CN103140940A - 太阳能电池密封材料及太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的太阳能电池密封材料包含满足以下要件a1)~a4)的乙烯-α-烯烃共聚物。a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,并且来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%。a2)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟。a3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3。a4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。

Description

太阳能电池密封材料及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池密封材料以及太阳能电池模块。背景技术
地球环境问题、能源问题等的严重性正在增加,作为清洁并且不担心枯竭的能源生成手段,太阳能电池受到关注。在将太阳能电池在建筑物的屋顶部分等室外使用的情况下,通常以太阳能电池模块的形式使用。
上述太阳能电池模块一般通过以下步骤来制造。首先,制造由多晶硅、单晶形硅等形成的结晶型太阳能电池元件(以下,有时表述为发电元件或组件(cell),但表示相同元件。)、或将无定形硅、结晶硅等在玻璃等基板上形成几μm的非常薄的膜而得的薄膜型太阳能电池元件等。接下来,为了获得结晶型太阳能电池模块,按照太阳能电池模块用保护片(正面保护片)/太阳能电池密封用片/结晶型太阳能电池元件/太阳能电池密封用片/太阳能电池模块用保护片(背面保护片)的顺序进行叠层。另一方面,为了获得薄膜系太阳能电池模块,按照薄膜型太阳能电池元件/太阳能电池密封用片/太阳能电池模块用保护片(背面保护片)的顺序进行叠层。然后,利用将它们抽真空并加热压接的层压法等,从而制造太阳能电池模块。这样制造的太阳能电池模块具有耐气候性,在建筑物的屋顶部分等室外的使用中也适合。
作为太阳能电池用密封膜材料,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)膜的透明性、柔软性和粘接性等优异,因此被广泛使用。例如,专利文献1中公开了,由包含交联剂和偏苯三酸酯的EVA组合物形成的、粘接性和制膜性两者均优异的密封膜。然而,在将EVA组合物作为太阳能电池密封材料的构成材料使用的情况下,担心EVA分解而产生的乙酸气体等成分有可能会对太阳能电池元件带来影响。
对此,提出了聚烯烃系的材料、特别是乙烯系材料由于绝缘性也优异,因此作为密封膜材料使用的方案(例如,参照专利文献2)。
此外,还提出了使用了刚性与交联特性的平衡和挤出成型性优异的乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池密封材料用树脂组合物(例如,参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-53298号公报
专利文献2:日本特开2006-210906号公报
专利文献3:日本特开2010-258439号公报
发明内容
然而,根据本发明人等的研究,聚烯烃系组合物难以同时满足透明性、耐粘连性和挤出加工时的成型性等各种特性。此外,专利文献2中记载的聚烯烃系共聚物有交联特性不充分、或随着交联而产生的形变变大等问题,因此有可能发生玻璃基板的变形、破裂。此外,专利文献3中记载的包含乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池密封材料用树脂组合物的电特性与交联特性的平衡不充分。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而提出的,其课题在于,提供包含满足特定要件的乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池密封材料,所述太阳能电池密封材料使用于获得所期望的物性的方针明确,透明性、粘接性、柔软性、耐热性、外观、交联特性、电特性和挤出成型性等各特性的平衡优异。
此外,随着近年来的太阳光发电的普及,Mega Solar等发电系统的大规模化进展,在降低输送损失等目的下,也会有系统电压的高电压化的变化。由于系统电压上升,因此在太阳能电池模块中,框架与组件之间的电位差变大。即,太阳能电池模块的框架一般接地,如果太阳能电池阵列的系统电压变为600V~1000V,则在电压变成最高的模块中,框架与组件之间的电位差直接变为系统电压的600V~1000V,在施加了高电压的状态下维持白天的发电。此外,玻璃与密封材料相比电阻低,介由框架而在玻璃与组件之间也产生高电压。即,在白天发电的状况下,串联连接的模块中组件与模块之间和组件与玻璃面的电位差从接地侧开始电位差依次增大,最大的地方是大体上维持系统电压的高电压的电位差。还报告了在这样的状态下使用的太阳能电池模块中使用了输出大幅降低且发生特性劣化的发生了PID(Potential Induced Degradation(电势诱发衰减)的缩写)现象的结晶系发电元件的模块的例子。于是,为了解决该问题,想要通过改良与太阳能电池元件直接接触的密封材料,来抑制PID的发生。
此外本发明的课题在于提供使用了这样的太阳能电池用密封材料的太阳能电池模块。
本发明人等为了达成上述课题而进行了深入研究,结果发现,通过使用乙烯单元的含有比例、密度、MFR、肖氏A硬度满足规定要件的特定的乙烯-α-烯烃共聚物,从而可获得透明性、粘接性、耐热性、柔软性、外观、交联特性、电特性和挤出成型性等各特性的平衡优异的太阳能电池密封材料。此外通过铝元素的含量满足特定的范围,从而交联特性和电特性更优异,由此完成本发明。
此外本发明人等通过使用按照JIS K6911测定得到的体积固有电阻处于特定的范围,此外兼备上述各种材料物性的太阳能电池密封材料,从而即使维持在太阳能电池模块的框架与组件之间施加了高电压的状态,也可以抑制太阳能电池模块的输出降低,可以大幅度抑制PID的发生,由此完成本发明。
即,根据本发明,可提供以下所示的太阳能电池密封材料。
[1]一种太阳能电池密封材料,其包含满足以下要件a1)~a4)的乙烯-α-烯烃共聚物,
a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,并且来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%,
a2)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟,
a3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3
a4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。
[2]根据[1]所述的太阳能电池密封材料,该太阳能电池密封材料进一步满足以下要件a5),
a5)按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1.0×1018Ω·cm。
[3]根据[1]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物进一步满足以下要件a6),
a6)上述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
[4]根据[2]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物进一步满足以下要件a6),
a6)上述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
[5]根据[1]~[4]的任一项所述的太阳能电池密封材料,按照ASTMD1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的上述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~27g/10分钟。
[6]根据[1]~[5]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含0.005~5重量份的1分钟半衰期温度处于100~170℃的范围的有机过氧化物。
[7]根据[1]~[6]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物是在由金属茂化合物、与选自有机铝氧化合物和有机铝化合物中的至少一种化合物构成的烯烃聚合用催化剂的存在下聚合而成的。
[8]根据[1]~[7]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其由乙烯系树脂组合物形成,所述乙烯系树脂组合物相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份包含0.1~5重量份的硅烷偶联剂、0.1~3重量份的交联剂。
[9]根据[8]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯系树脂组合物相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.005~5重量份的选自紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂中的至少一种。
[10]根据[8]或[9]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯系树脂组合物相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.05~5重量份的交联助剂。
[11]根据[1]~[10]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其是将上述乙烯-α-烯烃共聚物与添加剂熔融混炼后,挤出成型为片状而得到的。
[12]根据[1]~[11]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a7)由13C-NMR光谱和下述式(1)求出的B值为0.9~1.5,
a8)13C-NMR光谱中的、Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)为1.5以下。
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE])···(1)
(式(1)中,[PE]表示上述乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示上述乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所包含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))
[13]根据[1]~[12]的任一项所述的太阳能电池密封材料,
上述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a9)基于凝胶渗透色谱(GPC)的分子量分布Mw/Mn处于1.2~3.5的范围。
[14]根据[1]~[13]的任一项所述的太阳能电池密封材料,
上述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a10)由固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱检测得到的氯离子的含有比例为2ppm以下。
[15]根据[1]~[14]的任一项所述的太阳能电池密封材料,
上述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a11)在乙酸甲酯中的萃取量为5.0重量%以下。
[16]根据[1]~[15]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
[17]一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件;
背面侧保护构件;
太阳能电池元件;以及
密封层,所述密封层是使[1]~[16]的任一项所述的太阳能电池密封材料交联而形成的,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。
[18]一种太阳能电池密封材料,其按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1×1018Ω·cm,并由树脂组合物形成。
[19]根据[18]所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
[20]一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件;
背面侧保护构件;
太阳能电池元件;以及
密封层,所述密封层由[18]或[19]所述的太阳能电池密封材料形成,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。
根据本发明,通过使用特定的乙烯-α-烯烃共聚物,从而可以提供透明性、粘接性、柔软性、耐热性、外观、交联特性、电特性和挤出成型性等各特性的平衡优异的太阳能电池密封材料。
根据本发明,通过使用这样的太阳能电池密封材料,从而除了上述各特性的平衡优异以外,即使在太阳能电池模块的使用时温度上升,也能够避免密封材料变形那样的问题。而且,可以提供不损害太阳能电池的外观,成本等经济性优异的太阳能电池模块。
此外,通过使用兼备上述材料物性的密封材料,从而可以提供即使维持在框架与组件之间施加了高电压的状态,也可以大幅度抑制PID的发生的太阳能电池模块。
附图说明
上述目的和其它目的、特征和优点通过以下描述的优选实施方式及其附带的以下附图而得以进一步明确。
图1为示意性示出本发明的太阳能电池模块的一实施方式的截面图。
图2为示意性示出太阳能电池元件的受光面与背面的一构成例的平面图。具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。另外,“~”只要没有特别指明,则表示以上至以下。
1.关于太阳能电池密封材料
本发明的太阳能电池密封材料包含满足以下所示的特定要件的乙烯-α-烯烃共聚物。
(乙烯-α-烯烃共聚物)
本发明的太阳能电池密封材料中使用的乙烯-α-烯烃共聚物通过将乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃进行共聚来获得。作为α-烯烃,通常可以将碳原子数3~20的α-烯烃1种单独使用或2种以上组合使用。其中优选的是碳原子数为10以下的α-烯烃,特别优选的是碳原子数为3~8的α-烯烃。作为这样的α-烯烃的具体例,可举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。其中,从获得的容易性出发,优选为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。另外,乙烯-α-烯烃共聚物可以为无规共聚物,也可以为嵌段共聚物,但从柔软性的观点出发,优选为无规共聚物。
以下,对要件a1)~a4)进行说明。
(要件a1)
乙烯-α-烯烃共聚物所包含的、来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元(以下,也记为“α-烯烃单元”)的比例为10~20mol%,优选为12~20mol%,更优选为12~18mol%,进一步优选为13~18mol%。如果α-烯烃单元的含有比例低于10mol%,则结晶性高,透明性倾向于降低。此外,低温下的挤出成型变得困难,需要例如130℃以上的高温下的挤出成型。因此,在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材料的片产生凝胶状的异物,片的外观倾向于恶化。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时发生作为太阳能电池元件的组件的破裂、薄膜电极的缺损等。
另一方面,如果α-烯烃单元的含有比例超过20mol%,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变慢。因此,从挤出机挤出的片发粘,因此第1冷却辊上的剥离变困难,获得太阳能电池密封材料的片倾向于容易变困难。此外,由于片产生发粘,因此粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。
(要件a2)
按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)为10~50g/10分钟,优选为10~40g/10分钟,更优选为10~35g/10分钟,进一步优选为12~27g/10分钟,最优选为15~25g/10分钟。乙烯-α-烯烃共聚物的MFR可以通过调整后述的聚合反应时的聚合温度、聚合压力、以及聚合体系内的乙烯和α-烯烃的单体浓度与氢浓度的摩尔比率等来进行调整。
如果MFR低于10g/10分钟,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性降低,片挤出成型时的生产性降低。此外,树脂组合物的焦烧性变高而易于凝胶化。因此,有时挤出机的转矩上升而片成型变困难。此外,即使获得了片,也有时由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。另外,如果施加电压,则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、组件、电极、背片(backsheet)的密合性恶化,粘接变得不充分。
另一方面,如果MFR超过50g/10分钟,则分子量低,因此对冷却辊等的辊面发生附着,需要剥离,因此均匀厚度的片成型变困难。此外,由于树脂组合物的“弹性”消失,因此成型0.3mm以上的厚的片倾向于变困难。此外,太阳能电池模块的层压成型时的交联特性(特别是交联速度)降低,得不到充分的交联体,耐热性倾向于降低。
如果MFR为27g/10分钟以下,还可以抑制片成型时的缩幅(neck in),可以成型宽幅的片,此外交联特性和耐热性进一步提高,可以获得最良好的太阳能电池密封材料的片。
(要件a3)
按照ASTM D1505测定得到的乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.865~0.884g/cm3,优选为0.866~0.883g/cm3,更优选为0.866~0.880g/cm3,进一步优选为0.867~0.880g/cm3。乙烯-α-烯烃共聚物的密度可以通过乙烯单元的含有比例与α-烯烃单元的含有比例的平衡来进行调整。即,如果提高乙烯单元的含有比例,则结晶性提高,可以获得密度高的乙烯-α-烯烃共聚物。另一方面,如果降低乙烯单元的含有比例,则结晶性降低,可以获得密度低的乙烯-α-烯烃共聚物。
如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度超过0.884g/cm3,则结晶性高,透明性倾向于降低。此外,低温下的挤出成型变困难,需要例如130℃以上的高温下的挤出成型。因此,如果在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,则挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材料的片产生凝胶状的异物,片的外观倾向于恶化。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时发生作为太阳能电池元件的组件的破裂、薄膜电极的缺损等。
另一方面,如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度低于0.865g/cm3,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变慢。因此,由于从挤出机挤出的片发粘,因此第1冷却辊上的剥离变困难,获得太阳能电池密封材料的片倾向于容易变困难。此外,由于片产生发粘,因此粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。
(要件a4)
按照ASTM D2240测定得到的、乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度为60~85,优选为62~83,更优选为62~80,进一步优选为65~80。乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度可以通过将乙烯-α-烯烃共聚物的乙烯单元的含有比例、密度控制为后述的数值范围来进行调整。即,乙烯单元的含有比例高,密度高的乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度变高。另一方面,乙烯单元的含有比例低,密度低的乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度变低。
如果肖氏A硬度低于60,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变慢。因此,由于从挤出机挤出的片发粘,因此第1冷却辊上的剥离变困难,获得太阳能电池密封材料的片倾向于容易变困难。此外,由于片产生发粘,因此粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。
另一方面,如果肖氏A硬度超过85,则结晶性高,透明性倾向于降低。此外,低温下的挤出成型变困难,需要例如130℃以上的高温下的挤出成型。因此,如果在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,则挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材料的片产生凝胶状的异物,片的外观倾向于恶化。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时发生作为太阳能电池元件的组件的破裂、薄膜电极的缺损等。
此外,本发明的太阳能电池密封材料优选进一步满足以下要件a5)~a11)的要件。
(要件a5)
本发明的太阳能电池密封材料优选按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1.0×1018Ω·cm。体积固有电阻小的太阳能电池密封材料倾向于具有易于发生PID的特性。此外,在照射太阳光的时间段,在以往的太阳能电池模块中有时模块温度变为例如70℃以上,因此从长期可靠性的观点出发,与其要求以往报告的常温(23℃)下的体积固有电阻,不如要求高温条件下的体积固有电阻,温度100℃下的体积固有电阻变得重要。
体积固有电阻优选为1.0×1014~1.0×1018Ω·cm,进一步优选为5.0×1014~1.0×1018Ω·cm,最优选为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。
如果体积固有电阻低于1.0×1013Ω·cm,则在85℃、85%rh的恒温恒湿试验中倾向于在1天左右的短时间发生PID现象。如果体积固有电阻超过1.0×1018Ω·cm,则片带有静电而易于吸附污染物,而在太阳能电池模块内混入污染物,倾向于导致发电效率、长期可靠性的降低。
另外,如果体积固有电阻超过5.0×1014Ω·cm,则在85℃、85%rh的恒温恒湿试验中倾向于可以进一步延后PID现象的发生,因此期望。
在成型为密封材料片后,用真空层压机、热压机、交联炉等进行交联和加工成平坦的片后测定体积固有电阻。此外,除去其它层而测定模块叠层体中的片。
(要件a6)
乙烯-α-烯烃共聚物所包含的、铝元素(以下,也记为“Al”)的含量(残渣量)优选为10~500ppm,更优选为20~400ppm,进一步优选为20~300ppm。Al含量取决于乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中添加的有机铝氧化合物、有机铝化合物的浓度。在Al含量低于10ppm的情况下,在乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中添加的有机铝氧化合物、有机铝化合物的浓度小,不能充分表现金属茂化合物的活性,需要添加与金属茂化合物反应而形成离子对的化合物。由于用于形成该离子对的化合物残留在乙烯-α-烯烃共聚物中,从而倾向于引起电特性的降低。例如100℃等高温下的电特性倾向于降低。此外,为了减少Al含量,需要采用酸、碱的脱灰处理,所得的乙烯-α-烯烃共聚物中残留的酸、碱倾向于引起电极的腐蚀。由于实施脱灰处理,因此乙烯-α-烯烃共聚物的成本也提高。
另一方面,如果Al含量超过500ppm,则挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材料的片产生凝胶状的异物,片的外观倾向于恶化。
作为控制上述那样的乙烯-α-烯烃共聚物所包含的铝元素的方法,例如,通过调整后述的乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法中所记载的(II-1)有机铝氧化合物和(II-2)有机铝化合物在制造工序中的浓度、或乙烯-α-烯烃共聚物的制造条件的金属茂化合物的聚合活性,从而可以控制乙烯-α-烯烃共聚物所包含的铝元素。
(要件a7)
乙烯-α-烯烃共聚物的、由13C-NMR光谱和下述式(1)求出的B值优选为0.9~1.5,进一步优选为0.9~1.3,更优选为0.95~1.3,特别优选为0.95~1.2,最优选为1.0~1.2。B值能够通过变更聚合乙烯-α-烯烃共聚物时的聚合催化剂来进行调整。更具体而言,通过使用后述的金属茂化合物,可以获得B值处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE])   (1)
(式(1)中,[PE]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所包含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))
该B值为表示乙烯-α-烯烃共聚物中的、乙烯单元与α-烯烃单元的分布状态的指标,可以基于J.C.Randall(Macromolecules,15,353(1982)),J.Ray(Macromolecules,10,773(1977))等人的报告来求出。
B值越大,则表示乙烯单元或α-烯烃共聚物的嵌段链越短,乙烯单元与α-烯烃单元的分布越一样,共聚橡胶的组成分布越窄。另外,如果B值低于0.9,则乙烯-α-烯烃共聚物的组成分布越宽。特别是,由于乙烯单元的嵌段链变多,低温下的挤出成型变困难,因此需要例如130℃以上的高温下的挤出成型。因此,如果在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,则挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材料的片产生凝胶状的异物,片的外观倾向于恶化。
(要件a8)
乙烯-α-烯烃共聚物的、13C-NMR光谱中的Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)优选为1.5以下,进一步优选为1.2以下,特别优选为1.0以下,最优选为低于0.7。Tαβ/Tαα能够通过变更聚合乙烯-α-烯烃共聚物时的聚合催化剂来进行调整。更具体而言,通过使用后述的金属茂化合物,可以获得Tαβ/Tαα处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
13C-NMR光谱中的Tαα和Tαβ与来源于碳原子数3以上的α-烯烃的构成单元中的“CH2”的峰强度对应。更具体而言,如下述通式(3)所示,分别意味着相对于叔碳的位置不同的2种“CH2”的峰强度。
Figure BDA00003001460100121
Tαβ/Tαα可以如下求出。使用NMR测定装置(例如,日本电子社制的商品名“JEOL-GX270”)来测定乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR光谱。测定使用试样浓度调整为5重量%的六氯丁二烯/d6-苯=2/1(体积比)的混合溶液,在67.8MHz、25℃以d6-苯(128ppm)基准进行。按照Lindeman Adams的提案(Analysis Chemistry,43,p1245(1971)),J.C.Randall(Review MacromolecularChemistry Physics,C29,201(1989))解析所测定的13C-NMR光谱,求出Tαβ/Tαα。
乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR中的、Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)表示聚合反应中的、α-烯烃与聚合催化剂的配位状态。在α-烯烃以Tαβ型与聚合催化剂配位的情况下,α-烯烃的取代基妨碍聚合物链的聚合生长反应,倾向于助长低分子量成分的生成。因此,片产生发粘而粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,低分子量成分在片表面渗出,因此成为粘接的阻碍,粘接性降低。
(要件a9)
(分子量分布Mw/Mn)
乙烯-α-烯烃共聚物的、采用凝胶渗透色谱(GPC)测定得到的由重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比所表示的分子量分布Mw/Mn优选处于1.2~3.5的范围,进一步优选处于1.7~3.0的范围,更优选处于1.7~2.7的范围,特别优选处于1.9~2.4的范围。乙烯-α-烯烃共聚物的分子量分布Mw/Mn可以通过在聚合时使用后述的金属茂化合物进行调整。
为了使Mw/Mn低于1.2,将乙烯-α-烯烃共聚物进行活性聚合地聚合,因此得不到催化活性。或者,由于需要由以往公知的聚合方法获得的乙烯-α-烯烃共聚物的低分子量成分、高分子量成分的分离,因此制造成本提高。此外,可以成型的温度范围也窄,此外挤出机的排出量也难以变均匀,因此难以获得均匀厚度的片,片成型倾向于变困难。
另一方面,如果Mw/Mn超过3.5,则低分子量成分增多,因此片产生发粘而粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,一般已知,如果分子量分布Mw/Mn变宽,则组成分布也变宽。因此,片产生发粘而片粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,由于低分子量成分在片表面渗出来,因此成为粘接的阻碍因素,粘接性降低。
本说明书中,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)使用Waters社制的凝胶渗透色谱(商品名“Alliance GPC-2000型”),如下测定。分离柱使用商品名“TSKgel GMH6-HT”2根和商品名“TSKgel GMH6-HTL”2根。使柱尺寸都为内径7.5mm、长度300mm,使柱温度为140℃,流动相使用邻二氯苯(和光纯药工业社制)和作为抗氧化剂的BHT(武田药品社制)0.025重量%。使流动相以1.0ml/分钟的速度流动,使试样浓度为15mg/10ml,使试样进样量为500μl,使用差示折射计作为检测器。关于标准聚苯乙烯,对于分子量为Mw≤1000和Mw≥4×106,使用Tosoh社制的产品。此外,对于分子量为1000≤Mw≤4×106,使用Pressure Chemical社制的产品。分子量为进行普适校正,根据所用的各α-烯烃而换算成乙烯-α-烯烃共聚物而得的值。
(要件a10)
乙烯-α-烯烃共聚物的、由固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱检测得到的氯离子的含有比例优选为2ppm以下,进一步优选为1.5ppm以下,特别优选为1.2ppm以下。氯离子的含有比例可以通过调整后述的金属茂化合物的结构和聚合条件进行调整。即,通过提高催化剂的聚合活性,可以减少乙烯-α-烯烃共聚物中的催化剂残渣量,获得氯离子的含有比例处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
如果乙烯-α-烯烃共聚物中的氯离子的含有比例超过2ppm,则有时会使由银等构成的电极腐蚀,使太阳能电池模块的长期可靠性降低。另外,通过使用不含氯原子的金属茂化合物,可以获得实质上不含氯离子的乙烯-α-烯烃共聚物。
乙烯-α-烯烃共聚物中的氯离子的含有比例可以如下测定,例如,在使用高压灭菌器等进行了灭菌洗涤的玻璃容器中精密称量乙烯-α-烯烃共聚物约10g,添加超纯水100ml,密闭后,在常温进行30分钟超声波(38kHz)萃取,使用所得的萃取液,使用Dionex社制的离子色谱装置(商品名“ICS-2000”)进行测定。
(要件a11)
乙烯-α-烯烃共聚物的、在乙酸甲酯中的萃取量优选为5.0重量%以下,进一步优选为4.0重量%以下,更优选为3.5重量%以下,特别优选为2.0重量%以下。乙酸甲酯中的萃取量多表示乙烯-α-烯烃共聚物中大量包含低分子量成分,分子量分布或组成分布扩大。因此,通过使用后述的金属茂化合物,调整聚合条件,可以获得乙酸甲酯中的萃取量少的乙烯-α-烯烃共聚物。
例如,如果通过缩短聚合器内的聚合滞留时间来使聚合活性降低了的金属茂化合物排出至聚合体系外,则可以抑制低分子量成分的生成。如果索格利特萃取法中的乙酸甲酯中的萃取量超过5.0重量%,则片产生发粘而粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,一般已知,如果分子量分布Mw/Mn变宽,则组成分布也变宽。因此,片产生发粘而粘连,片的送出性倾向于恶化。此外,由于低分子量在片表面渗出来,因此成为粘接的阻碍,粘接性降低。
乙酸甲酯中的萃取量如下算出,例如精密称量乙烯-α-烯烃共聚物约10g左右,使用乙酸甲酯、甲基乙基酮等低沸点并且成为乙烯-α-烯烃共聚物的不良溶剂的有机溶剂,在各溶剂沸点以上的温度进行索格利特萃取,由萃取前后的乙烯-α-烯烃共聚物的重量差或使萃取溶剂挥发后的残渣量来算出。
(熔融峰)
乙烯-α-烯烃共聚物的、基于差示扫描量热测定(DSC)的熔融峰优选存在于30~90℃的范围,进一步优选存在于33~90℃的范围,特别优选存在于33~88℃的范围。如果熔融峰超过90℃,则结晶度高,所得的太阳能电池密封材料的柔软性低,在将太阳能电池模块进行层压成型时有时发生组件的破裂、薄膜电极的缺损。另一方面,如果熔融峰低于30℃,则树脂组合物的柔软性过高,有时利用挤出成型而获得太阳能电池密封材料片变困难。此外,片产生发粘而粘连,片的送出性倾向于恶化。
此外,本发明的太阳能电池密封材料还可以采用以下方式。
本发明的太阳能电池密封材料的第2方式是,按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1.0×1018Ω·cm,并由树脂组合物形成。
体积固有电阻优选为1.0×1014~1.0×1018Ω·cm,进一步优选为5.0×1014~1.0×1018Ω·cm,最优选为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。
如果体积固有电阻低于1.0×1013Ω·cm,则在85℃、85%rh的恒温恒湿试验中倾向于在1天左右的短时间发生PID现象。如果体积固有电阻超过1.0×1018Ω·cm,则片带有静电而易于吸附污染物,而在太阳能电池模块内混入污染物,倾向于导致发电效率、长期可靠性的降低。
另外,如果体积固有电阻超过5.0×1014Ω·cm,则在85℃、85%rh的恒温恒湿试验中直至PID现象发生的时间倾向于可以延长至240小时、进而500小时以上。同样地,如果体积固有电阻超过5.0×1014Ω·cm,则倾向于可以延长100℃或超过100℃的高温下的直至PID现象发生的时间。此外,倾向于可以延长电压为1000V或超过1000V的高电压下的直至PID现象发生的时间。
在成型为密封材料片后,用真空层压机、热压机、交联炉等进行交联后测定体积固有电阻。此外,除去玻璃、包含布线的发电元件、背片等其它层来测定模块叠层体中的片。
作为形成满足上述体积固有电阻的太阳能电池密封材料的树脂组合物,可以使用以往公知的树脂。可举出例如,由乙烯和碳原子数3~20的α-烯烃形成的乙烯-α-烯烃共聚物、高密度乙烯系树脂、低密度乙烯系树脂、中密度乙烯系树脂、超低密度乙烯系树脂、丙烯(共)聚合物、1-丁烯(共)聚合物、4-甲基戊烯-1(共)聚合物、乙烯-环状烯烃共聚物、乙烯-α-烯烃-环状烯烃共聚物、乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物、乙烯-α-烯烃-共轭多烯共聚物、乙烯-芳香族乙烯基共聚物、乙烯-α-烯烃-芳香族乙烯基共聚物等烯烃系树脂、乙烯-不饱和羧酸酐共聚物、乙烯-α-烯烃-不饱和羧酸酐共聚物、乙烯-含有环氧基的不饱和化合物共聚物、乙烯-α-烯烃-含有环氧基的不饱和化合物共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物等乙烯-不饱和羧酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等乙烯-不饱和羧酸酯共聚物、不饱和羧酸酯(共)聚合物、(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物、乙烯-丙烯酸金属盐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸金属盐共聚物等离子交联聚合物树脂、氨基甲酸酯系树脂、有机硅系树脂、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、环状烯烃(共)聚合物、α-烯烃-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、乙烯-α-烯烃-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、乙烯-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、苯乙烯系树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-共轭二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-乙烯-α-烯烃-非共轭多烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-乙烯-α-烯烃-共轭多烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、氟树脂、聚酯碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏1,1-二氯乙烯、聚烯烃系热塑性弹性体、聚苯乙烯系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体、1,2聚丁二烯系热塑性弹性体、反式聚异戊二烯系热塑性弹性体、氯化聚乙烯系热塑性弹性体、液晶性聚酯、聚乳酸等。
这些树脂优选实质上不使用与后述的金属茂化合物反应而形成离子对的化合物来制造。或优选在制造后对树脂进行通过酸等处理的脱灰处理,使金属成分、离子含量降低。通过任一方法,都可以获得体积固有电阻为1.0×1014Ω·cm以上,电特性优异的聚合物。
其中,优选为由乙烯和碳原子数3~20的α-烯烃形成的乙烯-α-烯烃共聚物、低密度乙烯系树脂、中密度乙烯系树脂、超低密度乙烯系树脂、丙烯(共)聚合物、1-丁烯(共)聚合物、4-甲基戊烯-1(共)聚合物、乙烯-环状烯烃共聚物、乙烯-α-烯烃-环状烯烃共聚物、乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物、乙烯-α-烯烃-共轭多烯共聚物、乙烯-芳香族乙烯基共聚物、乙烯-α-烯烃-芳香族乙烯基共聚物等烯烃系树脂、乙烯-不饱和羧酸酐共聚物、乙烯-α-烯烃-不饱和羧酸酐共聚物、乙烯-含有环氧基的不饱和化合物共聚物、乙烯-α-烯烃-含有环氧基的不饱和化合物共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物等乙烯-不饱和羧酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、不饱和羧酸酯(共)聚合物、(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等乙烯-不饱和羧酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸金属盐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸金属盐共聚物等离子交联聚合物树脂、环状烯烃(共)聚合物、α-烯烃-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、乙烯-α-烯烃-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、乙烯-芳香族乙烯基化合物-芳香族多烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-共轭二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-乙烯-α-烯烃-非共轭多烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-乙烯-α-烯烃-共轭多烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物。
此外,更优选为由乙烯和碳原子数3~20的α-烯烃形成的乙烯-α-烯烃共聚物,进一步优选为满足上述的特定要件a1)~a11)中至少一个要件的乙烯-α-烯烃共聚物。特别优选为分别满足要件a1)、a2)、a3)和a4)的乙烯-α-烯烃共聚物。
上述树脂组合物可以通过硅烷化合物而被改性。
需要交联的密封材料在成型为密封材料片后,用真空层压机、热压机、交联炉等进行交联和加工成平坦的片后测定体积固有电阻。在不需要交联的密封材料成型为密封片后,实施压纹加工等的情况下,用真空层压机、热压机等加工成平坦的片后测定体积固有电阻。此外,除去其它层来测定模块叠层体中的片。
如果上述树脂的由DSC测定得到的熔点低于110℃,则通过配合有机过氧化物等而实施热交联、添加交联助剂而实施热交联、电子射线交联等,而具有树脂组合物的交联状态,从而可以作为耐热性良好的太阳能电池密封材料使用。如果由DSC测定得到的熔点超过110℃,则表现树脂本身的耐热性。
关于上述树脂的按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重测定得到的MFR,在获得太阳能电池密封材料的制造工序为挤出成型的情况下,优选为10~50g/10分钟,在为压延成型的情况下,优选为超过2g/10分钟且低于10g/10分钟。
由上述树脂组合物形成的太阳能电池密封材料优选为片状。
本发明涉及的太阳能电池模块优选具备:正面侧透明保护构件;背面侧保护构件;太阳能电池元件;以及密封层,所述密封层由上述太阳能电池密封材料形成,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。上述太阳能电池密封材料可以根据需要进行交联,也可以为非交联。如果模块中使用的上述太阳能电池元件为结晶系发电元件,则有可能观测到PID,因此可以特别适合应用本发明。
(乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法)
乙烯-α-烯烃共聚物可以使用以下所示的各种金属茂化合物作为催化剂来制造。作为金属茂化合物,例如,可以使用日本特开2006-077261号公报、日本特开2008-231265号公报、日本特开2005-314680号公报等所记载的金属茂化合物。然而,也可以使用与这些专利文献所记载的金属茂化合物结构不同的金属茂化合物,可以组合使用二种以上的金属茂化合物。
作为使用金属茂化合物的聚合反应,可举出例如以下所示的方式作为适合例。
在由以往公知的金属茂化合物、与(II)选自(II-1)有机铝氧化合物、(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物和(II-3)有机铝化合物中的至少一种化合物(也称为助催化剂)构成的烯烃聚合用催化剂的存在下,供给乙烯和选自α-烯烃等中的一种以上单体。
作为(II-1)有机铝氧化合物、(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物和(II-3)有机铝化合物,也可以使用例如,日本特开2006-077261号公报、日本特开2008-231265号公报和日本特开2005-314680号公报等所记载的金属茂化合物。然而,也可以使用与这些专利文献所记载的金属茂化合物结构不同的金属茂化合物。这些化合物可以个别地或预先接触而投入至聚合气氛中。此外,可以在例如日本特开2005-314680号公报等所记载的微粒状无机氧化物载体上负载而使用。
另外,优选通过实质上不使用上述(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物来进行制造,从而可以获得电特性优异的乙烯-α-烯烃共聚物。
乙烯-α-烯烃共聚物的聚合可以通过以往公知的气相聚合法和淤浆聚合法、溶液聚合法等液相聚合法的任一种进行。优选通过溶液聚合法等液相聚合法进行。在使用上述那样的金属茂化合物进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚来制造乙烯-α-烯烃共聚物的情况下,(I)的金属茂化合物以相对于每1升反应容积通常成为10-9~10-1摩尔、优选为10-8~10-2摩尔的量使用。
化合物(II-1)以使化合物(II-1)与化合物(I)中的全部过渡金属原子(M)的摩尔比[(II-1)/M]通常成为1~10000、优选为10~5000的量使用。化合物(II-2)以使其与化合物(I)中的全部过渡金属(M)的摩尔比[(II-2)/M]通常成为0.5~50、优选为1~20的量使用。化合物(II-3)以相对于每1升聚合容积通常成为0~5毫摩尔、优选为约0~2毫摩尔的量使用。
在溶液聚合法中,通过在上述那样的金属茂化合物的存在下,进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚,从而可以高效地制造共聚单体含量高,组成分布窄,分子量分布窄的乙烯-α-烯烃共聚物。这里,乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的加入摩尔比通常为乙烯:α-烯烃=10:90~99.9:0.1,优选为乙烯:α-烯烃=30:70~99.9:0.1,进一步优选为乙烯:α-烯烃=50:50~99.9:0.1。
作为碳原子数3~20的α-烯烃,可举出直链状或支链状的α-烯烃,例如丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。关于溶液聚合法中可以使用的α-烯烃的例子,还包含含有极性基团的烯烃。作为含有极性基团的烯烃,可举出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸酐等α,β-不饱和羧酸类和它们的钠盐等金属盐类;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等α,β-不饱和羧酸酯类;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯类;丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等不饱和缩水甘油基类等。此外,还能够使芳香族乙烯基化合物例如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苄基乙酸酯、羟基苯乙烯、对氯苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯类;3-苯基丙烯、4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯等在反应体系中共存来进行高温溶液聚合。在以上所述的α-烯烃中,优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。此外,在溶液聚合法中,可以并用碳原子数为3~20的环状烯烃类,例如,环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
所谓“溶液聚合法”,为聚合物溶解在后述的非活性烃溶剂中的状态下进行聚合的方法的总称。溶液聚合法中的聚合温度通常为0~200℃,优选为20~190℃,进一步优选为40~180℃。在溶液聚合法中,在聚合温度未达到0℃的情况下,其聚合活性极端地降低,聚合热的除热也变困难,从生产性方面出发,是不实用的。此外,如果聚合温度超过200℃,则聚合活性极端地降低,因此从生产性方面出发,是不实用的。
聚合压力通常为常压~10MPa表压、优选为常压~8MPa表压的条件下。共聚还可以通过间歇式、半连续式、连续式的任一方法进行。反应时间(在共聚反应以连续法实施的情况下,平均滞留时间)根据催化剂浓度、聚合温度等条件的不同而不同,可以进行适当选择,但通常为1分钟~3小时,优选为10分钟~2.5小时。此外,还能够将聚合分成反应条件不同的2段以上进行。所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子量还可以通过使聚合体系中的氢浓度、聚合温度变化来进行调节。此外,还可以通过所使用的化合物(II)的量来进行调节。在添加氢的情况下,其量是,所生成的每1kg乙烯-α-烯烃共聚物为0.001~5,000NL左右是适当的。此外,在所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子末端存在的乙烯基和亚乙烯基可以通过提高聚合温度,使氢添加量尽可能少来进行调整。
溶液聚合法中使用的溶剂通常为非活性烃溶剂,优选为常压下的沸点为50℃~200℃的饱和烃。具体而言,可举出戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、煤油等脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环戊烷等脂环族烃。另外,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、氯化乙烯、氯苯、二氯甲烷等卤代烃也属于“非活性烃溶剂”的范畴,其使用不受限制。
如上所述,在溶液聚合法中,不仅可以使用以往常用的可溶解于芳香族烃的有机铝氧化合物,而且可以使用可溶解于脂肪族烃、脂环族烃的MMAO那样的修饰甲基铝氧烷。其结果是,如果采用脂肪族烃、脂环族烃作为溶液聚合用的溶剂,则能够几乎完全排除在聚合体系内、在所生成的乙烯-α-烯烃共聚物中混入芳香族烃的可能性。即,溶液聚合法还具有可以减轻环境负荷,可以将对人体健康的影响最小化这样的特征。另外,为了抑制物性值的偏差,通过聚合反应而得的乙烯-α-烯烃共聚物和根据需要添加的其它成分优选采用任意的方法熔融,实施混炼、造粒等。
(乙烯系树脂组合物)
本发明的太阳能电池密封材料的优选方式是,由乙烯系树脂组合物形成,所述乙烯系树脂组合物含有上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份、乙烯性不饱和硅烷化合物等硅烷偶联剂0.1~5重量份、和有机过氧化物等交联剂0.1~3重量份。
此外,在乙烯系树脂组合物中,优选相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份含有乙烯性不饱和硅烷化合物0.1~4重量份和有机过氧化物0.2~3重量份,特别优选相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份含有乙烯性不饱和硅烷化合物0.1~3重量份、有机过氧化物0.2~2.5重量份。
(乙烯性不饱和硅烷化合物)
如果乙烯性不饱和硅烷化合物低于0.1重量份,则粘接性降低。另一方面,如果乙烯性不饱和硅烷化合物超过5重量份,则太阳能电池密封材料的成本与性能的平衡差,此外,用于使乙烯性不饱和硅烷化合物在太阳能电池模块的层压时与乙烯-α-烯烃共聚物接枝反应的有机过氧化物的添加量增多。因此,在将太阳能电池密封材料用挤出机制成片状而获得时发生凝胶化,挤出机的转矩上升,有时挤出片成型变困难。此外,即使获得了片,也有时会由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。此外,如果施加电压则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于发生透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、组件、电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。此外,乙烯性不饱和硅烷化合物本身发生缩合反应,在太阳能电池密封材料上作为白条存在,制品外观恶化。此外,在过剩的硅烷偶联剂与玻璃等被粘物进行缩合反应后,有机过氧化物的量少的情况下,对乙烯-α-烯烃共聚物的主链的接枝反应变得不充分,粘接性也倾向于降低。
乙烯性不饱和硅烷化合物可以使用以往公知的化合物,没有特别限制。具体而言,可以使用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。优选可举出粘接性良好的γ-环氧丙氧基丙基甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
(有机过氧化物)
有机过氧化物可作为乙烯性不饱和硅烷化合物与乙烯-α-烯烃共聚物的接枝改性时的自由基引发剂、进而作为乙烯-α-烯烃共聚物在太阳能电池模块的层压成型时交联反应时的自由基引发剂使用。通过在乙烯-α-烯烃共聚物中接枝改性乙烯性不饱和硅烷化合物,可获得与玻璃、背片、组件、电极的粘接性良好的太阳能电池模块。此外,通过将乙烯-α-烯烃共聚物进行交联,可以获得耐热性、粘接性优异的太阳能电池模块。
优选使用的有机过氧化物只要是能够在乙烯-α-烯烃共聚物中接枝改性乙烯性不饱和硅烷化合物、或将乙烯-α-烯烃共聚物进行交联的有机过氧化物即可,但从挤出片成型中的生产性与太阳能电池模块的层压成型时的交联速度的平衡考虑,有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100~170℃。如果有机过氧化物的1分钟半衰期温度低于100℃,则在挤出片成型时由树脂组合物获得的太阳能电池密封片产生凝胶,挤出机的转矩上升,有时片成型变困难。即使获得了片,也有时会由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。此外,如果施加电压则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于发生透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、组件、电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。如果将挤出片成型的挤出温度降低至90℃以下,则虽然能够成型,但生产性大幅度降低。如果有机过氧化物的1分钟半衰期温度超过170℃,则太阳能电池模块的层压成型时的交联速度慢,太阳能电池模块的生产性大幅度降低。此外,太阳能电池密封材料的耐热性、粘接性降低。
作为有机过氧化物,可以使用公知的有机过氧化物。作为1分钟半衰期温度处于100~170℃的范围的有机过氧化物的优选具体例,可举出过氧化二月桂酰、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、过氧化二苯甲酰、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、叔丁基过氧化马来酸、1,1-二(叔戊基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)环己烷、叔戊基过氧化异壬酸酯、叔戊基过氧化正辛酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧化)己烷、叔戊基-过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化异壬酸酯、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、叔丁基过氧化苯甲酸酯等。优选可举出过氧化二月桂酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化异壬酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯等。
(紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂)
乙烯系树脂组合物中,优选含有选自紫外线吸收剂、光稳定剂和耐热稳定剂中的至少一种添加剂。这些添加剂的配合量相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.005~5重量份。进一步优选含有选自上述三种中的至少二种添加剂,特别优选含有全部上述三种。如果上述添加剂的配合量处于上述范围,则充分地确保提高对高温高湿的耐性、热循环的耐性、耐气候稳定性和耐热稳定性的效果,并且,可以防止太阳能电池密封材料的透明性、与玻璃、背片、组件、电极、铝的粘接性的降低,因此优选。
作为紫外线吸收剂,具体而言,可使用2-羟基-4-正辛基氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-羟基-4-N-辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系;2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑等苯并三唑系;水杨酸苯酯、对辛基苯基水杨酸酯等水杨酸酯系的紫外线吸收剂。
作为光稳定剂,优选使用双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、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}]等受阻胺系、受阻哌啶系化合物等光稳定剂。
作为耐热稳定剂,具体而言,可举出三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亚磷酸、四(2,4-二叔丁基苯基)[1,1-二苯基]-4,4’-二基双膦酸酯和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等亚磷酸酯系耐热稳定剂;3-羟基-5,7-二叔丁基-呋喃-2-酮与邻二甲苯的反应生成物等内酯系耐热稳定剂;3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(亚甲基-2,4,6-三基)三对甲酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)苄基苯、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]等受阻酚系耐热稳定剂;硫系耐热稳定剂;胺系耐热稳定剂等。此外,它们还可以一种单独使用或二种以上组合使用。其中,优选为亚磷酸酯系耐热稳定剂和受阻酚系耐热稳定剂。
(其它添加剂)
构成太阳能电池密封材料的乙烯系树脂组合物中,在不损害本发明的目的的范围内,可以适当含有以上详述的各成分以外的各种成分。可举出例如,乙烯-α-烯烃共聚物以外的各种聚烯烃、苯乙烯系、乙烯系嵌段共聚物、丙烯系聚合物等。它们相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份含有0.0001~50重量份、优选为0.001~40重量份。此外,可以适当含有选自聚烯烃以外的各种树脂、和/或各种橡胶、增塑剂、填充剂、颜料、染料、抗静电剂、抗菌剂、防霉剂、阻燃剂、交联助剂和分散剂等中的一种以上添加剂。
特别是在含有交联助剂的情况下,如果交联助剂的配合量相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.05~5重量份,则可以具有适度的交联结构,可以提高耐热性、机械物性、粘接性,因此优选。
作为交联助剂,可以使用相对于烯烃系树脂一般所使用的以往公知的交联助剂。这样的交联助剂为在分子内具有二个以上双键的化合物。具体而言,可举出丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸鲸蜡基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯等单丙烯酸酯;甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸鲸蜡基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲氧基乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯等单甲基丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等二丙烯酸酯;1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等二甲基丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;二乙烯基苯、二异丙烯基苯等二乙烯基芳香族化合物;氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯等氰脲酸酯;邻苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;对醌二肟、对-对’-二苯甲酰醌二肟等肟;苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺。这些交联助剂中更优选的是二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、二乙烯基芳香族化合物、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯等氰脲酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;对醌二肟、对-对’-二苯甲酰醌二肟等肟;苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺。此外其中特别优选的是异氰脲酸三烯丙酯,层压后的太阳能电池密封材料的气泡发生、交联特性的平衡最优异。
关于太阳能电池密封材料中使用的乙烯系树脂组合物,利用硫化仪(curelastometer)在150℃以反转速度100cpm测定得到的达到最大转矩值的90%的时间(Tc90)为8~14分钟也是优选的方式之一。更优选为8~13分钟,进一步优选为9~12分钟。在Tc90低于8分钟的情况下,将太阳能电池密封材料用挤出机制成片状而获得时发生凝胶化,所得的片等的表面上产生凹凸,挤出机的转矩上升,有时片成型变困难。即使获得了片,也有时会由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。此外,如果施加电压则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于发生透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、组件、电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。在Tc90超过14分钟的情况下,太阳能电池模块的层压加工时的交联所需要的时间延长,太阳能电池模块的制造时间倾向于延长。
关于太阳能电池密封材料中使用的乙烯系树脂组合物,利用微流变混合器(micro rheology compounder)在120℃、30rpm的条件下进行混炼,从最低转矩值上升0.1Nm的时间为10~100分钟也是优选的方式之一。更优选从最低转矩值上升0.1Nm的时间为10~90分钟,进一步优选从最低转矩值上升0.1Nm的时间为10~80分钟。如果从最低转矩值上升0.1Nm的时间低于10分钟,则将太阳能电池密封材料用挤出机制成片状而获得时发生凝胶化,挤出机的转矩上升,有时片成型变困难。即使获得了片,也有时会由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。此外,如果施加电压则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于发生透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、薄膜电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。如果从最低转矩值上升0.1Nm的时间超过100分钟,则太阳能电池模块的层压成型时的交联特性变得不充分,耐热性、玻璃粘接性降低。
(太阳能电池密封材料)
本发明的太阳能电池密封材料与玻璃、背片、薄膜电极、铝、太阳能电池元件等各种太阳能电池构件的粘接性、耐热性、挤出成型性和交联特性的平衡优异,此外,透明性、柔软性、外观、耐气候性、体积固有电阻、电绝缘性、透湿性、电极腐蚀性、工艺稳定性的平衡优异。因此,适合用作以往公知的太阳能电池模块的太阳能电池密封材料。作为本发明的太阳能电池密封材料的制造方法,可以利用通常所用的方法,但优选通过利用捏合机、班伯里密炼机、挤出机等进行熔融掺混来制造。特别优选采用能够连续生产的挤出机制造。
太阳能电池密封材料,其整体形状为片状也是优选的实施方式之一。此外,也可以适合使用具有至少一层由上述乙烯系树脂组合物形成的片的、与其它层复合化而成的太阳能电池密封材料。太阳能电池密封材料的层的厚度通常为0.01~2mm,优选为0.05~1.5mm,进一步优选为0.1~1.2mm,特别优选为0.2~1mm,更优选为0.3~0.9mm,最优选为0.3~0.8mm。如果厚度在该范围内,则可以抑制层压工序中的玻璃、太阳能电池元件、薄膜电极等的破损,并且,可以通过确保充分的光线透射率来获得高光发电量。此外,可以进行低温下的太阳能电池模块的层压成型,因此优选。
太阳能电池密封材料的片的成型方法没有特别限制,能够采用公知的各种成型方法(浇铸成型、挤出片成型、吹胀成型、注射成型、压缩成型等)。特别是,在挤出机中,将乙烯-α-烯烃共聚物与乙烯性不饱和硅烷化合物、有机过氧化物、紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂和根据需要的其它添加剂在例如塑料袋等袋中用人力进行掺混、或使用亨舍尔混合机、滚筒、高速混合机等搅拌混合机而掺混得到的配合有乙烯-α-烯烃共聚物和各种添加剂的组合物,投入至挤出片成型的料斗中,在进行熔融混炼的同时进行挤出片成型,获得片状的太阳能电池密封材料是最优选的实施方式。另外,利用配合成的组合物用挤出机进行一次制粒,进而以挤出成型、压制成型进行片化时,一般而言潜入水层或使用水下切割式的挤出机冷却线料(strand)进行切割而获得颗粒。因此,由于水分附着所以引起添加剂、特别是硅烷偶联剂的劣化,例如再次用挤出机进行片化时,硅烷偶联剂彼此的缩合反应进行,粘接性倾向于降低,因此不优选。此外,在将乙烯-α-烯烃共聚物与除了过氧化物、硅烷偶联剂以外的添加剂(耐热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂)预先使用挤出机制成母料后,掺混过氧化物、硅烷偶联剂,再次用挤出机等进行片成型的情况下,也由于耐热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂两次通过挤出机,因此稳定剂劣化,耐气候性、耐热性等长期可靠性倾向于降低,因此不优选。作为挤出温度范围,挤出温度为100~130℃。如果使挤出温度低于100℃,则太阳能电池密封材料的生产性降低。如果使挤出温度超过130℃,则在将太阳能电池密封材料中使用的乙烯系树脂组合物用挤出机进行片化而获得太阳能电池密封材料时发生凝胶化,挤出机的转矩上升,有时片成型变困难。即使获得了片,也有时会由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面上产生凹凸,外观变差。此外,如果施加电压则在片内部的凝胶物周边产生裂缝,绝缘击穿电压降低。此外,在凝胶物界面易于发生透湿,透湿性降低。此外,由于在片表面上产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、组件、电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。
此外,可以对太阳能电池密封材料的片(或层)的表面实施压纹加工。通过将太阳能电池密封材料的片表面利用压纹加工进行装饰,从而可以防止密封片彼此或密封片与其它片等的粘连。此外,由于压纹使太阳能电池密封材料(太阳能电池用密封片)的储存弹性模量降低,因此在将太阳能电池用密封片与太阳能电池元件进行层压时形成对太阳能电池元件等的缓冲,可以防止太阳能电池元件的破损。
太阳能电池密封材料的片的每单位面积的凹部的合计体积VH与太阳能电池密封材料的片的表观的体积VA的百分比VH/VA×100所示的空隙率P(%)优选为10~50%,更优选为10~40%,进一步优选为15~40%。另外,太阳能电池密封材料的片的表观的体积VA通过将单位面积乘以太阳能电池用密封片的最大厚度来获得。如果空隙率P低于10%,则不能使太阳能电池密封材料的弹性模量充分降低,得不到充分的缓冲性。因此,在模块的制造工序中,在以两阶段进行层压加工(加压工序)时,在结晶系太阳能电池中,有时硅组件、用于固定硅组件与电极的焊料破裂,在薄膜系太阳能电池中,有时银电极破裂。即,如果包含由乙烯系树脂组合物形成的片的太阳能电池密封材料的空隙率低于10%,则在对太阳能电池密封材料局部施加压力的情况下,施加了压力的凸部不会发生破碎那样变形。因此,在层压加工时,例如对硅组件等局部施加大的压力而硅组件破裂。此外,如果太阳能电池密封材料的空隙率低于10%,则空气的通道少,因此在层压加工时形成脱气不良。因此,有时在太阳能电池模块中残留空气而外观恶化,或者长期使用时,有时由于残留的空气中的水分而发生电极的腐蚀。此外,在层压时,流动的乙烯系树脂组合物不填埋空隙,因此有时溢出到太阳能电池模块的各被粘物的外部,污染层压机。
另一方面,如果空隙率P大于80%,则在层压加工的加压时不能将空气完全脱气,因此在太阳能电池模块内易于残留空气。因此,太阳能电池模块的外观恶化,或者长期使用时,由于残留的空气中的水分而引起电极的腐蚀。此外,由于在层压加工的加压时不能将空气完全脱气,因此太阳能电池密封材料与被粘物的粘接面积降低,得不到充分的粘接强度。
空隙率P可以通过如下计算来求出。实施了压纹加工的太阳能电池密封材料的表观的体积VA(mm3)由太阳能电池密封材料的最大厚度tmax(mm)与单位面积(例如1m2=1000×1000=106mm2)之积,如下述式(3)那样算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2)   (3)
另一方面,该单位面积的太阳能电池密封材料的实际的体积V0(mm3)通过将构成太阳能电池密封材料的树脂的比重ρ(g/mm3)与每单位面积(1m2)的太阳能电池密封材料的实际的重量W(g)代入下述式(4)来算出。
V0(mm3)=W/ρ   (4)
太阳能电池密封材料的每单位面积的凹部的合计体积VH(mm3),如下述式(5)所示,通过从“太阳能电池密封材料的表观的体积VA”减去“实际的体积V0”来算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ)   (5)
因此,空隙率(%)可以如下求出。
空隙率P(%)=VH/VA×100
=(VA-(W/ρ))/VA×100
=1-W/(ρ·VA)×100
=1-W/(ρ·tmax·106)×100
空隙率(%)可以通过上述计算式求出,但也可以通过对实际的太阳能电池密封材料的截面、实施了压纹加工的面进行显微镜拍摄,进行图像处理等来求出。
通过压纹加工而形成的凹部的深度优选为太阳能电池密封材料的最大厚度的20~95%,更优选为50~95%,更优选为65~95%。有时将凹部的深度D相对于片的最大厚度tmax的百分比称为凹部的“深度率”。
所谓压纹加工的凹部的深度,表示通过压纹加工得到的太阳能电池密封材料的凹凸面的凸部的最顶部与凹部的最深部的高低差D。此外,所谓太阳能电池密封材料的最大厚度tmax,在对太阳能电池密封材料的一面进行了压纹加工的情况下,表示从一面的凸部的最顶部至另一面的(太阳能电池密封材料厚度方向的)距离,在对太阳能电池密封材料的两面实施了压纹加工的情况下,表示从一面的凸部的最顶部至另一面的凸部的最顶部的(太阳能电池密封材料厚度方向的)距离。
压纹加工可以对太阳能电池密封材料的一面实施,也可以对两面实施。在增大压纹加工的凹部的深度的情况下,优选仅在太阳能电池密封材料的一面形成。在压纹加工仅对太阳能电池密封材料的一面实施的情况下,太阳能电池密封材料的最大厚度tmax为0.01mm~2mm,优选为0.05~1mm,进一步优选为0.1~1mm,进一步优选为0.15~1mm,进一步优选为0.2~1mm,进一步优选为0.2~0.9mm,进一步优选为0.3~0.9mm,最优选为0.3~0.8mm。如果太阳能电池密封材料的最大厚度tmax在该范围内,则可以抑制层压工序中的玻璃、太阳能电池元件、薄膜电极等的破损,在较低温下也可以进行太阳能电池模块的层压成型,因此优选。此外,太阳能电池密封材料可以确保充分的光线透射率,使用了该太阳能电池密封材料的太阳能电池模块具有高光发电量。
此外,该片可以以根据太阳能电池模块尺寸而裁切成的单片形式、或能够在即将制作太阳能电池模块之前根据尺寸裁切的卷形式而作为太阳能电池密封材料进行使用。作为本发明的优选实施方式的片状的太阳能电池密封材料(太阳能电池用密封片)只要具有至少一层由太阳能电池密封材料形成的层即可。因此,由本发明的太阳能电池密封材料形成的层的数目可以为一层,也可以为二层以上。从使结构简单而降低成本的观点和使层间的界面反射尽可能小,有效地活用光的观点等出发,优选为一层。
太阳能电池用密封片可以仅由本发明的太阳能电池密封材料形成的层构成,也可以具有含有太阳能电池密封材料的层以外的层(以下,也记为“其它层”)。作为其它层的例子,如果以目的进行分类,则可举出用于正面或背面保护的硬涂层、粘接层、防反射层、阻气层、防污层等。如果以材质进行分类,则可举出由紫外线固化性树脂形成的层、由热固性树脂形成的层、由聚烯烃树脂形成的层、由羧酸改性聚烯烃树脂形成的层、由含氟树脂形成的层、由环状烯烃(共)聚合物形成的层、由无机化合物形成的层等。
由本发明的太阳能电池密封材料形成的层与其它层的位置关系没有特别限制,根据与本发明的目的的关系而适当选择优选的层构成。即,其它层可以设置在2层以上的由太阳能电池密封材料形成的层之间,也可以设置在太阳能电池用密封片的最外层,也可以设置在除此以外的地方。此外,可以仅在由太阳能电池密封材料形成的层的一面设置其它层,也可以在两面设置其它层。其它层的层数没有特别限制,可以设置任意数目的其它层,也可以不设置其它层。
从使结构简单而降低成本的观点和使界面反射尽可能小,有效地活用光的观点等出发,不设置其它层,仅以由本发明的太阳能电池密封材料形成的层制作太阳能电池用密封片即可。然而,如果根据与目的的关系而具有需要或有用的其它层,则只要适当设置那样的其它层即可。在设置其它层的情况下,对于由本发明的太阳能电池密封材料形成的层与其它层的叠层方法没有特别限制,但优选使用浇铸成型机、挤出片成型机、吹胀成型机、注射成型机等公知的熔融挤出机进行共挤出而获得叠层体的方法、或在预先成型成的一层上将另一层熔融或加热层压而获得叠层体的方法。此外,可以通过使用了适当的粘接剂(例如,以马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“admer”、三菱化学社制的商品名“modic”等)、不饱和聚烯烃等低(非)结晶性软质聚合物、乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物(住化CDF化学社制的商品名“bondine”等)为代表的丙烯酸系粘接剂、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或包含它们的粘接性树脂组合物等)的干式层压法、或热层压法等来进行叠层。作为粘接剂,优选使用具有120~150℃左右的耐热性的粘接剂,可例示聚酯系或聚氨酯系粘接剂等作为适合的粘接剂。此外,为了改良两层的粘接性,可以使用例如,硅烷系偶联处理、钛系偶联处理、电晕处理、等离子体处理等。
2.关于太阳能电池模块
关于太阳能电池模块,可举出例如,通常将由多晶硅等形成的太阳能电池元件用太阳能电池用密封片夹持叠层,然后将表里两面用保护片覆盖而成的结晶型太阳能电池模块。即,典型的太阳能电池模块形成为太阳能电池模块用保护片(正面保护构件)/太阳能电池用密封片/太阳能电池元件/太阳能电池用密封片/太阳能电池模块用保护片(背面保护构件)这样的构成。然而,作为本发明的优选实施方式之一的太阳能电池模块不限定于上述构成,在不损害本发明的目的的范围内,可以适当省略上述各层的一部分,或适当设置上述以外的层。作为上述以外的层,可举出例如粘接层、冲击吸收层、涂布层、防反射层、背面再反射层和光扩散层等。这些层没有特别限定,但考虑到设置各层的目的、特性,可以在适当的位置进行设置。
(结晶硅系的太阳能电池模块)
图1为示意性示出本发明的太阳能电池模块的一实施方式的截面图。另外,在图1中,显示结晶硅系的太阳能电池模块20的构成的一例。如图1所示,太阳能电池模块20具有通过互连件(interconnect)29而电连接的多个结晶硅系的太阳能电池元件22、夹持该太阳能电池元件22的一对正面保护构件24和背面保护构件26,在这些保护构件与多个太阳能电池元件22之间填充有密封层28。密封层28通过使本发明的太阳能电池用密封片贴合后,进行加热压接来获得,并与在太阳能电池元件22的受光面和背面所形成的电极相接。所谓电极,为在太阳能电池元件22的受光面和背面分别形成的集电构件,包含后述的集电线、用于附翼片的母线、和背面电极层等。
图2为示意性示出太阳能电池元件的受光面和背面的一构成例的平面图。在图2中,显示太阳能电池元件22的受光面22A和背面22B的构成的一例。如图2(A)所示,在太阳能电池元件22的受光面22A形成有形成为线状的多个集电线32、和从集电线32收集电荷并且与互连件29(图1)连接的用于附翼片的母线(汇流条,bus bar)34A。此外,如图2(B)所示,在太阳能电池元件22的背面22B整面地形成有导电层(背面电极)36,在该导电层36上形成有从导电层36收集电荷并且与互连件29(图1)连接的用于附翼片的母线(汇流条,busbar)34B。集电线32的线宽例如为0.1mm左右;用于附翼片的母线34A的线宽例如为2~3mm左右;用于附翼片的母线34B的线宽例如为5~7mm左右。集电线32、用于附翼片的母线34A和用于附翼片的母线34B的厚度例如为20~50μm左右。
集电线32、用于附翼片的母线34A和用于附翼片的母线34B优选包含导电性高的金属。这样的导电性高的金属的例子中包含金、银、铜等,但从导电性、耐腐蚀性高的方面等出发,优选为银、银化合物、含有银的合金等。关于导电层36,优选不仅包含导电性高的金属,而且从使受光面受到的光反射而提高太阳能电池元件的光电转换效率这样的观点等出发,还包含光反射性高的成分,例如铝。集电线32、用于附翼片的母线34A、用于附翼片的母线34B和导电层36如下形成,通过在太阳能电池元件22的受光面22A或背面22B上将包含上述导电性高的金属的导电材涂料利用例如网版印刷涂布成50μm的涂膜厚度后进行干燥,根据需要在例如600~700℃进行烧结来形成。
正面保护构件24由于配置在受光面侧,因此需要为透明的。正面保护构件24的例子中包含透明玻璃板、透明树脂膜等。另一方面,背面保护构件26不需要为透明的,其材质没有特别限定。背面保护构件26的例子中包含玻璃基板、塑料膜等,但从耐久性、透明性的观点出发,适合使用玻璃基板。
太阳能电池模块20可以采用任意的制造方法来获得。太阳能电池模块20可以通过下述工序获得:例如,获得将背面保护构件26、太阳能电池用密封片、多个太阳能电池元件22、太阳能电池用密封片和正面保护构件24依次叠层而成的叠层体的工序;使该叠层体通过层压机等加压并贴合,同时根据需要进行加热的工序;上述工序后,进一步根据需要将叠层体进行加热处理,将上述密封材料进行固化的工序。
太阳能电池元件中通常配置有用于取出所产生的电的集电电极。集电电极的例子中包含汇流条电极、指状电极等。一般而言,集电电极采用配置在太阳能电池元件的正面和背面两面的结构,但如果在受光面配置集电电极,则由于集电电极遮挡光,因此可以产生发电效率降低这样的问题。
近年来,为了使发电效率提高,考虑使用不需要在受光面配置集电电极的背接触型太阳能电池元件。在背接触型太阳能电池元件的一方式中,在太阳能电池元件的受光面的相反侧所设置的背面侧,交替设置p掺杂区域和n掺杂区域。在背接触型太阳能电池元件的其它方式中,在设置有贯通孔(通孔)的基板上形成p/n接合,形成正面(受光面)侧的掺杂层直至通孔内壁和背面侧的通孔周边部,在背面侧取出受光面的电流。
一般而言,在太阳能电池系统中,将上述太阳能电池模块串联几台至几十台,在住宅用的小规模系统时在50V~500V运用,在被称为Mega Solar的大规模系统时在600~1000V运用。太阳能电池模块的外框中,以强度保持等为目可使用铝框架等,从安全方面的观点出发,铝框架接地(earth)的情况多。其结果是由于太阳能电池发电,因此在与密封材料相比电阻低的玻璃面与太阳能电池元件之间通过发电而产生电压差。
其结果是对于在发电组件与玻璃或铝框架之间被密封的太阳能电池密封材料,要求高电绝缘性、高电阻等良好的电特性。
(薄膜硅系(无定形硅系)的太阳能电池模块)
薄膜硅系的太阳能电池模块可以为(1)将正面侧透明保护构件(玻璃基板)/薄膜太阳能电池元件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块;(2)将正面侧透明保护构件/密封层/薄膜太阳能电池元件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块等。正面侧透明保护构件、背面保护构件和密封层与上述“结晶硅系的太阳能电池模块”的情况同样。
(1)的方式中的薄膜太阳能电池元件依次包含例如透明电极层/pin型硅层/背面电极层。透明电极层的例子中包含In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、ITO(在In2O3中添加Sn而得)等半导体系氧化物。背面电极层包含例如银薄膜层。各层通过等离子体CVD(化学气相沉积)法、溅射法形成。密封层以与背面电极层(例如银薄膜层)相接的方式配置。由于透明电极层在正面侧透明保护构件上形成,因此在正面保护构件与透明电极层之间往往不配置密封层。
(2)的方式中的薄膜太阳能电池元件例如依次包含透明电极层/pin型硅层/在金属箔、或耐热性高分子膜上配置的金属薄膜层(例如,银薄膜层)。金属箔的例子中包含不锈钢箔等。耐热性高分子膜的例子中包含聚酰亚胺膜等。透明电极层和pin型硅层与上述同样通过CVD法、溅射法形成。即,pin型硅层在配置于金属箔或耐热性高分子膜上的金属薄膜层上形成;进而透明电极层在pin型硅层上形成。此外,在耐热性高分子膜上配置的金属薄膜层也可以通过CVD法、溅射法形成。
在该情况下,密封层分别配置在透明电极层与正面保护构件之间,和金属箔或耐热性高分子膜与背面保护构件之间。这样,由太阳能电池用密封片获得的密封层与太阳能电池元件的集电线、用于附翼片的母线和导电层等的电极相接。此外(2)的方式中的薄膜太阳能电池元件,由于与结晶硅系的太阳能电池元件相比,硅层薄,因此不易由于太阳能电池模块制造时的加压、上述模块工作时来自外部的冲击而破损。因此,与结晶硅系的太阳能电池模块中使用的太阳能电池用密封片相比,薄膜太阳能电池模块中使用的太阳能电池用密封片的柔软性可以低。另一方面,由于上述薄膜太阳能电池元件的电极如上所述为金属薄膜层,因此在由于腐蚀而劣化的情况下,有可能发电效率显著降低。因此,虽然与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)相比柔软性差,但不一定需要作为分解气体的发生源的交联剂,包含由乙烯系树脂组合物形成的片的本发明的太阳能电池用密封片更适合用作薄膜太阳能电池模块用的太阳能电池用密封片。
此外,作为其它太阳能电池模块,有在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块。在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块中,可举出将结晶硅与无定形硅叠层而成的混合型(HIT型)太阳能电池模块、将吸收波长区域不同的硅层叠层而成的多接合型(tandem型)太阳能电池模块、在太阳能电池元件的受光面的相反侧所设置的背面侧交替设置有p掺杂区域和n掺杂区域的背接触型太阳能电池模块、将无数的球状硅粒子(直径1mm左右)与提高聚光能力的直径2~3mm的凹面镜(兼作电极)组合而成的球状硅型太阳能电池模块等。此外,关于在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块,还可举出具有将以往的具有pin接合结构的无定形硅型的p型窗层的作用由“被绝缘了的透明电极”置换成“由场效应诱发的反转层”的结构的场效应型太阳能电池模块等。此外,可举出在太阳能电池元件中使用了单晶的GaAs的GaAs系太阳能电池模块;代替硅而使用了由Cu、In、Ga、Al、Se、S等构成的被称为黄铜矿系的I-III-VI族化合物作为太阳能电池元件的CIS或CIGS系(黄铜矿系)太阳能电池模块;使用了Cd化合物薄膜作为太阳能电池元件的CdTe-CdS系太阳能电池、Cu2ZnSnS4(CZTS)太阳能电池模块等。本发明的太阳能电池密封材料可以作为这些全部太阳能电池模块的太阳能电池密封材料使用。
特别是,在构成太阳能电池模块的光电动势元件下叠层的填充材层需要具有与在光电动势元件的上部叠层的填充材层、电极、背面保护层的粘接性。此外,为了保持作为光电动势元件的太阳能电池元件的背面的平滑性,需要具有热塑性。此外,为了保护作为光电动势元件的太阳能电池元件,需要耐刮擦性、冲击吸收性等优异。
作为上述填充材层,期望具有耐热性。特别期望不会由于在太阳能电池模块制造时进行抽真空并加热压接的层压法等中的加热作用、太阳能电池模块等的长期使用中的太阳光等的热作用等,从而构成填充材层的乙烯系树脂组合物变质,或者劣化或分解。如果该乙烯系树脂组合物所包含的添加剂等溶出或生成分解物,它们会作用于太阳能电池元件的电动势面(元件面),使其功能、性能等劣化。因此,耐热性作为太阳能电池模块的填充材层所具有的特性是必不可少的。此外,上述填充材层优选防湿性优异。在该情况下,可以防止水分从太阳能电池模块的背面侧透过,并可以防止太阳能电池模块的光电动势元件的腐蚀、劣化。
上述填充材层与光电动势元件上叠层的填充剂层不同,不需要一定具有透明性。本发明的太阳能电池密封材料具有上述特性,可以适合用作结晶型太阳能电池模块的背面侧的太阳能电池密封材料、不耐水分渗透的薄膜型太阳能电池模块的太阳能电池密封材料。
本发明的太阳能电池模块在不损害本发明的目的的范围内,可以适当具有任意的构件。典型地,可以设置粘接层、冲击吸收层、涂布层、防反射层、背面再反射层、光扩散层等,但不限定于此。设置这些层的位置没有特别限定,考虑到设置这样的层的目的和这样的层的特性,可以设置在适当的位置。
(太阳能电池模块用正面保护构件)
太阳能电池模块中使用的太阳能电池模块用正面保护构件没有特别限制,由于位于太阳能电池模块的最表层,因此优选具有以耐气候性、防水性、耐污染性、机械强度为代表,用于确保太阳能电池模块在室外暴露时的长期可靠性的性能。此外,为了有效地活用太阳光,优选为光学损耗小、透明性高的片。
作为太阳能电池模块用正面保护构件的材料,可举出由聚酯树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、环状烯烃(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等形成的树脂膜、玻璃基板等。树脂膜优选为透明性、强度、成本等方面优异的聚酯树脂、特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、耐气候性好的氟树脂等。作为氟树脂的例子,有四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯树脂(PVF)、聚偏氟乙烯树脂(PVDF)、聚四氟乙烯树脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯树脂(CTFE)。从耐气候性的观点出发,聚偏氟乙烯树脂优异,但在兼有耐气候性和机械强度方面,四氟乙烯-乙烯共聚物优异。此外,为了改良与构成密封材料层等其它层的材料的粘接性,期望对正面保护构件进行电晕处理、等离子体处理。此外,还能够使用为了提高机械强度而实施过拉伸处理的片,例如双轴拉伸的聚丙烯片。
在使用玻璃基板作为太阳能电池模块用正面保护构件的情况下,玻璃基板优选波长350~1400nm的光的全光线透射率为80%以上,更优选为90%以上。作为这样的玻璃基板,通常使用红外部的吸收少的白板玻璃,但即使为青板玻璃,只要厚度为3mm以下,则对太阳能电池模块的输出特性的影响也少。此外,为了提高玻璃基板的机械强度,可以通过热处理而获得强化玻璃,但也可以使用未进行热处理的浮法板玻璃。此外,为了在玻璃基板的受光面侧抑制反射,可以进行防反射的涂布。
(太阳能电池模块用背面保护构件)
太阳能电池模块中使用的太阳能电池模块用背面保护构件没有特别限制,由于位于太阳能电池模块的最表层,因此与上述正面保护构件同样地要求耐气候性、机械强度等各特性。因此,可以用与正面保护构件同样的材质构成太阳能电池模块用背面保护构件。即,可以将作为正面保护构件而使用的上述各种材料也作为背面保护构件使用。特别是可以优选使用聚酯树脂和玻璃。此外,由于背面保护构件不是以太阳光的通过为前提,因此不一定要求正面保护构件所要求的透明性。因此,为了增加太阳能电池模块的机械强度,或为了防止由温度变化引起的形变、翘曲,可以粘贴增强板。增强板可以优选使用例如,钢板、塑料板、FRP(玻璃纤维强化塑料)板等。
此外,本发明的太阳能电池密封材料可以与太阳能电池模块用背面保护构件一体化。通过使太阳能电池密封材料与太阳能电池模块用背面保护构件一体化,从而可以缩短在模块组装时将太阳能电池密封材料和太阳能电池模块用背面保护构件裁切成模块尺寸的工序。此外,也可以通过使将太阳能电池密封材料与太阳能电池模块用背面保护构件分别铺设(lay up)的工序为用一体化的片进行铺设的工序,来缩短、省略铺设工序。使太阳能电池密封材料与太阳能电池模块用背面保护构件一体化的情况下的、太阳能电池密封材料与太阳能电池模块用背面保护构件的叠层方法没有特别限制。叠层方法中优选使用浇铸成型机、挤出片成型机、吹胀成型机、注射成型机等公知的熔融挤出机进行共挤出而获得叠层体的方法;在预先成型成的一层上将另一层熔融或加热层压而获得叠层体的方法。
此外,可以通过使用了适当的粘接剂(例如,以马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“admer”、三菱化学社制的商品名“modic”等)、不饱和聚烯烃等低(非)结晶性软质聚合物、乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物(住化CDF化学社制的商品名“bondine”等)为代表的丙烯酸系粘接剂、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或包含它们的粘接性树脂组合物等)的干式层压法或热层压法等进行叠层。
作为粘接剂,优选具有120~150℃左右的耐热性的粘接剂,具体而言,优选为聚酯系或聚氨酯系粘接剂等。此外,为了使二个层的粘接性提高,可以对至少一层实施例如硅烷系偶联处理、钛系偶联处理、电晕处理、等离子体处理等。
(太阳能电池元件)
太阳能电池模块中使用的太阳能电池元件只要可以利用半导体的光电动势效应进行发电即可,没有特别限制。太阳能电池元件可以使用例如硅(单晶系、多晶系、非结晶(无定形)系)太阳能电池、化合物半导体(III-III族、II-VI族、其它)太阳能电池、湿式太阳能电池、有机半导体太阳能电池等。其中,从发电性能与成本的平衡等观点出发,优选为多晶硅太阳能电池。
硅太阳能电池元件、化合物半导体太阳能电池元件虽然都作为太阳能电池元件而具有优异的特性,但已知由于来自外部的应力、冲击等而易于破损。本发明的太阳能电池密封材料的柔软性优异,因此吸收对太阳能电池元件的应力、冲击等,防止太阳能电池元件的破损的效果大。因此,在本发明的太阳能电池模块中,期望由本发明的太阳能电池密封材料形成的层与太阳能电池元件直接接合。此外,如果太阳能电池密封材料具有热塑性,则即使在暂且制作太阳能电池模块后,也可以比较容易地取出太阳能电池元件,因此再循环性优异。构成本发明的太阳能电池密封材料的乙烯系树脂组合物具有热塑性,因此作为太阳能电池密封材料整体也具有热塑性,从再循环性的观点出发也优选。
(电极)
太阳能电池模块中使用的电极的构成和材料没有特别限定,在具体的例子中,具有透明导电膜与金属膜的叠层结构。透明导电膜由SnO2、ITO、ZnO等形成。金属膜由银、金、铜、锡、铝、镉、锌、水银、铬、钼、钨、镍、钒等金属形成。这些金属膜可以单独使用,也可以作为复合化的合金使用。透明导电膜和金属膜可通过CVD、溅射、蒸镀等方法来形成。
(太阳能电池模块的制造方法)
本发明的太阳能电池模块的制造方法的特征在于,包括下述工序:(i)将正面侧透明保护构件、本发明的太阳能电池密封材料、太阳能电池元件(组件)、太阳能电池密封材料、和背面侧保护构件依次叠层而形成叠层体的工序,(ii)将所得的叠层体进行加压和加热而一体化的工序。
在工序(i)中,优选以使太阳能电池密封材料的形成了凹凸形状(压纹形状)的面成为太阳能电池元件侧的方式进行配置。
在工序(ii)中,将由工序(i)获得的叠层体按照常规方法使用真空层压机或热压机进行加热和加压而一体化(密封)。在密封中,由于本发明的太阳能电池密封材料的缓冲性高,因此可以防止太阳能电池元件的损伤。此外,由于脱气性良好,因此也不会卷入空气,可以成品率良好地制造高品质的制品。
在太阳能电池模块的制造时,使构成太阳能电池密封材料的乙烯-α-烯烃系树脂组合物交联固化。该交联工序可以与工序(ii)同时进行,也可以在工序(ii)之后进行。
在工序(ii)之后进行交联工序的情况下,在工序(ii)中,在温度125~160℃、真空压10托以下的条件下进行真空加热3~6分钟;接着,进行大气压下的加压1~15分钟左右,将上述叠层体进行一体化。工序(ii)之后进行的交联工序可以通过一般的方法进行,例如,可以使用管道式的连续式交联炉,也可以使用板段式的间歇式交联炉。此外,交联条件通常为在130~155℃交联20~60分钟左右。
另一方面,在将交联工序与工序(ii)同时进行的情况下,除了使工序(ii)中的加热温度为145~170℃,使大气压下的加压时间为6~30分钟以外,可以与在工序(ii)之后进行交联工序的情况同样地进行交联工序。本发明的太阳能电池密封材料通过含有特定的有机过氧化物而具有优异的交联特性,工序(ii)中不需要经过两阶段的粘接工序,可以在高温度下在短时间结束,可以省略工序(ii)之后进行的交联工序,可以明显地改良模块的生产性。
总之,本发明的太阳能电池模块的制造中,只要交联剂实质上不分解,并且在本发明的太阳能电池密封材料熔融那样的温度下,在太阳能电池元件、保护材上临时粘接太阳能电池密封材料,接着升温而进行充分的粘接和密封材料的交联即可。只要选择可以满足各条件那样的添加剂处方即可,例如,只要选择上述交联剂和上述交联助剂等的种类和含浸量即可。
本发明的太阳能电池密封材料,通过在上述交联条件下进行层压加工,作为凝胶分率的算出,例如,从太阳能电池模块采取密封材料片样品1g,以沸腾甲苯进行索格利特萃取10小时,用30目的不锈钢筛网过滤后,将筛网在110℃进行减压干燥8小时,由筛网上的残存量算出的情况下,凝胶分率处于50~95%、优选为50~90%、进一步优选为60~90%、最优选为65~90%的范围。如果凝胶分率低于50%,则太阳能电池密封材料的耐热性不充分,85℃×85%RH的恒温恒湿试验、黑盘温度83℃的高强度氙照射试验、-40℃~90℃的热循环试验、耐热试验中的粘接性倾向于降低。如果凝胶分率超过95%,则太阳能电池密封材料的柔软性降低,-40℃~90℃的热循环试验中的温度追随性降低,因此有时发生剥离等。
(发电设备)
本发明的太阳能电池模块的生产性、发电效率、寿命等优异。因此,使用了这样的太阳能电池模块的发电设备的成本、发电效率、寿命等优异,实用上具有高价值。上述发电设备不论室外、室内都适合长期使用于设置于房屋的屋顶、作为露营等面向户外的移动电源而利用、作为汽车电池的辅助电源而利用等。
实施例
以下,基于实施例具体地说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
(1)测定方法
[乙烯单元和α-烯烃单元的含有比例]
将使试样0.35g加热溶解在六氯丁二烯2.0ml中而得的溶液进行玻璃滤器(G2)过滤后,添加氘代苯0.5ml,装入至内径10mm的NMR管中。使用日本电子制的JNM GX-400型NMR测定装置,在120℃进行13C-NMR测定。使累计次数为8000次以上。由所得的13C-NMR光谱定量共聚物中的乙烯单元的含有比例和α-烯烃单元的含有比例。
[MFR]
按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定乙烯-α-烯烃共聚物的MFR。
[密度]
按照ASTM D1505,测定乙烯-α-烯烃共聚物的密度。
[肖氏A硬度]
将乙烯-α-烯烃共聚物在190℃加热4分钟,在10MPa加压后,在10MPa加压冷却5分钟直至常温,从而获得3mm厚的片。使用所得的片,按照ASTMD2240测定乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度。
[铝元素的含量]
将乙烯-α-烯烃共聚物湿式分解后,用纯水定容,通过ICP发光分析装置(岛津制作所社制,ICPS-8100),定量铝,求出铝元素的含量。
[B值]
由上述13C-NMR光谱,按照下述式(1)算出乙烯-α-烯烃共聚物的“B值”。
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE])···(1)
(式(1)中,[PE]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所包含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))
[Tαβ/Tαα]
以上述文献的记载作为参考,由上述13C-NMR光谱算出乙烯-α-烯烃共聚物的“Tαβ/Tαα”。
[分子量分布(Mw/Mn)]
使用Waters社制的凝胶渗透色谱(商品名“Alliance GPC-2000型”),如下测定乙烯-α-烯烃共聚物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn),算出Mw/Mn。分离柱使用商品名“TSKgel GMH6-HT”2根和商品名“TSKgelGMH6-HTL”2根。使柱尺寸都为内径7.5mm、长度300mm,使柱温度为140℃,流动相使用邻二氯苯(和光纯药工业社制)和作为抗氧化剂的BHT(武田药品社制)0.025重量%。使流动相以1.0ml/分钟的速度流动,使试样浓度为15mg/10ml,使试样进样量为500μl,使用差示折射计作为检测器。关于标准聚苯乙烯,对于分子量为Mw≤1000和Mw≥4×106,使用Tosoh社制的产品。此外,对于分子量为1000≤Mw≤4×106,使用Pressure Chemical社制的产品。
[氯离子含有比例]
在使用高压灭菌器等进行了灭菌洗涤的玻璃容器中精密称量乙烯-α-烯烃共聚物约10g,添加超纯水100ml进行密闭后,在常温进行30分钟超声波(38kHz)萃取,从而获得萃取液。通过使用Dionex社制的离子色谱装置(商品名“ICS-2000”)分析所得的萃取液,从而测定乙烯-α-烯烃共聚物中的氯离子的含有比例。
[乙酸甲酯萃取量]
精密称量乙烯-α-烯烃共聚物约10g左右,使用乙酸甲酯,在乙酸甲酯的沸点以上的温度进行索格利特萃取。由萃取前后的乙烯-α-烯烃共聚物的重量差或使萃取溶剂挥发后的残渣量,算出乙烯-α-烯烃共聚物的乙酸甲酯萃取量。
[玻璃粘接强度]
将作为太阳能电池用的正面侧透明保护构件的透明玻璃板与厚度500μm的片样品叠层地放入真空层压机(NPC社制,LM-110X160S)内,载置于调温至150℃的电热板上,减压3分钟,加热15分钟,制作出作为透明玻璃板/片样品的叠层体的粘接强度用样品。将该粘接强度用样品的片样品层切成15mm宽度,利用180度剥离来测定与玻璃的剥离强度(玻璃粘接强度)。测定使用Instron社制的拉伸试验机(商品名“Instron1123”)。利用180度剥离,以跨距30mm、拉伸速度30mm/分钟在23℃进行测定,采用3次测定的平均值。
[全光线透射率]
使用在波长350~800nm的范围内不具有吸收区域的白板玻璃,以白板玻璃/片样品/白板玻璃的构成,在与上述粘接强度用样品的调制同样的条件下获得叠层体。使用在日立制作所社制的分光光度计(商品名“U-3010”)上安装有φ150mm的积分球的装置,测定350~800nm的波长区域中的、上述叠层体中的片样品的分光全光线透射率。然后,将测定结果乘以标准光D65和标准视觉效率V(λ),算出可见光的全光线透射率(Tvis)。
[体积固有电阻]
将所得的片裁切成10cm×10cm的尺寸后,以150℃、真空3分钟、加压15分钟用层压装置(NPC社制,LM-110X160S)进行层压,制作出测定用的交联片。按照JIS K6911,以施加电压500V的条件测定所制作的交联片的体积固有电阻(Ω·cm)。另外,测定时,使用高温测定室“12708”(Advanced社制)使温度为100±2℃,使用微小电流计“R8340A”(Advanced社制)。
[电极腐蚀性]
在中央部溅射有银的一对玻璃板(薄膜电极)之间夹持片样品。将其在与制作上述粘接强度用样品时的条件同样的条件下处理而获得叠层体。将所得的叠层体按照JIS C8917,利用Suga试验机社制的商品名“XL75”特殊规格,在试验槽内温度85℃、湿度85%的条件下进行叠层体的加速试验2000小时。目视观察所得的加速试验样品的薄膜电极的状态,评价电极腐蚀性。
[组件破裂]
从结晶块(ingot)切削采取厚度150μm的硅组件,以白板玻璃/片样品/硅组件/片样品/PET制背片的构成,在与上述粘接强度用样品的调制同样的条件下获得叠层体。目视观察所得的叠层体内的硅组件,评价破裂。
[耐热性]
将片样品放入真空层压机内,载置于调温至150℃的电热板上,减压3分钟,加热15分钟,从而获得交联片样品。将所得的交联片样品切出宽度1cm、长度5cm。以3cm的长度牵拉标线,吊挂切出的样品的3倍重量的重物,在100℃的烘箱中放置1小时,实施耐热试验。测定试验后样品的标线间的伸长率。另外,对于耐热试验中落下的样品,评价为“落下”。
耐热性试验作为交联特性的指标使用,如果交联充分,则耐热试验中的伸长小,如果交联不充分,则耐热试验中的伸长增大,如果更加不充分,则有时“落下”。
[片粘连性]
使片样品的压纹面为上侧而二块重叠,以玻璃/片样品/片样品/玻璃的构成,使压纹面为上侧,在其上放上400g的重物。在40℃的烘箱中放置24小时后,取出,冷却至室温,测定片的剥离强度。测定使用Instron社制的拉伸试验机(商品名“Instron1123”),利用片间的180度剥离,在跨距30mm、拉伸速度10mm/分钟、23℃的条件下进行。采用3次测定值的平均值,按照以下的基准评价片粘连性。
良好:剥离强度低于50gf/cm
稍微有粘连:剥离强度为50~100gf/cm
有粘连:剥离强度超过100gf/cm
(2)乙烯-α-烯烃共聚物的合成
(合成例1)
在具备搅拌翼的内容积50L的连续聚合器的一个供给口中,以作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液8.0mmol/hr、作为主催化剂的双(1,3-二甲基环戊二烯基)二氯化锆的己烷浆料0.025mmol/hr、三异丁基铝的己烷溶液0.5mmol/hr的比例供给,以使催化剂溶液和作为聚合溶剂使用的脱水精制后的正己烷的合计为20L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷。同时在聚合器的另一供给口中,以乙烯3kg/hr、1-丁烯15kg/hr、氢气5NL/hr的比例连续供给,在聚合温度90℃、总压3MPaG、滞留时间1.0小时的条件下进行连续溶液聚合。使聚合器中生成的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液介由设置于聚合器的底部的排出口连续地排出,以使乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液为150~190℃的方式,将夹套部导向用3~25kg/cm2蒸汽加热了的连接管。另外,在即将到达连接管前附设有注入作为催化失活剂的甲醇的供给口,以约0.75L/hr的速度注入甲醇而与乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液合流。在带有蒸汽夹套的连接管内保温至约190℃的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液,以维持约4.3MPaG的方式通过调整设置于连接管终端部的压力控制阀的开度来连续地输送至闪蒸槽中。另外,在向闪蒸槽内移送中,以使闪蒸槽内的压力维持约0.1MPaG、闪蒸槽内的蒸气部的温度维持约180℃的方式进行溶液温度和压力调整阀开度设定。然后,通过将模头温度设定为180℃的单轴挤出机,在水槽中冷却线料,利用切粒机切断线料,作为颗粒获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.2kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例2)以作为主催化剂的[二甲基(叔丁基酰胺)(四甲基-η5-环戊二烯基)硅烷]二氯化钛的己烷溶液0.012mmol/hr、作为共催化剂的三苯基碳(四(五氟苯基))硼酸盐的甲苯溶液0.05mmol/hr、三异丁基铝的己烷溶液0.4mmol/hr的比例分别供给,并且以1-丁烯5kg/hr、氢气100NL/hr的比例供给,除此以外,与上述合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为1.3kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例3)
以作为主催化剂的双(对甲苯基)亚甲基(环戊二烯基)(1,1,4,4,7,7,10,10-八甲基-1,2,3,4,7,8,9,10-八氢二苯并(b,h)-芴基)二氯化锆的己烷溶液0.003mmol/hr、作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液3.0mmol/hr、三异丁基铝的己烷溶液0.6mmol/hr的比例分别供给;以乙烯4.3kg/hr的比例供给;代替1-丁烯以1-辛烯6.4kg/hr的比例供给;以使1-辛烯、催化剂溶液和作为聚合溶剂使用的脱水精制后的正己烷的合计为20L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷;以氢气60NL/hr的比例供给;和使聚合温度为130℃,除此以外,与合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为4.3kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例4)
以作为主催化剂的[二甲基(叔丁基酰胺)(四甲基-η5-环戊二烯基)硅烷]二氯化钛的己烷溶液0.013mmol/hr、作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液28mmol/hr、作为清除剂的三异丁基铝的己烷溶液9.75mmol的比例分别供给,并且以1-丁烯5kg/hr、氢气100NL/hr的比例供给,除此以外,与上述合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例5)
将氢气以4NL/hr的比例供给,除此以外,与合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例6)
将氢气以6NL/hr的比例供给,除此以外,与合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例7)
将氢气以95NL/hr的比例供给,除此以外,与合成例2同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为1.3kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例8)
将氢气以95NL/hr的比例供给,除此以外,与合成例4同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例9)
以作为主催化剂的双(对甲苯基)亚甲基(环戊二烯基)(1,1,4,4,7,7,10,10-八甲基-1,2,3,4,7,8,9,10-八氢二苯并(b,h)-芴基)二氯化锆的己烷溶液0.004mmol/hr、甲基铝氧烷的甲苯溶液4.0mmol/hr、氢气62NL/hr的比例供给,除此以外,与合成例3同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为5.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例10)
以作为主催化剂的双(1,3-二甲基环戊二烯基)二氯化锆的己烷浆料0.04mmol/hr、甲基铝氧烷的甲苯溶液11mmol/hr、乙烯2.5kg/hr、1-丁烯21kg/hr、氢气2.4NL/hr的比例分别供给,除此以外,与合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为2.0kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例11)
以作为主催化剂的双(1,3-二甲基环戊二烯基)二氯化锆的己烷浆料0.1mmol/hr、甲基铝氧烷的甲苯溶液15mmol/hr、1-丁烯12kg/hr、氢气3NL/hr的比例分别供给,除此以外,与合成例1同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为6.5kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例12)
以作为主催化剂的[二甲基(叔丁基酰胺)(四甲基-η5-环戊二烯基)硅烷]二氯化钛的己烷溶液0.01mmol/hr、甲基铝氧烷的甲苯溶液15mmol/hr、作为清除剂的三异丁基铝的己烷溶液14mmol/hr的比例分别供给,并且将1-丁烯以5.5kg/hr的比例分别供给,除此以外,与合成例4同样地操作,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为1.5kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例13)
在具备搅拌翼的内容积2L的玻璃制的连续聚合器的一个供给口中,以作为共催化剂的三氯化乙基铝的己烷溶液40mmol/hr、作为主催化剂的二氯乙氧基氧化钒的己烷溶液2.0mmol/hr的比例供给,以使催化剂溶液和作为聚合溶剂使用的脱水精制后的正己烷的合计为2L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷。同时在聚合器的另一供给口中,以乙烯180NL/hr、1-丁烯85NL/hr、氢气30NL/hr的比例连续供给,在聚合温度30℃、常压、滞留时间0.5小时的条件下进行连续溶液聚合。使聚合器中生成的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液介由设置于聚合器的底部的排出口连续地排出,附设有向乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷混合溶液中注入作为催化失活剂的甲醇的供给口,以约0.2mL/min的速度注入甲醇而与乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷混合溶液合流。取该乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷混合溶液2L至内容积5L的具有搅拌翼的玻璃容器中,添加0.5N的稀盐酸约5mL、纯水2L,搅拌后,分离水相。然后,添加纯水2L,同样地进行搅拌和水相分离5次,将乙烯-α-烯烃共聚物中的催化剂残渣脱灰。脱灰处理后的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷混合溶液利用130℃的真空干燥机进行干燥,获得乙烯-α-烯烃共聚物。收量为250g/hr。将物性示于表1中。
[表1]
(3)太阳能电池密封材料(片)的制造
(实施例1)
相对于合成例1的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份配合作为乙烯性不饱和硅烷化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5重量份、作为有机过氧化物的1分钟半衰期温度为166℃的叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯1.0重量份、作为交联助剂的异氰脲酸三烯丙酯1.2重量份、作为紫外线吸收剂的2-羟基-4-正辛基氧基二苯甲酮0.4重量份、作为自由基捕捉剂的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.2重量份、和作为耐热稳定剂1的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.1重量份、作为耐热稳定剂2的十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯0.1重量份。
在Thermo Plastic社制的单轴挤出机(螺杆直径20mmφ,L/D=28)上安装衣架式T型模头(模唇形状:270×0.8mm),在模头温度100℃的条件下,以辊温度30℃、卷绕速度1.0m/min,第1冷却辊使用压纹辊进行成型,从而获得厚度500μm的压纹片(太阳能电池密封材料片)。所得的片的空隙率为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
(实施例2~9)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。所得的片的空隙率全部为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
(比较例1)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,想要获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。然而,挤出机的转矩过高,转矩超出而不能获得片。
(比较例2)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,想要获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。然而,对压纹辊(シボロール)和橡胶辊的粘着过强,不能剥下,不能获得片。
(比较例3和4)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。所得的片的空隙率都为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
[表2]
Figure BDA00003001460100501
(实施例10~16)
设为表3所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。所得的片的空隙率全部为28%。将所得的片的各种评价结果示于表3中。
(比较例5)
设为表3所示的配合,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材料片)。所得的片的空隙率都为28%。将所得的片的各种评价结果示于表3中。
[表3]
Figure BDA00003001460100511
(实施例17)
使用实施例11记载的密封材料,使用单晶组件制作18组件串联连接的小模块,进行评价。玻璃使用了切割成24×21cm的旭硝子Fabritech制的白板浮法玻璃3.2mm厚度的带有压纹的热处理玻璃。结晶系组件(Shinsung制的单晶组件)使用以受光面侧的汇流条银电极为中央而切割成5×3cm的结晶系组件。使用在铜箔表面涂覆有共晶焊料的铜带电极将该组件进行18组件串联连接。作为背片,使用包含二氧化硅蒸镀PET的PET系背片,在背片的一部分在从组件取出的取出部位以切割刀切出约2cm切口,取出18组件串联连接成的组件的正端子和负端子,使用真空层压机(NPC制:LM-110x160-S),以热盘温度150℃、真空时间3分钟、加压时间15分钟进行层压。然后,切割从玻璃溢出的密封材料、背片,在玻璃边缘赋予端面密封材料,安装铝框架后,从背片取出的端子部分的切口部位赋予RTV有机硅而固化。
将该小型模块的正端子与负端子短路,连接电源的高压侧电缆。此外电源的低压侧的电缆与铝框架连接,铝框架接地。将该模块放置在85℃、85%rh的恒温恒湿槽内,待温度上升后,保持施加-600V的状态。
高压电源使用松定Precision制HARb-3R10-LF,恒温恒湿槽使用Etac制FS-214C2。
施加24小时和240小时电压后,使用具有AM(Air Mass)1.5级A的光强度分布的氙光源,评价该模块的IV特性。IV评价使用日清纺Mechatronics制的PVS-116i-S。此外,将试验后的IV特性的最大输出电力Pmax与初始值相比降低5%以上的情况判断为NG。
测定结果是,在所有情况下高压试验后的Pmax的变化量限于降低0.5以下,是良好的结果。
(实施例18)
使用实施例12记载的太阳能电池密封材料,除此以外,与实施例17同样地进行试验,结果是Pmax的降低在所有情况下都为0.5%以下,是良好的结果。
(实施例19)
使用实施例15记载的密封材料,除此以外,与实施例17同样地进行试验。施加24小时电压后的Pmax的降低为0.5%以下,是良好的结果。
(比较例6)
(改性聚乙烯醇缩乙醛树脂的合成)
将乙烯含量15摩尔%、皂化度98摩尔%、平均聚合度1700的聚乙烯醇(Kuraray社制,PVA-117)100g溶解在蒸馏水中,从而获得浓度10重量%的聚乙烯醇水溶液。在使该水溶液为40℃的状态下一边使用锚型搅拌翼进行搅拌一边添加35重量%盐酸32g后,滴加丁醛60g。确认了在水溶液中聚乙烯醇缩乙醛树脂析出后,进一步一边添加35重量%盐酸64g一边升温直至50℃,搅拌4小时使反应结束,从而获得改性聚乙烯醇缩乙醛树脂的分散液。将所得的分散液冷却,通过30重量%氢氧化钠水溶液将分散液的pH中和至7.5,过滤后,用对聚合物20倍量的蒸馏水进行水洗/干燥,从而获得平均聚合度1700、缩醛化度65摩尔%的改性聚乙烯醇缩乙醛树脂。
(片的制作)
将改性聚乙烯醇缩乙醛树脂100质量份、三甘醇-二-2-乙基己酸酯30质量份,在100℃、5分钟、30rpm的条件下用laboplastomill(东洋精机社制)进行混炼,从而获得改性聚乙烯醇缩乙醛树脂组合物。将所得的组合物使用真空层压机,使用厚度0.5mm的具有25×25厘米的开口部的SUS制的金属框,在框的内部放置片,在热盘温度100℃以真空时间3分钟、加压时间10分钟制作出平坦的片。
该片体积固有电阻在100℃为比测定限度低的电阻值,为108Ωcm以下的体积电阻。此外,使用该片,与实施例16同样地,仅将层压机的热盘温度设定为125℃,制作模块,同样地实施高压施加试验。
施加24小时电压后的Pmax的降低量为6%,引起特性劣化。
此外,本发明还可以采用以下方式。
[a1]一种太阳能电池密封材料,其包含满足以下要件A1)~A4)的乙烯-α-烯烃共聚物,
A1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,并且来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%,
A2)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟,
A3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3
A4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。
[a2]根据[a1]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、A5)由13C-NMR光谱和下述式(1)求出的B值为0.9~1.5、A6)13C-NMR光谱中的Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)为1.5以下,
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE])···(1)
(式(1)中,[PE]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所包含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))。
[a3]根据[a1]或[a2]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、A7)基于凝胶渗透色谱(GPC)的分子量分布Mw/Mn处于1.2~3.5的范围。
[a4]根据[a1]~[a3]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、A8)由固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱检测得到的氯离子的含有比例为2ppm以下。
[a5]根据[a1]~[a4]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、A9)在乙酸甲酯中的萃取量为5.0重量%以下。
[a6]根据[a1]~[a5]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其由乙烯系树脂组合物形成,所述乙烯系树脂组合物相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份包含硅烷偶联剂0.1~5重量份和交联剂0.1~3重量份。
[a7]根据[a6]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯系树脂组合物中相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.05~5重量份的选自紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂中的至少一种。
[a8]根据[a7]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯系树脂组合物中相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.05~5重量份的交联助剂。
[a9]根据[a6]~[a8]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述交联剂的1分钟半衰期温度处于100~180℃的范围。
[a10]根据[a6]~[a9]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
[a11]一种太阳能电池密封材料的制造方法,是[a10]所述的太阳能电池密封材料的制造方法,其包括将上述乙烯系树脂组合物利用熔融挤出成型而成型为膜状。
[a12]一种太阳能电池模块,其具备:正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、太阳能电池元件、和密封层,所述密封层是使[a10]所述的太阳能电池密封材料交联而形成的,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。
此外,本发明还可以采用以下方式。
[b1]一种太阳能电池密封材料,其包含满足以下要件B1)~B3)的乙烯-α-烯烃共聚物,
B1)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟,
B2)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85,
B3)乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
[b2]根据[b1]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的、B4)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%并且来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%、B5)按照ASTMD1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3
[b3]根据[b1]或[b2]所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物的由凝胶渗透色谱测定得到的以重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比所表示的分子量分布Mw/Mn为1.2~3.5。
[b4]根据[b1]~[b3]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述乙烯-α-烯烃共聚物是在由金属茂化合物、与选自有机铝氧化合物和有机铝化合物中的至少一种化合物构成的烯烃聚合用催化剂的存在下聚合而成的。
[b5]根据[b1]~[b4]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述太阳能电池密封材料中相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.1~5重量份的硅烷偶联剂和0.1~3重量份的交联剂。
[b6]根据[b5]所述的太阳能电池密封材料,上述太阳能电池密封材料中相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.005~5重量份的选自紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂中的至少一种。
[b7]根据[b6]所述的太阳能电池密封材料,上述太阳能电池密封材料中相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.05~5重量份的交联助剂。
[b8]根据[b5]~[b7]的任一项所述的太阳能电池密封材料,上述交联剂的1分钟半衰期温度处于100~180℃的范围。
[b9]根据[b1]~[b8]的任一项所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
[b10]一种太阳能电池密封材料的制造方法,是[b9]所述的太阳能电池密封材料的制造方法,其包括将包含上述乙烯-α-烯烃共聚物的乙烯系树脂组合物利用熔融挤出成型而成型为片状。
[b11]一种太阳能电池模块,其具备:正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、太阳能电池元件、和密封层,所述密封层是使[b9]所述的太阳能电池密封材料交联而形成的,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。
本申请主张以2010年10月8日提出的日本专利申请特愿2010-228757和2011年4月25日提出的日本专利申请特愿2011-097592作为基础的优先权,将其公开的全部内容并入至本文中。

Claims (20)

1.一种太阳能电池密封材料,其包含满足以下要件a1)~a4)的乙烯-α-烯烃共聚物,
a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,并且来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%,
a2)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟,
a3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3
a4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,该太阳能电池密封材料进一步满足以下要件a5),
a5)按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1.0×1018Ω·cm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯-α-烯烃共聚物进一步满足以下要件a6),
a6)所述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯-α-烯烃共聚物进一步满足以下要件a6),
a6)所述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的所述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~27g/10分钟。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,其相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含0.005~5重量份的1分钟半衰期温度处于100~170℃的范围的有机过氧化物。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯-α-烯烃共聚物是在由金属茂化合物、与选自有机铝氧化合物和有机铝化合物中的至少一种化合物构成的烯烃聚合用催化剂的存在下聚合而成的。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,其由乙烯系树脂组合物形成,所述乙烯系树脂组合物相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份包含0.1~5重量份的硅烷偶联剂、0.1~3重量份的交联剂。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯系树脂组合物相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.005~5重量份的选自紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯系树脂组合物相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份进一步包含0.05~5重量份的交联助剂。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,其是将所述乙烯-α-烯烃共聚物与添加剂熔融混炼后,挤出成型为片状而得到的。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,所述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a7)由13C-NMR光谱和下述式(1)求出的B值为0.9~1.5,
a8)13C-NMR光谱中的、Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)为1.5以下,
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE])···(1)
式(1)中,[PE]表示所述乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示所述乙烯-α-烯烃共聚物所包含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所包含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率)。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,
所述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a9)基于凝胶渗透色谱(GPC)的分子量分布Mw/Mn处于1.2~3.5的范围。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,
所述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a10)由固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱检测得到的氯离子的含有比例为2ppm以下。
15.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,
所述乙烯-α-烯烃共聚物的、
a11)在乙酸甲酯中的萃取量为5.0重量%以下。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
17.一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件;
背面侧保护构件;
太阳能电池元件;以及
密封层,所述密封层是使权利要求1所述的太阳能电池密封材料交联而形成的,并将所述太阳能电池元件密封在所述正面侧透明保护构件与所述背面侧保护构件之间。
18.一种太阳能电池密封材料,其按照JIS K6911,在温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻为1.0×1013~1×1018Ω·cm,并由树脂组合物形成。
19.根据权利要求18所述的太阳能电池密封材料,其为片状。
20.一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件;
背面侧保护构件;
太阳能电池元件;以及
密封层,所述密封层由权利要求18所述的太阳能电池密封材料形成,并将所述太阳能电池元件密封在所述正面侧透明保护构件与所述背面侧保护构件之间。
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