DE112011103679T5

DE112011103679T5 - Bahn für die Verwendung als ein Verpackungsmaterial für Solarzellen

Info

Publication number: DE112011103679T5
Application number: DE112011103679T
Authority: DE
Inventors: Shibuya Hidekazu
Original assignee: LG Hausys Ltd
Current assignee: LX Hausys Ltd
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-08-14
Also published as: US8815966B2; WO2012060652A2; KR20120048288A; WO2012060652A3; KR101239533B1; CN103201850A; CN103201850B; US20130231411A1

Abstract

Es wird eine Bahn für die Verwendung als ein Verpackungsmaterial mit einem niedrigen Prozentsatz an Wärmeschrumpfung, herausragender Flexibilität und herausragenden Eigenschaften als ein Verpackungsmaterial für Solarzellen offenbart. Die Bahn für die Verwendung als ein Verpackungsmaterial für Solarzellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kunstharzbahn mit Lufträumen, die durch das Heißschmelzkleben eines Teils eines verteilten warmklebenden Kunstharzpulvers erhalten werden, wobei die relative Dichte der Bahn nicht weniger als 20(%) und nicht mehr als 70(%) der Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes ist, so dass die Bahn ausreichend flexibel ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verkapselungsbahn für Solarzellen, die eine geringe Wärmeschrumpfung und hohe Flexibilität zeigt.
Hintergrundtechnik
In den letzten Jahren standen Solarzellen zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie im Mittelpunkt des Interesses als ein Ersatz für vorhandene Leistungserzeugungssysteme, die von fossilen Brennstoffen abhängig sind.
Bezug nehmend auf 1 wird eine Verkapselungsbahn 4, die aus einem warmklebenden Kunstharz ausgebildet ist, auf einer Oberfläche eines oberflächenseitigen Schutzelements 1, das aus Glas oder einem transparenten Kunstharz ausgebildet ist, angeordnet, und mehrere Solarzellenvorrichtungen 3 werden auf der Bahn 4 angeordnet. Ebenso wird eine andere Verkapselungsbahn 4 auf den Solarzellenvorrichtungen 3 angeordnet, und ein rückseitiges Schutzelement 2, das aus Glas oder einem Kunstharz ausgebildet ist, wird auf der Bahn 4 angeordnet, um einen laminierten Körper auszubilden.
Die gestapelten Bahnen werden durch Pressen der zwei Schutzelemente 1, 2, während die Verkapselungsbahnen 4, 4 geschmolzen werden, integriert. 2 zeigt ein Solarzellenmodul, das durch Schmelzen der Verkapselungsbahnen 4, 4 fertig gestellt wird, so dass die Verkapselungsbahnen 4, 4 mit den anderen Elementen integriert werden. Hier wird durch Integrieren der Verkapselungsbahnen 4, 4 eine Verkapselung 4' ausgebildet.
Ferner werden warmklebende Kunstharzbahnen, die als Verkapselungsbahnen 4 verwendet werden, im Allgemeinen durch Extrusion oder Kalandrieren unter Verwendung von T-Formwerkzeugen ausgebildet. Hier zeigen alle diese warmklebenden Kunstharzbahnen eine hohe Wärmeschrumpfung. Wenn somit warmklebende Kunstharzbahnen als die Verkapselungsbahnen 4 verwendet werden, kann die Verkapselungsbahn 4 stark schrumpfen, wenn sie erwärmt wird, so dass die Solarzellenvorrichtungen 3 in den Verkapselungsbahnen 4 aufgrund von Belastungen, die auf die Solarzellenvorrichtungen 3 angewendet werden, verschoben oder beschädigt werden können.
Eine warmklebende Kunstharzbahn mit einer geringen Wärmeschrumpfung, wie in dem Patentdokument 1 offenbart, ist in der Technik wohlbekannt. Eine derartige warmklebende Bahn, die eine geringe Wärmeschrumpfung zeigt, wird erhalten, indem ein warmklebendes Kunstharzpulver teilweise oder vollständig geschmolzen wird. Die warmklebende Bahn, die durch teilweises oder vollständiges Schmelzen des warmklebenden Harzpulvers erhalten wird, hat eine geringere Wärmeschrumpfung als eine Bahn, die durch Extrusion unter Verwendung von T-Formwerkzeugen oder Kalandrieren gefertigt wird.
Folglich kann ein Problem der Verschiebung oder Beschädigung der Solarzellenvorrichtungen 3 aufgrund der Schrumpfung der Verkapselungsbahnen 4 der Solarzelle gelöst werden, wenn die warmklebende Kunstharzbahn des Patentdokuments 1 als die Verkapselungsbahnen 4 für Solarzellen verwendet wird.
Außerdem offenbart das Patentdokument 2 auch eine Kunstharzbahn, die ausgebildet wird, indem eine Kunstharzschicht, die ein Vernetzungsmittel enthält, und eine Schicht ohne irgendein Vernetzungsmittel gestapelt werden, um die Wärmeschrumpfung zu verringern.
Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-363507A
Patentdokument 2: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-4437A
Offenbarung
Technisches Problem
Wenngleich die warmklebenden Kunstharzbahnen, die konzipiert sind, um die Wärmeschrumpfung zu verringern, in der Technik bekannt sind, haben derartige warmklebende Bahnen ein Problem der Flexibilitätsverringerung, wenn sie als Verkapselungsbahnen einer Solarzelle verwendet werden.
Zum Beispiel wird die in dem Patentdokument 1 offenbarte warmklebende Kunstharzschicht dargestellt als gewonnen, indem warmklebendes Kunstharzpulver vollständig geschmolzen wird, und eine derartige warmklebende Kunstharzbahn hat eine Flexibilität, die ähnlich der einer Bahn ist, die durch Extrusion ausgebildet wird. Jedoch offenbart dieses Patentdokument auch eine warmklebende Kunstharzbahn, die erhalten werden kann, indem das warmklebende Kunstharzpulver teilweise geschmolzen wird, es ist offensichtlich, dass das vollständige Schmelzen des warmklebenden Kunstharzpulvers die Schrumpfung verbessern, aber die Flexibilität behindern würde.
Ferner ist offensichtlich, dass Flexibilität nicht der Gegenstand der in dem Patentdokument 2 offenbarten Erfindung ist.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Verwendung einer warmklebenden Kunstharzbahn, der es an Flexibilität mangelt, als eine Verkapselungsbahn für Solarzellen folgende Probleme verursachen.
Das heißt, die Verkapselungsbahnen 4, 4 mit geringer Flexibilität haben eine Schwierigkeit beim Biegen entlang von Oberflächen der Solarzellenvorrichtungen 3, die zwischen den Verkapselungsbahnen eingefügt sind, und es wird eine Lücke zwischen Rändern der Solarzellenvorrichtungen 3 und den Verkapselungsbahnen 4 erzeugt. Wenn eine Lücke dazwischen erzeugt wird, ist es, selbst wenn die Verkapselungsbahnen 4, 4 geschmolzen werden, schwierig, die Lücke zu schließen, und die jeweiligen Elemente werden integriert, wobei die Lücke als ein Hohlraum bleibt.
Wenngleich eine derartige Pore die Leistung einer Solarzelle nicht Wesentlich beeinträchtigt, kann dann die Solarzelle aufgrund des unansehnlichen Aussehens der Pore für fehlerhaft gehalten werden.
Wenn die fertig gestellte Solarzelle trotz des geringfügigen Einflusses auf die Leistung der Solarzelle für fehlerhaft gehalten wird, kann die fertig gestellte Solarzelle nicht gerettet werden, was bedeutet, dass alle Fertigungsstufen zwecklos waren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verkapselungsbahn für Solarzellen bereitzustellen, die beim Erwärmen eine geringe Schrumpfung hat und eine hohe Flexibilität zeigt, während die Produktivität eines Solarzellenmoduls verbessert wird.
Technische Lösung
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Verkapselungsbahn für Solarzellen bereit, wobei warmklebende Kunstharzpulver teilweise geschmolzen und aneinander geklebt werden, um Poren aufrecht zu erhalten, und die Verkapselungsbahn eine relative Dichte (oder Rohdichte) hat, die 20% bis 70% einer Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verkapselungsbahn, wie in dem ersten Aspekt dargelegt, bereit, wobei das warmklebende Kunstharz ein Ethylencopolymer enthalten kann, das 60 Gewichts-% bis 90 Gewichts-% von Ethylen enthalten kann und einen Schmelzmassendurchsatz von 1 g/10 Min bis 50 g/10 Min haben kann.
Vorteilhafte Ergebnisse
Da die Verkapselungsbahn für Solarzellen gemäß den ersten und zweiten Aspekten ausgebildet wird, indem warmklebendes Harzpulver teilweise geschmolzen wird, hat die Verkapselungsbahn eine viel geringerer Wärmeschrumpfung und Flexibilität als vorhandene warmklebende Kunstharzbahnen. Wenn folglich die Verkapselungsbahn in der Herstellung von Solarzellenmodulen verwendet wird, ist es möglich, die Produktivität der Solarzellenmodule zu verbessern, indem Poren entfernt werden und die Produktfehlerrate verringert wird.
Da die Verkapselungsbahn ferner derart ausgebildet ist, dass sie eine relative Dichte von 20% bis 70% einer Nettodichte eines warmklebenden Kunstharzes hat und somit Poren darin hat, hat die Verkapselungsbahn eine Schwammform mit einem großen Volumen, wodurch Polsterungseigenschaften bereitgestellt werden. Wenn folglich in der Herstellung einer Solarzelle Druck auf ein Schutzelement angewendet wird, nimmt die Verkapselungsbahn den Druck auf, wodurch es möglich gemacht wird, zu verhindern, dass Solarzellenvorrichtungen in dem Herstellungsverfahren durch eine äußere Kraft beschädigt werden.
Wenn die Verkapselungsbahn unzureichende Polsterungseigenschaften hat, können die Solarzellenvorrichtungen beschädigt werden, wenn sie zwischen den Verkapselungsbahnen angeordnet sind und unter Druck erwärmt werden. Wenn die Verkapselungsbahn jedoch wie in der vorliegenden Erfindung Poren darin hat, werden die Solarzellenvorrichtungen nicht beschädigt, auch wenn, wie vorstehend beschrieben, Druck auf sie angewendet wird.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verkapselungsbahn aus Ethylencopolymerpulver ausgebildet und zeigt somit eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Sonnenlicht. Als ein Ergebnis kann nicht nur die Verkapselungsbahn für Solarzellen, sondern auch das Solarzellenmodul eine verbesserte Haltbarkeit haben.
Da ferner die Menge an Ethylenharz in dem Ethylencopolymer auf 60 Gewichts-% oder mehr eingestellt wird, kann das Ethylencopolymer warmklebendes Kunstharzpulver mit einer guten Fließfähigkeit bereitstellen, die Behandelbarkeit des Kunstharzpulvers verbessern und eine gleichmäßigere Verkapselungsbahn ausbilden.
Da außerdem in dem Ethylencopolymer die Menge an Ethylenharz auf 90 Gewichts-% oder weniger eingestellt wird, kann eine Verkapselungsbahn für Solarzellen mit besonders hoher Transparenz erhalten werden.
Da außerdem der Schmelzmassendurchsatz des Ethylencopolymers auf einen Bereich von 1 g/10 Min bis 50 g/10 Min eingestellt wird, ist es möglich, die optimale Fließfähigkeit der Verkapselung während der Warmklebeverbindung der Solarzellenvorrichtung aufrecht zu erhalten, während verhindert wird, dass die Verkapselung den Schutzelementen für die Solarzelle entweicht.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer allgemeinen Solarzelle, die einen Zustand zeigt, in dem Verkapselungsschichten keiner Schmelzklebung unterzogen werden.
2 ist eine Schnittansicht einer allgemeinen Solarzelle.
Beste Betriebsart
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben.
Eine Verkapselungsbahn für Solarzellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Bahn, die ausgebildet wird, indem ein warmklebendes Kunstharzpulver teilweise geschmolzen wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass seine relative Dichte 20% bis 70% einer Nettodichte eines warmklebenden Kunstharzes ist. Ferner wird die Verkapselungsbahn gemäß der vorliegenden Ausführungsform als die Verkapselungsbahn 4 von 1 verwendet. Folglich wird die folgende Beschreibung auch unter Bezug auf 1 und 2 gegeben.
Nun wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Verkapselungsbahn 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst kann ein warmklebendes Kunstharzpulver für die Verkapselungsbahn 4 erhalten werden, indem warmklebende Kunstharzkügelchen durch mechanisches Mahlen, Gefriermahlen, chemisches Mahlen und ähnliches gemahlen werden. Die Partikelgröße des erhaltenen Pulvers ist nicht besonders beschränkt, reicht aber vorzugsweise von 32 Mesh bis 200 Mesh, wenn die Fließfähigkeit des Pulvers und die Flexibilität der Bahn berücksichtigt werden.
Das auf diese Weise vorbereitete warmklebende Kunstharzpulver wird durch einen Pulververteiler oder ähnliches gleichmäßig auf einem Trennsubstrat verteilt, von dem das warmklebende Kunstharz getrennt werden kann, und wird dann durch eine Ferne-Infrarotheizung oder ähnliches erwärmt. Wenn das warmklebende Kunstharzpulver teilweise geschmolzen wird und Teile davon aneinander geklebt werden, um eine Bahn zu bilden, wird die Bahn von dem Trennsubstrat getrennt, indem sowohl die Bahn als auch das Trennsubstrat gekühlt werden, um eine Verkapselungsbahn 4 für Solarzellen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Da die durch dieses Verfahren ausgebildete Verkapselungsbahn 4 sich während der Verarbeitung nicht in der Maschinenlaufrichtung erstreckt, hat die Verkapselungsbahn eine sehr geringe Wärmeschrumpfung von weniger als 2%. Wenn folglich unter Verwendung der durch dieses Verfahren ausgebildeten Verkapselungsbahn eine Solarzelle hergestellt wird, kann verhindert werden, dass Solarzellenvorrichtungen 3 durch Belastungen aufgrund der Wärmeschrumpfung der Verkapselungsbahn 4 verschoben oder beschädigt werden.
Da ferner die Verkapselungsbahn 4 erhalten wird, indem das Pulver teilweise geschmolzen wird, werden mehrere Poren zwischen den Pulvern ausgebildet. Die Verkapselungsbahn 4 mit den Poren hat eine höhere Flexibilität als eine Bahn, die nur aus einem Kunstharz ausgebildet wird. Hier nimmt die Flexibilität der Verkapselungsbahn mit der steigenden Anzahl von Poren darin zu. Das heißt, die Flexibilität nimmt mit einem abnehmenden Verhältnis der relativen Dichte der Verkapselungsbahn zu einer Nettodichte eines Kunstharzes zu.
Ferner hat die relative Dichte der Verkapselungsbahn 4 für Solarzellen aus dem folgenden Grund vorzugsweise 20% bis 70% der Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes.
Da die Verkapselungsbahn 4 eine zu hohe Porigkeit hat, wenn die relative Dichte der Verkapselungsbahn 4 weniger als 20% der Nettodichte des Harzes ist, ist es schwierig, während der Herstellung des Solarzellenmoduls Luft aus den Poren in der Verkapselungsbahn 4 zu extrahieren, was bewirkt, dass Blasen in einer Verkapselung 4' verbleiben, die durch Schmelzen der Verkapselungsbahn 4 erhalten wird. Wenn außerdem die Porigkeit der Verkapselungsbahn 4 zu hoch ist, ist es schwierig, die Form der Verkapselungsbahn aufrecht zu erhalten, wodurch eine Zunahme der Herstellungskosten bewirkt wird.
Da indessen die warmklebende Kunstharzbahn, deren Verhältnis der relativen Dichte zu der Nettodichte 70% übersteigt, eine niedrige Porigkeit hat, verschlechtert sich die Flexibilität der warmklebenden Kunstharzbahn, wodurch es schwierig gemacht wird, eine gewünschte Verkapselungsschicht 4 für Solarzellen auszubilden.
Folglich wird die relative Dichte der Verkapselungsbahn 4 in der vorliegenden Erfindung auf 20% bis 70% der Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes festgelegt.
Auf diese Weise nimmt unter Verwendung der Verkapselungsschicht 4 mit hoher Flexibilität die Größe einer Lücke zwischen den Solarzellenvorrichtungen 3 und der Verkapselungsbahn 4 während der Herstellung der Solarzelle ab, wodurch es möglich gemacht wird, zu verhindern, dass nach dem Heißschmelzkleben Poren in der Verkapselung 4' verbleiben. Das heißt, die Produktfehlerrate aufgrund des Vorhandenseins von Poren kann verringert werden.
Ferner kann die relative Dichte der Verkapselungsschicht 4 eingestellt werden, indem ein Verteilungszustand des Kunstharzpulvers auf dem Trennsubstrat oder eine Erwärmungstemperatur und eine Erwärmungszeit zum Schmelzen des Kunstharzpulvers eingestellt wird.
Da ferner die Poren in der Verkapselungsbahn 4 ausgebildet werden, wirkt die Verkapselungsbahn 4 als ein Schwamm mit einem größeren Volumen als eine Verkapselungsbahn ohne Poren. Als ein Ergebnis hat die Verkapselungsbahn 4 Polsterungseigenschaften und kann den Einfluss einer äußeren Kraft auf die Solarzellenvorrichtungen 3, die zwischen einem Paar von Verkapselungsbahnen 4, 4 eingefügt sind, in der Herstellung der Solarzelle mildern.
Ferner kann eine optimale Dicke der Verkapselungsschicht 4 von einer Dicke, Größe oder Anordnung der Solarzellen, die geklebt werden sollen, abhängen. Folglich ist es notwendig, die Solarzellenvorrichtungen 3, wie in 2 gezeigt, zwischen zwei Schutzelementen 1, 2 fest zu kleben und die Dicke, Größe oder Anordnung der geklebten Solarzellenvorrichtungen gleichzeitig basierend auf der Menge an Kunstharz, die keine Poren in der warmgeklebten Verkapselung 4' erzeugt, zu bestimmen.
Wenn ferner die Dicke der Verkapselungsbahn 4 zu klein ist, obwohl die Harzmenge ausreichend ist, um die Poren zu füllen, können Polsterungseigenschaften unzureichend werden, und die Solarzellenvorrichtungen 3 können beschädigt werden. Wenn indessen die Verkapselung 4' der Solarzellen aufgrund einer großen Dicke der Verkapselungsbahn 4 zu dick wird, kann die optische Transmission der Verkapselung verschlechtert werden, wodurch eine Abnahme der elektromotorischen Kraft der Solarzelle bewirkt wird, und die Verkapselung 4' kann aus dem Querschnitt der zwei Schutzelemente entweichen, während die zwei Schutzelemente 1, 2 aneinander geklebt werden.
Ferner bezieht sich das warmklebende Kunstharz, das in der Herstellung der Verkapselungsbahn 4 verwendet wird, auf ein Harz, das nach der Anwendung von Wärme darauf Klebstoffeigenschaften zeigt, und Beispiele dafür umfassen ein Ethylencopolymer, Polyvinylbutyral, Copolymernylon, Polyester und ähnliche. Insbesondere zeigt das Ethylencopolymer herausragende Eigenschaften in der Form der Verarbeitbarkeit, der Haltbarkeit und ähnlichem.
Das Ethylencopolymer ist ein Copolymer von Ethylen und ein Kunstharz, das mit Ethylen copolymerisierbar ist und umfasst das Folgende.
Beispiele für ein derartiges Ethylencopolymer umfassen Copolymere von Ethylen und Vinylestern, wie etwa Vinylacetat und Vinylpropionat; Copolymere von Ethylen und ungesättigten Karboxylsäureestern, wie etwa Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, n-Butylacrylat und Methylmethacrylat; Copolymere von Ethylen und ungesättigten Karboxylsäuren, wie etwa Acrylsäure und Methacrylsäure; und Copolymere von Ethylen und Monomere, in denen ungesättigte Karboxylsäuren teilweise mit einem Metallsalz, wie etwa Natrium, Zink oder Lithium, oder σ-Olefinen, wie etwa Propylen, 1-Buten, 1-Hexen und 4-Methyl-1-Penten, neutralisiert werden. Diese Copolymere können allein oder als eine Mischung aus zwei oder mehr davon verwendet werden.
Ferner ist der Gehalt an Ethylen in dem Ethylencopolymer für die Verkapselungsbahn 4 vorzugsweise von 60 Gewichts-% bis weniger als 90 Gewichts-%. Wenn die Menge an Ethylen kleiner als 60 Gewichts-% ist, zeigt das Copolymer eine starke Haftung, wodurch es schwierig gemacht wird, Pulver zu erhalten. Selbst wenn ferner aus einem derartigen Copolymer Pulver erhalten werden kann, hat das Pulver eine geringe Fließfähigkeit, wodurch es schwierig gemacht wird, eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers zu erhalten. Die nicht gleichmäßige Verteilung des Kunstharzpulvers kann die Bildung einer nicht gleichmäßigen Verkapselungsbahn 4 bewirken. Die nicht gleichmäßige Verkapselungsbahn hat eine nicht gleichmäßige Porigkeit des Harzes und eine nicht gleichmäßige Dicke.
Wenn ferner das Ethylen in einer Menge größer als 90 Gewichts-% in dem Copolymer vorhanden ist, hat die Verkapselungsbahn eine geringe Transparenz und Flexibilität und kann somit nicht vorteilhaft für Solarzellen verwendet werden.
Ferner hat das Ethylencopolymer-Kunstharz für die Verkapselungsbahn gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß JIS K6924-1 gemessen vorzugsweise einen Schmelzmassendurchsatz von 1 g/10 Min bis 50 g/10 Min, besser 2 g/10 Min bis 40 g/10 Min. Wenn das Kunstharz einen Schmelzmassendurchsatz von weniger als 1 g/10 Min hat, hat das Kunstharz in einem geschmolzenen Zustand eine geringe Fließfähigkeit und hat folglich bei der Herstellung der Solarzelle eine Schwierigkeit beim Füllen der Lücke zwischen der Verkapselungsbahn 4 und der Solarzellenvorrichtung, so dass die Poren in der Verkapselungsbahn bleiben können oder ein Klebefehler auftreten kann. Wenn das Harz im Gegensatz dazu einen Schmelzmassendurchsatz von mehr als 50 g/10 Min hat, hat das Klebstoffkunstharz eine zu hohe Fließfähigkeit, wodurch bewirkt wird, dass das Klebstoffkunstharz durch eine Lücke zwischen den Schutzelementen 1, 2 entweicht.
Um außerdem die Funktion der Verkapselungsbahn 4, die aus dem Ethylencopolymer besteht, zu verbessern, kann das Klebstoffkunstharz ferner Zusätze wie folgt enthalten.
Ein oder mehrere Vernetzungsmittel können ferner zu dem Zweck, die Wärmebeständigkeit, die Transparenz und Haftung der Verkapselungsbahn 4, die auf dem Ethylencopolymer besteht, hinzugefügt werden. Als das Vernetzungsmittel wird vorteilhafterweise ein organisches Peroxid mit einer 1-Stunden-Halbwertszeittemperatur von 70°C bis 180°C, besser 90°C bis 160°C verwendet. Beispiele für das organische Peroxid umfassen tert-Butylperoxyisopropyl-Carbonat, tert-Butylperoxy-2-Ethylhexyl-Carbonat, tert-Butylperoxyacetat, tert-Butylperoxybenzoat, tert-Butyldicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-Bis(tert-Buthylperoxy)Hexan, Di-tert-Butylbutylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-Bis(tert-Butylperoxy)Hexyn-1,1-Bis(tert-Butylperoxy)Cyclohexan, Methylethylketonperoxid, 2,5-Dimethylhexyl-2,5-Bisperoxybenzoat, tert-Butylydroperoxid, p-Methanhydroperoxid, Benzoylperoxid, p-Chlorobenzoylperoxid, tert-Butylperoxyisobutyrat, Hydroxyheptylperoxid und Cyclohexanonperoxid.
Das organische Peroxid ist basierend auf 100 Gewichtsteilen des Ethylencopolymers in einer Menge von 0,1–0,15 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,5–5 Gewichtsteilen vorhanden.
Für einen besseren Vernetzungswirkungsgrad können ferner ein oder mehrere Vernetzungsbeschleuniger hinzugefügt werden. Als die Vernetzungsbeschleuniger können zum Beispiel Triarylcyanurate, Triarylisocyanurate und (Meth)Acrylester erwähnt werden. Die Vernetzungsbeschleuniger können basierend auf dem Gewicht des Ethylencopolymers in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 15 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichtsteilen vorhanden sein.
Ein oder mehrere Silan-Kopplungsmittel können ferner zu dem Zweck der Verbesserung der Haftung des Ethylencopolymers hinzugefügt werden. Beispiele für die Silan-Kopplungsmittel können γ-Chloropropylmethoxysilan, Vinylethoxysilan, Vinyltris(β-Methoxyethoxy)Silan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)Ethyltriethoxysilan, Vinyltrichlorosilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan und N-γ-(Aminoethyl)-γ-Aminopropyltrimethoxysilan umfassen. Diese Silan-Kopplungsmittel sind basierend auf 100 Gewichtsteilen des Ethylencopolymers in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsteilen vorhanden.
Ein oder mehr Zusätze, die aus UV-Absorbern, Lichtstabilisatoren und Antioxidationsmitteln ausgewählt werden, können ferner zu dem Ethylencopolymer hinzugefügt werden, um das Klebstoffkunstharz gegen UV-Verschlechterung zu schützen.
Beispiele für die UV-Absorber können umfassen: Benzophenone, wie etwa 2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenon, 2,2-Dihydroxy-4-Methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-Methoxy-2-Carboxybenzophenon und 2-Hydroxy-4-Octoxybenzophenon; Benzotriazole, wie etwa 2-(2-Hydroxy-3,5-Di-tert-Butylphenyl)Benzotriazol, 2-(2-Hydroxy-5-Methylphenyl)Benzotriazol und 2-(2-Hydroxy-5-tert-Octylphenyl)Benzotriazol; Salicylsäureester, wie etwa Phenylsalicylsäuresalze und p-Octylphenylsalicylsäuresalze; und 2-Ethyl-2'-Ethoxyoxanilid.
Als die Lichtstabilisatoren werden gehinderte Amine bevorzugt.
Als die Antioxidationsmittel können gehinderte Phenolantioxidationsmittel, phosphorbasierte Lichtstabilisatoren, laktonbasierte Lichtstabilisatoren und schwefelbasierte Lichtstabilisatoren verwendet werden.
Diese Zusätze können basierend auf 100 Gewichtsteilen des Ethylencopolymers in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 2 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,03–1 Gewichtsteilen, vorhanden sein.
Da die Verkapselungsbahn 4 eine herausragende Flexibilität hat, kann die Verkapselungsbahn 4 als eine wirksame Verkapselung verwendet werden, die in eine Pore, zum Beispiel zwischen einem Oberflächenschutzelement, wie etwa Glas und eine Solarzelle, die von der Kyosemi Inc., hergestellt wird, die eine starke Unregelmäßigkeit hat, eingeführt werden kann, wodurch verhindert wird, dass die Pore bleibt.
Betriebsart für die Erfindung
Die vorstehenden und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der folgenden Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich. Es sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann und dass die Ausführungsformen für die vollständige Offenbarung und ein gründliches Verständnis der Erfindung für Leute mit Kenntnissen der Technik bereitgestellt werden. Der Schutzbereich der Erfindung ist nur durch die Patentansprüche definiert.
Experimentelle Beispiele
Nun werden die Ergebnisse der Verkapselungsbahn 4 gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiel beschrieben. Jedoch sollen diese Beispiele die Erfindung nicht beschränken.
Ferner wurden die Wärmeschrumpfung und die relative Dichte der Verkapselungsbahn in den folgenden Beispielen durch das folgende Verfahren gemessen. Außerdem wurden die Wärmeschrumpfung und die relative Dichte der Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels auch unter Verwendung des gleichen Verfahrens gemessen.
(1) Messung der Wärmeschrumpfung
Fünf Teststücke mit einer Breite von 20 mm und einer Länge von 150 mm wurden von einer Verkapselungsbahn erhalten, die wie folgt vorbereitet wurde, und Markierungslinien wurden in Abständen von 100 mm von der Mitte der Teststücke gezogen.
Nachdem die Proben 30 Sekunden lang bei 80°C in heißes Wasser eingetaucht wurden und dann zurückgezogen wurden, wurden die Abstände zwischen den Markierungen gemessen und eine Wärmeschrumpfung ΔL wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet. ΔL = [L₁ – L₂)/L₁] × 100

ΔL:: Wärmeschrumpfung (%)
L₁:: Abstand zwischen Markierungen vor dem Erwärmen (mm)
L₂:: Abstand zwischen Markierungen vor dem Erwärmen (mm)

(2) Messung der relativen Dichte
Eine relative Dichte D der Bahn wurde gemäß den folgenden Gleichungen unter Verwendung von Testproben berechnet. D = W/V

W:: Gewicht der Bahn pro Einheitsfläche (g/cm²)
V:: Volumen der Bahn pro Einheitsfläche (cm³/cm²)

Beispiel
Ein Ethylenvinylacetat-Copolymer (100 Gewichtsteile), das 28 Gewichtsprozent Vinyloxid enthält und einen Schmelzmassendurchsatz von 18 g/10 Min hat, wurde mit 1 Gewichtsteil eines Vernetzungsmittels, das heißt tert-Butylperoxy-2-Ethylhexylcarbonat mit einer 1-Stunden-Halbwertszeittmperatur von 119,3°C und 0,5 Gewichtsteilen eines Silan-Kopplungsmittels, das heißt γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, vermischt, worauf das Schmelzen und Kneten bei einer Kunstharztemperatur von 100°C durch einen Extruder folgte, wodurch ein warmklebendes Kunstharz zubereitet wurde. Das zubereitete Kunstharz hatte eine Nettodichte von 948 kg/m³.
Dann wurde das warmklebende Kunstharz in flüssigem Stickstoff gefroren und gemahlen, um warmklebende Kunstharzpulver mit einer Partikelgröße von 42 Mesh bis 200 Mesh zuzubereiten.
Dann wurde das warmklebende Kunstharzpulver unter Verwendung eines Pulververteilers gleichmäßig auf einem Trennsubstrat verteilt und unter Verwendung einer Ferne-Infrarotheizung auf 110°C erwärmt, wodurch eine Verkapselungsbahn 4 hergestellt wurde, in der das Kunstharzpulver teilweise geschmolzen und miteinander verklebt wurde. Die Verkapselungsbahn 4 hat eine Dicke von 1 mm und ein Gewicht pro Einheitsfläche von 400 g/cm². Die Verkapselungsbahn hat eine relative Dichte von 400 kg/m³, was 42% der Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes ist.
Außerdem hatte die Verkapselungsbahn 4 dieses Beispiels eine Wärmeschrumpfung von 0,5%.
Ein Solarzellenmodul wurde unter Verwendung der Verkapselungsbahn 4 des Beispiels hergestellt.
Wie in 1 gezeigt, wurde eine Verkapselungsbahn 4 auf einer Oberfläche eines aus Glas ausgebildeten oberflächenseitigen Schutzelements 1 angeordnet, und mehrere Solarzellenvorrichtungen 3 wurden auf der Bahn 4 angeordnet. Ebenso wurde eine andere Verkapselungsbahn 4 auf den Solarzellenvorrichtungen 3 angeordnet, und ein aus Glas ausgebildetes rückseitiges Schutzelement 2 wurde auf der Bahn 4 angeordnet, um einen laminierten Körper zu bilden.
Der laminierte Körper wurde in eine Laminiervorrichtung gelegt, um eine Solarzelle herzustellen, und wurde nach der 3 Minuten langen Evakuierung bei einer Erwärmungstemperatur von 130°C 5 Minuten lang mit einem Druck von 1 kgf/cm² gepresst.
100 Solarzellenmodule wurden auf die gleiche Weise hergestellt. Es gab keinen Schaden, keine Verschiebung, Bildung von Poren in den Solarzellenvorrichtungen 3 und ähnliches. Das heißt, es wurde kein fehlerhaftes Produkt erzeugt.
Vergleichsbeispiel
Zum Vergleich mit der Verkapselungsbahn des vorstehend beschriebenen Beispiels wurde eine Verkapselungsbahn, deren relative Dichte größer als 70% einer Nettodichte eines thermoplastischen Kunstharzes ist, hergestellt.
In dem Vergleichsbeispiel wurde die Verkapselungsbahn auf die gleiche Weise wie in dem Beispiel hergestellt, abgesehen davon, dass das warmklebende Kunstharzpulver auf dem Trennsubstrat verteilt wurde und durch Erwärmen des Kunstharzes unter Verwendung einer Ferne-Infrarotheizung bei 130° geschmolzen wurde.
Da die Erwärmungstemperatur unter Verwendung der Ferne-Infrarotheizung erhöht wurde, wurden die warmklebenden Kunstharzpulver im Allgemeinen miteinander verklebt, wodurch der Verbleib einer kleinen Anzahl von Poren in der Bahn des Vergleichsbeispiels zugelassen wurde. Die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels hatte eine Dicke von 0,45 mm, was die Hälfte oder weniger als die Dicke der Verkapselungsbahn des Beispiels ist.
Außerdem hatte die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels ein Gewicht pro Einheitsfläche von 400 g/cm² und eine relative Dichte von 889 kg/m³. Das heißt, die relative Dichte der Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels ist 94% der Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes.
100 Solarzellen wurden unter Verwendung der Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels unter den gleichen Bedingungen wie in dem Beispiel hergestellt. Bei der Herstellung der Solarzellenmodule wurden zwei Solarzellenvorrichtungen beschädigt.
Obwohl es außerdem keine Verschiebung der Solarzellenvorrichtungen gab, waren Poren in den Verkapselungsbahnen von drei Solarzellenmodulen zu sehen.
Das heißt, ein Anteil fehlerhafter Produkte war 5%.
Auf diese Weise stellte die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels fehlerhafte Solarzellenmodule bereit. Es wird angenommen, dass dies aus den folgenden Gründen passierte.
Die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels hat eine hohe relative Dichte und folglich eine geringe Porigkeit, wodurch eine unzureichende Flexibilität bereitgestellt wird. Folglich wird angenommen, dass Poren, die zwischen der Solarzellenvorrichtung und der Verkapselungsbahn ausgebildet werden, sich in dem Herstellungsverfahren des Solarzellenmoduls ausdehnen, wodurch sie es schwierig machen, die Poren mit dem geschmolzenen Verkapselungsharz zu füllen.
Wie vorstehend beschrieben, hat die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels ferner eine geringere Porigkeit und eine kleinere Dicke als die Verkapselungsbahn des Beispiels. Folglich wird angenommen, dass die Verkapselungsbahn des Vergleichsbeispiels schlechte Polsterungseigenschaften bereitstellt, wodurch bewirkt wird, dass in dem Herstellungsverfahren Druck auf die Solarzellenvorrichtung angewendet wird.
Bezugszeichenliste

1: oberflächenseitiges Schutzelement
2: rückseitiges Schutzelement
3: Solarzellenvorrichtung
4: Verkapselungsbahn
4': Verkapselung

Industrielle Anwendbarkeit
Daher kann die vorliegende Erfindung eine Verkapselungsbahn bereitstellen, die eine geringe Wärmeschrumpfung, herausragende Flexibilität und herausragende Leistung als eine Verkapselungsbahn für Solarzellen zeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-363507 A [0008]
JP 2009-4437 A [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K6924-1 [0049]

Claims

Verkapselungsbahn für Solarzellen, wobei warmklebende Kunstharzpulver teilweise geschmolzen und miteinander verklebt werden, um Poren aufrecht zu erhalten, und die Verkapselungsbahn eine relative Dichte hat, die 20% bis 70% einer Nettodichte des warmklebenden Kunstharzes ist.
Verkapselungsbahn nach Anspruch 1, wobei das warmklebende Kunstharz ein Ethylencopolymer aufweist, das 60 Gewichts-% bis 90 Gewichts-% Ethylen enthält und einen Schmelzmassendurchsatz von 1 g/10 Min bis 50 g/10 Min hat.