説明

太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール

【課題】湿熱環境下における接着耐久性に優れ、安価に製造可能な太陽電池用バックシートを提供する。
【解決手段】太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止剤と接触させて配置される太陽電池用バックシートであって、ポリマー基材と、ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層〔R、R:H、ハロゲン原子、1価の有機基(RとRとは同一でも異なってもよい。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。)、n:1以上の整数〕とを有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池素子の太陽光入射側の反対側に設けられる太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
太陽電池は、発電時に二酸化炭素の排出がなく環境負荷が小さい発電方式であり、近年急速に普及が進んでいる。
【0003】
太陽電池モジュールは、通常、太陽光が入射する側のオモテ面ガラスと、太陽光が入射する側とは反対側(裏面側)に配置される、いわゆるバックシートとの間に、太陽電池セルが挟まれた構造を有しており、オモテ面ガラスと太陽電池セルとの間、及び太陽電池セルとバックシートとの間は、それぞれEVA(エチレン−ビニルアセテート)樹脂などで封止されている。
【0004】
バックシートは、太陽電池モジュールの裏面からの水分の浸入を防止する働きを有するもので、従来はガラスやフッ素樹脂等が用いられていたが、近年では、コストの観点からポリエステルが用いられるようになってきている。そして、バックシートは、単なるポリマーシートではなく、以下に示すような種々の機能が付与される場合がある。
【0005】
前記機能として、例えば、バックシートに酸化チタン等の白色無機微粒子を添加し、反射性能を持たせたものが要求される場合がある。これは、モジュールのオモテ面から入射した太陽光のうち、セルを素通りした光を乱反射して、セルに戻すことで発電効率を上げるためである。この点について、白色無機微粒子が添加された白色ポリエチレンテレフタレートフィルムの例が開示されており(例えば、特許文献1、3参照)、また白色顔料を含有する白色インキ層を有する裏面保護シートの例も開示されている(例えば、特許文献3参照)。
また、バックシートに装飾性が要求される場合がある。この点、装飾性を改良するため、黒色顔料であるペリレン系顔料を添加した太陽電池用バックシートの例が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
更に、バックシートとEVA封止材との間の強固な接着を得るために、バックシートの最表層にポリマー層を設ける場合がある。この点について、白色のポリエチレンテレフタレートフィルムの上に熱接着層を設ける技術が記載されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
以上のような機能を付与するためには、バックシートは、支持体上に他の機能を有する層が積層された構造になる。積層の手段としては、色々な機能を持つシートを支持体に貼合する方法がある。例えば、複数の樹脂フィルムの貼合によりバックシートを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。更に、貼合より低コストでバックシートを形成する方法として、支持体に色々な機能を持つ層を塗布する方法が開示されている(例えば、特許文献3〜4参照)。
【0007】
また、白色ポリエステルフィルムに帯電防止剤およびシリコーン化合物を含有する塗布層が設けられた反射板用白色ポリエステルフィルムや、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニル共重合体、シロキサン化合物を含有する接着層が有機フィルム上に積層された太陽電池用バックシートに関する開示がある(例えば、特許文献5〜6参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2003−060218号公報
【特許文献2】特開2002−100788号公報
【特許文献3】特開2006−210557号公報
【特許文献4】特開2007−128943号公報
【特許文献5】特開2008−189828号公報
【特許文献6】特開2008−282873号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、貼合によるバックシートの形成方法については開示された技術はあるが、コストが高く、しかも層間の長期使用での接着性に劣り、耐久性の点で不充分であった。すなわち、バックシートは直接、水分や熱、光に曝されるため、これらに対して長期に亘って耐え得る性能が要求される。例えば、バックシートは一般にEVA系封止材に接着された構造を有しているが、この場合はバックシート/EVA間の経時での接着耐久性は極めて重要である。また、支持体と各層の間の接着耐久性も不可欠である。
【0010】
また、塗布による方法に関する開示もあるものの、温湿度が比較的高い環境などでも長期にわたり接着性を保つことは難しく、低廉での製造が可能で、光反射性等の機能とEVA系封止材との間の接着性とを両立させた太陽電池用のバックシートが提供されるには至っていない。
【0011】
上記のようにシリコーン化合物やシロキサン化合物を含有するポリエステルフィルムやバックシートにおいては、前者では帯電防止剤として含有されるカチオンポリマーの耐久性が悪く、また後者ではシロキサン化合物以外の樹脂や共重合体の耐久性が悪いため、温湿度が比較的高い環境などでは長期に亘る接着性を保つことは難しい。
【0012】
以上のように、長期経時に耐えるEVA系封止材との接着性及び場合により他の機能(例えば反射性能や装飾)を兼ね備えるとともに、安価に製造可能で、しかも湿熱耐久性を満足できる太陽電池用のバックシートは、未だ提供されるに至っていないのが実情である。
【0013】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、湿熱環境下における、各層間の接着耐久性、バックシートの構成基材や電池側基板(例えばEVA等の封止材)との間の接着耐久性に優れ、安価に製造可能な太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに安定した発電効率を有する安価な太陽電池モジュールを提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止剤と接触させて配置される太陽電池用バックシートであって、ポリマー基材と、前記ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、を有する太陽電池用バックシートである。
【0015】
【化1】

【0016】
前記一般式(1)において、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。
【0017】
<2> 前記ポリマー層は、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分を含む前記<1>に記載の太陽電池用バックシートである。
<3> 前記非ポリシロキサン系構造単位が、アクリル系構造単位である前記<1>又は前記<2>に記載の太陽電池用バックシートである。
<4> 前記架橋剤は、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる少なくとも1種である前記<2>又は前記<3>に記載の太陽電池用バックシートである。
<5> 前記ポリマー層中における、前記複合ポリマーに対する前記架橋剤由来の構造部分の質量割合が1〜30質量%である前記<2>〜前記<4>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<6> 前記ポリマー基材は、コロナ処理、火炎処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、及び紫外線処理から選ばれる少なくとも1つの表面処理が施されている前記<1>〜前記<5>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
【0018】
<7> 前記一般式(1)において、前記R及びRで表される1価の有機基が、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、及びアミド基から選択される少なくとも一種である前記<1>〜前記<6>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<8> 前記ポリマー基材は、ポリエステル系樹脂を含み、前記ポリエステル系樹脂のカルボキシル基の含有量が2〜35当量/tの範囲である前記<1>〜前記<7>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<9> 前記ポリマー層の少なくとも1層は、厚みが0.8μm〜12μmである前記<1>〜前記<8>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<10> 前記ポリマー層の少なくとも一層は、前記ポリマー基材の表面に接触させて設けられている前記<1>〜前記<9>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<11> 前記ポリマー層の少なくとも一層は、前記ポリマー基材から最も離れた位置に配置された最外層である前記<1>〜前記<10>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<12> 前記ポリマー層の少なくとも一層は、更に白色系顔料を含み、光反射性を有する反射層である前記<1>〜前記<11>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。
<13> 前記ポリマー層を少なくとも2層含み、前記2層の一方として前記反射層を有し、他方を前記反射層と前記ポリマー基材との間に有する前記<12>に記載の太陽電池用バックシートである。
<14> 白色系顔料を含み、光反射性を有する反射層を更に有し、該反射層と前記ポリマー基材との間に、少なくとも一層の前記ポリマー層を有する前記<1>〜前記<11>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートである。前記反射層と前記ポリマー基材との間が、前記ポリマー層によって接着された態様が好ましい。
【0019】
<15> ポリマー基材上に、分子中に前記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有する塗布液を塗布して少なくとも1層のポリマー層を形成する工程を有する太陽電池用バックシートの製造方法である。
<16> 前記塗布液は、更に、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる架橋剤を含有する前記<15>に記載の太陽電池用バックシートの製造方法である。
<17> 前記塗布液は、更に溶媒を含有し、該溶媒の50質量%以上が水である水系塗布液である前記<15>又は前記<16>に記載の太陽電池用バックシートの製造方法である。
<18> 前記<1>〜前記<14>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート、又は前記<15>〜前記<17>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートを備えた太陽電池モジュールである。
【0020】
<19> 太陽光が入射する透明性のフロント基板と、前記フロント基板の上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分と、前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、前記<1>〜前記<14>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート又は前記<15>〜前記<17>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートと、を備えた太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、湿熱環境下における、各層間の接着耐久性、バックシートの構成基材や電池側基板(例えばEVA等の封止材)との間の接着耐久性に優れ、安価に製造可能な太陽電池用バックシート及びその製造方法を提供することができる。また、
本発明によれば、安定した発電効率を有する安価な太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の太陽電池用バックシート及びその製造方法、並びに太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
【0023】
<太陽電池用バックシート及びその製造方法>
本発明の太陽電池用バックシートは、太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止剤と接触させて配置される太陽電池用バックシートであり、特に、ポリマー基材と、ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記の一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、を設けて構成されたものである。
なお、前記R及び前記Rは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。また、nは、整数を表す。
【0024】
【化2】

【0025】
前記一般式(1)において、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。
【0026】
本発明においては、バックシートの構成層であるポリマー層を、分子内に非シロキサン系構造単位とこれに共重合する(ポリ)シロキサン構造単位を含む特定の複合ポリマーを用いて構成することで、各層間の接着力、ポリマー基材や電池側基板(特にEVA等の封止材)との間の接着力が改善され、熱や水分による劣化が抑えられる。したがって、熱や水分に長時間曝される環境条件下において、長期に亘って接着強度を高く保つことができ、長期耐久性を確保することができる。これにより、太陽電池モジュールを構成したときには、良好な発電性能が得られると共に、長期に亘って発電効率を安定に保つことができる。
【0027】
本発明におけるポリマー層は、バックシートを構成する任意の層に適用することができる。ポリマー層は、例えば、後述する反射層やバック層あるいは反射層等の機能性層とポリマー基材との間を接着する接着層として適用することができる。熱や水分等の湿熱環境下での耐久性に優れる点から、バックシートの構成層のうち、白色顔料等を含む反射層とポリマー基材との間に配されるポリマー層、あるいは太陽電池モジュールとした場合に、外部環境に暴露される最外層、つまりバック層として用いることも特に好ましい。
【0028】
(ポリマー基材)
ポリマー基材としては、ポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン、又はポリフッ化ビニルなどのフッ素系ポリマー等が挙げられる。これらの中では、コストや機械強度などの点から、ポリエステルが好ましい。
【0029】
本発明におけるポリマー基材(支持体)として用いられるポリエステルとしては、芳香族二塩基酸又はそのエステル形成性誘導体とジオール又はそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルである。かかるポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどを挙げることができる。このうち、力学的物性やコストのバランスの点で、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレン−2,6−ナフタレートが特に好ましい。
【0030】
前記ポリエステルは、単独重合体であってもよいし、共重合体であってもよい。更に、前記ポリエステルに他の種類の樹脂、例えばポリイミド等を少量ブレンドしたものであってもよい。
【0031】
本発明におけるポリエステルを重合する際には、カルボキシル基含量を所定の範囲以下に抑える観点から、Sb系、Ge系、Ti系の化合物を触媒として用いることが好ましく、中でも特にTi系化合物が好ましい。Ti系化合物を用いる場合、Ti系化合物をTi元素換算値が1ppm以上30ppm以下、より好ましくは3ppm以上15ppm以下の範囲となるように触媒として用いることにより重合する態様が好ましい。Ti系化合物の使用量がTi元素換算で前記範囲内であると、末端カルボキシル基を下記範囲に調整することが可能であり、ポリマー基材の耐加水分解性を低く保つことができる。
【0032】
Ti系化合物を用いたポリエステルの合成には、例えば、特公平8−301198号公報、特許第2543624号、特許第3335683号、特許第3717380号、特許第3897756号、特許第3962226号、特許第3979866号、特許第3996871号、特許第4000867号、特許第4053837号、特許第4127119号、特許第4134710号、特許第4159154号、特許第4269704号、特許第4313538号等に記載の方法を適用できる。
【0033】
ポリエステル中のカルボキシル基含量は55当量/t(トン;以下同様)以下が好ましく、より好ましくは35当量/t以下である。カルボキシル基含量の下限は、ポリエステルに形成される層(例えば着色層)との間の接着性を保持する点で、2当量/tが望ましい。カルボキシル基含量が55当量/t以下であると、耐加水分解性を保持し、湿熱経時したときの強度低下を小さく抑制することができる。
ポリエステル中のカルボキシル基含量は、重合触媒種、製膜条件(製膜温度や時間)により調整することが可能である。
【0034】
本発明におけるポリエステルは、重合後に固相重合されていることが好ましい。これにより、好ましいカルボキシル基含量を達成することができる。固相重合は、連続法(タワーの中に樹脂を充満させ、これを加熱しながらゆっくり所定の時間滞流させた後、送り出す方法)でもよいし、バッチ法(容器の中に樹脂を投入し、所定の時間加熱する方法)でもよい。具体的には、固相重合には、特許第2621563号、特許第3121876号、特許第3136774号、特許第3603585号、特許第3616522号、特許第3617340号、特許第3680523号、特許第3717392号、特許第4167159号等に記載の方法を適用することができる。
【0035】
固相重合の温度は、170℃以上240℃以下が好ましく、より好ましくは180℃以上230℃以下であり、さらに好ましくは190℃以上220℃以下である。また、固相重合時間は、5時間以上100時間以下が好ましく、より好ましくは10時間以上75時間以下であり、さらに好ましくは15時間以上50時間以下である。固相重合は、真空中あるいは窒素雰囲気下で行なうことが好ましい。
【0036】
本発明におけるポリエステル基材は、例えば、上記のポリエステルをフィルム状に溶融押出を行なった後、キャスティングドラムで冷却固化させて未延伸フィルムとし、この未延伸フィルムをTg〜(Tg+60)℃で長手方向に1回もしくは2回以上合計の倍率が3倍〜6倍になるよう延伸し、その後Tg〜(Tg+60)℃で幅方向に倍率が3〜5倍になるように延伸した2軸延伸フィルムであることが好ましい。
さらに、必要に応じて180〜230℃で1〜60秒間の熱処理を行なったものでもよい。
【0037】
ポリマー基材(特にポリエステル基材)の厚みは、25〜300μm程度が好ましい。厚みは、25μm以上であると力学強度が良好であり、300μm以下であるとコスト的に有利である。
特にポリエステル基材は、厚みが増すに伴なって耐加水分解性が悪化し、長期使用時の耐久性が低下する傾向にあり、本発明においては、厚みが120μm以上300μm以下であって、かつポリエステル中のカルボキシル基含量が2〜35当量/tである場合に、より湿熱耐久性の向上効果が奏される。
【0038】
ポリマー基材は、コロナ処理、火炎処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、又は紫外線処理により表面処理が施された態様が好ましい。これらの表面処理を施すことで、湿熱環境下に曝された場合の接着性をさらに高めることができる。中でも特に、コロナ処理を行なうことで、より優れた接着性の向上効果が得られる。
これらの表面処理は、ポリマー基材(例えばポリエステル基材)表面にカルボキシル基や水酸基が増加することにより接着性が高められるが、架橋剤(特にカルボキシル基と反応性の高いオキサゾリン系もしくはカルボジイミド系の架橋剤)を併用した場合により強力な接着性が得られる。これは、コロナ処理による場合により顕著である。
【0039】
(ポリマー層)
本発明のポリマー層は、前記ポリマー基材の表面に接触させてあるいは他の層を介して配置される層である。ポリマー層は、少なくとも、分子内に非シロキサン系構造単位と下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位を含む特定の複合ポリマーを用いて構成されている。本発明におけるポリマー層は、複合ポリマーを含む構成により、ポリマー基材との接着、及び層間の接着性(特に電池側基板に設けられた封止材との間の接着性)が改善されるので、ポリマー基材に直に形成されることが好ましい。また、耐湿熱保存性を有するポリマー層が形成されるため、外部環境に暴露される最外層、つまりバック層として用いることも好ましい。
【0040】
このポリマー層は、場合に応じて更に他の成分を用いて構成することができ、適用する用途によりその構成成分が異なる。ポリマー層は、太陽光の反射機能や外観意匠性の付与などを担う着色層や、太陽光が入射する側と反対側に配されるバック層などを構成することができる。
【0041】
ポリマー層を例えば、太陽光をその入射側に反射させる反射層として構成する場合、白色顔料等の着色剤を更に用いて構成することができる。この場合、反射層は複合ポリマーを含ませてポリマー層として形成される。ポリマー基材上に2層以上のポリマー層を有する場合には、白色層(ポリマー層)/ポリマー層/ポリマー基材の積層構造に構成されてもよい。白色層は、反射層として構成することができる。反射層のバックシート内での接着性、密着性をより向上させることが可能である。
【0042】
−複合ポリマー−
本発明におけるポリマー層は、分子中に下記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%の(ポリ)シロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーの少なくとも一種を含有する。この複合ポリマーを含有することにより、支持体であるポリマー基材や層間あるいは電池側基板(特にEVA等の封止材)との間の接着性、すなわち熱や水分が与えられて劣化しやすい剥離耐性、形状安定性を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。
【0043】
本発明における複合ポリマーは、(ポリ)シロキサンと少なくとも一種のポリマーとが共重合したブロック共重合体である。(ポリ)シロキサン、及び共重合されるポリマーは、一種単独でもよく、二種以上であってもよい。
【0044】
【化3】

【0045】
前記一般式(1)において、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。ここで、RとRとは同一でも異なってもよく、複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。
【0046】
複合ポリマー中の(ポリ)シロキサンセグメントである「−(Si(R) (R)−O)−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)において、R及びRは同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
【0047】
「−(Si(R) (R)−O)−」は、線状、分岐状あるいは環状の構造を有する各種の(ポリ)シロキサンに由来する(ポリ)シロキサンセグメントである。
【0048】
及びRで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子等を挙げることができる。
【0049】
及びRで表される「1価の有機基」は、Si原子と共有結合可能な基であり、無置換でも置換基を有してもよい。前記1価の有機基は、例えば、アルキル基(例:メチル基、エチル基など)、アリール基(例:フェニル基など)、アラルキル基(例:ベンジル基、フェニルエチルなど)、アルコキシ基(例:メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など)、アリールオキシ基(例;フェノキシ基など)、メルカプト基、アミノ基(例:アミノ基、ジエチルアミノ基など)、アミド基等が挙げられる。
【0050】
中でも、ポリマー基材などの隣接材料との接着性及び湿熱環境下での耐久性の点で、R、Rとしては各々独立に、水素原子、塩素原子、臭素原子、無置換の又は置換された炭素数1〜4のアルキル基(特にメチル基、エチル基)、無置換の又は置換されたフェニル基、無置換の又は置換されたアルコキシ基、メルカプト基、無置換のアミノ基、アミド基が好ましく、より好ましくは、湿熱環境下での耐久性の点で、無置換の又は置換されたアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基)である。
【0051】
前記nは、1〜5000であることが好ましく、1〜1000であることがより好ましい。
【0052】
複合ポリマー中における「−(Si(R) (R)−O)−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)の比率は、複合ポリマーの全質量に対して15〜85質量%であり、その中でもポリマー基材との接着性及び湿熱環境下での耐久性の点で、20〜80質量%の範囲が好ましい。
ポリシロキサン部位の比率は、15質量%未満であるとポリマー基材との接着性及び湿熱環境下に曝された際の接着耐久性が劣り、85質量%を超えると液が不安定になる。
【0053】
また、前記シロキサン構造単位と共重合している非シロキサン系構造単位(ポリマーに由来の構造部分)は、シロキサン構造を有していないこと以外は特に制限されるものではなく、任意のポリマーに由来のポリマーセグメントのいずれであってもよい。ポリマーセグメントの前駆体である重合体(前駆ポリマー)としては、例えば、ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体等の各種の重合体等が挙げられる。調製が容易なこと及び耐加水分解性に優れる点から、ビニル系重合体及びポリウレタン系重合体が好ましく、ビニル系重合体が特に好ましい。
【0054】
前記ビニル系重合体の代表的な例としては、アクリル系重合体、カルボン酸ビニルエステル系重合体、芳香族ビニル系重合体、フルオロオレフィン系重合体等の各種の重合体が挙げられる。中でも、設計の自由度の観点から、アクリル系重合体(すなわち非シロキサン系構造単位としてアクリル系構造単位)が特に好ましい。
なお、非シロキサン系構造単位を構成する重合体は、一種単独でもよいし、2種以上の併用であってもよい。
【0055】
また、非シロキサン系構造単位をなす前駆ポリマーは、酸基及び中和された酸基の少なくとも1つ並びに/又は加水分解性シリル基を含有するものが好ましい。このような前駆ポリマーのうち、ビニル系重合体は、例えば、(a)酸基を含むビニル系単量体と加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系単量体とを、これらと共重合可能な単量体と共重合させる方法、(2)予め調製した水酸基並びに加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系重合体にポリカルボン酸無水物を反応させる方法、(3)予め調製した酸無水基並びに加水分解性シリル基及び/又はシラノール基を含むビニル系重合体を、活性水素を有する化合物(水、アルコール、アミン等)と反応させる方法などの各種方法を利用して調製することができる。
【0056】
このような前駆ポリマーは、例えば、特開2009−52011号公報の段落番号0021〜0078に記載の方法を利用して製造、入手することができる。
【0057】
本発明におけるポリマー層は、バインダーとして、前記複合ポリマーを単独で用いてもよいし、他のポリマーと併用してもよい。他のポリマーを併用する場合、本発明における複合ポリマーの比率は、全バインダーの30質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上である。複合ポリマーの比率が30質量%以上であることにより、ポリマー基材との接着性及び湿熱環境下での耐久性により優れる。
【0058】
前記複合ポリマーの分子量は、5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜50,000であることがより好ましい。
【0059】
複合ポリマーの調製には、(i)前駆ポリマーと、前記一般式(1)〔−(Si(R) (R)−O)−〕の構造を有するポリシロキサンとを反応させる方法、(ii)前駆ポリマーの存在下に、R及び/又はRが加水分解性基である「−(Si(R) (R)−O)−」の構造を有するシラン化合物を加水分解縮合させる方法、等の方法を利用することができる。
前記(ii)の方法で用いられるシラン化合物としては、各種シラン化合物が挙げられるが、アルコキシシラン化合物が特に好ましい。
【0060】
前記(i)の方法により複合ポリマーを調製する場合、例えば、前駆ポリマーとポリシロキサンの混合物に、必要に応じて水と触媒を加え、20〜150℃程度の温度で30分〜30時間程度(好ましくは50〜130℃で1〜20時間)反応させることにより調製することができる。触媒としては、酸性化合物、塩基性化合物、金属含有化合物等の各種のシラノール縮合触媒を添加することができる。
また、前記(ii)の方法により複合ポリマーを調製する場合、例えば、前駆ポリマーとアルコキシシラン化合物の混合物に、水とシラノール縮合触媒を添加して、20〜150℃程度の温度で30分〜30時間程度(好ましくは50〜130℃で1〜20時間)加水分解縮合を行なうことにより調製することができる。
【0061】
−架橋剤−
本発明においては、ポリマー層が、前記複合ポリマー間を架橋する架橋剤由来の構造部分を有していることが好ましい。つまり、ポリマー層は、複合ポリマー間を架橋しうる架橋剤を用いて構成することができる。架橋剤で架橋されることにより、湿熱経時後の接着性、具体的には湿熱環境下に曝された場合のポリマー基材に対する接着、及び層間の接着をより向上させることができる。
【0062】
前記架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。架橋剤の中でも、カルボジイミド系化合物やオキサゾリン系化合物などの架橋剤が好ましい。
【0063】
前記オキサゾリン系架橋剤の具体例としては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン、2,2’−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−メチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−トリメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2、2’−ヘキサメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、ビス−(2−オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス−(2−オキサゾリニルノルボルナン)スルフィド等が挙げられる。さらに、これらの化合物の(共)重合体も好ましく用いられる。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロスK2010E、同K2020E、同K2030E、同WS-500、同WS-700(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
【0064】
前記カルボジイミド系架橋剤の具体例としては、ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド、テトラメチルキシリレンカルボジイミド、ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド等を挙げることができる。また、特開2009−235278号公報に記載のカルボジイミド化合物も好ましい。具体的には、カルボジイミド系架橋剤として、カルボジライトSV−02、カルボジライトV−02、カルボジライトV−02−L2、カルボジライトV−04、カルボジライトE−01、カルボジライトE−02(いずれも日清紡ケミカル(株)製)等の市販品も利用できる。
【0065】
また、ポリマー層中における、架橋剤由来の構造部分の複合ポリマーに対する質量割合としては、1〜30質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。架橋剤の含有割合は、1質量%以上であると、ポリマー層の強度、及び湿熱経時後の接着性に優れ、30質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保てる。
【0066】
本発明のバックシートにおいては、ポリマー層は、該層が上記のように複合ポリマーを含むことで、ポリマー基材に対する接着が良化し、層間の接着性(特に電池側基板に設けられた封止材との間の接着性)が良化する。さらに、湿熱環境下での劣化耐性(接着耐久性)に優れている。このことから、ポリマー基材から最も離れた位置に配された最外層として設けられることも好ましい。具体的には、例えば、太陽電池素子を備えた電池側基板と対向する側(オモテ側)とは反対側(裏側)に配置されるバック層、電池側基板の太陽電池素子を封止する封止剤と接触させて配される光反射性の反射層などである。
【0067】
ポリマー層は、1層のみ設けられてもよいし、複数のポリマー層が形成されてもよい。
ポリマー層の1層の厚みとしては、通常は0.3μm〜22μmが好ましく、0.5μm〜15μmがより好ましく、0.8μm〜12μmの範囲が更に好ましく、1.0μm〜8μmの範囲が特に好ましく、2〜6μmの範囲が最も好ましい。ポリマー層の厚みが0.3μm、更には0.8μm以上であることで、湿熱環境下に曝されたときにポリマー層表面から内部に水分が浸透し難く、ポリマー層とポリマー基材との界面に水分が到達し難くなることで接着性が顕著に改善される。また、ポリマー層の厚みが22μm以下、更には12μm以下であると、ポリマー層自身が脆弱になり難く、湿熱環境下に暴露したときにポリマー層の破壊が生じにくくなることで接着性が改善される。
【0068】
本発明におけるポリマー層は、前記複合ポリマーと、前記複合ポリマーのポリマー分子間が架橋剤で架橋された架橋構造を有し、該架橋剤由来の構造部分の複合ポリマーに対する比率が1〜30質量%であって、ポリマー層の厚みが0.8μm〜12μmである場合が特に湿熱経時後の接着性に対する向上効果に優れる。
【0069】
〜バック層〜
本発明におけるポリマー層をバック層として構成する場合、前記複合ポリマーに加え、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分を含んで構成されてもよい。電池側基板(=太陽光が入射する側の透明性の基板(ガラス基板等)/太陽電池素子を含む素子構造部分)/太陽電池用バックシートの積層構造を有する太陽電池において、バック層は支持体であるポリマー基材の前記電池側基板と対向する側と反対側に配される裏面保護層であり、1層構造でもよいし、2層以上を積層した構造であってもよい。複合ポリマーを含むことで、ポリマー基材に対する接着や、バック層が2層以上からなる場合の層間における接着が良化するとともに、更には湿熱環境下での劣化耐性が得られる。そのため、本発明におけるポリマー層であるバック層が、ポリマー基材から最も離れた最外層として配置された形態が好ましい。
【0070】
バック層を2層以上設ける場合は、両方のバック層が前記複合ポリマー、又は前記複合ポリマーと前記架橋剤との双方を含むポリマー層であってもよく、一方のみのバック層が前記複合ポリマー、又は前記複合ポリマーと前記架橋剤との双方を含むポリマー層であってもよい。
中でも、湿熱環境下における接着耐久性を改善する観点から、少なくとも、ポリマー基材と接するバック層(第1のバック層)が前記複合ポリマー、又は前記複合ポリマーと前記架橋剤との双方を含むポリマー層で構成されていることが好ましい。なお、この場合、ポリマー基材上の前記第1のバック層の更に上に設けられる第2のバック層は、前記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位と非ポリシロキサン構造単位を含有する複合ポリマーを含まなくてもよいが、その場合は樹脂単独の空隙のない均一膜を形成してポリマーと顔料との間の空隙からの水分侵入を防ぎ、湿熱環境下での接着性を高める観点から、ポリシロキサンの単独重合体をも含まないことが好ましい。
【0071】
バック層中に含むことができる他の成分については、後述するように、界面活性剤、フィラー等が挙げられる。また、着色層に用いられる顔料を含んでもよい。これらの他の成分及び顔料の詳細、好ましい態様については、後述する。
【0072】
〜着色層〜
本発明におけるポリマー層を着色層(好ましくは反射層)として構成する場合、前記複合ポリマーに加え、さらに顔料を含有する。着色層は、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分を含んで構成されてもよい。
【0073】
着色層の機能としては、第1に、入射光のうち太陽電池セルを通過して発電に使用されずにバックシートに到達した光を反射させて太陽電池セルに戻すことにより、太陽電池モジュールの発電効率を上げること、第2に、太陽電池モジュールを太陽光が入射する側(オモテ面側)から見た場合の外観の装飾性を向上すること、等が挙げられる。一般に太陽電池モジュールをオモテ面側から見ると、太陽電池セルの周囲にバックシートが見えており、バックシートに着色層を設けることにより装飾性を向上させて見栄えを改善することができる。
【0074】
−顔料−
本発明における着色層は、顔料の少なくとも一種を含有することができる。
顔料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、群青、紺青、カーボンブラック等の無機顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料を、適宜選択して含有することができる。
【0075】
顔料のうち、ポリマー層を、太陽電池に入射して太陽電池セルを通過した光を反射して太陽電池セルに戻す反射層として構成する場合、白色顔料が好ましい。白色顔料としては、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク等が好ましい。
【0076】
顔料の着色層中における含有量は、2.5〜8.5g/mの範囲が好ましい。顔料の含有量が2.5g/m以上であると、必要な着色が得られ、反射率や装飾性を効果的に与えることができる。また、顔料の着色層中における含量が8.5g/m以下であると、着色層の面状を良好に維持しやすく、膜強度により優れる。中でも、顔料の含有量は、4.5〜8.0g/mの範囲がより好ましい。
【0077】
顔料の平均粒径としては、体積平均粒径で0.03〜0.8μmが好ましく、より好ましくは0.15〜0.5μm程度である。平均粒径が前記範囲内であると、光の反射効率が高い。平均粒径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔(株)堀場製作所製〕により測定される値である。
【0078】
ポリマー層を着色層として構成する場合、バインダー成分(前記複合ポリマーを含む)の含有量は、顔料に対して、15〜200質量%の範囲が好ましく、17〜100質量%の範囲がより好ましい。バインダーの含有量は、15質量%以上であると、着色層の強度が充分に得られ、また200質量%以下であると、反射率や装飾性を良好に保つことができる。
【0079】
−添加剤−
本発明のポリマー層には、必要に応じて、界面活性剤、フィラー等を添加してもよい。
前記界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1〜15mg/mが好ましく、より好ましくは0.5〜5mg/mである。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m以上であると、ハジキの発生を抑えて良好な層形成が得られ、15mg/m以下であると、接着を良好に行なうことができる。
【0080】
本発明におけるポリマー層には、更に、フィラーを添加してもよい。フィラーの添加量は、ポリマー層のバインダー当たり20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以下である。フィラーの添加量が20質量%以下であると、ポリマー層の面状がより良好に保てる。
【0081】
〜物性〜
着色層に顔料として白色顔料を添加して反射層とする場合、着色層及び易接着性層が設けられている側の表面における550nmの光反射率は、75%以上であることが好ましい。なお、光反射率とは、易接着性層の表面から入射した光が反射層で反射して再び易接着性層から出射した光量の入射光量に対する比率である。ここでは、代表波長光として、波長550nmの光が用いられる。
光反射率が75%以上であると、セルを素通りして内部に入射した光を効果的にセルに戻すことができ、発電効率の向上効果が大きい。着色剤の含有量を2.5〜30g/mの範囲で制御することにより、光反射率を75%以上に調整することができる。
【0082】
(他の機能層)
本発明の太陽電池用バックシートは、ポリマー基材とポリマー層以外に他の機能層を有していてもよい。他の機能層として、下塗り層、易接着層を設けることができる。
【0083】
[下塗り層]
本発明の太陽電池用バックシートには、前記ポリマー基材(支持体)と前記ポリマー層との間に下塗り層を設けてもよい。下塗り層の厚みは、厚み2μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは0.05μm〜2μmであり、更に好ましくは0.1μm〜1.5μmである。厚みが2μm以下であると、面状を良好に保つことができる。また、厚みが0.05μm以上であることにより、必要な接着性を確保しやすい。
【0084】
下塗り層は、バインダーを含有することができる。バインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。また、下塗り層には、バインダー以外に、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤、アニオン系やノニオン系等の界面活性剤、シリカ等のフィラーなどを添加してもよい。
【0085】
下塗り層を塗布するための方法や用いる塗布液の溶媒には、特に制限はない。
塗布方法としては、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。
塗布液に用いる溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
また、塗布は、2軸延伸した後のポリマー基材に塗布してもよいし、1軸延伸後のポリマー基材に塗布した後に初めの延伸と異なる方向に延伸する方法でもよい。さらに、延伸前の基材に塗布した後に2方向に延伸してもよい。
【0086】
本発明の太陽電池用バックシートは、太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止剤と接触させて、既述の特定の複合ポリマー(非シロキサン系構造単位と一般式(1)で表されるシロキサン構造単位とを含む複合ポリマー)を含有するポリマー層を配設できる方法であれば適宜選択して製造することができる。中でも、ポリマー層の形成は、以下に示す本発明の太陽電池用バックシートの製造方法により最も好適に行なえる。
【0087】
[着色層]
本発明のバックシートには、前記複合ポリマーを実質的に含まない着色層(好ましくは反射層)が設けられてもよい。この場合、着色層(特に反射層)とポリマー基材との間に複合ポリマーを含むポリマー層を設けることにより好適に構成することができる。この場合の着色層は、前記複合ポリマー以外のポリマー成分と顔料とを少なくとも含み、必要に応じて、さらに各種添加剤などの他の成分を用いて構成することができる。
なお、顔料及び各種添加剤の詳細については、ポリマー層が着色層として形成される場合について既述した通りである。複合ポリマー以外のポリマー成分については、特に制限はなく適宜目的等に応じて選択することができる。
【0088】
前記「実質的に含まない」とは、着色層中に複合ポリマーを積極的に含有しないことを意味し、具体的には、着色層中における複合ポリマーの含有量が15質量%以下であることをいい、好ましくは複合ポリマーを含有しない(含有量が0(ゼロ)質量%である)場合が好ましい。
【0089】
ポリマー基材上に反射層を設けるときには、上記のように、反射層が複合ポリマーを含有する態様に限らず、複合ポリマーを実質的に含まない反射層とポリマー基材との間に1層又は2層以上のポリマー層が設けられた態様に構成されてもよい。この場合、ポリマー基材と着色層との間に複合ポリマーを含むポリマー層を設けることにより、反射層とポリマー基材との間の接着性、密着性を向上させ、耐水性をより高めることができる。これにより、密着不良に起因する耐候性の悪化が防止される。
【0090】
[易接着性層]
本発明のバックシートには、前記ポリマー層(特に反射層)の上に、さらに易接着性層が設けられていてもよい。易接着性層は、バックシートを電池側基板(電池本体)の太陽電池素子(以下、発電素子ともいう)を封止する封止材と強固に接着するための層である。
【0091】
易接着性層は、バインダー、無機微粒子を用いて構成することができ、必要に応じて、さらに添加剤などの他の成分を含んで構成されてもよい。易接着性層は、電池側基板の発電素子を封止するエチレン−ビニルアセテート(EVA;エチレン−酢酸ビニル共重合体)系封止材に対して、10N/cm以上(好ましくは20N/cm以上)の接着力を有するように構成されていることが好ましい。接着力が10N/cm以上であると、接着性を維持し得る湿熱耐性が得られやすい。
【0092】
なお、接着力は、易接着性層中のバインダー及び無機微粒子の量を調節する方法、バックシートの封止材と接着する面にコロナ処理を施す方法などにより調整が可能である。
【0093】
−バインダー−
易接着性層は、バインダーの少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適なバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等が挙げられ、中でも耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。
【0094】
好ましいバインダーの例としては、ポリオレフィンの具体例としてケミパールS−120、S−75N(ともに三井化学(株)製)、アクリル樹脂の具体例としてジュリマーET−410、SEK−301(ともに日本純薬(株)製)、アクリルとシリコーンとの複合樹脂の具体例としてセラネートWSA1060、WSA1070(ともにDIC(株)製)とH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)などを挙げることができる。
【0095】
バインダーの易接着性層中における含有量は、0.05〜5g/mの範囲とすることが好ましい。中でも、0.08〜3g/mの範囲がより好ましい。バインダーの含有量は、0.05g/m以上であると所望とする接着力が得られやすく、5g/m以下であるとより良好な面状が得られる。
【0096】
−微粒子−
易接着性層は、無機微粒子の少なくとも一種を含有することができる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化錫等が挙げられる。中でも、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性の低下が小さい点で、酸化錫、シリカの微粒子が好ましい。
【0097】
無機微粒子の粒径は、体積平均粒径で10〜700nm程度が好ましく、より好ましくは20〜300nm程度である。粒径がこの範囲内であると、より良好な易接着性を得ることができる。粒径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔(株)堀場製作所製〕により測定される値である。
【0098】
無機微粒子の形状には、特に制限はなく、球形、不定形、針状形等のいずれのものを用いることができる。
【0099】
無機微粒子の含有量は、易接着性層中のバインダーに対して、5〜400質量%の範囲とする。無機微粒子の含有量は、5質量%未満であると、湿熱雰囲気に曝されたときに良好な接着性が保持できず、400質量%を超えると、易接着性層の面状が悪化する。
中でも、無機微粒子の含有量は、50〜300質量%の範囲が好ましい。
【0100】
−架橋剤−
易接着性層には、架橋剤の少なくとも一種を含有することができる。
易接着性層に好適な架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。中でも、湿熱経時後の接着性を確保する観点から、オキサゾリン系架橋剤が特に好ましい。オキサゾリン系架橋剤の具体例については、既述のポリマー層の項で説明した具体例と同様のものが挙げられる。
【0101】
架橋剤の易接着性層中における含有量としては、易接着性層中のバインダーに対して、5〜50質量%が好ましく、中でもより好ましくは20〜40質量%である。架橋剤の含有量は、5質量%以上であると、良好な架橋効果が得られ、着色層の強度や接着性を保持することができ、50質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保つことができる。
【0102】
−添加剤−
本発明における易接着性層には、必要に応じて、更に、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカ等の公知のマット剤、アニオン系やノニオン系などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
【0103】
〜易接着性層の形成方法〜
易接着性層の形成は、易接着性を有するポリマーシートを基材に貼合する方法や、塗布による方法が挙げられる。中でも、塗布による方法は、簡便であると共に、均一性で薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の塗布法を利用することができる。塗布液の調製に用いる塗布溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。塗布溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0104】
易接着性層の厚みには、特に制限はないが、通常は0.05〜8μmが好ましく、より好ましくは0.1〜5μmの範囲である。易接着性層の厚みは、0.05μm以上であると必要な易接着性を好適に得ることができ、8μm以下であると面状がより良好になる。
また、本発明の易接着性層は、着色層の効果を低減させないために、透明であることが必要である。
【0105】
〜物性〜
また、本発明の太陽電池用バックシートは、120℃、100%RHの雰囲気下に48時間保存した後の封止材との接着力が、保存前の封止材との接着力に対し、75%以上であることが好ましい。本発明の太陽電池用バックシートは、既述の通り、所定量のバインダーと該バインダーに対して所定量の無機微粒子とを含み、EVA系封止材に対して10N/cm以上の接着力を持つ易接着層を有することにより、前記保存後にも保存前の75%以上の接着力が得られる。これにより、作製された太陽電池モジュールは、バックシートの剥がれやそれに伴なう発電性能の低下が抑制され、長期耐久性がより向上する。
【0106】
<太陽電池用バックシートの製造>
本発明の太陽電池用バックシートは、上記のように、ポリマー基材の上に本発明におけるポリマー層と必要に応じて易接着性層とを形成することができる方法であればいずれの方法により作製されてもよい。本発明においては、ポリマー基材上に、分子中に前記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマー及び好ましくは架橋剤を含有する塗布液(及び必要に応じて易接着性層用塗布液等)を塗布し、少なくとも1層のポリマー層を形成する工程を設けて作製する方法(本発明の太陽電池用バックシートの製造方法)により好適に作製することができる。
なお、ポリマー層用塗布液は、既述のように少なくとも複合ポリマーを含有する塗布液である。ポリマー基材、及び各塗布液を構成する複合ポリマー及び他の成分などの詳細については、既述の通りである。
【0107】
好適な塗布法も既述の通りであり、例えばグラビアコーターやバーコーターを利用することができる。また、本発明における塗布工程では、ポリマー基材の表面に直にあるいは厚み2μm以下の下塗り層を介して、ポリマー層用塗布液を塗布し、ポリマー基材上にポリマー層(例えば着色層(好ましくは反射層)やバック層)を形成することができる。
【0108】
ポリマー層の形成は、ポリマーシートをポリマー基材に貼合する方法、ポリマー基材形成時にポリマー層を共押出しする方法、塗布による方法等により行なえる。中でも、塗布による方法は、簡便であると共に、均一性で薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布による場合、塗布方法としては、例えば、グラビアコーター、バーコーターなどの公知の塗布方法を利用することができる。
【0109】
塗布液は、塗布溶媒として水を用いた水系でもよいし、トルエンやメチルエチルケトン等の有機溶媒を用いた溶剤系でもよい。中でも、環境負荷の観点から、水を溶媒とすることが好ましい。塗布溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0110】
ポリマー層用塗布液としては、これに含まれる溶媒中の50質量%以上、好ましくは60質量%以上が水である水系塗布液であることが好ましい。水系塗布液は、環境負荷の点で好ましく、また水の割合が50質量%以上であることにより、環境負荷が特に小さくなる点で有利である。ポリマー層用塗布液中の水の割合は、環境負荷の観点からは、さらに多い方が望ましく、水が全溶媒の90質量%以上含まれる場合がより好ましい。
【0111】
塗布後は、所望の条件で乾燥を行なう乾燥工程が設けられてもよい。
【0112】
<太陽電池モジュール>
本発明の太陽電池モジュールは、既述の本発明の太陽電池用バックシート、又は既述の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートを設けて構成されている。本発明の好ましい形態として、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する透明性のフロント基板と既述の本発明の太陽電池用バックシートとの間に配置し、該フロント基板とバックシートとの間で太陽電池素子をエチレン−ビニルアセテート系等の封止材で封止、接着して構成されている。すなわち、フロント基板とバックシートとの間に、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分が設けられている。
【0113】
太陽電池モジュール、太陽電池セル、バックシート以外の部材については、例えば、「太陽光発電システム構成材料」(杉本栄一監修、(株)工業調査会、2008年発行)に詳細に記載されている。
【0114】
透明性の基板は、太陽光が透過し得る光透過性を有していればよく、光を透過する基材から適宜選択することができる。発電効率の観点からは、光の透過率が高いものほど好ましく、このような基板として、例えば、ガラス基板、アクリル樹脂などの透明樹脂などを好適に用いることができる。
【0115】
太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、銅−インジウム−ガリウム−セレン、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル、ガリウム−砒素などのIII−V族やII−VI族化合物半導体系など、各種公知の太陽電池素子を適用することができる。
【実施例】
【0116】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は、質量基準である。
また、以下において、体積平均粒子径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置LA950〔(株)堀場製作所製〕を用いて測定した。
【0117】
(複合ポリマーの合成)
[合成例−1]:複合ポリマー水分散物P−1の合成
−工程1−
撹拌装置、滴下ロートを備え、窒素ガス置換した反応容器に、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル(PNP)81部、イソプロピルアルコール(IPA)360部、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)110部、及びジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部を仕込み、窒素ガス雰囲気下に撹拌しながら80℃に昇温した。
−工程2−
次いで、この反応容器内に同温度で、メチルメタクリレート(MMA)260部、n−ブチルメタクリレート(BMA)200部、n−ブチルアクリレート(BA)110部、アクリル酸(AA)30部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)19部、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(TBPO)31.5部、及びPNP部31.5部からなる混合物を4時間かけて滴下した。その後、同温度で2.5時間加熱撹拌を行ない、重量平均分子量が29,300の、カルボキシル基と加水分解性シリル基を含むアクリル系ポリマーの溶液を得た。
−工程3−
次いで、これに脱イオン水54.8部を加え、16時間加熱撹拌を継続してアルコキシシランを加水分解し、さらにアクリル系ポリマーと縮合させることにより、不揮発分(NV)=56.3質量%、溶液酸価=22.3mgKOH/gの、カルボキシル基含有アクリル系ポリマーに由来する部位とポリシロキサン部位とを有する複合ポリマーの溶液を得た。
【0118】
−工程4−
次に、この溶液に同温度で、撹拌しながらトリエチルアミン(TEA)42部を添加して10分間撹拌を行なった。これにより、含有されるカルボキシル基の100%が中和された。
−工程5−
その後、同温度で脱イオン水1250.0部を1.5時間かけて滴下して転相乳化させた後、50℃に昇温して30分間撹拌を行なった。次いで、内温40℃で3.5時間をかけて、有機溶剤とともに水の一部分を減圧下除去した。こうして固形分濃度が42質量%、平均粒子径が110nmの、カルボキシル基含有アクリル系ポリマーに由来する部位とポリシロキサン部位とを含む複合ポリマーの水分散物P−1を得た。水分散物P−1は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
【0119】
[合成例−2]:複合ポリマー水分散物P−2の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−2を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS):210部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS):166部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS):24部、メチルメタクリレート(MMA):200部、n−ブチルメタクリレート(BMA):100部、n−ブチルアクリレート(BA)70部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−2は、ポリシロキサン部位が約50質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約50質量%である。
【0120】
[合成例−3]:複合ポリマー水分散物P−3の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−3を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS):320部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS):244部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS):36部、メチルメタクリレート(MMA):90部、n−ブチルメタクリレート(BMA):60部、n−ブチルアクリレート(BA):20部、アクリル酸(AA):30部とした。水分散物P−3は、ポリシロキサン部位が約75質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約25質量%である。
【0121】
[合成例−4]:複合ポリマー水分散物P−4の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−4を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)60部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)25部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)15部、メチルメタクリレート(MMA)300部、n−ブチルメタクリレート(BMA)220部、n−ブチルアクリレート(BA)150部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−4は、ポリシロキサン部位が約13質量%であり、本発明における複合ポリマーに分類されないポリマーである。
【0122】
[合成例−5]:複合ポリマー水分散物P−5の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、用いるモノマー量を下記量に変更したこと以外は、前記合成例−1と同様にして、複合ポリマー水分散物P−5を合成した。
用いるモノマーの比率は、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)360部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)320部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)40部、メチルメタクリレート(MMA)20部、n−ブチルメタクリレート(BMA)20部、n−ブチルアクリレート(BA)10部、アクリル酸(AA)30部とした。水分散物P−5は、ポリシロキサン部位が約90質量%であり、本発明における複合ポリマーに分類されないポリマーである。なお、この水分散物は凝集が発生しており、安定性が不良であった。
【0123】
[合成例−6]:複合ポリマー水分散物P−6の合成
複合ポリマー水分散物P−1の合成において、初めに添加するフェニルトリメトキシシラン(PTMS)110部とジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部とを、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)100部と3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部とジメチルジメトキシシラン(DMDMS)71部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−1の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−6を合成した。
なお、水分散物P−6は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
【0124】
[合成例−7]:複合ポリマー水分散物P−7の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部を3−メルカプトプロピルトリメトキシラン(MPTMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−7を合成した。
水分散物P−7は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
【0125】
[合成例−8]:複合ポリマー水分散物P−8の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部を3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−8を合成した。
水分散物P−8は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
【0126】
[合成例−9]:複合ポリマー水分散物P−9の合成
複合ポリマー水分散物P−6の合成において、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)10部をp−スチリルトリメトキシシラン(STMS)10部に変更したこと以外は、複合ポリマー水分散物P−6の合成と同様にして、複合ポリマー水分散物P−9を合成した。
水分散物P−9は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、アクリル系ポリマー部分が約75質量%である。
【0127】
複合ポリマー水分散物P−1〜P−9の合成に用いた素材の種類及び量を下記表1に示す。
【0128】
【表1】

【0129】
(実施例1)
<ポリマー基材の作製>
〜PET−1の作製〜
[工程1]−エステル化−
高純度テレフタル酸(三井化学(株)製)100kgとエチレングリコール(日本触媒化学工業(株)製)45kgのスラリーを、予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×10Paに保持されたエステル化反応槽に、4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行なった。その後、得られたエステル化反応生成物123kgを重縮合反応槽に移送した。
【0130】
[工程2]−ポリマーペレットの作製
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された重縮合反応槽に、エチレングリコールを、得られるポリマーに対して0.3質量%添加した。5分間撹拌した後、酢酸コバルト及び酢酸マンガンのエチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてコバルト元素換算値、マンガン元素換算値がそれぞれ30ppm、15ppmとなるように加えた。更に5分間撹拌した後、チタンアルコキシド化合物の2質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてチタン元素換算値が5ppmとなるように添加した。その5分後、ジエチルホスホノ酢酸エチルの10質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマー中においてリン元素換算値が5ppmとなるように添加した。その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし、常圧に戻し、重縮合反応を停止した。そして、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリマーのペレット(直径約3mm、長さ約7mm)を作製した。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
【0131】
但し、前記チタンアルコキシド化合物には、特開2005−340616号公報の段落番号[0083]の実施例1で合成しているチタンアルコキシド化合物(Ti含有量=4.44質量%)を用いた。
【0132】
[工程3]−固相重合−
上記で得られたペレットを、40Paに保たれた真空容器中、220℃の温度で30時間保持して、固相重合を行なった。
【0133】
[工程4]−フィルム状ポリマー基材の作製−
以上のように固相重合を経た後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸ベースを作製した。その後、90℃で縦方向に3倍に延伸し、更に120℃で横方向に3.3倍に延伸した。こうして、厚み300μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート支持体(以下、「PET−1」と称する。)を得た。
PET−1のカルボキシル基含量は、30当量/tであった。
【0134】
<反射層>
−顔料分散物の調製−
下記組成中の成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
<顔料分散物の組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm)・・・39.9質量%
(タイペークR−780−2、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
【0135】
−反射層用塗布液1の調製−
下記組成中の成分を混合し、反射層用塗布液1を調製した。
<塗布液1の組成>
・上記の顔料分散物 ・・・80.0部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・19.2部
(バインダー:ジュリマーET410、日本純薬(株)製、固形分:30質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・3.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・2.0部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・7.8部
【0136】
−反射層の形成−
得られた反射層用塗布液1を、上記のPET−1上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、顔料層として、二酸化チタン量が6.5g/mの白色層(反射層)を形成した。
【0137】
<易接着性層>
−易接着性層塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、易接着性層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・ポリオレフィン樹脂水分散液 ・・・5.2部
(バインダー:ケミパールS−75N、三井化学(株)製、固形分:24質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・7.8部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・0.8部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・シリカ微粒子水分散物 ・・・2.9部
(アエロジルOX−50、日本アエロジル(株)製、体積平均粒子径=0.15μm、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・83.3部
【0138】
−易接着性層の形成−
得られた塗布液を、バインダー量が0.09g/mになるように反射層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、易接着性層を形成した。
【0139】
<バック層>
−バック層塗布液1の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・45.9部
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・7.7部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・44.4部
【0140】
−バック層の形成−
得られたバック層塗布液1をPET−1の反射層及び易接着層が形成されていない側に、バインダー量がウェット塗布量で3.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み3μmのバック層を形成した。
【0141】
以上のようにして、バックシートを作製した。
【0142】
(実施例2〜3、比較例1〜2)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、上記で合成した下記複合ポリマー水分散物P−2〜P−3(固形分濃度42質量%;実施例2〜3)、複合ポリマー水分散物P−4〜P−5(固形分濃度42質量%;比較例1〜2)にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0143】
(実施例4)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、上記で合成した複合ポリマー水分散物P−6(固形分濃度42質量%)に代えて下記のバック層塗布液2を調製し、バック層塗布液1に代えてバック層塗布液2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0144】
−バック層塗布液2の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層用塗布液2を調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−6(固形分濃度42質量%) ・・・45.9部
・エポキシ化合物(架橋剤、H−2) ・・・7.7部
(ディナコールEx521、ナガセケムテック(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・44.4部
【0145】
(実施例5)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、複合ポリマー水分散物P−7(固形分濃度42質量%)に代えて下記のバック層塗布液3を調製し、バック層塗布液1に代えてバック層塗布液3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0146】
−バック層塗布液3の調製−
下記組成中の成分を混合し、バック層用塗布液3を調製した。
<塗布液の組成>
・複合ポリマー水分散物P−7(固形分濃度40質量%) ・・・48.2部
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−3) ・・・7.7部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・42.1部
【0147】
(実施例6〜7)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、複合ポリマー水分散物P−8(固形分濃度42質量%;実施例6)、P−9(固形分濃度42質量%;実施例7)にそれぞれ代え、さらにバインダーのウェット塗布量を変えることによりバック層の乾燥厚みを下記表2に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0148】
(実施例8〜9、比較例3〜4)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、下記のポリマーP−10〜P−11、P−101〜P−102(固形分濃度42質量%)にそれぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は下記表2に示す。
・P−10:セラネートWSA1070
(ポリシロキサン部位:約30%、ポリマー部位:約70%、DIC(株)製)
・P−11:セラネートWSA1060
(ポリシロキサン部位=約75質量%、ポリマー部位:約25%、DIC(株)製)
・P−101:ファインテックス Es650(DIC(株)製)
(ポリシロキサン部位を有しないポリエステルバインダー)
・P−102:オレスターUD350(三井化学(株)製)
(ポリシロキサン部位を有しないポリウレタンバインダー)
【0149】
(実施例10〜11)
実施例6,7において、[工程4]でPET−1を作製する際の溶融温度を280℃から295℃(PET−2:実施例10)、310℃(PET−3:実施例11)にそれぞれ上昇させ、さらにバインダーのウェット塗布量を変えることによりバック層の乾燥厚みを下記表2に示すように変更したこと以外は、実施例6,7と同様にして、バックシートを作製した。
【0150】
(実施例12)
実施例1において、オキサゾリン化合物(架橋剤:H−1)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0151】
(実施例13)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、下記のポリマーP−104に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
【0152】
[合成例−10]:複合ポリマー水分散物P−104の合成
攪拌装置、滴下ロートを備え、窒素ガス置換した反応容器に、ジメチロールブタン酸14部、プラクセルCD220(ポリカーボネートジオール(PCD)、ダイセル化学工業社製、平均分子量2000)57部、鎖伸長剤(短鎖ジオール成分)4部、下記の化合物A(両末端ポリシロキサンジオール)25部、及びアセトンを所定量加え、均一に溶解させ、溶液濃度を調製した。
次に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を所定量(NCO/OH 2.0)加えて80℃で反応を行ない、所定のNCO%となるまで反応を行なった後、50℃に冷却した。これに更に、固形分に対して30質量%となるイオン交換水と、中和剤(トリエチルアミン(TEA))とを所定量(親水基−COOHと当量となる量)加え、系内を均一に乳化させ、エチレンジアミン(EDI)成分(実測NCO%と等量となる量)を投入して鎖伸長した。系内のアセトンを真空脱気して回収した。
上記のようにして、ポリシロキサン構造単位と非ポリシロキサン系としてウレタン系構造単位とを有する複合ポリマー水分散物P−104を合成した。
複合ポリマー水分散物P−104は、ポリシロキサン部位が約25質量%であり、ウレタン系ポリマー部分が約75質量%である。
複合ポリマー水分散物P−104の固形分濃度は、42%であった。
【0153】
【化4】

【0154】
(実施例14)
実施例1において、バック層塗布液の調製に用いた架橋剤を下記のイソシアネート化合物(H−4)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
・イソシアネート化合物
(タケラックW−6061、三井化学(株)製、固形分:25質量%)
【0155】
(実施例15)
実施例1において、ポリマー基材PET−1の両面に下記の条件のコロナ処理による表面処理を施したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製した。
[コロナ処理条件]
・装置:ピラー社製ソリッドステートコロナ処理機6KVAモデル
・電極と誘電体ロ−ルギャップクリアランス:1.6mm
・処理周波数:9.6kHz
・処理速度:20m/分
・処理強度:0.375kV・A・分/m
【0156】
(実施例16)
実施例15において、ポリマー基材PET−1の両面に施す表面処理条件を下記の条件の火炎処理に変更したこと以外は、実施例15と同様にして、バックシートを作製した。
[火炎処理条件]
PET−1を搬送させながら、横長型バーナーを用い、プロパンガスと空気とを1/17の比率(=プロパンガス/空気[体積比])にて混合した混合ガスを燃焼させた火炎をPET−1の表面に0.5秒間照射した。
【0157】
(実施例17)
実施例15において、ポリマー基材PET−1の両面に施す表面処理条件を下記の条件の低圧プラズマ処理に変更したこと以外は、実施例15と同様にして、バックシートを作製した。
[低圧プラズマ処理条件]
PET−1を搬送させながら、酸素ガスとアルゴンガスとを80/20の比率(=酸素ガス/アルゴンガス[体積比])で混合したプラズマガス(ガス圧力:1.5Torr)の雰囲気中において、3.56MHzの高周波放電装置を用いた放電によって発生した出力1000W・min/mのプラズマをPET−1の表面に15秒間照射した。
【0158】
(実施例18)
実施例15において、ポリマー基材PET−1の両面に施す表面処理条件を下記の条件の大気圧プラズマ処理に変更したこと以外は、実施例15と同様にして、バックシートを作製した。
[大気圧プラズマ処理条件]
PET−1を搬送させながら、空気にアルゴンガスを混合したプラズマガス(ガス圧力:750Torr)の雰囲気中において、5kHzの電源周波数を有した高周波放電装置を用いた放電によって発生した出力250W・min/mの放電強度のプラズマをPET−1の表面に15秒間照射した。
【0159】
(実施例19)
実施例15において、ポリマー基材PET−1の両面に施す表面処理条件を下記の条件の紫外線処理に変更したこと以外は、実施例15と同様にして、バックシートを作製した。
[紫外線処理条件]
PET−1を搬送させながら、低圧水銀灯を用いて発生した紫外線を、大気圧下でPET−1の表面に20秒間照射した。
【0160】
(実施例20)
実施例15において、バック層塗布液の調製に用いた架橋剤を下記のカルボジイミド化合物(H−3)に変更したこと以外は、実施例15と同様にして、バックシートを作製した。
・カルボジイミド化合物(架橋剤:H−3)
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
【0161】
(実施例21)
実施例20において、バック層塗布液の組成比を下記のとおり変更したバック層塗布液4に変更したこと以外は、実施例20と同様にして、バックシートを作製した。
<バック層用塗布液4の組成>
・複合ポリマー水分散物P−1(バインダー、固形分濃度42質量%)・・・45.9部
・カルボジイミド化合物(架橋剤:H−3) ・・・0.4部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・51.7部
【0162】
(実施例22)
実施例20において、バック層塗布液の組成比を下記のとおり変更したバック層塗布液5に変更したこと以外は、実施例20と同様にして、バックシートを作製した。
<バック層用塗布液5の組成>
・複合ポリマー水分散物P−1(バインダー、固形分濃度42質量%)・・・45.9部
・カルボジイミド化合物(架橋剤:H−3) ・・・30.8部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・21.3部
【0163】
(実施例23)
実施例20において、バック層の乾燥厚みを0.5μmに変更したこと以外は、実施例20と同様にして、バックシートを作製した。
【0164】
(実施例24)
実施例20において、バック層の乾燥厚みを15μmに変更したこと以外は、実施例20と同様にして、バックシートを作製した。
【0165】
(実施例25)
実施例20において、バック層塗布液を下記の白色顔料含有塗布液6に変更したこと以外は、実施例20と同様にして、バックシートを作製した。
[白色顔料含有塗布液6の調製]
下記の成分を混合し、白色顔料を含むバック層用の白色顔料含有塗布液6を調製した。
<白色顔料含有塗布液6の組成>
・複合ポリマー水分散物P−1 ・・・45.9部
(バインダー、固形分濃度42質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤、H−3) ・・・5.4部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:25質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・2.3部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・下記の白色顔料分散液 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
【0166】
〜白色顔料分散液の調製〜
下記組成中の成分を混合し、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理を施した。
<白色顔料分散液の組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm) ・・・39.9質量%
(タイペークR−780−2、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
【0167】
(評価)
上記の実施例及び比較例で作製されたバックシートについて、下記の評価を行なった。評価結果は下記表2に示す。
【0168】
−接着性の評価−
(1)湿熱経時前の接着性
バックシートのバック層表面に片刃のカミソリで縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上にマイラーテープ(ポリエステルテープ)を貼り付け、手動で試料表面に沿って180°方向に引っ張って剥離した。このとき、剥離されたマス目の数によって、バック層の接着力を下記の評価基準にしたがってランク分けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:剥離したマス目はなかった(0マス)。
4:剥離したマス目が0マスから0.5マス未満であった。
3:剥離したマス目が0.5マス以上2マス未満であった。
2:剥離したマス目が2マス以上10マス未満であった。
1:剥離したマス目が10マス以上であった。
【0169】
(2)湿熱経時後の接着性
バックシートを120℃、100%RHの環境条件下で48時間保持した後、25℃、60%RHの環境下において1時間調湿した後、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
【0170】
(3)水浸漬後の接着性
バックシートを25℃の蒸留水に16時間浸漬した後、25℃、60%RHの環境で表面の水分をふき取った後、直ちに、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
【0171】
(4)超湿熱経時後の接着性
前記「(2)湿熱経時後の接着性」の評価で評価基準:5の結果を得たバックシートについて、バックシートを120℃、100%RHの環境条件下で80時間保持した後、25℃、60%RHの環境下において1時間調湿した。その後、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
本評価においては、評価ランク3〜5が、実用上許容可能な範囲である。
【0172】
(5)紫外線(UV)照射後の接着性
作製したバックシートについて、スガ試験機(株)製の超エネルギー照射試験機(UE−1DEc型)を用い、紫外領域の波長にピークを持つ100mW/cmのエネルギーの光をバック層表面に48時間照射した。照射後、直ちに、前記「(1)湿熱経時前の接着性」の評価と同様の方法でバック層の接着力を評価した。
なお、光照射中のバックシートの温度は63℃にコントロールした。
【0173】
【表2】

【0174】
前記表2に示すように、実施例1〜25では、湿熱環境下で経時させた後や水浸漬下において、基材とバック層との間の接着性が良好であり、高い接着耐久性を有するバックシートが得られた。
特に、ポリマー層に含まれる架橋剤の構造や含有量が前記好ましい範囲である実施例、複合ポリマー中の非シロキサン構造単位がアクリル系構造単位である実施例、ポリマー基材に表面処理を行なっている実施例、ポリマー基材がポリエステル樹脂であり、かつそのポリマー基材のカルボキシル基の含有量が前記好ましい範囲である実施例、ポリマー層の厚みが前記好ましい範囲である実施例、複合ポリマー中のシロキサン構造単位について、R及びRが前記好ましい範囲の1価の有機基である実施例の各実施例では、湿熱環境下で経時させた後や水浸漬下において、格段に高い接着耐久性を有するバックシートが得られた。
また、バック層に白色顔料を含む実施例25では、UV照射後にも格段に高い接着耐久性を有するバックシートが得られた。
これに対し、比較例では、良好な面状が得られず、あるいは面状良好でも、湿熱環境に耐える接着耐久性が得られなかった。
【0175】
(実施例26)
実施例1において、易接着層を形成した後、以下に示すように2層構造のバック層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は下記表4に示す。
【0176】
〜バック層の形成〜
易接着層を形成した後、PET−1の反射層及び易接着層が形成されていない側に、下記より得た第1バック層用塗布液Aをバインダー量がウェット塗布量で3.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて乾燥厚み3μmの第1バック層を形成した。次いで、第1バック層上に、下記より得た第2バック層用塗布液Bをバインダー量がウェット塗布量で2.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて乾燥厚み2μmの第2バック層を形成した。
【0177】
[第1バック層用塗布液Aの調製]
下記組成中の成分を混合し、バック1層用塗布液Aを調製した。
<塗布液Aの組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・7.7部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・下記の顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
【0178】
〜顔料分散物の調製〜
下記成分を混合後、その混合物をダイノミル型分散機により1時間、分散処理した。
<組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm)・・・39.9質量%
(タイペークR−780−2、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール ・・・8.0質量%
(PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤 ・・・0.5質量%
(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・51.6質量%
【0179】
[第2バック層用塗布液Bの調製]
下記組成中の成分を混合し、第2バック層用塗布液Bを調製した。
<塗布液の組成>
・前記複合ポリマー水分散物P−3(固形分濃度42質量%) ・・・45.9部
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・7.7部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・上記の顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
【0180】
(実施例27〜31)
実施例26において、第1バック層と第2バック層とに用いた複合ポリマー水分散物の種類、架橋剤の種類と量、表面処理の有無、白色顔料の有無を下記表3に示すように変更したこと以外は、実施例26と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は下記表4に示す。
なお、P−10、P−11、P−103の詳細は、以下の通りである。
・P−10:セラネートWSA1070
(ポリシロキサン部位:約30%、ポリマー部位:約70%、DIC(株)製)
・P−11:セラネートWSA1060
(ポリシロキサン部位=約75質量%、ポリマー部位:約25%、DIC(株)製)
・P−103:オブリガード(AGCコーテック(株)製)
(ポリシロキサン部位を有しないフッ素系バインダー)
【0181】
【表3】

【0182】
【表4】



【0183】
前記表4に示すように、実施例26〜31のバックシートは、湿熱環境下や水浸漬下に曝された場合でも、良好な接着耐久性を有していた。
【0184】
(実施例32)
厚さ3mmの強化ガラスと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、結晶系太陽電池セルと、EVAシート(三井化学ファブロ(株)製のSC50B)と、実施例1のバックシートとをこの順に重ね合わせ、真空ラミネータ(日清紡(株)製、真空ラミネート機)を用いてホットプレスすることにより、EVAと接着させた。このとき、実施例1で作製したバックシートを、その易接着性層がEVAシートと接触するように配置した。また、接着方法は、以下の通りである。
このようにして、結晶系の太陽電池モジュールを作製した。作製した太陽電池モジュールを発電運転したところ、太陽電池として良好な発電性能を示した。
<接着方法>
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間の真空引き後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンにて150℃で30分間、本接着処理を施した。
【0185】
(実施例33〜37)
実施例32において、バックシートを、実施例2,3,8,9,25で作製したバックシートに代えたこと以外は、実施例32と同様にして、結晶系の太陽電池モジュールを作製した。
得られた太陽電池モジュールを用いて発電運転したところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
【0186】
(実施例38〜43)
実施例32において、バックシートを、実施例26〜31で作製したバックシートの試料に代えたこと以外は、実施例32と同様にして、結晶系の太陽電池モジュールを作製した。
得られた太陽電池モジュールを用いて発電運転したところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
【0187】
(実施例44)
実施例1と同様の方法で作製したPET−1の一方の側に、下記の反射層用塗布液2を塗布し、180℃で1分間乾燥させて、顔料層として、二酸化チタン量が6.5g/mの白色層(反射層;乾燥厚み=約2μm)を形成した。更にその上に、実施例1と同様の易接着性層を形成することにより、バックシートを作製した。
【0188】
−反射層用塗布液2の調製−
下記組成中の成分を混合し、反射層用塗布液2を調製した。
<塗布液2の組成>
・実施例1の反射層用塗布液1の調製に用いた顔料分散物 ・・・80.0部
・前記複合ポリマー水分散物P−1(固形分濃度42質量%)・・・13.7部
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・3.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・2.0部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・13.3部
【0189】
−接着性の評価−
実施例44で作製したバックシートについて、以下に示す方法により、湿熱経時前と経時後における封止材とバックシートとの間の接着性、及び超湿熱経時後の接着性を評価した。評価結果は下記表5に示す。
【0190】
(A)湿熱経時前の接着性
上記のようにして作製したバックシートを20mm巾×150mmにカットして、サンプル片を2枚準備した。この2枚のサンプル片を、互いに易接着性層側が内側になるように配置し、この間に20mm巾×100mm長にカットしたEVAシート(三井化学ファブロ(株)製のEVAシート:SC50B)を挟み、真空ラミネータ(日清紡(株)製の真空ラミネート機)を用いてホットプレスすることにより、EVAと接着させた。このときの接着条件は、以下の通りとした。
真空ラミネータを用いて、128℃で3分間の真空引き後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンで150℃、30分間、本接着処理を施した。このようにして、互いに接着した2枚のサンプル片の一端から20mmの部分はEVAと未接着で、残りの100mmの部分にEVAシートが接着された接着評価用試料を得た。
【0191】
得られた接着評価用試料のEVA未接着部分を、テンシロン(ORIENTEC製 RTC−1210A)にて上下クリップに挟み、剥離角度180°、引っ張り速度300mm/分で引っ張り試験を行ない、接着力を測定した。
測定された接着力をもとに以下の評価基準にしたがってランク付けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:密着が非常に良好であった(60N/20mm以上)。
4:密着は良好であった(30N/20mm以上60N/20mm未満)。
3:密着がやや不良であった(20N/20mm以上30N/20mm未満)。
2:密着不良が生じた(10N/20mm以上20N/20mm未満)。
1:密着不良が顕著であった(10N/20mm未満)。
【0192】
(B)湿熱経時後の接着性
得られた接着評価用試料を、85℃、85%RHの環境条件下で1000時間保持(湿熱経時)した後、前記(A)と同様の方法にて接着力を測定した。測定された接着力をもとに、前記評価基準にしたがってランク付けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
【0193】
(C)超湿熱経時後の接着性
前記(A)と同様の方法で得た接着評価用試料を、85℃、85%RHの環境条件下で3000時間保持(超湿熱経時)した後、前記(A)と同様の方法にて接着力を測定した。測定された接着力をもとに、前記評価基準にしたがってランク付けした。本評価においては、評価ランク3、4、5が、実用上許容可能な範囲である。
【0194】
(実施例45〜48)
実施例44において、反射層用塗布液2の調製に用いた複合ポリマー水分散物P−1を、下記表5に示すように代えたこと以外は、実施例44と同様にして、バックシートの試料を作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表5に示す。
【0195】
(実施例49)
実施例44において、反射層用塗布液2の調製に用いた架橋剤H−1を用いなかったこと以外は、実施例44と同様にして、バックシートの試料を作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表5に示す。
【0196】
(実施例50)
実施例44において、ポリマー基材PET−1の両面に下記の条件のコロナ処理による表面処理を施したこと以外は、実施例44と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表5に示す。
[コロナ処理条件]
・装置:ピラー社製ソリッドステートコロナ処理機6KVAモデル
・電極と誘電体ロ−ルギャップクリアランス:1.6mm
・処理周波数:9.6kHz
・処理速度:20m/分
・処理強度:0.375kV・A・分/m
【0197】
【表5】

【0198】
前記表5に示すように、本発明のバックシートは、湿熱環境下に曝された場合にも、良好な接着耐久性を有していた。
【0199】
(実施例51〜57)
実施例44〜50で作製したバックシートの試料を用い、それぞれのバックシートの反射層及び易接着層が設けられた面の反対側に、易接着性層の形成後、実施例26と同様にして、第1バック層及び第2バック層からなる2層構造のバック層を形成して、バックシートを作製した。このバックシートを用い、実施例32と同じ方法で太陽電池モジュールを作製した。
作製した太陽電池モジュールを用いて発電運転をしたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
【0200】
(実施例58〜85)
実施例51〜57において、第1バック層と第2バック層とに用いた複合ポリマー水分散物を前記表3の実施例27〜30と同じように変更したこと以外は、実施例51〜57のそれぞれと同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
作製した太陽電池モジュールを用いて発電運転をしたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。
【0201】
(実施例86)
実施例1と同様の方法で作製したPET−1の一方の側に、下記の接着層用塗布液をバインダー量がウェット塗布量で7.1g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み0.15μmの接着層を形成した後、この接着層上に下記の反射層用塗布液3を塗布し、180℃で1分間乾燥させて、顔料層として二酸化チタン量が6.5g/mの白色層(反射層;乾燥厚み=約11μm)を形成した。この白色層の上には、更に、実施例1と同様の易接着性層を形成することにより、バックシートを作製した。
【0202】
−接着層用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、接着層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・セラネートWSA1070(複合ポリマー(P−10);ポリシロキサン部位:約30%、ポリマー部位:約70%、DIC(株)製)・・・3.6部
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・1部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・1.5部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・蒸留水 ・・・93.9部
【0203】
−反射層用塗布液3の調製−
下記組成中の成分を混合し、反射層用塗布液3を調製した。
<塗布液3の組成>
・実施例1の反射層用塗布液1の調製に用いた顔料分散物 ・・・80.0部
・ケミパールS75N(固形分濃度24質量%、三井化学(株)製)・・・9部
(ポリシロキサン部位を有しないポリオレフィン系バインダーP−105)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・3.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物(架橋剤、H−1) ・・・2.0部
(エポクロスWS−700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・蒸留水 ・・・6部
【0204】
−接着性の評価−
作製したバックシートについて、以下に示す方法により接着性を評価した。評価結果は、下記表6に示す。
【0205】
(ア)湿熱経時前の接着性
上記のようにして作製したバックシートを20mm巾×150mmにカットして、サンプル片を2枚準備した。この2枚のサンプル片を、互いに易接着性層側が内側になるように配置し、この間に20mm巾×100mm長にカットしたEVAシート(三井化学ファブロ(株)製のEVAシート:SC50B)を挟み、真空ラミネータ(日清紡(株)製の真空ラミネート機)を用いてホットプレスすることによりEVAと接着させた。このとき、接着は、真空ラミネータを用い、128℃で3分間の真空引きを行なった後、2分間加圧して仮接着した。その後、ドライオーブンで150℃、30分間、本接着処理を施した。このようにして、互いに接着した2枚のサンプル片の一端から20mmの部分はEVAと未接着の領域を残し、残りの100mmの部分にEVAシートが接着された接着評価用試料を得た。
得られた接着評価用試料のEVA未接着部分を、テンシロン(ORIENTEC製、RTC−1210A)にて上下クリップに挟み、剥離角度180°、引っ張り速度300mm/分で引っ張り試験を行ない接着力を測定した。測定された接着力をもとに以下の評価基準にしたがってランク付けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:反射層の接着層との間の密着は非常に良好であった(60N/20mm以上)。
4:反射層の接着層との間の密着は良好であった(30N/20mm以上60N/20mm未満)。
3:反射層の接着層との間の密着はやや不良であった(20N/20mm以上30N/20mm未満)。
2:反射層と接着層との間に密着不良が生じた(10N/20mm以上20N/20mm未満)。
1:反射層の接着層との間の密着不良が顕著に認められた(10N/20mm未満)。
【0206】
(イ)湿熱経時後の接着性
得られた接着評価用試料を、85℃、85%RHの環境条件下で1000時間保持(湿熱経時)した後、前記(ア)と同様の方法にて接着力を測定した。測定された接着力をもとに、前記評価基準にしたがってランク付けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
【0207】
(ウ)超湿熱経時後の接着性
前記(ア)で得た接着評価用試料を、85℃、85%RHの環境条件下で3000時間保持(超湿熱経時)した後、前記(ア)と同様の方法にて接着力を測定した。測定された接着力をもとに、前記評価基準にしたがってランク付けした。本評価においては、評価ランク3、4、5が、実用上許容可能な範囲である。
【0208】
(エ)水浸漬後の接着性
得られた接着評価用試料を、70℃の蒸留水中に7日間浸漬した後、25℃、60%RHの環境で表面の水分をふき取った後、直ちに試料−58の白色層表面に片刃のカミソリで縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上にマイラーテープ(ポリエステルテープ)を貼り付け、手動で試料表面に沿って90°方向に引っ張って剥離した。このとき、剥離されたマス目の数によって、反射層の接着力を下記の評価基準にしたがってランク分けした。評価ランク4、5が、実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:剥離したマス目はなかった(0マス)。
4:剥離したマス目が0マス超0.5マス未満であった。
3:剥離したマス目が0.5マス以上2マス未満であった。
2:剥離したマス目が2マス以上10マス未満であった。
1:剥離したマス目が10マス以上であった。
【0209】
(実施例87〜92、比較例5〜7)
実施例86において、接着層用塗布液及び反射層用塗布液3の調製に用いたポリマー種、架橋剤種を下記表6に示すように変更したこと以外は、実施例86と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表6に示す。
・P−106:バイロナールMD1200(東洋紡(株)製、ポリシロキサン部位を有しないポリエステル系バインダー)
・P−107:ペレスジンA520(高松油脂(株)製、ポリシロキサン部位を有しないポリエステル系バインダー)
【0210】
(実施例93)
実施例92において、反射層の上に形成した易接着性層を塗布形成しなかったこと以外は、実施例92と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表6に示す。
【0211】
(実施例94)
実施例93において、接着層および反射層に架橋剤を添加しなかったこと以外は、実施例93と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表6に示す。
【0212】
(実施例95)
実施例93において、ポリマー基材PET−1の両面に下記の条件のコロナ処理による表面処理を施したこと以外は、実施例93と同様にして、バックシートを作製し、評価を行なった。評価結果は、下記表6に示す。
[コロナ処理条件]
・装置:ピラー社製ソリッドステートコロナ処理機6KVAモデル
・電極と誘電体ロ−ルギャップクリアランス:1.6mm
・処理周波数:9.6kHz
・処理速度:20m/分
・処理強度:0.375kV・A・分/m
【0213】
【表6】

【0214】
前記表6に示すように、本発明のバックシートは、湿熱環境下に曝された場合及び加熱水中に置かれた場合にも、良好な接着耐久性を有していた。
【0215】
(実施例96〜105)
実施例86〜95で作製したバックシートの試料を用い、易接着性層の形成後、それぞれのバックシートの反射層等が設けられた面の反対側に、実施例26と同様にして第1バック層及び第2バック層からなる2層構造のバック層を形成し、バックシートを作製した。これらのバックシートを用い、実施例32と同じ方法で太陽電池モジュールを作製した。
作製した太陽電池モジュールを用いて発電運転をしたところ、いずれも太陽電池として良好な発電性能を示した。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の前記封止剤と接触させて配置される太陽電池用バックシートであって、
ポリマー基材と、
前記ポリマー基材上に設けられ、分子中に下記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有するポリマー層と、
を有する太陽電池用バックシート。
【化1】


〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
【請求項2】
前記ポリマー層は、前記複合ポリマーを架橋する架橋剤由来の構造部分を含む請求項1に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項3】
前記非ポリシロキサン系構造単位が、アクリル系構造単位である請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項4】
前記架橋剤は、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる少なくとも1種である請求項2又は請求項3に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項5】
前記ポリマー層中における、前記複合ポリマーに対する前記架橋剤由来の構造部分の質量割合が1〜30質量%である請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項6】
前記ポリマー基材は、コロナ処理、火炎処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、及び紫外線処理から選ばれる少なくとも1つの表面処理が施されている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項7】
前記一般式(1)中の前記R及びRで表される1価の有機基が、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、及びアミド基から選択される少なくとも一種である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項8】
前記ポリマー基材は、ポリエステル系樹脂を含み、前記ポリエステル系樹脂のカルボキシル基の含有量が2〜35当量/tの範囲である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項9】
前記ポリマー層の少なくとも1層は、厚みが0.8μm〜12μmである請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項10】
前記ポリマー層の少なくとも1層は、前記ポリマー基材の表面に接触させて設けられている請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項11】
前記ポリマー層の少なくとも1層は、前記ポリマー基材から最も離れた位置に配置された最外層である請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項12】
前記ポリマー層の少なくとも1層は、更に白色系顔料を含み、光反射性を有する反射層である請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項13】
前記ポリマー層を少なくとも2層含み、前記2層の一方として前記反射層を有し、他方を前記反射層と前記ポリマー基材との間に有する請求項12に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項14】
白色系顔料を含み、光反射性を有する反射層を更に有し、該反射層と前記ポリマー基材との間に、少なくとも一層の前記ポリマー層を有する請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項15】
ポリマー基材上に、分子中に下記一般式(1)で表される質量割合が15〜85質量%のシロキサン構造単位と質量割合が85〜15質量%の非シロキサン系構造単位とを含む複合ポリマーを含有する塗布液を塗布して少なくとも1層のポリマー層を形成する工程を有する太陽電池用バックシートの製造方法。
【化2】


〔式中、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、RとRとは同一でも異なってもよい。nは、1以上の整数を表す。複数のR及びRは各々、互いに同一でも異なってもよい。〕
【請求項16】
前記塗布液は、更に、カルボジイミド系化合物及びオキサゾリン系化合物から選ばれる架橋剤を含有する請求項15に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
【請求項17】
前記塗布液は、更に溶媒を含有し、該溶媒の50質量%以上が水である請求項15又は請求項16に記載の太陽電池用バックシートの製造方法。
【請求項18】
請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート、又は請求項15〜請求項17のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートを備えた太陽電池モジュール。
【請求項19】
太陽光が入射する透明性のフロント基板と、
前記フロント基板の上に設けられ、太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を有するセル構造部分と、
前記セル構造部分の前記フロント基板が位置する側と反対側に設けられ、前記封止材と隣接して配置された、請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシート又は請求項15〜請求項17のいずれか1項に記載の太陽電池用バックシートの製造方法により製造された太陽電池用バックシートと、
を備えた太陽電池モジュール。

【公開番号】特開2012−119650(P2012−119650A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−35131(P2011−35131)
【出願日】平成23年2月21日(2011.2.21)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】