JP5385640B2 - 積層シート及びそれを備える太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
太陽電池モジュールは、板状の太陽電池素子を多数配置するとともに、これらを、直列、並列に配線し、この素子を保護するためにパッケージして、ユニット化させたものである。そして、この太陽電池モジュールは、通常、太陽電池素子における、太陽光が当たる面をガラス板で覆い、例えば、透明性が高く耐湿性に優れるエチレン・酢酸ビニル共重合体等を含む組成物を用いて、太陽電池素子の間隙を充填して充填材部とし、裏面(充填材部の下面)を、太陽電池用バックシートといわれる部材で封止させた構造となっている。
太陽電池を、家屋の屋根等に配置する場合には、外観性の観点から、黒色等の暗色系の色に着色されることが好まれており、そのために、暗色系の色に着色されたシートが求められている。
また、熱可塑性樹脂と、赤外線反射特性を有する無機顔料とを含む低蓄熱性熱可塑性樹脂組成物からなるシートが知られている(特許文献3参照)。
更に、ペリレン系顔料を含有させた黒色樹脂層を表面に備え、波長800〜1,100nmの光の反射率を30%以上として近赤外線を反射させることにより蓄熱を防止したシートが知られている(特許文献4参照)。
1.第1樹脂層と、水蒸気バリア層と、第2樹脂層とを、順次、備える積層シートであって、
上記第1樹脂層は、芳香族ビニル系樹脂を含み且つ示差走査熱量計で測定されたガラス転移温度の最高温度が140℃〜220℃である第1熱可塑性樹脂と、赤外線透過性着色剤とを含有する第1熱可塑性樹脂組成物からなる、厚さが10〜100μmの赤外線透過性着色樹脂層であり、
上記芳香族ビニル系樹脂が、ゴム質重合体の存在下に、芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合させてなるゴム強化芳香族ビニル系樹脂、並びに、芳香族ビニル化合物及びマレイミド系化合物を含むビニル系単量体の共重合体からなり、
上記第2樹脂層は、第2熱可塑性樹脂及び白色系着色剤を含有する第2熱可塑性樹脂組成物からなる、厚さが10〜500μmの白色系樹脂層であり、
上記第2熱可塑性樹脂が飽和ポリエステル樹脂であり、
上記水蒸気バリア層が、ポリエステルフィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物を含む膜が形成されてなる蒸着フィルムからなる、厚さが10〜200μmの層であることを特徴とする積層シート。
2.波長400〜700nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する吸収率が60%以上である上記1に記載の積層シート。
3.波長800〜1,400nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である上記1又は2に記載の積層シート。
4.135℃で30分間放置したときの寸法変化率が±1%以下である上記1乃至3のいずれか一項に記載の積層シート。
5.上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s1)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(s2)とを含み、該構造単位(s2)の含有量が、上記第1熱可塑性樹脂を構成する構造単位の全量100質量%に対して、10〜50質量%である上記1〜4のいずれか一項に記載の積層シート。
6.上記積層シートの厚さが30〜600μmである上記1〜5のいずれか一項に記載の積層シート。
7.上記1〜6のいずれか一項に記載の積層シートを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
波長400〜700nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射したときに、上記光に対する吸収率が60%以上である場合には、上記第1樹脂層に配合された赤外線透過性着色剤の色に準じて暗色系外観に優れた太陽電池モジュールを提供することができ、この積層シートを備える太陽電池モジュールを家屋の屋根等に配置した場合に、優れた外観性、意匠性等を得ることができる。
波長800〜1,400nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射したときに、上記光に対する反射率が50%以上である場合には、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、積層シートの方へ漏れたときに、積層シートにおける蓄熱が抑制される。そして、反射光を太陽電池素子に入射させることができ、発電効率を向上させることができる。
本発明の積層シートを、135℃で30分間放置したときの寸法変化率が±1%以下である場合には、耐熱性に優れる。
上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s1)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(s2)とを含み、この構造単位(s2)の含有量が、上記第1熱可塑性樹脂100質量%に対して、10〜50質量%である場合には、特に耐熱性に優れる。
上記第1樹脂層及び上記第2樹脂層の間に、水蒸気バリア層を備えるので、上記第1樹脂層側の表面、及び、上記第2樹脂層側の表面からの水蒸気バリア性に優れた積層シートとすることができる。
上記水蒸気バリア層が、その表面に、金属及び/又は金属酸化物を含む膜が形成されてなる蒸着フィルムからなるので、積層シートにおける耐熱性(寸法安定性)及び可撓性のバランスを低下させることなく、優れた水蒸気バリア性を有することができる。
本発明の積層シートの厚さが30〜600μmである場合には、可撓性に優れる。
上記第1樹脂層は、第1熱可塑性樹脂及び赤外線透過性着色剤を含有する第1熱可塑性樹脂組成物からなる、厚さが10〜100μmの赤外線透過性着色樹脂層であり、主として、耐熱性を有し、可視光線を吸収すると共に赤外線を透過させ、本発明の積層シートに可撓性を与える作用を有する層である。そして、この第1熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは、フィルム形成性を有する樹脂組成物である。
上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル系樹脂を含むことにより、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む部材と、第1樹脂層とを効率よく接着させることができる。
また、上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル系樹脂及び他の樹脂からなる場合、いずれか一方又は両方に由来して、Tgが140℃〜220℃の温度範囲内に検出される。
上記第1熱可塑性樹脂組成物が、上記範囲のTgを有する第1熱可塑性樹脂を含有することにより、本発明の積層シートに耐熱性を付与することができる。
本発明においては、上記共役ジエン系ゴムは、可撓性、低温衝撃性等の観点から、そのガラス転移温度が−20℃以下であることが好ましい。
好ましいアクリル系ゴムを構成する、架橋性単量体に由来する構造単位の含有量は、構造単位の全量に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.05〜8質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%である。
尚、上記オルガノシロキサンは、予め縮合された、例えば、Mwが500〜10,000程度のポリオルガノシロキサンであってもよい。また、オルガノシロキサンがポリオルガノシロキサンである場合、その分子鎖末端は、ヒドロキシル基、アルコキシ基、トリメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基等で封止されていてもよい。
上記ポリオルガノシロキサン系ゴムを構成する、オルガノシロキサンに由来する構造単位の含有量は、構造単位の全量に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上である。
また、上記単量体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物以外に、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;メタクリル酸変性シリコーン、フッ素含有ビニル化合物等の各種のビニル系単量体を30質量%以下の範囲で共重合用成分として含んでいてもよい。
上記エチレン・α−オレフィン共重合体としては、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン−1共重合体等が挙げられる。また、上記エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体としては、エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体、エチレン・ブテン−1・非共役ジエン共重合体等が挙げられる。
上記非共役ジエンに由来する構造単位の含有量は、上記エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体を構成する構造単位の全量に対して、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは2〜20質量%である。非共役ジエン単位の含有割合が多すぎると、成形外観性及び耐侯性が低下する場合がある。
また、上記エチレン・α−オレフィン系共重合体ゴムのムーニー粘度(ML1+4、100℃;JIS K6300に準拠)は、好ましくは5〜80、より好ましくは10〜65、更に好ましくは15〜45である。ムーニー粘度が上記範囲にあると、耐衝撃性及び可撓性に優れる。
上記水添共役ジエン系ゴムとしては、下記の構造を有する共役ジエンブロック共重合体の水素添加物が挙げられる。即ち、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位からなる重合体ブロックA;1,2−ビニル結合含量が25モル%を超える共役ジエン系化合物に由来する構造単位からなる重合体の二重結合部分を95モル%以上水素添加してなる重合体ブロックB;1,2−ビニル結合含量が25モル%以下の共役ジエン系化合物に由来する構造単位からなる重合体の二重結合部分を95モル%以上水素添加してなる重合体ブロックC;並びに、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位と共役ジエン系化合物に由来する構造単位とからなる共重合体の二重結合部分を95モル%以上水素添加してなる重合体ブロックDのうち、2種以上を組み合わせたものからなるブロック共重合体である。
上記ブロック共重合体の構造としては、A−(B−A)n、(A−B)n、A−(B−C)n、C−(B−C)n、(B−C)n、A−(D−A)n、(A−D)n、A−(D−C)n、C−(D−C)n、(D−C)n、A−(B−C−D)n、(A−B−C−D)n〔但し、nは1以上の整数である。〕等が挙げられ、好ましくは、A−B−A、A−B−A−B、A−B−C、A−D−C、C−B−Cである。
上記ブロック共重合体を構成する重合体ブロックAの含有割合は、重合体の全体に対して、好ましくは0〜65質量%、より好ましくは10〜40質量%である。重合体ブロックAの含有量が多すぎると、耐衝撃性が十分でない場合がある。
上記重合体ブロックBにおける1,2−ビニル結合含量は、好ましくは25モル%を超え90モル%以下、より好ましくは30〜80モル%である。この1,2−ビニル結合含量が25モル%以下であると、ゴム的性質が失われ、耐衝撃性が十分でない場合がある。一方、90モル%を超えると、耐薬品性が十分でない場合がある。
また、上記重合体ブロックCにおける1,2−ビニル結合含量は、好ましくは25%モル以下、より好ましくは20モル%以下である。
また、上記重合体ブロックDにおける芳香族ビニル化合物単位量は、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。この芳香族ビニル化合物単位量が25質量%を超えると、ゴム的性質が失われ耐衝撃性が十分でない場合がある。
上記カルボキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記オキサゾリン基含有不飽和化合物としては、ビニルオキサゾリン等が挙げられる。
[1−1]ゴム質重合体(a1)の存在下に、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物からなるビニル系単量体(b11)を重合して得られたゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1−1)
[1−2]ゴム質重合体(a1)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなるビニル系単量体(b11)を重合して得られたゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1−2)
[1−3]ゴム質重合体(a1)の存在下に、芳香族ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなるビニル系単量体(b11)を重合して得られたゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1−3)
[1−4]ゴム質重合体(a1)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びメタクリル酸エステル化合物からなるビニル系単量体(b11)を重合して得られたゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1−4)
尚、上記重合開始剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
尚、上記連鎖移動剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
尚、上記芳香族ビニル系樹脂に、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を2種以上含有させる場合には、各ラテックスから樹脂を単離した後、混合してもよいが、他の方法として、各樹脂をそれぞれ含むラテックスの混合物を凝固する等の方法がある。
グラフト率(%)={(S−T)/T}×100
上記式中、Sはゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)1グラムをアセトン(ゴム質重合体(a1)がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル)20mlに投入し、25℃の温度条件下で、振とう機により2時間振とうした後、5℃の温度条件下で、遠心分離機(回転数;23,000rpm)で60分間遠心分離し、不溶分と可溶分とを分離して得られる不溶分の質量(g)であり、Tはゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)1グラムに含まれるゴム質重合体(a1)の質量(g)である。このゴム質重合体(a1)の質量は、重合処方及び重合転化率から算出する方法、赤外線吸収スペクトル(IR)により求める方法等により得ることができる。
上記ビニル系単量体(b12)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、成形加工性、耐薬品性、耐加水分解性、寸法安定性、成形外観性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは40〜95質量%及び5〜60質量%、更に好ましくは50〜90質量%及び10〜50質量%である。
[1−5]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(s1)」という。)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(以下、「構造単位(s2)」という。)」という。)とからなる共重合体
[1−6]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s1)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(s2)と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(s3)」という。)とからなる共重合体
上記態様[1−5]としては、スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体等が挙げられる。
上記態様[1−6]としては、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体等が挙げられる。
尚、必要に応じて、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)の製造時に使用可能な連鎖移動剤、乳化剤等を用いることができる。
上記芳香族ビニル系樹脂(ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)を含む)におけるグラフト率を求める際に、遠心分離後に回収されたアセトン可溶分(ゴム質重合体がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル可溶分)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度の異なるものを5点調製し、ウベローデ粘度管を用いて、30℃で各濃度の還元粘度を測定し、極限粘度[η]が求められる。
また、上記芳香族ビニル系樹脂の極限粘度[η]は、極限粘度[η]が互いに異なるゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)及び共重合体(I−2)を、適宜、選択することにより調整することもできる。
尚、上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル系樹脂及び他の樹脂からなる場合、上記Tg要件を満たす樹脂はいずれであってもよいが、芳香族ビニル系樹脂が上記Tg要件を満たしていることが好ましい。
特に好ましい態様は、上記芳香族ビニル系樹脂が、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)及び上記共重合体(I−2)からなる樹脂であって、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1)は、上記例示したゴム強化芳香族ビニル系樹脂(I−1−1)〜(I−1−4)のいずれでもよく、共重合体(I−2)が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s1)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(s2)とを含み、構造単位(s2)の含有量が、上記第1熱可塑性樹脂を構成する構造単位の全量100質量%に対して、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは12〜45質量%、更に好ましくは15〜40質量%である構成を有するものである。
上記第1熱可塑性樹脂を構成する構造単位(s2)の含有量が多すぎると、第1樹脂層の可撓性が低下する場合がある。
上記赤外線透過性着色剤は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
他の着色剤としては、シアン系着色剤(青色系色材)、マゼンタ系着色剤(赤色系色材)、イエロー系着色剤(黄色系色材)等が挙げられる。
[1]黒色系赤外線透過性着色剤及び黄色系顔料の組合せによる褐色着色
[2]黒色系赤外線透過性着色剤及び青色系顔料の組合せによる濃青色着色
他の着色剤を用いる場合、上記第1熱可塑性樹脂組成物における含有割合は、上記赤外線透過性着色剤100質量部に対して、通常、60質量部以下、好ましくは0.01〜55質量部である。
ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキシンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;p−オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等が挙げられる。
また、グリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール;ビスフェノールA、ビスフェノールS等の芳香族グリコール等が挙げられる。これらの、ジカルボン酸成分及びグリコール成分は、それぞれ、1種のみ用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記飽和ポリエステル樹脂としては、強度及び耐熱安定性の観点から、ポリエチレン−2,6−ナフタレート樹脂も好ましく用いられる。
上記白色系着色剤の含有量は、波長800〜1,400nmの光に対する反射性の観点から、上記第2熱可塑性樹脂組成物に対して、好ましくは1〜45質量%、より好ましくは3〜40質量%、更に好ましくは5〜30質量%である。この白色系着色剤の含有量が多すぎると、本発明の積層シートの可撓性が低下する場合がある。
上記酸化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂組成物及び/又は上記第2熱可塑性樹脂組成物に対して、好ましくは0.05〜10質量%である。
上記紫外線吸収剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂組成物及び/又は上記第2熱可塑性樹脂組成物に対して、好ましくは0.05〜10質量%である。
上記老化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂組成物及び/又は上記第2熱可塑性樹脂組成物に対して、好ましくは0.05〜10質量%である。
上記可塑剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂組成物及び/又は上記第2熱可塑性樹脂組成物に対して、好ましくは0.05〜10質量%である。
有機系難燃剤としては、臭素化エポキシ系化合物、臭素化アルキルトリアジン化合物、臭素化ビスフェノール系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系フェノキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系ポリカーボネート樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化架橋ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールシアヌレート樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル、デカブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノールA及びそのオリゴマー等のハロゲン系難燃剤;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トキヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート等のリン酸エステルやこれらを各種置換基で変性した化合物、各種の縮合型のリン酸エステル化合物、リン元素及び窒素元素を含むホスファゼン誘導体等のリン系難燃剤;ポリテトラフルオロエチレン、グアニジン塩、シリコーン系化合物、ホスファゼン系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
反応系難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールA、ジブロモフェノールグリシジルエーテル、臭素化芳香族トリアジン、トリブロモフェノール、テトラブロモフタレート、テトラクロロ無水フタル酸、ジブロモネオペンチルグリコール、ポリ(ペンタブロモベンジルポリアクリレート)、クロレンド酸(ヘット酸)、無水クロレンド酸(無水ヘット酸)、臭素化フェノールグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
尚、熱可塑性樹脂組成物に難燃剤を含有させる場合には、難燃助剤を用いることが好ましい。この難燃助剤としては、三酸化二アンチモン、四酸化二アンチモン、五酸化二アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、酒石酸アンチモン等のアンチモン化合物や、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、水和アルミナ、酸化ジルコニウム、ポリリン酸アンモニウム、酸化スズ等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
尚、上記第1樹脂層は、積層シートとしてのL値(第1樹脂層側の表面のL値)が、上記値を有するものであれば、白色系着色剤を含んでもよいが、実質的に、白色系着色剤を含まないことが好ましい。第1樹脂層に白色系着色剤が含まれて、上記L値が満たされる場合、その含有量の上限は、第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、通常、3質量部、好ましくは1質量部である。
上記水蒸気バリア層は、好ましくは、電気絶縁性を有する材料からなる層である。
また、上記金属化合物としては、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウム等の元素の酸化物が挙げられる。これらのうち、水蒸気バリア性の観点から、酸化珪素、酸化アルミニウム等が特に好ましい。
上記金属及び/又は金属酸化物からなる膜は、メッキ、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、プラズマCVD、マイクロウェーブCVD等の方法により形成されたものとすることができる。これらのうちの2つ以上の方法を組み合わせてもよい。
尚、本発明の積層シートおける第1樹脂層及び第2樹脂層の間には、本発明の効果を損なわない範囲で、所望により、可飾層、塗布層、製造時に生じるリサイクル樹脂からなる層等の他の層を積層することもできる。
例えば、第1樹脂層用シート(又はフィルム)における一面側と、水蒸気バリア層形成用シート(又はフィルム)の一面側と、を熱融着又はドライラミネート若しくは接着剤により接合させて第1樹脂層及び水蒸気バリア層を備える積層物を形成し、次いで、第2樹脂層用シート(又はフィルム)を、上記積層物における水蒸気バリア層の表面に接着剤により接合させる方法等が挙げられる。
図3の太陽電池モジュール2は、太陽光の受光面側(図面で上側)から、表面側透明保護部材21、表面側封止膜(表面側充填材部)23、太陽電池素子25、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27、及び上記本発明の積層シート1(1’)が、この順で配設されたものとすることができる。尚、本発明の太陽電池モジュールは、必要に応じて、上記構成要素以外に、適宜、必要に応じて、各種部材を備えることもできる(図示せず)。
上記表面側透明保護部材21の厚さは、ガラスを使用した場合は、通常、1〜5mm程度であり、透明樹脂を使用した場合は、通常、0.1〜5mm程度である。
各封止膜(充填材部)の厚さは、通常、100μm〜4mm程度、好ましくは200μm〜3mm程度、より好ましくは300μm〜2mm程度である。厚さが薄すぎると、太陽電池素子25が損傷する場合があり、一方、厚さが厚すぎると、製造コストが高くなり好ましくない。
上記のように、表面側封止膜(表面側充填材部)23を形成する材料と、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27を形成する材料は、同一であっても異なってもよいが、接着性の点から同じであることが好ましい。
このラミネーション法におけるラミネート温度は、上記本発明の積層シートの接着性の観点から、通常、100℃〜250℃程度である。また、ラミネート時間は、通常、3〜30分程度である。
各種評価項目の測定方法を以下に示す。
1−1.第1熱可塑性樹脂組成物中のゴム含有率
原料仕込み時の組成から計算した。
1−2.第1熱可塑性樹脂組成物中のN−フェニルマレイミド単位含有量
原料仕込み時の組成から算出した。
1−3.ガラス転移温度(Tg)
第1熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂を測定試料とし、TA Instruments社製示差走査熱量計「DSC2910」(型式名)を用いて、JIS K 7121に準拠して測定した。尚、熱可塑性樹脂が2種以上含まれて、DSC曲線で複数のTgが得られた場合、より高い方のTgを採用した。
積層シート(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、透過率及び反射率を測定した。即ち、測定試料の第1樹脂層表面に、光を放射し、400nmから700nmまでの波長域における透過率及び反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。吸収率は、透過率の平均値及び反射率の平均値を用いて、下記式により算出した。
吸収率(%)=100−{透過率(%)+反射率(%)}
積層シート(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、反射率を測定した。即ち、測定試料の第1樹脂層表面に、光を放射し、800nmから1,400nmまでの波長域における反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。
積層シートを切削加工して得られた試験片(50mm×50mm×100μm)を測定試料とし、第1樹脂層側表面及び第2樹脂層側表面のL値を、それぞれ、東洋精機社製分光光度計「TCS−II」(型式名)により測定した。
積層シート(厚さは表に記載)を切削加工し、120mm(MD;樹脂押出方向)×120mm(TD;MDに対して直交方向)の大きさの試験片を作製した。次いで、この試験片の中央に、100mm(MD)×100mm(TD)の正方形の標線を引き、恒温槽中、135℃で30分間放置した。その後、冷却して、上記標線における長さを測定し、寸法変化率を下記式より算出した。
○:変形がなかった。
△:ごくわずかに変形していた。
×:変形があった。
積層シート(厚さは表に記載)を切削加工し、100mm(MD)×100mm(TD)の大きさの試験片を作製した。次いで、MD方向の対称軸に沿って折り曲げた後、TD方向の対称軸に沿って折り曲げた。折り曲げた試験片を、JIS Z0237に準拠し手動式圧着ロール(2,000g)を用い、5mm/秒の速度で各折り目上を2往復させた。その後、折り目を広げて元の状態に戻し、試験片を目視にて観察し、下記基準で判定した。折り目が割れていないものが可撓性に優れる。
○:折り目が割れておらず、再度、折り曲げても広げても折り目が割れなかった。
△:折り目が割れていないが、再度折り曲げて広げたら折り目が割れた。
×:折り目が割れた。
上記のように、積層シートを、太陽電池モジュールを構成する部材(太陽電池用バックシート)として用いる場合、この積層シートは、第1樹脂層の表面と、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池素子を包埋して形成された裏面側封止膜とを接着させるために用いられる。裏面側封止膜の形成材料として、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物が広く用いられていることから、積層シートにおける第1樹脂層表面と、下記のEVAフィルムとの接着性を評価した。
積層シートを切削加工して、短冊状(長さ200mm、幅15mm、厚さは表記載)とし、2枚の評価用シートを得た。エチレン・酢酸ビニル共重合体からなる長さ100mm、幅15mm及び厚さ400μmのEVAフィルム「ウルトラパール」(商品名;サンビック社製)を2枚の評価用サンプルにおける第1樹脂層の間に位置するように配置し、積層状態でラミネーターに入れた。その後、ラミネーターの上部及び下部を真空状態にし、150℃で5分間予熱した。次いで、上部を大気圧に戻して15分間プレスし、剥離強度測定用試料を得た。得られた剥離強度測定用試料において、評価用シートがEVAフィルムと接着していない部分からT字剥離することにより剥離強度を測定した。また剥離状態を目視評価した。
○:EVAフィルムが破壊された。
×:EVAフィルムと評価用フィルムの界面で剥離した。
積層シート(厚さは表に記載)を切削加工し、500mm(MD)×30mm(TD)の大きさの試験片を作製した。次いで、この試験片における第1樹脂層側の表面に対し、以下に示すステップ1〜4の条件を繰り返して暴露試験に供し、暴露前及び暴露100時間後の色調変化値ΔEを算出した。処理装置は、スガ試験機社製メタリングウェザーメーター「MV3000」(型式名)である。
ステップ1:照射0.53kW/m2、63℃、50%RH、4時間
ステップ2:照射+降雨0.53kW/m2、63℃、95%RH、1分間
ステップ3:暗黒0kW/m2、30℃、98%RH、4時間
ステップ4:照射+降雨0.53kW/m2、63℃、95%RH、1分間
ΔE=√{(L1−L0)2+(a1−a0)2+(b1−b0)2}
(式中、L1、a1、b1は暴露後の値であり、L0、a0、b0は暴露前の値である。)
ΔEの値が小さいほど、色の変化が小さく、耐候性が優れていることを示す。耐候性を、下記基準で判定した。
○:ΔEが10以下であった。
×:ΔEが10を超えた。
積層シート(20mm×100mm、厚さは表に記載)を試験片とし、この試験片を縦長に吊るし、UL94のVテスト用のバーナーを用いて、バーナー先端から試験片下端まで10mm離した状態で、試験片の下端を5秒間接炎した。接炎終了後、試験片の接炎部分の燃焼状態を目視で観察し、下記基準で判定した。
○:着火しなかった。
×:着火した。
積層シート(80mm×80mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、温度25℃±2℃、及び、湿度50±5%RHに調整された室において、測定試料における第1樹脂層側の表面に、高さ200mmから赤外線ランプ(出力100W)を照射した。60分照射後の表面温度を、表面温度計を用いて測定した。単位は℃である。
温度25℃±2℃、及び、湿度50±5%RHに調整された室において、ペクセル・テクノロジーズ社製Solar Simulator「PEC−11」(型式名)を用いて、予め、セル単体の光電変換効率を測定した1/4多結晶シリコンセルの表面に、厚さ3mmのガラスを、裏面に、積層シートを配置して、シリコンセルを挟み、ガラス及び積層シートの間にEVAを導入してシリコンセルを封止し太陽電池モジュールを作製した。その後、温度の影響を低減させるために、光を照射後すぐに光電変換効率を測定した。得られた光電変換効率と、セル単体の光電変換効率とを用いて、光電変換効率向上率を求めた。
光電変換効率向上率(%)={(モジュールの光電変換効率−セル単体の光電変換効率)÷(セル単体の光電変換効率)}×100
温度40℃、及び、湿度90%RHの条件下、MOCON社製水蒸気透過率測定装置「PERMATRAN W3/31」(型式名)を用いて、JIS K7129Bに準じて、水蒸気透湿度を測定した。尚、透過面として、第2樹脂層側の表面を水蒸気側に配置した。
2−1.シリコーン・アクリル複合ゴム強化スチレン系樹脂(ゴム強化樹脂(A1))
三菱レイヨン社製「メタブレン SX−006」(商品名)を用いた。これは、シリコーン・アクリル複合ゴムにアクリロニトリル・スチレン共重合体をグラフトさせてなる樹脂であり、シリコーン・アクリル複合ゴムの含有量50%、グラフト率80%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)0.38dl/g、ガラス転移温度(Tg)135℃)である。
p−ビニルフェニルメチルジメトキシシラン1.3部及びオクタメチルシクロテトラシロキサン98.7部を混合し、これを、ドデシルベンゼンスルホン酸2.0部を溶解した蒸留水300部中に入れ、ホモジナイザーにより3分間攪拌して乳化分散させた。この乳化分散液を、コンデンサー、窒素導入口及び攪拌機を備えたセパラブルフラスコに移し、攪拌しながら、90℃で6時間加熱した。次いで、5℃で24時間保持し、縮合を完結させ、ポリオルガノシロキサン系ゴムを含むラテックスを得た。縮合率は93%であった。その後、このラテックスを、炭酸ナトリウム水溶液を用いてpH7に中和した。得られたポリオルガノシロキサン系ゴムの体積平均粒子径は300nmであった。
次に、攪拌機を備えた内容積7リットルのガラス製フラスコに、イオン交換水100部、オレイン酸カリウム1.5部、水酸化カリウム0.01部、tert−ドデシルメルカプタン0.1部、上記ポリオルガノシロキサン系ゴム40部を含む、pH7に調製されたラテックス、スチレン15部及びアクリロニトリル5部からなるバッチ重合成分を加え、攪拌しながら昇温した。温度が45℃に達した時点で、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.1部、硫酸第1鉄0.003部、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラート・二水塩0.2部及びイオン交換水15部よりなる活性剤水溶液、並びにジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド0.1部を添加し、1時間重合を行った。
その後、上記反応系に、イオン交換水50部、オレイン酸カリウム1部、水酸化カリウム0.02部、tert−ドデシルメルカプタン0.1部、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド0.2部、スチレン30部及びアクリロニトリル10部よりなるインクレメント重合成分を、3時間に渡って連続的に添加し、重合を続けた。添加終了後、更に攪拌を継続した。1時間後、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)0.2部を添加し、重合を終了し、シリコーンゴム強化スチレン系樹脂(ゴム強化樹脂A2)を含むラテックスを得た。次いで、上記ラテックスに、硫酸1.5部を加えて、樹脂成分を90℃で凝固させ、その後、樹脂成分の水洗、脱水及び乾燥を行って、シリコーンゴム強化スチレン系樹脂(ゴム強化樹脂A2)を得た。ガラス転移温度(Tg)は108℃、ポリオルガノシロキサン系ゴムの含有量40%、グラフト率は84%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)は0.60dl/gであった。
反応器に、アクリル酸n−ブチル99部と、アリルメタアクリレート1部とを乳化重合して得られたアクリル系ゴム質重合体(体積平均粒子径:100nm、ゲル含率:90%)を含む固形分濃度40%のラテックス50部(固形分換算)を入れ、更に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部及びイオン交換水150部を入れて希釈した。その後、反応器内を窒素ガスで置換し、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.02部、硫酸第一鉄0.005部及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム0.3部を加え、撹拌しながら、60℃まで昇温した。
一方、容器に、スチレン37.5部及びアクリロニトリル12.5部の混合物50部と、ターピノーレン1.0部及びクメンハイドロパーオキサイド0.2部とを入れ、容器内を窒素ガスで置換し、単量体組成物を得た。
次いで、上記単量体組成物を、5時間かけて、一定流量で上記反応器に添加し、70℃で重合を行い、ラテックスを得た。このラテックスに、硫酸マグネシウムを添加し、樹脂成分を凝固させた。その後、水洗、乾燥することにより、アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(ゴム強化樹脂A3)を得た。アクリル系ゴム質重合体の含有量50%、グラフト率は93%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)は0.30dl/g、ガラス転移温度(Tg)は108℃であった。
テクノポリマー社製AS樹脂「SAN−H」(商品名)を用いた。ガラス転移温度(Tg)は、108℃である。
日本触媒社製アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体「ポリイミレックス PAS1460」(商品名)を用いた。N−フェニルマレイミド単位量は40%、アクリロニトリル単位量9%、スチレン単位量は51%、GPCによるポリスチレン換算のMwは120,000である。ガラス転移温度(Tg)は、173℃である。
電気化学工業社製スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体「電化IP」(商品名)を用いた。N−フェニルマレイミド単位量は55%、スチレン単位量は45%である。ガラス転移温度(Tg)は、209℃である。
BASF社製ペリレン系黒色顔料「Lumogen BLACK FK4280」(商品名)を用いた。
BASF社製キノフタロン系黄色顔料「Paliotol Yellow K0961HD」(商品名)を用いた。
三菱化学社製「カーボンブラック#45」(商品名)を用いた。
東レ社製白色高隠蔽PETフィルム「ルミラーE20」(商品名)を用いた。厚さは50μmである。ガラス転移温度(Tg)は、70℃である。
2−11.第2樹脂層用フィルム(II−2)
東レ社製白色高隠蔽PETフィルム「ルミラーE20」(商品名)を用いた。厚さは100μmである。ガラス転移温度(Tg)は、70℃である。
2−12.第2樹脂層用フィルム(II−3)
東レ社製透明PETフィルム「ルミラーS10」(商品名)を用いた。厚さは100μmである。ガラス転移温度(Tg)は、70℃である。
三菱樹脂社製透明蒸着フィルム「テックバリアAX」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面にシリカ蒸着膜を有する透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度(JIS K7129)は0.15g/(m2・day)である。
2−14.水蒸気バリア層形成用フィルム(R−2)
東洋紡社製無機2元蒸着バリアフィルム「エコシアールVE500」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面に(シリカ/アルミナ)の蒸着を施した透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度は0.5g/(m2・day)である。
製造例1
ゴム強化樹脂(A1)と、アクリロニトリル・スチレン共重合体と、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体と、赤外線透過性着色剤と、黄色着色剤とを、表1に示す割合で、ヘンシェルミキサーにより混合した。その後、日本製鋼所製二軸押出機「TEX44」(型式名)を用いて、バレル温度270℃で溶融混練し、ペレット状の第1熱可塑性樹脂組成物(I−1)を得た(表1参照)。
表1に示す各原料を、表1に示す割合で用いた以外は、製造例1と同様にして、ペレット状の第1熱可塑性樹脂組成物(I−2)〜(I−8)を得た(表1参照)。
三菱化学社製ポリエチレンテレフタレート「ノバペックスGM700Z」(商品名)と、着色剤とを、表1に示す割合で用いた以外は、製造例1と同様にして、ペレット状の第1樹脂層用熱可塑性樹脂組成物(I−9)を得た(表1参照)。
参考例1
第1樹脂層形成用の第1熱可塑性樹脂組成物(I−1)を270℃で溶融混練し、ダイ幅1,400mm及びリップ間隔0.4mmのTダイと、スクリュー65mmの押出機とを備えるフィルム成形機を用いて、薄肉体とし、エアーナイフにより、表面温度が95℃に制御されたキャストロールに面密着させて冷却固化させ、厚さ15μmの黒色フィルムを得た。フィルムの厚さは、ミツトヨ社製シックネスゲージ「ID−C1112C」(型式名)を用い、フィルムの製造開始から1時間経過後のフィルムを切り取り、フィルム幅方向の中心、及び、中心より両端に向けて、10mm間隔で厚さを測定し(n=107)、その平均値とした。フィルムの端部から20mmの範囲にある測定点の値は、上記平均値の計算から除去した。
次に、上記黒色フィルムの表面に、表2に記載の第2樹脂層用フィルム(II−1)を、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、積層シートを得た。そして、この積層シートについて、各種評価を行い、その結果を表2に併記した。
表2〜表5に示した第1熱可塑性樹脂組成物等を用い、参考例1と同様にして、積層シートを得た。そして、この積層シートについて、各種評価を行い、その結果を表2〜表5に併記した。
実施例1
第1樹脂層形成用の第1熱可塑性樹脂組成物(I−1)を270℃で溶融混練し、ダイ幅1,400mm及びリップ間隔0.4mmのTダイと、スクリュー65mmの押出機とを備えるフィルム成形機を用いて、薄肉体とし、エアーナイフにより、表面温度が95℃に制御されたキャストロールに面密着させて冷却固化させ、厚さ50μmの黒色フィルムを得た。
次に、上記黒色フィルムの表面に、水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)を、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させた。更に、水蒸気バリア層における蒸着膜の表面に、第2樹脂層用フィルム(II−1)をポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、積層シートを得た。そして、この積層シートについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
第1樹脂層形成用の第1熱可塑性樹脂組成物(I−1)を用いて、実施例1と同様にして、黒色フィルムを得た後、この黒色フィルム、第2樹脂層用フィルム(II−2)及び水蒸気バリア層形成用フィルム(R−2)を用い、実施例1と同様にして、積層シートを得た。そして、この積層シートについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
また、本発明の他態様である、第1樹脂層、水蒸気バリア層及び第2樹脂層を、順次、備える積層シートにおいて、第1樹脂層に光が放射された場合に、赤外線が透過しやすいことから第1樹脂層における低蓄熱性に優れ、第1樹脂層及び水蒸気バリア層を透過した光の、第2樹脂層における反射性に優れる。そして、高温環境下、受光等による熱変形が抑制されて耐熱性に優れ、長期に渡って意匠性及び耐候性を維持することができる。また、第1樹脂層表面と、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含む部材との接着性に優れ、第1樹脂層側の表面、及び、第2樹脂層側の表面のいずれにおいても、水蒸気バリア性に優れ、加工性及びその取扱い性が良好である。従って、第2樹脂層側に支持部等を備える物品、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含む部材が、第1樹脂層側表面に接合された物品等として、例えば、太陽光や風雨に長時間曝され、長期に渡って形状安定性等が求められる用途に好適である。なかでも、家屋、建物等の屋根等に配設される太陽電池を構成する太陽電池モジュールの構成部材、即ち、太陽電池用バックシートとして有用である。この積層シートは、可撓性に優れるので、太陽電池モジュールの形状に依存することなく、即ち、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池素子の間隙を充填する充填材部の表面形状に応じて配設することができ、太陽電池素子の保護に好適である。
11:第1樹脂層
12:第2樹脂層
13:水蒸気バリア層
2:太陽電池モジュール
21:表面側透明保護部材
23:表面側封止膜
25:太陽電池素子
27:裏面側封止膜
Claims (7)
- 第1樹脂層と、水蒸気バリア層と、第2樹脂層とを、順次、備える積層シートであって、
上記第1樹脂層は、芳香族ビニル系樹脂を含み且つ示差走査熱量計で測定されたガラス転移温度の最高温度が140℃〜220℃である第1熱可塑性樹脂と、赤外線透過性着色剤とを含有する第1熱可塑性樹脂組成物からなる、厚さが10〜100μmの赤外線透過性着色樹脂層であり、
上記芳香族ビニル系樹脂が、ゴム質重合体の存在下に、芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合させてなるゴム強化芳香族ビニル系樹脂、並びに、芳香族ビニル化合物及びマレイミド系化合物を含むビニル系単量体の共重合体からなり、
上記第2樹脂層は、第2熱可塑性樹脂及び白色系着色剤を含有する第2熱可塑性樹脂組成物からなる、厚さが10〜500μmの白色系樹脂層であり、
上記第2熱可塑性樹脂が飽和ポリエステル樹脂であり、
上記水蒸気バリア層が、ポリエステルフィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物を含む膜が形成されてなる蒸着フィルムからなる、厚さが10〜200μmの層であることを特徴とする積層シート。 - 波長400〜700nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する吸収率が60%以上である請求項1に記載の積層シート。
- 波長800〜1,400nmの光を、上記積層シートにおける上記第1樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である請求項1又は2に記載の積層シート。
- 135℃で30分間放置したときの寸法変化率が±1%以下である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の積層シート。
- 上記第1熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s1)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(s2)とを含み、該構造単位(s2)の含有量が、上記第1熱可塑性樹脂を構成する構造単位の全量100質量%に対して、10〜50質量%である請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層シート。
- 上記積層シートの厚さが30〜600μmである請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層シート。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層シートを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
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