(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）基材層、及び２）前記基材層の少なくとも一面に備えられ、結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む太陽電池バックシート。
【請求項２】
前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体は、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）、パーフルオロエチルビニルエーテル（ＰＥＶＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソル（ＰＤＤ）、及びパーフルオロ−２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン（ＰＭＤ）よりなる群から選ばれる共単量体の含量が５〜５０重量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を含む請求項１に記載の太陽電池バックシート。
【請求項３】
前記共単量体の含量が１０〜３０重量％である請求項２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項４】
前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の結晶化度が１０〜５０％である請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項５】
前記太陽電池バックシートが、前記基材層の少なくとも一面に、前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む溶液をコートすることにより製造される請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項６】
前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の重量平均分子量が５０，０００〜１，０００，０００である請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項７】
前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の融点が８０〜１７５℃である請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項８】
前記樹脂層が、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、及びシクロヘキシルマレイミド（ＣＨＭＩ）よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む重合体をさらに含む請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項９】
前記樹脂層が顔料及び充填剤の少なくとも１種をさらに含む請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１０】
前記樹脂層が２５０℃以下の温度で乾燥した請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１１】
前記樹脂層が１００℃以上１８０℃以下の温度で乾燥した請求項１０に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１２】
前記基材層が金属基材または樹脂層である請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１３】
前記樹脂層がポリエステル系樹脂層である請求項１２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１４】
前記樹脂層の厚さが５〜１００μｍである請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１５】
前記基材層と前記樹脂層との間にプライマー層をさらに含む請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１６】
前記太陽電池バックシートは、前記基材層の一面に前記樹脂層が備えられ、前記基材層の他の一面には接着層及び絶縁層をさらに含む請求項１または２に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１７】
前記絶縁層がエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層である請求項１６に記載の太陽電池バックシート。
【請求項１８】
１）基材層を準備する段階と、
２）結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む樹脂層の材料を沸点２００℃以下の溶媒に溶解させてコーティング液を製造する段階と、
３）前記コーティング液を前記基材層の少なくとも一面に塗布し、２５０℃以下の温度で乾燥させることにより樹脂層を形成する段階とを含んでなる、請求項１〜１７のいずれか１項による太陽電池バックシートの製造方法。
【請求項１９】
前記基材層上に樹脂層を形成する前に、プライマー層を形成する段階をさらに含む請求項１８に記載の太陽電池バックシートの製造方法。
【請求項２０】
前記樹脂層が前記基材層の一面にのみ備えられる場合、前記基材層の他の一面に接着層及び絶縁層を順次形成する段階をさらに含む請求項１８に記載の太陽電池バックシートの製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜１７のいずれか１項による太陽電池バックシートを含む太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素系共重合体を含む太陽電池バックシート及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、太陽電池の裏面を保護するバックシートであって、耐熱性、耐候性、電気的特性などの物性に優れるうえ、熱による収縮変形が殆どなく、製造費用を節減することができ、生産性に優れた太陽電池バックシート及びその製造方法に関する。
【０００２】
本出願は２００９年３月１９日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００９−００２３６３３号の出願日の利益を主張し、その内容全部は本明細書に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、地球環境問題や化石燃料の枯渇などによる新再生エネルギーに関する関心が高まっており、特に無公害エネルギー源である太陽光の発電に関する研究開発が盛んに行われている。
【０００４】
太陽光の発電原理が適用される太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）は、太陽光を電気エネルギーに転換させる半導体素子であって、一般に単結晶または多結晶または非晶質シリコン系の半導体から製造され、ダイオードと類似した基本構造を持つ。
【０００５】
太陽電池は、太陽光を容易に吸収することができるように外部環境に長期間晒されなければならないので、セルを保護するための様々なパッケージング（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）が行われてユニット形態に製造される。このようなユニットを太陽電池モジュールという。
【０００６】
一般に、太陽電池のパッケージングに採用されるシートは、２０年以上外部環境に晒された状態でも太陽電池を安定的に保護することができるように、耐候性及び耐久性に優れたバックシート（ｂａｃｋ  ｓｈｅｅｔ）を使用する。
【０００７】
このようなバックシートは、基材層の一面に、耐久性及び耐候性などを有する樹脂層を形成する方法で製造される。
【０００８】
一般に、耐久性及び耐候性などを有する太陽電池バックシートの樹脂層の材料としてはフッ素系樹脂が用いられている。ところが、フッ素系樹脂は、基材層に対する接着力が良くなく、樹脂溶液に製造して基材層にコートして乾燥させる場合、高い乾燥温度を必要とするという欠点がある。
【０００９】
高い乾燥温度を要求するフッ素系樹脂溶液は、高い乾燥温度を提供するための高価の乾燥工程設備を用いて乾燥するので、太陽電池バックシートの製造費用を増加させ、基材層の熱変形を誘発することにより、太陽電池モジュールの製造時の生産性及び品質を低下させるおそれがあるという問題点がある。
【００１０】
よって、優れた耐久性及び耐候性を有しながら、低い乾燥温度で乾燥することにより、太陽電池バックシートの製造費用を節減することができ、太陽電池モジュールの生産性及び品質を向上させることができる太陽電池バックシートの材料に対する必要性が切実に求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】韓国特許出願第１０−２００９−００２３６３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、優れた耐久性及び耐候性を有しながら、低い乾燥温度で製造されることにより太陽電池バックシートの製造費用を低めるうえ、太陽電池モジュールの生産性及び品質を向上させることができる太陽電池バックシート及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る一つの実施様態は、１）基材層、及び２）樹脂層を含む太陽電池バックシートにおいて、前記樹脂層は、前記基材層の少なくとも一面に備えられ、結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含むことを特徴とする、太陽電池バックシートを提供する。
【００１４】
本発明に係る別の実施様態は、１）基材層、及び２）樹脂層を含む太陽電池バックシートにおいて、前記樹脂層は、前記基材層の少なくとも一面に備えられ、  ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）、パーフルオロエチルビニルエーテル（ＰＥＶＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソル（ＰＤＤ）、及びパーフルオロ−２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン（ＰＭＤ）よりなる群から選ばれる共単量体の含量が５〜５０重量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を含むことを特徴とする、太陽電池バックシートを提供する。
【００１５】
本発明に係る別の実施様態は、１）基材層を準備する段階と、２）結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む樹脂層の材料を沸点２００℃以下の溶媒に溶解させてコーティング液を製造する段階と、３）前記コーティング液を前記基材層の少なくとも一面に塗布し、２５０℃以下の温度で乾燥させることにより樹脂層を形成する段階とを含んでなる、太陽電池バックシートの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明に係る別の実施様態は、前記太陽電池バックシートを含む太陽電池を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、太陽電池バックシートの生産性及び品質を向上させることができ、太陽電池バックシート及び太陽電池モジュールの製造費用を大幅に節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施様態に係る太陽電池バックシートの断面を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施様態に係る太陽電池バックシートの断面を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施様態に係る太陽電池の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１における重合体の結晶化度の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における重合体の結晶化度の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例４における重合体の結晶化度の測定結果を示す図である。
【図７】本発明の実施例５における重合体の結晶化度の測定結果を示す図である。
【図８】本発明の比較例１における重合体の結晶化度の測定結果を示す図である。
【図９】本発明の一実施様態に係る太陽電池バックシートと従来の太陽電池バックシートの断面形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の一実施様態に係る太陽電池バックシートは、１）基材層と、２）前記基材層の少なくとも一面に備えられ、結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む樹脂層とを含んでなることを特徴とする。
【００２１】
本発明において、前記結晶化度とは、重合体に存在する結晶領域の百分率を意味する。結晶化度は、高分子物質の非結晶質領域と結晶質領域に対する百分率と定義され、通常、結晶化度が高いほど溶媒に対する溶解度が低下する。
【００２２】
本発明において、前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の結晶化度は５０％以下であり、好ましくは１０〜５０％、さらに好ましくは１０〜４０％である。
【００２３】
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は、耐久性及び耐候性などの物性に優れるにも拘らず、規則的な元素配列を持っていて結晶化度が比較的高い高分子であり、溶媒に対する溶解度が良くないという欠点がある。よって、本発明のポリフッ化ビニリデン系重合体は、ポリフッ化ビニリデンに共単量体を共に重合することにより、ポリフッ化ビニリデンの規則的な元素配列を解除させて結晶化度の低いポリフッ化ビニリデン系共重合体に製造される。
【００２４】
前記ポリフッ化ビニリデン系重合体に充分な程度の溶媒に対する溶解度を与えるためには、５０％以下の結晶化度を有することが好ましく、結晶化度がこれより高い場合、充分な量のポリフッ化ビニリデン系重合体を溶媒に溶かし難い。
【００２５】
結晶化度があまり低い共重合体の場合、製造が難しく、高分子の物性にも劣るという欠点があって、５０％以下の結晶化度を持つことが、溶媒に対する溶解度や高分子の製造便易性及び物性などを考慮したときに適する。
【００２６】
従来から太陽電池バックシートの耐候性のために主に使用されてきたフッ素系重合体は、沸点の低い溶媒によく溶けないという特性があった。ところが、前記結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体は、優れた耐久性及び耐候性を提供することができるうえ、沸点が相対的に低い溶媒、特に好ましくは沸点が２００℃以下、さらに好ましくは１６０℃以下の溶媒に溶解できる。よって、前述したような重合体を太陽電池バックシートの樹脂層に含ませる場合、バックシート製造工程中に樹脂層を低い温度で乾燥させることができる。これにより、基材層の熱変形を最小化することができ、太陽電池モジュールの製造費用を低めることができ、太陽電池モジュールの生産性及び品質を向上させることができる。
【００２７】
また、前記結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を用いて樹脂層を形成する場合、特に樹脂層と基材層間の作用基同士の化学的結合形成がない場合でも優れた接着力を提供することができる。具体的に、前記太陽電池バックシートの製造工程中に、前記樹脂層と前記基材層または前記基材層上に備えられるプライマー層などの追加層との界面で、前記結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体が前記基材層または追加の層に拡散（ｉｎｔｅｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）できる。これにより、前記樹脂層と前記基材層または前記基材層上の追加層との接着力を物理的に向上させることができる。さらに、前記重合体に含まれている作用性基によって、ファンデルワールス結合、水素結合、イオン結合、共有結合などの化学的相互作用が発生しうる。これによっても樹脂層と基材層との接着力がさらに向上しうる。
【００２８】
本発明において、前記結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の重量平均分子量は５０，０００〜１，０００，０００であることが好ましい。前記ポリフッ化ビニリデン系重合体の重量平均分子量が１，０００，０００超過であれば、溶解度が低下するおそれがあり、前記重量平均分子量が５０，０００未満であれば、フィルムの物性低下が起こるおそれがある。
【００２９】
本発明において、前記結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体の融点は、８０℃〜１７５℃であることが好ましく、さらに好ましくは１２０℃〜１６５℃である。この融点が１７５℃超過であれば、溶媒に対する溶解度が低下し、或いは低い乾燥温度でコーティング面の光沢性が低下するおそれがあり、融点が８０℃未満であれば、モジュール製造工程と使用中にバックシートの変形をもたらすおそれがある。
【００３０】
本発明では、特に前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体として、共単量体の含量が５〜５０重量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を用いることが好ましい。
【００３１】
前記共単量体は、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）以外に、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロピロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）、パーフルオロエチルビニルエーテル（ＰＥＶＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソル（ＰＤＤ）、及びパーフルオロ−２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン（ＰＭＤ）などを使用することができ、好ましくはヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を使用することができるが、これらの種類に限定されるものではない。
【００３２】
前記共単量体の含量は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体全体を基準にして５〜５０重量％の範囲であれば特に限定されないが、太陽電池バックシートに要求される耐久性及び耐候性を発揮し且つ所望の低温乾燥特性を発揮することができるように７〜４０重量であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０重量％、よりさらに好ましくは１０〜２０重量％である。
【００３３】
前記樹脂層は、基材層に対する接着力及び機械的特性などを向上させ且つ生産費用を減らすために、添加剤として、ポリフッ化ビニリデン共重合体との相溶性に優れたアクリル系重合体であるメチルメタクリレート（ＭＭＡ）及びグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）の少なくとも１種をさらに含むことができる。また、基材層に対する接着力をさらに向上させるために、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）及びシクロヘキシルマレイミド（ＣＨＭＩ）の少なくとも１種を含む重合体、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ）、メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートとヒドロキシエチルメタクリレートの三元共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ−ＨＥＭＡ）、メチルメタクリレートとシクロヘキシルマレイミドの共重合体（ＭＭＡ−ＣＨＭＩ）のうち少なくとも１種をさらに含むことができる。
【００３４】
前記添加剤を使用する場合において、その含量は５０重量％以下であることが好ましく、さらに好ましくは３〜３０重量％である。前記添加剤の含量が５０重量％超過であれば、樹脂層の耐候性に劣るという問題点がある。
【００３５】
このようなアクリル系添加剤は、樹脂層形成のためのプライマー層のアクリル系プライマーとの相互作用によって接着力を高める効果がある。すなわち、アクリル系添加剤がプライマー層に拡散（ｉｎｔｅｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）することにより、樹脂層とプライマー層との間に物理的結合力を与える。また、アクリル系添加剤にエポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基などの官能基が存在する場合、化学的結合力がさらに与えられ得るので、樹脂層とプライマー層間の結合がさらに強くなりうる。
【００３６】
前記アクリル系添加剤以外に、メタクリル酸（ＭＡＡ）、アクリル酸（ＡＡ）などがさらに使用できる。
【００３７】
本発明の一実施様態において、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む場合、これらの重量比は１０〜６：０〜４であることが好ましい。また、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体及びメチルメタクリレートとシクロヘキシルマレイミドの共重合体（ＭＭＡ−ＣＨＭＩ）を含む場合、これらの重量比は１０〜７：０〜３であることが好ましい。また、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体及びメチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ）を含む場合、これらの重量比は１０〜７：０〜３であることが好ましい。また、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及びメチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ）を含む場合、これらの重量比は１０〜６：０〜２：０〜２であることが好ましい。また、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及びメチルメタクリレートとシクロヘキシルマレイミドの共重合体（ＭＭＡ−ＣＨＭＩ）を含む場合、これらの重量比は１０〜６：０〜２：０〜２であることが好ましい。また、前記樹脂層が前記ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、おびメチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ）を含む場合、これらの重量比は１０〜６：０〜２：０〜２であることが好ましい。
【００３８】
前記グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）とシクロヘキシルマレイミド（ＣＨＭＩ）は、単独で含まれず、メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体（ＭＭＡ−ＧＭＡ）、メチルメタクリレートとシクロヘキシルマレイミドの共重合体（ＭＭＡ−ＣＨＭＩ）の形で含まれることが好ましく、これら以外に、メチルメタクリレートとヒドロキシエチルメタクリレート（ＭＭＡ−ＨＥＭＡ）の共重合体、メチルメタクリレートとアクリル酸（ＭＭＡ−ＡＡ）の共重合体、メチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体（ＭＭＡ−ＭＡＡ）などの添加剤がさらに使用できる。
【００３９】
また、樹脂層は、太陽電池の発電効率の向上と太陽電池バックシートの物性向上のために顔料及び／または充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）をさらに含むことができる。
【００４０】
使用できる顔料及び／または充填剤の例として、カーボンブラック、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）などの金属酸化物（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ）、複合金属酸化物（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ）、金属塩（Ｍｅｔａｌ  Ｓａｌｔ）または各種有機顔料がある。また、白色顔料としては、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）、炭酸カルシウム、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）及びジルコニア（ＺｒＯ２）などがある。
【００４１】
太陽電池用バックシートに使用できる顔料の種類は、特に限定されないが、長期屋外に晒されるため、できる限り耐候性のよい顔料を選択することがよい。例えば、染料のように顔料自体の二重結合が破れることにより、顔料自体の変色を起こすか、或いは光触媒機能のある二酸化チタンのように顔料周辺の高分子鎖を壊して黄変を起こす顔料は回避することがよい。
【００４２】
二酸化チタンの場合、粒径が小さいほど光触媒機能が活発になるため、できる限り粒径０．２μｍ以上のものを使用することが、分散性と反射率の面においてもさらに良い特性を発揮することができる。特に、０．２μｍ以下の二酸化チタンの場合、長波長領域（８００ｎｍ近く）で反射率が低下するため、結晶型シリコン太陽電池の外部量子効率の面からみて効果的ではない。
【００４３】
顔料の分散性が向上するにつれて、白色反射率がさらに高くなり或いは黒色透過率がさらに低くなるため、できる限り分散性が高い方がよい。顔料の分散性を向上させるためには、分散性が良くなるように表面処理が施された顔料を選択的に使用し、或いは適切な湿潤分散剤タイプの顔料分散剤を使用することが好ましい。
【００４４】
顔料を分散する方法は、高速ミキサーを用いるか、或いはボールミル（Ｂａｌｌ  Ｍｉｌｌ）またはマイクロミル（Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｌｌ）方式を用いることができる。
【００４５】
また、前記樹脂層は、相対的に沸点が低い溶媒に、前記ポリフッ化ビニリデン系共重合体と、必要な場合に前記添加剤を溶解させたコーティング液を基材層の一面または両面にコートして乾燥させる方法で形成することができる。この際、コーティング方法としては、当該技術分野における公知のコンマ（ｃｏｍｍａ）、コンマリバース（Ｃｏｍｍａ  Ｒｅｖｅｒｓｅ）、スロットダイ（Ｓｌｏｔ  Ｄｉｅ）、リップダイ（Ｌｉｐ  Ｄｉｅ）、グラビア（Ｇｒａｖｕｒｅ）及びリバースグラビア（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｇｒａｖｕｒｅ）などの方法を用いることができる。前記基材層の両面に前記コーティング液をコートする場合、コーティングは順次行われてもよく、同時に行われてもよい。
【００４６】
好ましくは、前述したポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を含む樹脂層の材料を沸点２００℃以下、好ましくは沸点１６０℃以下の溶媒に溶解させたコーティング液を前記基材層にコートする方法で形成することができる。前記溶媒の具体的な例としてはアセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）よりなる群から選ばれた１種または２種以上の混合溶媒があるが、本発明の範囲はこれらの例に限定されない。
【００４７】
前記メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）よりなる群から選ばれた少なくとも１種の溶媒は、１６０℃以下の温度で蒸発する溶媒であって、前述した結晶化度が５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を含む樹脂層の材料をよく溶解させることができるうえ、前述したポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体と共に基材層に塗布された後に比較的低い温度で乾燥できる。また、基材層、または基材層上のプライマー層などの追加層の表面を部分的に溶解させることにより、樹脂層と基材層間の接触面で樹脂層成分と基材層成分とが混合されるようにして、樹脂層と基材層間の物理的結合力を向上させることができる。
【００４８】
本発明において、前記樹脂層材料として、結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体に前記添加剤を混合する場合、溶媒として、前記結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体の溶解度が高い溶媒と、前記添加剤に対する溶解度が高い溶媒とを混合して使用することが好ましい。前述したように混合溶媒を使用する場合、溶媒の混合比は結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体と添加剤との混合比に比例して使用することができる。具体的な例として、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）とジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の混合溶媒を使用することができるが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００４９】
また、前記溶媒として、前記結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体以外に、前記基材層、または基材層上に備えられるプライマー層などの追加層を共に適正に膨潤させることが可能な溶媒を使用するか、或いは前記結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系共重合体を溶解させることが可能な溶媒と、前記基材層、または基材層上に備えられるプライマー層などの追加層を膨潤させることが可能な溶媒とを混合して使用することにより、樹脂層と基材層間の結合力をさらに向上させることができる。
【００５０】
前記樹脂層の製造の際に、乾燥は２５０℃以下の温度範囲で当業者が適切な温度及び時間を定めることができる。本発明では、乾燥温度は２００℃以下であることが好ましく、１００℃以上１８０℃以下であることがさらに好ましく、１００℃以上１６０℃以下であることがより好ましく、乾燥時間は１分〜３０分が好ましく、３分〜１０分がさらに好ましい。
【００５１】
前記樹脂層の乾燥温度が２５０℃超過であれば、高温乾燥設備を用いなければならないので、製造費用が上昇し、後述する基材層の熱変形が誘発されて太陽電池バックシートの生産性及び品質が著しく低下するという問題がある。
【００５２】
前記樹脂層は５μｍ〜１００μｍの厚さであることが好ましく、１０μｍ〜３０μｍの厚さであることがさらに好ましい。樹脂層の厚さが５μｍ未満であれば、あまり薄くて充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）の充填が不十分であって光遮断性が低下し、樹脂層の厚さが１００μｍ超過であれば、材料の浪費による製造単価上昇の原因になれる。
【００５３】
前記基材層は、太陽電池バックシートに要求される機能や用途などによって様々な種類の材料を使用することができ、例えば金属基材、樹脂層、ガラス繊維、不織布などを使用することができる。この場合、前記樹脂層としては、ポリエステル系樹脂層を使用することが好ましく、具体的に、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）などから形成することができ、好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
前記基材層の厚さは５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることがさらに好ましい。前記基材層の厚さが５０μｍ未満であれば、充分な電気絶縁性、水分遮断性及び機械的特性を発揮することができず、前記基材層の厚さが５００μｍ超過であれば、取扱いが不便であり、単価上昇の原因になるおそれがある。
【００５５】
本発明に係る太陽電池バックシートは、前記基材層と前記樹脂層との間に、基材層と樹脂層間の接着力を与えるプライマー層をさらに含むことができる。
【００５６】
前記プライマー層は、樹脂層を形成する前に基材層の表面に形成することができる。プライマー層の材料としては樹脂層との接着力を向上させる官能基を持つ化合物を使用することが好ましい。
【００５７】
前記プライマー層の材料の具体的な例としては、ポリアミン、ポリアミド、非結晶質アクリルアミド、ポリエチレンイミン、エチレン共重合体または三元共重合体、リンゴ酸ポリオレフィン、アクリレートまたはメタクリレート重合体、ポリエステル、ポリウレタンエポキシ重合体、及びエポキシアクリル系オリゴマーよりなる群から選ばれた少なくとも１種を使用することができる。
【００５８】
前記太陽電池バックシートは、基材層及び樹脂層以外の様々な機能性を有する層をさらに含む構造を持つことができる。好ましくは、基材層及び樹脂層以外に、接着層及び／または絶縁層をさらに含むことができる。例えば、前記基材層の一面に樹脂層が形成され、前記樹脂層が形成されていない他の一面には接着層及び絶縁層が順次形成された多層構造の太陽電池バックシートに製造できる。前記絶縁層は、当該技術分野における公知の材料で形成でき、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層であってもよい。前記エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層は、絶縁層としての機能だけでなく、封止フィルム（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｆｉｌｍ）との接着力が高く、製造費用を節減することができ、再作業可能性（ｒｅｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ）を高めることができる。
【００５９】
図１は本発明の一実施様態に係る太陽電池バックシートの断面を示す模式図であり、図２は本発明の他の実施様態に係る太陽電池バックシートの断面を示す模式図である。ところが、本発明の保護範囲はこれら実施例の図面によって限定されるものではない。
【００６０】
図１を参照すると、太陽電池バックシートは、樹脂層、基材層、接着層及びエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層が順次積層された構造で形成されており、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層は絶縁層であって、太陽電池セルに対面する方向に配置され、樹脂層は外部環境に晒された状態で太陽光に直接対面する方向に配置される。
【００６１】
また、図２を参照すると、太陽電池バックシートは、基材層の両面に樹脂層が形成された構造で形成されてもよい。この場合、樹脂層は、太陽電池バックシートに絶縁性及び加工性を提供するエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層の機能を行う。
【００６２】
このような多層構造の太陽電池バックシートは、太陽電池との絶縁性、外部環境に対する耐久性及び耐候性、加工性、生産性並びに製造費用節減の側面などで優れた特性を持つ利点がある。
【００６３】
また、本発明は、１）基材層を準備する段階、２）結晶化度５０％以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系重合体を含む樹脂層の材料を沸点２００℃以下の溶媒に溶解させてコーティング液を製造する段階と、３）前記コーティング液を前記基材層の少なくとも一面に塗布し、２５０℃以下の温度で乾燥させることにより樹脂層を形成する段階とを含んでなる、太陽電池バックシートの製造方法を提供する。
【００６４】
本発明に係る太陽電池バックシートの製造方法は、２５０℃以下、好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１００℃以上１８０℃以下、より好ましくは１００℃以上１６０℃以下の温度で樹脂層を乾燥させて、耐候性及び耐久性を発揮する太陽電池バックシートを製造することができるので、太陽電池バックシート、特に基材層の熱変形を最小化させて生産性及び品質を向上させることができ、製造費用を節減することができるという利点がある。
【００６５】
本発明に係る太陽電池バックシートの製造方法において、前記共重合体の含量及び種類、基材層及び樹脂層の種類、及びさらに含んでもよい単量体及びプライマー層に対する内容は前述した内容と同一であるから、これについての具体的な内容は省略する。
【００６６】
フッ素フィルムの場合、延伸工程（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）によって製造されたフィルムに比べて、キャスティング工程（ｃａｓｔｉｎｇ）によって製造されたフィルムが相対的に少なく熱収縮するが、ポリエステルフィルムに接着剤を塗布する工程温度を一定の温度以上に高めることができないため、バックシート自体の熱収縮特性は大きく改善されない。
【００６７】
接着剤を用いてフッ素フィルムを貼り合わせる工程では、接着剤を塗布する工程で発生しうるコーティング不良の他に、フッ素フィルム製造過程でピンホールが発生し、製造されたフッ素フィルムを巻き取ったりさらに繰り出したりする過程で皺が発生するおそれがあるため、本発明のコーティング工程に比べて不良の発生頻度が高いうえ、貼り合わせ工程の後、常温〜６０℃の温度で４日〜７日間の後硬化を行わなければならないため、コーティング工程に比べて製造時間が長くかかるという欠点がある。
【００６８】
コーティング工程の場合、フッ素樹脂を塗布する過程でピンホールが発生するおそれがあるが、工程温度をフッ素樹脂の溶融点以上に高める場合、フッ素樹脂が溶けながらピンホールが除去され、フッ素樹脂がポリエステルフィルムに直ちに塗布されるため、フィルムを巻き取ったり繰り出したりする工程がなくて皺不良が発生しない。また、フッ素樹脂自体が反応型ではないため、後硬化工程が不要である。
【００６９】
延伸工程などの溶融工程に比べて、溶液工程を用いる場合は顔料分散性の面においてもさらに有利である。延伸工程の場合、溶融された高粘度の樹脂内で顔料を添加して均一に分散し易いが、これに対し、本発明のように溶剤を用いる場合、溶剤を用いた粘度調節が可能であるため溶融工程に比べて多量の顔料添加が可能であり、顔料分散性もさらに高めることができ、顔料の分散性が高まるにつれてセル効率もさらに向上させることができる。
【００７０】
結晶型太陽電池の場合、セル効率を高めるためにはバックシートの反射率が高い方が有利であり、薄膜型太陽電池の場合、熱吸収率が高くて内部温度が容易に上がるほどセル効率が高くなることを特徴とするため、透過率が低い方が良い。顔料の分散性が向上すると、白色反射率を高めるか或いは黒色透過率を低めるに当たりさらに有利であり、４００ｎｍ以下の波長におけるＵＶ遮蔽効果の面においても顔料の分散性が高くなるほどＵＶ遮蔽効果をさらに高めることができる。
【００７１】
また、本発明は、前記太陽電池バックシートを含む太陽電池を提供する。
【００７２】
本発明に係る太陽電池は、直列または並列に配置された太陽電池セルの周辺を熱硬化性プラスチック（エチレン−ビニルアセテート共重合体）で構成された充填剤で間隔を埋め、太陽光がぶつかる面にはガラス面が配置され、その裏面は本発明に係る太陽電池バックシートで保護する構成を持つことができる。本発明に係るいずれか一つの太陽電池モジュールの断面図を図３に示した。
【００７３】
前記太陽電池は、本発明に係る太陽電池バックシートを含むことを除いて、当該技術分野における公知の方法で製造することができる。
【００７４】
図９は本発明のバックシートと従来のバックシートの断面形状を示す模式図である。
【００７５】
図９を参照すると、従来の太陽電池バックシートは、ポリエステル基材層フィルムの両面に接着層を形成し、このような基材層フィルムの両面の接着層に、延伸工程またはキャスティング工程によって製造されたフッ素系樹脂からなるフィルムをそれぞれ付着させる方法で製造される。ところが、本発明の太陽電池バックシートは、ポリエステル基材層フィルムの表面にコーティング工程によって直接フッ素系樹脂層を形成するので、製造が容易であり、コーティング溶液に顔料を分散させて樹脂層を形成することができるので、分散度の高い多量の顔料をフッ素系樹脂層に含めさせることができる。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。
【００７７】
＜実施例＞
共単量体として、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＥＦ）が次の含量で含まれたポリフッ化ビニリデン系共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ共重合体、ＰＶＤＦ−ＣＴＦＥ共重合体）とポリフッ化ビニリデン系単独重合体をそれぞれ準備した。
【００７８】
示差走査熱量計を用いてそれぞれの重合体に対する結晶化度を測定した。２次加熱時の融解熱（ｈｅａｔ  ｏｆ  ｆｕｓｉｏｎ、ΔＨｆ）を測定し、昇温速度（ｈｅａｔ  ｏｆ  ｈｅａｔｉｎｇ）は１０Ｋ／ｍｉｎであった。ΔＨｆの測定基準は８０℃と融解相（ｍｅｌｔｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）の端部より３℃高い部分との面積を求めた。１００％クリスタリン（Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）ＰＶＤＦのΔＨｆが１０５Ｊ／ｇであるから、この値を基準にして結晶化度を求めた。共重合体の場合にも１００％クリスタリンＰＶＤＦのΔＨｆを基準にして結晶化度を計算した。比較例及び実施例における重合体の結晶化度の測定結果に関するグラフを図４〜図８に示した。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
実験例１
比較例１、実施例１及び実施例３の重合体をゲル形成なしで多様な溶媒に最大限溶かすことが可能な量を測定し、結果を表２に示した。
【００８１】
【表２】
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【００８２】
実験例２
比較例１と実施例の高分子１０ｇを様々な溶媒１００ｇに溶かすときの相対的な溶解度を測定し、結果を表３に示した。
【００８３】
【表３】
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【００８４】
表３を参照すると、本発明に係る実施例の場合は、沸点の高い溶媒だけでなく、沸点の低い溶媒に対しても溶解度に優れることが分かる。
【００８５】
実験例３
比較例１の単独重合体と実施例の共重合体を、溶媒（ＭＥＫとＤＭＦの３：１混合溶液）と共にプライマー層が形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１５０℃の温度で乾燥させ、剥離強度（Ｐｅｅｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を測定し、結果を表４に示した。
【００８６】
【表４】
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【００８７】
表４を参照すると、実施例１及び実施例２の共重合体は、１５０℃の低温乾燥の際にも比較例１の重合体に比べて優れた剥離強度（接着力）を示していることを確認することができる。
【００８８】
実験例４
実施例１のＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤の比率を多様に調節して混合溶媒（ＤＭＦ：ＭＥＫ＝３：１）に溶解させて製造したコーティング液を、プライマー層の形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１６０℃と２００℃の温度で乾燥させ、剥離強度（Ｐｅｅｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を測定し、結果を表５に示した。
【００８９】
【表５】
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【００９０】
表５を参照すると、実施例１のＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤の比率を異にする場合でも、全体的に良好な剥離強度（接着力）が得られることが確認することができる。
【００９１】
実験例５
実施例１のＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤を混合溶媒（ＤＭＦ：ＭＥＫ＝３：１）に溶解させて製造したコーティング液を、プライマー層の形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１６０℃の温度で乾燥させる条件で乾燥時間による剥離強度を測定し、結果を表６に示した。
【００９２】
【表６】
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【００９３】
表６を参照すると、実施例１のＰＶＤＦ共重合体は、乾燥時間を異にする場合でも、全体的に良好な剥離強度（接着力）が得られることを確認することができる。
【００９４】
実験例６
実施例２のＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤を混合溶媒（ＤＭＦ：ＭＥＫ＝３：１）に溶解させて製造したコーティング液を、プライマー層の形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１５０℃以上の多様な温度範囲での剥離強度を測定し、結果を表７に示した。
【００９５】
【表７】
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【００９６】
表７を参照すると、実施例２のＰＶＤＦ共重合体は、乾燥温度を異にする場合でも、全体的に良好な剥離強度（接着力）が得られることを確認することができる。
【００９７】
実験例７
実施例２及び実施例３のそれぞれのＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤を混合溶媒（ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１）に溶解させて製造したコーティング液を、プライマー層の形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１６０℃と１３０℃の温度で剥離強度を測定し、結果を表８に示した。
【００９８】
【表８】
0005450785.tif 000009
【００９９】
表８を参照すると、実施例２及び実施例３のＰＶＤＦ共重合体は、１６０℃と１３０℃の低い乾燥温度でも、全体的に良好な剥離強度（接着力）が得られることを確認することができる。
【０１００】
実験例８
実施例２のＰＶＤＦ共重合体とＰＭＭＡ添加剤を沸点の低いアセトン溶媒に溶解させて製造したコーティング液を、プライマー層が表面に形成されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１６０℃以下の多様な温度範囲での剥離強度を測定し、結果を表９に示した。
【０１０１】
【表９】
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【０１０２】
表９を参照すると、実施例２のＰＶＤＦ共重合体は、低温でも沸点が低いアセトン溶媒を使用することにより、優れた剥離強度（接着力）が得られることを確認することができる。
【０１０３】
実験例９
実施例２のＰＶＤＦ共重合体、ＰＭＭＡ添加剤及び二酸化チタン（ＴｉＯ２）充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）を混合溶媒（ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１）に溶解させて製造したコーティング液をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板にコートした後、１６０℃と２２０℃の温度で剥離強度を測定し、結果を表１０に示した。
【０１０４】
【表１０】
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【０１０５】
表１０を参照すると、実施例２のＰＶＤＦ共重合体は、充填剤と共に使用する場合、２２０℃の温度で引き裂き（Ｔｅａｒｉｎｇ）が発生したが、接着力は良好であり、１６０℃の乾燥温度では良好な剥離強度（接着力）が得られることを確認することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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