(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、高度な耐候性や絶縁性などを有しつつ、モジュール作製プロセスにおけるラミネート工程における形状変化（収縮）が抑制された保護シートを提供する。【解決手段】固有粘度が５ｄｌ/ｇ以上である超高分子量ポリエチレンを含む耐候性樹脂シート（Ａ）を少なくとも一層有する、単層または積層の太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、前記耐候性樹脂シート（Ａ）の、３０℃から１２０℃に加熱したときの熱膨張（ＭＤ方向における熱膨張と、それに垂直なＴＤ方向の熱膨張の両方）が、ゼロまたは正である、太陽電池モジュール用裏面保護シート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有粘度が５ｄｌ/ｇ以上である超高分子量ポリエチレンを含む耐候性樹脂シート（Ａ）を少なくとも一層有する、単層または積層の太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
前記耐候性樹脂シート（Ａ）の、１２０℃における熱膨張（ＭＤ方向における熱膨張と、それに垂直なＴＤ方向の熱膨張の両方）が、ゼロまたは正である、太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項２】
前記耐候性樹脂シート（Ａ）が、切削加工により形成された超高分子量ポリエチレンシートである、請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項３】
さらに防湿シート（Ｂ）が積層された、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項４】
前記防湿シート（Ｂ）が、金属アルミニウムシート、または無機膜を有する樹脂シートである、請求項３に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項５】
前記耐候性樹脂シート（Ａ）の表面に、コロナ処理または大気圧プラズマ処理がされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項６】
ラミネートされた裏面保護シートを有する太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護シートが、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートである、太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽電池モジュールを具備する、発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの裏面を保護するシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、一般的に、表面基板と、樹脂封止された太陽電池セルと、裏面保護シートと、を有する。表面基板または裏面保護シートを通して入射した太陽光エネルギーを、太陽電池セルが電気に変換する。
【０００３】
太陽電池モジュールの裏面保護シートには、一般的に、耐候性や防湿性、さらに絶縁性などが求められる。そのため、種々の材質の裏面保護シートが提案されている。また、裏面保護シートを耐候性樹脂シートと防湿シートとを含む積層シートとすることも提案されている。
【０００４】
例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）からなるシートと、ポリエチレンテレフタレートからなるシートとの積層シートを、太陽電池モジュールの裏面保護シートとすることが知られている（特許文献１を参照）。ＰＶＦが耐候性を、ポリエチレンテレフタレートが防湿性を発揮していると考えることができる。
【０００５】
また、比較的高密度なポリエチレンからなるシートと、ポリエチレンテレフタレートからなるシートとの積層シート（特許文献２を参照）や、直鎖状低密度ポリエチレンからなるシートと、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタクリレートを含有するシートとの積層シート（特許文献３を参照）を、太陽電池モジュールの裏面保護シートとすることも提案されている。
【０００６】
一方、耐候性樹脂フィルムと高防湿性フィルムと接着性樹脂層との積層体において、高防湿性フィルムとして超高分子量ポリエチレンを用いた太陽電池モジュールの裏面保護シートが知られている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平８−５００２１４号公報
【特許文献２】特開平１１−２６１０８５号公報
【特許文献３】特開２００８−２１１０３４号公報
【特許文献４】特開昭６２−４０７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の通り、太陽電池モジュールの裏面保護シートには耐候性や絶縁性などが求められる。一方で、太陽電池モジュールの作製プロセスには、モジュール構成部材（表面基板、電池セル、封止フィルムなどを含む）と裏面保護シートとを積層してラミネートする工程がある。このラミネートは高温条件下にて行われるため、裏面保護シートの形状が変化して、例えば収縮することにより、シワが発生し、適切な太陽電池モジュールが得られない場合があった。このように、高度な耐候性などを有しつつ、ラミネート工程における形状変化（収縮）が抑制された保護シートが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、超高分子量ポリエチレンが、太陽電池モジュールの裏面保護シートに求められる特性（耐候性や絶縁性など）を満たすことに着目した。しかしながら、超高分子量ポリエチレンシートは加熱により収縮が発生することがわかり、この収縮を抑制することを検討して、本発明を見いだした。
【００１０】
すなわち本発明の第一は、以下に示す太陽電池モジュール用裏面保護シートに関する。
［１］  固有粘度が５ｄｌ/ｇ以上である超高分子量ポリエチレンを含む耐候性樹脂シート（Ａ）を少なくとも一層有する、単層または積層の太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
前記耐候性樹脂シート（Ａ）の、１２０℃における熱膨張（ＭＤ方向における熱膨張と、それに垂直なＴＤ方向の熱膨張の両方）が、ゼロまたは正である、太陽電池モジュール用裏面保護シート。
［２］  前記耐候性樹脂シート（Ａ）が、切削加工により形成された超高分子量ポリエチレンシートである、［１］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
［３］  さらに防湿シート（Ｂ）が積層された、［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
［４］  前記防湿シート（Ｂ）が、金属アルミニウムシート、または無機膜を有する樹脂シートである、［３］に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
［５］  前記耐候性樹脂シート（Ａ）の表面に、コロナ処理または大気圧プラズマ処理がされている、［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【００１１】
本発明の第二は、以下に示す太陽電池モジュールおよび発電設備に関する。
［６］  ラミネートされた裏面保護シートを有する太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護シートが、［１］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートである、太陽電池モジュール。
［７］  ［６］に記載の太陽電池モジュールを具備する、発電設備。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の保護シートは、太陽電池モジュールの裏面保護シートに通常求められる耐候性と絶縁性とを高次元で有しつつ、モジュールの作製プロセスにおけるラミネート工程において、シワが発生しにくい。よって、太陽電池モジュールの作製プロセスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】太陽電池モジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シートは、超高分子量ポリエチレンを含有する耐候性樹脂シートを含み；さらに、耐候性樹脂シートに積層された防湿シートを含んでいてもよい。
【００１５】
耐候性樹脂シートについて
耐候性樹脂シートには、超高分子量ポリエチレンが含まれる。超高分子量ポリエチレンとは、１００〜７００万の分子量を有するポリエチレンである。超高分子量ポリエチレンは、一般的に吸水率が低く、寸法安定性に優れるといわれている。本発明の保護シートに含まれる超高分子量ポリエチレンの固有粘度は、５ｄｌ/ｇ以上であることが好ましく、２０ｄｌ/ｇ以上であることがより好ましい。固有粘度の測定は、１３５℃のデカリン中で行う。固有粘度は、分子量によって調整されうる。
【００１６】
超高分子量ポリエチレンは、エチレンの単独重合体であってもよいが；他のモノマーとの共重合体であってもよい。例えば、エチレンと無水マレイン酸とのグラフト共重合体は、太陽電池モジュールの封止樹脂として一般的であるＥＶＡ（エチレン酢酸ビニルコポリマー）との接着性が高くなりうる。
【００１７】
超高分子量ポリエチレンは、流動性が低いために、インフレーション法、もしくはスカイブと呼ばれる研削加工によりシートが作製される。一般的にはインフレーション法の方が安価な加工方法ではあるが、強く延伸されているため、モジュール化において１５０℃という高温でラミネートした場合、収縮によりシワが発生するという不具合が起きる。一方、スカイブにより作製されたシートであれば高温ラミネート時でもシワは発生しない。すなわち、同じ樹脂であってもシート化のプロセスよって裏面保護シートとして適用できない場合があることを見出した。具体的には、シートを１２０℃加熱した際の熱膨張が０または正であればシワは発生せず、逆に負であればシワが発生する。切削加工により得られた超高分子量ポリエチレンシートの熱膨張は０または正になり、加熱されたときに収縮せずに膨張する。
【００１８】
超高分子量ポリエチレンシートを切削加工（スカイブ）により作製するには、焼結成形で作製した円筒状の超高分子量ポリエチレンのブロックから、旋盤と同様の装置で切削してシートを得ればよい。
【００１９】
超高分子量ポリエチレンを含有する耐候性樹脂シートの厚さは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることがより好ましい。十分な耐候性を得るためであり、また太陽電池モジュールへのラミネートがしやすいからである。
【００２０】
超高分子量ポリエチレンを含有する耐候性樹脂シートは、加熱したときの熱膨張が０または正であることを特徴とする。具体的には、３０℃から１２０℃に加熱したときの熱膨張が０または正であることが好ましい。また、シートの熱膨張は、シートの縦方向の熱膨張と、横方向の熱膨張との両方が、０または正となることが好ましい。加熱したときの熱膨張が正であるとは、加熱したときに膨張をして、収縮しないことを意味する。
【００２１】
後述するように本発明の保護シートは、他の部材とラミネートされて、太陽電池モジュールの構成部材となる。このラミネートの温度は約１２０℃であることが多い。ラミネートにおいて、保護シートに収縮が起こるとシワが発生して好ましくない。そこで、保護シートに含まれる耐候性樹脂シートの熱膨張を０または正として、シワの発生を防止する。
【００２２】
前記の熱膨張は、０または正であればよいが、その絶対値は小さいことが好ましい。例えば、３０℃から１２０℃に加熱したときの熱膨張率が０または正であればよい。熱膨張率は、ＴＭＡ（熱機械分析装置）により求めることができる。測定サンプルは２０ｍｍ長さ×４ｍｍ幅とし、１０℃/minで昇温し、荷重は５ｇとして測定すればよい。
【００２３】
超高分子量ポリエチレンを含有する耐候性樹脂シートの熱膨張を０または正にして、かつその絶対値を低くするには、前記の通り、切削加工により作製した超高分子量ポリエチレンを用いたり、事前に１５０℃以上にアニールしたりして制御すればよい。
【００２４】
超高分子量ポリエチレンを含有する耐候性樹脂シートは、任意の添加剤を含有していてもよい。添加剤の例には、各種充填剤、紫外線遮蔽剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などが含まれる。充填剤の例には、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、セリサイト、黒鉛、水酸化アルミニウム、酸化鉄などが含まれる。紫外線遮蔽剤の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラックなどが含まれる。紫外線吸収剤の例には、ベンゾフェノン誘導体、サリチル酸エステル、ベンゾトリアゾール誘導体、ピペリジン誘導体、ベンゾエート誘導体、スズ有機化合物、チアゾリドンなどが含まれる。酸化防止剤の例には、フェノール誘導体、アリルアミン誘導体、亜リン酸エステルなどが含まれる。
【００２５】
本発明の保護シートには、１または２以上の耐候性樹脂シートが含まれていてもよい。例えば、後述する防湿シートの両面に、耐候性樹脂シートが積層されていてもよい。
【００２６】
防湿シートについて
前記の通り本発明の保護シートは、防湿シートを有していてもよい。防湿シートの例には、アルミニウムシート、または無機膜を有する樹脂シートが含まれる。防湿シートであるアルミニウムシートの厚さは、２０μｍ以上であることが好ましい。無機膜を有する樹脂シートとは、例えば、PET上にシリカやアルミナ等を蒸着により無機膜を形成したシート（フィルム）等が挙げられる。
【００２７】
本発明の保護シートに防湿シートが含まれる場合には、超高分子量ポリエチレンを含む耐候性樹脂シートと防湿シートとを積層することが好ましい。防湿シートの片面または両面に、耐候性樹脂シートを積層してもよいし；耐候性樹脂シートの両面に、防湿シートを積層してもよい。一般的には、防湿シートの両面に、耐候性樹脂シートを積層する。耐候性樹脂シートと防湿シートとの積層は、接着剤を介して行ってもよいし、ラミネート法やプレス法で行ってもよいし、共押出成形してもよい。
【００２８】
超高分子量ポリエチレンを含む耐候性樹脂シートと防湿シートとの密着性を高めるため、耐候性樹脂シートの表面（少なくとも防湿シートが積層される側の表面）には、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理の例には、コロナ処理、および大気圧プラズマ処理が含まれる。特に大気圧プラズマ処理が好ましい。大気圧プラズマ処理の条件として、具体的にはアルゴンガスを用いた処理が挙げられる。
【００２９】
太陽電池モジュールについて
本発明の保護シートは、太陽電池モジュール用の裏面保護シートとして用いられる。太陽電池モジュールの形態は、シリコン系（結晶シリコン系でもアモルファスシリコン系でもよい）でも、化合物系でも、有機系であってもよく；薄膜型でもタンデム型であってもよく；スーパーストレート型（透明な表面基板を通して太陽光が入射するもの）でも、サブストレート型（表面基板とは逆に配置された透明な裏面保護シートを通して太陽光が入射するもの）であってもよく；いずれの形態であってもよい。ただし本発明の保護シートは、必ずしも透明であるわけではないので、通常はスーパーストレート型の太陽電池モジュールに適用されうる。
【００３０】
太陽電池モジュールの構成例が、図１に示される。太陽電池モジュール１は、表面基板１０と、封止シート１５と、シリコン電池セル１２と、封止シート１５’と、裏面保護シート１１とを、をラミネートして作製されうる。シリコン電池セル１２は、配線１４によって直列に接続されたシリコン１３を含む。封止シート１５および１５’は、通常ＥＶＡと称されるエチレン酢酸ビニル共重合体である。本発明の保護シートは、裏面保護シート１１として用いられうる。
【００３１】
前記の通り、太陽電池モジュールの作製はラミネート工程を含む。ラミネート温度は、通常約１５０℃であることが多く、本発明の保護シートに含まれる耐候性樹脂シートは、３０℃から１２０℃に加熱したときの熱膨張が０であるか、または正である（膨張する）ので、ラミネートをしたときにシワが発生しない。一方で、高温にしたときの熱膨張が負である（収縮する）シートは、ラミネートしたときにシワを発生させる。前述の通り、本発明の保護シートの熱膨張を０以上とするには、スカイブ法により作製した超高分子量ポリエチレンシートを用いることが好ましい。ラミネート温度である１５０℃は、超高分子量ポリエチレンの融点以上の温度であるが、本発明の耐候性樹脂シートは融点を超えて収縮せず、かつ樹脂が流れない。
【００３２】
太陽電池モジュール用裏面保護シートには、耐久性が求められる。耐久性とは、耐候性と、耐加水分解性と、耐磨耗性などを含む。また太陽電池モジュール用裏面保護シートには、電気絶縁性が求められる。超高分子量ポリエチレンは、耐久性および絶縁性とも高いので、本発明の保護シートは、太陽電池モジュール用裏面保護シートに適する。
【００３３】
また、スーパーストレート型の太陽電離モジュールには、透明な表面基板（ガラス基板など）を通して太陽光が入射して、シリコン電池セルが発電を行う。裏面保護シートには、透明基板から入射した太陽光を反射することによって、太陽光の利用率を高める機能も求められる。そのため、防湿シートとしてアルミニウムシートを用いれば、太陽光の反射率が向上し、太陽光の利用率も高まる。
【実施例】
【００３４】
［実施例１］
超高分子量ポリエチレン（ハイゼックス・ミリオン、三井化学）を、切削加工（スカイブ法）することにより厚さ１５０μｍのシートを、インフレーション法による加工をすることにより厚さ５０μｍのシートを作製した。
【００３５】
得られた超高分子量ポリエチレンシートの熱膨張率を、ＴＭＡにより測定した。シートのＭＤ方向およびＭＤ方向に対して垂直なＴＤ方向のそれぞれについて、３０℃〜１２０℃における膨張率を求めた。
【００３６】
スカイブ法で得た超高分子量ポリエチレンシートは加熱により膨張し、熱膨張率は＋２．７／＋６．２倍（ＭＤ／ＴＤ）であった。一方、インフレーション法で得られた超高分子量ポリエチレンシートは加熱により収縮し、熱膨張率は−１．０／−０．１倍（ＭＤ／ＴＤ）であった。
【００３７】
アルミニウム箔（２０μｍ）の両面に接着剤（タケラック/タケネート、三井化学株式会社）を硬化後の厚みが約３μｍとなるように塗工し、上記で得られた超高分子量ポリエチレンシートを積層して、１日室温で養生した後、４０℃×５０ｈｒアニールし接着剤を架橋させることで保護シートを得た。
【００３８】
得られた保護シートを、エチレン酢酸ビニル共重合体シート（ソーラーエバ（登録商標）ＳＣ５０Ｔ、厚さ４５０μｍ、三井化学ファブロ株式会社）にラミネートした。ラミネートの条件は、１５０℃で１５分、１４０℃で１５分、または１３０℃で１５分とした。
【００３９】
【表１】
2010287682.tif 000002
【００４０】
表１に示されるように、スカイブ法により作製したＵＨＰＥ（超高分子量ポリエチレン）シートを有する保護シートは、ＥＶＡシートにラミネートしたときに、収縮せず、シワも発生しなかった。一方、インフレーション法により作製したＵＨＰＥシートを含む保護シートは、ＥＶＡシートにラミネートしたときに収縮が発生し、ラミネート条件を１５０℃としたときにはシワが発生した。収縮率は、ラミネート前後の寸法を実測して変化率を求めた。
【００４１】
［実施例２］
前述のスカイブ法と同様の方法で得た超高分子量ポリエチレンシートに、コロナ処理を施すか；大気圧プラズマ処理（処理条件：Ａｒ流量；２０Ｌ/min、電圧；４０Ｖ、周波数；３０ｋＨｚ、処理速度；０．２ｍ/min）を施すか；または表面未処理のものを準備した。アルミニウム箔（２０μｍ）の両面に、各超高分子量ポリエチレンシートの表面処理面を向けて積層した（積層構成は、ポリエチレンシート/アルミ箔/ポリエチレンシート）。アルミニウム箔と超高分子量ポリエチレンシートとは接着剤（タケラック/タケネート）を介して接着した。
【００４２】
アルミニウム箔と超高分子量ポリエチレンシートとのピール強度の測定結果を以下に示す。
表面処理なし：０Ｎ/cm（密着せず）
コロナ処理：８．２〜８．３Ｎ/ｃｍ
大気圧プラズマ処理：９．２〜１０．３Ｎ/ｃｍ
【００４３】
このように、表面処理を施さなかった超高分子量ポリエチレンシートは、アルミニウム箔と十分な密着性を得ることができなかったが、コロナ処理または大気圧プラズマ処理を施された超高分子量ポリエチレンシートは、アルミニウム箔への密着性を有していた。
【００４４】
［実施例３］
前述のスカイブ法で得た超高分子量ポリエチレンシート（５０μｍ）を、アルミニウム箔（２５μｍ）に積層して、保護シートを得た。得られた保護シートを、以下の条件にて、耐候性；耐加水分解性；絶縁性について評価した。それらの結果を表２に示す。
【００４５】
サンシャインウェザーメータ（ＪＩＳＡ１４１５準拠）により耐候試験（試験時間：１０００時間、バッキングプレート温度：８３℃、雨：なし）を行い、劣化の度合いを目視観察して、耐候性を評価した。
評価基準：
○  変色がほとんど発生せず、かつ剥離やひびが生じていない。
△  若干の変色が発生したが、剥離やひびは生じていない。
×  顕著な変色が発生したか、または剥離もしくはひびが生じている。
【００４６】
保護シートを、８５℃８５％ＲＨ×３０００時間の高温高湿下に保存して、外観の劣化度合いを目視観察して、耐加水分解性を評価した。
評価基準：
○  変色がほとんど発生せず、かつ剥離やひびが生じていない。
△  若干の変色が発生したが、剥離やひびは生じていない。
×  顕著な変色が発生したか、または剥離もしくはひびが生じている。
【００４７】
保護シートを、８５℃８５％ＲＨ×３０００時間の高温高湿下に保存した後に、ＪＩＳＣ２１５１に準拠した方法で、絶縁破壊電圧を求めて、絶縁性を評価した。
評価基準：
○  ２０ｋＶ/ｍｍ以上
△  １０〜２０ｋＶ/ｍｍ
×  １０ｋＶ/ｍｍ未満
【００４８】
超高分子量ポリエチレンシートの代わりに、比較例１ではＰＶＦシート（テドラー（登録商標）、厚さ５０μｍ、デュポン株式会社）を；比較例２ではＰＥＮシート（テオネックス（登録商標）、厚さ５０μｍ、帝人デュポンフィルム株式会社）を；比較例３では低オリゴマーＰＥＴシート（ルミラーＸ１０Ｓ（登録商標）、厚さ５０μｍ、東レ株式会社）を；比較例４では液晶ポリマシート（ベクスター（登録商標）、厚さ５０μｍ、クラレ株式会社）を；比較例５ではＨＤＰＥシート（タマポリＨＤ、厚さ５０μｍ、タマポリ株式会社）を；比較例６ではＬＬＤＰＥシート（東セロＴＵＸ−ＨＣ、厚さ５０μｍ、東セロ株式会社）を用いて、保護シートを得た。
【００４９】
得られた保護シートの、耐候性；耐加水分解性；絶縁性について評価した。それらの結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2010287682.tif 000003
【００５１】
表２に示されるように、超高分子量ポリエチレンを含む保護シート（実施例）は、いずれの評価項目もよかった。比較例に示すように、他の樹脂シートを含む保護シートは、いずれかの評価項目におとっている。また、太陽電池モジュール用裏面保護シートとして、広く用いられているＰＶＦは高コストでもある。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、裏面保護シートに求められる耐久性や絶縁性が高く、かつモジュール作製プロセスにおけるラミネート工程において収縮せずに、シワを発生させない。よって本発明によれば、太陽電池モジュールの作製が簡便になる。
【符号の説明】
【００５３】
１  太陽電池モジュール
１０  表面基板
１1  裏面保護シート
１２  シリコン電池セル
１３  シリコン
１５  １５’  封止シート
【図１】
2010287682.tif 000004