专利摘要:
本發明提供一種具有滿足UL-1703所規定的火焰蔓延試驗之特性的難燃性,且長期耐濕熱性及長期室外耐候性優異、又便宜的太陽能電池背面保護片。本發明之太陽能電池背面保護片係具備膜厚t(μm)之耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)及易接著劑層(3)而成,該太陽能電池背面保護片之一面係由耐候性難燃樹脂層(1)構成、另一面係由易接著劑層(3)構成。耐候性難燃樹脂層(1)含有磷系難燃劑(A)及特定之丙烯酸系樹脂(B),其中該磷系難燃劑(A)係選自由磷腈化合物、次膦酸化合物及(聚)磷酸蜜胺組成之群組,耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚之2.5~20%,且耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)的總磷濃度為2.1~14.2重量%。
公开号:TW201311442A
申请号:TW101127995
申请日:2012-08-03
公开日:2013-03-16
发明作者:Makoto Yanagisawa;Hiroshi Yamaguchi;Satoshi Maeda;Masaki Yaginuma;Kazunori Matsudo
申请人:Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd;
IPC主号:H01L31-00
专利说明:
太陽能電池背面保護片及太陽能電池模組
本發明係關於一種具備耐候性難燃樹脂層、易接著劑層及塑膠薄膜的太陽能電池背面保護片。再者,本發明係關於一種使用前述太陽能電池背面保護片而成的太陽能電池模組。
近年來,因對環境問題的意識升高,做為無環境污染的清潔能源之太陽能電池受到注目,基於利用做為有用的能量資源之太陽能而正致力研究進行實用化。太陽能電池元件有各式各樣的形態,做為其代表者,已知有結晶矽太陽能電池元件、多結晶矽太陽能電池元件、非晶質矽太陽能電池元件、銅銦硒化物太陽能電池元件、化合物半導體太陽能電池元件等。
太陽能電池模組中,單純者為呈現於太陽能電池元件的兩面依序積層填充劑、玻璃板的構成形態。玻璃板由於透明性、耐候性、耐磨耗性優異,現在亦一般使用做為太陽之受光面側的密封片。然而,於透明性並非必要的非受光面側,由於成本或安全性、加工性方面的考量,各公司正持續開發玻璃板以外之太陽能電池背面保護片(以下,亦稱為「背面保護片」),以替換玻璃板。
就背面保護片而言,可舉例聚酯薄膜等之單層薄膜;或於聚酯薄膜等上設置金屬氧化物或非金屬氧化物之蒸鍍層的片、或積層聚酯薄膜或氟系薄膜、烯烴薄膜、鋁箔等之薄膜的多層薄膜(專利文獻1~3)。
為了提高尺寸安定性,於專利文獻4已提議由厚度30μm以下之具有特定構造的氟系樹脂片而成的背面保護片。就使用氟系樹脂片之其他例而言,專利文獻5已揭示於由特定構造之含氟樹脂、非含氟樹脂所成形的薄膜上形成含有氮丙啶基的接合性樹脂層所獲得的片。又,為了實現耐候性、耐熱性、保色性、層與封入材之接合性、耐刮性,專利文獻6已提議使用非晶形氟聚合物的背面保護片。
專利文獻7已提議一種背面保護片,其係由塑膠薄膜基材、接著劑層、水蒸氣障壁層、含有乙烯系共聚物(A)、聚異氰酸酯化合物(B)、聚酯(C)的樹脂組成物所形成的耐光性樹脂層積層而成的背面保護片。再者,專利文獻8已提議一種積層片,其係將外層片(背面保護片或前片(front sheet))及密封樹脂層積層而一體化的積層片。已記載藉由使用聚苯醚系樹脂層做為外層片,耐久性、難燃性、及尺寸安定性為優異,且良好地保持與密封樹脂層之黏著力,又可提高操作性。
又,亦已提議於不具有難燃性的熱可塑性樹脂薄膜設置含有磷系或無機系之難燃劑的塗布層,而具有相當於美國UNDERWRITERS LABORATORIES公司規格(以下,縮寫為UL)之UL-94所規定的HB、V-2的難燃程度的積層薄膜,並提議用於所謂太陽能電池的用途(專利文獻9~12)。
又,於優先權基礎的先申請案申請後始公開的專利文獻之專利文獻13,本案申請人提議用於提供便宜、耐磨耗性、長期室外耐候性、長期耐濕熱性優異的太陽能電池背面保護片之對向性樹脂組成物。具體而言,為含有丙烯酸系共聚物(A)、聚異氰酸酯化合物(B)、平均粒徑為200~400nm之白色顏料(C)、及熔點為120℃以上或不具有熔點之平均粒徑為5~100nm之粒子(D)。特定之丙烯酸系共聚物(玻璃轉移溫度為0~50℃,重量平均分子量為30,000~150,000,羥基價為2~100(mgKOH/g),芳香環含量為最大50重量%)、及特定之異氰酸酯基量,再者,發現藉由使用平均粒徑5~100nm之粒子(D),可不損及耐光性樹脂層(1)之伸長性、柔軟性,而使塗膜之耐磨耗性提升,遂而完成上述發明。又,於專利文獻14,就對於太陽能電池背面保護片賦予難燃性用之塗布劑而言,已提議於氟系樹脂含有無機顏料及難燃劑的塗布劑,並記載滿足UL-94之HB規格。再者,專利文獻15已記載於表面保護材層、密封材層、裏面保護材層及基材層之至少1層中含有難燃劑的太陽能電池模組。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2004-200322號公報
[專利文獻2] 特開2004-223925號公報
[專利文獻3] 特開2001-119051號公報
[專利文獻4] 特開2003-347570號公報
[專利文獻5] 特開2004-352966號公報
[專利文獻6] 特表2010-519742號公報
[專利文獻7] 特開2008-098592號公報
[專利文獻8] 特開2011-146671號公報
[專利文獻9] 特開2009-179037號公報
[專利文獻10] 特開2010-89334號公報
[專利文獻11] 特開2010-120321號公報
[專利文獻12] 特開2010-149447號公報
[專利文獻13] 特開2011-228381號公報
[專利文獻14] 特開2011-162598號公報
[專利文獻15] 特開2012-015204號公報
針對太陽能電池模組之高性能化,迄今已有各式各樣的提議。就實現難燃化的途徑而言,已提議於密封材或背面保護片等之構件使用氟系樹脂的方法、或使於熱可塑性樹脂薄膜含有難燃劑的薄膜。
一般的高分子材料之燃燒性係藉由上述UL-94所規定的HB試驗或V(VTM)試驗,藉由著火後至滅火之時間來進行評價。於上述習知例中,已提議滿足UL-94規定之HB、相當於V-2的難燃性程度的積層薄膜。然而,太陽能電池模組以及太陽能電池背面保護片之燃燒性的規格,被規定於成為太陽能電池之基準規格的IEC61730-1、IEC61730-2及UL-1703,其中關於太陽能電池背面保護片,通過UL-1703所規定的火焰蔓延試驗(輻射板試驗(radiant panel test),ASTM E162)為市場所要求。火焰蔓延試驗係由(i)燃燒溫度(≒熱放出係數)、(ii)燃燒速度(≒火焰擴散係數)所求得的火焰蔓延,即為評價火焰蔓延係數的基準,與依著火後至滅火的時間所評價的HB試驗或V(VTM)試驗並不相同。
為了提高難燃性,背面保護構件使用玻璃板的方法雖然有效,但如前述,基於成本性、安全性、加工性,正進行玻璃板以外之材料的替代。因此,於太陽能電池背面保護片提供滿足UL-1703的背面保護片係為重要課題。又,關於太陽能電池模組,除了難燃性之外,亦要求可耐受室外惡劣條件下的長期耐濕熱性及長期室外耐候性優異者。再者,為了加速太陽能電池模組之普及,便宜地提供為重要的。
本發明係鑑於上述背景,以此為目的的結果,提供具有滿足UL-1703所規定的火焰蔓延試驗之特性的難燃性,且長期耐濕熱性及長期室外耐候性優異,又可便宜地提供的太陽能電池背面保護片、及使用該太陽能電池背面保護片而成的太陽能電池模組。
為了達成上述目的,本發明者們不斷致力研究的結果,發現以下態樣可解決本發明之課題,遂而完成本發明。即,本發明之太陽能電池背面保護片係具備膜厚t(μm)之耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)及易接著劑層(3)而成的太陽能電池背面保護片,前述太陽能電池背面保護片之一側的面為由前述耐候性難燃樹脂層(1)所構成。而且,前述太陽能電池背面保護片之另一面為由前述易接著劑層(3)所構成。而且,前述耐候性難燃樹脂層(1)係含有選自由磷腈化合物、次膦酸化合物、及(聚)磷酸蜜胺組成之群組的磷系難燃劑(A)、及丙烯酸系樹脂(B)。前述丙烯酸系樹脂(B)之玻璃轉移溫度為0~70℃,重量平均分子量為15,000~150,000,羥基價為2~30(mgKOH/g),前述耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚的2.5~20%,前述耐候性難燃樹脂層(1)中之來自前述磷系難燃劑(A)之總磷濃度為2.1~14.2重量%。
前述丙烯酸系樹脂(B)之羥基價為5~20(mgKOH/g)為較佳。
前述耐候性難燃樹脂層(1)中含有20~50重量%之磷系難燃劑(A)為較佳。
來自前述磷系難燃劑(A)之總磷濃度為3~10重量%為較佳。
本發明之太陽能電池模組係具備由位於太陽能電池之受光面側的太陽能電池表面密封片(I)、位於前述太陽能電池之受光面側的密封材層(II)、太陽能電池元件(III)、位於前述太陽能電池之非受光面側的密封劑層(IV)、及與前述非受光面側密封劑層(IV)鄰接而成之上述太陽能電池背面保護片(V)的太陽能電池模組,其中構成前述太陽能電池背面保護片的耐候性難燃樹脂層(1)係位於離前述太陽能電池表面密封片(I)最遠的位置。
依據本發明,可提供一種具有滿足UL-1703所規定的火焰蔓延試驗之特性的難燃性,且長期耐濕熱性及長期室外耐候性優異,又可便宜地提供之太陽能電池背面保護片、及使用該太陽能電池背面保護片而成的太陽能電池模組。
以下,詳細地說明本發明。又,只要符合本發明之目的,不用說,其他之實施形態亦可屬於本發明之範疇。又,於本說明書,成為「任意之數A~任意之數B」的記載意指數A及較數A更大的範圍,且為數B及較數B更小的範圍。
太陽能電池背面保護片係如前述,要求滿足UL-1703所規定的火焰蔓延試驗。又,太陽能電池模組的壽命現在已被要求15~25年之長期保證,太陽能電池背面保護片之長期耐候性、長期耐濕熱性亦為必要。再者,太陽能電池背面保護片亦要求滿足耐電壓性。
由確保耐電壓性的觀點,太陽能電池背面保護片之膜厚可因應構成的材料或密封材的厚度加以變動,但250μm以上者為較佳。又,由太陽能電池背面保護片之柔軟性、生產性、成本的觀點,為400μm以下之厚度者為較佳。又,便宜地提供太陽能電池背面保護片亦成為重要的。其中,增加主要構成太陽能電池背面保護片的構件的塑膠薄膜(2)之厚度的比率,同時防止太陽能電池背面保護片全體的燃燒擴大、且實現防火性或消火性者為理想的。由該觀點,太陽能電池背面保護片之厚度作成250~400μm的範圍時,塑膠薄膜(2)之厚度作成125~250μm之範圍者為較佳。又,塑膠薄膜(2)之材料並未特別限定,但由便宜地提供的觀點,如聚酯系薄膜或烯烴系薄膜的熱可塑性樹脂為較佳。
本發明者們不斷專心研究的結果,藉由全部滿足以下之(i)~(vi)之構成,驚訝地發現出可提供具有滿足UL-1703所規定的火焰蔓延試驗之特性的難燃性,且長期耐濕熱性及長期室外耐候性優異,又可便宜地供應之太陽能電池背面保護片。
(i)本發明之太陽能電池背面保護片係具備膜厚t(μm)之耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)及易接著劑層(3)而成者。
(ii)太陽能電池背面保護片中,於太陽能電池元件側配置的最外層為易接著劑層(3)、另一最外層為耐候性難燃樹脂層(1)。
(iii)耐候性難燃樹脂層(1)係含有選自磷腈化合物、次膦酸化合物、及(聚)磷酸蜜胺組成之群組的磷系難燃劑(A)、及丙烯酸系樹脂(B)。
(iv)丙烯酸系樹脂係使用玻璃轉移溫度為0~70℃、重量平均分子量為15,000~150,000、且羥基價為2~30(mgKOH/g)之範圍者。
(v)耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚的2.5~20%。
(vi)耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)的總磷濃度為2.1~14.2重量%。
關於上述(i)~(vi),詳述如下。
關於本發明之太陽能電池背面保護片,藉由滿足(i)~(iii),一面實現耐候性‧難燃性,一面便宜地提供、且可於太陽能電池模組內良好地保持密著性。就賦予難燃性的方法而言,亦可考慮於太陽能電池背面保護片全體添加難燃劑的方法、或個別設置難燃層及耐候性層,而於中間層添加難燃劑的方法,但本發明係採用自太陽能電池元件最遠離的最外層配設耐候性樹脂,於其中添加難燃劑的態樣。耐候性難燃樹脂層(1)係於太陽能電池背面保護片之內部進一步保護太陽能電池模組免於紫外線或物理的衝撃等外在因素。因此,一面可抑制太陽能電池元件的輸出劣化,一面可提高與內部層之密著性。此結果可進一步確認難燃性之效果。
附帶一提,就一般使用的難燃劑而言,可舉例磷系難燃劑、氮系難燃劑、矽系難燃劑、無機系難燃劑等。
就磷系難燃劑而言,可舉例磷酸蜜胺、聚磷酸蜜胺、磷酸胍、聚磷酸胍、磷酸銨、聚磷酸銨、磷酸醯胺銨、聚磷酸醯胺銨、磷酸胺基甲酸酯、聚磷酸胺基甲酸酯等之磷酸鹽系化合物或聚磷酸鹽系化合物、紅磷、有機磷酸酯化合物、磷腈化合物、膦酸化合物、次膦酸化合物、氧化膦化合物、膦烷(phosphorane)化合物、磷醯胺(phosphoramide)化合物等。
就氮系難燃劑而言,可舉例蜜胺、蜜白胺(melame)、蜜勒胺(meleme)、蜜隆胺(melome)、蜜胺氰尿酸鹽(melamine cyanurate)等之三嗪系化合物、三聚氰酸(cyanuric acid)化合物、異三聚氰酸化合物、三唑系化合物、四唑化合物、重氮化合物、尿素等;就矽系難燃劑而言,可舉例聚矽氧化合物或矽烷化合物等。
就鹵素系難燃劑而言,可舉例鹵化雙酚A、鹵化環氧化合物、鹵化苯氧化合物等之低分子含有鹵素之化合物、經鹵化寡聚物或聚合物等。
就無機系難燃劑而言,可舉例氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋯、氫氧化鋇、氫氧化鈣等之金屬氫氧化物、氧化錫、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鋅、氧化鉬、氧化銻、氧化鎳、碳酸鋅、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、硼酸鋅、水合玻璃等。
如上述一例所示的難燃劑之種類有許多種。於許多種難燃劑之中,本發明者們不斷研究的結果得知(iii)之磷腈化合物、次膦酸化合物、(聚)磷酸蜜胺之任一種的磷系難燃劑(A)為有用的。
首先,說明上述(iii)以外之難燃劑並不適合的理由。氮系難燃劑或無機系難燃劑為了發揮難燃性效果,有必要增加難燃劑的添加量。伴隨此會產生所謂大幅降低耐候性難燃樹脂層(1)之耐候性或耐濕熱性的問題。又,鹵素系難燃劑因經由耐濕熱試驗或耐候性試驗,耐候性難燃樹脂層會大幅變黃,故於外觀考量上會有所迴避。又,於耐候性試驗,有所謂難燃劑會促進丙烯酸系樹脂(B)劣化的問題。又考量到近年對環境的顧慮時,鹵素系難燃劑之使用並不佳。
又,磷系難燃劑雖然在以比較少的添加量即可發揮難燃性這方面為較佳,但例如於可撓性印刷基板等所使用的(聚)磷酸銨或(聚)磷酸胺基甲酸酯因伴隨著耐濕熱試驗之時間的經過,會緩緩地分解而產生為強酸的磷酸,故不佳。產生的磷酸成為丙烯酸系樹脂(B)之水解觸媒,而使耐候性難燃樹脂層(1)大幅地劣化。因此,即使為磷系難燃劑,於耐濕熱試驗中水解而產生酸的難燃劑並不佳。
本發明之磷系難燃劑(A),於對耐候性或耐濕熱性未給予影響的程度的少量添加量下,可有效果地表現難燃性。又,於經由水解不產生酸的點為優異。又,磷系難燃劑(A)本身具有高耐濕熱性,歷經濕熱時幾乎不會水解。因此,可有效果地防止耐候性難燃樹脂層(1)對塑膠薄膜(2)的密著性降低的產生。即,藉由使用本發明之磷系難燃劑(A),亦較丙烯酸系樹脂(B)單體之時更提高耐濕熱性,良好地保持經時的密著性,除了難燃劑之效果外,認為有效果地的降低(i)燃燒溫度(≒熱放出係數)、(ii)降低燃燒速度(≒火焰擴散係數)。
磷系難燃劑(A)之中尤其磷腈化合物及次膦酸化合物因係疏水性極高的填充物狀之化合物,故藉由使用此等化合物,可更有效果地提高耐候性難燃樹脂層(1)之疏水性。即,可較丙烯酸系樹脂(B)單體之時更進一步表現高耐濕熱性。因此,極適合做為太陽能電池背面保護片用之難燃劑。
就磷腈化合物而言,可舉例下列一般式(1)或(2)所例示的磷腈寡聚物。
其中,於一般式(1)或(2),R1及R2各自為氫原子,或不含鹵素的1價有機基,R1及R2之1價有機基表示苯基、烷基、胺基、烯丙基,前述苯基等各自可進一步具有不含鹵素的取代基。就取代基而言,可適當地選自羥基、胺基、氰基、硝基組成之群組。n為3~10之整數。
前述R1或R2為苯基或烷基之環磷腈為較佳,環磷腈為三環磷腈者更佳。具體而言,可舉例六烷氧基三環磷腈或六苯氧基三環磷腈,六苯氧基三環磷腈為較佳。
就六烷氧基三環磷腈而言,可舉例六甲氧基三環磷腈、六乙氧基三環磷腈、六丙氧基三環磷腈等。
就六苯氧基三環磷腈而言,除未經取代之六苯氧基三環磷腈之外,可舉例具有羥基或氰基等之取代基的六苯氧基三環磷腈。
就次膦酸化合物而言,可舉例下列一般式(3)所例示的次膦酸鹽。
其中,於一般式(3),R1、R2係相同或相異,表示為直鏈狀或分枝狀之碳數為1~6之烷基、或芳基,M表示至少一種選自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K組成之群組的一種金屬,n為1~4之整數。就較佳化合物而言,可舉例M為Mg、Ca、Al的次膦酸鹽,M為Al的次膦酸鋁鹽為特佳。具體而言,R1及R2為烷基、n=3之參二烷基次膦酸鋁鹽為較佳。
就(聚)磷酸蜜胺而言,可舉例下列一般式(4)所例示的磷酸與蜜胺呈現鹽的狀態的化合物。下述一般式(4)中n為1~10者較佳,n為2以上的情形稱為「聚磷酸蜜胺」。
上述之磷系難燃劑(A)可單獨使用,亦可於各化合物群組內組合複數種,亦可由複數之化合物群組中任意地組合。
丙烯酸系樹脂(B)係使用滿足上述(iv)之條件者。丙烯酸系樹脂(B)係負責防止由於紫外線或物理的衝撃等之劣化的影響,而且扮演著黏結劑的角色,使得磷系難燃劑(A)在耐候性難燃樹脂層(1)中不會凝集而均一地存在。
藉由使用丙烯酸系樹脂(B),適合做為耐候性或耐化學性優異之耐候性難燃樹脂層(1)之黏結劑。於丙烯酸系樹脂(B),為了使耐候性進一步提升,亦可結合紫外線吸收劑、光安定化劑、抗氧化劑等。
就丙烯酸系樹脂(B)而言,可舉出因應所要求的性能而組合1種或2種以上之一般的丙烯酸系單體藉由聚合反應而製作的丙烯酸系樹脂等,該丙烯酸系單體例如為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸硬酯酯等之脂肪族(甲基)丙烯酸酯;或甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環戊二烯酯等之脂環式(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯等;(甲基)丙烯酸羥基丙烯酸酯等之含有羥基之(甲基)丙烯酸酯等。
丙烯酸系樹脂(B)之玻璃轉移溫度為0~70℃者係重要的,20~50℃為較佳。丙烯酸系樹脂(B)之玻璃轉移溫度超過70℃的情形,無法確保所獲得的耐候性難燃樹脂層在濕熱經時下對基材的密著性,而產生浮起或剝落。於耐候性難燃樹脂層產生浮起或剝落的情形,此太陽能電池背面保護片會無法保持難燃性。
本發明之太陽能電池背面保護片常以如下方式製造:於對塑膠薄膜(2)塗布耐候性難燃樹脂組成物(1')並乾燥,捲成輥狀後,將輥於40~60℃之環境下放置1日~2週左右而使耐候性難燃樹脂層(1)充分硬化(以下,稱為熟化)。丙烯酸系樹脂(B)之玻璃轉移溫度低於0℃的情形,因耐候性難燃樹脂層(1)之耐熱性差,即使具有磷系難燃劑(A),亦無法保持太陽能電池背面保護片之難燃性。
又,此處所謂玻璃轉移溫度係指使丙烯酸系樹脂(B)溶液乾燥而作成固體成分100%的樹脂中藉由示差掃瞄熱量分析(DSC)所計測的玻璃轉移溫度。
丙烯酸系樹脂(B)之藉由凝膠滲透層析法(GPC)的聚苯乙烯換算之重量平均分子量為15,000~150,000係重要的,較佳為30,000~120,000,更佳為50,000~100,000。
共聚物(a)之重量平均分子量超過150,000的情形,由於耐候性樹脂層對塑膠薄膜的濕潤性降低的緣故,密著性會降低,無法確保濕熱經時對基材的密著性,而產生浮起或剝落。於耐候性難燃樹脂層產生浮起或剝落的情形,此太陽能電池背面保護片會無法保持難燃性。又,分子量過大時,耐候性樹脂組成物(1')之黏度變大,容易妨礙塗布性。經有機溶劑稀釋,而調整塗布時之黏度為可能的,但稀釋所獲得的耐候性樹脂層之厚度會變薄。
共聚物(a)之重量平均分子量低於15,000的情形,所獲得的耐候性樹脂層變脆弱而容易刮傷,同時經由耐候性試驗之耐候性樹脂層的厚度會減少。又,因耐候性難燃樹脂層(1)之耐濕熱性差,濕熱經時後即使具有磷系難燃劑(A),亦無法保持太陽能電池背面保護片之難燃性。
又,為了藉由丙烯酸系樹脂(B)賦予高強靭性、耐候性、耐濕熱性,於丙烯酸系樹脂(B)導入羥基,並以一般的交聯劑交聯以獲得更高的交聯密度為重要的。丙烯酸系樹脂(B)之羥基價以固體成分換算較佳為2~30mgKOH/g,更佳為5~20mgKOH/g。
丙烯酸系樹脂(B)之羥基價超過30mgKOH/g的情形,丙烯酸系樹脂(B)之交聯度會變得過大,故濕熱試驗後之密著性會顯著降低,而可見浮起或剝落。因此,於本發明之太陽能電池背面保護片之耐候性難燃樹脂層(1)使用上述丙烯酸系樹脂(B)的情形,濕熱試驗後,耐候性難燃樹脂層(1)會自塑膠薄膜(2)浮出、剝離,故必然地無法保持難燃性,而無法解決本發明之課題。
另一方面,丙烯酸系樹脂(B)之羥基價低於2mgKOH/g的情形,與交聯劑的反應性會顯著降低,故所形成的耐候性樹脂層(1)脆弱而極容易刮傷,因脆弱之故,各種耐性顯著不佳。又,因耐候性難燃樹脂層(1)之耐濕熱性差,濕熱經時後即使具有磷系難燃劑(A),亦無法保持太陽能電池背面保護片之難燃性。
上述交聯劑若為可與丙烯酸系樹脂(B)之羥基反應,則可使用一般的交聯劑,可舉例聚異氰酸酯化合物、聚氰酸酯化合物、聚縮水甘油化合物、聚氮丙啶化合物等。
由耐久性或塗液安定性的觀點而言,就做為具有具羥基的丙烯酸系樹脂(B)及可與異氰酸酯羥基反應的官能基的交聯劑而言,異氰酸酯化合物為較佳。由進一步提升耐久性的觀點而言,聚異氰酸酯化合物為較佳。
聚異氰酸酯化合物係為了使丙烯酸系樹脂(B)彼此交聯,並形成強靱且具有伸張性、柔軟性、成形加工性、耐磨耗性、長期耐候性、長期耐濕熱性、耐化學性的耐候性樹脂層而被使用。為了防止所獲得的耐候性樹脂層經時而自黃色變成褐色,僅使用脂環族或脂肪族之化合物為較佳。
就脂環族聚異氰酸酯化合物而言,例如,可舉例異佛酮二異氰酸酯、氫化甲苯基二異氰酸酯、氫化4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯等。
就脂肪族聚異氰酸酯化合物而言,例如,可舉例三甲基六亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯等。
就芳香族聚異氰酸酯化合物而言,例如,可舉例二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、o-二甲苯二異氰酸酯、m-二甲苯二異氰酸酯、p-二甲苯二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、聚伸甲基聚苯基異氰酸酯等。
就聚異氰酸酯化合物而言,使用為上述化合物與二醇類或二胺類之反應生成物的兩端異氰酸酯加成物、縮二脲改質體、三聚異氰酸酯改質體亦無妨。
尤其,當聚異氰酸酯化合物含有三聚異氰酸酯改質體,特別是含有包含三聚異氰酸酯環的三異氰酸酯的情形,因可獲得更為強靱、且具有伸張性的耐候性樹脂層而為較佳。做為含有三聚異氰酸酯環的三異氰酸酯,具體而言,可舉例三聚異氰酸酯改質異佛酮二異氰酸酯(例如,住友拜耳胺甲酸酯公司製之Desmodur Z4470)、三聚異氰酸酯改質六亞甲基二異氰酸酯(例如,住友拜耳胺甲酸酯公司製之Sumidur N3300)、三聚異氰酸酯改質甲苯二異氰酸酯(例如,住友拜耳胺甲酸酯公司製之Sumidur FL-2、FL-3、FL-4、HL BA)。又,亦可使三聚異氰酸酯環進一步與具有2個以上可反應的官能基的聚酯(c)反應,增加1分子中之異氰酸酯基,亦可將生成的胺甲酸酯鍵進一步與1當量之異氰酸酯基反應而脲甲酸酯(allophanate)化,進而增加1分子中之異氰酸酯基。做為具有2個以上可與異氰酸酯基反應的官能基之聚酯(c)而言,可使用周知之聚酯樹脂。
又,亦可使用上述聚異氰酸酯化合物之異氰酸酯基經過例如甲醇、乙醇、n-戊醇、氯乙醇、異丙醇、酚、p-硝基酚、m-甲酚、乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯、ε-己內醯胺等之嵌段劑反應而嵌段化之嵌段改質體。
再者,就聚異氰酸酯化合物而言,亦可使用由具有2個以上可與異氰酸酯基反應的官能基的聚酯(d)與兩末端具有異氰酸酯基的二異氰酸酯化合物(e)反應而成之兩末端異氰酸酯預聚物。聚異氰酸酯化合物包含上述兩末端異氰酸酯預聚物的情形,少量即可獲得伸張性,亦無損塗膜之強靱性。聚異氰酸酯化合物可使用1種,亦可組合2種以上使用。
就具有2個以上可與異氰酸酯基反應的官能基的聚酯(d)而言,可使用周知之聚酯樹脂。就於兩末端具有異氰酸酯基的二異氰酸酯化合物(e)而言,例如,可舉例甲苯二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、o-甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、m-二甲苯二異氰酸酯、p-二甲苯二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯、氫化4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、氫化甲苯二異氰酸酯等。
聚異氰酸酯化合物,對於丙烯酸系樹脂(B),聚異氰酸酯化合物的異氰酸酯基的數相對於丙烯酸系樹脂(B)之可與異氰酸酯基反應的官能基的總數為0.1~5倍者為較佳,更佳為1~3倍。較0.1倍少時,交聯密度過低,耐溶劑性、耐磨耗性、耐候性並不充分,大於5倍時,異氰酸酯有剩餘,而與空氣中的水分反應,成為依季節而物性會變化的要因。
就交聯劑而言,除了上述聚異氰酸酯化合物之外,可包含周知之噁唑啉化合物,例如,2,5-二甲基-2-噁唑啉、2,2-(1,4-伸丁基)-雙(2-噁唑啉)或肼化合物,例如異酞酸二肼、癸二酸二肼、己二酸二肼。
丙烯酸系樹脂(B)中之芳香環含量最大為50重量%,10重量%以下者為較佳,儘可能不含有芳香環為較佳。丙烯酸系樹脂(B)中之芳香環含量超過50重量%時,會吸收紫外線,成為耐候性難燃樹脂層(1)之黃變及塗膜劣化的原因,耐候性容易降低。
又,耐候性難燃樹脂層(1),為了使表面之潤滑性或阻隔性提升,亦可添加無機微粒子或有機微粒子。
就上述無機微粒子之具體例而言,可舉例含有矽石、玻璃纖維、玻璃粉末、玻璃珠、黏土、矽灰石(wollastonite)、氧化鐵、氧化銻、鋅鋇白(lithopone)、浮石粉、硫酸鋁、矽酸鋯、白雲石(dolomite)、砂鐵等之無機系粒子。又,前述無機微粒子於不損及其特性的程度亦可含有雜質。又,粒子之形狀可為粉末狀、粒狀、顆粒狀、真球狀、平板狀、纖維狀等之任何形狀。
就上述有機系微粒子之具體例而言,可舉例聚烯烴系蠟、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、耐綸樹脂、蜜胺樹脂、鳥糞胺樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、矽樹脂、丙烯酸甲酯樹脂、丙烯酸酯樹脂等之聚合物粒子、或者纖維素粉末、硝基纖維素粉末、木粉、回收紙粉、米糠粉、澱粉等。前述有機系微粒子可藉由乳化聚合法、懸浮聚合法、分散聚合法、無皂聚合法、種子聚合法、微懸浮聚合法等之聚合法而得。又,前述有機系粒子於不損及其特性的程度亦可含有雜質。又,粒子之形狀可為粉末狀、粒狀、顆粒狀、平板狀、纖維狀等之任何的形狀。
又,耐候性難燃樹脂層(1)中,為了提升所獲得的耐候性難燃樹脂層之強度,於不妨礙本發明效果的範圍內,可含有丙烯酸系樹脂(B)以外之各種熱可塑性樹脂。就熱可塑性樹脂而言,例如,可舉例聚丙烯、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚異丁烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、離子聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇、聚醯胺樹脂、聚乙縮醛、環氧樹脂等。
上述之熱可塑性樹脂之添加量,相對於丙烯酸系樹脂(B)之合計100重量份,為50重量份以下較佳,30重量份以下為更佳。超過50重量份時,有時與其他成分之相溶性會降低。
於著色的目的,耐候性難燃樹脂層(1)中亦可添加顏料。就顏料而言,可使用向來公知者,可使用碳黑、氧化鈦、氧化鋅、氧化鉛、硫化鋅、鋅鋇白之類的無機顏料或各種有機顏料。
磷系難燃劑(A)、粒子、顏料,較佳為先與分散樹脂、視需要之分散劑混合而製作糊之後,再與丙烯酸系樹脂(B)等混合。就分散樹脂而言,使用丙烯酸系樹脂(B)者為較佳,並未特別限定,可使用具有顏料分散性優異的極性基,例如羥基、羧基、硫醇基、胺基、醯胺基、酮基等之丙烯酸系樹脂、聚胺甲酸酯樹脂、聚脲樹脂、聚酯樹脂等。就分散劑而言,例如,可舉例顏料衍生物、陰離子系界面活性劑、兩性界面活性劑、非離子系界面活性劑、鈦偶合劑、矽烷偶合劑等。又,藉由金屬螯合劑、樹脂塗層等,亦可進行顏料表面之改質。
本發明之耐候性難燃樹脂層(1)為滿足上述(v)(vi)者。即,耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚的2.5~20%。例如,膜厚為300μm之太陽能電池背面保護片的情形,耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為7.5~60μm之範圍。又,耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)之總磷濃度為2.1~14.2重量%。將耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t作成上述範圍,且藉由將總磷濃度作成特定範圍,可提供難燃性、經濟性優異的太陽能電池背面保護片。
藉由將耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t作成上述範圍,可獲得難燃性、經濟性優異的太陽能電池背面保護片。
在厚度方面,藉由耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚的2.5%以上,可抑制太陽能電池背面保護片之為主要構成構件的塑膠薄膜(2)之燃燒,可滿足UL-1703之火焰蔓延性試驗。另一方面,耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚為20%以上時,形成均一層變得困難、且在成本上更為不利。
又,藉由耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)之總磷濃度作成2.1%以上,不僅可良好地保持塗膜本身之難燃性,形成充分的碳化被膜,而有效果地抑制塑膠薄膜(2)等之燃燒。其結果,可滿足火焰蔓延試驗之規格值。又,藉由將總磷濃度作成14.2%以下,可良好地保持耐候性、耐濕熱性。耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)之總磷濃度的較佳範圍為3~10重量%。藉由將耐候性難燃樹脂層(1)中之來自磷系難燃劑(A)之總磷濃度作成3~10重量%,可更有效果地將太陽能電池背面保護片之難燃性更有效果地提高。
耐候性難燃樹脂層(1)中之磷系難燃劑(A)的重量為10重量%以上者較佳,15重量%以上更佳,20重量%以上又更佳。又,耐候性難燃樹脂層(1)中之磷系難燃劑(A)的重量為60重量%以下者較佳,50重量%以下為更佳。磷系難燃劑(A)之量於10重量%以上且60重量%以下之範圍含有時,可均衡地滿足難燃性、耐候性、耐濕熱性。尤其,藉由作成20重量%以上,可有效果地提高難燃性。又,藉由作成50重量%以下,可適當地保持丙烯酸系樹脂(B)之摻合量,而更良好地保持耐候性、耐濕熱性。
由本發明所使用的磷腈化合物、次膦酸化合物及(聚)磷酸蜜胺而成的磷系難燃劑(A),於耐濕熱試驗幾乎不會水解。然而,即使為少量水解的結果產生的極微量的酸,在極長期的期間此酸會成為觸媒,而促進丙烯酸系樹脂(B)之側鏈的水解,而有促進耐候性難燃樹脂層(1)劣化的疑慮。
其次,說明關於本發明所使用的塑膠薄膜(2)。就本發明所使用的塑膠薄膜(2)而言,例如,可使用聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸萘二黃酯等之聚酯系樹脂薄膜;聚乙烯、聚丙烯、聚環戊二烯等之烯烴薄膜;聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜等之氟系薄膜;丙烯酸薄膜、三乙醯纖維素薄膜。由薄膜剛性、成本的觀點,聚酯系樹脂薄膜為較佳,聚對苯二甲酸乙二酯薄膜為較佳。塑膠薄膜(2)可為1層,亦可為2層以上之複層構造。
此等塑膠薄膜(2)可為無色,亦可含有顏料或染料等之著色成分。就含有著色成分的方法而言,例如,薄膜之製膜時預先混練著色成分的方法、於無色透明薄膜基材上印刷著色成分的方法等。又,亦可將著色薄膜與無色透明薄膜貼合來使用。
其次,說明關於本發明所使用的易接著劑層(3)。本發明中的易接著劑層(3),做為係用以提升塑膠薄膜(2)與非受光面側密封材(IV)之接合性的層,為設置於太陽能電池背面保護片之一面側之最表面的樹脂層。而且,形成太陽能電池模組之際,將非受光面側密封材(IV)與本發明之太陽能電池背面保護片(V)以與易接著劑層(3)接合的方式貼著,藉此將太陽能電池背面保護片安裝於太陽能電池模組中。
於本發明所使用的易接著劑層(3)係可由含有各種樹脂的一般的接著劑而形成。就較佳例而言,可舉例聚酯系樹脂、胺甲酸酯系樹脂、丙烯酸系樹脂。樹脂可單獨使用或使用2種以上。又亦可使用此等樹脂經過複合化者。
做為易接著劑層(3)之較佳聚酯系樹脂,除了羧酸成分與羥基成分反應(酯化反應、酯交換反應)的聚酯樹脂之外,亦包含於具有羥基的聚酯樹脂進一步與異氰酸酯化合物反應而成的聚酯聚胺甲酸酯樹脂、進一步與二胺成分反應而成的聚酯聚胺甲酸酯聚脲樹脂等。
就構成易接著劑層(3)之聚酯系樹脂的羧酸成分而言,可舉例苯甲酸、p-三級丁基苯甲酸、酞酸酐、異酞酸、對酞酸、琥珀酸酐、己二酸、壬二酸、四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、衣康酸、四氯酞酸酐、1,4-環己烷二甲酸、1,2,4-苯三甲酸酐、甲基環己烯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、ε-己內酯、脂肪酸。
就構成易接著劑層(3)之聚酯系樹脂的羥基成分而言,除乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,6-己烷二醇、二乙二醇、二丙二醇、新戊二醇、三乙二醇、3-甲基戊二醇、1,4-環己烷二甲醇等之二醇成分之外,可舉例甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、三羥基甲基胺基甲烷、季戊四醇、二季戊四醇等之多官能醇。
依常法使此等之羧酸成分與羥基成分聚合作成的指定聚酯樹脂可使用做為易接著劑層(3)。
易接著劑層(3)之胺甲酸酯系樹脂係由具有羥基的聚酯樹脂以外之羥基成分與異氰酸酯化合物反應而成者。
就上述羥基成分而言,可使用加成聚乙烯二醇、聚丙烯二醇、環氧乙烷或環氧丙烷的聚醚系多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯系多元醇等之聚合物多元醇等。
就上述異氰酸酯化合物而言,可舉例與後述聚異氰酸酯化合物(C)相同者。可舉例三亞甲基二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、亞甲基雙(4,1-伸苯基)二異氰酸酯(MDI)、3-異氰酸甲酯-3,5,5-三甲基環己基異氰酸酯(IPDI)、伸苯二甲基二異氰酸酯(XDI)等之二異氰酸酯、或此等二異氰酸酯之三羥甲基丙烷加成物、此等二異氰酸酯之三聚物的三聚異氰酸酯體、此等二異氰酸酯之縮二脲(biuret)結合體、聚合性二異氰酸酯等。
就構成易接著劑層(3)之丙烯酸系樹脂的單體而言,可舉例一般式(a)CH2=CR1-CO-OR2(R1表示氫原子或甲基,R2表示具有羥基或碳數為1~20之取代基的烴基)所表示的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸n-己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己基酯、丙烯酸-4-羥基丁酯、丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸n-己酯、甲基丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-4-羥基丁酯、甲基丙烯酸羥基丙酯等。進一步可舉例丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、N-羥甲基丙烯醯胺、N-烷基醇丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、二丙酮甲基丙烯醯胺、丙烯醛(acrolein)、甲基丙烯醛、縮水甘油基甲基丙烯酸酯等做為反應性單體。於本發明可使用依據通常方法使此等之單體共聚合而作成指定丙烯酸系樹脂者。
為了使易接著劑層(3)之強靭性、伸縮性、耐熱性、耐濕熱性、耐候性提升,使用含交聯劑的接著劑,將非受光面側密封材(IV)與本發明之太陽能電池背面保護片(V)貼合而形成太陽能電池模組之際,使太陽能電池背面保護片(V)最表面之含有交聯劑的易接著劑層(3)交聯者為較佳。例如,將先前例示的聚酯系樹脂、胺甲酸酯系樹脂、丙烯酸系樹脂使用於易接著劑層(3)的情形,前述樹脂為具有羥基、羧基、磺醯基、磷醯基、異氰酸酯基、環氧基等之反應點者為較佳。
就交聯劑而言,可舉例聚異氰酸酯化合物、聚氰酸酯化合物、聚縮水甘油化合物、聚氮丙啶化合物等。
從耐久性或塗液安定性的觀點而言,具有可與具有羥基的聚酯系或胺甲酸系樹脂及與異氰酸酯羥基反應之官能基之硬化劑,較佳為異氰酸酯化合物。從進一步提升耐久性的觀點而言,較佳為聚異氰酸酯化合物。又,亦可使用嵌段化聚異氰酸酯化合物。就聚異氰酸酯化合物而言,可使用與於丙烯酸系樹脂之交聯劑所例示的聚異氰酸酯化合物相同者。
就硬化劑而言,除了上述聚異氰酸酯化合物之外,可包含周知之噁唑啉化合物,例如,2,5-二甲基-2-噁唑啉、2,2-(1,4-伸丁基)-雙(2-噁唑啉)或肼化合物,例如異酞酸二肼、癸二酸二肼、己二酸二肼。
太陽能電池背面保護片,為了賦予防濕性,可具備水蒸氣障壁層。就水蒸氣障壁層而言,並未特別限定,可舉例金屬箔、或金屬氧化物或非金屬無機氧化物之蒸鍍層。
就上述金屬箔而言,可使用鋁箔、鐵箔、鋅合板等,此等中,由耐腐蝕性的觀點,以鋁箔為較佳,厚度為10μm至100μm者為較佳,更佳為20μm至50μm。兩者之積層可使用向來周知之各種接著劑。
上述蒸鍍層係設置於塑膠薄膜(2)之一面。可使用隔著層間接著劑層而積層有彼等單面蒸鍍聚酯薄膜者、或隔著層間接著劑層而積層有單面蒸鍍聚酯薄膜與其他蒸鍍薄膜者。
就蒸鍍的金屬氧化物或非金屬無機氧化物而言,例如,可使用矽、鋁、鎂、鈣、鉀、錫、鈉、硼、鈦、鉛、鋯、釔等之氧化物。又,亦可使用鹼金屬、鹼土類金屬之氟化物等。此等可單獨使用或組合使用。此等之金屬氧化物或非金屬無機氧化物可使用向來周知之真空蒸鍍、離子電鍍、濺鍍等之PVD方式、或電漿CVD、微波CVD等之CVD方式來蒸鍍。
水蒸氣障壁層因應做為必要的電氣絕緣性或水蒸氣障壁性,可為積層2層以上的上述障壁層的積層體。
就將耐候性難燃樹脂層(1)或易接著劑層(3)設於塑膠薄膜(2)或水蒸氣障壁層上的方法而言,可舉例藉由輥刀塗布機、模具塗布機、輥塗布機、棒塗布機、凹版輥塗布機、逆輥塗布機、浸塗法、刮刀塗布機、凹版塗布機、微凹版塗布機、缺角輪塗布機等之向來周知之塗布方式,而將耐候性難燃樹脂組成物(1')或易接著劑組成物(3')塗布的方法,或將由耐候性難燃樹脂組成物(1')或易接著劑組成物(3')所形成薄膜以乾式積層法、壓出積層法、熱積層法等之向來周知之積層方法將塑膠薄膜(2)或水蒸氣障壁層(4)貼合的方法。
其次,說明本發明之太陽能電池背面保護片之製造方法。圖2A係呈示耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)、易接著劑層(3)積層而成的本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。本發明之太陽能電池背面保護片,除此之外亦可具有水蒸氣障壁層(4)、層間接著劑層(5)等。例如,圖2B係呈示耐候性難燃樹脂層(1)、水蒸氣障壁層(4)、層間接著劑層(5)、塑膠薄膜(2)、易接著劑層(3)積層而成的本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。又,圖2C係呈示耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)、層間接著劑層(5)、水蒸氣障壁層(4)、易接著劑層(3)積層而成的本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。
其次,說明本發明之太陽能電池模組之製造方法。本發明之太陽能電池模組係藉由以下方式獲得:將位於太陽能電池之受光面側的太陽能電池表面密封片(I)、位於太陽能電池之受光面側的密封材層(II)、太陽能電池元件(III)、位於太陽能電池之非受光面側的密封材層(IV)、及詳述的本發明之太陽能電池背面保護片做為必要的構成層,且使得構成本發明之太陽能電池背面保護片的耐候性難燃樹脂層(1)位於離前述太陽能電池表面密封片(I)最遠的方式加以積層。換言之,於前述非受光面側密封材層(IV),藉由與構成本發明之太陽能電池背面保護片的易接著劑層(3)連接的方式來積層太陽能電池裏面密封片,可獲得本發明之太陽能電池模組。將非受光面側密封材層(IV)與太陽能電池背面保護片加以積層之際,於減壓下使兩者接觸,然後於加熱‧加壓下使重疊為宜。易接著劑層(3)為熱硬化性的情形,亦可回到常壓後,再置於高溫條件下,進行易接著劑層(3)之硬化。 〔實施例〕
以下,藉由實施例進一步詳細說明本發明。又,實施例中,份表示重量份、%表示重量%。於表1呈示丙烯酸系樹脂溶液之物性。 <丙烯酸系樹脂溶液B1>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯40份、甲基丙烯酸n-丁基酯28份、甲基丙烯酸2-乙基己酯28份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈並進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為73,000、羥基價為7.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為37℃、固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B1。又,重量平均分子量、玻璃轉移溫度、酸價、羥基價以如下列記述的方式測量。 <重量平均分子量(Mw)之測量>
Mw之測量係使用GPC(凝膠滲透層析法)。GPC係將溶解於溶劑(THF;四氫呋喃)的物質藉由其分子大小的差來分離定量的液體層析法,重量平均分子量(Mw)之決定以聚苯乙烯換算來進行。 <玻璃轉移溫度(Tg)之測量>
玻璃轉移溫度之測量係藉由示差掃描熱量測量(DSC)而求得。具體而言,於鋁鍋內秤量試料約10mg,設於DSC裝置(基準:未置入試料的相同型式的鋁鍋),於300℃之溫度加熱5分鐘後,使用液態氮而急冷處理至-120℃。之後以10℃/分鐘來升溫,由所獲得的DSC圖算出玻璃轉移溫度(Tg)(單位:℃)。又,Tg測量用之試料係使用將上述之丙烯酸系樹脂溶液於150℃加熱約15分鐘並使乾固者。 <酸價(AV)之測量>
於共栓三角燒瓶中精密地量取試料(樹脂之溶液:約50%)約1g,添加甲苯/乙醇(容量比:甲苯/乙醇=2/1)混合液100ml而溶解。於其中,添加酚酞試液做為指示劑,保持30秒。之後,以0.1N醇性氫氧化鉀溶液滴定至溶液呈淡紅色為止。酸價由下式求得。酸價為樹脂之乾燥狀態之數值(單位:mgKOH/g)。
酸價(mgKOH/g)={(5.611×a×F)/S}/(不揮發成分濃度/100)
其中,S:試料之採取量(g)
a:0.1N醇性氫氧化鉀溶液之消耗量(ml)
F:0.1N醇性氫氧化鉀溶液之力價 <羥基價(OHV)之測量>
於共栓三角燒瓶中精密地量取試料(樹脂之溶液:約50%)約1g,添加甲苯/乙醇(容量比:甲苯/乙醇=2/1)混合液100ml而溶解。再正確地添加5ml乙醯基化劑(乙酸酐25g以吡啶溶解,作成容量100ml的溶液),攪拌約1小時。於其中添加酚酞試液做為指示劑,並持續30秒。之後,以0.1N醇性氫氧化鉀溶液滴定至溶液呈淡紅色為止。羥基價由下式求得。羥基價做為樹脂之乾燥狀態之數值(單位:mgKOH/g)。
羥基價(mgKOH/g)=〔{(b-a)×F×28.25}/S〕/(不揮發成分濃度/100)+D
其中S:試料之採取量(g)
a:0.1N醇性氫氧化鉀溶液之消耗量(ml)
b:空白實驗之0.1N醇性氫氧化鉀溶液之消耗量(ml)
F:0.1N醇性氫氧化鉀溶液之力價
D:酸價(mgKOH/g) <丙烯酸系樹脂溶液B2>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸異莰酯48份、甲基丙烯酸n-丁基酯48份、丙烯酸4-羥基丁酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為67,000、羥基價為8.2(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為29℃、固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B2。 <丙烯酸系樹脂溶液B3>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯19份、甲基丙烯酸n-丁基酯77份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.13份之偶氮雙異丁腈進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為90,000、羥基價為8.1(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為45℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B3。 <丙烯酸系樹脂溶液B4>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯43份、甲基丙烯酸n-丁基酯52份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯3份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯(日立化成公司製,FANCRYL FA-711MM)2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為86,000、羥基價為12.2(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為7℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B4。 <丙烯酸系樹脂溶液B5>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯60份、甲基丙烯酸n-丁基酯35份、丙烯酸4-羥基丁酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲基丙烯酸1份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為75,000、羥基價為7.9(mgKOH/g)、酸價為8(mgKOH/g)、Tg為61℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B5。 <丙烯酸系樹脂溶液B6>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸環己酯53份、甲基丙烯酸n-丁基酯41份、丙烯酸4-羥基丁酯4份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.18份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為25,000、羥基價為8.0(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為41℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B6。 <丙烯酸系樹脂溶液B7>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯19份、甲基丙烯酸n-丁基酯76份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯3份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.10份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為124,000、羥基價為11.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為40℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B7。 <丙烯酸系樹脂溶液B8>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯50份、丙烯酸n-丁酯46份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯4份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為55,000、羥基價為17.2(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為19℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B8。 <丙烯酸系樹脂溶液B9>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸環己酯53份、甲基丙烯酸n-丁基酯19份、甲基丙烯酸2-乙基己酯20份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯6份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為72,000、羥基價為25.3(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為18℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B9。 <丙烯酸系樹脂溶液B10>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯32份、丙烯酸n-丁酯32份、甲基丙烯酸2-乙基己酯32份、丙烯酸4-羥基丁酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時、再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為66,000、羥基價為7.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為-7℃、固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B10。 <丙烯酸系樹脂溶液B11>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯36份、丙烯酸n-丁酯30份、甲基丙烯酸2-乙基己酯30份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為84,000、羥基價為8.0(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為-20℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B11。 <丙烯酸系樹脂溶液B12>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯62份、甲基丙烯酸n-丁基酯34份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為80,000、羥基價為7.8(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為79℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B12。 <丙烯酸系樹脂溶液B13>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯80份、甲基丙烯酸n-丁基酯16份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為84,000、羥基價為7.8(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為93℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B13。 <丙烯酸系樹脂溶液B14>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯40份、甲基丙烯酸n-丁基酯30份、甲基丙烯酸2-乙基己酯28份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.23份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為12,000、羥基價為7.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為37℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B14。 <丙烯酸系樹脂溶液B15>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯40份、甲基丙烯酸n-丁基酯30份、甲基丙烯酸2-乙基己酯28份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.05份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.05份之偶氮雙異丁腈再進行聚合反應2小時,又添加0.05份之偶氮雙異丁腈再進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為165,000、羥基價為7.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為37℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B15。 <丙烯酸系樹脂溶液B16>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸n-丁基酯80份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時、再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為80,000、羥基價為0(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為34℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B16。 <丙烯酸系樹脂溶液B17>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯22份、甲基丙烯酸n-丁基酯77.5份、丙烯酸4-羥基丁酯0.5份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為73,000、羥基價為1.9(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為35℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B17。 <丙烯酸系樹脂溶液B18>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯32份、甲基丙烯酸n-丁基酯46份、甲基丙烯酸2-乙基己酯10份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯10份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為71,000、羥基價為39.4(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為28℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B18。 <丙烯酸系樹脂溶液B19>
於具備冷卻管、攪拌裝置、溫度計、氮導入管的4口燒瓶中,置入甲基丙烯酸甲酯22份、甲基丙烯酸n-丁基酯46份、甲基丙烯酸2-乙基己酯10份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯20份、甲基丙烯酸五甲基雙哌啶酯2份、甲苯100份,於氮氣環境下,一邊攪拌一邊升溫至80℃,添加0.15份之偶氮雙異丁腈而進行聚合反應2小時,其次,添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,再添加0.07份之偶氮雙異丁腈進一步進行聚合反應2小時,獲得重量平均分子量為65,000、羥基價為80.2(mgKOH/g)、酸價為0(mgKOH/g)、Tg為33℃之固體成分50%之丙烯酸系樹脂溶液B19。 <交聯劑溶液>
六亞甲基二異氰酸酯之三聚物以乙酸乙酯稀釋,獲得固體成分70%之樹脂溶液的交聯劑溶液。 <耐候性難燃樹脂溶液(1~36、101、102)之調製>
將磷系難燃劑(A)、丙烯酸系樹脂(B)、交聯劑、白色顏料以表2、3所示固體成分組成比加以混合,再溶解於甲苯/乙酸乙酯之50/50混合溶劑中,使固體成分成為50%。又,以塗料攪拌器(paint shaker)分散後,獲得耐候性難燃樹脂溶液(1~36、101、102)。
又,表中之各記號如以下所示。
磷系難燃劑A1:Exolit OP930(三二乙基次膦酸鋁,Clariant公司製)
磷系難燃劑A2:Exolit OP1230(三二乙基次膦酸鋁,Clariant公司製)
磷系難燃劑A3:Exolit OP1312(三二乙基次膦酸鋁與磷酸蜜胺之混合物,Clariant製)
磷系難燃劑A4:SPB-100(苯氧基環三磷腈,大塚化學公司製)
磷系難燃劑A5:SPH-100(4-羥基苯氧基環三磷腈,大塚化學公司製)
磷系難燃劑A6:FP-300(4-氰基苯氧基環三磷腈,伏見製藥所公司製)
磷系難燃劑A7:PHOSMEL100(磷酸蜜胺,日立化成公司製)
磷系難燃劑A8:PHOSMEL200(磷酸蜜胺二聚物,日立化成公司製)
磷系難燃劑A9:聚磷酸銨
磷系難燃劑A10:三苯基磷酸酯(大八化學工業公司製)
非磷系難燃劑A11:STABIACE MC-55(蜜胺氰尿酸酯,堺化學工業公司製)
非磷系難燃劑A12:氫氧化鋁
鹵素系難燃劑A13:Fire Cut FCP-83D(十溴二苯基氧化物,鈴裕化學公司製)
TIPAQUE CR-97:石原產業製白色顏料用氧化鈦 <耐候性難燃薄膜(1~36、101、102)之製作>
於經剝離處理的聚對苯二甲酸乙二酯(以下,稱為SP-PET)上藉由塗料器(applicator),塗布上述耐候性難燃樹脂溶液(1~36、101、102),使溶劑揮散而獲得30μm之塗膜,自SP-PET剝離而製作耐候性難燃薄膜。 <燃燒性測量:UL試驗>
以UL-94所規定的HB規格或V規格來評價厚度30μm之耐候性難燃薄膜(1~36、101、102)。
<<HB規格>>水平置放條狀之試驗片,將一端部與燃燒器的火碰觸而使燃燒,以此燃燒進行的速度判定是否合格的試驗。厚度30μm之耐候性難燃薄膜的情形,燃燒速度為40mm/分鐘以下、或75mm/分鐘以下,為HB試驗「合格」。
<<V規格>>使用5張試驗片,於支持的條狀試驗片的下端垂直地與燃燒器的火碰觸,保持10秒鐘,之後自試驗片使燃燒器的火離開,若火焰消滅,立即再與燃燒器的火碰觸10秒鐘後,使燃燒器的火離開。
第1次與第2次之與火接觸結束後之有火焰燃燒持續時間、第2次之與火接觸結束後之有火焰燃燒持續時間及無火焰燃燒持續時間之合計、5張試驗片之有火焰燃燒時間之合計、以及燃燒滴下物(drop)之有無來判定。具體而言:
V-0:無燃燒落下物(drop),第1次與第2次一起之與火接觸結束後之有火焰燃燒持續時間為10秒以內,又第2次之有火焰燃燒持續時間與無火焰燃燒時間之合計為30秒以內。又5張之試驗片之有火焰燃燒時間的合計為50秒以內。
V-1:無燃燒落下物(drop),第1次與第2次一起之與火接觸結束後之有火焰燃燒持續時間為30秒以內,又第2次之有火焰燃燒持續時間與無火焰燃燒時間之合計為60秒以內。又5張之試驗片之有火焰燃燒時間的合計為250秒以內。
V-2:除了有燃燒落下物(drop)之外,與V-1相同。
又,因HB規格與V規格為相異的規格的緣故,並無法直接對比,但V規格與HB規格相比係較嚴格的規格,即使HB規格為合格,亦有時會不滿足V規格中的V-2程度。因此,難燃性之良惡序列如以下所示,示於越左邊者越良好。
>V-0>V-1>V-2>HB合格>HB不合格其結果示於表4。 <太陽能電池背面保護片1之製作>
於聚酯薄膜(帝人公司製,Tetoron S,厚度188μm)之雙面作電暈處理,於一面藉由凹版塗布器塗布聚酯接著劑「Dinareo VA-3020/HD-701」(東洋油墨SC Holdings公司製,配合比100/7,以下相同),使溶劑乾燥,設置塗布量為10g/m2之層間接著劑層。於此層間接著劑層,重合蒸鍍PET(三菱樹脂公司製,TECHBARRIER LX,厚度12μm)之蒸鍍面。之後,於50℃、4日間,作熟化處理,使前述層間接著劑層硬化,製作聚酯薄膜-蒸鍍PET積層體。又,使用的蒸鍍PET係將矽石以真空蒸鍍製作的蒸鍍PET。
其次,於聚酯薄膜-蒸鍍PET積層體之聚酯薄膜面,塗布表2記載的耐候性難燃樹脂溶液1,使溶劑乾燥,設置膜厚:15μm之耐候性難燃樹脂層。之後,於40℃、3日間,作熟化處理,使前述耐候性難燃樹脂層硬化,製作耐候性難燃樹脂層-聚酯薄膜-蒸鍍PET積層體。而且,於蒸鍍PET面上藉由凹版塗布器塗布聚酯接著劑「Dinareo VA-3020/HD-701」而使溶劑乾燥,設置塗布量為5g/m2(膜厚:5μm)之易接著劑層,而製作太陽能電池背面保護片1。 <太陽能電池背面保護片2~36、101、102之製作>
與太陽能電池背面保護片1同樣地,使用表2、3所示的耐候性難燃樹脂溶液2~36、101、102,製作太陽能電池背面保護片2~36、101、102。 <太陽能電池背面保護片37之製作>
使用耐候性難燃樹脂溶液1,除了設置膜厚為30μm之耐候性難燃樹脂層外,以與太陽能電池背面保護片1相同之製作方法,製作太陽能電池背面保護片37。 <太陽能電池背面保護片38之製作>
使用耐候性難燃樹脂溶液1,除了設置膜厚為5μm之耐候性難燃樹脂層外,以與太陽能電池背面保護片1相同之製作方法,製作太陽能電池背面保護片38。 <太陽能電池背面保護片39之製作>
除了未設置耐候性難燃樹脂層外,以與太陽能電池背面保護片1相同之製作方法,製作成為聚酯薄膜-蒸鍍PET-易接著劑層之層構成的太陽能電池背面保護片39。 [實施例1]
使用太陽能電池背面保護片1,以後述之方法進行十字切割密著性、燃燒性、耐濕熱性、耐候性之評價。 <十字切割密著性測量>
十字切割密著性係於太陽能電池背面保護片1之耐候性難燃樹脂層以切刀給予十字狀切傷,進行玻璃紙膠帶剝離試驗,玻璃紙膠帶剝離後之殘存塗膜的樣子以目視觀察,評價對耐候性難燃樹脂層之聚酯薄膜的密著性。
○:切傷的周邊部分未剝離。
△:切傷周邊部分能看到稍剝離的傾向。
×:切傷的周邊部分能看到明確的剝離。 <燃燒性測量:輻射板(RP)試驗>
燃燒性係依據ASTM-E162,進行火焰蔓延試驗(輻射板試驗),由燃燒速度算出火焰擴散係數,由燃燒溫度算出熱放出係數,兩者之積為火焰蔓延指數。火焰蔓延試驗係指於600℃之輻射板存在下,使太陽能電池背面保護片著火,由太陽能電池背面保護片之燃燒速度求得火焰擴散係數,由燃燒溫度求得熱放出係數,而算出火焰蔓延指數的評價方法。UL1703之規格值為100以下,超過100時為不合格。
○:低於50
△:50以上~低於100
×:100以上~低於150
××:150以上 <耐濕熱性試驗>
耐濕熱性係使用壓力鍋試驗機,於溫度105℃、相對濕度100%RH、2大氣壓之條件下,評價放置96小時、192小時、288小時後之十字切割密著性、黃變度、燃燒性(RP試驗)。十字切割密著性係依據與前述相同之方法、基準來評價。黃變度係依據JIS-Z8722記載之方法,使用色彩色差計CR-300(Konica Minolta公司製),由太陽能電池背面保護片1之耐候性難燃樹脂層側加以測量,以L*a*b*表色系表示時之△b值來評價。
○:△b值低於2
△:△b值2以上且低於4
×:△b值4以上且低於10
××:△b值10以上
燃燒性(RP試驗)係依據與前述相同之方法、基準來評價。 <耐候性試驗>
耐候性係使用Eye Supa UV測試器(岩崎電氣公司製),以下列條件,評價10次循環(即120h後)之十字切割密著性、黃變度、膜減少。 (耐候性試驗條件)
1)63℃ 70% 90mW/cm2照射4h
2)70℃ 90%靜置4h
3)淋浴10秒→結露4h→淋浴10秒
4)將上述1)、2)、3)做為1次循環並重複10次循環(1次循環,12小時。10次循環合計120小時)。 <膜減少>
各試驗片之耐候性難燃樹脂層之表面的一部分以耐候膠帶保護,測量10次循環後之前述保護部分與未保護部分的段差,依據以下基準來評價。
○:膜減少低於1μm
△:膜減少為1μm以上且低於5μm
×:膜減少為5μm以上且低於10μm
××:膜減少為10μm以上 [實施例2~18、101、102]、[比較例1~21]
與實施例1相同地,使用太陽能電池背面保護片2~39、101、102,進行十字切割密著性、燃燒性、耐濕熱性、耐候性之評價。以上之結果示於表5、表6。



如表5、表6所示,實施例1~18、101、102(耐候性難燃樹脂溶液1~17、101、102)即使於經由火焰蔓延試驗之燃燒性試驗亦顯示優異的難燃性。即,依據本實施例,太陽能電池背面保護片之1/5以下之厚度的耐候性難燃樹脂層(1)會抑制為主要構成構件的塑膠薄膜(2)之燃燒(延燒),就太陽能電池背面保護片全體而言,確認滿足UL-1703之規定。又,於耐濕熱性試驗或耐候性試驗之前後,顯示優異的密著性,經過耐濕熱性試驗或耐候性試驗亦難黃變,即使經過耐候性試驗,塗膜或薄膜之厚度亦不易減少。再者,即使濕熱後之火焰蔓延試驗亦可顯示良好的值。即,實施例1~18之太陽能電池用背面保護片係無可挑剔的太陽能電池用背面保護片。
尤其,使用次膦酸鋁或磷腈的實施例1~6、8~14、17、101、102,因耐候性難燃樹脂層(1)之疏水性高,亦較完全未添加磷系難燃劑(A)的比較例1~3,於耐濕熱性可見顯著的提升。又,如表4所示,對應實施例1~17、101、102的耐候性難燃薄膜1~17、101、102,即使於UL-94規定的難燃性試驗亦顯示優異的結果。
另一方面,對應比較例1~3之耐候性難燃薄膜18~20因不含有磷系難燃劑的緣故,如表4所示並未滿足UL-94規定的難燃性試驗之規格,如表6所示,亦未滿足做為太陽能電池背面保護片之火焰蔓延試驗之規格(UL-1703)。
又,因比較例4、6(使用耐候性難燃樹脂溶液21、23)係使用聚磷酸銨做為磷系難燃劑,比較例5(使用耐候性難燃樹脂溶液22)係使用三苯基磷酸酯做為磷系難燃劑,由初期階段之火焰蔓延試驗的燃燒性評價可見一定的難燃性效果。然而,於耐濕熱試驗可見大的劣化。即得知,耐濕熱試驗之際,為聚磷酸銨或三苯基磷酸酯水解而產生為強酸的磷酸使耐候性難燃樹脂層(1)或塑膠薄膜(2)劣化、脆化。因亦降低經脆化的太陽能電池背面保護片之難燃性,結果為未滿足火焰蔓延試驗之規格。
又,比較例7、8(使用耐候性難燃樹脂溶液24、25)係使用蜜胺氰尿酸酯或氫氧化鋁做為難燃劑,於耐候性、耐濕熱性沒有那樣大的問題。然而,於形成磷系難燃劑而表現難燃性的不同,蜜胺氰尿酸酯及氫氧化鋁不會形成碳化被膜的緣故,難燃效果並不充分。又,為了提升難燃性而增加此等難燃劑之摻合量時,耐候性樹脂(1)會相對地變少,除了耐候性難燃樹脂層(1)自體之製作變困難之外,可預測對耐候性、耐濕熱性等有大影響。
又,比較例9(使用耐候性難燃樹脂溶液26)係使用為鹵化難燃劑的十溴二苯基醚做為難燃劑,於難燃性並無大問題。然而,歷經耐候試驗或濕熱試驗時,因顯著黃變的緣故,並不適合做為太陽能電池模組之構件之經常暴露於光或濕熱的用途。
又,比較例10、11(使用耐候性難燃樹脂溶液27、28)因Tg過低,而塗膜為脆弱且耐熱性並不充分十分,故難燃性差,歷經耐候性試驗時,膜厚會減少。
比較例12、13(使用耐候性難燃樹脂溶液29、30)因Tg過高,歷經濕熱試驗時,密著性、難燃性會降低。
比較例14(使用耐候性難燃樹脂溶液31)係分子量過低,膜硬度並不充分,於耐濕熱性或耐候性並不充分,比較例15(使用耐候性難燃樹脂溶液32)係分子量過高而與塑膠薄膜之沾濕性差,歷經濕熱試驗時,密著性、難燃性會降低。
比較例16、17(使用耐候性難燃樹脂溶液33、34)係不具有羥基、或羥基少的緣故,硬化未充分進行,濕熱試驗後,不用說耐候性試驗後,於前述試驗前之初期狀態,以密著性為首的全部性能皆顯著地不佳。
比較例18、19(使用耐候性難燃樹脂溶液35、36)係羥基價過多而硬化收縮大,歷經濕熱試驗時,密著性、難燃性會顯著降低。
由於對耐候性難燃樹脂層之塑膠薄膜的密著性變差時會無法保持太陽能電池背面保護片之難燃性,故不僅磷系難燃劑(A)之種類或添加量,丙烯酸系樹脂(B)之Tg、分子量、羥基價位於本發明之範圍係極重要的。
比較例20係與實施例1同樣地使用耐候性難燃樹脂溶液1,但因耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t與太陽能電池背面保護片的總膜厚作比較為過薄,故未出現難燃的效果。
因比較例21(使用耐候性難燃樹脂薄膜39)係不具有耐候性難燃樹脂層(1),故塑膠薄膜(2)於表面露出,除耐候性顯著差之外,燃燒性亦不佳。
又,實施例13因羥基價稍高,濕熱後對基材之密著性有降低的傾向,難燃性亦有稍降低的傾向。又,實施例15因總磷濃度少,於火焰蔓延試驗之難燃性稍差,實施例16因磷系難燃劑(A)之添加量多而相對地丙烯酸系樹脂(B)之總量減少,故可見耐候性或耐濕熱性降低。又,實施例101、102因此磷系難燃劑之量少,於火焰蔓延試驗之難燃性稍差。
此申請案係主張2011年8月3日申請的日本申請案特願2011-170505、2012年4月20日申請的日本申請案特願2012-096934為基礎的優先權,其揭示之全部皆併入本文中。
I‧‧‧位於太陽能電池之受光面側的太陽能電池表面密封片
II‧‧‧位於太陽能電池之受光面側的密封材層
III‧‧‧太陽能電池元件
IV‧‧‧位於太陽能電池之非受光面側的密封劑層
V‧‧‧太陽能電池背面保護片
1‧‧‧耐候性難燃樹脂層
2‧‧‧塑膠薄膜
3‧‧‧接著劑層
4‧‧‧水蒸氣障壁層
5‧‧‧層間接著劑層
圖1 係呈示本發明之太陽能電池用模組的示意性剖面圖。
圖2A係呈示本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。
圖2B係呈示本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。
圖2C係呈示本發明之太陽能電池背面保護片之一例的示意性剖面圖。
权利要求:
Claims (5)
[1] 一種太陽能電池背面保護片,其係具備膜厚t(μm)之耐候性難燃樹脂層(1)、塑膠薄膜(2)及易接著劑層(3)而成的太陽能電池背面保護片,前述太陽能電池背面保護片之一面係由前述耐候性難燃樹脂層(1)構成,前述太陽能電池背面保護片之另一面係由前述易接著劑層(3)構成,前述耐候性難燃樹脂層(1)含有磷系難燃劑(A)及丙烯酸系樹脂(B),其中前述磷系難燃劑(A)係選自由磷腈化合物、次膦酸化合物及(聚)磷酸蜜胺組成之群組,前述丙烯酸系樹脂(B)之玻璃轉移溫度為0~70℃,重量平均分子量為15,000~150,000,羥基價為2~30(mgKOH/g),前述耐候性難燃樹脂層(1)之膜厚t為太陽能電池背面保護片之總膜厚之2.5~20%,前述耐候性難燃樹脂層(1)中之來自前述磷系難燃劑(A)之總磷濃度為2.1~14.2重量%。
[2] 如申請專利範圍第1項之太陽能電池背面保護片,其中前述丙烯酸系樹脂(B)之羥基價為5~20(mgKOH/g)。
[3] 如申請專利範圍第1或2項之太陽能電池背面保護片,其中前述耐候性難燃樹脂層(1)含有20~50重量%之前述磷系難燃劑(A)。
[4] 如申請專利範圍第1或2項之太陽能電池背面保護片,其中前述耐候性難燃樹脂層(1)中之來自前述磷系難燃劑(A)之總磷濃度為3~10重量%。
[5] 一種太陽能電池模組,其係具備由位於太陽能電池之受光面側的太陽能電池表面密封片(I)、位於前述太陽能電池之受光面側的密封材層(II)、太陽能電池元件(III)、位於前述太陽能電池之非受光面側的密封劑層(IV)、及與前述非受光面側密封劑層(IV)鄰接而成之如申請專利範圍第1至4項中任一項之太陽能電池背面保護片(V)而成的太陽能電池模組,其中構成前述太陽能電池背面保護片的耐候性難燃樹脂層(1)係位於離前述太陽能電池表面密封片(I)最遠的位置。
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