JP2015046509A - Seal material for solar cell module and solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール用封止材及びこれを利用した太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module sealing material and a solar cell module using the same.
太陽電池モジュールの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としては、通常、エチレン−酢酸ビニル共重合体が用いられている（特許文献１）。エチレン−酢酸ビニル共重合体は、透明性、加工性、架橋性等に優れており、太陽電池セルが外気と接触して性能が低下することを防止する機能や、太陽電池セル等を保護する作用を有する。 As a sealing material for a solar cell module for sealing solar cells of a solar cell module, an ethylene-vinyl acetate copolymer is usually used (Patent Document 1). The ethylene-vinyl acetate copolymer is excellent in transparency, processability, crosslinkability, etc., and protects the solar cell and the like, the function of preventing the solar cell from coming into contact with the outside air and reducing the performance. Has an effect.
しかし、高温高湿下や高電圧下等の過酷な環境下では、エチレン−酢酸ビニル共重合体は加水分解して酢酸を発生させることがある。発生した酢酸は、封止材の体積固有抵抗値を低下させ、また、太陽電池セルや端子を劣化させる原因になる。そのため、エチレン−酢酸ビニル共重合体シートを太陽電池封止材として用いた太陽電池モジュールは、過酷な環境下において、耐久性が低く、発電効率が低下し易い傾向にあった。 However, the ethylene-vinyl acetate copolymer may be hydrolyzed to generate acetic acid under a severe environment such as high temperature and high humidity or high voltage. The generated acetic acid reduces the volume specific resistance value of the encapsulant and causes deterioration of the solar cells and terminals. Therefore, the solar cell module using the ethylene-vinyl acetate copolymer sheet as a solar cell encapsulant has a tendency that the durability is low and the power generation efficiency tends to decrease in a harsh environment.
太陽電池セルや端子の劣化や体積固有抵抗値の低下は、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の割合が多いことが一因であると考えられている。そこで、酢酸ビニル単位の割合を減らすことで、酢酸の発生を抑制する試みがなされている（特許文献２）。 It is considered that the deterioration of the solar battery cells and terminals and the decrease in the volume resistivity value are caused by a large proportion of vinyl acetate units in the ethylene-vinyl acetate copolymer. Thus, attempts have been made to suppress the generation of acetic acid by reducing the proportion of vinyl acetate units (Patent Document 2).
しかし、酢酸ビニル単位の割合を減らすと、以下の問題を生じる。
・エチレン−酢酸ビニル共重合体シートの透明性が低下し、その結果、透過太陽光の減少によって、太陽電池モジュールの発電効率が低下する。
・エチレン−酢酸ビニル共重合体シートの柔軟性が低下し、ラミネートした際に太陽電池セルが破損し易くなる。
However, reducing the proportion of vinyl acetate units causes the following problems.
-The transparency of an ethylene-vinyl acetate copolymer sheet falls, As a result, the electric power generation efficiency of a solar cell module falls by the reduction | decrease of transmitted sunlight.
-The softness | flexibility of an ethylene-vinyl acetate copolymer sheet falls and it becomes easy to damage a photovoltaic cell when it laminates.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高電圧下でも耐久性が高く、かつ、透明性、柔軟性に優れた太陽電池モジュール用封止材の提供を目的とする。また、本発明は、高電圧下でも耐久性が高い太陽電池モジュールの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sealing material for a solar cell module that has high durability even under a high voltage and is excellent in transparency and flexibility. Another object of the present invention is to provide a solar cell module having high durability even under high voltage.
本発明は、以下の態様を包含する。
［１］エチレン−酢酸ビニル共重合体とフッ素含有オリゴマーとを含有するシートからなり、前記シートにおける前記フッ素含有オリゴマーの含有割合が、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対し０．１〜１．０質量部であり、下記測定方法で測定される剥離強度が１５Ｎ／ｃｍ以上である、太陽電池モジュール用封止材。
（剥離強度の測定方法）
３．２ｍｍ厚のガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を重ね、１２８℃で４分間真空脱気した後、前記ガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を２分間圧着する。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理する。架橋処理後、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得る。引張試験機を用い、温度２３℃、引張速度１００ｍｍ／分の条件で引張試験して、１８０°剥離強度を測定する。
［２］太陽電池セルと、該太陽電池セルを挟持した一対の前記［１］に記載の太陽電池モジュール用封止材とを備えた、太陽電池モジュール。
The present invention includes the following aspects.
[1] It consists of a sheet containing an ethylene-vinyl acetate copolymer and a fluorine-containing oligomer, and the content ratio of the fluorine-containing oligomer in the sheet is 0.1 with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl acetate copolymer. The sealing material for solar cell modules which is -1.0 mass part, and the peeling strength measured by the following measuring method is 15 N / cm or more.
(Measurement method of peel strength)
The solar cell module sealing material is stacked on a glass plate having a thickness of 3.2 mm, and after vacuum degassing at 128 ° C. for 4 minutes, the solar cell module sealing material is pressure-bonded to the glass plate for 2 minutes. Subsequently, it crosslinks by heating for 30 minutes at 150 degreeC. After the crosslinking treatment, a test piece is obtained by cutting into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 100 mm. Using a tensile tester, a tensile test is performed under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 100 mm / min to measure 180 ° peel strength.
[2] A solar battery module comprising a solar battery cell and the pair of sealing materials for solar battery modules according to [1] that sandwich the solar battery cell.
本発明によれば、高電圧下でも耐久性が高く、かつ、透明性、柔軟性に優れた太陽電池モジュール用封止材を提供することができる。また、本発明によれば、該太陽電池モジュール用封止材を用いることにより、発電効率が高い太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sealing material for a solar cell module that has high durability even under a high voltage and is excellent in transparency and flexibility. Moreover, according to this invention, a solar cell module with high electric power generation efficiency can be provided by using this solar cell module sealing material.
＜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」ともいう。）とフッ素含有オリゴマーとを含有するシートからなり、後述する測定方法で測定される剥離強度が１５Ｎ／ｃｍ以上である。
剥離強度が１５Ｎ／ｃｍ未満である場合には、フッ素含有オリゴマーがＥＶＡに相溶せず、封止材表面にブリードアウトするものと推測される。フッ素含有オリゴマーが封止材表面にブリードアウトすると、体積固有抵抗値が高くなりにくく、また、封止材の接着性を損ねることがある。
前記剥離強度は、２０Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
<Sealant for solar cell module>
The solar cell module sealing material of the present invention (hereinafter abbreviated as “sealing material”) is a sheet containing an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter also referred to as “EVA”) and a fluorine-containing oligomer. The peel strength measured by the measurement method described later is 15 N / cm or more.
When the peel strength is less than 15 N / cm, it is presumed that the fluorine-containing oligomer is not compatible with EVA and bleeds out on the surface of the sealing material. When the fluorine-containing oligomer bleeds out on the surface of the sealing material, the volume specific resistance value is difficult to increase and the adhesiveness of the sealing material may be impaired.
The peel strength is preferably 20 N / cm or more.
［剥離強度の測定方法］
本発明において剥離強度は、以下の方法により測定する。
３．２ｍｍ厚のガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を重ね、１２８℃で４分間真空脱気した後、前記ガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を２分間圧着する。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理する。架橋処理後、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得る。引張試験機を用い、温度２３℃、引張速度１００ｍｍ／分の条件で引張試験して、１８０°剥離強度を測定する。
[Measurement method of peel strength]
In the present invention, the peel strength is measured by the following method.
The solar cell module sealing material is stacked on a glass plate having a thickness of 3.2 mm, and after vacuum degassing at 128 ° C. for 4 minutes, the solar cell module sealing material is pressure-bonded to the glass plate for 2 minutes. Subsequently, it crosslinks by heating for 30 minutes at 150 degreeC. After the crosslinking treatment, a test piece is obtained by cutting into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 100 mm. Using a tensile tester, a tensile test is performed under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 100 mm / min to measure 180 ° peel strength.
（エチレン−酢酸ビニル共重合体）
ＥＶＡはエチレンと酢酸ビニルとの共重合体であり、透明性、加工性、架橋性に優れる。
ＥＶＡにおける酢酸ビニル単位の割合は、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く、２５〜３３質量％が特に好ましい。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、封止材の透明性、接着性をより高くでき、前記上限値以下であれば、封止材の耐久性をより高くできる。
(Ethylene-vinyl acetate copolymer)
EVA is a copolymer of ethylene and vinyl acetate, and is excellent in transparency, processability, and crosslinkability.
The proportion of vinyl acetate units in EVA is preferably 10 to 40% by mass, more preferably 15 to 35% by mass, and particularly preferably 25 to 33% by mass. If the ratio of the vinyl acetate unit in EVA is more than the said lower limit, transparency and adhesiveness of a sealing material can be made higher, and if it is below the said upper limit, durability of a sealing material can be made higher.
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、封止材の機械的物性を良好にでき、前記上限値以下であれば、封止材の加工性をより良好にできる。 The mass average molecular weight of EVA is preferably 10,000 to 300,000, and more preferably 30,000 to 100,000. If the EVA mass average molecular weight is not less than the lower limit, the mechanical properties of the encapsulant can be improved, and if the EVA is not more than the upper limit, the processability of the encapsulant can be improved.
（フッ素含有オリゴマー）
フッ素含有オリゴマーは、分子内にフッ素原子を有し、質量平均分子量が１０００〜１００００の化合物である。フッ素含有オリゴマーの質量平均分子量が前記上限値以下であれば、封止材に必要な透明性を維持でき、前記下限値以上であれば、ブリードによる接着性の低下を防げる。
(Fluorine-containing oligomer)
The fluorine-containing oligomer is a compound having a fluorine atom in the molecule and a mass average molecular weight of 1,000 to 10,000. If the mass average molecular weight of the fluorine-containing oligomer is not more than the above upper limit value, the transparency required for the sealing material can be maintained, and if it is not less than the above lower limit value, it is possible to prevent a decrease in adhesiveness due to bleeding.
封止材の前記剥離強度が１５Ｎ／ｃｍ以上となるためには、フッ素含有オリゴマーが、ＥＶＡとの相溶性を有する構造を有するオリゴマーであることが好ましい。 In order for the peeling strength of the sealing material to be 15 N / cm or more, the fluorine-containing oligomer is preferably an oligomer having a structure compatible with EVA.
フッ素含有オリゴマーの含有割合は、ＥＶＡ１００質量部に対し０．１〜１．０質量部である。フッ素含有オリゴマーの含有割合が前記下限値以上であることにより、高電圧耐久性が高くなり、前記上限値以下であることにより、封止材の透明度が良好になる。 The content rate of a fluorine-containing oligomer is 0.1-1.0 mass part with respect to 100 mass parts of EVA. When the content ratio of the fluorine-containing oligomer is equal to or higher than the lower limit value, high-voltage durability is increased, and when it is equal to or lower than the upper limit value, the transparency of the sealing material is improved.
（添加剤）
封止材は、架橋剤、架橋助剤、接着補助剤、耐候剤等の添加剤を含んでいてもよい。
(Additive)
The sealing material may contain additives such as a crosslinking agent, a crosslinking aid, an adhesion aid, and a weathering agent.
架橋剤は、ＥＶＡを架橋させる成分である。架橋剤としては、公知の有機過酸化物（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等）、光増感剤等が挙げられる。具体的には、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。また、上記有機過酸化物は２種以上用いることもできる。
架橋剤の含有量は、封止材に含まれるＥＶＡ１００質量部に対し０．１〜５質量部が好ましく、０．２〜２質量部がより好ましい。架橋剤の含有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、前記上限値以下であれば、架橋後に未分解残サによる変色等の影響を防ぐことができる。
The crosslinking agent is a component that crosslinks EVA. Examples of the crosslinking agent include known organic peroxides (peroxyketals, dialkyl peroxides, peroxyesters, etc.), photosensitizers and the like. Specifically, t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, t-butyl peroxy-2-ethylhexyl monocarbonate, dicumyl peroxide, di-t-hexyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (T-butylperoxy) hexane, 1,1-di (t-butylperoxy) 3,3,5 trimethylcyclohexane and the like can be mentioned. Two or more of the above organic peroxides can be used.
0.1-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of EVA contained in a sealing material, and, as for content of a crosslinking agent, 0.2-2 mass parts is more preferable. If the content of the crosslinking agent is not less than the lower limit, EVA can be sufficiently crosslinked, and if it is not more than the upper limit, the influence of discoloration due to undecomposed residue after crosslinking can be prevented.
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。具体的には、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート等を用いることができる。また、上記架橋助剤は２種以上用いることもできる。当該架橋助剤の配合量は、上記エチレン系共重合体１００質量部に対し０．１〜５質量部が好ましく、０．２〜２質量部がより好ましい。架橋助剤の含有量が前記下限値以上であれば、架橋速度を充分に向上させることができ、前記上限値以下であれば、架橋後に未分解残サによる変色等の影響を防ぐことができる。 The crosslinking aid is a compound having one or more (preferably two or more) polymerizable unsaturated groups (vinyl group, allyl group, (meth) acryloxy group, etc.). Examples of the compound include triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, and trimethylolpropane trimethacrylate. Specifically, triallyl isocyanurate, diallyl phthalate, diallyl fumarate, or the like can be used. Further, two or more kinds of the above-mentioned crosslinking aids can be used. 0.1-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of the said ethylene-type copolymer, and, as for the compounding quantity of the said crosslinking adjuvant, 0.2-2 mass parts is more preferable. If the content of the crosslinking aid is equal to or higher than the lower limit, the crosslinking rate can be sufficiently improved, and if the content is equal to or lower than the upper limit, the influence of discoloration due to undecomposed residue after crosslinking can be prevented. .
接着補助剤としては、シランカップリング剤等が挙げられる。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。
接着補助剤の含有量は、封止材に含まれるＥＶＡ１００質量部に対し０．１〜１０質量部が好ましく、０．２〜５質量部がより好ましい。接着補助剤の含有量が前記下限値以上であれば、ガラスとＥＶＡとの強固な接着が得られ、前記上限値以下であれば、架橋後に未分解残サの反応による透明性の低下を防ぐことができる。
Examples of adhesion aids include silane coupling agents. As the silane coupling agent, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3 -Aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like.
0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of EVA contained in a sealing material, and, as for content of an adhesion adjuvant, 0.2-5 mass parts is more preferable. If the content of the adhesion assistant is equal to or higher than the lower limit value, strong adhesion between the glass and EVA can be obtained. If the content is equal to or lower than the upper limit value, a decrease in transparency due to the reaction of undecomposed residue after crosslinking is prevented. be able to.
耐候剤としては、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。紫外線吸収剤や光安定剤としては２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、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−ｎ−オクトオキシ−ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤；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等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、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−デリル］，［（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）イミノ］］等のヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ）等が挙げられる。また、上記紫外線吸収剤および光安定剤は２種以上用いることもできる。
耐候剤の含有量は、封止材に含まれるＥＶＡ１００質量部に対し０．０１〜２質量部が好ましく、０．１〜１質量部がより好ましい。耐候剤の含有量が前記下限値以上であれば、紫外線による樹脂の変色を抑える事ができ、前記上限値以下であれば、添加剤のブリードによる白濁現象を避けることができる。
Examples of weathering agents include ultraviolet absorbers and light stabilizers. Examples of UV absorbers and light stabilizers include 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxy-benzophenone and other benzophenone UV absorbers; 2- (2′- Benzotriazole ultraviolet absorbers such as hydroxy-5′-t-butylphenyl) benzotriazole; bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, poly [[6-[(1,1 , 3,3-tetramethylbutyl) amino] -1,3,5-triazine-2,4-deryl], [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) imino]] and the like. System light stabilizer (HALS) and the like. In addition, two or more kinds of the ultraviolet absorber and the light stabilizer can be used.
0.01-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of EVA contained in a sealing material, and, as for content of a weatherproofing agent, 0.1-1 mass part is more preferable. If the content of the weathering agent is equal to or higher than the lower limit value, the discoloration of the resin due to ultraviolet rays can be suppressed, and if the content is equal to or lower than the upper limit value, the clouding phenomenon due to the bleeding of the additive can be avoided.
また、上記添加剤の他に、封止材は、酸化防止剤、変色防止剤（脂肪酸金属塩等）、顔料、染料、充填材等を含んでもよい。 In addition to the above additives, the encapsulant may contain an antioxidant, a discoloration inhibitor (such as a fatty acid metal salt), a pigment, a dye, a filler, and the like.
（封止材の厚さ）
封止材の厚さは、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。封止材の厚さが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、太陽電池モジュールを薄型化できる。
(Thickness of sealing material)
The thickness of the sealing material is appropriately selected within the range of 0.05 to 1 mm according to the solar cell module to be produced. If the thickness of the sealing material is 0.05 mm or more, the solar battery cell can be sufficiently sealed, and if it is 1 mm or less, the solar battery module can be thinned.
（封止材の製造方法）
封止材の製造方法としては、ＥＶＡとフッ素含有オリゴマーと、必要に応じて添加剤とを混合して封止材用組成物を調製し、該封止材用組成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。
(Method for producing sealing material)
As a manufacturing method of a sealing material, EVA, a fluorine-containing oligomer, and an additive as necessary are mixed to prepare a sealing material composition, and the sealing material composition is molded into a sheet. The method of doing is mentioned.
Examples of the sheet forming method include an extrusion molding method using a T die, a press molding method, and the like. Moreover, it can also make into a sheet | seat by apply | coating the solution of a sealing material to a release sheet, and drying.
（作用効果）
本発明の封止材は、ＥＶＡにフッ素含有オリゴマーが配合され、かつ、フッ素含有オリゴマーがＥＶＡに相溶しているため、体積固有抵抗値が高く、電気のリーク現象を防止できる。また、本発明では、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の割合を減らす必要がないため、封止材の透明性が低下しない。そのため、本発明の封止材を用いれば、高電圧下での耐久性に優れた太陽電池モジュールが得られることが期待される。
また、本発明では、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の割合を減らす必要がないため、柔軟性が低下しない。
(Function and effect)
Since the fluorine-containing oligomer is blended with EVA and the fluorine-containing oligomer is compatible with EVA, the sealing material of the present invention has a high volume resistivity and can prevent an electric leakage phenomenon. Moreover, in this invention, since it is not necessary to reduce the ratio of the vinyl acetate unit in an ethylene-vinyl acetate copolymer, the transparency of a sealing material does not fall. Therefore, if the sealing material of this invention is used, it is anticipated that the solar cell module excellent in durability under a high voltage will be obtained.
Moreover, in this invention, since it is not necessary to reduce the ratio of the vinyl acetate unit in an ethylene-vinyl acetate copolymer, a softness | flexibility does not fall.
＜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一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の太陽電池モジュールの断面図を示す。本実施形態の太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１，１１・・・と、一対の本発明の封止材１２，１２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１２，１２に挟持されて固定されている。また、封止材１２，１２は、透明保護材１３とバックシート１４との間に配置されている。
<Solar cell module>
Next, an embodiment of a solar cell module using the sealing material will be described.
In FIG. 1, sectional drawing of the solar cell module of this embodiment example is shown. The
（太陽電池セル）
太陽電池セル１１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、導線及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。
(Solar cell)
Examples of the
In the present embodiment example, the plurality of
（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。
(Transparent protective material)
Examples of the transparent
（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１４は、単層であってもよく、複層であってもよい。
(Back sheet)
Examples of the material of the
（太陽電池モジュールの製造方法）
太陽電池モジュールの製造方法としては、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１２，１２で挟み、さらに封止材１２，１２を透明保護材１３とバックシート１４とで挟んだ後、加熱して、封止材１２，１２同士、封止材１２と透明保護材１３、封止材１２とバックシート１４とを接着する方法が挙げられる。
封止材１２が架橋剤を含有する場合には、架橋剤の分解温度以上に加熱することが好ましい。架橋剤の分解温度以上に加熱すれば、封止材１２に含まれるＥＶＡを架橋でき、封止材１２の耐久性をより向上させることができる。
(Method for manufacturing solar cell module)
As a method for manufacturing a solar cell module, a plurality of
When the sealing
（作用効果）
本発明の太陽電池モジュールは、上述した本発明の封止材によって太陽電池セルが封止されたものであるため、高電圧下での耐久性に優れる。
従前、封止材において、エチレン−酢酸ビニル共重合体からの酢酸の発生を抑制するために、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の割合を減らした場合、以下の問題が生じていた。
・封止材の透明性が低下し、その結果、透過太陽光の減少によって、太陽電池モジュールの発電効率が低下した。
・封止材の柔軟性が低下し、ラミネートした際に太陽電池セルが破損し易くなった。
・封止材の融点が上昇し、シート製造温度とモジュール製造温度が合致せず、太陽電池モジュールの生産効率（加工性）が低下した。
・封止材の架橋速度が低下し、ラミネート時間が延びることにより、太陽電池モジュールの生産作業が長時間化した。
これに対し、フッ素含有オリゴマーを含む封止材を用いた本発明では、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の割合を減らす必要がないため、これらの問題を抑える事ができる。
(Function and effect)
Since the solar cell module of the present invention has the solar cell sealed with the above-described sealing material of the present invention, it is excellent in durability under a high voltage.
Conventionally, when the proportion of vinyl acetate units in the ethylene-vinyl acetate copolymer is reduced in order to suppress the generation of acetic acid from the ethylene-vinyl acetate copolymer in the encapsulant, the following problems have arisen. It was.
-Transparency of the sealing material was lowered, and as a result, the power generation efficiency of the solar cell module was lowered due to a decrease in transmitted sunlight.
-The flexibility of the sealing material was reduced, and the solar cells were easily damaged when laminated.
-The melting point of the sealing material rose, the sheet manufacturing temperature and the module manufacturing temperature did not match, and the production efficiency (workability) of the solar cell module decreased.
-The cross-linking speed of the encapsulant was reduced and the lamination time was extended, resulting in longer production time for the solar cell module.
On the other hand, in this invention using the sealing material containing a fluorine-containing oligomer, since it is not necessary to reduce the ratio of the vinyl acetate unit in an ethylene-vinyl acetate copolymer, these problems can be suppressed.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
ＥＶＡ（ＴＰＣ社製「ＶＦ０２３」、融点：６９℃、密度：０．９５ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート（ＭＦＲ）：４０ｇ／１０分、酢酸ビニル単位の割合：２８質量％）１００質量部に対し、架橋剤（化薬アクゾ社製「カヤヘキサＡＤ」）を０．５質量部、架橋助剤（日本化成社製「ＴＡＩＣ」）を０．５質量部、接着補助剤を（信越化学工業社製「ＫＢＭ５０３」）を０．３質量部、耐候剤（ＢＡＳＦジャパン社製「ＴＩＮＵＶＩＮ Ｐ」）を０．３質量部、ＥＶＡと相溶性が高いフッ素含有オリゴマー１（ＡＧＣセイミケミカル社製サーフロンＳ−３８６、質量平均分子量：１０００〜１００００）を０．１質量部、添加、混合して、太陽電池モジュール用封止材用組成物を得た。この太陽電池モジュール用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。
(Example 1)
For 100 parts by mass of EVA (“VF023” manufactured by TPC, melting point: 69 ° C., density: 0.95 g / cm 3 , melt flow rate (MFR): 40 g / 10 min, proportion of vinyl acetate units: 28% by mass) , 0.5 parts by mass of a cross-linking agent (“Kayahexa AD” manufactured by Kayaku Akzo), 0.5 parts by mass of a cross-linking aid (“TAIC” manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.), and an adhesive auxiliary (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) "KBM503") 0.3 parts by mass, weathering agent ("TINUVIN P" manufactured by BASF Japan) 0.3 parts by mass, fluorine-containing oligomer 1 having high compatibility with EVA (Surflon S-386 manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) , Mass average molecular weight: 1000 to 10000) was added and mixed to obtain a composition for a solar cell module encapsulant. This composition for a solar cell module encapsulant was press-molded to obtain a sheet-like encapsulant having a thickness of 500 μm.
（実施例２）
フッ素含有オリゴマー１の含有量を０．５質量部とした以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
(Example 2)
A sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of the fluorine-containing oligomer 1 was 0.5 parts by mass.
（実施例３）
フッ素含有オリゴマー１の含有量を１．０質量部とした以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
Example 3
A sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of the fluorine-containing oligomer 1 was 1.0 part by mass.
（比較例１）
フッ素含有オリゴマー１を添加しない以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
(Comparative Example 1)
A sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing oligomer 1 was not added.
（比較例２）
フッ素含有オリゴマー１の含有量を１．５質量部とした以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
(Comparative Example 2)
A sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of the fluorine-containing oligomer 1 was 1.5 parts by mass.
（比較例３）
フッ素含有オリゴマー１に替えて、ＥＶＡと相溶性が低いフッ素含有オリゴマー２（ＡＧＣセイミケミカル社製「サーフロンＳ−６１１」）をＥＶＡ１００質量部に対し０．５質量部添加した以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
(Comparative Example 3)
Example 1 except that 0.5 parts by mass of fluorine-containing oligomer 2 (“Surflon S-611” manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) having low compatibility with EVA was added to 100 parts by mass of EVA instead of fluorine-containing oligomer 1 In the same manner as above, a sealing material was obtained.
（比較例４）
フッ素含有オリゴマー１に替えて、フッ素含有低分子化合物（ダイキン社製「ダイフロン＃３、質量平均分子量：７００」）をＥＶＡ１００質量部に対し０．５質量部添加した以外は、実施例１と同様にして、封止材を得た。
(Comparative Example 4)
It replaced with the fluorine-containing oligomer 1 and was the same as Example 1 except having added 0.5 mass part of fluorine-containing low molecular weight compounds ("Daifuron # 3, mass average molecular weight: 700" by Daikin) with respect to 100 mass parts of EVA. Thus, a sealing material was obtained.
（比較例５）
フッ素含有オリゴマー１に替えて、フッ素含有ポリマー（ダイキン社製「デムナムＳ−２００」、質量平均分子量：８５００）をＥＶＡ１００質量部に対し０．２質量部添加した以外は、実施例１と同様にして、封止材用組成物をプレス成形した。しかし、ＥＶＡと添加したフッ素含有ポリマーとが分離してしまい、シート化できなかった。そのため、比較例５の封止材については、以下の性能評価試験を行えなかった（表１参照）。
(Comparative Example 5)
It replaced with the fluorine-containing oligomer 1 and carried out similarly to Example 1 except having added 0.2 mass part of fluorine-containing polymer ("Demnum S-200" by Daikin, mass average molecular weight: 8500) with respect to 100 mass parts of EVA. Then, the composition for sealing material was press-molded. However, EVA and the added fluorine-containing polymer were separated and could not be formed into a sheet. Therefore, the following performance evaluation test could not be performed for the sealing material of Comparative Example 5 (see Table 1).
＜性能評価試験＞
（透明性試験）
上記実施例１〜３又は比較例１〜４の封止材を、２枚の１ｍｍ厚の白板ガラス（松浪硝子工業株式会社製「マイクロスライドガラス」）に挟持して３層とし、ラミネーターで１２８℃、４分間真空脱気した後、圧力０．１ＭＰａで２分間圧着した。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理して試験片を得た。
該試験片のヘイズ値（％）を、ＨＡＺＥメーター（日本電色工業株式会社製「ＮＤＨ２０００」）を用いて測定した。
ヘイズ値が低いほど、透明性に優れる。
<Performance evaluation test>
(Transparency test)
The sealing materials of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 4 are sandwiched between two 1 mm-thick white glass plates (“Micro Slide Glass” manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd.) to form three layers, and 128 laminators. After vacuum degassing at 4 ° C. for 4 minutes, pressure bonding was performed at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes. Subsequently, it cross-linked by heating at 150 degreeC for 30 minutes, and obtained the test piece.
The haze value (%) of the test piece was measured using a HAZE meter (“NDH2000” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
The lower the haze value, the better the transparency.
（架橋性試験）
上記実施例１〜３又は比較例１〜４の封止材を、２枚の離型フィルム（東レ株式会社製「ルミラー」）に挟持し３層の積層体とし、さらに、該積層体の第１面に３．２ｍｍ厚の白板ガラス（旭硝子社製「シボ付き白ガラス」）、該積層体の第２面にバックシート（東洋アルミニウム株式会社製「Ｗ２５０−Ｓ−ＦＡ２０-ＬＥ」）を重ね５層とした。ラミネーターで１２８℃、４分間真空脱気した後、０．１ＭＰａの圧力で２分間圧着した。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理して試験片を得た。
該試験片を、１１０℃で２４時間キシレンに溶かし、残存物の質量を測定した。架橋率は、キシレンに溶かす前の試験片の質量に対する残存物の質量の割合（％）を算出することにより求めた。
(Crosslinking test)
The sealing materials of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 4 are sandwiched between two release films (“Lumirror” manufactured by Toray Industries, Inc.) to form a three-layer laminate, and A 3.2 mm thick white plate glass (“White glass with grain” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is laminated on one side, and a back sheet (“W250-S-FA20-LE” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) is laminated on the second side of the laminate. There were 5 layers. After degassing with a laminator at 128 ° C. for 4 minutes, pressure bonding was performed at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes. Subsequently, it cross-linked by heating at 150 degreeC for 30 minutes, and obtained the test piece.
The test piece was dissolved in xylene at 110 ° C. for 24 hours, and the mass of the residue was measured. The crosslinking rate was determined by calculating the ratio (%) of the mass of the residue to the mass of the test piece before being dissolved in xylene.
（１８０°剥離強度試験）
上記実施例１〜３又は比較例１〜４の封止材に、１枚の３．２ｍｍ厚の白板ガラス（旭硝子社製「シボ付き白ガラス」）を重ねて２層とし、ラミネーターで１２８℃、４分間真空脱気した後、圧力０．１ＭＰａで２分間圧着した。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理した。架橋処理後、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得た。
該試験片の１８０°剥離強度（Ｎ／ｃｍ）を、１８０°引張試験装置（島津製作所社製「ＡＧ−５０００Ａ」）を用いて測定した。
この剥離強度が大きいほど、接着性に優れる。
(180 ° peel strength test)
The sealing material of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 4 is overlaid with one sheet of 3.2 mm-thick white plate glass (“White Glass with Wrinkles” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and is 128 ° C. with a laminator. After vacuum degassing for 4 minutes, pressure bonding was performed at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes. Subsequently, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes. After the crosslinking treatment, a test piece was obtained by cutting into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 100 mm.
The 180 ° peel strength (N / cm) of the test piece was measured using a 180 ° tensile test apparatus (“AG-5000A” manufactured by Shimadzu Corporation).
The greater the peel strength, the better the adhesion.
（体積固有抵抗値）
上記実施例１〜３又は比較例１〜４におけるプレス成形により、幅７０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚さ１ｍｍのシート状の封止材を得た。
該封止材の体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）を、絶縁抵抗計（アジレントテクノロジー社製「４３３９Ｂ」）を用いて測定した。
(Volume resistivity)
A sheet-like sealing material having a width of 70 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 1 mm was obtained by press molding in Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 4.
The volume resistivity value (Ω · cm) of the sealing material was measured using an insulation resistance meter (“4339B” manufactured by Agilent Technologies).
（高電圧耐久性試験）
発電セル（シンソン社製「Ｕ−６Ｍ」）を、２枚の上記実施例１〜３又は比較例１〜４の封止材に挟持して３層の積層体とし、さらに、該積層体の第１面に３．２ｍｍ厚の白板ガラス（旭硝子社製「シボ付き白ガラス」）、該積層体の第２面にバックシート（東洋アルミニウム株式会社製「Ｗ２５０−Ｓ−ＦＡ２０-ＬＥ」）を重ね５層とした。ラミネーターで１２８℃、４分間真空脱気した後、圧力０．１ＭＰａで２分間圧着した。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理した。次いで、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に切り出し、太陽電池モジュールの試験体を得た。該試験体に、室温環境下で、１０００Ｖの高電圧負荷を、７００時間かけた。
ソーラーシミュレーター（レーザーテック社製「ＭＰ−５０」）を用いて、高電圧負荷の前後の太陽電池モジュールの試験体の最大出力Ｐｍａｘを測定した。
高電圧負荷前の最大出力Ｐｍａｘに対する高電圧負荷後の最大出力Ｐｍａｘの比を百分率で表示した最大出力保持率（％）を求めることで、高電圧耐久性を評価した。
(High voltage durability test)
A power generation cell (“U-6M” manufactured by Shinson Co., Ltd.) is sandwiched between the two sealing materials of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 4 to form a three-layer laminate, and A 3.2 mm thick white plate glass (“White glass with grain” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is provided on the first surface, and a back sheet (“W250-S-FA20-LE” manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) is provided on the second surface of the laminate. Five layers were stacked. After degassing with a laminator at 128 ° C. for 4 minutes, pressure bonding was performed at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes. Subsequently, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes. Subsequently, it cut out in the strip shape of width 10mm and length 100mm, and obtained the test body of the solar cell module. The test body was subjected to a high voltage load of 1000 V for 700 hours in a room temperature environment.
The maximum output Pmax of the test body of the solar cell module before and after the high voltage load was measured using a solar simulator (“MP-50” manufactured by Lasertec Corporation).
The high voltage durability was evaluated by obtaining the maximum output holding ratio (%), which is a ratio of the maximum output Pmax after high voltage load to the maximum output Pmax before high voltage load, expressed as a percentage.
以上の性能評価の結果を、表１に示す。
なお、高電圧耐久性については、最大出力保持率が８０％以上であった場合を合格とした。
The results of the above performance evaluation are shown in Table 1.
In addition, about the high voltage durability, the case where the maximum output retention rate was 80% or more was set as the pass.
表１に示すように、実施例１〜３の封止材のヘイズ値は、比較例２，４の封止材に比べ低かった。これは、実施例１〜３の封止材の透明性が高いことを意味する。
また、実施例１〜３の封止材の架橋性は、比較例１〜４の封止材の架橋性と同じレベルであった。これは、実施例１〜３の封止材の柔軟性が低下していないことを意味する。
また、実施例１〜３の封止材の体積固有抵抗値は、比較例１，３，４に比べ高かった。
また、実施例１〜３の封止材を用いた太陽電池モジュールは、比較例１，３，４の封止材を用いた太陽電池モジュールに比べ最大出力保持率が高く、高電圧耐久性に優れていた。
以上の結果から、ＥＶＡ１００質量部に対しＥＶＡと相溶性が高いフッ素含有オリゴマーを０．１〜１．０質量部含有し、剥離強度が１５Ｎ／ｃｍ以上である実施例１〜３の封止材は、高電圧下でも耐久性が高く、かつ、透明性、柔軟性に優れていることが分かった。
As shown in Table 1, the haze values of the sealing materials of Examples 1 to 3 were lower than those of Comparative Examples 2 and 4. This means that the sealing materials of Examples 1 to 3 have high transparency.
Moreover, the crosslinking property of the sealing material of Examples 1-3 was the same level as the crosslinking property of the sealing material of Comparative Examples 1-4. This means that the softness | flexibility of the sealing material of Examples 1-3 is not falling.
Moreover, the volume specific resistance values of the sealing materials of Examples 1 to 3 were higher than those of Comparative Examples 1, 3, and 4.
Moreover, the solar cell module using the sealing material of Examples 1-3 has a high maximum output retention rate compared with the solar cell module using the sealing material of Comparative Examples 1, 3, 4, and high voltage durability. It was excellent.
From the above results, 0.1 to 1.0 part by mass of a fluorine-containing oligomer highly compatible with EVA with respect to 100 parts by mass of EVA, and the sealing material of Examples 1 to 3 having a peel strength of 15 N / cm or more Was found to be highly durable even under high voltage, and excellent in transparency and flexibility.
１０ 太陽電池モジュール １１ 太陽電池セル １２ 封止材 １３ 透明保護材 １４ バックシート １５ タブストリング
DESCRIPTION OF
Claims (2)
（剥離強度の測定方法）
３．２ｍｍ厚のガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を重ね、１２８℃で４分間真空脱気した後、前記ガラス板に前記太陽電池モジュール用封止材を２分間圧着する。次いで、１５０℃で３０分間加熱することにより架橋処理する。架橋処理後、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得る。引張試験機を用い、温度２３℃、引張速度１００ｍｍ／分の条件で引張試験して、１８０°剥離強度を測定する。 It consists of a sheet containing an ethylene-vinyl acetate copolymer and a fluorine-containing oligomer, and the content ratio of the fluorine-containing oligomer in the sheet is from 0.1 to 1 parts per 100 parts by mass of the ethylene-vinyl acetate copolymer. The sealing material for solar cell modules which is 0 mass part and whose peeling strength measured by the following measuring method is 15 N / cm or more.
(Measurement method of peel strength)
The solar cell module sealing material is stacked on a glass plate having a thickness of 3.2 mm, and after vacuum degassing at 128 ° C. for 4 minutes, the solar cell module sealing material is pressure-bonded to the glass plate for 2 minutes. Subsequently, it crosslinks by heating for 30 minutes at 150 degreeC. After the crosslinking treatment, a test piece is obtained by cutting into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 100 mm. Using a tensile tester, a tensile test is performed under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 100 mm / min to measure 180 ° peel strength.
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