(57)【要約】【課題】耐加水分解製を有するポリエステル系樹脂を基材樹脂とし、熱融着性に優れるオレフィン系樹脂を更に積層配置することによって密着性を高めた２層構成の裏面保護シートにおいて、耐候性及び水蒸気バリア性と密着性を良好に維持したまま、加熱処理時のカール変形を防いで、太陽電池モジュールの生産性や品質安定性を向上させること。【解決手段】耐候層１１と中間層１２と密着層１３とが、この順で積層されてなり、耐候層１１及び中間層１２はポリエステル系樹脂をベース樹脂とし、密着層１３はオレフィン系樹脂をベース樹脂とし、中間層１２のＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率が、耐候層１１よりも大きく、密着層１３よりも小さい、太陽電池モジュール用の裏面保護シート１とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐候層と中間層と密着層とが、この順で積層されてなり、
前記耐候層及び前記中間層はポリエステル系樹脂をベース樹脂とし、
前記密着層はオレフィン系樹脂をベース樹脂とし、
前記中間層のＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率が、前記耐候層よりも大きく、前記密着層よりも小さい、太陽電池モジュール用の裏面保護シート。
【請求項２】
前記耐候層は、耐加水分解ポリエチレンテレフタレートをベース樹脂とし、
前記中間層は、耐加水分解処理が施されていないポリエチレンテレフタレートをベース樹脂とし、
前記密着層は、ポリエチレンをベース樹脂とする、請求項１に記載の裏面保護シート。
【請求項３】
前記中間層の厚さが、前記耐候層の厚さの３．０倍以上５．０倍以下であり、
前記中間層の厚さ及び前記耐候層の厚さの合計が、前記密着層の厚さの２．５倍以上９．０倍以下である、請求項１又は２に記載の裏面保護シート。
【請求項４】
太陽電池素子と封止材とを含んでなり、請求項１から３のいずれかに記載の裏面保護シートが、最外層に配置されている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の裏面保護シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。一般に、太陽電池を構成する太陽電池モジュールは、受光面側から、透明前面基板、前面側の封止材、太陽電池素子、背面側の封止材、及び裏面保護シートが順に積層された構成であり、太陽光が上記の太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有する。そして、この太陽電池モジュールは、裏面保護シートを含む上記各部材を、上記の順序で積層した後、この積層体を、加熱を伴うラミネーション処理により一体化することにより製造される。
【０００３】
ここで、太陽電池モジュールは、長期間にわたって屋外で使用される。そのため、太陽電池モジュールを構成する上記の各部材には長期間にわたって屋外における過酷な環境に耐え得る耐久性が求められる。このような太陽電池モジュール用の裏面保護シートとしては、耐加水分解性を有するポリエステル基材の封止材側の面に、オレフィン系樹脂等からなる熱融着性樹脂層を積層してなる２層構成のものが広く普及している（特許文献１、２参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている２層構成の裏面保護シートは、太陽電池モジュールとしての一体化のための上記の加熱処理を伴うラミネーション処理時に、カール変形を起こしやすく、このことが、太陽電池モジュールの生産性や品質安定性の向上を妨げる要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０８９４７号公報
【特許文献２】特開２０１２−４４１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、耐加水分解性を有するポリエステル系樹脂を基材樹脂とし、熱融着性に優れるオレフィン系樹脂を更に積層配置することによって耐候性及び水蒸気バリア性と密着性を高めた２層構成の裏面保護シートにおいて、耐候性及び水蒸気バリア性及び密着性を良好に維持したまま、加熱処理時のカール変形を防いで、太陽電池モジュールの生産性や品質安定性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、耐候性及び水蒸気バリア性を有する樹脂基材と、熱融着性を有する樹脂基材とを含む構成の裏面保護シートを改良し、これらの両層の間に、更に汎用的なポリエステル系樹脂によって形成される中間層を配置することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。
【０００８】
（１）  耐候層と中間層と密着層とが、この順で積層されてなり、前記耐候層及び前記中間層はポリエステル系樹脂をベース樹脂とし、前記密着層はオレフィン系樹脂をベース樹脂とし、前記中間層のＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率が、前記耐候層よりも大きく、前記密着層よりも小さい、太陽電池モジュール用の裏面保護シート。
【０００９】
（２）  前記耐候層は、耐加水分解ポリエチレンテレフタレートをベース樹脂とし、前記中間層は、耐加水分解処理が施されていないポリエチレンテレフタレートをベース樹脂とし、前記密着層は、ポリエチレンをベース樹脂とする、（１）に記載の裏面保護シート。
【００１０】
（３）  前記中間層の厚さが、前記耐候層の厚さの３．０倍以上５．０倍以下であり、前記中間層の厚さ及び前記耐候層の厚さの合計が、前記密着層の厚さの２．５倍以上９．０倍以下である、（１）又は（２）に記載の裏面保護シート。
【００１１】
（４）  太陽電池素子と封止材とを含んでなり、（１）から（３）のいずれかに記載の裏面保護シートが、最外層に配置されている太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐加水分解性を有するポリエステル系樹脂を基材樹脂とし、熱融着性に優れるオレフィン系樹脂を更に積層配置することによって耐候性及び水蒸気バリア性と密着性を高めた裏面保護シートにおいて、耐候性及び水蒸気バリア性及び密着性を良好に維持したまま、加熱処理時のカール変形を防いで、太陽電池モジュールの生産性や品質安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールの層構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シートの層構成の一例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の太陽電池モジュール用の裏面保護シートについて詳細に説明する。本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜太陽電池モジュールの基本構成＞
図１は、本発明の裏面保護シートを用いて構成することができる太陽電池モジュール１０について、その層構成の一例を模式的に示した断面図である。太陽電池モジュール１０は、受光面側から、透明前面基板２、前面側の封止材３、太陽電池素子４、背面側の封止材５、そして、本発明の裏面保護シート１が、この順に積層された構成である。
【００１６】
裏面保護シート１は、太陽電池モジュール１０の背面側の最外層に配置されることが想定されている。よって、耐候性及び水蒸気バリア性に優れるものであることが求められる。又、オレフィン系樹脂等からなる背面側の封止材５との間の密着性に優れるものであることも求められる。
【００１７】
＜裏面保護シート＞
図２に示すように、裏面保護シート１は、耐候層１１と中間層１２と密着層１３とが、この順で積層されてなる多層構成の樹脂シートである。中間層１２の一方の面に接着剤層１４を介して耐候層１１が、他方の面に接着剤層１５を介して密着層１３が接合されている。太陽電池モジュール１０に一体化された状態においては、耐候層１１が、太陽電池モジュール１０の最外層側に露出する層となることが想定されている。又、この場合において、密着層１３は、背面側の封止材５と密着する面となることが想定されている。
【００１８】
特許文献１及び２にも開示されている通り、従来、裏面保護シート１は、加熱収縮率が相対的に小さい耐候層と、加熱収縮率が相対的に大きい密着層とが積層された構成とされることが一般的であった。そのような層構成の典型例として、例えば、耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）からなる耐候層に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなる密着層が接合された構成の裏面保護シートを挙げることができ、このような構成からなる裏面保護シートが広く普及している。これに対して、本発明の裏面保護シートは、加熱収縮率が大きく異なる上記両層の間に、これらの中間的な加熱収縮率を有する樹脂をベース樹脂とする中間層１２を、更に配置した層構成としたことを特徴とする。
【００１９】
裏面保護シート１における耐候層１１、中間層１２、及び、密着層１３との間の加熱収縮率の大小関係は、中間層の加熱収縮率が、耐候層１１の加熱収縮率より大きく、密着層１３の加熱収縮率より小さくなるように各層の材量樹脂が選択される。つまり、（密着層１３の加熱収縮率）＞（中間層１２の加熱収縮率）＞（耐候層１１の加熱収縮率）という関係となるように各層を形成する樹脂が選択される。尚、本明細書における加熱収縮率とは、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分における加熱収縮率（％）を意味する。
【００２０】
［耐候層］
耐候層１１は、ポリエステル系の樹脂をベース樹脂とし、裏面保護シート１の最外層に積層されて、中間層１２、密着層１３を保護する樹脂層である。裏面保護シート１の耐候性及び水蒸気バリア性は、主として、この耐候層１１の有する優れた耐候性及び水蒸気バリア性によって担保される。
【００２１】
耐候層１１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂に耐加水分解処理が施されてなる耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）をベース樹脂とすることが好ましい。ここで、耐加水分解処理とは、カルボジイミド等の耐加水分解剤の添加や、或いは、分子量を調整することによって耐加水分解性を付与等の処理である。このような処理が施されたＨＲ−ＰＥＴとして、具体的には、「ルミラー（登録商標）Ｘ１０Ｓ（東レ社製）」、「シャインビーム（東洋紡社製）」等を市場で入手して用いることが可能である。
【００２２】
上記のＨＲ−ＰＥＴ以外の樹脂であっても、裏面保護シート１に求められる耐候性や水蒸気バリア性を有するポリエステル系樹脂であって、尚且つ、裏面保護シート１全体として見たときに、上記の各層間の加熱収縮率の関係にかかる要件を満たすものであれば、他の樹脂を耐候層１１のベース樹脂として選択することもできる。
【００２３】
尚、太陽電池モジュール用の裏面保護シートに求められる耐候性及び水蒸気バリア性を備える樹脂としては、他にフッ素系樹脂の選択も考えられる。しかしながら、フッ素系樹脂は、柔らかく伸びやすい為に、接着剤等の塗工後の乾燥時に伸びが発生する等の不具合が生じやすい。この点において、ポリエステル系樹脂の方が、太陽電池モジュール用の裏面保護シートの機械的強度を主として担保する耐候層１１及び中間層１２を形成する樹脂としては有利である。
【００２４】
［密着層］
密着層１３は、オレフィン系の樹脂をベース樹脂とし、裏面保護シート１において、耐候層１１とは反対側の最外層に積層されて、太陽電池モジュール１０を構成する背面側の封止材５との間における密着性を担保する層である。密着層１３は、具体的に、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等のポリエチレン系樹脂、或いは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）をベース樹脂とすることが好ましい。尚、低密度ポリエチレンのＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率は、通常３０％以上７５％の範囲内にある。
【００２５】
上記樹脂以外のオレフィン系樹脂であっても、裏面保護シート１に求められる密着性を有するものであって、尚且つ、裏面保護シート１全体として見たときに、上記の各層間の加熱収縮率の関係にかかる要件を満たすものであれば、他の樹脂を密着層１３のベース樹脂として選択することもできる。このような他の樹脂の具体例として、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）を挙げることができる。
【００２６】
［中間層］
裏面保護シート１において、中間層１２は、上述の通り、耐候層１１よりも加熱収縮率が大きく、尚且つ、密着層１３よりも加熱収縮率が小さい層であることを必須の要件とする。又、耐候層１１の耐候性や水蒸気バリア性を補助する層としての機能も発揮しうる層であることが好ましい。これらの観点から、中間層１２を構成する樹脂としては、上記の加熱収縮率に係る必須の要件を満たす限りにおいて、各種のポリエチレンテレフタレートを用いることができる。又、中間層１２においては、耐候層１１とは異なり、耐加水分解処理を行っていないポリエチレンテレフタレート、即ち、上述の耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート以外の、所謂、一般ＰＥＴを好ましく用いることができる。
【００２７】
上記の一般ＰＥＴは、エステル結合を有していることから加水分解しやすい基材である。しかしながら、裏面保護シート１においては、主としてＨＲ―ＰＥＴをベース樹脂とする耐候層１１によって、耐候性及び水蒸気バリア性が担保されている。よって、中間層１２として、このような一般ＰＥＴを用いても耐候性や水蒸気バリア性にかかる問題は生じにくい。そして、この中間層１２を配置することによって、太陽電池モジュール１０としての一体化工程において従来問題となっていたカール変形は十分に抑制される。更には、比較的高価なＨＲ−ＰＥＴの厚みを最小限に抑えることができ、その一部を一般ＰＥＴで代替した構成とすることにより、裏面保護シートの材量コストの節約にも寄与することができる。
【００２８】
尚、上記の一般ＰＥＴ以外の樹脂であっても、裏面保護シート１全体として見たときに、上記の各層間の加熱収縮率の関係にかかる要件を満たすものであれば、他のポリエステル系樹脂を中間層１２のベース樹脂として選択することもできる。このような他の樹脂の具体例として、例えば、ポリブチレンテフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等を挙げることができる。
【００２９】
裏面保護シート１を形成する上記の各層には、本発明の効果を害さない範囲内で、上記樹脂以外の成分を含有していてもよい。又、例えば、加工性、耐熱性、耐光性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、その他等を改良、改質する目的で、種々のプラスチック配合剤や添加剤、その他の樹脂等を添加することができる。これら添加剤等の添加量としては、特に限定されず、その目的に応じて、任意に添加することができる。一般的な添加剤としては、例えば、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、充填剤、滑剤、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、改質用樹脂等を挙げることができる。
【００３０】
裏面保護シート１の総厚さは、特に限定されないが、１８０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。１８０μｍ以上であることが機械強度の面で好ましく、３００μｍ以下であることが加工適性の面で好ましい。
【００３１】
裏面保護シート１を構成する上記各層毎の厚さについては、上記の総厚さの範囲内で、中間層１２の厚さが、耐候層１１の厚さの３．０倍以上５．０倍以下であることが好ましい。中間層１２の厚さが、耐候層１１の厚さに対して３．０倍以上であれば加熱時に耐候層の収縮率よりも中間層の収縮率が上記のカール発生の有無に対して支配的となり、本発明のカール抑制の効果を極めて高い確度で発現させることができる。一方で、上記の好ましい層厚さの範囲内で、好ましい耐候性と水蒸気バリア性を維持するためには、耐候層１１の厚さを、一定以上に保持する必要があり、そのためには、上記比率が５．０倍を超えないことが好ましい。
【００３２】
又、同様に、中間層１２の厚さ及び耐候層１１の厚さの合計が、密着層１３の厚さの２．５倍以上９．０倍以下となる厚さ比であることが好ましい。中間層１２の厚さ及び耐候層１１の厚さの合計を密着層１３の厚さの２．５倍以上とすることで、上記のカール抑制効果を極めて高い確度で発現させることができる。一方で、上記の好ましい層厚さの範囲内で、好ましい密着性を維持するためには、密着層１３の厚さを、一定以上に保持する必要があり、そのためには、上記比率が９．０倍を超えないことが好ましい。
【００３３】
尚、各層毎の厚さについては、耐候層１１の厚さが３０μｍ以上５０μｍ以下、中間層１２の厚さが１２０μｍ以上１９０μｍ以下、密着層１３の厚さが３０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３５】
＜裏面保護シートの製造＞
実施例及び比較例の各裏面保護シートを、下記の樹脂シート、材料組成物、及び、接着剤等を用いて製造した。先ず、各裏面保護シートの耐候層、中間層、密着層を構成する樹脂シートは下記の通り用意した。次に、用意した各樹脂シートをウレタン系の接着剤を用いて接合した積層体とし、これらを実施例及び比較例の各裏面保護シートとした。但し、比較例４及び５については、中間層を設けず、耐候層と密着層とを接着剤層を介して接合した２層構成の積層体とし、これらを両比較例の各裏面保護シートとした。尚、接着剤の塗工量は、いずれの接着剤層においても３．５ｇ／ｍ２とした。
【００３６】
又、実施例及び比較例の各裏面保護シートにおける、中間層の厚さの耐候層の厚さに対する比（倍率）を、「厚さ比（Ａ）」として表１中に記した。同様に、中間層の厚さ及び耐候層の厚さの合計の、密着層の厚さに対する比（倍率）を、「厚さ比（Ｂ）」として表１中に記した。
【００３７】
（耐候層）
耐候層を構成する基材樹脂シートとして、耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）フィルム（シャインビーム（東洋紡社製））を用いた。各実施例及び比較例における同樹脂の厚さは、表１に記載の通りとした。但し、比較例１及び、比較例５においては耐候層を下記に記す通り、中間層用に用意した、「耐加水分解処理が施されていないポリエチレンテレフタレートフィルム」で構成した。
【００３８】
耐候層用に用意した上記の「耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）フィルム」の、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率は、０．５％であった。
【００３９】
（中間層）
中間層を構成する基材樹脂シートとして、耐加水分解処理が施されていないポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（Ｓ１０（東レ社製））を用いた。各実施例及び比較例における同樹脂の厚さは、表１に記載の通りとした。但し、比較例１においては中間層を下記に記す通り、耐候層用に用意した、上記の「耐加水分解ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）フィルム」で構成した。
【００４０】
中間用に用意した上記の「耐加水分解処理が施されていないポリエチレンテレフタレートフィルム」の、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率は、１．５％であった。
【００４１】
（密着層）
密着層を構成する基材樹脂シートとして、密度０．９２０ｇ／ｃｍ３の、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）用いた。各実施例及び比較例における同樹脂の厚さは、表１に記載の通りとした。
【００４２】
密着層用に用意した上記の低密度ポリエチレンの、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４に準拠して測定した温度１５０℃、３０分での加熱収縮率は、６０．０％であった。
【００４３】
＜評価例１：裏面保護シートのカール変形抑制の評価＞
［加熱変形試験］
本発明の裏面保護シートのカール変形抑制を評価するために、実施例及び比較例の各裏面保護シートから１ｍ角の試験片を切り出し、密着層側を上側に向けて水平版上に広げた時の四角の高さを計測しそれらの平均値を算出することにより裏面保護シートのカール変形抑制の優劣を評価した。結果は「カール抑制」として表１に示す。評価基準は以下の通りとした。
（評価基準）  Ａ：平均高さが１０ｍｍ未満
Ｂ：平均高さが１０ｍｍ以上３０ｍｍ未満
Ｃ：切り込みの高さが３０ｍｍ以上
【００４４】
＜評価例２：（耐候性の評価）＞
［耐湿熱性評価試験］
本発明の裏面保護シートの耐候性を評価するために、実施例及び比較例の各裏面保護シートをプレッシャークッカー試験（温度１２０℃、湿度８５％、１．６気圧条件下、７２時間経過）に投入し、プレッシャークッカー試験後の破断強度維持率（＝プレッシャークッカー試験後の破断強度／初期破断強度）×１００［％］を評価した。尚、破断強度の評価方法は、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２に準じて行った。結果は、「耐候性」として表１に示す。評価基準は、以下の通りとした。
（評価基準）  Ａ：裏面保護シートの破断強度維持率が３０％以上
Ｂ：裏面保護シートの破断強度維持率が１５％以上３０％未満
Ｃ：裏面保護シートの破断強度維持率が１５％未満
【００４５】
＜評価例３：（密着性の評価）＞
［密着性評価用試料の製造］
実施例及び比較例の各裏面保護シートについて、密着層側の面に、下記の封止材シートを下記のラミネート条件で太陽電池モジュールの製造用の真空ラミネータを用いてラミネートし、密着性評価用試料とした。
封止材として以下を用い、上記の裏面保護シートの密着層側に真空ラミネートにより作製した（真空ラミネート条件：温度１５０℃、圧力１００ｋＰａ、プレス時間１０分間）。
ＥＶＡ：４５０μｍ、商品名：ＭＬＣＥ−６２−Ｔ、シーアイ化成社製
【００４６】
［密着性試験］
（試験方法）
各々の密着性評価用試料について、剥離強度（Ｎ）を１５ｍｍ幅の１８０度ピールにて接着性について初期値を測定した。測定には、剥離試験装置（「株式会社エー・アンド・デイ」社製、製品名「ＴＥＮＳＩＬＯＮ  ＲＴＥ−１２１０」）を用いて、１８０度ピールにて剥離条件５０ｍｍ／ｍｉｎで２３℃にて測定を行い、３回の測定の平均値を採用した。
（評価基準）
Ａ：５０Ｎ／１５ｍｍ以上
Ｂ：２５Ｎ／１５ｍｍ以上、５０Ｎ／１５ｍｍ未満
Ｃ：２５Ｎ／１５ｍｍ未満
【００４７】
【表１】
2019161044.tif 000003
【００４８】
表１及び表２より、本発明の裏面保護シートは、耐候性を高めるための層と密着性を高めるための各機能層が積層されてなる多層構成の裏面保護シートでありながら、カール変形が十分に抑制されているものであることが分かる。
【符号の説明】
【００４９】
１              裏面保護シート
１１            耐候層
１２            中間層
１３            密着層
１４、１５      接着剤層
２              透明前面基板
３              前面側の封止材
４              太陽電池素子
５              背面側の封止材
１０            太陽電池モジュール
【図１】
2019161044.tif 000004
【図２】
2019161044.tif 000005