CN104321886B - 太阳能电池组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过确定使层压后的外观良好的密封件的组合方针,从而层压后的外观良好的太阳能电池组件和太阳能电池组件的制造方法。是包含上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E)的太阳能电池组件,是密封件(B)和密封件(D)满足下述条件(P)的太阳能电池组件和太阳能电池组件的制造方法。条件(P):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系:TB‑TD>0(℃)。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件,更详细而言,涉及外观良好的太阳能电池组件及其制造方法。
背景技术
近年,对于全球变暖等环境问题的意识正在提高,特别是对于太阳光发电,由于其清洁性、无公害性而备受期待。太阳能电池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。作为其结构,通常将多片太阳能电池元件(电池单元)串联、并联地进行配线,为了保护电池单元,进行各种包装,形成单元。将组装于该封装体的单元称为太阳能电池组件,通常成为如下结构:用作为上部保护件的透明基材(玻璃、树脂片,以下有时标记为前板)覆盖照射太阳光的面,用由热塑性塑料(例如,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯系聚合物)构成的密封件(密封树脂层)填补间隙,用作为下部保护件的背面密封用片(以下,有时标记为背板)保护背面。
这里,作为密封件的主要的材料,可使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下,有时标记为EVA)、聚乙烯(以下,有时标记为PE)、离聚物(以下,有时标记为IO)以及聚乙烯醇缩丁醛(以下,有时标记为PVB)等。
另外,对于密封件,主要要求用于保护太阳能电池元件的柔软性、耐冲击性、太阳能电池组件发热时的耐热性、用于使太阳光高效地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、水蒸气阻隔性等。并且,由于密封件通常层压来使用,所以其工艺适应性、层压后的外观也很重要。
这里,太阳能电池组件的层压条件通常考虑所使用的各种部件(密封件、背板、玻璃、配线、电池单元、助溶剂等),大多进行利用试错法来设定,因此条件设定需要时间,并且所使用的各种部件的费用高而成为问题。
作为条件设定中的具体的外观的课题,可举出背板面产生凸状的突起的现象(以下,有时标记为凸现象)。针对该课题,专利文献1中记载了原因是在使用背板(太阳能电池组件用背面保护片)而制作太阳能电池组件的情况下,由于进行真空层压处理时上述背板收缩,所以太阳能电池元件和连接元件的引线(tag)追随上述背板的收缩,引线发生变形,或者太阳能电池元件间的间隔发生变化。作为其对策,公开了背板在150℃、30分钟的条件下的热收缩率优选为1.0%以下,其中,更优选为0.5%以下,特别优选在0.3%~0.1%的范围内(参照专利文献1,0130段)。
另外,专利文献2中公开了双轴拉伸PET膜的热收缩率大,特别是在大型太阳能电池组件工序中,担心配线(与专利文献1记载的引线相当)弯曲、或者担心发生电池(电池单元)的偏移,为了解决由该热收缩率引起的膜收缩的问题,设备上需要对经拉伸的膜实施退火处理的热固定化工序,因而存在导致膜的成本上升、得不到廉价的背板的成本方面的问题(参照专利文献2,0007段)。作为其对策,提出了层叠聚碳酸酯膜和气体阻隔性透明蒸镀膜而成的背板(参照专利文献2,权利要求1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-150084号公报
专利文献2:日本2006-324556号公报
发明内容
像专利文献1、专利文献2中公开的那样,关于凸现象的改进,现有技术在制作太阳能电池组件时所使用得部件中仅着眼于背板的热收缩特性。然而,即使使用满足特定物性(例如,热收缩特性)的背板,凸现象也未必得到抑制,设定层压条件时的试错法的负荷几乎没有减少。由此,期望其它对策、改进的方针。
因此,本发明的目的在于提供通过确定使层压后的外观良好的密封件的组合方针,从而层压后的外观良好的太阳能电池组件及太阳能电池组件的制造方法。
本发明的发明人等经过反复深入的研究,结果发现通过以用在上部保护件侧的密封件(B)和用在背板侧的密封件(D)的流动开始温度满足特定的定量关系的方式组合使用上述两种密封件,从而得到层压后的外观良好的太阳能电池组件,由此完成了本发明。
即,本发明涉及下述的太阳能电池组件及其制造方法。
<1>一种太阳能电池组件,是含有上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E)的太阳能电池组件,密封件(B)和密封件(D)满足下述条件(P)。
条件(P):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系:
TB-TD>0(℃)。
<2>如上述<1>所述的太阳能电池组件,其中,上述条件(P)为下述条件(P-1)。
条件(P-1):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)和密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系:
50(℃)≥TB-TD≥15(℃)。
<3>如上述<1>所述的太阳能电池组件,其中,上述条件(P)是下述条件(P-2)。
条件(P-2):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)和密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系:
40(℃)≥TB-TD≥20(℃)。
<4>如上述<1>~<3>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(D)的以负载1kgf/cm2测定的流动开始温度(TD)为100℃以上。
<5>如上述<4>所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(D)的以负载1kgf/cm2测定的流动开始温度(TD)为110℃以上。
<6>如上述<1>~<5>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)和上述密封件(D)均为以烯烃系聚合物为主成分的密封件。
<7>如上述<1>~<6>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)和上述密封件(D)均为以乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物为主成分的密封件。
<8>如上述<7>所述的太阳能电池组件,其中,相对于上述乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物中的全部单体单元,基于碳原子数3~20的α-烯烃的单体单元的含量为2~40摩尔%。
<9>如上述<6>~<8>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)是由含有结晶熔融峰值温度低于100℃的烯烃系聚合物和结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物的树脂组合物构成的密封件。
<10>如上述<9>所述的太阳能电池组件,其中,上述结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物是乙烯-α-烯烃嵌段共聚物。
<11>如上述<1>~<10>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)和上述密封件(D)均为以ASTM 2765-95测定的二甲苯可溶物为70质量%以上的密封件。
<12>如上述<1>~<11>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)和上述密封件(D)中的至少一方含有选自硅烷偶联剂、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。
<13>如上述<1>~<12>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(B)是至少具有软质层和硬质层的层叠结构,所述软质层的动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量(E’)小于100MPa,所述硬质层的动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量(E’)为100MPa以上。
<14>如上述<1>~<13>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述密封件(D)进一步含有白色颜料。
<15>如上述<1>~<14>中任一项所述的太阳能电池组件,其中,上述上部保护件(A)是玻璃板材,上述太阳能电池元件(C)是选自单晶硅型和多晶硅型中的至少一种。
<16>一种太阳能电池组件的制造方法,是对含有上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E)的太阳能电池组件进行层压的太阳能电池组件的制造方法,使用以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)不同的密封件,且层压时将流动开始温度高的密封件配置于热源侧。
<17>如上述<16>所述的太阳能电池组件的制造方法,其中,上述层压时的层压设定温度为100~135℃。
根据本发明,通过组合流动开始温度满足特定关系的密封件,从而,能够提供层压后的外观良好的太阳能电池组件及太阳能电池组件的制造方法。
另外,通过测定密封件的流动开始温度这样的基础物性,从而能够在实际层压太阳能电池组件之前预测成品外观。并且,能够高效地设定层压条件,所以条件研究所需的时间和各种部件的费用被抑制,结果,可期待大幅度降低太阳能电池组件的制造成本。
附图说明
图1是表示本发明的太阳能电池组件的一个例子的概略截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的太阳能电池组件的实施方式的例进行说明。但是,本发明的范围不限于以下说明的实施方式。
应予说明,在本说明书中,“作为主成分”的宗旨是在不妨碍构成本发明的太阳能电池组件的各部件的树脂的作用·效果的范围内,允许含有其他成分。并且,该用语不限制具体的含有率,但为占树脂组合物的构成成分整体的50质量%以上,优选65质量%以上,进一步优选80质量%以上且为100质量%以下的范围的成分。
以下,详细说明本发明。
本发明的太阳能电池组件的特征在于,含有上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E),密封件(B)和密封件(D)的流动开始温度满足特定的关系。
[上部保护件(A)]
作为本发明所使用的上部保护件(A)没有特别限制,例如可举出玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂和含氟树脂等的板材、单层或多层的膜。玻璃板材可举出白板玻璃、强化玻璃、双层强化玻璃、热反射玻璃和白板强化玻璃等,但通常使用厚度3~5mm左右的白板强化玻璃。在本发明中,从经济性、力学强度等方面考虑,优选使用玻璃板材,另外,从轻型性、加工性等方面考虑,优选使用丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂的厚度为5mm左右的板材。
[密封件(B)]
本发明所使用的密封件(B)只要满足后述的条件(P)就没有特别限制。具体而言,可举出以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、离聚物(IO)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等为主成分的密封件,但在本发明中,优选使用以烯烃系聚合物,特别是以下述的(b1)~(b4)分别所示的烯烃系聚合物中的至少一种为主成分的密封件。这里,作为主成分,从所得密封件的柔软性、鱼眼(凝胶)少、电路的腐蚀性物质(乙酸等)少、以及经济性等观点考虑,优选(b1)或(b2)所示的聚合物,其中,从低温特性优异的方面考虑,特别优选使用(b1)所示的聚合物。
(b1)
(b1)是乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物。它们的共聚形式(无规、嵌段等)、支链、支化度分布、立体结构没有特别限制,可以是等规立构、无规立构、间规立构或者这些混合存在的结构的聚合物。这里,作为与乙烯共聚的α-烯烃,可举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、3-甲基-丁烯-1、4-甲基-戊烯-1等。
在本发明中,从在工业上的获得容易性、各特性、经济性等观点考虑,作为与乙烯共聚的α-烯烃,优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯。另外,从透明性、柔软性等观点考虑,优选使用乙烯-α-烯烃无规共聚物。与乙烯共聚的α-烯烃可以单独使用1种或组合2种以上使用。
另外,作为与乙烯共聚的α-烯烃的含量没有特别限制,但相对于乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)中的全部单体单元,基于碳原子数3~20的α-烯烃的单体单元通常为2摩尔%以上,优选为2~40摩尔%,更优选为3~30摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%。如果在该范围内,则通过由共聚成分降低结晶性,从而透明性提高,另外,原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生,因而优选。应予说明,与乙烯共聚的单体的种类和含量可以采用公知的方法,例如利用核磁共振(NMR)测定装置、其他仪器分析装置进行定性定量分析。
乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)可以含有基于α-烯烃以外的单体的单体单元。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。对于该单体单元的含量,使乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)中的全部单体单元为100摩尔%时,优选为20摩尔%以下,更优选为15摩尔%以下。
另外,乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)的立体结构、支链、支化度分布、分子量分布没有特别限制,例如具有长链支链的共聚物通常机械物性良好,另外,具有将片进行成型时的熔融张力(熔体张力)变高、压延成型性提高等优点。
本发明所使用的乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)的熔体流动速率(MFR)没有特别限制,通常MFR(JIS K7210,温度:190℃,负载:21.18N)为0.5~100g/10min左右,优选为1~50g/10min,更优选为2~50g/10min,进一步优选为3~30g/10min。
这里,考虑将片进行成型时的成型加工性、密封太阳能电池元件(电池单元)时的密合性、蔓延情况等来选择MFR即可。例如,将片进行压延成型时,从将片从成型辊剥去时的操作性考虑,MFR优选较低的值,具体而言优选0.5~5g/10min左右,另外,使用T型模进行挤出成型时,从降低挤出负荷、增大挤出量的观点考虑,MFR优选为1~50g/10min,更优选为2~50g/10min,进一步优选为3~30g/10min。并且,从密封太阳能电池元件(电池单元)时的密合性、蔓延容易性的观点考虑,MFR优选为2~50g/10min,更优选为3~30g/10min。
乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)的制造方法没有特别限制,可以采用使用了公知的烯烃聚合用催化剂的公知的聚合方法。例如可举出使用了由齐格勒·纳塔型催化剂所代表的多位点催化剂,由茂金属系催化剂、后茂金属系催化剂所代表的单位点催化剂的淤浆聚合法、溶液聚合法、气相聚合法等,以及使用了自由基引发剂的本体聚合法等。在本发明中,从聚合后的造粒(制粒)的容易性、防止原料颗粒的粘连等观点考虑,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。
本发明所使用的乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)的差示扫描量热测定中以加热速度10℃/分钟测定的结晶熔融热量优选为0~70J/g。如果在该范围内,则可确保所得密封件的柔软性、透明性(总光线透射率)等,因而优选。另外,如果考虑到夏季等高温状态下的原料颗粒的粘连的发生难度,则该结晶熔融热量优选为5~70J/g,更优选为10~65J/g。
上述的结晶熔融热量可以使用差示扫描量热仪,基于JIS K7122,以加热速度10℃/分钟测定。
作为本发明所使用的乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物(b1)的具体例,可例示Dow Chemical株式会社制的商品名“Engage”、“Affinity”、“Infuse”,ExxonMobil株式会社制的商品名“Exact”,三井化学株式会社制的商品名“TAFMER H”、“TAFMER A”、“TAFMER P”,LG化学株式会社的商品名“LUCENE”,JapanPolyethylene株式会社制的商品名“Karnel”等。
(b2)
(b2)是丙烯和可与该丙烯共聚的其他单体的共聚物、或丙烯的均聚物。其中,它们的共聚形式(无规、嵌段等)、支链、支化度分布、立体结构没有特别限制,可以是等规立构、无规立构、间规立构或者这些混合存在的结构的聚合物。
作为可与丙烯共聚的其他单体,可例示乙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-戊烯-1、1-辛烯等碳原子数4~12的α-烯烃,以及二乙烯基苯、1,4-环己二烯、二环戊二烯、环辛二烯、乙叉基降冰片烯等二烯类等。
在本发明中,从在工业上的获得容易性、各特性、经济性等观点考虑,作为与丙烯共聚的α-烯烃,优选使用乙烯、1-丁烯。另外,从透明性、柔软性等观点考虑,优选使用丙烯-α-烯烃无规共聚物。与丙烯共聚的单体可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
另外,作为可与丙烯共聚的其他单体的含量,没有特别限制,但相对于丙烯和可与该丙烯共聚的其他单体的共聚物(b2)中的全部单体单元,基于可与丙烯共聚的其他单体的单体单元通常为2摩尔%以上,优选为2~40摩尔%,更优选为3~30摩尔%,进一步优选为5~25摩尔%。如果在该范围内,则通过由共聚成分降低结晶性,从而透明性提高,另外,原料颗粒的粘连等不良情况也难以发生。应予说明,可与丙烯共聚的其他单体的种类和含量可以采用公知的方法,例如利用核磁共振(NMR)测定装置、其他仪器分析装置进行定性定量分析。
本发明所使用的(b2)的熔体流动速率(MFR)没有特别限制,通常MFR(JIS K7210,温度:230℃,负载:21.18N)为0.5~100g/10min左右,优选为2~50g/10min,更优选为3~30g/10min。
这里,考虑将片进行成型时的成型加工性、密封太阳能电池元件(电池单元)时的密合性、蔓延情况等考虑来选择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考虑,优选MFR较低,具体而言优选0.5~5g/10min左右,另外,使用T型模进行挤出成型时,从降低挤出负荷、增大挤出量的观点考虑,MFR优选为2~50g/10min,更优选为3~30g/10min。并且,从密封太阳能电池元件(电池单元)时的密合性、蔓延容易性的观点考虑,MFR优选为2~50g/10min,更优选为3~30g/10min。
作为本发明所使用的丙烯和可与该丙烯共聚的其他单体的共聚物、或丙烯的均聚物的(b2)的制造方法,没有特别限制,可以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,使用了由齐格勒·纳塔型催化剂所代表得多位点催化剂,由茂金属系催化剂、后茂金属系催化剂所代表得单位点催化剂的淤浆聚合法、溶液聚合法、气相聚合法等,以及使用了自由基引发剂的本体聚合法等。在本发明中,从聚合后的造粒(制粒)的容易性、防止原料颗粒的粘连等观点考虑,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。
作为本发明所使用的(b2)的具体例,可举出丙烯-丁烯无规共聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-乙烯-丁烯-1共聚物等,作为具体的商品,可举出三井化学株式会社制的商品名“TAFMER XM”、“NOTIO”,住友化学株式会社商品名“TAFFCELLEN”,株式会社Prime polymer制的商品名“PRIME TPO”,Dow Chemical株式会社制的商品名“VERSIFY”,ExxonMobil株式会社制的商品名“VISTAMAXX”等。
(b3)
(b3)是由乙烯、丙烯等α-烯烃与脂肪族不饱和羧酸构成的共聚物的金属盐(优选的金属是Zn、Na、K、Li、Mg等)。
作为具体的商品,可例示三井化学株式会社制的商品名“HIMILAN”、Dow Chemical株式会社制的商品名“AMPLIFY IO”等。
(b4)
(b4)是由乙烯与选自乙酸乙烯酯、脂肪族不饱和羧酸及脂肪族不饱和单羧酸烷基酯中的至少一个单体构成的乙烯系共聚物。
具体而言,可举出乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物等。这里,作为该酯成分,可举出甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数1~8的醇的酯。在本发明中,不限制于上述2成分的共聚物,也可以是进一步加入了第3成分的3成分以上的多元共聚物(例如,乙烯与适当选自脂肪族不饱和羧酸及脂肪族不饱和羧酸酯的3元以上的共聚物等)。这里,相对于共聚物中的全部单体单元,与乙烯共聚的单体的含量通常为5~35质量%。
本发明所使用的密封件(B)是单层或层叠结构,但为了均衡地实现对密封件所要求的特性,优选为层叠结构。这里,作为通常对密封件所要求的特性,可举出用于保护太阳能电池元件的柔软性、耐冲击性,太阳能电池组件发热时的耐热性、用于使太阳光高效地到达太阳能电池元件的透明性(总光线透射率等)、对各种被粘体(玻璃、背板等)的粘接性、耐久性、尺寸稳定性、阻燃性、水蒸气阻隔性、经济性等。其中,柔软性与耐热性以及透明性的平衡、和经济性受到重视。
(烯烃系聚合物的结晶熔融峰值温度)
本发明所使用的密封件(B)优选由以上述(b1)~(b4)的烯烃系聚合物为主成分的树脂组合物构成。
作为上述主成分的烯烃系聚合物的结晶熔融峰值温度(Tm)优选低于100℃,但也可应用不出现结晶熔融峰值温度的、即非晶性的聚合物(以下,包括非晶性的聚合物在内称为结晶熔融峰值温度低于100℃的烯烃系聚合物)。如果考虑到原料颗粒的粘连等,则该结晶熔融峰值温度优选为30~95℃,更优选为45~80℃,进一步优选为60~80℃。
另外,如果重视密封件的柔软性,则优选在结晶熔融峰值温度(Tm)低于100℃的烯烃系聚合物中混合使用结晶熔融峰值温度(Tm)为100℃以上的烯烃系聚合物。所混合的烯烃系聚合物的结晶熔融峰值温度(Tm)的上限值没有特别限制,但如果考虑到太阳能电池元件(电池单元)的热劣化、制作太阳能电池组件时的层压温度,则为150℃左右。在本发明中,由于可以使制作太阳能电池组件时的层压设定温度低温化、不易使太阳能电池元件(电池单元)热劣化,所混合的烯烃系聚合物的结晶熔融峰值温度(Tm)的上限值优选为130℃,更优选为125℃。
这里,作为该结晶熔融峰值温度的参考值,通用的高密度聚乙烯树脂(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,通用的均聚聚丙烯树脂为165℃左右,通用的丙烯-乙烯无规共聚物为130~150℃左右。上述的结晶熔融峰值温度可以使用差示扫描量热仪,基于JIS K7121,以加热速度10℃/分钟进行测定。
本发明所使用的密封件(B)优选由含有如上所述结晶熔融峰值温度低于100℃的烯烃系聚合物和结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物的树脂组合物构成。
上述树脂组合物中的两种烯烃系聚合物的含量没有特别限制,但如果考虑到所得密封件的柔软性、耐热性、透明性等,则两种烯烃系聚合物的混合(含有)质量比(结晶熔融峰值温度低于100℃的烯烃系聚合物/结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物)优选为99~50/1~50,更优选为98~60/2~40,进一步优选为97~70/3~30,特别优选为97~80/3~20,最优选为97~90/3~10。其中,使两种烯烃系聚合物的合计为100质量份。如果混合(含有)质量比为上述范围内,则容易得到柔软性、耐热性、透明性等的平衡优异的密封件。
对于在本发明所使用的密封件(B)中混合的、结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物,考虑所希望的特性适当地选择即可,在本发明中,从耐热性、柔软性和低温特性等的平衡优异的方面考虑,可最优选使用乙烯-α-烯烃嵌段共聚物。
〈乙烯-α-烯烃嵌段共聚物〉
上述乙烯-α-烯烃嵌段共聚物的嵌段结构没有特别限制,但从柔软性、耐热性、透明性等的平衡化的观点考虑,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(Tm)、或玻璃化转变温度(Tg)不同的2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(テ-パ-ドブロック構造)(嵌段结构的比率在主链内渐增的结构)等。对于具有该多嵌段结构的共聚物的结构、制造方法,可以采用国际公开第2005/090425号小册子(WO2005/090425)、国际公开第2005/090426号小册子(WO2005/090426)和国际公开第2005/090427号小册子(WO2005/090427)等中详细公开的内容。
接下来,以下对具有上述多嵌段结构的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物进行详细说明。
具有该多嵌段结构的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物在本发明中可优选使用,作为α-烯烃,优选以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,优选辛烯成分相对于乙烯多(约15~20摩尔%)地共聚的大致非晶性的软链段、和辛烯成分相对于乙烯少(约小于2摩尔%)地共聚的结晶熔融峰值温度为110~145℃的高结晶性的硬链段各自存在2个以上的多嵌段共聚物。通过控制这些软链段和硬链段的链长、比率,从而能够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株式会社制的商品名“Infuse”。
对本发明所使用的密封件(B)的表面要求操作性、脱气的容易性以及对各种被粘体(玻璃、背板和太阳能电池等)的粘接性作为重要的功能。因此,在本发明中,作为密封件(B),优选使用在上述的(b1)~(b4)中添加了后述的硅烷偶联剂的密封件、混合了下述的硅烷改性乙烯系树脂的树脂组合物。
(硅烷改性乙烯系树脂)
作为本发明所使用的硅烷改性乙烯系树脂,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产生剂在高温(160℃~220℃左右)下进行熔融混合,使其接枝聚合而得到。
〈聚乙烯系树脂〉
作为上述聚乙烯系树脂,没有特别限制,具体而言,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。这些可以单独使用1种或者组合2种以上使用,可特别优选使用上述(b1)中举出的聚乙烯。
在本发明中,由于透明性、柔软性良好,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。另外,可以将密度低的聚乙烯系树脂与密度高的聚乙烯系树脂组合使用。通过组合使用,从而能够较容易地调整透明性、柔软性与耐热性的平衡,因而优选。
〈乙烯基硅烷化合物〉
作为乙烯基硅烷化合物,只要是与上述聚乙烯系树脂接枝聚合的乙烯基硅烷化合物就没有特别限制,例如可举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三戊氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三苄氧基硅烷、乙烯基三亚甲基二氧基硅烷、乙烯基三亚乙基二氧基硅烷、乙烯基丙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷和乙烯基三羧基硅烷。这些乙烯基硅烷化合物可以单独使用1种或者组合2种以上使用。在本发明中,从反应性、粘接性、色调等观点考虑,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制,但相对于所使用的聚乙烯系树脂100质量份,通常为0.01~10.0质量份左右,优选为0.3~8.0质量份,更优选为1.0~5.0质量份。
〈自由基产生剂〉
作为自由基产生剂,没有特别限制,例如可举出过氧化氢二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化氢)己烷等过氧化氢类;二叔丁基过氧化物、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己炔-3等二烷基过氧化物类;过氧化双-3,5,5-三甲基己酰、过氧化辛酰、过氧化苯甲酰、过氧化邻甲基苯甲酰、过氧化2,4-二氯苯甲酰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(过氧化苯甲酰基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酰基)己炔-3等过氧化酯类;过氧化甲乙酮、过氧化环己酮等酮过氧化物类等有机过氧化物、或偶氮二异丁腈、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物等。这些自由基产生剂可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
另外,自由基产生剂的添加量没有特别限制,相对于所使用的聚乙烯系树脂100质量份,通常为0.01~5.0质量份左右,优选为0.02~1.0质量份,更优选为0.03~0.5质量份。并且,自由基产生剂的残留量在构成本发明所使用得密封件(B)的树脂组合物中优选为0.001质量%以下。由于这样的自由基产生剂残留在树脂组合物中,所以有时因加热而引起凝胶化。另外,凝胶化不仅由密封件中的自由基产生剂的存在引起,也可能是制造密封件时混入了一部分凝胶化的物质,由于凝胶化妨碍密封件的流动性,损害太阳能电池组件的可靠性,所以优选凝胶化少。因此,构成本发明所使用的密封件(B)的树脂组合物的凝胶分数优选为30%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为0%。
本发明所使用的以硅烷改性乙烯系树脂、上述的(b1)~(b4)的烯烃系聚合物为主成分的树脂组合物中,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。
这里,实质上不含有是指相对于以硅烷改性乙烯系树脂或上述的(b1)~(b4)的烯烃系聚合物为主成分的树脂组合物100质量份,通常为0.05质量份以下,优选为0.03质量份以下,更优选为0.00质量份。
优选实质上不含有硅烷醇缩合催化剂的理由是出于如下目的,即,在本发明中,不使硅烷醇交联反应积极地进行,而利用与所使用的聚乙烯系树脂接枝的硅烷醇基等极性基团与被粘体(玻璃、各种塑料片(适合使用适当地实施电晕处理等表面处理且润湿指数为50mN/m以上的塑料片)、金属等)的氢键、共价键等的相互作用来显示粘接性。
作为本发明所使用的硅烷改性乙烯系树脂的具体例,可例示三菱化学株式会社制的商品名“LINKLON”。
(添加剂)
构成本发明所使用的密封件(B)的树脂组合物中,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、放热剂、成核剂、颜料(例如,氧化钛、炭黑等)、阻燃剂、防变色剂等。在本发明中,出于后述的理由等,密封件(B)优选含有选自硅烷偶联剂、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。
另外,在本发明中,构成密封件的树脂组合物中不需要添加交联剂、交联助剂,但并不排除添加的情况,例如,要求高度的耐热性时,可以配合交联剂和/或交联助剂。在本发明中,所使用的密封件(B)优选为实质上不交联的密封件。
这里,实质上不交联是指以ASTM 2765-95测定的二甲苯可溶物通常为70质量%以上,优选为85质量%以上,更优选为95质量%以上。
〈硅烷偶联剂〉
硅烷偶联剂对于提高对密封件的保护件(玻璃、树脂制的前板、背板等)、太阳能电池元件等的粘接性是有用的,作为其例,可举出具有乙烯基、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,以及烷氧基之类的可水解的基团的化合物。
作为硅烷偶联剂,可例示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。这些硅烷偶联剂可以单独使用1种或者组合2种以上。在本发明中,从粘接性良好、黄变等变色少的方面考虑,优选使用γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和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密封件(B)的树脂组合物100质量份,通常为0.1~5质量份左右,优选为0.2~3质量份。另外,与硅烷偶联剂同样地,也可有效地利用有机钛酸酯化合物等偶联剂。
(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,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,可例示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’-亚丁基-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。
作为高分子型酚系,可例示1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、四-{亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯}甲烷、双{(3,3’-双-4’-羟基-3’-叔丁基苯基)丁酸}二醇酯、1,3,5-三(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、生育酚(维生素E)等。
作为硫系,可例示硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代丙酸二硬脂基酯等。
作为亚磷酸酯系,可举出亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基异癸酯、亚磷酸苯基二异癸酯、4,4’-亚丁基-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-磷杂菲-10-氧化物、10-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、10-癸氧基-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲、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。
上述抗氧化剂可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
在本发明中,从抗氧化剂的效果、热稳定性、经济性等方面考虑,优选使用单酚系、双酚系、高分子型酚系等酚系和亚磷酸酯系的抗氧化剂,进一步优选将两者组合使用。
该抗氧化剂的添加量相对于构成密封件(B)的树脂组合物100质量份,通常为0.1~1质量份左右,优选为0.2~0.5质量份。
〈紫外线吸收剂〉
作为紫外线吸收剂,可应用各种市售品,可举出二苯甲酮系、苯并三唑系、三嗪系、水杨酸酯系等各种类型的紫外线吸收剂。
作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,可例示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,可例示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。
作为三嗪系紫外线吸收剂,可例示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,可例示水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯等。
上述紫外线吸收剂可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
上述紫外线吸收剂的添加量相对于构成密封件(B)的树脂组合物100质量份,通常为0.01~2.0质量份左右,优选为0.05~0.5质量份。
〈耐候稳定剂〉
除上述紫外线吸收剂以外,作为赋予耐候性的耐候稳定剂,优选使用受阻胺系光稳定剂。受阻胺系光稳定剂不像紫外线吸收剂那样吸收紫外线,但通过与紫外线吸收剂并用,从而显示显著的协同效果。除受阻胺系以外,还有作为光稳定剂发挥作用的物质,但着色的情况多,因此在本发明所使用的密封件(B)中不优选。
作为受阻胺系光稳定剂,可例示琥珀酸二甲酯-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)等。上述受阻胺系光稳定剂可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
该受阻胺系光稳定剂的添加量相对于构成密封件(B)的树脂组合物100质量份,通常为0.01~0.5质量份左右,优选为0.05~0.3质量份。
本发明所使用的密封件(B)的柔软性没有特别限制。可以考虑所应用的太阳能电池的形状、厚度、设置位置等来适当地调整。
例如,密封件(B)的动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量(E’)优选为1~2000MPa。如果考虑到太阳能电池元件的保护、柔软性,则优选为1~100MPa,更优选为5~50MPa。应予说明,密封件(B)为层叠结构时,上述储能弹性模量(E’)是层叠结构整体的储能弹性模量。另外,如果考虑到以片形状等采用密封件时的操作性、防止片表面彼此粘连、或者太阳能电池组件中的轻型化(通常相对于3mm左右,可应用薄膜玻璃(1.1mm左右),或者可应用无玻璃的构成)等,则优选为100~800MPa,更优选为200~600MPa。该储能弹性模量(E’)可以使用粘弹性测定装置,以振动频率10Hz测定规定温度范围,求出温度20℃下的值而得到。
本发明所使用的密封件(B)的耐热性受所使用的烯烃系聚合物的各特性(结晶熔融峰值温度、结晶熔融热量、MFR、分子量等)影响,可通过适当地选择这些来进行调整,特别是,烯烃系聚合物的结晶熔融峰值温度和分子量影响严重。通常,太阳能电池组件因发电时的发热、太阳光的辐射热等而升温至85℃左右,但只要该结晶熔融峰值温度为100℃以上,就能够确保本发明所使用的密封件(B)的耐热性,因而优选。
就本发明所使用的密封件(B)的总光线透射率(JIS K7105)而言,在所应用的太阳能电池的种类例如为无定形的薄膜系硅型等、应用于不遮挡到达太阳能电子元件的太阳光的部位的情况下,有时不太受到重视,但考虑到太阳能电池的光电转换效率、重叠各种部件时的操作性等,优选为85%以上,更优选为88%以上,进一步优选为90%以上。
对于本发明所使用的密封件(B)的柔软性、耐热性和透明性,容易成为互反特性。具体而言,如果为了提高柔软性而使所使用的树脂组合物的结晶性过度降低,则耐热性降低而变得不充分。另一方面,如果为了提高耐热性而使所使用的树脂组合物的结晶性过度提高,则透明性降低而变得不充分。
如果考虑到它们的平衡,则作为柔软性的指标使用动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量(E’),作为耐热性的指标使用对烯烃系聚合物进行差示扫描量热测定时的以加热速度10℃/分钟测定的结晶熔融峰值温度,以及作为透明性的指标使用总光线透射率时,为了柔软性、耐热性和透明性均得到满足,上述3个指标优选储能弹性模量(E’)为1~2000MPa,结晶熔融峰值温度为100℃以上,总光线透射率为85%以上,更优选储能弹性模量(E’)为5~800MPa,结晶熔融峰值温度为102~150℃,总光线透射率为85%以上,进一步优选储能弹性模量(E’)为10~600MPa,结晶熔融峰值温度为105~130℃,总光线透射率为88%以上。
(密封件(B)的制造方法)
接下来,对本发明所使用的密封件(B)的制造方法进行说明。
密封件的形状没有限定,可以是液状也可以是片状,但从操作性的观点考虑,优选为片状。
作为片状的密封件的制膜方法,可以采用公知的方法,例如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,使用T型模的挤压铸造法、压延法、吹胀法等,没有特别限制,但在本发明中,从操作性、生产率等方面考虑,优选采用使用T型模的挤压铸造法。使用T型模的挤压铸造法中的成型温度根据所使用的树脂组合物的流动特性、制膜性等适当地调整,大概为130~300℃,优选为150~250℃。
密封件的厚度没有特别限定,通常为0.03mm以上,优选为0.05mm以上,更优选为0.1mm以上,并且,通常为1mm以下,优选为0.7mm以下,更优选为0.5mm以下。
硅烷偶联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂等各种添加剂可以预先与树脂一起进行干混,然后供给至料斗,也可以预先将所有材料进行熔融混合,制成颗粒,然后进行供给,也可以制作仅将添加剂预先浓缩到树脂中的母炼胶来进行供给。另外,出于防止将片成卷时片彼此粘连、提高太阳能电池元件的层压工序中的操作性、脱气的容易性等的目,在以片状得到的密封件的表面和/或背面,可以根据需要进行压花加工、各种凹凸(圆锥、棱锥形状、半球形状等)加工。
另外,出于提高对各种被粘体的粘接性的目的,可以对表面进行电晕处理、等离子体处理和底涂处理等各种表面处理。这里,作为表面处理量的目标,以润湿指数计优选为50mN/m以上,更优选为52mN/m以上。润湿指数的上限值通常为70mN/m左右。
本发明所使用的密封件(B)是单层或层叠结构,但为了均衡地实现如以下例示的对密封件所要求的特性,优选由组成内容、组成比不同的多个层构成的层叠结构,进一步优选为此时使用挤出机利用多层模进行共挤出的层叠结构。
作为上述由多层构成的层叠结构,可举出至少具有后述的软质层和硬质层的层叠结构,例如优选使用如下所述的层叠结构。
应予说明,在本说明书中,例如A/B/C的标记表示从上(或者从下)按A、B、C的顺序进行层叠。可举出:
(1)2种类3层结构:具体而言,软质层/硬质层/软质层、硬质层/软质层/硬质层、粘接层/中间层/粘接层、软质层/再生添加层/软质层等,
(2)2种类2层结构:具体而言,软质层/硬质层、软质层(I)/软质层(II)、粘接层/软质层、粘接层/硬质层、软质层(含添加剂)/软质层(不含添加剂)、软质层(含添加剂A)/软质层(含添加剂B)(添加剂配方不同)等,
(3)3种类3层结构;具体而言,软质层/粘接层/硬质层、软质层(I)/中间层/软质层(II)、粘接层(I)/中间层/粘接层(II)等,
(4)3种类5层结构:具体而言,软质层/粘接层/硬质层/粘接层/软质层、硬质层/粘接层/软质层/粘接层/硬质层、软质层/再生添加层/硬质层/再生添加层/软质层和软质层/再生添加层/硬质层/再生添加层/硬质层等。
在本发明中,从柔软性与耐热性以及透明性的平衡、和经济性的观点考虑,优选使用由软质层/硬质层/软质层、硬质层/软质层/硬质层、粘接层/中间层/粘接层、软质层/再生添加层/软质层等所代表的(1)2种类3层结构。在上述(1)的2种类3层结构中,特别优选软质层/硬质层/软质层。
应予说明,中间层是为了增加密封件(B)的厚度,从提高所希望的性能等观点考虑而设置的,例如为由以烯烃系树脂为主成分的树脂组合物形成的层。
再生添加层是从经济合理性、资源的有效活用等观点考虑而设置的,例如为由再生添加有密封件(B)的制膜、狭缝加工等时产生的边料(突缘)的树脂组合物形成的层。
粘接层是从提高邻接的层彼此、对被粘体等的粘接性的观点考虑而设置的,例如为由含有用羧基、氨基、酰亚胺基、羟基、环氧基、唑啉基、硫醇基和硅烷醇基等极性基团改性得到的树脂、粘着赋予树脂等的树脂组合物形成的层,作为上述添加剂,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、放热剂、成核剂、颜料、阻燃剂、防变色剂、交联剂和交联助剂等。
这里,软质层是指动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量(E’)优选小于100MPa,更优选为5~50MPa的层,硬质层是指储能弹性模量(E’)优选为100MPa以上,更优选为200~800MPa的层。因此,在上述(1)的2种类3层结构中,特别优选使用软质层/硬质层/软质层,通过采用这样的层叠结构,能够容易地实现太阳能电池元件的保护性与作为密封件整体的操作性(常温下的弹性模量等)的兼顾,因而优选。另外,通过兼顾常温下的刚性和柔软性,从而能够应用薄壁玻璃(例如,1.1mm等)或无玻璃等的构成,也可期待轻型化等。
与太阳能电池元件密合的软质层的厚度没有特别限制,但如果考虑到太阳能电池元件的保护性、树脂的蔓延性等,则优选为0.005mm以上,更优选为0.02~0.2mm。应予说明,上述软质层的各自的厚度可以相同也可以不同。另外,硬质层的厚度没有特别限制,但从作为密封件整体的操作性的方面考虑,优选为0.025mm以上,更优选为0.05~0.8mm。
将本发明所使用的密封件制成片状时,可以与另一基材膜(例如,拉伸聚酯膜(OPET)、拉伸聚丙烯膜(OPP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)和丙烯酸系等各种耐候性膜等)用挤出层压、共挤出、夹层层压(サンドラミ)等方法进行层叠。
通过层叠本发明所使用的密封件(B)与各种基材层,从而能够提高操作性,根据层叠比能够比较容易地调整必要的特性、经济性等。
[太阳能电池元件(C)]
本发明所使用的太阳能电池元件(C)没有特别限制,通常至少一面与密封件密合而配置进行配线。
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。在本发明中,优选使用单晶硅型和多晶硅型的太阳能电池。
[密封件(D)]
本发明所使用的密封件(D)只要满足后述的条件(P)就没有特别限制,但优选使用与上述密封件(B)相同的密封件(即,密封件(D)和密封件(B)优选除后述的流动开始温度不同以外,其他特性、构成的树脂等相同)。具体而言,密封件(D)优选与密封件(B)同样地,以烯烃聚合物、特别是上述(b1)乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物为主成分,密封件(B)和密封件(D)均更优选以烯烃系聚合物为主成分。另外,密封件(D)优选与密封件(B)同样地,以ASTM 2765-95测定的二甲苯可溶物为70质量%以上,密封件(B)和密封件(D)均优选以ASTM 2765-95测定的二甲苯可溶物均为70质量%以上。并且,密封件(D)可以含有选自硅烷偶联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和耐候稳定剂中的至少一种的添加剂,优选密封件(B)和密封件(D)中的至少一方含有选自硅烷偶联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和耐候稳定剂中的至少一种的添加剂。
由于用在背板侧的密封件(D)位于太阳能电池元件(C)的背侧,所以与用在上部保护件侧的密封件(B)相比,有时透明性(总光线透射率)不太受到重视。另外,即使在使密封件(D)含有白色颜料,从太阳能电池组件的上部保护件侧入射的光其一部分透过太阳能电池元件的情况下,以该光反射而再入射到太阳能电池元件,从而有效利用光为主要目的,赋予光反射性也是优选的方式。并且,通过利用以黑色化、蓝色化为代表的各种着色来赋予遮光性,从而能够提高太阳能电池组件的设计性、装饰性。
这里,作为白色颜料,可举出氧化钛、氧化锌、氧化硅、氧化铝等金属氧化物,碳酸钙、硫酸钡等无机化合物等。这些白色颜料可以单独使用1种或者组合2种以上使用。在本发明中,可优选使用氧化钛、氧化锌、碳酸钙,由于氧化钛以少量的添加就能够高效地赋予光反射性,所以特别优选使用。
为了利用光反射来提高发电效率,一般的太阳能电池具有吸收强度的500~700nm中的反射率的平均值优选为50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为80%以上,特别优选为90%以上。
[背板(E)]
本发明所使用的背板(E)没有特别限制。
具体而言,由以下具有电绝缘性的材料形成基材片(或基材膜),即,聚酯系树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等)、氟系树脂(聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)等)、聚烯烃系树脂(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、各种α-烯烃共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)等)、环状烯烃系树脂(COP、COC等)、聚苯乙烯系树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡胶共聚物(ASA)和间规聚苯乙烯(SPS)等)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、改性聚苯醚(改性PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)和生物聚合物(聚乳酸、异山梨糖醇系聚合物、聚酰胺系聚合物、聚酯系聚合物和聚烯烃系聚合物等)等。
在本发明中,从与密封件的粘接性、机械强度、耐久性、经济性等观点考虑,优选使用聚酯系树脂、聚烯烃系树脂和氟系树脂作为基材片的材料。
这里,基材片或者基材膜的制造方法没有特别限制,代表的是挤压铸造法、拉伸法、吹胀法和流延法等。
另外,以提高操作性、耐久性和光反射性等或者经济性等为目的,根据需要,可以在基材片中混合其他树脂、各种添加剂。作为该添加剂,例如可举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、光扩散剂、成核剂、颜料(例如氧化钛、硫酸钡、炭黑等)、阻燃剂、防变色剂、防水解剂、放热剂等。
并且,为了提高操作性、粘接性和耐久性等,根据需要,可以对基材片的表面和/或背面进行压花加工、各种处理(电晕处理、等离子体处理等)和涂覆(氟系树脂涂覆、防水解涂覆、硬质涂覆等)等。
本发明所使用的背板(E)为含有上述基材片的单层或层叠结构,但为了均衡地实现对背板所要求的特性,优选为层叠结构。
作为对背板通常所要求的特性,可举出与密封件的粘接性、机械强度、耐久性(耐候性、耐水解特性等)、光反射性、水蒸气阻隔性、阻燃性、设计性、经济性和层压后的外观等,其中,为结晶硅系太阳能电池组件时,与密封件的粘接性、机械强度、耐久性、经济性和层压后的外观受到重视。
为了均衡地实现这些特性,本发明所使用的背板(E)优选使用如下所示的层叠结构。这里,后述的粘接层是主要提高背板(E)的各层间的粘接性的层,没有特别限制,例如可优选使用聚氨酯系粘接剂、聚酯系粘接剂或用极性基团改性的树脂等。另外,后述的易粘接层主要是提高与密封件的粘接性的层,没有特别限制,例如可优选使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯系树脂或聚丙烯系树脂等。
(1)氟系树脂层/粘接层/聚酯树脂层/粘接层/易粘接层(密封件侧):具体而言,可举出PVF/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/EVA、PVF/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PE、PVF/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PP、ETFE/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/EVA、ETFE/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PE、ETFE/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PP等。
(2)聚酯树脂层/粘接层/聚酯树脂层/粘接层/易粘接层(密封件侧):具体而言,可举出双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/EVA、双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PE、双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PP、(表面涂覆)双轴拉伸PET/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/易粘接层等。
(3)聚酯树脂层/粘接层/易粘接层(密封件侧):具体而言,可举出双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/EVA、双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/PE、双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/PP、(表面涂覆)双轴拉伸PET/粘接层/易粘接层等。
上述(1)~(3)的粘接层根据需要配置,也可以是没有粘接层的结构。另外,在重视水蒸气阻隔性的情况下,例如,在上述的双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PE结构中,可使用双轴拉伸PET(耐水解配方)/粘接层/各种蒸镀层(SiOx、氧化铝等)/双轴拉伸PET/粘接层/双轴拉伸PET/粘接层/PE等结构。
易粘接层的结晶熔融峰值温度(Tm)通常为80℃~165℃。在本发明中,从与密封件(D)的粘接性、经济性和太阳能电池组件的外观、易粘接层本身的耐热性等观点考虑,易粘接层的结晶熔融峰值温度(Tm)的下限值优选为95℃,更优选为100℃。另一方面,上限值优选为140℃,更优选为125℃。
本发明所使用的背板(E)的总厚度没有特别限制,考虑所希望的性能适当地选择即可,为大概50μm~600μm,优选为150μm~400μm。另外,为了满足绝缘破坏电压为1kV以上,优选为200μm以上,更优选为250μm以上。
[密封件(B)和(D)的流动开始温度]
就本发明的太阳能电池组件而言,重要的是用在上部保护件侧的密封件(B)和用在背板侧的密封件(D)满足下述条件(P)。
条件(P):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系。
TB-TD>0(℃)
这里,各密封件的流动开始温度按以下条件测定。即,使用株式会社岛津制作所制的商品名为“流动试验仪CFT-500C”的高化式流动试验仪(高化式フローテスター),喷嘴(内径1mm,长度2mm),在升温速度3℃/分钟、负载1kgf/cm2(9.8×104Pa)的条件下测定,求出密封件的流动开始温度(Tfb)。不自动显示Tfb的值时,可以由流动试验仪的行程图读取流动开始温度。
在本发明中,如果用在上部保护件侧的密封件(B)和用在背板侧的密封件(D)满足上述条件(P),则层压太阳能电池组件后,背板面的凸现象得到抑制,外观良好,因而优选。
在本发明中,显现背板面的凸现象的机理推断如下。应予说明,这里,以由上部保护件(A)/密封件(B)/太阳能电池元件(C)/密封件(D)/背板(E)构成的代表性的太阳能电池组件为例进行说明。
在代表性的层压工序中,首先从下依次铺叠上部保护件(A)/密封件(B)/太阳能电池元件(电池单元)(C)/密封件(D)/背板(E)。接着,边用位于上部保护件(A)侧的真空层压机的热源(作为一个例子,使用在单侧具有电加热器、油加热器等热源的层压机)加热,边经由真空工序(时间:1~15分钟左右)和加压工序(时间:3~20分钟左右,压力;10~100kPa左右)排出组件,进行冷却。
这里,考察用在上部保护件(A)侧的密封件(B)和用在背板(E)侧的密封件(D)的加压工序中的流动性。由于热源通常位于玻璃(上部保护件)侧,所以密封件(B)在密封件(D)之前先被加热。在本发明的发明人等的预备实验中,可确认在130℃设定下,在真空工序中从升温开始经过5~10分钟,设置于密封件(D)的位置的热电偶显示的温度比设置于密封件(B)的位置的热电偶显示的温度低15℃左右。例如,在使密封件(B)和密封件(D)为具有相同的流动特性的密封件时,先被加热的密封件(B)的粘度比密封件(D)低。认为如果在该状态下赋予压力,则电池单元与电池单元的间隙中的密封件的流动从密封件(B)流向密封件(D)。通常,认为连接电池单元与电池单元的配线(引线)中存在有未与电池单元粘接的部分(10~20mm左右),所以如果从密封件(B)向密封件(D)的流动性变强,则连接电池单元与电池单元的配线在背板侧隆起,容易变形为“へ”字状,或者密封件容易流入背板侧的配线与电池单元的未粘接部分,这些成为背板面的凸现象。由此,认为如果至少用在上部保护件(A)侧的密封件(B)的流动开始温度(TB)比用在背板(E)侧的密封件(D)的流动开始温度(TD)高(即,TB>TD),则能够抑制上述密封件的流动。
因此,在本发明中,重要的是以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)之差(TB-TD)(以下,有时标记为流动开始温度差)高于0℃。如果流动开始温度差为0℃以下,则无法如上所述抑制密封件(B)向密封件(D)流动,所以无法控制凸现象。
流动开始温度差的下限值优选为15℃,更优选为20℃,进一步优选为25℃。另外,上限值优选为50℃,更优选为40℃。
如果流动开始温度差在上述优选的范围内,则层压太阳能电池组件后可确保粘接性,并且背板面的凸现象得到抑制,另外,几乎没有电池单元间的凹陷,也可维持背板面的平坦性,外观容易变得良好,因而优选。在本发明中,使测定流动开始温度时的负载为1kgf/cm2的理由是一般的真空层压机的加压工序中的最大压力为100kPa(约1kgf/cm2)。
根据上述,条件(P)优选为下述条件(P-1),更优选为下述条件(P-2)。
条件(P-1):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系。
50(℃)≥TB-TD≥15(℃)
条件(P-2):以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)具有以下关系。
40(℃)≥TB-TD≥20(℃)
接下来,在本发明中用在背板侧的密封件(D)的流动开始温度(TD)优选为100℃以上,更优选为105℃以上,进一步优选为110℃以上。
由于密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)的关系为TB-TD>0℃,所以TD=100℃时,TB>100℃,TD=105℃时,TB>105℃,TD=110℃时,TB>110℃。这里,如果各密封件的流动开始温度在该范围内,则特别是在实质上不交联的密封件中,可实现所得太阳能电池组件的耐热性与外观的兼顾,因而优选。
[密封件的流动开始温度的控制方法]
接下来,对密封件的流动开始温度的控制方法进行说明。密封件的流动开始温度主要受构成密封件的树脂组合物的分子量、分子量分布和触变性、交联程度等影响。通常,分子量越高流动开始温度越高。分子量分布广时,瞬时不流动而从分子量低的成分开始局部地流动。本发明中使用的流动开始温度是利用高化式流动试验仪测定的Tfb的值,在高分子的流变的动作中,是经由橡胶态平坦区域开始流动时的温度。
在本发明中,为了使构成密封件的树脂组合物的材料设计容易,优选根据熔体流动速率(MFR)来控制密封件的流动开始温度。MFR的值越小流动开始温度越高,MFR的值越大流动开始温度越低。另外,通过混合2种以上的MFR的值不同的树脂来调整、控制流动开始温度也是优选的方式。
[太阳能电池组件的制造方法]
在本发明的太阳能电池组件的制造方法中,重要的是使用以负载1kgf/cm2测定的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)与密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃)不同的密封件,且层压时,将流动开始温度高的密封件配置于热源侧。
认为如上所述,层压太阳能电池组件时,由于位于热源侧的密封件被先加热而流动性变强,所以向另一方的密封件流动等表现为背板面的凸现象。
因此,本发明的太阳能电池组件的制造方法如下:在热源侧配置以负载1kgf/cm2测定的流动开始温度(℃)高的密封件,抑制一方的密封件向另一方的密封件侧流动,控制凸现象。
应予说明,加热压接时的层压机的热源在制造上优选位于上部保护件(A)侧。因此,在本发明的太阳能电池组件的制造方法中,优选用在上部保护件(A)侧的密封件(B)的流动开始温度(TB)(℃)高于上述密封件(D)的流动开始温度(TD)(℃),上述密封件(B)优选配置于热源侧。
在本发明中,热源可以位于单侧(例如,上部保护件侧),也可以位于两侧(上部保护件侧和背板侧这两侧),但热源配置于上部保护件和背板侧这两侧时,将层压时温度高的热源视为本发明中的“热源”,优选在被先加热的热源侧配置流动开始温度高的密封件(B)。
在本发明的太阳能电池组件的制造方法中,层压各部件时的层压设定温度通常为100~170℃,为了防止太阳能电池元件(电池单元)的热劣化,优选为100~135℃。
在本发明中,“层压设定温度”是重叠、层压上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E)时的层压机的设定温度,即,层压机装置内的热源的温度。只要层压设定温度为100℃以上,就可得到与玻璃、背板的粘接性,因而优选。另一方面,如果为135℃以下,则能够抑制电池单元的热劣化,进而抑制背板面的凸现象,外观容易变得良好,因而优选。另外,考虑其他特性而尽可能以短时间(例如,抽真空时间3~5分钟,加压保持时间5~10分钟等)进行层压也是有效的。
应予说明,使用在两侧具有热源的层压机时,层压时温度高的热源(以下,有时称为“高温热源”)的设定温度没有特别限定,通常为100~170℃左右,优选为100~135℃。另外,只要层压时温度低的热源的设定温度低于上述高温热源的设定温度就没有特别限制。
作为太阳能电池组件的制造方法,除上述层压设定温度以外可应用公知的制造方法,没有特别限制,但通常具有:依次层叠上部保护件(A)、密封件(B)、太阳能电池元件(C)、密封件(D)、背板(E)形成层叠体的工序;和将它们抽真空,在上述层压设定温度下进行加热压接的工序。另外,也可应用间歇式的制造设备、辊对辊式的制造设备等。
[太阳能电池组件]
本发明的太阳能电池组件是含有上部保护件(A)、用在上部保护件(A)侧的密封件(B)、太阳能电池元件(C)、用在背板(E)侧的密封件(D)和背板(E)的太阳能电池组件。
作为这样的太阳能电池组件,具体而言,为像上部保护件/密封件(密封树脂层)/太阳能电池元件/密封件(密封树脂层)/下部保护件这样从太阳能电池元件的两侧用密封件夹持的结构(参照图1)。
如图1所示,从太阳光受光侧依次层叠有上部保护件(A)10、密封件(B)12A、太阳能电池元件(C)14A、14B、密封件(D)12B、背板(E)16,并且,在背板(E)16的下表面粘接接线盒18(连接用于将从太阳能电池元件发出的电取出到外部的配线的端子盒)。为了将发电电流导出到外部,太阳能电池元件(C)14A和14B利用配线20进行连接。配线20通过设置于背板(E)16的贯通孔(未图示)导出到外部,并与接线盒18连接。
本发明的太阳能电池组件根据所应用的太阳能电池的类型和组件形状,无论屋内、屋外均可适用于以移动设备为代表的小型太阳能电池、在房顶或屋顶平台上设置的大型太阳能电池等各种用途。然而,在本发明中成为课题的凸现象的产生、外观不良的问题是在小尺寸的组件中不易发生而在大尺寸的组件中特别容易发生的问题,因此本发明对于例如尺寸为90cm×90cm以上,特别是90cm×100cm以上的组件更有效。
实施例
以下利用实施例进一步详细说明,但本发明不受这些实施例任何限制。应予说明,本说明书中记载的各种测定和评价如下进行。这里,将片从挤出机流出的方向称为纵向(MD),将其正交方向称为横向(TD)。
[测定和评价方法]
(1)结晶熔融峰值温度(Tm)
使用株式会社PerkinElmer制的商品名为“Pyris1DSC”的差示扫描量热仪,基于JIS K7121,将试样约10mg以加热速度10℃/分钟从-40℃升温到200℃,在200℃保持1分钟后,以冷却速度10℃/分钟降温至-40℃,再次以加热速度10℃/分钟升温至200℃,由此时测定的热谱图求出结晶熔融峰值温度(Tm)(℃)。
(2)结晶熔融热量(ΔHm)
使用株式会社PerkinElmer制的商品名为“Pyris1DSC”的差示扫描量热仪,基于JIS K7122,将试样约10mg以加热速度10℃/分钟从-40℃升温至200℃,在200℃保持1分钟后,以冷却速度10℃/分钟降温至-40℃,再次以加热速度10℃/分钟升温至200℃,由此时测定的热谱图求出结晶熔融热量(ΔHm)(J/g)。
(3)热收缩率
制作3片如下的试样,即,从所使用的背板(E)切取纵向150mm、横向150mm的大小,在密封件侧面的中央,用油性记号笔标记大小为纵向100mm、横向100mm的网格。接着,在150℃的热风烘箱中放置30分钟,对纵(MD)向算出收缩量相对于标记的网格在收缩前的原尺寸的比率的平均值(%)。
(4)储能弹性模量(E’)
使用IT计测株式会社制的商品名为“粘弹性光谱仪DVA-200”的粘弹性测定装置,将试样(纵向4mm、横向60mm)在振动频率10Hz、形变0.1%、升温速度3℃/分钟、卡盘间25mm的条件下,对横向,从-150℃测定到150℃,由所得数据求出20℃下的储能弹性模量(E’)(MPa)。
(5)流动开始温度
使用株式会社岛津制作所制的商品名为“流动试验仪CFT-500C”的高化式流动试验仪,喷嘴(内径1mm,长度2mm),在升温速度3℃/分钟、负载1kgf/cm2(9.8×104Pa)的条件下进行测定,求出密封件的流动开始温度(Tfb)。
(6)层压外观
利用真空层压机(株式会社NPC制,商品名:SLM-240×460),使用表1所示的层压设定温度、密封件(B)、密封件(D)和背板(E),形成上部保护件(A)/密封件(B)/太阳能电池元件(C)/密封件(D)/背板(E)的结构,按下述条件制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价((i)凸现象、(ii)平坦性、(iii)综合评价)。
(i)凸现象
分别求出在3片太阳能电池组件的背板面产生的突起数,算出平均值,按下述基准进行评价。
(A)几乎看不到凸现象(0~5处)
(B)凸现象微小但可见(6~15处)
(C)凸现象明显可见且突起也高(16处以上)
(ii)平坦性
按下述基准评价3片太阳能电池组件的背板面的电池单元间的外观的平均状况。
(A)几乎没有电池单元间的凹陷、配线条痕,背板面的平坦性良好。
(B)看到一些电池单元间的凹陷、配线条痕,但背板面的平坦性大体良好。
(C)电池单元间的凹陷大,并且配线条痕明显,太阳能电池组件整体为板形巧克力状的外观。
(iii)总合评价
另外,按下述基准进行层压外观的综合评价。
(A)凸现象和平坦性均为B评价或A评价
(C)凸现象和/或平坦性为C评价
[密封件]
·下述构成密封件的材料。
(乙烯-α-烯烃无规共聚物)
(X-1):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical株式会社制,商品名:Affinity EG8100G,密度:0.870g/cm3,乙烯/1-辛烯=68/32质量%(89/11摩尔%),Tm:59℃,ΔHm:49J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):14MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):1g/10min)
(X-2):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical株式会社制,商品名:Affinity EG8200G,密度:0.870g/cm3,乙烯/1-辛烯=68/32质量%(89/11摩尔%),Tm:59℃,ΔHm:49J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):14MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):5g/10min)
(X-3):乙烯-辛烯无规共聚物(Dow Chemical株式会社制,商品名:Engage 8130,密度:0.864g/cm3,乙烯/1-辛烯=65/35质量%(88/12摩尔%),Tm:49℃,ΔHm:38J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):10MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):13g/10min)
(X-4):乙烯-辛烯无规共聚物(株式会社Prime polymer制,商品名:Evolue SP00108,密度:0.898g/cm3,乙烯/1-辛烯=82/18质量%(95/5摩尔%),Tm:95℃,ΔHm:73J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):73MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):10g/10min)
(X-5):乙烯-丁烯无规共聚物(株式会社Prime polymer制,商品名:NEO-ZEX0234N,密度:0.919g/cm3,乙烯/1-丁烯=93/7质量%(96/4摩尔%),Tm:118℃,ΔHm:127J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):430MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):2g/10min)
(硅烷改性乙烯系树脂)
(Q-1):硅烷改性乙烯-辛烯无规共聚物(三菱化学株式会社制,商品名:Linklon SL800N,密度:0.868g/cm3,Tm:54℃和116℃,ΔHm:22J/g和4J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):15MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):1.7g/10min)
(Q-2):硅烷改性乙烯-己烯无规共聚物(三菱化学株式会社制,商品名:Linklon XLE815N,密度:0.915g/cm3,Tm:122℃,ΔHm:100J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):282MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):0.5g/10min)
(乙烯-α-烯烃嵌段共聚物)
(R-1):乙烯-辛烯嵌段共聚物(Dow Chemical株式会社制,商品名:Infuse 9000,密度:0.875g/cm3,乙烯/1-辛烯=65/35质量%(88/12摩尔%),Tm:122℃,ΔHm:44J/g,20℃下的储能弹性模量(E’):27MPa,MFR(温度:190℃,负载:21.18N):0.5g/10min)
·下述实施例中使用的密封件。
(B-1):作为(I)层,使用以上述(X-1)65质量份、(X-2)35质量份和(Q-1)15质量份的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用以(X-1)65质量份、(X-2)35质量份和(R-1)5质量份的比例混合而成的树脂组合物,以成为(I)层/(II)层/(I)层的层叠结构的方式,利用使用了相同方向双轴挤出机的T型模法在树脂温180~200℃进行共挤出成型后,用25℃的铸造压花辊进行骤冷制膜,得到总厚度为0.50mm、各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.05mm/0.40mm/0.05mm的密封件。
(B-2):在B-1中,作为(I)层,使用以上述(X-1)85质量份、(X-3)15质量份、(Q-1)15质量份的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用以(X-1)85质量份、(X-3)15质量份和(R-1)5质量份的比例混合而成的树脂组合物,除此之外,与B-1同样地得到总厚度为0.50mm、各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.05mm/0.40mm/0.05mm的密封件。
(D-1):在B-1中,作为(I)层,使用以上述(X-2)100质量份和(Q-1)15质量份的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用以(X-2)100质量份和(R-1)5质量份的比例混合而成的树脂组合物,除此之外,与B-1同样地得到总厚度为0.50mm、各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.05mm/0.40mm/0.05mm的密封件。
(D-2):在B-1中,作为(I)层,使用以上述(X-2)100质量份和(Q-1)15质量份的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用以(X-2)100质量份、(R-1)5质量份和氧化钛10质量份的比例混合而成的树脂组合物,除此之外,与B-1同样地得到总厚度为0.50mm、各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.05mm/0.40mm/0.05mm的密封件。该密封件的光反射率为90%以上。
(D-3):在B-1中,作为(I)层,使用以上述(X-4)100质量份和(Q-2)25质量份的比例混合而成的树脂组合物,另外,作为(II)层,使用以(X-4)80质量份和(X-5)20质量份的比例混合而成的树脂组合物,除此之外,与B-1同样地得到总厚度为0.50mm、各层厚度为(I)/(II)/(I)=0.05mm/0.40mm/0.05mm的密封件。
[背板]
·下述实施例中使用的背板。
(E-1):Madico公司制背板,商品名Protekt HD(总厚度:260μm,层叠结构:(密封件侧)EVA/粘接层/PET/涂覆层,热收缩率(150℃×30分钟,MD):1.41%,Tm(EVA层):104℃)
(E-2):TAIFLEX公司制背板,商品名SolmateTPE BTNE(总厚度:280μm,层叠结构:(密封件侧)EVA/粘接层/PET/粘接层/PVF(白色:含氧化钛),热收缩率(150℃×30分钟,MD):1.12%,Tm(EVA层):103℃)
(E-3):Coveme公司制背板,商品名dyMat PYE(总厚度:295μm,层叠结构:(密封件侧)EVA/EVA(白色:含氧化钛)/EVA/粘接层/PET/粘接层/PET(白色:含硫酸钡),热收缩率(150℃×30分钟,MD):1.40%,Tm(EVA层):103℃)
(实施例1)
利用真空层压机(株式会社NPC制,商品名:SLM-240×460),使用下述和表1所示的各部件,按下述构成的顺序进行层叠后,按下述层压条件层压该层叠体,制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
〈构成〉
上部保护件(A)/密封件(B)/太阳能电池元件(C)/密封件(D)/背板(E)
〈各部件〉
·上部保护件(A):
中岛硝子工业株式会社制白板压花/用于太阳能电池的防护玻璃
商品名Solect,尺寸996mm×1664mm,厚度3.2mm
·太阳能电池元件(C):Q CELLS Japan株式会社制太阳能电池电池单元
商品名Q6LTT3-G2-180(6英寸,3汇流条型)
*电池单元数:60(6列×10个电池单元)
*电池单元数为60时,有最多在120处发生凸现象的可能
·配线:Hitachi Cable Fine Tech株式会社制PV线
商品名NoWarp,SSA-SPS 0.2×2.0
(0.2%耐力:56~57MPa)
·密封件(B):B-1
·密封件(D):D-1
*密封件(B)和密封件(D)的尺寸与上述玻璃相同(即,尺寸996mm×1664mm)
·背板(E):E-1
〈层压条件〉
·层压设定温度:125℃
·抽真空时间:3分钟
·加压保持时间:5分钟
·压力条件:70kPa
·升压速度:0.5kPa/秒钟
·冷却扇:不使用
(实施例2)
在实施例1中,将所使用的背板(E)从E-1变更为E-2,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例3)
在实施例2中,将层压设定温度从125℃变更为135℃,除此之外,与实施例2同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例4)
在实施例1中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为B-2,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例5)
在实施例4中,将所使用的背板(E)从E-1变更为E-2,除此之外,与实施例4同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例6)
在实施例5中,将层压设定温度从125℃变更为135℃,除此之外,与实施例5同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例7)
在实施例1中,将用在背板侧的密封件(D)从D-1变更为D-2,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例8)
在实施例1中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为B-2,并且将用在背板侧的密封件(D)从D-1变更为D-2,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例9)
在实施例1中,将用在背板侧的密封件(D)从D-1变更为D-3,将层压设定温度从125℃变更为135℃,并且将背板(E)从E-1变更为E-3,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(实施例10)
在实施例9中,将层压设定温度从135℃变更为145℃,除此之外,与实施例9同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(比较例1)
在实施例1中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为D-1,将用在背板侧的密封件(D)从D-1变更为B-1,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(比较例2)
在实施例1中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为D-1,将用在背板侧的密封件(D)从D-1变更为B-2,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(比较例3)
在实施例1中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为D-1,除此之外,与实施例1同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
(比较例4)
在实施例10中,将用在上部保护件侧的密封件(B)从B-1变更为D-3,将用在背板侧的密封件(D)从D-3变更为B-1,除此之外,与实施例10同样地制作3片太阳能电池组件,进行层压外观的评价。将结果示于表1。
[表1]
由表1可确认,如果组合具有本发明中规定的特性的密封件,则可得到层压后的外观良好的太阳能电池组件(实施例1~10)。另外,密封件与各部件的粘接性也良好。与此相对,可确认如果组合不满足本发明中规定的特性的密封件,则作为层压后的外观评价,凸外观的评价为不良(比较例1~4)。
符号说明
10…上部保护件(A)
12A…密封件(B)
12B…密封件(D)
14A、14B…太阳能电池元件(C)
16…背板(E)
18…接线盒
20…配线
Claims (16)
1.一种太阳能电池组件,是含有上部保护件A、用在上部保护件A侧的密封件B、太阳能电池元件C、用在背板E侧的密封件D和背板E的太阳能电池组件,密封件B和密封件D中的至少一方是以乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物为主要成分的密封件,且密封件B和密封件D满足下述条件P,
条件P:以负载1kgf/cm2测定的密封件B的流动开始温度TB与密封件D的流动开始温度TD具有以下关系:
TB-TD>0℃,
其中,所述流动开始温度的单位是℃。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述条件P为下述条件P-1,
条件P-1:以负载1kgf/cm2测定的密封件B的流动开始温度TB与密封件D的流动开始温度TD具有以下关系:
50℃≥TB-TD≥15℃,
其中,所述流动开始温度的单位是℃。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述条件P为下述条件P-2,
条件P-2:以负载1kgf/cm2测定的密封件B的流动开始温度TB与密封件D的流动开始温度TD具有以下关系:
40℃≥TB-TD≥20℃,
其中,所述流动开始温度的单位是℃。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件D的以负载1kgf/cm2测定的流动开始温度TD为100℃以上。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件D的以负载1kgf/cm2测定的流动开始温度TD为110℃以上。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件B和所述密封件D均为以乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物为主成分的密封件。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件,其中,相对于所述乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物中的全部单体单元,基于碳原子数3~20的α-烯烃的单体单元的含量为2~40摩尔%。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件B是由含有结晶熔融峰值温度低于100℃的烯烃系聚合物和结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物的树脂组合物构成的密封件。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件,其中,所述结晶熔融峰值温度为100℃以上的烯烃系聚合物是乙烯-α-烯烃嵌段共聚物。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件B和所述密封件D均为以ASTM 2765-95测定的二甲苯可溶物为70质量%以上的密封件。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件B和所述密封件D中的至少一方含有选自硅烷偶联剂、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。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件B是至少具有软质层和硬质层的层叠结构,所述软质层的动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量E’小于100MPa,所述硬质层的动态粘弹性测定中的振动频率10Hz、温度20℃的储能弹性模量E’为100MPa以上。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述密封件D进一步含有白色颜料。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池组件,其中,所述上部保护件A是玻璃板材,所述太阳能电池元件C是选自单晶硅型和多晶硅型中的至少一种。
15.一种太阳能电池组件的制造方法,是对含有上部保护件A、用在上部保护件A侧的密封件B、太阳能电池元件C、用在背板E侧的密封件D和背板E的太阳能电池组件进行层压的太阳能电池组件的制造方法,密封件B和密封件D中的至少一方是以乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚物为主要成分的密封件,且使用以负载1kgf/cm2测定的密封件B的流动开始温度TB与密封件D的流动开始温度TD不同的密封件,且层压时将流动开始温度高的密封件配置在热源侧,
其中,所述流动开始温度的单位是℃。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池组件的制造方法,所述层压时的层压设定温度为100~135℃。
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