(57)【要約】【課題】耐候性に優れ、環境負荷が非常に少なく、しかもコストを低く抑えることが可能な太陽電池裏面封止用シート及びこれを用いた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)からなるバリア層５と、バリア層５の一方の面上に蒸着された無機化合物からなる蒸着層６とを含む耐候性バリア基材２と、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に発泡させてなる発泡耐候性基材３と、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に着色してなる着色耐候性基材４とを備え、発泡耐候性基材３と耐候性バリア基材２と着色耐候性基材４とを順次積層して一体化してなる太陽電池裏面封止用シート。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に発泡させてなる発泡耐候性基材と、
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＮ)からなるバリア層と、前記バリア層の一方の面上に蒸着された無機化合物からなる蒸着層とを含む耐候性バリア基材と、
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に着色してなる着色耐候性基材とを備え、これらの基材を順次積層し一体化して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】
耐候性バリア基材は、前記バリア層の両面に積層された易接着コート層を含み、
前記バリア層の一方の面上に前記易接着コート層を介して前記蒸着層が蒸着されてなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項３】
前記発泡耐候性基材は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項４】
前記発泡耐候性基材は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなる基材の両面にポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を積層してなることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項５】
前記着色耐候性基材は、固相重合したＰＥＴに白色顔料を混合してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項６】
前記無機酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムの中から選ばれる少なくとも１種以上の無機酸化物からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項７】
ガラス板と、前記ガラス板と対向して配置された裏面保護シートと、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間に配置された太陽電池セルとを備え、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間が気密に封止されると共に、封止された空間内に充填材が充填されてなる太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護シートに、請求項１〜６の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シートを用い、且つ、この裏面保護シートを前記発泡耐候性基材側が前記ガラス板と対向するように配置し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、太陽電池裏面封止用シートに関し、さらに詳細には、太陽電池で求められる高温多湿下における過酷な保存環境においても密着不良に伴う外観不良やガスバリア性能の低下を伴わない、耐湿熱密着性に優れる太陽電池裏面封止用シート、並びにこの太陽電池裏面封止用シートを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、様々な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。この地球規模の問題を解決するために様々な検討が行われており、特に太陽光発電については、そのクリーン性や無公害性という点から期待が高まっている。
【０００３】
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、単結晶、多結晶、又はアモルファスシリコン系の半導体からできている。太陽電池の構造としては、太陽電池素子単体（セル）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）に亘ってセル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」と呼んでいる。
【０００４】
一般的に、太陽電池モジュールは、太陽光が当たる面をガラス面で覆い、熱可塑性プラスチック（特にエチレン−酢酸ビニル共重合体(ＥＶＡ)）からなる充填材で間隙を埋め、裏面が耐熱、耐候性プラスチック材料などからなる白色の裏面保護シートで保護された構造となっている。なお、白色の裏面保護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ためである。
【０００５】
ところで、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りした場合、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。
【０００６】
従来、このような太陽電池用裏面保護シートには、水蒸気バリアの有無にかかわらず外層基材にフッ素樹脂が使用されており、太陽電池向けに一般的に用いられているフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニル(ＰＶＦ)（デュポン社製のＰＶＦテドラーなど）がある（例えば、特許文献１などを参照。）。フッ素樹脂は、分子間水素結合が非常に強固であるために分解しにくく、長時間使用される太陽電池用裏面保護シートとして理想的な耐候性を有している。一方、フッ素樹脂は、環境に残留しやすく、燃やすと有害なフッ化水素が発生するなど地球環境に与える影響は決して小さくない。また、フッ素樹脂は非常に高価であり、同じ厚さの一般的なポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)と比較すると約２０〜３０倍もする場合もあり、太陽電池用裏面保護シートを作製する上で非常に大きな障害となっている。
【０００７】
これに対して、上述したフッ素樹脂の代わりに、耐候性のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)などのポリエステルフィルムを用いた太陽電池用裏面保護シートも提案されている（例えば、特許文献２，３などを参照。）。しかしながら、従来のＰＥＴを用いた太陽電池用裏面保護シートは、通常のＰＥＴ樹脂をベースにバリア層が作製されているため、このバリア層が時間の経過と共に劣化してバリア性を失ったり、シートの層間剥離を誘発したりするなどの不具合を生じることがあった。
【特許文献１】特開２０００−１６４９０７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３５４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、耐候性に優れ、環境負荷が非常に少なく、しかもコストを低く抑えることが可能な太陽電池裏面封止用シート及びこれを用いた太陽電池モジュール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】
【０００９】
上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は以下のとおりである。
〔１〕  ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に発泡させてなる発泡耐候性基材と、
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＮ)からなるバリア層と、前記バリア層の一方の面上に蒸着された無機化合物からなる蒸着層とを含む耐候性バリア基材と、
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に着色してなる着色耐候性基材とを備え、これらの基材を順次積層し一体化してなることを特徴とする太陽電池用裏面保護シート。
〔２〕  耐候性バリア基材は、前記バリア層の両面に積層された易接着コート層を含み、
前記バリア層の一方の面上に前記易接着コート層を介して前記蒸着層が蒸着されてなることを特徴とする前記〔１〕に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔３〕  前記発泡耐候性基材は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔４〕  前記発泡耐候性基材は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなる基材の両面に耐候性ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を積層してなることを特徴とする前記〔３〕に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔５〕  前記着色耐候性基材は、固相重合したＰＥＴに白色顔料を混合してなることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔６〕  前記無機酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムの中から選ばれる少なくとも１種以上の無機酸化物からなることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
〔７〕  ガラス板と、前記ガラス板と対向して配置された裏面保護シートと、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間に配置された太陽電池セルとを備え、前記ガラス板と前記裏面保護シートとの間が気密に封止されると共に、封止された空間内に充填材が充填されてなる太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護シートに、前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の太陽電池用裏面保護シートを用い、且つ、この裏面保護シートを前記発泡耐候性基材側が前記ガラス板と対向するように配置したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明に係る太陽電池用裏面保護シートによれば、外装基材にフッ素樹脂を用いることなく、優れた耐候性を得ることが可能である。また、上述したフッ素樹脂を用いていないため、環境負荷が非常に少なく、且つコストを低く抑えることが可能である。
したがって、このような太陽電池用裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールでは、低コストで長期の耐久性及び絶縁性を確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した太陽電池裏面封止用シート及びこれを用いた太陽電池モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１２】
＜太陽電池裏面封止用シート＞
先ず、図１に示す本発明を適用した太陽電池裏面封止用シート（以下、裏面保護シートという。）１について説明する。
この裏面保護シート１は、図１に示すように、耐候性バリア基材２を発泡耐候性基材３と着色耐候性基材４とが挟み込んだ状態で積層されて一体化されてなる構造を有している。
【００１３】
耐候性バリア基材２は、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)のフィルムからなるバリア層５と、このバリア層５の一方の面上に蒸着された無機化合物からなる蒸着層６とを積層した積層体からなる。
【００１４】
バリア層５を構成するＰＥＮは、ＰＥＴと比較して耐候性に優れており、また、経時劣化が非常に起こりにくいため、上述した従来のＰＥＴを用いた場合の不具合を大幅に抑えることができる。なお、バリア層５の厚みは、１２〜５０μｍ程度である。
【００１５】
バリア層５の両面には、ＰＥＮの接着性をよくするための易接着コート層７が設けられている。この易接着コート層７は、アクリル樹脂や、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などからなる。
【００１６】
蒸着層６は、この易接着コート層７が積層されたバリア層５の一方の面上に蒸着されている。蒸着層６には、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムの中から選ばれる少なくとも１種以上の無機酸化物が用いられている。
【００１７】
発泡耐候性基材３は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂を白色に発泡させたフィルムからなる。発泡耐候性基材３は、発泡させることで密度が低下するため、軽量化と共に材料の単価を下げることが可能である。なお、発泡耐候性基材３の厚みは、５０〜２００μｍ程度である。
【００１８】
また、発泡耐候性基材３には、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなるものを用いることが好ましい。ＴＰＸをブレンドすることで、この発泡耐候性基材３の白色性が増し、絶縁性も向上させることができる。また、バリア層５のＰＥＮは、経時劣化が起こりにくい代わりに褐変が発生することがあるため、この発泡耐候性基材３の白色性をＴＰＸによって増しておけば、時間の経過と共にＰＥＮの色が透けて太陽電池そのものが褐色に見えてくるといった不具合を未然に防ぐことができる。
【００１９】
さらに、発泡耐候性基材３には、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)とメチルペンテン樹脂(ＴＰＸ)とからなる混合樹脂を発泡させてなる基材の両面に耐候性のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を積層したものを好適に用いることができる。なお、混合樹脂の両面に積層されるＰＥＴは、製造する上で必要な厚みを最低限確保したものであればよい。具体的に、ＰＥＴとＴＰＸとの混合樹脂の厚みは、５０〜１２０μｍ程度であり、両面の耐候性ＰＥＴの厚みは、５〜１０μｍ程度である。
【００２０】
着色耐候性基材４は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を主体とする樹脂に酸化チタンなどの白色顔料を混合して白色に着色したフィルムからなる。なお、着色耐候性基材４の厚みは、５０〜２００μｍ程度である。
【００２１】
また、この着色耐候性基材４は、ＰＥＴを固相重合することで、ＰＥＴ分子の分子量を飛躍的に増大させ（８０００〜２００００が８００００〜１０００００程度に増大する。）、分子間の結合力を非常に強固なものとなる。これにより、特に耐候性が増し、経時劣化を通常のＰＥＴと比較して著しく抑えることができる。また、この着色耐候性基材４に白色顔料を入れておけば、上述した発泡耐候性基材３の場合と同様に、時間の経過と共にＰＥＮの色が透けて太陽電池そのものが褐色に見えてくるといった不具合を未然に防ぐことができる。
【００２２】
裏面保護シート１は、上述した発泡耐候性基材３と耐候性バリア基材２と着色耐候性基材４とを順次積層し、例えばポリエステル系接着剤や、ポリウレタン系接着剤、ポリアクリル系接着剤、ポリカーボネート系接着剤などの接着剤（図示せず。）を用いて、各層の間を貼り合わせることによって３層が一体化されてなる。
【００２３】
以上のような構造を有する裏面保護シート１では、外装基材にフッ素樹脂を用いることなく、非常に優れた耐候性を得ることが可能である。また、上述したフッ素樹脂を用いていないため、環境負荷が非常に少なく、且つコストを低く抑えることが可能である。
【００２４】
＜太陽電池モジュール＞
次に、図２に示す本発明を適用した太陽電池モジュール１０について説明する。
この太陽電池モジュール１０は、図２に示すように、ガラス板１１と、配線１２を配設した光起電力素子としての太陽電池セル１３と、上記裏面保護シート１と、充填材１４と、枠体（スペーサー）１５とを備え、枠体（スペーサー）１５によって固定されたガラス板１１と裏面保護シート１との間が気密に封止されると共に、封止された空間内に太陽電池素子１３を配置した状態で充填材１４が充填された構造を有している。
【００２５】
また、上記裏面保護シート１は、発泡耐候性基材３側がガラス板１１と対向するように配置されている。これにより、最外層には、耐候性に優れた着色耐候性基材４が配置されている。
【００２６】
以上のような構造を有する太陽電池モジュール１０では、上述した本発明の裏面保護シート１を用いることによって、低コストで長期の耐久性及び絶縁性を確保することが可能である。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００２８】
（実施例１）
実施例１では、発泡耐候性基材として、厚さ１２５μｍの発泡ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムと、耐候性バリア基材として、厚さ１２μｍのポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)フィルムの両面にアクリル樹脂からなる易接着コート層を設け、この易接着コート層が設けられた一面に酸化珪素を蒸着したバリア層を設けた積層体フィルムと、着色耐候性基材として、厚さ５０μｍの白色顔料（酸化チタン）混合ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムとを順次積層し、各層の間をポリエステル系接着剤によるドライラミネートにより貼り合わせることによって、太陽電池用裏面保護シートを作製した。なお、耐候性バリア基材の厚さは２５μｍとしてもよい。
【００２９】
（比較例１）
比較例１では、厚さ１２５μｍの耐候性ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムと、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムの両面にアクリル樹脂からなる易接着コート層を設け、この易接着コート層が設けられた一面に酸化珪素を蒸着したバリア層を設けた積層体フィルムと、厚さ５０μｍの耐候性ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムとを順次積層し、各層の間をポリエステル系接着剤によるドライラミネートにより貼り合わせることによって、太陽電池用裏面保護シートを作製した。
【００３０】
そして、これら実施例１及び比較例１の太陽電池用裏面保護シートについて、作製直後（初期）から、８５℃−８５％ＲＨ環境で、５００、１０００、１５００、２０００、２５００時間の促進試験を行ったときの接着強度の低下について測定した。その測定結果を表１に示す。なお、接着強度については、各裏面保護シートから幅１５ｍｍの短冊を切り取って試験片とし、この試験片を３００ｍｍ／ｍｉｎの速さでＴ字剥離試験により測定した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示す測定結果から、実施例１の太陽電池用裏面保護シートは、比較例１の太陽電池用裏面保護シートと比較して、経時劣化に対する接着強度の低下が小さく、優れた耐候性を示していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用した太陽電池裏面封止用シートの一構成例を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した太陽電池モジュールの一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…太陽電池用裏面保護シート  ２…耐候性バリア基材  ３…発泡耐候性基材  ４…着色耐候性基材  ５…バリア層  ６…蒸着層  ７…易接着コート層  １０…太陽電池モジュール  １１…ガラス板  １２…配線  １３…太陽電池セル  １４…充填材  １５…枠体
【図１】
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【図２】
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