JP2011077358A - 樹脂封止シート、これを用いた太陽電池モジュール及び複合材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軟化状態の樹脂層を被封止物に密着させて封止する樹脂封止シートであって、前記樹脂層が、接着性樹脂(シランカップリング剤を除く)と有機過酸化物とを含有する樹脂封止シート。
【選択図】なし
Description
太陽電池発電によるエネルギーは炭酸ガス等の温暖化の原因となるガスを排出しないため、クリーンなエネルギーとして研究開発が行われており、産業用エネルギーとして注目されている。
太陽電池は、長期間、屋外で風雨に曝されて使用されることが多く、発電部分をガラス板やバックシート等を貼り合わせてモジュール化し、外部からの水分の侵入を防止することにより、発電部分の保護、漏電防止等を図っていた。
そして発電素子を樹脂封止シートで挟み込み、ガラスやバックシートでさらに外部を被覆して熱処理を施すことにより樹脂封止シートを溶融し、全体を一体化封止(モジュール化)している。
このラミネート工程においては、(i)樹脂封止シートに含有されている架橋剤、例えば有機過酸化物が熱分解し、EVAの架橋が促進された後、(ii)樹脂封止シートに含有しているカップリング剤が接触している部材と共有結合する。これにより、互いの接着性がより向上し、高温状態における樹脂封止シートの溶融に起因する発電部分の流動が防止(耐クリープ性)され、ガラス、発電素子、バックシートとの優れた接着性が実現されるのである。
また、シランカップリング剤は反応性の接着性付与剤であるため、モジュール化後にガラスや発電部分であるセル等を剥離することが困難であり、実質的にセル等のリサイクルは困難である。
[1]
軟化状態の樹脂層を被封止物に密着させて封止する樹脂封止シートであって、
前記樹脂層が、接着性樹脂(シランカップリング剤を除く)と有機過酸化物とを含有する樹脂封止シート。
[2]
前記接着性樹脂は、水酸基を持つオレフィン系共重合体、酸性官能基で末端もしくはグラフト変性された変性ポリオレフィン、グリシジルメタクリレートを含むエチレン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種類の樹脂を含む、上記[1]記載の樹脂封止シート。
[3]
前記接着性樹脂は、グリシジルメタクリレートを含むエチレン共重合体である、上記[2]記載の樹脂封止シート。
[4]
前記有機過酸化物は130℃における半減期が1時間以下の有機過酸化物を含む、上記[1]〜[3]のいずれか記載の樹脂封止シート。
[5]
上記[1]〜[4]のいずれか記載の樹脂封止シートを太陽電池の部材保護用の封止材として用いた太陽電池モジュール。
[6]
二枚のガラス板及び/又は樹脂板の間に、上記[1]〜[4]のいずれか記載の樹脂封止シートが挟持された複合材。
本実施の形態における樹脂封止シートが単層構造の場合、樹脂層を構成する樹脂としては、上述した接着性樹脂、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物よりなる単層構造としてもよいが、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、接着性樹脂と、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、及びポリオレフィン樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を混合した層であることが好ましい。また、後述する電離性放射線を照射して架橋させる場合には、ポリオレフィン樹脂のみの場合よりも極性基を有する樹脂の方が架橋されやすいため、好ましい。
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である場合には、環状ダイが好ましい。
<ゲル分率(ガラス貼り合せ後)>
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。
ゲル分率(質量%)=(抽出後の試料質量/抽出前の試料質量)×100
なお、ガラス貼り合せ時の熱履歴を考慮し、測定サンプルを予めLM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃にて5分間脱気後、10分間真空ラミネートして熱履歴を与えた。
JIS−K−7129に準拠して測定した。
JIS―K−7210に準拠して測定した。
ティーエイインスツルメント社製の示差走査熱良計「MDSC2920型」を使用し、樹脂約8〜12mgを0℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温させ、200℃で5分間溶融保持した後に−50℃以下まで急冷し、次いで0℃から200℃まで10℃/分で昇温させた際に得られる融解に伴う吸熱ピークの温度を融点とした。
太陽電池用ガラス板(AGC社製白板ガラス10cmX5cm角、厚さ3mm)/樹脂封止シート/バックシート(東洋アルミニウム社製、トーヤルソーラー)の順に重ね、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて、150℃にて5分間脱気後、10分間および20分間真空ラミネートして剥離強度測定用サンプルを作成した。そのラミネートサンプルを東洋ボールドイン社製の「テンシロンUMT−II−500型」を用いて、温度23℃、相対湿度55%の条件下で、ガラスと封止シート間の剥離強度を測定した。なお、引張速度は200mm/分、剥離角度は180度とし、強度が定常状態の達したときの値を剥離強度の値とした。
太陽電池用ガラス板(AGC社製白板ガラス5cmX10cm角:厚さ3mm)/樹脂封止シート/発電部分(単結晶シリコンセル(厚さ250μm)/樹脂封止シート/太陽電池用ガラス板の順に重ね、LM50型真空ラミネート装置(NPC社)を用いて150℃にて5分間脱気後、10分間真空ラミネートし、積層サンプルを作成した。次にサンプルの一方のガラス板を85℃に設定した恒温槽の壁面に固定し、24時間放置し、他方のガラス板とのズレを測定した。
〇:ガラス板のズレがほぼなし。
×:ガラス板のズレが3mm以上。
耐熱性評価にて作製した積層サンプルを150℃にて5分間加熱し、ガラスと樹脂封止シート手で剥離し、リサイクル性の評価を行った。
〇:ガラス板と樹脂封止シートが剥がれる
×:ガラス板と樹脂封止シートが剥がれない
<樹脂>
(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751(VA=28質量%、MFR=5.7、融点72℃)
(2)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(EVAケン化物)
東ソー社製 メルセン6410(VA=28質量%、MFR=5.7、ケン化度10%、融点92℃)
(3)エチレン−酢酸ビニル−グリシジルメタクリレート共重合体(EVA−GMA共重合体)
住友化学製 ボンドファースト7B(VA=5質量%、グリシジルメタクリレート=12質量%、MFR=7、融点=92℃)
アルケマ吉富社製 ルペロックス101
アルケマ吉富社製 ルペロックスTBEC
信越化学社製 KBM503
<実施例1〜5>
表1に示す材料及び組成比(単位は質量部)で樹脂封止シートを製造した。
2台の押出機(表面層押出機、内層押出機)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1〜5の樹脂封止シートを得た。
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%程度の濃度のマスターバッチを作成し、配合したい量に希釈して使用した。
得られた実施例1〜5の樹脂封止シートに対して、ゲル分率、耐ガラス剥離強度、耐熱性、リサイクル性を評価した。評価結果を表1に示す。
表1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。有機過酸化物及び/又はシランカップリング剤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%程度の濃度のマスターバッチを作成し、配合したい量に希釈して使用した。
得られた比較例1〜4の樹脂封止シートに対して、ゲル分率、耐ガラス剥離強度、耐熱性、リサイクル性を評価した。評価結果を表1に示す。
Claims (6)
- 軟化状態の樹脂層を被封止物に密着させて封止する樹脂封止シートであって、
前記樹脂層が、接着性樹脂(シランカップリング剤を除く)と有機過酸化物とを含有する樹脂封止シート。 - 前記接着性樹脂は、水酸基を持つオレフィン系共重合体、酸性官能基で末端もしくはグラフト変性された変性ポリオレフィン、グリシジルメタクリレートを含むエチレン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種類の樹脂を含む、請求項1記載の樹脂封止シート。
- 前記接着性樹脂は、グリシジルメタクリレートを含むエチレン共重合体である、請求項2記載の樹脂封止シート。
- 前記有機過酸化物は130℃における半減期が1時間以下の有機過酸化物を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の樹脂封止シート。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂封止シートを太陽電池の部材保護用の封止材として用いた太陽電池モジュール。
- 二枚のガラス板及び/又は樹脂板の間に、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂封止シートが挟持された複合材。
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