TWI535045B - 太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組 - Google Patents

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Description

太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組
本發明係關於一種配置於太陽電池模組之背面側之太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組，特定而言，關於一種具有長期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。
太陽電池模組係配置於室外，因此為了保護太陽電池元件、電極、及配線等，於表面側配置有透明玻璃板，於背面側配置有樹脂膜之積層片作為太陽電池用背面保護片。太陽電池元件係以由乙烯乙酸乙烯酯共聚合體(EVA，Ethylene Vinyl Acetate)樹脂等填充材密封，且藉由上述表面側之透明玻璃板與背面側之積層片挾入之方式配置。太陽電池用背面保護片係藉由加熱壓製而接著於EVA樹脂之外表面。
通常，太陽電池用背面保護片中，於與EVA接著之側之面上設有接著性之樹脂膜(接著性層)，於露出於外部空氣之側之面上設有耐候性膜(耐候性層)。進而，為了防止來自外部空氣之蒸氣、水分等到達太陽電池元件，於接著性層與耐候性層之間配置有耐透濕性膜(耐透濕性層)。例如，於日本專利特開2006-179557號公報(以下，稱為專利文獻1)中，提出有包括聚對苯二甲酸伸乙酯(PET，Polyethylene Terephthalate)膜作為耐透濕性層之太陽電池用背面保護片。
專利文獻1中記載之太陽電池用背面保護片存在如下問題：作為耐透濕性層之PET於外部空氣中使用時，因紫外線、大氣中之水分會引起水解，從而於長期使用時，與接著性層、耐候性層之接著性會下降。
本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種可提高構成太陽電池用背面保護片之層間之長期性之接著性的太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組。
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之太陽電池用背面保護片，其包括依序積層之第1樹脂層、第2樹脂層、及第3樹脂層，且第2樹脂層包含未延伸聚丙烯。
於本發明之太陽電池用背面保護片中，將不會發生水解之未延伸聚丙烯使用於第2樹脂層，藉此可使第1樹脂層與第2樹脂層之間、及第2樹脂層與第3樹脂層之間，長期維持較高之接著性。
較佳為，於本發明之太陽電池用背面保護片中，第2樹脂層包含：第1膜，其由呈白色之未延伸聚丙烯膜、或呈無色透明之未延伸聚丙烯膜所構成；及第2膜，其積層於第1膜之兩面，且由呈無色透明之未延伸聚丙烯膜所構成。
藉由如上所述般構成第2樹脂層，可使第2樹脂層介於第1樹脂層與第3樹脂層之間而積層，以使製造未延伸聚丙烯膜時產生之表面之褶皺等不明顯。
又，較佳為，於本發明之太陽電池用背面保護片中，第2樹脂層含有氧化鈦。
藉由如上所述般構成第2樹脂層，可使第2樹脂層具有吸收或反射紫外線之功能。
進而較佳為，於本發明之太陽電池用背面保護片中，第1樹脂層包含線性低密度聚乙烯，第3樹脂層包含選自由聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、及乙烯四氟乙烯所構成之群中之至少1種。
藉由如上所述般構成第1樹脂層與第3樹脂層，可於第1樹脂層與第2樹脂層之間、及於第2樹脂層與第3樹脂層之間，長期維持較高之接著性。
再者，較佳為，於本發明之太陽電池用背面保護片中，第1樹脂層與第2樹脂層、及/或第2樹脂層與第3樹脂層係介隔胺基甲酸乙酯系接著劑層而固接。
本發明之太陽電池模組包括：填充材，其係為了密封太陽電池元件而配置；及具有上述特徵之太陽電池用背面保護片，其以第1樹脂層配置於該太陽電池模組之背面側之充電材之外表面上之方式固接。
根據本發明，藉由將不會發生水解之未延伸聚丙烯使用於第2樹脂層，可使第1樹脂層與第2樹脂層之間、及於第2樹脂層與第3樹脂層之間，長期維持較高之接著性，因此可提高太陽電池用背面保護片及具備其之太陽電池模組之長期性之耐候性。
如圖1所示，於太陽電池模組100中，排列有多個太陽電池元件1。該等太陽電池元件1係經由電極2且藉由連接配線3而彼此電性連接，太陽電池模組100整體係藉由導線4而於背面側露出端子5，端子5收納於端子箱6內。由乙烯乙酸乙烯酯共聚合體(EVA)樹脂等所構成之填充材7係為了密封多個太陽電池元件1而配置。在位於太陽電池模組100之受光面側之填充材7之外表面，固接有透明玻璃層8。在位於太陽電池模組之設置面側之填充材7之外表面，固接有本發明之太陽電池用背面保護片10。再者，於太陽電池模組100之側面，介隔密封材而安裝有鋁製框構件9。
如圖2所示，太陽電池用背面保護片10係由如下之積層體構成：自配置於距太陽電池模組100(圖1)相對較近之側(內側)之外層起，按照第1樹脂層11、第2樹脂層12、第3樹脂層13之順序積層。於第1樹脂層11與第2樹脂層12之間、以及第2樹脂層12與第3樹脂層13之間，配置有接著劑層14。換言之，如圖2所示，於作為本發明之一個實 施形態之太陽電池模組用背面保護片10中，在第2樹脂層12之兩面，分別積層有第1樹脂層11與第3樹脂層13。
第2樹脂層12之材料係使用未延伸聚丙烯。未延伸聚丙烯不會因紫外線、空氣中之水分等而引起水解，故可與第1樹脂層11長期具有較高之接著性。又，於第2樹脂層12中，可使用呈無色透明之未延伸聚丙烯膜、或呈白色之未延伸聚丙烯膜。第2樹脂層12較佳為藉由如下方式構成：於呈白色之未延伸聚丙烯膜、或呈無色透明之未延伸聚丙烯膜之兩面，積層有呈無色透明之未延伸聚丙烯膜。於該情形時，可使第2樹脂層12介於第1樹脂層11與第3樹脂層13之間而積層，以使於製造未延伸聚丙烯膜時產生之表面之褶皺等不明顯。
第1樹脂層11及第3樹脂層13之材料並無特別限定，例如可使用聚乙烯(PE，Polyethylene)(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯(LLDPE，Linear Low Density Polyethylene))、聚丙烯(PP，Polypropylene)、聚丁烯等聚烯烴系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚偏二氯乙烯系樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚合體皂化物、聚乙烯醇、聚碳酸酯系樹脂、氟系樹脂(聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯四氟乙烯)、聚乙酸乙烯酯系樹脂、縮醛系樹脂、聚酯系樹脂(聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯)、聚醯胺系樹脂、其 他各種樹脂之膜或片。該等樹脂之膜或片亦可為於一軸或二軸方向上延伸者。較佳為，第1樹脂層11包含線性低密度聚乙烯，第3樹脂層13包含選自聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯(PVF，Polyvinyl Fluoride)、乙烯四氟乙烯中之1種或2種。於該情形時，可於第1樹脂層11與第2樹脂層12之間、及於第2樹脂層12與第3樹脂層13之間，長期維持較高之接著性。
第1樹脂層11與第2樹脂層12、及第2樹脂層12與第3樹脂層13之各者之積層方法係使用公知之方法即可，例如可採用如下等方法：使用有2液硬化型胺基甲酸乙酯系接著劑、聚醚胺基甲酸乙酯系接著劑、聚酯系接著劑、聚酯多元醇系接著劑、聚酯聚胺基甲酸乙酯多元醇系接著劑等之乾式層壓法、共擠出法、擠出塗覆法、使用有固定塗層劑之熱層壓法。特別是，可較佳地採用使用有包含芳香族異氰酸苯酯或脂肪族異氰酸苯酯中之至少1種之胺基甲酸乙酯系接著劑的乾式層壓法。
再者，為了吸收或反射紫外線，亦可於第2樹脂層12中混入氧化鈦、硫酸鋇等白色顏料、或碳等黑色顏料。又，亦可將除著色顏料外之公知之紫外線吸收劑、水分吸收劑(乾燥劑)、吸氧劑、防氧化劑等公知之添加劑混入第1樹脂層11或第3樹脂層13中之至少任一者中。
第1樹脂層11係積層於太陽電池模組100(發電電池)側之 表面上。第1樹脂層11之厚度較佳為50 μm以上300 μm以下，進而較佳為125 μm以上250 μm以下。若第1樹脂層11之厚度未達50 μm，則太陽電池模組100(發電電池)與第2樹脂層12之絕緣不充分。又，若第1樹脂層11之厚度超過300 μm，則絕緣性飽和，太陽電池模組用背面保護片10之重量變得過重、或柔軟性受到破壞。作為構成第1樹脂層11之樹脂，可較佳地使用線性低密度聚乙烯膜。
又，為了改善與由乙烯乙酸乙烯酯共聚合體(EVA)樹脂等所構成之填充材7(圖1)之密接性，亦可於第1樹脂層11之太陽電池模組100(發電電池)側之表面形成底塗層。作為底塗劑，較佳為使用丙烯酸系底塗劑、聚酯系底塗劑等。底塗劑之塗佈量係只要設為2~15 g/m2左右即可。
第2樹脂層12係積層於第1樹脂層11之與太陽電池模組100(發電電池)側為相反側之表面上。第2樹脂層12之厚度較佳為20 μm以上200 μm以下，進而較佳為20 μm以上50 μm以下。又，若第2樹脂層12包含無色透明或白色之未延伸聚丙烯中之至少一層，則就強度、耐熱性、耐久性等方面而言更佳。若第2樹脂層12之厚度未達20 μm，則耐候性不充分。又，若第2樹脂層12之厚度超過200 μm，則耐候性飽和，太陽電池模組用背面保護片10之重量變得過重、或柔軟性受到破壞。作為呈白色之未延伸聚丙烯，可較佳地使用藉由氧化鈦顏料或硫酸鋇顏料著色之白色膜。
(實施例)
以如下方式製作太陽電池模組用背面保護片10之實施例與比較例之試料。
(實施例1)
向密度為0.91 g/cm3之聚乙烯樹脂(TAMAPOLY股份有限公司製造)100 kg中，添加平均粒徑為0.3 μm之氧化鈦粒子25 kg，充分混練，從而調製成線性低密度聚乙烯樹脂組成物。利用擠出機而擠出該線性低密度聚乙烯樹脂組成物，藉此製作厚度為50 μm之第1膜作為構成第1樹脂層11之膜。接著，依序重疊呈無色透明、白色、及無色透明之未延伸聚丙烯(三菱樹脂(MITSUBISHI PLASTICS)股份有限公司製造)，以厚度比率成為1：8：1之方式由T字模擠出機進行共擠出，藉此製作厚度為200 μm之第2膜作為構成第2樹脂層12之膜。呈白色之未延伸聚丙烯係藉由如下方式獲得：向無色透明之未延伸聚丙烯100 kg中，混合平均粒徑為0.3 μm之氧化鈦粒子25 kg。作為構成第3樹脂層13之第3膜，準備厚度為38 μm之聚氟乙烯膜(杜邦(DuPont)公司製造)。對於該等膜，於第2膜之一面上配置第1膜，於另一面上配置第3膜，並使乾式層壓用接著劑介於各個膜之間，利用乾式層壓法進行接著，藉此製作太陽電池用背面保護片10。再者，作為乾式層壓用接著劑，以固形成分之塗佈量成為5 g/m2之方式，調製混合有三井化學(Mitsui Chemicals)股份有 限公司製造之製品名TAKELAC A315(100重量份)、與製品名Takenate A50(10重量份)之聚胺基甲酸乙酯系接著劑而使用。
(實施例2)
依序重疊呈無色透明、無色透明、及無色透明之未延伸聚丙烯(三菱樹脂股份有限公司製造)，以厚度比率成為1：8：1之方式由T字模擠出機進行共擠出，藉此製作厚度為200 μm之第2膜作為第2樹脂層12，除此之外與實施例1相同地製作太陽電池用背面保護片10。
(比較例1)
作為第2膜，準備厚度為250 μm之聚酯膜(東洋紡(TOYOBO)股份有限公司製造)，作為第1及第3膜，準備厚度為38 μm之聚氟乙烯膜(杜邦公司製造)。與實施例1相同地，使乾式層壓用接著劑介於各個膜之間而藉由乾式層壓法進行接著，藉此製作太陽電池用背面保護片10。
(比較例2)
除使用實施例1之第1膜作為第1膜外，與比較例1相同地製作太陽電池用背面保護片10。
(比較例3)
作成第3膜，係藉由使乾式層壓用接著劑介於厚度為12 μm之矽土蒸鍍聚酯膜(三菱樹脂股份有限公司製造)與厚度為38 μm之聚氟乙烯膜(杜邦公司製造)之間且利用乾式層壓 法進行接著而製作，並將第2膜與第3膜之矽土蒸鍍聚酯膜側接著，除此之外，與比較例2相同地製作太陽電池用背面保護片10。
(測定方法)
對實施例1~2與比較例1~3中製作之太陽電池用背面保護片10，根據以下之方法，測定總厚度、拉伸強度保持率、拉伸伸長度保持率、透濕度之變化、局部放電電壓、反射率。
(總厚度)
藉由微計測器來測定所製作之太陽電池用背面保護片10之實際厚度[μm]。
(拉伸強度保持率‧拉伸伸長度保持率)
自所製作之太陽電池用背面保護片10切出10 mm寬度之試料，使用自動立體測圖儀或以該自動立體測圖儀為標準之試驗機，以拉伸速度200 mm/min測定拉伸強度與拉伸伸長度。
根據剛剛製作試料後(初始)所測定出之拉伸強度與拉伸伸長度之值、與於壓力鍋試驗(試驗條件：溫度120℃、相對濕度100%RH、2個大氣壓)之條件下保持200小時後所測定之拉伸強度與拉伸伸長度之值，將初始值設為100%而算出拉伸強度保持率[%]與拉伸伸長度保持率[%]。
再者，原本較理想的是，上述拉伸強度保持率與拉伸伸長度保持率於將太陽電池用背面保護片10實際暴露於室外之 狀態下，經過10年以上再進行評估。然而，此種以較長的時間實際暴露於室外之試驗較為困難。因此，作為該評估之代替評估，上述拉伸強度保持率與拉伸伸長度保持率係進行溫度120℃、相對濕度100%RH、2個大氣壓之環境下之作為環境促進試驗的壓力鍋試驗而進行評估。
(透濕度之變化)
對於所製作之太陽電池用背面保護片10，依據JIS(Japanese Industrial Standards，日本工業標準)K7129A(透濕度試驗法-Lyssy°法)來測定透濕度[g/m2‧day]。
於剛剛製作試料後(初始)、且壓力鍋試驗(PCT，Pressure Cooker Test)(試驗條件：溫度120℃、相對濕度100%RH、2個大氣壓)之條件下保持100小時後，測定透濕度。
(局部放電電壓)
依據規格IEC(International Electrotechnical Commission，國際電工委員會)60664-1，測定太陽電池用背面保護片10之局部放電電壓。
(反射率)
使用日本分光股份有限公司製造之多功能分光光度計，測定波長區域為200~2000 nm之透過率，將550 nm之反射率[%]評估為光線反射率。
將以上之測定結果示於表1。
[表1]
根據表1可知：於比較例1~3中，在PCT後，無論拉伸強度或是拉伸伸長度均相對於PCT前(初始)(100%)大幅降至0%，但於實施例1、2中之任一者中，無論拉伸強度或是拉伸伸長度均相對於PCT前(初始)(100%)保持86%以上。即，藉由在第2樹脂層12中使用未延伸聚乙烯，使得第1樹脂層11與第2樹脂層12之間、第2樹脂層12與第3樹脂層13之間的接著強度得以保持。又，可知：就PCT後之透濕度而言，於比較例1~3中，較PCT前增加0.3[g/m2‧day]以上而變高，但於實施例1、2中，較PCT前減少0.1[g/m2‧day]左右而變低，從而抑制為較低之值。
應知，本次所揭示之實施形態及實施例於所有方面均為例示，而非限制性說明。本發明之範圍係藉由申請專利範圍表示，而並非由以上之實施形態與實施例表示，且意欲包含與申請範圍等同之含義及範圍內之所有修正與變形。
(產業上之可利用性)
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而使用，可長期維持耐候性。
1‧‧‧太陽電池元件
2‧‧‧電極
3‧‧‧連接配線
4‧‧‧導線
5‧‧‧端子
6‧‧‧端子箱
7‧‧‧填充材
8‧‧‧透明玻璃層
9‧‧‧鋁製框構件
10‧‧‧太陽電池用背面保護片
11‧‧‧第1樹脂層
12‧‧‧第2樹脂層
13‧‧‧第3樹脂層
14‧‧‧接著劑層
100‧‧‧太陽電池模組
圖1係表示應用作為本發明之一個實施形態之太陽電池用背面保護片的太陽電池模組之概略性之剖面構造之圖。
圖2係表示本發明之太陽電池用背面保護片之一個實施形態之剖面圖。
10‧‧‧太陽電池用背面保護片
11‧‧‧第1樹脂層
12‧‧‧第2樹脂層
13‧‧‧第3樹脂層
14‧‧‧接著劑層

Claims (5)

  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，其包括依序積層之第1樹脂層、第2樹脂層及第3樹脂層，上述第2樹脂層包含未延伸聚丙烯，上述第1樹脂層包含線性低密度聚乙烯，上述第3樹脂層包含選自由聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯及乙烯四氟乙烯所構成之群中之至少1種。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其中，上述第2樹脂層包含：第1膜，其由呈白色之未延伸聚丙烯膜、或呈無色透明之未延伸聚丙烯膜所構成；及第2膜，其積層於上述第1膜之兩面，由呈無色透明之未延伸聚丙烯膜所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其中，上述第2樹脂層含有氧化鈦。
  4. 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其中，上述第1樹脂層與上述第2樹脂層、及/或上述第2樹脂層與上述第3樹脂層，係介隔胺基甲酸乙酯系接著劑層而固接。
  5. 一種太陽電池模組，其包括：填充材，其係為了密封太陽電池元件而配置；及申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片，其以上述 第1樹脂層配置於該太陽電池模組之背面側之上述填充材之外表面上之方式固接。
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