JP2017191813A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】未加硫のシリコーンゴムシートを封止材として用いて太陽電池素子マトリックスを封止する際に、シリコーンゴムシートの粘着性を防止することにより作業性が改善できると同時に気泡(ボイド)の取り込みを抑制し、太陽電池素子を損傷することなく封止でき、耐久性に優れた太陽電池モジュールを製造する。
【解決手段】受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを封止する。
【選択図】図2
【解決手段】受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを封止する。
【選択図】図2
Description
本発明は、太陽電池素子マトリックスが特定の複合シートを用いて樹脂封止された太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
太陽電池モジュールの高効率化及び20年から30年超の長期信頼性を確保するための方策として、封止材に着目した報告や提案がなされている。高効率化という点においては現在、封止材の主流であるエチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと略す)と比較してシリコーン材料が波長300〜400nm付近の光透過率特性に基づく内部量子効率の優位性が報告され(例えば、非特許文献1参照)、また実際にEVAとシリコーン材料を封止材に用いた際の出力電力の比較実験も報告されている(例えば、非特許文献2参照)。更に、長期信頼性という点においては、シリコーン材料を封止材に用いたモジュールでは、29年の屋外曝露を経てもなお、最大出力の劣化率がわずかに−0.22%/年であることが報告されている(例えば、非特許文献3参照)。
元々シリコーン材料を封止材として用いることは、既に1970年代前半に宇宙用の太陽電池を作製する上で成し遂げられていることであるが、それを地上用途向けに製造するに当たり、シリコーン材料のコストの問題や封止する際の作業性の問題があったために、当時低コストで、かつフィルムで供給可能なEVAに置き換わったという経緯がある。
しかし、近年太陽電池の高効率化や長期信頼性が改めてクローズアップされると同時に、シリコーン材料の封止材としての性能、例えば、低モジュラス性、高透明性、高耐候性等が見直され、シリコーン材料を用いた新しい封止方法もさまざま提案されている。
しかし、近年太陽電池の高効率化や長期信頼性が改めてクローズアップされると同時に、シリコーン材料の封止材としての性能、例えば、低モジュラス性、高透明性、高耐候性等が見直され、シリコーン材料を用いた新しい封止方法もさまざま提案されている。
例えば、シリコーンシートを用いる方法としては、特表2009−515365号公報(特許文献1)では、有機ポリシロキサン主体のホットメルトタイプのシートでの封止が提案されている。しかし、高透明性を維持したままシート状に加工するのは難しく、例えば1mm前後の厚みに加工するためには、その「脆さ」ゆえに注型法やプレス法などの加工方法に限られ、量産向きではない。また、特表2010−505670号公報(特許文献2)では、熱可塑性のシリコーンシートとして、ポリシロキサン−尿素系のコポリマーが提案されている。しかし、特に低波長側の透明性においてはポリシロキサンに比べて劣る可能性があり、また共重合体製造のためにコスト高になる可能性がある。
一方、液状のシリコーン組成物(液体シリコーン材料)を用いる方法として、特表2007−527109号公報(特許文献3)では、基板上にコーティングされた液体シリコーン材料上又は液体シリコーン材料中に、接続された太陽電池を多軸ロボットにより配置し、その後で液体シリコーン材料を硬化することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。また、特表2011−514680号公報(特許文献4)では、移動可能なプレートを有したセルプレスを使用し、真空下で太陽電池セルを配置することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。しかし、いずれの方法においても、従来の太陽電池の封止方法とは大きく異なり、現行の量産装置では対処できない可能性がある。
また一方では、封止材にシリコーンゴム等の粘着性のある材料を用いる方法として、特開平10−275928号公報(特許文献5)では、複数個の「あな」が形成された封止材を用いる方法が提案されている。更に、ミラブル型の未硬化のシリコーンゴム材料を封止材に用いる方法として、特開平10−321888号公報(特許文献6)では、未硬化のシリコーンゴム表面の粘着性を改善するために、シリコーンゴムシートの片面あるいは両面に有機微粉末を塗布する方法が提案されている。また、特開2010−158897号公報(特許文献7)では、接着促進剤を配合した付加硬化型シリコーン組成物を硬化して得られたシリコーン層の一方の上に、同じく接着促進剤を含有する付加硬化型シリコーン組成物を塗布し、当該組成物を硬化させる方法が提案されている。また一般的にシートを基材に隙間なく貼り合わせる工程においては、例えば半導体のドライフィルムレジストを基材に貼り合わせる工程で使用されるロールラミネータや、液晶フィルムの基板への貼り合わせで用いられる特殊なシート貼り合わせ装置が提案されている。しかし、これらいずれの方法においても、特に粘着性のあるシートを太陽電池モジュールの封止材として用いるためには、シートとして成形した後に新たな加工や新たな装置の導入が必要となり、製造コストが高くなる可能性がある。
S.Ohl,G.Hahn,"Increased internal quantum efficiency of encapsulated solar cell by using two−component silicone as Encapsulant material",Proc.23rd,EU PVSEC,Valencia(2008),pp.2693−2697
Barry Ketola,Chris Shirk,Philip Griffith,Gabriela Bunea,"DEMONSTRATION OF THE BENEFITS OF SILICONE ENCAPSULATION OF PV MODULES IN A LARGE SCALE OUTDOOR ARRAY",Dow Corning Corporation
伊藤厚雄,大和田寛人,降籏智欣,金享培,山川直樹,柳沼篤,今瀧智雄,渡邉百樹,阪本貞夫:第9回次世代の太陽光発電システムシンポジウム予稿集,2012,p.54
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを封止材として用いて太陽電池素子マトリックスを封止する際に、シリコーンゴムシートの粘着性を防止することにより作業性が改善できると同時に、気泡(ボイド)の取り込みを抑制し、かつ従来の太陽電池モジュールの製造装置を使用して太陽電池素子を損傷することなく封止でき、耐久性に優れた太陽電池モジュール及び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、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルム等の熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合フィルム(複合シート)を用いて太陽電池素子マトリックスを樹脂封止することが有効であることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
従って、本発明は下記の太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。
〔1〕受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを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。
〔2〕上記未加硫のシリコーンゴムシートを成型するためのシリコーンゴム組成物が、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むことを特徴とする〔1〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔3〕上記シリコーンゴム組成物のJIS K 6249:2003記載の方法で測定した可塑度が150〜1,000であることを特徴とする〔2〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔4〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔5〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである〔1〕〜〔4〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔6〕受光面となる透明パネルと裏面材との間に複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスが介装されてなる太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池素子マトリックスが、片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムが積層された加硫シリコーンゴムシートにより樹脂封止されてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
〔7〕上記加硫シリコーンゴムシートが、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むシリコーンゴム組成物の硬化物である〔6〕記載の太陽電池モジュール。
〔8〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする〔6〕又は〔7〕記載の太陽電池モジュール。
〔9〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである〔6〕〜〔8〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュール。
〔1〕受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを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。
〔2〕上記未加硫のシリコーンゴムシートを成型するためのシリコーンゴム組成物が、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むことを特徴とする〔1〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔3〕上記シリコーンゴム組成物のJIS K 6249:2003記載の方法で測定した可塑度が150〜1,000であることを特徴とする〔2〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔4〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔5〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである〔1〕〜〔4〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔6〕受光面となる透明パネルと裏面材との間に複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスが介装されてなる太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池素子マトリックスが、片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムが積層された加硫シリコーンゴムシートにより樹脂封止されてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
〔7〕上記加硫シリコーンゴムシートが、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むシリコーンゴム組成物の硬化物である〔6〕記載の太陽電池モジュール。
〔8〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする〔6〕又は〔7〕記載の太陽電池モジュール。
〔9〕上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである〔6〕〜〔8〕のいずれか1項記載の太陽電池モジュール。
本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法によれば、粘着性のある未加硫のシリコーンゴムシートを封止材として用いる際において、シートの片面又は両面に熱可塑性のフィルムを積層することにより粘着性を防止できるために作業性が良く、例えば受光面パネル、封止材、太陽電池素子マトリックス、封止材、及びバックシートの順で積層した積層体を既存の真空ラミネータ装置を用いて、加熱減圧下で押圧することにより気泡(ボイド)の発生がなく、上記太陽電池素子マトリックスを封止でき、高信頼性のシリコーン封止材を用いた太陽電池モジュールを製造できる。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に、好ましくは厚さ200μm以下の熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を受光面の透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は受光面と反対側の裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを封止することを特徴とするものである。
ここで、透明パネルとは、太陽光を入射させる側(受光面側)となる透明部材で、受光面パネルともいわれるものであり、透明性、耐候性、耐衝撃性をはじめとして屋外使用において長期の信頼性能を有する部材が必要である。例えば、白板強化ガラス、アクリル樹脂、フッ素樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられ、特に厚さ3〜5mm程度の白板強化ガラスが好ましい。
裏面材としては、パネル又はバックシートと呼ばれる材料を用いることができ、透明パネルに対して対向して裏面(背面側)に配置されるものである。
パネルとしては、太陽電池素子の温度を効率よく放熱することが求められ、材料として硝子材、合成樹脂材、金属材又はそれらの複合部材が挙げられる。硝子材の例としては、青板硝子、白板硝子又は強化硝子等が挙げられ、合成樹脂材としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂又はエポキシ樹脂等が挙げられる。また金属材としては、銅、アルミニウム又は鉄等が挙げられ、複合部材としては、シリカをはじめ、酸化チタン、アルミナ、窒化アルミニウムなど高い熱伝導性を有する材料を担持した合成樹脂等が挙げられる。これらのパネル材料の中でも、硝子材が好ましい。なお、このパネルが太陽光入射の反対面のパネルとなる場合、太陽光を入射させるパネルと共に透明性を有する部材を用いることにより、太陽光の直達光及び散乱光の一部を太陽光入射の反対面側に透過させることができ、例えば草原などに設置した場合、太陽電池モジュールの入射面と反対側の、つまり本来日陰となってしまう部分にも太陽光に一部が照射されることにより、植物の生育を促し、家畜の放牧等にも利用できる。
バックシートとしては、例えばETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)フィルム、PVF(ポリフッ化ビニル)フィルム等のフッ素樹脂フィルム、またアルミ箔やPETをPVFのシートで挟み込んだりした積層シートやPETにフッ素樹脂塗料をコーティングしたシートなどを用いることができる。中でもアルミ箔やPETをPVFのシートで挟み込んだ積層シートが好ましい。
また、太陽電池素子としては、単結晶シリコン又は多結晶シリコンのうちから選ばれる1種もしくは2種のシリコン材料(シリコン基板)を用いて作製された太陽電池セルであり、太陽電池素子マトリックスは、通常4〜60個の太陽電池セルが縦横二次元方向それぞれに複数枚配置される状態(マトリックス状)に配置され、互いにタブ線等のインターコネクタで電気的に直列に接続されたものである。なお、太陽電池素子が両面受光型の場合、透明パネルだけでなく、透明パネルに対向配置される裏面材も透明なものとする。
本発明においては、上記受光面側の透明パネルと裏面材との間に介装される太陽電池素子マトリックスを封止するため、未加硫のシリコーンゴムシートの両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として用いるものである。この場合、未加硫のシリコーンゴムシートは、下記のミラブルタイプのシリコーンゴム組成物から形成することが好ましい。
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
上記(A)成分は、下記平均組成式(I)で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一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一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、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子もしくはシアノ基等で置換した基などが挙げられ、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を構成するジオルガノシロキサン単位(R1 2SiO2/2、R1は上記と同じ、以下同様)の繰り返し構造がジメチルシロキサン単位のみ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として、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置換基として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のジオルガノシロキサン単位を導入したものなどが好適である。
なお、分子鎖両末端は、例えば、トリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ビニルジメチルシロキシ基、ジビニルメチルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基(R1 3SiO1/2)やヒドロキシジメチルシロキシ基等のヒドロキシジオルガノシロキシ基(R1 2(HO)SiO1/2)などで封鎖されていることが好ましい。これらの中でも特にトリビニルシロキシ基は反応性が高く、好ましい。
特に、(A)成分としてのオルガノポリシロキサンは、一分子中に2個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を有することが必要である。通常、2〜50個、特に2〜20個程度のアルケニル基を有するものが好ましく、特にビニル基を有するもの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%がアルケニル基であることが好ましい。なお、このアルケニル基は、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(分子鎖非末端)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。また、全R1中90モル%以上、好ましくは95モル%以上、更に好ましくは、アルケニル基を除く全てのR1がアルキル基、特にはメチル基であることが望ましい。
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、あるいは環状ポリシロキサン(シロキサンの3量体、4量体など)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(通常、100〜100,000)が好ましく、より好ましくは2,000〜50,000、特に好ましくは3,000〜20,000であり、室温(25℃)において自己流動性のない、いわゆる生ゴム状(非液状)であることが好ましい。重合度が小さすぎると、コンパウンドとした際に、ロール粘着などの問題が生じ、ロール作業性が低下するおそれがある。なお、この重合度は、通常、トルエンを展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析による標準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(以下、同じ)。
(B)成分の補強性シリカは、機械的強度が優れ、かつ透明性の優れたシリコーンゴム組成物を得るために添加されるものである。優れた機械的強度を持たせるためには比表面積(BET吸着法)が50m2/g以上であることが必要であり、好ましくは100〜450m2/g、より好ましくは100〜300m2/gである。比表面積が50m2/g未満であると、硬化物の機械的強度が低くなってしまう。また、特に硬化後のシリコーンゴムとして波長300nm以下での優れた透明性を持たせるためには、比表面積200m2/g以上であることが好ましく、より好ましくは250m2/g以上である。これにより、例えば上記シリコーンゴム組成物の厚さ2mmの硬化物シートのスガ試験機(株)製直読ヘイズコンピューターHGM−2による測定値で全光線透過率が90%以上であり、かつヘイズ値が10以下となる。
このような補強性シリカとしては、例えば煙霧質シリカ(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、またこれらの表面をクロロシランや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。これらの中でも動的疲労特性に優れる煙霧質シリカが好ましい。(B)成分は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(トクヤマ社製)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(トクヤマ社製)、NIPSIL−SS、NIPSIL−LP(日本シリカ(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10〜150質量部であり、好ましくは50〜120質量部であり、更に好ましくは70〜100質量部である。(B)成分の配合量が少なすぎる場合には補強効果が得られず、またシリコーンゴムコンパウンド硬化後の透明性が低下する。多すぎる場合には、シリコーンポリマー中へのシリカの分散が困難になると同時に加工性が悪くなり、また機械的強度も低下する。
(C)成分の硬化剤としては、上記(A)成分を硬化させ得るものであれば特に限定されるものではないが、一般的にゴム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、一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)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。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
(式中、R2は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、bは0.7〜2.1、cは0.01〜1.0、かつb+cは0.8〜3.0の正数である。)
(式中、R2は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、bは0.7〜2.1、cは0.01〜1.0、かつb+cは0.8〜3.0の正数である。)
ここで、R2は炭素数1〜8の非置換又は置換の一価炭化水素基で、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、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基等の非置換の一価炭化水素基、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一価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がフッ素原子、塩素原子、臭素原子等の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一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は0.8〜2.0、cは0.10〜1.0、より好ましくは0.18〜1.0、更に好ましくは0.2〜1.0、かつb+cは1.0〜2.5を満足する正数で示される。
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、三次元網状のいずれの構造であってもよい。この場合、一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(25℃)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(分子鎖途中)にあっても、その両方にあってもよく、一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、例えば、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)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2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等が挙げられる。また、このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、具体的に下記構造式の化合物を例示することができる。
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、25℃における粘度が0.5〜10,000mPa・s、特に1〜300mPa・sであることが好ましい。粘度は、JIS Z 8803:2011記載の方法で、回転粘度計により測定することができる。
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等の脂肪族不飽和基に対するオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)のモル比(SiH基/脂肪族不飽和基)が0.5〜10モル/モル、好ましくは0.8〜6モル/モル、より好ましくは1〜5モル/モルとなる量で配合することが望ましい。0.5モル/モル未満だと架橋が十分でなく、十分な機械的強度が得られない場合があり、また10モル/モルを超えると硬化後の物理特性が低下し、特に耐熱性と耐圧縮永久歪性が著しく劣化する場合がある。
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を硬化させる有効量であり、(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質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量部、更に好ましくは0.3〜10質量部である。
また、上記(a)付加反応(ヒドロシリル化反応)における架橋反応に用いられるヒドロシリル化反応触媒は、(A)成分中の脂肪族不飽和基(例えばアルケニル基等)と、架橋剤としての上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を付加反応させる触媒である。ヒドロシリル化反応触媒としては、白金族金属系触媒が挙げられ、白金族の金属単体とその化合物があり、これには従来、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の触媒として公知のものが使用できる。例えば、シリカ、アルミナ又はシリカゲルのような担体に吸着させた微粒子状白金金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸6水塩のアルコール溶液、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられるが、白金又は白金化合物が好ましい。
ヒドロシリル化反応触媒の添加量は、付加反応を促進できる、いわゆる触媒量であればよく、通常、(A)成分に対して白金系金属質量に換算して1ppm〜1質量%の範囲で使用されるが、10〜500ppmの範囲が好ましい。添加量が1ppm未満であると、付加反応が十分促進されず、硬化が不十分である場合があり、一方、1質量%を超えると、これより多く加えても、反応性に対する影響も少なく、不経済となる場合がある。
また、上記の触媒のほかに硬化速度を調整する目的で、付加架橋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。
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。添加量が少なすぎると、架橋反応が十分に進行せず、硬度低下やゴム強度不足、圧縮永久歪増大等の物性悪化を生じる場合があり、多すぎると、コスト的に好ましくないばかりでなく、硬化剤の分解物が多く発生して、圧縮永久歪増大等の物性悪化や得られたシートの変色を増大させる場合がある。
また、透明パネル及びパネル又はバックシートとの接着性を改善するために、常法によりシランカップリング剤を添加してもよい。
上記(A)、(B)及び(C)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シリコーンゴム組成物を得る。
このようにして調製されたシリコーンゴム組成物の可塑度は、JIS K 6249:2003記載の方法で測定した値が、150以上1,000以下、好ましくは200以上800以下、更に好ましくは250以上600以下である。可塑度が150より小さいと、シートの粘着性が増大し、作業性に劣り、また次工程以降でエンボス加工しエンボスシートを剥離する際にも作業しにくくなる。また、シリコーンゴムシート表面に付与されるエンボス構造の凹凸形状を維持することが困難となる。一方、可塑度が1,000を超えると、シート自体が脆くなり、エンボス加工しにくくなる可能性がある。
更に、上記シリコーンゴム組成物は、カレンダー成形法、インジェクション法、プレス法などの常法によりシート化することができる。この際、シリコーンゴムシートの厚さは0.3mm以上2.0mm以下の厚さで成形するのが好ましく、0.3mm以上1.0mm以下がより好ましい。0.3mmより薄いと、次工程のエンボス加工する際にシートが柔らかいために傷付く可能性があり、2.0mmより厚いと特にカレンダー成形方法では成形が困難となり、また、コスト的にも劣る可能性がある。以上のようにして、粘着性があり表面が平坦な未加硫のシリコーンゴムシートを得る。
このようにして形成された未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材に用いる。図1は、かかる複合シートの一例を示すもので、図1(A)は、上記未加硫のシリコーンゴムシート1の両面に熱可塑性透明樹脂フィルム2,2を積層してなる複合シート10の断面図であり、図1(B)は、上記シリコーンゴムシート1の片面に熱可塑性透明樹脂フィルム2を積層してなる複合シート11の断面図である。この際に用いる熱可塑性透明樹脂フィルム2の材質は、シリコーンゴムシート1に対して接着性の良いものであれば特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、1−ブテン、1−ペンテンなどのようなポリオレフィン、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)などが挙げられるが、太陽電池モジュールの長期信頼性の観点からポリオレフィン又はアイオノマーが好ましい。
また、熱可塑性透明樹脂フィルム2の厚さは200μm以下であることが好ましく、より好ましくは10〜150μmであり、更に好ましくは20〜100μmである。200μmより厚いと、特に太陽電池モジュールの表面温度が100℃近辺になった時に、熱可塑性のフィルムが溶融するために、封止されている太陽電池素子マトリックスが、透明パネル及び裏面材との間で保持されなくなる可能性がある上に、コスト高になる可能性がある。また、10μmより薄いと、フィルム自体が脆弱となりシリコーンゴムシートに積層しにくくなる可能性がある。
シリコーンゴムシート1に熱可塑性透明樹脂フィルム2を積層する方法としては、ロール・ツウ・ロール法や真空ラミネート法など常法により積層することができる。また、特にシリコーンゴムシートをカレンダー成型法にてシート化する際には、上記熱可塑性透明樹脂フィルムをシリコーンゴムシートの基材としてカレンダーロールに挿入し、カレンダーロールからシリコーンを熱可塑性透明樹脂フィルムに転写して積層することができる。
本発明は、上述した複合シートからなる封止材により太陽電池素子マトリックスを封止して太陽電池モジュールを製造するものであるが、この場合、受光面側の透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に上記複合シートを介在し、真空ラミネータを用いて上記複合シートの未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化(加硫)させて、太陽電池素子マトリックスを加硫シリコーンゴムシートによって封止する。
この場合、複合シートとして、熱可塑性透明樹脂フィルムが片面に積層された複合シートを用いるに際しては、本発明の目的の点から、熱可塑性透明樹脂フィルムが、受光面側の透明パネル側に存するように、或いは、裏面材側に存するように配置することが好ましい。
図2〜4は、本発明に係る太陽電池モジュールを製造する場合の一例を説明するものであり、図2に示すように、受光面側の透明パネル4の片面上に、未加硫のシリコーンゴムシートの両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シート10、太陽電池素子マトリックス3、未加硫のシリコーンゴムシートの両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シート10、裏面材5を順に載置する。
また、未加硫のシリコーンゴムシートの片面にのみ熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを用いる場合は、図3に示すように、熱可塑性透明樹脂フィルム面側を上記透明パネル、或いは裏面材側へ向けて載置し、図2と同様に、透明パネル4の片面上に、複合シート11、太陽電池素子マトリックス3、複合シート11、裏面材5を順に載置する。
以上のように上記の各部材を積層した積層体は、図4に示すように、真空ラミネータ50を用い、該真空ラミネータ50の真空容器(チャンバ)内にセットして、真空引きを行い、真空下の環境で加圧・加熱下に太陽電池モジュールを製造する。具体的には、真空ラミネータ50の熱板(ホットプレート)51とダイヤフラムシート52との間に上記の積層体を挟圧し、100〜160℃に加熱して、上記積層体を減圧下、具体的には300Pa以下、好ましくは50〜100Paの圧力、10〜20分の時間をかけて未加硫のシリコーンゴムシートを硬化(加硫)し、太陽電池素子マトリックスを該シリコーンゴムシートの硬化物により封止して太陽電池モジュール20を製造する。
なお、真空ラミネータ装置としては、柔軟な膜体で仕切られた、隣接する2つの減圧槽を有する汎用の太陽電池モジュール作製用のラミネータ装置を採用できる。
上記の太陽電池モジュールの製造方法によれば、粘着性のあるシリコーンゴムシートを作業性良く封止材として用いることができるため、従来一般的に封止材として用いられてきたエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)を扱う量産プロセスをEVAと同様に採用することができる。また、粘着性のあるシリコーンゴムシートをそのままで封止材として用いるのに比べて、真空ラミネータによる減圧中に気泡が抜けやすくなる。更に、このようにして得られた太陽電池モジュールは、太陽電池素子マトリックスが、片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムが積層された加硫シリコーンゴムシートにより確実に封止されたもので、太陽電池素子マトリックスがシリコーンゴム硬化物のような硬化性シートの硬化物を介して平坦な透明パネル及び裏面材に保持されるようになるため、高効率で長期信頼性を有するものとなる。
以下、実施例及び比較例を示し、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、下記の例で部は質量部を示す。また、室温は25℃を示す。また重量平均重合度は、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1]
以下の条件で太陽電池モジュールを作製した。
先ず、ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、重量平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積200m2/gの乾式シリカ(アエロジル(Arosil)200(日本アエロジル(株)製))80部、両末端にシラノール基を有し、JIS Z 8803:2011記載の方法で測定した25℃における粘度が29mPa・sのジメチルポリシロキサン5部をニーダーで配合し、180℃で2時間熱処理し、ベースゴムコンパウンドを作製した。
以下の条件で太陽電池モジュールを作製した。
先ず、ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、重量平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積200m2/gの乾式シリカ(アエロジル(Arosil)200(日本アエロジル(株)製))80部、両末端にシラノール基を有し、JIS Z 8803:2011記載の方法で測定した25℃における粘度が29mPa・sのジメチルポリシロキサン5部をニーダーで配合し、180℃で2時間熱処理し、ベースゴムコンパウンドを作製した。
次いで、付加硬化剤としてC−25A(白金触媒、白金系金属質量換算で0.1質量%含有)0.5部及びC−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン、含有量42質量%)2.0部(ともに信越化学工業(株)製)を2本ロールミルにて添加混合し、5mm厚のシリコーンゴムシートを作製した。得られたシリコーンゴム組成物の可塑度をJIS K 6249:2003に準じて測定したところ、430であった。
次に、得られた5mm厚のシリコーンゴムシートを室温にて日本ロール(株)製カレンダー成型機にて0.8mm厚のシリコーンゴムシートに成形した後、同じく室温にてこのシリコーンゴムシートの両面に、熱可塑性透明樹脂フィルムとして、アイオノマーフィルム(タマポリ(株)製、HM−52;厚さ40μm)をロール・ツウ・ロール法にて押し付けて貼り、シリコーンゴムシートの両面にアイオノマーフィルム加工を施した(図1(A)に示す状態。以後、このシリコーンゴムシートを「両面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシート」という)。
上記両面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシートを受光面側の透明パネルである厚さ3.2mm、縦横寸法340mm×360mmの白板強化ガラス基板(以下、ガラス基板)に載置した。
更に、図2に示すように、上記両面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシートの上に、太陽電池素子を縦横方向に2行2列に接続した合計4直の単結晶シリコン太陽電池素子マトリックスを載置・積層し、更に両面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシート、及び縦横寸法340mm×360mmのエムエーパッケージング社製バックシートPTD250(PVF−PET−PVF積層タイプのバックシート、以下裏面材)を載置した。
次に、図4に示すように、上記積層体を真空ラミネータにセットし、150℃で2分間減圧の後、下部チャンバの減圧度が100Pa以下になったことを確認して、上部チャンバを大気圧にして20分間プレスした。その後、減圧を解除して、太陽電池モジュールAを作製した。得られた太陽電池モジュールAを目視で観察したところ、受光面側及び裏面側いずれの面においても気泡や発泡による皺は観察されなかった。
また、太陽電池素子(セル)のクラックの評価を行った。この評価は、常法により目視又はEL(エレクトロ・ルミネッセンス)発光法で行った。その結果、太陽電池モジュールAのセルについて、クラックの発生はなかった。
[実施例2]
実施例1において、熱可塑性透明樹脂フィルムとして、ポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、AJ−1;厚さ40μm)を、0.8mm厚のシリコーンゴムシートの両面に載置して室温下で真空ラミネータを使用して貼り付けシリコーンゴムシートの両面にポリエチレンフィルム加工を施した(以後、このシリコーンゴムシートを「両面ポリエチレンフィルム付シリコーンゴムシート」という)他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールBを作製した。得られた太陽電池モジュールBを目視で観察したところ、受光面側及び裏面材側いずれの面においても気泡や発泡による皺は観察されなかった。また、EL測定結果、太陽電池モジュールBのセルについて、クラックの発生はなかった。
実施例1において、熱可塑性透明樹脂フィルムとして、ポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、AJ−1;厚さ40μm)を、0.8mm厚のシリコーンゴムシートの両面に載置して室温下で真空ラミネータを使用して貼り付けシリコーンゴムシートの両面にポリエチレンフィルム加工を施した(以後、このシリコーンゴムシートを「両面ポリエチレンフィルム付シリコーンゴムシート」という)他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールBを作製した。得られた太陽電池モジュールBを目視で観察したところ、受光面側及び裏面材側いずれの面においても気泡や発泡による皺は観察されなかった。また、EL測定結果、太陽電池モジュールBのセルについて、クラックの発生はなかった。
[実施例3]
実施例1において、熱可塑性透明樹脂フィルムとして、アイオノマーフィルムを、0.8mm厚のシリコーンゴムシートの片面に載置して室温下で真空ラミネータを使用して貼り付けシリコーンゴムシートの片面にアイオノマーフィルム加工を施した(図1(B)に示す状態。以後、このシリコーンゴムシートを「片面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシート」という)。この片面アイオノマー付シリコーンゴムシートを2枚用意して、図3に示すように、それぞれアイオノマーフィルム面側を受光面側及び裏面材側に向けて載置する他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールCを作製した。得られた太陽電池モジュールCを目視で観察したところ、受光面側及び裏面材側いずれの面においても気泡や発泡による皺は観察されなかった。また、EL測定結果、太陽電池モジュールCのセルについて、クラックの発生はなかった。
実施例1において、熱可塑性透明樹脂フィルムとして、アイオノマーフィルムを、0.8mm厚のシリコーンゴムシートの片面に載置して室温下で真空ラミネータを使用して貼り付けシリコーンゴムシートの片面にアイオノマーフィルム加工を施した(図1(B)に示す状態。以後、このシリコーンゴムシートを「片面アイオノマーフィルム付シリコーンゴムシート」という)。この片面アイオノマー付シリコーンゴムシートを2枚用意して、図3に示すように、それぞれアイオノマーフィルム面側を受光面側及び裏面材側に向けて載置する他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールCを作製した。得られた太陽電池モジュールCを目視で観察したところ、受光面側及び裏面材側いずれの面においても気泡や発泡による皺は観察されなかった。また、EL測定結果、太陽電池モジュールCのセルについて、クラックの発生はなかった。
[比較例1]
実施例1において得られた0.8mm厚のシリコーンゴムシートで、両面に熱可塑性フィルムを積層しない状態のシート(以下、両面フリーシリコーンゴムシート)を受光面側のガラス基板に載置した他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールDを作製したところ、作製する際に作業性が悪く、また、得られた太陽電池モジュールDを目視で観察したところ、受光面側で、ガラスとシリコーンゴムシートとの間に閉じ込められた気泡が、ラミネート時に膨張・破裂した結果、皺が発生した。また、EL測定結果、太陽電池モジュールDの4枚セルのうち、2枚のセルにクラックが発生した。
実施例1において得られた0.8mm厚のシリコーンゴムシートで、両面に熱可塑性フィルムを積層しない状態のシート(以下、両面フリーシリコーンゴムシート)を受光面側のガラス基板に載置した他は、実施例1と同様に行い、太陽電池モジュールDを作製したところ、作製する際に作業性が悪く、また、得られた太陽電池モジュールDを目視で観察したところ、受光面側で、ガラスとシリコーンゴムシートとの間に閉じ込められた気泡が、ラミネート時に膨張・破裂した結果、皺が発生した。また、EL測定結果、太陽電池モジュールDの4枚セルのうち、2枚のセルにクラックが発生した。
[比較例2]
実施例1において得られた0.8mm厚の両面フリーシリコーンゴムシートを受光面側のガラス基板に載置し、更に裏面材側にも同様に0.8mm厚の両面フリーシリコーンゴムシートを載置した他は、実施例1と同様の操作を行い、太陽電池モジュールEを作製したところ、作製時に極めて作業性が悪く、また、得られた太陽電池モジュールEを目視で観察したところ、受光面側と裏面材側のいずれの面においても、ガラス基板及び裏面材とシリコーンゴムシートとの間に閉じ込められた気泡が、ラミネート時に膨張・破裂した結果、皺が発生した。また、EL測定結果、太陽電池モジュールEの4枚セルのうち、3枚のセルにクラックが発生した。
以上の結果を表1にまとめた。
実施例1において得られた0.8mm厚の両面フリーシリコーンゴムシートを受光面側のガラス基板に載置し、更に裏面材側にも同様に0.8mm厚の両面フリーシリコーンゴムシートを載置した他は、実施例1と同様の操作を行い、太陽電池モジュールEを作製したところ、作製時に極めて作業性が悪く、また、得られた太陽電池モジュールEを目視で観察したところ、受光面側と裏面材側のいずれの面においても、ガラス基板及び裏面材とシリコーンゴムシートとの間に閉じ込められた気泡が、ラミネート時に膨張・破裂した結果、皺が発生した。また、EL測定結果、太陽電池モジュールEの4枚セルのうち、3枚のセルにクラックが発生した。
以上の結果を表1にまとめた。
1 (未加硫)シリコーンゴムシート
2 熱可塑性透明樹脂フィルム
3 太陽電池素子マトリックス
4 透明パネル
5 裏面材
10 複合シート
11 複合シート
20 太陽電池モジュール
50 真空ラミネータ
51 熱板(ホットプレート)
52 ダイヤフラムシート
2 熱可塑性透明樹脂フィルム
3 太陽電池素子マトリックス
4 透明パネル
5 裏面材
10 複合シート
11 複合シート
20 太陽電池モジュール
50 真空ラミネータ
51 熱板(ホットプレート)
52 ダイヤフラムシート
Claims (9)
- 受光面となる透明パネルと裏面材との間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、未加硫のシリコーンゴムシートの片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムを積層した複合シートを封止材として、該封止材を透明パネルと太陽電池素子マトリックスとの間、及び/又は裏面材と太陽電池素子マトリックスとの間に介在させた後に、真空ラミネータにより上記未加硫のシリコーンゴムシートを加熱硬化させて上記太陽電池素子マトリックスを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。
- 上記未加硫のシリコーンゴムシートを成型するためのシリコーンゴム組成物が、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むことを特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 上記シリコーンゴム組成物のJIS K 6249:2003記載の方法で測定した可塑度が150〜1,000であることを特徴とする請求項2記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである請求項1〜4のいずれか1項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 受光面となる透明パネルと裏面材との間に複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスが介装されてなる太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池素子マトリックスが、片面又は両面に熱可塑性透明樹脂フィルムが積層された加硫シリコーンゴムシートにより樹脂封止されてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
- 上記加硫シリコーンゴムシートが、
(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一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が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 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むシリコーンゴム組成物の硬化物である請求項6記載の太陽電池モジュール。 - 上記熱可塑性透明樹脂フィルムが、ポリオレフィンフィルム又はアイオノマーフィルムであることを特徴とする請求項6又は7記載の太陽電池モジュール。
- 上記熱可塑性透明樹脂フィルムの厚さが10〜200μmである請求項6〜8のいずれか1項記載の太陽電池モジュール。
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