JP2002026346A - 太陽電池用バックカバー材兼用封止膜及び太陽電池 - Google Patents
太陽電池用バックカバー材兼用封止膜及び太陽電池Info
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Abstract
止膜として用いられる太陽電池用バックカバー材兼用封
止膜であって、軽量かつ薄肉で防湿性、耐久性に優れ、
しかも絶縁性が高く、内部配線等の短絡やリーク電流の
問題がない太陽電池用バックカバー材兼用封止膜と、こ
の封止膜を裏面側保護部材を兼ねた封止膜として用い
た、高耐久性かつ高性能の太陽電池を提供する。 【解決手段】 太陽電池用セルの裏面側保護部材を兼ね
た封止膜において、2枚の耐熱、耐候性フィルム2,2
を防湿フィルム3を介して積層一体化してなる本体部4
と、この本体部4の一方の面に設けられた接着層5とを
有する太陽電池用バックカバー材兼用封止膜1。この太
陽電池用バックカバー材兼用封止膜1の透湿度は1.0
g/m2/day以下である。
Description
裏面側保護部材として用いられるバックカバー材を兼ね
た封止膜と、この封止膜を用いた太陽電池に係り、特
に、防湿性、耐久性に優れ、しかも絶縁性が高く、リー
ク電流の問題のない太陽電池用バックカバー材兼用封止
膜と、この封止膜を裏面側保護部材兼用封止膜として用
いた高耐久性かつ高性能の太陽電池に関する。
等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太
陽電池が注目され、開発が進められている。
光面側の表面側透明保護部材11と裏面側保護部材(バ
ックカバー材)12との間にエチレン−酢酸ビニル共重
合体(EVA)フィルム13A,13Bの封止膜によ
り、太陽電池用セル、即ち、シリコン等の発電素子14
を封止した構成とされている。
の表面側透明保護部材11、封止膜用EVAフィルム1
3A、シリコン発電素子14、封止膜用EVAフィルム
13B及びバックカバー材12をこの順で積層し、EV
Aを加熱溶融して架橋硬化させることにより接着一体化
することで製造される。
太陽電池の軽量薄肉化の観点から、それ自体も軽量かつ
薄肉であることが要求されるが、更に、発電素子や配線
等の内部部品を外力、湿気等から保護するための耐久
性、防湿性が要求される。即ち、太陽電池は、通常屋外
に設置されることから、バックカバー材には、長期にわ
たる耐久性を有することに加えて、湿気ないし水の透過
による内部の発電素子や、導線、電極等の部品の発錆を
防止するべく、防湿性に優れることが極めて重要な要件
となる。
は、防湿層としてのアルミニウム、亜鉛めっき鉄等の金
属箔を2枚の樹脂フィルム間に挟んだ積層フィルムが設
けられている。
を用いた従来のバックカバー材では、太陽電池に適用し
た場合、電流がリークする恐れがある。また、発電素子
や内部配線等の突起が樹脂フィルムを貫通することによ
り、金属箔と短絡する恐れもある。これらの問題と環境
面から、金属箔を用いる代わりに樹脂フィルムのみの積
層体が開発されたが、この積層フィルムでは防湿性が不
十分であった。
電池用セルの裏面側保護部材を兼ねた封止膜として用い
られる太陽電池用バックカバー材兼用封止膜であって、
軽量かつ薄肉で防湿性、耐久性に優れ、しかも絶縁性が
高く、内部配線等の短絡やリーク電流の問題がない太陽
電池用バックカバー材兼用封止膜と、この封止膜を裏面
側保護部材を兼ねた封止膜として用いた、高耐久性かつ
高性能の太陽電池を提供することを目的とする。
クカバー材兼用封止膜は、太陽電池用セルの裏面側保護
部材を兼ねた封止膜において、2枚の耐熱、耐候性フィ
ルムを防湿フィルムを介して積層一体化してなる本体部
と、該本体部の一方の面に設けられた接着層とを有する
太陽電池用バックカバー材兼用封止膜であって、該封止
膜の透湿度が1.0g/m2/day以下であることを
特徴とする。
止膜は、積層フィルムよりなるため軽量かつ薄肉であ
る。しかも、透湿度1.0g/m2/day以下と、極
めて耐透湿性に優れるため、高い防湿性を得ることがで
きる上に、絶縁性であるため短絡やリーク電流の問題も
ない。
防湿フィルムとは水添ポリブタジエン変性ウレタン系接
着剤で接着されていることが好ましい。
面に無機酸化物の蒸着膜を形成したフィルムであって、
この無機酸化物が一般式SiOxにおいて、x=1.7
〜1.9の酸化ケイ素であり、蒸着膜の膜厚は200〜
400Åであることが好ましい。
面側保護部材との間に太陽電池用セルを封止してなる太
陽電池において、該裏面側保護部材兼用封止膜として上
記本発明の太陽電池用バックカバー材兼用封止膜を用い
たものである。
施の形態を詳細に説明する。
兼用封止膜の実施の形態を示す断面図、図2はこの太陽
電池用バックカバー材兼用封止膜を用いた本発明の太陽
電池の実施の形態を示す断面図である。
封止膜1は、2枚の耐熱、耐候性フィルム2,2間に防
湿フィルム3を介在させてこれらを積層一体化してなる
本体部4と、この本体部4の一方の面に設けられた接着
層5とを有する。
るための防湿フィルム3としては、基材フィルムにCV
D(化学蒸着)、PVD(反応蒸着)法等による、酸化
ケイ素等を主成分とする無機酸化物の蒸着膜を形成した
ものが用いられる。
する無機酸化物としては、酸化アルミニウムや酸化ケイ
素が用いられるが、湿熱条件下での耐久性に優れること
から、特に酸化ケイ素が好適である。
近い状態が一般的であるが、SiO xでx=1.7未満
であると耐久試験等で次第に透湿度が低下し、x=1.
9を超えるものは生産性、コストの面から不利である。
従って、防湿層としての酸化ケイ素蒸着膜のSiOx組
成はx=1.7〜1.9であることが望ましい。
性を得ることができず、厚過ぎてもそれ以上の防湿性の
改善効果は得られず、むしろクラックが入り易く、防湿
性が低下する可能性があることから、この膜厚は100
〜500Å、特に200〜400Åとすることが好まし
い。
ィルムとしては、太陽電池の作製時の熱や圧力条件に耐
え得る耐熱性フィルムであれば良く、特に制限はない
が、一般的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、4−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重
合体(PFA)、4−フッ化エチレン−6−フッ化プロ
ピレン共重合体(FEP)、2−エチレン−4−フッ化
エチレン共重合体(ETFE)、ポリ3−フッ化塩化エ
チレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVD
F)及びポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂フ
ィルムや、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチルメタアク
リレート(PMMA)、ポリアミド等の各種樹脂フィル
ムを用いることができる。この基材フィルムは、これら
の樹脂の2種以上を含むものであっても良く、また、2
枚以上のフィルムの積層フィルムであっても良い。基材
フィルムには、必要に応じて顔料、紫外線吸収剤等の各
種添加剤を含浸、塗布又は練り込みにより付与しても良
い。
性、取り扱い性、薄膜化等の観点から5〜200μm程
度であることが好ましい。
層一体化させることにより本体部4を構成する耐熱、耐
候性フィルム2は、防湿フィルム3の保護と、太陽電池
作製時の作業性の向上等の目的で設けられ、太陽電池作
製時の熱や圧力条件に耐え、特に接着層5と反対側の耐
熱、耐候性フィルム2としては、太陽電池組立時に最外
層となるため、長期にわたる屋外曝露条件下でも劣化し
ないものであることが望まれるが、通常、前述の基材フ
ィルムの材料として例示したものを用いることができ
る。この耐熱、耐候性フィルム2,2もまた、前述の基
材フィルムと同様、前述の樹脂の2種以上を含むもので
あっても良く、また、2枚以上のフィルムの積層フィル
ムであっても良い。また、耐熱、耐候性フィルムには、
必要に応じて顔料、紫外線吸収剤、カップリング剤等の
各種添加剤を含浸、塗布又は練り込みにより付与しても
良い。
に限定されないが、発電効率の向上のためには、白色系
が好ましく、家屋等に設置した際の外観の向上のために
は黒色又は各色の濃色が用いられる。
は、耐久性、取り扱い性、薄膜化等の観点から5〜20
0μm程度であることが好ましい。
は必ずしも同材質である必要はなく異材質のものであっ
ても良い。
性フィルムには、耐候性に優れたフッ素樹脂フィルムを
用いるのが好ましく、内面側となる耐熱、耐候性フィル
ムには、顔料等を練り込んで反射性能を付与したフィル
ムを用いるのが好ましい。
候性フィルム2と防湿フィルム3との間に接着剤6,6
を介してドライラミネーション法又はヒートプレス法等
の方法で接着一体化することにより製造される。
接着剤としては、一般に、ポリエステル系又はポリエー
テル系等のウレタン接着剤が用いられるが、ポリエーテ
ル系のものは初期接着力が低く、耐熱性に劣り、また、
ポリエステル系では耐熱性は良好なものの耐湿熱性は低
いという欠点があった。これは、これらの接着成分が、
骨格中に−O−又は−C=O−O−鎖を含むためであ
る。
耐熱、耐候性フィルム2,2と防湿フィルム3との接着
に、好ましくは主鎖をブタジエン骨格とし、更に二重結
合の開裂による劣化を防止するため水添した、水添ポリ
ブタジエン変性ウレタン系接着剤を用いる。このもの
は、主鎖が−CH2−となり従来品に比べ接着耐久性が
大幅に改善される。
る接着層5は、太陽電池の発電素子、その他の内部部品
の封止と、緩衝材として機能するものであり、ガラス等
の表面側透明保護部材、ITO等の金属酸化物導電膜や
シリコン発電素子との熱接着性に優れ、これらを容易に
接着して複合化できるものであれば良く、特に制限はな
いが、通常はEVA系樹脂、PVB系樹脂などが用いら
れる。また、シリコン系、アクリル系、ブチル系、エポ
キシ系等の接着剤樹脂を使用しても良い。特に、作業性
やコストの面から、EVA系樹脂が多用される。このE
VA系接着樹脂に用いられるEVA樹脂組成物の詳細は
後述の通りである。
度であることが好ましい。
封止膜を用いて本発明の太陽電池を製造するには、図3
に示す従来の太陽電池のバックカバー材と封止用EVA
フィルムの代りに本発明の太陽電池用バックカバー材兼
用封止膜を用いて封止を行えば良い。
く、本発明の太陽電池用バックカバー材兼用封止膜1、
シリコン発電素子14等の太陽電池用セル、封止用EV
Aフィルム13A及び表面側透明保護部材11としての
ガラス板や高機能性積層フィルムの積層体を、常法に従
って、真空ラミネーターで温度120〜150℃、脱気
時間2〜15分、プレス圧力0.5〜1atm、プレス
時間8〜45分で加熱加圧圧着することにより容易に製
造することができる。
兼用封止膜及び太陽電池に用いられる封止用のEVA樹
脂組成物には、好ましくは耐候性の向上のために架橋剤
を配合して架橋構造を持たせるが、この架橋剤として
は、一般に、100℃以上でラジカルを発生する有機過
酸化物が用いられ、特に、配合時の安定性を考慮に入れ
れば、半減期10時間の分解温度が70℃以上であるも
のが好ましい。このような有機過酸化物としては、例え
ば2,5−ジメチルヘキサン;2,5−ジハイドロパー
オキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチ
ルパーオキシ)ヘキサン;3−ジ−t−ブチルパーオキ
サイド;t−ジクミルパーオキサイド;2,5−ジメチ
ル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン;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
−ブチルパーオキシ)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ゾエート;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
機過酸化物の配合量は、一般にEVA樹脂100重量部
に対して5重量部以下、好ましくは1〜3重量部であ
る。
シランカップリング剤を添加することができる。この目
的に供されるシランカップリング剤としては公知のも
の、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、一般にEVA
樹脂100重量部に対して5重量部以下、好ましくは
0.1〜2重量部である。
耐久性を向上するためにEVA樹脂に架橋助剤を添加す
ることができる。この目的に供さ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;ト
リアリルイソシアネート等の3官能の架橋助剤の他、N
Kエステル等の単官能の架橋助剤等も挙げることができ
る。これらの架橋助剤の配合量は、一般にEVA樹脂1
00重量部に対して10重量部以下、好ましくは1〜5
重量部である。
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などを添
加することができ、これらの配合量は、一般にEVA樹
脂100重量部に対して5重量部以下である。
外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加すること
ができる。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、アヂ系、酸性
又は塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。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−スルフォベン
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−
ブチルフェニルサルシレート等のヒンダートアミン系が
ある。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;ヒンダートアミン系があり、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。
は図3で示される単結晶Siや多結晶Siなどを用いた
いわゆるバルク太陽電池素子だけでなく、図4に示すよ
うなSi系薄膜、II−VI化合物(CdTe)、カルコパ
ライト薄膜(CIS)、有機半導体、その他各種薄膜太
陽電池20にも同様の構造で適用することができ、更
に、これらの薄膜太陽電池の表面側透明保護部材として
ガラスの代わりに透明樹脂フィルムを用いた図5に示す
ようなフレキシブル太陽電池にも使用可能である。な
お、図4において、21はガラス、22は透明電極、2
3は薄膜半導体、24は金属電極、25は封止材、26
はバックカバー材を示す。また、図5において、31は
透明樹脂フィルム、32は封止材、33は薄膜太陽電池
素子、34はフィルム基材、35は封止材、36はバッ
クカバー材を示す。
り具体的に説明する。
リエステルフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製
「U2」厚さ38μm)を用い、他方の耐熱、耐候性フ
ィルムとしてETFEフィルム(旭硝子(株)製「アフ
レックス」厚さ21μm)を用い、これらの耐熱、耐候
性フィルム間に、厚さ12μmのPETフィルムの表面
に防湿層として厚さ200ÅのSiOx(x=1.8)
の蒸着膜を形成してなる防湿フィルムを、表1に示す接
着剤で接着して一体化し、更に、ポリエステルフィルム
側に厚さ50μmのEVA接着層を形成して本発明の太
陽電池用バックカバー材兼用封止膜を製造した。
止膜について、一般的な条件(65℃、95%RH)よ
りも過酷な、85℃、90%RHの条件下に1000時
間放置する耐久試験を行い、耐久試験後の透湿度をMO
CON法(40℃、90%RH)により測定すると共
に、耐久試験前後の接着力をT型剥離試験により測定
し、結果を表1に示した。
8μm)/透明PETフィルム(帝人デュポンフィルム
社製「S−PET」厚さ50μm)/白色PVFフィル
ム(デュポン社製「テドラー」厚さ38μm)の積層フ
ィルムを実施例1と同様にして作成し、実施例1と同様
に耐透湿性と接着性の耐久試験を行い、結果を表1に示
した。
ムとの接着に表1に示す接着剤を用いたこと以外は同様
にして太陽電池用バックカバー材兼用封止膜を作製し、
同様に耐透湿性と接着性の耐久試験を行い、結果を表1
に示した。
材兼用封止膜は、耐透湿性、接着性及びその耐久性に優
れることがわかる。
バックカバー材兼用封止膜は、軽量かつ薄肉で防湿性、
耐久性に優れ、短絡やリーク電流の問題もないため、こ
の太陽電池用バックカバー材兼用封止膜を太陽電池の裏
面側保護部材を兼ねる封止膜として用いることにより、
高防湿性で発錆の問題もなく、耐久性に優れ、短絡やリ
ーク電流による性能低下の問題もない高性能の太陽電池
を提供することができる。
バックカバー材兼用封止膜を裏面側保護部材兼用封止膜
として用いたものであり、高性能で耐久性にも優れる。
の実施の形態を示す断面図である。
ある。
る太陽電池の一例を示す断面図である。
る太陽電池の他の例を示す断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 太陽電池用セルの裏面側保護部材を兼ね
た封止膜において、2枚の耐熱、耐候性フィルムを防湿
フィルムを介して積層一体化してなる本体部と、該本体
部の一方の面に設けられた接着層とを有する太陽電池用
バックカバー材兼用封止膜であって、 該封止膜の透湿度が1.0g/m2/day以下である
ことを特徴とする太陽電池用バックカバー材兼用封止
膜。 - 【請求項2】 請求項1において、該耐熱、耐候性フィ
ルムと防湿フィルムとが水添ポリブタジエン変性ウレタ
ン系接着剤で接着されていることを特徴とする太陽電池
用バックカバー材兼用封止膜。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、該防湿フィル
ムは、基材フィルムの表面に無機酸化物の蒸着膜を形成
したフィルムであることを特徴とする太陽電池用バック
カバー材兼用封止膜。 - 【請求項4】 請求項3において、該無機酸化物が一般
式SiOxにおいて、x=1.7〜1.9の酸化ケイ素
であることを特徴とする太陽電池用バックカバー材兼用
封止膜。 - 【請求項5】 請求項3又は4において、該無機酸化物
の蒸着膜の膜厚が200〜400Åであることを特徴と
する太陽電池用バックカバー材兼用封止膜。 - 【請求項6】 表面側保護部材と裏面側保護部材との間
に太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、該
裏面側保護部材兼用封止膜として請求項1ないし5のい
ずれか1項に記載される太陽電池用バックカバー材兼用
封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
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