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WO2011108434A1 - 太陽電池モジュール用封止材シート及び太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール用封止材シート及び太陽電池モジュール Download PDF

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WO2011108434A1
WO2011108434A1 PCT/JP2011/054111 JP2011054111W WO2011108434A1 WO 2011108434 A1 WO2011108434 A1 WO 2011108434A1 JP 2011054111 W JP2011054111 W JP 2011054111W WO 2011108434 A1 WO2011108434 A1 WO 2011108434A1
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WO
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sealing material
solar cell
cell module
organic peroxide
material sheet
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PCT/JP2011/054111
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English (en)
French (fr)
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準 長谷川
久光 亀島
亮 田中
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Priority to CN2011800117096A priority patent/CN102782023A/zh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • H10F19/804Materials of encapsulations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/08Copolymers of ethene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module sealing material sheet and a solar cell module.
  • solar cells have been attracting attention as a clean power generation technology that uses sunlight.
  • solar cells such as crystalline silicon, amorphous silicon, compound semiconductors, and organic dyes.
  • crystalline silicon solar cells are most popular because they are excellent in weather resistance and durability and have a relatively high photoelectric conversion efficiency.
  • a typical crystalline silicon solar cell module is composed of a front glass, a back sheet, a photoelectric conversion cell, and a sealing material layer, and the photoelectric conversion cell disposed between the front glass and the back sheet is completely formed of the sealing material layer. It is the structure sealed by.
  • the material constituting such a solar cell is required to have excellent weather resistance that can withstand long-term use.
  • the sealing material is a material that adheres and holds the front glass, the back sheet, and the photoelectric conversion cell, it is necessary to maintain excellent adhesion for a long period of time. Further, since the sealing material is also disposed on the light receiving surface side of the photoelectric conversion cell, it is also required that transparency is not lost.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • this EVA includes a crosslinking agent, a crosslinking aid, a silane coupling agent, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, etc. for the purpose of improving long-term durability and adhesion to glass or a back sheet.
  • Additives are added (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the present invention can stably form a sealing material layer having excellent adhesion and high crosslink density, and can manufacture a solar cell module having high reliability in long-term use, and the solar cell module sealing material sheet, It aims at providing the solar cell module using the sealing material sheet for solar cell modules.
  • a solar cell comprising an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter referred to as “EVA”), an organic peroxide and a silane coupling agent, and satisfying the following conditions (1) and (2) Module encapsulant sheet.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • (1) and (2) Module encapsulant sheet (1) 2.5 ⁇ (A ⁇ B) /C ⁇ 3.5 (2) 3.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ A ⁇ (D / E) ⁇ 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2
  • A is the theoretical oxy radical amount generated from one molecule of organic peroxide
  • B is the molar amount of organic peroxide
  • C is the molar amount of silane coupling agent
  • D 100 parts by mass of EVA.
  • the organic peroxide content (parts by mass) relative to E is the molecular weight of the organic peroxide.)
  • a protective member The solar cell module in which the said sealing material layer is formed with the sealing material sheet for solar cell modules as described in said [1] or [2].
  • the sealing material sheet for solar cell modules of this invention can form stably the sealing material layer which has the outstanding adhesiveness and high crosslinking density, and can manufacture the solar cell module which has high reliability in long-term use. Moreover, since the solar cell module of the present invention uses the solar cell module sealing material sheet, it has a sealing material layer having excellent adhesion and high crosslink density, and is reliable in long-term use. Is expensive.
  • sealing material sheet for solar cell modules of the present invention
  • the sealing material sheet of this invention contains EVA, an organic peroxide, and a silane coupling agent.
  • the resin base material forming the sealing material sheet of the present invention preferably uses EVA as a main component.
  • EVA is advantageous in that it has high transparency, is inexpensive, and has a particularly large past record of use.
  • “Eva as a main component” means that EVA is 95% by mass or more based on the total amount of the resin base material.
  • the sealing material sheet of the present invention may contain other resins in addition to EVA. Examples of other resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; ionomers; ethylene-methacrylic acid copolymers; ethylene-acrylic acid copolymers; polyvinyl fluoride; polyvinyl chloride or copolymers thereof. 95 mass% or more is preferable, as for the ratio of EVA in the resin base material of the sealing material sheet of this invention, 97 mass% or more is more preferable, and 100 mass% is especially preferable.
  • the EVA used in the sealing material sheet of the present invention preferably has a vinyl acetate unit content of 20 to 40% by mass relative to the total units. If content of a vinyl acetate unit is 20 mass% or more, it will become easy to obtain a high crosslinking density and the outstanding adhesiveness. If the content of the vinyl acetate unit is 40% by mass or less, it is easy to prevent the unreacted vinyl acetate side chain from being detached due to heat, ultraviolet rays, or other stimuli and causing deterioration of the resin.
  • the organic peroxide acts as a crosslinking agent that initiates the crosslinking reaction of EVA.
  • Examples of organic peroxides include 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, and n-butyl.
  • a silane coupling agent has the effect
  • the silane coupling agent include ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, trimethoxypropylsilane, trimethoxymethylsilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trichloropropylsilane, and triethoxyphenylsilane.
  • the organic peroxide and the silane coupling agent in the sealing material sheet of the present invention are contained so as to satisfy the following condition (1) and condition (2).
  • (1) 2.5 ⁇ (A ⁇ B) /C ⁇ 3.5 (2) 3.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ A ⁇ (D / E) ⁇ 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2
  • A is the theoretical oxy radical amount generated from one molecule of organic peroxide
  • B is the molar amount of organic peroxide
  • C is the molar amount of silane coupling agent
  • D is 100 parts by mass of EVA.
  • the organic peroxide content (parts by mass) relative to E is the molecular weight of the organic peroxide.)
  • the theoretical oxy radical amount A generated from one molecule of the organic peroxide under the condition (1) is an amount represented by the following formula (1-1).
  • A a ⁇ 2 (1-1) (Where a in Formula (1-1) is the number of peroxide bonds in the organic peroxide)
  • the ratio of the product of the theoretical oxy radical amount A generated from one molecule of the organic peroxide and the molar amount B of the organic peroxide to the molar amount C of the silane coupling agent (A The value of ⁇ B) / C is 2.5 to 3.5, and preferably 2.9 to 3.1. If the ratio (A ⁇ B) / C is 2.5 or more, the EVA crosslinking reaction is likely to proceed sufficiently, and the deterioration of the resin such as yellowing in the encapsulant layer can be suppressed. If ratio (A * B) / C is 3.5 or less, the outstanding adhesiveness will be obtained and peeling with a sealing material layer, a surface protection member, and a back surface protection member can be suppressed.
  • the value of A ⁇ (D / E) is 3.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 , and 4.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 7.0 ⁇ . 10 ⁇ 3 is preferred.
  • the value of A ⁇ (D / E) is 3.0 ⁇ 10 ⁇ 3 or more, it is possible to prevent the EVA crosslinking reaction from proceeding sufficiently and to cause resin degradation such as yellowing in the sealing material layer.
  • the value of A ⁇ (D / E) is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 or less, the stability during molding of the encapsulant sheet is increased.
  • the sealing material sheet of the present invention may contain a crosslinking aid for promoting a crosslinking reaction in addition to the organic peroxide and the silane coupling agent.
  • a crosslinking aid for promoting a crosslinking reaction in addition to the organic peroxide and the silane coupling agent.
  • the crosslinking aid include triallyl isocyanurate, diallyl phthalate, triallyl cyanurate and the like.
  • stabilizers such as a ultraviolet absorber and antioxidant, may contain in the sealing material sheet of this invention from a viewpoint of the light resistance and heat stability of the sealing material layer formed.
  • ultraviolet absorbers used for improving light resistance include 2- (5-methyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole and 2- (3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) -5.
  • Antioxidants used for improving thermal stability include 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl- Tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -1,3,5-triazine, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate and the like.
  • the encapsulant sheet of the present invention can be produced by a known production method except that the organic peroxide and the silane coupling agent are contained so as to satisfy the conditions (1) and (2).
  • the resin base material is mixed with an organic peroxide, a silane coupling agent, and other additives that are added as necessary, and the resin is heated and melted.
  • a method having a film forming step of forming a film by a coextrusion method in order to prevent blocking, the surface of the heat-melted resin sheet is brought into close contact with a roll (made of metal or rubber) on which a concavo-convex pattern is applied.
  • the uneven pattern of the roll may be transferred to both sides, and the encapsulant sheet may be embossed.
  • the sealing material sheet of this invention contains the organic peroxide and the silane coupling agent so that the said conditions (1) and conditions (2) may be satisfy
  • the sealing material layer having properties can be stably formed. Therefore, the reliability in the long-term use of the solar cell module using this sealing material sheet becomes high.
  • the solar battery module of the present invention includes a solar battery cell, a sealing material layer that seals the solar battery cell, a surface protection member that protects the surface side of the sealing material layer, and a back surface of the sealing material layer.
  • the solar cell module 1 of the present embodiment includes solar cells 4 and 4, a sealing material layer 3 that seals the solar cells 4 and 4, and a surface side of the sealing material layer 3. And a back surface protection member 5 for protecting the back surface side of the sealing material layer 3.
  • the solar battery cell 4 is a cell having a function of converting light incident on the light receiving surface into electricity by a photoelectric effect.
  • a plurality (two in FIG. 1) of solar cells 4 are connected by electrodes (not shown) in the solar cell module 1.
  • the number of solar cells 4 is not particularly limited. Examples of the material of the solar battery cell 4 include crystalline silicon. Among these, polycrystalline silicon is particularly preferable from the viewpoint of manufacturing simplicity and cost.
  • the sealing material layer 3 is a layer that embeds and seals the solar cells 4 and 4 and is formed of the sealing material sheet of the present invention.
  • the thickness of the sealing material layer 3 is preferably 0.3 to 0.6 mm.
  • the surface protective material 2 As the surface protective material 2, those excellent in durability, weather resistance, and transparency are preferable, and examples thereof include a glass sheet, a resin sheet such as polyethylene terephthalate, and the like. Moreover, you may use resin sheets, such as a polycarbonate.
  • the thickness of the surface protection member 2 is preferably 3 to 6 mm.
  • back protection member 5 As the back surface protection member 5, those excellent in durability and weather resistance are preferable, and examples thereof include resin sheets such as polyethylene terephthalate, polyvinyl fluoride, EVA, and laminates thereof. Moreover, you may laminate
  • the thickness of the back surface protection member 5 is preferably 0.2 to 0.4 mm.
  • the manufacturing method of the said solar cell module 1 is demonstrated as an example of the manufacturing method of the solar cell module of this invention.
  • the manufacturing method of the solar cell module of the present invention is not limited to the following method.
  • the back surface protection member 2, the sealing material sheet 3A, the solar battery cells 4, 4, the sealing material sheet 3B, and the surface protection member 5 are laminated in this order to form a laminated body 1A.
  • the laminated body 1A is vacuum-laminated by heating and pressing in a vacuum state, solar cells 4 and 4 are embedded in the sealing material sheets 3A and 3B, and the resin base material (EVA) of the sealing material sheets 3A and 3B.
  • the sealing material sheet 3A and the sealing material sheet 3B are the sealing material sheets of the present invention, may be the same composition sealing material sheet, may be different composition sealing material sheet, but uniform It is preferable that the sealing material sheet has the same composition from the viewpoint that a good quality module is easily obtained by forming a crosslinked structure.
  • the encapsulant layer having high crosslink density and excellent adhesion is stably formed, and is high in long-term use. It has reliability.
  • EVA EVA having a vinyl acetate unit content of 30% by mass.
  • Example 1 The organic peroxide I-1 is 0.6 parts by mass, the silane coupling agent II-1 is 0.4 parts by mass, and the crosslinking aid III-1 is 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EVA-1.
  • the obtained encapsulant sheet, white plate glass having a thickness of 3 mm as a surface protection member, a polycrystalline silicon cell as a photoelectric conversion cell, and a polyethylene terephthalate film as a back surface protection member are illustrated in FIG.
  • stacked in order of the surface protection member, the sealing material sheet, the photoelectric conversion cell, the sealing material sheet, and the back surface protection member was formed.
  • the laminate is placed in a laminator that can be evacuated on the upper lid side and the laminate chamber, respectively, and evacuated for 90 seconds on both the upper lid side and the laminate chamber while maintaining the temperature in the laminate chamber at 120 ° C.
  • Temporary pressure bonding was performed while degassing the inside of the laminate (vacuum degassing / temporary pressure bonding). After completion of the temporary pressure bonding, the temperature in the laminate chamber was set to 150 ° C., the vacuum state on the laminator upper lid side was released, and the laminate was subjected to thermocompression bonding at atmospheric pressure for 10 minutes (main pressure bonding) to obtain a solar cell module.
  • Example 2 A sealing material sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.55 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.43 parts by mass. Produced. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A sealing material sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.65 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.37 parts by mass. Produced. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 The encapsulant sheet was the same as Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.75 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.5 parts by mass. Was made. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 The sealing material sheet was the same as Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.55 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.27 parts by mass. Was made. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 The encapsulant sheet was the same as Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.6 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.6 parts by mass. Was made. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 The sealing material sheet was the same as Example 1 except that the addition amount of the organic peroxide I-1 was 0.25 parts by mass and the addition amount of the silane coupling agent II-1 was 0.17 parts by mass. Was made. Thereafter, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Adhesive strength The interface between the polyethylene terephthalate and the encapsulant layer is cut with a cutter knife as a trigger for peeling, and the polyethylene terephthalate is fixed to the chuck of the adhesive strength measuring machine, and the adhesive strength between the polyethylene terephthalate / encapsulant layer is 90 °. (Unit: N / 1.5 cm) was measured. As an adhesive strength measuring machine, TENSILON (RTC-1250) manufactured by ORIENTEC was used. Measurement conditions were 1.5 cm wide adhesive strength measurement, and the peeling rate was 30 mm / min. Table 1 shows the evaluation results of the crosslink density of the encapsulant layer and the adhesive strength between the back surface protective member / encapsulant layer in Examples and Comparative Examples.
  • Comparative Example 1 in which the value of (A ⁇ B) / C in the condition (1) used was greater than 3.5, the adhesive strength was low, and the adhesion was inferior to the examples. .
  • Comparative Example 2 in which the value of (A ⁇ B) / C in Condition (1) was less than 2.5, the crosslink density of the encapsulant layer was low.
  • Comparative Example 3 using a sealing material sheet having a value of A ⁇ (D / E) of less than 3.0 ⁇ 10 ⁇ 3 in the condition (2), the crosslink density is lower than that in Example, and the adhesive strength is also high. It was low.

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Abstract

【課題】本発明は、優れた密着性と高い架橋密度を有する封止材層を安定して形成でき、長期使用において高い信頼性を有する太陽電池モジュールを製造できる太陽電池モジュール用封止材シート、及び該封止材シートを用いた太陽電池モジュールの提供を目的とする。 【解決手段】EVA、有機過酸化物及びシランカップリング剤を含み、条件(1)2.5≦(A×B)/C≦3.5、及び条件(2)3.0×10-3≦A×(D/E)≦1.0×10-2を満たす太陽電池モジュール用封止材シート(ただし、Aは有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量であり、Bは有機過酸化物のモル量であり、Cはシランカップリング剤のモル量であり、DはEVA100質量部に対する有機過酸化物の含有量(質量部)であり、Eは有機過酸化物の分子量である。)。また、該封止材シートを用いた太陽電池モジュール。

Description

太陽電池モジュール用封止材シート及び太陽電池モジュール
 本発明は、太陽電池モジュール用封止材シート及び太陽電池モジュールに関する。
 太陽光を利用するクリーンな発電技術として、太陽電池が近年注目を集めている。太陽電池には、結晶シリコン、非晶シリコン、化合物半導体、有機色素等、多様な方式が存在する。中でも、結晶シリコン系太陽電池は耐候性及び耐久性に優れ、比較的高い光電変換効率を有しているため、最も普及が進んでいる。
 一般的な結晶シリコン系の太陽電池モジュールは、前面ガラス、バックシート、光電変換セル、封止材層からなり、前面ガラスとバックシートの間に配置される光電変換セルが封止材層で完全に封止された構造となっている。
 このような太陽電池を構成する材料には、長期使用に耐え得る優れた耐候性が求められる。中でも封止材は、前面ガラス、バックシート及び光電変換セルを接着保持する材料であるため、優れた密着性を長期間保持する必要がある。また、封止材は光電変換セルの受光面側にも配置されるため、透明性が失われないことも求められる。
 封止材としては、一般的に、適度な密着性と透明性を有するEVA(エチレン-酢酸ビニル共重合体)が主成分の樹脂として用いられている。このEVAには、多くの場合、長期の耐久性と、ガラスやバックシートとの密着性を向上させる目的で、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の添加剤が添加される(例えば、特許文献1~3)。
特許第3323560号公報 特許第4034382号公報 特開2008-235882号公報
 しかしながら、特許文献1~3に記載されているような従来の封止材は、充分な密着性と架橋密度を両立させることは困難である。そのため、太陽電池用の封止材について、長期使用における信頼性をより高めることが望まれている。
 本発明は、優れた密着性と高い架橋密度を有する封止材層を安定して形成でき、長期使用において高い信頼性を有する太陽電池モジュールを製造できる太陽電池モジュール用封止材シート、及び該太陽電池モジュール用封止材シートを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
 本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
[1]エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、「EVA」という。)、有機過酸化物及びシランカップリング剤を含み、下記条件(1)及び(2)を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール用封止材シート。
  (1)2.5≦(A×B)/C≦3.5
  (2)3.0×10-3≦A×(D/E)≦1.0×10-2
(ただし、Aは有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量であり、Bは有機過酸化物のモル量であり、Cはシランカップリング剤のモル量であり、DはEVA100質量部に対する有機過酸化物の含有量(質量部)であり、Eは有機過酸化物の分子量である。)
[2]前記EVAの全単位に対する酢酸ビニル単位の含有量が20~40質量%である、前記[1]に記載の太陽電池モジュール用封止材シート。
[3]太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止する封止材層と、前記封止材層の表面側を保護する表面保護部材と、前記封止材層の裏面側を保護する裏面保護部材と、を有し、
 前記封止材層が、前記[1]又は[2]に記載の太陽電池モジュール用封止材シートにより形成されている太陽電池モジュール。
 本発明の太陽電池モジュール用封止材シートは、優れた密着性と高い架橋密度を有する封止材層を安定して形成でき、長期使用において高い信頼性を有する太陽電池モジュールを製造できる。
 また、本発明の太陽電池モジュールは、前記太陽電池モジュール用封止材シートを用いているため、優れた密着性と高い架橋密度を有する封止材層を有しており、長期使用において信頼性が高い。
本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例を示した断面図である。 図1の太陽電池モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
<太陽電池モジュール用封止材シート>
 以下、本発明の太陽電池モジュール用封止材シート(以下、「封止材シート」という。)の実施形態の一例について詳細に説明する。
 本発明の封止材シートは、EVA、有機過酸化物及びシランカップリング剤を含む。
 本発明の封止材シートを形成する樹脂基材は、EVAを主成分として使用することが好ましい。EVAは、高い透明性を有し、安価であり、特に過去の使用実績が膨大である点で有利である。EVAを主成分とするとは、樹脂基材の総量に対して、EVAを95質量%以上とすることを意味する。
 本発明の封止材シートには、EVAに加えて他の樹脂が含有されていてもよい。他の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;アイオノマー;エチレン-メタクリル酸共重合体;エチレン-アクリル酸共重合体;ポリフッ化ビニル;ポリ塩化ビニル、またはこれらの共重合体等が挙げられる。
 本発明の封止材シートの樹脂基材中のEVAの割合は、95質量%以上が好ましく、97質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
 本発明の封止材シートに用いられるEVAは、全単位に対する酢酸ビニル単位の含有量が20~40質量%であることが好ましい。酢酸ビニル単位の含有量が20質量%以上であれば、高い架橋密度及び優れた密着性が得られやすくなる。酢酸ビニル単位の含有量が40質量%以下であれば、未反応の酢酸ビニル側鎖が熱や紫外線などの刺激により脱離して樹脂の劣化を招くことを抑制しやすい。
 有機過酸化物は、EVAの架橋反応を開始させる架橋剤として作用する。
 有機過酸化物としては、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)バレレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキシド、2,2-ジ-(t-ブチルパーオキシ)ブタン等が挙げられる。
 シランカップリング剤は、EVAを含む樹脂基材により形成される封止材と、その表面及び裏面を保護する表面保護部材及び裏面保護部材との密着性を向上させる作用がある。
 シランカップリング剤としては、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリクロロプロピルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げられる。
 本発明の封止材シートにおける有機過酸化物及びシランカップリング剤は、下記条件(1)及び条件(2)を満たすように含有される。
  (1)2.5≦(A×B)/C≦3.5
  (2)3.0×10-3≦A×(D/E)≦1.0×10-2
(ただし、Aは有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量であり、Bは有機過酸化物のモル量であり、Cはシランカップリング剤のモル量であり、DはEVA100質量部に対する有機過酸化物の含有量(質量部)であり、Eは有機過酸化物の分子量である。)
 条件(1)における有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量Aとは、下式(1-1)で表される量である。
  A=a×2      (1-1)
(ただし、式(1-1)中のaは有機過酸化物中の過酸化結合の数である。)
 本発明の封止材シートにおいては、有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量Aと有機過酸化物のモル量Bとの積と、シランカップリング剤のモル量Cの比(A×B)/Cの値が2.5~3.5であり、2.9~3.1であることが好ましい。
 比(A×B)/Cが2.5以上であれば、EVAの架橋反応が充分に進行しやすく、封止材層に黄変等の樹脂劣化が起こることを抑制できる。比(A×B)/Cが3.5以下であれば、優れた密着性が得られ、封止材層と、表面保護部材及び裏面保護部材との剥離を抑制できる。
 また、封止材シートにおいては、前記A×(D/E)の値が3.0×10-3~1.0×10-2であり、4.0×10-3~7.0×10-3であることが好ましい。前記A×(D/E)の値が3.0×10-3以上であれば、EVAの架橋反応が充分に進行し、封止材層に黄変等の樹脂劣化が起こることを抑制できる。前記A×(D/E)の値が1.0×10-2以下であれば、封止材シートの成形加工時の安定性が高くなる。
 また、本発明の封止材シートには、前記有機過酸化物及びシランカップリング剤の他に、架橋反応を促進する架橋助剤が含有されていてもよい。架橋助剤としては、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート等が挙げられる。
 また、本発明の封止材シートには、形成される封止材層の耐光性及び熱安定性の観点から、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の安定化剤が含有されていてもよい。
 耐光性の向上のために用いられる紫外線吸収剤としては、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[(ヘキシル)オキシ]-フェノール、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。
 熱安定性の向上のために用いられる酸化防止剤としては、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート等が挙げられる。
(封止材シートの製造方法)
 本発明の封止材シートは、有機過酸化物及びシランカップリング剤を前記条件(1)及び条件(2)を満たすようにが含有させる以外は、公知の製造方法で製造できる。例えば、前記樹脂基材に、有機過酸化物及びシランカップリング剤、並びに必要に応じて添加する他の添加剤を混合して加熱溶融させた樹脂を、直線状スリットを有するTダイ等を用いて共押し出し法により製膜する製膜工程を有する方法が挙げられる。
 また、前記製膜工程においては、ブロッキング防止のため、熱溶融した状態の樹脂シートの表面を、凹凸パターンが施されているロール(金属またはゴム製)に密着させることで、該樹脂シート片面もしくは両面に該ロールの凹凸パターンを転写させ、封止材シートにエンボス加工を施してもよい。
 従来の封止材シートを用いた太陽電池モジュールでは、封止材シートの組成によっては充分な密着性や架橋密度が得られないことがある。本発明者等がこの点について詳細に検討したところ、密着性を高める目的で封止材シートにシランカップリング剤を含有させた場合に、密着性が向上する一方で、該封止材シートにより形成される封止材層の架橋密度が低下していることが判明した。そして、有機過酸化物とシランカップリング剤を前記条件(1)及び条件(2)を満たすように含有させることで、密着性を向上させるとともに、封止材層の架橋密度の低下を抑制できることを見い出した。
 このように、本発明の封止材シートは、前記条件(1)及び条件(2)を満たすように有機過酸化物とシランカップリング剤が含有されているため、高い架橋密度と優れた密着性を兼ね備えた封止材層を安定して形成できる。そのため、該封止材シートを用いた太陽電池モジュールの長期使用における信頼性が高くなる。
<太陽電池モジュール>
 本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止する封止材層と、前記封止材層の表面側を保護する表面保護部材と、前記封止材層の裏面側を保護する裏面保護部材と、を有し、前記封止材層が、前述した本発明の封止材シートにより形成されているモジュールである。以下、本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例を示して詳細に説明する。
 本実施形態の太陽電池モジュール1は、図1に示すように、太陽電池セル4、4と、太陽電池セル4、4を封止する封止材層3と、封止材層3の表面側を保護する表面保護部材2と、封止材層3の裏面側を保護する裏面保護部材5とを有する。
(太陽電池セル)
 太陽電池セル4は、光電効果により受光面に入射した光を電気に変換する機能を有するセルである。太陽電池セル4は、太陽電池モジュール1内において複数個(図1では2つ)が電極(図示省略)によって接続されている。太陽電池セル4の数は特に限定されない。
 太陽電池セル4の材料としては、例えば、結晶系シリコンが挙げられる。なかでも、製造の簡便さとコスト面から、多結晶シリコンが特に好ましい。
(封止材層)
 封止材層3は、太陽電池セル4、4を包埋させて封止する層であり、本発明の封止材シートにより形成される。
 封止材層3の厚さは、0.3~0.6mmが好ましい。
(表面保護部材)
 表面保護材2としては、耐久性、耐候性、透明性に優れたものが好ましく、例えば、ガラス板、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂シート等が挙げられる。また、ポリカーボネート等の樹脂シートを用いてもよい。
 表面保護部材2の厚さは、3~6mmが好ましい。
(裏面保護部材)
 裏面保護部材5としては、耐久性、耐候性に優れたものが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルフロライド、EVA等の樹脂シート、及びそれらの積層体等が挙げられる。また、前記樹脂シートや積層体には、水蒸気バリア性、酸素バリア性を付与するバリア層を積層してもよい。
 裏面保護部材5の厚さは、0.2~0.4mmが好ましい。
(製造方法)
 以下、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一例として、前記太陽電池モジュール1の製造方法を説明する。ただし、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は以下の方法には限定されない。
 図2に示すように、裏面保護部材2、封止材シート3A、太陽電池セル4、4、封止材シート3B、表面保護部材5をこの順に積層して積層体1Aとする。次いで、積層体1Aを真空状態で加熱加圧する真空ラミネートを行い、封止材シート3A、3B内に太陽電池セル4、4を埋没させ、封止材シート3A、3Bの樹脂基材(EVA)を架橋硬化させて接着一体化することで封止材層3を形成させる。これにより、太陽電池モジュール1が得られる。
 封止材シート3Aと封止材シート3Bは本発明の封止材シートであり、同じ組成の封止材シートであってもよく、異なる組成の封止材シートであってもよいが、均一に架橋構造が形成されることで良好な品質のモジュールが得られやすい点から、同じ組成の封止材シートであることが好ましい。
 以上説明した太陽電池モジュールは、本発明の封止材シートを用いているため、高い架橋密度で、かつ優れた密着性を有する封止材層が安定して形成されており、長期使用において高い信頼性を有している。
 以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[使用原料]
 本実施例で使用した原料を以下に示す。
(EVA)
 EVA-1:酢酸ビニル単位の含有量が30質量%のEVA。
(有機過酸化物)
 I-1:t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート
(シランカップリング剤)
 II-1:γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(架橋助剤)
 III-1:トリアリルイソシアヌレート
(酸化防止剤)
 IV-1:トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト
[実施例1]
 EVA-1の100質量部に対し、有機過酸化物I-1を0.6質量部、シランカップリング剤II-1を0.4質量部、架橋助剤III-1を0.6質量部、及び酸化防止剤IV-1を0.1質量部配合した樹脂材料を用いて、Tダイ法により厚み0.4mmの封止材シートを作製した。
 得られた封止材シートにおいては、(A×B)/C=3.0であり、A×(D/E)=4.9×10-3であった。
 次いで、得られた封止材シートと、表面保護部材として厚さ3mmの白板ガラス、光電変換セルとして多結晶シリコンセル、及び裏面保護部材としてポリエチレンテレフタレートフィルムとを用いて、それらを図2に例示したように表面保護部材、封止材シート、光電変換セル、封止材シート及び裏面保護部材の順に積層した積層体を形成した。その後、上蓋側とラミネート室内でそれぞれ真空引き可能なラミネーター内に前記積層体を配置し、ラミネート室内の温度を120℃に維持しながら上蓋側とラミネート室内の両方で90秒間真空引きを行い、前記積層体内部を脱気しながら仮圧着した(真空脱気・仮圧着)。
 前記仮圧着完了後、ラミネート室内の温度を150℃にし、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、該積層体を大気圧により10分間熱圧着させ(本圧着)、太陽電池モジュールを得た。
[実施例2]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.55質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.43質量部である以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[実施例3]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.65質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.37質量部である以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[実施例4]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.75質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.5質量部であること以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[比較例1]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.55質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.27質量部であること以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[比較例2]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.6質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.6質量部であること以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[比較例3]
 有機過酸化物I-1の添加量が0.25質量部、シランカップリング剤II-1の添加量が0.17質量部であること以外は、実施例1と同様にして封止材シートを作製した。その後、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[評価方法]
 実施例及び比較例の太陽電池モジュールについて、封止材層の架橋密度と、裏面保護部材/封止材層間の接着強度の評価を行った。
(架橋密度)
 各例で作製した太陽電池モジュールから封止材層を引き剥がし、そのうち1gをキシレン100mLに浸漬して、110℃で12時間溶融させた後、非溶融成分の質量を測定し、下式の質量比を算出することにより架橋密度(単位:%)を求めた。
  架橋密度=[非溶融成分の質量(g)/溶融前の質量(1g)]×100
(接着強度)
 ポリエチレンテレフタレートと封止材層の界面に、剥離のきっかけとしてカッターナイフで切り込みを入れ、ポリエチレンテレフタレートを接着強度測定機のチャックに固定し、90°の角度でポリエチレンテレフタレート/封止材層間の接着強度(単位:N/1.5cm)を測定した。接着強度測定機としては、ORIENTEC製TENSILON(RTC-1250)を用いた。測定条件としては、1.5cm幅の接着強度測定とし、剥離速度は30mm/分とした。
 実施例及び比較例における封止材層の架橋密度と、裏面保護部材/封止材層間の接着強度の評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、前記条件(1)及び条件(2)を満たすように有機過酸化物とシランカップリング剤が含有された封止材シートを用いた実施例1~4では、架橋密度が高く、かつ接着強度に優れ、長期使用における信頼性に優れた太陽電池モジュールを作製することができた。
 一方、条件(1)の(A×B)/Cの値が3.5を超える封止材シートを用いた比較例1では、接着強度が低く、実施例に比べて密着性が劣っていた。
 条件(1)の(A×B)/Cの値が2.5未満の封止材シートを用いた比較例2では、封止材層の架橋密度が低かった。
 条件(2)のA×(D/E)の値が3.0×10-3未満の封止材シートを用いた比較例3では、実施例に比べて架橋密度が低く、また接着強度も低かった。
 1  太陽電池モジュール
 2表面保護部材
 3  封止材層
 3A、3B  封止材シート
 4  光電変換セル
 5  裏面保護部材

Claims (3)

  1.  エチレン-酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物及びシランカップリング剤を含み、下記条件(1)及び(2)を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール用封止材シート。
      (1)2.5≦(A×B)/C≦3.5
      (2)3.0×10-3≦A×(D/E)≦1.0×10-2
    (ただし、Aは有機過酸化物1分子から発生する理論オキシラジカル量であり、Bは有機過酸化物のモル量であり、Cはシランカップリング剤のモル量であり、Dはエチレン-酢酸ビニル共重合体100質量部に対する有機過酸化物の含有量(質量部)であり、Eは有機過酸化物の分子量である。)
  2.  前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の全単位に対する酢酸ビニル単位の含有量が20~40質量%である、請求項1に記載の太陽電池モジュール用封止材シート。
  3.  太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止する封止材層と、前記封止材層の表面側を保護する表面保護部材と、前記封止材層の裏面側を保護する裏面保護部材と、を有し、
     前記封止材層が、請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール用封止材シートにより形成されている太陽電池モジュール。
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