JP2011096906A - Glass fiber nonwoven fabric for solar cell module, and solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長期にわたり高性能を維持する太陽電池モジュール用部材、その製造方法及び太陽電池モジュールに関する。更に詳しくは、繊維状無機化合物を含有する透明な有機高分子樹脂により被覆されている太陽電池モジュール、及びその繊維状無機化合物に関する。 The present invention relates to a member for a solar cell module that maintains high performance over a long period of time, a manufacturing method thereof, and a solar cell module. More specifically, the present invention relates to a solar cell module covered with a transparent organic polymer resin containing a fibrous inorganic compound, and the fibrous inorganic compound.
近年のＣＯ２排出に伴う地球温暖化に対する危機感の高まりから、クリーンエネルギーである太陽光発電に対する期待感の高まりは著しく、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池など、各種の太陽電池が研究開発され、大量に生産されており、今後ますます太陽電池の需要は増えていくものと予想されている。その中でも、特にアモルファスシリコン太陽電池は、フレキシブル性に富み、形状の自由度が高いことから注目されている。 Due to the growing sense of crisis against global warming associated with CO 2 emissions in recent years, the expectation for solar power generation, which is a clean energy, has increased significantly, and various types such as crystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, etc. As solar cells have been researched and developed and mass-produced, the demand for solar cells is expected to increase in the future. Among these, amorphous silicon solar cells are particularly attracting attention because of their high flexibility and high degree of freedom in shape.
このような、フレキシブル性に富む太陽電池の表面保護層を形成する材料には、柔軟性・耐スクラッチ性・難燃性の他、長期間にわたる野外放置条件下での絶縁信頼性、透明性を維持し、着色がないことが要求される。これらの要求品質を満たすため、特許文献１には、アクリル樹脂をバインダーとして使用したガラス繊維不織布に、充填材であるＥＶＡ樹脂等を含浸し、さらに、その表面にフッ化物重合体等の薄膜を貼り合わせた材料を表面保護層に有する太陽電池モジュールが開示されている。 In addition to flexibility, scratch resistance, and flame resistance, the material that forms such a flexible solar cell surface protective layer has insulation reliability and transparency under long-term outdoor conditions. It must be maintained and free of coloration. In order to satisfy these required qualities, Patent Document 1 describes that a glass fiber nonwoven fabric using an acrylic resin as a binder is impregnated with an EVA resin as a filler, and a thin film such as a fluoride polymer is further formed on the surface thereof. A solar cell module having a bonded material as a surface protective layer is disclosed.
表面保護層に使用される上記ガラス繊維不織布は、アクリル樹脂をバインダーとして、ガラス繊維不織布に対して２．０〜６．０％の範囲で含有させ、更に、ガラス繊維不織布の厚さを５０〜２００μｍとし、アミノシランやエポキシシラン等のカップリング剤をガラス繊維表面に付着させることで充填剤との密着力を向上させることによって、太陽電池の性能を長期間維持することが可能となったとされている。 The said glass fiber nonwoven fabric used for a surface protective layer contains acrylic resin as a binder in 2.0 to 6.0% of range with respect to a glass fiber nonwoven fabric, and also the thickness of a glass fiber nonwoven fabric is 50- It is said that it became possible to maintain the performance of the solar cell for a long period of time by improving the adhesion with the filler by attaching a coupling agent such as aminosilane or epoxysilane to the surface of the glass fiber to 200 μm. Yes.
また、特許文献２によれば、ガラス繊維をあらかじめアミノシランやエポキシシランなどのシランカップリング剤で表面処理することで、該ガラス繊維に含浸せしめるＥＶＡ樹脂等の封止樹脂とガラス繊維の密着性を向上させ、長期間にわたる絶縁信頼性を得ることができたとされている。 Further, according to Patent Document 2, the glass fiber is pre-treated with a silane coupling agent such as aminosilane or epoxysilane, so that the adhesion between the sealing resin such as EVA resin impregnated into the glass fiber and the glass fiber is improved. It is said that the insulation reliability was improved over a long period of time.
ところで、このような封止樹脂をガラス繊維等に含浸した表面保護層用の材料としては、ガラス繊維不織布が好適に使用される。そのような表面保護層用のガラス繊維不織布は、光起電素子の上に該ガラス繊維不織布を積層し、その上に封止樹脂層を形成し、更にその上に表面保護フィルムを重ねた状態で、真空プレス等で加熱加圧しながら封止樹脂をガラス不織布に溶融含浸させる製造方法が採用されている。 By the way, a glass fiber nonwoven fabric is suitably used as a material for the surface protective layer in which glass fiber or the like is impregnated with such a sealing resin. Such a glass fiber nonwoven fabric for the surface protective layer is a state in which the glass fiber nonwoven fabric is laminated on the photovoltaic element, a sealing resin layer is formed thereon, and a surface protective film is further laminated thereon. Thus, a manufacturing method is adopted in which a glass non-woven fabric is melted and impregnated while being heated and pressurized with a vacuum press or the like.
このような表面保護層用のガラス繊維不織布としては、地合の均一性から、湿式不織布が好適であり、一般的に広く使用されている。
ガラス繊維湿式不織布は、ガラス繊維を水中に分散してモノフィラメント化し、湿式抄紙法によって均一なウエブを形成した後、エマルジョン化したアクリル樹脂をスプレー、若しくはディッピング等の方法で付着させ、加熱乾燥することによって製造される。
As such a glass fiber non-woven fabric for the surface protective layer, a wet non-woven fabric is suitable from the uniformity of formation, and is generally widely used.
Glass fiber wet nonwoven fabric is made by dispersing glass fiber in water to form a monofilament, forming a uniform web by wet papermaking method, then attaching the emulsified acrylic resin by spraying or dipping, etc., and drying by heating. Manufactured by.
本発明者らの検討によれば、特許文献２に開示されているシラン処理されたガラス繊維は、夏場などの高温状態での保管中にブロッキングを起こして湿式抄紙のためのガラス繊維スラリーを調製する際にモノフィラメント化することが困難となるという不都合が生じる場合がある。 According to the study by the present inventors, the glass fiber treated with silane disclosed in Patent Document 2 is blocked during storage in a high temperature state such as summertime to prepare a glass fiber slurry for wet papermaking. In some cases, it may be difficult to make a monofilament.
このようなブロッキングの発生を避けるためには、シランカップリング剤で表面を処理していないガラス繊維を湿式抄紙し、その後でシランカップリング剤を湿式不織布に噴霧する方法を採ればよいが、この方法では製造工程が増えるため、製造コストの点で好ましくない。 In order to avoid the occurrence of such blocking, a method of wet papermaking glass fibers whose surface is not treated with a silane coupling agent and then spraying the silane coupling agent onto a wet nonwoven fabric may be employed. This method is not preferable in terms of manufacturing cost because the number of manufacturing steps increases.
更に、太陽電池モジュールの表面保護層を形成する材料として致命的なことに、シランカップリング剤の種類によっては、カップリング剤をガラス繊維表面全体に付着させた状態で封止用樹脂を溶融含浸させると、着色して透明性が損ねられるという問題が発生するために使用できないものがあることも判明した。 Furthermore, as a material for forming the surface protection layer of the solar cell module, depending on the type of silane coupling agent, the sealing resin is melt-impregnated with the coupling agent attached to the entire glass fiber surface. It has also been found that some of them cannot be used because of the problem that coloring causes a loss of transparency.
しかしながら、シランカップリング剤は、ガラス湿式不織布とＥＶＡ樹脂の密着性を向上させ、長期間にわたる絶縁信頼性を向上させるには効果的であるため使用せざるをえないのが現状である。そのため、シランカップリング剤の種類にかかわらず、表面保護層を形成する際に着色が生起することのない方法や材料を開発することに対する要望は極めて高い。 However, since the silane coupling agent is effective in improving the adhesion between the glass wet nonwoven fabric and the EVA resin and improving the insulation reliability over a long period of time, it must be used. Therefore, regardless of the type of silane coupling agent, there is a great demand for developing a method or material that does not cause coloring when forming the surface protective layer.
本発明は、透明性の高い封止用樹脂を含浸させたガラス繊維不織布を表面保護層形成用の材料として有する太陽電池モジュールにおいて、長期間の使用においても絶縁信頼性を維持しつつ、着色による起電力低下のないガラス繊維不織布を表面保護層に有する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention relates to a solar cell module having a glass fiber nonwoven fabric impregnated with a highly transparent sealing resin as a material for forming a surface protective layer, and by coloring while maintaining insulation reliability even in long-term use. It aims at providing the solar cell module which has the glass fiber nonwoven fabric in which a electromotive force fall does not exist in a surface protective layer.
本発明者らは、太陽電池用モジュールの表面保護材として使用される、透明性の高い封止樹脂を含浸したガラス繊維不織布について検討を重ねた結果、ガラス繊維不織布の製造時に、ガラス繊維同士を結着させるために使用するアクリル樹脂にシランカップリング剤を混合して、アクリル樹脂をガラス繊維不織布に塗布、含浸せしめる際にシランカップリング剤を一緒にガラス繊維に供給することによって、ガラス繊維不織布中にシランカップリング剤がアクリル樹脂と混合して存在する状態とすることにより、長期間の絶縁信頼性が得られ、且つ、表面保護材の着色が抑制されることを見出し、本発明に至った。本発明は、以下に記載の態様を包含する。 As a result of repeated studies on a glass fiber nonwoven fabric impregnated with a highly transparent sealing resin, which is used as a surface protective material for a solar cell module, the inventors of the present invention have made it possible to connect glass fibers to each other during the production of the glass fiber nonwoven fabric. Glass fiber nonwoven fabric by mixing silane coupling agent with acrylic resin used for binding, applying acrylic resin to glass fiber nonwoven fabric, and supplying silane coupling agent to glass fiber together when impregnated It has been found that long-term insulation reliability is obtained and coloring of the surface protective material is suppressed by making the silane coupling agent present in a mixture with an acrylic resin. It was. The present invention includes the embodiments described below.
（１）ガラス繊維とアクリル樹脂バインダーとシランカップリング剤を含有するガラス繊維湿式不織布であって、前記アクリル樹脂バインダーを１〜６質量％含有し、かつ、前記シランカップリング剤を前記アクリル樹脂バインダーと混合した状態で含有することを特徴とする、太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布。
（２）前記シランカップリング剤が、前記ガラス繊維不織布中のガラス繊維同士の交点に集中して存在することを特徴とする、（１）項記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布。
(1) A glass fiber wet nonwoven fabric containing glass fiber, an acrylic resin binder and a silane coupling agent, containing 1 to 6% by mass of the acrylic resin binder, and the silane coupling agent as the acrylic resin binder The glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules characterized by containing in the state mixed with.
(2) The glass fiber nonwoven fabric for solar cell module according to (1), wherein the silane coupling agent is concentrated at the intersection of the glass fibers in the glass fiber nonwoven fabric.
（３）前記シランカップリング剤が、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、ウレイド基、メルカプト基、ポリスルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる基を官能基として含有するものであることを特徴とする、（１）項又は（２）項に記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布。 (3) The silane coupling agent contains, as a functional group, a group selected from a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryloxy group, an acryloxy group, a ureido group, a mercapto group, a polysulfide group, and an isocyanate group. The glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules according to (1) or (2).
（４）前記（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布を製造する方法であって、分散剤を添加した水中でガラス繊維を攪拌してモノフィラメント化してガラス繊維スラリーを調製し、該ガラス繊維スラリーを湿式抄紙してウエットウエブを形成し、該ウエットウエブに、シランカップリング剤を混合したアクリル樹脂エマルジョンを塗布し、次いでウエブ全体を加熱乾燥することを特徴とする、太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布の製造方法。 (4) A method for producing a glass fiber nonwoven fabric for a solar cell module according to any one of (1) to (3), wherein the monofilament is obtained by stirring the glass fiber in water to which a dispersant has been added. To prepare a glass fiber slurry, wet-paper-form the glass fiber slurry to form a wet web, apply an acrylic resin emulsion mixed with a silane coupling agent to the wet web, and then heat dry the entire web The manufacturing method of the glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules characterized by the above-mentioned.
（５）前記シランカップリング剤が、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、ウレイド基、メルカプト基、ポリスルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる基を官能基として含有するものであることを特徴とする、（４）項記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布の製造方法。 (5) The silane coupling agent contains, as a functional group, a group selected from a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryloxy group, an acryloxy group, a ureido group, a mercapto group, a polysulfide group, and an isocyanate group. The manufacturing method of the glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules as described in (4) characterized by these.
（６）前記アクリル樹脂エマルジョンの塗布量は、固形分として全ガラス繊維不織布中１〜６質量％のアクリル樹脂含有量となる塗布量であることを特徴とする、（４）項又は（５）項に記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布の製造方法。 (6) Item (4) or (5), wherein the coating amount of the acrylic resin emulsion is a coating amount that results in an acrylic resin content of 1 to 6% by mass in the total glass fiber nonwoven fabric as a solid content. The manufacturing method of the glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules as described in a term.
（７）基板上に熱融着性樹脂層、保護フィルム層、熱融着性樹脂封止材層、光起電力素子層、熱融着性樹脂封止材層、前記（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布の層、熱融着性樹脂封止材層及び表面保護フィルム層を順次積層した積層体を、真空脱気しながら両面から加熱加圧して熱融着性樹脂封止材層及び熱融着性樹脂層を溶融して圧着一体化することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 (7) A heat-fusible resin layer, a protective film layer, a heat-fusible resin sealing material layer, a photovoltaic element layer, a heat-fusible resin sealing material layer on the substrate, the items (1) to ( The laminated body in which the layer of the glass fiber nonwoven fabric for solar cell modules according to any one of 3), the heat-sealable resin sealing material layer, and the surface protective film layer is sequentially laminated from both sides while being vacuum deaerated. A method for producing a solar cell module, comprising heating and pressurizing to melt and bond a heat-fusible resin sealing material layer and a heat-fusible resin layer by pressure bonding.
（８）基板上に熱融着性樹脂層、保護フィルム層、熱融着性樹脂封止材層、光起電力素子層、熱融着性樹脂封止材層、前記（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用ガラス繊維不織布の層、熱融着性樹脂封止材層及び表面保護フィルム層を順次積層し、圧着一体化した積層構造を有する太陽電池モジュール。 (8) On the substrate, a heat-fusible resin layer, a protective film layer, a heat-fusible resin encapsulant layer, a photovoltaic element layer, a heat-fusible resin encapsulant layer, the items (1) to ( A solar cell having a laminated structure in which the layer of the glass fiber nonwoven fabric for solar cell module according to any one of 3), the heat-fusible resin sealing material layer, and the surface protective film layer are laminated in order and compression-integrated. module.
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層に含まれるガラス繊維不織布によって長期間にわたる絶縁信頼性が得られるとともに、該ガラス繊維不織布の透明性が高く維持されているため長期間の使用においても起電力の低下が少ない。 The solar cell module of the present invention has long-term insulation reliability due to the glass fiber non-woven fabric contained in the surface protective layer, and the glass fiber non-woven fabric maintains high transparency so that it can be used even for long-term use. There is little decrease in power.
本発明の太陽電池モジュールは、図１に示すように、基板１０７上に、熱融着性樹脂層１０８、保護フィルム層１０６、熱融着性樹脂封止剤層１０５、光起電素子１０１、熱融着性樹脂封止剤層、ガラス繊維不織布層１０２、熱融着性樹脂封止材層１０３、表面保護フィルム層１０４を順次積層した積層体を、真空脱気しながら両面から加熱加圧して熱融着性樹脂封止材層及び熱融着性樹脂層を溶融して圧着一体化した積層構造を有している。
As shown in FIG. 1, the solar cell module of the present invention includes a thermal
本発明の太陽電池モジュールに使用されるガラス繊維不織布は、溶融紡糸法によって製造されたガラス繊維により製造されているものである。
ガラス繊維の材質としては、特に限定するものではないが、絶縁性の観点からＥガラスが好適である。
The glass fiber nonwoven fabric used for the solar cell module of the present invention is manufactured from glass fibers manufactured by a melt spinning method.
Although it does not specifically limit as a material of glass fiber, E glass is suitable from an insulating viewpoint.
ガラス繊維の繊維長さは、特に限定されないが、一般的に３ｍｍ〜１５ｍｍが好ましい。繊維長がこれよりも短いと、湿式不織布の強度が低下しやすい。また、繊維長がこれよりも長いと、ガラス繊維同士が絡み合って、湿式抄紙法によりガラス繊維不織布を製造するためにガラス繊維スラリーを調製する際に、モノフィラメント化していないガラス繊維が発生しやすくなる。このようなモノフィラメント化していないガラス繊維を含むガラス繊維不織布は、熱溶融された熱融着性樹脂封止材が浸透しにくい部分が形成されるため、太陽電池モジュール内に埋め込まれているガラス繊維不織布層内でガラス繊維と樹脂との間に隙間が発生することがあり、この隙間が絶縁性を低下させる原因となる場合があるため好ましくない。 Although the fiber length of glass fiber is not specifically limited, Generally 3 mm-15 mm are preferable. If the fiber length is shorter than this, the strength of the wet nonwoven fabric tends to decrease. Further, if the fiber length is longer than this, the glass fibers are entangled with each other, and when the glass fiber slurry is prepared in order to produce the glass fiber nonwoven fabric by the wet papermaking method, glass fibers that are not monofilament are easily generated. . Since the glass fiber nonwoven fabric containing such non-monofilament glass fiber is formed with a portion where the heat-melted heat-fusible resin sealing material is difficult to penetrate, the glass fiber embedded in the solar cell module A gap may be generated between the glass fiber and the resin in the nonwoven fabric layer, and this gap is not preferable because it may cause a decrease in insulation.
本発明のガラス繊維不織布の製造法としては湿式抄紙法が好ましい。湿式抄紙法では、ガラス繊維がポリオキシエチレンジステアレート等の分散剤が添加されている水中に投入され、攪拌されてガラス繊維がモノフィラメント化されているスラリーが調製され、該スラリーからウエットウエブが抄紙され、該ウエットウエブにバインダーが噴霧若しくはディッピングにより供給され、加熱乾燥されてガラス繊維不織布とされる。 As the method for producing the glass fiber nonwoven fabric of the present invention, a wet papermaking method is preferred. In the wet papermaking method, a glass fiber is put into water to which a dispersant such as polyoxyethylene distearate is added and stirred to prepare a slurry in which the glass fiber is monofilament, and a wet web is prepared from the slurry. Papermaking is performed, and a binder is supplied to the wet web by spraying or dipping, followed by heat drying to obtain a glass fiber nonwoven fabric.
本発明のガラス繊維不織布に使用されるバインダーは、アクリル樹脂が、長期間の紫外線照射などでの着色が少ないことから好ましい。アクリル樹脂は、既知の方法で乳化してエマルジョンの形態で使用されることが好ましい。
アクリル樹脂としては、特に、ＰＭＭＡを主体とし、ニトリル基を有する化合物等を含有しない樹脂をエマルジョン化したものが好適に使用される。
As the binder used for the glass fiber nonwoven fabric of the present invention, an acrylic resin is preferable because of less coloring due to ultraviolet irradiation for a long period of time. The acrylic resin is preferably emulsified by a known method and used in the form of an emulsion.
As the acrylic resin, in particular, an emulsion obtained by emulsifying a resin mainly composed of PMMA and not containing a compound having a nitrile group or the like is preferably used.
アクリル樹脂エマルジョンの不織布への供給量は、不織布中における配合割合が、固形分として２．０〜６．０質量％となる量であることが好ましい。配合量がこれよりも少ないと、ガラス繊維不織布の強度が弱くなって工業的に安定生産することが困難である。また、配合量がこれよりも多いとＥＶＡ樹脂等の封止材を溶融含浸した状態での透明性が低下するため好ましくない。 The supply amount of the acrylic resin emulsion to the nonwoven fabric is preferably such that the blending ratio in the nonwoven fabric is 2.0 to 6.0 mass% as a solid content. If the blending amount is less than this, the strength of the glass fiber nonwoven fabric becomes weak and it is difficult to industrially produce stably. Moreover, when there are more compounding quantities than this, since transparency in the state which melt-impregnated sealing materials, such as EVA resin, falls, it is unpreferable.
本発明のガラス繊維不織布においては、シランカップリング剤は、上記アクリルエマルジョンに混合した状態でガラス繊維不織布に付与する必要がある。アクリル樹脂エマルジョンは、ガラス繊維不織布中でガラス繊維同士の交点に集まりやすいため、アクリル樹脂エマルジョンに混合された状態で供給されるシランカップリング剤も、ガラス繊維の交点に集まることとなる。そのため、ガラス繊維不織布内の個々のガラス繊維は、繊維表面の一部、すなわち、他の繊維との交点部分にのみシランカップリング剤が存在している状態となる。このような状態で乾燥して形成されるガラス繊維不織布は、太陽電池モジュール用の被覆材として十分な絶縁信頼性が得られるものである上に、ガラス繊維をシランカップリング剤処理して繊維表面全体にシランカップリング剤を付着させた場合と比較して、紫外線や熱によって変色が発生しにくいものとなる。さらに、高価なシランカップリング剤の添加量を大幅に減らすことが可能となる。 In the glass fiber nonwoven fabric of this invention, it is necessary to provide a silane coupling agent to a glass fiber nonwoven fabric in the state mixed with the said acrylic emulsion. Since the acrylic resin emulsion tends to gather at the intersection of the glass fibers in the glass fiber nonwoven fabric, the silane coupling agent supplied in a state of being mixed in the acrylic resin emulsion also gathers at the intersection of the glass fibers. Therefore, each glass fiber in the glass fiber nonwoven fabric is in a state in which the silane coupling agent is present only at a part of the fiber surface, that is, at the intersection with other fibers. The glass fiber nonwoven fabric formed by drying in such a state is one that can obtain sufficient insulation reliability as a coating material for a solar cell module, and is further treated with a silane coupling agent to treat the fiber surface. Compared with the case where a silane coupling agent is adhered to the entire surface, discoloration hardly occurs due to ultraviolet rays or heat. Furthermore, the amount of expensive silane coupling agent added can be greatly reduced.
本発明のガラス繊維不織布におけるシランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、不織布に対して０．１〜２．０質量％が好ましい。配合量がこの範囲よりも少なくなると、シランカップリング剤の効果が発揮されにくくなるし、逆に、多くなるとコスト的に不利となるのみならず、アクリル樹脂のバインダーとしての有効成分比率が低下してガラス繊維不織布の強度を低下させるようになる。 Although the compounding quantity of the silane coupling agent in the glass fiber nonwoven fabric of this invention is not specifically limited, 0.1-2.0 mass% is preferable with respect to a nonwoven fabric. If the blending amount is less than this range, the effect of the silane coupling agent becomes difficult to be exhibited, and conversely, if the blending amount is increased, not only is the cost disadvantageous, but the ratio of the active ingredient as a binder of the acrylic resin is lowered. Thus, the strength of the glass fiber nonwoven fabric is reduced.
シランカップリング剤としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、ウレイド基、メルカプト基、ポリスルフィド基及びイソシアネート基のいずれかを官能基として含有するものが好ましい。これらの官能基を有するシランカップリング剤を含有せしめたガラス繊維不織布は、熱融着性樹脂封止材を加熱溶融して含浸せしめる際の熱や紫外線によってガラス繊維が着色することは少ないが、アミノ基を官能基として有するシランカップリング剤を含有せしめた場合は着色を生じやすいため、好ましくないことが判明している。 As the silane coupling agent, those containing any one of a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryloxy group, an acryloxy group, a ureido group, a mercapto group, a polysulfide group and an isocyanate group as a functional group are preferable. Glass fiber nonwoven fabric containing a silane coupling agent having these functional groups is less likely to be colored by heat and ultraviolet rays when heat-melting and impregnating a heat-fusible resin sealing material, It has been found that the inclusion of a silane coupling agent having an amino group as a functional group is undesirable because it tends to cause coloring.
本発明のガラス繊維不織布は、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池など、既知の光起電素子と組み合わせて太陽電池モジュールの製造に使用することが可能であるが、本発明のガラス繊維不織布のフレキシブル性を生かすためには、アモルファスシリコン太陽電池用として使用することが好ましい。 The glass fiber nonwoven fabric of the present invention can be used in the manufacture of solar cell modules in combination with known photovoltaic elements such as crystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells. In order to make use of the flexibility of the glass fiber nonwoven fabric of the invention, it is preferably used for an amorphous silicon solar cell.
本発明の太陽電池モジュールにおける保護フィルムの材質は特に限定されず、透明性、耐候性、耐汚染性、機械的強度に優れるものが好適であり、これらの観点から、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、４フッ化エチレン−エチレン共重合体などが好適である。
保護フィルムの厚さも特に限定されず、機械的強度の観点からは厚いほうが好ましいが、コストの関係からは薄いほうが好ましく、これらを勘案すると、２０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。
また、フレキシブル性は失われるが、表面保護フィルムの代わりにガラス板を使用することも可能である。
The material of the protective film in the solar cell module of the present invention is not particularly limited, and those excellent in transparency, weather resistance, stain resistance, and mechanical strength are suitable. From these viewpoints, polyvinylidene fluoride resin, polyfluoride Vinyl resin, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer and the like are suitable.
The thickness of the protective film is also not particularly limited, and is preferably thicker from the viewpoint of mechanical strength, but is preferably thinner from the viewpoint of cost. In consideration of these, the range of 20 μm to 200 μm is preferable.
Moreover, although flexibility is lost, it is also possible to use a glass plate instead of the surface protective film.
本発明の太陽電池モジュールの光入射側に使用される熱融着性樹脂封止材としては、透明性、耐候性、接着性、充填性、耐熱・耐寒性、耐衝撃性に優れた樹脂であれば特に限定されない。たとえば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）などを挙げることができるが、コストパフォーマンスに優れるエチレン・酢酸ビニル共重合体が好ましく使用される。 The heat sealing resin sealing material used on the light incident side of the solar cell module of the present invention is a resin having excellent transparency, weather resistance, adhesiveness, filling property, heat / cold resistance, and impact resistance. If there is no particular limitation. Examples include ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / methyl acrylate copolymer (EMA), and ethylene / ethyl acrylate copolymer (EEA). A vinyl acetate copolymer is preferably used.
本発明の太陽電池モジュールの基板側に使用される熱融着性樹脂封止材も特に限定されず、たとえば、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ポリブチラール、柔軟性を有するエポキシ接着剤等を使用することができるが、光入射側の熱融着性樹脂封止材と同一樹脂が使用されることも多い。 The heat-fusible resin sealing material used on the substrate side of the solar cell module of the present invention is not particularly limited, and for example, EVA, EEA, polybutyral, a flexible epoxy adhesive, or the like can be used. However, the same resin as the heat-sealable resin sealing material on the light incident side is often used.
本発明の太陽電池モジュールの光入射側と反対側の最外層を構成する基板としては、耐候性、耐熱・耐寒性、耐衝撃性を備えたものであれば特に限定されず、たとえば、種々の鋼板類や樹脂性の板等が使用可能である。 The substrate constituting the outermost layer opposite to the light incident side of the solar cell module of the present invention is not particularly limited as long as it has weather resistance, heat resistance / cold resistance, and impact resistance. Steel plates and resin plates can be used.
以上の光起電力素子、熱融着性樹脂封止材、ガラス繊維不織布、保護フィルムを用いて太陽電池モジュールを作成する一般的な方法としては、光起電力素子の光入射側の面に、熱融着性樹脂封止材、ガラス繊維不織布、熱融着性樹脂封止材、表面保護フィルムを積層配置し、光起電力素子の反対側（裏面側）には、熱融着性樹脂封止材、裏面保護フィルム熱融着性樹脂、基板を積層配置した積層体を形成し、真空脱気しながら該積層体の両面から加熱圧着して、熱融着性樹脂層を熱溶融させて積層体全体を一体化する方法が採用される。 As a general method of creating a solar cell module using the above photovoltaic element, heat-fusible resin sealing material, glass fiber nonwoven fabric, protective film, on the light incident side surface of the photovoltaic element, A heat-sealable resin sealing material, a glass fiber nonwoven fabric, a heat-sealable resin sealing material, and a surface protective film are laminated and disposed on the opposite side (back side) of the photovoltaic element. Forming a laminated body in which a stopper, a back surface protective film, a heat-fusible resin, and a substrate are laminated, and heat-pressing from both sides of the laminated body while vacuum degassing to heat-melt the heat-fusible resin layer A method of integrating the entire laminate is employed.
一般的には、表面側の熱融着性樹脂封止材と裏面側の熱融着性樹脂封止材は同一の樹脂が使用される。
また、積層体を加熱圧着して一体化する場合は、真空ラミネーション、ロールラミネーションなど既知の方法で加熱圧着する方法が採用されるが、本発明のガラス繊維不織布は真空ラミネーション時の脱気を促進させるとともに、表面側の熱融着性樹脂封止材層を補強し、傷が付きにくくする作用をする。
In general, the same resin is used for the heat-sealing resin sealing material on the front surface side and the heat-sealing resin sealing material on the back surface side.
In addition, when the laminate is integrated by thermocompression bonding, known methods such as vacuum lamination and roll lamination are used, but the glass fiber nonwoven fabric of the present invention promotes deaeration during vacuum lamination. In addition, the heat-sealing resin sealing material layer on the surface side is reinforced to make it difficult to be damaged.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例において％とあるのは特に断わらない限り質量％を表す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. In Examples,% means mass% unless otherwise specified.
実施例１
＜ガラス繊維不織布の作成＞
繊維径１０μｍ、繊維長１０ｍｍのＥガラス繊維（オーウエンスコーニング社製）を水中に投入し、水に溶解したポリオキシエチレンモノステアレート（花王製、「エマノーン ３１９９」）をガラス繊維に対して固形分として０．５質量％となるように添加し、攪拌してガラス繊維をモノフィラメント化し、１．０％濃度のガラス繊維スラリーを得た。
得られたガラス繊維スラリーを傾斜ワイヤーマシンで湿式抄紙し、得られたウエットウエブにアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子社製、「ＡＧ−１００」）と、表１に記載のシランカップリング剤（信越シリコーン社製、「ＫＢＭ−６０３」）を、表１に記載の配合率で混合し、スプレー法を用いて塗布し、加熱乾燥して米坪４０ｇ／ｍ２のガラス繊維不織布を得た。
Example 1
<Creation of glass fiber nonwoven fabric>
E glass fiber (manufactured by Owens Corning) having a fiber diameter of 10 μm and a fiber length of 10 mm is poured into water, and polyoxyethylene monostearate (manufactured by Kao, “Emanon 3199”) dissolved in water is solid with respect to the glass fiber. It added so that it might become 0.5 mass% as a part, and it stirred and made glass fiber monofilament, and obtained the glass fiber slurry of 1.0% density | concentration.
The obtained glass fiber slurry was subjected to wet paper making with an inclined wire machine, an acrylic resin emulsion (“AG-100” manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) and a silane coupling agent shown in Table 1 (Shin-Etsu) on the obtained wet web. “KBM-603” manufactured by Silicone Co., Ltd.) was mixed at the blending ratio shown in Table 1, applied using a spray method, and dried by heating to obtain a glass fiber nonwoven fabric having a rice basis weight of 40 g / m 2 .
＜太陽電池モジュールの作成＞
アモルファスシリコンを用いた光起電力素子の表面にアクリルシリコン系の熱硬化性塗料（東燃社製、「ファインハード」）をスプレー塗布し、２００℃で３０分乾燥した。次に、このアモルファスシリコン熱硬化塗料面に、前記ガラス繊維不織布、熱融着性樹脂封止材としてＥＶＡシート（スプリングボーンラボラトリーズ社製、「フォトキャップ」、厚さ４６０μｍ）、片面をコロナ処理した無延伸ＥＴＦＥフィルム（デュポン社製、「テフゼルフィルム」、厚さ５０μｍ）、を積層し、光起電力素子の裏面側に、ＥＶＡシート（スプリングボーンラボラトリーズ社製、「フォトキャップ」、厚さ４６０μｍ）、ナイロンフィルム（デュポン社製、「ダーテック」、厚さ６３．５μｍ）、ガルバリウム鋼板（大同鋼板製 タイマカラーＧＬ、厚さ０．２７ｍｍ）を積層して、表面側から、ＥＴＦＥ／ＥＶＡ／ガラス繊維不織布／ＥＶＡ／光起電力素子／ＥＶＡ／ナイロン／ＥＶＡ／鋼板という順で重ねた積層体を形成した。
次に、この積層体を真空に脱気しながら加熱加圧してＥＶＡ層を熱溶融し、圧着して太陽電池モジュールを製造した。
<Creation of solar cell module>
Acrylic silicon-based thermosetting paint (“Fine Hard”, manufactured by Tonen Co., Ltd.) was spray-coated on the surface of the photovoltaic element using amorphous silicon, and dried at 200 ° C. for 30 minutes. Next, the glass fiber nonwoven fabric, EVA sheet (manufactured by Springbone Laboratories, “Photocap”, thickness 460 μm) as a heat-fusible resin sealing material, and one side of the amorphous silicon thermosetting paint surface were subjected to corona treatment. An unstretched ETFE film (DuPont, “Tefzel film”, thickness 50 μm) is laminated, and an EVA sheet (Springbone Laboratories, “Photocap”, thickness 460 μm) is formed on the back side of the photovoltaic element. ), Nylon film (manufactured by DuPont, “Dartec”, thickness 63.5 μm) and galvalume steel plate (Daido steel plate, timer collar GL, thickness 0.27 mm) are laminated, and from the surface side, ETFE / EVA / glass Non-woven fabric / EVA / photovoltaic element / EVA / nylon / EVA / laminated steel laminate in this order It was.
Next, the laminated body was heated and pressurized while being degassed to a vacuum to heat-melt the EVA layer and press-bonded to manufacture a solar cell module.
実施例２
シランカップリング剤を（信越化学社製、「ＫＢＭ−３０３」）に代えた以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
Example 2
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the silane coupling agent was changed to (KBM-303, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1. .
実施例３
シランカップリング剤を（信越化学社製、「ＫＢＭ−４０３」）に代えた以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
Example 3
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the silane coupling agent was changed to “KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1. .
実施例４
シランカップリング剤を（信越化学社製、「ＫＢＭ−５０３」）に代えた以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
Example 4
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the silane coupling agent was changed to (KBM-503, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1. .
実施例５
シランカップリング剤を（信越化学社製、「ＫＢＭ−５１０３」）に代えた以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
Example 5
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the silane coupling agent was changed to (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1. .
実施例６、７
バインダーの添加量を表１のとおり変更した以外は、実施例２と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、実施例２と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
Examples 6 and 7
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 2 except that the addition amount of the binder was changed as shown in Table 1, and a solar cell module was produced in the same manner as in Example 2.
比較例１
アクリルエマルジョンにカップリング剤の添加を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を作成し、太陽電池モジュールを作成した。
Comparative Example 1
A glass fiber nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coupling agent was not added to the acrylic emulsion, and a solar cell module was prepared.
比較例２
ガラス繊維表面をアミノシラン処理した繊維径１０μｍ、繊維長１０ｍｍのガラス繊維（日東紡績製）を用い、アクリルエマルジョンにカップリング剤の添加を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維不織布を作成し、太陽電池モジュールを作成した。
Comparative Example 2
Glass fiber nonwoven fabric in the same manner as in Example 1 except that glass fiber surface having a fiber diameter of 10 μm and a fiber length of 10 mm (manufactured by Nitto Boseki) was used, and the coupling agent was not added to the acrylic emulsion. To create a solar cell module.
比較例３
アクリルエマルジョンにカップリング剤の添加を行わずに製造したガラス繊維不織布にアミノシラン（信越シリコーン社製、「ＫＢＭ−６０３」）の０．５％希釈液をスプレー法で添加し、乾燥したものを使用した以外は、実施例１と同様に太陽電池モジュールを作成した。
Comparative Example 3
A glass fiber non-woven fabric manufactured without adding a coupling agent to an acrylic emulsion is added with a 0.5% diluted solution of aminosilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., “KBM-603”) by a spray method and used after drying. A solar cell module was prepared in the same manner as in Example 1 except that.
比較例４，５
バインダー添加量を表に示したとおりとした以外は、実施例２と同様にしてガラス繊維不織布を製造し、太陽電池モジュールを製造した。
Comparative Examples 4 and 5
A glass fiber nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 2 except that the binder addition amount was as shown in the table, and a solar cell module was produced.
＜電気絶縁性の評価＞
得られた太陽電池モジュールを水道水に４０日間浸漬した後、モジュール表面全面に金属板を押し当て、プラス側とマイナス側を短絡した出力端子と金属の間に２０００ボルトの直流電圧を印加し、流れる電流から素子上を覆う表面被覆材の単位面積当たりの抵抗値を算出した。
<Evaluation of electrical insulation>
After the obtained solar cell module was immersed in tap water for 40 days, a metal plate was pressed against the entire surface of the module, and a DC voltage of 2000 volts was applied between the output terminal and the metal short-circuited on the positive side and the negative side, The resistance value per unit area of the surface covering material covering the element was calculated from the flowing current.
＜加熱時の変色の有無＞
得られた太陽電池モジュールを１００℃の雰囲気下に３０００時間放置し、外観上の変化を観察した。結果は、明らかに着色などの変化があり、実用上差し支えのあるものを×、外観上に多少変化はあるが実用上差し支えのないものを△、変化のなかったものを○として評価した。
<Presence or absence of discoloration during heating>
The obtained solar cell module was left in an atmosphere of 100 ° C. for 3000 hours, and changes in appearance were observed. The results were evaluated as “x” when there was a clear change such as coloration, which was practically acceptable, “Δ” when there was a slight change in appearance but practically acceptable, and “◯” when there was no change.
＜ＥＶＡ樹脂溶融含浸時の透明性＞
ＥＶＡ樹脂を溶融含浸して得られた太陽電池モジュールの表面材の透明性を目視で評価し、透明性が十分であるものを○、明らかに透明性が低下しているものを×として評価した。
<Transparency at the time of EVA resin melt impregnation>
The transparency of the surface material of the solar cell module obtained by melt impregnation with EVA resin was evaluated by visual observation, and the case where the transparency was sufficient was evaluated as ○, and the case where the transparency was clearly decreased was evaluated as ×. .
実施例及び比較例の評価結果を表１及び表２に示す。実施例のものはいずれも、著しい電気絶縁性の低下、着色が認められず、良好な結果を得た。一方、カップリング剤を添加しなかった比較例１では、着色は認められないものの電気絶縁性が低下した。
また、バインダーにカップリング剤を添加せず、ガラス繊維をシランカップリング剤処理した比較例２、３では電気絶縁性の低下は認められないものの、実用上問題となる着色が認められた。
The evaluation results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 and Table 2. In all of the examples, no significant decrease in electrical insulation or coloring was observed, and good results were obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 in which no coupling agent was added, although the coloration was not recognized, the electrical insulation property was lowered.
Further, in Comparative Examples 2 and 3 in which the glass fiber was treated with the silane coupling agent without adding a coupling agent to the binder, although a decrease in electrical insulation was not observed, coloring that was a problem in practice was recognized.
１０１：光起電素子
１０２：ガラス繊維不織布層
１０３，１０５：熱融着性樹脂封止材層
１０４：表面保護フィルム層
１０６：裏面保護フィルム層
１０７：基板
１０８：熱融着性樹脂層
101: Photovoltaic element 102: Glass fiber
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