説明

太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュール

【課題】本発明は、表面の層に低屈折率層と紫外線反射層を形成することによって、基材のフィルムの劣化防止を図り得、且つ、太陽電池の発電効率の向上を図り得るようにした太陽電池用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを提供することにある。
【解決手段】太陽電池の受光面側に用いられるカバーフィルムであって、受光面側より、低屈折率層1、紫外線吸収層2、基材層3、バリア層4が積層され、前記紫外線吸収層2には、凹凸が施されており、前記基材層3から前記紫外線吸収層2の凹部までの高さが3μm以上、凸部までの高さが、50μm以下であり、且つ、前記凹凸の間のピッチが500μm以下に設定して作製した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池の前面に用いるフレキシブル化可能なカバーフィルム及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、太陽電池は、結晶シリコン型の他、薄膜シリコン型、有機化合物型、CdTe型、CIGS型、色素増感型などといった多種多様のものが開発されている。このような太陽電池において、生産安定性と効率の両立と言った観点からは、結晶シリコン型が最も優れている。
【0003】
そのため、他の型の太陽電池において、例えば結晶シリコン型電池とは、違う場所に適用可能となる構造体が求められている。
【0004】
その一例として、結晶シリコン型以外の太陽電池においては、フィルム型の太陽電池が開発されており、現在建材一体型(BIPV)用途などで適用が開始されている。建材一体型太陽電池は、電池自体が曲面を形成することができるため、ガラス板を使用して作製される結晶シリコン型電池には、適用のできない場所への設置ができるように構成されている。
【0005】
また、フレキシブルであるため、丸めることや、折りたたみ可能な携帯用途への適用が考えられる。
【0006】
しかし、フレキシブルな太陽電池とするために用いるフィルムとしては、高価なフッ素系のフィルムを用いなければならず、また、フッ素系のフィルムをカバーフィルムとして用いる場合には、水蒸気の透過を防ぐためにフィルムを厚くするか、フィルムを複数枚用いる必要があった。
【0007】
一方、フッ素系ではない光透過率の高い材料、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)などを使用することを考えた場合には、水分の影響による劣化の他、紫外線による劣化も考えられる。
【0008】
これらの内、水分の影響による劣化に対しては、PETのオリゴマーを少なくすることで、耐水性を得ることができるPETが開発されており、太陽電池のバックシートとして実用化が始まっている。また、一方では、UVカット剤などを含有したPETフィルムなども開発されている(特許文献1参照)。
【0009】
しかし、UVカット剤などを含有するPETを、カバーフィルムとして用いる場合には耐加水分解がない。一方で、耐加水分解性PETをカバーフィルムとして用いる場合にはUVの耐性がない、つまりこれらを両立するフィルムがないという問題がある。
【0010】
その対策として、例えば特許文献2に記載されているフィルム上にUV吸収層を設ける構造が提案されているが、該構造では、フィルムの下にUV吸収層が存在するために、受光面のフィルムにUV耐性を付与することができないという不都合を有する。
【0011】
また、UV耐性を持たせるためにハードコート層に紫外線吸収剤を含有するハードコートフィルムが開発されている(例えば、特許文献3参照)。この構成の場合には、紫外線吸収剤の含有量を過剰にすると、ハードコート層の表面硬度を維持することができなくなるため、紫外線吸収剤の含有量が制限されるという問題を有する。
【0012】
一方、カバーフィルムに凹凸などの賦形を用いることで、光取り込み効率を向上させる試みがあるが、例えば、低屈折率材料で賦形を作製した場合には、表面硬度が足りないという問題を有する。
【0013】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、太陽電池のカバー材にフィルムを用い、且つ、発電に寄与しない紫外線領域の光を選択的に遮断して、太陽電池の発電効率を低下させることなく、カバーフィルムの劣化の進行を効果的に防止させ、さらに軽量な太陽電池を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開2005−189553号公報
【特許文献2】特許第4184504号公報
【特許文献3】特許第4491841号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、UV耐性と水蒸気バリア性を有し、且つ、光透過率の高い高耐候性の優れた太陽電池用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
請求項1に記載の発明は、太陽電池の受光面側に用いられるカバーフィルムであって、前記受光面側より、低屈折率層、紫外線吸収層、基材層、バリア層が積層され、前記紫外線吸収層には、凹凸が施されており、前記基材層から前記紫外線吸収層の凹部までの高さが3μm以上、凸部までの高さが、50μm以下であり、且つ、前記凹凸の間のピッチが500μm以下であることを特徴とする太陽電池用カバーフィルムを構成した。
【0017】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、前記受光面側より、低屈折率層、紫外線吸収層、基材層の順に屈折率が大きくなり、また、低屈折率層がフッ素を含有する樹脂であることを特徴とする。
【0018】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、前記低屈折率層が、紫外線吸収層の凹凸形状に沿って、凹部における前記低屈折率層の膜厚が前記紫外線吸収層の凹凸の差より薄く塗工されていることを特徴とする。
【0019】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、低屈折率層が、紫外線吸収層の凹凸形状を覆うように塗工されており、前記低屈折率層の受光面側表面が平面になっていることを特徴とする。
【0020】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、前記紫外線吸収層が紫外線吸収剤を含む紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする。
【0021】
また、請求項6に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、前記バリア層がSi、Al、Mgの酸化物もしくは窒化物、もしくはそれらを含む材料からなる単層もしくは多層構造を有することを特徴とする。
【0022】
また、請求項7に記載の発明は、請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、基材層がポリエチレンテレフタレートであり、かつ105℃100%の環境下、192時間後のMD方向の伸度保持率が50%以上であることを特徴とする。
【0023】
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の太陽電池用カバーフィルムが低屈折率層を太陽光の入射側に向けて配置されていることを特徴とする太陽電池モジュールを構成した。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、表面の層に耐候性の低屈折率層と紫外線反射層を形成することによって、基材のフィルムの劣化防止を図り得、且つ、太陽電池の発電効率の向上を図り得るようにした太陽電池用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを示した断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態に係る太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを示した断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態に係る太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを示した断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを示した断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュールに用いられる紫外線吸収層の他の形状例を示した構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0027】
図1は、本発明の一実施の形態に係る太陽電池用カバーフィルム及び太陽電池モジュールの概略構成を示すもので、太陽電池モジュール100は、カバーフィルム101と太陽電池セル6を挟み込むように配置される2枚の封止剤5,5´と、バックシート7から成る。カバーフィルム101は、低屈折率層1と紫外線吸収層2、基材層3、バリア層4、が積層されることで構成されている。
【0028】
低屈折率層1は、太陽電池モジュールの受光面側の最前面に配置されて、表面に光線が入射するものである。この低屈折率層1は、紫外線吸収層2よりも屈折率が小さく、透明な材料が選ばれ、耐候性のある材料が選ばれる。紫外線吸収層2としてはアクリル系硬化樹脂が用いられ、これらは概ね1.45〜1.55程度であるので、屈折率は1.45より小さいことが望ましい。
【0029】
低屈折率層1に用いられるフッ素樹脂については、熱硬化性でも紫外線硬化性でも良く、熱硬化性の場合には、例えば含フッ素ポリオールとし、イソシアネートと反応させウレタン結合により硬化させることが望ましい。また、紫外線硬化性の場合には、アクリル基、エポキシ基、エポキシアクリル基等の官能基を有することが望ましい。
【0030】
具体的には、以下に示すフッ素モノマーを含有する。例えばフルオロエチレン(トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン等) 、クロロトリフルオロエチレン、1,2−ジクロロ−1,2−ジフルオロエチレン、2−ブロモ−3,3,3−トリフルオロエチレン、3−ブロモ−3,3−ジフルオロプロピレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、1,1, 2−トリクロロ−3,3,3−トリフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、パーフルオロビニルプロピルエーテル、パーフルオロアリルビニルエーテル(CF2=CFOCF2CF=CF2)、パーフルオロジアリルエーテル(CF2=CFCF2OCF2CF=CF2)、パーフルオロブテニルビニルエーテル(CF2=CFOCF2CF2CF=CF2)、パーフルオロブテニルアリルビニルエーテル(CF2=CFCF2OCF2CF2CF=CF 2)、パーフルオロジブテニルエーテル(CF2=CFCF2CF2OCF2CF2CF=CF2) 、パーフルオロエチレングリコールジビニルエーテル(CF2=CFOCF2CF2OCF=CF2)、パーフルオロテトラメチレングリコールジビニルエーテル(CF2=CFOCF2CF2CF2CF2OCF=CF2)、環状パーフルオロエーテル等が挙げられる。これらのフッ素含有モノマーはアルキル基、フッ素置換アルキル基等により置換されていてもよい。
【0031】
なお、低屈折率層1を形成することのできるフッ素樹脂は、各社より入手することが可能であり、例えば商品名としてルミフロン(旭硝子)フルオネート(DIC)などから入手することが可能である。
【0032】
低屈折率層1が、紫外線吸収層2の凹凸形状に沿って、凹部における低屈折率層1の膜厚が紫外線吸収層2の凹凸の差より薄く塗工されている状態とは、紫外線吸収層2の凹凸における段差よりも薄い膜厚を有するということである。なお、この場合には、低屈折率層1は、膜厚が均一であることが望ましいが、紫外線吸収層2の凹凸形状の影響を受けて、例えば凹部の低屈折率層1の厚みが凸部より厚い場合も含む。
【0033】
一方、低屈折率層1が、紫外線吸収層2の凹凸形状を覆うように塗工されており、低屈折率層1の受光面側表面が平面になっている状態とは、紫外線吸収層2の凹凸の差より紫外線吸収層2の凹部から測定した低屈折率層1のほうが厚いことを示している。また、平面になっている状態とは、算術平均粗さが1μm以内のことを示す。
【0034】
例えば紫外線吸収層2の凹凸部の段差が5μmのときには、低屈折率層1の膜厚は5μm以上必要となる。
【0035】
また、低屈折率層1は、その受光面側表面が図2に示すように平面に形成するようにしてもよい。この場合には、その下部に位置する、紫外線吸収層2の凹凸は外にさらされることにはならないために、鋭角とすることができる。この場合には、頂角θが小さいほど望ましいが、加工時の折れ、割れなどの問題があるため、具体的には30°から150°の間、さらには60°から90°の間が望ましい。
【0036】
紫外線吸収層2には、基材層3に紫外線が到達しないように紫外線吸収剤が配合される。この紫外線吸収剤の例としては、紫外線吸収剤であれば特に限定されるものではなく、サリシレート系、ベンゾフェノン系、及びベンゾトリアゾール系などの紫外線吸収剤が一般に知られている。
【0037】
サリシレート系紫外線吸収剤としては、フェニルサリシリシレート、4−t−ブチルフェニルサリシレート、及び4−tert−オクチルフェニルサリシレートなどが一般的に知られている。
【0038】
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸、2−ヒドロキシ−4−n−オクトオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシル−オキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシ−ベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2,2´−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2´−ジヒドロキシ−4,4´−ジメトキシベンゾフェノン、2,2´−ジヒドロキシ−4,4´−ジメトキシベンゾフェノンと他の4置換ベンゾフェノンの混合品(例えば、商品名「UVINUL490」BASF社製)、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、及び2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2´−カルボキシルベンゾフェノンなどが一般的に知られている。
【0039】
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2−(2´−ヒドロキシ−5´−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2´−ヒドロキシ−3´,5´−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル〕−ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−t−ブチル−フェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´−tert−ブチル−5´−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−t−アミル−ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−5´−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、及び2,2´−メチレンビス〔4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール〕などが一般的に知られている。
【0040】
紫外線吸収層2の厚みについては紫外線を吸収させる機能を付与するために3μm以上必要である。一方、紫外線吸収層2の硬化収縮により、基材層3との密着性に問題が生じるので紫外線吸収層2は、50μm以下であることが望ましい。
【0041】
紫外線吸収層2における凹凸については、例えばプリズム形状とした場合には頂角θが小さい方が望ましいが、頂角θが30°以下の場合にはプリズムに折れなどの不具合が発生したり、外気の汚れを巻き込む問題がある。また、頂角θが150°以上の場合には光取り込み効率の向上効果が少ないため、30°〜150°の範囲、さらに望ましくは60°から120°の範囲が望ましい。
【0042】
また、紫外線吸収層2における凹凸としては、上記形状に限るものでなく、その他、図5(a)〜(e)に示すようにプリズム形状の他、台形形状や、レンズ形状等の各種の形状にしても良いし、凹部に平坦な部分を有するプリズム形状や、格子状となる形状等の各種形状に形成するようにしても良い。
【0043】
なお、紫外線吸収層2における基材層3と凹部の間の層については、基材層3との密着性を向上させると共に、基材層3を保護するための紫外線吸収層2としての働きを行う。
【0044】
紫外線吸収層2は、上記に例示した紫外線吸収剤組成物を紫外線硬化樹脂に含有させたことを特徴としている。紫外線硬化樹脂としては、通常一般に使用される紫外線硬化樹脂をそのまま用いることができる。紫外線吸収剤組成物の添加量は、特に限定されるものではなく、紫外線吸収剤成分の種類及び紫外線硬化樹脂の種類に応じて、また要求される耐候性の度合い等に応じて適宜調整することができる。一般的な添加量としては、紫外線硬化樹脂の固形分に対して0.01〜10.0重量%が好ましく、さらに好ましくは0.1〜5.0重量%程度である。
【0045】
基材層3には、耐湿性を有する樹脂が用いられる。これら樹脂は耐水性等の耐候性を有しているものが望ましく、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−(ポリ)スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等から形成されていることが好ましい。
【0046】
上述の樹脂の中でも、高い耐熱性、強度、耐候性、耐久性、水蒸気等に対するガスバリア性等を有したものとして、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂が好ましい。
【0047】
上述のポリエステル系樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステル系樹脂の中でも、耐熱性、耐候性等の諸特性面及び価格面のバランスが良好な低オリゴマータイプのポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
【0048】
上述の環状ポリオレフィン系樹脂としては、(a)例えばシクロペンタジエン(及びその誘導体)、ジシクロペンタジエン(及びその誘導体)、シクロヘキサジエン(及びその誘導体)、ノルボルナジエン(及びその誘導体)等の環状ジエンを重合させてなるポリマー、b)当該環状ジエンとエチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン系モノマーの1種又は2種以上とを共重合させてなるコポリマー等が挙げられる。これらの環状ポリオレフィン系樹脂の中でも、強度、耐熱性、耐候性等に優れるシクロペンタジエン(及びその誘導体)、ジシクロペンタジエン(及びその誘導体)又はノルボルナジエン(及びその誘導体)等の環状ジエンのポリマーが特に好ましい。
【0049】
なお、これら基材層3については、耐電圧の観点からある程度の厚みを有することが望ましく、屋外用途の場合には100μ〜300μmが好適である。
【0050】
紫外線吸収層2と基材層3の間には、これらの密着性を向上させる目的で基材層3上にプライマー層を用いることや、コロナ処理などを用いることも可能である。
【0051】
また、前記基材層3とバリア層4の間には、接着層8を設けるように構成してもよい(図3及び図4参照)。この接着層8は、太陽電池のバックシートで用いられる接着剤が用いることができる。接着層8を形成する材料は、基材層3とバリア層4との密着性が高いことが望ましい。接着層8に用いられる材料としては、ポリマー組成物が挙げられ、例えば、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル−(ポリ)スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを1種又は2種以上混合して使用することができる。
【0052】
上述のポリウレタン系樹脂の原料であるポリオールとしては、例えば水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールや、水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらを単体で又は2種以上混合して使用することができる。
【0053】
水酸基含有不飽和単量体としては、(a)例えばアクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、ケイヒアルコール、クロトニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、(b)例えばエチレングリコール、エチレンオキサイド、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド、ブチレングリコール、ブチレンオキサイド、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルデカノエート、プラクセルFM−1(ダイセル化学工業株式会社製)等の2価アルコール又はエポキシ化合物と、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との反応で得られる水酸基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらの水酸基含有不飽和単量体から選択される1種又は2種以上を重合してポリオールを製造することができる。
【0054】
また上述のポリオールは、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、スチレン、ビニルトルエン、1−メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸アリル、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、マレイン酸ジエチル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソプレン等から選択される1種又は2種以上のエチレン性不飽和単量体と、上述の(a)及び(b)から選択される水酸基含有不飽和単量体とを重合することで製造することもできる。
【0055】
水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールの数平均分子量は、1000以上500000以下であり、好ましくは5000以上100000以下である。また、その水酸基価は、5以上300以下、好ましくは10以上200以下、さらに好ましくは20以上150以下である。
【0056】
水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールは、(c)例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノルA、ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ハイドロキノンビス(ヒドロキシエチルエーテル)、トリス(ヒドロキシエチル)イソシヌレート、キシリレングリコール等の多価アルコールと、(d)例えばマレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、トリメット酸、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸等の多塩基酸を、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール中の水酸基数が前記多塩基酸のカルボキシル基数よりも多い条件で反応させて製造することができる。
【0057】
上述の水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールの数平均分子量は、500以上300000以下であり、好ましくは2000以上100000以下である。また、その水酸基価は5以上300以下、好ましくは10以上200以下、さらに好ましくは20以上150以下である。
【0058】
当該ポリマー組成物のポリマー材料として用いられるポリオールとしては、上述のポリエステルポリオール、及び、上述の水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、(メタ)アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールをポリマー材料とすれば耐候性が高く、反射構造層の黄変等を抑制することができる。このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。
【0059】
なお、上述のポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、1分子当たり2個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が10以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。
【0060】
バリア層4としては、例えばSi、Al、Mgの酸化物Al2O3、MgO、SiO2、
SiNxなどを数〜数十ナノメートルの間で、単層もしくはこれら上記の物質を交互に蒸着などで積層することで作製される。
【0061】
また、蒸着膜の間に有機物を塗工してバリア層4を作製してもよい。この場合には、バリア層4の基材として第2の基材9が用いられる(図3及び図4参照)。この第2の基材9としては、公知のバリアフィルムを用いることができる。第2の基材9は、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−(ポリ)スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、エポキシン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等から形成されていることが好ましい。これらのうち、特に加工性が良く、価格面でも有利なPETが好適に用いられる。
【0062】
封止剤5,5´は、太陽電池セル6を挟むようにして積層されており、該太陽電池セル6を封止する役割を有している。この封止剤5,5´は、カバーフィルム101から入射した光線を透過させるため光線透過率が高い材料が用いられ、例えば難燃性をもつEVA(エチレン・ビニル・アセテート)やPVB(ポリビニルブチラール)から形成されている。
【0063】
封止剤5,5´を透過した光は、太陽電池セル6へと入射する。この太陽電池セル6は、封止剤5,5´内部に埋設されており、光電効果より受光部に入射した光を電力へと変換する機能を有している。この太陽電池セル6としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型の他、サブストレート型の薄膜シリコン型、CIGS型、有機薄膜太陽電池が用いられる。
【0064】
バックシート7については、公知のバックシートを用いればよく、例えばテドラー、PET、テドラーの3層構造や、PETにフッ素系の樹脂からなる層を積層した2層構造のフィルムなどを用いることができる。
【0065】
ここで、本発明の太陽電池用カバーフィルムによる実施例1,2と、その比較例1〜5を以下の如く作製して比較検討した。
【0066】
(実施例)
実施例1として、低屈折率層1を、4g/Lのパーフルオロエチレンとフッ化ビニリデンの共重合体と、光重合開始剤として0.01g/Lの自己開裂型ラジカル重合開始剤をメチルイソブチルケトン・エタノール・1-ブタノール・プロピレングリコールモノメチルエーテル混合溶媒に加え、均一に分散させて低屈折率層用の塗布液を調製した。
【0067】
紫外線吸収層2として、アクリル樹脂ビームセット(EM700、荒川化学工業(株))に対し紫外線吸収剤(UNINUL490、BASF)を重量比で3wt%添加することで調製した。
【0068】
カバーフィルム101として、50μmの耐加水分解PET(VN、帝人デュポンフィルム(株))へ膜厚が25μmとなるように均一に紫外線吸収層を塗工した後に、頂角θが120°、60μmピッチとなるような版を線圧0.4kgf/cmで押し当てながら、UVランプを用いて1000mJ/cmで露光を行い、紫外線吸収層として基材層から凹部の厚み5μmの120°のプリズム形状を有する賦形を作製した。
【0069】
そして、低屈折率層1を紫外線吸収層2の上にスプレーにより塗布し、100℃で1分間加熱乾燥した後、UVランプを用いて1000mJ/cmとなるように露光を行った。
【0070】
次に、このフィルムと、バリア性能を有するPET(GXフィルム、凸版印刷(株))とをウレタン系接着剤(タケネートD−110及びタケラックE−550の混合物、三井化学(株))を用いてラミネートの後60℃で7日間エージングすることで、カバーフィルム101を得た。
【0071】
実施例2として、50μmの耐加水分解PET(VN、帝人デュポンフィルム(株)へ膜厚が25μmとなるように均一に紫外線吸収層2を塗工した後に、頂角θが120°となるような版を押し当てながら、UVランプを用いて1000mJ/cmで露光を行い、紫外線吸収層2として基材層3から凹部の厚み10μmの90°のプリズム形状を有する賦形を作製した。
【0072】
そして、低屈折率層1を紫外線吸収層2の上にロータリースクリーン印刷により塗布し、100℃で1分間加熱乾燥した後、UVランプを用いて1000mJ/cmとなるように露光を行った。
【0073】
次に、このフィルムと、バリア性能を有するPET(GXフィルム、凸版印刷(株)製)とをウレタン系接着剤を用いてレタン系接着剤を用いてラミネートし、60℃で7日間エージングすることで、カバーフィルム101を得た。なお、低屈折率材料及び紫外線吸収材料は実施例1と同じものを使用した。
【0074】
(比較例)
比較例1として、実施例1において、膜厚が25μmとなるように均一に紫外線吸収層を塗工した後に、頂角θが、120°、120μmピッチのとなるような版を線圧0.4kgf/cmで押し当てながら、UVランプを用いて1000mJ/cmで露光を行い、紫外線吸収層として基材層から凹部の厚みが0となる、120°のプリズム形状を有する賦形を作製した。その他については、実施例1と同様にして作製した。
【0075】
比較例2として、実施例1における低屈折率層1を除いた構成のカバーフィルムを作製した。
【0076】
比較例3として、実施例1において低屈折率層と紫外線吸収層で用いた材料を逆にして用いたカバーフィルムを作製した。
【0077】
比較例4として、基材として、一般PET(105℃、100%、192時間後の伸度保持率が10%以下)を用いた他は実施例1と同様にしてカバーフィルムを作製した。
【0078】
比較例5として、紫外線吸収層に紫外線吸収剤を添加しない樹脂を用いた他は実施例1と同様にしてカバーフィルムを作製した。
【0079】
(試験及び結果)
実施例1,2のとおりに作製したカバーフィルム101を用いて比較例1〜5と共に、透過光強度について測定を行った。濁度計(NDH2000、日本電色工業製)を用い、JISK7361に基づき全光線透過率の測定を行った。
【0080】
(耐紫外線性の評価(キセノン試験))
キセノンウェザーメーター(XL75、スガ試験機(株)製)により、キセノンアークを500h照射後、カバーフィルムの450nmの透過率の変化量を測定した。
【0081】
(密着強度の評価(テープ試験))
JISDO202−1988に準拠し、セロハンテープ(「No405−1P」ニチバン(株)製)を用い、指の腹でフィルムに密着させた後剥離した。判定は100マスの内、剥離しないマス目の数で表し、機能層が剥離しない場合を100/100、完全に剥離する場合を0/100として表した。
【0082】
(伸度保持率の評価(耐湿熱試験))
高加速寿命試験装置(EHS−211、エスペック(株)製)を用いて、105℃100%の環境下192時間後のカバーフィルムと0時間のカバーフィルムについてMD方向の伸度を比較し、伸度保持率を求めた。
【0083】
結果は、表1に示すように実施例1,2については、比較例1〜5よりも全光線透過率が高く、且つ、光と湿熱による劣化が少ないカバーフィルムを得ることができた。
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明によれば、光取込み効率を向上させ、且つ、耐候性に優れたカバーフィルムを作製することが可能となるうえ、安価なPETフィルムを用いることが可能となるため、低価格な太陽電池用カバーフィルム及び太陽電池モジュールを提供することができる。
【符号の説明】
【0085】
1…低屈折率層
2…紫外線吸収層
3…基材層
4…バリア層
5、5´…封止剤
6…太陽電池セル
7…バックシート
8…接着層
9…第2の基材
100…太陽電池モジュール
101…カバーフィルム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池の受光面側に用いられるカバーフィルムであって、
前記受光面側より、低屈折率層、紫外線吸収層、基材層、バリア層が積層され、前記紫外線吸収層には、凹凸が施されており、前記基材層から前記紫外線吸収層の凹部までの高さが3μm以上、凸部までの高さが、50μm以下であり、且つ、前記凹凸の間のピッチが500μm以下であることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項2】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記受光面側より、低屈折率層、紫外線吸収層、基材層の順に屈折率が大きくなり、また、前記低屈折率層がフッ素を含有する樹脂であることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項3】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記低屈折率層が、前記紫外線吸収層の凹凸形状に沿って、凹部における前記低屈折率層の膜厚が前記紫外線吸収層の凹凸の差より薄く塗工されていることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項4】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記低屈折率層が、前記紫外線吸収層の凹凸形状を覆うように塗工されており、前記低屈折率層の受光面側表面が平面になっていることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項5】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記紫外線吸収層が紫外線吸収剤を含む紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項6】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記バリア層がSi、Al、Mgの酸化物もしくは窒化物、もしくはそれらを含む材料からなる単層もしくは多層構造を有することを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項7】
請求項1の太陽電池用カバーフィルムにおいて、
前記基材層がポリエチレンテレフタレートであり、且つ、105℃、100%の環境下、192時間後のMD方向の伸度保持率が50%以上であることを特徴とする太陽電池用カバーフィルム。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか記載の太陽電池用カバーフィルムが低屈折率層を太陽光の入射側に向けて配置されていることを特徴とす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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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−129296(P2012−129296A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−277999(P2010−277999)
【出願日】平成22年12月14日(2010.12.14)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】