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CN101589475B - 太阳能电池背面密封用片和太阳能电池组件 - Google Patents

太阳能电池背面密封用片和太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背面密封用片，在聚酯膜的一面按照使粘结层朝向聚酯膜侧那样叠层有相容性树脂层与粘结层的叠层体，相容性树脂层是由与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂有相容性的树脂形成的，相容性树脂层的膜厚为0.2～2μm。根据本发明，可以提供一种太阳能电池背面密封片，该太阳能电池背面密封用片具有作为太阳能电池背面密封用片所必须的与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层的充分粘结强度，且膜卷的保存稳定性、生产率优异。

Description

太阳能电池背面密封用片和太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及剥离等机械强度、耐环境性优异的太阳能电池背面密封用片以及使用该片的太阳能电池组件。
背景技术
近年来，太阳能电池作为绿色能源正在迅速普及。该太阳能电池组件是使用晶体硅太阳能电池元件等太阳能电池元件，并使用抽真空加热叠层法等来叠层表面保护片层、填充剂层、作为光电元件的太阳能电池元件、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物所代表的填充材料层和背面密封片层等，从而制造的。这里作为构成太阳能电池组件的背面密封片，一般使用轻量且强度优异的塑料性片。该背面密封片要求机械强度、耐气候性、耐热性、耐水性、耐光性、耐化学性、光反射性优异，另外，从防止水分、氧气等侵入的观点出发，要求气体阻挡性也优异。作为代表性的构成，有叠层了耐气候性、气体阻挡性优异的聚酯系膜的构成(专利文献1)。一般来说聚对苯二甲酸乙二酯所代表的聚酯膜与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结性不太高。因此，作为提高粘结强度的对策，为了改善与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层的粘结性，有人提出了设有苯乙烯-烯烃共聚物树脂的热粘结层(热熔粘结剂层)的构成(专利文献2)
专利文献1：特开2002-026354号公报([0008]～[0010]段)
专利文献2：特开2003-060218号公报([0008]～[0010]段)
发明内容
但是，为了用热熔系的热粘结层得到良好的粘结强度，需要3μm左右的厚度。因此，由于必须充分干燥，故而不能提高涂布时的速度。另外因为使用的涂布材料也多，所以有成本高的缺点。进而，因为粘合性比较高，所以还有涂布后的膜卷在夏季期间层间出现疑似粘结(粘连)的问题。
本发明的目的是，鉴于上述现有技术的问题，提供一种太阳能电池背面密封用片，该太阳能电池背面密封用片具有作为太阳能电池背面密封片所必须的与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层的充分粘结强度，且膜卷的保存稳定性和生产率优异。进而优选提供气体阻挡性、耐气候性也优异的太阳能电池背面密封用片。
为了解决上述课题，本发明的太阳能电池背面密封用片具有以下构成。即，在基材聚酯膜的一面按照粘结层朝向聚酯膜侧那样叠层有相容性树脂层与粘结层的叠层体，并且相容性树脂层由与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂有相容性的树脂形成，相容性树脂层的膜厚为0.2～2μm。
另外，本发明的太阳能电池组件，含有本发明的太阳能电池背面密封用片、和由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂形成的填充材料层，并且太阳能电池背面密封用片的相容性树脂层和填充材料层按照相面对那样地叠层。
根据本发明，可以提供一种太阳能电池背面密封用片，该太阳能电池背面密封用片与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层具有良好的粘结强度，且即使在卷状态下运输、保存也不发生粘连(blocking)。
具体实施方式
本发明的太阳能电池背面密封用片，是将下述粘结改善层叠层在基材聚酯膜上而构成的，所述粘结改善层用于与构成太阳能电池组件的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂所形成的填充材料层(以下，称为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层)粘结。这里，所谓“粘结改善层”是为了使乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂与基材聚酯膜牢固地粘结而设置的层。本发明具有下述特征，即利用与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂有相容性的树脂形成的相容性树脂层与粘结层的叠层体，来构成该粘结改善层，且使粘结改善层的粘结层朝向基材聚酯膜侧那样地叠层在基材聚酯膜上。通过形成这样的构成，在太阳能电池组件中使用本发明的太阳能电池背面密封用片时，可以使得粘结改善层的相容性树脂层与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层接触那样地来构成。通过设置该粘结改善层，可以获得与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层良好的粘结性，以及保存时不发生粘连、贴合等的良好保存性。
对本发明中的相容性树脂层，只要与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充树脂有相容性，在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂的软化点以上产生相容性即可。具体地说，可以使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为基本结构且共聚了丙烯酸、甲基丙烯酸单体等第3成分的共聚合聚合物等。特别是将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物进行水性乳液化之后的涂料树脂，因为可以采用凹版涂布等生产率较高的涂布工序，所以有可以进一步减少树脂的使用量的优点。
本发明中的粘结层，是为了提高基材聚酯膜与粘结改善层的粘结性，进而为了提高基材聚酯膜与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层的粘结性而设置的。即使使基材聚酯膜与粘结改善层直接粘附也难以得到所需的粘结力，但通过介由与基材聚酯膜和粘结改善层两者有粘结性的粘结层，可以提高基材聚酯膜与粘结改善层的粘结性。这样通过介由粘结层，即使在使用容易开裂的膜、例如白色聚酯膜作为基材聚酯膜的情况下，也可以得到良好的粘结性。作为粘结层可以使用公知的干式叠层用粘结剂。特别是醚系、聚酯系、多元醇系等的聚氨酯系粘结剂，由于与基材聚酯膜的粘结强度高、而且其粘结强度的恒温稳定性、长期耐久性优异，因此优选使用。其中，聚酯系的聚氨酯系粘结剂由于刚刚涂布之后粘合性低、容易涂布，故而优选使用。另外，这样的粘结剂一般含有异氰酸酯系固化剂。因为异氰酸酯基与相容性树脂层所含有的羟基等含有活性氢的官能团也发生交联反应，所以有助于提高粘结层与相容性树脂层的粘结强度，故而优选。
对本发明中的基材聚酯膜，优选被拉伸，因为这样使得强度、尺寸稳定性、热稳定性优异。特别优选使用双轴拉伸聚酯膜。
另外，作为形成相容性树脂层、粘结层的方法，可以使用周知的湿涂法，例如直接凹版涂布法、逆转凹版涂布法等。
对相容性树脂层的厚度，从可以提高粘结强度、降低涂剂成本、加快加工速度的方面出发，控制为0.2～2μm、优选为0.2～1μm的膜厚是重要的。在所述相容性树脂层的厚度薄于0.2μm的情况下，不仅在形成涂膜时容易产生膜断裂等，而且由于与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物填充层的相容部分变薄，故而难以得到稳定的粘结强度。另外，在厚于2μm的情况下，由于涂料涂布量较多而需要充分的干燥，因此不仅不能提高涂布速度而生产率降低，而且保存时容易发生粘连。
此外，对粘结层的厚度不特别限制，优选为0.1μm～1.5μm。在粘结层的厚度薄于0.1μm的情况下，有时涂布时产生膜断裂，不能在基材膜与相容性树脂层之间稳定发挥粘结力。另一方面，在厚度厚于1.5μm的情况下，由于粘结剂层特有的涂膜表面的粘合性增强，故而有时在与搬运辊粘合等的生产工序中产生问题。如果连同稳定发挥粘结力的目的来考虑涂布加工适应性，则粘结层的厚度更优选为0.2μm～0.5μm。
本发明的太阳能电池背面密封用片更优选叠层透明无机物层。通过叠层透明无机物层可以获得高水蒸气阻挡性。具体地说，可列举：介由粘结剂进一步叠层氧化铝蒸镀膜、二氧化硅蒸镀膜等气体阻挡膜的方法；使本发明中的基材聚酯膜本身为氧化铝蒸镀聚酯膜、二氧化硅蒸镀聚酯膜等气体阻挡性聚酯膜的方法。
另外，本发明的太阳能电池背面密封用片优选叠层光反射层。通过叠层光反射层可以提高发电效率。作为形成该光反射层的方法，可列举将白色涂料涂布在所述的基材聚酯膜上的方法、进一步叠层白色树脂膜的方法或使本发明中的基材聚酯膜本身为白色聚酯膜的方法。其中，从材料成本廉价、且能获得高反射率的方面出发，优选介由粘结剂进一步叠层白色聚酯膜。此外，白色聚酯膜一般由于颜料的影响而容易开裂，但通过采取本发明的构成，即使在基材聚酯膜使用白色聚酯膜本身的情况下也可以获得良好的粘结性。作为在如上所述将形成了透明无机物层的膜、白色聚酯系膜叠层时使用的粘结剂，从操作性方面出发，优选使用以聚醚聚氨酯系、聚酯聚氨酯系、聚酯系等为主剂且以聚异氰酸酯为固化剂的干式叠层用粘结剂。
另外，为了获得优异的耐气候性，优选采用在太阳能电池背面密封用片与外界气体接触侧的最外层叠层氟系膜、耐气候性(耐水解性)的双轴拉伸聚酯膜等具有耐气候性的膜的方法。
本发明的太阳能电池背面密封用片是如上所述将其相容性树脂层面与太阳能电池组件的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系填充材料层面进行粘结叠层来构成太阳能电池组件的，下面列出为了进一步提高该效果而优选的方式的叠层例(未列出各种膜之间的粘结剂层)。
·粘结改善层/白色聚酯膜(基材聚酯膜)/气体阻挡膜/耐气候性膜
·粘结改善层/气体阻挡性聚酯膜(基材聚酯膜)/白色的耐气候性膜
·粘结改善层/透明聚酯膜(基材聚酯膜)/白色的耐气候性膜
·粘结改善层/白色的耐气候性聚酯膜(基材聚酯膜)
实施例
接下来对于本发明所使用的测定方法进行说明。
(1)膜厚测定
对相容性树脂层和粘结层的膜厚，将设有粘结改善层的膜或贴合了该膜与其它膜的片，相对于膜面垂直地用切割刀切割，从而制成小片。用扫描型电子显微镜观察切割面并测定相容性树脂层和粘结层的膜厚。对小片的剖面部内的3处测定膜厚，以得到的3个厚度测定值的平均值作为膜厚。
(2)与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度的测定
基于JIS K 6854-3(1999年版)，测定与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结力。测定用样品使用通过下述操作而得的片，所述操作是在太阳能电池背面密封用片的粘结改善层面上叠合乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜(三井化学フアブロ(株)制造，0.7mm厚的膜)，进而在其上叠合厚度0.3mm的半钢化玻璃，在150℃加热条件下，以负荷3Kg/cm2进行30分钟的压制处理。试验片的宽度为10mm，以对3个试验片测定的结果的平均值作为粘结强度。只要粘结强度为2kgw/10mm以上，则在实用上无障碍。
(3)粘连剪切力的测定
将2片太阳能电池背面密封用片沿粘结改善层面不相面对的方向叠合(即，粘结改善层/基材聚酯膜//粘结改善层/基材聚酯膜)，放置在金属制板上使得基材聚酯膜面相接触。进而将底面3×4cm的长方体的金属制重物放在2个片上，直接在气温40℃的环境中放置65小时。然后，卸下重物，将2片分别按照沿平面的对向的方向(重物底面的长轴方向)牵拉，测定剪切力。对3个试验片进行该测定，以其平均值作为剪切力。在不发生粘连的情况下，剪切力为0，粘连越大则剪切力值越高。只要以该测定方法测定的剪切力为0.05kgw以下，则在实用上无障碍。
实施例1
作为基材聚酯膜，准备在聚酯膜的一面蒸镀了氧化铝的氧化铝蒸镀聚酯膜(東レフイルム加工(株)制造バリアロツクス(注册商标)1011HG-CR，12μm厚)。在该氧化铝蒸镀聚酯膜的聚酯膜面上依次涂布下述的粘结层和相容性树脂层作为粘结改善层。涂布时使用双头的串联型直接凹版涂布机，在下述条件下进行涂布。
·粘结层：三井化学ポリウレタン(株)制造芳香族酯系粘结剂
主剂：タケラツク(注册商标)A-310  12份(液体)
固化剂：タケネ一ト(注册商标)A-3  1份(液体)
将上述2液体混合
涂布条件：固体成分膜厚0.3μm干燥条件120℃4秒
·相容性树脂层：中央理化工业(株)制造アクアテツクス(注册商标)MC-3800(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乳液)
涂布条件：固体成分膜厚1.0μm干燥条件125℃10秒。
然后，将氧化铝透明蒸镀聚酯膜与白色聚酯膜(東レ(株)制造ルミラ一(注册商标)E20厚50μm)，使用粘结剂按照使得氧化铝蒸镀聚酯膜的氧化铝面与白色聚酯膜面相对向那样进行叠层。粘结剂使用市售的聚酯系粘结剂主剂LX703VL(大日本インキ化学工业(株)制造)与聚异氰酸酯固化剂KR90(大日本インキ化学工业(株)制造)以重量比15∶1混合而得的粘结剂(干燥重量4g/m2)。进而在白色膜上使用相同的粘结剂，叠层耐气候性聚酯膜(東レ(株)制造ルミラ一(注册商标)X10S，25μm厚)，从而得到本发明的太阳能电池背面密封用片。测定与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度并评价粘连，结果如表1所示获得了高粘结强度，也未发生粘连。
实施例2
作为基材聚酯膜，准备白色聚酯膜(東レ(株)制造ルミラ一(注册商标)E20厚50μm)。在该白色聚酯膜上，与实施例1同样地涂布粘结层和相容性树脂层作为粘结改善层。
然后，将白色聚酯膜与氧化铝透明蒸镀聚酯膜(東レフイルム加工(株)制造バリアロツクス(注册商标)1011HG-CR，12μm厚)，使用与实施例1所使用的相同的粘结剂按照使得氧化铝蒸镀聚酯膜的氧化铝面与白色聚酯膜面相对向那样进行叠层。进而在氧化铝蒸镀聚酯膜上使用相同的粘结剂，叠层耐气候性聚酯膜(東レ(株)制造ルミラ一(注册商标)X10S，25μm厚)，从而得到本发明的太阳能电池背面密封用片。
测定与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度并评价粘连，结果如表1所示，获得了高粘结强度，也未发生粘连。
实施例3
使实施例1中相容性树脂层的固体成分膜厚为2.0μm，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
实施例4
使实施例1中相容性树脂层的固体成分膜厚为0.2μm，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
实施例5
使实施例1中粘结层的固体成分膜厚为0.2μm，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
比较例1
使实施例1中粘结改善层通过下述的树脂和涂布条件形成，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
·粘结改善层：苯乙烯-烯烃共聚物树脂“アロンメルト”(注册商标)PPET-1401SG(东亚合成(株)制造)
涂布条件：将上述树脂用甲苯/正己烷＝4/1(重量比)的混合溶液稀释至20重量％，用逆转涂布机(reverse coater)进行涂布，然后在120℃干燥30秒，从而制成固体膜厚3.5μm。
测定与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度并评价粘连，结果获得了如表1所示的粘结强度，但发生粘连。
比较例2
使实施例1中不形成粘结改善层，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
测定与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度并评价粘连，结果如表1所示仅获得了低粘结强度。
比较例3
使实施例1中相容性树脂层的固体成分膜厚为0.1μm，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。
比较例4
使实施例1中相容性树脂层的固体成分膜厚为3.0μm，除此之外，制成与实施例1相同构成的太阳能电池背面密封用片。但是，卷取的卷样品中相容性树脂层与基材相反面发生粘连。
Figure G2007800436076D00091
由实施例1、3和4的结果可知，只要本发明中的相容性树脂层的厚度为0.2～2.0μm的范围，则可以得到在实用上无障碍的粘结强度，进而不发生粘连。
由实施例2的结果可知，只要是本发明的太阳能电池背面密封用片的构成，则即使使用容易开裂的白色聚酯膜作为基材聚酯膜，也可得到在实用上无障碍的粘结强度。
比较例1的片是涂布了公知的粘结性树脂的片。该片显示一定的粘结强度，但不仅不是实用上充分的强度，而且由于剪切力大、如果制成卷则发生粘连，故而不能进行卷加工。
比较例2的片未设置粘结层和相容性树脂层中的任一层。可知该膜不能获得与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂的粘结强度。
比较例3的片由于相容性树脂层的厚度薄至0.1μm，而且该涂膜上产生花脸漆病(crater)、不均匀，故而不能得到充分的粘结强度。
比较例4的片由于相容性树脂层的厚度厚至3.0μm，不仅成本高，而且由于涂膜的剪切力增大，故而如果将片制成卷则发生粘连。
工业可利用性
本发明的太阳能电池背面密封用片，适合作为太阳能电池组件的背面密封片使用。此外还适合作为要求与乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂的粘结性的密封片使用。

Claims (4)

1.一种太阳能电池背面密封用片，在基材聚酯膜的一面按照粘结层朝向聚酯膜侧那样叠层有相容性树脂层与粘结层的叠层体，相容性树脂层由与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂有相容性的树脂形成，相容性树脂层的膜厚为0.2～2μm。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背面密封用片，形成所述相容性树脂层的树脂是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为基本结构的共聚合聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背面密封用片，所述粘结层是由聚氨酯系粘结剂形成的。
4.一种太阳能电池组件，含有权利要求1～3的任一项所述的太阳能电池背面密封用片和由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂形成的填充材料层，太阳能电池背面密封用片的相容性树脂层和填充材料层相面对地叠层。
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