JP2017163062A - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】受光面側に光透過性基板１０１もしくは光透過性フィルムを有し、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材１０４を有する太陽電池モジュールであって、裏面側に使用される光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材１０４の裏面側にシリコーン層１０５が形成されている構造を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【効果】本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール構造として大幅な変更がなく、かつ難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する太陽電池モジュールを提供することができる。また、本発明では、既に形成完了した太陽電池モジュールにシリコーンを後設置することで、難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する特長を付加させることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、難燃性の太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

一般的に太陽電池モジュールは、受光面側にガラスやポリカーボネートなどの光透過性基板、最背面側に受光面側同様の光透過性基板もしくはＰＥＴフィルム等の裏面保護材を有し、その間に存在する封止材としてはＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン、アイオノマー等）が使われている。

これらの封止材は、可燃性樹脂であることから、燃焼性の低減が課題である。特に住宅屋根に使用される場合は、飛び火による火炎で、受光面側の光透過性基板、例えばガラスなどは割れが生じ、ＥＶＡ等の封止材に引火することで、太陽電池モジュールが燃え続ける現象が生じる。

また、太陽電池モジュールが燃え続けた場合、バックシートは主にＰＥＴを主剤としているため、燃焼を止めることができず、バックシートに燃焼穴が生じ、ガラスやセルの破片が下部に落下することがある。

太陽電池モジュールを住宅の屋根上に設置する場合、防火に関する法規制に基づく試験に合格することが必要となり、上記飛び火による火炎で、太陽電池モジュールが延焼により貫通し、燃焼物やガラス、発電素子の破片等が下部に落下することは、当試験の合格に達しない場合がある。

また、フレキシブル薄膜太陽電池に見られるような、受光面側、背面側に光透過性のフィルムが使用されている場合、飛び火による火炎で、光透過性フィルムが延焼し、かつ燃焼穴が生じた場合、ＥＶＡ等の封止材に引火することで、太陽電池モジュールが燃え続け、最終的に燃焼物が下部に落下する現象が生じる。

このような問題を改善するための策として、太陽電池のセル裏面側封止材に塩素系や赤りん系の難燃材を添加する方法がある（特許文献１）。
また、断熱で燃焼を抑制するイントメッセント系のリン酸アンモニウムなどの難燃材を封止材に添加する方法（特許文献２）、もしくは封止材にナノクレイ、含水珪酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどのナノ粒子を添加する方法などが公開されている（特許文献３）。

特許文献１にある塩素系や赤りんを封止材に添加する方法は、燃焼時にダイオキシン類が発生することがあり、好ましくない。
特許文献２にあるイントメッセント系のリン酸アンモニウムなどの難燃材を封止材に添加する方法は、イントメッセント系の材料は、粒子径が大きく、封止材に添加したときに透過率を低下させてしまうという欠点がある。
特許文献３にあるナノクレイ、含水珪酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどのナノ粒子を添加する方法は、粒子の分散状態を適正にコントロールしないと、封止材の透過率を損ねる可能性がある。

特開平９−２７６３３号公報 特開２００７−３３５８５３号公報 特開２０１１−１３４９８６号公報

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、太陽電池モジュール工程が容易で、かつ良好なラミネート封止が得られ、難燃性に優れる太陽電池モジュール、並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、太陽電池モジュール背面の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面にシリコーン層を積層させることが有効であることを知見したものである。

太陽電池封止材としては、一般的にＥＶＡ、ポリオレフィン、アイオノマー等が使用されているが、そのような樹脂にシリコーンを一部適用させることで難燃性を向上させることが可能である。ＥＶＡ、ポリオレフィン、アイオノマー等とシリコーンとの積層体を取る構造であってもよく、またシリコーンのみを封止材に適用させる構造でもよい。

従って、本発明は、下記太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。
〔１〕
受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有し、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面にシリコーン層が形成されている構造を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
〔２〕
シリコーン層の厚みが、０．０５〜３ｍｍであることを特徴とする〔１〕記載の太陽電池モジュール。
〔３〕
シリコーン層が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物の硬化物からなることを特徴とする〔１〕又は〔２〕記載の太陽電池モジュール。
〔４〕
受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有し、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に難燃性付与材を含むシリコーン層が形成されている構造を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
〔５〕
難燃性付与材を含むシリコーン層の厚みが、０．０５〜３ｍｍであることを特徴とする〔４〕記載の太陽電池モジュール。
〔６〕
難燃性付与材を含むシリコーン層が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ５〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
（Ｄ）難燃性付与材
を含むシリコーン組成物の硬化物からなることを特徴とする〔４〕又は〔５〕記載の太陽電池モジュール。
〔７〕
未加硫状態のシリコーン組成物と、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材とを予め密着させた構造体を形成すると共に、受光面側光透過性基板もしくは受光面側光透過性フィルムと、太陽電池素子ストリングスと、封止材と、前記構造体とを積層させ、得られた積層体を真空ラミネーターを用いて真空下に加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物を硬化させて裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材の外面にシリコーン層を形成すると共に、太陽電池素子ストリングスを封止材にて封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
〔８〕
受光面側光透過性基板もしくは受光面側光透過性フィルムと、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材との間に太陽電池素子ストリングスが封止されてなる太陽電池モジュールの前記裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に未加硫状態のシリコーン組成物の層を積層し、加熱プレートを用いて上記シリコーン組成物を加熱硬化してシリコーン層を形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
〔９〕
未加硫状態のシリコーン組成物が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物である〔７〕又は〔８〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔１０〕
未加硫状態のシリコーン組成物が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ５〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
（Ｄ）難燃性付与材
を含むシリコーン組成物である〔７〕又は〔８〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール構造として大幅な変更がなく、かつ難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する太陽電池モジュールを提供することができる。また、本発明では、既に形成完了した太陽電池モジュールにシリコーンを後設置することで、難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する特長を付加させることもできる。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール製造工程において大幅な変更がなく、真空ラミネーターを用いて容易に作製でき、かつ難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する太陽電池モジュール工程を提供することができるものである。

本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。 本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。 比較例１の太陽電池モジュールの断面図である。

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、発電素子として半導体基板からなる結晶型太陽電池素子もしくは薄膜太陽電池素子が配設され、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールに対して適用可能であり、全てにおいて効果を発現する。

本発明に係る太陽電池モジュールの受光面側の光透過性基板としては、白板ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂板等が用いられ、光透過性フィルムとしてはＥＴＦＥ等のフッ素樹脂等が用いられる。

本発明に係る太陽電池モジュールの上記封止材としては、ＥＶＡ、ポリオレフィン、アイオノマー等の封止材を使用することができ、またこれらの封止材にシリコーンを少なくとも一部複合積層させた構造を使用することもできる。なお、シリコーンを単体で用いても構わない。

本発明は、太陽電池モジュールの裏面側に用いられる光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に、シリコーン層を積層させるものである。

本発明に係る裏面側の光透過性基板、光透過性フィルムとしては、上記受光面側の光透過性基板やフィルムと同様である。裏面保護材としては、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」、或いは特に「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ」に示される積層体のフィルムなどが使用される。

この場合、本発明は、前記裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に難燃性シリコーン層を形成することにより、難燃性の効果を付与させることができる。

本発明に係るシリコーン層は、好ましくはシート状であり、膜厚が均一な状態で加工可能なものである。

難燃性シリコーン層に関しては、光透過性が劣ることから、太陽電池モジュール裏面側で光透過性が必要でない構造体にて適用可能である。太陽電池モジュール裏面側で光透過性が必要である場合は、難燃材を付与させていない透光性シリコーン層が適用可能である。

図１は、太陽電池モジュールのシリコーン層配設態様の一例を示す。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる太陽電池モジュール１００で、太陽光入射方向より、受光面側光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ層１０２、太陽電池素子の一例として結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、裏面側光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材１０４、シリコーン層１０５の順で構成されている。これらの積層体は、真空ラミネーターで真空下加熱押圧され、架橋、かつ一体化される。このようにして形成された太陽電池モジュール１００は、図示はしていないが、外周部をアルミニウムのフレームで囲われ、背面側に電極取り出しの端子ボックスが取り付けられて完成形となる。

また、図２は本発明の第２の実施の形態に関わる太陽電池モジュール２００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ層１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、裏面側光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材１０４、難燃性付与材を含有するシリコーン層（難燃性シリコーン層）１０６の順で構成されている。

また、図３は、本発明の比較例である太陽電池モジュール３００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０１として白板ガラス、封止材ＥＶＡ層１０２、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、裏面側光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材１０４の順で構成されている。

ここで、使用されるシリコーン層の厚みは０．０５〜３ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍが好ましい。また難燃性付与材を付与したシリコーン層の厚みは、同様に０．０５〜３ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍが好ましい。難燃性の特長を得るには、シリコーン層の厚みは厚い方が好ましいが、コストが上がるという問題がある。

本発明において、シリコーン層は下記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含むシリコーン組成物を硬化することより得ることが好ましい。
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量。
この場合、難燃性を付与する目的で、（Ｄ）難燃性付与材を配合することができる。

更に詳述すると、前記（Ａ）成分は下記平均組成式（Ｉ）で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサンである。
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）

上記平均組成式（Ｉ）中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、通常、炭素数１〜１２、特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、或いはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。

具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したもの等が好適である。

特に、オルガノポリシロキサンは、１分子中に２個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基であることが好ましい。この場合、全Ｒ¹中０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１の正数である。

（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。

このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を（共）加水分解縮合することにより、或いは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、（Ａ）成分としては、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。

なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上、好ましくは１００〜１００，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。

（Ｂ）成分のＢＥＴ比表面積５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカは、硬化前後の機械的強度の優れた組成物を得るために添加されるものである。この場合、シリコーン封止材料の透明性向上のためには、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇを超えることが好ましく、より好ましくは２５０ｍ²／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇ以上だと、硬化物の透明性が高くなりやすい。なお、その上限は特に制限されないが、通常５００ｍ²／ｇ以下である。

このような（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ又はヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられる。また、これらの表面をクロロシラン、アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルジシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。透明性を高めるには、補強性シリカとして煙霧質シリカの使用が好ましい。補強性シリカは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジルＲ−８１２、アエロジルＲ−９７２、アエロジルＲ−９７４などのアエロジルシリーズ（日本アエロジル（株）製）、Ｃａｂｏｓｉｌ ＭＳ−５、ＭＳ−７（キャボット社製）、レオロシールＱＳ−１０２、１０３、ＭＴ−１０（（株）トクヤマ製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された（即ち、親水性又は疎水性の）ヒュームドシリカや、トクシールＵＳ−Ｆ（（株）トクヤマ製）、ＮＩＰＳＩＬ−ＳＳ、ＮＩＰＳＩＬ−ＬＰ（日本シリカ工業（株）製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカ等が挙げられる。

（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して２０〜１５０質量部であり、好ましくは３０〜９０質量部であり、更に好ましくは５０〜９０質量部である。（Ｂ）成分の配合量が２０質量部以上であると硬化前後の補強効果が得易く、またシリコーン封止材料の硬化後の透明性が低下しない。１５０質量部以下であると、シリコーン封止材料中へのシリカの分散が良好であると同時にシート状への加工性もよい。但し、（Ｄ）成分を含む場合、（Ｂ）成分の下限は５質量部とし得る。

（Ｃ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分を硬化させ得るものであれば特に限定されないが、広くシリコーン組成物の硬化剤として公知の（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤）とヒドロシリル化反応触媒との組み合わせ、又は（ｂ）有機過酸化物が好ましい。

上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）における架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有するもので、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （ＩＩ）
（式中、Ｒ²は炭素数１〜６の非置換又は置換の１価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の１価炭化水素基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記１価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の１価炭化水素基である。ｂは０．７〜２．１、ｃは０．０１〜１．０、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０、好ましくはｂが０．８〜２．０、ｃが０．２〜１．０、かつｂ＋ｃが１．０〜２．５を満足する正数である。）
で示される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、１分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は２〜３００個、特に４〜２００個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、１分子中に少なくとも２個（通常２〜３００個）、好ましくは３個以上（例えば３〜２００個）、より好ましくは４〜１５０個程度含有するものが使用される。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体等や、上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部、更に好ましくは０．３〜１０質量部とすることが好ましい。

また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。

また、上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）の架橋反応に使用されるヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属質量に換算して、（Ａ）、（Ｂ）成分とオルガノハイドロジェンポリシロキサンの合計質量に対し、１〜１，０００ｐｐｍが好ましく、更には５〜１００ｐｐｍの範囲が好ましい。１ｐｐｍ未満であると付加反応が十分に進まず硬化不十分となるおそれがあり、１，０００ｐｐｍを超える量添加するのは不経済である。

また、上記の反応触媒のほかに、硬化速度或いはポットライフを調整する目的で、付加反応制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。

一方、（ｂ）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、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。

この（ｂ）有機過酸化物の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部、特に０．２〜１０質量部が好ましい。添加量が０．１質量部以上であると架橋反応が十分に進行し、硬度低下や強度不足が生じにくく、１５質量部以内であるとコスト的に好ましく、硬化剤の分解物が多く発生せず、シートの変色を増大し難い。

（Ｄ）成分の難燃性付与材は、公知のものを使用することができ、白金化合物、カーボンブラック、フュームド酸化チタン、ベンガラ（Ｆｅ₂ＯやＦｅ₃Ｏ₄）、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール系化合物を配合することができる。この難燃性付与材は１種でも良く、２種以上を用いてもよい。また、結晶性シリカや酸化アルミニウム粉末を高充填してシロキサン成分量を相対的に低下することによっても難燃性を向上させることが可能である。

（Ｄ）成分の添加量は、特に限定されないが（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して０．００１〜０．５質量部、より好ましくは０．００２〜０．０５質量部とすることが好ましい。

本発明に係るシリコーン組成物は、上述した成分の所定量を２本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。

このように調製されたシリコーン組成物の硬化前の可塑度は、１５０〜１，０００、好ましくは２００〜８００、より好ましくは２５０〜６００となる。可塑度が１５０より大きいと未硬化シートの形状維持が容易であり、タックが強くなりすぎず使い易い。また、１，０００以下であるとまとまりがよく、シート化工程が容易となる。なお、可塑度はＪＩＳＫ６２４９に準じて測定できる。

本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物をシート状に成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、押し出し成形、カレンダー成形等が用いられる。この際、シリコーン組成物シートの厚みは０．０５〜３ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍであることが好ましい。

本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物は、例えば裏面保護材もしくは裏面光透過性基板やフィルムを基材とし、シリコーン組成物の一方の面と裏面保護材もしくは裏面光透過性基板やフィルムを貼り合わせながら成形加工することができる。

例えば、未加硫状態のシリコーン組成物と裏面保護材もしくは裏面光透過性基板又はフィルムとの積層方法としては、予め、双方積層したシートを同時にロールで押圧成形するか、シリコーン単層でロールにて押圧成形したのち、巻き取り過程において、裏面保護材もしくは裏面光透過性基板又はフィルムと同時に積層しながら貼り付け成形する方法などがある。

なお、上記シリコーン組成物の硬化は、１２０〜１５０℃において２０〜６０分加熱することによって行うことができる。

ここで、本発明の太陽電池モジュールの製造方法につき説明すると、前記太陽電池モジュールは、例えば裏面側に裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールである場合、未加硫状態のシリコーン組成物と裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材を予めロールにて押圧成形し貼り付けておく。その他は、一般的な太陽電池モジュール形成工程と同じで、受光面側の光透過性基板もしくはフィルム上に封止材ＥＶＡを置き、その上部に太陽電池素子ストリングスを載置し、太陽電池素子ストリングス背面上に、封止材ＥＶＡを載せ、前記未加硫状態のシリコーン組成物と裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材を貼り付けたシートを、裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材が太陽電池素子ストリングス側に配向するように載せ、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物を架橋させると同時に太陽電池素子ストリングスが封止材で封止された太陽電池モジュールが形成できる。この時に、シリコーン組成物が真空ラミネーターのゴム部に接着しないよう、テフロン（登録商標）含浸のガラスクロスをシリコーン組成物の上に載せて使用するとよい。

次に、既に形成完了している太陽電池モジュールに前記シリコーン組成物を載置・設置させる方法について説明する。例えば、受光面側に光透過性基板もしくはフィルム、裏面側に裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールである場合、前記シリコーン組成物の保護フィルムを片面のみ剥がし、裏面側光透過性基板もしくはフィルム又は裏面保護材の上に前記シリコーン組成物を貼り付けた後、ローラー等を用いて保護フィルムの上面から押し当て密着させる。その後保護フィルムを剥がし、加熱プレート上で加熱する。その際、封止材が流出しないよう加熱は８０℃以下で仮圧着し、その後は８０℃以下でオーブンにて加熱する。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、配合量の単位の部は質量部である。また、重量平均分子量、重量平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析におけるポリスチレン換算値である。

［実施例］
まず、実施例で用いたシリコーン組成物について説明する。
＜透光性シリコーン組成物の調製＞
ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．１２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇのシリカ（商品名アエロジル３００、日本アエロジル（株）製）７０部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６部、水４部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。

上記コンパウンドを１００部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）をそれぞれ０．５部／２．０部を、２本ロールで均一混合した後、カレンダーロールにより未加硫状態のシリコーン組成物のシートを作製した。

＜難燃性シリコーン組成物の調製＞
ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．１２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積２００ｍ²／ｇのシリカ（商品名アエロジル２００、日本アエロジル（株）製）３０部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン４部、水１．２部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。

上記コンパウンド１００質量部に平均粒子径４μｍの結晶性シリカ（クリスタライトＶＸ−Ｓ（株）龍森製）を５０質量部、平均粒子径０．２μｍの酸化チタンＣＲ−６０（石原産業（株）製）を３質量部、ベンゾトリアゾール０．０１５質量部を混合し、難燃性シリコーンコンパウンドを得た。

このコンパウンドを１００部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）をそれぞれ０．５部／２．０部を、２本ロールで均一混合した後、カレンダーロールにより未加硫状態のシリコーン組成物のシートを作製した。なお、必要により、このシートの両面に保護シートを積層した。

また、ＥＶＡとしてサンビック株式会社太陽電池用ＥＶＡシート（ファストキュアタイプ）を使用し、表面の光透過性基板として中島硝子工業株式会社白板ガラス（３．２ｍｍ厚、片面エンボス形状付）、裏面保護材として株式会社エムエーパッケージングのＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ−ＰＥＴ−Ｔｅｄｌａｒ：ＰＴＤ２５０）を使用し、実施例及び比較例の太陽電池モジュールを作製した。

実施例に示す太陽電池モジュール１００（図１）は、未加硫シリコーン組成物のシートを予め裏面保護材ＴＰＴ１０４に貼りあわせたシートを準備し、白板ガラス１０１、封止材ＥＶＡ層１０２、太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、上記貼りあわせシートを積層させ、真空加熱ラミネーターで加熱圧着形成した。なお、シリコーンの厚みは、０．５ｍｍである。

実施例に示す太陽電池モジュール２００（図２）は、難燃材を付与した未加硫シリコーン組成物のシートを予め裏面保護材ＴＰＴ１０４に貼りあわせたシートを準備し、白板ガラス１０１、封止材ＥＶＡ層１０２、太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、上記貼りあわせシートを積層させ、真空加熱ラミネーターで加熱圧着形成した。また難燃材を付与したシリコーンの厚みは、０．５ｍｍである。

比較例に示す太陽電池モジュール３００（図３）は、未加硫シリコーン組成物を貼り付けず、白板ガラス１０１の上に、封止材ＥＶＡ層１０２、太陽電池素子ストリングス１０３、封止材ＥＶＡ層１０２、裏面保護材ＴＰＴ１０４を積層させ、真空ラミネーターで１４０℃にて真空５分、真空圧着２５分、加熱圧着形成させたものである。

次に各太陽電池モジュールの製造における各工程について説明する。
［太陽電池モジュールの作製］
［１］未加硫シリコーンの作製と、裏面保護材への貼り付け
上記シリコーン組成物をカレンダー加工によりシート形成させた。このとき、未加硫状態のシリコーン組成物のシート厚みが０．０３ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ厚になるよう調製し、裏面保護材ＴＰＴ１０４を基材として貼り付けながら加工成形した。
未加硫状態のシリコーン組成物上面はエンボスフィルムを押し付け、シリコーン面を保護しながら形成した。
［２］太陽電池素子（セル）の構成
太陽電池セルは、１５６ｍｍ四方の太陽電池用ｐ型単結晶セルを使用した。
［３］太陽電池素子（セル）ストリングスの作製
太陽電池セルストリングス１０３は、６０直サイズ（６×１０列）に配列され、接続配線を、それぞれ直列に接続し、形成させた。
［４］太陽電池モジュールの形成
太陽電池モジュール１００を例に説明する。
白板ガラス１０１の上面に、封止材ＥＶＡ１０２を載置した。ＥＶＡ１０２上面に上記太陽電池セルストリングス１０３を載置し、その上面にＥＶＡ１０２を載置し、最終、未加硫シリコーン組成物と裏面保護材ＴＰＴ１０４を貼り付けた積層シートを、裏面保護材ＴＰＴが封止材ＥＶＡ１０２に配向する形で載置した。
このようにして得られた積層体を、真空ラミネーターで、１４０℃、真空５分、真空圧着３０分、真空加熱押圧して、太陽電池モジュールを形成した。このときに、真空ラミネーターの押圧面が、シリコーンシートに貼り付かないよう、テフロン（登録商標）含浸クロスシートをシリコーンシートの上面に使用した。

上記工程を経て作製した太陽電池モジュールは、周囲にアルミニウム合金からなるフレームを取り付け、シリコーン等のエッジシール材を封入し、最終フレーム隅部をねじ止め固定することにより、最終太陽電池モジュールが完成した。

次に、既に形成完了している太陽電池モジュールにシリコーン組成物を載置させた太陽電池モジュールの形成方法について説明する。

既に形成完了している太陽電池モジュール（結晶系）の裏面保護材ＴＰＴ１０４の上に厚み０．５ｍｍにシリコーン組成物のシートを、片面のみ保護シートを剥がした状態で、剥がした面をＴＰＴに配向する形で貼り付け、ローラーで押し当て密着させたのち、シリコーン組成物のもう一方の面の保護シートを剥離させた。その後、太陽電池モジュールを、８０℃の加熱プレートの上でガラス面が加熱プレートに配向する形で設置し、４０分加熱した。加熱後は、大気雰囲気下、オーブンで７０℃の雰囲気で２時間加熱した。

次に飛び火試験の実施例及び比較例を示す。
［飛び火試験］
建築基準法第６３条に基づき実施した。
ブランドは、大きさ８０ｍｍ×８０ｍｍ×６０ｍｍ、重さ１５５ｇの木製ブランドを１試験体あたり２個用意し、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％で２４時間以上予め養生させた。
送風は、吹き出し口高さ２５０ｍｍ、幅１，０００ｍｍ以上、かつ、吹き出しノズルの長さが１，２００ｍｍ以上確保した。
バーナー温度はバーナー上端より６０ｍｍの位置で９００±５０℃になるように設置し、ブランドは、２４０秒間火炎に曝した。
上記のようにして作製した太陽電池モジュールは、受光面側ガラスが上になるように傾斜角３０°に設置した。
ブランドは、建築基準法第６３条に規定された通り、太陽電池モジュール上面指定箇所に２個載置した。ブランドの燃焼が完全に消えるまで試験を続行し、燃焼後の太陽電池モジュールの状態を観察した。

まず、シリコーン組成物が０．５ｍｍ厚で形成した太陽電池モジュールの飛び火試験結果を表１に示す。

次に比較例である、シリコーン組成物を付着させていない太陽電池モジュールの飛び火試験結果を表２に示す。

表１に示すように、表１にある太陽電池モジュールは、飛び火試験後の太陽電池モジュールの状態において、全て、燃焼貫通孔が発生せず合格であった。特に難燃性シリコーンを使用した太陽電池モジュール２００は、太陽電池モジュール背面の焦げ面積が小さく難燃性が高い結果であった。
表２に示すように、太陽電池モジュール３００は、飛び火試験後の太陽電池モジュールの状態において、燃焼貫通孔が発生し、ブランドが裏面に落下した。貫通孔は２００×２００ｍｍであり、不合格となった。

また、太陽電池モジュール１００において、シリコーンの厚みを変更させた評価結果を表３に示す。

表３に示すように、シリコーン層の厚みが０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍでは、燃焼貫通孔が発生せず合格であった。
また、合格判定であるいずれにおいても、太陽電池モジュール裏面で火炎を伴う燃焼は見られなかった。
更に、試験体の燃焼による火炎の先端が左右６００ｍｍの位置に達することはなかった。

一方、表４に示すように、シリコーン層の厚みが０．０３ｍｍの条件では、飛び火試験において、燃焼貫通孔が１２０×１２０ｍｍ生じ、ブランドの一部が裏面に落下したため、不合格となった。従って、シリコーン層の厚みは、０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。

続いて、既に形成完了している太陽電池モジュールと、同モジュールにシリコーン層を載置した太陽電池モジュールでの飛び火試験結果を表５に示す。

以上のように、本発明に関わる太陽電池モジュールは、裏面光透過性基板、裏面光透過性フィルム、裏面保護材にシリコーンを設置させることで、難燃性を高めることができ、飛び火試験に適合する太陽電池モジュールを提供することが可能である。

１００、２００、３００ 太陽電池モジュール
１０１ 光透過性基板
１０２ 封止材ＥＶＡ層
１０３ 太陽電池素子ストリングス
１０４ 裏面保護材
１０５ シリコーン層
１０６ 難燃性付与シリコーン層

Claims (10)

1. 受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有し、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面にシリコーン層が形成されている構造を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. シリコーン層の厚みが、０．０５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. シリコーン層が、
   （Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
   Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
   （式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
   で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
   （Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
   を含むシリコーン組成物の硬化物からなることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
4. 受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有し、裏面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材を有する太陽電池モジュールであって、裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に難燃性付与材を含むシリコーン層が形成されている構造を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 難燃性付与材を含むシリコーン層の厚みが、０．０５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール。
6. 難燃性付与材を含むシリコーン層が、
   （Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
   Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
   （式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
   で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
   （Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ５〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
   （Ｄ）難燃性付与材
   を含むシリコーン組成物の硬化物からなることを特徴とする請求項４又は５記載の太陽電池モジュール。
7. 未加硫状態のシリコーン組成物と、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材とを予め密着させた構造体を形成すると共に、受光面側光透過性基板もしくは受光面側光透過性フィルムと、太陽電池素子ストリングスと、封止材と、前記構造体とを積層させ、得られた積層体を真空ラミネーターを用いて真空下に加熱押圧を行い、未加硫状態のシリコーン組成物を硬化させて裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材の外面にシリコーン層を形成すると共に、太陽電池素子ストリングスを封止材にて封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
8. 受光面側光透過性基板もしくは受光面側光透過性フィルムと、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材との間に太陽電池素子ストリングスが封止されてなる太陽電池モジュールの前記裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材の外面に未加硫状態のシリコーン組成物の層を積層し、加熱プレートを用いて上記シリコーン組成物を加熱硬化してシリコーン層を形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
9. 未加硫状態のシリコーン組成物が、
   （Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
   Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
   （式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
   で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
   （Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
   を含むシリコーン組成物である請求項７又は８記載の太陽電池モジュールの製造方法。
10. 未加硫状態のシリコーン組成物が、
    （Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
    Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
    （式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
    で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン １００質量部、
    （Ｂ）比表面積が５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ５〜１５０質量部、
    （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
    （Ｄ）難燃性付与材
    を含むシリコーン組成物である請求項７又は８記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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