JP2013544032A - 太陽電池の密封材用シート及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱収縮率が非常に低く且つ柔軟性が高く、太陽電池モジュールの製作時に気泡排出能力に優れた太陽電池の密封材用シートの製造方法について開示する。
【解決手段】本発明にかかる太陽電池の密封材用シートの製造方法は、（ａ）オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を準備する段階、（ｂ）前記熱接着性樹脂を粉末化して散布する段階、及び（ｃ）前記熱接着性樹脂粉末を前記樹脂粉末の溶融温度以下で加熱して、多数の空隙を含むシートを形成する段階を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池の密封材用シート及びその製造方法に関し、より詳しくは、熱収縮率が著しく低く且つ柔軟性に優れ、製造段階での気泡排出能力が卓越した太陽電池の密封材用シートに関する。
地球環境問題、エネルギー問題等が日々深刻になっている中、きれいで且つ枯渇の恐れがないエネルギー源として太陽電池が脚光を浴びている。太陽電池を建物の屋根部分等の屋外で使用する場合は、太陽電池モジュールの形態で使用することが一般的である。
このような太陽電池は、図１に示したように、ガラス又は透明樹脂からなる表面側保護部材１の表面に熱接着性樹脂からなる密封材用シート４を載せ、その上に多数の太陽電池素子３を載せる。また、これら太陽電池素子３上に同様に密封材用シート４を載せ、その上にガラス或いは樹脂からなる裏面側保護部材２を載せて積層体を構成する。
上記のように作られた積層体は、これを加熱しながら二つの保護部材１，２間を加圧し、密封材用シート４，４が溶融して一体化される。また、図２では、前記密封材用シート４，４が溶融して他の部材と一体化して完成された太陽電池モジュールを図示し、密封材用シート４，４が一体化されたものを密封材４’として図示している。
そして、前記密封材用シート４に使用する熱接着性樹脂シートは、Ｔダイによる押出加工、或いはカレンダー加工によって成形されたものが多かったが、このように機械方向に延長されて形成された熱接着性樹脂シートは、全て熱収縮率が高い。このため、このような熱接着性樹脂シートを密封材用シート４に使用すると前記のように熱融着時に大きく収縮されるが、このような収縮時に内部の太陽電池素子３の位置がずれたり、太陽電池素子３に応力が作用して太陽電池素子３を破損させるケースがあった。
太陽電池の密封材用シートと太陽電池素子、及び保護部材を積層してラミネーティングする過程で有害ガスが含まれる気泡が発生することになる。このように発生する気泡は、真空工程を通じて除去できる。このとき、既存の太陽電池の密封材用シートは、気泡排出のために長時間真空工程を行うため、太陽電池モジュールの製作コストが増えるという問題点があった。
また、太陽電池モジュールに気泡が除去されず残ると、太陽電池が屋外に長時間露出された状態で温度が低い時は気泡が収縮し、温度が高い時は気泡が膨張することになるが、このような過程を繰り返すと太陽電池モジュール内に亀裂が発生することになり、製品の長期間耐久性及び信頼性に悪影響を及ぼすという問題点がある。
特開２００６−２１０９０５号公報
本発明の目的は、既存の押出加工等で製造される密封材用シートとは異なり、熱収縮率が非常に低いと共に、高い柔軟性を有する太陽電池の密封材用シートの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、熱収縮率が非常に低く且つ柔軟性が高く、太陽電池モジュールの製作時に発生する有害ガスが含まれた気泡排出能力が卓越した太陽電池の密封材用シートを提供することである。
前記の目的を達成するための本発明の一実施例にかかる太陽電池の密封材用シートの製造方法は、（ａ）オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂の準備、（ｂ）前記熱接着性樹脂を粉末化して散布すること、及び（ｃ）前記熱接着性樹脂粉末を前記樹脂粉末の溶融温度以下で加熱して、多数の空隙を含むシートを形成することを含むことを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明の他の一実施例にかかる太陽電池の密封材用シートは、オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を含む太陽電池の密封材用シートであって、前記シートは粉末形態の熱接着性樹脂が融着して多数の空隙を有して形成されることを特徴とする。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シートの製造方法は、所定の温度で樹脂粉末を熱融着して空隙を有するシートを製造することにより、製造過程で発生する有害ガスが空隙から全て排出されるという長所がある。また、加熱時の熱収縮率が非常に低く且つ柔軟性が高い密封材用シートを提供して太陽電池モジュールの生産性を向上させるという長所がある。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シートは、押出加工で製造されず樹脂粉末が融着されて形成されることにより、熱収縮率が低く且つ柔軟性が非常に高いという長所がある。また、前記シートは多数の空隙を備えるため太陽電池モジュールの製造時に発生する有害ガスの排出が容易で、バブル排出能力に優れるという長所を有する。
一般的な太陽電池の構成を表す図面であり、密封材用シートが熱溶融していない状態を示した断面図である。 一般的な太陽電池の構成を示した断面図である。 太陽電池モジュールの真空排気時間による気泡排出能力の実験結果を示した写真である。 太陽電池モジュールの真空排気時間による気泡排出能力の実験結果を示した写真である。 太陽電池モジュールの真空排気時間による気泡排出能力の実験結果を示した写真である。 太陽電池モジュールの真空排気時間による気泡排出能力の実験結果を示した写真である。 太陽電池モジュールの真空排気時間による気泡排出能力の実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。 太陽電池の密封材用シートの熱に対する収縮率の比較実験結果を示した写真である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳しく後述している実施例を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下で開示する実施例に限定されるものではなく、相違する多様な形態に具現され、単に本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書全体に亘り同一参照符号は同一構成要素を指す。
以下、添付の図面を参照して本発明にかかる太陽電池の密封材用シート及びその製造方法に関して詳しく説明する。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シート４は、オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を含む太陽電池の密封材用シートであり、前記シートは、粉末形態の熱接着性樹脂が融着されて多数の空隙を有して形成されることを特徴とする。
前記密封材用シート４に使用される熱接着性樹脂とは、熱を加えることにより接着性が発現する樹脂を意味する。前記樹脂に用いられる重合体は、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール、共重合ナイロン、ポリエステル等があるが、特に、オレフィン系樹脂がその加工性、耐久性等において優れるため好ましい。
本発明においてオレフィン系樹脂とは、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン、又はジオレフィンを重合または共重合した重合体の総称であり、エチレンとビニルアセテート、アクリル酸エステル等、他の単量体との共重合体やアイオノマー等も含むことができる。
前記オレフィン系樹脂は、エチレン系樹脂及びプロピレン系樹脂を共に含むことができ、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン塩化ビニル共重合体、エチレンビニルアセテート共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等を挙げることができる。
エチレン系樹脂は、エチレン及びエチレンと共重合し得る樹脂の共重合体であり、例えば、次のようなものがある。
エチレンとビニルアセテート、或いはプロピオン酸ビニル等のビニルエステルとの共重合体、エチレンとエチレンとアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸エステルとの共重合体、エチレンとアクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸との共重合体、又はエチレンと不飽和カルボン酸の一部を、ナトリウム、亜鉛、リチウム等の金属塩で中和された単量体、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル、１−ペンテン等のｓ−オレフィンとの共重合体等以外に、これら共重合体の２種類以上の混合物等がこれに該当し得る。好ましくは、エチレンビニルアセテート共重合体が使用できる。
また、前記エチレン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂を含み得るが、特に限定されるものではなく、エチレンの単独重合体、又はポリエチレンにビニルシラン化合物がグラフト重合される共重合体等を全て含むことができる。
前記太陽電池の密封材用シート４に使用されるエチレン系樹脂としては、共重合体中のエチレン含有量が６０重量％以上９０重量％未満が好ましい。より好ましくは、エチレン含有量が６５重量％以上７５重量％以下の範囲である。
エチレン含有量が６０重量％未満だと、共重合体の接着性が強くなり粉末での取出しが難しくなる。もし粉末を得たとしても、その粉末の流動性が悪くなり、結果的に均一な粉末散布が難しくなる。均一な粉末の散布が難しいと均一な密封材用シート４を得ることができない。ここで、不均一な密封材用シートとは、部分的に樹脂の空隙率が異なったり、シートの厚さが位置によって不均一になることを意味する。また、共重合体の接着性が強くなるため、密封材用シートの製造時に工程装備であるロールやダイ等に接着するという問題があり、製膜工程上不都合が発生し得る。
前記共重合体のエチレン含有量が９０重量％を超えると、透明性及び柔軟性が悪くなり太陽電池の密封材用シートとして好ましくない。
また、太陽電池の密封材用シートの主成分として使用されるプロピレン系共重合体は、プロピレン及びプロピレンと共重合し得る樹脂の共重合体であり、例えば次のようなものがある。
プロピレンと１種以上のプロピレン以外の炭素原子数が２〜２０のａ−オレフィンとの共重合体を挙げることができる。ここで、プロピレン以外の炭素原子数が２〜２０のａ−オレフィンとしては、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン等を挙げることができるが、本発明においてはエチレン又は／及び炭素原子数が４〜１０のａ−オレフィンとの共重合体を好ましく使用できる。
また、本発明の密封材用シートに使用する樹脂のメルトマスフローレート（ＪＩＳ Ｋ６９２４−１）は、１（ｇ／１０分）以上５０（ｇ／１０分）以下が好ましい。
前記樹脂のメルトマスフローレートが１（ｇ／１０分）未満だと、熱溶融状態の樹脂の流動性が悪くなる。このような樹脂を使用した密封材用シートは、太陽電池の製造時に前記密封材４と太陽電池素子３の角周辺に隙間が残ったり、接着不良が起こる恐れがある。
また、前記樹脂のメルトマスフローレートが５０（ｇ／１０分）以上になると、逆に流動性が高くなりすぎて保護部材１，２の断面から接着剤が流れ出る恐れがあるため好ましくない。
オレフィン系樹脂からなる密封材用シート４の機能をより高めるために、以下で記述する添加剤を一つ以上添加できる。
オレフィン系樹脂からなる密封材用シート４の耐熱性、透明性、接着性を改良する目的で架橋剤をさらに添加できる。架橋剤としては、有機過酸化物が好ましく使用でき、その１時間の半減期温度は７０〜１８０℃が好ましく、特に９０〜１６０℃が好ましい。このような過酸化物としては、例えば、第３ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、第３ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルカーボネート、第３ブチルパーオキシアセテート、第３ブチルパーオキシベンドエート、第３ブチルジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５ビス（第３ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ第３ブチルブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（第３ブチルパーオキシ）ヘキシン−１，１−ビス（第３ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンドエート、第３ブチルヒドロパーオキサイド、ｐ−メタンヒドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロルベンゾイルパーオキサイド、第３ブチルパーオキシイソブチレート、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、ジクロルヘキサノンパーオキサイド等を挙げることができる。前記有機過酸化物の添加量は、エチレン系共重合体１００（重量部）に対して、０．１〜１５（重量部）、好ましくは０．５〜５（重量部）である。
また、架橋効率を高めるために、架橋助剤をさらに添加できる。架橋助剤としては、トリアリールシアヌレート、トリアリールイソシアヌレート、（メタ）アクリルエステル等を挙げることができる。これら架橋助剤の添加量は、エチレン系共重合体１００（重量部）に対して０．０５〜１５（重量部）、好ましくは０．１〜５（重量部）である。
また、オレフィン系樹脂の接着性を改良する目的で、シランカップリング剤を添加することができる。これらシランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクヘキシル）エチルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−γ−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤の添加量はエチレン系共重合体１００重量部に対して、０．０５〜５（重量部）、好ましくは０．１〜１（重量部）である。
また、オレフィン系樹脂は、太陽光中の紫外線による劣化を防止するために、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤等の添加剤を添加することができる。
紫外線吸収剤としては、２−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−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−オキトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ第３ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、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−第３オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニルサリチル酸塩、ｐ−オクチルフェニルサリチル酸塩等のサリチル酸エステル系、その他の２−エチル、２’−エトキシ−オキサニリド等を挙げることができる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系が好ましい。また、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、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、硫黄系熱安定剤を挙げることができる。そして、これら添加剤の添加量は、エチレン系共重合体１００（重量部）に対して０．０１〜２（重量部）、好ましくは０．０３〜１重量％である。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シート４は、粉末形態の熱接着性樹脂が融着されているため、シートの内部には多数の空隙を含んでいる。
高分子樹脂粉末の溶融は、固体状態から次第に液体状態に変化して粘性を有する過程を意味する。このような現象は、高分子樹脂粉末の溶融温度以上に加熱した場合に発生する。前記樹脂粉末の溶融温度は、各高分子樹脂の種類によって異なり得る。
本発明において前記樹脂粉末の溶融温度以下とは、高分子樹脂粉末が液体に変化する過程が発生する温度以下を意味する。つまり、本発明にかかる密封材用シートは、前記溶融温度以下で樹脂粉末の粒子間融着を通じて形成される。
また、本発明にかかる密封材用シートは、熱接着性樹脂粉末が部分的に融着されることにより、既存の密封材用シートに比べて優れた柔軟性を有し得る。前記樹脂粉末の部分的融着は、前記熱接着性樹脂の純密度に対する密封材用シートの見かけ密度の割合により調整ができる。
このように空隙を有する密封材用シート４は、従来のように熱圧着或いはカレンダー加工で製造されるシートよりも熱収縮率に優れ、柔軟性が高いシートに作られる。この柔軟性は空隙が多いほど増加する。つまり、樹脂の純密度に対する見かけ密度の割合が小さいほど柔軟性が増加することになる。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シート４は、見かけ密度が熱接着性樹脂の純密度の２０％以上７０％以下が好ましい。
前記密封材用シート４の見かけ密度が樹脂の純密度の２０％未満だと空隙率が高すぎるため、太陽電池モジュールの製造時に密封材用シート４内の空隙から空気を抜き難くなり、密封材用シート４を溶融させた密封材４’内に気泡が残ることになる。また、密封材シート４の空隙率が大きすぎると、シートとしての形態を維持し難く、このようなシートを形成するために製造コストが嵩むという問題もある。
一方、前記純密度に対する見かけ密度の割合が７０％を超える熱接着性樹脂シートでは空隙率が小さいため、柔軟性が劣り太陽電池の密封材用シート４として適切でない。
よって、本発明の密封材用シート４の見かけ密度は、熱接着性樹脂の純密度の２０％以上７０％以下にすることが好ましい。
このように柔軟性が高い密封材用シート４を使用することにより、太陽電池製造時に太陽電池素子３の周囲と密封材用シート４との間の隙間を小さくして、熱接着後の密封材４’に空隙を残さないようにできる。つまり、空隙による不良品の発生率を低くできる。
また、前記密封材用シート４の見かけ密度は、前記剥離シート上に散布する樹脂粉末の散布状態や樹脂粉末を融着させるための加熱温度及び加熱時間によって調整できる。
また、この前記密封材用シート４には空隙が設けられているため、空隙がない密封材用シートに比べて体積が大きいスポンジ形状からなっている。このため、密封材用シート４はクッション性が高く、太陽電池の製造工程で一対の密封材用シート４，４を介した太陽電池素子３に対する外力の影響を緩和できる。
また、前記密封材用シート４として最適の厚さは、接着する太陽電池素子の厚さや大きさ、その配置等によって異なるが、図２に示す太陽電池素子３が二つの保護部材１，２間で確実に接着されると同時に、熱接着された状態の密封材４’内に空隙が発生しない樹脂量によって決定する必要がある。
また、前記空隙を埋めるに十分な樹脂量があっても、密封材用シート４の厚さが薄すぎるとクッション性が不十分になり、太陽電池素子３が破損する恐れがある。一方、密封材用シート４の厚さが非常に厚く製造された太陽電池の密封材４’が非常に厚くなると、太陽光の光線透過率が減少して太陽電池の起電力が低下するという問題も発生し得、二つの保護部材１，２の接合時に密封材４’が断面から外れるという問題点が発生し得る。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シートの具体的な製造方法は以下の通りである。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シートの製造方法は、（ａ）オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を準備する段階；（ｂ）前記熱接着性樹脂を粉末化して散布する段階；及び（ｃ）前記熱接着性樹脂粉末を前記樹脂粉末の溶融温度以下で加熱して、多数の空隙を含むシートを形成する段階；を含むことを特徴とする。
（ａ）段階は、オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を準備する段階である。本発明にかかる太陽電池の密封材用シートの主成分として使用されるオレフィン系樹脂は、好ましくはエチレン系樹脂またはプロピレン系樹脂を含むことができる。特に、エチレン系樹脂は、エチレンとビニルアセテート共重合体を主成分とすることができる。
（ｂ）段階は、前記の準備された熱接着性樹脂を粉末化して剥離シート上に散布する段階である。
前記密封材用シート４を構成する熱接着性樹脂粉末は、熱接着性樹脂のペレットを機械粉砕、冷凍粉砕、化学粉砕等によって得ることができる。得られた粉末の粒子の大きさは特に制限されないが、粉末の流動性、シートの柔軟性を考慮すると２０メッシュ（粉末粒子の大きさは約８６４ミクロン）〜１２０メッシュ（粉末粒子の大きさは約１１７ミクロン）の範囲が好ましい。より好ましくは、３０メッシュ（粉末粒子の大きさは約５３５ミクロン）〜７０メッシュ（粉末粒子の大きさは約２００ミクロン）範囲での樹脂粉末を使用できる。
２０メッシュを超える大きさを有する粒子が多い場合は、薄い膜厚のシートの製造が難しいため好ましくない。また、１２０メッシュ未満の大きさを有する粒子が多い場合は、粉末の流動性が悪く、密封材用シートを均一な厚さに製造し難いという問題点が発生し得る。
また、樹脂粉末の散布量は３００〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。
本発明にかかる密封材用シートは、横×縦１ｍの広さに１μｍ厚のシートを作るために約１ｇの樹脂粉末が散布できる。本発明にかかる密封材用シートの好ましい厚さは、多孔性状態では３００μｍから１０００μｍのため、密封材用シートの製造に必要な樹脂粉末の散布量は３００〜１０００ｇ／ｍ２である。そして、太陽電池モジュールラミネーション後の厚さは約１５０μｍから４００μｍである。
より好ましくは、多孔性シートの厚さが５００〜７００μｍで（散布量は５００〜７００ｇ／ｍ２）、ラミネーション後の厚さは１５０〜３００ｍに製造できる。
熱接着性樹脂粉末を前記のような散布量によって剥離シート上にパウダー散布機等で均一に散布する。
但し、樹脂粉末の散布量が３００〜１０００ｇ／ｍ２から外れると、密封材用シートとして適した厚さが得られないため、太陽電池モジュールの製作時に不良率が高くなるという問題点が発生し得る。
前記のように製造された熱接着性樹脂粉末を剥離シート上にパウダー散布機等で均一に散布する。
（ｃ）前記熱接着性樹脂粉末を溶融温度以下で加熱して、多数の空隙を含むシートを形成する段階である。
既存の密封材用シートの製造工程である押出またはカレンダリング工程は、高分子樹脂を溶融温度以上に加熱して完全に溶かした後固化する前に成形をする工程である。これとは異なり、本発明にかかる密封材用シートの製造方法は、熱接着性樹脂粉末を溶融温度以下で加熱して融着させることによりシートを形成させる。
熱接着性樹脂粉末を溶融温度以下で加熱して融着させることは、前記粉末の表面が少し融着してシート形態が維持されることを意味する。つまり、粉末状態の粒子を溶融温度以下で融着させることにより、粒子状態にあった気孔が均一に維持されて多数の空隙を含むシートを製造することができる。
前記熱接着性樹脂粉末が溶融温度以上で加熱されると、前記樹脂粉末が全部溶融して太陽電池の密封材用シートとして目的とする形状を得難いだけでなく、前記シートが剥離板上に貼り付く等、製造上の問題点が発生し得る。
前記熱接着性樹脂粉末の融着は、遠赤外線ヒーター等を利用して行うことができる。このとき、ヒーターの加熱温度は、８０〜１４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、１００〜１２０℃で行うことができる。
前記加熱温度が８０℃未満の場合は、前記熱接着性樹脂粉末の一部が十分に融着しない場合がある。つまり、太陽電池の密封材用シートに適した柔軟性を超えるため太陽電池モジュールの製造に困難が生じ得る。また、前記加熱温度が１４０℃を超える場合は、加熱温度が高すぎるため、前記樹脂粉末の全体に近い量が融着されて密封材用シートに適した柔軟性を得ることができないという問題点が発生し得、また、シートが剥離板にくっ付いてしまうという製造上の問題点が生じ得る。
前記加熱によって熱接着性樹脂粉末が融着され、前記粉末同士が接着してシート形状になったら、全体を冷却する。その後、剥離シートから前記シートを剥離すると、本発明にかかる太陽電池の密封材用シートを得ることができる。
本発明にかかる太陽電池の密封材用シート４は、熱接着性樹脂粉末を融着したため、前記シートは内部に多数の空隙を含んでいる。
このように空隙を含む密封材用シート４は、従来の熱圧着或いはカレンダー加工で製造されるシートに比べて、熱収縮率に優れ柔軟性が高いシートに作られる。このような柔軟性は、空隙が多くなるほど増加する。
また、本発明にかかる密封材用シート４は、太陽電池モジュールの製造時に発生する有害ガスが含まれた気泡が前記空隙によって容易に排出されるため、不良品の発生率が低くなり、気泡除去工程時間を確然と減らすことができるため、太陽電池モジュールの工程コストを減らすことができるという長所を有する。
［実験例］
以下では、本発明にかかる密封材用シート４の実施例及び比較例を通じて説明する。但し、本発明はこれら実施例によって限定されるのではない。
＜実施例＞
本発明にかかる実施例は、酸化ビニルを２８重量％含有し、メルトマスフローレートが１８（ｇ／１０分）のエチレンビニルアセテート共重合体（１００重量部）に、架橋剤として１時間の半減期温度が１１９．３℃の第３ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルカーボネート１（重量部）と、シランカップリング剤としてのγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン０．５（重量部）を混合し、これを押出機で樹脂温度が１００℃になるように設定して溶融混錬し熱接着性樹脂を得た。
その後、前記熱接着性樹脂を液体窒素を使用した冷凍粉砕によって粉砕して、４２メッシュ〜２００メッシュの粒子大を有する熱接着性樹脂粉末を得た。
次に、前記熱接着性樹脂粉末を７００（ｇ／ｍ２）の散布量でパウダー散布機を利用して剥離シート上に均一に散布し、その後遠赤外線ヒーターで１２０℃に加熱することにより前記樹脂粉末を部分的に融着した本実施例の密封材用シート４を得た。この密封材用シート４の厚さは０．７（ｍｍ）で、単位面積当りの重量は４００（ｇ／ｃｍ２）だった。
以上のように製作した密封材用シートの気泡除去能力、加熱時に発生する収縮程度、シートの柔軟性（樹脂の純密度に対する見かけ密度の比）による不良品の発生程度を確認するために、既存の他社で製造して実施している太陽電池密封材用ＥＶＡシートと比較する実験を行った。
１．気泡除去能力実験
密封材用シートの気泡排出のための既存の真空工程時間は約５分である。本実験は、既存の工程時間を半分以下に減らした場合でも、気泡排出が上手くされるかを比較例との比較を通じて確認できる。
横及び縦の長さが５００ｍｍ、厚さが３．２ｔのガラスを保護部材として使用し、密封材用シート間に９個の太陽電池及び金属電極を挿入して、実際のモジュールと同一な条件の太陽電池モジュールを製作した。
前記モジュールの製造条件は、気泡排出のための真空工程時間を除いた既存の太陽電池モジュール生産工程条件である圧着温度１４５℃、圧力１気圧の工程条件を用いた。
比較例は、Ｍｉｔｓｕｉ社で製造されたＥＶＡシート（ｓｏｌａｒ ＥＶＡ）を使用して製作された太陽電池モジュールであり、実験結果は下記の表１の通りである。
太陽電池モジュールの気泡排出のための真空工程時間が既存の工程時間と同じ５分では、比較例と実施例共に気泡が除去された。また、真空工程時間を３分に減らした場合も、実施例及び比較例共に気泡が除去された。
真空工程時間が２分以下の場合、実施例は気泡が全て除去されたが、比較例は気泡が全て除去されず、太陽電池モジュールで気泡が見つかり始めた。
図３ａ〜図３ｅを参照すると、図示したようにＭｉｔｓｕｉ社で製造されたＥＶＡシートを用いて製作された太陽電池モジュールでは気泡が発生した。図３ａ及び図３ｂは、真空工程時間が２分の場合に比較例で発生した気泡を表すイメージで、図３ｃ〜図３ｅは、真空時間１分の場合に比較例で発生した気泡を表したイメージである。
本発明にかかる密封材用シートは、その内部に多数の空隙を含んでおり、このような空隙では気泡排出が容易である。つまり、真空脱気工程時間を減らしても本発明による密封材用シートは気泡が全て排出されるため、太陽電池モジュールの生産性に優れる。
２．熱収縮程度測定実験
密封材用シートの自己収縮率を調べるために、１４５℃の加熱器上に、密封材用シートと接合が起こらないテフロン（登録商標）シートを載せた後、横、縦の長さが１５０ｍｍの正方形密封材用シートを載せて２０分間加熱し、最大収縮した程度を測定した。
比較例は、それぞれ他社で製造された太陽電池の密封材用ＥＶＡシートである。比較例１は、３Ｍ社で製造された３Ｍ ＤＹＮＥＯＮＴＭ Ｅ−２０１０１ ＥＶＡシート（０．４５ｔ）で、比較例２はＨＺ社のＦｉｒｓｔＴＭ Ｆ８０６ ＥＶＡシートであり、比較例３はＭｉｓｕｉ社のｓｏｌａｒ ＥＶＡシート、比較例４は中右商事で製造されたＥＶＡシート、比較例５はＣ．Ｉ．ｋａｓｅｉ社のＣＩＫ Ｃａｐ ＦＬ、比較例６はＣ．Ｉ．ｋａｓｅｉ社のＣＩＫ Ｃａｐ ＦＨ ＥＶＡシートである。熱収縮程度に対する実験結果は下記の表２の通りである。
表２の結果値においてマイナス符号は収縮を表す。長さ方向（横）へは比較例が全て収縮され、幅方向（縦）へは収縮あるいは微細に伸びたことが確認できる。
図４ａ〜図４ｈは、比較例及び実施例の熱収縮程度を表すイメージである。図４ａ〜図４ｇはそれぞれ比較例１〜６の熱収縮程度を表すイメージであり、図４ｈは実施例の熱収縮程度を表すイメージである。
本発明にかかるシートは、熱収縮率が非常に低いため、シートの長さ方向あるいは幅方向において変形がなかった。
本発明にかかる密封材用シートは、既存の押出方式等を用いたＥＶＡフィルムとは異なり、樹脂粉末が融着されて行われるため熱収縮性が小さい。よって、前記のような実験結果を得ることができた。
３．密封材用シートの柔軟性にかかる不良率の測定
前記実施例にかかる試験片を使用して以下の式によってシートの見かけ密度（Ｄ）を算出した。
Ｄ＝Ｗ／Ｖ
Ｄ：見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｗ：シートの単位面積あたりの重量（ｇ／ｃｍ２）
Ｖ：シートの単位面積あたりの体積（ｃｍ３／ｃｍ２）
実施例で得られた熱接着性樹脂の純密度は９４８（ｋｇ／ｍ３）だった。
また、実施例によって製作された密封材用シートの見かけ密度は４００（ｋｇ／ｍ３）で、熱接着性樹脂の純密度の４２％だった。
以上のように製作した本発明にかかる密封材用シートを使用して太陽電池モジュールを製作した。
図１に示したように、ガラスからなる表面側保護部材１の表面に密封材用シート４を載せ、その上に多数の太陽電池素子３を載せる。また、これら太陽電池素子３上に同様に密封材用シート４を載せ、その上にガラスからなる裏面側保護部材２を載せて積層体を構成する。
このように作った積層体を太陽電池製造用ラミネータにセットし、熱板温度１３０℃にして、真空時間３分で脱気した後、１（ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で５分間加圧した。
同じ条件で１００個の太陽電池モジュールを製作したが、太陽電池素子３の破損、位置ずれ、空隙の混入等は全く見られなかった。
つまり、不良品は発生しなかった。
＜比較例＞
前記実施例にかかる密封材用シートと対比するために、該見かけ密度が熱可塑性樹脂の純密度の７０％を超える密封材用シートを製作した。
比較例の密封材用シートは、実施例で使用した熱接着性樹脂粉末を剥離シートに散布した後、遠赤外線ヒーターで溶融して形成するが、このとき温度を１４５℃にすること以外は実施例と同様に行った。
前記赤外線ヒーターによる加熱温度を高めたため、得られた本比較例の密封材用シートは熱接着性樹脂粉末同士ほぼ融着し、空隙が少なかった。そして、この密封材用シートの厚さは０．４５ｍｍになり、前記実施例の密封材用シートの半分以下の厚さだった。
また、本比較例の密封材用シートは単位面積あたりの重量が４００（ｇ／ｃｍ２）で、見かけ密度は８８９（ｋｇ／ｍ３）だった。つまり、比較例の密封材用シートの見かけ密度は、熱接着性樹脂の純密度の９４％で、見かけ密度が前記熱接着性樹脂の純密度の７０％より大きかった。
以上のようにして製作した比較例の密封材用シートを使用して、前記実施例のような製造条件で１００個の太陽電池モジュールを製作したが、このうち太陽電池素子の破損は２個だった。
また、太陽電池素子の位置ずれはなかったが、密封材中に空隙が見られるものは３個あった。
つまり、不良品の発生率は５％だった。
前記のように、比較例にかかる密封材用シートでは、太陽電池モジュールの不良品が発生したが、その理由は次の通りであると考えられる。
本比較例の密封材用シートは、見かけ密度が大きく、つまり空隙率が小さいため十分な柔軟性を得ることができなかった。このため、太陽電池モジュールの製造工程で太陽電池素子と前記密封材用シート間の隙間が大きくなり、その隙間を密封材で埋めることができなった。
また、本比較例にかかる密封材用シートは、前記の通り、実施例の密封材用シートに比べて空隙率が低いと同時に厚さも薄い。このため、クッション性が悪く製造工程での圧力が太陽電池素子に作用したのである。
以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有するものであれば、これにより多様な変形及び均等な他実施例が可能だという点を理解できると考える。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下に記載する特許請求の範囲によって判断しなければならない。

Claims (18)

  1. （ａ）オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂の準備；
    （ｂ）前記熱接着性樹脂を粉末化して散布すること；及び
    （ｃ）前記熱接着性樹脂粉末を前記樹脂粉末の溶融温度以下で加熱して、多数の空隙を含むシートを形成すること；を含む太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  2. 前記オレフィン系樹脂は、エチレン系またはプロピレン系樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  3. 前記エチレン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂またはエチレンビニルアセテート共重合体を含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  4. 前記エチレン系樹脂は、エチレン含有量が６０重量％以上、９０重量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  5. 前記熱接着性樹脂は、メルトマスフローレート（ｍｅｌｔ ｍａｓｓ−ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上５０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  6. 前記熱接着性樹脂は、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、及び酸化防止剤から選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  7. 前記（ｂ）は、前記樹脂粉末の散布量が３００〜１０００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  8. 前記（ｃ）は、前記熱接着性樹脂粉末を８０〜１４０℃で融着させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  9. 前記熱接着性樹脂粉末は、粒子の大きさが２０〜１２０メッシュであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の密封材用シートの製造方法。
  10. オレフィン系樹脂を主成分とする熱接着性樹脂を含む太陽電池の密封材用シートであって、
    前記シートは粉末形態の熱接着性樹脂が融着されて多数の空隙を有して形成されることを特徴とする太陽電池の密封材用シート。
  11. 前記オレフィン系樹脂は、エチレン系またはプロピレン系樹脂を含むことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
  12. 前記エチレン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂またはエチレンビニルアセテート共重合体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の密封材用シート。
  13. 前記シートは、前記熱接着性樹脂粉末が部分的に融着されて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
  14. 前記熱接着性樹脂粉末は、前記樹脂粉末の溶融温度以下で加熱されて融着されることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
  15. 前記シートの見かけ密度が、前記熱接着性樹脂の純密度の２０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
  16. 前記エチレン系樹脂は、エチレン含有量が６０重量％以上、９０重量％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の密封材用シート。
  17. 前記熱接着性樹脂は、メルトマスフローレート（ｍｅｌｔ ｍａｓｓ−ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上５０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
  18. 前記熱接着性樹脂は、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、及び酸化防止剤から選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の密封材用シート。
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