(57)【要約】【課題】耐候性、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度等の諸特性に優れ、特に長期的な性能劣化を最小限に抑えた、作業性に優れた粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートに、粘着層を設けた粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュール。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートに、粘着層を設けたことを特徴とする粘着テープ。
【請求項２】
前記耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂が、ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１に記載の粘着テープ。
【請求項３】
前記ポリエチレンテレフタレートが、オリゴマー含有量が０．８重量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の粘着テープ。
【請求項４】
前記粘着層が、アクリル系粘着剤層であることを特徴とする請求項１に記載の粘着テープ。
【請求項５】
前記アクリル系粘着剤層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項４に記載の粘着テープ。
【請求項６】
温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の破断伸度保持率が５０％以上である請求項１〜５に記載の粘着テープ。
【請求項７】
温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の交流全面耐電圧保持率が５０％以上である請求項１〜５に記載の粘着テープ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープを使用したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、太陽電池セルと封止材及び／又は太陽電池セル同士を固定したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、外部接続線を所定位置に固定及び／又は複数の外部接続線を一体化したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、出力用リード線をフレーム等に固定したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【技術分野】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートに、粘着層を設けた粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュールに関し、さらに詳しくは、太陽電池モジュールの作製に際し、太陽電池セルと封止材との固定、太陽電池セル同士の固定、セルストリングスからの外部接続線の固定及び一体化、出力用リード線のフレーム等への固定等に粘着テープを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリ−ンなエネルギ−源としての太陽電池が注目されている。
一般に、太陽電池モジュ−ルは、例えば、結晶シリコン太陽電池セル、アモルファスシリコン太陽電池セル等を製造し、表面保護板、封止材、太陽電池セル及びバックシートを積層し、真空吸引して加熱圧着するラミネ−ション法等を利用して、製造されている。
太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池セルはセル接続線によって直列に接続されて、セルストリングスとなり、セルストリングスからの配線は外部接続線に連結され、端子箱へ導かれる。
そして、太陽電池モジュールで発生した電力は、端子箱から出力用リード線により外部へ取り出される。【０００３】太陽電池モジュールの製造工程では、セル、接続線等の正確な位置決め、作業性の向上、安全性の向上等のために粘着テープが用いられている。
例えば、太陽電池セルと封止材との固定、太陽電池セル同士の固定、セルストリングスからの外部接続線の固定及び一体化、出力用リード線のフレーム等への固定等である。【０００４】太陽電池モジュールは、厳しい気候の変化の下に、２０数年という長期間、安定した性能を保持することが要求される。そのためには、太陽電池モジュールの各部材が、耐候性、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度等の諸特性に優れ、特に長期的な性能劣化が最小限で、低コストで、安全でなければならない。粘着テープも例外ではなく、優れた耐久性が求められている。【０００５】図１は一般的な太陽電池モジュール１の断面図である。ガラス板等の表面保護板２、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の封止材３、予め配線６を配設した太陽電池セル４、封止材３及びバックシート５を順次積層し、真空吸引等により一体化した後、加熱圧着成形により一体成形する。その後、シリング材７を介してフレーム８が取り付けられて、太陽電池モジュールとなる。太陽電池セルから電力を取り出す配線は端子箱９へつながり、さらに出力用リード線１０により太陽電池モジュールから電力が外部へ取り出される。１１はコネクタである。【０００６】このように、太陽電池モジュール１の作製あたっては表面保護板２、封止材３、太陽池セル４、封止材３及びバックシ−ト５を順次積層する。
積層、加熱加工時の太陽電池用セル４の歪み等を防止するために、積層に先立ち、粘着テープを用いて固定することが、通常、行われている。
すなわち、図２（平面図）及び図３（Ａ−Ａ線に沿う断面図）に示したように、太陽電池セル４を粘着テープ１２により、封止材３に固定して位置決めする。また、粘着テープ１３により、隣接した太陽電池セル同士を固定し、太陽電池セル間の間隔を適正に保つ。【０００７】従来、かかる用途のための粘着テープとして、基材にポリオレフィン、特にポリエチレンが、粘着剤としてアクリル系及びシリコン系が提案されている。しかし、ポリオレフィンは、一般に軟化温度が低く、耐熱性に劣り、紫外線などに対する耐候性も十分ではなく、長期の使用において、強度低下、黄変、ガス発生等が見られる。また、透明性も十分でなく、太陽電池モジュールに用いる粘着テープとしては問題がある（特許文献１参照）。【０００８】太陽電池モジュール１を製造する際は、まず、例えば、図４に示すように、複数の太陽電池セル４がセル接続線１４によって直列に接続された複数のセルストリングス１５を配置する。そして、各セルストリングス１５は一端側において、外部接続線１６に接続され、外部接続線１６は必要に応じて一体化されて、端子箱９へ連結される。【０００９】この時、粘着テープ１７を用いて外部接続線１６を所定位置へ固定することが提案されている。また、粘着テープ１８により複数の外部接続線１６を一体化することが提案されている。しかし、粘着テープの詳細については一切記載がない（特許文献２参照）。【００１０】太陽電池モジュールで発生した電力は、図５に示すように、端子箱９から出力リード線１０により外部へ取り出される。この時、出力用リード線１０を安定的に保持するために、フレーム８等へ固定される。【００１１】出力リード線１０をフレーム８へ固定するために、粘着テープ１９を用いることが提案されているが、粘着テープの詳細については一切記載がない（特許文献３参照）。【００１２】太陽電池モジュールの配線固定用として、フッ素系樹脂を基材とし、アクリル系粘着剤を用いた粘着テープが提案されている。しかし、フッ素系樹脂は、通常、濡れ性に劣るため、粘着層を直接形成するのが困難であるという問題があった。また、フッ素系樹脂は、通常、弾性率が小さいためシートが柔らかく、粘着テープを作製する際の取り扱いが難しく、粘着テープとして使用する時も作業性に劣る欠点があった（特許文献４参照）。【００１３】以下に、特許文献を記す。
【特許文献１】特開２００３−３２４２１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９９８５号公報
【特許文献３】特開２００１−３１３４０５号公報
【特許文献４】特開２００６−２２５５３１号公報
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】本発明は、上記の技術的背景に基づく問題点を解決するためになされたものであって、耐候性、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度等の諸特性に優れ、特に長期的な性能劣化を最小限に抑えた、低コストで、作業性に優れた、安全な粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１５】すなわち、本発明は、耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートに、粘着層を設けたことを特徴とする粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】本発明は、かかる課題を解決するために、次の手段を採用するものである。
すなわち、
請求項１に係る発明は、
耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートに、粘着層を設けたことを特徴とする粘着テープである。
【００１７】請求項２に係る発明は、
前記耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂が、ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１に記載の粘着テープである。
【００１８】請求項３に係る発明は、
前記ポリエチレンテレフタレートが、オリゴマー含有量が０．８重量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の粘着テープである。
【００１９】請求項４に係る発明は、
前記粘着層が、アクリル系粘着剤層であることを特徴とする請求項１に記載の粘着テープである。
【００２０】請求項５に係る発明は、
前記アクリル系粘着剤層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項４に記載の粘着テープである。
【００２１】請求項６に係る発明は、
温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の破断伸度保持率が５０％以上である請求項１〜５に記載の粘着テープである。
【００２２】請求項７に係る発明は、
温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の交流全面耐電圧保持率が５０％以上である請求項１〜５に記載の粘着テープである。
【００２３】請求項８に係る発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープを使用したことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００２４】請求項９に係る発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、太陽電池セルと封止材及び／又は太陽電池セル同士を固定したことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００２５】請求項１０に係る発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、外部接続線を太陽電池モジュールの所定位置に固定及び／又は複数の外部接続線を一体化したことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００２６】請求項１１に係る発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の粘着テープにより、出力用リード線をフレーム等に固定したことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００２７】図６は、本発明の粘着テープ２０の断面図である。耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シート２１の一面に、粘着層２２が設けられる。
【００２８】本発明の耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂において、耐加水分解性は、長期間の使用において樹脂自体が加水分解を受けにくいことを意味する。また、耐低分子量体析出性は、長期間の使用において樹脂中に含まれる可能性がある低分子量体が樹脂から析出しにくいこと及び／又は析出する可能性がある低分子量体を極微量しか含まないことを意味する。
【００２９】樹脂が加水分解を受けると、通常、樹脂の分子量が低下し、その結果として、破断強度、破断伸度等の機械的特性、耐熱性、耐湿性等が低下する。また、官能基が生成して、耐水性、耐候性、電気的特性等が低下する。樹脂から低分子量体が析出すると、斑点の発生、黄変等による外観不良、透明性の低下、接着力の低下、電気的特性の低下等が起こる。これらは粘着テープ及びそれを用いた太陽電池モジュールとしては好ましくない現象である。
【００３０】本発明の耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂は、ポリエステルである。本発明におけるポリエステルとは、ジカルボン酸誘導体とジオール誘導体との重縮合体であるポリエステル樹脂を含み、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ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−２，６−ナフタレートなどを用いることができる。
【００３１】これらポリエステルのなかでも、特にポリエチレンテレフタレートが、機械的性質、熱的性質、電気的性質などに優れているため、本発明の耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂として、好んで用いられる。また、諸特性と生産性の上から問題ない範囲内であれば、滑り剤、着色剤、帯電防止剤、低密度化剤等が添加されていてもよい。
【００３２】通常のポリエチレンテレフタレートは、エチレングリコールとテレフタル酸を縮合重合させたいわゆるポリマーであり、モノマーとポリマーの中間体であるオリゴマーが１．６〜２重量％含まれている。ここでオリゴマーとは構造単位の繰返しの数（重合度）が２から２０程度の低重合体である。オリゴマーの含有量は、核磁気共鳴法、キシレン抽出法等の手段を利用して知ることができる。
【００３３】これに対して本発明で使用する耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性樹脂は、重合反応が高度に進んで、オリゴマー含有量が０．８重量％以下の樹脂となっている。重合反応が進んでオリゴマー含有量が０．８重量％以下と低くなれば、耐加水分解性に優れた、すなわち、長期の使用にさいして、機械的性質、熱的性質、電気的性質等が安定した優れた樹脂シートとすることができる。また、長期の使用において、低分子量体、すなわち、オリゴマーの析出がきわめて少なく、透明性の低下、斑点の発生等が見られないため、性能や外観に悪影響しない。
【００３４】本発明の粘着テープの樹脂シートの厚さは、通常の粘着テープのシートの厚さと同程度で良く、一般に１０〜１０００μｍである。樹脂シートの厚さが１０μｍ未満では、十分な強度が得られず、１０００μｍを超えると太陽電池モジュールの製造時に、作業性が劣る等、厚みが問題となる。
【００３５】太陽電池モジュールには、長期にわたる耐候性、耐熱性等が要求されるので、本発明で使用される粘着剤はアクリル系である。
【００３６】本発明で使用されるアクリル系粘着剤は、アクリル酸アルキルエステル単量体及び／又はメタアクリル酸アルキルエステル単量体と極性基含有単量体との共重合体である。
【００３７】上記したアクリル酸アルキルエステル単量体又はメタアクリル酸アルキルエステル単量体としては、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、イソボルニル基、ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基などで代表される、通常、炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸のエステル又はメタアクリル酸のエステルがあげられる。なお、上記したアクリル酸アルキルエステル又はメタアクリル酸アルキルエステルは、単独もしくは２種以上を使用してもよい。
【００３８】上記した極性基含有単量体としては、分子中にカルボキシル基、水酸基、アミノ基等の極性基を有する重合性不飽和単量体等があげられる。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸−β−カルボキシエチル、メタクリロニトリル、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等である。
【００３９】上記した共重合体の代表的な例は、アクリル酸−２−エチルヘキシルとアクリル酸との共重合体、アクリル酸イソオクチルとメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルとの共重合体、アクリル酸ブチルとアクリル酸とメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルとの三元共重合体等であるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】上記したアクリル系粘着剤には、諸特性や生産性の上から問題ない範囲内であれば、粘着付与剤、軟化剤、架橋剤、充填剤、老化防止剤等が添加されていてもよい。
【００４１】耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートへの粘着層の付与は、通常の方式で行うことができる。例えば、トルエン、酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒に、粘着剤ないしはその組成物を溶解又は分散させて、１０〜４０重量％程度の粘着剤液を調製し、それを流延方式、塗工方式等の適宜な展開方式で樹脂シート上に直接付与する。粘着層の厚さは、一般には１〜５００μｍ、特に１０〜１００μｍとされる。
【００４２】粘着剤も、太陽電池モジュールが長期間にわたって屋外で使用されると、劣化する恐れがある。粘着剤の劣化を防止するために、紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００４３】紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸系、アクリルニトリル系、シアノアクリレート系、ヒンダードアミン系、ニッケル系等があり、これらの１種ないしそれ以上を使用することができる。
【００４４】紫外線吸収剤の使用量はアクリル系粘着剤に対して、０．０１重量部〜１０重量部、好ましくは、０．０５重量部〜５重量部である。紫外線吸収剤が０．０１重量部より少ない場合には、紫外線吸収効果が劣り、粘着剤の劣化を十分に抑制できない場合がある。また、１０重量部より多い場合、ブリードアウトの発生や粘着剤の接着性の低下をもたらしやすい。
【００４５】本発明の粘着テープにおいて、温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の破断伸度保持率が５０％以上であることが望ましい。温度８５℃、湿度８５％の環境下における３０００時間のエージングは、太陽電池用モジュール用粘着テープとして、屋外暴露状態で２０年間相当の耐久性を検査する試験の一つである。この条件で試験した時の破断伸度保持率が５０％未満であれば、粘着テープの劣化が著しく、太陽電池モジュール用の粘着テープとしての役目を果たさない。
【００４６】本発明の粘着テープにおいて、温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の交流全面耐電圧保持率が５０％以上であることが望ましい。この条件で試験した時の交流全面耐電圧保持率が５０％未満であれば、粘着テープの電気絶縁性の低下が著しく、太陽電池モジュール用の粘着テープとしての役目を果たさない。
【００４７】本発明の粘着テープにおいて、温度８５℃、湿度８５％の環境下において、３０００時間処理後の交流全面耐電圧が２０００Ｖ／ｍｉｌ以上であることが望ましい。交流全面耐電圧が２０００Ｖ／ｍｉｌ未満の時は、粘着テープの電気絶縁性が不十分で、太陽電池モジュール用の粘着テープとしての役目を果たさない。
【発明を実施するための形態】
【００４８】本発明の粘着テープを用いた太陽電池モジュールの実施態様を図２、図３、図４及び図５に示す。また、本発明の粘着テープの断面図を図６に示す。
【００４９】図２は太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと封止材との固定及び太陽電池セル同士の固定を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の粘着テープ１２を用いて、太陽電池セル４と封止材３とを固定することができた。また、本発明の粘着テープ１３を用いて、隣接する太陽電池セル４同士を固定することができた。
【００５０】図４は太陽電池モジュール１において、外部接続線の固定及び一体化を示す図である。本発明の粘着テープ１７を用いて、外部接続線１６を固定することができた。また、本発明の粘着テープ１８を用いて、複数の外部接続線１６を一体化することができた。
【００５１】図５は太陽電池モジュール１において、出力用リード線のフレームへの固定を示す図である。本発明の粘着テープ１９を用いて、出力用リード線１０をフレーム８へ固定することができた。
【実施例】
【００５２】［実施例１］
キシレン抽出法で測定した低分子オリゴマーの含有量が０．５５％である厚さが１２５μｍのポリエチレンテレフタレートシートに、アクリル系粘着剤の２０％トルエン溶液を塗布し、１８０℃で５分間乾燥して、厚さ２０μｍのアクリル系粘着剤層を形成した粘着テープを得た。【００５３】［比較例１］
キシレン抽出法で測定した低分子オリゴマーの含有量が２％である厚さが１２５μｍのポリエチレンテレフタレートシートに、実施例１と同様にして、アクリル系粘着剤層を形成した粘着テープを得た。【００５４】実施例１及び比較例１の粘着テープを、８５℃、８５％ＲＨの環境下で３０００時間放置し、特性の変化を調べた。破断強度、破断伸度及び絶縁破壊電圧の特性値並びにこれらの初期値に対する保持率を表１に示した。また、外観変化も表１に示した。表１において、単位は、破断強度がＭＰａ、破断伸度が％、絶縁破壊電圧がＫＶ、保持率が％である。
【表１】
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実施例１の粘着テープは諸特性の低下が小さく、着色もほとんど見られず、太陽電池モジュール用として好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００５５】本発明によれば、耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シートを用いたことで、耐候性、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度等の諸特性に優れ、特に長期的な性能劣化を最小限に抑えた、低コストで、作業性に優れた、安全な粘着テープを提供できる。
【００５６】本発明の粘着テープを用いることで、太陽電池モジュールの作製に際し、太陽電池セルと封止材との固定、太陽電池セル同士の固定、セルストリングスからの外部接続線の固定及び一体化、出力用リード線のフレーム等への固定等において、セル、接続線等の正確な位置決め、作業性の向上、安全性の向上等を図ることができる。
【００５７】本発明によれば、耐候性、水蒸気遮断性、電気絶縁性、機械的強度、意匠性等の諸特性に優れ、特に長期的な性能劣化を最小限に抑えた、低コストで安全な太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】太陽電池モジュールにおいて、粘着テープを用いた、太陽電池セルと封止材との固定及び太陽電池セル同士の固定を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】太陽電池モジュールにおいて、粘着テープを用いた、外部接続線の固定及び一体化を示す図である。
【図５】太陽電池モジュールにおいて、粘着テープを用いた出力用リード線の固定を示す図である。
【図６】本発明の粘着テープの構造を示す断面図である。
【符号の説明】１  太陽電池モジュール
２  表面保護板
３  封止材
４  太陽電池セル
５  バックシート
６  配線
７  シール材
８  フレーム
９  端子箱
１０  出力用リード線
１１  コネクタ
１２  粘着テープ
１３  粘着テープ
１４  セル接続線
１５  セルストリングス
１６  外部接続線
１７  粘着テープ
１８  粘着テープ
１９  粘着テープ
２０  粘着テープ
２１  耐加水分解性で、かつ、耐低分子量体析出性の樹脂シート
２２  粘着層
【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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