CN103732678B - 太阳能电池密封材、太阳能电池密封材的制造方法及太阳能电池模块 - Google Patents

太阳能电池密封材、太阳能电池密封材的制造方法及太阳能电池模块 Download PDF

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Abstract

本发明是一种太阳能电池密封材,其特征在于,包含满足以下的a1)和a2)的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且特定的过氧缩酮,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含0.1重量份以上且小于0.8重量份的上述过氧缩酮。a1)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85。a2)依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为2~50g/10分钟。

Description

太阳能电池密封材、太阳能电池密封材的制造方法及太阳能 电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池密封材、太阳能电池密封材的制造方法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增加,作为洁净并且不必担心枯竭的能源生成装置,太阳能电池受到关注。将太阳能电池在建筑物的屋顶部分等室外使用的情况下,一般以太阳能电池模块形式使用。
上述的太阳能电池模块,一般而言,通过以下步骤来制造。首先,制造由多晶硅、单晶硅等形成的结晶型太阳能电池组件、或将无定形硅、结晶硅等在玻璃等基板上形成数μm的非常薄的膜而得到的薄膜型太阳能电池组件等。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/结晶型太阳能电池组件/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组件/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,通过将它们抽真空而利用进行加热压接的层压法等,来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,也适合于建筑物的屋顶部分等室外的使用。
作为太阳能电池用密封膜材料,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)膜由于透明性、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、粘接性与制膜性两者优异的密封膜。
此外提出了使用由刚性与交联效率优异的乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物和硅烷偶联剂构成的太阳能电池密封材用树脂组合物作为密封膜材料的方案(例如,参照专利文献2)。
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:WO2010/114028号公报
发明内容
然而,在使用EVA组合物作为太阳能电池密封材的构成材料的情况下,EVA分解而产生的乙酸气体等成分可能会对太阳能电池元件有影响。此外,在获得高电阻的太阳能电池模块这方面也存在课题。
与此相对,聚烯烃系组合物与EVA组合物相比在获得更高电阻的太阳能电池模块这方面具有优点。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、耐粘连性等各种特性。此外,专利文献2所记载的太阳能电池用粘接片组合物,交联特性不充分,交联速度慢,此外有在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中产生气泡,发生与布线和组件剥离的倾向。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而提出的,其课题在于提供一种太阳能电池密封材,是包含满足特定要件的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物的太阳能电池密封材,使用于获得所希望的物性的方针明确,透明性、柔软性、粘接性、电气特性和交联特性等各特性优异,在太阳能电池模块内不易产生气泡。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的太阳能电池模块。
本发明人等为了实现上述课题而进行了深入研究,结果发现了:通过在MFR和肖氏A硬度满足规定要件的特定的乙烯-α-烯烃共聚物中,以特定的比例含有1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物,从而透明性、粘接性、柔软性、外观、交联特性和电气特性等各特性优异,此外在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中不易产生气泡的太阳能电池密封材,从而完成了本发明。
即,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池密封材。
[1]一种太阳能电池密封材,其特征在于,包含满足以下的a1)和a2)-1的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述 通式(1)表示的过氧缩酮,
相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含0.1重量份以上且小于0.8重量份的所述过氧缩酮,
a1)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85,
a2)-1依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为10~50g/10分钟,
所述通式(1)中,R1各自独立地为碳原子数3~8的直链或支链烷基,R2和R3各自独立地为碳原子数1~8的直链或支链烷基,或者R2与R3可以结合而形成碳原子数5~9的脂肪族环或烷基取代脂肪族环。
[2]根据上述[1]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的a3)和a4),
a3)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%,
a4)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
[3]根据上述[1]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物,且满足以下的a5),
a5)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9.99~19.99mol%,且来源于非共轭多烯的构成单元的含有比例为0.01~5.0mol%。
[4]根据上述[1]~上述[3]的任一项所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述有机过氧化物为选自下述通式(2)~(4)中的至少1种以上,
所述通式(2)中,R4各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(3)中,R5各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(4)中,R6各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基。
[5]根据上述[1]~[4]的任一项所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含硅烷偶联剂0.1~5重量份。
[6]根据上述[5]所述的太阳能电池密封材,在所述太阳能电池密封材中,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重量份的选自由紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂所组成的组中的至少一种。
[7]根据上述[6]所述的太阳能电池密封材,在所述太阳能电池密封材中,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。
[8]根据上述[1]~[7]的任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
此外,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池密封材的制造方法。
[9]一种太阳能电池密封材的制造方法,是上述[8]所述的太阳能电池密封材的制造方法,其包括:将包含所述乙烯-α-烯烃共聚物和通式(1)所示的所述过氧缩酮的树脂组合物通过熔融挤出成型而成型为膜状。
此外,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池密封材。
[10]一种太阳能电池密封材,其特征在于,包含满足以下的a1)和a2)-2的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以上述通式(1)表示的过氧缩酮,
相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含0.1重量份以上且小于0.8重量份的所述过氧缩酮,
a1)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85,
a2)-2依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为2g/10分钟以上且小于10g/10分钟。
[11]根据上述[10]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的a3)、a4)和a5),
a3)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%。
a4)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
a5)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9.99~19.99mol%,且来源于非共轭多烯的构成单元的含有比例为0.01~5.0mol%。
[12]根据上述[10]或上述[11]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述有机过氧化物为选自上述通式(2)~(4)中的至少1种以上。
[13]根据[10]~[12]的任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
此外,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池密封材的制造方法。
[14]一种太阳能电池密封材的制造方法,是[13]所述的太阳能电池密封材的制造方法,其包括:将包含所述乙烯-α-烯烃共聚物和通式(1)所示的所述 过氧缩酮的树脂组合物通过压延成型而成型为膜状。
此外,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池模块。
[15]一种太阳能电池模块,其具备:
正面保护构件,
背面保护构件,
太阳能电池元件,和
密封层,其是使上述[8]或上述[13]所述的太阳能电池密封材交联而形成的,并将所述太阳能电池元件密封于所述正面保护构件与所述背面保护构件之间。
根据本发明,通过使用特定的乙烯-α-烯烃共聚物和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以上述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物,可以提供透明性、柔软性、粘接性、电气特性和交联特性等各特性优异,在制造太阳能电池模块时不易发生膨胀的太阳能电池密封材。
根据本发明,通过使用这样的太阳能电池密封材,除了上述的优异的各特性以外,在太阳能电池模块的使用时即使温度上升,也能够避免密封材变形那样的麻烦。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。
附图说明
上述目的、及其它目的、特征和优点通过以下所述的优选实施方式、和其附带的以下的附图来进一步说明。
图1是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是示意性示出太阳能电池组件的受光面和背面的一构成例的平面图。
符号的说明
20 太阳能电池模块
22 太阳能电池组件
22A (太阳能电池组件的)受光面
22B (太阳能电池组件的)背面
24 正面保护构件
26 背面保护构件
28 密封层
29 内部连线
32 集电线
34A 用于附带极耳(tab)的母线
34B 用于附带极耳的母线
36 导电层
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。另外,关于“~”,只要没有特别指明,则表示以上以下。
1.关于太阳能电池密封材
本发明的太阳能电池密封材包含以下所示的乙烯-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所用的乙烯-α-烯烃共聚物通过将乙烯和碳原子数3~20的α-烯烃进行共聚而得到。作为α-烯烃,通常,可以将碳原子数3~20的α-烯烃单独1种使用或组合2种以上使用。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,可以举出丙烯、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-辛烯等。其中,从获得的容易性考虑,优选为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯。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,但从柔软性的观点考虑,优选为无规共聚物。
作为本发明的太阳能电池密封材所用的乙烯-α-烯烃共聚物的优选方式,也能够采用乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物。作为α-烯烃,与乙烯-α-烯烃共聚物同样地,通常,可以将碳原子数3~20的α-烯烃单独1种使用或组合2种以上使用。
作为非共轭多烯,可以无限制地使用具有2个以上非共轭不饱和键的化合物。具体而言,作为非共轭多烯,可以使用非共轭环状多烯、非共轭链状多烯中的任一种,也可以二种以上组合使用非共轭环状多烯与非共轭链状多烯。此外,作为非共轭多烯,可以使用碳-碳双键中能够通过催化剂进行聚合的碳- 碳双键在1分子内仅存在1个的非共轭多烯、和碳-碳双键中能够通过该催化剂进行聚合的碳-碳双键在1分子内存在2个的非共轭多烯中的任一种。其中,在1分子中仅存在1个能够进行聚合的碳-碳双键的非共轭多烯中,不包含两末端为乙烯基(CH2=CH-)的链状多烯。在这样的非共轭多烯中存在2个以上的碳-碳双键的情况下,优选仅1个碳-碳双键在分子末端作为乙烯基而存在,其它的碳-碳双键(C=C)在分子链(包含主链和侧链)中以内部烯烃结构的形式而存在。另外,在非共轭环状多烯、非共轭链状多烯的概念中,也包含上述的在1分子中仅存在1个能够进行聚合的碳-碳双键的非共轭多烯、和碳-碳双键中能够通过该催化剂进行聚合的碳-碳双键在1分子内存在2个的非共轭多烯。此外,作为共轭链状多烯,也包含共轭三烯或四烯。
作为非共轭多烯的具体例,可以举出国际公开第2005/105867号的段落0061~0084、和日本特开2008-308696号公报的段落0026~0035所记载的化合物。
特别是,作为非共轭链状多烯,可以举出1,4-己二烯、1,5-庚二烯、1,6-辛二烯、1,7-壬二烯、1,8-癸二烯、1,12-十四碳二烯、3-甲基-1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、4-乙基-1,4-己二烯、3,3-二甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-庚二烯、5-乙基-1,4-庚二烯、5-甲基-1,5-庚二烯、6-甲基-1,5-庚二烯、5-乙基-1,5-庚二烯、4-甲基-1,4-辛二烯、5-甲基-1,4-辛二烯、4-乙基-1,4-辛二烯、5-乙基-1,4-辛二烯、5-甲基-1,5-辛二烯、6-甲基-1,5-辛二烯、5-乙基-1,5-辛二烯、6-乙基-1,5-辛二烯、6-甲基-1,6-辛二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、6-乙基-1,6-辛二烯、6-丙基-1,6-辛二烯、6-丁基-1,6-辛二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、4-甲基-1,4-壬二烯、5-甲基-1,4-壬二烯、4-乙基-1,4-壬二烯、5-乙基-1,4-壬二烯、5-甲基-1,5-壬二烯、6-甲基-1,5-壬二烯、5-乙基-1,5-壬二烯、6-乙基-1,5-壬二烯、6-甲基-1,6-壬二烯、7-甲基-1,6-壬二烯、6-乙基-1,6-壬二烯、7-乙基-1,6-壬二烯、7-甲基-1,7-壬二烯、8-甲基-1,7-壬二烯、7-乙基-1,7-壬二烯、5-甲基-1,4-癸二烯、5-乙基-1,4-癸二烯、5-甲基-1,5-癸二烯、6-甲基-1,5-癸二烯、5-乙基-1,5-癸二烯、6-乙 基-1,5-癸二烯、6-甲基-1,6-癸二烯、6-乙基-1,6-癸二烯、7-甲基-1,6-癸二烯、7-乙基-1,6-癸二烯、7-甲基-1,7-癸二烯、8-甲基-1,7-癸二烯、7-乙基-1,7-癸二烯、8-乙基-1,7-癸二烯、8-甲基-1,8-癸二烯、9-甲基-1,8-癸二烯、8-乙基-1,8-癸二烯、6-甲基-1,6-十一碳二烯、9-甲基-1,8-十一碳二烯等。
作为共轭三烯或四烯,可以举出4-亚乙基-8-甲基-1,7-壬二烯、6,10-二甲基-1,5,9-十一碳三烯、5,9-二甲基-1,4,8-癸三烯、4,8-二甲基-1,4,8-癸三烯、6,9-二甲基-1,5,8-癸三烯、6,8,9-三甲基-1,5,8-癸三烯、6,10,14-三甲基-1,5,9,13-十五碳四烯、6-乙基-10-甲基-1,5,9-十一碳三烯、4-亚乙基-8,12-二甲基-1,7,11-十三碳三烯等。另外,可以将这些非共轭链状多烯一种单独使用或二种以上组合使用。优选使用7-甲基-1,6-辛二烯、4,8-二甲基-1,4,8-癸三烯等。
作为在1分子中仅存在1个能够进行聚合的碳-碳双键的非共轭多烯,可以举出由具有1个碳-碳双键(不饱和键)的脂环部分和具有亚烷基等不通过金属茂催化剂进行聚合或聚合性差的内部烯烃键(碳-碳双键)的链状部分构成的多烯。具体而言,可以举出5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)、5-亚丙基-2-降冰片烯和5-亚丁基-2-降冰片烯等。它们之中,优选为5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)。作为其它的在1分子中仅存在1个能够进行聚合的碳-碳双键的非共轭多烯,可以举出例如2-甲基-2,5-降冰片二烯、2-乙基-2,5-降冰片二烯等。可以将这些在1分子中仅存在1个能够进行聚合的碳-碳双键的非共轭多烯一种单独使用,或组合二种以上使用。
作为上述碳-碳双键中能够进行聚合的碳-碳双键在1分子内存在2个的非共轭多烯的具体例,可以举出5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、5-烯丙基-2-降冰片烯等5-链烯基-2-降冰片烯;2,5-降冰片二烯、二环戊二烯(DCPD)、四环[4,4,0,12.5,17.10]癸-3,8-二烯等脂环族多烯;1,7-辛二烯、1,9-癸二烯等α,ω-二烯等。这些之中,优选为5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、二环戊二烯、2,5-降冰片二烯、1,7-辛二烯和1,9-癸二烯,特别优选为5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)。
作为乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的具体例,可以举出乙烯-丙烯 -4,8-二甲基-1,4,8-癸三烯(DMDT)共聚物、乙烯-丙烯-5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)共聚物、乙烯-丙烯-5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)共聚物、乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-4,8-二甲基-1,4,8-癸三烯(DMDT)-5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)四元共聚物、乙烯-丙烯-5-亚丁基-2-降冰片烯-5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)四元共聚物和乙烯-丙烯-5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)-5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)四元共聚物等。另外,乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物可以为无规共聚物,也可以为嵌段共聚物,但从柔软性的观点考虑,优选为无规共聚物。
以下,对a1)~a5)进行说明。
(a1))
依照ASTM D2240而测定的乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度为60~85,优选为60~83,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-烯烃共聚物其肖氏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-烯烃共聚物其肖氏A硬度变低。
如果肖氏A硬度小于60,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变慢。因此,由于片发生发粘,因此有粘连,片的送出性恶化的倾向。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。此外,在挤出成型中,有由于通过挤出机而挤出的片发粘,第1冷却辊上的剥离变得困难,获得太阳能电池密封材的片易于变得困难的倾向。此外,在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
另一方面,如果肖氏A硬度超过85,则有结晶性高,透明性降低的倾向。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时产生作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等。此外,在挤出成型中,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,如果在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,则有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。压延成型时的乙烯 -α-烯烃共聚物对贮料器(bank)的侵入性降低。此外,在压延成型中,对压延辊的抱附变得不充分。因此,需要在例如100℃以上的高温下进行压延成型,在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
(a2))
构成本发明的太阳能电池密封材的一个方式的乙烯-α-烯烃共聚物,依照ASTMD1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)为2~50g/10分钟,优选为2~45g/10分钟,进一步优选为2.5~40g/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调整。
如果MFR为2g/10分钟以上,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的弹性模量变得适度。此外,如果MFR为50g/10分钟以下,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性变得适度。因此,通过使乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)为2~50g/10分钟,从而片化变得容易。
(a2)-1)
构成本发明的太阳能电池密封材的一个方式的乙烯-α-烯烃共聚物,依照ASTMD1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)为10~50g/10分钟,优选为10~45g/10分钟,进一步优选为10~40g/10分钟。上述范围在通过挤出成型而获得本发明的太阳能电池密封材时是优选的范围。
如果MFR小于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,树脂组合物的焦化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得困难。此外,即使获得了片,有时也会由于挤出机内产生的凝胶物而使片的表面产生凹凸,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纹,绝缘击穿电阻降低。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,粘接变得不充分。
如果MFR超过50g/10分钟,则由于分子量低因此发生对冷却辊等的辊面的附着,由于需要剥离因此均匀厚度的片成型变得困难。此外,弹性模量低,树脂组合物失去“弹韧性(コシ)”,因此有成型0.3mm以上的厚片变得困难的倾向。此外,有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,耐热性降低的倾向。
(a2)-2)
构成本发明的太阳能电池密封材的其它方式的乙烯-α-烯烃共聚物,依照ASTMD1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)为2g/10分钟以上且小于10g/10分钟。优选为2~9.5g/10分钟,进一步优选为2.5~9.5g/10分钟。上述范围在通过压延成型而获得本发明的太阳能电池密封材时是优选的范围。
如果MFR为2g/10分钟以上,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的弹性模量变得适度。因此,在压延成型时,为了进行树脂组合物中的各种添加剂的均匀分散,混炼次数不会过多,生产性提高。此外,可以获得厚度薄的片,厚度的控制也变得容易。
此外,如果MFR为2g/10分钟以上,则树脂组合物的焦化性也变得适度,不易凝胶化。因此,可以防止由于凝胶物而在片的表面产生凹凸,外观变差的现象。另外,如果对包含凝胶物的片施加电压,则在片内部的凝胶物周边产生裂纹,绝缘击穿电阻降低。此外,在凝胶物界面易于透湿,透湿性提高。因此,通过防止凝胶化,可以获得绝缘击穿电阻和透湿性良好的片。此外,可以防止下述现象:由于在片表面产生的凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、太阳能电池元件、电极、背片的密合性恶化,粘接变得不充分;或太阳能电池元件破裂。
如果MFR小于10g/10分钟,则可获得适于压延成型的分子量和弹性模量。由此,防止树脂组合物对压延辊面的附着,剥离容易,因此能够进行均匀厚度的片成型。此外,还可以防止不仅抱附一根压延辊,而是分开抱附二根压延辊的现象,也可以防止由于自重而从压延辊垂落的现象。
(a3)
乙烯-α-烯烃共聚物所含的、来源于乙烯的构成单元和来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的合计为100mol%。优选来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,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”)的含有比例为10~20mol%,α-烯烃单元的含有比例更优选为12~20mol%,进一步优选为13~18mol%。
如果α-烯烃单元的含有比例小于10mol%,则有结晶性高,透明性降低的倾向。此外,有时柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时产生作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等。此外,在挤出成型中,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,有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,在压延成型中,进一步,在压延成型时发生乙烯-α-烯烃共聚物对压延辊间的树脂积存部(以下,也记为“贮料器”)的侵入不良,或对压延辊的抱附恶化。因此,需要使压延成型时的温度为例如100℃以上的高温。另一方面,如果提高压延成型时的温度,则在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
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,由于片发生发粘,因此有粘连,片的送出性恶化的倾向。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。此外,在挤出成型中,由于通过挤出机而挤出的片发粘,因此有第1冷却辊上的剥离变得困难,获得太阳能电池密封材的片易于变得困难的倾向。此外,在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
(a4))
依照ASTM D1505而测定的乙烯-α-烯烃共聚物的密度优选为 0.865~0.884g/cm3,更优选为0.865~0.880g/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调整。即,如果提高乙烯单元的含有比例,则结晶性变高,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,则结晶性变低,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,则有结晶性高,透明性降低的倾向。此外,有时柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时产生作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等。此外,在挤出成型中,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,如果在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,则有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片发生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,在压延成型中,压延成型时的乙烯-α-烯烃共聚物对贮料器的侵入性降低、或对压延辊的抱附变得不充分。因此,需要在例如100℃以上的高温进行压延成型,在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
另一方面,如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度小于0.865g/cm3,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变慢。因此,由于片发生发粘,因此有粘连,片的送出性恶化的倾向。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。此外,在挤出成型中,由于通过挤出机而挤出的片发粘,因此有第1冷却辊上的剥离变得困难,获得太阳能电池密封材的片易于变得困难的倾向。此外,在压延成型中,由于树脂组合物发粘,因此在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
(a5))
在乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的情况下,乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物所含的乙烯、碳原子数3~20的α-烯烃和来源于非共轭多烯共聚物的各构成单元的合计为100mol%。优选来源于乙 烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,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”)的含有比例为9.99~19.99mol%,且来源于非共轭多烯的构成单元的含有比例为0.01~5.0mol%。α-烯烃单元的含有比例更优选为11~19.99mol%,进一步优选为12.5~19mol%。如果α-烯烃单元的含有比例小于9.99mol%,则有结晶性高,透明性降低的倾向。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时产生作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等。此外,在挤出成型中,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,有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,在压延成型中,进一步,在压延成型时发生乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物对压延辊间的树脂积存部(以下,也记为“贮料器”)的侵入不良,或对压延辊的抱附恶化。因此,需要使压延成型时的温度为例如100℃以上的高温。另一方面,如果提高压延成型时的温度,则在乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物中掺入有机过氧化物的情况下交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
另一方面,如果α-烯烃单元的含有比例超过19.99mol%,则乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的结晶速度变慢。因此,由于片产生发粘,因此有粘连,片的送出性恶化的倾向。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。此外,在挤出成型中,由于通过挤出机而挤出的片发粘,因此有第1冷却辊上的剥离变得困难,获得太阳能电池密封材的片易于变得困难的倾向。此外,在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物所含的、来源于非共轭多烯的构成单元(以下,也记为“非共轭多烯单元”)的比例为0.01~5.0mol%,优选为0.01~4.5mol%,进一步优选为0.05~4.0mol%。如果非共轭多烯单元的含有比例小于0.01mol%,则有时交联特性降低。另一方面,如果非共轭多烯单元的含有 比例超过5.0mol%,则有在挤出成型时、压延成型时交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。
(铝元素的含量(残渣量))
乙烯-α-烯烃共聚物所含的、铝元素(以下,也记为“Al”)的含量(残渣量)优选为10~500ppm,更优选为10~400ppm,进一步优选为50~300ppm。如果Al含量小于10ppm,则交联特性变得不充分,耐热性、粘接性降低。此外,如果交联特性不充分,则有例如100℃等高温下的电气特性降低的倾向。推测这是因为,不能抑制由交联引起的乙烯-α-烯烃共聚物的分子运动,不能抑制高温下的添加剂的移动、由分子运动引起的电荷的移动。
另一方面,如果Al含量超过500ppm,则在挤出成型中,有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。在压延成型中,有在压延成型时交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。
推测上述那样的倾向是因为,乙烯-α-烯烃共聚物中少量包含的Al促进交联剂的活化,使乙烯-α-烯烃共聚物的交联反应和乙烯性不饱和硅烷化合物与乙烯-α-烯烃共聚物的接枝反应的效率提高。
作为控制上述那样的乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素的方法,例如,可以通过调整后述的乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法所记载的(II-1)有机铝氧化合物和(II-2)有机铝化合物的制造工序中的浓度、或者乙烯-α-烯烃共聚物的制造条件的金属茂化合物的聚合活性来控制乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素。
(B值)
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,尤其优选为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链所含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))
该B值是表示乙烯-α-烯烃共聚物中的、乙烯单元和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-烯烃单元的分布一样,共聚橡胶的组成分布窄。另外,如果B值小于0.9,则乙烯-α-烯烃共聚物的组成分布变宽。特别是,有乙烯单元的嵌段链变多,结晶性高,透明性降低的倾向。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时产生太阳能电池元件的裂纹、薄膜电极的缺口等。在挤出成型中,由于低温下的挤出成型变得困难,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,则有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。在压延成型中,压延成型时的乙烯-α-烯烃共聚物对贮料器的侵入性降低,或对压延辊的抱附变得不充分。因此,需要在例如100℃以上的高温下进行压延成型,在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
成为乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的情况下的n乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的由13C-NMR光谱和下述式(2)求出的B值优选为0.9~1.3,进一步优选为0.95~1.3,更优选为0.95~1.2。B值能够通过变更聚合乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物时的聚合催化剂来调整。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-非共轭多烯共聚物。B值越大,则表示乙烯单元或α-烯烃单元的嵌段链越短,乙烯单元与α-烯烃单元与非共轭多烯单元的分布一样,乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的组成分布窄。另外,如果B值小于0.9,则乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的组成分布变宽。特别是,有乙烯单元的嵌段链变多, 结晶性高,透明性降低的倾向。此外,柔软性低,在太阳能电池模块的层压成型时有时产生太阳能电池元件的裂纹、薄膜电极的缺口等。在挤出成型中,由于低温下的挤出成型变得困难,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-非共轭多烯共聚物中掺入有机过氧化物,则有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。在压延成型中,压延成型时的乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物对贮料器的侵入性降低,或对压延辊的抱附变得不充分。因此,需要在例如100℃以上的高温下进行压延成型,在乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
B值由来源于各单体的构成单元的摩尔分率和乙烯-碳原子数3~20的α-烯烃的二单元组(dyad)链分率通过下述式(2)给出。
B值=([EX]+2[Y])/{2[E]×([X]+[Y])} (2)
式(2)中,[E]、[X]和[Y]分别表示乙烯、碳原子数3~20的α-烯烃和非共轭多烯的摩尔分率,[EX]表示乙烯-碳原子数3~20的α-烯烃的二单元组链分率。
在乙烯-碳原子数3~20的α-烯烃-非共轭多烯共聚物为具有下述通式(5)所示的结构的乙烯-丙烯-ENB共聚物的情况下和具有下述通式(6)所示的结构的乙烯-丙烯-VNB共聚物的情况下,可以通过以下所示那样的步骤来求出B值和组成。此外,在为乙烯-丙烯-ENB-VNB共聚物的情况下,可以将ENB和VNB作为1种非共轭多烯(ENB)处理,求出B值和组成。
首先,求出下述9种NMR积分值。另外,关于NMR积分值,使用ECX400P型核磁共振装置(日本电子制),在测定温度:120℃,测定溶剂:邻二氯苯/氘代苯=4/1,累计次数:8000次的条件下,测定共聚物的13C-NMR的光谱而获得。
(i)αβ,(ii)αγ+αδ,(iii)βγ,(iv)βδ,(v)γδ,(vi)δδ,(vii)3E,(viii)3Z,(ix)αα+1Z+5E+5Z+6E+6Z。
这里,α、β、γ和δ表示从关注的亚甲基信号至次甲基碳(支链)分别相距1个键、2个键、3个键和4个键。此外,上述(vii)~(ix)中的由数字和英文构成的标志表示来源于ENB的碳,数字表示下述通式(5)和下述通式(6)的位置,英文分别是E表示E体,Z表示Z体。
上述(ii)表示37~39ppm的多个峰的合计,上述(vi)表示从29~31ppm的多个峰的合计中除去了γγ与γδ的峰而得的数值,上述(ix)采用44~48ppm的多个峰的合计。
此外,αα如下算出。
αα=αα+1Z+5E+5Z+6E+6Z-2×3E-3×3Z
=(9)-2×(7)-3×(8)
二单元组链分率如下算出。
PP(丙烯-丙烯链)=αα+αβ/4
PE(丙烯-乙烯链)=αγ+αδ+αβ/2
EE(乙烯-乙烯链)=(βδ+δδ)/2+(γδ+βγ)/4
NE(ENB-乙烯链)+NP(ENB-丙烯链)+NN(ENB-ENB链)=(3E+3Z)×2
因此,组成可以如下算出。
[E](乙烯摩尔分率)=(EE+PE/2+3E+3Z)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
[X](α-烯烃摩尔分率)=(PP+PE/2)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
[Y](非共轭多烯摩尔分率)=(3E+3Z)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
此外,二单元组链分率[EX]如下算出。
[EX]=PE/(PP+PE+EE+3E+3Z)
以上,B值可以如下算出。
B值=([EX]+2[Y])/{2[E]×([X]+[Y])} …(2)
另外,关于B值和二单元组分率,可以将Seger,M.R.和Maciel,G.E.(Anal.Chem.76,5734-5747(2004)),J.C.Randall(Macromolecules,15,353(1982)),和J.Ray(Macrimolecules,10,773(1977))作为参考。
在上述式(2)中,B值越大,则表示α-烯烃(丙烯)单元或非共轭多烯单元的嵌段链越短,α-烯烃(丙烯)单元和非共轭多烯单元的分布一样。相反,B值越小,则表示非共轭多烯系共聚物的分布不一样,嵌段链越长。
(Tαβ相对于Tαα的强度比)
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,尤其优选为小于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与Tαβ对应于来源于碳原子数3以上的α-烯烃的构成单元中的“CH2”的峰强度。更具体而言,如下述的通式(7)所示,分别是指相对于叔碳的位置不同的2种“CH2”的峰强度。
Tαβ/Tαα可以如以下那样求出。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。测定中,使用调整成试样浓度为5重量%的六氯丁二烯/d6-苯=2/1(体积比)的混合溶液,以67.8MHz、25℃、d6-苯(128ppm)基准进行。按照Lindeman-Adams的提案(Analysis Chemistry,43,p1245(1971)),J.C.Randall(Review Macromolecular Chemistry Physics,C29,201(1989))解析测定出的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-烯烃对聚合催化剂的配位状态。在α-烯烃以Tαβ型配位于聚合催化剂的情况下,有α-烯烃的取代基成为聚合物链的聚合生长反应的妨碍,促进低分子量成分生成的倾向。因此,有片发生发粘而粘连,片的送出性恶化的倾向。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,粘接性降低。
(分子量分布Mw/Mn)
乙烯-α-烯烃共聚物的由通过凝胶渗透色谱(GPC)测定出的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比表示的分子量分布Mw/Mn优选为1.2~3.5的范围,进一步优选为1.7~3.0的范围,更优选为1.7~2.7的范围,特别优选为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来调整。
为了使Mw/Mn小于1.2,不能得到用于活性聚合地将乙烯-α-烯烃共聚物聚合的催化活性。或者,通过以往公知的聚合方法而获得的乙烯-α-烯烃共聚物的低分子量成分、高分子量成分的分离成为必要,因此制造成本变高。此外,可以挤出成型的温度范围也窄,而且挤出机中的排出量也难以变得均匀, 因此有难以获得均匀厚度的片,片成型变得困难的倾向。此外,有可以压延成型的温度范围也窄,难以获得均匀厚度的片,片成型变得困难的倾向。
另一方面,如果Mw/Mn超过3.5,则低分子量成分变多,因此有片发生发粘而粘连,片的送出性恶化的倾向。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,有片发生发粘而片粘连,片的送出性恶化的倾向。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,粘接性降低。在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。此外,有时发生不仅抱附一根压延辊,而是分开抱附二根压延辊的现象。
在本说明书中,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”),如以下那样测定。分离柱中,使用2根商品名“TSKgel GMH6-HT”和2根商品名“TSKgel GMH6-HTL”。柱尺寸都是内径7.5mm,长度300mm,柱温度为140℃,流动相中使用邻二氯苯(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/分钟的速度移动,试样浓度为15mg/10ml,试样进样量为500μl,作为检测器而使用差示折射计。关于标准聚苯乙烯,分子量为Mw≤1000和Mw≥4×106时使用tosoh社制的标准聚苯乙烯。此外,分子量为1000≤Mw≤4×106时使用Pressure Chemical社制的标准聚苯乙烯。分子量是进行通用校正,根据所用的各α-烯烃,换算成乙烯-α-烯烃共聚物的值。
(氯离子的含有比例)
乙烯-α-烯烃共聚物的从固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱仪而检测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来调整。即,通过提高催化剂的聚合活性,从而减少乙烯-α-烯烃共聚物中的催化剂残渣量,可以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,则有时使由银等构成的电极腐蚀,并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,从而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约10g的乙烯-α-烯烃共聚物,加入100ml超纯水并密闭后,在常温进行30分钟超声波(38kHz)萃取,使用所得到的萃取液,使用dionex社制的离子色谱仪装置(商品名“ICS-2000”)进行测定。
(在乙酸甲酯中的萃取量)
乙烯-α-烯烃共聚物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。在乙酸甲酯中的萃取量多表示在乙烯-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宽。因此,通过使用后述的金属茂化合物,调整聚合条件,从而可以获得在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取出到聚合体系外,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在乙酸甲酯中的萃取量超过5.0重量%,则有片发生发粘而粘连,片的送出性恶化的倾向。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,有片发生发粘而粘连,片的送出性恶化的倾向。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。在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
在乙酸甲酯中的萃取量如下算出,例如精密称量约10g左右的乙烯-α-烯烃共聚物,使用乙酸甲酯、甲基乙基酮等低沸点并且为乙烯-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,由使萃取前后的乙烯-α-烯烃共聚物的重量差或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的柔软性低,在将太阳能电池模块进行层压成型时有时产生单元的裂纹、薄膜电极的缺口。此外,在挤出成型中,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,有挤出机内的交联反应进行,太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,在压延成型中,进而,在压延成型时发生乙烯-α-烯烃共聚物对压延辊间的树脂积存部(以下,也记为“贮料器”)的侵入不良,或对压延辊的抱附恶化。因此,需要使压延成型时的温度为例如100℃以上的高温。另一方面,如果提高压延成型时的温度,则在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,交联反应易于进行。由此,有太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,片的外观恶化的倾向。此外,如果在高温条件下进行压延成型,则硅烷偶联剂、有机过氧化物和其它稳定剂等易于挥发,因此有时粘接性、耐热性、长期可靠性降低。
如果熔融峰小于30℃,则有时树脂组合物的柔软性过高,通过挤出成型获得太阳能电池密封材片变得困难。此外,有片发生发粘而粘连,片的送出性恶化的倾向。此外,有可能交联变得不充分,耐热性降低。此外,在挤出成型中,由于通过挤出机而挤出的片发粘,因此有第1冷却辊上的剥离变得困难,获得太阳能电池密封材的片易于变得困难的倾向。此外,在压延成型中,在压延成型时片易于贴附于压延辊表面。因此,有从压延辊剥离片变得困难,获得厚度均匀的太阳能电池密封材的片变得困难的倾向。
(乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法)
乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法没有特别限定,可以使用钛化合物、钒化合物或金属茂化合物等以往公知的化合物作为催化剂来制造。其中尤其优选为金属茂化合物,作为金属茂化合物,可以使用例如日本特开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。但是,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,也可以组合使用二种以上金属茂化合物。
作为使用金属茂化合物的聚合反应,可以举出例如以下所示的方式作为优选例。
在包含(I)以往公知的金属茂化合物和(II)选自由(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)有机铝化合物所组成的组中的至少一种化合物(也称为助催化剂)的烯烃聚合用催化剂的存在下,供给选自乙烯与α-烯烃等中的一种以上的单体。
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。但是,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。这些化合物可以单独或预先接触而投入到聚合气氛中。此外,可以担载于例如日本特开2005-314680号公报等所记载的微粒状无机氧化物载体而使用。
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中的任一方法进行。优选通过溶液聚合法等液相聚合法进行。使用上述那样的金属茂化合物,在进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚而制造乙烯-α-烯烃共聚物的情况下,(I)的金属茂化合物可按照每1升反应容积通常为10-9~10-1摩尔、优选为10-8~10-2摩尔那样的量来使用。
化合物(II-1)按照化合物(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]通常为1~10000、优选为10~5000那样的量来使用。化合物(II-2)按照与化合物(I)中的全部过渡金属(M)的摩尔比[(II-2)/M]通常为0.5~50、优选为1~20那样的量来使用。化合物(II-3)按照每1升聚合容积通常为0~5毫摩尔、优选为约0~2毫摩尔那样的量来使用。
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,从而高效率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。另外,在乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物的情况下,这里,乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃与非共轭多烯的加入摩尔比通常为乙烯:α- 烯烃:非共轭多烯=10:90:1~99.9:0.1:0.01,优选为乙烯:α-烯烃:非共轭多烯=30:70:1~99.9:0.1:0.01,进一步优选为乙烯:α-烯烃:非共轭多烯=50:50:1~99.9:0.1:0.01。
作为碳原子数3~20的α-烯烃,可以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。在溶液聚合法中可以使用的α-烯烃的例子中,也包含含有极性基的烯烃。作为含有极性基的烯烃,可以举出例如,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、丙酸乙烯酯等乙烯基酯类;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,也能够使乙烯基环己烷、二烯、或多烯;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-甲基苯乙烯等共存于反应体系中而进行高温溶液聚合。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、5-亚乙基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯等。
所谓“溶液聚合法”,是以在后述的非活性烃溶剂中溶解聚合物的状态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℃。溶液聚合法中,在聚合温度没达到0℃的情况下,其聚合活性极端地降低因此在生产性方面不实用,而且乙烯-α-烯烃共聚物的分子末端的双键量降低。此外,在0℃以上的聚合温度区域中,随着温度变高,聚合时的溶液粘度降低,聚合热的除热也变得容易,此外,乙烯-α-烯烃共聚物的分子末端的双键量增加。然而,如果聚合温度超过200℃,则聚合活性极端地降低,因此在生产性方面不实用。
聚合压力通常为常压~10MPa表压、优选为常压~8MPa表压的条件下。 共聚在间歇式、半连续式、连续式的任一方法中都可以进行。反应时间(在共聚反应通过连续法实施的情况下,平均滞留时间)根据催化剂浓度、聚合温度等条件而不同,可以适宜选择,但通常为1分钟~3小时,优选为10分钟~2.5小时。此外,也能够使聚合分成反应条件不同的2段以上来进行。所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子量也可以通过使聚合体系中的氢浓度、聚合温度变化来调节。此外,也可以通过所使用的化合物(II)的量来调节。在添加氢的情况下,其量为每1kg生成的乙烯-α-烯烃共聚物为0.001~5,000NL左右是适当的。此外,存在于所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子末端的乙烯基和亚乙烯基可以通过提高聚合温度、极力减少加氢量来调整。
溶液聚合法中使用的溶剂通常为非活性烃溶剂,优选为在常压下的沸点为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落入“非活性烃溶剂”的范畴,不限制其使用。
如上所述,溶液聚合法中,不仅可以使用以往广泛使用的溶解于芳香族烃的有机铝氧化合物,而且可以使用溶解于脂肪族烃、脂环族烃的MMAO那样的修饰甲基铝氧烷。其结果是,如果作为溶液聚合用的溶剂而采用脂肪族烃、脂环族烃,则能够大致完全排除在聚合体系内、生成的乙烯-α-烯烃共聚物中混入芳香族烃的可能性。即,溶液聚合法也具有可以减轻环境负荷,可以使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,优选对通过聚合反应而获得的乙烯-α-烯烃共聚物、和根据需要添加的其它成分通过任意的方法实施熔融、混炼、造粒等。
(有机过氧化物)
本发明的太阳能电池密封材的特征在于,配合1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物。有机过氧化物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使用,进而作为在乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池模块的层压成型时的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,从而可获得与玻璃、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-烯烃共聚物交联,从而可以获得耐热性、粘接性优异的太阳能电池模块。
本发明的太阳能电池密封材的特征在于,配合1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物,优选为1小时半衰期温度为100~130℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物,进一步优选为1小时半衰期温度为100~125℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物。如果1小时半衰期温度小于100℃,则有时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,挤出机的转矩上升而片成型变得困难。即使获得了片,有时也会由于在挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,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纹,绝缘击穿电阻降低。此外,凝胶物界面的透湿易于发生,透湿性降低。此外,由于在片表面产生凹凸,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。如果使挤出片成型的挤出温度降低到例如100℃以下,则虽然也能够成型,但有时生产性大幅度降低,此外有树脂也以未熔融的状态被挤出,外观也恶化的倾向。此外,在压延成型中,也与挤出成型同样地,有时由树脂组合物获得的太阳能电池密封片产生凝胶,发生外观不良、绝缘击穿电阻的降低、粘接性的降低。如果有机过氧化物的1小时半衰期温度超过135℃,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,太阳能电池密封材的交联变得不充分,耐热性、粘接性降低。此外,太阳能电池模块的层压装置和交联炉、交联用烘箱的温度,由于各装置和太阳能电池模块的单元等的温度限制,因此上限温度为约165℃,如果有机过氧化物的1小时半衰期温度超过135℃,则在太阳能电池密封材中残留有机过氧化物,如果长期使用太阳能电池模块,则有太阳能电池密封材中的稳定剂劣化,进而树脂的劣化进行,引起太阳能电池密封材的黄变,发生光线透射率的降低和转换效率的降低的倾向。
本发明中使用的有机过氧化物为下述通式(1)所示的过氧缩酮类的有机过氧化物,通过使用该有机过氧化物,有下述特征:片成型时的外观与最佳交联时间的平衡良好,最佳交联时间早,交联特性优异,在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中难以产生气泡。此外,有与铜箔、铝等金属的粘接强度良好的倾向。作为下述通式(1)所示的过氧缩酮类的有机过氧化物,可举出例如,2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、乙基-3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸酯、2,2-二(叔戊基过氧化)丁烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、2,2-二(4,4-二-(叔丁基过氧化)环己基)丙烷等。这些有机过氧化物可以使用通过无机物粉末、烃系溶剂、芳香族烃溶剂稀释而得的有机过氧化物。作为烃系溶剂,可举出正链烷烃、异链烷烃等。作为芳香族烃溶剂,可举出甲苯、二甲苯等。其中,优选为对粘接性、交联特性的影响少的烃系溶剂。此外它们可以二种以上并用。此外,在不损害本发明的目的的范围内,也能够与二月桂酰过氧化物、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化异壬酸酯、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烷基过氧化酯类和过氧化碳酸酯类的有机过氧化物掺混而使用。在掺混使用的情况下,过氧缩酮类的有机过氧化物(PO1)与烷基过氧化酯类和过氧化碳酸酯类的有机过氧化物(PO2)的掺混比以重量比计为PO1/PO2=1/1~1/0.2。
(上述通式(1)中,R1各自独立地为碳原子数3~8的直链或支链烷基,优选为碳原子数4~8的支链烷基。R2和R3各自独立地为碳原子数1~8的直链或支链烷基,或者R2与R3结合而形成碳原子数5~9的脂肪族环或烷基取代脂肪族环。作为脂肪族环,可举出例如环己基。作为烷基取代脂肪族环,可举出例如烷基取代环己基等。这里所谓碳原子数5~9是指形成环的碳数,在烷基取代脂肪族环的情况下,除去烷基取代基而考虑。
最佳交联时间可以由通过例如硫化仪((株)Orientec社制,CURELASTOMETER-V型),依照JIS-K6300-2,在150℃、30分钟的条件下获得的太阳能电池密封材的交联曲线来求出。最佳交联时间是,将达到相当于相当最大转矩值S’max与最小转矩值S’min之差的90%的转矩值、与最低转矩值S’min之和的转矩值的时间,作为Tc90(分钟)而求出。
本发明的太阳能电池密封材,相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物为0.1重量份以上且小于0.8重量份,优选为1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物为0.1~0.7重量份,进一步优选为1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物为0.2~0.6重量份。如果1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物小于0.1重量份,则有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、粘接性降低的倾向。如果1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮类的有机过氧化物超过0.8重量份,则有在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中产生气泡的倾向。此外,在挤出成型中,有时在由树脂组合物通过挤出机等而获得太阳能电池密封材片时发生凝胶化,挤出机的转矩上升,片成型变得困难。即使获得了片,有时也会由于产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,外观变差。在压延成型中,也同样地,有时由于凝胶物的产生而在片表面产生凹凸,外观变差。如果产生凝胶物,则在施加电压时在片内部的凝胶物周边产生裂纹,绝缘击穿电阻降低。此外,凝胶物界面的透湿变得易于发生,透湿性降低。此外,由于在片表面产生凹凸,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,粘接变得不充分,因此粘接性也降低。例如,在挤出成型中,如果使挤出片成型的挤出温度降低到例如100℃以下,则虽然能够成型,但有时生产性大幅度降低,而且树脂也以未熔融的状态被挤出,有外观也恶化的倾向。
本发明的太阳能电池密封材,作为1小时半衰期温度为100~135℃的范围的过氧缩酮类的有机过氧化物,使用以下的通式(2)~(4)的化合物也是优选方式之一。
通式(2)的1小时半衰期温度为100~135℃的范围的过氧缩酮类的有机过氧化物是下述化合物,
(上述通式(2)中,R4各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,优选表示碳原子数4~8的支链烷基。),
具体而言,可举出1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷等。
通式(3)的1小时半衰期温度为100~135℃的范围的过氧缩酮类的有机过氧化物是下述化合物,
(上述通式(3)中,R5各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,优选表示碳原子数4~8的支链烷基。),
具体而言,可举出1,1-二(叔丁基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)-2-甲基环己烷等。
通式(4)的1小时半衰期温度为100~135℃的范围的过氧缩酮类的有机过氧化物是下述化合物,
(上述通式(4)中,R6各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,优选表示碳原子数4~8的支链烷基。),
具体而言,可举出1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷等。
(乙烯系树脂组合物)
本发明的太阳能电池密封材,由优选含有上述的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份与乙烯性不饱和硅烷化合物等硅烷偶联剂0.1~5重量份,更优选含有0.1~4重量份,进一步优选为0.1~3重量份硅烷偶联剂的乙烯系树脂组合物形成是优选方式。
(乙烯性不饱和硅烷化合物)
如果乙烯性不饱和硅烷化合物小于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,在挤出成型中,有时在用挤出机等由树脂组合物获得太阳能电池密封材片时发生凝胶化,挤出机的转矩上升而片成型变得困难。即使获得了片,有时也会由于产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,外观变差。在压延成型中,也同样地,有时由于凝胶物的产生而在片表面产生凹凸,外观变差。如果产生凝胶物,则在施加电压时在片内部的凝胶物周边产生裂纹,绝缘击穿电阻降低。此外,凝胶物界面的透湿变得易于发生,透湿性降低。此外,由于在片表面产生凹凸,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,粘接变得不充分,因此粘接性也降低。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中作为白线而存在,制品外观恶化。而且,过剩的硅烷偶联剂在与玻璃等被粘物进行缩合反应后,在有机过氧化物的量少的情况下,也有对乙烯-α-烯烃共聚物的主链的接枝反应变得不充分,粘接性降低的倾向。
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。
(紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂)
在乙烯系树脂组合物中,优选含有选自由紫外线吸收剂、光稳定剂、和耐热稳定剂所组成的组中的至少一种添加剂。这些添加剂的配合量是,相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,优选为0.005~5重量份。进而,优选含有选自上述三种中的至少二种添加剂,特别优选为含有全部上述三种。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恒温恒湿的耐性、热循环的耐性、耐候稳定性、和耐热稳定性的效果,并且,可以防止太阳能电池密封材的透明性的降低、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;苯基水杨酸酯、对辛基苯基水杨酸酯等水杨酸酯系紫外线吸收剂。
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,可以举出1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5 -叔丁基苯基丁烷、4,4’-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、7-十八烷基-3-(4’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)丙酸酯、四-[亚甲基-3-(3’,5’-二-叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯甲烷、季戊四醇-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基)-氢化苯丙酰胺、2,4-双[(辛基硫代)甲基]-邻甲酚、3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基-膦酸酯-二乙基酯、四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4-8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷等受阻酚系耐热稳定剂、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-联苯基]-4,4’-二基双亚膦酸酯、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、胺系耐热稳定剂、二肉豆蔻基硫代二丙酸酯、二月桂基硫代二丙酸酯、二硬脂基硫代二丙酸酯、二(十三烷基)硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代丙酸酯)、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑的锌盐、2-巯基甲基苯并咪唑、2-巯基甲基苯并咪唑的锌盐、4,4’硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,6-二-叔丁基-4-(4,6-双(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等硫系耐热稳定剂等。此外,也可以将它们一种单独或组合二种以上而添加使用。其中,优选为季戊四醇-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)丙酸酯等受阻酚系耐热稳定剂、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯的亚磷酸酯系耐热稳定剂、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑的锌盐、2-巯基甲基苯并咪唑、2-巯基甲基苯并咪唑的锌盐、4,4’硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,6-二 -叔丁基-4-(4,6-双(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等硫系耐热稳定剂。
本发明的太阳能电池密封材,在相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,配合受阻酚系抗氧化剂的情况下,优选为0.001~0.5重量份,进一步优选为0.001~0.4重量份,更优选为0.002~0.4重量份,特别优选为0.003~0.3重量份。如果受阻酚系抗氧化剂小于0.001重量份,则耐热性降低,在例如120℃以上的高温下的耐热老化试验中,有发生太阳能电池密封材的黄变的倾向。如果受阻酚系抗氧化剂超过0.5重量份,则有太阳能电池密封材的交联特性降低,耐热性、粘接性降低的倾向。此外,有由于有机过氧化物的合并引起的受阻酚系抗氧化剂的分解、反应被促进,发生太阳能电池密封片的黄变,生成吸收300nm~500nm的波长的化合物而发生太阳能电池模块的转换效率降低的倾向。
(其它添加剂)
在构成太阳能电池密封材的乙烯系树脂组合物中,可以在不损害本发明的目的的范围内,适宜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,可以含有0.0001~50重量份、优选为0.001~40重量份。此外,可以适宜含有聚烯烃以外的各种树脂、和/或选自各种橡胶、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的添加剂。
特别是,在含有交联助剂的情况下,关于交联助剂的配合量,如果相对于乙烯-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使用的以往公知的交联助剂。这样的交联助剂是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、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、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、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、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、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、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;三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯等氰脲酸酯;二烯丙基邻苯二甲酸酯等三烯丙基化合物;二烯丙基化合物;对醌二肟、p-p’-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,更优选为二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、氰脲酸酯、二乙烯基芳香族化合物。
(太阳能电池密封材)
本发明的太阳能电池密封材,透明性、柔软性、粘接性、耐热性、电气特性、交联特性的平衡优异,此外耐气候性、透湿性、工艺稳定性,可以抑制在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中产生气泡。因此,作为以往公知的太阳能电池模块的太阳能电池密封材而适合使用。作为本发明的太阳能电池密封材的制造方法,可以利用通常所使用的方法,但优选通过捏合机、班伯里密炼机、挤出成型机、压延成型机等进行熔融掺混来制造。特别是,优选通过能够连续生产的成型机、压延成型机进行的制造。
太阳能电池密封材,其整体形状为片状也是优选的实施方式之一。此外,具有至少一层由上述的乙烯系树脂组合物形成的片且与其它层复合化而成的太阳能电池密封材也可以适合地使用。太阳能电池密封材的层的厚度通常为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,尤其优选为0.3~0.8mm。如果厚度为该范围内,则可以抑制层压工序中的玻璃、太阳能电池组件、薄膜电极等的破损,并且,确保充分的光线透射率,从而可以获得高的光发电量。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。
太阳能电池密封材的片的成型方法,没有特别限制,但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、压延成型等)。
特别是,一边在挤出机中进行MFR为a2)-1的乙烯-α-烯烃共聚物、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的熔融混炼一边进行挤出片成型,获得片状的太阳能电池密封材是本发明的优选实施方式之一。作为挤出温度范围,挤出温度为100~130℃。如果使挤出温度小于100℃,则有时太阳能电池密封材的生产性降低,而且树脂也以未熔融的状态被挤出,外观也有恶化的倾向。如果使挤出温度超过130℃,则有时在将太阳能电池密封材所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时发生凝胶化,挤出机的转矩上升而片成型变得困难。即使获得了片,有时也会由于在挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,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纹,绝缘击穿电阻降低。进而,凝胶物界面的透湿变得易于发生,透湿性降低。此外,在片表面产生凹凸,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。
特别是,使用通过用将熔融树脂加热了的金属辊(压延辊)进行轧制来制作所希望的厚度的片、膜的压延成型机,一边进行MFR为a2)-2的乙烯-α-烯烃共聚物与硅烷偶联剂、有机过氧化物、紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂、和根据需要使用的其它添加剂的熔融混炼,一边进行压延成型,获得片状的太阳能电池密封材也是本发明的优选的实施方式之一。作为压延成型机,可以使用公知的各种压延成型机,可以使用混合辊、三压延辊、四压延辊。作为四压延辊,特别是可以使用I型、S型、逆L型、Z型、斜Z型等。此外,也优选在施加于压延辊之前,预先将乙烯系树脂组合物加热至适度的温度,例如,设置班伯里密炼机、捏合机、挤出机等也是优选的实施方式之一。压延成型的温度范围优选为使辊温度通常为40~100℃。如果辊温度为40℃以上,则乙烯系树脂组合物对贮料器的侵入性良好,太阳能电池密封材的生产性优异。另一方面,如果辊温度为100℃以下,则可以防止将太阳能电池密封材用压延 成型机制成片状时进行凝胶化。有时由于凝胶物而在片的表面产生凹凸,外观变差。此外,如果向包含凝胶物的片施加电压,则在片内部的凝胶物周边产生裂纹,绝缘击穿电阻降低。此外,凝胶物界面的透湿变得易于发生,透湿性降低。此外,由于在片表面产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与玻璃、太阳能电池元件、电极、背片的密合性恶化,粘接性也降低。因此通过防止凝胶化,从而可以获得外观、绝缘击穿电阻、透湿性和粘接性优异的密封片。
此外,可以对太阳能电池密封材的片(或层)的表面实施压纹加工。通过对太阳能电池密封材的片表面利用压纹加工而进行装饰,从而可以防止密封片彼此、或密封片与其它片等的粘连。而且,由于压纹使太阳能电池密封材(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成为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的片的表观体积VA的百分比VH/VA×100所表示的空隙率P(%)优选为10~50%,更优选为10~40%,进一步优选为15~40%。另外,太阳能电池密封材的片的表观体积VA,通过将太阳能电池用密封片的最大厚度乘以单位面积而获得。如果空隙率P小于10%,则不能使太阳能电池密封材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,在以二个阶段进行层压加工(加压工序)时,对于结晶系太阳能电池而言,有时将硅组件、硅组件与电极进行固定的焊料开裂;对于薄膜系太阳能电池而言,有时银电极开裂。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的空隙率小于10%,则在向太阳能电池密封材局部地施加压力的情况下,不会以施加了压力的凸部崩溃的方式变形。因此,在层压加工时,对例如硅组件等局部地施加大的压力而硅组件开裂。此外,如果太阳能电池密封材的空隙率小于10%,则空气的通道少,因此在层压加工时变得脱气不良。因此,有时在太阳能电池模块中残留空气而外观恶化,或在长期使用时,由于残留的空气中的水分而发生电极的腐蚀。而且,在层压时,也有时由于流动的乙烯系树脂组合物不填埋空隙,因此渗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 全部脱气,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,或在长期使用时,由于残留的空气中的水分而发生电极的腐蚀。此外,由于在层压加工的加压时不能将空气全部脱气,因此太阳能电池密封材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可以通过以下那样的计算来求出。实施了压纹加工的太阳能电池密封材的表观体积VA(mm3)通过太阳能电池密封材的最大厚度tmax(mm)与单位面积(例如1m2=1000×1000=106mm2)之积,以下述式(a)的方式来算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (a)
另一方面,该单位面积的太阳能电池密封材的实际体积V0(mm3)通过将构成太阳能电池密封材的树脂的比重ρ(g/mm3)与每单位面积(1m2)的太阳能电池密封材的实际重量W(g)代入下述式(b)来算出。
V0(mm3)=W/ρ (b)
太阳能电池密封材的每单位面积的凹部的合计体积VH(mm3)如下述式(c)所示,通过从“太阳能电池密封材的表观体积VA”减去“实际体积V0”来算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ) (c)
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(%)可以通过上述的计算式来求出,但是也可以通过对实际的太阳能电池密封材的截面、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,是指由压纹加工得到的太阳能电池密封材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 封材的最大厚度tmax,在太阳能电池密封材的一面进行了压纹加工的情况下,表示一面的凸部的最顶部到另一面的(太阳能电池密封材厚度方向的)距离;在对太阳能电池密封材的两面实施了压纹加工的情况下,表示一面的凸部的最顶部到另一面的凸部的最顶部的(太阳能电池密封材厚度方向的)距离。
压纹加工也可以对太阳能电池密封材的一面实施,也可以对两面实施。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的一面形成。在压纹加工仅在太阳能电池密封材的一面实施的情况下,太阳能电池密封材的最大厚度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0.15mm~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,尤其优选为0.3~0.8mm。如果太阳能电池密封材的最大厚度tmax为该范围内,则可以抑制层压工序中的玻璃、太阳能电池组件、薄膜电极等的破损,即使在比较低的温度也可以进行太阳能电池模块的层压成型,因此优选。此外,太阳能电池密封材可以确保充分的光线透射率,使用了该太阳能电池密封材的太阳能电池模块具有高的光发电量。
此外,该片可以以根据太阳能电池模块尺寸而裁切成的单张形式、或能够在即将制作太阳能电池模块前根据尺寸而裁切的卷形式而作为太阳能电池密封材来使用。作为本发明的优选实施方式的片状的太阳能电池密封材(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形成的层即可。因此,由本发明的太阳能电池密封材形成的层的数目也可以为一层,也可以为二层以上。从使结构简单而降低成本的观点、和极力减小层间的界面反射,有效地活用光的观点等考虑,优选为一层。
太阳能电池用密封片可以仅由含有本发明的太阳能电池密封材的层构成,也可以具有含有太阳能电池密封材的层以外的层(以下,也记为“其它层”)。作为其它层的例子,如果根据目的而进行分类,则可以举出用于保护正面或背面的硬涂层、粘接层、防反射层、阻气层、防污层等。如果根据材质而分类,则可以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、由含有氟的树脂形成的层、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形成的层与其它层的位置关系,没有特别限 制,可以根据与本发明的目的的关系而适宜选择优选的层构成。即,其它层可以设置于2层以上的由太阳能电池密封材形成的层之间,也可以设置于太阳能电池用密封片的最外层,也可以设置于这些位置以外的位置。此外,可以仅在由太阳能电池密封材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、和极力减小界面反射而有效地活用光的观点等考虑,不设置其它层,只要仅通过由本发明的太阳能电池密封材形成的层来制作太阳能电池用密封片即可。但是,如果根据与目的的关系而有必要或有用的其它层,则只要适宜设置那样的其它层即可。关于在设置其它层的情况下的、由本发明的太阳能电池密封材形成的层与其它层的叠层方法,没有特别限制,但优选为使用浇铸成型机、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;或在预先进行了成型的一层上熔融或加热层压另一层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,马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“admer(注册商标)”、三菱化学社制的商品名“Modic(注册商标)”等)、不饱和聚烯烃等的低(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Shidiefu化学社制的商品名“Bondine(注册商标)”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,优选使用具有120~150℃左右的耐热性的粘接剂,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
太阳能电池模块,可举出例如,通常,将通过多晶硅等而形成的太阳能电池元件用太阳能电池用密封片夹着而叠层,此外,将表里两面用保护片覆盖的结晶型太阳能电池模块。即,典型的太阳能电池模块的构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)。但是,作为本发明的优选实 施方式之一的太阳能电池模块,不限定于上述的构成,在不损害本发明的目的的范围,可以适宜省略上述各层的一部分,或可以适宜设置上述层以外的层。作为上述层以外的层,可以举出例如粘接层、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,但可以考虑设置各层的目的、特性而设置于适当的位置。
(结晶硅系的太阳能电池模块)
图1是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,示出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具有通过内部连线29而被电连接的多个结晶硅系的太阳能电池组件22、夹持该太阳能电池组件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组件22之间填充有密封层28。密封层28在使本发明的太阳能电池用密封片贴合后加热压接而获得,与形成于太阳能电池组件22的受光面和背面的电极相接。所谓电极,是在太阳能电池组件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、用于附带极耳的母线、和背面电极层等。
图2是示意性示出太阳能电池组件的受光面和背面的一构成例的平面图。在图2中,示出太阳能电池组件22的受光面22A和背面22B的构成的一例。如图2(A)所示,在太阳能电池组件22的受光面22A,形成有线状地形成的多个集电线32、和从集电线32收集电荷并且与内部连线29连接的用于附带极耳的母线(汇流条)34A。此外,如图2(B)所示,在太阳能电池组件22的背面22B,在整面形成有导电层(背面电极)36,在其上形成有从导电层36收集电荷并且与内部连线29连接的用于附带极耳的母线(汇流条)34B。集电线32的线宽为例如0.1mm左右;用于附带极耳的母线34A的线宽为例如2~3mm左右;用于附带极耳的母线34B的线宽为例如5~7mm左右。集电线32、用于附带极耳的母线34A和用于附带极耳的母线34B的厚度为例如20~50μm左右。
集电线32、用于附带极耳的母线34A、和用于附带极耳的母线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、耐腐蚀性高方面等考虑,优选银、银化合物、含有银的合金等。优选导电层36不仅包含导电性高的金属,而且从使在受光面接受的光反射而 使太阳能电池组件的光电转换效率提高这样的观点等考虑,包含光反射性高的成分,例如铝。集电线32、用于附带极耳的母线34A、用于附带极耳的母线34B、和导电层36如下形成:在太阳能电池组件22的受光面22A或背面22B,将上述包含导电性高的金属的导电材涂料通过例如网版印刷而涂布成50μm的涂膜厚度后,进行干燥,根据需要在例如600~700℃烧结从而形成。
正面保护构件24由于配置于受光面侧,因此需要为透明。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,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、透明性的观点考虑,适合使用玻璃基板。
太阳能电池模块20可以通过任意的制造方法来获得。太阳能电池模块20可以通过下述工序来获得:例如,获得由背面保护构件26、太阳能电池用密封片、多个太阳能电池组件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;将该叠层体通过层压机等而加压贴合,同时根据需要加热的工序;在上述工序之后,进一步根据需要对叠层体进行加热处理,将上述密封材固化的工序。进而也可举出,在玻璃、膜的基板上形成使例如硅烷气体进行化学气相沉积(CVD)而得的数μm薄的无定形硅膜,根据需要进而使用溅射银等电极而得的太阳能电池元件,按照该太阳能电池元件、太阳能电池用密封片、和太阳能电池模块用保护片(背面保护构件)的顺序进行了叠层的薄膜系(无定形系)太阳能电池模块。
(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)将正面保护构件(玻璃基板)/薄膜太阳能电池组件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块;(2)将正面保护构件/密封层/薄膜太阳能电池组件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块等。正面保护构件、背面保护构件、和密封层与上述的“结晶硅系的太阳能电池模块”的情况是同样的。
(1)的方式的薄膜太阳能电池组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,包含添加In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、ITO(在In2O3中添加Sn而得)等的半导体系氧化物。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、溅射法而形成。密封层以与背面电 极层(例如银薄膜层)相接的方式配置。透明电极层由于在正面保护构件上形成,因此往往在正面保护构件与透明电极层之间不配置密封层。
(2)的方式的薄膜太阳能电池组件依次包含例如透明电极层/pin型硅层/金属箔、或配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层(例如,银薄膜层)。金属箔的例子中包含不锈钢箔等。在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型硅层与上述同样地,通过CVD法、溅射法而形成。即,pin型硅层形成于金属箔、或配置于耐热性高分子膜上的金属薄膜层;此外透明电极层形成于pin型硅层。此外,配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层也可通过CVD法、溅射法来形成。
该情况下,密封层可以配置在透明电极层与正面保护构件之间;和配置在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组件的集电线、用于附带极耳的母线、和导电层等的电极相接。此外(2)的方式的薄膜太阳能电池组件,由于硅层与结晶硅系的太阳能电池组件相比薄,因此不易由于来自太阳能电池模块制造时的加压、上述模块操作时的外部的冲击而破损。因此,与结晶硅系的太阳能电池模块所用的太阳能电池用密封片相比,薄膜太阳能电池模块所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组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,发电效率可能显著地降低。因此,与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)相比柔软性差但不一定需要成为分解气体的发生源的交联剂的、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,作为薄膜太阳能电池模块用的太阳能电池用密封片而更适合使用。
此外,作为其它太阳能电池模块,有太阳能电池组件使用了硅的太阳能电池模块。太阳能电池组件使用了硅的太阳能电池模块中,可举出:叠层了结晶硅和无定形硅的混合型(HIT型)太阳能电池模块、叠层了吸收波长域不同的硅层的多接合型(串联型)太阳能电池模块、在设置于太阳能电池组件的受光面的相反侧的背面侧交替地设置有p掺杂区域和n掺杂区域的背接触型太阳能电池模块、组合了无数球状硅粒子(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)的球状硅型太阳能电池模块等。此外,太阳能电池组件使 用了硅的太阳能电池模块中,也可举出具有使以往的具有pin接合结构的无定形硅型的p型窗层的作用从“被绝缘了的透明电极”置换成“通过场效应而引发的反转层”的结构的场效应型太阳能电池模块等。此外,可举出太阳能电池组件使用了单晶GaAs的GaAs系太阳能电池模块;作为太阳能电池组件代替硅而使用了由Cu、In、Ga、Al、Se、S等构成的被称为黄铜矿系的I-III-VI族化合物的CIS或CIGS系(黄铜矿系)太阳能电池模块;作为太阳能电池组件使用了Cd化合物薄膜的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可以作为这些全部太阳能电池模块的太阳能电池密封材而使用。
特别是,在构成太阳能电池模块的光电动势元件之下叠层的填充材层需要具有与叠层于光电动势元件上部的填充材层、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,需要耐擦伤性、冲击吸收性等优异。
作为上述填充材层,期望具有耐热性。特别是,在制造太阳能电池模块时,期望不会由于抽真空而加热压接的层压法等时的加热作用、太阳能电池模块等的长期使用时的太阳光等的热作用等,而使构成填充材层的乙烯系树脂组合物变质,或劣化或分解。假设该乙烯系树脂组合物所含的添加剂等溶出,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),而使其功能、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不可缺少的。进而,上述填充材层优选防湿性优异。该情况下,可以防止来自太阳能电池模块的背面侧的水分的透过,并可以防止太阳能电池模块的光电动势元件的腐蚀、劣化。
上述填充材层与叠层在光电动势元件上的填充剂层不同,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、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。
(太阳能电池模块用正面保护构件)
太阳能电池模块所用的太阳能电池模块用正面保护构件,没有特别限制, 但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、拨水性、耐污染性、机械强度为代表,用于确保太阳能电池模块的室外暴露时的长期可靠性的性能。此外,为了使太阳光有效地活用,优选为光学损耗小且透明性高的片。
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。树脂膜优选为在透明性、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、耐侯性好的氟树脂等。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)、聚三氟化氯化乙烯树脂(CTFE)。从耐气候性的观点考虑,聚偏氟乙烯树脂优异,但是从兼有耐气候性和机械强度考虑,四氟乙烯-乙烯共聚物优异。此外,为了改良与构成密封材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,也能够使用为了提高机械强度而实施了拉伸处理的片,例如双轴拉伸的聚丙烯片。
在作为太阳能电池模块用正面保护构件而使用玻璃基板的情况下,玻璃基板的波长350~1400nm光的全光线透射率优选为80%以上,更优选为90%以上。作为上述的玻璃基板,一般使用红外部的吸收少的白板玻璃,但也可以是蓝板玻璃,只要是厚度为3mm以下,则对太阳能电池模块的输出特性的影响少。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,但可以使用无热处理的浮法板玻璃。此外,为了抑制反射,可以在玻璃基板的受光面侧进行防反射的涂布。
(太阳能电池模块用背面保护构件)
太阳能电池模块所用的太阳能电池模块用背面保护构件,没有特别限制,但由于位于太阳能电池模块的最表层,因此与上述的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,可以采用与正面保护构件同样的材质来构成太阳能电池模块用背面保护构件。即,也可以将作为正面保护构件而使用的上述各种材料作为背面保护构件而使用。特别是,可以优选使用聚酯树脂、和玻璃。此外,背面保护构件由于不以太阳光的通过作为前提,因此也不是一 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,或者为了防止由温度变化导致的变形、翘曲,可以贴附增强板。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与太阳能电池模块用背面保护构件一体化,从而可以在模块组装时缩短将太阳能电池密封材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,通过使太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面保护构件分别铺层的工序为用一体化的片铺层的工序,也可以缩短、省略铺层工序。在使太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面保护构件一体化的情况下,太阳能电池密封材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,优选为使用浇铸成型机、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;在预先成型了的一层上熔融或加热层压另一层而获得叠层体的方法。
此外,可以通过适当的粘接剂(例如,马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“admer(注册商标)”、三菱化学社制的商品名“Modic(注册商标)”等)、不饱和聚烯烃等的低(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Shidiefu化学社制的商品名“Bondine(注册商标)”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、或热层压法等而进行叠层。
作为粘接剂,优选为具有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,为了提高二个层的粘接性,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)
太阳能电池模块所用的太阳能电池元件只要是可以利用半导体的光电动势效果而发电的元件,就没有特别限制。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。这些之中,从发电性能与成本的平衡等观点考虑,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作为太阳能电池元件而都具有优异的特性,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由于柔软性优异,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形成的层与太阳能电池元件直接地接合。此外,如果太阳能电池密封材具有热塑性,则即使在一旦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的乙烯系树脂组合物由于具有热塑性,因此即使作为太阳能电池密封材整体也具有热塑性,从再循环性的观点考虑也是优选的。
(电极)
太阳能电池模块所用的电极的构成和材料,没有特别限定,但具体的例子是,具有透明导电膜和金属膜的叠层结构。透明导电膜由SnO2、ITO、ZnO等构成。金属膜由银、金、铜、锡、铝、镉、锌、水银、铬、钼、钨、镍、钒等金属构成。这些金属膜可以单独使用,也可以作为复合化而成的合金而使用。所谓透明导电膜与金属膜,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)
在太阳能电池模块的制造时,通过预先制作由太阳能电池密封材形成的片,在密封材熔融的温度进行压接这样的以往同样的层压方法,从而在层压温度为120~170℃的范围,可以形成已经描述的那样的构成的模块。在该情况下,太阳能电池密封材通过含有特定的有机过氧化物而具有优异的交联特性,在模块的形成中不需要经过二阶段的粘接工序,可以在高温度在短时间内结束,并可以显著地改良模块的生产性。
本发明的太阳能电池密封材通过在上述层压条件下进行层压加工,从而作为凝胶分率的算出,例如,在从太阳能电池模块采取密封材片样品1g,进行沸腾二甲苯的索格利特萃取10小时,用30目的不锈钢网过滤后,将网在110℃进行8小时减压干燥,由网上的残存量算出的情况下,凝胶分率为70~95%,优选为70~90%的范围。如果凝胶分率小于70%,则有太阳能电池密封材的耐热性不充分,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、耐热试验的粘接性降低的倾向。如果凝 胶分率超过95%,则太阳能电池密封材的柔软性降低,-40℃~90℃的热循环试验的温度追随性降低,因此有时发生剥离等。
(发电设备)
本发明的太阳能电池模块,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,在实用上具有高的价值。上述的发电设备适合于设置于房屋的屋顶的用于露营等的面向户外的移动电源而利用、作为汽车蓄电池的辅助电源而利用等无论室外、屋内都适合于长期使用。
实施例
以下,基于实施例而具体地说明本发明,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]
使由试样0.35g加热溶解于六氯丁二烯2.0ml而获得的溶液用玻璃滤器(G2)过滤后,加入氘代苯0.5ml,装入到内径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。累计次数为8000次以上。根据所得的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]
依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定乙烯-α-烯烃共聚物的MFR。
[密度]
依照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分钟到常温而获得3mm厚的片。使用所得的片,依照ASTMD2240来测定乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度。
[玻璃粘接强度]
将作为太阳能电池用的正面保护构件的透明玻璃板、和厚度500μm的片样品进行叠层而加入真空层压机内,在调温到150℃的电热板上载置而进行3 分钟减压、15分钟加热,制作作为透明玻璃板/片样品的叠层体的玻璃粘接强度用样品。将该玻璃粘接强度用样品的片样品层切成10mm宽度,通过180度剥离来测定与玻璃的剥离强度(玻璃粘接强度)。测定中,使用了instron社制的拉伸试验机(商品名“Instron1123”)。通过180度剥离,以间距30mm、拉伸速度30mm/分钟在23℃进行测定,采用3次测定的平均值。
[金属粘接强度]
将作为太阳能电池用的正面保护构件的透明玻璃板、厚度500μm的片样品、铜箔(新日铁化学制,ESPANEX SB12-25-12CE)和厚度500μm的片样品进行叠层而加入真空层压机内,在调温到150℃的电热板上载置而进行3分钟减压、15分钟加热,制作作为透明玻璃板/片样品/铜箔/片样品的叠层体的金属粘接强度用样品。将该金属粘接强度用样品的片样品层切成15mm宽度,通过180度剥离来测定与铜箔的剥离强度(金属粘接强度)。测定中,使用了instron社制的拉伸试验机(商品名“Instron1123”)。通过180度剥离,以间距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的波长域的上述叠层体中的片样品的分光全光线透射率。而且,将标准光D65和标准视觉效率V(λ)乘以测定结果,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,在150℃以真空3分钟、加压15分钟而进行层压来制作测定用的交联片。依照JIS K6911,以施加电压500V测定制作的交联片的体积固有电阻(Ω·cm)。另外,在测定时,使用高温测定室“12708”(advanced社制)而使温度为100±2℃,使用微小电流计“R8340A”(advanced社制)。
[组件裂纹]
从铸块切削采取厚度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,对裂纹进行评价。
[交联特性]
(最佳交联时间Tc90)
对于所得的片样品的交联曲线,使用硫化仪((株)Orientec社制,CURELASTOMETER-V型),按照JIS-K6300-2在150℃在30分钟的条件下,测定相当于达到相当于最大转矩值S’max与最小转矩值S’min之差的90%的转矩值、与最低转矩值S’min之和的转矩值的时间Tc90(分钟)。
[气泡]
在蓝色玻璃(3mm厚度×12cm×7.5cm)上放置片样品,接着在其上将切成3cm见方的厚度0.2mm的铝板空出2cm的间隔而放置2块,用1cm宽×3cm长的聚四氟乙烯基材制的胶带固定住。接着在其上进一步放置片样品,最后重叠PET系背片,在调温到150℃的电热板上载置而进行3分钟减压、15分钟加热进行贴合,观察进行交联、粘接后的外观(初期膨胀)。进而,放入130℃的烘箱中,观察实施250小时的耐热试验后的外观(耐热试验后膨胀)。按照以下的基准评价气泡产生。
○:外观无特别变化
△:在贴胶带的位置发生略微的形状变化
×:在贴胶带的位置发生膨胀
[片粘连性]
使片样品的压纹面为上侧而重叠二块,以玻璃/片样品/片样品/玻璃的构成,使压纹面为上侧,在其上乘载400g的重物。在40℃的烘箱中放置24小时后,取出并冷却到室温,测定片的剥离强度。测定中,使用instron社制的拉伸试验机(商品名“Instron1123”),通过片间的180度剥离,在间距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:剥离强度小于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1.95mmol/hr的比例供给作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液,以0.013mmol/hr的比例供给作为主催化剂的[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,以9.75mmol/hr的比例供给作为清除剂的三异丁基铝的己烷溶液,以催化剂溶液与作为聚合溶剂而使用的脱水精制后的正己烷的合计成为20L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷。同时在聚合器的其它供给口中以3kg/hr的比例连续供给乙烯,以5kg/hr的比例连续供给1-丁烯,以100NL/hr的比例连续供给氢气,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而连续地排出,以乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液为150~190℃的方式,导入夹套部用3~25kg/cm2蒸汽进行了加热的连接管中。另外,在即将达到连接管前,附设有注入作为催化剂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,通过设置于连接管终端部的压力控制阀的开度的调整而连续地输送至闪蒸槽。另外,在向闪蒸槽内的传送中,以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,通过模头温度设定于180℃的单轴挤出机,在水槽中冷却线料,利用颗粒切割机切断线料,作为颗粒而获得乙烯-α-烯烃共聚物。产量为2.1kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例2~9)
变更主催化剂、共催化剂、清除剂的各自浓度、1-丁烯、氢气的供给量、代替1-丁烯而供给1―辛烯、聚合温度、聚合压力等聚合条件,除此以外,在与上述的合成例1同样的条件下获得乙烯-α-烯烃共聚物。将所得的共聚物(A)的物性示于表1中。
[表1]
合成例1 合成例2 合成例3 合成例4 合成例5 合成例6 合成例7 合成例8 合成例9
MFR[g/10分钟] 11 20 48 9.5 51 11 11 4.0 21
肖式A硬度[一] 62 70 84 60 84 56 88 70 84
α-烯烃的种类 1-丁烯 1-丁烯 1-辛烯 1-丁烯 1-辛烯 1-丁烯 1-丁烯 1-丁烯 1-辛烯
α-烯烃单元的含有比例[mol%] 17 14 11 18 11 21 11 14 11
乙烯单元的含有比例[mol%] 83 86 89 82 89 79 89 88 89
密度[g/cm3] 0.866 0.870 0.884 0.885 0.884 0.863 0.885 0.870 0.884
(3)太阳能电池密封材(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0.3重量份的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、以1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷换算为0.7重量份的作为有机过氧化物的1小时半衰期温度为116℃的1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷的用烃系液体进行了80%稀释的混合液(有机过氧化物1)、1.2重量份的作为交联助剂的三烯丙基异氰脲酸酯、0.4重量份的作为紫外线吸收剂的2-羟基-4-正-辛基氧基二苯甲酮、O.2重量份的作为受阻胺型光稳定剂的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、和0.05重量份的作为受阻酚系抗氧化剂的季戊四醇-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
在thermoplastic社制的单轴挤出机(螺杆直径20mmφ,L/D=28)中安装衣架式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,获得厚度500μm的压纹片(太阳能电池密封材片)。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2~5)
除了为表2所示的配合以外,与上述的实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材片)。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1~6)
除了为表2所示的配合以外,与上述的实施例1同样地操作而获得压纹片(太阳能电池密封材片)。所得的片的空隙率均为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
(比较例7~9)
代替乙烯-α-烯烃共聚物,使用含有乙酸乙烯酯26重量%,MFR为15g/10分钟的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物,除此以外,为表2所示的配合,除此以外,与上述的实施例1同样地操作而获得压纹片(太阳能电池密封材片)。所得的片的空隙率均为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
在表2和后述的表3中,有机过氧化物1~5如下所述。
有机过氧化物1:1小时半衰期温度;116℃;1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷/烃系液体80重量%稀释品
有机过氧化物2:1小时半衰期温度;102℃;1,1-二(叔丁基过氧化)-2-甲基环己烷/烃系液体85重量%稀释品
有机过氧化物3:1小时半衰期温度;121℃;叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯
有机过氧化物4:1小时半衰期温度;140℃;2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷
有机过氧化物5:1小时半衰期温度;107℃;1,1-二(叔己基过氧化)环己烷/纯品90重量%
[表2]
(实施例6~8)
设为表3所示的配合,在表面温度调整为100℃的东洋精机社制的混合辊 (二辊,辊径:5英寸,转速:18,15rpm)中加入通过上述配合的乙烯系组合物100g,进行压延辊的成型,获得厚度500μm的压延片(太阳能电池密封材片)。将所得的片的各种评价结果示于表3中。
(比较例10)
除了为表3所示的配合以外,与上述的实施例6同样地操作而获得厚度500μm的压延片(太阳能电池密封材片)。将所得的片的各种评价结果示于表3中。
[表3]
实施例6 实施例7 实施例8 比较例10
配合(重量份)
乙烯-α-烯烃共聚物
合成例4 100 100
合成例8 100
合成例9 100
乙烯性不饱和硅烷化合物 0.3 0.3 0.3 0.3
有机过氧化物1 0.75 0.80
有机过氧化物2 0.3
有机过氧化物3 0.1
有机过氧化物4
有机过氧化物5 0.4
交联助剂 1.2 1.2 1.2 1.2
紫外线吸收剂 0.4 0.4 0.4 0.4
受阻胺光稳定剂 0.2 0.2 0.2 0.2
受阻酚系抗氧化剂 0.05 0.05 0.05 0.05
评价
全光线透射率[%] 93 92 90 93
玻璃粘接强度[N/cm] 35 38 34 36
金属粘接强度[N/cm] 9 7 8 9
单元裂纹 无变化 无变化 无变化 无变化
初期的膨胀[一]
130℃×250hr后的膨胀[一] ×
100℃的体积固有电阻[Ω·cm] 2.1×1015 2.3×1015 2.5×1015 2.0×1015
最佳交联时间(Ts90)[分钟] 6.8 10.1 9.2 6.1
片外观 良好 良好 良好 良好
产业可利用性
本发明的太阳能电池密封材,透明性、粘接性、柔软性、外观、交联特性、 电气特性和挤出成型性等各特性优异,此外在太阳能电池模块制造时的层压和交联工艺、长期使用中不产生气泡。因此,如果使用本发明的太阳能电池密封材,则可以提供外观良好并且性能和成本等的经济性优异的太阳能电池模块。

Claims (15)

1.一种太阳能电池密封材,其特征在于,包含满足以下的a1)和a2)-1的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮,
相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含0.1~0.7重量份的所述过氧缩酮,
a1)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85,
a2)-1依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为10~50g/10分钟,
所述通式(1)中,R1各自独立地为碳原子数3~8的直链或支链烷基,R2和R3各自独立地为碳原子数1~8的直链或支链烷基,或者R2与R3可以结合而形成碳原子数5~9的脂肪族环或烷基取代脂肪族环。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的a3)和a4),
a3)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%,
a4)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
3.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-α-烯烃-非共轭多烯共聚物,且满足以下的a5),
a5)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9.99~19.99mol%,且来源于非共轭多烯的构成单元的含有比例为0.01~5.0mol%。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述过氧缩酮为选自下述通式(2)~(4)中的至少1种以上,
所述通式(2)中,R4各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(3)中,R5各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(4)中,R6各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含硅烷偶联剂0.1~5重量份。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池密封材,在所述太阳能电池密封材中,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重量份的选自由紫外线吸收剂、耐热稳定剂和受阻胺型光稳定剂所组成的组中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池密封材,在所述太阳能电池密封材中,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。
8.根据权利要求1~7的任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
9.一种太阳能电池密封材的制造方法,是权利要求8所述的太阳能电池密封材的制造方法,其包括:将包含所述乙烯-α-烯烃共聚物和所述通式(1)所示的所述过氧缩酮的树脂组合物通过熔融挤出成型而成型为膜状。
10.一种太阳能电池密封材,其特征在于,包含满足以下的a1)和a2)-2的乙烯-α-烯烃共聚物、和1小时半衰期温度为100~135℃的范围且以下述通式(1)表示的过氧缩酮,
相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,包含0.1~0.7重量份的所述过氧缩酮,
a1)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85,
a2)-2依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为2g/10分钟以上且小于10g/10分钟,
所述通式(1)中,R1各自独立地为碳原子数3~8的直链或支链烷基,R2和R3各自独立地为碳原子数1~8的直链或支链烷基,或者R2与R3可以结合而形成碳原子数5~9的脂肪族环或烷基取代脂肪族环。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的a3)、a4)和a5),
a3)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%,
a4)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
a5)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9.99~19.99mol%,且来源于非共轭多烯的构成单元的含有比例为0.01~5.0mol%。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池密封材,其特征在于,所述过氧缩酮为选自下述通式(2)~(4)中的至少1种以上,
所述通式(2)中,R4各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(3)中,R5各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基,
所述通式(4)中,R6各自独立地表示碳原子数3~8的直链或支链烷基。
13.根据权利要求10~12的任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
14.一种太阳能电池密封材的制造方法,是权利要求13所述的太阳能电池密封材的制造方法,其包括:将包含所述乙烯-α-烯烃共聚物和所述通式(1)所示的所述过氧缩酮的树脂组合物通过压延成型而成型为膜状。
15.一种太阳能电池模块,其具备:
正面保护构件,
背面保护构件,
太阳能电池元件,和
密封层,其是使权利要求8或13所述的太阳能电池密封材交联而形成的,并将所述太阳能电池元件密封于所述正面保护构件与所述背面保护构件之间。
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