JP2003324211A - 太陽電池モジュール及びそのための仮止め用テープ - Google Patents
太陽電池モジュール及びそのための仮止め用テープInfo
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Abstract
での黄変劣化の問題のない太陽電池用セルの仮止め用テ
ープと、この仮止め用テープを用いた高温耐久性、経年
耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供する。 【解決手段】 ポリエチレン樹脂製基材に粘着剤層を形
成してなる太陽電池用セル14の仮止め用テープ15。
この仮止め用テープ15で表面側透明保護部材11上の
EVA樹脂フィルム13Aに太陽電池用セル14を仮止
めし、EVA樹脂フィルム13Bとバックカバー材12
を被せて接着一体化してなる太陽電池モジュール。
Description
材と裏面側保護部材との間に封止膜を用いて太陽電池用
セルを封止して太陽電池モジュールを製造する際に、該
太陽電池用セル同士、及び太陽電池用セルと封止膜とを
仮止めするための仮止め用テープと、この仮止め用テー
プを用いた太陽電池モジュールに関する。
等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太
陽電池が注目され、開発が進められている。
光面側の表面側透明保護部材11と裏面側保護部材(バ
ックカバー材)12との間にエチレン−酢酸ビニル共重
合体(EVA)樹脂フィルム13A,13Bの封止膜に
より、太陽電池用セル14、即ち、シリコン等の発電素
子を封止した構成とされている。
ラス基板等の表面側透明保護部材11、封止膜用EVA
フィルム13A、太陽電池用セル14、封止膜用EVA
樹脂フィルム13B及びバックカバー材12をこの順で
積層し、EVAを加熱溶融して架橋硬化させることによ
り接着一体化することで製造されるが、この接着一体化
に先立ち、積層、加熱加工時の太陽電池用セル14の歪
み等を防止するために、図1(a)(平面図),(b)
(図1(a)のB−B線に沿う断面図)に示す如く、表
面側透明保護部材11上のEVA樹脂フィルム13Aの
上に配置した太陽電池用セル14を仮止め用テープ15
で仮止めし、この上に図1(c)に示す如く、EVA樹
脂フィルム13Bとバックカバー材12を被せて加熱加
圧することが行われている。
時に用いられる太陽電池用セル14の仮止め用テープ1
5としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレ
ン)製基材にアクリル系又はシリコン系の粘着剤層が形
成されたもの、或いはポリエステル樹脂製基材にアクリ
ル系又はシリコン系の粘着剤層が形成されたものが用い
られている。
樹脂やポリエステル樹脂を基材とする従来の仮止め用テ
ープでは、高温環境下で仮止め用テープ15とEVA樹
脂フィルム13A,13Bとの界面で発泡が生じるとい
う問題があった。また、湿熱又は紫外線環境下において
黄変劣化の問題もあり、このために太陽電池モジュール
の高温耐久性、経年耐久性が損なわれていた。
モジュールを製造することにより、仮止め用テープに起
因する発泡、黄変劣化の問題は解消されるが、生産性、
製造工程における取り扱い性の面から、仮止め用テープ
の使用は不可欠である。
環境下での発泡、湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化の
問題のない太陽電池用セルの仮止め用テープと、この仮
止め用テープを用いた高温耐久性、経年耐久性に優れた
太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
ールは、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に
封止膜を用いて太陽電池用セルを封止してなる太陽電池
モジュールであって、隣接する太陽電池用セル同士、或
いは、太陽電池用セルと封止膜とが仮止め用テープで止
め付けられている太陽電池モジュールにおいて、該仮止
め用テープがポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤層を形
成してなるテープであることを特徴とする。
護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を用いて太陽電
池用セルを封止して太陽電池モジュールを製造する際
に、隣接する太陽電池用セル同士、或いは、太陽電池用
セルと封止膜とを仮止めするための仮止め用テープにお
いて、ポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤層を形成して
なることを特徴とする。
環境下の発泡や湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化の原
因は、太陽電池モジュールを製造する際の加熱加圧時に
おいて、EVA樹脂フィルム等の封止膜と仮止め用テー
プとの界面で接着性、密着性、親和性が悪く、界面に接
着不良部分が生じ、この接着不良部が高温環境下でEV
A樹脂フィルム等の封止膜の樹脂配合剤や仮止め用テー
プ自体の粘着剤成分による発泡又は黄変の起点となるこ
とにある。
て用いるポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂は、
太陽電池モジュールの製造工程の加熱加圧時に溶融した
状態となり、封止膜を構成するEVA樹脂等と非常に高
い親和性で密着し、強固な封止膜/仮止め用テープ/太
陽電池用セル/封止膜界面を形成することができる。
粘着剤層の内在成分による発泡や黄変等の起点がなくな
り、発泡や黄変を防止することができる。
に説明する。
明する。
樹脂等のポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤層を形成し
てなるものである。
通常の仮止め用テープの基材の厚さと同程度で良く、一
般に10〜1000μm程度とされる。ポリオレフィン
樹脂製基材の厚さが10μm未満では、十分な強度が得
られず、1000μmを超えると太陽電池モジュールの
製造時に仮止め用テープの厚みが問題となる。
剤層は、アクリル系、シリコン系等の粘着剤、好ましく
はアクリル系粘着剤により1×102〜1×105nm
程度の厚さに形成されていることが好ましい。
な仮止め用テープを用いて製造されること以外は、従来
の太陽電池モジュールと同様の構成とされており、図1
(a),(b)に示す如く、表面側透明保護部材11上
のEVA樹脂フィルム13Aの上に太陽電池用セル14
を配置した後、仮止め用テープ15で太陽電池用セル1
4をEVA樹脂フィルム13Aに仮止めすると共に隣接
する太陽電池用セル14,14同士を仮止め用テープ1
5で仮止めし、その後、図1(c)に示す如く、EVA
樹脂フィルム13B及びバックカバー材12を被せて加
熱加圧することにより接着一体化して太陽電池用セル1
4を封止することにより製造される。
1、EVA樹脂フィルム13A、仮止め用テープ15で
仮止めした太陽電池用セル14、EVA樹脂フィルム1
3B及びバックカバー材12の積層体を非通気性のバッ
グに入れてバッグ内を脱気した後、例えば、50〜17
0℃で1〜10分間バッグ内を真空引きして脱気し、バ
ッグ内気圧をほぼ0MPaとした後、50〜170℃、
加圧力1.013×10 −2〜2.026×10−1M
Paで1〜30分加熱加圧することにより行うことがで
きる。
部材11としては、厚さ1〜5mm程度のガラス板或い
は厚さ10〜200μm程度の高機能性積層フィルム等
を用いることができる。
A,13の他、PVA系樹脂、その他の樹脂フィルムを
使用しても良いが、接着性、耐水性等の面から封止膜と
しては、特にEVA系樹脂フィルムが好適である。
A樹脂としては、酢酸ビニル含有量が5〜50重量%、
好ましくは15〜40重量%のものが好適に使用され
る。酢酸ビニル含有量が5重量%より少ないと耐候性及
び透明性に問題があり、また40重量%を超すと機械的
性質が著しく低下する上に、成膜が困難となり、シート
又はフィルム相互のブロッキングが生ずる。
くは耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を
持たせるが、この架橋剤としては、一般に、100℃以
上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられ、特
に、配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期10時間
の分解温度が70℃以上であるものが好ましい。このよ
うな有機過酸化物としては、例えば2,5−ジメチルヘ
キサン;2,5−ジハイドロパーオキサイド;2,5−
ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサ
ン;3−ジ−t−ブチルパーオキサイド;t−ジクミル
パーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−
ブチルパーオキシ)ヘキシン;ジクミルパーオキサイ
ド;α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピ
ル)ベンゼン;n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチル
パーオキシ)ブタン;2,2−ビス(t−ブチルパーオ
キシ)ブタン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)
シクロヘキサン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキ
シ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン;t−ブチ
ルパーオキシベンゾエート;ベンゾイルパーオキサイド
等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合
量は、一般にEVA樹脂100重量部に対して5重量部
以下、好ましくは1〜3重量部である。
シランカップリング剤を添加することができる。この目
的に供されるシランカップリング剤としては公知のも
の、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン;ビ
ニルトリクロロシラン;ビニルトリエトキシシラン;ビ
ニル−トリス−(β−メトキシエトキシ)シラン;γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β−
(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルトリメトキ
シシラン;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン;ビニルトリアセトキシシラン;γ−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン;γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン;N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。こ
れらのシランカップリング剤の配合量は、一般にEVA
樹脂100重量部に対して5重量部以下、好ましくは
0.1〜2重量部である。
耐久性を向上するためにEVA樹脂に架橋助剤を添加す
ることができる。この目的に供される架橋助剤として
は、公知のものとしてトリアリルイソシアヌレート;ト
リアリルイソシアネート等の3官能の架橋助剤の他、N
Kエステル等の単官能の架橋助剤等も挙げることができ
る。これらの架橋助剤の配合量は、一般にEVA樹脂1
00重量部に対して10重量部以下、好ましくは1〜5
重量部である。
でハイドロキノン;ハイドロキノンモノメチルエーテ
ル;p−ベンゾキノン;メチルハイドロキノンなどを添
加することができ、これらの配合量は、一般にEVA樹
脂100重量部に対して5重量部以下である。
外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加すること
ができる。着色剤の例としては、金属酸化物、金属粉等
の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アヂ系、酸性
又は塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。紫外線吸収
剤には、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノ
ン;2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルフォベン
ゾフェノン等のベンゾフェノン系;2−(2’−ヒドロ
キシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベ
ンゾトリアゾール系;フェニルサルシレート;p−t−
ブチルフェニルサルシレート等のヒンダートアミン系が
ある。老化防止剤としては、アミン系;フェノール系;
ビスフェニル系;ヒンダートアミン系があり、例えばジ
−t−ブチル−p−クレゾール;ビス(2,2,6,6
−テトラメチル−4−ピペラジル)セバケート等があ
る。
や多結晶Siなどを用いたいわゆるバルク太陽電池用セ
ルや、Si系薄膜、II−VI化合物(CdTe)、カルコ
パライト薄膜(CIS)、有機半導体、その他の各種太
陽電池用セルを用いることができる。
ないが、好ましくは、2枚の耐熱、耐候性フィルム間に
防湿フィルムを介在させてこれらを積層一体化してなる
ものが挙げられる。
は、太陽電池モジュールの裏面からの水分の浸入を阻止
するためのものであり、基材フィルムにCVD(化学蒸
着)、PVD(反応蒸着)法等による、酸化ケイ素等を
主成分とする無機酸化物の蒸着膜を防湿層として形成し
たものが好適に用いられる。
する無機酸化物としては、酸化アルミニウムや酸化ケイ
素が用いられるが、湿熱条件下での耐久性に優れること
から、特に酸化ケイ素が好適である。
近い状態が一般的であるが、SiO xでx=1.7未満
であると耐久試験等で次第に透湿度が低下し、x=1.
9を超えるものは生産性、コストの面から不利である。
従って、防湿層としての酸化ケイ素蒸着膜のSiOx組
成はx=1.7〜1.9であることが望ましい。
性を得ることができず、厚過ぎてもそれ以上の防湿性の
改善効果は得られず、むしろクラックが入り易く、防湿
性が低下する可能性があることから、この膜厚は100
〜500Å、特に200〜400Åとすることが好まし
い。
ィルムとしては、太陽電池モジュールの作製時の熱や圧
力条件に耐え得る耐熱性フィルムであれば良く、特に制
限はないが、一般的には、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、4−フッ化エチレン−パークロロアルコ
キシ共重合体(PFA)、4−フッ化エチレン−6−フ
ッ化プロピレン共重合体(FEP)、2−エチレン−4
−フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリ3−フッ
化塩化エチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)及びポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ
素樹脂フィルムや、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチル
メタアクリレート(PMMA)、ポリアミド等の各種樹
脂フィルムを用いることができる。この基材フィルム
は、これらの樹脂の2種以上を含むものであっても良
く、また、2枚以上のフィルムの積層フィルムであって
も良い。基材フィルムには、必要に応じて顔料、紫外線
吸収剤等の各種添加剤を含浸、塗布又は練り込みにより
付与しても良い。
性、取り扱い性、薄膜化等の観点から5〜200μm程
度であることが好ましい。
一体化させることによりバックカバー材12を構成する
耐熱、耐候性フィルムは、防湿フィルムの保護と、太陽
電池モジュール作製時の作業性の向上等の目的で設けら
れ、太陽電池モジュール作製時の熱や圧力条件に耐え、
特に封止膜と反対側の耐熱、耐候性フィルムとしては、
太陽電池モジュール組立時に最外層となるため、長期に
わたる屋外曝露条件下でも劣化しないものであることが
望まれるが、通常、前述の基材フィルムの材料として例
示したものを用いることができる。この耐熱、耐候性フ
ィルムもまた、前述の基材フィルムと同様、前述の樹脂
の2種以上を含むものであっても良く、また、2枚以上
のフィルムの積層フィルムであっても良い。また、耐
熱、耐候性フィルムには、必要に応じて顔料、紫外線吸
収剤、カップリング剤等の各種添加剤を含浸、塗布又は
練り込みにより付与しても良い。
限定されないが、発電効率の向上のためには、白色系が
好ましく、家屋等に設置した際の外観の向上のためには
黒色又は各色の濃色が用いられる。
は、耐久性、取り扱い性、薄膜化等の観点から5〜20
0μm程度であることが好ましい。
の耐熱、耐候性フィルムは必ずしも同材質である必要は
なく異材質のものであっても良い。
耐熱、耐候性フィルムには、耐候性に優れたフッ素樹脂
フィルムを用いるのが好ましく、内面側となる耐熱、耐
候性フィルムには、顔料等を練り込んで反射性能を付与
したフィルムを用いるのが好ましい。
には、耐熱、耐候性フィルムと防湿フィルムとの間に接
着剤を介してドライラミネーション法又はヒートプレス
法等の方法で接着一体化することにより製造される。
接着剤としては、一般に、ポリエステル系又はポリエー
テル系等のウレタン接着剤が用いられるが、ポリエーテ
ル系のものは初期接着力が低く、耐熱性に劣り、また、
ポリエステル系では耐熱性は良好なものの耐湿熱性は低
いという欠点があった。これは、これらの接着成分が、
骨格中に−O−又は−C=O−O−鎖を含むためであ
る。
フィルムと防湿フィルムとの接着に、主鎖をブタジエン
骨格とし、更に二重結合の開裂による劣化を防止するた
め水添した、水添ポリブタジエン変性ウレタン系接着剤
を用いるのが好ましい。このものは、主鎖が−CH2−
となり従来品に比べ接着耐久性が大幅に改善される。
フィルム13B等の封止膜と予め接着一体化されたバッ
クカバー材兼用封止膜であっても良い。
り具体的に説明する。
す方法で太陽電池モジュールを製造した。また、図3に
示す黄変度測定用の合わせガラス型のサンプルを作成し
た。
としては厚さ3.5mmのガラス板を用い、封止用EV
A樹脂フィルム13Aとしては厚さ600μmのEVA
フィルムを用いた。
デュポン社製「テドラーフィルム」(厚さ38μm)/
アルミ箔(厚さ40μm)/「テドラーフィルム」(厚
さ38μm)の3層積層フィルムを用い、封止用EVA
フィルム13Bとしては、厚さ400μmのものを用い
た。
ィルム13B、表面側保護部材11及び封止用EVA樹
脂フィルム13Aはいずれも横810mm×縦1250
mmの大きさであり、この表面側保護部材11及び封止
用EVA樹脂フィルム13Aの上に、横150mm×縦
150mmの太陽電池用セル(シリコン発電素子)14
を、横方向に5列、縦方向に8列、合計40個配置して
仮止め用テープ15で仮止めし、この上にバックカバー
材兼用封止膜を被せて積層し、積層体をゴムバッグに入
れて真空ラミネーターで封止を行った。加熱加圧条件は
以下の通りとした。 [加熱加圧条件] 温度:150℃ 圧力:7.09×104Pa 加圧時間:5.5分
ンプル4は、図3(a)に示す如く、50mm×50m
m×3mm厚さの2枚のガラス板1A,1Bの間に、5
0mm×50mmのEVAフィルム2A,2Bを介して
仮止め用テープ3を挟み込み、温度:90℃、圧力:
1.013×105Pa、加圧時間:8分で加熱加圧し
て、図3(b)の如くEVA2で一体化したものであ
る。
定用のサンプルについて、下記環境条件で発泡の有無又
は黄変性を調べ、結果を表1に示した。 [高温高湿環境下での発泡の有無]太陽電池モジュール
を85℃、85%RHの環境下に750時間放置した後
の発泡の有無を目視にて観察した。 [高温高湿環境下での黄変性]黄変度測定用のサンプル
を85℃、85%RHの紫外線照射下に500時間放置
した後の黄変の程度をYI値(黄変の指標)で示した。 [紫外線環境下での黄変性]黄変度測定用のサンプルに
500時間紫外線を照射した後の黄変の程度をYI値で
示した。
ば、高温高湿環境下での発泡や黄変、紫外線環境下での
黄変の問題がなく、高温耐久性、経年耐久性に優れた太
陽電池モジュールを得ることができることがわかる。
ープは、太陽電池モジュールの封止膜の間において、高
温環境下での発泡、湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化
の問題がなく、従って、このような仮止め用テープを用
いた本発明の太陽電池モジュールによれば、高温耐久
性、経年耐久性に優れた高品質の太陽電池モジュールが
提供される。
て、(a)図は平面図、(b)図は(a)図のB−B線
に沿う断面図、(c)図は断面図である、
る。
(a)図は加熱加圧前の状態、(b)は加熱加圧後の状
態を示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 表面側透明保護部材と裏面側保護部材と
の間に封止膜を用いて太陽電池用セルを封止してなる太
陽電池モジュールであって、隣接する太陽電池用セル同
士、或いは、太陽電池用セルと封止膜とが仮止め用テー
プで止め付けられている太陽電池モジュールにおいて、 該仮止め用テープがポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤
層を形成してなるテープであることを特徴とする太陽電
池モジュール。 - 【請求項2】 請求項1において、該ポリオレフィン樹
脂製基材がポリエチレン樹脂製基材であることを特徴と
する太陽電池モジュール。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、該仮止め用テ
ープの粘着剤層がアクリル系粘着剤層又はシリコン系粘
着剤層であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、該封止膜がEVA樹脂組成物を成膜してなることを
特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
て、該太陽電池用セルは、表面側透明保護部材上に積層
された封止膜に対して該仮止め用テープで止め付けられ
ていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て、該ポリオレフィン樹脂製基材の厚さが10〜100
0μmで、該粘着剤層の厚さが1×102〜1×105
nmであることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項7】 表面側透明保護部材と裏面側保護部材と
の間に封止膜を用いて太陽電池用セルを封止して太陽電
池モジュールを製造する際に、隣接する太陽電池用セル
同士、或いは、太陽電池用セルと封止膜とを仮止めする
ための仮止め用テープにおいて、 ポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤層を形成してなるこ
とを特徴とする仮止め用テープ。 - 【請求項8】 請求項7において、該ポリオレフィン樹
脂製基材がポリエチレン樹脂製基材であることを特徴と
する仮止め用テープ。
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