JP2019216144A - Solar cell module - Google Patents

Solar cell module Download PDF

Info

Publication number
JP2019216144A
JP2019216144A JP2018111267A JP2018111267A JP2019216144A JP 2019216144 A JP2019216144 A JP 2019216144A JP 2018111267 A JP2018111267 A JP 2018111267A JP 2018111267 A JP2018111267 A JP 2018111267A JP 2019216144 A JP2019216144 A JP 2019216144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
cell module
power generation
deterioration
eva
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018111267A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
仲濱 秀斉
Hideharu Nakahama
秀斉 仲濱
勝也 吉川
Katsuya Yoshikawa
勝也 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alpha Zeroth Inc
Original Assignee
Alpha Zeroth Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alpha Zeroth Inc filed Critical Alpha Zeroth Inc
Priority to JP2018111267A priority Critical patent/JP2019216144A/en
Publication of JP2019216144A publication Critical patent/JP2019216144A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

Abstract

To provide a power generation deterioration rate null solar cell module that enables a null guarantee of a power generation deterioration rate for 20 years in operation without depending on an installation environment.SOLUTION: It was found that passage of sodium ions to a silicon device is completely inhibited by applying a composite filling material 7, made of an ethylene-norbornene random copolymer film, sandwiched between EVA encapsulation materials to a gap between cover glass 3 and a power generation element 2. The present invention can completely prevent three deterioration modes of degradation over time, delamination power generation degradation, and PID degradation without correlation with an amount of water vapor intruding into a solar cell module. The invented solar cell module has a module structure having an acetic acid volatilization function by providing a passage capable of making acetic acid generated by deterioration of the EVA encapsulation materials in the module volatilize to a module edge part, which perfectly eliminates possibility of solder separation between an inter-connector and a cell.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、実フィールドにおける太陽電池モジュールの発電劣化率が極めて小さく、ほぼゼロの状態を20年間保証できる太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell module in which the power generation deterioration rate of a solar cell module in an actual field is extremely small and a state of almost zero can be guaranteed for 20 years.

太陽電池モジュールの研究開発の方向には3つある。ひとつは、太陽電池の発電効率の向上である。多結晶系、単結晶系における発電効率の高効率化として、PERC技術やN型による両面発電、また、ヘテロジャンクション構造による製品化である。また、Agフィンガー電極の本数やインターコネクタ本数の増加による発電効率の高効率化が行われている。さらにまた、シリコンセルのハーフ化により、発電効率の向上が図れるので今後主力になりつつある。   There are three directions for research and development of photovoltaic modules. One is to improve the power generation efficiency of solar cells. Higher power generation efficiency in polycrystalline and single crystal systems is achieved by double-sided power generation using PERC technology and N-type, and commercialization using a heterojunction structure. In addition, power generation efficiency has been improved by increasing the number of Ag finger electrodes and the number of interconnectors. Furthermore, since the power generation efficiency can be improved by halving the silicon cell, it is becoming a mainstay in the future.

二つ目は、太陽電池モジュールの信頼性向上技術の検討である。発電保証期間をこれまでの20年から25年とする製品が多くなっている。さらに、太陽電池モジュールのバックシートをガラスに置き換え、所謂、ガラス/ガラスタイプにより、30年保証する製品も出現してきている。   The second is a study on technology for improving the reliability of the solar cell module. Many products have a guaranteed power generation period of 20 to 25 years. Further, a product in which the back sheet of the solar cell module is replaced with glass, which is a so-called glass / glass type, which is guaranteed for 30 years, has appeared.

三つ目は、太陽電池モジュールの製造原価の低減である。製品価格は経験曲線に従って低下しており、適用するBOMの調達原価低減と製造コスト低減が進められている。
BOM調達コスト低減は、その大量の発注と使用する品種の絞り込みによる。一方、製造原価低減は、発電素子の発電効率の向上によるW当たりの単価低減とラミネータ―工程でのプレス加工時間短縮による生産量向上が主として行われている。
The third is to reduce the manufacturing cost of the solar cell module. Product prices have been falling according to the empirical curve, and the cost of procurement and manufacturing of the applicable BOM has been reduced.
The reduction in BOM procurement costs is due to the large number of orders and the narrowing down of varieties to be used. On the other hand, the reduction of manufacturing cost is mainly achieved by reducing the unit price per W by improving the power generation efficiency of the power generating element and improving the production amount by shortening the press working time in the laminator process.

太陽電池モジュールの長期信頼性向上の技術は、太陽電池の原価低減と背反関係になることが多く、その方向性が定まっていないのが現状である。近年、紫外線を積極的に取り入れて発電性能向上によるW単価低減の取り組みが行われている。所謂、高透明EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)は、耐光安定剤としては必須である紫外線吸収剤を添加せず、そのため、+1〜2W向上する。しかし、封止材の劣化は極めて早く、EVA封止材劣化により発生する酢酸量の増加が助長され、発電劣化速度が速まっている。また、ラミネータ工程のプレス時間の短縮化によるコストダウンも行われている。EVAの架橋反応が不充分のまま生産を終了すると残留の有機過酸化物により、実フィールドでの稼働で、EVA封止材劣化が加速されることが知られている。
このように発電劣化率の低減と太陽電池モジュールのコストダウンの両立が成立しないまま、コストダウンが優先しての開発が進行している。
The technology for improving the long-term reliability of a solar cell module is often in conflict with the cost reduction of the solar cell, and the current direction has not been determined. In recent years, efforts have been made to reduce the unit cost per watt by improving the power generation performance by actively taking in ultraviolet rays. So-called highly transparent EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) does not add an ultraviolet absorber, which is essential as a light-resistant stabilizer, and therefore improves +1 to 2 W. However, the deterioration of the sealing material is extremely rapid, and the increase in the amount of acetic acid generated by the deterioration of the EVA sealing material is promoted, and the power generation deterioration speed is increasing. Further, cost reduction is also being carried out by shortening the press time in the laminator process. It is known that when production is terminated with insufficient crosslinking reaction of EVA, residual organic peroxide accelerates the deterioration of the EVA encapsulant during operation in a real field.
As described above, development is proceeding with priority given to cost reduction without achieving both reduction of the power generation deterioration rate and cost reduction of the solar cell module.

太陽電池モジュールの発電劣化率低減技術に関する文献や特許は多く存在する。特開2014−22473は、水分バリア性の高い透光基板を用いることによる発明である。There are many documents and patents related to the technology for reducing the power generation deterioration rate of the solar cell module. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-22473 is an invention using a light-transmitting substrate having high moisture barrier properties. 特開2013−41911は、水蒸気バリア性の高い性質を有する環状オレフィン系共重合体シートを適用した太陽電池モジュールに関する発明である。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-41911 is an invention relating to a solar cell module to which a cyclic olefin-based copolymer sheet having a property of high water vapor barrier properties is applied. 特開2013−211451は、防湿性に優れ、長期間の耐候性に優れたシラン変性エチレン系樹脂を適用した太陽電池モジュールに関する発明である。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-21451 is an invention relating to a solar cell module to which a silane-modified ethylene-based resin having excellent moisture resistance and excellent long-term weather resistance is applied. WO2011・108600A1は、水蒸気バリア性、柔軟性、環状オレフィン系重合体からなる樹脂組成物などを用いる太陽電池モジュールに関する発明である。WO2011 / 108600A1 is an invention relating to a solar cell module using a water vapor barrier property, flexibility, a resin composition comprising a cyclic olefin polymer, and the like. 特開平7−74378号公報、特開平10−25357号公報、特表2002−520820号公報には、アルミ蒸着に替り、酸化物を蒸着した樹脂フィルムからなる太陽電池用シート部材が提案されている。JP-A-7-74378, JP-A-10-25357, and JP-T-2002-520820 propose a sheet member for a solar cell comprising a resin film on which an oxide is deposited instead of aluminum. .

AISTの太陽光発電研究成果報告会2015において、太陽光発電研究センターのモジュール信頼性研究チームリーダー増田淳は、発電劣化は、EVA封止材の加水分解で生じる酢酸によるAgフィンガー電極とシリコンセル界面の腐食としている。At the AIST photovoltaic power generation research report meeting 2015, Atsushi Masuda, module reliability research team leader of the photovoltaic power generation research center, said that the power generation degradation was due to the acetic acid generated by the hydrolysis of the EVA encapsulant between the Ag finger electrode and silicon cell interface With corrosion. 以上のように発電劣化に関する特許や文献から、発電劣化率の低減のため、太陽電池モジュールを構成する樹脂部材は、防水性、防湿性の向上の追及であり、モジュールの成型加工では、パッケージンング;密封化技術の追及が行われてきた。As described above, from the patents and documents relating to power generation deterioration, in order to reduce the power generation deterioration rate, the resin members constituting the solar cell module are pursuing improvements in waterproofness and moisture resistance. The pursuit of sealing technology has been pursued. 発電劣化メカニズム解明が定まらない中、既存の発電劣化低減技術は、太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気量を減らす技術であり、その目的は、EVA封止剤の加水分解による酢酸発生の低減である。 既存技術の延長線上で、発電劣化率をゼロにするためには、水蒸気侵入量をゼロとすることが必要である。そのことは、シリコンセル周りを真空状態のパッケージングとすることのみ達成できる。そのことは技術的には可能であるが、製品のコスト低減と背反するため、現実的ではない。つまり、発電劣化率ゼロ化を達成できる技術はこれまではなかった。そのため、既存技術からなる太陽電池モジュールは、設置場所の環境により、発電劣化率が大きく異なるため、製品の発電劣化保証は、技術的にはできるものでなかった。While the elucidation of the mechanism of power generation deterioration is uncertain, the existing power generation deterioration reduction technology is a technology to reduce the amount of water vapor entering the solar cell module, and its purpose is to reduce the generation of acetic acid by hydrolysis of the EVA sealant . In order to reduce the power generation degradation rate to zero on an extension of the existing technology, it is necessary to reduce the amount of water vapor penetration to zero. This can only be achieved by packaging in a vacuum around the silicon cell. Although this is technically possible, it is not realistic because it goes against the cost reduction of the product. In other words, there has been no technology that can achieve zero power generation deterioration rate. Therefore, the power generation deterioration rate of the solar cell module made of the existing technology greatly differs depending on the environment of the installation place, and therefore, the power generation deterioration of the product cannot be technically guaranteed.

太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気のゼロ化は実質的には不可能であり、また、EVA封止材の劣化による酢酸発生ゼロ化も不可能である。つまり、従来の技術においては、発電劣化率ゼロ化を実現する太陽電池モジュールはなかった。そこで、本発明の目的は、水蒸気侵入により、発電劣化現象を引き起こす深層原因であるカバーガラス中のナトリウムのイオン化およびナトリウムイオンの結晶系シリコン素子への移動、付着を完全にゼロ化し、また、もう一つの発電劣化因子である酢酸がモジュール内に蓄積しないように揮発通路をモジュール内に形成させた発電劣化率ゼロの太陽電池モジュールを提供することである。   It is practically impossible to eliminate water vapor that enters the solar cell module, and it is also impossible to eliminate acetic acid due to deterioration of the EVA sealing material. That is, in the related art, there is no solar cell module that realizes the zero power generation deterioration rate. Therefore, an object of the present invention is to completely eliminate ionization of sodium in a cover glass and transfer and attachment of sodium ions to a crystalline silicon element, which are deep causes of power generation deterioration phenomenon due to water vapor intrusion, and An object of the present invention is to provide a solar cell module having a power generation deterioration rate of zero in which a volatile passage is formed in a module so that acetic acid, which is one power generation deterioration factor, does not accumulate in the module.

太陽電池の発電劣化現象には、毎年一定の割合で劣化する、経年劣化、充填材の剥がれ、黄変色を伴う、所謂、デラミネーション発電劣化およびPID(Potentioal induced degradation)がある。さらに、EVA封止材の劣化によって発生する酢酸によるはんだ接合部の溶出・剥がれによる発電劣化が発生する。つまり、4種類の劣化モードが存在する。発電劣化率ゼロ化を達成するためには、それぞれの対策が必要である。   The power generation deterioration phenomena of a solar cell include so-called delamination power generation deterioration and PID (Potentioal induced degradation) accompanied by aging, deterioration of a filler, and yellow discoloration, which deteriorate at a constant rate every year. Furthermore, power generation deterioration occurs due to elution and peeling of the solder joints due to acetic acid generated due to deterioration of the EVA sealing material. That is, there are four types of deterioration modes. In order to achieve the zero power generation deterioration rate, respective measures are necessary.

まず、経年劣化現象について説明する。実フィールドに設置された太陽電池モジュールは、空気中の湿気;水蒸気を吸い込む。侵入した水蒸気は、カバーガラス内側の表面を濡らし、その表面からガラス中に存在するナトリウムが溶出し、イオン化した状態で、セルの表面に付着、堆積し、水酸化ナトリウムとなってセル上の銀フィンガー電極をイオン化させ、電極の断面積が小さくなることにより、電子集電性能が低下する現象である。
デラミネーション発電劣化は、インターコネクタ周辺から発生するもので、インターコネクタに流れる電流にナトリウムイオンが引き付けられ、その周辺がナトリウムイオンによりアルカリ性を呈し、EVA封止材のアルカリ加水分解反応が局所的に進行することにより、剥がれがインターコネクタに沿って引き起こされるものである。封止材の黄変色は、それ自体による光線透過率の減少量は僅かであるが、ナトリウムがイオン化し、充填材中をマイグレーションしてアルカリ性に変質させたことの証拠であり、着色は充填材添加剤の安定剤の分子構造転移による。
First, the aging phenomenon will be described. A solar cell module installed in a real field inhales moisture in the air; water vapor. The invading water vapor wets the inner surface of the cover glass, and sodium present in the glass elutes from the surface, adheres and deposits on the cell surface in an ionized state, and forms sodium hydroxide to form silver on the cell. This is a phenomenon in which the finger current is ionized and the cross-sectional area of the electrode is reduced, thereby lowering the electron collection performance.
Delamination power generation deterioration occurs from around the interconnector.Sodium ions are attracted to the current flowing through the interconnector, and the surrounding area becomes alkaline due to the sodium ions. The progress causes peeling along the interconnector. The yellow discoloration of the encapsulant is evidence that sodium ionized and migrated in the filler and changed to alkaline, although the amount of decrease in light transmittance by itself was slight, and the coloring was Due to the molecular structure transition of the stabilizer of the additive.

PID劣化は、ナトリウムイオンがシリコンセル結晶表面に大量に付着し、その付着部分が電気的に短絡することにより、シリコンセルが発電しなくなる現象である。いずれの発電低下原因の深層は、シリコンセル表面へのカバーガラスから溶出したナトリウムイオンが付着することによる。上述の原因から既存技術を評価すると、バックシートの防水性能やその厚み、また、パッケージング成型加工精度の緻密化により、水蒸気侵入量が低減し、ナトリウムの移動量の減少に繋がっているので、防水性を高める技術開発が行われてきたと考えられる。   PID degradation is a phenomenon in which a large amount of sodium ions adhere to the surface of a silicon cell crystal, and the attached portion is electrically short-circuited, so that the silicon cell stops generating power. The deep layer that causes any decrease in power generation is due to the attachment of sodium ions eluted from the cover glass to the silicon cell surface. When the existing technology is evaluated from the above reasons, the waterproof performance and thickness of the back sheet, and the denseness of the packaging molding processing, the amount of water vapor intrusion is reduced, leading to a decrease in the amount of sodium movement, It is considered that technology development for improving waterproofness has been performed.

太陽電池モジュール内への水蒸気侵入の大部分は、バックシートからであり、樹脂素材からガラスに置き換え、モジュール内に侵入する水蒸気量を大幅に低下させることによる発電劣化対策が行われている。既存技術による発電劣化のゼロ化を達成するためには、シリコンセルを真空ガラス容器で密封する方法以外はないが、モジュール製造コストと背反するため、既存の技術では、発電劣化のゼロ化は事実上は不可能である。   Most of the water vapor infiltration into the solar cell module comes from the back sheet, and a countermeasure against power generation deterioration has been taken by replacing the resin material with glass and greatly reducing the amount of water vapor entering the module. The only way to achieve zero power generation degradation with existing technology is to seal the silicon cell with a vacuum glass container.However, this is contrary to module manufacturing costs. Above is impossible.

鋭意検討の結果、カバーガラスとシリコンセルの間にEVA封止材でサンドイッチしたエチレンノルボルネンランダム共重合体フィルムを適用することによって、ナトリウムイオンのシリコン素子への通過を完全に阻止することを発見した。本発明は、太陽電池モジュール内に侵入する水蒸気量に相関なく、経年劣化、デラミネーション発電劣化、PID発電劣化の劣化3モードを完全に解消することができるものである。   After diligent studies, they found that applying an ethylene norbornene random copolymer film sandwiched with an EVA encapsulant between the cover glass and the silicon cell completely prevented sodium ions from passing through the silicon device. . INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can completely eliminate three deterioration modes of aging deterioration, delamination power generation deterioration, and PID power generation deterioration, regardless of the amount of water vapor entering the solar cell module.

具体的には、カバーガラスとシリコンセルの間の充填材として、(A)ガラス転移温度が70℃から82℃、好ましくは、75℃〜80℃、かつ、フィルム厚みが20μm以上50μm以下、好ましくは30μm〜48μmであるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを(B)200μm以上500μm以下、好ましくは300μm〜450μmの厚みのEVA封止材でサンドイッチした複合封止材(B/A/B)を発明した。
図1にカバーガラス中のナトリウムがイオン化し、シリコンセル表面に堆積する量に及ぼす各環境劣化因子の関係を示す。EVA封止材の融点は60℃±10℃程度で、そのガラス転移温度は約−20℃であり、発電中の太陽電池モジュールは、およそ40℃から70℃となる。つまり、EVA封止材は、ナトリウムイオンを通過させるに充分な分子レベルの穴が開いていることになる。一方、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのガラス転移温度は、70℃から82℃となる材料設計を施してあるので、分子は固まった状態(ガラス状態)であり、自由体積はほぼゼロであり、このため、ナトリウムイオンは通過しない。よって、シリコンセル上に堆積するナトリウムは一切無であるため、経年劣化、デラミネーション発電劣化、PID劣化の3劣化モードの発電劣化はすべて発生しない。
Specifically, as a filler between the cover glass and the silicon cell, (A) the glass transition temperature is from 70 ° C to 82 ° C, preferably from 75 ° C to 80 ° C, and the film thickness is from 20 µm to 50 µm, preferably Is a composite sealing material (B / A / B) obtained by sandwiching an ethylene / norbornene random copolymer film having a thickness of 30 μm to 48 μm with an EVA sealing material having a thickness of 200 μm to 500 μm, preferably 300 μm to 450 μm. Invented.
FIG. 1 shows the relationship between each environmental degradation factor and the amount of sodium ionized in the cover glass ionized and deposited on the silicon cell surface. The melting point of the EVA encapsulant is about 60 ° C. ± 10 ° C., its glass transition temperature is about −20 ° C., and the solar cell module during power generation is about 40 ° C. to 70 ° C. In other words, the EVA encapsulant has holes at the molecular level sufficient to allow sodium ions to pass through. On the other hand, since the glass transition temperature of the ethylene-norbornene random copolymer film is designed to be 70 ° C. to 82 ° C., the molecules are in a solidified state (glass state), and the free volume is almost zero. Therefore, sodium ions do not pass through. Therefore, since no sodium is deposited on the silicon cell, power generation deterioration in all three deterioration modes of aging, delamination power generation deterioration, and PID deterioration does not occur.

実フィールドで10年以上経過した発電所の場合は、酢酸によるはんだ接合剥がれの劣化モードが発生することがある。これは、EVA封止材の劣化により発生する酢酸量が1000μg/gを超えた状態からは、シリコンセル裏面のインターコネクタのはんだ剥がれが発生する可能性がある。特に、太陽電池モジュールのバックシートとシリコンセル裏面間のEVA充填材の劣化により発生する酢酸は、裏面インターコネクタとシリコンセルとのはんだ接合の剥離を起こしやすいことが知られている。
このはんだ剥がれは、太陽電池モジュール内、特にインターコネクタの凹凸部分に酢酸が留まることにより発生することが分かっている。
EVA充填材の劣化で発生した酢酸をバックシートから、また、ガラス周辺のエッジ部から揮発させ構造を作ることによって、はんだ剥がれの可能性を一切排除するモジュール構造を発明した。その手段は、EVA封止材とエチレン・ノルボルネンランダム共重合のフィルムサイズのカットサイズをガラス周囲よりも5mmから8mm小さくカットすることによってモジュール内に発生した酢酸を揮発する通路ができる。その部分は、ブチルテープでもシリコンシーラを用いても良い。但し、レイアップ時、シリコンセルマトリックスをすべて覆う状態でそれぞれのEVAシートおよびエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを敷くことは必須である。
In the case of a power plant that has been operating for more than 10 years in the actual field, a deterioration mode of solder joint peeling due to acetic acid may occur. When the amount of acetic acid generated due to the deterioration of the EVA sealing material exceeds 1000 μg / g, there is a possibility that the solder of the interconnector on the back surface of the silicon cell is peeled off. In particular, it is known that acetic acid generated due to deterioration of the EVA filler between the back sheet of the solar cell module and the back surface of the silicon cell is liable to cause peeling of the solder joint between the back surface interconnector and the silicon cell.
It has been found that this solder peeling occurs due to acetic acid remaining in the solar cell module, particularly in the uneven portions of the interconnector.
We have invented a module structure that eliminates the possibility of solder peeling by completely evaporating the acetic acid generated by the deterioration of the EVA filler from the backsheet and from the edge around the glass to create a structure. In the means, by cutting the cut size of the film size of the EVA encapsulant and the ethylene / norbornene random copolymer to be smaller than the glass periphery by 5 mm to 8 mm, a passage for volatilizing acetic acid generated in the module can be formed. The part may use a butyl tape or a silicon sealer. However, at the time of lay-up, it is essential to lay each EVA sheet and the ethylene-norbornene random copolymer film in a state of covering the entire silicon cell matrix.

また、酢酸を揮発させるため、太陽電池モジュール採用のバックシートは、1.1から3.0g/(平米・24h)、好ましくは、1.3〜2.5g/(平米・24h)の水蒸気透過性を有するものである。1.1g/(平米・24h)よりも低いと太陽電池モジュール内で蓄積された酢酸が揮発し難くなるため好ましくない、3.0g/(平米・24h)を超えるとEVAの加水分解速度が速くなり、酢酸の揮発と発生の収支関係の中で、結果として、蓄積される酢酸量が多くなるので好ましくない。   Further, in order to volatilize acetic acid, the back sheet employing the solar cell module has a water vapor transmission rate of 1.1 to 3.0 g / (square meter / 24 h), preferably 1.3 to 2.5 g / (square meter / 24 h). It has the property. If it is lower than 1.1 g / (square meter / 24 h), the acetic acid accumulated in the solar cell module is difficult to volatilize, which is not preferable. If it exceeds 3.0 g / (square meter / 24 h), the hydrolysis rate of EVA is high. In the balance between the volatilization and generation of acetic acid, the amount of acetic acid accumulated is undesirably increased.

以上の発明によれば、設置環境、特に湿気や温度に依存することなく、少なくとも20年間は、発電劣化率ゼロの太陽電池モジュールを提供することができる。   According to the invention described above, it is possible to provide a solar cell module having a zero power generation deterioration rate for at least 20 years without depending on an installation environment, particularly, humidity and temperature.

ナトリウムイオンの移動量Transfer amount of sodium ion デラミネーションDelamination インターコネクタとEVAシートとの隙間Clearance between interconnector and EVA sheet 発明の発電劣化率ゼロ太陽電池モジュール構造Invented zero power generation deterioration rate solar cell module structure PID試験シーケンスPID test sequence

以下、本発明の実施形態の一つの例としての発電劣化率ゼロ太陽電池用モジュールについて説明する。但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

Hereinafter, a module for a solar cell with a zero power generation deterioration rate as one example of an embodiment of the present invention will be described. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

スーパーストレート型太陽電池モジュールの充填材として、複合封止材;EVA封止材/エチレン・環状オレイン共重合体フィルム/EVA封止材の3層構造からなる複合封止材において、以下の品質を満たしている複合封止材およびバックシートを搭載するスーパーストレート構造の太陽電池モジュールである。
・EVA封止材:DSCで測定した融点;Tmが55℃〜75℃。
・エチレン・ノルボルネンランダム共重合体:DSCで測定したガラス転移温度Tg;70℃〜82℃で、かつ、そのフィルム厚みが
20μm〜50μmである。
・太陽電池用バックシート:水蒸気透過性が1.1g/(平米・24h)〜3.0g/(平米・24h)であるである。
The following qualities are obtained for the composite encapsulant consisting of a three-layer structure of a composite encapsulant; EVA encapsulant / ethylene / cyclic olein copolymer film / EVA encapsulant as a filler for the super straight solar cell module. It is a solar cell module having a super straight structure on which the filled composite encapsulant and back sheet are mounted.
EVA sealing material: melting point measured by DSC; Tm is 55 ° C to 75 ° C.
Ethylene-norbornene random copolymer: glass transition temperature Tg measured by DSC; 70 ° C. to 82 ° C., and film thickness of 20 μm to 50 μm.
-Solar cell back sheet: The water vapor permeability is 1.1 g / (square meter / 24 h) to 3.0 g / (square meter / 24 h).

まず、デラミネーション発電劣化防止技術から説明する。図2に結晶系シリコンセル上に発生したデラミネーションを示す。その発生は、ラミネータの成型加工条件が及ぼすEVA封止材の流動性と関係する。インターコネクタとシリコンセル表面との段差によるEVA封止材との隙間(図3)がEVA樹脂材料で完全に充填される必要があるが、そのため、EVAの融点は、55℃〜75℃が必須である。その品質によって、本発明の太陽電池モジュールは、同業者が通常と思われる如何なる条件でも隙間が充填されるよう品質設計した発明の複合封止材である。
First, the technology for preventing delamination power generation deterioration will be described. FIG. 2 shows delamination occurring on a crystalline silicon cell. The occurrence is related to the fluidity of the EVA sealing material exerted by the laminator molding processing conditions. The gap between the EVA encapsulant due to the step between the interconnector and the silicon cell surface (Fig. 3) must be completely filled with EVA resin material. Therefore, the melting point of EVA must be 55 ° C to 75 ° C. It is. Depending on its quality, the solar cell module of the present invention is a composite encapsulant of the present invention whose quality is designed so that the gap is filled under any conditions considered to be ordinary by those skilled in the art.

EVAの分子構造に酢酸ビニル構造を有することで、シランカップリング反応を通して、シリコンセルやガラスと強固な接着を発揮することができる。機械的な観点からのデラミネーション発生防止には、強い接着を得ることができるEVA封止材を複合封止材の構成材とした。EVAの融点は55℃〜75℃、好ましくは、58℃〜70℃である。55℃を下回る品質は酢酸ビニルの含量が高いことを意味するので、ラミネータ成型温度で劣化し易くなり、脱酢酸が起こり易くなるので好ましくない。75℃を超えるとラミネータ加工時のガラス周辺部の温度が低く、溶融しない場合は、インターコネクタ回りの「隙間」が埋まらないことになるので好ましくない。   By having a vinyl acetate structure in the molecular structure of EVA, strong adhesion to a silicon cell or glass can be exhibited through a silane coupling reaction. In order to prevent the occurrence of delamination from a mechanical point of view, an EVA sealing material capable of obtaining strong adhesion was used as a component of the composite sealing material. The melting point of EVA is 55C to 75C, preferably 58C to 70C. A quality of less than 55 ° C. means that the content of vinyl acetate is high, so that the quality tends to deteriorate at the laminator molding temperature and the acetic acid is easily removed, which is not preferable. If the temperature exceeds 75 ° C., the temperature around the glass at the time of laminator processing is low, and if it does not melt, the “gap” around the interconnector will not be filled, which is not preferable.

化学的な観点からのデラミネーション発生メカニズムは、EVAの分子構造および接着界面のポリシラノール構造は湿気(水蒸気)に弱い、所謂、加水分解し易い構造である。さらにアルカリ環境下では、室温で容易にアルカリ加水分解が進行することが知られている。10年、20年という長期間に亘り、デラミネーション発電劣化を防止するためには、ガラスから移動したナトリウムによるアルカリ性への変性しないようにシリコンセル上に付着、堆積させないことであることを発見した。   The mechanism of delamination generation from a chemical point of view is that the molecular structure of EVA and the polysilanol structure at the bonding interface are weak against moisture (water vapor), that is, the structure is easily hydrolyzed. Further, it is known that alkali hydrolysis easily proceeds at room temperature under an alkaline environment. In order to prevent delamination power generation deterioration for a long period of 10 or 20 years, it has been discovered that sodium does not adhere to or accumulate on a silicon cell so that sodium transferred from glass does not become alkaline. .

EVA封止材にサンドイッチされたエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのTgは、70℃〜82℃であることが必須である。82℃を超えると、ラミネート加工において、インターコネクタ周辺の「隙間」が埋まらないことがあるため好ましくない。70℃を下回ると実フィールド下でモジュールが高温になると自由体積が大きくなり、ナトリウムイオンンが通過する穴が形成されることがあるため好ましくない。さらにフィルムのシュリンクによる「フィルム破れ」が発生する可能性があるので、好ましくない。   It is essential that the Tg of the ethylene / norbornene random copolymer film sandwiched by the EVA sealing material is 70 ° C. to 82 ° C. If the temperature exceeds 82 ° C., the “gap” around the interconnector may not be filled in the laminating process, which is not preferable. If the temperature is lower than 70 ° C., if the temperature of the module becomes high under the actual field, the free volume increases, and a hole through which sodium ions pass may be formed, which is not preferable. Further, "film tear" due to shrinkage of the film may occur, which is not preferable.

さらに、複合充填剤のエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの存在により、電気絶縁性が向上し、太陽電池モジュール内部に流れる「漏れ電流」がほぼゼロとなることによって、カバーガラスから溶出するナトリウムイオンがシリコンセル方向に引き寄せられる電気的な力が極めて低減される。
本発明のエチレン・ノルボルネン共重合体フィルムは、使用環境下において、分子の自由体積がほぼゼロであるため、ナトリウムイオンが通過することはない。よって、一切のナトリウムイオンがシリコンセル表面に到達しないので、経年劣化、PID劣化、また、アルカリ性雰囲気にならないことによって、デラミネーション発電劣化も一切発生しない。
Furthermore, the presence of the ethylene-norbornene random copolymer film as a composite filler improves the electrical insulation properties and reduces the "leakage current" flowing inside the solar cell module to almost zero, so that sodium ions eluted from the cover glass The electric force attracted toward the silicon cell is greatly reduced.
In the ethylene-norbornene copolymer film of the present invention, since the free volume of the molecule is almost zero under the use environment, sodium ions do not pass through. Therefore, since no sodium ions reach the silicon cell surface, aging, PID deterioration, and delamination power generation deterioration do not occur at all because the alkaline atmosphere does not occur.

よって、このデラミネーション発電劣化を防止できる複合EVA封止材を搭載した太陽電池モジュールは、酢酸によるはんだ接合剥がれによる発電劣化モード以外は、完璧に発電劣化を防止できる。
なお、デラミネーション現象は、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの厚みが、驚くべきことに、大きく影響することを発見した。
エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムは、そのガラス転移温度以上に使用環境温度が上昇するとシュリンクする。一般には、シュリンクフィルムとして販売されている。
鋭意検討の結果、そのガラス転移温度にプラスして20℃以上高い環境温度では大きくシュリンクすることが分かった。複合封止材を用いた太陽電池モジュールのラミネート加工程では、140℃以上で圧縮、熱硬化させている。この加工温度で、そのフィルムがシュリンクし、成型直後のフィルム剥がれが発生させないためには、なるべくフィルム厚みが薄いことが必要であることを発見した。
Therefore, the solar cell module mounted with the composite EVA encapsulant capable of preventing the delamination power generation deterioration can completely prevent the power generation deterioration except in the power generation deterioration mode due to the peeling of the solder joint due to acetic acid.
It has been found that the delamination phenomenon has a surprisingly large effect on the thickness of the ethylene / norbornene random copolymer film.
The ethylene-norbornene random copolymer film shrinks when the use environment temperature rises above its glass transition temperature. Generally, it is sold as a shrink film.
As a result of intensive studies, it has been found that, in addition to the glass transition temperature, a large shrinkage occurs at an environment temperature higher than 20 ° C. In the step of laminating the solar cell module using the composite sealing material, the solar cell module is compressed and thermally cured at 140 ° C. or higher. At this processing temperature, it was discovered that the film should be as thin as possible in order to prevent the film from shrinking and peeling immediately after molding.

鋭意検討の結果、フィルム厚みが50μmを超えると亀状の皺、破れが発生することが分かった。50μm以下の薄いフィルムでは、フィルム界面はEVA分子と共架橋により化学結合するため、シュリンクせず、つまり、デラミネーションが発生しないことを見出した。
エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのフィルム厚みは発電劣化率ゼロ化に対して、極めて重要な物性値であることを発見し、本発明に至った。なお、フィルム厚みが20μmを下回るとフィルム巻き取り工程で破断のリスクが生じるため好ましくない。
As a result of intensive studies, it was found that when the film thickness exceeds 50 μm, turtle-like wrinkles and tears occur. With a thin film of 50 μm or less, it was found that the film interface was chemically bonded to the EVA molecule by co-crosslinking, and thus did not shrink, that is, delamination did not occur.
The present inventors have found that the film thickness of the ethylene-norbornene random copolymer film is an extremely important physical property value for reducing the power generation deterioration rate to zero, and have led to the present invention. In addition, if the film thickness is less than 20 μm, there is a risk of breakage in the film winding step, which is not preferable.

<樹脂組成物ならびに成型方法>
本発明の複合封止材を構成するエチレン・ノルボルネンランダム共重合体は、TOPAS(登録商標)(独TopasAdvanced Polymers社製)、APEL(登録商標)(三井化学社製)を使用することができる。紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐候安定剤が添加されていることが好ましい。ここでは、コンパウンディングは、ニーダーを用いた。このマスターバッチ加工の成型温度は、180℃以上300℃以下、好ましくは、230℃以上290℃以下である。
<Resin composition and molding method>
As the ethylene-norbornene random copolymer constituting the composite sealing material of the present invention, TOPAS (registered trademark) (manufactured by Topas Advanced Polymers, Germany) and APEL (registered trademark) (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) can be used. It is preferable that an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a weather stabilizer are added. Here, the compounding used a kneader. The molding temperature of this master batch processing is 180 ° C. or more and 300 ° C. or less, preferably 230 ° C. or more and 290 ° C. or less.

紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸エステル系の添加が好ましい。また、ヒンダードアミン系光安定剤の添加が好ましい。   It is preferable to add a benzophenone-based, benzotriazole-based, triazine-based, or salicylate-based ultraviolet absorber. Further, addition of a hindered amine light stabilizer is preferred.

本発明における太陽電池封止材の成膜方法は公知の方法、たとえば、押出し機のヘッド先端にTダイを用いる押出しキャスト法やカレンダー法で成型することができる。ここでは、Tダイを用いた押出しキャスト法でフィルムを準備した。
Tダイの温度は、80℃以上250℃以下であり、好ましくは、120℃以上180℃以下である。成膜したフィルムの表面は、ブロッキング防止の目的で、エンボス加工や凹凸などの加工を行うことが好ましい。
フィルムの厚みは、20μmから50μm、好ましくは、30から48μmである。20μmより薄いとフィルム成膜加工が難しくなるため好ましくない。50μmを超えるとデラミネーションが発生することがあるため好ましくない。

The method for forming the solar cell encapsulant in the present invention can be formed by a known method, for example, an extrusion casting method using a T-die at the tip of an extruder head or a calendering method. Here, a film was prepared by an extrusion casting method using a T-die.
The temperature of the T-die is from 80 ° C to 250 ° C, preferably from 120 ° C to 180 ° C. The surface of the formed film is preferably subjected to processing such as embossing and unevenness for the purpose of preventing blocking.
The thickness of the film is from 20 μm to 50 μm, preferably from 30 to 48 μm. If the thickness is less than 20 μm, film formation processing becomes difficult, which is not preferable. If it exceeds 50 μm, delamination may occur, which is not preferable.

<太陽電池モジュール>
結晶系太陽電池モジュールの作成は、1.レイアップ工程、2.ラミネート工程、3.フレーミング工程の3工程からなる。レイアップ工程は、カバーガラスの上にEVA封止材、シリコンセルストリングスを直列にはんだ配線したセルマトリックス、その上にEVA封止材を敷き、バックシートを被せる。
ラミネート工程は、熱板の温度と真空時間および加圧時間を設定して行われる。真空時間5分、加圧時間10分、熱板の温度は160℃に設定した。
図4は、既存のスーパストレート構造の太陽電池である。図5は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す模式断面図である。
本発明の太陽電池モジュールは、受光面の透明ガラスから順に、本発明の複合充填材、太陽電池素子、市販のEVA封止材および市販のバックシートを有してなる。発明の複合封止材はガラス周辺から3mm〜8mm小さくカットし、シリコンセルストリングス全体が覆われていることを確認して、レイアップされる方法により、酢酸の揮発通路を設けることができる。
<Solar cell module>
The production of the crystalline solar cell module is as follows. 1. lay-up process; 2. laminating step; It consists of three framing steps. In the lay-up step, an EVA encapsulant, a cell matrix in which silicon cell strings are soldered in series on a cover glass, and an EVA encapsulant are laid thereon, and a back sheet is covered.
The laminating step is performed by setting the temperature of the hot plate, the vacuum time and the pressing time. The vacuum time was 5 minutes, the pressurization time was 10 minutes, and the temperature of the hot plate was set at 160 ° C.
FIG. 4 shows a solar cell having an existing superstrate structure. FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of the solar cell module of the present invention.
The solar cell module of the present invention includes, in order from the transparent glass on the light-receiving surface, the composite filler of the present invention, a solar cell element, a commercially available EVA sealing material, and a commercially available back sheet. The composite encapsulant of the invention is cut 3 mm to 8 mm small from the periphery of the glass, confirms that the entire silicon cell strings are covered, and can provide a acetic acid volatilization path by a lay-up method.

<太陽電池結晶シリコンセル>
例えば、シリコン(単結晶、多結晶、アモルファス)、P型、N型、ヘテロジャンクションセル、PERCセルなど用いることができる。
<Solar solar cell silicon cell>
For example, silicon (single crystal, polycrystal, amorphous), P-type, N-type, heterojunction cell, PERC cell, or the like can be used.

以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、発明の複合封止材を搭載した本発明の太陽電池モジュールについて種々の測定および評価は以下の様にして行った。
(1)ガラス転移温度測定Tg(℃)の測定
環状オレフィン樹脂、EVA樹脂についてのガラス転移温度は、DSC法により、昇温速度20℃/min、Second runでの測定値を採
用した。
(2)水蒸気透過率(ASTMF1249)
水蒸気透過試験機(MOCON社製、PERMATRAN W3/33)を用いて、温度40℃、湿度90%RHの条件で実施した。
試料は、バックシート製品をそのまま用いた。
(3)太陽電池モジュール内部EVA封止材の酢酸量の定量化:シリコンセルに付着しているEVAを手作業で、太陽電池モジュール 中心部から採取して、イオンクロマトグラフィ法で定量化した。
(4)デラミネーション(白濁)試験(
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、80℃、85%RHの条件下、−1000Vdcを1000時間印加した。
図5に電気配線シーケンスを示した。評点は、以下の官能試験法により行った。
なお、本発明の「デラミネーションのない状態」とは、4点以上である。
5点(最高点):オリジナルと比較し、外観上全く変化がない
4点:インターコネクタ回りに色変化(黄変色)がわずかに認められる。
3点:シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも1か所に白濁剥がれが5mm未満である。
2点:シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも1か所に白濁剥がれが5mm以上20mm未満である。
1点:シリコンセルのインターコネクタ部分の少なくとも1か所に白濁剥がれが20mm以上ある。
(5)PID試験及び漏れ電流試験
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、80℃、85%RHの条件下、−1000Vdcを1000時間印加した。図5にPID試験シ ーケンスを示す。太陽電池モジュールの受光面側に20μm厚みのアルミ箔(株式会社UACJ製箔)で全面を覆い、アルミフレー ムの既加工の取り付け穴を利用して、プラス印加側の配線を取り付け、アルミ箔全面との導通をテスターで確認してから試験を
開始した。
(6)シミュレータ試験
PID試験前と後の試験体の発電性能をNPC社製セルテスターにて測定した。試験温度25℃±1℃、照射強度1000W/平米の条件で行った。


The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. Various measurements and evaluations of the solar cell module of the present invention equipped with the composite sealing material of the present invention were performed as follows.
(1) Measurement of Tg (° C.) of Glass Transition Temperature The glass transition temperature of the cyclic olefin resin and the EVA resin was measured by a DSC method at a heating rate of 20 ° C./min and a second run.
(2) Water vapor transmission rate (ASTMF1249)
The test was performed using a water vapor permeation tester (PERMATRAN W3 / 33, manufactured by MOCON) at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH.
As a sample, a back sheet product was used as it was.
(3) Quantification of the amount of acetic acid in the EVA sealing material inside the solar cell module: EVA adhering to the silicon cells was manually collected from the center of the solar cell module and quantified by ion chromatography.
(4) Delamination (white turbidity) test (
Using TOS7210S manufactured by KIKUSUI, -1000 Vdc was applied for 1000 hours in a thermostat at 80 ° C. and 85% RH.
FIG. 5 shows an electric wiring sequence. The evaluation was performed by the following sensory test method.
The “state without delamination” of the present invention is four or more points.
5 points (highest point): no change in appearance compared to the original 4 points: slight color change (yellowing) around the interconnector.
3 points: White turbid peeling was less than 5 mm in at least one portion of the interconnector portion of the silicon cell.
2 points: cloudiness peeling of at least one portion of the interconnector portion of the silicon cell is 5 mm or more and less than 20 mm.
1 point: cloudiness peeling of at least one part of the interconnector portion of the silicon cell is 20 mm or more.
(5) PID test and leakage current test
Using TOS7210S manufactured by KIKUSUI, -1000 Vdc was applied for 1000 hours in a thermostat at 80 ° C. and 85% RH. FIG. 5 shows the PID test sequence. Cover the entire surface of the photovoltaic module with a 20μm thick aluminum foil (made by UACJ Co., Ltd.) on the light-receiving surface, and attach the wiring on the positive application side using the pre-processed mounting holes in the aluminum frame. The test was started after confirming the continuity with the tester.
(6) Simulator test
The power generation performance of the test specimen before and after the PID test was measured with a cell tester manufactured by NPC. The test was performed under the conditions of a test temperature of 25 ° C. ± 1 ° C. and an irradiation intensity of 1000 W / square meter.


実施例1
<エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの準備>
フィルム原料は、TOPAS(登録商標)の8007:100重量部に、紫外線吸収剤として2-ヒドロキシ4−n−オクトキシペンゾフェノン0.3質量部、耐光安定剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチルー4−ピペリジル)セバケート0.1質量部を添加した。そして、2軸押出機を用いて230℃で混練し、環状オレフィン系樹脂組成物を得た。次にこのペレットを1000mm幅T−ダイ部での樹脂温度は120℃で、各種厚みのフィルムを得た。実施例1,2,3,4は、それぞれ、35、40、45、48μmを準備した。
太陽電池モジュールは、得られたフィルムを、実施例1は、融点58℃の市販EVAでとサンドイッチした状態で積層(発明の「充填材」)し、中国Boost Solar社製OAC2236ラミネータにて、真空時間5分、プレス時間10分、成型温度160℃の条件で、多結晶5本バスバーシリコンセル:中国CECEP社製:60直列の太陽電池モジュールの構成にレイアップしたものを成型した。太陽電池用ガラスは、厚み3.2mm、幅920mm、長さ1650mmを用いた。成型後、寺岡製作所社製ブチルテープをエッジシールとして適用し、CECEP社購入アルミフレームを取り付け、日本オーナンバ社製PVU-B80の端子BOXを信越化学シリコーン;一液型RTVKE45Tで固定し、太陽電池モジュールを準備した。EVA封止材とエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、ガラス外周から5mm小さく、具体的には、幅;915mm、長さ;1645mmとした。バックシートは、中国Jolywood sunwatt社製 FFC-JW30を使用した。水蒸気透過性は、1.3g/(平米・24h)を用いた。
Example 1
<Preparation of ethylene-norbornene random copolymer film>
The raw material of the film is 8007: 100 parts by weight of TOPAS (registered trademark), 0.3 parts by weight of 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone as an ultraviolet absorber, and bis (2,2,6) as a light stabilizer. , 6-Tetramethyl-4-piperidyl) sebacate 0.1 part by weight. And it knead | mixed at 230 degreeC using the twin-screw extruder, and obtained the cyclic olefin resin composition. Next, the pellets were used to obtain films of various thicknesses at a resin temperature of 120 ° C. at a T-die portion having a width of 1000 mm. In Examples 1, 2, 3, and 4, 35, 40, 45, and 48 μm were prepared, respectively.
In the solar cell module, the obtained film was laminated with the commercially available EVA having a melting point of 58 ° C. in a sandwiched state (“filler” of the invention) in Example 1, and vacuum was applied to the film using an OAC2236 laminator manufactured by Boost Solar, China. Under the conditions of a time of 5 minutes, a press time of 10 minutes and a molding temperature of 160 ° C., a polycrystalline 5-busbar silicon cell: manufactured by CECEP, China: a solar cell module laid up in a configuration of 60 series was molded. The glass for solar cells used had a thickness of 3.2 mm, a width of 920 mm, and a length of 1650 mm. After molding, Teraoka Seisakusho's butyl tape is applied as an edge seal, an aluminum frame purchased by CECEP is attached, and the terminal box of PVU-B80 made by Onamba Japan is fixed with Shin-Etsu Silicone, a one-component RTVKE45T, solar cell module Was prepared. The cut size of the EVA sealing material and the ethylene / norbornene random copolymer film was 5 mm smaller than the outer periphery of the glass, and specifically, the width was 915 mm and the length was 1645 mm. The backsheet used was FFC-JW30 manufactured by Jolywood sunwatt, China. The water vapor permeability was 1.3 g / (square meter / 24 h).

実施例2は、融点67℃のEVA封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み40μm、バックシートの水蒸気透過性1.8g・(平米・24h)を使用した、以外は、実施例1と同様に行った。 Example 2 was the same as Example 1 except that an EVA encapsulant having a melting point of 67 ° C., an ethylene-norbornene random copolymer film thickness of 40 μm, and a water vapor permeability of 1.8 g of the back sheet (square meter, 24 h) were used. The same procedure was followed.

実施例3は、融点71℃のEVA封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み45μm、バックシートの水蒸気透過性;2.0g/(平米・24h)使用し、EVAとエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、7mm小さくした以外は、実施例1と同様に行った。 In Example 3, an EVA sealing material having a melting point of 71 ° C., an ethylene-norbornene random copolymer film thickness of 45 μm, and a water vapor permeability of the back sheet; The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the cut size of the copolymer film was reduced by 7 mm.

実施例4は、融点67℃のEVA封止材、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚み48μm、バックシートの水蒸気透過性;
1.8g/(平米・24h)EVAとエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムのカットサイズは、3mm小さくした以外は、実施例1と同様に行った。
In Example 4, an EVA sealing material having a melting point of 67 ° C., an ethylene / norbornene random copolymer film thickness of 48 μm, and a water vapor permeability of a back sheet;
The process was performed in the same manner as in Example 1 except that the cut size of the 1.8 g / (square meter, 24 h) EVA and ethylene / norbornene random copolymer film was reduced by 3 mm.

比較例1は、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム厚みを95μmに変更し、ガラス転移温度は85℃を用いた。カットサイズは、ガラス周辺に対し、+10mm大きく準備した。EVAは、融点71℃を使用した。バックシートは水蒸気y透過性:1.0g/(平米・24h)を用いた以外は、実施例1と同様に行った。 In Comparative Example 1, the thickness of the ethylene / norbornene random copolymer film was changed to 95 μm, and the glass transition temperature was 85 ° C. The cut size was prepared +10 mm larger than the glass periphery. EVA used a melting point of 71 ° C. The back sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water vapor y-permeability: 1.0 g / (square meter, 24 h) was used.

比較例2は、株式会社KIS社60直多結晶モジュール;PS255P-20/Uと比較した。
比較例3は、Loop社;NEXTOUGH:LP-275P-60W;ガラス/ガラスタイプと比較した。

Figure 2019216144
Comparative Example 2 was compared with KIS Corporation 60 straight polycrystalline module; PS255P-20 / U.
Comparative Example 3 was compared with Loop; NEXTOUGH: LP-275P-60W; glass / glass type.
Figure 2019216144

再生可能エネルギーは、世界中で普及、発展している。その中でも、太陽光発電は、小規模から大規模まで計画的にさまざまな場所に設置可能であるため、その主役となっている。一方で、その発電寿命は、20年間を目標として開発されてきたため、廃棄太陽光モジュールの問題が大きくなりつつある。
太陽光発電が火力発電や原子力発電に取って代わる主力電源になるためには、メンテナンスを加えながら、40年以上の寿命を持つことが必須である。本発明の発電劣化率ゼロ太陽電池モジュールは、この目標で開発し完成に至った。
世界中で生産されている90%以上の太陽電池モジュールは、発電素子を保護する充填材として、EVAが使用されている。良好な透明性、接着性、耐熱性が高いことが特長である。しかしながら、20年を超えると、黄変色や白濁などの外観変化、大幅な経年劣化、およびPID劣化が同時に発生するようになり、製品寿命を迎える。最新の太陽電池モジュールも同様の寿命である。
これらの発電劣化現象を防止すべく、世界中の化学企業がEVA代替材料を開発し、投入したが、高コストであること、実績がないため、20年以上の保証できないことからほとんど普及していない。
本発明の太陽電池モジュールは、世界で初めて、技術的に発電保証を可能な製品である。これまでの充填材は、電気抵抗値を上げることと防湿性の向上の観点で開発されてきた。湿気の多い設置環境では、水蒸気侵入絶対量が多くなり、発電劣化速度が速くなる。つまり、あらゆる設置環境に応じた場所での発電劣化保証の範囲を20%以下には設定することはできないものであった。
本発明の複合充填材は、EVA封材の優れた特性を継承し、発電劣化の主原因であるナトリウムイオンの移動を封鎖できる(自由体積がほぼゼロ)であるエチレン・ノルボルネン共重合体フィルムがハイブリット化したものであり、設置環境に依存することなく、完全に発電劣化を防止できる。よって、大規模太陽光発電所、自家消費用発電所、中古マーケット事業形成に資する太陽電池モジュールである。
Renewable energy is spreading and developing around the world. Among them, photovoltaic power generation has been the main role because it can be installed in various places from small to large scales systematically. On the other hand, since the power generation life has been developed with a target of 20 years, the problem of the waste photovoltaic module is increasing.
In order for solar power generation to become the main power source to replace thermal power generation and nuclear power generation, it is essential to have a life of 40 years or more while adding maintenance. The zero power generation deterioration rate solar cell module of the present invention has been developed and completed with this goal.
EVA is used as a filler to protect power generation elements in more than 90% of solar cell modules produced worldwide. It is characterized by good transparency, high adhesiveness and high heat resistance. However, over 20 years, appearance changes such as yellow discoloration and white turbidity, significant aging deterioration, and PID deterioration occur at the same time, ending the product life. Modern solar cell modules have a similar lifetime.
Chemical companies around the world have developed and introduced alternative materials for EVA in order to prevent these power generation deterioration phenomena, but because of their high cost and lack of track record, they have been widely used because they cannot be guaranteed for more than 20 years. Absent.
The solar cell module of the present invention is the world's first product that can technically guarantee power generation. Conventional fillers have been developed from the viewpoints of increasing the electric resistance value and improving the moisture resistance. In a humid installation environment, the absolute amount of water vapor intrusion increases, and the power generation deterioration rate increases. That is, the range of power generation deterioration guarantee at a place corresponding to any installation environment cannot be set to 20% or less.
The composite filler of the present invention is an ethylene-norbornene copolymer film that inherits the excellent properties of an EVA sealing material and can block the movement of sodium ions, which is the main cause of power generation deterioration (free volume is almost zero). It is a hybrid and can completely prevent power generation deterioration without depending on the installation environment. Therefore, it is a solar cell module that contributes to the formation of large-scale solar power plants, power plants for self-consumption, and used market businesses.

1:インターコネクタ
2:シリコンセルEVA封止材
3:カバーガラス
4:EVA封止材
5:隙間
6:バックシート
7:複合封材(EVA封止材/エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルム/EVA封止材)
8:20μm厚みのアルミ箔
9:横タブ線からのプラス・マイナス極をまとめた導線
10:PID Insulation Tester TOS7210S
1: Interconnector 2: Silicon cell EVA sealing material 3: Cover glass 4: EVA sealing material 5: Gap 6: Back sheet 7: Composite sealing material (EVA sealing material / ethylene / norbornene random copolymer film / EVA) Sealing material)
8: Aluminum foil with a thickness of 20 μm 9: Conductive wire that combines plus and minus poles from horizontal tab wire 10: PID Insulation Tester TOS7210S

<太陽電池モジュール>
結晶系太陽電池モジュールの作成は、1.レイアップ工程、2.ラミネート工程、3.フレーミング工程の3工程からなる。レイアップ工程は、カバーガラスの上にEVA封止材、シリコンセルストリングスを直列にはんだ配線したセルマトリックス、その上にEVA封止材を敷き、バックシートを被せる。
ラミネート工程は、熱板の温度と真空時間および加圧時間を設定して行われる。真空時間5分、加圧時間10分、熱板の温度は160℃に設定した。
図4の左側は、既存のスーパストレート構造の太陽電池である。図4の右側は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す模式断面図である。
本発明の太陽電池モジュールは、受光面の透明ガラスから順に、本発明の複合充填材、太陽電池素子、市販のEVA封止材および市販のバックシートを有してなる。発明の複合封止材はガラス周辺から3mm〜8mm小さくカットし、シリコンセルストリングス全体が覆われていることを確認して、レイアップされる方法により、酢酸の揮発通路を設けることができる。
<Solar cell module>
The production of the crystalline solar cell module is as follows. 1. lay-up process; 2. laminating step; It consists of three framing steps. In the lay-up step, an EVA encapsulant, a cell matrix in which silicon cell strings are soldered in series on a cover glass, and an EVA encapsulant are laid thereon, and a back sheet is covered.
The laminating step is performed by setting the temperature of the hot plate, the vacuum time and the pressing time. The vacuum time was 5 minutes, the pressurization time was 10 minutes, and the temperature of the hot plate was set at 160 ° C.
The left side of FIG. 4 shows a solar cell having an existing superstrate structure. The right side of FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the solar cell module of the present invention.
The solar cell module of the present invention includes, in order from the transparent glass on the light-receiving surface, the composite filler of the present invention, a solar cell element, a commercially available EVA sealing material, and a commercially available back sheet. The composite encapsulant of the invention is cut 3 mm to 8 mm small from the periphery of the glass, confirms that the entire silicon cell strings are covered, and can provide a acetic acid volatilization path by a lay-up method.

以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、発明の複合封止材を搭載した本発明の太陽電池モジュールについて種々の測定および評価は以下の様にして行った。
(1)ガラス転移温度測定Tg(℃)の測定
環状オレフィン樹脂、EVA樹脂についてのガラス転移温度は、DSC法により、昇温速度20℃/min、Second runでの測定値を採用した。
(2)水蒸気透過率(ASTMF1249)
水蒸気透過試験機(MOCON社製、PERMATRAN W3/33)を用いて、温度40℃、湿度90%RHの条件で実施した。
試料は、バックシート製品をそのまま用いた。
(3)太陽電池モジュール内部EVA封止材の酢酸量の定量化:シリコンセルに付着しているEVAを手作業で、太陽電池モジュール中心部から採取して、イオンクロマトグラフィ法で定量化した。
(4)デラミネーション(白濁)試
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、8℃、85%RHの条件下、−1000Vdcを1000時間印加した。
図5に電気配線シーケンスを示した。評点は、以下の官能試験法により行った。
なお、本発明の「デラミネーションのない状態」とは、4点以上である。
5点(最高点):オリジナルと比較し、外観上全く変化がない
4点:インターコネクタ回りに色変化(黄変色)がわずかに認められる。
3点:シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも1か所に白濁剥がれが5mm未満である。
2点:シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも1か所に白濁剥がれが5mm以上20mm未満である。
1点:シリコンセルのインターコネクタ部分の少なくとも1か所に白濁剥がれが20mm以上ある。
(5)PID試験及び漏れ電流試験
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、8℃、85%RHの条件下、−1000Vdcを1000時間印加した。図5にPID試験シーケンスを示す。太陽電池モジュールの受光面側に20μm厚みのアルミ箔(株式会社UACJ製箔)で全面を覆い、アルミフレームの既加工の取り付け穴を利用して、プラス印加側の配線を取り付け、アルミ箔全面との導通をテスターで確認してから試験を開始した。
(6)シミュレータ試験
PID試験前と後の試験体の発電性能をNPC社製セルテスターにて測定した。試験温度25℃±1℃、照射強度1000W/平米の条件で行った。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. Various measurements and evaluations of the solar cell module of the present invention equipped with the composite sealing material of the present invention were performed as follows.
(1) Measurement of Tg (° C.) of Glass Transition Temperature The glass transition temperature of the cyclic olefin resin and the EVA resin was measured by a DSC method at a heating rate of 20 ° C./min and a second run.
(2) Water vapor transmission rate (ASTMF1249)
The test was carried out using a water vapor permeation tester (PERMATRAN W3 / 33, manufactured by MOCON) at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH.
As a sample, a back sheet product was used as it was.
(3) Quantification of the amount of acetic acid in the EVA sealing material inside the solar cell module: EVA attached to the silicon cell was manually collected from the center of the solar cell module and quantified by ion chromatography.
(4) delamination (cloudiness) test
With KIKUSUI Co. TOS7210S, in a constant temperature bath, 8 5 ° C., under the conditions of RH 85%, was applied to -1000Vdc 1000 hours.
FIG. 5 shows an electric wiring sequence. The evaluation was performed by the following sensory test method.
The “state without delamination” of the present invention is four or more points.
5 points (highest point): no change in appearance compared to the original 4 points: slight color change (yellowing) around the interconnector.
3 points: White turbid peeling was less than 5 mm in at least one portion of the interconnector portion of the silicon cell.
2 points: cloudiness peeling of at least one portion of the interconnector portion of the silicon cell is 5 mm or more and less than 20 mm.
1 point: cloudiness peeling of at least one part of the interconnector portion of the silicon cell is 20 mm or more.
(5) PID test and leakage current test
With KIKUSUI Co. TOS7210S, in a constant temperature bath, 8 5 ° C., under the conditions of RH 85%, was applied to -1000Vdc 1000 hours. FIG. 5 shows a PID test sequence. The entire surface of the solar cell module is covered with a 20 μm thick aluminum foil (made by UACJ) on the light-receiving surface, and the wiring for the positive application side is attached using the pre-processed mounting holes in the aluminum frame. The test was started after confirming the continuity of the test with a tester.
(6) Simulator test
The power generation performance of the specimen before and after the PID test was measured with a cell tester manufactured by NPC. The test was performed under the conditions of a test temperature of 25 ° C. ± 1 ° C. and an irradiation intensity of 1000 W / square meter.

Claims (3)

太陽電池モジュールのスーパーストレート構造において、(A)フィルム厚み30μmから50μmからなるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムを(B)厚み200μmから500μmのエチレン酢酸ビニル共重合体シートで挟まれた層構造からなる充填材(A/B/A)をカバーガラスと結晶系シリコン素子の間に適用し、水蒸気透過性が1.1g/day以上3.0g/dayであるバックシートからなる太陽電池モジュールであって、−1000V印加で85℃・85%RHの恒温槽で、1000時間加速劣化試験;PID試験において、発電劣化率が0〜2%である発電劣化率ゼロの太陽電池モジュール   In the superstrate structure of the solar cell module, (A) an ethylene / norbornene random copolymer film having a film thickness of 30 μm to 50 μm is sandwiched between (B) an ethylene vinyl acetate copolymer sheet having a thickness of 200 μm to 500 μm. A solar cell module comprising a back sheet having a water vapor permeability of 1.1 g / day or more and 3.0 g / day by applying a filler (A / B / A) between the cover glass and the crystalline silicon element. And 1000 hours accelerated deterioration test in a constant temperature bath of 85 ° C. and 85% RH with -1000 V applied; solar cell module with zero power generation deterioration rate of 0 to 2% in PID test エチレン酢酸ビニル共重合体シートの大きさがカバーガラスの外周の端に対して、3mmから8mm小さいサイズである特許請求項第1の発電劣化率ゼロの太陽電池モジュール 2. The solar cell module according to claim 1, wherein the size of the ethylene vinyl acetate copolymer sheet is 3 mm to 8 mm smaller than the outer edge of the cover glass. ガラス転移温度が70℃〜82℃であり、カバーガラスの外周に対して、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの大きさがカバーガラスの外周の端から3mmから8mm小さくカットして、充填材(B)の層になる特許請求項第一の発電劣化率ゼロの太陽電池モジュール   The glass transition temperature is 70 ° C. to 82 ° C., and the size of the ethylene / norbornene random copolymer film is cut from the outer periphery of the cover glass by 3 mm to 8 mm smaller than the outer periphery of the cover glass, and the filler ( 2. The solar cell module according to claim 1, wherein the solar cell module is a layer of B).
JP2018111267A 2018-06-11 2018-06-11 Solar cell module Pending JP2019216144A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018111267A JP2019216144A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Solar cell module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018111267A JP2019216144A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Solar cell module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019216144A true JP2019216144A (en) 2019-12-19

Family

ID=68919669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018111267A Pending JP2019216144A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Solar cell module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019216144A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116278267A (en) * 2023-05-18 2023-06-23 广东德冠薄膜新材料股份有限公司 BOPE (biaxially oriented polyethylene) adhesive-free film, preparation method thereof and thermal composite sheet

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118276A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Sharp Corp Solar battery module and its manufacturing method
JP2009188357A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Showa Shell Sekiyu Kk Solar cell module
JP2010003861A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Honda Motor Co Ltd Solar-cell module manufacturing method
JP2010129753A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Toyota Motor Corp Solar cell
US20130247987A1 (en) * 2010-11-30 2013-09-26 Mitsubishi Plastics, Inc. Laminate for solar cell and solar cell module produced using same
JP2015005537A (en) * 2013-06-19 2015-01-08 富士電機株式会社 Solar battery module
JP2017069290A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 日清紡メカトロニクス株式会社 Film for anti-pid solar cell module and anti-pid solar cell module using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118276A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Sharp Corp Solar battery module and its manufacturing method
JP2009188357A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Showa Shell Sekiyu Kk Solar cell module
JP2010003861A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Honda Motor Co Ltd Solar-cell module manufacturing method
JP2010129753A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Toyota Motor Corp Solar cell
US20130247987A1 (en) * 2010-11-30 2013-09-26 Mitsubishi Plastics, Inc. Laminate for solar cell and solar cell module produced using same
JP2015005537A (en) * 2013-06-19 2015-01-08 富士電機株式会社 Solar battery module
JP2017069290A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 日清紡メカトロニクス株式会社 Film for anti-pid solar cell module and anti-pid solar cell module using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116278267A (en) * 2023-05-18 2023-06-23 广东德冠薄膜新材料股份有限公司 BOPE (biaxially oriented polyethylene) adhesive-free film, preparation method thereof and thermal composite sheet
CN116278267B (en) * 2023-05-18 2023-07-25 广东德冠薄膜新材料股份有限公司 BOPE (biaxially oriented polyethylene) adhesive-free film, preparation method thereof and thermal composite sheet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3825843B2 (en) Solar cell module
US6353042B1 (en) UV-light stabilization additive package for solar cell module and laminated glass applications
JP6286736B2 (en) Back contact type solar cell module
JPH06334207A (en) Solar cell module
US20120080065A1 (en) Thin Film Photovoltaic Modules with Structural Bonds
JP5905475B2 (en) Solar cell module with connecting element
CN112430435A (en) Composite packaging adhesive film, preparation method thereof and photovoltaic module
JP2019216144A (en) Solar cell module
KR20150003091A (en) Solar cell module and manufacturing method thereof
JP4977111B2 (en) Method for separating and collecting solar cell modules
EP2483933A2 (en) Encapsulant material for photovoltaic modules
KR101417220B1 (en) Solar cell module apparatus and method for fabricating of the same
JP5591564B2 (en) Solar cell sealing film and solar cell using the same
JP6757715B2 (en) Solar cell module and its manufacturing method
JP2020177972A (en) High efficiency single crystal solar cell module
JP6258659B2 (en) Solar cell module
Hegedus et al. Encapsulation of Cu (InGa) Se 2 solar cells with ALD Al 2 O 3 flexible thin-film moisture barrier: stability under 1000 hour damp heat and UV exposure
JP2009105179A (en) Solar battery module
KR101391522B1 (en) Method for producing solar modules
WO2019128085A1 (en) Solar panel
JP6541285B1 (en) Delamination preventing composite sealing material and solar cell module
JP3710187B2 (en) Solar cell module
WO2015129517A1 (en) Solar cell cracking prevention sheet and solar cell module using same
JPH10233519A (en) Solar battery module
JP2012169472A (en) Sealing material sheet for solar cell module and solar cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180704

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180612

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180928

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20181011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181127

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190128

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20190128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190709

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191008