JP2017228549A - Sealing film for solar cell and solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池に使用される太陽電池用封止膜及びこれを用いて製造された太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell sealing film used for a solar cell and a solar cell manufactured using the same.
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接変換する太陽電池が広く使用され、更に、耐久性や発電効率等の点から開発が進められている。 In recent years, solar cells that directly convert sunlight into electrical energy have been widely used from the viewpoint of effective use of resources and prevention of environmental pollution, and further development has been promoted in terms of durability and power generation efficiency.
太陽電池は、一般に、図1に示すように、ガラス基板等からなる表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、シリコン結晶系セルなどの発電素子14、裏面側封止膜13B、及び裏面側保護部材(バックカバー)12をこの順で積層し、減圧下で脱気した後、加熱加圧して表面側封止膜13A及び裏面側封止膜13Bを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
As shown in FIG. 1, a solar cell generally includes a surface side transparent
表面側封止膜及び裏面側封止膜のベースとなる封止用樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)やエチレン−メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)等のエチレン−極性モノマー共重合体やメタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α−オレフィン共重合体等が絶縁性や封止性に優れるため一般に用いられている。 As sealing resin used as the base of the surface side sealing film and the back side sealing film, ethylene-polar monomers such as ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA) An ethylene / α-olefin copolymer polymerized using a copolymer or a metallocene catalyst is generally used because of its excellent insulation and sealing properties.
太陽電池用封止膜を用いて太陽電池を製造するには、二重真空室方式等の真空ラミネータ内で各部材を積層し、脱気した後、加熱及び加圧することにより行われるのが一般的である。加熱により太陽電池用封止膜が溶融した後、更に太陽電池用封止膜に含まれる封止用樹脂が架橋することにより発電素子が強固に封止される。 In order to manufacture a solar cell using a solar cell sealing film, each member is laminated in a vacuum laminator such as a double vacuum chamber method, degassed, and then heated and pressurized. Is. After the solar cell sealing film is melted by heating, the power generation element is firmly sealed by further crosslinking the sealing resin contained in the solar cell sealing film.
太陽電池を製造する際には発電素子間において充填不足が生じることなく太陽電池用封止膜で封止する必要があるが、充填不足が発生しないようにするためには、太陽電池用封止膜を所定の厚みを持たせて形成し、加熱により溶融した太陽電池用封止膜の溶融物を発電素子間に十分に行き渡らせるようにしなければならない。 When manufacturing a solar cell, it is necessary to seal with a solar cell sealing film without causing insufficient filling between the power generation elements. To prevent insufficient charging, solar cell sealing is required. The film must be formed to have a predetermined thickness, and the melt of the solar cell sealing film melted by heating must be sufficiently distributed between the power generation elements.
しかしながら、EVA等の封止用樹脂は一般に高価であるため、所定の厚みを有する太陽電池用封止膜を作製するには製造コストがかかるという問題がある。そのため、充填不足が生じることなく封止することができ、且つ、厚みの薄い太陽電池用封止膜の開発が望まれている。太陽電池用封止膜を薄くすることができれば、搬送時などに梱包材に多くの太陽電池用封止膜を梱包して搬送することが可能であるため、この点でも太陽電池用封止膜の薄膜化が求められている。 However, since sealing resins such as EVA are generally expensive, there is a problem that manufacturing cost is required to produce a solar cell sealing film having a predetermined thickness. Therefore, it is desired to develop a sealing film for a solar cell that can be sealed without insufficient filling and has a small thickness. If the solar cell sealing film can be made thin, it is possible to pack and transport a large number of solar cell sealing films in a packing material during transportation. There is a demand for a thinner film.
また、太陽電池は通常屋外に設置されるため、日中の高温環境下及び夜間の低温環境下を日々繰り返すことにより、太陽電池用封止膜が劣化する場合がある。そのため、高温環境下と低温環境下を繰り返す条件下における太陽電池用封止膜の耐久性の向上も求められている。 In addition, since solar cells are usually installed outdoors, the solar cell sealing film may be deteriorated by repeating the daytime high temperature environment and the nighttime low temperature environment every day. Therefore, improvement of the durability of the sealing film for solar cells under the condition of repeating the high temperature environment and the low temperature environment is also demanded.
したがって、本発明の目的は、厚さを薄く形成した場合であっても、充填不良が生じず、耐久性に優れる太陽電池用封止膜を提供することにある。また、本発明の目的は、この太陽電池用封止膜を使用した太陽電池の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell sealing film that is excellent in durability without causing defective filling even when the thickness is thin. Moreover, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the solar cell which uses this sealing film for solar cells.
上記目的は、封止用樹脂を含む太陽電池用封止膜であって、更に熱膨張性粒子を含み、該熱膨張性粒子の含有量は、前記封止用樹脂100質量部に対して0.1〜50質量部であることを特徴とする太陽電池用封止膜により達成される。 The above object is a solar cell sealing film containing a sealing resin, further including thermally expandable particles, and the content of the thermally expandable particles is 0 with respect to 100 parts by mass of the sealing resin. 0.1 to 50 parts by mass, which is achieved by a solar cell sealing film.
この構成によれば、熱膨張性粒子が膨張すると太陽電池用封止膜全体の体積が増えるとともに、膨張した太陽電池用封止膜が発電素子間に隙間なく行き渡るので、発電素子間において充填不足が生じることなく封止することが可能である。また、熱膨張性粒子が膨張して太陽電池用封止膜の体積が増える分、熱膨張性粒子が膨張する前の太陽電池用封止膜の厚さを薄くすることが可能である。さらに、上記太陽電池用封止膜は高温及び低温環境下を繰り返す条件下における耐久性に優れている。 According to this configuration, when the thermally expandable particles expand, the volume of the entire solar cell sealing film increases, and the expanded solar cell sealing film spreads between the power generating elements without gaps. It is possible to seal without generating. In addition, since the thermally expandable particles expand and the volume of the solar cell sealing film increases, it is possible to reduce the thickness of the solar cell sealing film before the thermal expandable particles expand. Furthermore, the solar cell sealing film is excellent in durability under repeated conditions of high temperature and low temperature.
本発明の好ましい態様は以下のとおりである。
(1)前記熱膨張性粒子は、熱可塑性樹脂中に熱で気化する物質を含む粒子である。
(2)前記封止用樹脂はエチレン−酢酸ビニル共重合体である。エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)は経時的に酸を発生し、太陽電池の電極の腐食の原因となるが、本発明は封止膜の薄膜化により従来よりもEVAの使用量を低減することができるので、電極の腐食を抑えることが可能となる。
(3)更に架橋剤を含む。封止用樹脂を架橋させることにより、熱膨張性粒子が膨張することにより形成した気泡を強固に保持することが可能である。
Preferred embodiments of the present invention are as follows.
(1) The thermally expandable particles are particles containing a substance that is vaporized by heat in a thermoplastic resin.
(2) The sealing resin is an ethylene-vinyl acetate copolymer. Ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) generates acid over time and causes corrosion of solar cell electrodes. However, the present invention reduces the amount of EVA used compared to the prior art by making the sealing film thinner. Therefore, corrosion of the electrode can be suppressed.
(3) Further contains a crosslinking agent. By crosslinking the sealing resin, it is possible to firmly hold the bubbles formed by the expansion of the thermally expandable particles.
また、上記目的は、表面側透明保護部材、表面側封止膜、発電素子、裏面側封止膜及び裏面側保護部材をこの順で積層することにより積層体を得、該積層体を加圧及び加熱する工程を含む太陽電池の製造方法において、
裏面側封止膜として上記太陽電池用封止膜をし、前記加熱により前記熱膨張性粒子を膨張させることを特徴とする製造方法により達成される。加熱は100〜250℃の温度で行うことが好ましい。
In addition, the above object is to obtain a laminate by laminating a surface side transparent protective member, a surface side sealing film, a power generating element, a back side sealing film, and a back side protective member in this order, and pressurize the laminate. And a solar cell manufacturing method including a heating step,
The solar cell sealing film is used as a back surface side sealing film, and the thermally expandable particles are expanded by the heating. Heating is preferably performed at a temperature of 100 to 250 ° C.
本発明の太陽電池用封止膜は、厚さを薄い場合でも充填不良が生じず、また、耐久性にも優れている。厚みが薄い分、封止用樹脂の使用量が少なくすることができるので、製造コストを低減することができ、また、梱包時に従来よりも多くの太陽電池用封止膜を梱包して搬送することが可能である。また、本発明の太陽電池用封止膜を使用して作製された太陽電池は耐久性にも優れている。 The sealing film for solar cells of the present invention does not cause poor filling even when the thickness is small, and is excellent in durability. Since the amount of the sealing resin used can be reduced by the thin thickness, the manufacturing cost can be reduced, and more solar cell sealing films can be packed and transported at the time of packing. It is possible. Moreover, the solar cell produced using the solar cell sealing film of this invention is excellent also in durability.
[熱膨張性粒子]
以下、本発明を詳細に説明する。上述したように、本発明の太陽電池用封止膜は封止用樹脂及び熱膨張性粒子を含む。熱膨張性粒子としては、熱可塑性樹脂中に熱で気化する物質を含む粒子を使用することができる。好ましくは、熱可塑性樹脂から構成された外殻部と、外殻部により内包された熱で気化する物質とを有する熱膨張性粒子を使用する。このような熱膨張性粒子は、加熱すると熱で気化する物質が気化し、加熱により軟化した熱可塑性樹脂が膨張して空隙が生じる。なお熱膨張性粒子は、太陽電池用封止膜に直接混入する事が必要である。太陽電池用封止膜が加熱により硬化する熱硬化型の場合、空隙はつぶれずに安定する。また、発電素子と接する部分に熱膨張性粒子が混入されていないと、熱膨張性粒子の混入によるクッション性と充填性改善の効果が発揮されない。
[Thermal expandable particles]
Hereinafter, the present invention will be described in detail. As described above, the solar cell sealing film of the present invention includes a sealing resin and thermally expandable particles. As the heat-expandable particles, particles containing a substance that is vaporized by heat in a thermoplastic resin can be used. Preferably, thermally expandable particles having an outer shell portion made of a thermoplastic resin and a substance that is vaporized by heat contained in the outer shell portion are used. Such a heat-expandable particle vaporizes a substance that is vaporized by heat, and the thermoplastic resin softened by heating expands to form voids. In addition, it is necessary to mix thermally expansible particle | grains directly in the sealing film for solar cells. In the case of a thermosetting type in which the solar cell sealing film is cured by heating, the voids are stable without being crushed. Further, if the thermally expandable particles are not mixed in the portion in contact with the power generating element, the effect of improving cushioning and filling properties due to the mixing of the thermally expandable particles cannot be exhibited.
上記熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。 Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate. These thermoplastic resins may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
熱で気化する物質としては、例えば常温で液体の炭化水素、好ましくは炭素原子数2〜10の炭化水素、具体的には、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、ヘプタン等の低分子炭化水素が挙げられる。これらの熱膨張化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。 Examples of the substance that is vaporized by heat include hydrocarbons that are liquid at room temperature, preferably hydrocarbons having 2 to 10 carbon atoms, specifically, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, and n-hexane. And low molecular hydrocarbons such as heptane. These thermal expansion compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
熱膨張性粒子における熱で気化する物質の含有量は、特に限定されないが、熱膨張性粒子の質量を基準として2〜60質量%、好ましくは5〜50質量%である。 The content of the substance that is vaporized by heat in the thermally expandable particles is not particularly limited, but is 2 to 60% by mass, preferably 5 to 50% by mass based on the mass of the thermally expandable particles.
熱膨張性粒子の膨張後の平均粒子径は2〜200μmが好ましく、20〜150μmが特に好ましい。熱膨張性粒子の膨張前の平均粒子径は例えば1〜100μm、好ましくは10〜70μm、更に好ましくは10〜45μm、特に26〜34μmである。本発明において平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を使用し、湿式測定法により熱膨張性微粒子を測定することにより得た体積平均径D50値のことをいう。 The average particle diameter of the thermally expandable particles after expansion is preferably 2 to 200 μm, particularly preferably 20 to 150 μm. The average particle diameter of the thermally expandable particles before expansion is, for example, 1 to 100 μm, preferably 10 to 70 μm, more preferably 10 to 45 μm, and particularly 26 to 34 μm. The average particle diameter in the present invention, using a laser diffraction type particle size distribution measuring device corresponds to a volume mean diameter D 50 values obtained by measuring the thermal expansive particle by a wet measuring method.
太陽電池用封止膜における熱膨張性粒子の含有量は、封止用樹脂100質量部に対して0.1〜50質量部、好ましくは0.5〜20質量部、より好ましくは0.5〜15質量部、更に好ましくは0.8〜10質量部、特に1〜5質量部である。この範囲より多いと、膨張により形成される気泡が増える分、ガラスとの接触面積が低下するため接着力が低下する場合がある。また、この範囲より少ないと発電素子間の充填不良防止と太陽電池用封止膜の薄膜化の両立を達成することができなくなる場合がある。 The content of the thermally expandable particles in the solar cell sealing film is 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 100 parts by weight of the sealing resin. To 15 parts by mass, more preferably 0.8 to 10 parts by mass, particularly 1 to 5 parts by mass. If the amount is larger than this range, the contact area with the glass is reduced by the amount of bubbles formed by expansion, and the adhesive force may be reduced. On the other hand, if it is less than this range, it may not be possible to achieve both the prevention of filling defects between the power generating elements and the reduction in the thickness of the solar cell sealing film.
熱膨張性粒子の膨張開始温度は例えば100〜180℃、好ましくは120〜150℃、特に130〜140℃である。熱膨張開始温度は、熱膨張性粒子を構成する熱可塑性樹脂の軟化温度、太陽電池作製時の加熱温度、使用する封止用樹脂の融点及び架橋剤の反応温度などにより適宜設定及び選択することができる。熱膨張性粒子の最大膨張温度は150〜180℃、好ましくは160〜175℃である。 The expansion start temperature of the thermally expandable particles is, for example, 100 to 180 ° C., preferably 120 to 150 ° C., particularly 130 to 140 ° C. The thermal expansion start temperature is appropriately set and selected according to the softening temperature of the thermoplastic resin constituting the thermally expandable particles, the heating temperature at the time of manufacturing the solar cell, the melting point of the sealing resin used, the reaction temperature of the crosslinking agent, and the like. Can do. The maximum expansion temperature of the thermally expandable particles is 150 to 180 ° C, preferably 160 to 175 ° C.
[封止用樹脂]
本発明において封止用樹脂は、発電素子を封止するために使用される樹脂であればどのようなものでもよい。好ましくは、封止用樹脂はオレフィン(共)重合体やポリビニルアセタール系樹脂(例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール(PVB樹脂)、変性PVB)等の熱可塑性ポリマーである。
[Resin for sealing]
In the present invention, the sealing resin may be any resin as long as it is a resin used for sealing the power generation element. Preferably, the sealing resin is a thermoplastic polymer such as an olefin (co) polymer or a polyvinyl acetal resin (for example, polyvinyl formal, polyvinyl butyral (PVB resin), modified PVB).
ここで、オレフィン(共)重合体とは、エチレン・α−オレフィン共重合体(例えば、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α−オレフィン共重合体(m−LLDPE)等)、ポリエチレン(例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等)、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィンの重合体又は共重合体、及びエチレン−極性モノマー共重合体等のオレフィンと極性モノマーとの共重合体を意味し、太陽電池用封止膜に要求される接着性、透明性等を有するものとする。オレフィン(共)重合体として、これらの1種を用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。本発明において、オレフィン(共)重合体としては、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α−オレフィン共重合体(m−LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン、ポリブテン及びエチレン−極性モノマー共重合体からなる群から選択される少なくとも1種以上の重合体であることが好ましい。特に、加工性に優れ、架橋剤による架橋構造を形成することができ、接着性が高い太陽電池用封止膜を形成することができることから、オレフィン(共)重合体が、エチレン−極性モノマー共重合体及び/又はメタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α−オレフィン共重合体(m−LLDPE)ことが好ましい。 Here, the olefin (co) polymer means an ethylene / α-olefin copolymer (for example, an ethylene / α-olefin copolymer (m-LLDPE) polymerized using a metallocene catalyst), polyethylene (for example, Olefin polymers such as low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), polypropylene, polybutene, and the like, and copolymers of olefins and polar monomers such as ethylene-polar monomer copolymers. It means a copolymer and has adhesiveness and transparency required for a sealing film for solar cells. As the olefin (co) polymer, one of these may be used, or two or more may be mixed and used. In the present invention, as the olefin (co) polymer, an ethylene / α-olefin copolymer (m-LLDPE) polymerized using a metallocene catalyst, a low density polyethylene (LDPE), a linear low density polyethylene (LLDPE). ), At least one polymer selected from the group consisting of polypropylene, polybutene and ethylene-polar monomer copolymers. In particular, the olefin (co) polymer is an ethylene-polar monomer copolymer because it is excellent in processability, can form a crosslinked structure with a crosslinking agent, and can form a solar cell sealing film with high adhesion. An ethylene / α-olefin copolymer (m-LLDPE) polymerized using a polymer and / or a metallocene catalyst is preferred.
エチレン−極性モノマー共重合体の極性モノマーは、不飽和カルボン酸、その塩、そのエステル、そのアミド、ビニルエステル、一酸化炭素等を例示することができる。より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、これら不飽和カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウムなどの1価金属の塩やマグネシウム、カルシウム、亜鉛などの多価金属の塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、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、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、マレイン酸ジメチル等の不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、一酸化炭素、二酸化硫黄などの一種又は二種以上などを例示することができる。 Examples of the polar monomer of the ethylene-polar monomer copolymer include an unsaturated carboxylic acid, a salt thereof, an ester thereof, an amide thereof, a vinyl ester, and carbon monoxide. More specifically, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itaconic acid, monomethyl maleate, monoethyl maleate, maleic anhydride, itaconic anhydride, lithium of these unsaturated carboxylic acids, sodium, Salts of monovalent metals such as potassium, salts of polyvalent metals such as magnesium, calcium and zinc, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate, isooctyl acrylate, methacrylic acid Examples include unsaturated carboxylic acid esters such as methyl, ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate, and dimethyl maleate, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, carbon monoxide, sulfur dioxide, etc. be able to.
エチレン−極性モノマー共重合体として、より具体的には、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のようなエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル−不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体のようなエチレン−ビニルエステル共重合体等を代表例として例示することができる。 More specifically, as the ethylene-polar monomer copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer such as ethylene-methacrylic acid copolymer, the ethylene-unsaturated carboxylic acid Ionomer in which some or all of carboxyl groups of copolymer are neutralized with the above metal, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene- Isobutyl acrylate copolymer, ethylene-unsaturated carboxylic acid ester copolymer such as ethylene-n-butyl acrylate copolymer, ethylene-isobutyl acrylate-methacrylic acid copolymer, ethylene-n-butyl acrylate -Ethylene-unsaturated carboxylic acid ester-unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid copolymer Some or all of the copolymer and its carboxyl group ionomer neutralized with the metal, ethylene - can be exemplified vinyl ester copolymer as a typical example - ethylene such as vinyl acetate copolymer.
エチレン−極性モノマー共重合体としては、JIS K7210で規定されるメルトフローレートが、35g/10分以下、特に3〜6g/10分のものを使用するのが好ましい。このようなメルトフローレートを有するエチレン−極性モノマー共重合体を用いることで、加工性に優れた太陽電池用封止膜とすることができる。なお、本発明において、メルトフローレート(MFR)の値は、JIS K7210に従い、190℃、荷重21.18Nの条件に基づいて測定されたものである。 As the ethylene-polar monomer copolymer, it is preferable to use a copolymer having a melt flow rate defined by JIS K7210 of 35 g / 10 min or less, particularly 3 to 6 g / 10 min. By using an ethylene-polar monomer copolymer having such a melt flow rate, a solar cell sealing film having excellent processability can be obtained. In the present invention, the value of the melt flow rate (MFR) is measured based on conditions of 190 ° C. and a load of 21.18 N according to JIS K7210.
エチレン−極性モノマー共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体が好ましく、特にEVAが好ましい。 Examples of the ethylene-polar monomer copolymer include ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), ethylene-ethyl methacrylate copolymer, and ethylene-methyl acrylate copolymer. An ethylene-ethyl acrylate copolymer is preferable, and EVA is particularly preferable.
樹脂材料としてEVAを使用する場合、EVAにおける酢酸ビニルの含有率は、20〜35質量%、さらに22〜32質量%、特に24〜30質量%とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が20質量%未満であると、封止膜の接着性が充分でない恐れがあり、35質量%を超えると酸が生じやすくなり、太陽電池の電極の腐食の原因となる場合がある。 When EVA is used as the resin material, the content of vinyl acetate in EVA is preferably 20 to 35% by mass, more preferably 22 to 32% by mass, and particularly preferably 24 to 30% by mass. If the vinyl acetate content is less than 20% by mass, the adhesiveness of the sealing film may not be sufficient. If it exceeds 35% by mass, acid is likely to be generated, which causes corrosion of the electrodes of the solar cell. There is.
m−LLDPEは、エチレン由来の構成単位を主成分とし、更に炭素数3〜12のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1-へキセン、1−オクテン、4−メチルペンテン−1、4−メチル−へキセン−1、4,4−ジメチル−ペンテン−1等由来の1種又は複数種の構成単位を有するエチレン・α−オレフィン共重合体(ターポリマー等も含む)である。エチレン・α−オレフィン共重合体の具体例としては、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−ペンテン−1共重合体、エチレン・ブテン・ヘキセンターポリマー、エチレン・プロピレン・オクテンターポリマー、エチレン・ブテン・オクテンターポリマー等が挙げられる。エチレン・α−オレフィン共重合体におけるα−オレフィンの含有量は、5〜40質量%が好ましく、10〜35質量%がより好ましく、15〜30質量%が更に好ましい。α−オレフィンの含有量が少ないと太陽電池用封止膜の柔軟性や耐衝撃性が十分でない場合があり、多過ぎると耐熱性が低い場合がある。 m-LLDPE is composed mainly of a structural unit derived from ethylene and further has an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, such as propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 4-methylpentene-1, An ethylene / α-olefin copolymer (including a terpolymer and the like) having one or more structural units derived from 4-methyl-hexene-1, 4,4-dimethyl-pentene-1, and the like. Specific examples of the ethylene / α-olefin copolymer include an ethylene / 1-butene copolymer, an ethylene / 1-octene copolymer, an ethylene-4-methyl-pentene-1 copolymer, an ethylene / butene / hexene copolymer. Center polymers, ethylene / propylene / octene terpolymers, ethylene / butene / octene terpolymers, and the like. The content of the α-olefin in the ethylene / α-olefin copolymer is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 35% by mass, and still more preferably 15 to 30% by mass. When the content of α-olefin is small, the flexibility and impact resistance of the solar cell sealing film may not be sufficient, and when it is too large, the heat resistance may be low.
m−LLPDEを重合するメタロセン触媒としては、公知のメタロセン触媒を用いれば良く、特に制限はない。メタロセン触媒は、一般に、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の遷移金属をπ電子系のシクロペンタジエニル基又は置換シクロペンタジエニル基等を含有する不飽和環状化合物で挟んだ構造の化合物であるメタロセン化合物と、アルキルアルミノキサン、アルキルアルミニウム、アルミニウムハライド、アルキルアルミニウムルハライド等のアルミニウム化合物等の助触媒とを組合せたものである。メタロセン触媒は、活性点が均一であるという特徴があり(シングルサイト触媒)、通常、分子量分布が狭く、各分子のコモノマー含有量がほぼ等しい重合体が得られる。 A known metallocene catalyst may be used as the metallocene catalyst for polymerizing m-LLPDE, and is not particularly limited. The metallocene catalyst is generally a compound having a structure in which a transition metal such as titanium, zirconium or hafnium is sandwiched between unsaturated cyclic compounds containing a π-electron cyclopentadienyl group or a substituted cyclopentadienyl group. And a promoter such as an aluminum compound such as alkylaluminoxane, alkylaluminum, aluminum halide, and alkylaluminum halide. Metallocene catalysts are characterized by a uniform active site (single site catalyst), and usually a polymer having a narrow molecular weight distribution and an approximately equal comonomer content of each molecule is obtained.
本発明において、m−LLDPEの密度(JIS K 7112に準ずる。以下同じ)は、特に制限はないが、0.860〜0.930g/cm3が好ましい。また、m−LLDPEのメルトフローレート(MFR)(JIS−K7210に準ずる)は、特に制限はないが、1.0g/10分以上が好ましく、1.0〜50.0g/10分がより好ましく、3.0〜30.0g/10分が更に好ましい。なお、MFRは、190℃、荷重21.18Nの条件で測定されたものである。 In the present invention, the density of m-LLDPE (according to JIS K 7112; the same applies hereinafter) is not particularly limited, but is preferably 0.860 to 0.930 g / cm 3 . The melt flow rate (MFR) of m-LLDPE (according to JIS-K7210) is not particularly limited, but is preferably 1.0 g / 10 min or more, more preferably 1.0 to 50.0 g / 10 min. 3.0 to 30.0 g / 10 min is more preferable. In addition, MFR is measured on condition of 190 degreeC and load 21.18N.
本発明において、m−LLDPEは市販のものを使用することもできる。例えば、日本ポリエチレン社製のハーモレックスシリーズ、カーネルシリーズ、プライムポリマー社製のエボリューシリーズ、住友化学社製のエクセレンGMHシリーズ、エクセレンFXシリーズ等が挙げられる。 In the present invention, commercially available m-LLDPE may be used. For example, Harmolex series, Kernel series manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., Evolution series manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Excellen GMH series, Excellen FX series manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and the like can be mentioned.
上記列挙した封止用樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。 The encapsulating resins listed above may be used alone or in combination of two or more.
[架橋剤]
本発明の太陽電池用封止膜には、架橋剤を含有させ、封止用樹脂の架橋構造を形成することが好ましい。架橋構造を形成させることにより、膨張性粒子の膨張後の気泡構造を長期に亘り維持することが可能である。架橋剤は、有機過酸化物又は光重合開始剤を用いることが好ましい。なかでも、接着力、耐湿性、耐貫通性の温度依存性が改善された封止膜が得られることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。
[Crosslinking agent]
The sealing film for solar cell of the present invention preferably contains a crosslinking agent to form a crosslinked structure of the sealing resin. By forming a crosslinked structure, it is possible to maintain the cell structure after expansion of the expandable particles for a long period of time. As the crosslinking agent, an organic peroxide or a photopolymerization initiator is preferably used. Among these, it is preferable to use an organic peroxide because a sealing film with improved temperature dependency of adhesive strength, moisture resistance, and penetration resistance can be obtained.
有機過酸化物としては、100℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期10時間の分解温度が70℃以上のものが好ましい。 Any organic peroxide can be used as long as it decomposes at a temperature of 100 ° C. or higher to generate radicals. The organic peroxide is generally selected in consideration of the film formation temperature, the adjustment conditions of the composition, the curing temperature, the heat resistance of the adherend, and the storage stability. In particular, those having a decomposition temperature of 70 hours or more with a half-life of 10 hours are preferred.
前記有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤、tert−ヘキシルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシピバレート、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ジ−n−オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、スクシニックアシドパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、4−メチルベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、m−トルオイル+ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサネート、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサネート、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサネート、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、tert−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert−ブチルパーオキシマレイックアシド、tert−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルヘキサン、tert−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(メチルベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、tert−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、等が挙げられる。 Examples of the organic peroxide include, from the viewpoint of resin processing temperature and storage stability, for example, benzoyl peroxide curing agent, tert-hexyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, 3, 5, 5- Trimethylhexanoyl peroxide, di-n-octanoyl peroxide, lauroyl peroxide, stearoyl peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, succinic acid peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1-cyclohexyl-1-methylethyl Peroxy-2-ethylhexanoate, tert-hexyl par Xyl-2-ethylhexanoate, 4-methylbenzoyl peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, m-toluoyl + benzoyl peroxide, benzoyl peroxide, 1,1-bis (tert-butyl Peroxy) -2-methylcyclohexanate, 1,1-bis (tert-hexylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexanate, 1,1-bis (tert-hexylperoxy) cyclohexanate 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis (tert-hexylperoxy)- 3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,2-bis (4,4-di tert-butylperoxycyclohexyl) propane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclododecane, tert-hexylperoxyisopropyl monocarbonate, tert-butylperoxymaleic acid, tert-butylperoxy-3, 3,5-trimethylhexane, tert-butylperoxylaurate, 2,5-dimethyl-2,5-di (methylbenzoylperoxy) hexane, tert-butylperoxyisopropylmonocarbonate, tert-butylperoxy-2 -Ethylhexyl monocarbonate, tert-hexyl peroxybenzoate, 2,5-di-methyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, and the like.
ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、70℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであればいずれも使用可能であるが、半減期10時間の分解温度が50℃以上のものが好ましく、調製条件、成膜温度、硬化(貼り合わせ)温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して適宜選択できる。使用可能なベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキシル−2,5−ビスパーオキシベンゾエート、p−クロロベンゾイルパーオキサイド、m−トルオ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、t−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤は1種でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。 As the benzoyl peroxide-based curing agent, any can be used as long as it decomposes at a temperature of 70 ° C. or higher to generate radicals, and those having a decomposition temperature of 50 hours or higher with a half-life of 10 hours are preferable, It can be appropriately selected in consideration of preparation conditions, film formation temperature, curing (bonding) temperature, heat resistance of the adherend, and storage stability. Usable benzoyl peroxide curing agents include, for example, benzoyl peroxide, 2,5-dimethylhexyl-2,5-bisperoxybenzoate, p-chlorobenzoyl peroxide, m-toluoyl peroxide, 2, Examples include 4-dichlorobenzoyl peroxide and t-butyl peroxybenzoate. The benzoyl peroxide curing agent may be used alone or in combination of two or more.
有機過酸化物として、特に、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、又はtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネートが好ましい。これにより、良好に架橋され、優れた透明性を有する太陽電池用封止膜が得られる。 As the organic peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane or tert-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate is particularly preferable. Thereby, the sealing film for solar cells which is bridge | crosslinked favorably and has the outstanding transparency is obtained.
太陽電池用封止膜に使用する有機過酸化物の含有量は、封止用樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜3質量部であることが好ましい。有機過酸化物の含有量は、少ないと架橋硬化時において架橋速度が低下する場合があり、多くなると共重合体との相溶性が悪くなる恐れがある。 The content of the organic peroxide used for the solar cell sealing film is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sealing resin. Preferably there is. If the content of the organic peroxide is small, the crosslinking speed may be lowered during the crosslinking and curing, and if the content is large, the compatibility with the copolymer may be deteriorated.
また、光重合開始剤としては、公知のどのような光重合開始剤でも使用することができるが、配合後の貯蔵安定性の良いものが望ましい。このような光重合開始剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノプロパン−1などのアセトフェノン系、ベンジルジメチルケタ−ルなどのベンゾイン系、ベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、イソプロピルチオキサントン、2−4−ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン系、その他特殊なものとしては、メチルフェニルグリオキシレ−トなどが使用できる。特に好ましくは、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノプロパン−1、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら光重合開始剤は、必要に応じて、4−ジメチルアミノ安息香酸のごとき安息香酸系又は、第3級アミン系などの公知慣用の光重合促進剤の1種または2種以上を任意の割合で混合して使用することができる。また、光重合開始剤のみの1種単独または2種以上の混合で使用することができる。 As the photopolymerization initiator, any known photopolymerization initiator can be used, but a photopolymerization initiator having good storage stability after blending is desirable. Examples of such a photopolymerization initiator include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl). Acetophenones such as 2-morpholinopropane-1, benzoins such as benzyldimethylketal, benzophenones such as benzophenone, 4-phenylbenzophenone and hydroxybenzophenone, thioxanthones such as isopropylthioxanthone and 2-4-diethylthioxanthone, As other special ones, methylphenylglyoxylate can be used. Particularly preferably, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropane-1, Examples include benzophenone. These photopolymerization initiators may contain one or two or more kinds of known and commonly used photopolymerization accelerators such as benzoic acid-based or tertiary amine-based compounds such as 4-dimethylaminobenzoic acid as required. Can be mixed and used. Moreover, it can be used individually by 1 type of only a photoinitiator, or 2 or more types of mixture.
前記光重合開始剤の含有量は、封止用樹脂100質量部に対して0.1〜5質量部、好ましくは0.2〜3質量部である。 Content of the said photoinitiator is 0.1-5 mass parts with respect to 100 mass parts of sealing resin, Preferably it is 0.2-3 mass parts.
[架橋助剤]
本発明の太陽電池用封止膜は、さらに架橋助剤を含んでいることが好ましい。架橋助剤は、封止用樹脂のゲル分率を向上させ、太陽電池用封止膜の接着性、耐候性を向上させることができる。
[Crosslinking aid]
It is preferable that the sealing film for solar cells of the present invention further contains a crosslinking aid. The crosslinking aid can improve the gel fraction of the sealing resin and improve the adhesion and weather resistance of the solar cell sealing film.
架橋助剤の含有量は、封止用樹脂100質量部に対して、通常0.1〜5質量部、好ましくは0.1〜3質量部、特に好ましくは0.3〜2.0質量部で使用される。これにより、更に架橋後の硬度が向上した封止膜が得られる。 The content of the crosslinking aid is usually 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 3 parts by weight, particularly preferably 0.3 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the sealing resin. Used in. Thereby, the sealing film which the hardness after bridge | crosslinking improved further is obtained.
前記架橋助剤(官能基としてラジカル重合性基を有する化合物)としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の3官能の架橋助剤の他、(メタ)アクリルエステル(例、NKエステル等)の単官能又は2官能の架橋助剤等を挙げることができる。なかでも、トリアリルシアヌレートおよびトリアリルイソシアヌレートが好ましく、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましい。 Examples of the crosslinking aid (compound having a radical polymerizable group as a functional group) include trifunctional crosslinking aids such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate, and (meth) acrylic esters (eg, NK ester) ) Monofunctional or bifunctional crosslinking aids. Of these, triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate are preferable, and triallyl isocyanurate is particularly preferable.
[接着性向上剤]
本発明の太陽電池用封止膜においては、更に、接着向上剤を含んでいても良い。接着向上剤としては、シランカップリング剤を用いることができる。これにより、更に優れた接着力を有する太陽電池用封止膜とすることができる。前記シランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤は、単独で使用しても、又は2種以上組み合わせて使用しても良い。なかでも、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましく挙げられる。
[Adhesion improver]
The solar cell sealing film of the present invention may further contain an adhesion improver. As the adhesion improver, a silane coupling agent can be used. Thereby, it can be set as the sealing film for solar cells which has the further outstanding adhesive force. Examples of the silane coupling agent include γ-chloropropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, and γ-glycidoxypropyl. Trimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N Mention may be made of -β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Of these, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is particularly preferred.
本発明の太陽電池用封止膜におけるシランカップリング剤の含有量は、封止用樹脂100質量部に対して5質量部以下、好ましくは0.1〜2質量部であることが好ましい。 The content of the silane coupling agent in the solar cell sealing film of the present invention is 5 parts by mass or less, preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sealing resin.
[その他]
本発明の太陽電池用封止膜は、膜の種々の物性(機械的強度、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等)の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び/又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
[Others]
The sealing film for solar cells of the present invention improves or adjusts various physical properties of the film (optical properties such as mechanical strength and transparency, heat resistance, light resistance, crosslinking speed, etc.), especially improvement of mechanical strength. Therefore, if necessary, various additives such as a plasticizer, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound and / or an epoxy group-containing compound may further be included.
本発明の太陽電池用封止膜を形成するには、公知の方法に準じて行えばよい。例えば、上述した各成分を含む組成物を、通常の押出成形、又はカレンダ成形(カレンダリング)等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。押出成形ではダイ付近における温度上昇により熱膨張性粒子が意図せず膨張する場合があるため、カレンダ成形により行うことが好ましい。 What is necessary is just to perform according to a well-known method in order to form the sealing film for solar cells of this invention. For example, the composition containing each of the above-described components can be produced by a method of obtaining a sheet-like material by molding by ordinary extrusion molding, calendar molding (calendering) or the like. In extrusion molding, since the heat-expandable particles may expand unintentionally due to a temperature rise in the vicinity of the die, it is preferable to carry out by calendar molding.
上述したように、本発明の太陽電池用封止膜の厚さは、従来よりも薄くすることができる。例えば、0.1〜2mm、好ましくは0.25〜1mm、更に好ましくは0.25〜0.6mm、最も好ましくは0.25〜0.4mmである。 As described above, the thickness of the solar cell sealing film of the present invention can be made thinner than before. For example, it is 0.1 to 2 mm, preferably 0.25 to 1 mm, more preferably 0.25 to 0.6 mm, and most preferably 0.25 to 0.4 mm.
本発明の太陽電池の構造は、本発明の太陽電池用封止膜により太陽電池素子が封止されてなる構造を含んでいれば特に制限されない。例えば、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、本発明の太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。 The structure of the solar cell of the present invention is not particularly limited as long as it includes a structure in which the solar cell element is sealed with the solar cell sealing film of the present invention. For example, the structure etc. which sealed the cell for solar cells by interposing the sealing film for solar cells of this invention between the surface side transparent protection member and the back surface side protection member, and making it bridge-integrate are mentioned. .
なお、本発明において、太陽電池用セルの光が照射される側(受光面側)を「表面側」と称し、太陽電池用セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。 In addition, in this invention, the side (light-receiving surface side) where the light of the solar cell is irradiated is referred to as “front surface side”, and the surface opposite to the light-receiving surface of the solar cell is referred to as “back surface side”.
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、例えば、図1に示すように表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、単結晶又は多結晶シリコンセル等の発電素子14、裏面側封止膜13B及び裏面側保護部材12を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
In the solar cell, in order to sufficiently seal the solar cell, for example, as shown in FIG. 1, power generation of the surface side transparent
表面側透明保護部材11は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、0.1〜10mmが一般的であり、0.3〜5mmが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。
The surface side transparent
裏面側保護部材12は、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリアミドなどのプラスチックフィルムが好ましく用いられる。また、耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム/Al/フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムでも良い。ダブルガラス構造の太陽電池の場合にはガラス板を使用してもよい。
The back surface
なお、本発明の太陽電池用封止膜は、図1に示したような単結晶又は多結晶のシリコン結晶系の太陽電池用セルを用いた太陽電池だけでなく、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム(CIS)系太陽電池等の薄膜太陽電池の封止膜にも使用することもできる。この場合は、例えば、ガラス基板、ポリイミド基板、フッ素樹脂系透明基板等の表面側透明保護部材の表面上に化学気相蒸着法等により形成された薄膜太陽電池素子層上に、本発明の太陽電池用封止膜、裏面側保護部材を積層し、接着一体化させた構造、裏面側保護部材の表面上に形成された太陽電池素子上に、本発明の太陽電池用封止膜、表面側透明保護部材を積層し、接着一体化させた構造、又は表面側透明保護部材、表面側封止膜、薄膜太陽電池素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層し、接着一体化させた構造等が挙げられる。なお、本発明において、太陽電池用セルや薄膜太陽電池素子を総称して発電素子という。 The solar cell sealing film of the present invention is not limited to a solar cell using a single crystal or polycrystalline silicon crystal solar cell as shown in FIG. It can also be used for a sealing film of a thin film solar cell such as a solar cell and a copper indium selenide (CIS) solar cell. In this case, for example, the solar cell of the present invention is formed on a thin film solar cell element layer formed by a chemical vapor deposition method or the like on the surface of a surface side transparent protective member such as a glass substrate, a polyimide substrate, or a fluororesin transparent substrate. On the solar cell element formed on the surface of the back surface side protective member, the structure for laminating the battery sealing film and the back surface side protective member and adhering and integrating them, the front surface side Laminated transparent protective member, bonded and integrated structure, or front side transparent protective member, front side sealing film, thin film solar cell element, back side sealing film, and back side protective member are laminated in this order, For example, a structure that is bonded and integrated. In addition, in this invention, the cell for solar cells and a thin film solar cell element are named generically, and it is called an electric power generation element.
次に、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。本発明の太陽電池の製造方法は、図1に示すように、表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、発電素子14、裏面側着色封止膜13B及び裏面側保護部材12をこの順で積層することにより積層体10を得、この積層体10を加圧及び加熱する工程を有する。積層体10を加圧及び加熱する工程は、例えば、膨張自在なダイヤフラムを有する真空ラミネータ、特に図2に示す二重真空室方式による真空ラミネータを用いて行うことが好ましい。
Next, the manufacturing method of the solar cell of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a solar cell of the present invention includes a front side transparent
図2に示す真空ラミネータ100は、ダイヤフラム103を具備する上側チャンバ102と、積層体10を載置するための載置台105を具備する下側チャンバ101とを有する。真空ラミネータ100では、上側チャンバ102及び下側チャンバ101内を真空引きした後、ダイヤフラム103により積層体10が加圧される。上側チャンバ102及び下側チャンバ101内の真空引きは、下側チャンバ用排気口106に接続された下側チャンバ用真空ポンプ107、及び上側チャンバ用排気口108に接続された上側チャンバ用真空ポンプ109により行われる。
A
このような真空ラミネータを用いて積層体10を加圧するには、初めに、下側チャンバ101内に設けられた載置台105に、表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、発電素子14、裏面側着色封止膜13B、及び裏面側保護部材12をこの順で積層した積層体10を載置する。次に、上側チャンバ102及び下側チャンバ101をそれぞれ上側チャンバ用真空ポンプ109及び下側チャンバ用真空ポンプ107により減圧して真空にした後、上側チャンバ102内を好ましくは大気圧以上の圧力とする。これにより、積層体10の最上面がダイヤフラム103により押圧され、積層体10が加圧される。
In order to pressurize the laminate 10 using such a vacuum laminator, first, the surface-side transparent
上側チャンバ102内及び下側チャンバ101内をそれぞれ真空とするには、まず上側チャンバ102及び下側チャンバ101内をそれぞれ、50〜150Pa、特に50〜100Paに減圧することにより行われるのが好ましい。真空時間は、例えば、0.1〜5分とする。その後、上側チャンバ内を40〜110kPa、特に60〜105kPaとすることでダイヤフラム103により、積層体が均一に加圧される。
In order to make each of the
積層体は、1.0×103Pa〜5.0×107Pa、特に60〜105kPaの圧力で加圧されるようにダイヤフラムの膨張度を調整するのが好ましい。プレス時間は、例えば、5〜15分である。 It is preferable to adjust the degree of expansion of the diaphragm so that the laminate is pressurized at a pressure of 1.0 × 10 3 Pa to 5.0 × 10 7 Pa, particularly 60 to 105 kPa. The pressing time is, for example, 5 to 15 minutes.
本発明の方法では、加圧と共に加熱を行う。加熱方法としては、図2に示す真空ラミネータ100全体をオーブンなどの高温環境において加熱する方法、図2に示す真空ラミネータ100の下側チャンバ101内に加熱板などの加熱媒体を導入して、積層体10を加熱する方法などが挙げられる。後者の方法は、例えば、載置台105として加熱板を用いたり、載置台105の上側及び/又は下側に加熱板を配置したり、積層体の上側及び/又は下側に加熱板を配置したりすることにより行われる。積層体10は100〜250℃、好ましくは120〜170℃の温度まで加熱することが好ましい。加熱温度は使用する熱膨張性粒子の膨張開始温度や最大膨張温度に応じて適宜設定することが好ましい。
In the method of the present invention, heating is performed together with pressurization. As a heating method, the
加熱は、真空ラミネータ及びオーブンを使用して2段階で行ってもよい。すなわち、まず真空ラミネータで、架橋剤が反応せず且つ熱膨張性粒子が膨張しない温度、例えば80〜110℃の温度で加熱して仮圧着した後、オーブンに入れて120〜170℃の温度で加熱して熱膨張性粒子を膨張させつつ封止用樹脂を架橋させてもよい。 Heating may be performed in two stages using a vacuum laminator and an oven. That is, first, in a vacuum laminator, after heating and pre-pressing at a temperature at which the crosslinking agent does not react and the thermally expandable particles do not expand, for example, at a temperature of 80 to 110 ° C., put in an oven at a temperature of 120 to 170 ° C. The sealing resin may be crosslinked while being heated to expand the thermally expandable particles.
本発明では太陽電池用封止膜に含まれる膨張性粒子が膨張することにより、その膨張部分により発電素子間の隙間が埋められるので、充填不良が生じることなく、太陽電池を製造することができる。また、膨張性粒子が膨張して太陽電池用封止膜全体の体積が増えるので、膨張前の太陽電池用封止膜の厚さを薄くすることができ、製造コストの低減及び搬送・運搬の効率化が図られる。さらに、本発明の太陽電池用封止膜を使用して製造された太陽電池は、高温環境下と低温環境下を繰り返す条件下における耐久性に優れている。本発明の太陽電池用封止膜は膨張性粒子が膨張することにより透明性が低下するため、裏面側封止膜として使用することが好適である。 In the present invention, since the expandable particles contained in the solar cell sealing film expand, the gap between the power generation elements is filled by the expanded portion, and thus a solar cell can be manufactured without causing poor filling. . In addition, since the expandable particles expand and the volume of the entire solar cell sealing film increases, the thickness of the solar cell sealing film before expansion can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced and transportation and transportation can be reduced. Efficiency is improved. Furthermore, the solar cell manufactured using the solar cell sealing film of the present invention is excellent in durability under conditions of repeated high temperature environment and low temperature environment. The solar cell sealing film of the present invention is preferably used as a back-side sealing film because the expandability of the expandable particles decreases the transparency.
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
(1−1)太陽電池用封止膜(裏面側封止膜)の作製(実施例1〜9、比較例2〜7)
下記表に示した配合で各材料をロールミルに供給し、70℃において混練して太陽電池用封止膜組成物を調製した。この太陽電池用封止膜組成物を、70℃においてカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜(厚さ0.3mm)を作製した。
(1-1) Preparation of solar cell sealing film (back surface side sealing film) (Examples 1 to 9, Comparative Examples 2 to 7)
Each material was supplied to a roll mill with the formulation shown in the following table, and kneaded at 70 ° C. to prepare a solar cell sealing film composition. This solar cell sealing film composition was calendered at 70 ° C., allowed to cool, and then a solar cell sealing film (thickness 0.3 mm) was produced.
(1−2)太陽電池の作製
表面側保護部材(白板ガラス100×160cm、厚さ3.0mm)/表面側封止膜/太陽電池セル(155×155mm、厚さ0.2mm、縦6個、横10個)/裏面側封止膜/裏面側保護部材(PETフィルム100×160cm、厚さ3.0mm)を、図2に示すタイプの真空ラミネータ100の下側チャンバ101内の載置台105(加熱板)上に、示した順で各部材を積層し、積層体10を得た。
(1-2) Production of solar cell Surface side protection member (
次に、下側チャンバ101内を真空引きし、下側チャンバ内を0.1Paとした状態で、5分間維持した。真空引きが終了してから、ダイヤフラム103による加圧を開始した。加圧は、1分20秒かけて0.1Paから101kPaの圧力とし、この圧力で10分間維持した。加熱は真空引きと同時に開始し、載置台(加熱板)105の温度を165℃まで昇温させ、加圧が終了するまでこの温度で維持した。放冷後、太陽電池を得た。
Next, the inside of the
裏面側封止膜は(1−1)で作製した太陽電池用封止膜であり、表面側封止膜は、EVA(VA含有率:26質量%、MFR:4g/10分)100質量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート1質量部、トリアリルイソシアヌレート1質量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.5質量部の配合で、(1−1)と同様にカレンダ成形で得たものであり、厚さは0.3mmである。 The back side sealing film is the solar cell sealing film prepared in (1-1), and the front side sealing film is EVA (VA content: 26% by mass, MFR: 4 g / 10 min) 100 parts by mass. , T-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate 1 part by mass, triallyl isocyanurate 1 part by mass, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane 0.5 part by mass, as in (1-1), calender It was obtained by molding and has a thickness of 0.3 mm.
(2−1)熱膨張性粒子を含まない太陽電池用封止膜の作製(比較例1)
熱膨張性粒子を配合しなかったこと以外は(1)と同様にして太陽電池用封止膜(0.6mm、比較例1で使用)を作成した。
(2-1) Production of solar cell sealing film not containing thermally expandable particles (Comparative Example 1)
A solar cell sealing film (0.6 mm, used in Comparative Example 1) was prepared in the same manner as (1) except that the thermally expandable particles were not blended.
(2−2)太陽電池(比較例)の作製
裏面側封止膜として、(2−1)で作製した太陽電池用封止膜を使用したこと以外は(1−2)と同様にして太陽電池を作製した。
(2-2) Production of Solar Cell (Comparative Example) The solar cell was produced in the same manner as (1-2) except that the solar cell encapsulation film produced in (2-1) was used as the back-side encapsulation membrane. A battery was produced.
<評価方法>
(1)充填不良
作製した太陽電池について、目視により充填不良が発生しているかどうかを確認した。◎は充填不良が全く認められなかったものであり、○は径が1mm以下の大きさの充填不良が3箇所以下だったものであり、△は径が2mm以下の大きさの充填不良が3箇所以下だったものであり、×はこれら以外のものである。
(2)ヒートショック試験(耐久性)
作製した太陽電池について、−40℃〜120℃の範囲で2時間を1サイクルとして加熱及び冷却を行い、100サイクル行った後に、目視にて太陽電池用封止膜の剥離の有無を確認した。◎は剥離が全く認められなかったものであり、○は剥離の大きさの径が10mm未満だったものであり、△は剥離の大きさの径が10mm以上30mm未満だったものであり、×は剥離の大きさの径が30mm以上であったものである。
結果を下記表に示す。
<Evaluation method>
(1) Poor filling About the produced solar cell, it was confirmed whether the filling defect had generate | occur | produced visually. ◎ indicates that no filling failure was observed, ○ indicates that there were 3 or less filling failures with a diameter of 1 mm or less, and △ indicates 3 filling failures with a diameter of 2 mm or less. The number is less than or equal to the number of places, and x is something other than these.
(2) Heat shock test (durability)
About the produced solar cell, it heated and cooled by making 2 hours into 1 cycle in the range of -40 degreeC-120 degreeC, and after performing 100 cycles, the presence or absence of peeling of the sealing film for solar cells was confirmed visually. ◎ indicates that no peeling was observed, ○ indicates that the diameter of the peeling was less than 10 mm, Δ indicates that the diameter of the peeling was 10 mm or more and less than 30 mm, Indicates that the diameter of the peeling is 30 mm or more.
The results are shown in the table below.
なお、下記表の示した材料の詳細は以下のとおりである。
EVA:酢酸ビニル含有率26質量%、MFR4.3g/10分(東ソー製、ウルトラセン634)
架橋剤:t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート(日油製、パーブチルE)
架橋助剤:トリアリルイソシアヌレート(日本化成製、TAIC)
シランカップリング剤:γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製、KBM503)
熱膨張性粒子(1):アドバンセルEHM303(積水化学工業製、平均粒子径26〜34μm、膨張開始温度130〜140℃、最大膨張温度160〜170℃)
熱膨張性粒子(2): アドバンセルEML101(積水化学工業製、平均粒子径14〜20μm、熱膨張開始温度120〜130℃、最大膨張温度160〜170℃)
熱膨張性粒子(3): アドバンセルEMH204(積水化学工業製、平均粒子径38〜44μm、熱膨張開始温度120〜130℃、最大膨張温度165〜175℃)
The details of the materials shown in the following table are as follows.
EVA: vinyl acetate content 26 mass%, MFR 4.3 g / 10 min (manufactured by Tosoh, Ultrasen 634)
Cross-linking agent: t-butyl peroxy-2-ethylhexyl monocarbonate (manufactured by NOF Corporation, perbutyl E)
Crosslinking aid: triallyl isocyanurate (Nippon Kasei, TAIC)
Silane coupling agent: γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone, KBM503)
Thermally expandable particles (1): Advancel EHM303 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., average particle size: 26 to 34 μm, expansion start temperature: 130 to 140 ° C., maximum expansion temperature: 160 to 170 ° C.)
Thermally expandable particles (2): Advancel EML101 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., average particle size: 14-20 μm, thermal expansion start temperature: 120-130 ° C., maximum expansion temperature: 160-170 ° C.)
Thermally expandable particles (3): Advancel EMH204 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., average particle size 38 to 44 μm, thermal expansion start temperature 120 to 130 ° C., maximum expansion temperature 165 to 175 ° C.)
<評価結果>
熱膨張性粒子が0.1〜50質量部の場合には、太陽電池用封止膜(裏面側封止膜)の厚さが0.3mmと薄い場合であっても充填不良が生じず、また、ヒートショック試験において良好な結果が得られ、耐久性に優れることが認められた。比較例1において厚さが0.6mmの太陽電池用封止膜(裏面側封止膜)を使用した場合ではヒートショック試験において大きな剥離が認められた。熱膨張性粒子の含有量が0.08質量部の場合にはヒートショック試験において良好な結果が得られなかった。熱膨張性粒子の含有量が60質量部の場合には充填不良が認められた。なお、実施例1〜6の膨張後の太陽電池用封止膜の気泡構造を確認したところ、独立気泡構造であることが確認された。
<Evaluation results>
When the thermally expandable particles are 0.1 to 50 parts by mass, even if the thickness of the solar cell sealing film (back surface side sealing film) is as thin as 0.3 mm, filling failure does not occur, Further, good results were obtained in the heat shock test, and it was recognized that the durability was excellent. In Comparative Example 1, when a solar cell sealing film (back surface side sealing film) having a thickness of 0.6 mm was used, large peeling was observed in the heat shock test. When the content of the thermally expandable particles was 0.08 parts by mass, good results were not obtained in the heat shock test. When the content of the heat-expandable particles was 60 parts by mass, poor filling was observed. In addition, when the bubble structure of the sealing film for solar cells after the expansion | swelling of Examples 1-6 was confirmed, it was confirmed that it is a closed-cell structure.
10 積層体
11 表面側透明保護部材
12 裏面側保護部材
13A 表面側封止膜
13B 裏面側封止膜
14 発電素子
15 接続タブ
100 真空ラミネータ
101 下側チャンバ
102 上側チャンバ
103 ダイヤフラム
105 載置台
106 下側チャンバ用排気口
107 下側チャンバ用真空ポンプ
108 上側チャンバ用排気口
109 上側チャンバ用真空ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
更に熱膨張性粒子を含み、該熱膨張性粒子の含有量は、前記封止用樹脂100質量部に対して0.1〜50質量部であることを特徴とする太陽電池用封止膜。 A sealing film for solar cells containing a sealing resin,
The solar cell sealing film further comprising thermally expandable particles, wherein the content of the thermally expandable particles is 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sealing resin.
前記裏面側封止膜として、請求項1〜4の何れか1項に記載の太陽電池用封止膜を使用し、
前記加熱により前記熱膨張性粒子を膨張させることを特徴とする製造方法。 A step of laminating a surface side transparent protective member, a surface side sealing film, a power generation element, a back surface side sealing film, and a back surface side protecting member in this order includes a step of pressing and heating the layered body. In the method for manufacturing a solar cell,
As the back surface side sealing film, using the solar cell sealing film according to any one of claims 1 to 4,
A production method comprising expanding the thermally expandable particles by the heating.
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