DE112010004375T5 - Solarzellenmodul aus amorphem Siliziium - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium bereitgestellt, das eine Solarzellenverkapselung, die einen Metalldesaktivator und ein silanmodifiziertes Polyethylen enthält, und ein Metallmaterial umfasst, das an die Solarzellenverkapselung angrenzt und mindestens ein Material aufweist, das aus Kupfer, einer bleifreien Lötlegierung und einer Silberfolie ausgewählt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das eine Solarzellenverkapselung enthält.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Technologien wie Wasserkraft, Windkraft und Photovoltaik und dergleichen sind in den Mittelpunkt des Interesses gerückt, da sie durch Nutzung unerschöpflicher Energien nicht nur zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes sondern auch zur Lösung sonstiger Umweltprobleme beitragen. Insbesondere bei den Photovoltaikanlagen sind erhebliche Leistungsverbesserungen, zum Beispiel beim Stromerzeugungswirkungsgrad von Solarzellenmodulen, und sinkende Preise zu verzeichnen, und nationale und lokale-Regierungen arbeiten an Projekten zur Förderung der Einführung von Photovoltaikanlagen im Wohnungssektor. Daher hat in den letzten Jahren die Zahl der photovoltaischen Stromerzeugungsanlagen erheblich zugenommen.
  • In Photovoltaikanlagen wird Sonnenenergie durch Verwendung eines Halbleiters (Solarzellenelement), wie beispielsweise eine Silizium-Zelle, direkt in elektrische Energie umgewandelt. Die Leistung des eingesetzten Solarzellenelements wird jedoch durch den Kontakt mit der Außenluft beeinträchtigt. Deshalb erhält das Solarzellenelement eine Verkapselung oder eine Schutzfolie als Puffer oder als Schutz gegen Kontamination mit Fremdstoffen oder Eindringen von Feuchtigkeit.
  • Aus Gründen der Lichtdurchlässigkeit, Verarbeitbarkeit und Haltbarkeit wird als Verkapselung im Allgemeinen ein vernetztes Ethylen-/Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetat-Gehalt von 25 Massen-% bis 33 Massen-% verwendet (siehe Japanische Patentanmeldung Nr. 62-14111 ). Bei einem höheren Vinylacetat-Gehalt eines Ethylen/Vinylacetat-Copolymers erhöht sich auch dessen Feuchtigkeitsdurchlässigkeit. Bei einer höheren Durchlässigkeit für Feuchtigkeit kann sich je nach Typ oder Haftungsart des oberseitigen transparenten Schutzmaterials oder unterseitigen Schutzmaterials (so genanntes Back Sheet) die Haftung zwischen dem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer und dem oberen transparenten Schutzmaterial oder dem unteren Schutzmaterial verschlechtern. Deshalb werden ein hochisolierendes Back Sheet verwendet, und weiterhin ein Butylkautschuk mit hohem Isolierwert zur umlaufenden Abdichtung des Moduls gegen Feuchtigkeit.
  • Um die Haftung von Glas, Metall oder Kunststoff als Komponenten eines oberen transparenten Schutzmaterials oder eines unterseitigen Oberflächenschutzes mit einem Harz, welches eine der Komponenten der Materialien der Verkapselung für die Versiegelung darstellt, zu gewährleisten, wird dem Harz eine Silanverbindung beigegeben.
  • Für die Polymerisation gibt es im Allgemeinen zwei Verfahren: die Copolymerisation und die Pfropfpolymerisation. Bei der Copolymerisation werden ein Monomer, ein Katalysator und eine ungesättigte Silanverbindung gemischt, und die Polymerisation wird bei vordefinierten Temperatur- und Druckwerten durchgeführt. Bei der Pfropfpolymerisation werden ein Erzeuger freier Radikale und eine ungesättigte Silanverbindung bei vordefinierter Temperatur gemischt und gerührt, um eine Silanverbindung in eine Polymerhauptkette oder -seitenkette zu einzubauen. Es ist bereits angeregt worden, ein Solarzellenmodul mit einer Verkapselung aus wie oben beschrieben synthetisiertem silanmodifizierten Polyethylen herzustellen (siehe auch veröffentlichte japanische Patentanmeldung ( JP-A) Nr. 2005-19975 ).
  • In der jüngeren Vergangenheit haben sich kristallinsiliziumbasierte Solarzellenmodule am Markt durchgesetzt. Doch kristallinsiliziumbasierte Solarzellenmodule bringen Probleme in Bezug auf Liefermenge hinsichtlich des Kristallinsiliziums oder der Qualität, wie beispielsweise hohe Reinheit, mit sich, was einer Senkung der Modulkosten und einer größeren Verbreitung im Wege steht. Ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium als eines von verschiedenen Dünnschicht-Solarzellentypen bietet dagegen attraktive Vorteile in Bezug auf potenzielle Modulkostensenkungen. Die Zellendicke eines Solarzellenmodul aus amorphem Siliziums beträgt ca. 1/100 derjenigen eines kristallinsiliziumbasierten Solarzellenmoduls, während bei beiden Typen Silizium als Rohmaterial zur Anwendung kommt. Daher bietet das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium ein großes Potenzial für Kostenreduktion.
  • Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium bietet die Möglichkeit, die Zellendicke zu einer dünnen Schicht zu reduzieren.
  • Die Konfiguration einer Zelle (Solarzellenelement) des Solarzellenmoduls aus amorphem Silizium weicht erheblich von derjenigen einer Zelle eines kristallinsiliziumbasierten Solarzellenmoduls ab und zwar dahingehend, dass im Vergleich zu einem kristallinsiliziumbasierten Solarzellenmodul das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium sehr klein und fein bezüglich der Zellenkonfiguration ist, und es eine Dünnschicht-Elektrode nutzt.
  • Beim Solarzellenmodul aus amorphem Silizium kommt auf der lichtempfangenden Seite der Zelle im Allgemeinen eine transparente Elektrode aus Zinnoxid oder desgleichen zum Einsatz. Weiterhin wird in einem Solarzellenmodul aus amorphem Silizium eine dünne Silberfolie als unterseitige Elektrode verwendet. Derartige Elektroden sind jedoch feuchtigkeitsempfindlich.
  • Aufgrund diese Problems wird eine Verkapselung zum Schutz der Elektrode oder dergleichen verwendet. Eine Verkapselung für ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium muss eine geringere Durchlässigkeit für Feuchtigkeit haben als eine Verkapselung für ein kristallinsiliziumbasiertes Solarzellenmodul.
  • Die Durchlässigkeit für Feuchtigkeit des silanmodifizierten Polyethylens ist geringer als die eines vernetzten Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, weshalb sich dieses Material gut für die Verkapselung eines Solarzellenmodul aus amorphem Silizium eignet.
  • Aus der Erfahrung bei der Anwendung von Polyethylen als Ummantelung von Hochspannungskabeln ist jedoch bekannt, dass das kontinuierliche Fließen von Strom unter Hochspannung in einer Hochtemperaturumgebung zur Zersetzung von Polyethylen führt. Um die Zersetzung von Polyethylen zu verhindern, wurde ein Verfahren des Zugebens eines Metalldesaktivators vorgeschlagen (siehe auch JP-A Nr. 2001-200085 ).
  • Ähnlich wie bei den Hochspannungskabeln kann es aufgrund des Einflusses von Metallen auch zu einer Zersetzung des Harzes, welches die Verkapselung in einer Solarzellenverkapselung darstellt, kommen. Um die Zersetzung des Harzes zu vermeiden, wurde ein Verfahren des Zugebens eines Metalldesaktivators vorgeschlagen (siehe auch JP-A Nr. 7-283427 und Pamphlet of International Publication Nr. 2006/093936 ).
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEM, AUF DESSEN LÖSUNG DIE ERFINDUNG ABZIELT
  • Im Vergleich zu anderen Materialien zeigt eine Verkapselung, welche silanmodifiziertes Polyethylen verwendet, jedoch eine Tendenz zur Beschleunigung der Korrosion von Metallmaterialien, aus denen ein Solarzellenmodul besteht, insbesondere die Korrosion von Silber (Ag) als ein Elektrodenmaterial oder die Korrosion einer nicht bleihaltigen Lötlegierung (im Folgenden „bleifreie Lötlegierung” genannt) oder Kupfer (Kupferdraht etc.), das als Verdrahtungsmaterial verwendet wird. Weiterhin birgt die beschleunigte Korrosion eines Metallmaterials das Risiko eines unbeständigen Stromerzeugungswirkungsgrades bzw. der erheblichen Abnahme des Stromerzeugungswirkungsgrades des Solarzellenmoduls in sich.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf diese Umstände entwickelt. Unter den gegebenen Umständen gibt es Bedarf für ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium mit hoher Betriebsfestigkeit, welches eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit bei den Metallen, wie beispielsweise des Elektroden- oder Verdrahtungsmaterials, bietet und gegen Qualitätseinbußen, wie beispielsweise verringerte Leistungsabgabe, bei längerem Außeneinsatz gefeit ist. Weiterhin besteht ein Bedarf für ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, welches ausgezeichnete Haftung zwischen einer Verkapselung und oberem transparenten Schutzmaterial und/oder unterseitigem Oberflächenschutzmaterial bietet.
  • MITTEL DER PROBLEMLÖSUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage der folgenden Feststellungen fertig gestellt. Das heißt, wenn silanmodifiziertes Polyethylen in eine Verkapselung für die Verkapselung eines Metallmaterials (Verdrahtung, Elektrode, etc.) eingebracht wird, das mindestens eines von Kupfer, einer bleifreien Lötlegierung und einer Silberfolie aufweist, so wird die Metallkorrosion beschleunigt. Zur Vermeidung der Korrosion von Metallmaterialien ist eine korrosionshemmende Wirkung von dem Metalldesaktivator, der normalerweise zum Schutz von Harzen verwendet wird, zu erwarten.
  • Die spezifischen Mittel zur Realisierung der oben genannten Ziele sind wie folgt.
    • <1> Ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium mit einer Solarzellenverkapselung, die einen Metalldesaktivator und ein silanmodifiziertes Polyethylen enthält, und ein Metallmaterial, das an die Solarzellenverkapselung angrenzt, und das mindestens ein Material aufweist, das aus Kupfer, einer bleifreien Lötlegierung oder einer Silberfolie ausgewählt ist.
    • <2> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das unter <1> beschrieben ist, wobei der Metalldesaktivator mindestens ein Desaktivator ist, der aus einem Hydrazinderivat und einem Triazolderivat ausgewählt ist, und der Gehalt des Metalldesaktivators in der Solarzellenverkapselung 500 ppm oder mehr beträgt.
    • <3> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das unter <1> oder <2> beschrieben ist, wobei die Solarzellenverkapselung weiterhin unmodifiziertes Polyethylen enthält, und ein Anteil des silanmodifizierten Polyethylens von 1 Massen-% bis 80 Massen-% aufweist, und zwar in Bezug auf ein Massenverhältnis bezüglich der Gesamtmasse eines Gemischs aus silanmodifiziertem Polyethylen und unmodifiziertem Polyethylen.
    • <4> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das oben unter einem von <1> bis <3> beschrieben ist, wobei sich der Gehalt des Siliziums (Si) in der Solarzellenverkapselung in einem Bereich von 8 ppm bis 3500 ppm in Bezug auf eine bestimmte Menge polymerisierten Siliziums bewegt.
    • <5> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das oben unter einem von <1> bis <4> beschrieben ist, wobei das Polyethylen, welches das silanmodifizierte Polyethylen bildet, mindestens eines ist, das aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte, Polyethylen ultra-niedriger Dichte und linearem Polyethylen niedriger Dichte ausgewählt ist.
    • <6> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, das oben unter einem von <1> bis <5> beschrieben ist, wobei das Metallmaterial mindestens eines von einer Sammelschiene oder einer Ausgleichleitung ist.
    • <7> Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium das oben unter einem von <1> bis <6> beschrieben ist, wobei die Solarzellenverkapselung mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidationsmittel, einem UV-Absorber und einem Lichtstabilisator enthält.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium mit hoher Betriebsfestigkeit, welches eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit eines Metallmaterials, wie beispielsweise eines Elektroden- oder Verdrahtungsmaterials; bietet und gegen Qualitätseinbußen, wie beispielsweise verringerte Leistungsabgabe bei längerem Außeneinsatz, gefeit ist, bereitgestellt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, welches ausgezeichnete Haftung zwischen einer Verkapselung und oberem transparenten Schutzmaterial und/oder unterseitigem Oberflächenschutz bietet, bereitgestellt werden.
  • BESTE MÖGLICHKEIT ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
  • Das Solarzellenmodul aus amorphem Silizium der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Solarzellenverkapselung, die einen Metalldesaktivator und ein silanmodifiziertes Polyethylen enthält, und ein Metallmaterial, das an die Solarzellenverkapselung angrenzt, und mindestens ein Material aufweist, das aus Kupfer, einer bleifreien Lötlegierung oder einer Silberfolie ausgewählt ist.
  • Als der Metalldesaktivator der vorliegenden Erfindung kann eine marktübliche Verbindung zur Vermeidung von metallinduzierten Schäden eines thermoplastischen Harzes verwendet werden. Die Metalldesaktivatoren können in Zweier- oder sonstigen Mehrfach-Kombinationen eingesetzt werden.
  • Bevorzugte Metalldesaktivatoren sind zum Beispiel Hydrazidderivate und Triazolderivate.
  • Spezifische Beispiele von Hydrazidderivaten sind zum Beispiel Decamethylendicarboxyldisalicyloylhydrazid, 2',3-Bis[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]propionohydrazid und Bis(2-phenoxypropionylhydrazid)isophthalat. Konkrete Beispiele von Triazolderivaten sind zum Beispiel 3-(N-Salicyloyl)amino-1,2,4-triazol. Außer dem Hydrazidderivat und dem Triazolderivat sind andere Metalldesaktivatoren denkbar, zum Beispiel 2,2'-Dihydroxy-3,3'-di(α-methylcyclohexyl)-5,5'-dimethyldiphenylmethan, Tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl)butan und eine Mischung aus 2-Mercaptobenzimidazol und Phenolkondensat.
  • Außerdem wird das Hydrazidderivat Decamethylendicarboxyldisalicyloylhydrazid unter dem Produktnamen ADK STAB CDA-6 (hergestellt von ADEKA) verkauft und 2',3-Bis[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]propionohydrazid unter der Produktbezeichnung IRGANOX MD1024 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan).
  • Das Triazolderivat 3-(N-Salicyloyl)amino-1,2,4-triazol ist unter den Produktnamen ADK STAB CDA-1 und CDA-1M (beide hergestellt von ADEKA) am Markt verfügbar. Der Gehalt des Metalldesaktivators in der Solarzellenverkapselung beträgt vorzugsweise 500 ppm oder mehr und besonders bevorzugt 1000 ppm oder mehr.
  • Wenn sich der Gehalt des Metalldesaktivators im oben genannten Bereich bewegt, ist eine effizientere Vermeidung von Korrosion und korrosionsbedingter Verringerung der Leistungsabgabe möglich.
  • Die Obergrenze für den Gehalt des Metalldesaktivators in der Solarzellenverkapselung beträgt vorzugsweise 20000 ppm oder mehr und besonders bevorzugt 5000 ppm oder mehr. Dieser Bereich des Gehalts des Metalldesaktivators kann eine weitere Kostenreduzierung erzielen, während die korrosionshemmende Wirkung erhalten bleibt.
  • In dieser Patenschrift ist die Einheit für Gehalt „ppm” und bedeutet den Massenanteil.
  • In einem Solarzellenmodul aus amorphem Silizium wird eine Verdrahtung oder Elektrode oder dergleichen, auch als Sammelschiene oder Ausgleichleitung bezeichnet, als Metallmaterial, welches an die Solarzellenverkapselung angrenzt, ausgeformt. Die Sammelschiene oder die Ausgleichleitung werden in einem Modul zu dem Zweck eingesetzt, für Haftung zwischen Zellen (Solarzellenelemente) zu sorgen oder den erzeugten Strom zu sammeln. Die Sammelschiene oder die Ausgleichleitung verwenden normalerweise einen mit einer Lötlegierung beschichteten Kupferdraht. Mit Rücksicht auf die Umwelt kommt zunehmend bleifreie Lötlegierung (Lötlegierung ohne Bleigehalt) anstelle von bleihaltiger Lötlegierung zum Einsatz. Der Einsatz bleihaltiger Lötlegierung wird insbesondere durch die EU-Richtlinie RoHS (Reduzierung von Schadstoffen) eingeschränkt, weshalb sich bleifreie Lötlegierung zunehmender Beliebtheit erfreut.
  • Ein Verdrahtungs- oder Elektrodenmaterial, wie beispielsweise eine Sammelschiene oder eine Ausgleichleitung, aus bleifreier Lötlegierung ist jedoch insofern problematisch, dass sich durch den Fluss geschmolzener Lötlegierung, je nach Struktur des Verdrahtungs- oder Elektrodenmaterials, gelegentlich Kupfer an der Oberfläche absetzt und entsprechend korrodiert. In Kombination mit einer Verkapselung, welche auf silanmodifiziertem Polyethylen basiert, ist die Sammelschiene oder die Ausgleichleitung deshalb anfällig für Korrosion.
  • Hier enthält die bleifreie Lötlegierung Zinn (Sn) als Hauptbestandteil. Bleifreie Lötlegierungen sind zum Beispiel die folgenden Legierungen:
    • – Legierung aus Zinn, Silber und Kupfer (SnAgCu-basiert)
    • – Legierung aus Zinn und Wismut (SnBi-basiert)
    • – Legierung aus Zinn, Zink und Wismut (SnZnBi-basiert)
    • – Legierung aus Zinn und Kupfer (SnCu-basiert)
    • – Legierung aus Zinn, Silber, Indium und Wismut (SnAgInBi-basiert)
    • – Legierung aus Zinn, Zink und Aluminium (SnZnAl-basiert)
  • Für die vorliegende Erfindung sind alle Arten dieser Legierungen möglich.
  • Das in der Solarzellenverkapselung verwendete silanmodifizierte Polyethylen gemäß der vorliegenden Erfindung ist problematisch, weil es die Korrosion von Silber beschleunigt, zum Beispiel wenn es mit einer dünnen Silberfolie, die als unterseitige Flächenelektrode dient, in Kontakt kommt.
  • Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff „unterseitige Flächenelektrode” eine Metallelektrode, die in einem Solarzellenmodul aus amorphem Silizium auf einer unterseitigen Fläche (Fläche, die der Oberfläche, auf der das Sonnenlicht eintritt, gegenüberliegt) (Frontfläche)) und das an eine Solarzellenverkapselung angrenzt.
  • Im Folgenden wird das silanmodifizierte Polyethylen der vorliegenden Erfindung ist, näher beschrieben. Die Solarzellenverkapselung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als Hauptbestandteil mindestens eines von silanmodifizierten Polyethylenen, welches durch Reaktion einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung mit Polyethylen unter Verwendung eines Vernetzungsmittel erhalten wird.
  • Bei der Herstellung von silanmodifiziertem Polyethylen unterliegt das Polyethylen für die Polymerisation, welches für die Pfropfpolymerisation einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung verwendet wird, keinen besonderen Einschränkungen, insofern es sich um ein Polymer handelt, welches im Allgemeinen frei im Handel als Polyethylen erhältlich ist. Konkrete Beispiele umfassen Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte und Polyethylen ultra-niedriger Dichte. Es kann sich um verzweigte oder lineare Strukturen handeln.
  • Die verschiedenen Polyethylene können in Zweier- oder sonstigen Mehrfach-Kombinationen eingesetzt werden.
  • Das Polyethylen für die Pfropfpolymerisation ist vorzugsweise ein Polyethylen mit vielen Seitenketten. Im Allgemeinen weist Polyethylen mit vielen Seitenketten eine geringe Dichte auf, während Polyethylen mit wenigen Seitenketten eine hohe Dichte aufweist. Deshalb ist ein Polyethylen mit niedriger Dichte vorzuziehen. Die Dichte des Polyethylens für die Pfropfpolymerisation gemäß der vorliegenden Erfindung bewegt sich vorzugsweise im Bereich von 0,850 bis 0,960 g/cm3 und besonders bevorzugt zwischen 0,865 und 0,930 g/cm3. Dies erklärt sich daraus, dass die Pfropfpolymerisation einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung zu Polyethylen vereinfacht wird, wenn es sich bei dem Polyethylen um ein Polyethylen mit vielen Seitenketten, das heißt, um Polyethylen, das eine niedriger Dichte aufweist, handelt,
  • Für das ethylenisch ungesättigte Silanverbindung gibt es keine speziellen Einschränkungen, solange es für die Pfropfpolymerisation mit dem Polyethylen geeignet ist.
  • Die ethylenisch ungesättigte Silanverbindung kann mindestens eine Verbindung sein, die aus der Gruppe bestehend aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltripropoxysilan, Vinyltriisopropoxysilan, Vinyltributoxysilan, Vinyltripentyloxysilan, Vinyltriphenoxysilan, Vinyltribenzyloxysilan, Vinyltrimethylendioxysilan, Vinyltriethylendioxysilan, Vinylpropionyloxysilan, Vinyltriacetoxysilan und Vinyltricarboxysilan ausgewählt ist. Von diesen wird Vinyltrimethoxysilan bevorzugt in der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung in der Solarzellenverkapselung, welche silanmodifiziertes Polyethylen enthält, vorzugsweise 10 ppm oder mehr und besonders bevorzugt 20 ppm oder mehr. Liegt der Gehalt der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung im oben genannten Bereich, ergibt sich eine starke Haftung mit dem Material, welches als oberes transparentes Schutzmaterial bzw. unterseitiger Oberflächenschutz verwendet und welches nachfolgend beschrieben wird, zum Beispiel Glas und desgleichen. Weiterhin liegt die Obergrenze für den Gehalt an der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung vorzugsweise bei 40000 ppm und besonders bevorzugt bei 30000 ppm. In Bezug auf die Haftung mit Glas oder desgleichen gibt es keine Obergrenze. Die Haftung mit Glas oder desgleichen ändert sich auch dann nicht, wenn der Gehalt der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung außerhalb des oben genannten Bereichs liegt, es steigen jedoch die Herstellungskosten.
  • Beträgt der Gehalt der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung 5000 ppm oder weniger, führt dies zu einer offensichtlichen Verbesserung der Haftung als Antwort auf den Gehalte der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung. Folglich liegt die Obergrenze des Gehalts an der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung mit Blick auf die ökonomische Wirtschaftlichkeit oder Massenfertigungseffizienz ebenfalls vorzugsweise bei 5000 ppm.
  • Weiterhin liegt das silanmodifizierte Polyethylen vorzugsweise als Zusatz in Verbindung mit unmodifiziertem Polyethylen zur Verdünnung in der Solarzellenverkapselung vor. Zum jetzigen Zeitpunkt bewegt sich der Gehalt des silanmodifizierten Polyethylens vorzugsweise im Bereich von 1 Massen-% bis 80 Massen-% und besonders bevorzugt von 5 Massen-% bis 70 Massen-%, wenn die Gesamtmasse der silanmodifizierten Polyethylenverbindung und des unmodifizierten Polyethylens mit 100% veranschlagt wird.
  • Auch in diesem Fall wird durch eine ethylenisch ungesättigte Silanverbindung, welche mit Polyethylen polymerisiert wird, die Haftung mit Glas oder desgleichen auf das silanmodifizierte Polyethylen übertragen. Da die Solarzellenverkapselung das obengenannte silanmodifizierte Polyethylen enthält, ergibt sich von daher in der Solarzellenverkapselung eine verbesserte Haftung mit Glas oder desgleichen. In Bezug auf die Haftung mit Glas oder desgleichen und die Kosten ist das oben genannte silanmodifizierte Polyethylen deshalb vorzugsweise im oben genannten Bereich einzusetzen.
  • Auf Grundlage der Gesamtmasse der Solarzellenverkapselung, welche silanmodifiziertes Polyethylen enthält, bewegt sich der Gehalt an Silizium (Si) in Bezug auf die Menge des polymerisierten Siliziums im Bereich von 8 ppm bis 3500 ppm, insbesondere von 10 ppm bis 3000 ppm und vorzugsweise von 50 ppm bis 2000 ppm. Liegt die Menge des polymerisierten Siliziums innerhalb dieses Bereichs, kann die Haftung mit einem oberen transparenten Schutzmaterial oder einem unterseitigen Oberflächenschutz oder einem Solarzellenelement problemlos gewährleistet werden; außerdem ergeben sich Vorteile auf der Kostenseite.
  • In der vorliegenden Erfindung wird als Verfahren zur Messung der Menge an polymerisiertem Silizium ein Verfahren verwendet, wobei nur eine Verkapselungsschicht (Verkapselung für Solarzelle) erhitzt wird und zu Asche verbrannt wird und somit zur Umwandlung des polymerisierten Siliziums (polymerisiertes Si) zu SiO2 führt, die Asche in Alkali geschmolzen und in reinem Wasser aufgelöst wird, dann auf konstantes Volumen eingestellt wird, und eine quantitative Analyse des polymerisierten Si mittels ICP-Emissionsspektroskopie durchgeführt wird (Hochfrequenz-Plasmaemissionsspektrometer: ICPS8100, hergestellt von Shimadzu Corporation).
  • Weiterhin hat silanmodifiziertes Polyethylen vorzugsweise eine Schmelzflussrate (MFR) von 0,5 bis 10 g/10 min, gemessen bei 190°C unter einer Last von 2,16 kg bzw. besonders bevorzugt von 1 bis 8 g/10 min. Liegt die MFR im oben genannten Bereich, ergeben sich ausgezeichnete Werte bezüglich der Formbarkeit der Kaschierung der Solarzellenverkapselung und der Haftung mit einem oberen transparenten Schutzmaterial und einem unterseitigen Oberflächenschutz.
  • Der Schmelzpunkt des silanmodifizierten Polyethylens ist vorzugsweise 120°C oder niedriger. Bei der Anfertigung eines Solarzellenmoduls mit Solarzellenverkapselung sollte der Schmelzpunkt in Bezug auf Verarbeitbarkeit oder dergleichen vorzugsweise im oben genannten Bereich liegen. Das Verfahren zur Messung eines Schmelzpunkts wird im Folgenden erläutert.
  • Beispiele für Vernetzungsmittel, die dem silanmodifizierten Polyethylen zugegeben werden, umfassen organische Peroxide einschließlich Hydroperoxide wie Dicumylperoxid, Diisopropylbenzolhydroperoxid und 2,5-Dimethyl-2,5-di(hydroperoxy)hexan; Dialkylperoxide, wie Di-t-butylperoxid, t-Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-peroxy)hexin-3; Diacylperoxide, wie Bis-3,5,5-trimethylhexanoylperoxid, Octanoylperoxid, Benzoylperoxid, o-Methylbenzoylperoxid und 2,4-Dichlorbenzoylperoxid; Peroxyester, wie t-Butylperoxyacetat, t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, t-Butylperoxypivalat, t-Butylperoxyoctoat, t-Butylperoxyisopropylcarbonat, t-Butylperoxybenzoat, Di-t-butylperoxyphthalat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan und 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexin-3; Ketonperoxide, wie Methylethylketonperoxid und Cyclohexanonperoxid; und Azoverbindungen, wie Azobisisobutyronitril und Azobis(2,4-dimethylvaleronitril).
  • Der Gehalt des verwendeten Vernetzungsmittels beträgt vorzugsweise 0,01 Massen-% oder mehr, basierend auf der Gesamtmenge einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung und Polyethylen bei der Herstellung des silanmodifizierten Polyethylens. Beträgt der Gehalt des Vernetzungsmittels 0,01 Massen-% oder mehr, erzielt die Pfropfpolymerisation einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung mit Polyethylen ausgezeichnete Ergebnisse.
  • In der vorliegenden Erfindung besteht die Solarzellenverkapselung vorzugsweise aus einer Mischung aus silanmodifiziertem Polyethylen und unmodifiziertem Polyethylen zur Verdünnung des silanmodifizierten Polyethylens. Zur Verdünnung verwendetes unmodifiziertes Polyethylen ist zum Beispiel das oben genannte Polyethylen, das für die Pfropfpolymerisation verwendet wird. Weiterhin ist das zur Verdünnung verwendete Polyethylen gemäß der Erfindung vorzugsweise ein Harz der gleichen Art wie ein Basispolymer eines silanmodifizierten Polyethylens, das heißt Polyethylen für die Pfropfpolymerisation, welches bei der Herstellung von silanmodifiziertem Polyethylen verwendet wird.
  • Da silanmodifiziertes Polyethylen relativ teuer ist, bietet die Erstellung einer Solarzellenverkapselung mittels einer Mischung aus silanmodifiziertem Polyethylen und urmodifizierten Polyethylen zur Verdünnung im Vergleich zur Herstellung einer Solarzellenverkapselung nur mit silanmodifiziertem Polyethylen Kostenvorteile.
  • Weiterhin hat das zur Verdünnung verwendete Polyethylen vorzugsweise eine Schmelzflussrate (MFR) von 0,5 bis 10 g/10 min, gemessen bei 190°C unter einer Last von 2,16 kg und besonders bevorzugt von 1 bis 8 g/10 min.. Dies ist deshalb weil die Formbarkeit der Kaschierung einer Solarzellenverkapselung ausgezeichnet ist.
  • Der Schmelzpunkt des Polyethylen zur Verdünnung beträgt vorzugsweise 130°C oder niedriger. Der oben genannte Bereich ist aus Sicht der Verarbeitbarkeit oder dergleichen bei der Herstellung eines Solarzellenmoduls mit Solarzellenverkapselung vorteilhaft.
  • Die Messung des Schmelzpunkts des silanmodifizierten Polyethylens und des Schmelzpunkts des Polyethylens zur Verdünnung erfolgt durch Differentialscanning-Kalorimetrie (DSC) im Einklang mit den Übergangstemperatur-Messverfahren für Kunststoff (JIS K7121). Gibt es zwei Schmelzpunktspitzen, gilt die höhere Temperatur als Schmelzpunkt.
  • In der vorliegenden Erfindung können ggf. Additive, wie beispielsweise ein UV-Absorber, ein Lichtstabilisator, ein Antioxidationsmittel und ein Thermostabilisator zur Anwendung kommen. Wenn die Solarzellenverkapselung der vorliegenden Erfindung das oben genannte silanmodifizierte Polyethylen enthält und ein UV-Absorber, ein Lichtstabilisator, ein Antioxidationsmittel und ein Thermostabilisator zugegeben werden, können langfristig stabile mechanische Festigkeit, Haftungsfestigkeit, Vermeidung von gelblicher Verfärbung und ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften erhalten werden.
  • Der UV-Absorber absorbiert schädliche UV-Strahlung des Sonnenlichts und wandelt sie auf molekularer Ebene in unschädliche Wärmeenergie um; damit wird die Stimulation aktiver Fotoeffekthemmer, die in den Polymeren des silanmodifizierten Polyethylens und des Polyethylens zur Verdünnung vorhanden sind, verhindert. Konkret kann mindestens ein Absorber verwendet werden, der aus der Gruppe bestehend aus einem Benzophenon-basierten UV-Absorber, einem Benzotriazol-basierten UV-Absorber, einem Salicylat-basierten UV-Absorber, einem Acrylnitril-basierten UV-Absorber, einem Metallkomplexsalz-basierten UV-Absorber, einem UV-Absorber auf Basis eines gehinderten Amins und einem anorganischen UV-Absorber, wie beispielsweise superfeines Titaniumoxid (Partikeldurchmesser: 0,01 μm bis 0,06 μm) oder superfeines Zinkoxid (Partikeldurchmesser: 0,01 μm bis 0,04 μm).
  • Beispiele für UV-Absorber sind zum Beispiel Benzophenon-basierte UV-Absorber, wie 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon, 2,2'-Dihydroxy-4-methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxy-2-carboxybenzophenon und 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon; Benzotriazol-basierte UV-Absorber, wie 2-(2'-Hydroxy-3',5'-di-t-butylphenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazol und 2-(2'-Hydroxy-5-t-octylphenyl)benzotriazol; und Salicylat-basierte UV-Absorber, wie Phenylsalicylat und p)-Octylphenylsalicylat. ausgewählt ist.
  • Das Lichtstabilisator fängt aktive Spezies ab, welche sich bei Lichteinfall in den Polymeren, die in silanmodifiziertem Polyethylen eingesetzt werden, und im Polyethylen zur Verdünnung zu zersetzen beginnen und dadurch die Photooxidation verhindern. Insbesondere kann mindestens eines eingesetzt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Verbindung auf Basis eines gehindertem Amins, einer Verbindung auf Basis eines gehinderten Piperidins und sonstiger Verbindung. Beispiele des auf gehindertem Amin basierenden Lichtstabilisators sind 4-Acetoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Stearoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Cyclohexanoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-(o-Chlorbenzoyloxy)-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-(Phenoxyacetoxy)-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 1,3,8-Triaza-7,7,9,9-tetramethyl-2,4-dioxo-3-n-octyl-spiro[4,5]decan, Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat, Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)terephthalat, Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacat, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)benzol-1,3,5-tricarboxylat, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-2-acetoxypropan-1,2,3-tricarboxylat, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-2-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)triazin-2,4,6-tricarboxylate, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidine)phosphit, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)butan-1,2,3-tricarboxylat, Tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)propan-1,1,2,3-tetracarboxylat und Tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)butan-1,2,3,4-tetracarboxylat.
  • Als Antioxidationmittel können verschiedene auf gehindertem Phenol basierende Antioxidantien verwendet werden. Konkrete Beispiele von auf gehindertem Phenol basierenden Antioxidantien sind 2,6-Di-t-butyl-p-cresol, 2-t-Butyl-4-methoxyphenol, 3-t-Butyl-4-methoxyphenol, 2,6-Di-t-butyl-4-ethylphenol, 2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-tbutylphenol), 2,2'-Methylenbis(4-ethyl-6-t-butylphenol), 4,4'-Methylenbis(2,6-di-tbutylphenol), 2,2'-Methylenbis[6-(1-methylcyclohexyl)-p-kresol], Bis(3,3-bis(4-hydroxy-3-t-butylphenyl)buttersäureglycolester, 4,4'-Butylidenbis(6-t-butyl-m-kresol), 2,2'-Ethylidenbis(4-sec-butyl-6-t-butylphenol), 2,2'-Ethylidenbis(4,6-di-t-butylphenol), 1,1,3-Tris(2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl)butan, 1,3,5-Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,4,6-trimethylbenzol, 2,6-Diphenyl-4-octadecyloxyphenol, Tetrakismethylen-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]methan, n-Octadecyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, 4,4'-Thiobis(6-t-butyl-m-kresol), Tocopherol, 3,9-[1‚1-Bisdimethyl-2-[β-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy]ethyl] 2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecan und 2,4,6-Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzylthio)-1,3,5-triazin.
  • Beispiele für Thermostabilisatoren sind phosphorbasierte Stabilisatoren wie Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphat, Bis[2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-6-methylphenyl]ethylphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)[1,1-biphenyl]-4,4'-diylbisphosphonat und Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit; und lactonbasierte Stabilisatoren wie Reaktionsprodukte von 8-Hydroxy-5,7-di-tert-butyl-furan-2-on und o-xylol. Diese können alleine oder in Zweifach- oder Mehrfachkombination verwendet werden. Die kombinierte Verwendung eines phosphorbasierten Stabilisators und eines lactonbasierten Stabilisators ist zu bevorzugen.
  • Der Gehalt von Lichtstabilisator, UV-Absorber, Thermostabilisator usw. kann je nach Partikelform, -dichte oder dergleichen variieren, er sollte jedoch vorzugsweise im Bereich 0,01 Massen-% bis 5 Massen-%, basierend auf der Gesamtmasse einer Solarzellenverkapselung, liegen.
  • Wird die Solarzellenverkapselung in einem Solarzellenmodul wie im Folgenden beschrieben verwendet, so liegt die Stärke der vorliegenden Erfindung in der nicht vorhandenen Vernetzung. Unter diesem Gesichtspunkt ist es nicht erforderlich, dass das silanmodifizierte Polyethylen eine Vernetzungsstruktur ausbildet. Folglich ist ein Katalysator oder desgleichen zur Förderung der Kondensation von Silanolgruppen nicht unbedingt erforderlich.
  • Insbesondere wird ein Silanol-Kondensationskatalysator für die Förderung der Dehydratisierungs-/Kondensationsreaktion zwischen Silanolen von Silizium, wie beispielsweise Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndioctat oder Dioctylzinndilaurat vorzugsweise im Wesentlichen nicht einbezogen.
  • Weiterhin kann die Solarzellenverkapselung gegebenenfalls sonstige Additive wie Farbmittel, Lichtstreuungsmittel und Flammschutzmittel enthalten (zusätzlich zu den vorgenannten Additiven, wie UV-Absorber).
  • Beispiele für Farbmittel sind ein Pigment, eine anorganische Verbindung und ein Farbstoff und dergleichen. Farbmittel sind insbesondere weiße Farbmittel mit Titaniumoxid, Zinkoxid und Calciumcarbonat.
  • Beispiele für Lichtstreuungsmittel sind anorganische kugelförmige Materialien wie Glaskügelchen, Silicakügelchen, Siliziumalkoxidkügelchen und hohle Glaskügelchen; und organische kugelförmige Materialien, wie Acryl- oder vinylbenzolbasierte Kunststoffkügelchen.
  • Beispiele für Flammschutzmittel sind ein halogenbasiertes Flammschutzmittel wie Bromid, ein phosphorbasiertes Flammschutzmittel, ein siliziumbasiertes Flammschutzmittel und ein Metallhydroxid, wie Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid. Die Solarzellenverkapselung der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine längliche Form. Der hier verwendete Begriff „längliche Form” beinhaltet alle schicht- und folienähnlichen Formen.
  • Die Schichtdicke der Solarzellenverkapselung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 2000 μm, und besonders bevorzugt zwischen 100 und 1250 μm. Beträgt die Schichtdicke 10 μm oder mehr, werden Zellen oder Verdrahtungen ausgezeichnet versiegelt, während Lufteinschlüsse oder Hohlräume weitestgehend vermieden werden. Ist die Schichtdicke 2000 μm oder geringer, wird eine Erhöhung des Modulgewichts vermieden, und es ergibt sich eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit beispielsweise bei der Installation und dergleichen; und ist auch auf der Kostenseite vorteilhaft.
  • Die Schmelzflussrate (MFR) bei 190°C unter einer Last von 2,16 kg von silanmodifiziertem Polyethylen oder einer Mischung aus silanmodifiziertem Polyethylen und unmodifiziertem Polyethylen zur Verdünnung, welche die Solarzellenverkapselung bilden, liegt im Bereich von 0,5 bis 10 g/10 min und besonders bevorzugt zwischen 1 und 8 g/10 min. Anders ausgedrückt, liegt eine MFR im oben genannten Bereich, werden sowohl die Haftung mit einem oberen transparenten Schutzmaterial und einem unterseitigen Oberflächenschutz als auch die Verarbeitbarkeit der Solarzellenverkapselung verbessert.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Solarzellenverkapselung der Erfindung beschrieben.
  • Als erstes wird ein Beispiel Verfahrens zur Herstellung von silanmodifiziertem Polyethylen beschrieben.
  • silanmodifiziertes Polyethylen kann durch Erhitzen, Schmelzen und Mischen einer ethylenisch ungesättigten Silanverbindung, unmodifizierten Polyethylens und eines Vernetzungsmittels und nachfolgender Pfropfpolymerisation der ethylenisch ungesättigten Silanverbindung zu Polyethylen erhalten werden.
  • Obwohl es keine speziellen Einschränkungen für das Erhitzungs-, Schmelz- und Mischverfahren eines Gemischs gibt, ist ein Verfahren zu bevorzugen, bei dem hinsichtlich der Additive die Additive und das Polyethylen mittels Extruder vorab geschmolzen und geknetet werden, um eine Mastercharge mit in das Polyethylen eingearbeiteten Additiven zu erhalten; die Mastercharge wird anderen Hauptrohstoffen beigemischt, und die Mischung wird in einem Extruder, vorzugsweise einem Extruder mit Entlüftung, geschmolzen und durchgeknetet. Die Erhitzungstemperatur beträgt vorzugsweise 300°C oder niedriger, besonders bevorzugt 270°C oder niedriger. Das silanmodifizierte Polyethylen wird vorzugsweise im obengenannten Temperaturbereich geschmolzen und durchgeknetet, da der Silanol-Anteil anfällig für Vernetzung und damit für Gelierung während des Erhitzens ist.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Ausformung einer Solarzellenverkapselung beschrieben.
  • Zwar ist das vorgenannte Verfahren, bei dem silanmodifiziertes Polyethylen und unmodifiziertes Polyethylen erhitzt, geschmolzen und gemischt werden und das daraus gewonnene silanmodifizierte Polyethylen zu Pellet verarbeitet und das Pellet dann erneut hitzegeschmolzen und wie oben beschrieben extrahiert wird, praktikabel, es gibt jedoch ein alternatives Verfahren, bei dem das silanmodifizierte Polyethylen und das unmodifizierte Polyethylen zur Verdünnung gemischt und in einen Behälter eines Extruders eingespeist werden, und die Mischung in einem Zylinder hitzegeschmolzen wird. Letzteres ist hinsichtlich Kosten günstiger.
  • Nach dem Erhitzen, Schmelzen und Mischen der Rohmaterialien wie oben beschrieben kann die Mischung mittels konventioneller Verfahren wie T-Druckformung oder Aufblasen in eine Folie mit einer Stärke von 100 bis 1500 μm geformt werden. Dadurch wird eine Solarzellenverkapselung hergestellt.
  • Die Aufheiztemperatur im erneuten Hitzeschmelzverfahren ist vorzugsweise 300°C oder niedriger, und besonders bevorzugt 270°C oder niedriger. Da der Silanol-Anteil wie oben beschrieben bei Erhitzung im silanmodifizierten Polyethylen leicht vernetzt und damit geliert, wird das Harz vorzugsweise im oben genannten Bereich hitzegeschmolzen und extrudiert.
  • Im Folgenden wird ein Solarzellenmodul beschrieben.
  • Das Solarzellenmodul der vorliegenden Erfindung wird gefertigt, indem ein Oberteil eines Solarzellenelements (Zelle), in der das Sonnenlicht eintritt, und ein Unterteil, welches der Lichteintrittsseite gegenüberliegt, mittels eines Schutzmaterials fixiert werden.
  • In der vorliegenden Patenschrift wird ein transparentes Schutzmaterial, welches am oberen Teil eines Solarzellenelements (Sonnenlicht-Eintrittsseite) angebracht wird, auch als „oberes transparentes Schutzmaterial” bezeichnet, und ein Schutzmaterial, welches am unteren Teil eines Solarzellenelements (die der Lichteintrittsseite gegenüberliegende Seite) bereit steht, als „unteres Schutzmaterial” oder „unterseitiger Oberflächenschutz”.
  • Der Aufbau des Solarzellenmoduls der Erfindung sieht zum Beispiel wie folgt aus:
    • (1) Aufbau, bei dem ein Solarzellenelement, das auf ein leitfähiges Glas oder eine leitfähige Polyimid-Folie aufgedampft worden ist, so angeordnet wird, dass die Solarzellenverkapselungen beide Seiten des Solarzellenelements abdecken, wie bei einer Schichtstruktur bestehend aus oberem transparenten Schutzmaterial/Solarzellenverkapselung/Solarzellenelement/Solarzellenverkapselung/unterem Schutzmaterial,
    • (2) Aufbau, bei dem eine Solarzellenverkapselung und ein unteres Schutzmaterial auf einem Solarzellenelement, das auf der Oberfläche eines oberen transparenten Schutzmaterials ausgeformt ist, ausgeformt werden (zum Beispiel ein Amorphsilizium-Solarzellenelement ausgeformt auf einer transparenten Elektrode aus leitfähigem Glas oder desgleichen durch Aufdampfen) (d. h. ein Aufbau, bei dem ein Solarzellenelement zwischen einem oberen transparenten Schutzmaterial und einer Solarzellenverkapselung liegt, wie bei einer Schichtstruktur bestehend aus oberem transparenten Schutzmaterial/Solarzellenelement/Solarzellenverkapselung/unterem Schutzmaterial), und sonstige Aufbautypen.
  • Bei beiden Aufbautypen (1) und (2) wird ein Metallmaterial (zum Beispiel Sammelschiene, Ausgleichleitung, unterseitige Flächenelektrode etc.), das an eine Solarzellenverkapselung angrenzt und mindestens eines von Kupfer, bleifreier Lötlegierung oder Silberfolie aufweisend, bereitgestellt.
  • Zum jetzigen Zeitpunkt ist der Aufbau mit dünner Silberfolie als unterseitige Flächenelektrode besonders geeignet, die Funktionen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, und ist damit eine bevorzugte Ausführungsform.
  • Das Solarzellenelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein auf amorphem Silizium basierendes Solarzellenelement. Das Solarzellenelement beinhaltet nicht nur ein Solarzellenelement mit einfacher Struktur, sondern auch ein Solarzellenelement mit Tandem-Struktur, welches Germanium oder desgleichen enthält, und ein Solarzellenelement mit Dreifach-Struktur.
  • Bei der Herstellung des Solarzellenmoduls kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden.
  • So gibt es zum Beispiel ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein oberes transparentes Schutzmaterial, eine Solarzellenverkapselung, ein Solarzellenelement, eine Solarzellenverkapselung und ein unterseitiges Schutzmaterial in dieser Reihenfolge nacheinander aufgebracht werden, gefolgt von Integration, Vakuumabsaugung und Thermokompression. Wird ein derartiges Beschichtungsverfahren gewählt, so liegt die Beschichtungstemperatur vorzugsweise im Bereich von 110°C bis 180°C, und besonder bevorzugt im Bereich von 130°C bis 180°C. Beträgt die Beschichtungstemperatur 110°C oder höher, kommt es zum Schmelzen und damit ergibt sich eine ausgezeichnete Haftung mit einem oberen transparenten Schutzmaterial, einer Hilfselektrode oder einem Solarzellenelement, einem unterseitigen Schutzmaterial oder dergleichen. Eine Beschichtungstemperatur von 180°C oder darunter ist vorzuziehen, da Wasserbrückenbildung aufgrund von Luftfeuchtigkeit weiter gehemmt und Gelierungsprozesse weiter verhindert werden.
  • Die Beschichtungszeit bewegt sich vorzugsweise im Bereich von 5 bis 30 Minuten, und besonders bevorzugt von 8 bis 20 Minuten. Beträgt die Beschichtungszeit 5 Minuten oder länger, kommt es zu einem guten Schmelzen und damit ergibt sich eine ausgezeichnete Haftung mit den vorgenannten Bauteilen. Beträgt die Beschichtungszeit 30 Minuten oder kürzer, so trägt dies zu einem verringerten Auftreten von Problemen bei den Verfahren bei, und es wird insbesondere ein Anstieg des Gelanteils abhängig von den Temperatur- oder Feuchtebedingungen verhindert. Zwar führt eine übermäßig hohe Feuchte zu einem erhöhten Gelanteil, während übermäßig niedrige Feuchte die Gefahr verringerter Haftung mit verschiedenen Bauteilen mit sich bringen kann, gibt es keine besonderen Probleme, so lange die Feuchte normalen atmosphärischen Bedingungen entspricht.
  • Die Solarzellenverkapselung kann zwischen dem oberen transparenten Schutzmaterial und dem Solarzellenelement, oder zwischen dem unterseitigen Schutzmaterial und dem Solarzellenelement, bereitgestellt werden. Im Solarzellenmodul können auch sonstige Schichten zum Zwecke der Sonnenlichtabsorption, der Verstärkung und dergleichen aufgebracht werden.
  • Das obere transparente Schutzmaterial des Solarzellenmoduls der vorliegenden Erfindung wird an der Seite, an der das Sonnenlicht eintritt, aufgebracht, und ist deshalb vorzugsweise ein transparentes Substrat. Oberes transparentes Schutzmaterial ist zum Beispiel ein Glas, eine Fluorharzfolie, eine transparente Kompositfolie mit Beschichtung aus wetterfestem Film und Sperrfolie oder dergleichen.
  • Unterseitiges Schutzmaterial im Solarzellenmodul der vorliegenden Erfindung ist zum Beispiel ein Metall, wie Aluminium, eine Fluorharzfolie, eine Kompositfolie mit Beschichtung aus wetterfestem Film und Sperrfolie oder dergleichen.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf Beispiele näher erläutert, jedoch soll die Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele eingeschränkt werden, solange die Kernaussage gilt. Falls nicht ausdrücklich anderweitig festgelegt, steht „Teil” für Massenanteil.
  • Auch wenn der folgende Korrosionstest mittels Ag-Substrat (silberbeschichtete Stahlplatte) und einer Ausgleichleitung durchgeführt wird, so wird eine Ag-Elektrode im Allgemeinen als die Elektrode auf der unterseitigen Fläche eines Solarzellenmoduls aus amorphem Silizium eingesetzt. Die Ausgleichleitung ist eine normalerweise in Modulen verwendete Leitung. Sobald diese Metallbauteile in der Nutzungsumgebung korrodieren, entstehen Metalloxide und der elektrische Widerstand nimmt zu. Dies trägt zu einer Verringerung der Leistungsabgabe bei. Deshalb wird im folgenden Korrosionstest die Metallkorrosion als Mittel zur Evaluierung der Zuverlässigkeit des Moduls der vorliegenden Erfindung ausgewertet. Auf Basis des derzeitigen Status des Moduls der vorliegenden Erfindung kann folgender Korrosionstest durchgeführt werden:
  • 1. Rohmaterialien
  • Die folgenden Materialien wurden als Rohmaterialien bereitgestellt:
  • (A) Polymer-Materialien
    • (A-1) Ethylen-α-Olefin-Copolymer: Dichte = 0,898 g/cm3, MFR (JIS K7210-1999, 190°C, 2160 g Last) = 3,5 g/10 min, Schmelzpunkt = 90°C (KERNEL KF360T, hergestellt von Japan Polyethylene Corporation)
    • (A-2) Ethylen-α-Olefin-Copolymer: Dichte = 0,921 g/cm3, MFR (JIS K7210-1999, 190°C, 2160 g Last) = 2,5 g/10 min, Schmelzpunkt = 108°C (KERNEL KF283, hergestellt von Japan Polyethylene Corporation)
    • (A-3) Ethylen-Vinylacetat-Copolymer: Dichte = 0,950 g/cm3, MFR (JIS K7210-1999, 190°C, 2160 g Last) = 15 g/10 min, Schmelzpunkt = 71°C (EVAFLEX EV250R, hergestellt von Du Pont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd.)
    • (A-4) Ethylen-α-Olefin-Copolymer: Dichte = 0,903 g/cm3, MFR (JIS K7210-1999, 190°C, 2160 g Last) = 1,2 g/10 min, Schmelzpunkt = 98°C (KERNEL KF0511, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.)
  • – (B) Silan-Haftvermittler –
    • (B-1) Vinyltrimethoxysilan
    • (B-2) 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
  • – (C) Verschiedene Additive –
    • (C-1-1) Phenolbasiertes Antioxidationsmittel: IRGANOX 1010 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd..)
    • (C-1-2) Phenolbasiertes Antioxidationsmittel: IRGANOX 1076 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd.)
    • (C-2) Phosphorbasiertes Antioxidationsmittel: IRGANOX 168 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd.)
    • (C-3-1) Metalldesaktivator: ADK STAB CDA-6 (hergestellt von ADEKA)
    • (C-3-2) Metalldesaktivator: ADK STAB CDA-1 (hergestellt von ADEKA)
    • (C-3-3) Metalldesaktivator: ADK STAB CDA-1 M (hergestellt von ADEKA)
    • (C-3-4) Metalldesaktivator: IRGANOX MD1024 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd.)
    • (C-4) UV-Absorber: TINUVIN 326 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd.)
    • (C-5) UV-Absorber: CHIMASSORB 81 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals K. K. Japan, jetzt BASF Japan Ltd.)
    • (C-6) Lichtstabilisator: SANOL 770 (hergestellt von Sankyo)
    • (C-7) Vernetzungsmittel: PERKMIL D (hergestellt von Nof Corporation)
    • (C-8) Vernetzungsmittel: LUPEROX 101 (hergestellt von Arkema Yoshitomi, Ltd.)
    • (C-9) Vernetzungsmittel: LUPEROX TBEC (hergestellt von Arkema Yoshitomi, Ltd.)
  • – (D) Herstellung einer Additiv-Mastercharge –
  • (D-1)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 96 Massenanteile KERNEL KF283, 1,87 Massenanteile TINUVIN 326, 1,87 Massenanteile SANOL 770 und 0,5 Massenanteile IRGAFOS 168 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-1) herzustellen.
  • (D-2)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 96 Massenanteile KERNEL KF283, 1,87 Massenanteile TINUVIN 326, 1,87 Massenanteile SANOL 770 und 0,5 Massenanteile IRGANOX 1010 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-2) herzustellen.
  • (D-3)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 96 Massenanteile KERNEL KF283, 1,87 Massenanteile TINUVIN 326, 1,87 Massenanteile SANOL 770 und 0,5 Massenanteile IRGANOX 1010 und 1 Massenanteil ADK STAB CDA-6 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-3) herzustellen.
  • (D-4)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 96 Massenanteile EVOLUE SP0511, 1,87 Massenanteile TINUVIN 326 und 1,87 Massenanteile SANOL 770 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-4) herzustellen.
  • (D-5)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 98 Massenanteile EVOLUE SP0511 und 2 Massenanteile IRGANOX 1076 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-5) herzustellen.
  • (D-6)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 98 Massenanteile EVOLUE SP0511 und 2 Massenanteile ADK STAB CDA-6 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-6) herzustellen.
  • (D-7)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 98 Massenanteile EVOLUE SP0511 und 2 Massenanteile ADK STAB CDA-1 durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-7) herzustellen.
  • (D-8)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 98 Massenanteile EVOLUE SP0511 und 2 Massenanteile ADK STAB CDA-1M durchgeknetet, um eine Mastercharge (D-8) herzustellen.
  • (D-9)
  • Unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (L/D = 32, 30 mm ϕ) bei einer Verarbeitungstemperatur von 150°C wurden 98 Massenanteile EVOLUE SP0511 und 2 Massenanteile IRGANOX MD1024 durchgeknetet, um eine Vormischung (D-9) herzustellen.
  • 2. Evaluierungsverfahren
  • Gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren wurde die Evaluierung für die Verkapselungsfolien folgender Beispiele und Vergleichsbeispiele durchgeführt. Die Evaluierungsergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 aufgeführt.
  • Als oberes transparentes Schutzmaterial wurde das folgende Blauglas (Floatglas) hergestellt:
    • – Substrat
  • Oberes transparentes Schutzmaterial: Blauglas (Floatglas) (Dicke = 3,2 mm, Abmessung = 7,5 cm × 12 cm)
  • (1) Substrathaftung
  • 1-1. Glashaftung
  • Die Haftung wurde für das vorgenannte Blauglas unter den folgenden Bedingungen erzeugt:
    • – Haftungsbedingungen: 150°C × 3 min × 5 min (vorausgesetzt, dass die Beschichtung für Vergleichsbeispiel 2 bei 130° × 3 min × 3 min durchgeführt wurde, mit anschließender Härtung bei 145°C für 40 min)
    • – Beschichtungsausrüstung: Vakuumbeschichter (LM-50x50S, hergestellt von NPC Corp).
    • – Musterzusammensetzung: Blauglas (Floatglas)/Verkapselungsfolie
    • – Messung: Die Haftung zwischen Glas und Verkapselungsfolie wurde gemessen, indem ein Muster von 15 mm Breite geschnitten und ein Blauglas-/Verkapselungsfolienende des Musters mit einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min in vertikaler Richtung zur Glasfläche gezogen wurde.
  • (2) Korrosionstest – 1
  • 2-1. Ausgleichleitung
    • – Ausgleichleitung (1) verbleit (hergestellt von Sanko Kinzoku Co., Ltd.)
    • – Ausgleichleitung (2) bleifrei (hergestellt von Sanko Kinzoku Co., Ltd.)
  • 2-2. Korrosionsbewertung
    • (i) Jeweils zwei auf 8 cm zugeschnittene Ausgleichleitungen wurden in gleichen Abständen auf dem Glas, auf welches die Verkapselungsfolie gelegt wurde, angeordnet, dann wurde eine weitere Verkapselungsfolie und Glasplatte in dieser Reihenfolge darüber gelegt und die Beschichtung zur Fertigstellung des Mustermoduls durchgeführt. Das Muster wurde 1000 Stunden bei einer Atmosphäre von 85°C·90% RH gealtert und der Korrosionszustand der Ausgleichleitung visuell überwacht.
    • (ii) Wie im vorstehenden Absatz (i) beschrieben, wurden jeweils zwei Silber-beschichtete Stahlplatten (0,5 mm Dicke × 10 cm Länge × 2 cm Breite, hergestellt von Test Piece Manufacturing Co., Ltd.) in gleichen Abständen auf dem Glas, auf welches die Verkapselungsfolie gelegt wurde, angeordnet; dann wurde eine weitere Verkapselungsfolie und Glasplatte in dieser Reihenfolge darüber gelegt und die Beschichtung zur Fertigstellung des Mustermoduls durchgeführt. Das Muster wurde 1000 Stunden bei einer Atmosphäre von 85°C·90% RH gealtert und der Korrosionszustand der Silberbeschichtung visuell überwacht.
  • Um die Korrosion zu beschleunigen, wurde bei dem Test ein Prüfstück (Ausgleichleitung oder Silber-beschichtete Stahlplatte) zwischen die zwei Verkapselungsfolien gelegt.
  • (2) Korrosionstest-2
  • 4-1. Ausgleichleitung
    • – Ausgleichleitung (1) verbleit (hergestellt von Sanko Kinzoku Co., Ltd.)
    • – Ausgleichleitung (2) ... bleifrei (hergestellt von Sanko Kinzoku Co., Ltd.)
  • 4-2. Korrosionsbewertung
    • (i) Eine Verkapselungsfolie wurde auf Silizium-behandelter PET-Folie (Silizium-behandelte Polyethylen-Terephthalat-Folie. Im Folgenden wie vorgenannt) platziert. Jeweils zwei der auf 8 cm zugeschnittenen Ausgleichleitungen wurden in gleichen Abständen auf dem Glas, auf welches die Verkapselungsfolie gelegt wurde, angeordnet; dann wurde eine weitere Verkapselungsfolie darüber gelegt und die Beschichtung zur Fertigstellung des Moduls durchgeführt. Das Muster wurde 1000 Stunden bei einer Atmosphäre von 85°C·90% RH gealtert und der Korrosionszustand der Ausgleichleitung visuell überwacht. Es wurde eine Silizium-behandelte PET Folie, CERAPEEL MDA(S) (hergestellt von Toray Advanced Film Co., Ltd.) verwendet.
    • (ii) Wie im vorstehenden Absatz (i) beschrieben, wurde eine Verkapselungsfolie auf einem Silizium-behandelten PET Film platziert, eine Silber-beschichtete Stahlplatte (0,5 mm Dicke × 10 cm Länge × 2 cm Breite, hergestellt von Tests Piece Manufacturing Co., Ltd.) darüber gelegt, und eine weitere Verkapselungsfolie darüber gelegt und die Beschichtung zur Fertigstellung des Masterdoduls durchgeführt. Das Muster wurde 1000 und 2000 Stunden bei einer Atmosphäre von 85°C·90% RH gealtert und der Korrosionszustand der Silberbeschichtung visuell überwacht.
    • (iii) Wie im vorstehenden Absatz (i) beschrieben, wurde eine Verkapselungsfolie auf einem Silizium-behandelten PET Film platziert, ein Kupfersubstrat (0,5 mm Dicke × 10 cm Länge × 2 cm Breite, hergestellt von Tests Piece Manufacturing Co., Ltd.) darüber gelegt, und eine weitere Verkapselungsfolie darüber gelegt und die Beschichtung zur Fertigstellung des Mustermoduls durchgeführt. Das Muster wurde 1000 Stunden bei einer Atmosphäre von 85°C·90% RH gealtert und der Korrosionszustand des Kupfersubstrats visuell überwacht. Um die Korrosion zu beschleunigen, wurde bei dem Test ein Prüfstück (Ausgleichleitung oder Silber-beschichtete Stahlplatte) zwischen die zwei Verkapselungsfolien gelegt.
  • (Beispiel 1)
  • – Herstellung von silanmodifiziertem Polyethylen (1) –
  • 2,5 Massenanteile von (B-1) und 1 Massenanteil von (C-7) wurden vorab in 100 Massenanteile von (A-1) imprägniert und bei einer Verarbeitungstemperatur von 180°C (40 mm ϕ Einschneckenextruder, L/D = 28, stirnseitige Dulmadge-Schnecke, 40 min–1) zu silanmodifiziertem Polyethylen (1) geschmolzen und gemischt. Die Menge an polymerisiertem Silizium im silanmodifizierten Polyethylen betrug 4600 ppm.
  • – Herstellung einer Verkapselungsfolie –
  • 70 Massenanteile von (A-2), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (1) und 10 Massenanteile von (D-3) wurden dann trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Die Menge an polymerisiertem Silizium in der Verkapselungsfolie betrug 900 ppm. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung der Glashaftung, Korrosionstest-1, durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Weiterhin wurde die Menge des polymerisierten Siliziums gemessen, indem das silanmodifizierte Polyethylen bzw. die Verkapselungsfolie erhitzt und zu Asche verbrannt wurde, die Asche mit Alkali verschmolzen und in reinem Wasser aufgelöst wurde; danach erfolgte die Einstellung auf konstantes Volumen und die quantitative Analyse über ICP-Emissionsspektrometrie (Hochfrequenz-Plasmaemissionsspektrometer: ICPS8100, hergestellt von Shimadzu Corporation).
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • 70 Massenanteile von (A-2), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (1) und 10 Massenanteile von (D-1) wurden trocken gemischt und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung der Glashaftung, Korrosionstest-1, durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • 70 Massenanteile von (A-2), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (1) und 10 Massenanteile von (D-2) wurden trocken gemischt und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung der Glashaftung, Korrosionstest-1, durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • 100 Massenanteile von (A-3), 0,5 Massenanteile von (B-2), 0,96 Massenanteile von (C-8), 0,24 Massenanteile von (C-9), 0,3 Massenanteile von (C-5), 0,1 Massenanteile von (C-6) und 0,03 Massenanteile von (C-1-1) wurden trocken gemischt und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 90°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung der Glashaftung, Korrosionstest-1, durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]
    Menge an Metalldesaktivator (ppm) Korrosionszustand Glashaftung [N/15 mm]
    Ag-Substrat Ausgleichleitung (1) Ausgleichleitung (2) anfangs nach 1000 h
    Beispiel 1 1000 keine keine keine 57 60
    Vergleichsbeispiel 1 0 ja (gelbliche Verfärbung) ja (gelbliche Verfärbung) ja (Nachdunklung) 55 58
    Vergleichsbeispiel 2 0 ja (gelbliche Verfärbung) keine ja (Nachdunklung) 58 55
    Vergleichsbeispiel 3 0 keine keine ja (Nachdunklung) 25 18
  • In Tabelle 1 steht die ”Menge des Metalldesaktivators (ppm)” für den Gehalt (Massenanteil) eines Metalldesaktivators in der Verkapselungsfolie.
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde im Beispiel 1 keine Korrosion und ausgezeichnete Haftung mit dem Glas festgestellt. Andererseits wurde in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 aufgrund des Auftretens von Korrosion nicht der gewünschte Korrosionswiderstand erreicht. Weiterhin wurde im Vergleichsbeispiel 3 eine schlechte Haftung mit Glas festgestellt.
  • (Beispiel 2)
  • – Herstellung von silanmodifiziertem Polyethylen (2) –
  • 2,5 Massenanteile von (B-1) und 1 Massenanteil von (C-7) wurden vorab in 100 Massenanteile von (A-4) imprägniert und bei einer Verarbeitungstemperatur von 200°C (40 mm ϕ Einschnecken-Extruder, L/D = 28, stirnseitige Dulmadge-Schnecke, 50 min–1) zu silanmodifiziertem Polyethylen (2) geschmolzen und gemischt.
  • – Herstellung einer Verkapselungsfolie –
  • 63,5 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 2,5 Massenanteile von (D-6) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Beispiel 3)
  • 61 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 5 Massenanteile von (D-6) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Beispiel 4)
  • 56 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 15 Massenanteile von (D-6) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Beispiel 5)
  • 61 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 5 Massenanteile von (D-7) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Beispiel 6)
  • 61 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 5 Massenanteile von (D-8) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Beispiel 7)
  • 61 Massenanteile von (A-4), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4), 4 Massenanteile von (D-5) und 5 Massenanteile von (D-9) wurden trocken gemischt, und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm ϕ Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt.
  • (Vergleichsbeispiel 4)
  • 66 Massenanteile von (A-2), 20 Massenanteile silanmodifiziertes Polyethylen (2), 10 Massenanteile von (D-4) und 4 Massenanteile von (D-5) wurden trocken gemischt und es wurde eine Verkapselungsfolie mit einer Dicke von 0,4 mm mittels einer 40 mm 4 Einschnecken-T-Formpressmaschine bei einer Harztemperatur von 160°C hergestellt. Mittels dieser Verkapselungsfolie wurde die Bewertung des Korrosionstests-2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführt. [Tabelle 2]
    Menge an Metalldesaktivator (ppm) Korrosionszustand
    Ag-Substrat Ag-Substrat Cu-Substrat Ausgleichleitung (1) Ausgleichleitung (2)
    nach 1000 h nach 2000 h nach 1000 h nach 1000 h nach 1000 h
    Beispiel 2 500 keine schwarze Stellen beobachtet Rostbefall keine keine
    Beispiel 3 1000 keine keine rostfrei keine keine
    Beispiel 4 3000 keine keine rostfrei keine keine
    Beispiel 5 1000 keine keine rostfrei keine keine
    Beispiel 6 1000 keine keine rostfrei keine keine
    Beispiel 7 1000 keine keine rostfrei keine keine
    Vergleichsbeispiel 4 0 ja (gelbliche Verfärbung) starker Rostbefall keine ja (gelbliche Verfärbung)
  • In Tabelle 2 steht die „Menge des Metalldesaktivators (ppm)” für den Gehalt (Massenanteil) eines Metalldesaktivators in der Verkapselungsfolie.
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, gibt es in den Beispielen 2 bis 7 eine Hemmung der Korrosion. Bei einer Prüfung der Glashaftung der Verkapselungsfolie in den Beispielen 2 bis 7, die in der gleichen Weise wie Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigten die Verkapselungsfolien der Beispiele 2 bis 7 ebenfalls eine ausgezeichnete Haftung mit Glas. Andererseits wurde im Vergleichsbeispiel 4 aufgrund des Auftretens von Korrosion nicht der gewünschte Korrosionswiderstand erreicht.
  • Die vollständige Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-260131 wird durch Bezugnahme zum Bestandteil dieser Patenschrift.
  • Alle Dokumente, Patentanmeldungen und technischen Patenschriften, die in dieser Patenschrift zitiert werden, werden durch Bezugnahme zum Bestandteil dieser Patenschrift, und zwar in der gleichen Weise, als seien die einzelnen Publikationen, Patentanmeldungen und technischen Standards separat und einzeln durch Bezugnahme zu einem Bestandteil geworden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 62-14111 [0004]
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    • JP 7-283427 A [0014]
    • WO 2006/093936 [0014]
    • JP 2009-260131 [0129]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS K7121 [0057]
    • JIS K7210-1999 [0096]
    • JIS K7210-1999 [0096]
    • JIS K7210-1999 [0096]
    • JIS K7210-1999 [0096]

Claims (7)

  1. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium, umfassend: eine Solarzellenverkapselung, welche einen Metalldesaktivator und ein silanmodifiziertes Polyethylen enthält; und ein Metallmaterial, das an die Solarzellenverkapselung angrenzt und mindestens ein Material aufweist, das aus Kupfer, einer bleifreien Lötlegierung oder einer Silberfolie ausgewählt ist.
  2. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei der Metalldesaktivator mindestens ein Desaktivator ist, der aus der Gruppe bestehend aus einem Hydrazinderivat und einem Triazolderivat ausgewählt ist, und der Gehalt des Metalldesaktivators in der Solarzellenverkapselung 500 ppm oder mehr beträgt.
  3. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei die Solarzellenverkapselung weiterhin unmodifiziertes Polyethylen enthält und ein Anteil des silanmodifizierten Polyethylens in einem Bereich von 1 Massen-% bis 80 Massen-% in Bezug auf ein Massenverhältnis bezüglich der Gesamtmasse eines Gemischs des silanmodifizierten Polyethylens und des unmodifiziertem Polyethylens liegt.
  4. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an Silizium (Si) in der Solarzellenverkapselung in einem Bereich von 8 ppm bis 3500 ppm in Bezug auf eine Menge an polymerisiertem Silizium liegt.
  5. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei das Polyethylen, welches das silanmodifizierte Polyethylen bildet, mindestens ein Polyethylen ist, das aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte, Polyethylen ultraniedriger Dichte und linearem Polyethylen niedriger Dichte ausgewählt ist.
  6. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei das Metallmaterial eine Sammelschiene und/oder eine Ausgleichleitung ist.
  7. Solarzellenmodul aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, wobei die Solarzellenverkapselung mindestens ein Material enthält, das aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidationsmittel, einem UV-Absorber und einem Lichtstabilisator ausgewählt ist.
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