水蒸气阻隔性膜及其制造方法技术

本发明专利技术提供水蒸气阻隔性、耐水性、气体阻隔性优异，而且具有柔软性、机械强度，热稳定性优异的太阳能电池背板用膜及其制造方法。本发明专利技术为水蒸气阻隔性膜及该水蒸气阻隔性膜的制造方法，所述水蒸气阻隔性膜为在PET基材上涂敷了粘土膜的膜，粘土膜由粘土和添加物构成，粘土膜的粘土相对于全部固体的重量比为60～90重量％，具备在涂敷、干燥后进行100～200℃的耐水化热处理的制造工序，水蒸气透过度不到3g/m2·day，改性粘土的添加物为聚酰亚胺，交换性离子的至少90摩尔％为锂离子。上述膜具有水蒸气阻隔性，作为太阳能电池用背板等是有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在太阳能电池组件的背面侧配置而使用的背板，更详细地说，涉及以PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基材而涂敷粘土，具有水蒸气阻隔性、气体阻隔性，机械强度、耐热性优异，且生产率及质量优异的太阳能电池背板用膜及其制造方法。本专利技术提供涉及新的水蒸气阻隔性膜的新技术·新制品，所述水蒸气阻隔性膜的耐候性优异，可全部满足水蒸气阻隔性、气体阻隔性、柔软性、耐热性、电气绝缘性及耐水性的要件，与以往的粘土膜相比，具有易于操作，可进行辊对辊方式的连续生产的优点，除了太阳能电池背板之外，例如，可优选地作为LCD用基板膜、LED用膜等的电子器件用的基板及保护膜来使用。
技术介绍
太阳能电池组件，为将数十块太阳能电池(单电池)电串联或并联地配线、实施保护封装，进行单元化而成。一般而言，用透明玻璃或透明膜覆盖太阳光照射的面，用以光透过性的EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物树脂)为主要成分的充填材料密封太阳能电池(单电池)，形成里面被层叠了具有耐候性的塑料材料和金属薄膜的板(背板)保护了的构造。该太阳能电池组件，由于在屋外使用、处于遭受太阳光这样的严酷的环境中，因此，在其材质、构造中要求充分的耐久性。其中在背板中，为了防止充填材料的剥离、变色、配线的腐蚀，需要耐候性(耐紫外线、耐湿、耐热、耐盐害等)、水蒸气阻隔性、电气绝缘性、机械强度、耐化学品药品性、与充填材料粘接一体化的适合性等。特别是，寻求防止水分、氧气等的侵入，将长期的性能劣化抑制为最小限，耐久性富足、安全且低成本。近年来，为了实现太阳能电池的低成本化、高效率化，薄膜太阳能电池受到关注，非晶硅、结晶硅等的薄膜硅系太阳能电池被实用化，进而，CdTe (碲化镉)、CIS/CIGS (硒化铜铟/硒化铜铟镓)这样的挠性的太阳能电池也被开发，进行了实用化。挠性的太阳能电池，由于质量轻、加工性良好，因此除了地上设置型之外，可考虑房顶设置型、建材一体型、家电、车载用的广泛的用途，预计市场飞快地扩大。保护封装，除了耐候性外，还要求柔软性，其特性成为技术课题。作为背板，迄今为止研究了丙烯酸系、聚烯烃系、聚氯乙烯系、氟系及聚酯系等的树脂膜，但在这些膜单体中，不能满足耐候性、耐热性、防湿性等的各特性。例如，便宜且通用性高、机械强度优异的PET膜的水蒸气透过度为14. 4g/m2 May (本实施例I比较数据)，不耐长期的户外环境。作为太阳能电池组件等、在严酷的环境下使用的器件的保护膜、背板，寻求与以往材料相比可在严酷的环境下使用的膜。在挠性的太阳能电池组件中，进一步的柔软性、弯曲性等、机械强度是必要不可或缺的。迄今为止，柔软性优异、水蒸气阻隔性、气体阻隔性优异的背板，在大部分情况下，采用用以树脂膜为基材而在单面或两面形成阻隔层的方法。氧化铝、氧化硅、氮化硅等，用CVD法及PVD法等的各种的方式形成。但是，其水蒸气阻隔性、气体阻隔性不能说是完美的。另外，耐热性依赖于树脂的耐热温度，作为更高温的气体阻隔材料，不得不使用无机系板或金属板。无机系板是将云母、蛭石等的天然或合成矿物加工成板状，它们具有高的耐热性，作为压盖填料而用作大致的气体密封部，但不能致密地成形，因此不能完全地遮断微小的气体分子的流动通路，气体阻隔性不那么高。对于金属板而言，尽管气体阻隔性优异，但在耐候性、电气绝缘性、耐药品性等存在难点，用途受限。 作为气体阻隔材料，各种的有机高分子材料，除了成形材料之外，可作为分散剂、增稠剂、结合剂而在无机材料中配合使用。例如已知如果由聚丙烯酸等的、在分子中具有2个以上的羧基的含羧基高氢结合性树脂(A)、在淀粉类等的分子链中具有2个以上的氢氧基的含氢氧基的高氢结合性树脂(B)的重量比A/B = 80/20 60/40的混合物100重量份、粘土矿物等的无机层状化合物I 10重量份形成组合物，对由该组合物制作的厚度O. I 50 μ m的被膜实施热处理·电子射线处理，则该被膜显示气体阻隔性(参照专利文献I)。但是，在该情况下，添加物树脂为主要成分，耐热性依赖于高分子有机材料的特性。另外，通过在两个聚烯烃系树脂层之间层叠由含有无机层状化合物和树脂的树脂组合物构成的层，可得到防湿性、气体阻隔性优异、也可适用于食品包装等的层叠膜(参照专利文献2)。这种层叠膜的耐热性，由所含有的耐热性最低的有机材料决定，即，该情况下由聚烯烃决定，因此这种材料一般而言不能形成高耐热性。以作为有机高分子的树脂的耐热性、气体阻隔性的提高为目的，将蒙脱石、云母、滑石、蛭石等的各种粘土作为填充物而添加在树脂中，其效果得到确认，但水分散性高的蒙脱石，由于为亲水性，因此对于疏水性的树脂的亲和性低，直接在树脂中进行高分散化、复合化是困难的。因此，在使其与疏水性的树脂复合化的情况下，使用将粘土改质、控制了亲水性/疏水性的改性粘土(参照非专利文献I)。改性粘土的制造方法之一，为利用季铵阳离子或季鱗鎗阳离子的离子交换。根据这些有机阳离子的种类、导入比例，可控制亲水性/疏水性(参照非专利文献2)。另一个是娃烧化。在粘土结晶的末端存在氧氧基，该氧氧基与添加的娃烧化剂反应，可使末端疏水化。这些情况下也可根据硅烷化剂的种类、导入比例来控制亲水性/疏水性。对于这两种改质方法而言，也可以并用两者。在粘土的制膜方法中，应用了朗缪尔-布洛尔杰特(Langmuir-Blodgett Method)的无机层状化合物薄膜的制作(例如，参照非专利文献3)。另外，报告有各种调制功能性无机层状化合物薄膜等的方法。例如，以下述的方法等为首，存在许多事例包含将水滑石系层间化合物的水分散液进行膜状化而干燥的粘土薄膜的制造方法(参照专利文献3);利用粘土矿物与磷酸或磷酸基的反应，实施使反应促进的热处理，由此奖、将粘土矿物具有的键构造进行了取向、固定了的粘土矿物薄膜的制造方法(参照专利文献4);以含有蒙脱石系粘土矿物和2价以上的金属的络合物的被膜处理用水性组合物(专利文献5参照)。但是，即使在任意的方法中，迄今为止得不到具有作为自立膜的可利用的机械强度，使粘土粒子的层叠高度地取向而付与了气体阻隔性的无机层状化合物取向自立膜。本专利技术者们专利技术、提案了用如下所示的简便的手段来制作粘土自立膜的基本的方法(例如，参照专利文献6)。(I)将粘土粒子在作为分散剂的液体中分散，调制均匀的粘土分散液。(2)将该分散液流入托盘等，将静置而使粘土粒子沉积，用固液分离装置分离作为分散剂的液体，形成粘土膜。(3)任意地在110 300°C的温度条件下进行干燥，制作粘土自立膜。本专利技术者们提案了在包装材料、密封材料、电气绝缘材料等的领域中，由在将粘土改质了的改性粘土为主要成分中添加少量的添加物、具有气体阻隔性及水蒸气阻隔性、且具有耐水性、具有作为自立膜的可利用的机械强度的改性粘土膜构成的素材(专利文献7)。但是，该改性粘土膜在以太阳能电池为首的显示器、燃料电池等的电子器件领域中，要求进一步的气体阻隔性及水蒸气阻隔性、柔软性和机械强度、高耐热性、耐水性、耐候性，实际情况是达不到实用化。 现有技术文献 专利文献专利文献I:特开平10-231434号公报专利文献2:特开平7-251489号公报专利文献3:特开平6-95290号公报专利文献4:特开平5-254824号公报专利文献5:特开2002-30255本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蛯名武雄，岩田伸一，手岛畅彦，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：
国别省市：