JP2013211452A - 太陽電池用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池用封止材としての特性を持ち、端面封止がない場合においてもセルの発電効率を低下させない太陽電池用封止材を提供することである。
【解決手段】本発明は、ポリエチレン系樹脂を含む組成物からなる太陽電池用封止材であって、前記組成物が、水蒸気の吸脱着可能なフィラーを含有する太陽電池用封止材、およびこの太陽電池用封止材を用いて作製した太陽電池モジュールである。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽電池用封止材及びそれを用いて作製した太陽電池モジュールに関する。

シリコンやセレンの半導体ウェハーからなる太陽電池モジュールは、太陽電池セルの両面にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる太陽電池用封止シートを積層し、太陽電池用封止シートの上面に上部保護材を、下面に下部保護材を重ね合わせて真空中で脱気すると共に加熱することにより太陽電池セルを太陽電池用封止シートで封止すると共に、太陽電池用封止シートを介して太陽電池セルと上下保護材とを接着一体化したものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

このようにして作製される太陽電池モジュールの一例を図１に示す。図１に示すように、太陽電池モジュール１は、受光面側のフロントガラス２と、裏面側のバックシート５との間に、インターコネクター６を介して接続した複数の太陽電池セル４を、封止材３、３´により封入した構造の積層体の端面をシール材９でシールし、フレーム１０により枠組みした構造のものである。そして、各太陽電池セル４により発電された電気は、太陽電池セル４間を接続するインターコネクター６を介してジャンクションボックス８の出力端子７に導かれ、出力端子７から外部に取り出される。

上記太陽電池モジュールは、端面をブチルゴムなどのシール材により封止し、セルへの水分、水蒸気の浸入を防ぐ構造となっている。しかしながら、近年太陽電池モジュールは、軽量化、低コスト化のため、端面封止をしない構造へと変わりつつある。しかしながら、太陽電池用封止材において現在主流であるエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂では、水蒸気透過率が高いために太陽電池セルへ水分が到達し、絶縁不良や発電効率の低下を引き起こすことが知られている。

特開昭５８−６０５７９号公報

上記端面封止を行わない構造の太陽電池モジュール用封止材としては、水蒸気透過率が低く、かつ太陽電池用セルの保護をするためには柔軟な樹脂を用いる必要がある。
すなわち、本発明の課題は、太陽電池用封止材としての特性を持ち、端面封止がない場合においてもセルの発電効率を低下させない太陽電池用封止材を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究した結果、次の２点を考慮することにより、端面封止する必要がない太陽電池モジュール用の封止材となることを見出し、本発明に至った。１点は、該封止材に用いる樹脂組成物の水蒸気透過率を特定範囲内とすることにより、太陽電池用封止材自身の水蒸気透過率を抑えることである。もう１点は、水蒸気の吸脱着可能なフィラーを上記封止材に添加可能なものとして選択することにより、太陽電池用封止材としての特性を損なうことなく、水蒸気透過率を低下させることが可能となることである。すなわち、本発明は、下記［１］〜［６］に関する。
［１］ポリエチレン系樹脂を含む組成物からなる太陽電池用封止材であって、前記組成物が、水蒸気の吸脱着可能なフィラーを含有することを特徴とする太陽電池用封止材。
［２］前記フィラーが親水性フィラーである、上記［１］に記載の太陽電池用封止材。
［３］前記フィラーが含水二酸化ケイ素である、上記［１］又は［２］に記載の太陽電池用封止材。
［４］前記フィラーが、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、３〜１００質量部配合されてなる、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材。
［５］前記ポリエチレン系樹脂が、エチレンと、炭素数３〜２０のαオレフィンとのランダム共重合体である、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材。
［６］上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材を用いて作製された太陽電池モジュール。

本発明の太陽電池用封止材は、水蒸気バリア性が高く、太陽電池モジュールの端面をブチルゴムなどのシール材で封止する必要がなく、モジュールの生産性を向上することができる。また、本発明の太陽電池用封止材は、水蒸気バリア性が高いため、太陽電池モジュールの耐久性を向上することができる。

太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態としての太陽電池封止材、およびこれを用いて作製される太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
＜太陽電池用封止材＞
本発明の太陽電池用封止材は、太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるポリエチレン系樹脂からなる封止材であって、ポリエチレン系樹脂に水蒸気の吸脱着可能なフィラーを添加したものである。
本発明の太陽電池用封止材は、ポリエチレン系樹脂に水蒸気の吸脱着が可能なフィラーを添加することにより、高湿度環境下における太陽電池モジュール内への水蒸気の侵入が抑制され、太陽電池モジュールの耐久性を向上することができ、また低湿度環境下においては、封止材内部に取り込んだ水蒸気を外部に放出し、封止材自身の水蒸気の透過率を初期の状態へ復帰させる作用効果もある。

本発明の太陽電池用封止材に添加する水蒸気の吸脱着可能なフィラーとしては、５〜１００℃で、雰囲気中の水分の吸着と脱着とが可能な、いわゆる物理吸着タイプの吸着剤として機能するものが好ましく、このようなものとしては、特に限定されるものではないが、合成ゼオライトやシリカのような多孔性物質等が挙げられる。
これらの中でも、フィラー表面又は内部にシラノール基を有するフィラーが好ましく、更には式ＳｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏで表される含水二酸化ケイ素、特には分散性を有する含水二酸化ケイ素が好ましい。
これらの吸着剤の温度３０℃、湿度８０％ＲＨにおける飽和吸着量（平衡吸着量）としては、フィラーの重量に対して５〜３０重量％程度のものが好ましく、これらのものをフィラーとして用いることにより、樹脂組成物の水蒸気透過率を効率よく低下させることができる。

上記フィラーの形状は、特に限定されるものではないが、板状、粒状、球状など種々のものを用いることができるが、粒状であることが、樹脂組成物への分散性の点で好ましく、また、平均粒子径は好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下のもので、比表面積は好ましくは２０〜５００ｍ²／ｇ、より好ましくは１００〜４００ｍ²／ｇのものである。なお、必要に応じて、フィラーは異なった粒子形状のものや粒子径のものを混合して用いてもよい。
ここで、フィラーの平均粒子径が３０μｍ未満であると、樹脂に添加しフィルム又はシート形状に成型した際のシート強度が損なわれるようなことがない。また、比表面積が上記の範囲内であると、樹脂組成物に添加した際の水分吸着量がフィラーの重量に対して５〜３０重量％となり好ましいものとなる。
なお、平均粒子径はコールターカウンター(ＡＰ ５０μｍ)を用いて測定したものであり、比表面積は、ＢＥＴ法を用いて測定したものである。

本発明の太陽電池用封止材に用いるエチレン系樹脂は、例えば、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレン等があるが、密度が０．８５０〜０．９２０ｇ／ｃｍ³のポリエチレン系樹脂が好ましく、特には、密度が０．８６０〜０．８８０ｇ／ｃｍ³の直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。また、密度が異なるポリエチレン系樹脂を組み合わせて用いても構わない。

本発明において好適に用いられる密度の低いポリエチレン系樹脂としては、エチレンと炭素数３〜２０のα−オレフィンとのランダム共重合体が挙げられる。ここでエチレンと共重合するα−オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、１−へプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、３−メチル−ブテン−１、４−メチル−ペンテン−１等が例示できる。本発明においては、工業的な入手しやすさや諸特性、経済性等の観点から、エチレンと共重合するα−オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、１−へキセン、１−オクテンが好適に用いられる。エチレンと共重合するα−オレフィンは、１種のみを単独で又は２種以上を組み合わせて用いても構わない。

また、エチレンと共重合するα−オレフィンの含有量としては、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体中の全単量体単位に対して、好ましくは２〜４０モル％、より好ましくは３〜３０モル％、更に好ましくは５〜２５モル％である。α−オレフィンの含有量が前記の範囲内であれば、共重合成分により結晶性が低減されるため透明性が向上し、また、原料ペレットのブロッキング等の不具合も起こりにくいため好ましい。なお、エチレンと共重合するα−オレフィンの種類と含有量は、周知の方法、例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定装置、その他の機器分析装置で定性定量分析することができる。

該エチレン−α−オレフィンランダム共重合体は、α−オレフィン以外の単量体に基づく単量体単位を含有していてもよい。該単量体としては、例えば、環状オレフィン、ビニル芳香族化合物（スチレン等）、ポリエン化合物等が挙げられる。該単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体中の全単量体単位を１００モル％とした場合、好ましくは２０モル％以下、より好ましくは１５モル％以下である。また、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体の立体構造、分岐、分岐度分布や分子量分布は、特に限定されるものではないが、例えば、長鎖分岐を有する共重合体は、一般に機械特性が良好であり、また、シートを成形する際の溶融張力（メルトテンション）が高くなりカレンダー成形性が向上する等の利点がある。シングルサイト触媒を用いて重合された分子量分布の狭い共重合体は、低分子量成分が少なく原料ペレットのブロッキングが比較的起こりにくい等の利点がある。

該エチレン−α−オレフィンランダム共重合体は、これを単独で用いてもよく、また、他のポリエチレン系樹脂と組み合わせて用いてもよい。組み合わせて用いることができる好ましいポリエチレン系樹脂としては、エチレン−α−オレフィンブロック共重合体があげられる。このエチレン−α−オレフィンブロック共重合体は、エチレンと炭素数３〜２０のα−オレフィンとのブロック共重合体であり、共重合されるα−オレフィンは、上記のエチレン−α−オレフィンランダム共重合体で用いるものと同様のもので、１種または２種以上を組み合わせて用いられる。このようなエチレン−α−オレフィンブロック共重合体は、耐熱性に優れることから、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体と組み合わせて用いることにより耐熱性、透明性、柔軟性に優れた組成物とすることができる。エチレン−α−オレフィンブロック共重合体を配合する場合、両者の配合量としては、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体とエチレン−α−オレフィンブロック共重合体との総量１００質量部に対して、エチレン−α−オレフィンブロック共重合体を３〜２０質量部程度配合することが、耐熱性、透明性、柔軟性等のバランスに優れた太陽電池封止材が得られやすい点で好ましい。

前記ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、特に限定されるものではないが、ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０、温度：１９０℃、荷重：２１．１８Ｎ）が、０．１〜１００ｇ／１０ｍｉｎ程度、好ましくは２〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、更に好ましくは３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるものが好ましく用いられる。ここで、ＭＦＲは、シートを成形する際の成形加工性や太陽電池セルを封止する時の密着性、回り込み具合等を考慮して選択すればよい。例えば、シートをカレンダー成形する場合には、シートを成形ロールから引き剥がす際のハンドリング性から、ＭＦＲは、比較的低い方、具体的には０．５〜５ｇ／１０ｍｉｎ程度が好ましく、また、Ｔダイを用いて押出成形する場合には、押出負荷を低減させ押出量を増大させる観点から、ＭＦＲは、２〜５０ｇ／１０ｍｉｎが好ましく、更に好ましくは３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるものを用いればよい。さらに、太陽電池セルを封止する時の密着性や回り込みやすさの観点からは、ＭＦＲは、２〜５０ｇ／１０ｍｉｎが好ましく、更に好ましくは３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるものを用いればよい。

本発明において、配合する原料の割合は、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対し、好ましくはフィラー３〜１００質量部、より好ましくは５〜５０質量部であり、この範囲内において用途に応じて適宜選択される。フィラーの割合が上記範囲の場合には、フィラーの樹脂中での分散性がよく、高い、吸放湿性、を有し、しかも成形適性に優れたものとなり、本発明の目的とする太陽電池用封止材を得ることができる。

また、本発明の太陽電池用封止材を構成する樹脂組成物には、必要に応じて、種々の添加剤を添加することができる。該添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤、光拡散剤、造核剤、顔料（例えば白色顔料）、難燃剤、変色防止剤等が挙げられる。本発明においては、特に、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤が添加されていることが後述する理由等から好ましい。また、本発明においては、該樹脂組成物に架橋剤や架橋助剤を添加する必要はないが、添加することを排除するものではなく、例えば、高度の耐熱性を要求される場合は架橋剤及び／又は架橋助剤を配合してもよい。

シランカップリング剤は、封止材の保護材（ガラス、樹脂製のフロントシート、バックシート等）や太陽電池セル等に対する接着性を向上させるのに有用であり、その例としては、ビニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基のような不飽和基、アミノ基、エポキシ基等とともに、アルコキシ基のような加水分解可能な基を有する化合物を挙げることができる。シランカップリング剤の具体例としては、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を例示することができる。本発明においては、接着性が良好であり、黄変等の変色が少ないこと等からγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランやγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましく用いられる。該シランカップリング剤の添加量は、該樹脂組成物１００質量部に対し、通常、０．１〜５質量部程度であり、０．２〜３質量部添加することが好ましい。また、シランカップリング剤と同様に、有機チタネート化合物等のカップリング剤も有効に活用できる。

酸化防止剤としては、種々の市販品が適用でき、モノフェノール系、ビスフェノール系、高分子型フェノール系等のフェノール系、硫黄系、ホスファイト系等の各種タイプのものを挙げることができる。

モノフェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニゾール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール等を挙げることができる。
ビスフェノール系酸化防止剤としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス−（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス−（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、３，９−ビス〔｛１，１−ジメチル−２−｛β−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ｝エチル｝２，４，９，１０−テトラオキサスピロ〕５，５−ウンデカン等を挙げることができる。

高分子フェノール系酸化防止剤としては、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ビドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス−｛メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキスフェニル）プロピオネート｝メタン、ビス｛（３，３’−ビス−４’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド｝グルコールエステル、１，３，５−トリス（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンジル）−ｓ−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）トリオン、トコフェノール（ビタミンＥ）等を挙げることができる。

硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオプロピオネート等を挙げることができる。

ホスファイト系酸化防止剤としては、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシル）ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス（オクタデシルホスファイト）、トリス（モノ及び／又はジ）フェニルホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナスレン−１０−オキサイド、１０−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナンスレン−１０−オキサイド、１０−デシロキシ−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナンスレン、サイクリックネオペンタンテトライルビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−メチルフェニル）ホスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト等を挙げることができる。

本発明においては、酸化防止剤の効果、熱安定性、経済性等からフェノール系及びホスファイト系の酸化防止剤が好ましく用いられ、両者を組み合わせて用いることが更に好ましい。
酸化防止剤の添加量は、樹脂組成物１００質量部に対し、通常、０．１〜１質量部程度であり、０．２〜０．５質量部添加することが好ましい。

紫外線吸収剤としては、種々の市販品が適用でき、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸エステル系等の各種タイプのものを挙げることができる。

ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−２’−カルボキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−ドデシルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクタデシルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ベンジルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルホベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−５−クロロベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン等を挙げることができる。

ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、ヒドロキシフェニル置換ベンゾトリアゾール化合物であって、例えば、２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−メチル−４−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３−メチル−５−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール等を挙げることができる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、２−［４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン−２−イル］−５−（オクチルオキシ）フェノール、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（ヘキシルオキシ）フェノール等を挙げることができる。
サリチル酸エステル系としては、フェニルサリチレート、ｐ−オクチルフェニルサリチレート等を挙げることができる。

紫外線吸収剤の添加量は、樹脂組成物１００質量部に対し、通常、０．０１〜２．０質量部程度であり、０．０５〜０．５質量部添加することが好ましい。

上記の紫外線吸収剤以外に耐候性を付与する耐候安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定化剤が好適に用いられる。ヒンダードアミン系光安定化剤は、紫外線吸収剤のようには紫外線を吸収しないが、紫外線吸収剤と併用することによって著しい相乗効果を示す。ヒンダードアミン系以外にも光安定化剤として機能するものはあるが、着色している場合が多く本発明の太陽電池封止材には好ましくない。

ヒンダードアミン系光安定化剤としては、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛｛２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル｝イミノ｝］、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン−２，４−ビス［Ｎ−ブチル−Ｎ−（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）アミノ］−６−クロロ−１，３，５−トリアジン縮合物、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セパレート、２−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）等を挙げることができる。
ヒンダードアミン系光安定化剤の添加量は、樹脂組成物１００質量部に対し、通常、０．０１〜０．５質量部程度であり、０．０５〜０．３質量部添加することが好ましい。

本発明の太陽電池用封止材は、ポリエチレン系樹脂と、水蒸気の吸脱着可能なフィラーと、必要に応じて上記の添加剤とを混合・混練することにより調製され、樹脂組成物の形態でも用いることができるが、シート状やフィルム状に成膜されたものが好ましく用いられる。

太陽電池用封止材の成膜方法は、公知の方法、例えば単軸押出機、多軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーなどの溶融混合設備を有し、Ｔダイを用いる押出キャスト法やカレンダー法などを採用することができ、特に限定されるものではないが、本発明においては、ハンドリング性や生産性などの面から複数の押出機を用いる共押出法が好適である。
Ｔダイを用いる共押出法での成形温度は、用いる樹脂組成物の流動特性や成膜性などによって、適宜調整されるが、概ね８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上であり、かつ、３００℃以下、好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１８０℃以下であり、ラジカル発生剤やシランカップリング材などを添加する場合は架橋反応に伴う樹脂圧の増加やフィッシュアイの増加を抑制するために成形温度を低下させることが好ましい。

本発明に用いる酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤、光拡散剤、造核剤、顔料（例えば白色顔料）、難燃剤、変色防止剤などは、予め樹脂とともにドライブレンドしてからホッパーに供給しても良いし、予め全ての材料を溶融混合してペレットを作製してから供給しても良いし、添加剤のみを予め濃縮したマスターバッチを作製し供給しても構わない。

また、シート状で得られた本発明の太陽電池用封止材の表面および／または裏面には、必要に応じて、シートを巻物とした場合のシート同士のブロッキング防止や太陽電池セルの封止行程でのハンドリング性やエア抜きのし易さ向上などの目的のためエンボス加工や種々の凹凸（円錐や角錐形状や半球形状など）加工を行っても構わない。また、本発明の太陽電池用封止材は、接着性を向上させる観点から、その少なくとも一方の面にコロナ処理やプラズマ処理などの表面処理を施すことができる。さらに、シートを成膜する際に、シート成膜時のハンドリング性を向上するなどの目的のため，別の基材フィルム（延伸ポリエステルフィルム（ＯＰＥＴ）や延伸ポリプロピレンフィルム（ＯＰＰ）と押出ラミネートやサンドラミネートなどの方法で積層しても構わない。

シート状やフィルム状の太陽電池用封止材の厚さは、特に限定されるものではないが、通常１００μｍ好ましくは、３００μｍ以上、より好ましくは４００μｍ以上であり、かつ、１０００μｍ程度以下、好ましくは、８００μｍ以下、より好ましくは、６００μｍ以下であればよい。この範囲の厚さであると、水蒸気透過性の他、加工性やハンドリング性にも優れるため好適である。

本発明の太陽電池用封止材は、ポリエチレン系樹脂に水蒸気の吸脱着可能なフィラーを添加したものであり、高湿度環境下においては、フィラーへの水分の吸着が起こり、低湿度環境下においては、フィラーからの水分の脱着が起こることになる。したがって、本発明の太陽電池用封止材は、高湿度環境下であっても、フィラーが水分を吸着することから、太陽電池用封止材を透過する水分を減少させることができ、太陽電池セル及びモジュール電極部への水蒸気の到達が抑制される。
一方、低湿度環境下では、逆に、フィラーは水分を脱着するので、再度の高湿度環境下における水分の吸着に対応できるようになる。
このように、本発明の太陽電池用封止材は、環境に応じて水分を吸脱着することができ、いわば呼吸するような太陽電池用封止材であるといえ、これにより太陽電池モジュール内部への水分の浸入を抑制することができ、太陽電池モジュールの耐久性を向上するこが可能となる。

本発明では、このような水分の吸脱着を、２５℃×６５％ＲＨで放置した太陽電池用封止材を高湿度環境下として４０℃×９０％ＲＨの条件下で、２４時間放置した場合の吸着量の増加を太陽電池用封止材の重量を測定するとともに、低湿度環境下として、５０℃×０％ＲＨの条件下で、５時間放置した場合の吸着量の減少を太陽電池用封止材の重量を測定することにより求めた。このようにして測定した吸着量の変化が、太陽電池用封止材の重量に対して０．１〜３．０重量％であるのが好ましい。

また、本発明の太陽電池用封止材の水蒸気透過率は、フィラーの吸水量にも関係するものであるが、下記に詳述する測定方法において、水蒸気透過量が一定になった際の、厚さが０．４５mm、温度４０℃、湿度９０％ＲＨにおける水蒸気透過率（測定方法：ＪＩＳ Ｋ ７１２７）が８ｇ／（ｍ²・ｄａｙ）未満であることが好ましく、０．５〜５ｇ／（ｍ²・ｄａｙ）以下であることがより好ましい。水蒸気透過率が、上記の範囲であると、配線の腐食や太陽電池セルの劣化を抑制することができ、好ましいものとなる。

本発明における太陽電池用封止材の全光線透過率は、本発明の封止材から成形されたシートの厚みにも依存するものの、太陽電池の変換効率や各種部材を重ね合わせる時のハンドリング性などを考慮すると、５０％以上が好ましく、より好ましくは８０％以上である。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の太陽電池用封止材を用いて作製された太陽電池モジュールは、シワ入りやエア残りが少なく、品質に優れるものとなる。
太陽電池モジュールとしては、種々のタイプのものを例示することができ、具体的には、上部保護材（フロントシート）／本発明の封止材／太陽電池セル／本発明の封止材／下部保護材（バックシート）の構成のもの、下部保護材の内周面上に形成させた太陽電池セル上に本発明の封止シートと上部保護材とを形成した構成のもの、上部保護材の内周面上に形成させた太陽電池セル、例えばフッ素樹脂系透明保護材上にアモルファス太陽電池セルをスパッタリング等で作製したものの上に、本発明の封止材と下部保護材とを形成した構成のもの等を挙げることができる。

太陽電池セルとしては、例えば、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、ガリウム−砒素、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル等のＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体型、色素増感型、有機薄膜型等が挙げられる。

太陽電池モジュールを構成する各部材については、特に限定されるものではないが、上部保護材としては、ガラスや各種熱可塑性樹脂フィルム等の単層もしくは多層のシートであり、例えば、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィン等の単層もしくは多層の保護材を挙げることができる。下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルム等の単層もしくは多層のシートであり、例えば、錫、アルミニウム、ステンレス等の金属、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィン等の単層もしくは多層の保護材を挙げることができる。上部及び／又は下部の保護材の表面には、封止材や他の部材との接着性を向上させるためにプライマー処理やコロナ処理等公知の表面処理を施すことができる。

本発明の封止材を用いて作製する太陽電池モジュールとしては、例えば、既述した上部保護材／本発明の封止材／太陽電池セル／本発明の封止材／下部保護材という構成のものがあり、このような構成の太陽電池モジュールの一例を図１を用いて説明する。ただし、本発明の封止材を用いて製造する太陽電池モジュールは端面のシールを必要としないものなので、図１中のシール材９は用いていない構成となっている。作製する太陽電池モジュールとしては、図１に示すように太陽光受光側から順に、フロントガラス２、本発明の封止材３、太陽電池セル４、本発明の封止材３´、バックシート５が積層されてなり、太陽電池セル４は封止材３、３´中に封入されている。更に、バックシート５の下面にはジャンクションボックス８（太陽電池セルから発電した電気を外部へ取り出すための配線を接続する端子ボックス）が接着され、太陽電池セル４は、発電電流を外部へ電導するために配線（インターコネクター）６により連結されている。配線（インターコネクター）６は、バックシート５に設けられた貫通孔を通じて外部へ取り出され、ジャンクションボックス８に接続されている。

太陽電池モジュールの製造方法としては、公知の製造方法が適用でき、特に限定されるものではないが、一般的には、上部保護材、本発明の封止材、太陽電池セル、本発明の封止材、下部保護材の順に積層する工程と、それらを真空吸引し加熱圧着する工程を有する。また、バッチ式の製造設備やロール・トゥ・ロール式の製造設備等も適用することができる。

本発明の太陽電池モジュールは、例えば、上部保護材、本発明の封止材、太陽電池セル、本発明の封止材、下部保護材を、常法に従って、真空ラミネーターで、好ましくは１３０〜１８０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃の温度、脱気時間２〜１５分、プレス圧力０．５〜１ａｔｍ、好ましくは８〜４５分、より好ましくは１０〜４０分のプレス時間で加熱加圧圧着することにより製造することができる。

本発明の封止材を用いて作製された太陽電池モジュールは、適用される太陽電池のタイプとモジュール形状により、モバイル機器に代表される小型太陽電池、屋根や屋上に設置される大型太陽電池等屋内、屋外に関わらず各種用途に適用することができる。

以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、これらの実施例及び比較例により本発明は制限を受けるものではない。なお、本明細書中に表示されるシート状の太陽電池用封止材についての種々の物性の測定及び評価は次のようにして行った。

［物性の測定］
（吸放湿性）
２５℃×６５％ＲＨで８時間以上放置したシート状の封止材（サイズ：１００ｍｍ×１００ｍｍ）を４０℃×９０％ＲＨの環境下に２４時間放置後のシートの重量変化率を測定した。また吸湿したシートを５０℃×０％ＲＨの環境下に５時間放置後のシートの重量変化率を測定した。

（水蒸気透過率）
水蒸気透過試験機（ＭＯＣＯＮ社製、型式：ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ Ｗ３／３３）を用い、厚さ０．４５ｍｍのシート状の封止材をサンプルとして、４０℃、９０％ＲＨに１時間保持後に、３０分毎に測定を繰り返し、変動率が１％以内となった点を、本発明における水蒸気透過率とした。

（全光線透過率）
厚み３ｍｍの白板ガラス（サイズ：７５ｍｍ×２５ｍｍ）２枚の間に厚みが０．４５ｍｍのシート状の封止材を重ね、真空プレス機を用いて、１５０℃、３０分、圧力０．１ＭＰａの条件で積層プレスした試料を作製し、該試料をＪＩＳ Ｋ７１０５に準じて全光線透過率を測定した。

実施例１
エチレン−α−オレフィンランダム共重合体（Ａ）として、エチレン−オクテンランダム共重合体（ダウ・ケミカル（株）製、商品名：エンゲージ８２００、ＭＦＲ：５、オクテン含有量：１０．１モル％）を９５質量部とエチレン−α−オレフィンブロック共重合体（Ｂ）として、エチレン−オクテンブロック共重合体（ダウ・ケミカル（株）製、商品名：インフューズＤ９１００、ＭＦＲ：１、オクテン含有量：１２．８モル％）とを５質量部の割合で混合した樹脂組成物に、含水二酸化ケイ素粉末（水澤化学工業(株)製、商品名:ミズカシル Ｐ−７８Ａ、平均粒径:３．３μｍ、吸油量：２５０ｍｌ／１００ｇ、比表面積:３６０ｍ²／ｇ）を５質量部添加し、Ｔダイを備えた４０ｍｍφ単軸押出機を用いて設定温度２００℃で溶融混練し、２０℃のキャストロールとの間にキャストし急冷製膜することにより、厚みが０．４５ｍｍのシート状の太陽電池用封止材（以下、単にシートと略する）を得た。得られたシートを用いて評価した結果を表１に示す。

実施例２
実施例１において、含水二酸化ケイ素の添加量を５０質量部に変更したこと以外は実施例１と同様にしてシートを作製し、評価を行った。

比較例１
実施例１において、含水二酸化ケイ素の添加量を０質量部に変更したこと以外は実施例１と同様にしてシートを作製し、評価を行った。

比較例２
実施例１において、樹脂組成物を、エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井デュポンポリケミカル株式会社製、商品名：エバフレックスＥＶ１５０、ＶＡ含有量：３３ｗｔ％、ＭＦＲ：３０）に変更したこと以外は実施例１と同様にしてシートを作製し、評価を行った。

実施例３
真空ラミネーター（（株）エヌ・ピー・シー製、商品名：ＬＭ３０×３０）を用いて、熱板温度：１５０℃、加工時間：２０分（内訳、真空引き：５分、プレス：５分、圧力保持：１０分）、圧着速度：急速の条件で、熱板側から順に、上部保護材として厚みが３ｍｍの白板ガラス（旭硝子（株）製、商品名：ソライト）、実施例１で採取した厚みが４５０μｍのシート（封止材）、厚みが０．４ｍｍの太陽電池セル（フォトワット社製、型式：１０１×１０１ＭＭ）、実施例１で採取した厚みが４５０μｍのシート（封止材）、下部保護材として厚みが０．１２５ｍｍの耐候性ＰＥＴフィルム（東レ（株）製、商品名：ルミラーＸ１０Ｓ）の５層を真空プレスして太陽電池モジュール（サイズ：１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を作製した。得られた太陽電池モジュールはシワやエアー残りもなく透明性や外観などに優れるものであった。また、太陽電池モジュールの端面は、封止材のはみ出しもなく、端面部分の外観も良好なものが得られた。

表１によると、本発明の太陽電池用封止材は、水蒸気透過率が低く、水蒸気バリア性に優れることから太陽電池モジュールの耐久性を向上できることがわかる。

１ 太陽電池モジュール
２ フロントガラス
３、３´ 封止材
４ 太陽電池セル
５ バックシート
６ インターコネクター
７ 出力端子
８ ジャンクションボックス
９ シール材
１０ フレーム

Claims (6)

1. ポリエチレン系樹脂を含む組成物からなる太陽電池用封止材であって、前記組成物が、水蒸気の吸脱着可能なフィラーを含有することを特徴とする太陽電池用封止材。
2. 前記フィラーが親水性フィラーである、請求項１に記載の太陽電池用封止材。
3. 前記フィラーが含水二酸化ケイ素である、請求項１又は２に記載の太陽電池用封止材。
4. 前記フィラーが、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、３〜１００質量部配合されてなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材。
5. 前記ポリエチレン系樹脂が、エチレンと、炭素数３〜２０のαオレフィンとのランダム共重合体である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池用封止材を用いて作製された太陽電池モジュール。