JP2013077623A

JP2013077623A - 太陽電池モジュール用封止材および太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2013077623A
Application number: JP2011215239A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Takayanagi; 彰宏高柳
Original assignee: CI Kasei Co Ltd
Current assignee: CI Kasei Co Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】着色された封止材を用いて作製するにもかかわらず、太陽電池モジュールの発電性能を充分に確保できる太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュール１０の製造方法は、複数の太陽電池セル１１を一対の太陽電池モジュール用封止材１２ａ，１２ｂで挟むと共に、太陽電池セル１１を挟んだ一対の太陽電池モジュール用封止材１２ａ，１２ｂを一対の保護材１３，１４で挟んで積層体を得る積層工程と、前記積層体を加熱する加熱工程とを有し、一対の太陽電池モジュール封止材１２ａ，１２ｂの一方が、エチレン−酢酸ビニル共重合体とフタロシアニンブルーと有機過酸化物とを含有するシートからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルを封止するための太陽電池モジュール用封止材およびこれを用いた太陽電池モジュールの製造方法に関する。

近年、環境問題への関心の高まりに伴い、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電の普及が急速に拡大している。太陽電池モジュールとしては、発電素子である複数の太陽電池セルが電気的に接続された状態で一対のシート状の封止材に挟持され、さらにこれらが保護材としてのガラス板とバックシートに挟持されたものが広く用いられている。また、太陽電池用の封止材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分としたものが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１７４２９６号公報

ところで、太陽電池モジュールに使用される一対の封止材は、各々、異なる配合にすることがある。例えば、安定剤を、表側の封止材と裏側の封止材とで異なる配合にすることがある。しかし、配合が異なる場合でも、通常、封止材は無色透明であるから、外観で判別することは困難であり、本来使用すべき封止材と異なるものを使用してしまうおそれがあった。そのため、外観で判別できる封止材が求められていた。
これに対し、封止材の端部に文字、着色、切り欠き等によりサインを設ける方法が採られることがあった。しかし、端部にサインを設けた封止材では、サインを見落とすおそれがある上に、封止材の製造においてサインを設ける工程が別途必要になった。そのため、他の方法が求められていた。
その要求に対しては、封止材を着色する方法が考えられる。しかし、封止材を着色すると、光透過性が低下するため、太陽電池モジュールの発電量が低下するという問題が生じる。
本発明は、着色されているにもかかわらず、太陽電池モジュールにした際には充分な発電性能を確保できる太陽電池モジュール用封止材を提供することを目的とする。また、着色された封止材を用いて作製するにもかかわらず、太陽電池モジュールの発電性能を充分に確保できる太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュール用封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体とフタロシアニンブルーと有機過酸化物とを含有するシートからなることを特徴とする。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、複数の太陽電池セルを一対の太陽電池モジュール用封止材で挟むと共に、太陽電池セルを挟んだ一対の太陽電池モジュール用封止材を一対の保護材で挟んで積層体を得る積層工程と、前記積層体を加熱する加熱工程とを有し、前記一対の太陽電池モジュール封止材の一方が、上記太陽電池モジュール用封止材であることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュール用封止材は、着色されているにもかかわらず、太陽電池モジュールにした際には発電性能の低下を防止できる。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法では、着色された封止材を用いて作製するにもかかわらず、太陽電池モジュールの発電性能を充分に確保できる。

本発明の太陽電池モジュールの一実施形態例を示す断面図である。

＜太陽電池モジュール用封止材＞
本発明の太陽電池モジュール用封止材（以下、「封止材」と略す。）は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という。）とフタロシアニンブルーと有機過酸化物とを含有するシートからなる。

（ＥＶＡ）
ＥＶＡは、酢酸ビニル単位の割合が１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜３５質量％であることがより好ましい。ＥＶＡにおける酢酸ビニル単位の割合が前記下限値以上であれば、該シートの透明性、接着性を高くでき、前記上限値以下であれば、耐久性をより高くできる。
ＥＶＡの質量平均分子量は１０，０００〜３００，０００であることが好ましく、３０，０００〜１００，０００であることがより好ましい。ＥＶＡの質量平均分子量が前記下限値以上であれば、該シートの機械的物性を良好にでき、前記上限値以下であれば、加工性を良好にできる。

（フタロシアニンブルー）
フタロシアニンブルーは、下記構造式（１）で示される構造を有する化合物である。
フタロシアニンブルーは、大日精化工業株式会社より、「シアニンブルー５１８７」、「シアニンブルーＨＳ−３」、「シアニンブルー４９２０」、「シアニンブルー４９２７」、「シアニンブルー４９３７」が市販されている。

フタロシアニンブルーの配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０．０００１〜１０質量部が好ましく、０．０１〜１質量部がより好ましい。フタロシアニンブルーの配合量が前記下限値以上であれば、封止材を充分に着色でき、前記上限値以下であれば、太陽電池モジュールの発電低下をより防止できる。

（有機過酸化物）
有機過酸化物は、太陽電池モジュール作製の際の加熱時にＥＶＡを架橋させると共にフタロシアニンブルーの色を消失させるために使用される。有機過酸化物としては、パーオキシジカーボネート類、パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、ハイドロパーオキサイド類等が挙げられる。
有機過酸化物の配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０．０１〜５質量部が好ましく、０．０５〜２質量部がより好ましい。有機過酸化物の配合量が前記下限値以上であれば、ＥＶＡを充分に架橋させることができ、加熱時にフタロシアニンブルーの色を充分に消失させることができる。しかし、５質量％を超えて有機過酸化物を配合しても架橋度の向上は頭打ちになり、未分解残渣量が増大し、耐久性（耐候性）の低下、変色等の原因になるため、不適切である。

（添加剤）
封止材には、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、架橋助剤等の添加剤が含まれてもよい。

紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤等が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤等が挙げられる。

シランカップリング剤は、後述する太陽電池セル、透明保護材、バックシート等との接着性を改良する成分である。シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロ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メトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０〜１０質量部が好ましく、０〜５質量部がより好ましい。

架橋助剤は、重合性不飽和基（ビニル基、アリル基、（メタ）アクリロキシ基等）を１つ以上（好ましくは２つ以上）有する化合物である。該化合物としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
架橋助剤の配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０〜５質量部が好ましく、０〜２質量部がより好ましい。

また、上記添加剤の他に、封止材には、変色防止剤（脂肪酸金属塩等）、顔料、染料、充填材等が含まれてもよい。

（厚み）
シート状の封止材の厚みは、作製する太陽電池モジュールに応じて０．０５〜１ｍｍの範囲内で適宜選択される。封止材の厚みが０．０５ｍｍ以上であれば、太陽電池セルを充分に封止でき、１ｍｍ以下であれば、太陽電池セルを薄型化できる。

（封止材の製造方法）
封止材の製造方法としては、ＥＶＡとフタロシアニンブルーと有機過酸化物と必要に応じて添加剤とを混合して混合物を調製し、該混合物を成形してシート化する方法が挙げられる。
シート化方法としては、例えば、Ｔダイを用いた押出成形法、プレス成形法等が挙げられる。また、離型シートに封止材の溶液を塗工し、乾燥することにより、シート化することもできる。

（作用効果）
本発明の封止材はフタロシアニンブルーによって着色されているため、外観により他の封止材と容易に判別できる。しかも、本発明者らが調べた結果、封止材を加熱した際には、有機過酸化物から生じるラジカルがフタロシアニンブルーに反応することによって、フタロシアニンブルーの色が消失することが判明した。

＜太陽電池モジュール＞
次に、上記封止材を用いた太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の製造方法で得られる太陽電池モジュールの断面図を示す。本実施形態における太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１，１１・・・と一対の封止材１２ａ，１２ｂと透明保護材１３とバックシート１４とを備える。太陽電池セル１１は、一対の封止材１２ａ，１２ｂに挟持されて固定されている。封止材１２ａ，１２ｂは、透明保護材１３（保護材）とバックシート１４（保護材）との間に配置され、封止材１２ａ，１２ｂ同士は接着している。透明保護材１３は前面側に配置されている。

（太陽電池セル）
太陽電池セル１２としては、ｐ型とｎ型の半導体を接合した構造を有するｐｎ接合型太陽電池素子が挙げられる。ｐｎ接合型太陽電池素子としては、シリコン系（単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系等）、化合物系（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系）等が挙げられる。
本実施形態例では、複数の太陽電池セル１１は、導線および半田接合部を備えたタブストリング１５を介して電気的に直列に接続されている。

（透明保護材）
透明保護材１３としては、ガラス板、樹脂板等が挙げられる。ガラス板としては、光透過性の点から、表面に凹凸をつけた型板ガラスが好ましい。型板ガラスの材料としては、鉄分の少ない白板ガラス（高透過ガラス）が好ましい。

（バックシート）
バックシート１４の材料としては、ポリフッ化ビニル、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン等）、ガラス、金属（アルミニウム等）等が挙げられる。バックシート２４は、単層であってもよく、複層であってもよい。

（太陽電池モジュールの製造方法）
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法は、タブストリング１５を用いて電気的に接続した複数の太陽電池セル１１，１１・・・を一対の封止材１２ａ，１２ｂで挟み、さらに封止材１２ａ，１２ｂを透明保護材１３とバックシート１４とで挟んで積層体を得る工程と、前記積層体を加熱する工程を有する。

本実施形態では、積層工程において使用する封止材１２ａ，１２ｂは表側と裏側とで配合が異なる。すなわち、表側の封止材１２ａとして、ＥＶＡとフタロシアニンブルーと有機過酸化物と紫外線吸収剤を含有する封止材を用い、裏側の封止材１２ｂとして、ＥＶＡと有機過酸化物とを含むが、フタロシアニンブルーおよび紫外線吸収剤を含まない封止材を用いる。

加熱工程では、積層体を加熱することにより、封止材１２ａ，１２ｂ同士、封止材１２ａと透明保護材１３、封止材１２ｂとバックシート１４とを接着する。また、封止材１２ａ，１２ｂに含まれる有機過酸化物をラジカル化し、そのラジカルによってＥＶＡを架橋する。さらに、加熱工程では、封止材１２ａにおいて、加熱工程で発生したラジカルがフタロシアニンブルーに作用して、フタロシアニンブルーの色を消失させる。
加熱温度は、有機過酸化物の分解温度以上に加熱することが好ましい。有機過酸化物の分解温度以上に加熱すれば、封止材１２ａ，１２ｂに含まれるＥＶＡを充分に架橋でき、封止材１１の耐久性をより向上させることができる。また、封止材１２ａに含まれるフタロシアニンブルーの色を容易に消失させることができる。

（作用効果）
上記のように、太陽電池モジュール１０の作製に使用される一対の封止材１２ａ，１２ｂは、各々、配合が異なり、表側の封止材１２ａはフタロシアニンブルーおよび紫外線吸収剤を含み、裏側の封止材１２ｂはフタロシアニンブルーおよび紫外線吸収剤を含まない。すなわち、紫外線吸収剤を含む封止材１２ａは着色され、紫外線吸収剤を含まない封止材１２ｂは着色されていない。そのため、太陽電池モジュール１０を作製する際には、封止材１２ａと封止材１２ｂとを外観で容易に判別できるため、取り違えを防止できる。
封止材１２ａが着色しているままでは光透過性が低くなるが、太陽電池モジュール製造時の加熱の際に、フタロシアニンブルーは有機過酸化物由来のラジカルと反応して色が消失する。そのため、加熱して太陽電池モジュール１０とした後には、封止材１２ａの光透過率は高くなっている。したがって、着色された封止材を用いて太陽電池モジュール１を作製したにもかかわらず、充分に発電性能を確保できる。

（実施例１）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ロッテ大山石油化学（ＬｏｔｔｅＤａｅｓａｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）社製ＳＥＥＴＥＣＶＥ７００、酢酸ビニル単位の割合：３０質量％）１００質量部、紫外線吸収剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＴＩＮＵＶＩＮＰ）０．５質量部と、光安定剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＴＩＮＵＶＩＮ１１４）０．５質量部、シランカップリング剤（信越シリコーン社製ＫＢＭ−５０３）０．５質量部、フタロシアニンブルー（大日精化工業社製、シアニンブルー５１８７）０．５質量部、有機過酸化物（化薬アクゾ社製カヤヘキサＡＤ）０．５質量部、架橋助剤（日本化成社製タイク）０．５質量部を混合して、封止材用組成物を得た。次いで、得られた封止材用組成物をプレス成形して、厚さ５００μｍのシート状の封止材を得た。

（比較例１）
フタロシアニンブルーの代わりにコバルトブルー（大日精化工業社製、ダイピロキサイドブルー＃９４１０）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。

（比較例２）
フタロシアニンブルーの代わりにフタロシアニングリーン（大日精化工業社製、シアニングリーン２Ｇ−５５０−Ｄ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。

（比較例３）
有機過酸化物を配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。

［評価］
各封止材について、加熱後の色変化を目視により評価した。
その結果、フタロシアニンブルーと有機過酸化物とを含む実施例１の封止材は、加熱後、ブルー色が消失した。
コバルトブルーと有機過酸化物とを含む比較例１の封止材は、加熱後、ブルー色が残った。
フタロシアニングリーンと有機過酸化物とを含む比較例２の封止材は、加熱後、グリーン色が残った。
フタロシアニンブルーを含むが、有機過酸化物を含まない比較例３の封止材は、加熱後に、ブルー色が残った。

加熱前に加熱後に着色剤の色が消失する実施例１の封止材では、太陽電池モジュールにした際に充分な光透過性が得られるため、発電性能の低下を防止できる。
これに対し、加熱後にも着色剤の色が残る比較例１〜３の封止材では、太陽電池モジュールにした際に光透過性が低くなるため、発電性能が低くなる傾向にある。

１０太陽電池モジュール
１１太陽電池セル
１２ａ，１２ｂ封止材
１３ガラス板
１４バックシート
１５タブストリング

Claims

エチレン−酢酸ビニル共重合体とフタロシアニンブルーと有機過酸化物とを含有するシートからなることを特徴とする太陽電池モジュール用封止材。
複数の太陽電池セルを一対の太陽電池モジュール用封止材で挟むと共に、太陽電池セルを挟んだ一対の太陽電池モジュール用封止材を一対の保護材で挟んで積層体を得る積層工程と、前記積層体を加熱する加熱工程とを有し、
前記一対の太陽電池モジュール封止材の一方が、請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材であることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。