JP2016195190A - 太陽電池モジュール用封止材シート及びそれを用いてなる封止材一体型裏面保護シート - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、本発明の封止材シートを含んで構成される封止材一体型裏面保護シートを用いた太陽電池モジュール100の基本構成について、図3を用いて説明する。太陽電池モジュール100は、非受光面側から、本発明の封止材一体型裏面保護シート10、太陽電池素子3、受光面側封止材シート4、受光面側の最外層に配置される透明前面基板5が順に積層された構成である。
本発明の封止材シート1は、コア層とスキン層を有する多層シートである。封止材シート1は、コア層11における一方の面にのみスキン層12が積層される層構成であってもよいが、図1に示す通り、コア層11の両面にスキン層12が積層される層構成であることが好ましい。上記いずれの構成においても、封止材シート1は、各層毎に以下に説明する耐熱成分と密着成分とを、それぞれ最適な組成で配合することにより、太陽電池モジュール用の封止材シートに求められる耐熱性、熱加工適性や、柔軟性、基材密着性等の各種要求物性を保持したまま、太陽電池モジュールの薄型化の要請にも十分に対応することができる。
コア層11は、封止材シート1に、主として、耐熱性や適度な剛性を付与する機能を有する。コア層11は、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とするコア層組成物からなる。
コア層11を形成するコア層組成物は、複数の融点の異なるポリエチレン系樹脂をブレンドしたものをベース樹脂とする。そしてコア層組成物は、全樹脂成分中の含有量比において、相対的に密度の高い、融点125℃以上170℃以下の高密度ポリエチレン樹脂を、20質量%以上95質量%以下、好ましくは70質量%以上90質量%以下含有する。又、コア層組成物は、相対的に密度の低い融点70℃以上100℃以下の低密度ポリエチレン樹脂を含有させることができるが、その場合、同成分の含有量は、上記含有量比において、70質量%以下であり、好ましくは、65質量%以下である。以下、上記の融点125℃以上170℃以下の高密度ポリエチレン樹脂のことを「耐熱成分」とも言い、上記の融点70℃以上100℃以下の低密度ポリエチレン樹脂のことを「密着成分」とも言う。即ち、コア層11は、この耐熱成分を上記の通り所定割合以上で含有してなるコア層組成物からなる耐熱性強化を主たる機能とする層である。
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。
スキン層12は、封止材シート1の一方の最外層又は両方の最外層に配置される層である。スキン層12は、太陽電池モジュール100において、太陽電池素子3の非受光面側の表面及び受光面側封止材シート4との密着面、又は、封止材一体型裏面保護シート10を形成する際の裏面保護シート2との密着面となる。特に前者の場合において、封止材シート1の密着性や、太陽電池モジュールとしての一体化のためのラミネート加工時における他部材の凹凸への追従性(以下「モールディング特性」と言う)の向上に寄与する。
スキン層12を形成するスキン層組成物は、複数の融点の異なるポリエチレン系樹脂をブレンドしたものをベース樹脂とする。そして、スキン層組成物は、全樹脂成分中の含有量比において、相対的に密度の低い融点70℃以上100℃以下の低密度ポリエチレン樹脂を30質量%以上100質量%以下、好ましくは70質量%以上100質量%以下含有する。又、スキン層組成物は、相対的に密度の高い、融点125℃以上170℃以下の高密度ポリエチレン樹脂を含有させることができるが、その場合、同成分の含有量は、上記含有量比において、40質量%以下であり、好ましくは、20質量%以下である。即ち、スキン層12は、密着成分を上記の通り所定割合以上で含有してなるスキン層組成物からなるモールディング特性と密着性の強化を主たる機能とする層である。
スキン層組成物及びコア層組成物には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、封止材シート1に、耐候性を付与するための各種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、封止材シート1に、長期に亘る安定した機械強度の向上や、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。
図2に示す通り、封止材一体型裏面保護シート10は、封止材シート1と裏面保護シート2とを一体形成してなる多層の樹脂シートである。封止材一体型裏面保護シート10の厚さは、特に限定されないが、325μm以上500μm以下程度の範囲の厚さを一般的な例として、180μm以上480μm以下の範囲の厚さである例をより好ましい実施形態の具体的な例として挙げることができる。そして、封止材一体型裏面保護シート10は、封止材シート1が太陽電池素子3の非受光面側と対面する態様で太陽電池モジュール100内に配置されて用いられる。
本発明の封止材一体型裏面保護シートの製造方法について説明する。封止材一体型裏面保護シート10は、裏面保護シート2を形成する「裏面保護シート形成工程」と、封止材シート1を形成する「封止材シート形成工程」と、裏面保護シート2に封止材シート1を積層して一体化する「一体化工程」と、を経ることによって製造することができる。
裏面保護シート2は、上記において説明したPET等の樹脂材料を、押し出し法、キャスト成形法、Tダイ法、切削法、インフレーション法、その他の成膜化法等により成膜することにより形成することができる。尚、裏面保護シート2は、本発明の効果を害さない範囲で、上記樹脂材料の他に顔料等のその他の添加物を含むものであってもよい。
封止材シート1は、上述のスキン層組成物とコア層組成物とを、公知の共押出し法により一体成形して多層シート化することにより得ることができる。
封止材シート1と、裏面保護シート2と、及び必要に応じて同様の方法によって形成したその他の層を形成するシートとを適宜積層して、更に一体化することにより、本発明の封止材一体型裏面保護シート10を得ることができる。各シートの一体化は従来公知のドライラミネート法によることができる。ラミネート接着剤は従来公知のものが利用でき特に限定されず、ウレタン系、エポキシ系等の主剤と硬化剤とからなる2液硬化型のドライラミネート接着剤等が適宜使用可能である。尚、この一体化工程は、押出しコートラミネート法や、その応用形態であるサンドイッチラミネート法によることもできる。
太陽電池モジュール100は、例えば、上記の透明前面基板5、受光面側封止材シート4、太陽電池素子3、及び封止材一体型裏面保護シート10からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、130℃〜180℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、5〜20分の範囲内が好ましく、特に8〜15分の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュール100を製造することができる。
下記の材料を用いて、上記記載の「封止材シートの製造方法」により、実施例、比較例の封止材シートを作成した。
高密度ポリエチレン(HDPE、表中「HD」と表記):密度0.963g/cm3、融点135℃。MFRが7.0g/10分。
低密度ポリエチレン(LDPE、表中「LD」と表記):密度0.918g/cm3、融点106℃。MFRが2.3g/10分。
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE、表中「LLD」と表記):密度0.905g/cm3、融点97℃。MFR3.5g/10分。
シラン変性ポリエチレン系樹脂(表中「Si」と表記):密度0.900g/cm3、MFR1.2g/10分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)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、密度0.903g/cm3、MFR1.0g/10分であるシラン変性透明樹脂を得た。
白色顔料マスターバッチ(表中で「白MB」と表記):平均粒径0.3μmの酸化チタンを、上記の高密度ポリエチレン(HDPE)40質量部に対し、60質量部を混合し、200℃で溶融、混練し、ペレット状に成形したものを用いた。
耐候性マスターバッチ(表中で「耐候MB」と表記):上記の高密度ポリエチレン(HDPE)を粉砕したパウダー100質量部に対して、ベンゾフェノール系紫外線吸収剤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、ペレット状に成形したものを用いた。
又、上記各実施例、比較例の封止材シートと、表面にコロナ処理を施したPETフィルム(帝人デュポン社製、「Melinex S」、厚さ100μm)と、を、従来公知のドライラミネート法で積層して各実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートを得た。
白板半強化ガラス、タブ線接着済みの太陽電池素子、受光面側用の封止材シート、及び実施例、比較例の各「封止材一体型裏面保護シート」を、それぞれ白板半強化ガラス/受光面側用の封止材シート/タブ線接着済みの太陽電池素子/封止材/封止材一体型裏面保護シートの順で積層し、下記のラミネート条件で、真空加熱ラミネート処理を行い、それぞれの実施例、比較例について太陽電池モジュール評価用サンプルを得た。これらの太陽電池モジュール評価用サンプルについて、外観目視、光学顕微鏡観察により封止材が配線部分周辺に埋まり込み、封止できているかを観察し、下記の評価基準により、ラミネート加工適性を評価した。評価結果を表3及び表4に「ラミネート加工適性」として示す。
(ラミネート条件) 真空引き:5.0分
加圧(0kPa〜100kPa):1.0分
圧力保持(100kPa):10.0分
温度150℃
(ラミネート加工適性評価基準)
A:埋まりこみ不足なし
B:埋まりこみ不足あり
C:気泡あり
シボ加工を施した50mm×75mm×3.2mmガラスに、受光面側封止材シートとして汎用的に用いられているEVA封止材(EVA架橋タイプ、厚さ500μm)を積層し、当該EVA封止材の表面に、15mm幅にカットした実施例、比較例の各「封止材シート」を、それぞれ、各封止材シートのスキン層(スキン1)を向けて積層し、上記ラミネート加工適性評価時と同一のラミネート条件で、真空加熱ラミネート処理を行い、それぞれの実施例、比較例について密着性評価用積層体サンプルを得た。これらの評価用積層体サンプルについて、下記の「密着強度試験方法」により、密着強度を測定して密着性を評価した。
上記密着性評価用積層体サンプルにおいて、ガラス上に密着している封止材シートを、剥離試験機(テンシロン万能試験機 RTF−1150−H)にて垂直剥離(50mm/min)試験を行い、封止材シートの密着強度を測定した。それぞれの実施例及び比較例について測定結果を、以下の評価基準により評価した。評価結果を表3及び表4に「密着性」として示す。
(密着性評価基準)
A:40N/15mm以上
B:25N/15mm以上40N/15mm未満
C:25N/15mm未満
7.5×5.0cmにカットした実施例、比較例の各封止材シートを、ガラス基板(白板フロート半強化ガラス JPT3.2 150mm×150mm×3.2mm)上に2枚重ね置き、その上からガラス基板(白板フロート半強化ガラス JPT3.2 75mm×50mm×3.2mm)を重ね置き、上記ラミネート条件で真空加熱ラミネート処理を行い、それぞれの実施例、比較例について耐熱性評価用積層体サンプルを得た。これらの耐熱性評価用積層体サンプルについて、下記の「密着強度試験方法」により、耐熱クリープを測定し、耐熱性を評価した。
上記の耐熱性評価用積層体サンプルを垂直に置き、130℃で12時間放置し、放置後のガラス基板(白板フロート半強化ガラス JPT3.2 75mm×50mm×3.2mm)の移動距離を計測評価した。実施例、比較例の各封止材シートについての測定結果を、以下の評価基準により評価した。評価結果を表3及び表4に「耐熱性」として示す。
(耐熱性評価基準)
A:1.0mm未満
B:3.0mm以上6.0mm未満
C:6.0mm以上
11 コア層
12 スキン層
2、7 裏面保護シート
3 太陽電池素子
4 受光面側封止材シート
5 透明前面基板
6 非受光面側封止材シート
10 封止材一体型裏面保護シート
100 太陽電池モジュール
Claims (9)
- コア層とスキン層を有する多層シートである太陽電池モジュール用の封止材シートであって、
前記コア層は、全樹脂成分中の含有量比において、融点125℃以上170℃以下の高密度ポリエチレンである耐熱性樹脂を20質量%以上95質量%以下含有し、融点70℃以上100℃以下の低密度ポリエチレンである密着性樹脂の含有量が70質量%以下であり、
前記スキン層は、全樹脂成分中の含有量比において、前記密着性樹脂を30質量%以上100質量%以下含有し、前記耐熱性樹脂の含有量が40質量%以下である封止材シート。 - 厚さが100μm以上400μm以下である請求項1に記載の封止材シート。
- 厚さが100μm以上250μm以下である請求項1に記載の封止材シート。
- スキン/コア/スキンの3層構造を有する多層シートであって、
一のスキン層及び/又はコア層には有色顔料が含有されていて、
他のスキン層には、有色顔料が含有されていない請求項1から3のいずれかに記載の封止材シート。 - 請求項1から4のいずれかに記載の封止材シートと、裏面保護シートとが、前記スキン層が最外層側に露出する態様で積層されてなる太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート。
- 請求項4に記載の封止材シートと、裏面保護シートとが積層されてなる太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートであって、有色顔料を含有する一の前記スキン層が、前記裏面保護シートに対面する態様で前記封止材シートが前記裏面保護シートに積層されている封止材一体型裏面保護シート。
- 前記裏面保護シートが、ポリエチレンテレフタレート層及び/又は耐加水分解ポリエチレンテレフタレート層を含んで構成されている請求項5又は6に記載の封止材一体型裏面保護シート。
- 厚さが180μm以上480μm以下である請求項5から7のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シート。
- 請求項5から8のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シートが、太陽電池素子の非受光面側に、前記スキン層が対面する態様で、積層されている太陽電池モジュール。
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