JP2018509750A - 反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよびその製造方法に関する。本発明のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムは、重量部として、ポリオレフィン100部と、反射防止改質剤0.3〜1.3部と、有機過酸化物0.4〜1.5部と、架橋促進剤0.3〜1.2部と、シランカップリング剤0.1〜1.0部と、可塑剤0.2〜1.1部と、酸化防止剤0.1〜1.0部と、紫外線吸収剤0.1〜0.6部と、光安定剤0.1〜0.6部とを含み、そのプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、所定のプロセスパラメーターによって流延して封止用接着フィルムを形成する。本発明は、反射防止添加剤を添加してポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムの光透過性を向上させることにより、太陽電池モジュールの光電変換効率を向上させ、太陽電池モジュールの要求をさらに満たすことができる。

Description

本発明は、封止用接着フィルム、特に、反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよびその製造方法に関し、太陽電池モジュール封止用接着フィルムの分野に属するものである。
従来の結晶シリコン太陽電池モジュールの構造は、カバーガラス/封止用接着フィルム/結晶シリコン電池シート/封止用接着フィルム/バックプレートの5層構造である。封止用接着フィルムは、結晶シリコン太陽電池モジュールの重要な構成部分であり、カバーガラスと電池シート、及び電池シートとバックプレートを接着する役割を果たすものである。従来の太陽電池モジュール封止用接着フィルムはEVAシートであるが、高温条件の下でEVAを加水分解することにより酢酸が生成しやすいために、電池シートがある程度腐食され、かつ、EVAは経年劣化により黄変が著しくなり、特にPID現象が存在する。
クリーンエネルギーが注目され、太陽電池産業が急速に発展されたが、太陽電池モジュール封止用接着フィルムにもより高い性能が要求された。その要求に応じて、新世代のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムが製造された。ポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムの基材は、その化学的性質が非極性であるため、非常に高い水蒸気バリア特性を有し、EVAよりも耐熱性が良く、かつ、加水分解により酢酸が生成することがないため、電池シートを腐食しない。より重要なことは、ポリオレフィン材料にはPID現象が発生しない。要するに、ポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムは、EVAの太陽電池モジュール封止用接着フィルムに比べられない優れた特性を有するが、市販されているポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムはその光透過率がEVAの太陽電池モジュール封止用接着フィルムよりもやや低く、太陽電池モジュールの光電変換効率があまりよくないため、ポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムを広く利用するには限りがある。
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服するために、反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよびその製造方法を提供し、反射防止添加剤を添加してポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムの光透過性を向上することによって、太陽電池モジュールの光電変換効率を向上させ、太陽電池モジュールの要求をより良く満たすことができる。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術手段を提供する。
即ち、本発明は、重量部として、ポリオレフィン100部と、反射防止改質剤0.3〜1.3部と、有機過酸化物0.4〜1.5部と、架橋促進剤0.3〜1.2部と、シランカップリング剤0.1〜1.0部と、可塑剤0.2〜1.1部と、酸化防止剤0.1〜1.0部と、紫外線吸収剤0.1〜0.6部と、光安定剤0.1〜0.6部とを含むことを特徴とする反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルムを提供する。
好ましくは、前記ポリオレフィンの物理的特性は、190℃におけるメルトインデックスが15〜35g/10minであり、溶融温度範囲が40〜80℃である。
好ましくは、前記反射防止改質剤が、二官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、二官能エポキシアクリレートプレポリマー、二官能ポリエステルアクリレートプレポリマー、三官能ポリエーテルアクリレートプレポリマー、三官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、四官能ポリエステルアクリレート樹脂、四官能エポキシアクリレートプレポリマー、四官能ポリエーテルアクリレートプレポリマー、六官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、六官能エポキシアクリレートプレポリマーのうち1種または2種以上の混合物である。
好ましくは、前記有機過酸化物が、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキシルエステル、およびt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネートのうち1種または2種以上の混合物である。
好ましくは、前記架橋促進剤が、p−エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジベンゾイルキノンジオキシム、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリ(メチルアクリロイルメテニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、テトラアリロキシエタン、マレイン酸ジアリル、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビス(プロペン酸)2−[[2,2−ビス[[(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]メチル]ブトキシ]メチル]−2−エチル−1,3−プロパンジイルのうち1種または2種以上の混合物である。
好ましくは、前記シランカップリング剤が、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのうち1種または2種以上の混合物である。
好ましくは、前記可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤が常用の種類のうちの1種または2種以上の混合物である。
本発明は、ポリオレフィと、反射防止改質剤と、有機過酸化物と、架橋促進剤と、シランカップリング剤と、可塑剤と、酸化防止剤と、紫外線吸収剤と、光安定剤とを配合比で秤量する工程(1)と、工程(1)で秤量した原料を高速ミキサーに加えて予混合化を行い、プレミックスを得、その後、そのプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、流延して封止用シートを形成する工程(2)とを含むことを特徴とする反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルムの製造方法を提供する。
好ましくは、前記工程(2)において、前記高速ミキサーの回転速度が800〜1200r/minであり、混合時間が20minである。
好ましくは、前記工程(2)において、前記単軸スクリュー流延機の制御パラメータは、シリンダーの各セグメントの温度範囲が40〜80℃であり、ダイの各セグメントの温度範囲が60〜100℃であり、スクリーンチェンジャーや、コネクター、エルボの温度が60〜100℃であり、主モーターの回転速度が100−300r/minであり、エンボスローラーおよび冷却ロールの引出速度および巻取速度が1〜5m/minである。
本発明は、以下の利点を有する。
本発明は、活性官能基を有するアクリレートプレポリマーの反射防止改質剤を添加することによって、ポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムの光透過率を向上させる。ポリオレフィンは、ある程度の結晶化度を有する半結晶性樹脂である。結晶化度が高いほど、光透過率が悪い。本発明のポリオレフィンは、エチレンとブテンまたはオクテンとの共重合体であり、規則的非極性の構造を有し、その結果、光透過率が低くなる。一方、太陽電池モジュール封止用接着フィルムは、材料の透過性への要求が高い。反射防止添加剤が活性官能基を有し、接着フィルムに化学的架橋反応をさせ、ポリオレフィンの規則的結晶化構造を崩壊させ、架橋密度を向上させ、接着フィルムの架橋率を高めることができ、そして、ポリオレフィンの封止用接着フィルムの光透過率を根本的に向上させる。本発明は、反射防止添加剤を添加して、ポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムの光透過性を向上させることで、太陽電池モジュールの光電変換効率を向上させ、太陽電池モジュールの要求をさらに満たすことができる。
実施例の接着フィルム2および市販のEVAおよびポリオレフィン接着フィルムの光透過率を示すグラフである。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1:
本実施例に係る反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルム(接着フィルム1と略称する)は、重量部として、ポリオレフィン100部と、4官能ポリエーテルアクリレートプレポリマー0.3部と、1,1−ジ−(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン1.5部と、トリメチロールプロパントリメタクリレート0.7部と、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.1部と、フタル酸ジイソオクチル0.9部と、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部と、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン0.6部と、N,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,6−ヘキサンジアミン0.2部とを含む。
その製造方法は、ポリオレフィン100部、4官能ポリエーテルアクリレートのプレポリマー0.3部、1,1−ジ−(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン1.5部、トリメチロールプロパントリメタクリレート0.7部、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.1部、フタル酸ジイソオクチル0.9部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン0.6部、N,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,6−ヘキサンジアミン0.2部を高速ミキサーに添加して20minで予混合し、次いで得られたプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、所定のプロセスパラメーターによって流延して接着フィルム1を形成する。
上記高速ミキサーの回転速度が800〜1200r/minであり、上記単軸スクリュー流延機の制御パラメータとして、シリンダーの温度範囲が40〜80℃であり、ダイの各セクションの温度が60〜100℃であり、スクリーンチェンジャーや、コネクター、エルボの温度が60〜100℃であり、主モーターの回転速度が100−300r/minであり、エンボスローラーおよび冷却ロールの引出速度および巻取速度が1〜5m/minである。
実施例2:
本実施例に係る反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルム(接着フィルム2と略称する)は、重量部として、ポリオレフィン100部と、六官能脂肪族ポリウレタンアクリレートのプレポリマー0.8部と、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.8部と、トリアリルイソシアヌレート1.2部と、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.5部と、セバシン酸ジイソノクチル1.1部と、3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ステアリル0.1部と、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール0.2部と、セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)0.3部とを含む。
その製造方法は、ポリオレフィン100部、六官能脂肪族ポリウレタンアクリレートのプレポリマー0.8部、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.8部、トリアリルイソシアヌレート1.2部、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.5部、セバシン酸ジイソノクチル1.1部、3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ステアリル0.1部、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール0.2部、セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)0.3部を高速ミキサーに添加して20minで予混合し、次いで、得られたプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、所定のプロセスパラメーター(実施例1と同じ)によって流延して接着フィルム2を形成する。
実施例3:
本実施例に係る反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルム(以下、接着フィルム3と略称する)は、重量部として、ポリオレフィン100部と、4官能ポリエステルアクリレートのプレポリマー1.3部と、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート0.4部と、トリメチロールプロパントリメタクリレート0.9部と、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.0部と、フタル酸ジオクチル0.2部と、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト0.6部と、2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン0.3部と、セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)0.1部と、を含む。
その製造方法は、ポリオレフィン100部、4官能ポリエステルアクリレートのプレポリマー1.3部、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート0.4部、トリメチロールプロパントリメタクリレート0.9部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.0部、フタル酸ジオクチル0.2部、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト0.6部、2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン0.3部、セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)0.1部を高速ミキサーに添加して20minで予混合し、次いで得られたプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、所定のプロセスパラメーター(実施例1と同じ)によって流延して接着フィルム3を形成する。
実施例4:
本実施例に係る反射防止可能なポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルム(以下、接着フィルム4と略称する)は、重量部として、ポリオレフィン100部と、二官能エポキシアクリレートのプレポリマー1.0部と、1,1−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン1.1部と、エチレングリコールジメタクリレート0.3部と、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.7部と、ジオクチルアジペート0.5部と、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール 1.0部と、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン0.1部と、N,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,6−ヘキサンジアミン0.6部とを含む。
その製造方法は、ポリオレフィン100部、二官能エポキシアクリレートのプレポリマー1.0部、1,1−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン1.1部、エチレングリコールジメタクリレート0.3部、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.7部、ジオクチルアジペート0.5部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール1.0部、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン0.1部、N,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,6−ヘキサンジアミン0.6部を高速ミキサーに添加して20minで予混合し、次いで得られたプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、所定のプロセスパラメーター(実施例1と同じ)によって流延して接着フィルム4を形成する。
なお、接着フィルム1、接着フィルム2、接着フィルム3、接着フィルム4の性能の測定方法は、以下の通りである。
[1] 光透過率は、GB/T2410規格によって測定されたものである。
[2] 耐湿熱性は、GB/T2409規格によって測定されたものである。
[3] 体積抵抗率は、GB/T1410規格によって測定されたものである。
[4] ピール強度は、1GB/T2790規格によって測定されたものである。
[5] 収縮率は、Q/LSXC2規格によって測定されたものである。即ち、
接着フィルムをオーブンに入れて、121℃で、3minで乾燥して、縦方向の収縮率を測定する。そして、その平均値及び最大値を取る。
[6] 架橋率は、Q/LSXC2規格によって測定されたものである。即ち、
キシレンで接着フィルムの未架橋部分を抽出し、抽出前後の接着フィルムの重量差を架橋率として測定する。測定条件は、抽出温度150℃、抽出時間8h、乾燥温度140℃、乾燥時間3hである。
上記の実施例1〜4のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムおよび市販のEVA太陽電池モジュール封止用接着フィルムを上記方法で測定し、その結果を製品の基本性能として表1で示す。ラミネートプロセスは、ラミネート温度140℃、抽気時間6min、加圧時間1min、保圧時間10minで行われる)。
図1から分かるように、本発明に係るポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムは、市販のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムより高い光透過率を有し、市販のエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)と同等のレベルに達することができる。
実施例の接着フィルム1〜4、又は従来のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルム、又は市販のEVA封止用接着フィルムと、カバーガラスと、結晶シリコン電池シートと、バックプレートとを、自動ラミネーターにて、148℃でラミネートして、太陽電池モジュールを形成する。ここで、太陽電池モジュールは6×10個の多結晶シリコン電池シートからなり、電池シートはP型ポリシリコンであり、セルサイズは規格として156mm×156mmである。
前記の太陽電池モジュールに対してパワーテストを行い、表2にその測定結果を示す。表2から分かるように、反射防止改質されたポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムからなる太陽電池モジュールの平均パワーは250.26Wであり、市販のポリオレフィンの太陽電池モジュール封止用接着フィルムからなる太陽電池モジュールの平均パワー248.12Wより2.14W高く、市販のEVA太陽電池モジュール封止用接着フィルムからなる太陽電池モジュールの平均パワー249.97Wより0.29W高い。
当業者であれば、前記の技術手段および概念によって様々な変更や修正を行うことができ、これらの変更や修正は全て本発明の特許請求の範囲に属する。
1 市販のEVAの光透過率曲線
2 実施例の接着フィルム2の光透過率曲線
3 ポリオレフィン接着フィルムの光透過率曲線

Claims (9)

  1. 重量部として、ポリオレフィン100部と、反射防止改質剤0.3〜1.3部と、有機過酸化物0.4〜1.5部と、架橋促進剤0.3〜1.2部と、シランカップリング剤0.1〜1.0部と、可塑剤0.2〜1.1部と、酸化防止剤0.1〜1.0部と、紫外線吸収剤0.1〜0.6部と、光安定剤0.1〜0.6部とを含むことを特徴とする反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  2. 前記ポリオレフィンの物理的特性は、190℃におけるメルトインデックスが15〜35g/10minであり、溶融温度範囲が40〜80℃であることを特徴とする請求項1に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  3. 前記反射防止改質剤が、二官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、二官能エポキシアクリレートプレポリマー、二官能ポリエステルアクリレートプレポリマー、三官能ポリエーテルアクリレートプレポリマー、三官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、四官能ポリエステルアクリル樹脂、四官能エポキシアクリレートプレポリマー、四官能ポリエーテルアクリレートプレポリマー、六官能脂肪族ウレタンアクリレートプレポリマー、六官能エポキシアクリレートのうち1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  4. 前記有機過酸化物が、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキシルエステル、およびt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネートのうち1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  5. 前記架橋促進剤が、p−エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジベンゾイルキノンジオキシム、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリ(メチルアクリロイルメテニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、テトラアリロキシエタン、ジアリルマレエート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビス(プロペン酸)2−[[2,2−ビス[[(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]メチル]ブトキシ]メチル]−2−エチル−1,3−プロパンジイルのうち1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  6. 前記シランカップリング剤が、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのうち1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルム。
  7. ポリオレフィと、反射防止改質剤と、有機過酸化物と、架橋促進剤と、シランカップリング剤と、可塑剤と、酸化防止剤と、紫外線吸収剤と、光安定剤とを配合比で秤量する工程(1)と、
    工程(1)で秤量した原料を高速ミキサーに加えて予混合化を行い、プレミックスを得、その後、得られたプレミックスを単軸スクリュー流延機に供給し、流延して封止用接着フィルムを形成する工程(2)と、
    を含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルムの製造方法。
  8. 前記工程(2)において、前記高速ミキサーの回転速度が800〜1200r/minであり、混合時間が20minであることを特徴とする請求項7に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルムの製造方法。
  9. 前記工程(2)において、前記単軸スクリュー流延機の制御パラメータは、シリンダーの各セグメントの温度範囲が40〜80℃であり、ダイの各セグメントの温度範囲が60〜100℃であり、スクリーンチェンジャー、コネクター、及びエルボの温度が60〜100℃であり、主モーターの回転速度が100−300r/minであり、エンボスローラーおよび冷却ロールの引出速度および巻取速度が1〜5m/minであることを特徴とする請求項7に記載の反射防止可能なポリオレフィン太陽電池モジュール封止用接着フィルムの製造方法。
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