WO2015068849A1 - 太陽電池用裏面保護シート - Google Patents

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resin layer
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啓太 森
猿渡 昌隆
前田 大輔
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Definitions

  • This invention relates to the back surface protection sheet for solar cells arrange
  • a solar cell back surface protection sheet is generally laminated on the back surface side of the solar battery cell, and these are collectively referred to as a solar cell module.
  • Back surface protection sheets are used for the purpose of protection and insulation from the back surface of solar cells.
  • Solar cell modules are usually installed outdoors and exposed to harsh environments such as rain and wind and direct sunlight. Solar cell modules are required to have a long service life of more than 25 years even in such harsh environments, so the back protection sheet that protects solar cells also requires high weather resistance to the natural environment. Has been. In order to satisfy this requirement, materials having high weather resistance are used as the materials for the back surface protection sheet.
  • Fig. 1 shows the general layer structure of the back protection sheet for solar cells.
  • a first resin layer 11, an adhesive layer 12a, a second resin layer 13, an adhesive layer 12b, and a second resin layer 14 are laminated in this order.
  • the solar battery cell and the second resin layer 14 are pasted together. That is, the first resin layer 11 is the outermost layer and the second resin layer 14 is the innermost layer (hereinafter, the layer farthest from the solar battery cell is referred to as “outermost layer”).
  • the outermost first resin layer 11 is a weather-resistant fluorine-based resin film (polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, ethylene tetrafluoroethylene), and the second resin layer 13 is intended to ensure insulation.
  • a thick (up to 250 ⁇ m) general-purpose polyethylene terephthalate (PET) film is used, and the second resin layer 14 is fused with an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) film layer, which is a sealing material for solar cells.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • An olefin film having a melting point up to around 120 ° C. is generally used.
  • the solar cell back surface protection sheet is required to have high weather resistance for the purpose of protecting the back surface of the solar battery cell, and the first resin layer, which is the outermost layer, is fluorine that does not easily deteriorate even under severe environments.
  • a resin film is used. Since this fluororesin film has high weather resistance, even if the second resin layer (for example, a PET film) is deteriorated, it plays the role of maintaining the strength and shape of the back protective sheet.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • MMA monomer acrylic acid ester monomer
  • SM styrene monomer
  • the weather resistance is mainly required for the solar cell back surface protective sheet
  • the solar cell module is often installed outdoors such as a roof of a house, design is also important. That is, the back surface protection sheet is required not only to have weather resistance but also to hardly change appearance (discoloration, etc.) during long-term use.
  • the fluororesin film When a fluororesin film is used for the outermost layer (first resin layer) of the back surface protection sheet for solar cells, there are the following two problems. (1) Depending on the components of the adjacent adhesive layer, the fluororesin film may turn yellow when exposed to a high temperature environment for a long time. (2) Cracks occur in the outermost fluororesin film due to sudden outdoor temperature changes. Specifically, cracks occur due to expansion / contraction of the fluororesin film due to a rapid change in high temperature / low temperature. In particular, solar cells have metal wiring called a bus bar with a thickness of about 0.2mm, so there is a small step corresponding to the thickness of the bus bar. As cracks occur.
  • the present invention provides a solar cell back surface protective sheet using a fluororesin film as the outermost layer, and the solar cell back surface protection sheet in which yellowing and cracking of the fluororesin film are suppressed. For the purpose.
  • the present inventor has found that the above object can be achieved when the outermost layer contains specific polyvinylidene fluoride, and has completed the present invention.
  • this invention relates to the following back surface protection sheet for solar cells, and a solar cell module.
  • a solar cell back surface protective sheet disposed on the back side of a solar cell (1)
  • the back surface protection sheet for solar cells has at least a first resin layer and a second resin layer laminated in order from the outermost layer, and when pasted to the solar battery cell, the opposite side of the outermost layer The innermost layer and the solar cell are bonded together, (2)
  • the first resin layer contains polyvinylidene fluoride, and the crystal structure obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum in the polyvinylidene fluoride makes the total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals 100% Sometimes 30-70% are ⁇ -type crystals and the rest are ⁇ -type crystals,
  • the back surface protection sheet for solar cells characterized by the above-mentioned.
  • the back protective sheet for a solar cell according to item 1 wherein the first resin layer contains 5 to 90 parts by mass of a methacrylic acid ester with respect to 100 parts by mass of the polyvinylidene fluoride.
  • the back protective sheet for solar cells according to item 1 or 2 wherein the thickness of the first resin layer is 10 to 30 ⁇ m.
  • the second resin layer is made of polyethylene, polyolefin resin, (meth) acrylic resin, polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, polyvinylidene chloride resin, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol.
  • Item 1 to 3 above comprising at least one selected from the group consisting of polycarbonate resins, fluorine resins, polyvinyl acetate resins, acetal resins, polyester resins, polyamide resins and polyphenylene ether resins
  • the back surface protection sheet for solar cells in any one. 5.
  • a solar cell module comprising the solar cell and the back surface protective sheet for solar cell according to any one of items 1 to 5 disposed on the back side thereof.
  • the first resin layer of the outermost layer contains polyvinylidene fluoride, the crystal structure determined from the absorbance by the infrared absorption spectrum in the polyvinylidene fluoride, ⁇ -type crystal and ⁇ -type 30% to 70% are ⁇ -type crystals and the rest are ⁇ -type crystals when the total with the crystal is 100%, so yellowing after a long exposure under high temperature environment and rapid temperature change It is possible to suppress the occurrence of cracks due to.
  • the back surface protection sheet for solar cells of the present invention is disposed on the back surface of the solar cells, (1)
  • the back surface protection sheet for solar cells has at least a first resin layer and a second resin layer laminated in order from the outermost layer, and when pasted to the solar battery cell, the opposite side of the outermost layer The innermost layer and the solar cell are bonded together, (2)
  • the first resin layer contains polyvinylidene fluoride (PVDF), and the crystal structure obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum in the PVDF has a total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals of 100%. 30-70% is ⁇ -type crystal and the rest is ⁇ -type crystal, It is characterized by that.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the first resin layer of the outermost layer contains PVDF
  • the crystal structure obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum in the PVDF is an ⁇ -type crystal and a ⁇ -type 30% to 70% are ⁇ -type crystals and the rest are ⁇ -type crystals when the total with the crystal is 100%, so yellowing after a long exposure under high temperature environment and rapid temperature change It is possible to suppress the occurrence of cracks due to.
  • the first resin layer contains PVDF, and the crystal structure obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum in PVDF is 30-70% ⁇ -type when the total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals is 100%. It is a crystal and the balance is a ⁇ -type crystal.
  • the difference between the ⁇ -type and the ⁇ -type is a difference in crystal structure ( ⁇ -type crystal, ⁇ -type crystal) obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum.
  • the first resin layer may contain non-crystalline PVDF in addition to crystalline PVDF such as ⁇ -type crystal and ⁇ -type crystal.
  • the first resin layer has a crystal structure determined from the absorbance by the infrared absorption spectrum in PVDF regardless of the presence or absence of non-crystalline PVDF, when the total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals is 100%. It is sufficient that ⁇ 70% is ⁇ -type crystal and the balance is ⁇ -type crystal. Among these, it is preferable that 40 to 70% is ⁇ -type crystal and the rest is ⁇ -type crystal. If the ratio of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals in the crystalline PVDF is within the above range, even if non-crystalline PVDF is included, yellowing resistance and cracking occur in a high-temperature environment. There is no effect on suppression.
  • the crystal type is preferably 20% to 60%, and 30% to 50% when the total of the crystal type and non-crystalline type is 100%. More preferred.
  • PVDF in the present invention means a homopolymer of vinylidene fluoride and a vinylidene fluoride copolymer mainly composed of vinylidene fluoride.
  • the comonomer that forms a copolymer with vinylidene fluoride monomer include, for example, hexafluoropropylene, difluoroethylene, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, trifluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene binary copolymer, And chlorotrifluoroethylene-hexafluoropropylene binary copolymer. These comonomers can be used alone or as a mixture of two or more.
  • the copolymerization ratio of the vinylidene fluoride monomer in the vinylidene fluoride copolymer is preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more based on the total vinylidene fluoride copolymer.
  • the first resin layer may contain other thermoplastic resin in addition to PVDF in order to improve properties such as workability, impact resistance, adhesion, and heat resistance.
  • thermoplastic resin in addition to PVDF in order to improve properties such as workability, impact resistance, adhesion, and heat resistance.
  • methacrylic acid ester polymethyl methacrylate (PMMA) can be used suitably, for example.
  • PVDF is preferably 50% or more by mass, more preferably about 60 to 90% by mass.
  • the first resin layer is a single layer and preferably has a thickness of 10 to 30 ⁇ m.
  • the thickness of the first resin layer is thinner than 10 ⁇ m, wrinkles are likely to occur when manufacturing the solar cell back surface protective sheet. If it is thicker than 30 ⁇ m, the mold of the release sheet is transferred to the outermost layer of the back sheet for solar cells at the time of vacuum lamination, which is the bonding process with the sealing material (EVA) laminated to the cells when manufacturing the solar cell module The appearance will deteriorate. If the thickness is 10 to 30 ⁇ m, the processability and the appearance after vacuum lamination can be maintained well.
  • Second resin layer The second resin layer is required to have weather resistance and electrical insulation.
  • the resin constituting the second resin layer examples include polyethylene (PE) (for example, high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE)), polypropylene (PP), and polybutene.
  • PE polyethylene
  • Polyolefin resin such as (meth) acrylic resin, polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, polyvinylidene chloride resin, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, polycarbonate resin, fluorine resin ( Polyfucavinylidene, polyfukka vinyl, ethylene tetrafluoroethylene), polyvinyl acetate resin, acetal resin, polyester resin (polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate), polyamide resin, polyphenylene ether It can be used films or sheets of resins. These films or sheets may be stretched in a uniaxial or biaxial direction.
  • the second resin layer may be a single layer or may be composed of two or more types of multiple layers.
  • high electrical insulation and weather resistance can be imparted to the back protective sheet for solar cells, and high adhesion to EVA that is a sealing material for solar cells can also be imparted.
  • the second resin layer has a role of imparting electrical insulation, high weather resistance and durability to the back protective sheet for solar cells, it is preferable to use PET among the above resins from this viewpoint. Further, in the case where the second resin layer is a single layer and from the viewpoint of imparting high adhesiveness with EVA, it is preferable to use low density polyethylene (LDPE) having a density of 0.900 to 0.940 g / cm 3 .
  • LDPE low density polyethylene
  • the second resin layer is a multilayer
  • LDPE low density polyethylene layer
  • the solar cell back surface protective sheet has electrical insulation and high weather resistance / durability, and high adhesion between the solar cell back surface protective sheet and the sealing material is obtained.
  • the thickness of the second resin layer is preferably 50 to 350 ⁇ m regardless of whether it is a single layer or a plurality of layers. This is because if the thickness of the second resin layer is less than 50 ⁇ m, sufficient electrical insulation cannot be obtained, and if it exceeds 350 ⁇ m, the electrical insulation is saturated.
  • An adhesive layer may be provided between the adhesive layer between the first resin layer and the second resin layer and / or when the second resin layer is a plurality of layers.
  • a method for forming the adhesive layer a two-component curable urethane adhesive, a polyether urethane adhesive, a polyester adhesive, a polyester polyol adhesive, a polyester polyurethane polyol adhesive or the like is used.
  • a laminating method, a coextrusion method, an extrusion coating method, a heat laminating method using an anchor coating agent, or the like can be employed.
  • a dry laminating method using a urethane-based adhesive containing at least one kind of aromatic isocyanate or aliphatic isocyanate can be suitably employed.
  • At least one of the additive first resin layer, second resin layer and adhesive layer common to each layer can be mixed with a white pigment such as titanium oxide or barium sulfate for the purpose of absorbing or reflecting ultraviolet rays. .
  • a white pigment such as titanium oxide or barium sulfate
  • known heat stabilizers, antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, anti-aging agents, matting agents, lubricants, crystal nucleating agents, mechanical property improving agents and the like can be included.
  • Example 1 As the first resin layer, the crystal structure obtained from the absorbance by the infrared absorption spectrum is 70% ⁇ -type crystal and 30% ⁇ -type crystal when the total of ⁇ -type crystal and ⁇ -type crystal is 100%.
  • LLCLDPE white linear low-density polyethylene
  • Each was adhered by a dry laminating method using an adhesive for dry laminating and bonded together to prepare a back surface protection sheet for white solar cells.
  • an adhesive prepared so that the solid content was 10 g / m 2 was used.
  • Example 2 The first resin layer has a crystal structure determined from the absorbance by infrared absorption spectrum. When the total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals is 100%, ⁇ -type crystals are 60% and ⁇ -type crystals are 40% white. A back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Example 3 The first resin layer has a crystal structure determined from the absorbance by infrared absorption spectrum. When the total of ⁇ -type crystal and ⁇ -type crystal is 100%, ⁇ -type crystal is 50%, ⁇ -type crystal is 50% white A back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Example 4 In the first resin layer, the crystal structure determined from the absorbance by infrared absorption spectrum is white when the total of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals is 100%, ⁇ -type crystals are 40%, and ⁇ -type crystals are 60%.
  • a back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Example 5 In the first resin layer, the crystal structure obtained from the absorbance of the infrared absorption spectrum is white with 30% ⁇ -type crystal and 70% ⁇ -type crystal when the total of ⁇ -type crystal and ⁇ -type crystal is 100%.
  • a back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Comparative Example 1 In the first resin layer, the crystal structure obtained from the absorbance by infrared absorption spectrum is white with 80% ⁇ -type crystal and 20% ⁇ -type crystal when the total of ⁇ -type crystal and ⁇ -type crystal is 100%.
  • a back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • the first resin layer has a crystal structure determined from the absorbance by infrared absorption spectrum.
  • ⁇ -type crystal is 20%
  • ⁇ -type crystal is 80% white
  • a back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Comparative Example 3 In the first resin layer, the crystal structure obtained from the absorbance by infrared absorption spectrum is white with ⁇ -type crystals being 2% and ⁇ -type crystals being 98% when the sum of ⁇ -type crystals and ⁇ -type crystals is 100%.
  • a back protective sheet for a white solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVDF film was used.
  • Test Example 1 (Production and characteristic evaluation of solar cell module)
  • the back protective sheet for white solar cells produced in the examples and comparative examples is reinforced glass for solar cells (thickness 3.2 mm) / EVA (thickness 0.460 mm) / bus bar / crystalline Si cell (thickness 0.25 to 0.30 mm).
  • / Bus bar / EVA (thickness 0.460 mm) / Back surface protection sheet for white solar cell was laminated in this order and laminated with a vacuum laminator (NPC Co., Ltd., LM-140X200S) to produce a solar cell module. Note that “/” indicates an interlayer of each layer.
  • PCT pressure cooker test
  • TC thermal cycle test
  • Test method 1 Measurement of degree of yellowing ( ⁇ b value)
  • the outermost layer (resin layer 11) of the solar cell back surface protective sheet before and after the PCT test was manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
  • the difference in yellowness before and after the test was expressed as a ⁇ b value.
  • Test Method 2 Verification of the presence or absence of cracks due to a sudden change in temperature
  • TC test thermal cycle test
  • ARS-0680-J manufactured by Espec was used for the thermal cycle test. Test conditions were in accordance with IEC61215 10.11.
  • the thermal cycle was 25 ° C. ⁇ ⁇ 40 ° C. (41 min), ⁇ 40 ° C. hold (30 min), ⁇ 40 ° C. ⁇ 85 ° C. (75 min), 85 ° C. hold (30 min), 85 ° C. ⁇ 25 ° C. (30 min).
  • the maximum output operating current (Ipm) applied to the solar cell module was obtained by measuring the power generation output characteristics using a solar simulator (PXSS4K-1P, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) before the TC test.
  • the DC power supply (manufactured by Kikusui, PAS20-18) was used to apply current to the solar cell module during the TC test.
  • the crack was confirmed by visual confirmation and using a loupe.
  • the loupe used was Tokai Sangyo Co., Ltd.'s Peak Loupe X10X, effective diameter 24mm ⁇ .
  • the first resin layer includes PVDF in which the ⁇ -type crystal is 30 to 70% and the balance is ⁇ -type crystal when the total of the ⁇ -type crystal and the ⁇ -type crystal is 100%.
  • the back protective sheet for use had a yellowing degree ( ⁇ b value) of less than 3.5 and no cracks were generated.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

 本発明は、最外層にフッ素系樹脂フィルムを用いた太陽電池用裏面保護シートであって、フッ素系樹脂フィルムの黄変及び亀裂の発生が抑制された太陽電池用裏面保護シートを提供する。 本発明は、具体的には、太陽電池セルの裏面側に配置される太陽電池用裏面保護シートであって、 (1)前記太陽電池用裏面保護シートは、最外層から順に第1樹脂層及び第2樹脂層が少なくとも積層されており、前記太陽電池セルと貼り合わせる際は、前記最外層とは反対側の最内層と前記太陽電池セルとが貼り合わされ、 (2)前記第1樹脂層は、ポリフッ化ビニリデンを含有し、前記ポリフッ化ビニリデン中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である、 ことを特徴とする太陽電池裏面保護シートを提供する。

Description

太陽電池用裏面保護シート
 本発明は、太陽電池セルの裏面側に配置される太陽電池用裏面保護シートに関する。
 太陽電池セルの裏面側には一般に太陽電池用裏面保護シートが積層されており、これらを合わせて一般に太陽電池モジュールと称されている。
 太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの裏面からの保護と絶縁を目的として裏面保護シートが用いられている。
 太陽電池モジュールは、通常、野外に設置され、雨風、直射日光等の過酷な環境に晒される。太陽電池モジュールには、このような過酷な環境下でも25年超という長期に亘る耐用年数が求められているため、太陽電池セルを保護する裏面保護シートにも、自然環境に対する高い耐候性が要求されている。この要求を満たすために、裏面保護シートの諸材料には高い耐候性能を有するものが使用される。
 太陽電池用裏面保護シートの一般的な層構成を図1に示す。裏面保護シート10は、第1樹脂層11、接着剤層12a、第2樹脂層13、接着剤層12b及び第2樹脂層14が順に積層されている。太陽電池セルと貼り合わせる際は、太陽電池セルと第2樹脂層14とが貼り合わされる。つまり、第1樹脂層11が最外層であり、第2樹脂層14が最内層である(以下、太陽電池セルから最も離れた層を「最外層」と言う)。
 最外層の第1樹脂層11としては、耐候性を有するフッ素系樹脂フィルム(ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルフルオライド、エチレンテトラフルオロエチレン)が用いられ、第2樹脂層13としては、絶縁性確保を目的とした厚手(~250μm)の汎用ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが用いられ、第2樹脂層14としては太陽電池セルの封止材であるエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルム層と融着する120℃付近迄に融点を持つオレフィンフィルムが一般に用いられている。
 太陽電池用裏面保護シートには、上述した通り、太陽電池セルの裏面を保護する目的として高い耐候性が求められており、最外層である第1樹脂層には過酷環境下でも劣化し難いフッ素系樹脂フィルムが用いられている。このフッ素系樹脂フィルムは、高い耐候性を有しているため、第2樹脂層(例えばPETフィルム)が仮に劣化しても、裏面保護シートの強度及び形状を維持する役割を果たす。
 フッ素系樹脂フィルムとしては、一般にポリフッ化ビニル(PVF)樹脂フィルムが用いられるが、耐候性、防汚性、耐熱性等の観点から、PVF樹脂フィルムよりもポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂フィルムを用いる場合も多い。PVDF樹脂フィルムに関しては、例えば、特許文献1において、後収縮を抑えるために、フッ化ビニリデン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系単量体(MMA単量体)とスチレン系単量体(SM単量体)との共重合樹脂(MS樹脂)を含有するフィルムを用いることが提案されている。
 なお、太陽電池裏面保護シートには、主として耐候性が求められるが、太陽電池モジュールが家屋の屋根など屋外に設置される場合が多いため、意匠性も重要となる。つまり、裏面保護シートには、耐候性のみならず、長期間の使用において外観変化(変色など)が生じ難いことも求められている。
特開2011-018851号公報
 太陽電池用裏面保護シートの最外層(第1樹脂層)にフッ素系樹脂フィルムを用いた場合には、下記の2つの問題点がある。
(1)隣接する接着剤層の成分によっては、高温環境下に長時間晒すとフッ素系樹脂フィルムが黄変する。
(2)屋外の急激な気温変化により、最外層のフッ素系樹脂フィルムに亀裂(クラック)が生じる。具体的には、高温/低温の急激な変化により、フッ素系樹脂フィルムが膨張/収縮することによって亀裂が生じる。特に太陽電池セルにはバスバーと称される厚さ0.2mm程度の金属配線があるため、バスバーの厚み分、微小な段差があり、屋外の急激な気温変化があると、この微小な段差を起点として亀裂が発生する。
 よって、本発明は、最外層にフッ素系樹脂フィルムを用いた太陽電池用裏面保護シートであって、フッ素系樹脂フィルムの黄変及び亀裂の発生が抑制された太陽電池用裏面保護シートを提供することを目的とする。
 本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、最外層に特定のポリフッ化ビニリデンを含有する場合には、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明は、下記の太陽電池用裏面保護シート及び太陽電池モジュールに関する。
1. 太陽電池セルの裏面側に配置される太陽電池用裏面保護シートであって、
(1)前記太陽電池用裏面保護シートは、最外層から順に第1樹脂層及び第2樹脂層が少なくとも積層されており、前記太陽電池セルと貼り合わせる際は、前記最外層とは反対側の最内層と前記太陽電池セルとが貼り合わされ、
(2)前記第1樹脂層は、ポリフッ化ビニリデンを含有し、前記ポリフッ化ビニリデン中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である、
ことを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
2. 前記第1樹脂層は、前記ポリフッ化ビニリデン100質量部に対して、メタクリル酸エステルを5~90質量部含有する、上記項1に記載の太陽電池用裏面保護シート。
3. 前記第1樹脂層の厚みが10~30μmである、上記項1又は2に記載の太陽電池用裏面保護シート。
4. 前記第2樹脂層は、ポリエチレン、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含有する、上記項1~3のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シート。
5. 前記第2樹脂層は、2層以上からなる、上記項1~4のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シート。
6. 太陽電池セル及びその裏面側に配置された上記項1~5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シートを備えた太陽電池モジュール。
 本発明の太陽電池用裏面保護シートは、最外層の第1樹脂層がポリフッ化ビニリデンを含有し、前記ポリフッ化ビニリデン中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶であることにより、高温環境下に長時間晒した後の黄変、及び急激な温度変化による亀裂発生を抑えることができる。
本発明の太陽電池用裏面保護シートの層構成を例示した図である。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 太陽電池用裏面保護シート
 本発明の太陽電池用裏面保護シートは、太陽電池セルの裏面に配置され、
(1)前記太陽電池用裏面保護シートは、最外層から順に第1樹脂層及び第2樹脂層が少なくとも積層されており、前記太陽電池セルと貼り合わせる際は、前記最外層とは反対側の最内層と前記太陽電池セルとが貼り合わされ、
(2)前記第1樹脂層は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を含有し、前記PVDF中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である、
ことを特徴とする。
 上記特徴を有する本発明の太陽電池用裏面保護シートは、最外層の第1樹脂層がPVDFを含有し、前記PVDF中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶であることにより、高温環境下に長時間晒した後の黄変、及び急激な温度変化による亀裂発生を抑えることができる。
 以下、太陽電池用裏面保護シートを構成する各層について説明する。
 第1樹脂層(最外層)
 第1樹脂層にはPVDFが含まれ、PVDF中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である。なお、当該α型、β型の相違は、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造(α型結晶、β型結晶)の相違である。PVDFの結晶構造が上記割合であることにより、最外層がフッ素系樹脂を含有するにも拘わらず、高温環境下に長時間晒しても黄変が抑制されており、且つ急激な温度変化による亀裂発生が抑制されている。
 第1樹脂層には、α型結晶やβ型結晶といった結晶型のPVDF以外に、非結晶型のPVDFが含まれていてもよい。第1樹脂層は、非結晶型のPVDFの有無にかかわらず、PVDF中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶であればよい。この中でも、40~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である場合が好ましい。なお、結晶型のPVDF中のα型結晶とβ型結晶の割合が上記の範囲内であれば、非結晶型のPVDFが含まれていても、高温環境下での黄変耐性および亀裂発生の抑制には影響がない。
 結晶型のPVDFに加えて非結晶型のPVDFを含む場合には、結晶型と非結晶型の合計を100%としたときに結晶型は20%~60%が好ましく、30%~50%がより好ましい。
 本発明におけるPVDFは、フッ化ビニリデンの単独重合体、及びフッ化ビニリデンを主成分とするフッ化ビニリデン共重合体を意味する。フッ化ビニリデンモノマーと共重合体を形成するコモノマーとしては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン、ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体、クロロトリフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体等が挙げられる。これらのコモノマーは単独又は2種以上の混合物として使用できる。なお、フッ化ビニリデン共重合体におけるフッ化ビニリデンモノマーの共重合比率は、フッ化ビニリデン共重合体全体の70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
 また、第1樹脂層は、加工性、耐衝撃性、接着性、耐熱性等の特性を改善するために、PVDFに加えて他の熱可塑性樹脂を含有してもよい。例えば、PVDF100質量部に対してメタクリル酸エステルを5~90質量部添加することが好ましく、5~50質量部添加することがより好ましい。なお、メタクリル酸エステルとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を好適に用いることができる。
 第1樹脂層の樹脂成分100質量%中、PVDFは質量50%以上であることが好ましく、60~90質量%程度がより好ましい。
 第1樹脂層は単層であり、厚みは10~30μmであることが好ましい。第1樹脂層の厚みが10μmより薄い場合、太陽電池裏面保護シートを製造する際にシワが発生し易い。また、30μmより厚い場合は、太陽電池モジュール製造時にセルに積層された封止材(EVA)との接着工程である真空ラミネーション時にリリースシートの型が太陽電池用裏面シートの最外層に転写されてしまい、外観が悪くなる。厚みが10~30μmであれば、加工適性及び真空ラミネーション後の外観を良好に保持できる。
 第2樹脂層
 第2樹脂層には耐候性及び電気絶縁性が要求される。
 第2樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)(例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE))、ポリプロピレン(PP)、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂(ポリフッカビニリデン、ポリフッカビニル、エチレンテトラフルオロエチレン)、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等のフィルム又はシートを用いることができる。これらのフィルム又はシートは、一軸または二軸方向に延伸されているものでもよい。
 第2樹脂層は、単層であってもよく、2種以上の複層からなっていてもよい。複層の場合には、太陽電池用裏面保護シートに高い電気絶縁性及び耐候性を付与できるとともに、太陽電池セルの封止材であるEVAとの高い接着性も付与することができる。
 第2樹脂層は、太陽電池用裏面保護シートに電気絶縁性、高い耐候性及び耐久性を付与する役割があるため、当該観点からは上記樹脂の中でもPETを用いることが好ましい。また、第2樹脂層が単一層の場合であってEVAとの高い接着性を付与する観点からは、密度0.900~0.940 g/cm3の低密度ポリエチレン(LDPE)とすることが好ましい。
 第2樹脂層が複層である場合には、外層から内層に向って順に、PET層及び密度0.900~0.940g/cm3の低密度ポリエチレン層(LDPE)とすることが好ましい。かかる順に形成することによって、太陽電池用裏面保護シートが電気絶縁性及び、高い耐候性・耐久性を有すると共に、太陽電池用裏面保護シートと封止材との高い接着性が得られる。
 第2樹脂層の厚みは、単一の層又は複数の層である場合によらず、50~350μmであることが好ましい。第2樹脂層の厚みが50μm未満であると十分な電気絶縁性が得られず、350μmを超えると電気絶縁性が飽和するためである。
 接着剤層
 第1樹脂層と第2樹脂層との層間及び/又は第2樹脂層が複数の層の場合の当該層間には接着剤層を備えていてもよい。例えば、接着剤層を形成する方法としては、2液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリエステルポリオール系接着剤、ポリエステルポリウレタンポリオール系接着剤等を用いたドライラミネート法、共押出し法、押出しコート法、アンカーコート剤を用いた熱ラミネート法等による方法を採用できる。
 本発明では、特に芳香族イソシアネート又は脂肪族イソシアネートの少なくとも1種を含むウレタン系接着剤を用いたドライラミネート法を好適に採用することができる。
 各層に共通の添加剤
 第1樹脂層、第2樹脂層及び接着剤層の少なくとも1層には、紫外線を吸収又は反射させる目的で、酸化チタン、硫酸バリウム等の白色顔料を混入することができる。また、着色顔料以外の公知の紫外線吸収剤、水分吸収剤(乾燥剤)、酸素吸収剤、酸化防止剤等、公知の添加剤を混入してもよい。更に、公知の熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、つや消し剤、滑剤、結晶核剤、機械物性改良剤等を含むことができる。
 以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
 実施例1
 第1樹脂層として、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が70%でありβ型結晶が30%の厚さ12μmの白色PVDFフィルム、第2樹脂層(外層側)として厚さ250μmの透明PETフィルム、第2樹脂層(内層側)として厚さ50μmの白色線状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルムを、それぞれドライラミネート用接着剤を用いてドライラミネート法で接着して貼り合せて白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。接着剤には、固形分の塗布量が10g/m2になるように調製したものを用いた。
 実施例2
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が60%、β型結晶が40%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 実施例3
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が50%、β型結晶が50%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 実施例4
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が40%、β型結晶が60%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 実施例5
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が30%、β型結晶が70%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 比較例1
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が80%、β型結晶が20%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 比較例2
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が20%、β型結晶が80%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 比較例3
 第1樹脂層に、赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が2%、β型結晶が98%の白色PVDFフィルムを用いた以外には、実施例1と同様にして白色太陽電池用裏面保護シートを作製した。
 試験例1(太陽電池モジュールの作製及び特性評価)
 実施例及び比較例で作製した白色太陽電池用裏面保護シートを、太陽電池用強化ガラス(厚さ3.2mm)/EVA(厚さ0.460mm)/バスバー/結晶Siセル(厚さ0.25~0.30mm)/バスバー/EVA(厚さ0.460mm)/白色太陽電池用裏面保護シートの順に積層させ、真空ラミネーター(株式会社NPC製、LM-140X200S)にてラミネートすることにより太陽電池モジュールを作製した。なお、「/」は各層の層間を示す。
 各太陽電池モジュールについて、PCT試験(温度120℃,湿度100%,気圧2atm×96時間)後の黄変度合いの測定及びTC試験後のクラック発生有無を調査した。なお、PCTはプレッシャークッカー試験を意味し、TCはサーマルサイクル試験を意味する。
(試験方法1)黄変度合い(△b値)の測定
 黄変度合いの測定には、上記PCT試験前後の太陽電池用裏面保護シートの最外層(樹脂層11)を日本電色工業株式会社製の色彩白色度計(製品名:NW11)にて測定し、試験前後の黄色みの差を△b値として表した。
 試験前のサンプルのb値をb1とし、試験後のサンプルのb値をb2とした時、b1とb2との差、△b=b2-b1とする。
 評価基準は下記の通りとした。
・△b<3.0…合格(A):変色度合いが極めて少ない
・3.0≦△b≦3.5…合格(B):僅かに変色するが実使用上の問題がない
・3.5<△b…不合格(C):黄変度合いが大きく、見た目にも褐色度が増している。
(試験方法2)急激な気温変化による亀裂発生有無の検証
 急激な気温変化によるフッ素系樹脂フィルムへの亀裂発生有無の検証として、サーマルサイクル試験(TC試験)を用いた。サーマルサイクル試験には、Espec製 ARS-0680-Jを用いた。試験条件は、IEC61215 10.11に準拠した。
 サーマルサイクルは、25℃→-40℃(41min)、-40℃保持(30min)、-40℃→85℃(75min)、85℃保持(30min)、85℃→25℃(30min)とした。
 また、上記温度が25℃以上の状態において、モジュールの最大出力動作電流(Ipm)である電流を太陽電池モジュールに印加し、試験を行った。
 太陽電池モジュールへ印加する最大出力動作電流(Ipm)は、TC試験前にソーラーシミュレーター(岩崎電気製、PXSS4K-1P)を用いて発電出力特性を測定することにより測定値を得た。
 TC試験中の太陽電池モジュールへの電流の印加は、直流電源装置(Kikusui製、PAS20-18)を用いた。
 試験終了後の太陽電池裏面保護シートのクラックの有無を確認した。
 試験後のクラックの有無を確認した。クラック無し:A、クラック有り:Bとした。
 クラックの確認には目視確認及びルーペを使用しての確認を行った。ルーペには東海産業株式会社製 ピーク・ルーペ 10X、有効径24mmφを使用した。
 以上の結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときにα型結晶が30~70%、残部がβ型結晶であるPVDFを第1樹脂層に含む太陽電池用裏面保護シートは、黄変度合い(△b値)が3.5未満であり、かつクラックが発生しなかった。
 比較例2、3の様に、PVDF中のα型結晶の割合が30%未満である場合、黄変度合い(△b値)が3.5を超えており、黄変度合い(△b値)が3.5を超えた際には目視でも褐色度が増し、意匠性が極めて悪かった。また、PVDF中のα型結晶の割合が70%を越えると、急激な温度変化に耐えられずクラック発生が生じた。
10. 太陽電池用裏面保護フィルム
11. 第1樹脂層(最外層)
12a. 接着剤層
12b. 接着剤層
13. 第2樹脂層(外層側)
14. 第2樹脂層(内層側:図1の態様における最内層)

Claims (6)

  1.  太陽電池セルの裏面側に配置される太陽電池用裏面保護シートであって、
    (1)前記太陽電池用裏面保護シートは、最外層から順に第1樹脂層及び第2樹脂層が少なくとも積層されており、前記太陽電池セルと貼り合わせる際は、前記最外層とは反対側の最内層と前記太陽電池セルとが貼り合わされ、
    (2)前記第1樹脂層は、ポリフッ化ビニリデンを含有し、前記ポリフッ化ビニリデン中の赤外線吸収スペクトルによる吸光度から求められる結晶構造が、α型結晶とβ型結晶との合計を100%としたときに30~70%がα型結晶であり、残部がβ型結晶である、
    ことを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
  2.  前記第1樹脂層は、前記ポリフッ化ビニリデン100質量部に対して、メタクリル酸エステルを5~90質量部含有する、請求項1に記載の太陽電池用裏面保護シート。
  3.  前記第1樹脂層の厚みが10~30μmである、請求項1又は2に記載の太陽電池用裏面保護シート。
  4.  前記第2樹脂層は、ポリエチレン、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含有する、請求項1~3のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シート。
  5.  前記第2樹脂層は、2層以上からなる、請求項1~4のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シート。
  6.  太陽電池セル及びその裏面側に配置された請求項1~5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護シートを備えた太陽電池モジュール。
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