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TWI444421B - Solar cell sealing film and the use of its solar cells - Google Patents

Solar cell sealing film and the use of its solar cells Download PDF

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TWI444421B
TWI444421B TW101105562A TW101105562A TWI444421B TW I444421 B TWI444421 B TW I444421B TW 101105562 A TW101105562 A TW 101105562A TW 101105562 A TW101105562 A TW 101105562A TW I444421 B TWI444421 B TW I444421B
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solar cell
sealing film
ethylene
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decane coupling
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TW101105562A
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Inventor
Hisataka Kataoka
Tetsuro Ikeda
Yoshihiko Inoue
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Description

太陽能電池密封膜及使用其之太陽能電池
本發明係關於一種以乙烯-極性單體共聚物為主成分之太陽能電池用密封膜，尤其關於一種耐久性高且生產性優異之太陽能電池用密封膜。再者，係關於使用此密封膜之太陽能電池。
近年來，基於資源之有效利用、環境污染防止等方面考量，將太陽光直接變換為電能之太陽能電池被廣泛使用，進而從生產性、耐久性之觀點而持續進行開發。
太陽能電池一般係如圖1所示般，係依序積層：由玻璃基板等所構成之表面側透明保護構件11、表面側密封膜13A、矽晶系發電元件等太陽能電池用元件14、內面側密封膜13B、以及內面側保護構件(後蓋)12，於減壓下脫氣之後進行加熱加壓來使得表面側密封膜13A以及內面側密封膜13B交聯硬化而接著一體化來製造。
如此之太陽能電池，為了得到高電氣輸出係將複數太陽能電池用元件14加以連接使用。從而，為了確保太陽能電池用元件14間之絕緣性，係使用具有絕緣性之密封膜13A、13B來密封太陽能電池用元件。
此外，薄膜矽系、薄膜非晶矽系太陽能電池、硒化銅銦(CIS)系太陽能電池等薄膜太陽能電池之開發 也持續進行，於此情況，係藉由化學氣相蒸鍍法等來於玻璃、聚醯亞胺基板等樹脂基板表面形成半導體層等發電元件層，於其上積層密封膜等來接著一體化以製造。
以往做為此等太陽能電池所使用之密封膜係使用乙烯醋酸乙烯共聚物(以下簡稱為EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等乙烯-極性單體共聚物所構成之薄膜。尤其，基於廉價且具有高透明性之觀點考量，係較佳使用EVA薄膜。此外，對於密封膜用乙烯-極性單體共聚物薄膜而言，基於太陽能電池元件之機械耐久性之確保、並防止內部導線、電極受到濕氣或是水滲透之影響而生鏽，必須發揮以和玻璃、發電元件以及後蓋具有高度密合性以及接著強度來將各構件加以接著一體化之作用。
是以，以往係藉由對乙烯-極性單體共聚物樹脂添加有機過氧化物做為交聯劑以謀求交聯構造所產生之耐候性提升、或是藉由添加矽烷耦合劑來謀求接著力之提升(專利文獻1)。
近年來，太陽能電池被要求長壽化，此外，由於在砂漠地帶、熱帶地域等嚴苛環境下之使用也增加，故密封膜也被要求可更為長期間保持接著性能之耐久性、耐候性，尤其被要求於高溫高濕環境下可長期間保持之耐久性。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2000-183382號公報
但是，一般若為了提升接著性而添加矽烷耦合劑，則會發生交聯速度降低、密封膜之生產性降低之問題。最近，太陽能電池之製造出現爆發性增加，其生產性受到重視。尤其，也有可進行被稱為快速硬化之高速生產的太陽能電池用密封膜，而被要求能於短時間製造更多太陽能電池。但是，一旦為了提高交聯速度而增加有機過氧化物之添加量則會發生因產生氣體所致薄膜之膨脹(以下稱為「起泡」(blister))。若發生起泡則不僅外觀不良，且絕緣性、防濕性能也降低，故成為品質上嚴重問題。
從而，本發明之目的係提供一種太陽能電池用密封膜，係以乙烯-極性單體共聚物為主成分，且具有有機過氧化物所產生之交聯構造；於高溫高濕環境下之接著性可被長期間保持之耐久性優異，於太陽能電池製造時具有高的交聯速度，且可抑制起泡的發生。
此外，本發明之目的在於提供一種使用此密封膜之太陽能電池。
上述目的可藉由下述太陽能電池用密封膜來達成，其含有乙烯-極性單體共聚物、有機過氧化物、矽烷耦合劑，該矽烷耦合劑係以下述式(I)： (式中，R1 為碳原子數1~3個之烷基，3個R1 可為相同亦可為不同，n為1~8之整數)所表示之矽烷耦合劑；且該矽烷耦合劑之含有量相對於該乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.02~1.0質量份。
接著性能被長期間保持之耐久性優異之理由被認為如下理由。亦即，當將以往通用之γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷等具有甲基丙烯醯氧基或是丙烯醯氧基做為反應性官能基之矽烷耦合劑混合於乙烯-極性單體共聚物樹脂之情況，由於經由COO-基來鍵結於樹脂，故有於高溫高濕環境下產生水解造成接著力降低之情況。上述式(I)之矽烷耦合劑由於不具水解部分，故被認為接著性能可長期間保持。此外，交聯速度高之理由在於，當為具有甲基丙烯醯氧基等甲基做為官能基之矽烷耦合劑之情況，雖交聯反應受立體障礙所阻礙，惟上述式(I)之矽烷耦合劑的官能基之立體障礙小，交聯速度不易降低之故。因此，無須增加有機過氧化物之添加量，且可抑制起泡之發生。
此外，當矽烷耦合劑之乙烯基(CH2 =CH-)與Si之間無碳原子之情況(式(I)中n為0之情況)由於分子量小，當摻混於乙烯-極性單體共聚物樹脂之情況容易飛濺，即便摻混後有時也會發生滲溢(添加劑之滲出)之情況。
再者，於式(I)中，當n為0之矽烷耦合劑的情況， 由於樹脂鍵結位置與接著界面之距離變小，故分子彼此之交絡等不易產生，可能變得不利於接著性能。另一方面，本發明之上述式(I)之矽烷耦合劑(n為1~8)之情況，由於在乙烯基(CH2 =CH-)與Si之間具有既定長度之碳鏈，樹脂鍵結位置與接著界面之距離變長，故分子之扭曲、分子彼此之交絡變強，變得有利於接著性能。
此外，當矽烷耦合劑之摻配量過少之情況則上述效果低，當多過之情況將變得難以含浸於聚合物，而有可能成為滲溢之原因，故以上述之含有量範圍來摻配。
本發明之太陽能電池用密封膜之較佳樣態如以下所述。
(1)前述式(I)中之n為1~4。若n成為5以上由於分子量增加，會有和乙烯-極性單體共聚物之相溶性惡化之情況。
(2)前述式(I)中之n為4。從接著性能以及和乙烯-極性單體共聚物之相溶性的觀點而言為所喜好者。
(3)前述式(I)中之R1 為甲基。在反應性優異方面為所喜好者。
(4)前述矽烷耦合劑之含有量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.15~1.0質量份。接著性能被長期間保持之耐久性可更為提高。
(5)前述乙烯-極性單體共聚物為乙烯醋酸乙烯共聚物。
此外，上述目的可藉由以使用本發明之太陽能電池密封膜為特徵之太陽能電池來達成。
本發明之太陽能電池密封膜由於以乙烯-極性單體共聚物做為主成分，並具有有機過氧化物所產生之交聯構造，並為了提升接著力而含有不易水解之特定矽烷耦合劑，故於高溫、高濕環境下，接著性能被長期間保持之耐久性獲得提升。此外，上述特定矽烷耦合劑由於立體障礙小且不易對交聯速度造成不良影響，故本發明之太陽能電池密封膜於太陽能電池製造時具有高交聯速度。是以，無需增加有機過氧化物之添加量並可抑制起泡之發生，而可防止因膨脹導致之外觀不良。
從而，藉由使用本發明之太陽能電池用密封膜，可提供一種太陽能電池，能以高接著強度來接著一體化、耐久性高且生產效率高，並降低因起泡之發生所產生之外觀不良。
本發明之太陽能電池用密封膜係具有乙烯-醋酸乙烯共聚物、做為交聯劑之有機過氧化物，且含有下述式(I)之矽烷耦合劑做為接著提升劑。
(式中，R1 為碳原子數1~3個之烷基，3個R1 可為相同亦可為不同，n為1~8之整數)；此外，前述矽烷耦合劑之含有量相對於前述乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.02~1.0質量份。
本發明之太陽能電池用密封膜藉由含有上述式(I)之矽烷耦合劑，則高溫高濕環境下之接著性能被長期間保持之耐久性獲得提升，於太陽能電池製造時展現高交聯速度，且可抑制起泡的發生。但是，當矽烷耦合劑之摻配量過少之情況，該效果會變低，當過多之情況則對聚合物之含浸會變得困難，有成為滲溢原因之情況。從而，矽烷耦合劑之含有量在上述範圍內。
〔矽烷耦合劑〕
矽烷耦合劑係經由反應性官能基(式(I)中為「CH2 =CH-(CH2 )n 」)來和有機樹脂等鍵結，藉由對水解性基(式(I)中之「OR1 」)進行水解反應來和無機物表面等鍵結，可發揮將化學性質上互異之物質彼此強固地連結之作用。
關於使用上述式(I)之矽烷耦合劑之密封膜，於高溫高濕環境下之接著性能被長期間保持之耐久性得以提升之理由被認為乃基於以下理由。亦即，將以往通用之γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷等具有甲基丙烯醯氧基或是丙烯醯氧基做為反應性官能基的矽烷耦合劑摻配於乙烯-極性單體共聚物樹脂之情況，由於經由COO-基鍵結於樹脂，故於高溫高濕環境下會 發生水解，造成矽烷耦合劑之分子斷裂，而有接著力降低之情況。相對於此，上述式(I)之矽烷耦合劑，應是由於反應性官能基並無水解部分，故於高溫高濕環境下之接著性能可長期間保持。
此外，交聯速度高之理由，對於具有甲基丙烯醯氧基等帶有甲基做為官能基之矽烷耦合劑的情況而言會因為立體障礙而阻礙交聯反應，但上述式(I)之矽烷耦合劑的官能基之立體障礙小，故交聯速度不易降低之故。因此，無需增加有機過氧化物之添加量，並可抑制起泡的發生。
此外，當矽烷耦合劑之乙烯基(CH2 =CH-)與Si之間並無碳原子之情況(式(I)中n為0之情況)因分子量小，若摻配於乙烯-極性單體共聚物樹脂之情況容易飛濺，即使於混合後也會有發生滲溢(添加劑之滲出)之情況。
再者，於式(I)中，當n為0之矽烷耦合劑的情況，由於樹脂鍵結位置與接著界面的距離變短，故分子彼此之交絡等不易發生，可能不利於接著性能。另一方面，若為本發明之上述式(I)之矽烷耦合劑(n為1~8)之情況，由於在乙烯基(CH2 =CH-)與Si之間具有既定長度之碳鏈，樹脂鍵結位置與接著界面的距離變長，故分子的扭曲、分子彼此之交絡變強，而有利於接著性能。
此外，於式(I)中，以n為1~4之情況為佳。其理由在於，若n成為5以上則分子量增加，其與乙烯-極 性單體共聚物之相溶性有惡化之情況。基於有利於接著性能以及與乙烯一極性單體共聚物之相溶性這兩方面的觀點，尤其n以4為佳。
R1 只要為碳原子數1~3個之烷基即可，可舉出甲基、乙基、異丙基等。基於反應性之觀點以甲基為佳。
做為上述式(I)之矽烷耦合劑，具體而言可舉出烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三異丙氧基矽烷、乙烯基乙基三甲氧基矽烷、乙烯基乙基三乙氧基矽烷、乙烯基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基丁基三甲氧基矽烷、乙烯基丁基三乙氧基矽烷、乙烯基丁基三異丙氧基矽烷、乙烯基戊基三甲氧基矽烷、乙烯基己基三甲氧基矽烷、乙烯基庚基三甲氧基矽烷、乙烯基辛基三甲氧基矽烷等。此等矽烷耦合劑可單獨使用或是組合2種以上使用。矽烷耦合劑以烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三異丙氧基矽烷、乙烯基乙基三甲氧基矽烷、乙烯基乙基三乙氧基矽烷、乙烯基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基丁基三甲氧基矽烷、乙烯基丁基三乙氧基矽烷、乙烯基丁基三異丙氧基矽烷更佳，以乙烯基丁基三甲氧基矽烷尤佳。
矽烷耦合劑之含有量如上述般相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.02~1.0質量份即可，再者，以0.15~1.0質量份為佳，尤以0.3~1.0質量份為佳。只要在此範圍內，即可成為提升接著性能之耐久性的太陽能電池用密封膜。
〔乙烯-極性單體共聚物〕
於本發明中，乙烯-極性單體共聚物之極性單體可舉出不飽和羧酸及其鹽、其酯、其醯胺、乙烯酯、一氧化碳等。更具體而言，可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、富馬酸、衣康酸、馬來酸單甲酯、馬來酸單乙酯、馬來酸酐、衣康酸酐等不飽和羧酸、此等不飽和羧酸之鋰、鈉、鉀等之1價金屬之鹽、鎂、鈣、鋅等多價金屬之鹽、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丁酯、馬來酸二甲酯等不飽和羧酸酯、醋酸乙烯、丙酸乙烯酯類之乙烯酯；一氧化碳、二氧化硫等之一種或是二種以上等。
做為乙烯-極性單體共聚物更具體而言可舉出乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物般之乙烯-不飽和羧酸共聚物、前述乙烯-不飽和羧酸共聚物之羧基之一部分或是全部被上述金屬所中和之離子性聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙基共聚物，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物般之乙烯-不飽和羧酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸共聚物般之乙烯-不飽和羧酸酯-不飽和羧酸共聚物以及其羧基之一部分或是全部被上述金屬所中和之離子性聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物般之乙烯- 乙烯基酯共聚物等做為代表例。
在乙烯-極性單體共聚物方面，以使用JIS K7210所規定之熔流速率在35g/10分以下、尤其是3~6g/10分者為佳。使用具有如此之熔流速率的乙烯-極性單體共聚物而成之太陽能電池用密封膜，於太陽能電池製作時之密封製程中進行加熱加壓之際，可抑制密封膜發生熔融或位偏而從基板端部滲出。
此外，於本發明中，熔流速率(MFR)之值係依照JIS K7210而基於190℃、荷重21.18N之條件來測定。
乙烯-極性單體共聚物尤以乙烯-醋酸乙烯共聚物(也稱為EVA)為佳。藉此，可形成廉價、在透明性與柔軟性優異之太陽電池用密封膜。
乙烯-醋酸乙烯共聚物中之醋酸乙烯之含有量相對於EVA為20~35質量%、又以22~30質量%為佳、尤以24~28質量%為佳。EVA之醋酸乙烯單位之含有量愈低則所得之密封膜有愈為變硬之傾向。若醋酸乙烯之含有量未達20質量%，當於高溫下進行交聯硬化之情況，所得之密封膜的透明性恐有不足之虞。再者，若超過35質量%則有密封膜之硬度不充分之情況，進而恐怕會產生羧酸、醇類、胺類等而容易於密封膜與保護構件等之界面產生發泡。
本發明之太陽能電池密封膜除了乙烯-極性單體共聚物亦可進而附加性地使用聚乙烯縮醛系樹脂(例如聚乙烯縮甲醛、聚乙烯縮丁醛(PVB樹脂)、變性PVB)、氯乙烯樹脂。於此情況，尤其以PVB為佳。
〔有機過氧化物〕
有機過氧化物可做為交聯劑來形成乙烯-極性單體共聚物之交聯構造，可得到在接著力、透明性、耐濕性、耐貫通性獲得改善之太陽能電池用密封膜。
於本發明中做為有機過氧化物只要是可於100℃以上之溫度分解而產生自由基者則可使用任意物。有機過氧化物一般係考慮成膜溫度、組成物之調整條件、硬化溫度、受覆蓋物之耐熱性、儲存安定性來選擇。尤其，以半衰期10小時之分解溫度為70℃以上者為佳。
前述有機過氧化物，基於樹脂之加工溫度、儲存安定性之觀點可舉出例如2,5-二甲基己烷、2,5-二氫過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(特丁基過氧)己烷、3-二特丁基過氧化物、特二異丙苯過氧化物、2，5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酸過氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(特丁基過氧化)己烷、2,5-二甲基-2，5-二(特丁基過氧化)己炔、二異丙苯過氧化物、特丁基異丙苯過氧化物、α,α’-雙(特丁基過氧化異丙基)苯、特丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、α,α’-雙(特丁基過氧化)二異丙基苯、正丁基-4,4-雙(特丁基過氧化)丁烷、2,2-雙(特丁基過氧化)丁烷、1,1-雙(特丁基過氧化)環己烷、1,1-雙(特丁基過氧化)3,3,5-三甲基環己烷、特丁基過氧化苯甲酸酯；苯甲醯基過氧化物、1,1-二(特己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷等。
有機過氧化物尤佳為2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧化)己烷、特丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、1,1-二(特己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷。
有機過氧化物之含有量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份，較佳為0.1~5質量份，更佳為0.2~1.8質量份，尤佳為0.5~1.5質量份。
〔交聯助劑〕
本發明之太陽能電池用密封膜亦可視必要性進一步含有交聯助劑。前述交聯助劑可提高乙烯-極性單體共聚物之凝膠分率，可提高密封膜之接著性以及耐久性。
前述交聯助劑之含有量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份一般為使用10質量份以下、較佳為使用0.1~5質量份。藉此，可得到接著性優異之密封膜。
前述交聯助劑(具有自由基聚合性基做為官能基之化合物)除了三烯丙基氰酸酯、三烯丙基異氰酸酯等3官能基之交聯助劑以外，尚可舉出(甲基)丙烯酸酯(例如NK酯等)之單官能基或是2官能基之交聯助劑等。當中又以三烯丙基氰酸酯以及三烯丙基異氰酸酯為佳，尤以三烯丙基異氰酸酯為佳。
〔其他〕
本發明之密封膜，基於膜之各種物性(機械強度、接著性、透明性等光學特性、耐熱性、耐光性、交聯速度等)之改良或是調整、尤其基於機械強度之改良， 可視情況進一步含有塑化劑、含丙烯醯氧基之化合物、含甲基丙烯醯氧基之化合物以及/或是含環氧基之化合物等各種添加劑。
前述塑化劑並無特別限定，一般係使用多元酸之酯、多元醇之酯。其例可舉出苯二甲酸二辛酯、己二酸二己酯、三乙二醇-二-2-乙基丁酸酯、癸二酸丁酯、四乙二醇二庚酸酯、三乙二醇二膽固醇壬酸酯。 塑化劑可使用一種亦可組合二種以上使用。塑化劑之含有量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份以5質量份以下之範圍為佳。
前述含丙烯醯氧基之化合物以及前述含甲基丙烯醯氧基之化合物一般為丙烯酸或是甲基丙烯酸衍生物，可舉出例如丙烯酸或是甲基丙烯酸之酯、醯胺。在酯殘基之例可舉出甲基、乙基、十二烷基、硬脂基、月桂基等直鏈狀烷基；環己基、四氫槺基、胺基乙基、2-羥基乙基、3-羥基丙基、3-氯-2-羥基丙基。以醯胺之例子而言可舉出二丙酮丙烯醯胺。此外，尚可舉出乙二醇、三乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇等多元醇與丙烯酸或是甲基丙烯酸之酯。
前述含環氧之化合物可舉出三環氧丙基三(2-羥基乙基)異氰酸酯、新戊二醇二環氧丙醚、1,6-己烷二醇二環氧丙醚、烯丙基環氧丙醚、2-乙基己基環氧丙醚、苯基環氧丙醚、酚醛(乙烯氧基)5 環氧丙醚、對特丁基苯基環氧丙醚、己二酸二環氧丙酯、苯二甲酸二 環氧丙酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、丁基環氧丙醚。
前述含丙烯醯氧基之化合物、前述含甲基丙烯醯氧基之化合物、或是前述含環氧基之化合物相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份一般分別為0.5~5.0質量份、尤其以1.0~4.0質量份為佳。
再者，本發明之太陽能電池用密封膜亦可含有紫外線吸收劑、光穩定劑、以及/或是抗老化劑。
藉由含有紫外線吸收劑，可抑制乙烯-極性單體共聚物因受到照射光等影響而劣化以及太陽能電池用密封膜之黄變。前述紫外線吸收劑並無特別限制，較佳可舉出2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正十二醯基二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系紫外線吸收劑。此外，上述二苯甲酮系紫外線吸收劑之摻配量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份以0.01~5質量份為佳。
含有光穩定劑亦可抑制乙烯-極性單體共聚物受到照射光等之影響而劣化從而太陽能電池用密封膜發生黄變。前述光穩定劑以使用被稱為受阻胺系之光穩定劑為佳，例如可舉出LA-52、LA-57、LA-62、LA-63LA-63p、LA-67、LA-68(皆為ADEKA公司製造)、Tinuvin744、Tinuvin770、Tinuvin765、Tinuvin144、Tinuvin622LD、CHIMASSORB 944LD(皆為汽巴特用化學公司製造)、UV-3034(B.F.古德里奇公司製造)等。此外，上述光穩定劑可單獨使用亦可組 合2種以上使用，其摻配量相對於乙烯-極性單體共聚物100質量份以0.01~5質量份為佳。
做為前述抗老化劑可舉出例如N,N’-己烷-1,6-二基雙〔3-(3,5-二-特丁基-4-羥基苯基)丙醯胺〕等受阻酚醛系抗氧化劑、磷系熱穩定劑、內酯系熱穩定劑、維他命E系熱穩定劑、硫系熱穩定劑等。
為了形成上述本發明之太陽能電池用密封膜，只要依照公知方法來進行即可。例如，可藉由下述方法來製造：將上述各材料經過超級混合機(高速流動混合機)、滾軋機等以公知方法進行混合後之組成物藉由通常的擠出成形或是軋光成形(軋光)等來成形得到片狀物。再者，亦可將前述組成物溶解於溶劑中，將此溶液以適當的塗布機(coater)塗布於適當的支撐體上、乾燥來形成塗膜以得到片狀物。此外，製膜時之加熱溫度以交聯劑不至反應或是幾乎不反應之溫度為佳。例如以50~90℃為佳，尤以40~80℃為佳。太陽能電池用密封膜之厚度並無特別限制，只要在50μm~2mm之範圍即可。
〔太陽能電池〕
本發明之太陽能電池之構造，只要使用本發明之太陽能電池用密封膜則無特別制限。例如可舉出於表面側透明保護構件與內面側保護構件之間介設本發明之太陽能電池用密封膜來交聯一體化以將太陽能電池用元件加以密封之構造等。此外，於本發明中，將太陽能電池元件受光照射之側(受光面側)稱為「表面 側」，將太陽能電池元件之受光面的相反面側稱為「內面側」。
於前述太陽能電池中，為了充分密封太陽能電池用元件，只要例如圖1所示般積層表面側透明保護構件11、表面側密封膜13A、太陽能電池用元件14、內面側密封膜13B以及內面側保護構件12，依照加熱加壓等慣用方式來使得密封膜交聯硬化即可。
前述加熱加壓只要例如將前述積層體以真空層合器以溫度135~180℃(進而於140~180℃、尤其是155~180℃)、脫氣時間0.1~5分鐘、加壓壓力0.1~1.5kg/cm2 、加壓時間5~15分鐘來進行加熱壓接即可。於此加熱加壓時，可藉由使得於表面側密封膜13A以及內面側密封膜13B所包含之乙烯-極性單體共聚物進行交聯來經由表面側密封膜13A以及內面側密封膜13B讓表面側透明保護構件11、內面側透明構件12、以及太陽能電池用元件14一體化而將太陽能電池用元件14加以密封。
此外，本發明之太陽能電池用密封膜不僅可使用於圖1所示之採用單晶或是多晶的矽晶系太陽能電池元件的太陽能電池，亦可使用於薄膜矽系、薄膜非晶矽系太陽能電池、硒化銅銦(CIS)系太陽能電池等薄膜太陽能電池的密封膜。於此情況，可舉出例如於玻璃基板、聚醯亞胺基板、氟樹脂系透明基板等表面側透明保護構件之表面上藉由化學氣相蒸鍍法等形成有薄膜太陽能電池元件層之上積層本發明之太陽能電池用 密封膜、內面側保護構件來接著一體化之構造；於內面側保護構件表面上所形成之太陽能電池元件上積層本發明之太陽能電池用密封膜、表面側透明保護構件來接著一體化之構造；或是依序積層表面側透明保護構件、表面側密封膜、薄膜太陽能電池元件、內面側密封膜、以及內面側保護構件來接著一體化之構造等。
本發明之太陽能電池用密封膜，由於高溫高濕環境下之接著性能被長期間保持之耐久性獲得提升，於太陽能電池製造時展現高交聯速度，且可抑制起泡的發生，故可得到於高溫高濕環境下之耐久性高、生產效率高、且可降低因發生起泡所造成之外觀不良的太陽能電池。
本發明之太陽能電池所使用之表面側透明保護構件11通常以矽酸鹽玻璃等玻璃基板為佳。玻璃基板之厚度一般為0.1~10mm、以0.3~5mm為佳。玻璃基板一般能藉由化學方式或是熱方式來被強化。
本發明所使用之內面側保護構件12為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑膠薄膜，惟考慮耐熱性、耐濕熱性以氟化聚乙烯薄膜為佳、尤其以依序積層氟化聚乙烯薄膜/Al/氟化聚乙烯薄膜之薄膜為佳。尤其由於PET等塑膠薄膜和太陽能電池用密封膜之接著性低，故本發明之太陽能電池用密封膜以將PET等塑膠薄膜當作內面側保護構件而用於太陽能電池為佳。
此外，本發明之太陽能電池(包含薄膜太陽能電池)如上述般特徵落在被使用於表面側以及/或是內面側 之密封膜。從而，關於表面側透明保護構件、內面側保護構件、以及太陽能電池用元件等前述密封膜以外之構件只要和以往公知的太陽能電池具有同樣構成即可，並無特別制限。
【實施例】
以下，藉由實施例來說明本發明。
(實施例1)
以表1所示摻配將各材料供給於滾軋機，於70℃進行混練來調製太陽能電池用密封膜組成物。將前述太陽能電池用密封膜組成物於70℃進行軋光成形，放置冷卻後，製作太陽能電池用密封膜(厚度0.6mm)。
(實施例2~14、比較例1~21)
除了材料以及摻配分別如表1~3所示以外，係和實施例1同樣地調製太陽能電池用密封膜組成物，使用該組成物來製作太陽能電池用密封膜。
(評價方法) (1)交聯速度
使得上述製作而成之各太陽能電池用密封膜在爐內以155℃進行交聯反應，每隔一定時間精秤約1g，使用索司勒萃取器以熱二甲苯進行6小時萃取處理後，將生成之凝膠成分以80℃乾燥12小時以上並進行秤量。算出凝膠成分對密封膜之質量%，以該數值達到80%之交聯時間做為交聯速度。交聯時間之判定基準係以10分鐘以下定為合格。
(2)玻璃接著力 (i)初期之玻璃接著力
接著力係以180°剝離試驗(JIS K 6584，1994年)來進行評價。180°剝離試驗具體而言係依照下述順序如圖2所示般來進行。
積層玻璃基板21(浮玻璃：厚度3mm)、上述各太陽能電池用密封膜23，將所得之積層體於真空層合機進行真空脫氣，以100℃之溫度進行10分鐘預備壓接後，進而放入爐中以溫度155℃之條件進行45分鐘交聯。然後在23℃、50%RH環境氣氛下將積層體放置24小時後，將玻璃基板21與太陽能電池用密封膜23之間之一部分予以剝離，將太陽能電池用密封膜23做180°彎折並使用拉伸試驗機(島津製作所公司製造，Autograph)以拉伸速度100mm/分時之剝除力做為玻璃接著力〔N/cm〕來進行測定。
(ii)濕熱處理後之玻璃接著力
將上述所製作之積層體在溫度85℃、濕度85%RH之濕熱爐內放置5000小時後，與(i)之情況同樣地測定玻璃接著力〔N/cm〕。
(3)起泡性(產生氣體所致膨脹)
將玻璃基板、上述各太陽能電池用密封膜、太陽能電池元件、太陽能電池密封膜、氣體阻擋層(Tedlar(氟化聚乙烯薄膜(杜邦公司製造))/鋁箔/Tedlar)以此順序來積層，將所得之積層體在真空層合機進行真空脫氣，靜置於155℃之爐，測定直到因為產生氣體導致膨脹發生之時間。起泡性之判定基準係以45分 鐘以上為合格。
(4)滲溢
於上述(2)中，針對於溫度85℃、濕度85%RH之環境下放置5000小時後之樣品，將不認為有滲溢情況者視為￮，認為有滲溢情況者視為×。
(評價結果)
上述各評價結果如表1~3所示。
＊11：乙烯基三異丙氧基矽烷(Z-6550(東麗道康寧公司製))
於實施例1~14，相對於EVA 100質量份摻配有式(I)之矽烷耦合劑(矽烷耦合劑(1)或是(2))0.03~1.0質量份之太陽能電池用密封膜係展現高交聯速度。此外，因交聯劑之有機過氧化物無須大量添加，故可抑制起泡的發生。再者，濕熱處理後之接著力高，接著性能可被充分維持。
於比較例1~4中，當相對於EVA 100質量份摻配式(I)之矽烷耦合劑0.01質量份之情況，無法充分維持接著性能，當摻配1.0質量份之情況被認為有滲溢情況。
另一方面，於比較例5~15中，當使用式(I)以外之矽烷耦合劑當中具有甲基丙烯醯氧基做為反應性官能基之矽烷耦合劑的情況，交聯速度低、濕熱處理後之接著力降低，無法充分維持接著性能。為了提高交聯速度而摻配許多有機過氧化物之比較例10以及11，起泡性也出現惡化。此外，於比較例16~21中，當使用式(I)以外之矽烷耦合劑當中之式(I)之n為0的矽烷耦合劑之情況，濕熱處理後之接著力會降低，接著性能無法充分維持。而使用了分子量最小之矽烷耦合劑(6)之比較例16以及17甚至發生滲溢。
由以上可知，藉由本發明可得到於高溫、高濕環境下具有接著性能被長期間保持之耐久性且具有高交聯速度之太陽能電池用密封膜。
此外，本發明不限定於上述實施形態之構成以及實施例，可在發明之要旨範圍內進行各種變形。
11‧‧‧表面側透明保護構件
12‧‧‧內面側保護構件
13A‧‧‧表面側密封膜
13B‧‧‧內面側密封膜
14‧‧‧太陽能電池元件
21‧‧‧玻璃基板
23‧‧‧太陽能電池用密封膜
圖1係一般的太陽能電池之示意截面圖。
圖2係用以說明接著力評價之180°剝離試驗法的示意圖。

Claims (7)

  1. 一種太陽能電池用密封膜，係含有乙烯-極性單體共聚物、有機過氧化物、矽烷耦合劑；其特徵在於，該矽烷耦合劑係以下述式(I)： (式中，R1 係碳原子數1~3個的烷基，3個R1 可為相同亦可為不同，n為1~8之整數)所表示之矽烷耦合劑；且該矽烷耦合劑之含有量相對於該乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.02~1.0質量份。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池密封膜，其中該式(I)中之n為1~4。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池密封膜，其中該式(I)中之n為4。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽能電池密封膜，其中該式(I)中之R1 為甲基。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽能電池密封膜，其中該矽烷耦合劑之含有量相對於該乙烯-極性單體共聚物100質量份為0.15~1.0質量份。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽能電池密封膜，其中該乙烯-極性單體共聚物為乙烯-醋酸乙烯共聚物。
  7. 一種太陽能電池，係使用有如申請專利範圍第1至6項中任一項之太陽能電池密封膜。
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