TW201218388A - Back protection sheet for solar cell and solar cell module including the same - Google Patents
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Description
201218388 六、發明說明： 【發明所屬之技術頷域】 池模組之背面侧之 本發明係關於—種通常配置於太陽電 太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組，明確而言 係關於種具有長期耐候性之太陽電池料面保護片及具 備其之太陽電池模組。 【先前技術】 f陽電池模組就其性質上而言大多設置於屋外，故為保護 太1%電it件冑極、配線等，而於表面側配置例如透明玻 璃板’於背面側配置例如㈣與樹賴之積層丨，或樹脂膜 之積層片作為太陽電池用背面保護片。 曰本專利特開2〇1〇_27714號公報中，提出有鋁箔與樹脂 膜之積層片作為防濕性優異之太陽電池用背面保護片。 然而，日本專利特開2010-27714號公報中所提出之太陽 電池用背面保護片中’有可能於太陽電池元件與鋁箔之間引 起電氣短路’及有可能因長期使用而發生鋁箔之腐蝕，故廣 泛使用樹脂膜之積層片作為太陽電池用背面保護片。 太陽電池元件係以如下方式配置：藉由乙烯-乙酸乙烯酯 共聚物(EVA，Ethylene-Vinyl Acetate Copolymers)樹脂等填 充材料來密封，並藉由上述表面側之透明玻璃板與背面侧之 積層片來夾持。因此，太陽電池用背面保護片於乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物(EVA)樹脂之外表面藉由加熱壓製而接著。例 100115727 4 201218388 如曰本專利特開2008-211034號公報中，提出有可提高與作 為用來密封太陽電池元件之填充材料之EVA樹脂之密接 性，可長期維持对候性，並可實現輕量化之太陽電池用背面 保護片。該太陽電池用背面保護片具備：第1膜，其含有密 度為0.91g/cm3以上0.93g/cm3以下之直鏈低密度聚乙烯； 及第2膜，其含有積層於該第1膜上之聚偏二氟乙烯與聚甲 基丙稀酸曱酯。 伴隨著太陽能發電之普及，而期待尤其是在高處等設置困 難場所中所施工之太陽電池具有數十年之久的相當長時間 之耐用年數。然而，日本專利特開2008-211034號公報中所 提出之太陽電池用背面保護片，有難以維持數十年之久的長 時間之耐候性之問題。 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 因此，本發明之目的在於提供一種可提高與作為用來密封 太陽電池元件之填充材料之EVA樹脂之密接性，可長期維 持耐候性之太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模 組。 (解決問題之手段） 本發明之太陽電池用背面保護片係配置於太陽電池模組 之背面側者，且具備：第1膜，其包含藉由使直鏈低密度聚 乙烯、介隔樹脂及直鏈低密度聚乙烯依序直接接觸而形成之 100115727 5 201218388 積層體；及第2膜，其於該第1膜上介隔接著劑層而積層而 成。上述介隔樹脂係選自由高密度聚乙烯、聚丙烯、環稀煙 來合物及曱基丙烯酸系樹脂所組成群中之一種樹脂。 於本發明之太陽電池用背面保護片中，較佳為直鏈低密度 聚乙烯之密度為〇.9ig/cm3以上〇 93g/cm3以下。 又於本發明之太陽電池用背面保護片中，較佳為接著劑 層為胺基甲酸酯系接著劑層。 進而，於本發明之太陽電池用背面保護片中，較佳為直鏈 低密度聚乙烯含有G.m%以上3()質量％以下之平均粒徑 為以上5,以下之無機系紫外線吸收劑。 於本發明之太陽電池用背面保護片中，較佳為第2膜包含 鼠糸樹脂。 本發明之太陽電池模組具備：填充材料，其包含為密封太 陽電池元件而配置之乙烤-乙酸乙稀醋共聚物樹脂；及太陽 電池用背面賴片，其固著於太陽電賴㈣面側之填充材 料的外表面，並具有上述任一種特徵。 (發明效果） 於本發明之太陽電池用背面保護片中，第】膜所包含之直 鏈低密度聚乙稀與包含為密封太陽電池元件而配置之乙稀. 乙酸乙婦S旨共聚物樹脂之填充材料的密接性優異，並可經時 維持其密接性。又，藉由使用選自由高密度聚乙稀、聚丙 環稀烴聚合物及〒基丙稀酸系樹脂所組成群中之 100115727 6 201218388 脂’來作為第1膜所包含之介 丨隔樹脂，則可防止由於長期之 吸濕及熱作用而引起之第]腹 膜之水解所導致的劣化。再者， 直鏈低密度聚乙烯與上述介隔—旨之密接性優異。 因此，根據本發明，可提高作為用 填充材料之EVA樹脂與背面保護片 持耐候性。 來密封太陽電池元件之 之密接性，並可長期維 【實施方式】 圖1係衫應㈣騎發明之-實施形態的太陽電池用 背面保護片之太陽電域組之概略剖聽構之圖。 如圖1所示，於太陽電池模組⑽中，排列多個太陽電池 元件卜該等太陽電池元件1經由電極2而相互藉由連接配 線3進仃電性連接，整個太陽電池模組刚藉由導線4於背 面側將端子5取出，並將端子5收納於端子箱6中。為密封 多個太陽電池元件1其配置包含乙^乙酸乙«共聚物 (EVA)樹脂之填充材料7。於位於太陽電池模組⑽之光接 受面側之填充材料7之外表面，固著有透日月麵層8。於位 於太陽電池模、组100之設置面側之填充材料7之外表面，固 著有本發明之太陽電池用背面保護片1G。再者，於太陽電 池模組100之側面經由密封材料安裝鋁製框構件9。 圖2係絲本發明之太陽電池用背聽護片之—實施形 態之剖面圖。 如圖2所不’自配置於與太陽電池模組1〇〇相對較近側（内 100U5727 7 201218388 側)之内層，按第1膜11、第2膜12之順序，積層太陽電 池用月面保4片1〇。於第1膜11與第2膜12之間配置胺 基甲酸醋系接著劑層！3。以與填充材料7之表 式固著第^膜心該固著係使用加熱壓製來進行。第2膜 π配置於太陽電池用背面保護片1〇之最外層。第Μ。 包含直鏈低密度聚乙稀層m及112與藉由直鍵低密度聚乙 烯層⑴及m夾持之介隔樹脂層113。換言之，第mn 係以直鏈低密度聚乙烯層ln、介隔樹脂層ιΐ3及直鍵低密 度聚乙烯層m依序直接接觸而密接之方式形成。介隔_ 層113包含選自由高密度聚乙稀、聚丙烯、環烯烴聚合物及 曱基丙烯酸糸樹脂所組成群中之—種樹浐。 (第1膜） 9 直鏈低密度聚乙婦層111以提高與隱樹脂等密封劑及 介隔樹脂層113之密接性之方式發揮作用。直鏈低密度聚乙 細層m以提高與介隔樹脂層113之密接性之方式發揮作 用。直鏈低密度聚乙浠之密度較佳為㈣一以上㈣ g/cm3以下。 /隔樹脂層113藉由使用選自由高密度聚乙細）、聚丙 MPP)、^㈣合物（CPE)及甲基丙烯酸系樹脂(PMMA) 所組成群中之-種樹脂，而可防止由於長期之吸濕及熱作用 引起之弟1膜U之水解所導致的劣化。該等樹脂稱為非極 性稀㈣脂或低極性稀烴樹脂，係不含有具有極性之官能 100115727 8 201218388 反應性官能基之烯㈣脂，具有吸濕性 切徵。尤其是環烯烴聚合物仙環烯烴 有形式具有脂環結構之烴系聚合物，故怔常具 之=:=:有較高極性(即並非為非極性或低極性) 歹J舉聚對苯二甲酸乙二酯等聚 具有極性之溶劑即水分反應。二 ::庙車又同極性之樹脂之一例的聚對苯二甲酸乙二酯盥 響到聚對笨二Λ 甲酸。因朗苯4酸之生成會影 黾乙二酯之分子結構，故會使膜之機械強 度、防濕性下降。 :成介_脂層113之非極性或低極性之酿樹脂與聚 子笨甲駚乙一酯等具有較高極性之樹脂相比，與廣泛用作 具有極性之接著劑尤其是乾式層㈣接著劑的㈣基甲酸 醋系接相之接著性較差。因此’第1膜11係以直鏈低密 度聚乙料111、介隔樹脂層113及直鏈低密度聚乙烯層 112並不介隔接著劑層，而是依序直接接觸進行密接之方 式形成。再者，直鏈低密度聚乙烯係具有多極性之烯烴樹 脂，與非極性烯烴系樹脂、聚胺基曱酸酯系接著劑、或eva 之任一種皆表現出良好之接著性。 作為第1膜11之構成方法，在形成介隔樹脂層113而製 成膜時，較佳為於該膜之兩面同時形成直鏈低密度聚乙烯層 100115727 9 201218388 ⑴及112。具體而言，採用τ模製膜或膨脹製膜之共擠壓 法、塗佈法等，以使直鏈低密度聚乙烯層lu、介隔樹脂層 113及直鏈低密度聚乙稀層112同時密接之方式形成即可。 尤其是若制共擠壓法時，則容易控制各劃旨層之厚度，因 此可穩定得到寬幅之積層膜。 介隔樹脂層113之厚度為20#m以上2〇〇"m以下即可， 較佳為50#m以上150/zm以下，更佳為8〇_以上15〇 //m以下。若介隔樹脂層113之厚度未滿2〇#出，則藉由介 隔樹脂層113所得之㈣性之絲不充分。若介隔樹脂層 u3之厚度超2〇〇以m時，則藉由介隔樹脂層113所得之防 濕性之效果飽和。亦可於介隔樹脂層U3中添加著色劑而構 成著色膜。 直鏈低密度聚乙烯層in及112亦可含有〇丨質量％以上 30質置％以下之平均粒徑為01/zm以上5#m以下之無機 系紫外線吸收劑。作為直鏈低密度聚乙烯層U1及112中所 含有之無機系紫外線吸收劑，有氧化鈦、氧化鋅、氧化锆、 炭酉欠鈣、氧化鈽、氧化鋁、二氧化矽、氧化鐵、碳等，較佳 為使用氧化鈦或碳。若紫外線吸收劑之平均粒徑超過5 ^ m貝丨有直鏈低达、度聚乙烯層111及112内之分散性變 差，無法獲得均勻之紫外線吸收效果之虞。又，若紫外線吸 收知1之平均粒徑未滿0.1 # m，則單位重量之價格變高。若 無機系紫外線吸收劑之含量未滿0.丨質量％，則有紫外線吸 100115727 10 201218388 收效果不充刀’而使太陽電池用背面保護片⑺變普之虞。 又’若無機系紫外線吸收劑之含量超過3G質量％ ’則有與 密封材料、接著劑層及介隔樹脂層之密接性下降之虞。 直鍵低密度聚乙稀層111之厚度為 :即可’較佳為以上叫m以下。直鏈低密度聚乙 烯層112之厚度為10㈣以上15〇㈣以下即可，較佳為 20 /z m 以上 80 “ m 以 τ ^ ^ 下。右直鏈低密度聚乙烯層m之厚 度未滿3〇_，或直鍵低密度聚乙稀層112之厚度未滿1〇 ’财與在封材料或接著劑層之密接性下降之虞。又， 於直鏈低密度聚乙烯層⑴及⑴含有料 時^鏈低密度聚乙如U之厚度未滿心m，或直鍵 低在度^乙稀層112之厚度未滿10_，則有利用紫外線吸 ^劑之W線糾效果不充分，部分穿透之料 電池用背面保㈣1G劣 场 及⑴之各自厚度心Hn虞右直鍵低讀聚乙婦層⑴ 又知過I50#m，則與密封材料或接 ==:果飽和。亦可於直鏈低密度聚二 f添加者色劑而構成著色膜。 (第2膜） ' 對第2版12要求有耐候性及電絕緣性，可使用_ f西文乙西曰(PEN)與聚對苯二尹酸乙二醋(PET)等聚酿膜、聚 偏二氟乙婦〇>VDF)或聚氟乙稀(pvf)或乙稀乙歸 (丽)等氣系膜、聚乙婦或聚丙婦等聚稀煙膜、聚苯乙： 100115727 201218388 、♦碳酸酯膜、聚丙烯腈膜、聚 不僅可包含單層膜，亦可包含 膜、聚醯胺膜、聚氯乙烯膜 醯亞胺膜等。又，第如2 積層膜。 於第2膜12包含積層膜時，較佳為對耐紐優異之膜及 電絕緣性優異之料以積層。摘情科，將電絕緣性優異 之膜積層於第1 m作為耐純優異謂，尤佳為使 ^厚度為2G/zm以上15G_以下之氟系膜。作為電絕緣性 異之膜’尤佳為使用厚度為__以上25G㈣以下之 聚對苯二尹酸乙二g旨(PET)。 (接著劑層） ，第膜11與第2膜12係使用胺基甲§楚3旨系接著劑藉由乾 式層壓法而積層。作為胺基f酸料接著劑，有二成分硬化 型胺基甲酸_著劑、聚醚胺基甲酸醋系接著劑、聚酷聚 胺基甲義旨多元醇系接著解，尤佳為使用二成分硬化型胺 基甲酸酯系接著劑。 可使用公知之方法積層第1膜11與第2膜12。例如，如 上所述’使用胺基甲酸g旨系接著劑藉由乾式層壓法，如圖2 所示般介隔接著劑層13,而積層第丨膜丨丨與第2膜12，除 此方法外，亦可藉由共擠壓、擠壓塗佈、使用增黏塗層劑之 熱層壓法等積層第丨膜丨丨與第2膜12。 [實施例] 太陽電池用背面保護片之實施例、比較例及參考例之試樣 100115727 12 201218388 為以如下方式製作。 (實施例1) 相對於密度為0.93g/cm3之聚乙烯樹脂（三井化學股份有 限公司製造之ULTZEX) 100質量份，添加平均粒徑為0.3 之氧化鈦粒子4.5質量份，進行充分混練而製備直鏈低 密度聚乙烯組成物。以用該直鏈低密度聚乙烯組成物失持介 隔樹脂之形式，用T模擠出機進行共擠壓之成膜，如圖2 所示’以直鏈低密度聚乙烯層111/介隔樹脂層113/直鏈低密 度聚乙稀層112之各自厚度成為50“111/100//111/50//〇1之方 式製作第1膜11。介隔樹脂層113係使用高密度聚乙烯（日 本聚乙烯股份有限公司製造之NOVATEC HD)。 繼而，使用厚度為38 μ m之聚氟乙烯(PVF)(杜邦公司製 造之TEDLAR)作為第2膜12。使用乾式層壓用接著劑藉由 乾式層壓法接著上述第1膜11與第2膜12,而製作太陽電 池用背面保護片10。作為接著劑層13，係使用混合三井化 學股份有限公司製造之「商品名：TAKELAC A315」1〇〇質 量份及「商品名：ΤΑΚΕΝΑΤΕ A50」10質量份而成之聚胺 基甲酸酯系接著劑，以固體成分之塗佈量為5g/m2之方式進 行製備。 (實施例2) 介隔樹脂層113係使用聚丙烯（日本聚丙烯股份有限八司 製造之NOVATEC PP)。又，使用厚度為40之聚偏_氣 100115727 13 201218388 乙烯(PVDF)(電氣化學工業股份有限公司製造)作為第2膜 12。其他構成以與實施例1同樣之方式，而製作太陽電池用 背面保護片10。 (實施例3) 介隔樹脂層113係使用環烯烴聚合物（日本瑞翁股份有限 公司製造之ZEONOR)。又，使用厚度為40ym之聚偏二氟 乙烯(PVDF)(電氣化學工業股份有限公司製造)作為第2膜 12。其他構成以與實施例1同樣之方式，而製作太陽電池用 背面保護片10。 (實施例4) 介隔樹脂層113係使用甲基丙烯酸系樹脂(住友化學股份 有限公司製造之SUMIPEX)。其他構成以與實施例1同樣之 方式，而製作太陽電池用背面保護片10。 (比較例1) 藉由實施例1中所用之T模擠出機進行共擠壓之成膜， 如圖3所示，以直鏈低密度聚乙烯層Π1/介隔樹脂層113 之各自厚度成為l〇〇#m/l〇〇#m之方式製作第1膜丨1。介 隔樹脂層113係使用環烯烴聚合物（日本瑞翁股份有限公司 製造之ZEONOR)。繼而，使用厚度為38em之聚氣乙稀 (PVF)(杜邦公司製造之TEDLAR)作為第2膜12。以與實施 例1同樣之方式’使用乾式層壓接著劑藉由乾式層祕貝: 著第1膜η之介隔樹脂層⑴側與第2膜12，而製作太陽 100115727 14 201218388 電池用背面保護片ίο。 (比較例2) 相對於密度為0.93gW之聚乙烯樹脂(三井 限公司製造之ULTZEX)100質⑽，添加平均粒:為=有 Vm之氧化鈦粒子4.5質量份，進行充分混練而製備直鏈低 密度聚乙烯組成物。藉由T模擠出機將該直鏈低密度聚乙 烯組成物成膜，而形成包含厚度為5〇//m之直鏈低密度令 乙烯層111之膜。如圖4所示，使用乾式層壓接著劑藉由乾 式層壓法接著包含直鏈低密度聚乙烯層ni之膜與厚度為 125# m之PET膜（東洋紡股份有限公司製造）114,而製作第 1膜11。作為接著劑層13 ,係使用混合三井化學股份有限 公司製造之「商品名：TAKELAC A315」1〇〇質量份及「商 品名：ΤΑΚΕΝΑΤΕ A50」1〇質量份而成之聚胺基曱酸酯系 接著劑’以固體成分之塗佈量成為5g/m2之方式進行製備。 繼而，以與實施例1同樣之方式，使用乾式層壓接著劑藉 由乾式層壓法，接著第1膜η之PET膜1丨4側與第2膜12, 而製作太陽電池用背面保護片1〇。 (參考例） 相對於密度為〇.93g/cm3之聚乙稀樹脂（三井化學股份有 限公司製造之ULTZEX)l〇〇質量份，添加平均粒徑為0.3 //m之氧化鈦粒子4 5質量份，進行充分混練而製備直鏈低 密度聚乙烯組成物。藉由T模擠出機將該直鏈低密度聚乙 100115727 15 201218388 稀組成物成膜’而製作僅由厚度為200_之直鏈低密度聚 乙烯膜構成之太陽電池用背面保護片。 按以下方式對以上述方式製作之太陽電池用背面保護片 10之财候性進行評價。 (耐候性I) 於實施例1〜4及比較例卜2之太陽電池用背面保護片 10中依據JIS K6854之T型剝離試驗，將剝離速度設為 l〇〇mm/min’測定第1膜U與第2膜12之間的剝離強度。 八中將°戈樣片之寬度设為15mm。根據試樣剛製作後所測 定之剝離強度之值㈧、及高壓蒸煮試驗(溫度12〇。〇、相對 濕度100%、2大氣壓）之條件下保持1〇〇小時後所測定之剝 離強度之值(B)，藉由以下之式算出剝離強度保持率[%]。 剝離強度保持率[%] = {(B — A)/A丨X100 將該剝離強度保持率作為耐候性I進行評價。 (耐候性II) 對於實施例1〜4之太陽電池用背面保護片1〇之第1膜 11、及參考例之太陽電池用背面保護片（僅為直鏈低密度聚 乙烯膜）’依據JIS K7129 : 2008之濕度感測器法，藉由 PBI-Dansensor公司製造之L80-5000型測定防濕性（水蒸氣 穿透度）。 (耐候性III) 以與上述耐候性II同樣之方式，測定太陽電池用背面保 100115727 16 201218388 護片ίο整體之防濕性（水蒸氣穿透度）。根據試樣剛製作後 所測定之水蒸氣穿透度之值(C)、及高壓蒸煮試驗(溫度120 °C、相對濕度100%、2大氣壓）之條件下保持100小時後所 測定之水蒸氣穿透度之值(D)，藉由以下之式算出水蒸氣穿 透度變化率[%]。 水热·氣穿透度變化率[%]=丨1 ^___ (D/C)}χ 100 將s亥水瘵氣穿透度變化率作為耐候性m進行評價。當水 4氣穿透度變化率之值為之情形時，表示水蒸氣穿透度於 高壓蒸煮試驗後變低；為負之情形時，表示水蒸氣穿透度於 高壓蒸煮試驗後變高。 將以上之結果示於表 [表1] 實施例 實施例2 實施例3 實施例4 比較例1 比較ϋΤ 參考例 耐候性I [%] -2.8 -2.0 -2.8 -3.8 58.6 -84.3 耐候性II [―g，2 · 24 小時] 1.： 1.2 0.8 1.5 3.6 耐候性III [%] +6.3 + 1.4 +5.0 •5.0 -6.3 43.0 根據表 1之結果可知，本發明之實施例i 用背面保護片1〇與比較例1 4之太陽電池 2之太陽電池用背面保護片 10相比，即使於_㈣之力％壽命試驗後 ，亦可良好地 保持第1膜與第2膜之_強度，並可良好地維持防濕性。 因此’可知本發明之實施例1〜4之太陽電池时面保護片 100115727 17 201218388 10與比較例1〜2之太陽電池用背面保護片ίο相比，可長 期維持耐候性。 此次所揭以實_態及實_應認為其全部均為例示 性而非限制性者。本發明之範圍並非由以上實施形態及實施 ’J斤表示而是由申凊專利範圍所表示，其並意欲包括與申 5月專利㈣均等之含義及範圍中全部之修正及變形者。 (產業上之可利用性） 將本發明之太陽電池用背面保護片配置用於太陽電池模 組之背面側’可提高作為用來密封太陽電池元件之填充材料 之EVA Μ脂與背面保護片之密接性，並可長期維持耐候性。 【圖式簡單說明】 圖1係㈣應闕為本發明之—實卿_太陽電池用 背面保護片之太陽電池模組之概略剖面結構之圖。 圖2係表示本發明之太陽電池用背面保護片之一實施形 態之剖面圖。 圖3係表示太陽電池用背面保護片之一比較形態之剖面 圖。 圖4係表示太陽電池用背面保護片之又—比較形態之剖 面圖。 【主要元件符號說明】 1 太陽電池元件 2 電極 100115727 201218388 3 連接配線 4 導線 5 端子 6 端子箱 7 填充材料 8 透明玻璃層 9 框構件 10 太陽電池用背面保護片 11 第1膜 12 第2膜 13 接著劑層 100 太陽電池模組 111 直鏈低密度聚乙稀層 112 直鏈低密度聚乙稀層 113 介隔樹脂層 114 PET膜 100115727 19
Claims (1)
- 201218388 七、申請專利範圍： 1. 一種太陽電池用背面保護片，其係配置於太陽電池模組 之背面側者，其具備： 第1膜，其包含藉由使直鏈低密度聚乙烯、介隔樹脂及直 鏈低密度聚乙烯依序直接接觸而形成之積層體；及 第2膜，其於上述第1膜上介隔接著劑層而積層而成； 而上述介隔樹脂係選自由高密度聚乙烯、聚丙稀、環烯烴 聚合物及曱基丙烯酸系樹脂所組成群中之一種樹脂。 2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其 中上述直鍵低被度聚乙稀之密度為0.91 g/cm3以上0 93 g/cm3以下。 3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其 中，上述接著劑層係胺基甲酸酯系接著劑層。 4·如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其 中，上述直鏈低密度聚乙烯含有0.1質量。/〇以上30質量％以 下之平均粒徑為O.lym以上5/zm以下之無機系紫外線吸 收劑。 5·如申請專利範圍第"員之太陽電池用背面保護片，其 中，上述第2膜包含氟系樹脂。 6:-種太陽電池模組’其具備：填充材料，其包含為密封 太陽電池元件而配置之乙稀.乙酸乙稀醋共聚物樹脂；及 固著於該太陽電池餘之背面側之上述填充材料的外表 面之申請專利範圍第i項之太陽電池用背面保護片。 100115727 20
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