太阳能电池用背面保护板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有抑制太阳能电池单元温度上升的功能的太阳能电池用背面保护板。具体地，本发明提供一种在太阳能电池单元的背面配置的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，具有含有热转换填料的热转换层，该热转换填料具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能，所述热转换层中的所述热转换填料的密度为3～35g/m2。
【专利说明】太阳能电池用背面保护板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在太阳能电池单元的背面配置的太阳能电池用背面保护板，尤其涉及一种具有抑制太阳能电池单元温度上升的功能的太阳能电池用背面保护板。
【背景技术】
[0002]由于太阳能电池单元主要设置在建筑物的屋顶上，因此在通过太阳光的直接加热的同时，也从屋顶传导热，太阳能电池单元的温度有时会达到70°C以上。据称在太阳能电池单元为晶体硅类的情况下，由于温度上升，转换效率以大约0.4%/°C的比例下降。此外，一般在阳能电池单元的背面层压太阳能电池用背面保护板，将它们合在一起，一般称为太阳能电池组件。
[0003]作为抑制太阳能电池单元温度上升的方法，已提出几个方法。
[0004]专利文献I涉及一种太阳能电池组件用散热膜及具备该散热膜的太阳能电池组件。具体地，记载了通过将具有散热性的涂料层(散热膜)设置在太阳能电池单元的背面，来降低组件温度。此外，为了使该涂料层具有耐候性，需要保护层或耐候性薄膜，但必须选择不妨碍散热性的材料。
[0005]专利文献2涉及一种喷雾系统。具体来说，记载了通过使用了热转换涂料的喷雾系统，对太阳能电池组件进行喷雾，从而降低组件温度。此外，专利文献2中的太阳能电池用背面保护板和太阳能电池单元自身没有抑制温度上升的功能。
[0006]上述热转换涂 料是含有热转换分子的涂料，该热转换分子具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能。该涂料例如由Arbar工业株式会社以产品名称“Tough CoatD42、D47”等进行销售，一般也称之为消热涂料。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:特开2007-12967号公报
[0010]专利文献2:特开2010-78264号公报
【发明内容】
[0011](一)要解决的技术问题
[0012]本发明的目的是提供一种具有抑制太阳能电池单元温度上升的功能的太阳能电池用背面保护板。
[0013](二)技术方案
[0014]本发明人为了实现上述目的，反复进行了努力研究，结果发现在使用具有特定的热转换层的太阳能电池用背面保护板的情况下，能够实现上述目的，从而完成了本发明。
[0015]即，本发明涉及下述太阳能电池用背面保护板。
[0016]1.一种太阳能电池用背面保护板，其特征在于，在太阳能电池单元的背面配置；
[0017]具有含有热转换填料的热转换层，该热转换填料具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能，所述热转换层中的所述热转换填料的密度为3?35g/m2。
[0018]2.根据上述技术方案I所述的太阳能电池用背面保护板，具有树脂薄膜基材，在所述树脂薄膜基材的单面或双面上形成所述热转换层。
[0019]3.根据上述技术方案I所述的太阳能电池用背面保护板，在树脂薄膜基材的单侧具有与所述太阳能电池单元的背面粘接的热熔接层，在另一侧上具有耐候性薄膜，在所述树脂薄膜基材的单面或双面上形成所述热转换层。
[0020]4.根据上述技术方案I?3任意一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述热转换层通过将含有所述热转换填料的涂料进行涂敷并干燥来形成。
[0021]5.根据上述技术方案I?4任意一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述热熔接层含有能够与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物热熔接的成分。
[0022]下面，对本发明的太阳能电池用背面保护板进行详细地说明。
[0023]本发明的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，在太阳能电池单元的背面配置；
[0024]具有含有热转换填料的热转换层，该热转换填料具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能，所述热转换层中的所述热转换填料的密度为3?35g/m2。
[0025]具有上述特征的本发明的太阳能电池用背面保护板，由于其热转换层中的热转换填料将热能转换成振动能来消耗，因此能够抑制太阳能电池单元的温度上升。如果是利用热能的反射或辐射来抑制温度上升的涂层，优选形成在最外层，但如果是本发明所使用的热转换层，即使不是最外层也能够消耗热能，因此能够将热转换层作为内侧的层(不露出在表面的层)来形成。另外，在最外层上形成耐候性薄膜的情况下，以往需要选择不妨碍散热性的材料，但本发明并没有这种限制，能够广泛使用公知的耐候性薄膜。
[0026]已知太阳能电池用背面保护板一般是在树脂薄膜基材上，经由粘接剂层层压热熔接层(用来与太阳能电池单元的背面进行粘接的热熔接层)的层结构。另外，已知在树脂薄膜基材的另一侧上，经由粘接剂层层压耐候性薄膜的层结构。
[0027]在本发明所使用的热转换层，只要在不妨碍通过热熔接层将太阳能电池单元的背面与太阳能电池用背面保护板粘接的位置，则不限定其形成位置。例如，本发明的太阳能电池用背面保护板可以列举图1 (a)?(d)所示的层结构。
[0028]图1 (a)的层结构是在树脂薄膜基材I上，经由粘接剂层3层压热熔接层2，在树脂薄膜基材I的另一侧面上形成热转换层4。
[0029]图1 (b)的层结构是在图1 (a)的层结构中，在热转换层4的外侧，经由粘接剂层3形成耐候性薄膜5。这样，通过在最外层上形成耐候性薄膜5，能够提高太阳能电池用背面保护板的耐擦伤性，还能够防止或抑制热转换层的损伤。
[0030]图1 (C)的层结构是在树脂薄膜基材I的双面上形成在图1 (b)的层结构中，在树脂薄膜基材I的单面上形成的热转换层4。在仅在树脂薄膜基材I的单面上形成热转换层4的情况下，在形成热转换层4时，层压体有发生卷曲的可能性。因此，如图1 (c)的层结构，通过在树脂薄膜基材I的双面上形成热转换层4，能够防止或抑制卷曲。
[0031]图1 (d)的层结构是将在图1 (C)的层结构中，粘接剂层3与热转换层4设为同一层(层6)。即，层6为热交换层兼粘接剂层。层6通过向形成粘接剂层的组合物中，加入本发明所使用的热转换填料，使其达到规定的密度，并制膜而得。[0032]此外，上述(a)?(d)的层结构为示例，当然也能够采用其他层结构，另外，通过在树脂薄膜基材、耐候性薄膜中加入热转换填料，能够给予这些层热转换层的功能。
[0033]下面，对树脂薄膜基材、热熔接层、粘接剂层、热转换层及耐候性薄膜进行详细地说明。
[0034]树脂薄膜基材
[0035]作为树脂薄膜基材并没有限定，能够广泛使用现有的太阳能电池用背面保护板所使用的树脂薄膜基材。例如，可以列举由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚环烯烃、聚亚苯基醚等构成的树脂薄膜基材。
[0036]作为基材，考虑通过使用铝箔等金属箔来提高导热性，增加热转换效果，但在与太阳能电池单元进行粘接时，必须在太阳能电池用背面保护板上开用于取出电极线的孔，如果在太阳能电池用背面保护板中含有金属类，在绝缘处理不充分的情况下，太阳能电池单元有可能发生短路，因此优选使用如本发明的树脂薄膜基材。但是，在能够充分进行绝缘处理的情况下，根据需要，也能够并用树脂薄膜基材和铝箔等金属箔。
[0037]树脂薄膜基材的厚度并没有限定，优选为200?300 iim，更加优选为100?250 ym。这是由于如果树脂薄膜基材的厚度过薄，作为太阳能电池用背面保护板的耐电压低，如果过厚，作为太阳能电池用背面保护板的重量增加，在粘接至太阳能电池单元的背面的情况下，随着长期使用，具有从太阳能电池单元剥离的可能性。
[0038]热熔接层
[0039]热熔接层是太阳能电池用背面保护板的表面层(太阳能电池单元侧)，是与太阳能电池单元的密封材料(配置在太阳能电池单元的最下层，一般含有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。)粘接的层。热熔接层只要是能够与上述密封材料粘接的材料，并没有限定，优选含有能够与EVA热熔接的成分。另外，考虑与EVA的粘着性，作为热熔接层的粘合料(7卜')'7。>)，优选使用0.910?0.940g/cm3的直链低密度聚乙烯。
[0040]从防止由于紫外线的影响而导致变黄的观点考虑，热熔接层优选含有无机类紫外线吸收剂。作为无机类紫外线吸收剂，例如，可以列举氧化钛、氧化锌、氧化锆、碳酸钙、氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化铁、碳等，其中优选氧化钛或碳。
[0041]作为紫外线吸收剂的平均粒径，优选为0.1?5 ii m。如果平均粒径超过5 ii m，则分散性变差，有可能不能得到均匀的紫外线吸收效果。另外，如果平均粒径不足0.1 y m，在成本方面不利。
[0042]紫外线吸收剂的含量，从充分得到紫外线吸收效果，并且维持与作为密封剂的EVA的良好的粘着性的观点考虑，优选为0.1?30质量％。如果含量不足0.1质量％，紫外线吸收效果不充分，有可能由于紫外线的影响导致变黄。另外，如果含量超过30质量％，有可能与EVA的粘着性下降。
[0043]热熔接层的紫外线透射率优选为20%以下。如果紫外线透射率超过20%，则紫外线吸收效果不充分，有可能变黄。此外，紫外线透射率的下限值并没有特别限定，但通常为1%左右。
[0044]热熔接层的厚度并没有限定，但从充分含有上述紫外线吸收剂的观点考虑，优选为5?200 ii m，更加优选为30?180 u m。如果厚度不足5 y m，有可能不能充分含有紫外线吸收剂。
[0045]粘接剂层
[0046]用于粘接太阳能电池用背面保护板的各层的粘接剂层并没有限定。例如，优选使用聚氨酯类粘接剂，通过干式叠层法进行粘接。
[0047]作为聚氨酯类的粘接剂，有双组元固化型聚氨酯类粘接剂、聚醚型聚氨酯类粘接齐U、聚酯型聚氨酯多元醇类粘接剂等，其中，尤其优选双组元固化型聚氨酯类粘接剂。粘接剂的种类及厚度能够根据粘接的各层的种类进行适当设定。
[0048]热转换层
[0049]热转换层含有热转换填料(热转换分子)，该热转换填料具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能。太阳光线等所含有的红外线如果传播至热转换层，被转换成热能并在热转换层中分散/移动，但通过与热转换层中的热转换填料接触，立刻被转换成振动能，由于该能量转换是在热转换填料的表层发生的，因此大部分热能迅速地被消耗。因此，热能不积蓄在热转换层中而被消耗。另外，在本发明中通过形成热转换层，也能够提高太阳能电池用背面保护板的耐电压性。
[0050]在本发明中，热转换层中的热转换填料的密度(含有密度、热转换填料的涂敷量)为3?35g/m2即可,优选为10?35g/m2。如果热转换填料的密度不足3g/m2,热转换效率有可能不充分。另外，即使超过35g/m2进行加入，也不能与配比相应地提高热转换效率。由此，本发明中采用3?35g/m2的密度。
[0051]热转换层优选将含有上述热转换填料的涂料进行涂敷并干燥来形成。上述涂料称为所谓的热转换涂料(消热涂料)，例如，由Arbar工业株式会社以产品名称“Tough CoatD42、D47”等进行销售。
[0052]上述“Tough Coat D42”是在主剂中含有丙烯酸多元醇树脂及热转换填料，在固化齐IJ中含有异氰酸酯(HMD1:六亚甲基二异氰酸酯)的双组元固化型热转换涂料。另外，“ToughCoat D47”是含有苯乙烯-丙烯酸酯共聚物树脂、热塑性聚氨酯树脂及热转换填料的水性单元固化型的热转换涂料。
[0053]为了提高热转换层的导热效率，也可以添加导热填料。作为导热填料，例如，可以列举铝粉、氮化铝、氮化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁等。这些导热填料能够单独或混合2种以上使用。
[0054]热转换层的厚度并没有限定,但优选为10?200 ii m,更加优选为20?150lim,最优选为50?100 u m。如果厚度不足10 u m,热转换效率不佳，如果超过200 u m,不能与膜厚化相应地提高热转换效率。此外，热转换层如前所述，也可以设置在树脂薄膜基材的单面或双面上，设置在双面上的情况下，优选分双层形成，而总厚度达到上述范围。
[0055]此外，在兼作热转换层和粘接剂层的情况下，在形成所述粘接剂层的组合物中加入上述热转换填料，使其达到规定密度，作为热交换层兼粘接剂层即可。
[0056]耐候性薄膜
[0057]作为耐候性薄膜并没有限定，能够广泛使用现有的太阳能电池用背面保护板所使用的耐候性薄膜。作为具有耐候性及电绝缘性的薄膜，例如，可以列举聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯薄膜；聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)等氟类薄膜；聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃薄膜；另外还有聚苯乙烯薄膜、聚酰胺薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚酰亚胺薄膜等。作为上述PET，也考虑在屋外的耐久性，可以适宜地使用耐水解性PET。
[0058]另外，还可以列举工程塑料及氟类树脂。作为工程塑料，例如，可以列举聚缩醛(P0M)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、GF强化聚对苯二甲酸乙二醇酯(GF-PET)、超高分子量聚乙烯(UHPE)、间规聚苯乙烯(SPS)、非晶形聚芳酯(PAR)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、液晶聚合物(LCP)等。
[0059]耐候性薄膜可以为单层，也可以为多层(层压薄膜)。单层的情况下，厚度优选为20~250 ym。多层的情况下，优选为耐候性优异的薄膜与电绝缘性优异的薄膜的层压体。在该情况下，优选电绝缘性优异的薄膜配置在树脂薄膜基材侧，并将耐候性优异的薄膜设为最外层。作为耐候性优异的薄膜，优选厚度为20~150 y m的氟类薄膜，作为电绝缘性优异的薄膜，优选厚度为100~250 ii m的PET薄膜。
[0060](三)有益效果
[0061]本发明的太阳能电池用背面保护板，由于其热转换层中的热转换填料将热能转换成振动能而消耗，因此能够抑制太阳能电池单元的温度上升。如果是利用热能的反射或辐射来抑制温度上升的涂层，优选形成在最外层，但如果是本发明所使用的热转换层，即使不是最外层也能够消耗热能，因此能够将热转换层作为内侧的层(不露出在表面的层)而形成。另外，在最外层上形成耐候性薄膜的情况下，以往必须选择不妨碍散热性的材料，但本发明并没有上述制限， 能够广泛使用公知的耐候性薄膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]图1是本发明的太阳能电池用背面保护板的层结构的示例图。
[0063]图2 (A)是表示实施例1及比较例I中制备的太阳能电池用背面保护板的层结构的图，(B)是表示实施例2及比较例2中制备的太阳能电池用背面保护板的层结构的图，(C)是表示实施例3及比较例3中制备的太阳能电池用背面保护板的层结构的图，(D)是表示实施例4~6及比较例4~6中制备的太阳能电池用背面保护板的层结构的图。
[0064]图3是表示试验例I所使用的模拟组件的图。
[0065]图4是表示试验例I所使用的加热装置的图。
[0066]图5是表示热转换填料的密度(g/m2)与温度下降率(％)间关系的图。
【具体实施方式】
[0067]下面例举实施例及比较例具体地说明本发明。但本发明并不限定于实施例中。
[0068]实施例1
[0069]在聚酯薄膜(帝人制，125 U m)的单面上涂敷100 U m热转换涂料D_47 (Arbar工业株式会社制)。热转换填料的含有密度为12g/m2。另外，在没有涂敷热转换涂料的面上，使用干式叠层用粘接剂作为与EVA密封材料粘接的热熔接层，将直链低密度聚乙烯膜(Tamapoly (夕^ )制,50 ii m)通过干式叠层法进行粘接。作为干式叠层用粘接剂,是将三井化学株式会社制的产品名称为Takelac A315 (100重量份)与产品名称为TakenateA50 (10重量份)混合而成的聚氨酯类粘接剂进行调整，使其固体成分的涂敷量达到5g/m2，制备太阳能电池用背面保护板。
[0070]实施例2
[0071]在聚酯薄膜(帝人制，125iim)的双面上涂敷各50iim热转换涂料D-47 (Arbar工业株式会社制)。热转换填料的含有密度为12g/m2。在其上，使用干式叠层用粘接剂将作为耐候性给予层的PVF膜(杜邦制Tedlar，38 u m)以及作为与EVA密封材料粘接的热熔接层的直链低密度聚乙烯膜(Tamapoly制,50 ii m)在各个面上通过干式叠层法进行粘接。作为干式叠层用粘接剂，是将三井化学株式会社制的产品名称为Takelac A315 (100重量份)与产品名称为Takenate A50 (10重量份)混合而成的聚氨酯类粘接剂进行调整，使其固体成分的涂敷量达到5g/m2，制备太阳能电池用背面保护板。
[0072]实施例3
[0073]在聚酯薄膜(帝人制，125 U m)的单面上涂敷100 U m热转换涂料D_47 (Arbar工业株式会社制)。热转换填料的含有密度为12g/m2。使用干式叠层用粘接剂，在其没有涂敷热转换涂料的面上，设置作为耐候性给予层的PVF膜(杜邦制Tedlar，38 u m),在热转换涂料面侧，将作为与EVA密封材料粘接的热熔接层的直链低密度聚乙烯膜(Tamapoly制，50 u m)在各个面上通过干式叠层法进行粘接。作为干式叠层用粘接剂，是将三井化学株式会社制的产品名称为TakelacA315 (100重量份)与产品名称为Takenate A50 (10重量份)混合而成的聚氨酯类粘接剂进行调整，使其固体成分的涂敷量达到5g/m2，制备太阳能电池用背面保护板。
[0074]实施例4?6
[0075]将实施例3的热转换涂料层厚度设为10 u m、200 u m、300 u m,其他相同地进行制备。
[0076]比较例I?6
[0077]在实施例1?6中，不设置热转换涂料层，其他相同地进行制备。
[0078]试验例I (加热试验)
[0079]如图2所示，以玻璃/EVA/热电偶/EVA/试料的顺序进行层压，使用真空层压装置(NPC制)制备模拟组件(这里，符号“/”表示层压的顺序)。
[0080]作为试料，分别使用实施例1?6及比较例I?6中制备的太阳能电池用背面保护板。
[0081]如图3所示，在加热板上将玻璃面向下地设置，测定热电偶的实体温度，调查温度差为最大时的最大温度差。
[0082]试验结果表示在下述表I中。
[0083][表 I]
【权利要求】
1.一种太阳能电池用背面保护板，其特征在于，在太阳能电池单元的背面配置板； 具有含有热转换填料的热转换层，该热转换填料具有通过将热能转换成振动能来消耗热能的功能，所述热转换层中的所述热转换填料的密度为3?35g/m2。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，具有树脂薄膜基材，在所述树脂薄膜基材的单面或双面上形成所述热转换层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，在树脂薄膜基材的单侧上具有与所述太阳能电池单元的背面粘接的热熔接层，在另一侧上具有耐候性薄膜，在所述树脂薄膜基材的单面或双面上形成所述热转换层。
4.根据权利要求1?3任意一项所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述热转换层通过将含有所述热转换填料的涂料进行涂敷干燥来形成。
5.根据权利要求1?4任意一项所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述热熔接层含有能够与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物热熔接的成分。
【文档编号】H01L31/052GK103608929SQ201280030650
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年6月23日
【发明者】田中沙弥, 前田大辅, 桥诘良树 申请人:东洋铝株式会社