JP2019110219A - Coating material for solar cell panel - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池パネルのガラス表面に塗布することにより太陽光の反射を低減する反射防止膜が形成される太陽電池パネル用コーティング材を提供する。【解決手段】加水分解性オルガノシラン、アルカリ金属ケイ酸塩、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子を水中に含有する水分散体であって、水分散体中に、加水分解性オルガノシラン１００重量部に対し、アルカリ金属ケイ酸塩５重量部〜３０重量部、シリカ粒子１,０００重量部〜３,０００重量部を含有することを特徴とする太陽電池パネル用コーティング材により達成される。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating material for a solar cell panel in which an antireflection film for reducing reflection of sunlight is formed by applying it to the glass surface of a solar cell panel. An aqueous dispersion containing hydrolyzable organosilane, an alkali metal silicate, and silica particles having an average particle size of 1 nm to 100 nm in water, wherein 100 parts by weight of the hydrolyzable organosilane is contained in the water dispersion. Parts by weight of the alkali metal silicate in an amount of 5 to 30 parts by weight, and silica particles in an amount of 1,000 to 3,000 parts by weight. [Selection diagram] None
Description
本発明は、太陽電池パネル用コーティング材に関する。 The present invention relates to a coating material for a solar cell panel.
太陽電池パネルのカバーガラス（強化ガラス）の表面には、太陽電池本体により多くの太陽光を入射させるために、光反射を低減する反射防止膜が形成されている。このような反射防止膜には、例えば、特許文献１に、透明基体の表面に中空シリカ粒子を含む反射防止膜を有する反射防止膜付き基体が記載されている。 On the surface of the cover glass (tempered glass) of the solar cell panel, in order to allow more sunlight to be incident to the solar cell main body, an anti-reflection film is formed to reduce light reflection. As such an antireflective film, for example, Patent Document 1 describes a substrate with an antireflective film having an antireflective film containing hollow silica particles on the surface of a transparent substrate.
ところで、反射防止膜は太陽電池パネルのガラス表面に対する密着性を高めることにより、膜の安定性が保たれ、その結果、太陽光の反射が低減される。
本発明の目的は、太陽電池パネルのガラス表面に塗布することにより太陽光の反射を低減する反射防止膜が形成される太陽電池パネル用コーティング材を提供することにある。
By the way, by improving the adhesion of the antireflective film to the glass surface of the solar cell panel, the stability of the film is maintained, and as a result, the reflection of sunlight is reduced.
The objective of this invention is providing the coating material for solar cell panels in which the anti-reflective film which reduces reflection of sunlight is formed by apply | coating to the glass surface of a solar cell panel.
本発明によれば、加水分解性オルガノシラン、アルカリ金属ケイ酸塩、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子を水中に含有する水分散体であって、前記水分散体中に、前記加水分解性オルガノシラン１００重量部に対し、前記アルカリ金属ケイ酸塩５重量部〜３０重量部、前記シリカ粒子１,０００重量部〜３,０００重量部を含有することを特徴とする太陽電池パネル用コーティング材が提供される。
ここで、前記加水分解性オルガノシランは、４官能加水分解性アルコキシシランであることが好ましい。
前記アルカリ金属ケイ酸塩は、ケイ酸ナトリウムであることが好ましい。
さらに、前記シリカ粒子は、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの球状シリカ粒子２０重量％〜４０重量％と、平均長さ３０ｎｍ〜２００ｎｍの鎖状シリカ粒子６０重量％〜８０重量％との混合物（但し、混合物中の球状シリカ粒子と鎖状シリカ粒子の合計は１００重量％である）であることが好ましい。
According to the present invention, there is provided an aqueous dispersion comprising hydrolyzable organosilane, an alkali metal silicate, and silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm in water, wherein said hydrolyzable in said aqueous dispersion. Coating material for solar cell panel characterized by containing 5 to 30 parts by weight of the alkali metal silicate and 1,000 to 3,000 parts by weight of the silica particles with respect to 100 parts by weight of organosilane. Is provided.
Here, the hydrolyzable organosilane is preferably a tetrafunctional hydrolyzable alkoxysilane.
The alkali metal silicate is preferably sodium silicate.
Furthermore, the silica particles are a mixture of 20 wt% to 40 wt% of spherical silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm and 60 wt% to 80 wt% of chain-like silica particles having an average length of 30 nm to 200 nm (however, The total of spherical silica particles and chain-like silica particles in the mixture is preferably 100% by weight).
本発明によれば、太陽電池パネルのガラス表面に塗布することにより太陽光の反射を低減する反射防止膜が形成される太陽電池パネル用コーティング材が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coating material for solar cell panels in which the anti-reflective film which reduces reflection of sunlight is formed is provided by apply | coating to the glass surface of a solar cell panel.
以下、本発明を実施するための形態について説明する（以下、実施の形態）。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described (hereinafter, embodiments). The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
（加水分解性オルガノシラン）
本実施の形態で使用する加水分解性オルガノシランは、分子中に酸性触媒又は塩基性触媒の存在下に加水分解する加水分解基を有するケイ素化合物である。加水分解性オルガノシランが有する加水分解基としては、例えば、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基等が挙げられる。これらの中でもアルコキシ基を有する加水分解性アルコキシシランが好ましい。
(Hydrolyzable organosilane)
The hydrolyzable organosilane used in the present embodiment is a silicon compound having a hydrolyzable group which is hydrolyzed in the presence of an acidic catalyst or a basic catalyst in the molecule. As a hydrolyzable group which hydrolysable organosilane has, an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, an amide group etc. are mentioned, for example. Among these, hydrolyzable alkoxysilanes having an alkoxy group are preferable.
加水分解性アルコキシシランとしては、４官能加水分解性アルコキシシラン、３官能加水分解性アルコキシシラン、２官能加水分解性アルコキシシランが挙げられる。これら中でも４官能加水分解性アルコキシシランが好ましい。
４官能加水分解性アルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン類が挙げられる。
Examples of hydrolyzable alkoxysilanes include tetrafunctional hydrolyzable alkoxysilanes, trifunctional hydrolyzable alkoxysilanes, and bifunctional hydrolyzable alkoxysilanes. Among these, tetrafunctional hydrolyzable alkoxysilane is preferable.
Examples of tetrafunctional hydrolyzable alkoxysilanes include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane and tetrabutoxysilane.
３官能加水分解性アルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ステアリルトリメトキシシラン、ステアリルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、３−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、３−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類が挙げられる。 Examples of trifunctional hydrolyzable alkoxysilanes include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane and butyltriethoxysilane. Silane, pentyltrimethoxysilane, pentyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, heptyltrimethoxysilane, heptyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, stearyltrimethoxysilane, stearyltriethoxy Silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxy Orchid, 3-hydroxypropyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxytriethoxysilane, 3-methacryloxytrimethoxysilane, 3-methacryloxytriethoxy And trialkoxysilanes such as silane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane and the like.
２官能加水分解性アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のジアルコキシシラン類等が挙げられる。これらの化合物は単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
上記アルコキシシランの中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン；メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシランが好ましい。さらに、テトラアルコキシシランが好ましく、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）が特に好ましい。
Examples of the bifunctional hydrolyzable alkoxysilane include dialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane. These compounds can be used alone or in combination of two or more.
Among the above alkoxysilanes, tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane; and trialkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane and ethyltriethoxysilane are preferable. Furthermore, tetraalkoxysilanes are preferred, and tetraethoxysilane (TEOS) is particularly preferred.
加水分解性アルコキシシランの加水分解反応に使用する酸性触媒としては、例えば、酢酸、クロロ酢酸、クエン酸、安息香酸、ジメチルマロン酸、蟻酸、プロピオン酸、グルタール酸、グリコール酸、マレイン酸、マロン酸、トルエンスルホン酸、シュウ酸等の有機酸；塩酸、硝酸、ハロゲン化シラン等の無機酸が挙げられる。また、塩基性触媒としては、例えば、アンモニア等が挙げられる。これらの触媒を１種又は２種以上使用することができる。酸性触媒の使用量は、加水分解性アルコキシシラン１００重量部に対し、通常、０．５重量部〜１５重量部の範囲である。 Examples of acidic catalysts used for the hydrolysis reaction of hydrolyzable alkoxysilanes include acetic acid, chloroacetic acid, citric acid, benzoic acid, dimethylmalonic acid, formic acid, propionic acid, glutaric acid, glycolic acid, maleic acid, malonic acid And organic acids such as toluenesulfonic acid and oxalic acid; and inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and halogenated silanes. Moreover, as a basic catalyst, ammonia etc. are mentioned, for example. One or more of these catalysts can be used. The amount of the acidic catalyst used is usually in the range of 0.5 parts by weight to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrolyzable alkoxysilane.
加水分解性アルコキシシランは、通常、疎水性であるため、加水分解反応は加水分解性アルコキシシランと水の双方と混ざり合う有機溶媒を共通溶媒として使用することが好ましい。この場合、加水分解性アルコキシシランと水を別個に有機溶媒で希釈してから、両者を混合することが好ましい。有機溶媒と水との使用量の重量比は、通常、（有機溶媒２〜１５）：（水８５〜９８）の範囲である（但し、有機溶媒と水との合計は１００である）。 Since the hydrolyzable alkoxysilane is usually hydrophobic, it is preferable to use an organic solvent that mixes with both the hydrolyzable alkoxysilane and water as a common solvent. In this case, it is preferable to separately dilute the hydrolyzable alkoxysilane and water separately with an organic solvent and then mix the two. The weight ratio of the amount used of the organic solvent to water is usually in the range of (organic solvent 2 to 15) :( water 85 to 98) (provided that the total of the organic solvent and water is 100).
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類；エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジエチルセロソルブ、ジエチルカルビトール等のグリコールエーテル類；Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド等が挙げられる。これらの中でも、アルコール類が好ましく、エタノールが特に好ましい、これらの有機溶媒は単独で又は２種以上混合して使用することができる。 Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; ethylene glycol, propylene glycol, hexylene glycol and the like Glycols such as ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, diethyl cellosolve, diethyl carbitol and the like; N-methyl pyrrolidone, dimethylformamide and the like. Among these, alcohols are preferable, and ethanol is particularly preferable. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
（アルカリ金属ケイ酸塩）
本実施の形態で使用するアルカリ金属ケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸アンモニウム等が挙げられる。
アルカリ金属ケイ酸塩は、太陽電池パネル用コーティング材を太陽電池パネルの強化ガラス表面に塗布することにより成膜される反射防止膜のバインダ（結合剤）として作用すると考えられる。
(Alkali metal silicate)
Examples of the alkali metal silicate used in the present embodiment include sodium silicate (water glass), potassium silicate, lithium silicate, ammonium silicate and the like.
The alkali metal silicate is considered to act as a binder (binder) of an antireflective film formed by applying a coating material for a solar cell panel to the surface of a reinforced glass of the solar cell panel.
アルカリ金属ケイ酸塩を添加する場合、硬化剤としてホウ酸又はホウ酸化合物を使用することが好ましい。ここでホウ酸は、（ｘＢ２Ｏ３・ｙＨ２Ｏ）の組成を有する酸の総称であって、具体的には、オルトホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、メタホウ酸（ＨＢＯ２）、四ホウ酸（Ｈ２Ｂ４Ｏ７）等が挙げられる。アルカリ金属ケイ酸塩とホウ酸又はホウ酸化合物を混合するとアルカリ金属ケイ酸塩がゲル化し、成膜される反射防止膜が太陽電池パネルの強化ガラス表面に固着すると考えられる。ホウ酸又はホウ酸化合物の添加量は、通常、アルカリ金属ケイ酸塩１００重量部に対して１０重量部〜７００重量部の範囲である。 When an alkali metal silicate is added, it is preferable to use boric acid or a boric acid compound as a curing agent. Here, boric acid is a generic term for acids having a composition of (xB 2 O 3 · yH 2 O), and specifically, orthoboric acid (H 3 BO 3 ), metaboric acid (HBO 2 ), tetraboric acid acid (H 2 B 4 O 7), and the like. When alkali metal silicate and boric acid or a boric acid compound are mixed, the alkali metal silicate is gelated, and it is considered that the antireflective film to be formed adheres to the surface of the reinforced glass of the solar cell panel. The amount of boric acid or boric acid compound added is usually in the range of 10 parts by weight to 700 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali metal silicate.
本実施の形態では、アルカリ金属ケイ酸塩を加える場合、必要に応じてその他の添加剤を加えることができる。添加剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの無機酸塩；酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、クエン酸マグネシウム、クエン酸カルシウム等の有機酸塩が挙げられる。その他の添加剤の添加量は、通常、アルカリ金属ケイ酸塩１００重量部に対して５重量部〜２０重量部の範囲である。 In the present embodiment, when an alkali metal silicate is added, other additives can be added as needed. Examples of additives include inorganic acid salts such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium chloride and the like; organic acid salts such as magnesium acetate, calcium acetate, magnesium citrate and calcium citrate Can be mentioned. The amount of addition of the other additives is usually in the range of 5 parts by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali metal silicate.
（シリカ粒子）
本実施の形態で使用するシリカ粒子は、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの微細シリカ粒子が好ましい。本実施の形態では、このような微細シリカ粒子が液体媒体中に安定して分散している状態のコロイダルシリカを使用する。コロイダルシリカは、固形分としてのシリカ粒子を通常１５重量％〜５０重量％含有しており、この値からシリカ粒子の配合量を決めることができる。
コロイダルシリカとしては、例えば、非水系の有機溶媒分散型コロイダルシリカ（オルガノシリカゾル）が好ましい。オルガノシリカゾルは、有機溶媒にナノレベルのコロイダルシリカを安定的に分散させたコロイド溶液である。このような微細シリカ粒子は、太陽電池パネルのガラス表面に反射防止膜を形成する主剤と考えられる。
(Silica particles)
The silica particles used in the present embodiment are preferably fine silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm. In this embodiment, colloidal silica in which such fine silica particles are stably dispersed in a liquid medium is used. Colloidal silica usually contains 15% by weight to 50% by weight of silica particles as solid content, and the amount of silica particles can be determined from this value.
As the colloidal silica, for example, non-aqueous organic solvent-dispersed colloidal silica (organosilica sol) is preferable. Organosilica sol is a colloidal solution in which nano level colloidal silica is stably dispersed in an organic solvent. Such fine silica particles are considered to be the main agent for forming an antireflective film on the glass surface of a solar cell panel.
有機溶媒分散型コロイダルシリカ（オルガノシリカゾル）は市販品として容易に入手することができる。有機溶媒分散型コロイダルシリカの有機溶媒としては、親水性有機溶媒であれば、特に限定されない。例えば、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール等の低級脂肪族アルコール類；エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体；ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコール誘導体；ジアセトンアルコール等が挙げられる。これら親水性有機溶媒は、１種または２種以上の混合物として使用することができる。上記親水性有機溶剤は、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシム等の１種または２種以上の有機溶剤と併用することもできる。 Organic solvent-dispersed colloidal silica (organosilica sol) can be easily obtained as a commercial product. The organic solvent of the organic solvent-dispersed colloidal silica is not particularly limited as long as it is a hydrophilic organic solvent. For example, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, i-propanol, n-butanol and i-butanol; ethylene glycol derivatives such as ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether and acetic acid ethylene glycol monoethyl ether; diethylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether And diethylene glycol derivatives; diacetone alcohol and the like. These hydrophilic organic solvents can be used as a mixture of one or more kinds. The hydrophilic organic solvent may be used in combination with one or more organic solvents such as toluene, xylene, hexane, heptane, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketoxime.
微細シリカ粒子の形状としては、球状構造（球状シリカ）、鎖状構造（鎖状シリカ）、パールスライク構造等が挙げられる。球状構造、鎖状構造およびパールスライク構造のコロイダルシリカを併用してもよい。
ここで、球状シリカは、通常、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲で選択されるシリカ微粒子である。また、鎖状シリカとは、シリカ微粒子がシロキサン結合等の化学結合により連続して鎖状となったものを言い、直線状に伸びた形状、二次元的または三次元的に湾曲した形状のものが挙げられる。鎖状シリカは、通常、平均粒子径１０ｎｍ〜２５ｎｍのシリカ微粒子が、平均長さ３０ｎｍ〜２００ｎｍを有するまで連続したものである。
Examples of the shape of the fine silica particles include a spherical structure (spherical silica), a chain structure (chain silica), a pearl flake structure, and the like. Colloidal silica having a spherical structure, a chain structure and a pearl slice structure may be used in combination.
Here, the spherical silica is usually a silica fine particle selected in the range of an average particle diameter of 1 nm to 100 nm, preferably 5 nm to 80 nm. The term "chain silica" refers to silica particles in which silica fine particles are continuously chained by a chemical bond such as a siloxane bond, which has a linearly elongated shape, or a two-dimensionally or three-dimensionally curved shape. Can be mentioned. The chain-like silica is usually a silica fine particle having an average particle diameter of 10 nm to 25 nm is continuous until it has an average length of 30 nm to 200 nm.
本実施の形態では、シリカ粒子は、球状シリカ粒子２０重量％〜５０重量％と、鎖状シリカ粒子５０重量％〜８０重量％との混合物（但し、混合物中の球状シリカ粒子と鎖状シリカ粒子の合計は１００重量％である）であることが好ましい。球状シリカゾルと鎖状シリカゾルの混合物を使用することにより、太陽電池パネルの強化ガラス面に成膜されたコーティング膜の強度が向上し、強化ガラス表面との接着性が増大する傾向がある。 In the present embodiment, the silica particles are a mixture of 20 wt% to 50 wt% of spherical silica particles and 50 wt% to 80 wt% of chain-like silica particles (however, spherical silica particles and chain-like silica particles in the mixture) Is preferably 100% by weight). By using a mixture of a spherical silica sol and a chain silica sol, the strength of the coating film formed on the reinforced glass surface of the solar cell panel tends to be improved, and the adhesion to the reinforced glass surface tends to be increased.
本実施の形態が適用される太陽電池パネル用コーティング材は、上述した加水分解性オルガノシラン、アルカリ金属ケイ酸塩、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子を水中に含有する水分散体であって、各成分を、前記水分散体中に、加水分解性オルガノシラン１００重量部に対し、アルカリ金属ケイ酸塩５重量部〜３０重量部、シリカ粒子１,０００重量部〜３,０００重量部の範囲で含有している。 The coating material for a solar cell panel to which the present embodiment is applied is an aqueous dispersion containing the above-described hydrolyzable organosilane, alkali metal silicate, and silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm in water, And 5 parts by weight to 30 parts by weight of an alkali metal silicate and 1,000 parts by weight to 3,000 parts by weight of silica particles with respect to 100 parts by weight of the hydrolyzable organosilane in the above aqueous dispersion. Contains in the range.
ここで、上記の各成分を含有する水分散体中に使用する水としては、特に制限なく、例えば水道水を使用できる。また、脱イオン水、純水、超純水を使用してもよい。また、金属材料等の腐食のおそれがある場合は脱塩水を使用し、不純物の混入が望ましくない場合は、純水、超純水を使用する。本実施の形態では、純水を使用することが好ましい。
本実施の形態では、水分散体としての太陽電池パネル用コーティング材の加水分解性アルコキシシランの濃度は、通常、０．０３重量％〜５重量％の範囲である。また、太陽電池パネル用コーティング材の固形分の濃度は、通常、０．５重量％〜２０重量％であり、好ましくは１重量％〜１０重量％の範囲である。
Here, as water used in the water dispersion containing each of the above components, for example, tap water can be used without any restriction. In addition, deionized water, pure water or ultrapure water may be used. In addition, demineralized water is used when there is a risk of corrosion of a metal material or the like, and pure water or ultrapure water is used when mixing of impurities is not desirable. In the present embodiment, it is preferable to use pure water.
In the present embodiment, the concentration of the hydrolyzable alkoxysilane in the coating material for a solar cell panel as a water dispersion is usually in the range of 0.03% by weight to 5% by weight. In addition, the concentration of the solid content of the coating material for solar cell panel is usually 0.5 wt% to 20 wt%, preferably in the range of 1 wt% to 10 wt%.
（太陽電池パネル用コーティング材の調製方法）
本実施の形態が適用される太陽電池パネル用コーティング材の調製方法は、特に限定されない。例えば、所定の容器中に、上述した加水分解性オルガノシラン、アルカリ金属ケイ酸塩、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子を、例えば純水に添加し、撹拌混合により調製する方法（一括調製方法）；加水分解性オルガノシランの水溶液とアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液とを、それぞれ別々に調製し、これらを平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子及び純水と一緒に撹拌混合により調製する方法（分割調製方法）が挙げられる。
(Preparation method of coating material for solar cell panel)
The preparation method of the coating material for solar cell panels to which the present embodiment is applied is not particularly limited. For example, in a predetermined container, the above-mentioned hydrolyzable organosilane, alkali metal silicate, silica particles with an average particle diameter of 1 nm to 100 nm are added to, for example, pure water and prepared by stirring and mixing (batch preparation method A method of separately preparing an aqueous solution of a hydrolyzable organosilane and an aqueous solution of an alkali metal silicate and stirring them together with silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm and pure water ( Split preparation method).
上述した分割混合方法の場合、加水分解性オルガノシランの水溶液の調製は、所定量の有機溶媒、酸性触媒又は塩基性触媒の水溶液、加水分解性オルガノシランを添加し、撹拌して調製することが好ましい。有機溶媒は、予め水で希釈して添加する。酸性触媒又は塩基性触媒の水溶液は、濃度１ｍｏｌ／リットル〜３ｍｏｌ／リットル程度の水溶液に調製することが好ましい。また、加水分解性オルガノシランも有機溶媒で希釈することが好ましい。かかる水溶液中の加水分解性オルガノシランの濃度は、通常、０.２重量％〜１０重量％の範囲であり、好ましくは、０．５重量％〜５重量％の範囲である。
また、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液中に含まれるアルカリ金属ケイ酸塩の濃度は、通常、０．０５重量％〜１重量％の範囲であり、好ましくは０．１重量％〜０．５重量％の範囲である。
In the case of the dividing and mixing method described above, preparation of an aqueous solution of hydrolyzable organosilane can be prepared by adding a predetermined amount of an organic solvent, an aqueous solution of an acidic catalyst or basic catalyst, a hydrolyzable organosilane and stirring. preferable. The organic solvent is previously diluted with water and added. The aqueous solution of the acidic catalyst or basic catalyst is preferably prepared as an aqueous solution having a concentration of about 1 mol / liter to about 3 mol / liter. Preferably, the hydrolyzable organosilane is also diluted with an organic solvent. The concentration of hydrolyzable organosilane in such an aqueous solution is usually in the range of 0.2 wt% to 10 wt%, preferably in the range of 0.5 wt% to 5 wt%.
Also, the concentration of the alkali metal silicate contained in the aqueous solution of alkali metal silicate is usually in the range of 0.05% by weight to 1% by weight, preferably 0.1% by weight to 0.5%. It is in the range of%.
続いて、他の容器に前述した加水分解性オルガノシランの水溶液とアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液を混合し、さらに、オルガノシリカゾルを添加し、純水を加えて太陽電池パネル用コーティング材を調製する。ここで、シリカ粒子は、前述したように、平均粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの球状シリカゾルと、平均長さ３０ｎｍ〜２００ｎｍの鎖状シリカゾルとを添加することが好ましい。球状シリカゾルと鎖状シリカゾルを添加する方法は、それぞれ個別に添加する、または、予めこれらを混合する、分割して添加する等いずれの方法を適宜選択する。 Subsequently, the aqueous solution of hydrolyzable organosilane and the aqueous solution of alkali metal silicate described above are mixed in another container, an organosilica sol is further added, and pure water is added to prepare a coating material for solar cell panel . Here, as described above, it is preferable that the silica particles be added with a spherical silica sol having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm and a chain silica sol having an average length of 30 nm to 200 nm. The method of adding the spherical silica sol and the chain-like silica sol may be appropriately selected individually, or may be mixed in advance or divided and added.
前述した操作により調製した太陽電池パネル用コーティング材は、太陽電池パネルの強化ガラス面に塗工され、コーティング層が成膜される。塗工方法は特に限定されず、公知の一般的な方法が挙げられる。具体的には、例えば、ハケ塗り、スクリーン印刷法、スプレーコート、スピン塗布法、ディップコート等が挙げられる。
コーティング層の厚さは適宜選択され、特に限定されず、通常、厚さ５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。
The coating material for solar cell panels prepared by the above-mentioned operation is applied to the tempered glass surface of a solar cell panel, and a coating layer is formed into a film. The coating method is not particularly limited, and examples thereof include known general methods. Specifically, for example, brush coating, screen printing, spray coating, spin coating, dip coating and the like can be mentioned.
The thickness of the coating layer is appropriately selected, is not particularly limited, and is usually in the range of 50 nm to 100 nm in thickness.
太陽電池パネルの強化ガラス面に成膜されたコーティング層は、反射防止膜として機能する。通常、空気と強化ガラスとの屈折率の差が大きいと、反射光が強くなるところ、太陽電池パネルの強化ガラス面にコーティング層を成膜することにより、太陽光の反射が抑制される。この場合、コーティング層は空気と強化ガラスの中間の屈折率であるため、コーティング層の表面から入射する光は、空気→コーティング層→強化ガラスへと入射し、太陽電池セルに到達する透過光が増大する。その結果、太陽電池パネルの発電量が増大することが期待される。 The coating layer formed on the tempered glass surface of the solar cell panel functions as an antireflective film. Usually, when the difference between the refractive index of air and tempered glass is large, the reflected light becomes strong. By forming a coating layer on the tempered glass surface of the solar cell panel, the reflection of sunlight is suppressed. In this case, since the coating layer has an intermediate refractive index between air and tempered glass, light incident from the surface of the coating layer is incident on air → coating layer → tempered glass, and transmitted light reaching the solar cell is Increase. As a result, it is expected that the amount of power generation of the solar cell panel will increase.
以下に、実施例に基づき本実施の形態をさらに詳細に説明する。尚、本実施の形態は以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples. Note that the present embodiment is not limited to the following examples.
（太陽電池パネル用コーティング材の調製）
（１）テトラエトキシシラン水溶液
第１の容器に、エチルアルコール（和光純薬工業株式会社製）、塩酸水溶液（濃度２モル／Ｌ）、テトラエトキシシラン（東京化成工業株式会社製）を添加し、純水を入れて撹拌しテトラエトキシシラン水溶液を調製した。調製したテトラエトキシシラン水溶液中のテトラエトキシシランの濃度は１．０９重量％である。
テトラエトキシシラン水溶液中の各成分の割合は、テトラエトキシシラン１００重量部と、これに対しエチルアルコール８１６重量部、塩酸水溶液（濃度２モル／Ｌ）１１重量部である。
（２）ケイ酸ナトリウム水溶液
第２の容器に、ホウ酸（和光純薬工業株式会社製）、ケイ酸ナトリウム（水ガラス：関東化学株式会社製）、水酸化マグネシウム（関東化学株式会社製）を添加し、純水を入れて撹拌しケイ酸ナトリウム水溶液を調製した。調製したケイ酸ナトリウム水溶液中のケイ酸ナトリウムの濃度は０．２８重量％である。
ケイ酸ナトリウム水溶液中の各成分の割合は、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）１００重量部と、これに対してホウ酸５８４重量部、水酸化マグネシウム１３重量部である。
(Preparation of coating material for solar cell panel)
(1) Tetraethoxysilane aqueous solution Ethyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), hydrochloric acid aqueous solution (concentration 2 mol / L), tetraethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are added to a first container, Pure water was added and stirred to prepare a tetraethoxysilane aqueous solution. The concentration of tetraethoxysilane in the prepared tetraethoxysilane aqueous solution is 1.09% by weight.
The ratio of each component in the aqueous solution of tetraethoxysilane is 100 parts by weight of tetraethoxysilane, to 816 parts by weight of ethyl alcohol and 11 parts by weight of aqueous hydrochloric acid (concentration 2 mol / L).
(2) Sodium silicate aqueous solution In a second container, boric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), sodium silicate (water glass: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), magnesium hydroxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) The mixture was added, pure water was added and stirred to prepare an aqueous solution of sodium silicate. The concentration of sodium silicate in the prepared sodium silicate aqueous solution is 0.28% by weight.
The ratio of each component in the aqueous solution of sodium silicate is 100 parts by weight of sodium silicate (water glass), 584 parts by weight of boric acid and 13 parts by weight of magnesium hydroxide.
次に第３の容器に、前述したテトラエトキシシラン水溶液とケイ酸ナトリウム水溶液％とを入れ、さらに、球状シリカ粒子を含むメタノールシリカゾル（固形分３０重量％）（日産化学工業株式会社製）、鎖状シリカ粒子を含む鎖状メタノールシリカゾル（固形分２０重量％）（日産化学工業株式会社製ＭＡ−ＳＴ−ＵＰ）を添加し、純水を加えて撹拌し、固形分濃度１．５３重量％の水分散体の太陽電池パネル用コーティング材を調製した。
上述した水分散体中の各成分の割合は、テトラエトキシシラン１００重量部と、これに対しケイ酸ナトリウム１５．６重量部、球状シリカ粒子（但し、メタノールシリカゾル（固形分３０重量％）に含まれる）５７７重量部、鎖状シリカ粒子（但し、鎖状メタノールシリカゾル（但し、ＭＡ−ＳＴ−ＵＰ（固形分２０重量％）に含まれる）１０６４重量部である。
Next, the above-mentioned aqueous solution of tetraethoxysilane and aqueous solution of sodium silicate are put into a third container, and further, methanol silica sol (solid content 30% by weight) containing spherical silica particles (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), chain Chain methanol silica sol (solid content 20% by weight) (MA-ST-UP manufactured by Nissan Chemical Industries Co., Ltd.) containing cyclic silica particles is added, and pure water is added and stirred to give a solid content concentration of 1.53% by weight The coating material for solar cell panels of the water dispersion was prepared.
The proportions of the respective components in the above-mentioned aqueous dispersion are 100 parts by weight of tetraethoxysilane and, relative to this, 15.6 parts by weight of sodium silicate contained in spherical silica particles (however, methanol silica sol (solid content: 30% by weight) 577 parts by weight, 1064 parts by weight of chain silica particles (provided that chain methanol silica sol is contained in MA-ST-UP (solid content 20% by weight)).
（可視光線透過率の測定）
ガラス板（厚さ３．２ｍｍ）の表面に前述の太陽電池パネル用コーティング材を塗布し、乾燥して、厚さ５０ｎｍ〜１００ｎｍのコーティング層を形成した。
次に、市販の可視光線透過率測定計を用いて、前述した表面にコーティング層を形成したガラス板の可視光領域（波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍ）の透過率を測定した。尚、比較のため、コーティング層を形成しないガラス板についても同じ条件で透過率を測定した。結果を表１に示す。
(Measurement of visible light transmittance)
The coating material for a solar cell panel described above was applied to the surface of a glass plate (3.2 mm in thickness) and dried to form a coating layer with a thickness of 50 nm to 100 nm.
Next, the transmittance | permeability of the visible light area | region (wavelength 350nm-800nm) of the glass plate in which the coating layer was formed in the surface mentioned above was measured using the commercially available visible light transmittance measuring meter. In addition, the transmittance | permeability was measured on the same conditions also about the glass plate which does not form a coating layer for comparison. The results are shown in Table 1.
表１の結果から、可視光領域（波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍ）における透過率は、前述した太陽電池パネル用コーティング材を塗布してコーティング層が形成されたガラス板が、コーティング層が無いガラス板と比較して、増大することが分かる。
これにより、太陽電池パネル用コーティング材を塗布してコーティング層が形成されたガラス板が採光側に設けられた太陽電池パネルは、太陽電池セルに到達する太陽光が増大し、発電量が増大することが期待される。
From the results in Table 1, the transmittance in the visible light region (wavelength 350 nm to 800 nm) is compared with the glass plate on which the coating layer is formed by applying the coating material for solar cell panel described above to the glass plate without the coating layer It can be seen that it increases.
Thereby, the solar cell panel in which the glass plate which apply | coated the coating material for solar cell panels and in which the coating layer was formed was provided in the lighting side increases the sunlight which reaches a solar cell, and the power generation amount increases. It is expected.
Claims (4)
前記水分散体中に、前記加水分解性オルガノシラン１００重量部に対し、前記アルカリ金属ケイ酸塩５重量部〜３０重量部、前記シリカ粒子１,０００重量部〜３,０００重量部を含有することを特徴とする太陽電池パネル用コーティング材。 An aqueous dispersion comprising a hydrolyzable organosilane, an alkali metal silicate, and silica particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm in water,
The aqueous dispersion contains 5 parts by weight to 30 parts by weight of the alkali metal silicate and 1,000 parts by weight to 3,000 parts by weight of the silica particles with respect to 100 parts by weight of the hydrolyzable organosilane. Coating material for solar cell panels characterized by
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