(57)【要約】【課題】防湿性を備え、高温高湿下に置かれても劣化することの無い、耐候性に優れた太陽電池保護シートを提供する。【解決手段】少なくとも、ガラスエポキシ基材と該ガラスエポキシ基材の一主面に成膜された金属酸化物層を有する。更に、金属酸化物層の表面に保護層を設ける。また、金属酸化物層を少なくともアルミニウム原子、または、珪素原子を含む金属酸化物層とする。そして、水蒸気透過度を０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ガラスエポキシ基材と該ガラスエポキシ基材の一主面に成膜された金属酸化物層を有することを特徴とする太陽電池保護シート。
【請求項２】
前記金属酸化物層の表面に保護層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池保護シート。
【請求項３】
水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池保護シート。
【請求項４】
前記金属酸化物層が少なくともアルミニウム原子、または、珪素原子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池保護シート。
【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を構成する一部材である太陽電池保護シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は無公害で地球環境にやさしい新たなエネルギー源として実用化されており、結晶系シリコン太陽電池は一般家庭に普及されており、そして原料であるシリコン不足を背景に薄膜シリコン系の太陽電池技術も急速に進歩しつつある。
【０００３】
太陽電池を屋根部材と一体化した構成で使用する際には、複数個の太陽電池素子を組み合わせ、その素子グループの表面及び裏面を所定の機能を持つ保護材料で前記素子グループを保護した太陽電池モジュールとして使用することが一般的である。
【０００４】
太陽電池素子の受光面側の保護材料は透明ガラス基板を使用し、その表面側もしくは裏面側の保護材料（以下、太陽電池保護シートと記述する）は、例えば高耐候性樹脂フィルムを用いた太陽電池保護シートを使用する。そしてその間をＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）フィルムで封止する方法がとられている。
【０００５】
その太陽電池保護シートにはポリエステル系のフィルムが最近用いられることが多くなり、例えば、末端カルボキシル基量を少なくした耐加水分解性のポリエステルフィルムを使用した太陽電池保護シートが用いられるようになった（特許文献１）。
【０００６】
公知文献を以下に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１９２７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの耐加水分解性のポリエステルフィルムは、ガラスほどの耐候性はなく、耐候性に限界がある。加水分解による劣化防ぐために、水蒸気を遮断する目的で、アルミニウム箔の層を設けたり、蒸着バリアフィルムを積層する方法が用いられている。しかしアルミニウム箔では電気絶縁性に問題があり、また、透明性が得られない。蒸着バリアフィルムの場合、蒸着基材であるフィルムが劣化してしまう。
【０００９】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、防湿性を備え、高温高湿下に置かれても劣化することの無い、耐候性に優れた太陽電池保護シートを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、ガラスエポキシ基材と該ガラスエポキシ基材の一主面に成膜された金属酸化物層を有することを特徴とする太陽電池保護シートである。
【００１１】
本発明の太陽電池保護シートは、以上のような構成であって、少なくとも、ガラスエポキシ基材と該ガラスエポキシ基材の一主面に成膜された金属酸化物層を有するので、防湿
性を備え、高温高湿下に置かれても劣化することが無く、耐候性に優れている。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、前記金属酸化物層の表面に保護層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池保護シートある。
【００１３】
本発明は、金属酸化物層の表面に保護層を設けてあるので、金属酸化物層の割れや、クラックの発生を抑え、また、クラックなどが発生していても保護層が埋めるので、高い防湿性を得ることができ、耐候性が更に優れている。
【００１４】
本発明の請求項３に係る発明は、水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池保護シートである。
【００１５】
本発明は、水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であるので、防湿性が高く、高温高湿下に置かれても劣化することが無く、耐候性に優れている。
【００１６】
本発明の請求項４に係る発明は、前記金属酸化物層が少なくともアルミニウム原子、または、珪素原子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池保護シートである。
【００１７】
本発明は、金属酸化物層が少なくともアルミニウム原子、または、珪素原子を含むので、成膜が容易であり、且つ、成膜された金属酸化物層の防湿性が高い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の太陽電池保護シートは、防湿性を備え、高温高湿下に置かれても、劣化することが無く、耐候性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の太陽電池保護シートの第１の実施形態を模式的に断面で示した説明図である。
【図２】本発明の太陽電池保護シートの第２の実施形態を模式的に断面で示した説明図である。
【図３】本発明の太陽電池保護シートの第１の実施形態の他の例を模式的に断面で示した説明図である。
【図４】本発明の太陽電池保護シートの第２の実施形態の他の例を模式的に断面で示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明を実施するための第１の実施形態につき説明する。
図１は、本発明の太陽電池保護シートの第１の実施形態を模式的に断面で示した説明図である。
【００２１】
第１の実施形態の太陽電池保護シート１００は、図１のように、ガラスエポキシ基材１とガラスエポキシ基材１の一主面に金属酸化物層２が成膜されていて、更に金属酸化物層２の表面に、保護層３が設けられている。
【００２２】
更に、保護層３の表面に、接着剤４を介して、フィルム５が積層されている。ガラスエポキシ基材１の反対の面には、同様に、接着剤６を介して、フィルム７が積層されて太陽電池保護シート１００が形成されている。
【００２３】
以上の層構成からなっているので、本発明の太陽電池保護シート１００は、防湿性を備え、高温高湿下に置かれても、劣化することの無く、耐候性に優れている。
【００２４】
第１の実施形態の太陽電池保護シート１００では、ガラスエポキシ基材１の一主面に金属酸化物層２、保護層３を順次設けているが、図３のように、ガラスエポキシ基材１の両面に金属酸化物層２、保護層３を、ガラスエポキシ基材１側から順次設け、その両面にそれぞれ、接着剤４を介してフィルム５を積層し、接着剤６を介してフィルム７を積層して太陽電池保護シート１０１としてもよい。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
以下本発明を実施するための第２の実施形態につき説明する。
図２は、本発明の太陽電池保護シートの第２の実施形態を模式的に断面で示した説明図である。
【００２６】
第２の太陽電池保護シート２００は、図２のように、ガラスエポキシ基材１の一主面に、ガラスエポキシ基材１の表面に平滑性を出し、金属酸化物層２との密着を高めるために、樹脂塗布層８が設けられている。そしてこの樹脂塗布層８の表面に金属酸化物層２が成膜されている。そして、金属酸化物層２の表面に、保護層３が設けられている。
【００２７】
更に、保護層３の表面に、接着剤４を介して、フィルム５が積層されている。ガラスエポキシ基材１の反対の面には、同様に、接着剤６を介して、フィルム７が積層されて太陽電池保護シート２００が形成されている。
【００２８】
以上の層構成からなっているので、本発明の太陽電池保護シート２００は、防湿性を備えているのに加えて、ガラスエポキシ基材１と金属酸化物層２の間の密着性が高く、高温高湿下に置かれても、劣化することの無く、耐候性に優れている。
【００２９】
第２の実施形態の太陽電池保護シート２００は、ガラスエポキシ基材１の一主面に樹脂塗布層８、金属酸化物層２、保護層３を順次設けているが、図４のように、ガラスエポキシ基材１の両面に樹脂塗布層８、金属酸化物層２、保護層３を、ガラスエポキシ基材１側から順次設け、その両面にそれぞれ、接着剤４を介してフィルム５を積層し、接着剤６を介してフィルム７を積層して太陽電池保護シート２０１としてもよい。
【００３０】
本発明のガラスエポキシ基材１は、主にシリカ（ＳｉＯ２）を含む繊維または粒子にて補強したエポキシ樹脂を硬化しフィルムにしたものである。単体で使用してもよいが、銅箔を貼り合わせた状態で使用しても差し支えない。
【００３１】
本発明のガラスエポキシ基材１は耐熱性が高いフィルムであり、太陽電池においても使用するにも十分である。また条件やガラス成分によって透明性も持たせることができるので太陽電池の裏面のみならず表面にも使用することができる。
【００３２】
本発明の金属酸化物層２は真空成膜で形成することが望ましく、その方式としては抵抗加熱式真空蒸着法、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）加熱式真空蒸着法、誘導加熱式真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）などが挙げられる。
【００３３】
上記の反応性スパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）ではプラズマを用いているが、プラズマの発生方式としては、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）方式、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式、ＭＦ（Ｍｉｄｄｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式、ＤＣパルス方式、ＲＦパル
ス方式、ＤＣ＋ＲＦ重畳方式などが挙げられるが特に限定されるものではない。また、金属酸化物層２に用いる金属酸化物は酸化アルミニウムや酸化珪素が望ましく、更に酸化アルミニウムや酸化珪素の金属酸化物にカーボンや窒素などが含まれていてもよい。
【００３４】
ガラスエポキシ基材１の表面に平滑性を出し、金属酸化物層２の均一な成膜と、ガラスエポキシ基材１と金属酸化物層２との密着を高めるために、樹脂塗布層８を設けて、その表面に金属酸化物層２を成膜するのが望ましい。樹脂塗布層８の樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、アクリル／スチレン共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、シリコン樹脂等挙げられる。また金属とのハイブリッドにしても差し支えない。硬化方法は特に問わないが、熱硬化方式や紫外線硬化方式が特に望ましい。
【００３５】
樹脂塗布層８は、上記の樹脂や、樹脂の原料を溶媒に溶かし、固形分を１〜８０重量％、より好ましくは１〜３０重量％に調整し、ガラスエポキシ基材１上に塗工して設けることができる。
【００３６】
樹脂塗布層８の塗工方式としては公知の方法を用いることができる。具体的にはグラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター等である。
【００３７】
金属酸化物層２の表面に形成する保護層３は、金属アルコキシドあるいはその加水分解物を塗布して設けられる。金属アルコキシドは、一般式Ｒ１（Ｍ−ＯＲ２）（ただしＲ１、Ｒ２は炭素数１〜８の有機基、Ｍは金属原子）で表されるものであり、金属原子としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等を挙げることができる。
【００３８】
金属Ｍが珪素であるＲ１（Ｓｉ−ＯＲ２）としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等を挙げることができる。
【００３９】
金属ＭがジルコニウムであるＲ１（Ｚｒ−ＯＲ２）としては、テトラメトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム等を挙げることができる。
【００４０】
金属ＭがチタンであるＲ１（Ｔｉ−ＯＲ２）としては、テトラメトキシチタニウム、テトラエトキシチタニウム、テトライソプロポキシチタニウム、テトラブトキシチタニウム等を挙げることができる。
【００４１】
金属ＭがアルミニウムであるＲ１（Ａｌ−ＯＲ２）としては、テトラメトキシアルミニウム、テトラエトキシアルミニウム、テトライソプロポキシアルミニウム、テトラブトキシアルミニウム等を挙げることができる。
【００４２】
上記金属アルコキシドは１種類のみ用いても２種以上混合して用いても差し支えない。また、ポリビニルアルコール等も混合してもよい。
【００４３】
本発明で用いる接着剤４、６としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系接着剤が挙げられる。
【００４４】
本発明で用いるフィルム５、７は、樹脂を成膜した延伸あるいは、未延伸の樹脂フィルムである。フィルムの用いられる樹脂は、加工のための機械的強度、熱による伸縮の少な
く、また、耐候性のあるものが好ましい。このため、ポリエステル系のフィルムが好ましく用いられるが、これに限られるものではない。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。但し、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００４６】
＜実施例１＞
日本化薬製エポキシ樹脂ＥＯＣＮ−１０２０に日本化薬製硬化剤カヤハード（登録商標）ＭＣＤを加え、そこにシーアイ化成製ＳｉＯ２粒子（球状で平均粒子径２５ｎｍ）を加え、２００℃にて硬化させ、２０μｍのガラスエポキシフィルムを作製しガラスエポキシ基材１とした。ガラスエポキシ基材１の上に、エポキシ樹脂とシリカのハイブリッド材料である荒川化学製コンポセラン（登録商標）Ｅ２０１を含む配合液を塗布して、１μｍの樹脂塗布層８を設けた。
【００４７】
樹脂塗布層８の上にプラズマＣＶＤ法により３０ｎｍの酸化珪素（以下、ＳｉＯｘ：ｘは珪素原子の数を１としたときの酸素原子の数の組成比で、1〜２である）層を形成し金属酸化物層２を設けた。さらにその上にテトラエトキシシランの加水分解物を塗布して、乾燥・硬化させ、１００ｎｍの保護層３を加工した。
【００４８】
以上の積層フィルムのＳｉＯｘ層側にウレタン接着剤により、５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフィルム  ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）貼り合わせ、エポキシフィルム側にエポキシ接着剤にて、１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）を貼り合わせ、実施例１の太陽電池保護シートを得た。
【００４９】
＜実施例２＞
日本化薬製エポキシ樹脂ＥＯＣＮ−１０２０に日本化薬製硬化剤カヤハード（登録商標）ＭＣＤを加え、そこにシーアイ化成製ＳｉＯ２粒子（球状で平均粒子径２５ｎｍ）を加え、２００℃にて硬化させ、２０μｍのガラスエポキシフィルムを作製しガラスエポキシ基材１とした。ガラスエポキシ基材１の上に、エポキシ樹脂とシリカのハイブリッド材料である荒川化学製コンポセラン（登録商標）Ｅ２０１を含む配合液を塗布して、１μｍの樹脂塗布層８を設けた。
【００５０】
そして、樹脂塗布層８の上にプラズマＣＶＤ法により３０ｎｍのＳｉＯｘ層を形成し金属酸化物層２を設けた。この金属酸化物層２の表面にテトラエトキシシランの加水分解物を塗布して、乾燥・硬化させ、１００ｎｍの保護層３を加工した。
【００５１】
同様にして、ガラスエポキシ基材１の裏面にも、樹脂塗布層８、金属酸化物層２、保護層３を加工し、両面に水蒸気透過を抑える層を作製した。
【００５２】
以上の積層フィルムの片面にウレタン接着剤により１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）を貼り合わせ、もう一方の面に５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフィルム  ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）を貼り合わせ、実施例２の太陽電池保護シートを得た。
【００５３】
以下に、本発明の比較例について説明する。
【００５４】
＜比較例１＞
日本化薬製エポキシ樹脂ＥＯＣＮ−１０２０に日本化薬製硬化剤カヤハード（登録商標）
ＭＣＤを加え、そこにシーアイ化成製ＳｉＯ２粒子（球状で平均粒子径２５ｎｍ）を加え、２００℃にて硬化させ、２０μｍのガラスエポキシフィルムを作製しガラスエポキシ基材１を作製した。
【００５５】
以上のガラスエポキシ基材１の片面にエポキシ接着剤にて、１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）を貼り合わせ、もう一方の面にウレタン接着剤にて、５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフィルム  ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）を貼り合わせ、比較例１の太陽電池保護シートを得た。
【００５６】
＜比較例２＞
５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフィルム  ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）と１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）をウレタン接着剤にて貼り合わせ、比較例２の太陽電池保護シートを得た。
【００５７】
＜比較例３＞
５０μｍの透明なポリエステルフィルム  コスモシャイン（登録商標）Ａ４１００（東洋紡績）をガラスエポキシ基材の代わりに用いて、プラズマＣＶＤ法により３０ｎｍのＳｉＯｘ層を形成し金属酸化物層２を設けた。この金属酸化物層２の表面にテトラエトキシシランの加水分解物を塗布して、乾燥・硬化させ、１００ｎｍの保護層３を加工した。
【００５８】
以上の積層フィルムの保護層３の表面にウレタン接着剤により５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフィルム  ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）貼り合わせ、反対側にウレタン接着剤にて１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）を貼り合わせ、比較例３の太陽電池保護シートを得た。
【００５９】
実施例１、２と比較例１から３の太陽電池保護シートについて以下の、評価を行った。その結果を、表１にまとめた。
【００６０】
＜水蒸気透過度＞
実施例１、２と比較例１から３の太陽電池保護シートの水蒸気透過度をＪＩＳ−Ｋ７１２９（赤外センサー使用）に準じ、４０℃９０％ＲＨの温湿度下で測定した。
【００６１】
＜耐候性試験＞
実施例１、２と比較例１から３の太陽電池保護シートの１８８μｍの白色のポリエステルフィルム  ルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇ（東レ）の面を、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）を介して、太陽電池ガラスに貼り合わせ、ＪＩＳ−Ｃ６００６８−２−６６に準じ、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）（１２１℃１００％ＲＨ下で４８時間保存）を行い、その外観を目視にて評価した。外観に問題の無かったものを○とし、外観に問題のあるものを×としてその問題となる外観を付記した。
【００６２】
【表１】
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＜比較結果＞
実施例１及び実施例２の太陽電池保護シートは、共に水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であり、耐候性試験の１２１℃１００％ＲＨ下で４８時間保存後においても、その外観に問題は無かった。
【００６３】
比較例１と比較例２の太陽電池保護シートは、水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）を越え、それぞれ、２．２ｇ／（ｍ２・２４ｈ）と２．３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）であって、防湿性が不足しており、また、耐候性試験の１２１℃１００％ＲＨ下で４８時間保存後には、比較例１の太陽電池保護シートは、ガラスエポキシ基材の収縮により、ガラスエポキシ基材と、ルミラー（登録商標）Ｓ１０（東レ）もしくはルミラー（登録商標）Ｅ２８Ｇとの間に、浮きが生じ外観不良となった。
【００６４】
また、比較例２の太陽電池保護シートは、ガラスエポキシ基材は使用していないので、収縮による浮きはなかったが、水分が多量に入ったことによりＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）とＥ２８Ｇの間に浮きが生じ、外観不良となった。
【００６５】
比較例３の太陽電池保護シートは、水蒸気透過度が０．３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）であり、０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下で防湿性はあったが、耐候性試験の１２１℃１００％ＲＨ下で４８時間保存後には、ガラスエポキシ基材の代わりに用いて、ＳｉＯｘ層を形成した５０μｍの透明なポリエステルフィルムに割れが発生し、外観不良となった。
【００６６】
以上のように、本発明の太陽電池保護シートは、水蒸気透過度が０．５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下で防湿性を備え、耐候性試験の１２１℃１００％ＲＨの高温高湿下に４８時間置かれても、劣化することが無く、耐候性に優れている。
【符号の説明】
【００６７】
１００、１０１、２００、２０１・・・太陽電池保護シート
１・・・ガラスエポキシ基材
２・・・金属酸化物層
３・・・保護層
４、６・・・接着剤
５、７・・・フィルム
８・・・樹脂塗布層
【図１】
2012178516.tif 000004
【図２】
2012178516.tif 000005
【図３】
2012178516.tif 000006
【図４】
2012178516.tif 000007