JP2017188577A - Solar battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
従来、太陽光発電に用いる太陽電池モジュールは、ガラス基板と耐候性フィルムの間に配設された多数の太陽電池セルが、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)からなる封止材により封止された構造を有している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a solar cell module used for photovoltaic power generation has a large number of solar cells disposed between a glass substrate and a weather-resistant film sealed with a sealing material made of an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). (For example, refer patent document 1).
近年、太陽電池の出力が低下する「PID(Potential Induced Degradation:電圧誘起出力低下)現象」が報告されている。PID現象は、高温多湿の環境で高電圧が流れると、モジュール回路(太陽電池セル)内に電流漏れが発生し、出力が落ちる現象とされている。
本発明の目的は、PID現象が生じない太陽電池モジュールを提供することにある。
In recent years, a “PID (Potential Induced Degradation) phenomenon” in which the output of a solar cell decreases has been reported. The PID phenomenon is a phenomenon in which when a high voltage flows in a high-temperature and high-humidity environment, current leakage occurs in the module circuit (solar battery cell) and the output drops.
An object of the present invention is to provide a solar cell module in which the PID phenomenon does not occur.
本発明によれば、太陽光が入射する受光面側に設けられた透光性基板と、前記受光面に対する裏面側に設けられた絶縁層と、前記透光性基板と前記絶縁層との間に設けられ、当該透光性基板側に設けた第1封止層と当該絶縁層側に設けた第2封止層とにより封止された太陽電池セルと、を有し、少なくとも前記第1封止層は、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材から構成されることを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。
ここで、前記第1封止層は、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含むことが好ましい。
前記第1封止層は、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含み前記太陽電池セルと接触した第1含アイオノマー層と、酢酸ビニル系樹脂を含み当該第1含アイオノマー層と前記透光性基板との間に設けた酢酸ビニル系樹脂層とを有することが好ましい。
さらに、前記第1封止層は、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含み前記酢酸ビニル系樹脂層と前記透光性基板との間に設けた第2含アイオノマー層をさらに有することが好ましい。
また、前記第2封止層は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂を含むことが好ましい。
According to the present invention, the translucent substrate provided on the light-receiving surface side on which sunlight enters, the insulating layer provided on the back surface side with respect to the light-receiving surface, and between the translucent substrate and the insulating layer A solar cell sealed by a first sealing layer provided on the translucent substrate side and a second sealing layer provided on the insulating layer side, and at least the first The sealing layer is composed of a sealing material that does not contain a vinyl acetate resin, and a solar cell module is provided.
Here, the first sealing layer preferably includes an ionomer of an ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer.
The first sealing layer includes an ionomer of an ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer, a first ionomer layer in contact with the solar battery cell, and a vinyl acetate resin. It is preferable to have a vinyl acetate resin layer provided between the ionomer layer and the translucent substrate.
Further, the first sealing layer contains an ionomer of ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer and is provided between the vinyl acetate resin layer and the translucent substrate. It is preferable to further have a layer.
Moreover, it is preferable that the said 2nd sealing layer contains ethylene vinyl acetate copolymer resin.
本発明によれば、PID現象が生じない太陽電池モジュールが提供される。 According to the present invention, a solar cell module that does not cause a PID phenomenon is provided.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において、「層上」等の「上」は、必ずしも上面に接触して形成される場合に限定されず、離間して上方に形成される場合や、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. That is, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples, unless otherwise specified. . The drawings used are examples for explaining the present embodiment and do not represent actual sizes. The size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in this specification, “on” such as “on the layer” is not necessarily limited to the case where it is formed in contact with the upper surface, and is formed on the upper side in a separated manner or between layers. It is used in a sense that includes an intervening layer.
<太陽電池モジュール>
図1は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの一例を説明する概略平面図である。図1に示す太陽電池モジュール20は、複数の太陽電池セル10から構成され、全体として長方形板状の四辺形の平面形状を有している。表面側(受光面)には、透光性基板としての強化ガラス板23が設けられている。太陽電池モジュール20の裏面側には、後述するように絶縁層としてのバックシート13(図2参照)が設けられている。太陽電池モジュール20の外周縁部は、金属製フレーム等の枠体30により固定されている。
太陽電池モジュール20の大きさは、通常、例えば、縦130cm〜200cm程度、幅65cm〜100cm程度、厚さ4cm〜10cm程度の範囲である。
<Solar cell module>
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an example of a solar cell module to which the present embodiment is applied. The
The size of the
図2は、図1に示す太陽電池モジュール20のA−A断面図である。
図2に示すように、太陽電池モジュール20は、太陽光が入射する表面側(受光面)に設けられた強化ガラス板23(透光性基板)と、絶縁層として裏面側(図1の屋根側)に設けられたバックシート13(絶縁層)と、強化ガラス板23とバックシート13の間に、封止層により封止された複数の太陽電池セル10(101,102,103)とを有している。
本実施の形態では、封止層は、強化ガラス板23と太陽電池セル10(101,102,103)との間に設けた酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第1封止層21と、太陽電池セル10とバックシート13との間に設けた酢酸ビニル系樹脂を含む封止材からなる第2封止層22とを有している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 2, the
In this Embodiment, a sealing layer is the 1st sealing layer which consists of a sealing material which does not contain the vinyl acetate type resin provided between the
これらのバックシート13、第1封止層21、第2封止層22、太陽電池セル10(101,102,103)及び強化ガラス板23を含む太陽電池モジュール20の端部は、これら構成要素の外周縁部に接着層40を介して囲むように形成された枠体30によって一体になるように固定されている。接着層40に使用する材料としては、例えば、変成シリコーン樹脂等が挙げられる。また、枠体30を構成する材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料、ジシクロペンタジエンを原料とする熱硬化性樹脂等が挙げられる。
太陽電池モジュール20を構成する各層は、所定の真空ラミネーターを用いることにより第1封止層21及び第2封止層22を介して積層し、一体化されている。
次に、太陽電池モジュール20を構成する各構成について説明する。
The end portions of the
Each layer constituting the
Next, each structure which comprises the
(透光性基板)
透光性基板としては、強化ガラス板23に使用されるガラス基板、さらに、透明樹脂基板等が使用される。透光性樹脂基板である場合には、樹脂として、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等を用いて形成される。
尚、本実施の形態では、強化ガラス板23として、ガラスに金網(ワイヤー)を封入した金網入りガラス板を使用することができる。金網(ワイヤー)の形状としては、例えば、クロスワイヤー、菱形ワイヤー等が挙げられる。
(Translucent substrate)
As the translucent substrate, a glass substrate used for the
In the present embodiment, as the
(絶縁層)
絶縁層としてのバックシート13を構成する材料としては、例えば、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン等からなる硬質の発泡剤からなる樹脂フォーム、低オリゴマー・耐熱ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム/ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリカーボネート樹脂等の有機材料;アルミニウム箔、SUS等の金属材料;シリカ(SiO2)蒸着フィルム、ガラス板等の無機材料が使用できる。
また、バックシート13は、複数の層を積層した多層構造としてもよい。本実施の形態では、例えば、低密度ポリエチレン樹脂/ポリエステル樹脂/保護シート等の積層構造を採用している。
(Insulating layer)
As a material constituting the
Further, the
(太陽電池セル10)
本実施の形態で使用する太陽電池セル10の構造は特に限定されず、例えば、アモルファスシリコン(a−Si)型太陽電池が挙げられる。一般に、アモルファスシリコン(a−Si)型太陽電池は、標準青板ガラス基板上にSiO2とSnO2の2層からなる透明電極、p/i/n(又はn/i/p)型のアモルファスシリコンからなる発電膜及びAl(アルミニウム)からなる裏面電極を順次積層した構成となっている。このようなa−Si型太陽電池を複数個備えた太陽電池の構造体としては、強化ガラス板23の裏面側から裏面電極の一部が銅箔電極との接触部で銀ペーストにより接着され、互いに電気的に接続されている。
(Solar cell 10)
The structure of the
また、アモルファスシリコン(a−Si)型太陽電池に採用される太陽電池セルのアモルファスシリコン層の積層数としては、前述した2層構造以外、1層、3層、4層以上も可能である。また、太陽電池セルとしてシリコン結晶層を採用することも可能である。シリコン結晶層としては、シリコン単結晶、シリコン多結晶のいずれをも適用可能である。
さらに、太陽電池セルには化合物半導体層を備えることも可能である。化合物半導体の組成としては、2元系ではGaAsやCdS等、3元系ではCuInSe2等が挙げられる。
Further, the number of laminated amorphous silicon layers of the solar battery cell employed in the amorphous silicon (a-Si) type solar battery may be one layer, three layers, four layers or more other than the two-layer structure described above. It is also possible to employ a silicon crystal layer as the solar battery cell. As the silicon crystal layer, either silicon single crystal or silicon polycrystal can be applied.
Furthermore, the solar battery cell can be provided with a compound semiconductor layer. Examples of the composition of the compound semiconductor include GaAs and CdS in the binary system, and CuInSe 2 in the ternary system.
(第1封止層21)
本実施の形態において、第1封止層21は、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材から構成されている。
ここで、PID現象は、例えば、塩害による封止材の体積抵抗の低下、受光面側に設けたガラス面の抵抗の低下によって引き起こされる場合がある。また、PID現象は、漏れ電流により受光面側に設けたガラスに起因するNaイオンが太陽電池セル表面に移動することが出力低下につながるものである。すなわち、PID現象が生じる原因には、例えば、太陽電池の表面の強化ガラス、セル、バックシート、アルミフレーム等の相互作用や、太陽電池表面のガラス内に存在するナトリウムのイオン化等が考えられている。PID現象は、太陽光発電システム全体の総出力を低下させる。
PID現象の発生メカニズムには、封止材として使用するエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(以下、「EVA樹脂」と記すことがある)の分解生成物である酢酸が関わっていることが考えられる。本実施の形態では、太陽電池セル10(101,102,103)の強化ガラス板23側に、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第1封止層21を設けることにより、PID現象の発生を防止することが可能となる。
(First sealing layer 21)
In this Embodiment, the
Here, the PID phenomenon may be caused by, for example, a decrease in volume resistance of the sealing material due to salt damage and a decrease in resistance of the glass surface provided on the light receiving surface side. In the PID phenomenon, Na ions caused by glass provided on the light receiving surface side due to leakage current move to the surface of the solar battery cell, leading to a decrease in output. That is, the cause of the PID phenomenon is, for example, the interaction of tempered glass, cells, back sheets, aluminum frames, etc. on the surface of the solar cell, ionization of sodium present in the glass on the surface of the solar cell, etc. Yes. The PID phenomenon reduces the total output of the entire photovoltaic power generation system.
It is conceivable that the generation mechanism of the PID phenomenon involves acetic acid which is a decomposition product of an ethylene-vinyl acetate copolymer resin (hereinafter sometimes referred to as “EVA resin”) used as a sealing material. In the present embodiment, the PID phenomenon is achieved by providing the
酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材に使用する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィン・コポリマー(COC)等のオレフィン系樹脂;アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。本実施の形態では、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材として、アイオノマー樹脂を含む封止材を使用している。 Examples of the material used for the sealing material not containing vinyl acetate resin include olefin resins such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin copolymer (COC); ionomer resins and silicone resins. In this embodiment, a sealing material containing an ionomer resin is used as a sealing material not containing a vinyl acetate resin.
(アイオノマー樹脂)
本実施の形態で使用する、アイオノマー樹脂とは、非架橋の熱可塑性の樹脂であって、エチレン−メタクリル酸共重合体やエチレン−アクリル酸共重合体等のエチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体が有する酸基を亜鉛(Zn)やナトリウム(Na)の金属イオンで分子間結合した構造の樹脂である。具体的には、デュポン株式会社製商品名サーリン(登録商標)、三井・デュポンポリケミカル株式会社製商品名ハイミラン(登録商標)等が挙げられる。これらは、樹脂フィルムシートとして供給されて他材料と積層される。
(Ionomer resin)
The ionomer resin used in the present embodiment is a non-crosslinked thermoplastic resin, which is an ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid such as an ethylene-methacrylic acid copolymer or an ethylene-acrylic acid copolymer. It is a resin having a structure in which an acid group of an acid copolymer is intermolecularly bonded with metal ions of zinc (Zn) or sodium (Na). Specifically, DuPont brand name Surlyn (registered trademark), Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd. trade name Himiran (registered trademark), and the like can be mentioned. These are supplied as a resin film sheet and laminated with other materials.
(エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体)
エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体を構成する「α,β−不飽和カルボン酸」としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の炭素数4〜8の不飽和カルボン酸などが挙げられる。α,β−不飽和カルボン酸としては、特にアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。
(Ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer)
Examples of the “α, β-unsaturated carboxylic acid” constituting the ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer include acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, itaconic acid, itaconic anhydride, and fumaric acid. And unsaturated carboxylic acids having 4 to 8 carbon atoms such as crotonic acid, maleic acid, and maleic anhydride. As the α, β-unsaturated carboxylic acid, acrylic acid or methacrylic acid is particularly preferable.
エチレン及びα,β−不飽和カルボン酸以外に、α,β−不飽和カルボン酸エステルを共重合してもよい。α,β−不飽和カルボン酸エステルの具体例としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソオクチル等のアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル等のメタクリル酸アルキルエステル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等のマレイン酸アルキルエステル等のアルキル部位の炭素数が1〜12の不飽和カルボン酸アルキルエステルが挙げられる。 In addition to ethylene and α, β-unsaturated carboxylic acid, α, β-unsaturated carboxylic acid ester may be copolymerized. Specific examples of α, β-unsaturated carboxylic acid esters include, for example, alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate, isooctyl acrylate, methyl methacrylate, methacrylic acid Examples thereof include unsaturated carboxylic acid alkyl esters having 1 to 12 carbon atoms in the alkyl moiety, such as ethyl methacrylate, alkyl methacrylate such as isobutyl methacrylate, and maleic acid alkyl esters such as dimethyl maleate and diethyl maleate.
エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体の具体例は、2元共重合体として、例えば、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体などが挙げられ、3元共重合体として、例えば、エチレン・(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸アルキル共重合体等が挙げられる。 Specific examples of the ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer include, for example, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / methacrylic acid copolymer, etc. as the binary copolymer. Examples of the copolymer include an ethylene / (meth) acrylic acid / alkyl (meth) acrylate copolymer.
エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体に含まれる、α,β−不飽和カルボン酸に由来の構成単位の、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体中における含有比率(質量比)は、4質量%〜20質量%が好ましく、より好ましくは、7質量%〜18質量%である。 Containing constituent units derived from α, β-unsaturated carboxylic acid in ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer in ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer The ratio (mass ratio) is preferably 4% by mass to 20% by mass, and more preferably 7% by mass to 18% by mass.
エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体が有する酸基の結合に適用される金属又は金属化合物の金属種としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)等を挙げることができる。これらの中でも、工業化製品を容易に入手可能な点で、亜鉛及びナトリウムが好ましい。 Examples of the metal species of the metal or metal compound applied to the acid group bonding of the ethylene / α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), and rubidium. (Rb), cesium (Cs), zinc (Zn), magnesium (Mg), manganese (Mn), and the like can be given. Among these, zinc and sodium are preferable because industrialized products can be easily obtained.
アイオノマー樹脂のメルトフローレート(MFR:JIS K7210−1999に準拠した方法により190℃、荷重2160gにて測定される)としては、0.2g/10分〜20.0g/10分の範囲が好ましく、0.5g/10分〜20.0g/10分がより好ましく、更には0.7g/10分〜18.0g/10分が好ましい。 The melt flow rate of the ionomer resin (MFR: measured at 190 ° C. and a load of 2160 g by a method according to JIS K7210-1999) is preferably in the range of 0.2 g / 10 min to 20.0 g / 10 min. 0.5 g / 10 min to 20.0 g / 10 min is more preferable, and 0.7 g / 10 min to 18.0 g / 10 min is more preferable.
(第2封止層22)
本実施の形態では、第2封止層22に含まれる酢酸ビニル系樹脂を含む封止材としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)が挙げられる。尚、第2封止層22には、EVAに加えて、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ゴム系樹脂等が含まれていてもよい。
(Second sealing layer 22)
In the present embodiment, examples of the sealing material containing the vinyl acetate resin included in the
本実施の形態では、第2封止層22に含まれるエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)は、通常、酢酸ビニルの含有率が10質量部%〜50質量部%のものを用いることができる。特に、EVAそのものの水蒸気透過率を考慮して、酢酸ビニル含有率が35%以下のものが好ましい。
In the present embodiment, the ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) contained in the
本実施の形態では、予めEVAに架橋剤を加え、この架橋剤を用いた架橋反応によりEVAからなる第2封止層22を硬化させることができる。架橋剤としては、例えば、有機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物としては、通常、110℃以上でラジカルを発生するものであれば、いずれでも使用可能である。なかでも、配合時の安定性を考慮すれば、半減期10時間の分解温度が70℃以上であるものが好ましい。
In the present embodiment, a crosslinking agent is added to EVA in advance, and the
このような有機過酸化物としては、例えば、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン−3、ジ−t−ブチルパーオキサイド;ジクミルパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;ジクミルパーオキサイド;α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン;n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン;2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン;t−ブチルパーオキシベンズエート;ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。これらの有機過酸化物の配合量は、通常、EVAに対して5質量%以下である。 Examples of such organic peroxides include 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane-3, Di-t-butyl peroxide; dicumyl peroxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane; dicumyl peroxide; α, α'-bis (t-butylperoxy) Isopropyl) benzene; n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) butane; 2,2-bis (t-butylperoxy) butane; 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane; Examples include 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane; t-butylperoxybenzate; benzoyl peroxide. The compounding quantity of these organic peroxides is 5 mass% or less normally with respect to EVA.
また、上記の架橋剤に加え、架橋助剤を添加することも可能である。架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアネート等の3官能の架橋助剤等が挙げられる。これらの架橋助剤の使用量は、通常、EVAに対して10質量%以下である。
尚、EVAからなる第2封止層22の安定性を向上させる目的でハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、P−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等をEVAに対して5質量%以下で加えることができる。また、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加することができる。これらの中でも、紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン;2−ヒドキシ−4−メトキシ−5−スルフォベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;2−(2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニルサルシレート;p−t−ブチルフェニルサリシレート等のヒンダードアミン系等が挙げられる。老化防止剤としては、例えば、アミン系、フェノール系、ビスフェニル系、ヒンダードアミン系等が挙げられる。具体的には、ジ−t−ブチル−pクレゾール、ビス(2−2−6−6−テトラメチル−4−ビペラジル)セバケート等が挙げられる。
It is also possible to add a crosslinking aid in addition to the above crosslinking agent. Examples of the crosslinking aid include trifunctional crosslinking aids such as triallyl isocyanurate and triallyl isocyanate. The amount of these crosslinking aids used is usually 10% by mass or less based on EVA.
In addition, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, P-benzoquinone, methyl hydroquinone, etc. can be added at 5 mass% or less with respect to EVA for the purpose of improving the stability of the
尚、第2封止層22を構成するEVAを硬化させる方法としては、例えば、EVAに光増感材を予め加え、これに光照射することで分解しEVA組成物に架橋構造を持たせることができる。光照射でラジカルを生じる光増感材としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソエチルエーテル、ベンゾインイソプロピリエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジベンゾイル、ヘキサクロロシクロペンタジエン、パラニトロジフェニル、パラニトロアニリン、2−4−6−トリニトロアニリン、1−2−ベンズアントラキノン等が挙げられる。これらの光増感材の使用量は、EVAに対して、通常、10質量%以下である。
In addition, as a method of hardening EVA which comprises the
図3は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの第2の実施形態と第3の実施形態を説明する概略断面図である。
図3(a)は、第2の実施形態を説明する概略断面図である。図2と同様な構成については同じ符号を使用しその説明を省略する。尚、接着層40及び枠体30(図2参照)を省略している。
図3(a)に示すように、太陽電池モジュール201の第1封止層21は、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含み太陽電池セル10(101,102,103)と接触した第1含アイオノマー層211と、酢酸ビニル系樹脂を含み第1含アイオノマー層211と強化ガラス板23との間に設けた酢酸ビニル系樹脂層212とを有している。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a second embodiment and a third embodiment of a solar cell module to which the present embodiment is applied.
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view illustrating the second embodiment. The same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Note that the
As shown in FIG. 3A, the
第1含アイオノマー層211の厚さは、0.05mm〜0.5mmの範囲である。第1含アイオノマー層211に含まれるエチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーは、前述した通りのものが挙げられる。
酢酸ビニル系樹脂層212の厚さは、0.1mm〜0.5mmの範囲である。酢酸ビニル系樹脂層212に含まれる酢酸ビニル系樹脂としては、本実施の形態では第2封止層22と同様なEVAが挙げられる。
The thickness of the
The thickness of the vinyl
第1封止層21を、太陽電池セル10(101,102,103)の受光面側に接触する酢酸ビニル系樹脂を含まない第1含アイオノマー層211とEVAを含む酢酸ビニル系樹脂層212との2層構造として形成することにより、第1含アイオノマー層211に含まれるEVAと比較して高価な封止材の使用量を減らし、その結果、封止材としてEVAを使用する場合に製造条件で太陽電池モジュール201を調製することが可能となる。
The
図3(b)は、第3の実施形態を説明する概略断面図である。図2と同様な構成については同じ符号を使用しその説明を省略する。尚、接着層40及び枠体30(図2参照)を省略している。
図3(b)に示すように、太陽電池モジュール202の第1封止層21は、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含み太陽電池セル10(101,102,103)と接触した第1含アイオノマー層211と、酢酸ビニル系樹脂を含む酢酸ビニル系樹脂層212と、エチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーを含み酢酸ビニル系樹脂層212と強化ガラス板23との間に設けた第2含アイオノマー層213をさらに有している。
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view illustrating the third embodiment. The same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Note that the
As shown in FIG. 3B, the
第1含アイオノマー層211の厚さは、0.05mm〜0.2mmの範囲である。第1含アイオノマー層211に含まれるエチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーは、前述した通りのものが挙げられる。
酢酸ビニル系樹脂層212の厚さは、0.1mm〜0.5mmの範囲である。酢酸ビニル系樹脂層212に含まれる酢酸ビニル系樹脂としては、本実施の形態では第2封止層22と同様なEVAが挙げられる。
第2含アイオノマー層213の厚さは、0.05mm〜0.2mmの範囲である。第2含アイオノマー層213に含まれるエチレン・α,β−不飽和カルボン酸系共重合体のアイオノマーは、前述した通りのものが挙げられる。
The
The thickness of the vinyl
The thickness of the
第1封止層21を、太陽電池セル10(101,102,103)の受光面側に接触する酢酸ビニル系樹脂を含まない第1含アイオノマー層211とEVAを含む酢酸ビニル系樹脂層212とに加えて、酢酸ビニル系樹脂を含まない第2含アイオノマー層213との3層構造として形成することにより、強化ガラス板23から生じることが考えられるナトリウムイオン等による太陽電池セル10(101,102,103)への影響を低減することが可能となる。
The
このように、本実施の形態が適用される太陽電池モジュール20,201,202は、太陽電池セル10(101,102,103)の強化ガラス板23側に、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第1封止層21を設けることにより、PID現象の発生を防止することができる。
Thus, the
図4は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの第4の実施形態を説明する概略断面図である。図2と同様な構成については同じ符号を使用しその説明を省略する。
図4に示すように、本実施の形態が適用される太陽電池モジュール203は、太陽電池セル10(101,102,103)が、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第1封止層21と、第1封止層21と同様に、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第2封止層24とに挟まれた構造を有している。
本実施の形態では、第1封止層21及び第2封止層24を構成する酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材として、アイオノマー樹脂を含む封止材を使用している。
このように、本実施の形態が適用される太陽電池モジュール203は、太陽電池セル10(101,102,103)を、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材からなる第1封止層21と第2封止層24とにより挿む構造を採用することにより、PID現象の発生を防止することができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the solar cell module to which the present embodiment is applied. The same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 4, the
In the present embodiment, a sealing material including an ionomer resin is used as a sealing material that does not include the vinyl acetate resin that forms the
Thus, the
(太陽電池モジュールの製造方法)
本実施の形態が適用される太陽電池モジュール20の製造方法としては、例えば、強化ガラス板23上に、第2封止層22を形成するための架橋性樹脂(本実施の形態では、EVAを使用している)と第1封止層21を形成するためのアイオノマーを含む2枚のシートに挟んだ太陽電池セル10とバックシート13等を積層し、これらを減圧状態にて加熱し、圧着封止する一体成型加工(ラミネーション)が挙げられる。一体成型加工(ラミネーション)には、通常の太陽電池モジュールの製造に使用される真空ラミネーター装置が用いられる。
一体成型加工(ラミネーション)の条件は、特に限定されないが、本実施の形態では、成型温度は、通常、150℃〜200℃の範囲であり、成型時間は、通常、15分間〜120分間の範囲から適宜選択される。
(Method for manufacturing solar cell module)
As a manufacturing method of the
The conditions of the integral molding process (lamination) are not particularly limited, but in the present embodiment, the molding temperature is usually in the range of 150 ° C. to 200 ° C., and the molding time is usually in the range of 15 minutes to 120 minutes. Is appropriately selected.
また、本実施の形態では、真空ラミネーター装置を使用する一体成型加工(ラミネーション)において、各層を圧着封止する前に、予め所定の温度にて予熱処理を行うことが好ましい。予熱処理の条件は、一体成型加工(ラミネーション)の条件に応じて適宜選択され、特に限定されないが、通常、160℃程度の温度において、3分間〜8分間の範囲である。 In the present embodiment, it is preferable to perform pre-heat treatment at a predetermined temperature in advance before the respective layers are pressure-sealed in an integral molding process (lamination) using a vacuum laminator apparatus. The preheat treatment conditions are appropriately selected according to the conditions of integral molding (lamination) and are not particularly limited, but are usually in the range of 3 to 8 minutes at a temperature of about 160 ° C.
(太陽電池アレイ)
図5は、建物の屋根に太陽電池アレイを取り付けた一例を説明する図である。図5に示すように、複数の太陽電池モジュール20から構成された太陽電池アレイ100を取り付けた屋根1は、建物2の上部に施工されている。
太陽電池アレイ100を構成する太陽電池モジュール20を備えた発電システムは、太陽電池モジュール20が発電した直流電圧を一つにまとめる接続箱3と、分電設備として、太陽電池モジュール20が発電した直流電圧を交流電圧に変換するパワーコンディショナ(直流交流変換器)4と、パワーコンディショナ4により変換された交流電圧を建物2内の家電製品E等に供給する分電盤5とを有している。パワーコンディショナ4を介して分電盤5に供給された電力は、建物2外の給電設備7にも供給される。ここで、給電設備7は、発電所にて発電した電力を供給する設備である。また、給電設備7から供給された電力は、分電盤5を含む分電設備に供給され、さらに、建物2内の家電製品E等に供給される。建物2外の給電設備7に供給される電力と、給電設備7から供給された電力は、それぞれ、売電メーター6aと買電メーター6bにより表示される。
(Solar cell array)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a solar cell array is attached to the roof of a building. As shown in FIG. 5, the roof 1 to which the
The power generation system including the
接続箱3は、太陽電池モジュール20と分電設備(パワーコンディショナ4,分電盤5)との間を接続するコネクタ等の接続部を収納し、太陽電池モジュール20からの電流は接続箱3を経由してパワーコンディショナ4へ流れている。また、パワーコンディショナ4には、太陽電池モジュール20から建物2外の給電設備7へ供給する電力を変調するいわゆるインバーター機能等を搭載することも可能である。
The
本実施の形態が適用される太陽電池モジュール20は、所定の取り付け金具を用いて、通常、一定の傾斜(例えば、角度15度〜角度20度程度)をつけた屋根板に取り付けられる。屋根板には、通常、縦桟に固定したスレート・板金金具を使用し、一定の傾斜をつけたスレートに固定される。尚、スレート・板金金具は、スレートの下側に組み込まれた野路板及び垂木に達する所定の木ねじにより固定されている。
The
以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。また、実施例中の部及び%は、特に断らない限り総て重量基準である。 Below, based on an Example, this invention is demonstrated further in detail. In addition, this invention is not limited to an Example. Further, all parts and percentages in the examples are based on weight unless otherwise specified.
(太陽電池モジュール203)
図4に示すように、所定のアモルファスシリコン(a−Si)型太陽電池からなる太陽電池セル10(101,102,103)を、アイオノマー樹脂(三井・デュポンポリケミカル株式会社製 商品名ハイミラン(登録商標))からなる封止材により構成された第1封止層21と第2封止層24(両層共に厚さ:0.40mm)によって挟み、さらに、これらを強化ガラス板23およびバックシート13に挟んだ積層体を調製した。次に、この積層体を、真空ラミネーター(株式会社エヌ・ピー・シー製)のチャンバー内に載置し、減圧下で180℃×6分間の予熱処理の後、180℃×15分間の条件でラミネート加工し、太陽電池セル10を第1封止層21及び第2封止層24により圧着封止するとともに、これらを一体化した太陽電池モジュール203を成形した。その後、端部を枠体30に嵌めこみ、接着層40により封止した。尚、太陽電池モジュール203のサイズは、横1m、縦1.4mである。
(Solar cell module 203)
As shown in FIG. 4, a solar cell 10 (101, 102, 103) made of a predetermined amorphous silicon (a-Si) type solar cell is replaced with an ionomer resin (trade name High Milan (registered by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.)) Trademark)) between the
(評価法)
前述した操作により調製した太陽電池モジュール203について、以下の操作により、PID試験およびバス試験を行った。
(1)PID試験(発電劣化試験)
調製した太陽電池モジュール203に、85℃×85%RHの条件下で−1000Vを96時間印加した。その後、最大出力Pmを測定し、初期値に対する割合を劣化度とした。数値が大きいほど、PID現象による発電劣化が大きい(単位:%)。
(2)バス試験(防水性能試験)
調製した太陽電池モジュール203を90℃の温水に48時間浸漬後、太陽電池モジュール203の横バスバー部に曇りが発生するか否かを観察した。横バスバー部に曇りが観察されない場合は、第1封止層21及び第2封止層24等による防水性が良好である。
(Evaluation method)
About the
(1) PID test (power generation deterioration test)
-1000 V was applied to the prepared
(2) Bath test (waterproof performance test)
The prepared
評価試験の結果、PID試験(発電劣化試験)では、太陽電池モジュール203に、85℃×85%RHの条件下で、−1000Vを96時間印加した後に測定した最大出力Pmは、初期値に対する発電劣化が観察されず、PID現象による発電劣化が防止されることが確認された。
尚、バス試験(防水性能試験)では、太陽電池モジュール203の横バスバー部の光沢が保たれ、曇りが観察されないことから、防水性が良好であることが確認された。
As a result of the evaluation test, in the PID test (power generation deterioration test), the maximum output Pm measured after applying −1000 V to the
In the bus test (waterproof performance test), since the gloss of the horizontal bus bar portion of the
1…屋根、2…建物、3…接続箱、4…パワーコンディショナ、5…分電盤、6a…売電メーター、6b…買電メーター、7…給電設備、10,101,102,103…太陽電池セル、13…バックシート、20,201,202,203…太陽電池モジュール、21…第1封止層、211…第1含アイオノマー層、212…酢酸ビニル系樹脂層、213…第2含アイオノマー層、22,24…第2封止層、23…強化ガラス板、30…枠体、40…接着層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Roof, 2 ... Building, 3 ... Connection box, 4 ... Power conditioner, 5 ... Distribution board, 6a ... Electric power selling meter, 6b ... Electric power purchase meter, 7 ... Power supply equipment, 10, 101, 102, 103 ... Solar cell, 13 ... back sheet, 20, 201, 202, 203 ... solar cell module, 21 ... first sealing layer, 211 ... first ionomer layer, 212 ... vinyl acetate resin layer, 213 ... second Ionomer layer, 22, 24 ... second sealing layer, 23 ... tempered glass plate, 30 ... frame, 40 ... adhesive layer
Claims (5)
前記受光面に対する裏面側に設けられた絶縁層と、
前記透光性基板と前記絶縁層との間に設けられ、当該透光性基板側に設けた第1封止層と当該絶縁層側に設けた第2封止層とにより封止された太陽電池セルと、を有し、
少なくとも前記第1封止層は、酢酸ビニル系樹脂を含まない封止材から構成される
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 A translucent substrate provided on the light receiving surface side on which sunlight is incident;
An insulating layer provided on the back side of the light receiving surface;
The sun provided between the translucent substrate and the insulating layer and sealed by a first sealing layer provided on the translucent substrate side and a second sealing layer provided on the insulating layer side A battery cell,
At least the first sealing layer is made of a sealing material that does not contain a vinyl acetate resin, and is a solar cell module.
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