JP2011201928A - 太陽電池用封止膜、及びこれを用いた太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜を提供する。
【解決手段】エチレン−極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記紫外線吸収剤が、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１〜６個のアルキル基、又は炭素原子数１〜６個のハロアルキル基を表し、Ｒ2及びＲ3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数１〜２０個のアルキル基、又は炭素原子数３〜２２のアルキルオキシカルボニル基を表す）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【選択図】なし
【解決手段】エチレン−極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記紫外線吸収剤が、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１〜６個のアルキル基、又は炭素原子数１〜６個のハロアルキル基を表し、Ｒ2及びＲ3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数１〜２０個のアルキル基、又は炭素原子数３〜２２のアルキルオキシカルボニル基を表す）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【選択図】なし
Description
本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に紫外線カット持続性に優れる太陽電池用封止膜に関する。
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接、変換する太陽電池が広く使用され、さらなる開発が進められている。
太陽電池は、一般に、図１に示すように、ガラス基板などからなる受光面側透明保護部材１１、受光面側封止膜１３Ａ、シリコン発電素子などの太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ、及び裏面側保護部材（バックカバー）１２をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して受光面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。従来の太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル１４を接続して用いられている。したがって、太陽電池用セル１４間の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜１３Ａ、１３Ｂを用いて太陽電池用セルを封止している。
受光面側および裏面側に用いられる封止膜としては、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）フィルムなどのエチレン−極性モノマー共重合体からなるフィルムが好ましく用いられている（特許文献１）。また、膜強度や耐久性を向上させるために、前記封止膜にエチレン−極性モノマー共重合体の他に有機過酸化物などの架橋剤を用いて架橋密度を向上させている。
従来の太陽電池に用いられる透光性の受光面側保護材には、電池内に太陽光をなるべく効率よく入射させて太陽電池セルに集光するために、ガラス基板などの透明基板が用いられている。
一方、裏面側保護材には、電池内部への水分侵入などを防止するために、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックフィルムや、これらのプラスチックフィルム表面に銀からなる蒸着膜が形成されたものが用いられている。裏面側保護材には、さらに着色剤を添加することにより、水分の浸入を防止する従来の機能に加えて、入射光の反射率を向上させて電池の発電効率を高めたり、意匠性の向上が図られている。
しかしながら、太陽電池を屋外などで長期に亘り使用した場合に、光、熱の影響により、ＰＥＴフィルムなどの裏面側保護材が黄変する場合がある。裏面側保護材の黄変は、入射光の反射率の低下による発電性能の低下だけでなく、意匠性の低下をも招く。そこで、従来の太陽電池では、封止膜に紫外線吸収剤を添加して、紫外線の透過を抑制することにより、裏面側保護材の劣化を防止していた。
上述のように、封止膜に紫外線吸収剤を添加しても、経時的に紫外線吸収剤が劣化して、紫外線の透過量が高くなる場合があった。そのため、従来の太陽電池用封止膜では、依然として十分な紫外線カット性を維持できない問題があった。
そこで、本発明は、優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題に鑑み種々の検討を行った結果、下記式（１）で示されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤により、高い紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記紫外線吸収剤が、下記式（１）
前記紫外線吸収剤が、下記式（１）
（式中、Ｒ1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１〜６個のアルキル基、又は炭素原子数１〜６個のハロアルキル基を表し、Ｒ2及びＲ3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数１〜２０個のアルキル基、又は炭素原子数３〜２２のアルキルオキシカルボニル基を表す）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
本発明の太陽電池用封止膜の好適な態様を以下に列記する。
（１）前記式（１）において、Ｒ1が塩素原子又は水素原子を表し、Ｒ2及びＲ3が、相互に異なり、炭素原子数１〜２０個のアルキル基を表す。
（２）前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール及び／又は２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールである。
（３）前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と前記有機過酸化物との質量比が、９０：１０〜１０：９０である。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、光劣化が少なく、優れた耐久性を有する。さらに、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、ＰＥＴフィルムなど裏面側保護材の劣化を促進させる波長（約３２５ｎｍ、約３８０ｎｍ）を有する紫外線のカット性に優れる。したがって、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜は、紫外線カット性を長期間に亘り維持することができ、ＰＥＴフィルムなどの裏面側保護材の光劣化を高く抑制することが可能となる。
本発明の太陽電池用封止膜は、基本成分として、エチレン−極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤として、下記式（１）
前記式（１）のＲ1におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、及び臭素原子などが挙げられる。なかでも、塩素原子が特に好ましい。
前記式（１）のＲ1における炭素原子数１〜６個のアルキル基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基であればよい。前記アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基，ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、及びｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。
前記式（１）のＲ1における炭素原子数１〜６個のハロアルキル基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基に少なくとも１個のハロゲン原子を置換基として有するものである。前記アルキル基及び前記ハロゲン原子としては上述したのと同様のものが挙げられる。好ましいハロアルキル基としては、例えば、クロロメチル基、クロロブチル基などを挙げることができる。
前記式（１）のＲ1として上述したもののうち、水素原子又は塩素原子が特に好ましく挙げられる。
前記式（１）のＲ2及びＲ3における炭素原子数１〜２０個のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基，ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ウンデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノニデシル基、及びエイコシル基などを挙げることができる。
前記式（１）のＲ2及びＲ3における炭素原子数３〜２２のアルキルオキシカルボニル基は、直鎖状又は分岐状のアルキルオキシカルボニル基であればよい。具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ｎ−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ｓｅｃ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｎ−ヘキシルオキシカルボニル基、及びｎ−オクチルオキシカルボニル基などが挙げられる。
前記式（１）において、Ｒ2及びＲ3は、同一であっても異なっていてもよいが、相互に異なっているのが好ましい。前記Ｒ2及びＲ3として好ましくは、炭素原子数１〜２０個、特に１〜１５個のアルキル基が挙げられる。なかでも、Ｒ2が炭素原子数３〜１５個のアルキル基であり、Ｒ3が炭素原子数１〜３個のアルキル基であるのが好ましく、特にＲ2がメチル基であり、Ｒ3がｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、デシル基、ドデシル基、ウンデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、又はペンタデシル基であるのが好ましい。
前記式（１）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として具体的には、２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール；
２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール；２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
なかでも、前記式（１）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール、及び２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールが好ましく挙げられる。
本発明の太陽電池用封止膜におけるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（Ａ）と有機過酸化物（Ｂ）との質量比（Ａ：Ｂ）は、９０：１０〜１０：９０、特に８０：２０〜２０：８０であるのが好ましい。架橋剤及び紫外線吸収剤はこれらの反応により機能が失活する場合がある。例えば、紫外線吸収剤に対して架橋剤の量が多過ぎると、発生したラジカルにより紫外線吸収剤のＵＶ捕捉機能が低下する場合がある。また、架橋剤に対して紫外線吸収剤の量が多過ぎると、紫外線吸収剤によりラジカルの発生が抑制されて架橋反応が進行しない恐れがある。したがって、架橋剤及び紫外線吸収剤を組み合わせて使用する場合には、配合比を最適化するのが好ましく、上記範囲内とするのが好ましい。
本発明の太陽電池用封止膜における前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部、特に０．５〜１．０質量部であるのが好ましい。前記含有量であれば、透明性を低下させることなく高い紫外線カット性を有する封止膜とすることができる。
本発明の太陽電池用封止膜に用いられるエチレン−極性モノマー共重合体の極性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、その塩、そのエステル、そのアミド、ビニルエステル、一酸化炭素などを例示することができる。より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、これら不飽和カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウムなどの１価金属の塩やマグネシウム、カルシウム、亜鉛などの多価金属の塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル等の不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステルなどの一種又は二種以上などを例示することができる。
エチレン−極性モノマー共重合体としてより具体的には、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン−アクリル酸ｎブチル共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸ｎブチル−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル−不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体のようなエチレン−ビニルエステル共重合体などを代表例として例示することができる。
なかでも、エチレン−極性モノマー共重合体として、最も好ましくは、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。エチレン酢酸ビニル共重合体は、前記式（１）で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤との相溶性に優れ、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の添加による黄変がなく、優れた紫外線カット性を発揮することができる。
エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜３５質量部、さらに２２〜３０質量部、特に２４〜２８質量部とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が、２０質量部未満であると、高温で架橋硬化させる場合に得られる封止膜の透明度が充分でない恐れがあり、３５質量部を超えると、カルボン酸、アルコール等が発生しやすくなる恐れがある。
本発明の太陽電池用封止膜は、架橋剤として有機過酸化物を含む。これにより、エチレン−極性モノマー共重合体の架橋硬化膜を得ることができ、太陽電池の封止性を高めることができる。
前記有機過酸化物としては、１００℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上のものが好ましい。
前記有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、クロロヘキサノンパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、コハク酸パーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、ｍ−トルオイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレーオ及び２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイドを挙げることができる。有機過酸化物は一種単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用しても良い。
前記組成物において、有機過酸化物からなる架橋剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２．０、より好ましくは０．３〜１．５質量部、特に好ましくは０．６〜１．５質量部であることが好ましい。前記有機過酸化物の含有量は、少ないと得られる封止膜の透明性が低下する恐れがあり、多くなると共重合体との相溶性が悪くなる恐れがある。
さらに、本発明の組成物は、必要に応じて、架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために組成物に添加することができる。この目的に供される架橋助剤（官能基としてラジカル重合性基を有する化合物）としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤の他、（メタ）アクリルエステル（例、ＮＫエステル等）の単官能又は２官能の架橋助剤等を挙げることができる。なかでも、トリアリルシアヌレートおよびトリアリルイソシアヌレートが好ましく、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましい。これらの架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、一般に１０質量部以下、好ましくは０．１〜５質量部で使用される。
前記組成物は、膜の種々の物性（機械的強度、接着性、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等）の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、接着向上剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び／又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
前記可塑剤としては、特に限定されるものではないが、一般に多塩基酸のエステル、多価アルコールのエステルが使用される。その例としては、ジオクチルフタレート、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルブチレート、ブチルセバケート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、トリエチレングリコールジペラルゴネートを挙げることができる。可塑剤は一種用いてもよく、二種以上組み合わせて使用しても良い。可塑剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
前記接着向上剤は、シランカップリング剤を用いることができる。これにより、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。前記シランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤は、単独で使用しても、又は２種以上組み合わせて使用しても良い。また前記接着向上剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下であることが好ましい。
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記メタクリロキシ基含有化合物としては、一般にアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体であり、例えばアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルやアミドを挙げることができる。エステル残基の例としては、メチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリル等の直鎖状のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、アミノエチル基、２−ヒドロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、３−クロロ−２−ヒドロキシプオピル基を挙げることができる。アミドの例としては、ジアセトンアクリルアミドを挙げることができる。また、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルも挙げることができる。
前記エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（エチレンオキシ）5グリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれエチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対してそれぞれ一般に０．５〜５．０質量部、特に１．０〜４．０質量部含まれていることが好ましい。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、光安定剤、及び／又は老化防止剤を含んでいてもよい。
前記太陽電池用封止膜が光安定剤を含むことによっても、照射された光などの影響によってエチレン−極性モノマー共重合体の劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記光安定剤としてはヒンダードアミン系と呼ばれる光安定剤を用いることが好ましく、例えば、ＬＡ−５２、ＬＡ−５７、ＬＡ−６２、ＬＡ−６３ＬＡ−６３ｐ、ＬＡ−６７、ＬＡ−６８（いずれも（株）ＡＤＥＫＡ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７７０、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７６５、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ６２２ＬＤ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＬＤ（いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）社製）、ＵＶ−３０３４（Ｂ．Ｆ．グッドリッチ社製）等を挙げることができる。なお、上記光安定剤は、単独で使用しても、２種以上組み合わせて用いてもよく、その配合量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
前記老化防止剤としては、例えばＮ，Ｎ’−ヘキサン−１，６−ジイルビス〔３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナミド〕等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、ビタミンＥ系熱安定剤、イオウ系熱安定剤等が挙げられる。
上述した本発明の太陽電池用封止膜を形成するには、公知の方法に準じて行えばよい。例えば、上述した各種成分を含む組成物を、通常の押出成形、又はカレンダ成形（カレンダリング）等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。また、前記組成物を溶剤に溶解させ、この溶液を適当な塗布機（コーター）で適当な支持体上に塗布、乾燥して塗膜を形成することによりシート状物を得ることもできる。押出成形等を用いて加熱圧延することによって成膜する場合、加熱は一般に５０〜９０℃の範囲である。
太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、５０μｍ〜２ｍｍの範囲であればよい。
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、光劣化が少なく、優れた耐久性を有するベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む。前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、ＰＥＴフィルムなど裏面側保護材の劣化を促進させる波長（約３２５ｎｍ、約３８０ｎｍ）を有する紫外線のカット性に優れる。具体的には、実施例において後記するように、促進耐侯試験後（温度６３℃、湿度５０％ＲＨの空気中で、３００〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３００時間照射した後）であっても、本発明の太陽電池用封止膜は、波長３２５ｎｍの光線透過率が０．３％以下であり、波長３８０ｎｍの光線透過率が１．５％以下である。したがって、前記太陽電池用封止膜は、優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することが可能となる。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、促進耐侯試験後（温度６３℃、湿度５０％ＲＨの空気中で、３００〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３００時間照射した後）であっても、ＹＩ値の差（△ＹＩ値）が７以下である。このように、前記太陽電池用封止膜は、光劣化が少ないことから黄変の発生が抑制され、優れた透明性を長期間に亘り維持することができる。
このような太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、図１に示すように受光面側透明保護部材１１、受光面側封止膜１３Ａ、太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ及び裏面側保護部材１２を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
前記加熱加圧するには、例えば、前記積層体を、真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、さらに１４０〜１８０℃、特に１５５〜１８０℃、脱気時間０．１〜５分、プレス圧力０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５〜１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂに含まれるエチレン−極性モノマー共重合体を架橋させることにより、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、受光面側透明保護部材１１、裏面側透明部材１２、および太陽電池用セル１４を一体化させて、太陽電池用セル１４を封止することができる。
前記太陽電池において、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む封止膜は、少なくとも裏面側封止膜として用いられるのが好ましく、受光面側封止膜及び裏面側封止膜の双方に用いられるのがより好ましい。
なお、本発明において、太陽電池セルの光が照射される側を「受光面側」と称し、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
本発明の太陽電池に使用される受光面側透明保護部材は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。
本発明で使用される裏面側保護部材は、ＰＥＴなどのプラスチックフィルムであるが、耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム／Ａｌ／フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムが好ましい。
なお、本発明の太陽電池は、上述した通り、受光面側および裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、受光面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
以下、本発明を実施例により説明する。本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。
（実施例１）
表１に示す配合で各材料をロールミルに供給して７０℃で混練し、得られた組成物を７０℃でカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（厚さ１．０ｍｍ）を得た。
表１に示す配合で各材料をロールミルに供給して７０℃で混練し、得られた組成物を７０℃でカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（厚さ１．０ｍｍ）を得た。
（実施例２〜１３、及び比較例１〜６）
表１に示すように紫外線吸収剤の種類及び／又は添加量を変えた以外は、実施例１と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
表１に示すように紫外線吸収剤の種類及び／又は添加量を変えた以外は、実施例１と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
（評価）
１．促進耐侯試験
上記で作製した各太陽電池用封止膜を、二枚のガラス板（厚さ０．３ｍｍ）用いて、ガラス板／太陽電池用封止膜／ガラス板の順となるように積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、９０℃で２分間圧着した後、さらに圧力１３×１０5Ｐａ、９０℃で８分間圧着した。次に、前記積層体を、オーブン中、温度１５５℃の条件で４５分間、加圧加熱した。これにより、封止膜を架橋硬化させ、ガラス板と封止膜とが一体化された積層体を得た。
１．促進耐侯試験
上記で作製した各太陽電池用封止膜を、二枚のガラス板（厚さ０．３ｍｍ）用いて、ガラス板／太陽電池用封止膜／ガラス板の順となるように積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、９０℃で２分間圧着した後、さらに圧力１３×１０5Ｐａ、９０℃で８分間圧着した。次に、前記積層体を、オーブン中、温度１５５℃の条件で４５分間、加圧加熱した。これにより、封止膜を架橋硬化させ、ガラス板と封止膜とが一体化された積層体を得た。
次に、前記一体化積層体を、４ＫＷメタルハライドランプを光源とする促進耐侯試験機（Ｓ−ＵＶテスター、岩崎電気株式会社製）を用い、温度６３℃、湿度５０％ＲＨの空気中で、３００〜４００ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３００時間照射した後に取り出した。
２．黄変性の評価
紫外線照射による黄変の程度を調査するために、全自動直読ヘイズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ試験機株式会社製）を用いて、前記促進耐侯試験前後、前記一体化積層体のＹＩ値の差（△ＹＩ値）を求めた。結果を表１〜３に示す。
紫外線照射による黄変の程度を調査するために、全自動直読ヘイズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ試験機株式会社製）を用いて、前記促進耐侯試験前後、前記一体化積層体のＹＩ値の差（△ＹＩ値）を求めた。結果を表１〜３に示す。
３．分光透過率の測定
前記促進耐侯試験前及び後の一体化積層体の分光透過率を、分光光度計（Ｕ−４０００、株式会社日立製作所製）を用いて測定した。波長３２５ｎｍ及び３８０ｎｍの分光透過率を表１〜３に示す。
前記促進耐侯試験前及び後の一体化積層体の分光透過率を、分光光度計（Ｕ−４０００、株式会社日立製作所製）を用いて測定した。波長３２５ｎｍ及び３８０ｎｍの分光透過率を表１〜３に示す。
表１〜３に示すように、本発明の太陽電池用封止膜は、促進耐侯試験後であっても、波長３２５ｎｍ及び波長３８０ｎｍの光の透過を高くカットすることができ、さらに黄変の程度（△ＹＩ値）も極めて低く抑えられている。すなわち、促進耐侯試験後であっても、波長３２５ｎｍの光線透過率が０．３％以下であり、波長３８０ｎｍの光線透過率が１．５％以下であり、さらに、ＹＩ値の差が７以下である。これらから、本発明の太陽電池用封止膜は、優れた紫外線カット性及び透明性を長期間に亘り維持することが可能であることがわかる。
本発明の太陽電池用封止膜によれば、長期間に亘り優れた意匠性及び発電性能を発揮することが可能な太陽電池を提供することができる。
１１ 受光面側透明保護部材、
１２ 裏面側保護材、
１３Ａ 受光面側封止膜、
１３Ｂ 裏面側封止膜、
１４ 太陽電池セル。
１２ 裏面側保護材、
１３Ａ 受光面側封止膜、
１３Ｂ 裏面側封止膜、
１４ 太陽電池セル。
Claims (5)
- エチレン−極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記紫外線吸収剤が、下記式（１）
- 前記式（１）において、Ｒ1が塩素原子又は水素原子を表し、Ｒ2及びＲ3が、相互に異なり、炭素原子数１〜２０個のアルキル基を表すことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、２−（２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ドデシル−４−メチルフェノール及び／又は２−（５−クロロ−２Ｈ−１，２，３−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と前記有機過酸化物との質量比が、９０：１０〜１０：９０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
- 受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、
前記封止膜が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜であることを特徴とする太陽電池。
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