CN105765736A - 太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片及使用其的太阳能电池组件 - Google Patents

太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片及使用其的太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片，其特征在于，其为太阳能电池组件中的形成与后面板相接的有机硅粘接剂层的粘接剂片，上述太阳能电池组件具备受光面面板及后面板、分别与这两个面板相接的有机硅粘接剂层、置于这两个粘接剂层之间而被封装的多个太阳能电池单元，在对厚度2mm的固化物测定波长为380nm的光的透光率的情况下呈现30％以下的透光率。本发明的有机硅粘接剂片是能够进行挤出成型、压延成型等的可轧型的粘接剂片，能够利用真空层压机将受光面面板、有机硅粘接剂片、太阳能电池单元、本发明的有机硅粘接剂片、后面板(后板)的层叠体组件化。

Description

太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片及使用其的太阳能电池组件
技术领域
本发明尤其涉及对于高可靠性地封装后面板是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的后板的结晶型或多晶太阳能电池有用的有机硅粘接剂片及使用其的太阳能电池组件。
背景技术
近年来，作为利用太阳光的能源资源，对于太阳光发电的关注不断提高。这里，太阳能电池的发电元件通常包括硅等的半导体，太阳能电池组件是以将各个太阳能电池单元相互电连接的状态装载于受光面玻璃基板等。
此时，光照射至太阳能电池单元的表面或者背面侧由封装材料所覆盖，由此，太阳能电池受到保护，免于外界环境例如雨、风、雪、尘埃等带来的影响。作为封装材料，通常是片状而容易处理，从低成本等的观点考虑，一直使用作为热塑性树脂的乙烯－醋酸乙烯共聚物(EVA)。就使用EVA将太阳能电池组件化而言，通常的方法是：将层叠有受光面/EVA片材/太阳能电池单元/EVA片材/后面板(后板)的层叠体放入真空层压机中，在130～150℃下加压15～30分钟。
但是，使用EVA作为封装材料的情况下，尤其是高温高湿环境下产生醋酸，因此，该产生的醋酸成为太阳能电池单元电极受到腐蚀等的原因，由于该影响，而存在发电性能劣化的问题。尤其是，对于太阳能电池期待以数十年为单位的长期使用，因此，从保修的观点考虑，期望尽快解决历时劣化。
另外，EVA不止是上述问题，还存在UV耐受性低、长期暴露于室外会产生变色而成为黄色或褐色，从而损害外观的问题。
作为不产生这些问题的封装材料，可举出有机硅。例如，使用有机硅作为封装材料时，没有醋酸产生，由此不仅电极腐蚀被抑制，黄色或者褐色的变色问题也被消除。另外，不会像EVA这样在低温下弹性模量急剧上升，电极的连接的可靠性也变高。例如，在非专利文献1(伊藤厚雄，大和田宽人，降籏智欣，金享培，山川直树，柳沼笃，今泷智雄，渡边百树，阪本贞夫：第9回次世代の太陽光発電システムシンポジウム予稿集(第9次新一代的太阳光发电系统专题讨论会预备稿集)，2012，p54)中介绍了：对在室外暴露了29年的有机硅封装太阳能电池组件进行再评价，最大输出功率的降低仅为－0.22％/年，具有非常高的可靠性。
有机硅耐热性和耐紫外线优异，近年作为发光二极管(LED)的封装材料被广泛使用。具有如下特点：不仅是可见光，对于蓝光(450～495nm)、紫光(380～450nm)也具有高的透过性。
但是，这样的与EVA相比耐候性高、低波长光也透过、发电量变高的有机硅在应用于太阳能电池时也未必都是有利的材料。
太阳能电池的生产量及设置量在世界上急剧增加。与此相伴，严格要求低成本化。
通常被称作超直型的太阳能电池组件，在受光面玻璃和后板之间将EVA作为封装材料封装太阳能电池单元。该后板的厚度为150～350μm，为了长期保护太阳能电池单元、配线构件免受室外的环境压力的影响而配置。作为对后板所要求的特性，有高的水蒸气阻挡性、电绝缘性、光反射性，作为代表性的材料，市售有以TPT“PVF(聚氟乙烯)/粘接剂/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/粘接剂/PVF”、TPE“PVF/粘接剂/PET/粘接剂/EVA”表示的层叠体，夹持了完全屏蔽水蒸气的铝箔的树脂的层叠体。
近年来，对于后板也在推进低成本化，不使用PVF这样的氟树脂，出现了PET单层的材料。封装材料是EVA的情况下，通过添加的紫外线吸收剂的效果使得低波长光被吸收，从而对PET的影响变小，但是，在应用低波长光也透过的有机硅封装材料的情况下，会立即劣化。作为氟系树脂的被期待的特性，不仅是防污性能，还可举出防止芯材的PET免于劣化的抗紫外线性能，但是，有机硅封装材料难以应用于这样的不含氟系树脂的低成本后板。
为了获得有机硅封装太阳能电池，此前研究了各种各样的封装方法。在专利文献1(日本特表2007－527109号公报)中，提出了：在涂覆于基板上的液态的有机硅材料上或有机硅材料中通过多轴机器人配置连接了的太阳能电池，然后通过固化有机硅材料而不引入气泡地进行封装。另外，在专利文献2(日本特表2011－514680号公报)中，提出了：使用具有可移动的板的电池压机(cellpress)，在真空下将太阳能电池单元配置在固化或者半固化的有机硅上，由此不引入气泡地进行封装。另一方面，在专利文献3(国际公开第2009/091068号)中，提出了如下方法：在玻璃基板上配置封装剂、太阳能电池元件、有机硅液态物质，最后重叠背面保护基板制成临时层叠体，在室温的真空下使其加压密合进行密封。但是，认为该方法难以向太阳能电池组件的实用尺寸开展。
这里，就任一方法而言，在太阳能电池单元密封工序中都包含涂布或者浇注液态有机硅这样烦杂的工序。这对于近来在太阳能电池的组件化中使用EVA片的制造者而言，需要新的设备投资，因此，存在难以被接受的现状。另外，在专利文献2(日本特表2011－514680号公报)中，虽然在不需要封装材料透光时可以含有颜料，但是，未必考虑到应用于低成本后面板。进一步，使用最适合于涂布、浇注封装的低粘度的有机硅的固化物与EVA相比，物理强度弱、而且粘接强度也低，出于此点，要求开发具有更高强度、更高粘接力的有机硅封装材料。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述情况所做的发明，尤其涉及即使使用不含氟树脂的后板也不会因紫外线导致后板劣化的有机硅封装材料，其目的在于提供一种不是液态而是片状且操作性优异的太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片以及太阳能电池组件。
用于解决课题的手段
本发明人为了实现上述目的而反复深入研究，其结果发现：以在背面层叠体和受光面层叠体这两个粘接剂片之间配置太阳能电池单元的方式制成一体层叠体，将其在真空加热下进行按压，由此操作性容易且封装性高，进而即使使用低成本后板也能防止因紫外线导致的表面的PET劣化，其中，上述背面层叠体是将紫外线屏蔽性的有机硅粘接剂片配置在后板上的层叠体，上述紫外线屏蔽性的有机硅粘接剂片是将屏蔽尤其是380nm以下的波长的光的有机硅橡胶粘接剂组合物加工成片状的片，上述受光面层叠体是在受光面面板上配置与上述相同或不同的有机硅粘接剂片的层叠体；从而完成了本发明。
即，本发明提供下述的具有太阳能电池封装用紫外线屏蔽能力的有机硅粘接剂片以及使用其的太阳能电池组件。
[1]太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片，其特征在于，其为太阳能电池组件中的形成与后面板相接的有机硅粘接剂层的粘接剂片，在对厚度2mm的固化物测定波长为380nm的光的透光率的情况下呈现30％以下的透光率，上述太阳能电池组件具备受光面面板及后面板、分别与这两个面板相接的有机硅粘接剂层、置于这两个粘接剂层之间而被封装的多个太阳能电池单元。
[2]上述[1]所述的有机硅粘接剂片，其含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
(式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数。)所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(E)平均粒径0.1～10μm的填充剂(但是，不包括(B)成分)：0.1～50质量份。
[3]上述[1]所述的有机硅粘接剂片，其含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
(式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数。)所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(F)紫外线吸收剂：0.05～2质量份。
[4]上述[1]或[2]所述的有机硅粘接剂片，(D)成分含有1个以上的、烷氧基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基中的任一者，相对于100质量份的(A)成分含有0.01质量份以上。
[5]上述[1]～[4]中任一项所述的有机硅粘接剂片，厚度为0.3～2.5mm。
[6]上述[1]～[5]中任一项所述的有机硅粘接剂片，两面被压花加工。
[7]有机硅封装太阳能电池组件，通过使用真空层压机将层叠有受光面面板、固化性有机硅粘接剂片、多个太阳能电池单元、[1]～[6]中的任一项所述的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片、以及后面板的层叠体在真空下进行加热按压，将上述两粘接剂片固化而将上述太阳能电池单元封装而成。
[8]上述[7]所述的太阳能电池组件，后面板是含有聚对苯二甲酸乙二醇酯的后板。
发明效果
本发明的有机硅粘接剂片是能够进行挤出成型、压延成型等的可混炼型的粘接剂片，能够利用真空层压机将受光面面板、有机硅粘接剂片、太阳能电池单元、本发明的有机硅粘接剂片、后面板(后板)的层叠体进行组件化。由此，能够不使用以往的液态有机硅即可容易地获得单元的封装性高、并能防止后板因紫外线的影响而劣化的组件。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的太阳能电池组件的示意剖面图；
图2是本发明的另一实施例涉及的太阳能电池组件的示意剖面图；
图3是表示本发明的实施例中的真空层压机上设置的层叠体的一个例子的示意剖面图；
图4是比较例的太阳能电池组件的示意剖面图；
图5是表示实施例2的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片固化物的波长和透光率的关系的坐标图；
图6是表示比较例的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片固化物的波长和透光率的关系的坐标图。
具体实施方式
根据本发明的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片，能够防止作为后板的构件的PET因紫外线而劣化。为此，配置在后板之上的有机硅粘接剂层的380nm光的透过率设为普通的太阳能电池封装用EVA的30％以下。如果380nm光的透光率超过30％，则有可能后板(PET)因太阳的紫外线而劣化。另一方面，380nm光的透过率越低越好。
本发明的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片是通过压延辊或者挤出成型加工等将有机硅橡胶组合物形成为片状的粘接剂片，因此是未固化状态的粘接剂片，其中，上述有机硅橡胶组合物含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
(式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数。)所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(E)平均粒径0.1～10μm的填充剂(但是，不包括(B)成分)：0.1～50质量份；
或者，上述有机硅橡胶组合物含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
(式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数。)所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(F)紫外线吸收剂：0.05～2质量份。
以下，对该有机硅橡胶组合物进行详细说明。
在本发明的有机硅橡胶组合物中，(A)成分是由下述平均组成式(I)表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷。
R1 aSiO(4－a)/2(I)
(式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数。)
上述平均组成式(I)中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，通常，优选为碳原子数1～12、特别优选为碳原子数1～8的1价烃基，具体而言，可举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基等烷基，环戊基、环己基等环烷基，乙烯基、烯丙基、丙烯基等烯基，环烯基，苯基、甲苯基等芳基，苯甲基、2－苯基乙基等芳烷基，或者将这些基团的一部分或者全部氢原子用卤素原子或者氰基等取代的基团，优选为甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基，特别优选为甲基、乙烯基。
具体而言，该有机聚硅氧烷的主链包含二甲基硅氧烷重复单元的物质，或者在包含构成该主链的二甲基硅氧烷重复单元的二甲基聚硅氧烷的一部分导入具有苯基、乙烯基、3,3,3-三氟丙基等的二苯基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元、甲基乙烯基硅氧烷单元、甲基－3,3,3-三氟丙基硅氧烷单元等的物质等是合适的。
尤其是，优选有机聚硅氧烷是在一分子中具有2个以上的烯基、环烯基等脂肪族不饱和基团的物质，特别优选为具有乙烯基的物质。此时，全部R1中优选0.01～20摩尔％、特别优选0.02～10摩尔％是脂肪族不饱和基团。予以说明，该脂肪族不饱和基团可以在分子链末端与硅原子键合，也可以与分子链途中的硅原子键合，还可以是这两种情况并存，优选至少与分子链末端的硅原子键合。另外，a是1.95～2.05的正数、优选为1.98～2.02的正数、更优选为1.99～2.01的正数。
(A)成分有机聚硅氧烷，可优选举出分子链末端被三甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、二甲基羟基甲硅烷氧基、二甲基乙烯基甲硅烷氧基、甲基二乙烯基甲硅烷氧基、三乙烯基甲硅烷氧基等三有机甲硅烷氧基封端的有机聚硅氧烷。
作为特别优选的有机聚硅氧烷，可举出甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基乙烯基聚硅氧烷、甲基三氟丙基乙烯基聚硅氧烷等。
这样的有机聚硅氧烷例如可通过将1种或2种以上的有机卤代硅烷(共)水解缩聚，或者通过采用碱性或酸性的催化剂将环状聚硅氧烷(硅氧烷的三聚体、四聚体等)进行开环聚合来获得。这些基本是直链状的二有机聚硅氧烷，作为(A)成分，也可以是分子量(聚合度)、分子结构不同的2种或3种以上的混合物。
予以说明，上述有机聚硅氧烷的聚合度为100以上，优选为100～100,000，特别优选为3,000～20,000。予以说明，该聚合度可作为利用凝胶渗透色谱(GPC)分析的聚苯乙烯换算的重均聚合度来测定。
(B)成分的BET比表面积超过50m2/g的增强性二氧化硅是为了获得固化前后的机械强度优异的橡胶组合物所添加的物质。此时，为了提高有机硅橡胶组合物的透明性，BET比表面积需要超过200m2/g，优选为250m2/g以上。如果BET比表面积为200m2/g以下，则固化物的透明性降低。予以说明，其上限没有特别限制，通常为500m2/g以下。
作为这样的(B)成分的增强性二氧化硅，可举出烟雾质二氧化硅(干法二氧化硅或者气相二氧化硅)、沉降二氧化硅(湿法二氧化硅)等。另外，也适合使用将它们的表面用氯硅烷、烷氧基硅烷、六甲基二硅氮烷等进行了疏水化处理的物质。从透明性增高的角度考虑，特别优选利用六甲基二硅氮烷进行处理。为了提高透明性，优选使用烟雾质二氧化硅作为增强性二氧化硅。增强性二氧化硅可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
作为(B)成分的增强性二氧化硅，可使用市售品，例如可举出アエロジル130、アエロジル200、アエロジル300、アエロジルR-812、アエロジルR－972、アエロジルR-974等アエロジル系列(日本アエロジル(株)制)、CabosilMS－5、MS－7(キャボット社制)、レオロシールQS－102、103、MT-10(トクヤマ社制)等表面未处理或者表面进行了疏水化处理(即，亲水性或者疏水性的)气相二氧化硅、トクシールUS－F(トクヤマ社制)、NIPSIL-SS、NIPSIL-LP(日本シリカ(株)制)等表面未处理或者表面进行了疏水化处理的沉降二氧化硅等。
(B)成分的增强性二氧化硅的配合量相对于100质量份的(A)成分的有机聚硅氧烷为10～150质量份，优选为30～120质量份，更优选为50～100质量份。在(B)成分的配合量过少时，得不到固化前后的增强效果，而且有机硅粘接剂在固化后的透明性降低。过多时，有可能二氧化硅向有机硅聚合物中的分散变得困难，同时，向片状的加工性变差。
作为(C)成分的固化剂，只要是能使(A)成分固化的固化剂即可，没有特别限制，作为有机硅橡胶的固化剂，优选为广泛公知的(a)加成反应(氢化硅烷化反应)型固化剂、即有机氢聚硅氧烷(交联剂)和氢化硅烷化催化剂的组合，或者(b)有机过氧化物。
作为上述(a)加成反应(氢化硅烷化反应)中的交联剂的有机氢聚硅氧烷是在一分子中含有至少2个与硅原子键合的氢原子(SiH基团)的物质，可应用下述平均组成式(II)表示的以往公知的有机氢聚硅氧烷。
R2 bHcSiO(4－b－c)/2(II)
(这里，R2是碳原子数1～6的未取代或取代的1价烃基，优选是不具有脂肪族不饱和键的1价烃基。作为具体例子是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等烷基，环己基、环己烯基、苯基等未取代的1价烃基，3,3,3-三氟丙基、氰甲基等上述1价烃基的氢原子的至少一部分被卤原子、氰基取代的取代烷基等的取代的1价烃基。b以满足0.7～2.1的正数表示，c以满足0.01～1.0的正数表示，并且b+c以满足0.8～3.0的正数表示，优选b以满足0.8～2.0的正数表示，c以满足0.2～1.0的正数表示，并且b+c以满足1.0～2.5的正数表示。)
另外，有机氢聚硅氧烷的分子结构可以是直链状、环状、分支状、三维网状中的任一结构。此时，适合使用一分子中的硅原子的数量(或者聚合度)为2～300个、尤其是4～200个左右的在室温为液态的物质。予以说明，与硅原子键合的氢原子(SiH基)可以在分子链末端也可以在侧链，还可以在这两者，使用一分子中含有至少2个(通常为2～300个)、优选为3个以上(例如3～200个)、更优选为4～150个左右的物质。
作为该有机氢聚硅氧烷，具体可举出1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、甲基氢环聚硅氧烷、甲基氢硅氧烷－二甲基硅氧烷环状共聚物、三(二甲基氢甲硅烷氧基)甲基硅烷、三(二甲基氢甲硅烷氧基)苯基硅烷、两末端被三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷、两末端被三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷－甲基氢硅氧烷共聚物、两末端被二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、两末端被二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷－甲基氢硅氧烷共聚物、两末端被三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷－二苯基硅氧烷共聚物、两末端被三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷－二苯基硅氧烷－二甲基硅氧烷共聚物、环状甲基氢聚硅氧烷、环状甲基氢硅氧烷－二甲基硅氧烷共聚物、环状甲基氢硅氧烷－二苯基硅氧烷－二甲基硅氧烷共聚物、包含(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元的共聚物、包含(CH3)2HSiO1/2单元、SiO4/2单元和(C6H5)SiO3/2单元的共聚物等，在上述各例示的化合物中一部分或者全部的甲基被乙基、丙基等其他烷基、苯基等芳基取代的物质等。
该有机氢聚硅氧烷的配合量相对于100质量份的(A)成分的有机聚硅氧烷优选为0.1～30质量份，更优选为0.1～10质量份，进一步优选为0.3～10质量份。
另外，该有机氢聚硅氧烷优选以成为下述配比的量配合：(C)成分中的与硅原子键合的氢原子(即，SiH基团)相对于(A)成分中的与硅原子键合的烯基的摩尔比是0.5～5摩尔/摩尔，更优选为0.8～4摩尔/摩尔，进一步优选为1～3摩尔/摩尔。
另外，上述(a)加成反应(氢化硅烷化反应)的交联反应中使用的氢化硅烷化反应催化剂，可应用公知的催化剂，例如，可举出铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸和一元醇的反应物、氯铂酸和烯烃类的络合物、双乙酰乙酸铂等铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂等。予以说明，该氢化硅烷化反应催化剂的配合量可以作为催化剂量，通常，换算成铂族金属质量优选为1～100ppm，特别优选为5～100ppm的范围。如果不足1ppm，则有可能加成反应不充分进行、变得固化不充分，以超过100ppm的量添加是不经济的。
另外，除了上述反应催化剂，出于调节固化速度或者可使用时间的目的，也可以使用加成反应控制剂。具体可举出乙炔基环己醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷等。
另一方面，作为(b)有机过氧化物，例如，可举出过氧化苯甲酰、过氧化2,4-二氯苯甲酰、过氧化对甲基苯甲酰、过氧化邻甲基苯甲酰、过氧化2,4-二异丙苯、2,5-二甲基－双(2,5-叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、1,6-己二醇－双叔丁基过氧化碳酸酯等。
该(b)有机过氧化物的添加量相对于100质量份的(A)成分优选为0.1～15质量份，特别优选为0.2～10质量份。如果添加量过少，则有时交联反应不充分进行、产生硬度降低、橡胶强度不足，如果过多，则有时不仅成本方面不令人满意，而且产生较多的固化剂的分解物而使片的变色增大。
(D)成分是为了提高对于太阳能电池面板、太阳能电池单元、或者表面包含氟树脂的后板的粘接力而添加的成分，优选是含有烷氧基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基中的任一者的1个以上的成分。(D)成分的添加量相对于100质量份的(A)成分优选为0～10质量份，更优选为0.01～8质量份，进一步优选为0.2～5质量份。(D)成分具体可例示下述所示的物质。
认为通过微量添加这些增粘剂，也会提高对于作为受光面面板所广泛使用的玻璃、以及相同的陶瓷中所含的太阳能电池单元表面(SiN膜)、背面电极(Al)的粘接性，也可维持加速劣化试验例如在85℃/85％RH条件下放置后的粘接性。予以说明，即使在将这些粘接成分添加于(a)加成反应(氢化硅烷化反应)体系的情况下，(C)、(D)成分的有机氢聚硅氧烷总量也优选以实现如下配比的量配合：(C)、(D)成分中的与硅原子键合的氢原子(即，SiH基团)相对于(A)、(D)成分中的与硅原子键合的烯基的摩尔比为0.5～5摩尔/摩尔，优选为0.8～4摩尔/摩尔，更优选为1～3摩尔/摩尔。
(E)成分是为了将紫外线屏蔽或者反射而添加的填充剂。予以说明，并不包含上述(B)成分的增强性二氧化硅。作为(E)成分使用的填充剂优选通过激光衍射·散射法所得的累积体积平均粒径d50(或者中位径)为0.1～10μm。如果粒径小于0.1μm，则有可能光的屏蔽性降低，在比10μm大时，有可能损伤太阳能电池单元。作为(E)成分的填充剂，可举出结晶二氧化硅、熔融二氧化硅、氧化钛、氧化锌、碳酸钙、高岭石、炭黑、氧化铁等，在有绝缘性且可有效屏蔽紫外线这一点上，优选氧化钛。添加量相对于100质量份的(A)成分优选为0.1～50质量份，在添加屏蔽性高的氧化钛的情况下，优选为0.1～5质量份。在添加量少于0.1质量份的情况下，有可能通过紫外线。
(F)成分是为了吸收紫外线而不使其通过所添加的有机紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂，市面上出售较多的是苯并三唑系、羟基苯基三嗪系、丙二酸酯系的紫外线吸收剂。紫外线吸收剂具有各自固有的吸收特性，但在本用途中，出于防止配置于后板表层的树脂尤其是PET的劣化的目的，需要适量添加吸收380nm以下的光的紫外线吸收剂。作为(F)成分的一个例子，可举出BASF公司制造的TINUVIN326、TINUVIN328、或者大塚化学(株)制造的RUVA-93。另外，可以在不影响固化的程度内一并使用光稳定剂(HALS)。其配合量相对于100质量份的(A)成分优选为0.05～2质量份，特别优选为0.1～0.5质量份。
在本发明的有机硅橡胶组合物中，除了上述成分以外，在不损害本发明的目的的范围内，可以添加阻燃剂、着色剂等。
本发明的有机硅橡胶组合物可通过将上述成分的规定量用双辊、捏和机、班布里混合机等混炼而得到。
这样制备的有机硅橡胶组合物的可塑度为150～1,000，优选为200～800，更优选为250～600。如果可塑度小于150，则难以维持未固化片的形状，或者粘着性强而难以使用。另外，如果超过1,000，则变得干干巴巴，难以进行片化工序。予以说明，可塑度的测定可通过JISK6249所记载的可塑度测定方法来进行。
将本发明的有机硅橡胶组合物成型为片状时，作为成型方法没有特别限制，可使用挤出成型、压延成型等。此时，所得到的有机硅粘接剂片的厚度为0.3～2.5mm、更优选为0.3～1.0mm。在比0.3mm薄的情况下，有时难以在接下来的工序即加热固化·太阳能电池单元的封装工序中将引出电极、汇流电极无缝隙封装，如果比2.5mm厚，则粘接剂片的重量增多，结果，组件的重量增加。
本发明的有机硅粘接剂片是未固化状态，因此，并不是所谓太阳能电池用EVA这样的表面干爽的粘接剂片，而是具有表面粘着性可变形的粘接剂片。因此，优选：在片状化时，对至少一个面施予层压膜，加工成在卷取时片彼此间不粘接。然后，在组件化时，剥离层压膜来使用。此时，可使用压花膜，对表面和背面进行压花加工。
以下，对本发明的太阳能电池的组件化方法进行说明。组件化主要包括如下4个工序：i)形成受光面侧面板层叠体；ii)形成背面侧后板层叠体；iii)贴合i)和ii)的面板层叠体；iv)使用真空层压机封装太阳能电池单元。
这里，所谓受光面面板是位于使太阳光入射一侧的透明构件，考虑到要长期暴露于室外的因素，要求其透明性、耐候性、耐冲击性优异。作为受光面面板，例如可举出白板钢化玻璃、丙烯酸类树脂、氟树脂或者聚碳酸酯树脂等，特别优选厚度为3～5mm左右的白板钢化玻璃。另外，与太阳光入射一侧呈相反侧的面即后面板(背面侧后板)中，可使用TPT“PVF(聚氟乙烯)/粘接剂/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/粘接剂/PVF”、TPE“PVF/粘接剂/PET/粘接剂/EVA”、或者尤其是“PVF/粘接剂/PET”所示的层叠体。另外，可以是PET单层，总之，优选为含有PET的面板。
接下来，对各工序进行说明。
[工序i]
在受光面面板上放置后述的未加硫的有机硅粘接剂，在其上以受光面朝下的方式贴附连接有2～60个太阳能电池单元的电池串。将其作为受光面面板层叠体。这里，太阳能电池可使用从一般的单晶硅或多晶硅中选择的1种或者2种的硅半导体，太阳能电池串在这里可举出将上述太阳能电池用TAB线连接来制成组电池的电池串。另外，有机硅粘接剂片可以是本发明的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂，也可以不是本发明的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂，例如，可以使用将从上述有机硅橡胶组合物中除去(E)、(F)成分所得的有机硅组合物片状化所制成的粘接剂片。
[工序ii]
在后板上贴附本发明的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片。将其作为后面板层叠体。
[工序iii]
以受光面面板层叠体的电池背面和后面板层叠体的有机硅粘接剂片相接的方式进行贴合。
[工序iv]
将工序iii中制成的受光面面板/后面板层叠体设置在真空层压机上，在减压空间内进行一定时间的脱泡后，一边加热一边按压，从而封装太阳能电池单元。
这里，将受光面面板/后面板层叠体配置于减压空间内时，其真空度没有特别限制，优选为－0.08～－0.10MPa。另外，也可适当选择加压、按压条件，优选在70～150℃、尤其是100～130℃的加热下，在3～5分钟的真空减压后于大气压下按压5～30分钟。在该按压时，两有机硅粘接剂片交联，受光面面板、受光面面板上的有机硅粘接剂片、太阳能电池单元、后面板上的有机硅粘接剂片、以及后面板粘接。在加热温度低于70℃的情况下，有可能固化速度慢，在成型时间内固化不会完全结束，在比150℃高的情况下，有可能固化速度变快，在抽真空的时间中就开始固化使得在与受光面或后面板之间残留有空隙。这里，为了有效地进行真空减压，进行压花加工，在未固化的有机硅粘接剂片上形成斑纹状或者菱形状是有效的。另外，也可以将通过加热成型所得到的一体成型体在100～150℃下进行10分钟～10小时的后固化。
经过上述工序，有机硅封装太阳能电池被组件化。在该组件的周围安装由铝合金、不锈钢钢材构成的框，利用螺丝等进行固定，由此完成赋予了耐冲击性的组件。
这里，在受光面面板上层叠的未加硫橡胶片可以含有具有紫外线屏蔽效果的(E)或(F)成分，也可以不含有具有紫外线屏蔽效果的(E)或(F)成分。
图1是采用层叠于受光面面板的未加硫橡胶片不含有(E)、(F)成分的有机硅粘接剂片来形成太阳能电池组件的例子，图2是使用层叠于受光面面板的未加硫有机硅橡胶片含有(E)或(F)成分的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片来形成太阳能电池组件的例子。图中，1是受光面面板，2是后面板(后板)，3是紫外线非屏蔽性有机硅粘接剂固化层，4是紫外线屏蔽性有机硅粘接剂固化层，5是太阳能电池单元。
实施例
以下，例示实施例和比较例，对本发明进行具体说明，但是本发明并不受限于下述实施例。
[实施例1]
添加由二甲基硅氧烷单元99.825摩尔％、甲基乙烯基硅氧烷单元0.15摩尔％、二甲基乙烯基硅氧烷单元0.025摩尔％构成的平均聚合度约8,000的有机聚硅氧烷100质量份、BET比表面积300m2/g的干法二氧化硅Arosil300(日本エアロジル(株)制)70质量份、作为分散剂的六甲基二硅氮烷16质量份、水4质量份，通过捏和机混炼，在170℃下加热处理2小时，制备橡胶配合物。对于上述配合物100质量份，将平均粒径为0.26μm的氧化钛R-820(石原产业(株)制)1.0质量份和作为加成交联固化剂的C－25A(铂催化剂)/C-25B(有机氢聚硅氧烷)(都是信越化学工业(株)制)各自0.5质量份/2.0质量份用双辊混炼后添加，均匀地混合，得到未固化的具有紫外线屏蔽性的有机硅橡胶粘接剂组合物。
[透光率的测定]
将上述紫外线屏蔽性有机硅橡胶粘接剂组合物成型为50mm×50mm×厚度2mm，使其在130℃下加热固化30分钟，采用SPECTROPHOTOMETERU-3310(日立制作所)测定380nm光的透光率。
[关于紫外线引起的后板的劣化的评价]
在成型为25mm×25mm的PET膜(Lumirror：东丽(株))以及PC试片(パンライト：帝人化成(株)制)之上，放置使上述紫外线屏蔽性有机硅橡胶粘接剂组合物在130℃下固化30分钟所得的固化物，采用超促进耐候试验机アイスーパーUV测试机(岩崎电气(株)制)，在70℃下照射6小时120mW/cm2(365nm)的紫外线。确认了此时的PET膜和PC试片的外观。
[太阳能电池组件的试制]
[1]配置于受光面的有机硅粘接剂的制备
添加由二甲基硅氧烷单元99.825摩尔％、甲基乙烯基硅氧烷单元0.15摩尔％、二甲基乙烯基硅氧烷单元0.025摩尔％构成的平均聚合度约8,000的有机聚硅氧烷100质量份、BET比表面积300m2/g的干法二氧化硅Arosil300(日本エアロジル(株)制)70质量份、作为分散剂的六甲基二硅氮烷16质量份、水4质量份，通过捏和机混炼，在170℃下加热处理2小时，制备橡胶配合物。对于上述配合物100质量份，将作为加成交联固化剂的C－25A(铂催化剂)/C-25B(有机氢聚硅氧烷)(都是信越化学工业(株)制)各自0.5质量份/2.0质量份用双辊混炼后添加，均匀地混合，得到未固化的有机硅橡胶粘接剂组合物。
将该有机硅橡胶粘接剂组合物用双辊片形化为0.7mm厚。在所得到的有机硅粘接剂片的两面用橡胶辊按压石岛化学工业株式会社制的钻石压花膜(压花NEF型；厚度0.15mm)的压花辊面，在该有机硅粘接剂片的两面贴合压花膜，由此实施了压花加工。
[2]受光面层叠体的制备
将上述实施了压花加工的有机硅粘接剂片的单面的压花膜剥离后，用橡胶辊贴附在340mm×360nm的白板钢化玻璃基板(旭玻璃(株)制：以下，称为玻璃基板)。
[3]背面层叠体的制备
采用250μm厚的单层的PET膜作为后板，将上述未固化的具有紫外线屏蔽性的有机硅橡胶粘接剂组合物成型为片状，将与上述同样地实施了压花加工的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片的单面的压花膜剥离后，用橡胶辊将紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片贴附在PET膜上。
[4]受光面/背面层叠体的制备
将上述玻璃基板上贴附的有机硅粘接剂片的另一单面的压花膜剥离后，在其上放置将太阳能电池元件在纵横方向以2行2列连接的合计4道的单晶硅太阳能电池电池串，进一步，将上述PET上贴附的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片的另一单面的压花膜剥离后，将该剥离面朝下放置在太阳能电池电池串上。由此，获得了图3所示的受光面玻璃/有机硅粘接剂片/太阳能电池单元/紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片/透明PET的受光面/背面层叠体。予以说明，图中30表示紫外线非屏蔽性有机硅粘接剂片(未固化)，40表示紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片(未固化)。
[5]层压工序
将[4]中所得到的受光面/背面层叠体放入真空层压机装置，在110℃加热下，减压3分钟，然后，在大气压下压接15分钟，由此，得到了太阳能电池组件。对于该太阳能电池组件进行外观目测评价，确认了空隙和电池破裂的有无。
[实施例2]
在实施例1所述的橡胶配合物100质量份中，添加随着加热而溶解于二甲基硅油(KF-96-100cs(信越化学工业(株)制)的UV吸收剂TINUVIN326(BASF公司制)0.2质量份，添加与实施例1同样量的固化催化剂，得到未加硫的粘接剂组合物。用其进行与实施例1相同的试验。
[实施例3]
在实施例1所述的橡胶配合物100质量份中，添加随着加热而溶解于二甲基硅油(KF-96-100cs(信越化学工业(株)制)的UV吸收剂RUVA－93(大塚化学(株)制)0.25质量份，添加与实施例1同样量的固化催化剂，得到未加硫的粘接剂组合物。用其进行与实施例1相同的试验。
[比较例]
将与配置于受光面的未加硫的粘接剂片相同的片贴附在后板上，即，贴附在后板上的片如下制备：添加由二甲基硅氧烷单元99.825摩尔％、甲基乙烯基硅氧烷单元0.15摩尔％、二甲基乙烯基硅氧烷单元0.025摩尔％构成的平均聚合度约8,000的有机聚硅氧烷100质量份、BET比表面积300m2/g的干法二氧化硅Arosil300(日本エアロジル(株)制)70质量份、作为分散剂的六甲基二硅氮烷16质量份、水4质量份，通过捏和机混炼，在170℃下加热处理2小时，制备配合物，对于该上述配合物100质量份，将作为加成交联固化剂的C－25A(铂催化剂)/C-25B(有机氢聚硅氧烷)(都是信越化学工业(株)制)各自0.5质量份/2.0质量份用双辊混炼后添加，均匀地混合而得到。用其进行与实施例1相同的试验。予以说明，图4表示比较例的太阳能电池组件。
将结果示于表1。另外，图5表示实施例2的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片的固化物的各波长的光的透过率，图6表示比较例的有机硅粘接剂片的固化物的各波长的光的透过率。
表1
通过使用380nm的透光率低的粘接剂片，能够防止PET等太阳能电池中使用的后板的构件因紫外线引起的劣化。另外，能够高可靠性且有效地封装太阳能电池单元，不采用以往的难以处理的液态有机硅就能大幅度提高组件的生产率。
符号说明
1受光面面板
2后面板(后板)
3紫外线非屏蔽性有机硅粘接剂固化层
30紫外线非屏蔽性有机硅粘接剂未固化层
4紫外线屏蔽性有机硅粘接剂固化层
40紫外线屏蔽性有机硅粘接剂未固化层
5太阳能电池单元

Claims (8)

1.太阳能电池封装用紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片，其特征在于，其为太阳能电池组件中的形成与后面板相接的有机硅粘接剂层的粘接剂片，在对厚度2mm的固化物测定波长为380nm的光的透光率的情况下呈现30％以下的透光率，上述太阳能电池组件具备受光面面板及后面板、分别与这两个面板相接的有机硅粘接剂层、和置于这两个粘接剂层之间而被封装的多个太阳能电池单元。
2.权利要求1所述的有机硅粘接剂片，其含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份，上述式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(E)平均粒径0.1～10μm的填充剂但不包括(B)成分：0.1～50质量份。
3.权利要求1所述的有机硅粘接剂片，其含有：
(A)由R1 aSiO(4－a)/2(I)
所表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷：100质量份，上述式中，R1表示相同或不同种类的未取代或取代的1价烃基，a是1.95～2.05的正数、
(B)比表面积超过200m2/g的增强性二氧化硅：10～150质量份、
(C)固化剂：使(A)成分固化的有效量、
(D)增粘剂：0～10质量份、
(F)紫外线吸收剂：0.05～2质量份。
4.权利要求1或2所述的有机硅粘接剂片，(D)成分含有1个以上的、烷氧基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基中的任一者，相对于100质量份的(A)成分含有0.01质量份以上。
5.权利要求1～4中任一项所述的有机硅粘接剂片，厚度为0.3～2.5mm。
6.两面被压花加工而成的权利要求1～5中任一项所述的有机硅粘接剂片。
7.有机硅封装太阳能电池组件，通过使用真空层压机将层叠有受光面面板、固化性有机硅粘接剂片、多个太阳能电池单元、权利要求1～6中的任一项所述的紫外线屏蔽性有机硅粘接剂片、以及后面板的层叠体在真空下进行加热按压，将上述两粘接剂片固化而将上述太阳能电池单元封装而成。
8.权利要求7所述的太阳能电池组件，后面板是含有聚对苯二甲酸乙二醇酯的后板。
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