JP2010275488A - 太陽電池素子封止材 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた透明性及び剥離強度等を有し、耐熱性を向上させるための架橋を必要としないため、封止工程の時間を短縮することができる太陽電池素子封止材を提供する。
【解決手段】プロピレン系熱可塑性エラストマー及び水添石油樹脂（ジシクロペンタジエンとスチレンとの共重合樹脂等、完全水添型が好ましい。）を含むマトリックスと、このマトリックス中に分散されている結晶性ポリプロピレン系粒子（粒径が５００ｎｍ以下であることが好ましい。）と、を含有し、プロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂及び結晶性ポリプロピレン系粒子の合計を１００質量％とした場合に、水添石油樹脂は２３〜４０質量％である太陽電池素子封止材。この封止材には、更に柔軟剤（水添炭化水素油、特にパラフィン系プロセスオイル等）が含有されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池素子封止材に関する。更に詳しくは、本発明は、優れた透明性、剥離強度及び電気絶縁性等を有し、保護材として多用されるガラスとの接着性を向上させるためのシランカップリンク剤の配合を必要としないため、貯蔵安定性に優れるとともに、発生するシロキサンによる電気的障害の虞もなく、且つ透湿性、吸湿性が低いため、白濁、配線腐食及び起電力の低下等の問題を生じることのない太陽電池素子封止材に関する。また、この太陽電池素子封止材は、耐熱性を向上させるための架橋を必要としないため、封止工程に要する時間を大幅に短縮することができる。

昨今、地球環境の観点で、二酸化炭素の削減等が提唱されており、太陽光、風力、水力及び地熱等の自然エネルギーの活用が注目され、従前よりなされている水力発電、風力発電等と並んで、太陽光発電についても改良、開発が進められている。この太陽光発電では、太陽電池モジュールの発電効率が大きく向上するとともに、コストの低減も著しく、国及び地方自治体が太陽光発電システムの導入を促進しているため、近年、一般住宅等にも普及しつつある。しかし、より普及させるためには、更なる低コスト化とともに、発電効率がより高く、且つ長期に亘って安定した発電性能が維持される太陽電池モジュールの開発が必要とされている。

太陽光発電では、シリコン、ガリウム−砒素、銅−インジウム−セレン等の半導体を用いてなる発電素子により、光エネルギーが電気エネルギーに変換されるが、半導体は外気と直接接触すると機能が低下するため、発電素子を封止する必要がある。また、封止材は、太陽電池の発電性能を安定化するため、十分な透明性を有するとともに、透湿性、吸湿性が低いことが好ましい。更に、封止材は、優れた耐電圧特性を有し、体積固有抵抗が高く、発電素子における電流のリークを十分に抑えることができる優れた電気絶縁性を備えている必要がある。また、太陽電池の使用時には相当な温度上昇が避けられないため、封止材は、使用時に流動したり変形したりすることのない十分な耐熱性を有している必要がある。

現在、太陽電池素子の封止材としては、透明性に優れ、且つ柔軟であるという観点で、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」と略記する。）を主成分とする製品が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。また、次世代の材料として、ポリビニルブチラール（例えば、特許文献２参照。）及びアイオノマー等を用いた封止材の開発も進められている。更に、特定の物性を有する非晶性又は低結晶性のα−オレフィン系共重合体を用いた封止材も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０００−１８３３８５号公報 特開平７−１４２７４８号公報 特開２００６−２１０９０６号公報

しかし、ＥＶＡは耐熱性が低く、架橋する必要があり、封止工程と並行して段階的に架橋させるため、封止に長時間を必要とし、長時間の加熱による樹脂の熱劣化も懸念される。また、ＥＶＡには吸湿性があり、封止材に水分が含有されると起電力が低下することがある。更に、ガラス等の保護材との接着性を向上させるため、通常、シランカップリング剤が配合されるが、このシランカップリング剤は大気中の湿気と接触すると失活するため、封止材の保管方法及び保管期間に注意する必要もある。また、架橋してしまうためリサイクル使用することができないという問題もある。更に、架橋時に遊離することがある酢酸による配線の腐食も懸念される。

更に、ポリビニルブチラール及びアイオノマーは、ヒドロキシル基、カルボキシル基と
いった極性基を有し、透湿、吸湿するため、経時とともに封止材が白濁することがあり、配線が腐食したり、起電力が低下したりすることもある。また、特許文献３に記載された特定の物性を有する非晶性又は低結晶性のα−オレフィン系共重合体は、耐熱性に劣るという問題がある。

本発明は前記の従来の状況に鑑みてなされたものであり、優れた透明性及び高い電気絶縁性等を有し、保護材として多用されるガラスとの接着性を向上させるためのシランカップリンク剤の配合を必要としないため、貯蔵安定性に優れるとともに、発生するシロキサンによる電気的障害の虞もなく、且つ透湿、吸湿し難いため、白濁、配線腐食及び起電力の低下等の問題を生じることのない太陽電池素子封止材を提供することを目的とする。また、耐熱性を向上させるための架橋を必要としないため、封止工程に要する時間を大幅に短縮することができる太陽電池素子封止材を提供することを目的とする。

本発明は以下のとおりである。
１．プロピレン系熱可塑性エラストマー及び水添石油樹脂を含むマトリックスと、該マトリックス中に分散されている結晶性ポリプロピレン系粒子と、を含有し、前記プロピレン系熱可塑性エラストマー、前記水添石油樹脂及び前記結晶性ポリプロピレン系粒子の合計を１００質量％とした場合に、該水添石油樹脂は２３〜４０質量％であることを特徴とする太陽電池素子封止材。
２．前記水添石油樹脂が、ジシクロペンタジエンと芳香族系単量体との共重合樹脂である前記１．に記載の太陽電池素子封止材。
３．前記芳香族系単量体がスチレン系単量体である前記２．に記載の太陽電池素子封止材。
４．前記水添石油樹脂のＪＩＳ Ｋ ２６０５により測定した臭素価が３．０ｇ／１００ｇ以下である前記１．乃至３．のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
５．ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１により測定した全光線透過率が９０．５％以上である前記１．乃至４．のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
６．ＪＩＳ Ｚ ０２０８の条件Ｂにより測定した透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下である前記１．乃至５．のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
７．１１０℃で５００時間加熱した後の、ＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定した黄色度が１．０以下である前記１．乃至６．のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。

本発明の太陽電池素子封止材は、プロピレン系熱可塑性エラストマー及び水添石油樹脂を含むマトリックスと、このマトリックスに分散して含有されている結晶性ポリプロピレン系粒子とを含有しており、優れた透明性及び電気絶縁性を有するとともに、全体として非極性又は少なくとも低極性であり、透湿、吸湿し難いため、白濁、配線腐食及び起電力の低下等の問題がなく、粘着付与剤として配合されている石油樹脂が水添されているため、経時による黄変等の変色も抑えられる。また、シランカップリンク剤を配合しなくても、保護材として多用されるガラス等と十分な強度で接着させることができ、シロキサンによる電気的障害の虞もなく、且つ貯蔵安定性に優れる。更に、耐熱性を向上させるための架橋を必要としないため、封止工程に要する時間を大幅に短縮することができる。
また、水添石油樹脂が、ジシクロペンタジエンと芳香族系単量体との共重合樹脂である場合は、水添されており、且つ極性も低いため、透湿、吸湿し難く、白濁等の虞がなく、且つ経時による黄変等の変色が生じ難く、優れた透明性が維持される封止材とすることができる。
更に、芳香族系単量体がスチレン系単量体である場合は、水添されているため、経時による黄変等の変色が生じ難いとともに、非極性であって、より透湿、吸湿し難いため、より白濁、配線腐食及び起電力の低下等の問題のない封止材とすることができる。
また、水添石油樹脂のＪＩＳ Ｋ ２６０５により測定した臭素価が３．０ｇ／１００ｇ以下である場合は、実質的に完全水添物であり、経時による黄変等の変色がより生じ難く、より優れた透明性が、より長期に亘って維持される封止材とすることができる。
更に、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１に準じて測定した全光線透過率が９０．５％以上である場合は、太陽電池素子の封止材に要求される優れた透明性、光透過性を有し、実用面で好ましい封止材とすることができる。
また、ＪＩＳ Ｚ ０２０８の条件Ｂにより測定した透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下である場合は、透湿性、吸湿性が十分に低く、白濁、配線腐食及び起電力の低下等の問題のない封止材とすることができる。
更に、１１０℃で５００時間加熱した後の、ＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定した黄色度が１．０以下である場合は、優れた透明性が長期に亘って維持され、起電力の低下等の問題のない封止材とすることができる。

非極性水添石油樹脂の含有量と、全光線透過率との相関を表すグラフである。 非極性水添石油樹脂の含有量と、剥離強度との相関を表すグラフである。 経時による黄色度（ＹＩ値）の変化を、発明品と従来品及び次世代品とで比較して表すグラフである。 経時による体積固有抵抗の変化を、発明品と従来品及び次世代品とで比較して表すグラフである。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の太陽電池素子封止材は、プロピレン系熱可塑性エラストマー及び水添石油樹脂を含むマトリックスと、このマトリックス中に分散されている結晶性ポリプロピレン系粒子と、を含有し、プロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂及び結晶性ポリプロピレン系粒子の合計を１００質量％とした場合に、水添石油樹脂は２３〜４０質量％である。

前記「マトリックス」は、プロピレン系熱可塑性エラストマーと、水添石油樹脂とを含む。
前記「プロピレン系熱可塑性エラストマー」は、プロピレンを主体として、これに他のα−オレフィンを共重合させてなるエラストマーである。また、このエラストマーとしては、メタロセン触媒を用いて重合される分子量分布不均一指数Ｍｗ／Ｍｎ（重量平均分子量／数平均分子量）が５以下、特に３．５以下であるプロピレン系重合体組成物に含有されるエラストマーが好ましい。
このようなエラストマーとしては、結晶性のプロピレン系重合体のナノオーダーのラメラネットワークに、非晶性のプロピレン系重合体が絡み合った構造である三井化学社製、商品名「ＮＯＴＩＯ（ノティオ）」に含有されるエラストマー成分（即ち、上記の「非晶性のプロピレン系重合体」）が挙げられる。

プロピレンを除く他のα−オレフィンとしては、炭素数２のエチレンの他、ブテン−１、ペンテン−１、３−メチル−１−ブテン、ヘキセン−１、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、オクテン−１、デセン−１、ウンデセン−１等の炭素数４〜１２のα−オレフィンが挙げられる。他のα−オレフィンとしては、エチレン及び／又はブテン−１が好ましい。他のα−オレフィンは１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

エラストマーには、非共役ジエンが共重合されていてもよい。非共役ジエンとしては、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、１，７−オクタジエン、１，９−デカジエン、３，６−ジメチル−１，７−オクタジエン、４，５−ジメチル−１，７−オクタジエン、５−メチル−１，８−ノナジエン、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−ビニル−２−ノルボルネン、２，５−ノルボルナジエン等が挙げられる。非共役ジエンとしては、ジシクロペンタジエン及び／又は５−エチリデン−２−ノルボルネンが好ましい。非共役ジエンは１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

エラストマーの製造方法は特に限定されないが、例えば、高活性チタン触媒又はメタロセン触媒等の遷移金属化合物、有機アルミニウム化合物の他、必要に応じて、電子供与体、担体等を含有する高立体規則性ポリオレフィンの製造に用いられる触媒の存在下に、プロピレンと他のα−オレフィンとを共重合させることによって製造することができる。

マトリックス中に分散し、含有されている前記「結晶性ポリプロピレン系粒子」は、ポリプロピレン単独重合体の粒子でもよく、プロピレンと、プロピレンを除く他のα−オレフィンとの共重合体の粒子であってもよい。プロピレンを除く他のα−オレフィンとしては、エチレン、１−ブテン等が挙げられる。共重合体である場合、用いる単量体の全量を１００モル％とした場合に、８０モル％以上、特に９０モル％以上、更に９５モル％以上（１００モル％であってもよい。）がプロピレンであることが好ましい。

また、共重合体である場合、この共重合体はランダム共重合体及びブロック共重合体のいずれであってもよい。但し、所定の結晶化度を有する重合体とするためには、ランダム共重合体であるときは、用いる単量体の全量を１００モル％とした場合に、プロピレンを除く他のα−オレフィンは、１５モル％以下、特に１０モル％以下であることが好ましい。ランダム共重合体は、例えば、前記のエラストマーの場合と同様の方法によって製造することができる。また、ブロック共重合体は、例えば、チーグラー・ナッタ触媒を用いたリビング重合法により製造することができる。

更に、粒子を構成する結晶性ポリプロピレン系重合体の結晶性は、Ｘ線回折により測定した結晶化度により評価することができる。この結晶化度は、５０％以上、特に５５％以上、更に６０％以上であることが好ましい。

また、粒子の粒径（最大寸法）は、優れた透明性を有する封止材とすることができる限り、特に限定されないが、５００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下（通常、３ｎｍ以上）であることがより好ましい。結晶性ポリプロピレン系粒子の粒径が５００ｎｍ以下であれば、優れた透明性、光透過性を有する封止材とすることができる。この粒径は、粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、撮影した写真を用いて測定することができる。

更に、本発明の太陽電池素子封止材は、結晶性プロピレン系重合体の微小な（例えば、前記の５００ｎｍ以下）ラメラのネットワーク（結晶性ポリプロピレン系粒子）に、非晶性プロピレン系重合体（プロピレン系熱可塑性エラストマー）が絡み合ってなるプロピレン系重合体組成物（例えば、前記の、三井化学社製、商品名「ＮＯＴＩＯ」）に、水添石油樹脂を配合して調製することができる。更に詳しくは、重合体組成物は、メタロセン触媒を用いて製造され、結晶性ポリプロピレン成分と、非晶性エチレン−α−オレフィン共重合エラストマー成分との多段重合物であり、反応器混合物である。この重合体組成物は、エラストマー成分と、このエラストマー成分に分散して含有されている結晶性ポリプロピレン成分とにより構成されている。そして、重合体組成物に、水添石油樹脂を配合することにより、エラストマーと水添石油樹脂とを含むマトリックスと、このマトリックスに分散されている結晶性ポリプロピレン成分（粒子）とを含有する太陽電池素子封止材が形成される。結晶性ポリプロピレン成分としては、プロピレン単独重合体と、プロピレンと少量のエチレンとの共重合体とがあり、ラメラネットワークが共重合体により構成されている場合は、単独重合体により構成されているときと比べて重合体組成物の融点が低い。本発明では、いずれの重合体組成物も用いることができる。

前記「水添石油樹脂」は、所謂、粘着付与剤であり、含有させることにより、封止材とガラス等の保護材との接着性を向上させることができる。この水添石油樹脂としては、水添された石油樹脂を特に限定されることなく、用いることができる。この石油樹脂は、水添されているため、経時による黄変等の変色が抑えられる封止材とすることができる。この水添石油樹脂としては、ジシクロペンタジエンと芳香族系単量体との共重合樹脂が好ましい。

石油樹脂の水添の程度は特に限定されないが、水添の程度が高い石油樹脂が好ましい。この水添の程度は、ＪＩＳ Ｋ ２６０５により測定される臭素価を指標として表すことができ、水添石油樹脂としては、例えば、臭素価が５．０ｇ／１００ｇ以上の部分水添型、臭素価が５．０ｇ／１００ｇ未満、且つ４．０ｇ／１００ｇ以上の中間型、臭素価が３．０ｇ／１００ｇ以下の完全水添型が挙げられる。石油樹脂の水添の程度が高いと、経時による黄変等の変色がより十分に抑えられ、優れた発電性能が長期に亘って維持されるため、水添石油樹脂としては、完全水添型が好ましく、臭素価が３．０ｇ／１００ｇ以下、特に２．５ｇ／１００ｇ以下の水添石油樹脂を用いることが好ましい。

また、水添石油樹脂は、極性基を有さず、非極性であり、又は少なくとも極性基が少なく、低極性であることがより好ましい。このような水添石油樹脂としては、前記のジシクロペンタジエンと芳香族系単量体との共重合樹脂における芳香族系単量体がスチレン系単量体である共重合樹脂が挙げられる。石油樹脂が、水添されているとともに、非極性又は低極性であれば、経時による黄変等の変色がより抑えられ、且つ透湿、吸湿し難く、白濁、配線腐食及び起電力の低下等がより抑制される封止材とすることができる。

更に、水添石油樹脂の数平均分子量も特に限定されないが、蒸気圧浸透圧法により測定される絶対数平均分子量が、４００〜１５００、特に５００〜１０００、更に５５０〜６５０であることが好ましい。また、水添石油樹脂の軟化点も特に限定されないが、ＪＩＳ Ｋ ２２０７により測定した軟化点が、９０〜１４０℃、特に９５〜１０５℃であることが好ましい。

水添石油樹脂は、プロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂及び結晶性ポリプロピレン系粒子の合計を１００質量％とした場合に、２３〜４０質量％含有される。水添石油樹脂の含有量が２３〜４０質量％であれば、水添石油樹脂を含有させることによる前記の作用効果が十分に発現され、且つ得られる封止材は吸水性を有さず、また、封止材の密着性を高めるためにシランカップリング剤を配合する必要もない。この含有量は、２３．５〜４０質量％、特に２４〜４０質量％、更に２４．５〜３８質量％であることが好ましい。ガラス等の保護材に対する封止材の接着性、例えば、剥離強度を指標とする接着性は、水添石油樹脂の含有量が２３質量％、特に２４質量％を超え、２５質量％に至る僅かな範囲で急激に上昇し、２３質量％、特に２４質量％を超えて含有させることにより、接着性を大きく向上させることができる。

本発明の封止材は柔軟剤を含有していることが好ましい。柔軟剤を含有することにより、容易にシート状に成形することができる。この柔軟剤としては、各種のプロセスオイル等が挙げられ、特に水添炭化水素油を用いることが好ましい。水添されておれば、封止材の経時による黄変等の変色をより抑えることができる。また、炭化水素油としては、脂肪族系炭化水素油及び脂環族系炭化水素油が好ましく、極性基を有さない脂肪族系炭化水素油が特に好ましい。柔軟剤が非極性であれば、透湿、吸湿がより抑えられ、白濁、配線腐食及び起電力の低下等がより十分に抑制される封止材とすることができる。

柔軟剤を含有させる場合、その含有量は特に限定されないが、成形性を十分に向上させることができる限り、少量であることが好ましい。柔軟剤の含有量は、プロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂、結晶性ポリプロピレン系粒子及び柔軟剤の合計を１００質量％とした場合に、２〜１０質量％、特に３〜８質量％であることが好ましい。柔軟剤の含有量が２〜１０質量％であれば、成形性を十分に向上させることができるとともに、封止材の表面に柔軟剤が移行することもない。

また、水添石油樹脂は、柔軟剤を含有させる場合も、柔軟剤を含有しないときと同様の含有量とすることができる。即ち、水添石油樹脂は、プロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂、結晶性ポリプロピレン系粒子及び柔軟剤の合計を１００質量％とした場合に、２３〜４０質量％含有させることが好ましい。水添石油樹脂の含有量が２３〜４０質量％であれば、水添石油樹脂を含有させることによる前記の作用効果が十分に発現される。この含有量の好ましい範囲は、前記の柔軟剤を含有しないときと同様であり、封止材のガラス等の保護材に対する剥離強度を指標とする接着性も前記と同様の挙動であり、水添石油樹脂の含有量が２３質量％、特に２４質量％を超え、２５質量％に至る僅かな範囲で急激に上昇し、２３質量％、特に２４質量％を超えて含有させることにより、接着性を大きく向上させることができる。

本発明の太陽電池素子封止材には、前記の必須成分であるプロピレン系熱可塑性エラストマー、水添石油樹脂及び結晶性ポリプロピレン系粒子、並びに任意成分ではあるが、含有させることが好ましい柔軟剤の他に、必要に応じて更に各種の添加剤等を含有させることができる。例えば、ヒンダードフェノール系及びホスファイト系等の酸化防止剤、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系及びサリチル酸エステル系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の光安定剤、光拡散剤、有機又は無機難燃剤及び変色防止剤などを含有させることができる。
尚、封止材を１００質量％とした場合に、前記の必須成分は９５質量％以上、特に９７質量％以上であることが好ましい。また、柔軟剤を含有する場合は、必須成分と柔軟剤との合計が９５質量％以上、特に９７質量％以上であることが好ましい。

尚、この太陽電池素子封止材は、透明性及びガラス等の保護材との接着性等に優れ、透湿、吸湿し難いことを特徴としており、透明性は特に限定されないが、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１により測定した全光線透過率が９０．５％以上、特に９１．０％以上であることが好ましい。また、透湿度も特に限定されないが、ＪＩＳ Ｚ ０２０８の条件Ｂにより測定した透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、特に１０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、更に５．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることが好ましい。更に、黄色度（ＹＩ値）も特に限定されないが、試験片（シート）を後記の実施例に記載のようにして５００時間加熱した後のＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定したＹＩ値が１．０以下、特に０．８以下であることが好ましい。また、全光線透過率が９０．５％以上、特に９１．０％以上であり、透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、特に１０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、更に５．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であって、且つＹＩ値が１．０以下、特に０．８以下であることがより好ましい。封止材の全光線透過率が９０．５％以上、透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、且つＹＩ値が１．０以下であれば、特に全光線透過率が９１．５％以上、透湿度が４．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下、且つＹＩ値が０．７以下であれば、優れた発電特性が長期に亘って維持される太陽電池素子モジュールとすることができる。

本発明の太陽電池素子封止材を用いて、太陽電池素子を封止し、且つ保護材の間に介装させることにより太陽電池モジュールを製造することができる。このような太陽電池モジュールとしては、種々の形態がある。例えば、（１）太陽光が入射する側の透明な保護材／封止材／太陽電池素子／封止材／他方の保護材のように、太陽電池素子を封止材で挟持する形態、（２）他方の保護材の内面に形成した太陽電池素子の表面に封止材を密着させ、その表面に透明な保護材を配置した形態、及び（３）透明な保護材の一面に形成した太陽電池素子、例えばフッ素樹脂系の透明な保護材の一面にスパッタリング等により形成したアモルファス太陽電池素子、の表面に封止材を密着させ、その表面に他方の保護材を配置した形態などが挙げられる。

太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン及びアモルファスシリコン等のシリコン系、並びにガリウム−砒素、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル等のIII−Ｖ族及びII−ＶＩ族元素の化合物からなる半導体などの各種の素子を特に限定されることなく、用いることができる。

太陽電池モジュールを構成する透明な保護材としては、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂等を用いてなる保護材を使用することができる。また、他方の保護材としては、金属等の無機材料及び各種の熱可塑性樹脂フィルム等の単層又は多層のシートなどが挙げられ、例えば、錫、アルミニウム及びステンレス鋼等の金属、ガラス等の金属以外の無機材料、ポリエステル樹脂、無機物を蒸着したポリエステル樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹脂、フッ素含有樹脂などを用いた１層又は多層の保護材を用いることができる。これらの保護材には、封止材との接着性をより高めるために、プライマー処理が施されていてもよい。

本発明の太陽電池素子封止材は、通常、０．１〜１ｍｍ、特に０．１５〜０．７５ｍｍ程度の厚さのシートの形態で用いられる。このシートは、Ｔ−ダイ成形法、カレンダー成形法等の一般的な樹脂の成形方法によって製造することができる。例えば、樹脂成分に、必要に応じて配合される酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を予めドライブレンドし、その後、成形機のホッパーから供給し、シート状に成形することができる。

また、樹脂成分及び添加剤を、押出成形機及びバンバリーミキサ等の各種の混練装置などを用いて混練し、混合し、次いで、混合物を成形機のホッパーから供給し、又は混合物をペレット化し、このペレットを成形機のホッパーから供給し、シート状に成形することもできる。更に、柔軟剤を配合する場合は、例えば、樹脂成分と添加剤とを予めドライブレンドし、その後、混合物と柔軟剤とを上記の混練装置などを用いて混練し、混合し、次いで、混合物を成形機のホッパーから供給し、又は混合物をペレット化し、このペレットにドライブレンド等により添加剤を配合し、次いで、成形機のホッパーから供給し、シート状に成形することができる。

本発明の封止材を用いて太陽電池モジュールを製造する場合、予めシート状に成形された封止材を、溶融可能な温度域で太陽電池素子に圧着するという通常の方法によって、前記の構成を備えるモジュールを製造することができる。また、本発明の封止材では、有機過酸化物等の架橋剤による架橋工程を必要としないため、封止材を高温で容易に成形することができ、且つモジュールの製造も貼合と架橋との２段階の工程を必要とせず、高温域において短時間で製造することができる。更に、樹脂成分等を、太陽電池素子及び／又は保護材の表面に直接押出コーティングして封止材を形成することもでき、この場合、予めシート状に成形した封止材を準備する必要もなく、工程をより簡略化することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実験例１〜１０
［１］太陽電池素子封止材の作製
表１に記載の基本組成（表２〜５の実験例７の組成）を有する封止材を作製した。
重合体組成物、水添石油樹脂、酸化防止剤及び紫外線吸収剤を、表１に記載の配合量（重合体組成物、水添石油樹脂及び柔軟剤の合計を１００質量％とする。酸化防止剤及び紫外線吸収剤は、重合体組成物、水添石油樹脂及び柔軟剤の合計を１００質量部としたときの配合量である。）となるように、コーンブレンダーにより室温（２５〜３０℃）でドライブレンドした。その後、混合物と柔軟剤とを押出成形機により混練し、押し出してシート状に成形し、太陽電池素子封止材を作製した。また、同様にして、表２に記載の実験例１〜６の組成の太陽電池素子封止材を作製した。更に、柔軟剤を配合しなかった他は同様にして混練し、押し出してシート状に成形し、実験例８〜１０の組成の太陽電池素子封止材を作製した。

各々の成分の詳細は下記のとおりである。
重合体組成物：三井化学社製、商品名「ＮＯＴＩＯ」、融点；１６０℃、結晶化度；９．６％
水添石油樹脂：水添ジシクロペンタジエン−スチレン共重合樹脂、臭素価；２．５ｇ／１００ｇ（完全水添型）、水蒸気浸透圧法により測定した絶対数平均分子量；６００、軟化温度；１００℃
柔軟剤：パラフィン系プロセス油、出光興産社製、商品名「ダイアナ プロセスオイル ＰＷ−９０」、水添処理した高透明グレード
酸化防止剤：フェノール系、ＡＤＥＫＡ社製、商品名「アデカスタブ ＡＯ−６０」
紫外線吸収剤：ベンゾエート系、シプロ化成社製、商品名「Ｓｅｅｓｏｒｂ７１２」

［２］性能評価
全光線透過率；加熱プレスを用いて、温度１４０℃、圧力３０ＭＰａで５分加熱、加圧して、１００ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍのシートを成形し、このシートを試験片として、１５０ｍｍφの大型積分球を備える分光光度計（日本分光社製、型式「Ｖ−６５０」）により、ＪＩＳ Ｋ ７３６１：１９９７に従って測定した。
ヘイズ；前記のシートを試験片とし、前記の分光光度計により、ＪＩＳ Ｋ ７１３６：２０００に従って測定した。
剥離強度；前記のシートを長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍの短冊状にカットし、その後、この試験片を、加熱プレスを用いて、予めアセトンにより脱脂したガラス板に、温度１４０℃、圧力１ＭＰａ、時間５分の条件で密着させ、次いで、試験体を加熱プレスから取り出し、放冷して、室温（２５〜３０℃）にまで降温させ、その後、引張試験機（島津製作所製、型式「オートグラフ ＡＧＳ−５００Ｂ」）により、ガラス板を固定し、試験片を１００ｍｍ／分の剥離速度で１８０°剥離させ、最大剥離強度を求めた。
結果を表２及び図１（全光線透過率）、図２（剥離強度）に併記する。

表２及び図１、２によれば、所定量の水添石油樹脂を含有する本発明の封止材に係る実験例４〜７及び所定量の水添石油樹脂を含有する本発明の封止材に係る実験例９〜１０では、十分な全光線透過率を有し、ヘイズが小さく、且つ剥離強度も３０Ｎ／２５ｍｍを超えて大きく、優れた透明性及び接着性を有していることが分かる。一方、水添石油樹脂の含有量が過少である実験例１〜３及び８では、ヘイズが大きく、透明性が低下する傾向があり、剥離強度も大きく低下することが分かる。特に実験例３と実験例４とで、剥離強度に大差があり、水添石油樹脂の含有量を限定する意味が裏付けられている。

［３］黄色度の評価
経時による黄色性を、以下の試料を用いて、以下の方法により評価した。
（１）試料
１）実験例７の発明品
２）従来品であるＥＶＡ系封止材（実験例１１）
１００質量部のＥＶＡ（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名「エバフレックスＥＶ２５０」に、１．０質量部の架橋剤（有機過酸化物、日油社製、商品名「パーヘキサ２５Ｂ」）、２．０質量部の共架橋剤及び１．０質量部のシランカップリング剤を配合した試料
３）次世代品として開発されているポリビニルブチラール（ＰＶＢ、クラレ社製、商品名「モビタールＢ３０Ｈ」）（実験例１２）
４）次世代品として開発されているアイオノマー（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名「ハイミラン１０７２」）（実験例１３）
尚、上記次世代品は、各々の樹脂のみを単独で用いた。
（２）評価方法
上記（１）に記載の試料を用いて、加熱プレスにより、１００ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍのシートを成形し、それぞれ複数枚のシートを１１０℃に調温された送風定温恒温器（ヤマト科学社製、型式「ＤＫ−６３」）内に静置し、所定時間経過後、取り出し、室温（２５〜３０℃）にまで放冷し、前記［２］に記載の分光光度計により、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に従って黄色度（ＹＩ値）を測定した。
尚、発明品、ＰＶＢ及びアイオノマーは、温度１４０℃、圧力３０ＭＰａで５分加熱、加圧してシートを成形した。また、ＥＶＡ系封止材は、架橋が進行しないように温度９０℃、圧力３０ＭＰａで５分加熱、加圧してシートとし、これをプレス板の間に挟持したまま１４０℃に昇温させ、温度１４０℃、圧力３０ＭＰａで２０分加熱、加圧し、架橋させて、評価用のシートとした。
結果を表３及び図３に記載する。

表３及び図３によれば、実験例７の発明品では、５００時間経過後もＹＩ値が１．０を超えることがなく、即ち、黄変がほとんどなく、長時間経過後も優れた発電性能が維持されることが推察される。一方、実験例１１の従来品及び実験例１２、１３の次世代品では経時とともにＹＩ値が大きくなり、従来品及び次世代品ともに、５００時間経過後のＹＩ値が略２０又は２０を超え、経時とともに発電性能が低下することが推察される。

［４］体積固有抵抗の評価
実験例７の発明品、従来品であるＥＶＡ系封止材、並びに次世代品であるＰＶＢ及びアイオノマーについて、経時による体積固有抵抗の変化を評価した。
前記［３］と同様にして、同寸法のシートを成形し、その後、このシートを、温度８０℃、相対湿度６０％に調温、調湿された恒温恒湿槽に入れ、所定時間経過後、体積固有抵抗測定装置（アドバンテスト社製、型式「Ｒ８３４０」）により、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に従って印加電圧５００Ｖで測定した。
結果を表４及び図４に記載する。

表４及び図４によれば、実験例７の発明品では、１４５時間経過後も十分に高い体積固有抵抗が維持されており、経時による絶縁性の低下がなく、長時間経過後も出力低下がないことが推察される。また、実験例１１の従来品では経時による体積固有抵抗の低下は僅かであり、実験例１２、１３の次世代品では経時による体積固有抵抗の低下はない。しかし、実験例１１の従来品は元々抵抗が低く、電流のリーク等が懸念される。

［５］その他の物性の比較
実験例７の発明品及び実験例１１の従来品であるＥＶＡ系封止材について、全光線透過率、ヘイズ、剥離強度の他、表５に記載の各種の物性を、表５に記載の方法及び条件で測定し、比較した。
結果を表５に記載する。

表５によれば、実験例７の発明品は、実験例１１の従来品であるＥＶＡ系封止材と比べて、融点が相当に高く、架橋することなく、耐熱性が必要される太陽電池素子封止材として使用可能であることが分かる。また、硬度は従来品と比べて低いが、太陽電池モジュールでは、保護材が配設されるため、特に問題にはならない。更に、従来品と比べて透湿性が極めて低く、透湿、吸湿し難いため、白濁、配線腐食及び起電力の低下等が十分に抑えられることが推察される。
尚、引張強度は従来品と比べて低いが、硬度の場合と同様に、保護材が配設されるため、特に問題にはならない。また、従来品と比べて硬度が低く、且つ伸びが大きいため、より柔軟性が必要とされる太陽電池モジュールに用いられる封止材としても好適である。

本発明の太陽電池素子封止材は、優れた透明性、接着性、貯蔵安定性等を有し、シロキサンによる電気的障害の虞もなく、透湿、吸湿し難いため、起電力の低下等もなく、且つ十分に柔軟であるため、太陽電池素子の種類によらず、また、太陽電池モジュールの構造によらず、素子の封止材として利用することができる。

Claims (7)

1. プロピレン系熱可塑性エラストマー及び水添石油樹脂を含むマトリックスと、該マトリックス中に分散されている結晶性ポリプロピレン系粒子と、を含有し、
   前記プロピレン系熱可塑性エラストマー、前記水添石油樹脂及び前記結晶性ポリプロピレン系粒子の合計を１００質量％とした場合に、該水添石油樹脂は２３〜４０質量％であることを特徴とする太陽電池素子封止材。
2. 前記水添石油樹脂が、ジシクロペンタジエンと芳香族系単量体との共重合樹脂である請求項１に記載の太陽電池素子封止材。
3. 前記芳香族系単量体がスチレン系単量体である請求項２に記載の太陽電池素子封止材。
4. 前記水添石油樹脂のＪＩＳ Ｋ ２６０５により測定した臭素価が３．０ｇ／１００ｇ以下である請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
5. ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１により測定した全光線透過率が９０．５％以上である請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
6. ＪＩＳ Ｚ ０２０８の条件Ｂにより測定した透湿度が２０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下である請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。
7. １１０℃で５００時間加熱した後の、ＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定した黄色度が１．０以下である請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の太陽電池素子封止材。

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