説明

太陽電池用バックシート用ポリマーシート、及び太陽電池モジュール

【課題】光反射率が高く、良好な接着性及び接着耐久性を有する太陽電池用バックシート用ポリマーシートを提供する。
【解決手段】支持体の両面に白色無機微粒子及びバインダーを含有するポリマー層を少なくとも有し、前記白色無機微粒子の含有量がポリマー層一層当たり4g/m〜12g/mの範囲であり、且つ前記白色無機微粒子と前記バインダーとの含有比(白色無機微粒子/バインダー)がポリマー層一層当たり質量基準で1.5〜8.0の範囲である太陽電池用バックシート用ポリマーシート。

【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用ポリマーシート、及び該ポリマーシートを備えた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、光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いる(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)。
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易接着性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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
バックシートに対しては、発電効率等の観点から光反射性能の更なる向上が要求されている。バックシートは一般に封止材(例えば、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/封止材間の経時での接着性及び接着耐久性は極めて重要である。また、バックシートを構成する支持体と各層との間の接着性及び接着耐久性も不可欠である。
しかしながら、充分な光反射性能、接着性及び接着耐久性を総て満足するバックシートは、得られないのが現状である。
【0008】
本発明は、前記の実情に鑑みなされたものであり、光反射率が高く、良好な接着性及び接着耐久性を有する太陽電池用バックシート用ポリマーシートを提供することを目的とする。
更に、本発明は、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する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 支持体の両面に白色無機微粒子及びバインダーを含有するポリマー層を少なくとも有し、前記白色無機微粒子の含有量がポリマー層一層当たり4g/m〜12g/mの範囲であり、且つ前記白色無機微粒子と前記バインダーとの含有比(白色無機微粒子/バインダー)がポリマー層一層当たり質量基準で1.5〜8.0の範囲である太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<2> 前記バインダーが、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択された少なくとも1種のポリマーである前記<1>に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<3> 支持体の両面に有する前記ポリマー層の一方は、前記バインダーとしてシリコーン樹脂を含有し、他方は、前記バインダーとしてポリオレフィン樹脂又はアクリル樹脂を含有する前記<1>又は前記<2>に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<4> 前記シリコーン樹脂を含有する前記ポリマー層の上に、更に、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる樹脂を含み、無機微粒子の含有量が全質量の1質量%以下である保護ポリマー層を有する前記<3>に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<5> 前記ポリマー層が、更に、前記バインダーに対して0.5〜25質量%の架橋剤を含有する前記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<6> 前記支持体がポリエステル支持体である前記<1>〜<5>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<7> 120℃、100%RHの条件で50時間保存した後の破断伸びが保存する前の破断伸びに対してが50%以上である前記<1>〜<6>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートである。
<8> 前記<1>〜<7>のいずれか1つに記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシートを備えた太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、光反射率が高く、良好な接着性及び接着耐久性を有する太陽電池用バックシート用ポリマーシート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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】太陽電池モジュールの構成例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の太陽電池用バックシート用ポリマーシート、及び該太陽電池用バックシートを備えた太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
【0013】
<太陽電池用バックシート用ポリマーシート>
本発明の太陽電池用バックシート用ポリマーシート(以下、適宜、「本発明のポリマーシート」とも称する。)は、支持体の両面に白色無機微粒子及びバインダーを含有するポリマー層を少なくとも有し、前記白色無機微粒子の含有量がポリマー層一層当たり4g/m〜12g/mの範囲であり、且つ前記白色無機微粒子と前記バインダーとの含有比(白色無機微粒子/バインダー)がポリマー層一層当たり質量基準で1.5〜8.0の範囲である。
なお、以下では、本発明のポリマーシートが有する上記特定の構成を有するポリマー層を、適宜、「特定ポリマー層」と称して説明する。
【0014】
本発明のポリマーシートは、支持体と該支持体の両面に特定ポリマー層とを少なくとも有して構成され、太陽電池用バックシート(以下、単に「バックシート」とも称する。)として機能させることができるポリマーシートである。

本発明のポリマーシートは、支持体及び特定ポリマー層のみを有するものであってもよいし、支持体の一方の面上又は両方の面上に、必要に応じて選択される特定ポリマー層以外の他の層を有するものであってもよい。他の層は1層であってもよいし、2層以上であってもよい。
【0015】
本発明のポリマーシートが特定ポリマー層以外の他の層を有する場合、該他の層は、特定ポリマー層を形成する前又は形成した後の支持体上の被形成面に積層して形成される。
特定ポリマー層及び特定ポリマー層以外の他の層の詳細については後述する。
【0016】
本発明のポリマーシートは、支持体の両面に、白色無機微粒子とバインダーとを特定量で含有するポリマー層を設けることで、高い光反射率有し、さらに電池本体(太陽電池セル)との接着性に優れたものとなる。さらに、本発明のポリマーシートでは、湿熱環境下で経時させた場合であっても、電池本体から剥離等が効果的に抑制される。このため、本発明のポリマーシートをバックシートとして備えた太陽電池モジュールは、長期に亘って発電性能を安定して保つことが可能である。
【0017】
(支持体)
支持体を構成する材料としては、ポリエステル、ポリプロピレン、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、ポリエステルが好ましい。
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ことが好ましい。また、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。
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。
中でもポリエステルとしては、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が特に好ましい。
【0018】
支持体として用いるポリエステル中のカルボキシル基含量は55モル/t以下が好ましく、より好ましくは35モル/t以下が好ましい。カルボキシル基含量が55モル/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。カルボキシル基含量の下限は、上に形成される層との間の接着性を保持する点から2モル/tが望ましい。
【0019】
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)、固相重合により調整することが可能である。
【0020】
支持体に用い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。
【0021】
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系化合物の割合が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、支持体の耐加水分解性を低く保つことができる。
【0022】
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。
【0023】
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、重合後のポリエステルを真空中あるいは窒素ガス中で170℃〜240℃程度の温度で5〜100時間程度加熱して重合度を増大させる手法である。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。
本発明の支持体に用いるポリエステルは、機械強度の点から2軸延伸したものであることが好ましい。
【0024】
支持体の厚みは、25μm〜300μm程度が好ましい。支持体の厚みは、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。
【0025】
(特定ポリマー層)
本発明のポリマーシートが有する特定ポリマー層は、支持体の表面に接触させてあるいは他の層を介して、その両面に配置される層であり、少なくとも、白色無機微粒子及びインダーを含有して構成されている。
特定ポリマー層は、反射層として機能しうる層である。
特定ポリマー層は、支持体に表面に接触する層として形成されることが好ましい。
【0026】
特定ポリマー層に含有される(A)白色無機微粒子は、特定ポリマー層一層当たりの含有量が4g/m〜12g/mの範囲であり、かつ(A)白色無機微粒子と(B)バインダーとの含有比(A/B)は、特定ポリマー層一層当たり質量基準で1.5〜8.0の範囲である。
【0027】
本発明のポリマーシートにおいては、支持体の両面に、白色無機微粒子を特定量にて含有し、且つ白色無機微粒子とバインダーの含有比率が特定の範囲に調製された特定ポリマー層を設けたことにより、該ポリマーシートをバックシートとして備えた太陽電池モジュールにおいて、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高効率で反射させて太陽電池セルに戻すことができる。このため、該バックシートを備えた太陽電池モジュールの発電効率を、従来の太陽電池モジュールに比してより向上させることができる。また、特定ポリマー層は、上記の構成を有するが故に、その隣接層(例えば、EVA封止剤層、易接着性層、等)との間の接着性が高いことから、高い光反射率を有しながらも、特定ポリマー層とその隣接層との接着性の低下に起因してバックシートが電池本体から剥離することがない。かかる接着性の向上作用については定かではないが、特定ポリマー層とその隣接層と界面において所謂アンカー効果が生じているためではないかと考えている。また、特定ポリマー層は、湿熱等に対する耐久性が高く、長期間使用しても接着性の低下が小さい。
さらに、特定ポリマー層は、白色無機微粒子とバインダーとの含有比率が特定の範囲に調製されているため、塗布法を適用した場合においても、良好な面状の層として形成することができる。
【0028】
<白色無機微粒子>
特定ポリマー層は、白色無機微粒子を少なくとも一種含有する。
白色無機微粒子としては、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、タルク等の無機顔料を適宜選択して含有することができる。これらの中でも、二酸化チタンが好ましい。
【0029】
特定ポリマー層における白色無機微粒子の含有量は、一層当たり、4g/m〜12g/mの範囲であることを要し、5g/m〜11.5g/mの範囲がより好ましく、5.5g/m〜11g/mが更に好ましい。
特定ポリマー層における白色無機微粒子の含有量が4g/m未満であると、光反射率が不充分となり、一方、12g/mを越えると、特定ポリマー層の面状、隣接層との接着性及び接着耐久性が不充分となる。
【0030】
特定ポリマー層における白色無機微粒子とバインダーとの含有比〔白色無機微粒子/バインダー〕は、一層当たり、質量基準で1.5〜8.0の範囲であることを要し、2.0〜6.0の範囲がより好ましい。
特定ポリマー層における白色無機微粒子及びバインダーの含有比が、1.5未満であると、光反射率が不充分となり、一方、8.0を越えると、特定ポリマー層の面状、隣接層との接着性及び接着耐久性が不充分となる。
【0031】
白色無機粒子の平均粒径としては、体積平均粒径で0.03μm〜0.8μmが好ましく、より好ましくは0.15μm〜0.5μm程度である。平均粒径がこの範囲内であると、バックシートの光の反射効率がより高いものとなる。
ここで、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。
【0032】
<バインダー>
特定ポリマー層は、バインダーを少なくとも1種含有する。
特定ポリマー層に含有される好適なバインダーとしては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、及びシリコーン樹脂が挙げられる。
【0033】
ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを主成分とした樹脂であり、ポリオレフィンと他のポリマーとの共重合体であってもよい。共重合できるポリマーとしては酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸などがある。これらのうち、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸が共重合した、いわゆるアイオノマーも好ましい。ポリオレフィン樹脂の例としては、ケミパールS−120、S−75N(共に三井化学(株)製)などが挙げられる。
【0034】
アクリル樹脂は、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート等のアクリルモノマーが重合したポリマーであり、必要に応じてアクリル酸、メタクリル酸などが共重合したものであってもよい。アクリル樹脂の例としては、ジュリマーET410、ジュリマーSEK301、ジュリマーFC30(いずれも日本純薬(株)製)などを挙げることができる。
【0035】
シリコーン樹脂は、主鎖又は側鎖にシロキサン結合を有するポリマーである。シリコーン樹脂としては、該シロキサン結合を有するポリマーと他のポリマー(例えば、アクリル系ポリマー)とが共重合した複合ポリマーが好ましい。
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ってもよい。(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。
【0036】
【化1】

【0037】
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、水酸基、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。
【0038】
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、水酸基、又は1価の有機基を表す。
【0039】
「−(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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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%の範囲が好ましく、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%の範囲がより好ましい。
ポリシロキサン部位の比率は、15質量%以上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良好であり、85質量%以下であると水分散物としたときの分散液を安定に維持するのに有効である。
【0045】
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(例えばアクリル系重合体)、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、ビニル系重合体がより好ましく、アクリル系重合体が特に好ましい。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
本発明における複合ポリマーの合成方法については、例えば、特開平2−8209号公報、特開平11−209693号公報に記載されている。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
シリコーン樹脂の例としては、セラネートWSA1060(ポリシロキサン部位:約75%)、同WSA1070(ポリシロキサン部位:約30%)(ともにDIC(株)製)、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。
【0055】
<架橋剤>
特定ポリマー層は、必要に応じて、架橋剤を含有してもよい。
好ましい架橋剤としては、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、カルボジイミド系、オキサゾリン系の架橋剤が好ましい。
【0056】
カルボジイミド系架橋剤の例としては、カルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製)等が挙げられる。
【0057】
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、オキサゾリン系架橋剤としては、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。
【0058】
特定ポリマー層における架橋剤の含有量としては、特定ポリマー層に含有されるバインダーの全質量に対し、0.5〜25質量%の範囲であることが好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましい。架橋剤の含有量をこの範囲とすることで、特定ポリマー層の面状及び隣接層との接着性がより向上する。
【0059】
<界面活性剤>
特定ポリマー層には、必要に応じて、界面活性剤を添加剤することができる。
好ましい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が挙げられる。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でき、15mg/m以下であると、接着を良好に行なうことができる。
【0060】
本発明においては、支持体の両面に設けられる特定ポリマー層のうち、一方はバインダーとしてシリコーン樹脂を含有し、他方はバインダーとしてポリオレフィン樹脂又はアクリル樹脂を含有している態様がより好ましい。この場合、支持体の前記他方の特定ポリマー層を有する側を、太陽電池を構成したときに電池側基板と対向するように配置し、シリコーン樹脂を含有する特定ポリマー層が、最外層又は最外層に近い層として配置されていることで、良好な接着性及び接着耐久性を有すると共に、耐候性能をより高めることができる。
【0061】
〜特定ポリマー層の形成方法〜
特定ポリマー層の形成は、白色無機微粒子及びバインダーを含有するポリマーシートを支持体に貼合する方法、支持体形成時に特定ポリマー層を共押出しする方法、白色無機微粒子及びバインダーを含有する塗布液の塗布により形成する方法等により行なえる。
特定ポリマー層は、支持体の表面に直に接した状態で形成することが好ましい。
【0062】
上記のうち、塗布により形成する方法は、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。
【0063】
塗布により特定ポリマー層を形成する場合、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。
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。
【0064】
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。
中でも、白色無機微粒子及びバインダーを水分散した水系塗布液を調製して、これを塗布する方法が好ましい。この場合、溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上である。
【0065】
特定ポリマー層は、支持体の両面に、同時に塗布してもよいし、片面ずつ塗布してもよい。
支持体の両面に設けられた特定ポリマー層は、各々、同じ組成を有するものであってもよいし、異なる組成であってもよい。
【0066】
特定ポリマー層の厚みは、一層当たり、1.5μm〜12μmが好ましく、より好ましくは2.0μm〜8.0μm程度である。特定ポリマー層の厚みが1.5μm〜12μmの範囲であると、より高い反射率と良好な面状を保つことができる。
支持体の両面に設けられた特定ポリマー層の各々の厚みは、各々、同じであっても、異なっていてもよい。
【0067】
(他の層)
本発明のポリマーシートは、必要に応じて、封止材との接着性を確保するための易接着性層、太陽電池の太陽光入射側と反対側のバック側表面を保護するためのバック層(又はシート)等の特定ポリマー層以外の他の層を有していてもよい。
【0068】
[易接着性層]
本発明のポリマーシートには、特定ポリマー層上に、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、該ポリマーシートが適用された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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
<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。
【0072】
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、同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。
【0073】
バインダーの易接着性層中における含有量は、0.05g/m〜5g/mの範囲とすることが好ましい。中でも、0.08g/m〜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。
【0074】
<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。
【0075】
無機微粒子の粒径は、体積平均粒径で10nm〜700nm程度が好ましく、より好ましくは20nm〜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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
<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。
【0079】
オキサゾリン系架橋剤として具体的には、前述した特定ポリマー層に使用可能なものを好適に用いることができる。
【0080】
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、易接着性層の強度や隣接層との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。
【0081】
<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。
【0082】
〜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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
[バック層]
本発明のポリマーシートには、前記特定ポリマー層以外に、太陽電池の太陽光入射側と反対側のバック側表面を保護するための保護ポリマー層として、更に、バック層を有していてもよい。バック層は、支持体の電池側基板と対向する面の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。バック層は、支持体から最も離れた最外層として配置されていることが好ましい。
【0086】
バック層の好適な態様の一つは、フッ素樹脂を主バインダーとする層であり、もう一つの好適な態様はシリコーン樹脂を主バインダーとする層である。
<バインダー>
フッ素樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化3フッ化エチレン、ポリテトラフルオロプロピレンなどが挙げられる。
これらのポリマーは、単独のモノマーを重合したホモポリマーでもよいし、2種類以上を共重合したものでもよい。さらには、これらのモノマーと他のモノマーを共重合でもよい。
これらのポリマーの例として、テトラフルオロエチレンとテトラフルオロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンを共重合体、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体等を挙げることができる。フッ素樹脂としては、上市されている市販品を用いてもよく、該市販品の例として、AGCコーテック(株)製のオブリガートSW0011Fなどを挙げることができる。
【0087】
また、シリコーン樹脂としては、シリコーンポリマー又は変性シリコーンポリマーやシリコーンポリマーとアクリルポリマーの複合ポリマーを挙げることができる。具体的には、前記本発明における特定ポリマー層に用いられるシリコーン樹脂と同様のものを用いることができる。シリコーン樹脂の例としては、セラネートWSA1060、同WSA1070(ともにDIC(株)製)、H7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)などが挙げられる。
【0088】
バック層は、必要に応じて、架橋剤、界面活性剤、顔料、フィラー等を更に含有してもよい。
【0089】
本発明においては、支持体の両面に設けられる前記特定ポリマー層のうち、一方の特定ポリマー層がバインダーとしてシリコーン樹脂を含有しており(この場合、好ましくは他方の特定ポリマー層はバインダーとしてポリオレフィン樹脂又はアクリル樹脂を含有する)、シリコーン樹脂を含有する前記特定ポリマー層の上に、更に、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる樹脂を含み、無機微粒子の含有量が層の全質量の1質量%以下である(好ましくは無機微粒子を含有しない)バック層(保護ポリマー層)を有している態様がさらに好ましい。ここでの無機微粒子には、前記特定ポリマー層に含有される白色無機微粒子、及び前記易接着性層に含有される無機微粒子が含まれる。
【0090】
<架橋剤>
バック層が含有しうる架橋剤としては、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。この中でも、カルボジイミド系、オキサゾリン系架橋剤は好ましい。
カルボジイミド系架橋剤の例としては例えばカルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製)、オキサゾリン系架橋剤の例としては例えばエポクロスWS−700、エポクロスK−2020E(いずれも日本触媒(株)製)などがある。
【0091】
架橋剤の添加量は、バック層中のバインダーに対して0.5〜25質量%が好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。架橋剤の添加量は、0.5質量%以上であると、バック層の強度及び接着性を保持しながら充分な架橋効果が得られ、25質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保てる。
【0092】
<界面活性剤>
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。バック層に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。
【0093】
<フィラー>
バック層には、更に、フィラーを添加してもよい。フィラーとしてはコロイダルシリカ、二酸化チタンなどの公知のフィラーを用いることができる。フィラーの添加量は、バック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、バック層の面状がより良好に保てる。
【0094】
<厚み>
バック層の厚みは、0.8μm〜12μmの範囲内とすることが好ましく、特に1.0〜10μm程度の範囲が好ましい。
バック層の厚みが、上記範囲内であると、本発明のポリマーシートを含むバックシートは、特に最外層として耐久性(耐候性)がより向上し、また、より優れた面状を有し且つ接着力についてもより向上したものとなる。
【0095】
〜バック層の形成方法〜
バック層は、バック層を構成する塗布液を塗布して乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、加熱するなどして硬化させてもよい。塗布方法や塗布液の溶媒には、特に制限はない。
【0096】
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。但し、フッ素系ポリマー等のバインダー等を水分散した水系塗布液を形成して、これを塗布する方法が好ましい。この場合、溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上である。含フッ素ポリマー層を形成する塗布液に含まれる溶媒の60質量%以上が水であれば、環境負荷が小さくなるので好ましい。
【0097】
−下塗り層−
本発明のポリマーシートには、特定ポリマー層とバック層との間、又は支持体と特定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。
【0098】
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。
【0099】
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軸延伸した後の支持体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。
【0100】
〜光反射率〜
本発明のポリマーシートは、太陽電池セル側表面における550nmの光反射率が、80%以上、より好ましくは82%以上であることが好ましい。なお、光反射率とは、入射した光が反射して再び出射した光量の入射光量に対する比率である。光反射率が80%以上であると、太陽電池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。
【0101】
本明細書における光反射率は、分光光度計UV−2450((株)島津製作所製)に積分球付属装置ISR−2200を取り付けた装置を用いて、測定対象試料について、550nmの光に対する反射率を測定した値である。但し、リファレンスとして硫酸バリウム標準板の反射率を測定し、これを100%として測定対象試料の反射率を算出する。
【0102】
〜破断伸び保持率〜
本発明のポリマーシートは、120℃、100%RHの条件で50時間保存した後の破断伸びが保存する前の破断伸びに対して、50%以上であることが好ましく、より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上である。なお、以下では、当該条件により湿熱処理したバックシートの処理前後における破断伸びの保持率を、単に「破断伸び保持率」とも称する。
【0103】
(太陽電池用バックシート用ポリマーシートの製造)
本発明のポリマーシートは、上記のように、支持体の上に特定ポリマー層と、必要に応じて形成される他の層(易接着性層、等)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。
【0104】
他の層の形成態様の例としては、例えば、(1)他の層を構成する成分を含有する塗布液を被形成面に塗布することにより形成する方法が挙げられ、その例としては、易接着性層、下塗り層、バック層の形成方法として既述した方法が挙げられる。
このような方法で形成された本発明のポリマーシートの具体例としては、本発明のポリマーシートの一方の面に他の層として白色顔料を含有する反射層を塗設したもの、本発明のポリマーシートの一方の面に他の層として着色顔料を含有する着色層を塗設したもの、本発明のポリマーシートの一方の面に、他の層として白色顔料を含有する反射層と易接着層を塗設したものなどを挙げることができる。
【0105】
また、他の層の形成態様の他の例としては、(2)他の層として所望される機能を発揮する層を1層又は2層以上有するシート(フィルム)を被形成面に貼合する方法が挙げられる。
また、上記(2)の方法が適用された場合において用いられるシートは、他の層として所望される機能を発揮する層を1層又は2層以上有するシート(フィルム)であり、該シートと本発明のポリマーシートとの貼合態様の例としては、例えば、本発明のポリマーシートの一方の面に白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合する態様、本発明のポリマーシートの一方の面に着色顔料を含有する着色フィルムを貼合する態様、本発明のポリマーシートの一方の面にアルミニウム薄膜と白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合する態様、本発明のポリマーシートの一方の面に無機バリア層を有するポリマーフィルムと白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合する態様が挙げられる。
【0106】
<太陽電池モジュール>
本発明の太陽電池モジュールは、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。
【0107】
図1は、本発明の太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示している。この太陽電池モジュール10は、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22を、太陽光が入射する透明性の基板26と既述の本発明の太陽電池用バックシート20との間に配置し、該基板26とバックシート20との間をエチレン−ビニルアセテート系封止材24で太陽電池素子22を封止して構成されている。バックシート20は、支持体18の太陽電池素子20側の面側に特定ポリマー層16Bが設けられ、他方の面には、支持体側から順に、特定ポリマー層16A、下塗り層14及びバック層12が設けられている。
本発明の太陽電池モジュールの構成の他の例としては、図1において、特定ポリマー層16Bと封止材24との間に更に易接着性層(不図示)を有する構成が挙げられる。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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】
【0111】
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、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
なお、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。
【0112】
(実施例1)
<支持体の作製>
−ポリエステルの合成−
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(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。
【0113】
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、得られるポリマーに対してそれぞれコバルト元素換算値、マンガン元素換算値で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、得られるポリマーに対してチタン元素換算値で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、得られるポリマーに対してリン元素換算値で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。
【0114】
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。
【0115】
−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。
【0116】
−ベース形成−
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成した。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支持体」と称する。)を得た。
【0117】
<特定ポリマー層1及び2の形成>
−白色無機微粒子分散物の調製−
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。
<白色無機微粒子分散物の組成>
・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(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)・・・0.5質量%
・蒸留水 ・・・51.6質量%
【0118】
−特定ポリマー層用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、特定ポリマー層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・上記にて得られた白色無機微粒子分散物 ・・・714.3質量部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・171.4質量部
〔ジュリマーET410、日本純薬(株)製、固形分:30質量%;バインダーP−1〕
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・26.8質量部
〔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A−1)・・・17.9質量部
〔エポクロスWS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤〕
・蒸留水 ・・・69.6質量部
【0119】
−特定ポリマー層1及び2の形成−
得られた特定ポリマー層用塗布液を、PET支持体の両面に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、二酸化チタン量が6.0g/m、厚みが約2.6μmの特定ポリマー層1及び2を形成した。
【0120】
以上のようにして、PET支持体の両面に特定ポリマー層が形成された実施例1の太陽電池用ポリマーシートを作製した。
このポリマーシートについて、破断伸び保持率、接着性、湿熱経時後の接着性(接着耐久性)、反射率、面状の評価を以下に示す方法により行なった。結果は、下記表1に示す。
【0121】
<評価>
−1.破断伸び保持率−
上記のようにして作製したポリマーシートについて、以下の測定方法により得られた破断伸びの測定値L0及びL1に基づいて、下記式にて示される破断伸び保持率(%)を算出した。実用上許容できるものは、破断伸び保持率が50%以上のものである。
破断伸び保持率(%)=L1/L0×100
【0122】
<破断伸びの測定方法>
ポリマーシートを、幅10mm×長さ200mmに裁断して、測定用の試料A及びBを用意する。
試料Aに対して、25℃、60%RHの雰囲気で24時間調湿した後、テンシロン(ORIENTEC製 RTC−1210A)で引っ張り試験を行う。なお、延伸される試料の長さは10cm、引っ張り速度は20mm/分である。この評価で得られた試料Aの破断伸びをL0とする。
別途、試料Bに対して、120℃、100%RHの雰囲気で50時間湿熱処理した後、試料Aと同様にして引っ張り試験を行う。この時の試料Bの破断伸びをL1とする。
【0123】
−2.接着性−
[A]湿熱経時前の接着性
上記のようにして作製したポリマーシートを20mm巾×150mmにカットして、試料片を2枚準備した。この2枚の試料片を、特定ポリマー層同士が対面するように配置し、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℃で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。
【0124】
得られた接着評価用試料のEVA未接着部分(試料片の一端から20mmの部分)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。このうち、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)
【0125】
[B]湿熱経時後の接着性
ポリマーシートを、120℃、100%RHの環境条件下で48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、前記[A]と同じ評価基準にしたがってランク付けした。なお、湿熱経時後の接着性については、ランク3以上が実用上許容可能な範囲であり、ランク4、5が実用上より好ましい範囲である。
【0126】
−4.光反射率−
上記のようにして作製したポリマーシートについて、分光光度計UV−2450((株)島津製作所製)に積分球付属装置ISR−2200を取り付けた装置を用いて、550nmの光に対する反射率を測定した。但し、リファレンスとして硫酸バリウム標準板の反射率を測定し、これを100%としてポリマーシートの反射率を算出した。
【0127】
−5.面状−
上記のようにして作製したポリマーシートの面状を目視により観察し、下記の評価基準に従って評価した。このうち、ランク4及び5が実用上許容可能な範囲である。
<評価基準>
5:ムラやハジキが全くみられなかった。
4:ムラが極わずかにみられたが、ハジキは確認できなかった。
3:ムラがややみられたが、ハジキは確認できなかった。
2:ムラがはっきり確認され、一部に(10個/m未満)ハジキがみられた。
1:ムラがはっきり確認され、ハジキが10個/m以上みられた。
【0128】
(実施例2〜10、比較例1〜4)
実施例1において、特定ポリマー層1及び2における二酸化チタン及びバインダーの塗布量を下記表1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、実施例2〜10のポリマーシート、比較例1〜4のポリマーシートを作製すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
【0129】
(比較例5、6)
実施例1において、二酸化チタン及びバインダーの塗布量を下記表1に示すように変更して、支持体の片面に特定ポリマー層1のみを設け、特定ポリマー層2を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例5、6のポリマーシートを作製すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
【0130】
(実施例11〜16)
実施例1において、特定ポリマー層1及び2における架橋剤の添加量を下記表1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、実施例11〜16のポリマーシートを作製すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
【0131】
(実施例17〜20)
実施例1において、特定ポリマー層1及び2に用いたバインダーと架橋剤の種類及び量を下記表1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、実施例17〜20ポリマーシートを作製すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
【0132】
(実施例21)
<支持体の作製>
実施例1と同様にして、厚み300μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート支持体(PET支持体)を用意した。
【0133】
<特定ポリマー層1の形成>
−白色無機微粒子分散物の調製−
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。
<白色無機微粒子分散物の組成>
・二酸化チタン(体積平均粒子径=0.42μm)・・・50.3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水溶液(10質量%)・・・2.5質量%
(PVA−105、(株)クラレ製)
・界面活性剤(デモールEP、花王(株)製、固形分:25質量%)・・・0.2質量%
・蒸留水 ・・・47.0質量%
【0134】
−特定ポリマー層1用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、特定ポリマー層1用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・上記にて得られた白色無機微粒子分散物 ・・・456.6質量部
・アクリル/シリコーン系樹脂水分散物(バインダーP−3)・・・350.0質量部
(セラネートWSA−1070、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤A−2)・・・24.5質量部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・オキサゾリン化合物 (架橋剤A−1) ・・・16.8質量部
(エポクロスWS700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%)
・界面活性剤 ・・・15.0質量部
(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 ・・・137.1質量部
【0135】
−特定ポリマー層1の形成−
得られた特定ポリマー層1用塗布液をPET支持体の一方の面に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、バインダー量が4.0g/m、二酸化チタン量が10.8g/m、乾燥厚みが約5.2μmの特定ポリマー層1を形成した。
【0136】
<保護ポリマー層>
−保護ポリマー層用塗布液の調製−
下記組成中の各成分を混合し、保護ポリマー層用塗布液を調製した。
<保護ポリマー層用塗布液の組成>
・フッ素系樹脂水分散物(バインダー)・・・247.8質量部
(オブリガートSSW0011F、AGCコーテック(株)製、固形分:39質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤A−2)・・・24.2質量部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・界面活性剤 ・・・24.2質量部
(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 ・・・703.8質量部
【0137】
−保護ポリマー層の形成−
得られた保護ポリマー層用塗布液を特定ポリマー層1の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、バインダー量が2.0g/m、乾燥厚み約2μmの保護ポリマー層を形成した。
【0138】
<特定ポリマー層2の形成>
−特定ポリマー層2用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、特定ポリマー層2用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・上記にて得られた白色無機微粒子分散物 ・・・411.4質量部
・ポリオレフィン樹脂水分散液(バインダーP−4)・・・247.1質量部
(アローベースSE−1013N、ユニチカ(株)製、固形分:20質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・26.8質量部
(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A−1)・・・17.9質量部
(エポクロスWS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・蒸留水 ・・・296.8質量部
【0139】
−特定ポリマー層2の形成−
得られた特定ポリマー層用塗布液を、PET支持体の他方の面(特定ポリマー層1と保護層が設けられている側の反対面)に塗布し、180℃で1分間乾燥させて、二酸化チタン量が10.8g/m、厚みが約5.4μmの特定ポリマー層2を形成した。
【0140】
以上のようにして、PET支持体の一方の面に特定ポリマー層1及び保護ポリマー層が形成され、他方の面に特定ポリマー層2が形成された実施例21の太陽電池用ポリマーシートを作製した。
このポリマーシートについて、実施例1と同様の方法により、破断伸び保持率、接着性、湿熱経時後の接着性(接着耐久性)、反射率、面状の評価を行なった。結果は、下記表1に示す。
【0141】
(実施例22)
実施例21において、保護ポリマー層用塗布液を、下記組成の保護ポリマー層用塗布液に代えたこと以外は、実施例21と同様にして、実施例22のポリマーシートを作製すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表1に示す。
【0142】
−保護ポリマー層用塗布液の調製−
下記組成中の各成分を混合し、保護ポリマー層形成用塗布液を調製した。
<保護ポリマー層用塗布液の組成>
・アクリル/シリコーン系樹脂水分散物(バインダーP−3)・・・247.8質量部
(セラネートWSA−1070、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤A−2)・・・24.2質量部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・界面活性剤 ・・・24.2質量部
(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 ・・・703.8質量部
【0143】
なお、表1中にて示される、バインダーP−1、P−2、P−3、P−4、及びP−11、架橋剤A−1及びA−2の詳細は以下に示す通りである。
・バインダーP−1:ジュリマーET410(日本純薬(株)製、ポリアクリル樹脂)
・バインダーP−2:ケミパールS75N(三井化学(株)製、ポリオレフィン樹脂)
・バインダーP−3:セラネートWSA−1070(DIC(株)製、シリコーン/アクリル樹脂、ポリシロキサン部位:約30%)
・バインダーP−4:アローベースSE−1013N(ユニチカ(株)製、ポリオレフィン樹脂)
・バインダーP−11:ハイドランHW340(DIC(株)製、ウレタン樹脂)
・架橋剤A−1:エポクロスWS−700(日本触媒(株)、オキサゾリン系架橋剤)
・架橋剤A−2:カルボジライトV−02−L2(日清紡績(株)製、カルボジイミド系架橋剤)
【0144】
【表1】

【0145】
前記表1に示すように、実施例では、比較例との対比において、破断伸び保持率、接着性、光反射率、面状のいずれにも優れたポリマーシートが得られた。これらのポリマーシートは、太陽電池用バックシートとして機能させることができる。
【0146】
(実施例23)
実施例1で得られたポリマーシートの一方の面に、以下のようにしてポリマー層A(下塗り層)及びポリマー層B(バック層)を更に形成して、実施例23の太陽電池用バックシートを作製した。
【0147】
<ポリマー層Aの形成>
−ポリマー層A用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、ポリマー層A用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・セラネートWSA−1070(バインダーP−3)・・・362.3質量部
(アクリル/シリコーン系バインダー、DIC(株)製、固形分:40質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤A−2)・・・48.3質量部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・界面活性剤 ・・・9.7質量部
(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 ・・・543.5質量部
【0148】
−ポリマー層Aの形成−
得られたポリマー層A用塗布液を、ポリマーシートの一方の面(特定ポリマー層1を設けた面)に、バインダー量が塗布量で3.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み約3μmのポリマー層A(下塗り層)を形成した。
【0149】
<ポリマー層Bの形成>
−ポリマー層B用塗布液の調製−
下記組成中の成分を混合し、ポリマー層B用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・オブリガートSSW0011F(バインダーP−101)・・・247.8質量部
(フッ素系バインダー、AGCコーテック(株)製、固形分:39質量%)
・カルボジイミド化合物(架橋剤A−2)・・・24.2質量部
(カルボジライトV−02−L2、日清紡績(株)製、固形分:40質量%)
・界面活性剤 ・・・24.2質量部
(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 ・・・703.8質量部
【0150】
−ポリマー層Bの形成−
得られたポリマー層B用塗布液を、ポリマーシートのポリマー層A上に、バインダー量が塗布量で2.0g/mになるように塗布し、180℃で1分間乾燥させて、乾燥厚み約2μmのポリマー層B(バック層)を形成した。
以上により、実施例23の太陽電池用バックシートを形成した。
【0151】
(実施例24)
実施例23で作製した太陽電池用バックシートのバック層が形成された面の反対側の面に、以下のようにして易接着性層を形成して、実施例24の太陽電池用バックシートを作製した。
【0152】
<易接着性層の形成>
−易接着層用塗布液の調製−
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質量%
(バインダー:ケミパールS75N、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質量%
(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 ・・・0.8質量%
(エポクロスWS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・シリカ微粒子水分散物 ・・・2.9質量%
(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質量%
【0153】
−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。
【0154】
(実施例25〜28)
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21、22、23,又は24で得られた太陽電池用バックシートと、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、バックシートとEVAシートとを接着させた。
このとき、バックシートは、特定ポリマー層2を設けた面(保護ポリマー層、又はポリマー層A及びBが設けられていない面)が、EVAシートと接触するように配置した。また、EVAの接着条件は、以下の通りである。
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。
このようにして、実施例21、22、23,又は24で得られた太陽電池用バックシートを備えた結晶系の太陽電池モジュールである、実施例25〜28の太陽電池モジュールを作製した。
作製した実施例25〜28の太陽電池モジュールを用いて発電運転をしたところ、いずれの太陽電池モジュールについても、太陽電池として良好な発電性能を示した。
また、実施例25〜28の太陽電池モジュールを、120℃、100%RHの雰囲気下に48時間保持した後も、バックシートの剥離は見られなかった。また、バック面側の変色もなく、良好な外観を保っていた。
【符号の説明】
【0155】
10 太陽電池モジュール
12 バック層
14 下塗り層
16A、16B 特定ポリマー層
18 支持体
20 太陽電池用バックシート
22 太陽電池素子
24 封止材
26 透明性の基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持体の両面に白色無機微粒子及びバインダーを含有するポリマー層を少なくとも有し、前記白色無機微粒子の含有量がポリマー層一層当たり4g/m〜12g/mの範囲であり、且つ前記白色無機微粒子と前記バインダーとの含有比(白色無機微粒子/バインダー)がポリマー層一層当たり質量基準で1.5〜8.0の範囲である太陽電池用バックシート用ポリマーシート。
【請求項2】
前記バインダーが、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択された少なくとも1種のポリマーである請求項1に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシート。
【請求項3】
支持体の両面に有する前記ポリマー層の一方は、前記バインダーとしてシリコーン樹脂を含有し、他方は、前記バインダーとしてポリオレフィン樹脂又はアクリル樹脂を含有する請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシート。
【請求項4】
前記シリコーン樹脂を含有する前記ポリマー層の上に、更に、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる樹脂を含み、無機微粒子の含有量が全質量の1質量%以下である保護ポリマー層を有する請求項3に記載の太陽電池用バックシート用ポリマーシート。
【請求項5】
前記ポリマー層が、更に、前記バインダーに対して0.5〜25質量%の架橋剤を含有する請求項1〜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用ポリマーシート。
【請求項6】
前記支持体が、ポリエステル支持体である請求項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用ポリマーシート。
【請求項7】
120℃、100%RHの条件で50時間保存した後の破断伸びが保存する前の破断伸びに対して50%以上である請求項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用ポリマーシート。
【請求項8】
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用ポリマーシートを備えた太陽電池モジュール。

【図1】
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【公開番号】特開2012−4546(P2012−4546A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−106461(P2011−106461)
【出願日】平成23年5月11日(2011.5.11)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】