太阳电池用背板及太阳电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳电池用背板及太阳电池模块。
【背景技术】
[0002] 太阳电池是在发电时并不排出二氧化碳且环境负担小的发电方式，在近年来得到 急速地普及。太阳电池模块具有在一般配置于太阳光入射的正面侧的前基材与配置于与太 阳光入射的正面侧相反的侧（背面侧）的所谓的背板之间夹持有太阳电池单元的结构，上 述太阳电池单元是利用密封材料密封太阳电池元件而成，在前基材与太阳电池单元之间及 太阳电池单元与背板之间，分别利用乙稀-乙酸乙稀酯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)树脂等而进行密封。
[0003] 作为太阳电池模块的背板，提出了以使部分放电电压提高为目的而将表面电阻值 设为规定范围的太阳电池用背板（参照日本专利特开2009-147063号公报、日本专利特开 2009-158952号公报、及日本专利特开2010-92958号公报）。
【发明内容】
[0004] 根据本发明的形态可提供一种太阳电池用背板及包含其的太阳电池模块，上述 太阳电池用背板包含支撑体与A层，上述A层在支撑体的至少一个面的侧至少含有具有 乙二醇链且不具碳-碳三键的非离子系表面活性剂，设有A层的侧的表面电阻值SR为 1.0X10、/□以上5. 5Χ1015Ω/□以下的范围，且所述太阳电池用背板兼顾部分放电电 压的提高与相对于密封太阳电池元件的密封材料的密接性。
[0005] 发明要解决的课题
[0006] 然而，在日本专利特开2009-147063号、日本专利特开2009-158952号、及日本专 利特开2010-92958号的太阳电池用背板中，为了获得规定的表面电阻值，需要在最外层中 大量含有阳离子系或非离子系表面活性剂、导电性聚合物（例如聚噻吩）、无机导电性粒子 等抗静电材料。
[0007] 另一方面，若为了在对太阳电池元件进行密封的密封材料之面贴合太阳电池用背 板而制作太阳电池模块，在太阳电池用背板的与密封材料接触的最外层中含有大量的抗静 电材料，则有损与密封材料的密接性。
[0008] 因此，现状是对于太阳电池模块要求有效地兼顾部分放电电压的提高、以及相对 于密封太阳电池元件的密封材料的密接性的方法。
[0009] 因此，本发明的课题是鉴于上述现状，提供兼顾部分放电电压的提高与相对于密 封太阳电池元件的密封材料的密接性的太阳电池用背板、及包含其的太阳电池模块。
[0010] 解决问题的技术手段
[0011] 用以达成上述课题的具体方法如下所示。
[0012] 〈1〉
[0013] -种太阳电池用背板，其包含支撑体；以及
[0014] A层，在支撑体的至少一个面的侧至少含有具有乙二醇链且不具碳-碳三键的非 离子系表面活性剂，
[0015] 设有A层的侧的表面电阻值SR为1.0X 1Ο10Ω/ □以上、5. 5XlO15 Ω/ □的范围。
[0016] 〈2〉
[0017] 根据〈1>所述的太阳电池用背板，其中，表面电阻值SR是LOX IO11 Ω/□以上、 1.0Χ1015Ω/ □以下的范围。
[0018] 〈3〉
[0019] 根据〈1>或〈2>所述的太阳电池用背板，其中，A层是最外层。
[0020] 〈4〉
[0021] 根据〈1>~〈3>中任一项所述的太阳电池用背板，其中，非离子系表面活性剂的乙 二醇链的重复数η为7以上、30以下。
[0022] 〈5〉
[0023] 根据〈1>~〈4>中任一项所述的太阳电池用背板，其中，非离子系表面活性剂的乙 二醇链的重复数η为10以上、20以下。
[0024] 〈6〉
[0025] 根据〈1>~〈5>中任一项所述的太阳电池用背板，其中，非离子系表面活性剂是选 自由下述通式（SI)所表示的非离子系表面活性剂、通式（SII)所表示的非离子系表面活性 剂、通式（SIII-A)所表示的非离子系表面活性剂、及通式（SIII-B)所表示的非离子系表面 活性剂所构成的群组的至少一种；
[0026] [化 1]
[0027] H-4〇CHXH·^O ::sn rY^i- ρ 23
[0028] 通式（SI)中，R11、R13、R21及R 23分别独立地表示经取代或未经取代的烷基、芳基、 烷氧基、卤素原子、酰基、酰胺基、磺酰胺基、氨甲酰基、或氨磺酰基；R 12、R14、R22及R24分别独 立地表示氢原子，或经取代或未经取代的烷基、芳基、烷氧基、卤素原子、酰基、酰胺基、磺酰 胺基、氨甲酰基、或氨磺酰基；R 5及R6分别独立地表示氢原子，或经取代或未经取代的烷基 或芳基；
[0029] R11与R 12、R13与R 14、R21与R22、R23与R 24及R5与R 6也可相互连结而形成经取代或 未经取代的环；m及η分别独立地表示聚氧乙烯链的平均重复数，是2~50的数；
[0030] (SII) HO-(CH2CH2O)n-H
[0031] 通式（SII)中，m表示0~40的整数，η表示聚氧乙烯链的平均重复数，是2~50 的数；
[0032] [化 2]
[0033]
[0034] 通式（SIII-A)及通式（SIII-B)中，Rw及R2°分别独立地表示氢原子或碳原子数 为1~100的有机基，tl及t2分别独立地表示1或2, Y1及Y 2分别独立地表示单键或碳原 子数为1~10的亚烷基，ml及nl分别独立地表示0或1~100的数，其中ml并不为0,且 在nl为0的情况下ml并不为1，m2及n2分别独立地表示0或1~100的数，其中m2并不 为0,且在n2为0的情况下m2并不为1。
[0035] 〈7〉
[0036] 根据〈6>所述的太阳电池用背板，其中，通式（SI)中的Rn、R 13、R21及R23分别独立 地表示经取代或未经取代的烷基、芳基、或烷氧基，通式（SII)中的m表示0~20的整数，η 表示7~30的数，通式（SIII-A)及通式（SIII-B)中的Rw及R2°分别独立地为氢原子、碳 原子数为1~10的直链或分支链的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、烷氧基羰基、N-烷 基氨基、N，N-二烷基氨基、N-烷基氨甲酰基、酰氧基、酰基氨基、重复单元数为5~20的聚 氧亚烷基链、碳原子数为6~20的芳基、或键结有重复单元数为5~20的聚氧亚烷基链的 芳基。
[0037] 〈8〉
[0038] 根据〈1>~〈7>中任一项所述的太阳电池用背板，其中，A层中的非离子系表面活 性剂的含量是相对于A层的固体成分总量而言为2. 5质量％以上、50质量％以下。
[0039] 〈9〉
[0040] 根据〈1>~〈8>中任一项所述的太阳电池用背板，其中，在支撑体与A层之间进一 步包含含有树脂的中间层。
[0041] 〈10〉
[0042] 根据〈9>所述的太阳电池用背板，其中，中间层含有白色有色材料。
[0043] 〈11〉
[0044] 根据〈9>或〈10>所述的太阳电池用背板，其中，中间层含有黑色有色材料。
[0045] 〈12〉
[0046] 一种太阳电池模块，其包含：太阳光入射的透明性基材；元件结构部分，设于基材 上，包含太阳电池元件及对太阳电池元件进行密封的密封材料；太阳电池用背板，其是根据 〈1>~〈11>中任一项所述的太阳电池用背板，配置于元件结构部分的位于基材的侧的相反 侧。
[0047] 发明的效果
[0048] 根据本发明可提供兼顾部分放电电压的提高与相对于密封太阳电池元件的密封 材料的密接性的太阳电池用背板、及包含其的太阳电池模块。
【具体实施方式】
[0049] 以下，对本发明的太阳电池用背板及太阳电池模块加以详细说明。另外，在本说明 书中，使用"~"而表示的数值范围表示包含"~"前后所记载的数值作为下限值及上限值 的范围。
[0050] [太阳电池用背板]
[0051] 本发明的太阳电池用背板（以下称为"背板"）包含支撑体、在支撑体的至少一个 面的侧至少含有具有乙二醇链且不具碳-碳三键的非离子系表面活性剂（以下称为"非离 子系表面活性剂（S) "）的层（以下称为"A层"）。
[0052] 而且，本发明的背板的设有A层的侧的表面电阻值SR(以下也称为"背板的表面电 阻值"）是1.〇Χ1〇 10Ω / □以上5. 0Χ1015Ω / □以下的范围。
[0053] 本发明的背板可通过将设有A层的侧的表面电阻值SR设为上述范围，而使部分放 电电压提高。另一方面，若应用非离子系表面活性剂（S)作为设于支撑体的至少一个面的 侧的A层中所含的抗静电材料，则即使是少量的含量，也可控制表面电阻值SR。其原因在于 容易定位于表面，效率良好。
[0054] 因此，在将A层设为背板的最外层（与密封太阳电池元件的密封材料相接的层；下 同）的情况下，若在A层中含有少量的非离子系表面活性剂（S)，则背板的表面电阻值SR成 为上述范围内。而且，作为与密封太阳电池元件的密封材料相接的最外层的A层由于非离 子系表面活性剂（S)的含量为少量，因此变得难以损及相对于密封太阳电池元件的密封材 料的密接性。
[0055] 而且，在将A层以外的层设为最外层的情况下，也可在成为支撑体与最外层之间 的内部层的A层中含有非离子系表面活性剂（S)，而将背板的表面电阻值SR设为上述范围 内。在这种情况下，若将A层中的非离子系表面活性剂⑶调整为所期望的量，则可将表面 电阻值SR设为上述范围内，也不损及相对于密封太阳电池元件的密封材料的密接性。而 且，与密封太阳电池元件的密封材料相接的最外层无需含有静电控制材料、或者即使在含 有的情况下少量含有即可，因此变得难以损及相对于密封太阳电池元件的密封材料的密接 性。
[0056] 自以上考虑，本发明的背板可兼顾部分放电电压的提高与相对于密封太阳电池元 件的密封材料的密接性。
[0057] 另外，在现有的以使部分放电电压提高为目的而调整背板的表面电阻值的技术 中，在最外层含有阳离子系或非离子系表面活性剂、导电性聚合物（例如聚噻吩）、无机导 电性粒子等抗静电材料等。然而，为了使部分放电电压提高，需要含有规定量以上的这些 抗静电材料等。在含有此种使部分放电电压提高所需的规定量以上的抗静电材料等的情况 下，有损相对于密封太阳电池元件的密封材料的密接性。除此以外，阳离子系表面活性剂有 时会使水涂布系的粘合剂（乳胶）凝聚。另外，在非离子系表面活性剂中，在具有乙炔基的 乙炔二醇结构或具有乙炔醇结构的非离子系表面活性剂（例如"奥鲁分（Olfine)(日信化 学工业公司制造）"）的情况下，进行自集，产生收缩，难以确保均一的面状，变得容易损及 密接性。与其他材料相比而言，无机导电性粒子及导电性聚合物的表面电阻值SR降低，因 此必须大量加入，在这种情况下，变得容易损及密接性。因此，在现有的背板中，难以实现兼 顾部分放电电压的提高与相对于密封太阳电池元件的密封材料的密接性，在此方面而言， 本发明的背板具有优点。
[0058] 此处，本发明的背板的表面电阻值SR设为I. 0 X 101° Ω / □以上5. 5 X IO15 Ω / □以 下的范围，但自使部分放电电压进一步提高的观点考虑，优选的是设为1.0Χ10ηΩ/ □以 上1.0Χ1015Ω/ □以下的范围，更优选的是设为1.0Χ1012Ω/ □以上5.0Χ1014Ω/ □以下 的范围。
[0059] 通过将表面电阻值SR设为101° Ω / □以上，可确保所期望的部分放电电压，且确保 相对于密封材料的密接性。另一方面，通过将表面电阻值SR设为5. 5 X IO15 Ω / □以下，可 确保所期望的部分放电电压。
[0060] 表面电阻值SR的测定方法如下所述。
[0061] 将背板（膜）切割为IOcmXlOcm的10枚，在23 °C、65% Rh的室内放置一夜 之后，使用数字超高电阻/微小电流计8340(爱德万测试股份有限公司（ADVANTEST CORPORATION)制）及电阻率测试盒（Resistivity Chamber) 12702(爱德万测试股份有限公 司制造），对制作的10枚背板进行表面电阻值的测定，将其平均值作为背板的表面电阻值。
[0062] 以下，对本发明的背板的详细加以说明。
[0063] 本发明的背板包含：支撑体、且在支撑体的至少一个面的侧具有A层。A层可为最 外层，也可为插入至支撑体与最外层之间的内部层。而且，也可在支撑体与A层之间具有 层。在A层为最外层的情况下，A层成为作为如下层而发挥功能的层：相对于密封太阳电池 元件的密封材料而言为易接着性的层。另一方面，在A层为内部层的情况下，也可设置相对 于密封太阳电池元件的密封材料而言为易接着性的层作为最外层。
[0064] 本发明的背板除此以外还可视需要而设有着色层、耐候性层、紫外线吸收层、阻气 层这些众所周知的功能层。这些功能层可设于支撑体的设有A层的面的侧、及与所述面相 反的面的侧的任意侧。而且，在支撑体与以与其邻接的方式而设置的A层或功能层之间也 可设有下涂层。另外，A层也可为兼为着色层等功能层的层。
[0065] 作为优选的形态，优选的是在支撑体与A层之间设置具有如下功能的且含有树脂 的中间层，上述功能是缓冲支撑体与A层之间的物理特性、例如热膨胀率、热缩率应力的不 同。另外，中间层还可具有使支撑体与A层之间的密接性提高的功能。
[0066] 中间层优选的是具有视觉性遮蔽太阳电池元件的电路等的功能、使反射率提高而 使太阳电池模块的转换效率提高的功能等。为了赋予此种功能，优选的是利用着色剂而进 行着色。
[0067] 中间层中所含有的树脂优选的是溶剂可溶性树脂。若为溶剂可溶性的树脂，则可 通过制备溶解于溶剂中的涂布液，利用涂布方式而设置中间层。
[0068] 优选的树脂可列举丙烯酸系树脂、苯乙烯树脂、丁醛树脂、氨基甲酸酯树脂、烯烃 树脂、娃树脂等。
[0069] 中间层中所含有的着色剂优选的是白色或黑色的着色剂。自获得产生剥离等故障 时的检测变容易的效果的方面考虑，优选的是白色；自获得难以看到太阳电池元件的隐蔽 性的效果的方面而言，优选的是黑色。
[0070] 用以设为白色的白色颜料可列举氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化铝等。在使反射 率相对于添加比例而提高的观点考虑，优选的是氧化钛。黑色颜料可列举碳黑、金属氧化物 系黑色颜料、碳纳米管黑体，特别优选的是碳黑。
[0071 ] 另外，还可将白色材料与黑色材料两者混合。
[0072] 在本发明中，作为上述碳黑，为了以少量而获得高的着色力，优选的是使用碳黑粒 子，更优选的是使用一次粒径为1 μ m以下的碳黑粒子，特别优选的是一次粒径为0. 1 μ m~ 〇. 8 μπι的碳黑粒子。另外，优选的是将碳黑粒子与分散剂一同分散于水中而使用。
[0073] 另外，碳黑可使用能够商业性获得者，例如可使用MF-5630黑色（大日精化股份有 限公司制造）或日本专利特开2009-132887号公报的[0035]段落中所记载者等。
[0074] 在设置中间层的情况下，其厚度优选的是0. 3 μ m~7. 0 μ m，更优选的是0. 5 μ m~ 3. 0 μπι的厚度，最优选的是0. 5μηι~2. Ομπι的厚度。
[0075] 以下，对支撑体及各层的详细加以说明。
[0076](支撑体）
[0077] 支撑体包含树脂（以下称为"原料树脂"）。
[0078] -原料树脂-
[0079] 原料树脂可列举聚酯、聚苯乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚等，自成本、机械稳 定性或耐久性的观点考虑，优选的是聚酯。
[0080] 聚酯例如可列举由芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生 物所合成的线状饱和聚酯。线状饱和聚酯的具体例可列举聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二 甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚（对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯）、聚2,6_萘二甲酸 乙二酯等。其中，在力学物性或成本的平衡的方面而言，特别优选的是聚对苯二甲酸乙二酯 或聚2,6_萘二甲酸乙二酯、聚（对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯）。
[0081] 聚酯可为均聚物，也可为共聚物。另外，还可在聚酯中少量掺合其他种类的树脂、 例如聚酰亚胺等。
[0082] 聚酯的种类并不限于上述，可使用已知的聚酯。作为已知的聚酯，可使用二羧酸成 分与二醇成分而合成，也可使用市售的聚酯。
[0083] 在合成聚酯时，例如可通过如下方式而获得：利用众所周知的方法，对（A)二羧酸 成分与（B)二醇成分进行酯化反应及酯交换反应的至少一种。
[0084] (A)二羧酸成分例如可列举：丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、 十二烷二酸、二聚酸、二十烷二酸、庚二酸、壬二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸等脂肪族二羧 酸类；金刚烷二羧酸、降冰片烯二羧酸、环己烷二羧酸、十氢萘二羧酸等脂环族二羧酸；对 苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1，4-萘二甲酸、1，5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1，8-萘 二甲酸、4,4'-联苯二羧酸、4,4'-二苯基醚二羧酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、苯基二氢茚 二羧酸、蒽二羧酸、菲二羧酸、9,9'-双（4-羧基苯基）芴酸等芳香族二羧酸等二羧酸或其 酯衍生物。
[0085] ⑶二醇成分例如可列举乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁 二醇、1，3-丁二醇等脂肪族二醇类；环己烷二甲醇、螺二醇、异山梨糖醇酐等脂环式二醇 类；双酚A、l，3-苯二甲醇、1，4_苯二甲醇、9,9'-双（4-羟基苯基）芴等芳香族二醇类等 二醇化合物。
[0086] (A)二羧酸成分优选的是使用芳香族二羧酸的至少一种。更优选的是含有二羧酸 成分中的芳香族二羧酸作为主成分。另外，所谓"主成分"是指芳香族二羧酸在二羧酸成分 中所占的比例为80质量％以上。也可包含芳香族二羧酸以外的二羧酸成分。此种二羧酸 成分可列举芳香族二羧酸等的酯衍生物等。
[0087] (B)二醇成分优选的是使用脂肪族二醇的至少一种。脂肪族二醇可包含乙二醇，优 选的是含有乙二醇作为主成分。另外，所谓"主成分"是指乙二醇在二醇成分中所占的比例 为80质量％以上。
[0088] 脂肪族二醇（例如乙二醇）的使用量优选的是相对于芳香族二羧酸（例如对苯二 甲酸）及视需要的其酯衍生物1摩尔而言为1. 015摩尔~1. 50摩尔的范围。脂肪族二醇 的使用量更优选的是1. 02摩尔~1. 30摩尔的范围，进一步更优选的是1. 025摩尔~1. 10 摩尔的范围。脂肪族二醇的使用量若为1.015摩尔以上的范围，则酯化反应良好地进行；若 为1. 50摩尔以下的范围，则可抑制例如由于乙二醇的2聚化而副产二乙二醇，良好地保持 熔点或玻璃化温度、结晶性、耐热性、耐水解性、耐候性等诸多特性。
[0089] 酯化反应或酯交换反应中可使用现有己知的反应催化剂。反应催化剂可列举碱 金属化合物、碱土金属化合物、锌化合物、铅化合物、锰化合物、钴化合物、铝化合物、锑化合 物、钛化合物、磷化合物等。通常情况下，优选的是在聚酯的制造方法完结以前的任意阶段， 添加锑化合物、锗化合物、钛化合物作为聚合催化剂。作为此种方法，例如若以锗化合物为 例，则优选的是直接添加锗化合物粉体。
[0090] 例如，酯化反应步骤是在含有钛化合物的催化剂的存在下使芳香族二羧酸与脂肪 族二醇聚合。在所述酯化反应中，使用以有机酸为配体的有机螯合钛络合物作为催化剂钛 化合物，且在步骤中可设置依序至少添加有机螯合钛络合物、镁化合物、并不具有芳香环作 为取代基的5价磷酸酯的过程。
[0091] 具体而言，在酯化反应步骤中，首先，最初，在添加镁化合物及磷化合物之前，将芳 香族二羧酸及脂肪族二醇与含有作为钛化合物的有机螯合钛络合物的催化剂混合。有机螯 合钛络合物等钛化合物即使是对于酯化反应也具有高的催化剂活性，因此可良好地进行酯 化反应。此时，可在混合芳香族二羧酸成分及脂肪族二醇成分的过程中加入钛化合物，也可 在混合芳香族二羧酸成分（或脂肪族二醇成分）与钛化合物之后混合脂肪族二醇成分（或 芳香族二羧酸成分）。而且，也可将芳香族二羧酸成分、脂肪族二醇成分与钛化合物同时混 合。混合并不特别限制于所述方法，可利用现有已知的方法而进行。
[0092] 此处，在上述聚酯的聚合时，也优选的是加入下述化合物。
[0093] 5价磷化合物使用并不具有芳香环作为取代基的5价磷酸酯的至少一种。例如，可 列举具有碳数2以下的低级烷基作为取代基的磷酸酯[(OR) 3-P = 0 ;R =碳数1或2的烷 基]，具体而言特别优选的是磷酸三甲酯、磷酸三乙酯。
[0094] 磷化合物的添加量优选的是P元素换算值成为50ppm~90ppm的范围的量。磷化 合物的量更优选的是成为60ppm~80ppm的量，进一步更优选的是成为60ppm~75ppm的 量。
[0095] 通过在聚酯中包含镁化合物，可使聚酯的静电施加性提高。
[0096] 镁化合物例如可列举氧化镁、氢氧化镁、烷醇镁、乙酸镁、碳酸镁等镁盐。其中，自 在乙二醇中的溶解性的观点考虑，最优选的是乙酸镁。
[0097] 作为镁化合物的添加量，为了赋予高的静电施加性，优选的是Mg元素换算值成为 50ppm以上的量，更优选的是成为50ppm~IOOppm的范围的量。作为镁化合物的添加量， 在赋予静电施加性的方面而言，优选的是成为60ppm~90ppm的范围的量，更优选的是成为 70ppm~80ppm的范围的量。
[0098] 在酯化反应步骤中，特别优选的是以由下述式（i)所算出的值Z满足下述关系式 (ii)的方式，添加作为催化剂成分的钛化合物、作为添加剂的镁化合物及磷化合物而使其 熔融聚合。此处，P含量是源自包含不具有芳香环的5价磷酸酯的磷化合物全体的磷量，Ti 含量是源自包含有机螯合钛络合物的Ti化合物全体的钛量。如上所述，通过选择将包含钛 化合物的催化剂系中的镁化合物及磷化合物并用，且控制其添加时序及添加比例，可适度 地较高地维持钛化合物的催化剂活性，获得黄色调少的色调，在聚合反应时或其后的成膜 时（熔融时）等情况下，即使暴露于高温下也难以产生黄着色，可赋予耐热性。
[0099] ⑴ Z = 5 X (P 含量[ppm] /P 原子量）-2 X (Mg 含量[ppm] /Mg 原子量）-4 X (Ti 含 量[ppm]/Ti原子量）
[0100] (ii)0 彡 Z 彡 5.0
[0101] 其原因在于磷化合物不仅仅对钛起作用而且也与镁化合物相互作用，因此成为定 量地表现3者的平衡的指标。
[0102] 式（i)是自可反应的所有磷量除去与镁起作用的磷部分，表现可与钛起作用的磷 的量。在值Z为正的情况下，阻碍钛的磷处于剩余的状况，相