(57)【要約】【課題】モジュール完成後には剥離除去可能な、機械的強度と耐熱性に優れた基材フィルムとの複合フィルムからなる保護シートが一体化された太陽電池バックシートを提供し、且つ、それを用いた効率的な太陽電池モジュール製造方法を提供する。【解決手段】外側基材と耐候性基材フィルムとを含む少なくとも２層以上で構成されたバックシート本体と、該バックシート本体の前記外側基材表面側に積層され、かつ、前記バックシート本体より剥離可能な耐熱性保護シートとからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側基材と耐候性基材フィルムとを含む少なくとも２層以上で構成されたバックシート本体と、該バックシート本体の前記外側基材表面側に積層され、かつ、前記バックシート本体より剥離可能な耐熱性保護シートとからなることを特徴とする太陽電池バックシート。
【請求項２】
前記耐熱性保護シートは、太陽電池モジュール製造の加熱圧着工程で溶融しない易接着処理した耐熱フィルムを、熱溶融したポリオレフィン系樹脂を介して、前記外側基材表面に積層して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載する太陽電池バックシート。
【請求項３】
請求項１または２に記載する太陽電池バックシートを用いて、太陽電池モジュールの各構成要素を加熱圧着して一体成形し、加熱圧着工程終了後に、前記耐熱性保護シートを前記バックシート本体から剥離除去することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電に使用する太陽電池モジュールに積層される太陽電池バックシート（裏面保護シート）及び、それを用いた太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭などの化石エネルギー源の枯渇が問題とされ、加えて、それらの燃焼時に発生するＣＯ2の増加に起因する地球温暖化現象等の環境破壊が重要な問題となっている。そのような状況の下、太陽光発電は、無尽蔵の太陽輻射エネルギーを利用するクリーンな代替エネルギー源として実用化されている。太陽電池は、太陽光のエネルギーを直接電気に変える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、銅インジウムセレナイド、化合物半導体等の光起電力素子からできている。その構造としては、光起電力素子単体をそのままの状態で使用することはなく、一般的に、数枚〜数十枚の光起電力素子を直列、並列に配線し、長期間に亘って素子を保護するために種々パッケージングが行われ、太陽電池モジュールとしてユニット化されている。
【０００３】
太陽電池モジュールの基本的な機能は、太陽の輻射エネルギーを効率よく光起電力素子へと導くと共に、光起電力素子及び内部配線を長期に亘って過酷な自然環境に耐え得るように保護することにある。太陽電池モジュールは一般的に、太陽光が当たる面のガラスや透明なプラスチック等からなる上部透明材料と、エチレン酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと称する）等の熱可塑性樹脂からなる上部充填剤層と、光起電力素子としての複数枚の太陽電池セルと、前記充填剤層と同様の下部充填剤層と、太陽電池バックシートとがこの順に積層され、真空加熱ラミネーション法等により一体成形されている。
【０００４】
太陽電池バックシートには、太陽電池セルとリード等の内容物を保護するために、機械的強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐薬品性等の諸特性に優れ、特に水分や酸素等の侵入を防止する高いガスバリア性が求められている。バリア性の維持には材質そのもののバリア性能と共に、ＥＶＡ等の充填層との密着性・接着安定性が重要である。これは界面からの水分の透過により充填剤の剥離、変色や、配線の腐食が起き、モジュールの出力そのものに影響を与える恐れがあるためである。
【０００５】
また、太陽電池の普及拡大につれて、製品の価格ダウンへの要求が強く、太陽電池バックシートには、上記した保護機能に加えて、太陽電池モジュール製造工程の短縮や簡素化につながる機能も必要とされている。上記した、ガラス・上部充填剤層・太陽電池セル・下部充填剤層・太陽電池バックシート（裏面保護シート）を熱圧着する工程において、溶融してサイドからはみ出した充填剤のＥＶＡが太陽電池バックシート面に付着する問題が発生している。また、製造工程間の搬送中に、太陽電池バックシートに傷がつく問題も発生している。このような問題に対し、外観上の問題が無いかを検査する作業や、太陽電池バックシート面に付着したＥＶＡ等の異物を除去する作業が必要となり、生産性向上やコストダウンを妨げる要因の一つとなっている。
【０００６】
その中で、太陽電池バックシートの改善によって、モジュール製造効率の向上に寄与する技術については、従来から公知の、対象基材に対して微粘着性を持つ、例えば、ポリエチレン系材質単体の表面保護シートが用いられることがあった。しかしながら、従来の表面保護シートは耐熱性がなく、１５０℃程度で加熱圧着する真空ラミネート工程の前に剥離する必要があり、機械的強度も低いために、使用前の太陽電池バックシートの汚染・傷
付き防止効果はあっても、その使用がモジュール製造工程の改善につながることはなく、剥離作業が難しく、むしろ工程負荷やコストアップとなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した問題点に鑑みなされたものであり、モジュール完成後には剥離除去可能な、機械的強度と耐熱性に優れた基材フィルムとの複合フィルムからなる保護シートが一体化された太陽電池バックシートを提供し、且つ、それを用いた効率的な太陽電池モジュール製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、外側基材と耐候性基材フィルムとを含む少なくとも２層以上で構成されたバックシート本体と、該バックシート本体の前記外側基材表面側に積層され、かつ、前記バックシート本体より剥離可能な耐熱性保護シートとからなることを特徴とする太陽電池バックシートである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記耐熱性保護シートは、太陽電池モジュール製造の加熱圧着工程で溶融しない易接着処理した耐熱フィルムを、熱溶融したポリオレフィン系樹脂を介して、前記外側基材表面に積層して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載する太陽電池バックシートである。
【００１０】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載する太陽電池バックシートを用いて、太陽電池モジュールの各構成要素を加熱圧着して一体成形し、加熱圧着工程終了後に、前記耐熱性保護シートを前記バックシート本体から剥離除去することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽電池バックシートは、外表面が接着処理されていないポリエステルフィルムからなる外側基材１２と耐候性基材フィルムとを含む少なくとも２層以上で構成されるバックシートと、外側基材側に設けた剥離可能な耐熱性保護シートとからなるため、加熱圧着工程で溶融しない耐熱性を有する耐熱フィルムの機械的強度とポリオレフィン系樹脂のクッション効果により、太陽電池モジュールを構成するバックシートに傷がつくのを防ぐことが出来る。また、太陽電池モジュール作製工程中での異物や汚れ付着に対して、モジュール完成後に、外側基材の未処理のポリエステルフィルムと疑似接着で密着しているポリオレフィン樹脂を剥離して、耐熱性保護シートをバックシートから剥離除去することにより、外観検査工程や異物除去工程を省略することができる。すなわち、生産性向上やコストダウンにつながる効率的な太陽電池モジュールの製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の太陽電池バックシートおよびそれを用いた太陽電池モジュールの製造方法を、一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の太陽電池バックシート１の一例を断面で示した概略構成図である。（ａ）は２層構成、（ｂ）は３層構成である。バックシート本体１０は最終的に太陽電池モジュールの構成要素となり、耐熱性保護シート２０はモジュール完成後に剥離除去される。また、図２は本発明の太陽電池バックシートを用いて製造した太陽電池モジュールの一例を断面で説明する概念図である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、本発明の太陽電池バックシート１は、外表面が接着処理されていないポリエステルフィルムからなる外側基材１２と耐候性基材フィルム１１とを含む
少なくとも２層以上で構成されたバックシート本体１０と、バックシート本体１０の外側基材１２の表面側に積層され、かつ、バックシート１０より剥離可能な耐熱性保護シート２０とからなっている。耐熱性保護シート２０は、太陽電池モジュールの加熱圧着工程で溶融しない易接着処理した耐熱フィルム２１を、熱溶融したポリオレフィン系樹脂２２を介して、バックシート本体１０の外側基材１２表面に積層して形成される。この耐熱性保護シート２０は、太陽電池モジュールの上部透明ガラス５０、ＥＶＡ等の充填剤４０、太陽電池セル６０、配線リード７０等の各構成要素と加熱圧着して一体成形し、加熱圧着工程終了後に、バックシート本体１０から剥離除去される。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、バックシート本体１０には，中間にバリア性を担うアルミニウム箔や金属酸化物が蒸着された透明バリアフィルム等のバリア層３０を中間に積層した３層構成や、最内面に充填剤との接着性を有する接着層（図示せず）を加えた構成等も可能である。
【００１６】
外側基材１２は、太陽電池モジュールの完成後最裏面側に配置される。透明あるいは不透明のどちらでもかまわないが、本発明の太陽電池バックシートでは、耐熱性保護シート２０のポリオレフィン樹脂２２と擬似接着状態で密着し、且つ、剥離させるために、外表面を接着処理していないポリエステルフィルムからなることが好ましく、特に、強度、耐熱性、透明性ならびに安価なことから、２軸方向に延伸処理することで結晶性を高めたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。さらに、長期間の耐久性を求める上で、数平均分子量が１８０００〜４００００の範囲で、環状オリゴマー含有量が１．５質量％以下、固有粘度が５×１０-5ｍ3／ｇ以上の耐加水分解性を有するポリエステルをベースとしたものが特に好ましい。このようなポリエステルフィルムは、市販品としても入手可能であり、市販品として、例えば、東レ株式会社製のルミラーX１０Ｓ（商品名）が挙げられる。
【００１７】
バックシート本体１０を構成するもう一方の耐候性基材フィルム１１は、透明あるいは不透明のどちらでもかまわないが、本発明の太陽電池バックシートでは、モジュール内面側に配置されるために、白色に着色したものが、光の再利用効率向上の点で好ましい。基材の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート（ＰＣＴ）などのポリエステル系樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、塩化−３フッ化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリアクリルニトリル、アクリル系樹脂、メタクリル樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリ乳酸樹脂から選択される樹脂フィルムが挙げられる。また、これらに限定されず、ポリサルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂など、耐熱性、強度物性、電気絶縁性等を考慮して適宜選択することが可能である。
【００１８】
また耐候性基材フィルム１１は、これらの基材を単独で使用することも可能であるが、コストを考慮して、上記した２種類以上の樹脂の混合物からなるフィルムや、例えば内層側に高コストだが耐候性にすぐれた薄いフッ素樹脂フィルムや加水分解に耐性のある低オリゴマーの耐候性ポリエステルを用い、中間層として機械的強度を担う、比較的テイコストの厚いコアフィルムを配置した構成とすることが、モジュール形成加工適性や、コストの面で好ましい。このコアフィルムとしては、機械的強度、耐熱性、寸法安定性ならびに安価なことから、２軸方向に任意に延伸されたポリエステル系樹脂が好ましい。
【００１９】
本発明の太陽電池バックシート１のバックシート本体１０には、上述した外側基材１２や耐候性基材フィルム１１に加えて、バリア性を担うアルミニウム箔や金属酸化物が蒸着
された透明バリアフィルム等のバリア層３０を中間に積層した構成が可能である。長期耐久性を求める太陽電池バックシートでは、特に、水蒸気透過度が１．０ｇ／ｍ2・ｄａｙ・４０℃９０％ＲＨ以下の低い領域すなわち高バリア性でその有効性が発揮される。このような高バリアを得るためには、従来から用いられてきたノンピンホールの点で厚さ２０μｍ以上のアルミニウム箔や、ハイバリア性の透明蒸着フィルムをバリア層として中間に積層する。
【００２０】
また、バックシート本体１０には、最内面に充填剤との接着性を有する接着層（図示せず）を加えた構成等も可能である。接着層は、太陽電池モジュールを構成する充填剤４０、特にＥＶＡへの密着性を考慮して設計される。通常、太陽電池モジュールの充填剤として用いられるＥＶＡは、酢酸ビニル含有量が１０〜４０質量％であるものが用いられ、太陽電池モジュールの耐熱性、物理的強度を確保するために、熱あるいは光などによりＥＶＡを架橋している。このようなＥＶＡに密着性を有し、モジュールの加熱圧着温度である１００〜１５０℃で軟化する熱可塑性樹脂としては、具体的には低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の熱可塑性樹脂が挙げられる。さらに、１００〜１５０℃で軟化するアクリル系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ウレタン系、シリコン系の樹脂あるいはこれらの変性物を用いることが出来る。なお、前記したバックシートと接着層との積層は、例えば２液硬化型ウレタンイソシアネート系の接着剤を介した積層等公知の方法で行うことが出来る。
【００２１】
バックシート１０の厚さはとくに制限を受けるものではなく、バックシートとしての保護機能、モジュール加工適性を考慮すると、実用的には５０〜３５０μｍの範囲が好ましく、層構成に合わせて個々の基材フィルムの厚さが選択される。
【００２２】
次に、耐熱性保護シート２０について説明する。本発明の太陽電池バックシート１を構成する耐熱性保護シート２０は、太陽電池モジュールの加熱圧着工程で溶融しない易接着処理した耐熱フィルム２１を、熱溶融したポリオレフィン系樹脂２２を介して、外側基材１２の表面に積層して形成されたものである。耐熱フィルム２１は、熱溶融温度がモジュール作成時の熱圧着温度よりも高く、機械的強度が保持されるものが使用可能である。モジュール完成後は除去されるため、コストが低く、薄くて強度の高いものが好ましく、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンの延伸フィルムを用いることが出来る。フィルム厚みは５〜５０μｍが使用され、作業性およびコスト面から１０〜２５μｍが好適に使用される。また、耐熱フィルム２１の内面側は易接着されて、熱溶融したポリオレフィン系樹脂との接着性を有することが必要である。易接着処理の方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、エポキシ系プライマーコート、アミン系プライマーコート、ウレタン系接着剤の塗布等公知の接着処理手段を単独であるいは複合して用いることができる。ポリオレフィン系樹脂としては、薄膜での溶融押し出し適性の優れた公知のポリオレフィン系樹脂が使用可能であり、外側基材への擬似接着でのハンドリング性の良い密着安定性と、剥離除去のし易さから、特に低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂が使用できる。厚みは５〜５０μｍが使用されるが、作業性、コスト面および上記した密着性と剥離性のバランスから１０〜３０μｍが好適に使用される。
【００２３】
本発明の太陽電池バックシートを作成するには、一例として、２液硬化型ウレタン系接着剤を用いドライラミネーションによって、外側基材１２と耐候性基材フィルム１１を積層して、まず、バックシート本体１０を作成する。次に、耐熱フィルム２１を走行させながら内側表面をコロナ放電処理し、さらに、アンカーコート剤を塗布して易接着性の状態に処理しながら、耐熱性フィルムに溶融したポリオレフィン樹脂を押し出し、予め作成してあったバックシート本体の外側基材面を合わせてサンドラミネートして積層一体化する
。なお、この方法によれば、バックシート本体の搬送を最小限に抑えることができるため、バックシート表面を傷つけずまた一般に材料コストが高いバックシート本体をムダにすることなく耐熱性保護シートと積層して本発明の太陽電池バックシートを作成することが可能である。
【実施例】
【００２４】
以下に本発明の太陽電池バックシートの具体的実施例について説明する。
【００２５】
＜実施例１＞
ＰＥＴフィルム（東レ株式会社製  ルミラーＸ１０Ｓ）５０μｍと、酸化アルミニウム透明蒸着ＰＥＴ（凸版印刷社製  ＧＸ−Ｐ−Ｆ）１２μｍと、白色ＰＥＴ（東レ株式会社製
ルミラーＥ−２０）５０μｍとを、それぞれ２液硬化型ウレタン系接着剤（東洋モートン社製  ＡＤ７６Ｐ１／ＣＡＴ１０）固形分塗布量４ｇ／ｍ2を用いてドライラミネート法により積層し、外側からＰＥＴ５０μｍ／透明蒸着ＰＥＴ１２μｍ／白色ＰＥＴ５０μ構成のバックシート本体を作成した。
次に、ＰＥＴフィルム（東レ株式会社製  ルミラーＳ１０）１２μｍの片面にアンカーコート剤として２液硬化型ウレタン系接着剤（東洋モートン社製  ＡＤ７６Ｐ１／ＣＡＴ１０）を固形分塗布量１．５ｇ／ｍ2塗布して、低密度ポリエチレン（メルト・フロー・インデックスＭＦＲ＝７、密度＝０．９１２ｇ／ｃｍ3）を厚み２０μｍ押し出し、予め作成した上記バックシート本体の外側基材面を合わせてサンドラミネートして積層一体化して実施例１の太陽電池バックシートを得た。
【００２６】
＜実施例２＞
ＰＥＴフィルム（東レ株式会社製  ルミラーＳ１０）１２μｍの片面にアンカーコート剤として２液硬化型ウレタン系接着剤（東洋モートン社製  ＡＤ７６Ｐ１／ＣＡＴ１０）を固形分塗布量１．５ｇ／ｍ2塗布して、高密度ポリエチレン（メルト・フロー・インデックスＭＦＲ＝４．３、密度＝０．９４７ｇ／ｃｍ3）を厚み２０μｍ押し出し、予め実施例１で作成した同じバックシート本体の外側基材面を合わせてサンドラミネートして積層一体化して実施例２の太陽電池バックシートを得た。
【００２７】
＜比較例＞
実施例１で作成したと同じバックシート本体をそのまま用いて、耐熱性保護シート無しの比較例の太陽電池バックシートとした。
【００２８】
作成した実施例１、実施例２、比較例の太陽電池バックシートを用いて、上部透明材料の強化ガラスと、充填剤のＥＶＡシート（三井化学ファブロ社製  ＲＣＯ２Ｂタイプ）、太陽電池セル、及びそれぞれの太陽電池バックシートとを重ね合わせて、１５０℃／真空引き３分間／圧着１０分間／１．３３×１０2Ｐａの条件で真空加熱ラミネートして試験用太陽電池モジュールとした。
この試験用の太陽電池モジュールについて、「外観検査工程」、「バックシート表面の擦れ・傷の発生」、「ＥＶＡカスの除去工程」および「トータルコスト」の各項目について比較評価を行った。その結果を、表１に示す。
【００２９】
【表１】
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耐熱性保護シートのない比較例では、バックシート表面に擦れ傷が発生しており、目視での異常個所検査が必須であり、また、ＥＶＡカスについても目視検査で発見した箇所を個別に除去する作業が必要であった。それに対して、実施例１及び実施例２の本発明の太陽電池バックシートでは、外観的にも傷が見られず、耐熱保護シートを剥離する作業以外は外観検査及びＥＶＡカスの除去を必要としない結果となり、工程の短縮および簡素化によるトータルコストの低減が可能であることがわかった。なお、ポリオレフィン樹脂とし
て低密度ポリエチレンを用いた実施例1に比較して、高密度ポリエチレンを用いた実施例２では、真空加熱ラミネート加工後、モジュールが完全に冷却する前でも耐熱保護シートの剥離が容易に行え、作業の短縮が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の太陽電池バックシートの一例を断面で示した概略図。
【図２】本発明の太陽電池バックシートを用いて作成した太陽電池モジュールの一例の断面概略図。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・太陽電池バックシート      １０・・・バックシート本体
１１・・・外側基材      １２・・・耐候性フィルム基材      （外層）
１３・・・接着剤
２０・・・耐熱性保護シート      ２１・・・耐熱フィルム
２２・・・ポリオレフィン樹脂      ２３・・・易接着処理層
３０・・・バリア層      ４０・・・充填剤（ＥＶＡ）      ５０・・・上部透明ガラス６０・・・太陽電池セル      ７０・・・リード線
【図１】
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【図２】
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