WO2018021089A1 - ガスバリアフィルムおよび太陽電池、ならびに、ガスバリアフィルムの製造方法 - Google Patents

ガスバリアフィルムおよび太陽電池、ならびに、ガスバリアフィルムの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a gas barrier film having excellent durability, a solar cell using the gas barrier film, and a method for producing the gas barrier film.
  • a self-luminous material such as organic EL (Electro Luminescence) can obtain flexibility by replacing the glass serving as the substrate with a gas barrier film.
  • Such flexibility leads to an increase in added value of the product. Therefore, as a substitute for glass used as a substrate or the like, there is a high expectation for a gas barrier film that can exhibit high gas barrier performance.
  • the gas barrier film can also be used for such industrial equipment. For example, by replacing the glass portion of a conventionally used solar cell module (solar cell panel) with a gas barrier film, it becomes possible to achieve weight reduction, flexibility, flexibility, etc.
  • the degree of freedom of adaptation that is, the range of use is widened, and many activities are desired.
  • the gas barrier film used for such applications is required to have a high gas barrier property with a water vapor transmission rate of about 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 g / (m 2 ⁇ day), for example.
  • a gas barrier film having such a high gas barrier property an organic-inorganic laminated type gas barrier film is known.
  • the organic / inorganic laminate type gas barrier film is a gas barrier film having at least one combination of an inorganic layer mainly exhibiting gas barrier properties and an organic layer serving as a base layer (undercoat layer) of the inorganic layer.
  • Patent Document 1 repeats a process of applying a coating liquid containing a monomer or an oligomer on a base material to provide a coating film, and curing the coating film to form an organic layer.
  • a method for producing a laminate is described in which a base layer including an organic layer is formed, and an inorganic layer is formed on the base layer by a vacuum film formation method.
  • an inorganic layer having a gas barrier property is formed, thereby utilizing the smoothness of the surface of the organic layer and cracking.
  • a uniform inorganic layer free from defects such as peeling can be formed. Therefore, according to such an organic / inorganic laminated gas barrier film, the gas barrier property of the inorganic layer can be sufficiently exhibited, and a gas barrier film having high gas barrier property can be obtained.
  • an organic-inorganic laminated type gas barrier film it is the inorganic layer that mainly exhibits gas barrier properties as described above.
  • a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is used as the inorganic layer.
  • inorganic layers such as a silicon nitride film and a silicon oxide film used for a gas barrier film are generally brittle and thin. Therefore, it is also known that in an organic / inorganic laminated gas barrier film, an organic layer is formed on the surface, and the surface organic layer has a function as a protective layer for the inorganic layer.
  • the so-called roll-to-roll treatment and cutting for organic-inorganic laminated gas barrier films having a fragile inorganic layer It is possible to stably perform such processing.
  • the load applied to the gas barrier film is not necessarily smaller than the process in which the gas barrier film is produced. Rather, in processes such as a bonding process performed in the manufacturing process of the solar cell module, high pressure and heat are often applied, which is a harsh environment for the gas barrier film. Therefore, when an organic / inorganic laminated type gas barrier film is used for a solar cell module or the like, even if it has an organic layer serving as a protective layer on the surface, the gas barrier property is mainly developed during the process of assembling the solar cell module. The inorganic layer is damaged, and the target gas barrier property cannot be obtained.
  • a multilayer body having a plurality of combinations of the base organic layer and the inorganic layer may be considered.
  • having a large number of inorganic layers inevitably increases the cost. That is, in a gas barrier film used for solar cells and the like, the number of inorganic layers that exhibit gas barrier properties is minimized, and even when exposed to a process where pressure, heat, etc. are applied, a protective layer that can prevent damage to the inorganic layer It can be said that the design of is important.
  • An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and in a gas barrier film having an inorganic layer, such as an organic-inorganic laminated type gas barrier film, pressure and An object of the present invention is to provide a gas barrier film that can prevent damage to the inorganic layer, a solar cell using the gas barrier film, and a method for producing the gas barrier film even when used in a product having a process to which heat or the like is applied.
  • the gas barrier film of the present invention is formed on one surface of a support on at least one inorganic layer and on the surface of the inorganic layer that is the most separated from the support among the inorganic layers.
  • a protective organic layer comprises a polymer of a graft copolymer having an acrylic polymer as a main chain and a side chain, at least one of a urethane polymer having an acryloyl group at a terminal and a urethane oligomer having an acryloyl group at a terminal, and a trifunctional or higher functional ( A polymer of a (meth) acrylate monomer, a graft copolymer and a polymer of a tri- or higher functional (meth) acrylate monomer, a (meth) acrylate polymer, and a silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups A gas barrier film is provided.
  • the weight average molecular weight of the graft copolymer is preferably 10,000 or more.
  • the protective organic layer preferably further contains a urethane acrylate oligomer.
  • the refractive index of the polymer of a urethane acrylate oligomer is 1.52 or less.
  • cured material of a (meth) acrylate polymer is 1.52 or less.
  • the pencil hardness of a protective organic layer is H or more.
  • the thickness of the protective organic layer is preferably 3 to 30 ⁇ m.
  • a haze is 1.5% or less and a total light transmittance is 88% or more.
  • a heat shrinkage rate is 2% or less.
  • the solar cell of the present invention provides a solar cell having a photoelectric conversion layer and the gas barrier film of the present invention.
  • the photoelectric conversion layer is composed of at least one element selected from the group consisting of at least one element of Cu and Ag, Al, Ga and In, and a group consisting of S, Se and Te. It is preferably formed of a compound semiconductor comprising at least one selected element.
  • the method for producing a gas barrier film of the present invention is formed on the surface of the inorganic layer that is the most separated from the support in the step of forming at least one inorganic layer on one surface of the support.
  • Forming at least one organic layer including forming a protective organic layer.
  • the step of forming the organic layer includes a coating step of applying the polymerizable composition to the formation surface of the organic layer, a drying step of drying the polymerizable composition applied to the formation surface of the organic layer, and a dry polymerizable composition
  • the drying temperature in the drying step is set to 100 ° C. or higher.
  • the coating step in the formation of the protective organic layer includes a graft copolymer having an acrylic polymer as a main chain and a side chain having at least one of a urethane polymer having an acryloyl group at a terminal and a urethane oligomer having an acryloyl group at a terminal, and 3
  • a polymerizable composition comprising a functional or higher-functional (meth) acrylate monomer, a (meth) acrylate polymer, and a silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups is formed on the inorganic layer most spaced from the support.
  • a method for producing a gas barrier film to be applied to a surface is provided.
  • an organic base layer is formed on one surface of a support, an organic layer is formed, and an inorganic layer is formed on the surface of the organic base layer. It is preferable to perform an inorganic layer forming step and an organic layer forming step of forming a protective organic layer on the surface of the inorganic layer formed on the surface of the base organic layer. Moreover, it is preferable to perform the process of forming the contact
  • a gas barrier film having an inorganic layer such as a solar cell module
  • a gas barrier film having an inorganic layer such as a solar cell module
  • FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating an example of the gas barrier film of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing an example of an organic film forming apparatus for producing the gas barrier film of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing an example of an inorganic film forming apparatus for producing the gas barrier film of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating an example of the solar cell of the present invention.
  • a gas barrier film 10 shown in FIG. 1 basically includes a support 12, a base organic layer 14 formed on one surface of the support 12, and an inorganic formed on the base organic layer 14 (surface). It has the layer 16 and the protective organic layer 18 formed on the inorganic layer 16.
  • the protective organic layer 18 is a surface opposite to the support 12.
  • “gas barrier film 10” is also simply referred to as “barrier film 10”.
  • the barrier film 10 shown in FIG. 1 has the base organic layer 14, the inorganic layer 16, and the protective organic layer 18 on one surface of the support 12. That is, this barrier film 10 has one combination of the base organic layer 14 and the inorganic layer 16.
  • various layer configurations can be used for the barrier film of the present invention. For example, the structure which has 2 sets of combinations of the base organic layer 14 and the inorganic layer 16, and has the protective organic layer 18 on it may be sufficient. Or the structure which has 3 or more sets of combinations of the base organic layer 14 and the inorganic layer 16, and has the protective organic layer 18 on it may be sufficient.
  • the structure which has only the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18 which forms the inorganic layer 16 in the surface of the support body 12, and has the protective organic layer 18 on it may be sufficient.
  • the structure which forms the inorganic layer 16 on the surface of the support body 12 has one or more combinations of the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 on it, and has the protective organic layer 18 on it. It may be. That is, the gas barrier film of the present invention has at least one inorganic layer 16 and a protective organic layer 18 formed on the surface of the inorganic layer 16 farthest from the support 12 in the inorganic layer 16. If present, various configurations are available. Among these, in view of productivity and cost, the configuration of FIG. 1 having the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 one by one and the protective organic layer 18 on the inorganic layer 16 is preferably used.
  • barrier film 10 various known sheet-like materials that can be used as the support in various gas barrier films and various laminated functional films can be used as the support 12.
  • the support 12 include polyethylene (PE), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), and polyacrylonitrile.
  • PE polyethylene
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PA polyamide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVT polyvinyl chloride
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PAN polyimide
  • PI polymethyl methacrylate resin
  • PC polycarbonate
  • Pacrylate polymethacrylate
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PS acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer
  • resin films made of various resin materials such as (ABS), cyclic olefin copolymer (COC), cycloolefin polymer (COP), and triacetyl cellulose (TAC) are preferable examples. It is.
  • the support 12 includes a protective layer, an adhesive layer, a light reflection layer, an antireflection layer, a light shielding layer, a planarization layer, a buffer layer, a stress relaxation layer, an easy adhesion layer, an adhesion layer, and a slip layer.
  • a functional layer (functional film) for obtaining various functions such as a layer may be provided.
  • the functional layer provided on the support 12 may be regarded as a part of the support 12 or may be regarded as a layer different from the support 12.
  • Such a functional layer may be provided on the surface of the support 12 where the protective organic layer 18 is formed, or may be provided on the surface of the support 12 opposite to the surface where the protective organic layer 18 is formed. Alternatively, it may be provided on both surfaces of the support 12.
  • the functional layer formed on each surface may be a functional layer that exhibits the same function or a functional layer that exhibits a different function.
  • the formation material of a functional layer may be the same or different.
  • the surface of the support 12 opposite to the surface on which the inorganic layer 16 or the like is formed is also referred to as the back surface of the support 12.
  • an easy adhesion layer, a slipping layer, an adhesion layer, and the like are exemplified.
  • a solar cell is formed using the gas barrier film of the present invention, if such a layer is present on the back surface of the support 12, improved transportability and versatility of adhesion to other members can be obtained. Improvements can be made and products can be made stably.
  • the functional layer such as the easy adhesion layer, the sliding layer, and the adhesion layer
  • various known layers that are used in various film-like products such as a gas barrier film
  • the easily bonding layer which are formed using a urethane compound and an isocyanate compound are illustrated.
  • an adhesion layer urethane, acrylate, etc. are used as a binder and the adhesion layer etc. which contain a sliding particle are illustrated.
  • the sliding layer include a matted layer containing particles which may be any of organic and inorganic substances such as silica and polymethyl methacrylate in a binder made of urethane, acrylate and epoxy resin.
  • the easy-adhesion layer, the sliding layer, the adhesion layer, and the like may be directly kneaded into a resin material such as PET that becomes the support 12, or the back surface of the support 12 by a known method such as a coating method later. It may be formed.
  • a resin material such as PET that becomes the support 12, or the back surface of the support 12
  • various known methods corresponding to the functional layer to be formed such as a coating method, can be used.
  • these functional layers may be laminated in a plurality of layers. As an example, the structure which has an easily bonding layer on both surfaces of the support body 12, and has an adhesion layer on the easily bonding layer of the back surface side of the support body 12 is illustrated.
  • the thickness of the support body 12 is preferably 5 to 150 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the support 12 is preferably 5 to 150 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • a base organic layer 14 as a base layer of the inorganic layer 16 is provided on the support 12 (one surface).
  • the underlying organic layer 14 is a layer made of an organic compound, and is basically a polymer (crosslinked, cured) of a monomer, dimer, oligomer, or the like that becomes the underlying organic layer 14.
  • the base organic layer 14 of the support 12 functions as a base layer for properly forming the inorganic layer 16 that mainly exhibits gas barrier properties in the barrier film 10.
  • the unevenness of the surface of the support 12 and the foreign matter adhering to the surface of the support 12 are embedded, and the film-forming surface of the inorganic layer 16 is formed on the inorganic layer 16. It can be in a state suitable for film formation. This eliminates regions where the inorganic compound that becomes the inorganic layer 16 is difficult to deposit, such as irregularities on the surface of the support 12 and shadows of foreign matter, and the appropriate inorganic layer 16 is formed on the entire surface of the substrate without any gaps. A film can be formed.
  • the material for forming the base organic layer 14 is not limited, and various known organic compounds can be used. Specifically, polyester, (meth) acrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, cellulose acylate, polyurethane, poly Thermoplastic resins such as ether ether ketone, polycarbonate, alicyclic polyolefin, polyarylate, polyethersulfone, polysulfone, fluorene ring modified polycarbonate, alicyclic modified polycarbonate, fluorene ring modified polyester, and acrylic compounds, polysiloxane, and Other organic silicon compound films are preferably exemplified. A plurality of these may be used in combination.
  • the base organic layer 14 composed of a polymer of a radical curable compound and / or a cationic curable compound having an ether group as a functional group is preferable in terms of excellent glass transition temperature and strength.
  • acrylic resins and methacrylic resins mainly composed of polymers such as monomers and oligomers of acrylates and / or methacrylates, such as low refractive index, high transparency and excellent optical properties, are used as the underlying organic layer. 14 is preferably exemplified.
  • DPGDA dipropylene glycol di (meth) acrylate
  • TMPTA trimethylolpropane tri (meth) acrylate
  • DPHA dipentaerythritol hexa (meth) acrylate
  • Acrylic resins and methacrylic resins, etc. mainly composed of polymers such as acrylate and / or methacrylate monomers and oligomers, are preferred. It is also preferable to use a plurality of these acrylic resins and methacrylic resins.
  • an organic layer similar to the protective organic layer 18 described later can be suitably used as the base organic layer 14.
  • the thickness of the base organic layer 14 is preferably 0.5 to 5 ⁇ m, more preferably 1 to 3 ⁇ m.
  • the thickness of the base organic layer 14 is preferably 0.5 to 5 ⁇ m, more preferably 1 to 3 ⁇ m.
  • the surface of the base organic layer 14, that is, the film formation surface of the inorganic layer 16 can be planarized.
  • occurrence of problems such as generation of cracks in the base organic layer 14 and curling of the barrier film 10 due to the base organic layer 14 being too thick, It can suppress suitably.
  • each base organic layer 14 may be the same or different from each other.
  • substrate organic layer 14 may be the same, or may differ.
  • Such a base organic layer 14 may be formed (deposited) by a known method for forming a layer made of an organic compound in accordance with the base organic layer 14 to be formed.
  • the base organic layer 14 is a polymerizable composition (coating) containing an organic solvent, an organic compound (monomer, dimer, trimer, oligomer, polymer, etc.) to be the base organic layer 14, a surfactant, a silane coupling agent, and the like.
  • the composition may be prepared by coating, drying and then polymerizing (crosslinking) the organic compound by ultraviolet irradiation or the like as necessary.
  • the base organic layer 14 is preferably formed by so-called roll-to-roll.
  • roll to roll is also referred to as “RtoR”.
  • RtoR is a film formed by feeding a film-forming material from a material roll formed by winding a long film-forming material into a roll and transporting the film-forming material in the longitudinal direction. In this manufacturing method, a film-formed material is wound into a roll. By using RtoR, high productivity and production efficiency can be obtained.
  • the inorganic layer 16 is a layer made of an inorganic compound.
  • the inorganic layer 16 mainly exhibits a target gas barrier property.
  • the material for forming the inorganic layer 16 is not limited, and various inorganic layers made of an inorganic compound exhibiting gas barrier properties and used for known gas barrier layers can be used. Specifically, metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and indium tin oxide (ITO); metal nitrides such as aluminum nitride; metal carbides such as aluminum carbide; silicon oxide, Silicon oxides such as silicon oxynitride, silicon oxycarbide, silicon oxynitride carbide; silicon nitrides such as silicon nitride and silicon nitride carbide; silicon carbides such as silicon carbide; hydrides thereof; and hydrogen-containing substances thereof
  • membrane which consists of an inorganic compound of this is illustrated suitably.
  • silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, and a mixture of two or more thereof are preferably used in that they have high transparency and can exhibit excellent gas barrier properties.
  • silicon nitride is particularly suitable because it has high transparency in addition to excellent gas barrier properties.
  • the thickness of the inorganic layer 16 may be determined as appropriate according to the forming material so that the target gas barrier property can be exhibited. According to the study of the present inventor, the thickness of the inorganic layer 16 is preferably 10 to 200 nm, more preferably 15 to 100 nm, and particularly preferably 20 to 75 nm. By setting the thickness of the inorganic layer 16 to 10 nm or more, the inorganic layer 16 that stably expresses sufficient gas barrier performance can be formed. In addition, the inorganic layer 16 is generally brittle, and if it is too thick, there is a possibility that cracking, cracking, peeling, etc. may occur. However, when the thickness of the inorganic layer 16 is 200 nm or less, cracking occurs. Can be prevented.
  • each inorganic layer 16 may be the same or different.
  • the forming material of each inorganic layer 16 may be the same or different.
  • the formation method of the inorganic layer 16 is not limited, and various known inorganic layer (inorganic film) formation methods can be used according to the inorganic layer 16 to be formed.
  • the inorganic layer 16 is formed by plasma CVD such as CCP (Capacitively Coupled Plasma) -CVD (Chemical Vapor Deposition) and ICP (Inductively Coupled Plasm) -CVD, sputtering such as magnetron sputtering and reactive sputtering, vacuum deposition, or the like.
  • the vapor phase film formation method may be used.
  • the inorganic layer 16 is also preferably formed of RtoR.
  • a protective organic layer 18 is formed on the inorganic layer 16.
  • the protective organic layer 18 is a characteristic part of the present invention.
  • the protective organic layer 18 protects the inorganic layer 16 and damages the inorganic layer 16 even if it is subjected to a process in which pressure and heat are applied. It is a layer for preventing.
  • the protective organic layer 18 is made of a graft copolymer having an acrylic polymer as a main chain and a side chain having at least one of a urethane polymer having an acryloyl group at a terminal and a urethane oligomer having an acryloyl group at a terminal.
  • the silane coupling agent includes various compounds produced from the silane coupling agent, such as a hydrolyzate of the silane coupling agent, a hydrogen bond of the silane coupling agent, and a dehydrated condensate of the silane coupling agent. including.
  • the protective organic layer 18 includes a graft copolymer having a main chain of an acrylic polymer and at least one of a urethane polymer having an acryloyl group at a terminal and a urethane oligomer having an acryloyl group as a side chain.
  • the polymerizable composition (coating composition) containing the above (meth) acrylate monomer, (meth) acrylate polymer, and silane coupling agent is applied onto the inorganic layer 16 and dried to obtain the polymerizable composition. It is a layer formed by polymerization (curing).
  • a graft copolymer having an acrylic polymer as a main chain and a side chain as a urethane polymer having an acryloyl group at the end and a urethane oligomer having an acryloyl group at the end is simply referred to as “graft copolymer”. Also called “polymer”.
  • the damage (destruction) of the inorganic layer has two major phenomena.
  • the first phenomenon is a case where damage that penetrates the protective organic layer 18 occurs in the manufacturing process of the solar cell module or the like.
  • the second phenomenon is a case where a shearing force is applied to the inorganic layer 16.
  • the first phenomenon is that the protective organic layer 18 is broken or peeled off by an external force, such as the roughness (unevenness) of a pass roll (guide roll) used in the manufacturing process and slippage at a nip roll.
  • the second phenomenon is that when the support 12 is stretched due to heat, tension applied to the gas barrier film, etc., peeling (shear fracture) occurs between the support 12 and the underlying organic layer, and the upper inorganic layer
  • the layer 16 is also a phenomenon that breaks together. That is, in order to protect the inorganic layer, it is necessary that the protective organic layer serving as the surface of the gas barrier film 10 has sufficient hardness and high protection performance, and the organic and inorganic laminated layers are formed on the support with small thermal deformation. Preferably a structure is formed.
  • the protective organic layer 18 in order for the protective organic layer 18 to properly protect the inorganic layer 16, the protective organic layer 18 is not only hard and has high protection performance, but also has high adhesion between the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18. is important.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-171798 discloses an organic material having a protective organic layer using a graft copolymer similar to the present invention, which protects an inorganic layer and has good adhesion to a sealant layer as a deposition destination. Inorganic laminated gas barrier films have been proposed.
  • Such a protective organic layer using an acrylic polymer having a urethane having an acryloyl group in the side chain in its side chain is excellent in adhesion to the counterpart adherend, but has insufficient surface hardness, so dimple rolls and gravure Depending on the shape of an uneven path roll such as a roll, the unevenness penetrates to the inorganic layer, which is not sufficient to protect the inorganic layer. Further, there is no description of thermal contraction of the support.
  • a method of adding a polyfunctional acrylate monomer such as DPHA to the graft copolymer is known.
  • the present inventor increases the stress of the protective organic layer, that is, when a monomer whose volume shrinks during polymerization is added, the protective organic layer formed on the inorganic layer is easily It was found that it was peeled off. That is, even if such a protective organic layer has a high hardness, the protective organic layer cannot sufficiently function as a protective layer because of insufficient adhesion to the inorganic layer.
  • the thickness of the protective organic layer is increased, the internal stress is more remarkably improved and adhesion is improved. Gets worse. That is, in the conventional protective organic layer, it is difficult to form a hard and thick protective organic layer while ensuring high adhesion with the inorganic layer.
  • the barrier film 10 of the present invention is an inorganic polymer composition containing a graft copolymer, a tri- or higher-functional (meth) acrylate monomer, a (meth) acrylate polymer, and a silane coupling agent. It has a protective organic layer 18 formed on the layer 16 by coating, drying and curing the polymerizable composition.
  • the protective organic layer 18 of the barrier film 10 of the present invention is composed of a graft copolymer, a trifunctional or higher (meth) acrylate monomer, a graft copolymer, in addition to the adhesiveness to the high inorganic layer 16 by the graft copolymer.
  • the polymerization of the polymer and the tri- or higher functional (meth) acrylate monomer has high hardness, and the deterioration of adhesion can be prevented by reducing internal stress, ie, preventing shrinkage, by having the (meth) acrylate polymer.
  • a silicon nitride film is suitably used as the inorganic layer 16. Since the silicon nitride film is very dense and dense, for example, a very high gas barrier property can be obtained even with a thin film of about 30 nm. That is, by using a silicon nitride film as the inorganic layer 16, not only excellent gas barrier properties, but also a high quality gas barrier film that is thin, highly transparent, and has good flexibility can be obtained. However, if the inorganic layer 16 becomes thinner, the inorganic layer 16 is more easily damaged by the external force as described above.
  • the protective organic layer 18 is hard and has excellent adhesion to the inorganic layer 16. That is particularly important.
  • the graft copolymer used in the protective organic layer 18 of the present invention is a graft having an acrylic polymer as a main chain and a side chain having a urethane polymer having an acryloyl group at the end and / or a urethane oligomer having an acryloyl group at the end. It is a copolymer.
  • the graft copolymer may be a copolymer having a structure in which urethane monomer units are arranged as side chains in the monomer units of the main acrylic main chain, and is generally a structure formed by graft copolymerization. As long as it has. This graft copolymer has high transparency and is hardly yellowed. Further, the protective organic layer 18 having a low refractive index and good light transmittance can be formed.
  • the acrylic main chain of this graft copolymer may be formed by individually polymerizing acrylate monomers, ethyl acrylate monomers, etc., and any of these copolymers or any of these and other monomers It may be a copolymer.
  • a copolymer obtained from (meth) acrylic acid ester and ethylene is also preferable.
  • At least a part of the side chain bonded to the acrylic main chain is a side chain containing a urethane polymer unit or a urethane oligomer unit.
  • the graft copolymer may have a plurality of urethane polymer units having different molecular weights and / or a plurality of urethane oligomer units having different molecular weights.
  • the molecular weight of the urethane polymer unit is, for example, 3000 to 4000.
  • the molecular weight of the urethane oligomer unit is, for example, 350 to 600.
  • the graft copolymer may have both a side chain containing a urethane polymer unit and a side chain containing a urethane oligomer unit.
  • the acrylic main chain and the urethane polymer unit or urethane oligomer unit may be directly bonded, or may be bonded via another linking group.
  • Examples of other linking groups include ethylene oxide groups, polyethylene oxide groups, propylene oxide groups, and polypropylene oxide groups.
  • the graft copolymer may include a plurality of types of side chains in which urethane polymer units or urethane oligomer units are bonded via different linking groups (including direct bonds). At least a part of the side chain containing a urethane polymer unit or a urethane oligomer unit has an acryloyl group at the terminal. Preferably, all of the side chains including the urethane polymer unit or the urethane oligomer unit in the graft copolymer may have an acryloyl group at the terminal.
  • This graft copolymer may have other side chains other than the side chain containing a urethane polymer unit or a urethane oligomer unit.
  • other side chains include linear or branched alkyl groups.
  • a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, an n-propyl group, an ethyl group, or a methyl group is more preferable, and a methyl group is further preferable.
  • the graft copolymer may have a structure including a plurality of types of side chains that differ in the molecular weight of the urethane polymer unit or the urethane oligomer unit or a linking group, and a plurality of the other side chains described above.
  • the graft copolymer preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more.
  • the weight average molecular weight of the graft copolymer is preferably 10,000 to 300,000, the molecular weight of the graft copolymer is more preferably 10,000 to 2500,000, and further preferably 12,000 to 200,000.
  • the weight average molecular weight of the graft copolymer is set to 10,000 or more, the adhesion of the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18 can be improved, and the protective organic layer 18 having a desired thickness can be formed. It is preferable in that the viscosity of the polymerizable composition can be increased and the thickness unevenness in drying can be controlled.
  • the viscosity of the polymerizable composition can be properly maintained, the dilution ratio of the polymerizable composition can be easily adjusted, and the amount of the solvent to be dried is large.
  • the drying load can also be reduced to facilitate control.
  • the weight average molecular weight (Mw) of various polymers can be measured as a molecular weight in terms of polystyrene (PS) by gel permeation chromatography (GPC). Good. More specifically, the weight average molecular weight was HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation), TSKgel Super AWM-H (manufactured by Tosoh Corporation, 6.0 mm ID ⁇ 15.0 cm) as a column, and 10 mmol / L as an eluent. It may be obtained by using a lithium bromide NMP (N-methylpyrrolidinone) solution. As the weight average molecular weight of a polymer or the like, a numerical value described in a catalog or the like may be used.
  • the graft copolymer is an acrylic polymer having a urethane side chain having an acryloyl group at the end, and preferably has a double bond equivalent (acrylic equivalent) of 500 g / mol or more, and is 550 g / mol or more. It is more preferable that it is 600 g / mol or more.
  • the double bond equivalent is a weight average molecular weight (polymer mass) per mole of polymerizable double bonds (that is, (meth) acryloyl groups) contained in the graft copolymer.
  • the crosslink density becomes unnecessarily high due to the excessive number of (meth) acryloyl groups at the ends of double bonds, that is, side chains. It is preferable in that the internal stress is prevented from being increased, the protective organic layer 18 having good adhesion to the inorganic layer 16 can be formed, and the occurrence of curling of the barrier film 10 can be prevented.
  • the double bond equivalent of the graft copolymer there is no particular limitation on the upper limit of the double bond equivalent of the graft copolymer.
  • the double bond equivalent is too large, that is, if the side chain has too few terminal (meth) acryloyl groups, crosslinking within the protective organic layer 18 is insufficient and aggregation peeling occurs within the layer.
  • inconveniences such as the hardness of the protective organic layer 18 being lowered and the protective function of the inorganic layer 16 being lowered, and defects such as scratches are likely to occur.
  • the double bond equivalent of the UV curable urethane polymer is preferably 2000 g / mol or less.
  • the double bond equivalent of a graft copolymer may utilize the numerical value described in the catalog etc.
  • the graft copolymer preferably has a polymer (cured product) refractive index of 1.52 or less, more preferably 1.50 or less. By setting the refractive index of the graft copolymer to 1.52 or less, a highly transparent gas barrier film 10 can be obtained.
  • the refractive index of various substances such as a polymer of a graft copolymer may be measured according to JIS K 7142 using a known refractive index measuring device.
  • a known refractive index measuring device a multi-wavelength Abbe refractometer DR-M2 manufactured by Atago Co., Ltd. is exemplified.
  • the refractive index may be a numerical value described in a catalog or the like.
  • a graft copolymer for example, a commercial product such as Acryt 8BR series such as Acryt 8BR-930 which is an ultraviolet curable urethane acrylic polymer manufactured by Taisei Fine Chemical may be used. A plurality of graft copolymers may be used in combination.
  • the polymerizable composition to be the protective organic layer 18 contains a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer various known ones can be used. Specifically, TMPTA, DPHA, epichlorohydrin (ECH) modified glycerol tri (meth) acrylate, ethylene oxide (EO) modified glycerol tri (meth) acrylate, propylene oxide (PO) modified glycerol tri (meth) acrylate, penta Erythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, EO-modified phosphoric acid triacrylate, caprolactone-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, EO-modified TMPTA, PO-modified TMPTA, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, dipentaerythritol penta (meta) )
  • R 1 As the substituent for R 1 , —CR 2 2 — (R 2 is a hydrogen atom or a substituent), —CO—, —O—, a phenylene group, —S—, —C ⁇ C—, —NR 3 — A combination of one or more of (R 3 is a hydrogen atom or a substituent), —CR 4 ⁇ CR 5 — (wherein R 4 and R 5 are a hydrogen atom or a substituent, respectively) and a polymerizable group A group consisting of a combination of one or more of —CR 2 2 — (R 2 is a hydrogen atom or a substituent), —CO—, —O— and a phenylene group and a polymerizable group.
  • R 2 is a hydrogen atom or a substituent, and is preferably a hydrogen atom or a hydroxy group. It is preferred that at least one of R 1 contains a hydroxy group.
  • the molecular weight of at least one R 1 is preferably 10 to 250, more preferably 70 to 150.
  • the position where R 1 is bonded is preferably bonded at least to the para position.
  • n represents an integer of 0 to 5, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 1.
  • the polymerizable group of the general formula (1) is preferably a (meth) acryloyl group or an epoxy group, and more preferably a (meth) acryloyl group.
  • the number of polymerizable groups in the general formula (1) is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.
  • the upper limit of the number of the polymeric groups which General formula (1) has is not specifically defined, it is preferable that it is 8 or less, and it is more preferable that it is 6 or less.
  • the molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is preferably 600 to 1400, and more preferably 800 to 1200.
  • trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) Specific examples of the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) are shown below.
  • the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) is shown below. Is not limited to this.
  • trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer the case where all four n's in the general formula (1) are 1 is illustrated.
  • n's in the general formula (1) 1 One or two or three are zero, and one or two or three or more of two ns in the general formula (1) are two or more (R 1 is 2 in one ring) One having at least two bonds) is also exemplified as a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1).
  • the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) can be obtained as a commercial product. Further, the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by a known method. When these (meth) acrylate monomers are synthesized, an isomer or the like different from the target (meth) acrylate monomer is usually generated. If it is desired to separate these isomers, they can be separated by column chromatography.
  • DPHA and the trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer in the compound represented by the general formula (1) are preferably used. Used. A plurality of such trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomers may be used in combination.
  • the polymerizable composition that becomes the protective organic layer 18 contains a (meth) acrylate polymer.
  • the (meth) acrylate polymer may be an acrylate polymer, a methacrylate polymer, or a mixture of an acrylate polymer and a methacrylate polymer.
  • the methacrylate polymer is preferably used in that the protective organic layer 18 having high hardness can be obtained.
  • the molecular weight of the (meth) acrylate polymer is not particularly limited, but the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and particularly preferably 40,000 or more.
  • the weight average molecular weight of the (meth) acrylate polymer is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and particularly preferably 40,000 or more.
  • the (meth) acrylate polymer preferably has a polymer (cured product) refractive index of 1.52 or less, more preferably 1.50 or less.
  • a highly transparent gas barrier film 10 can be obtained.
  • the polymerizable composition to be the protective organic layer 18 contains a silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups.
  • silane coupling agents can be used as long as they have one or more (meth) acryloyl groups.
  • 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane Etc. are exemplified.
  • the silane coupling agent which has one or more (meth) acryloyl groups can use a commercial item suitably.
  • Examples of commercially available silane coupling agents having one or more (meth) acryloyl groups include KBM-5103, KBM-502, KBM-503, KBE-502, and KBE-503 manufactured by Shin-Etsu Silicone.
  • the protective organic layer 18 is a polymer of a graft copolymer, a polymer of a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer, a polymer of a graft copolymer and a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • a (meth) acrylate polymer, and a silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups are examples.
  • the protective organic layer 18 includes a graft copolymer, a tri- or higher-functional (meth) acrylate monomer, a (meth) acrylate polymer, and a silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups.
  • a polymerizable composition prepared by dissolving or dispersing in a solvent (solvent) is prepared, this polymerizable composition is applied to the surface of the inorganic layer 16, and the polymerizable composition is dried. It forms by polymerizing (curing) the polymerizable composition.
  • distribute each component is also preferably formed of RtoR.
  • the content of the graft copolymer is preferably 25 to 50% by mass, more preferably 30 to 45% by mass.
  • the content of the tri- or higher functional (meth) acrylate monomer is preferably 10 to 35% by mass, more preferably 15 to 30% by mass. preferable.
  • the content of the (meth) acrylate polymer is preferably 10 to 30% by mass, more preferably 15 to 25% by mass.
  • the content of the silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups is preferably 5 to 15% by mass, and preferably 7.5 to 12%. More preferably, it is 5 mass%.
  • the adhesiveness of the hard and thick protective organic layer 18 to the high inorganic layer 16 is ensured by setting the content of these four components within this range. Can be formed.
  • Various known photopolymerization initiators can be used depending on the components contained in the polymerizable composition. Specifically, the Irgacure series (for example, Irgacure 651, Irgacure 754, Irgacure 184, Irgacure 2959, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 379, Irgacure 819, etc.) and Darocure commercially available from BASF.
  • Irgacure series for example, Irgacure 651, Irgacure 754, Irgacure 184, Irgacure 2959, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 379, Irgacure 819, etc.
  • Darocure commercially available from BASF.
  • the addition amount of a photoinitiator suitably according to the photoinitiator etc. to be used.
  • the addition amount of the photopolymerization initiator is preferably 0.5 to 5% by mass of the polymerizable component in the polymerizable composition, and more preferably 1 to 3% by mass.
  • the polymerizable component is a graft copolymer and a tri- or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • the protective organic layer 18 may have a polymer (cured product) of a urethane acrylate oligomer as necessary. That is, the polymerizable composition forming the protective organic layer 18 may contain a urethane acrylate oligomer as necessary.
  • the barrier film 10 of the present invention is preferably manufactured using so-called RtoR.
  • the inorganic layer 16 is formed by a vapor deposition method such as plasma CVD, the inorganic layer 16 is formed in vacuum before the inorganic layer 16 comes into contact with a pass roller or the like. It is preferable to laminate a protective film on the top and take up. Therefore, in this case, the protective organic layer 18 is formed by peeling off the protective film.
  • stacking of a protective film is performed in a vacuum, a protective film and the inorganic layer 16 adhere
  • the protective film is generally formed of polyolefin such as PE. Therefore, the adhesiveness between the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18 can be further improved when the protective organic layer 18 contains a urethane acrylate oligomer having good adhesiveness with polyolefin.
  • the urethane acrylate oligomer As the urethane acrylate oligomer, various types of urethane oligomers that can be cured by ultraviolet rays and have an acrylate terminal can be used.
  • the urethane acrylate oligomer is a urethane acrylate molecule having a molecular weight of 1000 to 10,000.
  • the molecular weight intends the molecular weight calculated from the chemical structural formula.
  • the urethane acrylate oligomer has a molecular weight distribution, the molecular weight intends the above-mentioned weight average molecular weight. To do.
  • urethane acrylate oligomer a commercially available product can be suitably used.
  • examples of commercially available urethane acrylate oligomers include functional oligomer CN series manufactured by Sartomer, and photocurable oligomer NK series manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • the urethane acrylate oligomer preferably has a polymer (cured product) refractive index of 1.52 or less, more preferably 1.50 or less.
  • a polymer (cured product) refractive index of 1.52 or less more preferably 1.50 or less.
  • the content of the urethane acrylate oligomer is preferably 1 to 10% by mass, and more preferably 3 to 7% by mass.
  • the protective organic layer 18 may contain a slipping agent as necessary. That is, the polymerizable composition forming the protective organic layer 18 may contain a slipping agent as necessary.
  • the barrier film 10 of the present invention is preferably produced by RtoR.
  • the protective organic layer 18 is usually formed by a coating method, the surface smoothness is very high. Therefore, depending on the forming material of the protective organic layer 18, the films may be too close to each other during winding, and unwinding may not be performed smoothly.
  • the protective organic layer 18 contains a slipping agent, it is possible to perform winding and unwinding stably and smoothly when it corresponds to RtoR, and the rolled form of the roll is also beautiful. become.
  • the slipping agent various known slipping agents (matting agents) such as methyl (meth) acrylate polymer, butyl (meth) acrylate polymer, oleic acid amide, and silicon oxide particles can be used. Further, the particle size of the slipping agent may be appropriately selected according to the thickness of the protective organic layer 18 and the like. As an example, particles of about 0.4 to 3 ⁇ m are preferably used.
  • a commercially available product can be suitably used as the slip agent.
  • examples of commercially available slip agents include MX series manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.
  • the amount of slip agent added may be appropriately set according to the slip agent used.
  • the addition amount of the slip agent is exemplified by an amount of about 0.3 to 1% by mass with respect to the solid content of the polymerizable composition.
  • the thickness of the protective organic layer 18 may be appropriately set to a thickness that can sufficiently protect the inorganic layer 16 according to the material for forming the protective organic layer 18.
  • the thickness of the protective organic layer 18 is preferably 3 to 30 ⁇ m, more preferably 5 to 15 ⁇ m.
  • the inorganic layer 16 can be prevented from being damaged by an external force, and the support 12 is prevented from extending even when the barrier film 10 is subjected to heat and tension. This is preferable in that the inorganic layer 16 can be prevented from being damaged due to this.
  • the thickness of the protective organic layer 18 by setting the thickness of the protective organic layer 18 to 30 ⁇ m or less, the barrier film 10 can be prevented from becoming unnecessarily thick, and a flexible and transparent barrier film 10 can be obtained. Is preferable.
  • the protective organic layer 18 preferably has a pencil hardness of H or higher, more preferably 2H or higher. By setting the pencil hardness of the protective organic layer 18 to H or more, the inorganic layer 16 is protected by the hard protective organic layer 18, and damage to the inorganic layer 16 can be suitably prevented.
  • the pencil hardness may be measured according to JIS K 5600-5-4.
  • the barrier film 10 of the present invention is hard, has good adhesion to the inorganic layer 16, and has a protective organic layer 18 having a sufficient thickness. Therefore, the barrier film of the present invention was used for a product having a process in which pressure, heat, or the like is applied as a manufacturing process, for example, when a roll having irregularities such as a dimple rule is nipped and conveyed at a high pressure. Even in this case, the inorganic layer can be prevented from being damaged.
  • Such a barrier film 10 of the present invention is suitably used for a solar cell module having a process in which pressure, heat, and the like are applied as a manufacturing process.
  • the barrier film 10 of the present invention preferably has high light transmittance and low haze. Specifically, the barrier film 10 of the present invention preferably has a haze of 1.5% or less, and more preferably 1.0% or less. Further, the barrier film 10 of the present invention preferably has a total light transmittance of 88% or more, and more preferably 90% or more.
  • the total light transmittance of the barrier film 10 may be measured according to JIS K 7361 using a commercially available measuring device such as NDH5000 and SH-7000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. Moreover, what is necessary is just to measure the haze of the barrier film 10 based on JISK7136 using commercially available measuring apparatuses, such as NDH5000 by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
  • the barrier film 10 of the present invention preferably has a heat shrinkage rate of 2% or less, and more preferably 1.5% or less.
  • a heat shrinkage rate of 2% or less As described above, as a cause of damage to the inorganic layer 16 in the barrier film 10, when the support 12 is stretched due to heat, tension applied to the gas barrier film 10, or the like, between the support 12 and the base organic layer 14. Peeling (shear fracture) occurs, and the upper inorganic layer 16 is also cracked together.
  • the thermal shrinkage rate of the barrier film 10 to 2% or less, the support 12 can be prevented from extending even when used in a product having a process in which pressure, heat, or the like is applied as a manufacturing process. Further, it is possible to prevent the inorganic layer 16 from being damaged due to the elongation of the support 12.
  • the barrier film 10 to be measured for the heat shrinkage rate is cut into a measurement direction of 250 mm ⁇ width of 50 mm to prepare a sample.
  • Two holes are opened in the produced sample at intervals of 200 mm, and the sample is left to stand in an environment of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% RH for 12 hours to adjust the humidity.
  • the distance between the two holes in the sample is measured using a pin gauge, and this length is defined as L1.
  • the sample is heated to a temperature of 150 ° C. for 30 minutes.
  • the barrier film 10 having a thermal shrinkage rate of 2% or less can be obtained by saturating the thermal contraction of the support 12 by heat-treating (annealing) the support 12 prior to the production of the barrier film 10.
  • each layer is formed in the formation of the base organic layer 14 and / or the protective organic layer 18 in the production of the barrier film 10 described later.
  • a method of setting the drying temperature of the composition to 100 ° C. or higher is preferably exemplified. This method is advantageous in terms of the number of production steps, productivity, production cost, and the like because it is not necessary to add a separate heat treatment step.
  • the apparatus shown in FIG. 2 is an organic film forming apparatus 20 that forms an organic layer.
  • the organic film forming apparatus 20 forms an organic layer by RtoR, and after applying and drying a polymerizable composition that becomes an organic layer while transporting a long film-forming material Za in the longitudinal direction,
  • the organic compound contained in the polymerizable composition is polymerized (cured) by irradiation to form the base organic layer 14 and the protective organic layer 18.
  • the organic film forming apparatus 20 in the illustrated example includes, as an example, an application unit 26, a drying unit 28, a light irradiation unit 30, a rotating shaft 32, a winding shaft 34, and conveyance roller pairs 36 and 38.
  • the apparatus shown in FIG. 3 is an inorganic film forming apparatus 24 that forms the inorganic layer 16.
  • the inorganic film forming apparatus 24 also forms the inorganic layer 16 by RtoR, and while transporting the long film-forming material Zb on which the base organic layer 14 is formed in the longitudinal direction, the base of the film-forming material Zb An inorganic layer 16 is formed on the organic layer 14.
  • the illustrated inorganic film forming apparatus 24 includes a supply chamber 50, a film forming chamber 52, and a winding chamber 54.
  • the supply chamber 50 and the film formation chamber 52 are separated from each other by a partition wall 76 having an opening 76a, and the film formation chamber 52 and the winding chamber 54 are separated from each other by a partition wall 78 having an opening 78a.
  • a support roll formed by winding a long support 12 to be a film formation material Za is loaded on the rotating shaft 32 as a material roll 42, and the support 12 The base organic layer 14 is formed on the surface.
  • the material roll 42 is loaded on the rotary shaft 32, the support 12 is pulled out of the material roll 42, passes through the pair of transport rollers 36, passes through the coating unit 26, the drying unit 28, and the light irradiation unit 30, and transports. It passes through a predetermined conveyance path that reaches the winding shaft 34 through the roller pair 38.
  • the film-forming material Za (support 12) drawn from the material roll 42 is transported to the coating unit 26 by the transport roller pair 36, and a polymerizable composition to be the base organic layer 14 is applied to the surface.
  • the coating composition to be the base organic layer 14 includes an organic solvent, an organic compound to be the base organic layer 14 (monomer, dimer, trimer, oligomer, polymer, etc.), a surfactant, a silane coupling agent, and the like. Is included.
  • the application of the polymerizable composition in the application part 26 can be performed by various known methods such as die coating, dip coating, air knife coating, curtain coating, roller coating, wire bar coating, and gravure coating. Is available.
  • the film-forming material Za coated with the polymerizable composition to be the base organic layer 14 is then heated by the drying unit 28 to remove the organic solvent and dry the polymerizable composition.
  • the drying unit 28 is heated from the front surface side (polymerizable composition side (formation surface side of the base organic layer 14 or the like)) and dried from the back side of the support 12. It has a drying unit 28b, and the polymerizable composition is dried from both the front surface side and the back surface side. What is necessary is just to perform the heating in the drying part 28 by the well-known method of heating a sheet-like material.
  • the drying unit 28a on the front surface side is a hot air drying unit
  • the drying unit 28b on the back surface side is a heat roller (pass roller having a heating mechanism).
  • the polymerizable composition in the drying unit 28 is dried (drying step) at a temperature of 100 ° C. or higher. Specifically, drying in the drying unit 28 is performed so that at least one of the temperature of the back surface of the support 12 and the temperature of the polymerizable composition is 100 ° C. or higher. As described above, in forming the base organic layer 14, by drying the polymerizable composition at 100 ° C. or higher, the support 12 can be heat treated to saturate the thermal shrinkage of the support 12.
  • the support 12 is prevented from being stretched. It is possible to prevent the inorganic layer 16 from being damaged due to the elongation.
  • the film-forming material Za from which the polymerizable composition to be the underlying organic layer 14 has been dried is then irradiated with ultraviolet rays or the like by the light irradiation unit 30, and the organic compound is polymerized (crosslinked) and cured, and the underlying organic layer 14. Is formed.
  • the film forming material Za on which the base organic layer 14 is formed is transported by the transport roller pair 38 and wound in a roll shape by the winding shaft 34.
  • the protective film Ga fed from the supply roll 48 is laminated on the base organic layer 14 in the transport roller pair 38 to protect the base organic layer 14.
  • the inorganic roll shown in FIG. 3 is formed as a material roll 46 formed by winding the film-forming material Zb on which the base organic layer 14 is formed after cutting as necessary. It is supplied to the membrane device 24 and used for forming the inorganic layer 16.
  • the material roll 46 is loaded on the rotation shaft 56 of the supply chamber 50.
  • the film forming material Zb (the support 12 on which the base organic layer 14 is formed) is drawn out, and the take-up chamber 54 passes from the supply chamber 50 through the film forming chamber 52. Is passed through a predetermined path to the take-up shaft 58.
  • the vacuum evacuation unit 61 in the supply chamber 50, the vacuum evacuation unit 74 in the film formation chamber 52, and the vacuum evacuation unit 82 in the winding chamber 54 are driven to perform inorganic formation.
  • the inside of the membrane device 24 is set to a predetermined pressure.
  • the film forming material Zb sent out from the material roll 46 is guided by the pass roller 60 and conveyed to the film forming chamber 52.
  • the film forming material Zb transferred to the film forming chamber 52 is guided by the pass roller 68 and wound around the drum 62, supported by the drum 62, and transferred along a predetermined path, by the film forming means 64, for example.
  • the inorganic layer 16 is formed by CCP-CVD. When forming the inorganic layer 16, prior to the formation of the inorganic layer 16, the protective film Ga laminated on the base organic layer 14 is peeled off by the pass roller 68 and recovered by the recovery roll 70.
  • the inorganic layer 16 is formed by a known vapor deposition method according to the inorganic layer 16 to be formed, such as plasma CVD such as CCP-CVD and ICP-CVD, sputtering such as magnetron sputtering and reactive sputtering, and vacuum deposition. What is necessary is as described above. Accordingly, the process gas to be used, the film formation conditions, and the like may be appropriately set and selected according to the inorganic layer 16 to be formed, the film thickness of the inorganic layer 16, and the like.
  • plasma CVD such as CCP-CVD and ICP-CVD
  • sputtering such as magnetron sputtering and reactive sputtering
  • vacuum deposition vacuum deposition. What is necessary is as described above. Accordingly, the process gas to be used, the film formation conditions, and the like may be appropriately set and selected according to the inorganic layer 16 to be formed, the film thickness of the inorganic layer 16, and the like.
  • the film forming material Zb on which the inorganic layer 16 has been formed is guided by the pass roller 72 and conveyed to the winding chamber 54.
  • the protective film Gb fed from the supply roll 73 is laminated on the inorganic layer 16 in the pass roller 72 to protect the inorganic layer 16.
  • the base organic layer 14 to be formed is formed by forming the base organic layer 14 and the inorganic layer 16. It may be repeated according to the number of combinations of the inorganic layer 16 and the inorganic layer 16.
  • the material roll 42 formed by winding the film-forming material Zc on which the inorganic layer 16 is formed (the support 12 on which the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 are formed) is formed again. , And supplied to the organic film forming apparatus 20.
  • the material roll 42 formed by winding the film-forming material Zc is loaded on the rotating shaft 32 and the film-forming material Zc is drawn out to the take-up shaft 34 in the same manner as when forming the underlying organic layer 14. It passes through a predetermined transport route.
  • the organic film forming apparatus 20 transports the film forming material Zc (the support 12 on which the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 are formed) in the longitudinal direction while applying the coating unit 26.
  • the polymerizable composition to be the protective organic layer 18 is applied on the inorganic layer 16.
  • the protective organic layer 18 (underlying organic layer 14) is formed on the inorganic layer 16
  • Gb is peeled off and collected by a collection roll 49.
  • the polymerizable composition to be the protective organic layer 18 has, as described above, a graft copolymer, a tri- or higher-functional (meth) acrylate monomer, a (meth) acrylate polymer, and one or more (meth) acryloyl groups.
  • a silane coupling agent or the like is dissolved or dispersed in a solvent.
  • the polymerizable composition in the drying unit 28 is dried (drying process) at a temperature of 100 ° C. or more. Specifically, in the drying unit 28, similarly to the above, drying is performed so that at least one of the surface temperature of the support 12 and the temperature of the polymerizable composition becomes 100 ° C. or higher. As described above, in the formation of the protective organic layer 18, the thermal shrinkage of the support 12 can be saturated by drying the polymerizable composition at 100 ° C. or higher, and as a result, the thermal shrinkage of the barrier film 10. When the rate is 2% or less, it is possible to prevent the inorganic layer 16 from being damaged due to the elongation of the support 12 in a process in which pressure, heat, or the like is applied as a manufacturing process.
  • the film-forming material Za from which the polymerizable composition to be the protective organic layer 18 has been dried is then irradiated with ultraviolet rays or the like by the light irradiation unit 30 to polymerize (crosslink) the organic compound (graft copolymer and acrylate monomer). Then, the protective organic layer 18 is formed by curing.
  • the film formation material Zc on which the protective organic layer 18 is formed, that is, the gas barrier film 10 is wound up in a roll shape by the winding shaft 34.
  • the polymerizable composition was dried at 100 ° C. or higher in both the formation of the base organic layer 14 and the protective organic layer 18.
  • the present invention is not limited to this.
  • the polymerizable composition may be dried at 100 ° C. or higher only for the formation of the base organic layer 14, and the polymerizable composition may be dried at 100 ° C. or higher only for the formation of the protective organic layer 18.
  • the polymerizable composition is dried at 100 ° C. or more in the formation of all the base organic layers 14.
  • the polymerizable composition may be dried at 100 ° C.
  • the polymerizable composition may be formed by forming the two or more underlying organic layers 14. You may dry a thing at 100 degreeC or more. That is, in the production method of the present invention, in forming the protective organic layer 18 or the underlying organic layer 14, the polymerizable composition may be dried at 100 ° C. or higher by forming at least one organic layer.
  • functionality such as an easy adhesion layer, a slipping layer, and an adhesion layer on the back surface of the support 12 (the back surface of the support 12 and / or the formation surface of the base organic layer 14 or the like).
  • a layer there is no limitation in the formation timing of a functional layer. That is, there is no limitation on the timing for performing the step of forming the functional layer. Therefore, for example, after forming a functional layer on the back surface of the support 12, the base organic layer 14, the inorganic layer 16, and the protective organic layer 18 may be formed on the opposite surface of the support 12.
  • a functional layer may be formed on the back surface of the support 12, and then the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18 may be formed.
  • a functional layer may be formed on the back surface of the support 12.
  • the functional layer may be formed by a known method such as a coating method in accordance with the functional layer forming material or the like.
  • a binder and sliding particles (matting agent) that become an easy-adhesion layer, a surfactant and a crosslinking agent A polymerizable composition containing the necessary components such as the above is prepared, and the polymerizable composition is applied in the application part 26, dried in the drying part 28, or further irradiated with light in the light irradiation part 30 (depending on the curing means). (Hardening) and the like may be performed.
  • FIG. 4 an example of the solar cell module which is the solar cell of this invention using the gas barrier film of this invention is shown notionally.
  • the solar cell module 90 shown in FIG. 4 is provided with a bonding layer 94 on the solar cell 120 side of the module main body 92, and the barrier film 10 of the present invention is bonded to the bonding layer 94.
  • a solar battery cell) is sealed with a barrier film 10.
  • the module body 92 includes a lower electrode 112, a photoelectric conversion layer 114, and a buffer layer on an insulating metal substrate 108 having a metal base 102, an Al layer 104, and an insulating layer 106.
  • the first conductive member 124 and the second conductive member 124 for taking out the power generated by the solar cells 120 connected in series to the outside.
  • a conductive member 126 is formed on the lower electrodes 112 at both ends in the arrangement direction of the solar cells 120.
  • the insulating metal substrate 108 has an anodic oxide film of Al (aluminum) as the insulating layer 106.
  • substrate used by this invention is not limited to the thing which has such a metal base material 102, For example, it does not have the metal base material 102 but is comprised only by Al layer 104 and the insulating layer 106. There may be. That is, in the present invention, substrates having various configurations can be used as long as the plate has Al on the surface.
  • metal base material 102 there is no limitation in particular in the metal base material 102, Various metal materials can be utilized. Preferably, a material having a thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient) approximating that of a photoelectric conversion layer 114 described later, particularly a material having a thermal expansion coefficient approximating that of a CIGS compound such as CIGS is used. In the following description, “metal substrate 102” is also simply referred to as “substrate 102”.
  • austenitic stainless steel linear expansion coefficient: 17 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • carbon steel sine as 10.8 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • ferritic stainless steel (Same as above: 10.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), 42 Invar alloy (same as 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), Kovar alloy (same as 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), 36 invar alloy (same as: ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), Ti (the same: 9.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.) and the like are preferably exemplified. Of these, stainless steel is particularly preferred.
  • the thickness of the base material 102 is not particularly limited, and is appropriately set according to the manufacturing process of the solar cell module 90 (semiconductor device) and the handling properties (strength and flexibility) required during operation. That's fine.
  • the Al layer 104 is a layer mainly composed of Al, and various types of Al and Al alloys can be used.
  • Al having a purity of 99% by mass or more with few impurities is preferable.
  • purity for example, 99.99 mass% Al, 99.96 mass% Al, 99.9 mass% Al, 99.85 mass% Al, 99.7 mass% Al, 99.5 mass% Al, etc. are preferable. .
  • an insulating layer 106 formed by anodizing Al is formed on the surface of the Al layer 104 formed on the base material 102.
  • the anodic oxide coating of Al formed on the surface of Al is heated to 120 ° C. or higher, cracks are generated.
  • the reason why cracks occur in the anodic oxide film on the Al layer is considered to be that the linear expansion coefficient of Al is larger than the linear expansion coefficient of the anodic oxide film. Therefore, in a solar cell using a substrate having an insulating layer formed by anodizing the surface of an Al material, an insulating layer is formed by heating when forming a photoelectric conversion layer made of a compound semiconductor that requires a film forming temperature of 500 ° C. or higher. Cracks, delamination, etc. occur, and sufficient insulation performance cannot be obtained.
  • the base material 102 bears the strength and linear expansion coefficient of the entire substrate, and a minute thermal expansion difference between the base material 102 and the insulating layer 106 that is an anodic oxide film of Al.
  • the stress resulting from the above is absorbed by interposing the Al layer 104 having a smaller Young's modulus than the base material 102 and the insulating layer 106.
  • the crack of the insulating layer 106, ie, the anodic oxide film of Al resulting from the difference in linear expansion coefficient can be suppressed.
  • the yield strength of Al at room temperature is 300 MPa or more, at 500 ° C., the yield strength decreases to 1/20 or less of room temperature.
  • the proof stress of stainless steel or the like is maintained at about 70% of room temperature even at 500 ° C. Therefore, the base material 102 is dominant in the elastic stress limit and thermal expansion of the substrate 108 at a high temperature. That is, by configuring the substrate 108 by combining the Al layer 104 and the base material 102, sufficient rigidity of the substrate 108 can be ensured even when experiencing high heat of 500 ° C. or higher. In addition, even when a manufacturing process at a high temperature of 500 ° C. or higher is included, since sufficient rigidity of the substrate can be secured, it is possible to eliminate restrictions on handling during manufacturing.
  • the thickness of the Al layer is preferably 5 to 150 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m, and particularly preferably 20 to 50 ⁇ m.
  • An insulating layer 106 is formed on the Al layer 104 (on the side opposite to the substrate 102).
  • the insulating layer 106 is an anodized film of Al formed by anodizing the surface of the Al layer 104.
  • various films formed by anodizing Al can be used, but a porous anodic oxide film using an acidic electrolyte is preferable.
  • This anodic oxide film is an alumina oxide film having pores of several tens of nanometers. Since the Young's modulus of the film is low, the anodic oxide film has high bending resistance and resistance to cracking caused by a difference in thermal expansion at high temperatures.
  • the thickness of the insulating layer 106 is preferably 2 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more. When the thickness of the insulating layer 106 is excessively large, it is not preferable because flexibility decreases and cost and time required for forming the insulating layer 106 are required. Actually, the thickness of the insulating layer 106 is 50 ⁇ m or less, preferably 30 ⁇ m or less at maximum. Therefore, the preferred thickness of the insulating layer 106 is 2 to 50 ⁇ m.
  • the substrate 108 has flexibility as a whole by making the substrate 102, the Al layer 104, and the insulating layer 106 all flexible. Accordingly, for example, the lower electrode 112, the photoelectric conversion layer 114, the upper electrode 118, and the like can be formed on the insulating layer 106 side of the substrate 108 by a roll-to-roll method.
  • the module main body 92 may produce a solar cell structure by continuously forming a plurality of layers from one roll unwinding to winding, or roll unwinding and film forming. The solar cell structure may be formed by performing the winding process a plurality of times.
  • a solar cell module (module type solar cell) in which a plurality of solar cells (thin film solar cells) 120 including a photoelectric conversion layer 114, a buffer layer 116, and an upper electrode 118 are joined in series.
  • a first conductive member 124 and a second conductive member 126 are formed on the lower electrode 112 at both ends in the arrangement direction.
  • an alkali supply layer 130 is provided between the insulating layer 106 (substrate 108) and the lower electrode 112. It is known that when an alkali metal (particularly Na) is diffused into the photoelectric conversion layer 114 made of CIGS or the like, the photoelectric conversion efficiency is increased.
  • the alkali supply layer 130 is a layer for supplying an alkali metal to the photoelectric conversion layer 114 and is a layer of a compound containing an alkali metal.
  • the alkali supply layer 130 is not limited, and a main component is a compound containing an alkali metal (a composition containing an alkali metal compound) such as Na 2 O, Na 2 S, Na 2 Se, NaCl, NaF, or sodium molybdate.
  • a main component is a compound containing an alkali metal (a composition containing an alkali metal compound) such as Na 2 O, Na 2 S, Na 2 Se, NaCl, NaF, or sodium molybdate.
  • a compound containing SiO 2 (silicon nitride) as a main component and Na 2 O (sodium oxide) is preferable.
  • the method for forming the alkali supply layer 130 is not particularly limited, and various known methods can be used. As an example, vapor deposition methods such as sputtering and CVD, and liquid deposition methods such as sol-gel method are exemplified.
  • the lower electrode 112 is formed on the alkali supply layer 130 so as to be arranged with a predetermined gap 113 with the adjacent lower electrode 112. Further, a photoelectric conversion layer 114 is formed on the lower electrode 112 while filling the gap 113 between the lower electrodes 112. A buffer layer 116 is formed on the surface of the photoelectric conversion layer 114. The photoelectric conversion layer 114 and the buffer layer 116 are arranged on the lower electrode 112 with a predetermined gap 117. The gap 113 between the lower electrode 112 and the gap 117 between the photoelectric conversion layer 114 (buffer layer 116) are formed at different positions in the arrangement direction of the solar cells 120.
  • an upper electrode 118 is formed on the surface of the buffer layer 116 so as to fill the gap 117 of the photoelectric conversion layer 114 (buffer layer 116).
  • the upper electrode 118, the buffer layer 116 and the photoelectric conversion layer 114 are arranged with a predetermined gap 119.
  • the gap 119 is provided at a position different from the gap between the lower electrode 112 and the gap between the photoelectric conversion layer 114 (buffer layer 116).
  • each solar battery cell 120 is electrically connected in series in the longitudinal direction of the substrate 108 (arrow L direction) by the lower electrode 112 and the upper electrode 118.
  • the lower electrode 112 is composed of, for example, a Mo electrode.
  • the photoelectric conversion layer 114 is composed of a compound semiconductor having a photoelectric conversion function, for example, a CIGS layer.
  • the buffer layer 116 is made of, for example, CdS, and the upper electrode 118 is made of, for example, ZnO.
  • the solar battery cell 120 is formed to extend long in the width direction orthogonal to the longitudinal direction L of the substrate 108. For this reason, the lower electrode 112 and the like also extend long in the width direction of the substrate 108.
  • the first conductive member 124 is connected on the lower electrode 112 at the right end.
  • the first conductive member 124 is for taking out an output from a negative electrode to be described later.
  • the first conductive member 124 is, for example, an elongated belt-like member, extends in a substantially linear shape in the width direction of the substrate 108, and is connected to the lower electrode 112 at the right end.
  • the first conductive member 124 is, for example, a copper ribbon 124a covered with a coating material 124b of indium copper alloy.
  • the first conductive member 124 is connected to the lower electrode 112 by, for example, ultrasonic soldering.
  • a second conductive member 126 is formed on the leftmost lower electrode 112.
  • the second conductive member 126 is for taking out the output from the positive electrode, which will be described later, to the outside.
  • the second conductive member 126 is a strip-like member that extends substantially linearly in the width direction of the substrate 108. And connected to the lower electrode 112 at the left end.
  • the second conductive member 126 has the same configuration as the first conductive member 124.
  • a copper ribbon 126a is covered with a coating material 126b of indium copper alloy.
  • the solar cell module 90 when light is incident on the solar cell 120 from the upper electrode 118 side, the light passes through the upper electrode 118 and the buffer layer 116, and an electromotive force is generated in the photoelectric conversion layer 114. A current from the upper electrode 118 toward the lower electrode 112 is generated.
  • the arrows shown in FIG. 1 indicate the direction of current, and the direction of movement of electrons is opposite to the direction of current. Therefore, in the module main body 92, the leftmost lower electrode 112 in FIG. 1 is a positive electrode (positive electrode), and the rightmost lower electrode 112 is a negative electrode (negative electrode).
  • each solar battery cell 120 is formed so as to be connected in series in the longitudinal direction L of the substrate 108 by the lower electrode 112 and the upper electrode 118, but is not limited thereto.
  • each solar battery cell 120 may be formed such that each solar battery cell 120 is connected in series in the width direction by the lower electrode 112 and the upper electrode 118.
  • the lower electrode 112 and the upper electrode 118 are both for taking out the current generated in the photoelectric conversion layer 114. Both the lower electrode 112 and the upper electrode 118 are made of a conductive material. The upper electrode 118 on the light incident side needs to have translucency.
  • the lower electrode (back electrode) 112 is made of, for example, Mo, Cr, or W, and a combination thereof.
  • the lower electrode 112 may have a single layer structure or a laminated structure such as a two-layer structure.
  • the lower electrode 112 is preferably made of Mo.
  • the lower electrode 112 preferably has a thickness of 100 nm or more, more preferably 0.45 to 1.0 ⁇ m.
  • the method for forming the lower electrode 112 is not particularly limited, and can be formed by a vapor deposition method such as an electron beam evaporation method or a sputtering method.
  • the upper electrode (transparent electrode) 38 is made of, for example, ZnO to which Al, B, Ga, Sb or the like is added, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , and a combination thereof.
  • the upper electrode 118 may have a single layer structure or a laminated structure such as a two-layer structure. Further, the thickness of the upper electrode 118 is not particularly limited, and is preferably 0.3 to 1 ⁇ m.
  • the formation method of the upper electrode 118 is not particularly limited, and can be formed by a vapor deposition method such as an electron beam evaporation method or a sputtering method, or a coating method.
  • the buffer layer 116 is formed to protect the photoelectric conversion layer 114 when the upper electrode 118 is formed and to transmit light incident on the upper electrode 118 to the photoelectric conversion layer 114.
  • the buffer layer 116 is made of, for example, CdS, ZnS, ZnO, ZnMgO, ZnS (O, OH), or a combination thereof.
  • the buffer layer 116 preferably has a thickness of 0.03 to 0.1 ⁇ m.
  • the buffer layer 116 is formed by, for example, a CBD (Chemical Bath Deposition) method.
  • the photoelectric conversion layer (light absorption layer) 114 is a layer that generates a current by absorbing light that has passed through the upper electrode 118 and the buffer layer 116, and has a photoelectric conversion function.
  • the photoelectric conversion layer 114 is at least one compound semiconductor composed of a group Ib element, a group IIIb element, and a group VIb element.
  • the photoelectric conversion layer 114 is composed of at least one Ib group element selected from the group consisting of Cu and Ag, and Al, Ga, and In.
  • it is at least one compound semiconductor comprising at least one group IIIb element selected from the group consisting of and at least one group VIb element selected from the group consisting of S, Se, and Te.
  • Examples of the compound semiconductor include CuAlS 2 , CuGaS 2 , CuInS 2 , CuAlSe 2 , CuGaSe 2 , CuInSe 2 (CIS), AgAlS 2 , AgGaS 2 , AgInS 2 , AgAlSe 2 , AgGaSe 2 , AgInSe 2 e, AgInSe 2 , AgInSe 2 , AgInSe 2 , AgInTe 2 , Cu (In 1-x Ga x ) Se 2 (CIGS), Cu (In 1-x Al x ) Se 2 , Cu (In 1-x Ga x ) (S, Se) 2 , Ag (In 1-x Ga x ) Se 2 , Ag (In 1-x Ga x ) (S, Se) 2 and the like.
  • CIS and CIGS are semiconductors having a chalcopyrite crystal structure, have high light absorption, and high photoelectric conversion efficiency has been reported. Moreover, there is little degradation of efficiency by light irradiation etc. and it is excellent in durability.
  • the photoelectric conversion layer 114 contains impurities for obtaining a desired semiconductor conductivity type. Impurities can be contained in the photoelectric conversion layer 114 by diffusion from adjacent layers and / or active doping.
  • the constituent elements and / or impurities of the I-III-VI group semiconductor may have a concentration distribution, and a plurality of layers having different semiconductor properties such as n-type, p-type, and i-type An area may be included.
  • the band gap width / carrier mobility and the like can be controlled, and the photoelectric conversion efficiency can be designed high.
  • the photoelectric conversion layer 114 may contain one or more semiconductors other than the I-III-VI group semiconductor.
  • semiconductors other than I-III-VI group semiconductors include semiconductors consisting of group IVb elements such as Si (group IV semiconductors), semiconductors consisting of group IIIb elements such as GaAs and group Vb elements (group III-V semiconductors), and Examples thereof include semiconductors (II-VI group semiconductors) composed of IIb group elements and VIb group elements such as CdTe.
  • the photoelectric conversion layer 114 may contain an optional component other than an impurity for obtaining a desired conductivity type as long as the characteristics are not hindered.
  • the content of the I-III-VI group semiconductor in the photoelectric conversion layer 114 is not particularly limited.
  • the content of the I-III-VI group semiconductor in the photoelectric conversion layer 114 is preferably 75% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 99% by mass or more.
  • the photoelectric conversion layer 114 may be formed by a known method.
  • a CIGS layer is used as the photoelectric conversion layer 114
  • the formation is performed by a known method such as a multi-source co-evaporation method, a selenization method, a sputtering method, a hybrid sputtering method, and a mechanochemical process method. Just do it.
  • the solar cell module 90 shown in FIG. 4 is provided with a bonding layer 94 on the solar cell 120 side of such a module main body 92, and the barrier film 10 of the present invention is bonded to the bonding layer 94.
  • a module main body 92 (solar cell) is sealed with a barrier film 10.
  • the bonding layer 94 is an optical device and an optical element, such as an optical transparent adhesive (OCA (Optical Clear Adhesive)), an optical transparent double-sided tape, an ultraviolet curable resin, an epoxy thermosetting resin, a silicone adhesive resin, and the like. What is necessary is just to use the well-known thing used for pasting of.
  • OCA optical Clear Adhesive
  • the barrier film 10 of the present invention has the protective organic layer 18 that is hard and has high adhesion to the inorganic layer 16. Therefore, even if the barrier film 10 is stuck to the module main body 92 by RtoR using a nip roller having a strong nip force while heating or the like, the inorganic layer 16 of the barrier film 10 can be prevented from being damaged. . Therefore, the barrier film 10 can suitably prevent moisture and the like from entering the solar battery cell 120. That is, the solar cell module 90 of the present invention is a solar cell module excellent in durability that exhibits predetermined power generation over a long period of time, which prevents deterioration of the solar cell 120 due to moisture or the like.
  • the solar cell of this invention can be used suitably also for the solar cell module using an organic thin film photovoltaic cell besides this.
  • a well-known thing should just be used for an organic thin film photovoltaic cell.
  • the gas barrier film, the solar cell, and the method for producing the gas barrier film of the present invention have been described in detail.
  • the present invention is not limited to the above-described examples, and various types can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, improvements and changes may be made.
  • Example 1 ⁇ Support> A PET film (Cosmo Shine A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a width of 1000 mm, a thickness of 100 ⁇ m, and a length of 100 m was used as the support 12.
  • TMPTA manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd.
  • a photopolymerization initiator manufactured by Lamberti Co., ESACURE KTO46
  • MEK methyl ethyl ketone
  • a material roll 42 obtained by winding the support 12 in a roll shape was loaded on the rotary shaft 32, and the support 12 (film formation material Za) was inserted through a predetermined transport path. Further, a supply roll 48 around which a protective film Ga made of PE is wound is loaded at a predetermined position, and is laminated on the base organic layer 14 in the transport roller pair 38.
  • the polymerizable composition was applied by the application unit 26 while the support 12 was conveyed in the longitudinal direction, and the polymerizable composition was dried in the drying unit 28.
  • the coating unit 26 used a die coater.
  • the heating temperature in the drying unit 28 was 50 ° C., and the passage time was 3 minutes.
  • ultraviolet rays were applied in the light irradiation unit 30 (integrated irradiation amount: about 600 mJ / cm 2 ) to cure the polymerizable composition, thereby forming the base organic layer 14.
  • the thickness of the base organic layer 14 was 1 ⁇ m.
  • CCP-CVD capactive coupling plasma CVD
  • the protective film Ga is peeled off by the pass roller 68 in the film forming chamber 52, and then on the base organic layer 14.
  • a silicon nitride film was formed as the inorganic layer 16.
  • the support 12 on which the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 are formed is wound up by the winding shaft 58 in the winding chamber 54.
  • a wound material roll 42 was obtained.
  • Silane gas (flow rate 160 sccm), ammonia gas (flow rate 370 sccm), hydrogen gas (flow rate 590 sccm), and nitrogen gas (flow rate 240 sccm) were used as source gases for forming the inorganic layer 16.
  • the power supply was a high frequency power supply with a frequency of 13.56 MHz, and the plasma excitation power was 800 W.
  • the film forming pressure was 40 Pa.
  • the film thickness of the inorganic layer 16 was 30 nm.
  • a graft copolymer As a graft copolymer, ACRYT 8BR-930 (UV curable urethane acrylic polymer having a weight average molecular weight of 16000) manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd. was prepared. As a (meth) acrylate polymer, Dainal BR83 (polymethyl methacrylate (PMMA) having a weight average molecular weight of 40000) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was prepared. A-DPH (dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA)) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. was prepared as a tri- or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • A-DPH dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA)
  • DPHA dipentaerythritol hexaacrylate
  • silane coupling agent having one or more (meth) acryloyl groups KBM5103 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. was prepared. Furthermore, ESACURE KTO46 manufactured by Lamberti was prepared as a photopolymerization initiator. These materials were weighed so that the mass ratio of graft copolymer: PMMA: acrylate monomer: silane coupling agent: photopolymerization initiator was 35: 22: 30: 10: 3, and these were dissolved in methyl ethyl ketone. A polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% was prepared.
  • a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 was filled in a predetermined position of the coating portion 26 of the organic film forming apparatus 20 using RtoR as shown in FIG. Further, a material roll 42 around which the support 12 (film forming material Zc) on which the base organic layer 14 and the inorganic layer 16 are formed is loaded on the rotating shaft 32, and the film forming material Zc is transferred in a predetermined transport path. Inserted.
  • the protective film Gb is peeled off by the transport roller pair 36 while the film forming material Zc is transported in the longitudinal direction, and then the polymerizable composition is applied onto the inorganic layer 16 by the application unit 26.
  • the drying unit 28 the polymerizable composition was dried.
  • the coating unit 26 used a die coater.
  • the heating temperature in the drying unit 28 was 130 ° C., and the passage time was 3 minutes.
  • the surface temperature of the support 12 was 128 ° C.
  • the light irradiation unit 30 is irradiated with ultraviolet rays (integrated irradiation amount: about 600 mJ / cm 2 ) to cure the polymerizable composition, thereby forming the protective organic layer 18.
  • the thickness of the protective organic layer 18 was 10 ⁇ m.
  • Example 2 As a urethane acrylate oligomer, CN790 manufactured by Sartomer was prepared. This urethane acrylate oligomer is further added to the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 of Example 1, and urethane acrylate oligomer: graft copolymer: PMMA: acrylate monomer: silane coupling agent: light Polymerization for forming a protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% by weighing the polymerization initiator so as to have a mass ratio of 4: 33: 20: 30: 10: 3 and dissolving them in methyl ethyl ketone. A composition was prepared. A barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 3 In the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18, the mass ratio of graft copolymer: PMMA: acrylate monomer: silane coupling agent: photopolymerization initiator is 45: 32: 10: 10: 3.
  • a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight was measured.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 4 In the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18, the mass ratio of graft copolymer: PMMA: acrylate monomer: silane coupling agent: photopolymerization initiator is 25: 12: 50: 10: 3.
  • a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight was measured.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 5 In the formation of the protective organic layer 18, Example 1 was carried out except that the coating amount of the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 in the coating portion 26 was adjusted so that the thickness of the protective organic layer 18 was 3 ⁇ m. A barrier film 10 was produced in the same manner as described above.
  • Example 6 In the formation of the protective organic layer 18, Example 1 was carried out except that the coating amount of the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 in the coating portion 26 was adjusted so that the thickness of the protective organic layer 18 was 30 ⁇ m. A barrier film 10 was produced in the same manner as described above.
  • Example 7 The following compound EA was prepared as a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • Compound EA This (meth) acrylate monomer was further added to the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 of Example 1, and graft copolymer: PMMA: acrylate monomer (DPHA): acrylate monomer (Compound EA) ): A silane coupling agent: a photopolymerization initiator in a mass ratio of 35: 22: 20: 10: 10: 3, and these are dissolved in methyl ethyl ketone to form a protective organic layer having a solid content concentration of 30%.
  • a polymerizable composition for forming 18 was prepared.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 8 As a urethane acrylate oligomer, CN790 manufactured by Sartomer was prepared. Moreover, the above-mentioned compound EA was prepared as a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer.
  • the urethane acrylate oligomer and the (meth) acrylate monomer are further added to the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 of Example 1, and the urethane acrylate oligomer: graft copolymer: PMMA: acrylate monomer ( DPHA): acrylate monomer (compound EA): silane coupling agent: photopolymerization initiator in a mass ratio of 4: 33: 20: 20: 10: 10: 3, and these are dissolved in methyl ethyl ketone.
  • a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% was prepared.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 9 MX-80H3wT (acrylic polymer particles having an average particle diameter of 0.8 ⁇ m) manufactured by Soken Chemical Co., Ltd. was prepared as a slip agent. This slipping agent is further added to the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 of Example 1, and the graft copolymer: PMMA: acrylate monomer: silane coupling agent: photopolymerization initiator: slipping. Polymerizable composition for forming a protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% by weighing so that the mass ratio of the agent is 34: 22: 30: 10: 3: 1 and dissolving them in methyl ethyl ketone was prepared. A barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 10 As a urethane acrylate oligomer, CN790 manufactured by Sartomer was prepared. Moreover, the above-mentioned compound EA was prepared as a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer. Furthermore, MX-80H3wT (acrylic polymer particles having an average particle diameter of 0.8 ⁇ m) manufactured by Soken Chemical Co., Ltd. was prepared as a slip agent.
  • This urethane acrylate oligomer, (meth) acrylate monomer (compound EA) and slipping agent were further added to the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 of Example 1, and urethane acrylate oligomer: graft copolymer Combined: PMMA: acrylate monomer (DPHA): acrylate monomer (EA): silane coupling agent: photopolymerization initiator: slip agent so that the mass ratio is 4: 32: 20: 20: 10: 10: 3: 1
  • DPHA acrylate monomer
  • EA silane coupling agent: photopolymerization initiator: slip agent so that the mass ratio is 4: 32: 20: 20: 10: 10: 3: 1
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • Example 11 In forming the protective organic layer 18, the barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature of the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 was set to 100 ° C. When measured in the same manner as in Example 1, the temperature of the support 12 was 99 ° C. [Example 12] In the formation of the protective organic layer 18, the barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature of the polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 was 150 ° C. When measured in the same manner as in Example 1, the temperature of the support 12 was 148 ° C.
  • Example 13 As a (meth) acrylate polymer, Dainal BR113 (polymethyl methacrylate (PMMA) having a weight average molecular weight of 30000) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was prepared. As the (meth) acrylate polymer, a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 was prepared in the same manner as in Example 1 except that this dial BR113 was used instead of the dial BR83. A barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Example 14 ⁇ Production of support> PET having an intrinsic viscosity of 0.66 polycondensed using an antimony compound as a catalyst was dried to a moisture content of 50 ppm or less and dissolved in an extruder having a heater temperature of 280 to 300 ° C. The dissolved PET resin was discharged from a die part onto a chill roll electrostatically applied to obtain an amorphous base. The obtained amorphous base was stretched 3.1 times in the base running direction. Then, the following easy-adhesion layer coating solution A is applied to one surface of the film obtained by stretching, and the following easy-adhesion layer coating solution B is applied (in-line coating) to the opposite surface.
  • the coating solution After drying the coating solution, it was stretched 3.8 times in the width direction to obtain a support 12 made of PET with an easy-adhesion layer subjected to in-line coating.
  • the thickness of this support was 100 ⁇ m.
  • the easy-adhesion layer coating solution A and the easy-adhesion layer coating solution B were both applied so that the thickness after drying and stretching was 75 nm.
  • ⁇ Coating liquid A for easy adhesion layer >> A composition containing the following components was prepared.
  • ⁇ Self-crosslinkable urethane (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Elastolon H-3-DF) 164.9 parts by mass
  • Catalyst (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Elastolon CAT-21) 3.3 parts by mass
  • Block polyisocyanate Asahi Kasei Chemicals, Duranate WM44-L70G) 7.7 parts by mass Anionic surfactant (Nippo, Lapisol A-90) 0.4 parts by mass Water-containing amorphous silicon dioxide (manufactured by Tosoh Silica) NIPGEL AZ-204) 0.1 parts by mass Colloidal silica (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., PL-3-D) 7.4 parts by mass Carnauba wax dispersion (manufactured by Chu
  • ⁇ Coating liquid B for easy adhesion layer >> A composition containing the following components was prepared.
  • Block polyisocyanate Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., Duranate WM44-L70G) 7.7 parts by mass Anionic surfactant (manufactured by NOF Corporation, Lapisol A-90) 0.4 parts by mass Colloidal silica (manufactured by Fuso Chemical Industries, PL-3- D) 7.4 parts by mass-Carnauba wax dispersion (manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd., cellosol 524DK) 4.9 parts by mass After adjusting the pH of the composition
  • Coating liquid for adhesion layer 15.07% by mass of a water-soluble oxazoline-based crosslinking agent (Nippon Shokubai Co., Ltd., Epocros WS-700), As a binder, 59.27% by mass of a polyolefin resin (manufactured by Unitika, Arrow Base SE-1013N), and 24.79% by mass of a polyurethane resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Takelac S-5100), Fluorosurfactant (manufactured by FUJIFILM Fine Chemical Co., Ltd., bis (3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl) sulfosuccinate sodium salt, solid content 2 mass%) 0.09 mass%, and nonionic surfactant (manufactured by Sanyo Chemical Industries, NAROACTY CL95, solid content 1 mass%) 0.18 mass%, and As a matting agent, 0.6% by mass of a water-soluble oxazo
  • a graft copolymer: PMMA: silane coupling agent: photopolymerization initiator is used without using a tri- or higher functional (meth) acrylate monomer (DPHA).
  • a polymerizable composition for forming the protective organic layer 18 having a solid content concentration of 30% was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was 50: 37: 10: 3.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • A-200 polyethylene glycol # 200 diacrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. was prepared.
  • a barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective organic layer 18 was formed using this polymerizable composition.
  • the barrier film 10 thus produced was evaluated for the pencil hardness of the protective organic layer 18, the adhesion between the inorganic layer 16 and the protective organic layer 18, durability, and tensile strength.
  • ⁇ Pencil hardness> The pencil hardness of the protective organic layer 18 was measured according to JIS K 5600-5-4.
  • the durability of the barrier film 10 was evaluated by measuring the initial water vapor transmission rate, the water vapor transmission rate after the sapphire needle-rub test, and the water vapor transmission rate after the falling ball test.
  • the water vapor transmission rate [g / (m 2 ⁇ day)] was measured by a calcium corrosion method (a method described in JP-A-2005-283561) under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH.
  • the sapphire needle rubbing test was conducted in accordance with JIS K5600-5-5 using a 0.1 mm sapphire needle.
  • the sapphire needle abrasion test was done about three types of weight 5g, weight 10g, and weight 20g.
  • the barrier film 10 is placed on a rubber sheet made of nitrilo rubber (NBR), and a sphere having a diameter of 1.5 inches (38.1 mm) is dropped on the ball from a height of 50 cm. It was carried out by measuring the water vapor transmission rate with the contained sample.
  • NBR nitrilo rubber
  • the barrier film 10 was cut into strips having a length of 150 mm and a width of 20 mm, and the elongation rate [%] at which cracks were visually observed in the base organic layer 14 was measured using a Tensilon universal tester RTF1210. The results are shown in the table below.
  • the protective organic layer 18 is a polymer of a graft copolymer, a polymer of a trifunctional or higher acrylate monomer, a polymer of a graft copolymer and a polymer of a trifunctional or higher acrylate monomer,
  • the protective organic layer 18 is hard and the adhesiveness with the inorganic layer 16 is good. Also excellent.
  • Example 14 which has an adhesion layer on the back surface of the support 12 has a slightly lower tensile strength than the other examples because of the adhesion layer, other evaluations are the same as the other examples. It is.
  • the gas barrier film of the present invention does not cause any problems even if it has a functional layer on the back surface of the support 12.
  • the protective organic layer 18 and the inorganic layer 16 are affected by internal stress due to volume shrinkage when the protective organic layer 18 is formed. Adhesion is very poor and durability is low.
  • Comparative Example 2 in which the protective organic layer does not have a trifunctional or higher functional acrylate monomer, the protective organic layer 18 is insufficiently cross-linked, has low pencil hardness, and therefore has low durability.
  • Comparative Example 3 in which the protective organic layer 18 does not have a graft copolymer, the adhesion between the protective organic layer 18 and the inorganic layer 16 is very poor and the durability is low.
  • Comparative Example 4 in which the protective organic layer 18 does not have a silane coupling agent, the adhesion between the protective organic layer 18 and the inorganic layer 16 is very poor and the durability is low.
  • Comparative Example 5 in which the (meth) acrylate monomer is bifunctional, the protective organic layer 18 is not sufficiently crosslinked, and the pencil hardness is low, and therefore the durability is also low. From the above results, the effects of the present invention are clear.

Abstract

圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、無機層の損傷を防止できるガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる太陽電池、および、このガスバリアフィルムの製造方法の提供を課題とする。支持体の一面に、無機層と、保護有機層と、を有し、保護有機層は、アクリルポリマー主鎖、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよびウレタンオリゴマーの少なくとも一方の側鎖を有するグラフト共重合体の重合物と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、グラフト共重合体および3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、(メタ)アクリレートポリマーと、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を有することにより、課題を解決する。

Description

ガスバリアフィルムおよび太陽電池、ならびに、ガスバリアフィルムの製造方法
 本発明は、耐久性に優れるガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる太陽電池、および、このガスバリアフィルムの製造方法に関する。
 ガスバリアフィルムを用いて、酸素および水等に弱い材料を保護する製品は数多くある。
 例えば、有機EL(Electro Luminescence)のような自発光体は、基板となるガラスをガスバリアフィルムに置き換えることによって、可撓性(フレキシビリティ)を得ることができる。このような可撓性は、製品の付加価値向上にも繋がる。そのため、基板等として用いられるガラスの代替品として、高いガスバアリア性能を発現できるガスバリアフィルムへの期待は高い。
 例えば、近年は、特に環境保護などの観点から、太陽電池といったエネルギー分野の研究が盛んであり、例えば、CIGS(Cu-In-Ga-Se)系の太陽電池、有機薄膜太陽電池などの研究が多くなされている。
 ガスバリアフィルムは、このような産業機材にも利用が可能である。例えば、従来使用されている太陽電池モジュール(太陽電池パネル)のガラス部分を、ガスバリアフィルムに置き換えることで、軽量化、可撓性および柔軟性等の付与を図ることが可能となり、建築材料への適応の自由度、すなわち利用範囲も広くなり、多くの活躍が望まれる。
 このような用途に用いられるガスバリアフィルムには、例えば、水蒸気透過率が1×10-3~1×10-4g/(m2・day)程度の高いガスバリア性が要求される。
 このような高いガスバリア性を有するガスバリアフィルムとして、有機無機積層型のガスバリアフィルムが知られている。有機無機積層型のガスバリアフィルムとは、主にガスバリア性を発現する無機層と、この無機層の下地層(アンダーコート層)となる有機層との組み合わせを、1以上、有するガスバリアフィルムである。
 例えば、特許文献1には、基材上にモノマーまたはオリゴマーを含有する塗布液を塗布して塗布膜を設け、この塗布膜を硬化させて有機層を成膜する工程を繰り返し、2層以上の有機層を含む下地層を形成し、この下地層の上に真空成膜法により無機層を形成する積層体の製造方法が記載されている。
 この特許文献1に記載されるガスバリアフィルムのように、下地層として有機層を形成した後に、ガスバリア性を有する無機層を形成することにより、有機層の表面が有する平滑性を利用して、割れおよび剥離等の欠陥が無い、均一な無機層を形成できる。そのため、このような有機無機積層型のガスバリア膜によれば、無機層が有するガスバリア性を十分に発揮して、高いガスバリア性を有するガスバリアフィルムを得ることができる。
 このような有機無機積層型のガスバリアフィルムにおいて、主にガスバリア性を発現するのは、前述のように、無機層である。無機層としては、一例として、窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜などが利用される。
 ここで、ガスバリアフィルムに利用される窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜などの無機層は、一般的に、脆く、かつ、薄膜である。そのため、有機無機積層型のガスバリアフィルムでは、表面に有機層を形成し、表面の有機層に無機層の保護層としての機能を持たせることも知られている。このように、表面に保護層としての有機層を形成することにより、壊れ易い無機層を有する有機無機積層型のガスバリアフィルムに対して、いわゆるロール・トゥ・ロール(Roll to Roll)による処理および裁断等の加工を安定して行なうことが可能となる。
特開2009-269193号公報
 ところが、本発明者の検討によれば、太陽電池および有機EL素子等に有機無機積層型のガスバリアフィルムを組み合わせた場合には、必ずしも、十分なガスバリア性が得られない場合が、多々、生じた。
 この点に関して、本発明者は、鋭意検討を行った。その結果、太陽電池等に有機無機積層型のガスバリアフィルムを利用する際には、単に高いガスバリア性を有するガスバリアフィルムを組み合わせるだけでは不十分であり、ガスバリア性を発現する無機層の損傷をいかに防ぐことが重要であることを見出した。
 例えば、太陽電池の製造では、太陽電池モジュールを組み上げる工程が存在する。
 この際において、太陽電池モジュールのガラス部分をガスバリアフィルムにバリアに置き換えた場合、ガスバリアフィルムに加わる荷重は、必ずしもガスバリアフィルムが作製されたプロセスよりも小さいとは限らない。むしろ、太陽電池モジュールの製造工程で実施される貼合工程などの工程では、高い圧力および熱等が加わる方が多く、ガスバリアフィルムにとっては過酷な環境である。
 そのため、有機無機積層型のガスバリアフィルムを太陽電池モジュール等に利用すると、表面に保護層となる有機層を有していても、太陽電池モジュールを組み上げる工程の途中で、主にガスバリア性を発現する無機層が損傷してしまい、目的とするガスバリア性を得られなくなってしまう。
 無機層が損傷することを前提にして、下地有機層と無機層との組み合わせを、複数、有する多層体とすることも考えられる。しかしながら、無機層を、多数、有すると、必然的にコストが高くなってしまう。
 すなわち、太陽電池等に利用されるガスバリアフィルムでは、ガスバリア性を発現する無機層の数は最小にして、圧力および熱等が加わる工程に曝された場合でも、無機層の損傷を防止できる保護層の設計が重要と言える。
 本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、有機無機積層型のガスバリアフィルムのように、無機層を有するガスバリアフィルムにおいて、太陽電池モジュールなど、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、無機層の損傷を防止できるガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる太陽電池、および、このガスバリアフィルムの製造方法を提供することにある。
 この目的を達成するために、本発明のガスバリアフィルムは、支持体の一方の面に、少なくとも1層の無機層と、無機層の中で支持体と最も離間する無機層の表面に形成される保護有機層と、を有し、
 保護有機層は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体の重合物と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、グラフト共重合体および3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、(メタ)アクリレートポリマーと、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を有することを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
 このような本発明のガスバリアフィルムにおいて、グラフト共重合体の重量平均分子量が10000以上であるのが好ましい。
 また、保護有機層が、さらにウレタンアクリレートオリゴマーを有するのが好ましい。
 また、ウレタンアクリレートオリゴマーの重合物の屈折率が1.52以下であるのが好ましい。
 また、グラフト共重合体の重合物および(メタ)アクリレートポリマーの硬化物の屈折率が1.52以下であるのが好ましい。
 また、保護有機層の鉛筆硬度がH以上であるのが好ましい。
 また、保護有機層の厚さが3~30μmであるのが好ましい。
 また、ヘイズが1.5%以下、全光線透過率が88%以上であるのが好ましい。
 また、熱収縮率が2%以下であるのが好ましい。
 また、支持体の一方の表面に下地有機層を有し、下地有機層の表面に無機層を有し、無機層の表面に保護有機層を有するのが好ましい。
 さらに、支持体の無機層および保護有機層を有する面とは逆側の面に、バインダーおよび滑り粒子を含有する密着層を有するのが好ましい。
 また、本発明の太陽電池は、光電変換層と、本発明のガスバリアフィルムと、を有する太陽電池を提供する。
 このような太陽電池において、光電変換層が、CuおよびAgの少なくとも一方の元素、Al、GaおよびInからなる群より選択された少なくとも1種の元素、ならびに、S、SeおよびTeからなる群より選択された少なくとも1種の元素、からなる化合物半導体で形成されるのが好ましい。
 さらに、本発明のガスバリアフィルムの製造方法は、支持体の一方の面に、少なくとも1層の無機層を形成する工程と、無機層の中で支持体と最も離間する無機層の表面に形成される保護有機層の形成を含む、少なくとも1層の有機層を形成する工程と、を有し、
 有機層を形成する工程は、重合性組成物を有機層の形成面に塗布する塗布工程、有機層の形成面に塗布した重合性組成物を乾燥する乾燥工程、および、乾燥した重合性組成物を硬化する硬化工程を有し、かつ、少なくとも1層の有機層の形成において、乾燥工程における乾燥温度を100℃以上とし、
 さらに、保護有機層の形成における塗布工程は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーと、(メタ)アクリレートポリマーと、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を含む重合性組成物を、支持体と最も離間する無機層の表面に塗布するものであるガスバリアフィルムの製造方法を提供する。
 このような本発明のガスバリアフィルムの製造方法において、支持体の一方の表面に無機層の下地となる下地有機層を形成する、有機層の形成工程、下地有機層の表面に無機層を形成する、無機層の形成工程、および、下地有機層の表面に形成した無機層の表面に、保護有機層を形成する、有機層の形成工程、を行うのが好ましい。
 また、支持体の無機層および有機層を形成する面とは逆側の面に、バインダーおよび滑り粒子を含有する密着層を形成する工程、を行うのが好ましい。
 本発明によれば、有機無機積層型のガスバリアフィルムのように、無機層を有するガスバリアフィルムにおいて、太陽電池モジュールなど、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、無機層の損傷を防止できる。
図1は、本発明のガスバリアフィルムの一例を概念的に示す図である。 図2は、本発明のガスバリアフィルムを製造する有機成膜装置の一例を概念的に示す図である。 図3は、本発明のガスバリアフィルムを製造する無機成膜装置の一例を概念的に示す図である。 図4は、本発明の太陽電池の一例を概念的に示す図である。
 以下、本発明のガスバリアフィルムおよび太陽電池、ならびに、ガスバリアフィルムの製造方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
 図1に、本発明のガスバリアフィルムの一例を概念的に示す。
 図1に示すガスバリアフィルム10は、基本的に、支持体12と、支持体12の一方の面に形成される、下地有機層14と、下地有機層14の上(表面)に形成される無機層16と、無機層16の上に形成される保護有機層18とを有する。ガスバリアフィルム10においては、保護有機層18は、支持体12とは逆側の表面となる。
 なお、以下の説明では、『ガスバリアフィルム10』を単に『バリアフィルム10』とも言う。
 前述のように、図1に示すバリアフィルム10は、支持体12の一方の面に、下地有機層14と、無機層16と、保護有機層18とを有する。すなわち、このバリアフィルム10は、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、1組、有するものである。
 しかしながら、本発明のバリアフィルムは、これ以外にも、各種の層構成が利用可能である。
 例えば、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、2組有して、その上に、保護有機層18を有する構成であってもよい。あるいは、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、3組以上有して、その上に、保護有機層18を有する構成であってもよい。
 あるいは、支持体12の表面に無機層16を形成し、その上に、保護有機層18を有する、無機層16と保護有機層18のみを有する構成でもよい。あるいは、支持体12の表面に無機層16を形成し、その上に、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、1組以上、有し、その上に、保護有機層18を有する構成であってもよい。
 すなわち、本発明のガスバリアフィルムは、少なくとも1層の無機層16と、無機層16の中で、支持体12と最も離間する無機層16の表面に形成される保護有機層18とを有するものであれば、各種の構成が利用可能である。中でも、生産性およびコスト等の点で、下地有機層14と無機層16とを1層ずつ有し、無機層16の上に保護有機層18を有する、図1の構成は、好適に利用される。
 バリアフィルム10において、支持体12は、各種のガスバリアフィルムおよび各種の積層型の機能性フィルム等において支持体として利用されている、公知のシート状物が、各種、利用可能である。
 支持体12としては、具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリトニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、透明ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、環状オレフィン・コポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、および、トリアセチルセルロース(TAC)などの、各種の樹脂材料からなるフィルム(樹脂フィルム)が、好適に例示される。
 また、本発明においては、支持体12に、保護層、接着層、光反射層、反射防止層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層、易接着層、密着層、および、滑り層等の、各種の機能を得るための機能性層(機能性膜)を設けてもよい。
 本発明において、支持体12に設ける機能性層は、支持体12の一部とみなしてもよく、あるいは、支持体12とは別の層とみなしてもよい。
 このような機能性層は、支持体12の保護有機層18等の形成面に設けてもよく、あるいは、支持体12の保護有機層18等の形成面とは逆側の面に設けてもよく、あるいは、支持体12の両面に設けても良い。機能性層を支持体12の両面に設ける場合には、各面に形成する機能性層は、同じ機能を発現する機能性層でも、異なる機能を発現する機能性層でもよい。また、支持体12の両面に同じ機能を発現する機能性層を形成する場合には、機能性層の形成材料は同じでも異なってもよい。
 以下の説明では、支持体12の無機層16等の形成面とは逆側の面を、支持体12の裏面とも言う。
 支持体12の裏面に設ける好ましい機能性層の1つとして、易接着層、滑り層、および、密着層等が例示される。例えば、本発明のガスバリアフィルムを用いて太陽電池を形成する際に、支持体12の裏面に、このような層が有ると、搬送性の向上、および、他部材との接着性の汎用性の向上等を図ることができ、安定的に製品を作ることができる。
 易接着層、滑り層、および、密着層等の機能性層は、ガスバリアフィルムなどの各種のフィルム状の製品で利用されている公知のものが、各種、利用可能である。
 例えば、易接着層としては、ウレタン化合物およびイソシアネート化合物を用いて形成する易接着層等が例示される。
 密着層としては、ウレタンおよびアクリレート等をバインダーとし、滑り粒子を含有する密着層等が例示される。
 滑り層としては、ウレタン、アクリレートおよびエポキシ樹脂等からなるバインダーに、シリカおよびポリメチルメタアクリレート等の有機物および無機物等のいずれでも良い粒子を含有するマット化された層等が例示される。
 易接着層、滑り層、および、密着層等は、支持体12となるPETなどの樹脂材料等に直接練り込まれたものでも、後から塗布法等の公知の方法で支持体12の裏面等に形成したものでもよい。機能性層の形成方法は、塗布法等、形成する機能性層に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。
 また、これらの機能性層は、複数層を積層してもよい。一例として、支持体12の両面に易接着層を有し、支持体12の裏面側の易接着層の上に、密着層を有する構成が例示される。
 支持体12の厚さは、用途および形成材料等に応じて、適宜、設定すればよい。
 本発明者の検討によれば、支持体12の厚さは、5~150μmが好ましく、10~100μmがより好ましい。
 支持体12の厚さを、上記範囲とすることにより、バリアフィルム10の機械的強度を十分に確保すると共に、バリアフィルム10の軽量化、薄手化、可撓性等の点で好ましい。
 バリアフィルム10において、支持体12の上(一方の表面)には、無機層16の下地層としての下地有機層14を有する。
 下地有機層14は、有機化合物からなる層で、基本的に、下地有機層14となるモノマー、ダイマーおよびオリゴマー等を重合(架橋、硬化)したものである。
 支持体12の下地有機層14は、バリアフィルム10において主にガスバリア性を発現する無機層16を適正に形成するための、下地層として機能する。
 このような下地有機層14を有することにより、支持体12の表面の凹凸および支持体12の表面に付着している異物等を包埋して、無機層16の成膜面を、無機層16の成膜に適した状態にできる。これにより、支持体12の表面の凹凸および異物の影等のような、無機層16となる無機化合物が着膜し難い領域を無くし、基板の表面全面に、隙間無く、適正な無機層16を成膜することが可能になる。
 バリアフィルム10において、下地有機層14の形成材料には、限定はなく、公知の有機化合物が、各種、利用可能である。
 具体的には、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、メタクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステル、および、アクリル化合物、などの熱可塑性樹脂、ポリシロキサン、ならびに、その他の有機ケイ素化合物の膜が好適に例示される。これらは、複数を併用してもよい。
 中でも、ガラス転移温度および強度に優れる等の点で、ラジカル硬化性化合物および/またはエーテル基を官能基に有するカチオン硬化性化合物の重合物から構成された下地有機層14は、好適である。
 中でも特に、屈折率が低い、透明性が高く光学特性に優れる等の点で、アクリレートおよび/またはメタクリレートのモノマーおよびオリゴマー等の重合体を主成分とするアクリル樹脂およびメタクリル樹脂等は、下地有機層14として好適に例示される。
 その中でも特に、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(DPGDA)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)などの、2官能以上、特に3官能以上のアクリレートおよび/またはメタクリレートのモノマーおよびオリゴマー等の重合体を主成分とするアクリル樹脂およびメタクリル樹脂等は、好適に例示される。また、これらのアクリル樹脂およびメタクリル樹脂等を、複数、用いるのも好ましい。
 また、後述する保護有機層18と同様の有機層も、下地有機層14として好適に利用可能である。
 下地有機層14の厚さは、下地有機層14の形成材料および支持体12等に応じて、適宜設定すればよい。本発明者の検討によれば、下地有機層14の厚さは、0.5~5μmとするのが好ましく、1~3μmとするのがより好ましい。
 下地有機層14の厚さを0.5μm以上とすることにより、支持体12の表面(下地有機層14等の形成面)の凹凸および支持体12の表面に付着した異物を包埋して、下地有機層14の表面、すなわち無機層16の成膜面を平坦化できる。
 また、下地有機層14の厚さを5μm以下とすることにより、下地有機層14が厚すぎることに起因する、下地有機層14のクラックの発生、バリアフィルム10のカール等の問題の発生を、好適に抑制することができる。
 なお、前述のように、複数の下地有機層14を有する場合は、各下地有機層14の厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。また、各下地有機層14の形成材料は、同じでも異なってもよい。
 このような下地有機層14は、形成する下地有機層14に応じて、有機化合物からなる層を形成する公知の方法で形成(成膜)すればよい。
 一例として、下地有機層14は、有機溶剤、下地有機層14となる有機化合物(モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、ポリマー等)、界面活性剤、シランカップリング剤などを含む重合性組成物(塗布組成物)を調製して、この重合性組成物を塗布、乾燥して、さらに、必要に応じて紫外線照射等によって有機化合物を重合(架橋)する、いわゆる塗布法で形成すればよい。
 また、下地有機層14は、いわゆるロール・トゥ・ロールによって形成するのが好ましい。この点に関しては、前述の機能性層も同様である。以下の説明では、『ロール・トゥ・ロール』を『RtoR』とも言う。
 周知のように、RtoRとは、長尺な被成膜材料をロール状に巻回してなる材料ロールから、被成膜材料を送り出し、被成膜材料を長手方向に搬送しつつ成膜を行い、成膜済の被成膜材料をロール状に巻回する製造方法である。RtoRを利用することで、高い生産性と生産効率が得られる。
 無機層16は、無機化合物からなる層である。
 バリアフィルム10において、無機層16は、目的とするガスバリア性を、主に発現するものである。
 無機層16の形成材料には、限定はなく、ガスバリア性を発現する無機化合物からなる、公知のガスバリア層に用いられる無機層が、各種、利用可能である。
 具体的には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化インジウムスズ(ITO)などの金属酸化物; 窒化アルミニウムなどの金属窒化物; 炭化アルミニウムなどの金属炭化物; 酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化窒化炭化ケイ素などのケイ素酸化物; 窒化ケイ素、窒化炭化ケイ素などのケイ素窒化物; 炭化ケイ素等のケイ素炭化物; これらの水素化物; および、これらの水素含有物等の、無機化合物からなる膜が、好適に例示される。また、これらの2種以上の混合物も、利用可能である。
 特に、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、および、これらの2種以上の混合物は、透明性が高く、かつ、優れたガスバリア性を発現できる点で、好適に利用される。中でも特に、窒化ケイ素は、優れたガスバリア性に加え、透明性も高く、好適に利用される。
 無機層16の膜厚は、形成材料に応じて、目的とするガスバリア性を発現できる厚さを、適宜、決定すればよい。本発明者の検討によれば、無機層16の厚さは、10~200nmが好ましく、15~100nmがより好ましく、20~75nmが特に好ましい。
 無機層16の厚さを10nm以上とすることにより、十分なガスバリア性能を安定して発現する無機層16が形成できる。また、無機層16は、一般的に脆く、厚過ぎると、割れ、ヒビ、および剥がれ等を生じる可能性が有るが、無機層16の厚さを200nm以下とすることにより、割れが発生することを防止できる。
 なお、前述のように、複数の無機層16を有する場合には、各無機層16の厚さは、同じでも異なってもよい。また、各無機層16の形成材料は、同じでも異なってもよい。
 バリアフィルム10において、無機層16の形成方法には、限定はなく、形成する無機層16に応じて、公知の無機層(無機膜)の形成方法が、各種、利用可能である。
 具体的には、無機層16は、CCP(Capacitively Coupled Plasma)-CVD(Chemical Vapor Deposition)およびICP(Inductively Coupled Plasm)-CVD等のプラズマCVD、マグネトロンスパッタリングおよび反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着などの気相成膜法によって形成すればよい。
 無機層16も、RtoRによって形成するのが好ましい。
 無機層16の上には、保護有機層18が形成される。保護有機層18は、本発明の特徴的な部位である。この保護有機層18は、例えば、バリアフィルム10が太陽電池モジュール等に利用された場合に、圧力および熱等が掛かる工程に供されても、無機層16を保護して、無機層16の損傷を防止するための層である。
 本発明のバリアフィルム10において、保護有機層18は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体の重合物と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、前述のアクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体グラフト共重合体および3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、(メタ)アクリレートポリマーと、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を含有する。
 なお、シランカップリング剤には、シランカップリング剤の加水分解物、シランカップリング剤の水素結合物、および、シランカップリング剤の脱水縮合物等、シランカップリング剤から生成される各種の化合物を含む。
 より具体的には、保護有機層18は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー、(メタ)アクリレートポリマー、および、シランカップリング剤を含有する重合性組成物(塗布組成物)を、無機層16の上に塗布、乾燥し、重合性組成物を重合(硬化)することによって形成された層である。
 本発明のバリアフィルム10は、このような保護有機層18を有することにより、太陽電池モジュールなど、製造工程として圧力および/または熱が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、無機層の損傷を防止できる。
 なお、以下の説明では、『アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体』を、単に『グラフト共重合体』とも言う。
 前述のように、無機層を有するガスバリアフィルムを、太陽電池モジュールなど、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用すると、無機層が損傷して、目的とするガスバリア性が得られなくなってしまう。
 無機層と、無機層を保護する保護有機層とを有するガスバリアフィルムにおいて、無機層の損傷(破壊)には、大きく2つの現象が有る。1つ目の現象は、太陽電池モジュール等の製造工程において、保護有機層18を貫通するダメージが発生した場合である。2つ目の現象は、無機層16にせん断力が掛かった場合である。
 具体的には、1つ目の現象は、製造工程で用いられるパスロール(ガイドロール)の粗さ(凹凸)、ニップロールでのスリップなど、保護有機層18が外的な力によって壊され、あるいは剥がされてしまい、ロールなどの外部の部材が無機層16と接触して、薄い無機層16が割れてしまう現象である。2つ目の現象は、熱およびガスバリアフィルムに掛かる張力等によって支持体12が伸びてしまった場合に、支持体12と下地有機層との間で剥離(せん断破壊)が生じて、上層の無機層16も一緒に割れる現象である。
 つまり、無機層を保護するためには、ガスバリアフィルム10の表面となる保護有機層が十分な硬度で高い保護性能を有する必要が有ると共に、熱的な変形が小さい支持体に有機、無機の積層構造が形成されるのが好ましい。
 また、保護有機層18が無機層16を適正に保護するためには、保護有機層18が硬く高い保護性能を有するのみならず、無機層16と保護有機層18との密着性が高いことも重要である。
 例えば、特開2015-171798号公報には、無機層を保護し、かつ、被着先となるシーラント層の接着性も良い、本発明と同様のグラフト共重合体を用いる保護有機層を持つ有機無機積層型ガスバリアフィルムが提案されている。
 このような末端にアクリロイル基を持つウレタンを側鎖に有するアクリルポリマーを用いる保護有機層は、相手被着体との密着性には優れるが、表面硬度が十分ではないために、ディンプルロールおよびグラビアロールなどの凹凸のあるパスロールの形状によっては、凹凸が無機層まで貫通してしまい、無機層を守るには十分ではない。また、支持体の熱的収縮への記載はない。
 このようなグラフト共重合体を用いる保護有機層の硬度を向上する一般的な方法として、グラフト共重合体に対し、DPHAの様な多官能のアクリレートモノマーを添加する方法が知られている。
 しかしながら、本発明者は、このような保護有機層の応力があがる、すなわち、重合時に体積が収縮するモノマーを添加すると、無機層上に形成された保護有機層は、その内部応力により、容易に剥離されてしまうことを見出した。つまり、このような保護有機層は、硬度は高くても、無機層との密着が不十分なので、保護層としての機能を十分に果たせない。しかも、保護性能を向上するためには、保護有機層の厚さを厚くした方が有利であるが、保護有機層の厚さを厚くすると、内部応力が、より顕著に向上して、密着性が悪化する。
 すなわち、従来の保護有機層では、硬く、かつ、厚い保護有機層を、無機層との高い密着性を確保して形成することは困難である。
 これに対して、本発明のバリアフィルム10は、グラフト共重合体、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー、(メタ)アクリレートポリマー、および、シランカップリング剤を含有する重合性組成物を、無機層16の上に塗布、乾燥し、重合性組成物を硬化することによって形成された保護有機層18を有する。
 そのため、本発明のバリアフィルム10の保護有機層18は、グラフト共重合体による高い無機層16との密着性に加え、グラフト共重合体同士、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー同士、グラフト共重合体と3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとの重合によって、高い硬度を有すると共に、(メタ)アクリレートポリマーを有することによる内部応力の低減すなわち収縮の防止によって、密着性の悪化も防止できる。
 また、前述のように、本発明のバリアフィルム10では、無機層16として、窒化ケイ素膜が好適に利用される。窒化ケイ素膜は、非常に緻密で高密度であるため、例えば、30nm程度の薄い膜でも、非常に高いガスバリア性が得られる。すなわち、無機層16として窒化ケイ素膜を利用することにより、優れたガスバリア性のみならず、薄く、透明性が高く、可撓性も良好な、高品質なガスバリアフィルムが得られる。
 ところが、無機層16が薄くなれば、前述のような外的な力によって、無機層16は、より損傷し易くなる。
 すなわち、窒化ケイ素膜のように、緻密で高密度な、薄くても高いガスバリア性を有する無機層16を用いる場合には、保護有機層18が硬く、かつ、無機層16との密着性に優れることは、特に重要である。
 前述のように、本発明の保護有機層18に用いるグラフト共重合体は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖に末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび/または末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーを有するグラフト共重合体である。
 このグラフト共重合体は、幹となるアクリル主鎖のモノマー単位の所々にウレタンモノマー単位が側鎖として配列した構造を持つ共重合体であればよく、一般的にグラフト共重合で形成される構造を有していればよい。
 このグラフト共重合体は、透明性が高く、さらに、黄変しにくい。また、屈折率も低く、良好な光の透過率を有する保護有機層18を形成できる。
 このグラフト共重合体のアクリル主鎖は、アクリレートモノマー、エチルアクリレートモノマー等がそれぞれ単独で重合して形成されるものでもよく、これらのいずれかの共重合体もしくはこれらのいずれかと他のモノマーとの共重合体のでもよい。例えば、(メタ)アクリル酸エステルおよびエチレンから得られる共重合体であることも好ましい。
 アクリル主鎖に結合する側鎖の少なくとも一部は、ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位を含む側鎖である。グラフト共重合体は、分子量の異なるウレタンポリマー単位および/または分子量の異なるウレタンオリゴマー単位を、それぞれ複数有していてもよい。ウレタンポリマー単位の分子量は例えば3000~4000である。また、ウレタンオリゴマー単位の分子量は例えば350~600である。グラフト共重合体は、ウレタンポリマー単位を含む側鎖およびウレタンオリゴマー単位を含む側鎖の双方を有していてもよい。
 アクリル主鎖と、ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位とは直接結合していてもよく、他の連結基を介して結合していてもよい。他の連結基の例としては、エチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、プロピレンオキシド基、および、ポリプロピレンオキシド基などが挙げられる。グラフト共重合体は、ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位が異なる連結基(直接結合を含む)を介して結合している側鎖を複数種含んでいてもよい。
 ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位を含む側鎖の少なくとも一部は末端にアクリロイル基を有する。好ましくは、グラフト共重合体中のウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位を含む側鎖の全てが末端にアクリロイル基を有していればよい。
 このグラフト共重合体は、ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位を含む側鎖以外の他の側鎖を有していてもよい。他の側鎖の例としては、直鎖または分岐のアルキル基が挙げられる。直鎖または分岐のアルキル基としては炭素数1~6の直鎖アルキル基が好ましく、n-プロピル基、エチル基、またはメチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
 このグラフト共重合体は、ウレタンポリマー単位またはウレタンオリゴマー単位の分子量または連結基などにおいて異なる複数の種類の側鎖と、上記した他の側鎖とをそれぞれ複数含む構造であってもよい。
 このグラフト共重合体は、重量平均分子量が10000以上であるのが好ましい。また、グラフト共重合体の重量平均分子量は、10000~300000であるのが好ましく、グラフト共重合体の分子量は10000~2500000がより好ましく、12000~200000がさらに好ましい。
 グラフト共重合体の重量平均分子量を10000以上とすることにより、無機層16と保護有機層18との密着性を向上できる、所望の厚さの保護有機層18を形成できる、バリアフィルム10のカールを抑制できる、重合性組成物の粘度を高くし、乾燥での厚さムラを制御できる等の点で好ましい。
 グラフト共重合体の重量平均分子量を300000以下とすることにより、重合性組成物の粘度を適正に保って、重合性組成物の希釈比率の調節を容易にできると共に、乾燥させる溶剤の量が多く乾燥負荷も小さくして、制御を容易にできる。
 なお、本発明において、各種の重合物(重合体、ポリマー、樹脂、高分子材料)の重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によって、ポリスチレン(PS)換算の分子量として測定すればよい。より具体的には、重量平均分子量は、HLC-8220(東ソー社製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM―H(東ソー社製、6.0mmID×15.0cm)を、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N-メチルピロリジノン)溶液を用いることによって求めればよい。
 ポリマー等の重量平均分子量は、カタログ等に記載された数値を利用してもよい。
 前述のように、グラフト共重合体は、末端がアクリロイル基のウレタン側鎖を有するアクリルポリマーであるが、二重結合当量(アクリル当量)が500g/mol以上であるのが好ましく、550g/mol以上であるのがより好ましく、600g/mol以上であるのがさらに好ましい。二重結合当量とは、グラフト共重合体に含まれる重合性の二重結合(すなわち(メタ)アクリロイル基)1molあたりの重量平均分子量(ポリマー質量)である。
 グラフト共重合体の二重結合当量を500g/mol以上とすることにより、二重結合すなわち側鎖が有する末端の(メタ)アクリロイル基が多すぎることに起因して、架橋密度が不要に高くなり内部応力が高くなることを防止して、無機層16との密着性が良好な保護有機層18を形成できる、バリアフィルム10のカールの発生を防止できる等の点で好ましい。
 グラフト共重合体の二重結合当量の上限には、特に限定はない。しかしながら、二重結合当量が大き過ぎる、すなわち、側鎖が有する末端の(メタ)アクリロイル基が少なすぎると、保護有機層18内での架橋が不十分で層内で凝集剥離を生じてしまう、保護有機層18の硬度が低くなって無機層16の保護機能が低下してしまう、擦り傷等の欠陥を生じやすくなる等の不都合を生じる可能性が有る。
 この点を考慮すると、UV硬化可能なウレタンポリマーの二重結合当量は2000g/mol以下が好ましい。
 なお、グラフト共重合体の二重結合当量は、公知の方法で測定すればよい。また、グラフト共重合体のウレタンポリマーの二重結合当量は、カタログ等に記載された数値を利用してもよい。
 グラフト共重合体は、重合物(硬化物)の屈折率が1.52以下であるのが好ましく、1.50以下であるのがより好ましい。
 グラフト共重合体の重合物の屈折率を1.52以下とすることにより、透明性の高いガスバリアフィルム10を得ることができる。
 なお、本発明において、グラフト共重合体の重合物等、各種の物質の屈折率は、公知の屈折率測定装置を用いて、JIS K 7142に準拠して測定すればよい。屈折率測定装置の一例としては、アタゴ社製の多波長アッベ屈折計DR-M2が例示される。
 また、屈折率は、カタログ等に記載された数値を利用してもよい。
 このようなグラフト共重合体は、例えば大成ファインケミカル社製の紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマーであるアクリット8BR-930などのアクリット8BRシリーズ等、市販品を用いてもよい。
 また、グラフト共重合体は、複数を併用してもよい。
 前述のように、保護有機層18となる重合性組成物は、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを含有する。
 3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーも、公知の各種のものが利用可能である。
 具体的には、TMPTA、DPHA、エピクロロヒドリン(ECH)変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(EO)変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド(PO)変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性TMPTA、PO変性TMPTA、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性DPHA、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、および、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が例示される。
 さらに、本発明では、下記の一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーも好適に利用可能である。
  一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

(一般式(1)中、R1は、置換基を表し、それぞれ、同一でも異なってもよい。nは、0~5の整数を示し、それぞれ、同一でも異なってもよい。但し、R1の少なくとも1つは重合性基を含む。)
 R1の置換基としては、-CR2 2-(R2は、水素原子または置換基)、-CO-、-O-、フェニレン基、-S-、-C≡C-、-NR3-(R3は、水素原子または置換基)、-CR4=CR5-(R4、R5は、ぞれぞれ、水素原子または置換基)の1つ以上と、重合性基との組み合わせからなる基が挙げられ、-CR2 2-(R2は、水素原子または置換基)、-CO-、-O-およびフェニレン基の1つ以上と、重合性基との組み合わせからなる基が好ましい。
 R2は、水素原子または置換基であるが、好ましくは、水素原子またはヒドロキシ基である。
 R1の少なくとも1つが、ヒドロキシ基を含むのが好ましい。
 R1の少なくとも1つの分子量が10~250であるのが好ましく、70~150であるのがより好ましい。
 R1が結合している位置としては、少なくともパラ位に結合しているのが好ましい。
 nは、0~5の整数を示し、0~2の整数であるのが好ましく、0または1であるのがより好ましく、いずれも1であるのがさらに好ましい。
 一般式(1)で表される化合物は、R1の少なくとも2つが同じ構造であるのが好ましい。さらに、nは、いずれも1であり、4つのR1の少なくとも2つずつがそれぞれ同じ構造であるのがより好ましく、nは、いずれも1であり、4つのR1が同じ構造であるのがさらに好ましい。一般式(1)が有する重合性基は、(メタ)アクリロイル基またはエポキシ基であるのが好ましく、(メタ)アクリロイル基であるのがより好ましい。一般式(1)が有する重合性基の数は、2つ以上であるのが好ましく、3つ以上であるのがより好ましい。また、一般式(1)が有する重合性基の数の上限は特に定めるものではないが、8つ以下であるのが好ましく、6つ以下であるのがより好ましい。
 一般式(1)で表される化合物の分子量は、600~1400が好ましく、800~1200がより好ましい。
 以下に、一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの具体例を示すが、一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーは、これに限定されない。また、以下の3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーでは、一般式(1)の4つのnがいずれも1の場合を例示しているが、一般式(1)の4つのnのうち、1つまたは2つまたは3つが0のもの、および、一般式(1)の4つのnのうち、1つまたは2つまたは3つ以上が2つ以上のもの(R1が1つの環に、2つ以上結合しているもの)も、一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとして例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーは、市販品として入手できる。
 また、一般式(1)で表される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーは、公知の方法で合成できる。これらの(メタ)アクリレートモノマーを合成する際には、通常、目的とする(メタ)アクリレートモノマーとは異なる異性体等も生成する。これらの異性体を分離したい場合は、カラムクロマトグラフィによって分離できる。
 本発明においては、このような3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの中でも、DPHA、および、前述の一般式(1)で示される化合物における3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー等は、好適に利用される。
 このような3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーは、複数を併用してもよい。
 前述のように、保護有機層18となる重合性組成物は、(メタ)アクリレートポリマーを含有する。
 (メタ)アクリレートポリマーは、アクリレートポリマーでも、メタクリレートポリマーでも、アクリレートポリマーとメタクリレートポリマーとの混合物でもよい。中でも、硬度が高い保護有機層18が得られる等の点で、メタクリレートポリマーは好適に利用される。
 (メタ)アクリレートポリマーの分子量には、特に限定はないが、重量平均分子量が10000以上であるのが好ましく、20000以上であるのがより好ましく、40000以上であるのが特に好ましい。
 (メタ)アクリレートポリマーの重量平均分子量を10000以上、特に、20000以上とすることにより、重合性組成物を重合(硬化)する際の収縮を抑制して、無機層16と保護有機層18との密着性を高くできる等の点で好ましい。
 (メタ)アクリレートポリマーは、市販品も好適に利用可能である。
 (メタ)アクリレートポリマーの市販品としては、三菱レイヨン社製のダイヤナールBRシリーズ等が例示される。
 (メタ)アクリレートポリマーは、重合物(硬化物)の屈折率が1.52以下であるのが好ましく、1.50以下であるのがより好ましい。
 (メタ)アクリレートポリマーの重合物の屈折率を1.52以下とすることにより、透明性の高いガスバリアフィルム10を得ることができる。
 さらに、保護有機層18となる重合性組成物は、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤を含有する。
 シランカップリング剤は、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するものであれば、公知の各種のものが利用可能である。具体的には、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が例示される。
 また、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤は、市販品も好適に利用可能である。
 1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤の市販品としては、信越シリコーン社製のKBM-5103、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503等が例示される。
 前述のように、保護有機層18は、グラフト共重合体の重合物、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物、グラフト共重合体と3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとの重合物、(メタ)アクリレートポリマー、および、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤を有する。
 このような保護有機層18は、一例として、グラフト共重合体、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー、(メタ)アクリレートポリマー、および、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤を、溶剤(溶媒)に溶解あるいは分散してなる重合性組成物を調製し、この重合性組成物を無機層16の表面に塗布し、重合性組成物を乾燥した後、例えば、紫外線を照射することで重合性組成物を重合(硬化)することで形成する。なお、溶剤は、各成分を溶解あるいは分散できるものを、適宜、選択して使用すればよい。また、保護有機層18もRtoRで形成するのが好ましい。
 ここで、保護有機層18を形成する重合性組成物において、グラフト共重合体の含有量は、25~50質量%であるのが好ましく、30~45質量%であるのがより好ましい。
 また、保護有機層18を形成する重合性組成物において、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、10~35質量%であるのが好ましく、15~30質量%であるのがより好ましい。
 また、保護有機層18を形成する重合性組成物において、(メタ)アクリレートポリマーの含有量は、10~30質量%であるのが好ましく、15~25質量%であるのがより好ましい。
 さらに、保護有機層18を形成する重合性組成物において、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤の含有量は、5~15質量%であるのが好ましく、7.5~12.5質量%であるのがより好ましい。
 保護有機層18を形成する重合性組成物において、これらの4成分の含有量を、この範囲とすることにより、硬く、かつ、厚い保護有機層18を、高い無機層16との密着性を確保して形成することが可能になる。
 保護有機層18を形成する重合性組成物には、必要に応じて、光重合開始剤を添加してもよい。
 光重合開始剤は、重合性組成物が含有する成分に応じて、公知のものが、各種、利用可能である。
 具体的には、BASF社から市販されているイルガキュア(Irgacure)シリーズ(例えば、イルガキュア651、イルガキュア754、イルガキュア184、イルガキュア2959、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア819など)、ダロキュア(Darocure)シリーズ(例えば、ダロキュアTPO、ダロキュア1173など)、クオンタキュア(Quantacure)PDO、ランベルティ(Lamberti)社から市販されているエザキュア(Esacure)シリーズ(例えば、エザキュアTZM、エザキュアTZT、エザキュアKTO46など)等の市販品が、好適に例示される。
 光重合開始剤の添加量は、使用する光重合開始剤等に応じて、適宜、設定すれば良い。
 具体的には、光重合開始剤の添加量は、重合性組成物中の重合性成分の0.5~5質量%が好ましく、1~3質量%がより好ましい。なお、重合性成分とは、グラフト共重合体および3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーである。
 保護有機層18は、必要に応じて、ウレタンアクリレートオリゴマーの重合物(硬化物)を有してもよい。すなわち、保護有機層18を形成する重合性組成物は、必要に応じて、ウレタンアクリレートオリゴマーを含有してもよい。
 本発明のバリアフィルム10は、いわゆるRtoRを利用して製造するのが好ましい。また、後述するが、バリアフィルム10の製造においては、プラズマCVD等の気相堆積法によって無機層16を形成した後、無機層16がパスローラ等に接触する前に、真空中において無機層16の上に保護フィルムを積層して巻き取るのが好ましい。従って、この際には、保護有機層18の形成は、保護フィルムを剥離して行う。
 ここで、保護フィルムの積層は真空中で行われるため、保護フィルムと無機層16とは比較的強く密着する。そのため、保護有機層18を形成するために、保護フィルムを剥離すると、無機層16の表面には、保護フィルムが、若干、転写される。
 ここで、保護フィルムは、一般的に、PEなどのポリオレフィンによって形成される。
 そのため、保護有機層18が、ポリオレフィンとの密着性が良好なウレタンアクリレートオリゴマーを含有することにより、無機層16と保護有機層18との密着性を、より向上できる。
 ウレタンアクリレートオリゴマーとしては、紫外線硬化が可能な、末端がアクリレートのウレタンオリゴマーが、各種、利用可能である。
 本発明において、ウレタンアクリレートオリゴマーとは、分子量が1000~10000のウレタンアクリレート分子である。なお、ウレタンアクリレートオリゴマーが分子量分布を有さない場合には、分子量は化学構造式から計算した分子量を意図し、ウレタンアクリレートオリゴマーが分子量分布を有する場合には、分子量は前述の重量平均分子量を意図する。
 ウレタンアクリレートオリゴマーは、市販品も、好適に利用可能である。
 ウレタンアクリレートオリゴマーの市販品としては、サートマー社製の機能性オリゴマーCNシリーズ、新中村化学社製の光硬化性オリゴマーNKシリーズ等が例示される。
 ウレタンアクリレートオリゴマーは、重合物(硬化物)の屈折率が1.52以下であるのが好ましく、1.50以下であるのがより好ましい。
 ウレタンアクリレートオリゴマーの重合物の屈折率を1.52以下とすることにより、透明性の高いガスバリアフィルム10を得ることができる。
 保護有機層18を形成する重合性組成物において、ウレタンアクリレートオリゴマーの含有量は、1~10質量%であるのが好ましく、3~7質量%であるのがより好ましい。
 重合製組成物におけるウレタンアクリレートオリゴマーの含有量を上記の範囲とすることにより、保護有機層18の硬度を損なうことなく無機層16と保護有機層18との密着性を向上できる等の点で好ましい。
 保護有機層18は、必要に応じて、滑り剤を含有してもよい。すなわち、保護有機層18を形成する重合性組成物は、必要に応じて、滑り剤を含有してもよい。
 前述のように、本発明のバリアフィルム10は、RtoRによって作製するのが好ましい。ここで、保護有機層18は、通常、塗布法によって形成されるため非常に表面平滑性が高い。そのため、保護有機層18の形成材料によっては、巻取りの際にフィルム同士が密着しすぎてしまい、巻出しが円滑に行えなくなる場合も有る。
 これに対し、保護有機層18が滑り剤を含有することにより、RtoRに対応した際に巻取りおよび巻出しを、安定して円滑に行うことが可能になり、また、ロールの巻き姿も綺麗になる。
 滑り剤は、メチル(メタ)アクリレートポリマー、ブチル(メタ)アクリレートポリマー、オレイン酸アミド、酸化ケイ素粒子等、公知の滑り剤(マット剤)が、各種、利用可能である。
 また、滑り剤の粒径も、保護有機層18の厚さ等に応じて、適宜、選択すればよい。一例として、0.4~3μm程度の粒子が好適に利用される。
 滑り剤は、市販品も好適に利用可能である。
 滑り剤の市販品としては、綜研化学社製のMXシリーズ等が例示される。
 保護有機層18を形成する重合性組成物において、滑り剤の添加量は、使用する滑り剤に応じて、適宜、設定すればよい。一例として、滑り剤の添加量は、重合性組成物の固形分に対して、0.3~1質量%程度の量が例示される。
 保護有機層18の厚さは、保護有機層18の形成材料に応じて、十分に無機層16を保護できる厚さを、適宜、設定すればよい。本発明者の検討によれば、保護有機層18の厚さは、3~30μmが好ましく、5~15μmがより好ましい。
 保護有機層18の厚さを3μm以上とすることにより、外的な力による無機層16の損傷を防止できる、バリアフィルム10に熱および張力等が掛かった場合でも支持体12が伸びることを防止でき、これに起因する無機層16の損傷を防止できる等の点で好ましい。
 また、保護有機層18の厚さを30μm以下とすることにより、バリアフィルム10が不要に厚くなることを防止できる、可撓性および透明性の良好なバリアフィルム10を得ることができる等の点で好ましい。
 また、保護有機層18は、鉛筆硬度がH以上であるのが好ましく、2H以上であるのがより好ましい。保護有機層18の鉛筆硬度をH以上とすることにより、硬い保護有機層18によって無機層16を保護して、無機層16の損傷を好適に防止できる。
 なお、鉛筆硬度は、JIS K 5600-5-4に準拠して測定すればよい。
 本発明のバリアフィルム10は、硬く、かつ、無機層16との密着性が良好で、十分な厚さの保護有機層18を有する。そのため、本発明のバリアフィルムは、例えば、ディンプルールなどの凹凸が有るロールで、高い圧力でニップされて搬送された場合など、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、無機層の損傷を防止できる。
 このような本発明のバリアフィルム10は、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する太陽電池モジュール等には、好適に利用される。
 従って、本発明のバリアフィルム10は、光透過性が高く、かつ、ヘイズが低いのが好ましい。
 具体的には、本発明のバリアフィルム10は、ヘイズが1.5%以下であるのが好ましく、1.0%以下であるのがより好ましい。また、本発明のバリアフィルム10は、全光線透過率が88%以上であるのが好ましく、90%以上であるのがより好ましい。
 なお、バリアフィルム10の全光線透過率は、日本電色工業社製のNDH5000およびSH-7000等、市販の測定装置を用いて、JIS K 7361に準拠して測定すればよい。
 また、バリアフィルム10のヘイズも、日本電色工業社製のNDH5000等、市販の測定装置を用いて、JIS K 7136に準拠して測定すればよい。
 さらに、本発明のバリアフィルム10は、熱収縮率が2%以下であるのが好ましく、1.5%以下であるのがより好ましい。
 前述のように、バリアフィルム10における無機層16の損傷の原因として、熱およびガスバリアフィルム10に掛かる張力等によって支持体12が伸びてしまった場合に、支持体12と下地有機層14との間で剥離(せん断破壊)が生じて、上層の無機層16も一緒に割れてしまう現象が挙げられる。
 これに対し、バリアフィルム10の熱収縮率を2%以下とすることにより、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、支持体12が伸びることを防止して、支持体12の伸び起因する無機層16の破損を防止できる。
 なお、バリアフィルム10の熱収縮率は、以下のようにして測定すればよい。
 まず、熱収縮率の測定対象となるバリアフィルム10を測定方向250mm×幅50mmに裁断して、サンプルを作製する。
 作製したサンプルに2点の孔を200mm間隔で開けて、温度25℃、相対湿度60%RHの環境下に12時間、放置して、調湿する。調湿した後、サンプルの2点の孔の間隔をピンゲージを用いて測定して、この長さをL1とする。
 L1を測定した後、サンプルを温度150℃に30分加熱する。
 30分加熱した後、サンプルを、再度、温度25℃、相対湿度60%RHの環境下に12時間、放置して、調湿する。調湿した後、再度、サンプルの2点の孔の間隔をピンゲージを用いて測定して、この長さをL2とする。
 以下の式で、測定対象となるバリアフィルム10の熱収縮率[%]を求める。
   熱収縮率[%]=100×[(L2-L1)/L1]
 熱収縮率が2%以下のバリアフィルム10は、バリアフィルム10の製造に先立ち、支持体12を熱処理(アニール)して、支持体12の熱収縮を飽和させることで、得ることができる。
 バリアフィルム10の熱収縮率を2%以下とする別の方法として、後述するバリアフィルム10の製造における、下地有機層14の形成、および/または、保護有機層18の形成において、各層を形成する組成物の乾燥温度を100℃以上とする方法が、好適に例示される。この方法によれば、別途、熱処理工程を加える必要が無いので、生産工程数、生産性および生産コスト等の点で有利である。
 以下、図2および図3の概念図を参照して、本発明のガスバリアフィルムの製造方法の一例を説明する。
 図2に示す装置は、有機層を形成する有機成膜装置20である。有機成膜装置20は、RtoRによって有機層を形成するものであり、長尺な被成膜材料Zaを長手方向に搬送しつつ、有機層となる重合性組成物を塗布、乾燥した後、光照射によって重合性組成物に含まれる有機化合物を重合(硬化)して、下地有機層14および保護有機層18を形成する。
 図示例の有機成膜装置20は、一例として、塗布部26と、乾燥部28と、光照射部30と、回転軸32と、巻取り軸34と、搬送ローラ対36および38とを有する。
 他方、図3に示す装置は、無機層16を形成する無機成膜装置24である。無機成膜装置24も、RtoRによって無機層16を形成するものであり、下地有機層14を形成された長尺な被成膜材料Zbを長手方向に搬送しつつ、被成膜材料Zbの下地有機層14の上に、無機層16を形成する。
 図示例の無機成膜装置24は、供給室50、成膜室52および巻取り室54を有する。供給室50と成膜室52とは開口76aを有する隔壁76によって、成膜室52と巻取り室54とは開口78aを有する隔壁78によって、それぞれ、分離されている。
 バリアフィルム10を作製する際には、まず、被成膜材料Zaとなる長尺な支持体12を巻回してなる支持体ロールが、材料ロール42として回転軸32に装填され、支持体12の表面への、下地有機層14の形成が行われる。
 回転軸32に材料ロール42が装填されると、支持体12は、材料ロール42から引き出され、搬送ローラ対36を経て、塗布部26、乾燥部28および光照射部30を通過して、搬送ローラ対38を経て、巻取り軸34に至る、所定の搬送経路を通される。
 材料ロール42から引き出された被成膜材料Za(支持体12)は、搬送ローラ対36によって塗布部26に搬送され、表面に、下地有機層14となる重合性組成物を塗布される。
 下地有機層14となる塗布組成物は、前述のように、有機溶剤、下地有機層14となる有機化合物(モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、ポリマー等)、界面活性剤、シランカップリング剤などを含むものである。
 また、塗布部26における重合性組成物の塗布は、ダイコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
 下地有機層14となる重合性組成物が塗布された被成膜材料Zaは、次いで、乾燥部28によって加熱されて、有機溶剤を除去され重合性組成物が乾燥される。
 乾燥部28は、表面側(重合性組成物側(下地有機層14等の形成面側))から加熱して乾燥を行う乾燥部28aと、支持体12の裏面側から加熱して乾燥を行う乾燥部28bを有し、表面側と裏面側の両方から、重合性組成物の乾燥を行う。
 乾燥部28における加熱は、シート状物を加熱する公知の方法で行えばよい。例えば、表面側の乾燥部28aは、温風乾燥部であり、裏面側の乾燥部28bはヒートローラ(加熱機構を有するパスローラ)である。
 ここで、本発明の製造方法においては、乾燥部28における重合性組成物の乾燥(乾燥工程)を、100℃以上の温度で行う。具体的には、乾燥部28における乾燥を、支持体12の裏面の温度、および、重合性組成物の温度の少なくとも一方が100℃以上となるように行う。
 前述のように、下地有機層14の形成において、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行うことにより、支持体12を熱処理して、支持体12の熱収縮を飽和させることができる。その結果、バリアフィルム10の熱収縮率を2%以下として、製造工程として圧力および熱等が加わる工程を有する製品に利用された場合でも、支持体12が伸びることを防止して、支持体12の伸び起因する無機層16の破損を防止できる。
 下地有機層14となる重合性組成物が乾燥された被成膜材料Zaは、次いで、光照射部30によって紫外線等を照射され、有機化合物が重合(架橋)されて硬化され、下地有機層14が形成される。なお、必要に応じて、下地有機層14および/または保護有機層18となる有機化合物の硬化は、窒素雰囲気等の不活性雰囲気で行うようにしてもよい。
 下地有機層14が形成された被成膜材料Zaは、搬送ローラ対38によって搬送されて、巻取り軸34によってロール状に巻回される。ここで、有機成膜装置20においては、搬送ローラ対38において、供給ロール48から送り出した保護フィルムGaを下地有機層14の上に積層し、下地有機層14を保護する。
 所定長の下地有機層14の形成が終了すると、必要に応じて切断した後、下地有機層14を形成された被成膜材料Zbを巻回してなる材料ロール46として、図3に示す無機成膜装置24に供給され、無機層16の形成に供される。
 無機成膜装置24において、材料ロール46は供給室50の回転軸56に装填される。
 材料ロール46が回転軸56に装填されると、被成膜材料Zb(下地有機層14を形成された支持体12)が引き出され、供給室50から、成膜室52を経て巻取り室54の巻取り軸58に至る所定の経路を通される。
 被成膜材料Zbを所定の経路に通したら、供給室50の真空排気手段61、成膜室52の真空排気手段74、および、巻取り室54の真空排気手段82を駆動して、無機成膜装置24の内部を所定の圧力にする。
 材料ロール46から送り出された被成膜材料Zbは、パスローラ60によって案内されて成膜室52に搬送される。
 成膜室52に搬送された、被成膜材料Zbは、パスローラ68に案内されてドラム62に巻き掛けられ、ドラム62に支持されて所定の経路を搬送されつつ、成膜手段64によって、例えばCCP-CVDによって無機層16を形成される。なお、無機層16を形成する際には、無機層16の形成に先立ち、パスローラ68において、下地有機層14の上に積層された保護フィルムGaを剥離して、回収ロール70で回収する。
 無機層16は、CCP-CVDおよびICP-CVD等のプラズマCVD、マグネトロンスパッタリングおよび反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着など、形成する無機層16に応じて、公知の気相堆積法による成膜方法で行えばよいのは、前述のとおりである。従って、使用するプロセスガスおよび成膜条件等は、形成する無機層16、無機層16の膜厚等に応じて、適宜、設定および選択すればよい。
 無機層16を形成された被成膜材料Zbは、パスローラ72に案内されて、巻取り室54に搬送される。ここで、無機成膜装置24においては、パスローラ72において、供給ロール73から送り出した保護フィルムGbを無機層16の上に積層し、無機層16を保護する。
 無機層16の形成が終了すると、無機成膜装置24の全室に清浄化した乾燥空気が導入されて、大気開放される。その後、必要に応じて切断されて、無機層16を形成された被成膜材料Zcを巻回してなる材料ロール42として、無機成膜装置24の巻取り室54から取り出される。
 なお、前述のように、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、複数、形成する場合には、このような下地有機層14と無機層16との形成を、形成する下地有機層14と無機層16との組み合わせの数に応じて、繰り返し行えばよい。
 無機層16を形成された被成膜材料Zc(下地有機層14および無機層16を形成された支持体12)を巻回してなる材料ロール42は、保護有機層18を形成するために、再度、有機成膜装置20に供給される。
 被成膜材料Zcを巻回してなる材料ロール42は、先の下地有機層14の形成を行う際と同様、回転軸32に装填され、被成膜材料Zcが引き出されて巻取り軸34に至る所定の搬送経路を通される。
 下地有機層14の形成と同様に、有機成膜装置20では、被成膜材料Zc(下地有機層14および無機層16を形成された支持体12)を長手方向に搬送しつつ、塗布部26において、無機層16の上に保護有機層18となる重合性組成物を塗布する。なお、無機層16の上に保護有機層18(下地有機層14)を形成する場合には、重合性組成物の塗布に先立ち、搬送ローラ対36において、無機層16の上に積層した保護フィルムGbを剥離して、回収ロール49で回収する。
 保護有機層18となる重合性組成物は、前述のように、グラフト共重合体、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー、(メタ)アクリレートポリマー、および、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤等を、溶剤に溶解あるいは分散してなるものである。
 ここで、下地有機層14の形成と同様、保護有機層18の形成でも、乾燥部28における重合性組成物の乾燥(乾燥工程)を、100℃以上の温度で行う。具体的には、乾燥部28では、先と同様に、支持体12の表面温度、および、重合性組成物の温度の少なくとも一方が100℃以上となるように乾燥を行う。
 前述のように、保護有機層18の形成において、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行うことにより、支持体12の熱収縮を飽和させることができ、その結果、バリアフィルム10の熱収縮率を2%以下として、製造工程として圧力および熱等が加わる工程における支持体12の伸び起因する無機層16の破損を防止できる。
 保護有機層18となる重合性組成物が乾燥された被成膜材料Zaは、次いで、光照射部30によって紫外線等を照射され、有機化合物(グラフト共重合体およびアクリレートモノマー)が重合(架橋)されて硬化され、保護有機層18が形成される。
 保護有機層18が形成された被成膜材料Zcすなわちガスバリアフィルム10は、巻取り軸34によってロール状に巻き取られる。
 以上の例では、下地有機層14および保護有機層18の形成の両方において、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ったが、本発明は、これに限定はされない。例えば、下地有機層14の形成のみ、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ってもよく、保護有機層18の形成のみ、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ってもよい。
 また、前述のように、下地有機層14と無機層16との組み合わせを、複数、形成する場合には、全ての下地有機層14の形成において、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ってもよく、または、1層の下地有機層14の形成のみ、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ってもよく、または、2層以上の下地有機層14の形成で、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行ってもよい。
 すなわち、本発明の製造方法では、保護有機層18あるいはさらに下地有機層14の形成において、少なくとも1層の有機層の形成で、重合性組成物の乾燥を100℃以上で行えばよい。
 このような本発明の製造方法において、支持体12の裏面(支持体12の裏面および/または下地有機層14等の形成面)に、易接着層、滑り層、および、密着層等の機能性層を形成する場合には、機能性層の形成タイミングには、限定は無い。すなわち、機能性層を形成する工程を行うタイミングには、限定は無い。
 従って、例えば、支持体12の裏面となる面に機能性層を形成した後、支持体12の逆側の面に、下地有機層14、無機層16および保護有機層18を形成してもよく、あるいは、支持体12の一方の面に下地有機層14を形成した後に、支持体12の裏面に機能性層を形成して、その後、無機層16および保護有機層18を形成してもよく、あるいは、支持体12の一方の面に下地有機層14、無機層16および保護有機層18を形成した後、支持体12の裏面に機能性層を形成してもよい。
 機能性層は、機能性層の形成材料等に応じて、塗布法等の公知の方法で形成すればよいのは、前述のとおりである。
 例えば、機能性層として密着層を形成する場合には、下地有機層14および保護有機層18の形成と同様、易接着層となるバインダーおよび滑り粒子(マット剤)と、界面活性剤および架橋剤等の必要な成分とを含有する重合性組成物を調製し、塗布部26での重合性組成物の塗布、乾燥部28での乾燥、あるいはさらに光照射部30での光照射(硬化手段による硬化)等を行って、形成すればよい。
 図4に、本発明のガスバリアフィルムを用いる、本発明の太陽電池である太陽電池モジュールの一例を概念的に示す。
 図4に示す太陽電池モジュール90は、モジュール本体92の太陽電池セル120側に貼合層94を設けて、貼合層94に本発明のバリアフィルム10を貼着することにより、モジュール本体92(太陽電池セル)をバリアフィルム10で封止したものである。
 図1に示す太陽電池モジュール90において、モジュール本体92は、金属基材102、Al層104、および絶縁層106を有する絶縁性金属基板108の上に、下部電極112、光電変換層114、バッファ層116、および、上部電極118からなる太陽電池セル(薄膜太陽電池)120を、複数、直列接合してなる、モジュール型の太陽電池である。また、太陽電池セル120の配列方向の両端部の下部電極112の上には、直列接合された太陽電池セル120が発電した電力を外部に取り出すための、第1の導電部材124および第2の導電部材126が形成される。
 太陽電池モジュール90において、絶縁性金属基板108は、Al(アルミニウム)の陽極酸化膜を絶縁層106として有するものであり、好ましい構成として、金属基材102と、Al層104と、絶縁層106とから構成される。
 以下の説明では、『絶縁性金属基板108』を単に『基板108』とも言う。
 なお、本発明で用いる基板は、このような金属基材102を有する物には限定されず、例えば、金属基材102を有さず、Al層104と絶縁層106のみから構成されるものであってもよい。すなわち、本発明においては、表面にAlを有する板材であれば、各種の構成を有する基板が利用可能である。
 金属基材102には特に限定はなく、各種の金属材料が利用可能である。好ましくは、後述する光電変換層114と近似する熱膨張係数(線熱膨張係数)を有する材料、特に、CIGSなどのCIGS系化合物と近似する熱膨張係数を有する材料が利用される。
 以下の説明では、『金属基材102』を単に『基材102』とも言う。
 この点を考慮すると、基材102としては、オーステナイト系ステンレス鋼(線膨張係数:17×10-6/℃)、炭素鋼(同:10.8×10-6/℃)、フェライト系ステンレス鋼(同:10.5×10-6/℃)、42インバー合金(同:5×10-6/℃)、コバール合金(同:5×10-6/℃)、36インバー合金(同:<1×10-6/℃)、Ti(同:9.2×10-6/℃)等が、好適に例示される。中でも特に、ステンレス鋼は好適に例示される。
 基材102の厚さには、特に限定はなく、太陽電池モジュール90(半導体装置)の製造プロセス、および、稼働時に要求されるハンドリング性(強度および可撓性)に応じて、適宜、設定すればよい。
 基材102の表面には、Al層104が設けられる。
 Al層104は、Alを主成分とする層で、AlおよびAl合金等が、各種、利用可能である。特に、不純物の少ない、99質量%以上の純度のAlであるのが好ましい。純度としては、例えば、99.99質量%Al、99.96質量%Al、99.9質量%Al、99.85質量%Al、99.7質量%Al、99.5質量%Al等が好ましい。
 基板108においては、基材102の上に形成されるAl層104の表面に、Alを陽極酸化してなる絶縁層106が形成される。
 ここで、Alの表面に形成したAlの陽極酸化被膜は、120℃以上に加熱するとクラックが発生する。このAl層上の陽極酸化膜にクラックが生じる原因は、Alの線膨張係数が陽極酸化膜の線膨張係数よりも大きいことにあると考えられる。
 そのため、Al材の表面を陽極酸化してなる絶縁層を有する基板を用いる太陽電池では、500℃以上の成膜温度を要求される化合物半導体からなる光電変換層の成膜時に、加熱によって絶縁層にクラックおよび剥離等が生じてしまい、十分な絶縁性能が得られない。
 これに対し、図示例の基板108においては、基板全体の強度および線膨張係数を基材102が担い、また、基材102とAlの陽極酸化膜である絶縁層106との微小な熱膨張差に起因する応力を、基材102および絶縁層106に比してヤング率の小さいAl層104を介在させる事で吸収する。これにより、線膨張係数の差に起因する絶縁層106すなわちAlの陽極酸化被膜のクラックを抑制することができる。
 また、Alの室温での耐力は300MPa以上であるものの、500℃では、その耐力は室温の1/20以下に低下する。これに対し、ステンレス鋼等の耐力は、500℃でも室温の70%程度は維持される。従って、高温時の基板108の弾性応力限界および熱膨張は、基材102が支配的となる。すなわち、基板108を、Al層104と基材102とを組み合わせて構成することにより、500℃以上の高熱を経験しても、十分な基板108の剛性を確保することができる。また、500℃以上の高温での製造工程を含む場合でも、基板の十分な剛性が確保できるので、製造時のハンドリング等に制限を無くすことが可能となる。
 Al層の厚さには、特に限定はない。
 ここで、Al層104が薄すぎると、十分な応力緩和の効果が得られず、また、絶縁層106が、直接、基材102と接触してしまう可能性も有る。逆に、厚すぎると、高温の熱履歴を受けた際に残留反りが大きくなって、それ以降の製造工程に支障をきたす可能性が有り、材料コストの点でも不利である。
 以上の点を考慮すると、Al層の厚さは、好ましくは5~150μmで、より好ましくは10~100μmで、特に、20~50μmが好ましい。
 Al層104の上(基材102と反対側面)には、絶縁層106が形成される。絶縁層106は、Al層104の表面を陽極酸化してなる、Alの陽極酸化膜である。
 絶縁層106は、Alを陽極酸化してなる各種の膜が利用可能であるが、酸性電解液によるポーラス型の陽極酸化膜であるのが好ましい。この陽極酸化膜は、数10nmの細孔を有する酸化アルミナ皮膜であり、被膜ヤング率が低いことにより、曲げ耐性および高温時の熱膨張差により生じるクラック耐性が高い物となる。
 絶縁層106の厚さは2μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。絶縁層106の厚さが過度に厚い場合、可撓性が低下すること、および絶縁層106の形成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には、絶縁層106の厚さは、最大50μm以下、好ましくは30μm以下である。このため、絶縁層106の好ましい厚さは、2~50μmである。
 なお、基板108は、基材102、Al層104および絶縁層106の全てを可撓性を有するものとすることにより、基板108全体として、可撓性を有するものになる。これにより、例えば、ロール・ツー・ロール方式で、基板108の絶縁層106側に、下部電極112、光電変換層114、上部電極118等を形成することができる。
 なお、モジュール本体92は、1回のロール巻出から巻取までの間に、複数の層を連続して製膜することにより太陽電池構造を作製してもよいし、ロール巻出、製膜、巻取の工程を複数回行うことによって太陽電池構造を形成してもよい。
 光電変換層114、バッファ層116、および、上部電極118からなる太陽電池セル(薄膜太陽電池)120を、複数、直列接合してなる、太陽電池モジュール(モジュール型の太陽電池)である。
 また、配列方向両端部の下部電極112の上には、第1の導電部材124および第2の導電部材126が形成される。
 ここで、図示例においては、好ましい態様として、絶縁層106(基板108)と下部電極112との間に、アルカリ供給層130を有する。
 アルカリ金属(特にNa)が、CIGS等からなる光電変換層114に拡散されると光電変換効率が高くなることが知られている。アルカリ供給層130は、光電変換層114にアルカリ金属を供給するための層であり、アルカリ金属を含む化合物の層である。このようなアルカリ供給層130を有することにより、光電変換層114の成膜時に、下部電極112を通してアルカリ金属が光電変換層114に拡散し、光電変換層114の変換効率を向上できる。
 アルカリ供給層130には、限定はなく、Na2O、Na2S、Na2Se、NaCl、NaF、モリブデン酸ナトリウム塩など、アルカリ金属を含む化合物(アルカリ金属化合物を含む組成物)を主成分とするものが、各種、利用可能である。特に、SiO2(窒化ケイ素)を主成分としてNa2O(酸化ナトリウム)を含む化合物であるのが好ましい。
 アルカリ供給層130の成膜方法には、特に限定はなく、公知の方法が、各種、利用可能である。一例として、スパッタリングおよびCVD等の気相成膜法、ゾルゲル法等の液体成膜法が例示される。
 太陽電池モジュール90において、下部電極112は、隣り合う下部電極112と所定の間隙113を設けて配列されて、アルカリ供給層130の上に形成されている。また、各下部電極112の間隙113を埋めつつ、光電変換層114が下部電極112の上に形成されている。この光電変換層114の表面にバッファ層116が形成されている。
 光電変換層114とバッファ層116とは、下部電極112の上で、所定の間隙117を設けて配列される。なお、下部電極112の間隙113と、光電変換層114(バッファ層116)との間隙117は、太陽電池セル120の配列方向の異なる位置に形成される。
 さらに、光電変換層114(バッファ層116)の間隙117を埋めるように、バッファ層116の表面に上部電極118が形成されている。
 上部電極118、バッファ層116および光電変換層114は、所定の間隙119を設けて、配列される。また、この間隙119は、下部電極112の間隙と、光電変換層114(バッファ層116)との間隙とは異なる位置に設けられる。
 太陽電池モジュール90において、各太陽電池セル120は、下部電極112と上部電極118により、基板108の長手方向(矢印L方向)に、電気的に直列に接続されている。
 下部電極112は、例えば、Mo電極で構成される。光電変換層114は、光電変換機能を有する化合物半導体、例えば、CIGS層で構成される。さらに、バッファ層116は、例えば、CdSで構成され、上部電極118は、例えば、ZnOで構成される。
 なお、太陽電池セル120は、基板108の長手方向Lと直交する幅方向に長く伸びて形成されている。このため、下部電極112等も基板108の幅方向に長く伸びている。
 図4に示すように、右端の下部電極112上に第1の導電部材124が接続されている。この第1の導電部材124は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。
 第1の導電部材124は、例えば、細長い帯状の部材であり、基板108の幅方向に略直線状に伸びて、右端の下部電極112上に接続されている。また、図1に示すように、第1の導電部材124は、例えば、銅リボン124aがインジウム銅合金の被覆材124bで被覆されたものである。この第1の導電部材124は、例えば、超音波半田により下部電極112に接続される。
 他方、左端の下部電極112上には、第2の導電部材126が形成される。
 第2の導電部材126は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのもので、第1の導電部材124と同様に細長い帯状の部材であり、基板108の幅方向に略直線状に伸びて、左端の下部電極112に接続されている。
 第2の導電部材126は、第1の導電部材124と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン126aがインジウム銅合金の被覆材126bで被覆されたものである。
 太陽電池モジュール90では、太陽電池セル120に、上部電極118側から光が入射されると、この光が上部電極118およびバッファ層116を通過し、光電変換層114で起電力が発生し、例えば、上部電極118から下部電極112に向かう電流が発生する。なお、図1に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、モジュール本体92では、図1中、左端の下部電極112が正極(プラス極)になり、右端の下部電極112が負極(マイナス極)になる。
 太陽電池モジュール90においては、で発生した電力を、第1の導電部材124と第2の導電部材126から、太陽電池モジュール90の外部に取り出すことができる。
 なお、第1の導電部材124と第2の導電部材126とは極性が逆でもよく、太陽電池セル120の構成、太陽電池モジュール90構成等に応じて、適宜変わるものである。
 また、図示例においては、各太陽電池セル120を、下部電極112と上部電極118により基板108の長手方向Lに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各太陽電池セル120が、下部電極112と上部電極118により幅方向に直列接続されるように、各太陽電池セル120を形成してもよい。
 太陽電池セル120において、下部電極112および上部電極118は、いずれも光電変換層114で発生した電流を取り出すためのものである。下部電極112および上部電極118は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の上部電極118は透光性を有する必要がある。
 下部電極(裏面電極)112は、例えば、Mo、Cr、またはW、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この下部電極112は、単層構造でもよいし、2層構造等の積層構造でもよい。下部電極112は、Moで構成することが好ましい。
 下部電極112は、厚さが100nm以上であるのが好ましく、0.45~1.0μmであるのがより好ましい。
 また、下部電極112の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。
 上部電極(透明電極)38は、例えば、Al、B、Ga、Sb等が添加されたZnO、ITO(インジウム錫酸化物)、SnO2、および、これらを組合わせたものにより構成される。この上部電極118は、単層構造でもよいし、2層構造等の積層構造でもよい。また、上部電極118の厚さは、特に制限されるものではなく、0.3~1μmが好ましい。
 また、上部電極118の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。
 バッファ層116は、上部電極118の形成時の光電変換層114を保護すること、上部電極118に入射した光を光電変換層114まで透過させるために形成されている。
 このバッファ層116は、例えば、CdS、ZnS、ZnO、ZnMgO、またはZnS(O、OH)およびこれらの組合わせたものにより構成される。
 バッファ層116は、厚さが、0.03~0.1μmが好ましい。また、このバッファ層116は、例えば、CBD(Chemical Bath Deposition)法により形成される。
 光電変換層(光吸収層)114は、上部電極118およびバッファ層116を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層であり、光電変換機能を有する。本発明において、光電変換層114は、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体である。
 中でも特に、光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層114は、CuおよびAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、Al、GaおよびInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、S、SeおよびTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であるのが好ましい。
 この化合物半導体としては、CuAlS2、CuGaS2、CuInS2、CuAlSe2、CuGaSe2、CuInSe2(CIS)、AgAlS2、AgGaS2、AgInS2、AgAlSe2、AgGaSe2、AgInSe2、AgAlTe2、AgGaTe2、AgInTe2、Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)、Cu(In1-xAlx)Se2、Cu(In1-xGax)(S、Se)2、Ag(In1-xGax)Se2、および、Ag(In1-xGax)(S、Se)2等が挙げられる。
 光電変換層114は、CuInSe2(CIS)、および/または、これにGaを固溶したCu(In、Ga)Se2(CIGS)を含むことが特に好ましい。CISおよびCIGSはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。
 光電変換層114には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、および/または、積極的なドープによって、光電変換層114中に含有させることができる。光電変換層114中において、I-III-VI族半導体の構成元素および/または、不純物には濃度分布があってもよく、n型、p型、およびi型等の半導体性の異なる複数の層領域が含まれていても構わない。
 例えば、CIGS系においては、光電変換層114中のGa量に厚み方向の分布を持たせると、バンドギャップの幅/キャリアの移動度等を制御でき、光電変換効率を高く設計することができる。
 光電変換層114は、I-III-VI族半導体以外の1種又は2種以上の半導体を含んでいてもよい。I-III-VI族半導体以外の半導体としては、Si等のIVb族元素からなる半導体(IV族半導体)、GaAs等のIIIb族元素およびVb族元素からなる半導体(III-V族半導体)、およびCdTe等のIIb族元素およびVIb族元素からなる半導体(II-VI族半導体)等が例示される。なお、光電変換層114には、特性に支障のない限りにおいて、所望の導電型とするための不純物以外の任意成分が含まれていてもよい。
 また、光電変換層114中のI-III-VI族半導体の含有量は、特に制限されるものではない。光電変換層114中のI-III-VI族半導体の含有量は、75質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、99質量%以上が特に好ましい。
 光電変換層114は、公知の方法で形成すればよい。例えば、光電変換層114として、CIGS層を利用する場合には、その形成は、多源同時蒸着法、セレン化法、スパッタ法、ハイブリッドスパッタ法、および、メカノケミカルプロセス法等の公知の方法で行えばよい。
 図4に示す太陽電池モジュール90は、このようなモジュール本体92の太陽電池セル120側に、貼合層94を設けて、貼合層94に本発明のバリアフィルム10を貼着することにより、モジュール本体92(太陽電池セル)をバリアフィルム10で封止したものである。
 貼合層94は、光学透明接着剤(OCA(Optical Clear Adhesive))、光学透明両面テープ、紫外線硬化型樹脂、エポキシ系熱硬化樹脂、シリコーン系接着樹脂等、光学装置および光学素子でシート状物の貼り合わせに用いられる公知のものを用いればよい。
 前述のように、本発明のバリアフィルム10は、硬く、無機層16との密着性が高い保護有機層18を有している。
 従って、モジュール本体92へのバリアフィルム10の貼着を、加熱等を行いつつ、強いニップ力のニップローラ等を用いてRtoRによって行っても、バリアフィルム10の無機層16が損傷することを防止できる。
 従って、バリアフィルム10は、太陽電池セル120に水分等が進入することを、好適に防止することがでる。すなわち、本発明の太陽電池モジュール90は、水分等による太陽電池セル120の劣化を防止した、長期に渡って所定の発電力を発揮する、耐久性に優れた太陽電池モジュールである。
 なお、本発明の太陽電池は、これ以外にも、有機薄膜太陽電池セルを用いる太陽電池モジュールにも、好適に利用可能である。
 有機薄膜太陽電池セルは、公知のものを用いればよい。
 以上、本発明のガスバリアフィルム、太陽電池、および、ガスバリアフィルムの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。
 [実施例1]
  <支持体>
 支持体12として、幅1000mm、厚さ100μm、長さ100mのPETフィルム(東洋紡社製 コスモシャインA4300)を用いた。
  <下地有機層14の形成>
 TMPTA(ダイセルサイテック社製)および光重合開始剤(ランベルティ社製、ESACURE KTO46)を用意し、質量比率として95:5となるように秤量し、これらを固形分濃度が15質量%となるようにメチルエチルケトン(MEK)に溶解して、下地有機層14を形成するための重合性組成物を調製した。
 図2に示すようなRtoRによる有機成膜装置20の塗布部26の所定位置に、下地有機層14を形成するための重合性組成物を充填した。また、支持体12をロール状に巻回してなる材料ロール42を、回転軸32に装填して、支持体12(被成膜材料Za)を所定の搬送経路に挿通した。さらに、PE製の保護フィルムGaを巻回した供給ロール48を所定位置に装填して、搬送ローラ対38において、下地有機層14に積層するようにした。
 有機成膜装置20において、支持体12を長手方向に搬送しつつ、塗布部26によって重合性組成物を塗布し、乾燥部28において重合性組成物を乾燥させた。塗布部26は、ダイコータを用いた。乾燥部28での加熱温度は50℃、通過時間は3分間とした。
 その後、光照射部30において紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)して重合性組成物を硬化させて下地有機層14を形成した。搬送ローラ対38において、下地有機層14の表面に保護フィルムGaを積層した後、巻き取って、表面に下地有機層14を形成した支持体12(被成膜材料Zb)を巻回した材料ロール46とした。下地有機層14の厚さは、1μmであった。
  <無機層16の形成>
 下地有機層14を形成した支持体12(被成膜材料Zb)を巻回した材料ロール46を、図3に示す、CCP-CVD(容量結合形プラズマCVD)によって成膜を行う、無機成膜装置24の供給室50の回転軸56に装填し、被成膜材料Zbを所定の搬送経路に挿通した。また、PE製の保護フィルムGbを巻回した供給ロール73を所定位置に装填して、パスローラ72において、無機層16に積層するようにした。
 このCVD成膜装置において、下地有機層14を形成した支持体12を長手方向に搬送しつつ、成膜室52において、パスローラ68で保護フィルムGaを剥離した後、下地有機層14の上に、無機層16として窒化ケイ素膜を形成した。次いで、パスローラ72において、無機層16の表面に保護フィルムGbを積層した後、巻取り室54において、巻取り軸58で巻き取って、下地有機層14と無機層16を形成した支持体12を巻回した材料ロール42とした。
 無機層16を形成する原料ガスは、シランガス(流量160sccm)、アンモニアガス(流量370sccm)、水素ガス(流量590sccm)および窒素ガス(流量240sccm)を用いた。電源は、周波数13.56MHzの高周波電源を用い、プラズマ励起電力は800Wとした。成膜圧力は40Paとした。無機層16の膜厚は、30nmであった。
  <保護有機層18の形成>
 グラフト共重合体として、大成ファインケミカル社製のアクリット8BR-930(重量平均分子量16000のUV硬化型ウレタンアクリルポリマー)を用意した。
 (メタ)アクリレートポリマーとして、三菱レイヨン社製のダイヤナールBR83(重量平均分子量40000のポリメチルメタクリレート(PMMA))を用意した。
 3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとして、新中村化学社製のA-DPH(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA))を用意した。
 1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤として、信越シリコーン社製のKBM5103を用意した。
 さらに、光重合開始剤として、ランベルティ社製のESACURE KTO46を用意した。
 これらの材料を、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で35:22:30:10:3となるように秤量し、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 図2に示すようなRtoRによる有機成膜装置20の塗布部26の所定位置に、保護有機層18を形成するための重合性組成物を充填した。また、下地有機層14と無機層16を形成した支持体12(被成膜材料Zc)を巻回した材料ロール42を、回転軸32に装填して、被成膜材料Zcを所定の搬送経路に挿通した。
 有機成膜装置20において、被成膜材料Zcを長手方向に搬送しつつ、搬送ローラ対36において保護フィルムGbを剥離した後、塗布部26によって無機層16の上に重合性組成物を塗布し、乾燥部28において重合性組成物を乾燥させた。塗布部26は、ダイコータを用いた。乾燥部28における加熱温度は130℃、通過時間は3分間とした。非接触のレーザ温度計(キーエンス社製、FTH50)によって測定したところ、支持体12の表面温度は128℃であった。
 その後、裏面から80℃に加熱しながら、光照射部30において紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)して重合性組成物を硬化させて保護有機層18を形成し、バリアフィルム10を作製した。保護有機層18の厚さは、10μmであった。
 [実施例2]
 ウレタンアクリレートオリゴマーとして、サートマー社製のCN790を用意した。
 実施例1の保護有機層18を形成するための重合性組成物に、さらに、このウレタンアクリレートオリゴマーを添加して、ウレタンアクリレートオリゴマー:グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で4:33:20:30:10:3となるように秤量して、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例3]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物において、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で45:32:10:10:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例4]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物において、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で25:12:50:10:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例5]
 保護有機層18の形成において、塗布部26における保護有機層18を形成するための重合性組成物の塗布量を調節して、保護有機層18の膜厚を3μmにした以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例6]
 保護有機層18の形成において、塗布部26における保護有機層18を形成するための重合性組成物の塗布量を調節して、保護有機層18の膜厚を30μmにした以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例7]
 3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとして、下記の化合物EAを用意した。
 化合物EA
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

 実施例1の保護有機層18を形成するための重合性組成物に、さらに、この(メタ)アクリレートモノマーを添加して、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー(DPHA):アクリレートモノマー(化合物EA):シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で35:22:20:10:10:3となるように秤量して、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例8]
 ウレタンアクリレートオリゴマーとして、サートマー社製のCN790を用意した。
 また、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとして、前述の化合物EAを用意した。
 実施例1の保護有機層18を形成するための重合性組成物に、さらに、このウレタンアクリレートオリゴマーおよび(メタ)アクリレートモノマーを添加して、ウレタンアクリレートオリゴマー:グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー(DPHA):アクリレートモノマー(化合物EA):シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で4:33:20:20:10:10:3となるように秤量して、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例9]
 滑り剤として、綜研化学社製のMX-80H3wT(平均粒子径0.8μmのアクリルポリマー粒子)を用意した。
 実施例1の保護有機層18を形成するための重合性組成物に、さらに、この滑り剤を添加して、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤:滑り剤の質量比で34:22:30:10:3:1となるように秤量して、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例10]
 ウレタンアクリレートオリゴマーとして、サートマー社製のCN790を用意した。
 また、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとして、前述の化合物EAを用意した。
 さらに、滑り剤として、綜研化学社製のMX-80H3wT(平均粒子径0.8μmのアクリルポリマー粒子)を用意した。
 実施例1の保護有機層18を形成するための重合性組成物に、さらに、このウレタンアクリレートオリゴマー、(メタ)アクリレートモノマー(化合物EA)および滑り剤を添加して、ウレタンアクリレートオリゴマー:グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー(DPHA):アクリレートモノマー(EA):シランカップリング剤:光重合開始剤:滑り剤の質量比で4:32:20:20:10:10:3:1となるように秤量して、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例11]
 保護有機層18の形成において、保護有機層18を形成するための重合性組成物の乾燥温度を100℃にした以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。実施例1と同様に測定したところ、支持体12の温度は99℃であった。
 [実施例12]
 保護有機層18の形成において、保護有機層18を形成するための重合性組成物の乾燥温度を150℃にした以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。実施例1と同様に測定したところ、支持体12の温度は148℃であった。
 [実施例13]
 (メタ)アクリレートポリマーとして、三菱レイヨン社製のダイヤナールBR113(重量平均分子量30000のポリメチルメタクリレート(PMMA))を用意した。
 (メタ)アクリレートポリマーとして、ダイヤナールBR83に変えて、このダイヤナールBR113を用いた以外は、実施例1と同様に保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [実施例14]
  <支持体の作製>
 アンチモン化合物を触媒として重縮合した固有粘度0.66のPETを含水率50ppm以下に乾燥させ、ヒーター温度が280~300℃設定温度の押し出し機内で溶解させた。溶解させたPET樹脂をダイ部より静電印加されたチルロール上に吐出させ、非結晶ベースを得た。得られた非結晶ベースをベース走行方向に3.1倍に延伸した。
 その後、延伸して得られたフィルムの一方の面に下記の易接着層用塗布液Aを、その逆側の面に下記の易接着層用塗布液Bを、それぞれ、塗布(インラインコート)し、塗布液を乾燥した後、幅方向に3.8倍延伸して、インラインコートを施した易接着層付きのPET製の支持体12を得た。この支持体の厚さは、100μmであった。
 なお、易接着層用塗布液Aおよび易接着層用塗布液Bは、共に、乾燥、延伸後の厚さが75nmになるように塗布した。
  <<易接着層用塗布液A>>
 下記の成分を含有する組成物を調製した。
 ・自己架橋性ウレタン(第一工業製薬社製、エラストロンH-3-DF)   164.9質量部
 ・触媒(第一工業製薬社製、エラストロンCAT-21)   3.3質量部
 ・ブロックポリイソシアネート(旭化成ケミカルズ社製、デュラネートWM44-L70G)   7.7質量部
 ・アニオン界面活性剤(日油社製、ラピゾールA-90)   0.4質量部
 ・含水非晶質二酸化ケイ素(東ソー・シリカ社製、NIPGEL AZ-204)   0.1質量部
 ・コロイダルシリカ(扶桑化学工業社製、PL-3-D)   7.4質量部
 ・カルナバワックス分散物(中京油脂社製、セロゾール524DK)   4.9質量部
 上記成分を含有する組成物のpHを5.1に調節した後、全体が1000質量部になるように量を調節して蒸留水を加えて、易接着層用塗布液Aを調製した。
  <<易接着層用塗布液B>>
 下記の成分を含有する組成物を調製した。
 ・自己架橋性ウレタン(第一工業製薬社製、エラストロンH-3-DF)   164.9質量部
 ・触媒(第一工業製薬社製、エラストロンCAT-21)   3.3質量部
 ・ブロックポリイソシアネート(旭化成ケミカルズ社製、デュラネートWM44-L70G)   7.7質量部
 ・アニオン界面活性剤(日油社製、ラピゾールA-90)   0.4質量部
 ・コロイダルシリカ(扶桑化学工業社製、PL-3-D)   7.4質量部
 ・カルナバワックス分散物(中京油脂社製、セロゾール524DK)   4.9質量部
 上記成分を含有する組成物のpHを5.1に調節した後、全体が1000質量部になるように量を調節して蒸留水を加えて、易接着層用塗布液Bを調製した。
  <密着層の形成>
 作製した、易接着層付きのPET製の支持体12の、易接着層用塗布液Aによって易接着層を形成した面に、以下に示す密着層の塗布液を、バーコーターによって厚さ10cc/m2で塗布し、150℃で2分間乾燥して、乾膜1.5μmの密着層を形成した。
  <<密着層の塗布液>>
 架橋剤として、水溶性オキサゾリン系架橋剤(日本触媒社製、エポクロスWS-700)を15.07質量%、
 バインダーとして、ポリオレフィン樹脂(ユニチカ社製、アローベースSE-1013N)を59.27質量%、および、ポリウレタン樹脂(三井化学社製、タケラックS-5100)を24.79質量%、
 界面活性剤として、フッ素系界面活性剤(富士フイルムファインケミカル社製、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシル)スルホスクシナートナトリウム塩、固形分2質量%)を0.09質量%、および、ノニオン系界面活性剤(三洋化成工業社製、ナロアクティーCL95、固形分1質量%)を0.18質量%、ならびに、
 マット剤として、シリカ粒子(東ソー・シリカ社製、AZ-204、一次粒子1.5~1.9μm)を0.6質量%、混合した。
 混合物に蒸留水を加えて、固形分濃度が10質量%になるように調節して、密着層の塗布液を調製した。
  <ガスバリアフィルムの作製>
 密着層を形成した支持体12の、密着層とは逆側の面(易接着層用塗布液Bによって形成した易接着層の上)に、実施例1と同様に、下地有機層14、無機層16および保護有機層18を形成して、ガスバリアフィルムを作製した。
 [比較例1]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物の調製において、(メタ)アクリレートポリマー(ダイヤナールBR83)を用いずに、グラフト共重合体:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で46:41:10:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [比較例2]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物の調製において、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(DPHA)を用いずに、グラフト共重合体:PMMA:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で50:37:10:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [比較例3]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物の調製において、グラフト共重合体(アクリット8BR-930)を用いずに、PMMA:アクリレートモノマー:シランカップリング剤:光重合開始剤の質量比で37:50:10:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [比較例4]
 保護有機層18を形成するための重合性組成物の調製において、シランカップリング剤(KBM5103)を用いずに、グラフト共重合体:PMMA:アクリレートモノマー:光重合開始剤の質量比で40:22:35:3となるように秤量した以外は、実施例1と同様に、固形分濃度30%の保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [比較例5]
 (メタ)アクリレートモノマーとして、新中村化学社製のA-200(ポリエチレングリコール#200ジアクリレート)を用意した。
 3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーであるA-DPH(DPHA)に変えて、このA-200を用いた以外は、実施例1と同様に保護有機層18を形成するための重合性組成物を調製した。
 この重合性組成物を用いて保護有機層18を形成した以外には、実施例1と同様にしてバリアフィルム10を作製した。
 [評価]
 このようにして作製したバリアフィルム10について、保護有機層18の鉛筆硬度、無機層16と保護有機層18との密着性、耐久性および引っ張り強度を評価した。
  <鉛筆硬度>
 JIS K 5600-5-4に準拠して、保護有機層18の鉛筆硬度を測定した。
  <無機層16と保護有機層18との密着性>
 JIS K5400に準拠したクロスカット剥離試験で評価した。
 各ガスバリアフィルムの保護有機層18の形成面に、カッターナイフを用いて、膜面に対して90°の切り込みを1mm間隔で入れ、1mm間隔の碁盤目を100個作成した。この上に2cm幅のマイラーテープ(日東電工製、ポリエステルテープ、No.31B)で貼り付けたテープを剥がした。保護有機層18が残存したマスの数で評価した。
 なお、クロスカット剥離試験は、初期と、温度85℃、相対湿度85%RHの環境に100時間放置した後との、2種の試験を行った。
  <耐久性>
 初期の水蒸気透過率、サファイヤ針擦り試験後の水蒸気透過率、および、落球試験を行った後の水蒸気透過率を測定して、バリアフィルム10の耐久性を評価した。
 水蒸気透過率[g/(m2・day)]は、カルシウム腐食法(特開2005-283561号公報に記載される方法)によって、温度40℃、相対湿度90%RHの条件で測定した。
 なお、サファイヤ針擦り試験は、0.1mmのサファイヤ針を用いて、JIS K5600-5-5に準拠して行った。また、サファイヤ針擦り試験は、加重5g、加重10g、および、加重20gの3種について行った。
 落球試験は、バリアフィルム10をニトリロゴム(NBR)製のゴムシートに乗せ、その上に、直径が1.5インチ(38.1mm)の球を高さ50cmから落下させ、球が衝突した位置を含むサンプルで水蒸気透過率を測定することで行った。
  <引っ張り強度>
 バリアフィルム10を長さ150mm、幅20mmの短冊状に切断して、テンシロン万能試験機RTF1210を用いて、下地有機層14にクラックが目視される伸び率[%]を測定した。
 結果を、下記の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 上記表に示されるように、保護有機層18がグラフト共重合体の重合物、3官能以上のアクリレートモノマーの重合物、グラフト共重合体と3官能以上のアクリレートモノマーの重合物との重合物、(メタ)アクリレートポリマー、およびシランカップリング剤を含有する本発明のガスバリアフィルム10は、いずれも、保護有機層18が硬く、かつ、無機層16との密着性が良好であり、従って、耐久性も優れる。
 また、支持体12の裏面に密着層を有する実施例14は、密着層を有する分、他の例に比して、若干、引っ張り強度が低いが、それ以外の評価は、他の例と同等である。すなわち、本発明のガスバリアフィルムは、支持体12の裏面に機能層を有しても、何ら問題は生じない。
 これに対して、保護有機層18が(メタ)アクリレートポリマーを有さない比較例1は、保護有機層18を形成する際の体積収縮による内部応力によって、保護有機層18と無機層16との密着性が非常に悪く、耐久性も低い。保護有機層が3官能以上のアクリレートモノマーを有さない比較例2は、保護有機層18の架橋が不十分で、鉛筆硬度が低く、従って、耐久性も低い。保護有機層18がグラフト共重合体を有さない比較例3も、保護有機層18と無機層16との密着性が非常に悪く、耐久性も低い。保護有機層18がシランカップリング剤を有さない比較例4も、保護有機層18と無機層16との密着性が非常に悪く、耐久性も低い。さらに、(メタ)アクリレートモノマーが2官能である比較例5は、保護有機層18の架橋が不十分で、鉛筆硬度が低く、従って、耐久性も低い。
 以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
 太陽電池等に好適に利用可能である。
 10 (ガス)バリアフィルム
 12 支持体
 14 下地有機層
 16 無機層
 18 保護有機層
 20 有機成膜装置
 24 無機成膜装置
 26 塗布部
 28 乾燥部
 30 光照射部
 32,56 回転軸
 34,58 巻取り軸
 36,38 搬送ローラ対
 42,46 材料ロール
 48,70 供給ロール
 49,70 回収ロール
 50 供給室
 52 成膜室
 54 巻取り室
 60,68,72,80 パスローラ
 61,74,82 真空排気手段
 62 ドラム
 64 成膜手段
 76,78 隔壁
 76a,76b 開口
 90 太陽電池モジュール
 92 モジュール本体
 94 貼合層
 102 (金属)基材
 104 Al層
 106 絶縁層
 108 (絶縁性金属)基板
 112 下部電極
 113,117,119 間隙
 114 光電変換層
 116 バッファ層
 118 上部電極
 120 太陽電池セル
 124 第1の導電部材
 124a,126a 銅リボン
 124b,126b 被覆材
 126 第2の導電部材
 130 アルカリ供給層
 Za,Zb,Zc 被成膜材料
 Ga,Gb 保護フィルム

Claims (16)

  1.  支持体の一方の面に、少なくとも1層の無機層と、前記無機層の中で前記支持体と最も離間する前記無機層の表面に形成される保護有機層と、を有し、
     前記保護有機層は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体の重合物と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、前記グラフト共重合体および前記3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの重合物と、(メタ)アクリレートポリマーと、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を有することを特徴とするガスバリアフィルム。
  2.  前記グラフト共重合体の重量平均分子量が10000以上である請求項1に記載のガスバリアフィルム。
  3.  前記保護有機層が、さらに、ウレタンアクリレートオリゴマーを有する請求項1または2に記載のガスバリアフィルム。
  4.  前記ウレタンアクリレートオリゴマーの重合物の屈折率が1.52以下である請求項3に記載のガスバリアフィルム。
  5.  前記グラフト共重合体の重合物および前記(メタ)アクリレートポリマーの硬化物の屈折率が1.52以下である請求項1~4のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  6.  前記保護有機層の鉛筆硬度がH以上である請求項1~5のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  7.  前記保護有機層の厚さが3~30μmである請求項1~6のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  8.  ヘイズが1.5%以下、全光線透過率が88%以上である請求項1~7のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  9.  熱収縮率が2%以下である請求項1~8のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  10.  前記支持体の一方の表面に下地有機層を有し、前記下地有機層の表面に前記無機層を有し、前記無機層の表面に前記保護有機層を有する請求項1~9のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  11.  前記支持体の前記無機層および前記保護有機層を有する面とは逆側の面に、バインダーおよび滑り粒子を含有する密着層を有する請求項1~10のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
  12.  光電変換層と、請求項1~11のいずれか1項に記載のガスバリアフィルムと、を有する太陽電池。
  13.  前記光電変換層が、CuおよびAgの少なくとも一方の元素、Al、GaおよびInからなる群より選択された少なくとも1種の元素、ならびに、S、SeおよびTeからなる群より選択された少なくとも1種の元素、からなる化合物半導体で形成される請求項12に記載の太陽電池。
  14.  支持体の一方の面に、少なくとも1層の無機層を形成する工程と、前記無機層の中で前記支持体と最も離間する前記無機層の表面に形成される保護有機層の形成を含む、少なくとも1層の有機層を形成する工程と、を有し、
     前記有機層を形成する工程は、重合性組成物を前記有機層の形成面に塗布する塗布工程、前記有機層の形成面に塗布した重合性組成物を乾燥する乾燥工程、および、前記乾燥した重合性組成物を硬化する硬化工程を有し、かつ、少なくとも1層の前記有機層の形成において、前記乾燥工程における乾燥温度を100℃以上とし、
     さらに、前記保護有機層の形成における塗布工程は、アクリルポリマーを主鎖とし、側鎖として、末端がアクリロイル基のウレタンポリマーおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマーの少なくとも一方を有するグラフト共重合体と、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーと、(メタ)アクリレートポリマーと、1以上の(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤と、を含む重合性組成物を、前記支持体と最も離間する前記無機層の表面に塗布するものであるガスバリアフィルムの製造方法。
  15.  前記支持体の一方の表面に前記無機層の下地となる下地有機層を形成する、前記有機層の形成工程、
     前記下地有機層の表面に前記無機層を形成する、前記無機層の形成工程、および、
     前記下地有機層の表面に形成した無機層の表面に、前記保護有機層を形成する、前記有機層の形成工程、を行う請求項14に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
  16.  前記支持体の前記無機層および前記有機層を形成する面とは逆側の面に、バインダーおよび滑り粒子を含有する密着層を形成する工程、を行う請求項14または15に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
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