JP2003188402A - 熱可塑性ホットメルト接着層を有する太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
熱可塑性ホットメルト接着層を有する太陽電池モジュールおよびその製造方法Info
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Abstract
づけられる太陽電池モジュール。 【解決手段】 A)表面上にガラスまたは透明プラスチ
ックの被覆層、B)裏面上にガラスまたはプラスチック
の外層、およびC)太陽電池が埋設されているA)およ
びB)の間のプラスチック接着層を含む太陽電池モジュ
ールであって、プラスチック接着層C)が、特定の脂肪
族熱可塑性ポリウレタンを含む太陽電池モジュール、お
よびその減圧シート貼合せ機またはローラー貼合せ機に
おける製造方法。
Description
着層を有する太陽電池モジュールおよびその製造に関す
る。
ュールは、光、特に日光から直接電流を発生させるため
の光起電性構造要素を意味すると理解されている。コス
ト効率良くソーラー電流を発生させるための重要な因子
は、使用する太陽電池の効率並びにソーラーモジュール
の製造コストおよび寿命である。
物、太陽電池回路、埋封用物質および裏面構造を有す
る。ソーラーモジュールの個々の層は、以下の機能を満
たす必要がある:フロントガラス(トップ層)を、機械
的影響および天候の影響から保護するために使用する。
350〜1,150nmの光学スペクトル範囲の吸収損
失をできる限り低く維持し、それにより電流を生じさせ
るために通常使用されるシリコン太陽電池の効率損失を
できる限り低く維持するために、該ガラスは非常に高い
透明度を有さなければならない。硬化低鉄フリントガラ
ス(厚み3または4mm)(上記スペクトル範囲におけ
るその透過度は90〜92%である。)が、通常使用さ
れる。
ル)フィルムが通常使用される。)を、モジュール複合
物を接着するために使用する。EVAは、約150℃で
の貼合せ操作中に溶融し、その結果として、はんだ付け
されているかまたは相互に導電接着剤により接着されて
いる太陽電池の中間空間に流れ込み、そのプロセス中に
EVAは熱架橋をうける。反射による損失につながる気
泡の形成を、減圧中または機械的圧力下での貼合せによ
り回避する。
用物質を湿気および酸素から保護する。裏面をまた、ソ
ーラーモジュールの組立て中の引っ掻きなどに対する機
械的保護として、および電気絶縁として使用する。裏面
構造をガラスからも製造することができるが、しばしば
複合フィルムが使用される。大体は、変性PVF(ポリ
フッ化ビニル)-PET(ポリエチレンテレフタレー
ト)-PVFまたはPVF-アルミニウム-PVFが複合
フィルム中に使用される。
表面および裏面のために)使用されるいわゆるカプセル
封入用物質は、特に、水蒸気および酸素に対し良好な遮
断性を有さなければならない。太陽電池自体は水蒸気ま
たは酸素により攻撃されないが、金属腐食が接触し、E
VA埋封用物質の化学分解が起こる。破壊された太陽電
池の接触は、モジュール全体の故障につながる。なぜな
らモジュール中の全ての太陽電池は、通常直列に電気接
続されているからである。EVAの分解は、モジュール
の黄色化に現れ、光吸収の原因に対応する出力減少およ
び視覚的劣化を伴う。全モジュールの約80%は、一般
に記載した複合フィルム1つで裏面上にカプセル封入さ
れ、ソーラーモジュールの約15%において、表面およ
び裏面のためにガラスが使用される。後者の場合、高透
明性であるがゆっくりとのみ(数時間で)硬化する注型
性樹脂が、いくつかの場合でEVAの代わりに埋封用物
質として使用される。
きるソーラー電流の電流製造コストを達成するために、
ソーラーモジュールは、長い運転時間を達成しなければ
ならない。今日のソーラーモジュールは、それゆえ20
〜30年の寿命に設計されている。天候に対する高い安
定性に加えて、モジュールの温度安定性に対する高い要
求がある。運転中のその温度は、充分な日光中における
+80℃から夜における氷点未満の温度の間の周期で変
化し得る。従ってソーラーモジュールは、広範囲な安定
性試験(IEC 61215 による標準試験)に付される。該試
験は、耐候試験(UV放射、湿気加熱、温度変化)およ
びまた雹衝撃試験、並びに電気絶縁容量に関する試験を
含む。
ュールの製造コストの比較的高い割合は、モジュールの
組立てにかかる。モジュール製造におけるこの高い割合
は、高い原料コスト(厚み3〜4mmの雹保護フロント
ガラス、裏面上の複合フィルム)および長い加工時間、
即ち低生産性を原因とする。上記のモジュール複合物の
個々の層は、なお手動で組立ておよび整列されている。
さらに、EVAホットメルト接着剤の溶融および比較的
遅い架橋並びに約150℃および減圧中でのモジュール
複合物の貼合せは、モジュール1個あたり約20〜30
分のサイクル時間につながる。
4mm)の故に、通常のソーラーモジュールは重量があ
り、安定で高価な保持構造を必要とする。今日のソーラ
ーモジュールの場合では熱の除去は、不充分にしか解決
されていない。充分な日光中において、モジュールは8
0℃にまで熱くなり、これは温度に関連する太陽電池効
率における劣化につながり、それゆえ最後にはソーラー
電流のコスト上昇につながる。
トを削減させるための様々な構成は、これまで受け入れ
られていない。国際出願 WO 94/22172は、従来使用され
ていた減圧プレート貼合せ機(減圧ホットプレス)の代
わりにローラー貼合せ機を使用することを記載してい
る。その使用されるプラスチックフィルムは、ソーラー
モジュールをカプセル封入させるためには限られた程度
でしか適さない。記載されたフィルムは、耐衝撃性また
は耐候安定性のいずれにも充分ではなく、その接着層
は、高脆性太陽電池の有効な機械的保護を提供するため
に充分に柔軟ではない。
-312408 は、ソーラーモジュールのための接着層として
熱可塑組成ポリウレタンまたはエラストマーを使用する
ことを記載している。該ソーラーモジュールは、ソーラ
ーカー用に設計されている。該太陽電池は、機械的振動
から保護されなければならない。これは、EVAよりも
かなりやわらかい非常に軟質のTPUにより実現され
る。接着は、減圧を用いて行われる。これは、既に述べ
たように長い加工時間を必要とする。さらに減圧貼合せ
機は、2m2のモジュール寸法からはもはや用いること
ができない。なぜなら気泡が端で漏れ出る経路が長すぎ
て、気泡は通常の加工時間中にもはや脱出することがで
きず、接着剤中に「固定」されるからである。この結
果、反射による損失が生ずる。JP-A 09-312410 に記載
の熱可塑性ポリウレタンは、減圧容器中で加熱されてい
る間、確かにやわらかくなるが、充填される太陽電池間
の中間空間に対して充分な液状ではない。その結果、役
に立たないソーラーモジュールが得られる。
4 は、ソーラーモジュールをカプセル封入するために、
ポリカーボネート層およびフッ素ポリマー層の複合フィ
ルムまたは複合物を使用することを権利主張している。
ゆっくりとのみ加工することができるEVAホットメル
ト接着剤が、その接着のために使用される。出願 DE-A
3013037は、表面および裏面上にPCシートを有するソ
ーラーモジュールの対称構造を記載し、太陽電池のため
のその埋封層(接着層)は、1,000MPaの最大E
モジュラスにより特徴づけられる。これは、あまりに硬
く、熱膨張の際に脆い太陽電池を分裂させる。
150℃で溶融させなければならない。そうしてEVA
は、水のような液状になる。ここでモジュール構造が非
常に重い場合、この状態でEVAが、貼合せの際に面へ
圧縮される。従って接着層の有効厚さは減少する。架橋
プロセスは、約150℃で開始し、15〜30分の間の
時間を必要とする。この長い加工時間の故にEVAは、
減圧貼合せ機内で不連続でしか加工できない。加工領域
(圧力および温度の時間依存過程)は、EVAでは非常
に狭い。さらにEVAは、UV照射下で黄色化を示す。
これは、例えばセリウムをUV吸収剤としてEVA上の
ガラス板中にドープすることにより、考慮される(F.
J. Pern, S.H. Glick, Sol. Energy Materials & Solar
Cells61 (2000), p. 153-188)。
-6K-1)またはガラス(4×10-6K-1)よりもかなり
高い熱膨張率(50〜150×10-6K-1)を有する。
それゆえ太陽電池が、ガラスではなくプラスチックでカ
プセル封入されている場合、シリコン太陽電池を、適当
な軟質接着層によりプラスチックから機械的に分離しな
ければならない。しかしながら接着層はまた、全ソーラ
ーモジュール複合物になお充分な機械的ひずみ剛性を付
与するために、柔軟過ぎてはならない。EVAは、ケイ
素およびプラスチックの異なる膨張率の問題並びにひず
み剛性の問題を、不充分にしか解決しない。
94/22172)
0)
8)
99/52153)
99/52154)
E-A 3013037)
y Materials & Solar Cells 61(2000), p. 153-188
て安価な製造方法および軽量により特徴づけられる太陽
電池モジュールを提供することであった。
陽電池モジュールにより解決することができた。本発明
は、以下の構造: A)エネルギー源に面する表面上に、ガラス、または低
透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、耐候安定性の透
明プラスチックの少なくとも1つの外部被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を有する太陽
電池モジュールであって、プラスチック接着層C)は、
75ショアA〜70ショアD、好ましくは92ショアA
〜70ショアDの硬度、およびDMS法により測定され
るE'モジュラス2MPaで90〜150℃の軟化温度
Tsofを有する脂肪族熱可塑性ポリウレタンを含み、該
ポリウレタンは、脂肪族ジイソシアネート、平均して少
なくとも1.8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性
水素原子および数平均分子量600〜10,000g/
molを有する少なくとも1種のツェレビチノフ活性ポ
リオール、並びに連鎖延長剤として平均して少なくとも
1.8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子
および数平均分子量60〜500g/molを有する少
なくとも1種のツェレビチノフ活性ポリオールの反応生
成物であり、該連鎖延長剤および該ポリオールのOH基
に対する該脂肪族ジイソシアネートのNCO基のモル比
は0.85〜1.2である太陽電池モジュールを提供す
る。
透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、耐候安定性の透
明プラスチックの少なくとも1つの外部被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を有する太陽
電池モジュールであって、プラスチック接着層C)は、
75ショアA〜70ショアD、好ましくは92ショアA
〜70ショアDの硬度、およびDMS法により測定され
るE'モジュラス2MPaで90〜150℃の軟化温度
Tsofを有する脂肪族熱可塑性ポリウレタンを含み、該
ポリウレタンは、脂肪族ジイソシアネート、平均して少
なくとも1.8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性
水素原子および数平均分子量600〜10,000g/
molを有する少なくとも1種のツェレビチノフ活性ポ
リオール、並びに連鎖延長剤として平均して少なくとも
1.8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子
および数平均分子量60〜500g/molを有する少
なくとも1種のツェレビチノフ活性ポリオールの反応生
成物であり、該連鎖延長剤および該ポリオールのOH基
に対する該脂肪族ジイソシアネートのNCO基のモル比
は0.85〜1.2、好ましくは0.9〜1.1である太陽
電池モジュールを提供する。
ートから打ち抜いた。この試験シートを、一定の予備荷
重下で周期的に非常に小さな変形に付し(場合により貯
蔵弾性率に依存する)、クランプ上で作用する力を、温
度および刺激周波数の関数として測定した。追加的に適
用した予備荷重は、負の変形振幅の時点でなお、試験片
を充分に引っ張られたままに維持するように機能する。
軟化温度Tsofを、E'=2MPaでの耐熱性の特性温度
として測定した。DMS測定を、セイコー(Seiko)か
らのセイコー DMS モデル 210 を、1Hzで温度範囲−
150℃〜200℃において加熱速度2℃/分を使用し
て行った。
たは1つ若しくはそれ以上のフィルムを含む。層B)
は、好ましくは1つのシートまたは1つ若しくはそれ以
上のフィルムを含む。被覆層A)は、好ましくはストリ
ップで存在するフィルムまたはシートであり、該ストリ
ップは、いわゆる太陽電池ストリング上に配列してい
る。プラスチック接着層C)に埋設されている太陽電池
は、好ましくは太陽電池ストリング中に配列している。
可能電圧を発生させるために、好ましくは直列にはんだ
付けされているか、または相互に直列に導電接着剤で接
続されている。導電接着剤を使用する場合、これらを、
好ましくは直接にプラスチック接着層(102、11
1)の内側に、いわゆる接着ビード(20)の形態で配
置させる["Kleben, Grundlaegn-Technologie-Anwendun
gen, Handbuch Muenchener Ausbildungsseminar", Axel
Springer Verlag, ベルリン, ハイデルベルク 1997
年]。そのようにして導電接着剤は、貼合せ中に対応す
る太陽電池(24)に直接接触し、重なり領域(21)
を有する。この重なり領域が、太陽電池を直列に接続さ
せる(図8参照)。その結果、貼合せ前のはんだ付けを
省略することができ、電気接続およびカプセル封入は、
一工程で行われる。
が、好ましくは被覆層A)および太陽電池の間のプラス
チック接着層C)中にさらに存在する。本発明のソーラ
ーモジュールは、好ましくは表面上に透明被覆(1、
5)、太陽電池(4)を封入する接着層(2)および不
透明または透明であり得る裏面(3、6)を含む(図1
および図2参照)。被覆は、以下の特性:350〜1,
150nmでの高い透明度、高い衝撃強度、UV安定性
および耐候安定性、低い透湿性を有すべきである。被覆
(1、5)を、以下の物質:ガラス、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、フッ素含有ポリマ
ー、熱可塑性ポリウレタンまたはこれら物質のあらゆる
所望の組合せから製造することができる。被覆(1、
5)を、シート、フィルムまたは複合フィルムとして構
成することができる。
り、低透湿性および高電気抵抗を有すべきである。裏面
を、表面のために言及した物質に加えて、ポリアミド、
ABS若しくは耐候安定性の他のプラスチック、または
内側に電気絶縁層を備えている金属シート若しくはホイ
ルから製造することもできる。裏面(3、6)を、シー
ト、フィルムまたは複合フィルムとして構成することが
できる。接着層(2)は、以下の特性:350〜1,1
50nmでの高い透明度、並びにケイ素、太陽電池のア
ルミニウム裏面接点、スズめっき表面接点、太陽電池の
反射防止層、被覆物質および裏面物質に対する良好な接
着性を有すべきである。接着層は、被覆および/または
裏面に貼り合わせることができる1つまたはそれ以上の
接着フィルムを含むことができる。
びケイ素の異なる熱膨張率により生ずる応力を補うため
に、軟質であるべきである。接着フィルム(2)は、1
MPaを超え200MPa未満、好ましくは10MPa
を超え140MPa未満のEモジュラス、および太陽電
池のはんだ接続の融点(典型的に180〜220℃)未
満の融点または導電接着剤のビカー軟化点(熱安定性)
(典型的に200℃を超える)未満の融点を有すべきで
ある。さらに接着フィルムは、高電気抵抗、低吸水性、
UV放射および熱酸化に対する高耐性を有すべきであ
り、化学不活性であり、架橋無しで加工容易であるべき
である。
よび裏面は、プラスチックのフィルムまたはシートを含
む。被覆および裏面の全厚みは、少なくとも2mm、好
ましくは少なくとも3mmである。その結果として太陽
電池は、機械的影響から充分に保護される。接着は、少
なくとも1つの全厚み300〜1,000μmを有する
熱可塑性ポリウレタン接着フィルムを含む。
よび裏面が、1mm未満の厚みを有する上記物質のフィ
ルムを有するソーラーモジュールであり、該複合物は、
金属またはプラスチックの適当な支持物に固定されてお
り、これにより系全体に必要な剛性が付与される。プラ
スチック支持物は、好ましくはガラス繊維強化プラスチ
ックである。本発明の別の好ましい実施態様は、被覆が
1mm未満の厚みを有する上記物質のフィルムを有し、
裏面が、かなりの質量削減と共に剛性を向上させるため
に、プラスチック多層シートを有するソーラーモジュー
ルである。
(103)および/または裏面(113)は、正確にソ
ーラー電池ストリングの大きさを有するストリップ形態
のフィルムまたはシートを有する。これらは、接着フィ
ルム(102または111)上に数mm〜数cmの間隔
で固定され、そうして、被覆または裏面を有さず、接着
フィルムだけを有する領域(例えばフィルムヒンジ(1
31)として機能し得る)が、ストリングの間に存在す
る(図7参照)。そのようなソーラーモジュールは、折
り畳むことおよび/または巻き取ることができ、そうし
て例えば輸送がより容易になる。このソーラーモジュー
ルは、キャンプ分野、アウトドア分野または他の移動用
途、例えば携帯電話、ノートパソコンなどにおける使用
を見出すように、より好ましくは軽量プラスチックから
構成される。
ルの製造方法を提供し、該方法は、太陽電池モジュール
を減圧プレート貼合せ機(減圧ホットプレス)またはロ
ーラー貼合せ機において製造することを特徴とする。貼
合せ中の温度は、好ましくは、使用する熱可塑性ポリウ
レタンの軟化温度T sofよりも少なくとも20℃および
最大で40℃高い。
ラスチック接着フィルムを含む複合物、太陽電池ストリ
ング並びに裏面にフィルムまたはシートおよびプラスチ
ック接着フィルムを含む複合物を、好ましくはローラー
貼合せ機上に送り、それによりプレスおよび接着して、
ソーラーモジュールを生ずる。ローラー貼合せ機は、反
対方向に動く少なくとも2つのロールを有し、該ロール
は、定まった速度で回転し、定まった温度で定まった圧
力を用いて様々な物質の複合物を相互にプレスする。
ートまたはフィルム(101)および接着フィルム(1
02)の貼合せを、第1工程においてローラー貼合せ機
(12)内で行う(図3参照)。このローラー貼合せ機
は、フィルムを押し出すための押出機の直接下流であり
得る。その後、以下の複合物/層:被覆(101)と接
着フィルム(102)との複合物、ソーラーストリング
(4)、裏面(112)と接着フィルム(111)との
複合物を、第2工程においてローラー貼合せ機(12)
に重ねて導入する(図4参照)。ここで接着フィルム
を、各場合に、被覆または裏面の内側に貼り合すか、ま
たは同時押出する。被覆または裏面の場合に1mmを超
える厚みではこれは、その低い熱伝動の故に、ローラー
貼合せ機におけるロールによってもはや加熱することが
できない。そのような場合ではシートを対応する温度に
予熱するために、放射加熱または他の種類の予熱が必要
である。ローラー貼合せ機内の温度は、接着フィルムが
太陽電池/太陽電池ストリングの間の全ての中間空間を
満たし、それにより太陽電池を破壊せずに相互に溶接す
るために充分高くあるべきである。
に生じさせず、その結果としてモジュールの品質に悪影
響を与えないで、あらゆる望ましい寸法のソーラーモジ
ュールを製造することができる。フィルムをローラー貼
合せ機内で加工する供給速度は、好ましくは0.1〜3
m/分、より好ましくは0.2〜1m/分である。
ソーラーモジュールを、連続ソーラーモジュールとして
製造する。即ち、被覆(10)、裏面(11)および太
陽電池ストリング(14)を、ローラー貼合せ機(1
2)により連続法で相互に接着する(図5参照)。これ
について、はんだ付けまたは接着接続太陽電池ストリン
グを、裏面フィルム上に貼合せ方向に対して直角に配置
させる。ストリングがロールに達する前にそれらを、専
門家に周知の手段(15)で、その左右で前後のストリ
ングを用いてそれぞれはんだ付けするか、または導電接
着剤を用いて相互に接続する。あらゆる所望の長さのモ
ジュールを、こうして製造することができる。モジュー
ルを貼り合せた後、それを様々な長さに分割することが
できる。その幅は、常にストリング長さ(17)に対応
し、その長さは、ストリング幅(18)の集まりに対応
する。モジュールを、線(16)に沿って切断装置を用
いて切断する(図6参照)。
は、脂肪族および脂環式ジイソシアネートまたはこれら
ジイソシアネートの混合物である(HOUBEN-WEYL "Metho
dender Organischen Chemie", vol. E20 "Makromolekul
are Stoffe", Georg ThiemeVerlag, シュトゥットガル
ト, ニューヨーク 1987年, p.1587-1593 または Justus
Liebigs Annalen der Chemie, 562, p.75-136 参
照)。
例えばエチレンジイソシアネート、1,4‐テトラメチ
レンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシ
アネートおよび1,12-ドデカンジイソシアネート、脂
環式ジイソシアネート、例えばイソホロンジイソシアネ
ート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メ
チル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネートおよび1-
メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネートおよび
対応する異性体混合物、4,4'-ジシクロへキシルメタ
ンジイソシアネート、2,4'-ジシクロへキシルメタン
ジイソシアネートおよび2,2'-ジシクロへキシルメタ
ンジイソシアネートおよび対応する異性体混合物を挙げ
ることができる。1,6-ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート並びにジシクロへキシルメタンジイ
ソシアネートおよびその異性体混合物を、好ましくは使
用する。言及したジイソシアネートを、単独でまたは相
互との混合物の形態で使用することができる。ジイソシ
アネートをまた、15mol%(全ジイソシアネートか
ら計算)までのポリイソシアネートと一緒に使用するこ
とができる。但し、ポリイソシアネートの量は、せいぜ
い、熱可塑性としてなお加工し得る生成物が形成される
ように添加すべきである。
性ポリオール(B)は、平均して少なくとも1.8個か
ら3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子および数
平均分子量Mn600〜10,000、好ましくは600
〜6,000を有するポリオールである。これらは、ア
ミノ基、チオール基またはカルボキシル基含有化合物に
加えて特に、2〜3個、好ましくは2個のヒドロキシル
基を含有する化合物、とりわけ数平均分子量Mn600
〜10,000を有する化合物、より好ましくは数平均
分子量Mn600〜6,000を有する化合物、例えばヒ
ドロキシル基を有するポリエステル、ポリエーテル、ポ
リカーボネートおよびポリエステル-アミドを含む。
ン基中に2〜4個の炭素原子を有する1種またはそれ以
上のアルキレンオキシドと2個の結合活性水素原子を有
する出発分子とを反応させることにより製造することが
できる。挙げることができるアルキレンオキシドは、例
えばエチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、エ
ピクロロヒドリン、1,2-ブチレンオキシドおよび2,
3-ブチレンオキシドである。エチレンオキシド、プロ
ピレンオキシドおよび1,2-プロピレンオキシドとエチ
レンオキシドとの混合物を、好ましくは使用する。アル
キレンオキシドを、単独で、交互に連続に、または混合
物として使用することができる。
ール、例えばN-アルキルジエタノールアミン、例えば
N-メチルジエタノールアミン、およびジオール、例え
ばエチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、
1,4-ブタンジオールおよび1,6-ヘキサメチレンジオ
ールである。出発分子の混合物も、所望により使用する
ことができる。適当なポリエーテルオールは、さらに、
ヒドロキシル基を有するテトラヒドロフラン重合生成物
である。三官能性ポリエーテルも、二官能性ポリエーテ
ルを基準に0〜30質量%の量、但しせいぜい熱可塑性
としてなお加工し得る生成物が形成するような量で、使
用することができる。実質的に直鎖のポリエーテルジオ
ールは、好ましくは数平均分子量Mn600〜10,00
0、より好ましくは600〜6,000を有する。これ
らを、単独および相互との混合物の形態の両方で使用す
ることができる。
〜12個の炭素原子、好ましくは4〜6個の炭素原子を
有するジカルボン酸および多価アルコールから製造する
ことができる。可能なジカルボン酸の例は、脂肪族ジカ
ルボン酸、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
スベリン酸、アゼライン酸およびセバシン酸、または芳
香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸およ
びテレフタル酸である。ジカルボン酸を、単独でまたは
混合物、例えばコハク酸、グルタル酸およびアジピン酸
の混合物の形態で使用することができる。ポリエステル
ジオールを製造するために、場合により、ジカルボン酸
の代わりに対応するジカルボン酸誘導体、例えばアルコ
ール部分中に1〜4個の炭素原子を有するカルボン酸ジ
エステル、カルボン酸無水物またはカルボン酸塩化物を
使用することが有利であり得る。
しくは2〜6個の炭素原子を有するグリコール、例えば
エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブ
タンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサ
ンジオール、1,10-デカンジオール、2,2-ジメチル
-1,3-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールま
たはジプロピレングリコールである。多価アルコール
を、単独でまたは相互との混合物として、所望の性質に
応じて使用することができる。炭酸と、上記ジオール、
特に4〜6個の炭素原子を有するジオール、例えば1,
4-ブタンジオールまたは1,6-ヘキサンジオールとの
エステル、ω-ヒドロキシカルボン酸、例えばω-ヒドロ
キシカプロン酸の縮合生成物、またはラクトン、例えば
任意に置換されているω-カプロラクトンの重合生成物
は、さらに適している。エタンジオールポリアジペー
ト、1,4-ブタンジオールポリアジペート、エタンジオ
ール-1,4-ブタンジオールポリアジペート、1,6-ヘ
キサンジオール-ネオペンチルグリコールポリアジペー
ト、1,6-ヘキサンジオール-1,4-ブタンジオールポ
リアジペートおよびポリカプロラクトンを、好ましくは
ポリエステルジオールとして使用する。ポリエステルジ
オールは、平均分子量Mn600〜10,000、好まし
くは600〜6,000を有し、単独でまたは相互との
混合物の形態で使用することができる。
いわゆる連鎖延長剤であり、平均して1.8〜3.0個の
ツェレビチノフ活性水素原子および数平均分子量60〜
500を有する。これらは、アミノ基、チオール基また
はカルボキシル基含有化合物に加えて、2〜3個、好ま
しくは2個のヒドロキシル基を含有する化合物を意味す
る。
個の炭素原子を有する脂肪族ジオール、例えばエタンジ
オール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオ
ール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、
1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジ
エチレングリコールおよびジプロピレングリコールであ
る。しかしながら、テレフタル酸と2〜4個の炭素原子
を有するグリコールとのジエステル、例えばテレフタル
酸ビスエチレングリコールまたはテレフタル酸ビス-1,
4-ブタンジオール、ヒドロキノンのヒドロキシアルキ
レンエーテル、例えば1,4-ジ-(β-ヒドロキシエチル)
-ヒドロキノン、エトキシル化ビスフェノール、例えば
1,4-ジ-(β-ヒドロキシエチル)-ビスフェノールA、
(シクロ)脂肪族ジアミン、例えばイソホロンジアミン、
エチレンジアミン、1,2-プロピレンジアミン、1,3-
プロピレンジアミン、N-メチルプロピレン-1,3-ジア
ミンまたはN,N'-ジメチルエチレンジアミン、および
芳香族ジアミン、例えば2,4-トルイレンジアミン、
2,6-トルイレンジアミン、3,5-ジエチル-2,4-ト
ルイレンジアミンまたは3,5-ジエチル-2,6-トルイ
レンジアミン、または第1級モノ-、ジ-、トリ-または
テトラアルキル置換4,4'-ジアミノジフェニルメタン
も適当である。エタンジオール、1,4-ブタンジオー
ル、1,6-ヘキサンジオール、1,4-ジ-(β-ヒドロキ
シエチル)-ヒドロキノンまたは1,4-ジ-(β-ヒドロキ
シエチル)-ビスフェノールAを、より好ましくは連鎖延
長剤として使用する。上記連鎖延長剤の混合物も使用す
ることができる。さらに、少量のトリオールも添加する
ことができる。
を、いわゆる連鎖停止剤として、脂肪族熱可塑性ポリウ
レタンを基準に2質量%までの量で使用することができ
る。適当な化合物は、例えばモノアミン、例えばブチル
-およびジブチルアミン、オクチルアミン、ステアリル
アミン、N-メチルステアリルアミン、ピロリジン、ピ
ペリジンまたはシクロへキシルアミン、およびモノアル
コール、例えばブタノール、2-エチルヘキサノール、
オクタノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、
様々なアミルアルコール、シクロヘキサノールおよびエ
チレングリコールモノメチルエーテルである。化合物
(C)および(B)の相対量を、好ましくは、(A)中
のイソシアネート基合計対(C)および(B)中のツェ
レビチノフ活性水素原子合計の比が、0.85:1〜1.
2:1、好ましくは0.95:1〜1.1:1であるよう
に選択する。
ンエラストマー(TPU)は、補助物質および添加剤
(D)として、TPU総量を基準に最大20質量%まで
の通常の補助物質および添加剤を含み得る。典型的な補
助物質および添加剤は、触媒、顔料、染料、難燃剤、老
化および天候の影響に対する安定剤、可塑剤、滑剤およ
び離型剤、静真菌および静菌活性物質およびフィラー並
びにこれらの混合物である。
3級アミン、例えばトリエチルアミン、ジメチルシクロ
へキシルアミン、N-メチルモルホリン、N,N'-ジメチ
ルピペラジン、2-(ジメチルアミノエトキシ)-エタノー
ル、ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンなど、および特
に有機金属化合物、例えばチタン酸エステル、鉄化合物
またはスズ化合物、例えばスズアセテート、スズジオク
テート、スズジラウレートまたは脂肪族カルボン酸のス
ズジアルキル塩、例えばジブチルスズジアセテートまた
はジブチルスズジラウレートなどである。好ましい触媒
は、有機金属化合物、特にチタン酸エステル並びに鉄お
よびスズの化合物である。TPU中の触媒総量は、TP
U総量を基準にたいてい約0〜5質量%、好ましくは0
〜2質量%である。
酸エステル、その金属石鹸、脂肪酸アミド、脂肪酸エス
テル-アミドおよびシリコーン化合物、粘着防止剤、阻
害剤、加水分解、光、熱および変色に対する安定剤、難
燃剤、染料、顔料、無機および/または有機フィラー並
びに補強剤である。補強剤は、繊維補強物質、例えば無
機繊維であり、これを、先行技術により製造し、またサ
イズ剤を用いて装填することができる。言及した補助物
質および添加剤のより詳細な情報は、技術文献、例えば
J.H. Saunders および K.C, Frisch による研究論文 "
High Polymers", vol. XVI, ポリウレタン、パート1お
よび2, Verlag Interscience Publishers1962年および1
964年、R. Gaechter および H. Mueller による Tasche
nbuch fuer Kunststoff-Additive (Hanser Verlag ミュ
ンヘン 1990年) または DE-A 2901774 中で見出すこと
ができる。
加剤は、熱可塑性プラスチック、例えばポリカーボネー
トおよびアクリロニトリル/ブタジエン/スチレンター
ポリマー、特にABSである。他のエラストマー、例え
ばゴム、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、スチレン/
ブタジエンコポリマーおよび他のTPUも使用すること
ができる。さらに市販可塑剤、例えばホスフェート、フ
タレート、アジペート、セバケートおよびアルキルスル
ホン酸エステルは、組み込むのに適している。
ことができる。TPUを、連続に、例えば混合ヘッド/
ベルトプロセスまたはいわゆる押出機プロセスにより製
造することができる。押出機プロセスでは、例えば多軸
形押出機内への成分(A)、(B)および(C)の供給
を、同時に、即ちワンショット法で、または連続に、即
ちプレポリマー法により行うことができる。ここでプレ
ポリマーを初期にバッチ式で導入するか、または押出機
の一部内または別の先行プレポリマー装置内で連続的に
製造することができる。
は低透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、耐候安定性
の透明プラスチックの少なくとも1つの外部被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を含む太陽電
池モジュールであって、プラスチック接着層C)は、7
5ショアA〜70ショアDの硬度、およびDMS法によ
り測定されるE'モジュラス2MPaで90〜150℃
の軟化温度Tsofを有する脂肪族熱可塑性ポリウレタン
を含み、該ポリウレタンは、脂肪族ジイソシアネート、
平均して少なくとも1.8個から3.0個以下のツェレビ
チノフ活性水素原子および数平均分子量600〜10,
000g/molを有する少なくとも1種のツェレビチ
ノフ活性ポリオール、並びに連鎖延長剤として平均して
少なくとも1.8個から3.0個以下のツェレビチノフ活
性水素原子および数平均分子量60〜500g/mol
を有する少なくとも1種のツェレビチノフ活性ポリオー
ルの反応生成物であり、該連鎖延長剤および該ポリオー
ルのOH基に対する該脂肪族ジイソシアネートのNCO
基のモル比は0.85〜1.2である太陽電池モジュー
ル。 II. 連鎖延長剤およびポリオールのOH基に対する脂
肪族ジイソシアネートのNCO基のモル比が、0.9〜
1.1である前記第 I 項に記載の太陽電池モジュール。 III. 被覆層A)が、1つのシートまたは1つ若しくは
それ以上のフィルムを含む前記第 I 項に記載の太陽電
池モジュール。 IV. 層B)が、1つのシートまたは1つ若しくはそれ
以上のフィルムを含む前記第 I 項に記載の太陽電池モ
ジュール。 V. 被覆層A)が、ストリップで存在するフィルムまた
はシートであり、該ストリップは、いわゆる太陽電池ス
トリング上に配列している前記第 I 項に記載の太陽電
池モジュール。 VI. プラスチック接着層C)に埋設されている太陽電
池が、太陽電池ストリング中に配列している前記第 I
項に記載の太陽電池モジュール。 VII. 太陽電池ストリングが、直列にかわるがわるはん
だ付けまたは導電接着剤で接続されている前記第 VI 項
に記載の太陽電池モジュール。 VIII. 太陽電池間の電気接続が、貼合せの際に対応す
る太陽電池と直接接触するように、プラスチック接着層
C)の内側に直接適用されている導電接着剤、好ましく
はビーズ形態の導電接着剤からなる前記第 VII 項に記
載の太陽電池モジュール。 IX. 500μm未満の厚みを有するガラス膜が、被覆
層A)および太陽電池の間のプラスチック接着層C)中
にさらに存在する前記第 I 項に記載の太陽電池モジュ
ール。 X. A)エネルギー源に面する表面上に、ガラス、また
は低透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、耐候安定性
の透明プラスチックの少なくとも1つの外部被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を含む太陽電
池モジュールの製造方法であって、プラスチック接着層
C)は、75ショアA〜70ショアDの硬度、およびD
MS法により測定されるE'モジュラス2MPaで90
〜150℃の軟化温度Tsofを有する脂肪族熱可塑性ポ
リウレタンを含み、該ポリウレタンは、脂肪族ジイソシ
アネート、平均して少なくとも1.8個から3.0個以下
のツェレビチノフ活性水素原子および数平均分子量60
0〜10,000g/molを有する少なくとも1種の
ツェレビチノフ活性ポリオール、並びに連鎖延長剤とし
て平均して少なくとも1.8個から3.0個以下のツェレ
ビチノフ活性水素原子および数平均分子量60〜500
g/molを有する少なくとも1種のツェレビチノフ活
性ポリオールの反応生成物であり、該連鎖延長剤および
該ポリオールのOH基に対する該脂肪族ジイソシアネー
トのNCO基のモル比は0.85〜1.2であり、該方法
は、減圧シート貼合せ機またはローラー貼合せ機におい
て太陽電池モジュールを製造する工程を含む方法。 XI. 被覆シートまたは被覆フィルムおよびプラスチッ
ク接着フィルムを含む複合物、太陽電池ストリング並び
に裏面にフィルムまたはシートおよびプラスチック接着
フィルムを含む複合物を、ローラー貼合せ機上に送り、
それによりプレスおよび接着して、ソーラーモジュール
を生ずる前記第 X 項に記載の方法。
説明する。実施例1 Texin(商標) DP7-3007 のフィルム(Bayer Corp. から
の市販品、硬度58ショアD)を、Makrofol(商標) フ
ィルムに以下のように押出した:垂直ダイ装置を、Reif
enhaeuser からのロール装置を有する押出機(冷却ロー
ルを有する)に取り付けた。該装置のキャスチングロー
ルを、ゴム被覆表面を有する受けロールより後に置い
た。ダイを、キャスチングロールおよび受けロールの間
に配置した。この「冷却ロール」装置のために非常にゆ
っくりした巻き取り速度を達成するために、フィルム複
合物を、1つの巻取り機だけで取り外した。Texin(商
標) 溶融物の使用 Makrofol(商標) フィルム DE 1-1
(厚み375μm、Bayer AG の市販品)への接着を向
上させるために、Makrofol(商標) フィルムを、溶融物
に供給する前にIRランプで予熱した。Texin(商標) を
乾燥空気ドライヤー内において60℃で6時間予備乾燥
した。
次いで、160℃でホットローラーによりローラー貼合
せ機の間に配列した太陽電池ストリング上に、被覆とし
て底部で Texin(商標) 面を用いて、裏面として頂部で
Texin(商標) 面を用いて貼り合せた。最適な接着のため
に、複合フィルムをIRランプで予熱した。ローラー貼
合せ機の供給速度は、0.3m/分であった。寸法15
×15cm2のモジュールを、30秒で製造することが
できた。
ている、いくつかの無気泡ソーラーモジュール(モジュ
ール4および5)が製造された。太陽電池の効率は、製
造方法によって変化しないまま残った。ソーラーモジュ
ールを、2つの異なる試験での耐候試験に付した。耐候
試験前後の効率を、表に示す。
市販品、硬度80ショアA)を使用して、以下のように
押出した:水平ダイ装置を、Somatec からのロール装置
を有する押出機(冷却ロールを有する)に取り付けた。
冷却ロールを、ダイより約5cm下に配置した。この
「冷却ロール」装置のために非常にゆっくりした巻き取
り速度を達成するためにフィルムを、1つの巻取り機だ
けで取り外した。Desmopan(商標) を乾燥空気ドライヤ
ー内において75℃で6時間予備乾燥した。
に記載するようなソーラーモジュール中の接着層として
使用した。モジュールの上面(15×15cm2)を、
硬化白色ガラスおよび複合フィルム(Tedlar-PET-Te
dlar)裏面から製造した。ソーラーモジュールを、減圧
貼合せ機内150℃10分で製造した。
ている、いくつかの無気泡ソーラーモジュール(モジュ
ール4および5)が製造された。太陽電池の効率は、製
造方法によって変化しないまま残った。ソーラーモジュ
ールを、2つの異なる試験での耐候試験に付した。耐候
試験前後の効率を、表に示す。
代わりに、EVA(エチレン/酢酸ビニル)を使用し
た。寸法15×15cm2のモジュールの製造時間は、
20分であった。その製造を減圧貼合せ機内で行った。
比較モジュールも、耐候試験に付した(表参照)。
(絶対)である。効率を、IEC 61215 に従い測定する。
本発明のソーラーモジュールは、比較モジュール(先行
技術)と同じ効率を有し、同じ機械的安定性および耐候
安定性を有する。その効率は、耐候試験後にさえ保持さ
れる。しかしながら本発明のソーラーモジュールは、比
較モジュールよりもかなり速く(ローラー貼合せ機にお
いて40倍および減圧貼合せ機において2倍速く)製造
することができる。
に記載したが、そのような詳細は単に説明の目的のため
だけであり、特許請求の範囲により制限され得る場合を
除いて、当業者は本発明の意図および範囲から外れるこ
となく変形をなし得ることは理解されるべきである。
明のソーラーモジュールを示す図である。
明のソーラーモジュールを示す図である。
示す図である。
ルの製造を示す図である。
ュールの製造を示す図である。
の分割を示す図である。
ーモジュールを示す図である。
る。
5:透明被覆、6:裏面、10:被覆、11:裏面、1
2:ローラー貼合せ機、14:太陽電池ストリング、1
5:接続手段、16:切断線、17:ストリング長さ、
18:ストリング幅、20:接着ビード、21:重なり
領域、24:太陽電池、101:シートまたはフィルム
(被覆)、102:接着層、103:被覆、111:接
着層、112:裏面、113:裏面、121:加熱装
置、131:フィルムヒンジ
Claims (2)
- 【請求項1】 A)エネルギー源に面する表面上に、ガ
ラス、または低透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、
耐候安定性の透明プラスチックの少なくとも1つの外部
被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を含む太陽電
池モジュールであって、 プラスチック接着層C)は、75ショアA〜70ショア
Dの硬度、およびDMS法により測定されるE'モジュ
ラス2MPaで90〜150℃の軟化温度Tsofを有す
る脂肪族熱可塑性ポリウレタンを含み、該ポリウレタン
は、脂肪族ジイソシアネート、平均して少なくとも1.
8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子お
よび数平均分子量600〜10,000g/molを有
する少なくとも1種のツェレビチノフ活性ポリオール、
並びに連鎖延長剤として平均して少なくとも1.8個か
ら3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子および数
平均分子量60〜500g/molを有する少なくとも
1種のツェレビチノフ活性ポリオールの反応生成物であ
り、該連鎖延長剤および該ポリオールのOH基に対する
該脂肪族ジイソシアネートのNCO基のモル比は0.8
5〜1.2である太陽電池モジュール。 - 【請求項2】 A)エネルギー源に面する表面上に、ガ
ラス、または低透湿性を有する耐衝撃性、UV安定性、
耐候安定性の透明プラスチックの少なくとも1つの外部
被覆層、 B)エネルギー源とは反対の裏面上に、ガラス、または
低透湿性を有する耐候安定性プラスチックの少なくとも
1つの外層、および C)相互に電気接続されている少なくとも1つまたはそ
れ以上の太陽電池が埋設されている、A)およびB)の
間の少なくとも1つのプラスチック接着層を含む太陽電
池モジュールの製造方法であって、 プラスチック接着層C)は、75ショアA〜70ショア
Dの硬度、およびDMS法により測定されるE'モジュ
ラス2MPaで90〜150℃の軟化温度Tsofを有す
る脂肪族熱可塑性ポリウレタンを含み、該ポリウレタン
は、脂肪族ジイソシアネート、平均して少なくとも1.
8個から3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子お
よび数平均分子量600〜10,000g/molを有
する少なくとも1種のツェレビチノフ活性ポリオール、
並びに連鎖延長剤として平均して少なくとも1.8個か
ら3.0個以下のツェレビチノフ活性水素原子および数
平均分子量60〜500g/molを有する少なくとも
1種のツェレビチノフ活性ポリオールの反応生成物であ
り、該連鎖延長剤および該ポリオールのOH基に対する
該脂肪族ジイソシアネートのNCO基のモル比は0.8
5〜1.2であり、 該方法は、減圧シート貼合せ機またはローラー貼合せ機
において太陽電池モジュールを製造する工程を含む方
法。
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