CN103229312B - 太阳能电池用多层体及使用其制作的太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供容易形成太阳能电池模块、能够省略交联工序并且透明性、防湿性、密封性和操作性(刚性)等优良的太阳能电池用多层体及使用其制作的太阳能电池模块。所述太阳能电池用多层体具有树脂层(I)‑1或树脂层(I)‑2作为最外层的至少一层、并且具有树脂层(II),该树脂层(II)含有结晶成核剂(D)和满足特定条件的乙烯系聚合物(C)。树脂层(I)‑1:含有满足特定条件的乙烯‑α‑烯烃无规共聚物(A)和满足特定条件的乙烯‑α‑烯烃嵌段共聚物(B)的树脂层,树脂层(I)‑2:含有硅烷改性乙烯系树脂(X)的树脂层。

Description

太阳能电池用多层体及使用其制作的太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及具有优良的防湿性、透明性、耐热性,且能够在太阳能电池模块制造时赋予优良的密封性、操作性的太阳能电池用多层体。
背景技术
近年来,对于全球变暖等环境问题的意识正在提高,特别对于太阳光发电,由于其清洁性、无公害性而备受期望。太阳能电池是构成将太阳光的能量直接转换成电的太阳光发电系统的中心部件。作为其结构,一般而言,将多片太阳能电池元件(单元)串联、并联地布线,为了保护单元,进行各种封装,形成单元。将被组装入该封装体的单元称作太阳能电池模块,一般形成如下的构成:将太阳光照的面用作为上部保护材料的玻璃等透明基材(前板)覆盖,用由热塑性塑料(例如,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)构成的树脂层(封装材料)填补间隙,将背面用作为下部保护材料的背面封装用片(背板)保护。
这些太阳能电池模块主要在户外使用,因此其构成、材质结构等需要各种特性。对于上述封装材料,主要要求用于保护太阳能电池元件的柔软性、耐冲击性、在太阳能电池模块发热时的耐热性、用于使太阳光有效到达太阳能电池元件的透明性(总光线透射率等)、耐久性、尺寸稳定性、阻燃性、防湿性等。
现在,作为太阳能电池模块中的太阳能电池元件的封装材料,从柔软性、透明性等观点出发,作为材料,广泛使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下,有时简称为EVA)(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模块时,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,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,在太阳能电池元件、前板、背板等各部件的界面发生剥离等。
进而,EVA的防湿性、具体而言为水蒸气阻隔性不充分(例如,厚度0.3mm、温度40℃、相对湿度90%时的水蒸气透过率为25~35g/(m2·24小时)左右),在高湿度等环境下使用时,有可能水分到达太阳能电池元件,成为太阳能电池劣化、发电效率降低的原因。
因此,为了解决上述课题,例如专利文献2中公开了使用乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池封装材料。另外,专利文献3中公开了使用硅烷改性乙烯系树脂的太阳能电池封装材料。另外,作为防湿性比EVA优异的树脂的例子,已知有高密度聚乙烯、在分子链中导入有环状烯烃的环状烯烃系树脂,例如,专利文献4中公开了使用降冰片烯系开环聚合物氢化物作为环状烯烃系树脂的太阳能电池封装材料。进而,专利文献5中公开了将粘合-耐热层和缓冲层层叠而成的太阳能电池封装材料。另外,专利文献6中公开了虽然不以提高防湿性为目的但在EVA中添加C9系芳香族烃树脂而成的太阳能电池用封装材料片。
现有技术文献
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2000-91611号公报
专利文献3:日本特开2005-19975号公报
专利文献4:日本特开2009-79101号公报
专利文献5:国际公开第2006/095762号小册子
专利文献6:日本特开2010-171419号公报
发明内容
但是,专利文献1所代表的使用EVA的封装材料在常温下的弹性模量低,有时作为太阳能电池模块支承体的刚性不足,或在太阳能电池模块制造时在操作性上产生问题。
专利文献2中公开的使用乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池封装材料虽然能够避免由EVA的热分解产生的乙酸气体的影响,但对于作为太阳能电池封装材料而优选的乙烯-α-烯烃共聚物的使用形态,没有任何具体的公开。认为这是由于专利文献2中公开的技术与以往的EVA同样是以交联处理为前提而力图实现耐热性、透明性等诸特性。
进而,专利文献3中公开的使用硅烷改性乙烯系树脂的太阳能电池封装材料虽然与太阳能电池模块中的各种基材的粘合性优良,但对于单层的封装材料而言,难以得到密封性与防湿性和透明性同时优异的封装材料。即,如果使封装材料的结晶性降低而赋予柔软性,则虽然密封性、透明性提高,但另一方面随着结晶性的降低而防湿性降低。
高密度聚乙烯的防湿性比较高,价格低廉而在工业上广泛使用,但刚性过高,柔软性不充分,因此作为太阳能电池用部件,太阳能电池元件的密封性、保护性(缓冲弹性)差,而且透明性也不充分,发电效率也低。
专利文献4中公开的使用降冰片烯系开环聚合物氢化物作为环状烯烃系树脂的太阳能电池封装材料虽然防湿性、透明性优良,但所使用的环状烯烃系树脂是较昂贵的原料,因此经济性差。另外,环状烯烃系树脂通常熔融时的粘度高,因此担心封装太阳能电池元件时的密封性差,但专利文献4中却没有关于封装太阳能电池元件时的密封性的记载、技术启示。例如,由于使用的树脂的流动性(填充性)高而在高温、高压下进行封装工序时,有可能产生因高温导致的太阳能电池元件、配线的变质,或者因过电压导致的太阳能电池元件破损等问题。另外,例如在分批式的太阳能电池模块制造设备中,一般在封装工序中使用的真空压合机使用利用真空泵的真空度的差压,因此对太阳能电池模块施加的压力大致为大气压(约101.3MPa)。针对此,为了进一步提高使用上述专利文献4公开的封装材料而封装太阳能电池元件时的压力,有必要将压合方式改造为油压式等,制造成本增高。
进而,专利文献5中公开的将粘合-耐热层和缓冲层层叠而成的太阳能电池封装材料虽然通过采用层叠构成而易于得到透明性、柔软性、耐热性和粘合性优良的太阳能电池封装材料,但层叠构成为(太阳能电池元件)/硬质层/软质层,由于与太阳能电池元件密合而进行保护的层为硬质,所以密封性、保护性(缓冲弹性)等差。即,难以得到本发明作为目的的透明性、防湿性、密封性和操作性(刚性)同时优异的太阳能电池封装用多层体、太阳能电池封装材料。进而,在专利文献6公开的技术中,虽然通过在EVA中添加C9系芳香族烃树脂而与未添加C9系芳香族烃树脂时相比防湿性稍有提高,但是难以得到用于抑制太阳能电池元件因水分导致的劣化的充分防湿性。
因此,本发明的目的在于,鉴于这样的现有技术的课题,提供容易形成太阳能电池模块、能够省略交联工序、兼具足够保护太阳能电池元件的防湿性、优良的透明性、耐热性、以及太阳能电池模块制造时优良的密封性、用于赋予常温下的操作性的刚性的太阳能电池用多层,以及使用其制作的太阳能电池模块。
本发明涉及一种太阳能电池用多层体,其特征在于,具有树脂层(I)-1或树脂层(I)-2(以下,并称树脂层(I))作为最外层的至少一层、并且具有树脂层(II),该树脂层(II)含有结晶成核剂(D)和满足下述(c)的条件的乙烯系聚合物(C)。
树脂层(I)-1:含有满足下述(a)的条件的乙烯-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)的树脂层
树脂层(I)-2:含有硅烷改性乙烯系树脂(X)的树脂层
(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融热量为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100~145℃、且结晶熔融热量为5~70J/g
(c):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100~145℃、且结晶熔融热量为120~190J/g
另外,本发明涉及使用上述太阳能电池用多层体而制作的太阳能电池模块。
根据本发明,可以提供容易形成太阳能电池模块、能够省略交联工序且透明性、防湿性、密封性和操作性(刚性)等优良的太阳能电池用多层体及使用其制作的太阳能电池模块。即,本发明的太阳能电池用多层体由于防湿性优异,因此能够抑制太阳能电池元件因吸湿导致的劣化,在高湿度下也能够长期使用。另外,由于透明性也优良,因此与使用一般的太阳能电池用封装材料的太阳能电池模块具有同等的发电效率。进而,由于除了耐热性优良以外密封性和操作性也优良,因此能够作为太阳能电池模块制造工序中生产率优良的太阳能电池用封装材料而广泛使用。
另外,由于能够省略交联工序,因此能够提高太阳能电池模块制造工序中的生产率。进而,对于制造设备而言,不仅可适用于分批式的制造设备,也可适用于辊对辊式的制造设备,结果可期待大幅降低太阳能电池模块的制造成本。
附图说明
图1是表示本发明的太阳能电池模块的一例的示意剖面图。
具体实施方式
[树脂层(I)]
[树脂层(I)-1]
树脂层(I)-1含有满足上述(a)的条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和满足上述(b)的条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B),主要具有体现用于保护太阳能电池元件(单元)的优良密封性、耐热性、用于对太阳能电池赋予充分的发电效率的优良的透明性的作用。
(乙烯-α-烯烃无规共聚物(A))
本发明中使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)只要满足上述条件(a)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、诸特性、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,或者组合两种以上使用。
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,而且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),就可以含有由除α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如可举出环状烯烃、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%时为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,而且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得到的分子量分布窄的共聚物具有低分子量成分少而原料颗粒的粘连比较难以发生等优点。
本发明中使用的乙烯-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℃,载荷:21.18N)为0.5~100g/10分钟左右、更优选为2~50g/10分钟、进一步优选为3~30g/10分钟的乙烯-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(单元)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,从将片从成型辊剥去时的操作性出发,MFR优选比较低的值,具体而言为0.5~5g/10分钟左右,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/10分钟、进一步优选使用3~30g/10分钟即可。进而,从封装太阳能电池元件(单元)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用2~50g/10分钟、进一步优选使用3~30g/10分钟即可。
本发明中使用的乙烯-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,优选使用了能够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。
本发明中使用的乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)需要满足上述条件(a)、即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热量为0~70J/g,优选为5~70J/g,进一步优选为10~65J/g。若为0~70J/g的范围内,则太阳能电池用多层体的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,因此优选。特别是,若结晶熔融热量为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,作为该结晶熔融热量的参考值,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。该结晶熔融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℃以上且结晶熔融热量为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“Karnel”等。
(乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B))
本发明中使用的乙烯-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、诸特性、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,或者组合两种以上使用。
另外,乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)只要满足上述条件(b),就可以含有由除α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如可举出环状烯烃、乙烯基芳香族化合物(苯乙烯等)、多烯化合物等。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,该单体单元的含量为20摩尔%以下,优选为15摩尔%以下。
本发明中使用的乙烯-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递增的结构)等。关于具有该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100~145℃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,可举出Dow Chemical公司制的商品名“Infuse”。
本发明中使用的乙烯-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℃,载荷:21.18N)为0.5~100g/10分钟左右、更优选为1~50g/10分钟、进一步优选为1~30g/10分钟、特别优选为1~10g/10分钟的乙烯-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(单元)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,从将片从成型辊剥去时的操作性出发,MFR优选比较低、具体而言为0.5~5g/10分钟左右,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优选使用1~30g/10分钟。进而,从封装太阳能电池元件(单元)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用3~50g/10分钟。
本发明中使用的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)需要满足上述条件(b),即,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为100℃~145℃、且结晶熔融热量为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,结晶熔融热量优选为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融热量的测定方法,为如前所述。
一般地,太阳能电池模块因发电时的发热、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用多层体的耐热性,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,若结晶熔融热量为5~70J/g的范围内,则本发明的太阳能电池用多层体的柔软性、透明性(总光线透射率)等得到确保,而且原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因此优选。
(树脂层(I)-1)
树脂层(I)-1是含有上述乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和上述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)的树脂层。在此,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容性、太阳能电池用多层体的透明性,即提高太阳能电池的光电转换效率,因此优选。
接着,从柔软性、耐热性、透明性等具有优异的平衡的观点出发,树脂层(I)-1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)的含量分别优选为50~99质量%、1~50质量%,更优选为60~98质量%、2~40质量%,进一步优选为70~97质量%、3~30质量%。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(A)与(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用多层体,因此优选。
[树脂层(I)-2]
树脂层(I)-2是含有硅烷改性乙烯系树脂(X)的树脂层。这里,树脂层(I)-2包含以硅烷改性乙烯系树脂(X)为主成分的树脂层、以硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)的混合物为主成分的树脂层。另外,在本发明的太阳能电池用多层体中,树脂层(I)-2主要具有体现作为表面层、封装层、粘合层的功能的作用。因此,本发明的太阳能电池用多层体的最外层的至少一层必须为树脂层(I)-2。
本说明书中,所谓“主成分”是指允许在不妨碍构成本发明的太阳能电池用多层体的各树脂层的树脂的作用、效果的范围内含有其它成分。进而,该术语虽然不限定具体的含有率,但一般是在将树脂组合物的构成成分总体设为100质量份时占50质量份以上、优选65质量份以上、进一步优选80质量份以上且100质量份以下的范围的成分。下同。
<硅烷改性乙烯系树脂(X)>
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(X)通常可通过将聚乙烯系树脂与乙烯基硅烷化合物和自由基发生剂在高温(160℃~220℃左右)下熔融混合并接枝聚合而得到。
(聚乙烯系树脂)
作为上述聚乙烯系树脂,没有特别限制,具体可举出低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯或直链状低密度聚乙烯。这些聚乙烯系树脂可以仅单独使用一种,或者组合两种以上使用。
本发明中,从透明性、柔软性良好出发,优选使用密度低的聚乙烯系树脂。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,也可以将密度低的聚乙烯系树脂和密度高的聚乙烯系树脂组合使用。通过组合使用,能够比较容易地调整透明性、柔软性和耐热性的平衡,因此优选。
本发明中优选使用的密度低的聚乙烯系树脂通常可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、诸特性、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,或者组合两种以上使用。
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%。如果为该范围内,则由共聚成分降低结晶性,因此透明性提高,而且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。
该乙烯-α-烯烃无规共聚物可以含有由α-烯烃以外的单体衍生的单体单元。作为该单体,例如,可举出环状烯烃、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%时为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,而且具有片成型时的熔融张力(熔体张力)变高而压延成型性提高等的优点。使用单位点催化剂聚合得到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。
该乙烯-α-烯烃无规共聚物的熔体流动速率(MFR)并没有特别限定,但是通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,载荷:21.18N)为0.1~100g/10分钟左右的乙烯-α-烯烃无规共聚物,从成型性、诸特性出发,优选使用为0.3~10g/10分钟的乙烯-α-烯烃无规共聚物。
该乙烯-α-烯烃无规共聚物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,优选采用使用了能够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。
(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、乙烯基三亚甲二氧基硅烷、乙烯基三亚乙二氧基硅烷、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。
(自由基发生剂)
作为自由基发生剂,并没有特别限定,例如,可举出过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(氢过氧化)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、2,4-二氯苯甲酰过氧化物等二酰基过氧化物类;过氧化乙酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化辛酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化邻苯二甲酸二叔丁酯、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,该自由基发生剂的添加量并没有特别限定,相对于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,该自由基发生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,凝胶百分率优选为30%以下。
本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(X)、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,可举出二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡等。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(X))
如前所述,本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(A)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发生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(X)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。
作为本发明中使用的硅烷改性乙烯系树脂(X)的具体例,可以例示三菱化学(株)制的商品名“LINKLON”。
树脂层(I)-2可以是以硅烷改性乙烯系树脂(X)为主成分的树脂层、以硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)的混合物为主成分的树脂层。如前所述,硅烷改性乙烯系树脂(X)通常可以通过将聚乙烯系树脂与乙烯基硅烷化合物和自由基发生剂在高温下熔融混合并使之接枝聚合而得到,但在该工序中,由于使用自由基发生剂,因此有时所使用的聚乙烯系树脂部分交联而导致混入凝胶、鱼眼,或所使用的乙烯基硅烷化合物、自由基发生剂不发生反应而残留。因此,本发明中,更优选以硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)的混合物为主成分的树脂层。通过制成该混合物,能够提高经济性,并且柔软性、透明性、耐热性等诸特性的调整也比较容易,因而优选。
这里,作为聚乙烯系树脂(Y),没有特别限制,是与硅烷改性乙烯系树脂(X)混合,调整树脂层(I)-2中的硅烷改性乙烯系树脂(X)的含量、并且调整树脂层(I)-2的柔软性、透明性、密封性、耐热性等诸特性的成分。具体而言,可举出与得到上述硅烷改性乙烯系树脂(X)时使用的聚乙烯系树脂同样的树脂、即低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯或直链状低密度聚乙烯。它们可以仅单独使用一种,或者组合两种以上使用。
本发明中使用的聚乙烯系树脂(Y)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℃,载荷:21.18N)为0.5~100g/10分钟左右、优选为2~50g/10分钟、进一步优选为3~30g/10分钟的聚烯烃系树脂。在此,考虑到片成型时的成型加工性、封装太阳能电池元件(单元)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出发,优选MFR比较低、具体而言为0.5~5g/10分钟左右,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,优选使用MFR为2~50g/10分钟、进一步优选MFR为3~30g/10分钟的聚乙烯系树脂即可。进而,从封装太阳能电池元件(单元)时的密合性、浸入容易性的观点出发,MFR优选使用2~50g/10分钟、进一步优选使用3~30g/10分钟即可。
本发明中,该聚乙烯系树脂(Y)可以使用与得到上述硅烷改性乙烯系树脂(X)时使用的聚乙烯系树脂同样的树脂,也可以使用不同的树脂,从混合时的相容性、透明性等观点出发,优选为相同的树脂。另外,本发明中,从透明性、柔软性良好出发,优选使用密度低的聚乙烯系树脂。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。进而,在该直链状低密度聚乙烯中,特别优选作为共聚成分的α-烯烃的种类与得到硅烷改性乙烯系树脂(X)时使用的聚乙烯系树脂相同。
本发明中,作为优选使用的密度低的聚乙烯系树脂的具体例,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“Karnel”等。
树脂层(I)-2为以硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)的混合物为主成分的树脂层时的混合质量比没有特别限制,以硅烷改性乙烯系树脂(X)/聚乙烯系树脂(Y)比计,为1~99/99~1,优选2~70/98~30,更优选3~40/97~60。如果在该范围内,则易于调整树脂层(I)-2中的硅烷改性乙烯系树脂(X)的含量、即硅烷改性基浓度,在保持作为树脂层(I)-2的主要作用即作为粘合层的功能的同时能够比较容易地调整作为表面层、封装层的柔软性、透明性、密封性、耐热性等诸特性,因而优选。
本发明的太阳能电池用多层体中,树脂层(I)-2主要具有体现作为表面层、封装层、粘合层的功能的作用。因此,树脂层(I)-2中使用的树脂优选具有柔软性。另一方面,作为表面层,树脂层(I)-2还要求防止软化导致的粘连。本发明中,虽然没有特别限制,但树脂层(I)-2的维卡软化温度优选为60℃以下,更优选30℃以上且小于60℃,进一步优选35℃~55℃。如果在该范围内,就可以充分确保树脂层(I)-2的柔软性,并且在通常的保管环境(温度30℃,湿度50%左右)难以发生粘连,因而优选。应予说明,维卡软化温度可以根据JIS K7206进行测定。具体而言,是边对加热浴槽中的试验片通过垂直放置的尖端截面积1mm2的针状压头施加10N(A法)的总荷重,边以50℃/小时的速度使传热介质升温,压头尖端侵入试验片中1mm时的温度。
树脂层(I)-2使用硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)的混合物时的混合方法没有特别限制,可以预先与树脂一起干混后供给至料斗,也可以预先将所有材料熔融混合而制作颗粒后供给。另外,在本发明中,如上所述得到硅烷改性乙烯系树脂(X)时添加的乙烯基硅烷化合物和自由基发生剂有时会不反应而残存,因此在将硅烷改性乙烯系树脂(X)和聚乙烯系树脂(Y)混合时,优选用真空通风孔除去挥发成分。
树脂层(I)的厚度没有特别限制,从太阳能电池元件(单元)的密封性、经济性等的观点出发,优选0.02~0.7mm,更优选0.05~0.6mm。
[树脂层(II)]
树脂层(II)是设于树脂层(I)的至少一侧,并且含有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为100~145℃、结晶熔融热量为120~190J/g的(条件(c))乙烯系聚合物(C)和结晶成核剂(D)的树脂层。另外,本发明的太阳能电池用多层体中,树脂层(II)主要具有以下作用:赋予用于抑制太阳能电池元件(单元)、配线等因水分导致的劣化的优良防湿性(水蒸气阻隔性)、太阳能电池模块制造时的操作性(刚性)、对柔性型太阳能电池模块而言的刚性(挺括)、用于使太阳能电池体现出充分的发电效率的优良透明性。
(乙烯系聚合物(C))
作为本发明的太阳能电池用多层体中使用的乙烯系聚合物(C),只要满足上述条件(c)的热特性就没有特别限定,优选使用乙烯均聚物、乙烯与碳原子数为3~20的α-烯烃的共聚物、或者它们的混合物。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、诸特性、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,或者组合两种以上使用。本发明中,在满足上述热特性的乙烯均聚物、或者乙烯与选自1-丁烯、1-己烯和1-辛烯中的至少1种、优选2种以上的α-烯烃的共聚物与结晶成核剂(D)的组合中,能够有效赋予用于抑制太阳能电池元件(单元)、配线等因水分导致的劣化的优良防湿性(水蒸气阻隔性)、太阳能电池模块制造时的操作性(刚性)、对柔性型太阳能电池模块而言的刚性(挺括)、用于使太阳能电池体现出充分的发电效率的优良透明性等作为树脂层(II)的诸特性,因而优选。
使用该乙烯与α-烯烃的共聚物时,作为α-烯烃的含量,相对于乙烯-α-烯烃共聚物中的全部单体单元,优选为0.1~3.0质量%,更优选0.3质量%以上或2.8质量%以下,进一步优选0.5质量%以上或2.6质量%以下。特别优选丁烯-1、己烯-1和辛烯-1在上述共聚物中所占的合计比例在上述范围内。如果α-烯烃在该范围内,则能够提供防湿性与透明性和耐热性、刚性的平衡优良的太阳能电池用多层体,因而优选。
另外,上述乙烯系聚合物(C)的聚合中使用的催化剂没有特别限制,例如可举出以由氯化钛和有机铝化合物构成的齐格勒-纳塔型催化剂、由氧化铬等铬化合物构成的菲利普型催化剂为代表的多位点催化剂,以及以茂金属系催化剂、后茂金属系催化剂为代表的单位点催化剂等。本发明中,由于后述的理由而优选使用单位点催化剂。
在此,使用单位点催化剂聚合得到的乙烯均聚物、乙烯-α-烯烃共聚物的分子量分布指数(Mw/Mn)小,分子的长度比较均匀,因此在添加结晶成核剂(D)时,能够形成微细的结晶,因此能够有效使透明性、防湿性提高。由此出发,上述乙烯系聚合物(C)的分子量分布指数(Mw/Mn)优选为2.5~5.0,更优选为2.6以上或4.8以下,进一步优选为2.8以上或4.5以下,特别是3.0以上或4.0以下。应予说明,该分子量分布指数(Mw/Mn)可以由公知的方法、例如使用高温GPC系统而由重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比求出。
作为该单位点催化剂的例子,可举出将茂金属化合物与甲基铝氧烷组合而成的茂金属催化剂。作为使用单位点催化剂聚合得到的乙烯均聚物、乙烯-α-烯烃共聚物的特征,除了上述的分子量分布窄以外,还可以举出如果以相同密度进行比较,则结晶熔融热量比使用多位点催化剂聚合而得的树脂低等。
另外,该乙烯系聚合物(C)的密度优选为0.910~0.948g/cm3,更优选0.915g/cm3以上或0.947g/cm3以下,进一步优选0.920g/cm3以上或0.942g/cm3以下。这里,如果密度在该范围内,则能够对本发明的太阳能电池用多层体平衡良好地赋予优良的防湿性与透明性和耐热性、刚性,因而优选。
本发明中使用的乙烯系聚合物(C)需要满足特定的热特性(c),即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为100~145℃、结晶熔融热量为120~190J/g。更优选结晶熔融峰值温度为105℃以上,进一步优选110℃以上,上限为145℃。另外,更优选结晶熔融热量为130~185J/g,进一步优选140~183J/g。这里,如果结晶熔融峰值温度和结晶熔融热量在该范围内,则能够在与结晶成核剂(D)的组合中,对本发明的太阳能电池用多层体赋予优良的防湿性、透明性和刚性,因而优选。应予说明,该结晶熔融峰值温度和结晶熔融热量可以使用差示扫描量热计分别根据JIS K7121、JIS K7122进行测定。
另外,该乙烯系聚合物(C)的熔体流动速率(MFR)没有特别限制,但是通常使用MFR(JIS K7210,温度:190℃,载荷:21.18N)为0.1~100g/10分钟左右的乙烯系聚合物,从成型性、诸特性出发优选使用0.3~10g/10分钟的乙烯系聚合物。
作为该乙烯系聚合物(C)的具体例,作为采用单位点催化剂聚合得到的乙烯系聚合物,可举出Asahi Kasei Chemicals公司的商品名“CREOLEX”、TOTAL PETROCHEMICALS公司的商品名“Lumicene”、宇部丸善聚乙烯(株)制的商品名“UMERIT”,作为采用多位点催化剂聚合得到的乙烯系聚合物,可举出Asahi Kasei Chemicals公司的商品名“Suntec HD”、日本聚乙烯(株)制的商品名“Novatec HD”等。
(结晶成核剂(D))
本发明中使用的结晶成核剂(D)只要是主要具有上述乙烯系聚合物(C)的球晶尺寸的微细化所致的透明性提高、结晶熔融热量增大、刚性提高效果的结晶成核剂,对其种类就没有特别限制。例如可举出二亚苄基山梨糖醇(DBS)化合物、1,3-O-双(3,4二甲基亚苄基)山梨糖醇、二烷基亚苄基山梨糖醇、具有至少一个氯或溴取代基的山梨糖醇的二缩醛、二(甲基或乙基取代亚苄基)山梨糖醇、具有形成碳环的取代基的双(3,4-二烷基亚苄基)山梨糖醇、脂肪族、脂环族和芳香族的羧酸、二羧酸或多元性多元羧酸、对应的酐和金属盐等有机酸的金属盐化合物、环式双酚磷酸酯、双环[2.2.1]庚烯二羧酸二钠等二环式二羧酸和盐化合物、双环[2.2.1]庚烷-二羧酸酯等二环式二羧酸酯的饱和金属或有机盐化合物、1,3:2,4-O-二亚苄基-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(间甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(间乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(间异丙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(间正丙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(间正丁基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对异丙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对正丙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对正丁基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,3-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,4-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,5-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,5-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,3-二乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,4-二乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,5-二乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,4-二乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,5-二乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,4,5-三甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,4,5-三甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(2,4,5-三乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(3,4,5-三乙基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对甲氧基羰基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对乙氧基羰基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对异丙氧基羰基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(邻正丙氧基羰基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(邻正丁基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(邻氯亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-(对氯亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-[(5,6,7,8-四氢-1-萘)-1-亚甲基]-D-山梨糖醇、1,3:2,4-双-O-[(5,6,7,8-四氢-2-萘)-1-亚甲基]-D-山梨糖醇、1,3-O-亚苄基-2,4-O-对甲基亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对甲基亚苄基-2,4-O-亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-亚苄基-2,4-O-对乙基亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对乙基亚苄基-2,4-O-亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-亚苄基-2,4-O-对氯亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对氯亚苄基-2,4-O-亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-亚苄基-2,4-O-(2,4-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3-O-(2,4-二甲基亚苄基)-2,4-O-亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-亚苄基-2,4-O-(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨糖醇、1,3-O-(3,4-二甲基亚苄基)-2,4-O-亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对甲基-亚苄基-2,4-O-对乙基亚苄基山梨糖醇、1,3-对乙基-亚苄基-2,4-对甲基亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对甲基-亚苄基-2,4-O-对氯亚苄基-D-山梨糖醇、1,3-O-对氯-亚苄基-2,4-O-对甲基亚苄基-D-山梨糖醇等二缩醛化合物、2,2’-亚甲基-双-(4,6-二-叔丁基苯基)磷酸酯钠、双[2,2’-亚甲基-双-(4-6-二-叔丁基苯基)磷酸酯]铝、2,2-亚甲基双(4,6-二-叔丁基苯基)磷酸酯钠,己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、二十烷酸、山萮酸、褐煤酸等脂肪酸,油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、山萮酸酰胺等脂肪酸酰胺,硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙等脂肪酸金属盐,二氧化硅、滑石、高岭土、碳化钙等无机粒子,丙三醇、甘油单酯等高级脂肪酸酯及类似物。
本发明中,从提高透明性、刚性的效果出发,特别优选油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、山萮酸酰胺等脂肪酸酰胺,硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙等脂肪酸金属盐。
作为结晶成核剂(D)的具体例,可举出新日本理化(株)的商品名“GEL ALL D”系列,旭电化工业(株)的商品名“ADK STAB”,MillikenChemical(株)的商品名“Millad”、“Hyperform”、BASF(株)的商品名“IRGACLEAR”等,此外,作为结晶成核剂的母炼胶,可举出理研维生素(株)的商品名“RIKEN MASTER CN”,Milliken Chemical(株)的商品名“Hyperform Concenrate”等。其中,作为提高透明性的效果特别高的,可举出Milliken Chemical(株)的商品名“HyperformHPN-20E”、“Hyperform Concenrate HL3-4”、理研维生素(株)的商品名“RIKEN MASTER CN-001”、“RIKEN MASTER CN-002”。
(烯烃相容树脂(E))
上述树脂层(II)进一步含有烯烃相容树脂(E)能够进一步提高本发明的太阳能电池用多层体的防湿性、透明性,因而优选。
在此,作为该烯烃相容树脂(E),例如可举出选自石油树脂、萜烯树脂、香豆酮-茚树脂、松香系树脂、及它们的氢化衍生物中的1种树脂或2种以上的树脂。本发明中,基于后述的理由,优选使用石油树脂或萜烯树脂。
作为上述石油树脂,例如可举出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等。
作为上述萜烯树脂,例如可举出来自β-蒎烯的萜烯-酚醛树脂等。
作为上述香豆酮-茚树脂,例如可举出香豆酮-茚共聚物、香豆酮-茚-苯乙烯共聚物等。
作为上述松香系树脂,例如可举出脂松香、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。
从与上述乙烯系聚合物(C)混合时的相容性、色调、热稳定性、耐湿热性等观点出发,该烯烃相容树脂(E)优选使用氢化衍生物、特别是氢化率(以下有时简记为“氢化率”,根据1H-NMR谱图由以苯基为基准的共轭二烯的不饱和双键的比例求出)为95%以上而且实质上不含有羟基、羧基、卤素等极性基团或者双键等不饱和键的氢化石油树脂或氢化萜烯树脂。
本发明的太阳能电池用多层体中,烯烃相容树脂(E)根据JIS K2207测定的软化温度Ts(E)优选为[上述乙烯系聚合物(C)根据JIS K7121测定的差示扫描量热测定中以10℃/分钟的冷却速度测定的结晶峰值温度Tc(C)+5℃]以下,更优选为[该Tc(C)+3℃]以下,更优选为[该Tc(C)+2℃]以下,更优选该Tc(C)以下,进一步优选为该Tc(C)-5℃以下。此外,该Ts(E)的下限为80℃。在此,通过使软化温度Ts(E)的上限满足该条件,乙烯系聚合物(C)的结晶化过程中,烯烃相容树脂(E)的分子链的自由度高,因此难以阻碍乙烯系聚合物(C)的结晶化,形成微细的结晶,得到防湿性、透明性等优良的太阳能电池用多层体,因而优选。另外,如果烯烃相容树脂(E)的软化温度Ts(E)的下限为80℃以上、优选90℃以上,则难以发生成型时的原料的粘连、二次加工时、或者输送时、使用时难以发生向太阳能电池用多层体的表面的渗出,因而优选。
对于该烯烃相容树脂(E)的软化温度Ts(E),主要通过选择分子量,从而能够得到所需的软化温度的烯烃相容树脂。
作为该烯烃相容树脂(E)的具体例,可举出三井化学(株)的商品名“Hirez”、“PETROSIN”、荒川化学工业(株)的商品名“Arkon”、YASUHARA CHEMICAL(株)的商品名“Clearon”、出光兴产(株)的商品名“I-MARV”、TONEX(株)的商品名“Escorez”等。
(环状烯烃系树脂(F))
上述树脂层(II)中进一步含有环状烯烃系树脂(F)能够进一步提高透明性,因而优选。
作为本发明中使用的环状烯烃系树脂(F),可以例示(i)将环状烯烃的开环(共)聚合物根据需要进行氢化而成的聚合物、(ii)环状烯烃的加成(共)聚合物、(iii)环状烯烃与乙烯、丙烯等α-烯烃的无规共聚物、(iv)将上述(i)~(iii)用马来酸酐、马来酸、衣康酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸等不饱和羧酸或者其酐这样的改性剂进行改性而成的接枝共聚物等。它们可以仅单独使用一种,或者组合两种以上使用。
该环状烯烃系树脂(F)的玻璃化转变温度(Tg)优选为50~110℃,更优选50~105℃,更优选55~90℃,进一步优选60~90℃,进一步优选65~85℃。在此,如果玻璃化转变温度(Tg)在该范围内,则能够在不大幅降低耐热性、加工性的情况下提高本发明的太阳能电池用多层体的透明性,因而优选。
该环状烯烃系树脂(F)与构成树脂层(II)的上述乙烯系聚合物(C)的相容性低,因此,考虑到透明性,优选常温下的平均折射率为1.51~1.54,更优选1.515~1.535,并且,优选与使用的乙烯系聚合物(C)的平均折射率之差的绝对值为0.01以下,更优选0.005以下,进一步优选0.003以下。在此,如果平均折射率差的绝对值在该范围内,则能够在不对树脂层(II)中的环状烯烃系树脂(F)的分散径产生大的影响的情况下提高透明性,因而优选。应说明的是,平均折射率可以采用公知的方法、例如使用阿贝折射仪进行测定。
作为环状烯烃系树脂(F)的具体例,可举出NIPPON ZEON(株)的商品名“ZEONOR”、三井化学(株)的商品名“APEL”、POLY-PLASTICS(株)的商品名“TOPAS”。此外,环状烯烃系树脂(F)也可以根据例如日本特开昭60-168708号公报、日本特开昭61-115916号公报、日本特开昭61-271308号公报、日本特开昭61-252407号公报等中记载的公知方法来进行制造。
(树脂层(II))
本发明的太阳能电池用多层体中的树脂层(II)是含有上述乙烯系聚合物(C)和上述结晶成核剂(D)的树脂层。
上述树脂层(II)中的乙烯系聚合物(C)的含量通常为30质量%以上,优选30~99.9质量%,更优选30~90质量%,更优选40~85质量%,进一步优选40~80质量%。在此,通过使乙烯系聚合物(C)的含量在该范围内,能够赋予优良的刚性、防湿性和透明性,因而优选。
进而,上述树脂层(II)中的结晶成核剂(D)的含量可以在透明性、防湿性良好的范围适当确定,优选0.01~3.0质量%,更优选0.03质量%以上或2.0质量%以下,进一步优选0.05质量%以上或1.0质量%以下。在此,如果结晶成核剂(D)的含量在该范围内,则能够在不发生因过剩添加所致的界面散射导致的透明性大幅降低的情况下提高本发明的太阳能电池用多层体的刚性、透明性和防湿性,因而优选。
进而,上述树脂层(II)中的烯烃相容树脂(E)的含量优选为0~40质量%,更优选5~30质量%,进一步优选10~25质量%。在此,如果烯烃相容树脂(E)在该范围内,则能够在不发生向表面的渗出、机械物性大幅降低的情况下进一步提高本发明的太阳能电池用多层体的透明性和防湿性,因而优选。
进而,上述树脂层(II)中的环状烯烃系树脂(F)的含量优选为0~45质量%,更优选10~50质量%,更优选15~40质量%,更优选20~35质量%,进一步优选25~30质量%。在此,如果环状烯烃系树脂(F)在该范围内,则能够在不使防湿性大幅降低的情况下进一步提高透明性,因而优选。
本发明中,树脂层(II)的厚度没有特别限制,从防湿性与透明性和刚性的平衡的观点出发,优选为0.01~0.30mm,更优选为0.03~0.25mm,更优选为0.03~0.20mm,进一步优选为0.05~0.15mm。
[其它树脂]
另外,在构成本发明的太阳能电池用多层体的树脂层(I)和树脂层(II)中,在不脱离本发明主旨的范围内,出于使诸特性(柔软性、刚性、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,对于树脂层(I),可以混合除了上述乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)和上述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)、上述硅烷改性乙烯系树脂(X)、聚乙烯系树脂(Y)以外的其它树脂,对于树脂层(II),可以混合除了上述乙烯系聚合物(C)、上述烯烃相容树脂(E)和上述环状烯烃系树脂(F)以外的其它树脂。在此,作为其它树脂,例如,可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、硫醇基、硅烷醇基等极性基团改性而得的树脂等。
[添加剂]
另外,构成本发明的太阳能电池用多层体的树脂层(I)和/或树脂层(II)中,可以根据需要添加各种添加剂。作为该添加剂,例如可举出硅烷偶联剂、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。本发明中,作为添加至树脂层(I)-1中的添加剂,基于后述的理由等,优选添加选自硅烷偶联剂、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,作为添加至树脂层(I)-2和/或树脂层(II)中的添加剂,基于后述的理由等,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。
(硅烷偶联剂)
硅烷偶联剂在提高对封装材料的保护材料(玻璃、树脂制的前板、背板等)、太阳能电池元件等的粘合性方面是有用的,例如可举出在具有乙烯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基之类的不饱和基团、氨基、环氧基等的同时还具有烷氧基之类的可水解基团的化合物。作为硅烷偶联剂的具体例,可例示出N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。进行添加时,粘合性良好,黄变等变色少等,因此优选使用γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。该硅烷偶联剂的添加量相对于构成各树脂层的树脂组合物100质量份通常为0.0~5.0质量份左右,优选0.1~5质量份,更优选0.2~3质量份,另外,虽然与硅烷偶联剂同样,也可有效地应用有机钛酸酯化合物等偶联剂,但在本发明中优选不添加。
(抗氧化剂)
作为抗氧化剂,可应用各种市售品,可举出单酚系、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}乙二醇酯、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、三酚(维生素E)等。
作为硫系,可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,可举出亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基异癸基酯、亚磷酸苯基二异癸基酯、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-膦杂菲-10-氧化物、10-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物、10-癸氧基-9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲、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,优选使用酚系及亚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树脂层的树脂组合物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。
(紫外线吸收剂)
作为紫外线吸收剂,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,可应用各种市售品。作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,例如,可举出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树脂层的树脂组合物100质量份通常为0.01~2.0质量份左右,优选添加0.05~0.5质量份。
(光稳定剂)
作为除上述紫外线吸收剂以外赋予耐候性的耐候稳定剂,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并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,但是大多发生着色,因此对于本发明的太阳能电池用多层体而言不优选。
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-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)酯等。
该受阻胺系光稳定化剂的添加量相对于构成各树脂层的树脂组合物100质量份通常为0.01~0.5质量份左右,优选添加0.05~0.3质量份添加。
[太阳能电池用多层体]
本发明的太阳能电池用多层体在上述树脂层(I)的至少一侧具有上述树脂层(II)。
本发明的太阳能电池用多层体的防湿性优异,优选总厚度0.3mm、温度40℃、相对湿度90%下测定的水蒸气透过率为3.0g/(m2·24小时)以下。本发明中,从使用太阳能电池用多层体制作的太阳能电池模块的耐久性、长期可靠性等观点出发,更优选2.0g/(m2·24小时)以下,进一步优选1.0g/(m2·24小时)以下,特别优选0.5g/(m2·24小时)以下。本发明中的这样的优良防湿性主要通过上述乙烯系聚合物(C)与结晶成核剂(D)的组合、以及烯烃相容树脂(E)和/或环状烯烃系树脂(F)的添加而能够实现。应说明的是,该水蒸气透过率可以用公知的各种方法测定,但在本发明中,是根据JIS K7129B,使用MOCON公司制PERMATRAN W 3/31,在温度40℃、相对湿度90%的条件下,测定总厚度0.3mm的多层片的水蒸气透过率而得的值。
本发明的太阳能电池用多层体可以考虑所应用的太阳能电池的形状、厚度、设置场所等而适当调整其柔软性、刚性。例如,考虑到以片形状采用本发明的太阳能电池用多层体时的操作性、防止片表面彼此的粘连、或者太阳能电池模块的轻量化(通常相对于3mm左右,可使用薄膜玻璃(1.1mm左右),或者可使用无玻璃的构成)等,动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E’)优选为100~1000MPa,更优选150~900MPa、250~900MPa,进一步优选300~700MPa,特别优选400~600MPa。应说明的是,该储能模量(E’)是使用动态粘弹性测定装置,在振动频率10Hz下测定规定温度范围,求出温度20℃时的值而得的。
本发明的太阳能电池用多层体为具有树脂层(I)和树脂层(II)作为最外层的至少一层的多层构成,因此能够平衡良好地兼顾粘合性、柔软性等表面层所要求的特性与防湿性、操作性(刚性)等多层体总体所要求的特性。
例如,以柔软性和操作性(刚性)为例进行说明,本发明的太阳能电池用多层体采用软质层作为树脂层(I)、采用硬质层作为树脂层(II),通过适当调整它们的厚度比,能够平衡良好地兼顾柔软性和操作性(刚性)。本发明的太阳能电池用多层体可以为树脂层(I)和树脂层(II)的2层以上的层叠结构,从作为多层体的防止弯曲(平面性的保持)、制膜性等的观点出发,优选树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I)、换言之优选软质层/硬质层/软质层的由2种层构成的3层结构等对称结构。
所谓上述软质层没有特别限定,为动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E’)优选为100MPa以下、更优选为5~50MPa的层,所谓硬质层,为储能模量(E’)优选大于100MPa、更优选200~3000MPa、进一步优选500~2000MPa的层。通过采用这样的层叠构成,将本发明的太阳能电池用多层体例如作为太阳能电池材使用时,能够较容易地实现太阳能电池元件的保护性(缓冲弹性)和作为封装材料整体的操作性(常温下的弹性模量等)的兼顾,因而优选。
对于本发明的太阳能电池用多层体的总厚度0.3mm时的总光线透射率,在应用的太阳能电池种类例如为无定形的薄膜系硅型等、应用于到达太阳电子元件的太阳光不受遮挡的部位的情况下,有时不太受到重视,但考虑到太阳能电池的光电转换效率、使各种部件重合时的作业性等,优选为85%以上,更优选为88%以上,进一步优选为90%以上。应说明的是,该总光线透射率可以采用公知的各种方法进行测定,但在本发明中,是根据JIS K7105,使用村上色彩技术研究所(株)制“反射-透射率计”,测定总厚度0.3mm的多层片的总光线透射率而得的值。
本发明的太阳能电池用多层体可以优选作为容易形成太阳能电池模块、能够省略交联工序且透明性、防湿性、密封性和操作性(刚性)等优良的太阳能电池材使用。为了同时满足这些特性,测定总厚度0.3mm的太阳能电池用多层体时,优选动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E’)为300~700MPa,温度40℃、相对湿度90%下测定的水蒸气透过率为3.0g/(m2·24小时)以下,且总光线透射率为85%以上。更优选动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E’)为400~600MPa,温度40℃、相对湿度90%下测定的水蒸气透过率为2.0g/(m2·24小时)以下,且总光线透射率为87%以上,进一步优选动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量(E’)为400~600MPa,温度40℃、相对湿度90%下测定的水蒸气透过率为1.0g/(m2·24小时)以下,且总光线透射率为88%以上。
本发明的太阳能电池用多层体的耐热性受树脂层(I)和树脂层(II)中使用的树脂的诸特性(结晶熔融峰值温度、结晶熔融热量、MFR,分子量等)影响。一般而言,太阳能电池模块因发电时的发热、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用多层体的耐热性,因此优选。
本发明的太阳能电池用多层体的总厚度没有特别限制,通常为0.03~1.0mm左右,从透明性、防湿性和操作性等观点出发,优选以0.10~0.75mm、更优选以0.10~0.70mm的片状使用。
[太阳能电池用多层体的制造方法]
下面,对本发明的太阳能电池用多层体的制造方法进行说明。
作为片状的太阳能电池用多层体的制膜方法,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、捏合机等熔融混合设备且使用T型模的挤出流延法、压延法、吹胀法等,并没有特别限定,在本发明中,从操作性、生产率等观点出发,可优选采用使用T型模的挤出流延法。使用T型模的挤出流延法中的成型温度根据构成各树脂层的树脂组合物的流动特性、制膜性等来适当调整,但大概为130~300℃,优选为150~250℃。另外,对于多层化的方法,也可以使用公知的方法,例如共挤出法、挤出层压法、热层压法、干式层压法等方法,但本发明中,从操作性、生产率等观点出发,优选使用共挤出法。在该共挤出法中,可以选自各种的多层喷嘴,例如可举出加料块法、多歧管法。另外,出于防止各树脂层的修边效率、再生添加时的透明性降低等的目的,还可以优选使用哑铃形喷嘴、封装喷嘴等。
采用上述制造方法制作的本发明的太阳能电池用多层体中,树脂层(II)相对于总厚度的厚度比例优选为10%~90%,优选20%~70%,更优选20%~60%,更优选30%~60%,进一步优选35%~55%。在此,如果树脂层(II)的厚度比例在该范围内,可以得到防湿性与刚性和透明性的平衡优良的太阳能电池用多层体,因而优选。另外,本发明的太阳能电池用多层体在常温下的刚性优异,因此如果用于例如柔性型太阳能电池模块,则能够赋予刚性(挺括),另外,如果用于刚性型太阳能电池模块,则能够应用薄壁玻璃(例如,1.1mm等)、或者能够应用无玻璃等的构成,还可以期待轻量化等。
另外,作为本发明的太阳能电池用多层体的结构,只要设置树脂层(I)作为多层体的最外层的至少1层即可,例如优选使用树脂层(I)/树脂层(II)的由2种层构成的2层结构、树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I)的由2种层构成的3层结构等,出于提高作为太阳能电池模块的特性、外观调整(翘曲、卷曲的改良等)等的目的,也能够采用其他层叠构成。例如可举出树脂层(I)(含添加剂)/树脂层(I)(不含添加剂)/树脂层(II)、树脂层(I)(含添加剂A)/树脂层(I)(含添加剂B)(添加剂A和B的添加剂配方不同)/树脂层(II)、树脂层(I)’/树脂层(I)”(树脂层(I)’和(I)”的储能模量(E’)、添加剂的混合比不同)/树脂层(II)、树脂层(I)/树脂层(II)’/树脂层(II)”(树脂层(II)’和(II)”的储能模量(E’)、添加剂的混合比不同)的由3种层构成的3层结构,树脂层(I)/粘合层/树脂层(II)/粘合层/树脂层(II)(粘合层为树脂层(I)和树脂层(II)的粘合层)、树脂层(I)/再生层/树脂层(II)/再生层/树脂层(I)、以及树脂层(I)/再生层/树脂层(II)/再生层/树脂层(II)的由3种层构成的5层结构等。在此,再生层中可以添加将本发明的太阳能电池用多层体制膜时产生的边的修整、产品的宽度调整中产生的卷物等。本发明中,为了不使作为树脂层(II)的主要功能的防湿性、透明性、刚性等降低,优选尽量在树脂层(II)中不添加在制膜时产生的边的修整、产品的宽度调整(狭缝)中产生的卷物等,而是设定再生层来进行添加。
本发明的太阳能电池用多层体中使用的抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂等各种添加剂的混合方法可以是预先与树脂一起进行干混后供给料斗,也可预先将所有材料进行熔融混合而制成颗粒后进行供给,也可制作仅将添加剂预先浓缩在树脂中而成的母料来进行供给。另外,对于以片状得到的本发明的太阳能电池用多层体的表面和/或背面,根据需要,为了防止在使片形成卷物时片彼此的粘连,提高在太阳能电池元件的封装工序中的操作性、脱气的容易性等的目的,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。
进而,在制作本发明的太阳能电池用多层体时,可以通过挤出层压、共挤出、夹层层压等方法与其它基材膜(例如拉伸聚酯膜(OPET)、拉伸聚丙烯膜(OPP)、ETFE(四氟化乙烯-乙烯共聚物)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)和丙烯酸系等各种耐候性膜等)进行层叠。通过将本发明的太阳能电池用多层体和各种基材膜进行层叠,能够提高操作性、根据层叠比比较容易地调整必要的特性、经济性等。
[太阳能电池模块]
本发明的太阳能电池用多层体用作太阳能电池用部件,其部位没有特别限制,主要在作为与太阳能电池元件密合而进行保护的太阳能电池封装材料的部位用作太阳能电池封装用多层体,另外,出于调整作为太阳能电池模块整体的柔软性、刚性、卷曲、厚度、绝缘破坏电压等目的,也在不与太阳能电池元件密合的部位使用。在此,作为不与太阳能电池元件密合的部位的具体例,例如,作为上部保护材料/封装材料/太阳能电池元件/封装材料/下部保护材料这样的太阳能电池模块的上部保护材料的构成层,可举出最表面层/本发明的太阳能电池用多层体/阻隔层、最表面层/阻隔层/本发明的太阳能电池用多层体、最表面层/本发明的太阳能电池用多层体、最表面层/本发明的太阳能电池用多层体/阻隔层/本发明的太阳能电池用多层体等,另外,作为下部保护材料的构成层,可举出本发明的太阳能电池用多层体/阻隔层/最里面层、其它聚烯烃层(CPP等)/本发明的太阳能电池用多层体/阻隔层/最里面层、其它聚烯烃层(CPP等)/阻隔层/本发明的太阳能电池用多层体/最里面层或其它聚烯烃层(CPP等)/本发明的太阳能电池用多层体/最里面层等。另外,将本发明的太阳能电池用多层体用于不与太阳能电池元件密合的部位时,在与太阳能电池元件密合而进行保护的太阳能电池材中,可以使用本发明的太阳能电池用多层体或者市售的EVA、离聚物系的太阳能电池材料。在此,对于将本发明的太阳能电池用多层体用作与太阳能电池元件密合而进行保护的太阳能电池材而制作的太阳能电池模块进行说明。
使用本发明的太阳能电池用多层体,用作为上下保护材料的前板和背板将太阳能电池元件固定,从而能够制作太阳能电池模块。作为这种太阳能电池模块,可以例示各种类型,优选可举出将本发明的太阳能电池用多层体作为封装材料即作为太阳能电池封装用多层体使用,使用上部保护材料、太阳能电池元件和下部保护材料而制作的太阳能电池模块,具体可举出,以上部保护材料/封装材料/太阳能电池元件/封装材料/下部保护材料的方式用本发明的太阳能电池用多层体从太阳能电池元件的两面进行夹持的构成(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太阳能电池元件而得的元件上形成封装材料和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用多层体的太阳能电池模块中,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用多层体,也可以仅在一处部位使用本发明的太阳能电池用多层体。另外,在封装材料被用于两处以上部位的情况下,对于构成各部位所使用的本发明的太阳能电池用多层体的树脂层(I)和树脂层(II),构成该树脂层(I)和树脂层(II)的树脂组合物的组成、以及该树脂层(I)和树脂层(II)在多层体中所占的厚度比例可以相同,也可以不同。此外,在任意情况下,通过以本发明的太阳能电池用多层体的树脂层(I)侧与太阳能电池元件侧接触的方式制作太阳能电池模块,能够在封装太阳能电池元件时得到充分的粘合性、密封性,因而优选。
作为配置于封装材料间而布线的上述太阳能电池元件,例如可举出单晶硅型、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、色素增感型、有机薄膜型等。
对于构成使用本发明的太阳能电池用多层体制成的太阳能电池模块的各部件,没有特别限定,但是作为上部保护材料,例如可举出玻璃、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。为了使与本发明的太阳能电池用多层体、其它部件的粘合性提高,可对这些上部和/或下部的保护材料的表面实施等离子体处理、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用多层体制成的太阳能电池模块,以具有以下构成的太阳能电池模块为例进行说明:以上述的上部保护材料/封装材料(树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I))/太阳能电池元件/封装材料(树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I))/下部保护材料的方式用封装材料从太阳能电池元件的两侧进行夹持的构成。如图1所示,从太阳光受光侧依次层叠透明基板10、使用了本发明的太阳能电池用多层体(树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I))的封装材料12A、太阳能电池元件14A、14B、使用了本发明的太阳能电池用多层体(树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I))的封装材料12B、背板16,进而在背板16的下表面粘合接线盒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)而成。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通过设置于背板16的贯通孔(未图示)被取出到外部,与接线盒18连接。
作为太阳能电池模块的制造方法,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、封装材料、太阳能电池元件、封装材料、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的工序。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用多层体制作的太阳能电池模块根据所应用的太阳能电池的类型和模块形状,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
以下用实施例进一步详细说明,但是本发明并不由此受到任何限制。应予说明,关于本说明书中表示的片的各种测定值及评价如下进行。在此,将片的来自挤出机的流动方向称为纵向,将其正交方向称为横向。
(1)结晶熔融峰值温度(Tm)
使用株式会社Perkinelmer制的差示扫描量热计、商品名“Pyris1DSC”,依照JIS K7121,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1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℃,由此时测定的热谱图求出结晶熔融峰值温度(Tm)(℃)。
(2)结晶峰值温度(Tc)
使用株式会社Perkinelmer制的差示扫描量热计、商品名“Pyris1DSC”,依据JIS K7121,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1分钟后,以10℃/分钟的冷却速度降温至-40℃,由此时测定的热谱图求出结晶峰值温度(℃)。
(3)结晶熔融热量(ΔHm)
使用株式会社Perkinelmer制的差示扫描量热计、商品名“Pyris1DSC”,依据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1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℃,由此时测定的热谱图求出结晶熔融热量(ΔHm)(J/g)。
(4)软化温度(Ts)
根据JIS K2207求出烯烃相容树脂(E)的软化温度。
(5)分子量分布指数(Mw/Mn)
使用日本WATER(株)制高温GPC系统测定重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn),算出分子量分布指数(Mw/Mn)。
(6)透明性(总光线透射率)
使用村上色彩技术研究所(株)制“反射-透射率计”,根据JIS K7105,对厚度0.3mm的样品进行总光线透射率的测定。记录其结果,一并记录以下述的基准进行评价的结果。
(○)总光线透射率为85%以上
(×)总光线透射率小于85%
(7)防湿性(水蒸气透过率)
基于JIS K7129B,使用MOCON公司制PERMATRAN W 3/31,在40℃、90%RH的环境下对厚度0.3mm的样品测定水蒸气透过率。记录其结果,一并记录以下述的基准进行评价的结果。
(◎)水蒸气透过率为1.0g/(m2·24小时)以下
(○)水蒸气透过率大于1.0g/(m2·24小时)且为3.0g/(m2·24小时)以下
(×)水蒸气透过率大于3.0g/(m2·24小时)
(8)刚性(储能模量(E’))
(实施例1~9、比较例1~4、参考例1)
使用动态粘弹性测定仪(IT计测(株)制、商品名:粘弹性测定仪DVA-200),在振动频率:10Hz、升温速度:3℃/分钟、应变0.1%的条件下,自-100℃开始测定储能模量(E’),由得到的数据读取20℃时的储能模量(E’)。将20℃时的储能模量(E’)为100MPa~1000MPa的作为合格(〇),其以外作为(×)。
(实施例11~19、比较例5~7)
使用IT计测(株)制的动态粘弹性测定机、商品名“粘弹性测定仪DVA-200”,将试样(纵4mm,横60mm)在振动频率10Hz、应变0.1%、升温速度3℃/分钟、卡盘间25mm的条件下,对于横向,从-150℃到150℃进行测定,由所得到的数据求得20℃时的储能模量(E′)(MPa)。记录其结果,一并记录以下述的基准进行评价的结果。
(◎)20℃时的储能模量(E’)为300MPa~700MPa
(○)20℃时的储能模量(E’)为100MPa以上且小于300MPa,或者为大于700MPa且1000MPa以下
(×)20℃时的储能模量(E’)大于1000MPa
(9)密封性
使用真空层压机((株)NPC制,商品名:LM30×30),在热板温度:150℃、加工时间:20分钟(详细内容:抽真空:5分钟,加压:5分钟,压力保持:10分钟)、压合速度:急速的条件下,从热板侧依次真空层压如下的5层:厚度3mm的白板玻璃(旭硝子(株)制,商品名:Solite)、厚度0.3mm的封装材料、厚度0.4mm的太阳能电池单元(FrancePhotowatt公司制,商品名:101×101MM)、厚度0.3mm的封装材料、厚度0.125mm的耐候性PET膜(Toray(株)制,商品名:LumirrorX10S),制作太阳能电池模块(尺寸:150mm×150mm),目视所制作的太阳能电池模块的外观,以下述的基准对其结果进行评价。
(○)封装材料没有间隙地充分浸入太阳能电池元件周围
(×)封装材料没有充分浸入太阳能电池元件周围,产生气泡、浮起。
(10)耐热性
在厚度3mm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0.3mm的片状的封装材料,使用真空压制机,在150℃、15分钟的条件下层叠压制,制作试样,将该试样在85℃、85%RH的恒温恒湿槽内倾斜60度地设置,观察经过2000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
(11)平均折射率
使用ATAGO(株)制阿贝折射仪,根据JIS K7142,以钠D射线(589nm)作为光源进行测定。
(12)维卡软化温度
根据JIS K7206进行测定。即,边对加热浴槽中的试验片通过垂直放置的尖端截面积1mm2的针状压头施加10N(A法)的总荷重,边以50℃/小时的速度使传热介质升温,测定压头尖端侵入试验片中1mm时的温度。
<使用的材料>
[乙烯-α-烯烃无规共聚物(A)]
(A)-1:乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical(株)制,商品名:Engage 8200,乙烯/辛烯=76/24质量%(93/7摩尔%),结晶熔融峰值温度=65℃,结晶熔融热量=53J/g)
(A)-2:乙烯-丙烯-己烯无规共聚物(日本聚乙烯(株)制,商品名:Karnel KJ640T,乙烯/丙烯/己烯=80/10/10质量%(89/7/4摩尔%),结晶熔融峰值温度=53℃,结晶熔融热量=58J/g)
[乙烯-α-烯烃嵌段共聚物(B)]
(B)-1:乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical(株)制,商品名:Infuse 9000,乙烯/辛烯=65/35质量%(88/12摩尔%),结晶熔融峰值温度=122℃,结晶熔融热量=44J/g)
[乙烯系聚合物(C)]
(C)-1:乙烯-丁烯-辛烯无规共聚物(旭化成(株)制,商品名:CREOLEX K4125,乙烯/1-丁烯/1-辛烯=97.7/1.1/1.2质量%(99.1/0.6/0.3摩尔%),密度:0.941g/cm3,结晶熔融峰值温度:130℃,结晶熔融热量:183J/g,结晶峰值温度(Tc(B)):114℃,Mw/Mn:3.12,20℃时的储能模量(E’):1100MPa,平均折射率:1.5274,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):2.5g/10分钟)
(C)-2:乙烯-丁烯-辛烯无规共聚物(旭化成(株)制,商品名:CREOLEX K4750,乙烯/1-丁烯/1-辛烯=97.9/0.8/1.3质量%(99.3/0.4/0.3摩尔%),密度:0.947g/cm3,结晶熔融峰值温度:131℃,结晶熔融热量:181J/g,结晶峰值温度(Tc(B)):113℃,Mw/Mn:2.87,20℃时的储能模量(E’):1478MPa,平均折射率:1.5300,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):5g/10分钟)
(C)-3:乙烯均聚物(旭化成(株)制,商品名:Suntec HD F371,乙烯:100质量%(100摩尔%),密度:0.944g/cm3,结晶熔融峰值温度:131℃,结晶熔融热量:167J/g,结晶峰值温度(Tc(B)):114℃,Mw/Mn:4.72,20℃时的储能模量(E’):1218MPa,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):0.45g/10分钟)
(C)-4:乙烯-己烯无规共聚物(宇部丸善聚乙烯(株)制,商品名:UMERIT 2040FC,密度:0.918g/cm3,结晶熔融峰值温度:121℃,结晶熔融热量:134J/g,结晶峰值温度(Tc(B)):105℃,Mw/Mn:2.80,20℃时的储能模量(E’):451MPa,平均折射率:1.5120,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):5g/10分钟)
[结晶成核剂(D)]
(D)-1:脂肪酸金属盐(硬脂酸锌/1,2-环己烷二羧酸钙盐=34/66质量%)
[烯烃相容树脂(E)]
(E)-1:氢化石油树脂(荒川化学工业(株)制,商品名:ArkonP115,软化温度Ts(E)=115℃)
(E)-2:氢化石油树脂(荒川化学工业(株)制,商品名:ArkonP140,软化温度Ts(E)=140℃)
[环状烯烃系树脂(F)]
(F)-1:环状烯烃系树脂(POLY-PLASTICS(株)制,商品名:TOPAS9506F-04,玻璃化转变温度=68℃,非晶性(结晶熔融热量=0J/g),平均折射率:1.5287)
[添加剂(G)]
(G)-1:硅烷偶联剂(信越化学(株)制,商品名:KBM503,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)
[硅烷改性乙烯系树脂(X)]
(X)-1:硅烷改性乙烯-辛烯无规共聚物(三菱化学(株)制,商品名:LINKLON SL800N,密度:0.868g/cm3,结晶熔融峰值温度:54℃和116℃,结晶熔融热量:22J/g和4J/g,20℃时的储能模量(E’):15MPa,平均折射率:1.4857,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):1.7g/10分钟)
(X)-2:硅烷改性乙烯-己烯无规共聚物(三菱化学(株)制,商品名:LINKLON XLE815N,密度:0.915g/cm3,结晶熔融峰值温度:121℃,结晶熔融热量:127J/g,20℃时的储能模量(E’):398MPa,平均折射率:1.5056,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):0.5g/10分钟)
[聚乙烯系树脂(Y)]
(Y)-1:乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical(株)制,商品名:Affinity EG8200G,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℃,结晶熔融热量:49J/g,维卡软化温度:45℃,20℃时的储能模量(E’):14MPa,平均折射率:1.4856,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):5g/10分钟)
(Y)-2:乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical(株)制,商品名:Infuse 9000,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℃,结晶熔融热量:44J/g,20℃时的储能模量(E’):27MPa,平均折射率:1.4899,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):0.5g/10分钟)
(实施例1)
将(A)-1、(B)-1和(G)-1以混合质量比94.5:5:0.5的比例干式混合后,使用φ40mm同向双轴挤出机,从2种3层的多岐管式的喷嘴作为成为两外层的树脂层(I)以设定温度190~200℃挤出。并且,同时将(C)-1和(D)-1以混合质量比99.9:0.1的比例干式混合后,使用φ40mm同向双轴挤出机从相同喷嘴作为成为中间层的树脂层(II)以设定温度200~220℃挤出。此时,调整熔融树脂的喷出量,以使得各层的厚度为:树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I)为0.1/0.1/0.1(mm)。接着,将该共挤出片用约20℃的铸轧辊进行骤冷,得到厚度0.3mm的多层片。对于得到的多层片,进行透明性、水蒸气透过率、耐热性的评价。将结果示于表1。
(实施例2)
在实施例1中,将构成树脂层(II)的树脂组合物变更为将(C)-1、(D)-1和(E)-1以混合质量比79.9:0.1:20的比例混合而成的树脂组合物,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例3)
在实施例1中,将构成树脂层(II)的树脂组合物变更为将(C)-1、(D)-1、(E)-1和(F)-1以混合质量比混合质量比49.9:0.1:20:30的比例混合而成的树脂组合物,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例4)
在实施例3中,将构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-2,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例5)
在实施例3中,将构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-3,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例6)
在实施例3中,将构成树脂层(I)的树脂组合物中的(A)-1变更为(A)-2,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例7)
在实施例1中,将构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-4,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例8)
在实施例3中,将构成树脂层(II)的树脂组合物中的(E)-1变更为(E)-2,除此以外,以与实施例3同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(实施例9)
将(A)-1、(B)-1和(G)-1以混合质量比94.5:5:0.5的比例干式混合后,使用φ40mm同向双轴挤出机,从2种2层的多岐管式的喷嘴作为树脂层(I)以设定温度190~200℃挤出。并且,同时将(C)-1、(D)-1、(E)-1和(F)-1以混合质量比49.9:0.1:20:30的比例干式混合后,使用φ40mm同向双轴挤出机从相同喷嘴作为树脂层(II)以设定温度200~220℃挤出。此时,调整熔融树脂的喷出量,以使得各层的厚度为:树脂层(I)/树脂层(II)为0.15/0.15(mm)。接着,将该共挤出片用约20℃的铸轧辊进行骤冷,得到厚度0.3mm的多层片。对于得到的多层片进行与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
(比较例1)
在实施例1中,作为构成树脂层(II)的树脂组合物单独使用(C)-1,除此以外以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(比较例2)
在实施例1中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为Prime Polymer(株)制、商品名:HI-ZEX 3600F(高密度聚乙烯,乙烯=100质量%(100摩尔%),密度=0.958g/cm3,结晶熔融峰值温度=134℃,结晶熔融热量=195J/g,结晶峰值温度=116℃,Mw/Mn=4.72,以下简记为(N)-1),除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(比较例3)
在实施例1中,使构成树脂层(I)的树脂组合物变更为以混合质量比99.5:0.5混合(A)-1和(G)-1而成的树脂组合物,除此以外,以与实施例1同样的方法、厚度构成进行多层片的制作、评价。将结果示于表1。
(比较例4)
在实施例1中去掉树脂层(I),得到仅由树脂层(II)构成的厚度0.3mm的单层片。对于得到的片进行与实施例1同样的评价,将结果示于表1。
(参考例1)
在实施例1中去掉树脂层(II),得到仅由树脂层(I)构成的厚度0.3mm的单层片。对于得到的片进行与实施例1同样的评价,将结果示于表1。
由表1可知,实施例1~9所示的本发明的太阳能电池用多层体的防湿性、透明性、密封性、操作性、以及耐热性均优良。另一方面,与本发明的组成、构成不同的比较例1~4的片的防湿性、透明性、密封性、操作性和耐热性中的至少1个差。
(实施例10)
使用NPC公司制真空层压机LM30×30,在热板温度:150℃、加工时间:20分钟(详细内容:抽真空:5分钟,加压:5分钟,压力保持:10分钟)、压合速度:急速的条件下,从热板侧依次真空层压如下的5层:作为上部保护材料的厚度3mm的白板玻璃(旭硝子(株)制,商品名:Solite)、实施例3中得到的厚度0.3mm的多层片(封装材料,树脂层(I)为太阳能电池元件侧)、厚度为0.4mm的太阳能电池元件(单元)(Photowatt公司制,型号:101×101MM)、实施例3中得到的厚度0.3mm的多层片(封装材料,树脂层(I)为太阳能电池元件侧)、作为下部保护材料的厚度为0.125mm的耐候性PET膜(Toray(株)制,商品名:LumirrorX10S),制作太阳能电池模块(尺寸:150mm×150mm)。得到的太阳能电池模块的透明性、外观等优异。
(实施例11)
使用φ40mm同向双轴挤出机,从2种3层的多岐管式的喷嘴以设定温度180~200℃将(X)-1和(Y)-1以混合质量比30:70的比例作为成为两外层的树脂层(I)挤出。并且,同时使用φ40mm同向双轴挤出机从是相同喷嘴以设定温度200~230℃将(C)-1和(D)-1以混合质量比99.9:0.1的比例作为成为中间层的树脂层(II)挤出。接着,调整熔融树脂的喷出量,将该共挤出片用约20℃的铸轧辊进行骤冷,得到各层的厚度为树脂层(I)/树脂层(II)/树脂层(I)=0.1/0.1/0.1(mm)、总厚度0.3mm的多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例12)
实施例11中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-4,除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例13)
实施例12中,使构成树脂层(I)的树脂组合物变更为(X)-2与(Y)-1的混合质量比为5:95的比例,除此以外,以与实施例12同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例14)
实施例12中,使构成树脂层(I)的树脂组合物变更为(X)-1与(Y)-1和(Y)-2的混合质量比为10:85:5的比例,除此以外,以与实施例12同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例15)
实施例11中,使构成树脂层(II)的树脂组合物变更为(C)-1与(D)-1和(E)-1的混合质量比为79.9:0.1:20的比例,除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例16)
实施例15中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(E)-1变更为(E)-2,除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例17)
实施例11中,使构成树脂层(II)的树脂组合物变更为(C)-1与(D)-1与(E)-1和(F)-1的混合质量比为49.9:0.1:20:30的比例,除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例18)
实施例17中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-2,除此以外,以与实施例17同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(实施例19)
实施例17中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为(C)-3,除此以外,以与实施例17同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(比较例5)
实施例11中,使构成树脂层(II)的树脂组合物单独使用(C)-1,除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(比较例6)
实施例11中,使构成树脂层(II)的树脂组合物中的(C)-1变更为Prime Polymer(株)制、商品名:HI-ZEX 3600F(高密度聚乙烯,乙烯=100质量%(100摩尔%),密度:0.958g/cm3,结晶熔融峰值温度:134℃,结晶熔融热量:195J/g,结晶峰值温度:116℃,Mw/Mn:4.72,20℃时的储能模量(E’):1581MPa,MFR(温度:190℃,载荷:21.18N):1g/10分钟,以下简记为(P)-1),除此以外,以与实施例11同样的方法、厚度构成得到多层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
(比较例7)
实施例11中,使构成树脂层(I)的树脂组合物为与树脂层(II)相同的树脂组合物,得到实质上仅由树脂层(II)构成的总厚度为0.3mm的单层片。使用得到的多层片,进行透明性、防湿性、耐热性等的评价。将结果示于表2。
由表2可以确认,本发明的太阳能电池用多层体的评价透明性、防湿性和耐热性等的全部项目均满足评价基准(实施例11~19)。另外,在树脂层(II)的乙烯系树脂(C)和结晶成核剂(D)的必须成分中进一步含有烯烃相容树脂(E)时,可以确认透明性、防湿性进一步提高(实施例15)。另外,在树脂层(II)的乙烯系树脂(C)和结晶成核剂(D)必须成分中进一步含有烯烃相容树脂(E)和环状烯烃系树脂(F)时,可以确认评价的全部项目均以高基准优异(实施例17~19)。
另一方面,不含有结晶成核剂(D)时(比较例5)、树脂层(II)中使用的乙烯系聚合物(C)的结晶熔融热量超过本发明的规定时(比较例6),可以确认透明性差,不具有构成最外层的至少一层的树脂层(I)时(比较例7),可以确认密封性、透明性等差。
(实施例20)
使用(株)NPC制真空层压机、商品名“LM30×30”,在热板温度:150℃、加工时间:20分钟(详细内容:抽真空:5分钟,加压:5分钟,压力保持:10分钟)、压合速度:急速的条件下,从热板侧依次真空层压如下的5层:作为上部保护材料的厚度3mm的白板玻璃(旭硝子(株)制,商品名:Solite)、各实施例中得到的总厚度0.3mm的多层片(封装材料)、厚度为0.4mm的太阳能电池元件(单元)(Photowatt公司制,商品名:101×101MM)、实施例中得到的总厚度0.3mm的多层片(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)制,商品名:LumirrorX10S),制作太阳能电池模块(尺寸:150mm×150mm)。得到的太阳能电池模块各自的透明性、外观等优异。
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 (17)

1.一种太阳能电池用多层体,其特征在于,具有下述树脂层I-1或下述树脂层I-2作为最外层的至少一层,并且具有树脂层II,该树脂层II含有结晶成核剂D和满足下述c的条件的乙烯系聚合物C,
树脂层I-1:含有50-99质量%的满足下述a的条件的乙烯-α-烯烃无规共聚物A和1-50质量%的满足下述b的条件的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物B的树脂层
树脂层I-2:含有硅烷改性乙烯系树脂X的树脂层
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融热量为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100~145℃、且结晶熔融热量为5~70J/g
c: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100~145℃、且结晶熔融热量为120~190J/g。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述树脂层II中的结晶成核剂D的含量为0.01质量%~3质量%。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述树脂层II还含有选自石油树脂、萜烯树脂、香豆酮-茚树脂、松香系树脂及它们的氢化衍生物中的至少1种烯烃相容树脂E。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述烯烃相容树脂E的软化温度Ts(E)为80℃以上且为所述乙烯系聚合物C的差示扫描量热测定中以10℃/分钟的冷却速度测定的结晶峰值温度Tc(C)+5℃以下。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述乙烯系聚合物C含有选自1-丁烯、1-己烯和1-辛烯中的至少1种α-烯烃作为乙烯以外的成分,且所述乙烯系聚合物C中所含的该α-烯烃的合计为0.1~3.0质量%。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述树脂层II还含有环状烯烃系树脂F。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,由树脂层I-1或树脂层I-2构成的树脂层I和树脂层II是动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量E’的值各自不同的层,树脂层I的储能模量E’小于树脂层II的储能模量E’。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,树脂层I的储能模量E’为100MPa以下,且树脂层II的储能模量E’大于100MPa。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,在总厚度0.3mm、温度40℃、相对湿度90%条件下测定的水蒸气透过率为3.0g/(m2·24小时)以下。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量E’为100~1000MPa。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,以总厚度0.3mm进行测定时,动态粘弹性测定中振动频率10Hz、温度20℃的储能模量E’为300~700MPa,在温度40℃、相对湿度90%条件下测定的水蒸气透过率为3.0g/(m2·24小时)以下,且总光线透射率为85%以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,将所述太阳能电池用多层体成型为厚度0.3mm时基于JISK7105测定的总光线透射率为85%以上。
13.根据权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,在由树脂层I-1或树脂层I-2构成的树脂层I和/或树脂层II中添加选自硅烷偶联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和耐候稳定剂中的至少一种添加剂。
14.根据权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,所述树脂层II在所述太阳能电池用多层体中所占的厚度比例为20%~70%。
15.根据权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,具有由树脂层I-1或树脂层I-2构成的树脂层I/树脂层II/树脂层I的由2种层构成的3层结构。
16.根据权利要求1~11中任一项所述的太阳能电池用多层体,其特征在于,是与太阳能电池元件密合而进行保护的太阳能电池封装材料。
17.一种太阳能电池模块,其特征在于,是使用权利要求1~16中任一项所述的太阳能电池用多层体制作的。
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