JP2012222148A - フレキシブル太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】保護層と封止層との接着性に優れ、高い効率で製造することができるフレキシブル太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層と、太陽電池素子とを有するフレキシブル太陽電池モジュール。
【選択図】なし
【解決手段】アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層と、太陽電池素子とを有するフレキシブル太陽電池モジュール。
【選択図】なし
Description
本発明は、フレキシブル太陽電池モジュールを構成する保護層と、太陽電池素子を封止するための封止層との接着性に優れ、高い効率で製造することができるフレキシブル太陽電池モジュールに関する。
太陽電池として、ガラスを基材とするリジットな太陽電池モジュールと、ポリイミドやポリエステル系の耐熱高分子材料やステンレス薄膜を基材とするフレキシブルな太陽電池モジュールとが知られている。近年、薄型化や軽量化による運搬、施工の容易さや、衝撃に強い点から、フレキシブルな太陽電池モジュールが注目されるようになってきている。
このようなフレキシブルな太陽電池モジュールは、フレキシブル基材上に、光が照射されると電流を生じる機能を有するシリコン半導体や化合物半導体等からなる光電変換層等を薄膜状に積層したフレキシブル太陽電池素子の上下面を、封止層で封止し、最外層として保護層を備える。
フレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法として、ラミネーターによる真空加熱圧着法が一般に用いられる。しかし、圧着時にフィルムが弛んでいたりするとシワが入りやすいといった問題があった。
また、近年、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法として、量産化に優れる点で、ロールツーロール法が検討されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
ロールツーロール法は、封止層と保護層とからなるフィルム状の太陽電池保護シートを巻回させたロールを使用し、該ロールから巻き出した太陽電池保護シートを、一対のロールを用いて狭窄することにより、太陽電池素子に熱圧着させて封止を行い、連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法である。
このようなロールツーロール法によれば、極めて高い効率で連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造することが期待できる。
また、近年、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法として、量産化に優れる点で、ロールツーロール法が検討されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
ロールツーロール法は、封止層と保護層とからなるフィルム状の太陽電池保護シートを巻回させたロールを使用し、該ロールから巻き出した太陽電池保護シートを、一対のロールを用いて狭窄することにより、太陽電池素子に熱圧着させて封止を行い、連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法である。
このようなロールツーロール法によれば、極めて高い効率で連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造することが期待できる。
フレキシブル太陽電池モジュールの保護層には、高い耐衝撃性を有し、かつ、軽いという点で、通常熱可塑性物質がしばしば用いられてきた。なかでも、フルオロポリマーは、耐候性、耐放射線性、耐薬品性に優れ、比較的不活性であり、非常に低い表面エネルギーを有するため汚染物が付着しにくいといった点から、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）等が保護層に従来より用いられていた（例えば、特許文献２を参照のこと）。
一方、太陽電池素子を封止するための封止層には、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂等が用いられてきた（例えば、特許文献３を参照のこと）。
一方、太陽電池素子を封止するための封止層には、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂等が用いられてきた（例えば、特許文献３を参照のこと）。
しかし、これらの封止材からなる封止層と、フルオロポリマーからなる保護層とは、接着性が充分ではなかった。このため、上記接着性を高めるために、例えば、封止層とフルオロポリマーからなるフィルムとの間に、アクリルポリマーや、アクリルポリマーとフルオロポリマーとの混合物の接着剤組成物を塗布する方法等が知られている（例えば、特許文献４を参照のこと）。
しかしながら、アクリルポリマー等の混合物を用いた場合、フルオロポリマー単独の場合と比較して、フレキシブル太陽電池モジュールの耐候性や耐熱性が顕著に低下してしまうという問題があった。また、上記アクリルポリマーの混合物をフレキシブル太陽電池モジュールの保護材料として使用すると、製造工程時、特に、太陽電池素子を連続的に封止する工程において、しわやカールが発生するといった問題があった。
本発明は、上記現状に鑑みて、保護層と封止層との接着性に優れ、高い効率で製造することができるフレキシブル太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層と、太陽電池素子とを有することを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールである。
以下に、本発明を詳述する。
以下に、本発明を詳述する。
本発明は、それぞれ特定の成分からなる保護層と封止層とすることにより、保護層と封止層との接着性に優れ、高い効率で製造することができるフレキシブル太陽電池モジュールとしたものである。
すなわち、本発明者らは、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有したフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有した熱可塑性樹脂からなる封止層とを組み合わせることにより、透明性と耐候性とを低下させることなく、保護層と封止層との接着性を向上させ、かつ、ロールツーロール法等の製法にも適用可能で、高い効率でフレキシブル太陽電池モジュールを製造することができようになることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有したフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有した熱可塑性樹脂からなる封止層とを組み合わせることにより、透明性と耐候性とを低下させることなく、保護層と封止層との接着性を向上させ、かつ、ロールツーロール法等の製法にも適用可能で、高い効率でフレキシブル太陽電池モジュールを製造することができようになることを見い出し、本発明を完成させた。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層と、太陽電池素子とを有する。
図１に、保護層１、封止層２及び太陽電池素子Ｃを有する本発明のフレキシブル太陽電池モジュールＡの一例の縦断面模式図を示す。
図１に、保護層１、封止層２及び太陽電池素子Ｃを有する本発明のフレキシブル太陽電池モジュールＡの一例の縦断面模式図を示す。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層を有する。
上記保護層は、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールにおいて最外層となり得る層である。上記保護層は、フルオロポリマーからなるため、一般的に耐候性や耐汚染性等に優れる。
上記保護層は、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールにおいて最外層となり得る層である。上記保護層は、フルオロポリマーからなるため、一般的に耐候性や耐汚染性等に優れる。
上記保護層を構成するフルオロポリマーは、鎖中に重合を開始できるビニル基と、該ビニル基に直接結合した少なくとも一つのフッ素原子と、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基とを有する化合物の中から選択される少なくとも１種のモノマーを含む任意のポリマーである。
上記モノマーの例としては、例えば、フッ化ビニル；フッ化ビニリデン（ＶＤＦ、式ＣＨ２＝ＣＦ２）；トリフルオロエチレン（ＶＦ３）；クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）；１，２−ジフルオロエチレン；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）；ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）；ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）及びペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）等のペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）；ペルフルオロ（１，３−ジオキソール）；ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）（ＰＤＤ）；式ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２Ｘ（ここでＸは、ＳＯ２Ｆ、ＣＯ２Ｈ、ＣＨ２ＯＨ、ＣＨ２ＯＣＮ又はＣＨ２ＯＰＯ３Ｈ）の化合物；式ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２Ｆ）の化合物；式Ｆ（ＣＦ２）ｎＣＨ２ＯＣＦ＝ＣＦ２（ここでｎは１、２、３、４または５）の化合物；式Ｒ１ＣＨ２ＯＣＦ＝ＣＦ２（ここでＲ１は水素又はＦ（ＣＦ２）ｚで、ｚは１、２、３又は４）の化合物；式Ｒ３ＯＣＦ＝ＣＨ２（ここでＲ３はＦ（ＣＦ２）ｚ−で、ｚは１、２、３又は４）の化合物；ペルフルオロブチルエチレン（ＰＦＢＥ）；３，３，３−トリフルオロプロペン及び２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロ−１−プロペンを挙げることができる。
上記フルオロポリマーはホモポリマーでもコポリマーでもよく、エチレン等の非フルオロモノマーを構成成分として含んでいてもよい。
上記フルオロポリマーはホモポリマーでもコポリマーでもよく、エチレン等の非フルオロモノマーを構成成分として含んでいてもよい。
上記フルオロポリマーは下記の中から選択することが好ましい：
１）フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）のホモポリマーと、好ましくは少なくとも５０重量％のＶＤＦを含むそのコポリマー。上記コポリマーのコモノマーは、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、トリフルオロエチレン（ＶＦ３）及びテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）から選択される。
２）トリフルオロエチレン（ＶＦ３）のホモポリマー及びコポリマー。
３）クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）及び／又はエチレン（必要に応じてＶＤＦ及び／又はＶＦ３をさらに含むことができる）の残基を結合したコポリマー、特にターポリマー。
なかでも、上記フルオロポリマーは、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）のホモポリマー及び／又はコポリマーであることが好ましい。
１）フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）のホモポリマーと、好ましくは少なくとも５０重量％のＶＤＦを含むそのコポリマー。上記コポリマーのコモノマーは、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、トリフルオロエチレン（ＶＦ３）及びテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）から選択される。
２）トリフルオロエチレン（ＶＦ３）のホモポリマー及びコポリマー。
３）クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）及び／又はエチレン（必要に応じてＶＤＦ及び／又はＶＦ３をさらに含むことができる）の残基を結合したコポリマー、特にターポリマー。
なかでも、上記フルオロポリマーは、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）のホモポリマー及び／又はコポリマーであることが好ましい。
上記ＰＶＤＦは、ＶＤＦを、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７５重量％以上、更に好ましくは８５重量％以上含有する。上記ＰＶＤＦに含まれるコモノマーとしては、ＨＦＰ及び／又はＣＴＦＥであることが好ましい。
上記ＰＶＤＦは、粘度が１００Ｐａ・ｓ〜２０００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。粘度が上記範囲内であると、保護層を形成する際の押出成形や射出成形に適する。
上記粘度は、３００Ｐａ・ｓ〜１２００Ｐａ・ｓの範囲であることがより好ましい。
上記粘度は、細管レオメターを用いて、１００ｓ−１の剪断速度で、２３０℃で測定した値である。
上記粘度は、３００Ｐａ・ｓ〜１２００Ｐａ・ｓの範囲であることがより好ましい。
上記粘度は、細管レオメターを用いて、１００ｓ−１の剪断速度で、２３０℃で測定した値である。
上記ＰＶＤＦとしては、市販品を用いてもよい。本発明において使用可能な上記ＰＶＤＦの市販品としては、例えば、カイナー（Ｋｙｎａｒ、登録商標）７１０、７２０、７４０（いずれもアルケマ社製）；カイナーフレックス（Ｋｙｎａｒｆｌｅｘ、登録商標）２８０２、２８００、２８５０、３１２０（いずれもアルケマ社製）を挙げることができる。
上記保護層は、更に、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有する。
上記アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有することにより、透明性を低下させることなく、上述した封止層との接着性を向上させることができる。
上記アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有することにより、透明性を低下させることなく、上述した封止層との接着性を向上させることができる。
上記アミノ基を有するオルガノシラン化合物としては、一般式（Ｉ）で表されるアミノシラン化合物であることが好ましい。
上記一般式（Ｉ）において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ同一でも異なっていても良く、炭素原子数１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基である。
上記炭素原子数１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、及び、これらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基、アルコキシ基等で置換した基、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、２−シアノエチル基、メトキシ基、エトキシエチル基、等を例示することができる。
これらの中でも、Ｒ１及びＲ２は、炭素原子数が６以下のものが好ましく、特にＲ１としてはアルキル基、アルコキシアルキル基が好適であり、Ｒ２としては、非置換又は置換のアルキル基、アリール基が好適である。
上記炭素原子数１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、及び、これらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基、アルコキシ基等で置換した基、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、２−シアノエチル基、メトキシ基、エトキシエチル基、等を例示することができる。
これらの中でも、Ｒ１及びＲ２は、炭素原子数が６以下のものが好ましく、特にＲ１としてはアルキル基、アルコキシアルキル基が好適であり、Ｒ２としては、非置換又は置換のアルキル基、アリール基が好適である。
上記一般式（Ｉ）におけるＲ３は、炭素原子数１〜１０の二価の有機基である。
上記炭素原子数１〜１０の二価の有機基としては、例えば、アルキレン基、アリーレン基、オキシアルキレン基やイミノアルキレン基等の置換アルキレン基、アルキレンアリーレン基、オキシアルキレンアリーレン基やイミノアルキレンアリーレン基等の置換アルキレンアリーレン基を挙げることができる。特にＲ３として好適な基は、以下の通りである。
上記炭素原子数１〜１０の二価の有機基としては、例えば、アルキレン基、アリーレン基、オキシアルキレン基やイミノアルキレン基等の置換アルキレン基、アルキレンアリーレン基、オキシアルキレンアリーレン基やイミノアルキレンアリーレン基等の置換アルキレンアリーレン基を挙げることができる。特にＲ３として好適な基は、以下の通りである。
上記一般式（Ｉ）におけるＲ４は、水素原子又は炭素原子数が１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基である。上記炭素原子数が１〜１０の非置換若しくは置換の一価の炭化水素基としては、例えば、上記Ｒ１及びＲ２について例示した基と同様の基を挙げることができる。
本発明において、特に好適なＲ４は、水素原子及びフェニル基である。
本発明において、特に好適なＲ４は、水素原子及びフェニル基である。
また上記一般式（Ｉ）において、ｍは２又は３の数である。この点から、上記アミノシラン化合物は、ケイ素原子に結合している加水分解性の基（Ｒ１ Ｏ）を、２個又は３個有していることが理解される。
上記一般式（Ｉ）で表されるアミノシラン化合物として、特に好適なものとしては、これに限定されるものではないが、以下のものを例示することができる。
上記アミノシラン化合物としては、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、及び、３−アニリノプロピルトリメトキシシランからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。
上記保護層は、上述したアミノ基を有するオルガノシラン化合物を１種又は２種以上含有していてもよい。
上記保護層は、上述したアミノ基を有するオルガノシラン化合物を１種又は２種以上含有していてもよい。
上記アミノ基を有するオルガノシラン化合物の含有量は、上記保護層と封止層との接着力を高める観点より、フルオロポリマー１００重量部に対して０．００１重量部以上３重量部以下であることが望ましい。
上記保護層は、上述したフルオロポリマー及びアミノ基を有するオルガノシラン化合物の他に、潤滑剤を含有していてもよい。潤滑剤を含有すると、目やに防止やスリップ性を向上できる。
上記保護層は、厚みが５〜２００μｍであることが好ましい。上記保護層を、フィルム又は押出成形層として形成する場合には、厚みは１５〜８０μｍであることが好ましい。一方、コーティングにより形成する場合には、厚みは５〜２５μｍであることが好ましい。
上記保護層を形成する方法としては、例えば、上記フルオロポリマーと、上記アミノ基を有するオルガノシラン化合物と、必要に応じて添加される添加剤とを所定の重量割合にて押出機に供給して溶融、混練し、押出機からシート状に押出して、保護層を形成する方法等が挙げられる。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、封止層を有する。
上記封止層は、太陽電池素子を封止するための層である。上記封止層は、上記保護層に隣接していることが好ましい。
上記封止層は、太陽電池素子を封止するための層である。上記封止層は、上記保護層に隣接していることが好ましい。
上記封止層は、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる層である。
上記エポキシ基を有する化合物を含有した熱可塑性樹脂を封止層に用いることにより、上記保護層との接着性を向上させることができる。
上記エポキシ基を有する化合物を含有した熱可塑性樹脂を封止層に用いることにより、上記保護層との接着性を向上させることができる。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）共重合体、酸変性ポリオレフィン、シラン変性ポリオレフィン、アイオノマー、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等を挙げることができる。
なかでも、接着性に優れる点で、上記熱可塑性樹脂としては、酸変性ポリオレフィンであることが好ましく、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂であることがより好ましい。
なかでも、接着性に優れる点で、上記熱可塑性樹脂としては、酸変性ポリオレフィンであることが好ましく、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂であることがより好ましい。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂を封止層に用いることにより、封止層と保護層との接着性をより優れたものとすることができる。また、ロールツーロール法等の連続的に封止して製造する方法においても、効率良くフレキシブル太陽電池モジュールを製造することができる。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂としては、無水マレイン酸でグラフト変性したオレフィン系樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸又はメタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。
なかでも、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂としては、オレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性した樹脂であることが好ましい。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂としては、無水マレイン酸でグラフト変性したオレフィン系樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸又はメタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。
なかでも、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂としては、オレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性した樹脂であることが好ましい。
上記オレフィン系樹脂は、単一のモノマーからなるホモポリマーであっても、２以上の種類のモノマーからなる共重合体であってもよい。
上記ホモポリマーとしては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
上記共重合体としては、具体的には、エチレン−αオレフィン共重合体、ポリプロピレン−αオレフィン共重合体等が挙げられる。
上記オレフィン系樹脂としては、中でも、熱融着の観点からα−オレフィンとエチレンとの共重合体である、α−オレフィン−エチレン共重合体が好ましい。
上記ホモポリマーとしては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
上記共重合体としては、具体的には、エチレン−αオレフィン共重合体、ポリプロピレン−αオレフィン共重合体等が挙げられる。
上記オレフィン系樹脂としては、中でも、熱融着の観点からα−オレフィンとエチレンとの共重合体である、α−オレフィン−エチレン共重合体が好ましい。
上記α−オレフィン−エチレン共重合体は、α−オレフィンとエチレンとからなる共重合体であることが好ましい。
上記α−オレフィンは、樹脂の非晶性向上による低融点化、柔軟化のため、炭素数が３〜１０であることが好ましく、炭素数が４〜８であることがより好ましい。
上記α−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン等が挙げられ、なかでも、上記α−オレフィンとしては、１−ブテン、１−オクテンが好ましい。
すなわち、上記α−オレフィン−エチレン共重合体としては、ブテン−エチレン共重合体、オクテン−エチレン共重合体が好ましい。
上記α−オレフィンは、樹脂の非晶性向上による低融点化、柔軟化のため、炭素数が３〜１０であることが好ましく、炭素数が４〜８であることがより好ましい。
上記α−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン等が挙げられ、なかでも、上記α−オレフィンとしては、１−ブテン、１−オクテンが好ましい。
すなわち、上記α−オレフィン−エチレン共重合体としては、ブテン−エチレン共重合体、オクテン−エチレン共重合体が好ましい。
上記オレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性する方法としては、公知の方法が用いられ、例えば、上記オレフィン系樹脂と無水マレイン酸とラジカル重合開始剤とを含有した組成物を、押出機に供給して溶融混練してオレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶融変性法や、上記オレフィン系樹脂を溶媒に溶解させて溶解液を作製し、この溶解液に無水マレイン酸及びラジカル重合開始剤を添加してオレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶液変性法等が挙げられる。なかでも、機上混合できる点で、上記溶融変性法が生産上好ましい。
上記グラフト変性する方法において使用するラジカル重合開始剤としては、従来からラジカル重合に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシオクトエート、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、必要に応じてブテン成分、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非晶質のエチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等を５重量％以上含有していることが好ましい。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、無水マレイン酸の総含有量が０．００５〜３重量％であることが好ましい。
上記無水マレイン酸の総含有量が０．００５重量％未満であると、上記封止層の太陽電池素子に対する接着性が低下するおそれがある。上記無水マレイン酸の総含有量が３重量％を超えると、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が架橋して、上記封止層の接着性が低下したり、押出成形性が低下したりするおそれがある。
上記無水マレイン酸の総含有量は、下限が０．０５重量％であることがより好ましく、０．１重量％であることが更に好ましく、上限が１．５重量％であることがより好ましく、１．０重量％であることが更に好ましい。
なお、上記無水マレイン酸の総含有量は、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂を用いて試験フィルムを作製し、上記試験フィルムの赤外吸収スペクトルを測定して、１７９０ｃｍ−１付近の吸収強度から算出することができる。具体的には、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量は、例えば、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置 Ｎｉｃｏｌｅｔ ６７００ ＦＴ−ＩＲ）を用いて、高分子分析ハンドブック（日本分析化学会編、朝倉書店発行、２００８年）等に記載された既知の測定方法で測定することができる。
上記無水マレイン酸の総含有量が０．００５重量％未満であると、上記封止層の太陽電池素子に対する接着性が低下するおそれがある。上記無水マレイン酸の総含有量が３重量％を超えると、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が架橋して、上記封止層の接着性が低下したり、押出成形性が低下したりするおそれがある。
上記無水マレイン酸の総含有量は、下限が０．０５重量％であることがより好ましく、０．１重量％であることが更に好ましく、上限が１．５重量％であることがより好ましく、１．０重量％であることが更に好ましい。
なお、上記無水マレイン酸の総含有量は、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂を用いて試験フィルムを作製し、上記試験フィルムの赤外吸収スペクトルを測定して、１７９０ｃｍ−１付近の吸収強度から算出することができる。具体的には、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量は、例えば、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置 Ｎｉｃｏｌｅｔ ６７００ ＦＴ−ＩＲ）を用いて、高分子分析ハンドブック（日本分析化学会編、朝倉書店発行、２００８年）等に記載された既知の測定方法で測定することができる。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃であることが好ましい。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃より低いと、上記封止層の耐熱性が低下するおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が１２５℃より高いと、封止工程において、上記封止層の加熱時間が長くなり、フレキシブル太陽電池モジュールの生産性が低下したり、又は、太陽電池素子の封止が不充分となったりするおそれがある。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、８３〜１１０℃であることがより好ましい。
なお、上記示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に規定されている測定方法に準拠して測定することができる。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃より低いと、上記封止層の耐熱性が低下するおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が１２５℃より高いと、封止工程において、上記封止層の加熱時間が長くなり、フレキシブル太陽電池モジュールの生産性が低下したり、又は、太陽電池素子の封止が不充分となったりするおそれがある。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、８３〜１１０℃であることがより好ましい。
なお、上記示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に規定されている測定方法に準拠して測定することができる。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０分〜２９ｇ／１０分であることが好ましい。上記メルトフローレイトが０．５ｇ／１０分未満であると、封止層の押出成形性が低下するおそれがある。２９ｇ／１０分を超えると、上記封止層の押出成形性が低下して、該封止層の厚み精度が低下するおそれがある。
上記メルトフローレイトは、２ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイトは、ポリエチレン系樹脂のメルトブローレイトの測定方法であるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ荷重にて測定された値をいう。
上記メルトフローレイトは、２ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイトは、ポリエチレン系樹脂のメルトブローレイトの測定方法であるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ荷重にて測定された値をいう。
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、３０℃での粘弾性貯蔵弾性率が２×１０８Ｐａ以下であることが好ましい。上記３０℃での粘弾性貯蔵弾性率が２×１０８Ｐａを超えると、上記封止層の柔軟性が低下して取扱性が低下したり、太陽電池素子を上記封止層によって封止して太陽電池モジュールを製造する際に、上記封止層を急激に加熱する必要が生じるおそれがある。上記３０℃での粘弾性貯蔵弾性率は、低すぎると、上記封止層が室温にて接着性を発現して上記封止層の取扱性が低下することがあるため、下限は１×１０７Ｐａであることが好ましい。また、上限は１．５×１０８Ｐａがより好ましい。
また、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、１００℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０６Ｐａ以下であることが好ましい。上記１００℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０６Ｐａを超えると、上記封止層の太陽電池素子に対する接着性が低下するおそれがある。
上記１００℃での粘弾性貯蔵弾性率は、低すぎると、上記封止層によって太陽電池素子を封止して太陽電池モジュールを製造する際に、上記封止層が押圧力によって大きく流動して、上記封止層の厚みの不均一化が大きくなるおそれがあるため、下限は１×１０４Ｐａであることが好ましい。また、上限は４×１０６Ｐａがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂の粘弾性貯蔵弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠した動的性質試験方法によって測定された値をいう。
上記１００℃での粘弾性貯蔵弾性率は、低すぎると、上記封止層によって太陽電池素子を封止して太陽電池モジュールを製造する際に、上記封止層が押圧力によって大きく流動して、上記封止層の厚みの不均一化が大きくなるおそれがあるため、下限は１×１０４Ｐａであることが好ましい。また、上限は４×１０６Ｐａがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂の粘弾性貯蔵弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠した動的性質試験方法によって測定された値をいう。
上記封止層は、更に、エポキシ基を有する化合物を含有する。
上記エポキシ基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、エポキシシラン化合物、エポクロルヒドリン−ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポクロルヒドリン−ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールＡのグリシジルエーテルなどの難燃型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡプロピレンオキシド付加物のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ｐ−オキシ安息香酸グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、ｍ−アミノフェノール系エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、各種脂環式エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−ｏ−トルイジントリグリシジルイソシアヌレート、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンなどの多価アルコールのグリシジルエーテル、ヒダントイン型エポキシ樹脂、石油樹脂などの不飽和重合体のエポキシ化合物を挙げることができる。これらは単独で用いられても良いが、２種以上併用されてもよい。
なかでも、上記エポキシ基を有する化合物としては、透明性や耐候性を維持したまま、上記保護層との接着性を向上させることができる点で、エポキシシラン化合物であることが好ましい。
上記エポキシ基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、エポキシシラン化合物、エポクロルヒドリン−ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポクロルヒドリン−ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールＡのグリシジルエーテルなどの難燃型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡプロピレンオキシド付加物のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ｐ−オキシ安息香酸グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、ｍ−アミノフェノール系エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、各種脂環式エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−ｏ−トルイジントリグリシジルイソシアヌレート、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンなどの多価アルコールのグリシジルエーテル、ヒダントイン型エポキシ樹脂、石油樹脂などの不飽和重合体のエポキシ化合物を挙げることができる。これらは単独で用いられても良いが、２種以上併用されてもよい。
なかでも、上記エポキシ基を有する化合物としては、透明性や耐候性を維持したまま、上記保護層との接着性を向上させることができる点で、エポキシシラン化合物であることが好ましい。
上記エポキシシラン化合物は、エポキシ基を有するシラン化合物であり、脂肪族エポキシ基、脂環式エポキシ基等のエポキシ基を分子中に少なくとも１個有していればよい。
上記エポキシシラン化合物としては、下記一般式（ＩＩ）で示されるシラン化合物であることが好ましい。
上記エポキシシラン化合物としては、下記一般式（ＩＩ）で示されるシラン化合物であることが好ましい。
（式中、Ｒ１は、３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を示し、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示し、Ｒ３は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示し、且つ、ｎは０又は１である。）
Ｒ１は、下記式（ＩＩＩ）で示される３−グリシドキシプロピル基、又は、下記式（ＩＶ）で示される２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を示す。
上記Ｒ２としては、炭素数が１〜３であるアルキル基であれば、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、メチル基及びエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
上記Ｒ３としては、炭素数が１〜３であるアルキル基であれば、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、メチル基が好ましい。
上記一般式（ＩＩ）で示されるシラン化合物としては、例えば、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、２−（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、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン等が挙げられる。
上記一般式（ＩＩ）において、ｎは０であることが好ましい。
上記エポキシシラン化合物としては、特に好ましくは、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及び、２−（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が挙げられる。
上記エポキシシラン化合物としては、特に好ましくは、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及び、２−（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が挙げられる。
上記エポキシ基を有する化合物の含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５〜５重量部であることが好ましい。０．０５重量部未満であると、封止層と保護層との接着性の向上が不充分となるおそれがある。５重量部を超えると、上記接着性がかえって低下するおそれがある。
上記エポキシ基を有する化合物の含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、下限が０．０５重量部であることがより好ましく、上限が１重量部であることがより好ましい。
上記エポキシ基を有する化合物の含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、下限が０．０５重量部であることがより好ましく、上限が１重量部であることがより好ましい。
上記封止層は、その物性を損なわない範囲内において、他の添加剤を更に含有していてもよい。上記他の添加剤としては、例えば、ＵＶ安定剤、可塑剤、充填剤、着色剤、顔料、抗酸化剤、帯電防止剤、界面活性剤、調色液、屈折率マッチング用添加剤及び分散助剤等が挙げられる。
上記封止層は、厚みが８０〜７００μｍであることが好ましい。
８０μｍ未満であると、フレキシブル太陽電池モジュールの絶縁性を保持できないおそれがある。７００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの難燃性に悪影響を及ぼしたり、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が重くなるおそれがあるし、経済的にも不利である。
上記封止層の厚みは、１５０〜４００μｍであることがより好ましい。
８０μｍ未満であると、フレキシブル太陽電池モジュールの絶縁性を保持できないおそれがある。７００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの難燃性に悪影響を及ぼしたり、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が重くなるおそれがあるし、経済的にも不利である。
上記封止層の厚みは、１５０〜４００μｍであることがより好ましい。
上記封止層を形成する方法としては、例えば、上記熱可塑性樹脂と、上記エポキシ基を有する化合物と、必要に応じて添加される添加剤とを所定の重量割合にて押出機に供給して溶融、混練し、押出機からシート状に押出して封止層を形成する方法等が挙げられる。
上記保護層と封止層とは、これらを組み合わせて、太陽電池保護シートとすることができる。
図２に、保護層１と封止層２とからなる太陽電池保護シートＢの一例の縦断面模式図を示す。
上記太陽電池保護シートは、上記保護層と封止層とを積層一体化することにより製造することができる。上記積層一体化する方法としては、特に限定されず、例えば、予め形成した上記封止層の一面に、押出ラミネートにより上記保護層を形成する方法や、上記保護層と上記封止層とを共押出により形成する方法等が挙げられる。
なかでも、上記太陽電池保護シートは、上記保護層と上記封止層との間の良好な結合を形成し得る点で、共押出により形成されることが好ましい。
上記共押出の工程における、押出設定温度は、上記フルオロポリマー及び上記熱可塑性樹脂の融点より３０℃以上、かつ、分解温度より３０℃未満であることが好ましい。
図２に、保護層１と封止層２とからなる太陽電池保護シートＢの一例の縦断面模式図を示す。
上記太陽電池保護シートは、上記保護層と封止層とを積層一体化することにより製造することができる。上記積層一体化する方法としては、特に限定されず、例えば、予め形成した上記封止層の一面に、押出ラミネートにより上記保護層を形成する方法や、上記保護層と上記封止層とを共押出により形成する方法等が挙げられる。
なかでも、上記太陽電池保護シートは、上記保護層と上記封止層との間の良好な結合を形成し得る点で、共押出により形成されることが好ましい。
上記共押出の工程における、押出設定温度は、上記フルオロポリマー及び上記熱可塑性樹脂の融点より３０℃以上、かつ、分解温度より３０℃未満であることが好ましい。
上記太陽電池保護シートは、表面にエンボス形状を有していることが好ましい。上記太陽電池保護シートは、特に、フレキシブル太陽電池モジュールに適用した際に受光面側となる表面（保護層面）に、エンボス形状を有していることが好ましい。
上記エンボス形状を有することにより、太陽光の反射ロスを低減したり、ギラツキを防止したり、外観を向上させたりすることができる。
上記エンボス形状は、規則的な凹凸形状であっても、ランダムな凹凸形状であってもよい。
上記エンボス形状は、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型しても、太陽電池素子に貼り合せた後でエンボス賦型しても、又は、太陽電池素子と貼り合せる工程で同時に賦型しても良い。
中でも、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型して形成するのが、エンボスの転写ムラが無く、均一なエンボス形状が得られるので好ましい。
特に、上述の封止層と保護層とを、共押出工程により同時に製膜加工し、冷却ロールにエンボスロールを用いて、溶融樹脂を冷却する際に同時にエンボス賦型したものは、太陽電池素子に貼り合わせる工程でエンボス形状が変形することなく、均一なエンボス形状が保てるので、より好ましい。
上記エンボス形状を有することにより、太陽光の反射ロスを低減したり、ギラツキを防止したり、外観を向上させたりすることができる。
上記エンボス形状は、規則的な凹凸形状であっても、ランダムな凹凸形状であってもよい。
上記エンボス形状は、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型しても、太陽電池素子に貼り合せた後でエンボス賦型しても、又は、太陽電池素子と貼り合せる工程で同時に賦型しても良い。
中でも、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型して形成するのが、エンボスの転写ムラが無く、均一なエンボス形状が得られるので好ましい。
特に、上述の封止層と保護層とを、共押出工程により同時に製膜加工し、冷却ロールにエンボスロールを用いて、溶融樹脂を冷却する際に同時にエンボス賦型したものは、太陽電池素子に貼り合わせる工程でエンボス形状が変形することなく、均一なエンボス形状が保てるので、より好ましい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、太陽電池素子を有する。
上記太陽電池素子は、一般に、受光することで電子が発生する光電変換層、発生した電子を取り出す電極層、及び、フレキシブル基材から構成される。
図３に、フレキシブル基材４上に光電変換層３が配置されてなる太陽電池素子Ｃの一例の縦断面模式図を示す。なお、電極層は、種々の配置が可能であり、ここでは省略する。
上記太陽電池素子は、一般に、受光することで電子が発生する光電変換層、発生した電子を取り出す電極層、及び、フレキシブル基材から構成される。
図３に、フレキシブル基材４上に光電変換層３が配置されてなる太陽電池素子Ｃの一例の縦断面模式図を示す。なお、電極層は、種々の配置が可能であり、ここでは省略する。
上記光電変換層としては、例えば、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコン等の結晶系半導体、アモルファスシリコン等のアモルファス系半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｃｄｓ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２等の化合物半導体、フタロシアニン、ポリアセチレン等の有機半導体等から形成されたものを挙げることができる。
上記光電変換層は、単層又は複層であってもよい。
上記光電変換層の厚みは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。
上記光電変換層は、単層又は複層であってもよい。
上記光電変換層の厚みは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。
上記フレキシブル基材としては、可撓性があり、フレキシブル太陽電池素子に使用することができるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン等の耐熱性樹脂からなる基材を挙げることができる。
上記フレキシブル基材の厚みは、１０〜８０μｍであることが好ましい。
上記フレキシブル基材の厚みは、１０〜８０μｍであることが好ましい。
上記電極層は、電極材料からなる層である。
上記電極層は、必要に応じて、上記光電変換層上にあってもよいし、上記光電変換層とフレキシブル基材との間にあってもよいし、上記フレキシブル基材面上にあってもよい。
また、上記太陽電池素子は、上記電極層を複数有していてもよい。
受光面側（表面）の電極層は、透明である必要があるため、上記電極材料としては、金属酸化物等の一般的な透明電極材料であることが好ましい。上記透明電極材料としては、特に限定されないが、ＩＴＯ又はＺｎＯ等が好適に使用される。
透明電極を使用しない場合は、バス電極やそれに付属するフィンガー電極を銀などの金属でパターニングされたものでもよい。
背面側（裏面）の電極層は、透明である必要はないため、一般的な電極材料によって構成されて構わないが、上記電極材料としては、銀が好適に用いられる。
上記電極層は、必要に応じて、上記光電変換層上にあってもよいし、上記光電変換層とフレキシブル基材との間にあってもよいし、上記フレキシブル基材面上にあってもよい。
また、上記太陽電池素子は、上記電極層を複数有していてもよい。
受光面側（表面）の電極層は、透明である必要があるため、上記電極材料としては、金属酸化物等の一般的な透明電極材料であることが好ましい。上記透明電極材料としては、特に限定されないが、ＩＴＯ又はＺｎＯ等が好適に使用される。
透明電極を使用しない場合は、バス電極やそれに付属するフィンガー電極を銀などの金属でパターニングされたものでもよい。
背面側（裏面）の電極層は、透明である必要はないため、一般的な電極材料によって構成されて構わないが、上記電極材料としては、銀が好適に用いられる。
上記太陽電池素子を製造する方法としては、公知の方法であれば、特に限定されず、例えば、上記フレキシブル基材上に上記光電変換層や電極層を配置する公知の方法により形成するとよい。
上記太陽電池素子は、ロール状に巻回された長尺状であってもよいし、矩形状のシート状であってもよい。
上記太陽電池素子は、ロール状に巻回された長尺状であってもよいし、矩形状のシート状であってもよい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、図１に示すように、太陽電池素子Ｃの光電変換層３側面に、封止層２及び保護層１を有するものであるが、更に、上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面にも、上記封止層及び上記保護層を有していてもよい。上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面に、上記封止層及び上記保護層を有することにより、太陽電池素子がより良好に封止され、長期間にわたって安定的に発電し得る太陽電池モジュールとすることができる。
上記太陽電池素子の光電変換層側面及びフレキシブル基材側面に、上記封止層及び上記保護層を有する場合の、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図を図４に示す。
図４は、順に、保護層１、封止層２、光電変換層３、フレキシブル基材４、封止層２及び保護層１からなる本発明のフレキシブル太陽電池モジュールＦの縦断面模式図を示す。
図４は、順に、保護層１、封止層２、光電変換層３、フレキシブル基材４、封止層２及び保護層１からなる本発明のフレキシブル太陽電池モジュールＦの縦断面模式図を示す。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法としては、例えば、所望形状に切断した、上記封止層と保護層とからなる上記太陽電池保護シートと、太陽電池素子とを用意し、上記太陽電池保護シートの封止層と、上記太陽電池素子の光電変換層側面、若しくは、両面とを対向させた状態で、上記太陽電池保護シートと上記太陽電池素子とを積層し、得られた積層体を、静止状態で、減圧下で、その厚み方向に押圧力を加えながら加熱して、上記太陽電池素子を上記太陽電池保護シートで封止する方法が挙げられる。
上記積層体を、減圧下で、その厚み方向に押圧力を加えながら加熱する工程は、真空ラミネーター等の従来公知の装置を用いて行うことができる。
上記積層体を、減圧下で、その厚み方向に押圧力を加えながら加熱する工程は、真空ラミネーター等の従来公知の装置を用いて行うことができる。
また、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールを製造する別の方法としては、上記太陽電池素子の少なくとも受光面（光電変換層側面）上に、上記封止層と保護層とからなる上記太陽電池保護シートを、一対の熱ロールを用いて狭窄し、熱圧着する方法が挙げられる。
上記太陽電池素子の受光面とは、光を受けることができる面であって、上記フレキシブル基材に対して光電変換層が配置された面をいう。
上記フレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法は、上記太陽電池素子の光電変換層が配置された面と、上記太陽電池保護シートの封止層面とを対向させた状態で、上記太陽電池素子と上記太陽電池保護シートとを積層し、これらを一対の熱ロールを用いて狭窄し、熱圧着する方法が好ましい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、このようなロールツーロール法を適用しても保護層と封止層との接着性に優れ、しわやカールが発生することがなく、高い効率で製造することができる。
上記太陽電池素子の受光面とは、光を受けることができる面であって、上記フレキシブル基材に対して光電変換層が配置された面をいう。
上記フレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法は、上記太陽電池素子の光電変換層が配置された面と、上記太陽電池保護シートの封止層面とを対向させた状態で、上記太陽電池素子と上記太陽電池保護シートとを積層し、これらを一対の熱ロールを用いて狭窄し、熱圧着する方法が好ましい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、このようなロールツーロール法を適用しても保護層と封止層との接着性に優れ、しわやカールが発生することがなく、高い効率で製造することができる。
上記一対の熱ロールを用いて狭窄する際の、上記熱ロールの温度は、７０〜１６０℃であることが好ましい。７０℃未満であると、接着不良を起こすおそれがある。１６０℃を超えると、熱圧着時にしわを発生しやすくなる。上記熱ロールの温度は８０〜１１０℃であることがより好ましい。
上記熱ロールの回転速度は、０．１〜１０ｍ／分であることが好ましい。０．１ｍ／分未満であると、熱圧着後しわが発生しやすくなるおそれがある。１０ｍ／分を超えると、接着不良が起こるおそれがある。上記熱ロールの回転速度は、０．３〜５ｍ／分であることがより好ましい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法の一例について、図５を用いて、具体的に説明する。
図５に示すように、まず、上記保護層と上記封止層からなり、ロール状に巻回された長尺状の太陽電池保護シートＢと、太陽電池素子Ｃとを用意する。そして、太陽電池保護シートＢ及び太陽電池素子Ｃのロールを巻き出し、太陽電池素子Ｃの光電変換層の受光面と、太陽電池保護シートＢの封止層面とを対向させた状態に配置し、両者を積層させて積層シートＤとする。
次いで、積層シートＤを、所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給し、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱して熱圧着し、太陽電池素子Ｃ及び太陽電池保護シートＢを接着一体化する。これにより、太陽電池素子が封止層によって封止され、フレキシブル太陽電池モジュールＡを得ることができる。
図５に示すように、まず、上記保護層と上記封止層からなり、ロール状に巻回された長尺状の太陽電池保護シートＢと、太陽電池素子Ｃとを用意する。そして、太陽電池保護シートＢ及び太陽電池素子Ｃのロールを巻き出し、太陽電池素子Ｃの光電変換層の受光面と、太陽電池保護シートＢの封止層面とを対向させた状態に配置し、両者を積層させて積層シートＤとする。
次いで、積層シートＤを、所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給し、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱して熱圧着し、太陽電池素子Ｃ及び太陽電池保護シートＢを接着一体化する。これにより、太陽電池素子が封止層によって封止され、フレキシブル太陽電池モジュールＡを得ることができる。
また、上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面を封止する方法としては、例えば、上述と同様にして、上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面に、上記太陽電池保護シートを、上記封止層が上記フレキシブル基材と対向するように配置し、これらを一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する方法が挙げられる。
上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面に、上記太陽電池保護シートを熱圧着する工程は、上述した太陽電池素子の受光面上に上記太陽電池保護シートを熱圧着する工程の前に行ってもよいし、同時に行ってもよく、又は、後に行ってもよい。
上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面に、上記太陽電池保護シートを熱圧着する工程は、上述した太陽電池素子の受光面上に上記太陽電池保護シートを熱圧着する工程の前に行ってもよいし、同時に行ってもよく、又は、後に行ってもよい。
上記太陽電池素子の光電変換層側面とフレキシブル基材側面とを、上記太陽電池保護シートで同時に封止して、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法の一例について、図６を用いて説明する。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子Ｃを用意する一方、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池保護シートを二つ用意する。そして、図６に示すように、長尺状の太陽電池保護シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出すと共に、長尺状の太陽電池素子Ｃを巻き出し、二つの太陽電池保護シートの封止層が互いに対向した状態にして、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせ、積層シートＤとする。そして、積層シートＤを所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給して、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池用保護シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池保護シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ｃを封止してフレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造において、上記太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせて積層シートＤを形成すると同時に、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子Ｃを用意する一方、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池保護シートを二つ用意する。そして、図６に示すように、長尺状の太陽電池保護シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出すと共に、長尺状の太陽電池素子Ｃを巻き出し、二つの太陽電池保護シートの封止層が互いに対向した状態にして、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせ、積層シートＤとする。そして、積層シートＤを所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給して、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池用保護シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池保護シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ｃを封止してフレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造において、上記太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせて積層シートＤを形成すると同時に、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。
また、太陽電池素子Ｃとして矩形状のシート状のものを用いた場合の、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造要領の一例を図７に示す。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子の代わりに、所定の大きさの矩形状のシート状の太陽電池素子Ｃを用意する。そして、図７に示すように、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池保護シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出し、それぞれの封止層を対向させた状態にした太陽電池保護シートＢ、Ｂ間に、太陽電池素子Ｃを所定時間間隔毎に供給し、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせ、積層シートＤとする。そして、積層シートＤを所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給して、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池保護シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ｃを封止してフレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造において、積層シートＤの形成と同時に、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子の代わりに、所定の大きさの矩形状のシート状の太陽電池素子Ｃを用意する。そして、図７に示すように、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池保護シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出し、それぞれの封止層を対向させた状態にした太陽電池保護シートＢ、Ｂ間に、太陽電池素子Ｃを所定時間間隔毎に供給し、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ｃを介して重ね合わせ、積層シートＤとする。そして、積層シートＤを所定の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給して、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池保護シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池保護シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ｃを封止してフレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造において、積層シートＤの形成と同時に、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層とを有することにより、透明性や耐候性を低下させることなく、上記保護層と封止層との接着性に優れ、かつ、高い効率で製造することができるものである。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールは、上述の構成からなるものであるため、保護層と封止層との接着性に優れ、かつ、高い効率で製造することができるものである。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１〜８、比較例１〜３）
表１及び２に示した、所定のオレフィン系樹脂を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性オレフィン系樹脂１００重量部と、所定量の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製 商品名「Ｚ−６０４０」）又は２−（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（信越化学工業社製 商品名「ＫＢＭ−３０３」）とからなる封止層用組成物を第一押出機に供給して２５０℃にて溶融混練した。
一方で、フルオロポリマー系樹脂（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アルケマ社製、商品名「カイナー７２０」））１００重量部と、表１及び２に示した所定量の３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、又は、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシランとからなる保護層用組成物を第二押出機に供給して、２５０℃にて溶融混練した。
そして、上記第一押出機と上記第二押出機とを共に接続させている合流ダイに、上記封止層用組成物及び上記保護層用組成物を供給して合流させ、合流ダイに接続させているＴダイからシート状に押出して、上記封止層用組成物からなる厚みが０．３ｍｍの封止層の一面に、上記保護層用組成物からなる厚みが０．０３ｍｍの保護層を積層一体化し、長尺状の一定幅を有する太陽電池保護シートを得た。
なお、使用した変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイト（ＭＦＲ）、及び、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）を表１及び２に示した。また、変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量を表１及び２に示した。
表１及び２に示した、所定のオレフィン系樹脂を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性オレフィン系樹脂１００重量部と、所定量の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製 商品名「Ｚ−６０４０」）又は２−（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（信越化学工業社製 商品名「ＫＢＭ−３０３」）とからなる封止層用組成物を第一押出機に供給して２５０℃にて溶融混練した。
一方で、フルオロポリマー系樹脂（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アルケマ社製、商品名「カイナー７２０」））１００重量部と、表１及び２に示した所定量の３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、又は、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシランとからなる保護層用組成物を第二押出機に供給して、２５０℃にて溶融混練した。
そして、上記第一押出機と上記第二押出機とを共に接続させている合流ダイに、上記封止層用組成物及び上記保護層用組成物を供給して合流させ、合流ダイに接続させているＴダイからシート状に押出して、上記封止層用組成物からなる厚みが０．３ｍｍの封止層の一面に、上記保護層用組成物からなる厚みが０．０３ｍｍの保護層を積層一体化し、長尺状の一定幅を有する太陽電池保護シートを得た。
なお、使用した変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイト（ＭＦＲ）、及び、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）を表１及び２に示した。また、変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量を表１及び２に示した。
次いで、上記で得られた太陽電池保護シートを用いて、以下の要領でフレキシブル太陽電池モジュールを作製した。
先ず、可撓性を有するポリイミドフィルムからなるフレキシブル基材上に、薄膜状のアモルファスシリコンからなる光電変換層が形成されてなり、且つ、ロール状に巻回されてなる太陽電池素子と、上記で得られた太陽電池保護シートがロール状に巻回された太陽電池保護シートとを用意した。
先ず、可撓性を有するポリイミドフィルムからなるフレキシブル基材上に、薄膜状のアモルファスシリコンからなる光電変換層が形成されてなり、且つ、ロール状に巻回されてなる太陽電池素子と、上記で得られた太陽電池保護シートがロール状に巻回された太陽電池保護シートとを用意した。
次に、図５に示すように、太陽電池素子Ｃ及び太陽電池保護シートＢを巻き出し、太陽電池素子Ｃの光電変換層上に太陽電池保護シートＢを、その封止層が上記光電変換層に対向した状態となるように積層させて積層シートＤとした。そして、積層シートＤを表１及び２に記載の温度に加熱された一対のロールＥ、Ｅ間に供給して、積層シートＤをその厚み方向に押圧しながら積層シートＤを加熱し、太陽電池保護シートＢを太陽電池素子Ｃに接着一体化させることにより太陽電池素子を封止してフレキシブル太陽電池モジュールＡを連続的に製造し、図示しない巻取り軸に巻き取った。
得られたフレキシブル太陽電池モジュールについて、しわの発生状況、カールの発生状況、剥離強度、層間剥離強度、及び、高温高湿耐久性を下記の要領で評価し、その結果を表１及び表２に示した。
＜しわの発生＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールのしわの発生状況を目視で判断し、以下の評点で点数付けした。４点以上が合格である。
５点：しわ発生が全く見られない。
４点：０．５ｍｍ以内のしわが１個／ｍ２発見される。
３点：０．５ｍｍ以内のしわが２〜４個／ｍ２発見される。
２点：０．５ｍｍ以内のしわが５個／ｍ２以上発見される。
１点：０．５ｍｍ以上の大きなしわが発見される。
得られたフレキシブル太陽電池モジュールのしわの発生状況を目視で判断し、以下の評点で点数付けした。４点以上が合格である。
５点：しわ発生が全く見られない。
４点：０．５ｍｍ以内のしわが１個／ｍ２発見される。
３点：０．５ｍｍ以内のしわが２〜４個／ｍ２発見される。
２点：０．５ｍｍ以内のしわが５個／ｍ２以上発見される。
１点：０．５ｍｍ以上の大きなしわが発見される。
＜カールの発生＞
５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの上記フレキシブル太陽電池モジュールを、平坦な平面上におき、端部の水平面からの浮き上がり高さを測定した。
◎：２０ｍｍ未満
○：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
△：２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満
×：３５ｍｍ以上
５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの上記フレキシブル太陽電池モジュールを、平坦な平面上におき、端部の水平面からの浮き上がり高さを測定した。
◎：２０ｍｍ未満
○：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
△：２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満
×：３５ｍｍ以上
＜剥離強度＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子から太陽電池保護シートを剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子から太陽電池保護シートを剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
＜層間剥離強度＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、保護層と封止層とを剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、保護層と封止層とを剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
＜高温高湿耐久性＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９１に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、太陽電池保護シートの太陽電池素子からの剥離を、上記放置を開始してから５００時間毎に観察し、剥離が確認された時間を測定した。
太陽電池モジュールの認証条件を定めたＪＩＣ Ｃ８９９１では、発電効率で１０００時間以上の耐久性を求めており、１０００時間未満で剥離が確認された物は接着性が不足していると判断する。なお、表中「−」は、１０００Ｈ以内に層間剥離を起こしてしまったことを表す。
得られたフレキシブル太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９１に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、太陽電池保護シートの太陽電池素子からの剥離を、上記放置を開始してから５００時間毎に観察し、剥離が確認された時間を測定した。
太陽電池モジュールの認証条件を定めたＪＩＣ Ｃ８９９１では、発電効率で１０００時間以上の耐久性を求めており、１０００時間未満で剥離が確認された物は接着性が不足していると判断する。なお、表中「−」は、１０００Ｈ以内に層間剥離を起こしてしまったことを表す。
本発明は、保護層と封止層との接着性に優れ、かつ、高い効率で製造できるフレキシブル太陽電池モジュールである。
Ａ、Ｆ フレキシブル太陽電池モジュール
Ｂ 太陽電池保護シート
Ｃ 太陽電池素子
Ｄ 積層シート
Ｅ ロール
１ 保護層
２ 封止層
３ 光電変換層
４ フレキシブル基材
Ｂ 太陽電池保護シート
Ｃ 太陽電池素子
Ｄ 積層シート
Ｅ ロール
１ 保護層
２ 封止層
３ 光電変換層
４ フレキシブル基材
Claims (7)
- アミノ基を有するオルガノシラン化合物を含有するフルオロポリマーからなる保護層と、エポキシ基を有する化合物を含有する熱可塑性樹脂からなる封止層と、太陽電池素子とを有することを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュール。
- アミノ基を有するオルガノシラン化合物は、一般式（Ｉ）で表されるアミノシラン化合物である請求項１記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
但し、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素原子数１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基であり、Ｒ３は、炭素原子数１〜１０の二価の有機基であり、Ｒ４は、水素原子又は炭素原子数１〜１０の非置換若しくは置換の一価炭化水素基であり、ｍは、２又は３である。
- 保護層は、アミノ基を有するオルガノシラン化合物を、フルオロポリマー１００重量部に対して０．００１〜３重量部含有する請求項１又は２記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
- エポキシ基を有する化合物は、一般式（ＩＩ）で表されるシラン化合物である請求項１、２又は３記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
但し、Ｒ１は、３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を示し、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示し、Ｒ３は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示し、且つ、ｎは０又は１である。
- 封止層は、エポキシ基を有する化合物を、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５〜５重量部含有する請求項１、２、３又は４記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
- 熱可塑性樹脂は、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂である請求項１、２、３、４又は５記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
- 無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、オレフィン系樹脂が無水マレイン酸でグラフト変性された樹脂であり、かつ、無水マレイン酸の総含有量が０．００５〜３重量％である請求項６記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09277459A (ja) * | 1996-04-12 | 1997-10-28 | Asahi Glass Co Ltd | 積層体およびその製造方法 |
| JP2004031445A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd | 太陽電池モジュールの表層構造 |
| JP2004536722A (ja) * | 2001-05-21 | 2004-12-09 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | フルオロポリマーの接着 |
-
2011
- 2011-04-08 JP JP2011086382A patent/JP2012222148A/ja active Pending
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