JP2019140273A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の太陽電池モジュール10の層構成を示した断面模式図である。太陽電池モジュール10は、図1に示す通り、受光面側から、透明保護シート1、前面側の封止材シート2、太陽電池素子5、背面側の封止材シート3、裏面保護シート4が順に積層された構成である。そして、太陽電池モジュール10は、同図に示す通り、少なくとも受光面側から順に、透明保護シート1、前面側の封止材シート2、及び太陽電池素子5が、この順で配置されている積層構造を最小限の必須の構成要件とする。
太陽電池モジュール10は、例えば、上記の透明保護シート1、前面側の封止材シート2、太陽電池素子5、背面側の封止材シート3、及び裏面保護シート4からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、130℃以上190℃以下の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、5分以上60分以下の範囲内が好ましく、特に8分以上40分以下の範囲内が好ましい。このようにして、上記の各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュール10を製造することができる。
本発明の太陽電池モジュールに用いる透明保護シート1は、太陽電池モジュール用の保護シートであって、太陽電池モジュール10の受光面側の最表面に配置されることが想定されている。よって、太陽電池素子5に向かう光を十分に透過させることができる程度に「透明」であることが必須であり、尚且つ、その一方で高度の耐候性及びバリア性を有するシート状の部材であることが求められる。太陽電池モジュール10を構成する透明保護シート1は、全層における光線透過率が80%以上であり、好ましくは、85%以上である。
透明保護シート1の耐候層11は、太陽電池モジュール10において受光面側の最表面に配置されることが想定される層である。透明保護シート1に求められる上記範囲の透明性を維持するために、耐候層11にも上記範囲の透明性(光線透過率)が求められる。
透明保護シート1のバリア層12は、太陽電池モジュール10において耐候層11と基材層13との間に配置される層であり、透明保護シート1のバリア性は主としてこの層によって維持される。
透明保護シート1の基材層13は、透明保護シート1の主たる構成部分となる層であり、太陽電池モジュール10においては、前面側の封止材シート2と対面する位置に配置されることが想定される層である。透明保護シート1に求められる上記範囲の透明性を維持するために、基材層13にも耐候層11及びバリア層12と同等の透明性が求められる。
耐候層11とバリア層12、バリア層12と基材層13、或いは、バリア層12が複数のバリアフィルムで構成される場合における各バリアフィルム間を、それぞれ接合する接着剤層14(14A、14C、14B)は、透明保護シート1に要求される透明性を維持することができるものであれば、公知のドライラミネーション法において用いられているウレタン系接着剤やアクリル系接着剤他、各種の透明な接着剤を適宜選択することができる。そのような接着剤の具体例としては、ポリウレタンジオールと脂肪族ポリカーボネートジオールとの混合物を含む主剤と、硬化剤からなる2液タイプの接着剤を好ましく用いることができる。
下記の樹脂シート、各材料組成物、及び、接着材等を用いて実施例及び比較例の各太陽電池モジュール試料を構成するために用いる透明保護シートを製造した。
透明保護シートの耐候層を構成する樹脂フィルムとして、厚さ25μmのETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)フィルム(アフレックス25ND(旭硝子社製))を用いた。
透明保護シートの基材層を構成する樹脂フィルムとして、厚さ125μmの耐加水分解ポリエチレンテレフタレート(HR−PET)フィルム(X10S(東レ社製))を用いた。
比較例及び参考例の透明保護シートにおいては、バリア層の外側表面(無機薄膜が形成されていない側の面)に、上記同様の易接着層を形成した。
プライマー組成物:水59質量部、酸変性ポリオフィン樹脂18質量部、アクリル樹脂1質量部未満、IPA18質量部、トリエチルアミン1質量部未満、ワックス3質量部からなるプライマー組成物。
透明保護シートのバリア層を構成する樹脂フィルムとして、厚さ24μmの透明シリカ蒸着PETフィルム「テックバリアLX(三菱樹脂社製)」を用いた。実施例2の透明保護シートにおいては、バリア層は、このバリアフィルム1枚で構成し、実施例2以外のその他の実施例及び比較例の透明保護シートにおいては、このバリアフィルム2枚を接着剤層を介して積層した積層体によりバリア層を構成した。
透明保護シートの接着剤層を形成する接着剤は、ウレタン系の接着剤を用い、これによるドライラミネーションにより、上記各層(「耐候層」、「バリア層」、及び「基材層」)を接合した。尚、耐候層とバリア層を接合する接着剤層(図2における接着剤層14Aに相当する層)を形成する接着剤には、下記紫外線吸収剤を添加した。同接着剤層への紫外線吸収剤の配合量は、上記接着剤層中の単位面積当りの紫外線吸収剤の含有量が0.75g/m2となるように配合量に調整した。その他の接着剤層を構成する接着剤には、紫外線吸収剤は添加しなかった。
紫外線吸収剤:トリアジン系紫外線吸収剤「TINUVIN405(商品名、BASF社製)」(分子量583.76)を、接着剤の上記主剤中における含有量が、固形分換算比で、7.5質量%となるように上記主剤に添加した。
[試験例1:(透明性評価)]
(試験方法)
各透明保護シートの透明性を評価するために、日本分光製V670を使用し、JIS K7361−1:1997に準じて、波長400nm以上1200nm以下における光線透過率を測定した。結果を表1に示す。
(評価基準)
○:波長400nm以上1200nm以下の波長領域全体において光線透過率が80%以上
×:波長400nm以上1200nm以下の波長領域全体において光線透過率が800%未満の波長領域がある。
本発明の透明保護シートの耐光性(耐紫外線性)を評価するための試験を下記の通り行った。
(試験方法)
各透明保護シートを、Super UV試験装置(岩崎電気 EYESUPER UV TESTER SUV−W151)に、1000W/m2の条件で、96時間投入し、その後の、各シート表面の状態を目視により観察することにより行った。
(評価基準)
○:目視で視認可能な、フィルムの黄変が発生していなかった。
×:目視で視認可能な、フィルムの黄変が発生していた。
本発明の透明保護シートの水蒸気バリア性を評価するための試験を下記の通り行った。
(試験方法)
各透明保護シートの「40℃、90%RHにおける水蒸気透過度」を、JIS7129Bで規定される測定方法で測定し、下記の評価基準に基づいて、水蒸気バリア性を評価した。測定機としては、モコン社製のAQUATRANを用いた。
(評価基準)
○:水蒸気透過度が、0.009g/m2/day未満
△:水蒸気透過度が0.009g/m2/day以上0.020g/m2/day未満
×:水蒸気透過度が0.020g/m2/day以上
(太陽電池モジュール評価用サンプルの作成)
上記各透明保護シートを受光面側及び非受光面側の保護シートとして、又、その他、太陽電池素子、封止材シートとして下記の各部材を用いて、実施例、比較例の「太陽電池モジュール評価用サンプル」を作成した。サンプルの作成は、上記各部材を、透明保護シート/封止材シート/太陽電池素子/封止材シート/透明保護シートの順で積層し、下記のラミネート条件で、真空加熱ラミネート処理を行いうことにより行った。
(太陽電池素子)
n型透明導電膜窓層、n型高抵抗バッファ層、p型CIS系光吸収層、及び金属裏面電極層からなる厚さ3μm程度の薄膜シリコン太陽電池素子デバイスを、樹脂フィルムを基板とするフレキシブル基板に実装した薄膜シリコン太陽電池素子ユニットを、上述の太陽電池素子として用いた。
(封止材シート:実施例及び比較例用)
実施例及び比較例の試験用サンプルを構成する封止材シートとして、下記の封止材シートを用いた。
EVA(酢酸ビニル含量28%、製品名「EVAFLEX/EV250グレード」、三井デュポンポリケミカル製)100質量部に対して、架橋剤(製品名「Lupersol101」)1.5質量部、架橋助剤(TAIC)0.5質量部、酸化防止剤(製品名「NAUGARD−P」)0.2質量部、UV吸収剤(製品名「Tinuvin7709」)0.1質量部と(製品名「Cyasorb UV−531」)0.3質量部とを配合したものを、成膜温度90℃のTダイ法により厚さ400μmに製膜した樹脂シート。
(封止材シート:参考例用)
参考例の試験用サンプルを構成する封止材シートとして、下記の封止材シートを用いた。
密度0.920g/cm3であり、190℃でのメルトマスフローレートが2g/10分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)85質量部と、下記の「シラン変性ポリエチレン系樹脂」15質量部と、を混合した樹脂組成物を、成膜温度200℃のTダイ法により厚さ400μmに製膜した樹脂シート。
シラン変性ポリエチレン系樹脂:密度0.900g/cm3、190℃でのメルトマスフローレートが2.0g/10分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂100質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2質量部と、ラジカル発生剤(反応触媒)としてのジクミルパーオキサイド0.15質量部とを混合し、200℃で溶融、混練して得たシラン変性ポリエチレン系樹脂。密度0.901g/cm3、MFR1.0g/10分。融点100℃。
(ラミネート条件)
真空ラミネータにて圧力100kPaにて150℃で15分間圧着した後、高温層にて150℃30分間静置するスタンダードキュア条件でラミネートを行った。
各太陽電池モジュール評価用サンプルについて、サーマルサイクル試験前後のPmax値をそれぞれ測定し、発電効率の維持率を算出し、下記の評価基準1に基づいて、発電効率長期維持率を評価した。尚、Pmax値とは、太陽電池の出力が最高となる動作点での最高出力値である。JIS−C8935−1995に基づき、下記サーマルサイクル試験前後の各評価用サンプルのPmax値を測定した。サーマルサイクルは、上記の各評価用サンプルを、温度が下記所定サイクルで変化するオーブンに投入して、500サイクル経過前後での発電効率を測定しその比率を算出した。オーブンのサイクル条件は、−20℃と90度の温度を往復し、前期温度の変更にかかる時間を5時間、前記温度を維持する時間を1時間とし、−20℃からスタートして90℃を経由し−20℃に戻るプロセスを1サイクルとした。結果を、「発電効率維持率1」として表1に示す。
(評価基準1)
○:発電効率維持率が98%以上である。
△:発電効率維持率が96%以上98%未満である。
×:発電効率維持率が96%未満である。
(発電効率長期維持率試験2)
上記発電効率維持率試験1で用いた各太陽電池モジュール評価用サンプルについて、ダンプヒート試験による保存試験前後のPmax値をそれぞれ測定し、発電効率の維持率を算出し、下記の評価基準2に基づいて、発電効率長期維持率を評価した。保存試験条件は、JIS C8917に準拠し、試験槽内において温度85℃、湿度85%の条件下で、1000時間の保存試験とし、上記試験(発電効率長期維持率試験1)よりも更に長期に亘る湿熱環境下での使用を想定した太陽電池モジュールの長期耐久性を評価した。結果を「発電効率維持率2」として表1に示す。
(評価基準2)
○:発電効率維持率が95%以上である。
△:発電効率維持率が90%以上95%未満である。
×:発電効率維持率が90%未満である。
11 耐候層
12 バリア層
12A、12B バリアフィルム
121(121A、121B) バリアフィルム樹脂基材
122(122A、122B) 無機薄膜
13 基材層
131 易接着層
14(14A、14B、14C) 接着剤層
2 前面側の封止材シート
3 背面側の封止材シート
4 裏面保護シート
5 太陽電池素子
10 太陽電池モジュール
Claims (5)
- 受光面側から順に、透明保護シート、封止材シート、及び太陽電池素子が、この順で配置されている積層構造を含んでなる、太陽電池モジュールであって、
前記封止材シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂をベース樹脂とする樹脂シートであって、
前記透明保護シートは、受光面側から、耐候層、バリア層、及び基材層が、この順で配置されてなる多層シートであって、
前記耐候層は、フッ素系樹脂をベース樹脂とし、
前記バリア層は、バリアフィルム樹脂基材の表面に無機薄膜が形成されてなる一又は複数のバリアフィルムにより構成されていて、
前記基材層は、ポリエステル系樹脂をベース樹脂とする、
太陽電池モジュール。 - 前記バリア層は、複数の前記バリアフィルムが積層されてなる積層体である、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記基材層のベース樹脂がポリエチレンテレフタレートであって、該基材層の厚さが50μm以上280μm以下である請求項1又は2記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池素子が、薄膜シリコン太陽電池素子又は化合物系太陽電池素子である、請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 請求項4に記載の太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池素子の非受光面側の最表面にも樹脂製の保護シートが配置されており、フレキシブル性を有する太陽電池モジュール。
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