JP2012238685A - 太陽電池用封止材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酢酸ビニルより形成される構造単位を25〜35重量%有するエチレン-酢酸ビニル共重合体(A)と、有機過酸化物(I)及び有機過酸化物(II)からなる混合有機過酸化物(B)と、を含む太陽電池用封止材であって、前記混合有機過酸化物(B)の含有量が、前記エチレン-酢酸ビニル共重合体(A)100重量部に対して、0.1〜3.0重量部であり、前記混合有機過酸化物(B)中の、有機過酸化物(I)と有機過酸化物(II)との重量比(I:II)が、100:30〜150である。
【選択図】なし
Description
エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)はエチレンと酢酸ビニルとの共重合体であり、本発明で用いられるEVA(A)は、酢酸ビニルを構造単位で25〜35重量%含んでいる。この酢酸ビニル含有率が35重量%を超えると、粘着性が増大して取り扱いが困難になる。一方、酢酸ビニル含有率が25重量%未満になると、封止材が硬くなるため加工性が低下し、また、封止材は硬化に伴い緩衝材としての機能が低下するため、封止材で保護されている太陽電池用セルが衝撃により割れやすくなるので好ましくない。
混合有機過酸化物は、下記式(I)で表される有機過酸化物(I)、すなわち、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサンと、下記式(II)で表される有機過酸化物(II)、すなわち1−(t−ブチルパーオキシ)−1−メトキシシクロヘキサンの混合物である。上述したように、有機過酸化物(I)は、熱分解時におけるガスの発生が少なく、ゲル分率が80%以上になるようEVAを架橋することができるが、自己反応性が非常に高いために取り扱い時の危険性が高く、工業的に使用するためには一般に希釈剤を添加することにより安全性を高める必要がある。一方、有機過酸化物(II)は、熱分解時におけるガスの発生が少なく、有機過酸化物(I)よりも自己反応性が低いためより安全に使用できるが、EVAのゲル分率を80%以上にすることができない。
有機過酸化物(I)は、シクロヘキサノンと1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイドとを反応させることにより合成される。有機過酸化物(I)の合成時にメタノールを添加し、1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイドとメタノールを競合させることで、有機過酸化物(I)及び有機過酸化物(II)を含む混合有機過酸化物(B)が合成される。この反応においては、添加させるメタノールの増加に伴い合成される有機過酸化物(II)の割合が増加するため、メタノールの添加量を変更することにより、混合有機過酸化物(B)中の有機過酸化物(I)と有機過酸化物(II)の重量比を調節することができる。具体的には、競合させる1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイドとメタノールのモル比を1.0:3.5〜10.0(すなわち、1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイド:メタノール=1.0:3.5〜1.0:10.0)とすることにより、得られる混合有機過酸化物(B)中の有機化酸化物(I)と有機化酸化物(II)との重量比(I:II)を100:30〜150とすることができる。また、有機過酸化物(I)100重量部に対して、有機過酸化物(II)が30重量部より多くなるようにメタノールの量を調節することによって、安全に有機過酸化物(B)を合成することができる。
太陽電池用封止材は、上記EVA(A)と混合有機過酸化物(B)とを含有する組成物を成形することにより作成される。太陽電池用封止材は、押出成形又はカレンダー成形などにより、通常は0.2mm〜0.8mm厚のシート状に成形されるが、太陽電池用封止材の形状は用いられる太陽電池モジュールの形状などに合わせて適宜変更可能であり、上記形状に限定されない。
太陽電池モジュールにおいては、光電変換素子である太陽電池用セルの上下両側に太陽電池用封止材が配置されて太陽電池用セルを封止しており、その上下両側に保護基板が配置されている。本発明の太陽電池用封止材は、このように太陽電池モジュール内において太陽電池用セルを封止するためのものであるから、その他の太陽電池モジュール用部材については、従来公知の太陽電池モジュールと同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
実施例および比較例に使用した混合有機過酸化物(B)の合成に関しては、以下の手順で行った。
シクロヘキサノン(1mol)とメタノール(6.5mol)を7℃で混合撹拌し、さらに1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイド(1.7mol)を加えて撹拌した(1,1−ジメチルエチルハイドロパーオキサイド:メタノール=1.0mol:3.8mol)。温度を7℃に保ったまま、70%硫酸(1.2mol)を滴下した。滴下終了後、温度を7℃に保ったまま、約1時間撹拌・反応を続けた。反応終了後、水層を分離し、有機層を6%水酸化ナトリウム水溶液で撹拌・洗浄を行った。その後、水層を分離し、再度6%水酸化ナトリウム水溶液で撹拌・洗浄を行った。水層を分離後、少量の酢酸でpH=5〜7程度に中和し、有機層と等量の水を加え、撹拌・分離した。pH=6〜7になるまで、水で洗浄し、硫酸マグネシウム等の脱水剤で脱水し、ろ過し、混合有機過酸化物(B)を得た。その収率は79%であり、有機過酸化物(I)及び(II)の重量比(I:II)は100:37であった。得られた混合有機過酸化物(B)を用いて下記消防法判定による判定を行った。判定結果を下記表1に示す。
合成例1と同様に、表1に示される量のメタノールを用いて、合成例2〜7の混合有機有機過酸化物(B)を合成し、有機過酸化物(I)及び(II)の重量比を算出すると共に消防法判定による判定を行った。重量比及び判定結果を表1に示す。
各合成例において合成された有機過酸化物(B)について、消防法で規定された圧力容器試験を行い、消防法判定を行った。細孔径9.0mm、および1.0mmのオリフィス板での破裂回数を求めた。9.0mmのオリフィス板で5回以上破裂した場合、消防法の第5類第1種に分類した。9.0mmのオリフィス板で4回以下、かつ1.0mmのオリフィス板で5回以上破裂した場合を、消防法の第5類2種に分類した。
酢酸ビニル含有量が28重量%のEVA(A)100重量部に対し、合成例1の混合有機過酸化物(B)を1.0重量部混合した組成物を用いて、80℃で押出成型により加熱圧延することにより0.5mm厚のEVA封止材を成形した。このEVA封止材を用いて下記発泡試験及びゲル分率の測定を行った。その結果を下記表2に示す。
下記表2の組成で配合された組成物を用いて、実施例1と同様にしてEVA封止材を作成した。それぞれのEVA封止材を用いた試験結果を表2に示す。なお、希釈剤としては、炭化水素溶剤であるShell sol TK(シェルケミカルズジャパン(株)製)を使用した。
各実施例および比較例において作製されたEVA封止材を縦3cm、横6cmに切り出し、MSパウチフィルム(株式会社明光商会製)に挟み、加熱してラミネート加工したものを135℃で15分間加熱し、その際に発生するガスによるフィルムの膨れを目視で観察し、評価した。比較例3と同等レベルの膨らみであった場合を○、比較例3よりも膨らみが顕著に大きい場合を×として評価した。
各実施例および比較例において作製されたEVA封止材を用いて、JSRトレーディング(株)製キュラストメーターにより、135℃で15分架橋を行った。架橋後のEVA封止材を秤量し(Xg)、これを110℃のキシレン中に12時間浸漬して、110℃のキシレン中で洗浄・乾燥させた200メッシュの金網で不溶解分をろ過し、金網上の残渣を真空乾燥して乾燥残渣の重量を測定し(Yg)、ゲル分率を算出した(ゲル分率(重量%)=(Y/X)×100)。
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