太阳能电池用背板以及使用其的太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明的太阳能电池用背板由具有粘接层(2)和基材层(1)的层叠体形成，所述粘接层(2)包含50～100重量%热塑性树脂和0～50重量%无机或者有机填料、所述基材层(1)包含30～95重量%聚丙烯树脂和5～70重量%无机或者有机填料，所述基材层(1)至少被单轴拉伸、孔隙率为55%以下，太阳能电池用背板的波长750nm的光的反射率为90%以上、局部放电电压为7.5V/μm厚度以上，局部放电电压优异、背板可以薄壁化，与密封材料的粘接性优异。
【专利说明】太阳能电池用背板以及使用其的太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于太阳能电池组件的保护的背板。详细而言，涉及由如下树脂层叠体形成的背板，该树脂层叠体设置于太阳能电池组件的光入射面的相对侧的密封材料上，由于优异的光反射率将通过组件的太阳光高效地反射到发电元件侧从而提高发电效率，由于优异的耐电压而不使产生的电发生泄漏，由于对密封材料的优异的密合性从而在太阳能电池中可以耐受长期的室外使用、防止性能降低。此外，本发明涉及使用该背板的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳光发电是使用太阳能电池将太阳光的能量直接转化为电力的发电方式，作为不产生废弃物、排气等的清洁的能源，此外作为不依赖于电力公司的电力供给或者作为紧急电源而被关注，近年来也在民用层面中进行普及。此外，作为发电方法由于运用和保养的费用廉价，因此在世界范围内需求扩大。
[0003]对于这样的太阳能电池，通过排列光发电元件制成电池单元，将其用密封材料(填充材料)密封制成单元化的太阳能电池组件而形成。一直以来，作为密封材料经常使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂。
[0004]然而，这些由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂形成的密封材料存在如下问题点:虽然耐寒性、耐水性优异，但由于氧气、水蒸气等的气体透过性高因此容易使发电元件腐蚀，由该气体导致填充材料树脂自身劣化而易于变色，由于熔点低而容易在高温时变形，由于为极性树脂因此耐电压低等，通常为了解决这些问题在太阳能电池组件的正面和背面进一步设置保护片。在本发明中，将背面侧的保护片称为背板。
[0005]特别是，作为太阳能电池用背板，从水蒸气透过率、光反射率、尺寸稳定性、局部放电电压、耐候试验后的变色量等各种观点出发研究改良，以往大量使用将聚酯系薄膜作为芯材、正面和背面层叠氟系树脂薄膜的方式。然而，由于氟系树脂薄膜柔软且机械强度弱、昂贵，近年来大量提出层叠赋予各种性能的聚酯系薄膜的背板。
[0006]具体而言，提出了:使用用于提高耐候性的聚酯树脂的提案(例如专利文献I)，为了提高防潮性层叠阻气性薄膜、或为了提高局部放电电压层叠具有电绝缘性的薄膜、发泡层的提案(例如专利文献2)，通过在薄膜表层设置抗静电层从而降低表面电阻值、提高局部放电电压的提案(例如专利文献3)，以及调整使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯的数均分子量、氧化钛颗粒的含量从而提高层间剥离强度(delamination strength)的提案(例如专利文献4)等。其结果，现在主要使用聚酯薄膜的背板成为主流。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2002-134771号公报
[0010]专利文献2:日本特开2006-253264号公报
[0011]专利文献3:日本特开2009-147063号公报[0012]专利文献4:日本特开2010-254779号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]然而，随着太阳能电池的普及扩大，对于发电成本的要求增大。为了解决该问题，变得要求发电效率的进一步上升、构成太阳能电池组件的各构件的进一步的成本降低等。
[0015]例如，关于发电效率而言，利用背板使入射的光有效地反射进行再利用，从而可以进一步提高发电效率。由聚酯薄膜形成的一般的背板的波长750nm的光的反射率为80?90%左右，如果能够将相同光的反射率提升至达到约98%，则估计作为组件的最大输出约上升1.5%，可以进一步提高太阳能电池的电力交换效率。此外，关于聚酯薄膜而言，由于本质上容易发生水解，因此存在在室外的长期的使用时容易劣化、进而由于紫外线等短波长光容易引起变黄等变色、光反射性能容易降低的问题点。
[0016]此外，太阳能电池的初期费用高昂成为妨碍普及的一个原因，因此对于其构件进一步要求低价化。具体而言，对于太阳能电池用背板，为了避免太阳能电池组件由于电荷导致的破损，对照发电容量要求局部放电电压700V以上或者1000V以上的耐电压性。然而，专利文献I?4中所使用的聚酯是分子结构内具有极性的树脂，因此介电常数较高，为了达成该要求需要与其它原材料层叠、或使薄膜自身的厚度变厚，必然存在成本容易变高的问题点。
[0017]另一方面，太阳能电池长期在室外使用，因此存在由于伴随气温的日间变化、季节变化的构件间的热膨胀、收缩等尺寸变化的差异导致太阳能电池的密封材料与背板之间容易引起界面剥离的问题点。若在太阳能电池用背板与密封材料间引起界面剥离，则太阳能电池组件失去由背板产生的保护功能，水分渗透而在太阳能电池单元的部分中引起劣化。因此，在制作太阳能电池方面，密封材料与背板的粘接性是维持品质的重要的要素，期望两者间的粘接力进一步上升。
[0018]本发明解决上述的各问题，即以提供仅仅背板也具有高光反射率、局部放电电压优异、背板可以薄壁化的太阳能电池用背板为课题。本发明还以提供与密封材料的粘接性优异的太阳能电池用背板为课题。
[0019]用于解决问题的方案
[0020]发明人等反复深入研究，结果发现在使用由聚丙烯系树脂形成的具有特定的孔隙率的基材层，将由热塑性树脂形成的具有特定的孔隙率的粘接层层叠于基材层上而成的层叠体中，得到具有期望的光反射率、局部放电电压、与密封材料的粘接性优异的背板，能够解决前述课题。即，使用由具备以下的特征的层叠体形成的太阳能电池用背板，从而完成本发明。
[0021]即本发明涉及
[0022][I] 一种太阳能电池用背板，其由至少具有粘接层和基材层的层叠体形成，
[0023]粘接层包含50?100重量％的热塑性树脂、和O?50重量％的无机填料以及有机填料中的至少一者，
[0024]该基材层包含30?95重量％聚丙烯树脂、和5?70重量％无机填料以及有机填料中的至少一者，该基材层至少被单轴拉伸、且孔隙率为55%以下，[0025]该层叠体的根据JIS-Z8722的条件d中记载的方法测定的该粘接层侧表面的波长750nm的光的反射率为90%以上，根据IEC-60664-1中记载的方法测定的局部放电电压以层叠体的单位厚度换算计为7.5V/ μ m以上。
[0026][2]该基材层的孔隙率优选为3?53%。
[0027][3]该基材层的厚度优选为70?250 μ m。
[0028][4]该基材层中的无机填料以及有机填料的平均粒径或者平均分散粒径优选为
0.05 ?0.9 μ m。
[0029][5]该粘接层的孔隙率优选为O?3%。
[0030][6]该粘接层中的热塑性树脂为熔点不足150°C的聚乙烯树脂、熔点不足150°C的无规聚丙烯树脂、以及熔点不足150°C的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂中的至少I者，
[0031][7]或者优选为熔点150°C以上的聚丙烯树脂。
[0032][8]在[7]的情况下，优选在该粘接层侧的表面具有以丙烯酸酯系树脂或者聚乙烯亚胺系树脂为主的表面处理层。
[0033][9]该粘接层侧的表面优选以与由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂形成的密封剂接触的方式使用。
[0034][10]该粘接层与该密封材料的剥离力优选为20N/25mm以上。
[0035][11]在该层叠体的正面和背面的任一表面或者两表面优选还层叠有包含聚酯系树脂以及氟系树脂中的至少I者的树脂薄膜或者铝箔。
[0036]发明的效果
[0037]本发明的太阳能电池用背板的光反射率优异，因此可以有效地再利用入射到太阳能电池组件中的光，提高太阳能电池的电力交换效率。并且，本发明的太阳能电池用背板的基材层由非极性的聚丙烯树脂形成，因此即便仅基材层也具有足够高的局部放电电压。因此，背板可以薄壁化，成本削减效果高。此外，通过在构成该背板的粘接层的树脂中使用特定的热塑性树脂，或者在粘接层上设置表面处理层改善与密封材料的粘接性，并将粘接层的孔隙率控制在规定的范围，从而可以维持作为太阳能电池用背板的强度。
[0038]进而，本发明的太阳能电池用背板与使用聚酯薄膜的背板相比几乎没有由短波长光(紫外线)导致的变色，即使在长期的使用中光反射率的降低也少、性能也稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是表示本发明的太阳能电池用背板的一个形态的剖面图。
[0040]图2是表示本发明的太阳能电池的一个形态的剖面图。
[0041]图3是表示本发明的实施例、比较例的太阳能电池用背板的光反射率与使用该背板的太阳能电池中的最大输出(Pmax)的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0042]在以下详细地说明本发明的太阳能电池用背板的结构以及效果。以下记载的技术特征基于本发明的代表性的实施方式而进行说明，但本发明并不受限于这样的实施方式。需要说明的是，本发明中“?”意味着分别包含在其前后记载的数值作为最小值及最大值的范围。[0043]〈太阳能电池用背板〉
[0044]本发明的太阳能电池用背板由至少具有基材层、粘接层的层叠体形成。该层叠体的特征在于，其根据JIS-Z8722的条件d中记载的方法测定的波长750nm的光的反射率为90%以上，根据IEC-60664-1中记载的方法测定的局部放电电压以层叠体的单位厚度换算计为7.5V/ym以上。
[0045]以下，一边参照本发明的太阳能电池背板的优选方式一边具体地说明本发明。
[0046]<基材层>
[0047]本发明的太阳能电池背板中的基材层是由在内部具有孔隙的聚丙烯树脂薄膜形成的层，是赋予该背板高光反射率、和高耐电压性的主要的层。
[0048]该基材层的特征在于，包含30?95重量％的聚丙烯树脂、和5?70重量％的无机填料以及有机填料中的至少一者，该基材层至少被单轴拉伸、且孔隙率为55%以下。
[0049]该基材层由非极性的聚丙烯系树脂形成，因此即便仅基材层也可以赋予足够高的局部放电电压。该基材层还含有填料、在该层内形成特定量的孔隙，从而即使仅基材层也能够达到足够高的光反射率。
[0050]<聚丙烯树脂>
[0051]作为聚丙烯树脂，可以使用:丙烯均聚物；作为主成分的丙烯与乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-庚烯，4-甲基-1-戊烯等α-烯烃的共聚物。立构规整性没有特别限制，可以使用显示全同立构或者间同立构以及各种程度的立构规整性的聚合物。此外，共聚物为2元体系、3元体系、4元体系均可，此外，为无规共聚物、嵌段共聚物均可。从孔隙形成的观点出发优选丙烯均聚物。
[0052]聚丙烯树脂的介电常数为2.2?2.6，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的介电常数为
2.9?3，空气的介电常数约为1，作为非极性树脂的聚丙烯树脂的使用、孔隙的形成有利于绝缘耐性的上升。
[0053]基材层包含30?95重量％聚丙烯树脂。在该范围内中，优选包含35重量％以上、进一步优选包含40重量％以上。此外，优选包含90重量％以下，进一步优选包含85重量％以下。基材层中的聚丙烯树脂的含量若为30重量％以上，则存在容易保证背板的介电常数较低、防止机械强度的降低的倾向，若为95重量％以下，则存在易于得到足够的孔隙数、提高光反射率的倾向。
[0054]<无机填料>
[0055]基材层含有填料作为在内部形成孔隙的成核剂。
[0056]作为无机填料，可以例示出重质碳酸钙、沉淀性碳酸钙、烧结粘土、滑石、氧化钛、硫酸钡、硫酸铝、硅石、氧化锌、氧化镁、硅藻土等。此外，也可以例示出:前述无机填料的利用各种表面处理剂的表面处理品。其中，如果使用重质碳酸钙、沉淀性碳酸钙以及它们的表面处理品、粘土、硅藻土则廉价且拉伸时的孔隙形成性良好，因此优选。进一步优选重质碳酸钙、沉淀性碳酸钙的经各种表面处理剂处理得到的表面处理品。此外，在无机填料中，氧化钛从其折射率的高度出发无论是否形成孔隙均可达成高光反射率，因此优选。
[0057]作为前述表面处理剂，例如优选树脂酸、脂肪酸、有机酸、硫酸酯型阴离子表面活性剂、磺酸型阴离子表面活性剂、石油树脂酸、它们的钠盐、钾盐、铵盐等盐、或者、它们的脂肪酸酯、树脂酸酯、蜡、石蜡等；也优选非离子系表面活性剂、二烯系聚合物、钛酸酯系偶联齐U、硅烷系偶联剂、磷酸系偶联剂等。作为前述硫酸酯型阴离子表面活性剂，例如可列举出长链醇硫酸酯、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯、硫酸化油等或者它们的钠盐、钾盐等盐，作为磺酸型阴离子表面活性剂，例如可列举出烷基苯磺酸、烷基萘磺酸、石蜡磺酸、α-烯烃磺酸、烷基磺基琥珀酸等或者它们的钠盐、钾盐等盐。此外，作为前述脂肪酸，例如可列举出己酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸等。作为前述有机酸，例如可列举出马来酸、山梨酸等。作为前述二烯系聚合物，例如可列举出聚丁二烯、异戊二烯等。作为前述非离子系表面活性剂，可列举出聚乙二醇酯型表面活性剂等。这些表面处理剂可以使用I种或者组合2种以上来使用。作为使用了这些表面处理剂的无机填料的表面处理方法，例如，可以使用日本特开平5-43815号公报、日本特开平5-139728号公报、日本特开平7-300568号公报、日本特开平10-176079号公报、日本特开平11-256144号公报、日本特开平11-349846号公报、日本特开2001-158863号公报、日本特开2002-220547号公报、日本特开2002-363443号公报等中记载的方法。
[0058]<有机填料>
[0059]作为有机填料，可以优选使用与构成基材层的聚丙烯树脂的熔点相比自身的熔点或者玻璃化转变温度更高的(例如，120?300°C)树脂。具体而言，可以例示出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、三聚氰胺树脂、环状烯烃共聚物、聚亚乙基硫醚、聚酰亚胺、聚乙基醚酮、聚苯硫醚等。它们相对于聚丙烯树脂为不相容性，因此拉伸时的孔隙形成性良好，因此优选。
[0060]基材层中，可以选择无机填料或者有机填料中的I种将其单独使用，也可以选择2种以上组合使用。将2种以上组合使用的情况下，可以混合有机填料和无机填料而使用。
[0061]基材层包含5?70重量％无机填料以及有机填料中的至少一者。在该范围内中，优选包含10重量％以上、进一步优选包含15重量％以上。此外,优选包含65重量％以下，进一步优选包含60重量％以下。基材层中的填料含量若为5重量％以上，则存在易于得到足够的孔隙数、提高光反射率的倾向，若为70重量％以下，则存在易于防止背板的机械强度的降低、介电常数的上升的倾向。
[0062]<填料的粒径>
[0063]前述无机填料的平均粒径以及前述有机填料的平均分散粒径，例如，可根据基于麦奇克(Microtrac)法、扫描型电子显微镜的一次粒径的观察(本发明中将100个颗粒的平均值作为平均粒径)，通过比表面积的换算(本发明中使用(株)岛津制作所制造的粉体比表面积测定装置SS-100测定比表面积)等来求出。
[0064]为了控制在后述的基材层的制造方法中由拉伸成型产生的孔隙尺寸，优选将在基材层中添加的前述无机填料的平均粒径设定为特定的值、或者混炼控制前述有机填料的平均分散粒径。
[0065]在太阳能电池中，有助于发电元件中的发电效率的波长为可见光?近红外区域的波长，因此背板期望为有效地反射可见光?近红外区域的波长的光的物质。
[0066]因此，基材层中含有的填料的平均粒径或者平均分散粒径优选设为0.05μπι以上、更优选设为0.1 μπι以上、进一步优选设为0.15 μ m以上。此外，优选设为0.9μπι以下、更优选设为0.5 μ m以下、进一步优选设为0.4 μ m以下。
[0067]基材层中含有的填料的平均粒径或者平均分散粒径若为0.05?0.9 μ m，则存在所形成的孔隙为适度的大小，容易提高可见光?近红外区域的光反射率的倾向。
[0068]基材层中，可以混合使用多种填料。此时，平均粒径或者平均分散粒径为0.05?
0.9 μ m的填料的比例优选为全部填料的50%以上、更优选为75%以上、进一步优选为90%以上、进一步更优选为100%。
[0069]〈其它的成分〉
[0070]基材层的主要的树脂成分为聚丙烯树脂，为了改良拉伸性，在基材层中可以配合相对于前述基材层整体为例如I?25重量％的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环状烯烃均聚物、环状烯烃共聚物等与聚丙烯树脂相比低熔点的树脂。这些低熔点树脂相对于基材层整体优选配合2重量％以上、更优选配合3重量％以上。此外，优选配合22重量％以下、更优选配合20重量％以下。
[0071]此外，基材层中可以根据需要配合热稳定剂(抗氧化剂)、光稳定剂、分散剂、荧光增白剂、润滑剂等添加剂。作为前述热稳定剂，可以配合例如0.001?I重量％的立体受阻酚系、磷系、胺系等，作为前述光稳定剂，可以配合例如0.001?I重量％的立体受阻胺、苯并三唑系、二苯甲酮系等，作为前述无机填料的分散剂，可以配合例如0.01?4重量％的硅烷偶联剂、油酸、硬脂酸等高级脂肪酸、金属皂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或者它们的盐等，作为前述有机填料的分散剂，可以配合例如0.01?4重量％的马来酸改性聚丙烯、硅烷醇改性聚丙烯等改性聚烯烃。
[0072]<制造方法>
[0073]基材层的特征在于，为了以上述的填料为核在内部形成孔隙，基材层至少在单轴方向进行拉伸。为了减轻光反射率的方向依赖性，基材层优选在纵向以及横向的双轴方向上拉伸。
[0074]前述拉伸工序中，可以使用一般的单轴拉伸方法、双轴拉伸方法。作为具体例子，可列举出:使用连接于螺杆型挤出机的单层或者多层的T模、I模而将树脂组合物的熔融物挤出为片状之后，通过利用辊组的圆周速度差的纵向拉伸进行单轴拉伸的方法，在此后进一步组合使用拉幅炉的横向拉伸的双轴拉伸的方法，利用拉幅炉与线性电机的组合、或者拉幅炉和缩放仪的组合的同时双轴拉伸的方法等。需要说明的是，本说明书中，纵向拉伸表示向MD (machine direction)方向的拉伸,横向拉伸表示向正交于MD方向的片宽度方向的拉伸。
[0075]此外，本发明中使用的基材层不仅可以为单层结构、还可以为具有2层以上的层的多层结构。
[0076]作为这些具有多层结构的基材层的制造方法，可列举出使用多层的T模、I模将各个树脂组合物的熔融原料共挤出的方法，使用多个模进行层压的方法，利用将独立制造的薄膜干层压等的技术进行层叠的方法等。此外，也可以将所得到的层叠体进一步拉伸成型。作为例子，基材层具有表面层/支撑层/表面层的多层结构时，这些层的拉伸轴数可以全部为单轴拉伸、可以全部为双轴拉伸、也可以为单轴/双轴/单轴等具有不同的拉伸轴数。
[0077]基材层为双轴拉伸品时，可以将全部层层叠后进行双轴拉伸，也可以列举出，在支撑层的单轴方向的拉伸(例如纵向拉伸)结束之后，在其两面挤出、贴合表面层的熔融原料制成多层结构，进一步将其在不同的轴方向进行拉伸(例如横向拉伸)，制造仅支撑层进行双轴拉伸的基材层的方法。[0078]为了将基材层中产生的孔隙调整为期望的大小，与上述的使用填料的粒径结合、前述拉伸工序中的面积拉伸倍率优选设为1.3倍以上、更优选设为7倍以上、进一步优选设为22倍以上、特别优选设为25倍以上。此外，优选设为80倍以下、更优选设为70倍以下、进一步优选设为65倍以下、特别优选设为60倍以下。面积拉伸倍率若在1.3?80倍的范围内，则存在易于得到微细的孔隙、也容易抑制反射率的降低的倾向。需要说明的是，本说明书中，面积拉伸倍率是指以纵向拉伸倍率X横向拉伸倍率表示的倍率。
[0079]<孔隙率>
[0080]树脂层中产生的孔隙的量可以以孔隙率的方式表示。基材层的孔隙率优选为0%以上、更优选为3%以上、进一步优选为7%以上、特别优选为20%以上。此外，基材层的孔隙率为55%以下、优选为53%以下、进一步优选为50%以下、特别优选为45%以下。例如，可以将基材层的孔隙率调整到3?53%的范围内、或调整到25?53%的范围内。
[0081]孔隙率若为0%以上，则存在容易提高局部放电电压的倾向，特别是若为20%以上，则存在也容易提高光反射率的倾向。孔隙率若为55%以下，则易于防止背板的机械强度的降低，粘接于密封材料并将其剥离时，存在层叠体的粘接层与基材层之间不易引起内聚破坏的倾向，结果，进一步改善了与密封材料的粘接性。
[0082]< 厚度 >
[0083]从进一步提高本发明的太阳能电池用背板的光反射率、局部放电电压、水蒸气透过率、尺寸稳定性等性能的宗旨出发，基材层的厚度越厚越好，基材层的厚度优选为70 μ m以上、更优选为75 μ m以上、进一步优选为80 μ m以上、特别优选为90 μ m以上。此外，优选为250 μ m以下、更优选为230 μ m以下、进一步优选为215 μ m以下、特别优选为200 μ m以下。基材层的厚度若为70 μ m以上，则不损害上述性能，若为250 μ m以下，则与以往制品相比可以期待成本削减效果。
[0084]<粘接层>
[0085]本发明的太阳能电池背板中的粘接层是接于太阳能电池组件的密封材料侧的层，是该层表面与太阳能电池组件的密封材料强力粘接从而防止太阳能电池用背板与密封材料间发生界面剥离的层。
[0086]该粘接层的特征在于，包含50?100重量％的热塑性树脂、和O?50重量％的无机填料以及有机填料中的至少一者，该粘接层的孔隙率为O?3%。
[0087]该粘接层在其内部几乎没有孔隙，从而在粘接层中没有材料破损，进而实现气体透过性的降低。此外，粘接层优选通过使用特定的热塑性树脂或者设置表面处理层可以提高与密封材料的粘接性。
[0088]<热塑性树脂>
[0089]作为粘接层中使用的热塑性树脂，优选使用聚烯烃系树脂。使用聚烯烃系树脂，从而与基材层同样地存在由于其低介电常数而实现局部放电电压的上升，此外层叠体不易由紫外线导致变色、即便在长期使用中也不易降低光反射率的倾向。
[0090]作为聚烯烃系树脂，可列举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯等聚乙烯系树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、丙烯系树脂、聚甲基-1-戊烯、环状烯烃均聚物、乙烯-环状烯烃共聚物等。
[0091]作为丙烯系树脂，可以使用:丙烯均聚物；作为主成分的丙烯与乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃的共聚物。立构规整性没有特别限制，可以使用显示全同立构或者间同立构以及各种程度的立构规整性的聚合物。此外，共聚物可以是2元体系、3元体系、4元体系。进而，在丙烯系树脂之中，从太阳能电池组件的加工方法出发，以赋予热封性为目的，优选利用无规共聚物、嵌段共聚物那样的熔点低的丙烯系树脂。
[0092]太阳能电池组件的密封材料中，一般而言使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂，因此以粘接性的观点在粘接层中使用的聚烯烃系树脂优选通过使用它们之中的熔点不足150 V的聚乙烯系树脂、熔点不足150°C的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、熔点不足150°C的丙烯系树脂的无规共聚物，从而可以利用两者的热熔融进行接合。
[0093]但是，作为热塑性树脂即便使用熔点高的(熔点为150°C以上的)聚丙烯树脂时，也可以通过在该粘接层表面上进行电晕放电处理等活化处理、通过涂敷设置以丙烯酸酯系树脂或者聚乙烯亚胺系树脂为主的表面处理层，从而达成与密封材料的高粘接性。此外，熔点高的聚丙烯树脂中也可以通过混合2种以上熔点低的聚丙烯树脂、马来酸改性聚丙烯等粘接性改良剂来利用，从而调整粘接的强度。
[0094]本发明的背板优选以粘接层作为最外层而粘接层可以直接与太阳能电池组件的密封剂接触的方式构成、或者以在粘接层上形成的表面处理层为最外层而粘接层可以介由表面处理层与太阳能电池组件的密封剂接触的方式构成。如后者那样设置表面处理层时，每Im2表面处理层的固体成分量优选为0.005g以上、更优选为0.0lg以上。此外，设置表面处理层时的每Im2表面处理层的固体成分量优选为0.5g以下、更优选为0.1g以下。
[0095]粘接层包含50?100重量％热塑性树脂。在该范围内中，优选包含70重量％以上、更优选包含97重量％以上、实质上特别优选包含100重量％。粘接层中的热塑性树脂含量若为50重量％以上，则存在易于防止由粘接层的机械强度的降低导致的粘接性的降低的倾向。
[0096]此外，从通过增大表面的粗糙度从而实现由与密封材料的嵌合产生的粘接力上升的目的、与密封材料的粘接加工的热压时易于排除空气的目的出发，粘接层可以包含无机填料以及有机填料中的至少一者。粘接层包含O?50重量％的这些填料。在该范围内，优选包含30重量％以下、更优选包含3重量％以下、特别优选实质上不含有。粘接层中的填料含量若为50重量％以下，则存在易于防止由粘接层的机械强度的降低导致的粘接性的降低的倾向。
[0097]<无机填料以及有机填料>
[0098]作为粘接层中使用的无机填料以及有机填料，可以使用与在上述的基材层使用的填料同样的物质。
[0099]<其它成分>
[0100]作为粘接层中使用的其它成分，以使用与在上述的基材层使用的物质同样的物质。
[0101]〈制造方法〉
[0102]粘接层可以使用与在上述的基材层中使用的拉伸成型法同样的方法而形成，特别是不需要形成孔隙，因此可以为无拉伸的树脂片。此时，可以在成型的基材层上通过挤出层压法层叠粘接层的树脂组合物的热熔融物而形成。[0103]<孔隙率>
[0104]粘接层的孔隙率优选为0%以上。此外，粘接层的孔隙率优选为3%以下、更优选为2%以下、进一步优选为1%以下。粘接层特别优选实质上不含孔隙。粘接层的低孔隙率可以通过如下方式来达成:降低粘接层中填料的配合量；不拉伸粘接层而进行成型；即便拉伸粘接层时也在热塑性树脂中使用低熔点的树脂使得在拉伸成型时该树脂为熔融状态；将拉伸轴数、拉伸倍率设定为较低。孔隙率若为3%以下，在粘接层中没有材料破损，进而也实现气体透过性的降低。
[0105]〈厚度〉
[0106]粘接层的厚度优选为0.5 μ m以上、更优选为I μ m以上、进一步优选为5 μ m以上、特别优选为8 μ m以上。此外，优选为50 μ m以下、更优选为40 μ m以下、进一步优选为35 μ m以下、特别优选为30 μ m以下。粘接层的厚度若为0.5 μ m以上，则存在易于得到足够的粘接性能的倾向，若为50μπι以下，则存在成型性良好、此外易于得到成本削减效果的倾向。
[0107]〈层叠〉
[0108]本发明的太阳能电池用背板由至少具有基材层、粘接层的层叠体形成。作为层叠两者而得到层叠体的方法，可列举出使用挤出机熔融混炼各个树脂组合物，使用多层T模、I模在模内层叠，将熔融原料共挤出，在冷却辊上将该片状物冷却、固化的方法；将基材层形成为片状，然后使用挤出机熔融混炼粘接层的树脂组合物，使用T模等将熔融物挤出，在基材层上熔融层压并在冷却辊上冷却、固化的方法等。
[0109]〈层叠体〉
[0110]〈层叠体的性能〉
[0111]本发明的太阳能电池用背板的层叠体的特征在于，其根据JIS-Z8722的条件d记载的方法测定的波长750nm的光的反射率为90%以上、根据IEC-60664-1中记载的方法测定的局部放电电压以层叠体的单位厚度换算计为7.5ν/μπι以上。
[0112]〈光反射率〉
[0113]本发明的太阳能电池用背板的特征在于，光反射面(粘接层侧的表面)的用下述方法测定的光反射率为90%以上。光反射率优选为93%以上、更优选为95%以上、进一步优选为97%以上。此外，优选为120%以下、更优选为110%以下、进一步优选为100%以下。光反射率不足90%时，有效地反射入射到太阳能电池组件中的光进行再利用、提高太阳能电池的电力交换效率的效果不充分。
[0114]本发明的太阳能电池用背板中的高光反射率通过层叠体、特别是基材层具有孔隙而达成。光反射率在本质上依赖于孔隙率，存在孔隙率越高光反射率越高的倾向。其中，本发明中参考背板的机械强度、与密封材料的粘接性，规定孔隙率的范围。
[0115]对于太阳能电池的发电效率，认为由于光发电元件的光波长的吸收特性从而可见光?近红外线的光特别有助于发电效率。
[0116]根据发明人等的研究，明确利用在基材层形成的孔隙可以有效地反射光。于是，孔隙的尺寸有助于特定波长的光的反射率的增减，是重要的要素。
[0117]孔隙的尺寸可以根据聚丙烯树脂中含有的无机填料的平均粒径以及有机填料的平均分散粒径而设定在特定的范围。具体而言，若使用0.05?0.9 μ m粒径的填料，则存在能够更有效地反射可见光?近红外线的光的倾向。[0118]使用本发明品的层叠体时，确认到可以得到该区域的光的反射率达到98%的太阳能电池用背板，与使用由以往的聚酯薄膜形成的光反射率85%左右的太阳能电池用背板的太阳能电池相比，可以使最大输出上升约1.5%(参照图3)。最大输出(Pmax)是结合组件的开路电压值与短路电流值而得到的ι-ν曲线的最适工作点。
[0119]〈局部放电电压〉
[0120]太阳能电池用背板中，依照太阳能电池组件所搭载的光发电元件电池的发电容量，要求局部放电电压700V以上或者1000V以上的耐电压性能。另一方面，通常已知高分子薄膜中的局部放电电压依赖于该薄膜的厚度。因此，为了争取耐电压性能，使用聚酯薄膜的背板存在厚度增大的倾向，成为成本上升的一个原因。局部放电电压可以用下述方法测定。
[0121]本发明的太阳能电池用背板的特征在于，单位厚度的局部放电电压为7.5ν/μπι以上。单位厚度的局部放电电压优选为8V/μ m以上、更优选为9V/μ m以上。此外，优选为15V/ μ m以下、优选为13V/ μ m以下。单位厚度的局部放电电压若为7.5V/ μ m以上，则配合要求水平，将太阳能电池用背板(特别是基材层)的厚度设为93 μ m以上或者133 μ m以上即可，例如与对比文献2、对比文献3的聚酯薄膜相比，即便为薄膜物质也可得到足够的耐局部放电电压、结果成本降低成为可能。
[0122]<对密封材料的粘接性>
[0123]太阳能电池组件的密封材料中，如上所述，通常使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂。
[0124]为了防止太阳能电池的性能降低，密封材料与太阳能电池用背板的粘接性越高越优选，本发明中通过如上所述粘接层中使用熔点低的热塑性树脂、将两者热熔融进行接合等技术从而进行粘接性的改善。其结果，对所得到的背板对密封材料的粘接性，具体而言，作为根据JIS-K6854-2中记载的方法测定的太阳能电池组件与背板的剥离力优选为20N/25mm以上、更优选为50N/25mm以上、进一步优选为70N/25mm以上。剥离力不足20N/25mm时，缺乏对密封材料的粘接性改善的效果。
[0125]〈热收缩率的降低〉
[0126]作为向太阳能电池组件的背板的粘接方法，一般而言在150°C下进行30分钟的加热压接。因此，期待背板的热收缩率低。作为降低背板的热收缩率的方法，可列举出将层叠体进行热处理的方法、制造工序中进行热处理(退火处理)的方法等。
[0127]〈层叠体的层结构〉
[0128]构成本发明的太阳能电池用背板的层叠体为至少具有粘接层、基材层的2层的层叠体，也可以由该2层以上构成。此时，除粘接层和基材层之外，例如可以在层叠体的正面和背面的任一表面或者两表面增加保护层等最外层，此外，也可以根据需要再增加功能赋予层等中间层。保护层为包含聚酯系树脂以及氟系树脂中的至少I者的树脂薄膜等，用于提高机械强度、耐热性、耐湿性、耐候性。功能赋予层为例如如专利文献2中记载的那样的阻气性薄膜、遮光薄膜、遮盖层、金属蒸镀膜、铝箔等用于提高太阳能电池用背板的阻气性、遮盖性等功能的层。
[0129]具体而言，可以制成基材层的与粘接层相接的面的相对面上层叠保护层的结构、在粘接层与基材层之间或者基材层与保护层之间层叠功能赋予层的结构。功能赋予层也可以为2层以上。保护层以及功能赋予层中使用的热塑性树脂、填料以及添加剂等在不损害本发明的效果的范围内也可以广泛使用前述的材料。即，作为本发明的太阳能电池用背板的优选层结构，可以例示出具有下述结构的层叠体:
[0130] 粘接层/基材层、
[0131 ] 粘接层/基材层/保护层、
[0132]粘接层/功能赋予层/基材层、
[0133]粘接层/功能赋予层/基材层/保护层、
[0134]粘接层/基材层/功能赋予层/保护层、
[0135]粘接层/功能赋予层/基材层/功能赋予层/保护层。
[0136]实施例
[0137]以下记载实施例、比较例以及试验例，进一步具体地说明本发明。以下示出的材料、使用量、比例、操作等，只要不脱离本发明的宗旨则可适当变更。因此，本发明的范围并不限于以下所示的具体例子。
[0138](实施例1、2、6、10、11)
[0139]将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材料而成的组合物(B)使用挤出机在250°C下熔融混炼。然后，将其挤出为片状，用冷却辊冷却至约60°C，从而得到热塑性树脂片。将该热塑性树脂片再加热到145°C，然后利用多个辊组的圆周速度差在纵向以表2中记载的倍率拉伸。
[0140]接着，将如表2中记载那样使用表I中记载的材料而成的组合物㈧使用其它的挤出机在250°C下熔融混炼，熔融挤出于由上述而得到的热塑性树脂片的单面，得到具有
(A)/(B)结构的层叠物。
[0141]接着，将该层叠物再加热至160°C，利用拉幅机在横向以表2中记载的倍率拉伸。其后，在165°C下进行退火处理之后，冷却至60°C，切掉织边得到具有表2中记载的厚度的2层结构的层叠体(粘接层(A) /基材层(B))。
[0142]在该层叠体的正面和背面进行电晕放电处理，接着，在该层叠体的正面和背面涂布包含以固体成分量计为0.5重量％的由聚乙烯亚胺系树脂形成的粘接改良剂(商品名:Polymin SK、BASF JAPAN LTD制造)的水溶液，使得干燥后的固体成分量为每Im2为0.0lg，使其干燥，得到在两面设置有表面处理层的层叠体，将其作为太阳能电池用背板。
[0143](实施例3)
[0144]将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材料而成的组合物(B)使用挤出机在250°C下熔融混炼。然后，将其挤出为片状，用冷却辊冷却至约60°C，从而得到热塑性树脂片。将该热塑性树脂片再加热到145°C，然后利用多个辊组的圆周速度差在纵向以表2中记载的倍率拉伸。
[0145]接着，将使用表I中记载的PPl而成的组合物(A)用其它的挤出机在250°C下熔融混炼，熔融挤出于由上述得到的热塑性树脂片的单面，得到具有(A)/(B)的顺序的组成的层叠物，使其在由橡胶辊和金属辊形成的压花辊(每I英寸为150线、凹版(反锥体)型)之间通过，在由组合物⑷形成的粘接层侧的表面实施0.17mm间隔、15 μ m深度的连续锥体形状的图案的压花加工，得到层叠物。
[0146]接着，将该层叠物再加热至160°C，利用拉幅机在横向以表2中记载的倍率拉伸。其后，在165°C下进行退火处理之后，冷却至60°C，切掉织边得到具有表2中记载的厚度的2层结构的层叠体(粘接层(A) /基材层(B))。
[0147]在该层叠体的正面和背面进行电晕放电处理，接着，在该层叠体的正面和背面涂布包含以固体成分量计为0.5重量％的由聚乙烯亚胺系树脂形成的粘接改良剂(商品名:Polymin SK、BASF JAPAN LTD制造)的水溶液，使得干燥后的固体成分量为每Im2为0.0lg，使其干燥，得到在两面设置有表面处理层的层叠体，将其作为太阳能电池用背板。
[0148](实施例4、5)
[0149]作为构成粘接层⑷的物质，使用表2中记载的组合物⑷，以表2中记载的倍率拉伸，不进行通过电晕放电处理以及赋予表面处理层的表面处理，除此以外以与实施例1同样的方法，得到层叠体，将其作为太阳能电池用背板。
[0150](实施例7)
[0151]将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材料而成的组合物(B)使用挤出机在250°C下熔融混炼。然后，将其挤出为片状，用冷却辊冷却至约60°C，从而得到热塑性树脂片。将该热塑性树脂片再加热到145°C，然后利用多个辊组的圆周速度差在纵向以表2中记载的倍率拉伸。
[0152]接着，将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材而成的组合物(A)使用其它的挤出机在250°C下熔融混炼，熔融挤出于由上述得到的热塑性树脂片的表面，得到具有(A)/(B)结构的层叠物。
[0153]接着，将该层叠物再加热至160°C，利用拉幅机在横向以表2中记载的倍率拉伸。其后，在165°C下进行退火处理之后，冷却至60°C，切掉织边得到具有表2中记载的厚度的2层结构的层叠体(粘接层(A) /基材层(B))。
[0154]在该层叠体的正面和背面进行电晕放电处理，接着，在该层叠体的正面和背面涂布包含以固体成分量计为0.5重量％的由聚乙烯亚胺系树脂形成的粘接改良剂(商品名:Polymin SK、BASF JAPAN LTD制造)的水溶液，使得干燥后的固体成分量为每Im2为0.0lg，使其干燥，得到在两面设置有表面处理层的层叠体。
[0155]在该层叠体的基材层(B)侧，通过干式层压法层叠厚度ΙΟΟμπι的透明的聚酯薄膜(商品名=Diafoil 0300Ε、三菱树脂株式会社制造)作为保护层(C)，得到以(A)/(B)/(C)的顺序层叠的层叠体，将其作为太阳能电池用背板。
[0156](实施例8、9)
[0157]将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材料而成的组合物(B)使用挤出机在250°C下熔融混炼。然后，将其挤出为片状，用冷却辊冷却至约60°C，从而得到热塑性树脂片。将该热塑性树脂片再加热到145°C，然后利用多个辊组的圆周速度差在纵向以表2中记载的倍率拉伸。
[0158]接着，将以表2中记载的配合比率混合表I中记载的材料而成的组合物(A)使用其它的挤出机在250°C下熔融混炼，熔融挤出到由上述得到的热塑性树脂片的表面，得到具有(A)/(B)的结构的层叠物。
[0159]接着，将该层叠物再加热至160°C，利用拉幅机在横向以表2中记载的倍率拉伸。然后，在165°C下退火处理之后，冷却至60°C，切掉织边得到具有表2中记载的厚度的2层结构(粘接层(A)/基材层(B))的层叠体。[0160]在该层叠体的正面和背面进行电晕放电处理，接着，在该层叠体的正面和背面涂布包含以固体成分量计为0.5重量％的由聚乙烯亚胺系树脂形成的粘接改良剂(商品名:Polymin SK、BASF JAPAN LTD制造)的水溶液，使得干燥后的固体成分量为每Im2为0.01g，使其干燥，得到在两面设置有表面处理层的层叠体。
[0161]在该层叠体的基材层(B)侧通过干式层压法以如下顺序层叠作为功能赋予层(D)的厚度12 μ m的阻气性薄膜(商品名:Tech Barrier HX、三菱树脂株式会社制造)、以及作为保护层(C)的厚度50 μ m的透明的聚酯薄膜(商品名:Diafoil T600E、三菱树脂株式会社制造)，得到以(A)/(B)/(D)/(C)的顺序层叠的层叠体，将其作为太阳能电池用背板。
[0162](比较例I)
[0163]得到通常作为背板使用的白色聚酯薄膜(商品名:E20、厚度:100μπι、TorayIndustries, Inc.制造)，将其作为太阳能电池用背板。
[0164](比较例2)
[0165]使用以表2中记载的配合比率混合表1中记载的材料而成的组合物㈧，除此以外以与实施例1同样的方法，得到层叠体，将其作为太阳能电池用背板。该背板的粘接层(A)的孔隙率为6%。
[0166](比较例3)
[0167]以表2中记载的拉伸倍率进行拉伸，将基材层(B)制成表2中记载的厚度，除此以外以与实施例1同样的方法 ，得到层叠体，将其作为太阳能电池用背板。该背板的基材层
(B)的孔隙率为18%。
[0168](比较例4)
[0169]以表2中记载的拉伸倍率进行拉伸，除此以外以与实施例1同样的方法，得到层叠体，将其作为太阳能电池用背板。该背板的基材层(B)的孔隙率为56%。
[0170](试验例)
[0171]〈光反射率〉
[0172]在各实施例、比较例中得到的太阳能电池用背板的光反射面侧(粘接层(A)侧)表面的光反射率使用安装有直径150_的积分球的分光光度计(商品名:U-3310、(株)日立制作所制造)，根据JIS-Z8722的条件d记载的方法，以波长750nm的光测定，计算将测定器附带的标准板即氧化铝板在相同条件下的光反射率设为100%时的相对反射率求出该测
定结果。
[0173]〈厚度〉
[0174]各实施例、比较例中得到的太阳能电池用背板的总厚度使用厚度计()、^ 7'.； 〃f製作所制造)、根据JIS-P8118记载的方法测定。
[0175]太阳能电池用背板的各层的厚度在下述的孔隙率观察时使用电子显微镜观察各层叠体的剖面，由外观判断层间的界面、求出厚度比率，由以上求出的总厚度与各层的厚度比率算出。
[0176]〈局部放电电压〉
[0177]各实施例、比较例中得到的太阳能电池用背板的总厚度方向的局部放电电压使用局部放电试验机(商品名:局部放电系统DAC-6031、S0KENELECTRIC Co,.LTD.制造)、根据IEC60664-1中记载的方测定。[0178]〈剥离力〉
[0179]制作将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(商品名:EVAFLEX EV45X、DU P0NT-MITSUIPOLYCHEMICALS C0.，LTD.制造)的粒料通过热压成型加工为约400 μ m厚度的片状的物质，将其模拟地作为太阳能电池组件的密封材料使用。
[0180]将各实施例、比较例中得到的太阳能电池用背板剪切为A4尺寸，将2枚该样品朝向各自的粘接层侧表面合在一起，在其间夹持密封材料，以背板的粘接层接于密封材料的
方式重合。
[0181]接着，将其夹入2枚SUS板中，用热压机进行加压加热(150°C、10MPa/cm2压力、30分钟)，将背板压接于密封材料，得到模拟太阳能电池样品。冷却后，将其切成25mm宽，将一侧的背板和密封材料用手仔细地剥离一部分，形成把持部(夹持端头)，制作试验片。
[0182]将各试验片在恒温室(温度20 C、相对湿度65%)中保存一周之后，使用拉伸试验机(商品名=Autogragh AGS-5KND、(株)岛津制作所制造)根据JISK6854-2中记载的方法以200mm/分钟的速度拉伸背板侧和密封材料侧各自的把持部，使其180°剥离至少IOOmm的距离，利用负荷传感器测定剥离稳定时的应力。
[0183]对于各层叠体的纵(流动)方向以及横(宽度)方向分别进行各3次该测定，取得它们的平均值作为剥离力，作为表示密封材料与背板的粘接性的尺度。
[0184]〈孔隙率〉
[0185]对于本发明的太阳能电池用背板的各层中的孔隙率，以不破坏该层叠体的孔隙的方式边冷却边切削，从而制作厚度方向剖面(观察面)，贴附于观察试样台，在该观察面上蒸镀金并使用扫描型电子显微镜(装置名:SM-200、TOPCON(株)制造)并且以容易观察的任意的倍率(500?3000倍)来观察各层的孔隙。进一步将观察的区域获取作为图像数据，利用图像解析装置(装置名:LUZEX AP、Nireco Corporation制造)对该图像进行图像处理，求出孔隙的面积率，将其作为孔隙率。
[0186]表I
[0187]
【权利要求】
1.一种太阳能电池用背板，其由至少具有粘接层和基材层的层叠体形成， 粘接层包含50?100重量％的热塑性树脂、和O?50重量％的无机填料以及有机填料中的至少一者， 该基材层包含30?95重量％的聚丙烯树脂、和5?70重量％的无机填料以及有机填料中的至少一者，该基材层至少被单轴拉伸、且孔隙率为55%以下， 该层叠体的根据JIS-Z8722的条件d中记载的方法测定的该粘接层侧表面的波长750nm的光的反射率为90%以上、根据IEC-60664-1中记载的方法测定的局部放电电压以层叠体的单位厚度换算计为7.5V/ μ m以上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该基材层的孔隙率为3?53%。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该基材层的厚度为70 ?250 μ mD
4.根据权利要求1?3中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该基材层中的无机填料以及有机填料的平均粒径或者平均分散粒径为0.05?0.9 μ m。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该粘接层的孔隙率为O?3%。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该粘接层中的热塑性树脂为熔点不足150°C的聚乙烯树脂、熔点不足150°C的无规聚丙烯树脂、以及熔点不足150°C的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂中的至少I者。
7.根据权利要求1?5中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该粘接层中的热塑性树脂为熔点150°C以上的聚丙烯树脂。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池用背板，其特征在于，在该层叠体的该粘接层侧的表面具有以丙烯酸酯系树脂或者聚乙烯亚胺系树脂为主的表面处理层。
9.根据权利要求1?8中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，以该层叠体的该粘接层侧的表面与由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂形成的密封剂接触的方式使用。
10.根据权利要求1?9中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，该粘接层侧表面与该密封材料的剥离力为20N/25mm以上。
11.根据权利要求1?10中任一项所述的太阳能电池用背板，其特征在于，在该层叠体的正面和背面的任一表面或者两表面还层叠有包含聚酯系树脂以及氟系树脂中的至少I者的树脂薄膜或者铝箔。
【文档编号】H01L31/049GK103650161SQ201280033265
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月6日 优先权日:2011年7月7日
【发明者】广井洋介, 饭田诚一郎 申请人:优泊公司