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TWI550051B - Ultraviolet-shielding silicone-on-agent sheet for solar cell sealing and solar cell module using the same - Google Patents

Ultraviolet-shielding silicone-on-agent sheet for solar cell sealing and solar cell module using the same Download PDF

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TWI550051B
TWI550051B TW103138905A TW103138905A TWI550051B TW I550051 B TWI550051 B TW I550051B TW 103138905 A TW103138905 A TW 103138905A TW 103138905 A TW103138905 A TW 103138905A TW I550051 B TWI550051 B TW I550051B
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TW
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mass
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solar cell
group
adhesive sheet
Prior art date
Application number
TW103138905A
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TW201531546A (zh
Inventor
Naoki Yamakawa
Minoru Igarashi
Atsushi Yaginuma
Tomoyoshi Furihata
Hiroto Ohwada
Junichi Tsukada
Atsuo Ito
Original Assignee
Shinetsu Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shinetsu Chemical Co filed Critical Shinetsu Chemical Co
Publication of TW201531546A publication Critical patent/TW201531546A/zh
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Description

太陽電池封止用紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片及使用其之太陽電池模組
本發明特別係有關於一種有用於將背面面板為包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之背板的結晶型或多晶太陽電池高可靠度地封止的聚矽氧接著劑薄片及使用其之太陽電池模組。
近年來，作為利用太陽光的能源資源，吾人對太陽光發電的關注高漲。於此，太陽電池之發電元件，一般而言係由矽等半導體構成，太陽電池模組係以電性相互連接各個太陽電池單元的狀態積載於受光面玻璃基板等。
此時，對太陽電池單元受光的表面或背面側，透過以封入材料被覆，便可保護太陽電池免於外在環境，例如雨、風、雪、塵埃等的侵襲。作為封入材料，一般而言易以薄片狀取用，基於低成本等觀點係使用屬熱塑性樹脂的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。欲使用EVA將太陽電池模組化，一般係採將受光面/EVA薄片/太陽電池 單元/EVA薄片/背面面板(背板)積層後置入真空層壓機，於130~150℃按壓15~30分鐘的方法。
然而，使用EVA作為封止材時，特別是在高溫高濕環境下會產生乙酸，因此，該產生之乙酸成為腐蝕太陽電池單元電極等的原因，由此影響，而有所謂發電性能劣化的問題。特別是，由於太陽電池盼達數十年單位的長期使用，基於保證性觀點，對於歷時劣化企盼早日加以解決。
此外，EVA非僅止於上述問題，由於其UV耐性低，因長時間暴露於屋外而發生變色，變成黃色或者褐色，亦有所謂損及外觀的問題。
作為不會發生此等問題的封止材，可舉出聚矽氧。例如，使用聚矽氧作為封止材時，因無乙酸的產生，非僅可抑制電極腐蝕，黃色或褐色之變色問題亦獲解決。又，其未如EVA般在低溫下彈性模數劇烈上升，亦可提高電極連接的可靠度。舉例言之，在非專利文獻1(伊藤厚雄，大和田寬人，降籏智欣，金享培，山川直樹，柳沼篤，今瀧智雄，渡邊百樹，阪本貞夫：第9回次世代太陽光發電系統研討會論文集，2012,p.54)中介紹，對暴露於屋外29年的聚矽氧封止太陽電池模組進行再評價，最大輸出功率的下降僅為-0.22%/年，具有極高的可靠度。
聚矽氧近年來因耐熱性‧耐紫外線優良，廣泛使用於作為發光二極體(LED)的封止材。其具有非僅對可見光，對藍色(450~495nm光)或紫色(380~450nm)光亦 具有高穿透性之特徵。
然，如此般與EVA相比耐候性較高、低波長光亦可穿透，且發電量提升的聚矽氧，在應用於太陽電池之際亦未必僅為有利者。
太陽電池其生產量及設置量在全球急遽擴展。隨之，而嚴格要求低成本化。
一般而言，所稱「超直型」的太陽電池模組係在受光面玻璃與背板之間以EVA作為封止材封止太陽電池單元而成。該背板具厚度為150~350μm，係為了長時間保護太陽電池單元或配線構件免於屋外的環境壓力而配置者。係就背板所要求的特性而言，有高水蒸氣障壁性、電絕緣性、光反射性，作為其代表例，TPT「PVF(聚氟乙烯)/接著劑/PET(聚對苯二甲酸乙二酯)/接著劑/PVF」、或TPE「PVF/接著劑/PET/接著劑/EVA」所示之積層體、夾有用以完全阻斷水蒸氣之鋁箔的樹脂之積層體係於市售。
近年來，對於背板亦持續推進低成本化，不使用如PVF之類的氟樹脂，亦出現PET單層者。當封止材為EVA時，因添加之紫外線吸收劑的效果使低波長光被吸收而減小對PET的影響，但應用低波長光亦可穿透的聚矽氧封止材時，則立即發生劣化。作為氟系樹脂所期待的特性，非僅有髒汙防止性能，尚可舉出防止芯材之PET免於劣化的紫外線截止能力，惟將聚矽氧封止材應用於此類不含氟系樹脂的低成本背板實屬困難。
為獲得聚矽氧封止太陽電池，迄今已探討各 種的封止方法。於專利文獻1(日本特表2007-527109號公報)中提出，在塗佈於基板上的液狀之聚矽氧材料上或聚矽氧材料中，利用多軸機械手臂配置連接的太陽電池，其後藉由將聚矽氧材料硬化而未卡入氣泡地予以封入。又，於專利文獻2(日本特表2011-514680號公報)中提出，透過使用具有可移動平板的單元壓機，在真空下將太陽電池單元配置於硬化或者半硬化的聚矽氧上，而未卡入氣泡地予以封入。另一方面，於專利文獻3(國際公開第2009/091068號)中提出一種對玻璃基板配置封止劑、太陽電池元件、聚矽氧液狀物質，最後重疊背面保護基板而作成暫時積層體，並在室溫的真空下予以加壓密接而密封的方法，惟認為就此方法而言，不易拓展至太陽電池模組的實用大小。
於此，於任一方法中，在太陽電池單元封止步驟中均包含所謂塗佈或者連結液狀聚矽氧的繁瑣步驟。如此，對於所謂近來太陽電池的模組化使用EVA薄片的製造商由於需投資新的設備，因此，現況在於不易為人所接受。又，於專利文獻2(特表2011-514680號公報)中，封止材在無需透光時亦可含有顏料，但未必符合對低成本背板的應用。更且，使用最適於塗佈、連結之低黏度聚矽氧的硬化物比起EVA其物理強度較弱，而且接著強度亦低，從而要求開發一種具有更高強度‧高接著力的聚矽氧封止材。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特表2007-527109號公報
[專利文獻2]日本特表2011-514680號公報
[專利文獻3]國際公開第2009/091068號
〔非專利文獻〕
[非專利文獻1]伊藤厚雄，大和田寬人，降籏智欣，金享培，山川直樹，柳沼篤，今瀧智雄，渡邊百樹，阪本貞夫：第9回次世代太陽光發電系統研討會論文集，2012, p.54
本發明係鑒於上述實情而完成者，特別係有關於一種縱然使用不含氟樹脂的背板也不會因紫外線導致背板劣化的聚矽氧封止材，茲以提供一種非以液狀而以薄片狀取用處理性優良的太陽電池封止用紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片及太陽電池模組為目的。
本發明人等為達成上述目的而致力重複研究的結果發現，以在將特別可阻斷380nm以下之波長的光的聚矽氧橡膠接著劑組成物經加工成薄片狀的紫外線遮蔽 性之聚矽氧接著劑薄片配置於背板上的背面積層體、及於受光面面板上配置與上述相同或相異之聚矽氧接著劑薄片的受光面積層體此兩接著劑薄片之間配置太陽電池單元的方式一體作成積層體，並對其在真空‧加熱下按壓，則容易取用處理且封止性高，更且，縱然使用低成本背板亦可防止紫外線所致之表面PET的劣化，終至完成本發明。
即，本發明係提供一種下述具有太陽電池封止用紫外線遮蔽能的聚矽氧接著劑薄片及使用其之太陽電池模組。
[1]一種太陽電池封止用紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片，其係在具備：受光面及背面面板；與此兩面板分別相接的聚矽氧接著劑層；及夾設於此兩接著劑層間且經封止的複數太陽電池單元的太陽電池模組中用以形成與上述背面面板相接之聚矽氧接著劑層的接著劑薄片，其特徵為對厚度2mm之硬化物測定380nm光之波長的透光率時可賦予30%以下的透光率。
[2]如[1]之聚矽氧接著劑薄片，其係含有(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)表示，且聚合度為100以上的有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、 (C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(E)平均粒徑為0.1~10μm的填充劑(惟，(B)成分除外)：0.1~50質量份而成。
[3]如[1]之聚矽氧接著劑薄片，其係含有(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)表示，且聚合度為100以上的有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、(C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(F)紫外線吸收劑：0.05~2質量份而成。
[4]如[1]或[2]之聚矽氧接著劑薄片，其中(D)成分係包含烷氧基、環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基任一者中的1種以上，且相對於(A)成分100質量份含有0.01質量份以上。
[5]如[1]~[4]中任一項之聚矽氧接著劑薄片，其厚度為0.3~2.5mm。
[6]如[1]~[5]中任一項之聚矽氧接著劑薄片，其兩面係實施壓花加工而成。
[7]一種聚矽氧封止太陽電池模組，其係藉由對積層 有受光面面板、硬化性聚矽氧接著劑薄片、複數太陽電池單元、如[1]~[6]中任一項之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片、及背面面板的積層體利用真空層壓機在真空下進行加熱按壓，將上述兩接著劑薄片硬化而封止該太陽電池單元而成。
[8]如[7]之太陽電池模組，其中背面面板為含有聚對苯二甲酸乙二酯的背板。
本發明之聚矽氧接著劑薄片為可實施擠出成形、壓光成形等的混練型接著劑薄片，可將受光面面板、聚矽氧接著劑薄片、太陽電池單元、本發明之聚矽氧接著劑薄片、背面面板(背板)之積層體利用真空層壓機予以模組化。由此，單元的封止性提高，無需使用習知液狀聚矽氧即可簡便地獲得可免於紫外線而防止背板之劣化的模組。
1‧‧‧受光面面板
2‧‧‧背面面板(背板)
3‧‧‧紫外線非遮蔽性聚矽氧接著劑硬化層
30‧‧‧紫外線非遮蔽性聚矽氧接著劑未硬化層
4‧‧‧紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑硬化層
40‧‧‧紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑未硬化層
5‧‧‧太陽電池單元
第1圖為本發明一實施例之太陽電池模組的示意剖面圖。
第2圖為本發明另一實施例之太陽電池模組的示意剖面圖。
第3圖為表示本發明實施例中裝設於真空層壓機之積 層體的一例的示意剖面圖。
第4圖為比較例之太陽電池模組的示意剖面圖。
第5圖為表示實施例2之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片硬化物的波長與透光率的關係的圖表。
第6圖為表示比較例之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片硬化物的波長與透光率的關係的圖表。
根據本發明之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片，可防止屬背板之構件的PET免於紫外線所導致的劣化。因此，配置於背板上的聚矽氧接著劑層之380nm光的穿透率係取與太陽電池封止用EVA同等的30%以下。380nm光的透光率超過30%時有因太陽的紫外線導致背板(PET)劣化之虞。另一方面，380nm光的穿透率係愈低愈佳。
本發明之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片係將含有(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)表示，且聚合度為100以上的有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、 (C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(E)平均粒徑為0.1~10μm的填充劑(惟，(B)成分除外)：0.1~50質量份、或、(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)表示，且聚合度為100以上的有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、(C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(F)紫外線吸收劑：0.05~2質量份
而成的聚矽氧橡膠組成物藉由壓光輥或擠出成形加工等形成為薄片狀者，故而呈未硬化狀態。
以下，對該聚矽氧橡膠組成物加以詳述。
在本發明之聚矽氧橡膠組成物中，(A)成分為以下述平均組成式(I)所表示之聚合度為100以上的有機聚矽氧烷。
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)。
上述平均組成式(I)中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，通常，較佳為碳數1~12、尤為碳數1~8者，具體而言，可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基等烷基、環戊基、環己基等環烷基、乙烯基、烯丙基、丙烯基等烯基、環烯基、苯基、甲苯基等芳基、苯甲基、2-苯基乙基等芳烷基、或者將此等基之氫原子的一部分或全部以鹵素原子或氰基等取代的基，較佳為甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基，尤以甲基、乙烯基為佳。
具體而言，較佳為對該有機聚矽氧烷之主鏈由二甲基矽氧烷單元重複所構成者、或由構成該主鏈之二甲基矽氧烷單元重複所構成的二甲基聚矽氧烷結構的一部分導入具有苯基、乙烯基、3,3,3-三氟丙基等的二苯基矽氧烷單元、甲基苯基矽氧烷單元、甲基乙烯基矽氧烷單元、甲基-3,3,3-三氟丙基矽氧烷單元等者等。
特別是，有機聚矽氧烷較佳為一分子中具有2個以上之烯基、環烯基等脂肪族不飽和基者，尤以具乙烯基者為佳。此時，係以全R1中的0.01~20莫耳%、尤為0.02~10莫耳%為脂肪族不飽和基為佳。此外，該脂肪族不飽和基可於分子鏈末端與矽原子鍵結，亦可於分子鏈的中段與矽原子鍵結，此兩者皆可，惟以與至少分子鏈末端的矽原子鍵結為佳。又，a為1.95~2.05，較佳為1.98~2.02，更佳為1.99~2.01之正數。
(A)成分之有機聚矽氧烷可較佳舉出分子鏈末 端經三甲基矽烷氧基、二甲基苯基矽烷氧基、二甲基羥基矽烷氧基、二甲基乙烯基矽烷氧基、甲基二乙烯基矽烷氧基、三乙烯基矽烷氧基等三有機矽烷氧基封端者。
作為特佳者，可舉出甲基乙烯基聚矽氧烷、甲基苯基乙烯基聚矽氧烷、甲基三氟丙基乙烯基聚矽氧烷等。
此類有機聚矽氧烷可藉由例如將有機鹵基矽烷的1種或2種以上(共)水解縮合，或者使環狀聚矽氧烷(矽氧烷之三聚物、四聚物等)使用鹼性或酸性之觸媒進行開環聚合而得。此等基本上為直鏈狀之二有機聚矽氧烷，惟作為(A)成分，亦可為分子量(聚合度)或分子結構相異的2種或3種以上之混合物。
再者，上述有機聚矽氧烷的聚合度為100以上，較佳為100~100,000，特佳為3,000~20,000。此外，該聚合度能以採用凝膠滲透層析(GPC)分析之聚苯乙烯換算的重量平均聚合度來測定之。
(B)成分之BET比表面積超過50m2/g的補強性氧化矽係為了獲得硬化前後之機械強度優良的橡膠組成物而添加者。此時，為提升聚矽氧橡膠組成物的透明性，BET比表面積需超過200m2/g，較佳為250m2/g以上。BET比表面積若為200m2/g以下，硬化物的透明性下降。此外，其上限不特別限制，通常為500m2/g以下。
作為此類(B)成分之補強性氧化矽，可舉出煙霧質氧化矽(乾式氧化矽或發煙氧化矽)、沉降氧化矽(濕式氧化矽)等。又，對此等的表面以氯矽烷、烷氧基矽烷、 六甲基二矽氮烷等實施疏水化處理者亦可適用。特別是使用六甲基二矽氮烷的處理因其透明性提升而較佳。為提升透明性，較佳使用煙霧質氧化矽作為補強性氧化矽。補強性氧化矽可1種單獨使用，亦可併用2種以上。
作為(B)成分之補強性氧化矽，可使用市售品，可舉出例如AEROSIL 130、AEROSIL 200、AEROSIL 300、AEROSIL R-812、AEROSIL R-972、AEROSIL R-974等AEROSIL系列(日本AEROSIL(股)製)、Cabosil MS-5、MS-7(Cabot公司製)、REOLOSIL QS-102、103、MT-10(TOKUYAMA公司製)等表面未處理或經表面疏水化處理之(即親水性或疏水性之)發煙氧化矽、或TOKUSIL US-F(TOKUYAMA公司製)、NIPSIL-SS、NIPSIL-LP(日本SILICA(股)製)等表面未處理或經表面疏水化處理之沉降氧化矽等。
(B)成分之補強性氧化矽的摻混量，相對於(A)成分之有機聚矽氧烷100質量份為10~150質量份，較佳為30~120質量份，更佳為50~100質量份。(B)成分的摻混量過少時無法獲得硬化前後之補強效果，而且聚矽氧接著劑於硬化後的透明性下降。若過多時，則有不易使氧化矽在聚矽氧聚合物中分散，同時加工成薄片狀的加工性惡化之虞。
作為(C)成分之硬化劑，只要為可使(A)成分硬化者則不特別限定，較佳為廣泛作為聚矽氧橡膠之硬化劑而為人所知的(a)加成反應(矽氫化反應)型硬化劑，即有機 氫聚矽氧烷(交聯劑)與矽氫化觸媒的組合、或(b)有機過氧化物。
上述(a)作為加成反應(矽氫化反應)中的交聯劑之有機氫聚矽氧烷為一分子中含有至少2個與矽原子鍵結的氫原子(SiH基)者，可應用下述平均組成式(II)R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
(於此，R2為碳數1~6之未取代或經取代之1價烴基，較佳為不具脂肪族不飽和鍵者；作為具體例，係為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等烷基、環己基、環己烯基、苯基等未取代之1價烴基、3,3,3-三氟丙基、氰甲基等上述1價烴基之氫原子的至少一部分經鹵素原子或氰基取代之經取代烷基等的經取代之1價烴基；b以滿足0.7~2.1、c以滿足0.01~1.0，且b+c以滿足0.8~3.0，較佳為b以滿足0.8~2.0、c以滿足0.2~1.0，且b+c以滿足1.0~2.5之正數表示)。
所示之向來廣為人知的有機氫聚矽氧烷。又，有機氫聚矽氧烷的分子結構可為直鏈狀、環狀、分支狀、三維網目狀之任一種結構。此時，適合使用一分子中之矽原子的數目(或聚合度)為2~300個、尤為4~200個左右且於室溫下呈液狀者。此外，與矽原子鍵結的氫原子(SiH基)可位於分子鏈末端或側鏈，此兩者皆可，係使用一分子中含有至少2個(通常為2~300個)，較佳為3個以上(例如3~200個)，更佳為4~150個左右者。
作為該有機氫聚矽氧烷，具體而言，可舉出 1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、甲基氫環聚矽氧烷、甲基氫矽氧烷‧二甲基矽氧烷環狀共聚物、叁(二甲基氫矽烷氧基)甲基矽烷、叁(二甲基氫矽烷氧基)苯基矽烷、兩末端三甲基矽烷氧基封端甲基氫聚矽氧烷、兩末端三甲基矽烷氧基封端二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷、兩末端二甲基氫矽烷氧基封端二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽烷氧基封端甲基氫矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽烷氧基封端甲基氫矽氧烷‧二苯基矽氧烷‧二甲基矽氧烷共聚物、環狀甲基氫聚矽氧烷、環狀甲基氫矽氧烷‧二甲基矽氧烷共聚物、環狀甲基氫矽氧烷‧二苯基矽氧烷‧二甲基矽氧烷共聚物、(CH3)2HSiO1/2單元與SiO4/2單元所構成之共聚物、(CH3)2HSiO1/2單元、SiO4/2單元與(C6H5)SiO3/2單元所構成之共聚物等或在上述各例示化合物中甲基的一部分或全部由乙基、丙基等其他的烷基或苯基等芳基取代者。
該有機氫聚矽氧烷的摻混量，相對於(A)成分之有機聚矽氧烷100質量份，較佳取0.1~30質量份，更佳為0.1~10質量份，再佳為0.3~10質量份。
此外，該有機氫聚矽氧烷係以相對於(A)成分中之與矽原子鍵結的烯基之(C)成分中之與矽原子鍵結的氫原子(即SiH基)的莫耳比為0.5~5莫耳/莫耳，較佳為0.8~4莫耳/莫耳，更佳為1~3莫耳/莫耳的量摻混為佳。
又，上述(a)加成反應(矽氫化反應)之交聯反 應所使用的矽氫化反應觸媒可應用周知者，可舉出例如鉑黑、四氯化鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與一元醇之反應物、氯鉑酸與烯烴類之錯合物、雙乙烯乙酸鉑等鉑系觸媒、鈀系觸媒、銠系觸媒等。此外，該矽氫化反應觸媒的摻混量可視為觸媒量，通常，換算成鉑族金屬質量，較佳為5~100ppm之範圍。未達1ppm時加成反應未充分進行而有硬化不充分之虞；添加超過100ppm的量則不經濟。
再者，除上述反應觸媒外，以調整硬化速度或者使用壽命為目的，亦可使用加成反應控制劑。具體而言可舉出乙炔基環己醇或四甲基四乙烯基環四矽氧烷等。
另一方面，作為(b)有機過氧化物，可舉出例如過氧化苯甲醯、過氧化-2,4-二氯苯甲醯、過氧化對甲基苯甲醯、過氧化鄰甲基苯甲醯、過氧化-2,4-二異丙苯、2,5-二甲基-雙(過氧化-2,5-三級丁基)己烷、過氧化二(三級丁基)、過氧苯甲酸三級丁酯、1,6-己二醇-雙-三級丁基過氧碳酸等。
該(b)有機過氧化物的添加量，相對於(A)成分100質量份，較佳為0.1~15質量份，特佳為0.2~10質量份。添加量過少時交聯反應未充分進行，而有發生硬度下降或橡膠強度不足的情形；過多時非僅在成本上較為不佳，尚有硬化劑的分解物大量產生，使薄片的變色增大的情形。
(D)成分係為了提升太陽電池面板或太陽電池單元、或者表面對氟樹脂所構成之背板的接著力而添加 者，較佳為包含烷氧基、環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基中任一種以上者的化合物。(D)成分的添加量，相對於(A)成分100質量份係以0~10質量份為佳，較佳為0.01~8質量份，更佳為0.2~5質量份。(D)成分具體而言可例示下述所示者：
透過添加微量之此等增黏劑，可提升對作為受光面面板經廣泛使用的玻璃、及同種陶瓷所包含之太陽電池單元表面(SiN膜)或背面電極(Al)的接著性，茲認為可維持在加速老化試驗，例如85℃/85%RH條件下放置後的接著性。此外，將此等接著成分添加至(a)加成反應(矽 氫化反應)系統時，(C)、(D)成分的有機氫聚矽氧烷總量，相對於(A)、(D)成分中之與矽原子鍵結的烯基之(C)、(D)成分中之與矽原子鍵結的氫原子(即SiH基)的莫耳比亦以0.5~5莫耳/莫耳，較佳為0.8~4莫耳/莫耳，更佳為1~3莫耳/莫耳的量摻混為佳。
(E)成分為用以遮蔽或者反射紫外線而添加的填充劑。此外，不包含上述(B)成分之補強性氧化矽。作為(E)成分使用的填充劑，其採用雷射繞射‧散射法所得的累積體積平均粒徑d50(或中值徑)較佳為0.1~10μm。粒徑小於0.1μm時有光的遮蔽性降低之虞；大於10μm時則有損傷太陽電池單元之虞。作為(E)成分之填充劑，可舉出結晶性氧化矽、熔融氧化矽、氧化鈦、氧化鋅、碳酸鈣、高嶺石、碳黑、氧化鐵等，惟以所謂具絕緣性並可有效地遮蔽紫外線觀點，較佳為氧化鈦。就其添加量，相對於(A)成分100質量份較佳為0.1~50質量份，添加遮蔽性高的氧化鈦時較佳為0.1~5質量份。添加量少於0.1質量份時，有使紫外線穿透之虞。
(F)成分為用以吸收紫外線以防其穿透所添加的有機紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑，苯并三唑系、羥苯基三嗪系、丙二酸酯系者大量於市售中。紫外線吸收劑雖各自具有固有之吸收特性，惟在本用途中係以防止配置於背板表層的樹脂、尤為PET的劣化為目的，因此必需適量添加可吸收380nm以下的光的紫外線吸收劑。作為(F)成分的一例，可舉出BASF公司製TINUVIN326或 TINUVIN328、或者大塚化學(股)製RUVA-93。又，在不影響硬化的程度下亦可併用光安定劑(HALS)。就其摻混量，相對於(A)成分100質量份係以0.05~2質量份、尤以0.1~0.5質量份為佳。
本發明之聚矽氧橡膠組成物中，除上述成分以外，在不損及本發明目的之範圍內亦可添加難燃性賦予劑、著色劑等。
本發明之聚矽氧橡膠組成物可藉由將上述成分之規定量，以二輥磨機、捏合機、班布里混合機等加以混練而得。
如此所調製的聚矽氧橡膠組成物其可塑度為150~1,000，較佳為200~800，更佳為250~600。可塑度小於150時不易維持未硬化薄片的形狀、或黏性過強而難以使用。又，超過1,000時則呈乾硬，不易進行薄片化步驟。此外，可塑度的測定可藉由JIS K 6249所記載的可塑度測定方法來進行。
將本發明之聚矽氧橡膠組成物成形為薄片狀時，就成形方法而言，不特別限定，可採用擠出成形、壓光成形等。此時，所得聚矽氧接著劑薄片的厚度為0.3~2.5mm，更佳為0.3~1.0mm。薄於0.3mm時，在作為次一步驟的加熱硬化‧太陽電池單元的封止步驟中不易無空隙地封止取出電極或母線電極的凹凸；厚於2.5mm時則接著劑薄片的重量變重，結果模組的重量增加。
由於本發明之聚矽氧接著劑薄片呈未硬化狀 態，所謂太陽電池用EVA等的表面非呈平滑，具有表面黏性而可能發生變形。因此，於薄片化之際，較佳對至少單側的面施加層壓膜，並實施加工以防捲繞時薄片彼此接著。而且，於模組化之際，係將層壓膜剝除後使用。此時，可使用壓花膜來對表面及背面實施壓花加工。
以下，就本發明之太陽電池的模組化方法加以說明。模組化主要係由i)受光面側面板積層體的形成、ii)背面側背板積層體的形成、iii)i)及ii)之面板積層體的貼合、iv)利用真空層壓機之太陽電池單元的封入此四步驟所組成。
於此，受光面面板係指位處太陽光入射之一側的透明構件，由於長時間暴露於屋外，故要求透明性、耐候性、耐衝擊性優良。作為受光面面板，可舉出例如白板強化玻璃、丙烯酸樹脂、氟樹脂或聚碳酸酯樹脂等，尤以厚度3~5mm左右的白板強化玻璃為佳。又，屬位處與太陽光入射相反之一側的面的背面面板(背面側背板)可使用TPT「PVF(聚氟乙烯)/接著劑/PET(聚對苯二甲酸乙二酯)/接著劑/PVF」、TPE「PVF/接著劑/PET/接著劑/EVA」、或者尤為「PVF/接著劑/PET」所示之積層體。此外，亦可為PET單層，總之，係以含有PET為佳。
其次就各步驟加以說明。
[步驟i]
在受光面面板上載置後述之未加硫之聚矽氧接著劑薄 片，於其上將連接有2~60個太陽電池單元的單元串列，以受光面朝下的方式黏貼。以此作為受光面面板積層體。於此，太陽電池單元可使用由一般的單晶矽或多晶矽中選出的1種或者2種矽半導體，太陽電池單元串列，於此可舉出將上述太陽電池單元以接頭線連接而作成組單元者。又，聚矽氧接著劑薄片可為本發明之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑，亦可非為本發明之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑，可使用例如將從上述之聚矽氧橡膠組成物中去除(E)、(F)成分的聚矽氧橡膠組成物薄片化者。
[步驟ii]
對背板黏貼本發明之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片。以此作為背面面板積層體。
[步驟iii]
以受光面面板積層體的單元背面與背面面板積層體的聚矽氧接著劑薄片相接的方式予以貼合。
[步驟iv]
將步驟iii中作成之受光面面板/背面面板積層體裝設於真空層壓機，在減壓空間內以一定時間脫泡後一面加熱一面按壓來封止太陽電池單元。
於此，將受光面面板/背面面板積層體配置於減壓空間內時，其減壓度不特別限制，較佳為-0.08~ -0.10MPa。又，加熱‧按壓條件亦可適當選定，係以在70~150℃、尤以在100~130℃的加熱下、3~5分鐘的真空減壓後以大氣壓按壓5~30分鐘為佳。於此按壓時兩聚矽氧接著劑薄片進行交聯，受光面面板、受光面面板上之聚矽氧接著劑薄片、太陽電池單元、背面面板上之聚矽氧接著劑薄片、及背面面板即經接著。加熱溫度低於70℃時，硬化速度遲緩，有可能在成形時間內未完全完成硬化，而高於150℃時，則硬化速度加快，由於在真空抽引期間中開始硬化而有可能在受光面或者背面面板之間殘留空隙。於此，為了有效地實施真空減壓，進行壓花加工，而於未硬化之聚矽氧接著劑薄片形成斑馬紋狀或菱形的凹凸係屬有效。又，亦可對藉加熱成形所得之一體成形體於100~150℃實施10分鐘~10小時的後硬化。
經過上述步驟，聚矽氧封止太陽電池即完成模組化。透過在該模組的周圍安裝由鋁合金或不鏽鋼材所構成的邊框，並以螺絲等加以固定，即完成賦予耐衝擊性的模組。
於此，積層於受光面面板的未加硫橡膠薄片可包含或不含具紫外線遮蔽效果的(E)或(F)成分。
第1圖為使用積層於受光面面板的未加硫橡膠薄片不含(E)、(F)成分的聚矽氧接著劑薄片形成太陽電池模組的實例；第2圖為使用積層於受光面面板的未加硫聚矽氧橡膠薄片包含(E)或(F)成分的紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片形成太陽電池模組的實例。圖中，1為受光面面板、2 為背面面板(背板)、3為紫外線非遮蔽性聚矽氧接著劑硬化層、4為紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑硬化層、5為太陽電池單元。
〔實施例〕
以下示出實施例及比較例，對本發明具體加以說明，惟本發明非限於下述實施例。
[實施例1]
添加100質量份由99.825莫耳%二甲基矽氧烷單元、0.15莫耳%甲基乙烯基矽氧烷單元、0.025莫耳%二甲基乙烯基矽氧烷單元所構成，且平均聚合度為約8,000的有機聚矽氧烷、70質量份之BET比表面積300m2/g的乾式氧化矽Arosil300(日本AEROSIL(股)製)、16質量份作為分散劑的六甲基二矽氮烷、4質量份的水，以捏合機加以混練，於170℃實施2小時加熱處理而調製成橡膠複合物。對100質量份上述複合物，以二輥磨機混練後添加1.0質量份之平均粒徑為0.26μm的氧化鈦R-820(石原產業(股)製)與各為0.5質量份/2.0質量份之作為加成交聯硬化劑的C-25A(鉑觸媒)/C-25B(有機氫聚矽氧烷)(均為信越化學工業(股)製)，予以均勻混合，得到未硬化之具紫外線遮蔽性的聚矽氧橡膠接著劑組成物。
[透光率的測定]
將上述紫外線遮蔽性聚矽氧橡膠接著劑組成物成形為50mm×50mm×厚度2mm，使其以130℃、30分鐘加熱硬化，再利用SPECTROPHOTOMETER U-3310(日立製作所)測定380nm光的透光率。
[紫外線所致之背板的劣化相關的評定]
在成形為25mm×25mm的PET薄膜(Lumirror：TORAY(股))及PC試片(Panlite：帝人化成(股)製)上載置使上述紫外線遮蔽性聚矽氧橡膠接著劑組成物以130℃、30分鐘硬化而成的硬化物，利用超促進耐候試驗機EYE SUPER UV tester(岩崎電氣(股)製)，於70℃下照射120mW/cm2(365nm)的紫外線達6小時。確認此時之PET薄膜及PC試片的外觀。
[太陽電池模組的試作] [1]配置於受光面之聚矽氧接著劑的調製
添加100質量份由99.825莫耳%二甲基矽氧烷單元、0.15莫耳%甲基乙烯基矽氧烷單元、0.025莫耳%二甲基乙烯基矽氧烷單元所構成，且平均聚合度為約8,000的有機聚矽氧烷、70質量份之BET比表面積300m2/g的乾式氧化矽Arosil300(日本AEROSIL(股)製)、16質量份作為分散劑的六甲基二矽氮烷、4質量份的水，以捏合機加以混練，於170℃實施2小時加熱處理而調製成複合物。對100質量份上述複合物，以二輥磨機混練後添加各為0.5 質量份/2.0質量份之作為加成交聯硬化劑的C-25A(鉑觸媒)/C-25B(有機氫聚矽氧烷)(均為信越化學工業(股)製)，予以均勻混合，得到未硬化之聚矽氧橡膠接著劑組成物。
將該聚矽氧橡膠接著劑組成物以二輥磨機壓延成0.7mm厚。藉由對所得聚矽氧接著劑薄片的兩面以橡膠輥按壓石島化學工業股份有限公司製鑽石壓花膜(壓花NEF型；厚度0.15mm)的壓花輥面，再對該聚矽氧接著劑薄片的兩面貼合壓花膜來實施壓花加工。
[2]受光面積層體的調製
剝離經實施上述壓花加工之聚矽氧接著劑薄片的單面的壓花膜後，以橡膠輥予以黏貼於340mm×360mm的白板強化玻璃基板(旭玻璃(股)製：以下稱玻璃基板)上。
[3]背面積層體的調製
使用250μm厚的單層之PET薄膜作為背板，將上述未硬化之具紫外線遮蔽性的聚矽氧橡膠接著劑組成物成形為薄片狀，與上述同樣地剝離經實施壓花加工之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片的單面的壓花膜後，將紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片以橡膠輥黏貼於PET薄膜。
[4]受光面/背面積層體的調製
剝離黏貼於上述玻璃基板之聚矽氧接著劑薄片的另一單面的壓花膜後，於其上載置沿縱橫方向以2列2行連接 太陽電池元件之共計4組的單晶矽太陽電池單元串列，進一步剝離黏貼於上述PET之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片的另一單面的壓花膜後，以其剝離面朝下的方式載置於太陽電池單元串列上。由此，即得到第3圖所示受光面玻璃/聚矽氧接著劑薄片/太陽電池單元/紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片/透明PET之受光面/背面積層體。此外，圖中的30係表示紫外線非遮蔽性聚矽氧接著劑薄片(未硬化)、40表示紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片(未硬化)。
[5]層壓步驟
藉由將[4]中所得之受光面/背面積層體置入真空層壓機裝置，在110℃加熱下實施3分鐘減壓後，以15分鐘大氣壓予以壓接，而得到太陽電池模組。對該太陽電池模組進行外觀目視評價，確認空隙及單元破損的有無。
[實施例2]
對100質量份實施例1記載之橡膠複合物，添加0.2質量份之一面對二甲基聚矽氧油[KF-96-100cs(信越化學工業(股)製)]加熱一面使其溶解而成的UV吸收劑TINUVIN326(BASF公司製)，並添加與實施例1等量的硬化觸媒而得到未加硫之接著劑組成物。用此進行與實施例1同樣的試驗。
[實施例3]
對100質量份實施例1記載之橡膠複合物，添加0.25質量份之一面對二甲基聚矽氧油[KF-96-100cs(信越化學工業(股)製)]加熱一面使其溶解而成的UV吸收劑RUVA-93(大塚化學(股)製)，並添加與實施例1等量的硬化觸媒而得到未加硫之接著劑組成物。用此進行與實施例1同樣的試驗。
[比較例]
添加與配置於受光面之未加硫之接著劑薄片相同者，即100質量份由99.825莫耳%二甲基矽氧烷單元、0.15莫耳%甲基乙烯基矽氧烷單元、0.025莫耳%二甲基乙烯基矽氧烷單元所構成，且平均聚合度為約8,000的有機聚矽氧烷、70質量份之BET比表面積300m2/g的乾式氧化矽Arosil300(日本AEROSIL(股)製)、16質量份作為分散劑的六甲基二矽氮烷、4質量份的水，以捏合機加以混練，於170℃實施2小時加熱處理而調製成複合物，對100質量份上述複合物，以二輥磨機混練後添加各為0.5質量份/2.0質量份之作為加成交聯硬化劑的C-25A(鉑觸媒)/C-25B(有機氫聚矽氧烷)(均為信越化學工業(股)製)，予以均勻混合後予以黏貼於背板。用此進行與實施例1同樣的試驗。此外，第4圖係表示比較例之太陽電池模組。
表1表示其結果。又，第5圖表示實施例2之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片之硬化物之各波長的光的穿透率，第6圖表示比較例之聚矽氧接著劑薄片之硬化 物之各波長的光的穿透率。
透過使用380nm之透光率較低的接著劑薄片，可防止PET等太陽電池所使用的背板之構件免於紫外線所導致的劣化。又，能夠可靠度高且有效地封止太陽電池單元，無需使用向來不易取用處理的液狀聚矽氧，得以大幅提升模組的生產性。

Claims (4)

  1. 一種太陽電池封止用紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片，其係在具備：受光面及背面面板；與此兩面板分別相接的聚矽氧接著劑層；及夾設於此兩接著劑層間且經封止的複數太陽電池單元的太陽電池模組中用以形成與該背面面板相接之聚矽氧接著劑層的接著劑薄片，其特徵為該接著劑薄片係含有下述(A)~(E)(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)所示且聚合度為100以上之有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、(C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(E)平均粒徑為0.1~10μm的填充劑(惟，(B)成分除外)：0.1~50質量份而成之接著劑薄片，或，該接著劑薄片係含有下述(A)~(F)(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)(式中，R1表示相同或相異之未取代或經取代之1價烴基，a為1.95~2.05之正數)所示且聚合度為100以上之有機聚矽氧烷：100質量份、(B)比表面積超過200m2/g的補強性氧化矽：10~150質量份、 (C)硬化劑：使(A)成分硬化的有效量、(D)增黏劑：0~10質量份、(F)紫外線吸收劑：0.05~2質量份而成之接著劑薄片之任意一者；該薄片之厚度為0.3~2.5mm，且對厚度2mm之硬化物測定380nm光之波長的透光率時可賦予30%以下的透光率。
  2. 如請求項1之聚矽氧接著劑薄片，其中(D)成分係包含烷氧基、環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基任一者中的1種以上，且相對於(A)成分100質量份含有0.01質量份以上。
  3. 一種聚矽氧封止太陽電池模組，其係藉由對積層有受光面面板、硬化性聚矽氧接著劑薄片、複數太陽電池單元、如請求項1或2之紫外線遮蔽性聚矽氧接著劑薄片、及背面面板的積層體利用真空層壓機在真空下進行加熱按壓，將該兩接著劑薄片硬化而封止該太陽電池單元而成。
  4. 如請求項3之太陽電池模組，其中背面面板為含有聚對苯二甲酸乙二酯的背板。
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