説明

太陽電池モジュール用バックシートに用いられるPETフィルム及びこれを用いた太陽電池モジュール用バックシート

【課題】十分に硬化されたエポキシ樹脂コーティング層が形成された、太陽電池バックシート用のPETフィルムを提供する。
【解決手段】バックシート5において最外層に配置される第3PET層53は、耐候性を担う。そのために、第3PET層53は、特に耐加水分解性の向上が図られている。つまり、第3PET層53は、PETフィルムの表裏のいずれか一面、好ましくは両面に、耐加水分解性のコーティング層が形成されている。このコーティング層は、分子量40000〜45000g/molのエポキシ樹脂が10〜30質量%、メラミン樹脂が5〜10質量%、残部が分子量300〜10000g/molのエポキシ樹脂からなり、硬化後の厚みが3〜10μmである。このコーティング層は、PETフィルムの耐熱温度である180℃以下の温度で焼付けが可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池モジュールの裏面側に配置されるバックシートに関するものである。
【背景技術】
【0002】
太陽電池モジュ−ルは、当初電卓に使用されたのを皮切りに、その後、各種の電子機器等に応用されてきた。しかるに、クリーンエネルギを供給する太陽電池モジュールは、環境問題に対する意識の高まりから、家庭用、産業用電力の供給源として注目度が高くなっている。
太陽電池モジュールは、結晶シリコン、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を主たる構成要素としており、より具体的には、フロントシートと称される表面保護層、充填材層、光起電力素子としての太陽電池素子、充填材層、および、バックシートと称される裏面保護層の順に積層し、例えば真空吸引して加熱圧着するラミネ−ション法により製造されている。なお、太陽電池素子の材質、太陽電池モジュールの積層構造はあくまで一例である。また、太陽光が照射される面を表面とする。
【0003】
太陽電池モジュールの中で、バックシートは電気絶縁性を備えていることを前提に、水蒸気その他のガスバリヤ性を供え、内部に装着されている太陽電池素子の劣化を防止することを目的として設けられる。そのために、当初は厚手のアルミニウム箔を中間層に積層した積層フィルムが用いられていた。しかし、アルミニウム箔を中間層に積層したバックシートは、ガスバリヤ性は優れるものの、コストが高いため、太陽電池モジュールを広く普及させる妨げとなる。また、アルミニウム箔は導電性を有するので、使用中に事故などで太陽電池回路に短絡(ショート)が生じるおそれがある。そこで、アルミニウム箔を用いないバックシートが種々提案されている(特許文献1〜特許文献3)。例えば特許文献1には、太陽電池素子側に配置される方から、光反射性を有する基材フィルム、接着層、無機酸化物の蒸着層、耐候性樹脂フィルムが順に積層された構成のバックシートが記載されている。このバックシートは、アルミニウム箔などの金属箔を使用することなく、光反射性およびガスバリヤ性を優れたものとすることができ、性能、および耐候性など長期信頼性を有すると特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−114565号公報
【特許文献2】特開2002−26343号公報
【特許文献3】特開2006−253264号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば特許文献1のバックシートにおける基材フィルム、耐候性樹脂フィルムとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)が主に用いられている。ところが、このPETフィルムは、フッ素フィルムやPEN(ポリエチレンナフタレート)フィルムに比べると耐加水分解性に劣る。したがって、PETフィルムをそのまま使用したのでは、バックシートとしての耐久性が十分得られない。
しかし、フッ素フィルムやPENフィルムは高価である。そのため、PETフィルムにエポキシ樹脂をコーティングして耐加水分解性を向上させることが考えられる。しかし、エポキシ樹脂は200℃以上での焼付けが必要であり、この温度はPETフィルムの耐熱温度(180℃程度)を超える。したがって、エポキシ樹脂を実際にコーティングする場合には、PETフィルムの耐熱温度未満の温度までしか焼付け温度を上げない。そのために、コーティングされるエポキシ樹脂の硬化が不十分となり、コーティング樹脂層が白化する。この樹脂は、水分を透過しやすいので、PETフィルムの耐加水分解性を向上することができない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、十分に硬化されたエポキシ樹脂コーティング層が形成された、太陽電池モジュール用バックシート用のPETフィルム及びそのフィルムを使用したバックシート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】
【0006】
かかる目的のもと、本発明者らは一般的に使用される分子量300〜10000g/molのエポキシ樹脂剤に、分子量が40000〜45000g/molのエポキシ樹脂を添加することにより、PETフィルムに焼付け可能な180℃以下の温度で充分な硬化が得られ、促進試験時に白化現象が発生しなくなることを知見した。この知見に基づく本発明の太陽電池バックシート用のPETフィルムは、PETフィルム層と、PETフィルム層の少なくとも表裏一方の面に被着される樹脂コーティング層と、を備える。そして本発明は、コーティング層が、分子量40000〜45000g/molのエポキシ樹脂が10〜30質量%、メラミン樹脂が5〜10質量%、残部が分子量300〜10000g/molのエポキシ樹脂からなり、その硬化後の厚みが3〜10μmであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、分子量が40000〜45000g/molのエポキシ樹脂を樹脂コーティング層に添加することにより、PETフィルムの耐熱温度である180℃以下の温度で焼付けが可能となる。したがって、高価なフッ素フィルム、PENフィルムを用いることなく、耐加水分解性に優れた太陽電池バックシート用の樹脂フィルムが本発明により提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施の形態における太陽電池モジュールの概略構成を示す模式部分断面図である。
【図2】本実施の形態におけるバックシートの概略構成を示す模式部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明に係るバックシートが用いられる太陽電池モジュール10は、フロントシート1と、樹脂層からなる充填材層2と、光起電力素子としての太陽電池素子3と、充填材層2と同様の充填材層4と、バックシート5が順次に積層して構成されたものである。なお、この構成はあくまで太陽電池モジュールの一例であって、本発明におけるバックシートが適用される対象を限定するものでない。
【0010】
<フロントシート1>
フロントシート1は、光起電力素子としての太陽電池素子3を保護するものである。照射された太陽光が太陽電池素子3に到達するために、フロントシート1は光透過性に優れることが必要である。また、太陽電池素子3を保護するものであるから、耐候性、水蒸気その他のガスバリヤ性に優れることが必要である。フロントシート1としては、公知の材料、典型的にはガラスを用いることができる。
【0011】
<充填材層2、4>
充填材層2、4は、アモルファスシリコンや結晶性シリコンなどからなる太陽電池素子3を埋め込んで安定化させるために、太陽電池素子3を挟んで設けられる。充填材層2、4は、熱流動性および熱接着性に優れた各種の熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物を使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、または、シリコ−ン系樹脂の1種ないし2種以上の樹脂からなる樹脂組成物を使用することができる。これら樹脂は、いずれも、透明性を有して太陽光を透過するとともに、耐スクラッチ性、衝撃吸収性に優れている。また、これら樹脂は、熱の作用により劣化ないし分解等を起こしにくい耐熱性を有する。耐熱性は、太陽電池モジュ−ル10を製造する際に真空吸引して加熱圧着するラミネ−ション法における加熱作用、太陽電池モジュ−ル10として使用している間に太陽光の照射による加熱作用に対して要求される。
充填材層2、4の厚みは、200〜1000μmとすることが好ましく、350〜600μmとすることがより好ましい。
【0012】
<太陽電池素子3>
太陽電池モジュ−ル10を構成する光起電力素子としての太陽電池素子3としては、従来公知の単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子に代表される結晶シリコン太陽電子素子、シングル接合型あるいはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子等、公知のものを広く適用できる。
【0013】
<バックシート5>
バックシート5は、図2に示されるように、接着剤層54を除き、3層構造をなしている。つまり、太陽電池素子3(充填材層4)側から、第1PET層51、第2PET層52及び第3PET層53が接着剤層54を介して積層されている。ただし、この構成はあくまで一例であり、他の構成のバックシート5への本発明の適用を排除するものではない。
【0014】
第1PET層51は、バックシート5において、充填材層2、4を透過してきた光を、太陽電池素子3に向けて反射させる機能を主に担う。また、第1PET層51は、電気絶縁性をも担う。第1PET層51は、光反射性を備えるために二酸化チタンなどの白色顔料を練りこんだPETフィルムから構成される。
【0015】
第2PET層52は、バックシート5において、主に水蒸気その他のガスが太陽電池素子3に透過することを防ぐガスバリヤ性を担う。そのために、第2PET層52は、PETフィルムの表裏のいずれか一面、好ましくは両面に無機化合物からなる蒸着層が形成される。無機化合物としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化錫、あるいはこれらの混合物を用いることができる。この中では、酸化アルミニウムが好ましい。蒸着膜の厚みは、用いられる無機化合物の種類、構成により適宜設定されるが、通常、5〜300nmの範囲から選択される。
【0016】
バックシート5において最外層に配置される第3PET層53は、耐候性を担う。そのために、第3PET層53は、特に耐加水分解性の向上が図られている。つまり、第3PET層53は、PETフィルムの表裏のいずれか一面、好ましくは両面に、耐加水分解性のコーティング層が形成されている。このコーティング層は、コーティング層を構成する樹脂に10〜30質量%で分子量40000〜45000g/molのエポキシ樹脂を添加することからなる。このコーティング層は、PETフィルムの耐熱温度である180℃以下の温度で焼付けが可能である。
【0017】
コーティング層に添加するエポキシ樹脂の分子量が40000g/molよりも小さいと促進試験時に白化してしまい、45000g/molよりも大きいとPETフィルムとの密着性が悪くなる。そこで、本発明では、コーティング層に添加するエポキシ樹脂の分子量を40000〜45000g/molとする。
分子量が40000〜45000g/molのエポキシ樹脂は、コーティング層を構成する樹脂の10〜30質量%を占める。10質量%未満では、コーティング層に白化が生じて、コーティング層の耐加水分解性向上の効果が不十分である。したがって、第3PET層53を構成するPETフィルムの特性劣化が危惧される。また、30質量%を超えると、コーティング層自身が硬くなってしまい、PETフィルムへの密着不良が生じる。
【0018】
コーティング層における分子量40000〜45000g/molのエポキシ樹脂以外の部分には、分子量40000〜45000g/mol以外の分子量のエポキシ樹脂(分子量300〜10000g/mol)を用いることができるし、メラミン等の樹脂を用いることができる。
メラミン樹脂は、エポキシ樹脂を架橋する(固める)ために必要である。含有量は5〜10質量%が好ましい。5%未満であると架橋が少なくなり未反応のエポキシ樹脂が残るため、加水分解(白濁化)しやすくなり、10%を超えると架橋しすぎて形成膜が硬くなってしまい、耐水性が低下する。
【0019】
接着剤層54は、公知のものを広く適用することができ、例えば、2液硬化型ポリウレタン系接着剤、熱接着性樹脂を、接着手法にあわせて適宜選択して使用することができる。
【実施例1】
【0020】
表1に示すエポキシ樹脂系コーティング剤をPETフィルム基材(東レ X10S(厚み:50μ)の両面に溶剤にて希釈して塗工した後に、150℃で30秒間乾燥、硬化させて、コーティング層を表裏両面に有するPETフィルム(供試材)を得た。なお、コーティング層の硬化後の厚みは7μmである。
供試材を用いて促進試験を行い、破断強度及び伸びが当初の50%に低下する時間を測定した。促進試験(プレッシャークッカー試験)は、温度:105℃、湿度:100%の環境下に供試材を置き、48時間毎に破断強度、伸びを測定した。なお、コーティング層を形成しないPETフィルム基材についても同様の促進試験を行った。その結果を表2に示す。また、硬化後に、コーティング層に白化現象が生じるかを目視により観察した。
【0021】
【表1】

【0022】
【表2】

【実施例2】
【0023】
コーティング層の樹脂の組成を表3のように変える以外は、実施例1と同様にして促進試験を行った。結果を表3に併せて示す。
【0024】
【表3】

【実施例3】
【0025】
コーティング層の塗布厚みを表4に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして促進試験を行った。結果を表4に併せて示す。
【0026】
【表4】

【符号の説明】
【0027】
1…フロントシート、2,4…充填材層、3…太陽電池素子、5…バックシート、
10…太陽電池モジュール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
PETフィルム層と、
前記PETフィルム層の少なくとも表裏一方の面に被着されるコーティング層と、を備え、
前記コーティング層は、
分子量40000〜45000g/molのエポキシ樹脂が10〜30質量%、メラミン樹脂が5〜10質量%、残部が分子量300〜10000g/molのエポキシ樹脂からなり、
硬化後の厚みが3〜10μmであることを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート用のPETフィルム。
【請求項2】
請求項1に記載のPETフィルムを使用した太陽電池モジュール用バックシート。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−35276(P2011−35276A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−181948(P2009−181948)
【出願日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【出願人】(595180017)株式会社エムエーパッケージング (23)
【Fターム(参考)】