JP2000183386A - 太陽電池封止材 - Google Patents

太陽電池封止材

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JP2000183386A
JP2000183386A JP2000058395A JP2000058395A JP2000183386A JP 2000183386 A JP2000183386 A JP 2000183386A JP 2000058395 A JP2000058395 A JP 2000058395A JP 2000058395 A JP2000058395 A JP 2000058395A JP 2000183386 A JP2000183386 A JP 2000183386A
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solar cell
vinyl acetate
mass
sealing material
ethylene
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Masashi Segawa
正志 瀬川
Takahiro Iino
恭弘 飯野
Tomomasa Terasawa
知真 寺澤
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主成分をエチレン−酢酸ビニル共重合体とす
る体積固有抵抗の高い太陽電池封止材を得る。 【解決手段】 体積固有抵抗が5.0×1014Ω以上で
あるエチレン−酢酸ビニル共重合体に、140℃での半
減期が30分以下の有機過酸化物を添加し、加熱架橋す
ることにより得られる太陽電池封止材によると、薄層で
用いても太陽電池モジュールの絶縁性が向上される。こ
れにより太陽電池からの電流のリークが効果的に抑制さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主成分をエチレン−
酢酸ビニル共重合体とする太陽電池封止材に関する。
【0002】
【従来の技術】近年に至り、石油、石炭を初めとする化
石燃料の枯渇が危ぶまれ、これらの化石燃料により得ら
れるエネルギーの代替エネルギーを確保するための開発
が急務とされている。このため原子力発電、水力発電、
風力発電、太陽光発電等の種々の方法が研究され、実際
の利用に及んでいる。しかしながら廃棄物原子力発電で
は廃棄物の問題、環境への悪影響の危惧が常につきまと
い、水力発電、風力発電はエネルギー変換効率の点で劣
る。これに対し、太陽光発電システムは実際に利用され
る上での価格性能比の向上がめざましく、クリーンなエ
ネルギー源としての期待も非常に高い。
【0003】太陽光発電においては、シリコン等の半導
体を用いて太陽光エネルギーが直接電気エネルギーに変
換されるが、ここで用いられる半導体は直接外気と接触
するとその機能が低下するため、太陽電池モジュール表
面に保護膜ないし封止材を設ける必要がある。更に太陽
電池の機能安定化等を図るため封止材の耐電圧性能に加
え、絶縁性能を向上させ半導体中の電流のリークをでき
る限り防ぐ必要がある。すなわち封止材の体積固有抵抗
の増大が太陽光発電システムの性能向上の重要なポイン
トとなる。
【0004】発電素子に直接接触する封止材として、現
在では架橋エチレン−酢酸ビニル(EVA)が低コスト
化等の観点から一般的に有望視され、その実用化が進ん
でいる。例えばEVAに2,5−ジメチル−2,5−ジ
(t−ブチルパーオキシ)へキサン等の有機過酸化物を
架橋剤として添加した封止材が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように太陽光発
電においては各部分からのコストダウンと、性能向上の
ための研究開発が繰り広げられているが、より一層の普
及のためには更なるエネルギー変換効率の向上、材料費
の削減および縮小化が図られる必要がある。つまり、発
電素子自体以外にも、発電素子をモジュール化する際に
用いられる部材ないし方法を改良することが、性能の向
上、価格の低減、コンパクト化にも及び、システム全体
を改善するものと考えられる。
【0006】このような一環的な合理化を進めるうち、
封止材としてのEVAの体積固有抵抗の低さが問題点と
して挙げられている。すなわち従来のEVAを用いる場
合には厚さを増大させてモジュールの耐電圧性能を満足
させていた。しかしこの様な使用方法では材料のコスト
が嵩むのみならず、モジュール全体の容積が増大してし
まう。これは太陽電池、並びに太陽光発電普及の阻害要
因とも考えられる。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は十分な体積固有抵抗を有する、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする太陽電池封止材
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、体積固有抵抗が5.0×1014Ω以上であるエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体に、140℃での半減期が30
分以下の有機過酸化物を添加し、加熱架橋することによ
り得られる太陽電池封止材を用いると、少ない封止材使
用量で太陽光発電素子を封止することが可能となり、そ
のエネルギー変換効率を高く保つことが可能となる。
【0009】製造に際し、EVAに、140℃での半減
期が30分以下の有機過酸化物を添加するが、必要に応
じて更にシランカップリング剤、架橋助剤、安定剤、着
色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加
することも可能である。これらの各成分を混合器を用い
て混合し、本発明の太陽電池封止材を得る。
【0010】本発明で用いられる有機過酸化物として
は、140℃以上での半減期が30分以下のものであれ
ばいずれも使用可能である。この例としては、2,5−
ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイ
ド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ジクミルパー
オキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α′−ビス
(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、n−
ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタ
ン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、
1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサ
ン、1,1−ビス(t−ブシルパーオキシ)3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルパーオキシベ
ンズエート、ベンゾイルパーオキサイド等を用いること
ができる。これらの有機過酸化物のEVA100質量部
に対する配合量は5質量部以下で充分であり、0.00
01〜0.02質量部であると好ましい。
【0011】上記有機過酸化物のうち、1,1−ビス
(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサンを添加し熱分解でEVAに架橋構造を持た
せた場合、EVAの体積固有抵抗の減少が小さく有効で
ある。
【0012】本発明に用いられるEVAとしては、酢酸
ビニル含有率が50質量%以下のものを用いると良い
が、特にEVAそのものの体積固有抵抗を考えると酢酸
ビニル含有率が30質量%以下のものが好ましく、酢酸
ビニル含有率26〜30質量%のものが極めて好まし
い。
【0013】また、EVAの封止材としての性能と、主
に太陽電池下部基板ないし発電素子との接着力を更に向
上させる目的で、シランカップリング剤、例えばγ−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス(β
−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エトキシシク
ロヘキシル)エチル−トリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン等を挙げることができる。これらのシランカップリ
ング剤の配合量はEVA100質量部に対して5質量部
以下、好ましくは0.02質量部以下、特に好ましくは
0.0001〜0.02質量部とされる。
【0014】更に本発明の太陽電池封止材の体積固有抵
抗を向上させるためには、珪素原子に直接結合してい
る、炭素原子数4以下の官能基を有するシランカップリ
ング剤、特に好ましくはビニルトリメトキシシランをE
VAに添加することも有効である。
【0015】本発明では、γ−メタクロロキシプロピル
トリメトキシシランの様な、珪素原子に直接結合してい
る、炭素原子数が5以上の官能基を有するシランカップ
リング剤であっても、EVA100質量部への添加量が
0.02質量部以下であれば、EVAの体積固有抵抗を
向上させることができる。
【0016】また、本発明ではEVAに光増感剤を予め
加え、これを光照射により分解しEVAに架橋構造を持
たせることも可能である。本発明で用いられる光増感剤
としては光照射でラジカルを生じるものであればいかな
るものでもよく、例えばベンゾイン、ベンゾメチルエー
テル、ベンゾインイソエチルエーテル、ベンゾインイソ
プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジ
ベンゾイル、5−ニトリアセナフテン、ヘキサクロロシ
クロペンタジエン、パラニトロジフェニル、パラニトロ
アニリン、2,4,6−トリニトロアニリン、1,2−
ベンズアントラキノン等がある。これらの光増感剤はE
VA100質量部に対して、一般的に10質量部以下の
量で用いられる。
【0017】また、EVA封止材は長期にわたり使用さ
れ、風雨等に曝露されることも予測されるため、耐久性
も重要とされる。耐久性を向上させるため、EVAに架
橋剤を添加してゲル分率を向上させることも可能であ
る。この目的に用いられる架橋助剤としては、公知のも
のとしてトリアリルイソシアヌレートまたはトリアリル
イソシアネート等の3官能性架橋助剤の他、単官能性の
架橋助剤等を挙げることができる。これらの架橋助剤は
EVA100質量部に対して10質量部以下の割合で用
いられる。
【0018】更に、本発明では安定性を向上する目的で
ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、
P−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等をEVA1
00質量部に対して5質量部以下で加えることができ
る。
【0019】また、上記以外に着色剤、紫外線吸収剤、
老化防止剤、変色防止剤等の添加剤が使用可能である。
【0020】着色剤の例としては、金属酸化物、金属粉
等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アチ系、酸
性、又は塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。
【0021】紫外線吸収剤には、2−ヒドロキシ−4−
オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メト
キシ−5−スルホベンゾフェノン等のベンゾフェノン
系、2−(2′−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベ
ンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニル
サルシレート、p−t−ブチルフェニルサリシレート等
のヒンダードアミン系がある。
【0022】老化防止剤としては、アミン系、フェノー
ル系、ビスフェニル系、ヒンダードアミン系があるが、
例えばジ−t−ブチル−p−クレゾール、ビス(2,
2,6.6−テトラメチル−4−ピペラジル)セバケー
ト等がある。
【0023】得られた太陽電池封止材としてのEVAを
プレート状に加工しこれを2枚用い、この間にEVA以
外のフィルムを挟み、三層構造の太陽電池封止材を構成
することが可能であり、この様な構造を得ることにより
体積固有抵抗を更に向上させることができる。ここで用
いられるEVA以外のフィルムとしては、ポリエステル
フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィ
ルム、ポリカーボネートフィルム、弗化ポリエチレン等
が挙げられる。
【0024】このうち、ポリエステルフィルムは、特に
絶縁性に優れかつ低価格であり、実用的である。
【0025】
【実施例】実施例1、2および比較例1、2 表1に示す各成分を、80℃に加熱したロールミルでそ
れぞれ混合し、EVA樹脂組成物を調製した。この様に
得られたEVA樹脂組成物を、150℃のプレスを用
い、それぞれ1mm厚の架橋シートと成した。各シート
を両側から電極で挟み、電圧を印加し、体積固有抵抗を
測定した。
【0026】
【表1】 尚、上記表中の各成分の混合割合は質量部を単位とする
ものである。
【0027】実施例1、2で得られた組成物から成るシ
ートは、従来用いられた比較例1、2のシートに比べ、
明らかに大きなの体積固有抵抗を有することがわかる。
【0028】実施例3、4および比較例3、4 積層体としての封止材の製造、およびリーク電流の測定 実施例1、2によるEVA組成物、および比較例1、2
で得られたEVA組成物を、それぞれ90℃のプレスを
用いて0.25mm厚のシート状に加工した。各2枚の
EVAシートを用い、この間に100μm厚のポリエチ
レンテレフタレート(PET)フィルムを挟み、ラミネ
ーターで一体化した。この後、150℃のオーブンでE
VAを加熱架橋し、本発明の各積層体および比較積層体
を得た(それぞれ実施例3、4、および比較例3、
4)。
【0029】上記のそれぞれの積層体を50φに打ち抜
き、1000Vの電圧を印加し、その電流を測定し、リ
ーク電流値を求めた。結果を以下の表2に示す。
【0030】
【表2】 上記表2より明らかなように、本発明の積層体に対して
求めたリーク電流は、比較積層体のリーク電流に比較し
て極めて小さいことがわかる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエチレン
−酢酸ビニル共重合体による太陽電池封止材は高い体積
固有抵抗を有し、太陽電池からの電流のリークを効率よ
く防ぐことができる。結果として、本発明の太陽電池封
止材は、薄層で用いても太陽電池モジュールの絶縁性を
向上させるため、太陽電池モジュール自体の小型化、材
料費削減を達成する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体積固有抵抗が5.0×1014Ω以上で
    あるエチレン−酢酸ビニル共重合体に、140℃での半
    減期が30分以下の有機過酸化物を添加し、加熱架橋す
    ることにより得られる太陽電池封止材。
  2. 【請求項2】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢
    酸ビニル含有率が50質量%以下であることを特徴とす
    る請求項1に記載の太陽電池封止材。
  3. 【請求項3】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の
    酢酸ビニル含有率が30質量%以下であることを特徴と
    する請求項1または2に記載の太陽電池封止材。
  4. 【請求項4】 前記エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸
    ビニル含有率が26〜30質量%であることを特徴とす
    る請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  5. 【請求項5】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体10
    0質量部に対して5質量部以下の割合でシランカップリ
    ング剤が添加されてなることを特徴とする請求項1〜4
    のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  6. 【請求項6】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体10
    0質量部に対して0.0001〜0.02質量部の割合
    でシランカップリング剤が添加されてなることを特徴と
    する請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池封止材。
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