JP2018133468A - Solar cell 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。詳細には、本発明は、樹脂製の表面保護層を使用した太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module. Specifically, the present invention relates to a solar cell module using a resin surface protective layer.
近年、環境保護の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目されている。太陽電池モジュールの表面保護層としては、従来ガラスが用いられていたが、近年、太陽電池モジュールの軽量化のために、ガラスに代えてポリカーボネートなどの樹脂が用いられるようになってきている。 In recent years, photovoltaic power generation that converts light energy into electrical energy has attracted attention from the viewpoint of environmental protection. Conventionally, glass has been used as the surface protective layer of the solar cell module, but recently, in order to reduce the weight of the solar cell module, a resin such as polycarbonate has been used instead of glass.
例えば、特許文献1には、基材層の主成分をポリカーボネートとした太陽電池モジュール用フロントシートが記載されている。そして、このような構成とすることにより、軽量で、高い耐衝撃性を有する太陽電池モジュール用フロントシートを実現させている。 For example, Patent Document 1 describes a front sheet for a solar cell module in which the main component of a base material layer is polycarbonate. And by setting it as such a structure, the front sheet | seat for solar cell modules which is lightweight and has high impact resistance is implement | achieved.
また、特許文献1では、太陽電池セルを保護するため、エチレン−酢酸ビニル系樹脂などの合成樹脂の封止材により形成された充填剤層が記載されている。 Moreover, in patent document 1, in order to protect a photovoltaic cell, the filler layer formed with the sealing material of synthetic resins, such as ethylene-vinyl acetate type-resin, is described.
しかしながら、一般的に、樹脂の線膨張率はガラスの線膨張率より大きく、温度変化による熱伸縮の影響が大きい。そして、表面保護層が熱伸縮した場合、表面保護層と接着する充填剤層に応力が加わる。そのため、太陽電池モジュールに生じる温度差に比例して表面保護層や充填剤層の熱応力が大きくなる傾向にある。 However, in general, the linear expansion coefficient of resin is larger than that of glass, and the influence of thermal expansion and contraction due to temperature change is large. When the surface protective layer is thermally expanded and contracted, stress is applied to the filler layer that adheres to the surface protective layer. Therefore, the thermal stress of the surface protective layer and the filler layer tends to increase in proportion to the temperature difference generated in the solar cell module.
そして、太陽電池モジュールに生じる温度差により、充填剤層に大きな熱応力が加わった場合、充填剤層と接する太陽電池セルが破損したり、太陽電池セル間を電気的に接続するインターコネクタが切断したりするおそれがある。 And, when a large thermal stress is applied to the filler layer due to the temperature difference that occurs in the solar cell module, the solar cells in contact with the filler layer are damaged, or the interconnector that electrically connects the solar cells is cut There is a risk of doing so.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、温度差が生じた場合に、太陽電池セルの破損やインターコネクタの切断が生じにくい太陽電池モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a solar cell module in which damage to solar cells and disconnection of an interconnector are unlikely to occur when a temperature difference occurs.
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面側に配置され、樹脂により形成された表面保護層と、太陽電池セルと表面保護層との間に配置され、貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下のアクリルゲルにより形成されたゲル封止層と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a solar cell module according to an aspect of the present invention includes a solar cell, a surface protective layer that is disposed on the light-receiving surface side of the solar cell and is formed of a resin, the solar cell, and the surface And a gel sealing layer formed of an acrylic gel having a storage elastic modulus of 0.1 MPa or less and a glass transition temperature of −30 ° C. or less.
本発明によれば、温度差が生じた場合に、太陽電池セルの破損やインターコネクタの切断が生じにくい太陽電池モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a temperature difference arises, the solar cell module which cannot damage a photovoltaic cell and a disconnection of an interconnector can be provided.
以下、図面を用いて本実施形態に係る太陽電池モジュールについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、図面は、便宜上、x軸、y軸、z軸からなる直角座標系を用いて説明しており、それぞれ矢印の方向を正の方向とする。また、便宜上、太陽電池モジュールに対し、太陽光などの光源側を受光面側、受光面と反対側を裏面側という。 Hereinafter, the solar cell module according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio. Further, for the sake of convenience, the drawings are described using a rectangular coordinate system including an x-axis, a y-axis, and a z-axis, and the direction of each arrow is a positive direction. For convenience, a light source side such as sunlight is referred to as a light receiving surface side and a side opposite to the light receiving surface is referred to as a back surface side with respect to the solar cell module.
[太陽電池モジュール100]
図1は、本実施形態に係る太陽電池モジュール100の一例を示した断面図を示している。図1に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール100は、太陽電池セル10と、表面保護層20と、ゲル封止層30と、を備える。そして、表面保護層20は、太陽電池セル10の受光面側に配置され、樹脂により形成される。
[Solar cell module 100]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a
ただ、一般的に、樹脂の線膨張率はガラスの線膨張率より大きく、温度変化による熱伸縮の影響が大きい。そして、樹脂基板が熱伸縮した場合、表面保護層20と連動して封止材に熱応力が加わる。
However, in general, the linear expansion coefficient of resin is larger than that of glass, and the influence of thermal expansion and contraction due to temperature change is large. When the resin substrate thermally expands and contracts, thermal stress is applied to the sealing material in conjunction with the surface
そのため、本実施形態では、ゲル封止層30は、太陽電池セル10と表面保護層20との間に配置され、貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下のアクリルゲルにより形成される。このことにより、太陽電池モジュール100に温度差が生じて表面保護層20が熱伸縮した場合であっても、表面保護層20の熱応力がゲル封止層30によって緩和される。
Therefore, in this embodiment, the
したがって、本実施形態の太陽電池モジュール100によれば、表面保護層20を樹脂により形成した場合であっても、太陽電池セル10の破損やインターコネクタ12の切断が生じにくい。以下において、これらの構成要素を説明する。
Therefore, according to the
(太陽電池セル10)
太陽電池セル10は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池セル10としては、例えば、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機系太陽電池などが挙げられる。シリコン系太陽電池としては、単結晶シリコン系太陽電池、多結晶シリコン系太陽電池、微結晶シリコン系太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池などが挙げられる。化合物系太陽電池としては、GaAs系太陽電池、CIS系太陽電池、CIGS系太陽電池、CdTe系太陽電池などが挙げられる。有機系太陽電池としては、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などが挙げられる。また、太陽電池セル10として、ヘテロ接合型太陽電池や多接合型太陽電池を用いることもできる。
(Solar cell 10)
The
太陽電池セル10は特に限定されないが、太陽電池モジュール100の受光面側を形成する表面部と、表面部と対向する裏面部と、表面部と裏面部との端部を接続する側面部とにより形成することができる。具体的には、太陽電池セル10の形状は特に限定されないが、矩形状の平板とすることできる。
The
太陽電池セル10の受光面側及び裏面側には、図示しないフィンガー電極を配置することができる。フィンガー電極は、複数の金属線が略平行に配置されることにより形成される。フィンガー電極は、例えば、高さを10μm〜30μm、幅を100μm〜500μmとすることができる。フィンガー電極は、太陽光などの光により生じた電流を集電し、図示しないバスバー電極に供給する。
Finger electrodes (not shown) can be arranged on the light receiving surface side and the back surface side of the
バスバー電極は、通常、2〜3本の金属線により形成され、フィンガー電極と略垂直に交差するように配置される。バスバー電極は、特に限定されないが、高さを10μm〜30μm、幅を100μm〜500μmとすることができる。バスバー電極は、フィンガー電極から集められた電流を、インターコネクタ12へ供給する。
The bus bar electrode is usually formed by two to three metal wires, and is arranged so as to intersect the finger electrode substantially perpendicularly. The bus bar electrode is not particularly limited, but can have a height of 10 μm to 30 μm and a width of 100 μm to 500 μm. The bus bar electrode supplies the current collected from the finger electrodes to the
図1の実施形態において、太陽電池セルストリング16は、複数の太陽電池セル10と、複数の太陽電池セル10の間を電気的に接続するインターコネクタ12と、を備える。太陽電池セルストリング16は、一方の太陽電池セル10の受光面側に設けられたバスバー電極と、もう一方の太陽電池セル10の裏面側に設けられたバスバー電極とを、インターコネクタ12で電気的に接続することにより形成することができる。
In the embodiment of FIG. 1, the
インターコネクタ12とバスバー電極との接続には樹脂やハンダを使用することができる。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよい。非導電性樹脂の場合はインターコネクタ12とバスバー電極とが直接接続されることで電気的に接続される。
Resin or solder can be used for connection between the
インターコネクタ12は、太陽電池セル10を互いに電気的に接続できるものであれば特に限定されず、例えば、細長い箔状の金属基材により形成されたインターコネクタ12とすることができる。
The
金属基材を形成する材料としては、特に限定されず、金、銀、銅、白金、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。これらのなかでも、加工性、耐久性及び経済性などの観点から、金属基材を形成する材料は銅であることが好ましい。 It does not specifically limit as a material which forms a metal base material, Metals, such as gold | metal | money, silver, copper, platinum, aluminum, nickel, can be used. Among these, it is preferable that the material forming the metal substrate is copper from the viewpoints of workability, durability, and economy.
金属基材は、錫、鉛、銀及び金からなる群より選択される少なくとも1以上の金属並びにこれらの合金などを被覆して用いることが好ましい。金属基材にこのような被覆層を形成することにより、インターコネクタ12の周囲を覆う封止材の変色を抑制し、及び/又はインターコネクタ12自体の光の反射率を上げて太陽電池モジュール100の発電効率を向上させることができる。
The metal base material is preferably used by coating at least one metal selected from the group consisting of tin, lead, silver and gold, and alloys thereof. By forming such a coating layer on the metal substrate, the discoloration of the sealing material covering the periphery of the
被覆層の厚みは特に限定されないが、5〜40μmであることが好ましい。被覆層の厚みをこのような範囲とすることにより、被覆層の使用量を抑えつつも、金属基材表面の光の反射率を向上させることができる。 Although the thickness of a coating layer is not specifically limited, It is preferable that it is 5-40 micrometers. By setting the thickness of the coating layer in such a range, the reflectance of light on the surface of the metal substrate can be improved while suppressing the amount of the coating layer used.
金属基材の幅は、0.5mm〜10mmであることが好ましく、1mm〜3mmであることがより好ましい。また、金属基材の厚みは、0.01mm〜3.0mmであることが好ましく、0.05mm〜1.0mmであることがより好ましい。 The width of the metal substrate is preferably 0.5 mm to 10 mm, and more preferably 1 mm to 3 mm. Moreover, it is preferable that it is 0.01 mm-3.0 mm, and, as for the thickness of a metal base material, it is more preferable that it is 0.05 mm-1.0 mm.
図2は、本実施形態の太陽電池モジュール100の一例を示す上面図である。図2の実施形態では、y軸方向に並んで配置される5つの太陽電池セル10が、インターコネクタ12によって電気的に直列に接続され、1つの太陽電池セルストリング16が形成されている。
FIG. 2 is a top view showing an example of the
また、インターコネクタ12は、隣接した2つの太陽電池セルストリング16を電気的に接続することができる。図2の実施形態では、x軸方向に平行に並んで配置される4つの太陽電池セルストリング16が、インターコネクタ12によって電気的に直列に接続されている。なお、図2では一例を示したが、太陽電池モジュールに配置される太陽電池セル10及び太陽電池セルストリング16の数や配置などは特に限定されない。
Moreover, the
(表面保護層20)
表面保護層20は、太陽電池セル10の受光面側に配置される。そして、表面保護層20は、太陽電池モジュール100の表面を異物などから保護する役割を有する。表面保護層20の形状は特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。また、表面保護層20の断面形状は矩形であっても、太陽電池モジュール100の各層の積層方向(z軸方向)に湾曲していてもよい。
(Surface protective layer 20)
The surface
表面保護層20は樹脂により形成される。表面保護層20が、従来用いられていたガラスに代えて樹脂により形成されることにより、太陽電池モジュール100を軽くすることができる。このような太陽電池モジュール100の軽量化により、太陽電池モジュール100を取り付ける屋根などの設置部にかかる負荷を軽減することができ、太陽電池モジュール100の適用範囲を広くすることができる。
The surface
表面保護層20は透光性であることが好ましい。特に限定されないが、表面保護層20の全光線透過率は80%〜100%であることが好ましく、85%〜95%であることがより好ましい。表面保護層20の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル10へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば日本工業規格JIS K7361−1:1997(ISO 13468−1:1996)(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法)などの方法により測定することができる。
The surface
表面保護層20を形成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、並びにポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)及びポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、非晶ポリアリレート、ポリアセタール(POM)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルサルフォン、変性ポリフェニレンエーテルなどを用いることができる。これらの中でも、耐衝撃性及び透光性の観点より、表面保護層20を形成する材料はポリカーボネート(PC)であることが好ましい。
Examples of the resin for forming the surface
表面保護層20の厚みは、太陽電池モジュール100の表面を保護する役割を果たす限り特に限定されないが、0.1mm〜100mmであることが好ましく、0.5mm〜50mmであることがより好ましい。表面保護層20の厚みをこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール100を適切に保護し、光を太陽電池セル10に効率よく到達させることができる。
Although the thickness of the surface
(ゲル封止層30)
ゲル封止層30は、太陽電池セル10と表面保護層20との間に配置される。太陽電池モジュール100がこのようなゲル封止層30を備えることにより、外部の衝撃などから太陽電池セル10を保護することができる。ゲル封止層30の形状は、表面保護層20と同様に、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。また、表面保護層20と同様に、ゲル封止層30の断面形状は矩形であっても、太陽電池モジュール100の各層の積層方向(z軸方向)に湾曲していてもよい。
(Gel sealing layer 30)
The
ゲル封止層30は、アクリルゲルにより形成される。アクリルゲルは、ウレタンゲルなどと比較し、太陽電池モジュール100を長期間運転した後であっても変色しにくい。そのため、ゲル封止層30の変色に伴う意匠性の低下や、全光線透過率の低下による発電効率の低下を抑制することができる。また、アクリルゲルは、理論上シロキサン成分を含まないため、シリコーンゲルのようにシロキサンが外気に飛散して表面保護層20に付着した場合に、隣接する他部材との接着性が低下しにくいため好ましい。
The
ゲル封止層30を形成するアクリルゲルの貯蔵弾性率が0.1MPa以下である。ゲル封止層30を形成するアクリルゲルの貯蔵弾性率をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール100に温度差が生じた場合に、表面保護層20の熱応力をゲル封止層30によって効果的に緩和することができる。
The storage elastic modulus of the acrylic gel that forms the
貯蔵弾性率は、回転式レオメータを用いて、動的粘弾性を測定することにより得ることができる。なお、貯蔵弾性率は、30℃において0.1MPa以下とすることができるが、−30℃〜85℃の範囲における全ての領域で0.1MPa以下であることが好ましい。 The storage elastic modulus can be obtained by measuring dynamic viscoelasticity using a rotary rheometer. The storage elastic modulus can be 0.1 MPa or less at 30 ° C., but is preferably 0.1 MPa or less in all regions in the range of −30 ° C. to 85 ° C.
貯蔵弾性率は、複素弾性率の実数部分であり、荷重サイクルを通じて蓄積される最大エネルギーに比例し、粘弾性材料の剛性を表す。複素弾性率は、粘弾性材料に正弦波振動を加えた場合の動的ひずみε(t)に対する動的応力σ(t)の比である。なお、動的ひずみε(t)はε(t)=εAexp{i(2πft−δ)}で表され、動的応力σ(t)はσ(t)=σAexp(i2πft)で表される。なお、上記式において、εAはひずみの振幅、σAは応力の振幅、fは周波数、tは時間、δは応力とひずみとの間の位相角である。 The storage modulus is the real part of the complex modulus and is proportional to the maximum energy stored throughout the load cycle and represents the stiffness of the viscoelastic material. The complex elastic modulus is the ratio of the dynamic stress σ (t) to the dynamic strain ε (t) when sinusoidal vibration is applied to the viscoelastic material. The dynamic strain ε (t) is expressed by ε (t) = ε A exp {i (2πft−δ)}, and the dynamic stress σ (t) is σ (t) = σ A exp (i2πft). expressed. In the above equation, ε A is the strain amplitude, σ A is the stress amplitude, f is the frequency, t is time, and δ is the phase angle between the stress and strain.
ゲル封止層30を形成するアクリルゲルのガラス転移温度が−30℃以下である。ゲル封止層30を形成するアクリルゲルのガラス転移温度をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール100が−30℃以下のような低温下に置かれた場合であっても、表面保護層20の熱応力をゲル封止層30によって効果的に緩和することができる。そのため、太陽電池セル10及びインターコネクタ12に直接熱応力が加わりにくくなる。
The glass transition temperature of the acrylic gel forming the
ガラス転移温度は、JIS K7121−1987(プラスチックの転移温度測定方法)の規定に従い測定することができる。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線において、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直接と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる中間点ガラス転移温度(Tmg)とすることができる。 The glass transition temperature can be measured in accordance with the provisions of JIS K7121-1987 (plastic transition temperature measurement method). In the DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC), the glass transition temperature is directly equal to the vertical line from the extended straight line of each base line, and the curve of the step change portion of the glass transition. It can be the intermediate glass transition temperature (T mg ) that intersects.
ゲル封止層30を形成するアクリルゲルは、少なくとも1種以上の(メタ)アクリレートを重合して得られる樹脂である。ここで、(メタ)アクリレートは、アクリレート又は(メタ)アクリレートを意味する。
The acrylic gel forming the
(メタ)アクリレートは、炭素−炭素不飽和結合を1つ有する単官能(メタ)アクリレート、炭素−炭素不飽和結合を2つ有する2官能(メタ)アクリレート、炭素−炭素不飽和結合を3つ有する3官能(メタ)アクリレート、炭素−炭素不飽和結合を4つ以上有する多官能(メタ)アクリレートを含む。これらのなかでも、(メタ)アクリレートは、単官能(メタ)アクリレート及び二官能(メタ)アクリレートの少なくともいずれか一方であることが好ましい。これらの(メタ)アクリレートは重合しても架橋密度が比較的大きくならないため、アクリルゲルの緩衝効果が向上する傾向にあるためである。なお、(メタ)アクリレートは単官能(メタ)アクリレートであることがより好ましい。 The (meth) acrylate has a monofunctional (meth) acrylate having one carbon-carbon unsaturated bond, a bifunctional (meth) acrylate having two carbon-carbon unsaturated bonds, and three carbon-carbon unsaturated bonds. Trifunctional (meth) acrylate and polyfunctional (meth) acrylate having 4 or more carbon-carbon unsaturated bonds are included. Among these, the (meth) acrylate is preferably at least one of monofunctional (meth) acrylate and bifunctional (meth) acrylate. This is because these (meth) acrylates do not have a relatively large cross-linking density even when polymerized, and therefore tend to improve the buffering effect of the acrylic gel. The (meth) acrylate is more preferably a monofunctional (meth) acrylate.
単官能アクリレートは、CH2=CH−COOR1で示される化合物であり、単官能メタクリレートは、CH2=C(CH3)−COOR2で示される化合物である。 Monofunctional acrylate is a compound represented by CH 2 = CH-COOR 1, monofunctional methacrylate, a compound represented by CH 2 = C (CH 3) -COOR 2.
すなわち、CH2=CH−COOR1及びCH2=C(CH3)−COOR2に示されるモノマーを重合して得られたアクリルゲルは、それぞれ下記化学式(1)及び下記化学式(2)で示される繰り返し単位を含むことが好ましい。 That, CH 2 = CH-COOR 1 and CH 2 = C (CH 3) acrylic gel obtained by polymerizing a monomer represented in -COOR 2 is represented by each following chemical formula (1) and the following formula (2) It is preferable that the repeating unit is included.
上記化学式(1)におけるR1及び上記化学式(2)におけるR2は、重合して得られたアクリルゲルの貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下であれば特に限定されない。R1及びR2としては、それぞれ、飽和鎖式炭化水素基、不飽和鎖式炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル基、エステル基、アシル基などの有機基が挙げられる。また、これらの有機基の一部は、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などを含む置換基などで一部置換されていてもよい。 R 1 in the chemical formula (1) and R 2 in the chemical formula (2) are particularly limited as long as the storage modulus of the acrylic gel obtained by polymerization is 0.1 MPa or less and the glass transition temperature is −30 ° C. or less. Not. R 1 and R 2 are each an organic group such as a saturated chain hydrocarbon group, an unsaturated chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an ether group, an ester group, or an acyl group. Is mentioned. Some of these organic groups may be partially substituted with a substituent containing oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine, or the like.
アクリルゲルは、分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート及びアルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートの少なくともいずれか一方を含むモノマーの重合体であることが好ましい。 The acrylic gel is preferably a polymer of a monomer including at least one of a monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group and a monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain.
分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレートを重合して得られたアクリルゲルは、低温下でも結晶化しにくく柔軟性を有する。そのため、太陽電池モジュール100に温度差が生じた場合であっても、太陽電池セル10の破損やインターコネクタ12の切断が生じにくいため好ましい。
An acrylic gel obtained by polymerizing a monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group is difficult to crystallize even at low temperatures and has flexibility. Therefore, even when a temperature difference occurs in the
分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレートは、CH2=CH−COOR1におけるR1又はCH2=C(CH3)−COOR2におけるR2がCnH2n+1で示されるアクリレートであることが好ましい。すなわち、アクリルゲルは、それぞれ下記化学式(3)及び下記化学式(4)で示される繰り返し単位を含むことが好ましい。 Monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group is an acrylate of R 2 in CH 2 = R 1 or the CH-COOR 1 CH 2 = C (CH 3) -COOR 2 is indicated by C n H 2n + 1 It is preferable. That is, the acrylic gel preferably contains repeating units represented by the following chemical formula (3) and the following chemical formula (4), respectively.
なお、上記化学式(3)及び上記化学式(4)中、nは3〜18であることが好ましい。nの範囲を3以上とすることにより、所望の貯蔵弾性率及びガラス転移温度が得られやすいため好ましい。また、nの範囲を18以下とすることにより、分子内の立体障害が緩和され、(メタ)アクリレートの反応性が向上するため好ましい。なお、上記化学式(3)及び上記化学式(4)中、nは4〜8であることがより好ましい。また、このような範囲のアクリルゲルを用いることにより、太陽電池モジュール100に温度差が生じた場合であっても、太陽電池セル10の破損やインターコネクタ12の切断が生じにくいためである。
In the chemical formula (3) and the chemical formula (4), n is preferably 3-18. It is preferable to set the range of n to 3 or more because a desired storage elastic modulus and glass transition temperature can be easily obtained. Further, it is preferable that the range of n is 18 or less because steric hindrance in the molecule is alleviated and the reactivity of (meth) acrylate is improved. In the chemical formula (3) and the chemical formula (4), n is more preferably 4-8. Further, by using the acrylic gel in such a range, even when a temperature difference occurs in the
分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレートは、CH2=CH−COOR1におけるR1又はCH2=C(CH3)−COOR2におけるR2がCH2−CH(CnH2n+1)−CmH2m+1で示されるアクリレートであることが好ましい。すなわち、アクリルゲルは、それぞれ下記化学式(5)及び下記化学式(6)で示される繰り返し単位を含むことが好ましい。 Containing monofunctional branched alkyl group (meth) acrylate, CH 2 = CH-COOR R 1 in one or CH 2 = C (CH 3) R 2 is CH 2 -CH in -COOR 2 (C n H 2n + 1) it is preferably an acrylate represented by -C m H 2m + 1. That is, the acrylic gel preferably includes repeating units represented by the following chemical formula (5) and the following chemical formula (6), respectively.
なお、上記化学式(5)及び化学式(6)中、nは0〜18であることが好ましく、3〜10であることがより好ましい。また、上記化学式(5)及び化学式(6)中、mは上記n以下の値であることがより好ましい。 In the above chemical formula (5) and chemical formula (6), n is preferably 0 to 18, and more preferably 3 to 10. In the chemical formula (5) and chemical formula (6), m is more preferably a value of n or less.
これらのなかでも、分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレートは、2−ブチルデシル(メタ)アクリレート(上記化学式(5)及び化学式(6)中、n=4及びm=8)、2−ヘキシルデシル(メタ)アクリレート(上記化学式(5)及び化学式(6)中、n=6及びm=8)及び2−オクチルデシル(メタ)アクリレート(上記化学式(5)及び化学式(6)中、n=8及びm=8)からなる群より選択される少なくとも1種以上の化合物であることがさらに好ましい。 Among these, a monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group is 2-butyldecyl (meth) acrylate (n = 4 and m = 8 in the above chemical formula (5) and chemical formula (6)), 2- Hexyldecyl (meth) acrylate (in the above chemical formula (5) and chemical formula (6), n = 6 and m = 8) and 2-octyldecyl (meth) acrylate (in the above chemical formula (5) and chemical formula (6), n More preferably, the compound is at least one compound selected from the group consisting of = 8 and m = 8).
また、アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートを重合して得られたアクリルゲルは、表面保護層20など、他の層を形成する樹脂などに対して接着性が良好であるため好ましい。
In addition, an acrylic gel obtained by polymerizing a monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain is preferable because it has good adhesion to a resin that forms another layer such as the surface
アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートは、CH2=CH−COOR1におけるR1又はCH2=C(CH3)−COOR2におけるR2が(CnH2nO)m−CH3で示されるアクリレートであることが好ましい。すなわち、アクリルゲルは、それぞれ下記化学式(7)及び下記化学式(8)で示される繰り返し単位を含むことが好ましい。 Monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain, CH 2 = CH-COOR R 1 in one or CH 2 = C (CH 3) R 2 is in the -COOR 2 (C n H 2n O ) m -CH 3 It is preferable that it is an acrylate shown by these. That is, the acrylic gel preferably contains repeating units represented by the following chemical formula (7) and the following chemical formula (8), respectively.
なお、上記化学式(7)及び化学式(8)中、nは2〜4であることが好ましく、2であることがより好ましい。すなわち、アルキレンオキサイド鎖は、エチレンオキサイド鎖、プロピレンオキサイド鎖及びテトラメチレンオキサイド鎖の少なくともいずれか1つであることが好ましく、エチレンオキサイド鎖であることがより好ましい。これらのアルキレンオキサイド鎖は硬化性に優れるためである。 In the above chemical formula (7) and chemical formula (8), n is preferably 2 to 4, and more preferably 2. That is, the alkylene oxide chain is preferably at least one of an ethylene oxide chain, a propylene oxide chain, and a tetramethylene oxide chain, and more preferably an ethylene oxide chain. This is because these alkylene oxide chains are excellent in curability.
また、上記化学式(7)及び化学式(8)中、mは3〜13であることが好ましく、3〜10であることがより好ましい。すなわち、アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートは、アルキレンオキサイド鎖の繰り返し単位を3〜13含むことが好ましく、3〜10含むことがより好ましい。アルキレンオキサイド鎖の繰り返し単位をこのような範囲とすることにより、アクリルゲルの貯蔵弾性率を低下させ、他の層との接着性を向上させることができるためである。 Moreover, in the said Chemical formula (7) and Chemical formula (8), it is preferable that m is 3-13, and it is more preferable that it is 3-10. That is, the monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain preferably contains 3 to 13 repeating units of the alkylene oxide chain, more preferably 3 to 10. This is because by setting the repeating unit of the alkylene oxide chain in such a range, the storage elastic modulus of the acrylic gel can be lowered and the adhesion with other layers can be improved.
アクリルゲルは、分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレートと、アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートと、を含むモノマーの重合体であることが好ましい。すなわち、アクリルゲルは、上記化学式(3)〜上記化学式(6)からなる群より選択される少なくとも1つの化学式、並びに、上記化学式(7)及び上記化学式(8)の少なくともいずれか一方で示される繰り返し単位を含むことが好ましい。これらのアクリレートを重合して得られたアクリルゲルは、表面保護層20の熱応力をゲル封止層30によって効果的に緩和することができ、かつ、他の層との接着性を向上させることができるためである。なお、上記モノマーは、分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート及びアルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートからなることが好ましい。
The acrylic gel is preferably a polymer of monomers including a monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group and a monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain. That is, the acrylic gel is represented by at least one chemical formula selected from the group consisting of the chemical formula (3) to the chemical formula (6), and at least one of the chemical formula (7) and the chemical formula (8). It is preferable to include a repeating unit. The acrylic gel obtained by polymerizing these acrylates can effectively relieve the thermal stress of the surface
アクリルゲルは、上述した少なくとも1種以上の(メタ)アクリレートを重合させることにより形成することができるが、架橋剤及びその他の添加剤を添加することができる。 The acrylic gel can be formed by polymerizing at least one or more (meth) acrylates described above, and a crosslinking agent and other additives can be added thereto.
架橋剤としては特に限定されないが、2官能以上のアクリルオリゴマーを用いることが好ましい。すなわち、アクリルゲルは、上記モノマーと、2官能以上のアクリルオリゴマーとの重合体であることが好ましい。アクリルオリゴマーは、(メタ)アクリレートの2量体以上の重合体であり、数平均分子量が10000未満とすることができる。そして、2官能以上のアクリルオリゴマーは、炭素−炭素不飽和結合を2つ有する2官能(メタ)アクリレートオリゴマー、炭素−炭素不飽和結合を3つ有する3官能(メタ)アクリレートオリゴマー、炭素−炭素不飽和結合を4つ以上有する多官能(メタ)アクリレートオリゴマーを含む。架橋剤として2官能以上のアクリルオリゴマーを用いることにより、アクリルゲルが架橋点を持つため、高温下におけるアクリルゲルのクリープを抑制することができ、太陽電池モジュール100の耐久性を向上させることができる。
Although it does not specifically limit as a crosslinking agent, It is preferable to use the acrylic oligomer more than bifunctional. That is, the acrylic gel is preferably a polymer of the monomer and a bifunctional or higher functional acrylic oligomer. The acrylic oligomer is a polymer of a dimer or higher of (meth) acrylate, and the number average molecular weight can be less than 10,000. Bifunctional or higher acrylic oligomers include bifunctional (meth) acrylate oligomers having two carbon-carbon unsaturated bonds, trifunctional (meth) acrylate oligomers having three carbon-carbon unsaturated bonds, and carbon-carbon unsaturated bonds. A polyfunctional (meth) acrylate oligomer having 4 or more saturated bonds is included. By using a bifunctional or higher functional acrylic oligomer as a cross-linking agent, the acrylic gel has a cross-linking point, so that creep of the acrylic gel under high temperature can be suppressed, and the durability of the
上記の通り、アクリルゲルは、上記モノマーと、2官能以上のアクリルオリゴマーとの重合体であることが好ましい。そして、上記モノマー及び上記アクリルオリゴマーの合計100質量%に対し、分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート及びアルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートの合計含有量が30質量%以上であることが好ましい。このような含有量とすることにより、表面保護層20の熱応力をゲル封止層30によって効果的に緩和することができ、かつ、他の層との接着性を向上させることができるためである。なお、これらの単官能(メタ)アクリレートの合計含有量は、50質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。
As described above, the acrylic gel is preferably a polymer of the monomer and a bifunctional or higher functional acrylic oligomer. And the total content of the monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group and the monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain is 30% by mass or more with respect to a total of 100% by mass of the monomer and the acrylic oligomer. Preferably there is. By setting it as such content, the thermal stress of the surface
その他の添加剤としては、重合開始剤、粘度調整剤、難燃剤、分散剤、着色剤、酸化防止剤などを、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲において添加することができる。 As other additives, a polymerization initiator, a viscosity modifier, a flame retardant, a dispersant, a colorant, an antioxidant, and the like can be added without departing from the scope of the present embodiment.
重合開始剤は、光重合開始剤であっても、熱重合開始剤であってもよい。光重合開始剤は、紫外線や電子線などの光照射により、ラジカル、カチオン、アニオンなどの重合活性種を発生させてモノマーやオリゴマーなどの重合反応を開始させる。また、熱重合開始剤は、加熱することにより、ラジカルやカチオンなどの重合活性種を発生させてモノマーやオリゴマーなどの重合反応を開始させる。 The polymerization initiator may be a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator. The photopolymerization initiator generates polymerization active species such as radicals, cations, and anions by light irradiation such as ultraviolet rays and electron beams, and initiates a polymerization reaction of monomers and oligomers. Moreover, the thermal polymerization initiator generates polymerization active species such as radicals and cations by heating to initiate a polymerization reaction of monomers and oligomers.
光重合開始剤としては、例えばベンゾインメチルエーテルなどのベンゾイン化合物、2,2−ジエトキシアセトフェノンなどのアセトフェノン化合物、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン化合物、及び2−イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 Examples of the photopolymerization initiator include benzoin compounds such as benzoin methyl ether, acetophenone compounds such as 2,2-diethoxyacetophenone, benzophenone compounds such as 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, and 2-isopropylthioxanthone. At least one selected from the group consisting of thioxanthone compounds can be used.
熱重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) などのアゾ化合物、ジベンゾイルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、2−エチルヘキサンペルオキシ酸1,1−ジメチルプロピルなどの過酸化物、シクロヘキシル−p−トルエンスルホネートなどのベンゼンスルホン酸エステルやジフェニル(メチル)スルホニウムテトラフルオロボラートなどのアルキルスルホニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 Examples of the thermal polymerization initiator include azo compounds such as 2,2′-azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), dibenzoyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, Selected from the group consisting of peroxides such as 1,1-dimethylpropyl 2-ethylhexaneperoxy acid, benzenesulfonates such as cyclohexyl-p-toluenesulfonate, and alkylsulfonium salts such as diphenyl (methyl) sulfonium tetrafluoroborate Can be used.
ゲル封止層30の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましく、0.2mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。ゲル封止層30の厚みをこのような範囲とすることによって、太陽電池セル10を適切に保護し、光を太陽電池セル10に効率よく到達させることができる。
The thickness of the
ゲル封止層30は透光性であることが好ましい。特に限定されないが、ゲル封止層30の全光線透過率は60%〜100%であることが好ましく、70%〜95%であることがより好ましい。また、ゲル封止層30の全光線透過率は80%〜95%であることがさらに好ましい。ゲル封止層30の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル10へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば、JIS K7361−1:1997(ISO 13468−1:1996)などの方法により測定することができる。
The
本実施形態の太陽電池モジュール100は、表面保護層20、ゲル封止層30及び太陽電池セル10に加え、本実施形態の効果を損なわない範囲で、受光面側封止層40、裏面側封止層50、裏面保護層60及び図示しないフレームなどをさらに備えることができる。
In addition to the surface
図1の実施形態では、太陽電池モジュール100は、表面保護層20、ゲル封止層30、受光面側封止層40、太陽電池セルストリング16、裏面側封止層50、裏面保護層60が上から順番に配置されている。
In the embodiment of FIG. 1, the
(受光面側封止層40)
受光面側封止層40は、ゲル封止層30と太陽電池セルの間に配置され、外部の衝撃などから太陽電池セル10を保護することができる。受光面側封止層40の形状は、表面保護層20と同様に、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。また、表面保護層20と同様に、受光面側封止層40の断面形状は矩形であっても、太陽電池モジュール100の各層の積層方向(z軸方向)に湾曲していてもよい。
(Light-receiving surface side sealing layer 40)
The light-receiving surface
受光面側封止層40を形成する材料は特に限定されず、例えば、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)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィン(PO)、ポリイミド(PI)などの熱可塑性樹脂、エポキシ、ウレタン及びポリイミドなどの熱硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。これらの樹脂は変性樹脂を用いることもでき、それぞれの組合せとして用いることもできる。これらのなかでも、受光面側封止層40を形成する材料はエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)及びポリオレフィン(PO)の少なくともいずれか一方であることが好ましい。
The material for forming the light-receiving surface
受光面側封止層40は透光性であることが好ましい。特に限定されないが、受光面側封止層40の全光線透過率は60%〜100%であることが好ましく、70%〜95%であることがより好ましい。また、受光面側封止層40の全光線透過率は80%〜95%であることがさらに好ましい。受光面側封止層40の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル10へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば、JIS K7361−1:1997(ISO 13468−1:1996)などの方法により測定することができる。
The light-receiving surface
受光面側封止層40の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましく、0.2mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。受光面側封止層40の厚みをこのような範囲とすることによって、太陽電池セル10を適切に保護し、光を太陽電池セル10に効率よく到達させることができる。
The thickness of the light-receiving surface
(裏面側封止層50)
裏面側封止層50は、太陽電池セル10と裏面保護層60との間に配置することができる。すなわち、裏面側封止層50は、受光面側封止層40及び太陽電池セルストリング16の下に配置され、外部の衝撃などから太陽電池セル10を保護する。裏面側封止層50を形成する材料は、受光面側封止層40と同様の材料を用いてもよいが、受光面側封止層40と異なる材料により形成してもよい。
(Back side sealing layer 50)
The back surface
裏面側封止層50は、ゲル封止層30を形成するアクリルゲルよりも高い貯蔵弾性率を有することが好ましい。すなわち、裏面側封止層50は、太陽電池セル10と裏面保護層60との間に配置され、ゲル封止層30を形成するアクリルゲルよりも高い貯蔵弾性率を有することが好ましい。このような裏面側封止層50を配置することにより、裏面側封止層50に対して太陽電池セル10が移動しないように固定することができ、インターコネクタ12の切断を抑制することができる。
The back
裏面側封止層50を形成する材料は特に限定されず、例えば、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)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィン(PO)、ポリイミド(PI)などの熱可塑性樹脂、エポキシ、ウレタン及びポリイミドなどの熱硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。これらの樹脂は変性樹脂を用いることもでき、それぞれの組合せとして用いることもできる。これらのなかでも、裏面側封止層50を形成する材料はエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)及びポリオレフィン(PO)の少なくともいずれか一方であることが好ましい。
The material for forming the back
裏面側封止層50の引張弾性率は1MPa〜1000MPaであることが好ましく、10MPa〜500MPaであることがさらに好ましい。裏面側封止層50の引張弾性率をこのような範囲とすることにより、外部の衝撃を効果的に吸収することができ、かつ、太陽電池セル10の固定することができる。なお、引張弾性率は、例えば、次のように、日本工業規格JIS K7161−1(プラスチック−引張特性の求め方−第1部:通則)により、試験温度25℃、試験速度100mm/分で測定することができる。
Et=(σ2−σ1)/(ε2−ε1)
上記数式において、Etは引張弾性率(Pa)、σ1はひずみε1=0.0005における応力(Pa)、σ2はひずみε2=0.0025における応力(Pa)を示す。
The tensile modulus of the back
E t = (σ 2 −σ 1 ) / (ε 2 −ε 1 )
In the above formula, Et is the tensile modulus (Pa), σ 1 is the stress (Pa) at the strain ε 1 = 0.0005, and σ 2 is the stress (Pa) at the strain ε 2 = 0.0025.
裏面側封止層50の線膨張率は1×10−6K−1〜500×10−6K−1であることが好ましく、100×10−6K−1〜300×10−6K−1であることがさらに好ましい。裏面側封止層50の線膨張率をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール100に温度差が生じた場合であっても、裏面側封止層50が熱膨張しにくいため、インターコネクタ12の切断を抑制することができる。なお、線膨張率は、JIS K7197:2012(プラスチックの熱機械分析による線膨脹率試験方法)に従って測定することができる。なお、線膨張率は平均線膨張率とすることができ、30℃〜50℃の温度差当たりにおける試験片の長さの変化量とすることができる。
The linear expansion coefficient of the back surface
裏面側封止層50の引張弾性率を1MPa〜1000MPa、線膨張率を1×10−6K−1〜500×10−6K−1とした場合、後述するような裏面側封止層50が裏面保護層60と同様の効果を有するため、裏面保護層60を設ける必要性が低くなり好ましい。なお、一般的なエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の引張弾性率は10MPa〜50MPaであり、線膨張率を200×10−6K−1〜300×10−6K−1である。
When the tensile elastic modulus of the back surface
裏面側封止層50の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましく、0.2mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。裏面側封止層50の厚みをこのような範囲とすることにより、太陽電池セル10及びインターコネクタ12を衝撃などから適切に保護することができる。
Although the thickness of the back surface
(裏面保護層60)
裏面保護層60は、太陽電池セル10の受光面側とは反対側に配置することができる。すなわち、裏面保護層60は、太陽電池セル10に対して裏面側に配置される。図1の実施形態では、裏面保護層60は裏面側封止層50の下に配置されている。裏面保護層60は、太陽電池モジュール100の裏面側を保護することができる。
(Back side protective layer 60)
The back surface
裏面保護層60を形成する材料は特に限定されず、例えば、ガラスなどの無機材料、アルミニウムなどの金属、ポリイミド(PI)、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)などのプラスチック及び繊維強化プラスチック(FRP)からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。繊維強化プラスチック(FRP)としては、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)、セルロース繊維強化プラスチックなどが挙げられる。ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)としては、ガラスエポキシなどが挙げられる。なお、裏面保護層60は、ガラス繊維強化プラスチックにより形成されていることが好ましい。ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)はたわみが生じにくく、軽量であるためである。
The material for forming the back surface
また、裏面保護層60は、ハニカム構造体、発泡体及び多孔質体からなる群より選択される少なくとも1つであることがより好ましい。このような構造体は、剛性を維持しつつ、太陽電池モジュール100を軽量化することができる。ハニカム構造体、発泡体及び多孔質体を形成する材料は特に限定されず、上述のような材料を用いることができる。なお、剛性及び軽量化の観点より、ハニカム構造体は、アルミニウム、セルロースを含む材料により形成されていることが好ましい。また、発泡体及び多孔質体の少なくともいずれか一方は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルなどの樹脂材料により形成されていることが好ましい。
The back surface
裏面保護層60の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましく、0.2mm以上5.0mm以下であることがより好ましい。裏面保護層60の厚みをこのような範囲とすることによって、裏面保護層60のたわみを抑制し、太陽電池モジュール100をより軽量化することができる。
The thickness of the back surface
裏面保護層60は、20×10−6K−1以下の線膨張率を有することが好ましい。すなわち、裏面保護層60は、太陽電池セル10の受光面側とは反対側に配置され、20×10−6K−1以下の線膨張率を有することが好ましい。裏面保護層60がこのような線膨張率を有することにより、太陽電池モジュール100に温度差が生じた場合であっても、裏面保護層60が裏面側封止層50の熱伸縮を抑制することができる。そのため、太陽電池セル10の破損やインターコネクタ12の切断を抑制することができる。なお、裏面保護層60の線膨張率は20×10−6K−1以下であることがより好ましい。また、線膨張率は、裏面側封止層50と同様に、JIS K7197:2012に従って測定することができる。
The back surface
(フレーム)
フレームは、太陽電池モジュール100の周囲の端縁部を支持するとともに、太陽電池モジュール100を屋根等に設置する際に利用される。フレームを形成する材料は特に限定されないが、強度及び軽量化の観点から、アルミニウムにより形成されていることが好ましい。
(flame)
The frame is used when the edge of the periphery of the
本実施形態の太陽電池モジュール100は、建物や自動車を含む車両の屋根などの上に取り付けることができる。このとき、屋根の形状に適合するよう、太陽電池モジュール100の形状は曲面を有していてもよい。
The
以上の通り、本実施形態に係る太陽電池モジュール100は、太陽電池セル10と、太陽電池セル10の受光面側に配置され、樹脂により形成された表面保護層20と、太陽電池セル10と表面保護層20との間に配置されたゲル封止層30と、を備える。そして、ゲル封止層30を形成するアクリルゲルの貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下である。そのため、本実施形態の太陽電池モジュールによれば、温度差が生じた場合に、太陽電池セルの破損やインターコネクタの切断を抑制することができる。
As described above, the
[太陽電池モジュールの製造方法]
本実施形態の太陽電池モジュール100の製造方法は、表面保護層20、ゲル封止層30、太陽電池セルストリング16、受光面側封止層40、裏面側封止層50、裏面保護層60を準備する工程を有する。
[Method for manufacturing solar cell module]
The manufacturing method of the
太陽電池セルストリング16は、一方の太陽電池セル10の受光面側に設けられたバスバー電極と、もう一方の太陽電池セル10の裏面側に設けられたバスバー電極とを、インターコネクタ12で電気的に接続することにより形成することができる。
The
次に、表面保護層20、ゲル封止層30、太陽電池セルストリング16、受光面側封止層40、裏面側封止層50、裏面保護層60をこの順番に上から積層して、加熱しながら圧縮することで太陽電池モジュール100を成形する。ただし、各層を数工程に分けて圧縮成形するなど、詳細な工程については特に限定されず、目的に応じた成形をすることができる。
Next, the surface
加熱条件は特に限定されないが、例えば、真空状態で150℃程度に加熱すればよい。真空条件で加熱した場合は、泡抜け性がさらに向上するため好ましい。真空加熱の後、大気圧下において、各層を加圧しながらヒーターなどにより加熱して、ゲル封止層30のゲル成分を架橋することもできる。また、加熱により得られた積層体には、フレームなどを取り付けることもできる。
The heating conditions are not particularly limited, but may be heated to about 150 ° C. in a vacuum, for example. Heating under vacuum conditions is preferable because the bubble removal properties are further improved. After the vacuum heating, the gel component of the
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[実施例1]
1mm厚の表面保護層、1mm厚のゲル封止層、1mm厚の受光面側封止層、太陽電池セルストリング、1mm厚の裏面側封止層、2mm厚の裏面保護層を上から順に積層して145℃で圧縮加熱することにより太陽電池モジュールを作製した。
[Example 1]
1 mm thick surface protective layer, 1 mm thick gel sealing layer, 1 mm thick light-receiving surface side sealing layer, solar cell string, 1 mm thick back surface side sealing layer, 2 mm thick back surface protective layer are laminated in order from the top And the solar cell module was produced by compressing and heating at 145 degreeC.
太陽電池セルストリングは、一方の太陽電池セルの受光面側に設けられたバスバー電極と、もう一方の太陽電池セルの裏面側に設けられたバスバー電極とを、銅により形成されたインターコネクタで電気的に接続することにより形成した。 In the solar cell string, the bus bar electrode provided on the light receiving surface side of one solar cell and the bus bar electrode provided on the back surface side of the other solar cell are electrically connected by an interconnector formed of copper. Formed by connecting them together.
太陽電池モジュールを構成する各層の材料は以下の通りである。
表面保護層 ポリエチレンテレフタレート(PET)
ゲル封止層 アクリルゲル
受光面側封止層 エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)
裏面側封止層 エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)
裏面保護層 炭素繊維強化プラスチック(CFRP)(線膨張率2.5×10−6K−1)
The material of each layer constituting the solar cell module is as follows.
Surface protective layer Polyethylene terephthalate (PET)
Gel sealing layer Acrylic gel Light-receiving surface side sealing layer Ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)
Back side sealing layer Ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)
Back surface protective layer Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) (Linear expansion coefficient 2.5 × 10 −6 K −1 )
アクリルゲルは、以下のようにして手順で作製したアクリルゲルシートを用いた。 As the acrylic gel, an acrylic gel sheet produced by the following procedure was used.
まず、以下に記載した材料を所定量フラスコに入れ、窒素雰囲気下で30℃、60時間撹拌して混合し、アクリルゲル溶液を作製した。 First, a predetermined amount of the materials described below was placed in a flask, and stirred and mixed in a nitrogen atmosphere at 30 ° C. for 60 hours to prepare an acrylic gel solution.
(分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート)
イソステアリルアクリレート 70質量部
(新中村化学工業株式会社製 S−1800A)
(Monofunctional (meth) acrylate having branched alkyl group)
70 parts by mass of isostearyl acrylate (S-1800A manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
(アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレート)
メトキシポリエチレングリコールアクリレート 29.5質量部
(新中村化学工業株式会社製 AM−30G)
(Monofunctional (meth) acrylate having alkylene oxide chain)
29.5 parts by mass of methoxypolyethyleneglycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. AM-30G)
(2官能以上のアクリルオリゴマー)
トリメチロールプロパントリアクリレート 0.5質量部
(新中村化学工業株式会社製 A−TMPT)
(Bifunctional or higher acrylic oligomer)
0.5 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. A-TMPT)
(重合開始剤)
2−エチルヘキサンペルオキシ酸1,1−ジメチルプロピル 1.0質量部
(化薬アクゾ株式会社製 トリゴノックス(登録商標)121)
(Polymerization initiator)
1.0 part by mass of 1,1-dimethylpropyl 2-ethylhexaneperoxyacid (Trigonox (registered trademark) 121 manufactured by Kayaku Akzo Corporation)
次に、上記のようにして得られたアクリルゲル溶液を、ポリエチレンテレフタレートフィルムの上に、乾燥後の厚さが1.0mmとなるように塗布した。そして、100℃で60分間加熱してアクリルゲルシートを作製した。 Next, the acrylic gel solution obtained as described above was applied onto a polyethylene terephthalate film so that the thickness after drying was 1.0 mm. And it heated at 100 degreeC for 60 minute (s), and produced the acrylic gel sheet.
得られたアクリルゲルシートの貯蔵弾性率は0.02MPaであり、ガラス転移温度は−34℃であった。 The resulting acrylic gel sheet had a storage modulus of 0.02 MPa and a glass transition temperature of -34 ° C.
[比較例1]
アクリルゲルシートとして、貯蔵弾性率が0.3MPa、ガラス転移温度が−5℃のアクリルゲルシートを用いた以外は、実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
[Comparative Example 1]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that an acrylic gel sheet having a storage elastic modulus of 0.3 MPa and a glass transition temperature of −5 ° C. was used as the acrylic gel sheet.
[比較例2]
昭和電工株式会社製のアクリルゲルシートとして、貯蔵弾性率が0.01MPa、ガラス転移温度が−1℃のアクリルゲルシートを用いた以外は、実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
[Comparative Example 2]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that an acrylic gel sheet having a storage elastic modulus of 0.01 MPa and a glass transition temperature of −1 ° C. was used as an acrylic gel sheet manufactured by Showa Denko K.K.
[評価]
(貯蔵弾性率)
貯蔵弾性率M’は、回転式レオメータ(株式会社ティー・エイ・インスツルメント・社製 AR2000)を用い、以下の条件にて動的粘弾性を測定した。
試料:直径20mm、厚さ1.0mm
治具:直径20mmの平行円板
測定温度範囲:30℃〜120℃
昇温速度:3℃/min
周波数:6rad/s
[Evaluation]
(Storage modulus)
The storage elastic modulus M ′ was determined by measuring dynamic viscoelasticity using a rotary rheometer (AR2000 manufactured by T.A. Instruments Co., Ltd.) under the following conditions.
Sample:
Jig: Parallel disk with a diameter of 20 mm Measurement temperature range: 30 ° C to 120 ° C
Temperature increase rate: 3 ° C / min
Frequency: 6 rad / s
(ガラス転移温度)
ガラス転移温度は、JIS K7121−1987の規定に準じて測定した。具体的には、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線において、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直接と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる中間点ガラス転移温度(Tmg)とした。示差走査熱量測定(DSC)は、以下の条件により測定した。
サンプル重量:10mg
流入ガス:空気 100mL/分
容器:アルミニウムパン
測定温度:−100℃〜150℃
加熱速度:5℃/分
(Glass-transition temperature)
The glass transition temperature was measured in accordance with JIS K7121-1987. Specifically, in the DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC), the glass transition temperature is a stepwise change of the glass transition directly and equidistantly in the vertical axis direction from the extended straight line of each baseline. The midpoint glass transition temperature (T mg ) at which the partial curve intersects. Differential scanning calorimetry (DSC) was measured under the following conditions.
Sample weight: 10mg
Inflow gas:
Heating rate: 5 ° C / min
(温度サイクル試験)
温度サイクル試験は、JIS C8990:2009(IEC61215:2005)(地上設置の結晶シリコン太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項)の温度サイクル試験の規定に準じて測定した。具体的には、各実施例の太陽電池モジュールを試験槽内に設置し、太陽電池モジュールの温度を−40℃±2℃と+85℃±2℃との間で周期的に変化させた。このような温度サイクル試験を200サイクル行った後、目視にて太陽電池セルの破損及びインターコネクタの切断がないか確認した。そして、200サイクルで太陽電池セルの破損及びインターコネクタの切断がないものを良好、200サイクルで太陽電池セルが破損又はインターコネクタが切断したものを不良とした。なお、下限と上限との間の温度変化速度を約1.4℃/時間、下限温度の保持時間を60分、上限温度の保持時間を1時間20分とし、1サイクルの時間を5時間20分とした。また、温度サイクル試験は少なくとも3回実施した。
(Temperature cycle test)
The temperature cycle test is measured in accordance with the provisions of the temperature cycle test of JIS C8990: 2009 (IEC61215: 2005) (Ground-crystalline silicon solar cell (PV) module-requirements for design qualification and type certification) did. Specifically, the solar cell module of each example was installed in a test tank, and the temperature of the solar cell module was periodically changed between −40 ° C. ± 2 ° C. and + 85 ° C. ± 2 ° C. After performing 200 cycles of such a temperature cycle test, it was visually confirmed whether there was any damage to the solar cells or disconnection of the interconnector. And what did not have the damage of a photovoltaic cell and the cutting | disconnection of an interconnector in 200 cycles was made favorable, and what was damaged or the interconnector cut | disconnected in 200 cycles was made into a defect. The temperature change rate between the lower limit and the upper limit is about 1.4 ° C./hour, the lower limit temperature holding time is 60 minutes, the upper limit temperature holding time is 1
表1で示されたように、実施例1の太陽電池モジュールは温度サイクル試験の結果が良好であった。すなわち、太陽電池モジュールに繰返し温度差が生じた場合であっても、太陽電池セルの破損及びインターコネクタの切断が生じにくいことが分かった。実施例1のゲル封止層を形成するアクリルゲルの貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下であるためと考えられる。 As shown in Table 1, the solar cell module of Example 1 had good temperature cycle test results. That is, it was found that even when a temperature difference was repeatedly generated in the solar cell module, the solar cell was not easily damaged and the interconnector was not cut. It is considered that the storage elastic modulus of the acrylic gel forming the gel sealing layer of Example 1 is 0.1 MPa or less and the glass transition temperature is −30 ° C. or less.
一方、比較例1〜比較例3の太陽電池モジュールは温度サイクル試験の結果が、実施例1の太陽電池モジュールと比較して十分でなかった。比較例1〜比較例3のゲル封止層を形成するアクリルゲルの貯蔵弾性率が0.1MPa以下及び/又はガラス転移温度が−30℃以下でなかったためと考えられる。 On the other hand, the results of the temperature cycle test of the solar cell modules of Comparative Examples 1 to 3 were not sufficient as compared with the solar cell module of Example 1. It is considered that the storage elastic modulus of the acrylic gel forming the gel sealing layer of Comparative Examples 1 to 3 was 0.1 MPa or less and / or the glass transition temperature was not −30 ° C. or less.
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present embodiment is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present embodiment.
10 太陽電池セル
20 表面保護層
30 ゲル封止層
50 裏面側封止層
60 裏面保護層
100 太陽電池モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記太陽電池セルの受光面側に配置され、樹脂により形成された表面保護層と、
前記太陽電池セルと前記表面保護層との間に配置され、貯蔵弾性率が0.1MPa以下かつガラス転移温度が−30℃以下のアクリルゲルにより形成されたゲル封止層と、
を備える太陽電池モジュール。 Solar cells,
A surface protective layer disposed on the light receiving surface side of the solar battery cell and formed of a resin;
A gel sealing layer which is disposed between the solar battery cell and the surface protective layer, and is formed of an acrylic gel having a storage elastic modulus of 0.1 MPa or less and a glass transition temperature of −30 ° C. or less;
A solar cell module comprising:
前記モノマー及び前記アクリルオリゴマーの合計100質量%に対し、前記分岐したアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート及び前記アルキレンオキサイド鎖を有する単官能(メタ)アクリレートの合計含有量が30質量%以上である請求項2に記載の太陽電池モジュール。 The acrylic gel is a polymer of the monomer and a bifunctional or higher functional acrylic oligomer,
The total content of the monofunctional (meth) acrylate having a branched alkyl group and the monofunctional (meth) acrylate having an alkylene oxide chain is 30% by mass or more with respect to a total of 100% by mass of the monomer and the acrylic oligomer. The solar cell module according to claim 2.
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