JP2013038414A - 太陽電池用ポリマーシート及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のポリマー層と、第2のポリマー層と、ポリマー支持体とをこの順に配置して含む太陽電池用ポリマーシートであって、前記第1のポリマー層がフッ素ポリマー及びシリコーンポリマーからなる群より選択されるポリマーを含有し、前記第1のポリマー層が前記第2のポリマー層と接し、前記第1のポリマー層と前記第2のポリマー層との界面の粗さ(Rz)が、0.2μm〜3.0μmの範囲である前記ポリマーシート。
【選択図】なし
Description
基材ポリマー自体を多層化しようとする方法も知られている。例えば、特許文献1には、3層構造のポリマー支持体と、フッ化炭素系樹脂とを含有する積層フィルムが開示されている。前記特許文献1では、3層構造のポリマー支持体を用いており、層構成が多層化している。
更に、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーなどのポリマーを含有するポリマー層を、他のポリマー層に隣接させて設ける場合における層間接着性については、更なる改良が求められる。
〔1〕 第1のポリマー層と、第2のポリマー層と、ポリマー支持体とをこの順に配置して含む太陽電池用ポリマーシートであって、
前記第1のポリマー層がフッ素ポリマー及びシリコーンポリマーからなる群より選択されるポリマーを含有し、
前記第1のポリマー層が前記第2のポリマー層と接し、
前記第1のポリマー層と前記第2のポリマー層との界面の粗さ(Rz)が、0.2μm〜3.0μmの範囲である太陽電池用ポリマーシート。
〔2〕 前記第2のポリマー層がシリコーンポリマーを含有する〔1〕に記載のポリマーシート。
〔3〕 前記第2のポリマー層が、体積平均粒径が0.2μm〜1.5μmの範囲である粒子を含有する〔1〕又は〔2〕に記載のポリマーシート。
〔4〕 前記第2のポリマー層が、体積平均粒径が0.3μm〜0.6μmの範囲である粒子を含有する〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のポリマーシート。
〔5〕 前記第2のポリマー層が、二酸化チタン粒子を含有する〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のポリマーシート。
〔6〕 前記第1のポリマー層及び前記第2のポリマー層が、塗布により形成された層である〔1〕〜〔5〕のいずれか1項にポリマーシート。
〔7〕前記第1のポリマー層が最外層である〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載のポリマーシート。
〔8〕 末端封止剤を、ポリマー支持体を構成するポリマーの全質量に対して0.1質量%〜10質量%含有する〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載のポリマーシート。
〔9〕 ポリマー支持体が無機粒子または有機粒子である微粒子を含有し、微粒子の平均粒径が0.1μm〜10μmであり、且つ微粒子の含有量がポリマー支持体の全質量に対して0質量%〜50質量%である〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のポリマーシート。
〔10〕 ポリマー支持体を構成するポリマーを含む未延伸シートを供給すること、
未延伸シートを第一の方向に延伸すること、
第一の方向に延伸されたシートの、少なくとも一表面の上に、下塗り層形成用組成物を付与すること、及び
下塗り層形成用組成物が付与されたシートを、第一の方向に直交する方向に延伸すること、
を含む、ポリマー支持体及び下塗り層の形成工程;及び
下塗り層の上に第2のポリマー層と第1のポリマー層とをこの順に配置する工程、
を含む、〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のポリマーシートを製造する方法。
〔11〕 ポリマー支持体の表面をコロナ処理、火炎処理、グロー放電処理からなる群より選択される方法で処理することを含む、〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のポリマーシートを製造する方法。
〔12〕 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一方の面上に設けられ、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、〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のポリマーシートであるバックシートと、を備えた太陽電池モジュール。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
本明細書における数値範囲の表示は、当該数値範囲の下限値として表示される数値を最小値として含み、当該数値範囲の上限値として表示される数値を最大値として含む範囲を示す。
組成物中のある成分の量について言及する場合において、組成物中に当該成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に別途定義しない限り、当該量は、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
「工程」との語には、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても本工程の所期の作用を達成する工程であれば、本用語に含まれる。
本発明の一実施形態である太陽電池用ポリマーシート(以下、単に「ポリマーシート」とも称する。)は、ポリマー支持体上に、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーから選択される少なくとも1種を含有する第1のポリマー層と、前記第1のポリマー層の前記ポリマー支持体側に隣接する第2のポリマー層とを有し、前記第1のポリマー層と前記第2のポリマー層との界面の粗さ(Rz)が、0.2μm〜3.0μmの範囲である太陽電池用ポリマーシートである。
本発明の一実施形態であるポリマーシートは、太陽電池発電モジュールを構成するバックシートとして好適に用いられる。
測定対象のポリマーシートをその平面に対して垂直方向に切断した断面において、観察箇所5点を、隣り合う観察箇所の間隔を3cmとして選択し、これら観察箇所5点の断面を走査型電子顕微鏡(商品名:S4700、株式会社日立製作所製)を用いて倍率6000倍〜10000倍で撮影する。得られた5点の断面写真において、ポリマー支持体と第2のポリマー層との界面から、第2のポリマー層と第1のポリマー層との界面迄の最大距離と最小距離の差が最大となる長さを測定し、5点における該長さの平均値をRzとする。
特定粒子である無機粒子としては、例えば、酸化チタン(例えば、二酸化チタン)、ITO等の金属酸化物の粒子、ガラスビーズ、コロイダルシリカ等の粒子が好適に挙げられる。該無機粒子としては、市販品を適用することもでき、例えば、タイペーク(登録商標)CL95、タイペーク(登録商標)PF−691、タイペーク(登録商標)CR−60−2(以上、石原産業(株)製)などが挙げられる。
特定粒子である有機粒子としては、例えば、アクリル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA))、ポリスチレン等のポリマー粒子が好適に挙げられる。該有機粒子としては、市販品を適用することもでき、例えば、MP−2000(商品名、総研化学(株)製)などが挙げられる。
本発明の一実施形態であるポリマーシートは、ポリマー支持体を含む。
ポリマー支持体は、単層であり、かつ厚みが220μm以上のポリマー支持体であることが好ましい。
なお、「当量/t」とは、1t当たりのモル当量を表す単位である。
ポリマー支持体の厚みは、220μm以上であり、220μm〜250μmであることが好ましい。
コロナ放電処理は、通常誘導体を被膜した金属ロール(誘電体ロール)と絶縁された電極間に高周波、高電圧を印加して、電極間の空気の絶縁破壊を生じさせることにより、電極間の空気をイオン化させて、電極間にコロナ放電を発生させる。そして、このコロナ放電の間を、支持体を通過させることにより行う。
ある実施形態において、コロナ放電処理の条件は、電極と誘電体ロ−ルのギャップクリアランス1〜3mm、周波数1〜100kHz、印加エネルギー0.2〜5kV・A・分/m2程度であることが好ましい。
グロー放電処理において、プラズマを発生させる方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等が挙げられる。放電に用いる電源は直流でも交流でもよい。交流を用いる場合は30Hz〜20MHz程度の範囲が好ましい。交流を用いる場合には50又は60Hzの商用の周波数を用いてもよいし、10〜50kHz程度の高周波を用いてもよい。また、13.56MHzの高周波を用いる方法も好ましい。
グロー放電処理で用いるプラズマガスとしては、酸素ガス、窒素ガス、水蒸気ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスが挙げられ、酸素ガス、または、酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスが好ましい。ある実施形態では、酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを使用することが望ましい。酸素ガスとアルゴンガスを用いる場合、両者の比率は、分圧比で酸素ガス:アルゴンガス=100:0〜30:70位、より好ましくは、90:10〜70:30位が好ましい。また、特に気体を処理容器に導入せず、リークにより処理容器にはいる大気や被処理物から出る水蒸気などの気体をプラズマガスとして用いる方法も好ましい。
プラズマガスの圧力としては、非平衡プラズマ条件が達成される低圧が必要である。具体的なプラズマガスの圧力としては、0.005〜10Torr、より好ましくは0.008〜3Torr程度の範囲が好ましい。プラズマガスの圧力が0.005Torr以上であると十分な接着性改良効果を望み得、10Torr以下であると電流が増大による放電の不安定化を防ぎ得る。
ある実施形態において、グロー放電処理の処理時間は0.05〜100秒が好ましく、より好ましくは0.5〜30秒程度である。処理時間が0.05以上であると十分な接着性改良効果を望み得、100秒以下であると被処理フィルムの変形や着色等を防ぎ得る。
グロー放電処理の放電処理強度は、プラズマ出力と処理時間によるが、0.01kV・A・分/m2〜10kV・A・分/m2の範囲が好ましく、0.1〜7kV・A・分/m2がより好ましい。放電処理強度を0.01kV・A・分/m2以上とすることで充分な接着性改良効果が得られ、10kV・A・分/m2以下とすることで被処理フィルムの変形や着色等を避けることができる。
真空中で被処理フィルムの温度を上げる具体的方法としては、赤外線ヒーターによる加熱、熱ロールに接触させることによる加熱などが挙げられる。
ポリマー支持体は、無機粒子または有機粒子を含有してもよくしなくてもよい。無機粒子または有機粒子含有するポリマー支持体は、向上した光の反射率(白色度)を有し得る。
ある実施形態において、ポリマー支持体は、ポリマー支持体を構成するポリマーの全質量に対して0.1質量%〜10質量%以下の末端封止剤を含んでもよく含まなくてもよい。ある実施形態において、末端封止剤の含有量は好ましくは0.2質量%〜5質量%、より好ましくは0.3質量%〜2質量%であり得る。
カルボジイミド末端封止剤はカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物である。カルボジイミド化合物には一官能性カルボジイミドと多官能性カルボジイミドがある。一官能性カルボジイミドとしては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、t−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミドおよびジ−β−ナフチルカルボジイミドなどが挙げられる。好ましくは、ジシクロヘキシルカルボジイミドやジイソプロピルカルボジイミドである。
芳香族環状カルボジイミドは、環状構造を複数有していてもよい。
芳香族環状カルボジイミドは分子内に2つ以上のカルボジイミド基の第一窒素と第二窒素とが連結基により結合した環構造を有さない芳香族カルボジイミドであること、すなわち単環であるものも好ましく用いることができる。
エポキシ末端封止剤はエポキシ化合物である。エポキシ化合物の好ましい例としては、グリシジルエステル化合物やグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
オキサゾリン系末端封止剤はオキサゾリン化合物である。オキサゾリン化合物としては、ビスオキサゾリン化合物が好ましく、具体的には、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−エチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4’−ジエチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−プロピル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−シクロヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ベンジル−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’−o−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4−メチル−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)、2,2’−エチレンビス(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’−デカメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−9,9’−ジフェノキシエタンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−シクロヘキシレンビス(2−オキサゾリン)および2,2’−ジフェニレンビス(2−オキサゾリン)等を例示することができる。これらの中では、ポリエステルとの反応性の観点から、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)が最も好ましく用いられる。さらに、上記で挙げたビスオキサゾリン化合物は本発明の目的を達成する限り、一種を単独で用いても、二種以上を併用してもどちらでもよい。
ポリマー支持体を構成するポリマー中には無機粒子または有機粒子である微粒子を含有させることができる。これにより光の反射率(白色度)を向上させ太陽電池の発電効率を向上し得る。微粒子の平均粒径は0.1μm〜10μmが好ましく、より好ましくは0.1μm〜5μm、さらに好ましくは0.15μm〜1μmであり得、含有量はポリマー全質量に対して、0質量%〜50質量%、好ましくは1質量%〜10質量%、さらに好ましくは2質量%〜5質量%であり得る。粒子の平均粒径が0.1μm〜10μmであると、ポリマー支持体の白色度を50以上とし易い。粒子の含有量が1質量%以上であると、白色度を50以上とし易い。粒子の含有量が50質量%以下であるとポリマー支持体の重量が大きくなり過ぎず、加工などにおいて取り扱い易い。なお、ここで言う平均粒径、含有量は、ポリマー支持体が多層構造の場合、各層の平均値に基づく加重平均値を指す。即ち、平均粒径は、(各層の粒子径の平均値)×(各層の厚み/全層の厚み)を層ごとに算出し、総和としたものを指し、含有量は、(各層の粒子含有量の平均値)×(各層の厚み/全層の厚み)を層ごとに算出し、総和としたものを指す。
微粒子を走査型電子顕微鏡で観察し、粒子の大きさに応じて適宜倍率を変え、写真撮影したものを拡大コピーする。次いで、ランダムに選んだ少なくとも200個以上の微粒子について、各粒子の外周をトレースする。画像解析装置にてこれらのトレース像から粒子の円相当径を測定する。測定値の平均を平均粒径とする。
(1)ポリマー支持体を構成するポリマーの合成時のエステル交換反応もしくはエステル化反応終了前に微粒子を添加、もしくは重縮合反応開始前に微粒子を添加する方法。
(2)ポリマーに微粒子を添加し、溶融混練する方法。
(3)上記(1)、(2)の方法において微粒子を多量に添加したマスターペレット(またはマスターバッチ(MB)とも言う)を製造し、これらと微粒子を含有しないポリマーにとを混練して、得られた産物中に所定量の微粒子を含有させる方法。
(4)上記(3)のマスターペレットをそのまま使用する方法。
ある実施形態では、事前にポリエステル樹脂と微粒子を押出機で混合しておくことを含むマスターバッチ法(MB法:上記(3))が好ましい。また、事前に乾燥させていないポリマーと微粒子を押出機に投入し、水分や空気などを脱気しながらMBを作製する方法を採用することもできる。また、好ましくは、事前に少しでも乾燥したポリマーを用いてMBを作製することにより、ポリマーの酸価上昇を抑えられる。このような方法としては、脱気しながら押出する方法や、十分乾燥したポリマーにより脱気をせずに押出する方法などが挙げられる。
微粒子を添加する場合、微粒子の平均粒径は0.1μm〜10μmが好ましく、より好ましくは0.1μm〜5μm、さらに好ましくは0.15μm〜1μmの微粒子である。平均粒径が0.1μm以上であると反射率(白色度)を確保し得、平均粒径が10μm以下であるとボイドによる力学強度低下を回避し得る。微粒子の含有量はポリマー支持体全質量に対して、0〜50質量%、好ましくは1〜10質量%、さらに好ましくは2〜5質量%含まれる。含有量が50質量%以下であるとボイドによる力学強度低下を回避し得る。ポリマー支持体を構成するポリマーがポリエステルである場合、好ましい微粒子としてポリエステルと親和性の低いものが挙げられ、具体的には硫酸バリウム等が挙げられる。
積層構成を有するポリマー支持体を製造するための積層方法としては、溶融押出機を2台または3台以上用いた、いわゆる共押出法が好ましく用いられる。
本発明の第一の実施形態のポリマーシートは、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーからなる群より選択される少なくとも1つを含有する第1のポリマー層を含む。
第1のポリマー層は、耐候性層として機能しうる層である。
第1のポリマー層は、フッ素ポリマー及びシリコーンポリマーからなる群より選択される少なくとも1つを主バインダーとして構成される。ここで、第1のポリマー層における主バインダーとは、第1のポリマー層に含まれるバインダーのうち含有量が最も多いバインダーである。
第1のポリマー層が含有しうるフッ素ポリマーとしては、−(CFX1−CX2X3)−で表される繰り返し単位を有するポリマーであれば特に制限はない(但し、X1、X2、X3は水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1から3のパーフルオロアルキル基を示す。)。
フッ化炭素系モノマーと非フッ素含有モノマーとの)とを共重合したポリマーの例としてテトラフルオロエチレンとエチレンとを共重合してなる共重合体(P(TFE/E)と略記)、テトラフルオロエチレンとプロピレンとを共重合してなる共重合体(P(TFE/P)と略記)、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルとを共重合してなる共重合体(P(TFE/VE)と略記)、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルとを共重合してなる共重合体(P(TFE/FVE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルとを共重合してなる共重合体(P(CTFE/VE)と略記)、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とを共重合してなる共重合体(P(CTFE/FVE)と略記)、テトラフルオロエチレンとエチレンとアクリル酸とを共重合してなる共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとを共重合してなる共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンとを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロエチルビニルエーテルとを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロエチルビニルエーテルとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体、フッ化ビニリデンとメチルメタクリレートとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体、フッ化ビニルとエチルアクリレートとアクリル酸とを共重合してなる共重合体、等を挙げることができる。
このなかで、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロエチルビニルエーテルとを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロエチルビニルエーテルとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとを共重合してなる共重合体、クロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体、フッ化ビニリデンとメチルメタクリレートと/メタクリル酸とを共重合してなる共重合体、及びフッ化ビニルとエチルアクリレートとアクリル酸とを共重合してなる共重合体が好ましい。
中でもクロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとを共重合してなる共重合体、及びクロロトリフルオロエチレンとエチルビニルエーテルとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体がさらに好ましい。
上記フッ素系ポリマーとしては市販されているものも使用し得る。市販品の具体例としては、ルミフロン(登録商標)LF200(旭硝子株式会社製)、ゼッフル(登録商標)GK570(ダイキン工業株式会社製)、オブリガードSW0011F(商品名、AGCコーテック株式会社製)等がある。
フッ素系ポリマーの分子量はポリスチレン換算重量平均分子量で2000〜1000000程度であり得、3000〜300000程度が好ましい。
第1のポリマー層が含有しうるシリコーンポリマーは、分子中に(ポリ)シロキサン構造を有するポリマーである。ここで「シロキサン構造」とは少なくとも1つのシロキサン結合を含む構造を意味する。「ポリシロキサン構造」とは複数のシロキサン結合が連続してなる構造を意味する。「(ポリ)シロキサン構造」との語はシロキサン構造とポリシロキサン構造をその範囲に包含する。「ポリマーが分子中にシロキサン構造を有する」および「ポリマーが分子中に(ポリ)シロキサン構造を有する」との表現は、ポリマーがその分子内にシロキサン構造またはポリシロキサン構造を含むことを意味する。
ある好適な態様においてシリコーンポリマーは、(ポリ)シロキサン構造として、下記一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位を有する。
シリコーンポリマー中における「−(Si(R1)(R2)−O)n−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)の含有量は、シリコーンポリマーの全質量に対して、15質量%〜85質量%であることが好ましく、20質量%〜80質量%の範囲がより好ましい。(ポリ)シロキサン構造単位の含有量は、15質量%以上であると、第1のポリマー層表面の強度が向上し、引っ掻きや擦過、飛来した小石等の衝突で生じる傷の発生が防止され得、また第2のポリマー層などの隣接材料との接着性に優れ得る。傷の発生抑止により耐候性が向上し、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、並びに湿熱環境下に曝されたときの接着耐久性が効果的に高められる。また、(ポリ)シロキサン構造単位の比率が85質量%以下であると、液を安定に保つことができる。これらの効果は、(ポリ)シロキサン構造単位の含有量が20質量%〜80質量%の範囲にある場合に、より顕著となり得る。
シリコーンポリマーが、(ポリ)シロキサン構造単位と他の構造単位とを有する共重合ポリマーである場合、シリコーンポリマー中における「−(Si(R1)(R2)−O)n−」の部分(一般式(1)で表される(ポリ)シロキサン構造単位)の分子量はポリスチレン換算重量平均分子量で30000〜1000000程度であり得、50000〜300000程度が好ましい。
中でも、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。
アクリル系重合体の具体例としては、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/2−ビドロキシエチルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体、メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ビドロキシエチルメタアクリレート/メタクリル酸/γ−メタクリロキシトリメトキシシラン共重合体、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/グリシジルメタクリレート/アクリル酸共重合体等が挙げられる。
非シロキサン系構造単位を構成するポリマーセグメントの前駆体である重合体は、一種単独でもよいし、2種以上の併用であってもよい。さらに個々のポリマーはホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。
非シロキサン系構造単位を構成するポリマーセグメントの前駆体である重合体の分子量はポリスチレン換算重量平均分子量で3000〜1000000程度であり得、5000〜300000程度がより好ましい。
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。
前記(i)の方法によりシリコーン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)の方法によりシリコーン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とを添加して、20℃〜150℃程度の温度で30分〜30時間程度(好ましくは50℃〜130℃で1時間〜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。
また、第1のポリマー層には、全バインダーの50質量%を超えない範囲でアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂などの、前記フッ素ポリマー及びシリコーンポリマー以外の樹脂を併用してもよい。
第1のポリマー層に用いることができる前記架橋剤としては、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤等を挙げることができる。この中でカルボジイミド系架橋剤及びオキサゾリン系架橋剤が好ましい。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(登録商標)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(登録商標)WS−700、エポクロス(登録商標)K−2020E(いずれも日本触媒(株)製)などがある。
架橋剤の添加量が、0.5質量%以上であると、第1のポリマー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、50質量%以下であると、塗布液のポットライフを長く保てる。
第1のポリマー層に用いることができる界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等の公知の界面活性剤を用いることができる。
第1のポリマー層に界面活性剤を添加する場合、その添加量は0.1mg/m2〜15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜5mg/m2である。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2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/m2以下であると、接着を良好に行ない得る。
第1のポリマー層には、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、第1のポリマー層に含有されるバインダーの全質量に対して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、第1のポリマー層の面状がより良好に保てる。
本発明における第1のポリマー層の厚みは0.8μm〜12μmの範囲が好ましく、特に1.0μm〜10μm程度の範囲が好ましい。
本発明の一実施形態であるポリマーシートは、第1のポリマー層の上にさらに別の層を一層以上有してもよいが、保護シートの耐久性の向上、軽量化、薄型化、低コスト化などの観点から、前記第1のポリマー層がポリマーシートの最外層であることが好ましい。
第1のポリマー層は、第1のポリマー層を構成する各成分を含む塗布液を、後述する第2のポリマー層上に塗布して塗膜を乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、塗膜を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。
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、フッ素ポリマー、シリコーン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、これを塗布に使用する方法が好ましい。この場合、溶媒の全質量に対する水の含有量は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。第1の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。
本発明の一実施形態であるポリマーシートは、前記第1のポリマー層の前記ポリマー支持体側に接する第2のポリマー層を有する。前記第1のポリマー層と前記第2のポリマー層との界面の粗さ(Rz)が、0.2μm〜3.0μmの範囲である。
第2のポリマー層は、既述のごとく、界面の粗さ(Rz)を制御する観点から、体積平均粒径が0.2μm〜1.5μmの範囲である粒子(特定粒子)を含有することが好ましい。
第2のポリマー層を主に構成するバインダー(結着樹脂)としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、及び/又はシリコーン樹脂(シリコーンポリマー)等を用いることができる。
これらの中でも、前記ポリマー支持体(基材)及び前記第1のポリマー層との高い接着性を確保する観点から、ポリオレフィン、アクリル樹脂、及びシリコーン樹脂(シリコーンポリマー)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、耐候性(紫外線、湿熱などへの耐久性)の観点からは、シリコーン樹脂(シリコーンポリマー)を含むことがより好ましい。また。バインダーとしては、複合樹脂を用いてもよく、例えばアクリル/シリコーン複合樹脂も好ましいバインダーである。
第2のポリマー層は、必要に応じて、架橋剤、界面活性剤、特定粒子以外の他のフィラー等を添加して形成されてもよく添加せずに形成されてもよい。
第2のポリマー層に含まれていてもよい架橋剤は、その好適態様及び具体例も含め、第1のポリマー層に含まれていてもよい架橋剤と同様である。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤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0.1mg/m2〜10mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5mg/m2〜3mg/m2である。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2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、10mg/m2以下であると、ポリマー支持体及び第1のポリマー層との接着を良好に行なうことができる。
第2のポリマー層には、更に、本発明の効果を損ねない範囲において、前記特定粒子には含まれない他のフィラーを更に添加してもよい。該フィラーとしては白色顔料が好ましく、コロイダルシリカ又は二酸化チタンがより好ましく、二酸化チタンがさらに好ましい。
第2のポリマー層の厚みは0.05μm〜10μmであることが好ましい。第2のポリマー層の厚みが0.05μm以上であれば耐久性が十分となり得、前記ポリマー支持体と前記第1のポリマー層との接着力を十分に確保し得る。一方、第2のポリマー層の厚みが10μm以下であると面状が悪化し難く、前記第1のポリマー層との接着力も十分となり得る。前記第2のポリマー層の厚みが0.05μm〜10μmの範囲にあると第2のポリマー層の耐久性と面状を両立し得、ポリマー支持体と第1のポリマー層との接着性を高めることができ、特に1.0μm〜10μm程度の範囲が好ましい。
第2のポリマー層は、バインダー等の各成分を含む塗布液を前記ポリマー支持体上に塗布して塗膜を乾燥させることにより形成することができる。乾燥後、塗膜を加熱するなどして硬化させてもよい。塗布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。バインダー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、溶媒の全質量に対する水の含有量は60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
下塗り層の厚みは、2μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは0.005μm〜2μmであり、更に好ましくは0.01μm〜1.5μmである。厚みが0.005μm以上であると、塗布ムラの発生を回避し易く、2μm以下であると、ポリマー支持体がベタつくのを回避し得、良好な加工性を得うる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましく、例えば、スーパーフレックス(登録商標)460(第一工業製薬(株)製)を好ましく用いることができる。
着色層は、少なくとも顔料とバインダーを含有し、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。
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、及び/又は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。
前記バインダー成分の含有量は、顔料に対して、15質量%〜200質量%の範囲が好ましく、17質量%〜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。
前記着色層には、必要に応じて、架橋剤、界面活性剤、フィラー等を添加してもよい。
ポリマーシートには、さらに易接着性層が設けられていることも好ましい。易接着性層は、特に着色層の上に設けられることが好ましい。易接着性層は、太陽電池ポリマー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(好ましくはEVA)と強固に接着するための層である。
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。
前記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。
中でも、無機微粒子の含有量は、50質量%〜300質量%の範囲が好ましい。
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、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤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。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロス(登録商標)K2010E、エポクロス(登録商標)K2020E、エポクロス(登録商標)K2030E、エポクロス(登録商標)WS−500、エポクロス(登録商標)WS−700(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
前記易接着性層には、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、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
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支持体に貼合する方法や、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。
前記易接着性層の厚みには、特に制限はないが、通常は0.05μm〜8μmが好ましく、より好ましくは0.1μm〜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、実質的に透明である。
本発明の一実施形態であるポリマーシートを製造する方法は特に限定されるものではないが、以下の製造方法により好適に製造することができる。
すなわち、本発明の一実施形態であるポリマーシートの製造方法は、ポリマー支持体を用意することと、第2のポリマー層を支持体上に形成すること(第2のポリマー層形成工程)と、第1のポリマー層を前記第2のポリマー層上に形成すること(第1のポリマー層形成工程)と、を含む。
第2のポリマー層上に第1のポリマー層を形成する前に、第2のポリマー層の表面に対して、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、グロー放電処理、火炎処理などの表面処理を行ってもよい。
また、前記第1のポリマー層を形成した後、該第1のポリマー層を硬化させれば、湿熱経時後の接着性を高めることができる。
第3の層を形成する工程の実施態様としては、例えば、(1)第3の層を構成する成分を含有する塗布液を被形成面(例えば、ポリマーシートにおける前記ポリマー支持体の、第2のポリマー層や第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面)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、及び着色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一実施形態のポリマーシートの具体例としては、ポリマーシートの第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面に白色顔料を含有する反射層を塗設したもの、ポリマーシートの第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面に着色顔料を含有する着色層を塗設したもの、ポリマーシートの第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面に、白色顔料を含有する反射層と易接着層とを塗設したものなどを挙げることができる。
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、第3の層を1層又は2層以上有するシートであり、その例としては、例えば、ポリマーシートの第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面に白色顔料を含有するポリマーフィルムを貼合したもの、ポリマーシートの第1のポリマー層が形成されている面とは反対の面に着色顔料を含有する着色フィルムを貼合したもの、ポリマーシートにおける第1のポリマー層が形成されている面とは反対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とを貼合したもの、ポリマーシートにおける第1のポリマー層が形成されている面とは反対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とを貼合したものの如き構成のシートが挙げられる。
本実施形態の具体例としては、下塗り層を含むポリマー支持体の作製において、(1)ポリマー支持体を構成するポリマーを含む未延伸シートを供給すること、(2)未延伸シートの、下塗り層が形成されるべき面に対して平行な一方向(第一の方向)に、未延伸シートを延伸すること(第一延伸)、(3)第一の方向に延伸されたシートの少なくとも一表面の上に、下塗り層形成用組成物を付与すること、及び、(4)下塗り層形成用組成物が付与されたシートを、第一の方向に対して下塗り層形成面内で直交する方向に延伸すること(第二延伸)、を少なくとも含む方法が挙げられる。
より具体的には、例えば、(1)’ポリマー支持体を構成するポリマーを、押し出し、静電密着法等を併用しつつ冷却ドラム上にキャストして未延伸シートを得、(2)’未延伸シートを縦方向(MD)に延伸し、(3)’当該縦方向延伸済シートの一表面に下塗り層形成用水性液を塗布し、(4)’下塗り層形成用水性液塗布済みシートを横方向(TD)に延伸するなどの方法を使用することができる。
このように、未延伸シートを予め少なくとも一回一方向に延伸し、下塗り層形成用組成物を付与し、その後に当該方向に対して直交する方向に少なくとも一回延伸する工程によってポリマー支持体と下塗り層とを形成することにより、ポリマー支持体と下塗り層との密着性が向上し、下塗り層の均一性を高め、且つ下塗り層をより薄膜状となし得る。
なお、下塗り層の表面及びポリマー支持体の表面にコロナ放電処理、その他の表面活性化処理を施してもよい。
本発明の一実施形態の太陽電池モジュールは、既述の本発明の一実施形態のポリマーシートをバックシートとして設けて構成されている。
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一実施形態の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太陽電池モジュールが挙げられる。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。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
−ポリエチレンテレフタレートの合成−
高純度テレフタル酸〔三井化学社製〕100kgとエチレングリコール〔日本触媒社製〕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1.2×105Pa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た。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。
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5ppmとなるように添加した。前記チタンアルコキシド化合物は、特開2005−340616号公報の段落番号[0083]の実施例1に合成方法が記載され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。チタンアルコキシド化合物を添加した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。
−固相重合−
重合したポリエチレンテレフタレートのペレットを、下記方法(バッチ法)で固相重合に供した。
すなわち、ペレットを耐真空容器に投入した後、容器内を真空にし、撹拌しながら、210℃で20時間保持して固相重合した。
上記で得られたペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸ポリマー支持体を作製した。その後、該未延伸ポリマー支持体を、90℃で縦方向に3.4倍に延伸し、更に120℃で横方向に4.5倍に延伸することにより二軸延伸を実施し、200℃で30秒熱固定した後、190℃で10秒熱緩和し、厚み240μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)であるポリマー支持体を作製した。
−第2のポリマー層用塗布液の調製−
下記に示す各成分を混合し、第2のポリマー層用塗布液を調製した。
・ポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックス 39.6質量%
(セラネート(登録商標)WSA−1070、DIC(株)製、固形分40質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 1.5質量%
(ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・カルボジイミド化合物 4.9質量%
(カルボジライト(登録商標)V−02−L2、日清紡、固形分:20質量%)
・オキサゾリン化合物 1.7質量%
(エポクロス(登録商標)WS700、日本触媒化学工業(株)製、固形分:25質量%)
・下記にて調製した特定粒子分散液 49.4質量%
・蒸留水 全体で100質量%となるように添加
・二酸化チタン粒子(白色顔料、体積平均粒径0.3μm) 45.6質量%
(タイペーク(登録商標)CL95、石原産業(株)製、固形分100質量%)
・ポリビニルアルコール 22.8質量%
(商品名:PVA−105、(株)クラレ製、固形分10質量%)
・界面活性剤 5.5質量%
(デモール(登録商標)EP、花王(株)製、固形分25質量%)
・蒸留水 全体で100質量%となるように添加
上記にて得られた第2のポリマー層の塗布液をコロナ放電による表面処理を施したPETフィルムの片面に塗布し、塗膜を170℃で120秒間乾燥して、厚さ8.5μmの第2のポリマー層を形成した。
下記に示す各成分を混合し、第1のポリマー層用塗布液を調製した。
−フッ素ポリマーを含有する第1のポリマー層用塗布液の調製−
・クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体 34.5質量%
(フッ素ポリマー、オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック(株)製、固形分39質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 1.5質量%
(ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業、固形分:1質量%)
・カルボジイミド化合物 6.2質量%
(カルボジライト(登録商標)V−02−L2、日清紡、固形分:20質量%)
・シリカゾル 0.4質量%
(スノーテックス(登録商標)UP、日産化学工業(株)製、固形分20質量%)
・シランカップリング剤 7.6質量%
(商品名:TSL8340、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアル社、固形分1質量%)
・ポリオレフィンワックス分散物 20.8質量%
(ケミパール(登録商標)W950 三井化学製、固形分5質量%)
・蒸留水 全体で100質量%となるように添加
上記にて得られた第1のポリマー層用塗布液を、コロナ放電による表面処理を施した第2のポリマー層の上に塗布し、塗膜を170℃で120秒間乾燥させることにより、厚さ1.6μmの第1のポリマー層を形成して、実施例1のポリマーシートを作製した。
実施例1のポリマーシートにおけるRzは、0.5μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を体積平均粒径が0.2μmのもの(タイペーク(登録商標)PF−691、石原産業(株)製、固形分100%)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例2のポリマーシートを作製した。
実施例2のポリマーシートにおけるRzは0.2μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を体積平均粒径が0.6μmのものに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例3のポリマーシートを作製した。
実施例3のポリマーシートにおけるRzは1.2μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を体積平均粒径が1.5μmのものに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例4のポリマーシートを作製した。
実施例4のポリマーシートにおけるRzは3.0μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を、ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子(以下、PMMA粒子と称する、)(商品名:MP−2000、総研化学(株)製、体積平均粒径0.3μm)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例5のポリマーシートを作製した。
実施例5のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
実施例5において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(PMMA粒子)を体積平均粒径が0.2μmのものに変更した以外は、実施例5と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例6のポリマーシートを作製した。
実施例6のポリマーシートにおけるRzは0.2μmであった。
実施例5において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(PMMA粒子)を体積平均粒径が0.6μmのものに変更した以外は、実施例5と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例7のポリマーシートを作製した。
実施例7のポリマーシートにおけるRzは1.2μmであった。
実施例5において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(PMMA粒子)を体積平均粒径が1.5μmのものに変更した以外は、実施例5と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例8のポリマーシートを作製した。
実施例8のポリマーシートにおけるRzは3.0μmであった。
実施例1において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例9のポリマーシートを作製した。
実施例9のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
実施例2において、第1のポリマー層のフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例2と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例10のポリマーシートを作製した。
実施例10のポリマーシートにおけるRzは0.2μmであった。
実施例3において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例3と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例11のポリマーシートを作製した。
実施例11のポリマーシートにおけるRzは1.2μmであった。
実施例4において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例4と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例12のポリマーシートを作製した。
実施例12のポリマーシートにおけるRzは3.0μmであった。
実施例5において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例5と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例13のポリマーシートを作製した。
実施例13のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
実施例6において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例6と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例14のポリマーシートを作製した。
実施例14のポリマーシートにおけるRzは0.2μmであった。
実施例7において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例7と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例15のポリマーシートを作製した。
実施例15のポリマーシートにおけるRzは1.2μmであった。
実施例8において、第1のポリマー層に用いたフッ素ポリマーをシリコーンポリマー(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製)に変更した以外は、実施例8と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、実施例16のポリマーシートを作製した。
実施例16のポリマーシートにおけるRzは3.0μmであった。
実施例1において、未延伸ポリマー支持体をMD方向に3.4倍に延伸した後に、下記組成を有する下塗り層塗布液を塗布し、その後にTD方向への4.5倍の延伸を実施してポリマー支持体を作成した以外は、実施例1と同様の方法で実施例17のポリマーシートを作製した。延伸後の下塗り層の厚みは0.1μmであった。
実施例17のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
<下塗り層塗布液>
・ポリオレフィンバインダー … 24.12質量部
(アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製、濃度20質量%)
・オキサゾリン系架橋剤 … 3.90質量部
(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、濃度25質量%)
・フッ素系界面活性剤 … 0.19質量部
(ナトリウム=ビス(3、3、4、4、5、5、6、6−ノナフルオロ)=2−スルホナイトオキシスクシナート、三協化学(株)製、濃度1質量%)
・蒸留水 … 71.80質量部
実施例1において、ポリエチレンテレフタレートの合成およびポリマー支持体の作製方法を以下で示す方法で行う以外は、実施例1と同様に実施例18〜21のポリマーシートを作製した。
実施例18〜21のポリマーシートにおけるRzはいずれも0.5μmであった。
<ポリエチレンテレフタレートの合成>
エステル交換反応容器にジメチルテレフタレートを100質量部、エチレングリコールを61質量部、酢酸マグネシウム四水塩を0.06質量部仕込み、150℃に加熱して溶融し撹拌した。反応容器内温度をゆっくりと235℃まで昇温しながら反応を進め、生成するメタノールを反応容器外へ留出させた。メタノールの留出が終了したらトリメチルリン酸を0.02質量部添加した。トリメチルリン酸を添加した後、三酸化アンチモンを0.03質量部添加し、反応物を重合装置に移行した。ついで重合装置内の温度を235℃から290℃まで90分かけて昇温し、同時に装置内の圧力を大気圧から100Paまで90分かけて減圧した。重合装置内容物の撹拌トルクが所定の値に達したら装置内を窒素ガスで大気圧に戻して重合を終了した。重合装置下部のバルブを開いて重合装置内部を窒素ガスで加圧し、重合の完了したポリエチレンテレフタレートをストランド状にして水中に吐出した。ストランドはカッターによってチップ化した。このようにして固有粘度IV=0.58、酸価(AV)=12のPETを得た。これをPET−Aとした。
<ポリエステルの固相重合>
PET−Aを150℃〜160℃で3時間予備乾燥した後、100トール、窒素ガス雰囲気下、205℃で25時間固相重合を行いPET−Bを得た。
<ポリエステルと末端封止剤を含むマスターペレットの製造>
90質量部のPET−Bと、末端封止剤として10質量部の下記化合物とをブレンドし、得られた混合物を二軸混練機に供給して280℃で溶融混練し、これをストランド状に水中吐出し、カッターで裁断しチップ化した。これをPET−Cとした。
<ポリエステルフィルムの製膜>
PET−BとPET−Cとを180℃で3時間乾燥させた後、末端封止材の含有量が表1に示す量となるように混合し押出機に投入し280℃で混練した。混練物をギアポンプ及び濾過器を通した後、Tダイから静電印加をかけた25℃の冷却ドラム上に押出し、冷却固化し未延伸シートを得た。該未延伸ポリマー支持体を、90℃で縦方向に3.4倍に延伸し、更に120℃で横方向に4.5倍に延伸することにより二軸延伸に供し、200℃で30秒熱固定した後、190℃で10秒熱緩和し、厚み240μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)であるポリマー支持体を作製した。
実施例1において、ポリエチレンテレフタレート樹脂の全質量に対して50質量%の分画を、事前に120℃、約8時間10−3torr下で乾燥した。これに前述の電顕法による測定値に基づく平均粒径0.3μmを有するルチル型二酸化チタンを、前記分画と同質量混合し、得られた混合物をベント式二軸押出機に供給して、混練りして脱気しながら275℃で押出し、微粒子(酸化チタン)含有ペレットを調製した以外は、実施例1と同様の方法で実施例21のポリマーシートを作製した。
実施例21のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
実施例1において、PETフィルムの表面処理を、コロナ放電に代えて、以下で示すグロー放電処理で実施した以外は、実施例1と同様の方法で実施例22のポリマーシートを作製した。
実施例22のポリマーシートにおけるRzは0.5μmであった。
<グロー放電処理>
ポリエチレンテレフタレートフィルムを、加熱ローラーを用いて145℃に加熱した後、処理雰囲気圧力 0.2Torr、放電周波数 30kHz、出力 5000w、放電処理強度 4.2kV・A・分/m2 の条件にてグロー放電処理に供した。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を、ポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックスに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例1のポリマーシートを作製した。
比較例1のポリマーシートにおけるRzは0.05μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を体積平均粒径が0.1μmのものに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例2のポリマーシートを作製した。
比較例2のポリマーシートにおけるRzは0.1μmであった。
実施例1において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(二酸化チタン粒子)を体積平均粒径が2.0μmのものに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例3のポリマーシートを作製した。
比較例3のポリマーシートにおけるRzは3.6μmであった。
実施例13において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(PMMA粒子)をポリシロキサン−アクリルハイブリッドラテックスに変更した以外は、実施例13と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例4のポリマーシートを作製した。
比較例4のポリマーシートにおけるRzは0.05μmであった。
実施例13において、第2のポリマー層に用いた特定粒子(PMMA粒子)を体積平均粒径が0.1μmのものに変更した以外は、実施例13と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例5のポリマーシートを作製した。
比較例5のポリマーシートにおけるRzは0.1μmであった。
実施例13において、第2のポリマー層に用いた(PMMA粒子)を体積平均粒径が2.0μmのものに変更した以外は、実施例13と同様の方法で、ポリマー支持体上に第2のポリマー層及び第1のポリマー層を形成し、比較例6のポリマーシートを作製した。
比較例6のポリマーシートにおけるRzは3.6μmであった。
上記の実施例及び比較例で作製されたポリマーシートについて、下記の評価を行なった。評価結果を表1に示す。
(1)湿熱経時前(Fresh)の密着性
実施例1〜16及び比較例1〜6で得られた各ポリマーシートの第1及び第2のポリマー層が形成されている側の表面に、カミソリを用いて3mm間隔で縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上に幅20mmのマイラーテープ(日東電工株式会社製ポリエステルテープ)を貼って、180°方向にすばやく引っ張って剥離した。このとき、剥離したマス目の数によって、ポリマー層の密着性を下記の基準に従って評価しランク付けを行った。
<評価基準>
5:全く剥離が起こらない
4:剥離したマス目はないが、キズ部分が僅かに剥離している。
3:剥離したマス目が1マス未満である。
2:剥離したマス目が1マス以上5マス未満である。
1:剥離したマス目が5マス以上である。
実用上許容されるのは、評価ランク3〜5に分類されるものである。
実施例1〜16及び比較例1〜6で得られた各ポリマーシートを、プレッシャークッカー試験の環境(120℃、100%RH、且つ1.2Mpaの環境)の下で、60時間静置させた。
実施例1〜16及び比較例1〜6で得られた各ポリマーシートを、ダンプヒート試験の環境(85℃且つ85%RHの環境)の下で、2000時間静置させた。
プレッシャークッカー試験及びダンプヒート試験において静置後の各ポリマーシートについて、第1及び第2のポリマー層が形成されている側の表面に、カミソリを用いて3mm間隔で縦横それぞれ6本ずつの傷をつけ、25マスのマス目を形成した。この上に幅20mmのマイラーテープ(日東電工株式会社製ポリエステルテープ)を貼って、180°方向にすばやく引っ張って剥離した。このとき、剥離したマス目の数によって、ポリマー層の密着性を前記「(1)湿熱経時前の密着性」の評価と同じ評価基準に従ってランク付けを行った。
なお、表1中、比較例3及び比較例6のポリマーシートについての湿熱経時後の密着性評価の結果である「1※」とは、第2のポリマー層に含有される粒子が、湿熱経時後において、最表層である第1のポリマー層に突き出てしまうことによる膜はがれが生じていることを示す。
−太陽電池用バックシートの作製−
<下塗層用塗布液の調製>
−下塗層の調製−
下記組成中の成分を混合し、下塗層用塗布液を調製した。
<下塗層用塗布液の組成>
・ポリエステル樹脂 1.7質量%
(バイロナール(登録商標)MD−1200、東洋紡(株)製、固形分:17質量%)
・ポリエステル樹脂 3.8質量%
(商品名:ペスレジンA−520、高松油脂(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 1.5質量%
(ナロアクティー(登録商標)CL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・無機酸化物フィラー 1.6質量%
(スノーテックス(登録商標)C、日産化学(株)製、固形分:20質量%)
・カルボジイミド化合物 4.3質量%
(カルボジライト(登録商標)V−02−L2、日清紡(株)製、固形分:10質量%、架橋剤)
・蒸留水 87.1質量%
−白色顔料分散物の調製−
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) 44.9質量%
(タイペーク(登録商標)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%
(商品名:PVA−105、(株)クラレ製、固形分:10質量%)
・界面活性剤(デモール(登録商標)EP、花王(株)製、固形分:25質量%) 0.5質量%
・蒸留水 46.6質量%
下記組成中の成分を混合し、白色顔料層用塗布液を調製した。
<白色顔料層用塗布液の組成>
・上記の顔料分散物 70.9質量%
・ポリオレフィン樹脂水分散液 19.2質量%
(バインダー:アローベース(登録商標)SE−1010、ユニチカ製、固形分:20質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 3.0質量%
(ナロアクティー(登録商標)CL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物 6.9質量%
(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%、架橋剤)
前記下塗層用塗布液を、上記にて作製した実施例1のポリマーシートの第1及び第2のポリマー層が設けられている側の反対側に塗布した。その後、180℃で1分間乾燥させて、塗設量が0.1g/m2の下塗層(厚み:0.1μm)を形成した。
更に、乾燥させた下塗層の上に、二酸化チタン量が8.5g/m2になるように前記白色顔料層用塗布液を塗布し、塗膜を180℃で1分間乾燥させて、白色顔料層(反射層)(厚み:10μm)を形成した。
厚さ3mmの強化ガラスと、第一のEVAシート(商品名:SC50B、三井化学ファブロ(株)製)と、結晶系太陽電池セルと、第二のEVAシート(商品名:SC50B、三井化学ファブロ(株))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、強化ガラスと、第一のEVAシートと、結晶系太陽電池セルと、第二のEVAシートと、バックシートとを接着させた。このとき、上記にて作製したバックシートを、その白色顔料層(反射層)を形成した側が第二の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。
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、接着処理を施した。
実施例2〜22で作製したポリマーシートを用い、それぞれ実施例23と同様にしてバックシートを作製し、該バックシートを用いて、実施例24〜44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。
Claims (12)
- 第1のポリマー層と、第2のポリマー層と、ポリマー支持体とをこの順に配置して含む太陽電池用ポリマーシートであって、
前記第1のポリマー層がフッ素ポリマー及びシリコーンポリマーからなる群より選択されるポリマーを含有し、
前記第1のポリマー層が前記第2のポリマー層と接し、
前記第1のポリマー層と前記第2のポリマー層との界面の粗さ(Rz)が、0.2μm〜3.0μmの範囲である太陽電池用ポリマーシート。 - 前記第2のポリマー層がシリコーンポリマーを含有する請求項1に記載のポリマーシート。
- 前記第2のポリマー層が、体積平均粒径が0.2μm〜1.5μmの範囲である粒子を含有する請求項1又は請求項2に記載のポリマーシート。
- 前記第2のポリマー層が、体積平均粒径が0.3μm〜0.6μmの範囲である粒子を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のポリマーシート。
- 前記第2のポリマー層が、二酸化チタン粒子を含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項にポリマーシート。
- 前記第1のポリマー層及び前記第2のポリマー層が、塗布により形成された層である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のポリマーシート。
- 前記第1のポリマー層が最外層である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のポリマーシート。
- 末端封止剤を、ポリマー支持体を構成するポリマーの全質量に対して0.1質量%〜10質量%含有する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のポリマーシート。
- ポリマー支持体が無機粒子または有機粒子である微粒子を含有し、微粒子の平均粒径が0.1μm〜10μmであり、且つ微粒子の含有量がポリマー支持体の全質量に対して0質量%〜50質量%である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のポリマーシート。
- ポリマー支持体を構成するポリマーを含む未延伸シートを供給すること、
未延伸シートを第一の方向に延伸すること、
第一の方向に延伸されたシートの、少なくとも一表面の上に、下塗り層形成用組成物を付与すること、及び
下塗り層形成用組成物が付与されたシートを、第一の方向に直交する方向に延伸すること、
を含む、ポリマー支持体及び下塗り層の形成工程;及び
下塗り層の上に第2のポリマー層と第1のポリマー層とをこの順に配置する工程、
を含む、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のポリマーシートを製造する方法。 - ポリマー支持体の表面をコロナ処理、火炎処理、グロー放電処理からなる群より選択される方法で処理することを含む、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のポリマーシートを製造する方法。
- 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一方の面上に設けられ、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含むセル構造部分と、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、前記封止材と接して配置された、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のポリマーシートであるバックシートと、を備えた太陽電池モジュール。
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