CN103081121A - 太阳能电池封装材料及使用其制成的太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供容易形成太阳能电池组件且粘合性、粘合力长期稳定性、透明性及耐热性均优异的太阳能电池封装材料及使用该太阳能电池封装材料而制成的太阳能电池组件。一种太阳能电池封装材料,至少具有粘合层((I)层)、及由含有满足下述(a)条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和满足下述(b)的条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的树脂组合物(C)构成的层((II)层)。(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g,(b)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上、且结晶熔化热量为5~70J/g。

Description

太阳能电池封装材料及使用其制成的太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件中的太阳能电池元件的封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件,详细地,涉及容易形成太阳能电池组件且粘合性、粘合力长期稳定性、透明性、耐热性等优异的太阳能电池封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件。
背景技术
太阳能电池为将太阳的光能直接转换成电的发电装置。太阳光发电具有如下特征:在发电时不需要燃烧石油等燃料、不产生因燃烧而产生的温室效应气体(例如CO2等)、有害废弃物(例如原油灰、重油灰),因此作为一种清洁能源而在近年受到重视。太阳能电池是多个太阳能电池元件(电池)被串并联地配线而成的,另外,被设置于户外,因此为了避免水分、尘埃的影响并能经受冰雹、小石等的碰撞或者风压,成为将太阳能电池元件封入树脂中并将其外部用玻璃、片进行保护的结构,将这种结构称为太阳能电池组件。作为太阳能电池组件的具体构成,可列举出如下构成:作为保护部件,将太阳光接触的面用作为上部保护材料的透明基材(玻璃/透光性太阳能电池片;前板)覆盖,另外,将背面用作为下部保护材料的背面封装用片(背板,例如聚氟乙烯树脂膜)覆盖,将间隙用由热塑性塑料(例如,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)构成的封装材料(封装树脂层)填埋。
如前所述,太阳能电池组件主要被长期用于在户外,因此对于其构成、材质结构等各种特性被认为是必要的。上述各保护部件中,若关注封装材料(封装树脂层),则主要要求水蒸气屏障性、用于保护太阳能电池元件的柔软性、太阳能电池组件制造中的加工适应性,具体而言,主要要求如下特性:用于填埋电池、配线间隙的流动特性,耐冲击性,太阳能电池组件发热时的耐热性,用于太阳光有效率地到达太阳能电池元件的透明性(总光线透射率等),与玻璃、背板及电池的粘合性,耐久性,尺寸稳定性,绝缘性等。
现在,作为太阳能电池组件中的太阳能电池元件的封装材料,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下,有时简称为EVA)得到广泛使用(例如,参照专利文献1)。另外,以对EVA赋予耐热性为主要目的,可进行使用了有机过氧化物作为交联剂的交联。因此,采用如下工序:预先制作添加了交联剂(有机过氧化物)、交联助剂的EVA片,使用所得到的片来封装太阳能电池元件。
然而,在使用EVA片来制造太阳能电池组件时,根据其加热压合等的各条件,存在如下问题:因EVA热分解而产生乙酸气体而对作业环境及制造装置造成不良影响,或者发生太阳能电池的电路腐蚀,在与太阳能电池元件、前板、背板等各部件的界面发生剥离等。
针对这些问题,作为不使用EVA片而可省略交联工序的太阳能电池封装材料,例如,在专利文献2中公开了一种太阳能电池封装材料,其由含有非晶性α-烯烃聚合物与结晶性α-烯烃聚合物的树脂组合物构成,具体而言,可使用由以丙烯为主成分的聚合物构成的树脂组合物。
另外,在专利文献3中公开了一种太阳能电池封装材料,其特征在于,为由至少一种聚烯烃系共聚物与至少一种结晶性聚烯烃构成的聚合物共混物或聚合物合金,具体而言,使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物与通用的结晶性聚乙烯的聚合物共混物(参照实施例2)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物与通用的结晶性聚丙烯的聚合物共混物(参照实施例3)。
另外,在专利文献4中公开了一种太阳能电池封装材料,其具有使乙烯性不饱和硅烷化合物与聚合用聚乙烯聚合而成的硅烷改性树脂(硅烷交联性树脂)。
专利文献
专利文献1:日本特开昭58-60579号公报
专利文献2:日本特开2006-210905号公报
专利文献3:日本特开2001-332750号公报
专利文献4:日本特开2005-19975号公报
发明内容
然而,对于在专利文献2中所用的由以丙烯为主成分的聚合物构成的树脂组合物而言,透明性(总光线透射率:83.2%(参照实施例))尚不充分。进而,以丙烯为主成分的聚合物还存在脆化温度高、低温特性也不充分这样的问题。另外,对于在专利文献3中所用的聚合物共混物的例子而言,未必是透明性良好的聚合物共混物,特别是,在柔软性与耐热性及透明性的平衡化方面还存在问题。
在专利文献4的太阳能电池组件用充填材层中,若为了充分地显现与玻璃、背板等被粘附体的粘合性而大量添加硅烷改性树脂,则有可能引起雾度上升而使透明性下降,在粘合性与透明性的平衡方面还存在问题。
另外,通常为了对封装材料赋予粘合性,已知添加硅烷偶联剂的方法,但是存在随着时间推移,硅烷偶联剂渗出,与水分反应,导致粘合力下降等的可能,留有进一步改善的余地。
如上所述,在现有技术中没有提供容易形成太阳能电池组件且粘合性、粘合力长期稳定性、透明性、耐热性等均优异的太阳能电池封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件。
本发明的课题在于提供容易形成太阳能电池组件且粘合性、粘合力长期稳定性、透明性及耐热性均优异的太阳能电池封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件。
本发明人等反复进行了深入研究,结果发现:利用具有粘合层以及由含有具有特定热特性的乙烯-α-烯烃无规共聚物和具有特定热特性的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物的树脂组合物构成的层的太阳能电池封装材料,可同时满足粘合性、粘合力长期稳定性、透明性、耐热性,从而完成本发明。
即,本发明涉及一种太阳能电池封装材料,其至少具有粘合层、特别是由含有聚乙烯系树脂(X)和硅烷改性乙烯系树脂(Y)的特定树脂组合物(Z)构成的层((I)层)、以及由含有满足下述(a)条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和满足下述(b)的条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的树脂组合物(C)构成的层((II)层)。
(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g
(b)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上,且结晶熔化热量为5~70J/g
根据本发明,可提供容易形成太阳能电池组件且粘合性、粘合力长期稳定性、透明性及耐热性均优异的太阳能电池封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件。
另外,无需担心因乙酸所致的配线腐蚀、因水蒸气浸透所致的太阳能电池元件劣化,还可防止对作业环境及制造装置的不良影响、太阳能电池组件的劣化、发电效率的下降。进而,关于制造设备,也可不仅应用于分批式的制造设备,还可应用于辊对辊式的制造设备。另外,还可在再生添加时防止透明性的下降。
附图说明
图1为表示本发明的太阳能电池组件的一例的概略断面图。
具体实施方式
以下,对于作为本发明实施方式的太阳能电池封装材料及使用该封装材料而制成的太阳能电池组件进行说明。
应予说明,在本说明书中,所谓“主成分”的意思是在不妨碍构成本发明的太阳能电池封装材料的各层的树脂的作用、效果的范围内,容许含有其它成分。进而,该用语并非限制具体的含有率,但通常是在将树脂组合物的构成成分整体设为100质量份的情况下,占50质量份以上、优选为65质量份以上、进一步优选为80质量份以上且100质量份以下的范围的成分。
<(I)层>
构成本发明的太阳能电池封装材料的层中,(I)层为粘合层,在本发明的太阳能电池封装材料中,当然是封装层,并且为具有作为粘合层和表面层的作用的层。(I)层中使用的树脂组合物并没有特别限定,除了粘合性、粘合力长期稳定性、透明性及耐热性以外,从太阳能电池封装材料制膜时的生产率的观点出发,优选使用以聚烯烃系树脂为主成分的树脂组合物。
[聚烯烃系树脂]
作为(I)层中使用的聚烯烃系树脂,并没有特别限定,但是从粘合性、透明性、生产率及工业上取得容易性方面出发,优选使用选自乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(E-MMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(E-EAA)、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(E-GMA)、乙烯-乙烯基醇共聚物(EVOH)、离聚体树脂(离子交联性乙烯-甲基丙烯酸共聚物、离子交联性乙烯-丙烯酸共聚物)、硅烷改性聚烯烃(硅烷交联性聚烯烃)、及马来酸酐接枝共聚物中的至少一种改性聚烯烃系树脂。
本发明中的(I)层中,在上述改性聚烯烃系树脂中,从粘合性、耐热性的观点出发,可优选使用硅烷交联性聚烯烃或离聚体树脂,在上述硅烷交联性聚烯烃中,可更优选使用硅烷交联性聚乙烯。其中,硅烷交联性直链状低密度聚乙烯(密度;0.850~0.920g/cm3)由于透明性更加良好,因此可特别优选使用。
作为将上述改性聚烯烃系树脂进行改性的各种单体的含量,没有特别限定,但是通常,相对于构成改性聚烯烃系树脂的单体总量,为0.5摩尔%以上,优选为1摩尔%以上,进一步优选为2摩尔%以上,且通常为40摩尔%以下,优选为30摩尔%以下,进一步优选为25摩尔%以下。若为该范围内,则通过由共聚成分降低结晶性而提高透明性,另外,还难以发生原料颗粒的粘连等不良情况,因此优选。应予说明,将改性聚烯烃系聚合物进行改性的各种单体的种类与含量可用公知的方法,例如核磁共振(NMR)测定装置、其它仪器分析装置进行定性定量分析。
上述改性聚烯烃系树脂的制造方法并没有特别限定,除了下述所示的离聚体树脂、硅烷交联性聚烯烃、马来酸酐接枝共聚物以外,可利用如下方法得到,即,使用了公知的烯烃聚合用催化剂的公知的聚合方法,例如使用了以齐格勒-纳塔型催化剂为代表的多位点催化剂、以茂金属催化剂为代表的单位点催化剂的淤浆聚合法、溶液聚合法、本体聚合法、气相聚合法等,以及使用了自由基引发剂的本体聚合法等。
离聚体树脂可通过将由乙烯、不饱和羧酸、及作为任意成分的其它不饱和化合物构成的共聚物的不饱和羧酸成分中的至少一部分用金属离子或有机胺中的至少任一方进行中和而得到。另外,离聚体树脂也可通过将由乙烯、不饱和羧酸酯、及作为任意成分的其它不饱和化合物构成的共聚物的不饱和羧酸酯成分的至少一部分进行皂化而得到。
硅烷交联性聚烯烃可通过将聚烯烃系树脂、后述的硅烷偶联剂、及后述的自由基引发剂在高温下熔融混合并接枝聚合而得到。
马来酸酐接枝共聚物可通过将聚烯烃系树脂、马来酸酐、及后述的自由基引发剂在高温下熔融混合并接枝聚合而得到。
作为改性聚烯烃系树脂的具体例,可例示出作为E-MMA(乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)的住友化学株式会社制的商品名“Acryft”,作为E-EAA(乙烯-丙烯酸乙酯共聚物)的日本聚乙烯株式会社制的商品名“REXPEARL EEA”,作为E-GMA(乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)的住友化学株式会社制的商品名“BONDFAST”,作为EVOH(乙烯-乙烯基醇共聚物)的日本合成化学株式会社制的商品名“Soarnol”、Kuraray株式会社制的商品名“Eval”,作为离聚体树脂的Dupont‐Mitsui Polychemicals株式会社制的商品名“Himilan”,作为硅烷交联性聚烯烃的三菱化学株式会社制的商品名“Linklon”,作为马来酸酐接枝共聚物的三井化学株式会社制“Admor”等。
(I)层中使用的聚烯烃系树脂的熔体流动速率(MFR)并没有特别限制,但通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,荷重:21.18N)为0.5~100g/10min左右、优选为2~50g/10min、进一步优选为3~30g/10min的聚烯烃系树脂。在此,考虑到片成型时的成型加工性、封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入情况等来选择MFR即可。例如,在将片进行压延成型的情况下,从将片从成型辊剥去时的操作性能出发,MFR优选比较低,具体而言为0.5~5g/10min左右,另外,在使用T型模来挤出成型的情况下,从使挤出负荷降低而使挤出量增的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。进而,从封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。
在本发明中,为了得到容易形成太阳能电池组件、具有优异的透明性、同时粘合性及耐热性也优异的太阳能电池封装材料,作为上述粘合层((I)层),优选使用由含有聚乙烯系树脂(X)和硅烷改性乙烯系树脂(Y)的树脂组合物(Z)构成的层。此时,对于该树脂组合物(Z),需要满足条件(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g。
[聚乙烯系树脂(X)]
就本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)而言,只要是不妨碍上述树脂组合物(Z)满足上述条件(a)的种类的聚乙烯系树脂,就没有特别限定,具体而言,可列举出低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、或直链状低密度聚乙烯。更具体而言,优选密度为0.850~0.920g/cm3的聚乙烯系树脂,特别优选密度为0.860~0.880g/cm3的直链状低密度聚乙烯。另外,可以组合使用密度不同的聚乙烯系树脂。
本发明中优选使用的密度低的聚乙烯系树脂通常可列举出乙烯与碳原子数为3~20的α-烯烃的无规共聚物。在此,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可例示出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、3-甲基-丁烯-1、4-甲基-戊烯-1等。在本发明中,从在工业上的获得容易性、各特性、经济性等观点出发,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。与乙烯共聚的α-烯烃可以仅单独使用一种,或者组合使用两种以上。
另外,作为与乙烯共聚的α-烯烃的含量,相对于乙烯-α-烯烃无规共聚物中的全部单体单元,通常为2摩尔%以上,优选为40摩尔%以下,更优选为3~30摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%。如果α-烯烃的含量为上述的范围内,则由共聚成分降低结晶性,因此透明性提高,另外,原料颗粒的粘连等的不良情况也难以发生,因此优选。应予说明,与乙烯共聚的α-烯烃的种类与含量可用公知的方法,例如核磁共振(NMR)测定装置、其它仪器分析装置进行定性定量分析。
该乙烯-α-烯烃无规共聚物可以含有α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如,可列举出环状烯烃、乙烯基芳香族化合物(苯乙烯等)、多烯化合物等。该单体单元的含量在将乙烯-α-烯烃无规共聚物中的全部单体单元设为100摩尔%的情况下,为20摩尔%以下,更优选为15摩尔%以下。另外,乙烯-α-烯烃无规共聚物的立体结构、支链、支化度分布、分子量分布没有特别限定,但是例如具有长链支链的共聚物一般机械特性良好,另外,具有片成型时的熔融张力(熔体张力)变高而提高压延成型性等的优点。使用单位点催化剂聚合而成的分子量分布窄的共聚物具有低分子量成分少、比较难以发生原料颗粒粘连等的优点。
本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)的熔体流动速率(MFR)并没有特别限定,但是通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,荷重:21.18N)为0.1~100g/10min左右、优选为2~50g/10min、进一步优选为3~30g/10min的聚乙烯系树脂。在此,考虑到片成型时的成型加工性、封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入情况等来选择MFR即可。例如,在将片进行压延成型的情况下,从将片从成型辊剥去时的操作性能出发,MFR优选比较低,具体而言为0.5~5g/10min左右,另外,在使用T型模来挤出成型的情况下,从使挤出负荷降低而使挤出量增大的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。进而,从封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。
就本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)而言,为了使上述树脂组合物(Z)满足上述条件(a),差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量优选为0~70J/g。更优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。若为该范围内,本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,因此优选。另外,若结晶熔化热量为5J/g以上,则还难以发生原料颗粒粘连等不良情况,因此优选。
该结晶熔化热量可使用差示扫描量热计,根据JIS K7122以10℃/分钟的加热速度进行测定。
本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)的平均折射率通常为1.4800~1.5000的范围,其中优选为1.4810~1.4990,特别优选为1.4820~1.4980。通过使聚乙烯系树脂(X)的组成比为上述范围,从而可使平均折射率为该优选范围。
该平均折射率可根据JIS K7142,在温度23℃下以钠D线(589nm)为光源进行测定。
上述聚乙烯系树脂(X)可以为一种,但也可以为两种以上的组合。
本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)的制造方法并没有特别限定,可采用使用了公知的烯烃聚合用催化剂的公知的聚合方法。例如,可列举出使用了以齐格勒-纳塔型催化剂为代表的多位点催化剂、以茂金属系催化剂、后茂金属系催化剂为代表的单位点催化剂的淤浆聚合法、溶液聚合法、本体聚合法、气相聚合法等,另外,可列举出使用了自由基引发剂的本体聚合法等。在本发明中,由于优选使用的密度低的乙烯-α-烯烃无规共聚物为比较软质的树脂,因此从聚合后的造粒(制粒)容易性、防止原料颗粒彼此的粘连等观点出发,优选采用使用了可聚合低分子量成分少且分子量分布窄的原料的单位点催化剂的聚合方法。
作为本发明中使用的聚乙烯系树脂(X)的具体例,可例示出DowChemical公司制的商品名“Engage”、“Affinity”、“Infuse”,三井化学株式会社制的商品名“TAFMER A”、“TAFMER P”、日本聚乙烯株式会社制的商品名“Karner”等。
[硅烷改性乙烯系树脂(Y)]
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)通常可通过将聚乙烯系树脂与后述的乙烯基硅烷化合物及后述的自由基引发剂在高温(160℃~220℃左右)下熔融混合并接枝聚合而得到。
(聚乙烯系树脂)
用于得到上述(Y)的聚乙烯系树脂优选使用与作为适于上述(X)的聚乙烯系树脂而例示的树脂具有同样的组成、密度、MFR、结晶熔化热量、及平均折射率的树脂。
具体而言,优选密度为0.850~0.920g/cm3的聚乙烯系树脂,更优选密度为0.860~0.880g/cm3的直链状低密度聚乙烯。另外,熔体流动速率(MFR)没有特别限定,通常,MFR(JIS K7210,温度:190℃,荷重:21.18N)使用0.5~100g/10min左右,优选为2~50g/10min,进一步优选为3~30g/10min。
另外,差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量优选为0~70J/g。更优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。平均折射率通常为1.4800~1.5000的范围,其中优选为1.4810~1.4990,特别优选为1.4820~1.4980。
进而,在聚乙烯系树脂为乙烯-α-烯烃无规共聚物的情况下,作为与乙烯共聚的α-烯烃的含量,相对于乙烯-α-烯烃无规共聚物中的全部单体单元,通常为2摩尔%以上,优选为40摩尔%以下,更优选为3~30摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%。若α-烯烃的含量为上述范围内,则由共聚成分降低结晶性,因此透明性提高,另外,原料颗粒的粘连等的不良情况也难以发生,因此优选。
(乙烯基硅烷化合物)
作为乙烯基硅烷化合物,只要与上述聚乙烯系树脂接枝聚合,就没有特别限定,例如可使用选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三戊氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三苄氧基硅烷、乙烯基三亚甲基二氧基硅烷、乙烯基三亚乙基二氧基硅烷、乙烯基丙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、及乙烯基三羧基硅烷中的至少1种乙烯基硅烷化合物。在本发明中,从反应性、粘合性、色调等观点出发,优选使用乙烯基三甲氧基硅烷。
另外,该乙烯基硅烷化合物的添加量没有特别限定,相对于所使用的聚乙烯系树脂100质量份,通常为0.01~10.0质量份左右,更优选添加0.3~8.0质量份,进一步优选添加1.0~5.0质量份。
(自由基引发剂)
作为自由基引发剂,并没有特别限定,例如,可列举出过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化氢基)己烷等过氧化氢类;二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔过氧化)己炔-3等二烷基过氧化物类;双-3,5,5-三甲基己酰基过氧化物、辛酰基过氧化物、苯甲酰过氧化物、邻甲基苯甲酰过氧化物、2,4-二氯代苯甲酰过氧化物等二酰基过氧化物类;叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、叔丁基过氧化辛酸酯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯,二-叔丁基过氧化邻苯二甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧化)己炔-3等过氧化酯类;甲乙酮过氧化物、环己酮过氧化物等酮过氧化物类等的有机过氧化物,或者偶氮二异丁腈、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物等。
另外,该自由基引发剂的添加量并没有特别限定,相对于所使用的聚乙烯系树脂100质量份,通常为0.01~5.0质量份左右,更优选添加0.02~1.0质量份,进一步优选添加0.03~0.5质量份。进而,该自由基引发剂的残存量在构成本发明的太阳能电池用多层体的各树脂层中为0.001质量%以下,凝胶分率优选为30%以下。
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)、各树脂层中,优选实质上不含有促进硅烷醇间的缩合反应的硅烷醇缩合催化剂。作为该硅烷醇缩合催化剂的具体例,例如,可列举出二丁基锡二乙酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、二丁基锡二辛酸酯、二辛基锡二月桂酸酯等。在此,所谓实质上不含有是相对于树脂100质量份,为0.05质量份以下,优选为0.03质量份以下。
在此,优选实质上不含有硅烷醇缩合催化剂的理由如下:在本发明中,目的在于,在不使硅烷醇交联反应积极地进行的条件下,通过被接枝于所使用的聚乙烯系树脂的硅烷醇基等极性基团与被粘附体(玻璃、各种塑料片(可优选使用适宜地实施电晕处理等表面处理而使润湿指数为50mN/m以上的塑料片),金属等)的氢键、共价键等的相互作用,使粘合性显现。
(硅烷改性乙烯系树脂(Y))
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)如前所述,通常是将上述聚乙烯系树脂在高温(160℃~220℃左右)下熔融混合乙烯基硅烷化合物及自由基引发剂并使之接枝聚合而得到的。由此,关于本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)的密度,及MFR的优选范围,与上述聚乙烯系树脂的密度、及MFR的优选范围同样。
为了使上述树脂组合物(Z)满足上述条件(a),本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)优选在差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g。更优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。若为该范围内,本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,因此优选。另外,若结晶熔化热量为5J/g以上,原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)的平均折射率通常为1.4800~1.5000的范围,其中,优选为1.4810~1.4990,特别优选为1.4820~1.4980。通过使获得硅烷改性乙烯系树脂(Y)时使用的聚乙烯系树脂的平均折射率为上述范围,可使硅烷改性乙烯系树脂(Y)的平均折射率为该优选范围。
上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)可以为一种,但也可以为两种以上的组合。
此时,通过上述聚乙烯系树脂(X)及上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)的各平均折射率之差的绝对值为0.0100以下,本发明的太阳能电池封装材料成为雾度而透明性特别优异的封装材料,因此优选。上述平均折射率之差的绝对值更优选为0.0080以下,特别优选为0.0060以下。
作为本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(Y)的具体例,可例示出三菱化学株式会社制的商品名“Linklon(LINKLON)”。
[树脂组合物]
构成(I)层的树脂组合物以聚烯烃系树脂为主成分,但是考虑到各物性(柔软性、耐热性、透明性、粘合性等)、成型加工性或者经济性等,也可使用以上述改性聚烯烃系树脂为主成分的树脂组合物,但优选合用除了改性聚烯烃系树脂以外的聚烯烃系树脂(以下,称为“未改性聚烯烃系树脂”),更优选以该合用的树脂为主成分。
该未改性聚烯烃系树脂没有特别限定,但是从透明性的观点出发,优选以构成上述改性聚烯烃系树脂的烯烃单体为主成分而构成。另外,若未改性聚烯烃系树脂为在后述的(II)层中使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)、乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B),则从(I)层与(II)层的层间粘合性、柔软性、耐热性等观点出发优选。
在构成(I)层的树脂组合物中合用改性聚烯烃系树脂与未改性聚烯烃系树脂的情况下,其含有质量比率没有特别限定,但是从使良好得粘合性显现的观点出发,以改性聚烯烃系树脂/未改性聚烯烃系树脂计,优选为3/97~100/0的范围,进一步优选为5/95~100/0的范围。
另外,在构成(I)层的树脂组合物中合用改性聚烯烃系树脂与未改性聚烯烃系树脂的情况下,所使用的改性聚烯烃系树脂与未改性聚烯烃系树脂优选为同一系统的树脂,例如改性聚乙烯系树脂与未改性聚乙烯系树脂。
作为构成(I)层的树脂组合物(Z),含有上述聚乙烯系树脂(X)与上述硅烷改性乙烯系树脂(Y),优选以由上述聚乙烯系树脂(X)与上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)构成的树脂组合物为主成分。
该树脂组合物(Z)中的上述聚乙烯系树脂(X)与上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)的混合质量比没有特别限定,以聚乙烯系树脂(X)/硅烷改性乙烯系树脂(Y)质量比计,为1~99/99~1,优选为30~98/70~2,更优选为60~97/40~3。若为该范围内,则易于调整(I)层中的硅烷改性乙烯系树脂(Y)的含量,即硅烷改性基浓度,在保持作为(I)层的主要作用的粘合层的功能的同时,可比较容易地进行作为表面层、封装层的柔软性、透明性、封装性、耐热性等各特性的调整。
另外,树脂组合物(Z)只要含有上述聚乙烯系树脂(X)与上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)且所得到的树脂组合物(Z)满足条件(a),则各自可为两种以上的组合。如前所述,在能够实现在不损害本发明的太阳能电池封装材料的优异透明性、粘合性、及耐热性的条件下而取得其平衡的目的的范围内,上述聚乙烯系树脂(X)、上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)可由组成、密度、MFR、结晶熔化热量、及平均折射率等性状不同两种以上的树脂构成,上述组成、性状的优选范围内的树脂,任一者为该范围外的树脂均可使用。
树脂组合物(Z)中,含有上述组成、性状的优选范围内的任一者为范围外的聚乙烯系树脂、硅烷改性乙烯系树脂的情况下的含有比例,在将构成树脂组合物(Z)的全部树脂的质量设为100质量%时,其下限优选1质量%,进一步优选2质量%。另一方面,上限优选10质量%,进一步优选5质量%。通过使含有比例为该范围,另外,通过使之为上述下限值,可取得本发明的太阳能电池封装材料的透明性、粘合性、及耐热性的平衡,因此优选。
就树脂组合物(Z)而言,如前所述,需要满足条件(a)差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g,优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。若为该范围内,则本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、透明性(雾度、总光线透射率)等得到确保,因此优选。另外,若结晶熔化热量为5J/g以上,则原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。
树脂组合物中,进而,在不脱离本发明要旨的范围内,出于使各物性(柔软性、耐热性、透明性、粘合性等)、成型加工性或者经济性等进一步提高的目的,可混合除了上述聚烯烃系树脂以外的其它树脂。在此,作为其它树脂,例如,可列举出其它聚烯烃系树脂,各种弹性体(烯烃系、苯乙烯系等),用羧基、氨基、酰亚胺基、羟基、环氧基、唑啉基、巯基等极性基改性而得的树脂及增粘树脂等。
作为该增粘树脂,可列举出石油树脂、萜烯树脂、香豆酮-茚树脂、松香系树脂、或者其氢化衍生物等。具体而言,作为石油树脂,有来自环戊二烯或其二聚体的脂环式石油树脂、来自C9成分的芳香族石油树脂,作为萜烯树脂,可例示出来自β-蒎烯的萜烯树脂、萜烯-酚醛树脂,另外,作为松香系树脂,可例示出脂松香、木松香等松香树脂,用甘油、季戊四醇等改性而得的酯化松香树脂等。另外,就该增粘树脂而言,可得到主要因分子量的不同而具有各种软化温度的增粘树脂,但是从与上述聚烯烃系树脂、改性聚烯烃系树脂成分混合时的相溶性、经时渗色性、色调、热稳定性等方面出发,特别优选软化温度优选为100以上、更优选为120℃以上且优选为150℃以下、更优选为140℃以下的脂环式石油树脂的氢化衍生物。
在将上述其它树脂混合于(I)层中的情况下,通常,在将构成(I)层的树脂组合物设为100质量份时,优选30质量份以下,进一步优选20质量份以下。
使用上述聚乙烯系树脂(X)与上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)以及上述其它树脂来形成(I)层时的这些树脂的混合方法没有特别限定,可以预先与树脂干混后供给至料斗,也可以预先将所有材料熔融混合来制作颗粒后供给。另外,在本发明中,如上所述得到硅烷改性乙烯系树脂(Y)时添加的乙烯基硅烷化合物及自由基引发剂有时会不反应地残存,因此在将聚乙烯系树脂(X)与硅烷改性乙烯系树脂(Y)混合时,优选用真空通风孔除去挥发成分。
构成本发明的太阳能电池封装材料的(I)层的厚度没有特别限制,但是从对电池凹凸面的封装性、透明性等观点出发,通常为0.005mm以上,优选为0.01mm以上,更优选为0.02mm以上,且0.9mm左右以下,优选为0.6mm以下,更优选为0.5mm以下即可。另外,从用于填埋电池、配线的间隙的封装性、粘合性、经济性等观点出发,优选为0.01~0.5mm左右,更优选为0.02~0.4mm,特别优选为0.04~0.3mm。
<(II)层>
构成本发明的太阳能电池封装材料的层中,(II)层为由含有满足下述(a)条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和满足下述(b)条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的树脂组合物(C)构成的层。
(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g
(b)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上,且结晶熔化热量为5~70J/g
[乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)]
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)只要满足上述条件就没有特别限定,通常可优选使用乙烯与碳原子数为3~20的α-烯烃的无规共聚物。在此,作为与乙烯共聚的α-烯烃,例示出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、3-甲基-丁烯-1、4-甲基-戊烯-1等。在本发明中,从在工业上的获得容易性、各特性、经济性等观点出发,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。与乙烯共聚的α-烯烃可以仅单独使用一种,或者组合使用两种以上。
另外,作为与乙烯共聚的α-烯烃的含量,只要满足上述条件(a)就没有特别限定,但是相对于乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)中的全部单体单元,通常为2摩尔%以上,优选为40摩尔%以下,更优选为3~30摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%。若为该范围内,则通过由共聚成分降低结晶性而提高透明性,另外,原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。应予说明,与乙烯共聚的α-烯烃的种类与含量可用公知的方法,例如核磁共振(NMR)测定装置、其它仪器分析装置进行定性定量分析。
乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)只要满足上述条件(a),就可以含有除了α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如可列举出环状烯烃、乙烯基芳香族化合物(苯乙烯等)、多烯化合物等。该单体单元的含量在将乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)中的全部单体单元设为100摩尔%的情况下,为20摩尔%以下,优选为15摩尔%以下。另外,乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的立体结构、支链、支化度分布、分子量分布只要满足上述条件(a)就没有特别限定,例如,具有长链支链的共聚物一般机械物性良好,另外,具有片成型时的熔融张力(熔体张力)变高而提高压延成型性等优点。使用单位点催化剂聚合的分子量分布窄的共聚物具有低分子量成分少且原料颗粒的粘连比较难以发生等优点。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的熔体流动速率(MFR)并没有特别限制,通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,荷重:21.18N)为0.5~100g/10min左右、更优选为2~50g/10min、进一步优选为3~30g/10min的乙烯-α-烯烃无规共聚物。在此,考虑片成型时的成型加工性、封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入情况等来选择MFR即可。例如,在将片进行压延成型时,从将片由成型辊剥去时的操作性能出发,MFR优选比较低,具体而言为0.5~5g/10min左右,另外,在使用T型模进行挤出成型时,从使挤出负荷降低而使挤出量增大的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。进而,从封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用2~50g/10min、进一步优选使用3~30g/10min即可。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的制造方法并没有特别限定,可采用使用了公知的烯烃聚合用催化剂的公知的聚合方法。例如,可列举出使用了以齐格勒-纳塔型催化剂为代表的多位点催化剂、以茂金属系催化剂、后茂金属系催化剂为代表的单位点催化剂的淤浆聚合法、溶液聚合法、本体聚合法、气相聚合法等,另外,可列举出使用了自由基引发剂的本体聚合法等。在本发明中,由于乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)为比较软质的树脂,因此从聚合后的造粒(制粒)容易性、防止原料颗粒粘连等观点出发,优选使用了可聚合低分子量成分少且分子量分布窄的原料的单位点催化剂的聚合方法。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)需要满足条件(a)差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g,优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。若为该范围内,则本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,因此优选。另外,若结晶熔化热量为5J/g以上,则原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。在此,作为该结晶熔化热量的参考值,通用的高密度聚乙烯(HDPE)为170~220J/g左右,低密度聚乙烯树脂(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)为100~160J/g左右。
该结晶熔化热量可使用差示扫描量热计,依照JIS K7122以10℃/分钟的加热速度进行测定。
另外,本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的结晶熔融峰值温度没有特别限定,通常为不足100℃,很多情况下为30~90℃。在此,作为该结晶熔融峰值温度的参考值,通用的高密度聚乙烯(HDPE)为130~145℃左右,低密度聚乙烯树脂(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)为100~125℃左右。即,若单独用本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A),则难以实现差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上且结晶熔化热量为5~70J/g。
该结晶熔融峰值温度可使用差示扫描量热计,依照JIS K7121以10℃/分钟的加热速度进行测定。
作为本发明中所使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的具体例,可例示出Dow Chemical公司制的商品名“Engage”、“AffInIty”,三井化学株式会社制的商品名“TAFMER A”、“TAFMER P”,日本聚乙烯株式会社制的商品名“Karner”等。
[乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)]
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)只要满足上述条件(b)就没有特别限定,通常可优选使用乙烯与碳原子数为3~20的α-烯烃的嵌段共聚物。在此,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可例示出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、3-甲基-丁烯-1、4-甲基-戊烯-1等。在本发明中,从在工业上的获得容易性、各特性、经济性等观点出发,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。与乙烯共聚的α-烯烃可以仅单独使用一种,或者组合使用两种以上。
另外,乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)只要满足上述条件(b),就可以含有除了α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如可列举出环状烯烃、乙烯基芳香族化合物(苯乙烯等)、多烯化合物等。该单体单元的含量在将乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)中的全部单体单元设为100摩尔%的情况下,为20摩尔%以下,优选为15摩尔%以下。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的嵌段结构只要满足上述条件(b),就没有特别限定,但是从柔软性、耐热性、透明性等的平衡化的观点出发,优选为含有共聚单体含有率、结晶性、密度、结晶熔融峰值温度(熔点Tm)、或玻璃化转变温度(Tg)不同的两种以上、优选为三种以上的链段或嵌段的多嵌段结构。具体而言,可列举出完全对称嵌段、非对称嵌段、递变嵌段结构(嵌段结构的比率在主链内渐增的结构)等。关于该具有多嵌段结构的共聚物的结构、制造方法,可采用在国际公开第2005/090425号小册子(WO2005/090425)、国际公开第2005/090426号小册子(WO2005/090426)、及国际公开第2005/090427号小册子(WO2005/090427)等中详细公开的结构、制造方法。
在本发明中,对于具有上述多嵌段结构的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物,以下,进行详细说明。
具有该多嵌段结构的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物可在本发明中优选使用,优选以作为α-烯烃的1-辛烯为共聚成分的乙烯-辛烯多嵌段共聚物。作为该嵌段共聚物,优选如下多嵌段共聚物:辛烯成分相对于乙烯多地(约15~20摩尔%)共聚而得的几乎非晶性的软链段与辛烯成分相对于乙烯少地(约不足2摩尔%)共聚而得的结晶熔融峰值温度为110~145℃的高结晶性硬链段各自存在两个以上。通过控制这些软链段与硬链段的链长、比率,可实现柔软性与耐热性的兼顾。
作为具有该多嵌段结构的共聚物的具体例,可列举出DowChemical公司制的商品名“Infuse”。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的熔体流动速率(MFR)并没有特别限制,但是通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,荷重:21.18N)为0.5~100g/10min左右、更优选为1~50g/10min、进一步优选为1~30g/10min、特别优选为1~10g/10min的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物。
在此,对于MFR,考虑到片成型时的成型加工性、封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入情况等来选择即可。具体而言,在将片进行压延成型时,从将片由成型辊剥去时的操作性能出发,MFR优选比较低,具体而言为0.5~5g/10min左右,另外,在使用T型模来挤出成型时,从使挤出负荷降低而使挤出量增大的观点出发,MFR可优选使用1~30g/10min。进而,从封装太阳能电池元件(电池)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR可优选使用3~50g/10min。
本发明中所使用的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)需要满足条件(b)差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上、且结晶熔化热量为5~70J/g。结晶熔融峰值温度优选为105℃以上,进一步优选为110℃以上,上限通常为145℃。另外,结晶熔化热量优选为10~60J/g,进一步优选为15~55J/g。关于结晶熔融峰值温度及结晶熔化热量的测定方法,为如前所述。
一般地,太阳能电池组件因发电时的发热、太阳光的辐射热等而升温至85~90℃左右,但是若结晶熔融峰值温度为100℃以上,则可确保本发明的太阳能电池封装材料的耐热性,因此优选,另一方面,若上限温度为145℃,则太阳能电池元件的封装工序中,可在不过于高温的情况下进行封装,因此优选。另外,若结晶熔化热量为该范围内,则本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,另外,原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。
[树脂组合物(C)]
本发明中的(II)层由含有上述乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的树脂组合物(C)构成。在此,在这些共聚物(A)及共聚物(B)中各自使用的α-烯烃的种类可以相同,也可以不同,在本发明中,相同时会提高混合时的相溶性、太阳能电池封装材料的透明性,即,提高太阳能电池的光电转换效率,因此优选。
另外,进而,从本发明的太阳能电池封装材料的制造时的再生添加的容易性、由此引起的成品率等经济性的提高、进而进行再生添加时的(II)层的透明性维持的观点出发,在(I)层由树脂组合物(Z)构成时的上述聚乙烯系树脂(X)及上述硅烷改性乙烯系树脂(Y)中分别使用的α-烯烃的种类与在(II)层的上述共聚物(A)及上述共聚物(B)中分别使用的α-烯烃的种类优选全部相同。
接着,从具有柔软性、耐热性、透明性等优异的平衡的观点出发,树脂组合物(C)中的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)与乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的含量在将树脂组合物(C)设为100质量份时,分别优选为50~99质量份、1~50质量份,更优选为60~98质量份、2~40质量份,进一步优选为70~97质量份、3~30质量份。另外,乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)与乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的混合(含有)质量比并没有特别限制,但是优选为(A)/(B)=99~50/1~50,更优选为98~60/2~40,更优选为97~70/3~30,更优选为97~80/3~20,进一步优选为97~90/3~10。其中,将乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)与乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的总计设为100质量份。在此,若混合(含有)质量比为该范围内,则易于得到柔软性、耐热性、透明性等的平衡优异的太阳能电池封装材料,因此优选。
在构成(II)层的树脂组合物(C)中,在不脱离本发明的要旨的范围内,出于使各物性(柔软性、耐热性、透明性、粘合性等)、成型加工性或者经济性等提高的目的,可混合除了上述乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)、乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)以外的树脂。作为除了该(A)、(B)以外的树脂,可列举出与在(I)层中使用的聚烯烃系树脂、其它树脂同样的树脂。在混合除了乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)、乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)以外的树脂的情况下,通常在将树脂组合物(C)设为100质量份时,优选20质量份以下,进一步优选10质量份以下。
另外,在(I)层及(II)层中可根据需要各自添加各种添加剂。作为该添加剂,例如,可列举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、光扩散剂、成核剂、颜料(例如白色颜料)、阻燃剂、防变色剂等。在本发明中,由于后述的理由等,优选添加选自抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂中的至少一种添加剂。另外,在本发明中,可将交联剂、交联助剂添加于树脂组合物(C)中,例如,在要求高度耐热性的情况下,可配合交联剂和/或交联助剂。在本发明中,在本发明中,优选添加抗氧化剂、紫外线吸收剂、或耐候稳定剂。
作为抗氧化剂,可应用各种市售品,可列举出单酚系、双酚系、高分子型酚系、硫系、亚磷酸酯系等各种类型的抗氧化剂。作为单酚系,例如,可列举出2,6-二叔丁基对甲酚、丁基化羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚等。作为双酚系,可列举出2,2′-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-硫代双-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-丁叉基-双-(3-甲基-6-叔丁基苯酚),3,9-双〔{1,1-二甲基-2-{β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}乙基}2,4,9,10-四氧杂螺〕5,5-十一烷等。
作为高分子酚系,可列举出1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、四-{亚甲基-3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯}甲烷、双{(3,3′-双-4′-羟基-3′-叔丁基苯基)丁酸}二醇酯、1,3,5-三(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、三苯酚(维生素E)等。
作为硫系,可列举出硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯,硫代丙酸二硬脂酯等。
作为亚磷酸酯系,可列举出亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基异癸酯、亚磷酸苯基二异癸酯、4,4′-丁叉基-双(3-甲基-6-叔丁基苯基-二-十三烷基)亚磷酸酯、环新戊烷四基双(十八烷基亚磷酸酯)、三(单和/或二)苯基亚磷酸酯、二异癸基季戊四醇二亚磷酸酯、9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、10-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、10-癸氧基-9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲、环新戊烷四基双(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、环新戊烷四基双(2,6-二-叔甲基苯基)亚磷酸酯、2,2-亚甲基双(4,6-叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯等。
在本发明中,从抗氧化剂的效果、热稳定性、经济性等出发,可优选使用酚系及磷酸酯系的抗氧化剂,进一步优选组合使用两者。该抗氧化剂的添加量相对于构成各个(I)层及(II)层的树脂组合物100质量份,通常为0.1~1质量份左右,优选添加0.2~0.5质量份。
作为紫外线吸收剂,可应用各种市售品,可举出二苯甲酮系、苯并三唑系、三嗪系、水杨酸酯系等各种类型的紫外线吸收剂。作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,例如,可列举出2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正十八烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苄氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-羟基-5-氯代二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮,2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮等。
作为苯并三唑系紫外线吸收剂,为羟基苯基取代苯并三唑化合物,例如,可列举出2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二甲基苯基)苯并三唑、2-(2-甲基-4-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-甲基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二-叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)苯并三唑等。另外,作为三嗪系紫外线吸收剂,可列举出2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)苯酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-(己氧基)苯酚等。作为水杨酸酯系,可列举出水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯等。
该紫外线吸收剂的添加量相对于构成各个(I)层及(II)层的树脂组合物100质量份,在通常为0.01质量份以上、优选为0.05质量份以上且优选在2.0质量份以下、优选为0.5质量份以下的范围内进行添加。
作为在上述紫外线吸收剂以外赋予耐候性的耐候稳定剂,可优选使用受阻胺系光稳定化剂。受阻胺系光稳定化剂不像紫外线吸收剂那样吸收紫外线,但是通过与紫外线吸收剂合用而显示出显著的协同效果。除了受阻胺系以外还有作为光稳定化剂起作用的光稳定化剂,但是着色的情况多,因此对于本发明中的(I)层不优选。
作为受阻胺系光稳定化剂,可举出琥珀酸二甲酯-1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶缩聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{{2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基}亚氨基}]、N,N′-双(3-氨基丙基)乙二胺-2,4-双[N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-6-氯代-1,3,5-三嗪缩合物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(3,5-二-叔-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)等。该受阻胺系光稳定化剂的添加量相对于构成各个(I)层及(II)层的树脂组合物100质量份,在通常为0.01质量份以上、优选为0.05质量份以上且优选在0.5质量份以下、优选为0.3质量份以下的范围内进行添加。
上述抗氧化剂、紫外线吸收剂及耐侯稳定剂可分别单独使用,也可组合使用两种以上,另外,也可将紫外线吸收剂及耐侯稳定剂组合使用。一般而言,它们的添加量变得越多,越容易引起黄变,因此优选止于添加所需最少量。
构成本发明的太阳能电池封装材料的(II)层的厚度没有特别限制,但是从针对向太阳能电池组件的冲击等的缓冲性、针对电池凹凸面的封装性、绝缘性、透明性等观点出发,通常为0.02mm以上,优选为0.04mm以上,更优选为0.1mm以上,进一步优选为0.15mm以上,且为1mm左右以下,优选为0.8mm以下,更优选为0.6mm以下,进一步优选为0.5mm以下即可。
<太阳能电池封装材料>
本发明的太阳能电池封装材料需要至少具有上述(I)层和上述(II)层。作为层构成,只要分别具有至少1层(I)层和(II)层就并没有特别限定,例如可列举出(I)层/(II)层这样的2种2层构成、(I)层/(II)层/(I)层这样的由2种层构成的3层结构、(I)层/(II)层/(I)层/(II)层这样的2种4层构成等。
其中,在本发明中,从实现与前板、背板、太阳能电池元件的粘合性的提高的观点出发,优选为在最外层的至少一方具有(I)层的构成,更优选在其双方具有(I)层。
本发明中的太阳能电池封装材料的制膜方法可采用公知的方法,例如可采用具有单轴挤出机、多轴挤出机、班伯里密炼机、捏合机等的熔融混合设备且使用T型模的挤出铸造法、压延法等,没有特别限定,在本发明中,从操作性能、生产率等方面出发,可优选采用使用了多个挤出机的共挤出法。
使用T型模的共挤出法中的成型温度可根据所使用的树脂组合物的流动特性、制膜性等而适当调整,大概为80℃以上,优选为100℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为140℃以上,且为300℃以下,优选为250℃以下,更优选为200℃以下,进一步优选为180℃以下,在添加自由基引发剂、硅烷偶联剂等的情况下,为了抑制与交联反应相伴的树脂压的增加、鱼眼的增加,优选使成型温度下降。自由基引发剂、硅烷偶联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、光扩散剂、成核剂、颜料(例如白色颜料)、阻燃剂、防变色剂等各种添加剂可预先与树脂一起进行干混后供给至料斗,也可预先将所有材料熔融混合而制作颗粒后进行供给,也可以制作仅将添加剂预先浓缩在树脂中而得的母料而进行供给。
在以片状得到的本发明的太阳能电池封装材料的表面,根据需要,为了防止将片制成卷绕物时片彼此的粘连、提高在太阳能电池元件的封装工序中的操作性能、脱气容易性等目的,可以进行压花加工、各种凹凸(圆锥、方锥形状、半球形状等)加工。
另外,从使粘合性提高的观点出发,可对本发明的太阳能电池封装材料的至少一面实施电晕处理、等离子体处理等表面处理。
进而,为了在将片进行制膜时提高片制膜时的操作性能等目的,可与另外的基材膜(拉伸聚酯膜(OPET)、拉伸聚丙烯膜(OPP)等)用挤出层压、夹层层压等方法进行层叠。
就本发明的太阳能电池封装材料的柔软性而言,考虑所适用的太阳能电池的形状、厚度、设置场所等来适宜地调整即可,但是例如优选在动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E′)为1~2000MPa。从保护太阳能电池元件的观点出发,储能模量(E′)优选更低的一方,但是若考虑到片形状等时的操作性能、防止片表面彼此的粘连等,则更优选为3~1000MPa,进一步优选为5~500MPa,特别优选为10~100MPa。若储能模量(E’)的下限为上述值,则作为太阳能电池组件支持体的刚性是优选的,另外,若储能模量(E’)的上限为上述值,则由于针对向太阳能电池组件的冲击等的缓冲性良好,因此电池保护性很好。
储能模量(E′)可使用粘弹性测定装置,在振动频率10Hz下以规定温度进行测定,求出在温度20℃下的值而得到的。
本发明的太阳能电池封装材料的总光线透射率在所适用的太阳能电池种类例如为无定形的薄膜系硅型等、应用于太阳光不受遮挡而到达太阳电子元件的部位的情况下,有时不太受到重视,考虑到太阳能电池的光电转换效率、使各种部件重合时的操作性能等,优选为85%以上,更优选为87%以上,进一步优选为90%以上。
总光线透射率及雾度可通过依据JIS K7361并用雾度计测定而得到。
本发明的太阳能电池封装材料的耐热性由受构成(I)层的树脂组合物的各特性(结晶熔融峰值温度、结晶熔化热量、MFR、分子量等)、构成(II)层的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)的各特性(结晶熔融峰值温度、结晶熔化热量、MFR、分子量等)及乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的各特性(结晶熔融峰值温度、结晶熔化热量、MFR、分子量等)所影响,但是乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的结晶熔融峰值温度特别强烈地影响。一般而言,太阳能电池组件因发电时的发热、太阳光的辐射热等而升温至85~90℃左右,但是若结晶熔融峰值温度为100℃以上,则能够确保本发明的太阳能电池封装材料的耐热性,因此优选。
在本发明中,耐热性例如可如下评价:制作在白板玻璃与铝板之间重叠片状的封装材料并用真空压制机在规定温度下层叠压制而成的试样,将该试样在100℃的恒温槽内设置为倾斜至规定角度,观察经过规定时间后的状态,进行评价。
关于本发明的太阳能电池封装材料的柔软性、耐热性及透明性,易于成为不相容的特性。具体而言,若使在(II)层中为了提高柔软性而使用的树脂组合物(C)的结晶性过于下降,则耐热性下降而变得不充分。另一方面,若使在(II)层中为了提高耐热性而使用的树脂组合物(C)的结晶性过于提高,则透明性下降而变得不充分。
在本发明中,对于它们的平衡,在使用动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E′)作为柔软性指标,使用乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的在差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度作为耐热性指标,以及使用总光线透射率作为透明性的指标的情况下,3种指标优选储能模量(E′)为1~2000MPa,结晶熔融峰值温度为100℃以上,总光线透射率为85%以上,进一步优选储能模量(E′)为5~500MPa,结晶熔融峰值温度为105~145℃,总光线透射率为85%以上,特别优选储能模量(E′)为10~100MPa,结晶熔融峰值温度为110~145℃,总光线透射率为90%以上。
本发明的太阳能电池封装材料的粘合性与粘合力长期稳定性优异。如上所述,在现有技术中使用的添加硅烷偶联剂来赋予粘合力的方法有随着时间推移硅烷偶联剂渗出并与水分反应而使粘合力下降等的可能性。与此相对,本发明的封装材料由于至少具有在不使用硅烷偶联剂的条件下显现出优异的粘合力并无需担心添加剂渗出的(I)层,因此为粘合性与粘合力长期稳定性均优异的封装材料。
就这些特性而言,考虑到所适用的太阳能电池的形状、厚度、设置场所等来适宜地调整即可,例如,对于玻璃的粘合性而言,在厚度2mm、纵150mm、横25mm的白板玻璃与厚度0.16mm的氟系背板(KREMPEL社制,商品名:AKASOL)之间重叠厚度为0.45mm的片状封装材料与厚度0.012mm、纵50mm、横30mm的PET膜(三菱树脂株式会社制,商品名:Diafoil),在玻璃与封装材料之间制作始端,用真空压制机,在150℃、15分钟的条件下进行层叠压制,将这样得到的试样在角度180度、拉伸速度50mm/sec的条件下评价粘合性时的粘合力优选为10N/15mm宽以上,更优选为15N/15mm宽以上,进一步优选为20N/15mm宽以上。
另外,关于粘合力长期稳定性,在将本发明的封装材料进行制膜后,在25℃、50%RH的状态下放置4个月后,实施前述粘合性时的粘合力优选为10N/15mm宽以上,更优选为15N/15mm宽以上,进一步优选为20N/15mm宽以上。
本发明的太阳能电池封装材料中的(I)层与(II)层的厚度比率没有特别限定,但是从粘合性、透明性的观点出发,(I)/(II)优选为50/50~10/90的范围,进一步优选为40/60~10/90的范围。
本发明的太阳能电池封装材料的总厚度没有特别限定,但是从针对向太阳能电池组件的冲击等的缓冲性、针对电池凹凸面的封装性、绝缘性等观点出发,通常为0.02mm以上,优选为0.04mm以上,更优选为0.1mm以上,更优选为0.15mm以上,进一步优选为0.2mm以上,且为1mm左右以下,优选为0.8mm以下,更优选为0.6mm以下,进一步优选为0.5mm以下。
<太阳能电池组件>
通过使用本发明的太阳能电池封装材料并用作为上下保护材料的玻璃或前板及背板来固定太阳能电池元件,从而可制作太阳能电池组件。作为这种太阳能电池组件,可例示出各种类型的组件,优选地,可列举出使用本发明的太阳能电池封装材料、上部保护材料、太阳能电池元件及下部保护材料而制成的太阳能电池组件,具体而言,可列举出构成为以上部保护材料/本发明的封装材料(封装树脂层)/太阳能电池元件/本发明的封装材料(封装树脂层)/下部保护材料的方式从太阳能电池元件的两侧用本发明的封装材料夹持的构成(参照图1),在形成于下部保护材料内周面上的太阳能电池元件上形成本发明的封装材料和上部保护材料的构成,在形成于上部保护材料的内周面上的太阳能电池元件、例如在氟树脂系透明保护材料上用溅射等制作无定形系太阳能电池元件而得的元件上形成作为本发明的封装材料的下部保护材料的构成等。应予说明,在使用了本发明的太阳能电池封装材料的太阳能电池组件中,封装材料被用于两处以上的部位的情况下,可以在所有部位使用本发明的太阳能电池封装材料,也可以仅在一处部位使用本发明的太阳能电池封装材料。另外,在封装材料被用于两处以上部位的情况下,构成各部位所使用的本发明的太阳能电池封装材料的树脂组成可以相同,也可以不同。
太阳能电池元件被配置于封装树脂层间而配线。例如,可列举出单晶硅型、多晶硅型、无定形硅型、镓-砷、铜-铟-硒、镉-碲等III-V族、II-VI族化合物半导体型、色素增敏型、有机薄膜型等。
对于构成使用本发明的太阳能电池封装材料而制成的太阳能电池组件的各部件,没有特别限定,但是作为上部保护材料,例如可列举出玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯、含氟树脂等的板材、膜的单层或多层的保护材料。作为下部保护材料,为金属、各种热塑性树脂膜等的单层或多层的片,例如,可列举出锡、铝、不锈钢等金属,玻璃等无机材料,聚酯,蒸镀有无机物的聚酯,含氟树脂,聚烯烃等的单层或多层的保护材料。
在这些上部及下部的保护材料的表面,为了使与本发明的太阳能电池封装材料、其它部件的粘合性提高,可实施等离子体处理、电晕处理等公知的表面处理。
对于使用本发明的太阳能电池封装材料而制成的太阳能电池组件,以上述按照上部保护材料/封装材料/太阳能电池元件/封装材料/下部保护材料的方式从太阳能电池元件的两侧用封装材料夹持的构成为例进行说明。如图所示,从太阳光光接收侧依次层叠透明基板10、使用了本发明的太阳能电池封装材料的封装树脂层12A、太阳能电池元件14A,14B、使用了本发明的太阳能电池封装材料的封装树脂层12B,背板16,进而,在背板16的下面粘合有接线盒18(连接用于将从太阳能电池元件发出的电取出到外部的配线的端子盒)。为了将发电电流导到外部,太阳能电池元件14A及14B由配线20进行连接。配线20通过被设置于背板16的贯通孔(不图示)而被取出到外部,与接线盒18连接。
作为太阳能电池组件的制造方法,可应用公知的方法,并没有特别限定,一般地,具有将上部保护材料、封装树脂层、太阳能电池元件、封装树脂层、下部保护材料依次层叠的工序,以及将它们进行真空吸引而加热压合得工序。另外,也可应用分批式的制造设备、辊对辊式的制造设备等。
使用本发明的太阳能电池封装材料而制成的太阳能电池组件根据所适用的太阳能电池的类型与组件的形状,无论户内、户外均可应用于以移动机器为代表的小型太阳能电池、被设置于房顶、屋顶平台上的大型太阳能电池等各种用途。
实施例
以下,通过实施例进一步详细地说明本发明,但是本发明并不由此而受到任何限制。
<评价>
对于本实施例中的封装材料片的各种测定及评价如下进行。
(结晶熔融峰值温度(Tm))
使用差示扫描量热计(株式会社Perkinelmer制的商品名“Pyrls1DSC”),依照JIS K7121,将约10mg的试样在以10℃/分钟的加热速度从-40℃升温到200℃,在200℃下保持5分钟后,以10℃/分钟的冷却速度降温至-40℃,再次,以10℃/分钟的加热速度升温至200℃时,测定热谱图,由该热谱图求出结晶熔融峰值温度(Tm)(℃)。
(结晶熔化热量(ΔHm))
使用差示扫描量热计(株式会社Perkinelmer制的商品名“Pyrls1DSC”),依照JIS K7122,将约10mg的试样以10℃/分钟的加热速度从-40℃升温到200℃,在200℃下保持5分钟后,以10℃/分钟的冷却速度降温至-40℃,再次,以10℃/分钟的加热速度升温至200℃时,测定热谱图,由该热谱图求出结晶熔化热量(ΔHm)(J/g)。
(粘合性)
(1)实施例1~4及比较例1~3的片
关于与玻璃的粘合性,在厚度2mm、纵150mm、横25mm的白板玻璃和厚度0.16mm的氟系背板(KREMPEL公司制,商品名:AKASOL,有易粘合涂覆层,PVF/PET/PVF层叠体)之间重叠厚度为0.45mm的片状封装材料和厚度0.012mm、纵50mm、横30mm的PET膜(三菱树脂株式会社制,商品名:Diafoil),在玻璃与封装材料之间制作始端,使用真空压制机,在温度150℃、10分钟的条件下进行层叠压制,制作试样后,将玻璃夹持于拉伸试验机(INTESCO公司制,商品名:200X型试验机)的卡盘,再将背板与封装材料安装于另一方的卡盘,从而在角度180度、拉伸速度50mm/sec的条件下评价粘合性,按照以下基准进行评价。
(○)粘合力为10N/15mm宽以上
(×)粘合力不足10N/15mm宽
(2)实施例6~9及比较例4的片
在厚度3.2mm、纵150mm、横150mm的带压花的白板玻璃(旭硝子公司制,商品名:Solite)和厚度0.33mm的氟系背板(Krempel公司制,商品名:ACASOL,有易粘合涂覆层,PVF/PET/PVF层叠体)之间重叠厚度0.012mm、纵90mm、横150mm的PET膜(三菱树脂株式会社制,商品名:Diafoil)和厚度为0.45mm的片状封装材料,在玻璃与封装材料之间用PET膜制作始端,用真空层压机(日清纺社制,商品名:PVL0505S),在温度150℃、真空3分钟、压制7分钟的条件下进行层叠,制作试样后,制作宽度10mm的试验片,将玻璃夹持于拉伸试验机(INTESCO公司制,商品名:200X)的卡盘,再将背板与封装材料安装于另一方的卡盘,在角度180度、拉伸速度50mm/min的条件下评价粘合性,按照以下基准进行评价。
(◎)粘合力为100N/15mm宽以上
(○)粘合力为20N/15mm宽以上且不足100N/15mm宽
(×)粘合力不足20N/15mm宽
(3)实施例11、12的片
使用照射宽度为0.5m的电晕处理机,在照射强度:300W、照射速度:10m/min的条件(电晕处理量:60W·min/m2)下,对封装材料进行电晕处理后,在厚度3.2mm、纵150mm、横150mm的带压花的白板玻璃(旭硝子公司制,商品名:Solite)和厚度0.33mm的氟系背板(Cybrid公司制,润湿指数:42mN/m,无易粘合层,PVdF/PET/PVdF层叠体)之间重叠厚度0.012mm、纵90mm、横150mm的PET膜(三菱树脂株式会社制,商品名:Diafoil)和进行了电晕处理且厚度为0.45mm的片状封装材料,在玻璃与封装材料之间用PET膜制作始端,使用真空层压机(日清纺公司制,商品名:PVL0505S),在温度150℃,真空3分钟,压制7分钟的条件下层叠,制作试样后,制作宽度10mm的试验片,将玻璃夹持于拉伸试验机(INTESCO公司制,商品名:200X)的卡盘,再将背板与封装材料安装于另一方的卡盘,在角度180度、拉伸速度50mm/min的条件下评价粘合性。
(粘合力长期稳定性)
将各种封装材料进行制膜后,在温度25℃、湿度50%的条件下暴露4个月后,与上述粘合性的评价同样地制作样品,评价粘合性,按照以下基准进行评价。
(○)粘合力为10N/15mm宽以上
(×)粘合力不足10N/15mm宽
(透明性;总光线透射率)
(1)实施例1~4及比较例1~3的片
在2片厚度2mm的白板玻璃(SCHOTT公司制,商品名:B270,尺寸;纵50mm、横50mm)之间重叠厚度为0.45mm的片状封装材料,使用热压制机,在150℃,1分钟的条件下进行压制,制作试样,依照JIS K7105,测定总光线透射率,记载其值,并且将按照下述基准评价的结果也一并记载。
(◎)总光线透射率为90%以上
(○)总光线透射率为85%以上且小于90%
(×)总光线透射率小于85%或者明显白浊的情况(未测定)
(2)实施例6~9及比较例4的片
在2片厚度2mm的白板玻璃(SCHOTT公司制,商品名:B270,尺寸;纵50mm、横50mm)之间重叠厚度为0.45mm的片状封装材料,使用与上述同样的真空层压机,在温度150℃、真空5分钟,压制30秒的条件下进行层叠压制,制作试样后,依照JIS K7361,用雾度计(日本电色工业株式会社社制,商品名:NDH-5000),测定总光线透射率,记载其值,并且将按照下述基准评价的结果也一并记载。
(○)总光线透射率为85%以上
(×)总光线透射率小于85%或者明显白浊的情况(未测定)
(透明性;雾度)
与在上述总光线透射率的评价中制作的方法同样地制作样品,依据JIS K7361,使用雾度计,测定雾度,记载其值,并且将按照下述基准评价的结果也一并记载。
(○)雾度小于10%
(×)雾度为10%以上或者明显白浊的情况(未测定)
(耐热性)
在厚度2mm的白板玻璃(尺寸;纵75mm,横25mm)与厚度5mm的铝板(尺寸;纵120mm,横60mm)之间重叠厚度为0.5mm(在实施例6~9及比较例4中为0.45mm)的片状封装材料,使用真空压制机,在150℃、15分钟(实施例6~9及比较例4中为10分钟)的条件下进行层叠压制,制作试样,在白板玻璃上固定SUS制的重石(尺寸:纵75mm,横25mm,重量:约32g),将该试样在100℃的恒温槽内设置为倾斜至60度,观察经过500小时后的状态,按照下述基准进行评价。
(○)玻璃未从初期的基准位置偏离
(×)玻璃从初期的基准位置偏离,或者片熔融
(平均折射率)
使用Atago株式会社制的阿贝折射计,依照JIS K7142,在温度23℃下,以钠D射线(589nm)为光源,进行测定。将(I)层中的聚乙烯系树脂(X)与硅烷改性乙烯系树脂(Y)的平均折射率之差的绝对值示于表2。另外,作为参考值,将聚乙烯系树脂(X)与其它硅烷改性乙烯系树脂(W)的平均折射率之差的绝对值示于表2的括号内。
<构成材料>
以下,示出在实施例、比较例中使用的构成材料。
(I)作为构成层的材料,使用以下材料。
[聚乙烯系树脂(X)]
(X-1):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:Engage8200,乙烯/1-辛烯=69/31质量%(89/10摩尔%),MFR:5,Tm:65℃,ΔHm:53J/g)
(X-2):乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:Infuse9000,密度:0.875g/cm3,乙烯/1-辛烯=65/35质量%(88/12摩尔%),结晶熔融峰值温度:122℃,结晶熔化热量:44J/g,在20℃下的储能模量(E’):27MPa,平均折射率:1.4899,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):0.5g/10min)
(X-3):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:AffinityEG8200G,密度:0.870g/cm3,乙烯/1-辛烯=68/32质量%(89/11摩尔%),结晶熔融峰值温度:59℃,结晶熔化热量:49J/g,在20℃下的储能模量(E’):14MPa,平均折射率:1.4856,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):5g/10min)
[硅烷改性乙烯系树脂(Y)]
(Y-1):硅烷改性乙烯-辛烯无规共聚物(三菱化学株式会社制,商品名:LinklonSL800N,密度:0.868g/cm3,结晶熔融峰值温度:54℃与116℃,结晶熔化热量:22J/g与4J/g,在20℃下的储能模量(E’):15MPa,平均折射率:1.4857,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):1.7g/10min)
[其它硅烷改性乙烯系树脂]
(W-1):硅烷改性乙烯-己烯无规共聚物(三菱化学株式会社制,商品名:LinklonXLE815N,密度:0.915g/cm3,结晶熔融峰值温度:121℃,结晶熔化热量:127J/g,在20℃下的储能模量(E’):398MPa,平均折射率:1.5056,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):0.5g/10min)
作为构成(II)层的材料,使用以下材料。
[乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)]
(A-1):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:Engage8200,乙烯/1-辛烯=69/31质量%(89/10摩尔%),MFR:5,Tm:65℃,ΔHm:53J/g)
(A-2):乙烯-丙烯-己烯3元无规共聚物(日本聚乙烯株式会社制,商品名:KarnerKJ640T,乙烯/丙烯/己烯=80/10/10质量%(88.2/7.4/4.4摩尔%),结晶熔融峰值温度:53℃,结晶熔化热量:58J/g,在20℃下的储能模量(E’):30MPa,平均折射率:1.4947,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):5g/10min)
(A-3):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:AffinityEG8200G,密度:0.870g/cm3,乙烯/1-辛烯=68/32质量%(89/11摩尔%),结晶熔融峰值温度:59℃,结晶熔化热量:49J/g,在20℃下的储能模量(E’):14MPa,平均折射率:1.4856,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):5g/10min)
[乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)]
(B-1):乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:D9100.05,乙烯/1-辛烯=63/37质量%(87.2/12.8摩尔%),结晶熔融峰值温度:119℃,结晶熔化热量:38J/g,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):1g/10min)
(B-2):乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:Infuse9507,密度:0.866g/cm3,乙烯/辛烯=56/44质量%(83.6/16.4摩尔%),结晶熔融峰值温度:123℃,结晶熔化热量:21J/g,在20℃下的储能模量(E’):12MPa,平均折射率:1.4828,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):5g/10min)
(B-3):乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical公司制,商品名:Infuse9000,密度:0.875g/cm3,乙烯/1-辛烯=65/35质量%(88/12摩尔%),结晶熔融峰值温度:122℃,结晶熔化热量:44J/g,在20℃下的储能模量(E’):27MPa,平均折射率:1.4899,MFR(温度:190℃,荷重:21.18N):0.5g/10min)
(实施例1)
在(I)层中使用将(X-1)与(W-1)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用将(A-1)与(B-1)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,以成为(I)层/(II)层/(I)层的层叠结构的方式,通过使用了同方向双轴挤出机的T型模法,在树脂温度180~220℃的条件下共挤出成型后,用20℃的铸轧辊进行快速制膜,得到各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.09mm/0.27mm/0.09mm的片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(实施例2)
在实施例1中,以层叠结构为(I)层/(II)层、各层厚度成为(I)/(II)=0.09mm/0.36mm的方式进行变更,除此以外,与实施例1同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(实施例3)
在实施例1中,以作为(II)层使用将(A-1)与(B-1)以质量比80:20的比例混合而成的树脂组合物、各层厚度成为(I)/(II)/(I)=0.045mm/0.36mm/0.045mm的方式进行变更,除此以外,与实施例1同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(实施例4)
在实施例3中,变更成将(I)层的(X-1)与(W-1)的质量比以90:10的比例混合而成的树脂组合物,并且作为(II)层,变更成将(A-2)与(B-1)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,除此以外,与实施例3同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(比较例1)
使用将(X-1)与(W-1)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,通过T型模法在树脂温度180~220℃下挤出成型后,用20℃的铸轧辊进行快速制膜,得到厚度为0.45mm的单层片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(比较例2)
在实施例1中,将(II)层变更成(A-1)100质量份的树脂组合物,除此以外,与实施例1同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
(比较例3)
变更成在(A-1)的树脂组合物中加入硅烷偶联剂(Momentive公司制,商品名:SILQUEST)0.5质量份并干混而成的树脂组合物,除此以外,与比较例1同样地得到单层片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表1中。
[表1]
表1
Figure BDA00002839466900371
由表1可确认,本发明中规定的太阳能电池封装材料在粘合性、粘合力长期稳定性、透明性(总光线透射率)、耐热性方面均优异(实施例1~4)。与此相对,可确认:就不具有本发明中规定的构成、材料的封装材料而言,粘合力长期稳定性、透明性(总光线透射率)、耐热性中的任一种以上的特性不充分(比较例1~3)。具体而言,可确认:透明性(总光线透射率)不充分(比较例1),耐热性不充分(比较例2),或者粘合力长期稳定性及耐热性不充分(比较例3)。
(实施例5)
使用真空层压机(NPC株式会社制,商品名:LM30×30),在热板温度:150℃、加工时间:10分钟(明细,抽真空:3分钟,压制:7分钟)、压合速度:快速的条件下,从热板侧依次真空压制作为上部保护材料的厚度为3mm的白板玻璃(旭硝子株式会社制,商品名:Solite),在实施例1中采取的厚度为0.45mm的片(封装材料)、厚度为0.4mm的太阳能电池电池(Photowatt公司制,型号:101×101MM)、实施例1中采取的厚度为0.45mm的片(封装材料)、作为下部保护材料的厚度为0.125mm的耐候性PET膜(Toray株式会社制,商品名:LumirrorX10S)的5层,制作太阳能电池组件(尺寸:150mm×150mm)。所得到的太阳能电池组件的透明性、外观等优异。
(实施例6)
作为(I)层,使用将(X-3)与(Y-1)以质量比70:30的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用将(A-3)与(B-3)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,以成为(I)层/(II)层/(I)层的层叠结构的方式,通过使用了同方向双轴挤出机的T型模法,在树脂温度180~200℃下共挤出成型后,用20℃的铸轧辊进行骤冷制膜,得到各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.09mm/0.27mm/0.09mm的片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表2中。
(实施例7)
在实施例6中,作为(I)层,变更成将(X-3)、(Y-1)与(W-1)以质量比85:13:2的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,变更成将(A-3)与(B-2)以质量比80:20的比例混合而成的树脂组合物,除此以外,与实施例6同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表2中。
(实施例8)
在实施例6中,作为(II)层,变更成将(A-2)与(B-3)以质量比95:5的比例混合而成的树脂组合物,进而以各层厚度成为(I)/(II)/(I)=0.045mm/0.36mm/0.045mm的方式进行变更,除此以外,与实施例6同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表2中。
(实施例9)
在实施例6中,作为(I)层,变更成将(X-3)、(X-2)与(Y-1)以质量比90:5:5的比例混合而成的树脂组合物,进而以各层厚度成为(I)/(II)/(I)=0.045mm/0.36mm/0.045mm的方式进行变更,除此以外,与实施例6同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表2中。
(比较例4)
在实施例6中,将构成(II)层的树脂组合物变更成仅为(A-3),除此以外,与实施例6同样地得到片。将使用所得到的片来评价各特性的结果示于表2中。
[表2]
表2
Figure BDA00002839466900391
由表2可确认,本发明中规定的太阳能电池封装材料在粘合性、透明性(总光线透射率)、耐热性方面均优异(实施例6~9)。与此相对,可确认:不具有本发明中规定的构成、材料的封装材料的透明性(总光线透射率)或耐热性不充分。具体而言,可确认:在(II)层中不含有乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的情况下,耐热性不充分(比较例4)。
(实施例10)
使用真空层压机(日清纺公司制,商品名:PVL0505S),在热板温度:150℃、加工时间:10分钟(明细,抽真空:3分钟,压制:7分钟),压合速度:快速的条件下,从热板侧依次真空压制作为上部保护材料的厚度为3mm的白板玻璃(旭硝子株式会社制,商品名:Solite)、在实施例1中采取的厚度为0.45mm的片(封装材料)、厚度为0.4mm的太阳能电池电池(Photowatt公司制,型号:101×101MM)、在实施例7中采取的厚度为0.45mm的片(封装材料)、作为下部保护材料的厚度为0.125mm的耐候性PET膜(Toray株式会社制,商品名:LumirrorX10S)的5层,制作太阳能电池组件(尺寸:150mm×150mm)。所得到的太阳能电池组件的透明性、外观等优异。
(实施例11)
对在实施例9中得到的片,在照射强度:300W、照射速度:10m/min的条件(电晕处理量:60W·min/m2)下,对封装材料进行电晕处理后,在厚度3.2mm、纵150mm、横150mm的带压花的白板玻璃(旭硝子公司制,商品名:Solite)与厚度0.33mm的氟系背板(Cybrid公司制,润湿指数:42mN/m,无易粘合层,PVdF/PET/PVdF层叠体)之间重叠厚度0.012mm、纵90mm、横150mm的PET膜(三菱树脂株式会社制,商品名:Diafoil)和进行了电晕处理的厚度为0.45mm的片状封装材料,在玻璃与封装材料之间用PET膜制作始端,使用真空层压机(日清纺公司制,商品名:PVL0505S),在温度150℃、真空3分钟、压制7分钟的条件下进行层叠,制作试样后,制作宽度10mm的试验片,将玻璃夹持于拉伸试验机(INTESCO公司制,商品名:200X)的卡盘,再将背板与封装材料安装于另一方的卡盘,在角度180度、拉伸速度50mm/min的条件下评价粘合力。另外,使用在未对实施例9中得到的片进行电晕处理的情况下制作的样品,用前述方法来评价粘合力,比较电晕处理的效果。将结果示于表3中。
(实施例12)
在实施例11中,变更成在实施例7中得到的片,除此以外,与实施例11同样地评价粘合力。将结果示于表3中。
[表3]
表3
Figure BDA00002839466900411
由表3可确认,在本发明中规定的太阳能电池封装材料通过在封装材料侧进行电晕处理而对氟系的背板也显示出优异的粘合性(实施例11、12)。
符号说明
10…透明基板
12A、12B…封装树脂层
14A、14B…太阳能电池元件
16…背板
18…接线盒
20…配线

Claims (10)

1.一种太阳能电池封装材料,至少具有粘合层即I层和由树脂组合物C构成的层即II层,所述树脂组合物C含有满足下述(a)条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物A和满足下述(b)条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物B,
(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g,
(b)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为100℃以上、且结晶熔化热量为5~70J/g。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,所述I层由以聚烯烃系树脂为主成分的树脂组合物构成。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,所述I层含有紫外线吸收剂和/或耐候稳定剂。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,所述I层是由含有聚乙烯系树脂X和硅烷改性乙烯系树脂Y、且满足下述(a)条件的树脂组合物Z构成的I层,
(a)差示扫描量热测定中,以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔化热量为0~70J/g。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,所述聚乙烯系树脂X与所述硅烷改性乙烯系树脂Y的平均折射率之差的绝对值为0.0100以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物B为乙烯-辛烯多嵌段共聚物。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,构成所述乙烯-α-烯烃无规共聚物A与所述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物B的α-烯烃的种类相同。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,构成各所述聚乙烯系树脂X、所述硅烷改性乙烯系树脂Y、所述乙烯-α-烯烃无规共聚物A及所述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物B的α-烯烃的种类相同。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的太阳能电池封装材料,其特征在于,动态粘弹性测定中在振动频率10Hz、温度20℃的条件下的储能模量E′为10~100MPa,差示扫描量热测定中以10℃/分钟的加热速度测定的结晶熔融峰值温度为110~145℃,并且总光线透射率为85%以上。
10.一种太阳能电池组件,使用权利要求1~9中任一项所述的太阳能电池封装材料制成。
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