JP2020161630A - Solar cell module and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール及び移動体に関する。 The present invention relates to a solar cell module and a moving body.
太陽電池モジュールは、基本的な構成として、第1の基板(表面保護基板)と、第1の樹脂層(封止材層)と、光電変換部と、第2の樹脂層(封止材層)と、第2の基板(裏面保護基板)と、をこの順に備えた構成になっている。つまり、光電変換部の表裏面を、第1の基板及び第1の樹脂層と、第2の樹脂層及び第2の基板とで覆うことで、光電変換部の保護を図っている。このような構成において、光電変換部においては、複数の太陽電池セルがマトリックス状に配列され、隣接する太陽電池セル同士はタブ配線によって電気的に接続される。そして、このように光電変換部は複数の太陽電池セル同士を複数のタブ配線によって電気的に接続し、例えば出力電圧を高めるようにしている。 The solar cell module has, as a basic configuration, a first substrate (surface protection substrate), a first resin layer (encapsulating material layer), a photoelectric conversion unit, and a second resin layer (encapsulating material layer). ) And the second substrate (back surface protection substrate) are provided in this order. That is, the photoelectric conversion unit is protected by covering the front and back surfaces of the photoelectric conversion unit with the first substrate, the first resin layer, the second resin layer, and the second substrate. In such a configuration, in the photoelectric conversion unit, a plurality of solar cells are arranged in a matrix, and adjacent solar cells are electrically connected to each other by tab wiring. Then, in this way, the photoelectric conversion unit electrically connects a plurality of solar cells to each other by a plurality of tab wirings so as to increase the output voltage, for example.
太陽電池モジュールの表面保護基板としては、従来、ガラス基板を用いるのが一般的であったが、近年、軽量化のためにガラス基板に代わり樹脂基板が用いられるようになってきている(特許文献1参照)。そして、表裏の保護基板において、それぞれの役割に応じた最適な材料が選択されることから、表裏の保護基板の材料が異なるようになってきた。 Conventionally, a glass substrate has been generally used as the surface protection substrate of the solar cell module, but in recent years, a resin substrate has been used instead of the glass substrate for weight reduction (Patent Documents). 1). Then, since the optimum material for the front and back protective substrates is selected according to each role, the materials for the front and back protective substrates have become different.
一般的に、樹脂の線膨張率はガラスの線膨張率より大きく、温度変化による熱伸縮の影響が大きい。そして、樹脂からなる表面保護基板が熱伸縮した場合、表面保護基板と接着する樹脂層に応力が加わる。そのため、太陽電池モジュールに生じる温度変化の度合に比例して表面保護基板や樹脂層の熱応力が大きくなる傾向にある。 Generally, the coefficient of linear expansion of resin is larger than the coefficient of linear expansion of glass, and the influence of thermal expansion and contraction due to temperature change is large. Then, when the surface protection substrate made of resin is thermally expanded and contracted, stress is applied to the resin layer that adheres to the surface protection substrate. Therefore, the thermal stress of the surface protection substrate and the resin layer tends to increase in proportion to the degree of temperature change that occurs in the solar cell module.
そして、太陽電池モジュールに生じる温度変化により、樹脂層に大きな熱応力が加わった場合、樹脂層と接する太陽電池セルが破損したり、太陽電池セル間を電気的に接続するタブ配線が切断したりするおそれがある。 When a large thermal stress is applied to the resin layer due to the temperature change generated in the solar cell module, the solar cell in contact with the resin layer may be damaged, or the tab wiring electrically connecting the solar cells may be cut. There is a risk of
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、温度変化が生じた場合であっても、太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくい太陽電池モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a solar cell module in which the solar cell is less likely to be damaged or the tab wiring is not easily broken even when a temperature change occurs.
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る太陽電池モジュールは、受光面側から順に、表面保護基板と、第1封止材層と、光電変換部と、第2封止材層と、裏面保護基板と、を備え、第1封止材層及び第2封止材層のうちの少なくとも一方が、一次分散径が10〜600nmの粒状フィラー又は平均繊維径が0.3〜0.6μmの繊維状フィラーを含むフィラー含有層と、粒状フィラー及び前記繊維状フィラーのいずれも含まないフィラー非含有層とを含む。 In order to solve the above problems, the solar cell module according to the aspect of the present invention includes a surface protection substrate, a first encapsulant layer, a photoelectric conversion unit, and a second encapsulant layer in order from the light receiving surface side. , A back surface protective substrate, and at least one of the first encapsulant layer and the second encapsulant layer is a granular filler having a primary dispersion diameter of 10 to 600 nm or an average fiber diameter of 0.3 to 0. It contains a filler-containing layer containing 6 μm fibrous filler and a filler-free layer containing neither the granular filler nor the fibrous filler.
本開示によれば、温度変化が生じた場合であっても、太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくい太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a solar cell module in which the solar cell is less likely to be damaged or the tab wiring is not easily broken even when a temperature change occurs.
以下、本実施形態に係る太陽電池モジュールについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the solar cell module according to the present embodiment will be described in detail. The dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios.
<太陽電池モジュール>
以下、図面を参照して本実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。図1は、本実施形態に係る太陽電池モジュール100を示す上面図である。図1に示すように、x軸、y軸、z軸からなる直角座標系が規定される。x軸、y軸は、太陽電池モジュール100の平面内において互いに直交する。z軸は、x軸およびy軸に垂直であり、太陽電池モジュール100の厚さ方向に延びる。また、x軸、y軸、z軸のそれぞれの正の方向は、図1における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。太陽電池モジュール100を形成する2つの主表面であって、かつx−y平面に平行な2つの主表面のうち、z軸の正方向側に配置される主平面が「受光面」であり、z軸の負方向側に配置される主平面が「裏面」である。なお、「受光面」とは光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味することもある。また、z軸の正方向側を「受光面側」とよび、z軸の負方向側を「裏面側」とよぶこともある。
<Solar cell module>
Hereinafter, the solar cell module according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view showing the
太陽電池モジュール100は、複数の太陽電池セル10、複数のタブ配線12、複数の接続配線14を含む。複数の太陽電池セル10のそれぞれは、入射する光を吸収して光起電力を発生する。太陽電池セル10は、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素(GaAs)またはインジウム燐(InP)等の半導体材料によって形成される。太陽電池セル10の構造は、特に限定されないが、ここでは、一例として、結晶シリコンとアモルファスシリコンとが積層されているとする。図1では省略しているが、各太陽電池セル10の受光面および裏面には、互いに平行にx軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにy軸方向に延びる複数、例えば2本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。
The
複数の太陽電池セル10は、x−y平面上にマトリックス状に配列される。ここでは、x軸方向に4つの太陽電池セル10が並べられ、y軸方向に5つの太陽電池セル10が並べられる。なお、x軸方向に並べられる太陽電池セル10の数と、y軸方向に並べられる太陽電池セル10の数は、これらに限定されない。y軸方向に並んで配置される5つの太陽電池セル10は、タブ配線12によって直列に接続され、1つの太陽電池ストリング16が形成される。さらに、前述のごとく、x軸方向に4つの太陽電池セル10が並べられるので、y軸方向に延びた太陽電池ストリング16がx軸方向に4つ平行に並べられる。
なお、太陽電池ストリング16は、複数の太陽電池セル10と複数のタブ配線12との組合せを示す。
The plurality of solar cell 10s are arranged in a matrix on the xy plane. Here, four
The
太陽電池ストリング16を形成するために、タブ配線12は、隣接した太陽電池セル10のうちの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の裏面側のバスバー電極とを電気的に接続する。すなわち、隣接した太陽電池セル10は互いにタブ配線12で電気的に接続されている。タブ配線12は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔にハンダや銀等をコーティングしたものが用いられる。タブ配線12とバスバー電極との接続には樹脂が使用される。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよい。後者の場合はタブ配線12とバスバー電極とを直接接触させることで電気的に接続される。また、タブ配線12とバスバー電極との接続は、樹脂ではなくハンダを用いてもよい。
In order to form the
さらに、太陽電池ストリング16のy軸の正方向側と負方向側において、複数の接続配線14がx軸方向に延びており、接続配線14は、隣接した2つの太陽電池ストリング16を電気的に接続する。以上の構成において、太陽電池セル10、太陽電池ストリング16のそれぞれが「光電変換部」であってもよく、複数の太陽電池ストリング16と接続配線14との組合せが「光電変換部」であってもよい。なお、太陽電池モジュール100の端縁部には、図示しないフレームが取り付けられてもよい。フレームは、太陽電池モジュール100の端縁部を保護するとともに、太陽電池モジュール100を屋根等に設置する際に利用される。
Further, on the positive and negative directions of the y-axis of the
本実施形態の太陽電池モジュールは、受光面側から順に、表面保護基板と、第1封止材層と、光電変換部と、第2封止材層と、裏面保護基板と、を備える。そして、第1封止材層及び第2封止材層のうちの少なくとも一方が、所定のフィラーを含むフィラー含有層と、当該フィラーを含まないフィラー非含有層とを有する。フィラー含有層とフィラー非含有層とを有する第1封止材層又は第2封止材層は、フィラー含有層の存在により熱膨張係数が低く、かつ、弾性率(引張弾性率)が高い。一方、フィラー非含有層は弾性率が低い。このように物理的性質が相異なるフィラー含有層とフィラー非含有層とが相まって、両層を有する封止材層は、温度変化による熱膨張しにくく、かつ、柔軟性が高い。その結果、太陽電池セルの移動(変位)を抑制することができ、タブ配線及び太陽電池セルの破損やタブ配線の破断を防止することができる。 The solar cell module of the present embodiment includes a front surface protection substrate, a first encapsulant layer, a photoelectric conversion unit, a second encapsulant layer, and a back surface protection substrate in this order from the light receiving surface side. Then, at least one of the first encapsulant layer and the second encapsulant layer has a filler-containing layer containing a predetermined filler and a filler-free layer not containing the filler. The first encapsulant layer or the second encapsulant layer having the filler-containing layer and the filler-free layer has a low coefficient of thermal expansion and a high elastic modulus (tensile elastic modulus) due to the presence of the filler-containing layer. On the other hand, the filler-free layer has a low elastic modulus. As described above, the filler-containing layer and the filler-free layer having different physical properties are combined, and the encapsulant layer having both layers is less likely to undergo thermal expansion due to a temperature change and has high flexibility. As a result, the movement (displacement) of the solar cell can be suppressed, and the tab wiring and the solar cell can be prevented from being damaged or the tab wiring can be prevented from being broken.
図2は、図1のA−A線に沿った太陽電池モジュール100の一部を示す断面図である。太陽電池モジュール100は、太陽電池セル10、タブ配線12、接続配線14、太陽電池ストリング16、表面保護基板20、第1封止材層22、第2封止材層24及び裏面保護層26を備えている。なお、図2の上側が受光面(表面)側に相当し、下側が裏面側に相当する。そのため、太陽電池モジュール100では、受光面側から順に、表面保護基板20と、第1封止材層22と、光電変換部(太陽電池セル10、タブ配線12、接続配線14)と、第2封止材層24と、裏面保護層26とが積層されている。なお、図2においては、後記するフィラー含有層及びフィラー非含有層については示していない。
以下に、各層について順次説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the
Each layer will be described below in sequence.
[表面保護基板]
表面保護基板20は、太陽電池モジュール100の太陽光の受光面側に位置し、透明樹脂から構成される基板である。表面保護基板20を構成する透明樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。これらの中でも、表面保護基板20としては、ポリカーボネート(PC)を用いることが好ましい。ポリカーボネート(PC)は、耐衝撃性および透光性に優れるため、太陽電池モジュール100の表面を保護するのに適しているからである。また、表面保護基板20は、その表面にシリコン系やアクリルウレタン系などで構成されるハードコート層を含んでもよい。さらに、表面保護基板20又はハードコート層などに紫外線吸収剤や艶調整剤、反射防止成分を含んでもよい。
[Surface protection board]
The
表面保護基板20の厚さは、2〜6mmとすることが好ましく、3〜5mmとすることがより好ましい。本実施形態においては、裏面保護層26の厚さを、表面保護基板20の厚さの10%以下としているが、逆に言えば、表面保護基板20の厚さは、裏面保護層26の厚さの10倍以上である。つまり、裏面保護層26の厚さが薄いが故に低下する機械強度は、表面保護基板20が厚いことで担保されている。表面保護基板20の厚さをこのような範囲とすることによって、太陽電池モジュール100を適切に保護し、光を光電変換部(太陽電池セル10)に効率よく到達させることができる。
The thickness of the
表面保護基板20の引張弾性率は、1.0〜10.0GPaであることが好ましく、2.3〜2.5GPaであることがより好ましい。表面保護基板20の引張弾性率をこのような範囲とすることによって、太陽電池モジュール100の表面を適切に保護することができる。引張弾性率は、例えば、次のように、JIS K7161−1(プラスチック−引張特性の求め方−第1部:通則)により測定することができる。
Et=(σ2−σ1)/(ε2−ε1) (1)
上記式(1)において、Etは引張弾性率(Pa)、σ1はひずみε1=0.0005における応力(Pa)、σ2はひずみε2=0.0025における応力(Pa)を示す。
The tensile elastic modulus of the surface
Et = (σ2-σ1) / (ε2-ε1) (1)
In the above formula (1), Et represents the tensile elastic modulus (Pa), σ1 represents the stress at strain ε1 = 0.0005 (Pa), and σ2 represents the stress at strain ε2 = 0.0025 (Pa).
表面保護基板20の全光線透過率は80%以上であることが好ましく、90〜100%であることが好ましい。表面保護基板20の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部(太陽電池セル10)へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法)などの方法により測定することができる。
The total light transmittance of the
表面保護基板20の熱膨張係数は、特に限定はなく、40〜110(×10−6K−1)とすることができる。熱膨張係数は、JIS K 7197 :2012により測定することができる。
The coefficient of thermal expansion of the
[第1封止材層、第2封止材層]
第1封止材層22及び第2封止材層24は光電変換部を封止する。第1封止材層22は、表面保護基板20の下側に配置されており、第2封止材層24は、裏面保護層26の上側に配置されている。
[1st encapsulant layer, 2nd encapsulant layer]
The
第1封止材層22は、光電変換部の上側(受光側)に位置し、光を透過し光電変換部に導くため透光性を有していることが好ましい。具体的には、第1封止材層22の全光線透過率は、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。また、第1封止材層22の全光線透過率は、100%以下であってもよく、95%以下であってもよい。第1封止材層22の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル10へ到達させることができる。また、第1封止材層22及び第2封止材層24の全光線透過率は、同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。本明細書において、全光線透過率は、例えばJIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法)などの方法により測定することができる。
The
第1封止材層22及び第2封止材層24に用いられる封止材としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びゲルからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂が含まれることが好ましい。これらの樹脂は、変性樹脂であってもよく、未変性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリイミド(PI)からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂が含まれることが好ましい。熱硬化性樹脂には、例えば、エポキシ、ウレタン及びポリイミドからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂が含まれることが好ましい。ゲルには、例えば、シリコーンゲル、アクリルゲル及びウレタンゲルからなる群より選択される少なくとも1つのゲルが含まれることが好ましい。第1封止材層22及び第2封止材層24に用いられる封止材は、同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
The sealing material used for the first
上記樹脂の中でも、太陽電池セル10の保護の観点から、第1封止材層22及び第2封止材層24を構成する材料は、熱可塑性樹脂であることがより好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)及びオレフィン系樹脂の少なくとも一方であることがさらに好ましい。
Among the above resins, from the viewpoint of protecting the
オレフィン系樹脂には、例えば、ポリオレフィン及びオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)の少なくともいずれか一方などが含まれる。オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)は、ポリオレフィンと通常のゴムとのブレンドからなる。オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)におけるゴム相は架橋点がないか又はほとんどないものであってもよい。 The olefin-based resin includes, for example, at least one of polyolefin and olefin-based thermoplastic elastomer (TPO). Olefin-based thermoplastic elastomers (TPOs) consist of blends of polyolefins and ordinary rubber. The rubber phase in the olefin-based thermoplastic elastomer (TPO) may have no or few cross-linking points.
ポリオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン及び1−デセンなどのα−オレフィンの単独重合体、並びにこれらの共重合体などが挙げられる。 Examples of the polyolefin include homopolymers of α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene and 1-decene, and homopolymers thereof. Examples thereof include copolymers.
オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)に用いられるゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)及びエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)などが挙げられる。 Examples of the rubber used for the olefin-based thermoplastic elastomer (TPO) include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), and acrylonitrile-butadiene copolymer. Examples thereof include rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene rubber (EPM) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
本実施形態においては、第1封止材層22及び第2封止材層24のうちの少なくとも一方が、フィラー含有層とフィラー非含有層とを有する。フィラー含有層は、一次分散径が10〜600nmの粒状フィラー又は平均繊維径が0.3〜0.6μmの繊維状フィラーを含む。別言すると、フィラー含有層は、上記封止材からなる層に上記粒状フィラー又は繊維状フィラーが添加された層である。また、フィラー非含有層は、上記封止材からなる層に粒状フィラー及び繊維状フィラーのいずれも添加されていない層である。
以下、粒状フィラー及び繊維状フィラーをまとめて「フィラー」と呼ぶ場合がある。
In the present embodiment, at least one of the
Hereinafter, the granular filler and the fibrous filler may be collectively referred to as "filler".
図3は、図2の要部を拡大して示しており、図3に示す形態では、第2封止材層24が、フィラー含有層24Aとフィラー非含有層24Bとを有する。より具体的には、太陽電池セル10の下方(裏面側)に接する状態でフィラー含有層24Aを有し、その下方にフィラー非含有層24Bを有する。フィラー含有層24Aには、多数の粒状フィラー28を含んでいるのに対し、フィラー非含有層24Bには粒状フィラー28を含んでいない。上述の通り、このような第2封止材層24は、温度変化による熱膨張しにくく、かつ、柔軟性が高い。ひいては、太陽電池セル10の移動(変位)を抑制することができ、タブ配線12及び太陽電池セル10の破損やタブ配線12の破断を防止することができる。
以下、粒状フィラー及び繊維状フィラーのそれぞれについて説明する。
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2, and in the form shown in FIG. 3, the
Hereinafter, each of the granular filler and the fibrous filler will be described.
(粒状フィラー)
粒状フィラーは、一次分散径が10〜600nmの粒状フィラーである。粒状フィラーの具体例としては、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸カリウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、低熱膨張率の観点から、ヒュームドシリカ、アルミナが好ましい。これらの粒状フィラーは、単独で又は2種類以上を混合して使用してもよい。またコストの観点からシリカゾルが好ましく、オルガノシリカゾルの市販品の例としては、例えば商品名MA−ST−S(メタノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MT−ST(メタノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MA−ST−UP(メタノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MA−ST−M(メタノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MA−ST−L(メタノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名IPA−ST−S(イソプロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名IPA−ST(イソプロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名IPA−ST−UP(イソプロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名IPA−ST−L(イソプロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名IPA−ST−ZL(イソプロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名NPC−ST−30(n−プロピルセロソルブ分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名PGM−ST(1−メトキシ−2−プロパノール分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名DMAC−ST(ジメチルアセトアミド分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名XBA−ST(キシレン・n−ブタノール混合溶媒分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名EAC−ST(酢酸エチル分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名PMA−ST(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MEK−ST(メチルエチルケトン分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MEK−ST−UP(メチルエチルケトン分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)、商品名MEK−ST−L(メチルエチルケトン分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)及び商品名MIBK−ST(メチルイソブチルケトン分散シリカゾル、日産化学工業株式会社製)等を挙げることができる。さらに易分散性の観点からアクリル樹脂などで表面処理を施している粒子が好ましい。
また、粒状フィラーの一次分散径は10〜600nmであるが、10nm未満では、分散安定性が不十分となり、600nmを超えると、ラミネート時の圧力で太陽電池セルがダメージを受けることがある。当該一次分散径は、10〜100nmが好ましく、10〜80nmがより好ましい。なお、一次分散径は、レーザ回折・散乱法により求めることができる。
(Granular filler)
The granular filler is a granular filler having a primary dispersion diameter of 10 to 600 nm. Specific examples of the granular filler include silica, alumina, barium sulfate, talc, clay, mica powder, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium oxide, boron nitride, aluminum borate, barium titanate, etc. Examples thereof include strontium titanate, calcium titanate, potassium titanate, bismuth titanate, titanium oxide, barium zirconate, calcium zirconate and the like. Among these, fumed silica and alumina are preferable from the viewpoint of low coefficient of thermal expansion. These granular fillers may be used alone or in admixture of two or more. Silica sol is preferable from the viewpoint of cost, and examples of commercially available organosilica sol include, for example, trade name MA-ST-S (methanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name MT-ST (methanol-dispersed silica sol, Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), Product name MA-ST-UP (methanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), Product name MA-ST-M (methanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), Product name MA-ST-L (methanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name IPA-ST-S (isopropanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name IPA-ST (isopropanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) (Manufactured by Kogyo Co., Ltd.), trade name IPA-ST-UP (isopropanol dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name IPA-ST-L (isopropanol dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name IPA- ST-ZL (isopropanol dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name NPC-ST-30 (n-propyl cellosolve dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name PGM-ST (1-methoxy-2) -Propanol-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name DMAC-ST (dimethylacetamide dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name XBA-ST (xylene-n-butanol mixed solvent-dispersed silica sol, Nissan Chemical) (Manufactured by Kogyo Co., Ltd.), trade name EAC-ST (ethyl acetate-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name PMA-ST (propylene glycol monomethyl ether acetate-dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name MeOH -ST (Methyl ethyl ketone dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name MEK-ST-UP (methyl ethyl ketone dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.), trade name MEK-ST-L (methyl ethyl ketone dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) (Manufactured by Co., Ltd.) and trade name MIBK-ST (methyl isobutyl ketone dispersed silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) and the like can be mentioned. Further, from the viewpoint of easy dispersibility, particles whose surface is treated with acrylic resin or the like are preferable.
Further, the primary dispersion diameter of the granular filler is 10 to 600 nm, but if it is less than 10 nm, the dispersion stability becomes insufficient, and if it exceeds 600 nm, the solar cell may be damaged by the pressure at the time of laminating. The primary dispersion diameter is preferably 10 to 100 nm, more preferably 10 to 80 nm. The primary dispersion diameter can be obtained by a laser diffraction / scattering method.
(繊維状フィラー)
繊維状フィラーは、平均繊維径が0.3〜0.6μmの繊維状フィラーである。また、繊維状フィラーはアスペクト比が10以上のものである。具体例としては、チタン酸カリウム繊維、炭素繊維(カーボンファイバー)、グラスウール、ガラス微細粉、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、カオリン及びナノクレイ等が挙げられ、中でも、チタン酸カリウム繊維が好ましい。なお、繊維状フィラーのアスペクト比は、長軸方向の長さと、長軸に対して垂直な方向の長さの最大値との比(長軸方向の長さ/長軸に対して垂直な方向の長さ)である。
また、繊維状フィラーの平均繊維径は0.3〜0.6μmであるが、0.3μm未満では、低熱膨張効果が発現し難くなり、0.6μmを超えるとラミネート時の圧力で太陽電池セルがダメージを受けることがある。当該平均繊維径は、0.3〜0.5μmが好ましく、0.3〜0.4μmがより好ましい。なお、平均繊維径は、上市品の場合はメーカーがカタログなどにおいて公表している数値を採用してもよいし、不明な場合は走査型電子顕微鏡(倍率:10000倍)で観察して求めることができる。
(Fibrous filler)
The fibrous filler is a fibrous filler having an average fiber diameter of 0.3 to 0.6 μm. Further, the fibrous filler has an aspect ratio of 10 or more. Specific examples include potassium titanate fiber, carbon fiber (carbon fiber), glass wool, glass fine powder, carbon black, carbon nanotube, graphene, kaolin, nanoclay and the like, and potassium titanate fiber is preferable. The aspect ratio of the fibrous filler is the ratio of the length in the long axis direction to the maximum value of the length in the direction perpendicular to the long axis (length in the long axis direction / direction perpendicular to the long axis). The length of).
The average fiber diameter of the fibrous filler is 0.3 to 0.6 μm, but if it is less than 0.3 μm, it becomes difficult to exhibit the low thermal expansion effect, and if it exceeds 0.6 μm, the pressure at the time of laminating causes the solar cell. May be damaged. The average fiber diameter is preferably 0.3 to 0.5 μm, more preferably 0.3 to 0.4 μm. For the average fiber diameter, the numerical value published by the manufacturer in the catalog etc. may be adopted in the case of a marketed product, or if it is unknown, it should be obtained by observing with a scanning electron microscope (magnification: 10000 times). Can be done.
一方、繊維状フィラーのアスペクト比は、フィラー含有層の熱膨張係数を高める観点から、15〜100であることが好ましく、30〜100であることがより好ましい。繊維状フィラーのアスペクト比が大きいほど、含有量を少量としても効果を発揮し得る。 On the other hand, the aspect ratio of the fibrous filler is preferably 15 to 100, more preferably 30 to 100, from the viewpoint of increasing the coefficient of thermal expansion of the filler-containing layer. The larger the aspect ratio of the fibrous filler, the more effective it can be even if the content is small.
粒状フィラー又は繊維状フィラーは、フィラー含有層の熱膨張係数を低くし、かつ、弾性率を高くする観点から、無機フィラーであることが好ましい。 The granular filler or fibrous filler is preferably an inorganic filler from the viewpoint of lowering the thermal expansion coefficient of the filler-containing layer and increasing the elastic modulus.
本実施形態において、フィラー含有層中の粒状フィラー又は繊維状フィラーの含有量は、9〜50体積%であることが好ましい。当該粒状フィラー又は繊維状フィラーの含有量が9〜50体積%であると、フィラー含有層の熱膨張係数を十分に低下させることができるとともに、弾性率を十分に高くすることができる。当該含有量は10〜40%が好ましく、15〜35%がより好ましい。 In the present embodiment, the content of the granular filler or the fibrous filler in the filler-containing layer is preferably 9 to 50% by volume. When the content of the granular filler or the fibrous filler is 9 to 50% by volume, the coefficient of thermal expansion of the filler-containing layer can be sufficiently lowered and the elastic modulus can be sufficiently increased. The content is preferably 10 to 40%, more preferably 15 to 35%.
以上の図3においては、第2封止材層24が、フィラー含有層24Aとフィラー非含有層24Bとを有する層である。本実施形態においては、第1封止材層22が、フィラー含有層22Bとフィラー非含有層22Aとを有する層であってもよく、そのような形態を図4に示す。図4において、第1封止材層22は、太陽電池セル10の上方(受光面側)に接する状態でフィラー含有層22Bを有し、その上方にフィラー非含有層22Aを有する。
また、本実施形態においては、第1封止材層22及び第2封止材層24の双方が、フィラー含有層とフィラー非含有層とを有する層であってもよい。そのような形態を図5に示す。図5において、第1封止材層22は、太陽電池セル10の上方(受光面側)に接する状態でフィラー含有層22Bを有し、その上方にフィラー非含有層22Aを有する。同様に、第2封止材層24は、太陽電池セル10の下方(裏面側)に接する状態でフィラー含有層24Aを有し、その下方にフィラー非含有層24Bを有する。
In FIG. 3 above, the
Further, in the present embodiment, both the
図4及び図5に示す形態において、フィラー含有層22B及び24Aに含まれるフィラーは図3の形態と同様である。ただし、第1封止材層22は、光電変換部の受光側に位置することから、フィラーを含むことで透過する光が散乱して光電変換部への悪影響が懸念される場合がある。そのような場合、サイズが小さいフィラーを用いたり、フィラーの含有量を減少したりするなどして適宜調整することができる。
In the forms shown in FIGS. 4 and 5, the fillers contained in the filler-containing
図3〜図5のいずれも、フィラー含有層22B又はフィラー含有層24Aは、フィラー非含有層22A又は24Bよりも光電変換部側(太陽電池セル10側)に位置している。このように、熱膨張係数が低く、弾性率が高いフィラー含有層が、光電変換部側に位置することにより、温度変化による太陽電池セルの移動(変位)を抑制しやすくなる。そのような観点から、フィラー含有層は、単に光電変換部側に位置するよりも光電変換部に接した状態の方がより好ましい。
In each of FIGS. 3 to 5, the filler-containing
温度変化による太陽電池セルの移動(変位)を抑制するため、フィラー含有層の引張弾性率は、フィラー非含有層の引張弾性率の5〜1000倍であることが好ましく、10〜100倍であることがより好ましい。フィラー含有層の引張弾性率を向上するには、フィラーの含有量を増大させればよい。 In order to suppress the movement (displacement) of the solar cell due to the temperature change, the tensile elastic modulus of the filler-containing layer is preferably 5 to 1000 times, preferably 10 to 100 times, the tensile elastic modulus of the filler-free layer. Is more preferable. In order to improve the tensile elastic modulus of the filler-containing layer, the filler content may be increased.
一方、第1封止材層22又は第2封止材層24がフィラー含有層とフィラー非含有層とを有する層である場合、当該層の引張弾性率は0.01〜1GPaであることが好ましく、0.05〜0.5GPaであることがより好ましい。また、第1封止材層22又は第2封止材層24がフィラー含有層及びフィラー非含有層のいずれも有しない層である場合、当該層の引張弾性率は0.005〜0.015GPaであることが好ましく、0.05〜0.012GPaであることがより好ましい。引張弾性率をこのような範囲とすることによって、外部の衝撃などから太陽電池セル10を保護することができる。第1封止材層22及び第2封止材層24の引張弾性率は、同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。なお、本明細書において、引張弾性率は、上述の表面保護基板と同様に測定することができる。
On the other hand, when the
また、粒状フィラーよりも繊維状フィラーの方が熱膨張係数を低下させる効果が高いため、熱膨張係数を低下させるには繊維状フィラーを用いることが好ましい。ただし、第1封止材層のフィラー含有層が繊維状フィラーを含むと、光の透過に影響することがある。従って、繊維状フィラーは第2封止材層のフィラー含有層に用いることが好ましい。すなわち、第1封止材層22及び第2封止材層24の双方にフィラー含有層を有する場合(図5)、第1封止材層22のフィラー含有層22Bには粒状フィラーを用い、第2封止材層24のフィラー含有層24Aには繊維状フィラーを用いることが好ましい。
Further, since the fibrous filler has a higher effect of lowering the coefficient of thermal expansion than the granular filler, it is preferable to use the fibrous filler to reduce the coefficient of thermal expansion. However, if the filler-containing layer of the first encapsulant layer contains a fibrous filler, it may affect the transmission of light. Therefore, the fibrous filler is preferably used for the filler-containing layer of the second encapsulant layer. That is, when the filler-containing layer is provided in both the
さらに、本実施形態においては効果を損なわない範囲で、フィラー含有層において粒状フィラーと繊維状フィラーとを併用して用いてもよい。
また、本実施形態においては効果を損なわない範囲で、板状フィラーなど他の形状のフィラーを併用してもよい。
Further, in the present embodiment, the granular filler and the fibrous filler may be used in combination in the filler-containing layer as long as the effect is not impaired.
Further, in the present embodiment, a filler having another shape such as a plate-shaped filler may be used in combination as long as the effect is not impaired.
本実施形態においては、フィラー含有層とフィラー非含有層との間に、それぞれの層を構成する成分が混合された混合層が形成されていることが好ましい。当該混合層が存在することで、フィラー含有層とフィラー非含有層とが強固に接合し、両層の剥離を防止することができる。図6は、図3の要部をさらに拡大した状態を示す図であり、図6に示すようにフィラー含有層24Aとフィラー非含有層24Bとの間に混合層24Cが形成されている。混合層24Cは、例えば、フィラー含有層24Aとフィラー非含有層24Bとを熱プレスすることにより形成されるため、両層の各成分が混合され、フィラーはフィラー含有層24Aからフィラー非含有層24Bに向けて漸減するようになる。
図6においては、第2封止材層24について説明したが、第1封止材層22にも同様に混合層が形成されていることが好ましい。
In the present embodiment, it is preferable that a mixed layer in which the components constituting the respective layers are mixed is formed between the filler-containing layer and the filler-free layer. In the presence of the mixed layer, the filler-containing layer and the filler-free layer are firmly bonded to each other, and peeling of both layers can be prevented. FIG. 6 is a view showing a state in which the main part of FIG. 3 is further enlarged, and as shown in FIG. 6, a mixed layer 24C is formed between the filler-containing
Although the
第1封止材層22及び第2封止材層24の厚さは、特に限定されないが、0.1mm〜10mmであることが好ましく、0.2mm〜1.0mmであることがより好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池セル10を適切に保護し、光を太陽電池セル10に効率よく到達させることができる。第1封止材層22及び第2封止材層24の厚さは、同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
また、第1封止材層22及び第2封止材層24に含まれるフィラー含有層の厚さは、フィラー含有層の熱膨張係数を低くし、かつ、弾性率を高くする観点から、10〜300μmであることが好ましく、50〜100μmであることがより好ましい。
The thickness of the
The thickness of the filler-containing layer contained in the
また、第1封止材層22及び第2封止材層24のいずれにおいても、フィラー含有層とフィラー非含有層とで同じ封止材を用いてもよいし、異なる封止材を用いてもよい。ただし、フィラー含有層とフィラー非含有層との接合強度の観点から、同じ封止材を用いることが好ましい。
Further, in both the
一方、太陽電池モジュールにおいて、温度変化による熱膨張をしにくくするためには、例えば、いずれかの層間に柔軟性が高い中間層(例えば、ゲル状高分子からなる層)を配することが考えられる。しかし、本実施形態においては、第1封止材層及び/又は第2封止材層が存在により熱膨張が抑制されるため、そのような中間層を必ずしも設ける必要はない。また、第1封止材層及び/又は第2封止材層にフィラーを含むため、ガスバリア効果をも発現し、ガスバリア対策が不要となる又は軽減することも考えられる。 On the other hand, in a solar cell module, in order to prevent thermal expansion due to a temperature change, for example, it is conceivable to arrange a highly flexible intermediate layer (for example, a layer made of a gel-like polymer) between any of the layers. Be done. However, in the present embodiment, since the presence of the first encapsulant layer and / or the second encapsulant layer suppresses thermal expansion, it is not always necessary to provide such an intermediate layer. Further, since the first encapsulant layer and / or the second encapsulant layer contains a filler, a gas barrier effect may be exhibited, and gas barrier measures may be unnecessary or reduced.
本実施形態において、以上のようなフィラー含有層とフィラー非含有層とを有する第1封止材層22及び第2封止材層24の形成方法については特に限定はなく、各種成膜方法を適用することができる。例えば、フィラー含有層に対応するフィルムとフィラー非含有層に対応するフィルムを予め作製し、両フィルムを積層して熱プレスするなどにより作製することができる。なお、両フィルムの熱プレスは、太陽電池モジュールを構成するすべての層を積層した後に行ってもよい。また、フィラー含有層に対応するフィルムはキャスト法により作製することができる。例えば、まず、封止材を溶媒に対して分散又は溶解処理した液にフィラーを添加して混合液を得る。次いで、必要に応じて架橋剤を添加しつつ、当該混合液を型枠に流し込み、加熱硬化させることで得ることができる。
In the present embodiment, the method for forming the
[裏面保護層]
裏面保護層26は、バックシートとして太陽電池モジュール100の裏面側を保護する。裏面保護層26を構成する材料としては、ガラス、繊維強化プラスチック(FRP)、ポリイミド(PI)、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。繊維強化プラスチック(FRP)としては、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)などが挙げられる。なお、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)としては、ガラスエポキシなどが挙げられる。裏面保護層26を形成する材料は、繊維強化プラスチック(FRP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)及びポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる群より選択される少なくとも1つを含有することが好ましい。裏面保護層26は、その強度を十分に確保するため、繊維強化プラスチックなど繊維強化樹脂からなることが好ましい。また、繊維強化プラスチックは、繊維が一方向に並んだUD(UniDirection)材であってもよく、それぞれ交差する繊維によって織られた織物材であってもよい。裏面保護層26にUD材を用いる場合、繊維方向に膨張収縮しにくいため、UD材を配置する方向によっては太陽電池セル10の破損やタブ配線12の切断を抑制することができる。なお、たわみが生じにくく、軽量であるため、裏面保護層26は炭素繊維強化プラスチックにより形成されていることが好ましい。さらに、裏面での発電の効率を上げるために、本層に酸化チタンなどを含有し反射率を向上させてもよい。また、表面にメッキ処理をしてもよい
[Back side protective layer]
The back surface
裏面保護層26の厚さは、特に限定されないが、0.01mm以上10mm以下であることが好ましく、0.05mm以上5.0mm以下であることがより好ましく、0.07mm以上1.0mm以下であることがさらに好ましい。特に、繊維強化プラスチックの場合は、繊維1本の直径が厚さの下限値であることが好ましい。裏面保護層26の厚さをこのような範囲とすることによって、裏面保護層26のたわみを抑制し、太陽電池モジュール100をより軽量化することができる。
The thickness of the back surface
なお、裏面保護層26の厚さが薄い場合(例えば、0.2mm以下)、軽量化や薄肉化に加え、裏面保護層26に温度差が生じた場合の熱収縮の影響が小さくなったり、裏面保護層26の剛性が低下したりする。そのため、太陽電池モジュール100全体の反りを低減させることができる。
When the back surface
また、裏面保護層26の厚さが薄い場合、太陽電池モジュール100の内部のガス抜け性を向上させることができる。例えば、第1封止材層22及び第2封止材層24の封止材料としてEVAを用いた場合、EVAの分解により酢酸が生じることがあるが、裏面保護層26が薄いと酢酸が外部に発散しやすくなる。
Further, when the back surface
また、裏面保護層26にUD材の繊維強化プラスチックを用い、裏面保護層26の厚さを薄くした場合、UD材を必要に応じて部分的に重ね合わせることで、所望の箇所を補強するなど、裏面保護層26の中でその特性に強弱をつけることができる。なお、UD材を重ね合わせる場合、所望する特性によって、UD材の繊維をそれぞれ同じ方向に重ね合わせてもよく、UD材の繊維をそれぞれ垂直などの異なる方向に重ね合わせてもよい。
Further, when the back surface
また、裏面保護層26の厚さが薄くなると、第1封止材層22及び第2封止材層24の形状に追従させながら裏面保護層26を貼り合わせることができ、第1封止材層22及び第2封止材層24と裏面保護層26の間に気泡を混入しにくくすることができる。また、例えば表面保護基板20が曲面を有する形状であっても、第1封止材層22及び第2封止材層24を介して表面保護基板20の形状に適合するように裏面保護層26を貼り合わせることができる。そのため、気泡の混入を抑制しつつ、曲面形状を有する太陽電池モジュール100を容易に製造することができる。また、裏面保護層26の追従性が高いため、例えば各層を積層して曲面形状の太陽電池モジュール100を製造する場合などに、局所的な荷重が太陽電池セル10などに加わりにくいため、太陽電池セル10の破損を抑制することができる。さらに、裏面保護層26の厚さが薄くなると、第1封止材層22及び第2封止材層24を素早く加熱して架橋などすることができるため、太陽電池モジュール100の製造時間を短縮するだけでなく、表面保護基板20が熱変形するのを抑制することができる。
Further, when the thickness of the back surface
裏面保護層26の熱膨張係数は、0〜30(×10−6K−1)であることが好ましく、2〜25(×10−6K−1)であることがより好ましい。裏面保護層26の熱膨張係数がこの範囲であることで、耐熱衝撃性を向上させることができる。
The coefficient of thermal expansion of the back surface
本実施形態の太陽電池モジュール100は、建物や移動体の屋根などの上に取り付けられていてもよい。このとき、屋根の形状に適合するよう、太陽電池モジュール100は曲面形状であってもよい。また、表面保護基板20は受光面側に向かって突出して湾曲した形状をしていてもよい。太陽電池モジュール100及び表面保護基板20は、例えば、受光面側に向かって突出した弓形状であってもよい。
The
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール100は、移動体に搭載されていてもよい。移動体としては、例えば、自動車等の車両、電車、又は船舶等などが挙げられる。本実施形態の太陽電池モジュール100は、自動車に搭載される場合、ボンネットや屋根などの自動車本体の上面部分に設置されることが好ましい。いずれの移動体も、本実施形態の太陽電池モジュール100により発電して得られた電流が、ファン及びモーターなどの電気機器に供給され、当該電気機器の駆動及び制御に使用される。
Further, the
以下、実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to Examples, but the present embodiment is not limited thereto.
[参考例1]
(フィラー含有層の作製)
エチレン-酢酸ビニル樹脂(EVA、三井・デュポン・ポリケミカル株式会社製、エバフレックス450)をキシレンに対して10質量%となるように100gを調製し、超音波分散機(UPS200、ヒールッシャー社製)を用いて分散/溶解処理を実施した。得られた液体を5つに分け、それぞれに対して粒状フィラー1(日産化学株式会社製、MEK−AC2140Z)を、20体積%、26体積%、36体積%、60体積%、及び77体積%の濃度となるように混合して5種の濃度の混合液を得た。次いで、得られた混合液それぞれに対して、上記超音波分散機を用いて分散を行い均一な混合液を得た。この混合液に対して、ラジカル開始剤(架橋剤)としてジアルキルパーオキサイド(パークミルD、日油株式会社製)を、EVA固形分量の1質量%となるように添加した。なお、粒状フィラー1の組成はSiO2であり、一次分散径は12nmである。
[Reference example 1]
(Preparation of filler-containing layer)
Prepare 100 g of ethylene-vinyl acetate resin (EVA, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd., Evaflex 450) so as to be 10% by mass with respect to xylene, and prepare an ultrasonic disperser (UPS200, manufactured by Heelscher). The dispersion / dissolution treatment was carried out using. The obtained liquid was divided into five, and granular filler 1 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., MEK-AC2140Z) was added to 20% by volume, 26% by volume, 36% by volume, 60% by volume, and 77% by volume of each. The mixture was mixed to obtain a mixed solution having five different concentrations. Next, each of the obtained mixed solutions was dispersed using the above-mentioned ultrasonic disperser to obtain a uniform mixed solution. Dialkyl peroxide (Parkmill D, manufactured by NOF CORPORATION) was added to this mixed solution as a radical initiator (crosslinking agent) so as to have an EVA solid content of 1% by mass. The composition of the
得られた溶液を、A4サイズのステンレスバットに流し込み、溶剤を揮発させることによって約1mmの厚さのシート材料を得た。得られたシート材料を、太陽電池卓上モジュールラミネータ(日清紡メカトロニクス株式会社製)を用いて加圧することにより架橋した封止材層のサンプルを得た。具体的には、当該太陽電池卓上モジュールラミネータは、ダイヤフラム方式の真空ラミネータであり、145℃の熱盤温度環境にて10分間真空引きし、−70kPaの差圧を生じさせてダイヤフラムシートによりシート材料を5分間加圧した。
以上のようにして得られたサンプルに対して粘弾性測定(DMS)、線熱膨張測定(DMS)を実施し、弾性率(引張弾性率)及び線膨張係数を得た。
The obtained solution was poured into an A4 size stainless steel vat and the solvent was volatilized to obtain a sheet material having a thickness of about 1 mm. The obtained sheet material was pressed with a solar cell desktop module laminator (manufactured by Nisshinbo Mechatronics Co., Ltd.) to obtain a sample of a crosslinked encapsulant layer. Specifically, the solar cell desktop module laminator is a diaphragm type vacuum laminator, which is evacuated for 10 minutes in a hot plate temperature environment of 145 ° C. to generate a differential pressure of −70 kPa, and the sheet material is formed by a diaphragm sheet. Was pressurized for 5 minutes.
Viscoelasticity measurement (DMS) and linear thermal expansion measurement (DMS) were carried out on the samples obtained as described above to obtain elastic modulus (tensile elastic modulus) and linear expansion coefficient.
[参考例2]
粒状フィラー1を、粒状フィラー2(日産化学株式会社製、MEK−AC5140Z)に代えたこと以外は参考例1と同様にしてサンプルを作製した。また、得られたサンプルに対して、参考例1と同様にして粘弾性測定(DMS)、線熱膨張測定(DMS)を実施した。なお、粒状フィラー2の組成はSiO2であり、一次分散径は80nmである。
[Reference example 2]
A sample was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the
[参考例3]
粒状フィラー1を、繊維状フィラー1(大塚化学株式会社製、ティスモD)に代えたこと以外は参考例1と同様にしてサンプルを作製した。また、得られたサンプルに対して、参考例1と同様にして粘弾性測定(DMS)、線熱膨張測定(DMS)を実施した。なお、繊維状フィラー1はチタン酸カリウム(K2Ti8O17)であり、平均繊維径は300nmであり、平均繊維長は10μmであった(アスペクト比:33.3)。
[Reference example 3]
A sample was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the
フィラーの含有量に対する線膨張係数の変化を描いたグラフを図7に示す。図7に示すように、いずれの参考例も、フィラーを含有することで線膨張係数が低くなることを示している。 A graph depicting the change in the coefficient of linear expansion with respect to the content of the filler is shown in FIG. As shown in FIG. 7, all the reference examples show that the coefficient of linear expansion is lowered by containing the filler.
また、フィラーの含有量に対する弾性率の変化を描いたグラフを図8に示す。図8に示すように、いずれの参考例も、フィラーを含有することで弾性率が高くなることを示している。 Further, FIG. 8 shows a graph depicting the change in elastic modulus with respect to the content of the filler. As shown in FIG. 8, all the reference examples show that the elastic modulus is increased by containing the filler.
以上の参考例1〜3より、封止材にフィラーを含有させることにより、線膨張係数が低くなり、かつ、弾性率が向上することが分かる。そして、このような物性を有するフィラー含有層と、弾性率が低いフィラー非含有層とを積層することで、以下の実施例で示すように、温度変化による熱膨張しにくく、かつ、柔軟性が高い封止材層となる。 From the above Reference Examples 1 to 3, it can be seen that the coefficient of linear expansion is lowered and the elastic modulus is improved by containing the filler in the sealing material. By laminating the filler-containing layer having such physical properties and the filler-free layer having a low elastic modulus, as shown in the following examples, it is difficult to thermally expand due to a temperature change and the flexibility is increased. It becomes a high encapsulant layer.
[実施例1]
まず、参考例1における粒状フィラーの含有量が26体積%のフィラー含有層と、フィラー非含有層として0.6mmのEVAからなるフィルムとを積層することにより0.6mmの積層体を2枚作製し、それぞれ、第1封止材層及び第2封止材層とした。
次いで、光電変換部を用意し、第1封止材層及び第2封止材層で光電変換部を封止した。このとき、第1封止材層及び第2封止材層の向きは、それぞれのフィラー含有層が光電変換部と接触する向きとした。さらに、第1封止材層上に3mm厚の表面保護基板を積層し、第2封止材層上に0.1mm厚の裏面保護基層を積層した。次いで、145℃で減圧しながら圧縮加熱することにより太陽電池モジュールを作製した。なお、表面保護基板はポリカーボネート(線膨張率5.6×10−5K−1)を用いた。光電変換部は、太陽電池セルを用いた。裏面保護層は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いた。
[Example 1]
First, two 0.6 mm laminates are produced by laminating a filler-containing layer having a granular filler content of 26% by volume in Reference Example 1 and a film made of EVA of 0.6 mm as a filler-free layer. The first encapsulant layer and the second encapsulant layer were used, respectively.
Next, a photoelectric conversion unit was prepared, and the photoelectric conversion unit was sealed with the first encapsulant layer and the second encapsulant layer. At this time, the orientation of the first encapsulant layer and the second encapsulant layer was such that the respective filler-containing layers were in contact with the photoelectric conversion portion. Further, a surface protection substrate having a thickness of 3 mm was laminated on the first encapsulant layer, and a back surface protection base layer having a thickness of 0.1 mm was laminated on the second encapsulant layer. Next, a solar cell module was produced by compressing and heating at 145 ° C. while reducing the pressure. As the surface protection substrate, polycarbonate (coefficient of linear expansion 5.6 × 10-5 K -1 ) was used. A solar cell was used as the photoelectric conversion unit. Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) was used for the back surface protective layer.
[実施例2]
フィラー含有層を、参考例1における粒状フィラーの含有量が36体積%のフィラー含有層に代えたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[Example 2]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the filler-containing layer was replaced with the filler-containing layer having a granular filler content of 36% by volume in Reference Example 1.
[実施例3]
フィラー含有層を、参考例3の繊維状フィラーを含むフィラー含有層に代えたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
[Example 3]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the filler-containing layer was replaced with the filler-containing layer containing the fibrous filler of Reference Example 3.
[比較例1]
第1封止材層及び第2封止材層を、0.6mm厚のEVAからなるフィルムに代えたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。すなわち、第1封止材層及び第2封止材層のいずれにも粒状フィラー1を使用しなかった。
[Comparative Example 1]
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the first encapsulant layer and the second encapsulant layer were replaced with a film made of EVA having a thickness of 0.6 mm. That is, the
実施例1〜2と比較例1とにおける、測定温度に対する太陽電池モジュールの弾性率の関係を図9に示す。図9より、測定温度にかかわらず、粒状フィラー1の含有量が多くなるほど弾性率が高くなることが分かる。
FIG. 9 shows the relationship between the elastic modulus of the solar cell module with respect to the measured temperature in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. From FIG. 9, it can be seen that the elastic modulus increases as the content of the
一方、実施例1〜3及び比較例1の太陽電池モジュールについて、以下に示す耐熱衝撃性の試験を行った。
(耐熱衝撃性)
耐熱衝撃性は、JIS C8990:2009(IEC61215:2005)(地上設置の結晶シリコン太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項)の温度サイクル試験に準じ、以下のような試験条件にて試験を実施した。すなわち、各実施例・比較例の太陽電池モジュールを試験槽内に設置し、太陽電池モジュールの温度を−40℃±2℃と+85℃±2℃との間で周期的に変化させた。このような温度サイクル試験を25サイクル、50サイクル及び200サイクル行った後、目視にて太陽電池セルを互いに接続する接続部材を確認した。そして、200サイクルで接続部材が切断しなかったものを◎、50サイクルで接続部材が切断せず200サイクルで接続部材が切断したものを○と評価した。また、25サイクルで接続部材が切断せず50サイクルで接続部材が切断したものを△、25サイクルで接続部材が切断したものを×と評価した。なお、下限と上限との間の温度変化速度を約1.4℃/時間、下限温度の保持時間を60分、上限温度の保持時間を1時間20分とし、1サイクルの時間を5時間20分とした。また、温度サイクル試験は少なくとも3回実施した。評価結果を表1に示す。
On the other hand, the solar cell modules of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were tested for thermal shock resistance as shown below.
(Heat impact resistance)
The thermal shock resistance is based on the temperature cycle test of JIS C8990: 2009 (IEC61215: 2005) (ground-based crystalline silicon solar cell (PV) module-requirements for design eligibility confirmation and type certification) as follows. The test was carried out under various test conditions. That is, the solar cell modules of each Example and Comparative Example were installed in the test tank, and the temperature of the solar cell module was periodically changed between −40 ° C. ± 2 ° C. and + 85 ° C. ± 2 ° C. After performing such a temperature cycle test for 25 cycles, 50 cycles, and 200 cycles, the connecting members connecting the solar cells to each other were visually confirmed. Then, the one in which the connecting member was not cut in 200 cycles was evaluated as ⊚, and the one in which the connecting member was not cut in 50 cycles and the connecting member was cut in 200 cycles was evaluated as ◯. Further, the one in which the connecting member was not cut in 25 cycles and the connecting member was cut in 50 cycles was evaluated as Δ, and the one in which the connecting member was cut in 25 cycles was evaluated as ×. The temperature change rate between the lower limit and the upper limit is about 1.4 ° C./hour, the holding time of the lower limit temperature is 60 minutes, the holding time of the upper limit temperature is 1 hour and 20 minutes, and the time of one cycle is 5 hours and 20 minutes. It was a minute. In addition, the temperature cycle test was performed at least three times. The evaluation results are shown in Table 1.
表1より、いずれの実施例も200サイクルで接続部材が切断せず、耐熱衝撃性に優れていたことが分かる。これに対して、フィラー含有層を設けていない比較例1は僅か25サイクルで接続部材が切断し、耐熱衝撃性が不良であった。 From Table 1, it can be seen that in each of the examples, the connecting member was not cut in 200 cycles, and the heat impact resistance was excellent. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the filler-containing layer was not provided, the connecting member was cut in only 25 cycles, and the heat impact resistance was poor.
10 太陽電池セル(光電変換部)
12 タブ配線
14 接続配線
16 太陽電池ストリング(光電変換部)
20 表面保護基板
22 第1封止材層
22A フィラー非含有層
22B フィラー含有層
24 第2封止材層
24A フィラー含有層
24B フィラー非含有層
24C 混合層
26 裏面保護層
28 粒状フィラー
100 太陽電池モジュール
10 Solar cell (photoelectric conversion unit)
12
20
Claims (9)
前記第1封止材層及び前記第2封止材層のうちの少なくとも一方が、一次分散径が10〜600nmの粒状フィラー又は平均繊維径が0.3〜0.6μmの繊維状フィラーを含むフィラー含有層と、前記粒状フィラー及び前記繊維状フィラーのいずれも含まないフィラー非含有層とを有する、太陽電池モジュール。 A front surface protection substrate, a first encapsulant layer, a photoelectric conversion unit, a second encapsulant layer, and a back surface protection substrate are provided in this order from the light receiving surface side.
At least one of the first encapsulant layer and the second encapsulant layer contains a granular filler having a primary dispersion diameter of 10 to 600 nm or a fibrous filler having an average fiber diameter of 0.3 to 0.6 μm. A solar cell module having a filler-containing layer and a filler-free layer containing neither the granular filler nor the fibrous filler.
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WO2022034865A1 (en) | 2020-08-11 | 2022-02-17 | 旭化成株式会社 | Packaged molded body, cross-linking rubber composition, manufacturing method of packaged molded body, manufacturing method of cross-linking rubber composition, and tire tread |
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- 2019-03-26 JP JP2019059196A patent/JP2020161630A/en active Pending
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