WO2014156494A1 - 吸湿層を有する太陽電池用バックシート及びそれを用いた太陽電池 - Google Patents

吸湿層を有する太陽電池用バックシート及びそれを用いた太陽電池 Download PDF

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祥之 中里
厚地　善行
暁 寺田
海里 山▲崎▼
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell backsheet having a moisture absorption layer, and more particularly to a solar cell backsheet including an inner skin layer, a moisture absorption layer, an outer skin layer, and a barrier layer in this order. Furthermore, this invention relates to the solar cell using this solar cell backsheet.
  • Patent Document 1 is a solar cell module including a solar cell element, a moisture-proof film, and an adhesive for bonding the solar cell element and the moisture-proof film, and the adhesive contains a moisture absorbent such as zeolite.
  • a solar cell module is disclosed.
  • the hygroscopic agent can be added only in a small amount of 30% by weight or less because of the property of mixing the hygroscopic agent with the adhesive. When the amount of the hygroscopic agent added is large, the adhesive strength of the adhesive is reduced, so that the back sheet is peeled off from the solar cell element, and the power generation cell is exposed to moisture and heat from the gap.
  • Patent Document 2 discloses a solar cell module having a space for filling a desiccant.
  • a heater is provided in the space, and moisture is evaporated by the heat of the heater, whereby the desiccant after moisture absorption is reused.
  • a special process and parts are required to manufacture the solar cell module.
  • Patent Document 3 discloses a solar cell module having an outer moisture-proof film having a three-layer structure.
  • the moisture-proof film has a three-layer structure in the order of a waterproof film, a moisture absorbing / releasing layer, and a high moisture resistant film from the outside toward the solar cell element, and contains a polyacrylate polymer as the moisture absorbing / releasing layer.
  • Nonwoven fabric is used.
  • the polyacrylate polymer of the moisture absorbing / releasing layer is not highly hygroscopic in a low humidity region, and thus has limited effects in such applications. Further, a large amount of the hygroscopic agent cannot be used here.
  • Patent Document 4 discloses a solar cell module having a transparent water replenishment layer made of nylon between a backsheet and an electrode, but nylon has a limited hygroscopic property.
  • Patent Document 5 discloses an edge sealant composition containing calcium oxide, which is an inorganic substance, as a hygroscopic agent for preventing water from entering from the edge of the solar cell module.
  • the amount of the hygroscopic agent can be added only in a small amount of 30% by weight or less, and only the moisture in the edge portion is absorbed, so that the moisture that has entered inside cannot be absorbed.
  • JP-A-7-31440 Japanese Patent Laid-Open No. 9-45949 JP-A-2005-101404 JP 7-321365 A Japanese National Patent Publication No. 2013-509453
  • the present invention provides a solar cell backsheet that can be used without significantly changing the manufacturing process of the solar cell module and that can provide high hygroscopicity for a long period of time, and power generation efficiency using the solar cell module. It aims at providing the solar cell which does not fall for a long period of time.
  • a sun comprising at least an inner skin layer, a moisture absorbing layer containing a binder resin and an inorganic moisture absorbent, an outer skin layer, and a barrier layer in this order, and the inner skin layer and the outer skin layer are made of a thermoplastic resin.
  • Battery backsheet [2] The solar cell backsheet according to [1], wherein the inorganic hygroscopic agent has a moisture absorption amount of 15% by weight or more at 1 atm, a relative humidity of 20%, and 25 ° C.
  • the inner skin layer, the binder resin, and the outer skin layer are composed of low density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, chlorinated polypropylene, saturated polyester, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid. Acid copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ionomer, carboxylic acid modified polyethylene, carboxylic acid modified polypropylene, carboxylic acid modified ethylene vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, polystyrene, and The solar cell backsheet according to any one of [1] to [4], which is selected from the group consisting of these derivatives and mixtures thereof.
  • the MFR of the binder resin is 10 g / 10 min or more when measured according to JIS K7210 under the conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg.
  • a solar battery comprising a transparent substrate, a power generation cell, a conductive wire, a sealing resin for sealing the power generation cell and the conductive wire, and the solar cell backsheet according to any one of [1] to [8] Battery module.
  • the sealing resin is an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA).
  • the inner skin layer and the outer skin layer are polypropylene films having a thickness of 5 to 20 ⁇ m;
  • the binder resin is low density polyethylene;
  • the inorganic hygroscopic agent is zeolite;
  • the solar cell backsheet of the present invention can be used without significantly changing the conventional solar cell module manufacturing process, has high adhesion to the solar cell element, and contains a large amount of a strong inorganic hygroscopic agent. Therefore, the water in the sealing resin of the solar cell element which exists slightly can also be absorbed. As a result, the inside of the solar cell element can be kept at low humidity for a long time. Since the solar cell using this solar cell back sheet does not cause deterioration of electrodes or the like, the conversion efficiency can be maintained for a longer period than the conventional one.
  • the solar cell backsheet of the present invention includes at least an inner skin layer, a moisture absorbing layer containing a binder resin and an inorganic moisture absorbent, an outer skin layer, and a barrier layer.
  • the back sheet is used on the side opposite to the incident light side of the solar cell module, and the four layers are, in order from the incident light side, an inner skin layer, a moisture absorbing layer, an outer skin layer, and a barrier layer. To position.
  • By positioning the inner skin layer and the outer skin layer it is possible to improve the adhesion between the sealing resin and the moisture absorption layer of the solar cell element and the adhesion between the barrier layer and the moisture absorption layer, respectively.
  • Hygroscopic layer In the hygroscopic layer, an inorganic hygroscopic agent is dispersed in a binder resin.
  • inorganic hygroscopic agents that can be used in the hygroscopic layer include hygroscopic agents such as calcium oxide, magnesium sulfate, calcium chloride, aluminum oxide, quicklime, silica gel, and inorganic molecular sieves.
  • examples of inorganic molecular sieves include, but are not limited to, diffusing small molecules such as aluminosilicate minerals, clay, porous glass, microporous activated carbon, natural zeolite, artificial zeolite, synthetic zeolite, activated carbon, or water.
  • a compound having a possible opening structure can be mentioned, and in particular, molecular sieve 3A, molecular sieve 4A, molecular sieve 5A and molecular sieve 13X which are synthetic zeolites can be mentioned.
  • Such an inorganic hygroscopic agent can obtain high hygroscopicity even in a low humidity region, and in order to absorb moisture slightly contained in the encapsulating resin of the solar cell element, particularly ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), It is particularly preferable to use a hygroscopic agent that can exhibit high hygroscopicity even in such an environment with low relative humidity.
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymer
  • the inorganic hygroscopic agent has a moisture absorption amount of 1 atm, a relative humidity of 20%, and a moisture absorption amount at 25 ° C of 15% by weight or more based on the weight of the moisture absorbent material before moisture absorption Or it is preferable that it is 20 weight% or more. More preferably, the moisture absorption at 25 ° C. at 1 atm and relative humidity of 10% is 15% by weight or more, or 20% by weight or more based on the weight of the moisture-absorbing material before moisture absorption. More preferably, the moisture absorption at 25 ° C.
  • FIG. 1 shows the relationship between the water absorption of sodium polyacrylate, nylon, and molecular sieve and the relative humidity. Since molecular sieve A has a moisture absorption of 15% by weight or more at a relative humidity of 20%, preferred moisture absorption is shown. It is an agent. If the moisture absorption amount is a powdery moisture absorbent, the measured moisture absorbent is stored in a certain storage environment (for example, 25 ° C. and 20% RH), and the moisture absorption amount is calculated from the weight change before and after storage. be able to.
  • a certain storage environment for example, 25 ° C. and 20% RH
  • the film cut out in a certain area can absorb moisture in the same manner as described above, and the moisture absorption amount can be calculated from the weight change before and after storage. it can.
  • the inorganic hygroscopic agent is 10% by weight or more, 20% by weight or more, 30% by weight or more, more than 30% by weight, 50% by weight or more, 60% by weight or more, 80% by weight.
  • the moisture absorption layer can be contained in the moisture absorption layer in the range of 90% by weight, 80% by weight, 70% by weight or less, or 60% by weight or less. Can be included. Dispersion
  • distribution to the binder resin of an inorganic moisture absorbent can be performed with a normal kneading extruder.
  • the thickness of the moisture absorbing layer is preferably 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m, or 40 ⁇ m or more from the viewpoint of securing the moisture absorption capability. Further, from the viewpoint of preventing curling due to a difference in heat shrinkability when bonded to the barrier layer, the thickness of the moisture absorbing layer is preferably 500 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 190 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less. .
  • Binder resins that can be used in the moisture absorption layer include low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), chlorinated polypropylene, saturated polyester, and ethylene-acrylic acid copolymer (EAA). ), Ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), ionomer, carboxylic acid modified polyethylene, carboxylic acid modified polypropylene, carboxylic acid modified Examples include ethylene vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride (PVC), polystyrene, and derivatives thereof, and mixtures thereof.
  • LDPE low density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • EAA chlorinated polypropylene
  • EAA ethylene-acrylic acid copolymer
  • EAA Ethylene-methacrylic acid cop
  • the melt flow rate (MFR) of the binder resin is under the conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg.
  • MFR melt flow rate
  • the resin used for the inner skin layer is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin that can adhere well to the sealing resin and the moisture absorption layer.
  • the thermoplastic resin that can be used include the same resin as the binder of the moisture absorbing layer.
  • the resin used for the outer skin layer is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin that can satisfactorily adhere to the barrier layer and the moisture absorption layer.
  • examples of the thermoplastic resin that can be used include the same resin as the moisture absorbing layer and the binder.
  • the thickness of the inner skin layer and the outer skin layer is preferably 3 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, or 7 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring adhesion with the moisture absorption layer, and the difference in heat shrinkability when bonded to the barrier layer From the viewpoint of preventing curling generated from the above and the inner skin layer from the viewpoint of ensuring moisture permeability to the moisture absorption layer, it is preferably 100 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 20 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra of the inner skin layer and the outer skin layer is 1.50 ⁇ m or less, preferably 1.50 ⁇ m or less when measured according to JIS B0601-1994 using ET4000A manufactured by Kosaka Laboratory Ltd. It is 30 ⁇ m or less, more preferably 1.00 ⁇ m or less.
  • barrier layer As the barrier layer used in the present invention, a fluorine resin film, a polyester film such as polyethylene terephthalate (PET), and the like, and a laminate thereof can be used. In the case of a laminate, each layer can be bonded with an adhesive or the like. Further, a metal layer such as an aluminum foil and a copper foil, and / or a metal oxide layer such as a silicon oxide layer and an aluminum oxide layer may be further laminated, and the lamination can be performed by dry lamination, vapor deposition, or the like. Moreover, the solar cell backsheet conventionally used can be used as it is. For example, Riprea PKT HD (trademark), Riprea TFB MD (trademark) (both manufactured by Lintec), and Tedlar (trademark) film (manufactured by DuPont) may be mentioned.
  • Riprea PKT HD trademark
  • Riprea TFB MD trademark
  • Tedlar trademark
  • the thickness of the barrier layer is from 12 ⁇ m to 600 ⁇ m, preferably from 20 ⁇ m to 400 ⁇ m, from the viewpoint of lamination processability.
  • Adhesives that may be used when creating the barrier layer, and adhesives that may be used to bond the sealing resin to the inner skin layer and the outer skin layer to the barrier layer include urethane adhesives and olefins. Resin adhesives, butyl rubber adhesives, acrylic resin adhesives, polyester resin adhesives, epoxy resin adhesives, silicone resin adhesives, and the like.
  • the solar cell module of this invention contains a solar cell element and said solar cell backsheet.
  • the solar cell element includes a transparent substrate, a power generation cell, a conductive wire, a power generation cell, and a sealing resin for sealing the conductive wire.
  • the transparent substrate include conventionally known glass substrates for solar cells
  • the power generation cell include conventionally known single crystal type, polycrystalline type, amorphous type, and compound semiconductor type cells. It is done.
  • As the sealing resin ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), thermoplastic polyurethane, polyvinyl butyral, and the like can be used, and particularly EVA can be used.
  • the present invention also relates to a method for producing a solar cell backsheet by combining the inner skin layer, the moisture absorption layer, and the outer skin layer with the barrier layer. Furthermore, this invention relates to the method of manufacturing a solar cell module combining the solar cell backsheet with said solar cell element.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a conventional solar cell module.
  • a solar cell module 100 includes a solar cell element 10 including a glass 1 that is a transparent substrate and a sealing resin 2 for sealing the conductive wire 3 and the power generation cell 4 and a barrier layer 5 from the incident light side. And a sheet 20. Although not shown, normally, the solar cell element 10 and the back sheet 20 are bonded with an adhesive.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a solar cell module having the configuration of the present invention.
  • the solar cell module 100 includes, from the incident light side, a solar cell element 10 including a glass 1 that is a transparent substrate, and a sealing resin 2 for sealing the conductive wires 3 and the power generation cells 4, an inner skin layer 6, and moisture absorption.
  • a back sheet 20 comprising a layer 7, an outer skin layer 8 and a barrier layer 5.
  • Example 1 A laminate of the moisture absorption layer, the inner skin layer, and the outer skin layer was produced using an inflation film forming machine.
  • the moisture absorption layer was 60 ⁇ m
  • the inner skin layer and the outer skin layer were each 10 ⁇ m.
  • the moisture absorption layer was prepared by kneading 50 wt% zeolite and 50 wt% binder resin.
  • a 200 ⁇ m white PET film as a barrier layer was laminated on the outer skin layer of this laminate by dry lamination using an adhesive to obtain a back sheet. Furthermore, it vacuum-bonded on condition of 130 degreeC for 10 minutes using the vacuum laminator, and this back sheet
  • the thickness of the glass substrate was 5 mm
  • the thickness of the sealing resin including the power generation cell and the conductive wire was 600 ⁇ m.
  • Example 2 As a substitute for white PET for the barrier layer, a solar cell was obtained by the same procedure as in Example 1 except that a 12 ⁇ m PET film and a 9 ⁇ m aluminum foil were laminated on the outer skin layer by dry lamination using the aluminum foil as an adhesive surface. Got a module.
  • Example 3 Instead of white PET for the barrier layer, a two-layer transparent vapor-deposited PET film (GX-P-F12 ⁇ m / GX-P-F12 ⁇ m) is dried in the order of PET film / deposition surface / PET film / deposition surface / outer skin layer.
  • a solar cell module was obtained in the same procedure as in Example 1 except that lamination was performed.
  • Comparative Example 1 A solar cell module was obtained in the same procedure as in Example 1 except that the laminate of the moisture absorption layer, the inner skin layer, and the outer skin layer was not used. That is, a 200 ⁇ m white PET film was used as a back sheet, and this and a solar cell element were panelized.
  • the solar cell modules of Examples 1 to 3 incorporating the solar cell backsheet of the present invention maintained an initial conversion efficiency of 90% or more even after 3000 hours at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%.
  • the conversion efficiency fell to the initial 76.1%.
  • the glass, the single crystal silicon type power generation cell, and the white PET of the barrier layer used commercially available products that are usually used in solar cell modules.
  • the white PET had a water vapor permeability of 0.2 g / m 2 ⁇ day or less. Details of the model numbers (trademarks) of other materials, sources, etc. and the equipment used at the time of production are as follows.
  • EVA Solar EVA (Mitsui Chemicals Tosero) Polypropylene: F-704NP (manufactured by Prime Polymer) Zeolite: Zeolite 4A (Union Showa) LDPE: Petrocene 202 (manufactured by Tosoh Corporation) PET: E5102 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) Example 2 Aluminum foil: Vespa (manufactured by Sumi Light Aluminum Foil Co., Ltd.) Example 2 Transparent vapor-deposited PET film: GX-PF (manufactured by Toppan Printing Co., Ltd.) Example 3 Urethane adhesive: Mixture of LIS-073-50 and CR-001 (manufactured by Toyo Ink) Inflation film forming machine: Multilayer inflation film forming machine 3SOIB (Placo) Vacuum laminator: Kashiwagi vacuum packaging machine (manufactured by NPC)
  • the solar cell backsheet of the present invention is useful because it has high adhesion to the solar cell element and can contain a large amount of an inorganic hygroscopic agent, so that the inside of the solar cell element can be kept at low humidity for a long time. is there.
  • a solar cell using this solar cell backsheet is useful because it does not cause deterioration of electrodes and the like, and can maintain conversion efficiency for a longer period than the conventional one.

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Abstract

　太陽電池モジュールの製造工程を大幅に変更することなく使用することができ、かつ高い吸湿性を長期間与えることができる太陽電池用バックシートを与える。　内側スキン層、バインダー樹脂及び無機吸湿剤を含む吸湿層、外側スキン層、並びにバリア層を、この順で少なくとも含む、太陽電池用バックシート。

Description

吸湿層を有する太陽電池用バックシート及びそれを用いた太陽電池
　本発明は、吸湿層を有する太陽電池用バックシートに関し、より詳しくは内側スキン層、吸湿層、外側スキン層、及びバリア層をこの順で含む太陽電池用バックシートに関する。さらに、本発明は、この太陽電池用バックシートを用いた太陽電池に関する。
　太陽電池はクリーンなエネルギー源として注目されており、太陽電池の普及への取り組みが全世界的に行われている。普及の促進には低コストでの供給に加え、経済的にバランスする長期の耐久性が要求される。また、太陽電池は、家屋の外壁、屋上、屋根などに設置されることが多いため、屋外の極めて厳しい自然環境の中で、高い技術水準の品質対応が求められている。
　しかし、太陽電池素子の発電セル部及び導線部は水分によって劣化するため、発電効率が経時で低下してしまうという問題が知られている。そこで、従来より太陽電池モジュールは、発電セル及び導線部に水分が触れないように様々な検討がされている。例えば、特許文献１には、太陽電池素子、防湿フィルム、及び太陽電池素子と防湿フィルムとを接着するための接着剤を含む太陽電池モジュールであって、接着剤がゼオライト等の吸湿剤を含有している太陽電池モジュールが開示されている。しかし、この太陽電池モジュールにおいては、接着剤に吸湿剤を混合するという構成の性質上、吸湿剤を３０重量％以下の少量でしか添加することができない。吸湿剤の添加量が多い場合には、接着剤の粘着力が低下することで、バックシートが太陽電池素子から剥がれて、発電セルがその隙間から水分や熱にさらされることになる。
　特許文献２は、乾燥剤を充填するためのスペースを有する太陽電池モジュールを開示している。この構造では、そのスペース内にヒーターを設け、ヒーターの熱によって水分を蒸発させることで、吸湿後の乾燥剤を再利用する。この発明では、太陽電池モジュールを製造するのに特殊な工程と部品とが必要になる。
　特許文献３は、３層構造の外側防湿フィルムを有する太陽電池モジュールを開示している。上記防湿フィルムは、外側から太陽電池素子に向かって、防水フィルム、吸放湿層、高耐湿フィルムの順に３層構造を有しており、吸放湿層として、ポリアクリル酸塩系ポリマーを含有する不織布を用いている。しかし、図１に示すように吸放湿層のポリアクリル酸塩系ポリマーは、低湿度領域での吸湿性は高くないため、このような用途での効果は限られている。また、ここでは吸湿剤の量を多く用いることができていない。
　特許文献４は、バックシートと電極との間に、ナイロンからなる透明な補水層を有する太陽電池モジュールを開示しているが、ナイロンでは吸湿性が限られている。
　特許文献５は、太陽電池モジュールのエッジ部からの水の浸入を防ぐための、吸湿剤として無機物である酸化カルシウムを含むエッジシーラント組成物を開示している。この組成物は、吸湿剤の添加量を３０重量％以下の少量でしか添加することができず、またエッジ部の水分のみを吸収するため、内部に入ってきた水分を吸収することができない。
特開平７－３１２４４０号公報 特開平９－４５９４９号公報 特開２００５－１０１４０４号公報 特開平７－３２１３６５号公報 特表平２０１３－５０９４５３号公報
　そこで、本発明は、太陽電池モジュールの製造工程を大幅に変更することなく使用することができ、かつ高い吸湿性を長期間与えることができる太陽電池用バックシート、及びそれを用いた発電効率が長期間低下しない太陽電池を提供することを目的とする。
　本発明者らは、以下の手段により、上記課題を解決することができることを見出した。
[１] 　内側スキン層、バインダー樹脂及び無機吸湿剤を含む吸湿層、外側スキン層、並びにバリア層を、この順で少なくとも含み、かつ前記内側スキン層及び外側スキン層が熱可塑性樹脂からなる、太陽電池用バックシート。
[２]　前記無機吸湿剤は、１気圧、相対湿度２０％、２５℃における吸湿量が１５重量％以上である、[１]に記載の太陽電池用バックシート。
[３]　前記無機吸湿剤が、天然ゼオライト、人工ゼオライト又は合成ゼオライトである、[１]又は[２]に記載の太陽電池用バックシート。
[４]　前記無機吸湿剤が、前記吸湿層の重量に対して３０重量％超８０重量％以下の範囲で前記吸湿層に含まれる、[１]～[３]のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
[５]　前記内側スキン層、前記バインダー樹脂、及び前記外側スキン層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン、飽和ポリエステル、エチレン－アクリル酸共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－メチルアクリレート共重合体、アイオノマー、カルボン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリプロピレン、カルボン酸変性エチレンビニルアセテート共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及びこれらの誘導体、並びにこれらの混合物からなる群よりそれぞれ選択される、[１]～[４]のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
[６]　前記バリア層が、アルミニウム箔を含む、[１]～[５]のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
[７]　前記バインダー樹脂のＭＦＲが、温度１９０℃かつ荷重２．１６ｋｇの条件の下で、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して測定した場合に、１０ｇ／１０分以上である、[１]～[６]のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
[８]　前記吸湿層の膜厚が１０～１９０μｍであり、前記スキン層の膜厚が５～１９０μｍである、[１]～[７]のいずれかに記載の太陽電池用バックシート。
[９]　透明基材、発電セル、導線、発電セル及び導線を封止するための封止樹脂、並びに[１]～[８]のいずれかに記載の太陽電池用バックシートを具備する、太陽電池モジュール。
[１０]　前記封止樹脂が、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）である、[９]に記載の太陽電池モジュール。
[１１]　前記内側スキン層及び外側スキン層が、厚み５～２０μｍのポリプロピレンフィルムであり；
　前記バインダー樹脂が、低密度ポリエチレンであり；
　前記無機吸湿剤が、ゼオライトであり；
　前記吸湿層の厚みが、３０～１００μｍであり：かつ
　前記バリアフィルムが、ポリエチレンテレフタレートフィルムである、[１０]に記載の太陽電池モジュール。
　本発明の太陽電池用バックシートは、従来からの太陽電池モジュールの製造工程を大幅に変更することなく使用でき、太陽電池素子との密着性が高く、かつ強力な無機吸湿剤を大量に含むことができるため、わずかに存在する太陽電池素子の封止樹脂内の水も吸収することができる。その結果、太陽電池素子内を長期間低湿度に保つことができる。この太陽電池用バックシートを用いた太陽電池は、電極等の劣化が生じないため、従来のものよりも変換効率を長期間維持することができる。
ポリアクリル酸ナトリウム、ナイロン、及びモレキュラーシーブの吸水量と相対湿度の関係を示す図である。 従来の太陽電池モジュールの概要図である。 本発明の太陽電池モジュールの概要図である。
＜本発明の太陽電池用バックシート＞
　本発明の太陽電池用バックシートは、内側スキン層、バインダー樹脂及び無機吸湿剤を含む吸湿層、外側スキン層、並びにバリア層を少なくとも含む。バックシートは、太陽電池モジュールの入射光側とは反対側に使用されるものであり、上記４つの層は、入射光側から順に、内側スキン層、吸湿層、外側スキン層、そしてバリア層と位置する。内側スキン層及び外側スキン層が位置することで、それぞれ太陽電池素子の封止樹脂と吸湿層との密着性、及びバリア層と吸湿層との密着性を高めることができる。また、これらの層間に接着剤を用いて、層間の接着性を高めてもよい。
（吸湿層）
　吸湿層には、バインダー樹脂に無機吸湿剤が分散されている。
　吸湿層に用いることができる無機吸湿剤としては、酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、酸化アルミニウム、生石灰、シリカゲル、無機の分子篩等の吸湿剤を挙げることができる。無機の分子篩の例としては、限定されないが、アルミノケイ酸塩鉱物、クレー、多孔質ガラス、微細孔性活性炭、天然ゼオライト、人工ゼオライト、合成ゼオライト、活性炭、又は水等の小分子を拡散させることが可能な開口構造をもつ化合物を挙げることができ、特に合成ゼオライトであるモレキュラーシーブ３Ａ 、モレキュラーシーブ４Ａ 、モレキュラーシーブ５Ａ 、モレキュラーシーブ１３Ｘを挙げることができる。このような無機吸湿剤は、低湿度領域でも高い吸湿性を得ることができ、太陽電池素子の封入樹脂、特にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）にわずかに含まれる水を吸湿するには、このような相対湿度の低い環境下であっても高い吸湿性を発揮できる吸湿剤を用いることが特に好ましい。
　無機吸湿剤は、低湿度領域でも高い吸湿性を得る観点から、１気圧、相対湿度２０％で、２５℃における吸湿量が、その吸湿前の吸湿材料の重量に基づいて、１５重量％以上、又は２０重量％以上であることが好ましい。より好ましくは、１気圧、相対湿度１０％で、２５℃における吸湿量が、その吸湿前の吸湿材料の重量に基づいて、１５重量％以上、又は２０重量％以上である。さらに好ましくは、１気圧、相対湿度５％で、２５℃における吸湿量が、その吸湿前の吸湿材料の重量に基づいて、１５重量％以上、又は２０重量％以上である。図１は、ポリアクリル酸ナトリウム、ナイロン、及びモレキュラーシーブの吸水量と相対湿度の関係を示しているが、モレキュラーシーブＡは相対湿度２０％で１５重量％以上の吸湿量を有するため、好ましい吸湿剤である。なお、吸湿量は、パウダー状の吸湿剤であれば、計量した吸湿剤を一定の保管環境（例えば２５℃２０％ＲＨ）に保管しておき、保管前後での重量変化から吸湿量を算出することができる。また、フィルムに分散されている吸湿剤であれば、一定の面積で切り出したフィルム（例えば１０ｃｍ×１０ｃｍ）を上記と同様に吸湿させて、保管前後での重量変化から吸湿量を算出することができる。
　無機吸湿剤は、吸湿能力の観点から、吸湿層の重量に対して、１０重量％以上、２０重量％以上、３０重量％以上、３０重量％超、５０重量％以上、６０重量％以上、８０重量％以上の範囲で吸湿層に含まれることができ、またバインダー樹脂への分散性の観点から９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、又は６０重量％以下の範囲で吸湿層に含まれることができる。無機吸湿剤のバインダー樹脂への分散は、通常の混練押出し機により行うことができる。
　吸湿層の厚みは、吸湿能力を確保する観点から、１０μｍ以上、２０μｍ、又は４０μｍ以上であることが好ましい。また、バリア層との貼り合せ時に熱収縮性の差異から発生するカールを防止する観点から、吸湿層の厚みは、５００μｍ以下、２００μｍ以下、１９０μｍ以下、１５０μｍ以下、又は１００μｍ以下であることが好ましい。
　吸湿層に用いることができるバインダー樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩素化ポリプロピレン、飽和ポリエステル、エチレン－アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン－メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン－メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、アイオノマー、カルボン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリプロピレン、カルボン酸変性エチレンビニルアセテート共重合体、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、及びこれらの誘導体、並びにこれらの混合物が挙げられる。
　無機吸湿剤を多量に添加した場合に低下することがある吸湿層の成形性を確保する観点から、バインダー樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、温度１９０℃かつ荷重２．１６ｋｇの条件の下で、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して測定した場合に、３ｇ／１０分以上、５ｇ／１０分以上、８ｇ／１０分以上、１０ｇ／１０分以上、１２ｇ／１０分以上、１５ｇ／１０分以上、又は２０ｇ／１０分以上である。
（内側スキン層及び外側スキン層）
　吸湿層は表面の平滑性が低いためにそれだけでは太陽電池素子の封止樹脂との密着性を高めることができないが、内側スキン層を用いることによって、吸湿層と封止樹脂との密着性を高めることができる。内側スキン層に用いられる樹脂は、封止樹脂及び吸湿層と良好に密着できる熱可塑性樹脂であれば特に制限されない。用いることができる熱可塑性樹脂としては、上記の吸湿層のバインダーと同じ樹脂が挙げられる。
　外側スキン層を用いて、バリア層と吸湿層との密着性を向上させることができる。外側スキン層に用いられる樹脂は、バリア層と吸湿層と良好に密着できる熱可塑性樹脂であれば特に制限されない。用いることができる熱可塑性樹脂としては、上記の吸湿層及びバインダーと同じ樹脂が挙げられる。
　内側スキン層及び外側スキン層の厚みは、吸湿層との密着性を確保する観点から、３μｍ以上、５μｍ以上、又は７μｍ以上であることが好ましく、バリア層との貼り合せ時に熱収縮性の差異から発生するカールを防止する観点、及び内側スキン層に関しては吸湿層への透湿性を確保する観点から、１００μｍ以下、５０μｍ以下、３０μｍ以下、又は２０μｍ以下であることが好ましい。内側スキン層及び外側スキン層の表面粗さＲａは、株式会社小坂研究所社製　ＥＴ４０００Ａを用いて、ＪＩＳ　Ｂ０６０１－１９９４に準拠して測定した場合に、１．５０μｍ以下であり、好ましくは１．３０μｍ以下であり、より好ましくは１．００μｍ以下である。
（バリア層）
　本発明で用いられるバリア層としては、フッ素系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルフィルム等、及びこれらの積層体を用いることができる。積層体の場合、各層を接着剤等で接着することができる。また、金属層、例えばアルミニウム箔及び銅箔、並びに／又は金属酸化物層、例えば酸化ケイ素層及び酸化アルミニウム層をさらに積層してもよく、積層は、ドライラミネート、蒸着等により行うことができる。また、従来から用いられている太陽電池用バックシートをそのまま用いることができる。例えば、リプレア　ＰＫＴ　ＨＤ（商標）、リプレア　ＴＦＢ　ＭＤ（商標）（共にリンテック社製）、テドラー（商標）フィルム（デュポン社製）が挙げられる。
　バリア層の厚みは、積層加工性の観点から、１２μｍ以上６００μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以上４００μｍ以下である。
（接着剤）
　バリア層を作成する際に用いてもよい接着剤、並びに封止樹脂と内側スキン層及び外側スキン層とバリア層とを接着するのに用いてもよい接着剤としては、ウレタン系接着剤、オレフィン系樹脂接着剤、ブチルゴム系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等が挙げられる。
＜本発明の太陽電池モジュール＞
　本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、上記の太陽電池用バックシートを含む。太陽電池素子は、透明基材、発電セル、導線、発電セル及び導線を封止するための封止樹脂を含む。透明基材としては、従来知られている太陽電池用のガラス基板が挙げられ、発電セルとしては、従来知られている単結晶型、多結晶型、アモルファス型、化合物半導体型のセル等が挙げられる。封止樹脂としては、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルブチラール等を用いることができ、特にＥＶＡを用いることができる。
　また、本発明は上記の内側スキン層、吸湿層、及び外側スキン層を、上記のバリア層と組み合わせて太陽電池用バックシートを製造する方法に関する。さらに、本発明はその太陽電池用バックシートを、上記の太陽電池素子と組み合わせて太陽電池モジュールを製造する方法に関する。
　図２は、従来の構成の太陽電池モジュールの概要図を示している。太陽電池モジュール１００は、入射光側から、透明基材であるガラス１、並びに導線３及び発電セル４を封止するための封止樹脂２を含む太陽電池素子１０と、バリア層５からなるバックシート２０とを具備する。図示していないが、通常は太陽電池素子１０とバックシート２０とは、接着剤で接着されている。
　図３は、本発明の構成の太陽電池モジュールの概要図を示している。太陽電池モジュール１００は、入射光側から、透明基材であるガラス１、並びに導線３及び発電セル４を封止するための封止樹脂２を含む太陽電池素子１０と、内側スキン層６、吸湿層７、外側スキン層８及びバリア層５を含むバックシート２０とを具備する。
　以下に、実施例１～３及び比較例１の評価用サンプルの作製方法、評価方法及び評価結果について示す。
実施例１
　吸湿層、内側スキン層、及び外側スキン層の積層体を、インフレーション製膜機を使って作製した。ここでは、吸湿層を６０μｍ、内側スキン層及び外側スキン層をそれぞれ１０μｍとした。吸湿層は、ゼオライト５０ｗｔ％とバインダー樹脂５０ｗｔ％とを混練して作製した。この積層体の外側スキン層上に、接着剤を用いてドライラミネートすることでバリア層である２００μｍの白色ＰＥＴフィルムを積層し、バックシートを得た。さらに、真空ラミネーターを用いて１３０℃１０分の条件で真空圧着して、このバックシートと太陽電池素子とをパネル化した。ここで、ガラス基板の厚みは５ｍｍであり、発電セル及び導線を含む封止樹脂の厚みは６００μｍであった。
実施例２
　バリア層の白色ＰＥＴの代わりとして、外側スキン層に１２μｍのＰＥＴフィルム及び９μｍのアルミニウム箔を、アルミニウム箔を接着面としてドライラミネートして積層させた以外は、実施例１と同様の手順で太陽電池モジュールを得た。
実施例３
　バリア層の白色ＰＥＴの代わりとして、二層の透明蒸着ＰＥＴフィルム（ＧＸ－Ｐ－Ｆ１２μｍ／ＧＸ－Ｐ－Ｆ１２μｍ）を、ＰＥＴフィルム・蒸着面／ＰＥＴフィルム・蒸着面／外側スキン層の順でドライラミネートして積層させた以外は、実施例１と同様の手順で太陽電池モジュールを得た。
比較例１
　吸湿層、内側スキン層、及び外側スキン層の積層体を用いない以外は、実施例１と同様の手順で太陽電池モジュールを得た。すなわち、２００μｍの白色ＰＥＴフィルムをバックシートとし、これと太陽電池素子とをパネル化した。
　上記の各サンプルの詳細を以下の表に示す。また、その構成の４つの太陽電池モジュールを、ＪＩＳ　Ｃ８９１７－１９９８に基づいて、温度８５℃、相対湿度８５％の下の条件で３０００時間保管し、保管前後での変換効率を測定した。その結果を以下の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明の太陽電池用バックシートを組み込んだ実施例１～３の太陽電池モジュールは、温度８５℃、相対湿度８５％で３０００時間経過しても変換効率が、初期の９０％以上を保っていたのに対し、本発明の太陽電池用バックシートを用いていない比較例においては、変換効率が初期の７６．１％まで低下した。
　なお、ガラス、単結晶シリコン型発電セル及びバリア層の白色ＰＥＴは、太陽電池モジュールで通常用いられる市販品を使用した。なお、この白色ＰＥＴは、０．２ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下の水蒸気透過度を有していた。他の材料の型番（商標）、入手先等、及び作製時に用いた機器の詳細は以下の通りである。
　ＥＶＡ：ソーラーエバ（三井化学東セロ社製）
　ポリプロピレン：Ｆ－７０４ＮＰ（プライムポリマー社製）
　ゼオライト：ゼオライト４Ａ（ユニオン昭和社製）
　ＬＤＰＥ：ペトロセン２０２（東ソー社製）
　ＰＥＴ：Ｅ５１０２（東洋紡社製）・・・実施例２
　アルミニウム箔：ベスパ（住軽アルミ箔社製）・・・実施例２
　透明蒸着ＰＥＴフィルム：ＧＸ－Ｐ－Ｆ（凸版印刷社製）・・・実施例３
　ウレタン系接着剤：ＬＩＳ－０７３－５０及びＣＲ－００１の混合物（東洋インキ社製）
　インフレーション製膜機：多層インフレーション製膜機３ＳＯＩＢ（プラコー社製）
　真空ラミネーター：柏木式真空包装機（エヌピーシー社製）
　本発明の太陽電池用バックシートは、太陽電池素子との密着性が高く、かつ無機吸湿剤を大量に含むことができるため、太陽電池素子内を長期間低湿度に保つことができるため有用である。この太陽電池用バックシートを用いた太陽電池は、電極等の劣化が生じないため、従来のものよりも変換効率を長期間維持することができるため有用である。
　１　　透明基材
　２　　封止樹脂
　３　　導線
　４　　発電セル
　５　　バリア層
　６　　内側スキン層
　７　　吸湿層
　８　　外側スキン層
　１０　　太陽電池素子
　２０　　バックシート
　１００　　太陽電池モジュール

Claims (11)

  1. 　内側スキン層、バインダー樹脂及び無機吸湿剤を含む吸湿層、外側スキン層、並びにバリア層を、この順で少なくとも含み、かつ前記内側スキン層及び外側スキン層が熱可塑性樹脂からなる、太陽電池用バックシート。
  2. 　前記無機吸湿剤は、１気圧、相対湿度２０％、２５℃における吸湿量が１５重量％以上である、請求項１に記載の太陽電池用バックシート。
  3. 　前記無機吸湿剤が、天然ゼオライト、人工ゼオライト又は合成ゼオライトである、請求項１又は２に記載の太陽電池用バックシート。
  4. 　前記無機吸湿剤が、前記吸湿層の重量に対して３０重量％超８０重量％以下の範囲で前記吸湿層に含まれる、請求項１～３のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
  5. 　前記内側スキン層、前記バインダー樹脂、及び前記外側スキン層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン、飽和ポリエステル、エチレン－アクリル酸共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－メチルアクリレート共重合体、アイオノマー、カルボン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリプロピレン、カルボン酸変性エチレンビニルアセテート共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及びこれらの誘導体、並びにこれらの混合物からなる群よりそれぞれ選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
  6. 　前記バリア層が、アルミニウム箔を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
  7. 　前記バインダー樹脂のＭＦＲが、温度１９０℃かつ荷重２．１６ｋｇの条件の下で、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して測定した場合に、１０ｇ／１０分以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
  8. 　前記吸湿層の膜厚が１０～１９０μｍであり、前記スキン層の膜厚が５～１９０μｍである、請求項１～７のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
  9. 　透明基材、発電セル、導線、発電セル及び導線を封止するための封止樹脂、並びに請求項１～８のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシートを具備する、太陽電池モジュール。
  10. 　前記封止樹脂が、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）である、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  11. 　前記内側スキン層及び外側スキン層が、厚み５～２０μｍのポリプロピレンフィルムであり；
    　前記バインダー樹脂が、低密度ポリエチレンであり；
    　前記無機吸湿剤が、ゼオライトであり；
    　前記吸湿層の厚みが、３０～１００μｍであり：かつ
    　前記バリアフィルムが、ポリエチレンテレフタレートフィルムである、請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
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