説明

太陽電池バックシート及びそれを用いてなる太陽電池モジュール

【課題】安価で、長期屋外耐候性に優れる太陽電池バックシート、及び該太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる太陽電池バックシートであって、前記耐候性樹脂層(1)は、不飽和二塩基酸を必須成分として得られる共重合体に、ポリエステルをグラフトしてなるビニル系共重合体(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、及びポリエステル(C)を含んでなる樹脂組成物から得られる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐候性樹脂層、水蒸気バリア層、接着剤層及びプラスチックフィルムが積層されてなる太陽電池バックシートに関する。詳しくは、本発明は、安価で、長期屋外耐候性を有する太陽電池バックシートに関する。さらに本発明は、前記太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境問題に対する意識の高まりから環境汚染がなくクリーンなエネルギー源として太陽電池が注目され、有用なエネルギー資源としての太陽エネルギー利用の面から鋭意研究され実用化が進んでいる。太陽電池には様々な形態があり、その代表的なものとして、結晶シリコン太陽電池,多結晶シリコン太陽電池,非晶質シリコン太陽電池,銅インジウムセレナイド太陽電池,化合物半導体太陽電池等が知られている。この中で薄膜結晶太陽電池,非晶質シリコン太陽電池,化合物半導体太陽電池は比較的低コストであり、また大面積化が可能であるため、各方面で活発に研究開発が行われている。またこれらの太陽電池の中でも、導体金属基板上にシリコンを積層し、更にその上に透明導電層を形成した非晶質シリコン太陽電池に代表される薄膜太陽電池は軽量であり、また耐衝撃性やフレキシブル性に富んでいるので、太陽電池における将来のモジュール形態として有望視されている。
【0003】
ところで、これら太陽電池は、太陽光が入射してくる側には、表面を保護する目的で表面保護シートが設けられており、太陽光が入射してくる面と反対側の面にも、太陽電池素子を保護する目的で裏面保護シートが設けられている。
【0004】
従来、太陽電池の裏面保護シートとしては、基材フィルムの片面に蒸着層を設けたフィルム上に、耐熱性のポリオレフィン系樹脂フィルムを設けた太陽電池モジュール用裏面保護シート(特許文献1)、少なくとも一層のポリプロピレン系樹脂シート上にポリエチレン系樹脂からなる樹脂シートを用いる太陽電池用裏面保護シート(特許文献2)、無機蒸着層を有する基材上に着色ポリエステル系樹脂層を積層した太陽電池用裏面保護シート(特許文献3)が知られている。
しかしながら、これらの樹脂シートに用いられるポリオレフィン系樹脂やポリエステル系樹脂は、屋外耐候性が十分ではない為に、長期間使用した場合には太陽電池モジュールの出力が低下したり、太陽電池バックシートの外観が損なわれるという問題があった。
【0005】
一方で、太陽電池バックシートの最外層に、耐候性を有するフィルムとしてフッ素フィルムを用いた太陽電池用裏面保護シート(特許文献4、特許文献5)が知られているが、フッ素系樹脂フィルムを太陽電池用裏面保護シートに使用する場合には、フッ素系樹脂フィルムの価格が高く、さらに供給量が少ない為入手しにくいという問題点があった。
【特許文献1】特開2004−200322号公報
【特許文献2】特開2004−223925号公報
【特許文献3】特開2001−119051号公報
【特許文献4】特開2003−347570号公報
【特許文献5】特開2004−352966号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、従来の問題点を克服し、安価で、長期屋外耐候性に優れる太陽電池バックシート、及び該太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は、耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる太陽電池バックシートであって、前記耐候性樹脂層(1)が、
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の不飽和二塩基酸(a1)とエチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体とを共重合してなる、重量平均分子量が5000〜500000である共重合体(a)と、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とを有し、重量平均分子量が500〜25000であるポリエステル(b)との縮合及び/又は付加反応により得られるグラフト重合体であるビニル系共重合体(A)、2個以上のイソシアネート基を含有するポリイソシアネート化合物(B)、及びイソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(C)を含んでなる樹脂組成物であって、(A)及び(C)中の、イソシアネート基と反応可能な官能基の総数に対する(B)のイソシアネート基の数が0.1〜5.0倍である樹脂組成物から形成されることを特徴とする太陽電池バックシートに関する。
【0008】
第2の発明は、共重合体(a)が、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の不飽和二塩基酸(a1)、イソシアネート基と反応可能な官能基とエチレン性不飽和二重結合とを有する(a1)以外の単量体(a2)、及びエチレン性不飽和二重結合を有する(a1)及び(a2)以外の単量体(a3)からなる共重合体であることを特徴とする第1の発明の太陽電池バックシートに関する。
【0009】
第3の発明は、水蒸気バリア層(2)が金属箔であるか、あるいは、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が少なくとも一方の面に蒸着されているプラスチックフィルムであることを特徴とする第1又は第2の発明の太陽電池バックシートに関する。
【0010】
第4の発明は、水蒸気バリア層(2)が、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が少なくとも一方の面に蒸着されているプラスチックフィルムが2層以上積層されてなる積層体であることを特徴とする第1ないし第3いずれかの発明の太陽電池バックシートに関する。
【0011】
第5の発明は、プラスチックフィルムの、接着剤層(3)と接する面に金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が蒸着されていることを特徴とする第3又は第4の発明の太陽電池バックシートに関する。
【0012】
第6の発明は、プラスチックフィルム基材(4)が、無色であるか、もしくは着色されたポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする第1ないし第5いずれかの発明の太陽電池バックシートに関する。
【0013】
第7の発明は、耐候性樹脂層(1)と水蒸気バリア層(2)との間に、耐候性樹脂層(1)側からプラスチックフィルム(5)及び接着剤層(6)が順次積層されてなることを特徴とする第1ないし第6いずれかの発明の太陽電池バックシートに関する。
【0014】
第8の発明は、耐候性樹脂層(1)の上に、接着剤層(8)及びプラスチックフィルム(7)が順次積層されてなることを特徴とする第1ないし第6いずれかの発明の太陽電池バックシートに関する。
【0015】
第9の発明は、第1ないし第8いずれかの発明の太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池モジュールに関する。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、安価で、長期屋外耐候性を有する太陽電池バックシート、及びそれを用いてなる太陽電池モジュールが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明を構成する、耐候性樹脂層(1)に関して説明する。
耐候性樹脂層(1)を形成するための樹脂組成物に用いる、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、およびシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の不飽和二塩基酸とエチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体とを共重合してなる、重量平均分子量が5000〜500000である共重合体(a)と、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とを有し、重量平均分子量が500〜25000であるポリエステル(b)との縮合及び/又は付加反応により得られるグラフト重合体であるビニル系共重合体(A)(以下、単に「共重合体(A)」とも表記する)は、耐候性樹脂層(1)に強靱性、伸張性、柔軟性、成形加工性、耐候性、耐薬品性を付与するために用いられる。
【0018】
共重合体(A)は、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体を重合させて得られる共重合体(a)の主鎖に、ポリエステル(b)をグラフトして側鎖として導入することにより、イソシアネート基と反応可能な官能基が導入された重合体である。
【0019】
ポリエステル(b)における、イソシアネート基と反応可能な官能基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、N−メチロール基、N−アルコキシメチル基等が挙げられるが、反応性の点で水酸基が好適である。
【0020】
側鎖の具体的な導入方法は、特に限定されることはないが、例えば、まず、不飽和二塩基酸(a1)と、エチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体との共重合体(a)を合成し、次いで、共重合体(a)中のカルボキシル基及び/又は酸無水物基と、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とを有するポリエステル(b)とを縮合及び/又は付加反応させることにより導入することができる。
【0021】
また、より高い強靱性、耐候性を必要とする場合には、より高い架橋密度を得る為に、ビニル系共重合体(A)の主鎖中に、イソシアネート基と反応可能な官能基を導入することが望ましい。その場合、共重合体(A)は、不飽和二塩基酸(a1)、イソシアネート基と反応可能な官能基とエチレン性不飽和二重結合とを有する(a1)以外の単量体(a2)、及びエチレン性不飽和二重結合を有する(a1)および(a2)以外の単量体(a3)の共重合体(a)と、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とを有するポリエステル(b)との縮合及び/又は付加反応により得ることができる。
【0022】
共重合体(a)の合成に使用可能な不飽和二塩基酸(a1)は、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種であるが、(a1)以外の不飽和二塩基酸も必要に応じてさらに用いてもよい。それらの例としては、イタコン酸、クロトン酸、ジフェニルメタン−ジ−γ−ケトクロトン酸等が挙げられる。
【0023】
不飽和二塩基酸(a1)は、要求性能に応じて、1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、共重合体(a)を構成する単量体の合計100重量%中、不飽和二塩基酸(a1)の割合は、好ましくは0.01〜30重量%、更に好ましくは0.05〜10重量%である。不飽和二塩基酸(a1)の割合が30重量%を越える場合には得られる共重合体(A)の安定性が低下し、0.01重量%未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の伸張性、柔軟性が不充分となる。
【0024】
イソシアネート基と反応可能な官能基とエチレン性不飽和二重結合とを有する(a1)以外の単量体(a2)としては、イソシアネート基と反応可能な官能基を有する(メタ)アクリル系単量体、ビニル単量体等を用いることができる。中でも、反応性および得られる耐候性樹脂層の成形加工性の点で(メタ)アクリル系単量体が好適である。
【0025】
イソシアネート基と反応可能な官能基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、N−メチロール基、N−アルコキシメチル基等が挙げられるが、反応性および得られる耐候性樹脂層の成形加工性の点で水酸基が好適である。
【0026】
水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、1−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0027】
アミノ基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のモノアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートや、
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
【0028】
エポキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0029】
N−メチロール基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0030】
N−アルコキシメチル基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のN−モノアルコキシメチル基を有する(メタ)アクリルアミドや、
N,N−ジ(メトキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(エトキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(プロポキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(ブトキシメチル)(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルコキシメチル基を有する(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0031】
ビニル単量体としては、ヒドロキシスチレン、ビニルアルコール等が挙げられる。
イソシアネート基と反応可能な官能基とエチレン性不飽和二重結合とを有する(a1)以外の単量体(a2)は、要求性能に応じて、1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、共重合体(a)を構成する単量体の合計100重量%中、単量体(a2)の割合は、好ましくは0.01〜50重量%、より好ましくは0.1〜20重量%、さらに好ましくは0.1〜10重量%である。単量体(a2)の割合が50重量%を越える場合には、得られる共重合体(A)の保存安定性が低下し、0.01重量%未満の場合には、得られる樹脂組成物の顔料分散性、耐候性樹脂層の強靱性、耐候性、耐溶剤性が低下する。
【0032】
エチレン性不飽和二重結合を有する(a1)および(a2)以外の単量体(a3)としては、(メタ)アクリル系単量体、芳香族ビニル単量体、オレフィン系炭化水素単量体、ビニルエーテル単量体等を用いることができる。
単量体(a3)としての(メタ)アクリル系単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレートや、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
芳香族ビニル単量体としては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられる。
オレフィン系炭化水素単量体としては、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブチレン、イソプレン、1,4−ペンタジエン等が挙げられる。
ビニルエーテル単量体の例としては、ビニルメチルエーテル等が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する(a1)および(a2)以外の単量体(a3)は、要求性能に応じて、1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0033】
共重合体(a)は、公知の方法、例えば、溶液重合で得ることができる。溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテルなどのアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、
ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの炭化水素類、
ベンゼン、トルエン、キシレン、クメンなどの芳香族類、
酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類などの使用が可能である。
溶剤は2種以上を混合して使用してもよい。
【0034】
合成時の単量体の仕込み濃度は、0〜80重量%が好ましい。
重合開始剤としては、過酸化物またはアゾ化合物を使用することができ、それらの例として、例えば、過酸化ベンゾイル、アゾイソブチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルペルベンゾエート、t−ブチルペルオクトエート、クメンヒドロキシペルオキシド等を挙げることができる。
重合温度は、50〜200℃、特に70〜140℃が好ましい。
共重合体(a)の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量は、5,000〜500,000であることが重要であり、好ましくは10,000〜100,000である。共重合体(a)の重量平均分子量が500,000を越える場合には、得られる耐候性樹脂層の伸張性が低下し、5,000未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の強靱性、耐薬品性が低くなる。
【0035】
共重合体(a)のガラス転移温度は、好ましくは0〜150℃、更に好ましくは10〜100℃である。共重合体(a)のガラス転移温度が150℃を越える場合には、得られる耐候性樹脂層の伸張性が低下し、0℃未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の耐薬品性、表面硬度が低下する。
【0036】
本発明で用いられるポリエステル(b)としては、例えば、直鎖の末端または分岐した末端に、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とをそれぞれ1個以上ずつ有するポリエステルを用いることができる。
【0037】
ポリエステル(b)における、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基としては、水酸基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基等が挙げられるが、反応性および得られる耐候性樹脂層の成形加工性の点で水酸基が好適である。
また、ポリエステル(b)における、イソシアネート基と反応可能な官能基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、N−メチロール基、N−アルコキシメチル基等が挙げられるが、反応性および得られる耐候性樹脂層の成形加工性の点で水酸基が好適である。
ポリエステル(b)における、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とは、同一の官能基でも構わないし、異なる官能基でも構わない。
【0038】
ポリエステル(b)の例としては、ジカルボン酸の少なくとも1種と、多価アルコール、多価フェノール、またはこれらのアルコキシ変性物等のポリオールの少なくとも1種とをエステル化して得られる末端水酸基含有ポリエステル、及び前記末端の水酸基をアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、N−メチロール基、またはN−アルコキシメチル基に変性したポリエステルなどが挙げられる。
【0039】
ポリエステル(b)の製造に用いられるジカルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5−ナフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライ酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等のジカルボン酸等が挙げられる。
【0040】
ポリエステル(b)の製造に用いられる多価アルコールの例としては、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオール、1,2−ジメチル−1,4−ブタンジオール、2−エチル−1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−1,7−ヘプタンジオール、3−メチル−1,7−ヘプタンジオール、4−メチル−1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−エチル−1,8−オクタンジオール、3−メチル−1,8−オクタンジオール、4−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、トリメチロールプロパン、1,1,1−トリメチロールプロパンエチレングリコール、グリセリン、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール等が挙げられる。
【0041】
ポリエステル(b)の製造に用いられる多価フェノールの例としては、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ヘキシルレゾルシン、トリヒドロキシベンゼン、ジメチロールフェノール等が挙げられる。
【0042】
市販品の、水酸基を2個以上有するポリエステル(ポリエステルポリオール)としては、例えば、
株式会社クラレ製のクラレポリオールP−510、P−1010、P−1510、P−2010、P−3010、P−4010、P−5010、P−6010、P−2011、P−2013、P−520、P−1020、P−2020、P−1012、P−2012、P−530、P−1030、P−2030、PMHC−2050、PMHC−2050R、PMHC−2070、PMHC−2090、PMSA−1000、PMSA−2000、PMSA−3000、PMSA−4000、F−2010、F−3010、N−2010、PNOA−1010、PNOA−2014、O−2010、
住友バイエルウレタン株式会社製のデスモフェン650MPA、651MPA/X、670、670BA、680X、680MPA、800、800MPA、850、1100、1140、1145、1150、1155、1200、1300X、1652、1700、1800、RD181、RD181X、C200、
東洋紡績株式会社製のバイロン200、560、600、GK130、GK860、GK870、290、GK590、GK780、GK790等が挙げられる。
【0043】
ポリエステル(b)の重量平均分子量は、500〜25000であることが重要である。
ポリエステル(b)の重量平均分子量が25,000を越える場合には、溶剤への溶解性、共重合体(a)との相溶性、共重合体(a)との反応性が低下し、また得られる耐候性樹脂層の強靱性が低下する。また、500未満の場合には、耐候性樹脂層に充分な伸張性、柔軟性を付与することができない。
【0044】
共重合体(A)は、共重合体(a)中のカルボキシル基及び/又は酸無水物基と、ポリエステル(b)中の、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基とを、縮合及び/又は付加反応させることにより得ることができる。
例えば、ポリエステル(b)中の、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基が水酸基、エポキシ基の場合はエステル化、アミノ基の場合はアミド化、イソシアネート基の場合はイミド化することによりそれぞれ得ることができる。
反応溶媒としては、共重合体(a)合成時の溶媒をそのまま用いることができ、更に、合成時の条件、塗工時の条件などに応じて、他の溶媒を加えたり、脱溶媒したりしても構わない。
【0045】
反応触媒としては、例えば、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミンなどの3級アミンなどが用いられ、反応温度は、50〜300℃が好ましい。
【0046】
共重合体(a)とポリエステル(b)との反応比率は、共重合体(a)中のカルボキシル基及び/又は酸無水物基1モルに対して、ポリエステル(b)中の、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基が、0.01〜10モルとなるのが好ましく、0.1〜5モルとなるのがより好ましく、0.5〜2モルとなるのが更に好ましい。10モルを越える場合には、樹脂組成物の塗工性、耐候性樹脂層の強靱性が損なわれ、0.01モル未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の伸張性、柔軟性が低下する。
【0047】
また、共重合体(a)、ポリエステル(b)は、必ずしもそれぞれ1種類ずつを用いる必要はなく、目的、必要物性に応じて、それぞれ複数種を用いても構わない。
【0048】
共重合体(A)が水酸基を有する場合、その水酸基価は、固形分換算で好ましくは0.1〜300mgKOH/g、より好ましくは1〜100mgKOH/g、さらに好ましくは1〜50mgKOH/gである。共重合体(A)の水酸基価が300mgKOH/gを越える場合には共重合体(A)の保存安定性が低下し、0.1mgKOH/g未満の場合には、樹脂組成物の顔料分散性、得られる耐候性樹脂層の強靱性、伸張性、耐薬品性が低くなる。
【0049】
また、共重合体(A)のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは10,000〜100,000である。共重合体(A)の重量平均分子量が500,000を越える場合には、溶剤への溶解性、耐候性樹脂層の伸張性が低下し、5,000未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の強靱性、耐薬品性が低下する。
【0050】
本発明を構成する、2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(B)(以下、単に「化合物(B)」とも表記する)は、共重合体(A)同士、後述するポリエステル(C)同士、さらには共重合体(A)とポリエステル(C)とを架橋させ、強靱で且つ伸張性、柔軟性、成形加工性、耐薬品性を有する耐候性樹脂層を形成するために用いられる。
得られる耐候性樹脂層が経時で黄色から褐色に変色することを防ぐために、脂環族または脂肪族の化合物のみを用いることが好ましい。
【0051】
脂環族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、水添4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0052】
脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0053】
芳香族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、o−キシレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートなどが挙げられる。
【0054】
ポリイソシアネート化合物としては、上記化合物とグリコール類またはジアミン類との反応生成物である両末端イソシアネートアダクト体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体を用いても構わない。
特に、ポリイソシアネート化合物(B)がイソシアヌレート変性体、特にイソシアヌレート環含有トリイソシアネートを含む場合には、より強靱、且つ伸張性を有する耐候性樹脂層を得ることができるため好ましい。イソシアヌレート環含有トリイソシアネートとして具体的には、イソシアヌレート変性イソホロンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のデスモジュールZ4470)、イソシアヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のスミジュールN3300)、イソシアヌレート変性トルイレンジイソシアネート(例えば、住友バイエルウレタン株式会社製のスミジュールFL−2、FL−3、FL−4、HL BA)が挙げられる。
【0055】
また、上記ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を、例えば、メタノール、エタノール、n−ペンタノール、エチレンクロルヒドリン、イソプロピルアルコール、フェノール、p−ニトロフェノール、m−クレゾール、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ε−カプロラクタムなどのブロック剤と反応させてブロック化した、ブロック変性体を用いても構わない。
【0056】
更に、ポリイソシアネート化合物(B)として、イソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(c)と、両末端にイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物(d)とを反応させてなる、両末端イソシアネートプレポリマーを用いても構わない。ポリイソシアネート化合物(B)が上記両末端イソシアネートプレポリマーを含む場合には、少量で伸張性が得られ、塗膜の強靱性も損なわれない。
ポリイソシアネート化合物(B)は、1種、もしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0057】
イソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(c)としては、ポリエステル(b)と同様のポリエステルを用いることができる。
両末端にイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物(d)としては、例えば、トルイレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、o−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【0058】
両末端イソシアネートプレポリマーは、ポリエステル(c)中のイソシアネート基と反応可能な官能基1モルに対して、化合物(d)中のイソシアネート基が1モルより大きくなるような比率でポリエステル(c)と化合物(d)とを混合し、加熱撹拌して反応させることにより得られる。プレポリマーのGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは500〜50,000、より好ましくは1,000〜50,000、さらに好ましくは1,000〜10,000である。プレポリマーの重量平均分子量が50,000を越える場合には溶剤への溶解性、他成分との相溶性が低下し、500未満の場合には、得られる耐候性樹脂層の強靱性、及び伸張性が不足する。
【0059】
耐候性樹脂層を形成する樹脂組成物には、得られる耐候性樹脂層に柔軟性、伸張性を付与し、樹脂組成物に顔料分散性を付与するため、また、共重合体(A)の架橋密度を増加させ、耐候性樹脂層の強靱性、伸張性、柔軟性をより向上させるために、イソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(C)を含有させることが重要である。
【0060】
ポリエステル(C)は、例えば、直鎖の末端または分岐した末端にイソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステルである。
【0061】
イソシアネート基と反応可能な官能基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、N−メチロール基、N−アルコキシメチル基等が挙げられるが、反応性および得られる耐候性樹脂層の成形加工性の点で水酸基が好適である。
【0062】
また、イソシアネート基と反応可能な官能基数は、2個の場合と比べて少量で伸張性が得られ、塗膜の強靱性も損なわれないため、3個が特に好ましい。
ポリエステル(C)としては、上記ポリエステル(b)と同様のポリエステルを用いることができる。
【0063】
ポリエステル(C)のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは500〜25,000、更に好ましくは1,000〜10,000である。重量平均分子量が25,000を越える場合には、溶剤への溶解性が低下し、また得られる耐候性樹脂層の伸張性が低下する。また、500未満の場合には、他の成分との相溶性が低下し、均一かつ平滑な耐候性樹脂層の作製が困難となり、また得られる耐候性樹脂層の強靱性が低下する。
【0064】
ポリエステル(C)は、要求性能に応じて、1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0065】
共重合体(A)とポリエステル(C)との混合比(重量比)は、好ましくは(A)/(C)=95/5〜10/90、より好ましくは(A)/(C)=95/5〜30/70、さらに好ましくは(A)/(C)=95/5〜50/50である。ポリエステル(C)の割合が90を超える場合には、得られる耐候性樹脂層の強靱性、耐薬品性が低くなる。
【0066】
本発明で用いられる、耐候性樹脂層を形成するための樹脂組成物は、共重合体(A)、ポリイソシアネート化合物(B)及びポリエステル(C)を含んでなるものであり、ポリイソシアネート化合物(B)は、要求性能に応じて、共重合体(A)及びポリエステル(C)中の、イソシアネート基と反応可能な官能基の総数に対して、イソシアネート基の数が0.1倍〜5.0倍となるような割合で配合されることが重要であり、好ましくは0.5倍〜3.0倍、より好ましくは0.8〜2.0倍となるような割合である。
【0067】
なお、上記ポリエステル(C)とポリイソシアネート化合物(B)とは、あらかじめ反応させて末端イソシアネートプレポリマーとしてもよい。この場合、樹脂組成物は、上記共重合体(A)、及びポリエステル(C)と化合物(B)とを反応させてなる末端イソシアネートプレポリマーを含む組成物となる。
【0068】
本発明で用いられる、樹脂組成物には、共重合体(A)及びポリエステル(C)と、ポリイソシアネート化合物(B)との架橋反応を促進させるために、それぞれの官能基に応じて、種々の架橋触媒を含有させることができる。代表的な架橋触媒としては、有機金属化合物、酸及びそれらのアンモニウム塩、低級アミン塩、多価金属塩、及びアミン類や有機過酸化物などが挙げられる。
【0069】
有機金属化合物として具体的には、酢酸ナトリウム、オクチル酸錫、オクチル酸鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレート、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキソエート)、ジエチル亜鉛、テトラ(n−ブトキシ)チタンなどが挙げられる。
【0070】
酸として具体的には、トリクロロ酢酸、リン酸、モノアルキルリン酸、ジアルキルリン酸、β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのリン酸エステル、モノアルキル亜リン酸、ジアルキル亜リン酸、p−トルエンスルホン酸、無水フタル酸、安息香酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、イタコン酸、シュウ酸、マレイン酸などが挙げられる。
【0071】
アミン類として具体的には、ジシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルエチルアミンなどが挙げられる。
有機過酸化物としては、ヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジアセチルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシラウレートなどが挙げられる。
【0072】
これらの架橋触媒の中で、共重合体(A)及びポリエステル(C)の、架橋に関与する官能基が水酸基の場合は、酸及びそれらのアンモニウム塩、低級アミン塩、多価金属塩などの使用が好ましい。
アミノ基の場合は、有機過酸化物、酸無水物、カルボン酸、酸化亜鉛−マグネシウムなどの使用が好ましい。
カルボキシル基の場合は、酸及びそれらのアンモニウム塩、低級アミン塩、多価金属塩などの使用が好ましい。
エポキシ基の場合は、有機金属化合物、アミン類などの使用が好ましい。
N−メチロール基または、N−アルコキシメチル基の場合は、酸、そのアンモニウム塩、低級アミン塩、多価金属塩などの使用が好ましい。
【0073】
これらの架橋触媒は2種類以上使用してもよく、その総使用量は共重合体(A)、ポリイソシアネート化合物(B)及びポリエステル(C)の総量100重量部に対して0.01〜10重量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5重量部の範囲である。
【0074】
本発明で用いられる、耐候性樹脂層を形成するための樹脂組成物には、必要に応じ、本発明の効果を妨げない範囲で、顔料や染料等の各種の着色剤を含有させてもよい。
顔料としては、従来公知のものを用いることができるが、なかでも、耐光性、耐候性の高いものが好ましい。具体的には、例えば、キナクリドン系、アンスラキノン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、イソインドリノン系、縮合アゾ系、ベンズイミダゾロン系、モノアゾ系、不溶性アゾ系、ナフトール系、フラバンスロン系、アンスラピリミジン系、キノフタロン系、ピランスロン系、ピラゾロン系、チオインジゴ系、アンスアンスロン系、ジオキサジン系、フタロシアニン系、インダンスロン系等の有機顔料や、ニッケルジオキシンイエロー、銅アゾメチンイエロー等の金属錯体、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩、カーボンブラック、アルミニウム、雲母などの無機顔料、アルミニウムなどの金属微粉やマイカ微粉等が挙げられる。
【0075】
染料としては、例えば、アゾ系、キノリン系、スチルベン系、チアゾール系、インジゴイド系、アントラキノン系、オキサジン系等が挙げられる。
着色剤は、粉体をそのまま用いても構わないし、あらかじめ着色ペースト、着色ペレット等に加工してから用いても構わない。
【0076】
また、樹脂組成物には、得られる耐候性樹脂層の強度を上げるために、本発明の効果を妨げない範囲で、共重合体(A)及びポリエステル(C)以外の各種の熱可塑性樹脂を含有させてもよい。
かかる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、アイオノマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、ポリエステル等が挙げられる。
【0077】
上記の熱可塑性樹脂の添加量は、共重合体(A)及びポリエステル(C)の合計100重量部に対して、50重量部以下が好ましく、30重量部以下が更に好ましい。50重量部を越えると、他成分との相溶性が低下する場合がある。
【0078】
また、樹脂組成物には、必要に応じて、本発明による効果を妨げない範囲で、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、ラジカル捕捉剤、充填剤、チクソトロピー付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、熱伝導性改良剤、可塑剤、ダレ防止剤、防汚剤、防腐剤、殺菌剤、消泡剤、レベリング剤、ブロッキング防止剤、硬化剤、増粘剤、顔料分散剤、シランカップリング剤等の各種の添加剤を添加してもよい。
【0079】
本発明で用いる樹脂組成物は、共重合体(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、ポリエステル(C)、及び必要に応じて着色剤、架橋触媒、添加剤、溶剤等を混合して得られる。
【0080】
溶剤は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル等のアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、
ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の炭化水素類、
ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の芳香族類、
酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの内から樹脂組成物の組成に応じ適当なものを使用する。溶剤は2種以上用いてもよい。
【0081】
混合方法に特に限定はないが、通常は、共重合体(A)の重合時に得られる重合体溶液に、ポリエステル(C)、ポリイソシアネート化合物(B)及び他の成分を混合し、攪拌羽根、振とう攪拌機、回転攪拌機などで攪拌すればよい。また、サンドミル、3本ロール、2本ロールなどを用いて混合してもよい。塗工性などの向上のために、さらに溶剤を追加したり、濃縮してもよい。
【0082】
また、着色剤、特に顔料を添加する場合は、まず、着色剤、分散樹脂、必要に応じて分散剤、及び溶剤を混合した顔料ペーストを作製した後、他の成分と混合するのが好ましい。
分散樹脂としては、ポリエステル(C)を用いるのが好ましいが、特に限定はなく、顔料分散性に優れた極性基、例えば水酸基、カルボキシル基、チオール基、アミノ基、アミド基、ケトン基等を有する、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
分散剤としては、例えば、顔料誘導体、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、チタンカップリング剤、シランカップリング剤等が挙げられる。また、金属キレート、樹脂コートなどにより、顔料表面の改質を行うこともできる。
【0083】
耐候性樹脂層(1)を水蒸気バリア層(2)またはプラスチックフィルム(5)上に設ける方法としては、ロールナイフコーター、ダイコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアロールコーター、リバースロールコーター、ディッピング、ブレードコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、コンマコーターなどの従来公知のコーティング方式によってコーティングする方法や、樹脂組成物から形成されるフィルムを、ドライラミネート、エクストルージョンラミネート、サーマルラミネート法など従来公知のラミネート方法で水蒸気バリア層またはプラスチックフィルム(5)と貼りあわせる方法が挙げられる。
【0084】
次に、本発明に用いる水蒸気バリア層(2)に関して説明する。
本発明で用いる水蒸気バリア層としては、金属箔または、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が蒸着されたプラスチックフィルムを好ましく用いることができる。
【0085】
金属箔としては、アルミニウム箔、鉄箔、亜鉛鋼板などを使用することができ、これらの厚みは、10μmから100μmの範囲であることが好ましい。
【0086】
金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が蒸着されたプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリスルホン系樹脂フィルム、ポリ(メタ)アクリル系樹脂フィルムなどのプラスチックフィルム上に、従来公知の真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどのPVD方式や、プラズマCVD、マイクロウェーブCVDなどのCVD方式を用いて蒸着されたものが使用できる。
【0087】
蒸着に用いられる金属酸化物もしくは非金属無機酸化物としては、例えば、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウムなどの酸化物が使用できる。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物なども使用することができ、これらは単独もしくは組み合わせて使用することができる。
【0088】
これら金属酸化物もしくは非金属無機酸化物の蒸着層の厚みとしては、使用する材料などにより異なるが、50Å〜2500Åが好ましく、300Å〜1200Åの範囲がより好ましい。
【0089】
金属酸化物もしくは非金属無機酸化物の蒸着層は、プラスチックフィルムの少なくとも片側に設けられていればよく、両面に設けられていてもよい。片側面にだけ設けられる場合には、耐候性樹脂層(1)を有する面とは反対側の面、つまり、接着剤層(3)と接する側に設けることが好ましい。さらに、蒸着に使用する金属酸化物もしくは非金属無機酸化物は、2種以上の混合物で使用した場合には、異種の材質が混合された蒸着膜を構成することができる。
【0090】
さらに、プラスチックフィルムの少なくとも片側に、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物を蒸着したフィルムは、1層のみでも水蒸気バリア層(2)として使用することができるが、2層以上を積層した積層体の態様で使用することもできる。2層以上を積層する場合は、ドライラミネート、エクストルージョンラミネート、サーマルラミネート法など従来公知のラミネート方法で貼り合わせることができる。
【0091】
次に、接着剤層(3)に関して説明する。
接着剤層(3)は、水蒸気バリア層(2)とプラスチックフィルム基材(4)とを貼り合せるために設けられるものである。
接着剤層(3)を形成するために使用される接着剤の種類としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、アクリル酸のエチル、ブチル、もしくは2−エチルヘキシルエステルなどのホモポリマー、あるいは、前記のエステルとメタクリル酸メチル、アクリルニトリル、スチレンなどとの共重合体などからなるポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸エチル、アクリル酸、メタクリル酸などの単量体との共重合体などからなるエチレン共重合体系接着剤、ポリエチレン系樹脂あるいはポリプロピレン系樹脂などからなるポリオレフィン系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリエーテル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、尿素樹脂またはメラミン樹脂などからなるアミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴムなどからなるゴム系接着剤、シリコーン系接着剤などを使用することができる。
【0092】
これら接着剤中には、接着力に影響が無い範囲内で、紫外線吸収剤、光安定剤、無機フィラー、着色剤などの添加剤を加えることが出来る。
また、上記接着剤は、例えば、ロールコート、グラビアコート、キスコート、その他公知のコーティング方法によってコーティングすることにより、接着剤層(3)を形成することができる。
コーティング量としては、乾燥膜厚で0.1g/m2〜15g/m2が好ましい。
【0093】
本発明に用いられるプラスチックフィルム基材(4)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリスルホン系樹脂フィルム、ポリ(メタ)アクリル系樹脂フィルムなどのプラスチックフィルムを使用することができるが、耐候性、フィルム剛性などの点でポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
またこれらのフィルムは、1層または2層以上の複層構造でも構わない。
【0094】
これらプラスチックフィルム基材(4)は無色であってもよいし、顔料もしくは染料などの着色成分が含有されていても良い。着色成分を含有させる方法としては、例えば、フィルムの製膜時にあらかじめ着色成分を練りこんでおく方法、無色透明フィルム基材上に着色成分を印刷する方法等がある。また、着色フィルムと無色透明フィルムとを貼り合わせて使用してもよい。
【0095】
以下、図面に基づいて、本発明の太陽電池バックシートの構成について説明する。
図1は、耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートの模式的断面図である。
図2は、耐候性樹脂層(1)、プラスチックフィルム(5)、接着剤層(6)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートの別の態様を示す模式的断面図である。
図3は、プラスチックフィルム(7)、接着剤層(8)、耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートのさらに別の態様を示す模式的断面図である。
【0096】
図2の態様におけるプラスチックフィルム(5)、及び図3の態様におけるプラスチックフィルム(7)は、耐候性樹脂層の厚みが薄い場合に、水蒸気バリア層を保護する目的で、及び/又は太陽電池モジュールとして使用する際の熱に耐え得るべく、必要に応じて設けられるものである。
プラスチックフィルム(5)及びプラスチックフィルム(7)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリスルホン系樹脂フィルム、ポリ(メタ)アクリル系樹脂フィルムなどのプラスチックフィルムを使用することができる。 これらの中でも、太陽電池モジュールとして使用する際の温度に対する耐性を有する、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルムが好ましい。
【0097】
また、接着剤層(6)及び接着剤層(8)は、先述した接着剤層(3)を形成するための接着剤と同様のものを使用して形成することができ、図2の態様における接着剤層(6)はプラスチックフィルム(5)と水蒸気バリア層(2)とを貼り合せるために、また、図3の態様における接着剤層(8)はプラスチックフィルム(7)と耐候性樹脂層(1)とを貼り合せるために設ける。
【0098】
本発明の太陽電池バックシートは、太陽電池モジュール形成用の従来公知の材料を組み合わせて、太陽電池モジュールとして使用することができ、該モジュールは、表面保護シート、充填材、太陽電池素子、及び本発明の太陽電池バックシートからなる。
表面保護シートとしては、ガラスやプラスチックフィルム、透明蒸着フィルムを単体もしくは積層体として使用することができる。
充填材としては、酢酸ビニル−エチレン共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの透明な樹脂を主成分とする接着剤を使用することができる。
これらの材料中には、耐候性向上の目的で、紫外線吸収剤が含有されていても構わない。
【0099】
また、本発明の太陽電池バックシートは、プラスチックフィルム基材(4)と太陽電池素子とが重ね合わされて、太陽電池モジュールを形成する。
【実施例】
【0100】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。なお、実施例中の部および%は、すべて重量部および重量%を示している。また、得られた重合体などのポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)装置を用いて測定した。
【0101】
(耐候性樹脂の合成)
(合成例a−1〜a−5)
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、表1に示す不飽和二塩基酸(a1)、エチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体および溶媒を表1に示す配合比(重量部)に基づいて仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリルを表1に示す配合量の70%の量を加えて2時間重合反応を行い、次に、アゾビスイソブチロニトリルを表1に示す配合量の15%の量を加えてさらに2時間重合反応を行い、更に残りのアゾビスイソブチロニトリルを加えてさらに2時間重合反応を行い共重合体(a−1〜a−5)の溶液を得た。得られた各共重合体の重量平均分子量(Mw)、ガラス転移温度(Tg)を表1に示す。
【0102】
【表1】

【0103】
表1中の略語の意味は、以下の通りである。
MAH:無水マレイン酸
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
ST:スチレン
MMA:メチルメタクリレート
BMA:n−ブチルメタクリレート
HA:ヘキシルアクリレート
HMA:ヘキシルメタクリレート
Tol:トルエン
BuAc:酢酸ブチル
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
【0104】
(合成例A1〜A7)
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、共重合体(a)及びポリエステル(b)を表2に示す配合量(固形分重量)となるようにそれぞれ仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃まで昇温し、トリエチルアミン(TEA)を表2に示す配合量に基づいて加え、6時間加熱撹拌を行い、共重合体(A1〜A7)の溶液を得た。
得られた共重合体(A)の重量平均分子量(Mw)、水酸基価(OHV)を表2に示す。
【0105】
【表2】

【0106】
表2中の、ポリエステル(b)の略語の意味は以下の通りである。
P−3010:ポリエステルポリオール
(株式会社クラレ製「クラレポリオールP−3010」、Mw=3000)
P−510 :ポリエステルポリオール
(株式会社クラレ製「クラレポリオールP−510」、Mw=500)
GK870 :ポリエステルポリオール
(東洋紡績株式会社製「バイロンGK870」、Mw=10000〜15000)
【0107】
(太陽電池バックシートの作製)
続いて、上記合成により得られた共重合体(A)、ポリエステル(C)、ポリイソシアネート化合物(B)及び添加剤を表3に示す配合量(固形分重量部)に従って配合し、耐候性樹脂層形成用の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を用いて、水蒸気バリア層(2)あるいはプラスチックフィルム(5)上に、耐候性樹脂層(1)を形成した。樹脂組成物はコンマコーターによって塗工し、150℃3分間乾燥・硬化することにより、耐候性樹脂層(1)とした。
次いで、ドライラミネート用接着剤(東洋モートン株式会社製の接着剤主剤「AD−76P1」と硬化剤「CAT−10L」との混合物)を用いて各層を積層し、表3に示す各種構成の太陽電池バックシートを得た。
ここに、実施例1〜16については図1の態様の、実施例17〜19については図2の態様の、また、実施例20及び21については、図3の態様の太陽電池バックシートをそれぞれ作製した。
【0108】
【表3】

【0109】
表3中の略語の意味は、以下の通りである。
<ポリイソシアネート化合物(B)に関して>
Z4470:イソシアヌレート変性イソホロンジイソシアネート(住友バイエルウレタン株式会社製「デスモジュール Z4470」)
N3300:イソシアヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエルウレタン株式会社製「スミジュール N3300」)
HT:トリメチロールプロパンアダクト変性ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエルウレタン株式会社製「スミジュール HT」)
BL7175:ブロック変性ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエルウレタン株式会社製「デスモジュール BL7175」)
なお、表3中、イソシアネート化合物(B)の当量比とは、共重合体(A)及びポリエステル(C)中の、イソシアネート基と反応可能な官能基の総数に対する、イソシアネート基の数の比を表す。
【0110】
<添加剤に関して>
触媒:エステルアミン(住友バイエルウレタン株式会社製「デスモラピッドPP」)
樹脂1:アクリルポリマー(大成化工株式会社製「アクリット1422TM」)
黒:カーボン顔料(デグサ社製「プロンテックス85」)
白:酸化チタン顔料(石原産業株式会社製「タイペークCR97」)
【0111】
<水蒸気バリア層(2)に関して>
AL:アルミニウム箔(厚さ30μm)
蒸着1:ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)の片面に、ケイ素酸化物とフッ化マグネシウムの比率(モル%)が90/10の混合物を500Åの厚さに蒸着したフィルム。
(非蒸着面上に耐候性樹脂層を、蒸着面上に接着剤層をそれぞれ設けた。)
蒸着2:ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)の両面に、ケイ素酸化物とフッ化マグネシウムの比率(モル%)が90/10の混合物をそれぞれ500Åの厚さに蒸着したフィルム。
蒸着3 :ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)の片面に、 ケイ素酸化物とフッ化マグネシウムの比率(モル%)が90/10の混合物を500Åの厚さに蒸着したフィルム2枚を、ドライラミネート用接着剤(東洋モートン株式会社製の接着剤主剤「AD−76P1」と硬化剤「CAT−10L」との混合物)により蒸着面同士を貼り合わせた複合フィルム。
蒸着4:尾池工業社製のケイ素酸化物蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム「MOS−TH」(厚さ12μm)
(非蒸着面上に耐候性樹脂層を、蒸着面上に接着剤層をそれぞれ設けた。)
蒸着5:東洋メタライジング社製のアルミナ蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム「VMPET−1011 HG」(厚さ12μm)
(非蒸着面上に耐候性樹脂層を、蒸着面上に接着剤層をそれぞれ設けた。)
【0112】
<プラスチックフィルム基材(4)に関して>
PET:無色透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ188μm)
白色PET:白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ188μm)
黒色PET:黒色ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ188μm)
フッ素樹脂フィルム:デュポン社製ポリフッ化ビニルフィルム「テドラー」(厚さ38μm)
【0113】
<プラスチックフィルム(5)及び(7)に関して>
PET:無色透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ100μm)
PEN:無色透明のポリエチレンナフタレートフィルム(厚さ100μm)
【0114】
<耐候性評価>
太陽電池バックシートを、サンシャインウェザーメーターにて3000時間経時試験を行い、3000時間経過後の太陽電池バックシートの外観を下記の通り目視にて評価した。
○・・・初期と比較して変化なし
△・・・シート表面に光沢ムラ有り
×・・・シートが破れるなど外観変化有り
また、サンシャインウェザーメーターにて3000時間経時後における耐候性樹脂層表面の光沢度の、初期値に対する低下率を、グロスメーターを用いて下記の通り評価した。
○・・・低下率5%未満
△・・・低下率5%以上10%未満
×・・・低下率10%以上
【0115】
<太陽電池出力の測定>
実施例及び比較例にて作製した太陽電池バックシートを用いて、
アルカリ金属のフッ化物及びアルカリ土類金属のフッ化物から選ばれる一種または二種以上の金属フッ化物及びケイ素酸化物が蒸着されたフッ素系樹脂フィルム/
酢酸ビニル−エチレン共重合体(EVA)/
光起電力素子/
EVA/
及び太陽電池バックシートのプラスチックフィルム基材(4)を重ねた後、真空ラミネーターに入れ、1Torr程度に真空排気して、プレス圧力としては大気圧の圧力をかけた状態で、140℃30分間加熱して太陽電池モジュールを作製した。なお、蒸着されたフッ素系樹脂フィルムの蒸着層は、EVA側になる。
得られた太陽電池モジュールを屋外に暴露し、暴露前後の太陽電池出力を測定し、出力の低下率を求めた。
○・・・低下率5%未満
△・・・低下率5%以上10%未満
×・・・低下率10%以上
以上の評価結果を表4に示す。
【0116】
【表4】

【図面の簡単な説明】
【0117】
【図1】耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートの模式的断面図である。
【図2】耐候性樹脂層(1)、プラスチックフィルム(5)、接着剤層(6)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートの別の態様を示す模式的断面図である。
【図3】プラスチックフィルム(7)、接着剤層(8)、耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる、本発明の太陽電池バックシートのさらに別の態様を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【0118】
1:耐候性樹脂層(1)
2:水蒸気バリア層(2)
3:接着剤層(3)
4:プラスチックフィルム基材(4)
5:プラスチックフィルム(5)
6:接着剤層(6)
7:プラスチックフィルム(7)
8:接着剤層(8)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
耐候性樹脂層(1)、水蒸気バリア層(2)、接着剤層(3)及びプラスチックフィルム基材(4)が積層されてなる太陽電池バックシートであって、前記耐候性樹脂層(1)が、
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の不飽和二塩基酸(a1)とエチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体とを共重合してなる、重量平均分子量が5000〜500000である共重合体(a)と、カルボキシル基及び/又は酸無水物基と反応可能な官能基と、イソシアネート基と反応可能な官能基とを有し、重量平均分子量が500〜25000であるポリエステル(b)との縮合及び/又は付加反応により得られるグラフト重合体であるビニル系共重合体(A)、2個以上のイソシアネート基を含有するポリイソシアネート化合物(B)、及びイソシアネート基と反応可能な官能基を2個以上有するポリエステル(C)を含んでなる樹脂組成物であって、(A)及び(C)中の、イソシアネート基と反応可能な官能基の総数に対する(B)のイソシアネート基の数が0.1〜5.0倍である樹脂組成物から形成されることを特徴とする太陽電池バックシート。
【請求項2】
共重合体(a)が、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、メサコン酸及びシトラコン酸から選ばれる少なくとも1種の不飽和二塩基酸(a1)、イソシアネート基と反応可能な官能基とエチレン性不飽和二重結合とを有する(a1)以外の単量体(a2)、及びエチレン性不飽和二重結合を有する(a1)及び(a2)以外の単量体(a3)からなる共重合体であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池バックシート。
【請求項3】
水蒸気バリア層(2)が金属箔であるか、あるいは、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が少なくとも一方の面に蒸着されているプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項1又は2記載の太陽電池バックシート。
【請求項4】
水蒸気バリア層(2)が、金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が少なくとも一方の面に蒸着されているプラスチックフィルムが2層以上積層されてなる積層体であることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の太陽電池バックシート。
【請求項5】
プラスチックフィルムの、接着剤層(3)と接する面に金属酸化物もしくは非金属無機酸化物が蒸着されていることを特徴とする請求項3又は4記載の太陽電池バックシート。
【請求項6】
プラスチックフィルム基材(4)が、無色であるか、もしくは着色されたポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載の太陽電池バックシート。
【請求項7】
耐候性樹脂層(1)と水蒸気バリア層(2)との間に、耐候性樹脂層(1)側からプラスチックフィルム(5)及び接着剤層(6)が順次積層されてなることを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の太陽電池バックシート。
【請求項8】
耐候性樹脂層(1)の上に、接着剤層(8)及びプラスチックフィルム(7)が順次積層されてなることを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の太陽電池バックシート。
【請求項9】
請求項1ないし8いずれかに記載の太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池モジュール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−98592(P2008−98592A)
【公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−308692(P2006−308692)
【出願日】平成18年11月15日(2006.11.15)
【出願人】(000222118)東洋インキ製造株式会社 (2,229)
【Fターム(参考)】