JP2009152543A - 太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池 - Google Patents

太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた耐紫外線性を有する太陽電池用封止膜を提供する。
【解決手段】エチレン酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系光安定化剤を含み、
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜０．３質量部であり、
前記ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜２質量部であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【選択図】なし

Description

本発明は、エチレン酢酸ビニル共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜及びこの封止膜を用いた太陽電池に関し、特に耐紫外線性に優れる太陽電池用封止膜及び太陽電池に関する。
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、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。
太陽電池は、一般に、図１に示すように、ガラス基板などからなる受光面側透明保護部材１１、受光面側封止膜１３Ａ、シリコン発電素子などの太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ、及び裏面側保護部材（バックカバー）１２をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して受光面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。従来の太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル１４を接続して用いられている。したがって、太陽電池用セル１４間の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜１３Ａ、１３Ｂを用いて太陽電池用セルを封止している。
受光面側および裏面側に用いられる封止膜としては、安価であり高い透明性を有することからエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルムなどが好ましく用いられている（特許文献１）。また、膜強度や耐久性を向上させるために、前記封止膜にエチレン酢酸ビニル共重合体の他に有機過酸化物などの架橋剤を用いて架橋密度を向上させている。
上記太陽電池においては、太陽電池に入射した光をできるだけ効率よく太陽電池用セル内に取り込めるようにすることが発電効率の向上の点から強く望まれている。したがって、封止膜は、できるだけ高い透明性を有し、入射した太陽光を吸収したり、反射したりすることが無く、太陽光のほとんどを透過させるものが望ましい。
しかしながら、太陽電池に長期に亘り光が照射されると、紫外線によりエチレン酢酸ビニル共重合体が劣化して、黄変や接着性の低下など封止膜の劣化が生じる。封止膜が黄変すると、太陽電池の発電性能が低下するだけでなく、意匠性も低下する。
そこで、従来の封止膜では、ＥＶＡ及び有機過酸化物の他に、ベンゾフェノン系などの紫外線吸収剤；フェノール系、イオウ系、リン系、アミン系、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、ヒドラジン系などの光安定化剤；変色防止剤等を添加することにより、耐紫外線性の向上が図られている。
特開平０６−１７７４１２号公報
しかしながら、従来の封止膜を用いた太陽電池では、長期間に亘り使用していると、依然として封止膜の劣化が起こり、発電性能や意匠性の低下などを招く問題があった。そのため、封止膜には耐紫外線性のさらなる向上が必要とされている。
そこで、本発明は、優れた耐紫外線性を有する太陽電池用封止膜を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題に鑑み種々の検討を行った結果、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む封止膜において、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤とヒンダードアミン系光安定化剤とを併用することにより、双方の著しい相乗効果によって、耐紫外線性を向上させることが可能なことを見出した。しかしながら、十分な耐紫外線性を確保するために、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤を多量に添加すると、これらの添加剤により封止膜の透明性が低下する場合がある。一方、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤の添加量が少なすぎると、十分に耐紫外線性を向上できない場合がある。したがって、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤のそれぞれを、封止膜の透明性を低下させずに耐紫外線性を向上できる量で添加する必要がある。
そこで、本発明は、エチレン酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系光安定化剤を含み、
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜０．３質量部であり、
前記ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜２質量部であることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
本発明の太陽電池用封止膜の好ましい態様を以下に列記する。
（１）前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜０．１質量部である。
（２）前記ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜１．５質量部である。
（３）前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、前記ヒンダードアミン系光安定化剤との質量比が、１：１〜１：５である。
（４）前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、及び／又は２，２’−メチレンビス−［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールである。
（５）前記ヒンダードアミン系光安定化剤が、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、及び／又はポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］である。
（６）前記有機過酸化物が、ハイドロパーオキサイド系化合物、ジアルキルパーオキサイド系化合物、及びケトンパーオキサイド系化合物よりなる群から選択される少なくとも１種である。
（７）前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．２〜１．５である。
（８）前記エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、２０〜３５質量部である。
本発明の太陽電池用封止膜では、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤を組合わせて使用し、さらにこれらの含有量を最適化することにより、長期間に亘る使用においても黄変や接着性の低下が顕著に抑制され、優れた耐紫外線性を有する。さらに、前記太陽電池用封止膜は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤の添加による透明性の低下がなく、高い紫外線吸収性を長期間に亘り維持することができる。したがって、前記太陽電池用封止膜によれば、内部に含まれるセルなどの劣化を抑制し、発電開始初期から長期間に亘り高い発電性能を発揮することができる太陽電池を提供することができる。
本発明の太陽電池用封止膜は、基本成分として、エチレン酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系光安定化剤を含み、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が最適化されていることを特徴とする。
前記太陽電池用封止膜において、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量は、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜０．３質量部、好ましくは０．０５〜０．３質量部、特に好ましくは０．０５〜０．１質量部である。さらに、前記太陽電池用封止膜におけるヒンダードアミン系光安定化剤の含有量は、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜２質量部、好ましくは０．０５〜０．２質量部、特に好ましくは０．０５〜１．５質量部である。これらの含有量とすることにより、添加剤により透明性が低下するのを防止しつつ、封止膜に優れた耐紫外線性を付与することが可能となる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（Ａ）と、前記ヒンダードアミン系光安定化剤（Ｂ）との質量比（Ａ：Ｂ）は、１：１〜１：５、特に１：１〜１：３であるのが好ましい。
本発明の封止膜に用いられるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、３３０〜３６０ｎｍ、特に３４０〜３５０ｎｍの範囲内に最大吸収波長を有するものが好ましく用いられる。このような紫外線吸収剤であれば、照射光に含まれる紫外線のうち、特にエチレン酢酸ビニル共重合体の光劣化を招く恐れのある紫外線を高く吸収することができる。
前記紫外線吸収剤として、具体的には、２−〔２’−ヒドロキシ−５’−（ヒドロキシメチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−５’−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−５’−（３−ヒドロキシプロピル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−メチル−５’−（ヒドロキシメチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−メチル−５’−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−メチル−５’−（３−ヒドロキシプロピル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−（ヒドロキシメチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕−５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−（３−ヒドロキシプロピル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−オクチル−５’−（ヒドロキシメチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−オクチル−５’−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−〔２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−オクチル−５’−（３−ヒドロキシプロピル）フェニル〕−２Ｈ−ベンゾトリアゾール等、あるいは２，２’−メチレンビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（ヒドロキシメチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−ブロモ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（３−ヒドロキシプロピル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（３−ヒドロキシプロピル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−ブロモ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（３−ヒドロキシプロピル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（４−ヒドロキシブチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（４−ヒドロキシブチル）フェノール〕、２，２’−メチレンビス〔６−（５−ブロモ−２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（４−ヒドロキシブチル）フェノール〕、３，３−｛２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−１−ヒドロキシ−４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕｝プロパン、２，２−｛２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−１−ヒドロキシ−４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル〕｝ブタン、２，２’−オキシビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕、２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕スルフィド、２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕スルホキシド、２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕スルホン、２，２’−ビス〔６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾリ−２−イル）−４−（２−ヒドロキシエチル）フェノール〕アミン、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、及び２，２’−メチレンビス−［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールなどが好ましく挙げられる。これらは、一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いられてもよい。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、特に好ましくは、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、及び２，２’−メチレンビス−［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールが挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、照射光に含まれる紫外線吸収剤のうち、特にエチレン酢酸ビニル共重合体の光劣化を招く恐れのある３３０ｎｍの波長を有する紫外線を高く吸収することができ、封止膜に優れた耐紫外線性を付与することができる。
本発明の封止膜に用いられるヒンダードアミン系光安定化剤は、従来公知のものであれば特に制限されずに使用することができる。
低分子量のヒンダードアミン系光安定化剤としては、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステル、１，１−ジメチルエチルヒドロパーオキサイド及びオクタンの反応生成物（分子量７３７）７０重量％とポリプロピレン３０重量％からなるもの；ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ブチルマロネート（分子量６８５）；ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート及びメチル−１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジルセバケート混合物（分子量５０９）；ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート（分子量４８１）；テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート（分子量７９１）；テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート（分子量８４７）；２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレートとトリデシル−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレートの混合物（分子量９００）；１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレートとトリデシル−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレートの混合物（分子量９００）などが挙げられる。
高分子量のヒンダードアミン系光安定化剤としては、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］（分子量２，０００〜３，１００）；コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールの重合物（分子量３，１００〜４，０００）；Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”’−テトラキス−（４，６−ビス−（ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ）−トリアジン−２−イル）−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン（分子量２，２８６）と上記コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールの重合物の混合物；ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミンとＮ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（分子量２，６００〜３，４００）、及びポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］（分子量２，０００〜３，１００）などが挙げられる。上述したヒンダードアミン系光安定化剤は、一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
前記ヒンダードアミン系光安定化剤として、特に好ましくは、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、及びポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］（分子量２，０００〜３，１００）が挙げられる。これらはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤との相乗効果を高く発揮することができ、封止膜に優れた耐紫外線性を付与することができる。
本発明の封止膜は、架橋剤として有機過酸化物をさらに含む。これにより、ＥＶＡを架橋させて、接着性に優れる封止膜を得ることができる。前記有機過酸化物としては、１００℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上のものが好ましい。
前記有機過酸化物は、長期間に亘る使用において黄変を高く抑制でき、優れた耐紫外線性を有する封止膜が得られることから、ハイドロパーオキサイド系化合物、ジアルキルパーオキサイド系化合物、及びケトンパーオキサイド系化合物を使用するのが好ましい。これらは、一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いられてもよい。
前記ハイドロパーオキサイド系化合物としては、例えば、Ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ヘキシルハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
前記ジアルキルパーオキサイド系化合物としては、例えば、３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチル−α−クミルパーオキサイド、ジ−α−クミルパーオキサイド、１，４−ビス（（ｔ−ブチルジオキシ）イソプロピル）ベンゼン、１，３−ビス（（ｔ−ブチルジオキシ）イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）へキシン、α，α’−ビス（ｔｅｒｔ−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（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
前記ケトンパーオキサイド系化合物としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シク口へキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド等が挙げられる。
これらのなかでも、優れた耐紫外線性を有する太陽電池用封止膜が得られることから、ジアルキルパーオキサイド系化合物、特に２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサンを用いるのが特に好ましい。
前記封止膜における有機過酸化物の含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．２〜１．５質量部、より好ましくは０．５〜１．０質量部であるのが好ましい。前記有機過酸化物の含有量は、少ないと得られる封止膜の透明性が低下する恐れがあり、多くなると他の成分との相溶性が悪くなり、十分な耐紫外線性が得られない恐れがある。
本発明の太陽電池用封止膜には、有機樹脂として、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が使用される。さらに、ポリビニルアセタール系樹脂（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ樹脂）、変性ＰＶＢ）、塩化ビニル樹脂を副次的に使用することもできる。その場合、特にＰＶＢが好ましい。
上記エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、好ましくは２０〜３５質量部、より好ましくは２０〜３０質量部、特に好ましくは２４〜２８質量部である。これにより、優れた透明性を有し、且つ紫外線照射によるＥＶＡの劣化が低い封止膜とすることができる。
本発明の太陽電池用封止膜には、発電素子との接着力向上の目的で、シランカップリング剤をさらに含んでいてもよい。この目的に使用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は、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下、より好ましくは０．１〜２質量部で使用される。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン酢酸ビニル共重合体のゲル分率を向上させて耐久性を向上するために、架橋助剤（官能基としてラジカル重合性基を有する化合物）を含むのが好ましい。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シアヌレート；トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤の他、（メタ）アクリルエステル（例、ＮＫエステル等）の単官能又は２官能の架橋助剤等も挙げることができる。これらの架橋助剤は、ＥＶＡ１００質量部に対して、一般に１０質量部以下、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．５〜３．５質量部で使用される。
また、エチレン酢酸ビニル共重合体の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などを添加することができ、これらは、エチレン酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して一般に５質量部以下で使用される。
本発明では、必要に応じ、さらに、着色剤、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。老化防止剤としては、アミン系；フェノール系；ビスフェニル系を挙げることができる。
本発明の太陽電池用封止膜の厚さは、通常は、２０μｍ〜２ｍｍとすればよい。
本発明の太陽電池用封止膜は、上述した各種成分を含む組成物を、例えば、押出成形、カレンダー成形等により加熱圧延することにより成膜するなど、常法に従い製造することができる。また、前記組成物を溶剤に溶解させ、この溶液を適当な塗布機（コーター）で適当な支持体上に塗布、乾燥して塗膜を形成することによりシート状物を得ることもできる。尚、加熱温度は、一般的に、５０〜９０℃である。
太陽電池において封止膜は、セルを封止するために架橋硬化させられる。本発明の太陽電池用封止膜は、太陽電池において封止するための架橋硬化後であっても、優れた耐紫外線性を有し、紫外線照射による黄変や接着性の低下などの劣化が高く抑制されている。さらに、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定化剤の添加による封止膜の透明性の低下も抑制され、高い紫外線吸収性を長期に亘り維持することができる。
すなわち、本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５％まで架橋させ、２９５〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５０時間照射した後のガラス基板との接着力が１３Ｎ／ｃｍ以上、特に１５〜２５Ｎ／ｃｍである。
前記太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５％まで架橋させ、２９５〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５０時間照射した後、紫外線照射前後の黄変度の差（ΔＹＩ）が、２．５以下、特に２．０以下、最もは１．０以下である。
さらに、前記太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５％まで架橋させ、２９５〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５０時間照射した後の波長３３０ｎｍの光線透過率が５％以下、特に３％以下である。
なお、ゲル分率とは太陽電池用封止膜における架橋の度合いを示すものである。ゲル分率、ガラス基板との接着力、黄変度の差（ΔＹＩ）、及び波長３３０ｎｍの光線透過率の測定は、以下の実施例に記載する方法を用いて測定できる。
本発明の太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、図１に示すように受光面側透明保護部材１１、受光面側封止膜１３Ａ、太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ及び裏面側保護部材１２を積層し、加熱加圧など常法に従って封止膜を架橋硬化させればよい。
前記加熱加圧するには、例えば、前記積層体を、真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、さらに１４０〜１８０℃、特に１５５〜１８０℃、脱気時間０．１〜５分、プレス圧力０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５〜１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂに含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体を架橋させることにより、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、受光面側透明保護部材１１、裏面側透明部材１２、および太陽電池用セル１４を一体化させて、太陽電池用セル１４を封止することができる。
前記太陽電池において、本発明の封止膜は、受光面側封止膜及び裏面側封止膜の少なくとも一方に使用されればよく、少なくとも受光面側封止膜に使用されるのが好ましく、受光面側封止膜及び裏面側封止膜の双方に使用されるのが特に好ましい。
なお、本発明において、太陽電池セルの光が照射される側を「受光面側」と称し、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
本発明の太陽電池に使用される受光面側透明保護部材は、通常、珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。
本発明で使用される裏面側保護部材は、ＰＥＴなどのプラスチックフィルムである。
なお、本発明の太陽電池は、上述した通り、受光面側および裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、受光面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
以下、本発明を実施例により説明する。本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。
（実施例１）
表１に示す配合で各材料をロールミルに供給して７０℃で混練し、得られた組成物を７０℃でカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を得た。
なお、表１において、特記しない限りは、各材料の数値の単位を「質量部」とする。
（実施例２〜５、及び比較例１〜６）
表１に示すように紫外線吸収剤の種類及び／又は添加量を変えた以外は、実施例１と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
（耐紫外線性の評価）
１．接着性
（１）紫外線照射
ガラス基板（厚さ３ｍｍ）上に、太陽電池用封止膜及び離型ＰＥＴフィルム（厚さ０．０７５ｍｍ）をこの順で積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、９０℃で２分間圧着した後、温度１５５℃の条件で４５分間、加圧加熱した。これにより、封止膜をゲル分率８０％以上に架橋硬化させた積層体を得た。
架橋硬化後の積層体を、メタルハライドランプを光源とする促進耐侯試験機（アイスーパーＵＶテスター、岩崎電気株式会社製）を用い、温度６３℃の雰囲気下、２９５〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５０時間照射した後に取り出した。
（２）接着力の測定
紫外線照射後の積層体において、太陽電池用封止膜とガラス基板との間の一部を剥離して、太陽電池用封止膜を１８０°折り返して引張試験機（株式会社島津製作所製、オートグラフＡＧ−１０ＫＮ）を用いて、引っ張り速度１００ｍｍ／分時の引き剥がし力をＰＥＴ接着力（Ｎ／ｃｍ）として測定した。結果を表１に示す。
２．黄変度および光線透過率
（１）紫外線照射
太陽電池用封止膜を、二枚のガラス板（厚さ３．０ｍｍ）用いて、ガラス板／太陽電池用封止膜／ガラス板の順となるように積層した。得られた積層体を、上記した接着性の評価と同じ条件で、加圧加熱して封止膜をゲル分率８０％以上に架橋硬化させた後に、紫外線を照射した。
（２）黄変度の測定
紫外線照射前後の積層体の黄変度の差（ΔＹＩ）を、色差計（カラーコンピューターＳＭ−５−ＩＳ−２Ｂ、スガ試験機株式会社製）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５−６（１９８１）に準拠して測定した。結果を表１にまとめて示す。
（３）光線透過率の測定
紫外線照射後の積層体の波長３３０ｎｍの光線透過率を分光光度計（株式会社島津製作所製 ＭＰＣ３１００）を用いて測定した。結果を表１にまとめて示す。
３．ゲル分率
ゲル分率の測定は、架橋硬化後の太陽電池用封止膜を秤量し（Ａｇ）、これを１２０℃のキシレン中に２４時間浸漬して不溶解分を２００メッシュの金網で濾過し、金網上の残渣を真空乾燥して乾燥残渣の重量を測定し（Ｂｇ）、下記式により算出することができる。
Figure 2009152543
Figure 2009152543
上記実施例により、本発明の封止膜は、長時間に亘り紫外線が照射された後であっても、ＰＥＴ接着力に優れ、黄変度も少なく、且つ３３０ｎｍの波長を有する紫外線を高く吸収することができることから、紫外線照射による劣化が高く抑制されていることがわかる。
本発明の封止膜によれば、光の影響を受けやすい室外など過酷な環境下に長期間に亘って設置されても、入射光を効率よく太陽電池用セル内に取込むことができ、発電性能に優れる太陽電池を実現することが可能となる。
一般的な太陽電池の断面図である。
符号の説明
１１ 表面側透明保護部材、
１２ 裏面側保護部材、
１３Ａ 表面側封止膜、
１３Ｂ 裏面側封止膜、
１４ 太陽電池セル。

Claims (10)

  1. エチレン酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系光安定化剤を含み、
    前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜０．３質量部であり、
    前記ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０１〜２質量部であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
  2. 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜０．１質量部であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止膜。
  3. 前記ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜１．５質量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
  4. 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と、前記ヒンダードアミン系光安定化剤との質量比が、１：１〜１：５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  5. 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、２−［５−クロロ（２Ｈ）−ベンゾトリアゾール−２−イル］−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、及び／又は２，２'−メチレンビス−［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  6. 前記ヒンダードアミン系光安定化剤が、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、及び／又はポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  7. 前記有機過酸化物が、ハイドロパーオキサイド系化合物、ジアルキルパーオキサイド系化合物、及びケトンパーオキサイド系化合物よりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  8. 前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．２〜１．５であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  9. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、２０〜３５質量部であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
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