(57)【要約】【課題】長期間の使用に耐え、軽量かつ変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】紫外線吸収剤を含む透明性樹脂シートの一方の表面にオレフィン系樹脂が積層された太陽電池モジュール用積層体であり、また透明性樹脂シートが（メタ）アクリル系樹脂シートである前記太陽電池モジュール用積層体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線吸収剤を含む透明性樹脂シートの一方の表面にオレフィン系樹脂が積層された太陽電池モジュール用積層体。
【請求項２】
透明性樹脂シートが（メタ）アクリル系樹脂シートである請求項１に記載の太陽電池モジュール用積層体。
【請求項３】
透明性樹脂が多官能（メタ）アクリル系単量体単位を含む請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用積層体。
【請求項４】
透明性樹脂がポリカーボネート系樹脂である請求項１に記載の太陽電池モジュール用積層体。
【請求項５】
オレフィン系樹脂がポリビニリデンクロライド単量体単位を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用積層体。
【請求項６】
太陽光入射側から、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積層体、封止材、光半導体、封止材およびバリア性フィルムの順に積層された太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュール用積層体の一方の面に積層されたオレフィン系樹脂層が封止材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、太陽電池モジュール用積層体および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりによって有限な資源である化石燃料に依存した火力発電から、クリーンなエネルギーである太陽光発電への発電方法のシフトが進んでおり、現在様々な種類の太陽電池モジュールが開発されている。かかる太陽電池モジュールに使用される表面保護部材としてはガラス板を使用したものが一般的であるが、ここで使用されるガラス板には、保護部材としての強度を維持するために３ｍｍ以上の厚さが必要とされている。太陽電池モジュールから一般家庭に必要な電力を供給するためには、２０ｍ２以上の面積が必要とされることから、ガラス板の重量は１００ｋｇ以上にも達する。また、一般家庭にて太陽電池モジュールを使用する場合は、太陽光を有効に活用できる屋根上に設置するのが一般的である。したがって、かかる重量物を屋根上に設置する際には、家屋の構造を補強するための施工が必要となり、設置コストの増加を招く場合があるという問題があった。
【０００３】
また、太陽電池用表面保護部材には、上記した良好な透明性に加えて、湿気ないし水の透過による内部の導線や電極の錆等を防止するための防湿性が必要である。
【０００４】
特許文献１には、アクリル系樹脂板を表面保護部材として使用することが提案されている。前記表面保護部材としては、ガラス板に比べ大幅に軽量化はできるが、防湿性は必ずしも十分であるとは言えず、長期の信頼性に欠けるという課題があった。
【０００５】
一方で、オレフィン系樹脂は防湿性に優れるが、紫外線照射によって容易に着色するため、オレフィン系樹脂を表面保護部材として長期間太陽光に曝すと、黄変によって透明性が低下し、変換効率が低下する。そこで表面保護樹脂シートとして軽量かつ良好な光透過性と、優れた防湿性を兼ね備えるものが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１８００９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長期間の使用に耐え、軽量かつ変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供し、合わせて当該太陽電池モジュールを実現するための表面保護部材を安価に製造する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、紫外線吸収剤を含む透明性樹脂シートの一方の表面にオレフィン系樹脂層が積層された太陽電池モジュール用積層体である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、長期間の使用に耐え、軽量かつ変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００１１】
本発明の太陽電池モジュール用積層体は、紫外線吸収剤を含む透明性樹脂シートの一方の表面にオレフィン系樹脂が積層されたものである。
【００１２】
透明性樹脂シート
本発明で使用される透明性樹脂シートは特に限定されず、公知のものを使用することが出来る。このような透明性樹脂シートとしては、例えば、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリエステル系樹脂シート、ポリスチレン系樹脂シート、ポリ（メタ）アクリル系樹脂シート、等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用することも出来る。中でも、透明性や耐候性の観点から、ポリカーボネート系樹脂シートやポリ（メタ）アクリル系樹脂シートが好ましい。さらには、透過率がガラスよりも良好なポリ（メタ）アクリル系樹脂シートが、太陽電池モジュールの変換効率の観点から好ましい。
【００１３】
透明性樹脂シートが（メタ）アクリル系樹脂シートである場合、樹脂シートは単官能（メタ）アクリル系単量体単位を含むことが好ましい。
【００１４】
（メタ）アクリル系単量体としては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等のメタクリル酸メチル以外の（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。ここで「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸及び／又はメタクリル酸を意味する。
【００１５】
さらに、上記に加えて多官能（メタ）アクリル系単量体単位を使用することが出来る。この場合、（メタ）アクリル系樹脂シートは多官能（メタ）アクリル系単量体単位と単官能（メタ）アクリル系単量体単位とからなり、（メタ）アクリル系樹脂シート中に、多官能（メタ）アクリル系単量体単位は３０〜８０質量％、単官能（メタ）アクリル系単量体単位は２０〜７０質量％含むことが好ましい。多官能（メタ）アクリル系単量体単位が３０質量％以上であるとモジュール製造プロセスにおいて加熱しても樹脂シートの変形を抑えることができ、８０質量％以下であると樹脂シート製造時において外観が良好な樹脂シートが得られる傾向にある。
【００１６】
ここで使用される多官能（メタ）アクリル系単量体は特に限定されず、公知のものを使用することが出来る。このような多官能（メタ）アクリル系単量体としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、１,３−プロパンジオールジメタクリレート、１,３−プロパンジオールジアクリレート、１,４−ブチレングリコールジメタクリレート、１,６−ヘキサンジオールジメタクリレート、２−メチル−１,３−プロパンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、２,２'−ジメチル−１,４−ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサメタクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジシクロペンタジエニルジメタクリレート等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用して使用することも出来る。
【００１７】
紫外線吸収剤
前記透明性樹脂シートは紫外線吸収剤を含む。該紫外線吸収剤は特に限定されず、公知のものを使用することが出来る。このような紫外線吸収剤としては、例えば、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−ヒドロキシー４−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−オクタデシロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、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−３’，５’−ジ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’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用することが出来る。中でも、太陽電池モジュールの変換効率やオレフィン系樹脂層の着色の抑制の観点から、４００ｎｍ以下の波長を吸収するものが好ましい。
【００１８】
紫外線吸収剤の添加量は、透明性樹脂シート１００質量部あたり０．００１以上１質量部以下が好ましい。紫外線吸収剤が０．００１質量部以上であると透明性樹脂シートおよびオレフィン系樹脂層の耐候性が良好となり、長期間太陽光に暴露しても透明性を維持し易くなる傾向にある。また紫外線吸収剤が１質量部以下であると、太陽電池モジュールの発電に有効な光を効率よく透過させることができ、発電効率が向上する傾向にある。
【００１９】
透明性樹脂シートの製造方法
透明性樹脂シートの製造方法は特に限定されず、例えば（メタ）アクリル系樹脂シートを製造する場合、一対の鋳型で形成された空間に、所望量の多官能（メタ）アクリレート単量体、単官能（メタ）アクリレート単量体からなる重合性混合物を注入し、重合硬化させる方法が挙げられる。なお、重合性混合物の重合のために、公知の各種ラジカル重合開始剤や連鎖移動剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤の具体例としては、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、２,２'−アゾビス（４−メトキシ−２,４−ジメチルバレロニトリル）、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）、２,２'−アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用することが出来る。ラジカル重合開始剤の添加量は、重合性混合物１００質量部に対して、０．００１〜１質量部が好ましい。０．００１質量部以上であると重合が促進され、１質量部以下であると得られる透明性樹脂シートの外観が良好となる傾向にある。
【００２０】
連鎖移動剤の具体例としては、アルキルメルカプタンやシクロヘキサジエンおよびその誘導体並びにテルペノイド系化合物およびその誘導体等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用することが出来る。アルキルメルカプタンやシクロヘキサジエンおよびその誘導体並びにテルペノイド系化合物およびその誘導体等の添加量は、重合性混合物１００質量部に対して、０．００１〜１質量部が好ましい。０．００１質量部以上であると透明性樹脂シートの外観が良好となり、１質量部以下であると重合が促進される。
【００２１】
オレフィン系樹脂
前記透明性樹脂シートの一方の表面にはオレフィン系樹脂が積層されている。該オレフィン系樹脂は太陽光の透過性を損なわれない範囲内であれば特に限定されず、公知のものを使用することが出来る。このようなオレフィン系樹脂としては、不飽和炭化水素およびその誘導体が使用される。例えば、ポリエチレン、ポリプリピレン等の不飽和炭化水素のみからなるオレフィン樹脂、ポリビニリデンクロライド、ポリフッ化ビニリデン等のハロゲン化不飽和炭化水素からなるオレフィン樹脂、等が挙げられる。これらは単独で使用、または併用することが出来る。中でも、防湿性や耐候性の観点から、ポリエチレン、ポリビニリデンクロライド、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
【００２２】
オレフィン系樹脂層の厚さとしては、２〜２００μｍが好ましい。オレフィン系樹脂層の厚さが２μｍ以上であると防湿効果が良好となり、２００μｍ以下であると透明性が良好となる。
【００２３】
オレフィン系樹脂層の形成方法としては、例えば、溶液重合又は乳化重合によるオレフィン系樹脂を含むエマルションを透明性樹脂シートの上に塗布、乾燥して薄膜を形成する方法が挙げられる。これらの中で、取り扱い性の点でエマルションを用いる方法が好ましい。
【００２４】
硬化膜
前記透明性樹脂シートの少なくとも一方の表面には、硬化膜が形成されていても良い。この場合、該硬化膜は、透明性樹脂シートとポリオレフィン系樹脂層との間に位置する。透明性樹脂シートとポリオレフィン系樹脂層との間に硬化膜が形成されていると、透明性樹脂シートとポリオレフィン系樹脂層との密着性が良好となり、長期間使用しても透明性樹脂シートとポリオレフィン系樹脂層との界面が剥離せず、変換効率が低下することが無い。剥離が生じると、界面反射によって太陽電池モジュールへ入射する光が減少するためである。
【００２５】
表面に形成される硬化膜の組成、形成方法、厚みは特に限定されず、活性エネルギー線硬化性重合体原料を表面に塗付し、紫外線等の活性エネルギー線を照射して硬化膜を得る方法、シリコン系、メラミン系の熱硬化性重合体原料を表面に塗付し、加熱して硬化膜を得る方法等、公知の方法を用いることが出来る。
【００２６】
活性エネルギー線硬化性重合体原料を使用する場合、分子中に少なくとも２個の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する重合性化合物を用いることができる。前記分子中に少なくとも２個の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する重合性化合物（ａ−１）１００質量部に対して、光開始剤（ａ−２）０．１〜１０質量部を加えた混合物を用い、該混合物を透明性樹脂シート表面に塗付した後、紫外線を照射する方法が、硬化速度の面より好ましい。重合性化合物（ａ−１）は、分子中に少なくとも２個の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する架橋反応性化合物であり、その分子内にはエーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合等を含むことができる。なお、（メタ）アクリロイルオキシとは、アクリロイルオキシ又はメタクリロイルオキシを意味する。
【００２７】
これらの化合物の主な例としては、１モルの多価アルコールと、２モル以上の（メタ）アクリル酸またはそれらの誘導体とから得られるエステル化物；多価アルコールと多価カルボン酸またはそれの無水物と（メタ）アクリル酸またはそれらの誘導体とから得られる、１分子中に２個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する線状のエステル化物等を挙げることができる。
【００２８】
１モルの多価アルコールと、２モル以上の（メタ）アクリル酸とから得られるエステルの例としては、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリエチレングリコールのジ（メタ）アクリレート；１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタグリセロールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、等を挙げることができる。
【００２９】
多価アルコールと多価カルボン酸またはそれの無水物と（メタ）アクリル酸とから得られる１分子中に２個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する線状のエステル化物において、多価アルコールと多価カルボン酸またはそれの無水物と（メタ）アクリル酸の好ましい組合わせとしては、マロン酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、マロン酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、コハク酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、コハク酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、アジピン酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、アジピン酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、グルタル酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、グルタル酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、セバシン酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、セバシン酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、フマル酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、フマル酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、イタコン酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、イタコン酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸／トリメチロールエタン／（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸／トリメチロールプロパン／（メタ）アクリル酸等を挙げることができる。
【００３０】
重合性化合物（ａ−１）の他の例としては、トリメチロールプロパントルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の３量化により得られるポリイソシアネートと、活性水素を有するアクリルモノマー、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等とを、１モル当たり３モル以上を反応させて得られるウレタン（メタ）アクリレート；トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌル酸のジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等のポリ[（メタ）アクリロイルオキシエチレン]イソシアヌレート；公知のエポキシポリアクリレート；公知のウレタンポリアクリレート等を挙げることができる。
【００３１】
これら重合性化合物（ａ−１）としては、以上の化合物を１種以上使用できる。
【００３２】
光開始剤（ａ−２）は特に限定されないが、具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトイン、ブチロイン、トルオイン、ベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン等のカルボニル化合物；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物；２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。
【００３３】
光開始剤（ａ−２）の添加量は、重合性化合物（ａ−１）１００質量部に対し、０．１〜１０質量部である。０．１質量部以上であると、光硬化性重合体原料の硬化性が向上し、１０質量部以下であると硬化膜の着色が発生しない傾向がある。該開始剤は１種以上を使用できる。
【００３４】
光硬化重合体原料には、目的に応じて公知の添加剤を加えることができる。添加剤としては、界面活性剤、レベリング剤、染料、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、難燃剤、可塑剤等を挙げることができる。添加剤の添加量は、得られる硬化膜の物性が損なわれない範囲内で適宜選択できるが、重合性化合物（ａ−１）、光開始剤（ａ−２）の合計１００質量部当たり、１０質量部以下であることが好ましい。
【００３５】
硬化膜を有する透明性樹脂シートの製造方法
活性エネルギー線硬化性重合体原料を用いて硬化膜を有する透明性樹脂シートを製造する方法は特に限定されないが、例えば注型重合して製造する方法が挙げられる。すなわち対向する一対の鋳型の少なくとも一方の内面に、光硬化性重合体原料を塗布し、塗布された光硬化性重合体原料を硬化させて硬化膜を形成し、鋳型のキャビティ内にメタクリル系重合性混合物を注入して重合し、鋳型を剥離することで硬化膜を得る方法が挙げられる。または、対向する一対の鋳型のキャビティ内にメタクリル系重合性混合物を注入して重合し、鋳型を剥離して透明性樹脂シートを得た後、該樹脂シートの少なくとも一方の表面に光硬化性重合体原料を塗布して硬化させて硬化膜を形成し、透明性樹脂シートを得る方法であってもよい。その他、スピンコート、ダイコート、ディップコート、バーコート、フローコート、ロールコート、グラビアコート等公知の方法で活性エネルギー線硬化性重合体を透明性樹脂シート表面に塗付した後、活性エネルギー線を照射して硬化膜を形成させる方法であってもよい。
【００３６】
熱硬化性重合体原料を使用する場合の硬化膜の形成方法は、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルギッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂、酢酸プロピオン酸セルロース等を含む熱硬化性組成物を用い、該熱硬化性組成物を透明性樹脂シート表面に塗付した後、加熱させて硬化膜を形成させる方法を使用することが出来る。透明性樹脂シート表面に該熱硬化性組成物を塗付する方法は特に限定されないが、スピンコート、ダイコート、ディップコート、バーコート、フローコート、ロールコート、グラビアコート等公知の方法を使用することが出来る。
【００３７】
太陽電池モジュール
本発明の太陽電池モジュールは、太陽光入射側から、前記記載の透明性樹脂シート、充填材、光起電力素子、充填材および裏面保護フィルムの順に積層された構成とすることができる。この場合、透明性樹脂シートの一方に形成されたオレフィン系樹脂層が充填材側に積層されていることが好ましい。透明性樹脂シートの一方に形成されたオレフィン系樹脂層が充填材側に積層することで、太陽電池モジュールに入射した太陽光が透明性樹脂シート中の紫外線吸収剤によって吸収され、オレフィン系樹脂層に到達する紫外線が著しく減少するため、オレフィン系樹脂層が着色せず、太陽電池モジュールの発電効率が低下することが無い。また、光起電力素子よりも外側にオレフィン系樹脂層が位置しているため、透明性樹脂シートから侵入した水分等の光起電力素子への到達を阻害することができ、長期間使用しても太陽電池素子および導線、電極等が劣化することが無い。