TW201429717A - 積層片及其製造方法、以及太陽能電池用背板、太陽能電池模組及太陽能電池用背板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種積層片,其係具有以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之層(P1層)、以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P3層)。一種太陽能電池用背板,其特徵係在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)、及在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)符合式(1)200≦Pa、及式(2)Pw≦2.5。與使用習知之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂之積層片作一比較,提供一種積層片、其製造方法,其能兼具耐濕熱性、耐熱性與封裝材之緊貼性。又,提供一種太陽能電池模組用背板、其製造方法,其為廉價且能夠一面長期維持太陽能電池模組之發電特性、一面防止太陽能電池單元集電電極之變色。

Description

積層片及其製造方法、以及太陽能電池用背板、太陽能電池模組及太陽能電池用背板之製造方法
本發明係關於一種能兼具耐久性及與封裝材之緊貼性的積層片。尤其,關於一種能適合作為太陽能電池背板使用之積層片及該積層片之製造方法。還有,關於一種有助於太陽能電池模組之長期信賴性提高之背板。
近年來,作為半永久性且無公害之下一代能源,太陽能發電正備受矚目,太陽能電池正急速普及。太陽能電池係在藉由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等之透明的封裝材而封裝發電元件者之上,貼合玻璃等之透明基板與被稱為背板之樹脂片所構成。太陽光係通過透明基板而被導入太陽能電池內。被導入太陽能電池內之太陽光係利用發電元件而被吸收,被吸收的光能係被轉換成電能。被轉換的電能係利用連接至發電元件之導線被取出而使用於各種電器。於此,習知之背板已探討藉由以乾式積層體來將各種基材貼合於廉價且高性能的雙軸拉伸聚對苯二甲酸乙二酯(PET)而賦予阻障性或電特性之構造。又,聚烯烴系樹脂係除了阻障性之外,由於也與上述封裝材之緊貼性良好,一般作為背板所用之基材。
另一方面,為了提高背板之耐久性、生產性而進行PET以外之樹脂材料的適用探討,有人開發一種積層聚對苯二甲酸丁二酯樹脂與聚碳酸酯樹脂之背板(專利文獻1)或一種使用聚對苯二甲酸丁二酯樹脂之背板(專利文獻2)。
又,習知太陽能電池模組係在高溫高濕環境下容易劣化,耐濕熱性之提高為當務之急。尤其,從耐候性、透明性、生產性等之觀點,針對被使用於太陽能電池模組之封裝材,雖然大多使用EVA,但有因高溫之水蒸氣而產生乙酸之虞。
因此,於太陽能電池模組製作時,迄今,例如專利文獻3之記載的方式,也有藉由背板中選定水蒸氣穿透率低的物質。也有抑制水分之滲入而抑制乙酸之產生,太陽能電池模組之輸出特性長期不會變化的發明。
又,如專利文獻4的方式,也有藉由抑制從EVA所產生的乙酸而使輸出特性長期不會變化之太陽能電池模組用封裝材的發明。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2009-141345號公報
專利文獻2 國際公開第2010/018662號
專利文獻3 日本特開2012-199379號公報
專利文獻4 日本特開2008-115344號公報
然而,聚對苯二甲酸丁二酯樹脂一般係具有耐濕熱性差、進而與封裝材的緊貼性差之缺點。又,於專利文獻1記載之積層聚對苯二甲酸丁二酯樹脂與聚碳酸酯樹脂之背板中,得不到與耐濕熱性被改善的封裝材之緊貼性而是有層間剝離之問題。又,專利文獻2中記載之背板也難以兼具耐濕熱性與封裝材之緊貼性。因此,於本發明中,有鑒於習知之問題,提供一種積層片,其能適合使用於生產性高、兼具耐久性及與封裝材之緊貼性的太陽能電池背板。
還有,於專利文獻3中,降低水蒸氣穿透率時大多為使用無機蒸鍍膜等之情形,使用無機蒸鍍膜之情形,與未使用之情形作一比較,有成為成本非常高的問題。另一方面,水蒸氣穿透率大之情形,有因水分而腐蝕使用於太陽能電池單元之各部金屬材料,尤其因太陽能電池單元集電電極之腐蝕所造成的變色之情形。
又,於專利文獻4中,除了擔憂在EVA中加入添加劑所造成的影響之外,鄰接至太陽能電池單元之EVA變更也會使用以變更之驗證作業變得複雜。
本發明係有鑒於上述問題所考量者。亦即,本發明之目的係在於提供一種太陽能電池模組用背板,其特徵為廉價且能夠長期維持太陽能電池模組之發電特性,且防止太陽能電池單元集電電極之變色。
為了解決上述問題,本發明係採取下列之構造。
第1之發明係一種積層片,其係具有以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之層(P1層)、以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P3層)。
第2之發明係具有以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P2層),介由P2層而連接P1層與P3層。
第3之發明係P2層之厚度為15至50μm。
第4之發明係使用微差掃描熱量分析(DSC)所測定的P1層之結晶化參數△Tcg為7至30℃。
第5之發明係將使令末端封端劑與聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂反應所得之樹脂作成末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂時,為P1層主要構造成分之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂係含有末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂。
第6之發明係P3層含有0.1至30質量%之無機粒子。
第7之發明係P1層之剛直非晶質的量為30至50%。
第8之發明係P1層含有0.1至5質量%之結晶成核劑。
第9之發明係P3層含有5至30質量%之粒徑3μm以上20μm以下之無機粒子,且含有0.5至5質量%之黏著聚烯烴系樹脂。
第10之發明係在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)、及在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)符合式(1)200≦Pa、及式(2)Pw≦2.5。
第11之發明係一種太陽能電池背板,其係含有關於上述中任一項發明之積層片。
第12之發明係一種太陽能電池,其係使用關於第11之發明的太陽能電池背板。
第13之發明係一種積層片之製造方法,其係關於第2至10中任一項之發明的積層片之製造方法,其特徵為包含如下之步驟:將以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之P1層用原料、以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P2層用原料、及以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P3層用原料供應至各自不同的擠出機,於各自熔融後,依序使P1層、P2層及P3層合流而予以積層,從T模頭擠出成片狀。
第14之發明係一種太陽能電池用背板,其特徵係在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)、及在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)符合式(1)200≦Pa、及式(2)Pw≦2.5。
第15之發明係將選自包含聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂之群組的一種主要構造成分之層作為P4層時,於該第14之發明中具有P4層。
第16之發明係其特徵為於該第15之發明中,將以烯烴樹脂為主要的構造成分之層作為P6層時,為具有P4層與P6層之太陽能電池用背板,P6層含有無 機粒子,P4層係位於表層,P6層係位於與P4層之相反的表層,將背板全體之厚度設為Ta(μm)、將P4層之厚度設為T4(μm)、將P6層之厚度設為T6(μm)、將P6層中之無機粒子的含量設為M(質量%)時,符合全部的式(3)0.05≦M/T6≦0.5、式(4)200≦M/Ta≦500、式(5)0.3≦T4/Ta≦0.5。
第17之發明係於該第15或16之發明中,P4層係以聚醯胺樹脂或聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(PBT)作為主要的構造成分。
第18之發明係於該第16或17之發明中,將以選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要的構造成分之層作為P5層,P5層係位於P4層與P6層之間。
第19之發明係一種太陽能電池模組,其係具有關於該第14至18中任一項之發明的太陽能電池背板。
第20之發明係一種太陽能電池用背板之製造方法,其係該第18之發明的太陽能電池用背板之製造方法,其特徵為含有如下之步驟:分別將以P4層用之聚醯胺樹脂或PBT作為主要構造成分之原料、以選自包含P5層用之低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要構造成分之原料、及以P6層用之烯烴樹脂作為主要構造成分之原料供應至各自不同的擠出機,於各自熔融後,依序使P4層、P5層及P6層合流而予以積層,從T模頭擠出成片狀。
若根據第1至13之發明,能提供一種能適合使用於太陽能電池背板之等級的耐久性、封裝材緊貼性、層間緊貼性優異的積層片。相關之積層片能適合使用於太陽能電池背板,進一步藉由使用該背板而能提供一種高性能之太陽能電池。
若根據關於第14至20之發明的太陽能電池用背板,藉由調整背板之乙酸穿透率與水蒸氣穿透率而將在太陽能電池模組內部所產生的乙酸釋放至模組外部,能夠一面長期維持發電特性、一面防止太陽能電池單元集電電極之變色,又,藉由成為較佳的形態,能提供一種耐熱性、P6層變黃、部分放電電壓、與封裝材之緊貼力皆為優異的背板。
1‧‧‧背板
2‧‧‧封裝材
3‧‧‧發電元件(太陽能電池單元)
4‧‧‧透明基板
5‧‧‧太陽能電池背板之封裝材2側的面
6‧‧‧與太陽能電池背板之封裝材2相反側的面
7‧‧‧夾具上部
8‧‧‧夾具下部
9‧‧‧乙酸
10‧‧‧篩
11‧‧‧夾具
第1圖係示意顯示本發明之積層片(太陽能電池用背板)之太陽能電池(太陽能電池模組)之構造一例的剖面圖。
第2圖係用以測定乙酸穿透率的夾具剖面圖。
第3圖係用以測定乙酸穿透率的夾具俯視圖。
[實施發明之形態]
第1至13之發明係一種積層片,其係具有以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之層(P1層)、與以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P3層)。
所謂聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂係指包含以作為二羧酸成分之對苯二甲酸酯、作為二醇成分之包含1,4-丁二醇的對苯二甲酸丁二酯作為主要重複單元之聚酯樹脂。於此所謂主要重複單元係意指將聚酯樹脂中之全部的二羧酸成分設為100莫耳%時,80莫耳%以上100莫耳%以下為對苯二甲酸酯成分;將聚酯樹脂中之全部的二醇成分設為100莫耳%時,80莫耳%以上100莫耳%以下為1,4-丁二醇成分。將聚酯樹脂中之全部的二羧酸成分設為100莫耳%時,對苯二甲酸酯成分較佳為90莫耳%以上100莫耳%以下,更佳為95莫耳%以上100莫耳%以下。又,將聚酯樹脂中之全部的二醇成分設為100莫耳%時,1,4-丁二醇成分較佳為90莫耳%以上100莫耳%以下,更佳為95莫耳%以上100莫耳%以下。
在相關之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂中,除了作為二羧酸成分之對苯二甲酸酯、作為二醇成分之1,4-丁二醇之外,亦可共聚合其他之成分。具體而言,作為二羧酸成分亦可共聚合丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚物酸、二十烷二酮酸、庚二酸、壬二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸等之脂肪族二羧酸類;金剛烷二甲酸、降莰烯二甲酸、硝酸異山梨酯(isosorbide)、環己烷二甲酸、十氫萘胺二甲酸等之脂環族二羧酸;間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,8-萘二甲酸、4,4’-二苯基二甲酸、4,4’-二苯基醚二甲酸、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、苯基茚烷二甲酸、蒽二甲酸、菲二甲酸、9,9’- 雙(4-羧苯基)茀酸等芳香族二羧酸等之二羧酸;或其酯衍生物等之成分。又,使l-丙交酯、d-丙交酯、羥基苯甲酸等之含氧酸類、及其衍生物;或連接複數個含氧酸類之物等加成至上述二羧酸成分之羧基末端者也適合作為共聚合成分使用。又,該等必要時亦可使用複數種。
又,作為相關之二醇成分,可舉出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇等之脂環族二醇類;環己烷二甲醇、螺二醇、異山梨糖醇等之脂環式二醇類;雙酚A、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、9,9’-雙(4-羥基苯基)茀、芳香族二醇類等之二醇成分;連接複數個上述二醇之成分等為例,但並不受該等所限定。又,必要時亦可使用複數種。
藉由適當組合上述之二羧酸成分、二醇成分而縮聚合,能獲得聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂。所得之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂之熔點一般為200℃以上230℃以下。還有,於本發明中,更佳使用熔點為215℃以上230℃以下者。
使用微差掃描熱量分析(DSC)所測定的P1層之結晶化參數△Tcg較佳為7至30℃。若P1層之△Tcg小於7℃時,由於容易結晶化而容易脆化、耐濕熱性將會降低。若P1層之△Tcg較30℃為高時,起因於結晶性而使水分容易滲入層間,層間緊貼性將會惡化。為了使用微差掃描熱量分析(DSC)而使所測定的P1層之結晶化參數△Tcg成為7至30℃,較佳使P1層主要構造成分之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂的微差掃描熱量分析(DSC)所得之結晶化參數△Tcg成為7至30℃的方法。
P1層之剛直非晶質的量較佳為30至50%。若小於30%時,容易發生卷縮。若較50%為多時,則於濕熱處理後容易脆化而使耐濕熱性降低。
於此,所謂剛直非晶質係表示在結晶與完全非晶質之中間狀態下,即使在玻璃轉移溫度以上,分子運動也呈已凍結之非晶質。剛直非晶質的量係由式:剛直非晶質的量=100%-結晶度-完全非晶質的量所求出。結晶度與完全非晶質的量係利用在”纖維與工業”Vol.65,No.11(2009)P.428記載的溫度調制DSC法而能定量。具體之測定法係記載於實施例之中。
還有,針對P1層,所謂作成以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂為主要的構造成分係意指在該層之全部成分100質量%中,含有超過50質量%100質量%以下之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂。
構成本發明之積層片的P1層較佳在0.1質量%以上30質量%以下之範圍內含有無機粒子。P1層中之無機粒子的含量更佳為2質量%以上25質量%以下,進一步較佳為5質量%以上20質量%以下。該無機粒子係按照其目的而用以將必要之功能賦予片材。若P1層中之無機粒子的含量超過30質量%時,操作性將會降低、或耐久性將會降低。若P1層中之無機粒子的含量小於0.1質量%時,則難以獲得因含有無機粒子所導致的效果而引起變黃。
作為適合使用於P1層之無機粒子,可舉出具有紫外線吸收能力的無機粒子、與聚對苯二甲酸丁二酯 系樹脂之折射率差為大的粒子、具有導電性之粒子、顏料之類者,藉此而能賦予抗紫外線性、或光反射性、白色性之光學特性、抗靜電性等。還有,所謂粒子係指作為因所投影的等價換算圓之直徑所得之一次粒徑為5nm以上者。又,只要無特別申明,於本發明中,粒徑係意指一次粒徑,粒子係意指一次粒子。
若進一步詳細說明時,適合使用於本發明之P1層的無機粒子,例如,可舉出金、銀、銅、鉑、鈀、錸、釩、鋨、鈷、鐵、鋅、釕、鐠、鉻、鎳、鋁、錫、鋅、鈦、鉭、鋯、銻、銦、釔、鑭等之金屬;氧化鋅、氧化鈦、氧化銫、氧化銻、氧化錫、氧化銦錫、氧化釔、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋁、氧化矽等之金屬氧化物;氟化鋰、氟化鎂、氟化鋁、冰晶石等之金屬氟化物、磷酸鈣等之金屬磷酸鹽;碳酸鈣等之碳酸鹽;硫酸鋇等之硫酸鹽;滑石及高嶺土等。
於本發明中,若有鑒於大多被使用於屋外,將具有紫外線吸收能力之無機粒子的氧化鈦、氧化鋅、氧化銫等之金屬氧化物作為P1層中之無機粒子使用之情形下,在能發揮活化因無機粒子所導致的抗紫外線性、減低歷經長期而因背板之劣化所造成的著色之類的效果之觀點上較佳。還有,在也能賦予高的反射特性之觀點上更佳將氧化鈦作為P1層中之無機粒子使用,在抗紫外線性為更高之觀點上,進一步較佳使用金紅石型氧化鈦。
在P1層中含有聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂及無機粒子之方法較佳為使用通風孔式雙軸混煉擠出機或串聯型擠出機而預先熔融混煉聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂與無機粒子之方法。於此,於使其含有無機粒子時,由於受到熱經歷,不少的聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂將會劣化。因此,與成為P1層中所含之無機粒子量作一比較,從耐久性之觀點,較佳為製作無機粒子含量多的高濃度母料丸粒,將其與聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂混合、稀釋而作成既定之P1層的無機粒子含率。
如上所述,重要的是P1層係以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分,其中,P1層之主要構造成分的聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂更佳含有末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂。於此,所謂末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂係意指使末端封端劑與聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂反應所得之樹脂。
亦即,較佳於製造P1層時,將末端封端劑添加於聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂中,使位於聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂末端之羧基(以下,將位於末端之羧基稱為羧末端基或COOH基)與末端封端劑反應,使聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂之COOH基的質子觸媒活性消失後,作成P1層。於此,所謂末端封端劑係指與聚酯之羧基末端基反應而鍵結,使COOH基的質子觸媒活性消失的化合物,具體而言,可舉出具有唑啉基、環氧基、碳化二醯亞胺基等取代基之化合物等。
作為末端封端劑而具有適合之碳化二醯亞胺基的碳化二醯亞胺化合物係有一官能性碳化二醯亞胺與多官能性碳化二醯亞胺。作為一官能性碳化二醯亞胺,可舉出二環己基碳化二醯亞胺、二異丙基碳化二醯亞胺、二甲基碳化二醯亞胺、二異丁基碳化二醯亞胺、二辛基碳化二醯亞胺、第三丁基碳化二醯亞胺、二苯基碳化二醯亞胺、二第三丁基碳化二醯亞胺、二-β-萘基碳化二醯亞胺等。特佳為二環己基碳化二醯亞胺或二異丙基碳化二醯亞胺。作為多官能性碳化二醯亞胺較佳為聚合度3至15之碳化二醯亞胺。具體而言,可舉出1,5-萘碳化二醯亞胺、4,4’-二苯基甲烷碳化二醯亞胺、4,4’-二苯基二甲基甲烷碳化二醯亞胺、1,3-伸苯基碳化二醯亞胺、1,4-伸苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯碳化二醯亞胺、2,6-甲苯碳化二醯亞胺、2,4-甲苯碳化二醯亞胺與2,6-甲苯碳化二醯亞胺之混合物、六亞甲基碳化二醯亞胺、環己烷-1,4-碳化二醯亞胺、二甲苯碳化二醯亞胺、異佛酮碳化二醯亞胺、二環己基甲烷-4,4’-碳化二醯亞胺、甲基環己烷碳化二醯亞胺、四甲基二甲苯碳化二醯亞胺、2,6-二異丙基苯基碳化二醯亞胺、1,3,5-三異丙基苯-2,4-碳化二醯亞胺等。由於碳化二醯亞胺化合物將會因熱分解而產生異氰酸酯系氣體,較佳為耐熱性高的碳化二醯亞胺化合物。為了提高耐熱性,分子量(聚合度)越高越好,更佳使碳化二醯亞胺化合物之末端成為耐熱性高的結構。又,一旦引起熱分解時,由於變得容易進一步引起熱分解,必須要有使聚酯(聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂)之擠出溫度成為儘量低的溫度下等之設計。
又,適合作為末端封端劑的環氧化合物之較佳例子,可舉出環氧丙基酯化合物或環氧丙基醚化合物等。作為環氧丙基酯化合物之具體例,可舉出苯甲酸環氧丙基酯、第三丁基苯甲酸環氧丙基酯、對苯乙酸環氧丙基酯、環己烷甲酸環氧丙基酯、壬酸環氧丙基酯、硬脂酸環氧丙基酯、月桂酸環氧丙基酯、棕櫚酸環氧丙基酯、山萮酸環氧丙基酯、叔碳酸環氧丙基酯、油酸環氧丙基酯、亞油酸環氧丙基酯、甘油亞油酸環氧丙基酯、山萮炔酸環氧丙基酯、硬脂炔酸環氧丙基酯、對苯二甲酸二環氧丙基酯、間苯二甲酸二環氧丙基酯、鄰苯二甲酸二環氧丙基酯、萘二甲酸二環氧丙基酯、甲基對苯二甲酸二環氧丙基酯、六氫化鄰苯二甲酸二環氧丙基酯、四氫化鄰苯二甲酸二環氧丙基酯、環己烷二甲酸二環氧丙基酯、己二酸二環氧丙基酯、丁二酸二環氧丙基酯、癸二酸二環氧丙基酯、十二烷二酮酸二環氧丙基酯、十八烷二甲酸二環氧丙基酯、偏苯三甲酸三環氧丙基酯、均苯四甲酸四環氧丙基酯等。該等能使用1種或2種以上。作為環氧丙基醚化合物之具體例,可舉出苯基環氧丙基醚、O-苯基環氧丙基醚、1,4-雙(β,γ-環氧丙氧基)丁烷、1,6-雙(β,γ-環氧丙氧基)己烷、1,4-雙(β,γ-環氧丙氧基)苯、1-(β,γ-環氧丙氧基)-2-乙氧基乙烷、1-(β,γ-環氧丙氧基)-2-苄氧基乙烷、2,2-雙-[對(β,γ-環氧丙氧基)苯基]丙烷及2,2-雙-(4-羥基苯基)丙烷或2-雙-(4-羥基苯基)甲烷等之利用雙酚與環氧氯丙烷的反應所得之雙環氧丙基聚醚等,該等能使用1種或2種以上。
又,適合作為末端封端劑之唑啉化合物較佳為雙唑啉化合物,具體而言,可舉出2,2’-雙(2-唑啉)、2,2’-雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-雙(4,4-二甲基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-乙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4,4’-二乙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-丙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-丁基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-己基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-苯基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-環己基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-苄基-2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-間伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-鄰伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-間伸苯基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-間伸苯基雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-伸乙基雙(2-唑啉)、2,2’-四亞甲基雙(2-唑啉)、2,2’-六亞甲基雙.(2-唑啉)、2,2’-八亞甲基雙(2-唑啉)、2,2’-十亞甲基雙(2-唑啉)、2,2’-伸乙基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-四亞甲基雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-9,9’-二苯氧基乙烷雙(2-唑啉)、2,2’-二伸苯基雙(2-唑啉)等,於該等之中,從與聚酯(聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂)的反應性之觀點,最佳為2,2’-雙(2-唑啉)。還有,只要上述所舉出的雙唑啉化合物達成本發明之目的,可單獨使用1種或亦可併用2種以上中任一種。於使末端封端劑與聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂反應而獲得末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂時,相對於聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂100質量%而言,末端封端劑之添加濃度較佳為0.25至5質量%,更佳為0.5至2質量%。若小於0.25質量%時, 有添加效果小、耐濕熱性將會降低之問題。若較5質量%為高濃度化時,則有使羧末端基變得相當少而降低層間緊貼性之問題。
又,於本發明之積層片的P1層及P3層中,於不損害本發明之效果的範圍內,亦可含有其他之添加劑(例如,可舉出耐熱安定劑、紫外線吸收劑、耐候安定劑、有機之易滑劑、顏料、染料、填充劑、抗靜電劑、成核劑等。但是,於本發明中之所謂的無機粒子,並不含於此處所謂的添加劑中)。例如,選擇紫外線吸收劑作為添加劑而使其於P1層及/或P3層中含有之情形下,便能更提高本發明之積層片的抗紫外線吸收性。又,若於P1層及/或P3層中含有抗靜電劑等時,能期待提高耐電壓。
又,P1層較佳含有0.1至5質量%之結晶成核劑。所謂的結晶成核劑較佳能選自滑石、脂肪族羧酸醯胺、脂肪族羧酸鹽、脂肪族醇、脂肪族羧酸酯、山梨糖醇系化合物、有機磷酸化合物之群組。其中,於本發明中,結晶成核劑較佳包含脂肪族羧酸醯胺、脂肪族羧酸鹽及山梨糖醇系化合物之1種結晶成核劑。若結晶成核劑小於0.1質量%時,有結晶性低而得不到強度之情形。若較5質量%為多時,則使結晶性高而變得容易脆化。
於此,作為脂肪族羧酸醯胺能使用如月桂酸醯胺、棕櫚酸醯胺、油酸醯胺、硬脂酸醯胺、芥酸醯胺、山萮酸醯胺、菎麻醇酸醯胺、羥基硬脂酸醯胺之脂肪族單羧酸醯胺類;如N-油烯基棕櫚酸醯胺、N-油烯基油酸 醯胺、N-硬脂醯基油酸醯胺、N-硬脂醯基硬脂酸醯胺、N-硬脂醯基芥酸醯胺、羥甲基硬脂酸醯胺、羥甲基山萮酸醯胺之N-取代脂肪族單羧酸醯胺類;如亞甲基雙硬脂酸醯胺、伸乙基雙月桂酸醯胺、伸乙基雙癸酸醯胺、伸乙基雙油酸醯胺、伸乙基雙硬脂酸醯胺、伸乙基雙芥酸醯胺、伸乙基雙山萮酸醯胺、伸乙基雙異硬脂酸醯胺、伸乙基雙羥基硬脂酸醯胺、伸丁基雙異硬脂酸醯胺、六亞甲基雙油酸醯胺、六亞甲基雙硬脂酸醯胺、六亞甲基雙山萮酸醯胺、六亞甲基雙羥基硬脂酸醯胺、間二甲苯雙硬脂酸醯胺、間二甲苯雙-12-羥基硬脂酸醯胺之脂肪族雙羧酸醯胺類;如N,N’-二油烯基癸二酸醯胺、N,N’-二油烯基己二酸醯胺、N,N’-二硬脂醯基己二酸醯胺、N,N’-二硬脂醯基癸二酸醯胺、N,N’-二硬脂醯基間苯二甲酸醯胺、N,N’-二硬脂醯基對苯二甲酸醯胺之N-取代脂肪族羧酸雙醯胺類;如N-丁基-N’-硬脂醯基尿素、N-丙基-N’-硬脂醯基尿素、N-硬脂醯基-N’-硬脂醯基尿素、N-苯基-N’-硬脂醯基尿素、二甲苯雙硬脂醯基尿素、甲苯雙硬脂醯基尿素、六亞甲基雙硬脂醯基尿素、二苯基甲烷雙硬脂醯基尿素、二苯基甲烷雙月桂基尿素之N-取代尿素類。該等可為1種類或2種類以上之混合物。其中,適合使用脂肪族單羧酸醯胺類、N-取代脂肪族單羧酸醯胺類、脂肪族雙羧酸醯胺類,特別適合使用棕櫚酸醯胺、硬脂酸醯胺、芥酸醯胺、山萮酸醯胺、菎麻醇酸醯胺、羥基硬脂酸醯胺、N-油烯基棕櫚酸醯胺、N-硬脂醯基芥酸醯胺、伸乙基雙癸酸醯胺、伸乙基雙油酸醯胺、 伸乙基雙月桂酸醯胺、伸乙基雙芥酸醯胺、間二甲苯雙硬脂酸醯胺、間二甲苯雙-12-羥基硬脂酸醯胺。
作為脂肪族羧酸鹽之具體例,能使用乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸鎂、乙酸鈣等之乙酸鹽;月桂酸鈉、月桂酸鉀、月桂酸氫鉀、月桂酸鎂、月桂酸鈣、月桂酸鋅、月桂酸銀等之月桂酸鹽;肉豆蔻酸鋰、肉豆蔻酸鈉、肉豆蔻酸氫鉀、肉豆蔻酸鎂、肉豆蔻酸鈣、肉豆蔻酸鋅、肉豆蔻酸銀等之肉豆蔻酸鹽;棕櫚酸鋰、棕櫚酸鉀、棕櫚酸鎂、棕櫚酸鈣、棕櫚酸鋅、棕櫚酸銅、棕櫚酸鉛、棕櫚酸鉈、棕櫚酸鈷等之棕櫚酸鹽;油酸鈉、油酸鉀、油酸鎂、油酸鈣、油酸鋅、油酸鉛、油酸鉈、油酸銅、油酸鎳等之油酸鹽;硬脂酸鈉、硬脂酸鋰、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋁、硬脂酸鉈、硬脂酸鉛、硬脂酸鎳、硬脂酸鈹等之硬脂酸鹽;異硬脂酸鈉、異硬脂酸鋰、異硬脂酸鎂、異硬脂酸鈣、異硬脂酸鋇、異硬脂酸鋁、異硬脂酸鋅、異硬脂酸鎳等之異硬脂酸鹽;山萮酸鈉、山萮酸鉀、山萮酸鎂、山萮酸鈣、山萮酸鋇、山萮酸鋁、山萮酸鋅、山萮酸鎳等之山萮酸鹽;褐煤酸鈉、褐煤酸鉀、褐煤酸鎂、褐煤酸鈣、褐煤酸鋇、褐煤酸鋁、褐煤酸鋅、褐煤酸鎳等之褐煤酸鹽等。該等可為1種類或2種類以上之混合物。特別適合使用硬脂酸之鹽類或褐煤酸之鹽類,特別適合使用硬脂酸鈉、硬脂酸鋰、硬脂酸鉀、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、褐煤酸鈉等。
作為脂肪族醇之具體例,能使用十五烷基醇、十六烷基醇、十七烷基醇、十八烷基醇、十九烷基 醇、二十烷基醇、二十六烷基醇、三十烷基醇等之脂肪族單醇類;1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-十烷二醇等之脂肪族多元醇類;環戊烷-1,2-二醇、環己烷-1,2-二醇、環己烷-1,4-二醇等之環狀醇類等。該等可為1種類或2種類以上之混合物。特別適合使用脂肪族單醇類,更特別適合使用硬脂醯基醇。
又,作為相關之脂肪族羧酸酯之具體例,能使用月桂酸十六烷酯、月桂酸苯醯甲酯、肉豆蔻酸十六烷酯、肉豆蔻酸苯醯甲酯、棕櫚酸亞異丙酯、棕櫚酸十二烷酯、棕櫚酸十四烷酯、棕櫚酸十五烷酯、棕櫚酸十八烷酯、棕櫚酸十六烷酯、棕櫚酸苯酯、棕櫚酸苯醯甲酯、硬脂酸十六烷酯、山萮酸乙酯等之脂肪族單羧酸酯類;乙二醇單月桂酸酯、乙二醇單棕櫚酸酯、乙二醇單硬脂酸酯等之乙二醇單酯類;乙二醇二月桂酸酯、乙二醇二棕櫚酸酯、乙二醇二硬脂酸酯等之乙二醇二酯類;丙三醇單月桂酸酯、丙三醇單肉豆蔻酸酯、丙三醇單棕櫚酸酯、丙三醇單硬脂酸酯等之丙三醇單酯類;丙三醇二月桂酸酯、丙三醇二肉豆蔻酸酯、丙三醇二棕櫚酸酯、丙三醇二硬脂酸酯等之丙三醇二酯類;丙三醇三月桂酸酯、丙三醇三肉豆蔻酸酯、丙三醇三棕櫚酸酯、丙三醇三硬脂酸酯、棕櫚二油酸酯、棕櫚二硬脂酸酯、油酸二硬脂酸酯等之丙三醇三酯類。該等可為1種類或2種類以上之混合物。
又,作為相關之脂肪族/芳香族羧酸醯肼之具體例,能使用癸二酸苯甲酸醯肼;作為三聚氰胺系化合 物之具體例,能使用三聚氰胺三聚異氰酸酯、聚蒎酸三聚氰胺;作為苯基磺酸金屬鹽之具體例,能使用苯基磺酸鋅鹽、苯基磺酸鈣鹽、苯基磺酸鎂鹽等。
作為山梨糖醇系化合物,可舉出1,3-二(P-甲基苯亞甲基)山梨糖醇、2,4-二(P-甲基苯亞甲基)山梨糖醇、1,3-二苯亞甲基山梨糖醇、2,4-二苯亞甲基山梨糖醇、1,3-二(P-乙基二苯亞甲基)山梨糖醇、2,4-二(P-乙基二苯亞甲基)山梨糖醇等。
又,作為有機磷酸化合物,可舉出選自磷酸雙(4-第三丁基苯基)鈉、磷酸-2,2’-亞甲基雙(4,6-二(第三丁基)苯基)鈉、環狀有機磷酸酯鹼基性多價金屬鹽與鹼金屬羧酸鹽、鹼金屬-β-二酮酸鹽及鹼金屬-β-酮乙酸酯鹽有機羧酸金屬鹽之1種混合物等。
於上述之中,從強度之觀點,較佳使用褐煤酸鈉。
於本發明中,較佳具有以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P2層),進一步較佳介由P2層而連接P1層與後述之P3層。於此,所謂介由P2層而連接P1層與P3層係意指依P1層、P2層及P3層之順序予以直接積層。
又,由於所謂黏著聚烯烴系樹脂係意指選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸系黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯系共聚物之群組的一種,所謂以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P2層)係指選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸系黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯 系共聚物之群組的一種作為主要構造成分之層。還有,針對P2層,所謂選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸系黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯系共聚物之群組的一種作為主要構造成分係意指於該層之全部成分100質量%中,含有超過50質量%100質量%以下之選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸系黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯系共聚物之群組的一種。
作為P2層主要構造成分之一的低結晶性軟質聚合物,例如,可舉出酸改性聚烯烴、不飽和聚烯烴等。又,作為P2層主要構造成分之一的丙烯酸系黏著劑,可舉出乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐3元共聚物等。其中,從黏著至P1層與P3層的兩層之觀點,P2層較佳作成以酸改性聚烯烴作為主要構造成分。於此,作為酸改性聚烯烴,例如,於市售品中,可舉出三井化學股份有限公司製之”Admer”或三菱化學股份有限公司製之”Modic”、DuPont股份有限公司製之”Bynel”。
又,除了黏著聚烯烴系樹脂之外,P2層也進一步較佳含有聚烯烴系彈性體。所謂聚烯烴系彈性體,一般係指使乙烯-丙烯橡膠微分散於聚丙烯中者、或使其他之α-烯烴與聚丙烯共聚合者。相對於P2層之全部成分100質量%而言,該等聚烯烴系彈性體較佳以0.1質量%以上20質量%以下之比例而含有。藉由含有聚烯烴系彈性體而能將黏著性賦予P2層而提高P1層與P2層之緊貼性及P3層與P2層之緊貼性。P2層中之聚烯烴系彈性體之含量較佳為5質量%以上20質量%以下。聚烯烴系彈 性體亦可為市售品,例如,可舉出三菱化學股份有限公司製之”Thermorun”、”Zelas”;住友化學股份有限公司製之”Exellen”、”Tafcelene”、”Esprene”;Kuraray製”Hybrar”、”Septon”;三井化學股份有限公司製之”Notio”等。
於本發明之P3層係以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層。所謂於本發明之聚烯烴系樹脂,可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚環烯烴、聚己烯、聚辛烯、聚癸烯、聚十二烯等。於此,P2層主要構造成分之黏著聚烯烴系樹脂係作成不適用P3層主要構造成分之聚烯烴系樹脂。其中,由於加工為容易且較為廉價等,作為P3層主要構造成分之聚烯烴系樹脂較佳為聚乙烯、聚丙烯。該等聚烯烴系樹脂可混合及共聚合其他烯烴成分,例如,若作成乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物時,能夠使樹脂之熔點降低,較佳提高與封裝材之緊貼性。
還有,針對P3層,所謂以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分,意指於該層全部成分100質量%中,含有超過50質量%100質量%以下之聚烯烴系樹脂。
構成本發明之積層片的P3層較佳在0.1質量%以上30質量%以下之範圍內含有無機粒子。P3層中之無機粒子的含量更佳為2質量%以上25質量%以下,進一步較佳為5質量%以上20質量%以下。該無機粒子係按照其目的而用以將必要之功能賦予片材。若P3層中之無機粒子的含量超過30質量%時,將會降低與封裝材之 緊貼性。若P3層中之無機粒子的含量小於0.1質量%時,則難以獲得因含有無機粒子所造成的效果而引起變黃。
還有,P3層較佳含有5至30質量%之粒徑3μm以上20μm以下之無機粒子。於此,所謂粒徑係指藉雷射解析.散射法而求出粒度分布,在粒度分布之累積值50%的平均粒徑。若3μm以上20μm以下之無機粒子小於5質量%時,將會使機械強度變小。若3μm以上20μm以下之無機粒子較30質量%為多時,則會使表面粗糙而降低與封裝材之緊貼性。又,於P3層中,較佳含有0.5至5質量%之黏著聚烯烴系樹脂。黏著聚烯烴系樹脂係具有發揮作為3μm以上20μm以下之無機粒子分散助劑的作用之情形,若小於0.5質量%時,有因3μm以上20μm以下之無機粒子的分散不良而導致機械強度降低。若較5質量%為多時,則有降低耐熱性。此處所謂的黏著聚烯烴系樹脂係相同於P2層之黏著聚烯烴系樹脂所定義者。
所謂在本發明之積層片的乙酸穿透率Pa(g/m2/day)係意指使乙酸成為飽和蒸氣壓狀態(85℃)時之乙酸穿透率。而且,本發明之積層片係在85℃之乙酸穿透率Pa符合下式(1):(1)200≦Pa。
本發明之積層片係於作為背板使用時,重要的是從封裝材所產生的乙酸在對太陽能電池單元帶來影響之前,積極地從背板抽除,從抑制恆溫恆濕試驗中之發電性能降低之觀點,重要的是本發明之積層片的乙酸穿透 率Pa為200g/m2/day以上。又,從進一步抑制發電性能降低之觀點,本發明之積層片的乙酸穿透率Pa較佳為800g/m2/day以上。另一方面,雖然乙酸穿透率Pa越大越好,但若考量不僅符合式(1)也同時符合關於後述之水蒸氣穿透率Pw的式(2)時,乙酸穿透率Pa較佳為1500g/m2/day以下。
所謂在本發明之積層片的水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)係意指在40℃ 90%RH之環境下的水蒸氣穿透率。而且,本發明之積層片係在40℃ 90%RH的水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)較佳符合下式(2):(2)Pw≦2.5。
本發明之積層片係從抑制因水分所造成的太陽能電池模組內部腐蝕,尤其因太陽能電池單元集電電極部腐蝕所造成的變色之觀點,本發明之積層片的水蒸氣穿透率Pw較佳為2.5g/m2/day以下。又,從進一步抑制單元的集電電極變色之觀點,較佳為2.0g/m2/day以下。另一方面,雖然水蒸氣穿透率Pw越小越好,但若考量不僅符合式(2)也同時符合關於上述之乙酸穿透率Pa的式(1)時,水蒸氣穿透率Pw較佳為0.5g/m2/day以上。
構成本發明之積層片的P1層之厚度較佳為80μm以上。若小於80μm時,耐熱性將會降低。構成本發明之積層片的P2層之厚度較佳為15μm以上50μm以下。若小於15μm時,層間緊貼性將會降低。若P2層之厚度較50μm為大時,則耐熱性將會降低。構成本發明之積層片的P3層之厚度較佳為50μm以上。若小於50μm時,則與封裝材之緊貼性將會降低。
重要的是本發明之積層片係具有P1層與P3層。而且,在本發明之積層片的積層構造較佳為至少P1層位於表層,P3層位於與P1層相反的表層之構造。於此,所謂P3層位於與P1層相反的表層係意指P1層位於積層片一側之最表層,P3層位於另一側之最表層。
又,本發明之積層片能與其他薄膜等積層的積層體。於如此之積層體中,P1層較佳為採取設置於任一側表層之積層構造。作為其他薄膜之例子,能按照用途而任意選擇用以提高機械強度之聚酯層、抗靜電層、與其他基材之緊貼層、用以進一步使抗紫外線性提高之抗紫外線層、用以賦予難燃性之難燃層、用以提高耐衝擊性或耐摩擦性之硬被覆層等而使用。作為將本發明之積層片作成與其他薄膜等積層的積層體之情形的具體例,可舉出將本發明之積層片作為太陽能電池背板使用之情形係除了進一步使其他片材料或包埋發電元件的封裝材(例如,乙烯-乙酸乙烯酯)之緊貼性提高的易黏著層、抗紫外線層、難燃層之外,也使發生絕緣性指標的部分放電現象之電壓提高的導電層等。
接著,針對本發明之積層片之製造方法,舉例加以說明。在本發明之積層片中,作為積層P1層、P2層及P3層之方法,例如能使用下列之方法等:包含將以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之P1層用原料、以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P2層用原料、及以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P3層用原料供應至各自不同的擠出機,於各自熔融後,依序使 P1層、P2層及P3層合流而予以積層,從T模頭擠出成片狀之步驟,再加工成片材狀之方法(共擠出法);將被覆層原料倒入擠出機中而熔融擠出至以單膜所製作的片材上,一面從噴嘴擠出一面積層之方法(熔融積層法);各自不同地製作各膜,藉由所加熱的卷筒群等而熱壓黏之方法(熱積層法);介由黏著劑而貼合之方法(黏著法);另外,塗布.乾燥已使其溶解於溶劑中者之方法(塗布法);及組合該等之方法等。該等之中,基於製造步驟短且層間黏著性良好之觀點,較佳為共擠出法。以下,詳述利用共擠出法之製法。
利用共擠出法而製作本發明之積層片之情形,在氮氣流下,首先將各層用原料分別供應至3台擠出機而熔融:P1層係將以乾燥後的聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之P1層用原料供應至已被加熱至240℃以上300℃以下之擠出機;P2層及P3層係將以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P2層用原料、及以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P3層用原料分別供應至已被加熱至180℃以上250℃以下之擠出機。接著,利用多歧管模頭或進料區段或靜態攪拌機、套筒(PINOL)等而依序使P1層、P2層及P3層合流而予以積層,從T模頭共擠出成片狀。各層的熔融黏度差大之情形,從抑制積層不均之觀點,較佳使用多歧管模頭。
藉由將利用上述方法而從T模頭所噴出的積層片擠出至澆鑄卷筒等之冷卻體上、經冷卻固化而能夠獲得本發明之積層片。
於不損害本發明效果之範圍內,必要時亦可增加利用上述方法所得之本發明積層片的熱處理或老化等之加工處理。藉由進行熱處理而能夠提高本發明積層片之熱尺寸安定性。又,為了使利用上述方法所得之本發明積層片的緊貼性提高,亦可實施電暈處理、電漿處理。
本發明之太陽能電池背板係由本發明之積層片構成。亦即,本發明之積層片能適合作為太陽能電池背板使用。本發明之太陽能電池係以使用本發明之太陽能電池背板作為特徵。與習知之太陽能電池作一比較,藉由將本發明之積層片用於太陽能電池中,能夠更提高耐久性或薄化。將本發明之太陽能電池之構造例顯示於第1圖。於第1圖中,使玻璃等之透明基板4與將本發明之積層片作為太陽能電池背板1而貼合於利用EVA系樹脂等之透明封裝材2封裝已連接取出電之導線(於第1圖中未圖示)的發電元件所構成,但本發明之太陽能電池之構造例並不受其所限定,能夠用於任意之構造。還有,於第1圖中,顯示利用本發明之積層片單體的例子,按照其他視為必要之要求特性,也能夠使用本發明之積層片與其他薄膜之複合片。
在本發明之積層片中,作為與其他薄膜等積層之方法,例如,能使用共擠出而加工成片材狀之方法(共擠出法);將被覆層原料倒入擠出機中而熔融擠出至以單膜所製作的片材上,一面從噴嘴擠出一面積層之方法(熔融積層法);各自不同地製作各膜,藉由所加熱的 卷筒群等而熱壓黏之方法(熱積層法);介由黏著劑而貼合之方法(黏著法);另外,塗布.乾燥已使其溶解於溶劑中者之方法(塗布法);及組合該等之方法等。
於本發明之太陽能電池中,上述之太陽能電池背板1係被設置於封裝發電元件之封裝材2的背面。於此,本發明之太陽能電池背板係非對稱之構造,使P3層位於封裝材2側的方式來予以配置,在能更提高與封裝材的緊貼性之觀點,故較佳。又,為了成為使本發明之積層片的P1層位於與封裝材2之相反側的方式來予以配置的構造,便能提高對於來自地面之反射的紫外線等之承受性,故能作成高耐久之太陽能電池或薄化厚度。
發電元件3係將太陽光之光能轉換成電能者,能夠將結晶矽系、多晶矽系、微晶矽系、非晶質矽系、銅銦硒系、化合物半導體系、色素增感系等,按照目的之任意元件,並按照所期望的電壓或電流而串聯或並聯連接複數個後使用。由於具有透光性之透明基板4係位於太陽能電池之最表層,除了高穿透率之外,也使用高耐候性、高耐污染性、高機械強度特性之透明材料。於本發明之太陽能電池中,若具有透光性之透明基板4符合上述特性的話,則能使用任一種材質,作為其例子,可舉出玻璃、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟化乙烯樹脂(PVF)、聚偏氟乙烯樹脂(PVDF)、聚四氟乙烯樹脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯樹脂(CTFE)、聚偏氟乙烯樹脂等之氟系樹脂;聚烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、及該等之混合物等。玻璃之情形, 更佳使用已被強化者。又,使用樹脂製的透光基材之情形,從機械強度之觀點,較佳使用已單軸或雙軸拉伸上述樹脂者。
又,為了將與發電元件封裝材之EVA系樹脂等之黏著性賦予該等基材,也較佳在表面實施電暈處理、電漿處理、臭氧處理、易黏著處理。
除了利用樹脂被覆、固定發電元件之表面凹凸,從外部環境保護發電元件,電絕緣之目的之外,用以封裝發電元件之封裝材2也用以黏著具有透光性之基材或背板與發電元件而使用具有高透明性、高耐候性、高黏著性、高耐熱性之材料。作為其例子,較佳使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物(EMA)、乙烯-乙基丙烯酸烷酯共聚物(EEA)樹脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、離子性聚合物樹脂、聚乙烯丁縮醛樹脂、及該等之混合物等。
如上所述,藉由將使用本發明積層片之太陽能電池背板組裝於太陽能電池中,與習知之太陽能電池作一比較,便能夠作成高耐久及/或薄型之太陽能電池。本發明之太陽能電池並不受限於太陽能發電系統、小型電子零件之電源等之屋外用途、屋內用途而能適合使用於各種用途。
接著,針對關於第14至20之發明的太陽能電池用背板、其製造方法、太陽能電池模組之實施形態加以說明。還有,該形態只不過係為了使發明之意旨得以更充分理解而具體加以說明,本發明並不受該形態所限定。
所謂在本發明之背板的乙酸穿透率Pa(g/m2/day)係意指使乙酸成為飽和蒸氣壓狀態(85℃)時之乙酸穿透率。而且,重要的是本發明之背板係在85℃之乙酸穿透率Pa符合下式(1):(1)200≦Pa。
重要的是本發明之背板係從封裝材所產生的乙酸在對太陽能電池單元帶來影響之前,積極地從背板抽除,從抑制恆溫恆濕試驗中之發電性能降低之觀點,重要的是本發明之背板的乙酸穿透率Pa為200g/m2/day以上。又,從進一步抑制發電性能降低之觀點,本發明之背板的乙酸穿透率Pa較佳為800g/m2/day以上。另一方面,雖然乙酸穿透率Pa越大越好,但若考量不僅符合式(1)也同時符合關於後述之水蒸氣穿透率Pw的式(2)時,乙酸穿透率Pa較佳為1500g/m2/day以下。
所謂在本發明之背板的水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)係意指在40℃ 90%RH之環境下的水蒸氣穿透率。而且,重要的是本發明之背板係在40℃ 90%RH的水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)較佳符合下式(2):(2)Pw≦2.5。
本發明之背板係從抑制因水分所造成的太陽能電池模組內部腐蝕,尤其因太陽能電池單元集電電極部腐蝕所造成的變色之觀點,重要的是本發明之背板的水蒸氣穿透率Pw為2.5g/m2/day以下。又,從進一步抑制單元的集電電極變色之觀點,較佳為2.0g/m2/day以下。另一方面,雖然水蒸氣穿透率Pw越小越好,但若考量 不僅符合式(2)也同時符合關於上述之乙酸穿透率Pa的式(1)時,水蒸氣穿透率Pw較佳為0.5g/m2/day以上。
為了使背板之乙酸穿透率Pa符合式(1),同時使水蒸氣穿透率Pw符合式(2),背板較佳作成具有P4層之形態。於此,所謂P4層係意指選自包含聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂之群組的一種為主要構造成分之層。還有,所謂選自包含聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂之群組的一種為主要構造成分之層係意指於該層之全部成分100質量%中含有超過50質量%100質量%以下之選自包含聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂之群組的一種樹脂之層。
所謂適合於作為本發明之P4層主要構造成分使用之聚酯樹脂係指縮聚合二羧酸與二醇所得之樹脂。而且,該聚酯樹脂可單獨使用,亦可與其他樹脂混合後使用。
作為為了獲得聚酯樹脂所用之二羧酸的具體例,可舉出對苯二甲酸或2,6-萘二甲酸等。
又,作為用於為了獲得聚酯樹脂之二醇的具體例,可舉出乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇等。
該等之中,從價格、水蒸氣穿透性、強度、耐熱性等之觀點,作為聚酯樹脂較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、及/或聚對苯二甲酸丁二酯。
所謂適合於作為本發明之P4層主要構造成分所用之聚醯胺樹脂,可舉出1)開環聚合具有內醯胺骨架之化合物者、2)縮聚合1分子中具有胺基與羧基之胺 基酸成分者、3)縮聚合二胺成分與二羧酸成分者、及共聚合1)至3)之物等。而且,該聚醯胺樹脂可單獨使用,亦可與其他樹脂混合而使用。
作為具有在1)所用之內醯胺骨架之化合物的例子,可舉出ε-己內醯胺(藉由開環聚合而可獲得耐綸6)、ω-十一烷內醯胺(藉由開環聚合而可獲得耐綸11)、ω-十二烷內醯胺(藉由開環聚合而可獲得耐綸12)等之內醯胺化合物。
又,作為具有在2)所用之1分子中具有胺基與羧基之胺基酸成分的例子,可舉出ε-胺基己酸、11-胺基十一烷酸、12-胺基十二烷酸等之胺基酸。
又,作為具有在3)所用之二胺成分,可舉出丁二胺、己二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、1,2,2,4-四甲基己二胺、2,4,4-三甲基己二胺、5-甲基壬二胺、間二甲苯二胺、對二甲苯二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、1,4-雙胺基甲基環己烷、雙對胺基環己基甲烷、2,2-雙對胺基環己基丙烷、異佛酮二胺等。又,作為在3)所用之二羧酸成分,可舉出己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、1,4-環己烷二甲酸、1,3-環己烷二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二甲酸、二聚物酸等之二甲酸。
針對該等之構造成分,以1)具有內醯胺骨架之化合物、2)單獨胺基酸或胺基酸之混合物、或是3)二胺與二羧酸之混合物等之形式提供聚合,如此進行所得之聚醯胺樹脂係於本發明中能夠使用該成分單獨之聚合 物、含有二成分以上之該成分的共聚物中任一種之聚合物。該等之中,作為P4層主要構造成分所用之聚醯胺樹脂較佳為聚己醯胺(耐綸6)、聚己二醯己二胺(耐綸66)、聚癸二醯己二胺(耐綸610)、聚十二烷二醯己二胺(耐綸612)、聚對苯二醯己二胺(耐綸6T)、聚間苯二醯己二胺(耐綸6I)、聚十一烷醯胺(耐綸11)、聚十二烷醯胺(耐綸12)。
還有,於本發明之背板中,基於結晶性之高度或強度、耐熱性、剛性面,適合作為在本發明之P4層主要構造成分所用之聚醯胺樹脂更佳為選自包含耐綸6、耐綸66、耐綸610、耐綸11、及耐綸12之群組的至少一種樹脂。
又,所謂適合作為P4層主要構造成分所用之氟樹脂,可舉出1)以氟原子取代烴之一部分或全部的氫原子之物的聚合物;2)以氟原子取代烴之一部分或全部的氫原子之物、與烴的共聚物;3)以氟原子取代烴之一部分或全部的氫原子之物、與以氟原子取代烴之一部分或全部的氫原子之物的共聚物;4)1)至3)之聚合物或是共聚物之中,以氯原子取代氫原子或氟原子之一部分的聚合物或共聚物,以氯原子取代後,至少1個存在氟原子的聚合物或共聚物等。
作為如此之氟樹脂,可舉出聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物等。從價格、水蒸氣穿透率性、乙酸穿透性之觀點, 於本發明之背板中,適合作為P4層主要構造成分所用之氟樹脂特佳為聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
如至此之前的說明,P4層係以選自聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂包含之群組的一種作為主要構造成分之層,P4層特佳為以聚醯胺樹脂或聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分。
於本發明之背板含有P4層之情形下,在P4層之全部成分100質量%中,P4層較佳含有0.1質量%以上30質量%以下之無機粒子。P4層中之無機粒子的含量更佳為2質量%以上25質量%以下,進一步較佳為5質量%以上20質量%以下。該無機粒子係按照目的而用以將必要的功能賦予背板。若P4層中之無機粒子的含量超過30質量%時,操作性將會降低,或耐久性將會降低。若P4層中之無機粒子的含量小於0.1質量%時,則難以獲得因含有無機粒子所導致的效果,將會引起變黃。
作為適合用於P4層之無機粒子,可舉出具有紫外線吸收能力的無機粒子;與聚酯樹脂、聚醯胺樹脂及氟樹脂之折射率差為大的粒子;具有導電性的粒子;顏料之類者;藉此而能賦予抗紫外線性、光反射性、白色性之類的光學特性、抗靜電性等。還有,於本發明中,所謂粒子係指作為因所投影的等價換算圓之直徑所得之一次粒徑為5nm以上者。又,只要無特別申明,於本發明中,粒徑係意指一次粒徑,粒子係意指一次粒子。
還有,若詳細說明時,適合用於本發明之P4層之無機粒子,例如,可舉出金、銀、銅、鉑、鈀、錸、釩、鋨、鈷、鐵、鋅、釕、鐠、鉻、鎳、鋁、錫、鈦、鉭、鋯、銻、銦、釔、鑭等之金屬;氧化鋅、氧化鈦、氧化銫、氧化銻、氧化錫、氧化銦錫、氧化釔、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋁、氧化矽等之金屬氧化物;氟化鋰、氟化鎂、氟化鋁、冰晶石等之金屬氟化物;磷酸鈣等之金屬磷酸鹽;碳酸鈣等之碳酸鹽;硫酸鋇等之硫酸鹽;滑石及高嶺土等。
於本發明中,若有鑒於大多被使用於屋外的話,將具有紫外線吸收能力之無機粒子的氧化鈦、氧化鋅、氧化鈰等之金屬氧化物作為P4層中之無機粒子使用之情形下,在能發揮活化因無機粒子所導致的抗紫外線性、歷經長期而減低因背板劣化所造成的著色效果之觀點,故較佳。還有,基於也能賦予高的反射特性之觀點,更佳為將氧化鈦作為P4層中之無機粒子使用,基於抗紫外線性為更高之觀點,進一步較佳為使用金紅石型氧化鈦。
使P4層中含有聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、氟樹脂、或無機粒子之方法較佳為使用通風孔式雙軸混煉擠出機或串聯型擠出機而熔融混煉之方法。於此,於使其含有無機粒子時,由於受熱過程,不少的該樹脂將會劣化。因此,與成為在P4層中所含之無機粒子量作一比較,從耐久性之觀點,較佳製作無機粒子含量多的高濃度母料丸粒,將其與該樹脂混合後稀釋而形成既定之P4層的無機粒子含率。
又,於本發明之背板的P4層及P6層(針對P6層,敘述於後)中,於不損害本發明之效果的範圍內,亦可含有其他之添加劑(例如,可舉出耐熱安定劑、紫外線吸收劑、耐候安定劑、有機之易滑劑、顏料、染料、填充劑、抗靜電劑、成核劑等。但是,本發明中之所謂的無機粒子,並不包含於此處所謂的添加劑中)。例如,選擇紫外線吸收劑作為添加劑而使其於P4層及/或P6層中含有之情形下,便能更提高本發明之背板的抗紫外線吸收性。又,若於P4層及/或P6層中含有抗靜電劑等時,則能期待提高耐電壓。
又,從難燃性之觀點,重要的是本發明之P4層係位於背板之表層。於此,所謂P4層位於背板之表層係意指P4層位於本發明之背板一側之最表層。
於本發明中,P5層較佳位於P4層與後述的P6層之間。於此,所謂P5層係以選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要構造成分之層。還有,針對P5層,所謂以選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要構造成分係意指在該層之全部成分100質量%中含有超過50質量%100質量%以下之選自包含低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種。
P5層較佳位於P4層與P6層之間。所謂P5層位於P4層與P6層之間係意指例如於本發明之背板 中,P4層位於表層,P6層位於與P4層之相反的表層之情形下,P5層位於該二層之間,亦即內層。
又,P5層較佳具有黏著於P4層與P6層之兩層的功能。還有,作為P5層主要構造成分之一的低結晶性軟質聚合物,其結晶度較佳為50%以下,熔點較佳為170℃以下者,例如,可舉出酸改性烯烴、不飽和聚烯烴等。又,作為P5層主要構造成分之一的丙烯酸黏著劑,可舉出乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐3元共聚物等。其中,從黏著於P4層與P6層的兩層之觀點,P5層較佳以酸改性聚烯烴作為主要構造成分。於此,作為酸改性聚烯烴,例如,市售品可舉出三井化學股份有限公司製之”Adomer”(註冊商標)或三菱化學股份有限公司製之”Modic”(註冊商標)。
將烯烴樹脂為主要構造成分之層設為P6層。所謂該P6層所用之烯烴樹脂,可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚環烯烴、聚己烯、聚辛烯、聚癸烯、聚十二烯等。其中,由於加工容易且較為廉價等,作為P6層主要構造成分之烯烴樹脂,較佳為聚乙烯、聚丙烯。該等烯烴樹脂可混合及共聚合其他烯烴成分,例如,若作成乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物時,則能使樹脂之熔點降低。
還有,針對P6層,所謂烯烴樹脂為主要構造成分係意指在該層之全部成分100質量%,含有超過50質量%100質量%以下之烯烴樹脂。
在本發明之P6層主要構造成分之烯烴樹脂的熔點(以下,也稱為熔解吸熱波峰溫度)較佳為120℃以上170℃以下。若P6層中之烯烴樹脂的熔點小於120℃時,將有耐熱性變差之可能性。另一方面,若P6層中之烯烴樹脂的熔點超過170℃時,則與封裝材之黏著性將會變低。
本發明之背板較佳具有P4層與P6層,P6層含有無機粒子,P4層位於表層,P6層位於與P4層相反的表層,還有,本發明之背板係將背板全體之厚度設為Ta(μm)、將P4層之厚度設為T4(μm)、將P6層之厚度設為T6(μm)、將P6層中之無機粒子的含量設為M(質量%)時,更佳為符合式(3)至(5)之全部:(3)0.05≦M/T6≦0.5;(4)200≦M/Ta≦500;(5)0.3≦T4/Ta≦0.5。
藉由同時符合式(3)至(5)而能作成兼具耐熱性與封裝緊貼性、水蒸氣穿透性、電特性之背板。
還有,本發明之背板係於具有複數層的P4層或P6層之情形下,僅使用表層之P4層而求出T4,僅使用相反的表層之P6層而求出T6、M,重要的是該等也同時符合式(3)至(5)。
式(3)係使每單位厚度之無機粒子的量予以數學式化,為了發現無機粒子之效果,重要的是表示厚度越厚將會越增濃無機粒子之濃度。於式(3)中,若M/T較0.05為小時,P6層將會因劣化而容易變黃。若M/T較0.5為大時,則與EVA之緊貼性將會降低。
又,P6層較佳含有無機粒子。P6層中之無機粒子係按照其目的而用於為了將必要之功能賦予背板。作為P6層中之無機粒子能夠使用相同於作為上述P4層所用之無機粒子所舉出的無機粒子者。而且,於本發明中,若有鑒於大多被使用於屋外的話,於P6層中之無機粒子使用具有紫外線吸收能力之氧化鈦、氧化鋅、氧化鈰等之金屬氧化物之情形下,在能發揮活化因無機粒子所導致的抗紫外線性、減低背板歷經長期之因劣化所造成的著色效果之觀點上較佳。還有,在也能賦予高的反射特性之觀點上,更佳將氧化鈦作為P6層中之無機粒子使用,在抗紫外線性為更高之觀點上,進一步較佳使用金紅石型氧化鈦。
式(4)係表示背板全體之厚度範圍,若Ta較200μm為小時,耐熱性、水蒸氣穿透性將會變差。若Ta較500μm為大時,則由於加工性差、難以搬送而使步驟適合性不佳,又,使輕量化.省空間化之太陽能電池模組變得過厚。
式(5)係表示相對於全體厚度之P4層厚度比例者,由於P4層之厚度越厚則耐熱性將會越提高,若T4/Ta之值較0.3為小時,耐熱性將會降低。若T4/Ta之值越大,則耐熱性將會越提高,與P6層作一對比,由於P4層大多為高價之情形,從減低製品成本之觀點,較佳為0.5以下。
P5層之厚度T5(μm)較佳為15至50μm。還有,於存在複數的P5層之情形下,各自的P5層之厚度 T5(μm)較佳為15至50μm。若T5較15μm為小時,有與P4層或P6層之緊貼性將會降低而引起層間剝離之情形。若T5較50μm為大時,則於確認背板之燃燒性時,容易引起難燃性之惡化。T5較佳為20μm以上40μm以下。於此,層間剝離係指在P4層及P5層之間與P5層與P6層之間等發生界面剝離。
至少在本發明之背板的積層構造為P4層位於表層,P6層位於與P4層相反的表層之構造。於此,所謂P6層位於與P4層相反的表層係意指因為P4層位於背板一側之最表層,P6層位於另一側之最表層。從如此之觀點,本發明之背板的層構造(層之順序)較佳為P4層/P5層/P6層。
接著,針對本發明之背板之製造方法,且針對具有P4層、P5層及P6層之形態而具體加以說明。作為在本發明之背板上積層P4層、P5層及P6層之方法,例如能使用下列之方法等:包含將以P4層用之聚醯胺樹脂或聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為主要構造成分之原料、以選自包含P5層用之低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要構造成分之原料、及以P6層用之烯烴樹脂作為主要構造成分之原料供應至各自不同的擠出機,於各自熔融後,依序使P4層、P5層及P6層合流而予以積層,從T模頭擠出成片狀的步驟之製造方法(共擠出法);將被覆層原料倒入擠出機中而熔融擠出至以單膜所製作的片材上,一面從噴嘴擠出一面積層之方法(熔融積層法);各 自不同地製作各片材,藉由所加熱的卷筒群等而熱壓黏之方法(熱積層法);介由黏著劑而貼合之方法(黏著法);另外,塗布.乾燥已使其溶解於溶劑中之方法(塗布法);及組合該等之方法等。該等之中,基於製造步驟短且層間黏著性良好之觀點,較佳為共擠出法。以下,詳述利用共擠出法之製法。
利用共擠出法而製作本發明之背板之情形,在氮氣流下,首先將各層用原料分別供應至3台擠出機而熔融:P4層用之原料係將以乾燥後的P4層用之聚醯胺樹脂或聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為主要構造成分之原料供應至已被加熱至240℃以上300℃以下之擠出機;P5層及P6層用之原料係將以選自包含P5層用之低結晶性軟質聚合物、丙烯酸黏著劑、及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之群組的一種作為主要構造成分之原料、及以P6層用之烯烴樹脂作為主要構造成分之原料分別供應至已被加熱至180℃以上250℃以下之擠出機。接著,利用多歧管模頭或進料區段或靜態攪拌機、套筒(PINOL)等而依序使P4層、P5層及P6層合流而予以積層,從T模頭共擠出成片狀。各層的熔融黏度差大之情形,從抑制積層不均之觀點,較佳使用多歧管模頭。
藉由將利用上述方法而從T模頭所噴出的背板擠出至澆鑄卷筒等之冷卻體上、經冷卻固化而能夠獲得本發明之背板。
於不損害本發明效果之範圍內,必要時亦可增加利用上述方法所得之本發明背板的熱處理或老化等 之加工處理。藉由進行熱處理而能夠提高本發明背板之熱尺寸安定性。又,為了使利用上述方法所得之本發明背板的緊貼性提高,亦可實施電暈處理、電漿處理。
本發明之太陽能電池模組之特徵為具有本發明之太陽能電池用背板。與習知之太陽能電池模組作一比較,藉由將本發明之背板用於太陽能電池模組中,使得長期維持發電特性成為可能。將本發明之太陽能電池之構造例顯示於第1圖。於第1圖中,使玻璃等之透明基板4與將本發明之太陽能電池用背板1貼合於利用EVA系樹脂等之透明封裝材2封裝已連接取出電之導線(於第1圖中未圖示)的太陽能電池所構成,但本發明之太陽能電池之構造例並不受其所限定,能夠用於任意之構造。
於本發明之太陽能電池模組中,上述之太陽能電池背板1係將太陽能電池單元設置於封裝太陽能電池之封裝材2之背面。於此,本發明之太陽能電池背板係非對稱之構造,使P6層位於封裝材2側的方式來予以配置,在能更提高與封裝材的緊貼性之觀點,故較佳。又,為了成為使本發明之背板的P4層位於與封裝材2之相反側的方式來予以配置的構造,便能提高對於來自地面之反射的紫外線等之承受性,故能作成高耐久之太陽能電池模組或薄化厚度。
太陽能電池單元3係將太陽光之光能轉換成電能者,能夠將結晶矽系、多晶矽系、微晶矽系、非晶質矽系、銅銦硒系、化合物半導體系、色素增感系等, 按照目的之任意元件,並按照所期望的電壓或電流而串聯或並聯連接複數個後使用。由於具有透光性之透明基板4係位於太陽能電池模組之最表層,除了高穿透率之外,也使用高耐候性、高耐污染性、高機械強度特性之透明材料。於本發明之太陽能電池模組中,若具有透光性之透明基板4符合上述特性的話,能使用任一種材質,作為其例子,可舉出玻璃、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚氟化乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、聚三氟氯乙烯(CTFE)、聚偏氟乙烯等之氟系樹脂;烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、及該等之混合物等。玻璃之情形,更佳使用已被強化者。又,使用樹脂製之透光基材之情形,從機械強度之觀點,較佳使用已單軸或雙軸拉伸上述樹脂者。
又,為了將與太陽能電池單元封裝材之EVA系樹脂等之黏著性賦予該等基材,也較佳在表面實施電暈處理、電漿處理、臭氧處理、易黏著處理。
除了利用樹脂被覆、固定太陽能電池單元之表面凹凸,從外部環境保護太陽能電池單元,電絕緣之目的之外,用以封裝太陽能電池單元之封裝材2也用以黏著具有透光性之基材或背板與太陽能電池單元而使用具有高透明性、高耐候性、高黏著性、高耐熱性之材料。作為其例子,較佳使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物(EMA)、乙烯-乙基丙烯酸烷酯共聚物(EEA)樹脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、離子性聚合物樹脂、聚乙烯丁縮醛樹脂、及該等之混合物等。
如上所述,藉由將使用本發明之太陽能電池用背板組裝於太陽能電池模組中,與習知之太陽能電池作一比較,便能夠作成高耐久及/或薄型之太陽能電池。本發明之太陽能電池模組並不受限於太陽能發電系統、小型電子零件之電源等之屋外用途、屋內用途而能適合使用於各種用途。
實施例
以下,針對本發明,舉出實施例加以說明,但本發明未必受該等所限定。還有,於本說明書中記載的各種特性之評估係如下列方式來進行。
[特性之評估方法] (1)層厚度T1、T2、T3、T4、T5、T6、Ta、積層比T4/Ta
依照下列(A1)至(A4)之順序求出。還有,測定係改變10處位置而測定,將其平均值設為P1層之厚度T1(μm)、P2層之厚度T2(μm)、P3層之厚度T3(μm)、P4層之厚度T4(μm)、P5層之厚度T5(μm)、P6層之厚度T6(μm)、片全體之厚度Ta(μm)。進一步使用此處所得之T4及T6而求出積層比T4/T6。
(A1)使用切薄片機,於厚度方向不會崩塌積層片(背板)剖面,而是相對於積層片(背板)面方向垂直地切斷。
(A2)接著,使用電子顯微鏡觀察所切斷的剖面,獲得放大至500倍所觀察到的影像。還有,雖然觀察位置係任意設定者,分別使影像之上下方向平行於積層片(背板)之厚度方向,與使影像之左右方向平行於積 層片(背板)之面方向的方式來進行。還有,厚度方向全體無法容納於1片影像中之情形係藉由在厚度方向偏移觀察位置而觀察,合併複數之影像而準備能確認厚度全體之影像。
(A3)求出在該(A2)所得之影像中之P1層之厚度T1、P2層之厚度T2、P3層之厚度T3、P4層之厚度T4、P5層之厚度T5、P6層之厚度T6、片全體之厚度Ta。
(A4)以Ta除T4而算出積層比T4/Ta。
(2)無機粒子之含量(質量%)
從積層片(背板)削去或剝離各自的P1層、P3層、P4層、P6層而分離P1層與P3層、P4層與P6層,針對該等,利用以下之方法而算出無機粒子之含量。
測定削去之物的質量wa(g),接著,P1層係溶解於鄰甲酚中、P3層、P6層係溶解於鄰二氯苯(100℃)中、P4層係溶解於甲酸中,藉由離心分離而均分不溶成分之中的無機粒子。利用鄰甲酚、鄰二氯苯、甲酸洗淨所得之無機粒子後離心分離。還有,洗淨作業係將乙醇添加於離心分離後之洗淨液中,重複直到變得不會白濁為止。求出所得之無機粒子的質量wa’(g),由下式算出無機粒子之含量: .無機粒子的含量(質量%)Wa1=(wa’/wa)×100。
(3)結晶化參數
{玻璃轉移溫度Tg、結晶化溫度Tc、結晶化參數△Tcg}
使用Seiko Instrument股份有限公司製之微差掃描熱量分析裝置DSCII型,依據JIS-K7121(1987)而測定玻璃轉移溫度(Tg)、升溫時之結晶化溫度(Tc)。首先,秤取5mg之試料,以升溫速度20℃/分鐘而從25℃升溫至300℃,求出Tg、Tc,結晶化參數△Tcg係藉由下式而求出:.△Tcg=Tc-Tg。
還有,觀察到複數的Tg、Tc之情形,使用成為Tc>Tg關係之全部Tc及Tg而算出△Tcg。其中,將最小的值設為本申請案之△Tcg。
(4)斷裂伸度測定、斷裂強度測定
依照ASTM-D882(1997),將試料切割成1cm×20cm之大小,測定夾頭間5cm,以拉伸速度300mm/min拉伸時之斷裂伸度、斷裂強度。還有,針對膜各自的長邊方向、寬邊方向,試料數係以n=5測定後,將該等之平均值設為斷裂伸度、斷裂強度。
斷裂強度為80MPa以上之情形:S
斷裂強度為40MPa以上小於80MPa之情形:A
斷裂強度為30MPa以上小於40MPa之情形:B
斷裂強度為20MPa以上小於30MPa之情形:C
斷裂強度小於20MPa之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(5)耐濕熱性(耐濕熱試驗後之伸度保持率)
將試料切割成測定片之形狀(1cm×20cm)後,利用Espec股份有限公司製之恆溫恆濕器 PR-1KPH,於溫度85℃、相對濕度85%RH之條件下進行1000小時處理,之後,依照上述(4)項而測定斷裂伸度。還有,測定係設為n=5,針對積層片之縱向、橫向各自的5試料測定後,將其平均值設為斷裂伸度E1。又,也針對進行處理之前的積層片,依照上述(4)項而測定斷裂伸度E0,利用所得之斷裂伸度E0、E1,藉由下式而算出伸度保持率:.伸度保持率(%)=(E1/E0)×100。
針對所得之伸度保持率,如下列方式來判定。
伸度保持率為50%以上之情形:S
伸度保持率為40%以上小於50%之情形:A
伸度保持率為30%以上小於40%之情形:B
伸度保持率為20%以上小於30%之情形:C
伸度保持率小於20%之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(6)耐熱性(耐熱試驗後之伸度保持率)
將試料切割成測定片之形狀(1cm×20cm)後,利用Espec股份有限公司製之恆溫恆濕器GPHH-102,於溫度140℃之條件下進行2000小時處理,之後,依照上述(4)項而測定斷裂伸度。還有,測定係設為n=5,針對積層片之縱向、橫向各自的5試料測定之後,將其平均值設為斷裂伸度E1。又,也針對進行處理之前的積層片,依照上述(4)項而測定斷裂伸度E0,利用所得之斷裂伸度E0、E1,藉由下式而算出伸度保持率: .伸度保持率(%)=(E1/E0)×100。
針對所得之伸度保持率,如下列方式來判定。
伸度保持率為50%以上之情形:S
伸度保持率為40%以上小於50%之情形:A
伸度保持率為30%以上小於40%之情形:B
伸度保持率為20%以上小於30%之情形:C
伸度保持率小於20%之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(7)P1層面之耐候性(紫外線照射後之色調變化△b)
使用岩崎電氣股份有限公司製之Eye Super紫外線測試機S-W131,以溫度60℃、相對濕度50%、強度100mW/cm2(光源:金屬鹵素燈、波長範圍:295至450nm、波峰波長:365nm)之條件下,從P1側照射48小時。針對照射前後之試料,藉由設定試料數n=5,使用分光式色差計SE-2000型(日本電色工業股份有限公司製),依據JIS Z-8722(2000),以反射模式測定照射前後之P1層側之b值,算出平均值而求出該照射前後之b值。將其差(從照射後之b值與照射前之b值)設為紫外線照射後之色調變化△b1。
針對所得之色調變化(△b1),如下列方式來進行判定。
色調變化△b1為1以下之情形:S
色調變化△b1較1為大3以下之情形:A
色調變化△b1較3為大6以下之情形:B
色調變化△b1較6為大9以下之情形:C
色調變化△b1較9為大之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(8)P3層面之耐候性(紫外線照射後之色調變化△b)
使用岩崎電氣股份有限公司製之Eye Super紫外線測試機S-W131,以溫度60℃、相對濕度50%、強度100mW/cm2(光源:金屬鹵素燈、波長範圍:295至450nm、波峰波長:365nm)之條件下,從P3側照射48小時。針對照射前後之試料,藉由設定試料數n=5,使用分光式色差計SE-2000型(日本電色工業股份有限公司製),依據JIS Z-8722(2000),以反射模式測定照射前後之P3層側之b值,算出平均值而求出該照射前後之b值。將其差(從照射後之b值與照射前之b值)設為紫外線照射後之色調變化△b2。
針對所得之色調變化(△b2),如下列方式來進行判定。
色調變化△b2為1以下之情形:S
色調變化△b2較1為大3以下之情形:A
色調變化△b2較3為大6以下之情形:B
色調變化△b2較6為大9以下之情形:C
色調變化△b2較9為大之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(9)與封裝材之緊貼性
依照JIS K6854(1994),從EVA片(封裝材)與P3層之剝離強度而評估封裝材之緊貼性。測定試驗片係使用如下之物:將Sanvic股份有限公司製之500μm 厚的EVA片、及已進行電暈處理之實施例、比較例之積層片重疊於厚度3mm之半強化玻璃上,使用市售之玻璃積層器抽真空後,140℃加熱條件下,以29.4N/cm2載重進行15分鐘壓縮處理。準備剝離強度試驗之試驗片寬度係作成10mm,準備2片試驗片,針對各自的試驗片,變更位置而測定3處,將所得之測定值的平均值設為剝離強度之值。
如下列方式來從所得之剝離強度而判定與封裝材之緊貼性。
剝離強度為50N/10mm以上之情形:S
剝離強度為40N/10mm以上小於50N/10mm之情形:A
剝離強度為30N/10mm以上小於40N/10mm之情形:B
剝離強度為20N/10mm以上小於30N/10mm之情形:C
剝離強度小於20N/10mm之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(10)層間緊貼性
由85℃ 85%RH 1000小時處理後之層間剝離強度而評估層間緊貼性。於此,層間剝離強度係利用以依照JIS K6854-3(1999)所測定的T形剝離時之強度。於此,所謂層間係設為P1層與P2層之間以及P2層與P3層之間等能界面剝離的層間。層間剝離強度試驗之試驗片的寬度係作成15mm,準備2片試驗片,針對各自的 試驗片,變更位置而測定3處,將所得之測定值的平均值設為層間剝離強度。如下列方式來進行層間緊貼性之判定。
剝離強度為10N/15mm以上之情形:S
剝離強度為6N/15mm以上小於10N/15mm之情形:A
剝離強度為3N/15mm以上小於6N/15mm之情形:B
剝離強度為1N/15mm以上小於3N/15mm之情形:C
剝離強度小於1N/15mm之情形:D
S至C為合格,其中,S最為優異。
(11)在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)
依據JIS K7129(2008)之紅外線感測法而進行測定面積50cm2、在40℃ 90%RH環境下的水蒸氣穿透率之測定。
(12)在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)
針對為了測定乙酸穿透率所用之夾具11,將剖面圖顯示於第2圖,將俯視圖顯示於第3圖。夾具11係包含具有由不銹鋼所製作的65cm2之圓形開口部的夾具上部7、與在容器上面具有相同於夾具7之形狀的含乙酸之容器的夾具下部8,將以乙酸原液9倒入夾具下部8之中。
所測定的積層片、背板1係在夾具下部8與夾具上部7之間,使得不銹鋼製之線直徑0.29mm、網 目大小0.98mm之篩10成為夾具上部7側的方式來重疊,並使乙酸蒸氣不會逸出的方式來與設置於夾具下部8之上的O形環一併夾住,藉由插針而固定夾具上部7與夾具下部8。在該狀態下,於85℃下,測定將充滿測定面積為65cm2的背板1與準備有乙酸9之夾具11放置1小時後之室溫下的質量W1。於W1測定後,再度於85℃下測定放置1小時後之室溫下的質量W2。同樣地進行,測定放置1小時後之室溫下的質量W3,測定W3測定後1小時後之室溫下的質量W4。針對所得之W1至W4,依照下式計算而算出Pa:.Pa(g/m2/day)={(W1-W2)+(W2-W3)+(W3-W4)}/3×24/0.065。
(13)太陽能電池模組之發電特性評估
比較按照JIS C8914(2005)之基準狀態所測定的初期之最大輸出、與使用恆溫恆濕試驗槽「Espec公司製之恆溫恆濕試驗槽PL-4KT」而進行85℃ 85%RH 5000小時之加速劣化試驗後之最大輸出,算出該試驗後之最大輸出保持率。從所得之最大輸出保持率,如下列方式來判定發電特性。
最大輸出保持率為75%以上之情形:S
最大輸出保持率為50%以上小於75%之情形:A
最大輸出保持率為25%以上小於50%之情形:B
最大輸出保持率小於25%之情形:C
S與A為合格,其中,S最為優異。
(14)單元集電電極部之變色確認(單元集電電極變色)
對於太陽能電池模組之太陽能電池單元中所含之表面側集電電極,針對試料數n=5,以目視確認使用恆溫恆濕試驗槽「Espec公司製之恆溫恆濕試驗槽PL-4KT」而進行85℃ 85%RH 5000小時之加速劣化試驗後之變色。從所得之已變色的試料數,如下列方式來判定單元集電電極部之變色。
已變色的試料數為n=0之情形:S
已變色的試料數為n=1或2之情形:A
已變色的試料數為n=3或4之情形:B
已變色的試料數為n=5之情形:C
S至A為合格,其中,S最為優異。
(15)P6層變黃性
將背板切割成測定片之形狀(3cm×3cm)後,使用Espec股份有限公司製之熱風烘箱PV(H)-212而在120℃進行72小時處理。針對該處理前後之試料,藉由設定試料數n=5,使用分光式色差計SE-2000型(日本電色工業股份有限公司製),依據JIS Z-8722(2000),以反射模式,將試料測定直徑設為30mmΦ,測定P6層側之b值後算出平均值而求出該處理前後之b值。亦即,從處理後之b值減去處理前之b值而求出△b,如以下方式來進行判定。
色調變化△b小於3之情形:S
色調變化△b為3以上小於5之情形:A
色調變化△b為5以上小於8之情形:B
色調變化△b為8以上10以下之情形:C
色調變化△b超過10之情形:D。
(16)耐熱性(130℃)
根據ASTM-D882(1997),將背板切割成1cm×20cm大小,使用Espec股份有限公司製之熱風烘箱PV(H)-212測定在130℃環境下放置1000小時前後之夾頭間5cm而以拉伸速度300mm/min拉伸時之斷裂伸度降低率。還有,斷裂伸度降低率係針對膜各自的長邊方向、寬邊方向,試料數係設定以n=5測定後之平均值。從所得之斷裂伸度降低率,如下列方式來判定。
斷裂伸度保持率為70%以上之情形:S
斷裂伸度保持率為50%以上小於70%之情形:A
斷裂伸度保持率為30%以上小於50%之情形:B
斷裂伸度保持率小於30%之情形:C。
(17)部分放電電壓
使用部分放電試驗器KPD2050(菊水電子工業股份有限公司製)而求出背板之部分放電電壓。還有,試驗條件係如下列所示。
.在輸出片之輸出電壓外加圖案係選擇包含下列3階段之圖案者:第1階段係單純地使電壓從0V上升直到既定之試驗電壓的圖案、第2階段係維持既定之試驗電壓的圖案、第3階段係單純地從既定之試驗電壓下降直到0V的圖案。
.頻率係設為50Hz。試驗電壓係設為1kV。
.第1階段之時間T1係10sec、第2階段之時間T2係2sec、第3階段之時間T3係10sec。
.在脈衝計數片之計數方法係設為「+」(正)、檢出等級係設為50%。
.在範圍片之電荷量係設為範圍1,000pc。
.於防護片中,將查核輸入電壓之核取方塊上輸入2kV。又,脈衝計數係設為100,000。
.在量測模式之起始電壓係設為1.0pc、消滅電壓係設為1.0pc。
還有,測定係在膜面內之任意10處實施測定,將其平均值設為部分放電電壓V0。又,測定試料係使用在23℃、65%RH之室內放置一晚之物而實施測定。
部分放電電壓為1,050V以上之情形:S
部分放電電壓為950V以上小於1,050V之情形:A
部分放電電壓為700V以上小於950V之情形:B
部分放電電壓為300V以上小於700V之情形:C
部分放電電壓小於300V之情形:D。
(18)與封裝材之緊貼性(135℃真空積層)
依照JIS K6854(1994),從EVA片(封裝材)與背板之P6層的剝離強度而評估與封裝材之緊貼性。測定試驗片係使用如下之物:將Sanvic股份有限公司製之500μm厚的EVA片、及已進行電暈處理之實施例、比較例之背板重疊於厚度3mm之半強化玻璃上,使用市售之玻璃積層器抽真空後,135℃加熱條件下,以29.4N/cm2載重進行15分鐘壓縮處理。剝離強度試驗之試驗片的寬度係作成10mm,準備2片試驗片,針對各自的試驗片,變更位置而測定3處,將所得之測定值的平均值設為剝 離強度之值。如下列方式來從所得之剝離強度而判定與封裝材之緊貼性。還有,不具有P6層的背板之情形,也同樣地進行評估。
剝離強度為50N/10mm以上之情形:S
剝離強度為40N/10mm以上小於50N/10mm之情形:A
剝離強度為30N/10mm以上小於40N/10mm之情形:B
剝離強度為20N/10mm以上小於30N/10mm之情形:C
剝離強度小於20N/10mm之情形:D。
(19)平面性(卷縮性)
將積層片切割成,100mm×寬100mm,於平面上無載重之狀態下,從橫向看去,成為凹的方式來放置積層片,測量片之四角翹起的高度。將此時之合計值設為卷縮高度,如下列方式來判定。
卷縮之四角翹起高度合計值小於20mm之情形:S
卷縮之四角翹起高度合計值為20mm以上小於50mm之情形:A
卷縮之四角翹起高度合計值為50mm以上小於80mm之情形:B
卷縮之四角翹起高度合計值為80mm以上小於100mm之情形:C
卷縮之四角翹起高度合計值為100mm以上之情形:D
S至C為良好,其中,S最為優異。
(20)剛直非晶質量
從積層片削去P1層,利用下列裝置及條件進行微差掃描型熱量測定法(DSC)與溫度調制DSC法,採用”纖維與工業”Vol.65,No.11(2009)P.428之方法而算出剛直非晶質量。
<DSC法>
裝置:TA Instruments公司製之DSC Q1000
氣體環境:氮氣流(50mL/min)
溫度.熱量校正:高純度銦
溫度範圍:0至250℃
升溫速度:10℃/min
試料重量:10mg
試料容器:鋁製標準容器
<溫度調制DSC法>
裝置:TA Instruments公司製之DSC Q1000
氣體環境:氮氣流(50mL/min)
溫度.熱量校正:高純度銦
比熱校正:藍寶石
溫度範圍:0至300℃
升溫速度:2℃/min
試料重量:5mg
試料容器:鋁製標準容器
還有,剛直非晶質量:χra(%)係藉由下式所算出:χc(%)=(△Hm-△Hc)/△Hm0×100; χma(%)=△Cp/△Cp0×100; χra(%)=100-(χc+χma)。
χra:剛直非晶質量
χc:結晶度
χma:可動非晶質量
△Hm:熔解熱量
△Hc:冷結晶化熱量
△Hm0:完全結晶熔解熱量(145.3J/g)
△Cp:比熱差
△Cp0:完全非晶質比熱差(0.3497J/(g.℃))。
(21)無機粒子之粒徑(平均粒徑)
從積層片削去或剝離P3層而分離,測定質量W(g)。使其溶解於鄰二氯苯(100℃)中,藉由離心分離而從不溶成分之中均分無機粒子。利用溶劑進一步洗淨所得之無機粒子,於離心分離後,測定所得之無機粒子的質量Wt。還有,洗淨作業係將乙醇添加於離心分離後之洗淨液中,重複直到變得不會白濁為止。
利用Whatman製之定量濾紙等級44過濾所得之無機粒子後,針對作為殘渣所殘留的成分,藉由雷射解析.散射法而求出粒度分布,將在粒度分布之累積值50%的粒徑作為平均粒徑。於此,所謂粒度分布係依照「雷射繞射.散射法粒度分布測定裝置LS系列」(Beckmann Coulter股份有限公司)、豐田 真弓著「測定粒度分布」(Beckmann Coulter股份有限公司 粒子物性本部 學術團隊)而求出。還有,測定溶液係將無機粒子加入水中而 利用均化器,進行1分鐘分散處理,使裝置之濃度調整視窗顯示成為45至55%的方式來調製。
首先,針對從第1至13之發明,藉由實施例1至26、57至72、比較例1、2而加以說明。
(原料) .聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂
在實施例1至26、57至72、比較例1之作為構成P1層的聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂(PBT)係使用”Toraycon”(註冊商標)1200M(Toray股份有限公司製)。
.聚烯烴系樹脂
在實施例1至26、57至72、比較例2之作為構成P3層的聚烯烴系樹脂係將住友化學股份有限公司製之”Noblen”(註冊商標)WF345S(乙烯3.5質量%、丁烯4.0質量%)作為EPBC1使用。
關於實施例25,將住友化學股份有限公司製之”Noblen”(註冊商標)FLX80E4作為PP1使用。
.酸改性聚烯烴
在實施例1至26、57至72之作為構成P2層的樹脂係將三菱化學股份有限公司製之”Modic”(註冊商標)P553A作為樹脂1使用。
.聚烯烴系彈性體
作為關於實施例24之聚烯烴系彈性體係將三井化學股份有限公司製之”Notio”(註冊商標)PN2060作為彈性體1使用。
.無機粒子
將二氧化鈦作為實施例1至5、7至26、57至72、比較例1之P1層、及實施例1至9、11至26、比較例2之P3層的無機粒子使用。又,P1層之二氧化鈦係使其成為期望濃度的方式來添加關於各實施例、比較例之作為P1層主要構造成分所用之樹脂與二氧化鈦以50質量%/50質量%的比例所製作的母體膠料。P3層之二氧化鈦係使其成為期望濃度的方式來添加關於各實施例、比較例之作為P3層主要構造成分之樹脂與二氧化鈦以30質量%/70質量%的比例所製作的母體膠料。
.末端封端劑
實施例1、3至25、57至72、比較例1之用於P1層的末端封端劑係使用Rhein Chemie公司製之P-400。關於實施例26,使用日清紡Chemical公司製之”Carbodilite”(註冊商標)HMV-15CA。
.結晶成核劑
將褐煤酸鈉作為實施例61至63之P1層的結晶成核劑使用。
.無機粒子(3μm以上20μm以下)
將平均粒徑5μm之滑石作為實施例64至72之3μm以上20μm以下的無機粒子使用。
(實施例1至26、61至72)
使用擠出機1、擠出機2及擠出機3,使其成為所要之摻合比的方式來將顯示於表1、表5的原料供應至各擠出機,接著,從擠出機1所熔融擠出的層作為 P1層,擠出機2作為P2層、擠出機3作為P3層,依照P1層/P2層/P3層之順序予以積層的方式來利用多歧管而使各層合流,將從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於25℃之澆鑄卷筒上而獲得積層片。P1層、P2層及P3層係成為顯示於表1、表5之厚度。針對所得之積層片而實施顯示於表2、表6之評估。其結果,如表2、表6所示,針對實施例得知為優異的積層片。
還有,實施例24係於P2層中含有彈性體,層間緊貼性極為優異。
(實施例57至60)
除了分別將澆鑄卷筒溫度變更成15℃(實施例57)、20℃(實施例58)、40℃(實施例59)、50℃(實施例60)之外,與實施例1同樣地製作積層片。針對所得之積層片而實施顯示於表6之評估。其結果,如表6所示,針對實施例得知為優異的積層片。
(比較例1)
使用擠出機1,使其成為所要之摻合比的方式來將顯示於表1之原料供應至擠出機,接著,將從擠出機1而由所熔融擠出的噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得單層片。由於無聚烯烴系樹脂層,為與封裝材之緊貼性變差者。
(比較例2)
使用擠出機3,使其成為所要之摻合比的方式來將顯示於表1之原料供應至擠出機,接著,將從擠出機3而由所熔融擠出的噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於 澆鑄卷筒上而獲得單層片。由於無聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂,為耐濕熱性、耐熱性變差者。
與使用習知之聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂的積層片作一比較,能提供一種可兼具耐濕熱性、耐熱性及與封裝材之緊貼性的積層片。相關之積層片,除了太陽能電池背板之外,也能適合使用於以液晶顯示器用反射板、汽車用材料、建築材料為主之如重視耐濕熱性、對紫外線之承受性、光反射性之用途。尤其,能提供一種可適合作為太陽能電池背板使用之積層片、及該積層片之製造方法。
接著,針對第14至20之發明,藉由實施例27至56、比較例3至5而加以說明。
(實施例27至56,比較例5) (原料) .聚醯胺樹脂
使用作為構成在實施例27、34至39、41至49、比較例4、5之P4層的聚醯胺樹脂(PA6)之耐綸6樹脂”Amilan”(註冊商標)CM1021T(TORAY股份有限公司製、Tm:225℃)。
關於實施例50,使用耐綸66樹脂”Amilan”(註冊商標)CM3001(PA66);關於實施例51, 使用耐綸610樹脂”Amilan”(註冊商標)CM2001(PA610);關於實施例52,使用耐綸11樹脂”Rilsan”BESN-O-TL(PA11);關於實施例53,使用耐綸12樹脂”Rilsan”AESN-TL(PA12)。
.聚對苯二甲酸丁二酯
將”Toraycon”(註冊商標)1200M(Toray股份有限公司製、Tm:224℃)作為在實施例29、54之構成P4層的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)使用。
.聚對苯二甲酸乙二酯
將25μm之”Lumirror”(註冊商標)S10(Toray股份有限公司製)之薄膜作為在實施例28之構成P4層的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)使用。
.聚氟化乙烯
將38μm之”Tedlar”(註冊商標)(Dupont股份有限公司製)之薄膜作為在實施例30之構成P4層的聚氟乙烯(PVF)使用。
.乙烯-四氟乙烯
將50μm之”Toyoflon”(註冊商標)EL(Toray Film加工股份有限公司製)之薄膜作為在實施例31之構成P4層的乙烯-四氟乙烯(ETFE)使用。
.四氟乙烯-六氟丙烯
將25μm之”Toyoflon”(註冊商標)FL(Toray Film加工股份有限公司製)之薄膜作為在實施例32之構成P4層的四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)使用。
.聚偏氟乙烯
將30μm之Kynar Film 302 PGM TR(ARK EMA股份有限公司製)之薄膜作為在實施例33之構成P4層的聚偏氟乙烯(PVDF)使用。
.烯烴樹脂
關於實施例27至45、50至54、比較例5,將住友化學股份有限公司製之”Noblen”(註冊商標)WF345S(乙烯3.5質量%、丁烯4.0質量%)作為EPBC1使用。
關於實施例46,將住友化學股份有限公司製之”Evolue”(註冊商標)SP2530作為LLDPE1使用。
關於實施例47,將住友化學股份有限公司製之”Evolue”(註冊商標)SP2540作為LLDPE2使用。
關於實施例48,將乙烯質量1%共聚合聚丙烯作為EPC1使用。
關於實施例49,將住友化學股份有限公司製之”Noblen”(註冊商標)FLX80E4作為PP1使用。
.酸改性烯烴
作為在實施例34至39、41至54、及比較例5之構成P5層之樹脂係將三菱化學股份有限公司製之”Modic”(註冊商標)P553A作為樹脂1使用。
.乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
作為在實施例55之構成P5層之樹脂係將三菱化學股份有限公司製之”Modic”(註冊商標)A515作為樹脂2使用。
.丙烯酸黏著劑
作為在實施例56之構成P5層之樹脂係將住友化學股份有限公司製之”Bondfast”(註冊商標)7L作為樹脂3使用。
.無機粒子
用於實施例27、29、34至39、41至54、及比較例5之P4層及實施例27至54、及比較例5之P6層之無機粒子係使用平均粒徑0.25μm之二氧化鈦。
又,P4層之二氧化鈦係使其成為期望濃度的方式來添加關於各實施例、比較例之作為P4層主要構造成分之樹脂與二氧化鈦以50質量%/50質量%的比例所母體化之樹脂。P6層之二氧化鈦係使其成為期望濃度的方式來添加關於各實施例、比較例之作為P6層主要構造成分之樹脂與二氧化鈦以30質量%/70質量%的比例所母體化之樹脂。
(積層化)
使用擠出機4、擠出機5及擠出機6,使其成為所要之摻合比的方式來將顯示於表3-1、3-2的原料供應至各擠出機,接著,從擠出機4所熔融擠出的層作為P4層,擠出機5作為P5層、擠出機6作為P6層,依照P4層/P5層/P6層之順序予以積層的方式來利用多歧管而使各層合流,將從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得背板。
無P5層之背板之中,實施例27、29係使用擠出機4及擠出機6,使其成為所要之摻合比的方式來 將顯示於表3-1的原料供應至各擠出機,接著,從擠出機4所熔融擠出的層作為P4層,擠出機6作為P6層,依照P4層/P6層之順序予以積層的方式來利用多歧管而使各層合流,將從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得背板。
無P5層之背板之中,實施例28、30至33、比較例3係使其成為表3-1、3-2所要之構造的方式來利用乾式積層法,作為各層間之黏著用係將聚胺甲酸酯黏著劑作為黏著劑而進行積層。此時,使用於實施例28、30至33的EPBC1係事先使其成為所要之摻合比的方式來將原料供應至擠出機6,接著,將從擠出機6熔融擠出且從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得單層片。
實施例39係使其成為所要之摻合比的方式來將原料供應至擠出機6,接著,將從擠出機6熔融擠出且從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得單層片。
(太陽能電池模組化)
利用分配器來將助熔劑「HOZAN公司製之H722」塗布於太陽能電池「Qcells公司製之Q6LPT-G2」之表面、背面的銀電極部分,在表面、背面的銀電極上,使背面側成為與表面側對稱的方式來將切斷成155mm長度的配線材「日立電線公司製之銅箔SSA-SPS0.2×1.5(20)」放置於距離表面側單元一端10mm處,使用焊烙鐵而從單元背面側起,使焊烙鐵接觸而同時焊錫焊接表面、背面,製作1單元條帶。
使得從所製作的1單元條帶之單元所突出的該配線材之長邊方向與切斷成180mm的抽出電極「日立電線公司製之銅箔A-SPS0.23×6.0」之長邊方向成為垂直的方式來放置,將該助熔劑塗布於該配線材與抽出電極重疊的部分而進行焊錫焊接,製作附抽出電極之條帶。
接著,依序積層190mm×190mm之玻璃「旭硝子公司製之太陽能電池用3.2mm厚的白板熱處理玻璃」、190mm×190mm之乙烯-乙酸乙烯酯「Sanvic公司製之封裝材0.5mm厚」、所製作的附抽出電極之條帶、190mm×190mm之乙烯-乙酸乙烯酯「Sanvic公司製之封裝材0.5mm厚」、190mm×190mm之表3-1、3-2的各背板,使該玻璃與真空積層機之熱盤接觸的方式來設置,熱盤溫度145℃、抽真空4分鐘、加壓1分鐘、保持時間10分鐘之條件下進行真空積層。此時,附抽出電極之條帶係使玻璃面成為單元表面側的方式來設置。
P4層、P5層及P6層之厚度、與乙酸穿透率Pa、水蒸氣穿透率Pw係成為顯示於表3-1、3-2之結果。針對使用所得之背板與使用該背板之太陽能電池模組而實施顯示於表4-1、4-2之評估。其結果,如表4-1、4-2所示,對於實施例得知為優異的背板。
由於比較例5係Pw較2.5為大,單元集電電極之變色為差者。
(比較例3)
藉由乾式積層法,作為各層間之黏著用係將聚胺甲酸酯黏著劑作為黏著劑,依序積層125μm之白色 聚對苯二甲酸乙二酯”Lumirror”E20F(Toray股份有限公司製)、與具有由氧化鋁構成的無機化合物蒸鍍層的12μm之聚對苯二甲酸乙二酯”Barrialox”(註冊商標)EG-C2(Toray Film加工股份有限公司製)的背板,若測定乙酸穿透率與水蒸氣穿透率時,對於乙酸穿透率,Pa為10g/24hr/m2;對於水蒸氣穿透率,Pw為0.2g/24hr/m2。又,使用該背板而製作太陽能電池模組,與85℃ 85%RH 5000小時前後之最大輸出保持率作一比較,使最大輸出保持率成為10%,由於Pa較200為小,發電特性為差者。
(比較例4)
使用擠出機4,使其成為所要之摻合比的方式來將顯示於表3-2的原料供應至擠出機,接著,將從擠出機4所熔融擠出且從噴嘴所噴出的樹脂冷卻固化於澆鑄卷筒上而獲得單層片。由於Pw較2.5為大,單元集電電極之變色為差者。

Claims (15)

  1. 一種積層片,其係具有以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之層(P1層)、以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P3層)。
  2. 如請求項1之積層片,其具有以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之層(P2層),介由P2層而連接P1層與P3層。
  3. 如請求項2之積層片,其中P2層之厚度為15至50μm。
  4. 如請求項1至3中任一項之積層片,其使用微差掃描熱量分析(DSC)所測定的P1層之結晶化參數△Tcg為7至30℃。
  5. 如請求項1至4中任一項之積層片,其將使令末端封端劑與聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂反應所得之樹脂作成末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂時,為P1層之主要構造成分的聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂係含有末端封端聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂。
  6. 如請求項1至5中任一項之積層片,其中P3層含有0.1至30質量%之無機粒子。
  7. 如請求項1至6中任一項之積層片,其中P1層之剛直非晶質的量為30至50%。
  8. 如請求項1至7中任一項之積層片,其中P1層含有0.1至5質量%之結晶成核劑。
  9. 如請求項1至8中任一項之積層片,其中P3層含有5至30質量%之粒徑3μm以上20μm以下之無機粒子,且含有0.5至5質量%之黏著聚烯烴系樹脂。
  10. 如請求項1至9中任一項之積層片,其中在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)、及在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)符合式(1)與式(2):(1)200≦Pa;(2)Pw≦2.5。
  11. 一種太陽能電池背板,其係由如請求項1至10中任一項之積層片所構成。
  12. 一種太陽能電池,其係使用如請求項11之太陽能電池背板。
  13. 一種積層片之製造方法,其係如請求項2至10中任一項之積層片之製造方法,其特徵為包含如下之步驟:將以聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂作為主要構造成分之P1層用原料、以黏著聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P2層用原料、及以聚烯烴系樹脂作為主要構造成分之P3層用原料供應至各自不同的擠出機,於各自熔融後,依序使P1層、P2層與P3層合流而予以積層,從T模頭擠出成片狀。
  14. 一種太陽能電池用背板,其特徵係在85℃之乙酸穿透率Pa(g/m2/day)、及在40℃ 90%RH之水蒸氣穿透率Pw(g/m2/day)符合式(1)與式(2):(1)200≦Pa;(2)Pw≦2.5。
  15. 如請求項14之太陽能電池用背板,其將選自包含聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、及氟樹脂之群組的一種為主要構造成分之層作為P4層時,具有P4層。
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