JP2015172143A - Composition for solar cell sealing film, solar cell sealing film, and solar cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＥＶＡとポリエチレンを含む太陽電池用封止膜組成物、及びこれを成形してなる太陽電池用封止膜並びにこれを用いた太陽電池に関する。 The present invention relates to a sealing film composition for solar cells containing EVA and polyethylene, a sealing film for solar cells formed by molding the same, and a solar cell using the same.
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接変換する太陽電池が広く使用され、更に、耐久性や発電効率等の点から開発が進められている。 In recent years, solar cells that directly convert sunlight into electrical energy have been widely used from the viewpoint of effective use of resources and prevention of environmental pollution, and further development has been promoted in terms of durability and power generation efficiency.
太陽電池の構造としては、例えば、図１に示すように、ガラス基板等からなる受光面側透明保護部材１１、受光面側封止膜１３Ａ、シリコン結晶系セル等の発電素子１４、裏面側封止膜１３Ｂ、及び裏面側保護部材（バックカバー）１２をこの順で積層し、接着一体化した構造が知られている。
As the structure of the solar cell, for example, as shown in FIG. 1, the light receiving surface side transparent protective member 11 made of a glass substrate or the like, the light receiving surface side sealing film 13A, the
太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の発電素子１４を接続タブ１５で接続して用いられている。従って、発電素子１４の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜１３Ａ、１３Ｂを用いて発電素子を封止している。
In solar cells, a plurality of
これらの太陽電池に用いられる封止膜としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡともいう）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン−極性モノマー共重合体からなるフィルムが従来から用いられている。特に、安価であり、高い透明性を有することからＥＶＡフィルムが好ましく用いられている。そして、封止膜用のＥＶＡフィルムは、膜強度や耐久性を向上させるために、ＥＶＡの他に有機過酸化物等の架橋剤を用いて架橋密度を向上させている。 As a sealing film used for these solar cells, a film made of an ethylene-polar monomer copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter also referred to as EVA), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), etc. Is conventionally used. In particular, EVA films are preferably used because they are inexpensive and have high transparency. And the EVA film for sealing films has improved the crosslinking density using crosslinking agents, such as an organic peroxide, other than EVA, in order to improve film | membrane intensity | strength and durability.
さらに近年では、太陽電池作成時の加熱工程において生じる封止膜の収縮を抑えるために、ＥＶＡとポリエチレンとの樹脂混合物を用いて作製された太陽電池用封止膜が開発されている（特許文献１）。また、特許文献２では、ＥＶＡとポリエチレンの樹脂混合物の加工性を上げるためにＥＶＡを連続相、ポリエチレンを分散相として成形することが記載されている。 In recent years, in order to suppress the shrinkage of the sealing film that occurs in the heating process at the time of solar cell production, a solar cell sealing film manufactured using a resin mixture of EVA and polyethylene has been developed (patent document). 1). Patent Document 2 describes that EVA is used as a continuous phase and polyethylene is used as a dispersed phase in order to improve the processability of a resin mixture of EVA and polyethylene.
一般に、ポリエチレンはＥＶＡと比較して架橋性が低いため、ＥＶＡとポリエチレンの混合物から作製された封止膜を用いて製造された太陽電池では、高温環境下において封止膜のポリエチレン分散相が溶融し、太陽電池の他の部材、特にプラスチックフィルムからなる裏面側保護部材と剥離する場合があった。剥離が生じると、水分が太陽電池内部に水分が侵入したり、リーク電流が生じるなどして太陽電池の発電効率が低下する場合がある。特に、低温から高温まで急激な加熱及び冷却を繰り返し行うヒートショック試験では、太陽電池の電極箇所に歪みが発生したり、裏面側保護部材が破損する場合があることから、封止膜の耐久性の更なる向上が求められている。また、ＥＶＡとポリエチレンを混合すると作製される封止膜に厚みムラが生じる場合があり、これが上記剥離の一因となることもある。 In general, since polyethylene has a lower crosslinkability than EVA, in a solar cell manufactured using a sealing film made from a mixture of EVA and polyethylene, the polyethylene dispersed phase of the sealing film melts in a high-temperature environment. However, it may peel off from other members of the solar cell, in particular, from the back side protective member made of a plastic film. When peeling occurs, the power generation efficiency of the solar cell may be reduced due to moisture entering the solar cell or leakage current. In particular, in a heat shock test in which rapid heating and cooling are repeatedly performed from low temperature to high temperature, the electrode portion of the solar cell may be distorted or the back surface side protective member may be damaged. There is a need for further improvement. Further, when EVA and polyethylene are mixed, uneven thickness may occur in the produced sealing film, which may contribute to the above-described peeling.
したがって、本発明の目的は、ＥＶＡとポリエチレンの樹脂混合物を含む太陽電池用封止膜の耐久性を向上させることができ且つ良好に製膜を行うことができる太陽電池用封止膜形成用組成物を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to improve the durability of a solar cell sealing film containing a resin mixture of EVA and polyethylene and to form a film for solar cell sealing film that can be satisfactorily formed. To provide things.
上記目的は、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン及び有機過酸化物を含む太陽電池用封止膜用組成物であって、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が８：２〜３：７であり、
前記ポリエチレンの融点が１３０℃〜１５０℃であり、前記ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が１０〜５０ｇ／１０ｍｉｎであることを特徴とする太陽電池用封止膜用組成物により達成される。
The above purpose is
A composition for a sealing film for a solar cell, comprising an ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene and an organic peroxide,
The mass ratio (EVA: PE) of the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and the polyethylene (PE) is 8: 2 to 3: 7,
The melting point of the polyethylene is 130 ° C. to 150 ° C., and the melt mass flow rate (MFR) of the polyethylene is 10 to 50 g / 10 min.
ポリエチレンが上記範囲の高い融点であれば高温環境下におけるポリエチレン部分の溶融が抑えられ、また、ポリエチレンのＭＦＲが上記範囲であれば厚みムラの少ない封止膜を作製することができる。したがって、太陽電池における封止膜と他の部材との剥離が防止され、耐久性の高い太陽電池を得ることができる。また、ＥＶＡとポリエチレンを併用することにより封止膜の加熱時における収縮が抑えられるので、太陽電池作製時の太陽電池セルの位置ずれ等も防止することができる。 If polyethylene has a high melting point in the above range, melting of the polyethylene part in a high temperature environment can be suppressed, and if the MFR of polyethylene is in the above range, a sealing film with little thickness unevenness can be produced. Therefore, peeling between the sealing film and other members in the solar cell is prevented, and a highly durable solar cell can be obtained. Moreover, since the shrinkage | contraction at the time of the heating of a sealing film is suppressed by using EVA and polyethylene together, the position shift etc. of the photovoltaic cell at the time of solar cell preparation can also be prevented.
本発明の好ましい態様は以下の通りである。 Preferred embodiments of the present invention are as follows.
（１）前記ポリエチレンは、密度が０．９４２〜０．９７０ｇ／ｃｍ３の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。
（２）前記有機過酸化物の１０時間半減期温度が、９０〜１３０℃である。
（３）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の融点が、６０〜９０℃である。
（４）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が、１〜２５ｇ／１０ｍｉｎである。
（５）前記有機過酸化物が、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又は２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンである。
(1) The polyethylene is high density polyethylene (HDPE) having a density of 0.942 to 0.970 g / cm 3 .
(2) The 10-hour half-life temperature of the organic peroxide is 90 to 130 ° C.
(3) The melting point of the ethylene-vinyl acetate copolymer is 60 to 90 ° C.
(4) The ethylene-vinyl acetate copolymer has a melt mass flow rate (MFR) of 1 to 25 g / 10 min.
(5) The organic peroxide is t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate or 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane.
また、本発明は、本発明の太陽電池用封止膜組成物を成形してなる太陽電池用封止膜及びこの太陽電池用封止膜により発電素子を封止してなる太陽電池を提供する。 The present invention also provides a solar cell sealing film formed by molding the solar cell sealing film composition of the present invention, and a solar cell in which a power generation element is sealed with the solar cell sealing film. .
本発明によれば、厚みムラが少なく、耐久性に優れる太陽電池用封止膜を得ることができる。そして、この太陽電池用封止膜によれば、高温環境下において長期間に亘って使用した場合であっても発電効率を維持することができる太陽電池を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a solar cell sealing film with less thickness unevenness and excellent durability. And according to this solar cell sealing film, even if it is a case where it is used over a long period of time in a high temperature environment, the solar cell which can maintain electric power generation efficiency can be obtained.
以下、本発明を詳細に説明する。上述したように本発明の太陽電池用封止膜用組成物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）及び有機過酸化物を含んでいる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. As described above, the composition for a sealing film for solar cells of the present invention contains an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polyethylene (PE), and an organic peroxide.
ポリエチレンの融点は１３０〜１５０℃であり、特に１３０〜１４０℃であることが好ましい。この範囲より低いと封止膜中に分散したポリエチレンの軟化・溶融が生じやすくなり、この範囲より高いと封止膜の製造において混練温度を上げる必要が生じ、封止膜の製造中に有機過酸化物が反応する場合がある。 The melting point of polyethylene is 130 to 150 ° C, and particularly preferably 130 to 140 ° C. If it is lower than this range, the polyethylene dispersed in the sealing film tends to be softened and melted. If it is higher than this range, it is necessary to raise the kneading temperature in the production of the sealing film. Oxides may react.
ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、１０〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは１２〜４０ｇ／ｍｉｎである。この範囲より低いと作製される封止膜の厚みムラが生じやすくなり、この範囲より高いと混練を行い難くなる。 The melt mass flow rate (MFR) of polyethylene is 10 to 50 g / 10 min, preferably 12 to 40 g / min. If it is lower than this range, unevenness in the thickness of the produced sealing film tends to occur, and if it is higher than this range, kneading becomes difficult.
ポリエチレン（ＰＥ）は、ＪＩＳに規定される通り、エチレンを主体とする重合体であり、エチレンの単独重合体、エチレンと５ｍｏｌ％以下の炭素数３以上、特に３〜８のα−オレフィン（例えばブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン−１等）との共重合体、およびエチレンと官能基に炭素、酸素、および水素原子だけを持つ１ｍｏｌ％以下の非オレフィン単量体との共重合体を含む（ＪＩＳ Ｋ６９２２−１：１９９７）。 Polyethylene (PE) is a polymer mainly composed of ethylene as defined in JIS, and is a homopolymer of ethylene, ethylene and an α-olefin having 3 or more carbon atoms of 5 mol% or less, especially 3 to 8 (for example, Butene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, etc.), and ethylene and a non-olefin monomer of 1 mol% or less having only carbon, oxygen and hydrogen atoms in the functional group (JIS K6922-1: 1997).
ポリエチレンは一般に、その密度によって分類され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等が挙げられる。 Polyethylene is generally classified according to its density, and examples thereof include high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), and linear low density polyethylene (LLDPE).
ＬＤＰＥは、一般に、１００〜３５０ＭＰａの高圧下で有機過酸化物等のラジカル発生剤の存在下でエチレンを重合して得られる長鎖分岐を有するもので、その密度（ＪＩＳ Ｋ７１１２に準ずる。以下同じ。）は、一般に、０．９１０ｇ／ｃｍ３以上０．９３０ｇ／ｃｍ３未満である。 LDPE generally has a long chain branch obtained by polymerizing ethylene in the presence of a radical generator such as an organic peroxide under a high pressure of 100 to 350 MPa, and its density (according to JIS K7112 applies hereinafter). Is generally 0.910 g / cm 3 or more and less than 0.930 g / cm 3 .
ＬＬＤＰＥは、一般に、チーグラー型触媒、フィリップス触媒、メタロセン型触媒等の遷移金属触媒の存在下にエチレンとα−オレフィンとを共重合して得られるもので、その密度は、一般に０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．９１０〜０．９３０ｇ／ｃｍ３である。 LLDPE is generally obtained by copolymerizing ethylene and an α-olefin in the presence of a transition metal catalyst such as a Ziegler type catalyst, a Phillips catalyst, or a metallocene type catalyst, and its density is generally 0.910 to 0. .940 g / cm 3 , preferably 0.910 to 0.930 g / cm 3 .
ＨＤＰＥは、その密度が一般に０．９４２〜０．９７０ｇ／ｃｍ３のポリエチレンである。密度は好ましくは０．９５０〜０．９６５ｇ／ｃｍ３、特に０．９５５〜０．９６５ｇ／ｃｍ３である。本発明において使用するポリエチレンはＨＤＰＥであることが好ましい。 HDPE is a polyethylene whose density is generally between 0.942 and 0.970 g / cm 3 . The density is preferably from 0.950 to 0.965 g / cm 3 , in particular from 0.955 to 0.965 g / cm 3 . The polyethylene used in the present invention is preferably HDPE.
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）における酢酸ビニルの含有率は２０〜３５質量％、好ましくは２２〜３２質量％、特に好ましくは２４〜２８質量％である。酢酸ビニルの含有率がこの範囲より低いと封止膜としての接着性が十分に得られなくなる場合があり、この範囲より高いと融点が低下して熱収縮の度合いが大きくなる場合がある。 The content of vinyl acetate in the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) is 20 to 35% by mass, preferably 22 to 32% by mass, particularly preferably 24 to 28% by mass. If the vinyl acetate content is lower than this range, sufficient adhesion as a sealing film may not be obtained. If it is higher than this range, the melting point may decrease and the degree of thermal shrinkage may increase.
ＥＶＡのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）はポリエチレンのＭＦＲより低いことが望ましく、例えば１〜２５ｇ／１０ｍｉｎ、特に２〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、更に２〜１０ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましい。この範囲であれば、ポリエチレンと均質に混合することができる。 The melt mass flow rate (MFR) of EVA is desirably lower than the MFR of polyethylene, for example, 1 to 25 g / 10 min, particularly 2 to 20 g / 10 min, and more preferably 2 to 10 g / 10 min. If it is this range, it can mix uniformly with polyethylene.
ＥＶＡの融点はポリエチレンの融点より低いことが望ましく、例えば、６０〜９０℃、特に６５〜８０℃であることが好ましい。この範囲であれば加工性が良好となり、封止膜の厚みムラも抑えられ、生産性が向上する。 The melting point of EVA is desirably lower than the melting point of polyethylene. For example, it is preferably 60 to 90 ° C, particularly 65 to 80 ° C. If it is this range, workability will become favorable, the thickness nonuniformity of a sealing film will also be suppressed, and productivity will improve.
本発明においてポリエチレン及びＥＶＡの融点は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に従って求められるＤＳＣ（示差走査熱量測定）における融解ピーク温度のことをいう。ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ Ｋ６９２２−２に従って測定された値をいう。ＥＶＡのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ Ｋ６９２４−１に従って測定された値をいう。 In the present invention, the melting points of polyethylene and EVA refer to melting peak temperatures in DSC (differential scanning calorimetry) determined according to JIS K7121. The melt mass flow rate (MFR) of polyethylene refers to a value measured according to JIS K6922-2. EVA melt mass flow rate (MFR) refers to a value measured according to JIS K6924-1.
本発明において、ＥＶＡとＰＥの質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）は８：２〜３：７であり、好ましくは７：３〜４：６である。この範囲であれば、接着性及び耐久性共に良好な太陽電池用封止膜が得られる。 In the present invention, the mass ratio of EVA and PE (EVA: PE) is 8: 2 to 3: 7, preferably 7: 3 to 4: 6. If it is this range, the sealing film for solar cells with favorable adhesiveness and durability will be obtained.
本発明の太陽電池用封止膜用組成物には有機過酸化物が含まれる。有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡとＰＥの合計１００質量部に対して０．１〜５質量部、より好ましくは０．５〜１．５質量部、特に０．８〜１．２質量部である。この範囲で含有させることにより十分に架橋反応が行われ、耐久性に優れる太陽電池用封止膜を得ることが可能となる。 The composition for solar cell sealing film of the present invention contains an organic peroxide. The content of the organic peroxide is 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass, and particularly 0.8 to 1.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of EVA and PE. Part. By containing in this range, the crosslinking reaction is sufficiently performed, and it becomes possible to obtain a solar cell sealing film having excellent durability.
有機過酸化物としては、特に、１０時間半減期温度が９０〜１３０℃、特に９５℃〜１２０℃であるものが好ましい。有機過酸化物は、一般に、樹脂混合物の融点、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。 As the organic peroxide, those having a 10-hour half-life temperature of 90 to 130 ° C, particularly 95 to 120 ° C are particularly preferable. The organic peroxide is generally selected in consideration of the melting point of the resin mixture, the film forming temperature, the adjustment conditions of the composition, the curing temperature, the heat resistance of the adherend, and the storage stability.
有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ジ−ｎ−オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、スクシニックアシドパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、４−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｍ−トルオイル＋ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシマレイックアシド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、等が挙げられる。 Examples of the organic peroxide include benzoyl peroxide curing agent, tert-hexyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, di-n-octanoyl. Peroxide, lauroyl peroxide, stearoyl peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, succinic acid peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di ( tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-ethylhexanoate, tert- Hexyl peroxy-2-ethylhexanoate, 4-methyl Rubenzoyl peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, m-toluoyl + benzoyl peroxide, benzoyl peroxide, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -2-methylcyclohexanate, 1,1-bis (tert-hexylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexanate, 1,1-bis (tert-hexylperoxy) cyclohexanate, 1,1-bis (tert-butylperoxy) Oxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, 2,2-bis (4,4-di-tert-butylperoxycyclohexyl) propane, 1,1 -Bis (tert-butylperoxy) cyclododecane, tert-he Silperoxyisopropyl monocarbonate, tert-butylperoxymaleic acid, tert-butylperoxy-3,3,5-trimethylhexane, tert-butylperoxylaurate, 2,5-dimethyl-2,5-di ( Methylbenzoylperoxy) hexane, tert-butylperoxyisopropyl monocarbonate, tert-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate, tert-hexylperoxybenzoate, 2,5-di-methyl-2,5-di (benzoyl) Peroxy) hexane, and the like.
ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ｍ−トルオイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤は１種でも２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the benzoyl peroxide curing agent include benzoyl peroxide, 2,5-dimethylhexyl-2,5-bisperoxybenzoate, p-chlorobenzoyl peroxide, m-toluoyl peroxide, and 2,4-dichloro. Examples include benzoyl peroxide and t-butyl peroxybenzoate. The benzoyl peroxide curing agent may be used alone or in combination of two or more.
有機過酸化物として、特に、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、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が好ましい。これにより、発泡が抑制され、接着性の良好な太陽電池用封止膜が得られる。 As the organic peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane and t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate are particularly preferable. Thereby, foaming is suppressed and the sealing film for solar cells with favorable adhesiveness is obtained.
また、太陽電池用封止膜用組成物は、架橋助剤を含んでいることが好ましい。架橋助剤は、架橋密度を向上させ、太陽電池用封止膜の接着性、耐熱性及び耐久性を向上させることができる。 Moreover, it is preferable that the composition for sealing films for solar cells contains the crosslinking adjuvant. The crosslinking aid can improve the crosslinking density and improve the adhesiveness, heat resistance and durability of the solar cell sealing film.
架橋助剤は、ＥＶＡとＰＥの合計１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．１〜２．５質量部で使用される。このような架橋助剤の含有量であれば、架橋助剤の添加によるガスの発生もなく、架橋密度を向上させることができる。 The crosslinking aid is preferably used in an amount of 0.1 to 3.0 parts by mass, and more preferably 0.1 to 2.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of EVA and PE. With such a content of the crosslinking aid, it is possible to improve the crosslinking density without generating gas due to the addition of the crosslinking aid.
架橋助剤（官能基としてラジカル重合性基を有する化合物）としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤の他、（メタ）アクリルエステル（例、ＮＫエステル等）の単官能又は２官能の架橋助剤等を挙げることができる。なかでも、トリアリルシアヌレート及びトリアリルイソシアヌレートが好ましく、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましい。 Examples of the crosslinking aid (compound having a radical polymerizable group as a functional group) include trifunctional crosslinking aids such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate, and (meth) acrylic esters (eg, NK ester). And monofunctional or bifunctional crosslinking aids. Of these, triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate are preferable, and triallyl isocyanurate is particularly preferable.
また、太陽電池用封止膜用組成物は、太陽電池内部の封止性能を考慮すると、優れた接着力を有するのが好ましい。そのために、接着性向上剤をさらに含んでいても良い。接着性向上剤としては、シランカップリング剤を用いることができる。これにより、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。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−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、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−β−（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は、単独で使用しても、又は２種以上組み合わせて使用しても良い。なかでも、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましく挙げられる。 Moreover, it is preferable that the composition for solar cell sealing films has the outstanding adhesive force when the sealing performance inside a solar cell is considered. Therefore, an adhesion improver may be further included. A silane coupling agent can be used as the adhesion improver. Thereby, it becomes possible to form the sealing film for solar cells which has the outstanding adhesive force. As silane coupling agents, γ-chloropropylmethoxysilane, vinylethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane , Γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- Mention may be made of (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Of these, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is particularly preferred.
シランカップリング剤の含有量はＥＶＡとＰＥの合計１００質量部に対して５質量部以下、好ましくは０．１〜２質量部であることが好ましい。 The content of the silane coupling agent is 5 parts by mass or less, preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of EVA and PE.
本発明の太陽電池用封止膜用組成物は、膜の種々の物性（機械的強度、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等）の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び／又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。 The composition for a sealing film for solar cells of the present invention improves or adjusts various physical properties of the film (optical properties such as mechanical strength and transparency, heat resistance, light resistance, crosslinking speed, etc.), especially mechanical properties. In order to improve the strength, various additives such as a plasticizer, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound and / or an epoxy group-containing compound may be further included as necessary.
太陽電池用封止膜を形成するには、公知の方法に準じて行えばよい。例えば、上記各成分を混練して得た太陽電池用封止膜用組成物を、通常の押出成形、又はカレンダー成形（カレンダリング）等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。尚、製膜時の加熱温度は、架橋剤が反応しない或いはほとんど反応しない温度とすることが好ましい。例えば、６０〜１１０℃とするのが好ましい。なお、事前にＥＶＡとＰＥのみを混合してペレタイズした後、得られたペレットと他の添加剤とを混練することも好適である。 What is necessary is just to perform according to a well-known method in order to form the sealing film for solar cells. For example, the composition for a solar cell sealing film obtained by kneading each of the above components can be produced by a method of obtaining a sheet by molding by ordinary extrusion molding or calendar molding (calendering) or the like. it can. The heating temperature during film formation is preferably a temperature at which the crosslinking agent does not react or hardly reacts. For example, it is preferable to set it as 60-110 degreeC. In addition, it is also suitable to knead the obtained pellets and other additives after mixing and pelletizing only EVA and PE in advance.
本発明の太陽電池用封止膜の厚さは特に制限されないが、０．０５〜２ｍｍ、好ましくは０．３〜０．８ｍｍである。 Although the thickness in particular of the sealing film for solar cells of this invention is not restrict | limited, It is 0.05-2 mm, Preferably it is 0.3-0.8 mm.
太陽電池において、発電素子を十分に封止するには、例えば、図１に示すように受光面側透明保護部材１１、本発明の太陽電池用封止膜（受光面側封止膜）１３Ａ、シリコン結晶系セル等の発電素子１４、本発明の太陽電池用封止膜（裏面側封止膜）１３Ｂ及び裏面側保護部材１２を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
In the solar cell, in order to sufficiently seal the power generating element, for example, as shown in FIG. 1, the light receiving surface side transparent protective member 11, the solar cell sealing film (light receiving surface side sealing film) 13A of the present invention, The
加熱加圧するには、例えば、積層体を、真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、さらに１４０〜１８０℃、特に１５５〜１８０℃、脱気時間０．１〜５分、プレス圧力０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５〜１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂに含まれる樹脂混合物の樹脂を架橋させることにより、受光面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、受光面側透明保護部材１１、裏面側透明部材１２、および発電素子１４を一体化させて、発電素子１４を封止することができる。
In order to heat and pressurize, for example, the laminate is heated by a vacuum laminator at a temperature of 135 to 180 ° C., further 140 to 180 ° C., particularly 155 to 180 ° C., a degassing time of 0.1 to 5 minutes, and a press pressure of 0.1 to 1. .5 kg / cm 2 , and press bonding for 5 to 15 minutes. At the time of this heating and pressurization, the resin of the resin mixture contained in the light-receiving surface side sealing film 13A and the back surface side sealing film 13B is cross-linked, whereby the light receiving surface side sealing film 13A and the back surface side sealing film 13B are interposed. The
本発明の太陽電池に使用される受光面側透明保護部材１１は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。 The light-receiving surface side transparent protective member 11 used in the solar cell of the present invention is usually a glass substrate such as silicate glass. As for the thickness of a glass substrate, 0.1-10 mm is common, and 0.3-5 mm is preferable. The glass substrate may generally be chemically or thermally strengthened.
本発明で使用される裏面側保護部材１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックフィルムが好ましく用いられる。裏面側保護部材１２には、白色顔料が含まれていてもよい。これにより、透過する太陽光を反射させて発電素子に入射させることができ、発電効率が向上する。耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム／Ａｌ／フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムでも良い。
The back surface side
本発明において、太陽電池の構造は特に制限されない。例えば、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、太陽電池用封止膜を介在させて一体化させることにより発電素子を封止した構造などが挙げられる。なお、本発明において、発電素子の光が照射される側を「受光面側」と称し、発電素子の受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。 In the present invention, the structure of the solar cell is not particularly limited. For example, the structure etc. which sealed the electric power generation element by interposing the sealing film for solar cells between the light-receiving surface side transparent protective member and the back surface side protective member are integrated. In the present invention, the side of the power generation element that is irradiated with light is referred to as “light receiving surface side”, and the side opposite to the light receiving surface of the power generation element is referred to as “back surface side”.
本発明は、図１に示したような単結晶又は多結晶のシリコン結晶系セルの発電素子を用いた太陽電池だけでなく、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池にも適用することもできる。この場合は、例えば、ガラス基板、ポリイミド基板、フッ素樹脂系透明基板等の受光面側透明保護部材の表面上に化学気相蒸着法等により形成された薄膜発電素子層上に、太陽電池用封止膜、裏面側保護部材を積層し、接着一体化させた構造、裏面側保護部材の表面上に形成された薄膜発電素子上に、太陽電池用封止膜、受光面側透明保護部材を積層し、接着一体化させた構造、又は受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、薄膜発電素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層し、接着一体化させた構造等が挙げられる。なお、本発明において、シリコン結晶系セルや薄膜発電素子を総称して発電素子と称する。 The present invention is not limited to a solar cell using a power generation element of a single crystal or polycrystalline silicon crystal cell as shown in FIG. 1, but also a thin film silicon type, a thin film amorphous silicon type solar cell, a copper indium selenide (CIS). ) It can also be applied to thin film solar cells such as solar cells. In this case, for example, a solar cell seal is formed on a thin film power generation element layer formed by a chemical vapor deposition method or the like on the surface of a light-receiving surface side transparent protective member such as a glass substrate, a polyimide substrate, or a fluororesin transparent substrate. A structure in which a stop film and a back surface side protective member are stacked and bonded and integrated, a solar cell sealing film and a light receiving surface side transparent protective member are stacked on a thin film power generation element formed on the surface of the back surface side protective member The laminated structure of the light-receiving surface side transparent protective member, the light-receiving surface side sealing film, the thin-film power generation element, the back surface side sealing film, and the back surface side protective member is laminated in this order and bonded and integrated. The structure etc. are mentioned. In the present invention, silicon crystal cells and thin film power generation elements are collectively referred to as power generation elements.
上述したように、本発明によれば、高温環境下におけるポリエチレン部分の溶融や軟化が防止され、厚みムラの少ない封止膜を作製することができる。また、ＥＶＡとポリエチレンを併用することにより封止膜の加熱時における収縮が抑えられるので、太陽電池作製時の太陽電池セルの位置ずれ等も防止することが可能である。 As described above, according to the present invention, melting and softening of the polyethylene portion under a high temperature environment can be prevented, and a sealing film with less thickness unevenness can be produced. Moreover, since the shrinkage | contraction at the time of the heating of a sealing film is suppressed by using EVA and polyethylene together, it is possible to prevent the position shift of the photovoltaic cell at the time of solar cell preparation.
以下、本発明を実施例により説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
まず、２軸混練機にてＥＶＡとＰＥをブレンドし、ペレタイズした。混練温度は、使用したＰＥの融点よりも約１０℃高い温度とした。得られたペレットと下記表に示す添加剤をロールミルに供給して混練して太陽電池用封止膜用組成物を得、次いでこの組成物を１００℃でカレンダー成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（０．５ｍｍ）を得た。 First, EVA and PE were blended and pelletized with a twin-screw kneader. The kneading temperature was about 10 ° C. higher than the melting point of the PE used. The obtained pellets and the additives shown in the table below are fed to a roll mill and kneaded to obtain a composition for a solar cell sealing film. The composition is then calendered at 100 ° C., allowed to cool, and then solar cells. A sealing film (0.5 mm) was obtained.
１．ヒートショック試験
ガラス板／上記太陽電池用封止膜／発電素子（単結晶シリコンセル）／上記太陽電池用封止膜／ＰＥＴフィルムをこの順で積層した積層体を、真空ラミネータで１５０℃において１０分間加熱加圧して各部材が一体化された太陽電池を得た。この太陽電池について、−４０℃〜１２０℃の範囲で２時間を１サイクルとして加熱及び冷却を行い、１００サイクル行った後に、目視にて太陽電池用封止膜の剥離の有無を確認した。剥離が認められなかったものを○、剥離が認められたものを×とした。
1. Heat shock test A laminated body in which a glass plate / the solar cell sealing film / power generation element (single-crystal silicon cell) / the solar battery sealing film / PET film was laminated in this order was laminated at 150 ° C. with a vacuum laminator. A solar cell in which each member was integrated was obtained by heating and pressing for a minute. The solar cell was heated and cooled in the range of −40 ° C. to 120 ° C. for 2 hours as one cycle, and after 100 cycles, the presence or absence of peeling of the solar cell sealing film was visually confirmed. The case where peeling was not recognized was rated as ◯, and the case where peeling was recognized was marked as x.
２．収縮率
上記作製した太陽電池用封止膜を長手方向にカットした短冊状の試料を９５℃の温水に１分間浸漬し、封止膜の収縮度を測定した。浸漬後の寸法と浸漬前の寸法とを比較し、浸漬前の寸法に対して収縮した長さを収縮率とて算出した。８％未満を○とし、８％以上を×とした。
2. Shrinkage rate The strip-shaped sample obtained by cutting the solar cell sealing film produced in the longitudinal direction was immersed in warm water at 95 ° C. for 1 minute, and the shrinkage of the sealing film was measured. The dimension after immersion was compared with the dimension before immersion, and the length contracted with respect to the dimension before immersion was calculated as the shrinkage rate. Less than 8% was marked as ◯, and 8% or more was marked as x.
３．厚みムラ
上記太陽電池用封止膜（１ｍ幅）を幅方向にサンプリングし、１ｍｍ刻みで厚み変動を測定した。厚み変動が±５０μｍ未満のものを○とし、±５０μｍ以上のものを×とした。
3. Thickness unevenness The solar cell sealing film (1 m wide) was sampled in the width direction, and the thickness variation was measured in 1 mm increments. Thickness variations of less than ± 50 μm were marked with ◯, and thickness variations of ± 50 μm or more were marked with x.
結果を下記表に示す。 The results are shown in the table below.
１１ 受光面側透明保護部材
１２ 裏面側保護部材
１３Ａ 太陽電池用封止膜（受光面側封止膜）
１３Ｂ 太陽電池用封止膜（裏面側封止膜）
１４ 発電素子
１５ 接続タブ
11 light-receiving surface side transparent
13B Solar cell sealing film (back side sealing film)
14
Claims (8)
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が８：２〜３：７であり、
前記ポリエチレンの融点が１３０℃〜１５０℃であり、前記ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が１０〜５０ｇ／１０ｍｉｎであることを特徴とする太陽電池用封止膜用組成物。 A composition for a sealing film for a solar cell, comprising an ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene and an organic peroxide,
The mass ratio (EVA: PE) of the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and the polyethylene (PE) is 8: 2 to 3: 7,
The composition for solar cell sealing films, wherein the polyethylene has a melting point of 130 ° C to 150 ° C, and the polyethylene has a melt mass flow rate (MFR) of 10 to 50 g / 10 min.
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