WO2011162324A1 - 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材と太陽電池モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition for a solar cell encapsulant, and a solar cell encapsulant and a solar cell module using the same, and more particularly, an ethylene / ⁇ -olefin copolymer and an organic peroxide or a silane cup.
- Resin composition for solar cell encapsulant containing ring agent, etc. excellent in heat resistance, transparency, flexibility and adhesion to glass substrate, and having good balance between rigidity and crosslinking efficiency, and using the same
- the present invention relates to a solar cell sealing material and a solar cell module.
- solar power generation has come into focus again along with the effective use of hydropower, wind power, and geothermal heat.
- solar cell elements such as silicon, gallium-arsenic, copper-indium-selenium are generally protected with an upper transparent protective material and a lower substrate protective material, and the solar cell elements and protective material are sealed with resin.
- It uses solar cell modules that are fixed with materials and packaged, and although it is smaller in scale than hydropower and wind power, it can be distributed and placed in places where power is required.
- Research and development aimed at lowering the level is being promoted.
- the government and local governments are gradually promoting the spread of measures by substituting installation costs as a residential solar power generation system introduction promotion project. However, further cost reduction is necessary for further spread. Therefore, not only the development of solar cell elements using new materials to replace conventional silicon and gallium-arsenic, but also the manufacturing cost of solar cell modules Efforts to further reduce this are continuing.
- the solar cell encapsulant constituting the solar cell module As a condition of the solar cell encapsulant constituting the solar cell module, it is required to have good transparency in order to secure the incident amount of sunlight so as not to decrease the power generation efficiency of the solar cell. Moreover, since a solar cell module is usually installed outdoors, it is exposed to sunlight for a long period of time and the temperature rises. Therefore, in order to avoid troubles in which the resin sealing material flows and the module is deformed, it must have heat resistance. Moreover, in order to reduce the material cost of a solar cell element year by year, the thickness has been reduced, and a sealing material with further flexibility is also required.
- a sealing material for a solar cell element in a solar cell module uses an ethylene / vinyl acetate copolymer having a high vinyl acetate content as a resin component from the viewpoint of flexibility, transparency, etc. Are used together as a crosslinking agent (see, for example, Patent Document 1). And in the sealing operation of the solar cell element, after the solar cell element is covered with a resin sealing material, the solar cell element is heated for several minutes to tens of minutes and temporarily bonded, and the organic peroxide is decomposed in the oven. Then, the heat treatment is performed for several minutes to 1 hour (see, for example, Patent Document 2).
- Patent Document 3 A solar cell encapsulant made of an amorphous or low crystalline ⁇ -olefin copolymer of 40% or less has been proposed (see Patent Document 3).
- This Patent Document 3 exemplifies that an amorphous or low crystalline ethylene / butene copolymer is mixed with an organic peroxide and a sheet is produced at a processing temperature of 100 ° C. using a profile extruder. However, sufficient productivity cannot be obtained due to the low processing temperature.
- the solar cell module Since the solar cell module is installed outdoors as described above, it is exposed to sunlight for a long period of time and the temperature rises, thereby reducing the adhesive force between the glass substrate and the resin sealing material, and the resin from the glass substrate. In some cases, the sealing material is separated, and air or moisture enters the space to deform the module.
- Patent Document 1 it is described that a silane coupling agent is blended in a sealing material resin, but it relates to a solar cell module using a flexible substrate such as a fluororesin film. Details are not disclosed.
- the patent document 2 also describes the blending of the silane coupling agent into the sealing material resin, it relates to a solar cell module using an EVA film and an FRP substrate, and the adhesion to the substrate is not sufficient. Absent.
- a sealing material for solar cell modules As a sealing material for solar cell modules, (a) a density of less than about 0.90 g / cc, (b) a 2% secant coefficient of less than about 150 megapascals (mPa) as measured by ASTM D-882-02 (C) a melting point of less than about 95 ° C., (d) an ⁇ -olefin content of about 15-50% by weight based on the weight of the polymer, (e) a Tg of less than about ⁇ 35 ° C., and (f) at least about 50
- a polymer material containing a polyolefin copolymer satisfying one or more of the conditions of SCBDI of the present invention has been proposed (see Patent Document 4).
- the solar cell encapsulant tends to become thinner as the solar cell element becomes thinner. At that time, when an impact is applied from the upper or lower protective material side of the solar cell sealing material, the wiring is likely to be disconnected. In order to improve it, it is required to increase the rigidity of the sealing material. However, in the polymer material of Patent Document 4, if the rigidity is increased, there is a problem that the crosslinking efficiency is deteriorated.
- An object of the present invention is to contain a resin composition for a solar cell encapsulant containing an ethylene / ⁇ -olefin copolymer and an organic peroxide or a silane coupling agent, and having excellent heat resistance, transparency, and flexibility, and It is providing the solar cell sealing material and solar cell module using it.
- the present inventors have obtained an ethylene / ⁇ -olefin copolymer having a specific density, molecular weight distribution, and melt viscosity characteristics polymerized using a metallocene catalyst as a resin component.
- a resin composition containing an organic peroxide or a silane coupling agent By selecting and using a resin composition containing an organic peroxide or a silane coupling agent, a solar cell encapsulant having excellent heat resistance, transparency, and flexibility can be obtained. Obtaining knowledge that the productivity of the module is greatly improved, the present invention has been completed.
- the resin composition for solar cell sealing materials characterized by containing the following component (A) and component (B) is provided.
- the ratio (Mz / Mn) of Z average molecular weight (Mz) and number average molecular weight (Mn) determined by gel permeation chromatography (GPC) was 8.0 or less (a3) Shear measured at 100 ° C.
- the number of branches (N) due to the comonomer in the polymer satisfies the following formula (a ′):
- a resin composition for a stopper is provided.
- the resin composition for solar cell sealing materials characterized by containing the following component (A) and component (B) is provided.
- the ratio (Mz / Mn) of Z average molecular weight (Mz) and number average molecular weight (Mn) determined by gel permeation chromatography (GPC) was 8.0 or less (a3) Shear measured at 100 ° C.
- the solar cell encapsulating material is characterized in that the flow ratio (FR) of the characteristic (a6) is 5.0 to 6.2.
- a resin composition is provided.
- the content of the component (B) is 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A).
- the resin composition for solar cell sealing materials characterized by being a part is provided.
- the following component (C) is contained in an amount of 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A): A resin composition for a solar cell encapsulant is provided.
- Component (C) Organic Peroxide
- component (D) is added to 100 parts by weight of the component (A): The resin composition for a solar cell encapsulant according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing 0.01 to 2.5 parts by weight.
- component (D) Hindered amine light stabilizer
- the component (A) is an ethylene / 1-butene copolymer or Provided is a resin composition for a solar cell sealing material, which is an ethylene / 1-hexene copolymer.
- the resin composition for a solar cell encapsulant of the present invention is mainly composed of an ethylene / ⁇ -olefin copolymer having a specific density, molecular weight distribution, and melt viscosity characteristics, and a silane coupling agent is blended into the ethylene / ⁇ -olefin copolymer. Therefore, it has good adhesion to the glass substrate, and since an organic peroxide is blended, when the resin composition is formed into a sheet, the ethylene / ⁇ -olefin copolymer is relatively short. It has sufficient adhesive strength by crosslinking and has a good balance between rigidity and crosslinking efficiency, so that the solar cell module can be easily formed, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the calendar formability is good, the productivity is improved. Moreover, the obtained solar cell module becomes excellent in transparency, flexibility, weather resistance, etc., and it can be expected to maintain stable conversion efficiency for a long period of time.
- FIG. 1 is a graph showing the range of the formula (a) that defines the relationship between the number of branches of the component (A) in the resin composition and the tensile elastic modulus of the sheet-like resin composition.
- Resin composition for solar cell encapsulant of the present invention (hereinafter also simply referred to as resin composition) comprises the following ethylene / ⁇ -olefin copolymer component (A), organic polymer It contains an oxide (B) and / or a silane coupling agent (C).
- Component (A) used in the present invention has the following characteristics (a1) to (a4) and, if necessary, an ethylene / ⁇ -olefin copolymer having the characteristics (a5) and / or (a6): It is a coalescence.
- (A5) The number of branches (N) due to the comonomer in the polymer satisfies the following formula (a).
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention is a random copolymer of ethylene and ⁇ -olefin, the main component of which is a constitutional unit derived from ethylene. .
- the ⁇ -olefin used as a comonomer is preferably an ⁇ -olefin having 3 to 12 carbon atoms. Specifically, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-heptene, 4-methyl-pentene-1, 4-methyl-hexene-1, 4,4-dimethylpentene- 1 etc. can be mentioned.
- ethylene / ⁇ -olefin copolymers include ethylene / propylene copolymers, ethylene / 1-butene copolymers, ethylene / 1-hexene copolymers, ethylene / 1-octene copolymers, ethylene -4-methyl-pentene-1 copolymer and the like. Of these, ethylene / 1-butene copolymer and ethylene / 1-hexene copolymer are preferable.
- the ⁇ -olefin may be used alone or in combination of two or more.
- ethylene / propylene / 1-hexene terpolymer When combining two ⁇ -olefins to form a terpolymer, ethylene / propylene / 1-hexene terpolymer, ethylene / 1-butene / 1-hexene terpolymer, ethylene / propylene Examples thereof include 1-octene terpolymer and ethylene / 1-butene / 1-octene terpolymer.
- diene compounds such as 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 1,7-octadiene, 1,8-nonadiene, and 1,9-decadiene may be blended in a small amount with ⁇ -olefin.
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention has an ⁇ -olefin content of 5 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, more preferably 15 to 30% by weight. Within this range, flexibility and heat resistance are good.
- the content of ⁇ -olefin is a value measured by 13C-NMR method under the following conditions.
- Solvent Orthodichlorobenzene
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention is a Ziegler catalyst, vanadium catalyst or metallocene catalyst, preferably a vanadium catalyst or metallocene catalyst, more preferably a metallocene catalyst.
- a high-pressure ion polymerization method a gas phase method, a solution method, and a slurry method.
- the catalyst which uses a metallocene compound, such as a zirconium compound coordinated with the group which has a cyclopentadienyl skeleton, etc., and a promoter as a catalyst component is mentioned.
- a metallocene compound such as a zirconium compound coordinated with the group which has a cyclopentadienyl skeleton, etc.
- a promoter as a catalyst component
- Commercially available products include Harmolex (registered trademark) series, Kernel (registered trademark) series manufactured by Japan Polyethylene, Evolue (registered trademark) series manufactured by Prime Polymer, Exelen (registered trademark) GMH series manufactured by Sumitomo Chemical, Exelen (registered trademark) FX series may be mentioned.
- the vanadium catalyst include a catalyst having a soluble vanadium compound and an organic aluminum halide as catalyst components.
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention has a density of 0.860 to 0.920 g / cm 3 , preferably 0.870 to 0.8. It is 915 g / cm 3 , more preferably 0.875 to 0.910 g / cm 3 .
- the density of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer is less than 0.860 g / cm 3 , the processed sheet is blocked, and when the density exceeds 0.920 g / cm 3 , the rigidity of the processed sheet is too high. Thus, the handling property is lacking.
- the density of the polymer for example, a method of appropriately adjusting the ⁇ -olefin content, the polymerization temperature, the catalyst amount and the like can be employed.
- the density of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer is measured according to JIS-K6922-2: 1997 appendix (in the case of low density polyethylene) (23 ° C.).
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention has a ratio (Mz / Mn) of Z average molecular weight (Mz) to number average molecular weight (Mn) determined by gel permeation chromatography (GPC) of 8.0. Or less, preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less. Moreover, Mz / Mn is 2.0 or more, preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more. However, when Mz / Mn exceeds 8.0, transparency deteriorates. In order to adjust Mz / Mn to a predetermined range, a method of selecting an appropriate catalyst system can be used.
- Mz / Mn is performed by gel permeation chromatography (GPC), and the measurement conditions are as follows.
- Apparatus Waters GPC 150C type detector: MIRAN 1A infrared spectrophotometer (measurement wavelength: 3.42 ⁇ m)
- Mz Z average molecular weight
- Mz / Mn is easier to confirm the presence of the high molecular weight component than Mw / Mn.
- the high molecular weight component is a factor that affects the transparency, and when the high molecular weight component is large, the transparency is deteriorated. Moreover, the tendency for a crosslinking efficiency to deteriorate is seen. Therefore, a smaller Mz / Mn is preferable.
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention has a shear rate measured at 100 ° C. within a specific range.
- the reason for paying attention to the shear rate measured at 100 ° C. is to estimate the influence on the product when the composition at that temperature is commercialized. That is, the melt viscosity ( ⁇ * 1 ) at a shear rate of 2.43 ⁇ 10 sec ⁇ 1 is 1.2 ⁇ 10 5 poise or more, preferably 1.3 ⁇ 10 5 poise or more, more preferably 1.4 ⁇ 10 5 poise. Poise or more, more preferably 1.5 ⁇ 10 5 poise or more, and still more preferably 1.6 ⁇ 10 5 poise or more.
- the melt viscosity ( ⁇ * 1 ) is preferably 9.0 ⁇ 10 5 poise or less, more preferably 5.0 ⁇ 10 5 poise or less. If the melt viscosity ( ⁇ * 1 ) is within this range, the productivity at low temperature and low speed molding is good, and there is no problem in processing into products.
- the melt viscosity ( ⁇ * 1 ) can be adjusted by the melt flow rate (MFR) or molecular weight distribution of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer. When the value of the melt flow rate is lowered, the melt viscosity ( ⁇ * 1 ) tends to increase. If other properties such as molecular weight distribution are different, the magnitude relationship may be reversed.
- MFR JIS-K6922-2: 1997 annex (190 ° C., 21.18 N load)
- ⁇ * 1 melt viscosity
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention has a melt viscosity ( ⁇ * 2 ) of 2.0 ⁇ 10 4 measured at 100 ° C. at a shear rate of 2.43 ⁇ 10 2 sec ⁇ 1. poise or more, preferably 2.1 ⁇ 10 4 poise or more, more preferably 2.2 ⁇ 10 4 poise or more, more preferably 2.3 ⁇ 10 4 poise or more, most preferably 2.4 ⁇ 10 4 poise or more is there.
- the melt viscosity ( ⁇ * 2 ) is preferably 9.0 ⁇ 10 4 poise or less, more preferably 5.0 ⁇ 10 4 poise or less.
- melt viscosity ( ⁇ * 2 ) is within this range, productivity at high speed molding at low temperatures is good, and there is no problem in processing into products.
- the ratio of ⁇ * 1 to ⁇ * 2 is preferably 8.0 or less, more preferably 7.0. Hereinafter, it is more preferably 6.8 or less, particularly preferably 6.5 or less.
- the ratio of ⁇ * 1 and ⁇ * 2 ( ⁇ * 1 / ⁇ * 2 ) is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, still more preferably 3.0 or more, and particularly preferably 4.0. The above is preferable. If ( ⁇ * 1 / ⁇ * 2 ) is in the above range, the influence on the sheet surface during low speed molding and high speed molding is small, which is preferable.
- the number of branches (N) by the comonomer in the polymer and the tensile modulus (E) preferably satisfy the following formula (a).
- N is the number of branches per 1000 carbon atoms in total of the main chain and side chain measured by NMR, and E is the tensile modulus of the sheet measured in accordance with ISO 1184-1983.
- the number of branches (N) due to the comonomer in the polymer is, for example, E.I. W. Hansen, R.A.
- the relationship between the number of branches of the component (A) in the resin composition and the tensile elastic modulus of the sheet-shaped resin composition is graphed as shown in FIG.
- the range of the formula (a) defined in the present invention is a region above the straight line. Within this region, the balance between the rigidity of the resin composition and the crosslinking efficiency is good, which is preferable for obtaining the solar cell encapsulant of the present invention. It becomes difficult to obtain a solar cell sealing material.
- the solar cell encapsulant tends to become thinner as the solar cell elements become thinner.
- the solar cell encapsulating material having a reduced thickness when an impact is applied from the upper or lower protective material side, the wiring is easily disconnected, so that the rigidity of the encapsulating material is required to be increased.
- the rigidity is increased, the crosslinking efficiency is deteriorated. Therefore, a copolymer having a high degree of branching of the polymer chain is used to improve the fluidity of the copolymer before crosslinking and to be used as a material having excellent moldability. There is a need.
- the balance between rigidity and crosslinking efficiency is good. It can be.
- the ethylene / ⁇ -olefin copolymer according to the present invention can be produced by a copolymerization reaction using a catalyst as described above, but the composition ratio of raw material monomers to be copolymerized and the type of catalyst used are selected. Thus, the degree of branching in the polymer chain can be easily adjusted.
- the comonomer in the ethylene / ⁇ -olefin copolymer is selected from propylene, 1-butene, or 1-hexene. Is preferred.
- ethylene / ⁇ -olefin copolymer is mixed by mixing so that the amount of 1-butene or 1-hexene is 60 to 80 wt% with respect to ethylene and using a metallocene catalyst to react at a polymerization temperature of 130 to 200 ° C. It is preferable to manufacture.
- the number of branches N of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer can be appropriately adjusted, and the resulting sheet has a tensile modulus E of 40 MPa or less, and the ethylene / ⁇ -olefin within the range represented by the formula (a).
- a copolymer can be obtained.
- the relational expression of the characteristic (a5) is preferably represented by the following expression (a ′). Further, the relational expression of the characteristic (a5) is more preferably the following expression (a ′′), and particularly preferably the following expression (a ′ ′′).
- the balance between the rigidity of the resin composition and the crosslinking efficiency is further improved.
- Flow ratio (FR) Ethylene ⁇ alpha-olefin copolymer used in the present invention the I 10 a MFR value measured at 10kg load in the flow ratio (FR), i.e. 190 ° C., in MFR measured at 2.16kg load at 190 ° C. it is preferable ratio between certain I 2.16 (I 10 / I 2.16 ) is less than 7.0.
- the melt flow rate (MFR) is a value measured according to JIS-K7210-1999.
- FR has a strong correlation with the molecular weight distribution of ethylene / ⁇ -olefin copolymer and the amount of long chain branching.
- the MFR measurement value (I 10 ) at 190 ° C. under a 10 kg load and the MFR measurement value at 190 ° C. under a 2.16 kg load (I 2.16 ) and a ratio (I 10 / I 2.16 ) of less than 7.0 are used.
- the FR of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer used in the present invention is less than 7.0, preferably less than 6.5, more preferably less than 6.3. However, if the FR is less than 5.0, it may be difficult to obtain sufficient rigidity as a solar cell encapsulant.
- the flow ratio (FR) of the characteristic (a6) is most preferably 5.0 to 6.2.
- the organic peroxide of component (B) in the present invention is mainly used for crosslinking component (A).
- an organic peroxide having a decomposition temperature temperature at which the half-life is 1 hour
- 70 to 180 ° C., particularly 90 to 160 ° C. can be used.
- organic peroxides examples include t-butyl peroxyisopropyl carbonate, t-butyl peroxy-2-ethylhexyl carbonate, t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxybenzoate, dicumyl peroxide, , 5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, di-t-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3, 1 , 1-di (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, methyl ethyl ketone peroxide, 2,5-dimethylhexyl-2,5- Diperoxybenzoate, t-butyl hydroperoxide, p-menthane hydroperoxy Id, be
- the blending ratio of component (B) is preferably 0.2 to 5 parts by weight, more preferably 0.5 to 3 parts by weight, and still more preferably when component (A) is 100 parts by weight. 1 to 2 parts by weight.
- component (C) is less than the above range, crosslinking does not occur or it takes a long time for crosslinking. When it exceeds the above range, dispersion is insufficient and the degree of crosslinking tends to be nonuniform.
- the component (C) used in the resin composition in the present invention is a silane coupling agent, and is mainly used for the purpose of improving the adhesive force with the upper protective material of the solar cell or the solar cell element.
- the silane coupling agent in the present invention include ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane; vinyltrichlorosilane; vinyltriethoxysilane; vinyltrimethoxysilane; vinyl-tris- ( ⁇ -methoxyethoxy) silane; ⁇ -methacryloxypropyl.
- Vinyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane are preferable.
- silane coupling agents are 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 2 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer. Used in the department.
- Hindered amine light stabilizer (D) In the present invention, it is preferable to blend a hindered amine light stabilizer in the resin composition.
- the hindered amine light stabilizer captures radical species harmful to the polymer and prevents generation of new radicals.
- Low molecular weight hindered amine light stabilizers include decanedioic acid bis (2,2,6,6-tetramethyl-1 (octyloxy) -4-piperidinyl) ester, 1,1-dimethylethyl hydroperoxide and Composed of 70% by weight of a reaction product of octane (molecular weight 737) and 30% by weight of polypropylene; bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) [[3,5-bis (1,1 -Dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl] methyl] butyl malonate (molecular weight 685); bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate and methyl-1,2,2,6 6-Pentamethyl-4-piperidyl sebacate mixture (molecular weight 509); bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate Molecular weight 481); tetraki
- High molecular weight hindered amine light stabilizers include poly [ ⁇ 6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl ⁇ ⁇ (2, 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ ] (molecular weight 2,000-3,100); succinic acid Polymer of dimethyl and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol (molecular weight 3,100 to 4,000); N, N ′, N ′′, N ′′ ′-tetrakis- ( 4,6-bis- (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10- Diamine (molecular weight 2,286) and A mixture of a poly
- hindered amine light stabilizer poly [ ⁇ 6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl ⁇ ⁇ (2 , 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ ] (molecular weight 2,000-3,100); Polymer of dimethyl acid and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol (molecular weight 3,100 to 4,000); N, N ′, N ′′, N ′′ ′-tetrakis- (4,6-bis- (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10 -Diamine (molecular weight 2,28 ) And the above-mentione
- the content of the hindered amine light stabilizer is 0.01 to 2.5 parts by weight, preferably 0.01 to 1. part by weight based on 100 parts by weight of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer.
- the amount is 0 part by weight, more preferably 0.01 to 0.5 part by weight, still more preferably 0.01 to 0.2 part by weight, and most preferably 0.03 to 0.1 part by weight.
- the content is 0.01 parts by weight or more, a sufficient stabilizing effect is obtained, and when the content is 2.5 parts by weight or less, the resin is discolored due to excessive addition of a hindered amine light stabilizer.
- the weight ratio (B: D) of the organic peroxide (B) to the hindered amine light stabilizer (D) is 1: 0.01 to 1:10.
- the ratio is preferably 1: 0.02 to 1: 6.5.
- crosslinking aid in the present invention, can be added to the resin composition.
- the crosslinking aid is effective in promoting the crosslinking reaction and increasing the degree of crosslinking of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer.
- Specific examples thereof include polyaryl compounds and poly (meth) acryloxy compounds. Saturated compounds can be exemplified. More specifically, polyallyl compounds such as triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, diallyl phthalate, diallyl fumarate, diallyl maleate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, etc. Examples include poly (meth) acryloxy compounds and divinylbenzene.
- the crosslinking aid can be blended at a ratio of about 0 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component (A).
- a ultraviolet absorber can be mix
- the ultraviolet absorber include various types such as benzophenone, benzotriazole, triazine, and salicylic acid ester.
- the benzophenone ultraviolet absorber include 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-2′-carboxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4 -N-dodecyloxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octadecyloxybenzophenone, 2-hydroxy-4-benzyloxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-5-sulfobenzophenone, 2-hydroxy-5-chlorobenzophenone 2,2-dihydroxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone, 2,2 ', 4,4
- benzotriazole ultraviolet absorber examples include hydroxyphenyl-substituted benzotriazole compounds such as 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole and 2- (2-hydroxy-5-tert-butylphenyl).
- Benzotriazole 2- (2-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) benzotriazole, 2- (2-methyl-4-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3-methyl-5-t- Butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5-di-t-amylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl) benzotriazole, etc. Can be mentioned.
- triazine ultraviolet absorbers examples include 2- [4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazin-2-yl] -5- (octyloxy) phenol, 2- ( Examples include 4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5- (hexyloxy) phenol.
- salicylic acid esters include phenyl salicylate and p-octylphenyl salicylate. These ultraviolet absorbers are blended in an amount of 0 to 2.0 parts by weight, preferably 0.05 to 2.0 parts by weight, more preferably 0.1 to 1. parts by weight based on 100 parts by weight of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer. 0 part by weight, more preferably 0.1 to 0.5 part by weight, and most preferably 0.2 to 0.4 part by weight is blended.
- a crystalline ethylene / ⁇ -olefin copolymer polymerized by a Ziegler-based or metallocene-based catalyst and / or a polymer within the range not impairing the object of the present invention 3 to 75 parts by weight of a rubber compound such as an ethylene / ⁇ -olefin elastomer such as EBR or EPR or a styrene elastomer such as SEBS or hydrogenated styrene block copolymer is added to 100 parts by weight of the resin composition. You can also. Furthermore, in order to impart melt tension and the like, 3 to impart melt tension and the like, 3 to impart melt tension and the like, 3 to impart melt tension and the like can be blended.
- the solar cell encapsulant of the present invention (hereinafter also simply referred to as encapsulant) uses the above resin composition, and is used after being pelletized or formed into a sheet.
- the solar cell encapsulant of the present invention may be formed into a pellet, but is usually used after being formed into a sheet having a thickness of about 0.1 to 1 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the strength is small and the adhesion is insufficient. If the thickness is more than 1 mm, the transparency may be lowered, which may be a problem. A preferred thickness is 0.1 to 0.8 mm.
- the sheet-like solar cell encapsulant can be produced by a known sheet molding method such as calendar molding using a calendar molding machine.
- Calendar molding is a method in which a resin material is rolled while being melted with a heating roll, and is formed into a sheet through several rolls.
- a silane coupling agent and a crosslinking agent are added to the ethylene / ⁇ -olefin copolymer, and if necessary, a hindered amine light stabilizer, a crosslinking aid, an ultraviolet absorber, and an antioxidant.
- additives such as a light stabilizer are previously dry blended and melt-kneaded, and then the kneaded product is conveyed by a conveyor and supplied to a kneading roll.
- some or all of the additives can be used in the form of a masterbatch.
- the kneaded product kneaded by the kneading roll is conveyed by a conveyor, rolled by four calender rolls heated to 80 to 130 ° C., and the rolled sheet is taken out by a take-off roll. Thereafter, the rolled sheet is cooled by a cooling roll, and the cooled sheet may be wound by a winder.
- a solar cell module can be manufactured by sealing a solar cell element using the said solar cell sealing material, and also fixing with a protective material.
- solar cell modules include various types.
- a solar cell element formed on the inner peripheral surface of the upper transparent protective material for example, a fluororesin-based transparent protective material.
- the thing of the structure which forms a sealing material and a lower protective material on what created the amorphous solar cell element by sputtering etc. can be mentioned.
- the solar cell element is not particularly limited, and is based on silicon such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, III-V group or II-VI group such as gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, etc.
- silicon such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, III-V group or II-VI group such as gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, etc.
- Various solar cell elements such as compound semiconductors can be used. In the present invention, those using glass as the substrate are preferred.
- the upper protective material constituting the solar cell module examples include glass, acrylic resin, polycarbonate, polyester, and fluorine-containing resin.
- the lower protective material is a single or multilayer sheet such as a metal or various thermoplastic resin films, for example, a metal such as tin, aluminum or stainless steel, an inorganic material such as glass, polyester, an inorganic vapor-deposited polyester, or fluorine.
- the protective material include a single layer or a multilayer such as a containing resin and polyolefin.
- Such an upper and / or lower protective material can be subjected to a primer treatment in order to enhance the adhesion to the sealing material.
- glass is preferred as the upper protective material.
- the sheet of the sealing material of the present invention is prepared in advance, and is subjected to pressure bonding at a temperature at which the resin composition of the sealing material melts, for example, 150 to 200 ° C. as described above.
- a module having a simple structure can be formed.
- the solar cell module can be manufactured in one step without bothering to form a sheet. Is possible. Therefore, if the sealing material of this invention is used, the productivity of a module can be improved markedly.
- the sealing material is temporarily applied to the solar cell element or the protective material at a temperature at which the organic peroxide is not substantially decomposed and the sealing material of the present invention is melted. Adhesion is then performed, and the temperature is raised to achieve sufficient adhesion and crosslinking of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer.
- the gel in the encapsulant layer is used in order to obtain a solar cell module with good heat resistance having a melting point (DSC method) of the encapsulant layer of 85 ° C. or higher and a storage elastic modulus of 150 ° C. of 10 3 Pa or higher.
- Fraction (1 g of sample is immersed in 100 ml of xylene, heated at 110 ° C. for 24 hours, then filtered through a 20 mesh wire net and the mass fraction of unmelted is measured) is 50 to 98%, preferably about 70 to 95% It is better to crosslink so that
- Patent Document 3 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane as an organic peroxide is added to 100 parts by weight of an amorphous or low crystalline ethylene / butene copolymer.
- a processing temperature 100 ° C. and a thickness of 0.5 mm
- the solar cell element is temporarily bonded by heating to a temperature at which the organic peroxide is not decomposed for several minutes to 10 minutes, For example, there is a method in which the organic peroxide is decomposed in the oven at a high temperature of about 150 to 200.degree.
- MFR Melt flow rate
- JIS-K6922-2 1997 appendix (190 ° C., 21.18 N load).
- Density As described above, the density of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer was measured according to JIS-K6922-2: 1997 appendix (in the case of low-density polyethylene at 23 ° C.).
- Mz / Mn Measured by GPC as described above.
- Number of branches The number of branches (N) in the polymer was measured by NMR under the following conditions, and the amount of comonomer was determined by the number of main chains and side chains per 1000 carbons in total.
- Apparatus Bruker BioSpin Corporation AVANCE III cryo-400MHz
- Solvent: o-dichlorobenzene / heavy bromobenzene 8/2 mixed solution ⁇ sample amount> 460mg / 2.3ml ⁇ C-NMR> ⁇ H decouple, NOE available ⁇
- Number of integration 256scan ⁇
- FR Based on JIS-K7210-1999, MFR (I 10 ) measured under conditions of 190 ° C. and 10 kg load, and MFR (I 2.) measured under conditions of 190 ° C. and 2.16 kg load . 16 )
- HAZE Measurement was performed in accordance with JIS-K7136-2000 using a press sheet having a thickness of 0.7 mm.
- the press sheet piece was set in a glass cell containing special liquid paraffin made by Kanto Chemical Co., Ltd. and measured.
- the press sheet was stored in a hot press machine at 160 ° C. for 30 minutes, and prepared by crosslinking. The smaller the HAZE value, the better.
- Light transmittance Measured according to JIS-K7361-1-1997 using a press sheet having a thickness of 0.7 mm.
- the press sheet piece was set in a glass cell containing special liquid paraffin made by Kanto Chemical Co., Ltd. and measured.
- the press sheet was stored in a hot press machine at 160 ° C. for 30 minutes, and prepared by crosslinking.
- the light transmittance is 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
- Tensile modulus Measured according to ISO 1184-1983 using a press sheet having a thickness of 0.7 mm crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes. The tensile elastic modulus was determined when the tensile rate was 1 mm / min, the test piece width was 10 mm, the distance between grips was 100 mm, and the elongation was 1%. It shows that it is excellent in the softness, so that this value is small.
- Adhesiveness with glass A slide glass having a length of 7.6 cm, a width of 2.6 cm, and a thickness of 1 mm was used. The resin composition and the slide glass were brought into contact with each other and heated using a press machine at 160 ° C. for 30 minutes. The evaluation was made with “x” when the resin could be peeled off from the glass by hand in a 23 ° C. atmosphere for 24 hours, and “ ⁇ ” when it could not be peeled off.
- an ethylene / 1-hexene copolymer having a 1-hexene content of 24% by weight, an MFR of 1.0 g / 10 min, a density of 0.880 g / cm 3 and an Mz / Mn of 3.7 ( PE-1) was obtained. Further, after 3 minutes preheat the PE-1 at 160 °C -0kg / cm 3, 160 °C 5 minutes pressurized with 100 kg / cm 3, then the conditions of 100 kg / cm 3 to a cooling press set to 30 ° C. Then, a press sheet having a thickness of 0.7 mm was obtained by cooling for 10 minutes. The tensile modulus was measured in accordance with ISO 1184-1983, and as a result, it was 17 MPa. The characteristics of this ethylene / 1-hexene copolymer (PE-1) are shown in Table 1.
- Example 1 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane (Arkema Yoshitomi Co., Ltd.) as an organic peroxide with respect to 100 parts by weight of a copolymer of ethylene and 1-hexene (PE-1) 1.5 parts by weight of Luperox 101) and a polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol (BASF) as a hindered amine light stabilizer 0.05% by weight of TINUVIN 622LD).
- PE-1hexene PE-1hexene
- BASF 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol
- the resin composition was supplied to a calender molding machine and extruded into a sheet with a calender roll.
- the temperature of the calendar roll was 100 ° C., and the rotation speed was 10 m / min.
- Example 2 A sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that PE-2 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 3 A sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that PE-3 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 4 In Example 3, a sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 part of 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone (CYTEC UV531 manufactured by Sun Chemical Co., Ltd.) was added as an ultraviolet absorber. did. Calender moldability, sheet HAZE, tensile elastic modulus, heat resistance, and adhesiveness were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 5 A sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that PE-9 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 1 A sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that no organic peroxide was used. Calender moldability, sheet HAZE, tensile elastic modulus, heat resistance, and adhesiveness were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 2 (Comparative Example 2) In Example 1, calender molding similar to that in Example 1 was attempted except that PE-4 (ethylene / 1-octene copolymer) for comparison was used instead of PE-1. However, the melt tension was insufficient and calendar molding could not be performed.
- PE-4 ethylene / 1-octene copolymer
- Example 3 A calender molding similar to that in Example 1 was attempted except that PE-5 (ethylene / 1-butene copolymer, Takumer A4085S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was used instead of PE-1. However, the melt tension was insufficient and calendar molding could not be performed.
- PE-5 ethylene / 1-butene copolymer, Takumer A4085S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
- Example 4 A sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that PE-6 (ethylene / 1-octene copolymer, Dow engage 8100) was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. As a result, the crosslinking efficiency was poor and the heat resistance was poor.
- PE-6 ethylene / 1-octene copolymer, Dow engage 8100
- Example 6 0.3 parts by weight of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM503, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a silane coupling agent with respect to 100 parts by weight of a copolymer of ethylene and 1-hexene (PE-1) As an organic peroxide, 1.5 parts by weight of 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane (manufactured by Arkema Yoshitomi Corp., Luperox 101) as a hindered amine light stabilizer Then, 0.05 part by weight of a polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol (TINSFIN 622LD, manufactured by BASF) was blended.
- KBM503 ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane
- PE-1hexene PE-1hexene
- the resin composition was supplied to a calender molding machine and extruded into a sheet with a calender roll.
- the temperature of the calendar roll was 100 ° C., and the rotation speed was 10 m / min.
- Example 7 In Example 6, a sheet was produced in the same manner except that PE-2 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
- Example 8 In Example 6, a sheet was prepared in the same manner except that PE-3 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
- Example 9 In Example 6, a sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 part of 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone (CYTEC UV531 manufactured by Sun Chemical Co., Ltd.) was added as an ultraviolet absorber. did. Calender moldability, sheet HAZE, tensile elastic modulus, heat resistance, and adhesiveness were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
- Example 10 A sheet was produced in the same manner as in Example 6 except that PE-9 was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
- Example 7 (Comparative Example 7) In Example 6, calender molding similar to that in Example 6 was attempted except that PE-4 (ethylene / 1-octene copolymer) for comparison was used instead of PE-1. However, the melt tension was insufficient and calendar molding could not be performed.
- PE-4 ethylene / 1-octene copolymer
- Example 8 A calender molding similar to that in Example 6 was attempted except that PE-5 (ethylene / 1-butene copolymer, Takumer A4085S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was used instead of PE-1. However, the melt tension was insufficient and calendar molding could not be performed.
- PE-5 ethylene / 1-butene copolymer, Takumer A4085S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
- Example 9 A sheet was prepared in the same manner as in Example 6 except that PE-6 (ethylene / 1-octene copolymer, Dow engage 8100) was used instead of PE-1. Calender moldability, sheet HAZE, light transmittance, tensile modulus, and heat resistance were measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 3. As a result, the crosslinking efficiency was poor and the heat resistance was poor.
- PE-6 ethylene / 1-octene copolymer, Dow engage 8100
- the present invention can be used for the production of a solar cell encapsulant that requires transparency, flexibility, rigidity and balance of crosslinking efficiency, weather resistance, and the like, and a solar cell module with high power generation efficiency and improved durability.
- a solar cell encapsulant that requires transparency, flexibility, rigidity and balance of crosslinking efficiency, weather resistance, and the like, and a solar cell module with high power generation efficiency and improved durability.
- an organic peroxide is blended in the resin composition
- the heat resistance is high
- a silane coupling agent is blended, it has good adhesion to a glass substrate, particularly for thin film solar cells or solar cell sealing using a glass plate as a substrate.
- the resin composition of this invention is optimal as a sealing material of a solar cell module as mentioned above, it can be preferably used also for manufacture of a water-impervious sheet or a tarpaulin.
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Abstract
Description
太陽光発電は、一般にシリコン、ガリウム-砒素、銅-インジウム-セレンなどの太陽電池素子を上部透明保護材と下部基板保護材とで保護し、太陽電池素子と保護材とを樹脂製の封止材で固定し、パッケージ化した太陽電池モジュールを用いるものであり、水力、風力などと比べて規模は小さいものの、電力が必要な場所に分散して配置できることから、発電効率等の性能向上と価格の低下を目指した研究開発が推進されている。また、国や自治体で住宅用太陽光発電システム導入促進事業として設置費用を補助する施策が採られることで、徐々にその普及が進みつつある。しかしながら、更なる普及には一層の低コスト化が必要であり、そのため従来型のシリコンやガリウム-砒素などに代わる新たな素材を用いた太陽電池素子の開発だけでなく、太陽電池モジュールの製造コストをより一層低減する努力も地道に続けられている。
そして、太陽電池素子の封止作業では、太陽電池素子を樹脂製の封止材でカバーした後、数分から十数分程度加熱して仮接着し、オーブン内において有機過酸化物が分解する高温で数分から1時間加熱処理して接着させている(たとえば、特許文献2参照)。
太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の薄膜化に伴い、太陽電池封止材も薄膜化する傾向がある。その際、太陽電池封止材の上部または下部保護材側から衝撃が加わると、配線が断線しやすいことが問題となっていた。それを改良するため、封止材の剛性を高くすることが求められるが、特許文献4のポリマー材料では剛性を高くすると、架橋効率が悪くなることが問題となっていた。
成分(A):下記(a1)~(a5)の特性を有するエチレン・α-オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860~0.920g/cm3
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s-1での溶融粘度(η* 2)が2.0×104poise以上
(a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a): N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
成分(B):シランカップリング剤
式(a’): -0.67×E+80 ≧ N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
成分(A):下記(a1)~(a4)及び(a6)の特性を有するエチレン・α-オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860~0.920g/cm3
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s-1での溶融粘度(η* 2)が2.0×104poise以上
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
成分(B):シランカップリング剤
また、本発明の第6の発明によれば、第1~5のいずれかの発明において、下記の成分(C)を成分(A)100重量部に対して、0.2~5重量部含有することを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
成分(C):有機過酸化物
また、本発明の第7の発明によれば、第1~6のいずれかの発明において、下記の成分(D)を成分(A)100重量部に対して、0.01~2.5重量部含有することを特徴とする請求項1~3に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
成分(D):ヒンダードアミン系光安定化剤
また、本発明の第8の発明によれば、第1~7のいずれかの発明において、成分(A)が、エチレン・1-ブテン共重合体又はエチレン・1-ヘキセン共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう)は、下記のエチレン・α-オレフィン共重合体成分(A)、有機過酸化物(B)及び/又はシランカップリング剤(C)を含有する。
本発明に用いる成分(A)は、下記(a1)~(a4)の特性を有し、かつ必要に応じて(a5)及び/又は(a6)の特性を有したエチレン・α-オレフィン共重合体である。
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s-1での溶融粘度(η* 2)が2.0×104poise以上
式(a): N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの個数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
本発明に使用されるエチレン・α-オレフィン共重合体は、エチレンから誘導される構成単位を主成分としたエチレンとα-オレフィンのランダム共重合体である。
コモノマーとして用いられるα-オレフィンは、好ましくは炭素数3~12のα-オレフィンである。具体的には、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-ヘプテン、4-メチル-ペンテン-1、4-メチル-ヘキセン-1、4,4-ジメチルペンテン-1等を挙げることができる。かかるエチレン・α-オレフィン共重合体の具体例としては、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1-ブテン共重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体、エチレン・1-オクテン共重合体、エチレン・4-メチル-ペンテン-1共重合体等が挙げられる。なかでも、エチレン・1-ブテン共重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体が好ましい。また、α-オレフィンは1種または2種以上の組み合わせでもよい。2種のα-オレフィンを組み合わせて三元共重合体とする場合は、エチレン・プロピレン・1-ヘキセン三元共重合体、エチレン・1-ブテン・1-ヘキセン三元共重合体、エチレン・プロピレン・1-オクテン三元共重合体、エチレン・1-ブテン・1-オクテン三元共重合体等が挙げられる。
コモノマーとして、1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,7-オクタジエン、1,8-ノナジエン、及び1,9-デカジエン等のジエン化合物を、α-オレフィンに少量配合してもよい。これらのジエン化合物を配合すると、長鎖分岐ができるので、エチレン・α-オレフィン共重合体の結晶性を低下させ、透明性、柔軟性、接着性等が良くなり、分子間の架橋剤ともなるので、機械的強度が増加する。また長鎖分岐の末端基は、不飽和基であるから、有機過酸化物による架橋反応や、酸無水物基含有化合物若しくはエポキシ基含有化合物との共重合反応やグラフト反応を容易におこすことができる。
ここでα-オレフィンの含有量は、下記の条件の13C-NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子製 JEOL-GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、チーグラー触媒、バナジウム触媒又はメタロセン触媒等、好ましくはバナジウム触媒又はメタロセン触媒、より好ましくはメタロセン触媒を使用して製造することができる。製造法としては、高圧イオン重合法、気相法、溶液法、スラリー法等が挙げられる。
メタロセン触媒としては、特に限定されるわけではないが、シクロペンタジエニル骨格を有する基等が配位したジルコニウム化合物などのメタロセン化合物と助触媒とを触媒成分とする触媒が挙げられる。市販品としては、日本ポリエチレン社製のハーモレックス(登録商標)シリーズ、カーネル(登録商標)シリーズ、プライムポリマー社製のエボリュー(登録商標)シリーズ、住友化学社製のエクセレン(登録商標)GMHシリーズ、エクセレン(登録商標)FXシリーズが挙げられる。バナジウム触媒としては、可溶性バナジウム化合物と有機アルミニウムハライドとを触媒成分とする触媒が挙げられる。
(a1)密度
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、密度が0.860~0.920g/cm3であり、好ましくは0.870~0.915g/cm3、さらに好ましくは0.875~0.910g/cm3である。エチレン・α-オレフィン共重合体の密度が0.860g/cm3未満では、加工後のシートがブロッキングしてしまい、密度が0.920g/cm3を超えると加工後のシートの剛性が高すぎて、取り扱い性に欠けるものとなる。
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、ゲルパーミエーションクロマグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下であり、好ましくは5.0以下、より好ましくは4.0以下である。また、Mz/Mnは、2.0以上、好ましくは2.5以上、より好ましくは3.0以上である。ただし、Mz/Mnが8.0を超えると透明性が悪化する。Mz/Mnを所定の範囲に調整するには、適当な触媒系を選択する方法等によることができる。
装置:ウオーターズ社製GPC 150C型
検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
カラム:昭和電工製AD806M/S 3本(カラムの較正は、東ソー製単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量は、ポリスチレンとポリエチレンの粘度式を用いてポリエチレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数は、α=0.723、logK=-3.967であり、ポリエチレンはα=0.733、logK=-3.407である。)
測定温度:140℃
濃度:20mg/10mL
注入量:0.2ml
溶媒:オルソジクロロベンゼン
流速:1.0ml/分
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、100℃で測定した、せん断速度が特定の範囲でなければならない。100℃で測定した、せん断速度に着目するのは、当該温度での組成物を製品化する際の製品への影響を推定するためである。
すなわち、せん断速度2.43×10sec-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上、好ましくは1.3×105poise以上、より好ましくは1.4×105poise以上、さらに好ましくは1.5×105poise以上、さらにまた好ましくは1.6×105poise以上である。溶融粘度(η* 1)は、9.0×105poise以下、さらには5.0×105poise以下であることが好ましい。溶融粘度(η* 1)がこの範囲にあれば低温で低速成形時の生産性がよく、製品への加工に問題が生じない。
溶融粘度(η* 1)は、エチレン・α-オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)や分子量分布などにより調整可能である。メルトフローレートの値を低くすると溶融粘度(η* 1)は大きくなる傾向がある。分子量分布など他の性状が異なれば、大小関係が逆転することもありうるが、たとえば、好ましくはMFR(JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重))が0.1~2.5g/10分であり、より好ましくは0.5~2.3g/10分、さらに好ましくは0.7~2.0g/10分、最も好ましくは0.8~1.5g/10分とすることで、溶融粘度(η* 1)を所定の範囲に収めやすい。
ここで、溶融粘度(η* 1)、(η* 2)は、径1.0mm、L/D=10のキャピラリーを有するキャピラリーレオメーターを用いて得られる測定値である。
2種類のせん断速度を設けるのは、低速成形時、高速成形時の製品の表面への影響が小さく、それぞれの成形速度領域で同様の製品が得られるようにするためである。
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)と、引張弾性率(E)が下記式(a)を満たしていることが好ましい。
式(a): N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
ここで、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)は、例えばE. W. Hansen, R. Blom, and O. M. Bade, Polymer, 36巻 4295頁(1997年)を参考にC-NMRスペクトルから算出することができる。
樹脂組成物中の成分(A)の分岐数と、シート状樹脂組成物の引張弾性率との関係をグラフ化すると図1のようになる。本発明で規定する式(a)の範囲は、直線よりも上方の領域である。この領域内では、樹脂組成物の剛性と架橋効率とのバランスが良好となり本発明の太陽電池封止材を得るのに好ましいが、この領域よりも下方になるとこのバランスが悪化して本発明の太陽電池封止材が得られにくくなってしまう。
より具体的にはEを固定してNを増減させるためには、主にエチレンと共重合させるコモノマーの炭素数を変更する方法によることができる。エチレンに対して1-ブテン又は1-ヘキセンの量が60~80wt%となるように混合し、メタロセン触媒を使用して、重合温度130~200℃で反応させエチレン・α-オレフィン共重合体を製造することが好ましい。これにより、エチレン・α-オレフィン共重合体の分岐数Nが適度に調整でき、得られるシートの引張弾性率Eが、40MPa以下となって、式(a)が示す範囲のエチレン・α-オレフィン共重合体を得ることができる。
式(a’): -0.67×E+100 ≧ N ≧ -0.67×E+53
式(a’’): -0.67×E+80 ≧ N ≧ -0.67×E+53
式(a’’’): -0.67×E+75 ≧ N ≧ -0.67×E+54
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体は、フローレシオ(FR)、すなわち190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満であることが好ましい。なお、メルトフローレート(MFR)は、JIS-K7210-1999に準拠して測定した値である。
本発明で用いるエチレン・α-オレフィン共重合体のFRは、7.0未満であり、好ましくは、6.5未満、より好ましくは、6.3未満である。ただし、FRが5.0未満であると、太陽電池封止材として十分な剛性が得られにくくなることがある。特性(a6)のフローレシオ(FR)は、5.0~6.2であることが最も好ましい。
本発明における成分(B)の有機過酸化物は、主に成分(A)を架橋するために用いられる。
有機過酸化物としては、分解温度(半減期が1時間である温度)が70~180℃、とくに90~160℃の有機過酸化物を用いることができる。このような有機過酸化物として、例えば、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、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)ヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキシル-2,5-ジパーオキシベンゾエート、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、ジクロヘキサノンパーオキサイドなどが挙げられる。
本発明で樹脂組成物に用いる成分(C)は、シランカップリング剤であり、主に太陽電池の上部保護材や太陽電池素子との接着力を向上させる目的で用いられる。
本発明におけるシランカップリング剤としては、例えばγ-クロロプロピルトリメトキシシラン;ビニルトリクロルシラン;ビニルトリエトキシシラン;ビニルトリメトキシシラン;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-エポ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、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。好ましくは、ビニルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランである。
これらのシランカップリング剤は、エチレン・α-オレフィン共重合体100重量部に対して、0.01~5重量部、好ましくは0.01~2重量部、より好ましくは0.05~1重量部で使用される。
本発明において、樹脂組成物にはヒンダードアミン系光安定化剤を配合することが好ましい。ヒンダードアミン系光安定化剤は、ポリマーに対して有害なラジカル種を補足し、新たなラジカルを発生しないようにするものである。ヒンダードアミン系光安定化剤には、低分子量のものから高分子量のものまで多くの種類の化合物があるが、従来公知のものであれば特に制限されずに用いることができる。
前記含有量を0.01重量部以上とすることにより安定化への効果が十分に得られ、2.5重量部以下とすることによりヒンダードアミン系光安定化剤の過剰な添加による樹脂の変色を抑えることができる
また、本発明において、前記有機過酸化物(B)と前記ヒンダードアミン系光安定化剤(D)との重量比(B:D)を、1:0.01~1:10とし、好ましくは1:0.02~1:6.5とする。これにより、樹脂の黄変を顕著に抑制することが可能となる。
また、本発明では樹脂組成物に架橋助剤を配合することができる。架橋助剤は、架橋反応を促進させ、エチレン・α-オレフィン共重合体の架橋度を高めるのに有効であり、その具体例としては、ポリアリル化合物やポリ(メタ)アクリロキシ化合物のような多不飽和化合物を例示することができる。
より具体的には、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエートのようなポリアリル化合物、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートのようなポリ(メタ)アクリロキシ化合物、ジビニルベンゼンなどを挙げることができる。架橋助剤は、成分(A)100重量部に対し、0~5重量部程度の割合で配合することができる。
本発明では樹脂組成物に紫外線吸収剤を配合することができる。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸エステル系など各種タイプのものを挙げることができる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-2’-カルボキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-ドデシルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクタデシルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-5-スルホベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-5-クロロベンゾフェノン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる。
これら紫外線吸収剤は、エチレン・α-オレフィン共重合体100重量部に対し0~2.0重量部配合し、好ましくは0.05~2.0重量部、より好ましくは0.1~1.0重量部、さらに好ましくは0.1~0.5重量部、最も好ましくは0.2~0.4重量部配合するのがよい。
この樹脂組成物には、本発明の目的を著しく損なわない範囲で、他の付加的任意成分を配合することができる。このような任意成分としては、通常のポリオレフィン系樹脂材料に使用される酸化防止剤、結晶核剤、透明化剤、滑剤、着色剤、分散剤、充填剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、光安定剤等を挙げることができる。
本発明の太陽電池封止材(以下、単に封止材ともいう)は、上記樹脂組成物を用いたものであり、ペレット化し、あるいはシート化して使用される。
カレンダー成形では、エチレン・α-オレフィン共重合体に、シランカップリング剤、架橋剤を添加し、必要に応じて、ヒンダードアミン系光安定化剤、さらには架橋助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等の添加剤を予めドライブレンドして溶融混練後、混練物をコンベアで搬送して練りロールに供給する。このドライブレンドに際して、一部又は全部の添加剤は、マスターバッチの形で使用することができる。また、予め非晶性α-オレフィン系共重合体に一部又は全部の添加剤を、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて溶融混合して得た樹脂組成物を使用することもできる。
練りロールで練られた混練物はコンベアにより搬送し、80~130℃に加熱された4本のカレンダーロールで圧延し、圧延されたシートをテイクオフロールで取り出す。その後、圧延されたシートは冷却ロールで冷却して、冷却されたシートを巻き取り機で巻き取ればよい。
本発明では、上記太陽電池封止材を用い、太陽電池素子を封止し、さらに保護材で固定することにより太陽電池モジュールを製作することができる。
このような太陽電池モジュールとしては、種々のタイプのものを例示することができる。例えば上部透明保護材/封止材/太陽電池素子/封止材/下部保護材のように太陽電池素子の両側から封止材で挟む構成のもの、下部基板保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子上に封止材と上部透明保護材を形成させるような構成のもの、上部透明保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子、例えばフッ素樹脂系透明保護材上にアモルファス太陽電池素子をスパッタリング等で作成したものの上に封止材と下部保護材を形成させるような構成のものなどを挙げることができる。
また、下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルムなどの単体もしくは多層のシートであり、例えば、錫、アルミ、ステンレススチールなどの金属、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの1層もしくは多層の保護材を例示することができる。このような上部及び/又は下部の保護材には、封止材との接着性を高めるためにプライマー処理を施すことができる。本発明においては、上部保護材としてガラスが好ましい。
(1)メルトフローレート(MFR):エチレン・α-オレフィン共重合体のMFRは、JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定した。
(2)密度:前述の通り、エチレン・α-オレフィン共重合体の密度は、JIS-K6922-2:1997附属書(23℃、低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定した。
(3)Mz/Mn:前述の通り、GPCにより測定した。
(4)溶融粘度:JIS-K-7199-1999に準拠して、東洋精機製作所製キャピログラフ1-Bを用い、設定温度:100℃、D=1mm、L/D=10のキャピラリーを用いて、せん断速度2.43×10sec-1での溶融粘度(η* 1)、せん断速度2.43×102sec-1での溶融粘度(η* 2)の測定を行う。
装置 : ブルカー・バイオスピン(株) AVANCE III cryo-400MHz
溶媒 : o-ジクロロベンゼン/重化ブロモベンゼン = 8/2混合溶液
<試料量>
460mg/2.3ml
<C-NMR>
・Hデカップル、NOEあり
・積算回数:256scan
・フリップ角:90°
・パルス間隔20秒
・AQ(取り込み時間)=5.45s D1(待ち時間)=14.55s
(6)FR:JIS-K7210-1999に準拠し、190℃、10kg荷重の条件下で測定したMFR(I10)と、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定したMFR(I2.16)との比(I10/I2.16)を計算し、FRとした。
(1)カレンダー成形性
樹脂組成物を溶融混練後、カレンダー成形機に供給し、カレンダーロールで、シート状に押出成形した。カレンダーロールの温度は100℃とし、回転速度は10m/分とした。その際、カレンダーロールにより成形できる場合をカレンダー成形性が良好(○)とし、一方、成形できない場合をカレンダー成形性が不良(×)と評価した。
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、JIS-K7136-2000に準拠して測定した。プレスシート片を関東化学製特級流動パラフィンを入れたガラス製セルにセットし測定した。プレスシートは、160℃の条件で熱プレス機に30分間保管し、架橋させ準備した。HAZE値は、小さいほど良い。
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、JIS-K7361-1-1997に準拠して測定した。プレスシート片を関東化学製特級流動パラフィンを入れたガラス製セルにセットし測定した。プレスシートは、160℃の条件で熱プレス機に30分間保管し、架橋させ準備した。
光線透過率は、80%以上であり、好ましくは、85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
160℃で30分架橋した厚み0.7mmのプレスシートを用いて、ISO1184-1983に準拠して測定した。尚、引張速度1mm/min、試験片幅10mm、つかみ具間を100mmとし、伸び率1%のときの引張弾性率を求めた。この値が小さい程、柔軟性に優れていることを示す。
160℃で架橋したシート及び150℃で30分架橋したシートのゲル分率で評価した。ゲル分率が高いほど架橋が進行しており、耐熱性が高いと評価できる。ゲル分率が70wt%以上のものを、耐熱性評価「○」とした。尚、ゲル分率は、当該シートを、約1gを切り取り精秤して、キシレン100ccに浸漬し110℃で24時間処理し、ろ過後残渣を乾燥し精秤して、処理前の重量で割りゲル分率を算出する。
縦7.6cm×横2.6cm×厚み1mmのスライドガラスを用いた。
樹脂組成物とスライドガラスを接触させ、160℃で30分の条件でプレス機を用いて加熱を行った。23℃雰囲気下に、24時間放置後、ガラスから樹脂を手で剥がせる場合を「×」、剥がせない場合を「○」として評価を行った。
(1)成分(A): エチレン・α-オレフィン共重合体
下記の<製造例1>で重合したエチレンと1-ヘキセンの共重合体(PE-1)、<製造例2>で重合したエチレンと1-ブテンの共重合体(PE-2)、<製造例3、4>で重合したエチレンと1-ヘキセンの共重合体(PE-3)(PE-4)、<製造例5>で重合したエチレン、プロピレンと1-ヘキセンの共重合体(PE-9)、及び市販のエチレン・α-オレフィン共重合体(PE-5)(PE-6)(PE-7)(PE-8)を用いた。物性を表1に示す。
(2)有機過酸化物:2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(アルケマ吉富社製、ルペロックス101)
(3)シランカップリング剤:γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM503)
(4)ヒンダードアミン系光安定化剤:コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールの重合物(BASF社製、TINUVIN 622LD)
(5)紫外線吸収剤:2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン(サンケミカル社製、CYTEC UV531)
(i)触媒の調製
エチレンと1-ヘキセンの共重合体を製造するための触媒は、特表平7-508545号公報に記載された方法で調製した。即ち、錯体ジメチルシリレンビス(4,5,6,7-テトラヒドロインデニル)ハフニウムジメチル2.0mモルに、トリペンタフルオロフェニルホウ素を上記錯体に対して等モル加え、トルエンで10リットルに希釈して触媒溶液を調製した。
(ii)重合
内容積1.5リットルの撹拌式オートクレーブ型連続反応器を用い、反応器内の圧力を130MPaに保ち、エチレンと1-ヘキセンとの混合物を1-ヘキセンの組成が72重量%となるように40kg/時の割合で原料ガスを連続的に供給した。また、上記触媒溶液を連続的に供給し、重合温度が114℃を維持するようにその供給量を調整した。1時間あたりのポリマー生産量は約1.5kgであった。反応終了後、1-ヘキセン含有量が24重量%、MFRが1.0g/10分、密度が0.880g/cm3、Mz/Mnが3.7であるエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-1)を得た。
また、PE-1を160℃-0kg/cm3で3分予熱した後、160℃-100kg/cm3で5分加圧し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm3の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのプレスシートを得た。その引張弾性率を、ISO1184-1983に準拠し、測定を行った結果、17MPaであった。
このエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-1)の特性を表1に示す。
表1に示す組成、密度、および溶融粘度となるように、製造例1における重合時のモノマー組成、重合温度を変更して重合を行った。反応終了後、1-ブテン含有量=35重量%、MFR=1.0g/10分、密度=0.870g/cm3、Mz/Mn=3.5であるエチレン・1-ブテン共重合体(PE-2)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、8MPaであった。このエチレン・1-ブテン共重合体(PE-2)の特性を表1に示す。
製造例1において、重合時の1-ヘキセンの組成を72重量%にし、重合温度を122℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約2.1kgであった。反応終了後、1-ヘキセン含有量=24重量%、MFR=2.2g/10分、密度=0.880g/cm3、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-3)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、17MPaであった。このエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-3)の特性を表1に示す。
製造例1において、重合時の1-ヘキセンの組成を75重量%にし、重合温度を150℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約4.3kgであった。反応終了後、1-ヘキセン含有量=24重量%、MFR=35g/10分、密度=0.880g/cm3、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-4)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、34MPaであった。このエチレン・1-ヘキセン共重合体(PE-4)の特性を表1に示す。
表1に示す組成、密度、および溶融粘度となるように、製造例1における重合時のモノマー組成、重合温度を変更して重合を行った。反応終了後、プロピレン含有量=14.4重量%、1-ヘキセン含有量=11.9重量%、MFR=1.0g/10分、密度=0.870g/cm3、Mz/Mn=3.5であるエチレン・プロピレン・1-ヘキセン共重合体(PE-9)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、8MPaであった。このエチレン・プロピレン・1-ヘキセン共重合体(PE-9)の特性を表1に示す。
エチレンと1-ヘキセンの共重合体(PE-1)100重量部に対して、有機過酸化物として、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(アルケマ吉富社製、ルペロックス101)を1.5重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤として、コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールの重合物(BASF社製、TINUVIN 622LD)0.05重量部配合した。バンバリーミキサーで樹脂組成物を溶融混練後、カレンダー成形機に供給し、カレンダーロールで、シート状に押出成形した。カレンダーロールの温度は100℃とし、回転速度は10m/分とした。
得られたシートを、160℃-0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、160℃-100kg/cm2の条件で27分加圧(160℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。
また、別に耐熱性評価用に、150℃-0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、150℃-100kg/cm2の条件で27分加圧(150℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを準備した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、PE-1に替えて、PE-2を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、PE-1に替えて、PE-3を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例3において、さらに、紫外線吸収剤として、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン(サンケミカル社製 CYTEC UV531)0.3部を添加した以外は、実施例1と同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、引張弾性率、耐熱性、接着性を測定、評価を行った。評価結果を表2に示す。
実施例1において、PE-1に替えて、PE-9を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
有機過酸化物を用いなかった以外は、実施例1と同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、引張弾性率、耐熱性、接着性を測定、評価を行った。評価結果を表2に示す。
実施例1において、PE-1に替えて、比較用のPE-4(エチレン・1-オクテン共重合体)を用いた以外は、実施例1と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
PE-1の代わりに、PE-5(エチレン・1-ブテン共重合体、三井化学社製 タクマーA4085S)を用いた以外は、実施例1と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
PE-1の代わりに、PE-6(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8100)を用いた以外は、実施例1と同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表2に示す。架橋効率が悪く耐熱性が劣る結果となった。
PE-1の代わりに、PE-7(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8200)、又はPE-8(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8400)を用いた以外は、実施例1と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
エチレンと1-ヘキセンの共重合体(PE-1)100重量部に対して、シランカップリング剤としてγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM503)を0.3重量部と、有機過酸化物として、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(アルケマ吉富社製、ルペロックス101)を1.5重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤として、コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールの重合物(BASF社製、TINUVIN 622LD)0.05重量部配合した。バンバリーミキサーで樹脂組成物を溶融混練後、カレンダー成形機に供給し、カレンダーロールで、シート状に押出成形した。カレンダーロールの温度は100℃とし、回転速度は10m/分とした。
得られたシートを、160℃-0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、160℃-100kg/cm2の条件で27分加圧(160℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。
また、別に耐熱性評価用に、150℃-0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、150℃-100kg/cm2の条件で27分加圧(150℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを準備した。評価結果を表3に示す。
実施例6において、PE-1に替えて、PE-2を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
実施例6において、PE-1に替えて、PE-3を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
実施例6において、さらに、紫外線吸収剤として、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン(サンケミカル社製 CYTEC UV531)0.3部を添加した以外は、実施例1と同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、引張弾性率、耐熱性、接着性を測定、評価を行った。評価結果を表3に示す。
実施例6において、PE-1に替えて、PE-9を用いた以外は同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例6において、PE-1に替えて、比較用のPE-4(エチレン・1-オクテン共重合体)を用いた以外は、実施例6と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
PE-1の代わりに、PE-5(エチレン・1-ブテン共重合体、三井化学社製 タクマーA4085S)を用いた以外は、実施例6と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
PE-1の代わりに、PE-6(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8100)を用いた以外は、実施例6と同様にシートを作製した。カレンダー成形性、シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性を測定、評価した。評価結果を表3に示す。架橋効率が悪く耐熱性が劣る結果となった。
PE-1の代わりに、PE-7(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8200)、又はPE-8(エチレン・1-オクテン共重合体、ダウ社製 エンゲージ8400)を用いた以外は、実施例6と同様のカレンダー成形を試みた。ところが、溶融張力が足りず、カレンダー成形できなかった。
この結果、表2から明らかなように、実施例1~5では、本発明の特定の樹脂組成物を用いているために、これを押出成形(カレンダー成形)することが可能で、得られたシートは、HAZEが小さく、光線透過率が大きく、耐熱性、剛性と架橋効率のバランスも優れている。表2、3から明らかなように、実施例6~10では、カップリング剤を含む樹脂組成物を用いているために、得られたシートは、さらにガラスに対する接着性にも優れている。
これに対して、比較例1では、本発明とは異なり、有機過酸化物を用いなかったために、160℃での耐熱性が得られなかった。また、比較例2、3、5、6,7,8,10,11では、溶融粘度が本発明から外れるエチレン・α-オレフィン共重合体を含む樹脂組成物を用いたために、カレンダー成形できなかった。比較例4では、式(a)及びFRが本発明から外れるエチレン・1-オクテン共重合体を含む樹脂組成物を用いたために、得られたシートは、架橋効率が悪く耐熱性が劣る結果となった。
なお、本発明の樹脂組成物は、上記のように太陽電池モジュールの封止材として最適であるが、その他に遮水シート、又はターポリンの製造にも好ましく使用することができる。
Claims (13)
- 下記の成分(A)、成分(B)及び/又は成分(C)を含有することを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
成分(A):下記(a1)~(a5)の特性を有するエチレン・α-オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860~0.920g/cm3
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s-1での溶融粘度(η* 2)が2.0×104poise以上
(a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a): N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
成分(B):有機過酸化物
成分(C):シランカップリング剤 - (a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が、下記式(a’)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
式(a’): -0.67×E+100 ≧ N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。) - (a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が、下記式(a’’)を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
式(a’’): -0.67×E+80 ≧ N ≧ -0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184-1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。) - 下記の成分(A)、成分(B)及び/又は成分(C)を含有することを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
成分(A):下記(a1)~(a4)及び(a6)の特性を有するエチレン・α-オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860~0.920g/cm3
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s-1での溶融粘度(η* 1)が1.2×105poise以上
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s-1での溶融粘度(η* 2)が2.0×104poise以上
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
成分(B):有機過酸化物
成分(C):シランカップリング剤 - 特性(a6)のフローレシオ(FR)が、5.0~6.2であることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 成分(B)の含有量が、成分(A)100重量部に対して、0.2~5重量部であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 下記の成分(C)を成分(A)100重量部に対して、0.01~5重量部含有することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- さらに、下記の成分(D)を含有することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
成分(D):ヒンダードアミン系光安定化剤 - 成分(D)の含有量が、成分(A)100重量部に対して、0.01~2.5重量部であることを特徴とする請求項8に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 成分(A)が、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1-ブテン共重合体又はエチレン・1-ヘキセン共重合体であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 成分(A)が、エチレン・プロピレン・1-ヘキセン三元共重合体であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 請求項1~11のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物をペレット化し、あるいはシート化してなる太陽電池封止材。
- 請求項12に記載の太陽電池封止材を用いた太陽電池モジュール。
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