(57)【要約】【課題】優れたガスバリア性、寸法安定性、耐加水分解性並びに高い電気絶縁性を有する太陽電池用裏面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にある。【解決手段】基材フィルムの片面に酸化アルミニウム若しくは酸化珪素の無機酸化物の蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの一方の蒸着薄膜層面若しくは両面に、固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなると共に中間に発泡樹脂層を有する白色の多層ポリエステルフィルムを積層した積層体からなり、前記積層体の加熱収縮率が流方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下である太陽電池用裏面保護シートと、その太陽電池用裏面保護シートを用いて、ユニット化した太陽電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルムの片面に無機酸化物の蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの一方の蒸着薄膜層面若しくは両面に、固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなると共に中間に発泡樹脂層を有する白色の多層ポリエステルフィルムを積層した積層体からなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
【請求項２】
前記積層体の加熱収縮率が流方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項３】
前記無機酸化物が酸化アルミニウム若しくは酸化珪素であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の太陽電池用裏面保護シートを用いて、ユニット化されている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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長期間にわたる過酷な自然環境に耐え得る優れた耐熱性、耐候性、防湿性等の諸特性を有する太陽電池用裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化問題に対する内外各方面の関心が高まる中、二酸化炭素の排出抑制のために、種々努力が続けられている。化石燃料の消費量の増大は、大気中の二酸化炭素の増加をもたらし、その温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。化石燃料に代替えするエネルギーとしては、いろいろ検討されているが、クリーンなエネルギー源である太陽光発電に対する期待が高まっている。太陽光発電に使用される太陽電池は、太陽光のエネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、半導体からできている。その構造としては、太陽電池素子単体をそのままの状態で使用することはなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池素子を直列、並列に配線し、長期間（約２０年）に亘って素子を保護するために種々パッケージングが行われ、ユニット化されている。このパッケージに組み込まれたユニットを太陽電池モジュールと呼び、一般的に太陽光が当たる面をガラスで覆い、熱可塑性プラスチックからなる充填材で間隙を埋め、裏面を耐熱、耐候性プラスチック材料などからなる白色シートで保護された構成になっている。白色シートを使用するのは光を反射させて発電効果を上げる為である。
【０００３】
これらの太陽電池モジュールは、屋外で使用されるため、使用される材料及びその構成などにおいて、十分な耐久性、耐候性が要求される。特に、裏面保護シートは白色で耐候性と共に水蒸気透過率の小さいことが要求される。これは水分の透過によりユニット内の充填材が剥離、変色したり、配線の腐蝕を起こした場合、モジュールの出力そのものに悪影響を及ぼすためである。
【０００４】
従来、この太陽電池用裏面保護シートとしては、白色のポリフッ化ビニルフィルム（デュポン（株）、商品名：テドラー）でアルミニウム箔をサンドイッチした積層構成の裏面保護シートが多く用いられていた。しかし、このポリフッ化ビニルフィルムは機械的強度も弱く、太陽電池モジュール作成時に加えられる１４０℃〜１５０℃の熱プレスの熱により軟化し、太陽電池素子電極部の突起物が充填材層を貫通し、さらに裏面保護シートを構成する内面のポリフッ化ビニルフィルムを貫通し、裏面保護シート中のアルミニウム箔に接触することにより、太陽電池素子とアルミニウム箔が短絡して電池性能に悪影響を及ぼす等などの欠点があったと同時に高価であり、太陽電池モジュールの低価格化の点で一つの障害となっている。これらの問題点を改善するべく、ポリフッ化ビニルフィルムの代替えとして耐熱性、耐候性を有する白色のポリエステルフィルムを積層した太陽電池用裏面保護シートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３４７７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案されている太陽電池用裏面保護シートに使用されている白色のポリエステルフィルムは酸化チタン等の白色顔料を練り込んだフィルムが使用されており、耐加水分解性が劣り、絶縁破壊強度や部分放電電圧が悪く、電気絶縁性が劣る等の欠点があった。
【０００７】
本発明の課題は、優れたガスバリア性、寸法安定性、耐加水分解性並びに高い電気絶縁性を有する太陽電池用裏面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にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、基材フィルムの片面に無機酸化物の蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの一方の蒸着薄膜層面若しくは両面に、固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなると共に中間に発泡樹脂層を有する白色の多層ポリエステルフィルムを積層した積層体からなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シートである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明において、前記積層体の加熱収縮率が流方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下であることを特徴とする太陽電池用裏面保護シートである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に係る発明において、前記無機酸化物が酸化アルミニウム若しくは酸化珪素であることを特徴とする太陽電池用裏面保護シートである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の太陽電池用裏面保護シートを用いて、ユニット化されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、太陽電池用裏面保護シートが、基材フィルムの片面に酸化アルミニウム若しくは酸化珪素の蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの一方の蒸着薄膜層面若しくは両面に、固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなると共に中間に発泡樹脂層を有する白色の多層ポリエステルフィルムを積層した積層体からなっているので、優れたガスバリア性、特に水蒸気バリア性を有し、耐加水分解性が優れており、高い電気絶縁性を有している。また、前記積層体の加熱収縮率が流れ方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下であるので、寸法安定性が優れており、この積層体からなる太陽電池用裏面保護シートを用いてユニット化する場合に配線が曲がったり、電池のズレがない。得られた太陽電池モジュールは発電効率が高く、高性能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の太陽電池用裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを、実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の太陽電池用裏面保護シートの一実施例の側断面図であり、太陽電池用裏面保護シート（１）は基材フィルム（１１）の片面に蒸着薄膜層（１２）を積層した蒸着フィルム（１０）の蒸着薄膜層（１２）面に接着剤層（２０）を介して白色の多層ポリエステルフィルム（３０）が積層された構成になっており、（ｂ）は他の実施例の側断面図であり、太陽電池用裏面保護シート（２）は、基材フィルム（１１）の片面に蒸着薄膜層（１２）を積層した蒸着フィルム（１０）の一方の蒸着薄膜層（１２）面に接着剤層（２０）を介して白色の多層ポリエステルフィルム（３０）が積層されており、他方の基材フィルム（１１）面に接着剤層（２１）を介して他の同一構成の白色の多層ポリエステルフィルム（３０）が積層された構成である。
【００１５】
なお、前記接着剤層（２１）を介して積層するフィルムとして多層ポリエステルフィルム（３０）に替えて耐熱性ポリエステルフィルムを使用した構成のものでも良い。
【００１６】
前記基材フィルム（１１）には、厚さ１２〜２５μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを使用する。
【００１７】
前記蒸着薄膜層（１２）の無機酸化物は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫又は酸化マグネシウムが使用可能であり、その中でも、特に酸化アルミニウム及び酸化珪素が好ましい。その厚さは、用いられる無機酸化物の種類及び構成により最適条件は異なるが、一般的には５〜３００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。ただし、膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバリア材としての機能を十分に果たすことができない場合がある。また、膜厚が３００ｎｍを越える場合は薄膜にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を生じる恐れがある。好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内である。
【００１８】
前記蒸着薄膜層（１２）を形成する方法としては、通常の真空蒸着法により形成することができるが、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることもできる。但し、生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。
【００１９】
前記多層ポリエステルフィルム（３０）は両側が固有粘度０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなるポリエステル樹脂層（３１）及びポリエステル樹脂層（３３）からなり、中間が前記ポリエステル樹脂中に発泡気泡（３４）を有する発泡樹脂層（３２）からなる三層構成になっている。前記発泡気泡（３４）を有していることにより、白色性が良く、電気絶縁性が優れる。厚みは２０μｍ〜２００μｍの範囲であり、より好ましくは３０μｍ〜５０μｍである。
【００２０】
前記固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で、かつ環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂は固相重合法で重合して得られる。環状三量体を多く含むポリマーは、高温高湿下の加水分解が促進され易い。環状三量体含有量を０．５重量％以下にすることにより、高温高湿下での加水分解を抑えることができるので、耐熱性及び耐候性に優れたフィルムを得ることができる。一般的に使用されるポリエステルフィルムは、環状三量体含有量が０．５重量％を超えているため、屋外などでの長期暴露により機械的強度も劣化し、加水分解して亀裂などが生じ好ましくない。
【００２１】
なお、ポリエステル樹脂の種類としては、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、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート若しくはこれらの二種以上からなる共重合ポリエステルなどいずれを用いても良い。
【００２２】
上記環状三量体含有量の測定方法は、ポリマー１００ｍｇをオルトクロロフェノール２ｍｌに溶解し、液体クロマトグラフィーにて測定し、ポリマーに対する重量％を測定する方法で求める。
【００２３】
前記蒸着フィルム（１０）と白色の多層ポリエステルフィルム（３０）の積層方法はドライラミネート法などの公知の方法で積層する。
【００２４】
前記接着剤層（２０）及び（２１）に使用する接着剤は、接着強度が長期間の屋外使用で劣化し、デラミネーションなどを生じないこと、さらに接着剤が黄変しないことなどが必要であり、ポリウレタン系接着剤などが使用できる。塗布量は１〜５ｇ／ｍ２  （乾燥状態）が好ましい。
【００２５】
本発明の加熱収縮率とは、ＪＩＳ−Ｃ−２３１８に準じた方法、即ち１５０℃で３０分間加熱した時の収縮率であり、本発明の太陽電池用裏面保護シート（１）及び（２）の加熱収縮率は流れ方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下であり、寸法安定性が優れている。
【００２６】
図２は本発明の太陽電池用裏面保護シート（１）を用いて、ユニット化した太陽電池モジュールの一実施例の断面説明図であり、太陽電池モジュール（１００）は上部透明材料（１０１）、充填材（１０２）、太陽電池素子（１０３）、配線（１０４）、裏面保護シート（１）、枠体（１０５）で形成されている。
【００２７】
前記上部透明材料（１０１）としては、光線透過率が良いこと、長期（約２０年）にわたり優れた耐候性を持ち、光線透過率の減少が少ないこと、埃などが付着しにくいこと、傷が付きにくいこと及び水蒸気透過率が極めて少ないこと等の諸機能を有する必要があり、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂などが使用される。
【００２８】
前記充填材（１０２）としては、太陽光線の透過率が高いこと、長期の屋外放置などにより、光線透過率に低下などの物性変化がないこと、絶縁耐性が高く、他の材料を腐蝕しないこと及び急激な外気条件の変化などによる樹脂の亀裂、界面剥離などが発生しないこと等の諸機能を有する必要があり、ポリビニルブチラール樹脂、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂などが使用出来る。
【００２９】
前記枠体（１０５）は、一般的にはアルミニウム型材が使用される。
【００３０】
前記太陽電池モジュール（１００）の製造方法の一例を以下に説明すると、前もって配線接続した太陽電池素子（１０３）を厚さ１００μｍのエチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂からなる充填材シート２枚でサンドイッチ状に挟んだ後に、片方の充填材シート上にガラス板からなる上部透明材料（１０１）を置き、反対側の充填材シート上に前記太陽電池用裏面保護シート（１）を多層ポリエステルフィルム（３０）層面が外側になるようにかぶせ、しかる後に両側から減圧下で全体を１５０℃で２０分間程度熱プレスして太陽電池用裏面保護シート（１）を融着一体化させ、端部をアルミニウム枠体（１０５）で固定して、太陽電池モジュール（１００）を製造する。
【００３１】
【実施例】
本発明の太陽電池用裏面保護シートを、以下に具体的な実施例に従って説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
〈実施例１〉
基材フィルム（１１）として、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを使用し、真空蒸着機でそのフィルムの片面に厚さ５０ｎｍの酸化アルミニウムの蒸着薄膜層（１２）を積層した蒸着フィルム（１０）を作成した。続いて、ドライラミネート機で、その蒸着フィルム（１０）の蒸着薄膜層（１２）面に接着剤層（２０）として、固形分３０重量％の武田薬品工業（株）製ポリウレタン系接着剤（主剤タケラックＡ５１５／硬化剤タケネートＡ５０＝１０／１溶液）を塗布量５ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布、乾燥し、その上に両側が固有粘度０．６７（ｄｌ／ｇ）で、環状三量体含有量０．５量％のポリエステル樹脂からなるポリエステル樹脂層（３１）及び（３２）からなると共に、中間が前記と同一のポリエステル樹脂中に発泡気泡（３４）を有する発泡樹脂層（３２）からなる厚さ５０μｍの白色の三層ポリエステルフィルム（３０）を積層し、加熱収縮率が流れ方向０．５％で、幅方向０．０５％の本発明の太陽電池用裏面保護シート（１）を作成した。
【００３３】
〈実施例２〉
基材フィルム（１１）として、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを使用し、真空蒸着機でそのフィルムの片面に厚さ５０ｎｍの酸化アルミニウムの蒸着薄膜層（１２）を積層した蒸着フィルム（１０）を作成した。続いて、ドライラミネート機で、その蒸着フィルム（１０）の蒸着薄膜層（１２）面に接着剤層（２０）として、固形分３０重量％の武田薬品工業（株）製ポリウレタン系接着剤（主剤タケラックＡ５１５／硬化剤タケネートＡ５０＝１０／１溶液）を塗布量５ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布、乾燥し、その上に両側が固有粘度０．６７（ｄｌ／ｇ）で、環状三量体含有量０．５重量％のポリエステル樹脂からなるポリエステル樹脂層（３１）及ぶ（３２）からなると共に、中間が前記と同一のポリエステル樹脂中に発泡気泡（３４）を有する発泡樹脂層（３２）を有する厚さ５０μｍの白色の三層ポリエステルフィルム（３０）を積層した積層フィルムを作成し、さらに前記積層フィルムの基材フィルム（１１）面に接着剤層（２１）として、固形分３０重量％の武田薬品工業（株）製ポリウレタン系接着剤（主剤タケラックＡ５１５／硬化剤タケネートＡ５０＝１０／１溶液）を塗布量５ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布、乾燥し、その上に前記と同一構成の厚さ５０μｍの白色の三層ポリエステルフィルム（３０）を積層し、加熱収縮率が流れ方向０．４７％で、幅方向０．０２％の本発明の太陽電池用裏面保護シート（２）を作成した。
【００３４】
〈比較例１〉
厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムの片面に厚さ５０ｎｍの酸化アルミニウムの蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの蒸着薄膜層面に固形分３０重量％の武田薬品工業（株）製ポリウレタン系接着剤（主剤タケラックＡ５１５／硬化剤タケネートＡ５０＝１０／１溶液）を塗布量５ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布、乾燥し、その上に厚さ５０μｍの白色のポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム（株）、  商品名：Ｕ−２）を積層し、比較用の太陽電池用裏面保護シートを作成した。
【００３５】
＜評価＞
実施例１〜２及び比較例１で作成した太陽電池用裏面保護シートを用いて、その部分放電電圧及び絶縁破壊電圧を以下の測定方法で測定した。その結果を表１に示す。
（１）部分放電電圧測定方法
作成した太陽電池用裏面保護シートを用いて、４０ｍｍ×４０ｍｍの寸法にカットして試験片を作成し、その試験片を３０Φ×１０ｍｍＨ（黄銅）からなる電極Ａと５０Φ×１０ｍｍＨ（黄銅）からなる電極Ｂで挟み、以下の部分放電試験器で交流５０Ｈｚを印加して部分放電電圧を測定し、５個の測定値の平均値を求めた。
部分放電試験器：ＫＰＤ２０５０（Ｓ／Ｎ  Ｘ０４）
測定レンジ：１０００ｐＣ・ＦＳＬ、試験環境：２４℃、７１％ＲＨ
印加方法：ランプ波形（１０ｓ−５ｓ−１０ｓ）
（２）絶縁破壊電圧測定方法
ＪＩＳ−Ｃ２１５１に準拠した方法で実施した。
作成した太陽電池用裏面保護シートを用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法にカットして試験片を作成し、その試験片を油中で交流高圧発生装置にて１０００Ｖ／ｓｅｃで昇圧し、試験片に電流が流れる迄の電圧値を求めた。
【００３６】
【表１】
2005011923.tif 000003
【００３７】
表１から実施例１〜２の太陽電池用裏面保護シートの部分放電電圧及び絶縁破壊電圧は比較例１の太陽電池用裏面保護シートに比べて高く、電気絶縁性が優れる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の太陽電池用裏面保護シートは、基材フィルムの片面に酸化アルミニウム若しくは酸化珪素の蒸着薄膜層を積層した蒸着フィルムの一方の蒸着薄膜層面若しくは両面に、固有粘度が０．６（ｄｌ／ｇ）以上で環状三量体含有量が０．５重量％以下のポリエステル樹脂からなると共に中間に発泡樹脂層を有する白色の多層ポリエステルフィルムを積層した積層体からなっているので、耐久性、防湿性、電気絶縁性が優れている。また、その積層体の加熱収縮率が流れ方向０．６％以下で、幅方向０．１％以下であるので、寸法安定性が優れており、この積層体からなる太陽電池用裏面保護シートを用いてユニット化する場合に配線が曲がったり、電池のズレがない。得られた太陽電池モジュールは発電効率が高く、高性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の太陽電池用裏面保護シートの一実施例の側断面図であり、（ｂ）は他の実施例の側断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用裏面保護シートを使用した太陽電池モジュールの一実施例の断面説明図である。
【符号の説明】
１，２…太陽電池用裏面保護シート
１０…蒸着フィルム
１１…基材フィルム
１２…蒸着薄膜層
２０，２１…接着剤層
３０…多層ポリエステルフィルム
３１…ポリエステル樹脂層
３２…発泡樹脂層
３３…ポリエステル樹脂層
３４…発泡気泡
１００…太陽電池モジュール
１０１…上部透明材料
１０２…充填材
１０３…太陽電池素子
１０４…配線
１０５…枠体
【図１】
2005011923.tif 000004
【図２】
2005011923.tif 000005