TW201815584A - 氣體阻擋膜及太陽電池以及氣體阻擋膜的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種即使於利用於具有施加壓力及熱等之製程之產品之情況下,亦能夠防止無機層的損傷之阻氣膜、使用該阻氣膜之太陽能電池及該阻氣膜的製造方法。於支撐體的一面具有無機層和保護有機層,且保護有機層包括具有丙烯酸聚合物主鏈、末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯聚合物及胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之側鏈之接枝共聚物的聚合物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、接枝共聚物及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑,藉此解決課題。

Description

阻氣膜及太陽能電池以及阻氣膜的製造方法
本發明涉及一種耐久性優異之阻氣膜、使用該阻氣膜之太陽能電池及該阻氣膜的製造方法。
使用阻氣膜來保護對氧氣及水等耐性較弱的材料之產品的數量較多。 例如,如有機EL(Electro Luminescence(電場發光))那樣的自發光體藉由將成為基板之玻璃替換成阻氣膜而能夠得到撓性(flexibility)。該種撓性還影響產品的附加價值的提高。因此,作為用作基板等的玻璃的替代品,對能夠顯現高阻氣性的阻氣膜的期待較高。
例如,近年來,尤其從環保等觀點考慮,盛行所謂的太陽能電池之能量領域的研究,例如,CIGS(Cu-In-Ga-Se(銅-銦-鎵-硒))系太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等的研究進行的較多。 阻氣膜還能夠利用於該種產業機材中。例如,藉由將以往所使用之太陽能電池模組(太陽能電池面板)的玻璃部分替換成阻氣膜替換而能夠實現輕量化、撓性及柔軟性等的賦予,對建築材料的適應自由度、亦即利用範圍亦變廣,從而期待廣泛使用。
對使用於該種用途之阻氣膜,例如要求水蒸氣透過率為1×10-3 ~1×10-4 g/(m2 ・day)左右的高阻氣性。 作為該種具有高阻氣性之阻氣膜,已知有有機無機積層型阻氣膜。有機無機積層型阻氣膜是指,具有1個以上的主要顯現阻氣性之無機層與成為該無機層的基底層(底塗層)之有機層的組合之阻氣膜。
例如,專利文獻1中記載有反覆進行於基材上塗佈含有單體或寡聚物之塗佈液而設置塗佈膜,使該塗佈膜硬化而形成有機層之製程來形成包含2層以上的有機層之基底層,且藉由真空成膜法於該基底層上形成無機層之積層體的製造方法。 如該專利文獻1中所記載之阻氣膜那樣,於作為基底層而形成有機層之後,形成具有阻氣性之無機層,藉此利用有機層的表面所具有之平滑性而能夠形成無龜裂及剝離等缺陷之均勻的無機層。因此,依該種有機無機積層型阻氣膜,能夠充分發揮無機層所具有之阻氣性而得到具有高阻氣性之阻氣膜。
該種有機無機積層型阻氣膜中,如前述,主要顯現阻氣性者係無機層。作為無機層,作為一例可利用氮化矽膜、氧化矽膜等。 在此,利用於阻氣膜之氮化矽膜及氧化矽膜等無機層通常較脆,並且為薄膜。因此,還已知於有機無機積層型阻氣膜中,於表面形成有機層,且於表面的有機層具有作為無機層的保護層之功能。如此,藉由於表面形成作為保護層之有機層,能夠對具有易破損之無機層之有機無機積層型阻氣膜穩定地進行基於所謂的輥對輥(Roll to Roll)的處理及裁剪等加工。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]:日本特開2009-269193號公報
然而,依本發明人的研究,於太陽能電池及有機EL元件等中組合有有機無機積層型阻氣膜之情況下,未必得到充分的阻氣性之情況發生較多。 關於這一點,本發明人進行了深入研究。其結果,發現於太陽能電池等中利用有機無機積層型阻氣膜時,僅憑組合具有高阻氣性之阻氣膜係不夠充分的,關鍵在於如何防止顯現阻氣性之無機層的損傷。
例如,於太陽能電池的製造中存在組裝太陽能電池模組之製程。 此時,於將太陽能電池模組的玻璃部分替換成阻氣膜成阻障之情況下,施加於阻氣膜之荷載並不一定限定於比製作有阻氣膜之製程小。反而於太陽能電池模組的製造製程中實施之貼合製程等製程中,施加高壓及熱等之情況較多,且對於阻氣膜而言係嚴酷的環境。 因此,若將有機無機積層型阻氣膜利用於太陽能電池模組等中,則即使於表面具有成為保護層之有機層,於堆積太陽能電池模組之製程的中途亦會導致主要顯現阻氣性之無機層的損傷,且無法得到作為目標之阻氣性。
以無機層的損傷為前提,還可考慮設為具有複數個基底有機層與無機層的組合之多層體。然而,若具有複數個無機層,則必然導致成本變高。 亦即,利用於太陽能電池等之阻氣膜中,可以說係即使在將顯現阻氣性之無機層的數最小化而暴露在施加壓力及熱等之製程之情況下,亦能夠防止無機層的損傷之保護層的設計較重要。
本發明的目的在於解決該種以往技術問題,且在於提供一種如有機無機積層型阻氣膜那樣,具有無機層之阻氣膜中,即使利用於太陽能電池模組等、作為製造製程而具有施加壓力及熱等之製程之產品之情況下,亦能夠防止無機層的損傷之阻氣膜、使用該阻氣膜之太陽能電池及該阻氣膜的製造方法。
為了實現該目的,本發明的阻氣膜提供一種如下阻氣膜,其特徵在於,於支撐體的一個面具有至少一層無機層和形成於在無機層中最遠離支撐體之無機層的表面之保護有機層, 保護有機層具有以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之接枝共聚物的聚合物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、接枝共聚物及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物以及具有1個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑。
該種本發明的阻氣膜中,接枝共聚物的重量平均分子量係10000以上為較佳。 又,保護有機層還具有胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物為較佳。 又,胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的聚合物的折射率係1.52以下為較佳。 又,接枝共聚物的聚合物及(甲基)丙烯酸酯聚合物的硬化物的折射率係1.52以下為較佳。 又,保護有機層的鉛筆硬度係H以上為較佳。 又,保護有機層的厚度係3~30μm為較佳。 又,霧度係1.5%以下,且總光線透過率係88%以上為較佳。 又,熱收縮率係2%以下為較佳。 又,於支撐體的一個表面具有基底有機層,於基底有機層的表面具有無機層,且於無機層的表面具有保護有機層為較佳。 進而,於支撐體的與具有無機層及保護有機層的面相反一側的面具有含有黏合劑及滑動粒子之黏合層。
又,本發明的太陽能電池提供一種具有光電轉換層和本發明的阻氣膜之太陽能電池。
該種太陽能電池中,光電轉換層由包含Cu及Ag中的至少一種元素、選自包括Al、Ga及In之組群中之至少一種元素以及選自包括S、Se及Te之組群中之至少一種元素之化合物半導體形成為較佳。
進而,本發明的阻氣膜的製造方法提供一種阻氣膜的製造方法,其具有於支撐體的一個面形成至少一層無機層之製程和形成至少一層有機層之製程,該形成至少一層有機層之製程包括形成於在無機層中最遠離支撐體之無機層的表面之保護有機層的形成, 形成有機層之製程具有將聚合性組成物塗佈於有機層的形成面之塗佈製程、對塗佈在有機層的形成面之聚合性組成物進行乾燥之乾燥製程及使已乾燥之聚合性組成物硬化之硬化製程,並且於至少一層有機層的形成中,將乾燥製程中的乾燥溫度設為100℃以上, 進而,提供一種保護有機層的形成中的塗佈製程係將包含以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯寡聚物者中的至少一種之接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體及(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有1個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑之聚合性組成物塗佈於最遠離支撐體之無機層的表面者之阻氣膜的製造方法。
該種本發明的阻氣膜的製造方法中,進行如下製程為較佳,亦即有機層的形成製程,於支撐體的一個表面形成成為無機層的基底之基底有機層;無機層的形成製程,於基底有機層的表面形成無機層;及有機層的形成製程,於形成在基底有機層的表面之無機層的表面形成保護有機層。 又,進行於支撐體的與具有無機層及有機層之面相反一側的面形成含有黏合劑及滑動粒子之黏合層之製程為較佳。 [發明效果]
依本發明,如有機無機積層型阻氣膜那樣,具有無機層之阻氣膜中,即使利用於太陽能電池模組等、作為製造製程而具有施加壓力及熱等之製程之產品之情況下,亦能夠防止無機層的損傷。 【圖示簡單說明】
圖1係示意性表示本發明的阻氣膜的一例之圖。 圖2係示意性表示製造本發明的阻氣膜之有機成膜裝置的一例之圖。 圖3係示意性表示製造本發明的阻氣膜之無機成膜裝置的一例之圖。 圖4係示意性表示本發明的太陽能電池的一例之圖。
以下,基於圖式中所示出之較佳實施例對本發明的阻氣膜及太陽能電池以及阻氣膜的製造方法進行詳細說明。
圖1中示意性示出本發明的阻氣膜的一例。 圖1所示之阻氣膜10基本上具有支撐體12、形成於支撐體12的一個面之基底有機層14、形成於基底有機層14上(表面)之無機層16及形成於無機層16上之保護有機層18。於阻氣膜10中,保護有機層18成為與支撐體12相反一側的表面。 另外,以下的說明中,還將“阻氣膜10”簡稱為“阻膜10”。
如前述,圖1所示之阻膜10於支撐體12的一個面具有基底有機層14、無機層16及保護有機層18。亦即,該阻膜10係具有一組基底有機層14與無機層16的組合者。 然而,除此以外,本發明的阻膜還能夠利用各種層結構。 例如,可以係具有兩組基底有機層14與無機層16的組合,且於其上具有保護有機層18之結構。或者,可以係具有3組以上的基底有機層14與無機層16的組合,且於其上具有保護有機層18之結構。 或者,可以係於支撐體12的表面形成無機層16,且於其上具有保護有機層18之僅具有無機層16和保護有機層18之結構。或者,可以係於支撐體12的表面形成無機層16,且於其上具有一組以上的基底有機層14與無機層16的組合,並於其上具有保護有機層18之結構。 亦即,本發明的阻氣膜只要係具有至少一層無機層16和形成於在無機層16中最遠離支撐體12之無機層16的表面之保護有機層18者,則能夠利用各種結構。其中,從生產力及成本等方面考慮,可較佳地利用分別具有一層基底有機層14和無機層16,且於無機層16上具有保護有機層18之圖1的結構。
於阻膜10中,支撐體12能夠利用各種於各種阻氣膜及各種積層型功能性薄膜等中被用作支撐體之公知的板狀物。
作為支撐體12,具體而言可較佳地例示包括聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚醯亞胺(PI)、透明聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、環烯烴共聚物(COC)、環烯烴聚合物(COP)及三乙醯纖維素(TAC)等各種樹脂材料之薄膜(樹脂薄膜)。
又,本發明中,可以於支撐體12設置保護層、黏結層、光反射層、防反射層、遮光層、平坦化層、緩衝層、應力緩和層、易黏結層、黏合層及滑動層等用於得到各種功能之功能性層(功能性膜)。 本發明中,可以將設置於支撐體12之功能性層視為支撐體12的一部分,或者可以視為與支撐體12不同的層。
該種功能性層可以設置於支撐體12的保護有機層18等的形成面,或者可以設置於與支撐體12的保護有機層18等的形成面相反一側的面,或者可以設置於支撐體12的兩面。當將功能性層設置於支撐體12的兩面時,形成於各面之功能性層可以係顯現相同功能之功能性層,亦可以係顯現不同功能之功能性層。又,當於支撐體12的兩面形成顯現相同功能之功能性層時,功能性層的形成材料可以相同亦可以不同。 以下的說明中,還將與支撐體12的無機層16等的形成面相反一側的面稱為支撐體12的背面。 作為設置於支撐體12的背面為較佳之功能性層之一,可例示易黏結層、滑動層及黏合層等。例如,使用本發明的阻氣膜而形成太陽能電池時,若於支撐體12的背面具有該種層,則能夠實現傳送性的提高及與其他構件的黏結性的通用性的提高等,並能夠穩定地製作產品。
易黏結層、滑動層及黏合層等功能性層能夠利用各種於阻氣膜等各種薄膜狀產品中所利用之公知者。 例如,作為易黏結層,可例示使用胺甲基乙酯化合物及異氰酸酯化合物而形成之易黏結層等。 作為黏合層,可例示將胺甲基乙酯及丙烯酸酯等作為黏合劑,並含有滑動粒子之黏合層等。 作為滑動層,可例示於包括胺甲基乙酯、丙烯酸酯及環氧樹脂等之黏合劑中含有可以係二氧化矽及聚甲基丙烯酸甲酯等有機物及無機物等中的任一個之粒子且被無光化之層等。
易黏結層、滑動層及黏合層等可以係直接揉合到成為支撐體12之PET等樹脂材料等者,亦可以係之後藉由塗佈法等公知的方法而形成於支撐體12的背面等者。功能性層的形成方法能夠利用各種塗佈法等基於所形成之功能性層之公知的方法。 又,該些功能性層可以積層複數層。作為一例,可例示於支撐體12的兩面具有易黏結層,且於支撐體12的背面側的易黏結層上具有黏合層之結構。
關於支撐體12的厚度,依用途及形成材料等適當設定即可。 依本發明人的研究,支撐體12的厚度係5~150μm為較佳,10~100μm為更佳。 藉由將支撐體12的厚度設為上述範圍,充分確保阻膜10的機械強度,並且於阻膜10的輕量化、薄型化、撓性等方面為較佳。
阻膜10中,於支撐體12上(一個表面)具有作為無機層16的基底層之基底有機層14。 基底有機層14係包括有機化合物之層,且基本上係使成為基底有機層14之單體、二聚物及寡聚物等聚合(交聯、硬化)者。
支撐體12的基底有機層14作為用於在阻膜10適當形成主要顯現阻氣性之無機層16之基底層而發揮功能。 藉由具有該種基底有機層14,能夠包埋支撐體12的表面的凹凸及黏附在支撐體12的表面之異物等而將無機層16的成膜面設為適合無機層16的成膜之狀態。藉此,能夠去除如支撐體12的表面的凹凸及異物的痕跡等成為無機層16之無機化合物不易成膜之區域,且於基板的整個表面無間隙地形成適當的無機層16。
阻膜10中,對基底有機層14的形成材料並無特別限定,能夠利用各種公知的有機化合物。 具體而言,可較佳地例示聚酯、(甲基)丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸-馬來酸共聚物、聚苯乙烯、透明氟樹脂、聚醯亞胺、氟化聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、纖維素醯化物、聚胺甲基乙酯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、脂環式聚烯烴、聚芳酯、聚醚碸、聚苯乙烯、芴環改質聚碳酸酯、脂環改質聚碳酸酯、芴環改質聚酯及丙烯酸化合物等熱塑性樹脂、聚矽氧烷以及其他有機矽化合物的膜。該些可以同時使用複數個。
其中,從玻璃轉變溫度及強度優異等方面考慮,由自由基硬化性化合物和/或於官能基具有醚基之陽離子硬化性化合物的聚合物構成之基底有機層14為較佳。 其中,尤其從折射率較低,且透明性較高之光學特性優異等方面考慮,作為基底有機層14而可較佳地例示以丙烯酸酯和/或丙烯酸甲酯的單體及寡聚物等聚合物為主成分之丙烯酸樹脂及甲基丙烯酸樹脂等。 該些中,尤其可較佳地例示以二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(DPGDA)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(TMPTA)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(DPHA)等2官能以上、尤其3官能以上的丙烯酸酯和/或丙烯酸甲酯的單體及寡聚物等聚合物為主成分之丙烯酸樹脂及甲基丙烯酸樹脂等。又,使用複數種該些丙烯酸樹脂及甲基丙烯酸樹脂等亦為較佳。
又,亦可較佳地使用與後述之保護有機層18相同之有機層來作為基底有機層14。
關於基底有機層14的厚度,依基底有機層14的形成材料及支撐體12等而適當設定即可。依本發明人的研究,將基底有機層14的厚度設為0.5~5μm為較佳,設為1~3μm為更佳。 藉由將基底有機層14的厚度設為0.5μm以上,能夠包埋支撐體12的表面(基底有機層14等的形成面)的凹凸及黏附在支撐體12的表面之異物而將基底有機層14的表面、亦即無機層16的成膜面平坦化。 又,藉由將基底有機層14的厚度設為5μm以下,能夠較佳地抑制因基底有機層14過厚而引起之基底有機層14的裂紋的產生、阻膜10的翹曲等問題的產生。
另外,如前述,當具有複數個基底有機層14時,各基底有機層14的厚度可以相同,亦可以不同。又,各基底有機層14的形成材料可以相同,亦可以不同。
關於該種基底有機層14,依所形成之基底有機層14,並藉由形成包括有機化合物之層之公知的方法而形成(成膜)即可。 作為一例,關於基底有機層14,藉由製備包含有機溶劑、成為基底有機層14之有機化合物(單體、二聚物、三聚物、寡聚物、多聚物等)、界面活性劑、矽烷偶合劑等之聚合性組成物(塗佈組成物),並將該聚合性組成物塗佈、乾燥,進而依需要藉由紫外線照射等而對有機化合物進行聚合(交聯)之所謂的塗佈法形成即可。
又,基底有機層14藉由所謂的輥對輥而形成為較佳。關於該方面,前述功能性層亦相同。以下的說明中,還將“輥對輥”稱為“RtoR”。 如眾所周知,RtoR是指,將長形被成膜材料捲繞成輥狀而成之材料輥送出被成膜材料,沿長邊方向傳送被成膜材料的同時進行成膜,且將已成膜之被成膜材料捲繞成輥狀之製造方法。藉由利用RtoR,可得到較高之生產力和生產效率。
無機層16係包括無機化合物之層。 阻膜10中,無機層16係主要顯現作為目標之阻氣性者。
無機層16的形成材料並無特別限定,能夠使用各種包括顯現阻氣性之無機化合物之公知的阻氣層中所使用之無機層。 具體而言,可較佳地例示包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鉭、氧化鋯、氧化鈦、氧化銦錫(ITO)等金屬氧化物;氮化鋁等金屬氮化物;碳化鋁等金屬碳化物;氧化矽、氮氧化矽、碳氧化矽、氮碳氧化矽等矽氧化物;氮化矽、氮碳化矽等矽氮化物;碳化矽等矽碳化物;該些的氫化物;及該些的含氫化合物等無機化合物之膜。又,還能夠利用該些的兩種以上的混合物。 尤其,從透明性較高,並且能夠顯現優異的阻氣性的方面考慮,可較佳的利用氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鋁及該些的兩種以上的混合物。其中,氮化矽在優異的阻氣性的基礎上透明性亦較高,因此可較佳地利用。
關於無機層16的膜厚,依形成材料而適當確定能夠顯現作為目標的阻氣性的厚度即可。依本發明人的研究,無機層16的厚度係10~200nm為較佳,15~100nm為更佳,20~75nm為特佳。 藉由將無機層16的厚度設為10nm以上,能夠形成穩定地顯現充分的阻氣性能之無機層16。又,無機層16一般較脆,且若過厚,則具有產生龜裂、裂縫及剝離等之可能性,但藉由將無機層16的厚度設為200nm以下,能夠防止產生龜裂。
另外,如前述,當具有複數個無機層16時,各無機層16的厚度可以相同,亦可以不同。又,各無機層16的形成材料可以相同,亦可以不同。
阻膜10中,無機層16的形成方法並無特別限定,能夠依所形成之無機層16而利用各種公知的無機層(無機膜)的形成方法。 具體而言,無機層16藉由CCP(Capacitively Coupled Plasma(電容耦合電漿))-CVD(Chemical Vapor Deposition(化學氣相沈積))及ICP(Inductively Coupled Plasma(電感耦合電漿))-CVD等電漿CVD、磁控濺射及反應性濺射等濺射、真空沉積等氣相成膜法形成即可。 無機層16亦藉由RtoR而形成為較佳。
於無機層16上形成保護有機層18。保護有機層18係本發明的特徵性部位。該保護有機層18例如係用於如下之層,亦即當阻膜10被利用於太陽能電池模組等時,即使被供給於施加壓力及熱等之製程,亦保護無機層16而防止無機層16的損傷。
本發明的阻膜10中,保護有機層18含有以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之接枝共聚物的聚合物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、以前述丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之接枝共聚物接枝共聚物及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑。 另外,矽烷偶合劑中包含矽烷偶合劑的水解物、矽烷偶合劑的氫結合物及矽烷偶合劑的脫水縮合物等由矽烷偶合劑生成之各種化合物。
更具體而言,保護有機層18係藉由將含有以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)丙烯酸酯聚合物及矽烷偶合劑之聚合性組成物(塗佈組成物)塗佈於無機層16上,並乾燥,且使聚合性組成物聚合(硬化)而形成之層。 本發明的阻膜10具有該種保護有機層18,藉此即使於利用於太陽能電池模組等、作為製造製程而具有施加壓力和/或熱之製程之產品中之情況下,亦能夠防止無機層的損傷。 另外,以下的說明中,將“以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯寡聚物中的至少一種之接枝共聚物”簡稱為“接枝共聚物”。
如前述,若將具有無機層之阻氣膜利用於太陽能電池模組等、作為製造製程而具有施加壓力及熱等之製程之產品,則無機層被損傷,且無法得到作為目標之阻氣性。
於具有無機層和保護無機層之保護有機層之阻氣膜中,無機層的損傷(破損)中大致具有兩個現象。第1個現象為於太陽能電池模組等的製造製程中產生了貫穿保護有機層18之不良影響之情況。第2個現象為無機層16中施加有剪切力之情況。 具體而言,第1個現象為保護有機層18因於製造製程中所使用之傳送輥(引導輥)的粗細(凹凸)、夾持輥中的滑動等外力而被破損,或者被剝離,且輥等外部構件與無機層16接觸而較薄的無機層16龜紋之現象。第2個現象為因熱及施加於阻氣膜之張力等而支撐體12延伸時,於支撐體12與基底有機層之間產生剝離(剪切破損),且上層的無機層16亦一起龜裂之現象。 亦即,為了保護無機層,成為阻氣膜10的表面之保護有機層需要具有充分的硬度和較高之保護性能,並且於熱變形較小之支撐體形成有機、無機積層結構為較佳。
又,為了由保護有機層18適當保護無機層16,保護有機層18不僅較硬且具有較高之保護性能,且無機層16與保護有機層18的黏合性較高之情況亦重要。 例如,日本特開2015-171798號公報中提出了保護無機層,並且成為被黏物之密封膠層的黏結性亦優異,且具有使用與本發明相同的接枝共聚物之保護有機層之有機無機積層型阻氣膜。 該種使用於側鏈包含於末端具有丙烯醯基之胺甲基乙酯之丙烯酸聚合物之保護有機層與被黏對象物的黏合性優異,但表面硬度不夠充分,因此因凹坑輥(DIMPLE ROLL)及凹版輥等具有凹凸的傳送輥的形狀而凹凸貫穿至無機層,從而無法充分保護無機層。又,沒有針對支撐體的熱收縮的記載。
作為提高使用該種接枝共聚物之保護有機層的硬度之通常方法,已知有對接枝共聚物添加如DPHA那樣的多官能丙烯酸酯單體之方法。 然而,本發明人發現如下:若添加該種保護有機層的應力提高、亦即聚合時體積收縮之單體,則形成在無機層上之保護有機層因其內部應力而容易剝離。亦即,該種保護有機層即使硬度較高,亦由於與無機層的黏合不夠充分而無法充分發揮作為保護層的功能。而且,為了提高保護性能,將保護有機層的厚度設為較厚之情況較有利,但若將保護有機層的厚度設為較厚,則內部應力會更顯著提高而黏合性惡化。 亦即,於以往的保護有機層中很難在確保與無機層的高黏合性的情況下形成較硬,並且較厚的保護有機層。
相對於此,本發明的阻膜10具有藉由將含有接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)丙烯酸酯聚合物及矽烷偶合劑之聚合性組成物塗佈於無機層16上,並乾燥,且使聚合性組成物硬化而形成之保護有機層18。 因此,本發明的阻膜10的保護有機層18藉由接枝共聚物而與無機層16的黏合性較高,而且藉由接枝共聚物彼此、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體彼此、接枝共聚物與3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合的聚合而具有較高之硬度,並且防止因具有(甲基)丙烯酸酯聚合物導致的內部應力減少、亦即收縮,藉此還能夠防止黏合性的惡化。
又,如前述,本發明的阻膜10中,作為無機層16可較佳地利用氮化矽膜。氮化矽膜非常緻密且為高密度,因此例如即使為30nm左右的較薄的膜,亦可得到非常高的阻氣性。亦即,作為無機層16而利用氮化矽膜,藉此不僅可得到優異的阻氣性,還可得到較薄、透明性較高,且撓性亦良好之高質量的阻氣膜。 然而,若無機層16變薄,則因如前述那樣的外力而無機層16變得更容易被損傷。 亦即,如氮化矽膜,當使用緻密並高密度,且即使較薄亦具有高阻氣性之無機層16時,保護有機層18較硬,並且與無機層16的黏合性優異之情況非常重要。
如前述,本發明的保護有機層18中所使用之接枝共聚物為以丙烯酸聚合物為主鏈,且於側鏈具有末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯聚合物和/或末端為丙烯醯基之胺甲酸乙酯寡聚物之接枝共聚物。
該接枝共聚物只要係具有於成為主幹之丙烯酸主鏈的單體單元的各部位作為側鏈而排列有胺甲基乙酯單體單元之結構之共聚合物,則通常具有藉由接枝共聚而形成之結構即可。 該接枝共聚物的透明性較高,進而不易黃變。又,能夠形成折射率亦較低,且具有良好的光透過率之保護有機層18。
該接枝共聚物的丙烯酸主鏈可以係由丙烯酸酯單體、丙烯酸乙酯單體等分別單獨聚合而形成者,亦可以係該些中的任一共聚合物或該些中的任一個與另一單體的共聚合物。例如,係可由(甲基)丙烯酸酯及伸乙基得到之共聚合物亦為較佳。 與丙烯酸主鏈鍵結之側鏈的至少一部分係包含胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元之側鏈。接枝共聚物可以分別具有複數個分子量不同之胺甲酸乙酯聚合物單元和/或分子量不同之胺甲酸乙酯寡聚物單元。胺甲酸乙酯聚合物單元的分子量例如係3000~4000。又,胺甲酸乙酯寡聚物單元的分子量例如係350~600。接枝共聚物可以具有包含胺甲酸乙酯聚合物單元之側鏈及包含胺甲酸乙酯寡聚物單元之側鏈這兩者。
丙烯酸主鏈可以與胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元直接鍵結,亦可以經由其他連結基而鍵結。作為其他連結基的例,可列舉環氧乙基、聚環氧乙基、環氧丙基及聚環氧丙基等。接枝共聚物可以含有複數種經由胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元不同之連結基(包括直接鍵結)而鍵結之側鏈。 包含胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元之側鏈的至少一部分於末端具有丙烯醯基。較佳為包含接枝共聚物中的胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元之所有的側鏈於末端具有丙烯醯基即可。
該接枝共聚物可以具有除了包含胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元之側鏈以外的其他側鏈。作為其他側鏈的例,可列舉直鏈或分支烷基。作為直鏈或分支烷基,碳數1~6的直鏈烷基為較佳,正丙基、乙基或甲基為更佳,甲基為進一步較佳。 該接枝共聚物可以係於胺甲酸乙酯聚合物單元或胺甲酸乙酯寡聚物單元的分子量或連結基等中分別包含複數種不同之複數種側鏈和上述以外的其它側鏈之結構。
該接枝共聚物中,重量平均分子量係10000以上為較佳。又,接枝共聚物的重量平均分子量係10000~300000為較佳,接枝共聚物的分子量係10000~2500000為更佳,12000~200000為進一步較佳。 藉由將接枝共聚物的重量平均分子量設為10000以上,能夠提高無機層16與保護有機層18的黏合性,能夠形成所希望的厚度的保護有機層18,能夠抑制阻膜10的翹曲,能夠提高聚合性組成物的黏度,且控制乾燥中的厚度不均,從該等方面考慮為較佳。 藉由將接枝共聚物的重量平均分子量設為300000以下,能夠適當確保聚合性組成物的黏度而輕鬆地調節聚合性組成物的稀釋比率,並且待乾燥的溶劑的量較多且減少乾燥負載,從而能夠輕鬆地進行控制。
另外,本發明中,關於各種聚合物(聚合物、多聚物、樹脂、高分子材料)的重量平均分子量(Mw),藉由凝膠滲透色譜法(GPC)而作為聚苯乙烯(PS)換算的分子量來測定即可。更具體而言,關於重量平均分子量,使用HLC-8220(TOSOH CORPORATION製),作為管柱而使用TSKgel Super AWM―H(TOSOH CORPORATION製、6.0mmID×15.0cm),且作為溶離液而使用10mmol/L的溴化鋰NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶液而求出即可。 多聚物等的重量平均分子量可以利用目錄等中所記載之數值。
如前述,接枝共聚物係具有末端為丙烯醯基的胺甲基乙酯之側鏈之丙烯酸聚合物,但雙鍵當量(丙烯酸當量)係500g/mol以上為較佳,550g/mol以上為更佳,600g/mol以上為進一步較佳。雙鍵當量是指,接枝共聚物中所含有之每1mol的聚合性雙鍵(亦即(甲基)丙烯醯基)的重量平均分子量(多聚物質量)。 將接枝共聚物的雙鍵當量設為500g/mol以上,藉此防止因雙鍵亦即側鏈所具有之末端的(甲基)丙烯醯基過多而交聯密度過於變高且內部應力變高,從而形成與無機層16的黏合性良好的保護有機層18,且能夠防止阻膜10的翹曲的產生,從該等方面考慮為較佳。
接枝共聚物的雙鍵當量上限並無特別限定。然而,若雙鍵當量過大、亦即側鏈所具有之末端的(甲基)丙烯醯基過少,則具有產生保護有機層18內的交聯不夠充分而導致在層內產生凝聚剝離,保護有機層18的硬度降低而導致無機層16的保護功能降低,且易產生劃痕等缺陷等不良情況的可能性。 若考慮該方面,則能夠UV硬化的胺甲酸乙酯聚合物的雙鍵當量係2000g/mol以下為較佳。
另外,關於接枝共聚物的雙鍵當量,藉由公知的方法測定即可。又,接枝共聚物的胺甲酸乙酯聚合物的雙鍵當量可以利用目錄等中所記載之數值。
接枝共聚物的聚合物(硬化物)的折射率係1.52以下為較佳,1.50以下為更佳。 藉由將接枝共聚物的聚合物折射率設為1.52以下,能夠得到透明性較高之阻氣膜10。
另外,本發明中,關於接枝共聚物的聚合物等各種物質的折射率,使用公知的折射率測定裝置,並依照JIS K 7142進行測定即可。作為折射率測定裝置的一例,可例示ATAGO CO.,LTD製多波長阿貝折射儀DR-M2。 又,折射率可以利用目錄中所記載之數值。
該種接枝共聚物例如可以使用Taisei Fine Chemical Co., Ltd.製作為紫外線硬化型胺甲基乙酯丙烯酸聚合物的ACRIT 8BR-930等ACRIT 8BR系列等市售品。 又,接枝共聚物可以同時使用複數個。
如前述,成為保護有機層18之聚合性組成物含有3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體。 3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體亦能夠利用公知的各種單體。 具體而言,可例示TMPTA、DPHA、環氧氯丙烷(ECH)改質甘油三(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷(EO)改質甘油三(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷(PO)改質甘油三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、新戊四醇四丙烯酸酯、EO改質磷酸三丙烯酸酯、己內酯改質三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改質TMPTA、PO改質TMPTA、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質DPHA、二新戊四醇羥基五(甲基)丙烯酸酯、烷基改質二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、烷基改質二新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇乙氧基四(甲基)丙烯酸酯及新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等。
進而,本發明中,還能夠較佳地利用由下述通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體。 通式(1) [化學式1](通式(1)中,R1 表示取代基,且可以分別相同,亦可以不同。n表示0~5的整數,且可以分別相同,亦可以不同。其中,R1 中的至少一個包含聚合性基。)
作為R1 的取代基,可列舉包括-CR2 2 -(R2 為氫原子或取代基)、-CO-、-O-、伸苯基、-S-、-C≡C-、-NR3 -(R3 為氫原子或取代基)、-CR4 =CR5 -(R4 、R5 分別為氫原子或取代基)的一個以上與聚合性基的組合之基團,包括-CR2 2 -(R2 為氫原子或取代基)、-CO-、-O-及伸苯基的一個以上與聚合性基的組合之基團為較佳。 R2 為氫原子或取代基,較佳為氫原子或羥基。 R1 中的至少一個包含羥基為較佳。 R1 中的至少一個分子量係10~250為較佳,70~150為更佳。 作為R1 所鍵結之位置,至少與對位鍵結為較佳。 n表示0~5的整數,0~2整數為較佳,0或1為更佳,均係1為進一步較佳。
由通式(1)表示之化合物中,R1 中的至少兩個係相同結構為較佳。進而,n均係1,且4個R1 中的至少每兩個分別係相同結構為更佳,n均係1,且4個R1 係相同結構為進一步較佳。通式(1)所具有之聚合性基係(甲基)丙烯醯基或環氧基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳。通式(1)所具有之聚合性基的數量係兩個以上為較佳,3個以上為更佳。又,通式(1)所具有之聚合性基的數量的上限並無特性限定,8個以下為較佳,6個以下為更佳。 由通式(1)表示之化合物的分子量係600~1400為較佳,800~1200為更佳。
以下,示出由通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的具體例,但由通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體並不限定於此。又,以下3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體中,例示通式(1)的4個n均為1的情況,但還例示通式(1)的4個n中的一個或兩個或3個係0者及通式(1)的4個n中的一個或兩個或3個以上係兩個以上者(於一個環中鍵結有兩個以上的R1 者)來作為由通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體。
[化學式2]
[化學式3]
由通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體能夠作為市售品而獲得。 又,由通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體能夠藉由公知的方法而合成。對該些(甲基)丙烯酸酯單體進行合成時,通常還生成與作為目標之(甲基)丙烯酸酯單體不同的異構體等。當欲分離該些異構體時,能夠藉由管柱層析法而分離。
本發明中,該種3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體中亦可較佳地利用DPHA及由前述通式(1)表示之化合物中的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體等。 該種3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體可以同時使用複數個。
如前述,成為保護有機層18之聚合性組成物含有(甲基)丙烯酸酯聚合物。 (甲基)丙烯酸酯聚合物可以係丙烯酸酯聚合物,亦可以係丙烯酸甲酯聚合物,亦可以係丙烯酸酯聚合物與丙烯酸甲酯聚合物的混合物。其中,從可得到硬度較高之保護有機層18等方面考慮,可較佳地利用丙烯酸甲酯聚合物。
(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量並無特別限定,重量平均分子量係10000以上為較佳,20000以上為更佳,40000以上為特佳。 藉由將(甲基)丙烯酸酯聚合物的重量平均分子量設為10000以上,尤其設為20000以上,能夠抑制對聚合性組成物進行聚合(硬化)時的收縮而提高無機層16與保護有機層18的黏合性,從該等方面考慮為較佳。
(甲基)丙烯酸酯聚合物還能夠較佳地利用市售品。 作為(甲基)丙烯酸酯聚合物的市售品,可例示MITSUBISHI RAYON CO., LTD.製DIANAL BR系列等。
(甲基)丙烯酸酯聚合物的聚合物(硬化物)的折射率係1.52以下為較佳,1.50以下為更佳。 藉由將(甲基)丙烯酸酯聚合物的聚合物的折射率設為1.52以下,能夠得到透明性較高之阻氣膜10。
進而,成為保護有機層18之聚合性組成物含有具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑。 矽烷偶合劑只要係具有一個以上的(甲基)丙烯醯基者,則能夠利用公知的各種耦合劑。具體而言,可例示3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。
又,具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑還能夠較佳地利用市售品。 作為具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑的市售品,可例示Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.製KBM-5103、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503等。
如前述,保護有機層18包含具有接枝共聚物的聚合物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、接枝共聚物與3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑。 關於該種保護有機層18,作為一例,製備將接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑溶解或分散於溶劑(solvent)而成之聚合性組成物,並將該聚合性組成物塗佈於無機層16的表面,對聚合性組成物進行乾燥之後,例如藉由照射紫外線而使聚合性組成物聚合(硬化)來形成。另外,關於溶劑,適當選擇使用能夠溶解或分散各成分者即可。又,保護有機層18亦藉由RtoR而形成為較佳。
在此,形成保護有機層18之聚合性組成物中,接枝共聚物的含量係25~50質量%為較佳,30~45質量%為更佳。 又,形成保護有機層18之聚合性組成物中,3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的含量係10~35質量%為較佳,15~30質量%為更佳。 又,形成保護有機層18之聚合性組成物中,(甲基)丙烯酸酯聚合物的含量係10~30質量%為較佳,15~25質量%為更佳。 進而,形成保護有機層18之聚合性組成物中,具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑的含量係5~15質量%為較佳,7.5~12.5質量%為更佳。 形成保護有機層18之聚合性組成物中,藉由將該些4種成分的含量設為該範圍,能夠以確保與無機層16的較高之黏合性之方式形成較硬,並且較厚的保護有機層18。
形成保護有機層18之聚合性組成物中,可以依需要而添加光聚合起始劑。 光聚合起始劑能夠依聚合性組成物所含有之成分而利用各種公知者。 具體而言,可較佳地例示由BASF公司市售之Irgacure系列(例如,Irgacure651、Irgacure754、Irgacure184、Irgacure2959、Irgacure907、Irgacure369、Irgacure379、Irgacure819等)、Darocure系列(例如,Darocure TPO、Darocure1173等)、Quantacure PDO、由Lamberti公司市售之Esacure系列(例如,Esacure TZM、Esacure TZT、Esacure KTO46等)等市售品。
光聚合起始劑的添加量只要依所使用之光聚合起始劑等而適當設定即可。 具體而言,光聚合起始劑的添加量係聚合性組成物中的聚合性成分的0.5~5質量%為較佳,1~3質量%為更佳。另外,聚合性成分是指,接枝共聚物及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體。
保護有機層18可以依需要而具有胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的聚合物(硬化物)。亦即,形成保護有機層18之聚合性組成物可以依需要而含有胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物。
關於本發明的阻膜10,利用所謂的RtoR而製造為較佳。又,雖於後面進行敘述,但於阻膜10的製造中,於藉由電漿CVD等氣相沉積法而形成無機層16之後,且於無機層16與傳送輥等接觸之前,於真空中在無機層16上積層保護膜而進行捲取為較佳。從而,此時保護有機層18的形成藉由剝離保護膜而進行。 在此,保護膜的積層於真空中進行,因此保護膜與無機層16相對牢固地黏合。因此,若為了形成保護有機層18而剝離保護膜,則一些保護膜被轉印於無機層16的表面。
在此,保護膜通常由PE等聚烯烴形成。 因此,藉由保護有機層18含有與聚烯烴的黏合性良好之胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,能夠進一步提高無機層16與保護有機層18的黏合性。
作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,能夠利用各種能夠進行紫外線硬化之末端為丙烯酸酯之胺甲酸乙酯寡聚物。 本發明中,胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物是指,分子量為1000~10000的胺甲基乙酯丙烯酸酯分子。另外,當胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物不具有分子量分佈時,將分子量設為依化學結構式而計算出之分子量,且當胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物具有分子量分佈時,將分子量設為前述重量平均分子量。
胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物還能夠較佳地利用市售品。 作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的市售品,可例示Sartomer公司製功能性寡聚物CN系列、Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製光硬化性寡聚物NK系列等。
胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的聚合物(硬化物)的折射率係1.52以下為較佳,1.50以下為更佳。 藉由將胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的聚合物折射率設為1.52以下,能夠得到透明性較高之阻氣膜10。
形成保護有機層18之聚合性組成物中,胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的含量係1~10質量%為較佳,3~7質量%為更佳。 藉由將重合製組成物中的胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的含量設為上述範圍,不損害保護有機層18的硬度便能夠提高無機層16與保護有機層18的黏合性,從該等方面考慮為較佳。
保護有機層18可以依需要而含有增滑劑。亦即,形成保護有機層18之聚合性組成物可以依需要而含有增滑劑。 如前述,本發明的阻膜10藉由RtoR而製作為較佳。在此,保護有機層18通常藉由塗佈法而形成,因此表面平滑性非常高。因此,因保護有機層18的形成材料而存在捲取時薄膜彼此過度黏合,且無法順利進行開捲之情況。 相對於此,保護有機層18含有增滑劑,藉此與RtoR對應時能夠穩定且順利進行捲取及開捲,並且輥的形狀亦平整。
增滑劑能夠使用各種(甲基)丙烯酸甲酯聚合物、(甲基)丙烯酸丁酯聚合物、油酸醯胺、氧化矽粒子等公知的增滑劑(消光劑)。 又,增滑劑的粒徑亦依保護有機層18的厚度等而適當選擇即可。作為一例,可較佳地利用0.4~3μm左右的粒子。
增滑劑還可較佳地利用市售品。 作為增滑劑的市售品,可例示Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.製MX系列等。
形成保護有機層18之聚合性組成物中,關於增滑劑的添加量,依所使用之增滑劑而適當設定即可。作為一例,可例示相對於聚合性組成物的固體成分,增滑劑的添加量係0.3~1質量%左右的量。
關於保護有機層18的厚度,依保護有機層18的形成材料適當設定能夠充分保護無機層16之厚度即可。依本發明人的研究,保護有機層18的厚度係3~30μm為較佳,5~15μm為更佳。 藉由將保護有機層18的厚度設為3μm以上,能夠防止基於外力的無機層16的損傷,且即使於對阻膜10施加了熱及張力等之情況下,亦能夠防止支撐體12延伸,並能夠防止由其引起之無機層16的損傷,從該等方面考慮為較佳。 又,藉由將保護有機層18的厚度設為30μm以下,能夠防止阻膜10過厚,且能夠得到撓性及透明性良好之阻膜10,從該等方面考慮為較佳。
又,保護有機層18的鉛筆硬度係H以上為較佳,2H以上為更佳。藉由將保護有機層18的鉛筆硬度設為H以上,能夠藉由較硬之保護有機層18來保護無機層16而較佳地防止無機層16的損傷。 另外,關於鉛筆硬度,依照JIS K 5600-5-4進行測定即可。
本發明的阻膜10具有較硬,並且與無機層16的黏合性良好,且充分厚度的保護有機層18。因此,本發明的阻膜例如即使於藉由凹坑輥等具有凹凸之輥,並以較高壓力夾持而傳送之情況等、利用於作為製造製程而具有施加壓力及熱等之製程之產品之情況下,亦能夠防止無機層的損傷。 該種本發明的阻膜10可較佳地利用於作為製造製程而具有施加壓力及熱等之製程之太陽能電池模組等。
從而,本發明的阻膜10的透光性較高,並且霧度較低為較佳。 具體而言,本發明的阻膜10的霧度係1.5%以下為較佳,1.0%以下為更佳。又,本發明的阻膜10的總光線透過率係88%以上為較佳,90%以上為更佳。
另外,關於阻膜10的總光線透過率,使用NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co.,LTD.製NDH5000及SH-7000等市售之測定裝置,並依照JIS K 7361進行測定即可。 又,關於阻膜10的霧度,亦使用NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co.,LTD.製NDH5000等市售之測定裝置,並依照JIS K 7136進行測定即可。
進而,本發明的阻膜10的熱收縮率係2%以下為較佳,1.5%以下為更佳。 如前述,作為阻膜10中的無機層16的損傷的原因,可列舉於因熱及施加於阻氣膜10之張力等而支撐體12延伸之情況下,於支撐體12與基底有機層14之間產生剝離(剪切破損)而上層的無機層16亦一起龜裂之現象。 相對於此,藉由將阻膜10的熱收縮率設為2%以下,即使於利用於作為製造製程而具有施加壓力及熱等製程之產品之情況下,亦能夠防止支撐體12延伸來防止因支撐體12的延伸引起之無機層16的破損。
另外,關於阻膜10的熱收縮率,如以下那樣進行測定即可。 首先,將成為熱收縮率的測定對象之阻膜10剪切為測定方向上為切250mm×寬50mm來製作樣品。 於所製作之樣品隔開200mm間隔而開設2處孔,於溫度25℃、相對濕度60%RH的環境下放置12小時而進行調濕。調濕之後,使用銷規來測定樣品的2處孔的間隔,並將該長度設為L1。 於測定了L1之後,將樣品於溫度150℃下加熱30分鐘。 於加熱30分鐘之後,將樣品再次於溫度25℃、相對濕度60%RH的環境下放置12小時而進行調濕。調濕之後,再次使用銷規來測定樣品的2處孔的間隔,並將該長度設為L2。 藉由以下式求出成為測定對象之阻膜10的熱收縮率[%]。 熱收縮率[%]=100×[(L2-L1)/L1]
關於熱收縮率係2%以下的阻膜10,於阻膜10的製造之前,預先對支撐體12進行熱處理(退火)而使支撐體12的熱收縮飽和,藉此能夠得到。 作為將阻膜10的熱收縮率設為2%以下之另一方法,可較佳地例示於後述之阻膜10的製造中的基底有機層14的形成和/或保護有機層18的形成中,將形成各層之組成物的乾燥溫度設為100℃以上之方法。依該方法,無需另外增加熱處理製程,因此於生產製程數量、生產力及生產成本等方面有利。
以下,參考圖2及圖3的示意圖而對本發明的阻氣膜的製造方法的一例進行說明。
圖2所示之裝置係形成有機層之有機成膜裝置20。有機成膜裝置20係藉由RtoR而形成有機層者,且沿長邊方向傳送長形被成膜材料Za的同時塗佈成為有機層之聚合性組成物並乾燥之後,藉由光照射而使聚合性組成物中所含有之有機化合物聚合(硬化)來形成基底有機層14及保護有機層18。 作為一例,圖示例的有機成膜裝置20具有塗佈部26、乾燥部28、光照射部30、旋轉軸32、捲取軸34、傳送輥對36及38。
另外,圖3所示之裝置係形成無機層16之無機成膜裝置24。無機成膜裝置24亦係藉由RtoR而形成無機層16者,且沿長邊方向傳送形成有基底有機層14之長形被成膜材料Zb的同時於被成膜材料Zb的基底有機層14上形成無機層16。 圖示例的無機成膜裝置24具有供給室50、成膜室52及捲取室54。供給室50與成膜室52藉由具有開口76a之隔壁76而分離,且成膜室52與捲取室54藉由具有開口78a之隔壁78而分離。
製作阻膜10時,首先捲繞成為被成膜材料Za之長形支撐體12而成之支撐體輥作為材料輥42而裝填到旋轉軸32,且於支撐體12的表面形成基底有機層14。 若向旋轉軸32裝填材料輥42,則支撐體12從材料輥42被引出,並經由傳送輥對36並通過塗佈部26、乾燥部28及光照射部30,且經由傳送輥對38並通過而到達捲取軸34的規定的傳送路徑。
從材料輥42被引出之被成膜材料Za(支撐體12)藉由傳送輥對36而被傳送到塗佈部26,且於表面塗佈成為基底有機層14之聚合性組成物。 如前述,成為基底有機層14之塗佈組成物係包含有機溶劑、成為基底有機層14之有機化合物(單體、二聚物、三聚物、寡聚物、多聚物等)界面活性劑、矽烷偶合劑等者。 又,塗佈部26中的聚合性組成物的塗佈能夠利用各種模塗法、浸塗法、氣刀刮塗法、簾式塗佈法、輥塗法、線棒塗佈法、凹版塗佈法等公知的方法。
接著,塗佈有成為基底有機層14之聚合性組成物之被成膜材料Za藉由乾燥部28而被加熱,有機溶劑被去除且聚合性組成物被乾燥。 乾燥部28具有從表面側(聚合性組成物側(基底有機層14等的形成面側))加熱而進行乾燥之乾燥部28a和從支撐體12的背面側加熱而進行乾燥之乾燥部28b,且從表面側和背面側這兩側進行聚合性組成物的乾燥。 關於乾燥部28中的加熱,藉由對板狀物進行加熱之公知的方法進行即可。例如,表面側的乾燥部28a係溫風乾燥部,且背面側的乾燥部28b係加熱輥(具有加熱機構之傳送輥)。
在此,本發明的製造方法中,將乾燥部28中的聚合性組成物的乾燥(乾燥製程)以100℃以上的溫度進行。具體而言,以支撐體12的背面的溫度及聚合性組成物的溫度中的至少一方成為100℃以上的方式進行乾燥部28中的乾燥。 如前述,基底有機層14的形成中,藉由以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥,能夠對支撐體12進行熱處理而使支撐體12的熱收縮飽和。其結果,將阻膜10的熱收縮率設為2%以下,藉此即使於利用於作為製造製程而具有施加壓力及熱等製程之產品之情況下,能夠防止支撐體12而延伸來防止因支撐體12的延伸引起之無機層16的破損。
接著,成為基底有機層14之聚合性組成物被乾燥之被成膜材料Za藉由光照射部30而被照射紫外線等,有機化合物被聚合(交聯)被硬化而形成基底有機層14。另外,依需要,基底有機層14和/或成為保護有機層18之有機化合物的硬化可以於氮環境等惰性環境下進行。
形成有基底有機層14之被成膜材料Za藉由傳送輥對38而被傳送,且藉由捲取軸34而被捲繞成輥狀。在此,於有機成膜裝置20中,於傳送輥對38將從供給輥48送出之保護膜Ga積層於基底有機層14上而保護基底有機層14。 若規定長度的基底有機層14的形成結束,則依需要剪切之後,作為捲繞形成有基底有機層14之被成膜材料Zb而成之材料輥46被供給到圖3所示之無機成膜裝置24而用於無機層16的形成。
無機成膜裝置24中,材料輥46被裝填到供給室50的旋轉軸56。 若材料輥46被裝填到旋轉軸56,則被成膜材料Zb(形成有基底有機層14之支撐體12)被引出,且通過從供給室50經由成膜室52而到達捲取室54的捲取軸58的規定路徑。 若被成膜材料Zb通過規定路徑,則驅動供給室50的真空排氣機構61、成膜室52的真空排氣機構74及捲取室54的真空排氣機構82而對無機成膜裝置24的內部施加規定壓力。
從材料輥46送出之被成膜材料Zb藉由傳送輥60被引導而被傳送到成膜室52。 被傳送到成膜室52之被成膜材料Zb被引導至傳送輥68而被捲繞在滾筒62,且被滾筒62支撐而向規定路徑被傳送的同時藉由成膜機構64,例如藉由CCP-CVD而形成無機層16。另外,形成無機層16時,於無機層16的形成之前,於傳送輥68剝離積層在基底有機層14上之保護膜Ga,且藉由回收輥70回收。 關於無機層16,藉由依所形成之無機層16CCP-CVD及ICP-CVD等電漿CVD、磁控濺射及反應性濺射等濺射、真空沉積等基於公知的氣相沉積法的成膜方法進行即可,該方面與前述相同。從而,所使用之處理氣體及成膜條件等依所形成之無機層16、無機層16的膜厚等而適當設定及選擇即可。
形成無機層16之被成膜材料Zb被引導至傳送輥72而被傳送到捲取室54。在此,於無機成膜裝置24中,於傳送輥72將從供給輥73送出之保護膜Gb積層於無機層16上而保護無機層16。
若無機層16的形成結束,則向無機成膜裝置24的所有室導入被潔淨化之乾燥空氣而連通大氣。然後,依需要切斷,且作為捲繞形成了無機層16之被成膜材料Zc而成之材料輥42從無機成膜裝置24的捲取室54取出。 另外,如前述,當形成複數個基底有機層14與無機層16的組合時,依所形成之基底有機層14與無機層16的組合的數量而反覆進行該種基底有機層14與無機層16的形成即可。
為了形成保護有機層18,捲繞形成了無機層16之被成膜材料Zc(形成了基底有機層14及無機層16之支撐體12)而成之材料輥42再次被供給到有機成膜裝置20。
與形成上述基底有機層14時相同,捲繞被成膜材料Zc而成之材料輥42被裝填到旋轉軸32,且從被成膜材料Zc被引出而通過到達捲取軸34之規定傳送路徑。
與基底有機層14的形成相同,於有機成膜裝置20中沿長邊方向傳送被成膜材料Zc(形成了基底有機層14及無機層16之支撐體12)的同時於塗佈部26對無機層16上塗佈成為保護有機層18之聚合性組成物。另外,當於無機層16上形成保護有機層18(基底有機層14)時,於聚合性組成物的塗佈之前,於傳送輥對36剝離積層在無機層16上之保護膜Gb,且藉由回收輥49回收。 如前述,成為保護有機層18之聚合性組成物係將接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑等溶解或分散於溶劑而成者。
在此,與基底有機層14的形成相同,於保護有機層18的形成中亦於100℃以上溫度下進行乾燥部28中的聚合性組成物的乾燥(乾燥製程)。具體而言,與上述相同,於乾燥部28中,以支撐體12的表面溫度及聚合性組成物的溫度中的至少一方成為100℃以上之方式進行乾燥。 如前述,於保護有機層18的形成中,藉由以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥,能夠使支撐體12的熱收縮飽和,其結果,將阻膜10的熱收縮率設為2%以下,藉此能夠防止因作為製造製程而施加壓力及熱等之製程中的支撐體12的延伸而引起之無機層16的破損。
接著,成為保護有機層18之聚合性組成物被乾燥之被成膜材料Za藉由光照射部30而被照射紫外線等,有機化合物(接枝共聚物及丙烯酸酯單體)被聚合(交聯)而硬化,從而形成保護有機層18。 形成有保護有機層18之被成膜材料Zc、亦即阻氣膜10藉由捲取軸34而被捲取成輥狀。
以上的例中,於基底有機層14及保護有機層18的形成這兩者方面,以100℃以上進行了聚合性組成物的乾燥,但本發明並不限定於此。例如,可以僅於基底有機層14的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥,亦可以僅於保護有機層18的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥。 又,如前述,當形成複數個基底有機層14與無機層16的組合時,可以於所有的基底有機層14的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥,或者可以僅於1層基底有機層14的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥,後者可以僅於2層以上的基底有機層14的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥。 亦即,本發明的製造方法中,於保護有機層18的形成或者進而於基底有機層14的形成中,於至少1層有機層的形成中,以100℃以上進行聚合性組成物的乾燥即可。
該種本發明的製造方法中,當於支撐體12的背面(支撐體12的背面和/或基底有機層14等的形成面)形成易黏結層、滑動層及黏合層等功能性層時,功能性層的形成時刻並無限定。亦即,進行形成功能性層之製程之時刻並無限定。 從而,例如,可以於成為支撐體12的背面之面形成功能性層之後,於支撐體12的相反一側的面形成基底有機層14、無機層16及保護有機層18,或者可以於支撐體12的一個面形成基底有機層14之後,於支撐體12的背面形成功能性層,然後形成無機層16及保護有機層18,或者可以於支撐體12的一個面形成基底有機層14、無機層16及保護有機層18之後,於支撐體12的背面形成功能性層。
關於功能性層,依功能性層的形成材料等,藉由塗佈法等公知的方法形成即可,在該方面與前述相同。 例如,當作為功能性層而形成黏合層時,與基底有機層14及保護有機層18的形成相同,製備含有成為易黏結層之黏合劑及滑動粒子(消光劑)和界面活性劑及交聯劑等必要成分之聚合性組成物,並進行塗佈部26中的聚合性組成物的塗佈、乾燥部28中的乾燥或者進而進行於光照射部30中的光照射(基於硬化機構之硬化)等而形成即可。
圖4中示意性示出使用本發明的阻氣膜之作為本發明的太陽能電池之太陽能電池模組的一例。 圖4所示之太陽能電池模組90係藉由於模組主體92的太陽能電池單元120側設置貼合層94,且對貼合層94貼合本發明的阻膜10,並用阻膜10密封模組主體92(太陽能電池單元)者。
於圖1所示之太陽能電池模組90,模組主體92為於具有金屬基材102、Al層104及絕緣層106之絕緣性金屬基板108上串聯接合複數個包括下部電極112、光電轉換層114、緩衝層116及上部電極118之太陽能電池單元(薄膜太陽能電池)120而成之模組型太陽能電池。又,於太陽能電池單元120的排列方向的兩端部的下部電極112上形成用於將由被串聯接合之太陽能電池單元120發電之功率提取到外部之第1導電構件124及第2導電構件126。
太陽能電池模組90中,絕緣性金屬基板108係具有Al(鋁)的陽極氧化膜而作為絕緣層106者,作為較佳結構,由金屬基材102、Al層104及絕緣層106構成。 以下的說明中,將“絕緣性金屬基板108”簡稱為“基板108”。 另外,本發明中所使用之基板並不限定於具有該種金屬基材102者,例如可以係不具有金屬基材102而僅由Al層104和絕緣層106構成者。亦即,本發明中,只要係於表面具有Al之板材,則能夠利用具有各種結構之基板。
金屬基材102並無特別限定,能夠利用各種金屬材料。較佳為可利用後述之具有與光電轉換層114近似之熱膨脹係數(線熱膨脹係數)之材料,尤其具有與CIGS等CIGS系化合物近似之熱膨脹係數。 以下的說明中,將“金屬基材102”簡稱為“基材102”。 若從該方面考慮,則作為基材102,可較佳地例示奧氏體系不鏽鋼(線膨脹係數:17×10-6 /℃)、碳鋼(線膨脹係數:10.8×10-6 /℃)、鐵素體系不鏽鋼(線膨脹係數:10.5×10-6 /℃)、42因瓦合金(線膨脹係數:5×10-6 /℃)、科瓦合金(線膨脹係數:5×10-6 /℃)、36因瓦合金(線膨脹係數:<1×10-6 /℃)、Ti(線膨脹係數:9.2×10-6 /℃)等。其中,尤其可較佳地例示不鏽鋼。
基材102的厚度並無特別限定,依太陽能電池模組90(半導體裝置)的製造製程及運行時所要求之操作性(強度及撓性)適當設定即可。
於基材102的表面設置Al層104。 Al層104係以Al為主成分之層,且能夠利用各種Al及Al合金等。尤其,雜質較少之99質量%以上的純度的Al為較佳。作為純度,例如,99.99質量%Al、99.96質量%Al、99.9質量%Al、99.85質量%Al、99.7質量%Al、99.5質量%Al等為較佳。
基板108中,於形成於基材102上之Al層104的表面形成對Al進行陽極氧化而成之絕緣層106。 在此,形成在Al的表面之Al的陽極氧化被膜若被加熱到120℃以上,則產生裂紋。認為於該Al層上的陽極氧化膜中產生裂紋之原因在於Al的線膨脹係數比陽極氧化膜的線膨脹係數大。 因此,使用具有對Al材料的表面進行陽極氧化而成之絕緣層之基板之太陽能電池中,於要求500℃以上的成膜溫度之包括化合物半導體之光電轉換層的成膜時,因加熱而於絕緣層產生裂紋及剝離等,無法得到充分的絕緣性能。
相對於此,於圖示例的基板108中,由基材102承擔基板整體的強度及線膨脹係數,並且藉由使楊氏係數比基材102及絕緣層106小的Al層104而吸收因基材102與作為Al的陽極氧化膜之絕緣層106的微小的熱膨張差引起之應力。藉此,能夠抑制因線膨脹係數的差引起之絕緣層106、亦即Al的陽極氧化被膜的裂紋。 又,Al於室溫中的耐力係300MPa以上,但於500℃下,其耐力降低至室溫的1/20以下。相對於此,不鏽鋼等的耐力於500℃下亦維持室溫的70%左右。從而,高溫時的基板108的弾性應力界限及熱膨張由基材102支配。亦即,藉由組合Al層104和基材102而構成基板108,即使經歷500℃以上的高熱,亦能夠確保基板108的充分的剛性。又,當包含500℃以上的高溫下的製造製程時,亦能夠確保基板的充分的剛性,因此能夠去除對製造時的操作性等的限制。
Al層的厚度並無特別限定。 在此,若Al層104過薄,則無法得到充分的應力緩和效果,並且還具有絕緣層106直接與基材102接觸之可能性。相反地,若過厚,則具有受到高溫的熱過程時殘留翹曲變大,而妨礙之後的製造製程之可能性,且於材料成本方面亦不利。 從以上方面考慮,Al層的厚度較佳為5~150μm,更佳為10~100μm,尤其20~50μm為較佳。
於Al層104上(與基材102相反一側的面)形成絕緣層106。絕緣層106係對Al層104的表面進行陽極氧化而成之Al的陽極氧化膜。 絕緣層106能夠利用對Al進行陽極氧化而成之各種膜,但基於酸性電解液的多孔型陽極氧化膜為較佳。該陽極氧化膜係具有數10nm的細孔之氧化氧化鋁覆膜,且被膜楊氏係數較低,藉此成為耐彎曲性及因高溫時的熱膨張差而產生之裂紋耐性較高之物體。
絕緣層106的厚度係2μm以上為較佳,5μm以上為更佳。當絕緣層106的厚度過厚時,撓性降低,以及花费絕緣層106的形成中所需要之成本、時間,因此並不較佳。現實中,絕緣層106的厚度最大為50μm以下,較佳為30μm以下。因此,絕緣層106的較佳厚度係2~50μm。
另外,基板108中,將基材102、Al層104及絕緣層106均設為具有撓性者,藉此作為基板108整體,而具有撓性。藉此,例如,能夠藉由輥對輥方式,於基板108的絕緣層106側形成下部電極112、光電轉換層114、上部電極118等。 另外,關於模組主體92,可以於一次開捲至捲取期間,藉由連續對複數個層進行制膜而製作太陽能電池結構,亦可以藉由進行複數次開捲、製膜、捲取的製程而形成太陽能電池構造。
係將包括光電轉換層114、緩衝層116及上部電極118之太陽能電池單元(薄膜太陽能電池)120串聯接合複數個而成之太陽能電池模組(模組型太陽能電池)。 又,於配列方向両端部的下部電極112上形成第1導電構件124及第2導電構件126。
在此,圖示例中,作為較佳態樣,於絕緣層106(基板108)與下部電極112之間具有鹼供給層130。 已知若鹼金屬(尤其Na)擴散到包括CIGS等之光電轉換層114,則光電轉換效率變高。鹼供給層130為用於對光電轉換層114供給鹼金屬之層,且為包含鹼金屬之化合物的層。藉由具有該種鹼供給層130,於光電轉換層114的成膜時,通過下部電極112而鹼金屬擴散到光電轉換層114,從而能夠提高光電轉換層114轉換效率。
鹼供給層130並無限定,能夠利用各種以Na2 O、Na2 S、Na2 Se、NaCl、NaF、鉬酸鈉鹽等包含鹼金屬之化合物(包含鹼金屬化合物之組成物)為主成分者。尤其,以SiO2 (氮化矽)為主成分而包含Na2 O(氧化鈉)之化合物為較佳。
鹼供給層130的成膜方法並無特別限定,能夠利用各種公知的方法。作為一例,可例示濺射及CVD等氣相成膜法、溶膠-凝膠法等液體成膜法。
太陽能電池模組90中,下部電極112與相鄰的下部電極112隔開規定間隙113而排列,且形成在鹼供給層130上。又,填埋各下部電極112的間隙113的同時光電轉換層114形成在下部電極112上。於該光電轉換層114的表面形成有緩衝層116。 光電轉換層114與緩衝層116於下部電極112上隔開規定的間隙117而排列。另外,下部電極112的間隙113和與光電轉換層114(緩衝層116)的間隙117形成於在太陽能電池單元120的排列方向上不同的位置。
進而,以填埋光電轉換層114(緩衝層116)的間隙117的方式於緩衝層116的表面形成有上部電極118。 上部電極118、緩衝層116及光電轉換層114隔開規定間隙119而排列。又,該間隙119設施於與下部電極112的間隙和與光電轉換層114(緩衝層116)的間隙不同的位置。 太陽能電池模組90中,各太陽能電池單元120藉由下部電極112和上部電極118而沿基板108的長邊方向(箭頭L方向)串聯電連接。
下部電極112例如由Mo電極構成。光電轉換層114由具有光電轉換功能之化合物半導體、例如由CIGS層構成。進而,緩衝層116例如由CdS構成,上部電極118例如由ZnO構成。 另外,太陽能電池單元120以沿與基板108的長邊方向L正交之寬度方向較長地延伸的方式形成。因此下部電極112等亦沿基板108的寬度方向較長地延伸。
如圖4所示,於右端的下部電極112上連接有第1導電構件124。該第1導電構件124係用於將來自後述之負極的輸出提取到外部者。 第1導電構件124例如係細長的帶狀構件,沿基板108的寬度方向以大致直線狀延伸,並連接在右端的下部電極112上。又,如圖1所示,第1導電構件124例如係銅帶124a被銦銅合金的被覆件124b覆蓋者。該第1導電構件124例如藉由超音波焊料而與下部電極112連接。
另一方面,於左端的下部電極112上形成第2導電構件126。 第2導電構件126係用於將來自後述之正極的輸出提取到外部者,且與第1導電構件124相同係細長的帶狀構件,且沿基板108的寬度方向以大致直線狀延伸,並與左端的下部電極112連接。 第2導電構件126的結構與第1導電構件124相同,例如,係銅帶126a被銦銅合金被覆件126b覆蓋者。
太陽能電池模組90中,若從上部電極118側向太陽能電池單元120入射光,則該光透過上部電極118及緩衝層116,且於光電轉換層114產生電動勢,例如產生從上部電極118流向下部電極112之電流。另外,圖1所示之箭頭係表示電流的方向者,且電子的移動方向與電流的方向相反。因此,於模組主體92,圖1中的左端的下部電極112成為正極(Positive pole),且右端的下部電極112成為負極(Negative pole)。
太陽能電池模組90中,能夠將所產生之功率從第1導電構件124和第2導電構件126提取到太陽能電池模組90的外部取出。 另外,第1導電構件124與第2導電構件126的極性可以相反,且係依太陽能電池單元120的結構、太陽能電池模組90的結構等而適當變更者。 又,圖示例中,藉由下部電極112和上部電極118而以沿基板108的長邊方向L串聯連接之方式形成各太陽能電池單元120,但並不限定於此。例如,關於各太陽能電池單元120,可以藉由下部電極112和上部電極118而以沿寬度方向串聯連接之方式形成各太陽能電池單元120。
太陽能電池單元120中,下部電極112及上部電極118均為用於提取於光電轉換層114中產生之電流者。下部電極112及上部電極118均包括導電性材料。光入射側的上部電極118需要具有透光性。
下部電極(背面電極)112例如由Mo、Cr或W及將它們組合而構成者。該下部電極112可以係單層結構,亦可以係兩層結構等積層結構。下部電極112由Mo構成為較佳。 下部電極112的厚度係100nm以上為較佳,0.45~1.0μm為更佳。 又,下部電極112的形成方法並無特別限制,能夠藉由電子束沉積法、濺射法等氣相成膜法而形成。
上部電極(透明電極)118例如由添加有Al、B、Ga、Sb等之ZnO、ITO(銦錫氧化膜)、SnO2 及將它們組合而構成。該上部電極118可以係單層結構,亦可以係兩層結構等積層結構。又,上部電極118的厚度並無特別限制,0.3~1μm為較佳。 又,上部電極118的形成方法並無特別限定,能夠藉由電子束沉積法、濺射法等氣相成膜法或塗佈法而形成。
緩衝層116為了保護上部電極118的形成時的光電轉換層114,且為了使入射到上部電極118之光透過到光電轉換層114而形成。 該緩衝層116例如由CdS、ZnS、ZnO、ZnMgO或ZnS(O、OH)及將該些組合而成者構成。 緩衝層116的厚度係0.03~0.1μm為較佳。又,該緩衝層116例如藉由CBD(Chemical Bath Deposition(化學氣相沉積法))法而形成。
光電轉換層(光吸收層)114係吸收通過上部電極118及緩衝層116而到達之光而產生電流之層,並具有光電轉換功能。本發明中,光電轉換層114係包括Ib族元素、IIIb族元素及VIb族元素之至少一種化合物半導體。
其中,尤其光吸收率較高,且可得到較高的光電轉換效率,因此光電轉換層114係包含選自包括Cu及Ag之組群中之至少一種Ib族元素、選自包括Al、Ga及In之組群中之至少一種IIIb族元素及選自包括S、Se及Te之組群中之至少一種VIb族元素之至少一種化合物半導體為較佳。 作為該化合物半導體,可列舉CuAlS2 、CuGaS2 、CuInS2 、CuAlSe2 、CuGaSe2 、CuInSe2 (CIS)、AgAlS2 、AgGaS2 、AgInS2 、AgAlSe2 、AgGaSe2 、AgInSe2 、AgAlTe2 、AgGaTe2 、AgInTe2 、Cu(In1-x Gax )Se2 (CIGS)、Cu(In1-x Alx )Se2 、Cu(In1-x Gax )(S、Se)2 、Ag(In1-x Gax )Se2 及Ag(In1-x Gax )(S、Se)2 等。
光電轉換層114包含CuInSe2 (CIS)和/或將Ga固溶於該化合物半導體而成之Cu(In、Ga)Se2 (CIGS)為特佳。CIS及CIGS係具有黃銅礦結晶結構之半導體,且光吸收率較高,並匯報有較高的光電轉換效率。又,基於光照射等的效率的劣化較少,且耐久性優異。
光電轉換層114中含有用於得到所希望的半導體導電型之雜質。藉由來自相鄰之層的拡散和/或積極殘渣,能夠於光電轉換層114中含有雜質。光電轉換層114中,I-III-VI族半導體的構成元素和/或雜質中可以具有濃度分佈,且可以包含n型、p型及i型等半導體性不同之複數個層區域。 例如,CIGS系中,若光電轉換層114中的Ga量具有厚度方向上的分佈,則能夠控制帶隙寬度/載子的移動率等,並能夠將光電轉換效率設計為較高。
光電轉換層114可以包含除I-III-VI族半導體以外的一種或兩種以上的半導體。作為除I-III-VI族半導體以外的半導體,可例示包括Si等IVb族元素之半導體(IV族半導體)、包括GaAs等IIIb族元素及Vb族元素之半導體(III-V族半導體)及包括CdTe等IIb族元素及VIb族元素之半導體(II-VI族半導體)等。另外,特性只要無限制,則可以於光電轉換層114中包含用於設為所希望的導電型之除雜質以外的任意成分。 又,光電轉換層114中的I-III-VI族半導體的含量並無特別限定。光電轉換層114中的I-III-VI族半導體的含量係75質量%以上為較佳,95質量%以上為更佳,99質量%以上為特佳。
光電轉換層114藉由公知的方法形成即可。例如,當作為光電轉換層114而利用CIGS層時,其形成藉由多源同時沉積法、硒化法、濺射法、混合濺射法及機械化學加工法等公知的方法進行即可。
圖4所示之太陽能電池模組90係於該種模組主體92的太陽能電池單元120側設置貼合層94,並將本發明的阻膜10貼合於貼合層94,藉此用阻膜10密封模組主體92(太陽能電池單元)者。 貼合層94使用光學透明黏結劑(OCA(Optical Clear Adhesive))、光學透明兩面膠帶、紫外線硬化型樹脂、環氧類熱硬化樹脂、矽酮類黏結樹脂等用於將板狀物貼合於光學裝置及光學元件之公知者即可。
如前述,本發明的阻膜10具有較硬,且與無機層16的黏合性較高之保護有機層18。 從而,即使進行加熱等的同時使用夾持力較強的夾持輥等並藉由RtoR而將阻膜10貼合於模組主體92,亦能夠防止阻膜10的無機層16被損傷。 從而,阻膜10能夠較佳地防止水分等進入太陽能電池單元120。亦即,本發明的太陽能電池模組90係防止了因水分等引起的太陽能電池單元120的劣化,經長期發揮規定的發電力,且耐久性優異之太陽能電池模組。
另外,除此以外,本發明的太陽能電池還能夠較佳地利用於使用有機薄膜太陽能電池單元之太陽能電池模組。 有機薄膜太陽能電池單元使用公知者即可。
以上,對本發明的阻氣膜、太陽能電池及阻氣膜的製造方法進行了詳細說明,但本發明並不限定於上述實施例,於不脫離本發明的宗旨之範圍,當然可以進行各種改良或變更。 [實施例]
以下,列舉本發明的具體實施例來對本發明進行進一步詳細的說明。 [實施例1] <支撐體> 作為支撐體12,使用了寬度1000mm、厚度100μm、長度100m的PET薄膜(TOYOBO CO., LTD.製COSMOSHINE A4300)。
<基底有機層14的形成> 準備TMPTA(DAICEL-ALLNEX LTD.製)及光聚合起始劑(Lamberti公司製、ESACURE KTO46),以質量比率成為95:5之方式進行稱量,並將該些以固體成分濃度成為15質量%之方式溶解於甲基乙基酮(MEK)而製備了用於形成基底有機層14之聚合性組成物。 對如圖2所示那樣的基於RtoR的有機成膜裝置20的塗佈部26的規定位置填充了用於形成基底有機層14之聚合性組成物。又,將支撐體12捲繞成輥狀而成之材料輥42裝填到旋轉軸32而將支撐體12(被成膜材料Za)插通到規定的傳送路徑。進而,將捲繞PE製保護膜Ga而成之供給輥48裝填到規定位置而於傳送輥對38中積層於基底有機層14。
有機成膜裝置20中,沿長邊方向傳送支撐體12的同時藉由塗佈部26塗佈聚合性組成物,且於乾燥部28乾燥了聚合性組成物。塗佈部26中使用了模塗佈機。將乾燥部28中的加熱溫度設為50℃,且將通過時間設為3分鐘。 然後,於光照射部30照射紫外線(累積照射量約600mJ/cm2 )而使聚合性組成物硬化來形成了基底有機層14。傳送輥對38中,於基底有機層14的表面積層保護膜Ga之後,捲取而製成捲繞於表面形成有基底有機層14之支撐體12(被成膜材料Zb)而成之材料輥46。基底有機層14的厚度為1μm。
<無機層16的形成> 將捲繞形成有基底有機層14之支撐體12(被成膜材料Zb)而成之材料輥46裝填到藉由圖3所示之CCP-CVD(容量結合型電漿CVD)而進行成膜之無機成膜裝置24的供給室50的旋轉軸56,並將被成膜材料Zb插通到規定的傳送路徑。又,將捲繞PE製保護膜Gb而成之供給輥73裝填到規定位置,且於傳送輥72中積層於無機層16。 該CVD成膜裝置中,向長邊方向傳送形成有基底有機層14之支撐體12的同時於成膜室52中由傳送輥68剝離保護膜Ga之後,於基底有機層14上形成了氮化矽膜來作為無機層16。接著,於傳送輥72中,於無機層16的表面積層保護膜Gb之後,於捲取室54中用捲取軸58捲取而製成捲繞形成有基底有機層14和無機層16之支撐體12而成之材料輥42。 形成無機層16之原料氣體使用了矽烷氣體(流量160sccm)、氨氣(流量370sccm)、氫氣(流量590sccm)及氮氣(流量240sccm)。電源使用頻率13.56MHz的高頻電源,且將電漿激發功率設為800W。將成膜壓力設為40Pa。無機層16的膜厚為30nm。
<保護有機層18的形成> 作為接枝共聚物,準備了Taisei Fine Chemical Co., Ltd.製ACRIT 8BR-930(重量平均分子量16000的UV硬化型胺甲基乙酯丙烯酸聚合物)。 作為(甲基)丙烯酸酯聚合物,準備了MITSUBISHI RAYON CO., LTD.製DIANAL BR83(重量平均分子量40000的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。 作為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體,準備了Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製A-DPH(二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA))。 作為具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑,準備了Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.製KBM5103。 進而,作為光聚合起始劑,準備了Lamberti公司製ESACURE KTO46。 將該些材料以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為35:22:30:10:3之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。
對如圖2所示那樣的基於RtoR的有機成膜裝置20的塗佈部26的規定位置填充了用於形成保護有機層18之聚合性組成物。又,將捲繞形成有基底有機層14和無機層16之支撐體12(被成膜材料Zc)而成之材料輥42裝填到旋轉軸32而將被成膜材料Zc插通到規定傳送路徑。
有機成膜裝置20中,沿長邊方向傳送被成膜材料Zc的同時於傳送輥對36剝離保護膜Gb之後,藉由塗佈部26將聚合性組成物塗佈於無機層16上,且於乾燥部28乾燥了聚合性組成物。塗佈部26使用了模塗佈機。將乾燥部28中的加熱溫度設為130℃,且將通過時間設為3分鐘。藉由非接觸雷射溫度計(KEYENCE CORPORATION.製、FTH50)進行測定之結果,支撐體12的表面溫度為128℃。 然後,從背面加熱到80℃,並且於光照射部30照射紫外線(累積照射量約600mJ/cm2 )而使聚合性組成物硬化來形成保護有機層18,從而製作了阻膜10。保護有機層18的厚度為10μm。
[實施例2] 作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,準備了Sartomer公司製CN790。 對實施例1的用於形成保護有機層18之聚合性組成物進一步添加該胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,且以胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物:接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為4:33:20:30:10:3之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例3] 用於形成保護有機層18之聚合性組成物中,以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為45:32:10:10:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例4] 用於形成保護有機層18之聚合性組成物中,以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為25:12:50:10:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例5] 保護有機層18的形成中,調節塗佈部26中的用於形成保護有機層18之聚合性組成物的塗佈量,並將保護有機層18的膜厚設為3μm,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了阻膜10。 [實施例6] 保護有機層18的形成中,調節塗佈部26中的用於形成保護有機層18之聚合性組成物的塗佈量,並將保護有機層18的膜厚設為30μm,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了阻膜10。
[實施例7] 作為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體,準備了下述化合物EA。 化合物EA [化學式4]對實施例1的用於形成保護有機層18之聚合性組成物進一步添加該(甲基)丙烯酸酯單體,且以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體(DPHA):丙烯酸酯單體(化合物EA):矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為35:22:20:10:10:3之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例8] 作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,準備了Sartomer公司製CN790。 又,作為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體,準備了前述化合物EA。 對實施例1的用於形成保護有機層18之聚合性組成物進一步添加該胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物及(甲基)丙烯酸酯單體,且以胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物:接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體(DPHA):丙烯酸酯單體(化合物EA):矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為4:33:20:20:10:10:3之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例9] 作為增滑劑,準備了Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.製MX-80H3wT(平均粒徑0.8μm的丙烯酸聚合物粒子)。 對實施例1的用於形成保護有機層18之聚合性組成物進一步添加該增滑劑,且以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑:增滑劑的質量比計成為34:22:30:10:3:1之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例10] 作為胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物,準備了Sartomer公司製CN790。 又,作為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體,準備了前述化合物EA。 進而,作為增滑劑,準備了Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.製MX-80H3wT(平均粒徑0.8μm的丙烯酸聚合物粒子)。 對實施例1的用於形成保護有機層18之聚合性組成物進一步添加該胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物、(甲基)丙烯酸酯單體(化合物EA)及增滑劑,且以胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物:接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體(DPHA):丙烯酸酯單體(EA):矽烷偶合劑:光聚合起始劑:增滑劑的質量比計成為4:32:20:20:10:10:3:1之方式進行稱量,並將該些溶解於甲基乙基酮而製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例11] 保護有機層18的形成中,將用於形成保護有機層18之聚合性組成物的乾燥溫度設為100℃,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。以與實施例1相同的方式進行測定之結果,支撐體12的溫度為99℃。 [實施例12] 於保護有機層18的形成中,將用於形成保護有機層18之聚合性組成物的乾燥溫度設為150℃,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。以與實施例1相同的方式進行測定之結果,支撐體12的溫度為148℃。
[實施例13] 作為(甲基)丙烯酸酯聚合物,準備了MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 製DIANAL BR113(重量平均分子量30000的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。 作為(甲基)丙烯酸酯聚合物,替代DIANAL BR83而使用了該DIANAL BR113,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[實施例14] <支撐體的製作> 作為觸媒將對銻化合物進行縮聚而成之固有黏度為0.66的PET乾燥成含水率為50ppm以下,並使其於加熱器溫度為280~300℃設定溫度的擠出機內溶解。將所溶解之PET樹脂吐出到藉由沖模部被靜電施加之冷硬軋輥上而得到了非結晶基底。將所得到之非結晶基底沿基底行進方向延伸3.1倍。 然後,對延伸而得到的薄膜的一個面塗佈(在線塗佈)下述易黏結層用塗佈液A,且對與其相反一側的面塗佈(在線塗佈)下述易黏結層用塗佈液B,並對塗佈液進行乾燥之後,沿寬度方向延伸3.8倍而得到了實施了在線塗佈之帶易黏結層的PET製支撐體12。該支撐體的厚度為100μm。 另外,以乾燥、延伸後的厚度成為75nm之方式一起塗佈了易黏結層用塗佈液A及易黏結層用塗佈液B。
<<易黏結層用塗佈液A>> 製備了含有下述成分之組成物。 ・自交聯性胺甲基乙酯(DKS Co. Ltd.製、ELASTRON H-3-DF) 164.9質量份 ・觸媒(DKS Co. Ltd.製、ELASTRON CAT-21) 3.3質量份 ・嵌段多異氰酸酯(Asahi Kasei Chemicals Corporation製、DURANATE WM44-L70G) 7.7質量份 ・陰離子界面活性劑(NOF CORPORATION製、RAPISOL A-90) 0.4質量份 ・含水非晶質二氧化矽(Tosoh Silica Corporation.製、NIPGEL AZ-204) 0.1質量份 ・膠體二氧化矽(Fuso Chemical Co., Ltd.製、PL-3-D) 7.4質量份 ・巴西棕櫚蠟分散物(CHUKYO YUSHI CO.,LTD.製、SELOSOL 524DK) 4.9質量份 將含有上述成分之組成物的pH調節為5.1之後,以整體成為1000質量份之方式對量進行調節並添加蒸餾水而製備了易黏結層用塗佈液A。
<<易黏結層用塗佈液B>> 製備了含有下述成分之組成物。 ・自交聯性胺甲基乙酯(DKS Co. Ltd.製、ELASTRON H-3-DF) 164.9質量份 ・觸媒(DKS Co. Ltd.製、ELASTRON CAT-21) 3.3質量份 ・嵌段多異氰酸酯(Asahi Kasei Chemicals Corporation製、DURANATE WM44-L70G) 7.7質量份 ・陰離子界面活性劑(NOF CORPORATION製、RAPISOL A-90) 0.4質量份 ・膠體二氧化矽(Fuso Chemical Co., Ltd.製、PL-3-D) 7.4質量份 ・巴西棕櫚蠟分散物(CHUKYO YUSHI CO.,LTD.製、SELOSOL 524DK) 4.9質量份 將含有上述成分之組成物的pH調節到5.1之後,以整體成為1000質量份之方式對量進行調節並添加蒸餾水而製備了易黏結層用塗佈液B。
<黏合層的形成> 對所製作之帶易黏結層的PET製支撐體12的藉由易黏結層用塗佈液A而形成有易黏結層之面,藉由棒塗佈機並以厚度10cc/m2 塗佈以下所示之黏合層的塗佈液,並於150℃下乾燥2分鐘而形成了乾膜1.5μm的黏合層。
<<黏合層的塗佈液>> 作為交聯劑混合15.07質量%的水溶性噁唑啉類交聯劑(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.製、EPOCROS WS-700), 作為黏合劑混合59.27質量%的聚烯烴樹脂(Unitika Ltd.製、ARROWBASESE-1013N)及24.79質量%的聚胺甲基乙酯樹脂(Mitsui Chemicals, Inc.製、TAKELAC S-5100), 作為界面活性劑混合0.09質量%的氟類界面活性劑(FUJIFILM Finechemicals Co., Ltd.製、雙(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基)磺基琥珀酸鈉鹽、固體成分2質量%)及0.18質量%的非離子類界面活性劑(Sanyo Chemical Industries, Ltd.製、NAROACTY CL95、固體成分1質量%)以及 作為消光劑混合0.6質量%的二氧化矽粒子(Tosoh Silica Corporation.製、AZ-204、初級粒子1.5~1.9μm)。 對混合物添加蒸餾水,並將固體成分濃度調節為10質量%而製備了黏合層的塗佈液。
<阻氣膜的製作> 於形成有黏合層之支撐體12的與黏合層相反一側的面(藉由易黏結層用塗佈液B而形成之易黏結層上),以與實施例1相同的方式形成基底有機層14、無機層16及保護有機層18而製作了阻氣膜。
[比較例1] 於用於形成保護有機層18之聚合性組成物的製備中,不使用(甲基)丙烯酸酯聚合物(DIANAL BR83),且以接枝共聚物:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為46:41:10:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[比較例2] 用於形成保護有機層18之聚合性組成物的製備中,不使用3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體(DPHA),且以接枝共聚物:PMMA:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為50:37:10:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[比較例3] 用於形成保護有機層18之聚合性組成物的製備中,不使用接枝共聚物(ACRIT 8BR-930),且以PMMA:丙烯酸酯單體:矽烷偶合劑:光聚合起始劑的質量比計成為37:50:10:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[比較例4] 用於形成保護有機層18之聚合性組成物的製備中,不使用矽烷偶合劑(KBM5103),且以接枝共聚物:PMMA:丙烯酸酯單體:光聚合起始劑的質量比計成為40:22:35:3之方式進行稱量,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了固體成分濃度30%的用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[比較例5] 作為(甲基)丙烯酸酯單體,準備了Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製A-200(聚乙二醇#200二丙烯酸酯)。 替代作為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的A-DPH(DPHA)而使用了該A-200,除此以外,以與實施例1相同的方式製備了用於形成保護有機層18之聚合性組成物。 使用該聚合性組成物而形成了保護有機層18,除此以外,以與實施例1相同的方式製作了阻膜10。
[評價] 關於如此製作之阻膜10,對保護有機層18的鉛筆硬度、無機層16與保護有機層18的黏合性、耐久性及拉伸強度進行了評價。
<鉛筆硬度> 依照JIS K 5600-5-4,測定了保護有機層18的鉛筆硬度。
<無機層16與保護有機層18的黏合性> 藉由依照JIS K5400之橫切剝離試驗進行了評價。 於各阻氣膜的保護有機層18的形成面,使用切割刀以1mm的間隔切取相對於膜面呈90°的切口而製作了100個1mm間隔的網格。將於其上貼附有2cm寬的瑪拉膠帶(Nitto Denko Corporation製、聚酯膠帶、No.31B)之膠帶剝下。以殘留有保護有機層18之格數進行了評價。 另外,關於橫切剝離試驗,進行了初期試驗和於溫度85℃、相對濕度85%RH的環境下放置100小時之後的試驗這兩種試驗。
<耐久性> 測定初期的水蒸氣透過率、藍寶石針的摩擦試驗後的水蒸氣透過率及進行了落球試驗之後的水蒸氣透過率而對阻膜10的耐久性進行了評價。 關於水蒸氣透過率[g/(m2 ・day)],藉由鈣腐蝕法(日本特開2005-283561號公報中所記載之方法),並於溫度40℃、相對濕度90%RH的條件下進行了測定。 另外,藍寶石針摩擦試驗使用0.1mm的藍寶石針,並依照JIS K5600-5-5而進行。又,藍寶石針摩擦試驗針對增加5g、增加10g及增加20g這3種情況而進行。 落球試驗藉由如下而進行,亦即將阻膜10置於丁腈膠(NBR)製膠版,且於其上,使直徑為1.5英呎(38.1mm)的球從50cm的高度落下,用包括與球衝撞之位置之樣品測定水蒸氣透過率。
<拉伸強度> 將阻膜10剪切成長度150mm、寬度20mm的長條狀,並使用坦錫倫萬能試驗機RTF1210而測定了於基底有機層14觀察到裂紋之延伸率[%]。 將結果示於下述表。
[表1] 僅實施例13的PMMA的分子量為30000,其他所有的PMMA的分子量為40000 僅實施例16中,於支撐體的兩面具有易黏結層,於支撐體的背面具有黏合層 DPHA為6官能,EA為4官能,A-200為2官能的(甲基)丙烯酸酯單體
如上述表所示,保護有機層18含有接枝共聚物的聚合物、3官能以上的丙烯酸酯單體的聚合物、接枝共聚物與3官能以上的丙烯酸酯單體的聚合物的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物及矽烷偶合劑之本發明的阻氣膜10中,保護有機層18均較硬,並且與無機層16的黏合性良好,從而耐久性亦優異。 又,於支撐體12的背面具有黏合層之實施例14與其他例相比,具有黏合層者的拉伸強度稍微較低,除此以外的評價則與其他例等同。亦即,本發明的阻氣膜即使於支撐體12的背面具有功能層,亦不會產生任何問題。 相對於此,保護有機層18不具有(甲基)丙烯酸酯聚合物之比較例1中,因基於形成保護有機層18時的體積收縮的內部應力,保護有機層18與無機層16的黏合性非常差,且耐久性亦較低。保護有機層不具有3官能以上的丙烯酸酯單體之比較例2中,保護有機層18的交聯不夠充分,且鉛筆硬度較低,從而耐久性亦較低。保護有機層18不具有接枝共聚物之比較例3中,保護有機層18與無機層16的黏合性亦非常差,且耐久性亦較低。保護有機層18不具有矽烷偶合劑之比較例4中,保護有機層18與無機層16的黏合性亦非常差,且耐久性亦較低。進而,(甲基)丙烯酸酯單體係2官能之比較例5中,保護有機層18的交聯不夠充分,且鉛筆硬度較低,從而耐久性亦較低。 從以上結果,明確可知本發明的效果。 [產業上之可利用性]
還能夠較佳地利用於太陽能電池等。
10‧‧‧(氣體)阻膜
12‧‧‧支撐體
14‧‧‧基底有機層
16‧‧‧無機層
18‧‧‧保護有機層
20‧‧‧有機成膜裝置
24‧‧‧無機成膜裝置
26‧‧‧塗佈部
28、28a、28b‧‧‧乾燥部
30‧‧‧光照射部
32、56‧‧‧旋轉軸
34、58‧‧‧捲取軸
36、38‧‧‧傳送輥對
42、46‧‧‧材料輥
48、70‧‧‧供給輥
49、70‧‧‧回收輥
50‧‧‧供給室
52‧‧‧成膜室
54‧‧‧捲取室
60、68、72、80‧‧‧傳送輥
61、74、82‧‧‧真空排氣機構
62‧‧‧滾筒
64‧‧‧成膜機構
73‧‧‧供給輥
76、78‧‧‧隔壁
76a、78a‧‧‧開口
90‧‧‧太陽能電池模組
92‧‧‧模組主體
94‧‧‧貼合層
102‧‧‧(金屬)基材
104‧‧‧Al層
106‧‧‧絕緣層
108‧‧‧(絕緣性金屬)基板
112‧‧‧下部電極
113、117、119‧‧‧間隙
114‧‧‧光電轉換層
116‧‧‧緩衝層
118‧‧‧上部電極
120‧‧‧太陽能電池單元
124‧‧‧第1導電構件
124a、126a‧‧‧銅帶
124b、126b‧‧‧被覆件
126‧‧‧第2導電構件
130‧‧‧鹼供給層
L‧‧‧基板的長邊方向
Za、Zb、Zc‧‧‧被成膜材料
Ga、Gb‧‧‧保護膜

Claims (16)

  1. 一種阻氣膜,其特徵為, 於支撐體的一個面具有至少一層無機層和形成於在前述無機層中最遠離前述支撐體之前述無機層的表面之保護有機層, 前述保護有機層中具有以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯寡聚物者中的至少一種之接枝共聚物的聚合物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、前述接枝共聚物及前述3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體的聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之阻氣膜,其中 前述接枝共聚物的重量平均分子量係10000以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 前述保護有機層還具有胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之阻氣膜,其中 前述胺甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚物的聚合物的折射率係1.52以下。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 前述接枝共聚物的聚合物及前述(甲基)丙烯酸酯聚合物的硬化物的折射率係1.52以下。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 前述保護有機層的鉛筆硬度係H以上。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 前述保護有機層的厚度係3~30μm。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 霧度係1.5%以下,且總光線透過率係88%以上。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 熱收縮率係2%以下。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 於前述支撐體的一個表面具有基底有機層,於前述基底有機層的表面具有前述無機層,且於前述無機層的表面具有前述保護有機層。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之阻氣膜,其中 於前述支撐體的與具有前述無機層及前述保護有機層的面相反一側的面具有含有黏合劑及滑動粒子之黏合層。
  12. 一種太陽能電池,其具有光電轉換層和申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之阻氣膜。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能電池,其中 前述光電轉換層由化合物半導體形成,該化合物半導體包含Cu及Ag中的至少一種元素、選自包括Al、Ga及In之組群中之至少一種元素以及選自包括S、Se及Te之組群中之至少一種元素。
  14. 一種阻氣膜的製造方法,其具有於支撐體的一個面形成至少一層無機層之製程和形成至少一層有機層之製程,該形成至少一層有機層之製程包括形成於在前述無機層中最遠離前述支撐體之前述無機層的表面之保護有機層的形成, 前述形成有機層之製程具有將聚合性組成物塗佈於前述有機層的形成面之塗佈製程、對塗佈在前述有機層的形成面之聚合性組成物進行乾燥之乾燥製程及將前述已乾燥之聚合性組成物硬化之硬化製程,並且於至少一層前述有機層的形成中,將前述乾燥製程中的乾燥溫度設為100℃以上, 進而,前述保護有機層的形成中的塗佈製程係將包含以丙烯酸聚合物作為主鏈,且作為側鏈而具有末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯聚合物及末端為丙烯醯基的胺甲酸乙酯寡聚物者中的至少一種之接枝共聚物、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)丙烯酸酯聚合物及具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑之聚合性組成物塗佈於最遠離前述支撐體之前述無機層的表面者。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之阻氣膜的製造方法,進行如下製程: 前述有機層的形成製程,於前述支撐體的一個表面形成成為前述無機層的基底之基底有機層; 前述無機層的形成製程,於前述基底有機層的表面形成前述無機層;及 前述有機層的形成製程,於形成在前述基底有機層的表面之無機層的表面形成前述保護有機層。
  16. 如申請專利範圍第14項或第15項所述之阻氣膜的製造方法,進行如下製程,亦即於前述支撐體的與形成前述無機層及前述有機層之面相反一側的面形成含有黏合劑及滑動粒子之黏合層之製程。
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