JP5570831B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
太陽電池用バックシートは、ガラス板の下にシリコンセルをエチレン酢酸ビニル樹脂などの封止樹脂で封止した後、この封止樹脂面に積層される。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記本発明の積層体を含んでなる太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールが提供される。
なお、熱可塑性樹脂が、ガラス転移温度を複数有する場合は、高い方の温度を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度とする。例えば、熱可塑性樹脂が、樹脂成分とゴム成分とを含有する樹脂である場合は、熱可塑性樹脂は、樹脂成分のガラス転移温度とゴム成分のガラス転移温度を有するが、通常、樹脂成分のガラス転移温度の方が高いので、樹脂成分のガラス転移温度を熱可塑性樹脂のガラス転移温度とする。
また、本発明の積層体が、高い耐熱性と可撓性を備える必要がある場合は、耐熱性の層の両側にガラス転移温度の比較的低い熱可塑性樹脂を積層することが好ましい。
中でも、層(A)/層(B)/層(A)の3層品の場合、例えば、層(B)をガラス転移温度が150℃以上の特に耐熱性に優れる熱可塑性樹脂から構成し、層(A)をそれよりも低いガラス転移温度(例えば120〜140℃)の熱可塑性樹脂から構成すると、高い耐熱性と可撓性を兼ね備えた積層体を得ることができる。
これらのうち、耐候性の観点からエチレン−α−オレフィン系ゴム(a−1)、水添共役ジエン系ゴム(a−2)、アクリル系ゴム(a−3)、シリコーン系ゴム(a−4)及びシリコーン・アクリル複合ゴム(a−5)が好ましく、この中でも、アクリル系ゴム(a−3)、シリコーン系ゴム(a−4)及びシリコーン・アクリル複合ゴム(a−5)がより好ましく、シリコーン・アクリル複合ゴム(a−5)が可撓性の観点から特に好ましい。尚、これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、前記エチレン−α−オレフィン系ゴム(a−1)のムーニー粘度(ML1+4,100℃;JIS K6300に準拠)は、好ましくは5〜80、より好ましくは10〜65、さらに好ましくは15〜45である。該成分(a−1)のムーニー粘度が80を超えると重合が困難になり、一方、ムーニー粘度が5未満になると、フィルムとしての耐衝撃性、可撓性が不十分になる可能性がある。
グラフト率(質量%)=((S−T)/T)×100 …(1)
上記式中、Sはゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I-1)1グラムをアセトン(アクリル系ゴムの場合、アセトニトリル)20mlに投入し、25℃の温度条件下で、振とう機により2時間振とうした後、5℃の温度条件下で、遠心分離機(回転数;23,000rpm)で60分間遠心分離し、不溶分と可溶分とを分離して得られる不溶分の質量(g)であり、Tはゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I-1)1グラムに含まれるゴム質重合体の質量(g)である。このゴム質重合体の質量は、重合処方及び重合転化率から算出する方法、赤外線吸収スペクトル(IR)により求める方法等により得ることができる。
好ましいエチレン系(共)重合体としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体及びエチレン−メタクリル酸エステル共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種よりなる樹脂が挙げられる。
層(A)に配合する酸化チタン粒子の体積平均粒子径は、0.01μm以上0.35μm以下であり、0.05μm〜0.30μmであることが好ましく、0.1μm〜0.30μmであることがより好ましい。体積平均粒子径が0.01μm未満では酸化チタン粒子の分散性が悪くなり、0.35μmを超えると太陽電池の変換効率が大幅には向上しなくなる。また、層(A)に配合する酸化チタン粒子の粒子径0.5μm以上の粒子の含有率は、全酸化チタン粒子の10質量%未満であり、好ましくは5質量%未満であり、より好ましくは3質量%未満であり、特に好ましくは2質量%未満である。粒子径0.5μm以上の粒子の含有率が10質量%以上になると、太陽電池の変換効率が向上しない。
層(B)に配合する酸化チタン粒子の体積平均粒子径は、0.5μm以上2μm以下であり、0.6μm〜1.8μmであることが好ましく、0.7μm〜1.5μmであることがより好ましい。体積平均粒子径が0.5μm未満では太陽電池の変換効率が大幅には向上しなくなり、2μmを超えると層(B)の外観が低下する。また、層(B)に配合する酸化チタン粒子の粒子径0.35μm以下の粒子の含有率は、全酸化チタン粒子の10質量%未満であり、好ましくは5質量%未満であり、より好ましくは3質量%未満であり、特に好ましくは2質量%未満である。粒子径0.35μm以下の粒子の含有率が10質量%以上になると、太陽電池の変換効率が向上しない。
なお、本発明において酸化チタン粒子の体積平均粒子径及び粒子の含有率は、透過型電子顕微鏡写真をもとに画像回折装置(例えば、ルーゼックスIIIU)にて測定した一次粒子の粒度分布に基づいて算出したものである。
酸化チタン粒子の含有量は、層(A)及び層(B)のそれぞれ構成する熱可塑性樹脂100質量部に対して0.1〜40質量部であり、0.5〜35質量部であることが好ましく、1〜30質量部であることがより好ましい。含有量が0.1質量部未満では太陽電池の変換効率が大幅には向上しなくなり、40質量部を超えると重量の増加、外観の悪化、機械的強度の低下が生じる。
本発明において、波長400〜1400nmの光の反射率が50%以上とは、波長400〜1400nmの範囲における反射率の最大値が50%以上であることである。従って、400〜1400nm範囲内の全ての波長の光の反射率が50%以上であることを要求するものではない。なお、通常、波長400〜1400nm範囲内の或る1つの波長の光の反射率が50%以上であれば、それに隣接する波長の光の反射率も同程度に高くなるものと考えられる。
インフレーション法の成形機の仕様や成形条件は限定されず、従来から公知の方法や条件をとることができる。例えば、押出機の口径は直径10〜600mm、口径Dとホッパ下からシリンダ先端までの長さLの比L/Dは8〜45である。ダイはインフレーション成形に一般に用いられている形状のものであり、例えば、スパイダー型、スパイラル型、スタッキング型等の流路形状を持ち、口径は1〜5000mmである。
カレンダー法の成形機としては、例えば直列型、L型、逆L型、Z型など、いずれも用いることができる。
本発明の積層体が層(C)を備える場合、層(C)の厚みは、好ましくは10〜300μm、より好ましくは30〜250μmである。
下記の実施例及び比較例における、各種評価項目の測定方法を以下に示す。
原料仕込み時の組成から計算した。
JIS K 7121に準拠して、示差走査熱量計DSC2910型(商品名;TA Instruments社製)を用いて測定した。
温度25℃±2℃、湿度50±5%RHに調節された室において、Peccell社製Solar Simulator PEC−11を用い、実施例及び比較例で得られた太陽電池モジュール(バックシート開放率0%)の変換効率を測定した。また、同様の方法で、実施例及び比較例で得られた太陽電池モジュール(バックシート開放率96%)の変換効率を測定した。なお、温度の影響を低減させるために、光を照射後、すぐに変換効率を測定した。変換効率の向上率は、次式により求めた。上記変換効率の向上率が高くなると、太陽電池の変換効率が向上する。また、バックシート開放率とは、太陽電池モジュールに使用されている太陽電池バックシートの表面の太陽電池セルで覆われている部分の面積(A)で、該太陽電池バックシートの表面の太陽電池セルで覆われていない部分の面積(B)を割った値(B/A)である。
温度25℃±2℃、湿度50±5%RHに調節された室において、Peccell社製Solar Simulator PEC−11を用い、実施例及び比較例で得られた太陽電池モジュール(バックシート開放率0%)の変換効率を測定した。また、同様の方法で、実施例及び比較例で得られた太陽電池モジュール(バックシート開放率32%)の変換効率を測定した。なお、温度の影響を低減させるために、光を照射後、すぐに変換効率を測定した。変換効率の向上率は、次式により求めた。上記変換効率の向上率が高くなると、太陽電池の変換効率が向上する。また、バックシート開放率とは、太陽電池モジュールに使用されている太陽電池バックシートの表面の太陽電池セルで覆われている部分の面積(A)で、該太陽電池バックシートの表面の太陽電池セルで覆われていない部分の面積(B)を割った値(B/A)である。
2−1.使用原料(熱可塑性樹脂)
2−1−1.シリコーン・アクリル複合ゴム強化スチレン系樹脂
三菱レーヨン社製「メタブレン SX−006(商品名)」(樹脂改質剤、シリコーン・アクリル複合ゴムにアクリロニトリル−スチレン共重合体をグラフト、ゴム量50%、グラフト率80%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)0.38dl/g、ガラス転移温度(Tg)135℃)を用いた。
テクノポリマー社製「SAN−H(商品名)」(AS樹脂)
日本触媒社製「ポリイミレックス PAS1460(商品名)」(N−フェニルマレイミド−アクリロニトリル−スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド単位含有率40%)
日本ポリエチレン社製「ノバテックEVA LV430(商品名)」を用いた。酢酸ビニル含量は15%、融点は89℃(DSC法)であった。
三菱化学社製「ノバペックス GM700(商品名)」を用いた。融点は255℃(DSC法)であった。
日本ポリエチレン社製「ノバテックLL UF641(商品名)」を用いた。融点は124℃(DSC法)であった。
2−2−1.小粒子径タイプ(1)
石原産業株式会社製「タイペークCR−60−2(商品名)」(ルチル型、体積平均粒子径0.21μm、粒子径0.5μm以上の粒子の含有率1質量%未満)。
2−2−2.小粒子径タイプ(2)
石原産業株式会社製「タイペークCR−58−2(商品名)」(ルチル型、体積平均粒子径0.28μm、粒子径0.5μm以上の粒子の含有率1質量%未満)。
2−2−3.大粒子径タイプ
テイカ株式会社製「JR−1000(商品名)」(ルチル型、体積平均粒子径1.0μm、粒子径0.35μm以下の粒子の含有率1質量%未満)。
表1に記載の成分を表1に記載の割合でヘンシェルミキサーにより混合した後、二軸押出機(日本製鋼所製、TEX44)を用いて、使用する熱可塑性樹脂に応じてバレル温度を150〜270℃に設定して溶融混練し、ペレット化した。得られた組成物を上記評価方法に従い評価した。その結果を表1に示す。なお、表1のASA−8は酸化チタン粒子を多量に含むため、積層体の作製に供し得なかった。
まず、各層のフィルムを、下記の方法で製造した。
Tダイ(ダイ幅;1400mm、リップ間隔;0.5mm)を備え、スクリュー径65mmの押出機を備えたフィルム成形機を用い、Tダイから、溶融温度270℃で樹脂を吐出させ、軟質フィルムとした。その後、この軟質フィルムをエアーナイフによりキャストロール(ロールの表面温度;95℃)に面密着させ、冷却固化しフィルムを得た。その際、押出機及びキャストロールの運転条件等を調整することで、肉厚60μmのフィルムを得た。
尚、フィルムの肉厚は、シックネスゲージ(型式「ID−C1112C、ミツトヨ社製)を用い、フィルム製造開始から1時間経過後のフィルムを切り取り、フィルム幅方向の中心、及び、中心より両端に向けて、10mm間隔で肉厚を測定し、その平均値とした。フィルムの端部から20mmの範囲にある測定点の値は、上記平均値の計算から除去した。
次に、太陽電池モジュールを下記の方法で製造した。
EVA膜(サンビック株式会社製「ウルトラパール−PV(商品名)」寸法:厚さ0.44mm、90mm×90mm)2枚を裏面側封止膜(ii−1)及び表面側封止膜(ii−2)としてそれぞれ用意するとともに、本発明の各フィルム層(寸法:厚さ60μm、90mm×90mm)を重ね合わせた積層体(i)、多結晶性太陽電池セル(iii)、及びガラス基板(寸法:厚さ3.2mm、90mm×90mm)(iv)を用意し、(i)/(ii−1)/(iii)/(ii−2)/(iv)の順で積層した後、封止して、太陽電池モジュールを作製した。バックシート開放率は、太陽電池セル(iii)の配置を適宜変更することにより調節した。
なお、前記封止は、太陽電池モジュールを、上室及び下室を備えた2枚開きタイプの真空ラミネーターで、上室及び下室ともに真空下温度約150℃で5分間予熱後、上室を常圧状態に戻し、大気圧で15分間の条件で加熱圧着して行った。
得られた太陽電池モジュールの評価結果を表2に示した。
3−2.太陽電池モジュールの製造(実施例6〜10、比較例5〜8)
多結晶性太陽電池セルの代わりに単結晶性太陽電池セルを用いた以外は、上記3−1と同様にして太陽電池モジュールの製造し評価した。
得られた太陽電池モジュールの評価結果を表3〜6に示した。
Claims (11)
- 体積平均粒子径が0.01μm以上0.35μm以下であり、粒子径0.5μm以上の粒子の含有率が全粒子の10質量%未満の酸化チタン粒子を熱可塑性樹脂100質量部あたり0.1〜30質量部含有する熱可塑性樹脂組成物からなる層(A)と、体積平均粒子径が0.5μm以上2μm以下であり、粒子径0.35μm以下の粒子の含有率が全粒子の10質量%未満の酸化チタン粒子を熱可塑性樹脂100質量部あたり0.1〜30質量部含有する熱可塑性樹脂組成物からなる層(B)とを有する積層体。
- 酸化チタンがルチル型である請求項1に記載の積層体。
- 上記層(A)の熱可塑性樹脂及び/又は上記層(B)の熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル系樹脂(I)、ポリエステル系樹脂(II)又はポリオレフィン系樹脂(III)を含有する請求項1または2に記載の積層体。
- 上記層(A)の熱可塑性樹脂及び/又は上記層(B)の熱可塑性樹脂が、ゴム質重合体(a)の存在下に芳香族ビニル化合物を含む単量体(b)を重合させてなるゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I-1)及び所望により芳香族ビニル化合物を含む単量体(b)の(共)重合体(I-2)からなる芳香族ビニル系樹脂(I)を含有し、該芳香族ビニル系樹脂(I)100質量部に対する、該ゴム質重合体(a)の含有量が5〜40質量部である請求項3に記載の積層体。
- ゴム質重合体(a)が、エチレン−α−オレフィン系ゴム(a−1)、水添共役ジエン系ゴム(a−2)、アクリル系ゴム(a−3)、シリコーン系ゴム(a−4)及びシリコーン・アクリル複合ゴム(a−5)からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項4に記載の積層体。
- 上記層(A)と上記層(B)が直接積層されてなる請求項1に記載の積層体。
- 上記層(A)と上記層(B)とが他の層(C)を介して積層されてなる請求項1に記載の積層体。
- 上記層(B)の両側に上記層(A)が直接または他の層(C)を介して積層されてなる請求項6又は7に記載の積層体。
- 上記層(A)の両側に上記層(B)が直接または他の層(C)を介して積層されてなる請求項6又は7に記載の積層体。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の積層体を含んでなる太陽電池用バックシート。
- 請求項10の太陽電池用バックシートを含んでなる太陽電池モジュール。
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