(57)【要約】【課題】開口部を設けた裏面保護シートであっても熱ラミネート時にシワの発生を抑制することのできる裏面保護シートを提供する。【解決手段】太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、裏面保護シートには開口部が備えられており、開口部には、開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部が設けられていることを特徴とする裏面保護シートは、裏面保護シートを太陽電池モジュールとして積層し熱ラミネートした場合であってもシワの発生を抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、
前記裏面保護シートには開口部が備えられており、
前記開口部には、該開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部が設けられていることを特徴とする裏面保護シート。
【請求項２】
前記補助円形部が、前記開口部の角部分に設けられている請求項１に記載の裏面保護シート。
【請求項３】
前記裏面保護シートが、第一樹脂シート層と第二樹脂シート層の間に配置される金属箔層が接着剤層を介して積層されている構成を含む請求項１又は２に記載の裏面保護シート。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の裏面保護シートが積層された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。更に詳しくは、裏面保護シートに開口部が備えられた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、ガラス等の透明前面基板、表面側封止材シート、太陽電池素子、裏面側封止材シート、及び裏面保護シートの各部材が順に積層された構造であり、太陽光が上記太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有している。
【０００３】
これらの構成部材のうち、裏面保護シートは、高い耐候性が要求されるとともに、太陽電池素子を水分や酸素等から保護するために、高い防湿性やガスバリア性を有することが求められている。このような観点から、特許文献１では、裏面保護シートとして、耐候性を有する基材に、アルミ箔等の金属箔を積層させた裏面保護シートが提案されている。
【０００４】
また、裏面保護シートには、太陽電池セルからの出力電力を取り出すためのジャンクションボックスを設ける。太陽電池セルからの出力電力を取り出すための電極や配線は、通常、裏面保護シートを貫通するように設けられ、ジャンクションボックス内に収納された端子に接続される。そのため、裏面保護シートには例えば電極や配線を通すために開口部を設けることが一般的である。
【０００５】
例えば、特許文献２では、ジャンクションボックスとの接着部からの水の浸入を防止することが可能な裏面保護シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３４７７０号公報
【特許文献２】特開２０１４−００７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、太陽電池モジュールは、裏面保護シートと封止材シートや太陽電池素子等を積層し、熱ラミネートされることにより製造される。しかし、熱ラミネートの際、裏面保護シートの電極や配線を通す目的等により形成された開口部の端部からシワが発生する場合がある。
【０００８】
裏面保護シートにシワが発生すると、裏面保護シートと裏面保護シートに重ねて積層された封止材シートの間に隙間が発生し、太陽電池モジュール内部に水蒸気が侵入しやすくなる。太陽電池モジュール内部に水蒸気が侵入すると、配線が腐食し電気抵抗が増加する。そのため、太陽電池モジュールとしての発電効率が低下し、性能を低下させる。
【０００９】
そのため、開口部を設けた裏面保護シートであっても熱ラミネート時にシワの発生を抑制することのできる裏面保護シートの開発が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、開口部の形状に着目し、シワができないように応力を逃がすことのできる形状にすることで、上記問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。
【００１１】
（１）太陽電池モジュール用の裏面保護シートであって、前記裏面保護シートには開口部が備えられており、前記開口部には、該開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部が設けられていることを特徴とする裏面保護シート。
【００１２】
（２）前記補助円形部が、前記開口部の角部分に設けられている（１）に記載の裏面保護シート。
【００１３】
（３）前記裏面保護シートが、第一樹脂シート層と第二樹脂シート層の間に配置される金属箔層が接着剤層を介して積層されている構成を含む（１）又は（２）に記載の裏面保護シート。
【００１４】
（４）（１）から（３）のいずれかに記載の裏面保護シートが積層された太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、開口部の形状をシワができないように応力を逃がすことのできる形状にすることで、裏面保護シートを太陽電池モジュールとして積層し熱ラミネートした場合であってもシワの発生を抑制することのできる優れた裏面保護シートとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面の模式図である。
【図２】開口部を裏面保護シートの表面を示す模式図である。
【図３】開口部の応力と開口部の端部に発生するシワの模式図である。
【図４】本発明の裏面保護シートの第一実施形態（実施例１）の開口部を示す模式図である。
【図５】本発明の裏面保護シートの第一実施形態（実施例１）の開口部の応力を示す模式図である。
【図６】本発明の裏面保護シートの第二実施形態（実施例２）の開口部を示す模式図である。
【図７】本発明の裏面保護シートの第二実施形態（実施例２）の開口部の応力を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１８】
＜太陽電池モジュールの基本構成＞
先ず、太陽電池モジュール用の裏面保護シートが使用される太陽電池モジュールの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態である太陽電池モジュ−ル１について、その層構成の一例を例示する断面の模式図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１は、受光面側から、透明前面基板２、前面封止材層３、太陽電池素子４、背面封止材層５、裏面保護シート６が順に積層された構成となっている。本発明の実施形態である裏面保護シート６は、このように太陽電池モジュール１において最外層に配置されるものであるため、高い耐候性やバリア性を備えることが必須となっている。更に、裏面保護シート６には主に配線７等を通すための開口部６１が設けられている。
【００１９】
透明前面基板２は、一般にガラス製の基板であり、太陽電池モジュール１の耐候性、耐衝撃性、耐久性を維持しつつ、且つ、太陽光線を高い透過率で透過させるものであればよい。前面封止材層３、背面封止材層５からなる封止材層は、太陽電池モジュール１内において、太陽電池素子４の位置を固定し、また外部からの衝撃を緩和するために配置される樹脂基材等からなる層である。封止材層を形成する樹脂基材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂を用いることができる。中でも、一定の耐久性等を備え、加工性に優れ、比較的安価で入手可能なＥＶＡが広く用いられてきたが、近年においては、ＥＶＡの欠点である水蒸気バリア性の低下という問題を解決するため、低密度ポリエチレンに架橋処理を施した樹脂等、ポリオレフィン系の樹脂も多く用いられるようになっている。
【００２０】
＜裏面保護シート＞
［開口部］
図２に示すように本実施形態の裏面保護シート６には開口部６１が備えられる。開口部６１は、例えば、太陽電池素子からの出力電力を取り出すための配線等を通すために設けられる。しかし、熱ラミネートによって裏面保護シートの膨張、収縮が大きくなる場合には、図３に示すように開口部の頂点６３が起点となって、頂点６３から外側に向かってシワ６２が発生する。これは、裏面保護シートが膨張、収縮することにより、縦方向の応力ａ及び横方向の応力ｂが発生し、縦方向の応力ａと横方向の応力ｂとの衝突により、シワが発生するためである。
【００２１】
本実施形態の開口部６１は開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部が設けられていることを特徴とする。補助円形部とは、図５に示されているように開口部６１の中心から外側に向かって突出して形成された輪郭を有する開口部の一部分である。補助円形部が設けられている形状であることで、たとえ裏面保護シートが膨張、収縮したとしても、裏面保護シートにシワが発生しないように補助円形部に応力を逃がすことができる。そのため、熱ラミネートによる裏面保護シートのシワの発生を抑制することができる。以下、各実施形態を用いることにより具体的に説明する。なお、以下の各実施形態は具体例であり、本発明は、以下の各実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２２】
（第一実施形態の裏面保護シート）
第一実施形態の裏面保護シートにおける開口部の形状を図４に示す。開口部６１の形状は、開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部６４が設けられた形状であり、具体的には、角部分に補助円形部６４が設けられることを特徴とする。ここで角部分とは、開口部の輪郭を形成する２つの向きが異なる直線（辺６５）の端部を接続する開口部の輪郭部分をいう。本実施形態の開口部のように角部分に補助円形部６４が設けられることで、裏面保護シートが膨張、収縮することにより発生する縦方向の応力ａと横方向の応力ｂを補助円形部６４に逃がすことができる（図５参照）。そのため、図３に示すような開口部６１の頂点６３から生じるシワ６２の発生を抑制することができる。
【００２３】
補助円形部の１つ辺りの面積は、特に限定されるものではないが、開口部全体の面積に対し２％以上１０％以下であることが好ましい。開口部全体の面積に対し２％以上であることで裏面保護シートが膨張、収縮することにより発生する応力を十分に補助円形部に逃がすことができる。開口部全体の面積に対し１０％以下であることで、裏面保護シートのバリア性を十分なものとすることができる。
【００２４】
（第二実施形態の裏面保護シート）
第二実施形態の裏面保護シートにおける開口部の形状を図６に示す。開口部には、開口部の中心から外側に向かって突出して形成された補助円形部が設けられており、具体的には長方形形状の全ての辺に補助円形部が設けられた形状であることを特徴とする。頂点を形成する両隣の辺に補助円形部が設けられることで、裏面保護シートが膨張、収縮することにより発生する縦方向の応力ａ及び横方向の応力ｂを補助円形部に逃がすことができる（図７参照）。そのため、図３に示すような開口部６１の頂点６３から外側に向かって発生するシワ６２の発生を抑制することができる。
【００２５】
本発明の裏面保護シートは第一実施形態又は第二実施形態の裏面保護シートに限定されるものではなく、例えば、補助円形部に加え、鈍角の内角を含んだ形状であってもよいし、曲線等の輪郭を含んだ形状等であってもよい（図示せず）。鈍角の内角を含んだ形状であれば、裏面保護シートが膨張、収縮することにより発生する縦方向と横方向の応力を開口部に逃がすことができる（図示せず）。このような形状を有する開口部が備えられた裏面保護シートも本発明の範囲である。
【００２６】
なお、鈍角の内角形状であれば、開口部６１の頂点から発生するシワの発生を抑制することができるが、内角がより大きければ裏面保護シートが膨張、収縮することにより発生する縦方向、横方向の応力をより逃がしやすくなる。そのため、鈍角の内角は、１１０°超の内角であることがより好ましい。
【００２７】
［裏面保護シート］
太陽電池モジュール１を構成する裏面保護シート６は特に限定されないが、一般に、樹脂シート、アルミ箔等の金属箔、又はそれらの積層体が使用される。樹脂シートとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等、各種の樹脂シートを使用することができる。これらは単独層であってもよく、従来公知の接着剤等で積層された複数の層からなる積層体であってもよい。
【００２８】
裏面保護シートは、高い耐候性が要求されるとともに、太陽電池素子を水分や酸素等から保護するために、高い防湿性やガスバリア性を有することが求められている。このような観点から、第一樹脂シート層と第二樹脂シート層の間に配置される金属箔層が接着剤層を介して積層されている構成を含む裏面保護シート（図示せず）であることが好ましい。
【００２９】
金属箔層が積層された裏面保護シートは、接着剤層や樹脂シート層が熱ラミネートによる体積の変動率が大きいものである場合には、金属箔層が積層されていない裏面保護シートと比べても特にシワが発生しやすい。金属箔は樹脂に比べ熱による体積の変動率が小さく、体積の膨張収縮が小さい層と体積の膨張収縮が大きい層が積層されているときには、熱によるシワがより発生しやすいためである。そのため、本実施形態の補助円形部が設けられた形状である開口部は、金属箔層が接着剤層を介して積層されている構成を含む裏面保護シートに備えられることが特に有効である。
【００３０】
＜裏面保護シートの製造方法＞
裏面保護シートは、例えば裏面保護シート６の樹脂シートをドライラミネート加工によって積層し密着させることにより製造することができる。ここで使用されるドライラミネート加工の方法は、従来公知の方法を使用することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例等に限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態に係る太陽電池モジュール用の裏面保護シートのシワの発生のしやすさを評価するために、以下に示す方法で接着剤を製造し、該接着剤を用いた裏面保護シートサンプルを作成した。
【００３３】
［主剤］
窒素雰囲気下、攪拌機、窒素導入管を備えたフラスコに、エチレングリコール（３２．３質量部）、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール（２７０．８質量部）、１，６−ヘキサンジオール（１２２．９質量部）、アジピン酸（２２８．１質量部）、イソフタル酸（６６４質量部）を加え、１８０℃から２２０℃にて窒素にてバブリングさせ、酸価２ｍｇＫＯＨ／ｇまで反応させ、酢酸エチル（８６０質量部）を加え、ポリエステルジオールＨの５０％溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、３２ｍｇＫＯＨ／ｇであり、数平均分子量は約３５００であった。
【００３４】
窒素雰囲気下、攪拌機を備えたフラスコに数平均分子量１０００の脂肪族ポリカーボネートジオール（旭化成ケミカルズ社製、商品名「デュラノールＴ５６５１」以下、「ＰＤＣ１０００」と略す。）を１００質量部、上記ポリエステルジオールＨ（５０質量部）、１，６−ヘキサンジオール（２質量部）、イソホロンジイソシアネート（２３．８質量部）、酢酸エチル（１７５．８質量部）を加え、赤外線吸収スペクトルにて、２２７０ｃｍ−１のイソシアネートの吸収が消失するまで加熱還流させ、ポリウレタンジオールの５０％溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、１４ｍｇＫＯＨ／ｇであり、数平均分子量は約８０００であった。
【００３５】
上記のポリウレタンジオール１００質量部と脂肪族ポリカーボネートジオール（Ｂ）（ＰＤＣ１０００）の１５質量部を混合して主剤を調整した。
【００３６】
［硬化剤］
ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩアダクト：２官能）とイソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート（ヌレート変性ＩＰＤＩ）の混合物を使用した。上記アダクト変性ＨＤＩ及びヌレート変性ＩＰＤＩの混合比（ＨＤＩアダクト）／（ヌレート変性ＩＰＤＩ）を６：４（質量比）とした。
【００３７】
［接着剤］
上記で製造した主剤と硬化剤を使用し、接着剤を製造した。また、主剤と硬化剤の配合は、主剤、硬化剤を溶剤に溶解させて、それぞれ５０質量％（酢酸エチル溶液）とし行った。主剤と硬化剤は質量比１８：３．７で調製した。
【００３８】
（サンプルの作成）
第一樹脂シート層を構成する樹脂フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製Ｐ１００）、金属箔層を構成する金属箔としてアルミ箔「ニッパク＃」（日本製箔株式会社製）、第二樹脂シート層を構成する樹脂フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ社製Ｔ６０）を用いた。第一接着剤層及び第二接着剤層を形成する接着剤としては、上記接着剤を用いて、それぞれ、塗布量５ｇ／ｍ２（乾燥状態）でコーティングして接着剤層を形成し、上記各フィルム部材を従来公知のドライラミネート法により第一樹脂シート層／第一接着剤層／金属箔層／第二接着剤層／第二樹脂シート層となるように積層した。そして、表１に示した開口部を設け、実施例及び比較例の裏面保護シートのサンプルを得た。
【００３９】
（（シワ発生試験））
実施例１、２及び比較例の裏面保護シートのサンプルを用いて疑似モジュールを作成した。疑似モジュールは、透明前面基板としてガラスを、封止材層としてエチレン−酢酸ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＡ）４５０μｍを、裏面保護シートとして実施例１、２及び比較例に係るサンプルを、透明前面基板／前面封止材層／背面封止材層／裏面保護シートの順番で積層させ、真空ラミネートにより作成し、目視にてシワ発生の有無を確認した。（真空ラミネート条件：温度１５０℃、真空時間５分間、プレス時間９分間）結果については、「シワ」として、下記表１に示す。なお、いずれの裏面保護シートのサンプルも１０００ｍｍ×１５００ｍｍである。
【００４０】
［評価基準］
◎：シワが発生しなかった
○：シート表面にわずかに凹凸は見られるが、シワにはなっていなかった
×：シワが発生した
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１より、開口部の角部分又は辺に補助円形部が設けられた開口部が備えられた実施例１及び２の裏面保護シートは、長方形形状の開口部が備えられた比較例の裏面保護シートと比較して開口部の端部からのシワの発生が確認されなかった。本試験結果から補助円形部が設けられた開口部が備えられた裏面保護シートは、シワの発生を抑制することのできる優れた裏面保護シートであることが分かる。
【符号の説明】
【００４３】
１      太陽電池モジュール
２      透明前面基板
３      前面封止材層
４      太陽電池素子
５      背面封止材層
６      裏面保護シート
７      太陽光
８      配線
６１    開口部
６２    シワ
６３    頂点
６４    補助円形部
６５    辺
ａ      縦方向の応力
ｂ      横方向の応力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016189416.tif 000008
【図６】
2016189416.tif 000009
【図７】
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