JP2010226040A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透光性絶縁基板と裏面絶縁基板との間の太陽電池セルを樹脂封止シートにより封止してなる太陽電池モジュールであって、
前記樹脂封止シートのゲル分率が、65質量%以下である、太陽電池モジュール。
【選択図】図1
Description
特許文献2には、架橋剤及びシランカップリング剤を配合したエチレンビニルアセテート共重合体からなるシートであって、一定のゲル分率まで放射線架橋させたことを特徴とする太陽電池封止用シートが開示されている。
上記文献においては、ガラス、封止シート、セル、バックシート等の各部材を重ね合わせた後、真空ラミネーターを用いて溶融貼り合わせ及び有機過酸化物による架橋を行うことで太陽電池モジュールを製造している。
[1]
透光性絶縁基板と裏面絶縁基板との間の太陽電池セルを樹脂封止シートにより封止してなる太陽電池モジュールであって、
前記樹脂封止シートのゲル分率が、65質量%以下である、太陽電池モジュール。
[2]
前記樹脂封止シートの80℃の貯蔵弾性率(E’)から140℃の貯蔵弾性率(E’)への低下率が、10%以上である、[1]の太陽電池モジュール。
[3]
前記樹脂封止シートは、電離性放射線処理が施された、[1]又は[2]の太陽電池モジュール。
[4]
前記樹脂封止シートが、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−脂肪族不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−脂肪族カルボン酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、及びポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である、[1]〜[3]のいずれかの太陽電池モジュール。
ゲル分率(質量%)=(抽出後の試料質量/抽出前の試料質量)×100
80℃の貯蔵弾性率(E’)から140℃の貯蔵弾性率(E’)への低下率(%)=(80℃の貯蔵弾性率(E’)−140℃の貯蔵弾性率(E’))/((80℃の貯蔵弾性率(E’))×100
[単層構造]
樹脂封止シートが単層構造を有する場合、良好な透明性、柔軟性、被接着物の接着性や取扱性を確保する観点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−脂肪族不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−脂肪族不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、及びポリオレフィン系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂からなる層であることが好ましい。
本実施の形態における樹脂封止シートは、表面層と、前記表面層に積層された内層とを含む少なくとも2層以上の多層構造を有していてもよい。ここで、樹脂封止シートの両表面を形成する2層を「表面層」といい、それ以外を「内層」という。
樹脂封止シートの製造方法としては、特に制限はないが、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、樹脂を押出機で溶融し、ダイより溶融樹脂を押出し、急冷固化して原反を得る。押出機としては、Tダイ、環状ダイ等が用いられる。樹脂封止シートが多層構造を有する場合には、環状ダイが好ましい。
透光性絶縁基板としては、特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能を具備することが好ましい。また、太陽光を有効に活用するために、光学ロスの小さい、透明性の高いシートであることが好ましい。
裏面絶縁基板としては、特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、上述の透光性絶縁基板と同様に、耐候性、機械強度等の諸特性を求められる。従って透光性絶縁基板と同様の材質で裏面絶縁基板を構成してもよい。すなわち、透光性絶縁基板において用いることができる上述の各種材料を、裏面絶縁基板においても用いることができる。特に、ポリエステル樹脂、及びガラス基板を好ましく用いることができ、中でも、耐候性、コストの観点から、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)がより好ましい。
太陽電池セルは、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば特に制限はなく、たとえば、シリコン(単結晶系、多結晶系、非結晶(アモルファス)系)、化合物半導体(3−5族、2−6族、その他)等を用いることができ、中でも、発電性能とコストとのバランスの観点から、多結晶シリコンが好ましい。
本実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法としては、特に制限はなく、例えば、透光性絶縁基板/樹脂封止シート/太陽電池セル/樹脂封止シート/裏面絶縁基板の順に重ね、真空ラミネート装置を用いて150℃、15分間の条件で真空ラミネートすることにより製造することができる。
<ゲル分率>
樹脂封止シートの全層ゲル分率については、沸騰p−キシレン中で、樹脂封止シートを12時間抽出し、不溶解部分の割合を、下記式により求めた。樹脂封止シートの架橋度の尺度として評価した。
ゲル分率(質量%)=(抽出後の試料質量/抽出前の試料質量)×100
樹脂封止シートに、EPS−300又はEPS−800の電子線照射装置(日新ハイボルテージ社製)を用いて種々の加速電圧及び照射密度にて電子線処理を行った。
太陽電池用ガラス板(AGC社製白板ガラス5cm×10cm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート/発電部分(多結晶シリコンセル、厚さ250μm、大きさ2cm×3cmにカットしたものを使用)/樹脂封止シート/バックシート(PET製、厚さ180μm)の順に積層し、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃、15分間の条件で真空ラミネートし、発電部分の単結晶シリコンセルの樹脂封止シートとの接触状況を目視にて観察した。
樹脂封止シートを短冊状に切断し、粘弾性測定機械(ANTON PAAR社製粘弾性測定機械PHYSICA MCR−301)にセットして測定した。そして80℃及び140℃の温度における貯蔵弾性率(E’)を測定し、80℃の貯蔵弾性率(E’)から140℃の貯蔵弾性率(E’)への低下率を、下記式により求めた。
80℃の貯蔵弾性率(E’)から140℃の貯蔵弾性率(E’)への低下率(%)=(80℃の貯蔵弾性率(E’)−140℃の貯蔵弾性率(E’))/((80℃の貯蔵弾性率(E’))
ASTM D−1003に準拠して測定した。
6インチ多結晶セルを6枚(2列×3列)に配置し、AGC社製白板ガラス(530cm×350cm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート/発電部分(多結晶シリコンセル、厚さ250μm)/樹脂封止シート/バックシート(PET製、厚さ180μm)の順に積層し、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃、15分間の条件で真空ラミネートした。作成したモジュールを試験槽内に設置し、試験温度:85℃、相対湿度:85%に保持し、各時間経過後のモジュールの外観をチェックした。
6インチ多結晶セルを6枚(2列×3列)に配置し、AGC社製白板ガラス(530cm×350cm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート/発電部分(多結晶シリコンセル、厚さ250μm)/樹脂封止シート/バックシート(PET製、厚さ180μm)の順に積層し、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃、15分間の条件で真空ラミネートした。作成したモジュールを試験槽内に設置し、試験槽を閉じ、モジュールの周囲の空気を2m/s以上の速度で循環させ、試験槽内の温度を−40℃〜+85℃との間で周期的に変化させる。1サイクルを4時間とし、最低温度及び最高温度で30分ずつ保持し、温度サイクルを行った。表に示す所定回数後のモジュールの外観をチェックした。
6インチ多結晶セルを6枚(2列×3列)に配置し、AGC社製白板ガラス(530cm×350cm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート/発電部分(多結晶シリコンセル、厚さ250μm)/樹脂封止シート/バックシート(PET製、厚さ180μm)の順に積層し、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃、15分間の条件で真空ラミネートした。作成したモジュールの3角を固定し、1角のみを高さが13mmになるまで持ち上げた。測定はJIS−C−8990にならって行った。
<樹脂封止シート>
(1)エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)
東ソー社製 ウルトラセン750(VA=32%、MFR=10、融点63℃)
(2)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物
東ソー社製 メルセン6410(VA=28%、MFR=5.7、ケン化度10%、融点92℃)
(3)無水マレイン酸変性ポリエチレン(PE)
三井化学社製 アドマーSE800(MFR=4.4、密度=0.900)
(4)線状超低密度ポリエチレン(VL)
ダウ社製 アフィニティーEG8100(MFR=1、密度=0.870)
(5)エチレン−メタクリル酸共重合体(EMMA)
三井デュポンケミカル社製ニュクレルN1207C
<有機過酸化物>
アルケマ吉富社製 ルペロックス101
<透光性絶縁基板>
AGC社製 太陽電池用ガラス
<裏面絶縁基板(バックシート)>
三菱アルミパッケージング社製
<太陽電池セル>
E−TON社製 結晶性シリコンセル
<実施例1〜13>
表1〜3に示す樹脂を用いて、2台の押出機(表面層押出機、内層押出機械)を使用して樹脂を溶融し、その押出機に接続された環状ダイから樹脂をチューブ状に溶融押出し、溶融押出にて形成されたチューブを水冷リングを用いて急冷することにより実施例1〜13の樹脂封止シートを得た。なお、表中、厚さ比率は、樹脂封止シート全体の厚さを100とした場合の、各層の厚さの比を示す。
6インチ多結晶セルを6枚(2列×3枚)に配置し、AGC社製白板ガラス(530mm×350mm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート(A)/発電部分(多結晶シリコンセル(厚さ250μm)/樹脂封止シート(B)/バックシート(PET製180μm)の順に重ね、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて150℃、15分間の条件で真空ラミネートすることで太陽電池モジュールを製造し、上述した各評価試験を行った。評価結果を表1〜3に示す。
表3に示す材料及び組成比で、実施例と同様の方法により樹脂封止シートを製造した。有機過酸化物を導入するにあたっては導入する樹脂にあらかじめ5質量%程度の濃度で混練してマスターバッチ化して、配合したい量に希釈して使用した。
得られた樹脂封止シートを用いて、表3に示す各条件に従って、実施例と同様にして太陽電池モジュールを製造し、上述した各評価試験を行った。評価結果を表3に示す。
2 :透光性絶縁基板
3 :裏面絶縁基板
4 :太陽電池セル
5A:樹脂封止シート
5B:樹脂封止シート
Claims (4)
- 透光性絶縁基板と裏面絶縁基板との間の太陽電池セルを樹脂封止シートにより封止してなる太陽電池モジュールであって、
前記樹脂封止シートのゲル分率が、65質量%以下である、太陽電池モジュール。 - 前記樹脂封止シートの80℃の貯蔵弾性率(E’)から140℃の貯蔵弾性率(E’)への低下率が、10%以上である、請求項1記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂封止シートは、電離性放射線処理が施されている、請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂封止シートが、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−脂肪族不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−脂肪族カルボン酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、及びポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
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