WO2015068675A1 - 太陽電池モジュール用裏面保護シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a back surface protection sheet for a solar cell module in which a plurality of solar cell elements are encapsulated, and more particularly to a back surface protection sheet for a solar cell module that can increase photoelectric conversion efficiency.
- a solar cell power generation system including a solar cell module has attracted attention as one of power generation means using clean energy.
- a plurality of plate-like solar cell elements are arranged in a solar cell module. These solar cell elements are sandwiched between synthetic resins such as an ethylene-vinyl acetate copolymer called a sealing material, and glass is placed on the side where the sunlight hits.
- a front plate such as a weather protection and moisture proof solar cell module back surface protection sheet (hereinafter sometimes abbreviated as a back surface protection sheet) is superimposed on the opposite side, and is integrally molded by a vacuum heating lamination method or the like. Yes.
- a solar cell module having a front plate, a solar cell element, a sealing material, and a back surface protection sheet has a light reflecting function on the surface side in contact with the sealing material of the back surface protection sheet.
- a back surface protection sheet in which a concavo-convex structure is formed has been proposed.
- a pressing method using a mold, a casting method, an extrusion molding method, an injection molding method, and the like are exemplified.
- the concavo-convex structure transferred while the synthetic resin is cooled and solidified is relaxed.
- the surface shape could not be transferred with high accuracy, and the shape of the surface of the obtained back surface protective sheet, particularly in the vicinity of the top of the concavo-convex structure, was so gentle that sunlight could not be used effectively.
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides a back surface protection sheet in which a concavo-convex structure having a light reflection function is accurately transferred to a surface in contact with a sealing material, and the photoelectric conversion efficiency can be increased. Objective.
- the present inventors have conducted intensive studies. As a result, the resin layer having a surface in contact with the sealing material of the back surface protection sheet is made of a resin composition containing a nucleating agent, and the surface in contact with the sealing material of the resin layer has an uneven structure having a light reflecting function. It has been found that the back surface protection sheet thus obtained has solved the above-mentioned problems, and has led to the present invention.
- a back surface protective sheet comprising a resin layer having a concavo-convex structure having a light reflecting function on the surface, wherein the resin layer is composed of a resin composition containing a nucleating agent, and the surface of the resin layer is a back surface protective sheet.
- the back surface protection sheet for solar cell modules characterized by making one side of both surfaces of this is provided.
- the present invention further provides: [2]
- the resin composition containing the nucleating agent has a difference ⁇ Tmc between an endothermic peak temperature Tm at the time of temperature increase in DSC measurement and an exothermic peak temperature Tc at the time of temperature decrease of 40 ° C. or less.
- the back surface protection sheet for solar cell modules described in [3] The backside protective sheet for solar cell module according to [1] or [2], wherein the melting point of the resin constituting the backside protective sheet for solar cell module is 150 ° C. or higher.
- Protective sheet [5] Embossing in which a resin layer of a back surface protection sheet is formed from a resin composition containing a nucleating agent, and then a resin layer in a molten state or a softened state is engraved with a concavo-convex structure for imparting a light reflecting function
- a solar cell module in which a front plate, a solar cell element, a sealing material and a back surface protective sheet are laminated and integrated in this order, and the back surface protective sheet contains a nucleating agent and has a light-reflective uneven surface.
- the solar cell module using the back surface protective sheet since the uneven structure having a light reflecting function is accurately transferred to the sheet surface, the solar cell module using the back surface protective sheet has a higher photoelectric conversion efficiency. . Moreover, according to the manufacturing method of this invention, an above-described back surface protection sheet can be manufactured by a simple method.
- FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a solar cell module 1 using the back surface protective sheet of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic perspective view of a concavo-convex structure having a light reflecting function provided in the back surface protective sheet of the present invention.
- FIG. 3 is an observation image of the concavo-convex structure of the back surface protection sheet member manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 using a laser microscope.
- FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a solar cell module 1 using the back surface protective sheet of the present invention.
- the solar cell module 1 includes a back surface protection sheet 11, a sealing material 12, a solar cell element 13, and a front plate 14.
- the sunlight L1 enters from the front plate, and most of the sunlight L2 enters the surface of the solar cell element.
- the sunlight L3 that has passed between the solar cell elements is reflected by the back surface protection sheet 11 having a light reflecting function to become sunlight L4, and further reflected by the front plate and becomes sunlight L5, and enters the solar cell element.
- Solar energy is converted to electrical energy.
- the back surface protection sheet 11 includes a resin layer that includes a nucleating agent and has a light reflective uneven surface, and this light reflective uneven surface constitutes one surface of the back surface protective sheet 11.
- the solar cell module 1 is configured by integrating the back surface protection sheet 11 together with the sealing material 12, the solar cell element 13, and the front plate 14 in a state where the light-reflective uneven surface is in contact with the sealing material 12. Since the resin layer is made of a resin composition containing a nucleating agent, the uneven structure on the light reflective surface of the resin layer is accurately formed. Thereby, the solar cell module 1 using the back surface protection sheet 11 has a further enhanced photoelectric conversion efficiency.
- the back protective sheet of the present invention may have a single-layer configuration consisting of only a resin layer, or may have a multilayer configuration in which layers having other functions are laminated on the resin layer. Furthermore, the back surface protective sheet can be provided with a gas barrier film on which a metal or an inorganic oxide is deposited in order to impart gas barrier properties.
- Synthetic resin materials such as PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PA (polyamide), and PP (polypropylene) are used as the resin constituting the resin composition containing the nucleating agent. Is mentioned.
- the backside protective sheet of the present invention preferably has a melting point of the resin constituting each layer of 150 ° C. or higher, regardless of whether it is a single layer configuration or a multilayer configuration.
- the melting point of the resin is 150 ° C. or higher, it is possible to prevent the resin from melting and flowing out in the vacuum heating lamination process when assembling the solar cell module.
- nucleating agent examples include metal salts of benzoic acids such as aluminum pt-butylbenzoate and sodium benzoate, sodium bis (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate, methylenebis (2, 4-di-tert-butylphenyl) phosphate sodium salt, bis [methylenebis (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate] hydroxyaluminum and other aromatic phosphate metal salts and aromatic phosphates
- organic nucleating agents such as mixtures of metal salts and alkali metal compounds, dibenzylidene sorbitols such as dibenzylidene sorbitol, bis (methylbenzylidene) sorbitol, bis (dimethylbenzylidene sorbitol), amino acid metal salts, and rosin acid metal salts , Talc, clay, calcium carbonate, etc.
- Nucleating agents and the like.
- the compounding amount of these nucleating agents is preferably 0.05 to 1.0 part by weight, particularly 0.1 to 0.5 part by weight, based on 100 parts by weight of the resin constituting the resin layer.
- the 50% particle size (median diameter (measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device)) of the nucleating agent is preferably 2 to 20 ⁇ m, more preferably 3 to 10 ⁇ m.
- the resin composition constituting the resin layer is made of a polypropylene resin and a phosphate metal from the viewpoint that the uneven structure for imparting a light reflecting function imprinted on a stamper such as an embossing roll can be accurately formed on the surface of the resin layer. It is particularly preferable that the salt nucleating agent is used.
- the concavo-convex structure is that the difference ⁇ Tmc between the endothermic peak temperature Tm at the time of temperature increase in DSC measurement (differential scanning calorimetry) and the exothermic peak temperature Tc at the time of temperature decrease is 40 ° C. or less in the resin composition containing the nucleating agent.
- the surface shape of a stamper such as an embossing roll can be transferred more accurately and faithfully, and the concavo-convex structure transferred while the resin composition is cooled and solidified is less relaxed, so that the desired concavo-convex structure can be obtained. It is preferable because it is easily obtained.
- the reason why the resin composition having ⁇ Tmc of 40 ° C. or less can transfer and reproduce the surface shape of a stamper such as an emboss roll more faithfully is due to the following mechanism. That is, when the molten thermoplastic resin is cooled after shaping with a stamper such as an embossing roll, the volume shrinks with cooling, but the resin composition with small ⁇ Tmc progresses crystallization promptly after cooling and solidification. Therefore, it is considered that the volume shrinkage due to cooling is smaller than that of the resin composition that is slowly crystallized.
- the back surface protection sheet has improved light reflectivity on the surface in contact with the sealing material.
- the method include a method of performing metal vapor deposition on the surface of the back surface protective sheet that contacts the sealing material, and a method of coloring the resin layer of the back surface protective sheet in white.
- the method of coloring the resin layer in white is more preferable because it is simple and can suppress an increase in cost to a minimum.
- the white pigment used here include titanium oxide, zinc oxide, and aluminum oxide. Titanium oxide is more preferable from the viewpoint of high refractive index and excellent dispersibility in a synthetic resin.
- the amount of the white pigment is preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin constituting the resin layer.
- the uneven structure on the surface of the resin layer may have a periodic structure or an irregular shape.
- the height of the convex part of the concavo-convex structure is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less. When this height is 50 ⁇ m or less, the transferability when transferring the uneven structure on the surface of the stamper such as an embossing roll to the resin layer of the back surface protection sheet is good, and the tip of the convex portion is not lost.
- the height of the convex part of the concavo-convex structure is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more. When this height is 5 ⁇ m or more, sunlight can be used effectively.
- the “height of the convex portion of the concavo-convex structure” means the height of the vertex of the convex portion with respect to the valley.
- the uneven structure of the light-reflecting resin layer has an inclination angle ⁇ of 15 degrees or more and less than 45 degrees. This is preferable because the light can be incident as described above and the reflected light from the back surface protection sheet can be efficiently confined in the solar cell module.
- the thickness of the back surface protection sheet is 100 ⁇ m to 600 ⁇ m, which prevents moisture permeation into the solar cell module, enables the back surface protection sheet to be rolled up, and does not cause wrinkles. From the viewpoint of providing easy handling.
- the back surface protective sheet of the present invention is obtained, for example, by supplying a resin composition containing a nucleating agent to an extruder equipped with a flat die, and extruding the molten or softened resin composition into a sheet form from the flat die.
- the sheet in a molten state or softened state can be produced by pulling it while being brought into pressure contact with an embossing roll imprinted with an uneven structure for imparting a light reflecting function.
- the method of co-extrusion from the flat die equipped with the some extruder can be employ
- Example 1 Using a single-layer film forming apparatus equipped with a flat die, 0.1 part by weight of a nucleating agent (manufactured by ADEKA: aromatic phosphate ester metal salt system) per 100 parts by weight of block polypropylene (melting point: 164 ° C.) The compounded resin composition is extruded into a sheet shape, taken up while being pressed and brought into contact with an embossed roll that is engraved on the entire surface to give a concavo-convex structure of a regular quadrangular pyramid with a side of 78 ⁇ m, a height of 27 ⁇ m, and an inclination angle of 35 degrees. A single-layer back protective sheet having a thickness of 120 ⁇ m having a regular quadrangular pyramid convex structure was manufactured.
- a nucleating agent manufactured by ADEKA: aromatic phosphate ester metal salt system
- block polypropylene melting point: 164 ° C.
- Example 2 A back protective sheet having a thickness of 120 ⁇ m was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the nucleating agent was 0.2 parts by weight.
- Example 3 A back protective sheet having a thickness of 120 ⁇ m was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the nucleating agent was 0.3 parts by weight.
- Example 1 A back protective sheet having a thickness of 120 ⁇ m was produced in the same manner as in Example 1 except that no nucleating agent was added.
- the endothermic peak temperature Tm when the back surface protection sheet obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was heated and the exothermic peak temperature Tc when the temperature was lowered were measured, and the difference ⁇ Tmc was determined. That is, by using a differential scanning calorimeter (DSC), the endothermic peak temperature Tm when the measurement sample is heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and the temperature of the measurement sample is lowered from 250 ° C. to 0 ° C. The exothermic peak temperature Tc when cooled at a rate of 10 ° C./min was measured. The measurement results are shown in Table 1.
- DSC differential scanning calorimeter
- Example 4 Using a single-layer film forming apparatus equipped with a flat die, 25 parts by weight of titanium oxide, 100 parts by weight of block polypropylene (melting point: 164 ° C.), nucleating agent (manufactured by ADEKA: aromatic phosphate ester metal salt system) 0 The resin composition containing 1 part by weight was extruded into a sheet shape and added to an embossed embossed roll that gave an uneven structure of an isosceles triangular prism with a pitch of 125 ⁇ m, a height of 20 ⁇ m, and an inclination angle of 22 degrees.
- nucleating agent manufactured by ADEKA: aromatic phosphate ester metal salt system
- a resin sheet having a thickness of 120 ⁇ m having an isosceles triangular prism-like concavo-convex structure on the surface was produced. Subsequently, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 190 ⁇ m (melting point: 260 ° C.) and a polybutylene terephthalate film having a thickness of 50 ⁇ m (melting point: 230 ° C.) are sequentially laminated on the resin sheet by a dry laminating method. Got.
- Example 2 A resin sheet having a thickness of 120 ⁇ m was produced in the same manner as in Example 4 except that no nucleating agent was added. Next, a polyethylene terephthalate film and a polybutylene terephthalate film were sequentially laminated on the resin sheet by a dry laminating method in the same manner as in Example 4 to obtain a three-layer back protective sheet having a thickness of 360 ⁇ m.
- the output improvement effect of the solar cell module assembled using the back surface protection sheet obtained in Example 4 and Comparative Example 2 was evaluated.
- the procedure is as follows.
- Output (Pmax) measurement of solar cell element Two solar cell elements (6 inch size cut in half) are arranged vertically, and the distance between the solar cell elements is 3.0 mm. Do the wiring as follows.
- simulated solar light is irradiated in a 25 ° C. atmosphere by a solar simulator (NCT-180AA-M manufactured by NPC), and the output (Pmax) of the solar cell element is measured.
- the resin layer having a surface in contact with the sealing material is made of a resin composition containing a nucleating agent, and the surface of the resin layer in contact with the sealing material has a concavo-convex structure having a light reflecting function.
- the solar cell module created using the back surface protection sheet of Example 4 provided showed a better output improvement effect than the solar cell module created using the back surface protection sheet of Comparative Example 2.
- the back surface protective sheet of the present invention includes a resin layer containing a nucleating agent and having a light-reflective uneven surface
- the back surface protective sheet is made of a front plate, a solar cell element, and a sealing material.
- the solar cell module obtained by integrating with the solar cell module can efficiently convert the incident solar energy into electric energy.
- an above-described back surface protection sheet can be manufactured simply.
- the back surface protective sheet of the present invention, the solar cell module using the same, and the method for producing the same are useful in solar cell power generation systems that are attracting attention in recent years, and are very useful for industry.
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Abstract
【課題】光電変換効率を高めることができる太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供すること。 【解決手段】前面板、太陽電池素子、封止材とともに一体化されて太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、封止材と接する面を有する樹脂層が、造核剤を含む樹脂組成物からなり、該樹脂層の封止材と接する面が光反射機能を有する凹凸構造を備えることを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。
Description
本発明は、複数の太陽電池素子を封入した太陽電池モジュール用裏面保護シートに関するものであり、さらに詳しくは、光電変換効率を高めることができる太陽電池モジュール用裏面保護シートに関するものである。
近年、環境への意識の高まりにより、クリーンエネルギーを利用した発電手段の一つとして、太陽電池モジュールを備えた太陽電池発電システムが注目されている。太陽電池モジュールは板状の太陽電池素子が複数枚配置されており、これらの太陽電池素子を封止材と呼ばれるエチレン－酢酸ビニル共重合体などの合成樹脂で挟み込み、太陽光が当る側にガラスなどの前面板が、反対側に耐候性、防湿性を有する太陽電池モジュール用裏面保護シート（以下、裏面保護シートと略称することがある）が重ね合わされ、真空加熱ラミネーション法などにより一体成形されている。
このような中で、太陽電池モジュールの開発においては、太陽電池モジュールへ入射した太陽光エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換する、いわゆる光電変換効率をいかに高めるかが大きな課題となっており、太陽電池素子はもちろん、裏面保護シートにも様々な工夫が提案されている。
日本特許公開第２０１０－１２３７２０号公報には、前面板と太陽電池素子と封止材と裏面保護シートとを有する太陽電池モジュールにおいて、裏面保護シートの封止材と接する面側に光反射機能を有する凹凸構造が形成されている裏面保護シートが提案されている。ここにおいて凹凸構造を裏面保護シートに直接形成する方法として、金型を用いたプレス法、キャスティング法、押出し成形法、射出成形法などが例示されている。
しかしながら、金型を用いたプレス法、キャスティング法、押出し成形法、射出成形法により裏面保護シート表面に凹凸構造の転写を行っても、合成樹脂が冷却固化する間に転写した凹凸構造が緩和し、表面形状を精度よく転写できず、得られた裏面保護シート表面の、特に凹凸構造の頂上付近の形状がなだらかとなり、太陽光を有効に利用できないという問題があった。
また、仮に所望の凹凸構造を備えた裏面保護シートが得られたとしても、該裏面保護シートと封止材であるエチレン－酢酸ビニル共重合体などとを真空加熱ラミネーションにより貼合しようとすると、裏面保護シート表面に形成されていた凹凸構造が平坦化し所期の目的を達成できないという問題もある。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、封止材と接する面に光反射機能を有する凹凸構造が精度よく転写されており、光電変換効率を高めることができる裏面保護シートを提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討を行った。この結果、裏面保護シートの封止材と接する面を有する樹脂層が、造核剤を含む樹脂組成物からなり、該樹脂層の封止材と接する面が光反射機能を有する凹凸構造を備えるようにした裏面保護シートが、前記課題を解決したものであることを見出し本発明に至った。
本発明によれば、
［１］光反射機能を有する凹凸構造を表面に有する樹脂層を備える裏面保護シートであって、樹脂層が造核剤を含む樹脂組成物から構成されるとともに樹脂層の前記表面が裏面保護シートの両面のうちの一方の面をなすことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シートが提供される。
［１］光反射機能を有する凹凸構造を表面に有する樹脂層を備える裏面保護シートであって、樹脂層が造核剤を含む樹脂組成物から構成されるとともに樹脂層の前記表面が裏面保護シートの両面のうちの一方の面をなすことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シートが提供される。
本発明は、更に、
［２］前記造核剤を含む樹脂組成物が、ＤＳＣ測定の昇温時における吸熱ピーク温度Ｔｍと、降温時における発熱ピーク温度Ｔｃの差ΔＴｍｃが４０℃以下であることを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［３］太陽電池モジュール用裏面保護シートを構成する樹脂の融点がいずれも１５０℃以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［４］前記造核剤を含む樹脂組成物が、ポリプロピレン系樹脂とリン酸エステル金属塩系造核剤とからなることを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［５］造核剤を含む樹脂組成物から裏面保護シートの樹脂層を形成させ、次いで、溶融状態あるいは軟化状態にある樹脂層を、光反射機能を付与するための凹凸構造が刻印されたエンボスロールに加圧接触させることによって樹脂層表面に凹凸構造を転写することを特徴とする、太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法、
［６］前面板、太陽電池素子、封止材および裏面保護シートをこの順に積層して一体化した太陽電池モジュールであって、該裏面保護シートは、造核剤を含み且つ光反射性凹凸表面を有する樹脂層を備え、この光反射性凹凸表面が封止材と接していることを特徴とする太陽電池モジュール、
を提供する。
［２］前記造核剤を含む樹脂組成物が、ＤＳＣ測定の昇温時における吸熱ピーク温度Ｔｍと、降温時における発熱ピーク温度Ｔｃの差ΔＴｍｃが４０℃以下であることを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［３］太陽電池モジュール用裏面保護シートを構成する樹脂の融点がいずれも１５０℃以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［４］前記造核剤を含む樹脂組成物が、ポリプロピレン系樹脂とリン酸エステル金属塩系造核剤とからなることを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート、
［５］造核剤を含む樹脂組成物から裏面保護シートの樹脂層を形成させ、次いで、溶融状態あるいは軟化状態にある樹脂層を、光反射機能を付与するための凹凸構造が刻印されたエンボスロールに加圧接触させることによって樹脂層表面に凹凸構造を転写することを特徴とする、太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法、
［６］前面板、太陽電池素子、封止材および裏面保護シートをこの順に積層して一体化した太陽電池モジュールであって、該裏面保護シートは、造核剤を含み且つ光反射性凹凸表面を有する樹脂層を備え、この光反射性凹凸表面が封止材と接していることを特徴とする太陽電池モジュール、
を提供する。
本発明の裏面保護シートは、シート表面に光反射機能を有する凹凸構造が精度よく転写されているため、該裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールは、光電変換効率がより高められたものとなる。また本発明の製造方法によれば、上記した裏面保護シートを簡便な方法で製造することができる。
以下、本発明の裏面保護シートについて詳細に説明する。
図１は、本発明の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュール１の模式部分断面図である。太陽電池モジュール１は、裏面保護シート１１と、封止材１２と、太陽電池素子１３と、前面板１４を有する。太陽光Ｌ１は前面板より入射し、大部分の太陽光Ｌ２は太陽電池素子表面へ入射する。一方、太陽電池素子間を通過した太陽光Ｌ３は、光反射機能を有する裏面保護シート１１により反射され太陽光Ｌ４となり、さらに前面板で反射され太陽光Ｌ５となって太陽電池素子へ入射し、太陽光エネルギーが電気エネルギーへ変換される。裏面保護シート１１は、造核剤を含み光反射性凹凸表面を有する樹脂層を備え、この光反射性凹凸表面が裏面保護シート１１の一方の面を構成している。光反射性凹凸表面が封止材１２と接する状態で、裏面保護シート１１を封止材１２、太陽電池素子１３ および前面板１４とともに一体化することにより太陽電池モジュール１が構成される。樹脂層が、造核剤を含む樹脂組成物からなるため、樹脂層の光反射性表面の凹凸構造が精度よく形成されている。これにより裏面保護シート１１を用いた太陽電池モジュール１は光電変換効率が一層高められたものとなる。
本発明の裏面保護シートは樹脂層のみからなる単層構成であっても良く、樹脂層に他の機能を有する層を積層した多層構成のものであってもよい。さらに、裏面保護シートは、ガスバリア性を付与するために、金属あるいは無機酸化物を蒸着したガスバリア性フィルムなどを備えることができる。
前記造核剤を含む樹脂組成物を構成する樹脂としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂材料が挙げられる。
また、本発明の裏面保護シートは、単層構成、多層構成のいずれの場合であっても、各層を構成する樹脂の融点がいずれも１５０℃以上であることが好ましい。樹脂の融点が１５０℃以上であることにより、太陽電池モジュールの組み立て時の真空加熱ラミネーション工程における樹脂の溶融、流出を防止できる。
造核剤としては、例えば、ｐ－ｔ－ブチル安息香酸アルミニウム、安息香酸ナトリウムなどの安息香酸類の金属塩、ビス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）リン酸エステルナトリウム、メチレンビス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）リン酸エステルナトリウム、ビス〔メチレンビス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）リン酸エステル〕ヒドロキシアルミニウムなどの芳香族リン酸エステル金属塩および芳香族リン酸エステル金属塩とアルカリ金属化合物の混合物、ジベンジリデンソルビトール、ビス（メチルベンジリデン）ソルビトール、ビス（ジメチルベンジリデンソルビトール）などのジベンジリデンソルビトール類、アミノ酸金属塩、ロジン酸金属塩などの有機系造核剤のほか、タルク、クレイ、炭酸カルシウムなどの無機系造核剤が挙げられる。これら造核剤の配合量は、樹脂層を構成する樹脂１００重量部に対し０．０５～１．０重量部、とりわけ０．１～０．５重量部であることが好ましい。造核剤の５０％粒子径(メディアン径（レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定）)は好ましくは２～２０μｍであり、より好ましくは３～１０μｍの範囲である。
樹脂層を構成する樹脂組成物は、エンボスロールなどのスタンパに刻印された光反射機能を付与するための凹凸構造が樹脂層表面に精度よく成形できるという観点から、ポリプロピレン系樹脂とリン酸エステル金属塩系造核剤からなることが特に好ましい。
造核剤を含む樹脂組成物が、ＤＳＣ測定（示差走査熱量測定）の昇温時における吸熱ピーク温度Ｔｍと、降温時における発熱ピーク温度Ｔｃの差ΔＴｍｃが４０℃以下であることが、凹凸構造を付与するエンボスロールなどのスタンパの表面形状をより精度よく忠実に転写することができ、また、樹脂組成物が冷却固化する間に転写した凹凸構造が緩和することが少ないため所望の凹凸構造が得られやすいという理由で好ましい。
このように、ΔＴｍｃが４０℃以下の樹脂組成物がエンボスロールなどのスタンパの表面形状をより忠実に転写・再現することができるのは、次のようなメカニズムによるものと推察される。即ち、溶融状態の熱可塑性樹脂は、エンボスロールなどのスタンパで賦形後冷却される際、冷却に伴って体積収縮するが、ΔＴｍｃが小さい樹脂組成物は、冷却固化後速やかに結晶化が進行するため、結晶化が遅い樹脂組成物よりも冷却による体積収縮が小さくなると考えられる。
また裏面保護シートは、封止材と接する面の光反射性が高められていることが望ましい。この具体的な手段としては、裏面保護シートの封止材と接する面に金属蒸着を行う方法、裏面保護シートの樹脂層を白色に着色する方法が挙げられる。中でも樹脂層を白色に着色する方法は、簡便であり、コストの上昇を最低限に抑えることができより好ましい。ここにおいて用いられる白色系顔料としては酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどが挙げられるが、酸化チタンが、屈折率が高く、合成樹脂への分散性に優れているという観点からより好適である。白色顔料の配合量は樹脂層を構成する樹脂１００重量部に対し５～５０重量部であることが好ましい。
樹脂層表面の凹凸構造は、周期構造を有していても良く、不定形でも良い。また、凹凸構造の凸部の高さは、５０μｍ以下、さらには４０μｍ以下が好ましい。この高さが５０μｍ以下の場合はエンボスロールなどのスタンパの表面の凹凸構造を裏面保護シートの樹脂層へ転写する際の転写性が良く、凸部の先端部分が欠けることが無い。一方、凹凸構造の凸部の高さは５μｍ以上、さらには１０μｍ以上が好ましい。この高さが５μｍ以上の場合は太陽光を有効に利用できる。なお、「凹凸構造の凸部の高さ」とは、凸部の頂点の、谷部を基準とした高さを意味する。
また本発明においては、図２に示すように、光反射樹脂層の凹凸構造が、１５度以上４５度未満の傾斜角θを有することが、裏面保護シートからの反射光を前面板へ臨界角以上で入射させることができ、裏面保護シートからの反射光を太陽電池モジュール内へ効率よく閉じ込めることができる理由で好ましい。
また、裏面保護シートの厚さは１００μｍ～６００μｍであることが、太陽電池モジュール内へ水分の透過を防ぎ、裏面保護シートのロール状の巻き取りを可能とし、且つシワの発生がないなどの優れた取扱い性を与える観点から、好ましい。
本発明の裏面保護シートは、例えば、フラットダイを装着した押出し機へ造核剤を含む樹脂組成物を供給し、溶融状態あるいは軟化状態の樹脂組成物をフラットダイからシート状に押出し、得られた溶融状態あるいは軟化状態のシートを、光反射機能を付与するための凹凸構造が刻印されたエンボスロールに加圧接触させながら引き取ることにより製造することができる。なお、前記多層構成の裏面保護シートを製造する場合には、複数の押出し機を装着したフラットダイより共押出しする方法が好ましく採用できる。
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
［実施例１］
フラットダイを装着した単層製膜装置を用い、ブロックポリプロピレン（融点：１６４℃）１００重量部に対し、造核剤（ＡＤＥＫＡ社製：芳香族リン酸エステル金属塩系）０．１重量部を配合した樹脂組成物をシート状に押出し、一辺が７８μｍ、高さが２７μｍ、傾斜角３５度の正四角錐の凹凸構造を与える彫刻が全面に施されたエンボスロールに加圧接触させながら引き取り、表面に正四角錐の凸構造を有する厚み１２０μｍの単層の裏面保護シートを製造した。
フラットダイを装着した単層製膜装置を用い、ブロックポリプロピレン（融点：１６４℃）１００重量部に対し、造核剤（ＡＤＥＫＡ社製：芳香族リン酸エステル金属塩系）０．１重量部を配合した樹脂組成物をシート状に押出し、一辺が７８μｍ、高さが２７μｍ、傾斜角３５度の正四角錐の凹凸構造を与える彫刻が全面に施されたエンボスロールに加圧接触させながら引き取り、表面に正四角錐の凸構造を有する厚み１２０μｍの単層の裏面保護シートを製造した。
［実施例２］
造核剤の配合量を０．２重量部とする以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
造核剤の配合量を０．２重量部とする以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
［実施例３］
造核剤の配合量を０．３重量部とする以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
造核剤の配合量を０．３重量部とする以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
［比較例１］
造核剤を配合しない以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
造核剤を配合しない以外は実施例１と同様にして厚み１２０μｍの裏面保護シートを製造した。
実施例１～３および比較例１で得られた裏面保護シートの 昇温時における吸熱ピーク温度Ｔｍ、および降温時の発熱ピーク温度Ｔｃを測定し、その差ΔＴｍｃを求めた。即ち、示差走査熱量測定機 （ＤＳＣ）を用い、測定サンプルを３０℃から２５０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで加熱した際の吸熱ピーク温度Ｔｍ、および測定サンプルを２５０℃から０℃まで降温速度１０℃／ｍｉｎで冷却した際の発熱ピーク温度Ｔｃを測定した。測定結果を表１に示す。
又、実施例１～３および比較例１で得られた裏面保護シートの表面の凹凸構造を、レーザマイクロスコープ（レーザーテック社製 コンフォーカル顕微鏡 Ｃ１３０）を用いて観察した。この観察画像を図３に示す。観察画像から凹凸構造の凸部の高さ（エンボス高さ）を計測した。この結果を表１に示す。
表１、図３から明らかなように、造核剤を含む樹脂組成物からなる実施例１～３の裏面保護シートには、所定の凹凸構造が精度よく転写されている。これに対し、造核剤を含まない樹脂組成物からなる比較例１の裏面保護シートに転写された凹凸構造は、頂上付近の形状がなだらかとなっており、実施例１～３に比べ凹凸構造の精度が低いものであった。
［実施例４］
フラットダイを装着した単層製膜装置を用い、ブロックポリプロピレン（融点：１６４℃）１００重量部に対し酸化チタン２５重量部、造核剤（ＡＤＥＫＡ社製：芳香族リン酸エステル金属塩系）０．１重量部を配合した樹脂組成物をシート状に押出し、ピッチが１２５μｍ、高さが２０μｍで、傾斜角２２度の二等辺三角形プリズム状の凹凸構造を与える彫刻が施されたエンボスロールに加圧接触させながら引き取り、表面に二等辺三角形プリズム状の凹凸構造を有する厚み１２０μｍの樹脂シートを製造した。次いで、ドライラミネート法により、該樹脂シートに厚み１９０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（融点：２６０℃）、厚み５０μｍのポリブチレンテレフタレートフィルム（融点２３０℃）を順に積層して厚み３６０μｍの３層の裏面保護シートを得た。
フラットダイを装着した単層製膜装置を用い、ブロックポリプロピレン（融点：１６４℃）１００重量部に対し酸化チタン２５重量部、造核剤（ＡＤＥＫＡ社製：芳香族リン酸エステル金属塩系）０．１重量部を配合した樹脂組成物をシート状に押出し、ピッチが１２５μｍ、高さが２０μｍで、傾斜角２２度の二等辺三角形プリズム状の凹凸構造を与える彫刻が施されたエンボスロールに加圧接触させながら引き取り、表面に二等辺三角形プリズム状の凹凸構造を有する厚み１２０μｍの樹脂シートを製造した。次いで、ドライラミネート法により、該樹脂シートに厚み１９０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（融点：２６０℃）、厚み５０μｍのポリブチレンテレフタレートフィルム（融点２３０℃）を順に積層して厚み３６０μｍの３層の裏面保護シートを得た。
［比較例２］
造核剤を配合しないこと以外は実施例４と同様にして厚み１２０μｍの樹脂シートを製造した。次いで、実施例４と同様にしてドライラミネート法により、該樹脂シートにポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルムを順に積層して厚み３６０μｍの３層裏面保護シートを得た。
造核剤を配合しないこと以外は実施例４と同様にして厚み１２０μｍの樹脂シートを製造した。次いで、実施例４と同様にしてドライラミネート法により、該樹脂シートにポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルムを順に積層して厚み３６０μｍの３層裏面保護シートを得た。
実施例４、比較例２で得られた裏面保護シートを用いて組み立てられた太陽電池モジュールの出力向上効果を評価した。その手順は以下のとおりである。
（１）太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）測定・・・太陽電池素子（６インチサイズのものを半分にカットしたもの）を上下に２枚配置し、太陽電池素子の間隔が３．０ｍｍとなるように配線を行う。次いで、ソーラーシミュレータ（ＮＰＣ社製ＮＣＴ－１８０ＡＡ－Ｍ）により２５℃の雰囲気下で疑似太陽光を照射し、太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）を測定する。
（２）太陽電池モジュールの組み立て・・・前面板（ガラス）、封止材（エチレン－酢酸ビニル共重合体）、（１）で配線した太陽電池素子、封止材（エチレン－酢酸ビニル共重合体）、裏面保護シートをこの順に積層し、真空加熱ラミネーション法により一体化し、太陽電池モジュールを作成する。
（３）太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）測定・・・（２）で組み立てた太陽電池モジュールに、ソーラーシミュレータ（ＮＰＣ社製ＮＣＴ－１８０ＡＡ－Ｍ）により２５℃の雰囲気下で疑似太陽光を照射し、太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）を測定する。
（４）出力向上効果の評価・・・（１）で測定した太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）を基準として、（３）で測定した太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）の出力向上効果（％）を評価する。
（１）太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）測定・・・太陽電池素子（６インチサイズのものを半分にカットしたもの）を上下に２枚配置し、太陽電池素子の間隔が３．０ｍｍとなるように配線を行う。次いで、ソーラーシミュレータ（ＮＰＣ社製ＮＣＴ－１８０ＡＡ－Ｍ）により２５℃の雰囲気下で疑似太陽光を照射し、太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）を測定する。
（２）太陽電池モジュールの組み立て・・・前面板（ガラス）、封止材（エチレン－酢酸ビニル共重合体）、（１）で配線した太陽電池素子、封止材（エチレン－酢酸ビニル共重合体）、裏面保護シートをこの順に積層し、真空加熱ラミネーション法により一体化し、太陽電池モジュールを作成する。
（３）太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）測定・・・（２）で組み立てた太陽電池モジュールに、ソーラーシミュレータ（ＮＰＣ社製ＮＣＴ－１８０ＡＡ－Ｍ）により２５℃の雰囲気下で疑似太陽光を照射し、太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）を測定する。
（４）出力向上効果の評価・・・（１）で測定した太陽電池素子の出力（Ｐｍａｘ）を基準として、（３）で測定した太陽電池モジュールの出力（Ｐｍａｘ）の出力向上効果（％）を評価する。
実施例４、比較例２で得られた裏面保護シートを用いて作成された太陽電池モジュールの出力向上効果を上記した手順で評価した。この結果を表２に示す。
表２から明らかなように、封止材と接する面を有する樹脂層が、造核剤を含む樹脂組成物からなり、該樹脂層の封止材と接する面が光反射機能を有する凹凸構造を備える実施例４の裏面保護シートを用いて作成された太陽電池モジュールは、比較例２の裏面保護シートを用いて作成された太陽電池モジュールに比較して良好な出力向上効果を示した。
以上説明したように、本発明の裏面保護シートは、造核剤を含み且つ光反射性凹凸表面を有する樹脂層を備えることから、この裏面保護シートを、前面板、太陽電池素子、封止材とともに一体化して得られる太陽電池モジュールは、入射した太陽光エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換することができる。また本発明の製造方法によれば、上記した裏面保護シートを簡便に製造することができる。このように本発明の裏面保護シート、それを用いた太陽電池モジュールおよびその製造方法は、近年注目されている太陽電池発電システムにおいて有用であり産業に利するところ大である。
１ ：太陽電池モジュール
１１：裏面保護シート
１２：封止材
１３：太陽電池素子
１４：前面板
Ｌ１：太陽電池モジュールに入射する太陽光
Ｌ２：太陽電池素子へ入射する太陽光
Ｌ３：太陽電池素子間を直進する太陽光
Ｌ４：裏面保護シートで反射された太陽光
Ｌ５：前面板で反射された太陽光
θ ：傾斜角
１１：裏面保護シート
１２：封止材
１３：太陽電池素子
１４：前面板
Ｌ１：太陽電池モジュールに入射する太陽光
Ｌ２：太陽電池素子へ入射する太陽光
Ｌ３：太陽電池素子間を直進する太陽光
Ｌ４：裏面保護シートで反射された太陽光
Ｌ５：前面板で反射された太陽光
θ ：傾斜角
Claims (6)
- 光反射機能を有する凹凸構造を表面に有する樹脂層を備える裏面保護シートであって、樹脂層が造核剤を含む樹脂組成物から構成されるとともに樹脂層の前記表面が裏面保護シートの両面のうちの一方の面をなすことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。
- 前記造核剤を含む樹脂組成物が、ＤＳＣ測定の昇温時における吸熱ピーク温度Ｔｍと、降温時における発熱ピーク温度Ｔｃの差ΔＴｍｃが４０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
- 太陽電池モジュール用裏面保護シートを構成する樹脂の融点がいずれも１５０℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
- 前記造核剤を含む樹脂組成物が、ポリプロピレン系樹脂とリン酸エステル金属塩系造核剤とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
- 造核剤を含む樹脂組成物から裏面保護シートの樹脂層を形成させ、次いで、溶融状態あるいは軟化状態にある樹脂層を、光反射機能を付与するための凹凸構造が刻印されたエンボスロールに加圧接触させることによって樹脂層表面に凹凸構造を転写することを特徴とする、太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法。
- 前面板、太陽電池素子、封止材および裏面保護シートをこの順に積層して一体化した太陽電池モジュールであって、
該裏面保護シートは、造核剤を含み且つ光反射性凹凸表面を有する樹脂層を備え、この光反射性凹凸表面が封止材と接していることを特徴とする太陽電池モジュール。
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