JP2003298092A - 太陽電池モジュールと太陽電池モジュール用接着性樹脂封止材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池モジュール用の接着性樹脂封止材と
して要求される光透過性，接着性，光・湿気・熱等に対
する安定性などの諸特性をすべて満足する接着性樹脂封
止材が提供でき、かつこの接着性樹脂封止材を適用し、
長期的に安定使用が可能で、かつ量産性に優れた太陽電
池モジュールを提供する。 【解決手段】 特定のポリエチレン系材料と、特定のビ
ニルシラン化合物とのグラフト共重合体であって、前記
ポリエチレン系材料１００重量部に対して、前記ビニル
シラン化合物を１〜５０重量部グラフト重合してなる接
着性樹脂封止材を用い、表面保護部材と裏面保護部材と
の間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続し
た太陽電池を、前記接着性樹脂封止材により封止して、
太陽電池モジュールを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板上に形成さ
れた太陽電池を電気絶縁性の保護材により封止するため
に用いる接着性樹脂封止材ならびに同接着性樹脂封止材
を用いた太陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。同一基板上に形成され
た複数の太陽電池素子が、直列または並列に接続されて
なる太陽電池の代表例は、非晶質系薄膜太陽電池であ
る。

【０００３】上記薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コ
ストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後
の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外
に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務
用，一般住宅用にも需要が広がってきている。一般住宅
用として、太陽電池付き屋根瓦なども開発されている。

【０００４】近年では、プラスチックフィルムを用いた
フレキシブルタイプの太陽電池の研究開発が進められて
おり、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール
方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が
可能となっている。

【０００５】上記薄膜太陽電池を用いたモジュールとし
ては、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された
太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するため
に、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護
層を設けたものが知られている。

【０００６】図５および図６は、従来の太陽電池モジュ
ールの模式的構造の一例を示し、図５は、受光面側にガ
ラス板などの表面保護部材を用いた太陽電池モジュール
の側断面図、図６は、断面コ字形の金属製枠体を有する
フレームに装着した状態の太陽電池モジュールの側断面
図を示す。

【０００７】図５において、太陽電池１は、複数個の太
陽電池素子が直列または並列接続されており、その受光
面側にガラス板などの表面保護部材２、裏面側にアルミ
箔の両面に一弗化エチレン（商品名：テドラー，デュポ
ン社製）を接着した防湿保護シートなどの裏面保護部材
３が設けられ、接着封止性に優れかつ安価なＥＶＡ（エ
チレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などの接着性樹脂封止
材４により熱融着封止されている。

【０００８】また太陽電池１は、そのプラス(＋)極とマ
イナス(−)極に、内部リード線５、６が電気的に接続さ
れ、この内部リード線５、６は、裏面保護部材３に接着
固定された端子ボックス７に、裏面保護部材３を貫通し
て導かれ、端子ボックス７の内部で外部リード線として
のケーブル８の芯線９、１０と電気的に接続され、これ
ら全体として太陽電池モジュール１１を形成している。

【０００９】なお、前記表面保護部材２としては、ガラ
ス板などの無機系材料の外に、透光性のアクリル樹脂板
やポリカーボネイト樹脂板などの有機系材料を用いるこ
ともある。また、裏面保護部材３としては、上記金属箔
入り樹脂以外に、フツ素系フィルムなどの有機系フィル
ム単体、有機系フィルムと金属箔を貼り合せた複合材
料、もしくは金属板やガラス板などの金属・無機系材料
を用いることもある。

【００１０】図６は、フレームに装着した太陽電池モジ
ュールの一例を示し、図６において、ガラス板などの表
面保護部材を用いた太陽電池モジュール１１は、その周
囲にフレーム１２が配置され、太陽電池モジュール１１
の周縁部が、金属製フレーム１２の断面コ字形の枠体を
有する保持部１２ａの内部に挿入され、隙間を埋めるよ
うに注入された接着性シール材１３で固定保持されてい
る。ここで、接着性シール材１３は、加熱流動性のある
ブチルゴムや液状で硬化後に固体となるシリコーンゴム
などの接着性のある弾性シール材が用いられ、ガラス板
などの表面保護部材２やフレーム１２の熱膨張を吸収す
るとともに、水分侵入を抑制している。

【００１１】上記のように、ガラス板などの表面保護部
材を用いた太陽電池モジュールの場合には、水分侵入が
少なく信頼性が確保されるがモジュール重量が重いとい
う欠点がある。一方、表面保護部材として、例えば厚さ
10μｍから100μｍの耐候性の優れたフッ素系樹脂フィ
ルムを用いた太陽電池モジュールの場合には、フッ素系
樹脂フィルムから水分が浸透し、同時に表面側から光が
当たるため、加水分解されやすい問題点がある。

【００１２】次に太陽電池モジュール１１の製造方法に
関わる各構成部材のラミネート（熱融着封止）方法につ
いて、その一例として、真空ラミネート方式に関し、図
７により説明する。図７において、太陽電池モジュール
１１は、予め表面保護部材２、接着性樹脂封止材４、リ
ード線５、６が取付けられた太陽電池１、接着性樹脂封
止材４、裏面保護部材３が順次積層されてラミネート装
置１００に入れられる。しかる後、ラミネート装置１０
０の上筐体１０１が閉じられて密閉され、加熱板１０３
で所定温度に加熱されるとともに下筐体１０２に取り付
けられた排気管１０４から図示しない排気装置でモジュ
ール１１が置かれている空間部１０５の空気が排気され
て真空に保たれる。

【００１３】また同時に上筐体１０１に取り付けられた
給排気管１０６からもゴム製ダイヤフラム１０７と上筐
体１０１とで形成する空間部１０８の空気が排気されて
真空となり、ゴム製ダイヤフラム１０７は上筐体１０１
の内壁面１０９に張り付いている。この状態で太陽電池
モジユール１１が所定温度で所定時間、加熱された後、
給排気管１０６から空気が導入され、空間部１０５と空
間部１０８の圧力差（略大気圧差）で太陽電池モジュー
ル１１はゴム製ダイヤフラム１０７により加圧され、図
５で示す断面構造の太陽電池モジュール１１を形成す
る。

【００１４】前記太陽電池モジュールの構造や製造方法
に関しては、上記以外にも種々の構造や製造方法が採用
されている。図４は、太陽電池モジュールの諸構造を概
括的に示す模式的断面図で、主要部材のみを示してい
る。

【００１５】図４（ａ）は、図５に示した構造の太陽電
池モジュールに相当し、２１は太陽電池、２２は表面保
護部材（ガラス板）、２３は裏面保護部材としての背面
材（アルミ箔ラミネートポリフッ化ビニール、２４は接
着性樹脂封止材（ＥＶＡ）を示す。

【００１６】図４（ｂ）は、所謂スーパーストレート構
造に相当し、ガラス基板に直接太陽電池を形成したもの
で、３１はガラス基板太陽電池、３３は背面材（アルミ
箔ラミネートポリフッ化ビニール）、３４は接着性樹脂
封止材（ＥＶＡ）を示す。

【００１７】また、図４（ｃ）は、所謂サブストレート
構造であって、ＳＵＳ基板またはプラスチック基板に太
陽電池を形成し、表面保護部材としてプラスチックの保
護膜を用いたもので、４１は太陽電池、４２は表面保護
膜（ＥＴＦＥまたはＦＥＰ）、４３は背面構造支持体
（表面処理ＡＬ−亜鉛鋼板）、４４は接着性樹脂封止材
（ＥＶＡ）を示す。

【００１８】さらに、図４（ｄ）は、フレキシブルモジ
ュールであって、表面保護部材および裏面保護部材とし
てプラスチックフィルムの保護膜を用いたもので、５１
は太陽電池、５２は表面保護膜（ＥＴＦＥまたはＦＥ
Ｐ）、５３は裏面保護膜（ＥＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＶＦ
等）、５４は接着性樹脂封止材（ＥＶＡ）を示す。さら
にまた、図４（ｅ）は、図４（ｄ）の表面保護部材およ
び裏面保護部材において、強化層としてガラス不織布６
５を追加したものを示す。

【００１９】上記以外にも、種々の太陽電池モジュール
構造があり、ニーズに適した構造が採用される。また、
太陽電池モジュールの製造方法に関しても、太陽電池モ
ジュールの構造に応じて、種々の方式が採用される。前
記真空ラミネート方式以外に、ロール法，押出し成形と
ロール法の併用方式，プレス法などが知られているが、
詳細説明は省略する。

【００２０】ところで、太陽電池モジュール用接着性樹
脂封止材としては、ＥＶＡが最も広く採用されている。
しかしながら、ＥＶＡの場合、太陽電池モジュールの構
成材であるガラス板や一フッ化ビニールに対して接着性
が不十分な場合がある。そこで、接着性の改善等を目的
とした接着性樹脂封止材として、シラングラフト化ポリ
エチレンを用いることが提案されている（例えば、特許
文献１参照）。

【００２１】また、シランをグラフト化した材料とし
て、特許文献２には、エチレン−酢酸ビニルをシランカ
ップリング剤でグラフト変性し過酸化物で架橋する方法
が記載され、特許文献３には、エチレン−エチレン性不
飽和カルボン酸エステル−エチレン性不飽和シラン化合
物三元共重合体樹脂に有機過酸化物を添加した樹脂シー
トを用いる方法が記載されている。

【００２２】さらに、特許文献１に開示されたグラフト
化ポリエチレン系材料群では、有機過酸化物に代わり、
錫化合物触媒でシラノール基の脱水縮合反応で架橋する
方法が提案されている。また、融点より10℃以上高い温
度、30〜150ｋPaの圧力下で、１〜60分程度の時間で融
着積層することにより、ゲル分率を向上する方法が開示
されている。

【００２３】

【特許文献１】特開２００２−９３０９号公報（第２−
４頁）

【特許文献２】特公昭６２−１４１１１号公報（第３−
６頁）

【特許文献３】特公平６−１０４７２９号公報（第２−
４頁）

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記図４お
よび図５に示す従来の太陽電池モジュールにおいては、
接着性樹脂封止材として、通常、接着封止性に優れかつ
安価なＥＶＡが使用されており、この場合、下記のよう
な問題がある。

【００２５】まず、ＥＶＡは、過酸化物で架橋されるた
め、架橋時間が１０分から３０分程度かかり、製造時間
が長くなり、量産上好ましくない問題がある。また、前
記特許文献２および３に開示された樹脂シートは、いず
れも過酸化物を用いているため、ＥＶＡと同様に、架橋
時間が必要であり量産上好ましくない問題がある。

【００２６】さらに、ＥＶＡ等のように、分子中に酢酸
基を含む樹脂封止材は、高温高湿に長時間放置された場
合、加水分解を起こして酢酸が発生し、太陽電池の特性
を劣化させることがある。また、前記特許文献２および
３に開示された樹脂シートの場合には、接着界面に過酸
化物の分解生成物が残存し、接着力が低下する問題があ
った。

【００２７】また、前記特許文献１に開示されたような
樹脂封止材は、分子中にカルボン酸基、カルボン酸エス
テル基等を含むので、高温高湿に長時間放置されると、
加水分解を起こしカルボン酸が発生し、太陽電池の特性
を劣化させることがある。さらに、特許文献１に開示さ
れたように、接着性封止材のゲル化を急速に行なうため
に、錫系触媒を併用した場合には、室温放置により室内
の水分を吸収し、自然にゲル化が進行し流動性が低下す
る。その結果、モジュール中に気泡が残留する問題があ
る。

【００２８】ところで、前記加水分解を起こす問題につ
いて、前記図４（ｃ）に示す太陽電池モジュールを対象
として、以下に詳述する。

【００２９】前記図４（ｃ）に示す太陽電池モジュール
において、表面保護部材としてのフッ素系フィルムや表
面側封止材等の各透湿率に応じて水分が浸透し、太陽電
池に到達する。図６に示すガラス板を用い、背面にアル
ミの両面をポリフッ化ビニルでラミネートしたフィルム
を用い、周囲をフレームでシールしたモジュールに比
べ、水分侵入経路が短く、水分がセルに到達するまでの
時間が格段に短い。長期的には、太陽光や風雨に曝され
て接着性シール材１３や接着性樹脂封止材４は劣化を生
じ、劣化とともに水分の侵入量は増大する。

【００３０】この侵入した水分は、ついには太陽電池１
や内部リード線５、６、並びにその接続部分に到達して
これらに腐食を発生させる。特に、接着性樹脂封止材４
にＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）を用いた
場合、ＥＶＡが水分で加水分解して酢酸が生成され、腐
食をさらに加速する。

【００３１】また、太陽電池としてプラスチック基板の
両面に金属電極（例えば、Ag）を用い、この金属電極層
と非晶質半導体層との接合性改善や反射率向上を目的と
して、金属電極層と非晶質半導体層との中間にZnO層を
用いた太陽電池の場合には、ZnOが酢酸等に侵されやす
いためその影響が大きい。上記問題を解消するために、
太陽電池の表面や背面を、化学的に安定な塗料で被覆す
ることが提案されているが、塗料組成物は溶剤を用いる
ため、塗装工程にコストがかかる欠点がある。

【００３２】上記問題点の解消に関わる要請を含め、太
陽電池モジュール用の接着性樹脂封止材として要求され
る諸特性についてまとめると、下記のとおりである。 １）実質的に透明で光透過率が８５％以上であり、光，
湿気，熱等により光透過率が低下しないこと。 ２）太陽電池モジュールの他の構成部材である前記表面
保護部材，太陽電池，裏面保護部材等によく接着し、接
着性が安定していること。 ３）光、湿気、熱等により、接着性樹脂封止材自体が分
解して、太陽電池モジュール構成部材の劣化物質を発生
しないこと。 ４）温度サイクルにより発生する応力から太陽電池を保
護する特性を備えること。 ５）容易なプロセスで太陽電池モジュールが製造できる
こと。

【００３３】この発明は、上記のような点に鑑みてなさ
れたもので、本発明の課題は、太陽電池モジュール用の
接着性樹脂封止材として要求される前記諸特性をすべて
満足する接着性樹脂封止材と、この接着性樹脂封止材を
適用し、長期的に安定使用が可能で、かつ量産性に優れ
た太陽電池モジュールを提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明における太陽電池モジュール用接着性樹脂
封止材は、酢酸ビニル含有量が２重量％以下、カルボン
酸含有量が１重量％以下、Sn系有機触媒の含有量が0.00
1重量％以下であるポリエチレン系材料と、下記一般式
［化４］ないし［化６］で示すいずれかのビニルシラン
化合物とのグラフト共重合体であって、前記ポリエチレ
ン系材料１００重量部に対して、前記ビニルシラン化合
物を１〜５０重量部グラフト重合してなるものとする
（請求項１の発明）。

【００３５】

【化４】

【００３６】

【化５】

【００３７】

【化６】 なお、上記一般式において、Ｒはアルキル基を、Ｘはア
ルキル基またはアルコキシ基を示し、ｍ，ｎ，ｐは１〜
１００の整数を示す。

【００３８】また、前記請求項１の発明の実施態様とし
ては、下記請求項２ないし３の発明が好ましい。即ち、
前記Ｒは、メチル基（−ＣＨ₃）とする（請求項２の発
明）。

【００３９】さらに、前記請求項２の発明において、前
記Ｘは、メチル基（−ＣＨ₃）又はメトキシ基（−ＣＨ₃
Ｏ）とし、前記ｍは１、ｎおよびｐは２とする（請求項
３の発明）。

【００４０】また、表面保護部材と裏面保護部材との間
に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太
陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる太陽電池
モジュールにおいて、前記接着性樹脂封止材は、前記請
求項１ないし３のいずれか１項に記載のグラフト共重合
体からなるものとする（請求項４の発明）。

【００４１】上記請求項１ないし４の発明に係る接着性
樹脂封止材は、詳細は後述するように、光透過性，接着
性，光・湿気・熱・ヒートサイクル等に対する安定性な
どに優れ、前記要求諸特性を全て満足して、太陽電池モ
ジュール用として好適に使用できる。後述するように、
連続使用中の加水分解に基づく体積収縮に関連して、分
子量が小の方が安定性がよい。

【００４２】さらにまた、この発明に係る接着性樹脂封
止材は、下記請求項５ないし６の太陽電池モジュールに
適用した場合に、特に好適である。即ち、請求項４に記
載の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池は、Ｚ
ｎＯを主成分とする層を備えるものとする（請求項５の
発明）。また、請求項４または５に記載の太陽電池モジ
ュールにおいて、前記太陽電池は、ａ-Si系太陽電池も
しくはCuInSe₂系太陽電池とする（請求項６の発明）。

【００４３】なお、この発明に係る接着性樹脂封止材の
製造方法としては、例えば、低密度ポリエチレンまたは
高密度ポリエチレンと、ポリエチレンに対して所定重量
部のビニルシラン化合物とを混合し、過酸化物の存在下
で加熱混練した後、押出機によりシート状に成型する。
上記製造方法において、耐候性向上を目的として、酸化
防止剤や紫外線吸収剤などを添加することが好ましい。

【００４４】前記一般式［化４］ないし［化６］のビニ
ルシラン化合物をグラフト重合したグラフト共重合体の
構造式の具体例を、それぞれ示すと、下記［化７］ない
し［化９］のとおりである。重合に際し、ポリエチレン
の主鎖のＨを引き抜きビニル基が付加される。また、ビ
ニル基の共役二重結合が切れ、一重結合となる。

【００４５】

【化７】

【００４６】

【化８】

【００４７】

【化９】

【００４８】通常のポリエチレンは、その結晶性のため
に透明性は低いが、ビニルシラン化合物をグラフト重合
することにより、結晶性が低下し透明度が向上する。

【００４９】また、太陽電池モジュールのように、１３
０〜１７０℃の温度で複合化し、室温近傍の温度で長期
間使用する場合、構成材料間の熱膨張係数の差によって
発生する応力によって、クラックが発生する場合があ
る。本発明のように、ポリエチレンにビニルシラン化合
物をグラフト重合した化合物の場合には、Siの分子内潤
滑作用により応力が低減され、光や熱に基づくクラック
の発生が抑制されると考えられる。

【００５０】上記のように、ビニルシラン化合物でグラ
フト変性されたポリエチレンを、例えば、0.05ｍｍから
0.8ｍｍの厚さにシート成形し、公知の真空ラミネータ
等でラミネートしモジュール化することにより、従来の
接着性樹脂封止材（ＥＶＡ）のように架橋時間を必要と
しないため、製造時間の短縮が可能となり、量産性のよ
い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に述べる。

【００５２】本発明に用いるポリエチレン系材料、即
ち、酢酸ビニル含有量が２重量％以下、カルボン酸含有
量が１重量％以下、Sn系有機触媒の含有量が0.001重量
％以下であるポリエチレン系材料としては、顔料等を含
まず、また、後述するようグラフト化後の粘度範囲、光
学的特性が満足できるものであれば、特定のポリエチレ
ンには限定されない。具体的には、エチレンの単独重合
体、エチレンとα−オレフィン類との共重合体が挙げら
れる。αオレフィン類としては、プロピレン、１−ブテ
ン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン等が挙げら
れる。

【００５３】酢酸ビニル含有量が２重量％を超えると、
使用中の劣化により酢酸が生成し、特に太陽電池中のＺ
ｎＯが腐食し、性能が低下する可能性がある。また、カ
ルボン酸含有量が１重量％を超えると、使用による劣化
で発生するカルボン酸により特に太陽電池中のＺｎＯが
腐食し、性能が低下する可能性がある。

【００５４】なお、単結晶Si、多結晶Si等を用いた場合
は、ＺｎＯ等の腐食性の高い素材は用いられておらず、
後述する図２および図３に示した信頼性試験の範囲では
異常は認められていないが、コストダウンの目的で腐食
性の高い素材を用いる場合には、本発明に係る封止材は
有効であると考えられる。

【００５５】本発明に用いられる太陽電池の例として
は、プラスチック基板ａ-Si太陽電池、ガラス基板ａ-Si
太陽電池、ステンレス基板ａ-Si太陽電池、ガラス基板C
uInSe2系太陽電池が挙げられる。

【００５６】また、本発明に用いるビニルシラン化合物
としては、沸点ができるだけ高いものが好ましい。その
理由は、ポリエチレンとビニルシラン化合物のグラフト
化反応時の蒸発による飛散を少なくするためである。

【００５７】ビニルシラン化合物中のアルキル基（R）
としては、分子量が小さいメチル基（-CH₃ ）がよい。
その理由は、接着性樹脂封止材中の大部分の（OR）（ア
ルコキシル基）は、モジュール製造後も存在し、太陽電
池モジュールを屋外で使用中に接着性樹脂封止材中の
（OR）が徐々に加水分解を起こし、ROHとして飛散して
行くと考えられ、Rの分子量が大きい方が体積収縮は大
きいので、分子量が小さいメチル基（-CH₃ ）が好まし
い。

【００５８】作成された接着性樹脂封止材の粘度特性も
重要である。接着性樹脂封止材の粘度を示す指標の一つ
として、メルトフローレート（JIS K-6760）がある。
メルトフローレートは240℃での測定結果であり、以下
（at240℃）と表記する。

【００５９】太陽電池モジュールの製造温度は、構成材
料間の熱膨張係数の差による変形を抑えるためには、で
きるだけ低い方が好ましいが、所定の流動粘度を有して
いないと、接着性の発現や隙間への樹脂充填が不十分な
場合がある。

【００６０】接着性樹脂封止材の150℃での良好な接着
性を得るためのメルトフローレートとしては、２g/min
（at240℃）以上が好ましい。一方、接着性樹脂封止材
をシート化するための押出機で、良好なシート成形性を
示すメルトフローレートとしては、20g/min（at240℃）
以下が好ましい。

【００６１】また、本発明の接着性樹脂封止材には、耐
候性を向上させるための添加剤として、前述のように、
酸化防止剤、紫外線吸収剤を用いることが好ましい。

【００６２】酸化防止剤の種類としては、モノフェノー
ル系、ビスフェノール系、燐系等が好ましい。モノフェ
ノール系としては、2,6-ジ-tert-ブチル-ｐ-クレゾー
ル、ブチル化ヒドロキシアニゾール等が適用でき、ま
た、ビスフェノール系としては、2，2'-メチレン-ビス-
（4-メチル-6-tert-ブチルフェノール）が、さらに、燐
系としては、トリフェニルフォスファイト、トリス-
（ノニルフェニル）フォスファイト、2，2'-メチレンビ
ス（4,6-tert-ブチルフェニル）オクチルフォスファイ
ト等が適用できる。酸化防止剤としては、燐系が特に好
ましい。

【００６３】紫外線吸収剤としては、サリチル酸系、ベ
ンゾフェノン系、ベンゾトリアゾル系、シアノアクリレ
ート系を用いることができるが、ベンゾフェノン系、ベ
ンゾトリアゾール系が特に好ましい。ベンゾフェノン系
としては、2-ヒドロキシ-4-ｎ-オクトキシベンゾフェノ
ン、ベンゾトリアゾール系としては、2-（2‘-ヒドロキ
シ-5’-tert-ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール等を
用いることができる。

【００６４】

【実施例】接着性樹脂封止材や太陽電池モジュールの実
施例ならびに諸特性の評価実験結果等について、以下に
述べる。

【００６５】（接着性樹脂封止材の特性試験）図１に、
本発明に関わる各種の接着性樹脂封止材の実施例につい
て、比較例A-0，A-1およびB-0（特許文献１に開示され
た樹脂封止材のように、接着性封止材のゲル化を急速に
行なうために、錫系触媒を併用したもの）とともに、諸
特性を比較した実験結果を示す。

【００６６】図１において、接着性樹脂封止材は、A-0
〜A-5,B-0,B-1,C-1の９種類とし、それぞれ、後述する
項目について比較評価した。A-0〜A5は、原材料として
低密度ポリエチレンを用い、ビニルシラン化合物の種類
としては、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭ）を用い
たものを示す。ポリエチレン１００重量部に対するＶＴ
Ｍの各重量部を、「ビニルシラン量」の欄に示す。A-0
〜A-5のＶＴＭの重量部はそれぞれ、0, 0.5, 1.0, 3.0,
7.0, 10であり、A-0は、ビニルシラン化合物との共重
合体ではないが、比較例として示す。

【００６７】また、図１において、B-0,B-1およびC-1
は、原材料としては同様に低密度ポリエチレンを用い、
ビニルシラン化合物の種類としては、ビニルメトキシシ
ラン（ＶＴＭ）に代えて、B-0,B-1の場合、3.0重量部の
ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥ）を用い、C-1の場
合、3.0重量部のγ-メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン（ＭＴＭ）を用いた。

【００６８】さらに、前記A-1〜A-5,B-0,B-1,C-1の実施
例に共通して、下記のようにして、接着性樹脂封止材を
作成した。低密度ポリエチレンのメルトフローレートは
20g/min（at240℃）とし、ジグミルパーオキサイド（過
酸化物）、酸化防止材をそれぞれ0.５重量部、紫外線吸
収剤を0.５重量部を添加し、密閉式のバンバリーミキサ
ーを用いて180℃で10分間混練後、押出機を用いて厚さ
0.４ｍｍ、幅１ｍのシートを成型して、接着性樹脂封止
材とした。

【００６９】次に、図１における特性評価項目につい
て、以下に述べる。 ・全光線透過率：積分球付分光光度計を用い400ｎｍ〜8
00ｎｍの範囲の平均全光線透過率を測定した。要求透過
率８５％以上を満足するものは、A-2〜A-5,B-1,C-1およ
びEVAである。 ・フェイズ：平均全光線透過率から直達光線透過率を差
し引いた値で、フェイズが小さい程透明度が大きく、フ
ェイズが大きい程、所謂くもりガラスに近い状態のもの
となる。太陽電池の光電変換性能上は、フェイズが大き
くても問題はない。 ・貯蔵弾性率E'：RHEOLOGY社製、DVE-VE FTレオスペク
トラーを用い、下記条件で測定し、図１には９０℃およ
び３０℃の値を単位Ｐａで示した。貯蔵弾性率E'が小さ
い程、応力の発生を抑制できる。

【００７０】測定温度範囲：20℃〜130℃、サンプル厚
み1ｍｍ、治具：引張り、 昇温速度：3℃/min、周波数：10Hz、振幅：２μｍ、波
形：正弦波 ・ガラスとの接着性：ガラス／接着性樹脂封止材のシー
ト（20ｍｍ幅）／AｌPVFラミネートシート（20ｍｍ幅）
を所定条件でラミネートし、ガラスと接着性樹脂封止材
の界面の接着力を引張り試験機により評価した（90°剥
離試験）。接着力の判定は、接着性樹脂封止材が伸びて
実質的に凝集破壊をした場合を○、引張り力が19.6N(2k
ｇf)以上で連続的に剥離する場合を△、引張り力が19.6
N(2kｇf)未満で連続的に剥離する場合を×と判定した。 ・ラミネート性：真空ラミネーター装置を用い90ｃｍ角
の大きさのモジュールを10個作成したときに発生する気
泡の数で判定した。直径１ｍｍ以上の気泡が発生した太
陽電池モジュール数が０個の場合を○とし、２個以内の
発生モジュールが１〜２個の場合を△、それ以外を×と
判定した。 ・保存１ヶ月後モジュール外観：接着性封止材を１ヶ月
室温保存（25℃,60％RH）後、ラミネート性と同様の10
個のモジュールを作成し、モジュール外観不良の有無で
判定した。なお、太陽電池周辺部やリード周辺部に気泡
が発生した太陽電池モジュール数が０個の場合を○と
し、２個以内の発生モジュールが１〜２個の場合を△、
発生モジュール３個以上の場合を×として判定した。

【００７１】（太陽電池モジュールの特性試験）図２お
よび図３に、本発明に関わる各種の太陽電池モジュール
の実施例（例１〜例１３）について、ＥＶＡを用いた比
較例とともに、後述する信頼性試験を行い、諸特性を比
較した実験結果を示す。なお、プラスチック基板を用い
た実施例（例１〜１０）を図２に示し、ガラス基板やＳ
ＵＳ基板等用いた実施例（例１１〜１３）を図３に示
す。

【００７２】図２における例１〜例５の太陽電池モジュ
ールは、前記図１におけるA-1〜A-5の接着性樹脂封止材
を用い、太陽電池モジュールの形式としては、前記図４
（ｃ）に示す形式とした。例６は、A-1〜A-5と同系統の
接着性樹脂封止材において、ビニルトリメトキシシラン
（ＶＴＭ）の重量部を５０とした以外は、例１〜例５と
同様のものであり、封止樹脂としては、（A-6）として
示した。

【００７３】また、図２において例７は、図１における
B-1の接着性樹脂封止材を用い、例８は、図１におけるC
-1の接着性樹脂封止材を用い、太陽電池モジュールの形
式としては、例７および例８共に、例１〜例６と同様に
前記図４（ｃ）に示す形式とした実施例である。

【００７４】さらに、例９および例１０は、太陽電池モ
ジュールの形式を、前記図４（ｃ）に代えて、それぞれ
前記図４（ｄ）および図４（ｅ）の形式とした実施例で
あり、例９および例１０における接着性樹脂封止材は、
A-3とした。

【００７５】上記例１〜例１０の１０種類の太陽電池モ
ジュールとＥＶＡ適用の従来型太陽電池モジュール（比
較例）について、それぞれ、後述する信頼性試験を行
い、特性項目について比較評価した。

【００７６】なお、前記図４（ｃ）に示す形式の太陽電
池モジュールに関し、太陽電池および太陽電池モジュー
ルの作成手順の実施例について、以下に述べる。

【００７７】まず、例１〜例１０および比較例に係るプ
ラスチック基板を用いたa-Si太陽電池の作成手順につい
て以下に述べる。直列接続をするための孔を開けた厚さ
50μｍのポリイミド基板上の両面に、厚さ0．1μｍのA
ｇを蒸着し、その上に厚さ0.05μｍのZnOを蒸着し、基
板表面の下電極層と裏面の接続電極層とを形成した。レ
ーザーを用いて、ユニットセルを構成するためのパター
ニング加工を実施した後、表面の下電極層上にプラズマ
蒸着装置でa-Siの半導体層を蒸着した。その後a-Si半導
体層の上に、透明電極層（ITO）をマスク蒸着し、a-Si
を蒸着した面と反対側の面の接続電極層をレーザーパタ
ーニング加工し、所謂ＳＣＡＦ型の太陽電池を形成し
た。太陽電池は、幅500ｍｍ長さ200ｍのポリイミド基板
上に直並列接続された形で構成し、モジュール化のため
に、所定寸法に切断して用いる。

【００７８】次に、太陽電池モジュールの作成手順につ
いて述べる。図４（ｃ）に示すように、表面保護膜（ET
FE）／接着性樹脂封止材／太陽電池／接着性樹脂封止材
／表面処理AL-亜鉛鋼板の順に重ね合わせ、真空ラミネ
ート装置により150℃で３〜５分真空脱気を行った後、1
50℃，５分間大気圧で加圧し後、モジュールを真空ラミ
ネート装置から取り出しモジュールとした。なお、特性
評価用として、22ｃｍ角のモジュールを各樹脂組成ごと
に２０枚作成し、試験を実施した。

【００７９】次に、ガラス基板またはＳＵＳ基板を用い
た例１１〜例１３に係る太陽電池の作成手順について以
下に述べる。

【００８０】まず、ガラス基板a-Si太陽電池を用いたモ
ジュールに係る例１１について述べる。ガラス基板ａ-
Ｓｉ太陽電池は、厚さ3.5mmのガラス板上にNaの拡散防
止を目的にSiOｘ層50ｎｍ、透明導電膜としてSnO₂層900
ｎｍを形成した後、レーザー加工により0.1mm幅で透明
導電膜を除去し、直列接続するための幅10ｍｍのユニッ
トセルを形成した。その上にａ-Ｓｉ層をグロー放電に
より形成した。次に、バッファー層としてZnOを50ｎｍ
蒸着した後、Agを200ｎｍ蒸着し、レーザー加工により
ユニットセルを形成した。この太陽電池の電極面に、出
力を取り出すためのリード線を電気的に接続した後、本
発明の封止樹脂（Ａ−３）、アルミ箔の両面に一フッ化
ビニール（PVF）をラミネートした背面材を重ね合わせ
た後、真空ラミネータによりラミネートし、図４（ｂ）
の構成の太陽電池モジュールを作成した。

【００８１】次に、ＳＵＳ基板a-Si太陽電池を用いたモ
ジュールに係る例１２について述べる。ＳＵＳ基板a-Si
太陽電池は、厚さ0.2mmの研磨されたＳＵＳ基板上に、Z
nOとの密着性を向上させる目的でAｌ層50ｎｍ、バッフ
ァー層としてZnOを500ｎｍ形成後、その上にｐｉｎ接合
のa-Si層をグロー放電により形成し後、透明導電膜とし
て、In₂O₃、SnO₂（ITO）を60ｎｍの厚みに蒸着した。所
定部分のITOをエッチングした後、銀ペーストをスクリ
ーン印刷し加熱硬化し太陽電池を作製した。この太陽電
池の電極面に出力を取り出すためのリード線を電気的に
接続した後、表面保護部材として、厚さ50μｍのETFE、
本発明の封止樹脂A-3、太陽電池、本発明の封止樹脂、
背面材として0.5ｍｍ厚みのSUS板を重ね合わせた後、真
空ラミネータによりラミネートとし、図４（ｃ）に示す
構成の太陽電池モジュールを作製した。

【００８２】次に、ガラス基板CuInSe₂太陽電池を用い
たモジュールに係る例１１について述べる。太陽電池の
構成は下記の通りである。即ち、受光面側よりMgF2／Ｉ
ＴＯ／ＺｎＯ／ＣｄＳ／CuInSe₂／モリブデン／ソ−ダ
ガラスである。上記の構成の太陽電池を公知の方法で作
製した。上記を白板ガラス板、封止樹脂（Ａ−３）、太
陽電池の順に重ね合わせ、モジュールを作製した。

【００８３】次に、信頼性試験について述べる。各種太
陽電池モジュールに関し、下記１）から３）の項目につ
いて、JIS C 8701に準拠した信頼性試験を実施した。 １）ウエザロ試験（キセノン、1SUN ）：最大3000ｈ ２）高温高湿放置試験（85℃、85％RH）：最大2000h ３）ヒートサイクル試験（90℃〜−40℃）：最大500サ
イクル 上記試験により比較評価した結果を、図２および図３に
おいては、「ウエザロ」，「高温高湿」，「ＨＣ」の欄
にそれぞれ示す。各欄にそれぞれ示した太陽電池モジュ
ールの信頼性試験における特性項目について、以下に述
べる。 ・変換効率：スパイアー製SPI-240ソーラーシュミレー
ターを用い、１ｋＷ／ｍ²の光量下で変換効率を測定
し、試験前に比べ、変換効率の低下が5％未満を○と
し、5〜10％未満の低下を△とし、10％以上の低下を×
と判定した。 ・漏れ電流：暗状態のモジュールに、ユニットセル当り
0.2Ｖの順方向の電圧を印加した時に、モジュールに流
れる漏れ電流を測定した。漏れ電流は少ない方が良く、
変化量が２倍未満を○とし、2〜10倍未満を△とし、10
倍以上を×と判定した。 ・外観：モジュールの外観は、ａ-Ｓｉ層等に変化がな
いモジュールを○とし、ａ-Ｓｉ層等にクラック等の外
観変化が1〜2箇所観察されるモジュールを△とし、3箇
所以上観察されるモジュールを×とした。 ・接着性：モジュールに幅50ｍｍの粘着テープを貼付
け、粘着テ−プの端を垂直に引張り引き剥がした時、モ
ジュールの構成材料間に剥離等の外観変化が認められな
いものを○とし、部分的に剥離が発生したものを△と
し、全面的に剥離したものを×として判定した。

【００８４】（総括的評価）図１に示した接着性樹脂封
止材の特性試験結果によれば、ビニルシラン化合物の添
加量が２重量部より少量の場合には、全光線透過率がか
なり低下する。また、接着性樹脂封止材を室温保存１ヶ
月後に作成したモジュール外観は、比較例のＢ−０の場
合のみが×であり、錫触媒併用は好ましくないことが確
認された。錫触媒併用の場合、空気中の水分の吸収と錫
触媒の作用により、室温近傍の温度でも架橋反応を起こ
し、ラミネート温度である１００〜１６０℃の温度での
流動性が低下し、太陽電池やリード線の近傍に気泡が残
留し、これが要因となって、保存１ヶ月モジュール外観
に影響を与えたものと推定される。

【００８５】さらに、図２のモジュールの信頼性試験結
果によれば、ビニルシラン化合物の添加量として、５０
重量部を超えると未反応のビニルシランが増加し、85℃
での高温放置で徐々にビニルシランが揮発し、体積収縮
を起こす等の問題点がある。図２の例６（５０重量部）
の高温高湿放置試験の結果によれば、漏れ電流は△であ
り、漏れ電流が増加する傾向が認められた。

【００８６】従って、ビニルシラン化合物の添加量は、
２〜５０重量部の範囲がよく、この範囲においては、モ
ジュールの高い信頼性が確保できることが、図２の結果
によって確認された。

【００８７】図２に示す比較例のモジュールにおいて
は、高温高湿放置試験の変換効率は×であり、変換効率
は10％以上低下した。これは、高温高湿放置により、EV
Aが加水分解し、酢酸が発生し、太陽電池素子中のZnOに
作用した結果と推定される。

【００８８】図３に示す実施例のモジュールの信頼性試
験結果は、全てが○であり、本発明の有効性が確認され
た。

【００８９】

【発明の効果】この発明によれば前述のように、太陽電
池モジュール用接着性樹脂封止材を、酢酸ビニル含有量
が２重量％以下、カルボン酸含有量が１重量％以下、Sn
系有機触媒の含有量が0.001重量％以下であるポリエチ
レン系材料と、前記一般式［化４］ないし［化６］で示
すいずれかのビニルシラン化合物とのグラフト共重合体
であって、前記ポリエチレン系材料１００重量部に対し
て、前記ビニルシラン化合物を２〜５０重量部グラフト
重合してなるなるものとし、また、表面保護部材と裏面
保護部材との間に、複数個の太陽電池素子を直列または
並列接続した太陽電池を接着性樹脂封止材により封止し
てなる太陽電池モジュールを、前記接着性樹脂封止材を
適用して構成することにより、光透過性，接着性，光・
湿気・熱・ヒートサイクル等に対する安定性などに優
れ、太陽電池モジュール用の接着性樹脂封止材として要
求される前記諸特性をすべて満足する接着性樹脂封止材
が提供でき、かつこの接着性樹脂封止材を適用し、長期
的に安定使用が可能で、かつ量産性に優れた太陽電池モ
ジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関わる各種接着性樹脂封止材
の特性比較実験結果を示す図

【図２】本発明の実施例に関わる各種の太陽電池モジュ
ールの信頼性試験に基づく特性比較実験結果を示す図

【図３】本発明の図２とは異なる実施例に関わる各種の
太陽電池モジュールの信頼性試験に基づく特性比較実験
結果を示す図

【図４】従来の各種太陽電池モジュールの模式的構成の
概略側断面図

【図５】従来の太陽電池モジュールの一例を示す模式的
構成の側断面図

【図６】図５の太陽電池モジュールをフレームに取り付
けた太陽電池モジュールの模式的構成の側断面図

【図７】太陽電池モジュールの製造方法に関わるラミネ
ート装置の側断面図

【符号の説明】

１，２１，４１，５１：太陽電池、２：表面保護部材、
３：裏面保護部材、４，２４，３４，４４，５４：接着
性樹脂封止材、５，６：内部リード線、７：端子ボック
ス、８：外部リード線、１１：太陽電池モジュール、２
２：ガラス板、３１：ガラス基板太陽電池、１００：ラ
ミネート装置。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4H017 AA04 AB07 AB15 AC08 AC17 AD06 AE05 4J026 AA12 BA43 DB13 DB22 FA03 GA01 GA02 GA08 5F051 AA05 AA10 BA03 BA14 BA18 CA15 FA03 FA04 GA02 GA03 JA03 JA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酢酸ビニル含有量が２重量％以下、カル
   ボン酸含有量が１重量％以下、Sn系有機触媒の含有量が
   0.001重量％以下であるポリエチレン系材料と、下記一
   般式［化１］ないし［化３］で示すいずれかのビニルシ
   ラン化合物とのグラフト共重合体であって、前記ポリエ
   チレン系材料１００重量部に対して、前記ビニルシラン
   化合物を１〜５０重量部グラフト重合してなることを特
   徴とする太陽電池モジュール用接着性樹脂封止材。 【化１】 【化２】 【化３】 なお、上記一般式において、Ｒはアルキル基を、Ｘはア
   ルキル基またはアルコキシ基を示し、ｍ，ｎ，ｐは１〜
   １００の整数を示す。
2. 【請求項２】 前記Ｒは、メチル基（−ＣＨ₃）とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール
   用接着性樹脂封止材。
3. 【請求項３】 前記Ｘは、メチル基（−ＣＨ₃）又はメ
   トキシ基（−ＣＨ₃Ｏ）とし、前記ｍは１、ｎおよびｐ
   は２とすることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池
   モジュール用接着性樹脂封止材。
4. 【請求項４】 表面保護部材と裏面保護部材との間に、
   複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電
   池を接着性樹脂封止材により封止してなる太陽電池モジ
   ュールにおいて、 前記接着性樹脂封止材は、前記請求項１ないし３のいず
   れか１項に記載のグラフト共重合体からなるものとする
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の太陽電池モジュールに
   おいて、前記太陽電池は、ＺｎＯを主成分とする層を備
   えることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の太陽電池モジ
   ュールにおいて、前記太陽電池は、ａ-Si系太陽電池も
   しくはCuInSe₂系太陽電池とすることを特徴とする太陽
   電池モジュール。