JP2010080510A

JP2010080510A - 太陽電池用封止シート及びこの太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2010080510A
Application number: JP2008244322A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Kaminomachi; 清巳上ノ町
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】本発明は、架橋させる必要がなく太陽電池モジュールの製造効率を向上させることができると共に、太陽電池モジュール内に空気溜まりを生じることのない加熱時の流動性に優れた太陽電池用封止シートを提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜９０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１０〜６０重量％を含有し且つ非架橋であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用封止シート及びこの太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールに関する。

シリコンやセレンの半導体ウエハーからなる太陽電池モジュールは、太陽電池素子の上面にガラス板などの透明保護部材を、太陽電池素子の下面に太陽電池用封止シートを重ね合わせて真空中で脱気すると共に加熱することにより太陽電池素子を透明保護部材と太陽電池用封止シートとで封止すると共に、透明保護部材と太陽電池用封止シートとを一体化してなるものが用いられている。

このような太陽電池用封止シートとしては、特許文献１に、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、エチレン−酢酸ビニル−グリシジル（メタ）アクリレート三元共重合体と、有機過酸化物をシート状に成形してなる太陽電池モジュール用保護シートが開示されている。

又、特許文献２には、酢酸ビニル含有量を２５％以下としたエチレン−酢酸ビニル共重合体膜からなる太陽電池用封止材膜が開示されており、段落番号〔０００９〕には太陽電池用封止材膜は架橋されることが好ましいことが記載され、実施例においては全ての太陽電池用封止材膜は架橋されている。

そして、特許文献３には、酢酸ビニル含有率が３０重量％以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる太陽電池封止材が開示され、段落番号〔００１４〕には太陽電池封止材は架橋されることが好ましいことが記載され、実施例においては全ての太陽電池封止材は架橋されている。

更に、特許文献４には、不飽和カルボン酸含量が４重量％以上であって、融点が８５℃以上のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体もしくはそのアイオノマーである太陽電池モジュールにおける太陽電池素子封止材料が開示されている。

しかしながら、特許文献１〜３に記載の太陽電池モジュール用保護シートなどは、架橋を必要としていることから架橋工程に時間を要し、太陽電池モジュールの製造効率が低下するといった問題点があった。

しかも、特許文献１〜３に記載の太陽電池モジュール用保護シートなどは架橋されていることから、太陽電池モジュールをリサイクルする際に、太陽電池素子から太陽電池モジュール用保護シートなどを剥離させることが困難であり、太陽電池素子のリサイクル作業が困難となるといった問題点があった。

又、特許文献４の太陽電池素子封止材料は、架橋を必要としていないものの、加熱時の流動性が悪く、太陽電池素子封止材料を用いて太陽電池素子を封止する際に、太陽電池素子封止材料が充分に流動せず、太陽電池素子と太陽電池素子封止材料との間に空気溜まり（気泡）が発生しやすく、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるといった問題点を有していた。

特開平４−３２５５３１号公報特開平９−１５３６３５号公報特開平１１−５４７６７号公報特開２０００−１８６１１４号公報

本発明は、架橋させる必要がなく太陽電池モジュールの製造効率を向上させることができると共に、加熱時の流動性に優れ、空気溜まり（気泡）のない太陽電池モジュールを製造することができる太陽電池用封止シートを提供する。

本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａ」という）４０〜９０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下「エチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂ」という）１０〜６０重量％を含有し且つ非架橋であることを特徴とする。

本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量の異なる二種類のエチレン−酢酸ビニル共重合体を所定割合で含有している。二種類のエチレン−酢酸ビニル共重合体のうちの一方のエチレン−酢酸ビニル共重合体Ａは、酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％に限定されており、このエチレン−酢酸ビニル共重合体Ａによって太陽電池用封止シートに該太陽電池用封止シートを架橋させることなく耐熱性を付与している。

エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａの酢酸ビニル成分の含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下して、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあり、多いと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるので、５〜１５重量％に限定され、６〜１２重量％が好ましい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａのメルトフローレイトは、小さいと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあり、大きいと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあるので、１〜２０ｇ／１０分が好ましい。なお、本発明において、エチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレイトは、ＪＩＳＫ７２１０に準拠して温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎにて測定されたものをいう。

そして、太陽電池用封止シート中におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体Ａの含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じ、多いと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下して、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるので、４０〜９０重量％に限定され、５０〜８０重量％が好ましい。

本発明の太陽電池用封止シートを構成している他方のエチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂは、酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％に限定されており、このエチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂによって太陽電池用封止シートに加熱時の流動性を付与している。

エチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂの酢酸ビニル成分の含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下して、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあり、多いと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるので、２０〜４０重量％に限定され、２５〜３５重量％が好ましい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂのメルトフローレイトは、小さいと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下して、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあり、大きいと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるとなることがあるので、１〜２０ｇ／１０分が好ましい。

そして、太陽電池用封止シート中におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂの含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートの加熱時の流動性が低下して、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの部材間に空気溜まりを生じて、太陽電池使用中にこの空気溜まり（気泡）が徐々に拡大し、配線の断線を引き起こしたり、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じることがあり、多いと、太陽電池用封止シートの耐熱性が低下し、太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池モジュールの部材間に剥離を生じるので、１０〜６０重量％に限定され、２０〜５０重量％が好ましい。

このように、本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量の異なる二種類のエチレン−酢酸ビニル共重合体Ａ、Ｂを含有しており、エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａは、耐熱性に優れているものの加熱時の流動性に劣る一方、エチレン−酢酸ビニル共重合体Ｂは、加熱時の流動性に優れているものの耐熱性に劣っている。

そして、本発明の太陽電池用封止シートは、上述のように、所定量の酢酸ビニル成分をそれぞれ含有するエチレン−酢酸ビニル共重合体Ａ、Ｂを所定割合にて混合することによって、エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａ、Ｂの長所を損なうことなく、一方のエチレン−酢酸ビニル共重合体の欠点を他方のエチレン−酢酸ビニル共重合体が補完し合うことが可能であることを見出したものであり、本発明の太陽電池用封止シートは優れた加熱時の流動性を有し且つ架橋しなくても優れた耐熱性を有している。

本発明の太陽電池用封止シートは非架橋であり、架橋剤は含有していない。なお、架橋剤としては、例えば、有機過酸化物が挙げられる。

又、太陽電池用封止シートには、カップリング剤が含有されていてもよい。このようにカップリング剤を含有させることによって、太陽電池用封止シートと透明保護部材とを強固に一体化することができる。

上記カップリング剤としては、アミノ基、グリシジル基、メタクリロキシ基及びメルカプト基からなる群より選ばれる一種又は二種以上の官能基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

なお、太陽電池用封止シートには、その物性を損なわない範囲内において、酸化防止剤、紫外線吸収剤の添加剤などが含有されていてもよい。

次に、太陽電池用封止シートの製造方法について説明する。エチレン−酢酸ビニル共重合体Ａ、Ｂ及び必要に応じて添加される添加剤を押出機に供給して溶融混練して押出機の先端に取り付けたＴダイから押出して太陽電池用封止シートを製造する方法が挙げられる。

又、太陽電池モジュールの製造時において、太陽電池素子又は透明保護部材と、太陽電池用封止シートとの間における脱気性を向上させるために、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施すことが好ましい。

太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施す方法としては、特に限定されず、Ｔダイから押出された直後の溶融シートを、表面にエンボス模様が施されたエンボスロールと、このエンボスロールに対峙して配設されたゴムロールとの間に供給し、エンボスロールを溶融シートに押圧させて、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。なお、一旦製造された太陽電池用封止シートを再度、加熱して溶融状態とした上で上述の要領でエンボス加工を施してもよい。

そして、本発明の太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの製造方法としては、例えば、図１に示したように、透明保護部材３の下面に薄膜シリコン太陽電池素子２を形成すると共に、太陽電池素子２の下面に太陽電池用封止シート１を介してポリフッ化ビニル樹脂シート４を重ね合わせ、この積層体を減圧下にて加熱することによって、太陽電池用封止シート１を軟化させて、透明保護部材３、太陽電池素子２、太陽電池用封止シート１、ポリフッ化ビニル樹脂シート４を太陽電池用封止シート１の接着性でもって一体化して、太陽電池モジュールを製造することができる。

なお、透明保護部材３としては、例えば、ガラス板、アクリル樹脂板、ポリカーボネート板、ポリエステル樹脂板、フッ素含有樹脂板などが挙げられる。

この際、太陽電池用封止シート１は架橋させる必要がないので、太陽電池用封止シートを架橋させるための工程を必要とせず工程の短縮化を図ることができる。更に、太陽電池用封止シートは加熱時の流動性に優れているので、太陽電池用封止シートは太陽電池素子の形状に沿って円滑に流動、変形し、得られる太陽電池モジュールにおいて、太陽電池用封止シートと太陽電池素子との間、及び、太陽電池用封止シートとポリフッ化ビニル樹脂シートとの間に空気溜まりが発生するようなことはなく、長期間に亘って安定的に使用することができる太陽電池モジュールを得ることができる。

そして、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工が施されている場合にあっても、加工時の熱によって略完全に消失し、太陽電池用封止シートと透明保護部材との間に空気溜まりが発生するようなこともない。

更に、太陽電池用封止シートは耐熱性にも優れているので、太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池用封止シートと透明保護部材との間に剥離が生じるようなことはなく、本発明の太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールは長期間に亘って安定的に使用することができる。

本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜９０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１０〜６０重量％を含有し且つ非架橋であることを特徴とするので、優れた耐熱性及び加熱時の流動性を有している。

従って、太陽電池用封止シートを用いて太陽電池モジュールを製造するにあたって、太陽電池用封止シートを架橋させる必要はなく、架橋工程の省略によって製造効率を向上させることができる。

そして、得られた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池用封止シートは加熱時の流動性に優れているので、太陽電池用封止シートと、太陽電池素子又は透明保護部材との間に空気溜まり（気泡）が発生するようなことはなく、長期間に亘って安定的に使用することができる太陽電池モジュールを得ることができる。

又、太陽電池用封止シートは耐熱性にも優れているので、太陽電池モジュールの使用中に、太陽電池用封止シートと透明保護部材とが剥離するようなことはなく、太陽電池モジュールを長期間に亘って安定的に使用することができる。

更に、太陽電池モジュールをリサイクルして太陽電池素子を取り出す際においても、太陽電池用封止シートは架橋されていないので、太陽電池素子と太陽電池用封止シートとを容易に分離させることができ、太陽電池素子のリサイクル作業を容易に行うことができる。

（実施例１、２、比較例１〜６）
表１に示した所定量のエチレン−酢酸ビニル共重合体１（日本ポリエチレン株式会社製商品名「ノバテックＥＶＡＬＶ１５１」、酢酸ビニル含有量：１．５重量％、メルトフローレイト：３ｇ／１０分）、エチレン−酢酸ビニル共重合体２（日本ユニカー株式会社製商品名「ＮＵＣ−３６１０」、酢酸ビニル含有量：６重量％、メルトフローレイト：１７ｇ／１０分）、エチレン−酢酸ビニル共重合体３（日本ユニカー株式会社製商品名「ＮＵＣ−３１４０Ｎ」、酢酸ビニル含有量：１０重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分）、エチレン−酢酸ビニル共重合体４（日本ユニカー株式会社製商品名「ＮＵＣ−３２３０」、酢酸ビニル含有量：１７重量％、メルトフローレイト：２ｇ／１０分）、エチレン−酢酸ビニル共重合体５（日本ユニカー株式会社社製商品名「ＮＵＣ−３１９５」、酢酸ビニル含有量：２５重量％、メルトフローレイト：４ｇ／１０分）、エチレン−酢酸ビニル共重合体６（三井・デュポンポリケミカル株式会社製商品名「エバフレックスＥＶ１７０」、酢酸ビニル含有量：３３重量％、メルトフローレイト：１ｇ／１０分）及びエチレン−酢酸ビニル共重合体７（三井・デュポンポリケミカル株式会社製商品名「エバフレックスＥＶ４５ＬＸ」、酢酸ビニル含有量：４６重量％、メルトフローレイト：２．５ｇ／１０分）と、酸化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール０．１重量部と、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．３重量部と、シランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２重量部とを押出機に供給して１２０℃にて溶融混練した後、押出機の先端に取り付けられたＴダイから押出成形して、厚み０．６ｍｍ、幅１２５０ｍｍの太陽電池用封止シートを得た。なお、表１において、各エチレン−酢酸ビニル共重合体の欄の単位は「重量部」であり、「ＶＡ」とは「酢酸ビニル成分の含有量」を意味し、「ＭＦＲ」とは「メルトフローレイト」を意味する。

得られた太陽電池用封止シート２枚の間に、複数個の太陽電池素子をインターコネクターを用いて直列に配列し、受光面側の太陽電池用封止シート上に透明保護部材として透明な平板ガラスを、裏面側の太陽電池用封止シート上にポリフッ化ビニル樹脂シートをそれぞれ重ね合わせ、真空ラミネーターを用いて、１５０℃で減圧３分（１．３×１０³Ｐａ（１０ｍｍＨｇ））、加圧５分（１．０×１０⁵Ｐａ（１気圧））の条件下で貼り合せて太陽電池モジュールを作製した。

得られた太陽電池モジュールの初期外観及び耐温湿度サイクル試験後の外観を目視観察し、その結果を表１に示した。

（初期外観）
製造直後の太陽電池モジュールを目視観察し、太陽電池モジュール内に空気溜まり（気泡）が存在しているか否かを確認した。更に、太陽電池モジュールを構成している２枚の太陽電池用封止シートの間、太陽電池用封止シートと平板ガラスとの間、或いは、太陽電池用封止シートとポリフッ化ビニル樹脂シートとの間の何れかに剥離が生じているか否かを確認した。

（耐温湿度サイクル試験後の外観）
ＪＩＳＣ８９１７温湿度サイクル試験Ａ−２に準拠して、得られた太陽電池モジュールを室温から昇温速度１００℃／１時間で８５℃まで昇温した。しかる後、太陽電池モジュールを８５℃、相対湿度８５％の雰囲気下にて２．５時間に亘って放置した後、太陽電池モジュールを降温速度１００℃／１時間で−２０℃まで冷却し、太陽電池モジュールを−２０℃で１時間に亘って放置した。次に、太陽電池モジュールを昇温速度１００℃／１時間で室温まで昇温した。この工程を１サイクルとして１０サイクル行った。

１０サイクル経過後の太陽電池モジュールの外観を目視観察し、太陽電池モジュール内に空気溜まり（気泡）が存在しているか否かを確認した。更に、太陽電池モジュールを構成している２枚の太陽電池用封止シートの間、太陽電池用封止シートと平板ガラスとの間、或いは、太陽電池用封止シートとポリフッ化ビニル樹脂シートとの間の何れかに剥離が生じているか否かを確認した。

なお、表１において、「気泡拡大」とは、製造直後に太陽電池モジュール内に発生していた気泡が大きくなっていたことを意味する。

本発明の太陽電池用封止シートを用いて得られた太陽電池モジュールを示した縦模式断面図である。

符号の説明

１太陽電池用封止シート
２太陽電池素子
３透明保護部材
４ポリフッ化ビニル樹脂シート

Claims

酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜９０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１０〜６０重量％を含有し且つ非架橋であることを特徴とする太陽電池用封止シート。
酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体５０〜８０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体２０〜５０重量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止シート。
透明保護部材と太陽電池用封止シートとによって太陽電池素子が封止されてなる太陽電池モジュールであって、上記太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分の含有量が５〜１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜９０重量％及び酢酸ビニル成分の含有量が２０〜４０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１０〜６０重量％を含有し且つ非架橋であることを特徴とする太陽電池モジュール。