JP2016072542A - 太陽電池モジュール用封止材一体化裏面保護シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
封止材シート化工程とは、オレフィン系樹脂をベース樹脂とする封止材組成物を溶融成形して封止材シートを得る封止材シート化工程である。
オレフィン系樹脂とは、オレフィン樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えばエチレン共重合体樹脂又はポリエチレン系樹脂等が挙げられる。エチレン共重合体樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMMA)、アイオノマー樹脂等を用いることができるが、透明性や密着性に優れるエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)を好ましく用いることができる。ポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖低密度(LLDPE)等を用いることができる。中でも長期間の使用における耐加水分解性、柔軟性、透明性の観点から直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)であることが好ましく、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン(M−LLDPE)であることがより好ましい。メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものである。このようなポリエチレンは側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一である。このため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能である。又、結晶性分布が狭く、結晶サイズが揃っているので、結晶サイズの大きいものが存在しないばかりでなく、低密度であるために結晶性自体が低い。このため、シート状に加工した際の透明性に優れる。従って、封止材シートが透明前面基板と太陽電池素子との間に配置されても発電効率はほとんど低下しない。
MFR(g/10min):JIS K7210に準拠して測定。具体的には、ヒーターで加熱された円筒容器内で合成樹脂を、190℃で加熱・加圧し、容器底部に設けられた開口部(ノズル)から10分間あたりに押出された樹脂量を測定した。試験機械は押出し形プラストメータを用い、押出し荷重については2.16kgとした。
中間層用及び最外層用の各封止材組成物には、必要最小限度の架橋剤を含有させてもよいが、架橋剤はいずれの層にも添加しないことがより好ましい。上記の中間層への架橋助剤の添加によって、十分に適切な架橋を進行させることができる一方で、有機過酸化物等の架橋剤を別途添加したには、太陽電池モジュールとの一体化のための熱ラミネート処理時に、デガスによる発泡等の問題が生じるリスクが高まるからである。架橋剤を添加する場合、公知のものが使用でき特に限定されず、例えば公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。
本発明においては、実質的に架橋助剤は使用しないことが好ましい。ここで架橋助剤とは、例えば、多官能ビニル系モノマー及び/又は多官能エポキシ系モノマー等であり、具体的には、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート等のポリアリル化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート等のポリ(メタ)アクリロキシ化合物、二重結合とエポキシ基を含むグリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル及びエポキシ基を2つ以上含有する1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物を挙げることができる。
組成物には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、本実施形態の太陽電池モジュール用封止材組成物から作製された太陽電池モジュール用封止材シートに耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ太陽電池モジュール用封止材組成物中に0.001質量%以上5質量%以下の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、太陽電池モジュール用封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
(B)積層工程は、(A)封止材シート化工程で得た封止材シートと裏面保護シートと積層して材料積層体シートを形成する積層工程である。
本実施形態の裏面保護シートは、PETフィルム又はフッ素系樹脂フィルムを含む。PETは、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)の他、ポリエチレンテレフタレート(PET)に酸化チタン等の白色顔料を包含させた白色PETや変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)等の表面に更にコーティング又はラミネートにより耐侯性樹脂を積層した樹脂シート、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート(HR−PET)も含まれる。なかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート(HR−PET)であることが好ましく、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートとしては、例えば、東洋紡社製シャインビーム(耐加水分解性ポリエステルフィルム)等を挙げることができる。
(C)架橋工程とは、(B)積層工程後に、材料積層体シートに、裏面保護シートの側から電離放射線の照射を行うことで封止材シートの架橋処理を行う工程である。
ベース樹脂:密度0.880g/cm3、190℃でのMFRが3.1g/10分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE1)ペレットを用いた。
シラン変性透明樹脂:密度0.881g/cm3であり、190℃でのMFRが2g/10分であるM−LLDPE2の98質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2質量部と、ラジカル発生剤(反応触媒)としてのジクミルパーオキサイド0.1質量部とを混合し、200℃で溶融、混練し、シラン変性透明樹脂を得た。
架橋剤マスターバッチ:M−LLDPE1ペレット100質量部に対して、架橋剤として、2,5‐ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックス101、1分間半減期温度が181℃)0.5質量部を含浸させ、マスターバッチを得た。
耐候性マスターバッチ:密度0.880g/cm3のチーグラー直鎖状低密度ポリエチレンを粉砕したパウダー100質量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤3.8質量部とヒンダードアミン系光安定化剤5質量部と、リン系熱安定化剤0.5質量部とを混合して溶融、加工し、ペレット化したマスターバッチを得た。
ベース樹脂79質量部、シラン変性透明樹脂5質量部、架橋剤マスターバッチ7質量部、耐候性マスターバッチ9質量部、を組成物とし(第架橋剤量として0.035質量%)、単層φ30mm押出し機、200mm幅のTダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度210℃、引き取り速度1.1m/minで押し出し成形して厚さ400μmの基材シートを製造した。この封止材シートの密度は0.880g/cm3、190℃でのMFRは0.24g/10分であった。
[接着剤]
[主剤]
窒素雰囲気下、攪拌機、窒素導入管を備えたフラスコに、エチレングリコール(32.3質量部)、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(270.8質量部)、1,6−ヘキサンジオール(122.9質量部)、アジピン酸(228.1質量部)、イソフタル酸(664質量部)を加え、180℃から220℃にて窒素にてバブリングさせ、酸価2mgKOH/gまで反応させ、酢酸エチル(860質量部)を加え、ポリエステルジオールHの50%溶液を得た。得られた樹脂の水酸基価は、32mgKOH/gであり、数平均分子量は約3500であった。
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDIアダクト:2官能)とイソシアヌレート変性のイソホロンジイソシアネート(ヌレート変性IPDI)の混合物を使用した。上記アダクト変性HDI及びヌレート変性IPDIの混合比(HDIアダクト)/(ヌレート変性IPDI)を6:4(質量比)とした。
溶剤:酢酸エチル
主剤の固形分率と硬化剤の固形分率を質量比で5:1とし、上記溶剤に溶解させた。
上記封止材シートを前面封止材シート及び背面封止材シートとして、これら封止材シートの間に太陽電池素子(Q−CELLS社製、セルQ6LTT−200/152 156mm)を積層させた。又、上記太陽電池素子を積層させた背面封止材シートの面上に、上記接着剤をグラビアコートし(塗布量:5g/m2)その上に裏面保護シート(PETフィルム(帝人デュポン社製、「Melinex S」)厚さ125μm密度1.40g/cm3)積層し、乾燥(80℃、30秒)、エージング(60℃、120時間)及び電離線放射として電子線照射による架橋工程を行い、実施例の封止材一体化裏面保護シートを得た。
電子線照射装置(岩崎電気株式会社製、製品名EC250/15/180L)を用いて、加速電圧280kV、照射強度80kGy裏面保護シート側から照射し、架橋済の封止材一体化裏面保護シートを作製した。
実施例において、裏面保護シートを積層せずに封止材シートに直接電離線を照射したこと以外は実施例と同様に封止材シートを作成した。
実施例において、裏面保護シートとしてPETフィルムの代わりにポリプロピレンフィルム(三菱樹脂株式会社製、融点165℃、厚さ125μm)を積層したこと以外は実施例と同様に封止材一体化裏面保護シートを作成した。
実施例、比較例1のサンプルを用いて作成した上記の各太陽電池モジュール評価用試料について、太陽電池素子の反りから発生するマイクロクラックについて測定した。その結果を表2に示す。尚、試験条件は以下の通りである。
(評価基準)
A=マイクロクラック発生数が0〜2
B=マイクロクラック発生数が3〜7
C=マイクロクラック発生数が8以上
耐熱クリープ(mm):シボ加工を施した大判のガラス板に5×7.5cmに切り出した封止材を2枚重ね置き、その上から5×7.5のシボガラスを重ね置き、架橋処理を行った。この後、大判ガラスを垂直に置き、140℃で12時間放置をする。放置後の5×7.5のシボガラスの移動距離を計測評価した。測定値を以下の評価基準に従って評価した。結果を表1に示す。
(評価基準)
A=1.5mm未満
B=1.5mm以上2mm未満
C=2mm以上
上記実施例、比較例2の封止材一体化裏面保護シートについて、JIS C8917に準拠し、試験槽内温度85℃、湿度85%の条件下で耐久性試験を実施後に機械強度維持率(テンシロンによる初期値からの破断強度維持率)によりが50%以上となる試験時間を調査した。ここで、チャック間距離は80mm、試験片幅は10mm、引張速度は100mm/minとした。結果については、「耐久性」として、下記表1に示す。
A:3000時間以上
B:2000時間以上
C:2000時間未満
実施例及び比較例1の封止材一体化裏面保護シートのゲル分率を測定した。具体的には実施例及び比較例1の封止材シート1電離放射線照射側封止材シートの表面層、2当該表面層から100μm深さの層、3当該表面層から200μm深さの層、4当該表面層から400μm深さの層について、それぞれ0.1gを樹脂メッシュに入れ、60℃トルエンにて4時間抽出したのち、樹脂メッシュごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の質量比較を行い残留不溶分の質量%を測定して測定した。なお、表面からの距離とゲル分率の相関係数の二乗R2を相関と表記した。結果を表2及び図3に示す。
2 裏面保護シート
10 封止材一体化裏面保護シート
Claims (5)
- オレフィン系樹脂をベース樹脂とする封止材組成物を溶融成形して封止材シートを得る封止材シート化工程と、
前記封止材シートと裏面保護シートと積層して材料積層体シートを形成する積層工程と、
前記積層工程後に、前記材料積層体シートに、前記裏面保護シートの側から電離放射線の照射を行うことで前記封止材シートの架橋処理を行う架橋工程と、を含んでなり、
前記裏面保護シートがPETフィルム又はフッ素系樹脂フィルムを含んでなる太陽電池モジュール用の封止材一体化裏面保護シートの製造方法。 - 前記電離放射線の照射の加速電圧を200kV以上で行う請求項1に記載の封止材一体化裏面保護シートの製造方法。
- 前記オレフィン系樹脂が密度0.870g/cm3以上0.970g/cm3以下のポリエチレン系樹脂である請求項1又は2に記載の封止材一体化裏面保護シートの製造方法。
- 前記裏面保護シートが耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート層を含んでなる請求項1から3のいずれかに記載の封止材一体化裏面保護シートの製造方法。
- 電離放射線の照射により架橋された封止材シートと、裏面保護シートが一体化されてなる太陽電池モジュール用の封止材一体化裏面保護シートであって、
前記封止材シートのゲル分率は、該封止材シートの厚さ方向に沿って、前記封止材シートの裏面保護シートとの界面側の表面から他方の表面に向かって漸減する態様で傾斜分布しており、
前記封止材シート内での厚さ方向でのゲル分率の分布が特定の一次式で近似可能であり、前記一次式の相関係数の二乗R2が0.980以上1.000以下である太陽電池モジュール用の封止材一体化裏面保護シート。
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