JP2010232294A

JP2010232294A - 太陽電池モジュール用保護シート及び太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2010232294A
Application number: JP2009076237A
Authority: JP
Inventors: Ko Tamada; 高玉田; Shinichi Hoshi; 慎一星
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】従来のシートと比べ、水蒸気バリア性を高めることができる太陽電池モジュール用保護シートの提供。
【解決手段】基材シートの少なくとも一方の面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層が積層され、基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層された太陽電池モジュール用保護シート。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール用表面保護シート及び裏面保護シート、並びにそれを備えた太陽電池モジュールに関する。

太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である太陽電池モジュールは、二酸化炭素を排出せずに発電できるシステムとして注目されている。その太陽電池モジュールには、高い発電効率とともに、屋外で使用した場合にも長期間の使用に耐えうる耐久性が求められている。
太陽電池モジュールの主な構成は、光発電素子である太陽電池セル、太陽電池セルを封止する電気絶縁体である封止材、封止材の受光面側（表面側）と裏面側にそれぞれ設けられた表面保護シートと裏面保護シートからなり、これらの保護シートは、太陽電池モジュール内への水蒸気の浸入を防いでいる。このような太陽電池モジュール用保護シートには、優れた水蒸気バリア性、耐候性が求められている。特に、薄膜系太陽電池セルの開発等、関連技術の急速な進歩に伴い、太陽電池モジュール用保護シートには、より優れた水蒸気バリア性を持つことが要求されている。
従来、太陽電池モジュール用保護シートとして、水蒸気バリア性、耐候性を改善するための技術として、例えば、特許文献１に開示された技術が提案されている。

特許文献１には、太陽電池モジュールの保護層として用いる、表面に珪素酸化物（シリカ）薄膜が形成されたフッ素樹脂フィルム層を含むシートであり、該シートの酸素透過率が５ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下、水蒸気透過率が５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下、光線透過率が８０％以上であり、且つ、シリカ薄膜の厚みが１５０〜５００Åであり、該膜の密着強度が２００ｇ／１５ｍｍ以上であることを特徴とする太陽電池モジュール用保護シートが開示されている。

特開平１０−３０８５２１号公報

しかしながら、シリカ薄膜が形成された従来のシートでは、水蒸気バリア性が不十分であり、今後の太陽電池モジュール用保護シートに求められる水蒸気バリア性能を満足させることは難しい。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、従来のシートと比べ、水蒸気バリア性を高めることができる太陽電池モジュール用保護シートの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、基材シートの少なくとも一方の面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層が積層されたことを特徴とする太陽電池モジュール用保護シートを提供する。

本発明の太陽電池モジュール用保護シートにおいて、前記基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層されたことが好ましい。

本発明の太陽電池モジュール用保護シートにおいて、前記フッ素樹脂層に二酸化チタンが含まれる構成としてもよい。

本発明の太陽電池モジュール用保護シートにおいて、熱接着性樹脂からなる接着層が積層されたことが好ましい。

本発明の太陽電池モジュール用保護シートにおいて、前記ガスバリア層が、窒素ガスを含む不活性ガス雰囲気中、アルミニウムをターゲットとした反応性スパッタ法により前記基材シート上に成膜されたものであることが好ましい。

また本発明は、前記太陽電池モジュール用保護シートが表面と裏面の一方又は両方に接着されてなる太陽電池モジュールを提供する。

本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、基材シートの少なくとも一方の面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層が積層されたものなので、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、水蒸気バリア性を向上させることができる。
また、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、電気絶縁性を向上させることができる。

本発明の太陽電池モジュールは、本発明に係る前記太陽電池モジュール用保護シートをモジュールの表面又は裏面に接着してなるものなので、水蒸気バリア性、耐候性にすぐれ、屋外での長期間の使用に耐えうる耐久性を保持したものとなる。
また、電気絶縁性が高い前記シートを接着したことにより、太陽電池モジュールの電気絶縁性を向上させることができる。

本発明の太陽電池モジュール用保護シートの第１実施形態の断面図である。本発明の太陽電池モジュール用保護シートの第２実施形態の断面図である。本発明の太陽電池モジュール用保護シートの第３実施形態の断面図である。本発明の太陽電池モジュール用保護シートの第４実施形態の断面図である。本発明の太陽電池モジュールの概略構成図である。窒化アルミニウムの成膜に用いる反応性スパッタ装置の概略構成図である。

図５は、本発明の太陽電池モジュール用保護シート（以下、保護シートと略記する。）を用いる太陽電池モジュールの概略構成図である。
図５に例示するように、この太陽電池モジュール５０の構成は、太陽電池セル４０と、これを被覆する封止材３０と、該封止材３０の表面（受光面）側に固定された表面保護シート１０と、封止材３０の裏面（背面）側に固着された裏面保護シート２０とを有する構成になっている。屋外および屋内において長期間の使用に耐えうる耐候性および耐久性を太陽電池モジュールにもたせるためには、太陽電池セル４０および封止材３０を風雨、湿気、砂埃、機械的な衝撃などから守り、太陽電池モジュールの内部を外気から遮断して密閉した状態に保つことが必要である。このため、保護シートには、高い水蒸気バリア性が求められている。

図１は、本発明の保護シートの第１実施形態の断面図である。なお、図１及び後述する図２〜図４は、本発明の保護シートを裏面保護シート２０として適用した場合を例示しているが、本発明の保護シートは表面保護シート１０としても適用可能であることは言うまでもない。以下の記載において、基材シート２１にアルミ蒸着ＰＥＴシートを用いたり、フッ素樹脂層２３に二酸化チタンのような白色顔料を添加した塗工液組成物を用いたり、図４に示す第４実施形態のようにＡｌ層２５を積層している場合は、裏面保護シート２０への適用を意図したものであって、表面保護シート１０として適用する場合には、保護シートが十分な透明性を持つように透明な基材シートを用い、前記白色顔料の添加やＡｌ層２５の積層は行わずに透明な保護シートを構成すればよい。

本実施形態の保護シート２０Ａは、基材シート２１の一方の面に窒化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層された構成になっている。

前記基材シート２１として用いうる樹脂シートとしては、一般に太陽電池モジュール用保護シートにおける樹脂シートとして使用されているものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６）、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエステルウレタン、ポリｍ−フェニレンイソフタルアミド、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド等のポリマーからなるシートが挙げられる。なかでも、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮなどのポリエステルからなるシートが好ましく、より具体的にはＰＥＴシートが好ましいものとして挙げられる。

前記基材シート２１の厚さとしては、太陽電池システムが要求する電気絶縁性に基づいて選択すればよい。例えば、前記基材シート２１が樹脂シートである場合には、該膜厚が１０〜３００μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、前記基材シート２１がＰＥＴシートである場合には、軽量性および電気絶縁性の観点から、該ＰＥＴシートの厚さは１０〜３００μｍの範囲であることが好ましく、３０〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、５０〜１５０μｍであることがさらに好ましい。

前記ガスバリア層２２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる薄膜であり、その窒素（Ｎ）の一部が酸素（Ｏ）に置換されていてもよい。ガスバリア層２２は、本実施形態では基材シート２１の一方の面に直接成膜されている。
このガスバリア層２２の膜厚は、２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。この膜厚が２０ｎｍ未満であると、保護シート２０Ａの水蒸気バリア性が低下してしまう。

前記ガスバリア層２２は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主として含む物質をターゲットとして、不活性ガス雰囲気中でスパッタリングする方法、或いは図６に示すようにアルミニウム（Ａｌ）をターゲットとして、窒素ガス（又は窒素ガスと微量の酸素ガス）を含む不活性ガス雰囲気中で反応性スパッタリングする方法によって基材シート２１の一方の面に成膜することができる。

図６は、前記反応性スパッタリングを行うための反応性スパッタ装置の概略構成図である。この反応性スパッタ装置を用いた反応性スパッタリングは、以下のようにして行われる。まず、真空槽７１中の陰極７４上にアルミニウム（Ａｌ）からなるターゲット７７を置き、陰極７４と対向して設けられた陽極７５上に基材７６（基材シート２１）をセットする。次に、真空槽７１内を真空ポンプ７２で真空とし、供給ガス８０として不活性ガス（主にアルゴンガス）と窒素ガスとの混合ガス（又は窒素ガスと共に微量の酸素ガスを含んでいてもよい）を導入しながら、該真空槽７１中に置かれた電極７４，７５間に直流高圧電源７３により電圧を印加することによって得られるグロー放電を利用しプラズマ化された不活性ガス８２をターゲット７７に衝突させると、ターゲット７７は分子あるいは原子レベルの断片８１に分解され、弾き飛ばされて基材７６上で凝縮され、膜７９を形成する。この時、供給ガス８０として前記混合ガスを用いることで、弾き飛ばされたＡｌが窒素と反応し、生成した窒化アルミニウムが膜７９として堆積される。

ここで、形成された膜７９の窒化アルミニウムは、化学量論的な組成成分（ＡｌＮ）とはならず、非化学量論的な組成成分（ＡｌｘＮｙ）を有していてもよい。さらに、前記混合ガスとして、不活性ガスと窒素ガスとの混合ガス中に微量の酸素ガスを混入させた場合には、窒化アルミニウムの窒素の一部が酸素によって置換された組成の膜を得ることができる。

以上、反応性スパッタリングによってガスバリア層２２を形成する場合について記載したが、ガスバリア層２２の成膜方法としては反応性スパッタリングにのみ限定されるものではなく、２極スパッタリング法、３極スパッタリング法、４極スパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザ蒸着法などの他の成膜方法を用いて形成することもできる。

基材シート２１の他方の面に積層されるフッ素樹脂層２３としては、本発明の効果を損なわず、フッ素を含む層であれば特に制限されない。例えばフッ素含有ポリマーを有するシートであってもよく、フッ素含有ポリマーを有する塗工液を塗布した塗膜であってもよい。保護シートの軽量化のために前記フッ素樹脂層２３をより薄くする観点から、フッ素含有ポリマーを有する塗工液を塗布した塗膜であることが好ましい。

前記フッ素含有ポリマーを有するシートとしては、例えばポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）またはエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）を主成分とするポリマーをシート状に加工したものが好ましいものとして挙げられる。前記ＰＶＦを主成分とするポリマーとしてはデュポン社製のＴｅｄｌａｒ（商品名）を用いることができる。また、前記ＥＣＴＦＥを主成分とするポリマーとしてはＳｏｌｖａｙＳｏｌｅｘｉｓ社製のＨａｌａｒ（商品名）を用いることができる。前記ＥＴＦＥを主成分とするポリマーとしては旭硝子社製のＦｌｕｏｎ（商品名）を用いることができる。
前記フッ素含有ポリマーを有するシートの厚さとしては、耐候性および軽量化の観点から、一般に５〜２００μｍの範囲が好ましく、１０〜１００μｍの範囲がより好ましく、１０〜５０μｍの範囲が最も好ましい。

前記フッ素含有ポリマーを有する塗工液としては、溶剤に溶解又は水に分散されたもので塗布可能なものであれば特に限定されない。
前記塗工液に含まれるフッ素含有ポリマーとしては、本発明の効果を損なわず、フッ素を含有するポリマーであれば特に限定されないが、前記塗工液の溶媒（有機溶媒または水）に溶解し、架橋可能であるものが好ましい。
前記フッ素含有ポリマーは、フッ素含有モノマー、及び所望により用いられるフッ素含有モノマーと共重合可能なその他のモノマーの重合体である。
前記フッ素含有モノマーとしては、例えば、フッ化ビニル（ＶＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン、フッ素化ビニルエーテル等が挙げられる。これらのフッ素含有モノマーは単独で、あるいは２種以上を併用して用いることができる。
その他のモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ブチル、イソ酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、および安息香酸ビニル等のカルボン酸のビニルエステル類や、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルおよびシクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、ヒドロキシブチルビニルエーテル、イソブチレンが挙げられる。これらのモノマーは単独で、あるいは２種以上を併用して用いることができる。
フッ素含有ポリマーの例として、水酸基等の硬化性官能基を有するフルオロオレフィンのポリマーが挙げられ、該具体例としては、ＴＦＥ、イソブチレン、ＶｄＦ、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよびその他のモノマーからなる共重合体、ならびにＴＦＥ、ＶｄＦ、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよびその他のモノマーからなる共重合体が好ましいものとして挙げられる。

該フッ素含有ポリマーの好ましい例としては、旭硝子株式会社製のＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）、セントラル硝子株式会社製のＣＥＦＲＡＬＣＯＡＴ（商品名）、ＤＩＣ株式会社製のＦＬＵＯＮＡＴＥ（商品名）等のクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を主成分としたポリマー類や、ダイキン工業株式会社製のＺＥＦＦＬＥ（商品名）等のテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を主成分としたポリマー類や、デュポン社製のＺｏｎｙｌ（商品名）、ダイキン工業株式会社製のＵｎｉｄｙｎｅ（商品名）等のフルオロアルキル基を有するポリマー、およびフルオロアルキル単位を主成分としたポリマー類が挙げられる。これらの中でも、耐候性および顔料分散性等の観点から、ＣＴＦＥを主成分としたポリマーおよびＴＦＥを主成分としたポリマーがより好ましく、なかでも前記ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）および前記ＺＥＦＦＬＥ（商品名）が最も好ましい。

前記ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）は、ＣＴＦＥと数種類の特定のアルキルビニルエーテル（ＶＥ）、ヒドロキシアルキルビニルエーテルとを主な構成単位として含む非結晶性のポリマーである。該ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）のように、ヒドロキシアルキルビニルエーテルのモノマー単位を有するポリマーは、溶剤可溶性、架橋反応性、基材密着性、顔料分散性、硬さ、および柔軟性に優れるので好ましい。
前記ＺＥＦＦＬＥ（商品名）は、ＴＦＥと有機溶媒可溶性の炭化水素系モノマー（酸素を含んでいてもよい）との共重合体であり、なかでも共重合体中に反応性の高い水酸基を有する場合には、溶剤可溶性、架橋反応性、基材密着性、および顔料分散性に優れるので好ましい。

複数のフッ素含有モノマーからなるフッ素含有ポリマーとしては、例えば、ＶｄＦとＴＦＥとヘキサフルオロプロピレンとの三元重合体であるＤｙｎｅｏｎＴＨＶ（商品名；３Ｍ社製）が挙げられる。そのような多元重合体は、それぞれのモノマーが有する特性をポリマーに付与することができるので好ましい。例えば前記ＤｙｎｅｏｎＴＨＶ（商品名）は、比較的低温で製造することができ、エラストマーや炭化水素ベースのプラスチックにも接着でき、柔軟性や光学的透明度にも優れるので好ましい。

前記塗工液としては、前記フッ素含有ポリマーの他に、無機顔料として二酸化チタンの微粒子を含むことが好ましく、さらに必要であれば、架橋剤、架橋促進剤、溶媒、他の顔料および無機充填材などを含むこともできる。

前記塗工液に含まれる二酸化チタンとしては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されないが、フッ素樹脂層２３中の分散が良好で、高い反射率が得られ、耐久性に優れたフッ素樹脂層２３を形成し得るものが好ましく、具体的には、被覆及び表面処理されたルチル型二酸化チタンである商品名「Ｔｉ−ＰｕｒｅＲ１０５」（デュポン社製）などが挙げられる。

前記塗工液に含まれる架橋剤としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されず、金属キレート類、シラン類、イソシアナート類、およびメラミン類が好ましく用いられるものとして挙げられる。架橋剤を配合することにより、得られる塗膜が硬化し、耐候性、耐擦傷性を向上させることができるが、前記保護シートを屋外において３０年以上使用することを想定した場合、耐候性の観点からは、前記架橋剤として、脂肪族イソシアナート類が好ましい。
前記塗工液に含まれる架橋促進剤としては、ジブチルジラウリン酸スズ、ジオクチルジラウリン酸スズを例示でき、含フッ素ポリマーとイソシアネートとの架橋反応を促進するために用いられる

前記塗工液に含まれる溶媒としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されず、例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、アセトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン、メタノール、イソプロパノール、エタノール、ヘプタン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、またはｎ−ブチルアルコールのうち、いずれか１種以上を有する溶媒を好ましく用いることができる。なかでも、塗工液中の含有成分の溶解性および塗膜中への残留性の低さ（低い沸点温度）の観点から、前記溶媒はキシレン、シクロヘキサノン、またはＭＥＫのうち、いずれか１種以上を有するものであることがより好ましい。

更に、前記塗工液に含まれる他の顔料および無機充填剤としては、例えば、シリカ、マイカ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等が挙げられる。シリカの具体例としては、ジメチルシリコーンの表面処理によってシリカ表面の水酸基を修飾した疎水性シリカである商品名「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬＴＳ７２０」（キャボット社製）が好ましいものとして例示できる。

前記塗工液の組成としては、本発明の効果を損なわなければ特に限定されないが、含フッ素ポリマー１００質量部に対して、二酸化チタン３〜１２０質量部を含むことが好ましく、１０〜１００質量部含むことがより好ましい。また、塗工液の固形分濃度は、特に限定されないが、通常、１０〜８０質量％程度である。

前記塗工液を基材シート２１の他方の面側あるいはガスバリア層上に塗布する方法としては、公知の方法で行うことができ、例えばバーコーターで所望の膜厚になるように塗布すればよい。
前記塗工液が硬化して形成される前記フッ素樹脂層２３の膜厚としては特に限定されず、例えば５μｍ以上の膜厚とすればよい。水蒸気バリア性、耐候性および軽量性の観点から、該フッ素樹脂層２３の膜厚としては、５〜１００μｍが好ましく、８〜５０μｍがより好ましく、１０〜３０μｍがさらに好ましい。
前記塗布した塗工液の乾燥プロセスにおける温度は、本発明の効果を損なわない温度であればよく、前記基材シート２１への影響を低減する観点から、５０〜１５０℃程度の範囲であることが好ましい。

本実施形態の保護シート２０Ａは、基材シート２１の一方の面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層２２が積層されたものなので、後述する実施例において実証されるように、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、水蒸気バリア性を向上させることができる。
また、この保護シート２０Ａは、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、電気絶縁性を向上させることができる。

図２は、本発明の保護シートの第２実施形態を示す断面図である。
本実施形態の保護シート２０Ｂは、基材シート２１の一方の面に、ガスバリア層２２とフッ素樹脂層２３とをその順で積層した構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。

本実施形態の保護シート２０Ｂは、基材シート２１の一方の面に、窒化アルミニウムからなるガスバリア層２２と二酸化チタンを含有するフッ素樹脂層２３とを設けたことによって、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、フッ素樹脂層２３をガスバリア層２２の表面に積層した構造なので、フッ素樹脂層２３と密着しにくい基材シート２１を使用してもガスバリア層によってフッ素樹脂層２３の密着性を確保できるので、基材シート２１の材料選択の自由度を拡げることができ、長期にわたってフッ素樹脂層２３の剥がれを防止することができる。

図３は、本発明の保護シートの第３実施形態を示す断面図である。
本実施形態の保護シート２０Ｃは、基材シート２１の一方の面に窒化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層され、さらに前記ガスバリア層２２の表面に接着層２４が積層された構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。

前記接着層２４としては、保護シート２０Ｃを太陽電池モジュール５０に積層する際に、封止材３０との密着性を向上させる観点から、アクリルウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂などを用いることができる。さらに、封止材３０と熱接着することが可能なように、熱接着性を有していることが好ましい。ここで、熱接着性とは、加熱処理によって接着性を発現する性質のことである。該加熱処理における温度としては、通常５０〜２００℃の範囲である。熱接着性を有する観点から、接着層２４としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、アイオノマー樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される１種からなる樹脂が好ましい。一般に、前記封止材３０はＥＶＡからなる封止樹脂であることが多く、この場合、前記接着層２４がＥＶＡを主成分とするポリマーからなる樹脂であることにより、封止材３０と接着層２４との密着性を向上させることができる。

前記接着層２４の厚さとしては、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。より具体的には、接着層２４のベース樹脂がＥＶＡである場合には、軽量性および電気絶縁性等の観点から、その厚さは、１０〜２００μｍの範囲であることが好ましく、２０〜１５０μｍの範囲であることがより好ましい。

前記接着層２４には、必要に応じてその他のポリマーや各種の配合剤を添加してもよい。
また各種の配合剤としては、有機化合物、無機化合物のいずれであってもよく、樹脂工業において通常用いられる配合剤が用いられる。例えば、老化防止剤、安定剤、二酸化チタンなどの顔料、難燃剤、可塑剤、結晶核剤、塩酸吸収剤、帯電防止剤、無機フィラー、滑剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤が用いられる。

なお、本実施形態において、ガスバリア層２２と接着層２４との密着性が劣っている場合には、これらの層間にラミネート用接着剤層を設け、この接着剤層を介してガスバリア層２２と接着層２４とを接着した構成としてもよい。このラミネート用接着剤層に用いる接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、エステル系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本実施形態の保護シート２０Ｃは、基材シート２１の一方の面に窒化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層された構成としたものなので、前述した第１実施形態の保護シートとほぼ同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態の保護シート２０Ｃは、前記ガスバリア層２２の表面にＥＶＡなどからなる接着層２４を設けたことによって、太陽電池モジュール５０の裏面の封止材３０との熱接着性が良好となり、強固に保護シート２０Ｃを接着固定できることから、耐久性に優れた太陽電池モジュールを構成することができる。

図４は、本発明の保護シートの第４実施形態を示す断面図である。
本実施形態の保護シート２０Ｄは、基材シート２１の一方の面に、ガスバリア層２２、ラミネート用接着剤層２６、アルミニウム（Ａｌ）層２５、ラミネート用接着剤層２６、接着層２４をその順に積層すると共に、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３を積層した構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。また、ラミネート用接着剤層２６に用いる接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、エステル系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記Ａｌ層２５は、保護シート２０Ｄの水蒸気バリア性を更に向上させるために形成されたものであり、その厚さは水蒸気バリア性向上効果が発揮できれば特に限定されないが、通常は１μｍ〜１００μｍの範囲である。
このＡｌ層２５の形成方法は特に限定されず、例えば、ガスバリア層２２の表面にラミネート用接着剤層２６を介してアルミ箔を接着して形成することができ、或いは、ガスバリア層２２の表面に真空蒸着法などの方法によってラミネート用接着剤層２６無しに直接成膜することもできる。

本実施形態の保護シート２０Ｄは、前述した第３実施形態の保護シート２０Ｃとほぼ同様の効果が得られ、さらにＡｌ層２５を積層したことによって防湿性をより向上させることができる。

本発明の保護シートは、基材シートの両面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層が設けられていてもよい。基材シートの両面にガスバリア層を設けることによって、ガスバリア性がより向上する。

本発明の太陽電池モジュールは、図５に示すように、太陽電池モジュール５０の表面（受光面）又は裏面（背面）の封止材３０に、フッ素樹脂層が外側になるように前述した保護シート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄのいずれかを接着したものである。
この太陽電池モジュール５０の種類や構造は特に限定されず、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）太陽電池、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）太陽電池、ＧａＡｓなどの化合物半導体型太陽電池、色素増感型太陽電池とすることができる。

本発明の太陽電池モジュールは、本発明に係る保護シート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄをモジュールの表面又は裏面に接着してなるものなので、水蒸気バリア性、耐候性に優れ、屋外での長期間の使用に耐えうる耐久性を保持したものとなる。
また、反射率が高い前記シートを裏面に接着したことにより、太陽電池モジュール内の太陽電池セルの隙間を通って裏面側に抜け出す光を反射して太陽電池セル側に戻すことで発電効率を高めることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例になんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例のガスバリア層（窒化アルミニウム、シリカ）の厚さ（膜厚）は、触針式段差表面・形状測定装置（ＡｍｂｉｏｓＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製「ＸＰ−１」を用いて測定した。

［実施例１］
（塗工液の調製）
メチルエチルケトン１２０質量部、疎水性シリカ（キャボット社製、商品名「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬＴＳ−７２０」）１８．２質量部、二酸化チタン（デュポン社製、商品名「Ｔｉ−ＰｕｒｅＲ１０５」）１００質量部の割合で配合し、顔料分散機（特殊機化工業株式会社製、装置名「Ｔ．Ｋ．ホモディスパー」）を用いて分散させて顔料分散液を作製した。
続いて、得られた顔料分散液８７質量部に、クロロトリフルオロエチレン系共重合体（旭硝子株式会社製、商品名「ＬＵＭＩＦＬＯＮＬＦ２００」、固形分濃度６０質量％）１００質量部、脂肪族イソシアナート系の架橋剤（硬化剤）（住化バイエルウレタン株式会社製、商品名「スミジュールＮ３３００」固形分濃度１００質量％）１０．７質量部、架橋促進剤（東洋インキ製造株式会社製、商品名「ＢＸＸ３７７８−１０」、ジオクチルジラウリン酸スズ、固形分濃度２．５質量％）０．００４質量部、メチルエチルケトン１１０質量部の割合で配合して二酸化チタンとフッ素樹脂を含む塗工液を調製した。

（ガスバリア層の成膜）
基材シートである厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム社製、商品名「ＭＥＬＩＮＥＸ−Ｓ」）の片面に、図６に示す反応性スパッタ装置を用いて下記条件で反応性スパッタ成膜を行い、厚さ３０ｎｍの窒化アルミニウムからなるガスバリア層を形成した。
成膜条件：
プラズマ生成ガス：アルゴン、窒素
ガス流量：アルゴン１００ｓｃｃｍ、窒素３０ｓｃｃｍ
ターゲット材料：Ａｌ
電力値：２５００Ｗ
真空槽内圧：０．２Ｐａ

（フッ素樹脂層の形成）
次に、ＰＥＴフィルムのガスバリア層を成膜した面に、前記塗工液を、乾燥塗膜の厚さが１３μｍとなるようにバーコーターを用いて塗工し、１２０℃で１分間乾燥してフッ素樹脂層を形成し、実施例１の保護シートを作製した。

［実施例２］
ガスバリア層の膜厚を５０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の保護シートを得た。

［実施例３］
窒素ガス流量を２０ｓｃｃｍとしたこと以外は、実施例２と同様にして実施例３の保護シートを得た。

［実施例４］
窒素ガス流量を６０ｓｃｃｍとしたこと以外は、実施例２と同様にして実施例４の保護シートを得た。

［実施例５］
ガスバリア層の膜厚を１００ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例５の保護シートを得た。

［実施例６］
ガスバリア層の膜厚を５０ｎｍとしたこと、および塗工液を塗工せず、フッ素樹脂層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして実施例６の保護シートを得た。

［比較例１］
前記反応性スパッタ成膜において、ターゲット材料をＳｉに変更し、またプラズマ生成ガス中の窒素ガスに代えて酸素ガスを用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、厚さ３０ｎｍの珪素酸化物（シリカ）を成膜し、該シリカ層を成膜した面に、前記塗工液を、乾燥塗膜の厚さが１３μｍとなるようにバーコーターを用いて塗工し、１２０℃で１分間乾燥してフッ素樹脂層を形成し、比較例１の保護シートを作製した。

［比較例２］
窒化アルミニウムからなるガスバリア層を成膜せずに、フッ素樹脂層を実施例１と同様にして形成し、比較例２の保護シートを作製した。

［比較例３］
基材シートである厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムのみを比較例３の保護シートとした。

前記のように作製した実施例１〜６及び比較例１〜３のそれぞれの保護シートに対して、水蒸気透過度及び電気絶縁性（絶縁破壊強さ）の測定を行った。
これらの測定は下記のように実施した。その測定結果を表１にまとめて記す。

＜水蒸気透過度の測定＞
実施例１〜６および比較例１〜３で得られた保護シートのフッ素樹脂層の側（但し、実施例６はガスバリア層の側、比較例３はＰＥＴフィルムの一方の面側）から透過する水蒸気の量（水蒸気透過度）を測定した。
具体的には、ＩＳＯ１５１０６−１：２００３の規格に従い、透過セルの温度４０℃、相対湿度差９０％の条件で、感湿センサ法によって、水蒸気透過度計（ＰＢＩＤａｎｓｅｎｓｏｒ社製、商品名「Ｌ８０−５０００」）を使用して測定した。

＜絶縁破壊強さ＞
ＪＩＳＣ２１１０「固体電気絶縁材料の絶縁耐力の試験方法」に準じて、実施例１〜６および比較例１〜３で得られたそれぞれの保護シートの絶縁破壊強さ［単位：ｋＶ／ｍｍ］を測定した。
電圧印加方法は、短時間破壊試験に準じた。
電極形状は、φ２５ｍｍ円板／φ２５ｍｍ円板とした。
２３℃、５０％ＲＨ環境下で測定した。

表１の結果より、ガスバリア層として窒化アルミニウム薄膜を有する実施例１〜６の保護シートは、シリカ（ＳｉＯ_２）からなるガスバリア層を有する比較例１の保護シートと比べ、水蒸気透過度が半分以下と低くなり、優れた水蒸気バリア性が得られることが分かる。
また、実施例１〜６の保護シートは、シリカ（ＳｉＯ_２）からなるガスバリア層を有する比較例１の保護シートと比べ、絶縁破壊強さが高くなっており、電気絶縁性にも優れている。

本発明の保護シートは、従来の保護シートと比べ、水蒸気バリア性が高く、電気絶縁性にも優れているので、太陽電池モジュール用の保護シートとして有用である。

１０ …表面保護シート
２０ …裏面保護シート
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ …保護シート
２１ …基材シート
２２ …ガスバリア層
２３ …フッ素樹脂層
２４ …接着層
２５ …Ａｌ層
２６ …ラミネート用接着剤層
３０ …封止材
４０ …太陽電池セル
５０ …太陽電池モジュール

Claims

基材シートの少なくとも一方の面に窒化アルミニウムからなるガスバリア層が積層されたことを特徴とする太陽電池モジュール用保護シート。
前記基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用保護シート。
前記フッ素樹脂層に二酸化チタンが含まれることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール用保護シート。
熱接着性樹脂からなる接着層が積層されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用保護シート。
前記ガスバリア層が、窒素ガスを含む不活性ガス雰囲気中、アルミニウムをターゲットとした反応性スパッタ法により前記基材シート上に成膜されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用保護シート。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用保護シートが表面と裏面の一方又は両方に接着されてなる太陽電池モジュール。