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TW201420592A - 太陽電池模組用塡充材片及太陽電池模組之製造方法 - Google Patents

太陽電池模組用塡充材片及太陽電池模組之製造方法 Download PDF

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TW201420592A
TW201420592A TW102135501A TW102135501A TW201420592A TW 201420592 A TW201420592 A TW 201420592A TW 102135501 A TW102135501 A TW 102135501A TW 102135501 A TW102135501 A TW 102135501A TW 201420592 A TW201420592 A TW 201420592A
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TW
Taiwan
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solar cell
filler sheet
weight
cell module
sheet
Prior art date
Application number
TW102135501A
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English (en)
Inventor
Masahiro Ishii
Hiroshi Hiraike
Kazunari Yagi
Hiroyuki Nomoto
Junichi NAKADATE
Masahiro Asuka
Kiyomi Uenomachi
Jia-Mo Guo
Yoshitaka Kunihiro
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本發明係一種太陽電池模組用填充材片，其含有α-烯烴含量為1~25重量%之α-烯烴-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質且順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%的順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份、低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂100~400重量份、及下述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物0.1~3.0重量份。式(I)中，R1表示3-環氧丙氧基丙基(3-glycidoxy propyl)或2-(3,4-環氧環己基)乙基，R2表示碳數1~3之烷基，R3表示碳數1~3之烷基，且n為0或1。□

Description

太陽電池模組用填充材片及太陽電池模組之製造方法
本發明係關於一種太陽電池模組用填充材片及使用該太陽電池模組用填充材片之太陽電池模組之製造方法，該太陽電池模組用填充材片於與透明保護材或太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性方面優異，即便於利用真空層疊法製造剛性或軟性之太陽電池模組之情形時，亦可防止於太陽電池元件與填充材片之間產生空隙，可減少太陽電池之劣化。
近年來，對環境問題或能源問題之意識正在提高，太陽電池作為乾淨之能量來源而備受矚目，目前開發並提出有由各種形態構成之太陽電池模組。例如已知有以玻璃等作為基材之剛性太陽電池模組、或以聚醯亞胺或聚酯系之耐熱高分子材料或不鏽鋼薄膜作為基材之軟性太陽電池模組等。
此種太陽電池模組通常由透明保護材、填充材片、作為光電伏打元件之太陽電池元件、填充材片、及背面保護材等所構成。
並且，藉由將該等構件預先切斷為所需形狀後進行積層，並於靜止狀態利用真空層疊將該等積層一體化之方法(真空層疊法)而製造。真空層疊法尤其適合製造以玻璃等作為基材之剛性太陽電池模組。
於太陽電池模組中，上述填充材片係用以保護太陽電池吸收太陽光進行發電之太陽電池元件的層，且係用以將太陽電池元件、與用以 維持太陽電池模組之性能或保持強度、耐久性之透明保護材、背面保護材接著的層。因此，上述填充材片需要與太陽電池元件或透明保護材、背面保護材之接著性、或填充材片本身之耐久性及耐熱性等。又，於上述真空層疊法或卷對卷法之製造步驟中，亦需要可不產生皺褶等，將太陽電池元件適宜地密封而製造太陽電池模組之層疊適應性。
作為此種填充材片，先前一直使用乙烯-乙酸乙烯酯樹脂(EVA)(專利文獻1)。EVA可藉由在與太陽電池元件接著之步驟中進行交聯而發揮優異之耐熱性。然而，存在因該交聯步驟而使製造時間延長之問題。又，亦存在EVA中所包含之乙酸污染太陽電池元件之發光層或透明電極層之問題。
因此，作為填充材片，業界研究了非EVA系樹脂之使用。
例如專利文獻2中記載有使用由如下樹脂組成物形成之樹脂膜作為積層於太陽電池元件之正面側與背面側之填充材片，該樹脂組成物係含有α-烯烴與乙烯性不飽和矽烷化合物之共聚物或其改質或縮合物、及選自由耐光材、紫外線吸收劑、及熱穩定劑所組成之群中之1種或2種以上者。
本發明者等人對目前為止所提出之由非EVA系之樹脂所構成之填充材片進行了研究。然而，該等先前之由非EVA系樹脂所構成之填充材片難以在較短之製造時間內同時實現對太陽電池元件之接著性與較高之耐熱性。又，於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充材片並利用真空層疊法製造剛性或軟性之太陽電池模組之情形時，存在有時於太陽電池元件與填充材片之間產生空隙，所獲得之太陽電池模組之耐久性或外觀變差的問題。進而，亦存在有時對於由玻璃構成之透明保護材或玻璃基材無法獲得足夠之接著性的問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開平7-297439號公報
專利文獻2：日本特開2004-214641號公報
本發明之目的在於鑒於上述現狀，而提供一種太陽電池模組用填充材片及使用該太陽電池模組用填充材片之太陽電池模組之製造方法，該太陽電池模組用填充材片於與透明保護材或太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性方面優異，即便於利用真空層疊法製造剛性或軟性之太陽電池模組之情形時，亦可防止於太陽電池元件與填充材片之間產生空隙，可減少太陽電池之劣化。
本發明係一種太陽電池模組用填充材片，其含有α-烯烴含量為1~25重量%之α-烯烴-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質且順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%的順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份、低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂100~400重量份、及下述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物0.1~3.0重量份。
式(I)中，R1表示3-環氧丙氧基丙基或2-(3,4-環氧環己基)乙基，R2表示碳數1~3之烷基，R3表示碳數1~3之烷基，且n為0或1。
以下，詳細說明本發明。
圖1中顯示表示一般之剛性太陽電池模組之剖面的模式圖。於圖1所示之剛性之太陽電池模組中，將依順序積層由玻璃基材構成之透明保護材5、填充材片8、太陽電池元件B、填充材片8、背面保護材6而成之積層體利用真空層疊法進行熱壓接。此處，於剛性太陽電池模組中，太陽電池元件B之厚度雖然於不使用基材之結晶矽太陽電池等中為200μm左右，但於薄膜矽太陽電池或化合物系太陽電池中相對較厚，約為2mm左右。於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充材片8並利用真空層疊法製造剛性太陽電池模組之情形時，認為因熱壓接時之填充材片之流動性不足而無法充分地追隨太陽電池元件，故而會產生空隙7(圖1)。
本發明者等人嘗試使用順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂作為構成太陽電池模組用填充材片(以下亦僅稱為「填充材片」)之樹脂。順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂可藉由加熱使之熔融而密接於太陽電池元件，因此無需如EVA般進行交聯步驟便可有效率地製造太陽電池模組。又，亦不會如使用EVA之情形般，因所包含之乙酸而污染太陽電池元件之發光層或透明電極層。然而，即便使用順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂，亦無法解決上述產生空隙之問題，又，亦存在對於由玻璃構成之透明保護材或玻璃基材之接著性之問題。
對此，本發明者等人發現：藉由對特定之順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂併用低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂與特定之具有環氧基之矽烷化合物，可防止製造太陽電池模組時產生空隙，並且提高對於由玻璃構成之透明保護材或玻璃基材之接著性，從而完成本發明。
本發明之填充材片含有順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂。上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂係α-烯烴-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質而成之樹脂。本發明之填充材片藉由含有順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂，可藉由加熱使之熔融而密接於太陽電池元件，從而將其密封。
關於上述α-烯烴，為了實現由樹脂之非晶性提高所引起之低熔點化、柔軟化，碳數較佳為3~10，碳數更佳為4~8。
上述α-烯烴具體可列舉丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等。其中，較佳為1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。
上述α-烯烴-乙烯共聚物較佳為丁烯-乙烯共聚物、己烯-乙烯共聚物、辛烯-乙烯共聚物。
上述α-烯烴-乙烯共聚物之α-烯烴含量為1~25重量%。若上述α-烯烴含量未達1重量%，則填充材片之柔軟性降低，並且其熔點變高，因此於密封太陽電池元件時必須進行高溫加熱。若上述α-烯烴含量超過25重量%，則填充材片之結晶性或流動性變得不均勻而產生應變，或填充材片本身之熔點變得過低，因此於將太陽電池元件保持為高溫之情形時難以保持形狀，結果填充材片對於太陽電池元件之接著性降低，或發生變形。上述α-烯烴含量之較佳之下限為10重量%，較佳之上限為20重量%。
關於上述α-烯烴-乙烯共聚物中之上述α-烯烴之含量，可藉由13C-NMR之光譜積分值而求出。具體而言，例如於使用1-丁烯之情形時，使用於氘氯仿中於10.9ppm附近或26.1ppm附近、39.1ppm附近獲得之源自1-丁烯結構之光譜積分值、及於26.9ppm附近、29.7ppm附近、30.2ppm附近、33.4ppm附近獲得之源自乙烯結構之光譜積分值而算出。關於光譜之歸屬，利用高分子分析手冊(日本分析化學會編，朝倉書店發行，2008年)等已知資料即可。
將上述α-烯烴-乙烯共聚物利用順丁烯二酸酐進行接枝改質之方法可使用公知方法，例如可列舉：將含有上述α-烯烴-乙烯共聚物、順丁烯二酸酐、及自由基聚合起始劑之組成物供給至擠出機中進行熔融混練，而使順丁烯二酸酐接枝聚合於上述共聚物的熔融改質法；或使上述α- 烯烴-乙烯共聚物溶解於溶劑而製作溶解液，並於該溶解液添加順丁烯二酸酐及自由基聚合起始劑而使順丁烯二酸酐接枝聚合於上述共聚物的溶液改質法等。其中，就可利用擠出機進行混合且生產性優異之方面而言，較佳為上述熔融改質法。
上述接枝改質之方法中使用之自由基聚合起始劑只要為先前用於自由基聚合者，則無特別限定。具體而言，例如可列舉過氧化苯甲醯、氫過氧化異丙苯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化辛酸異丙苯酯、偶氮二異丁腈等。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%。若上述順丁烯二酸酐之總含量未達0.1重量%，則填充材片對於太陽電池元件之接著性降低。若上述順丁烯二酸酐之總含量超過3重量%，則順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂發生交聯，於製造填充材片時產生凝膠而變得無法製造，或填充材片之擠出成形性降低。上述順丁烯二酸酐之總含量之較佳之下限為0.2重量%，較佳之上限為1.5重量%，更佳為未達1.0重量%。
再者，上述順丁烯二酸酐之總含量可使用上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂而製作試驗膜，測定上述試驗膜之紅外線吸收光譜，並根據1790cm-1附近之吸收強度而算出。具體而言，上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂中之順丁烯二酸酐之總含量例如可使用FT-IR(傅立葉變換紅外光譜裝置Nicolet 6700 FT-IR)並藉由高分子分析手冊(日本分析化學會編，朝倉書店發行，2008年)等中記載之已知測定方法而測定。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂藉由示差掃描熱量分析而測得之吸熱曲線之最大峰值溫度(Tm)較佳為80~125℃。若上述吸熱曲線之最大峰值溫度(Tm)低於80℃，則有填充材片之耐熱性降低之虞。若上述吸熱曲線之最大峰值溫度(Tm)高於125℃，則有密封步驟中之填 充材片之加熱時間變長而生產性降低，或太陽電池元件之密封變得不充分之虞。上述吸熱曲線之最大峰值溫度(Tm)更佳為83~110℃。
再者，上述藉由示差掃描熱量分析而測得之吸熱曲線之最大峰值溫度(Tm)可依據JIS K7121中規定之測定方法進行測定。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之熔體質量流率(MFR)較佳為0.5g/10min~29g/10min。若上述MFR未達0.5g/10min，則有於製造填充材片時於片材中殘留應變而發生捲曲之虞。若超過29g/10min，則有於製造填充材片時容易洩降而難以製造均勻之厚度之片材之情形。上述MFR更佳為2g/10min~10g/10min。
再者，上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之MFR係指依據ASTM D1238或JIS K7210等，於負載2.16kg、溫度190℃之條件下測得之值。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂於30℃之黏彈性儲存模數較佳為2×108Pa以下。若上述30℃之黏彈性儲存模數超過2×108Pa，則有填充材片之柔軟性降低而操作性降低，或於利用填充材片密封太陽電池元件而製造太陽電池模組時，必須急遽地加熱填充材片之虞。若上述30℃之黏彈性儲存模數過低，則有上述填充材片於室溫表現出接著性而使填充材片之操作性降低之情形，因此下限較佳為1×107Pa。又，上限更佳為1.5×108Pa。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂於100℃之黏彈性儲存模數較佳為5×106Pa以下。若上述100℃之黏彈性儲存模數超過5×106Pa，則有填充材片對於太陽電池元件之接著性降低之虞。若上述100℃之黏彈性儲存模數過低，則有於利用填充材片密封太陽電池元件而製造太陽電池模組時，填充材片因按壓力而較大地流動，導致厚度之不均勻化增大之虞，因此下限較佳為1×104Pa。又，上限更佳為4×106Pa。
再者，上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之黏彈性儲存模數係指藉由 依據JIS K6394之動態性質試驗方法而測得之值。
本發明之填充材片含有低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂。上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂具有對本發明之填充材片賦予加熱壓接時之流動性，而防止產生空隙之作用。又，上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂與上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之親和性優異，因此即便將兩者混合而使用亦可維持填充材片之透明性，不易阻礙太陽光透射至太陽電池元件。
於本說明書中，所謂低密度聚乙烯樹脂係指重複單元之乙烯無規地具有支鏈鍵結而成之結晶性之熱塑性樹脂。上述低密度聚乙烯樹脂因其支鏈結構而不太進行結晶化，具有熔點相對較低且柔軟之性質。
於本說明書中，所謂直鏈狀低密度聚乙烯樹脂係指使重複單元之乙烯與若干量之α-烯烴(例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基戊烯、1-辛烯等)共聚合而成之熱塑性樹脂。
再者，低密度聚乙烯樹脂與直鏈狀低密度聚乙烯樹脂可單獨使用，亦可將兩者併用。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔體質量流率(MFR)之較佳之下限為20g/10min，較佳之上限為200g/10min。若MFR於該範圍內，則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時填充材片可發揮較高之流動性而防止空隙之產生，並且可發揮較高之柔軟性。若上述MFR未達20g/10min，則有熱壓接時之填充材片之流動性變得不充分而於模組化後產生空隙，使耐久性降低之虞。若上述MFR超過200g/10min，則有填充材片之柔軟性降低，較脆而不易延伸，使操作性變差之虞。又，有於熱壓接時樹脂流出而污染覆蓋玻璃或底層片材，或耐熱性降低，或厚度變得不均勻之虞。上述MFR之更佳之下限為30g/10min，更佳之上限為150g/10min。
再者，上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之MFR係指依據ASTM D1238或JIS K7210等，於負載2.16kg、溫度190℃之條件下測得之值。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之密度之較佳之下限為0.870g/cm3，較佳之上限為0.920g/cm3。若上述密度未達0.870g/cm3，則有填充材片較脆而不易延伸，其他物性亦降低之虞。若上述密度超過0.920g/cm3，則有填充材片之透明性降低之虞。上述密度之更佳之下限為0.880g/cm3，更佳之上限為0.915g/cm3。
再者，上述密度係藉由JIS K7112(塑膠之密度與比重之測定方法)中規定之測定方法而獲得之值。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔點之較佳之下限為55℃，較佳之上限為110℃。若上述熔點未達55℃，則有於熱壓接後進行冷卻時，液滴凝集，形成大結晶而使透明性降低之虞。若上述熔點超過110℃，則有於熱壓接後進行冷卻時，先形成大結晶而使透明性降低之虞。
再者，上述熔點係藉由JIS K7121中規定之測定方法而獲得之值。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂以樹脂單獨體成形為厚度700μm之片狀時之該片材之霧度值較佳為50%以下。若上述霧度值超過50%，則有所獲得之填充材片之透明性變差之情形。上述霧度值更佳為30%以下。
再者，上述霧度值係藉由JIS K7136中規定之測定方法而獲得之值。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂以樹脂單獨體成形為厚度700μm之片狀時之該片材之拉伸斷裂伸長率較佳為400%以上。若上述拉伸斷裂伸長率未達400%，則有所獲得之填充材片之拉伸斷裂伸長率降低之虞。上述拉伸斷裂伸長率更佳為600%以上。
再者，上述拉伸斷裂伸長率係藉由JIS K7162中規定之測定方法而獲得之值。
於本發明之填充材片中，相對於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份之上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之含量之下限為100重量份，上限為400重量份。若上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之含量未達100重量份，則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時無法對填充材片賦予充分之流動性，而無法防止空隙之產生。若上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之含量超過400重量份，則填充材片對於太陽電池元件之接著性降低，耐久性變差。上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之含量之較佳之下限為120重量份，較佳之上限為300重量份，更佳之下限為150重量份，更佳之上限為200重量份。
本發明之填充材片含有上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物。上述矽烷化合物不僅提高對於由玻璃構成之透明保護材或玻璃基材之接著性，亦發揮作為針對上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂之交聯劑之作用。即，若於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂調配上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物，則上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂中之順丁烯二酸酐基與具有環氧基之矽烷化合物之環氧基會發生反應而將矽烷化合物引入至樹脂之側鏈。進而，該側鏈之矽烷化合物彼此藉由水解縮合而形成矽氧烷鍵，而於樹脂間形成交聯結構。藉由於樹脂間形成交聯結構，可使本發明之填充材片之高溫下之彈性模數提高，而實現較高之高溫高濕耐久性。
上述式(I)中，R1表示3-環氧丙氧基丙基或2-(3,4-環氧環己基)乙基。其中，就可實現更高之高溫高濕耐久性之方面而言，較佳為2-(3,4-環氧環己基)乙基。
上述式(I)中，作為R2，只要為碳數1~3之烷基，則無特別限定，例如可列舉甲基、乙基、丙基，較佳為甲基及乙基，更佳為甲基。
上述式(I)中，作為R3，只要為碳數1~3之烷基，則無特別限定，例如可列舉甲基、乙基、丙基，較佳為甲基。
作為上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物，例如可列舉3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三丙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三丙氧基矽烷等。
於本發明之填充材片中，相對於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份之上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物之含量之下限為0.1重量份，上限為3.0重量份。若上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物之含量處於該範圍外，則有本發明之填充材片之接著性降低之虞。上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物之含量之較佳之下限為0.2重量份，較佳之上限為1.0重量份，更佳之下限為0.3重量份，更佳之上限為0.8重量份。
本發明之填充材片亦可於不損害其物性之範圍內進而含有其他添加劑。作為上述其他添加劑，例如可列舉UV穩定劑、塑化劑、填充劑、著色劑、顏料、抗氧化劑、抗靜電劑、界面活性劑、調色液、折射率匹配用添加劑及分散助劑等。
本發明之填充材片之厚度之較佳之下限為200μm，較佳之上限為1000μm。若上述厚度未達200μm，則有於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時，容易產生圖1之7所示之空隙，且由壓接壓力所產生之對太陽電池元件之負載亦變大，因此接著性及耐久性不足或發電性能 降低之虞。若超過1000μm，則有於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時發生樹脂之溢出之虞。上述厚度之更佳之下限為300μm，更佳之上限為700μm。
本發明之填充材片之拉伸斷裂伸長率較佳為700%以上。若上述拉伸斷裂伸長率未達700%，則有因凝集破壞而導致接著強度降低之情形。上述拉伸斷裂伸長率更佳為1000%以上。
於本說明書中，拉伸斷裂伸長率係藉由JIS K7162中規定之測定方法而獲得之值。
本發明之填充材片之拉伸彈性模數之較佳之下限為50MPa，較佳之上限為150MPa。若上述拉伸彈性模數未達50MPa，則欲剝離之應力會集中在填充材片與太陽電池元件之界面或填充材片與透明保護材之界面，而容易產生由凝集破壞所致之剝離。若上述拉伸彈性模數超過150MPa，則會變脆，相對於欲剝離之應力，容易產生由破裂破壞所致之剝離。上述拉伸彈性模數之更佳之下限為60MPa，更佳之上限為130MPa。
於本說明書中，拉伸彈性模數係藉由JIS K7162中規定之測定方法而獲得之值。
本發明之填充材片以於密封太陽電池元件時之條件進行真空層疊前後之熱尺寸變化率較佳為於片材成形方向及片材寬度方向均為-10%以上10%以下。藉由將上述熱尺寸變化率設為該範圍內，不會於密封後之太陽電池中產生過大之內部應力，可進一步提高太陽電池之耐久性。
再者，太陽電池元件之密封例如係藉由如下方法進行：對於將透明保護材、太陽電池模組用填充材片、太陽電池元件、太陽電池模組用填充材片、及背面保護材依該順序積層而獲得之積層體，一面於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱(真空層疊)。關於上述密封太陽電池元件時之真空層疊之條件，一般於80℃加溫並脫氣150秒後，於120℃進行300秒 真空壓製。
作為製造本發明之填充材片之方法，可列舉如下方法等：將上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂、低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂、上述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物、及視需要而調配之添加劑以特定之重量比例供給至擠出機中進行熔融、混練，並自擠出機擠出為片狀而形成。
尤其是於藉由將上述擠出機之擠出條件設為填充材片之黏彈性儲存模數成為1×105Pa以下之樹脂溫度，並於擠出後利用例如冷卻至20℃以下之冷卻輥一面冷卻一面捲取，藉此使填充材片之黏彈性儲存模數成為5×106Pa以上的方法而製造填充材片之情形時，可將所獲得之填充材片之於密封太陽電池元件時之條件下進行真空層疊前後之熱尺寸變化率設為於片材成形方向及片材寬度方向均為-10%以上10%以下。
再者，上述填充材片之黏彈性儲存模數係指藉由依據JIS K6394之動態性質試驗方法而測得之值。
可使用本發明之填充材片將太陽電池元件密封，而製造太陽電池模組。
上述太陽電池元件一般係由藉由受光而產生電子之光電轉換層、提取所產生之電子的電極層、及耐熱性基板所構成。
作為上述光電轉換層，例如可列舉由單晶矽、單晶鍺、多晶矽、微晶矽等結晶系半導體，非晶矽等非晶系半導體，GaAs、InP、AlGaAs、CdS、CdTe、Cu2S、CuInSe2、CuInS2等化合物半導體，酞菁、聚乙炔等有機半導體等所形成者。
上述光電轉換層可為單層或複層。
上述光電轉換層之厚度較佳為0.1~200μm。
作為上述耐熱性基板，只要為可耐受積層光電轉換層或電極 材之製程之耐熱性基板，並為不包含於用作太陽電池時污染上述光電轉換層之物質之玻璃基板，則無特別限定，例如可列舉由鈉鈣玻璃等所構成之玻璃基板、或由聚醯亞胺膜等所構成之樹脂基板、或由不鏽鋼箔等所構成之金屬基板等。
上述玻璃基板之厚度較佳為0.1~3mm。
上述電極層係由電極材料構成之層。
上述電極層視需要可存在於上述光電轉換層上，可存在於上述光電轉換層與玻璃基板之間，亦可存在於上述玻璃基板面上。
又，上述太陽電池元件可具有複數層上述電極層。
由於受光面側(正面)之電極層必須為透明，故而作為上述電極材料，較佳為金屬氧化物等一般之透明電極材料。作為上述透明電極材料並無特別限定，可適宜地使用ITO或ZnO等。
於不使用透明電極之情形時，亦可為利用銀等金屬將基極電極(Base electrode)或其所附屬之指狀電極圖案化而成者。
由於背面側(背面)之電極層無需為透明，故而可藉由一般之電極材料構成，作為上述電極材料，可適宜地使用銀。
作為製造上述太陽電池元件之方法，只要為公知之方法，則無特別限定，例如可藉由於矽晶圓製作pn接合面並印刷電極後進行焙燒之方法、或於上述玻璃基板上配置上述光電轉換層或電極層之方法等公知方法而形成。
作為使用本發明之填充材片將太陽電池元件密封之方法，例如可列舉：對於將透明保護材、本發明之太陽電池模組用填充材片、太陽電池元件、本發明之太陽電池模組用填充材片、及背面保護材依該順序積層而獲得之積層體，一面以靜止狀態於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱，而使太陽電池模組用填充材片壓接於太陽電池元件的方法(真 空層疊法)。再者，亦可列舉於光電轉換層之受光面側積層透明保護材，另一方面，背面側不積層背面保護材之態樣。
對於上述積層體一面於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱之步驟可使用真空貼合機等先前公知之裝置而進行。
上述太陽電池元件及上述太陽電池模組用填充材片使用預先調整為所需大小之矩形狀者即可。
又，太陽電池模組之製造方法亦為本發明之一，該太陽電池模組之製造方法具有：將透明保護材、本發明之太陽電池模組用填充材片、太陽電池元件、本發明之太陽電池模組用填充材片、及背面保護材依該順序積層而獲得積層體之步驟；及對於所獲得之積層體一面於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱，而使上述太陽電池模組用填充材片壓接於上述太陽電池元件之步驟。
對於上述積層體一面於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱之步驟較佳為於1000Pa以下之減壓氣氛下進行，更佳為於80~1000Pa之減壓氣氛下進行。
上述加熱步驟係將上述積層體加熱至較佳為100~170℃、更佳為130~160℃。又，其加熱時間較佳為1~15分鐘，更佳為2~5分鐘。
上述透明保護材係可成為太陽電池模組之光電轉換層之受光面側之最外層之層。
上述透明保護材就透明性、耐熱性及難燃性優異之方面而言，較佳為由玻璃構成。
於上述透明保護材係由玻璃構成之情形時，上述透明保護材之厚度較佳為0.1~5mm，更佳為1.0~3.5mm。
上述背面保護材係可成為太陽電池模組之背面側(即與光電轉換層之受光面相反之側)之最外層之層。
上述背面保護材就水蒸氣阻隔性或耐候性優異之方面而言，較佳為由玻璃、或不鏽鋼、或聚氟乙烯/聚酯/聚氟乙烯積層片、聚酯/鋁/聚酯積層片等樹脂片材構成。再者，上述背面保護材無需特別為透明。
於上述背面保護材係由玻璃或不鏽鋼構成之情形時，上述背面保護材之厚度較佳為0.1~5mm，更佳為1.0~3.5mm。
於上述背面保護材係由積層片構成之情形時，上述背面保護材之厚度較佳為10~500μm，更佳為100~300μm。
上述透明保護材較佳為於成為最外層之表面具有壓紋形狀。藉由具有上述壓紋形狀，可降低太陽光之反射損失，或防止眩光，或改善外觀。
上述壓紋形狀可為規則之凹凸形狀，亦可為無規之凹凸形狀。
上述壓紋形狀可於將上述透明保護材貼合於太陽電池元件之前進行壓紋賦型，亦可於貼合於太陽電池元件之後進行壓紋賦型，或者可於與太陽電池元件貼合之步驟中同時賦型。
上述透明保護材或背面保護材亦可於一面具有接著層。對於在上述光電轉換層之上下積層有本發明之太陽電池模組用填充材片之積層體，將上述透明保護材或背面保護材以其接著層與積層體接觸之方式進行積層，藉此可更確實地進行密封。
上述接著層只要為由作為太陽電池元件之密封材而公知之成分所構成者，則無特別限定，就進一步提高與本發明之填充材片之接著性之方面而言，較佳為由與上述填充材片之接著劑層相同之成分構成。
上述接著層之厚度較佳為10~200μm，更佳為10~50μm。
根據本發明，可提供一種太陽電池模組用填充材片及使用該太陽電池模組用填充材片之太陽電池模組之製造方法，該太陽電池模組用 填充材片於與透明保護材或太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性方面優異，即便於利用真空層疊法製造剛性或軟性之太陽電池模組之情形時，亦可防止於太陽電池元件與填充材片之間產生空隙，可減少太陽電池之劣化。
B‧‧‧太陽電池元件
5‧‧‧透明保護材
6‧‧‧背面保護材
7‧‧‧空隙
8‧‧‧填充材片
圖1係表示一般之剛性太陽電池模組之剖面的模式圖。
以下，列舉實施例更詳細地說明本發明之態樣，但本發明並不僅限於該等實施例。
(實施例1)
將丁烯含量為16重量%之丁烯-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質且順丁烯二酸酐之總含量為0.9重量%的順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份、下述表1中記載之直鏈狀低密度聚乙烯樹脂A 100重量份、及2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(Dow Corning Toray公司製造，商品名「Z6043」)0.6重量份供給至擠出機中並於250℃進行熔融混練，將其擠出成形而獲得厚度500μm之填充材片。
使用所獲得之填充材片，藉由以下之方法製造太陽電池模組。
首先，準備將於玻璃基材(旭硝子公司製造，青板浮法玻璃)上形成有由薄膜狀之CIGS(銅銦鎵硒)構成之光電轉換層之太陽電池元件、及實施例、比較例中獲得之填充材片切斷為特定之形狀而成者。
其次，將由玻璃構成之透明保護材、填充材片、太陽電池元件、填充 材片、及背面保護材依該順序積層，將其於80℃加溫並脫氣150秒後，以於120℃壓製300秒之條件進行真空層疊，而製作太陽電池模組。
(實施例2~25、比較例1~8)
使用表2~6所示之組成，除此以外，與實施例1同樣地製造填充材片及太陽電池模組。
將表2~6所示之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之密度、MFR、熔點、斷裂伸長率及霧度值示於表1。
又，除低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂以外之表2~6所示之材料具體如下所示。
3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：Dow Corning Toray公司製造，商品名「Z-6040」
3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷：Dow Corning Toray公司製造，商品名「SZ-6030」
3-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷：(信越化學工業公司製造，商品名「KBM-603」)
(評價)
對實施例及比較例中獲得之填充材片、太陽電池模組進行以下之評價。將結果示於表2~6。
(1)填充材片之拉伸斷裂伸長率及拉伸彈性模數之測定
使用Tensilon(東洋精機製作所公司製造)，依據JIS K7162測定所製作之填充材片之拉伸斷裂伸長率及拉伸彈性模數。
(2)填充材片之全光線透過率之測定
使用霧度計(TC-HIII，東京電色公司製造)，藉由依據JIS-K7105之方法測定所獲得之填充材片之全光線透過率。
(3)填充材片之對玻璃之接著強度之測定
於厚度3.2mm之浮法玻璃板放置密封材片，進而於其上重疊125μm之PET膜，利用設定溫度150℃之真空貼合機於1個大氣壓之保壓時間10分鐘之條件下製作玻璃板接著試驗體。
將該試驗體放入85℃、85%之高溫高濕槽中500小時後，以剝離速度300mm/min，藉由自玻璃板之180°剝離試驗測定剝離強度。
(4)太陽電池模組之單元填充性之評價
自玻璃側以目視觀察所獲得之太陽電池模組，並根據以下之基準進行 評價。
◎：遍及太陽電池模組整體未確認到空隙。
○：於太陽電池元件之周邊部未確認到空隙。
△：於太陽電池元件之周邊部可確認到空隙，但為全周之一半以下。
×：於太陽電池元件之周邊部之大致全周可確認到空隙。
(實施例26)
將丁烯含量為16重量%之丁烯-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質且順丁烯二酸酐之總含量為0.9重量%的順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份、低密度聚乙烯樹脂N(日本聚乙烯公司製造，「Kernel KS340T」)400重量份、及2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(Dow Corning Toray公司製造，商品名「Z6043」)0.4重量份供給至擠出機中於220℃進行熔融混練並擠出後，利用冷卻至20℃之冷卻輥一面冷卻一面捲取，藉此獲得厚度500μm之填充材片。
使用所獲得之填充材片，藉由與實施例1同樣之方法製造太陽電池模組。
(實施例27)
將2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷之調配量設為0.2重量份，除此以外，與實施例26同樣地製造填充材片及太陽電池模組。
(評價)
對實施例26、27中獲得之填充材片、太陽電池模組進行以下之評價。將結果示於表7。
(1)填充材片之熱尺寸變化率之測定
將填充材片切斷為於片材成形方向為250mm、於片材寬度方向為250mm之長方形作為樣品。
將所獲得之樣品於密封太陽電池元件時之條件下，即於80℃加溫並脫氣150秒後，以於120℃壓製300秒之條件進行真空層疊。對真空層疊後之填充材片之片材成形方向及片材寬度方向之長度進行測定，並算出進行真空層疊前後之熱尺寸變化率。
(2)太陽電池模組於高溫高濕試驗後之最大發電量維持率之測定
將所獲得之太陽電池模組於85℃、相對濕度85%之環境下放置3000小時。使用Nisshin Toa股份有限公司製造之商品名「1116N」測定放置前後之最大輸出Pmax，並算出高溫高濕試驗後之最大發電量維持率。
[產業上之可利用性]
根據本發明，可提供一種太陽電池模組用填充材片及使用該太陽電池模組用填充材片之太陽電池模組之製造方法，該太陽電池模組用填充材片於與透明保護材或太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性方面優異，即便於利用真空層疊法製造剛性或軟性之太陽電池模組之情形時，亦可防止於太陽電池元件與填充材片之間產生空隙，可減少太陽電池之劣化。

Claims (5)

  1. 一種太陽電池模組用填充材片，其特徵在於含有：α-烯烴含量為1~25重量%之α-烯烴-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐接枝改質且順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%的順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份、低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂100~400重量份、及下述通式(I)所表示之具有環氧基之矽烷化合物0.1~3.0重量份； 式(I)中，R1表示3-環氧丙氧基丙基或2-(3,4-環氧環己基)乙基，R2表示碳數1~3之烷基，R3表示碳數1~3之烷基，且n為0或1。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充材片，其中R1為2-(3,4-環氧環己基)乙基。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之太陽電池模組用填充材片，其拉伸斷裂應變為700%以上，且拉伸彈性模數為50~150MPa。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項之太陽電池模組用填充材片，其中以於密封太陽電池元件時之條件進行真空層疊前後之熱尺寸變化率於片材成形方向及片材寬度方向均為-10%以上10%以下。
  5. 一種太陽電池模組之製造方法，其特徵在於具有如下步驟：將透明保護材、申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充材片、太陽電池元件、申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充材片、及背面保護材依該順序積層而獲得積層體之步驟；及對於所獲得之積層體，一面於減壓下於其厚度方向施加按壓力一面進行加熱，而使上述太陽電池模組用填充材片壓接於上述太陽電池元件之步驟。
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