(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルムの一方の面に、反射層、着色層が順に積層されてなり、
前記着色層が、アゾ系、ニトロフェニルアミン系、キノフタロン系、アントラキノン系から選択される１種又は２種以上の分散染料により着色されたポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムからなり、
前記反射層が、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなることを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
【請求項２】
前記基材フィルムの一方又は両方の面に、水蒸気バリア層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
【請求項３】
耐候性層を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用バックシートが、多数の太陽電池セルを囲む合成樹脂製の封止材の、裏面側に積層された太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色等の濃色の外観でありながら、生産性に優れ、赤外線を有効に反射して、太陽電池モジュールの温度上昇を緩和する着色層を有する太陽電池モジュール用バックシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽電池モジュールは、太陽電池セルを屋外に長期間曝露可能なように、太陽電池セルを封止材で囲み、受光側に透明な表面材、裏面側にバックシートを積層して構成されている。
モジュール化した太陽電池の外観上の点から、バックシートは、例えば外観が藍色系のシリコン系太陽電池セルであれば、同系色の濃色のものが求められる場合がある。また、モジュールに入射した太陽光の反射光を有効利用するため、セル面側が白色で、背面側が黒色であるバックシートが求められる場合もある。これらのバックシートを作製するには、顔料や染料を樹脂に溶融混練して着色したフィルムを使用する方法や（特許文献１、３）、着色インキ層を印刷によって形成する方法がある（特許文献２）。
【０００３】
特許文献１では、太陽電池ユニットにした際の外観性を向上させる為、バックシートを構成するポリエチレンテレフタレート層を黒色化するにあたり、赤外線波長の透過性が高い顔料を用いて、太陽光による温度上昇を防ぐ方法が開示されている。黒色顔料は溶剤で溶解させたアクリルポリマーに分散させて、ポリエチレンテレフタレートに塗布乾燥し、着色層を形成するか、あるいはポリエチレンテレフタレートに溶融混練する。
【０００４】
特許文献２では、バックシートを白色化するにあたり、酸化チタン等の顔料を入れたインキを基材に塗布し、インキ層によって隠蔽性を得る方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、黒色の赤外透過性着色材を溶融混練させた樹脂層と、酸化チタンを溶融混練させた樹脂層を重ね合わせ、外観上は黒色でありながら、酸化チタンが含まれた樹脂層によって赤外線の反射性を持たせたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２８９４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０５７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では塗布した着色層とポリエチレンテレフタレートの密着が悪いと層間剥離の原因となる場合があり、また、共押し出しする方法では、製造するシートを他のものと切り替える際等に、顔料成分を共押し出し装置から抜き去るのに手間がかかることがあった。
また、特許文献２では、隠蔽性を高めようと、塗布を複数回行なったり、顔料成分を多くしたりすると、層が脆くなる可能性があった。
特許文献３では、黒色の着色材の樹脂への分散状態が十分出ないと、ムラが目立ちやすいことがあった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、耐候性及び、外観性に優れ、加工性の良い太陽電池バックシートの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するため、本発明は、基材フィルムの一方の面に、反射層、着色層が順に積層されてなり、
前記着色層が、アゾ系、ニトロフェニルアミン系、キノフタロン系、アントラキノン系から選択される１種又は２種以上の分散染料により着色されたポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムからなり、前記反射層が、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなることを特徴とする太陽電池モジュール用バックシートを提供する。
【００１２】
本発明の太陽電池モジュール用バックシートにおいて、前記基材シートの一方又は両方の面に、水蒸気バリア層が設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュール用バックシートにおいて、フッ素樹脂からなる耐候性層を含むことが好ましい。
【００１４】
また本発明は、前記太陽電池モジュール用バックシートが、多数の太陽電池セルを囲む合成樹脂製の封止材の、裏面側に積層された太陽電池モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の太陽電池モジュール用バックシートは、染料により着色された合成樹脂フィルムからなる着色層と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層とが積層された構成なので、黒色等の濃色の着色層に着色のムラがあっても、それによる外観上の色ムラが目立ちにくくなり、太陽電池モジュールが目立ち難くなる。
また、濃色の着色層と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層とを組み合わせたことにより、外観上は濃色でも、太陽光からの近赤外線を透過するため、近赤外線を反射する層との組合せにより、入射光による熱の発生が抑えられるバックシートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール用バックシートの第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュール用バックシートの第２実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュール用バックシートの第３実施形態を示す断面図である。
【図５】実施例１と比較例１との着色層に対して行った可視近赤外透過率の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例１、比較例１〜３の各シートに対して行った可視近赤外反射率の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（太陽電池モジュール）
図１は、太陽電池モジュールの一例を示す図である。
本例の太陽電池モジュール１は、多数の太陽電池セル２と、該セル２を囲む合成樹脂製の封止材４と、該封止材４の受光側に積層されたガラス板や透明樹脂シートなどからなる表面材３と、封止材４の裏面側に積層された太陽電池モジュール用バックシート１０（以下、バックシートと記す。）とを有する構成になっている。
【００１８】
この太陽電池モジュール１のバックシート１０は、染料により着色された合成樹脂フィルムからなる着色層と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層とが積層された構成になっている。
この太陽電池モジュール１は、モジュール裏面側に前記バックシート１０を積層した構成としたものなので、着色層としてセル２の呈色に近い濃色の染色樹脂フィルムを用いることによって、屋外に設置した太陽電池モジュール１が目立ち難くなる。
また、濃色の着色層と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層とを組み合わせたバックシート１０を用いたことによって、セル２同士の隙間から裏面側に透過した太陽光からの近赤外線を着色層で透過し反射層で反射されることによって、外観上は濃色であってもバックシート１０の温度上昇を抑制でき、温度上昇による性能劣化が少なく、長寿命の太陽電池モジュールを提供できる。
【００１９】
また、本発明に係わる太陽電池モジュール用バックシートにおいて、バックシートを構成する樹脂、及び着色層に使用されている染料が、太陽光に含まれる紫外線により経時劣化するのを抑えるため、紫外線吸収剤層を必要に応じて設けてもよい。紫外線吸収剤層は、太陽光が直接に降り注いでくる側であって、バックシートの着色層よりも太陽電池セル側に近い位置に設ける。
紫外線吸収剤層を形成する方法としては、透明基材や透明樹脂層、粘着剤層の中に紫外線吸収剤を混入させる方法、紫外線吸収剤を含有する塗工液を透明基材上に直接または他の層を介して塗布する方法などが挙げられる。紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤と無機系紫外線吸収剤のいずれも使用可能であるが、５０％透過率での波長が３５０〜４２０ｎｍであるものが好ましく、より好ましくは同波長が３６０〜４００ｎｍのものである。同波長が３５０ｎｍより低波長では紫外線遮断能が弱く、４２０ｎｍより高波長では着色が強くなり、好ましくない。
有機系紫外線吸収剤としては、２−（２′−ヒドロキシ−５′−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物、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−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、フェニルサリチレート、４−ｔ−ブチルフェニルサリチレート、２，５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ安息香酸ｎ−ヘキサデシルエステル、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等のヒドロキシベンゾエート系化合物等が挙げられる。
無機系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、酸化鉄、硫酸バリウム等が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、１種類、または２種類以上を複合して用いることができる。
【００２０】
（バックシートの第１実施形態）
図２は、本発明のバックシートの第１実施形態を示す図である。
このバックシート１０Ａは、染料により着色された合成樹脂フィルムからなる着色層１１と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層１２とが積層された構成になっている。前記着色層１１と反射層１２とは、多層押出法などによって両方の層を直接積層してもよいし、後述するような適当な接着剤を介して接着することによって積層してもよい。
【００２１】
前記着色層１１のベースとなる樹脂原料は特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられるが、染色性が良く、赤外線に対し良好な透過性をもち、バックシートに求められる耐候性、機械的強度等の機能を有する点から、ポリエチレンテレフタレートが好適に用いられる。
【００２２】
この着色層１１は、前記樹脂原料のフィルムを染色して作製される。この着色に使用する染料としては、樹脂フィルムの染色に用いられる周知の染料を使用することができ、例えば、アゾ系、ニトロフェニルアミン系、キノフタロン系、アントラキノン系等の分散染料が、単独あるいは複数で用いられる。また、適宜、染色性を向上させる添加剤を添加することもできる。
【００２３】
樹脂フィルムの染色方法や染色条件についても特に限定されず、使用する樹脂フィルムと染料とに応じて適宜選択可能である。例えば、前記染料等から調製した染色液を染色浴に入れ、染色浴を８０℃から１２０℃とし、染色する樹脂フィルムを２０〜４０分程度浸漬して、染色を行ない、その後、６０℃から８０℃の温水で樹脂フィルムの表面についた余分な染色液を洗い落とすような染色手順で実施することができる。
【００２４】
前記着色層１１の厚みは特に限定されないが、着色層１１の赤外線の透過性を該層を構成する樹脂自体によって出来るだけ低下させることが無いよう、１２〜２５０μｍ程度とすることが望ましい。着色層１１の厚みとしては、１２〜５０μｍ程度がより好ましい。着色層１１の厚みが、１２μｍ以下であると取扱いが困難であり、また、２５０μｍ以上であるとコスト高となる。
【００２５】
前記反射層１２は、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなっている。この反射層１２は、セル２同士の隙間から裏面側に透過し、さらに着色層１１を透過した近赤外線をセル２側に反射させるための層であり、特に、可視光線〜近赤外線に対して高い反射率を持っている。
【００２６】
白色の合成樹脂フィルムとしては、白色顔料を樹脂中に均一に分散させた白色樹脂フィルムが好ましい。この白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられ、これらを単独、あるいは複数種を併用しても良い。
【００２７】
白色の合成樹脂フィルムに用いられる樹脂としては、反射層１２が配設される位置によって求められる要求特性、機械的強度、耐候性等により選択される。バックシートの最外層に反射層１２を配置して該層に耐候性を持たせる場合には、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが挙げられる。この白色の合成樹脂フィルムは、市販の白色樹脂フィルムを用いることもでき、またバックシート１０Ａの耐候性をより向上させるため、白色顔料を加えたフッ素系の樹脂をコートして形成することもできる。
【００２８】
白色の合成樹脂フィルムからなる反射層１２の厚みは、特に限定されないが、バックシート１０Ａにおいて熱の発生の原因となる太陽光の赤外光を透過させずに、効率よく反射できるように、樹脂層に含まれる顔料の含有率にもよるが、１２〜２５０μｍ程度が望ましい。
【００２９】
反射層１２として、金属層を用いることもできる。この金属層としては、アルミ箔などの金属単体層でもよいし、アルミ蒸着したＰＥＴフィルムなどの金属蒸着フィルムを用いることもできる。
【００３０】
本実施形態のバックシート１０Ａは、染料により着色された合成樹脂フィルムからなる着色層１１と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層１２とが積層された構成なので、黒色等の濃色の着色層１１に着色のムラがあっても、それによる外観上の色ムラが目立ちにくくなり、太陽電池モジュールが目立ち難くなる。
また、濃色の着色層１１と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層１２とを組み合わせたことにより、外観上は濃色でも、太陽光からの近赤外線を透過するため、近赤外線を反射する層との組合せにより、入射光による熱の発生が抑えられるバックシート１０Ａを得ることができる。
【００３１】
（バックシートの第２実施形態）
図３は、本発明のバックシートの第２実施形態を示す図である。
このバックシート１０Ｂは、一方の面側に水蒸気バリア層１５が形成された基材層１３の該水蒸気バリア層１５側の面に、接着層１４を介して、反射層１２と着色層１１とが順に積層された構成になっている。この着色層１１及び反射層１２は、前述した第１実施形態のバックシート１０Ａでの着色層１１及び反射層１２と同様のものを用いている。
【００３２】
前記基材層１３の樹脂原料は特に限定されないが、該層に耐候性を持たせる場合には、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが挙げられ、特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。該基材層１３の厚みは特に限定されないが、１２〜２５０μｍ程度が望ましい。
【００３３】
前記水蒸気バリア層１５としては、金属箔や、金属酸化物または非金属無機酸化物が蒸着された樹脂フィルム等が用いられる。金属箔や金属蒸着層を設けることにより、赤外線を反射することもできるが、外観上、金属光沢が透けると問題となる場合において、セル２の近傍に水蒸気バリア層を設ける場合には、透明性の水蒸気バリア層を選択する必要がある。透明性の水蒸気バリア層としては、金属酸化物または非金属無機酸化物の膜が挙げられる。これらは蒸着により形成され、例えば、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウムなどの酸化物を使用することができる。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物なども使用することができる。これらは単独で用いても、組み合わせて用いても構わない。
【００３４】
各層を貼り合わせる接着層１４に用いられる接着剤としては、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリエーテル系接着剤、ポリエステルエーテル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステルウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤、ポリエステルエーテル系接着剤、ポリエステルエーテルウレタン系接着剤等が挙げられる。これら接着剤は樹脂単独で使用される場合もあるが、一般的にはポリイソシアネート化合物をふくむ硬化剤と組み合わせ、２液硬化型接着剤として使用することもできる。
【００３５】
本実施形態のバックシート１０Ｂは、染料により着色された合成樹脂フィルムからなる着色層１１と、白色の合成樹脂フィルム又は金属層からなる反射層１２とが積層された構成なので、前述した第１実施形態によるバックシート１０Ａと同様の効果が得られ、さらに水蒸気バリア層１５が形成された基材層１３が積層されていることで、バックシート１０Ｂの耐湿性、耐久性が向上でき、バックシート１０Ｂによる太陽電池モジュール１の保護効果を高めることができる。
【００３６】
（バックシートの第３実施形態）
図４は、本発明のバックシートの第３実施形態を示す図である。
このバックシート１０Ｃは、一方の面側に水蒸気バリア層１５が形成された基材層１３の該水蒸気バリア層１５側の面に、接着層１４を介して、反射層１２と着色層１１とが順に積層され、基材層１３の水蒸気バリア層１５と反対側の面に、接着層１７を介して耐候層１６が積層された構成になっている。この着色層１１及び反射層１２は、前述した第１実施形態のバックシート１０Ａでの着色層１１及び反射層１２と同様のものを用いており、さらに基材層１３、接着層１４及び水蒸気バリア層１５は、前述した第２実施形態のバックシート１０Ｂでの着色層１１及び反射層１２と同様のものを用いている。
【００３７】
前記耐候層１６としては、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが用いられる。
なお、図４に示す例では、耐候層１６と基材層１３とを接着層１７によって積層しているが、基材層１３の水蒸気バリア層１５と反対側の面にフッ素系樹脂塗料を直接塗布し、これを硬化させて耐候層１６を形成してもよい。
また、接着層１７としては、前述した第２実施形態のバックシート１０Ｂでの接着層１４と同様の接着剤を用いている。
【００３８】
本実施形態のバックシート１０Ｂは、前述した第２実施形態によるバックシート１０Ｂと同様の効果が得られ、さらに最外層に耐候層１６を設けたことによって、バックシート１０Ｃの耐候性を向上できる。
【実施例】
【００３９】
［実施例１］
（着色層）
合成樹脂フィルムとして、厚みが５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムを使用し、ジアゾ系染料を配合した染色液を満たした染色浴に入れ、浴温度７５℃で、３０分間浸漬させて染色を行った。その後、温度６０℃の温水で、樹脂フィルムの表面に付着した余分な染色液を洗い落とし、さらに該樹脂フィルムを乾燥させた。
【００４０】
（反射層）
酸化チタンを含む、厚みが５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムを、反射層として使用した。
【００４１】
前記着色層と前記反射層とを、トーヨーケム株式会社製の接着剤（品番：ＬＩＳ−７０４）を介して接着することにより積層し、一方の面が黒色、他方の面が白色である、実施例１の太陽電池モジュール用バックシートを作製した。
【００４２】
［比較例１］
可視光領域の光を吸収するが、赤外線領域の光を反射する機能を有する、表面が黒色を呈した層と裏面が白色を呈した層が積層された、市販の太陽電池モジュール用バックシートを、比較例１とした。
比較例１の太陽電池モジュール用バックシートは、黒色を呈した層として黒色顔料を含む黒色樹脂層が用いられており、白色を呈した層として白色顔料を含む白色樹脂層が用いられている。
【００４３】
［比較例２］
実施例１で製造した着色層を単独で使用した。
【００４４】
［比較例３］
実施例１で用いたものと同じ反射層を単独で使用した。
【００４５】
（１）  可視光線及び近赤外線の透過率の測定
実施例１で製造した着色層と、比較例１の黒色樹脂層とをサンプルとして、ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５に基づき、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製  Ｖ−５７０）に積分球装置（日本分光株式会社製  ＩＳＶ−４７０）を備えた測定装置により、各着色層単体の波長３００〜２５００ｎｍまでの、全光線透過率の測定を行なった。その測定結果を、図５に示す。
図５に示すように、実施例１で製造した着色層は、比較例１の黒色樹脂層と比べ、波長６８０〜７６０ｎｍ付近での透過率が高くなった。
【００４６】
（２）可視光線及び近赤外線の反射率の測定
実施例１、比較例１〜４の各シートをサンプルとして、ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５に基づき、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製  Ｖ−５７０）に積分球装置（日本分光株式会社製  ＩＳＶ−４７０）を備えた測定装置により、波長３００〜２５００ｎｍまでの、全光線反射率の測定を行なった。その測定結果を、図６に示す。
図６に示すように、実施例１のシートは、比較例１のシートと比べて波長７００μｍ付近で反射率が高くなった。
【００４７】
（３）擬似太陽光線照射時の着色層の表面温度測定
実施例１、比較例１〜３の各シートをサンプルとして、周囲の環境温度が２６℃において、擬似太陽光源（ペクセルテクノロジーズ株式会社製、ソーラーシュミレータＰＥＣ−Ｌ１５）を用いて、太陽光相当の照射強度で各シートに擬似太陽光線を照射し、熱電対を用いて各シートの表面温度を測定した。その測定結果を、表１に記す。
【００４８】
【表１】
0005906075.tif 000002
【００４９】
表１の、表面温度の測定結果から、実施例１のシートは、顔料を含む黒色樹脂層を有する比較例１のシートと比べ、光照射時の温度上昇を低く抑えることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、黒色等の濃色の外観でありながら、生産性に優れ、赤外線を有効に反射して、太陽電池モジュールの温度上昇を緩和する着色層を有する太陽電池モジュール用バックシートを提供する。
【符号の説明】
【００５１】
１…太陽電池モジュール、２…セル、３…表面材、４…封止材、１０…バックシート、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…バックシート、１１…着色層、１２…反射層、１３…基材層、１４…接着層、１５…水蒸気バリア層、１６…耐候層、１７…接着層。
【図１】
0005906075.tif 000003
【図２】
0005906075.tif 000004
【図３】
0005906075.tif 000005
【図４】
0005906075.tif 000006
【図５】
0005906075.tif 000007
【図６】
0005906075.tif 000008