JP2013500889A - ソーラーモジュール用埋め込み材料としてのｅｖｍ粒状材料、その製造方法、接着ホイルおよびソーラーモジュール、その製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ソーラーモジュール用埋め込み材料としての粒状材料であって、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー（α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、４０重量％以上の酢酸ビニル含量を有するもの）からなり、添加剤として、少なくとも１種のＵＶ活性剤と、少なくとも１種のシランカップリング剤とを含む粒状材料、およびソーラーモジュールフィルムを製造するためのその使用に関する。

Description

本発明は、ソーラーモジュール用埋め込み材料としてのα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー（α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、酢酸ビニル含量が４０重量％以上であるもの）のペレット、その製造方法、接着フィルム、ソーラーモジュールならびにその製造方法およびその製造装置に関する。

太陽光を電気エネルギーに直接変換するソーラーモジュールを活用し、天然資源を利用して発電がなされている。ソーラーモジュールの最も重要な構成要素は、太陽電池である。

ソーラーモジュールは、屋外エリア、例えば、ビルの上で使用されることが多い。ソーラーモジュール中に存在する太陽電池は、従って、環境の影響から保護されなければならない。水分が入り込むと、腐食の結果、太陽電池、従って、ソーラーモジュールの寿命が大幅に短くなり得るため、太陽電池の永久カプセル化（埋め込み）が特に重要である。太陽電池をカプセル化するのに用いる材料は、日光を透過し、同時に、ソーラーモジュールの安価な製造を可能にするものでなければならない。太陽電池を埋め込むのに従来技術でよく用いられている材料は、エチレン−酢酸ビニルコポリマーである。

例えば、（特許文献１）は、紫外線の吸収成分を含まず、ポリマー成分と架橋試薬から形成された実質的に透明無色の埋め込み材料に関する。（特許文献１）により用いられるポリマー成分は、好ましくは、エチレン−酢酸ビニルである。（特許文献１）の実施例１では、６７重量％のエチレンと３３重量％の酢酸ビニルとから形成されたランダムエチレン−酢酸ビニルコポリマーを用いている。

（特許文献２）は、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、架橋剤、および重合阻害剤を含むカプセル化材料を開示している。（特許文献２）によれば、ＥＶＡは、５〜５０重量％の酢酸ビニル含量を有する。（特許文献２）によれば、５０重量％以上の含量では、ＥＶＡの機械的特性が悪くなり、ＥＶＡフィルムを製造することが難しくなる。（特許文献２）で用いるＥＶＡの製造プロセスに関して、（特許文献２）にな詳細な記載が全くない。（特許文献２）の実施例１および２では、２６重量％の酢酸ビニルを含むＥＶＡコポリマーを用いている。

（特許文献３）は、同様に、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）から形成された太陽電池の埋め込み材料に関する。（特許文献３）によれば、ＥＶＡコポリマー中の酢酸ビニル含量は、１０〜４０重量％である。４０重量％以上の含量の酢酸ビニルは、（特許文献３）によれば好ましくない。というのは、４０重量％以上の酢酸ビニル含量のＥＶＡコポリマーは、容易に流動するため、太陽電池の埋め込みプロセスが複雑になるからである。さらに、（特許文献３）によると、４０重量％以上の酢酸ビニル含量を有するＥＶＡコポリマーは、顕著に粘着性であるため、埋め込みに用いるＥＶＡフィルムの取扱いが困難である。（特許文献３）によれば、優先的に用いられるＥＶＡフィルムは架橋されている。

（特許文献４）には、有機過酸化物、シランカップリング剤、および安定剤と混合したＥＶＡコポリマーから形成されたソーラーモジュール用フィルムが開示されている。（特許文献４）によるＥＶＡコポリマー中の酢酸ビニルの含量は、２７％以上である。実施例において、酢酸ビニル含量が２８％であるＥＶＡコポリマーを用いている。

（特許文献５）は、太陽電池に埋め込むために架橋しなくても好適である可撓性フィルムに関する。この可撓性フィルムは、好ましくは、エチレンポリマー、エチレン−α−オレフィンコポリマー、またはエチレン−アクリレートコポリマーから形成される。（特許文献５）の記載によれば、目的は、ＥＶＡ系に代わる系を提供することである。

（特許文献６）には、光開始剤およびシランカップリング剤を含有するＥＶＡから形成された樹脂フィルムが記載されている。このＥＶＡを作製するプロセスについては、詳細な記載が全くない。

（特許文献７）には、酢酸ビニル含量が４０重量％以上である少なくとも１種のα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＭ）の少なくとも１つの層からなり、この層がいかなるエージング安定剤および／または接着促進剤をも含有しないソーラーモジュールが記載されている。

国際公開第Ａ９７／２２６３７号パンフレット 欧州特許出願公開第１ １６４ １６７Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第１ １８４ ９１２Ａ１号明細書 特開２００３−０５１６０５号明細書 特開２００３−０４９００４号明細書 欧州特許出願公開第１ ７８３ １５９Ａ１号明細書 欧州特許第２ ０３１ ６６２号明細書

従って、本発明の目的は、埋め込み材料のベースとして用いることができるペレットを提供することであり、これによりソーラーモジュールの製造を、時間を節約し、かつ安価な方法で行えることである。得られるソーラーモジュールは、良好な寿命と優れたＵＶ安定性について顕著なものでなければならない。

埋め込み材料およびカプセル化材料は、本明細書では同義語と考えられる。

ソーラーモジュールおよび光起電モジュールは、本明細書において同義語であると理解される。

この問題を解決するために、ソーラーモジュールの埋め込み材料として用いられ、添加剤として、少なくとも１種のＵＶ活性剤と少なくとも１種のシランカップリング剤とを含む、冒頭に述べたタイプのペレットを提案する。

従来の埋め込み材料は、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、略してＥＶＡからなり、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として４０重量％未満の酢酸ビニル含量を有する。架橋のために、ここでは、真空ラミネーションの過程で熱的に架橋される有機過酸化物を用いる。真空によって、気泡の形成が実質的に防止される。これらの過酸化物の分解生成物は、光起電モジュールを製造する通常のプロセスにおいて、真空ポンプに入り込み、その結果、保守管理が増える。この保守管理を行わないとポンプの破損につながるであろう。

意外なことに、有機過酸化物を使用しないことが可能であることを見出した。それにもかかわらず、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーを確実に架橋させるために、少なくとも１種のＵＶ活性剤を添加する。さらに用いる接着促進剤は、少なくとも１種のシランカップリング剤である。

用いるＵＶ活性剤は、好ましくは、ベンゾフェノン、２−メチルベンゾフェノン、３，４−ジメチルベンゾフェノン、３−メチルベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ビス［２−（１−プロペニル）フェノキシ］ベンゾフェノン、４−（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４−ベンゾイルビフェニル、４−ヒドロキシベンゾフェノン、４−メチルベンゾフェノン、ベンゾフェノン−３，３’；４，４’−テトラカルボン酸二無水物、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、アセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−４’−モルホリノブチロフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン、３’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−エトキシアセトフェノン、４’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−フェノキシ−アセトフェノン、４’−ｔｅｒｔ−ブチル−２’，６’−ジメチルアセトフェノン、２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、ジフェニル−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシド、フェニルビス−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、ベンゾイルギ酸メチル、ベンゾイン、４，４’−ジメトキシベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、４，４’−ジメチルベンジル、ヘキサクロロシクロペンタジエンの単独または組み合わせである。これらのＵＶ活性剤は、例えば、ベンゾフェノンが、３２０〜３８０ｎｍの関連するＵＶ吸収極大を有するため、特に好適である。

ＵＶ活性剤の含量は、０．１ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ、好ましくは、０．１ｐｈｒ〜３．０ｐｈｒ、より好ましくは、０．２５ｐｈｒ〜２．５ｐｈｒ、特に好ましくは、０．５ｐｈｒ〜２．０ｐｈｒとすべきである。

「ｐｈｒ」は、専門的な定義であり、「ゴム１００部当たり」を意味する。

加えて、用いるシランカップリング剤は、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、（メタクリロイルオキシメチル）メチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、（メタクリロイルオキシメチル）メチルジエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メソ−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリアセトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリス−（トリメチルシロキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジメトキシメチルシランの単独または組み合わせであってよい。シランカップリング剤は、ソーラーモジュールのガラスに対する結合部位を有するため、接着促進剤として機能する。

シランカップリング剤の含量は、０．０５ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ、好ましくは、０．１ｐｈｒ〜３．０ｐｈｒ、より好ましくは、０．２５ｐｈｒ〜２．５ｐｈｒ、特に好ましくは、０．５ｐｈｒ〜２．０ｐｈｒである。

用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーは、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、４０重量％以上の高酢酸ビニル含量を有する点で顕著である。典型的に、本発明により用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの酢酸ビニル含量は、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、４０重量％〜９０重量％、好ましくは、４０重量％〜６０重量％である。

用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーは、α−オレフィンと酢酸ビニルをベースとするモノマー単位に加えて、１つ以上のさらなるコモノマー単位（例えば、ターポリマー）を有するもの、例えば、ビニルエステルおよび／または（メソ）アクリレートをベースとするものであってよい。さらなるコモノマー単位は、さらなるコモノマー単位がα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー中に存在する場合には、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、最高で１０重量％までの割合で存在する。その場合、α−オレフィンを基準とするモノマー単位の割合は、対応して減少する。このように、例えば、４０重量％〜９８重量％の酢酸ビニル、２重量％〜６０重量％のα−オレフィンおよび０〜１０重量％の少なくとも１種のさらなるコモノマーから形成されたα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーを用いることが可能であり、酢酸ビニル、α−オレフィンおよびさらなるコモノマーの総量は１００重量％である。

用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーに用いるα−オレフィンは、いかなる既知のα−オレフィンであってもよい。α−オレフィンは、好ましくは、エテン、プロペン、ブテン、特に、ｎ−ブテンおよびｉ−ブテン、ペンテン、ヘキセン、特に、１−ヘキセン、ヘプテンおよびオクテン、特に、１−オクテンから選択される。

α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーのα−オレフィンとして既述したα−オレフィンの高級同族体を用いることも可能である。α−オレフィンは、さらに、置換基、特に、Ｃ_１−Ｃ_５アルキル基を含んでいてもよい。しかし、α−オレフィンは、これ以上は、さらなる置換基を含まないことが好ましい。また、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーにおいて２つ以上の異なるα−オレフィンの混合物を用いることができる。しかし、異なるα−オレフィンの混合物を用いないことが好ましい。好ましいα−オレフィンは、エテンおよびプロペンであり、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーのα−オレフィンとしてエテンを用いることが特に好ましい。

従って、本発明のペレットにおいて好んで用いられるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーは、エチレン−酢酸ビニルコポリマーである。

特に好ましいエチレン−酢酸ビニルコポリマーは、４０重量％〜９０重量％の酢酸ビニル含量を有する。

典型的に、好んで用いられる高酢酸ビニル含量のエチレン−酢酸ビニルコポリマーは、ＥＶＭコポリマーと呼ばれる。略記の「Ｍ」は、ＥＶＭのメチレン主鎖の飽和骨格を示す。

用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー、好ましくはエチレン−酢酸ビニルコポリマーは、通常、ＩＳＯ１１３３により１９０℃および２１．１Ｎの荷重で測定して
、１〜４０、好ましくは、１〜３５のＭＦＩ値（ｇ／１０分）を有する。

ＤＩＮ５３ ５２３ＭＬ１＋４による１００℃でのムーニー粘度は、通常、３〜５０、好ましくは、４〜４０のムーニー単位である。

数平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣによって測定して、通常、５０００ｇ／モル〜８０００００ｇ／モル、好ましくは、１０００００ｇ／モル〜４０００００ｇ／モル、より好ましくは、５０００００ｇ／モルまでである。

特に好ましいのは、本発明のソーラーモジュールにおいて、例えば、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨからＬｅｖａｐｒｅｎ（登録商標）またはＬｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）という商品名で市販されているエチレン−酢酸ビニルコポリマーを用いることである。

さらなる従来のからの添加剤、例えば、フィラー、光安定剤（特に、ＵＶ安定剤）、酸スカベンジャー、助剤またはエージング安定剤を添加することができる。

光安定剤としては、一般式：

（式中、Ｒ＝Ｈ、アリール、アルキル、アルケニルまたはアルキニルであり、Ｒ’＝Ｈ、アリール、アルキルアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、ＯＨまたはアルコキシであり、Ｒ”＝ＨまたはＯＨであり、Ｒ’’’＝Ｈ、アリール、アルキル、アルキルアリール、アルケニル、アルキニル、ＯＨまたはアルコキシである）
の２−ヒドロキシベンゾフェノンを例示し得る。

光安定剤は、好ましくは、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノンである。

また、一般式：

（式中、Ｒ＝Ｈ、アルキル、アリール、アルケニルまたはアルキニルであり、Ｒ’＝Ｈ、アリール、アルキルアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、ＯＨまたはアルコキシであり、Ｒ”＝Ｈ、アリール、アルキル、アルキルアリール、アルケニル、アルキニル、ＯＨまたはアルコキシである）
の２−ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾールが有用となり得る。

さらなる例はまた、一般式：

（式中、Ｒ＝Ｈ、アルキルまたはアルコキシであり、Ｒ’＝Ｈまたはアルキルである）
の４，６−ジフェニルヒドロキシフェニルトリアジンである。

これらの光安定剤は、部類１に割り当てられる。

光安定剤のさらなる例は、式：

（式中、Ｒ＝Ｈ、アルキル、アルコキシである）
のＨＡＬＳ試薬（ヒンダードアミン光安定剤）である。テトラメチルピペリジン単位は、Ｒ’、Ｒ”およびＲ’’’を介して架橋してダイマーまたはオリゴマーとなることができる。

これらは、以降、部類２と定義される。

好ましくは、Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０を用いる。

好ましくは、部類１を０．５〜２ｐｈｒ用いる。特に好ましいのは、０．０８〜１ｐｈｒ、好ましくはまた、０．０９〜０．６ｐｈｒである。

部類２の量は、好ましくは、０．０５〜１ｐｈｒ、より好ましくは、０．０５〜２ｐｈｒ、最も好ましくは、０．０５〜０．４ｐｈｒである。

理想的には、部類１および２を個別に、または一緒に用いることができ、一緒に用いる場合には、部類１対部類２の比率は、好ましくは、３：２である。

意外なことに、ＵＶ安定剤の存在にも関わらず、ＵＶ架橋が確実になされ得ることを見出した。ＵＶ安定剤は、ＵＶ架橋中のケト−エノール互変異性の結果としてその保護機能を示す。しかし、ＵＶ照射が終わるとすぐ、それらは、元の形態に戻る。ＵＶ安定剤は、ＵＶ光の一部を効率的に「スカベンジ」し、後にそれを再び放出する。従って、それらは、完成したソーラーモジュールにおいて、ＵＶ安定剤として、尚、機能し得る。対照的に、ＵＶ架橋のためのＵＶ照射後、ＵＶ活性剤は使用済みとなる。

従って、第１に、ＵＶ架橋のために実質的に消費されるＵＶ活性剤を用い、第２に、ＵＶ架橋後もＵＶ保護機能を尚有するＵＶ安定剤を用いることが重要である。

従って、有用なＵＶ安定剤は、これらの特性を有するもの全てである。

酸スカベンジャーの場合には、ポリカルボジイミド（ＰＣＤ）を用いることができ、好ましくは、０．０５〜５ｐｈｒ、より好ましくは、０．０５〜２ｐｈｒ、非常に好ましくは、０．５〜０．７５ｐｈｒ用いる。

従来のエージング安定剤、例えば、Ｎａｕｇａｒｄ ＴＮＰＰを同様に用いることができる。用いる量は、０．０５〜５ｐｈｒ、好ましくは、０．５〜２ｐｈｒ、より好ましくは、０．５〜１ｐｈｒである。

助剤は、例えば、構造式：

のトリアリルイソシアヌレート、すなわち１，３，５−トリアリル−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン（ＴＡＩＣ）、または
構造式：

のトリアリルシアヌレート、２，４，６−トリアリルオキシ−１，３，５−トリアジン（ＴＡＣ）、または
構造式：

のトリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＲＩＭ）である。

特に好んで用いられるα−オレフィンコポリマーは、エチレン−酢酸ビニルコポリマーである、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）４００、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）４５０、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）４５２、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）４５６、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）５００、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）６００、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）６８６、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）７００、Ｌｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）８００およびＬｅｖａｍｅｌｔ（登録商標）９００であり、４０±１．５重量％、４５±１．５重量％、５０±１．５重量％、６０±１．５重量％の酢酸ビニル、７０±１．５重量％の酢酸ビニル、８０±２重量％の酢酸ビニルまたは９０±２重量％の酢酸ビニルを含む。

α−オレフィンコポリマーと、無水マレイン酸でグラフトされたＥＶＭ（ＭＡＨｇ−ＥＶＭ）とのブレンドを用いることが想定される。ＭＡＨｇ−ＥＶＭ含量は、ブレンドの総重量を基準として、最高で４０重量部までとしてよい。ソーラーモジュールの構成要素への接着力が改善できることを見出した。

さらに、本発明は、接着フィルムの製造のための本発明のペレットの使用、およびこうして製造されたソーラーモジュール用接着フィルムに関する。

フィルムの製造において、３つの必須の工程について述べることができる。すなわち、
１．ポリマーの作製、
２．ポリマーをコンパウンディングして、押出し可能な成形材料を得る、および
３．成形材料を加工して、フィルムおよびスラブを得る。

「コンパウンディング」とは、染料、フィラー、潤滑剤、加工助剤、可塑剤、エージング安定剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤等を、ポリマーに添加して、加工可能なポリマー／エラストマーを製造することを意味するものと理解され、これには、他のポリマーまたは回収物とのアロイ化（混合、ブレンド）も含まれる。

例えば、押出し機において、成形材料は、ペレット、粉末、凝集物、またはミルベースとして加熱され、混合され、任意選択的に脱気されてから、典型的には加圧下、高温で押し出される。ポリマーによっては、熱押出し物は、例えば、さまざまの厚さのフィルムまたはスラブの形態で引き出され、調整される。押出し物はその後、冷却ゾーンを通過した後、側部がカットされ巻きあげられるか、あるいはスラブ材料として積み重ねられる。

本発明のペレットでは、フィルム製造において工程１と２を組み合わせることができ、このようにして、コストと時間を節約することができる。これは、本発明のペレットが、コンパウンディング添加剤を含んでいる結果として、その後のフィルム製造のための完成成形材料をもたらし得ると考えられるからである。

このようにして製造した接着フィルムは、高い耐候安定性を有する。より具体的には、埋め込み太陽電池は、蒸気と酸素に対するバリア作用により腐食から保護される。

従来技術は、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーの総重量を基準として、酢酸ビニル含量が４０重量％以上である有用なα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーを製造する方法であって、１００〜７００バールの圧力、好ましくは、１００〜４００バールの圧力、５０〜１５０℃の温度で、概して、フリーラジカル開始剤を用いる溶液重合によって行われる方法を開示している。

好適な製造方法は、例えば、欧州特許出願公開第Ａ０ ３４１ ４９９号明細書、欧州特許出願公開第Ａ０ ５１０ ４７８号明細書、および独国特許出願公開第Ａ３８ ２５ ４５０号明細書に記載されている。

１００〜７００バールの圧力で溶液重合プロセスによって製造された、高酢酸ビニル含量のα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーは、特に、分枝度が低く、したがって低粘度である点において顕著である。また、それらは、その単位（α−オレフィンおよび酢酸ビニル）が均一にランダム分布している。

本発明のペレットの製造については、上述した通常の溶液重合プロセスを用いる。その場合、溶剤の沸点は、ＵＶ活性剤およびシランカップリング剤の沸点より低くなければならない。

好適な溶剤の選択は特に重要である。典型的に、溶剤は、減圧下での蒸発により、重合後除去される。この減圧下での蒸発によって、製造または後処理中に添加された添加剤、すなわち、ＵＶ活性剤およびシランカップリング剤が除去されてはならない。このため、溶剤の沸点は添加剤の沸点より低い必要がある。

さらなる添加剤を製造中に添加する場合、溶剤の選択は、さらなる添加剤が除去されないよう、これらの添加剤の沸点を同様に考慮しなければならない。

溶剤として、好ましくは、ｔｅｒｔ−ブタノール、メタノール、ベンゼン、トルエン、酢酸メチル、またはジアルキルスルホキシドを用いる。これらの溶剤は、最低のフリーラジカル移動の傾向を有するため、溶液重合の連続プロセスに用いることができる。

添加剤を、重合後または溶液ポリマーの後処理後にのみ添加するやり方で、本発明のＥＶＭペレットを製造することも考えられる。

さらに、本発明は、本発明のペレットから形成された少なくとも１つの接着フィルムを含むソーラーモジュールに関する。

本発明のソーラーモジュールは、当業者に知られた任意のソーラーモジュールであってよい。好適なソーラーモジュールについて以下に記述する。

好ましい実施形態において、本発明のソーラーモジュールは、以下の層、
ｉ）完成したソーラーモジュールにおいて太陽に向く側である前側と、裏側とを備えたガラス基板、
ｉｉ）ガラス基板の裏側に適用された透明接着フィルム、
ｉｉｉ）接着フィルムに適用された１つ以上の太陽電池、
ｉｖ）太陽電池に適用されたさらなる透明接着フィルム、および
ｖ）保護層、またはガラス−ガラスラミネートの場合には他のガラス基板
から形成され、
前記太陽電池は、前記透明接着フィルムに埋め込まれており、
前記透明接着フィルムの１つは、少なくとも本発明の接着フィルムから形成されている。

本発明のソーラーモジュールは、好ましくは、さらに、接続ソケットおよび接続ターミナル、また、剛性ソーラーモジュールの場合には、フレーム、好ましくは、アルミニウムプロフィールフレームを有している。

好適なガラス基板は、ガラス板であり、好ましくは、単層安全ガラス（ＥＳＧ）を用いる。当業者に知られたガラス基板は全て好適であり、以降「ガラス基板」は、他の透明基材、例えば、ポリカーボネートも意味するものとする。「ガラス基板」は、本明細書では、また、構造化表面を有していてよい。

好適な透明接着フィルムは、α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマー、特に、エチレン−酢酸ビニルコポリマーであり、少なくとも１つの接着フィルム、好ましくは両面の接着フィルムが上述した本発明の接着フィルムから形成される。

好適な太陽電池は、当業者に知られた全ての太陽電池である。好適な太陽電池は、厚層電池（単結晶または多結晶電池）または薄層電池（アモルファスシリコンまたは結晶シリコン）であってよいシリコン電池；ＩＩＩ−Ｖ半導体太陽電池（Ｇａ−Ａｓ電池）；ＩＩ−ＶＩ半導体太陽電池（ＣｄＴｅ電池）；ＣＩＳ電池（銅インジウム二セレン化物または銅インジウム二硫化物）またはＣＩＧＳ電池（銅インジウムガリウム二セレン化物）；有機太陽電池、染料電池（Ｇｒａｅｔｚｅｌ電池）あるいは半導体電解質電池（例えば、酸化銅／ＮａＣｌ溶液）であり；好ましくは、シリコン電池である。当業者に知られた全てのタイプのシリコン電池、例えば、単結晶電池、多結晶電池、アモルファス電池、微結晶電池または、例えば、多結晶とアモルファス電池の組み合わせから形成されるタンデム太陽電池を用いることができる。

厚層電池に加えて、薄層電池、集光電池、電気化学染料太陽電池、有機太陽電池、または蛍光電池を用いることも可能である。加えて、フレキシブル太陽電池を用いることも可能である。用いるα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーは、太陽電池に一般的に用いられているＥＶＡコポリマーとは対照的に、エラストマーであるため、フレキシブル太陽電池に用いるのに特に好適である。上述した太陽電池の構造は、当業者に知られている。

典型的には、本発明のソーラーモジュールは、例えば、はんだストリップにより互いに電気的に接続された複数の太陽電池を含む。これらの太陽電池を、透明接着フィルムに埋め込む。

太陽電池を製造する好適な方法は、当業者に知られている。

加えて、本発明のソーラーモジュールは、透明接着フィルムの１つに適用された保護層を含む。この保護層は、通常、ソーラーモジュールの逆側（逆側ラミネーション）を形成する耐候性保護層である。それは、典型的には、ポリマーフィルム、特に、例えば、ポリビニルフルオライド（例えば、ＤｕＰｏｎｔのＴｅｄｌａｒ（登録商標）など）またはポリエステルおよびガラスから形成されたポリマー複合体フィルムである。

本発明のソーラーモジュールにさらに存在することが好ましい接続ソケットは、例えば、フリーホイールダイオードまたはバイパスダイオードを備えた接続ソケットである。これらのフリーホイールまたはバイパスダイオードは、例えば、影や欠陥の結果、ソーラーモジュールに電流が供給されないときに、ソーラーモジュールを保護するために必要とされる。

加えて、ソーラーモジュールは、ソーラーモジュールの太陽光発電装置への接続を可能とする接続ターミナルを有することが好ましい。

最後に、ソーラーモジュールが剛性ソーラーモジュールである場合には、好ましい実施形態において、ソーラーモジュールの安定性を増大するために、ソーラーモジュールはフレーム、例えば、アルミニウムプロフィールフレームを有する。

ソーラーモジュールの個々の上述した構成要素およびこれらの構成要素の好ましい実施形態は、当業者に知られている。

本発明のソーラーモジュールは、当業者に知られた通常の方法によって製造される。一般に、対応する、通常は清浄にしたガラス基板をまず準備する。これに、透明接着フィルム、好ましくは、本発明のペレットから形成された透明接着フィルムを適用する。典型的には、透明接着フィルムは、ガラス基板に適用する前に定寸に切断される。その後、太陽電池を透明接着フィルム上に配置する。太陽電池は、通常、はんだストリップにより予め接続して、個々のストリングを形成しておく。その後、個々のストリングを互いに接続し、接続ソケットとなるクロスコネクタを、通常、配置し、任意に、はんだ付けする。最後に、好ましくは、本発明のペレットから同様に製造され、通常、適用前に定寸に切断されが透明接着フィルムを、さらに適用する。その後、保護層を適用する。

個々の層の適用の後、本発明のソーラーモジュールのラミネーションが続く。ラミネーションは、当業者に知られたプロセス、例えば、減圧下、高温（例えば、１００〜２００℃）で行う。ラミネーションによって、太陽電池が透明接着フィルムに埋め込まれ、固着した態様で、ガラス基板および保護層に接続されるという効果がある。この後、接続ソケットを、通常、配置し、モジュールを組み立てる。

従来のラミネーションプロセスでは、公知のＥＶＡ溶融適用接着剤を、熱を供給して溶融させ、フリーラジカル形成性の過酸化物によって熱的に架橋させる。ＥＶＡ溶融適用接着剤の架橋が比較的緩慢なために、そのサイクル時間は、１モジュール当たり約２０〜３０分である。

ソーラーモジュールを製造するための本発明による方法は、少なくとも１種のＵＶ活性剤と少なくとも１種のシランカップリング剤とを含む接着フィルムを用いる場合には、サイクル時間をかなり短縮することができ、コストの節約につながる。サイクル時間の短縮は、熱誘導過酸化物架橋がない結果、可能となる。

ソーラーモジュールを製造する本発明による方法には、ソーラーモジュールにＵＶ照射を施すという特徴がある。ＵＶ照射により、埋め込み材料が架橋されて、太陽電池が環境の影響から保護される。

ＵＶ照射は、好ましくは、ラミネーション直後に行うことが好ましい。その結果、モジュールは既に予熱され、ＵＶ活性剤の拡散率が、ＵＶ架橋のために最適に調整される。

照射時間は、好ましくは、１０〜６００秒、より好ましくは、１０〜１８０秒である。ソーラーモジュールの製造は、その結果、大幅に短縮される。というのも、従来のＥＶＡ接着フィルムのラミネーションの際の比較的長い架橋時間を節約することが可能であるためである。

ＵＶ照射中の温度は、好ましくは、５０℃〜２００℃である。これは、好ましくは、ラミネーション直後のモジュールを用いることにより達成される。あるいは、ＵＶ架橋中のモジュールを用いることにより達成されるが、これにより、対応して、照射時間が長くなる。

しかし、まず、モジュールを予熱してから、ＵＶ照射によりそれらを架橋することも考えられる。ただし、これは、ラミネーションが、技術的な理由から、ＵＶ照射直前に行えないときにのみ望ましい。

モジュールの最適な架橋のために、照射時間は、ＵＶ照射装置の出力、ＵＶ照射装置とモジュールの間の距離、および照射面積に応じて異なることに留意すべきである。

ＵＶ安定剤を添加するときは、ＵＶ架橋に十分なＵＶ光となるように照射時間をさらに確実に調整すべきである。これは、上述したとおり、ＵＶ光の一部がＵＶ安定剤により「スカベンジ」されるからである。

しかし、当業者であれば、一連の種々の試験により、直接、最適な処理時間を見つけることができるはずである。

従って、本発明による方法は、埋め込み材料として、本発明の接着フィルムと、通常のＥＶＡフィルムとの両方を備え、少なくとも１種のＵＶ活性剤と少なくとも１種のシランカップリング剤とを含むソーラーモジュールの製造に好適である。

本発明のソーラーモジュールは、上述した例またはその他異なる構造に対応する構造を有していてよい。さらなるタイプのソーラーモジュールが、当業者に知られている。例を挙げると、ガラス−ガラスモジュール、鋳造樹脂技術におけるガラス−ガラスモジュール、複合体安全フィルム技術におけるガラス−ガラスモジュール、ガラスの背面の薄層モジュールまたはフレキシブルコーティングとしての薄層モジュール（例えば、銅リボンの薄層モジュール）、光学機器を用いて日光がより小さな太陽電池に集光する集光モジュール、および蛍光集光器がある。

本発明はさらに、ソーラーモジュールを製造するための、ＵＶ照射装置を含む装置を提供する。

これに関して、ペレットまたは接着フィルムのＵＶ架橋に好適な市販のＵＶ照射装置を用いる。

これに関して特に有利なことは、従来のソーラーモジュール製造装置を単純かつ安価にアプグレードすることである。ＵＶ照射装置に加えて、既存の半自動または全自動モジュール製造ラインをさらに備えることが考えられる。これには、既存の装置の費用のかかる不便な修正も、完全に新たな装置の導入も必要ない。すなわち、時間とコスト因子に関して、かなり経済的で、金銭的に有利である。

ＵＶ照射装置は、好ましくは、ラミネーション装置、例えば、真空ラミネータの直下流に設置することが好ましい。この場合、既に加熱されているソーラーモジュールを、ＵＶ照射装置に直接供給する。照射温度は、このように、ラミネーションにより決まり、今度は、時間とコストの節約に反映される。

従って、本発明の装置は、埋め込み材料として、本発明の接着フィルムと、従来のＥＶＡフィルムとの両方を備えた、少なくとも１種のＵＶ活性剤と少なくとも１種のシランカップリング剤とを含むソーラーモジュールの製造に好適である。

本発明のソーラーモジュールは、固定式および可搬式発電に用いられることが想定される。

典型的に、太陽からの光エネルギーが電気エネルギーに変換される少なくとも１つの本発明のソーラーモジュールと、少なくとも１つの電気負荷とを含む太陽光発電装置で発電がなされる。

従って、本発明は、少なくとも１つの本発明のソーラーモジュールを含む太陽光発電装置を提供する。

好適な電気負荷は、太陽光発電装置のタイプに応じて異なる。例えば、負荷は、直流電流負荷または交流電流負荷であってよい。交流電流負荷を接続する場合、ソーラーモジュールから得られた直流電流を、インバータにより、交流電流に変換する必要がある。同様に、直流電流負荷と交流電流負荷の両方を含む太陽光発電装置を使用することも可能である。

太陽光発電装置は、さらに、送電網への（直接の）接続のないアイランドシステムであってもよい。アイランドシステムでの発電は、典型的に、エネルギー貯蔵（本出願においては負荷）としてのバッテリーに蓄電される。好適なアイランドシステムは、当業者に知られている。

加えて、太陽光発電装置は、送電網結合プラントであってもよく、その場合は、太陽光発電装置は、独立した送電網に接続されており、電気エネルギーがこの送電網に供給される。したがってこの場合は、負荷は送電網である。好適な送電網結合プラントは、同様に、当業者に知られている。

本発明を実施例により以下に詳細に例示する。

［本発明のペレットの処方例］：
１００ｐｈｒのＬｅｖａｍｅｌｔ
１．５ｐｈｒのベンゾフェノン
１．５ｐｈｒのシラン

表１に、ＵＶ照射前後の本発明のペレットの応力／歪み挙動を示す。照射試料の露光設定は３分であった。試料を１４０℃で１０分間予熱してから、ＨｏｅｎｌｅのＦｅ＠２ｋＷ ＵＶランプで、３分間、ＵＶランプから１０ｃｍの距離で照射した。

表２に、ＨｏｅｎｌｅのＦｅ＠２ｋＷ ＵＶランプで、ＵＶランプから１０ｃｍの距離で照射した、１．０ｐｈｒのＵＶ架橋剤を添加した場合のＬｅｖａｐｒｅｎ４００の、照射時間の関数としてのムーニー粘度の増大を示す。

表３に、ＨｏｅｎｌｅのＦｅ＠２ｋＷ ＵＶランプで、ＵＶランプから１０ｃｍの距離で１分間照射した場合の、異なる量のＵＶ架橋剤での引張歪み挙動における変化を示す。

表４に、ＨｏｅｎｌｅのＦｅ＠２ｋＷ ＵＶランプで、ＵＶランプから１０ｃｍの距離で照射した場合の、表２の組成物の異なる照射時間での引張歪み挙動における変化を示す。

Claims (21)

1. ソーラーモジュール用埋め込み材料としてのα−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーのペレットであって、
   前記α−オレフィン−酢酸ビニルコポリマーが、その総重量を基準として、４０重量％以上の酢酸ビニル含量を有し、
   前記ペレットが、添加剤として、少なくとも１種のＵＶ活性剤と、少なくとも１種のシランカップリング剤とを含む
   ことを特徴とする、ペレット。
2. 前記ＵＶ活性剤が、ベンゾフェノン、２−メチルベンゾフェノン、３，４−ジメチルベンゾフェノン、３−メチルベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ビス［２−（１−プロペニル）−フェノキシ］ベンゾフェノン、４−（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４−ベンゾイルビフェニル、４−ヒドロキシベンゾフェノン、４−メチルベンゾフェノン、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、アセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−アセトフェノン、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−４’−モルホリノブチロフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン、３’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−エトキシアセトフェノン、４’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−フェノキシアセトフェノン、４’−ｔｅｒｔ−ブチル−２’，６’−ジメチルアセトフェノン、２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、ジフェニル−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシド、フェニルビス−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、ベンゾイルギ酸メチル、ベンゾイン、４，４’−ジメトキシベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、４，４’−ジメチルベンジル、ヘキサクロロシクロペンタジエンから単独または組み合わせで選択されることを特徴とする、請求項１に記載のペレット。
3. 前記シランカップリング剤が、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、（メタクリロイルオキシメチル）メチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、（メタクリロイルオキシメチル）メチルジエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３−メソ−アクリロイルオキシプロピルトリアセトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリス−（トリメチルシロキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジメトキシメチルシランから単独または組み合わせで選択されることを特徴とする、請求項１に記載のペレット。
4. 前記ＵＶ活性剤の含量が、０．１ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ、好ましくは、０．１ｐｈｒ〜３．０ｐｈｒ、より好ましくは、０．２５ｐｈｒ〜２．５ｐｈｒ、特に好ましくは、０．５ｐｈｒ〜２．０ｐｈｒであることを特徴とする請求項１に記載のペレット。
5. 前記シランカップリング剤の含量が、０．０５ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ、好ましくは、０．１ｐｈｒ〜３．０ｐｈｒ、より好ましくは、０．２５ｐｈｒ〜２．５ｐｈｒ、特に好ましくは、０．５ｐｈｒ〜２．０ｐｈｒであることを特徴とする、請求項１に記載のペレット。
6. 接着フィルムを製造するための、請求項１〜５のいずれか一項に記載のペレットの使用。
7. 請求項１〜５に記載のペレットを含む、ソーラーモジュール接着フィルム。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のペレットを１００〜７００バールの圧力での溶液重合プロセスによって製造する方法であって、前記溶剤の沸点が、前記ＵＶ活性剤および前記シランカップリング剤の沸点より低いことを特徴とする、方法。
9. 前記溶剤を、蒸発により除去することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記溶剤が、ｔｅｒｔ−ブタノール、メタノール、ベンゼン、トルエン、酢酸メチルまたはジアルキルスルホキシドであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のペレットを１００〜７００バールの圧力での溶液重合プロセスによって製造する方法であって、前記添加剤を、重合後、または溶液重合ポリマーの後処理後に添加することを特徴とする、方法。
12. 少なくとも１つの請求項７に記載の接着フィルムを含む、ソーラーモジュール。
13. ソーラーモジュールにＵＶ照射を施すことを特徴とし、接着フィルムが、少なくとも１種のＵＶ活性剤と少なくとも１種のシランカップリング剤とを含む、ソーラーモジュールの製造方法。
14. 前記ＵＶ照射を、好ましくは、ラミネーション直後に行うことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記照射時間が、１０〜６００秒、好ましくは、１０〜１８０秒であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記照射温度が、好ましくは、５０〜２００℃であることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１２に記載のソーラーモジュールを製造するための、請求項１６に記載の方法。
18. ＵＶ照射装置を含むことを特徴とする、ソーラーモジュールを製造する装置。
19. 前記ＵＶ照射装置が、好ましくは、ラミネーション装置の直下流に設置されていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
20. 請求項１２に記載のソーラーモジュールを製造するための、請求項１９に記載の装置。
21. 少なくとも１つの請求項１２に記載のソーラーモジュールを含む、太陽光発電装置。