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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial, ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial, ein Herstellungsverfahren eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials und ein Solarzellenmodul.
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STAND DER TECHNIK
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In den letzten Jahren wurde die Verbreitung von photovoltaischer Stromerzeugung als saubere Energie vorangetrieben. Photovoltaische Stromerzeugung wandelt Sonnenenergie unter Verwendung eines Halbleiters (Solarzellenelement) wie beispielsweise einer Siliziumzelle direkt in elektrische Energie um. Zur Sicherstellung der Langzeitzuverlässigkeit des Solarzellenelements wird das Solarzellenelement sandwichartig zwischen Einkapselungsmaterialien eingeschlossen, um das Solarzellenelement zu schützen und das Einbringen von Fremdstoffen oder das Eindringen von Feuchtigkeit oder dergleichen in das Solarzellenelement zu verhindern.
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Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, die Solarzellenelemente einkapseln, fungieren als Schutzmaterial von Solarzellenelementen und müssen daher eine Kriechfestigkeit aufweisen, damit sie nicht leicht fließen, selbst wenn die Modultemperatur aufgrund von Sonnenlicht ansteigt. Außerdem müssen Solarzellen-Einkapselungsmaterialien hochtransparent (lichtdurchlässig) sein, um eine Abnahme des Umwandlungswirkungsgrads von Solarzellen zu verhindern. Um Solarzellenmodulelemente über einen langen Zeitraum zu schützen, müssen Solarzellen-Einkapselungsmaterialien außerdem verschiedene Eigenschaften aufweisen, wie etwa geringe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, hohen Volumenwiderstand, Wärmebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und hohe Haftfähigkeit.
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Beispiele für Techniken, die sich auf solche Solarzellen-Einkapselungsmaterialien beziehen, umfassen Techniken, die in Patentdokument 1 (Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2014-95083) und Patentdokument 2 (Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2013-177506) beschrieben sind.
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Patentdokument 1 beschreibt eine Harzfolie zur Einkapselung von Solarzellen, die (A) mindestens ein Harz, ausgewählt aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und einem Copolymer aus Ethylen und aliphatischer ungesättigter Carbonsäure, und (B) ein thermoplastisches Harz, das nicht das Harz (A) und ein Copolymer aus Ethylen und aliphatischem ungesättigtem Carbonsäureester ist, enthält, wobei das Harz (A) einen Schmelzflussratenwert von 0,3 g bis 30 g aufweist und die Harzfolie zur Einkapselung von Solarzellen eine innere Schicht aus dem Harz (B) und eine Oberflächenschicht aus dem Harz (A), die auf die innere Schicht laminiert ist, umfasst.
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Patentdokument 2 beschreibt eine Harzeinkapselungsfolie für eine Solarzelle, an der ein Harz erweicht und befestigt ist, wobei die Harzeinkapselungsfolie mindestens ein durch ionisierende Strahlung vernetzendes Harz enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, einem Copolymer aus Ethylen und aliphatischer ungesättigter Carbonsäure und einem Copolymer aus Ethylen und aliphatischem ungesättigtem Carbonsäureester besteht, wobei der Gelanteil durch Bestrahlung des durch ionisierende Strahlung vernetzenden Harzes mit ionisierender Strahlung auf 2 bis 65 Massenprozent eingestellt wird und die Wärmeschrumpfungsrate bei 90 °C gleich oder kleiner als 15 % ist.
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ZUGEHÖRIGES DOKUMENT
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PATENTDOKUMENT
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- [Patentdokument 1] Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2014-95083
- [Patentdokument 2] Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2013-177506
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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In Bezug auf verschiedene Eigenschaften von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien werden die erforderlichen technischen Niveaus immer höher. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden die folgenden Probleme bezüglich Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, für die ein thermoplastisches Harz verwendet wird.
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Zunächst einmal weisen Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, für die ein thermoplastisches Harz verwendet wird, eine schlechte Kriechfestigkeit beim Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes oder darüber auf. Es stellte sich heraus, dass es, wenn die Kriechfestigkeit verbessert wird, indem der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes hoch ausgelegt wird, vorkommen kann, dass sich die Transparenz verschlechtert. Das heißt, die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass herkömmliche thermoplastische Solarzellen-Einkapselungsmaterialien im Hinblick auf die Verbesserung der Transparenz und der Kriechfestigkeit in einer gut ausgewogenen Weise verbesserungswürdig sind.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände getätigt und stellt eine Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial bereit, die das Erhalten eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials mit einem ausgezeichneten Leistungsgleichgewicht von Transparenz und Kriechfestigkeit ermöglicht.
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[Problemlösung]
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten wiederholt intensive Studien durch, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Infolgedessen fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung heraus, dass, wenn ein Ionomer eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält, und ein epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis kombiniert werden, es möglich ist, die oben beschriebene Trade-off-Beziehung zu verbessern und die Transparenz und Kriechfestigkeit von zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien in ausgewogener Weise zu verbessern, und tätigten somit die vorliegende Erfindung.
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Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial, ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial, ein Herstellungsverfahren eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials und ein Solarzellenmodul, die unten beschrieben werden, bereitgestellt.
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- [1] Harzzusammensetzung, die zum Bilden eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials verwendet wird, wobei die Harzzusammensetzung Folgendes umfasst:
- ein Ionomer (A) eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und ein epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis (B),
- wobei das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält.
- [2] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach [1],
wobei die Metallionen, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, zwei oder mehr Ionen umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Lithium-Ion, einem Kalium-Ion, einem Natrium-Ion, einem Silber-Ion, einem Kupfer-Ion, einem Calcium-Ion, einem Magnesium-Ion, einem Zink-Ion, einem Aluminium-Ion, einem Barium-Ion, einem Beryllium-Ion, einem Strontium-Ion, einem Zinn-Ion, einem Blei-Ion, einem Eisen-Ion, einem Kobalt-Ion und einem Nickel-Ion besteht.
- [3] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach [1] oder [2],
wobei die Metallionen, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, ein erstes Metallion und ein zweites Metallion umfassen, das sich von dem ersten Metallion unterscheidet,
das erste Metallion mindestens ein Metallion umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Natrium-Ion, einem Lithium-Ion, einem Kalium-Ion und einem Magnesium-Ion besteht, und
das zweite Metallion mindestens ein Metallion umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Zink-Ion, einem Kupfer-Ion, einem Eisen-Ion, einem Aluminium-Ion, einem Silber-Ion, einem Kobalt-Ion und einem Nickel-Ion besteht.
- [4] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach [3],
wobei in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure ein Verhältnis eines Wertes, der durch Multiplikation einer Molzahl des zweiten Metallions mit einer Valenz erhalten wird, zu einem Wert, der durch Multiplikation einer Molzahl des ersten Metallions mit einer Valenz erhalten wird, gleich oder größer als 0,10 und gleich oder kleiner als 10,0 ist.
- [5] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [4],
wobei, wenn eine Gesamtmenge der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial als 100 Massenprozent definiert ist, ein Gehalt des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) weniger als 10,0 Massenprozent beträgt.
- [6] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [5], wobei die Harzzusammensetzung ferner Folgendes umfasst:
- ein Silankupplungsmittel (C).
- [7] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach [6],
wobei das Silankupplungsmittel (C) ein Silankupplungsmittel mit einer Aminogruppe umfasst.
- [8] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [7],
wobei das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure ein Ionomer eines binären Copolymers von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure (A1) und ein Ionomer eines ternären Copolymers von Ethylen, einer ungesättigten Carbonsäure und einem ungesättigten Carbonsäureester (A2) umfasst.
- [9] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [8],
wobei eine ungesättigte Carbonsäure, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bildet, mindestens eine aus einer Acrylsäure und einer Methacrylsäure ausgewählte Säure umfasst.
- [10] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [9], wobei das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) mindestens eines umfasst, das aus einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-Copolymer, einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-Vinylacetat-Copolymer und einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-(meth)acrylatester-Copolymer ausgewählt ist.
- [11] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [10],
wobei in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, wenn eine Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, als 100 Massenprozent definiert ist, eine konstituierende Einheit, die von der ungesättigten Carbonsäure abgeleitet ist, gleich oder größer als 5 Massenprozent und gleich oder kleiner als 35 Massenprozent ist.
- [12] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [11],
wobei ein Neutralisationsgrad des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gleich oder größer als 5 % und gleich oder kleiner als 95 % ist.
- [13] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [12],
wobei mindestens ein Teil einer Carboxylgruppe in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und mindestens ein Teil einer Epoxidgruppe in dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) miteinander reagieren, um eine Vernetzungsstruktur zu bilden.
- [14] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [13],
wobei die nach dem folgenden Verfahren gemessene Trübung weniger als 3,5 % beträgt.
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(Verfahren)
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Es wird ein 120 mm × 75 mm × 0,4 mm großer Film erhalten, der aus der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gebildet ist. Dann wird der erhaltene Film zwischen Glasplatten von 120 mm × 75 mm × 3,2 mm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wird. Dann wird die Trübung des erhaltenen Verbundglases mit einem Trübungsmessgerät gemäß JIS K 7136: 2000 gemessen.
- [15] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [14],
wobei eine Haftfestigkeit an einer Glasplatte, die durch das folgende Verfahren gemessen wird, gleich oder größer als 10 N/15 mm ist.
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(Verfahren)
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Es wird ein 120 mm × 75 mm × 0,4 mm großer Film erhalten, der aus der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gebildet ist. Dann wird der erhaltene Film auf eine Zinnseite einer Glasplatte von 120 mm × 75 mm × 3,9 mm laminiert, in einem Vakuumlaminator bei 160 °C 690 Sekunden vakuumgehalten und 15 Minuten bei 0,06 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch der Film an der Zinnseite der Glasplatte befestigt wird. Dann wird der Film von der Glasplatte mit einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min bei einem Schälwinkel von 180° getrennt, und die maximale Spannung wird als Haftfestigkeit (N/15 mm) an der Glasplatte berechnet.
- [16] Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [15],
wobei eine nach dem folgenden Verfahren gemessene Kriechstrecke weniger als 5 mm beträgt.
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(Verfahren)
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Es werden 180 mm × 160 × 0,4 mm große Filme erhalten, die aus der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gebildet sind. Dann werden zwei der erhaltenen Filme laminiert, zwischen 180 mm × 180 mm × 3,2 mm großen Floatgläsern mit einer Verschiebung von 2 cm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wird. Dann wird in einem Zustand, in dem ein Glas des erhaltenen Verbundglases befestigt und das andere Glas frei verschiebbar ist, eine Verschiebungslänge des Glases nach Ablauf von 200 Stunden bei 105 °C gemessen.
- [17] Solarzellen-Einkapselungsmaterial, umfassend eine Schicht, die aus der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [16] gebildet ist.
- [18] Herstellungsverfahren eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials, wobei das Verfahren einen Schritt des Extrudierens der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach einem von [1] bis [16] in eine Folienform umfasst.
- [19] Solarzellenmodul, umfassend:
- ein Solarzellenelement und
- eine Einkapselungsharzschicht, die aus dem Solarzellen-Einkapselungsmaterial nach [17] gebildet ist, zum Einkapseln des Solarzellenelements.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial bereitzustellen, die das Erhalten eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials mit einem ausgezeichneten Leistungsgleichgewicht von Transparenz und Kriechfestigkeit ermöglicht.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für die Struktur eines Solarzellenmoduls einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Zeichnung beschrieben. Das Diagramm ist ein Umrissdiagramm und stimmt nicht mit den tatsächlichen Dimensionsverhältnissen überein. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, stellt der Ausdruck „X bis Y“ eines numerischen Wertebereichs einen Bereich dar, der gleich oder größer als X und gleich oder kleiner als Y ist. Darüber hinaus bedeutet der Begriff (Meth)acryl Acryl oder Methacryl.
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1. Harzzusammensetzung für Solarzellen-Einkapselungsmaterial
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Eine Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform (im Folgenden auch als Harzzusammensetzung (P) bezeichnet) ist eine Harzzusammensetzung, die zur Bildung eines Solarzellenmaterials verwendet wird, wobei die Harzzusammensetzung ein Ionomer (A) eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und ein epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis (B) umfasst, wobei das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure zwei oder mehr Arten von Metallionen umfasst.
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Gemäß Studien der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte sich heraus, dass es, wenn ein Versuch unternommen wird, die Kriechfestigkeit von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, in denen ein thermoplastisches Harz verwendet wird, zu verbessern, vorkommen kann, dass sich die Transparenz verschlechtert. Das heißt, die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, bei denen ein thermoplastisches Harz verwendet wird, im Hinblick auf die Verbesserung der Transparenz und der Kriechfestigkeit in einer gut ausgewogenen Weise verbesserungswürdig sind.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten wiederholt intensive Studien durch, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Infolgedessen fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung heraus, dass es, wenn ein Ionomer (A) eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält, und ein epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis (B) kombiniert werden, möglich ist, die oben beschriebene Trade-off-Beziehung zu verbessern und die Transparenz und Kriechfestigkeit von zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien in ausgewogener Weise zu verbessern.
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Das heißt, die Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält, und das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) und ist dadurch in der Lage, das Leistungsgleichgewicht zwischen der Transparenz und der Kriechfestigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien zu verbessern.
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Der Grund dafür ist nicht klar, aber die folgenden Gründe sind denkbar.
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Zunächst reagieren, da die Harzzusammensetzung (P) das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) enthält, in den zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien zumindest ein Teil der Carboxylgruppen in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und zumindest ein Teil der Epoxidgruppen in dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) miteinander, um eine Vernetzungsstruktur zu bilden. Dadurch können die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien verbessert werden. Infolgedessen kann die Kriechfestigkeit der Solarzellen-Einkapselungsmaterialien verbessert werden.
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Wenn die Harzzusammensetzung das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) enthält, entsteht außerdem aufgrund der Vernetzungsreaktion zwischen dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) in den zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien wahrscheinlich ein Gel. Daher ist es wahrscheinlich, dass sich die Transparenz oder das Erscheinungsbild der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien verschlechtern. Da jedoch das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält, ist es möglich, eine abrupte Vernetzungsreaktion zwischen dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) zu unterdrücken und die Vernetzungsreaktion moderat voranzutreiben. Dies ermöglicht es, die Entstehung eines Gels zu unterdrücken und infolgedessen ist es möglich, die Transparenz und das Erscheinungsbild von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien zu verbessern.
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Aus den oben beschriebenen Gründen wird davon ausgegangen, dass die Verwendung der Harzzusammensetzung für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Erhalten eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials mit einem ausgezeichneten Leistungsgleichgewicht von Transparenz und Kriechfestigkeit ermöglicht.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Gesamtgehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) vorzugsweise gleich oder größer als 60 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 70 Massenprozent, noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 80 Massenprozent und besonders bevorzugt gleich oder größer als 90 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist. Wenn der Gesamtgehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, ist es möglich, das Gleichgewicht von Transparenz, Kriechfestigkeit, Isoliereigenschaften, Steifheit, Wasserbeständigkeit, mechanischen Eigenschaften, Wärmebeständigkeit, Handhabbarkeit und Verarbeitbarkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien sowie die PID-Beständigkeit und dergleichen von zu erhaltenden Solarzellenmodulen weiter zu verbessern.
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Nachfolgend wird jede Komponente, die die Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, beschrieben.
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<Ionomer (A) eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure>
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Bei dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um ein Harz, bei dem mindestens ein Teil der Carboxylgruppen in einem Polymer, das durch Copolymerisation von Ethylen und mindestens einer Art von ungesättigter Carbonsäure erhalten wurde, mit Metallionen neutralisiert wurde. Als Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure können beispielsweise ein Copolymer, das Ethylen und eine ungesättigte Carbonsäure enthält, ein Copolymer, das Ethylen, eine ungesättigte Carbonsäure und einen Ester einer ungesättigten Carbonsäure enthält, und dergleichen verwendet werden.
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Beispiele für die ungesättigte Carbonsäure, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Ethylacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Monomethylmaleat, Monoethylmaleat und dergleichen.
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Darunter umfasst die ungesättigte Carbonsäure vorzugsweise mindestens eine im Hinblick auf Produktivität, Hygiene usw. des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure aus Acrylsäure und Methacrylsäure ausgewählte Säure. Diese ungesättigten Carbonsäuren können einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten davon können in Kombination verwendet werden. Außerdem kann das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure auch hergestellt werden, indem ferner ein Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das die oben beschriebene ungesättigte Carbonsäure, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure, als konstituierende Einheit enthält, zu einer oder mehreren Arten von Ionomeren eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure hinzugefügt wird.
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Wenn ein Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure zu einem Ionomer eines Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das zwei oder mehr Arten von Metallionen enthält, hinzugefügt wird, um das Ionomer (A) herzustellen, ist es möglich, eine ausgezeichnete Haftfähigkeit zu entwickeln und das Leistungsgleichgewicht von Transparenz und Wasserbeständigkeit weiter zu verbessern, während die Verarbeitbarkeit (filmbildende Eigenschaften) der Harzzusammensetzung (P) vorteilhaft erhalten bleibt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind besonders bevorzugte Copolymere auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure ein Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer und ein Ethylen-(Meth)acrylsäure-(Meth)acrylsäureester-Copolymer.
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In dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn die Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, als 100 Massenprozent definiert ist, die Menge einer konstituierenden Einheit, die von Ethylen abgeleitet ist, vorzugsweise gleich oder größer als 65 Massenprozent und gleich oder kleiner als 95 Massenprozent, und stärker bevorzugt gleich oder größer als 75 Massenprozent und gleich oder kleiner als 92 Massenprozent.
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Wenn die Menge der von Ethylen abgeleiteten konstituierenden Einheit gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, können die Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden. Wenn darüber hinaus die Menge der von Ethylen abgeleiteten konstituierenden Einheit gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, können die Transparenz, Flexibilität, Haftfähigkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden.
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In dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn die Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, als 100 Massenprozent definiert ist, die Menge einer konstituierenden Einheit, die von einer ungesättigten Carbonsäure abgeleitet ist, vorzugsweise gleich oder größer als 5 Massenprozent und gleich oder kleiner als 35 Massenprozent, und stärker bevorzugt gleich oder größer als 8 Massenprozent und gleich oder kleiner als 25 Massenprozent.
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Wenn die Menge der von einer ungesättigten Carbonsäure abgeleiteten konstituierenden Einheit gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, können die Transparenz, Flexibilität, Haftfähigkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden. Wenn darüber hinaus die Menge der von einer ungesättigten Carbonsäure abgeleiteten konstituierenden Einheit gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, können die Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden.
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In dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn die Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, als 100 Massenprozent definiert ist, die Menge einer konstituierenden Einheit, die von anderen copolymerisierbaren Monomeren abgeleitet ist, vorzugsweise gleich oder größer als 0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 30 Massenprozent, und stärker bevorzugt gleich oder größer als 0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 25 Massenprozent. Beispiele der anderen copolymerisierbaren Monomere umfassen ungesättigte Ester, zum Beispiel Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylpropionat; ungesättigte Carbonsäureester wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat; und dergleichen. Wenn die konstituierende Einheit, die von den anderen copolymerisierbaren Monomeren abgeleitet ist, in einer Menge innerhalb des oben beschriebenen Bereichs enthalten ist, verbessert sich die Flexibilität der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien, was bevorzugt ist.
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Beispiele der Metallionen, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform bilden, umfassen zwei oder mehr Ionen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Lithium-Ion, einem Kalium-Ion, einem Natrium-Ion, einem Silber-Ion, einem Kupfer-Ion, einem Calcium-Ion, einem Magnesium-Ion, einem Zink-Ion, einem Aluminium-Ion, einem Barium-Ion, einem Beryllium-Ion, einem Strontium-Ion, einem Zinn-Ion, einem Blei-Ion, einem Eisen-Ion, einem Kobalt-Ion und einem Nickel-Ion besteht.
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Darüber hinaus ist es stärker bevorzugt, dass die Metallionen, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform bilden, ein erstes Metallion und ein zweites Metallion umfassen, das sich vom ersten Metallion unterscheidet, wobei das erste Metallion mindestens ein Metallion umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Natrium-Ion, einem Lithium-Ion, einem Kalium-Ion und einem Magnesium-Ion besteht, und das zweite Metallion mindestens ein Metallion umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Zink-Ion, einem Kupfer-Ion, einem Eisen-Ion, einem Aluminium-Ion, einem Silber-Ion, einem Kobalt-Ion und einem Nickel-Ion besteht.
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Wenn sowohl das erste Metallion als auch das zweite Metallion enthalten sind, kann eine abrupte Vernetzungsreaktion zwischen dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) unterdrückt werden, wodurch es möglich ist, die Verarbeitbarkeit von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien zu verbessern und außerdem die Entstehung eines Gels zu unterdrücken, das in Solarzellen-Einkapselungsfolien erzeugt wird, und wodurch die Transparenz und das Erscheinungsbild von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden können.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn die Metallionen, die das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, das erste Metallion und das zweite Metallion umfassen, das Verhältnis eines Wertes, der durch Multiplikation der Molzahl des zweiten Metallions mit der Valenz erhalten wird, zu einem Wert, der durch Multiplikation der Molzahl des ersten Metallions mit der Valenz erhalten wird ((Molzahl des zweiten Metallions) × (Valenz des zweiten Metallions)/(Molzahl des ersten Metallions) × (Valenz des ersten Metallions)) in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure im Hinblick auf eine weitere Verbesserung des Gleichgewichts von Transparenz und Wasserbeständigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder größer als 0,10, stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,15 und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,20.
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Außerdem ist in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis des Wertes, der durch Multiplikation der Molzahl des zweiten Metallions mit der Valenz erhalten wird, zu dem Wert, der durch Multiplikation der Molzahl des ersten Metallions mit der Valenz erhalten wird, in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis Ethylen und ungesättigter Carbonsäuren im Hinblick auf eine weitere Verbesserung des Gleichgewichts von Transparenz und Wasserbeständigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder kleiner als 10,0, stärker bevorzugt gleich oder kleiner 5,0, noch stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 4,0, noch viel stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 3,0 und besonders bevorzugt gleich oder kleiner als 2,5.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure konfiguriert sein, um zum Beispiel ein Ionomer 1 eines Copolymers auf Basis von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure und ein Ionomer 2 eines Copolymers auf Basis von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure, das sich von dem Ionomer 1 unterscheidet, zu umfassen.
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Dadurch ist es möglich, wenn das Mischungsverhältnis zwischen dem Ionomer 1 des Copolymers auf Basis von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure und dem Ionomer 2 des Copolymers auf Basis von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure eingestellt wird, das Verhältnis zwischen dem ersten Metallion und dem zweiten Metallion in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure leicht einzustellen.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure im Hinblick auf eine weitere Verbesserung des Gleichgewichts von Flexibilität, Transparenz und Kriechfestigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise ein Ionomer (A1) eines binären Copolymers von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure und ein Ionomer (A2) eines ternären Copolymers von Ethylen, einer ungesättigten Carbonsäure und einem ungesättigten Carbonsäureester.
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Außerdem ist in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Gehalt des Ionomers (A1) des binären Copolymers von Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure im Hinblick auf die weitere Verbesserung des Gleichgewichts von Flexibilität, Transparenz und Kriechfestigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder größer als 40 Massenprozent und gleich oder kleiner als 99 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 50 Massenprozent und gleich oder kleiner als 95 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 60 Massenprozent und gleich oder kleiner als 90 Massenprozent, wenn der Gehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure in der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Gehalt des Ionomers (A2) des ternären Copolymers von Ethylen, einer ungesättigten Carbonsäure und einem ungesättigten Carbonsäureester im Hinblick auf die weitere Verbesserung des Gleichgewichts von Flexibilität, Transparenz und Flexibilität der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder größer als 1 Massenprozent und gleich oder kleiner als 60 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 5 Massenprozent und gleich oder kleiner als 50 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 10 Massenprozent und gleich oder kleiner als 40 Massenprozent, wenn der Gehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure in der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist.
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Der Gehalt des ungesättigten Carbonsäureesters in dem Ionomer (A2) des ternären Copolymers von Ethylen, einer ungesättigten Carbonsäure und einem ungesättigten Carbonsäureester ist vorzugsweise gleich oder größer als 0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 30 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 1 Massenprozent und gleich oder kleiner als 25 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 3 Massenprozent und gleich oder kleiner als 20 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure bilden, als 100 Massenprozent definiert ist.
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Beispiele des ungesättigten Carbonsäureesters im Ionomer (A2) des ternären Copolymers von Ethylen, einer ungesättigten Carbonsäure und einem ungesättigten Carbonsäureester umfassen Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat und dergleichen. Unter diesen ist mindestens eines, ausgewählt aus Isobutyl(meth)acrylat und n-Butyl(meth)acrylat, bevorzugt.
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Der Neutralisationsgrad des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders beschränkt, ist aber im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Flexibilität, Haftfähigkeit, mechanischen Festigkeit, Verarbeitbarkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder kleiner als 95 %, stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 90 % und noch stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 80 %.
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Darüber hinaus ist der Neutralisationsgrad des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht besonders beschränkt, ist aber im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Transparenz, Wärmebeständigkeit, Wasserbeständigkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien vorzugsweise gleich oder größer als 5 %, stärker bevorzugt gleich oder größer als 10 % und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 15 %.
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Hier bezieht sich der Neutralisationsgrad des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure auf den Anteil (%) an Carboxylgruppen, die durch die Metallionen neutralisiert werden, in allen Carboxylgruppen, die in dem Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure enthalten sind.
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Das Herstellungsverfahren des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, ist nicht besonders beschränkt, und das Copolymer kann durch jedes bekannte Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann das Copolymer durch radikalische Copolymerisation der einzelnen Polymerisationskomponenten bei hoher Temperatur und hohem Druck erhalten werden. Darüber hinaus kann das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Reaktion des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure mit einer Metallverbindung erhalten werden. Außerdem kann als Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure ein im Handel erhältliches Ionomer verwendet werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schmelzmassenflussrate (MFR) des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, gemessen gemäß JIS K 7210:1999 unter den Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g, vorzugsweise gleich oder größer als 0,01 g/10 Minuten und gleich oder kleiner als 50 g/10 Minuten, stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,1 g/10 Minuten und gleich oder kleiner als 30 g/10 Minuten, und besonders bevorzugt gleich oder größer als 0,1 g/10 Minuten und gleich oder kleiner als 19 g/10 Minuten. Wenn die MFR gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, kann die Verarbeitbarkeit des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure weiter verbessert werden. Wenn die MFR gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, können die Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit und dergleichen der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden.
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Der Gehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise gleich oder größer als 50,0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 99,9 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 70,0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 99,5 Massenprozent, noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 80,0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 99,5 Massenprozent und besonders bevorzugt gleich oder größer als 90,0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 99,0 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist. Wenn der Gehalt des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann das Leistungsgleichgewicht von Transparenz, Kriechfestigkeit, Zwischenschichthaftfähigkeit, Isoliereigenschaften, Steifheit und Wasserbeständigkeit von zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien sowie die PID-Beständigkeit und dergleichen von zu erhaltenden Solarzellenmodulen weiter verbessert werden.
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<Epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis (B)>
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Beispiele für das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) umfassen glycidylgruppenhaltige Copolymere auf Ethylenbasis.
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Beispiele für die glycidylgruppenhaltigen Copolymere auf Ethylenbasis umfassen mindestens eines, ausgewählt aus einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-Copolymer, einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-Vinylacetat-Copolymer, einem Ethylen-Glycidyl(meth)acrylat-(Meth)Acrylatester-Copolymer und dergleichen.
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Das epoxidgruppenhaltige Copolymer (B) auf Ethylenbasis kann durch Copolymerisation einer polymerisierbaren Gruppe wie Glycidyl(meth)acrylat, Glycidylvinylether, 1,2-Epoxy-4-vinylcyclohexan oder 3,4-Epoxycyclohexylmethylmethacrylat und einem Monomer mit einer Epoxidgruppe mit Ethylen erhalten werden. Außerdem kann eine Epoxidgruppe durch Pfropfpolymerisation eines Monomers mit einer Epoxidgruppe in ein Copolymer auf Ethylenbasis eingeführt werden.
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Der Gehaltsanteil einer von dem Monomer wie Glycidyl(meth)acrylat abgeleiteten konstituierenden Einheit in dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) ist vorzugsweise gleich oder größer als 2 Massenprozent und gleich oder kleiner als 30 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 3 Massenprozent und gleich oder kleiner als 25 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 3 Massenprozent und gleich oder kleiner als 15 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der konstituierenden Einheiten, die das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis bilden, als 100 Massenprozent definiert ist.
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Wenn der Gehaltsanteil der von dem Monomer wie Glycidyl(meth)acrylat abgeleiteten konstituierenden Einheit gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, werden die Kriechfestigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien und die Zwischenschichthaftfähigkeit der Solarzellenmodule vorteilhafter, und auch die Transparenz und Flexibilität der Solarzellen-Einkapselungsmaterialien werden vorteilhafter. Wenn der Gehaltsanteil gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, verbessert sich außerdem die Verarbeitbarkeit der Solarzellen-Einkapselungsmaterialien.
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„Glycidyl(meth)acrylat“ steht für eines oder beide von Glycidylmethacrylat und Glycidylacrylat.
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Das „Copolymer auf Ethylenbasis“ in dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) bedeutet, dass eine von Ethylen abgeleitete konstituierende Einheit die Hauptkomponente ist. Darüber hinaus bedeutet die hier erwähnte „Hauptkomponente“, dass der Gehalt der „von Ethylen abgeleiteten konstituierenden Einheit“ unter allen konstituierenden Einheiten am größten ist. Beispielsweise ist im Fall eines Copolymers, das aus konstituierenden Einheiten aufgebaut ist, die jeweils von Ethylen, Glycidyl(meth)acrylat und Vinylacetat abgeleitet sind, der Anteil der von Ethylen abgeleiteten konstituierenden Einheiten größer als der Anteil einer von Glycidyl(meth)acrylat abgeleiteten konstituierenden Einheit oder einer von Vinylacetat abgeleiteten konstituierenden Einheit.
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Der Anteil der „von Ethylen abgeleiteten konstituierenden Einheit“ in dem epoxidgruppenhaltigen Copolymer auf Ethylenbasis (B) ist vorzugsweise gleich oder größer als 40 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 50 Massenprozent, noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 55 Massenprozent, und vorzugsweise gleich oder kleiner als 90 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 80 Massenprozent und noch stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 75 Massenprozent, wenn die Menge aller konstituierenden Einheiten, die das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis bilden, als 100 Massenprozent definiert ist. Zu diesem Zeitpunkt kann das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis ferner eine andere Monomereinheit als Ethylen und die Monomere mit einer Epoxidgruppe enthalten.
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Beispiele für unterschiedliche Monomere umfassen Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylpropionat; ungesättigte Carbonsäureester, wie Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Ethacrylsäureester, Crotonsäureester, Fumarsäureester, Maleinsäureester, Maleinsäureanhydridester, Itaconsäureester und Itaconsäureanhydridester; und dergleichen. Beispiele einer Estergruppe umfassen Alkylestergruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und insbesondere können Alkylestergruppen, wie Methylester, Ethylester, n-Propylester, Isopropylester, n-Butylester, Isobutylester, sekundärer Butylester, 2-Ethylhexylester und Isooctylester beispielhaft genannt werden.
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Unter diesen ist mindestens eines, ausgewählt aus Vinylacetat und (Meth)acrylsäureester, bevorzugt.
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Insbesondere werden neben den Copolymeren, die die von Ethylen abgeleitete konstituierende Einheit und die von Glycidyl(meth)acrylat abgeleitete konstituierende Einheit umfassen, Copolymere beispielhaft genannt, die zusätzlich zu diesen beiden konstituierenden Einheiten mindestens eine von einer von Vinylacetat abgeleiteten konstituierenden Einheit und eine von (Meth)acrylsäureester abgeleitete konstituierende Einheit enthalten.
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Der Gehaltsanteil der von einem Vinylester wie Vinylacetat abgeleiteten konstituierenden Einheit und der von einem ungesättigten Carbonsäureester wie (Meth)acrylsäureester abgeleiteten konstituierenden Einheit ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 40 Massenprozent und stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 30 Massenprozent, wenn die Menge aller konstituierenden Einheiten, die das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis bilden, als 100 Massenprozent definiert ist. In einem solchen Fall nimmt die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien ab und die Feuchtigkeitsbeständigkeit kann weiter verbessert werden.
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Der untere Grenzwert des Gehaltsanteils der von dem Vinylester, wie Vinylacetat, abgeleiteten konstituierenden Einheit und der von dem ungesättigten Carbonsäureester, wie (Meth)acrylsäureester, abgeleiteten konstituierenden Einheit ist nicht besonders begrenzt, ist aber vorzugsweise gleich oder größer als 5 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 10 Massenprozent und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 15 Massenprozent, wenn die Menge aller konstituierenden Einheiten, die das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis bilden, als 100 Massenprozent definiert ist. Darüber hinaus liegt der Gehaltsanteil der vom Vinylester abgeleiteten konstituierenden Einheit, wie Vinylacetat, und der vom ungesättigten Carbonsäureester abgeleiteten konstituierenden Einheit, wie (Meth)acrylsäureester, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 40 Massenprozent, stärker bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30 Massenprozent, und besonders bevorzugt in einem Bereich von 15 bis 30 Massenprozent.
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Als epoxidgruppenhaltiges Copolymer auf Ethylenbasis (B) kann eine Art von Copolymer einzeln verwendet werden oder zwei oder mehr Arten von Copolymeren mit unterschiedlichen Copolymerisationsgeschwindigkeiten oder dergleichen können in Kombination verwendet werden.
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Der Gehalt des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise kleiner als 10,0 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 5,0 Massenprozent und noch stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 3,0 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist. Wenn der Gehalt des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann das Leistungsgleichgewicht von Kriechfestigkeit, Transparenz, Haftfähigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Isoliereigenschaften, Flexibilität, Wärmebeständigkeit und Verarbeitbarkeit von zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter verbessert werden.
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Der untere Grenzwert des Gehalts des epoxidgruppenhaltigen Copolymers auf Ethylenbasis (B) in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise gleich oder größer als 0,1 Massenprozent oder kann gleich oder größer als 0,5 Massenprozent sein.
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<Silankupplungsmittel (C)>
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Die Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält vorzugsweise ferner ein Silankupplungsmittel (C) im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Zwischenschichthaftfähigkeit der zu erhaltenden Solarzellenmodule.
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Beispiele des Silankupplungsmittels (C) gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen Silankupplungsmittel mit einer Vinylgruppe, einer Aminogruppe oder einer Epoxidgruppe und einer hydrolysierbaren Gruppe, wie einer Alkoxygruppe und dergleichen. Genauer umfassen Beispiele Vinyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-2-(Aminoethyl)-3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilan und N-Phenyl-3-aminopropyltriethoxysilan. Diese Silankupplungsmittel (C) können einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten davon können in Kombination verwendet werden.
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Unter diesen sind im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Zwischenschichthaftfähigkeit von zu erhaltenden Solarzellenmodulen ein Silankupplungsmittel mit einer Aminogruppe, ein Silankupplungsmittel mit einer Dimethoxygruppe und ein Silankupplungsmittel mit einer Trimethoxygruppe bevorzugt, und ein Silankupplungsmittel mit einer Aminogruppe und einer Dimethoxygruppe ist stärker bevorzugt.
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Der Grund für die Verwendung eines Silankupplungsmittels mit einer Aminogruppe, um die Zwischenschichthaftung der zu erhaltenden Solarzellenmodule weiter verbessern zu können, ist nicht klar, es wird jedoch angenommen, dass die Aminogruppe des Silankupplungsmittels mit einer Aminogruppe mit Metall in dem Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure koordiniert ist, wodurch das Silankupplungsmittel an dem Copolymer auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure fixiert wird und eine Alkoxygruppe, die eine andere funktionelle Gruppe in dem Silankupplungsmittel ist, mit einer funktionellen Gruppe auf der Oberfläche eines Basismaterials wie Glas reagiert, was es möglich macht, Solarzellen-Einkapselungsmaterialien mit ausgezeichneter Haftfähigkeit an Glas oder dergleichen zu erhalten.
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Beispiele des Silankupplungsmittels mit einer Aminogruppe gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, N-(2-aminomethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-aminomethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-(2-aminomethyl)-3-aminopropylmethyldiethoxysilan, N-(2-Aminomethyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Triethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutyliden)propylamin, N-Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-Phenyl-3-aminopropyltriethoxysilan, Hydrochlorid von N-(Vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-aminomethyl)-8-aminooctyltrimethoxysilan, N-(2-aminoethyl)-8-aminooctyltrimethoxysilan, N-(2-aminomethy) -8-Aminooctyltriethoxysilan und N-(2-Aminoethyl)-8-aminooctyltriethoxysilan.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Gehalt des Silankupplungsmittels (C) im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Zwischenschichthaftfähigkeit der zu erhaltenden Solarzellenmodule vorzugsweise gleich oder größer als 0,001 Massenprozent und gleich oder kleiner als 5 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,005 Massenprozent und gleich oder kleiner als 2 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,01 Massenprozent und gleich oder kleiner als 1 Massenprozent, wenn die Gesamtmenge der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist.
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Gehalt des Silankupplungsmittels mit einer Aminogruppe im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Zwischenschichthaftfähigkeit der zu erhaltenden Solarzellenmodule vorzugsweise gleich oder größer als 30 Massenprozent und gleich oder kleiner als 100 Massenprozent, stärker bevorzugt gleich oder größer als 50 Massenprozent und gleich oder kleiner als 100 Massenprozent, und noch stärker bevorzugt gleich oder größer als 70 Massenprozent und gleich oder kleiner als 100 Massenprozent, wenn der Gehalt des Silankupplungsmittels (C) in der Harzzusammensetzung (P) als 100 Massenprozent definiert ist.
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<Andere Komponenten>
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform können andere Komponenten als das Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) und das Silankupplungsmittel (C) in einem Ausmaß enthalten sein, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Die anderen Komponenten sind nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon umfassen einen Weichmacher, einen Oxidationsinhibitor, einen UV-Absorber, ein Wellenlängenumwandlungsmittel, ein Antistatikmittel, ein Tensid, ein Färbemittel, einen Photostabilisator, ein Schäumungsmittel, ein Schmiermittel, einen Kristallkeimbildner, einen Kristallisationsbeschleuniger, einen Kristallisationsverzögerer, einen Katalysatordeaktivator, einen Wärmestrahlenabsorber, ein Wärmestrahlen reflektierendes Mittel, ein Wärmeableitungsmittel, ein thermoplastisches Harz, ein duroplastisches Harz, einen anorganischen Füllstoff, einen organischen Füllstoff, ein Mittel zur Verbesserung der Schlagfestigkeit, ein Gleitmittel, ein Vernetzungsmittel, ein Vernetzungshilfsmittel, einen Klebrigmacher, ein Verarbeitungshilfsmittel, ein Formtrennmittel, einen Hydrolyseinhibitor, einen Hitzebeständigkeitsstabilisator, ein Antiblockmittel, ein Antibeschlagmittel, ein Flammschutzmittel, ein flammhemmendes Hilfsmittel, ein Lichtstreuungsmittel, ein antibakterielles Mittel, ein Antipilzmittel, ein Dispergiermittel und andere Harze. Die anderen Komponenten können einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten davon können in Kombination verwendet werden.
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<Trübung>
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die nach dem folgenden Verfahren gemessene Trübung vorzugsweise weniger als 3,5 % und stärker bevorzugt weniger als 3,0 %. Wenn die Trübung geringer als der obere Grenzwert ist, ist es möglich, die Transparenz der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter zu verbessern.
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Um eine solche Trübung zu erreichen, müssen die Arten der Metallionen in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, die Arten oder Anteile des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform und dergleichen geeignet eingestellt werden.
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Der untere Grenzwert der Trübung der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders beschränkt und ist beispielsweise gleich oder größer als 0,01 %.
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(Verfahren)
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Es wird ein 120 mm × 75 mm × 0,4 mm großer Film erhalten, der aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist. Dann wird der erhaltene Film zwischen Glasplatten von 120 mm × 75 mm × 3,2 mm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wird. Dann wird die Trübung des erhaltenen Verbundglases mit einem Trübungsmessgerät gemäß JIS K 7136: 2000 gemessen.
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<Kriechstrecke>
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die nach dem folgenden Verfahren gemessene Kriechstrecke vorzugsweise kleiner als 5 mm und stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 1 mm. Wenn die Kriechstrecke gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, ist es möglich, die Kriechfestigkeit der zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterialien weiter zu verbessern.
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Um eine solche Kriechstrecke zu erreichen, müssen die Arten der Metallionen in dem Ionomer (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, die Arten oder Anteile des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und das epoxidgruppenhaltige Copolymer auf Ethylenbasis (B) in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform und dergleichen geeignet eingestellt werden.
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Der untere Grenzwert der Kriechstrecke der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt vorzugsweise 0 mm.
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(Verfahren)
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Es wird ein 180 mm × 160 mm × 0,4 mm großer Film erhalten, der aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist. Dann werden zwei der erhaltenen Filme laminiert, zwischen 180 mm × 180 mm × 3,2 mm großen Floatgläsern mit einer Verschiebung von 2 cm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wird. Dann wird in einem Zustand, in dem ein Glas des erhaltenen Verbundglases befestigt und das andere Glas frei verschiebbar ist, eine Verschiebungslänge des Glases nach Ablauf von 200 Stunden bei 105 °C gemessen.
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<Haftfestigkeit an Glasplatte>
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In der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Haftfestigkeit an einer Glasplatte, gemessen durch das folgende Verfahren, vorzugsweise gleich oder größer als 10 N/15 mm, stärker bevorzugt gleich oder größer als 20 N/15 mm und besonders bevorzugt gleich oder größer als 30 N/15 mm. Wenn die Haftfestigkeit an einer Glasplatte gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, ist es möglich, die Zwischenschichthaftfähigkeit der zu erhaltenden Solarzellenmodule weiter zu verbessern.
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Um eine solche Haftfestigkeit an einer Glasplatte zu erreichen, müssen die Gehalte, Arten und dergleichen des Ionomers (A) des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure und des Silankupplungsmittels (B) in der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform geeignet eingestellt werden.
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(Verfahren)
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Es wird ein 120 mm × 75 mm × 0,4 mm großer Film erhalten, der aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist. Dann wird der erhaltene Film auf eine Zinnseite einer Glasplatte von 120 mm × 75 mm × 3,9 mm laminiert, in einem Vakuumlaminator bei 160 °C 690 Sekunden vakuumgehalten und 15 Minuten bei 0,06 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch der Film an der Zinnseite der Glasplatte befestigt wird. Dann wird der Film von der Glasplatte mit einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min bei einem Schälwinkel von 180° getrennt, und die maximale Spannung wird als Haftfestigkeit (N/15 mm) an der Glasplatte berechnet.
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2. Solarzellen-Einkapselungsmaterialien
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Ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Schicht, die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist.
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Das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen einschichtigen Aufbau oder einen mehrschichtigen Aufbau aus zwei oder mehr Schichten aufweisen.
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Genauer gesagt kann das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Film mit einem einschichtigen Aufbau sein, der aus einer Schicht hergestellt ist, die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, kann ein Film mit einem mehrschichtigen Aufbau sein, der hergestellt ist aus zwei oder mehr Schichten, die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet sind, oder kann ein Film mit einem mehrschichtigen Aufbau mit mindestens einer Schicht, die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, und mindestens einer anderen Schicht als die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildete Schicht sein.
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Wenn das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, wird bevorzugt, dass bei einem zweischichtigen Aufbau, bei dem zwei Außenschichten (im Folgenden, auch als Haftschichten bezeichnet) laminiert sind, mindestens eine der Außenschichten aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, bzw. bei einem dreischichtigen Aufbau, bei dem eine Zwischenschicht und zwei Außenschichten, die auf deren beiden Oberflächen so ausgebildet sind, dass die Zwischenschicht sandwichartig eingeschlossen ist, vorgesehen sind, mindestens eine der Außenschichten und der Zwischenschicht aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, wobei der oben beschriebene dreischichtige Aufbau im Hinblick auf das Erreichen sowohl der Transparenz als auch der Haftfähigkeit bevorzugt ist, wobei insbesondere ein dreischichtiger Aufbau, bei dem die Außenschichten und die Zwischenschicht aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet sind, bevorzugt ist.
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In einem Film mit einem mehrschichtigen Aufbau, der eine Mehrzahl von Schichten aufweist, die aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet sind, können die Zusammensetzungen der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform oder die Arten des Ionomers, das in den einzelnen Schichten enthalten ist (z. B. die Copolymerisationsgeschwindigkeit und der Neutralisationsgrad des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure, die Arten der Metallionen und dergleichen) identisch oder voneinander verschieden sein.
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Die Dicke des Solarzellen-Einkapselungsmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel gleich oder größer als 0,001 mm und gleich oder kleiner als 10 mm, vorzugsweise gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 5 mm, und stärker bevorzugt gleich oder größer als 0,05 mm und gleich oder kleiner als 2 mm.
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Wenn die Dicke des Solarzellen-Einkapselungsmaterials gleich oder größer als der untere Grenzwert ist, ist es möglich, die mechanische Festigkeit des Solarzellen-Einkapselungsmaterials weiter zu verbessern. Wenn die Dicke des Solarzellen-Einkapselungsmaterials gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist, ist es außerdem möglich, die Transparenz oder Zwischenschichthaftfähigkeit des zu erhaltenden Solarzellen-Einkapselungsmaterials weiter zu verbessern.
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Wenn das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, kann eine aus der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildete Schicht als Außenschicht oder als Zwischenschicht verwendet werden.
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Wenn das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform Außenschichten und eine Zwischenschicht umfasst, ist die Dicke a der Außenschicht beliebig, liegt aber vorzugsweise in einem Bereich von 1 µm bis 500 µm, stärker bevorzugt in einem Bereich von 10 µm bis 500 µm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 µm bis 300 µm.
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Wenn die Dicke a gleich oder größer als 1 µm ist, kann die Haftfestigkeit weiter verbessert werden, und wenn die Dicke a gleich oder kleiner als 500 µm ist, ist die Transparenz ausgezeichnet.
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Ferner kann, wenn das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform Außenschichten und eine Zwischenschicht umfasst, die Dicke der Zwischenschicht im Hinblick auf die Transparenz relativ zu der Dicke aller Schichten dick sein. Insbesondere kann die Dicke b der Zwischenschicht innerhalb eines Bereichs der Subtraktion der bevorzugten Dicke a der Außenschicht von einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, was eine bevorzugte Gesamtdicke ist, frei eingestellt werden.
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Außerdem beträgt, wenn das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform Außenschichten und eine Zwischenschicht umfasst, das Verhältnis der Dicke (a/b) zwischen der Außenschicht (Dicke a) und der Zwischenschicht (Dicke b) vorzugsweise 1/20 bis 5/1, stärker bevorzugt 1/15 bis 3/1 und noch stärker bevorzugt 1/10 bis 3/1. Hier ist in einem Fall, in dem das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Außenschichten umfasst, die Dicke a der Außenschicht der Mittelwert der Dicken der zwei Außenschichten.
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Wenn das Dickenverhältnis (a/b) zwischen der Außenschicht und der Zwischenschicht innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, verbessern sich die Haftfähigkeit und die Transparenz weiter.
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Ein Herstellungsverfahren eines Solarzellen-Einkapselungsmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders beschränkt, und jedes herkömmlich bekannte Herstellungsverfahren kann verwendet werden.
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Als Herstellungsverfahren für ein Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise ein Pressformverfahren, ein Extrusionsformverfahren, ein T-Düsen-Formverfahren, ein Spritzgussverfahren, ein Kompressionsformverfahren, ein Gussformverfahren, ein Kalanderformverfahren, ein Blasformverfahren oder dergleichen verwendet werden. Unter diesen ist das Extrusionsformverfahren bevorzugt. Das heißt, das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann zum Beispiel durch ein Herstellungsverfahren erhalten werden, das einen Schritt des Extrudierens der Harzzusammensetzung (P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform in eine Folienform umfasst. Die Verarbeitungstemperatur im Extrusionsschritt ist nicht besonders beschränkt, liegt aber vorzugsweise unter 220 °C und stärker bevorzugt unter 200 °C im Hinblick auf die Unterdrückung der Vernetzungsreaktion.
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3. Solarzellenmodul
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1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für die Struktur eines Solarzellenmoduls 1 der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ein Solarzellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst beispielsweise ein Solarzellenelement 3 und eine Einkapselungsharzschicht 5, die aus dem Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, zum Einkapseln des Solarzellenelements 3. Das Solarzellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ferner je nach Bedarf ein Substrat 2, auf das Sonnenlicht einfällt, ein Schutzmaterial 4 oder dergleichen umfassen. In einigen Fällen wird das Substrat 2, auf das Sonnenlicht einfällt, einfach als Substrat 2 bezeichnet.
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Das Solarzellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann hergestellt werden, indem das Solarzellenelement 3, das durch das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingekapselt ist, auf dem Substrat 2 fixiert wird.
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Als ein solches Solarzellenmodul 1 können verschiedene Typen von Solarzellenmodulen beispielhaft dargestellt werden. Beispiele dafür sind ein Solarzellenmodul, das einen Aufbau aufweist, bei dem ein Solarzellenelement zwischen Einkapselungsmaterialien auf beiden Seiten des Solarzellenelements sandwichartig eingeschlossen ist, wie im Fall von
Substrat/Einkapselungsmaterial/Solarzellenelement/Einkapselungsm aterial/Schutzmaterial; ein Solarzellenmodul, bei dem ein Solarzellenelement, das im Voraus auf der Oberfläche eines Substrats, wie z. B. Glas, gebildet wird, wie im Fall von Substrat/Solarzellenelement/Einkapselungsmaterial/Schutzmaterial konfiguriert ist; und ein Solarzellenmodul, das einen Aufbau aufweist, bei dem ein Einkapselungsmaterial und ein Schutzmaterial auf einem Solarzellenelement ausgebildet sind, das auf der inneren Umfangsfläche des Substrats ausgebildet ist, beispielsweise ein amorphes Solarzellenelement, das auf einer Folie auf Fluorharzbasis durch Sputtern oder dergleichen hergestellt ist.
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Da ferner das Schutzmaterial 4, wenn das Substrat 2, auf das Sonnenlicht einfällt, als der obere Teil des Solarzellenmoduls 1 definiert ist, auf einer dem Substrat 2 gegenüberliegenden Seite des Solarzellenmoduls 1, d. h. im unteren Teil, vorgesehen ist, spricht man in diesem Fall auch von dem unteren Schutzmaterial.
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Als Solarzellenelement 3 können verschiedene Solarzellenelemente verwendet werden, wie z. B. Solarzellenelemente auf Siliziumbasis, die einkristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium oder dergleichen enthalten; und Solarzellenelemente auf Basis von Verbindungshalbleitern der Gruppe III-V oder Gruppe II-VI, die Gallium-Arsen, Kupfer-Indium-Selen, Kupfer-Indium-Gallium-Selen, Cadmium-Tellur oder dergleichen enthalten. Das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist besonders nützlich zum Einkapseln eines Solarzellenelements aus amorphem Silizium und eines Solarzellenelements vom Heteroübergangstyp aus amorphem Silizium und einkristallinem Silizium.
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In dem Solarzellenmodul 1 sind mehrere der
Solarzellenelemente 3 elektrisch in Reihe durch Zwischenverbinder 6 verbunden.
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Beispiele des Substrats 2, das das Solarzellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, umfassen Glas, ein Acrylharz, ein Polycarbonat, einen Polyester, ein fluorhaltiges Harz und dergleichen.
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Bei dem Schutzmaterial 4 (unteres Schutzmaterial) handelt es sich um eine einzelne Substanz aus Metallen oder verschiedenen thermoplastischen Harzfilmen oder um eine mehrschichtige Folie, z. B. ein- oder mehrschichtige Folien aus Metallen wie Zinn, Aluminium und rostfreiem Stahl; anorganische Materialien wie Glas; einen Polyester, einen anorganischen aufgedampften Polyester, ein fluorhaltiges Harz, ein Polyolefin und dergleichen. Das Solarzellen-Einkapselungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine günstige Haftfähigkeit an diesem Substrat 2 oder Schutzmaterial 4 auf.
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Das Herstellungsverfahren des Solarzellenmoduls 1 ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon umfassen das folgende Verfahren.
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Zunächst wird eine Mehrzahl von Solarzellenelementen 3 die unter Verwendung der Zwischenverbinder 6 elektrisch verbunden sind, zwischen den Solarzellen-Einkapselungsmaterialien sandwichartig eingeschlossen, und diese Solarzellen-Einkapselungsmaterialien werden ferner zwischen dem Substrat 2 und dem Schutzmaterial 4 sandwichartig eingeschlossen, wodurch ein Laminat hergestellt wird. Dann wird das Laminat erhitzt und unter Druck gesetzt, um die einzelnen Elemente zu befestigen, wodurch das Solarzellenmodul 1 erhalten wird.
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Bisher wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, aber dies ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und es ist auch möglich, verschiedene andere Aufbauten als die oben beschriebenen Aufbauten anzunehmen.
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[BEISPIELE]
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung basierend auf Beispielen spezifisch beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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(1) Bewertungsmethoden
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[Kriechtest]
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Ein Film aus jeder der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen wurde in Größen von 180 mm × 160 mm × 0,4 mm geschnitten. Dann wurden zwei der erhaltenen Filme laminiert, zwischen 180 mm × 180 mm × 3,2 mm großen Floatgläsern mit einer Verschiebung von 2 cm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wurde. Der Verschiebungsabstand zwischen den Gläsern wurde so eingestellt, dass in den Filmen eine Scherspannung von 9 kg/m2 erzeugt wurde. Dann wurde ein Glas des erhaltenen Verbundglases befestigt, während das andere Glas frei verschiebbar war, und das Verbundglas wurde in einen auf 105 °C eingestellten Hochtemperaturtrockner vom Zirkulationstyp (hergestellt von Sanyo Electric Co., Ltd., Handelsname: MOV-212F) gegeben. Die Verschiebungslänge des Glases nach Ablauf von 200 Stunden, nachdem das Verbundglas in den Trockner gegeben wurde, wurde gemessen, und die Kriechfestigkeit jeder der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen wurde gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
A (ausgezeichnet): Die Kriechstrecke ist gleich oder kleiner als 1 mm.
B (günstig): Die Kriechstrecke beträgt mehr als 1 mm und weniger als 5 mm.
C (schlecht): Die Kriechstrecke ist gleich oder größer als 5 mm.
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[Optische Eigenschaften]
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Ein Film aus jeder der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen wurde in Größen von 120 mm × 75 mm × 0,4 mm geschnitten. Dann wurde der erhaltene Film zwischen weißen Glasplatten von 120 mm × 75 mm × 3,2 mm sandwichartig eingeschlossen, in einem Vakuumlaminator bei 150 °C 3 Minuten vakuumgehalten und 5 Minuten bei 0,1 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch ein Verbundglas erhalten wurde. Dann wurde die Trübung des erhaltenen Verbundglases gemäß JIS K 7136:2000 unter Verwendung eines Trübungsmessgeräts (hergestellt von Suga Test Instruments Co., Ltd., Handelsname: HAZE METER HZ-V3) gemessen. Dann wurden die optischen Eigenschaften jeder der in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
A (ausgezeichnet): Die Trübung beträgt weniger als 3,0 %.
B (günstig): Die Trübung ist gleich oder größer als 3,0 % und kleiner als 3,5 %.
C (schlecht): Die Trübung ist gleich oder größer als 3,5 %.
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[Beobachtung des Erscheinungsbilds von gebildeten Filmen]
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Zum Zeitpunkt Bildens eines Films aus jeder der in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen wurde das Erscheinungsbild des Films, der in einem Zustand erhalten wurde, in dem der durch die Quetschwalze induzierte Druck aufgehoben wurde, visuell beobachtet. Dann wurde das Erscheinungsbild des gebildeten Films jeder der in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
A (ausgezeichnet): Glattes und einheitliches Erscheinungsbild
B (günstig): Unebenheit beim Formen entlang der MD-Richtung wird beobachtet.
C (schlecht): Unebenheit beim Formen entlang der MD-Richtung und signifikante Gelentstehung werden beobachtet.
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[Zwischenschichthaftfähigkeit]
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Ein Film aus jeder der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen wurde in Größen von 120 mm × 75 mm × 0,4 mm geschnitten. Dann wurde der erhaltene Film auf eine Zinnseite eines Floatglases von 120 mm × 75 mm × 3,9 mm laminiert, in einem Vakuumlaminator bei 160 °C 690 Sekunden vakuumgehalten und 15 Minuten bei 0,06 MPa (Überdruck) gepresst, wodurch der Film an der Zinnseite der Glasplatte befestigt wurde. Dann wurde der Film von der Glasplatte mit einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min bei einem Schälwinkel von 180° getrennt, und die maximale Spannung wurde als Haftfestigkeit (N/15 mm) an der Glasplatte berechnet. Dann wurde die Zwischenschichthaftung in dem Verbundglas jeder der in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Harzzusammensetzungen gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
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A (ausgezeichnet): Die Haftfestigkeit an der Glasplatte ist gleich oder größer als 30 N/15 mm.
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B (günstig): Die Haftfestigkeit an der Glasplatte ist gleich oder größer als 10 N/15 mm und kleiner als 30 N/15 mm.
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C (schlecht): Die Haftfestigkeit an der Glasplatte beträgt weniger als 10 N/15 mm.
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(2) Materialien
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Die Details der Rohstoffe, die für die Herstellung von Solarzellen-Einkapselungsmaterialien verwendet werden, sind wie unten beschrieben.
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<Harze>
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Harz-A: Zn-Ionomer aus Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer
(Methacrylsäuregehalt: 15 Massenprozent) (Neutralisationsgrad: 23 %, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 5 g/10 Minuten)
Harz-B: Zn-Ionomer aus Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer (Methacrylsäuregehalt: 15 Massenprozent) (Neutralisationsgrad: 21 %, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 16 g/10 Minuten)
Harz-C: Zn-Ionomer aus Ethylen-Methacrylsäure-i-Butylacrylat-Copolymer (Methacrylsäuregehalt: 10 Massenprozent, i-Butylacrylat-Gehalt: 10 Massenprozent) (Neutralisationsgrad: 70 %, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 1 g/10 Minuten)
Harz-D: Na-Ionomer aus Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer (Methacrylsäuregehalt: 15 Massenprozent) (Neutralisationsgrad: 54 %, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 0,9 g/10 Minuten)
Harz-E: Ethylen-n-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymer (Gehalt an n-Butylacrylat: 21 Masseprozent, Glycidylmethacrylat-Gehalt: 9 Massenprozent, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 8 g/10 Minuten)
Harz-F: Ethylen-n-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymer (Gehalt an n-Butylacrylat: 28 Massenprozent, Glycidylmethacrylat-Gehalt: 5,3 Massenprozent, MFR (gemessen nach JIS K 7210: 1999 unter Bedingungen von 190 °C und einer Last von 2160 g): 12 g/10 Minuten)
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<Silankupplungsmittel>
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SCA: Silankupplungsmittel mit einer Aminogruppe (N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan)
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[Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4]
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Einzelne Materialien wurden bei 160 °C in den in Tabelle 1 gezeigten Formulierungsanteilen geschmolzen und geknetet, um einzelne Harzzusammensetzungen zu erhalten. Dann wurden die erhaltenen Harzzusammensetzungen unter den Bedingungen einer Harztemperatur an der Auslassöffnung der Extruderdüse von 160 °C und einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 1,2 bis 1,3 m/min extrusionsgeformt, wodurch einzelne folienförmige Solarzellen-Einkapselungsmaterialien mit einer Dicke von 0,4 mm erhalten wurden. In Tabelle 1 geben die Einheiten (phr) der Mengen des Silankupplungsmittels (SCA) und der formulierten epoxidgruppenhaltigen Copolymere auf Ethylenbasis (Harz-E und Harz-F) „Massenteile“ an, wenn die Gesamtmenge der Ionomere des Copolymers auf Basis von Ethylen und ungesättigter Carbonsäure als 100 Massenteile definiert wurde.
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Die oben beschriebenen Bewertungen wurden an jedem der erhaltenen Solarzellen-Einkapselungsmaterialien durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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[Tabelle 1]
| | Basish arz | Comonomerg ehalt [Massenpro zent] | Meta 11 | Neutralisatio nsgrad [%] | MFR [g/ 10 min ] | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Vergleichsbe ispiel 1 | Vergleichsbe ispiel 2 | Vergleichsbe ispiel 3 | Vergleichsbe ispiel 4 |
| Harz-A | EMAA | 15 | Zn | 23 | 5 | | | | 100 Massenprozen t | 100 Massenprozen t | | |
| Harz-B | EMAA | 15 | Zn | 21 | 16 | 50 Massenpro zent | 50 Massenpro zent | 50 Massenpro zent | | | 50 Massenprozen t | 50 Massenprozen t |
| Harz-C | EMAAiB A | MAA = 10 iBA = 10 | Zn | 70 | 1 | 20 Massenpro zent | 20 Massenpro zent | 20 Massenpro zent | | | 20 Massenprozen t | 20 Massenprozen t |
| Harz-D | EMAA | 15 | Na | 54 | 0,9 | 30 Massenpro zent | 30 Massenpro zent | 30 Massenpro zent | | | 30 Massenprozen t | 30 Massenprozen t |
| Harz-E | EnBAGM A | nBA = 21 GMA = 9 | | | 8 | 1 phr | 2 phr | | | 2 phr | | |
| Harz-F | EnBAGM A | nBA = 28 GMA = 5,3 | | | 12 | | | 2 phr | | | | |
| SCA | | | | | | 0,25 phr | 0,25 phr | 0,25 phr | | 0,25 phr | | 0,25 phr |
| Kriechfestigkeit | | | | | | B | A | B | C | B | C | C |
| Optische Eigenschaften (Transparenz) | | | | | | A | B | B | B | C | A | B |
| Erscheinungsbild der Folie (Gel) | | | | | | A | B | B | A | C | A | A |
| Glaszwischenschich thaftuna | | | | | | A | A | A | - | A | - | B |
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Die Solarzellen-Einkapselungsmaterialien der Beispiele 1 bis 3 waren hinsichtlich des Leistungsgleichgewichts von Transparenz, Kriechfestigkeit, Zwischenschichthaftfähigkeit und Erscheinungsbild ausgezeichnet. Andererseits waren die Solarzellen-Einkapselungsmaterialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 hinsichtlich des Leistungsgleichgewichts von Transparenz, Kriechfestigkeit, Zwischenschichthaftfähigkeit und Erscheinungsbild schlecht.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr.
2019-158111 , eingereicht am 30. August 2019, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarzellenmodul
- 2
- Substrat
- 3
- Solarzellenelement
- 4
- Schutzmaterial
- 5
- Einkapselungsharzschicht
- 6
- Zwischenverbinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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