层叠片材及其制造方法、以及太阳能电池用背板、太阳能电池组件和太阳能电池用背板的...的制作方法_3

文档序号:8500507阅读:来源:国知局
列举出例如三菱化学株式会社制造的"寸一? 7 >"、"七'7只";住友 化学株式会社制造的"工夕七U > "、"夕7七U > "、"工只7° U " ;夕歹U公司制造的'',、 彳7'' 7 -"、"七7。卜 > ";三井化学株式会社制造的" 74才"等。
[0071] 本发明中的P3层是以聚烯烃系树脂为主要构成成分的层。本发明中的聚烯烃系 树脂可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚环烯烃、聚己烯、聚辛烯、聚癸烯、聚 十二碳烯等。此处,P2层的主要构成成分即粘接聚烯烃系树脂不属于P3层的主要构成成 分即聚烯烃系树脂。其中,由于容易加工且较为廉价等,作为P3层的主要构成成分即聚烯 烃系树脂,优选为聚乙烯、聚丙烯。这些聚烯烃系树脂可以混合以及与其它烯烃成分进行共 聚,例如制成乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物时,能够降低树脂的熔点、与密封 材料的密合性提尚,故而优选。
[0072] 需要说明的是,关于P3层,以聚烯烃系树脂为主要构成成分是指:在该层的所有 成分100质量%中,含有超过50质量%且100质量%以下的聚烯烃系树脂。
[0073] 构成本发明的层叠片材的P3层优选以0. 1质量%以上且30质量%以下的范围含 有无机颗粒。P3层中的无机颗粒的含量更优选为2质量%以上且25质量%以下、进一步优 选为5质量%以上且20质量%以下。该无机颗粒用于根据其目的对片材赋予必要的功能。 P3层中的无机颗粒的含量超过30质量%时,有时与密封材料的密合性降低。P3层中的无 机颗粒的含量不足0. 1质量%时,有时难以通过含有无机颗粒来获得效果、引发黄变。
[0074] 进而,P3层优选含有5~30质量%的粒径3 μ m以上且20 μ m以下的无机颗粒。此 处,粒径是指利用激光分析·散射法求出粒度分布,粒度分布中的累积值为50%时的平均粒 径。3 μπι以上且20 μπι以下的无机颗粒不足5质量%时,有时机械强度变小。3 μπι以上且 20 ym以下的无机颗粒大于30质量%时,有时表面粗糙、与密封剂的密合性降低。另外,Ρ3 层中优选含有〇. 5~5质量%的粘接聚烯烃系树脂。粘接聚烯烃系树脂有时作为3 μ m以上且 20 μπι以下的无机颗粒的分散助剂而起作用,不足0. 5质量%时,有时因3 μπι以上且20 μπι 以下的无机颗粒的分散不良而导致机械强度降低。大于5质量%时,有时耐热性降低。此 处提及的粘接聚烯烃系树脂与Ρ2层的粘接聚烯烃系树脂中的定义是相同的。
[0075] 本发明的层叠片材中的醋酸透过率Pa (g/m2/day)是指将醋酸制成饱和蒸汽压力 状态(85°C)时的醋酸的透过率。并且,本发明的层叠片材的85°C下的醋酸透过率Pa优选 满足以下的式(1)。
[0076] (1) 200 彡 Pa 将本发明的层叠片材用作背板时,重要的是,由密封材料产生的醋酸在影响太阳能电 池单元之前积极地从背板脱除,从抑制恒温恒湿试验中的发电性能降低的观点出发,重要 的是,本发明的层叠片材的醋酸透过率Pa为200g/m 2/day以上。另外,从抑制发电性能进 一步降低的观点出发,本发明的层叠片材的醋酸透过率Pa优选为800g/m 2/day以上。另一 方面,醋酸透过率Pa越大越优选,但考虑到不仅满足式(1 )、同时还满足后述水蒸汽透过率 Pw的相关式(2),醋酸透过率Pa优选为1500g/m2/day以下。
[0077] 本发明的层叠片材中的水蒸汽透过率Pw (g/m2/day)是指40°C 90%RH的环境下的 水蒸汽的透过率。并且,本发明的层叠片材的40°C 90%RH下的水蒸汽透过率Pw(g/m2/day) 优选满足以下的式(2)。
[0078] (2) Pw ^ 2. 5 关于本发明的层叠片材,从抑制由水分导致的太阳能电池组件内部的腐蚀、尤其是由 太阳能电池单元的集电电极部的腐蚀导致的变色的观点出发,本发明的层叠片材的水蒸汽 透过率Pw优选为2. 5g/m2/day以下。另外,从进一步抑制电池单元的集电电极变色的观点 出发,优选为2. 0g/m2/day以下。另一方面,水蒸汽透过率Pw越小越优选,但考虑到不仅满 足式(2)、同时还满足前述醋酸透过率Pa的相关式(1),水蒸汽透过率Pw优选为0. 5g/m2/ day以上。
[0079] 构成本发明的层叠片材的Pl层的厚度优选为80 μ m以上。不足80 μ m时,有时耐 热性降低。构成本发明的层叠片材的P2层的厚度优选为15 μπι以上且50 μπι以下。不足 15 μ m时,有时层间密合性降低。Ρ2层的厚度大于50 μ m时,有时耐热性降低。构成本发明 的层叠片材的P3层的厚度优选为50 μ m以上。不足50 μ m时,有时与密封材料的密合性降 低。
[0080] 本发明的层叠片材重要的是,具有Pl层和P3层。并且,本发明中的层叠片材的层 叠构成优选为至少Pl层位于表层、P3层位于与Pl层相反的表层的构成。此处,P3层位于 与Pl层相反的表层是指:Pl层位于层叠片材的一个最外表层、P3层位于另一个最外表层。
[0081] 另外,本发明的层叠片材可以制成与其它膜等进行层叠的层叠体。这种层叠体中, 也优选呈现Pl层设置于任一表层的层叠构成。作为其它膜的例子,可根据用途任意地选 择并使用用于提高机械强度的聚酯层、抗静电层、与其它原材料密合的密合层、用于进一步 提高耐紫外线性的耐紫外线层、用于赋予阻燃性的阻燃层、用于提高耐冲击性或耐擦划性 的硬涂层等。作为将本发明的层叠片材与其它膜等进行层叠而制成层叠体时的具体例子, 在将本发明的层叠片材用作太阳能电池用背板的情况下,可列举出形成用于进一步提高与 其它片材材料、包埋了发电元件的密封材料(例如乙烯醋酸乙烯酯)密合的密合性的易粘接 层、耐紫外线层、阻燃层,以及用于提高绝缘性的指标即产生部分放电现象的电压的导电层 等。
[0082] 接着,针对本发明的层叠片材的制造方法进行举例说明。作为在本发明的层叠片 材中层叠 Pl层、P2层、P3层的方法,例如可以使用如下方法:包括如下工序来加工成片材的 方法(共挤出法):将以聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂为主要构成成分的Pl层用的原料、以 粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分的P2层用的原料、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分 的P3层用的原料分别供给至不同的挤出机中,分别熔融后以Pl层、P2层、P3层的顺序使其 合流并进行层叠,从T型模挤出成片状;在以单膜形式制作的片材上,将覆盖层原料投入至 挤出机中进行熔融挤出,一边从口模中挤出一边进行层压的方法(熔融层压法);分别制作 各膜,利用加热了的辊组等进行热压接的方法(热层压法);借助粘接剂进行贴合的方法(粘 接法);以及涂布溶解于溶剂的物质并干燥的方法(涂布法);以及将它们组合而成的方法等。 这些之中,从制造工序短且层间粘接性良好这一点出发,优选为共挤出法。以下,详细说明 利用共挤出法的制法。
[0083] 利用共挤出法来制作本发明的层叠片材时,首先,对于干燥了的以聚对苯二甲酸 丁二醇酯系树脂为主要构成成分的Pl层用的原料、以粘接聚烯烃系树脂为主要构成成分 的P2层用的原料、和以聚烯烃系树脂为主要构成成分的P3层用的原料,在氮气气流下,分 别将Pl层供于加热至240°C以上且300°C以下的、P2层和P3层供于加热至180°C以上且 250°C以下的3台挤出机中进行熔融。接着,使用多歧管模具、进料块、静态混合器、y - 少等,以Pl层、P2层和P3层的顺序使其合流并进行层叠,从T型模共挤出成片状。各层的 熔融粘度之差大时,从抑制层叠不均的观点出发,优选使用多歧管模具。
[0084] 通过将利用前述方法从T型模吐出的层叠片材挤出在流延辊等冷却体上并进行 冷却固化,从而能够得到本发明的层叠片材。
[0085] 在不损害本发明效果的范围内,还可以根据需要对利用前述方法得到的本发明的 层叠片材施加热处理、老化等加工处理。通过进行热处理,能够提高本发明的层叠片材的热 尺寸稳定性。另外,为了提高由前述方法得到的本发明的层叠片材的密合性,可以实施电晕 处理、等离子体处理。
[0086] 本发明的太阳能电池用背板包含本发明的层叠片材。换言之,本发明的层叠片材 可适合地用作太阳能电池用背板。本发明的太阳能电池的特征在于,使用了本发明的太阳 能电池用背板。通过将本发明的层叠片材用于太阳能电池中,与以往的太阳能电池相比能 够提高耐久性或减薄厚度。将本发明的太阳能电池的构成例示于图1。在图1中,将连接 有用于取出电气的引线(图1中未示出)的发电元件用EVA系树脂等透明密封材料2进行了 密封后,将玻璃等透明基板4和作为太阳能电池用背板1的本发明层叠片材进行贴合来构 成,但本发明的太阳能电池的构成例不限定于此,可以使用任意的构成。需要说明的是,图 1中示出了本发明的层叠片材单体的例子,除此之外,还可以根据所需的要求特性来使用本 发明层叠片材与其它膜的复合片材。
[0087] 本发明的层叠片材中,作为与其它膜等进行层叠的方法,例如可以使用如下方法: 进行共挤出而加工成片状的方法(共挤出法);在以单膜形式制作的片材上,将覆盖层原料 投入至挤出机中进行熔融挤出,一边从口模中挤出一边进行层压的方法(熔融层压法);分 别制作各膜,利用加热了的辊组等进行热压接的方法(热层压法);借助粘接剂进行贴合的 方法(粘接法);以及涂布溶解于溶剂的物质并干燥的方法(涂布法)、以及将它们组合而成的 方法等。
[0088] 在本发明的太阳能电池中,上述太阳能电池用背板1设置在密封有发电元件的密 封材料2的背面。此处,从能够进一步提高与密封材料的密合性的观点出发,优选的是,本 发明的太阳能电池用背板为非对称的构成且P3层以位于密封材料2侧的方式进行配置。 另外,本发明的层叠片材呈现Pl层以位于密封材料2的相反侧的方式进行配置的构成,因 此能够提高对源自地面的反照紫外线等的耐性,能够制成高耐久的太阳能电池或者减薄厚 度。
[0089] 发电元件3将太阳光的光能转换成电能,可以将结晶硅系、多晶硅系、微晶硅系、 无定形硅系、铜铟硒化物系、化合物半导体系、色素增敏系等根据目的的任意元件按照期望 的电压或电流串联或并联多个后使用。具有透光性的透明基板4位于太阳能电池的最外表 层,因此使用高透过率且具有高耐候性、高耐污染性、高机械强度特性的透明材料。在本发 明的太阳能电池中,具有透光性的透明基板4只要满足上述特性就可以使用任意材质,作 为其例子,可优选地列举出玻璃、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯树脂(PVF)、聚偏 二氟乙烯树脂(PVDF)、聚四氟乙烯树脂(TFE )、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP )、聚三氟氯 乙烯树脂(CTFE)、聚偏二氟乙烯树脂等氟系树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂、以及它们 的混合物等。在玻璃的情况下,更优选使用进行了强化的物质。另外,使用树脂制透光基材 时,从机械强度的观点出发,还优选使用将上述树脂进行单轴或双轴拉伸而成的物质。
[0090] 另外,为了对这些基材赋予与发电元件的密封材料即EVA系树脂等的粘接性,还 优选对表面实施电晕处理、等离子体处理、臭氧处理、易粘接处理。
[0091] 关于用于密封发电元件的密封材料2,除了出于将发电元件的表面凹凸用树脂进 行覆盖并固定、保护发电元件不受外部环境的损害、电绝缘的目的之外,为了将具有透光 性的基材、背板粘接于发电元件,可使用具有高透明性、高耐候性、高粘接性、高耐热性的 材料。作为其例子,优选使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 (EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)树脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、离聚物树 月旨、聚乙烯基丁缩醛树脂、以及它们的混合物等。
[0092] 如上所述,通过将使用了本发明层叠片材的太阳能电池用背板组装入太阳能电池 中,与以往的太阳能电池相比,能够制成高耐久和/或薄型的太阳能电池。本发明的太阳能 电池不限定于太阳光发电系统、小型电子部件的电源等室外用途、室内用途,可适用于各种 用途。
[0093] 接着,针对第十四~第二十发明所述发明的太阳能电池用背板、其制造方法、太阳 能电池组件的实施方式进行说明。需要说明的是,该方式只不过是为了进一步良好地理解 发明主旨而进行的具体说明,本发明不限定于该方式。
[0094] 本发明的背板中的醋酸透过率Pa (g/m2/day)是指将醋酸制成饱和蒸汽压力状态 (85°C)时的醋酸的透过率。并且,本发明的背板重要的是,85°C下的醋酸透过率Pa满足以 下的式(1)。
[0095] (1) 200 彡 Pa0
[0096] 本发明的背板重要的是,由密封材料产生的醋酸在影响太阳能电池单元之前积极 地从背板脱除,从抑制恒温恒湿试验中的发电性能降低的观点出发,重要的是,本发明的背 板的醋酸透过率Pa为200g/m 2/day以上。另外,从抑制发电性能进一步降低的观点出发, 本发明的背板的醋酸透过率Pa优选为800g/m 2/day以上。另一方面,醋酸透过率Pa越大 越优选,但考虑到不仅满足式(1)、同时还满足后述水蒸汽透过率Pw的相关式(2),醋酸透 过率Pa优选为1500g/m 2/day以下。
[0097] 本发明的背板中的水蒸汽透过率Pw (g/m2/day )是指40°C 90%RH的环境下的水蒸 汽的透过率。并且,本发明的背板重要的是,40°C 90%RH下的水蒸汽透过率Pw (g/m2/day) 满足以下的式(2)。
[0098] (2) Pw ^ 2. 5〇
[0099] 关于本发明的背板,从抑制有水分导致的太阳能电池组件内部的腐蚀、尤其是由 太阳能电池单元的集电电极部的腐蚀导致的变色的观点出发,重要的是,本发明的背板的 水蒸汽透过率Pw为2. 5g/m2/day以下。另外,从进一步抑制电池单元的集电电极变色的观 点出发,优选为2. 0g/m2/day以下。另一方面,水蒸汽透过率Pw越小越优选,但考虑到不仅 满足式(2 )、同时还满足前述醋酸透过率Pa的相关式(1 ),水蒸汽透过率Pw优选为0. 5g/m2/ day以上。
[0100] 由于背板的醋酸透过率Pa满足式(1)、同时水蒸汽透过率Pw满足式(2),优选制 成背板具有P4层的形态。此处,P4层是指以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种 为主要构成成分的层。需要说明的是,以选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种为主 要构成成分的层是指:在该层的所有成分100质量%中包含超过50质量%且100质量%以 下的选自聚酯树脂、聚酰胺树脂和氟树脂中的一种树脂的层。
[0101] 适合作为本发明的P4层的主要构成成分而使用的聚酯树脂是将二羧酸与二醇缩 聚而得到的树脂。并且,该聚酯树脂可以单独使用,也可以与其它树脂混合使用。
[0102] 作为用于获得聚酯树脂而使用的二羧酸的具体例,可列举出对苯二甲酸、2, 6-萘 二羧酸等。
[0103] 另外,作为用于获得聚酯树脂而使用的二醇的具体例,可列举出乙二醇、1,3-丙二 醇、1,4-丁二醇等。
[0104] 这些之中,作为聚酯树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯 从价格、水蒸汽透过性、强度、耐热性等的观点出发是优选的。
[0105] 适合作为本发明中的P4层的主要构成成分而使用的聚酰胺树脂可列举出:1)对 具有内酰胺骨架的化合物进行开环聚合而得到的树脂;2)对一分子中具有氨基和羧基的氨 基酸成分进行缩聚而得到的树脂;3)将二胺成分与二羧酸成分进行缩聚而得到的树脂;以 及将1)~3)进行共聚而得到的树脂等。并且,该聚酰胺树脂可以单独使用,也可以与其它 树脂混合使用。
[0106] 作为1)中使用的具有内酰胺骨架的化合物的例子,可列举出ε -
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