CN105400055A - 太阳能电池用密封材料组合物及使用其的太阳能电池用密封材料层以及太阳能电池组件 - Google Patents

太阳能电池用密封材料组合物及使用其的太阳能电池用密封材料层以及太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够缩短层压工序的时间、提高耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料组合物、及使用其的太阳能电池用密封材料层、以及太阳能电池组件。本发明为一种太阳能电池用密封材料组合物,其特征在于,包含乙烯系共聚物和有机过氧化物,所述有机过氧化物具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构。式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。

Description

太阳能电池用密封材料组合物及使用其的太阳能电池用密封材料层以及太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及特别适合用于太阳能电池用途的密封材料组合物、及使用其的太阳能电池用密封材料层、以及使用所述密封材料层的太阳能电池组件。
背景技术
在太阳能电池组件中,发电单元被封入由树脂材料形成的密封片材内而受到保护。在太阳能电池组件的层压工序中,一边通过加热使得密封片材溶解并进行加压,一边利用通过已添加的有机过氧化物热分解而产生的自由基进行交联反应。为了缩短层压时间、抑制气泡产生及抑制在室外使用时的黄变,针对与有机过氧化物、其他稳定剂有关的配合进行了各种各样的研究。
例如,在专利文献1中,以缩短层压时间及抑制气泡产生为目的,提出了具有过氧化缩酮结构的有机过氧化物的方案。但是,由于产生该有机过氧化物的自由基的热分解温度低,在达到110℃左右的制膜工序中将产生自由基,因此存在发生凝胶化的问题。若想要避免该凝胶化的问题,则必须以足够低的温度通过短时间的加热进行制膜,因此,作为密封片材会对生产率产生较大影响。尤其是,根据本申请人的研究,明确了1分钟半衰期温度高于155℃是优选的,还明确了在以155℃以下的温度进行制膜时,制膜得到的密封片材的黄色指数变高。
此外,例如,专利文献2中提出了将具有二烷基过氧化醚(dialkylperoxyether)结构的化合物与具有过氧碳酸酯(peroxycarbonate)结构的化合物混合、进行15分钟左右的加热压接的方案。但是,根据本申请人的研究,明确了在所提出的条件下进行加热压接后,添加的有机过氧化物也仍残存在太阳能电池组件内,这些组件的光稳定性低,由于湿热而变黄。为了消耗这些有机过氧化物,必须以足够的时间于高温下进行加热,层压工序的缩短是困难的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-252127公报
专利文献2:日本专利第4616388
发明内容
本发明的目的在于,鉴于上述情况,提供能够缩短层压工序的时间、提高耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料组合物。
此外,本发明的目的在于,提供利用上述太阳能电池用密封材料组合物形成的太阳能电池用密封材料层及使用其的太阳能电池组件。
为了解决上述课题,本申请的发明人进行了锐意研究,结果发现利用以下所示的太阳能电池用密封材料组合物、及使用其的太阳能电池用密封材料层、以及太阳能电池组件,能够达成上述目的,从而完成了本发明。
本发明的太阳能电池用密封材料组合物的特征在于,包含乙烯系共聚物和有机过氧化物,所述有机过氧化物具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构。
(式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。)
通过使用本发明的太阳能电池用密封材料组合物,能够获得较之以往缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。由于有机过氧化物通常处于高氧化状态,所以具有使周围的有机物氧化劣化的倾向。因此,在太阳能电池组件中,层压后残存的有机过氧化物成为黄变等缺陷的原因之一。本申请的发明人进行了锐意研究,结果发现作为有机过氧化物,必须选择尽管为了作为乙烯系共聚物的交联剂发挥作用而高效地热分解、但氧化能力十分低的有机过氧化物。另一方面,本申请的发明人发现,为了防止制膜时的交联,1分钟半衰期温度优选为155℃以上,为了在层压工序中的加热压接时充分消耗有机过氧化物,优选为170℃以下。此外,根据本申请的发明人的研究可知,其中尤其是就具有烷基的过氧化酯结构的有机过氧化物而言,已确认其氧化能力低,通过使用含有那些有机过氧化物的密封片材,黄变等特性优异。进而,通过基于上述烷基的结构进行分子设计、控制,能够发现1分钟半衰期温度在期望的温度范围内的有机过氧化物。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,上述通式(1)和(2)中的R1和R3优选为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。通过使用上述有机过氧化物,能够更容易地获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,上述通式(1)中的R2优选为叔丁基或叔己基。通过使用上述有机过氧化物,能够更容易地获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,上述通式(2)中的R4优选为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。通过使用上述有机过氧化物,能够获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,优选相对于100重量份的乙烯系共聚物包含0.01~3重量份的上述有机过氧化物。通过形成上述构成,能够更可靠地获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,优选相对于100重量份的乙烯系共聚物包含0.001~0.5重量份的抗氧化剂。通过形成上述构成,能够更可靠地获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,上述抗氧化剂优选具有任选具有取代基的羟基甲苯骨架。通过形成上述构成,能够更有效地获得缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,可以含有紫外线吸收化合物。通过使用所述紫外线吸收化合物,能够对所述密封材料组合物赋予更进一步的紫外线劣化抑制功能、波长转换功能等,能够使利用所述组合物形成的太阳能电池用密封材料层更多功能化。
另一方面,本发明的太阳能电池用密封材料层的特征在于,是使用上述密封材料组合物形成的。通过使用上述密封材料组合物形成,能够成为较之以往缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池用密封材料层。
此外,本发明的太阳能电池组件的特征在于,包含使用上述太阳能电池用密封材料组合物形成的太阳能电池用密封材料层。由于上述太阳能电池组件具有上述太阳能电池用密封材料层,因此成为较之以往缩短了层压工序的时间、提高了耐光性及耐湿热性的太阳能电池组件。
此外,本发明的太阳能电池组件中,上述太阳能电池单元优选为晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、异质结太阳能电池、多结太阳能电池、硫化镉/碲化镉太阳能电池、CIS系薄膜太阳能电池、CIGS系薄膜太阳能电池、CZTS系薄膜太阳能电池、III-V族太阳能电池、染料敏化型太阳能电池或有机半导体太阳能电池。
附图说明
图1表示使用本发明的太阳能电池用密封材料层的太阳能电池组件的例子。
图2表示使用本发明的太阳能电池用密封材料层的太阳能电池组件的例子。
图3表示使用本发明的太阳能电池用密封材料层的太阳能电池组件的例子。
附图标记
1太阳能电池组件
10表面保护层
20太阳能电池用密封材料层
30太阳能电池单元
40背面用密封材料层
50背板
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
本发明的太阳能电池用密封材料组合物的特征在于,包含乙烯系共聚物和有机过氧化物,所述有机过氧化物具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构。
(式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。)
(太阳能电池用密封材料组合物)
本发明的太阳能电池用密封材料组合物的特征在于,包含乙烯系共聚物和有机过氧化物,所述有机过氧化物具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构。
(式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。)
作为本发明中的乙烯系共聚物,可适宜地使用已知的乙烯系共聚物。需要说明的是,本发明中所谓的乙烯系共聚物,是指包含具有乙烯结构(碳碳双键)的单体的聚合物,包括仅由上述单体形成的聚合物、以上述单体为主要成分的共聚物等。此外,本发明中,上述单体的均聚物也包括在上述乙烯系共聚物中。此外,上文所述的作为主要成分是指:在上述共聚物中,所述主要成分的含量为以重量比计50重量%以上。
通过共聚反应合成上述乙烯系共聚物时,可适宜地采用已知的高分子合成的手段。例如,可举出将1种或多种单体无规共聚、接枝聚合、交叉聚合(cross-polymerization)或嵌段共聚的方法等。此外,上述共聚反应中,可举出自由基聚合(阳离子、阴离子、各活性自由基(living)等)、离子聚合、加成聚合(加聚)、缩合聚合(缩聚)、环化聚合、开环聚合等。此外,在上述共聚反应中,可适宜地采用有机溶剂系、水溶液系、乳化状态、悬浮状态等的合成手段。
作为上述单体,例如可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酸酐、苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺等。此外,可举出上述烷基被羟基、环氧基、卤素基团等取代的(甲基)丙烯酸烷基酯等。此外,可举出乙酸乙烯酯、1-己烯、1-辛烯等α-烯烃单体等。此外,上述(甲基)丙烯酸酯中,酯部位的烷基的碳原子数优选为1~18,更优选碳原子数为1~8。其中,包含上述乙酸乙烯酯、α-烯烃单体作为单体成分的情况较多。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
此外,在进行共聚反应时,也可以在上述乙烯系共聚物中共聚荧光染料化合物从而对密封材料层赋予紫外线吸收作用、波长转换作用的功能。在该情况下,可以使荧光染料化合物的共聚物组成为0.01~20重量%,也可以使用0.02~15重量份,也可以使用0.05~10重量份,也可以使用0.08~6重量份,还可以使用0.1~4重量份。通过为上述范围,能够使基于荧光染料化合物的波长转换功能与工序时间的缩短、成型、加工和成型后的耐久性以良好的均衡性并存。
此外,上述乙烯系共聚物中,可以使上述乙烯系共聚物的数均分子量(Mn)为3×103~3×106,也可以为1×104~1×106,也可以为2×104~5×105,还可以为4×104~2×105。需要说明的是,上述数均分子量以通过GPC测定得到的分子量为基准(换算为聚苯乙烯)。通过为上述范围,成型、加工容易进行,在成型后的耐久性方面也令人满意。
此外,上述乙烯系共聚物中,可以使上述乙烯系共聚物的重均分子量为1×104~9×106,也可以为2×104~2×106,也可以为5×104~1×106,还可以为1×105~8×105。需要说明的是,上述重均分子量以通过GPC测定得到的分子量为基准(换算为聚苯乙烯)。通过为上述范围,成型、加工容易进行,在成型后的耐久性方面也令人满意。
此外,上述乙烯系共聚物中,上述乙烯系共聚物的熔融温度(Tm)优选为50℃~130℃,也可以为55℃~120℃,也可以为60℃~110℃,还可以为65℃~100℃。需要说明的是,上述熔融温度(Tm)(℃)是使用差示扫描量热测定装置(DSC)测定得到的温度。通过为上述范围,成型、加工容易进行,在成型后的耐久性方面也令人满意。
此外,在进行共聚反应时,可以例如向单体成分中加入热聚合引发剂或光聚合引发剂,通过加热或光照进行聚合。
作为上述热聚合引发剂,可适宜地使用已知的过氧化物。作为上述聚合引发剂,例如可举出2,5-二甲基-2,5-过氧化二氢己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己-3-炔、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、过氧化二异丙苯、α,α’-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧化)丁烷、2,2-双(叔丁基过氧化)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
关于上述热聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述单体成分而言,可使用0.1~5重量份。
作为上述光聚合引发剂,可适宜地使用通过紫外线或可见光线生成游离自由基的已知的光引发剂。作为上述光聚合引发剂,例如可举出苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻苯基醚等苯偶姻醚类、二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮(米蚩酮)、N,N’-四乙基-4,4’-二氨基二苯甲酮等二苯甲酮类、苯偶酰二甲基缩酮(CibaJapanChemicals公司制,IRGACURE651)、苄基二乙基缩酮等苄基缩酮类、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮等苯乙酮类、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等氧杂蒽酮(xanthone)类、或羟基环己基苯基酮(CibaSpecialtyChemicals公司制,IRGACURE184)、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮(CibaJapanChemicals公司制,DAROCUR1116)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(Merck公司制,DAROCUR1173)等。这些光聚合引发剂可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
此外,作为上述光聚合引发剂,例如可举出2,4,5-三烯丙基咪唑二聚物与2-巯基苯并噁唑、隐色结晶紫、三(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)甲烷等的组合等。此外,例如,像针对二苯甲酮使用三乙醇胺等叔胺那样,可以适宜地使用已知的添加剂。
关于上述光聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述单体成分而言,可使用0.1~5重量份。
作为本发明中的上述乙烯系共聚物,例如可举出包含乙酸乙烯酯、α-烯烃的乙烯系共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯四氟乙烯等。此外,上述乙烯系共聚物也可以进一步适宜地与其他成分共聚。这些乙烯系共聚物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为上述聚(甲基)丙烯酸酯,包括聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯,例如可举出(甲基)丙烯酸酯树脂等。作为聚烯烃树脂,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯等。作为聚乙酸乙烯酯,可举出聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛(PVB树脂)、改性PVB等。
作为上述(甲基)丙烯酸酯树脂的构成单体,例如可举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯等。此外,可举出上述烷基被羟基、环氧基、卤素基团等取代的(甲基)丙烯酸烷基酯等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
上述(甲基)丙烯酸酯中,酯部位的烷基的碳原子数优选为1~18,更优选碳原子数为1~8。
作为上述(甲基)丙烯酸酯树脂,除(甲基)丙烯酸酯以外,也可以使用能与(甲基)丙烯酸酯共聚的不饱和单体制成共聚物。
作为上述不饱和单体,例如可举出甲基丙烯酸、丙烯酸等不饱和有机酸、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酸酐、苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺等。这些不饱和单体可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
上述(甲基)丙烯酸酯中,其中优选使用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯及官能团经取代的(甲基)丙烯酸烷基酯等,从耐久性、通用性的观点考虑,可举出甲基丙烯酸甲酯作为更优选的例子。
此外,上述共聚物中,优选含有1-己烯、1-辛烯等α-烯烃或乙酸乙烯酯中的至少1种作为单体成分。优选将α-烯烃及乙酸乙烯酯两者作为单体成分。通过具有上述构成,更可靠地使加工性、光透过性、长期可靠性优异。
此外,作为上述乙烯系共聚物,例如可举出(甲基)丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。但其中,从耐湿性、通用性、成本方面的观点考虑,优选为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,此外,从耐久性和表面硬度这点考虑,优选为(甲基)丙烯酸酯。此外,从上述各观点考虑,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与(甲基)丙烯酸酯的并用是优选的。
作为上述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,相对于100重量份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物而言,乙酸乙烯酯单体单元的含有率优选为10~35重量份,更优选为20~30重量份,为上述含有率时,从稀土类配合物(raremetalcomplex)等向基体树脂中的均匀分散性的观点考虑也是优选的。
此外,作为光学透明的乙烯系共聚物,在使用上述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、上述乙烯-α烯烃共聚物等的情况下,可以适宜地使用市售品。作为上述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的市售品,例如可举出ULTRATHENE(TOSOH株式会社制)、EVAFLEX(三井·杜邦聚合化学株式会社制)、SUNTECEVA(旭化成化学公司制)、UBEEVACOPOLYMER(宇部丸善聚乙烯公司制)、EVATATE(住友化学公司制)、NOVATECEVA(日本聚乙烯公司制)、SUMITATE(住友化学公司制)、NIPOFLEX(TOSOH公司制)等。此外,作为上述乙烯-α烯烃共聚物的市售品,例如可举出ENGAGE、AFFINITY、INFUSE(以上为DowChemical公司制)、TAFMER(三井化学公司制)、Kernel(日本聚乙烯公司制)等。
上述乙烯系共聚物中,也可以加入交联性单体,从而制成具有交联结构的树脂。
作为上述交联性单体,例如可举出(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、使α,β-不饱和羧酸与多元醇反应而得到的化合物(例如,聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(亚乙基的个数为2~14)、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(亚丙基的个数为2~14)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚A聚氧乙烯二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二氧乙烯二(甲基)丙烯酸酯、双酚A三氧乙烯二(甲基)丙烯酸酯、双酚A十氧乙烯二(甲基)丙烯酸酯等)、在含有缩水甘油基的化合物中加成α,β-不饱和羧酸而得到的化合物(例如,三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚三丙烯酸酯、双酚A二缩水甘油基醚二丙烯酸酯等)、多元羧酸(例如,邻苯二甲酸酐)与羟基和具有乙烯性不饱和基团的物质(例如,(甲基)丙烯酸-β-羟基乙酯)形成的酯化物、丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯)、(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯(urethane(meth)acrylate)(例如,甲苯二异氰酸酯与(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯的反应物,三甲基-1,6-己二异氰酸酯、环己烷二甲醇和(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯的反应物等)等。这些交联性单体可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。其中,上述交联性单体中,作为优选的交联性单体,可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚A聚氧乙烯二甲基丙烯酸酯。
使用含有上述交联性单体的乙烯系共聚物时,可以例如向上述交联单体中加入热聚合引发剂或光聚合引发剂,通过加热或光照使其聚合·交联从而形成交联结构。
作为上述热聚合引发剂,可适宜地使用已知的过氧化物。作为上述热聚合引发剂,例如可举出2,5-二甲基-2,5-过氧化二氢己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己-3-炔、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、过氧化二异丙苯、α,α’-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧化)丁烷、2,2-双(叔丁基过氧化)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
关于上述热聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述乙烯系共聚物而言,可使用0.1~5重量份。
作为上述光聚合引发剂,可适宜地使用通过紫外线或可见光线生成游离自由基的已知的光引发剂。作为上述光聚合引发剂,例如可举出苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻苯基醚等苯偶姻醚类、二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮(米蚩酮)、N,N’-四乙基-4,4’-二氨基二苯甲酮等二苯甲酮类、苯偶酰二甲基缩酮(CibaJapanChemicals公司制,IRGACURE651)、苄基二乙基缩酮等苄基缩酮类、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮等苯乙酮类、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等氧杂蒽酮类、或羟基环己基苯基酮(CibaSpecialtyChemicals公司制,IRGACURE184)、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮(CibaJapanChemicals公司制,DAROCUR1116)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(Merck公司制,DAROCUR1173)等。这些光聚合引发剂可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
此外,作为上述光聚合引发剂,例如可举出2,4,5-三烯丙基咪唑二聚物与2-巯基苯并噁唑、隐色结晶紫、三(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)甲烷等的组合等。此外,例如,像针对二苯甲酮使用三乙醇胺等叔胺那样,可以适宜地使用已知的添加剂。
关于上述光聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述乙烯系共聚物而言,可使用0.1~5重量份。
此外,就上述乙烯系共聚物而言,也可以在上述乙烯系共聚物中以单体形式共聚荧光染料化合物,由此向密封材料层赋予紫外线吸收作用、波长转换作用的功能。在该情况下,上述乙烯系共聚物能够变成发光性乙烯系共聚物,能够具有将入射光的波长转换为更长的波长的功能。
此外,与荧光染料化合物共聚的情况下,上述乙烯系共聚物的极大吸收波长优选为300~410nm,也可以为330~370nm,还可以为340~360nm。
此外,与荧光染料化合物共聚的情况下,上述乙烯系共聚物的极大荧光波长优选为400~560nm,也可以为405~490nm,还可以为410~470nm。
此外,与荧光染料化合物共聚的情况下,作为上述乙烯系共聚物的吸光度,例如为0.5~6,更优选为0.8~4,进一步优选为1~3。需要说明的是,上述吸光度是按照朗伯-比尔定律的法则算出的值。
此外,作为上述乙烯系共聚物的折射率,例如为1.4~1.7的范围、1.45~1.65的范围、或1.45~1.55的范围。在一些实施方式中,上述乙烯系共聚物的折射率为1.5。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物包含上述乙烯系共聚物,可以将上述乙烯系共聚物用作主要成分,此外,也可以以其他基体树脂成为主要成分的方式进行并用。
作为上述其他基体树脂,优选使用光学透明的树脂。作为上述基体树脂,例如可举出聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、硅氧烷溶胶-凝胶、聚氨酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、环氧树脂及有机硅树脂等。这些基体树脂可以单独使用,此外,也可以混合2种以上,与上述乙烯系共聚物一起使用。
上述密封材料组合物,例如可以通过使上述乙烯系共聚物和上述其他基体树脂混合、分散等来形成。作为上述方法,例如可以采用在熔融混炼或在溶液中混合后(或者进一步流延后)将溶剂除去的方法等。此外,也可以仅将上述乙烯系共聚物用作基体材料。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,可以将上述乙烯系共聚物用作主要成分,此外,也可以以其他基体树脂成为主要成分的方式进行并用。例如,使用上述乙烯系共聚物作为主要成分时,可以以50~100重量%的量含有上述乙烯系共聚物,也可以为55~95重量%,也可以为60~90重量%,也可以为75~85重量%,还可以为70~80重量%。此外,在以其他基体树脂成为主要成分的方式进行并用时,例如,可以以0.01~49.9重量%的量含有上述乙烯系共聚物,也可以为0.1~45重量%,也可以为1~40重量%,也可以为2~35重量%,也可以为3~30重量%,也可以为5~25重量%,也可以为8~20重量%,还可以为10~15重量%。
本发明中的有机过氧化物的特征在于,具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构。
(式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。)
上述有机过氧化物中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。上述烷基的碳原子数为1~18,但也可以为2~8,也可以为3~6,还可以为4~5。上述芳基的碳原子数为5~18,但也可以为6~12,还可以为8~10。
上述R1、R2、R3及R4各自独立地含有例如乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、叔己基、庚基、2-乙基己基、辛基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、四甲基苯基、乙基苯基、二乙基苯基、正丙基苯基、二正丙基苯基、异丙基苯基、二异丙基苯基、正丁基苯基、二正丁基苯基、异丙基苯基、仲丁基苯基、二仲丁基苯基、叔丁基苯基、二叔丁基苯基、二异丙基苯基、萘基、联苯基、菲基、吡咯基、呋喃基、噻吩基(thiophenylgroup)、咪唑基、吡唑基、噁唑基、噻唑基、吡嗪基、乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、2-乙基己烯基、辛烯基及3-烯丙基氧基-2-羟基丙基、及3-烯丙基氧基-2-乙酰氧基丙基等,但并不限定于此。R1和R2、R3和R4各自可以相同,也可以不同。
此外,上述有机过氧化物中,上述通式(1)和(2)中的R1和R3优选为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。
此外,上述有机过氧化物中,上述通式(1)中的R2优选为叔丁基或叔己基。
此外,上述有机过氧化物中,上述通式(2)中的R4优选为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。
作为具有上述通式(1)表示的过氧化酯结构的有机过氧化物,例如可举出过氧化乙酸叔丁酯、过氧化乙酸叔己酯、过氧化正丙酸叔丁酯、过氧化正丙酸叔己酯、过氧化2-甲基丁酸叔丁酯、过氧化2-甲基丁酸叔己酯、过氧化2-甲基戊酸叔丁酯、过氧化2-甲基戊酸叔己酯、过氧化正己酸叔丁酯、过氧化正己酸叔己酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔己酯、过氧化3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化3,5,5-三甲基己酸叔己酯、过氧化辛酸叔丁酯、过氧化辛酸叔己酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔己酯、过氧化硬脂酸叔丁酯、过氧化硬脂酸叔己酯等。上述化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为具有上述通式(2)表示的过氧化酯结构的有机过氧化物,例如可举出2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(3,5,5-三甲基己酰基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(正辛酰基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(正十二酰基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(正十八酰基过氧化)己烷等。上述化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
此外,也可以将具有上述通式(2)表示的过氧化酯结构的有机过氧化物和具有上述通式(1)表示的过氧化酯结构的有机过氧化物适宜地混合使用。
此外,上述太阳能电池用密封材料组合物中,优选相对于100重量份的乙烯系共聚物包含0.01~3重量份的上述有机过氧化物,也可以为0.03~2重量份,也可以为0.05~1.5重量份,还可以为0.1~1重量份。
此外,上述太阳能电池用密封材料组合物中,上述有机过氧化物的1分钟半衰期温度优选为155℃以上,可以为158℃以上,可以为160℃以上。通过使用上述有机过氧化物,防止制膜时的交联变得容易及/或可靠。此外,上述有机过氧化物的1分钟半衰期温度优选为175℃以下,可以为172℃以下,可以为170℃以下。通过使用上述有机过氧化物,在层压工序中进行加热压接时能够充分消耗有机过氧化物。此外,通过使用上述有机过氧化物,特别能够抑制二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂、水杨酸类紫外线吸收剂、氰基丙烯酸酯类紫外线吸收剂等的情况下容易发生的变黄。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,通过在制造工序(例如,在80℃~110℃下对密封材料组合物进行混炼,利用热压机等在80℃~100℃下进行片材化,然后在155℃~165℃下以15分钟以下的交联时间将该密封片材交联)中使用上述有机过氧化物,能够特别有效地缩短层压工序的时间,能够提高耐光性及耐湿热性。此外,上述混炼温度可以为80℃~130℃,也可以为90℃~100℃,还可以为110℃~120℃。此外,上述片材化温度可以为80℃~130℃,也可以为90℃~100℃,还可以为110℃~120℃。此外,上述交联温度可以为160℃~180℃,也可以为145℃~155℃,还可以为160℃~170℃。此外,上述交联时间优选为15分钟以下,也可以为10~15分钟,也可以为15~20分钟,还可以为20~30分钟。
此外,作为上述制造工序,例如也可以为下述制造工序:在90℃~110℃下对密封材料组合物进行混炼,通过压延成型在70℃~90℃下进行片材化,然后在150℃~160℃下以18分钟以下的交联时间将该密封片材交联。此外,例如也可以为下述制造工序:在70℃~100℃下对密封材料组合物进行混炼,利用热压机等在70℃~90℃下进行片材化,然后在140℃~150℃下以15分钟以下的交联时间将该密封片材交联。此外,例如也可以为下述制造工序:在90℃~110℃下对密封材料组合物进行混炼,通过T型模流延在70℃~110℃下进行片材化,然后在160℃~180℃下以15分钟以下的交联时间将该密封片材交联。
有机过氧化物中的过氧键(peroxidebond)及其周围结构的电子状态,不仅影响过氧结构的断裂的活化能(其用于自由基的产生),而且还影响有机过氧化物的氧化能力。在该过氧键中,可以说电子密度低的过氧结构、过氧化酯键的氧化能力比较低。另一方面,就乙烯系共聚物的制膜及包含乙烯系共聚物的树脂组合物的交联而言,考虑到其工艺性,具有适当的温度范围。本发明中,对太阳能电池密封片材的制膜及层压工序加以考虑,对连接有烷基的过氧化酯键进行控制,发现并设计了能够在工业上使用、并且不容易发生氧化劣化的新型有机过氧化物。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,优选相对于100重量份的乙烯系共聚物包含0.001~0.5重量份的抗氧化剂,也可以为0.1~1重量份,也可以为0.01~0.05重量份,还可以为0.005~0.01重量份。
此外,上述抗氧化剂可适宜地使用已知的抗氧化剂。作为上述抗氧化剂,例如可举出苯酚类抗氧化剂、含磷抗氧化剂、含硫抗氧化剂、胺类抗氧化剂、内酯类抗氧化剂、维生素E类抗氧化剂等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,上述抗氧化剂优选具有任选具有取代基的羟基甲苯骨架。作为上述具有任选具有取代基的羟基甲苯骨架的抗氧化剂,例如可举出二丁基羟基甲苯(BHT)衍生物等。
作为上述二丁基羟基甲苯(BHT)衍生物,除二丁基羟基甲苯(BHT)以外,还可举出对上述二丁基羟基甲苯(BHT)的一部分或多个部位进行化学修饰而得的化合物。作为上述二丁基羟基甲苯(BHT)衍生物,例如可举出二丁基羟基甲苯的钠盐、钾盐等中和盐、苯环上或烷基的一部分被取代的衍生物等。但其中,优选使用二丁基羟基甲苯(BHT)。上述化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
上述二丁基羟基甲苯(BHT)的分子量为220,使用上述二丁基羟基甲苯(BHT)衍生物时,上述衍生物的分子量优选为220~500,更优选为220~400,进一步优选为220~300。需要说明的是,利用质谱法进行分子量测定。
此外,本发明的太阳能电池用密封材料组合物中,还可以含有紫外线吸收化合物。作为上述紫外线吸收化合物,只要无损于上述太阳能电池用密封材料层的交联性、UV切割性及防变色功能,则除了可使用抑制紫外线劣化的紫外线吸收化合物以外,也可使用能够赋予波长转换功能的紫外线吸收化合物等。
作为上述紫外线吸收化合物,可适宜地使用已知的紫外线吸收化合物。作为上述紫外线吸收化合物,例如可举出二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、水杨酸类、氰基丙烯酸酯类等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为上述二苯甲酮类紫外线吸收化合物,例如可举出2,2’-二羟基-4,4’-二(羟基甲基)二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二(2-羟基乙基)二苯甲酮、2,2’-二羟基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二(羟基甲基)二苯甲酮、2,2’-二羟基-3,3’-二甲氧基-5,5’-二(2-羟基乙基)二苯甲酮、2,2’-二羟基-3,3’-二(羟基甲基)-5,5’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-3,3’-二(2-羟基乙基)-5,5’-二甲氧基二苯甲酮、2,2-二羟基-4,4-二甲氧基二苯甲酮等。
作为上述苯并三唑类紫外线吸收化合物,例如可举出2-〔2’-羟基-5’-(羟基甲基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-5’-(2-羟基乙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-5’-(3-羟基丙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-甲基-5’-(羟基甲基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-甲基-5’-(2-羟基乙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-甲基-5’-(3-羟基丙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔丁基-5’-(羟基甲基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔丁基-5’-(2-羟基乙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔丁基-5’-(2-羟基乙基)苯基〕-5-氯-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔丁基-5’-(3-羟基丙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔辛基-5’-(羟基甲基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔辛基-5’-(2-羟基乙基)苯基〕-2H-苯并三唑、2-〔2’-羟基-3’-叔辛基-5’-(3-羟基丙基)苯基〕-2H-苯并三唑等、或2,2’-亚甲基双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(羟基甲基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-溴-2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(3-羟基丙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-(3-羟基丙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-溴-2H-苯并三唑-2-基)-4-(3-羟基丙基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(4-羟基丁基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-(4-羟基丁基)苯酚〕、2,2’-亚甲基双〔6-(5-溴-2H-苯并三唑-2-基)-4-(4-羟基丁基)苯酚〕、3,3-{2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-1-羟基-4-(2-羟基乙基)苯基〕}丙烷、2,2-{2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-1-羟基-4-(2-羟基乙基)苯基〕}丁烷、2,2’-氧化双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕、2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕硫醚、2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕亚砜、2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕砜、2,2’-双〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(2-羟基乙基)苯酚〕胺等。
作为上述三嗪类紫外线吸收化合物,例如可举出2-(2-羟基-4-羟基甲基苯基)-4,6-二苯基-s-三嗪、2-(2-羟基-4-羟基甲基苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙氧基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙氧基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(4-羟基丁基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(4-羟基丁基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(4-羟基丁氧基)苯基〕-4,6-二苯基-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(4-羟基丁氧基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-s-三嗪、2-(2-羟基-4-羟基甲基苯基)-4,6-双(2-羟基-4-甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙基)苯基〕-4,6-双(2-羟基-4-甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-4,6-双(2-羟基-4-甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙基)苯基〕-4,6-双(2-羟基-4-甲基苯基)-s-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-羟基丙氧基)苯基〕-4,6-双(2-羟基-4-甲基苯基)-s-三嗪、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-[(己基)氧基]-苯酚等。
作为上述水杨酸类紫外线吸收化合物,例如可举出水杨酸苯基酯、水杨酸对叔丁基苯基酯、水杨酸对辛基苯基酯等。
作为上述氰基丙烯酸酯类紫外线吸收化合物,例如可举出2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸-2-乙基己酯、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯等。
此外,上述紫外线吸收化合物使用具有波长转换功能的化合物时,作为上述紫外线吸收化合物,例如可举出较之大于400nm的波长区域的光而言更多地吸收波长区域350~400nm的光的荧光化合物。作为上述荧光化合物,可举出有机荧光化合物及无机荧光化合物等。
作为上述有机荧光化合物,可使用已知的有机染料化合物(有机荧光染料等)。作为上述有机荧光化合物,例如可举出萘二甲酰亚胺、苝、蒽醌、香豆素、苯并香豆素、呫吨、吩噁嗪、苯并[a]吩噁嗪、苯并[b]吩噁嗪、苯并[c]吩噁嗪、萘二甲酰亚胺、萘内酰亚胺(naphtholactam)、吖内酯、甲川(methine)、噁嗪、噻嗪、二酮基吡咯并吡咯、喹吖啶酮、苯并呫吨、巯基表二氢吲哚(thioepiindoline;チオーエピンドリン)、内酰胺酰亚胺(lactamimide)、二苯基马来酰亚胺、乙酰乙酰胺、咪唑并噻嗪、苯并蒽酮、苝单酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、苯并三唑、苯并噻二唑(benzothiadiazole)、苯并噁唑、嘧啶、吡嗪、三唑、二苯并呋喃、三嗪及巴比妥酸衍生物等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为上述无机荧光化合物,例如可举出具有铕、钐作为发光中心的配位化合物等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为上述荧光化合物的吸光度,例如,优选为0.1~6,更优选为0.5~4,进一步优选为0.8~3。
此外,上述紫外线吸收化合物优选在200~400nm、尤其是280~380nm的范围内具有最大吸收波长。通过使用上述紫外线吸收化合物,能够更有效地吸收照射光中所包含的紫外线中可能导致尤其是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等乙烯系共聚物及背板等有机系材料的光劣化的紫外线。需要说明的是,对于上述紫外线吸收化合物的最大吸收波长,可采用已知手段使用市售的紫外线测定装置等进行测定。
上述紫外线吸收化合物中,例如,尤其是从防止乙烯系共聚物及背板等有机系材料的光劣化的观点考虑,优选使用二苯甲酮类紫外线吸收化合物,特别优选使用一个分子中含有2个以下的羟基的二苯甲酮类紫外线吸收化合物。作为上述紫外线吸收化合物,例如可举出2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等。上述化合物在320~350nm的范围内具有最大吸收波长,能够更有效地抑制乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的光劣化。
关于上述紫外线吸收化合物的含量,相对于100质量份的上述乙烯系共聚物而言,优选含有0.01~2重量份,可以含有0.05~1重量份,可以含有0.1~0.5重量份。
此外,作为上述紫外线吸收化合物,例如也可以使用在乙烯系共聚物的聚合时或聚合后通过加成反应等在上述紫外线吸收化合物中形成碳-碳双键基团那样、将荧光染料化合物作为单体进行共聚而得的发光性乙烯系共聚树脂。
此外,在上述太阳能电池用密封材料组合物中,可以在无损于所期望的性能的范围内适宜地含有已知的添加剂。作为上述添加剂,例如可举出热塑性聚合物、光稳定剂、有机过氧化物、填充剂、增塑剂、硅烷偶联剂、吸酸剂、粘土等。这些添加剂可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
作为上述光稳定剂,可以适宜地使用已知的光稳定剂,可举出具有下述功能的化合物,所述功能为:捕捉对聚合物有害的自由基种类,且不产生新的自由基。作为上述光稳定剂,例如可举出受阻胺类光稳定剂(HALS)等。此外,作为上述受阻胺类光稳定剂,存在低分子量和高分子量的受阻胺类光稳定剂、及N-烷基型和N-H型的受阻胺类光稳定剂等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。通过含有上述光稳定剂,能够抑制由于照射的光等的影响导致基体树脂劣化、太阳能电池用密封膜变黄。
作为低分子量的上述受阻胺类光稳定剂,例如可举出包含癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-1(辛基氧基)-4-哌啶基)酯、1,1-二甲基乙基过氧化氢与辛烷的反应产物(分子量737)70重量%和30重量%的聚丙烯的混合物;[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯(分子量685);癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯及1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯混合物(分子量509);癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯(分子量481);1,2,3,4-丁烷四甲酸四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯(分子量791);1,2,3,4-丁烷四甲酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯(分子量847);1,2,3,4-丁烷四甲酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯和1,2,3,4-丁烷四甲酸十三烷基酯的混合物(分子量900);1,2,3,4-丁烷四甲酸-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯和1,2,3,4-丁烷四甲酸十三烷基酯的混合物(分子量900)等。
作为高分子量的上述受阻胺类光稳定剂,可举出聚[{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}](分子量2,000~3,100);琥珀酸二甲酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(分子量3,100~4,000);N,N’,N”,N”’-四-(4,6-双(丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基)-三嗪-2-基)-4,7-二氮杂癸-1,10-二胺(分子量2,286)和上述琥珀酸二甲酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物的混合物;二丁基胺·1,3,5-三嗪·N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物(分子量2,600~3,400)等。
此外,作为上述受阻胺类光稳定剂的市售品,例如可举出LA-52、LA-57、LA-62、LA-63LA-63p、LA-67、LA-68(均为ADEKA公司制)、Tinuvin744、Tinuvin770、Tinuvin765、Tinuvin123、Tinuvin144、Tinuvin622LD、CHIMASSORB944LD(均为BASF公司制)、UV-3034(B.F.Goodrich公司制)等。
对上述太阳能电池用密封材料组合物的制造可以按照已知的方法来进行。例如,可举出下述方法:对上述各材料进行加热混炼,使用超级混合器(高速流动混合机)、辊碾机、捏合机(plastomill)等采用已知方法进行混合从而得到组合物的方法等。此外,可以连续进行至上述密封材料层的制造。
(太阳能电池用密封材料层)
另一方面,本发明的太阳能电池用密封材料层的特征在于,是使用上述太阳能电池用密封材料组合物形成的。上述密封材料层可以是具有波长转换功能的密封材料层(波长转换型密封材料层)。
对上述密封材料层的制造可以按照已知的方法来进行。例如,可通过下述方法适宜地进行制造,所述方法为:对上述各材料进行加热混炼,使用超级混合器(高速流动混合机)、辊碾机、捏合机等采用已知方法进行混合从而得到组合物,利用常用的挤出成型、压延成型(压延)、真空热压等将该组合物成型,由此得到片材状物的方法。此外,可通过在PET膜等上形成上述层后转印至表面保护层上的方法进行制造。此外,可采用利用热熔涂敷机同时进行熔融混炼和涂布的方法。
更具体而言,例如,可以将包含上述乙烯系共聚物的上述密封材料组合物直接涂布于表面保护层或隔膜等,也可以将上述材料与其他材料制成混合组合物来进行涂布。此外,也可以通过蒸镀、溅射法、气溶胶沉降法等形成上述密封材料组合物。
以上述混合组合物的形式涂布时,从加工性考虑,上述密封材料组合物的融点优选为50~250℃,更优选为50~200℃,进一步优选为50~180℃。此外,例如,当上述密封材料组合物的融点为50~250℃时,上述组合物的熔融混炼温度及涂布温度优选以比上述融点高30~100℃的温度进行。
此外,在一些实施方式中,通过下述工序将上述密封材料层制造成薄膜结构体:(i)制备将上述乙烯系共聚物(及上述其他基体树脂)粉末以规定的比率溶解在溶剂(例如,四氯乙烯(TCE)、环戊酮、二氧杂环己烷等)中而得的聚合物溶液的工序;(ii)将上述聚合物溶液直接浇注在玻璃基板之上,然后经2小时从室温直到最高100℃为止对基板进行热处理,通过进一步的真空加热(130℃,一个晚上)完全除去残留溶剂,由此形成聚合物薄膜的工序;及(iii)在使用前,在水中剥离上述聚合物薄膜,然后将独立型聚合物膜完全干燥的工序;(iv)可以通过改变聚合物溶液的浓度及蒸发速度来控制膜的厚度。
上述密封材料层的厚度优选为20~2000μm,更优选为50~1000μm,进一步优选为100~800μm。若比5μm更薄,则在层压工序中发电单元有时破裂。另一方面,若比700μm厚,则在成本上不利。
此外,尤其是在赋予波长转换功能时,上述密封材料层的极大吸收波长优选为300~410nm,可以为330~370nm,也可以为340~360nm。
此外,尤其是在赋予波长转换功能时,上述密封材料层的极大荧光波长优选为400~560nm,可以为405~490nm,也可以为410~470nm。
此外,作为上述密封材料层的吸光度,例如,优选为0.5~6,更优选为0.8~4,进一步优选为1~3。
此外,作为上述密封材料层的折射率,例如为1.4~1.7的范围、1.45~1.65的范围、或1.45~1.55的范围。在一些实施方式中,上述密封材料组合物的折射率为1.5。
(太阳能电池组件)
本发明的太阳能电池组件1的特征在于,包含上述密封材料层20及太阳能电池单元30。在图1、2中作为一例而示出简易的模式图,但本发明并不限定于此。此外,还可以在表面保护层10、太阳能电池单元的背面侧进一步适宜地设置密封材料层40、背板50。此外,只要无损于上述太阳能电池用密封材料层的上述功能,则还可在上述各层之间适宜地设置粘接材料层、粘合剂层等其他层。此外,作为上述各密封材料层,可适宜地使用上述含有紫外线吸收化合物的波长转换型密封材料层。
上述太阳能电池组件由于具备上述密封材料层,因此能够缩短层压工序的时间,能够提高耐光性及耐湿热性。此外,在使用了波长转换型密封材料层的情况下,能够将通常不贡献于光电转换的波长转换为可贡献于光电转换的波长。具体而言,能够将某一波长转换为较之更长的波长,例如,能将比370nm短的波长转换为370nm以上的波长。尤其是,能够将紫外线区域的波长(10nm~365nm)向可见光区域的波长(370~800nm)转换。此外,贡献于光电转换的波长的范围,根据太阳能电池的种类而变化,例如,即使均为硅系太阳能电池,也将根据所使用的硅的结晶形态而发生变化。认为在非晶硅太阳能电池的情况下,贡献于光电转换的波长的范围为400nm~700nm,在多晶硅太阳能电池的情况下,贡献于光电转换的波长的范围为约600nm~1100nm。因此,贡献于光电转换的波长并不一定限于可见光区域的波长。
作为上述太阳能电池单元,可使用例如晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、异质结太阳能电池、多结太阳能电池、硫化镉/碲化镉太阳能电池、CIS系薄膜太阳能电池、CIGS系薄膜太阳能电池、CZTS系薄膜太阳能电池、III-V族太阳能电池、染料敏化型太阳能电池或有机半导体太阳能电池。作为上述太阳能电池单元,优选为晶体硅太阳能电池。
制造上述太阳能电池组件时,可以将上述太阳能电池用密封材料层转印至上述太阳能电池单元等,也可以直接涂布在上述太阳能电池单元上从而形成。此外,也可以同时形成上述太阳能电池用密封材料层和其他层。
此外,对于本发明的太阳能电池组件而言,在使用了波长转换型密封材料层的情况下,优选配置为入射光在到达太阳能电池单元之前通过上述波长转换型密封材料层。通过形成上述构成,能够更可靠地将太阳能的更广范围的光谱转换成电,能够有效地提高光电转换效率。
作为上述表面保护层,可使用作为太阳能电池用途的表面保护层使用的已知的保护层。作为上述表面保护层,可举出例如前板(frontsheet)、玻璃等。作为上述玻璃,可适宜地使用例如白板、有或没有压纹等的各种玻璃。
实施例
以下,对具体地示出本发明的构成和效果的实施例等进行说明。
(密封片材的制作方法)
〔实施例1~6、比较例1~3〕
向市售的EVA树脂中分别配合0.3重量份的作为交联剂的有机过氧化物、0.3重量份硅烷偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、1重量份交联助剂(三烯丙基异氰脲酸酯)、0.04重量份抗氧化剂(BHT,二丁基羟基甲苯)、0.2重量份的作为紫外线吸收剂的SS130或PA680、0.04重量份的作为受阻胺类光稳定剂的TN765或TN144,于110℃下进行混炼,利用热压机在100℃下进行片材化,由此制作太阳能电池用密封片材。
〔比较例4〕
向市售的EVA树脂中分别配合0.15重量份的交联剂PB-E及1.5重量份的交联剂PH-25B、0.3重量份硅烷偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、1重量份交联助剂(三烯丙基异氰脲酸酯)、0.04重量份抗氧化剂(BHT,二丁基羟基甲苯)、0.2重量份的作为紫外线吸收剂的SS130、0.04重量份的作为受阻胺类光稳定剂的TN144,于110℃下进行混炼,利用热压机在100℃下进行片材化,由此制作太阳能电池用密封片材。
(评价样品的制作方法)
在将得到的密封片材(厚度为500um)用2张玻璃或用玻璃及背板夹持的状态下,在80℃、100kN的条件下贴合,在160℃的条件下在干燥烘箱中保存15分钟。然后,进行关于光稳定性及黄色指数的评价。
(光稳定性的评价方法)
对于两面为玻璃的样品,使用UV照射器(Panasonic公司制,UJ35)及透镜,以规定时间(120分钟)照射1W/cm2的UV光(365nm)。使用分光光度计(日本分光公司制,V560)测定照射UV光后的样品的吸收光谱。根据得到的光谱信息,评价有机化合物的吸收尖峰(peaktop)的变化。
(黄变的评价方法)
将用玻璃及背板层压而成的样品在已设定为温度85℃、相对湿度85%的环境评价试验机中保存1000小时。使用MCPD(大塚电子公司制)测定保存前后的样品的反射光谱。根据得到的反射光谱信息,由保存前后之差算出黄色指数(YI:YellowIndex,ASTMD1925)。
〔实施例〕
(具有过氧化酯结构的有机过氧化物)
·过氧化3,5,5-三甲基己酸叔丁酯(日油公司制,PERBUTYL355(PB-355))
·过氧化月桂酸叔丁酯(日油公司制,PERBUTYLL(PB-L))
·过氧化乙酸叔己酯(日油公司制,PERHEXYLA(PH-A))
〔比较例〕
(具有其他结构的有机过氧化物)
·2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷(日油公司制,PERHEXA25B(PH-25B))
·过氧化2-乙基己基单碳酸叔丁酯(日油公司制,PERBUTYLE(PB-E))
·1,1-二(叔己基过氧化)环己烷(日油公司制,PERHEXAHC(PH-HC))
(紫外线吸收剂)
·2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(住友化学工业公司制,SUMISORB130(SS130))
·4,7-双(4-叔丁基苯基)-2-异丁基-2H-苯并三唑(日东电工公司制,PA680)
(受阻胺类光稳定剂)
·癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯(TINUVIN765(TN765))
·2-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]-2-丁基丙二酸双[1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基]酯(TINUVIN144(TN144))
表1

Claims (11)

1.太阳能电池用密封材料组合物,其特征在于,包含乙烯系共聚物和有机过氧化物,所述有机过氧化物具有下述通式(1)或(2)表示的过氧化酯结构,
式(1)和式(2)中,R1、R2、R3及R4各自独立地表示任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基、或任选具有取代基的碳原子数5~18的芳基。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,其中,所述通式(1)和(2)中的R1和R3为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。
3.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,其中,所述通式(1)中的R2为叔丁基或叔己基。
4.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,其中,所述通式(2)中的R4为任选具有取代基的碳原子数1~18的烷基。
5.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,其特征在于,相对于100重量份的乙烯系共聚物而言,所述组合物包含0.01~3重量份的所述有机过氧化物。
6.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,其特征在于,相对于100重量份的乙烯系共聚物而言,所述组合物包含0.001~0.5重量份的抗氧化剂。
7.如权利要求6所述的太阳能电池用密封材料组合物,其特征在于,所述抗氧化剂具有任选具有取代基的羟基甲苯骨架。
8.如权利要求1所述的太阳能电池用密封材料组合物,所述组合物含有紫外线吸收化合物。
9.太阳能电池用密封材料层,其是利用权利要求1~8中任一项所述的太阳能电池用密封材料组合物形成的。
10.太阳能电池组件,包含太阳能电池单元和权利要求9所述的太阳能电池用密封材料层。
11.如权利要求10所述的太阳能电池组件,其中,所述太阳能电池单元为晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、异质结太阳能电池、多结太阳能电池、硫化镉/碲化镉太阳能电池、CIS系薄膜太阳能电池、CIGS系薄膜太阳能电池、CZTS系薄膜太阳能电池、III-V族太阳能电池、染料敏化型太阳能电池或有机半导体太阳能电池。
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