(57)【要約】【課題】積層フィルム及び積層フィルムを用いた太陽電池モジュール【解決手段】フィルム基材層２１の一方の面側に導電層２２が積層され、かつ、他方の面側にガスバリア層２３、接着層２４、カバーフィルム層２５が順次積層された積層フィルム２であって、前記ガスバリア層が、ポリアルコール系樹脂と無機フィラーとを含有していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材層の一方の面側に導電層が積層され、かつ、他方の面側にガスバリア層、接着層、カバーフィルム層が順次積層された積層フィルムであって、
前記ガスバリア層が、ポリアルコール系樹脂と無機フィラーとを含有していることを特徴とする積層フィルム。
【請求項２】
前記ポリアルコール系樹脂が、ポリビニルアルコール、又はエチレン‐ビニルアルコール共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の積層フィルム。
【請求項３】
前記無機フィラーが、無機層状化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層フィルム。
【請求項４】
前記ガスバリア層に含有されるポリアルコール系樹脂／無機フィラーの質量比率が、３０／７０以上、９５／５以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の積層フィルム。
【請求項５】
前記カバーフィルム層が、紫外線吸収剤を含有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の積層フィルム。
【請求項６】
前記カバーフィルム層における前記接着層と反対側の面に、エンボス加工が施されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の積層フィルム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の積層フィルムを備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層フィルム及び該積層フィルムを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子、エレクトロルミッセンス素子、タッチパネル素子、太陽電池素子等のエレクトロニクス素子においては、従来の電極付きガラス基板を用いた素子よりも、高分子有機材料からなる透明樹脂フィルム上に透明電極を成膜した透明電極付きフィルムへの需要の方が高まっている。その利点は、軽量、屈曲性、耐衝撃性、大面積化が容易であることなどが挙げられる。しかし、その一方で樹脂フィルムは、ガラス基板と比較して水蒸気や酸素等へのガスバリア性に劣るという問題点がある。
【０００３】
また、太陽電池の分野では、その使用特性から紫外線の照射や風雨に曝される時間が長くなる。そのため、紫外線や砂などの粒子による表面の劣化により、受光面積・受光効率が減少し、発電効率の低下が問題となることが予想される。これらの問題を改善するために、紫外線を吸収する効果を持たせることで表面劣化を低減することが要求されるようになってきている。
【０００４】
ここで、樹脂フィルムのガスバリア性を改善する方法として、塗布法や蒸着法によってガスバリア層を設ける方法が挙げられる。
塗布法によるガスバリア層を設ける方法としては、樹脂フィルムに無機質の層状化合物を使用したガスバリア層を設ける方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、蒸着法によるガスバリア層を設ける方法としては、金属酸化物を透明電極に対して積層し金属酸化物層を設ける方法がある。更に、バリア性を向上させるため、耐薬品性とバリア性を有する保護膜を形成し、前記金属酸化物層を透明電極のエッチング工程等から保護する方法が提案されている。（例えば特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０７４６９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、高いガスバリア性を得るために樹脂フィルム内における無機層状化合物の含有量が高くなると固くなってしまい、十分な柔軟性を得ることが困難であった。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、金属酸化物を蒸着するため、僅かな折れ曲がりや伸びで、すぐに蒸着層にクラックや剥がれが生じることでバリア性が低下するため、取り扱いが極めて困難であった。さらに、蒸着方式でガスバリア層を積層する製造方法は特別な装置を必要とするため製造コストが高いという問題も有している。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低コストで製造が可能で、柔軟性を維持しながら高いバリア性を有する積層フィルム及び積層フィルム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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の積層フィルムは、フィルム基材層の一方の面側に導電層が積層され、かつ、他方の面側にガスバリア層、接着層、カバーフィルム層が順次積層された積層フィルムであって、前記ガスバリア層が、ポリアルコール系樹脂と無機フィラーとを含有していることを特徴とする。
【００１１】
このような構成にすることにより、ポリアルコール系樹脂によって柔軟性を確保することが可能となる。さらに、このようなポリアルコール系樹脂に無機フィラーを添加することにより、塗膜強度や接着性を維持させ、かつ、ガスバリア性を向上させることが可能となる。また、金属や金属酸化物を使用しないため、蒸着方式を用いずにガスバリア層を形成することができ、製造方法が容易になりコストを抑えることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の積層フィルムにおいては、前記ポリアルコール系樹脂がポリビニルアルコール、又はエチレン‐ビニルアルコール共重合体であることを特徴とする。
【００１３】
このような構成にすることにより、良好な柔軟性を確保しながら、ガスバリア性を得ることが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の積層フィルムにおいては、前記無機フィラーが無機層状化合物であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成にすることにより、ガスバリア性をより向上することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の積層フィルムにおいては、前記ガスバリア層に含有されるポリアルコール樹脂／無機フィラーの質量比率は３０／７０以上、９５／５以下であることを特徴とする。
【００１７】
この範囲を超えてしまい、前記質量比率が３０／７０以下に設定されると、無機フィラーの割合が高すぎてしまうため、塗膜強度や接着強度の低下を生じる。また、前記質量比率９５／５以上に設定されると、無機フィラーの割合が低すぎてしまうため、ガスバリア性が低下する。
【００１８】
また、本発明の積層フィルムにおいては、前記カバーフィルム層が、紫外線吸収剤を含有していることを特徴とする。
【００１９】
このような構成にすることにより、紫外線による積層フィルムの表面劣化を抑えることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の積層フィルムにおいては、前記カバーフィルム層における前記接着層と反対側の面に、エンボス加工が施されていることを特徴とする。
【００２１】
このような構成にすることにより、光の反射の減少や光の閉じ込め効果が発生し、受光効率を上げることが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記積層フィルムを備えることを特徴とする。
【００２３】
このような太陽電池モジュールによると、積層フィルムにおいて、高いガスバリア性を確保しながら、表面劣化による受光効率の低下を防ぐことができるため、光電変換（発電）効率向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の積層フィルムによれば、ガスバリア層内の含有物にポリアルコール系樹脂と無機フィラーの両方を用いることによって、低コストで製造が可能で、柔軟性を維持しながら高いバリア性を有する積層フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の積層フィルム及び積層フィルムを用いた太陽電池モジュールの構成を模式的に表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態について図１を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１は、積層フィルム２の一方側（図１の上側）の面に半導体層（太陽電池セル）３、金属電極層４、フィルム基板層５、裏面電極層６が順次積層された積層体として構成されている。
さらに、積層フィルム２は、シート状をなすフィルム基材層２１の一方側の面に、同じくそれぞれシート状をなす導電層２２を積層し、さらに、他方側（図１の下側）の面にガスバリア層２３、接着層２４、カバーフィルム層２５が順次積層された積層体である。
【００２７】
［フィルム基材層２１］
フィルム基材層２１としては、透明性を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。使用される材料としてポリオレフィン、ポリエーテルサルフォン、ポリスルホン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、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等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２８】
フィルム基材層２１の厚さは、１０〜１０００μｍに設定されていることが好ましく、５０μｍから２５０μｍに設定されていることがより好ましい。
【００２９】
フィルム基材層２１の透過率は、８０％以上に設定されていることが好ましく、９０％以上に設定されていることがより好ましい。
【００３０】
［導電層２２］
導電層２２としては、金属複合酸化物膜、金属膜、又は、金属酸化物や金属の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜の導電膜を、単層もしくは積層したものを使用することができる。金属複合酸化膜としては、インジウムスズ複合酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物等が挙げられる。金属としては金、白金等が挙げられる。
【００３１】
導電層２２としては、製造コスト、エッチング性等の生産性を考慮し、スパッタリング法を用いたＩＴＯを用いることが好ましい。スパッタリングによるＩＴＯの成膜は直流スパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法等があり、従来の公知技術を用いることができる。
【００３２】
導電層２２の厚さは、５μｍ〜１５０μｍに設定されていることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍに設定されていることがより好ましい。導電層２２の厚さが、５μｍ以下になると、電気抵抗が増加して導電性が著しく低下する。また、導電層２２の厚さが、１５０μｍ以上になると、材料コストが上がり、実用上好ましくない。
【００３３】
導電層２２の電気抵抗は、表面抵抗率（シート抵抗率）が２００Ω／□以下に設定されていることが好ましく、５０Ω／□以下に設定されていることがより好ましい。ここで用いた単位Ω／□とは、単位面積当たりの抵抗値である。単位面積としては、ｃｍ２を用いることが出来、Ω／ｃｍ２とも表せる。
【００３４】
なお、導電層２２の表面には、必要に応じてエッチングにより、パターニングされていてもよい。
【００３５】
さらに、導電層２２は、配線抵抗を低くするために、補助電極が併設されていてもよい。補助電極の材料としては、銅やアルミニウム等の金属材料が挙げられる。
【００３６】
［ガスバリア層２３］
ガスバリア層２３は、ガスバリア性を有する樹脂であるポリアルコール系樹脂、及び、同じくガスバリア性を有する無機層フィラーを含有する層で形成される。
なお、ガスバリア層２３は上記構成の層、即ち、ポリアルコール系樹脂、及び、無機層フィラーを含有する層に対して、接着材を用いて別種の熱可塑性樹脂を積層してもよい。また、熱可塑性樹脂の種類は限定されない。
【００３７】
ガスバリア層２３に含有されるポリアルコール樹脂としては、ポリビニルアルコール系重合体、または、エチレン‐ビニルアルコール共重合体を用いることが好ましい。
【００３８】
ポリビニルアルコール系重合体としては、ポリビニルアルコール、その誘導体及び変性物のいずれであってもよい。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
ポリビニルアルコール系重合体の重合度は、１００〜５０００に設定されていることが好ましく、５０〜３０００に設定されていることがより好ましい。
ポリビニルアルコール系重合体のケン化度は、８０モル％以上に設定されていることが好ましく、９０モル％以上に設定されていることがより好ましい。
【００３９】
また、エチレン‐ビニルアルコール系重合体としては、エチレン‐酢酸ビニル系共重合体単体、または、エチレン‐酢酸ビニル系共重合体と共に、その他の単量体を共重合して得られたものをケン化したものを使用できる。
エチレン‐酢酸ビニルアルコール系重合体の共重合前の単量体におけるエチレン比率は、２０〜６０モル％に設定されていることが好ましい。エチレン比率が２０モル％未満であると、高湿度下におけるガスバリア性が低下する。エチレン比率が６０モル％以上であると、全般にわたってガスバリア性が低下する傾向がある。
エチレン‐酢酸ビニルアルコール系重合体の酢酸ビニル成分のケン化度は、９５モル％以上と設定されているものが好ましい。ケン化度が、９５モル％未満であると、ガスバリア性や耐油性が低下する傾向がある。
【００４０】
ガスバリア層２３に含有される無機フィラーとしては、無機層状化合物を用いることが好ましい。
【００４１】
無機層状化合物としては、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイト、加水ハロイサイト、アンチゴライト、クリソタイル、パイロフィライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、テトラシリリックマイカ、ナトリウムテニオライト、白雲母、マーガライト、タルク、バーミキュライト、金雲母、ザンソフィライト、緑泥石等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、無機層状化合物としては、ガスバリア性の良いモンモリロナイトを使用することが好ましい。
【００４２】
ガスバリア層２３は、ポリアルコール系樹脂と無機フィラーとの固体質量比（固形分質量比率）について、ポリアルコール系樹脂／無機フィラーが３０／７０〜９５／５に設定されていることが好ましく、３０／７０〜５０／５０に設定されていることがより好ましい。
上記質量比率において、無機フィラーの割合が低くなると十分なバリア性が得られない。一方、無機フィラーの割合が高くなると塗装強度や接着強度が低下してしまう。
【００４３】
ガスバリア層２３の厚さは、０．１〜２０μｍに設定されていることが好ましく、０．１〜５μｍに設定されていることがより好ましい。２０μｍ以上の厚みとなると、積層フィルム２を透明フィルムで作成する場合に十分な透明性が得られなくなる。
【００４４】
ガスバリア層２３の製造方法としては、ポリアルコール系樹脂と無機層フィラーを含有するコーティング剤をフィルム基材層２１上にコーティングして成膜する方法が挙げられる。コーティングによって成膜することによって、低コストで成膜することが可能となる。
なお、ガスバリア層２３の成膜方法は、前記方法には限定されない。
【００４５】
ガスバリア層２３におけるコーティング剤の組成物を構成する溶媒としては、ポリビニルアルコール系重合体、又はエチレン‐ビニルアルコール系重合体を溶解することが可能であり、無機層状化合物を膨潤させることが可能な水系溶媒を用いることが好ましい。
水系溶媒としては水、又は水とメタノールやエタノール等の低級アルコールとの混合物を用いることが好ましい。
【００４６】
また、コーティング剤の組成物は、ポリアルコール系樹脂と無機層フィラーの合計含有量が、コーティング剤質量に対して１〜３０質量％に設定されていることが好ましい。
【００４７】
さらに、コーティング剤の組成物としては、必要とされる機能に応じて、チタン系やイソシアネート系等の各種架橋剤、並びに、チタン系カップリング剤やシラン系カップリング剤等の改質剤、または、紫外線吸収剤、帯電防止剤、レベリング剤、消泡剤、着色剤等の成分を有するもの、あるいは、これらを２種以上加えたものを用いることができる。
【００４８】
また、コーティング剤を塗工する方法としては、グラビアシリンダー等を用いたロールコーティング法、ドクターナイフ法、エアーナイフ・ノズルコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法等があり、従来の公知技術を用いることができる。これらの方法は単独で用いることも可能であり、これらの方法を２種以上併用してもよい。
なお、必要に応じて、コーティング剤を塗工前にフィルム基材層２１に対し、接着剤又はアンカーコート剤を塗工してもよい。
【００４９】
［接着層２４］
接着層２４はとしては、ウレタン樹脂系接着剤を用いることが好ましい。さらに、接着層２４としては、分子内にアミド分子構造を有するウレタン樹脂系接着剤は、ガスバリア性向上の効果があるため、これを用いることがより好ましい。なお、ウレタン樹脂系接着剤は、ポリウレタン樹脂系接着剤を含む。
【００５０】
［カバーフィルム層２５］
カバーフィルム層２５は、透明性を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、フィルム基材層２１で挙げたものと同じものが挙げられ、フィルム基材層２１と同様に、これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
カバーフィルム層２５の厚さは、１０〜１０００μｍに設定されていることが好ましく、５０μｍから２５０μｍに設定されていることがより好ましい。
【００５２】
カバーフィルム層２５の透過率は、８０％以上に設定されていることが好ましく、９０％以上に設定されていることがより好ましい。
【００５３】
カバーフィルム層２５は、紫外線吸収剤を含有していることが好ましい。カバーフィルム層２５に使用される紫外線吸収剤としては、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びベンゾフェノン系紫外線吸収剤が挙げられる。
【００５４】
カバーフィルム層２５は、その一方側の面、即ち、接着層２４と反対側の面に一定形状を有するエンボス加工が施されていることが好ましい。これにより、光の反射の低減や光の閉じ込め効果をもたらすことが可能である。
【００５５】
なお、カバーフィルム層２５には、必要とされる機能に応じて、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加物を添加してもよい。
また、接着層２４とカバーフィルム層２５の積層は、ドライラミネート法等の従来の公知技術にて製造することができる。
【００５６】
以上、本発明に係る実施形態について図面１を参照にして記述したが、具体的な構成は実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、積層フィルム２におけるカバーフィルム層２５の一方側の面にハードコートを設けることで、さらに表面劣化の低減を図ることも可能である。
【００５７】
さらに、上記のような積層フィルム２においては、ポリアルコール系樹脂と無機フィラーを含有したガスバリア層２３を用いることで、低コストで成膜が可能で、かつ、十分な柔軟性を維持し高いバリア性を保持することが可能となる。
【００５８】
また、積層フィルム２は、ガスバリア層２３に含有されているポリアルコール系樹脂と無機フィラーの質量比が３０／７０以上、９５／５以下となるによう設定することで、十分なバリア性を維持したまま、塗装強度や接着強度も維持することが可能となる。また、当該質量比を５０／５０とした際には、バリア性、塗装強度及び接着強度をより高く維持することができる。
【００５９】
また、積層フィルム２は、カバーフィルム層２５が紫外線吸収剤を含有していることで、紫外線による積層フィルム２の表面劣化を低減することが可能となる。
【００６０】
さらに、積層フィルム２は、カバーフィルム層２５の表面がエンボス加工を施されることで、光の反射の減少や光の閉じ込め効果が起き、受光効率を上げることが可能となる。
【００６１】
そして、本実施形態の積層フィルム２を用いた太陽電池モジュール１は、高いガスバリア性低下と表面劣化による受光効率の低下を防ぐことができ、光電変換（発電）効率向上を図ることが可能となる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されない。
［積層フィルムの使用材料］
本実施例で使用した材料を以下に示す。
（フィルム基材層２１）
フィルム材Ａ−１：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚み１００μｍ）
【００６３】
（導電層２２）
導電膜Ｂ−１：ＤＣスパッタリング法によるＩＴＯ層（厚み１００ｎｍ）
【００６４】
（ガスバリア層２３）
ガスバリア性塗工液Ｃ−１：Ｃ−１１〜Ｃ−１３の混合溶液（１００ｇ） 
ポリビニルアルコールＣ−１１：ポバール樹脂（商品名「ＰＶＡ−１２４」、クラレ社製）、２ｇ
無機層状化合物Ｃ−１２：モンモリロナイト（商品名「クニピアＦ」、クニミネ工業社製）、２ｇ
溶媒Ｃ−１３：蒸留水７６ｇ及びメタノール２０ｇからなる混合溶媒
接着剤Ｃ−２：酢酸エチル溶液を使用したウレタン系接着剤（商品名「タケネートＡ−３８５／タケラックＡ５０」、三井化学社製）
フィルム材Ｃ−３：ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム（厚さ１００μｍ）
アンカーコート剤Ｃ−４：東洋紡社製バイロン５０ＡＳを主成分とするポリエステル系樹脂アンカーコート剤
【００６５】
（接着層２４）
接着剤Ｄ−１：ポリウレタン系接着剤（商品名「Ａ６１６／Ａ６５」、三井化学社製）
【００６６】
（カバーフィルム層２５）
フィルム材Ｅ−１：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚さ５０μｍ）
【００６７】
［積層フィルムの作成］
フィルム基材層２１となるフィルム材Ａ−１の一方の面に導電膜Ｂ−１を形成し導電層２２を形成した。次に、フィルム基材層２１における導電層２２の積層面と反対面に、アンカーコート剤Ｃ−４を塗工した。アンカーコート剤Ｃ−４を塗工した面に、バリア性塗工液Ｃ−１を厚み０．５μｍとなるよう塗工した。さらに接着剤Ｃ−２を塗工し、ドライラミネート法にてフィルムＣ−３を積層しガスバリア層２３を形成する。
なお、塗工液Ｃ−１はポリビニルアルコールＣ−１１と無機層状化合物Ｃ−１２を溶媒Ｃ−１３に溶解する。塗工液はＣ−１１／Ｃ−１２の固体質量比５０／５０と設定し、塗工液中の固形分４質量％となるよう調整する。
そして接着剤Ｄ−１を塗工し接着層２４を形成した。次に、フィルムＥ−１をドライラミネート法にて積層しカバーフィルム層２５を形成し、積層フィルムを作成した。
【００６８】
［水蒸気透過率及び酸素透過率測定］
得られた積層フィルムを、温度２３℃、湿度９０％ＲＨの環境下で、水蒸気透過率測定機（ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ、Ｍｏｃｏｎ社製）で水蒸気透過率を測定した。
また、同様に得られた積層フィルムを、温度２３℃、湿度７０％ＲＨの環境下で、酸素透過率測定機（ＯＸ−ＴＲＡＮ１００、Ｍｏｃｏｎ社製）で酸素透過率を測定した。
【００６９】
評価結果は、水蒸気バリア性０．０２（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）、酸素バリア性０．０５（ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ）であった。
以上のように、ガスバリア層にポリビニルアルコールと無機層状化合物の固体質量比を５０／５０に設定することで高いガスバリア性が認められた。
また、この条件のみならず、ガスバリア層にポリアルコール系樹脂と無機フィラーを含有させることでも上記同様の効果が得られることが推認される。
さらに、ガスバリア層に含有されているポリアルコール系樹脂と無機フィラーの質量比が３０／７０以上、９５／５以下となるように設定することでも上記同様の効果が得られることが推認される。
【符号の説明】
【００７０】
１…太陽電池モジュール  ２…積層フィルム  ３…半導体層  ４…金属電極層  ５…フィルム基板層  ６…裏面電極層  ２１…フィルム基材層  ２２…導電層  ２３…ガスバリア層  ２４…接着層  ２５…カバーフィルム層
【図１】
2013248832.tif 000003