(57)【要約】【課題】基材の片面ないし両面に、耐候性層が塗布形成されてなる太陽電池モジュールの保護シートにおいて、ブロッキングを防止し作業性に優れ、且つ、耐候性、意匠性に優れ、低コストで保護能力の高い太陽電池保護シートを提供する。【解決手段】耐候性層にエンボス加工による凹凸パターンが施されており、シートの単位面積あたりの凹部の合計体積ＶＨと単位面積に最大厚みを乗じた該シートの見かけ体積ＶＡとの百分比ＶＨ／ＶＡ×１００が１〜５０％となるようにエンボス加工を施したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の片面ないし両面に、耐候性層が塗布形成されてなる太陽電池モジュールの保護シートであって、該耐候性層にエンボス加工による凹凸パターンが施されており、前記シートの単位面積あたりの凹部の合計体積ＶＨと前記単位面積に最大厚みを乗じた該シートの見かけ体積ＶＡとの百分比ＶＨ／ＶＡ×１００が１〜５０％となるようにエンボス加工を施したことを特徴とする太陽電池保護シート。
【請求項２】
前記耐候性層がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池保護シート。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の保護シートを用い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】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの保護シートおよび該保護シートを用いた太陽電池モジュールに関するものであり、特には、耐ブロッキング性の高い保護シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用するクリーンな発電技術として、太陽電池が近年注目を集めている。太陽光発電は、シリコン、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ（銅インジウムガリウムセレナイド）などの光電変換素子により起電力を得るものである。一般に光電変換素子は必要出力を得るため複数個接続され、また、外部環境で長期間の使用において発電性能を保持する必要性から、図１に示すように、表面保護材１、封止材２、光電変換素子３、裏面保護シート４のように一体化された形態（太陽電池モジュール５）で用いられる。
【０００３】
太陽電池モジュールの表面保護材は、機械的強度や耐候性の観点から従来はガラス板が用いられてきたが、近年、軽量化やフレキシブル性に対する要望が高まっており、ガラス板をプラスチックフィルムで代替した太陽電池モジュールの実用化が始まっている。
【０００４】
特許文献１には、保護シートのフッ素樹脂層に無機フィラーを添加し、耐ブロッキング性、作業性などに優れた樹脂組成物が開示されている。しかし、無機フィラーを添加することで透明性や紫外線への耐候性が低下し、表面保護シートに要求される性能を満たさないという課題が生ずる。
【０００５】
特許文献２では、押し出し成型したフッ素樹脂フィルムを型ロールで凹凸加工し、光散乱効果を持たせた表面保護シートが開示されている。しかし、フィルムタイプの表面保護シートは基材との貼り合わせの工程を必要とすることから、さらなる低コスト化が困難であるという課題が生ずる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０‐２１２４９６号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０７９７２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、ブロッキングを防止し作業性に優れ、且つ、耐候性、意匠性に優れ、低コストで保護能力の高い太陽電池保護シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、基材の片面ないし両面に、耐候性層が塗布形成されてなる太陽電池モジュールの保護シートであって、該耐候性層にエンボス加工による凹凸パターンが施されており、前記シートの単位面積あたりの凹部の合計体積ＶＨと前記単位面積に最大厚みを乗じた該シートの見かけ体積ＶＡとの百分比ＶＨ／ＶＡ×１００が１〜５０％となるようにエンボス加工を施したことを特徴とする太陽電池保護シートとした。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記耐候性層がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池保護シートとした。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の保護シートを用いたことを特徴とする太陽電池モジュールとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐候性塗布層をエンボス加工することでブロッキングを防止し作業性に優れ、且つ、耐候性、意匠性に優れ、低コストで保護能力の高い太陽電池保護シート及びそれを用いた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】
【００１２】
【図１】本発明の太陽電池保護シートが使用される太陽電池モジュールの一例の部分断面概略図である。
【図２】本発明の、基材フィルムに対候性層を形成した太陽電池保護シートの一例の部分断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の太陽電池保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールの例について図１を参照しながら説明する。
【００１４】
＜ａ．基材フィルム＞
本発明の太陽電池表面保護シート１に用いる基材フィルムとしては透明性と耐候性が重要であり、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）などのポリエステル系樹脂が好ましい。裏面保護シート４に用いる基材フィルムとしては、その他の材料系についても、耐熱性、強度物性、電気絶縁性等などの観点から適宜選択できる。
【００１５】
基材フィルムの厚さは特に限定されるものではないが、樹脂の塗布工程、および水蒸気バリア層、絶縁性やその他の部材との積層工程を少なくとも考慮し選択される。概ね２５〜３００μｍが適当である。
【００１６】
＜ｂ．ポリマー塗料＞
本発明の耐候性層に利用するポリマー塗料としては、構成単位の観点から、たとえば次のものが例示できる。
【００１７】
耐候性層としては、フッ素樹脂が好ましく利用できる。パーフルオロオレフィン単位を主体とするパーフルオロオレフィン系ポリマーの具体例としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の単独重合体、またはＴＦＥとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）などとの共重合体、さらにはこれらと共重合可能な他の単量体との共重合体などがあげられる。
【００１８】
これらのうち、ＴＦＥを主体とするＴＦＥ系ポリマーか、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）単位を主体とするＶｄＦ系ポリマーが、耐候性、共重合性、耐薬品性の点で好ましい。
【００１９】
このような塗料を塗布した塗布層には耐候性が要求されるため、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、トリアジンなどの紫外線吸収剤、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、塩基性珪酸鉛、亜鉛華、硫化亜鉛、リトポン、三酸化アンチモン、酸化チタンなどの白色顔料、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系、トコフェロール系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系の光安定剤も適宜配合することができる。
【００２０】
塗布層の厚さは、３μｍ〜５０μｍ、より好ましくは５μｍ〜４０μｍである。塗布層の厚さが３μｍ未満では、塗布抜け等が起こり、耐候性が不足する。また、厚さが５０μｍを超えると、経済的に不利になる。この塗布層の厚さは、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、マイクロメーター等を用いることによって測定可能である。
【００２１】
密着性・耐候性・耐光性等の各種機能を付与する目的で、該耐候性層に硬化剤が配合されることが多い。硬化剤は、硬化性フッ素樹脂が有する硬化性基の種類に応じて最適なものを選択すればよく、硬化性基が水酸基である場合、イソシアネート系硬化剤が好適である。
【００２２】
上記主材料・添加剤を混合し塗布乾燥した塗膜を、表面に凹凸パターンが施されているロール（金属またはゴム製）にかけることで、表面保護シート１もしくは裏面保護シート４に該ロールの凹凸パターンを転写させ、エンボス加工を施すことで、本発明の太陽電池用保護シートができる。
【００２３】
このエンボス加工実施の際に、保護シートの単位面積あたりの凹部の合計体積ＶＨと前記単位面積に最大厚みを乗じた該シートの見かけ体積ＶＡとの百分比ＶＨ／ＶＡ×１００で規定される空隙率Ｐが１〜５０％となるよう、製膜工程のロールにおける凹凸パターンを選定し、保護シートへのエンボス加工を実施する。空隙率Ｐが１％未満であると、充分な耐ブロッキング効果を得られなくなり、さらに保護シートに光沢感が出てしまうため、配線が外側から見えやすくなってしまう。また、空隙率Ｐが５０％を超えると、封止材とラミネートし、モジュールを作製する際、モジュール内に気泡が発生するため不適となる。
【００２４】
上記ＶＨ／ＶＡ×１００％にて定義される空隙率Ｐは、次のようにして計算により求めることができる。これを、図２を用いて説明する。図は、本発明の、基材フィルム１０に耐候性層２０を形成した保護シート３０の一例を、断面で見た説明図である。すなわち、エンボス加工を施した保護３０シートにおいて、保護シート３０の見掛けの体積ＶＡ（ｍｍ３）(図２（ｂ）の網点部分)は、保護シート３０の最大厚みｔｍａｘ（ｍｍ）と単位面積（例えば１ｍ２＝１０００×１０００＝１０６ｍｍ２）との積で、以下のようにして算出される(図２（ａ）、図２（ｂ）を参照)。
【００２５】
ＶＡ（ｍｍ３）＝ｔｍａｘ×１０６
一方、この単位面積の保護シート３０の実際の体積Ｖ０（ｍｍ３）(図２（ｃ）の網点部分)は保護シート３０を構成する樹脂の密度ρ（ｇ／ｍｍ３）と単位面積（１ｍ２）当りの保護シート３０の実際の重さＷ（ｇ）（基材フィルム１０の重さｗ０と、対候性層２０の重さＷ１の和。Ｗ０がＷ１に対して微小である場合、対候性層２０の重さＷ１とすることができる）とから次のように算出される。
【００２６】
Ｖ０（ｍｍ３）＝Ｗ／ρ
保護シート３０の単位面積当りの凹部の合計体積ＶＨ（ｍｍ３）は、保護シートの見掛けの体積ＶＡから実際の体積Ｖ０(図２（ｄ）の網点部分)を差し引いた値として次のように算出される。
【００２７】
ＶＨ（ｍｍ３）＝ＶＡ−Ｖ０＝ＶＡ−（Ｗ／ρ）
従って、空隙率（％）は次のようにして求めることができる。
【００２８】
空隙率Ｐ（％）＝（ＶＨ／ＶＡ）×１００＝（（ＶＡ−（Ｗ／ρ））／ＶＡ）×１００
＝（１−Ｗ／（ρ・ＶＡ））×１００＝（１−Ｗ／（ρ・ｔｍａｘ・１０６））×１００
なお、この空隙率（％）は、上記のような計算式により算出する他、実際の保護シートについて断面やエンボス加工が施された面を顕微鏡撮影し、画像処理を行うことにより求めることもできる。また、保護シートの最大厚みｔｍａｘとは、保護シートの一方の面にエンボス加工してある場合、凸部の最頂部から裏面までの距離を示し、フィルムの双方の面にエンボス加工してある場合には、双方の面の凸部の先端同士の距離（フィルム厚さ方向の距離）を示す。最大厚みｔｍａｘは５０〜２０００μｍであることが好ましい。
【００２９】
また、本例では基材フィルムの片面に耐候性層を形成した保護シートを例示して説明したが、両面に形成した保護シートも同様の手法で空隙率を求めることができる。
【実施例】
【００３０】
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３１】
＜実施例１＞
フッ素樹脂として側鎖に水酸基を有するテトラフルオロエチレン共重合体（ＮＶ６５［ｗｔ％］、水酸基価：６５［ｍｇＫＯＨ／ｇ］）を用い、硬化剤として水素添加キシリレンジイソシアネート（アダクト変性体）（ＮＶ７５［ｗｔ％］、ＮＣＯ含有率１１［ｗｔ％］）を前記フッ素樹脂と硬化剤の（ＮＣＯ／ＯＨ）比が１．２となるように添加し、さらに紫外線吸収剤（商品名：チヌビン４７７（ＢＡＳＦ））を（紫外線吸収剤／フッ素樹脂）重量比が０．０４になるように添加、さらに酢酸ブチルを固形分濃度が５０ｗｔ％となるよう添加し、フッ素樹脂層の塗布液を調製した。該塗布液をＰＥＴフィルム（商品名：Ｓ１０（東レ）、厚み１２５μｍ）にドライ厚が１５μｍとなる条件で塗布後、熱乾燥した後、空隙率が１０％になるようにエンボス加工を施したフッ素樹脂層が形成された透明基材を得た。このフッ素樹脂層形成基材に透明バリアフィルム（商品名：ＧＬ−ＡＥＨ（凸版印刷）、厚み１２μｍ）をウレタン硬化型接着剤で接着し積層化することで太陽電池表面保護シートを得た。
【００３２】
＜実施例２＞
樹脂層の空隙率が２５％になるようにエンボス加工を施した点以外は全て実施例１と同様の条件で太陽電池表面保護シートを得た。
【００３３】
＜実施例３＞
樹脂層の空隙率が４０％になるようにエンボス加工を施した点以外は全て実施例１と同様の条件で太陽電池表面保護シートを得た。
【００３４】
＜実施例４＞
ＰＥＴフィルムの両面にフッ素樹脂層を形成、エンボス加工した点以外は全て実施例１と同様の条件で太陽電池表面保護シートを得た。
【００３５】
＜比較例１＞
上記実施例１において、エンボス加工をしない以外は全て実施例１と同様の条件で、ＰＥＴフィルムにフッ素樹脂層を形成、バリアフィルムを積層することで太陽電池表面保護シートを得た。
【００３６】
＜比較例２＞
上記実施例１において、エンボス加工の空隙率Ｐを１％とした点以外は全て実施例１と同様の条件で、太陽電池表面保護シートを得た。
【００３７】
＜比較例３＞
上記実施例２において、エンボス加工の空隙率Ｐを５０％とした点以外は全て実施例２と同様の条件で、太陽電池表面保護シートを得た。
【００３８】
＜比較例４＞
上記実施例２において、エンボス加工の空隙率Ｐを７０％とした点以外は全て実施例２と同様の条件で、太陽電池表面保護シートを得た。
【００３９】
上記、実施例１、２、３、４及び、比較例１、２、３、４で作成した太陽電池表面保護シートをＰＥＴフィルムと積層し、２ｋｇ/ｃｍ２の加重を加えて、４０℃にて９６時間加圧した後のサンプルを観察し、以下のように分類した。 
○：太陽電池表面保護シートとＰＥＴが容易に剥離し、太陽電池表面保護シートの外観に
変化は見られない。
△：太陽電池表面保護シートとＰＥＴを剥離する際に音が発生するが、太陽電池表面保護シートの外観に変化は見られない。
×：太陽電池表面保護シートとＰＥＴを手で引き離さないと剥離せず、太陽電池表面保護シートの外観に変化が見られた。
【００４０】
また、上記、実施例１、２、３、４及び、比較例１、２、３、４で作成した太陽電池表面保護シートの６０°における光沢度を、光沢度計を用いて測定した。光沢度が５０以下であれば、意匠性の高いシートとなる。
【００４１】
さらに、２９０ｍｍ×２１０ｍｍの裏面保護シート４、２８０ｍｍ×２００ｍｍの封止材シート２、太陽電池セル３、２８０ｍｍ×２００ｍｍの封止材シート２、２９０ｍｍ×２１０ｍｍの表面保護シート１を順番に積層させた積層体を、上蓋側内部とラミネート室内（ラミネーター上蓋とラミネーター底部により囲われた空間）でそれぞれ真空引き可能なラミネーターに配置し、ラミネート室内の温度を１５０℃に維持しながら上蓋内部とラミネート室内の両方で９０秒間真空引きを行い、該積層体内部を脱気しながら仮圧着した。
【００４２】
上記仮圧着完了後、ラミネート室内の温度を１５０℃にし、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、該積層体を大気圧により１０分間熱圧着させた。
【００４３】
上記本圧着工程を経てできた太陽電池擬似モジュールの外観について、１ｍｍ２以上の気泡が内部に残留していないか目視にて確認した。
【００４４】
その評価結果と測定結果を、表１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
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実施例１、２、３、４で作成した本発明の太陽電池表面保護シートは、ブロッキングの発生も見られず、モジュール内の気泡の発生も無く、耐久性にすぐれた結果が明らかとなった。それに対して、エンボス加工をしていないか空隙率の低い比較例１、２では、ブロッキングが発生し、部分的に剥離が発生して不十分なものとなった。さらにシートに光沢感が出て意匠性の低いものとなった。深いエンボス加工を行った比較例３、４では、モジュール内に気泡が発生し、外観不良となった。
【００４６】
以上のように本発明は、候性塗布層をエンボス加工することでブロッキングを防止し作業性に優れ、且つ、耐候性、意匠性に優れ、低コストで保護能力の高い太陽電池保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールとすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・太陽電池表面保護材      ２・・・充填剤（ＥＶＡ）
３・・・太陽電池セル      ４・・・裏面保護シート      ５・・・太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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