CN104744793B

CN104744793B - 太阳能电池密封材料用树脂组合物、太阳能电池密封材料以及太阳能电池模块

Info

Publication number: CN104744793B
Application number: CN201410829815.0A
Authority: CN
Inventors: 高桥淳; 金子良大; 增子启介; 柳泽诚
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd; Toyocolor Co Ltd
Current assignee: Toyocolor Co Ltd; Artience Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP5565520B1; KR20150077305A; CN104744793A; JP2015126170A

Abstract

本发明提供一种太阳能电池密封材料用树脂组合物，其可成型为透明性良好且即使长期使用也能够抑制与受光面侧保护部件之间的粘着性，还有耐PID性良好的太阳能电池密封材料。本发明的太阳能电池密封材料用树脂组合物包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐，所述硅铝磷酸盐是通过磷酸对非晶质硅酸铝进行处理而得到的化合物，该非晶质硅酸铝含有满足下述通式(1)表示的组成比率的硅酸成分和铝成分，且通式(1)中的氧化铝成分的10～99.9摩尔％转化成了磷酸铝。通式(1)中n为0.001～0.5。SiO₂·nAl₂O₃ (1)。

Description

太阳能电池密封材料用树脂组合物、太阳能电池密封材料以及太阳能电池模块

技术领域

本发明涉及用于制造太阳能电池密封材料的太阳能电池密封材料用树脂组合物。

背景技术

从生态学的观点出发，太阳能光伏发电系统(以下，也可称为“太阳能电池”)作为清洁能源被广泛使用，并正在推进以太阳能电池进一步的高效率化、长寿命化等为目标的技术开发。

太阳能电池是通过组合多个太阳能电池模块而成，其中，组装于太阳能电池模块中的发电元件通过利用硅等半导体将太阳能直接转换成电能而进行发电。如果上述半导体直接与空气接触，则会降低发电功能，因此采取用太阳能电池密封材料(以下，也可称为“密封材料”)包覆发电元件的方式进行保护。作为上述密封材料，从低成本、透明性和与发电元件的粘结性等方面考虑，目前使用交联乙烯-醋酸乙烯酯树脂(以下也可称为“EVA”)。然而，EVA的绝缘性低，因此存在发电时的漏电流流向半导体，对半导体造成不良影响的问题。

另外，近年来，各地都在设置Mega Solar(メガソーラ)等大规模太阳能发电系统，然而，为了降低发电时的电流传输损耗，正在推进将系统电压升高到600～1000V左右而输送的高电压化技术。通过上述高电压化，太阳能电池模块内的框架与半导体之间的电位差会变大。而且，受光面侧保护玻璃等的受光面侧保护部件的电阻也低于密封材料的电阻，因此发电元件与受光面侧保护部件之间的电位差也会变大。由此，离子集聚在大规模太阳能发电系统的太阳能电池模块的发电元件表面，电子移动受到了阻碍，从而引起转换效率下降的PID(Potential Induced Degradatio；电势诱导衰减)现象。作为应对该PID现象的对策，必须尽可能地防止电流对发电元件的泄漏。

虽然并没有将改善PID现象作为研究的直接目的，但一直对增加密封材料的体积电阻率进行了研究。专利文献1公开了一种密封材料，其配合有直接键合于硅原子的官能团的碳原子数为4以下的硅烷偶联剂。另外，在专利文献2和专利文献3所公开的密封材料中，使用乙烯-α烯烃共聚物等的聚烯烃树脂来代替了EVA。另外，在专利文献4所公开的密封材料中，配合有经过煅烧高岭土而形成的偏高岭土(metakaolin)。

然而，在配合有特定硅烷偶联剂的密封材料中，由于配合了分子量较低的硅烷偶联剂，因此存在成形密封材料的加热工序中硅烷偶联剂挥发以及成型之后硅烷偶联剂渗出的问题，由此无法获得所需性能。另外，与EVA相比，聚烯烃树脂中存在透明性、抗粘连性以及交联性较低的问题，而且当太阳能电池模块在夏季暴晒于高温下时，还存在引发聚烯烃树脂流动的现象(蠕变现象)的问题，因此通常不存在采用了聚烯烃树脂的密封材料。另外，配有偏高岭土的密封材料，其透明性不足，而且从以后的太阳能电池的大容量化方面考虑时，由于体积电阻率是10的15次方，因此存在性能不足的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平11-54766号公报

专利文献2：日本特开2006-210906号公报

专利文献3：WO2012/046456

专利文献4：日本特开2013-64115号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种太阳能电池密封材料用树脂组合物以及太阳能电池密封材料，根据该太阳能电池密封材料用树脂组合物，可成型透明性良好、即使长期使用也能够抑制与受光面侧保护部件之间的粘着性且耐PID性良好的太阳能电池密封材料。

本发明人通过精心研究，发现通过下述方式可解决本发明的技术课题，并完成了本发明。

(1)一种太阳能电池密封材料用树脂组合物，其特征在于，包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐，上述硅铝磷酸盐是通过磷酸对非晶质硅酸铝进行处理而得到的化合物，所述非晶质硅酸铝含有满足下述通式(1)表示的组成比率的硅酸成分和铝成分，

SiO₂·nAl₂O₃ (1)

上述通式(1)中，n为0.001～0.5，

并且，上述通式(1)的氧化铝成分的10～99.9摩尔％转化成了磷酸铝。

(2)一种太阳能电池密封材料用母料，包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐，上述硅铝磷酸盐是通过磷酸对非晶质硅酸铝进行处理而得到的化合物，所述非晶质硅酸铝含有满足下述通式(1)表示的组成比率的硅酸成分和铝成分，

SiO₂·nAl₂O₃ (1)

上述通式(1)中，n为0.001～0.5，

上述通式(1)的氧化铝成分的10～99.9摩尔％转化成了磷酸铝，并且相对于100重量份的上述乙烯共聚物，含有1～20重量份的上述硅铝磷酸盐。

(3)一种太阳能电池密封材料，其对包含上述(1)所述的太阳能电池密封材料用树脂组合物或上述(2)所述的太阳能电池密封材料用母料的混合物进行成型而得到。

(4)一种太阳能电池模块，其具有上述(3)所述的太阳能电池密封材料。

发明的效果

由于上述构成的本发明所包含的硅铝磷酸盐对乙烯共聚物的分散性良好，因此所得到的密封材料具有良好的透明性和粘着性。而且，通过配合硅铝磷酸盐，上述密封材料的体积电阻率得到了大幅度增加，由此提高了耐PID性。

通过本发明，可提供一种太阳能电池密封材料用树脂组合物，根据该树脂组合物，可成型出一种透明性良好、即使长时间使用也能够抑制与受光面侧保护部件的粘着性且耐PID性良好的太阳能电池密封材料。

附图说明

图1为表示用于太阳能电池模块的部件的层叠顺序的截面示意图。

图2为表示用于说明剥离强度试验的试样截面的示意图。

图3为表示用于耐PID性试验的试样截面的示意图。

图4为用于显示耐PID性试验的Isc值(短路电流值)和Pm值(最大输出功率)的、I-V曲线一例的说明图。

附图标记的说明

11 受光面侧保护玻璃

12A 太阳能电池密封材料

12B 太阳能电池密封材料

13 发电元件

14 背面保护部件

21 玻璃板

22 太阳能电池密封材料

23 剥离片

24 聚对苯二甲酸乙二醇酯片

31 受光面侧保护玻璃

32A 太阳能电池密封材料

32B 太阳能电池密封材料

33 发电元件

34 背面保护部件

35 金属框架

41 Isc短路电流

42 Voc开放电压

43 Pm最大输出功率

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。另外，在本说明书中，“任意数A以上且任意数B以下”以及“任意数A～任意数B”的记载是指数A和大于数A的范围、且数B和小于数B的范围。

本发明的太阳能电池密封材料用树脂组合物包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐。该太阳能电池密封材料用树脂组合物(以下，也可称为“树脂组合物”)，优选成型为片状而用作太阳能电池密封材料。而且，上述太阳能电池密封材料优选用作通过插入密封(被覆)发电元件来构成太阳能电池模块的部件。

[乙烯共聚物]

本发明中的乙烯共聚物，是将两种以上单体的混合物聚合而成的共聚物。对上述乙烯共聚物而言，只要用于聚合的单体中的至少一种为乙烯单体即可。具体来说，可举出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯类多组分共聚物等。其中，从透明性、层压性方面考虑，优选EVA，更优选醋酸乙烯酯含量为15～40摩尔％的EVA，进一步优选醋酸乙烯酯含量为25～35摩尔％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

若考虑成型性、机械强度等时，上述乙烯共聚物的熔体流动速率(依照JIS K7210标准)优选为0.1～60g/10min，更优选为0.5～45g/10min。另外，熔体流动速率也可以称为MFR。

[硅铝磷酸盐]

在本发明中，使用了配合有硅铝磷酸盐的树脂组合物的密封材料，其体积电阻率高、且绝缘性得到了提高。其原因在于，上述硅铝磷酸盐能够捕捉(capture)使绝缘性下降且使耐PID性降低的导电性物质(离子和自由基等)。作为上述导电性物质，可举出乙烯共聚物中的水解物离子(H⁺、COO^-等)、由玻璃的电解产生的Na⁺离子或来自稳定剂的金属离子(例如，Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺)等。当硅铝磷酸盐例如捕捉上述金属离子时，则通过离子交换反应直接生成难溶性的磷酸金属盐，由此可提高体积电阻率。其结果，耐PID性也得到提高。

上述硅铝磷酸盐可使用公知的化合物，但在本发明中，优选其为：通过磷酸对含有满足下述通式(1)表示组成比率的硅酸成分和铝成分的硅酸铝进行处理而得到的化合物，且下述通式(1)的氧化铝成分的10～99.9％已转化成磷酸铝的化合物。另外，本发明中的硅铝磷酸盐为非晶质，并非结晶质硅铝磷酸盐、即并不是沸石(zeolite)。由于沸石的透明性低，因此很难用于要求透明性的太阳能电池密封材料用途上。

通式(1)：SiO₂·nAl₂O₃

通式(1)中，n为0.001～0.5。

硅铝磷酸盐可通过下述方法获得：对含有硅酸成分的氧化铝进行磷酸处理，使上述铝成分转化成磷酸铝，从而得到上述硅铝磷酸盐。上述硅铝磷酸盐可使用合成的非晶质硅酸铝。另外，可通过对以高岭土或煅烧高岭土等硅酸成分和氧化铝成分作为主要成分的矿物进行磷酸处理而获得。以下，对使用了合成非晶质硅酸铝的上述硅铝磷酸盐的制造方法的一例进行说明。需要说明的是，硅铝磷酸盐的制造方法并不限定于下述例。

硅铝磷酸盐的制造方法如下：混合硅溶胶和硫酸铝以使硅溶胶(SiO₂)与硫酸铝{Al₂(SO₄)₃}的摩尔比成为SiO₂/Al₂(SO₄)₃＝20，并在室温(25℃左右)、大气压条件下将pH值调整至1～5而进行共沉淀。此时，若降低pH值，则可使平均粒径变大，若升高pH值，则可使平均粒径变小。对所得到的溶液在60℃温度下实施4小时的熟化处理后，进行水洗、干燥，由此得到非晶质硅酸铝。接着，将85％的磷酸80g加入到1000mL离子交换水中制成水溶液后，在搅拌下加入非晶质硅酸铝100g进行5分钟的充分混合，由此得到浆料。将上述浆料移至不锈钢制盘内，在100℃温度下进行24小时的蒸干处理。采用试样研磨机对所得到的干饼进行粉碎，由此可制造出硅铝磷酸盐。利用岛津顺序型X射线荧光分析装置LAB CENTER XRF-1700，测定所制造的硅铝磷酸盐中的磷酸铝比率，并采用搭载在上述装置的FP(基本参数，Fundamental Parameter)法，定量分析出试样所含有的铝和磷的重量，求出氧化铝成分与磷酸铝成分的摩尔比。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.01～1重量份的上述硅铝磷酸盐，更优选0.1～0.5重量份。通过配合0.01～1重量份，可容易地将透明性和耐PID性均达到高水平，且粘着性更难以下降。另外，树脂组合物也可以是以高浓度配合了硅铝磷酸盐的太阳能电池密封材料用母料。当为母料的情况下，优选相对于100重量份的乙烯共聚物配合1～20重量份的硅铝磷酸盐，更优选1～10重量份。当将树脂组合物制成母料，并使用该母料和稀释树脂制造密封材料时，能够使硅铝磷酸盐更均匀地分散在密封材料中。最终密封材料中的硅铝磷酸盐的含量优选相对于100重量份的乙烯共聚物为0.01～1重量份左右。

优选上述硅铝磷酸盐的平均粒径为0.1～150μm，更优选1～100μm。通过平均粒径在0.1～150μm的范围，能够满足更高水平上的生产率、透明性和密封材料的平滑性。另外，平均粒径是指根据电子显微镜的放大照片(放大千倍～一万倍左右)所求出的10～20个左右粒径的平均值。

另外，优选上述硅铝磷酸盐的BET比表面积为5～200m²/g，更优选10～100m²/g。通过BET比表面积在5～200m²/g范围内，能够更好地捕捉导电性物质，因此，使透明性得到进一步提高，且粘着性更难以下降。

[太阳能电池密封材料用树脂组合物]

在本发明的太阳能电池密封材料用树脂组合物中除了乙烯共聚物和硅铝磷酸盐以外，还可以配合任意成分的交联剂、交联助剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、光扩散剂、波长转换剂、着色剂、分散剂和阻燃剂等的添加剂。另外，上述任意成分也可以在制造密封材料时配合。

上述交联剂是为了防止高温下使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物时的热变形而使用。优选交联剂为有机过氧化物。具体来说，例如，可举出叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基异丙基碳酸酯、过氧化乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5二(叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己炔-3、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、1,1-二(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)环己烷、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、过氧化甲乙酮、2,5-二甲基己基-2,5二过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化氢、对孟烷过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化对氯苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯、3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸乙酯、羟基庚基过氧化物、过氧化环己酮、1,1-二(叔丁基过氧化)3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯以及2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷等。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.05～3重量份的交联剂。

上述交联助剂是为了高效地进行上述交联剂的交联反应而使用。优选交联助剂为如聚烯丙基化合物或聚丙烯酰氧基化合物等的不饱和化合物。具体来说，例如，可举出三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯(Triallyl cyanurate)、邻苯二甲酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、马来酸二烯丙酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯等。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.05～3重量份的交联助剂。

上述硅烷偶联剂是为了提高对受光面侧保护材料或发电元件等的粘着性而使用。硅烷偶联剂是具有乙烯基、丙烯酰氧基和甲基丙烯酰氧基等的官能团以及烷氧基等的水解性官能团的化合物。具体来说，例如可举出乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、以及γ-氯丙基三甲氧基硅烷等。

相对于乙烯共聚物和硅铝磷酸盐的合计100重量份，优选配合0.05～3重量份的硅烷偶联剂。

上述紫外线吸收剂是为了提高耐气候性而使用。优选紫外线吸收剂为二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、三嗪类化合物、水杨酸酯类化合物等。具体来说，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-磺酸二苯甲酮、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、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-3，5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3，5-二甲基苯基)-5-甲氧基苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、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、水杨酸苯酯和水杨酸对辛基苯基酯等。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.01～3重量份的紫外线吸收剂。

上述光稳定剂是为了提高耐气候性而使用，当与紫外线吸收剂一起使用时，耐气候性得到进一步提高。优选光稳定剂为受阻胺类化合物。具体来说，例如，可举出丁二酸二甲基-1-(2-羟基乙基)-(4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶基)酯缩聚物、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}-六甲撑{{2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、N，N’-双(3-氨丙基)乙撑二胺-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)癸二酸酯以及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。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.01～3重量份的光稳定剂。

上述抗氧化剂是为了提高高温下的稳定性而使用。优选抗氧化剂为单酚类化合物、双酚类化合物、高分子型酚类化合物、硫类化合物、磷酸类化合物等。具体来说，例如，可举出2，6-二叔丁基对甲酚、丁基羟基苯甲醚、2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚、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}2，4，8，10-四氧杂螺〕5，5-十一烷、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、硫代二丙酸二月桂酯、二肉豆蔻醇硫代二丙酸酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯、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’-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)、亚磷酸三(二苯酯)、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(2，4-二叔丁苯基)亚磷酸酯、环新戊烷四基双(2，6-二叔甲苯基)亚磷酸酯以及2，2-亚甲基双(4，6-叔丁苯基)辛基亚磷酸酯等。

相对于100重量份的乙烯共聚物，优选配合0.05～3重量份的抗氧化剂。

本发明的太阳能电池密封材料用树脂组合物可通过下述方法获得：将乙烯共聚物和硅铝磷酸盐投入到作为通常的高速剪切式混合机的亨舍尔混合机或超级搅拌机等中进行混合后，利用双辊机、三辊机、加压捏合机、班伯里混炼机、单轴混炼挤出机或双轴混炼挤出机等进行熔融混炼，挤压成型为颗粒状而获得所述树脂组合物。或者，在上述熔融混炼后加工成片状，然后再成型为颗粒状。

本发明的太阳能电池密封材料，可通过使用T-型摸头挤出机、压延成型机等通常的成型机将上述太阳能电池密封材料用树脂组合物或太阳能电池密封材料用母料成型为片状而获得。进行上述成型时，也可以配合交联剂、交联助剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂而进行成型。上述密封材料的厚度优选为0.1～2mm左右。

利用图1，对本发明的太阳能电池模块构成的一例进行说明。图1的太阳能电池模块，可通过从太阳光一侧依次重叠作为受光面侧保护部件的受光面侧保护玻璃11、太阳能电池密封材料12A、发电元件13、太阳能电池密封材料12B、作为非受光面侧保护部件的背面保护部件14并进行加热压接而制得。至少在太阳能电池密封材料12A上使用本发明的太阳能电池密封材料。作为背面保护部件14，优选是具有通过氟化乙烯膜夹持玻璃或铝的构成的片材，或者是具有通过耐水解性聚对苯二甲酸乙二醇酯膜夹持铝的构成的片材等。另外，加热、加压处理，通常可使用真空层压机。另外，本发明的太阳能电池模块并不限定于图1的构成。另外，作为受光面侧背面保护部件，可以使用塑料片材等来代替玻璃。

作为上述发电元件，可以使用单晶硅、多晶硅、非晶硅等的硅类，砷化镓、铜铟硒、镉-碲等的Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体类、有机薄膜半导体类等各种太阳能电池元件。

实施例

以下，根据本发明的实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。实施例中，“份”是指“重量份”，“％”是指“重量％”。

实施例中使用的原料如下：

<乙烯共聚物>

(A-1)EVA(醋酸乙烯酯含量：28摩尔％、MFR：20g/10min)

(A-2)EVA(醋酸乙烯酯含量：33摩尔％、MFR：14g/10min)

<填料>

(B-1)硅铝磷酸盐(平均粒径：5μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为45％)

(B-2)硅铝磷酸盐(平均粒径：50μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为45％)

(B-3)硅铝磷酸盐(平均粒径：100μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为45％)

(B-4)磷酸铝，平均粒径：1μm

(B-5)含水高岭土，平均粒径：0.4μm

(B-6)干燥高岭土，平均粒径：0.8μm

(B-7)煅烧高岭土，平均粒径：4μm

(B-8)硅铝磷酸盐(平均粒径：5μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为90％)

(B-9)硅铝磷酸盐(平均粒径：50μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为90％)

(B-10)硅铝磷酸盐(平均粒径：100μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为90％)

(B-11)硅铝磷酸盐(平均粒径：5μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为20％)

(B-12)硅铝磷酸盐(平均粒径：50μm、通式(1)中n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为20％)

(B-13)硅铝磷酸盐(平均粒径：100μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为20％)

(B-14)硅铝磷酸盐(平均粒径：1.2μm、通式(1)中的n＝0.1、从氧化铝转换为磷酸铝的转化率以摩尔数换算为45％)

实施例1

[太阳能电池密封材料用母料的制造]

将95份的(A-1)EVA和5份的(B-1)硅铝磷酸盐投入到超级搅拌机(由株式会社川田制造)内，在温度25℃、时间3分钟的条件下进行搅拌，从而得到了混合物。接着，将上述混合物投入到双轴挤出机(由Nippon Placon社制)进行挤压，用造粒机进行剪切，由此获得了太阳能电池密封材料用母料。

另行地，使用91.25份的(A-1)EVA、8.75份的光稳定剂，并通过与上述相同的方法，得到了稳定剂母料。

另行地，将85份(A-1)EVA、5份交联剂、5份交联助剂、5份硅烷偶联剂投入到超级搅拌机内进行搅拌，由此得到了交联剂母料。

[太阳能电池密封材料用树脂组合物的制造]

使用所得到的太阳能电池密封材料用母料、稳定剂母料、交联剂母料和(A-1)EVA，得到了混合比率是(A-1)EVA为99.9份、(B-1)硅铝磷酸盐为0.1份的混合物。接着，将上述混合物投入到T-型模头挤出机内，并在110℃温度下挤出成型为片状，由此制造了厚度0.5mm的太阳能电池密封材料。其中，太阳能电池密封材料所含有的原料为如下所述，并且，相对于100重量份的EVA，原料的配合量为如下所述。

·原料

交联剂：2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷0.6份

交联助剂：三烯丙基异氰脲酸酯0.6份

硅烷偶联剂：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份

光稳定剂：N，N’-双(3-氨基丙基)乙撑二胺-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0.4份

[太阳能电池模块的制造]

由所得到的太阳能电池密封材料准备太阳能电池密封材料12A和太阳能电池密封材料12B，并按照上述太阳能电池密封材料12A、发电元件13、太阳能电池密封材料12B的顺序进行重叠，而且如图1所示地使用厚度3mm的受光面侧保护玻璃11和背面保护部件14进行层叠后，放入真空层压机内，在真空、温度145℃、时间17分钟的条件下实施加热和加压以使密封材料交联，由此制造出太阳能电池模块。其中，真空层压机使用了LM-50×50-S(日本NPC公司制造)。

实施例2～12、比较例1～5

除了将乙烯共聚物和填料变更为如表1和表2所示的原料和配合量以外，其它与实施例1相同的条件进行，从而获得了实施例2～12和比较例1～5的太阳能电池密封材料、以及太阳能电池模块。

表1

表2

[外观评价]

使用上述真空层压机，并在与上述相同的条件下(145℃、17分钟)对所得到的太阳能电池密封材料进行加热加压以使密封材料交联，从而制造了试样。对于所得到的试样，利用雾影仪(由德国毕克-加特纳；BYK-Gardner公司制造)测定全光线透过率(总透光率)和雾度，由此进行了外观评价。

[剥离强度]

通过测定剥离强度，评价了粘着性。

首先，参照图2说明测定用试样的制造方法。从所得到的太阳能电池密封材料中准备出太阳能电池密封材料22。如图2所示，依次层叠了厚度3mm的玻璃板21、太阳能电池密封材料22、剥离处里面朝下方的剥离片23以及厚度100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯片24，从而形成了层叠体。利用上述真空层压机，在与上述相同的条件下对前述层叠体进行加热加压以使密封材料交联。另外，剥离片的长度为层叠体总长度的一半，在层叠体总长度的60％部分中，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜片24并不与太阳能电池密封材料22粘着在一起。

接下来，将上述层叠体剪切成宽度为1cm的长方形状，并将其用作试样。在温度23℃、湿度50％RH的环境下，将上述试样静置24小时，然后在剥离速度100mm/min、剥离角180°的条件下测定剥离强度。此外，将图2的上方侧作为上面、下方侧作为下面。另外，剥离强度的测定依照JIS K 6854-2进行。

[体积电阻率]

在与上述相同的条件下(145℃、17分钟)，使用上述真空层压机对所获得的太阳能电池密封材料进行加热加压以使密封材料交联，并将所得到的密封材料用作试样。利用数字超高阻/微电流测量仪R8340(由日本Advantest公司制造)测定了上述试样的体积电阻率。

[转换效率保持率]

对于太阳能电池模块，首先测定Ⅰ-Ⅴ特性，计算出初期转换效率后，将上述太阳能电池模块投入到被设定成温度85℃、湿度85％RH的恒温恒湿试验机内并使其静置1000小时，通过与上述初期转换效率相同的方法计算出转换效率。接下来，将上述太阳能电池模块投入到上述恒温恒湿试验机内，在与上述相同的条件下，再次静置1000小时，并与上述初期转换效率相同的方法计算出转换效率。其中，转换效率是通过最大输出功率(Pm)和发电元件的面积来计算，而上述最大输出功率(Pm)是根据入射光能与Ⅰ-Ⅴ特性测定而算出。评价中，将初期转换效率设为100，将其相对于太阳能电池模块经过85℃85％RH条件下的经时试验后(1000小时后、2000小时后)的转换效率的比率设为转换效率保持率。在Ⅰ-Ⅴ特性测定中，使用了日本ushio spax公司制造的太阳能电池用太阳模拟器(Solar Simulator)MS-180AAA以及由DENKEN公司制造的太阳能电池特性检测仪DKPVT-30。另外，通过Ⅰ-Ⅴ特性的测定而获得的Isc(短路电流)41表示的是，在图4所示的Ⅰ-Ⅴ特性图表中电压为0V时的电流值。另外，Voc(开放电压)42表示电流值为0A时的电压值，Pm(最大输出功率)43表示电流值与电压值的积的最大值。

[耐PID性]

通过下述方法进行PID试验，并评价了耐PID性。将其结果示于表4中。

首先，制造了图3所示的太阳能电池模块。具体来说，依次重叠厚度3mm的受光面侧保护玻璃31、太阳能电池密封材料32A、发电元件33、太阳能电池密封材料32B、背面保护部件34，并在与上述相同的条件下，使用上述真空层压机实施加热加压，由此得到了太阳能电池模块，并将其进一步固定在金属框架35上。接下来，如图3所示，以发电元件为负极、以金属框架35为正极的方式布线出正输出端子和负输出端子，从而制作了试样。对试验前的试样，作为初期数值测定了试样的Ⅰ-Ⅴ特性(Isc和Pm)以及漏电流，并在所有的实施例和比较例中，确认了初期漏电流均为0A。

另外，使用太阳能电池用太阳模拟器(Solar Simulator)MS-180AAA(由日本ushiospax公司制造)以及太阳能电池特性检测仪DKPVT-30(由DENKEN公司制造)来测定了Ⅰ-Ⅴ特性。

另外，漏电流通过下述方式测定：如图3所示，以发电元件为负极、金属框架35为正极的方式设置输出端子，施加1000V电压，测定了从金属框架35经密封材料而流到发电元件的电流值。

然后，在下述条件下，对上述试样进行PID试验，并测定了试验后的Ⅰ-Ⅴ特性和漏电流。Pm保持率＝(初期Pm值/试验后的Pm值)×100

·试验条件

在温度60℃、湿度85％RH的环境、施加电压1000V的条件下进行96小时的试验。另外，为了促进PID现象，上述测定是在用水覆盖受光面侧保护部件以进一步提高了发电元件与受光面侧保护部件之间的电位差后进行。

表3

表4

从表3可知，根据使用了非晶质硅铝磷酸盐的本实施例，全光线透过率和雾度良好，具有优异的透明性。而且，与比较例相比，体积电阻率高1～2位数，且转换效率保持率也优异。进一步，如表4所示，本实施例的试样经过耐久试验后表现出99％以上的Pm保持率，且与比较例相比，漏电流也改善了约1位数，耐PID性也优异。

Claims

1.一种太阳能电池密封材料用树脂组合物，其特征在于，

包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐，

相对于100重量份的所述乙烯共聚物，含有0.01～1重量份的所述硅铝磷酸盐，

所述乙烯共聚物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯类多组分共聚物，所述硅铝磷酸盐是通过磷酸对非晶质硅酸铝进行处理而成的化合物，

所述非晶质硅酸铝含有满足下述通式(1)表示的组成比率的硅酸成分和铝成分，

SiO₂·nAl₂O₃ (1)

通式(1)中n为0.001～0.5，

而且，上述通式(1)的氧化铝成分的10～99.9摩尔％转化成了磷酸铝。

2.如权利要求1所述的太阳能电池密封材料用树脂组合物，其特征在于，

所述硅铝磷酸盐的平均粒径为0.1～150μm。

3.一种太阳能电池密封材料用母料，其特征在于，

包含乙烯共聚物和硅铝磷酸盐，

所述乙烯共聚物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯类多组分共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯类多组分共聚物，

所述硅铝磷酸盐是通过磷酸对非晶质硅酸铝进行处理而成的化合物，

SiO₂·nAl₂O₃ (1)

通式(1)中n为0.001～0.5，

上述通式(1)的氧化铝成分的10～99.9摩尔％转化成了磷酸铝，

而且，相对于100重量份的所述乙烯共聚物，含有1～20重量份的所述硅铝磷酸盐。

4.一种太阳能电池密封材料，其特征在于，

对含有权利要求1或2所述的太阳能电池密封材料用树脂组合物的混合物进行成型而成。

5.一种太阳能电池密封材料，其特征在于，

对含有权利要求3所述的太阳能电池密封材料用母料的混合物进行成型而成。

6.一种太阳能电池模块，其特征在于，

具有权利要求4所述的太阳能电池密封材料。

7.一种太阳能电池模块，其特征在于，

具有权利要求5所述的太阳能电池密封材料。