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JP5686397B2 - 太陽電池バックシート用フィルム、それを用いた太陽電池バックシート、および太陽電池 - Google Patents

太陽電池バックシート用フィルム、それを用いた太陽電池バックシート、および太陽電池 Download PDF

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Description

本発明は、薄くても高部分放電電圧を有する太陽電池バックシート用フィルム、それを用いた太陽電池バックシートおよびそれを用いた太陽電池に関するものである。
近年、半永久的で無公害の次世代のエネルギー源としてクリーンエネルギーである太陽光発電が注目を浴びており、太陽電池は急速に普及しつつある。
一般的な太陽電池の代表構成を図1に示す。太陽電池は、発電素子3をEVA(エチレン−ビニルアセテート共重合体)などの透明な充填材2により封止したものに、ガラスなどの透明基板4と、バックシート1と呼ばれる樹脂シートを張り合わせて構成される。太陽光は透明基板4を通じて太陽電池内に導入される。太陽電池内に導入された太陽光は、発電素子3にて、吸収され、吸収された光エネルギーは、電気エネルギーに変換される。変換された電気エネルギーは発電素子3に接続したリード線(図1には示していない)にて取り出されて、各種電気機器に使用される。ここで、バックシート1とは太陽に対して、発電素子3よりも背面側に設置され、発電素子3とは直接接していないシート部材のことである。この太陽電池のシステムや各部材について、種々の提案がなされているが、バックシート1については、ポリエチレン系やポリエステル系、フッ素系の樹脂製のフィルムが主に用いられている。(特許文献1〜3参照)
ここで、太陽電池は一般家庭や公共施設などの屋根に取り付けられたり、大規模発電として広大な敷地内に設置される。また太陽電池システム作動時に高い電圧が長期間かかるため、バックシートには耐電気特性が高いことが望まれる。耐電気特性に劣ると、太陽電池システム作動時に部分放電と呼ばれる膜内部での微小電荷の放電が発生し、これが延々と続くとバックシートを構成する樹脂の化学的な劣化が進行する。部分放電現象により化学的な劣化が進行すると、落雷などでシステムに瞬間的に高電圧がかかった場合に、通常であれば十分落雷に耐えうる程の耐電圧性を有していても、致命的な絶縁破壊を発生する可能性があるためである。そのため、バックシートとしては部分放電現象の発生を少しでもおさえるために、部分放電現象の発生する電圧(以後、「部分放電電圧」と称する)を高めることが要求されている。
また、太陽電池システムの省スペース化、軽量化の観点から、バックシートの薄型化が望まれている。
特開平11−261085号公報 特開平11−186575号公報 特開2006−270025号公報
しかしながら、従来のフィルム部材では部分放電電圧を積極的に向上させたものはない。そのため、高い部分放電電圧を発現させるためにはフィルム厚みを厚くするしか方法がないため薄型化に限界があり、高い部分放電電圧と薄型化の両立が困難であった。
そこで、本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、薄くても高い部分放電電圧を有する太陽電池バックシート用フィルム、それを用いた太陽電池バックシートおよびそれを用いた太陽電池提供せんとするものである。すなわち、本発明は、少なくとも片側の表面(以下A面とする)が、表面比抵抗R0が10Ω/□以上1014Ω/□以下である太陽電池バックシート用フィルムならびにそれを用いてなる太陽電池バックシートおよび太陽電池である。
本発明によれば、薄くても高い部分放電電圧を有する太陽電池バックシート用フィルムを提供することができる。また、それを用いることで、太陽電池バックシートの耐久性向上や薄型化等が可能となり、太陽電池の耐久性向上、薄型化等が可能となる。
本発明は、前記課題、つまり薄くても高い部分放電電圧を有する太陽電池バックシート用フィルムについて鋭意検討した結果、表面の電気特性をある一定の範囲に制御することによって、上記課題を一挙に解決することを究明したものである。
部分放電現象は固体(絶縁物)の厚さ方向に強い電界(高電圧)が印加された場合に、何らかの原因により絶縁物中の電界分布が不均一になり、絶縁性能の劣る部分に電界が集中して小さな放電が発生する現象である。この部分放電現象を減らすためには、単位体積あたりに固体が受ける電界量を低減させ、部分放電現象を引き起こす電界集中を低減させることが有効である。しかし、従来の太陽電池バックシート用フィルムでは、電界集中を低減させるための有効な手段はなく、単純にフィルムの厚みを厚くすることで単位体積あたりに受ける電界量を見かけ上低減させるしか方法がなかった。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムは、表面比抵抗R0を10Ω/□以上1014Ω/□以下に制御したA面を有する構成とすることを特徴とするものである。この構成とすることによって、太陽電池バックシート用フィルムの厚さ方向に高電圧が印加された時に、フィルムが受ける電界の一部をフィルム面方向に適度に導通させ、拡散させることが可能となる。それにより、フィルムの厚み方向に単位体積あたりに受ける電界量を低減させることが可能となる。その結果、高電圧を印加した場合においても、絶縁性能の劣る部分への電界の集中を抑えることが可能となり、部分放電現象の発生を抑制することができる。以上から、従来のフィルムでは困難であった、フィルム厚みを上げることなく部分放電電圧を高めることができることを可能としたものである。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、A面側の表面比抵抗R0は、より好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、更に好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、特に好ましくは、10Ω/□以上1014Ω/□以下、最も好ましくは10Ω/□以上1013Ω/□以下である。A面側の表面比抵抗R0が10Ω/□に満たないと、太陽電池バックシート用フィルムが電気を流しやすくなりすぎて厚み方向にも導通してA面全体が擬似的な電極として作用して、面方向に電界を緩和する効果が失われるため、部分放電電圧が向上しないことがあったり、リード線から電気エネルギーを取り出す際に、取り出し効率が低下して発電効率が低下することがあるため好ましくない。また、A面側の表面比抵抗R0が1014Ω/□を超えると、導通性が小さすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が向上しないことがあったりするため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用において、表面比抵抗R0を10Ω/□以上1014Ω/□以下の範囲に制御することによって、高電圧印加時にフィルム厚み方向へ印加される電界の一部をフィルム面方向に適度に導通させ、厚み方向への電界集中を緩和する事が可能となり、フィルム厚みを上げることなく部分放電電圧を高めることが可能となる。またこのフィルムを用いたバックシートの部分放電特性、耐電気特性を飛躍的に向上させることができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムは、該フィルムを125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間放置後のA面の表面比抵抗R1が10Ω/□以上1014Ω/□以下であることが好ましい。より好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、更に好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、特に好ましくは、109Ω/□以上1014Ω/□以下、最も好ましくは109Ω/□以上1013Ω/□以下である。処理後のA面の表面比抵抗R1が10Ω/□に満たないと、長期使用時に、導通性が高くなりすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が低下することがあったり、太陽電池の発電効率が低下することがあるため好ましくない。また、1014Ω/□を超えると導通性が低くなりすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が低下することがあったりするため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、処理後の表面比抵抗R1を10Ω/□以上1014Ω/□以下の範囲に制御することによって、長期使用においても、部分放電電圧の向上効果を維持することが可能となる。その結果、本発明の太陽電池バックシート用フィルムを用いたバックシートの部分放電特性、耐電気特性の耐久性を高めることが可能となる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムはA面と反対側の表面の表面比抵抗R2が1014Ω/□以上であることが好ましい。後述するように、本発明の太陽電池バックシート用フィルムを太陽電池システムに組み込む際には、発電素子を封止した樹脂層の反対側の面(図1の6)をA面とすることが好ましい。このような構成とすることで、部分放電電圧を向上させることが可能となり、その結果、高耐久の太陽電池としたり、太陽電池の厚さを薄くすることができる。
ここで、太陽電池バックシート用フィルムの両側表面の表面比抵抗を共に10Ω/□以上とすると、太陽電池バックシートの耐電気特性が低下する場合があったり、リード線から電気エネルギーを取り出す際に、取り出し効率が低下して発電効率が低下する場合があるためである。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムは、破断伸度が50%以上であることが好ましい。ここでいう破断伸度とは、ASTM−D882(1999)に基づいて、サンプルを1cm×20cmの大きさに切り出し、チャック間5cm、引っ張り速度300mm/minにて引っ張って測定されたものである。より好ましくは、上述の方法にて求められた伸度が60%以上、更に好ましくは80%以上、特に好ましくは100%以上、最も好ましくは120%以上である。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、破断伸度が50%に満たないと、これを用いたバックシートを太陽電池に組み込んで使用した際に、外部から何らかの衝撃が太陽電池に加わったとき(例えば、運搬時の振動や、運搬、施工時の作業中に何らかの荷重がかかった場合)に、バックシートが破断することがあるため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、伸度保持率を50%以上とすることによって、太陽電池の衝撃に対する特性を高めることができる。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムは、125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間放置後の伸度保持率が50%以上であることが好ましい。ここでいう伸度保持率とは、ASTM−D882(1999)に基づいて測定されたものであって、処理前のフィルムの破断伸度E0,125℃、湿度100%、2.5atmの条件下24時間放置後の破断伸度をE1としたときに、下記式(1)により得られた値である。
伸度保持率(%)=E1/E0×100 (1)
なお、E1は試料を測定片の形状に切り出した後、125℃、湿度100%、2.5atmの条件下24時間処理を施したものを用いて測定した値である。
より好ましくは、上述の方法にて求められた伸度保持率が55%以上、更に好ましくは60%以上、特に好ましくは65%以上、最も好ましくは70%以上である。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、伸度保持率が50%に満たないと、長期使用した際に機械的強度が低下し、その結果、これを用いたバックシートを有する太陽電池の使用中に、外部から何らかの衝撃が太陽電池に加わったとき(例えば、落石などが太陽電池に当たった場合など)に、バックシートが破断することがあるため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、伸度保持率を50%以上とすることによって、長期使用時におけるバックシートの機械的強度の耐久性を高めることができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムは上述の要件を満たせば好ましく使用できるが、その構成の一例としては、導電性を有する層(A層)と基材層(B層)を含む少なくとも2層以上の積層構造を有し、少なくとも片側表面がA層からなることが好ましい。この構成とすることによって、導電性を有するA層により、部分放電電圧を向上させ、基材層(B層)により、機械的強度、フィルム厚み方向の電気絶縁性等の機能を付与することができる。
ここで、本発明の太陽電池バックシート用フィルムの導電性を有する層(A層)とは、その表面比抵抗R0を測定した時に10Ω/□以上1014Ω/□以下となる面(A面)を有する層のことである。より好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、更に好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、特に好ましくは、10Ω/□以上1014Ω/□以下、最も好ましくは10Ω/□以上1013Ω/□以下である。A層の表面比抵抗R0が10Ω/□に満たないと、A層が電気を流しやすくなりすぎて厚み方向にも導通する結果、A層全体が擬似的な電極として作用して、面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が向上しないことがあったり、リード線から電気エネルギーを取り出す際に、取り出し効率が低下して発電効率が低下することがあるため好ましくない。また、A層の表面比抵抗R0が1014Ω/□を超えると、導通性が小さすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が向上しないことがあったりするため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムのA層の表面比抵抗R0を10Ω/□以上1014Ω/□以下の範囲に制御することによって、高電圧印加時にフィルム厚み方向へ印加される電界の一部をフィルム面方向に適度に導通させ、厚み方向への電界の集中を緩和する事が可能となり、フィルム厚みを上げることなく部分放電電圧を高めることが可能となる。またこのフィルムを用いたバックシートの部分放電特性、耐電気特性を飛躍的に向上させることができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおけるA層は、125℃、湿度100%,2.5atm,の条件下24時間放置後のA面の表面比抵抗R1が10Ω/□以上1014Ω/□以下であることが好ましい。より好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、更に好ましくは10Ω/□以上1014Ω/□以下、特に好ましくは、109Ω/□以上1014Ω/□以下、最も好ましくは109Ω/□以上1013Ω/□以下である。処理後のA面の表面比抵抗R1が10Ω/□に満たないと、長期使用時に、導通性が高くなりすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が低下することがあったり、太陽電池の発電効率が低下することがあるため好ましくない。また、1014Ω/□を超えると導通性が低くなりすぎて面方向に電界を緩和する効果が失われ、部分放電電圧が低下することがあったりするため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、処理後のA層の表面比抵抗R1を10Ω/□以上1014Ω/□以下の範囲に制御することによって、長期使用においても、部分放電電圧の向上効果を維持することが可能となる。その結果、本発明の太陽電池バックシート用フィルムを用いたバックシートの部分放電特性、耐電気特性の耐久性を高めることが可能となる。
ここで、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、A面は上記特性を満たしていればよく、その具体例としてはフィルムおよび/またはA層に導電性を発現させる成分を含有させることが挙げられる。ここで、導電性を発現させる成分としては、有機系導電性材料、無機系導電性材料、有機系/無機系複合導電性材料いずれも好ましく用いることができる。
有機系の導電性材料の例としては、分子中にアンモニウム基、アミン塩基、四級アンモニウム基などのカチオン性の置換基を有するカチオン系導電性化合物、スルホン酸塩基、リン酸塩基、カルボン酸塩基などのアニオン性を有するアニオン系導電性化合物、アニオン性の置換基、カチオン性置換基の両方を有する両性系導電性化合物等のイオン性の導電性材料、共役したポリエン系骨格を有するポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロールなどの導電性高分子化合物等が上げられる。
これらの導電性材料は、フィルムおよび/またはA層を構成するマトリックスとなる材料に、以下1)〜4)の方法にて導入され、いずれも好ましく用いられる。これにより、フィルムおよび/またはA層導電性を発現させることが可能となる。すなわち、
1)マトリックスとなる材料に導電性を有する骨格を共重合する、
2)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合・相溶させる、
3)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合した後、導電材料を表面に移行させ、表面付近に濃縮させる、
4)マトリックスとなる材料に導電性材料を添加・混合して分散させ、導電性のネットワークを形成させる、
等の方法によりフィルムおよび/またはA層導電性を発現させることが可能であり、いずれも好ましく用いられる。
これらの化合物(導電性材料)のうち、特に、溶液製膜としてフィルムを形成する場合や、基材層(B層)上に塗設してA層を形成させる場合は、その高電圧印加時にも高い導電性を有する等の点からイオン性導電性材料が好ましく、塗布性、密着性、部分放電電圧を長期に向上させる効果があるという点で、カチオン系導電性化合物がより好ましい。これら導電性化合物は低分子量型導電性化合物、高分子量型導電性化合物等いずれも好ましく用いることが挙げられるが、本発明においては高分子量型導電性化合物が耐久性等の点から好ましく用いられる。また、溶融押出によりフィルムおよび/またはA層のA面に導電性を発現させる場合において、4)の方法を用いる場合は、チバ・ジャパン(株)製“イルガスタット”Pシリーズの様にマトリックス中に分散し、導電性ネットワークを形成する様なポリエーテルアミド系共重合型化合物が、耐熱性、およびA面の耐湿熱性に優れるという点で好ましく用いられる。
これらの有機系の導電性材料は、水溶性、非水溶性のいずれでも好ましく用いることができるが、本発明の太陽電池バックシート用フィルムのフィルムおよび/またはA層のA面は耐湿熱特性を有することが好ましいため、非水溶性の導電性化合物を用いることが好ましい。ここで、イオン性導電性材料の場合、水溶性、非水溶性はこれらの材料を構成するモノマー種によって決まり、非水溶性とするためには、上記官能基を有するモノマー種と、上記官能基を有さないモノマー種との共重合割合によって決まり、上記官能基を有するモノマー種のモル数と上記官能基を有さないモノマー種のモル数の比(上記官能基を有するモノマー種のモル数/上記官能基を有さないモノマー種のモル数)は10/90以上90/10以上が好ましく、より好ましくは20/80以上80/20以下、更に好ましくは30/70以上70/30以下である。比が10/90より小さいと、形成したA層のA面の表面比抵抗R0が高くなりすぎて、部分放電電圧向上効果が失われることがあるため好ましくない。また比が90/10を超えると水溶性が高くなるため、形成したA面の耐湿熱特性が劣ることがあるため好ましくない。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、フィルムおよび/またはA層に用いられる導電性材料が有機系の導電性材料の場合、耐湿熱性の向上、A層の強度向上等のために、有機系の導電性材料に加えて、フィルムおよび/またはA層を構成するマトリックスとなる材料として、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールおよびこれらを成分とする共重合体などの非水溶性樹脂を用いることも好ましく行われる。A層を塗布により形成する場合は塗剤に添加、混合すればよいし、A層を溶融押出で形成する場合は溶融混練して混合すればよい。その場合、上記有機系導電性材料が水溶性導電性材料の場合であっても、耐湿熱特性を付与することができるし、非水溶性導電性材料の場合はより耐湿熱特性を高めることができる。上記有機系導電性材料と非水溶性樹脂との混合比(有機系導電性材料の重量/非水溶性樹脂の重量)は5/95以上50/50以下が好ましい。より好ましくは10/90以上40/60以下である。上記混合比が5/95より少ないと、A層の表面比抵抗R0が高くなり、部分放電電圧が向上しないことがあるため好ましくなく、上記混合比が5/95が50/50より多い場合は、形成したA層の耐湿熱性が劣ることがあるため好ましくない。
また、フィルムおよび/またはA層を溶融押出で形成する場合の非水溶性樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略称することがある)、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、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、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂などを使用することができる。これらの中で共重合するモノマー種の多様性、およびそれによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として構成されるのが好ましい。特に好ましくは、機械的強度、コストの点からポリエステル系樹脂が主として構成されるのが好ましく、さらには非水溶性樹脂が一軸もしくは二軸配向されてなることが、配向結晶化により機械的強度を高くすることができたり、ポリエステル系樹脂などの場合は、長期使用時のフィルムおよび/またはA層の耐加水分解性を向上させることができる。
また、フィルムおよび/またはA層に用いられる導電性材料が有機系の導電性材料の場合、耐湿熱特性を更に向上させたり、特にA層として基材層(B層)に塗設する場合の基材層(B層)との密着性向上させたり、特に溶液製膜としてフィルムを形成させたりする場合や、基材層(B層)上にA層を塗設する場合、フィルムのブロッキングを防止することができるという点で、有機系の導電性材料、非水溶性樹脂に加えて、架橋剤を含有せしめることも好ましく行われる。架橋剤としては、上述の有機系材料および/または非水溶性樹脂を構成する樹脂に存在する官能基、例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、グリシジル基、アミド基等と架橋反応する樹脂や化合物が好ましく用いられ、その例としてはメチロール化あるいはアルキロール化した尿素系、メラミン系、アクリルアミド系、ポリアミド系樹脂及びエポキシ化合物、オキセタン系化合物、イソシアネート化合物、カップリング剤、アジリジン系化合物、オキサゾリン系化合物等、カルボジイミド系化合物、酸無水物、カルボン酸エステル誘導体及びそれらの混合物等を使用することができる。
かかる架橋剤種類、および含有量は、フィルムおよび/またはA層を構成するA層を構成する有機系導電性材料、非水溶性樹脂、基材層(B層)等によって適宜選択される。本発明の太陽電池バックシートフィルムにおける架橋剤としては、溶液製膜としてフィルムを形成する場合や、A層として基材層(B層)に塗設する場合は、有機系導電性材料および/または非水溶性樹脂がアクリル系骨格を有する場合は、架橋剤としてはオキサゾリン化合物が、有機系導電性材料および/または非水溶性樹脂がポリエステル系骨格を有する場合は、架橋剤としてはメラミン系化合物が、形成されたA層が耐湿熱特性により優れるという点でより好ましい。また、溶融押出によりフィルムおよび/またはA層を形成する場合において、非水溶性樹脂としてポリエステル系樹脂を用いる場合の架橋剤としては、オキサゾリン系化合物、エポキシ系化合物、オキセタン系化合物、カルボジイミド系化合物、酸無水物、カルボン酸エステル誘導体が好適に用いられる。
架橋剤の添加量は、通常はフィルムおよび/またはA層を構成する全樹脂成分100重量部に対し、0.01以上50重量部以下が好ましく、より好ましくは0.2以上40重量部以下、更に好ましくは0.5以上30重量部以下の範囲がより好ましい。
ここで、架橋剤には、触媒を併用して架橋反応を促進させることも好ましく行われる。なお、架橋反応方式としては、加熱方式、電磁波照射方式、吸湿方式などのいずれでも構わないが、通常は加熱による方法が好ましく用いられる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、フィルムおよび/またはA層を構成する材料が有機系導電性材料の場合、A面の表面比抵抗R0はフィルムおよび/またはA層に含まれる有機系導電性材料の種類、非水溶性樹脂や架橋剤の種類と混合割合、その他材料との混合割合、膜厚等によって決まる。フィルムおよび/またはA層に含まれる有機系導電性材料に対し非水溶性樹脂や架橋剤の割合が大きいほど表面比抵抗R0が高くなり、小さいほど表面比抵抗R0が小さくなる。また、フィルムおよび/またはA層の膜厚が厚いほど表面比抵抗R0が低くなり、小さいほど表面比抵抗R0が高くなる。最適な組成、膜厚などは、使用する材料種、フィルム構成などにより変わるが、A面の表面比抵抗R0が上述の要件を満たす様に形成される。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、導電性を有する層(A層)と基材層(B層)を含む少なくとも2層以上の積層構造の場合、A層を構成する材料が無機系導電性材料の場合、その例としては、金、銀、銅、白金、ケイ素、硼素、パラジウム、レニウム、バナジウム、オスミウム、コバルト、鉄、亜鉛、ルテニウム、プラセオジウム、クロム、ニッケル、アルミニウム、スズ、亜鉛、チタン、タンタル、ジルコニウム、アンチモン、インジウム、イットリウム、ランタニウム、マグネシウム、カルシウム、セリウム、ハフニウム、バリウム、等の無機物群を主たる成分とするものを酸化、亜酸化、次亜酸化させたもの、もしくは上記無機物群と上記無機物群を酸化、亜酸化、次亜酸化させたものとの混合物(以後これらを称して無機酸化物とする)、上記無機物群を主たる成分とするものを窒化、亜窒化、次亜窒化させたもの、もしくは上記無機物群と上記無機物群を窒化、亜窒化、次亜窒化したものとの混合物(以後これらを称して無機窒化物とする)、上記無機物群を主たる成分とするものを酸窒化、亜酸窒化、次亜酸窒化させたもの、もしくは上記無機物群と上記無機物群を酸窒化、亜酸窒化、次亜酸窒化させたものの混合物(以後これらを称して無機酸窒化物とする)、上記無機物群を主たる成分とするものを炭化、亜炭化、次亜炭化させたもの、もしくは上記無機物群と上記無機物群を炭化、亜炭化、次亜炭化させたものとの混合物(以後これらを称して無機炭化物とする)、上記無機物群を主たる成分とするものをフッ化および/または塩素化および/または臭化および/またはヨウ化(以下、これらをハロゲン化とする)、亜ハロゲン化、次亜ハロゲン化させたもの、上記無機物群と上記無機物群をハロゲン化、亜ハロゲン化、次亜ハロゲン化させたものとの混合物(以後これらを称して無機ハロゲン化物とする)、もしくは上記無機物群と上記無機物群を硫化、亜硫化、次亜硫化させたものとの混合物(以後これらを称して無機硫化物とする)、および上記化合物に異元素をドープしたもの、グラファイト状カーボン、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素系化合物(以後これらを称し炭素系化合物とする)、およびこれらの混合物などが挙げられる。上記材料は A層中に少なくとも含んでいればよいが、特にA層の層厚みが1μm以下である場合、表面比抵抗を上述の範囲とするためには、より好ましくは主たる成分とすることがよい。なお、該層中において50重量%を越える場合を主成分と定義する。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、導電性を有する層(A層)と基材層(B層)を含む少なくとも2層以上の積層構造を有し、A層を構成する材料が無機系導電性材料の場合、A層のA面の表面比抵抗R0は膜中含まれる無機物群の変性(酸化、窒化、酸窒化、炭化、ハロゲン化、硫化など)の度合いや、無機物群と変性した無機物群との混合割合、その他材料との混合割合、膜厚等によって決まる。無機物群の変性の度合いが高いほどA面の表面比抵抗R0が高くなり、変性度合いが低いほどA面の表面比抵抗R0が小さくなる。また、A層に含まれる無機物群に対し変性した無機物群の割合が大きいほど表面比抵抗R0が高くなり、小さいほど表面比抵抗R0が小さくなる。また、膜厚が厚いほど表面比抵抗R0が低くなり、小さいほど表面比抵抗R0が高くなる。最適な組成、膜厚は使用する金属種や、変性方式などにより変わるが、表面比抵抗R0が上述の要件を満たす様に形成される。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、フィルム/及びまたはA層を構成する材料が有機系/無機系複合導電性材料の場合(例えばi)マトリックスとして非導電性の非水溶性樹脂を用い、導電性材料として無機系の導電性材料を用いた場合、ii)有機系導電性材料と無機系導電性材料を併用した場合、iii)有機系導電性材料に無機系の非導電性材料を併用した場合、iv)無機系導電材料中に非導電性の非水溶性樹脂を分散させた場合、など)、上述の有機系導電性材料、無機系導電性材料、非水溶性樹脂、架橋剤の他、無機系の非導電性材料を適宜組み合わせて構成される。
i)の場合の例としては、フィルムおよび/またはA層のマトリックスとして、非水溶性樹脂を用い、無機系導電性材料を分散させた構成が挙げられる。非水溶性樹脂については、上記有機導電性材料の場合に用いるものと同様のものが好適に用いられる。また、フィルムおよび/またはA層のマトリックスとなる非水溶性樹脂中に分散した無機導電性材料の形状としては、真球状、回転楕円体状、扁平体状、数珠状、板状または針状等、特に限定されない。さらには、非水溶性樹脂中に微粒子が二次元あるいは三次元的に連結したものも含まれる。なお、これら無機粒子は単一元素からなるものであっても、複数の元素からなるものであっても構わない。
上記無機系導電性材料において、フィルムおよび/またはA層のマトリックスとなる非相溶性樹脂中への分散が容易という点で、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セシウム、酸化アンチモン、酸化スズ 、インジウム・スズ酸化物、酸化イットリウム 、酸化ランタニウム 、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム 、酸化ケイ素等の金属酸化物、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素系微粒子等が好ましく用いられる。また、その無機系導電性材料の平均粒径は任意であるが、0.001μm以上20μm以下が好ましい。より好ましくは0.005μm以上10μm以下、特に好ましくは0.01μm以上1μm以下、更に好ましくは0.02μm以上0.5μm以下である。ここでいう粒子径とはメジアン径d50のことをいう。かかる粒子径が0.001μm以下の場合、マトリックスとなる非水溶性樹脂中に分散することが困難となる場合があるため好ましくなく、また20μm以上の場合は、均一なフィルムおよび/またはA層を形成することが困難となる。無機系導電材料の平均粒径を0.001μm以上20μm以下とすることによって、導電性と形成したフィルムの均一性を両立することが可能となる。
また、機械的強度、耐湿熱特性を更に向上させたり、特にA層として基材層(B層)に塗設する場合の基材層(B層)との密着性向上させたり、特に溶液製膜としてフィルムを形成する場合や、A層として基材層(B層)に塗設する場合のブロッキングを防止させたりするために非水溶性樹脂に加えて、架橋剤を含有することも好ましく行われる。架橋剤については、上記有機導電性材料の場合に用いるものと同様のものが好適に用いられる。
また、ii)やiii)の場合の例としては、導電性材料として有機系導電性材料を用いた場合は、非水溶性樹脂、架橋剤の他、A層の滑り性改良や、耐ブロッキング性付与、光沢度調整、表面比抵抗制御などのために微粒子を含有することも好ましく行われる。その例として、無機微粒子や有機微粒子などを使用することができる。かかる無機微粒子としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、レニウム、バナジウム、オスミウム、コバルト、鉄、亜鉛、ルテニウム、プラセオジウム、クロム、ニッケル、アルミニウム、スズ、亜鉛、チタン、タンタル、ジルコニウム、アンチモン、インジウム、イットリウム、ランタニウム等の金属や、グラファイト状カーボン、ダイヤモンドライクカーボンなどの炭素系化合物の微粒子やカーボンナノチューブ、フラーレンなどの無機系導電性材料からなる微粒子、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セシウム、酸化アンチモン、酸化スズ、インジウム・スズ酸化物、酸化イットリウム 、酸化ランタニウム 、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム 、酸化ケイ素等の金属酸化物、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム 、フッ化アルミニウム 、氷晶石等の金属フッ化物、リン酸カルシウム等の金属リン酸塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、硫酸バリウム等の硫酸塩、その他タルクおよびカオリンなどの無機系非導電性の微粒子を用いることができる。これら微粒子の粒径(数平均粒径)は0.05以上15μm以下が好ましく、0.1以上10μm以下であることが好ましい。また含有量としては、A層を構成する全樹脂成分に対して5以上50重量%以下が好ましく、より好ましくは6以上30重量%以下、更に好ましくは7以上20重量%以下である。含有する粒子の粒径を上記の範囲とすることで、表面比抵抗を上述の範囲に制御した上で、表面の滑り性を付与したり、表面の光沢度を調整できたりすることができるため好ましい。
iv)の場合の例としては、導電性を有する層(A層)と基材層(B層)を含む少なくとも2層以上の積層構造とし、A層を構成する無機系導電材料中に非導電性の非水溶性樹脂を分散させた構成が挙げられる。無機系導電性材料については、上記無機導電性材料の場合に用いるものと同様のものが好適に用いられる。また、無機系導電性材料中に分散した非水溶性樹脂の形状としては、真球状、回転楕円体状、扁平体状、数珠状、板状または針状等、特に限定されない。さらには、無機系導電性材料中に非水溶性樹脂の微粒子が二次元あるいは三次元的に連結したものも含まれる。なお、これら非水溶性樹脂は単一の樹脂からなるものであっても、複数の樹脂からなるものであっても構わない。
また、非水溶性樹脂としては、上記非水溶性樹脂については、上記有機導電性材料の場合に用いるものと同様のものが好適に用いられる他、シリコーン系化合物、架橋スチレンや架橋アクリル、架橋メラミンなどの架橋微粒子のも用いることもできる。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、フィルムおよび/またはA層には、フィルムおよび/またはA層および/または基材層(B層)の紫外線劣化を防ぐために光安定化剤を含有することが好ましい。ここでいう光安定化剤とは、紫外線などの光線を吸収して熱エネルギーに変換する化合物、フィルムおよび/またはA層が光吸収して分解して発生したラジカルを捕捉し、分解連鎖反応を抑制する材料などが挙げられる。より好ましくは紫外線などの光線を吸収して熱エネルギーに変換する化合物を用いるのがよい。光安定化剤をフィルムおよび/またはA層中に含有することで、長期の紫外線の照射を受けても、フィルムおよび/またはA層のA面による部分放電電圧の向上効果を長期間にわたって高く保つことが可能となったり、フィルムおよび/またはA層および/または基材層(B層)の紫外線による色調変化、強度劣化等が防止される。ここでいう紫外線吸収剤は、他の特性が損なわれない範囲であれば、有機系紫外線吸収剤、無機系紫外線吸収剤、およびこれらの併用、いずれも特に限定されずに好ましく用いることができるが、耐湿熱性に優れ、フィルムおよび/またはA層中に均一に均一分散できることが望まれる。このような紫外線吸収剤の例としては、例えば、有機系の紫外線吸収剤の場合は、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤およびヒンダードアミン系等の紫外線安定剤などが挙げられる。具体的には、例えば、サリチル酸系のp−t−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート、ベンゾフェノン系の2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニル)メタン、ベンゾトリアゾール系の2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2Hベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、シアノアクリレート系のエチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート)、トリアジン系として2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール、ヒンダードアミン系のビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチル・1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、その他として、ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、および2,4−ジ・t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ・t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、などが挙げられる。これらの紫外線吸収剤のうち、繰り返し紫外線吸収に対する耐性が高いという点で、トリアジン系紫外線吸収剤がより好ましい。なお、これらの紫外線吸収剤は上述の紫外線吸収剤単体でフィルムおよび/またはA層に添加しても良いし、有機系導電性材料や、非水溶性樹脂に紫外線吸収剤能を有するモノマーを共重合させた形態で導入してもよい。
また、無機系の紫外線吸収剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、などの金属酸化物や、カーボン、フラーレン、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの炭素系材料等が挙げられる。なお、これらの紫外線吸収剤は上述の紫外線吸収剤単体でフィルムおよび/またはA層に添加しても良いし、無機系導電性材料と機能を兼用したり、有機系導電性材料や非水溶性樹脂に導入してもよい。
また、上記紫外線吸収剤は、単独でも2種類以上の併用であってもよく、無機系、有機系の化合物を併用してもよい。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムのフィルムおよび/またはA層における紫外線吸収剤の含有量は、有機系紫外線吸収剤の場合、フィルムおよび/またはA層中の全固形成分に対して0.05以上20重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1以上15重量%以下であり、さらに好ましくは0.15以上15重量%以下である。紫外線吸収剤の含有量が0.05重量%未満の場合には、耐光性が不十分で、長期使用時において、A層が劣化し、部分放電電圧が低下することがあるため好ましくなく、また、20%より多いと、A層の着色が大きくなることがあるため好ましくない。
また無機系紫外線吸収剤の場合は、フィルムおよび/またはA層の全固形成分1以上50重量%以下、より好ましくは2以上45重量%以下であり、さらに好ましくは5以上40重量%以下、特に好ましくは8重量%以上35重量%以下、最も好ましくは12重量%以上30重量%以下である。無機系紫外線吸収剤の場合は、紫外線吸収剤の含有量が1重量%未満の場合には、耐光性が不十分で、長期使用時において、フィルムおよび/またはA層が劣化し、部分放電電圧が低下することがあるため好ましくなく、また、50重量%より多いと、フィルムおよび/またはA層の強度が低下することがあったりするため、好ましくない。
A層の厚みは、0.001μm以上50μm以下が好ましい。これらのうち、A層を構成する材料が有機系材料を主たる構成成分とし、A層を塗布により形成する場合、通常0.01μm以上50μm以下が好ましく、特に基材層(B層)が一軸または二軸延伸されたフィルムであり、かつその製造中にA層を形成する場合は、A層の形成容易性、均一性の観点から0.01μm以上1μm以下が好ましく、より好ましくは0.02μm以上1μm以下、さらに好ましくは0.05μm以上1μm以下の範囲内である。また、A層を構成する材料が無機系材料を主たる構成成分とした場合、0.001μm以上1μm以下が好ましく、特に後述するように蒸着法、スパッタ法の乾式法にて形成する場合は、A層の形成の制御容易性、均一性などから、より好ましくは0.005μm以上0.8μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上0.5μm以下の範囲内である。A層の厚みを上述の範囲に制御することによって、部分放電電圧の向上効果、A層の形成性、均一性などを両立することができる。
また、A層に紫外線に対する耐久性を高めたい場合はA層の厚みを厚くすることが好ましく、その場合はフィルムおよび/またはA層を溶融押出にて形成するのが好ましい。その場合のA層の好ましい厚みは0.05μm以上50μm以下である。更に好ましくは1μm以上50μm以下、更に好ましくは2μm以上30μm以下、特に好ましくは3μm以上20μm以下、最も好ましくは3μm以上15以下である。A層の厚みを上述の範囲に制御することによって、部分放電電圧の向上効果、A層の形成性、均一性に加えて、耐久性を付与することができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおける基材層(B層)は、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の有機フィルム基材や、シリコン、ガラス、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼、チタン等の金属基材およびコンクリート等の無機基材、ケイ素系樹脂など有機無機複合基材、及びこれらを組み合わせたものなどが適用可能であるが、好ましくは有機系の材料を含み、可撓性を有する基材を用いることが、取り扱い性や、軽量化の点からよい。より好ましくは熱可塑性樹脂からを主たる構成成分とするのがよい。熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、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、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂などを使用することができる。これらの中で共重合するモノマー種の多様性、およびそれによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として構成されるのが好ましい。特に好ましくは、機械的強度、コストの点からポリエステル系樹脂が主として構成されるのが好ましい。
また、これらの樹脂はホモ樹脂であってもよく、共重合体またはブレンド体であってもよいが、B層に用いる樹脂がポリエステル樹脂の場合は、構成する主たる繰り返し単位は、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、プロピレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよびこれら混合物をからなるものが好適に用いられる。なお、ここでいう主たる繰り返し単位とは、上記繰り返し単位の合計が、ポリエステル樹脂の全繰り返し単位の70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上であるのが機械的強度、耐熱性の点から、特に好ましい。
また、B層は、ポリエステルからなる層(B1層)を含むことが、耐熱性、機械的強度の点から好ましい。また、B1層を構成するポリエステルは上記したポリエステルを用いることが好ましい。更には、B層はB1層のみからなることが、耐熱性、機械的強度、製造が容易であるという点から好ましい。
また、B1層を構成するポリエステルの重量平均分子量Mw1は37500以上60000以下であることが好ましい。ここでいう重量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる値であって、PET−DMT(標準品)を用いて分子量校正曲線を作成し、その分子量校正曲線を基にして得られる値のことである。
より詳しくは、まず、カラムとしてShodex HFIP 806M (昭和電工(株)製)を2本、検出器としてRI型示差屈折率器(2414型、感度256、WATERS社製)を搭載したゲル浸透クロマトグラフ GCP−244(WATERS社製)を使用し、PET−DMT(標準品)を用いて室温(23℃)、流速0.5mL/minでGPC測定を実施する。得られた溶出容積(V)及び分子量(M)を用いて下記式(2)の3次の近似式の係数(A)を計算して校正曲線を作図する。
Log(M)=A+AV+A+A (2)
次に、溶媒としてヘキサフルオロプロパノール(0.005N−トリフルオロ酢酸ソーダ)を用い、B1層を0.06重量%となるように溶解させた溶液を作成し、その溶液を用いてGPC測定を行う。なお、測定条件は任意ではあるが、インジェクション量0.300ml、流速は0.5ml/minで実施した場合の値を示している。
得られた溶出曲線分子量曲線と分子量校正曲線を重ね合わせ、各流出時間に対応する分子量を求め、下記式(3)により算出した値でもって、重量平均分子量とする。
重量平均分子量(Mw)=Σ(Ni・Mi)/Σ(Ni・Mi) (3)
(ここで、Niはモル分率、Miは分子量較正曲線を介して得られたGPC曲線の各溶出位置の分子量である。)
なお、かかる測定に使用されるB1層に、有機微粒子、無機微粒子、金属、金属塩、その他添加剤等で溶媒に不溶な成分を含んでいる場合には、フィルターによる濾過や、遠心分離などにより、不溶成分の除去を行った後に、溶液を再度調製して測定した値である。また、該B1層に可塑剤、界面活性剤、染料などの添加剤を含んでいる可能性がある場合は、不溶成分を除去した後に、最沈殿法、再結晶法、クロマトグラフィー法、抽出法等により、前記同様にかかる不溶添加剤を除去した後に、再度溶液を調製して測定した値である。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B1層の重量平均分子量は37500以上60000以下が好ましいが、より好ましくは重量平均分子量が38500以上58000以下であり、更に好ましくは40000以上55000以下である。B1層を構成するポリエステル樹脂の重量平均分子量が37500に満たない場合、耐湿熱特性に劣り、長期使用時に加水分解が進行し、その結果、機械的強度が落ちる可能性があるため好ましくない。また、60000を超えると、重合が困難となったり、重合できたとしても押出機による樹脂の押出が困難となり、製膜が困難となるため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層の重量平均分子量を37500以上60000以下の範囲とすることで、製膜性と耐加水分解性を両立することができる。
また、基材層(B層)が積層構造の場合は、他の層を剥離したり、顕微鏡観察しながら該当フィルムを研磨したりしてB1層のみとしたサンプルを用いて測定を実施した値である。
また、B1層を構成するポリエステルの数平均分子量は8000以上40000以下であることが好ましい。ここでいう数平均分子量とは上記重量平均分子量の測定にて得られた、各流出時間に対応する分子量の値から下記式(4)により算出された値である
数平均分子量(Mn)=ΣNiMi/ΣNi (4)
(ここで、Niはモル分率、Miは分子量較正曲線を介して得られたGPC曲線の各溶出位置の分子量である。)
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B1層のポリエステルの数平均分子量はより好ましくは9500以上40000以下であり、更には10000以上40000以下、更には10500以上40000以下、更には11000以上40000以下、更には18500以上40000以下、更には19000以上35000以下、特に好ましくは20000以上33000以下である。B1層を構成するポリエステル樹脂の数平均分子量が8000に満たない場合、耐湿熱特性に劣り、長期使用時に加水分解が進行し、その結果、機械的強度が落ちる可能性があるため好ましくない。また、40000を超えると、重合が困難となったり、重合できたとしても押出機による樹脂の押出が困難となり、製膜が困難となるため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層の数平均分子量を8000以上40000以下の範囲とすることで、製膜性と耐加水分解性を両立することができる。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、フィルムおよび/またはB層を構成するB1層は、一軸もしくは二軸に配向されていることが好ましい。延伸することにより、配向結晶化により機械的強度を高くすることができたり、ポリエステル系樹脂などの場合は耐加水分解性を向上させることができる。
この場合、示唆走査熱量測定(DSC)により得られるB1層の微少吸熱ピーク温度TmetaB1とB1層の融点TmB1とが、下記式(5)を満たすことが好ましい。
40℃≦TmB1−TmetaB1≦90℃ (5)
ここでいうB1層のTmetaB1、融点TmB1とは示差走査熱量測定(以下、DSC)により得られる、昇温過程(昇温速度:20℃/min)における値である。具体的には、JIS K−7121(1999)に基づいた方法により、225℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱(1stRUN)、その状態で5分間保持し、次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行って得られた1stRUNの示差走査熱量測定チャートにおける結晶融解ピーク前の微少吸熱ピーク温度でもってTmetaB1、また、2ndRunの結晶融解ピークにおけるピークトップの温度でもってB1層のTmB1とする。
より好ましくは、50℃≦TmB1−TmetaB1≦80℃、更に好ましくは55℃≦TmB1−TmetaB1≦75℃である。TmB1−TmetaB1が90℃を越えると、延伸時の残留応力の解消が不十分であり、その結果フィルムの熱収縮が大きくなって、太陽電池に組み込む際の張り合わせ工程にて、張り合わせが困難となったり、張り合わせができたとしても、太陽電池に組み込んで高温下で使用した際に太陽電池システムのそりが大きく発生することがあるため好ましくない。また、TmB1−TmetaB1が40℃に満たないと、配向結晶性が低下し、耐加水分解性に劣ることがあるため好ましくない。本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層が40℃≦TmB1−TmetaB1≦90℃とすることによって、収縮率の低減と耐加水分解性を両立できる
さらには、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層のTmetaB1は160℃以上TmB1―40℃(ただし、TmB1−40℃>160℃)以下であるのが好ましい。より好ましくは170℃以上TmB1―50℃(ただし、TmB1−50℃>170℃)以下、更に好ましくはTmetaB1が180℃以上TmB1―55℃(ただし、TmB1−55℃>180℃)以下である。TmetaB1が160℃に満たないとフィルムの耐熱性が低く、バックシートとしての耐久性が低下することがあるため好ましくない。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層の融点TmB1は、220℃以上のものが耐熱性の上で好ましく、更に好ましくは240℃以上、更に好ましくは250℃である。またB1層の融点TmB1の上限は特に制限はないが300℃以下のものが生産性上好ましい。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、B層を構成するB1層には、必要に応じて本発明の効果が損なわれない範囲で、耐熱安定剤、耐酸化安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、有機系/無機系の易滑剤、有機系/無機系の微粒子、充填剤、核剤、染料、分散剤、カップリング剤等の添加剤や、気泡が配合されていてもよい。たとえば、太陽電池の発電効率を高めるためには、B1層に反射性を発現させることが好ましくその場合は有機系/無機系の微粒子や気泡を含有させれば良く、また、意匠性を付与するため着色するためには着色したい色の材料を添加すればよい。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、基材層(B層)は上述の要件を満たすB1層のみで形成されてもよく、その他の別の層との積層構造であっても構わない。また、フィルムの厚みは10以上500μm以下が好ましく、20以上300μm以下がより好ましい。更に好ましくは、25μm以上200μm以下である。厚みが10μm未満の場合、フィルムの平坦性を確保することが困難となる。一方、500μmより厚い場合、太陽電池に用いた場合、厚みが大きくなりすぎることがある。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、基材層(B層)がB1層を含む積層構造である場合、B1層の厚みがB層全体の厚みに対して50%以上であるのが好ましく、より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上である。50%に満たないと、耐湿熱特性が劣ることがある。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、基材層(B層)には、A層や、他のシート材料、発電素子を埋包しているエチレンビニルアセテートとの密着性の改善のための易接着層や、耐衝撃性を高めるためにハードコート層や、耐紫外線性を有するための耐紫外線層、難燃性付与のための難燃層など、更に別の機能を有する層(C層)を設けても良い。
次に、本発明の太陽電池バックシート用フィルム製造方法について、その一例を説明するが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではない。
まず、基材層(B層)を構成する原料の製造方法は、ポリエステル系樹脂の場合、以下の方法で製造することができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルム製造方法において、その原料となる樹脂は、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、イソソルビド、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン、9,9’−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレン酸等芳香族ジカルボン酸などのジカルボン酸、もしくはそのエステル誘導体と、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール等の脂肪族ジオール類、シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、イソソルビドなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールA、1,3―ベンゼンジメタノール,1,4−ベンセンジメタノール、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、などの芳香族ジオール類等のジオール類を周知の方法でエステル交換反応させることによって得ることができる。従来公知の反応触媒としてはアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、亜鉛化合物、鉛化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、アルミニウム化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、リン化合物などを挙げることが出来る。好ましくは、通常PETの製造方法が完結する以前の任意の段階に置いて、重合触媒としてアンチモン化合物またはゲルマニウム化合物、チタン化合物を添加することが好ましい。このような方法としては例えば、ゲルマニウム化合物を例に取ると、ゲルマニウム化合物粉体をそのまま添加することが好ましい。
また、B1層を構成するポリエステルの重量平均分子量を37500以上60000以下にコントロールするためには、重量平均分子量を36000程度の通常の分子量のポリエステル系樹脂を重合した後、190℃以上熱可塑性樹脂の融点未満の温度で、減圧または窒素ガスのような不活性気体の流通下で加熱する、いわゆる固相重合したチップを原料として用いるのが好ましい。また、B1層を構成するポリエステルの数平均分子量を18500以上40000以下にコントロールするためには、上記の方法で一端数平均分子量が18000程度の通常の分子量のポリエステル系樹脂を重合した後、190℃以上熱可塑性樹脂の融点未満の温度で、減圧または窒素ガスのような不活性気体の流通下で加熱する、いわゆる固相重合したうえで、窒素雰囲気下で滞留時間を短く押出する方法が好ましい。該方法は熱可塑性樹脂の末端カルボキシル基量を増加させることなく重量平均分子量や、数平均分子量を高めることができる点で好ましく行われる。
次に、基材層(B層)の製造方法は、B層がB1層のみからなる単膜構成の場合、B1層用原料を押出機内で加熱溶融し、口金から冷却したキャストドラム上に押し出してシート状に加工する方法(溶融キャスト法)を使用することができる。その他の方法として、B1層用の原料を溶媒に溶解させ、その溶液を口金からキャストドラム、エンドレスベルト等の支持体上に押し出して膜状とし、次いでかかる膜層から溶媒を乾燥除去させてシート状に加工する方法(溶液キャスト法)等も使用することができる。
また、B層がB1層を含む積層構造の場合の製造方法は以下の通りである。積層する各層の材料が熱可塑性樹脂を主たる構成とする場合は、二つの異なる熱可塑性樹脂を二台の押出機に投入し、溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出法)、単膜で作製したシートに被覆層原料を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法(溶融ラミネート法)、B1層と積層する材料をそれぞれ別々に作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、接着剤を介して張り合わせる方法(接着法)、その他、積層する材料の形成用材料を溶媒に溶解させ、その溶液をあらかじめ作製していたB1層上に塗布する方法(コーティング法)、およびこれらを組み合わせた方法等が使用することができる。
また、積層する材料が、熱可塑性樹脂でない場合は、B1層と積層する材料をそれぞれ別々に作製し、接着剤などを介して張り合わせる方法(接着法)や、硬化性材料の場合はB1層上に塗布した後に電磁波照射、加熱処理などで硬化させる方法等が使用することができる。
また、基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層として一軸もしくは、二軸延伸されたフィルム基材を選択した場合、その製造方法として、まず、押出機(積層構造の場合は複数台の押出機)に原料を投入し、溶融して口金から押出し(積層構造の場合は共押出)し、冷却した表面温度10℃以上60℃以下に冷却されたドラム上で静電気により密着冷却固化し、未延伸フィルムを作製する。
この未延伸フィルムを70℃以上140℃以下の温度に加熱されたロール群に導き、長手方向(縦方向、すなわちフィルムの進行方向)に3倍以上5倍以下に延伸し、20℃以上50℃以下の温度のロール群で冷却する。
続いて、フィルムの両端をクリップで把持しながらテンターに導き、80℃以上150℃以下の温度に加熱された雰囲気中で、長手方向に直角な方向(幅方向)に3倍以上5倍以下に延伸する。
延伸倍率は、長手方向と幅方向それぞれ3倍以上5倍以下とするが、その面積倍率(縦延伸倍率×横延伸倍率)は9倍以上15倍以下であることが好ましい。面積倍率が9倍未満であると、得られる二軸延伸積層フィルムの反射率や隠蔽性、フィルム強度が不十分となり、逆に面積倍率が15倍を超えると延伸時に破れを生じ易くなる傾向がある。
二軸延伸する方法としては、上述の様に長手方向と幅方向の延伸とを分離して行う逐次二軸延伸方法の他に、長手方向と幅方向の延伸を同時に行う同時二軸延伸方法のどちらであっても構わない。
得られた二軸延伸フィルムの結晶配向を完了させて、平面性と寸法安定性を付与するために、引き続きテンター内にて好ましくは原料となる樹脂のTg以上融点未満の温度で1秒間以上30秒間以下の熱処理を行ない、均一に徐冷後、室温まで冷却する。一般に熱処理温度Tsが低いとフィルムの熱収縮が大きいため、高い熱寸法安定性を付与するためには熱処理温度は高い方が好ましい。しかしながら、熱処理温度を高くしすぎると配向結晶性が低下し、その結果形成されたフィルムが耐加水分解性に劣ることがある。そのため、本発明の太陽電池バックシート用フィルムの熱処理温度Tsは40℃≦TmB1−Ts≦90℃とすることが好ましい。より好ましくは、熱処理温度Tsを50℃≦TmB1−Ts≦80℃、更に好ましくは55℃≦TmB1−Ts≦75℃とするのがよい。さらには、本発明の太陽電池バックシート用フィルムは太陽電池のバックシートとして用いられるが、使用時には雰囲気温度が100℃程度まで上昇することがあるため、熱処理温度Tsとしては、160℃以上TmB1―40℃(ただし、TmB1−40℃>160℃)以下であるのが好ましい。より好ましくは170℃以上TmB1―50℃(ただし、TmB1−50℃>170℃)以下、更に好ましくはTsが180℃以上TmB1―55℃(ただし、TmB1−55℃>180℃)以下である。なお、Tsを制御することによって、TmetaB1を制御することができる。
また、上記熱処理工程中では、必要に応じて幅方向あるいは長手方向に3〜12%の弛緩処理を施してもよい。
続いて必要に応じて、他素材との密着性をさらに高めるためにコロナ放電処理などを行い、巻き取ることにより、本発明の太陽電池バックシート用フィルムの基材層を形成することができる。
次に導電性を有する層(A層)を基材層(B層)上に形成する方法としては、蒸着法、スパッタ法などの乾式法、めっき法などの湿式法、複数台の押出機を用いて、B層用の原料とA層用の原料をそれぞれ別の押出機内で溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出法)、単膜で作製した基材層(B層)にA層用原料を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法(溶融ラミネート法)、基材層(B層)とA層をそれぞれ別々に作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、接着剤を介して張り合わせる方法(接着法)、その他、A層用原料を溶媒に溶解させ、その溶液をあらかじめ作製していた基材層(B層)上に塗布する方法(コーティング法)、およびこれらを組み合わせた方法等が使用することができる。
A層が主として有機系の材料から構成される場合や、有機系/無機系複合導電性材料でi)〜iii)の場合は、これら上述した方法のうちでは、形成されるA層の形成が容易である、共押出法、コーティング法が、より好ましい形成方法である。
共押出法によりA層を基材層(B層)上に形成する方法としては、複数台の押出機を用いて、B層用および/またはB層を構成するB1層用原料、A層用原料をそれぞれ別の押出機内で溶融して口金から共押出し、表面温度10℃以上60℃以下に冷却されたドラム上に静電気により密着冷却固化することで、B層および/またはB層を構成するB1層上にA層を形成したシートを得ることができる。
また、基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層が一軸、もしくは二軸に延伸されたフィルム基材の場合は、上述のA層用原料と基材層(B層)用原料および/またはB層を構成するB1層が積層されたシートを前述の方法と同様の方法にて、延伸することで得ることができる。
また、コーティング法によりA層を基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層上に形成する方法としては、基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層の製膜中に塗設するインラインコーティング法、製膜後の基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層に塗設するオフラインコーティング法があげられ、どちらでも用いることが出来るが、より好ましくは基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層の製膜と同時にできて効率的であり、かつA層の基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層への接着性が高いという理由からインラインコーティング法が好ましく用いられる。また、塗設する際には、塗布液の支持体上への濡れ性向上、接着力向上の観点から基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層表面へコロナ処理なども好ましく行われる。
上記コーティング法により、A層を基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層上へ形成する方法としては、上述のA層を構成する材料を溶媒に溶解/分散させた塗液を基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層上に塗布、乾燥する手段が好ましく用いられる。この際、用いる溶媒は任意であるが、特にインラインコーティング法においては、安全性の点から水を主たる成分として用いることが好ましい。その場合、塗布性や、溶解性などの改良のため、水に溶解する有機溶剤を少量添加させても構わない。かかる有機溶剤の例として、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、n―ブチルアルコールなどの脂肪族または脂環族アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどのジオール類、メチルセロソロブ、エチルセロソロブプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのジオール誘導体、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、N−メチルピロリドンなどのアミド類など、および、これらの混合物を使用することができるが、これらに限定されない。
またA層が主として無機系の材料から構成される場合は、これら上述した方法のうちでは、形成されるA層の制御が容易でかつ基材への密着性、均一性に優れる蒸着法およびスパッタ法などの乾式法が、より好ましい形成方法である。
本発明の太陽電池バックシート用フィルム製造方法において、乾式法によりA層を形成する方法としては、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、誘導加熱蒸着および、これらにプラズマやイオンビームによるアシスト法などの真空蒸着法、反応性スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ECR(電子サイクロトロン)スパッタリング法などのスパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的気相成長法(PVD法)、熱や光、プラズマなどを利用した化学的気相成長法(CVD法)などが挙げられる。
ここで、A層を形成する材料が無機酸化物、無機窒化物、無機酸窒化物、無機ハロゲン化物、無機硫化物などを主たる構成成分とする場合は、形成するA層の組成と同一の材料を直接揮発させて基材層(B層)および/またはB層を構成するB1層の表面に堆積させることも可能であるが、この方法で行う場合には、揮発中に組成が変化し、その結果、形成された膜が均一な特性を呈さない場合がある。そのため、1)揮発源として形成するA層と同一組成の材料を用い、無機酸化物の場合は酸素ガスを、無機窒化物の場合は窒素ガスを、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガスを、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガスを、無機硫化物の場合は硫黄系ガスを、それぞれ系内に補助的に導入しながら揮発させる方法、2)揮発源として無機物群を用い、これを揮発させながら、無機酸化物の場合は酸素ガスを、無機窒化物の場合は窒素ガスを、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガスを、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガスを、無機硫化物の場合は硫黄系ガスを、それぞれ系内に導入し、無機物と導入したガスを反応させながら基材1表面に堆積させる、3)揮発源として無機物群を用い、これを揮発させて、無機物群の層を形成させた後、それを無機酸化物の場合は酸素ガス雰囲気下、無機窒化物の場合は窒素ガス雰囲気下、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気下、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガス雰囲気下、無機硫化物の場合は硫黄系ガス雰囲気下で保持することにより無機物層と導入したガスを反応させる、等が挙げられる。これらのうち、揮発源から揮発させることが容易であるという点で2)または3)がより好ましく用いられる。さらには、膜質の制御が容易である点で2)の方法が更に好ましく用いられる。また、A層が無機酸化物の場合は、揮発源として無機物群を用い、これを揮発させて、無機物群の層を形成させた後、空気中で放置することで、無機物群を自然酸化させる方法も、形成が容易であるという点で、好ましく用いられる。
ここで、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにおいて、乾式法によりA層を形成する場合は、A層のA面の表面比抵抗R0はガスによる反応の度合いによって調整することができる。反応の度合いは、導入ガスの流量、温度などにより調整することができる。反応させる度合いが少ない場合は表面比抵抗R0が低くなり、反応させる度合いが多い場合は表面比抵抗R0が高くなる。最適な条件は使用する金属種、反応させるガス、装置などにより変わるが、表面比抵抗R0が上述の要件を満たす様に、条件を調整して形成すればよい。
また、PVD法にてA層を形成する場合、揮発前に減圧する際、系内の真空度を高くすることが好ましい。系内の真空度を高くすることで、緻密で、欠点の少ないA層を形成することが可能となり、A層を均一に形成することができる。
また、A層が積層構造からなる場合は、無機物群が異なる場合は複数の揮発源を備えた装置を用い、第一層を形成した後に揮発源を変えて第二層、第三層と形成していけばよく、また同一の無機物群で反応の程度および/もしくは反応ガスの種類が異なるのみである場合は、第一層を形成した後に、導入ガスの流量、および/または導入ガスの種類を変更して第二層、第三層・・・と形成すればよい。
また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムのA層を構成する材料が有機系/無機系複合導電性材料の場合でiv)の場合、用いる材料の種類、組成、などにより上述の製造方法のうちから適宜選択して形成することができる。
本発明の太陽電池バックシート用フィルムは、上述の工程により形成することができ、得られたフィルムは、従来のフィルムと比べて、薄くても、部分放電電圧が高いことが特徴としてあげられる。
本発明の太陽電池バックシートは上述の太陽電池バックシート用フィルムを含むことを特徴とする。本発明の太陽電池バックシート用フィルムが従来のフィルムと比べて薄くても、部分放電電圧が高いため、バックシートを薄くすることが可能である。
本発明の太陽電池バックシートの構成は、上述の太陽電池バックシートを用いていれば任意の構成を用いることができ、本発明の太陽電池バックシートに発電素子を封止するEVAとの密着性を向上させるEVA密着層、EVA密着層との密着性を挙げるためのアンカー層、水蒸気バリア層、紫外線劣化を防ぐための紫外線吸収層、発電効率を高めるための光反射層、意匠性を発現させるための光吸収層、各層を接着するための接着層などを形成させることによって本発明の太陽電池バックシートを構成する。
EVA密着層は発電素子を封止するEVA系樹脂との密着性を向上させる層であって、最も発電素子に近い側に設置され、バックシートとシステムとの接着に寄与する。その材料はEVA系の樹脂との密着性が発現されれば特に制限はなく、例えばEVAや、EVAとエチレン−メチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、エチレン−ブチルアクリレート共重合体(EBA)、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)、アイオノマー樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂などの混合物が好ましく用いられる。
また、必要に応じてEVA密着層のバックシートへの密着性を向上させるため、アンカー層を形成することも好ましく行われる。その材料はEVA密着層との密着性が発現されれば特に制限はなく、例えばアクリル樹脂やポリエステル樹脂など樹脂を主たる構成成分とする混合物が好ましく用いられる。
水蒸気バリア層は太陽電池を構成した際に発電素子の水蒸気の劣化を防ぐため、バックシート側からの水蒸気の進入を防ぐための層である。酸化珪素、酸化アルミニウム等の酸化物やアルミニウム等の金属層を真空蒸着やスパッタリングなどの周知の方法でフィルム表面に設けることにより形成される。その厚みは通常100〜200オングストロームの範囲であるのが好ましい。
この場合、本発明の太陽電池バックシート用フィルム上に直接ガスバリア層を設ける場合と別のフィルムにガスバリア性を設け、このフィルムを本発明のフィルム表面に積層する場合いずれも好ましく用いられる。また、金属箔(たとえばアルミ箔)をフィルム表面に積層する方法も用いることができる。この場合の金属箔の厚さは10〜50μmの範囲が、加工性とガスバリア性から好ましい。
紫外線吸収層は、内層の樹脂の紫外線劣化を防ぐために紫外線を遮断するための層であって、380nm以下の紫外線を遮断する機能を有していれば任意のものを用いることができる。
光反射層は、光を反射する層であって、本層を形成することによって、内層の樹脂の紫外線劣化を防止したり、太陽電池システムに吸収されずにバックシートまで到達した光を反射してシステム側に返すことで発電効率を高めるために用いる層であって、酸化チタンや硫酸バリウムなどの白色顔料や、気泡などを含有した層である。
光吸収層は、光を吸収する層であって、本層を形成することによって、内層の樹脂の紫外線劣化を防止したり、太陽電池の意匠性を向上させるために用いる層である。
上記の各層と本発明のフィルムを、組み合わせることで、本発明の太陽電池バックシートが形成される。なお、本発明の太陽電池バックシートにおいて、上述の層はすべて独立した層として形成する必要はなく、複数の機能を兼ね備えた機能統合層として形成するのも好ましい形態である。また、本発明の太陽電池バックシート用フィルムにすでに機能を有する場合は省略することも可能である。例えば、本発明のバックシート用フィルムが白色顔料や気泡を含有して光反射性を有する場合は光反射層、光吸収剤を含有して光吸収性を有している場合には吸収層を、紫外線吸収剤を有する場合は紫外線吸収層を省略することができる場合がある。
また、ガスバリア層については、本発明のフィルム上に直接ガスバリア層を設ける場合と別のフィルムにガスバリア性を有する層設け、このフィルムを本発明のポリエステルフィルム表面に積層する場合いずれも好ましく用いられる。また、金属箔(たとえばアルミ箔)をフィルム表面に積層する方法も用いることができる。この場合の金属箔の厚さは10〜50μmの範囲が、加工性とガスバリア性から好ましい。
ここで、本発明の太陽電池バックシートは、従来のフィルムに比べて部分放電電圧が高く、これを用いてバックシートを形成すると、従来のバックシートと比べて、部分放電電圧を高めることが可能となる。本発明の太陽電池バックシートにおいて、太陽電池バックシートの両表層が本発明のフィルム以外の層で形成されていても良いし、少なくとも一方の表層が本発明のフィルムにて形成されても良い。いずれも従来のフィルムに比べて、部分放電電圧が高いため、太陽電池バックシートの安全性を向上させることができたり、厚みを薄くしたりすることができる。より好ましくは、より好ましくは、太陽電池バックシートの少なくとも片側表面を本発明の太陽電池バックシート用ポリエステルフィルムとするのが、部分放電電圧をより高めることができるという点でより好ましい。さらには、少なくとも片側の表面が本発明の太陽電池バックシート用フィルムのA面となるように構成されるのが好ましい。この構成とすることによって、バックシートの内側にA面となる構成よりも、部分放電電圧をより高くすることができ、その結果、太陽電池バックシートの耐電気特性を高めたり、バックシートの厚さをより薄くすることが可能となる。
本発明の太陽電池バックシートは、少なくとも片側の表面が上述の太陽電池バックシート用フィルムのA面となるように構成された場合、A面と反対側の表面の表面比抵抗R3が1014Ω/□以上であることが好ましい。後述するように、本発明の太陽電池バックシート用フィルムを太陽電池システムに組み込む際には、発電素子を封止した樹脂層の反対側の面をA層とすることがより高耐久の太陽電池としたり、厚さを薄くすることができるといった点から好ましい構成となる。ここで、太陽電池バックシートの両側表面をA層とすると、太陽電池バックシートの耐電気特性が低下する場合があったり、リード線から電気エネルギーを取り出す際に、取り出し効率が低下して発電効率が低下する場合があるためである。
本発明の太陽電池バックシートの厚みは20μm以上500μm以下が好ましく、25μm以上300μm以下がより好ましい。更に好ましくは、30μmμm以上200μm以下である。厚みが10μm未満の場合、フィルムの平坦性を確保することが困難となる。一方、500μmより厚い場合、太陽電池に搭載した場合、太陽電池の厚みが大きくなりすぎることがある。
本発明の太陽電池とは、本発明の太陽電池バックシート含むことを特徴とする。本発明の太陽電池バックシートは従来のバックシートより部分放電電圧が高いという特徴生かして、従来の太陽電池と比べて高耐久としたり、薄くすることが可能となる。
本発明の太陽電池は、上述した太陽電池バックシートを含むことが必要である。
その構成の例を図1に示す。電気を取り出すリード線(図1には示していない)を接続した発電素子をEVA系樹脂などの透明な充填剤2で封止したものに、ガラスなどの透明基板4と、バックシート1と呼ばれる樹脂シートを張り合わせて構成されるが、これに限定されず、任意の構成に用いることができる。
発電素子3は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、結晶シリコン系、多結晶シリコン系、微結晶シリコン系、アモルファスシリコン系、銅インジウムセレナイド系、化合物半導体系、色素増感系など、目的に応じて任意の素子を、所望する電圧あるいは電流に応じて複数個を直列または並列に接続して使用することができる。
透光性を有する基材4は太陽電池の最表層に位置するため、高透過率のほかに、高耐候性、高耐汚染性、高機械強度特性を有する透明材料が使用される。本発明の太陽電池において、透光性を有する基材4は上記特性と満たせばいずれの材質を用いることができる。その例としてはガラス、四フッ化エチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリ四フッ化エチレン樹脂(TFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂(CTFE)、ポリフッ化ビニリデン樹脂などのフッ素系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、およびこれらの混合物などが好ましく挙げられる。ガラスの場合、強化されているものを用いるのがより好ましい。またフッ素系樹脂の場合は、高耐候性という理由でポリフッ化ビニリデン樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合体を主たる成分とするがより好ましく、機械的強度の点で、四フッ化エチレン−エチレン共重合体を主たる成分とするのが更に好ましい。また樹脂製の透光基材を用いる場合は、機械的強度の観点から、上記樹脂を一軸または二軸に延伸したものも好ましく用いられる。
また、これら基材には発電素子の封止材剤であるEVA系樹脂との接着性を付与するために、表面に、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、易接着処理を施すことも好ましく行われる。
発電素子を封止するための樹脂2は、発電素子の表面の凹凸を樹脂で被覆し固定し、外部環境から発電素子保護し、電気絶縁の目的の他、透光性を有する基材やバックシートと発電素子に接着するため、高透明性、高耐候性、高接着性、高耐熱性を有する材料が使用される。その例としては、エチレン−ビニルアセテート共重合体(EVA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、およびこれらの混合物などが好ましく用いられる。これらの樹脂のうち、耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、耐衝撃性のバランスが優れるという点で、エチレン−ビニルアセテートがより好ましく用いられる。
ここで、本発明の太陽電池において、上述の太陽電池バックシート1は発電素子を封止した樹脂層2の背面に設置されるが、上述の太陽電池バックシートの片側表面になるように形成した太陽電池バックシート用フィルム1のA面は樹脂層2側(図1の5)になるように配置されていても良いし、樹脂層2と反対側(図1の6)になるように配置されていてもよい。いずれの構成であっても、本発明の太陽電池バックシートは従来のものに比べて薄くても部分放電電圧が高いため、太陽電池システムの耐久性を高めたり、厚さを薄くすることができる。より好ましくは、上述の太陽電池バックシートの片側表面になるように形成した太陽電池バックシート用フィルムのA面が、樹脂層と反対側(図1の6)となる構成とするのがより好ましい。この構成とすることによって、A面が樹脂層側(図1の5)となる構成よりも、より高耐久の太陽電池としたり、厚さを薄くすることができる。
以上のように、本発明のバックシートを太陽電池システムに組み込むことにより、従来の太陽電池と比べて、高耐久および/または薄型の太陽電池システムとすることが可能となる。
本発明の太陽電池は、太陽光発電システム、小型電子部品の電源など、屋外用途、屋内用途に限定されず各種用途に好適に用いることができる。
[特性の評価方法]
A.表面比抵抗R0,R1、R2、R3
フィルムの表面比抵抗R0、R2、およびバックシートのA面とは反対側の表面比抵抗R3はデジタル超高抵抗微小電流計R8340(株)アドバンテスト製((株)アドバンテスト製)で測定を実施した。ただし、表面比抵抗が10Ω/□以下の場合は、ASPプローブを備えたロレスターEP((株)ダイアインスツルメンツ製)なお、測定はフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値でもって、表面比抵抗R0とした。また、測定試料は23℃、65%Rhの室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
また、表面比抵抗R1はフィルムをタバイエスペック(株)製プレッシャークッカーにて、125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間処理を行った後、処理後のサンプルの表面比抵抗R1を上述と同じ方法で測定した。なお、測定はフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値でもって、表面比抵抗R1とした。また、測定試料は処理後プレッシャークッカーから取り出した後、23℃、65%Rhの室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
B.破断伸度、伸度保持率
破断伸度はASTM−D882(1999)に基づいて、サンプルを1cm×20cmの大きさに切り出し、チャック間5cm、引っ張り速度300mm/minにて引っ張ったときの破断伸度を測定した。なお、測定は5サンプルについて測定を実施しその平均値でもって破断伸度E0とした。
また、伸度保持率は、試料を測定片の形状(1cm×20cm)に切り出した後、タバイエスペック(株)製プレッシャークッカーにて、125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間処理を行った後、処理後のサンプルの破断伸度をASTM−D882(1999)に基づいて、チャック間5cm、引っ張り速度300mm/minにて引っ張ったときの破断伸度を測定した。なお、測定は5サンプルについて測定を実施しその平均値でもって破断伸度E1とした。
得られた破断伸度E0,E1を用いて、下記式(1)により伸度保持率を算出した。
伸度保持率(%)=E1/E0×100 (1)
得られた伸度保持率について、以下のように判定した。
伸度保持率が70%以上の場合:S
伸度保持率が60%以上70%未満の場合:A
伸度保持率が50%以上60%未満:B
伸度保持率が50%未満:C
SまたはAまたはBが良好であり、Sが最も優れている。
C.重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)
カラムとしてShodex HFIP 806M (昭和電工(株)製)を2本、検出器としてRI型(2414型、感度256、WATERS社製)を搭載したゲル浸透クロマトグラフ GCP−244(WATERS社製)を使用し、PET−DMT(標準品)を用いて室温(23℃)、流速0.5mL/minでGPC測定を行った。得られた溶出容積(V)及び分子量(M)を用いて下記式(2)の3次の近似式の係数(A)を計算して校正曲線を作図した。
Log(M)=A+AV+A+A (2)
次に、溶媒としてヘキサフルオロプロパノール(0.005N−トリフルオロ酢酸ソーダ)を用い、B1層を0.06重量%となるように溶解させた溶液を作成し、その溶液を用いてGPC測定を行った。なお、測定条件は任意ではあるが、本測定においては、インジェクション量0.300ml、流速は0.5ml/minで実施した。
得られた溶出曲線分子量曲線と分子量校正曲線を重ね合わせ、各流出時間に対応する分子量を求め、下記式(3)により算出した値でもって、重量平均分子量を求めた。
重量平均分子量(Mw)=Σ(Ni・Mi)/Σ(Ni・Mi) (3)
また、下記式(4)により算出した値でもって、数平均分子量を求めた。
数平均分子量(Mn)=ΣNiMi/ΣNi (4)
(ここで、Niはモル分率、Miは分子量較正曲線を介して得られたGPC曲線の各溶出位置の分子量である。)
なお、基材層(B層)が積層構造の場合は、他の層を剥離したり、顕微鏡観察しながら該当フィルムを研磨したりしてB1層のみとしたサンプルを用いて測定を実施した
D.微少吸熱ピーク温度TmetaB1,融点TmB1
B1層の微少吸熱ピーク温度TmetaB1,融点TmB1は、JIS K7122(1999)に準じて、セイコー電子工業(株)製示差走査熱量測定装置”ロボットDSC−RDC220”を、データ解析にはディスクセッション”SSC/5200”を用いて測定を実施した。サンプルパンにB1層を5mgずつ秤量し、昇温速度は20℃/min1stRUNで樹脂を25℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱し、その状態で5分間保持し、次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行って測定を行った。得られた1stRUNの示差走査熱量測定チャートにおける結晶融解ピーク前の微少吸熱ピーク温度でもってTmetaB1、また2ndRunの結晶融解ピークにおけるピークトップの温度でもってB1層のTmB1とした。
G.部分放電電圧
部分放電試験器KPD2050(菊水電子工業(株)製)を用い、部分放電電圧を求めた。なお試験条件は下記のとおりとする。
・出力シートにおける出力電圧印加パターンは、1段階目が0Vから所定の試験電圧までの単純に電圧を上昇させるパターン、2段階目が所定の試験電圧を維持するパターン、3段階目が所定の試験電圧から0Vまでの単純に電圧を降下させるパターンの3段階からなるパターンのものを選択する。
・周波数は50Hzとする。試験電圧は1kVとする。
・1段階目の時間T1は10sec、2段階目の時間T2は2sec、3段階目の時間T3は10secとする。
・パルスカウントシートにおけるカウント方法は「+」(プラス)、検出レベルは50%とする。
・レンジシートにおける電荷量はレンジ1000pcとする。
・プロテクションシートでは、電圧のチェックボックスにチェックを入れた上で2kVを入力する。また、パルスカウントは100000とする。
・計測モードにおける開始電圧は1.0pc、消滅電圧は1.0pcとする。
なお、測定は、A面側を上部電極側とする場合、A面側を下部電極側にする場合、それぞれについてフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値を求め、それぞれの平均値のうちより高い方の値でもって、部分放電電圧V0とした。また、測定試料は、23℃、65%Rhの室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
また、湿熱処理後の部分放電電圧V1はフィルムをタバイエスペック(株)製プレッシャークッカーにて、125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間処理を行った後、処理後の部分放電電圧V1を測定した。なお、測定は、A面側を上部電極側とする場合、A面側を下部電極側にする場合、それぞれについてフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、その平均値を求め、それぞれの平均値のうちより高い方の値でもって、部分放電電圧V1とした。また、測定試料は処理後プレッシャークッカーから取り出した後、23℃、65%Rhの室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。
また、耐光(UV)試験後の部分放電電圧V2はフィルムを紫外線劣化促進試験機アイスーパーUVテスターSUV−W131(岩崎電気(株)製)を用いて、ライト24時間(照度:100mW/cm、温湿度:60℃×50%RH)なる条件で4時間紫外線照射試験を行い、処理後の部分放電電圧V2を測定した。なお、測定はフィルム面内において任意の10カ所で測定を実施し、測定試料は処理後紫外線劣化促進試験機から取り出した後、23℃、65%Rhの室内で一晩放置したものを用いて測定を実施した。また、A面側を上部電極側とする場合、B面側を上部電極側にする場合、それぞれについて上記測定を実施し、それぞれの平均値のうちより高い方の値でもって、部分放電電圧V2とした。
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。
(実施例1−1)
固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレート(融点TmB1=255℃)を、180℃の温度で3時間真空乾燥した後に押出機に供給し、窒素雰囲気下、280℃の温度で溶融させ、Tダイ口金に導入した。
次いで、Tダイ口金内より、シート状に押出して溶融単層シートとし、該溶融単層シートを、表面温度25℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着冷却固化させて未延伸単層フィルムを得た。続いて、該未延伸単層フィルムを90℃の温度に加熱したロール群で予熱した後、95℃の温度の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に3.3倍延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得た。
一軸延伸したフィルムにコロナ処理を施した後、下記塗剤1―1を#6のメタリングバーにて塗布した。
<塗剤1―1>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)18重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。3重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)0.75重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 78.15重量部。
得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の95℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に105℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に3.5倍延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで所定の温度で20秒間の熱処理を施し、さらに180℃の温度で4%幅方向に弛緩処理を行った後、更に140℃の温度で3%幅方向に弛緩処理を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れることがわかった。
次にこのフィルムを第1層として用い、接着層として“タケラック(登録商標)”A310(三井武田ケミカル(株)製)90重量部、“タケネート(登録商標)”A3(三井武田ケミカル(株)製)を塗布し、その上に第2層として厚さ125μm二軸延伸ポリエステルフィルム“ルミラー(登録商標)”S10(東レ(株)製、両面とも表面比抵抗は4.5×1015Ω/□であった)をはりあわせた。次に第2層上に上述の接着層を塗布し、厚さ12μmバリアロックス“HGTS”(東レフィルム加工(株)製のアルミナ蒸着PETフィルム)を蒸着層が第2層と反対側になるように張り合わせ、厚さ188μmのバックシートを形成した。なお、第1層についてはA面が内側(第2層と対向)になるように張り合わせた場合と、外側(第2層と反対側)になるように張り合わせた場合とについて、両方作製した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1―2〜1−3)
A層を形成する塗剤としてそれぞれ、下記塗剤1−2,塗剤1−3を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層がそれぞれ膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−2>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”(コニシ油脂(株)製、固形分30%)16重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。6重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)1.25重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 76.65重量部。
<塗剤1−3>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)12重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。12重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)2.5重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 73.4重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−4、1−5)
A層を形成する塗剤としてそれぞれ、下記塗剤1−4,塗剤1−5を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層がそれぞれ膜厚0.15μm、膜厚0.03μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−4>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)10重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。15重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)3.75重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 71.15重量部。
<塗剤1−5>
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体:“Baytron(登録商標)”P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)41.6重量部
・非水溶性ポリエステル系樹脂:酸成分としてテレフタル酸/イソフタル酸/5―スルホイソフタル酸ナトリウム=60/30/10とジオール成分としてエチレングリコール/ジエチレングリコール/ポリエチレングリコール=95/3/2とを共重合したポリエステル樹脂(ガラス転移温度48℃)を10重量%の濃度で分散させたもの2.5重量部
・エポキシ系架橋剤:ポリグリセロールポリグリシジルエーテル系エポキシ架橋剤EX−512(分子量約630)(ナガセケムテックス(株)製) 0.25重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F 0.1重量部
・水 32.1重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1〜1−3には劣るものの、高い部分放電電圧を示し、また、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−1〜1−3には劣るものの高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−6)
A層を形成する塗剤として下記塗剤1−6とした以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層が膜厚0.03μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−6>
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体:“Baytron(登録商標)”P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)50重量部
・非水溶性ポリエステル系樹脂:酸成分としてテレフタル酸/イソフタル酸/5―スルホイソフタル酸ナトリウム=60/30/10とジオール成分としてエチレングリコール/ジエチレングリコール/ポリエチレングリコール=95/3/2とを共重合したポリエステル樹脂(ガラス転移温度48℃)を10重量%の濃度で分散させたもの2重量部
・エポキシ系架橋剤:ポリグリセロールポリグリシジルエーテル系エポキシ架橋剤EX−512(分子量約630)(ナガセケムテックス(株)製) 0.2重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F 0.1重量部
・水 47.7重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−4、1−5には劣るものの、高い部分放電電圧を示し、また、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−4、1−5には劣るものの高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−7)
A層を形成する塗剤として下記塗剤1−7を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層が膜厚0.03μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−7>
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体:“Baytron(登録商標)”P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)66.7重量部
・非水溶性ポリエステル系樹脂:酸成分としてテレフタル酸/イソフタル酸/5―スルホイソフタル酸ナトリウム=60/30/10とジオール成分としてエチレングリコール/ジエチレングリコール/ポリエチレングリコール=95/3/2とを共重合したポリエステル樹脂(ガラス転移温度48℃)を10重量%の濃度で分散させたもの1重量部
・エポキシ系架橋剤:ポリグリセロールポリグリシジルエーテル系エポキシ架橋剤EX−512(分子量約630)(ナガセケムテックス(株)製) 0.1重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F 0.1重量部
・水 32.1重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−6には劣るものの、高い部分放電電圧を示し、また、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−6には劣るものの高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−8)
フィルム厚みをそれぞれ125μmとした以外は実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムの表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れることがわかった。
得られたフィルムを用いて、第2層として厚さ50μm二軸延伸ポリエステルフィルム“ルミラー(登録商標)”S10(東レ(株)製)を用いる他は実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−1には劣るものの高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−9)
フィルム厚みをそれぞれ188μmとした以外は実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れることがわかった。
得られたフィルム第1層として、このフィルムを電子ビーム蒸着装置にセットし、揮発源としてアルミナを用い、真空度3.4×10−5Pa、蒸着速度10オングストローム/sec、蒸着源―基材間距離25cmの条件下で、フィルム面の法線方向からアルミナを電子ビーム蒸着し、膜厚0.2μmのアルミナからなる第2層を形成した。なお、第1層についてはA面が内側(第2層と対向)になるように蒸着した場合と、外側(第2層と反対側)になるように蒸着した場合とについて、両方作製した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。いずれも実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−10)
A層を形成する塗剤として下記塗剤1−10とした以外は、実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−10>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)18重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。6重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 75.9重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−11)
A層を形成する塗剤としてそれぞれ、下記塗剤1−11を用いる以外は実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1―11>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)12重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 87.9重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と比べて耐湿熱処理後の部分放電電圧におとるものの、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1―12)
A層を形成する塗剤として、下記塗剤1―12を用いた以外は実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−12>
・水溶性カチオン系材料:ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩(重量平均分子量:65000)1.5重量部
・非水溶性アクリル系樹脂:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。35重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)4.2重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株) 0.1重量部
・水 59.2重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−13)
A層を形成する塗剤として、下記塗剤1−13を用いた以外は実施例1−1と同じ方法で表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1―13>
・水溶性カチオン系材料:ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩(重量平均分子量:65000)1.5重量部
・非水溶性アクリル系樹脂:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。45重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F 0.1重量部
・水 53.4重量部
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。非水溶性カチオン系導電材料を用いた実施例1−10の場合と比べて耐湿熱処理後の部分放電電圧が低いものの、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−14)
A層を形成する塗剤として、下記塗剤1−14を用いた以外は実施例1−12と同じ方法で表面に膜厚0.15μmでA層が形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−14>
・水溶性カチオン系材料:ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩(重量平均分子量:65000)6重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F 0.1重量部
・水 93.9重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。非水溶性カチオン系導電材料を用いた実施例1−10の場合と異なり、湿熱処理後は部分放電電圧の向上がみられなかったものの、その他特性は優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−15〜17)
それぞれ、固有粘度が0.74、0.70、0.66、のポリエチレンテレフタレートを用い、縦延伸温度をそれぞれ95℃、90℃、85℃とした以外は実施例1−1と同様の方法で、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1に比べて湿熱処理後の破断伸度が劣るものの、各種特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−18、1−19)
熱処理温度をそれぞれ210℃、160℃とした以外は実施例1−1と同様の方法で、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1に比べて湿熱処理後の破断伸度が劣るものの、各種特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−20)
B1層の原料を、固有粘度0.82のポリエチレンナフタレート(融点TmB1=270℃)を用い、押出温度を290℃、縦延伸温度を140℃、横延伸温度を150℃とした以外は実施例1−1と同様の方法で、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様、各種特性に優れることがわかった。特に、実施例1−1に比べて湿熱処理後の破断伸度が高いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−21〜23)
それぞれ、固有粘度が0.90、1.0、1.2、のポリエチレンテレフタレートを用い、縦延伸温度を95℃とした以外は実施例1−1と同様の方法で、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1に比べて湿熱処理後の破断伸度が優れ、各種特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−24)
A層を形成する塗剤として下記塗剤1−16を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層が膜厚0.03μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−16>
・カーボンナノチューブ水分散体(純水97.15重量部に2層CNT(サイエンスラボラトリー社、純度95%)0.85重量部、ポリビニルピロリドン2重量部を添加し、超音波破砕機(東京理科機器(株)製CX−502,出力250W、直接照射)を用いて30分間超音波処理して得たもの) 5重量部
・非水溶性アクリル系樹脂:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。2.5重量部
・水 92.5重量部。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様に各特性に優れ、UV照射後の部分放電電圧が実施例1−1に比べて向上することが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例1−25、26、27)
A層を形成する塗剤として、それぞれ下記塗剤1−17,1−18、1−19を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、表面にA層が膜厚0.15μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
<塗剤1−17>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)18重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。3重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)0.75重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・酸化チタン水分散体:“ナノテック”(登録商標)RTIW15WT%G0(シーアイ化成(株)製、酸化チタン粒径20〜30nm、濃度15重量%) 5重量部
・水 73.15重量部。
(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対して11重量%含有)
<塗剤1−18>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)18重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。3重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)0.75重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・酸化チタン水分散体:“ナノテック”(登録商標)RTIW15WT%G0(シーアイ化成(株)製、酸化チタン粒径20〜30nm、濃度15重量%) 10重量部
・水 68.15重量部。
(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対して20重量%含有)
<塗剤1−19>
・非水溶性カチオン系導電性材料の水分散体:“BONDEIP−PM(登録商標)”主剤(コニシ油脂(株)製、固形分30%)18重量部
・アクリル系樹脂水分散体:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸/N−メチロールアクリルアミド=62/35/2/1(重量比)共重合アクリル樹脂(ガラス転移温度:42℃)を粒子状に固形分10%で水に分散させたもの。3重量部
・オキサゾリン基含有化合物水分散体:“エポクロス(登録商標)“WS−500(日本触媒(株)製、固形分40%)0.75重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・酸化亜鉛水分散体:GZOW15WT%−E05(シーアイ化成(株)製、酸化亜鉛粒径20〜30nm、濃度15重量%) 10重量部
・水 73.15重量部。
(A層中に光安定化剤として酸化亜鉛をA層に対して20重量%含有)
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様に各特性に優れ、UV照射後の部分放電電圧が実施例1−1に比べて向上することが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例2−1)
A層を形成しないこと以外は実施例1―1と同じ方法で、厚さ50μm二軸延伸フィルムを作製した。
得られたフィルムを電子ビーム蒸着装置にセットし、揮発源として純度99.999%のアルミニウムを用い、真空度3.4×10−5Pa、蒸着速度10オングストローム/sec、蒸着源―基材間距離25cmの条件下で、フィルム面の法線方向から酸素ガスを350sccm導入しながらアルミニウムを電子ビーム蒸着し、膜厚0.15μmのアルミニウム酸化物からなるA層を形成した。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例1−1と同様、各種特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例2−2,2−3)
酸素供給量をそれぞれ400sccm、500sccmとした以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上に膜厚0.15μmのA層を形成した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例2−1と同様、各種特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例2−1と同様、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例2−4,2−5)
酸素供給量をそれぞれ600sccm、330sccmとした以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上にそれぞれ膜厚0.15μmでA層を形成した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例2−1〜2−3には劣るものの高い部分放電電圧を示し、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例2−1〜2−3に劣るものの、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例2−6)
酸素供給量をそれぞれ320sccmとした以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上に膜厚0.15μmでA層を形成した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例2−4、2−5には劣るものの高い部分放電電圧を示し、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例2−4、2−5には劣るものの、高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例2−7)
酸素供給量をそれぞれ310sccmとした以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上に膜厚0.15μmでA層を形成した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。実施例2−6には劣るものの高い部分放電電圧を示し、各特性に優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例2−6には劣るものの高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−1)
固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレート(融点TmB1=255℃)を、180℃の温度で3時間真空乾燥した後に主押出機に供給した。また、主押出機とは別に副押出機を用い、この副押出機に、固有粘度0.81のPET(融点TA:265℃)85重量%、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレート85重量部と、100℃で6時間真空乾燥したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15重量部を副押出機に供給した。それぞれ、窒素雰囲気下280℃の温度で溶融させ、次いで主押出機に供給した成分層の両側表層に副押出機に供給した成分層が厚み比率で、主押出機の成分層:副押出機の成分層=9:1、となるよう合流させ、Tダイ口金内より、溶融2層積層共押出しを行い、積層シートとし、表面温度20℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着冷却固化させて未配向(未延伸)積層シートを得た。
得られた未延伸シートを用い、縦延伸後にコロナ処理、コーティングをしない以外は実施例1―1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性は優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−2)
副押出機に供給する原料を、固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレート(融点TmB1=255℃)90重量部と、固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレートにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを20重量部、重合度400のポリエチレングリコールを5重量%含有させたペレット10重量部を混合し、180℃の温度で3時間真空乾燥したものを用いた以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。湿熱処理後は部分放電電圧の向上がみられなかったものの、その他特性は優れることがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−3)
副押出機に供給する原料を、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のポリエチレンテレフタレート(PET)65重量部、180℃の温度で3時間真空乾燥した平均粒径230nmのルチル型酸化チタン含有PET(固有粘度0.81のPETと酸化チタンを重量比でPET/酸化チタン=1/1となるようにベント付き二軸押出機で混練して作製)20重量%、100℃で6時間真空乾燥したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15重量部を用いた(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対して10重量%含有)以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れ、特にUV照射後の部分放電電圧が実施例1−1に比べて向上することが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−4)
副押出機に供給する原料を、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のPET65重量部、180℃の温度で3時間真空乾燥した平均粒径230nmのルチル型酸化チタン含有PET(固有粘度0.81のPETと酸化チタンを重量比でPET/酸化チタン=1/1となるようにベント付き二軸押出機で混練して作製)40重量%、100℃で6時間真空乾燥したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15重量部を用いた(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対して20重量%含有)以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れ、特にUV照射後の部分放電電圧が実施例3−3に比べて向上することが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−5)
副押出機に供給する原料を、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のPET35重量部、180℃の温度で3時間真空乾燥した平均粒径30nmの酸化亜鉛含有PET(固有粘度0.81のPETと酸化チタンを重量比でPET/酸化亜鉛=8/2となるようにベント付き二軸押出機で混練して作製)50重量%、100℃で6時間真空乾燥したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15重量部を用いた(A層中に光安定化剤として酸化亜鉛をA層に対して10重量%含有)以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れ、特にUV照射後の部分放電電圧が実施例3−3に比べて向上することが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(実施例3−6、実施例3−7)
副押出機に供給する原料を、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のPET65重量部、180℃の温度で3時間真空乾燥した平均粒径230nmのルチル型酸化チタン含有PET(固有粘度0.81のPETと酸化チタンを重量比でPET/酸化チタン=1/1となるようにベント付き二軸押出機で混練して作製)40重量%、100℃で6時間真空乾燥したポリエーテルアミド系導電高分子材料“IRGASTAT”P18(チバ・ジャパン(株)製)15重量部を用いる(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対して20重量%含有)こと、主押出機に供給した成分層の両側表層に副押出機に供給した成分層が厚み比率で、それぞれ主押出機の成分層:副押出機の成分層=24:1、48:1となるよう合流させ、Tダイ口金内より、溶融2層積層共押出した以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層がそれぞれ膜厚2μm、1μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。各特性に優れ、特にUV照射後の部分放電電圧は、実施例3−5に比べて劣るものの実施例3−1より高い高いことが分かった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例1−1と同様に高い部分放電電圧を示し、特にA面を外側に形成した場合において、より高い部分放電電圧を示すことが分かった。
(比較例1―1)
A層を形成しないこと以外は実施例1―1と同じ方法で、厚さ50μm二軸延伸フィルムを作製した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例1−2)
A層を形成しないこと以外は実施例1―1と同じ方法で、厚さ125μm二軸延伸フィルムを作製した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−8と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例1−3)
A層を形成しないこと以外は実施例1―1と同じ方法で、厚さ188μm二軸延伸フィルムを作製した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−9と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。A層を形成しない場合と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例1−4)
A層を形成する塗剤として下記塗剤1−15を用いた以外は、実施例1―1と同じ方法で、膜厚0.03μmでA層を形成した厚さ50μm二軸延伸フィルムを作製した。
<塗剤1−15>
・非水溶性ポリチオフェン系導電性高分子水分散体: “Baytron(登録商標)”P(Bayer社/H.C.Stark社(ドイツ国)製、固形分1.2%)83重量部
・アセチレンジオール系界面活性剤:“オルフィン(登録商標)”EXP4051F(日信化学工業(株)製) 0.1重量部
・水 16.9重量部
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。表面比抵抗は実施例と比べて低い値であるが、実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例2−1)
酸素供給量を300sccmとした以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上に膜厚0.15μmでA層を形成した。得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。表面比抵抗は実施例と比べて低い値であるが、実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例2−2)
蒸着源としてアルミナを用いたこと以外は実施例2―1と同じ方法で、厚さ50μmの二軸延伸フィルム上に膜厚0.15μmでA層を形成した。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。表面比抵抗は実施例と比べて高く、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
(比較例3−1、3−2)
副押出機に供給する原料を、180℃の温度で3時間真空乾燥した固有粘度0.81のPET、180℃の温度で3時間真空乾燥した平均粒径230nmのルチル型酸化チタン含有PET(固有粘度0.81のPETと酸化チタンを重量比でPET/酸化チタン=1/1となるようにベント付き二軸押出機で混練して作製)とを重量比でPET/酸化チタン含有PET=8/2,6/4とした(A層中に光安定化剤として酸化チタンをA層に対してそれぞれ10重量%、20重量%含有)以外は実施例3−1と同じ方法で、表面にA層が膜厚5μmで形成された厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムのB1層の重量平均分子量、数平均分子量、A面の表面比抵抗、A面と反対側の面の表面比抵抗R2、破断伸度、部分放電電圧、熱収縮率、湿熱処理後の表面比抵抗、破断伸度、部分放電電圧を測定した。結果を表1、表2に示す。表面比抵抗は実施例と比べて高く、部分放電電圧が低いことがわかった。
また、得られた各フィルムについて、実施例1−1と同様にバックシートを形成した。
得られたバックシートの部分放電電圧を測定した。結果を表3に示す。実施例と比べて、部分放電電圧が低いことがわかった。
本発明の太陽電池裏面封止用フィルムは、屋根材として用いられる太陽電池はもちろんのこと、フレキシブル性を有する太陽電池や電子部品等にも好適に使用することができる。
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太陽電池の構成の一例を模式的に示す断面図である。
符号の説明
1:太陽電池バックシート
2:透明充填剤
3:発電素子
4:透明基板
5:太陽電池バックシートの樹脂層2側の面
6:太陽電池バックシートの樹脂層2と反対側の面

Claims (13)

  1. 表面比抵抗R0が10Ω/□以上1014Ω/□以下である面(以下A面とする)を有する太陽電池バックシート用フィルムであって、該フィルムを125℃、湿度100%、2.5atmの条件下24時間放置後のA面の表面比抵抗R1が10Ω/□以上1014Ω/□以下であり、
    導電性を有する層(A層)と基材層(B層)を含む少なくとも2層以上の積層構造を有し、少なくとも片側表面がA層からなるA面であり、
    A層を構成するマトリックスとなる材料に、有機系導電性材料と非水溶性樹脂と架橋剤を含有し、
    A層の厚みが、0.15μm以上1μm以下である太陽電池バックシート用フィルム。
  2. 125℃、湿度100%,2.5atmの条件下24時間放置後の伸度保持率が50%以上である請求項1に記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  3. B層がポリエステルからなる層(B1層)を含み、かつ、該ポリエステルの数平均分子量が18500以上40000以下である請求項1または2記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  4. B1層が二軸配向されており、かつ示差走査熱量測定(DSC)により得られるB層の微少吸熱ピーク温度TmetaB1が、B層の融点TmB1に対して下記式(5)を満たす請求項3に記載の太陽電池バックシート用フィルム。
    40℃≦TmB1−TmetaB1≦90℃ (5)
  5. 前記有機系導電性材料が、非水溶性の有機系導電性化合物である請求項1〜4いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  6. 前記有機系導電性材料が、カチオン性の置換基を有するカチオン系導電性化合物である請求項1〜4いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  7. 前記有機系導電性材料が、アニオン性の置換基、カチオン性置換基の両方を有するイオン性の導電性材料である請求項1〜4いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  8. 前記有機系導電性材料が、ポリエーテルアミド系共重合型化合物である請求項1〜4いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  9. 前記非水溶性樹脂が、ポリエステル系骨格を有しており、前記架橋剤がメラミン系化合物である請求項1〜8いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルム。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルムを樹脂シートに張り合わせてなる太陽電池バックシート。
  11. 少なくとも片側の表面が請求項1〜9いずれかに記載の太陽電池バックシート用フィルムのA面である請求項10記載の太陽電池バックシート。
  12. 請求項10または11に記載の太陽電池バックシートを用いてなる太陽電池。
  13. A面とは反対の面側に発電素子が形成されていることを特徴とする請求項12記載の太陽電池。
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