JP2014196956A

JP2014196956A - 体積固有抵抗測定方法

Info

Publication number: JP2014196956A
Application number: JP2013072877A
Authority: JP
Inventors: 薫大清水; Kaoru Oshimizu; 文人竹内; Fumito Takeuchi; 成伸池永; Shigenobu Ikenaga
Original assignee: Mitsui Chemicals Tohcello Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Tohcello Inc
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP6057810B2

Abstract

【課題】恒温恒湿条件下で正確な体積抵抗値を測定できる方法を提供する。
【解決手段】主電極と対向電極間を備えた厚みが１ｍｍ以下の樹脂フィルムを測定試料として用い、測定試料をセットした体積固有抵抗測定装置を恒温恒湿試験槽内に設置し、測定試料が恒温恒湿雰囲気に置かれてからの時間が下記［式１］で定義されるＴ(ｈ)以上経過した後に電圧印加を開始し、電圧印加後の体積固有抵抗率変化において、１００秒ごとの平均値変動が５％以内となったあとの任意の１００秒間の平均値を体積固有抵抗率とする。［式１］Ｔ(ｈ)＝２．５×１０^６×｛厚み（ｍ）×測定温度での飽和蒸気圧（Ｐａ）×（相対湿度/１００）｝/（水蒸気透過率（ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ）×大気圧（Ｐａ））
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池封止材の恒温恒湿下での体積固有抵抗率を測定する測定方法に関する。

樹脂材料は、従来、電材部品、自動車部品、工業部品、食品包材、医療包材等様々な分野で用いられている。
従来より、例えば日本工業規格ＪＩＳＫ６９１１において絶縁材を貫通して流れる電流を測定する体積抵抗測定方法が規定されており、対向電極の上に測定試料を乗せ、その上に主電極およびガード電極が乗っている。一般的にはこの構成設置後、測定結果に支障をきたす帯電している電気を放電するため、すなわち安定して測定するために３０分ほど静置し、その後電圧印加してから６０秒後の値を体積抵抗値としている。

このような構造の体積抵抗測定装置において、温度のみを変化させて測定する場合には、測定試料を安定させるのに３０分の静置時間で安定化するかもしれないが、湿度も変化させる場合、すなわち恒温恒湿条件化での測定において測定試料を正確に測定するためには、その試料がその恒温恒湿条件下で平衡状態に達しなければならない。さらに高体積抵抗の樹脂材料の測定においては、樹脂材料がコンデンサーの役割をすることがあり、６０秒後の体積抵抗値にばらつきがあったり、正確な値よりも低い場合がある。

一方、近年、メガソーラーなど発電システムの大規模化により、システムの高電圧化が進んでいる。太陽電池モジュールのフレームは一般に接地されていることから、フレームとセルとの間の電位差がそのままシステム電圧となるため、システム電圧が上昇することにより、フレームとセルとの間に高電圧が発生する。このような状態で用いられた太陽電池モジュールは、出力が大きく低下し、特性劣化が起こるＰＩＤ（ＰｏｔｅｎｔｉａｌＩｎｄｕｃｅｄＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎの略）が発生しやすくなり、フレームとセル間の太陽電池封止材の体積抵抗値が重要なパラメータとなっている。然しながら、これまでの体積抵抗測定法では、恒温恒湿下での正確な測定ができない、すなわちＰＩＤが発生している時の正確な体積抵抗値の測定に至っていない。

本発明者らの検討によれば、例えばＪＩＳＫ６９１１の体積抵抗値測定法すなわち測定までの静置時間３０分、印加電圧後６０秒の値を体積抵抗値とすると、恒温恒湿条件下では平衡状態に達しておらず正確な測定ができない。本発明者らは鋭意検討を行い、試料の厚みや水蒸気透過率を考慮して平衡状態に達する時間を予測し、恒温恒湿条件下において精度の高い測定値を得ることに成功した。すなわち、恒温恒湿条件下において、測定試料の厚み、水蒸気透過率、測定温度での飽和蒸気圧および相対湿度をＴ（ｈ）＝２．５×１０^６×｛厚み（ｍ）×測定温度での飽和蒸気圧（Ｐａ）×（相対湿度/１００）｝/（水蒸気透過率（ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ）×大気圧（Ｐａ））に代入することで、容易に平衡状態の時間（Ｔ）を予測できることを見出した。

本発明は、これまでに報告されていなかった恒温恒湿条件下での正確な体積抵抗測定法を提案するものであり、恒温恒湿条件下で正確な体積抵抗値を測定できることは、ＰＩＤ現象が起きている状態での太陽電池封止材の体積抵抗値を測定できることでもあるため、ＰＩＤ現象の原因究明にも役立つ。

本発明の体積抵抗測定装置を示す模式図８５℃/８５％における静置時間と体積固有抵抗値の関係を示す図電圧印加時間と体積固有抵抗値の関係を示す図

本発明者らの検討によれば、例えばＪＩＳＫ６９１１の体積抵抗値測定法すなわち測定までの静置時間３０分、印加電圧後６０秒の値を体積抵抗値とすると、恒温恒湿条件下では正確な測定ができない。この理由として、上記時間内では試料全体が該恒温恒湿条件下の平衡状態に達していないことが考えられる。本発明者らは鋭意検討を行い、平衡状態に達する時間が試料の厚みや水蒸気透過率にも依存し、下記式にて示される平衡状態に達する時間以降に測定することで、恒温恒湿条件下においても精度の高い測定値を得られる事を見出した。

すなわち時間Ｔ（ｈ：時間）は、測定試料の厚み（ｍ）、水蒸気透過率（ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ）、測定温度での飽和蒸気圧（Ｐａ）、相対湿度（％）および大気圧（Ｐａ）とするとき、次の［式１］で示される：
［式１］Ｔ（ｈ）＝２．５×１０^６×｛厚み×測定温度での飽和蒸気圧×（相対湿度/１００）｝/（水蒸気透過率×大気圧（Ｐａ））

本発明の測定方法では、前記Ｔ(ｈ)以上経過した後に電圧印加を開始し、電圧印加後の体積固有抵抗率変化をモニターして１００秒ごとの平均値変動を算出し、平均値変動が５％以内となったあとの任意の１００秒間をサンプリング区間とし、当該１００秒間の平均値を体積固有抵抗率として用いる。１００秒間の平均値変動が５％を越える間は、測定値がまだ安定しておらず、正確な値が得られないおそれがある。

前記体積固有抵抗測定装置は、恒温恒湿槽内にて第１段階で恒温化、第２段階で恒湿化を行うことにより恒温恒湿状態とすることが好ましい。
樹脂フィルムに電圧を印加して体積抵抗を測定する際、対向電極の上に樹脂フィルムさらに主電極を搭載し、上記主電極と対向電極間に直流電圧を印加し主電極と対向電極との間を流れる電流を測定して試料の体積抵抗を測定することが好ましい。漏れ電流（フィルム表面など厚さ方向以外に流れる電流）を除去するための、主電極を取り囲んで配置されたガード電極を搭載して測定することが好ましい。図１に本発明の体積固有抵抗測定装置の模式図を示す。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）

真空ラミネートにより架橋した厚み０．４５ｍｍのエチレン-α-オレフィン共重合体からなるシートを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズに裁断する。恒温恒湿槽内の対向電極に裁断したシートを乗せ、さらにその上に主電極およびガード電極を乗せ、恒温恒湿槽の扉を閉める。恒温恒湿槽の温度を８５℃に設定、上昇させた後、湿度８５％に設定する。静置時間を求める式Ｔ（ｈ）＝２．５×１０^６×｛厚み（ｍ）×測定温度での飽和蒸気圧（Ｐａ）×（相対湿度/１００）｝/（水蒸気透過率（ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ）×大気圧（Ｐａ））に厚み０．４５ｍｍ、８５℃での飽和蒸気圧５７８０３Ｐａ、相対湿度８５％、水蒸気透過率１６５ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ、大気圧１０１３２５Ｐａを代入すると、３．３ｈが求まる。

図２にこのシートを恒温恒湿槽に入れた後の時間と体積抵抗値のグラフを示し、４時間以降に安定しているのがわかる。温度および湿度がそれぞれ８５℃、８５％になった時間を０として、３．３ｈ以上すなわちシートの水分量が十分飽和した４時間後の体積抵抗値をＪＩＳ６９１１に準拠し、印加電圧５００Ｖで測定した。また、この時の体積抵抗値は、１００秒ごとの平均値変動が５％以内となったあとの１００秒間の平均値、すなわち５００−６００秒の平均値を用いた。図３の（イ）に使用した平均値を示す。また、式１より求めた静置時間以降の１２時間後の電圧印加時間と体積抵抗値のグラフは、４時間後と同等のカーブであり、４時間後の時点でシートが安定状態であることがわかる。
（比較例１）

実施例１において、ＪＩＳ６９１１に準拠し、温度および湿度がそれぞれ８５℃、８５％になってから１時間後、すなわち静置時間の式を満たしていない、水分量が不飽和状態において、印加電圧５００Ｖで測定した。また、この時の体積抵抗値は、１００秒ごとの平均値変動が５％以内となったあと１００秒間の平均値、すなわち２００−３００秒の平均値を用いた。図３の（ロ）にこの時の体積抵抗値を示し、実施例１の値と比較して約６４％の値となっており、正確に測定できていない。然しながら、測定時間中すなわち数１００秒程度の時間ではシートの平衡状態はほぼ一定のため、一見安定して測定できているように見えている。
（比較例２）

実施例１において、ＪＩＳ６９１１に準拠し、温度および湿度がそれぞれ８５℃、８５％になってから１２時間後に印加電圧５００Ｖで測定した。また、この時の体積抵抗値は、ＪＩＳ６９１１に準拠し６０秒後の値を用いた。図３の（ハ）にこの時の体積抵抗値を示し、実施例１の値と比較して約５０％の値となっており、正確に測定できていない。これは比較的高い体積抵抗値を測定すると、印加電圧をかけてから安定化するまでに時間がかかるためである。

Claims

太陽電池封止材の恒温恒湿下での体積固有抵抗率測定方法であって、
主電極と対向電極間を備えた厚みが１ｍｍ以下の樹脂フィルムを測定試料として用い、
前記測定試料をセットした体積固有抵抗測定装置を恒温恒湿試験槽内に設置し、
前記測定試料が恒温恒湿雰囲気に置かれてからの時間が下記［式１］で定義されるＴ(ｈ)以上経過した後に電圧印加を開始し、
電圧印加後の体積固有抵抗率変化において、１００秒ごとの平均値変動が５％以内となったあとの任意の１００秒間の平均値を用いることを特徴とする体積固有抵抗率測定方法。
［式１］Ｔ(ｈ)＝２．５×１０^６×｛厚み（ｍ）×測定温度での飽和蒸気圧（Ｐａ）×（相対湿度/１００）｝/（水蒸気透過率（ｇ・ｍ/ｍ^２・ｄａｙ）×大気圧（Ｐａ））
前記樹脂フィルムの上に主電極および主電極を取り囲んで配置されたガード電極を搭載し、上記主電極と主電極と厚み方向反対側に位置する対向電極間に直流電圧を印加し、主電極と対向電極との間を流れる電流を測定して試料の体積抵抗を測定する、請求項１記載の体積固有抵抗率測定方法。
前記恒温恒湿試験槽内を第１段階で恒温化、第２段階で恒湿化を行うことにより恒温恒湿状態とし、測定中湿度が５０％から１００％の間に維持されることを特徴とする請求項１または２記載の体積固有抵抗率測定方法。