CN106062131A - 太阳能电池用密封膜及使用其的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使在长期使用太阳能电池的情况下、也能以高水准维持由荧光物质带来的发电效率提高效果的太阳能电池用密封膜。太阳能电池用密封膜13A、13B为含有波长转换材料和包含烯烃(共)聚合物的树脂材料的太阳能电池用密封膜,上述波长转换材料含有选自下述式(I)或(II)所示的物质中的至少1种无机荧光物质、和包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料,上述无机荧光物质的含量相对于上述树脂材料100质量份为0.0001~0.005质量份。Ba1‑aMg1‑bAl10O17:Eua,Mnb (I)(式中,a为0.05以上且0.25以下,b为0.10以上且0.40以下。)Ba1‑cMg2‑dAl16O27:Euc,Mnd (II)(式中,c为0.05以上且0.25以下,d为0.20以上且0.80以下)。
Description
技术领域
本发明涉及包含烯烃(共)聚合物的太阳能电池用密封膜,尤其是涉及通过包含波长转换材料而使有助于太阳能电池的发电的光线增加且能够提高发电效率的太阳能电池用密封膜。
背景技术
近年来,从资源的有效利用、环境污染的防止等方面出发,广泛使用将太阳光直接转换成电能的太阳能电池,此外,正在从耐久性、发电效率等方面推进开发。
太阳能电池一般通过以下方式来制造,即,如图1所示,将由玻璃基板等构成的表面侧透明保护构件11、表面侧密封膜13A、硅晶体系发电元件等太阳能电池单元14、背面侧密封膜13B及背面侧保护构件(back cover,背板)12依次层叠,在减压下脱气后,进行加热加压,使表面侧密封膜13A和背面侧密封膜13B交联固化而粘接一体化。
但是,一般硅晶体系发电元件等任一类型的太阳能电池元件已知均有对紫外区域的光线的光谱灵敏度低、无法有效活用太阳光的能量的问题。为了解决该问题,提出了通过使用将紫外区域的光线转换成可见区域或近红外区域的波长的光线的材料(波长转换材料)来提高太阳能电池单元的发电效率的技术。具体而言,提出了:通过在太阳能电池元件的受光面侧设置包含荧光物质的层而对太阳光光谱内的紫外区域的光进行波长转换、发出有助于太阳能电池元件的发电的较大波长的光的方法(例如专利文献1);使太阳能电池模块的密封材料(密封膜)中含有有机荧光物质(例如发出500~1000nm的荧光的稀土络合物)的方法(例如专利文献2、3)等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-243682号公报
专利文献2:日本特开2006-303033号公报
专利文献3:日本特开2011-210891号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,就专利文献1~3中记载的有机荧光物质而言,由紫外线或热所致的劣化较大,在用于在屋外被长期使用的太阳能电池的情况下,存在波长转换的效果降低、提高发电效率的效果容易降低的问题。针对该问题,提出了使用不易发生由紫外线或热所致的劣化的无机荧光物质,但是,在使用无机荧光物质的情况下,存在太阳能电池用密封膜的透明性容易降低、无法充分得到发电效率的提高效果的问题。
因此,本发明的目的在于:提供即使在长期使用太阳能电池的情况下也能以高水准维持由荧光物质带来的发电效率提高效果的太阳能电池用密封膜。
另外,本发明的目的还在于:提供能够长期维持高发电效率的太阳能电池。
用于解决问题的技术手段
上述目的通过如下方式而达成。
一种太阳能电池用密封膜,其特征在于,含有:包含烯烃(共)聚合物的树脂材料、和波长转换材料,其中,
上述波长转换材料含有选自下述式(I)或(II)所示的物质中的至少1种无机荧光物质、和包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料,
Ba1-aMg1-bAl10O17:Eua,Mnb (I)
(式中,a为0.05以上且0.25以下,b为0.10以上且0.40以下。)
Ba1-cMg2-dAl16O27:Euc,Mhd (II)
(式中,c为0.05以上且0.25以下,d为0.20以上且0.80以下。)
上述无机荧光物质的含量相对于上述树脂材料100质量份为0.0001~0.005质量份。
上述式(I)或(II)所示的无机荧光物质与以往的荧光物质相比更不易发生由紫外线或热所致的劣化、且能够以充分的发光强度将紫外线转换成可见光的波长区域。此外,由于波长转换材料含有包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料,因此会抑制入射到密封膜的光的扩散,能够确保密封膜的充分的透明性。
本发明的优选方案如以下所示。
(1)上述包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料为透明微粒,且在该透明微粒中包含上述无机荧光物质。
(2)上述透明微粒的平均粒径为2~150μm。
(3)上述无机荧光物质利用硅烷偶联剂进行了表面处理。
(4)上述波长转换材料中的上述无机荧光物质的含量相对于上述波长转换材料的质量为0.5~1.5质量%。
另外,上述目的还通过利用本发明的太阳能电池用密封膜密封太阳能电池元件而成的太阳能电池而实现。
发明效果
本发明的太阳能电池密封膜包含波长转换材料,所述波长转换材料含有不易发生由紫外线或热等所致的劣化且波长转换效果高的无机荧光物质、和能够确保密封膜的透明性的包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明微粒,因此能够长期维持提高发电效率的效果。因此,根据本发明,可以得到长期维持高发电效率的太阳能电池。
附图说明
图1为表示通常的太阳能电池的结构的示意剖视图。
具体实施方式
如上所述,本发明的太阳能电池用密封膜含有波长转换材料、和包含烯烃(共)聚合物的树脂材料。波长转换材料含有选自下述式(I)或(II)所示的物质中的至少1种无机荧光物质、和包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料,并且是根据需要还含有其他成分而构成的。
Ba1-aMg1-bAl10O17:Eua,Mnb (I)
(通式(I)中,a为0.05以上且0.25以下,b为0.10以上且0.40以下。)
Ba1-cMg2-dAl16O27:Euc,Mhd (II)
(通式(II)中,c为0.05以上且0.25以下,d为0.20以上且0.80以下。)
[无机荧光物质]
上述通式(I)或(II)所示的无机荧光物质为绿色发光荧光体,其在300~450nm具有激发波长带,荧光波长为515nm,发光量子效率为86%而足够高。若对在这些无机荧光物质照射从近紫外光到蓝色光的光,则使其激发,引起发光,而进行波长转换。
关于本发明中的无机荧光物质,即便在BaMgAlO:Eu,Mn系的无机荧光物质中,也能够通过使Eu、Mn的量处于特定的范围,从而还显示出更优异的荧光特性。从发光亮度、激发波长、量子效率的观点出发,通式(I)中的a更优选为0.10以上且0.20以下,b更优选为0.30以上且0.40以下。若a或b过低,则存在无法得到对发光亮度、激发波长的充分效果的可能,若a或b过高,则有时发光亮度降低。另外,通式(II)中的c更优选为0.10以上且0.25以下,d更优选为0.50以上且0.70以下。若c或d过低,则存在无法得到对发光亮度、激发波长的充分效果的可能,若c或d过高,则有时发光亮度降低。
上述无机荧光物质可以利用在无机化合物的制造中使用的通常的制造方法来制造。例如,将分别含有构成无机荧光物质的元素的化合物以规定的比例混合后,进行烧成处理,由此可以制造具有所希望的构成的无机荧光物质。作为含有各个元素的化合物,可列举例如氧化物、碳酸盐、硝酸盐等。
另外,在无机荧光物质的制造中可以根据需要使用熔剂(フラツクス)。作为熔剂,可列举例如AlF3、BaCl2等。当在无机荧光物质的制造中使用了熔剂的情况下,有时在无机荧光物质中少量混入一种或多种F、Cl、Br、I等卤元素。
另外,在通式(I)或(II)所示的无机荧光物质的制造中,只要各原子的含有比率为所希望的构成比率起-10摩尔%~所希望的构成比率+10摩尔%的范围,则得到充分的发光亮度。
作为烧成处理的条件,例如可以设为在1200~1600℃下处理1~10小时。另外,烧成处理优选在还原气氛下进行。例如,优选在氮气-氢气还原气氛下进行。氮气-氢气还原气氛下的氢气浓度并无特别限制,例如可以设为0.5~4质量%。
通式(I)或(II)所示的无机荧光物质的粒径并无特别限制,从发光亮度、发电效率、入射光的散射的观点出发,体积平均粒径优选为0.1μm~10μm、更优选为0.2μm~5μm。无机荧光物质的粒径可以通过使用球磨机、珠磨机、喷射磨机等粉碎机并利用常规方法进行粉碎处理来调整。
波长转换材料中的通式(I)或(II)所示的无机荧光物质的折射率并无特别限制,为了将从所有角度入射太阳能电池用元件的外部光反射损失少地且高效地导入到太阳能电池用元件内,优选低于太阳能电池用元件的SiNx:H层(也称作“元件防反射膜”)及Si层等的折射率,且优选高于透明材料的折射率。即,优选为1.5~2.2。另外,为了使入射的太阳光中的被太阳能电池用元件反射的光扩散、并高效地入射到太阳能电池用元件,优选使折射率高于透明材料,优选为1.6~2.1。
无机荧光物质优选以相对于太阳能电池用密封膜中所含的树脂材料100质量份为0.0001~0.005质量份、优选为0.0005~0.003质量份、特别优选为0.001~0.002质量份的量而包含在太阳能电池用密封膜中。
[透明材料]
如上所述,本发明中的波长转换材料含有无机荧光物质和包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料。无机荧光物质优选包含或负载于透明材料。本发明中,透明是指在光程长1cm中的波长400~800nm的光的透射率为90%以上。
(甲基)丙烯酸类树脂通过将能够成为(甲基)丙烯酸类树脂的乙烯基单体、即包括(甲基)丙烯酸类单体或(甲基)丙烯酸低聚物等的乙烯基化合物利用通常的方法聚合而得到。在此,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸、甲基丙烯酸或它们的混合物,(甲基)丙烯酸类树脂是指丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂,(甲基)丙烯酸类单体是指丙烯酸类单体、甲基丙烯酸类单体。
作为(甲基)丙烯酸类单体,可列举例如(甲基)丙烯酸、它们的烷基酯,另外,可以并用能够与它们共聚的其他乙烯基化合物,可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯,可列举例如:(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-乙基己酯等(甲基)丙烯酸无取代烷基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸苄酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(例如甲苯二异氰酸酯与(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的反应物、三甲基六亚甲基二异氰酸酯与环己烷二甲醇和(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的反应物等)、在它们的烷基上取代有羟基、环氧基、卤素基等的(甲基)丙烯酸取代烷基酯等。
另外,作为能够与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯共聚的其他乙烯基化合物,可列举丙烯酰胺、丙烯腈、二丙酮丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯基甲苯等。这些乙烯基化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
本发明中,这些乙烯基化合物的一部分优选包含2官能以上的乙烯基化合物。其配合比相对于乙烯基化合物的总质量优选为0.1~50质量%、更优选为0.5~10质量%。
关于本发明中的2官能以上的乙烯基化合物,可列举例如:使α,β-不饱和羧酸与多元醇反应而得的化合物(例如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(乙烯基的数量为2~14的化合物)、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、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(丙烯基的数量为2~14的化合物)、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)。
另外,也可列举:对含多元缩水甘油基化合物加成α,β-不饱和羧酸而得的化合物(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)与具有羟基及烯属不饱和基团的物质(例如(甲基)丙烯酸β-羟基乙酯)的酯化物等。
作为本发明中的乙烯基化合物,可以根据所形成的波长转换材料的用途而进行适当选择,优选使用选自丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯中的至少1种。
此外,在本发明中,优选以相对于乙烯基化合物整体的质量为10质量%以上、尤其是为20~50质量%的量含有25℃下的粘度为5~30mPa·s、优选为8~20mPa·s的至少1种(甲基)丙烯酸类单体。由此,波长转换材料中的无机荧光物质的分散性变得良好,发挥出优异的波长转换效果。在粘度为5mPa·s以下时,因单体与无机荧光物质的密度之差而难以保持分散在液体中的状态,结果,封入到透明树脂粒子中的无机荧光物质的量变少或难以控制其量。相反,在粘度为30mPa·s以上时,有时在悬浮聚合时会难以控制粒径。
作为25℃下的粘度为5~30mPa·s(25℃)的(甲基)丙烯酸酯单体,可列举:甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸二环戊烯基酯、甲基丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、甲基丙烯酸五甲基哌啶酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸二环戊烯酯等。
在使用多种乙烯基化合物的情况下,可以使用多种的粘度为5~30mPa·s的乙烯基化合物,也可以将粘度为5~30mPa·s的乙烯基化合物和粘度不足5mPa·s的乙烯基化合物组合使用。
粘度的测定中,有旋转式粘度计(单一圆筒型旋转粘度计、圆锥平板型旋转粘度计、共轴双层圆筒型旋转粘度计)、毛细管式粘度计、落球式粘度计、杯式粘度计等,在本发明中为使用旋转式粘度计进行测定的粘度,其为使用单一圆筒型旋转粘度计或圆锥平板型旋转粘度计进行测定的值,从以少量就能进行测定的方面出发,优选使用圆锥平板型旋转粘度计(锥板型)进行测定。
[自由基聚合引发剂]
本发明中,为了使乙烯基化合物聚合,而优选使用自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,可以无特别限制地使用通常所用的自由基聚合引发剂。例如,优选列举过氧化物等。具体而言,优选因热而产生游离自由基的有机过氧化物、偶氮系自由基引发剂。
作为有机过氧化物,可列举例如:过氧化异丁烷(イソブチルパ一オキサイド)、α,α′-双(新癸酰基过氧基)二异丙基苯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、过氧化新癸酸-1-环己基-1-甲基乙酯、过氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、二(乙基己基过氧基)二碳酸酯、新癸酸叔己酯、过氧化二碳酸二甲氧基丁酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基过氧基)二碳酸酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔己酯、过氧化3,5,5-三甲基己酰、过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化琥珀酸、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基)己烷、过氧化-2-乙基己酸1-环己基-1-甲基乙酯、过氧化-2-乙基己酸叔己酯、过氧化4-甲基苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、间甲苯甲酰过氧化苯甲酸、过氧化苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-双(叔丁基过氧基)2-甲基环己烷、1,1-双(叔己基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔己基过氧基)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己酮、2,2-双(4,4-二丁基过氧化环己基)丙烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环十二烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、过氧化马来酸叔丁酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、过氧化月桂酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(间甲苯酰基过氧基)己烷、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、过氧化苯甲酸叔己酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧化)己烷、过氧化乙酸叔丁酯、2,2-双(叔丁基过氧基)丁烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯、过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、α,α′-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化叔丁基异丙基苯、过氧化二叔丁烷、对孟烷过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔、二异丙基苯过氧化氢、叔丁基三甲基甲硅烷基过氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、异丙基苯过氧化氢、叔己基过氧化氢、叔丁基过氧化氢、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷等。
作为偶氮系自由基引发剂,可列举例如偶氮二异丁腈(AIBN、别名V-60)、2,2′-偶氮二(2-甲基异丁腈)(别名V-59)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(别名V-65)、二甲基-2,2′-偶氮二(异丁酸酯)(别名V-601)、2,2′-偶氮二(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(别名V-70)等。
自由基聚合引发剂的使用量可以根据上述乙烯基化合物的种类、所形成的树脂粒子的折射率等进行适当选择,以通常所用的使用量来使用。具体而言,例如可以以相对于乙烯基化合物为0.01~2质量%的量来使用,优选以0.1~1质量%的量来使用。
本发明中,上述包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料优选为透明微粒,优选使该透明微粒包含或负载有上述无机荧光物质。从密封膜中的分散性的观点出发,透明微粒优选为球状的粒子。
作为使无机荧光物质包含于透明微粒中而制成波长转换材料的方法,例如可以通过对无机荧光物质进行表面处理、使其分散到乙烯基化合物中、再对其进行悬浮聚合来制备。具体而言,制备包含经过表面处理的无机荧光物质和乙烯基化合物的混合物,使用自由基聚合引发剂而使乙烯基化合物聚合,由此可以构成在透明微粒中包含了无机荧光物质的波长转换材料。也可以代替经过表面处理的无机荧光物质而在无机荧光物质、乙烯基化合物中添加表面处理剂、并在悬浮聚合中进行无机荧光物质的表面处理。
另外,作为使无机荧光物质负载于透明微粒的方法,可列举例如将无机荧光物质和透明微粒与粘合剂树脂一起混合并使其干燥的方法等。
波长转换材料中的无机荧光物质的含量相对于波长转换材料的质量优选为0.5~1.5质量%、更优选为0.7~1.2质量%。若为该范围,则可以在不降低密封膜的透明性的情况下以高水准确保波长转换效果。
太阳能电池用密封膜中的波长转换材料的含量相对于树脂材料100质量份为0.01~0.5质量份、优选为0.05~0.3质量份、特别优选为0.1~0.2质量份。
从提高光利用效率的观点出发,透明微粒的平均粒径优选为2~150μm、更优选为10~120μm、特别优选为50~120μm。在本发明中,透明微粒及无机荧光物质的平均粒径使用激光衍射法来测定,并在由粒度直径分布曲线得到的体积分布中,与体积累计为50%时的粒径相对应。使用激光衍射法的粒度分布测定可以使用激光衍射散射粒度分布测定装置(例如Beckman Coulter公司制、商品名:LS13320)来进行。
[表面处理剂]
在本发明中,为了提高在透明材料中的分散性,优选利用表面处理剂对无机荧光物质进行表面改性处理。表面改性处理可以通过利用表面处理剂等对无机荧光物质进行处理(或被覆处理)来进行。作为表面处理剂,只要使无机荧光体向聚合物的分散性提高,则并无特别限制,可列举:二氧化硅[包括使用了四烷氧基硅烷类(四甲氧基硅烷等的四Cl-4-烷氧基硅烷或其低聚物)等的利用溶胶凝胶法进行的表面处理]、偶联剂(钛偶联剂、硅烷偶联剂等)、聚有机硅氧烷等。这些表面处理剂可以单独使用或组合使用2种以上。
作为硅烷偶联剂,可列举例如含卤素硅烷偶联剂(3-氯丙基三甲氧基硅烷等)、含环氧基硅烷偶联剂(3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷等)、含氨基硅烷偶联剂(2-氨基乙基三甲氧基硅烷等)、含巯基硅烷偶联剂(3-巯基丙基三甲氧基硅烷等)、含乙烯基硅烷偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷等)、含(甲基)丙烯酰基硅烷偶联剂(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等)等。
作为聚有机硅氧烷,可列举例如聚二烷基硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷(dimethicone)等聚二C1-10-烷基硅氧烷、优选聚二C1-4-烷基硅氧烷)、聚烷基烯基硅氧烷(例如聚甲基乙烯基硅氧烷等聚C1-10-烷基C2-10-烯基硅氧烷)、聚烷基芳基硅氧烷(例如聚甲基苯基硅氧烷等聚C1-10-烷基C6-20-芳基硅氧烷、优选聚C1-4烷基C6-10-芳基硅氧烷)、聚二芳基硅氧烷(例如聚二苯基硅氧烷等聚二C6-20-芳基硅氧烷)、聚烷基氢硅氧烷(例如聚甲基氢硅氧烷等聚C1-10-烷基氢硅氧烷)、有机硅氧烷共聚物(例如二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物(dimethicone/methicone copolymer)等)、改性聚有机硅氧烷[与上述聚有机硅氧烷对应的改性聚有机硅氧烷,例如羟基改性聚有机硅氧烷(例如末端硅烷醇聚二甲基硅氧烷、末端硅烷醇聚甲基苯基硅氧烷、末端羟基丙基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基羟基环氧烷甲基硅氧烷等)、氨基改性聚有机硅氧烷(例如末端二甲基氨基聚二甲基硅氧烷、末端氨基丙基聚二甲基硅氧烷等)、羧基改性聚有机硅氧烷(例如末端羧基丙基聚二甲基硅氧烷等)]等。
优选的表面处理剂为硅烷偶联剂,特别优选3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等含(甲基)丙烯酰基硅烷偶联剂。需要说明的是,表面处理剂的比例相对于无机荧光物质(经过表面处理的无机荧光物质)整体优选为0.01~70质量%、更优选为0.1~50质量%、进一步优选为0.5~30质量%。
[树脂材料]
在本发明中,太阳能电池用密封膜的树脂材料包含烯烃(共)聚合物作为主成分。在此,烯烃(共)聚合物是指:乙烯-α-烯烃共聚物(例如使用茂金属催化剂而聚合得到的乙烯-α-烯烃共聚物(m-LLDPE)等)、聚乙烯(例如低密度聚乙烯(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)等)、聚丙烯、聚丁烯等烯烃的聚合物或共聚物、以及乙烯-极性单体共聚物等烯烃与极性单体的共聚物;该烯烃(共)聚合物具有太阳能电池用密封膜所要求的粘接性等。作为烯烃(共)聚合物,可以使用它们中的1种,也可以混合使用2种以上。在本发明中,作为烯烃(共)聚合物,优选为选自使用茂金属催化剂而聚合得到的乙烯-α-烯烃共聚物(m-LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯、聚丁烯及乙烯-极性单体共聚物中的至少1种以上的聚合物。尤其是从加工性优异、能够形成基于交联剂的交联结构、并且能够形成粘接性高的太阳能电池用密封膜的方面出发,烯烃(共)聚合物优选为使用茂金属催化剂而聚合得到的乙烯-α-烯烃共聚物(m-LLDPE)和/或乙烯-极性单体共聚物。
(使用茂金属催化剂而聚合得到的乙烯-α-烯烃共聚物(m-LLDPE))m-LLDPE是以来自乙烯的构成单元作为主成分,并且具有来自碳数3~12的α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯等的1种或多种构成单元的乙烯-α-烯烃共聚物(也包括三元共聚物等)。作为乙烯-α-烯烃共聚物的具体例,可列举乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物、乙烯-4-甲基-戊烯-1共聚物、乙烯-丁烯-己烯三元共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丁烯-辛烯三元共聚物等。乙烯-α-烯烃共聚物中的α-烯烃的含量优选为5~40质量%、更优选为10~35质量%、进一步优选为15~30质量%。若α-烯烃的含量少,则有时太阳能电池用密封膜的柔软性、耐冲击性不充分,若α-烯烃的含量过多,则有时耐热性低。
作为使m-LLPDE聚合的茂金属催化剂,只要使用公知的茂金属催化剂即可,并无特别限制。茂金属催化剂一般为使茂金属化合物与烷基铝氧烷、烷基铝、卤化铝、烷基卤化铝等铝化合物等的助催化剂组合而得的物质,其中,所述茂金属化合物为以含有π电子系的环戊二烯基或取代环戊二烯基等的不饱和环状化合物夹持钛、锆、铪等过渡金属的结构的化合物。茂金属催化剂具有活性点均匀的特征(单中心催化剂(シングルサイト触媒)),通常会得到分子量分布窄、各分子的共聚单体含量大致相等的聚合物。
在本发明中,m-LLDPE的密度(以JIS K 7112为基准。以下相同)并无特别限制,但优选为0.860~0.930g/cm3、特别优选为0.860~0.900g/cm3。另外,m-LLDPE的熔体流动速率(MFR)(以JIS-K7210为基准)并无特别限制,但优选为1.0g/10分钟以上,更优选为1.0~50.0g/10分钟,进一步优选为3.0~30.0g/10分钟。需要说明的是,MFR为在190℃、载荷21.18N的条件下测定得到的值。
在本发明中,m-LLDPE也可以使用市售的产品。可列举例如:日本聚乙烯公司制的HARMOREX系列、Kernel系列;PRIMEPOLYMER公司制的EVOLUE系列;住友化学公司制的EXCELLEN GMH系列、EXCELLEN FX系列等。
(乙烯-极性单体共聚物)
关于乙烯-极性单体共聚物的极性单体,可以例示不饱和羧酸、其盐、其酯、其酰胺、乙烯酯、一氧化碳等。更具体而言,可例示:丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸、马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸酐、衣康酸酐等不饱和羧酸;这些不饱和羧酸的锂、钠、钾等1价金属的盐,镁、钙、锌等多价金属的盐;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯、马来酸二甲酯等不饱和羧酸酯;如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯之类的乙烯酯;一氧化碳、二氧化硫等的一种或两种以上等。
作为乙烯-极性单体共聚物,更具体而言,可例示如乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物之类的乙烯-不饱和羧酸共聚物、上述乙烯-不饱和羧酸共聚物的羧基的一部分或全部被上述金属中和了的离聚物、如乙烯-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-丙烯酸异丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物之类的乙烯-不饱和羧酸酯共聚物、如乙烯-丙烯酸异丁酯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸共聚物之类的乙烯-不饱和羧酸酯-不饱和羧酸共聚物及其羧基的一部分或全部被上述金属中和了的离聚物、如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之类的乙烯-乙烯酯共聚物等作为代表例。
作为乙烯-极性单体共聚物,优选使用JIS K7210所规定的熔体流动速率为35g/10分钟以下、尤其是3~6g/10分钟的乙烯-极性单体共聚物。通过使用具有此种熔体流动速率的乙烯-极性单体共聚物,从而可以制成加工性优异的太阳能电池用密封膜。需要说明的是,在本发明中,熔体流动速率(MFR)的值是按照JIS K7210而基于190℃、载荷21.18N的条件测定得到的值。
作为乙烯-极性单体共聚物,优选乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物,特别优选EVA及EMMA。由此,可以形成透明性极为优异的太阳能电池用密封膜。
在使用EVA作为树脂材料的情况下,EVA中的乙酸乙烯酯的含有率优选为20~35质量%、更优选为22~32质量%、特别优选为24~30质量%。若乙酸乙烯酯的含量不足20质量%,则存在密封膜的透明性不充分的可能,若乙酸乙烯酯的含量超过35质量%,则存在产生羧酸、醇、胺等而在密封膜与保护构件的界面容易产生发泡的可能。
在使用EMMA作为树脂材料的情况下,EMMA中的甲基丙烯酸甲酯的含有率为20~30质量%、优选为22~28质量%。若为该范围,则得到透明性高的密封膜,可以将大多的紫外线转换为可见光后使其入射到太阳能电池元件。
需要说明的是,在本发明中,树脂材料中除上述的烯烃(共)聚合物外还可以附带配合聚乙烯醇缩醛系树脂(例如聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛(PVB树脂)、改性PVB)等树脂。
[交联剂]
优选使本发明的太阳能电池用密封膜中含有交联剂而形成乙烯-极性单体共聚物的交联结构。交联剂优选使用有机过氧化物或光聚合引发剂。其中,从得到粘接力、耐湿性、耐贯穿性的温度依赖性得到改善的密封膜的方面出发,优选使用有机过氧化物。
作为有机过氧化物,只要为在100℃以上的温度分解而产生自由基的有机过氧化物,则任意的有机过氧化物均可使用。有机过氧化物一般考虑成膜温度、组合物的调整条件、固化温度、被粘物的耐热性、储存稳定性而进行选择。特别优选半衰期10小时的分解温度为70℃以上的有机过氧化物。
作为上述有机过氧化物,从树脂的加工温度、储存稳定性的观点出发,可列举例如:过氧化苯甲酰系固化剂、过氧化特戊酸叔己酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化3,5,5-三甲基己酰、过氧化二正辛酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化琥珀酸、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧基)己烷、过氧化-2-乙基己酸(1-环己基-1-甲基)乙酯、过氧化-2-乙基己酸叔己酯、过氧化4-甲基苯甲酰、过氧化(2-乙基)己酸叔己酯、间甲苯甲酰过氧化苯甲酸、过氧化苯甲酰、1,1-双(叔丁基过氧基)-2-甲基环己酸酯、1,1-双(叔己基过氧基)-3,3,5-三甲基环己酸酯、1,1-双(叔己基过氧基)环己酸酯、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、1,1-双(叔己基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,2-双(4,4-二-叔丁基过氧化环己基)丙烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环十二烷、过氧化异丙基单碳酸叔己酯、过氧化马来酸叔丁酯、叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基己烷、过氧化月桂酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(甲基苯甲酰基过氧基)己烷、过氧化异丙基单碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、过氧化苯甲酸叔己酯、2,5-二-甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷等。
作为过氧化苯甲酰系固化剂,只要是在70℃以上的温度分解而产生自由基的过氧化苯甲酰系固化剂,则均可以使用,但优选半衰期10小时的分解温度为50℃以上的过氧化苯甲酰系固化剂,可以考虑制备条件、成膜温度、固化(贴合)温度、被粘物的耐热性、储存稳定性而进行适当选择。作为能够使用的过氧化苯甲酰系固化剂,可列举例如过氧化苯甲酰、2,5-二甲基己基-2,5-双过氧化苯甲酸酯、过氧化对氯苯甲酰、过氧化间甲苯酰、过氧化2,4一二氯苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等。过氧化苯甲酰系固化剂可以使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为有机过氧化物,特别优选2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、或叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯。由此,得到良好地被交联、且具有优异的透明性的太阳能电池用密封膜。
在太阳能电池用密封膜中使用的有机过氧化物的含量相对于树脂材料100质量份优选为0.1~5质量份、更优选为0.2~3质量份。若有机过氧化物的含量少,则有时在交联固化时交联速度会降低,若有机过氧化物的含量多,则存在与共聚物的相容性变差的可能。
另外,作为光聚合引发剂,公知的任意光聚合引发剂均可使用,但理想的是配合后的储存稳定性好的光聚合引发剂。作为此种光聚合引发剂,可以使用例如:2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉代丙烷-1等苯乙酮系;苯偶酰二甲基缩酮等苯偶姻系;二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮等二苯甲酮系;异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮等噻吨酮系;作为其他特殊的光聚合引发剂的苯甲酰甲酸甲酯(メチルフエ二ルグリオキシレ一ト)等。可特别优选列举2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉代丙烷-1、二苯甲酮等。这些光聚合引发剂可以根据需要将如4-二甲基氨基苯甲酸之类的苯甲酸系、或叔胺系等公知惯用的光聚合促进剂中的1种或2种以上以任意的比例混合来使用。另外,光聚合引发剂可以仅单独使用1种或混合使用2种以上。
上述光聚合引发剂的含量相对于树脂材料100质量份为0.1~5质量份、优选为0.2~3质量份。
[交联助剂]
本发明的太阳能电池用密封膜优选还包含交联助剂。交联助剂可以提高烯烃(共)聚合物的凝胶率,并且可以提高太阳能电池用密封膜的粘接性、耐候性。
交联助剂的含量相对于树脂材料100质量份通常为0.1~5质量份、优选为0.1~3质量份、特别优选为0.3~2.0质量份。由此,得到交联后的硬度得到进一步提高的密封膜。
作为上述交联助剂(具有自由基聚合性基团作为官能团的化合物),除三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯等3官能的交联助剂外,还可列举(甲基)丙烯酸酯(例NK酯等)的单官能或2官能的交联助剂等。其中,优选三烯丙基氰脲酸酯及三烯丙基异氰脲酸酯,特别优选三烯丙基异氰脲酸酯。
[粘接性提高剂]
在本发明的太阳能电池用密封膜中可以还含有粘接性提高剂。作为粘接性提高剂,可以使用硅烷偶联剂。由此,可以制成具有更优异的粘接力的太阳能电池用密封膜。作为上述硅烷偶联剂,可列举:γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。这些硅烷偶联剂可以单独使用或组合使用2种以上。其中,可特别优选列举γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本发明的太阳能电池用密封膜中的硅烷偶联剂的含量相对于树脂材料100质量份优选为5质量份以下、更优选为0.1~2质量份。
[其他]
为了改良或调整膜的各种物性(机械强度、透明性等光学特性、耐热性、耐光性、交联速度等)、尤其是为了改良机械强度,本发明的太阳能电池用密封膜可以根据需要进一步含有增塑剂、含丙烯酰氧基化合物、含甲基丙烯酰氧基化合物和/或含环氧基化合物等各种添加剂。
为了形成本发明的太阳能电池用密封膜,只要按照公知的方法进行即可。例如,可以通过将包含上述各成分的组合物利用通常的挤出成形或压延成形(calendering)等进行成形而得到片状物的方法来制造。本发明的太阳能电池用密封膜的厚度并无特别限制,可以为0.05~2mm、优选为0.3~0.8mm。
本发明的太阳能电池的结构只要包含利用本发明的太阳能电池用密封膜将太阳能电池元件密封而成的结构,则并无特别限制。可列举例如:通过使表面侧透明保护构件与背面侧保护构件之间存在本发明的太阳能电池用密封膜并交联一体化而使太阳能电池用元件密封的结构等。
本发明的太阳能电池由于使用了本发明的太阳能电池用密封膜,因此成为利用波长转换材料提高了太阳能电池元件的发电效率、且可以长期维持高发电效率的太阳能电池。
需要说明的是,在本发明中,将太阳能电池用元件的被照射光一侧(受光面侧)称作“表面侧”,并且将太阳能电池用元件的受光面的相反面一侧称作“背面侧”。
在上述太阳能电池中,为了将太阳能电池用元件充分密封,例如如下操作即可:如图1所示那样层叠表面侧透明保护构件11、表面侧密封膜13A、太阳能电池用元件14、背面侧密封膜13B及背面侧保护构件12,并按照加热加压等常规方法,使密封膜交联固化。
为了进行加热加压,例如,利用真空层压机将层叠了各构件的层叠体在温度135~180℃、进一步为140~180℃、特别是155~180℃且脱气时间0.1~5分钟、压制压力0.1~1.5kg/cm2、压制时间5~15分钟下进行加热压接即可。
在该加热加压时,使表面侧密封膜13A及背面侧密封膜13B所含的烯烃(共)聚合物交联,由此借助表面侧密封膜13A及背面侧密封膜13B而使表面侧透明保护构件11、背面侧透明构件12及太阳能电池用元件14一体化,从而可以将太阳能电池用元件14密封。
本发明的太阳能电池用密封膜可以如上述那样通过包含波长转换材料来提高太阳能电池元件的发电效率,因此优选作为配置在太阳能电池的太阳能电池元件的受光面侧的密封膜、即图1中的配置在表面侧透明保护构件12和太阳能电池元件14之间的密封膜13A来利用。
需要说明的是,本发明的太阳能电池用密封膜不仅可以用作如图1所示的使用了单晶或多晶的硅晶体系的太阳能电池用元件的太阳能电池的密封膜,而且还可以用作薄膜硅系、薄膜非晶硅系太阳能电池、硒化铜铟(CIS)系太阳能电池等薄膜太阳能电池的密封膜。此时,可列举例如:在利用化学气相蒸镀法等形成于玻璃基板、聚酰亚胺基板、氟树脂系透明基板等的表面侧透明保护构件的表面上的薄膜太阳能电池元件层上,层叠本发明的太阳能电池用密封膜、背面侧保护构件,并使其粘接一体化的结构;在形成于背面侧保护构件的表面上的太阳能电池元件上,层叠本发明的太阳能电池用密封膜、表面侧透明保护构件,并使其粘接一体化的结构;或者依次层叠表面侧透明保护构件、表面侧密封膜、薄膜太阳能电池元件、背面侧密封膜及背面侧保护构件,并使其粘接一体化的结构等。需要说明的是,在本发明中,将太阳能电池用元件和薄膜太阳能电池元件统称为太阳能电池元件。
表面侧透明保护构件11通常可以为硅酸盐玻璃等玻璃基板。玻璃基板的厚度一般为0.1~10mm,优选为0.3~5mm。玻璃基板一般也可以为经过化学强化或热强化的玻璃基板。
背面侧保护构件12优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺等塑料膜。另外,考虑到耐热性、耐湿热性,也可以为氟化聚乙烯膜、尤其是依次层叠有氟化聚乙烯膜/Al/氟化聚乙烯膜的膜。
需要说明的是,本发明的太阳能电池用密封膜的特征在于,其为用于太阳能电池(包括薄膜太阳能电池)的表面侧和/或背面侧的密封膜。因此,就表面侧透明保护构件、背面侧保护构件及太阳能电池用元件等除密封膜以外的构件而言,只要具有与现有公知的太阳能电池同样的构成即可,并无特别限制。
以下,利用实施例对本发明进一步详细说明。
实施例
<无机荧光物质的合成>
(合成例1)
作为原料,使用了BaCO3、MgCO3、Al2O3、Eu2O3及MnCO3。另外,作为熔剂,使用了AlF3。按照使Eu含有率达到15mol%、Mn含有率达到35mol%的方式称重上述原料,并在乳钵中进行干式混合,得到混合物。接着,在氧化铝坩埚中填充混合物,利用管状炉在1450℃、N2-H2还原气氛(H2浓度2%)下进行3小时的烧成。将所得的烧成物散开,得到作为目标的Ba0.85Mg0.65Al10O17:Eu0.15,Mn0.35绿色发光荧光物质。所得的无机荧光物质的体积平均粒径为1.4μm,折射率为1.77。
(合成例2)
作为原料,使用了BaCO3、MgCO3、Al2O3、Eu2O3及MnCO3。另外,作为熔剂,使用了AlF3。按照使Eu含有率达到18mol%、Mn含有率达到58mol%的方式称重上述原料,并在乳钵中进行干式混合,得到混合物。接着,在氧化铝坩埚中填充混合物,利用管状炉在1450℃、N2-H2还原气氛(H2浓度2%)下进行3小时的烧成。将所得的烧成物散开,得到作为目标的Ba0.82Mg1.42Al16O27:Eu0.18,Mn0.58绿色发光荧光物质。所得的无机荧光物质的体积平均径为1.4μm,折射率为1.77。
<无机荧光物质的表面处理>
使合成例1中得到的无机荧光物质5g分散到甲苯50g中,边搅拌边投入东丽-道康宁株式会社制硅烷偶联剂、商品名:SZ6030(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)0.05g。在室温(25℃)下搅拌1小时后,进行过滤,将所得的固体成分在设定为110℃的防爆烘箱中加热处理1小时,由此得到经过表面处理的无机荧光物质5.05g。
对合成例2中得到的无机荧光物质也同样地进行表面处理,得到经过表面处理的无机荧光物质5.05g。
<波长转换材料的制作>
1.波长转换材料(1)的制作
分别量取合成例1中得到的经过表面处理的无机荧光物质1g、甲基丙烯酸甲酯(在25℃下的粘度为0.44mPa·s)65g、乙二醇二甲基丙烯酸酯(在25℃下的粘度为2.98mPa·s)5g、甲基丙烯酸二环戊烯基酯(在25℃下的粘度为10.80mPa·s)30g、作为热自由基引发剂的2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)0.5g,置于200ml螺口瓶中,使用搅拌转子以转速100min-1混合1小时。在带有冷凝管的可拆式烧瓶中加入离子交换水500g、作为表面活性剂的聚乙烯醇1.69质量%溶液59.1g,进行了搅拌。向其中加入预先制备好的甲基丙烯酸甲酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯及甲基丙烯酸二环戊烯基酯的混合液,将其边用搅拌翼以转速350min-1搅拌边加热到50℃,使其反应4小时。使用激光衍射散射粒度分布测定装置(Beckman Coulter公司制、商品名:LS13320),在泵速50%、含无机荧光体粒子的折射率为1.5、水的折射率为1.33的条件下对该悬浮液测定了平均粒径,结果体积平均粒径为104μm。过滤沉淀物,用离子交换水清洗,使其在60℃干燥,得到基于悬浮聚合的聚合物粒子(在包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明微粒中包含有无机荧光物质的波长转换材料(1))。波长转换材料(1)中的无机荧光物质的含量相对于波长转换材料的质量为1质量%。
2.波长转换材料(2)的制作
在上述(1)中,代替合成例1中得到的经过表面处理的无机荧光物质1g而使用合成例2中得到的经过表面处理的无机荧光物质1g,除此以外,与上述(1)同样地制作了波长转换材料。波长转换材料(2)中的无机荧光物质的含量相对于波长转换材料的质量为1质量%。
3.波长转换材料(3)的制作
在上述(1)中,代替合成例1中得到的经过表面处理的无机荧光物质1g而使用C60H42EuF9O8P2S30.1g,除此以外,与上述(1)同样地制作了波长转换材料。
4.波长转换材料(4)为在透明粒子中未包含(SrnBanCan)(PO4)Cl:Eu2+ n的无机荧光物质本身。
<太阳能电池用密封膜的制作>
按照下述表1~4所示的配方将各材料供给到辊磨机中,在70℃进行混炼,制备成太阳能电池用密封膜组合物。对该太阳能电池用密封膜组合物在70℃进行压延成形,自然冷却后,制作成太阳能电池用密封膜(厚度0.5mm)。
<评价方法>
·交联样品的制作
用2片白板玻璃(厚度3.2mm)夹持上述太阳能电池用密封膜,使用真空层压机,在90℃下以真空时间2分钟、压制时间8分钟进行压接,然后在烘箱内以155℃加热30分钟,使太阳能电池用密封膜交联固化,由此得到样品。
(1)透光率
使用分光光度计(日立制作所制、U-4100)对上述样品的3个部位实施400~1000nm的光谱测定,将其平均值设为透光率(%)。
(2)雾度
依据JIS K 7105(2000年),使用雾度计(日本电色工业株式会社制NDH 2000型)对上述样品测定了雾度值(%)。
(3)荧光强度
使用分光光度计(Hitachi High-Technologies公司制、F-7000)对上述样品测定了荧光强度。测定条件:光电倍增管电压(ホトマル電压)400V、激发侧狭缝20nm、荧光侧狭缝10nm、扫描速度240nm/min。关于照射波长,仅波长转换材料(3)为355nm,其他的波长转换材料(1)、(2)及(4)为325nm。计算将波长表示为X轴且将发光量表示为Y轴的函数f(x)的、发射峰的开始波长到结束波长的曲线与将函数f(x)上的X=X0和X1的2点连结的直线所围成的区域的面积,设为荧光强度。
(4)UV劣化
关于上述样品,在使用紫外线灯(SUPER UV、岩崎电气制)、于黑板温度为63℃的条件下、使上述样品对置地配置于距离照射1000W/cm2的紫外线的光源235mm的位置处并照射紫外线的情况下,测定与紫外线照射前的试样的发光强度相比降低至30%时所需的时间。
(5)耐热劣化
将上述样品静置在120℃环境下的烘箱中,测定与耐热试验开始前的发光强度相比降低至30%时所需的时间。
(6)太阳能电池输出
依次层叠白板玻璃(厚度3.2mm)/上述太阳能电池用密封膜/太阳能电池用元件(GINTECH制6英寸GIN156S)/背面侧太阳能电池用密封膜/背板(背面侧保护构件、ISOVOLTA制TPT、350μm、Icosolar2442),将其投入到设定为90℃的真空层压机中,在真空时间2分钟、压接时间8分钟的条件进行压接后,放入设定为155℃的烘箱中,加热30分钟,制作成太阳能电池模块。
关于太阳能电池输出,使用三永电机制太阳模拟器,在1000W/m2、25℃条件下进行了测定。关于太阳能电池输出,在相同条件下制作使用了参考例1的太阳能电池用密封膜的太阳能电池模块,将该模块的短路电流值设为100而评价了实施例、比较例的太阳能电池输出提高效果。
需要说明的是,背面侧太阳能电池用密封膜通过将在表3的参考例1的太阳能电池用密封膜的配方中还加入了紫外线吸收剂(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)0.2质量份的组合物与上述同样地进行压延成形来制作。
结果如下述表所示。
需要说明的是,各种材料的详细情况如以下所示。
EVA:乙酸乙烯酯含量26质量%(ULTRATHENE 634、东曹制)
m-LLDPE:密度0.880g/cm3(Kernel KS340T、日本聚乙烯制)
交联剂:过氧化-2-乙基己基单碳酸叔丁酯
交联助剂:三烯丙基异氰脲酸酯
硅烷偶联剂:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
波长转换材料(1):包含Ba0.85Mg0.65Al10O17:Eu0.15,Mn0.35的波长转换材料
波长转换材料(2):包含Ba0.82Mg1.42Al16O27:Eu0.18,Mn0.58的波长转换材料
波长转换材料(3):包含C60H42EuF9O8P2S3的波长转换材料
波长转换材料(4):(SrnBanCan)(PO4)Cl:Eu2+ n
【表4】
符号说明
11 表面侧透明保护构件
12 背面侧保护构件
13A 表面侧密封膜
13B 背面侧密封膜
14 太阳能电池用元件
Claims (6)
1.一种太阳能电池用密封膜,其特征在于,含有:包含烯烃(共)聚合物的树脂材料、和波长转换材料,其中,
所述波长转换材料含有选自下述式(I)或(II)所示的物质中的至少1种无机荧光物质、和包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料,
Ba1-aMg1-bAl10O17:Eua,Mnb (I)
式(I)中,a为0.05以上且0.25以下,b为0.10以上且0.40以下,
Ba1-cMg2-dAl16O27:Euc,Mnd (II)
式(II)中,c为0.05以上且0.25以下,d为0.20以上且0.80以下,
所述无机荧光物质的含量相对于所述树脂材料100质量份为0.0001~0.005质量份。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用密封膜,其特征在于,所述包含(甲基)丙烯酸类树脂的透明材料为透明微粒,
在该透明微粒中包含所述无机荧光物质。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池用密封膜,其特征在于,所述透明微粒的平均粒径为2~150μm。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的太阳能电池用密封膜,其特征在于,所述无机荧光物质利用硅烷偶联剂进行了表面处理。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的太阳能电池用密封膜,其特征在于,所述波长转换材料中的所述无机荧光物质的含量相对于所述波长转换材料的质量为0.5~1.5质量%。
6.一种太阳能电池,其是利用权利要求1~5中任一项所述的太阳能电池用密封膜密封太阳能电池元件而成的。
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