JP2012023155A - 封止用および／又は接着用樹脂シートおよびそれを用いて得られる太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】熱溶融加工性（封止性と接着性）と太陽電池の運転時の耐熱性を両立させることが出来る、太陽電池モジュールに用いる封止用および／又は接着用樹脂シートを提供する。
【解決手段】密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ^３であり、且つ、融点が１１０〜１２７℃の範囲にあるポリエチレン又はそのα−オレフィン共重合樹脂をＡ、融点が７５〜１０５℃の範囲にあるエチレンと極性基含有単量体の共重合樹脂をＢとし、Ａ／Ｂの重量比が９０／１０〜３０／７０で混合された樹脂を用いて形成されたシート。
【選択図】なし

Description

本発明は太陽電池モジュールを製造するために用いられる熱可塑型の封止および／
又は接着用の樹脂シートおよびそれを用いて得られる太陽電池モジュールに関する
ものである。

近年、資源枯渇問題および地球温暖化問題の観点から、太陽電池が注目されている。
一般に太陽電池モジュールはガラス板などの透明前面基板、前面封止用樹脂シート、
単結晶あるいは多結晶シリコン半導体などの発電素子、背面封止用樹脂シート、プ
ラスチック積層シートなどの背面保護シートをこの順に重ね、真空下で加熱加圧し、
積層一体化して製造される。
この内、封止用樹脂シートは上記モジュール製造時には、良好な熱溶融性、封止性、
接着性が必要であると同時に、使用時には、９０℃以上の耐熱性、電気絶縁性、水分
遮断性、耐候（光）性、接着性、更に前面封止樹脂シートには透明性が要求される。

これらを満足させる封止用樹脂シートとしてエチレンなどのオレフィン単量体と酢酸
ビニル、（メタ）アクリル酸又はその誘導体の単量体の共重合樹脂を用い、過酸化物
と、場合により、多官能不飽和化合物を併用する熱ラジカル架橋やアルコキシシリル
基を利用した水架橋などを封止後に行い、溶融・封止性と使用時の耐熱性を両立させ
ている（特許文献１および２）。
しかしながら、上記の熱ラジカル架橋や水架橋反応は常温でも起こるため、封止用樹
脂シートの溶融・封止・接着などの特性が経時的に変化すること、使用可能期間が制
限されることが問題となっている。又、背面保護シートと封止樹脂シートの接着剤と
して上記封止用樹脂と同様の樹脂が用いられるが、その場合も上記と同様の問題を抱
えている。これらの樹脂シートは製造時には架橋が起こらないよう管理が必要な上、
製造後のシートの管理にも煩わされる。
特開２００６−３６８７５ 特開２００９−９４３２０

本発明が解決しようとする課題は、上記の現在の封止用樹脂シート、接着用樹脂シー
トに存在する上記の問題点および製造上および保存上の取り扱いの煩わしさをなくす
ことである。

本発明は上記課題を解決するため、（１）密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ3
であり、且つ、融点が１１０〜１２７℃の範囲にあるポリエチレン又はそのα−オレ
フィン共重合樹脂をA、融点が７５〜１０５℃の範囲にある、エチレンと極性基含有
単量体の共重合樹脂をBとし、A／Bの重量比が９０／１０〜３０／７０で混合され
た樹脂を用いて形成されたシートから成ることを特徴とする太陽電池モジュールの封
止用および／又は接着用混合樹脂シート、（２）上記（１）の混合樹脂シートが極性
基含有単量体に基づく樹脂分を２〜２０重量％含有することを特徴とする太陽電池
モジュールの封止用および／又は接着用混合樹脂シート、（３）上記（１）および
（２）の混合樹脂シートを再溶融したときの１９０℃でのメルトフローレートが
０．５ｇ／１０分〜１５ｇ／１０分の範囲にあることを特徴とする太陽電池モジュー
ルの封止用および／又は接着用混合樹脂シート、（４）上記（１）、（２）および（３）
の混合樹脂シートが結晶核剤を含有することを特徴とする太陽電池モジュールの封止
用および／又は接着用混合樹脂シート、（５）上記（１）、（２）、（３）および（４）
の混合樹脂シートが、太陽電池モジュール用背面保護シート上に形成されていること
を特徴とする太陽電池モジュールの封止および／又は接着用混合樹脂シートを提供す
ることである。

本発明の太陽電池モジュールの封止および／又は接着用混合樹脂シートは従来の本用
途樹脂シートと異なり、樹脂を架橋することなく封止時の熱溶融性と太陽電池モジュ
ールに求められる耐熱性を付与することができ、従来の問題を解決できた。

本発明を更に詳しく説明する。本発明に使用するポリエチレン又はそのα−オレフィ
ン共重合樹脂Aはポリエチレン又はエチレンと炭素数３〜１０のα−オレフィンとの
共重合体であり、該α−オレフィンとしては、ｎ−ブテン−１、ｎ−へキセン−１、
ｎ−オクテン−１、４−メチルペンテン−１などを例示できる。樹脂は、高圧ラジカ
ル重合法やチグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒を用いる（配位）イオン重合法に
より公知の方法で製造され、市販されているものを利用できる。樹脂Aの密度は
０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ3であり、且つ、融点が１１０〜１２７℃の範囲に
ある。密度が０．９１０ｇ／ｃｍ3未満であるものは製造が困難で、０．９４０ｇ／
ｃｍ3を超えるものは樹脂が硬くなり、封止用および接着用として好ましくなく、そ
の上、透明性が悪くなり、特に前面封止用樹脂の要求を満足できなくなる。融点が
１１０℃未満であると、太陽電池モジュールの運転時に要求される耐熱性を満足でき
なく、又、融点が１２７℃を超えると通常の封止温度で充分に封止することができな
くなり、封止性、接着性、透明性を満足できない。

本発明に使用する融点が７５〜１０５℃の範囲にある、エチレンと極性基含有単量体
との共重合樹脂Bは、エチレンと極性基含有単量体が化学的結合で樹脂に組み込まれ
ているという意味であって、既存の重合法で製造した樹脂に、ポリマー反応やポリマ
ー変性反応で得られる樹脂を含む。極性基含有単量体としては、酢酸ビニル、アクリ
ル酸、メタクリル酸、メタ又はアクリル酸のメチルエステル・エチルエステル・金属
塩、無水マレイン酸などを挙げることができる。更に、メタ又はアクリル酸を共重合
した後、金属塩化したアイオノマーや酢酸ビニルを共重合した樹脂からポリマー反応
で誘導されるビニルアルコール共重合体やポリビニルブチラール重合体などを含む。
樹脂Bの融点は７５〜１０５℃の範囲にある。融点が７５℃未満の樹脂は、A樹脂と
混合しても、太陽電池モジュールの使用時に要求される耐熱性を満足できない。融点
が１０５℃を超える樹脂は、太陽電池素子に対する接着性を満足できない。

上記の樹脂AおよびBを混合し、公知の溶融押出法でシート化できる。AとBを前
もって混合・押出し、ペレットにしたものを用いても良い。本発明において、A／
Bの重量比が９０／１０〜３０／７０で混合された樹脂から形成されたシートが用い
られる。この比が９０／１０より大きいと樹脂シートを再溶融して封止する場合の封
止性が悪くなり、又、透明性や太陽電池素子に対する接着性が悪くなる。一方、Aと
Bの重量比が３０／７０より小さくなると、太陽電池モジュールに要求される耐熱性
を満足させることが出来なくなる。本発明の混合樹脂シート中の極性基含有単量体に
基づく樹脂分の量が、本発明のシートおよび太陽電池モジュールの中での封止樹脂層
の特性に影響しており、極性基含有単量体に基づく樹脂分の量は通常２〜２０重量％
である。２重量％未満であると、封止性や太陽電池素子に対する接着性が悪くなり、
２０重量％を超えると太陽電池モジュールの運転時に要求される耐熱性を満足できな
くなるからである。極性基含有単量体に基づく樹脂分の量は、好ましくは５〜１５重
量％である。

本発明の樹脂シートを再溶融したときの１９０℃でのメルトフローレートは０．５ｇ
／１０分〜１５ｇ／１０分の範囲にあり、好ましくは１ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分
である。この値が０．５ｇ／１０分未満であると、太陽電池モジュールを製造する封
止工程で、気泡のない均一な封止ができなく、又、１５ｇ／１０分を超えると、封止
工程で樹脂のはみ出しが多くなり、不都合である。

本発明の樹脂シートは、特に前面封止用樹脂シートとして用いる場合、透明性が要求
される。透明性を改良するために、結晶化核剤を含有する混合樹脂シートを提供する
ことは、本発明の好ましい態様の一つである。結晶化核剤としては、ソルビトール系
の、例えばビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトールなどを挙げることができる。
その使用量は樹脂に対して、０．１〜１．０重量％であり、通常は、あらかじめ高濃
度の結晶化核剤を含有するマスターペレットを作り、それを、含有しないペレットと
混合し押出成形すればよい。このマスターペレットには他の添加剤を同時に含んでい
てもよい。

本発明の樹脂シートは、太陽電池モジュール用背面保護シートに積層・一体化されて
いる状態であっても良く、これは本発明の好ましい態様の一つである。本発明の混合
樹脂シートを別に製造し、該シートを太陽電池モジュール用背面保護シートに接着剤
を用いて貼り合わせたり、接着剤を用いることなく再溶融し圧着することも出来る。
又、背面保護シートの表面に混合樹脂を直接溶融押出しコーティング・積層すること
によって、背面保護シート上に混合樹脂シートを積層・一体化することも出来る。
これらの場合、背面保護シートの表面をコロナ処理、プラズマ処理、火炎処理などの
物理的前処理を施して接着性を改善することが出来る他、接着剤を塗工することも出
来る。接着剤としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン（又はイソシア
ネート）樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが単独で、
あるいは二種以上の樹脂を併用して用いることが出来る。

太陽電池モジュール用背面保護シートには、電気絶縁性、耐熱性、耐水性、封止樹脂
に対する接着性、耐光性、水分遮断性などの多くの機能が要求されるので、単独のシ
ートでこれらの機能を満足させることが難しく、複数の合成樹脂フィルム（シート）
や塗工層を積層した複合シートが使用される。一般には、電気絶縁性、耐熱性の優れ
た厚めの合成樹脂フィルム（シート）を主材料として、その片面又は両面に、耐候性
の優れたフィルム又は塗工層、水遮断性の優れた膜材料、モジュールの封止樹脂シー
トに対する接着性の優れたフィルム（シート）又は塗工層などが適宜積層された複合
シートである。

主材料には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１などの
ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
シクロヘキサンジメタノールエステル、芳香族ポリエステルなどのポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリアルキレンアミドや芳香族ポリアミドなどのポリアミド、ポリ
イミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンエーテルやこれらの共
重合樹脂や混合樹脂、樹脂アロイなどからなるフィルム（シート）が用いられる。
耐候性の優れたフィルム又は塗工層には、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、
ポリ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、テトラフルオロエチレン−ヒドロキシ
ブチルビニエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−ヒドロキシブチルビニ
ルエーテルの共重合体、フッ化ビニリデン−ヒドロキシブチルビニルエーテルの共重
合体などのフッ素樹脂、ポリメチルシロキサン、ポリフェニルシロキサン、ポリ（メ
チル−フェニルシロキサン）などのシリコーン樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポ
リアクリロニトリルなどアクリル樹脂、あるいはこれらの共重合樹脂や混合樹脂、樹
脂アロイ、架橋剤との硬化物からなるフィルム（シート）や塗工層が用いられる。水
遮断性の優れた膜材料には、アルミニウム箔などの金属箔、塩化ビニリデン樹脂やポ
リクロロトリフルオロエチレン樹脂のフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィル
ムなどの合成樹脂フィルム上に無機酸化物薄膜や塩化ビニリデン樹脂、ポリクロロト
リフルオロエチレンエチレン樹脂などの有機樹脂が塗工されたフィルムを挙げること
ができる。又、これら無機酸化物薄膜や塗工層が背面保護シートを構成する上記フィ
ルム（シート）上に直接又は接着剤層を介して積層されていてもよい。

本発明の好ましい態様の一つは、上記太陽電池背面保護シートとモジュール背面封止
用樹脂シートが一体化された複合シートを提供することであり、これは太陽電池モジ
ュール製造工程の省力化、省コスト化に貢献できる。

本発明の樹脂シートには、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、
太陽電池素子に対する接着促進剤（シランカップリング剤など）として、有機化合物、
無機化合物を含有させることは勿論できる。

次に本発明を実施例で説明する。実施例中記載の測定値は、下記方法によって測定し
た。
融点：ＪＩＳ Ｋ７１２１
密度：ＪＩＳ Ｋ７１１２
メルトフローレート：ＪＩＳ Ｋ６９２２−２

１．マスターペレットの製造
揚子石化製ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ ７０４２：融点１２１℃、密度０．９１８ｇ
／ｃｍ3）３０ｋｇ、北京燕山樹脂製エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ−
１４−２：融点９５℃、酢酸ビニル単位１４％）１０ｋｇ、デュポン製酸化チタン
（Ｒ−７０６）６０ｋｇを用い、１７０℃〜１８０℃で溶融混練押出し、マスターペ
レットを製造した。
２．混合樹脂シートの製造
揚子石化製ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ ７０４２：融点１２１℃、密度０．９１８ｇ
／ｃｍ3）４０ｋｇ、北京燕山樹脂製エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ−１４
−２：融点９５℃、酢酸ビニル分１４％）６０ｋｇ、上記マスターペレット９ｋｇを
用い、Ｔ−タ゛イを接続した溶融押出機により、２４５℃〜２５０℃で押出し、４０℃の
チルロール上に製膜した。チルロールから剥がしながら、３０ｍ／分で巻き取り、厚
さ８０μｍの混合樹脂シートを製造した。本シートのメルトフローレートは２．４ｇ
／１０分であった。
３．太陽電池モジュール用背面保護シートと混合樹脂シートの貼り合わせ
２５０μｍのアクリル樹脂コート耐候性ポリエチレンテレフタレートフィルムの反コ
ート面に東洋紡共重合ポリエステル樹脂（バイロン５６０）１ｋｇと旭化成ケミカル
製多官能イソシアネート（ＴＰＡ９０ＳＢ）０．１ｋｇを酢酸エチルに溶解した接着
剤を塗工し、１００℃で５分乾燥後（接着剤層の厚さ１５μｍ）、上記混合樹脂シート
を８０℃のプレスロールで貼り合わせた。次いでこの複合シートを８０℃で５０時間
キュアし、接着剤層が積層された太陽電池モジュール用背面保護シートを製造した。
４．接着剤層付き太陽電池モジュール用背面保護シートと封止樹脂シートの貼り合わ
せ
硝子板上にブリジストン製エバセーフ（標準キュアタイプ）を重ね、その上に上記太
陽電池背面保護シートの混合樹脂シート面を合わせ、１５０℃、３ｋｇ／ｃｍ2で、
１５分間、圧着し貼りあわせた。
４．太陽電池モジュール封止樹脂との接着力の測定
上記の貼り合わせシートの封止樹脂面と混合樹脂シート面の間で剥離するように太陽
電池モジュール用背面保護シートを１０ｃｍ／分で引っ張って１８０度剥離した。
剥離強度は１０７Ｎ／ｃｍ（２５℃）であった。

台塑美国製ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ Ｌ４２０２２Ｅ２：融点１２４℃、密度
０．９１９ｇ／ｃｍ3）４０ｋｇ、台塑美国製エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂７３
５０Ｆ：融点８４℃、酢酸ビニル分１８％）６０ｋｇ、実施例１のマスターペレット
６ｋｇを用い、実施例１と同様にして、引き取り速度１０ｍ／分で、厚さ３００μｍ
の混合樹脂シートを製造した。本シートのメルトフローレートは１．８ｇ／１０分で
あった。実施例１と同様に、本シートを貼り合せた太陽電池モジュール用背面保護シ
ートを製造した。
１．太陽電池モジュールの組み立てと初期発電効率の測定（ＪＩＳ Ｃ８９１７準拠）
太陽電池モジュール用前面透明硝子板、前面封止樹脂シート（ブリジストン社製エバ
セーフ（標準キュアタイプ））、シリコン単結晶型太陽電池素子、実施例２で製造した
混合樹脂シート付き太陽電池モジュール用背面保護シートを、混合樹脂シート面を素
子面側にして重ね、１５０℃、３０分間真空プレスし、積層した。本モジュールの初
期発電効率は１４．９％であった。

揚子石化製ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ ７０４２：融点１２１℃、密度０．９１８ｇ
／ｃｍ3）／日本ポリエチレン製エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂（レクスパ
ールＥＥＡ Ａ６２００：融点９４℃、アクリル酸エチル分 ２０％）／実施例１の
マスターペレットを６０／４０／６（重量部）で使用し、実施例１と同様に混合樹脂
シ―トを製造し、接着剤層付き太陽電池モジュール用背面保護シートを製造した。
実施例１と同様に、本保護シートと太陽電池モジュール用封止樹脂シート（エバセー
フ）との貼り合わせ部の引き剥がし強度は８８Ｎ／ｃｍであった。

Claims (5)

1. 密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ3であり、且つ、融点が１１０〜１２７℃の
   範囲にあるポリエチレン又はそのα−オレフィン共重合樹脂をA、融点が７５〜
   １０５℃の範囲にある、エチレンと極性基含有単量体の共重合樹脂をBとし、A／B
   の重量比が９０／１０〜３０／７０で混合された樹脂を用いて形成されたシートから
   成ることを特徴とする太陽電池モジュールの封止用および／又は接着用混合樹脂シー
   ト及びそれを用いた太陽電池モジュール。
2. 請求項１の混合樹脂シートが極性基含有単量体に基づく樹脂分を２〜２０重量％含
   有することを特徴とする太陽電池モジュールの封止用および／又は接着用混合樹脂シ
   ート及びそれを用いた太陽電池モジュール。
3. 請求項１および請求項２の混合樹脂シートを再溶融したときの１９０℃でのメルトフ
   ローレートが０．５ｇ／１０分〜１５ｇ／１０分の範囲にあることを特徴とする太陽
   電池モジュールの封止用および／又は接着用混合樹脂シート及びそれを用いた太陽電
   池モジュール。
4. 請求項１、請求項２、および請求項３の混合樹脂シートが結晶核剤を含有することを
   特徴とする太陽電池モジュールの封止用および／又は接着用混合樹脂シート及びそれ
   を用いた太陽電池モジュール。
5. 請求項１、請求項２、請求項３、および請求項４の混合樹脂シートが、太陽電池モジ
   ュール用背面保護シート上に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールの
   封止および／又は接着用混合樹脂シート及びそれを用いた太陽電池モジュール。