太陽電池向けフィルム材料
太陽電池の概要
最近、石油、石炭など化石燃料の枯渇、高騰の問題から、非枯渇エネルギーへの要求が高まっています。又、地球環境保全の観点から、クリーンエネルギーへの関心も高まり、非枯渇でもある太陽光エネルギーの利用としての太陽電池が注目され、その普及が急速に進んでいます。太陽の光を吸収して電気に変える装置を「太陽電池」と呼んでいますが、太陽電池そのものには蓄電機能はありません。光を電気に変換する部分を太陽電池セルと呼びますが、現在世界で生産されている太陽電池セルの約９５％が結晶シリコン系と言われています。近年生産の急拡大により原料のポリシリコンの不足、価格高騰が懸念され、シリコンの薄膜化が進められているほか、CIS系等の化合物系、色素増感型・有機薄膜型等の有機系の太陽電池セルも開発されています。三菱化学では、有機系の開発を行っています。
シリコン太陽電池セルは、性質の異なる２種類（ｐ型、ｎ型）のシリコン半導体を重ね合わせたような形で、太陽光が当たると電子（−）と正孔（＋）が発生し、正孔はｐ型半導体に、電子はｎ型半導体に集まります。この２つの半導体を電線で繋ぐと電流が流れます。
太陽電池はこの太陽電池セルとそれを搭載するパネル材で構成されますが、パネル材の主要構成材料としてセルモジュールを封止する封止樹脂と、セルモジュール及び封止樹脂を保護する保護フィルム（バックシート）があります。代表的な太陽電池の構造を図に示します。
封止樹脂
封止樹脂としてはＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）シートが使用されています。ＥＶＡの透明性、柔軟性、接着性、引張強度、耐候性が生かされた用途ですが、太陽光を常時浴びるという過酷な環境であるため、架橋剤、紫外線吸収剤、接着補助剤等が配合されるのが一般的です。三菱化学グループでは、EVA樹脂販売を日本ポリエチレン(株)、日本合成化学工業(株)で行っていますが、太陽電池向けへの実績は現在ございません。
保護フィルム（バックシート）
バックシートはシリコンセルを封止後、封止樹脂面と一体複合化されます。バックシートは直接屋外に暴露されるためバックシートには、耐候性（耐ＵＶ光、耐湿、耐熱、耐塩害等）、水蒸気バリヤー性、電気絶縁性、機械的特性（引張強度、伸び、引裂き強度等）、耐薬品性、封止樹脂シートとの接着一体化適合性、などが要求されます。フッ素樹脂フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂フィルムがこれらの要求に適合する部分が多いのですが、要求にさらに適合させるために各種複合フィルムが使用されています。
複合フィルムの例を下記に示します。
- ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ
- コーティング／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ
- コーティング／アルミホイル／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ
- ＰＥＴ／接着剤／シリカ蒸着ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ
ＰＥＴフィルムとしては、一般のＰＥＴフィルムの他、耐熱・低オリゴマータイプのＰＥＴフィルムが使用されています。三菱樹脂(株)は「ダイアホイル」という商品名でこの用途に適した各種ＰＥＴフィルムを販売しています。
アルミホイルをラミネートしたフィルムやシリカ（SiO2）を蒸着したフィルムは、ガスバリア性がすぐれています。最近開発が進んでいる、フレキシブルなフィルム太陽電池では、このガスバリア性が重用な要素になります。フィルム太陽電池では表面ガラスの代わりに透明シートが使用されます。表面シート、バックシートとも、使用する厚みが薄くなるほど、ガスバリア性がいっそう重要な要素になってきます。色素増感型、有機薄膜型では、その製造方法とも関連して、フィルム太陽電池の開発が進められていますが、これら有機太陽電池では、シリコン型以上に、高い水蒸気バリヤー性、酸素バリヤー性が要求されます。
三菱樹脂(株)では、シリカを蒸着したガスバリアフィルムを「テックバリア」の商品名で販売していますが、更に、有機太陽電池で必要とされる、いっそう高いガスバリア性に対応できる、世界最高水準の水蒸気バリヤー性（10−４(g/m2･d)レベル）を持つ「X-BARRIER」を2008年7月1日に上市しました。これが太陽電池パネルメーカーより高い評価を得ましたので、2009年10月26日より、太陽電池パネルのバックシート用に「X-BARRIER」のシリーズとして「BACK-BARRIER」の販売を開始しました。
太陽電池の生産量増に伴い、バックシートの需要は世界で２００７年に２５百万m2あったと見られており、２０１０年には５０百万m2を超えると見込まれています。
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