JP2020013863A - 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールにおいて、多数の細線(集電ワイヤー)からなる集電ワイヤー部分を太陽電池素子に安定的に固定するために用いるフィルム基材であって、耐熱性と、モールディング性の両立という「集電ワイヤー固定フィルム」としての基本性能をより安定的に保持させることができる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」を提供すること。【解決手段】融点が90℃以上110℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂フィルムであって、温度90℃と100℃との間におけるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である、集電ワイヤー固定フィルム6とする。【選択図】図4
Description
本発明は、太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム、及び、それを用いた太陽電池モジュールに関する。詳しくは、マルチワイヤー方式で太陽電池素子が実装される太陽電池モジュールにおいて用いる集電ワイヤー固定フィルムと、それを用いて構成される太陽電池モジュールに関する。
従来、太陽電池モジュールの層構成は、図1に示す太陽電池モジュール1と同様の層構成が一般的である。即ち、受光面側から、透明前面基板2、受光面側封止材31、複数の太陽電池素子4、非受光面側封止材32及び裏面保護シート5が順に積層された構成である。又、複数の太陽電池素子については、通常、各素子の表面又は裏面に、複数の隣接する太陽電池素子を接続してこれらの各素子において発電した電気を集電するための導線が接続されている。太陽電池素子同士を電気的に接続するために配置されるこのような導線としては、従来、「バスバー」と称される幅2mm〜5mm程度の帯状の導線が用いられることが一般的であった。
複数の太陽電池素子を電気的に接合する導線は、太陽電池モジュールを構成する上で必須の構成要件である。しかしながら、一方で、太陽電池素子の受光面のうち、これらの導線によって被覆されている部分においては、太陽電池素子への太陽光の入光が物理的に遮られてしまう。これによる光利用効率の低下を最小化することが、単位面積当りの発電効率の向上が厳しく要求される太陽電池の開発競争の中で、切実な課題として認識されるようになっていた。
このような問題を解決するために、上述の帯状の導線(バスバー)に代えて、断面が略真円形である直径100μm〜200μm程度の多数の細線からなる集電ワイヤーを、太陽電池素子同士を電気的に接続する集電ワイヤーとして用いる「マルチワイヤー接続」と称される太陽電池素子同士の接続構成が採用され始めている。この「マルチワイヤー接続」は、太陽電池モジュールの発電効率向上を可能とする技術として今後の需要拡大が見込まれている(特許文献1、2参照)。
多数の細線による「マルチワイヤー接続」によって、太陽電池素子を電気的に接合する場合、各細線をハンダ処理等により太陽電池素子に固定することも可能ではあるが、図2に示すように、予め多数の集電ワイヤー64を樹脂フィルム(「集電ワイヤー固定フィルム」6A、6B)に埋込み、集電ワイヤーが埋め込まれたこの樹脂フィルム(「集電ワイヤー固定フィルム」)によって隣接する太陽電池素子4A、4Bを電気的に接続する構造が、より好ましい接続構造として、今後、「マルチワイヤー接続」における主流の接続構造となっていくことが予想されている。
太陽電池モジュールは、過酷な湿熱環境下での長期使用が想定される。よって、上記態様の「マルチワイヤー接続」を行うために用いる上記の樹脂フィルム(「集電ワイヤー固定フィルム」)には、過酷な使用環境に耐える「耐熱性」と、加熱圧着により多数の細線を安定的に埋め込み支持するための「モールディング性」という、一般的には相互に背反するものと考えられる物性の両立が要求される。尚、本明細書においては、集電ワイヤー固定フィルムを集電ワイヤー部分に加熱圧着する際における断面が略真円形である個々の細線(集電ワイヤー)の周囲に同フィルムの樹脂成分が隙間なく回り込む性質のことを、当該フィルムの「モールディング性」と称する。この「モールディング性」は、「集電ワイヤー固定フィルム」が集電ワイヤー部分を安定的に支持するために必須の性質である。
本願出願時においては、上記の背反する2つの要求を同時満たしうる構成の樹脂フィルムとして、通常、耐熱性に優れるポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂からなる基材層と、モールディング性に優れるポリエチレン系樹脂からなる封止層と、が接着剤等によって接合されてなる多層構成の樹脂フィルムが、「マルチワイヤー接続」を行うための樹脂フィルムとして広く用いられていた。
又、特許文献1、2には、「マルチワイヤー接続」を行うために用いる上記の樹脂フィルム(「集電ワイヤー固定フィルム」)について、フィルムを形成するポリマーにおいてフィルム厚さ方向における架橋度に差をつけることによって、接着性と耐熱性とをフィルム全体で担保することが可能である旨の記載がある。
しかしながら、特許文献1、2には、架橋度に差をつけるという技術思想が抽象的なアイデアとして示されてはいるが、実際にフィルム厚さ方向において架橋度を適切に傾斜させることは容易ではない。又、太陽電池モジュールに組込まれる部材である以上、実際の太陽電池モジュールとしての一体化のための熱ラミネーション加工時の温度条件において最適な挙動を示すものこそが、実質的には「適切」と言えるが、その点が客観的な指標に基づいて最適化されているフィルムがどのように特定されるべきか、ということについては、定説はなく、個々の製造現場毎、個々の製造単位毎に、煩雑な試行錯誤の繰り返しによって、都度、個別に最適な架橋条件を見出しているというのが実態であった。
このように、「集電ワイヤー固定フィルム」における架橋度の調整は、実際には容易でなく、汎用性のある指標に基づいて安定的に製造することができる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」の開発が求められていた。
本発明は以上の状況の中で完成されたものであり、今後需要拡大が予想される「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールにおいて、多数の細線(集電ワイヤー)からなる集電ワイヤー部分を太陽電池素子に安定的に固定するために用いるフィルム基材であって、耐熱性と、モールディング性の両立という「集電ワイヤー固定フィルム」としての基本性能をより安定的に保持させることができる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」を提供することを課題とする。
本発明者らは、耐熱性と、モールディング性の両立を求められる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」の全層のベース樹脂を、低密度ポリエチレンによって形成し、尚且つ、これを、フィルム厚さ方向に沿って架橋度が異なる樹脂フィルムとする場合に、太陽電池モジュールの一体化のための熱ラミネーション時の樹脂の挙動を想定して、材料樹脂の融点を含む範囲を定義域としたTMA曲線の傾きを指標として、架橋処理条件等を最適化することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
(1) 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムであって、融点が90℃以上110℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂フィルムであって、温度90℃と100℃との間における下記の定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である、集電ワイヤー固定フィルム。
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。
(2) ベース樹脂の融点が100°未満の封止層と、ベース樹脂の融点が100°以上の基材層とを含んでなる多層の樹脂フィルムであって、前記封止層が、少なくともいずれか一方の最表面に配置されている(1)に記載の集電ワイヤー固定フィルム。
(3) 前記封止層に、シラン変性ポリエチレン系樹脂が含まれている、(2)に記載の集電ワイヤー固定フィルム。
(4) 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムの製造方法であって、融点が90℃以上110℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を製膜して未架橋の樹脂フィルムを得る製膜工程と、前記未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、前記片面側と反対側とで、架橋度が異なるように架橋処理を行う架橋処理工程と、を含んでなり、
前記架橋処理工程においては、前記架橋処理後の集電ワイヤー固定フィルムの温度90℃と100℃との間における下記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下となるような照射条件で前記電離放射線を照射する、
太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムの製造方法
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。
前記架橋処理工程においては、前記架橋処理後の集電ワイヤー固定フィルムの温度90℃と100℃との間における下記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下となるような照射条件で前記電離放射線を照射する、
太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムの製造方法
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。
本発明によれば、「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールにおいて、多数の細線(集電ワイヤー)からなる集電ワイヤー部分を太陽電池素子に安定的に固定するために用いるフィルム基材であって、耐熱性と、モールディング性の両立という「集電ワイヤー固定フィルム」としての基本性能をより安定的に保持させることができる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」を提供することができる。
以下、本発明の集電ワイヤー固定フィルム、及び、それを用いた太陽電池モジュールについて説明する。本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。
<集電ワイヤー固定フィルム>
本発明の集電ワイヤー固定フィルム6は、図1に示す通り、太陽電池モジュール1において複数の太陽電池素子4同士を「マルチワイヤー接続」により電気的に接続する際に、この接続構造を構成する多数の集電ワイヤー64を各太陽電池素子4に安定的に固定するために用いられる樹脂フィルムである。
本発明の集電ワイヤー固定フィルム6は、図1に示す通り、太陽電池モジュール1において複数の太陽電池素子4同士を「マルチワイヤー接続」により電気的に接続する際に、この接続構造を構成する多数の集電ワイヤー64を各太陽電池素子4に安定的に固定するために用いられる樹脂フィルムである。
図2及び図3に示す通り、「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュール1における太陽電池素子4同士の接続は、多数の集電ワイヤー64が埋め込まれた集電ワイヤー固定フィルム6A、6Bを太陽電池素子4A、4Bの表面又は裏面に接合することにより行われる。
又、図4に示す通り、集電ワイヤー固定フィルム6を用いた「マルチワイヤー接続」においては、太陽電池素子4Bに接合される集電ワイヤー64は、集電ワイヤー固定フィルム6に埋めこまれており、同時に、その一部が、太陽電池素子4Bに導通可能に集電ワイヤー固定フィルム6の表面から露出していて、個々の集電ワイヤー64は、当該露出部分において太陽電池素子4Bの表面又は裏面の電極部分に接合されている。
上述の態様で用いられる集電ワイヤー固定フィルム6は、単層フィルムであってもよいし、多層フィルムとして構成することもできる。そして、いずれの層構成とする場合においても、集電ワイヤー固定フィルム6は、全ての層が、密度0.870g/cm3以上0.930g/cm3以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物により形成されているものであることを、その特徴の一つとする。尚、本明細書にいて「ベース樹脂」とは、当該樹脂成型物内の全樹脂成分中において含有量比が最も大きい樹脂のことを言い、樹脂成分中の含有量比が50質量%以上であり、90質量%以上であることが好ましい。
そして、全ての層がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物により形成されている集電ワイヤー固定フィルム6は、温度90℃と100℃との間における下記定義による「TMA曲線の傾き」が、−3.0以上−1.3以下となる場合に、後に実施例においても示す通り、太陽電池モジュールとしての一体化時の熱ラミネーション処理時における材料樹脂の挙動が最適化されたものとなり、耐熱性と、とモールディング性との両立を、一般的な太陽電池モジュールの製造工程において安定的に発現させることができる。
ここで本明細書における「TMA曲線の傾き」とは以下の定義によるのである。
「TMA曲線の傾き」
:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「TMA曲線の傾き」
:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
又、上記の「熱機械分析(TMA)試験」とは以下の条件により行われる試験のことを言う。
「熱機械分析(TMA)試験」
:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。尚、本明細書における集電ワイヤー固定フィルムの「MFR」とは、架橋処理等も含めて集電ワイヤー固定フィルムが完成品となった段階におけるMFRを、JIS−K6922−2により測定した190℃、2.16kg荷重の条件で測定した値のことを言うものとする。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。尚、熱機械分析(TMA)装置としては、例えば、SIIナノテクノロジー製TMA/SS7100等を用いることができる。
「熱機械分析(TMA)試験」
:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。尚、本明細書における集電ワイヤー固定フィルムの「MFR」とは、架橋処理等も含めて集電ワイヤー固定フィルムが完成品となった段階におけるMFRを、JIS−K6922−2により測定した190℃、2.16kg荷重の条件で測定した値のことを言うものとする。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。尚、熱機械分析(TMA)装置としては、例えば、SIIナノテクノロジー製TMA/SS7100等を用いることができる。
上記定義によるTMA曲線の傾きを−3.0以上とすることにより、太陽電池モジュールとしての一体化のための熱ラミネーション加工時に、集電ワイヤー64が埋まり込む側の面(以下、「封止面」とも言う)において、集電ワイヤー固定フィルム6が同面側において集電ワイヤー64の外周形状に追従しつつ、太陽電池素子4Bに密着するという、十分なモールディング性が発現する。TMA曲線の傾きが−3.0未満である場合には、モールディング性が不十分となることに起因して、集電ワイヤー64と太陽電池素子4Bとの間に空隙が発生する等の不具合が生じやすくなる。
一方、このTMA曲線の傾きを−1.3以下とすることにより、上記の熱ラミネーション加工時に、集電ワイヤー固定フィルム全体としては樹脂の過剰流動を抑制し、これにより、集電ワイヤー64が集電ワイヤー固定フィルムを突き抜けて封止面と反対側の面から露出することを防ぐことができる。
上記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である集電ワイヤー固定フィルム6は、例えば、融点が90℃以上110℃以下の範囲内にあり、尚且つ、MFRの異なる複数のポリエチレン樹脂フィルムを、適切に積層配置した多層フィルムによって構成することができる。具体的な一例として、融点が100°以上のポリエチレン樹脂をベース樹脂とする厚さ100μmの樹脂層を、耐熱性を担保するための基材層とし、これに融点が100°未満のポリエチレンをベース樹脂とする厚さ25μmの樹脂層をその両面に積層した多層の樹脂フィルムとし、相対的に融点の低い樹脂によって構成されている後者の樹脂層を、埋まり込み面側の最表面に配置してこれを封止層することにより実現できる。この場合、上記の基材層のMFRは、1.0g/分未満であることが好ましく、上記の封止層のMFRは、基材層のMFRよりも大きく、尚且つ、1.0g/分以上30.0g/分以下であることが好ましい。
或いは、上記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である樹脂フィルムは、例えば、図5に示すように、融点が90℃以上110℃以下の範囲内にある単一のポリエチレン樹脂からなる単層の樹脂フィルムにフィルム厚さ方向に沿って架橋度が漸減することとなるような条件で片面側からのみ電離放射線Eを照射する架橋処理を行うことによっても製造することができる。この場合架橋が十分に進行している図5における上面側の部分が基材層61として機能し、下面側が封止層62として機能する。
ここで、上記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である集電ワイヤー固定フィルム6は、層構成にかかわらず、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFRについては、フィルム厚さ方向に沿って、上記の封止面側から反対側の表面に向けて漸減している。但し、ここで言う「MFRが、フィルム厚さ方向に沿って漸減している」とは、必ずしも、当該フィルムの厚さ方向の全領域においてMFRが常に減少していることを意味するものではない。本明細書においては、当該フィルムの試験片を層構成にかかわらず、一律に厚さ方向において1:4:1の比で3層に区分けして、これらの3層の各層を、表面層1―中間層―表面層2と想定した場合に、これらの3層の各MFRの大小関係が、表面層1のMFR≦中間層のMFR<表面層2のMFRとなっているか、又は、表面層1のMFR<中間層のMFR≦表面層2のMFRのいずれかの関係となっていれば「MFRが、フィルム厚さ方向に沿って漸減している」という要件を充足しているとみなすものとする。つまり、例えば、150μmのフィルムであれば、各表面から25μmの深さまでの範囲で試験片を削り取って測定したMFRが各表面層のMFRであり、それ以外の中心寄りの部分のMFRが中間層のMFRに該当し、これらの3つの層のMFR値が上記定義に照らして漸減している場合には、「MFRが、フィルム厚さ方向に沿って漸減している」ものとみなす。
又、集電ワイヤー固定フィルム6の厚さは、総厚さが、75μm以上200μm以下であることが好ましい。又、例えば多層フィルムとする場合には、封止層62として機能させることを想定する層の厚さは、65μm以上170μm以下であることが好ましい。但し、これらの厚さ範囲は、一般的な「マルチワイヤー接続」構造における集電ワイヤー64の直径が、概ね100μm〜200μm程度であることを前提とするものであり、必ずしも、上記厚さ範囲内に限定されるものではない。特に封止層62の厚さについては、埋め込み対象とする集電ワイヤーの直径等に応じて、適宜調整すればよい。
集電ワイヤー固定フィルムは、集電ワイヤー固定フィルム6に求められるモールディング性と耐熱性とをバランスよく保持したものとするために、低密度ポリエチレン(LD)等のポリエチレン系樹脂をベース樹脂する樹脂組成物を用いて製膜した樹脂フィルムに、更に耐熱性を担保するための架橋処理を行うことにより形成することが好ましい。このポリエチレン系樹脂は、融点が90℃以上110℃以下のものを適宜選択して用いることができる。又、このポリエチレン系樹脂の密度は0.870g/cm3以上0.930g/cm3以下であり、好ましくは、密度0.900g/cm3以上0.920g/cm3以下である。ここで、ベース樹脂とは、当該樹脂層内の全樹脂成分中において含有量比が最も大きい樹脂のことをいい、樹脂成分中の含有量比は、50質量%以上であり、90質量%以上であることが好ましい。
集電ワイヤー固定フィルム6を形成する樹脂組成物のベース樹脂としてより好ましい、柔軟性に優れるポリエチレン系樹脂として、例えば、ポリエチレン系α−オレフィン共重合体を挙げることができる。このポリエチレン系α−オレフィン共重合体は、密度0.870g/cm3以上0.910g/cm3以下の低密度のポリエチレン系のα−オレフィン共重合体であることが好ましい。
本発明の集電ワイヤー固定フィルムを形成するためのベース樹脂として好ましく用いることができるポリエチレン系α−オレフィン共重合体として、市場で入手可能なもの具体例としては、例えば、「タフマーDF−710(商品名)/(三井化学社製)」、「タフマーDF−119(商品名)/(三井化学社製)」、「タフマーA−1085S(商品名)/(三井化学社製)」、「タフマーA−4070S(商品名)/(三井化学社製)」、「タフマーA−4085S(商品名)/(三井化学社製)」、「タフマーA−4090S(商品名)/(三井化学社製)」、「カーネルKF260T(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKF270(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKF370(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKF360T(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKS240T(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKS340T(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「カーネルKS260(商品名)/(日本ポリエチレン社製)」、「エクセレンVL100(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンVL102(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンVL200(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX201(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX301(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX307(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX352(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX351(商品名)/(住友化学社製)」、「エクセレンFX357(商品名)/(住友化学社製)」等の市販製品を挙げることができる。
集電ワイヤー固定フィルム6を形成する樹脂組成物には、上記のベース樹脂に加えて、更に、耐光安定剤を含有させることが好ましい。この耐光安定剤としては、エチレンと特定化学構造のモノマーとを重合させた各種のヒンダードアミン系耐光安定剤を好ましく用いることができる。又、このヒンダードアミン系耐光安定剤として、環状アミノビニル化合物とエチレンとの共重合体からなり、分子量が30000以上の巨大な分子構造からなる耐光安定剤を、特に好ましく用いることができる。耐光安定剤の含有量は、3質量%以上10質量%以下であればよく、3.5質量%以上4.5質量%以下であることがより好ましい。本発明の集電ワイヤー固定フィルムの基材層に添加する耐光安定剤として好ましく用いることができる上述のヒンダードアミン系耐光安定剤として、市場で入手可能なもの具体例としては、例えば、「XJ−100H」(分子量:35000、日本ポリエチレン株式会社製)に代表される、高分子量タイプのヒンダードアミン系光安定剤を挙げることができる。
集電ワイヤー固定フィルム6には、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなるシラン共重合体(本明細書において、「シラン変性ポリエチレン系樹脂」とも言う)を一定量範囲で含有させることがより好ましい。シラン変性ポリエチレン系樹脂を適量含有させることにより、太陽電池素子や封止材シート等太陽電池モジュールとしての一体化時に上下に積層される各部材との密着性を更に高めることができる。特に、集電ワイヤー固定フィルムを多層フィルムとする場合、最表面側に配置される封止層62に、このシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有させることが好ましい。
シラン変性ポリエチレン系樹脂は、主鎖となる直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)等に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなるものである。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、集電ワイヤー固定フィルム6の太陽電池モジュール1を構成する他の積層部材への接着性を向上することができる。このシラン変性ポリエチレン系樹脂の接着層622の樹脂成分中の含有量は5質量%以上25質量%以下であることが好ましい。シラン変性ポリエチレン系樹脂は、例えば、特開2003−46105号公報に記載されている方法で製造できる。
直鎖低密度ポリエチレンとグラフト重合させるエチレン性不飽和シラン化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリカルボキシシランより選択される1種以上を使用することができる。
尚、集電ワイヤー固定フィルム6の各層に含有される各樹脂の含有量比は、例えば、DSC(示差走査熱量測定)やIR(赤外分光法)、NMR(核磁気共鳴)で検出されるピーク比等から分析することができる。
[集電ワイヤー固定フィルムの製造方法]
集電ワイヤー固定フィルムの製造方法は、上述のATM曲線に係る要件を満たす樹脂フィルムを得ることができるものであれば、特定の方法に限定されないが、一例として、以下に説明する製造方法により製造することができる。即ち、本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、これを形成する上述のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を、溶融押出しにより製膜して未架橋の樹脂フィルムを得る製膜工程、及び、この未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、前記片面側と反対側とで、架橋度が異なるように架橋処理を行う架橋処理工程、を含んでなる製造方法により製造することができる。
集電ワイヤー固定フィルムの製造方法は、上述のATM曲線に係る要件を満たす樹脂フィルムを得ることができるものであれば、特定の方法に限定されないが、一例として、以下に説明する製造方法により製造することができる。即ち、本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、これを形成する上述のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を、溶融押出しにより製膜して未架橋の樹脂フィルムを得る製膜工程、及び、この未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、前記片面側と反対側とで、架橋度が異なるように架橋処理を行う架橋処理工程、を含んでなる製造方法により製造することができる。
(製膜工程)
樹脂組成物の溶融成形を行う製膜工程は、公知の成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行うことができる。成形時の成形温度の下限は樹脂組成物の融点を超える温度であればよい。
樹脂組成物の溶融成形を行う製膜工程は、公知の成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行うことができる。成形時の成形温度の下限は樹脂組成物の融点を超える温度であればよい。
集電ワイヤー固定フィルムを多層フィルムにより構成する場合には、上記溶融形成方法により、予め各層毎に製膜したフィルムを、接着剤を介して相互に接合することにより多層フィルムとすることもできるが、各層を形成する樹脂組成物を共押出しする工程によって、多層フィルムを製膜することにより、より高い生産性の下で、集電ワイヤー固定フィルムを製造することができる。
(架橋工程)
架橋工程は、製膜工程で得た未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、この片面側(電離放射線の照射面)と反対面の側とで、架橋度が異なるように、より詳細には、電離放射線の照射面側から反対側の面に向けて、架橋度が漸減していくような照射条件で架橋処理を行う。
架橋工程は、製膜工程で得た未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、この片面側(電離放射線の照射面)と反対面の側とで、架橋度が異なるように、より詳細には、電離放射線の照射面側から反対側の面に向けて、架橋度が漸減していくような照射条件で架橋処理を行う。
電離放射線の照射による架橋処理における個別の架橋条件は、特定の数値範囲内には限定はされない。但し、架橋処理後の集電ワイヤー固定フィルムの上記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下となるように、例えば、予め試験製造した樹脂フィルムのTMA試験の結果に基づいて、上記照射条件を調製して決定しておくことにより、汎用性のある単一の指標に基づいて、耐熱性とモールディング性とを高い水準において両立させた集電ワイヤー固定フィルムを高い品質安定性の下で製造することができる。
架橋処理に用いる電離放射線として、電子線(EB)、α線、β線、γ線、中性子線等の電離放射線を選択することができるが、電子線を用いることが好ましい。
電子線照射における加速電圧は、主として被照射体である樹脂フィルムの厚さに応じて最適値は変動し厚いフィルムほど大きな加速電圧を必要とする。例えば、厚さ150μmのポリエチレンフィルムの場合、ベース樹脂の密度や融点、その他の添加物の種類と添加量等、材料樹脂組成物全体の組成によっても最適値は微変動するが、概ねの目安として、90kV以上110kV以下の電圧で照射することが好ましい。加速電圧がこれより低いと、照射面側においても架橋が十分には進行せず、上記定義によるTMA曲線の傾きが−3.0よりも小さくなりやすく、加速電圧がこれより高いと、照射面側と反対側の封止面側においても架橋が過度に進行し、上記定義によるTMA曲線の傾きが−1.3を超えやすくなる。
又、電子線照射における照射線量は、上記同様、概ねの目安としては、100kGy以上250kGy以下の照射線量とすることが好ましい。照射線量が100kGyより小さいと、照射面側においても架橋が十分には進行せず、上記定義によるTMA曲線の傾きが−3.0よりも小さくなりやすく、照射線量がこれより大きいと、照射面側と反対側の封止面側においても架橋が過度に進行し、上記定義によるTMA曲線の傾きが−1.3を超えやすくなる。
<太陽電池モジュール>
集電ワイヤー固定フィルム6を用いて構成することができる太陽電池モジュールは、図1に示す基本構造を有する「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールである。受光面側封止材31及び非受光面側封止材32は、いずれも主として太陽電池素子4を外部衝撃から保護する機能を発揮する樹脂シートである。又、特に受光面側封止材31は太陽光線を高い透過率で透過させるために透明なシートであることが求められる。これらの封止材3(31、32)としては、ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等各種のオレフィン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートを適宜用いることができる。集電ワイヤー固定フィルム6は、封止材シートとの密着面も含め全層がポリエチレン系樹脂で形成されているため、特に、受光面側封止材31がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする場合に、特段に好ましい密着性を発揮する。よって、集電ワイヤー固定フィルム6を用いて構成することができる太陽電池モジュールにおいては、封止材3、特に受光面側封止材31がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートであることが好ましい。
集電ワイヤー固定フィルム6を用いて構成することができる太陽電池モジュールは、図1に示す基本構造を有する「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールである。受光面側封止材31及び非受光面側封止材32は、いずれも主として太陽電池素子4を外部衝撃から保護する機能を発揮する樹脂シートである。又、特に受光面側封止材31は太陽光線を高い透過率で透過させるために透明なシートであることが求められる。これらの封止材3(31、32)としては、ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等各種のオレフィン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートを適宜用いることができる。集電ワイヤー固定フィルム6は、封止材シートとの密着面も含め全層がポリエチレン系樹脂で形成されているため、特に、受光面側封止材31がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする場合に、特段に好ましい密着性を発揮する。よって、集電ワイヤー固定フィルム6を用いて構成することができる太陽電池モジュールにおいては、封止材3、特に受光面側封止材31がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートであることが好ましい。
太陽電池素子4としては、例えば、アモルファスシリコン型、結晶シリコン型等、「マルチワイヤー接続」が適用可能な太陽電池素子であれば、特に限定なく用いることができる。透明前面基板2、裏面保護シート5については、太陽電池モジュール用途の各部材として従来公知の部材を特に制限なく用いることができる。又、本発明の太陽電池モジュールは、上記部材以外の部材を必要に応じて更に含むものであってもよい。
ここで、以上の構成からなる太陽電池モジュール1に組込まれている集電ワイヤー固定フィルム6は、例えば、ポリエステル系樹脂で耐熱性が形成されていた従来の多層フィルムとは異なり、十分な耐光性(耐紫外線特性)を有する。よって、太陽電池モジュールにおいて、従来、必須であった受光面側封止材31への紫外線吸収剤の添加が不要となっている。これにより、太陽電池モジュール1においては、従来、UVA領域の光を発電へ十分に寄与させることが難しいものと考えられていたマルチワイヤー接続タイプの太陽電池モジュールにおいて、UVA領域の光を発電へ十分に寄与させることができる。
[太陽電池モジュールの製造方法]
一般に太陽電池モジュールは、これを構成する太陽電池素子や封止材他の各部材を積層してなる積層体を加熱圧着して一体化する製法により製造することができる。各太陽電池素子間を集電ワイヤー固定フィルム6に埋め込まれた集電ワイヤー64で接続する「マルチワイヤー接続」構造を含む太陽電池モジュール1を製造する場合においては、集電ワイヤー固定フィルム6に予め集電ワイヤー64を埋込み、集電ワイヤー64が埋め込まれた状態の集電ワイヤー固定フィルム6を太陽電池素子4に仮圧着した後、透明前面基板2、受光面側封止材31、太陽電池素子4、非受光面側封止材32、及び裏面保護シート5からなる各部材を順次積層してなる積層体を、真空吸引等により一体化する真空熱ラミネート加工を行う。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170℃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30分以下の範囲内が好ましく、特に8分以上15分以下の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形する際に、加熱によって封止面側の一部の樹脂が、断面が略円形である集電ワイヤー64の周囲に隙間なく回り込み、一体化後の太陽電池モジュールにおいて集電ワイヤー固定フィルム6と集電ワイヤー64との間に高い密着性が発現し、集電ワイヤー64は極めて安定的に支持されることとなる。
一般に太陽電池モジュールは、これを構成する太陽電池素子や封止材他の各部材を積層してなる積層体を加熱圧着して一体化する製法により製造することができる。各太陽電池素子間を集電ワイヤー固定フィルム6に埋め込まれた集電ワイヤー64で接続する「マルチワイヤー接続」構造を含む太陽電池モジュール1を製造する場合においては、集電ワイヤー固定フィルム6に予め集電ワイヤー64を埋込み、集電ワイヤー64が埋め込まれた状態の集電ワイヤー固定フィルム6を太陽電池素子4に仮圧着した後、透明前面基板2、受光面側封止材31、太陽電池素子4、非受光面側封止材32、及び裏面保護シート5からなる各部材を順次積層してなる積層体を、真空吸引等により一体化する真空熱ラミネート加工を行う。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170℃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30分以下の範囲内が好ましく、特に8分以上15分以下の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形する際に、加熱によって封止面側の一部の樹脂が、断面が略円形である集電ワイヤー64の周囲に隙間なく回り込み、一体化後の太陽電池モジュールにおいて集電ワイヤー固定フィルム6と集電ワイヤー64との間に高い密着性が発現し、集電ワイヤー64は極めて安定的に支持されることとなる。
以下の通り、実施例、比較例の各集電ワイヤー固定フィルムを作成して、本発明の効果を検証した。
<集電ワイヤー固定フィルムの作成>
下記の各樹脂材量及び各添加物を用いて、実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムを作製した。
下記の各樹脂材量及び各添加物を用いて、実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムを作製した。
(製膜工程)
実施例1〜3、比較例1〜2については、先ず、下記のポリエチレン系α−オレフィン共重合体をベース樹脂とする樹脂組成物を、Tダイを設置した押出機により、190℃で溶融押出しして、により、厚さ150μmの単層樹脂フィルムを得た。
実施例4については、下記の低密度ポリエチレン(LDPE)をベース樹脂とする樹脂組成物を基材層とし、下記のポリエチレン系α−オレフィン共重合体(α−オレフィン)をベース樹脂とする樹脂組成物を封止層とし、これらを共押出しにより多層フィルムとして製膜して多層樹脂フィルムを得た。この多層樹脂フィルムも総厚さは150μmとし、各層毎の厚さは、封止層(α−オレフィン)75μm、基材層(LDPE)75μmとした。
比較例3については、下記のポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂フィルムを基材層とし、別途製膜した下記の低密度ポリエチレン(LDPE)をベース樹脂とする樹脂フィルムを封止層とし、アクリル系接着剤によるドライラミネート法により両樹脂フィルムを接合して、多層樹脂フィルムを得た。この多層樹脂フィルムの総厚さは155μmとし、各層毎の厚さは、封止層(LDPE)75μm、基材層(PET)75μm両層間の接着剤層の厚さは、5μmとした。
又、実施例1〜4、比較例1〜3の封止層には、各層の樹脂成分中にいずれも1.0質量%の含有量比で、下記のヒンダードアミン系耐光安定剤(HALS)を添加した。
実施例1〜3、比較例1〜2については、先ず、下記のポリエチレン系α−オレフィン共重合体をベース樹脂とする樹脂組成物を、Tダイを設置した押出機により、190℃で溶融押出しして、により、厚さ150μmの単層樹脂フィルムを得た。
実施例4については、下記の低密度ポリエチレン(LDPE)をベース樹脂とする樹脂組成物を基材層とし、下記のポリエチレン系α−オレフィン共重合体(α−オレフィン)をベース樹脂とする樹脂組成物を封止層とし、これらを共押出しにより多層フィルムとして製膜して多層樹脂フィルムを得た。この多層樹脂フィルムも総厚さは150μmとし、各層毎の厚さは、封止層(α−オレフィン)75μm、基材層(LDPE)75μmとした。
比較例3については、下記のポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂フィルムを基材層とし、別途製膜した下記の低密度ポリエチレン(LDPE)をベース樹脂とする樹脂フィルムを封止層とし、アクリル系接着剤によるドライラミネート法により両樹脂フィルムを接合して、多層樹脂フィルムを得た。この多層樹脂フィルムの総厚さは155μmとし、各層毎の厚さは、封止層(LDPE)75μm、基材層(PET)75μm両層間の接着剤層の厚さは、5μmとした。
又、実施例1〜4、比較例1〜3の封止層には、各層の樹脂成分中にいずれも1.0質量%の含有量比で、下記のヒンダードアミン系耐光安定剤(HALS)を添加した。
(樹脂材料、添加物)
ポリエチレン系α−オレフィン共重合体(表1に「α−オレフィン」と記載)
:密度0.901g/cm3、融点93℃、商品名「カーネルKF260T」(日本ポリエチレン株式会社製)
ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、(表1に「PET」と記載)
:厚さ75μm、融点260℃、商品名「ルミラー(登録商標)T60(東レ株式会社製)」(表1で「PETフィルム」と記す)
ポリエチレン系樹脂(表1に「LDPE」と記載)
:密度0.920g/cm3、融点106℃、商品名「スミカセン(登録商標)L420」(住友化学株式会社製)
ヒンダードアミン系耐光安定剤(HALS)
:分子量35000、商品名「XJ−100H」(日本ポリエチレン株式会社製)
ポリエチレン系α−オレフィン共重合体(表1に「α−オレフィン」と記載)
:密度0.901g/cm3、融点93℃、商品名「カーネルKF260T」(日本ポリエチレン株式会社製)
ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、(表1に「PET」と記載)
:厚さ75μm、融点260℃、商品名「ルミラー(登録商標)T60(東レ株式会社製)」(表1で「PETフィルム」と記す)
ポリエチレン系樹脂(表1に「LDPE」と記載)
:密度0.920g/cm3、融点106℃、商品名「スミカセン(登録商標)L420」(住友化学株式会社製)
ヒンダードアミン系耐光安定剤(HALS)
:分子量35000、商品名「XJ−100H」(日本ポリエチレン株式会社製)
(架橋工程)
上記の製膜工程で得た、各実施例及び比較例の未架橋の樹脂フィルムのうち、下記表1の「EB照射条件」の欄にそれぞれ1〜5の数字で示した条件で、電離放射線の照射による架橋処理を行った。電子線照射装置としては、「岩崎電気株式会社製、製品名EC250/15/180L」を用いた。各処理条件1〜5における加速電圧と照度は下記の通りであり、電離放射線の照射はいずれも各樹脂フィルムの片面側(実施例4は基材層側)からのみ行った。尚、同欄に数字0と記したフィルムについては、架橋処理を行わなかった(比較例1、3)。
上記の製膜工程で得た、各実施例及び比較例の未架橋の樹脂フィルムのうち、下記表1の「EB照射条件」の欄にそれぞれ1〜5の数字で示した条件で、電離放射線の照射による架橋処理を行った。電子線照射装置としては、「岩崎電気株式会社製、製品名EC250/15/180L」を用いた。各処理条件1〜5における加速電圧と照度は下記の通りであり、電離放射線の照射はいずれも各樹脂フィルムの片面側(実施例4は基材層側)からのみ行った。尚、同欄に数字0と記したフィルムについては、架橋処理を行わなかった(比較例1、3)。
(架橋処理条件)
EB照射条件1
:加速電圧125kV、照度80kGy
EB照射条件2
:加速電圧125kV、照度90kGy
EB照射条件3
:加速電圧125kV、照度100kGy
EB照射条件4
:加速電圧165kV、照度110kGy
EB照射条件5
:加速電圧125kV、照度110kGy
EB照射条件1
:加速電圧125kV、照度80kGy
EB照射条件2
:加速電圧125kV、照度90kGy
EB照射条件3
:加速電圧125kV、照度100kGy
EB照射条件4
:加速電圧165kV、照度110kGy
EB照射条件5
:加速電圧125kV、照度110kGy
<TMA試験>
各実施例と比較例の集電ワイヤー固定フィルムについて、TMA試験を行い、上述の定義に基づく各フィルムの「TMA曲線の傾き」を求めた。結果は表1及び表2に示す通りであった。片面側からのEB照射による架橋処理を行った実施例1〜4及び比較例2については、照射面とは反対側の面から針の押込みを行った。又、比較例3については、封止層(LDPE)の側の面から針の押込みを行った。実施例1〜3及び比較例については、図6にも、温度毎の押し込み深さの推移をグラフ化したものを示してある。
各実施例と比較例の集電ワイヤー固定フィルムについて、TMA試験を行い、上述の定義に基づく各フィルムの「TMA曲線の傾き」を求めた。結果は表1及び表2に示す通りであった。片面側からのEB照射による架橋処理を行った実施例1〜4及び比較例2については、照射面とは反対側の面から針の押込みを行った。又、比較例3については、封止層(LDPE)の側の面から針の押込みを行った。実施例1〜3及び比較例については、図6にも、温度毎の押し込み深さの推移をグラフ化したものを示してある。
<評価例1:モールディング性>
実施例、比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、モールディング性を、以下の試験方法により評価した。
[モールディング性評価試験]
ガラス基板上(白板フロート半強化ガラス JPT3.2 180mm×180mm×3.2mm)に、疑似的な太陽電池素子を想定した厚さ200μm、150mm×150mmのアルミ板を静置し、更に、そのアルミ板上に長さ150mm、直径200μmの銅線を1.0mmピッチで平行に20本を配置し、更にこれらの全てのアルミ板及び銅線を覆って、100mm×100mmサイズにカットした実施例、比較例の各集電ワイヤー固定フィルムを積層したものを設定温度165℃、真空引き3分、大気圧加圧7分で真空加熱ラミネータ処理を行い、それぞれの実施例、比較例の集電ワイヤー固定用フィルムについて、「モールディング性・耐熱性評価用サンプル」を得た。これらの各モールディング性評価用サンプルについて、各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「モールディング性」として表2に記す。
(評価基準) A:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面に完全に追従。空隙の形成は観察されなかった。
C:集電ワイヤー固定用フィルムの一部が対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面に完全には追従せず、銅線の近辺に一部ラミネート不良部分(空隙)が形成された。
実施例、比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、モールディング性を、以下の試験方法により評価した。
[モールディング性評価試験]
ガラス基板上(白板フロート半強化ガラス JPT3.2 180mm×180mm×3.2mm)に、疑似的な太陽電池素子を想定した厚さ200μm、150mm×150mmのアルミ板を静置し、更に、そのアルミ板上に長さ150mm、直径200μmの銅線を1.0mmピッチで平行に20本を配置し、更にこれらの全てのアルミ板及び銅線を覆って、100mm×100mmサイズにカットした実施例、比較例の各集電ワイヤー固定フィルムを積層したものを設定温度165℃、真空引き3分、大気圧加圧7分で真空加熱ラミネータ処理を行い、それぞれの実施例、比較例の集電ワイヤー固定用フィルムについて、「モールディング性・耐熱性評価用サンプル」を得た。これらの各モールディング性評価用サンプルについて、各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「モールディング性」として表2に記す。
(評価基準) A:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面に完全に追従。空隙の形成は観察されなかった。
C:集電ワイヤー固定用フィルムの一部が対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面に完全には追従せず、銅線の近辺に一部ラミネート不良部分(空隙)が形成された。
<評価例2:耐熱性>
上記<評価例1>で作成使用した、実施例、比較例の「モールディング性・耐熱性評価用サンプル」について、耐熱性を、以下の試験方法により評価した。
[耐熱性評価試験]
上記の各実施例、比較例の集電ワイヤー固定用フィルムについて、各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「耐熱性」として表2に記す。以下の方法で耐熱性を評価した。耐用電池モジュール各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「耐熱性」として表2に記す。
(評価基準) A:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面を完全に被覆、フィルム表面上にワイヤー露出は全く観察されなかった。
C:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面を被覆しているが、フィルム表面上にワイヤーの一部が露出している部分が観察された。
上記<評価例1>で作成使用した、実施例、比較例の「モールディング性・耐熱性評価用サンプル」について、耐熱性を、以下の試験方法により評価した。
[耐熱性評価試験]
上記の各実施例、比較例の集電ワイヤー固定用フィルムについて、各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「耐熱性」として表2に記す。以下の方法で耐熱性を評価した。耐用電池モジュール各試料のラミネート後の状態を目視観察し、下記の評価基準により、モールディング性を評価した。評価結果を「耐熱性」として表2に記す。
(評価基準) A:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面を完全に被覆、フィルム表面上にワイヤー露出は全く観察されなかった。
C:集電ワイヤー固定用フィルムが、対面するアルミ板及び銅線からなる凹凸面を被覆しているが、フィルム表面上にワイヤーの一部が露出している部分が観察された。
評価例1(モールディング性)及び評価例2(耐熱性)の試験及び評価結果より、全層がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物により形成されていて、特定温度範囲におけるTMA曲線の傾きが−3.0以上−1.3以下の範囲に制御されている本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、モールディング性と耐熱性とが好ましい水準で両立されているものであることが分かる。
<評価例3:耐光性>
実施例及び比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、耐光性を、以下の試験方法により評価した。
[耐光性試験]
50mm×50mmにカットした各実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムの試験片を、スーパーUV試験機(「アイスーパーUVテスター(岩崎電気株式会社製)」)に投入し、100mW/cm2の照射条件にて、168時間、劣化促進試験を行った。168時間経過後、試験片を試験機から取り出し、外観を目視により観察して耐光性を評価した。評価基準は、以下の通りとした。評価結果は「耐光性」として表2に記した。
(評価基準)
A:外観上、変化なし
B:最大長さ10mm以内で、深さ方向に貫通していない微細なクラックがフィルム表面のごく一部(面積比で、表面全体の1/5以内)の範囲内にのみ生じている。
C:フィルムを深さ方向に貫通するクラック(ひび割れ)或いは、破断が生じている。
実施例及び比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、耐光性を、以下の試験方法により評価した。
[耐光性試験]
50mm×50mmにカットした各実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムの試験片を、スーパーUV試験機(「アイスーパーUVテスター(岩崎電気株式会社製)」)に投入し、100mW/cm2の照射条件にて、168時間、劣化促進試験を行った。168時間経過後、試験片を試験機から取り出し、外観を目視により観察して耐光性を評価した。評価基準は、以下の通りとした。評価結果は「耐光性」として表2に記した。
(評価基準)
A:外観上、変化なし
B:最大長さ10mm以内で、深さ方向に貫通していない微細なクラックがフィルム表面のごく一部(面積比で、表面全体の1/5以内)の範囲内にのみ生じている。
C:フィルムを深さ方向に貫通するクラック(ひび割れ)或いは、破断が生じている。
評価例3(耐光性)の試験及び評価結果より、集電ワイヤー固定フィルムの全層をポリエチレン系樹脂により構成した本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、ポリエステル系フィルムを基材樹脂として用いた従来構成(比較例3)のものよりも優れた耐光性を有する集電ワイヤー固定フィルムとすることができることが分かる。
<評価例4:透明性>
実施例及び比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、透明性を、以下の試験方法により評価した。
[透明性試験]
50mm×50mmにカットした各実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムの試験片について、下記条件にて真空ラミネートを実施して製膜段階での表面の微細な凹凸を排除した上で、透明性(HAZE)を、JIS K7136に準じ、「ヘーズ透過率計 HM150(株式会社村上色彩研究所製)」により測定した。評価基準は以下の通りとした。評価結果は「透明性」として表2に記した。
(真空ラミネート条件)
(構成)ETFE/試験片/ETFE(ETFEは測定時には除去)
(条件)165℃、真空引き2分、プレス2.5分、100kPa
(評価基準)
A:ヘーズ値5.0%未満
B:ヘーズ値5.0%超え14.0%以下
C:ヘーズ値14.0%超え
実施例及び比較例の各集電ワイヤー固定フィルムについて、透明性を、以下の試験方法により評価した。
[透明性試験]
50mm×50mmにカットした各実施例及び比較例の集電ワイヤー固定フィルムの試験片について、下記条件にて真空ラミネートを実施して製膜段階での表面の微細な凹凸を排除した上で、透明性(HAZE)を、JIS K7136に準じ、「ヘーズ透過率計 HM150(株式会社村上色彩研究所製)」により測定した。評価基準は以下の通りとした。評価結果は「透明性」として表2に記した。
(真空ラミネート条件)
(構成)ETFE/試験片/ETFE(ETFEは測定時には除去)
(条件)165℃、真空引き2分、プレス2.5分、100kPa
(評価基準)
A:ヘーズ値5.0%未満
B:ヘーズ値5.0%超え14.0%以下
C:ヘーズ値14.0%超え
評価例4(透明性)の試験及び評価結果より、全層がポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物により形成されていて、特定温度範囲におけるTMA曲線の傾きが−3.0以上−1.3以下の範囲に制御されている本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、良好な透明性を有するものであることが分かる。特に、TMA曲線の傾きを形成するために行う電離放射線の照射による適度な架橋により、同様の樹脂組成の未架橋の樹脂フィルム(比較例2)よりもHAZEを低下させて透明性を向上させることができる点において、電離放射線の照射による架橋工程を行う製造方法で製造された実施例1〜3の集電ワイヤー固定フィルムは、透明性において、特段に有利なものであることも分かる。
以上の試験及び評価結果から、本発明の集電ワイヤー固定フィルムは、今後需要拡大が予想される「マルチワイヤー接続」タイプの太陽電池モジュールにおいて、多数の細線(集電ワイヤー)からなる集電ワイヤー部分を太陽電池素子に安定的に固定するために用いるフィルム基材であって、耐熱性と、モールディング性の両立という「集電ワイヤー固定フィルム」としての基本性能をより安定的に保持させることができる「太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム」であることが確認された。
1 太陽電池モジュール
2 透明前面基板
3 封止材
31 受光面側封止材
32 非受光面側封止材
4 太陽電池素子
5 裏面保護シート
6 集電ワイヤー固定フィルム
61 基材層
62 封止層
621 基材層
622 接着層
64 集電ワイヤー
2 透明前面基板
3 封止材
31 受光面側封止材
32 非受光面側封止材
4 太陽電池素子
5 裏面保護シート
6 集電ワイヤー固定フィルム
61 基材層
62 封止層
621 基材層
622 接着層
64 集電ワイヤー
Claims (4)
- 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムであって、
融点が90℃以上110℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂フィルムであって、
温度90℃と100℃との間における下記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下である、集電ワイヤー固定フィルム。
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。 - ベース樹脂の融点が100°未満の封止層と、ベース樹脂の融点が100°以上の基材層とを含んでなる多層の樹脂フィルムであって、
前記封止層が、少なくともいずれか一方の最表面に配置されている請求項1に記載の集電ワイヤー固定フィルム。 - 前記封止層に、シラン変性ポリエチレン系樹脂が含まれている、請求項2に記載の集電ワイヤー固定フィルム。
- 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムの製造方法であって、
融点が90℃以上110℃以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を製膜して未架橋の樹脂フィルムを得る製膜工程と、
前記未架橋の樹脂フィルムの片面側からのみ電離放射線を照射して、前記片面側と反対側とで、架橋度が異なるように架橋処理を行う架橋処理工程と、を含んでなり、
前記架橋処理工程においては、前記架橋処理後の集電ワイヤー固定フィルムの温度90℃と100℃との間における下記定義によるTMA曲線の傾きが、−3.0以上−1.3以下となるような照射条件で前記電離放射線を照射する、
太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルムの製造方法
「TMA曲線の傾き」:下記の「熱機械分析(TMA)試験」によって得ることが出来る「TMA曲線」において、温度X1(℃)において押込み深さがY1(μm)であり、温度X2(℃)(>X1(℃))において押込み深さがY2(μm)であるとき、X1とX2との間における「TMA曲線の傾き(a)」とは、(a)=(Y2―Y1)/(X2―X1)で表される(a)の値のことを言うものとする。但し、温度がX2に達する前に押込み深さが−150μmに達した場合(針が測定対象のフィルムを貫通した場合)には、温度X2を、押込み深さが−150μmに達した時点の温度に置き換える。
「熱機械分析(TMA)試験」:熱機械分析(TMA)試験装置に厚さ150μmの集電ワイヤー固定フィルムシートをセットし、φ1mmの針に押し込み圧力100kPaの一定圧とし、昇温速度5℃/分で室温から150℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、測定対象のフィルムが、JIS−K6922−2により測定した190℃、荷重2.16kgにおけるMFR(g/分)が厚さ方向に沿って変化するものである場合、針の押込みは、MFR(g/分)がより大きい側の表面から行う。又、この熱機械分析(TMA)試験によって得ることができる「TMA曲線」とは、上記熱機械分析(TMA)試験において、温度をX、当該温度における針の押込み深さをYとした場合のXY座標内において、温度と針の押込み深さとの相関を示す曲線のことを言うものとする。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018134489A JP2020013863A (ja) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム |
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JP2018134489A JP2020013863A (ja) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム |
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JP2018134489A Pending JP2020013863A (ja) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム |
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JP (1) | JP2020013863A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023238844A1 (ja) * | 2022-06-06 | 2023-12-14 | 大日本印刷株式会社 | 集電シート用樹脂フィルム、集電シート用フィルム、集電シート、集電シート付き太陽電池素子、および太陽電池 |
-
2018
- 2018-07-17 JP JP2018134489A patent/JP2020013863A/ja active Pending
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WO2023238844A1 (ja) * | 2022-06-06 | 2023-12-14 | 大日本印刷株式会社 | 集電シート用樹脂フィルム、集電シート用フィルム、集電シート、集電シート付き太陽電池素子、および太陽電池 |
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