JP3687701B2

JP3687701B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP3687701B2
Application number: JP13599596A
Authority: JP
Inventors: 正志瀬川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1996-05-02
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2016-05-02
Also published as: JPH0969646A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池モジュールの難燃・不燃化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、クリーンなエネルギーとして太陽光発電システムに対する期待は非常に高く、各方面からその普及が強く望まれている。特に住宅の屋根に太陽電池モジュールを設置することにより、電力のピークカット対策として期待が大きい。しかし、現状ではそのコストが高く、普及の阻害要因となっている。このため、この対策として太陽電池モジュールを屋根材替わりに使用することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、従来の太陽電池モジュールは、図４に示すように、太陽電池用セル１と白板ガラス板２及び耐候性バックカバー３との間にこれらを接着、封止させるためにＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重合体）封止材膜４をそれぞれ介装することが行われていたが、この太陽電池モジュール内でセルとガラスの接着材等に使用されているＥＶＡ樹脂封止材膜が可燃であり、太陽電池モジュール燃焼試験時にＥＶＡ樹脂が加熱されて滴下し、このＥＶＡ樹脂が燃焼するため、直接屋根材として使用できないのが現状であった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、難燃・不燃化され、直接屋根材等として使用することが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明は、上記目的を達成するため、太陽電池用セルとこれを被覆する透明板及びバックカバーとの間のいずれか一方又は双方に接着性樹脂を含浸させた網状体を介装してなることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【０００６】
本発明によれば、このようにエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）等の接着性樹脂をガラス繊維不織布等の網状体に含浸させて用いるので、燃焼試験時に樹脂の滴下が防止され、その燃焼が防止されて、太陽電池モジュールが難燃乃至は不燃化されるもので、これにより太陽電池モジュールを屋根材として使用することを可能にしたものである。
【０００７】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の太陽電池モジュールは、図１にその一例を示したように、太陽電池用セル１１と透明板１２との間及び該セル１１とバックカバー１３との間に接着性樹脂を含浸させた網状体１４をそれぞれ介装したものである。
【０００８】
ここで、上記セル１１、透明板１２、バックカバー１３としては公知のものを使用できる。この場合、バックカバーとしては、一フッ化ポリエチレン、二フッ化ポリエチレン、三フッ化ポリエチレンなどのフッ素系ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルムや、アルミ箔の両面又は片面に一フッ化ポリエチレン等の上記した耐候性に富むフィルムを貼り合せたものを使用することができる。
【０００９】
また、上記網状体１４としては、織布、不織布、フォーム体等、樹脂を含浸し得るものであればいずれのものでもよいが、織布、不織布が好適であり、特に光線透過性が優れる点から不織布が好ましく使用される。この網状体１４の材料としては、不燃性のものであることが推奨され、無機繊維を用いたものが好適に使用されるが、光線透過を阻害しないガラス繊維を材料としたもの、とりわけガラス繊維不織布がより好ましく用いられる。
【００１０】
この場合、不織布は、１０〜１０００ｇ／ｍ²、特に１０〜１００ｇ／ｍ²の密度範囲であるものが特に好ましい。１０ｇ／ｍ²未満であると燃焼時の樹脂の保持能力が低下し、燃焼試験時に樹脂の滴下が生じる場合がある。また、１０００ｇ／ｍ²を越えると光線透過率が著しく低下してしまい、太陽電池の発電効率が低下する場合がある。
【００１１】
上記網状体に含浸される接着性樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、ＥＶＡ樹脂、変性ＥＶＡ樹脂等、光線透過率がよく、かつ布に含浸できるものであればいかなる樹脂であっても構わないが、特にＥＶＡ樹脂が好ましい。ここで、本発明に用いられるＥＶＡ樹脂は、酢酸ビニル含有率が１０〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは１５〜４０重量％である。また、本発明で用いられるＥＶＡ樹脂は、メルトフローレートが０．７〜２０であることが好ましく、より好ましくは１．５〜１０である。
【００１２】
このＥＶＡ樹脂には、架橋構造を持たせることが、耐候性の点から好ましい。架橋構造を持たせる方法としては、予めＥＶＡ樹脂に有機過酸化物を添加し、その後１００〜２００℃程度に加熱して架橋する方法が好ましい。ＥＶＡ樹脂に添加する有機過酸化物としては、１００℃以上でラジカルを発生するものであればいずれでも使用可能であるが、配合時の安定性を考慮にいれれば、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上であることが好ましく、例えば２，５−ジメチルへキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；ｔ−ジクミルパーオキサイド；２，５ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン；ジクミルパーオキサイド；α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン；ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン；２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート；ベンゾイルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量はＥＶＡ樹脂対比（１００重量部当り、以下同様）５重量部以下、好ましくは１〜３重量部で十分である。
【００１３】
また、本発明ではＥＶＡ樹脂に光増感材を予め加え、これに光照射することで分解し、ＥＶＡ樹脂に架橋構造を持たせることもできる。本発明で用いられる光増感材としては光照射でラジカルを生じるものであればいかなるものでもよく、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジベンゾイル、５−ニトリアセナフテン、ヘキサクロロシクロペンタジエン、パラニトロジフェニル、パラニトロアニリン、２，４，６トリニトロアニリン、１，２−ベンズアントラキノン等がある。これらの光増感材はＥＶＡ対比１０重量部以下、好ましくは１〜３重量部で十分である。
【００１４】
また、ＥＶＡ樹脂とバックカバー及び発電素子との接着力を更に向上せしめる目的でＥＶＡ樹脂にシランカップリング剤を添加することができる。この目的に供されるシランカップリング剤としては公知のもの、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリアセトキシシラン；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン；γ−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量はＥＶＡ樹脂対比５重量部以下、好ましくは０．１〜２重量部で十分である。
【００１５】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するためにＥＶＡ樹脂に架橋助剤を添加できる。この目的に供せられる架橋助剤としては、公知のものとしてトリアリルイソシアヌレート；トリアリルイソシアネート等の３官能の架橋助剤のほかＮＫエステル等の単官能の架橋助剤等も挙げることができる。これらの架橋助剤は配合量としてはＥＶＡ樹脂対比１０重量部以下で十分であり、好ましくは１〜５重量部である。
【００１６】
なおまた、本発明では安定性を向上する目的でハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ｐ−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等をＥＶＡ樹脂対比５重量部以下で加えることができる。
【００１７】
また、必要に応じ、上記以外に着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加することができる。着色剤の例としては、金属酸化物、金属粉等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アチ系、酸性、または塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。紫外線吸収剤には、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルフォベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、２−（２’−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニルサルシレート、ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレート等のヒンダードアミン系がある。老化防止剤としては、アミン系、フェノール系、ビスフェニル系、ヒンダードアミン系があり、例えばジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペラジル）セバケート等がある。
【００１８】
本発明において、含浸する樹脂にはハロゲン原子を含む難燃剤を添加することができ、これにより、太陽電池モジュールの難燃・不燃性を更に向上できる。本発明で用いられる有機難燃剤の例としては、塩素原子や臭素原子を分子中に１個以上含むもの、例えば塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、ヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、パークロロペンタシクロデカン、四塩化無水フタール酸などや、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート等の芳香環を有しかつ該芳香環に直接ハロゲン原子が結合していないモノマーやポリマー、１，１，２，２−テトラブロモエタン、１，４−ジブロモブタン、１，３−ジブロモブタン、１，５−ジブロモペンタン、α−ブロモ酪酸エチル、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロデカン等の芳香環を持たないものが挙げられる。これらの難燃剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して２０重量部以下、好ましくは１〜２０重量部で十分である。
【００１９】
この場合、本発明において含浸する樹脂において、非受光面側に積層される樹脂には難燃化助剤として三酸化アンチモンや膨張黒鉛を添加することができる。その添加量は１０重量％以下で十分である。また、本発明において含浸する樹脂において、非受光面側に積層される樹脂には難燃剤として無機系の難燃剤が添加できる。無機難燃剤の例としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化無機塩、リン酸アンモニウム、リン酸亜鉛などのリン酸化物、赤リンなどが挙げられる。
【００２０】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は特に制限されず、予め接着性樹脂を含浸した網状体をセル透明板、バックカバーと積層するようにしてもよいが、太陽電池モジュールは、通常その生産時に真空ラミネート処理を施すのが通常であるから、部材積層時に、図２、３に示すように、セル１１と透明板１２との間及びセル１１とバックカバー１３との間にそれぞれ網状体１４ａと接着性樹脂膜１４ｂとを介装し（なお、網状体１４ａと樹脂膜１４ｂとはどちらがセル１１側に配置されていてもよい）、次いで真空ラミネートを行い、加熱して上記接着性樹脂膜１４ｂを溶融すれば、接着性樹脂が網状体１４ａ中に含浸され、容易に難燃・不燃化された太陽電池モジュールが得られる。この場合、上記樹脂膜１４ｂとして有機過酸化物が添加されたＥＶＡ封止材膜を用いれば、含浸加熱時にＥＶＡが同時に架橋される。
【００２１】
なお、上記例では、セルと透明板及びセルとバックカバーとの間にいずれも樹脂含浸網状体を介装したが、場合によっては、いずれか一方を樹脂含浸網状体に代えて難燃化処理した接着性樹脂封止膜を配設することができる（この場合の難燃化処理した樹脂封止膜としては、例えばＥＶＡ封止材膜に上記したような難燃剤を添加したものを挙げることができる）が、少なくとも受光面側（透明板側）は上記樹脂含浸網状体を配設することが好適である。この場合、受光面側の樹脂含浸網状体は光透過性が必要であるが、バックカバー側の樹脂含浸網状体は必ずしも光透過性は必要ない。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２３】
〔実施例、比較例〕
表１に示す通り、ＥＶＡ樹脂を主成分とし、各成分を８０℃に加熱したロールミルにて混合して、ＥＶＡ樹脂組成物を調製した。これらの組成物を９０℃に設定したプレスで０．５ｍｍ厚（１５０ｍｍ角）のシートとした。
【００２４】
【表１】

【００２５】
次に、実施例１、２のシートを図３に示すように積層した。即ち、図３において、１１は太陽電池用セル、１２は白板ガラス板、１３は耐候性バックカバー、１４ａはガラス繊維不織布（密度７５ｇ／ｍ²）、１４ｂは上記シートである。この積層体を真空ラミネーターで予備圧着（温度１５０℃、脱気３分、プレス３分）し、その後３０分、１５０℃に加熱して評価サンプルを作成した。比較のため、ガラス繊維不織布１４ｂを積層しない以外は上記と同様にして評価サンプルを作成した。
【００２６】
その結果、本実施例ではサンプルのエッジをガスバーナーで加熱した場合、ＥＶＡ樹脂の融け出しはなかった。これに対し、比較例で同様の実験を行った場合、ＥＶＡ樹脂は融け出し燃焼した。
【００２７】
また、実施例３、４のシートを用い、上記と同様の積層を行い、真空ラミネーターで圧着した。圧着条件は設定温度１５０℃、脱気時間３分、プレス時間１５分であり、この段階で十分なＥＶＡ樹脂の架橋がなされた。上記実施例１と同じ試験をした結果、一部ＥＶＡ樹脂の滴下が見られたが、滴下したＥＶＡ樹脂が燃焼することはなかった。なお、ＴＡＩＣ−６Ｂの代りに塩素化パラフィン（塩素化率７０％）を用いたものも同様の結果を得た。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽電池モジュールが確実に難燃乃至は不燃化され、このためこのモジュールを屋根材として使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】太陽電池モジュールの作成に用いる積層体の一例を示す断面図である。
【図３】同積層体の他の例を示す断面図である。
【図４】従来の太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１１太陽電池用セル
１２透明板
１３バックカバー
１４樹脂含浸網状体

Claims

太陽電池用セルとこれを被覆する透明板及びバックカバーとの間の双方に、エチレン−酢酸ビニル共重合体又は変性エチレン−酢酸ビニル共重合体を含む接着性樹脂を含浸させたガラス繊維の織布又は不織布を介装してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
上記ガラス繊維の不織布の密度範囲が１０〜１０００ｇ／ｍ²である請求項１記載の太陽電池モジュール。
上記接着性樹脂が、更に有機過酸化物、光増感材、シランカップリング剤、架橋助剤、ハロゲン原子を含む難燃剤、及び難燃化助剤よりなる群から選択された１種又は２種以上を含む請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
上記接着性樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体を有機過酸化物の存在下に加熱することにより形成された架橋構造を有する請求項３記載の太陽電池モジュール。
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池用セルとこれを被覆する透明板及びバックカバーとの間の双方に、エチレン−酢酸ビニル共重合体又は変性エチレン−酢酸ビニル共重合体を含む接着性樹脂を含浸させたガラス繊維の織布又は不織布を介装してなると共に、
太陽電池用セルと透明板との間、及び太陽電池用セルとバックカバーとの間に、それぞれガラス繊維の織布又は不織布と上記接着性樹脂より形成される膜とを介装し、次いで真空ラミネートを行い加熱して、上記接着性樹脂より形成される膜を溶融してガラス繊維の織布又は不織布に含浸させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
上記接着性樹脂が有機過酸化物を含有し、上記含浸と共に接着性樹脂を架橋させる請求項５記載の太陽電池モジュールの製造方法。