説明

太陽電池用バックシート

【課題】優れた耐電圧性を有しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができる太陽電池用バックシートを提供すること。
【解決手段】金属層30と、金属層30に積層される架橋樹脂層40とを備える太陽電池用バックシート200であって、金属層30がアルミニウムを含む金属材料で構成され、架橋樹脂層40が、架橋ポリオレフィンを含む太陽電池用バックシート200。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池の裏面側に設置される太陽電池用バックシートに関する。
【背景技術】
【0002】
結晶系シリコン太陽電池、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などの太陽電池の裏面には一般に、太陽電池を構成するセル内に外部の水分が侵入することを抑制するために、裏面を覆って保護するバックシートが設けられる。
【0003】
このようなバックシートとして、例えば下記特許文献1に記載の太陽電池裏面保護材用積層体が知られている。下記特許文献1には、超高分子量ポリエチレンからなる超高分子量ポリエチレン層、アルミ箔からなるバリア層、及び、PETなどのポリエステル系樹脂からなる耐候性基材をこの順に積層した太陽電池裏面保護材用積層体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−109239号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、バックシートには一般に、優れた耐電圧性が求められる。
【0006】
しかし、上述した特許文献1に記載の太陽電池裏面保護材用積層体は以下に示す課題を有していた。
【0007】
即ちバリア層に積層される耐候性基材として、耐電圧性が低いポリエステル系樹脂が用いられている。ここで、耐電圧性を高めるためには、耐候性基材の厚さを増大させることが考えられる。しかし、この場合、高温環境下では、バリア層と耐候性基材との間で剥離が生じることがあり、バリア層と耐候性基材との間に生じる隙間において放電が生じることがあった。この放電は、太陽電池の光電変換特性を低下させるおそれがある。
【0008】
このため、優れた耐電圧性を有しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制できる太陽電池用バックシートが求められていた。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐電圧性を有しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができる太陽電池用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】
【0010】
本発明者は、特許文献1の太陽電池裏面保護材用積層体において、高温環境下で耐候性基材の厚さを増大させた場合にバリア層と耐候性基材との間で剥離が生じる原因について検討した。その結果、本発明者は、以下のことが原因になっているのではないかと考えた。すなわち、まず太陽電池の裏面は、配線が設けられたり、複数のセルが所定間隔で配置されたりすることで、凹凸形状をなしている。このため、バリア層は太陽電池の裏面に生じる凹凸に追従して変形し耐候性基材もバリア層の変形に追従して変形することとなる。このとき、耐候性基材の厚さを増大させると、耐候性基材であっても、バリア層の形状に追従した状態を維持することが困難となる。その結果、耐候性基材がバリア層から剥離しやすくなるのではないかと本発明者は考えた。またバックシートは通常、露出した状態で太陽電池に設置されるため、太陽光が太陽電池の周囲の物体に入射された後、反射して照り返し光としてバックシートに入射されることもあり、その場合には、耐候性基材が高温となることがある。この場合は、耐候性基材の厚さを増大させなくても、耐候性基材は、バリア層の形状に追従した状態を維持することが困難となる。その結果、耐候性基材がバリア層から剥離しやすくなるのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、金属層に、架橋ポリオレフィンを含む架橋樹脂層を積層させることにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
即ち本発明は、金属層と、前記金属層に積層される架橋樹脂層とを備える太陽電池用バックシートであって、前記金属層がアルミニウムを含む金属材料で構成され、前記架橋樹脂層が、架橋ポリオレフィンを含む太陽電池用バックシートである。
【0012】
この太陽電池用バックシートによれば、太陽電池の裏面上に設置した場合に、裏面が凹凸形状を有していると、金属層がその形状に追従して変形し、金属層上に積層される架橋樹脂層も金属層の形状に追従して変形する。このとき、架橋ポリオレフィンを含む架橋樹脂層は、高い耐電圧性を有するため、優れた耐電圧性を有しつつ薄膜化が可能となる。このため、架橋樹脂層は、金属層の形状に追従した状態を維持することができる。またバックシートには、太陽光の照り返しによる光が入射されることがあり、架橋樹脂層が高温になることがある。この場合でも、本発明のバックシートでは、架橋樹脂層が架橋ポリオレフィンを含んでおり、高い融点を有するため、金属層の形状に追従した状態を維持することができる。したがって、本発明のバックシートによれば、本発明のバックシートを太陽電池に設置した場合に、優れた耐電圧性を示しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができる。
【0013】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記架橋ポリオレフィンが架橋ポリエチレンであることが好ましい。
【0014】
この場合、架橋ポリオレフィンが架橋ポリエチレン以外のものである場合に比べて、安価であり、太陽電池用バックシートにおいて適度な柔軟性を維持できる。
【0015】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記金属層とともに前記架橋樹脂層を挟むように設けられる耐候性層をさらに含むことが好ましい。
【0016】
この場合、バックシートにその耐候性層側から太陽光の照り返しによる光が入射しても、その光の架橋樹脂層への入射強度が耐候性層により弱められる。このため、耐候性層が設けられていない場合に比べて、架橋樹脂層が高温になりにくくなり、架橋樹脂層の形状を保持しやすくなる。その結果、金属層からの架橋樹脂層の剥離がより十分に抑制される。
【0017】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層が熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
【0018】
この場合、耐候性層が熱可塑性樹脂を含まない場合に比べて、架橋樹脂層との接着性をより向上させることができる。
【0019】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記耐候性層がカーボンをさらに含むことが好ましい。
【0020】
この場合、本発明のバックシートを、金属層を太陽電池側に向けた状態で太陽電池の裏面上に設置した場合に、バックシートにその耐候性層側から太陽光の照り返しによる光が入射しても、耐候性層がカーボンをさらに含まない場合に比べて、紫外線照射によるバックシートの劣化をより十分に抑制することができ、バックシートにおける割れの発生をより十分に抑制することができる。
【0021】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記架橋樹脂層とともに前記金属層を挟むように設けられる熱可塑性樹脂層をさらに含むことが好ましい。
【0022】
この場合、熱可塑性樹脂により太陽電池の裏面が凹凸形状であっても、その裏面と金属層とを接着させることができる。
【0023】
上記太陽電池用バックシートにおいて、前記架橋樹脂層が、前記金属層に直接接着されていることが好ましい。
【0024】
この場合、架橋樹脂層と金属層とが接着剤を介して接着される場合に比べて、高温高湿環境下でも接着剤が劣化するようなことが起こりにくいため、架橋樹脂層と金属層との剥離を十分に抑制することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、優れた耐電圧性を有しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができる太陽電池用バックシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明に係る太陽電池用バックシートの一実施形態を適用したバックシート付き太陽電池を示す部分断面図である。
【図2】図1のバックシートを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施形態について図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明に係る太陽電池用バックシートの一実施形態を適用したバックシート付き太陽電池を示す部分断面図、図2は、図1のバックシートを示す部分断面図である。
【0028】
図1に示すバックシート付き太陽電池はバックシート付き色素増感太陽電池300であり、色素増感太陽電池100と、色素増感太陽電池100の裏面100bを覆って保護するバックシート200とを備えている。
【0029】
図1に示すように、色素増感太陽電池100は、光入射側基板として機能する透明な共通基板10と、共通基板10上に設けられる複数の(図1では2つの)太陽電池セル20とを備えている。各太陽電池セル20は、共通基板10上に設けられる透明導電膜21と、透明導電膜21上に設けられる多孔質酸化物半導体層22と、多孔質酸化物半導体層22に対向配置される対極23と、対極23と共通基板10とを連結する封止部24と、共通基板10、対極23及び封止部24によって包囲されるセル空間に充填される電解質25とを有している。なお、図1において、共通基板10における太陽電池セル20と反対側の表面100aが光入射面である。裏面100bは、太陽電池セル20が共通基板10上に設けられているため、凹凸形状をなしている。
【0030】
一方、図2に示すように、太陽電池用バックシート200は、金属層30と、金属層30上に積層される架橋樹脂層40とを備えている。ここで、架橋樹脂層40は、金属層30に直接接着されている。そして、バックシート200は、架橋樹脂層40とともに金属層30を挟むように設けられる熱可塑性樹脂層50と、金属層30とともに架橋樹脂層40を挟むように設けられる耐候性層60とをさらに備えている。
【0031】
熱可塑性樹脂層50は、金属層30と色素増感太陽電池100の裏面100bとを接着させるためのものであり、金属層30は、色素増感太陽電池100の太陽電池セル60内に入り込む水蒸気を遮断するためのものである。耐候性層60は、色素増感太陽電池100に対して最も外側に設けられる層であり、太陽光の照り返し光による架橋樹脂層40、熱可塑性樹脂層50の劣化を抑制するためのものである。耐候性層60は色素増感太陽電池100とは反対側に向けられている。架橋樹脂層40は、金属層30と耐候性層60とを接着させるためのものである。
【0032】
金属層30はアルミニウムを含む金属材料で構成され、架橋樹脂層40は架橋ポリオレフィンを含む。
【0033】
ここで、色素増感太陽電池100の裏面100bは上述したように凹凸形状をなしている。このため、バックシート200においては、熱可塑性樹脂層50及び金属層30が色素増感太陽電池100の裏面100bの形状に追従して変形し、架橋樹脂層40も金属層30の形状に追従して変形している。このとき、バックシート200によれば、架橋ポリオレフィンを含む架橋樹脂層40が高い耐電圧性を有するため、架橋樹脂層40は優れた耐電圧性を有しつつ薄膜化が可能となる。このため、架橋樹脂層40は、金属層30の形状に追従した状態を維持することができる。またバックシート200には、太陽光の照り返しによる光が入射されることがあり、架橋樹脂層40が高温になることがある。この場合でも、バックシート200では、架橋樹脂層40が架橋ポリオレフィンを含んでおり、高い融点を有するため、架橋樹脂層40は、金属層30の形状に追従した状態を維持することができる。したがって、バックシート200によれば、優れた耐電圧性を示しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができる。
【0034】
またバックシート200においては、金属層30とともに架橋樹脂層40を挟むように耐候性層60が設けられる。このため、バックシート200にその耐候性層60側から太陽光の照り返しによる光が入射しても、その光の架橋樹脂層40への入射強度が耐候性層60により弱められる。このため、耐候性層60が設けられていない場合に比べて、架橋樹脂層40が高温になりにくくなり、架橋樹脂層40の形状を保持しやすくなる。その結果、金属層30からの架橋樹脂層40の剥離がより十分に抑制される。
【0035】
さらにバックシート200は、架橋樹脂層40とともに金属層30を挟むように設けられる熱可塑性樹脂層50を含むため、熱可塑性樹脂により色素増感太陽電池100の裏面100bが凹凸形状であっても、その裏面100bと金属層30とを接着させることができる。
【0036】
さらにバックシート200においては、架橋樹脂層40が金属層30に直接接着されているため、架橋樹脂層40と金属層30とが接着剤を介して接着される場合に比べて、高温高湿環境下でも、接着剤が劣化するようなことが起こりにくいため、架橋樹脂層40と金属層30との剥離を十分に抑制することができる。
【0037】
次に、バックシート200を構成する金属層30、架橋樹脂層40、熱可塑性樹脂層50および耐候性層60について詳細に説明する。
【0038】
(金属層)
金属層30は、アルミニウムを含む金属材料で構成されていればよい。金属材料は通常、アルミニウム単体で構成されるが、アルミニウムと他の金属との合金であってもよい。他の金属としては、例えば銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、鉛、ビスマスが挙げられる。具体的には、98%以上の純アルミニウムにその他の金属が微量添加された1000系アルミニウムが望ましい。これは、この1000系アルミニウムが、他のアルミニウム合金と比較して、安価で、加工性に優れているためである。
【0039】
金属層30の厚さは好ましくは1〜50μmであり、より好ましくは6〜25μmである。金属層30の厚さが上記範囲内にあると、1μm未満である場合に比べて、ピンホールが形成されにくく、水蒸気をより効果的に遮断することができる。また金属層30の厚さが上記範囲内にあると、50μmを超える場合に比べて、色素増感太陽電池100の裏面100bの形状により追従し易くなるほか、材料の使用量が削減できるため低コスト化が可能となる。ただし、前記ピンホールはアルミニウム箔を圧延する工程で使用する鉱油により、薄く圧延した場合に、ある確率で生じるものである。そのため、将来、圧延工程の技術進歩によりピンホールの出現確率が十分に低下する場合には、金属層30の厚さの下限は1μm未満であってもよい。
【0040】
(架橋樹脂層)
架橋樹脂層40は、架橋ポリオレフィンを含むものであればよい。架橋ポリオレフィンは、ポリオレフィンを架橋させたものである。ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等が挙げられる。中でも、ポリエチレンが好ましい。この場合、架橋ポリオレフィンは架橋ポリエチレンである。このように架橋ポリオレフィンが架橋ポリエチレンであると、架橋ポリオレフィンが架橋ポリエチレン以外のものである場合に比べて、安価となり、バックシート200において適度な柔軟性を維持できる。ポリエチレンとしては、直鎖状ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン又はこれらのシラン変性物のいずれであってもよいが、特に低密度ポリエチレンが好ましい。この場合、架橋ポリオレフィンは架橋低密度ポリエチレンとなる。この低密度ポリエチレンは、高密度ポリエチレンと比較して、耐熱変形性に優れた架橋樹脂層40を実現することが可能であり、高温環境下でも架橋樹脂層40の形状を安定して維持できる。
【0041】
架橋樹脂層40のゲル分率は好ましくは10%以上であり、より好ましくは40%以上である。ゲル分率が上記範囲内にあると、10%未満である場合に比べて、架橋樹脂層40がより優れた耐熱変形性を有する。但し、架橋樹脂層40は、バックシート200を構成する層の1つである。このため、架橋樹脂層40には、バックシート200の施工中やバックシート200に応力が印加されたときにクラックなどが発生しない程度の柔軟性は最低限要求される。この最低限の柔軟性を、ゲル分率を指標にして規定すると、ゲル分率は、60%以下であることが好ましい。ここで、「ゲル分率」とは、120℃のキシレン中に架橋樹脂層40を20時間浸漬する前後の固形物の質量分率を言い、具体的には下記式で定義される。
ゲル分率(%)=100×(浸漬後の固形物の質量/浸漬前の固形物の質量)
【0042】
架橋樹脂層40中に含まれる架橋ポリオレフィンの含有率は好ましくは50〜100質量%であり、より好ましくは70〜100質量%であり、さらに好ましくは100質量%である。ここで、架橋ポリオレフィンの含有率が100質量%未満であることは、架橋ポリオレフィンとその他の樹脂がいわゆる海島構造を形成していることを意味する。また架橋樹脂層40中の架橋ポリオレフィンの含有率は、架橋樹脂層40を構成する材料を100質量%とした場合、架橋密度がx%であれば、架橋ポリオレフィンの含有率はx質量%となる。例えば架橋樹脂層40において、架橋したポリエチレンと架橋していないポリエチレンが50:50の割合で一様に含まれている場合には、架橋密度は50%(ゲル分率は約50%)であり、架橋ポリエチレンの含有率は50質量%となる。
【0043】
架橋樹脂層40の厚さは好ましくは20〜300μmである。厚さはバックシート200に要求される破壊電圧(要求破壊電圧)により異なり、要求破壊電圧が100Vを下回るような場合には20〜100μm程度の厚さが好ましく、要求破壊電圧が800Vを超えるような場合には150〜300μmの厚さが好ましい。架橋樹脂層40の厚さが上記範囲内にあると、20μm未満である場合と異なり、要求破壊電圧に耐えられるという利点がある。架橋樹脂層40の厚さが上記範囲内にあると、300μmを超える場合に比べて、架橋樹脂層40が色素増感太陽電池100の裏面100bの形状により追従しやすくなり、金属層30からの架橋樹脂層40の剥離がより十分に抑制される。
【0044】
(熱可塑性樹脂層)
熱可塑性樹脂層50は、熱可塑性樹脂を含むものであればよく、このような熱可塑性樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレンーアクリル酸共重合体などの酸変性ポリオレフィン系熱可塑性樹脂が挙げられる。
【0045】
熱可塑性樹脂層50の厚さは好ましくは20〜100μmであり、より好ましくは30〜80μmである。熱可塑性樹脂層50の厚さが上記範囲内にあると、20μm未満である場合に比べて、金属層30と色素増感太陽電池100との間でより強固な接着性を維持できる。また熱可塑性樹脂層50の厚さが上記範囲内にあると、100μmを超える場合に比べて、熱可塑性樹脂層50がより熱的安定性に優れ、熱可塑性樹脂が変形することによる構造物全体の変形がより十分に抑えられる。
【0046】
(耐候性層)
耐候性層60は、耐候性材料で構成される。耐候性材料は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。この場合、耐候性層60が熱可塑性樹脂を含まない場合に比べて、架橋樹脂層40との接着性をより向上させることができる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどが挙げられる。
【0047】
耐候性層60は、熱可塑性樹脂に加えて、カーボンをさらに含むことが好ましい。この場合、耐候性層60がカーボンを含まない場合に比べて、紫外線によるバックシート200の劣化を十分に抑制することができ、バックシート200における割れの発生をより十分に抑制することができる。
【0048】
カーボンの種類としては、例えば繊維状のカーボンナノチューブや微粒子状のカーボンブラックが挙げられる。
【0049】
カーボンの平均粒径は特に制限されないが、好ましくは3〜1000nmであり、より好ましくは10〜500nmである。
【0050】
耐候性層60中のカーボンの含有率は、好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1質量%以上である。但し、耐候性層60中のカーボンの含有率は、耐候性層60に架橋樹脂層40に対する接着性を適度に付与する観点からは、20質量%以下であることが好ましい。
【0051】
なお、耐候性層60がカーボンを含まない場合、耐候性層60中の熱可塑性樹脂の含有率は、好ましくは100質量%である。
【0052】
次に、バックシート200の製造方法の一例について説明する。
【0053】
まず架橋樹脂層40及び耐候性層60の複層フィルムを形成する。複層フィルムを形成する方法は、例えば架橋樹脂層40の前駆体と耐候性層60との未架橋複層フィルムを形成する工程と、未架橋複層フィルムにおける架橋樹脂層40の前駆体を架橋させる工程とを含む。複層フィルムを形成する方法としては、例えばインフレーション法やキャスト法などの共押出法が用いられる。共押出法の中でもキャスト法が好ましく用いられる。これはキャスト法が架橋樹脂層40及び耐候性層60の厚さを精度よく制御できるためである。キャスト法では、複層フィルムは、ポリオレフィンペレットの溶融物と、耐候性層60を構成する耐候性材料の溶融物とをそれぞれTダイの隙間から共にフィルム状に押し出すことで形成される。
【0054】
架橋樹脂層40の前駆体の架橋方法としては、例えば化学架橋法および物理架橋法が挙げられる。化学架橋法としては、例えば過酸化物架橋法およびシラン架橋法が挙げられる。
【0055】
過酸化物架橋法は、ポリオレフィンペレットを過酸化物(架橋剤)とともに押出成形機に投入し、押出しながら過酸化物によりポリオレフィンの架橋を行う方法である。一方、シラン架橋法は、シラン変性ポリオレフィンペレットを押出成形後、熱水処理によりシラン変性ポリオレフィンを架橋させる方法である。
【0056】
架橋方法として、放射線を用いた物理架橋法を用いる場合、架橋樹脂層40の前駆体を構成するポリオレフィンがポリエチレンであることが好ましい。この場合、架橋樹脂層40の前駆体を構成するポリオレフィンがポリエチレン以外のものである場合に比べて、架橋樹脂層40を容易に製造できる。また架橋樹脂層40において適度な柔軟性を維持することもできる。これは、ポリエチレンを放射線で架橋すると、主に架橋反応が進むのに対して、例えばポリプロピレンでは、架橋反応の他に分子切断反応が進むためである。
【0057】
次に、金属層30を用意する。そして、この金属層30と上記複層フィルムとを積層する。金属層30と複層フィルムとの積層方法としては、例えばドライラミネート法が挙げられる。
【0058】
最後に、金属層30に熱可塑性樹脂層50を熱圧着する。こうしてバックシート200が得られる。
【0059】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態においては、バックシート200が熱可塑性樹脂層50を有しているが、熱可塑性樹脂層50は必ずしも必要ではなく、省略が可能である。
【0060】
また上記実施形態では、バックシート200が耐候性層60を有しているが、耐候性層60も必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。
【0061】
さらに上記実施形態では架橋樹脂層40が金属層30に直接接着されているが、架橋樹脂層40は、接着剤を介して金属層30に接着されてもよい。この場合、接着剤としては、例えばポリエステル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ホットメルト系接着剤などを用いることができる。
【0062】
さらにまた上記実施形態では、バックシート200の設置対象として色素増感太陽電池100が用いられているが、設置対象は太陽電池であればよく、有機薄膜太陽電池や結晶シリコン太陽電池であってもよい。
【実施例】
【0063】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【0064】
(実施例1)
はじめに、架橋樹脂層を形成した。架橋樹脂層は、ポリエチレン(LDPE)からなるペレット、及び、架橋を開始させる触媒(以下、「架橋剤」と呼ぶ)である1,1−ビス(3,3−ジメチルブチルペルオキシ)シクロヘキサン(商品名:パーヘキサHC、日油(株)製)を押出機に投入して溶融させながらポリエチレンを架橋させ、厚さ75μmの架橋ポリエチレンからなる架橋樹脂層を形成した。こうして得られた架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は20%であった。
【0065】
一方、金属層として、厚さ6μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と架橋樹脂層とをドライラミネートすることで、積層フィルムを得た。次に、積層フィルムに、アイオノマー(商品名:ハイミラン、三井デュポンポリケミカル社製)からなる熱可塑性樹脂層を1MPa及び200℃の条件で2分熱圧着させた。こうしてバックシートを得た。
【0066】
(実施例2)
架橋剤を、パーヘキサHCから、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(商品名:パーヘキサC、日油(株)製)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。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は15%であった。
【0067】
(実施例3)
熱可塑性樹脂層を、ハイミランから、エチレン−メタクリル酸共重合体である(商品名:ニュクレル、三井デュポンポリケミカル社製)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。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は40%であった。
【0068】
(実施例4)
架橋剤を、パーヘキサHCからパーヘキサCに変更したこと以外は実施例3と同様にしてバックシートを作製した。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は15%であった。
【0069】
(実施例5)
はじめに、架橋樹脂層及び耐候性層の複層フィルムを形成した。複層フィルムは、ポリエチレンからなるペレット、及び、架橋剤であるパーヘキサHCを押出機に投入して溶融させる一方、ポリブチレンテレフタレート(PBT)からなるペレットを押出機に投入して溶融させ、これらをTダイの隙間から共押出しすることにより得た。こうして、厚さ75μmの架橋ポリエチレンで構成される架橋樹脂層と、厚さ50μmの耐候性層とからなる複層フィルムを得た。
【0070】
一方、金属層として、厚さ25μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と架橋樹脂層とをドライラミネートすることで、積層フィルムを得た。次に、積層フィルムに、実施例1と同様にして、アイオノマーからなる熱可塑性樹脂層を熱圧着させた。こうしてバックシートを得た。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は12%であった。
【0071】
(実施例6)
架橋剤を、パーヘキサHCからパーヘキサCに変更したこと以外は実施例5と同様にしてバックシートを作製した。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は15%であった。
【0072】
(実施例7)
PBTからなるペレットを、PBT99質量%とカーボンブラック1質量%とからなるペレットに変更し、熱可塑性樹脂層をハイミランからニュクレルに変更したこと以外は実施例5と同様にしてバックシートを形成した。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は60%であった。
【0073】
(実施例8)
架橋剤を、パーヘキサHCからパーヘキサCに変更したこと以外は実施例7と同様にしてバックシートを作製した。こうして得られたバックシートにおける架橋樹脂層についてゲル分率を測定したところ、ゲル分率は40%であった。
【0074】
(比較例1)
はじめに、厚さ75μmのPETフィルムからなる樹脂層を準備した。
【0075】
一方、金属層として、厚さ50μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と樹脂層とをポリウレタン系接着剤(商品名:タケネート、三井化学社製)にて接着した。
【0076】
他方、厚さ10μmのエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)からなる熱可塑性樹脂層を用意し、この熱可塑性樹脂層とアルミニウム箔とを上記と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。こうしてバックシートを得た。
【0077】
(比較例2)
はじめに、厚さ75μmのPENフィルムからなる樹脂層を準備した。
【0078】
一方、厚さ60μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と樹脂層とを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。
【0079】
他方、厚さ125μmのハイミランからなる熱可塑性樹脂層を用意し、この熱可塑性樹脂層とアルミニウム箔とを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。こうしてバックシートを得た。
【0080】
(比較例3)
はじめに、厚さ75μmのPETフィルムからなる樹脂層と、厚さ50μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる耐候性層とを準備した。そして、樹脂層と耐候性層とを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着させ、複層フィルムを得た。
【0081】
一方、金属層として、厚さ50μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と複層フィルムとを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。
【0082】
他方、厚さ30μmのニュクレルからなる熱可塑性樹脂層を用意し、この熱可塑性樹脂層とアルミニウム箔とを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。こうしてバックシートを得た。
【0083】
(比較例4)
はじめに、厚さ75μmのPENフィルムからなる樹脂層と、厚さ50μmのPETからなる耐候性層とを準備した。そして、樹脂層と耐候性層とを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着させ、複層フィルムを得た。
【0084】
一方、金属層として、厚さ25μmのアルミニウム箔を用意した。そして、このアルミニウム箔と複層フィルムとを比較例1と同様のポリウレタン系接着剤にて接着した。
【0085】
[特性評価]
上記のようにして得られた実施例1〜8及び比較例1〜4のバックシートについて、以下の(1)〜(4)の特性を評価した。
【0086】
(1)層間剥離の有無
まず実施例1〜8及び比較例1〜4で得られたバックシートを用い、以下のようにしてバックシート付き色素増感太陽電池を作製した。
【0087】
まず以下のようにして色素増感太陽電池を作製した。はじめに、10cm×10cm×4mmのFTO基板を準備した。続いて、FTO基板の上に、ドクターブレード法によって酸化チタンペースト(Solaronix社製、Ti nanoixide T/sp)を、その厚さが10μmとなるように5cm×5cmの範囲に塗布した後、熱風循環タイプのオーブンに入れて150℃で3時間焼成し、FTO基板上に多孔質酸化物半導体層を形成して作用極を得た。
【0088】
一方、作用極と同様のFTO基板を対極基板として準備した。そして、この対極基板上に、スパッタリング法により、厚さ10nmの白金触媒膜を形成し、対極を得た。
【0089】
こうして作用極及び対極を準備した。
【0090】
次に、アイオノマーであるハイミランからなる6cm×6cm×30μmのシートの中央に、5cm×5cm×30μmの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを、作用極の多孔質酸化物半導体層を包囲する環状の部位に配置した。この樹脂シートを120℃の溶融温度で5分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。
【0091】
続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる6cm×6cm×30μmのシートの中央に、5cm×5cm×30μmの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。
【0092】
そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、110℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第1封止部を形成した。
【0093】
次に、この作用極を、光増感色素であるN719色素を0.2mM溶かした脱水エタノール液中に一昼夜浸漬して作用極に光増感色素を担持させた。
【0094】
一方、対極の白金触媒膜上に、アイオノマーであるハイミランからなる6cm×6cm×30μmのシートの中央に、5cm×5cm×30μmの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを対極の白金触媒膜上における環状の部位に配置した。そして、この樹脂シートを110℃の溶融温度で5分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。
【0095】
続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる6cm×6cm×30μmのシートの中央に、5cm×5cm×30μmの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。
【0096】
そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、110℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第2封止部を形成した。
【0097】
次いで、第1封止部を設けた作用極を、FTO基板の多孔質酸化物半導体層側の表面が水平になるように配置し、第1封止部の内側に、アセトニトリルからなる揮発性溶媒を主溶媒とし、ヨウ化リチウムを0.05M、ヨウ化リチウムを0.1M、1,2−ジメチルー3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド(DMPII)を0.6M、4−tert−ブチルピリジンを0.5M含む電解質を注入し、電解質層を形成した。
【0098】
次に、第2封止部を設けた対極を、作用極に対向させ、500hPa程度の減圧環境下に置き、第1封止部と第2封止部とを重ね合わせた。そして、減圧環境下で、封止部と同じ大きさの真鍮製の枠を加熱し、前記真鍮製の枠を対極の第2封止部とは反対側に配置し、プレス機を用いて、5MPaで第1封止部及び第2封止部を加圧しながら160℃の温度で局所加熱して溶融させて封止部を形成し、積層体を得た。その後、この積層体を大気圧下に取り出した。こうして色素増感太陽電池を得た。
【0099】
そして、この色素増感太陽電池の裏面(対極側表面)上に、対極を覆うように実施例1〜8及び比較例1〜4のバックシートを重ね合わせ、0.2MPa、150℃で熱圧着した。このとき、加熱時間は60秒として、セルの熱劣化を予防した。こうしてバックシート付き色素増感太陽電池を得た。
【0100】
上記のようにして得られたバックシート付き色素増感太陽電池について、85℃85%RHの環境下に2000時間静置させた。そして、バックシートにおける層間に剥離がないかどうかを、バックシート付き色素増感太陽電池全体を切断し、得られた切断面10箇所のバックシート断面を光学顕微鏡により観察することによって調査した。結果を表1に示す。表1において、「○」及び「×」はそれぞれ以下のことを意味する。
○・・・バックシートにおいて層間に剥離が生じなかった
×・・・バックシートにおいて層間に剥離が生じた
【0101】
(2)耐電圧性
実施例1〜8及び比較例1〜4で得られたバックシート単体を前記同様に85℃85%RHで2000時間保管し、24時間十分に乾燥させた後に、一対の電極板間に挟み、これらの電極板間に電圧を印加し、絶縁破壊電圧を調べた。結果を表1に示す。表1において、「○」及び「×」はそれぞれ以下のことを意味する。
○…バックシートにおいて絶縁破壊電圧が1kV以上である
×…バックシートにおいて絶縁破壊電圧が1kV未満である
【0102】
(3)180°折曲げ試験後の割れの有無
実施例1〜8及び比較例1〜4で得られたバックシートについて、85℃85%RHの環境下に2000時間静置させた後、180°折曲げ試験を行い、割れの有無を調べた。結果を表1に示す。表1において、「○」及び「×」はそれぞれ以下のことを意味する。
○…バックシートにおいて割れが生じなかった
×…バックシートにおいて割れが生じた
【0103】
(4)耐候性
耐候性は、実施例1〜8及び比較例1〜4で得られたバックシートについて、2000時間UV照射した後、180°折曲げ試験を行い、割れの有無を調べることにより評価した。結果を表1に示す。表1において、「◎」、「○」及び「×」はそれぞれ以下のことを意味する。
◎…バックシートにおいて割れが生じなかった
○…バックシートにおいて割れが耐候性層の一部にだけ生じた
×…バックシートにおいて割れが耐候性層以外の層にも生じた

【表1】

【0104】
表1に示す結果より、実施例1〜8のバックシートでは、高温高湿環境下に静置した後でも、層間剥離が確認されなかった。これに対し、比較例1〜4のバックシートでは、高温高湿環境下に静置した後、すべてにおいて層間剥離が確認された。
【0105】
また実施例1〜8のバックシートはいずれも、優れた耐電圧性を有していた。これに対し、比較例1〜4のバックシートはいずれも耐電圧性が低いものであった。
【0106】
以上のことから、本発明のバックシートによれば、優れた耐電圧性を有しつつ、高温環境下においても層間剥離を十分に抑制することができることが確認された。
【符号の説明】
【0107】
30…金属層
40…架橋樹脂層
50…熱可塑性樹脂層
60…耐候性層
100…色素増感太陽電池(太陽電池)
200…バックシート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属層と、前記金属層に積層される架橋樹脂層とを備える太陽電池用バックシートであって、
前記金属層がアルミニウムを含む金属材料で構成され、
前記架橋樹脂層が、架橋ポリオレフィンを含む太陽電池用バックシート。
【請求項2】
前記架橋ポリオレフィンが架橋ポリエチレンである、請求項1に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項3】
前記金属層とともに前記架橋樹脂層を挟むように設けられる耐候性層をさらに含む、請求項1又は2に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項4】
前記耐候性層が熱可塑性樹脂を含む、請求項3に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項5】
前記耐候性層がカーボンをさらに含む、請求項4に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項6】
前記架橋樹脂層とともに前記金属層を挟むように設けられる熱可塑性樹脂層をさらに含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。
【請求項7】
前記架橋樹脂層が、前記金属層に直接接着されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の太陽電池用バックシート。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−51364(P2013−51364A)
【公開日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−189557(P2011−189557)
【出願日】平成23年8月31日(2011.8.31)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】