JP2012033605A - 発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線による太陽電池モジュールの温度上昇を低減し、更に紫外線を可視光に変換することにより発電効率を向上させうる発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュールの提供。
【解決手段】 本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、分散媒樹脂と、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有し、５００〜９００ｎｍに蛍光ピークを有する蛍光物質とを含み、且つ該蛍光物質が、樹脂中に内包されている。また、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと前記発熱低減太陽電池封止シートとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。更に詳しくは、蛍光物質を含む発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。

シリコン結晶系の太陽電池モジュールは、通常、発電に直接寄与する主要部品であるセルと呼ばれるｐｎ接合をもった半導体素子を、直列に電気接続し、受光面の光透過性部材であるカバーガラスと、非受光面の防湿、耐候性向上の目的をもつバックシートの間に、封止材（充填材とも呼ばれる）を介し、構成される。

また従来から、太陽電池用透明封止剤として、熱硬化性を付与したエチレン−酢酸ビニル共重合体が広く用いられており、紫外線による劣化防止のために、紫外線吸収剤が含有されている（例えば、特許文献１，２参照）。
この紫外線吸収剤は、照射光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換するものであり、紫外線によって高分子中の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止する。

一般的に用いられている紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸系、シアノアクリレート系等があり、特にエチレン−酢酸ビニル共重合体の光劣化を防止することに優れることから、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤が広く用いられている。

シリコン結晶系の太陽電池は、一般に紫外域の光に対し感度が低い。そこで、紫外域の光を可視領域又は近赤外域の波長に変換することによって、感度の高い波長領域の光を増大させ変換効率を増加させる試みがなされている。これまでに、蛍光物質を用いて太陽光スペクトルのうち、発電に寄与の少ない紫外域又は赤外域の光を波長変換することにより、発電に寄与の大きい波長域の光を発光する層を太陽電池受光面側に設ける手法は、多数提案されている（例えば、特許文献３〜７参照）。

また、蛍光物質である希土類錯体を、封止材中に含有させる方法の提案もされている（例えば、特許文献８参照）。

特開２００５−１２６７０８号公報 特開２００８−１５９８５６号公報 特開２００３−２４３６８２号公報 特開２００３−２１８３７９号公報 特公平０８−００４１４７号公報 特開２００１−０９４１２８号公報 特開２００１−３５２０９１号公報 特開２００６−３０３０３３号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の太陽電池用透明封止膜は、紫外線吸収剤を含有することによって、発電効率を低下させていた。この理由は、紫外線吸収剤の吸収スペクトルと太陽電池の感度スペクトルがわずかに重なる部分が存在するためである。また、特にシリコン結晶太陽電池では、セルの温度が高くなると、発電効率が低下するという性質があり、紫外線を熱に変換する紫外線吸収剤は、セル温度を高めてしまうという傾向があった。
しかし、紫外線吸収剤が添加されていない封止膜は耐候性が低く、実用的ではないという課題がある。ここで、シリコン結晶太陽電池の出力は、温度が１℃上昇するごとに、０．４９％程度減少する。特に、光の効果を除外して、温度のみの影響を議論するには、開放電圧、Ｖｏｃで評価することがよく、これは１℃上昇するごとに、０．３６％程度減少する。

特許文献３〜７にある、発電に寄与の少ない波長域の光を発電に寄与の大きい波長域の光に波長変換する提案では、波長変換層には蛍光物質が含有されているが、この蛍光物質は一般的に屈折率と形状が大きく、入射した太陽光が波長変換フィルムを通過する際に、散乱して太陽電池セルに十分届かず、発電に寄与しない割合が増加する。この散乱は、屈折率が媒質と異なり且つ粒径の大きい蛍光物質が透明分散媒樹脂に分散されているために起こるものである。その結果、波長変換層で紫外域の光を可視域の光に変換しても、入射した太陽光に対する発電される電力の割合（発電効率）があまり高くならないという課題がある。

また、特許文献８に記載の方法では、封止材として広く用いられているエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）が加水分解しやすく、ＥＶＡの加水分解が酸を発生させ、この酸が希土類錯体の加水分解、劣化を促進してしまうばかりでなく、波長変換された光を太陽電池セルへ導入することは、困難である。

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率を向上させつつ、セル温度の上昇を抑制する発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュールの提供にある。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、太陽電池封止シートに、分散媒樹脂と、３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下に吸収波長ピークを有する蛍光物質とを含有させるとともに、前記蛍光物質を、樹脂中に内包させることにより、発電効率が向上し、且つ前記蛍光物質自身が紫外線吸収剤として作用するばかりでなく、前記蛍光物質以外の紫外線吸収剤の含有率を分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下とすることにより、紫外線吸収からの緩和過程による発熱を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

上記発熱低減太陽電池封止シートは、該封止材中に含まれる蛍光物質によって、入射した太陽光のうち太陽光発電に寄与の少ない紫外域の光を発電に寄与する波長の光へ変換するとともに、前記蛍光物質を、樹脂中に内包させることにより、分散性が良く且つ入射した太陽光を蛍光物質が散乱させることなく、太陽電池セルへ効率よく導入でき、且つ紫外光を吸収して、該封止シート中に含まれる分散媒樹脂の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止し、無輻射過程から発熱するのではなく、蛍光として熱効果が小さくかつシリコン結晶太陽電池セルが利用しうる波長の光に変換することから、太陽電池モジュールの高い発電効率と耐候性との両立が図られる。
よって、本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、従来の太陽電池封止シートに比べて、発電効率が高く、耐候性の低下が抑えられる。
即ち、本発明は以下の通りである。

本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、分散媒樹脂と、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有し、蛍光波長が、５００〜９００ｎｍである蛍光物質とを含み、且つ前記蛍光物質は、樹脂中に内包されている。前記蛍光物質としては、特に限定するものではないが、希土類金属の有機錯体、有機蛍光体、無機蛍光体が挙げられる。なかでも、希土類金属の有機錯体であるユーロピウム錯体又はサマリウム錯体が好ましく、ユーロピウム錯体が、より好ましい。

また、本発明の発熱低減太陽電池封止シートに含まれる前記蛍光物質以外の紫外線吸収剤の含有率は、分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下であることが好ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、該太陽電池の受光面側に設けられた前記発熱低減太陽電池封止シートと、を有する。

本発明によれば、発熱低減と波長変換により発電効率を向上させつつ、耐候性を低下させない発熱低減太陽電池封止シート、及びこれを用いた太陽電池モジュールが提供される。

太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの日の出前から日の入り後までの開放電圧の推移を示す図である。 本発明の太陽電池モジュールの日の出前から日の入り後までの最大出力の推移を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。

＜発熱低減太陽電池封止シート＞
本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、太陽電池モジュールの受光面側に用いられるものである。本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、分散媒樹脂と、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有し、蛍光波長が、５００〜９００ｎｍである蛍光物質とを含み、且つ該蛍光物質は、樹脂中に内包されている。

（蛍光物質）
本発明に用いる蛍光物質は、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有し、蛍光波長が、５００〜９００ｎｍである。発熱低減太陽電池封止シート中に含有される高分子の光劣化開始の活性種が励起されるのを効果的に防止する観点から、本発明に用いる蛍光物質は、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有するものとし、シリコン結晶太陽電池セルが利用しうる５００〜９００ｎｍの範囲にある蛍光を発するものとする。
本発明に用いる蛍光物質は、一種単独でも、二種以上を併用してもよい。

本発明に用いる好適な蛍光物質としては、希土類金属の有機錯体、有機蛍光体、無機蛍光体が挙げられる。なかでも、希土類金属の有機錯体であるユーロピウム錯体又はサマリウム錯体が好ましく、ユーロピウム錯体が、より好ましい。
蛍光物質にユーロピウム錯体を用いることで、高い発電効率を有する太陽電池モジュールを実現できる。ユーロピウム錯体は、紫外線域の光を高い波長変換効率で赤色の波長域の光に変換し、この変換された光が、太陽電池セルで発電に寄与する。

ユーロピウム錯体は、中心元素のユーロピウム（Ｅｕ）の他、配位子となる分子が必要であるが、本発明では、配位子の種類は制限されず、ユーロピウムと錯体を形成する分子であれば、いずれであってもよい。

このようなユーロピウム錯体からなる蛍光物質の一例としては、希土類錯体、たとえばＥｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎ等が利用できる。Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎの製造法は、例えば、Ｍａｓａｙａ Ｍｉｔｓｕｉｓｈｉ， Ｓｈｉｎｊｉ Ｋｉｋｕｃｈｉ， Ｔｏｋｕｊｉ Ｍｉｙａｓｈｉｔａ， Ｙｕｔａｋａ Ａｍａｎｏ， Ｊ． Ｍａｔｅｒ． Ｃｈｅｍ． ２００３， １３， ２８５〜２８７９に開示されている方法を参照できる。

本発明では、錯体の配位子を限定するものではないが、中性配位子として、カルボン酸、含窒素有機化合物、含窒素芳香族複素環式化合物、β−ジケトン類、又はホスフィンオキサイドが好ましい。
希土類錯体の配位子として、一般式：Ｒ^１ＣＯＣＨＲ^２ＣＯＲ^３（式中、Ｒ^１はアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はそれらの置換体を、Ｒ^２は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はアリール基を、Ｒ^３はアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はそれらの置換体をそれぞれ示す）で表わされるβ−ジケトン類を含有してもよい。

β−ジケトン類としては、具体的には、アセチルアセトン、パーフルオロアセチルアセトン、ベンゾイル−２−フラノイルメタン、１，３−ビス（３−ピリジル）−１，３−プロパンジオン、ベンゾイルトリフルオロアセトン、ベンゾイルアセトン、５−クロロスルホニル−２−テノイルトリフルオロアセトン、ジ（４−ブロモ）ベンゾイルメタン、ジベンゾイルメタン、ｄ，ｄ−ジカンフォリルメタン、１，３−ジシアノ−１，３−プロパンジオン、ｐ−ジ（４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロ−１，３−ヘキサンジノイル）ベンゼン、４，４′−ジメトキシジベンゾイルメタン、２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオン、ジナフトイルメタン、ジピバロイルメタン、ジ（パーフルオロ−２−プロポキシプロピオニル）メタン、１，３−ジ（２−チエニル）−１，３−プロパンジオン、３−（トリフルオロアセチル）−ｄ−カンファー、６，６，６−トリフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−ヘキサンジオン、１，１，１，２，２，６，６，７，７，７−デカフルオロ−３，５−ヘプタンジオン、６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−オクタンジオン、２−フリルトリフルオロアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、３−（ヘプタフルオロブチリル）−ｄ−カンファー、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ヘキサンジオン、４−メトキシジベンゾイルメタン、４−メトキシベンゾイル−２−フラノイルメタン、６−メチル−２，４−ヘプタンジオン、２−ナフトイルトリフルオロアセトン、２−（２−ピリジル）ベンズイミダゾール、５，６−ジヒドロキシ−１０−フェナントロリン、１−フェニル−３−メチル−４−ベンゾイル−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−（４−ブチルベンゾイル）−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−イソブチリル−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−トリフルオロアセチル−５−ピラゾール、３−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−２，４−ペンタンジオン、３−フェニル−２，４−ペンタンジオン、３−［３′，５′−ビス（フェニルメトキシ）フェニル］−１−（９−フェナンチル）−１−プロパン−１，３−ジオン、５，５−ジメチル−１，１，１−トリフルオロ−２，４−ヘキサンジオン、１−フェニル−３−（２−チエニル）−１，３−プロパンジオン、３−（ｔ−ブチルヒドロキシメチレン）−ｄ−カンファー、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１，２，２，３，３，７，７，８，８，９，９，９−テトラデカフルオロ−４，６−ノナンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、４，４，４−トリフルオロ−１−（２−ナフチル）−１，３−ブタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−５，５−ジメチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−オクタンジオン、２，２，６−トリメチル−３，５−ヘプタンジオン、２，２，７−トリメチル−３，５−オクタンジオン、４，４，４−トリフルオロ−１−（チエニル）−１，３−ブタンジオン（ＴＴＡ）、１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルアセトン、ジイソブチロイルメタン、ジビパロイルメタン、３−メチルペンタン−２，４−ジオン、２，２−ジメチルペンタン−３，５−ジオン、２−メチル−１，３−ブタンジオン、１，３−ブタンジオン、３−フェニル−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフロロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフロロ−５，５−ジメチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、３−メチル−２，４−ペンタンジオン、２−アセチルシクロペンタノン、２−アセチルシクロヘキサノン、１−ヘプタフロロプロピル−３−ｔ−ブチル−１，３−プロパンジオン、１，３−ジフェニル−２−メチル−１，３−プロパンジオン、又は１−エトキシ−１，３−ブタンジオン等が挙げられる。

希土類錯体の中性配位子の含窒素有機化合物、含窒素芳香族複素環式化合物、ホスフィンオキサイドとしては、たとえば、１，１０−フェナントロリン、２−２′−ビピリジル、２−２′−６，２″−ターピリジル、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２−（２−ピリジル）ベンズイミダゾール、トリフェニルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−ブチルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−ブチルフォスフェート等が挙げられる。

前記蛍光物質は、樹脂粒子に内包されている。前記樹脂粒子を構成するモノマー化合物としては、特に制限はないが、光の散乱抑制の観点から、ビニル化合物であることが好ましい。
また、前記蛍光物質を樹脂粒子に内包する方法としては、通常用いられる方法を特に制限なく用いることができる。例えば、前記蛍光物質と樹脂粒子を構成するモノマー化合物の混合物を調製し、これを重合することで調製することができる。具体的には、例えば、蛍光物質及びビニル化合物を含む混合物を調製し、ラジカル重合開始剤を用いてビニル化合物を重合することで、蛍光物質が内包された樹脂粒子として発熱低減用蛍光材料を構成することができる。尚、本発明において「発熱低減用蛍光材料」とは、蛍光物質を含んだビニル化合物を重合して得られる状態のものを指す。

本発明において、ビニル化合物とは、エチレン性不飽和結合を少なくとも１つ有する化合物であれば特に制限はなく、重合反応した際にビニル樹脂、特にアクリル樹脂又はメタクリル樹脂になり得るアクリルモノマー、メタクリルモノマー、アクリルオリゴマー、メタクリルオリゴマー等を特に制限なく用いることができる。本発明において好ましくは、アクリルモノマー、及びメタクリルモノマー等が挙げられる。

アクリルモノマー、及びメタクリルモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、これらのアルキルエステルが挙げられ、またこれらと共重合し得るその他のビニル化合物を併用してもよく、１種単独でも、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。

アクリル酸アルキルエステル、及びメタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸無置換アルキルエステル及びメタクリル酸無置換アルキルエステル；ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート；多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物（例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（エチレン基の数が２〜１４のもの）、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（プロピレン基の数が２〜１４のもの）、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡトリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡデカオキシエチレンジ（メタ）アクリレート等）；グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジアクリレート等）；多価カルボン酸（例えば、無水フタル酸）と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する物質（例えば、β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）とのエステル化物；アクリル酸若しくはメタクリル酸のアルキルエステル（例えば、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル）；ウレタン（メタ）アクリレート（例えば、トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとシクロヘキサンジメタノールと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物等）；これらのアルキル基に水酸基、エポキシ基、ハロゲン基等が置換したアクリル酸置換アルキルエステル又はメタクリル酸置換アルキルエステル；等が挙げられる。

また、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルと共重合し得るその他のビニル化合物としては、アクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらのビニルモノマーは、１種単独でも、２種類以上を組み合わせて用いることができる。

本発明におけるビニル化合物としては、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルから選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸エチルから選ばれる少なくとも１種を用いることがより好ましい

本発明においては、ビニル化合物を重合させるためにラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、特に制限なく通常用いられるラジカル重合開始剤を用いることができる。例えば、過酸化物等が好ましく挙げられる。

過酸化物としては、例えば、硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、イソブチルパーオキサイド、α，α′ビス（ネオデカノイルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｓ−ブチルパーオキシジカーボネート、１，１，３，３−テトラメチルブチルネオデカノエート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、ジ−２−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ビス（エチルヘキシルパーオキシ）ジカーボネート、ｔ−ヘキシルネオデカノエート、ジメトキシブチルパーオキシジカーボネート、ビス（３−メチル−３−メトキシブチルパーオキシ）ジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、サクニックパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイル）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、４−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｍ−トルオノイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）２−メチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−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）シクロヘキサノン、２，２−ビス（４，４−ジブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｍ−トルオイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、α，α′ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、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、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ、ｐ−メンタン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）ヘキシン、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ヘキシルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン等を使用することができる。

ラジカル重合開始剤の使用量は、前記ビニル化合物の種類や形成される樹脂粒子の屈折率等に応じて適宜選択することができ、通常用いられる使用量で使用される。具体的には、例えば、ビニル化合物に対して０．１〜１５質量部で使用することができ、０．５〜１０質量部で使用することが好ましい。

本発明における発熱低減用蛍光材料は、上記の蛍光物質及びビニル化合物、必要に応じて過酸化物等のラジカル重合開始剤やｎ−オクタンチオール等の連鎖移動剤等を混合して、蛍光物質をビニル化合物中に溶解又は分散し、これを重合することで得られる。混合の方法としては特に制限はなく、例えば、攪拌することで行えばよい。

発熱低減太陽電池封止シート中の蛍光物質の含有率は、蛍光物質の種類等によって適宜調整することが望ましい。一般には、発熱低減太陽電池封止シート中の蛍光物質の含有率は、前記分散媒樹脂１００質量部に対し０．００１〜３０質量部であることが好ましく、０．０１〜２０質量部であることがより好ましく、０．０１〜１０質量部であることが更に好ましい。０．００１質量部以上とすることで、波長変換の効率が充分なものとなり、また、３０質量部以下とすることで、太陽電池セルに到達する光量の低下を抑えることができる。

（紫外線吸収剤）
また、本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、上述の蛍光物質以外の紫外線吸収剤（以下、単に「紫外線吸収剤」と称する場合がある。）の含有率が、前記分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下であることが好ましい。紫外線吸収剤の含有率を０．１５質量部以下とすることで、紫外線吸収からの緩和過程による発熱量を抑制し、セルの温度上昇が抑えられるため、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。

ここでいう紫外線吸収剤とは、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有するものであって、前記蛍光物質以外のものをいう。また、「含有率が分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下」とは、紫外線吸収剤を含まない場合を包含する。

発熱低減太陽電池封止シート中の紫外線吸収剤の含有率は、好ましくは分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下であることが好ましく、０．１質量部以下であることがより好ましく、実質、紫外線吸収剤を含まないことが更に好ましい。

（分散媒樹脂）
本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、前記蛍光物質又は前記発熱低減用蛍光材料を分散させる分散媒樹脂を含有する。分散媒樹脂の具体的な例としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、これらの共重合体等が挙げられる。
前記分散媒樹脂は１種単独で、又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

前記アクリル系樹脂としては、（メタ）アクリル酸エステル樹脂等が挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。ポリビニルアセタール系樹脂としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ樹脂）、変性ＰＶＢ等が挙げられる。

また、（メタ）アクリル酸エステル樹脂とは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルに由来する構成単位を有するものを意味し、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸無置換アルキルエステル又はメタクリル酸無置換アルキルエステルや、これらのアルキル基に水酸基、エポキシ基、ハロゲン基等が置換したアクリル酸置換アルキルエステル及びメタクリル酸置換アルキルエステル等が挙げられる。

アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルは、アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数１〜１０のアルキルエステルが好ましく、炭素数２〜８のアルキルエステルがより好ましい。
アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルとして具体的には、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等を例示することができる。

（メタ）アクリル酸エステル樹脂は、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルのほかに、これらと共重合可能な不飽和単量体を用いて共重合体としてもよい。

前記不飽和単量体としては、メタクリル酸、アクリル酸のような不飽和酸類；スチレン、α−メチルスチレン、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。
これらの不飽和単量体は、１種単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。

これらのなかでも、（メタ）アクリル酸エステル樹脂としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、及びメタクリル酸ｎ−ブチルに由来する構成単位を有するものが好ましく、耐久性や汎用性の観点からは、メタクリル酸メチルに由来する構成単位を有するものがより好ましい。
共重合体の樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」と略称する。）、等が挙げられる。

耐湿性や、コスト、汎用性の点でＥＶＡが好ましく、また耐久性と表面硬度の点からは（メタ）アクリル酸エステル樹脂が好ましい。更に、ＥＶＡと（メタ）アクリル酸エステル樹脂との併用が、両者の利点を兼ね備える観点からより好適である。

ＥＶＡとしては、酢酸ビニル単位の含有率が１０〜５０質量部であることが好ましく、２０〜３５質量部であることが、希土類錯体の封止材への均一分散性の点から好ましい。

紫外線吸収剤を含有しないＥＶＡ樹脂は、市販のものを適用することができ、市販品としては、例えば、東ソー株式会社製の商品名：ウルトラセン６３４、三井・デュポンポリケミカル株式会社製の商品名：エバフレックス、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名：サンテックＥＶＡ、宇部丸善ポリエチレン株式会社製の商品名：ＵＢＥ ＥＶＡコポリマー、住友化学株式会社製の商品名：エバテート、日本ポリエチレン株式会社製の商品名：ノバテックＥＶＡ等を挙げることができる。

更に、前記分散媒樹脂は、架橋性モノマーを加えて、架橋構造を有する樹脂としてもよい。
架橋性モノマーとしては、例えば、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート；多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物（例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（エチレン基の数が２〜１４のもの）、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（プロピレン基の数が２〜１４のもの）、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡトリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡデカオキシエチレンジ（メタ）アクリレート等）；グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジアクリレート等）；多価カルボン酸（例えば、無水フタル酸）と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する物質（例えば、β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）とのエステル化物；アクリル酸若しくはメタクリル酸のアルキルエステル（例えば、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル）；ウレタン（メタ）アクリレート（例えば、トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとシクロヘキサンジメタノールと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物等）；等を挙げることができる。

特に好ましい架橋性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジメタクリレートが挙げられる。
なお、上記架橋性モノマーは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。

前記樹脂は、上記モノマーに熱重合開始剤を加えて、加熱することで重合し、或いは架橋構造を持たせることができる。

熱重合開始剤としては、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−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ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）ブタン、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）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ズエート、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。
熱重合開始剤の含有率は、分散媒樹脂に対して５質量部までで充分である。

前記分散媒樹脂の重量平均分子量は、塗膜性及び塗膜強度等の点から１０，０００〜３００，０００であることが好ましい。

本発明の発熱低減太陽電池封止シートには、上記のほか、必要に応じてカップリング剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、光安定剤、防錆剤、加工助剤、着色剤等を含有してもよい。

（発熱低減太陽電池封止シート）
本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、公知の技術を利用して製造することができる。例えば、少なくとも前記蛍光物質及び前記分散媒樹脂、更に必要に応じてその他の添加剤を溶融混練しシートを成形する方法、或いは、前記樹脂をワニス化し蛍光物質を添加した後、シート状に付与し、溶媒を除去する方法等が利用できる。
具体的には、例えば、スペーサーを介して２枚の離型シートを対向させ、２枚の離型シート間に形成された空隙に前記溶融混練した組成物を付与し、両側から熱プレスしてシートを形成することができる。

発熱低減太陽電池封止シートの厚みは、１０〜１０００μｍであることが好ましく、４００〜６００μｍであることがより好ましい。

本発明の発熱低減太陽電池封止シートは、紫外線を吸収し、励起状態からの緩和において、通常の紫外線吸収剤が、無輻射過程により熱を発し、シリコン結晶太陽電池セルが温度により出力を低下させるところを、蛍光物質により蛍光を発することで、熱への変換を低減し、更に紫外域の光を感度の高い波長領域の光に変換する構成とすることにより、光利用効率を高め、発電効率を向上させることができる。また、本発明の発熱低減太陽電池封止シートは蛍光物質粒子がＵＶ吸収剤の役割も果たし、蛍光物質以外の紫外線吸収剤を含有するＥＶＡ樹脂（例えば、三井化学ファブロ株式会社製、商品名：ソーラーエバ）と同等の耐候性を示す。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の太陽電池モジュールは、少なくとも、太陽電池セルと、この太陽電池の受光面側に設けられた前記発熱低減太陽電池封止シートと、を有する。図１は、太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
図１の太陽電池モジュールでは、太陽電池セル１０の受光面側に保護層１２を備え、裏面側にはバックフィルム１４を備える。更に、保護層１２と太陽電池セル１０との間に、封止層１６を備え、この封止層１６として、前述の発熱低減太陽電池封止シートを用いる。また、バックフィルム１４と太陽電池セル１０との間には、裏面用封止層１８を備える。裏面用封止層１８は、太陽電池セル１０を封止できるものであれば特に制限されず、例えば、前述の発熱低減太陽電池封止シートにおいて、前記蛍光物質を添加しないものを適用することも可能である。

図１では図示しないが、更に本発明の太陽電池モジュールでは、反射防止膜等、通常太陽電池モジュールに設けられる部材を有していてもよい。

本発明の太陽電池モジュールは、前記発熱低減太陽電池封止シートを受光面側に備えるため、発電効率が向上しつつ、耐候性の低下を抑えることができる。

以下に、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］
（蛍光物質粒子の合成）
まず、蛍光物質を合成した。４，４，４−トリフルオロ−１−（チエニル）−１，３−ブタンジオン（ＴＴＡ）：２００ｍｇを７ｍｌのエタノールに溶解し、ここへ１Ｍの水酸化ナトリウム：１．１ｍｌを加え混合した。７ｍｌのエタノールに溶かした６．２ｍｇの１，１０−フェナントロリンを先の混合溶液に加え、１時間攪拌した後、ＥｕＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏを１０３ｍｇ含む３．５ｍｌ水溶液を加え、沈殿物を得た。これを濾別し、エタノールで洗浄し、乾燥して、蛍光物質Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎを得た。

（発熱低減用蛍光材料の調製）
蛍光物質として上記で得られたＥｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎを０．０５質量部、ビニル化合物としてメタクリル酸メチルを１００質量部用い、これらを混合攪拌してモノマー混合液を用意した。また、イオン交換水を３００質量部、界面活性剤としてポリビニルアルコールを１．０質量部加え、ここに前述したモノマー混合液を加え、還流管、窒素流下のフラスコを用い、攪拌をしながら、６０℃に保ち、ラジカル重合開始剤としてラウロイルパーオキサイドを０．０３質量部加え、乳化重合を４時間行い、最後に９０℃に昇温して、重合反応を完結させた。ここで得られた波長変換用蛍光材料は、一次粒子径が１００μｍ程度の粒子状となり、イオン交換水で洗浄し、これを濾別、乾燥し、粒子状の発熱低減用蛍光材料を得た。

（発熱低減用樹脂組成物の調整）
透明分散媒樹脂として東ソー株式会社製のエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）、商品名：ウルトラセン６３４（紫外線吸収剤を含有しない）を１００ｇ用い、アルケマ吉富株式会社製の過酸化物熱ラジカル重合開始剤（本実施例では、架橋剤としても働く）、商品名：ルペロックス１０１を１．５ｇ、東レ・ダウコーニング株式会社製のシランカップリング剤、商品名：ＳＺ６０３０を０．５ｇ、及び上記で得た粒子状の発熱低減用蛍光材料を２ｇ、９０℃のロールミルで混練して、発熱低減用樹脂組成物を得た。

（発熱低減太陽電池封止シートの作製）
上記で得られた発熱低減用樹脂組成物の約３０ｇを離型シートに挟み、０．６ｍｍ厚ステンレス製スペーサーを用い、熱板を８０℃に調整したプレスを用い、シート状にして発熱低減太陽電池封止シートを得た。この発熱低減太陽電池封止シートには、紫外線吸収剤は含有されていない。

（裏面用太陽電池封止シートの作製）
上記発熱低減太陽電池封止シートの作製と同様にして、但し発熱低減用蛍光材料を添加せずに、裏面用太陽電池封止シートを作製した。

（太陽電池モジュールの作製）
保護ガラスとしての強化ガラス（旭硝子株式会社製）の上に、上記発熱低減太陽電池封止シートを載せ、その上に、起電力を外部に取り出せるようにした太陽電池セル（受光面を下に向ける）を載せ、更に、裏面用太陽電池封止シート、バックフィルムとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡績株式会社製、商品名：Ａ−４３００）を順次載せ、真空ラミネータを用いてラミネートし、実施例１の太陽電池モジュールを作製した。

［比較例１］
（紫外線吸収剤を含有する樹脂組成物の調整）
透明分散媒樹脂として東ソー株式会社製のエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）、商品名：ウルトラセン６３４（紫外線吸収剤を含有しない）を１００ｇ用い、アルケマ吉富株式会社製の過酸化物熱ラジカル重合開始剤（本比較例では、架橋剤としても働く）、商品名：ルペロックス１０１を１．５ｇ、東レ・ダウコーニング株式会社製のシランカップリング剤、商品名：ＳＺ６０３０を０．５ｇ、シプロ化成株式会社製の紫外線吸収剤、商品名：シーソーブ１０２を０．２５ｇ、ＢＡＳＦ社製の光安定剤、商品名：チヌビン７７０ＤＦを０．０４ｇ、９０℃のロールミルで混練して、紫外線吸収剤を含有する樹脂組成物を得た。

（紫外線吸収剤を含有する太陽電池封止シートの作製）
上記で得られた紫外線吸収剤を含有する樹脂組成物の約３０ｇを離型シートに挟み、０．６ｍｍ厚ステンレス製スペーサーを用い、熱板を８０℃に調整したプレスを用い、シート状にして紫外線吸収剤を含有する太陽電池封止シートを得た。

（紫外線吸収剤を含有する太陽電池モジュールの作製）
保護ガラスとしての強化ガラス（旭硝子株式会社製）、上記で得られた紫外線吸収剤を含有する太陽電池封止シート、太陽電池セル（受光面を下に向ける）、前記ＥＶＡ樹脂（０．６ｍｍ厚）、バックフィルムとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡績株式会社製、商品名：Ａ−４３００）をこの順に重ね、真空ラミネータを用いてラミネートし、比較例１の太陽電池モジュールを作製した。

＜太陽電池特性の評価＞
通常、太陽電池特性の評価をする場合、ＪＩＳ−Ｃ−８９１３及びＪＩＳ−Ｃ−８９１４に準拠して擬似太陽光線、ソーラーシミュレータを用い、標準条件（１ｋＷ／ｍ^２、２５℃）で評価するが、本発明の効果を正しく評価するためには、同一条件で、セル温度が抑制できていることを示さなければならない。このため、屋外の自然光にて、同時に実施例の太陽電池モジュールと比較例のそれを比較検討した。また、本発明では、発熱低減の目的に蛍光物質を使用しているため、波長変換機能により、セルに導入される光量が増すことになるため、最大出力値では、温度による効果と、光量による効果を切り分けることができないため、光量に依存せず、温度に依存する特性値、開放電圧（Ｖｏｃ）にて評価することにした。

屋外自然光を遮るもののない場所で、上記各モジュール受光面に垂直な線（法線）を南、仰角３０度に設置し、日の出前から日の入り後まで、１分間隔でＶｏｃのデータを取り込んだ。この結果を図２に示す。この測定には、Ｉ−Ｖカーブトレーサー（英弘精機株式会社製、商品名：ＭＰ−１６０）を用いた。
また、同時に波長変換機能との積算による効果は、最大出力Ｐｍに見られるが、これを図３に示す。

これらの図に見られるように、Ｖｏｃにして、約１．２％、Ｐｍにして、約６％の向上が見られた。

１０ 太陽電池セル
１２ 保護層
１４ バックフィルム
１６ 封止層
１８ 裏面用封止層

Claims (4)

1. 分散媒樹脂と、３００〜４５０ｎｍに吸収波長ピークを有し、５００〜９００ｎｍに蛍光ピークを有する蛍光物質とを含み、
   前記蛍光物質が、樹脂中に内包されている発熱低減太陽電池封止シート。
2. 前記蛍光物質が、ユーロピウム錯体である請求項１に記載の発熱低減太陽電池封止シート。
3. 前記蛍光物質以外の紫外線吸収剤の含有率が、分散媒樹脂１００質量部に対し０．１５質量部以下である請求項１又は２に記載の発熱低減太陽電池封止シート。
4. 太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの受光面側に設けられた、請求項１〜３のいずれかに記載の発熱低減太陽電池封止シートと、
   を有する太陽電池モジュール。

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