成果報告書詳細
管理番号20160000000094
タイトル平成22年度ー平成26年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 超ハイガスバリア太陽電池部材の研究開発
公開日2016/5/20
報告書年度2010 - 2014
委託先名三菱樹脂株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度?平成26年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 超ハイガスバリア太陽電池部材の研究開発

1.シリカ蒸着複合膜による超ハイガスバリアフィルムの開発 本開発では水蒸気透過度(以下WVTR)10-6g/m2/day以下となる超ハイガスバリアフィルムを開発するため、H23年度に実験機(ロードロック式真空マルチチャンバー成膜装置)と同装置に設置したCat-CVDユニットを導入しCat-CVD/シリカ蒸着複合膜フィルムを作製してガスバリア特性の評価を実施した。この装置で成膜条件検討の他、バリア膜材料、成膜手法検討、積層構造の最適化検討も行うことで、中間目標である水蒸気透過度10-6g/m2/day以下のバリア性能達成を確認した。上記実験機で得た成果を元に、大型Cat-CVDユニットと、Cat-CVDユニットと組み合わせて実験を行うためのテスト用新規成膜ユニットを大型生産機に導入し、ロール to ロールプロセスでの実用化技術検討を開始した。特に問題となったのは出力増による成膜速度増加時の品質不安定性と、ロール幅方向の膜品質の不均一性の二つであったが、都度装置改造を繰返して行うことで、最終目標である10-6g/m2/dayのバリア性能を達成した。北陸先端科学技術大学院大学では、H24年度までは無機層の成膜条件検討と装置改造検討を主に実施していたが、H25年度より有機層も含めたCat-CVD成膜プロセスの開発を行うための装置改造を実施し、Cat-CVD装置による有機層成膜実験を開始した。これをシリカ蒸着層等と組み合わせて複合化することにより、超ハイガスバリア積層新規構成を検討した。 2.高耐候性バリアシートの開発 DH試験及びXeWM3000時間の耐候性試験条件のもとでも機械特性・透明性・UV遮蔽特性が十分に保持可能な耐候性フィルム材料の選定と、その耐候性フィルムとの接着強度を向上させるための接着層選定とその加工方法を検討した。結果、引張強度、及び層間強度(耐候性フィルムとバリアフィルムの密着強度)の変化率ともに、本研究開発項目の中間目標である30%以下を達成した。 3.高耐熱性基材の開発 高分子材料同士のブレンド・複合化を用いて、高温環境下における熱寸法安定性を有する構成を実現させるべく、材料同士の相溶性、分散性、成形性等フィルム加工に最適な材料設計を行い、中間目標値である、プラスチック基材の線膨張係数が20ppm以下、200℃の熱収縮率が0.1%以下の目標を達成した。さらにロールtoロールプロセスを想定したフィルム化技術の開発を目的として検討を行い、ロールプロセスでのサンプル作成も実施した。 4.部材・生産コストの低減 H25年度からは上記H24年度末特性を維持しつつ長尺ロール化とコスト削減を可能するための検討を行った。接着層材料の再検討と加工工程の簡略化検討、及び最もコスト負荷の大きい耐候性フィルムの低コスト代替品への変更検討を試作・評価を繰り返して特性確認、最適化することにより、2012年度10-4g/m2/dayハイガスバリア変動費コスト比で、新規10-4g/m2/dayバリアと新規10-5g/m2/dayバリアでは目標値である80%以下を達成。新規10-6g/m2/dayバリアは目標値には及ばなかったが90%程度へのコストダウンが可能となった。
英文要約Title: Research and development of Solar energy technology / Development of next generation high efficient solar photovoltaic system / Research and development of super-high gas barrier materials for solar battery. (FY2010-2014) Final Report

1. Development of super-high gas barrier film with the multi stacked Silica and other barrier layers. To develop the 10-6 g/m2/day super-high gas barrier film, we installed the R&D multi-chambers type vacuum deposition machine with Cat-CVD unit. By using this machine we experimented to develop deposition techniques and optimize deposition conditions. In result, we could success to produce the super-high gas barrier films, of which the WVTR were below 4x10-6 g/m2/day. This result satisfied the development target by the end of FY2012.Basing the experiments of R&D machine, we installed the large scale Cat-CVD unit and the new deposition unit in our actual production machine and stated the experiment of producing wide barrier films by roll to roll process. By repeating the trial productions, evaluations and improving the machines, we could success to produce 10-6 g/m2/day super-high gas barrier film by roll to roll process that was the final target of this development team. 2. Development of high weather-resistant barrier sheet. To develop the high performance weather-resistant barrier sheets, we made selections the materials of weather-resistant films and adhesives and evaluated them. And we also experimented to optimize constructing procedures and production conditions of the weather-resistant barrier sheet. In the results, we could achieve the high weather-resistant front sheets whose optical property, tensile strength and lamination strength could be kept with low degradation rates as less than 30% after 3000hr in Xenon weather meter that was the development target by the end of FY2012. 3. Development of high heat-resistant base film. For further improvement of high weather and heat-resistance for a plastic film using a polymer composite, we tried to add an inorganic component into a polymer composite film. By optimizing the dispersion and the compatibility among high heat-resistant components and polymer materials, a heat-stabilized film has been realized. As a result, the modified composite film, which was kept at 200C and for 10 min, showed below 0.1% of thermal shrinkage and below 20 ppm/C of thermal expansion coefficient. we also developed the producing process and conditions of this high heat-resistant film by our roll to roll production machine. 4. Cost reductions of the materials and the production process. From FY2013, we started repeating the trial productions of the high weather-resistant gas barrier sheets and evaluation of them to redesign the adhesive material, process of coating adhesive layer and the weather resistant film for cost reduction of the weather resistant barrier sheet with keeping the weather-resistant performance as well as our FY2012 result. In the result, we could success to reduce the production cost of the 10-4 and 10-5 g/m2/day weather-resistant barrier sheets to 80% of the production cost of the old type 10-4 g/m2/day weather-resistant barrier sheets at FY2014 and to reduce that of 10-6 g/m2/day weather-resistant barrier sheets to 90% of it.
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