 미립자의 형상은 특별히 제한은 없고, 구형, 부정형, 침상형 등의 것을 사용할 수 있다.
상기 착색안료 이외의 미립자의 착색층 중의 함유량은 착색층의 바인더 수지의 전체 질량에 대해서 5질량%~400질량%인 것이 바람직하고, 50질량%~300질량%인 것이 보다 바람직하다. 미립자의 함유량이 5질량% 이상임으로써 습열 분위기에 노출되었을 때의 접착성, 및 습열환경 하에서 경시시켰을 때의 태양 전지 모듈의 밀봉재와의 밀착성이 양호하고, 400질량% 이하임으로써 착색층의 면 형상 악화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 무기 산화물 필러 이외의 미립자로서, 예를 들면 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘 등을 포함해도 좋다.
-올레핀계 폴리머층의 형성-
상기 올레핀계 폴리머층은 공지의 방법으로 형성할 수 있고, 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 상기 기재 필름을 지지체로서 사용하여 용액 제막 또는 용융 제막해서 적층해도 좋고, 올레핀계 폴리머층을 미리 다른 지지체 상에서 용액 제막해 둔 것과 상기 기재 필름을 접착제 등을 통해서 적층해도 좋다. 그 중에서도, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 기재 필름을 지지체로서 사용하여 용액 제막하는 것이 바람직하다. 상기 용액 제막의 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 유연 제막이어도 좋고 도포여도 좋지만, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 상기 올레핀계 폴리머층이 도포에 의해 제막되어서 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법에서는 기재 필름 또는 그 기재 필름 상에 임의로 설치되어 있어도 좋은 기타 층의 적어도 편면측에, 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하고, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물이 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해 본 발명의 태양 전지 보호 시트를 장기 안정 제조할 수 있고, 세정성을 높인 태양 전지 보호 시트의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층은 기재 필름의 단면뿐만 아니라 양면에 형성되어 있어도 좋고, 그 경우에도 기재 필름의 양면에 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 올레핀계 폴리머층은 상기 기재 필름과의 사이에 후술하는 기타 층을 갖는 경우에는, 상기 올레핀계 폴리머층을 기재 필름 상에 직접 또는 상기 기타 층 상에 도포해서 형성할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층을 형성하기 위한 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 적어도 탄성률 320MPa 이하의 올레핀계인 바인더를 포함하고, 또한 필요에 따라서 착색안료, 기타 바인더 수지, 무기 산화물 필러, 가교제, 첨가제 등을 도포 용매와 혼합함으로써 조제할 수 있다.
[용매]
도포 용매로서는 상기 올레핀계 폴리머층을 구성하는 각 성분이 분산 또는 용해되어 도포 후 제거할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 물이 바람직하게 사용되고, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 포함되는 용매 중의 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 이러한 수계 조성물은 환경에 부하를 주기 어려운 점에서 바람직하고, 또한 물의 비율이 60질량% 이상임으로써 방폭성 및 안전성의 점에서 유리하다. 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물 중의 물의 비율은 환경 부하의 관점에서는 많은 쪽이 더욱 바람직하고, 물이 전체 용매의 70질량% 이상 포함되는 경우가 보다 바람직하다.
[가교제]
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 가교제를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물이 가교제를 함유함으로써 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 포함되는 바인더 수지를 가교하고, 접착성 및 강도가 있는 착색층을 형성할 수 있어 바람직하다.
상기 가교제로서는 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드 계, 옥사졸린계 등의 가교제를 예시할 수 있다. 태양 전지 모듈의 밀봉재와의 습열경시 후의 밀착성을 확보하는 관점에서, 이 중에서 특히 옥사졸린계 가교제가 바람직하다.
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-옥사졸리닐노보네인)술피드 등이 있다. 또한, 이들 화합물의 (공)중합체도 바람직하게 이용할 수 있다.
또한, 옥사졸린계 가교제는 시판품을 사용해도 좋고, 예를 들면 에포크로스 K2010E, K2020E, K2030E, WS500, WS700[모두 니폰쇼쿠바이카가쿠고교(주)제] 등을 사용할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물의 전체 고형분 질량에 대한 가교제의 함유량은 수계 바인더 전체 질량에 대해 5질량%~50질량%인 것이 바람직하고, 20질량%~40질량%인 것이 보다 바람직하다. 가교제 함유량이 5질량% 이상임으로써 충분한 가교 효과가 얻어지고, 상기 올레핀계 폴리머층의 강도 저하나 접착 불량을 억제할 수 있다. 한편, 50질량% 이하임으로써 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물의 포트 라이프(pot life) 저하를 방지할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물의 기재 필름 상으로의 도포는, 예를 들면 그라비아 코터나 바 코터 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다.
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물이 착색안료를 포함하는 경우에는, 반사 성능과 막 강도의 관점에서 바인더 수지에 대한 착색안료의 체적분률이 50%~200%이고, 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 상기 기재 필름 상에 도포 두께가 1~20㎛ 이하가 되도록 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 착색안료의 도공량이 3g/㎡~20g/㎡가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
(기타 층)
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 기재 필름 상에 상기 올레핀계 폴리머층을 갖지만, 상기 올레핀계 폴리머층과 상기 기재 필름 사이에 적어도 1층의 기타 층을 포함해도 좋다.
한편, 상기 올레핀계 폴리머층과 상기 기재 필름이 직접 접촉하고 있는 형태도 제조 비용 저감의 관점이나 보다 박막화를 목표하는 관점에서는 바람직하다. 즉, 본 발명의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법은 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 상기 기재 필름 상에 밑칠층 형성용 조성물을 직접 도포하는 공정을 포함하는 것도 상기 관점에서는 바람직하다.
상기 기재 필름과 상기 올레핀계 폴리머층 사이에 상기 기타 층을 가짐으로써 기재 필름과 상기 올레핀계 폴리머층 사이의 접착성을 보다 높일 수 있다.
본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 상기 기타 층이 밑칠층인 것이 바람직하고, 즉 상기 기타 층이 도포에 의해 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법은 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정 전에 상기 기재 필름 상에 밑칠층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 상기 기타 층이 무기 산화물 이외의 무기물 또는 유기물로 이루어지는 층만인 형태도 바람직하다. 즉, 상기 기타 층이 무기 산화물을 포함하지 않는 형태도 바람직하다. 예를 들면, 상기 기타 층을 무기 산화물의 증착 이외의 방법, 예를 들면 도포에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기타 층을 도포에 의해 형성하는 경우, 무기 산화물 미립자 등을 포함하지 않는 형태도 바람직하다.
이하, 상기 기타 층의 바람직한 형태인 본 발명의 태양 전지용 보호 시트가 밑칠층을 포함하는 경우에 대해서 설명한다.
상기 밑칠층은 기재 필름 상에 밑칠층 형성용 조성물을 도포해서 형성할 수 있다.
상기 밑칠층 형성용 조성물은 적어도 수계 바인더를 함유하는 것이 바람직하다.
수계 바인더로서는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 수지, 폴리올레핀 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 태양 전지용 보호 시트에서는 상기 기타 층의 주성분이 폴리에스테르계 수지인 것이 바람직하다.
또한, 수계 바인더 이외에 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계, 옥사졸린계 등의 가교제, 음이온계나 비이온계 등의 계면활성제, 실리카 등의 필러 등을 함유하고 있어도 좋다.
상기 밑칠층 형성용 조성물의 전체 고형분 질량에 대한 수계 바인더의 함유량은 50질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 70질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 밑칠층은 후술하는 무기 산화물 필러 및 무기 산화물 필러 이외의 미립자, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 계면활성제 등의 각종 첨가제를 함유하고 있어도 좋다.
상기 밑칠층 형성용 수계 조성물을 도포하기 위한 방법은 특별히 제한은 없다.
도포 방법으로서는, 예를 들면 그라비아 코터나 바 코터를 이용할 수 있다.
상기 밑칠층 형성용 수계 조성물의 도포량은 접착성 및 면 형상의 관점에서 건조 후의 층두께가 바람직하게는 10㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.05㎛~2㎛, 특히 바람직하게는 0.1㎛~1.5㎛가 되도록 기재 필름에 도포하는 것이 바람직하다.
상기 밑칠층 형성용 수계 조성물의 도포 용매로서는 물이 사용되고, 밑칠층 형성용 수계 조성물에 포함되는 용매 중의 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 수계 조성물은 환경에 부하를 주기 어려운 점에서 바람직하고, 또한 물의 비율이 60질량% 이상임으로써 방폭성 및 안전성의 점에서 유리하다.
상기 밑칠층 형성용 수계 조성물의 중의 물의 비율은 환경 부하의 관점에서는 많은 쪽이 더욱 바람직하고, 물이 전체 용매의 70질량% 이상 포함되는 경우가 보다 바람직하다.
(내후성층)
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층이 배치되어 있는 면과는 반대측의 면에 또한 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 함유하는 내후성층을 갖는 것이 바람직하다.
상기 내후성층을 형성하기 위한 내후성층 형성용 조성물이 함유되는 불소계 수지로서는, 예를 들면 클로로트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 불화 비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체가 예시된다. 그 중에서도, 용해성 및 내후성의 관점에서 비닐계 화합물과 공중합시킨 클로로트리플루오로에틸렌·비닐에테르 공중합체가 바람직하다.
상기 내후성층 형성용 조성물이 함유되는 불소계 수지로서는 오블리가토 SW0011F[AGC 코트테크(주)제]가 예시된다.
상기 내후성층 형성용 조성물의 전체 고형분 질량에 대한 불소계 수지의 함유량은 내후성과 막 강도의 관점에서 40질량%~90질량%인 것이 바람직하고, 50질량%~80질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 내후성층 형성용 조성물이 함유되는 실리콘-아크릴 복합 수지로서는 세라네이트 WSA1060, WSA1070[모두 DIC(주)제]과 H7620, H7630, H7650[모두 아사히카세이케미컬즈(주)제]가 예시된다.
상기 내후성층 형성용 조성물 전체 고형분 질량에 대한 실리콘-아크릴 복합 수지의 함유량은 내후성과 막 강도의 관점에서 40질량%~90질량%인 것이 바람직하고, 50질량%~80질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 내후성층 형성용 조성물의 도포량은 내후성 및 기재 필름과의 밀착성의 관점에서 0.5g/㎡~15g/㎡로 하는 것이 바람직하고, 3g/㎡~7g/㎡로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 내후성층 형성용 조성물을 형성하기 위한 방법은 특별히 제한은 없지만, 도포에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 제조 방법에서는 상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 측의 면과는 반대측의 면 상에 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 내후성층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
도포 방법으로서는, 예를 들면 그라비아 코터나 바 코터를 이용할 수 있다.
상기 내후성층 형성용 조성물의 도포 용매로서는 바람직하게는 물이 사용되고, 내후성층 형성용 조성물에 포함되는 용매 중의 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 수계 조성물은 환경에 부하를 주기 어려운 점에서 바람직하고, 또한 물의 비율이 60질량% 이상임으로써 방폭성 및 안전성의 점에서 유리하다.
상기 내후성층 형성용 조성물 중의 물의 비율은 환경 부하의 관점에서는 많은 쪽이 더욱 좋으며, 물이 전체 용매의 70질량% 이상 포함되는 경우가 보다 바람직하다.
상기 내후성층은 상기 무기 산화물 필러 및 무기 산화물 필러 이외의 미립자, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 계면활성제 등의 각종 첨가제를 함유하고 있어도 좋다.
상기 내후성층의 층두께는 0.5㎛~15㎛인 것이 바람직하고, 3㎛~7㎛인 것이 보다 바람직하다. 막두께를 0.5㎛ 이상으로 함으로써 내후성을 충분히 발현할 수 있고, 15㎛ 이하로 함으로써 면 형상 악화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 내후성층은 단층이어도 좋고, 2층 이상을 적층한 구성으로 해도 좋다. 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 내후성층을 2층 적층한 구성인 것이 바람직하다.
<태양 전지용 보호 시트의 특성>
(광반사율)
본 발명의 태양 전지용 보호 시트의 상기 올레핀계 폴리머층이 배치되어 있는 면(최외표면)은 파장 550㎚에 있어서의 광반사율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 광반사율이 70% 이상임으로써 태양 전지의 셀을 통과한 광을 충분히 셀로 되돌릴 수 있어 발전 효율을 높이는 점에서 바람직하다. 상기 광반사율은 75% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80% 이상인 것이 특히 바람직하다.
[태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트]
본 발명의 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트는 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트로서 본 발명의 태양 전지용 보호 시트를 그대로 사용할 수 있다.
[태양 전지용 적층체]
본 발명의 태양 전지용 적층체는 태양 전지용 보호 시트와, 상기 태양 전지용 보호 시트의 적어도 상기 올레핀계 폴리머층 측의 면에 직접 접착되어 있고, 또한 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체를 포함하는 폴리머층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 상기 올레핀계 폴리머층 측의 면이 태양 전지 모듈에 사용되는 밀봉재(예를 들면, EVA)와의 밀착성이 양호하기 때문에 접착제층 등을 개재하지 않고 양자와 접착시킬 수 있다. 또한, 이러한 태양 전지용 보호 시트의 적어도 상기 올레핀계 폴리머층 측의 면에 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 밀봉재가 직접 접착되어 있는 태양 전지용 적층체는 습열환경 하에서 경시해도 양자의 밀착성이 장기간에 걸쳐서 양호하다.
이러한 태양 전지 적층체는 그대로 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재 그 자체로서 이용해도 좋고, 태양 전지 모듈의 밀봉재의 일부로서 사용해도 좋다.
[태양 전지 모듈]
본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 태양 전지 모듈의 제조에 적합하다.
태양 전지 모듈은, 예를 들면 태양광의 광에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 소자를 태양광이 입사되는 투명성 기판과 기술의 본 발명의 태양 전지용 백 시트 사이에 배치하고, 상기 기판과 백 시트 사이를 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 밀봉재로 밀봉하여 구성된다.
태양 전지 모듈, 태양 전지 셀, 백 시트 이외의 부재에 대해서는, 예를 들면 「태양광 발전 시스템 구성 재료」(스기모토에이이치칸슈, (주)고교쵸사카이, 2008년 발행)에 상세하게 기재되어 있다.
본 발명의 태양 전지 모듈의 제 1 형태는 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고, 상기 태양 전지용 백 시트가 본 발명의 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트를 포함하고, 또한 상기 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트의 상기 올레핀계 폴리머층이 상기 밀봉재와 직접 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양 전지 모듈의 제 2 형태는 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고, 상기 태양 전지용 백 시트 및 상기 밀봉재로서 본 발명의 태양 전지용 적층체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 태양 전지 소자와, 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 밀봉재와 접착되고 수광면측을 보호하는 표면 보호 부재와, 밀봉재와 접착되고 수광면과는 반대측을 보호하는 이면 보호 부재를 갖고, 밀봉재가 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA)를 포함하고, 이면 보호 부재가 본 발명의 태양 전지용 백 시트이며 그 태양 전지용 백 시트의 착색층이 밀봉재와 직접 접착된 구성으로 할 수 있다. 이러한 태양 전지 모듈이면, 태양 전지용 백 시트가 EVA와 습열환경 하에서도 장기에 걸쳐서 밀착되어 장수명의 태양 전지 모듈로 할 수 있다.
상기 투명성 프런트 기판은 태양광을 투과할 수 있는 광투과성을 갖고 있으면 좋고, 광을 투과시키는 기재로부터 적절히 선택할 수 있다. 발전 효율의 관점에서는 광의 투과율이 높은 것일수록 바람직하고, 이러한 기판으로서, 예를 들면 유리 기판, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 태양 전지 소자로서는 단결정 규소, 다결정 규소, 비결정 규소 등의 규소계, 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
이하에 실시예를 예시하여 본 발명의 특징을 더욱 구체적으로 설명한다.
이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 별도로 명시하지 않는 한 「부」는 질량 기준이다.
또한, 체적 평균 입자지름은 허니웰사제 마이크로트랙 FRA를 이용해서 측정했다.
[실시예 1]
<기재 필름의 제작>
-폴리에스테르의 합성-
고순도 테레프탈산(미츠이카가쿠(주)제) 100㎏과 에틸렌글리콜(니폰쇼쿠바이(주)제) 45㎏의 슬러리를, 미리 비스(히드록시에틸)테레프탈레이트 약 123㎏이 투입되고 온도 250℃, 압력 1.2×105Pa로 유지된 에스테르화 반응조에 4시간에 걸쳐서 순차 공급하고, 공급 종료 후에도 1시간에 걸쳐서 에스테르화 반응을 더 행했다. 그 후, 얻어진 에스테르화 반응 생성물 123㎏을 중축합 반응조로 이송했다.
계속해서, 에스테르화 반응 생성물이 이송된 중축합 반응조에 에틸렌글리콜을, 얻어지는 폴리머에 대해서 0.3질량% 첨가했다. 5분간 교반한 후에 아세트산 코발트 및 아세트산 망간의 에틸렌글리콜 용액을, 얻어지는 폴리머에 대해서 각각 30ppm, 15ppm이 되도록 첨가했다. 5분간 더 교반한 후에 티탄알콕시드 화합물의 2질량% 에틸렌글리콜 용액을, 얻어지는 폴리머에 대해서 5ppm이 되도록 첨가했다. 그 5분 후에 디에틸포스포노아세트산 에틸의 10질량% 에틸렌글리콜 용액을, 얻어지는 폴리머에 대해서 5ppm이 되도록 첨가했다. 그 후, 저중합체를 30rpm으로 교반하면서 반응계를 250℃로부터 285℃까지 서서히 승온함과 아울러 압력을 40Pa까지 낮췄다. 최종 온도, 최종 압력 도달까지의 시간은 모두 60분으로 했다. 소정의 교반 토크가 된 시점에서 반응계를 질소 퍼지하고, 상압으로 되돌려서 중축합 반응을 정지했다. 그리고, 빙수에 스트랜드 형상으로 토출하고, 곧바로 컷팅해서 폴리머의 펠릿(직경 약 3㎜, 길이 약 7㎜)을 제작했다. 또한, 감압 개시로부터 소정의 교반 토크 도달까지의 시간은 3시간이었다.
단, 상기 티탄알콕시드 화합물에는 일본 특허공개 2005-340616호 공보의 단락 번호 [0083]의 실시예 1에서 합성하고 있는 티탄알콕시드 화합물(Ti 함유량=4.44질량%)을 사용했다.
-고상 중합-
상기에서 얻어진 펠릿을 40Pa로 유지된 진공 용기 내, 220℃의 온도에서 30 시간 유지해서 고상 중합을 행했다.
-베이스 형성-
이상과 같이 고상 중합을 거친 후의 펠릿을 280℃에서 용융하여 금속 드럼 상에 캐스팅하여 두께 약 3㎜의 미연신 베이스를 작성했다. 그 후, 90℃에서 종방향으로 3배로 연신하고, 120℃에서 횡방향으로 3.3배로 더 연신했다. 이렇게 해서, 두께 250㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(이하, 「PET 기재 필름」이라고 칭함)을 얻었다.
<밑칠층 및 착색층의 형성>
-밑칠층용 도포액 1의 조제-
하기 조성 중의 성분을 혼합하여 밑칠층용 도포액 1을 조제했다.
(밑칠층용 도포액 1의 조성)
·폴리에스테르 수지 수분산물 48질량부
[바이로날 1245, 토요보(주)제, 고형분: 30질량%]
·PMMA 수지 미립자 0.5질량부
[MP-1000, 소켄카가쿠(주)제, 고형분: 100질량%]
·옥사졸린 화합물 3질량부
[에포크로스 WS-700, 니폰쇼쿠바이(주)제, 고형분: 25질량%]
·카르보디이미드 화합물 4.3질량부
[카르보디라이트 V-02-L2, 닛신보(주)제, 고형분: 40질량%]
·폴리옥시알킬렌알킬에테르 0.15질량부
[나로액티 CL-95, 산요카가쿠고교(주)제, 고형분: 100질량%]
·증류수 935질량부
-백색 무기 미립자 분산물 1의 조제-
하기 조성 중의 성분을 혼합하고, 그 혼합물을 다이노밀형 분산기에 의해 분산 처리를 실시하여 체적 평균 입경 0.42㎛의 백색 무기 미립자 분산물 1을 얻었다.
(백색 무기 미립자 분산물 1의 조성)
·이산화 티탄 765질량부
[타이팩 R-780-2, 이시하라산요(주)제, 고형분: 100질량%; 백색안료]
·폴리비닐알코올(PVA-105) 10% 수용액 383질량부
[PVA-105, (주)쿠라레제, 고형분: 100질량%]
·계면활성제 9.2질량부
[데몰 EP, 카오(주)제, 고형분 25질량%]
·증류수 363질량부
-실리카 분산액 1의 조제-
하기 조성의 성분을 혼합하고, 그 혼합물을 알티마이저 분산기에 의해 분산 처리를 실시하여 실리카 분산액 1(농도: 10%)을 조제했다.
·증류수 900질량부
·실리카 입자
[OX-50, 니폰아에로실(주)제] 100질량부
-착색층용 도포액 1의 조제-
하기 조성 중의 성분을 혼합하여 착색층용 도포액 1을 조제했다.
(착색층용 도포액 1의 조성)
·상기에서 얻어진 백색 무기 미립자 분산물 1 1520질량부
·폴리올레핀 수지 수분산액 《바인더》 823질량부
[아로우베이스 SE-1010, 유니티카(주)제, 고형분 20질량%]
·폴리옥시알킬렌알킬에테르 0.71질량부
[나로액티 CL95, 산요카세이고교(주)제, 고형분: 100질량%]
·옥사졸린 화합물 84.62질량부
[에포크로스 WS-700, 니폰쇼쿠바이(주)제, 고형분: 25질량%]
·상기에서 얻어진 실리카 분산액 1 56.4질량부
·증류수 413질량부
·에테르계 폴리우레탄 5.48질량부
[슈퍼플렉스 110, 다이이치고교세이야쿠(주)제, 고형분: 30질량%]
(폴리올레핀 수지 수분산액 고형분의 1% 상당분을 첨가)
-밑칠층 및 착색층의 형성-
PET 기재 필름의 편면을 반송 속도 80m/분으로 반송하고, 730J/㎡의 조건에서 코로나 방전 처리를 행한 후, 상기 밑칠층 도포액 1을 바 코트법에 의해 건조 질량이 124㎎/㎡가 되도록 도포했다. 그리고, 이것을 180℃에서 1분 건조하여 밑칠층을 형성했다. 계속해서, 밑칠층 상에 건조 질량이 10.5g/㎡가 되도록 상기 착색층용 도포액 1을 바 코트법에 의해 도포한 후, 170℃에서 1분 건조함으로써 상기 PET 기재 필름의 편면에 건조 두께가 0.1㎛인 밑칠층과 건조 두께가 8㎛인 백색 착색층(올레핀계 폴리머층)이 이 순서로 적층된 백색 PET 필름을 얻었다.
-(A)세정성-
상기와 같이 제작된 백색층용 도포액 1에 SUS 판을 침지하고, 부드럽게 인상하여 90°로 세워 놓은 상태에서 30℃ 서모 박스에 1시간 정치하여 건조 피막을 제작했다. 그 후, 흐르는 물로 피막을 적셔 셀룰로오스 와이퍼[BEMCOT M-3, 아사히카세이센이(주)제]로 500gf/c㎡의 하중을 가하고, 왕복시켜 세정성을 평가했다.
평가한 세정성을 기초로 이하의 평가 기준에 따라서 랭크시켰다. 랭크 3 이상이 실용상 허용 가능한 범위이고, 랭크 4, 랭크 5가 실용상 보다 바람직한 범위이다.
5: 1왕복으로 오염이 제거된 범위가 마찰 면적의 80% 이상
4: 2왕복~5왕복 사이에 오염이 제거된 범위가 마찰 면적의 80% 이상
3: 6왕복~20왕복 사이에 오염이 제거된 범위가 마찰 면적의 80% 이상
2: 20왕복으로 오염이 제거된 범위가 마찰 면적의 70% 이상
1: 20왕복으로 오염이 제거된 범위가 마찰 면적의 70% 미만
얻어진 결과를 하기 표 1에 기재했다.
<내후성층의 형성>
상기 백색 기재 PET 필름의 백색의 착색층이 도포된 면과는 반대면에 하기 내후성층 제1층 및 하기 내후성층 제2층을 이 순서로 형성했다.
-백색 무기 미립자 분산물 2 조제-
하기 백색 무기 미립자 분산물 2의 조성에 나타내는 각 성분을 혼합하고, 그 혼합물을 다이노밀형 분산기에 의해 1시간 분산 처리를 실시하여 체적 평균 입자지름 0.42㎛의 미립자 분산물 2를 얻었다.
(백색 무기 미립자 분산물 2의 조성)
·이산화 티탄(백색안료, 체적 평균 입자지름 0.42㎛) 7.98질량부
[타이팩 R-780-2, 이시하라산요사제, 고형분 100%]
·폴리비닐알코올(PVA-105) 10% 수용액 10질량부
[PVA-105, (주)쿠라레제, 고형분: 100질량%]
·계면활성제[데몰 EP, 카오(주)제, 고형분: 25%] 0.1질량부
·증류수 1.92질량부
-내후성층 제1층 형성용 도포액의 조제-
하기 내후성층 제1층 형성용 도포액의 조성에 나타내는 각 성분을 혼합하여 내후성층 제1층 형성용 도포액을 조제했다.
(내후성층 제1층 형성용 도포액의 조성)
·아크릴/실리콘계 바인더(실리콘계 수지, P-1) 362.3질량부
[세라네이트 WSA-1070, DIC사제, 고형분: 40%]
·카르보디이미드 화합물(가교제, A-1) 48.3질량부
[카르보디라이트 V-02-L2, 닛신보세키사제, 고형분: 40%]
·계면활성제 9.7질량부
[나로액티 CL95, 산요카세이고교사제, 고형분 1%]
·상기 백색 무기 미립자 분산물 2 157.0질량부
·증류수 422.7 질량부
-내후성층 제1층의 형성-
상기 백색 PET 필름의 백색의 착색층이 도포된 면과는 반대면을 반송 속도 80m/분으로 반송하고, 730J/㎡의 조건에서 코로나 방전 처리를 행했다. 이 코로나 방전 처리를 행한 측의 표면에 대해서 그 후 상기 내후성층 제1층 형성용 도포액을 실리콘계 수지(P-1)의 양이 도포량으로 3.0g/㎡가 되도록 도포하고, 180℃에서 1분간 건조시켜서 건조 두께가 3㎛인 내후성층 제1층을 형성했다.
-내후성층 제2층 형성용 도포액의 조제-
하기 내후성층 제2층 형성용 도포액의 조성에 나타내는 각 성분을 혼합하여 내후성층 제2층 형성용 도포액을 조제했다.
(내후성층 제2층 형성용 도포액의 조성)
·아크릴/실리콘계 바인더(실리콘계 수지, P-1) 362.3질량부
[세라네이트 WSA-1070, DIC사제, 고형분: 40%]
·카르보디이미드 화합물(가교제, A-1) 24.2질량부
[카르보디라이트 V-02-L2, 닛신보세키사제, 고형분: 40%]
·계면활성제 24.2질량부
[나로액티 CL95, 산요카세이고교사제, 고형분 1%]
·증류수 703.8질량부
-내후성층 제2층의 형성-
얻어진 내후성층 제2층 형성용 도포액을 내후성층 제1층 상에 실리콘계 수지 (P-1)의 양이 도포량으로 2.0g/㎡가 되도록 도포하고, 180℃에서 1분간 건조시켜서 건조 두께 2.5㎛의 내후성층 제2층을 형성했다.
이렇게 해서, PET 기재 필름의 편면에 밑칠층, 백색의 착색층을 형성하고, PET 기재 필름의 그 반대면에 내후성층 제1층, 내후성층 제2층을 형성한 태양 전지용 보호 시트를 작성했다. 이 태양 전지용 보호 시트를 실시예 1의 태양 전지용 보호 시트로 했다.
<태양 전지용 보호 시트의 평가>
이 실시예 1의 태양 전지용 보호 시트의 밀봉제 밀착성, 습열경시 후의 밀봉제 밀착성, 반사율, 내후성의 평가를 이하에 나타내는 방법에 의해 행했다. 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
-1. 습열경시 전의 밀봉제 접착-
상기와 같이 해서 제작된 태양 전지용 보호 시트를 20㎜폭×150㎜로 컷팅하여 시료편을 2매 준비했다. 이 2매의 시료편을 백색층끼리가 대면하도록 배치하고, 이 사이에 20㎜폭×100㎜길이로 컷팅한 EVA 시트(미츠이카가쿠파브로(주)제의 EVA 시트: RC02B)를 끼워 진공 라미네이터(닛신보(주)제의 진공 라미네이트기)를 사용하여 핫 프레스함으로써 EVA와 접착시켰다. 이 때의 접착 조건은 이하와 같은 것으로 했다.
진공 라미네이터를 사용하여 150℃에서 3분간 진공흡인 후 10분간 가압하여 접착했다. 이렇게 해서 서로 접착한 2매의 샘플편의 일단으로부터 50㎜의 부분은 EVA와 미접착이고, 나머지 100㎜의 부분에 EVA 시트가 접착된 접착 평가용 시료를 얻었다.
얻어진 접착 평가용 시료의 EVA 미접착 부분(시험편의 일단으로부터 50㎜의 부분)을 텐시론(ORIENTEC제 RTC-1210A)에서 상하 클립에 끼워 박리 각도 180°, 인장 속도 300㎜/분으로 인장 시험을 행하여 접착력을 측정했다.
측정된 접착력을 기초로 이하의 평가 기준에 따라서 랭크시켰다. 이 중, 랭크 4, 랭크 5가 실용상 허용 가능한 범위이다.
(평가 기준)
5: 밀착이 매우 양호했음 (60N/20㎜ 이상)
4: 밀착이 양호했음 (30N/20㎜ 이상 60N/20㎜ 미만)
3: 밀착이 약간 불량했음 (20N/20㎜ 이상 30N/20㎜ 미만)
2: 밀착 불량이 생겼음 (10N/20㎜ 이상 20N/20㎜ 미만)
1: 밀착 불량이 현저했음 (10N/20㎜ 미만)
-2. 습열경시 후의 밀봉제 밀착성-
상기와 같이 해서 제작된 태양 전지용 보호 시트를 105℃, 상대습도 100%의 환경 조건 하에서 48시간 유지(습열경시)한 후, 상기 습열경시 전의 밀봉제 밀착성과 마찬가지의 방법으로 시험편을 준비하여 EVA 시트와의 접착력을 측정하고, 같은 평가 기준에 따라서 랭크시켰다. 또한, 습열경시 후의 밀봉제 접착성에 대해서는 랭크 3 이상이 실용상 허용 가능한 범위이며, 랭크 4, 랭크 5가 실용상 보다 바람직한 범위이다.
-3. 반사율-
상기와 같이 해서 제작된 태양 전지용 보호 시트에 대해서 분광 광도계 UV-3100((주)시마즈세이사쿠쇼제)으로 550㎚의 광에 대한 반사율을 측정했다. 레퍼런스로서 황산 바륨 표준판의 반사율을 측정하고, 이것을 100%로 해서 태양 전지용 보호 시트의 반사율을 산출했다.
-4. 내후성-
상기와 같이 해서 제작된 태양 전지용 보호 시트에 대해서 저온 사이클 크세논 웨더 미터 XL75(스가시켄키(주)제)로 BPT 온도 35℃, 상대습도 50%, 방사 조도 390W/㎡ 조건에서 착색층의 반대면으로부터 광을 14일간 조사했다.
조사 전후의 b값을 코니카미놀타제 스펙트로포토미터 CM3700d에 의해 측정하고, Δb가 1 이상을 △, 1 이하를 ○로 했다.
-5. 종합 평가-
상기와 같이 해서 제작된 태양 전지용 보호 시트를 하기의 평가 기준에 따라서 종합 평가했다. 이 중, 랭크 3 이상이 실용상 허용 가능한 범위이며, 랭크 4, 랭크 5가 실용상 보다 바람직한 범위이다.
(평가 기준)
5: 세정성 4 이상 EVA 밀착 평가 5
4: 세정성 4 이상 EVA 밀착 평가 4 이상
3: 세정성 3 이상 EVA 밀착 평가 3 이상
2: 세정성 2 이상 EVA 밀착 평가 2 이상
1: 세정성 1 이상 EVA 밀착 평가 1 이상
[실시예 2~실시예 6, 비교예 1~비교예 6]
상기 착색층 도포액 1 중의 에테르계 폴리우레탄[슈퍼플렉스 110, 다이이치고교세이야쿠(주)제, 고형분: 30질량%]의 첨가 비율 및 폴리우레탄 종류를 하기에 나타내는 바와 같이 변경하고, 또한 밑칠액 유무, 내후층 유무, 안료 종류, 안료 도포량, 안료 비율을 하기 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 2~실시예 6 및 비교예 1~비교예 6의 태양 전지용 보호 시트를 제작하고, 평가를 행했다.
(각 실시예 및 비교예에서 사용한 주요 바인더 및 첨가제 바인더의 종류와 주쇄 구조)
A1: 아크릴계 수지[존크릴 PDX7341, BASF(주)제, 고형분: 49질량%]
B1: 에테르계 폴리우레탄[슈퍼플렉스 110, 다이이치세이야쿠(주)제, 고형분: 30질량%]
B2: 카보네이트계 폴리우레탄[슈퍼플렉스 460, 다이이치세이야쿠(주)제, 고형분: 38질량%]
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 평가 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
상기 표 1로부터 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 비교예의 태양 전지용 보호 시트에 비해서 특히 습열경시 후의 밀봉재 밀착성이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 습열경시 전의 밀봉재 밀착성, 반사율 및 내후성에 대해서도 양호한 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 태양 전지용 보호 시트는 종합 평가하면 태양 전지용 백 시트 부재로서나 태양 전지용 백 시트로서도 우수한 성능임을 알 수 있었다.
한편, 비교예 1의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법은 첨가 바인더를 사용하지 않았던 형태이며, 제조 장치의 세정성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.
비교예 2의 태양 전지 보호 시트 및 그 제조 방법은 첨가 바인더로서 본 발명에서 규정하는 첨가량 이상의 에테르계 폴리우레탄 수지를 첨가한 형태이며, 습열경시 후의 밀봉재 밀착성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.
비교예 3~비교예 5의 태양 전지 보호 시트의 제조 방법은 첨가 바인더로서 에테르계가 아니라 카보네이트계인 폴리우레탄 수지를 첨가량을 변화시켜서 첨가한 형태이며, 카보네이트계 폴리우레탄 수지를 사용해도 제조 장치의 세정성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 밀봉재 밀착성 평가에 있어서 각 실시예 및 비교예에서 가해진 힘으로는 각 실시예 및 비교예의 태양 전지용 보호 시트의 다른 층 사이(각 내후성층 사이, 내후성층과 기재 필름 사이, 기재 필름과 밑칠층 사이, 밑칠층 사이와 착색층 사이, 기재 필름과 착색층 사이)가 박리되는 경우는 없었다. 또한, 실시예 1~실시예 6 및 비교예 1~비교예 5에서 착색층의 주요 바인더로서 이용된 올레핀계 바인더의 탄성률은 49.5MPa였다.
[실시예 101]
<태양 전지 모듈의 제작과 평가>
두께 3㎜의 강화 유리와, EVA 시트(미츠이카가쿠파브로(주)제의 SC50B)와, 결정계 태양 전지 셀과, EVA 시트(미츠이카가쿠파브로(주)제의 SC50B)와, 각 실시 예에서 제작된 태양 전지용 보호 시트를 이 순서로 중합하고, 진공 라미네이터(닛신보(주)제, 진공 라미네이트기)를 사용하여 핫 프레스함으로써 EVA와 각 부재를 접착시켰다. 이 때, 각 실시예의 태양 전지용 보호 시트는 그 착색층이 EVA 시트와 접촉하도록 배치했다. 또한, 접착 방법은 하기와 같다.
진공 라미네이터를 사용하여 128℃에서 3분간 진공흡인 후, 2분간 가압하여 가접착했다. 그 후, 드라이 오븐에서 150℃에서 30분간, 본 접착 처리를 실시했다.
이렇게 해서 결정계 태양 전지 모듈을 제작했다. 얻어진 태양 전지 모듈을 이용해서 발전 운전한 결과, 모두 태양 전지로서 양호한 발전 성능을 나타내고, 장기간에 걸쳐서 안정 운전했다.
10: 태양 전지 모듈 12: 내후성층 제2층
14: 내후성층 제1층 16: 기재 필름
17: 기타 층(밑칠층) 18: 올레핀계 폴리머층
20: 태양 전지 소자 22: 밀봉재
24: 투명성 프런트 기판
31: 태양 전지용 백 시트 부재(태양 전지용 보호 시트의 한 형태)
32: 태양 전지용 백 시트(태양 전지용 보호 시트의 다른 한 형태)
14: 내후성층 제1층 16: 기재 필름
17: 기타 층(밑칠층) 18: 올레핀계 폴리머층
20: 태양 전지 소자 22: 밀봉재
24: 투명성 프런트 기판
31: 태양 전지용 백 시트 부재(태양 전지용 보호 시트의 한 형태)
32: 태양 전지용 백 시트(태양 전지용 보호 시트의 다른 한 형태)
Claims (18)
- 기재 필름과,
상기 기재 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있고 또한 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층을 갖고,
상기 올레핀계 폴리머층은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 제 1 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층은 착색안료를 함유하는 착색층인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 제 2 항에 있어서,
상기 기재 필름의 상기 착색층이 배치되어 있는 측의 면은 파장 550㎚에 있어서의 광선 반사율이 70% 이상이며, 상기 착색안료는 산화 티탄인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층의 두께는 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층과 상기 기재 필름 사이에 적어도 1층의 기타 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층이 배치되어 있는 측의 면과는 반대측의 면에, 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 내후성층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트. - 기재 필름 또는 그 기재 필름 상에 임의로 설치되어 있어도 좋은 기타 층의 적어도 편면측에, 올레핀계인 바인더를 적어도 1종 갖는 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하고,
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 8질량% 이하의 에테르계 폴리우레탄 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물은 착색안료를 함유하는 착색층 형성용 조성물인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 착색안료는 산화 티탄인 것을 특징으로 하는 것을 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 공정 전에,
상기 기재 필름 상에 밑칠층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재 필름의 상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물을 도포하는 측의 면과는 반대측의 면 상에, 불소계 수지 및 실리콘-아크릴 복합 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 내후성층 형성용 조성물을 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 함유되는 상기 에테르계 폴리우레탄 수지의 함유량은 상기 올레핀계 바인더에 대해서 2~5질량%인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 올레핀계 폴리머층 형성용 조성물에 포함되는 상기 올레핀계인 바인더는 탄성률 320MPa 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 보호 시트의 제조 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 보호 시트.
- 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 보호 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트.
- 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 보호 시트와,
상기 태양 전지용 보호 시트의 적어도 상기 올레핀계 폴리머층 측의 면에 직접 접착되어 있고 또한 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체를 포함하는 폴리머층을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 적층체. - 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과,
태양 전지 소자와,
상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와,
상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고,
상기 태양 전지용 백 시트는 제 15 항에 기재된 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트를 포함하고, 또한 상기 태양 전지용 백 시트 부재 또는 태양 전지용 백 시트의 상기 올레핀계 폴리머층은 상기 밀봉재와 직접 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 태양광이 입사되는 측의 투명성 프런트 기판과,
태양 전지 소자와,
상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와,
상기 밀봉재의 상기 프런트 기판과는 반대측에 배치되고 상기 밀봉재와 접착되는 태양 전지용 백 시트를 갖고,
상기 태양 전지용 백 시트 및 상기 밀봉재로서 제 16 항에 기재된 태양 전지용 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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