JP3944619B2

JP3944619B2 - 封止用ｅｖａフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP3944619B2
Application number: JP25538098A
Authority: JP
Inventors: 秀史小坪; 逸夫田沼
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP2000084967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は封止用ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）フィルムの製造方法に係り、特に、膜厚偏差が小さく、太陽電池の封止膜として好適な封止用ＥＶＡフィルムを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、一般に、図２に示す如く、ガラス基板１とバックカバー２との間にＥＶＡフィルム３Ａ，３Ｂの封止膜により、シリコン発電素子４を封止した構成とされている。
【０００４】
このような太陽電池は、ガラス基板１、封止膜用ＥＶＡフィルム３Ａ、シリコン発電素子４、封止膜用ＥＶＡフィルム３Ｂ及びバックカバー２をこの順で積層し、加熱加圧して、ＥＶＡを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
【０００５】
従って、封止膜用ＥＶＡフィルム３Ａ，３Ｂには、このような太陽電池の製造時の加圧力が均一に付加されるように、膜厚が高度に均一であることが要求される。また、封止膜用ＥＶＡフィルム３Ａ，３Ｂの加熱架橋時の収縮が大きいと、この収縮によりシリコン発電素子４が破損するため、加熱架橋時の収縮が小さいことが要求される。
【０００６】
この太陽電池の封止膜としてのＥＶＡフィルムは、溶融樹脂を直線状スリットを有するダイから押し出し、冷却ロール又は水槽で急冷固化するＴダイ法により製膜されている。
【０００７】
なお、一般的な樹脂フィルムの製膜手法としては、カレンダー加工による方法もある。
【０００８】
カレンダーは数本のロール群からできており、ロールの回転によって溶融樹脂にずり変形を与えて押し延ばし、シート状の製品をつくる機械である。図３に、一般的なカレンダー加工の設備の一例を示す。
【０００９】
混練機１１で混練された原料１０は、コンベア１２で練りロール１３に送給され、更にコンベア１４によりカレンダー１５に運ばれる。即ち、カレンダーは原料を単に圧延するだけであるので、前工程として原料を可塑化するために、ブレンダーロール、バンバリーミキサー、オープンミルなどが用いられる。カレンダー１５では、カレンダーロール１５Ａ〜１５Ｄ間で原料樹脂が薄く圧延され、テイクオフロール１６で引き剥がされ、冷却ロール１８で冷却された後、フィルム２０は巻き取り機１９に巻き取られる。フィルム面に凹凸加工を施す必要がある場合には、テイクオフロール１６のあとでエンボルロール１７によりエンボス加工を行なう。
【００１０】
カレンダーのロール配置については、従来、図４（ａ）〜（ｇ）に示す如く、各種のものが提供されており、目的に応じて使い分けられている（図４（ａ）〜（ｇ）中、１０は原料であり、１５Ａ〜１５Ｅはカレンダーロール、２０はフィルムである。）。
【００１１】
このようなカレンダー加工は、膜厚偏差を±２％以下に抑制することができ、製品品質に優れ、成形能力が大きいなどの利点を有し、従来、主にポリ塩化ビニル（塩ビ）フィルムの製膜に利用されている。
【００１２】
カレンダー加工により、精度の高いフィルムを製膜するには、ロールの温度を均一にすることが必要である。また、ロール間で圧延された樹脂の移動は、ロール速度と温度によって決まり、フィルムは、ロール速度の速い方へ、温度の高い方へと動き易いことから、従来の塩ビフィルム等の製膜に当っては、生産性を高くするために、例えば、図４（ｄ）に示す逆Ｌ型カレンダーロールにおいて、下記の如く、出口側のロール１５Ｄほど高速となる回転数比（等径であるのでロール周速に合致する。）が採用されている。
【００１３】
［従来のカレンダー加工のロール回転数比］
第１ロール１５Ａ：１．０
第２ロール１５Ｂ：１．０
第３ロール１５Ｃ：１．３
第４ロール１５Ｄ：１．４
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｔダイ法により製膜された従来のＥＶＡフィルムでは、膜厚偏差が大きい。このため、太陽電池の製造に当り、ガラス基板とバックカバーとの間にシリコン発電素子を封止膜を介して積層して加熱加圧するに際して、加圧分布ムラを生じ、良好な接着加工を行うことができないことから、太陽電池の封止膜としては不向きであった。
【００１５】
従来の塩ビフィルムの製膜に適用されているカレンダー加工であれば、膜厚の均一なフィルムを製膜することができるが、従来のカレンダー加工で製膜されたフィルムは加熱架橋時の収縮が大きいために、シリコン発電素子の破損の問題があり、太陽電池の封止膜用ＥＶＡフィルムには不適当であった。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、膜厚が均一でしかも加熱架橋時の収縮が小さく、特に太陽電池の封止膜として好適な封止用ＥＶＡフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の封止用ＥＶＡフィルムの製造方法は、架橋剤を含むＥＶＡ樹脂組成物をカレンダー加工することによりＥＶＡフィルムを製造するに当り、出口側のカレンダーロールの周速を入口側のカレンダーロールの周速よりも小さくすることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、カレンダー加工により製膜を行うため、膜厚の均一なＥＶＡフィルムを製膜することができる。
【００１９】
また、このカレンダー加工に当り、出口側のカレンダーロールの周速を入口側のカレンダーロールの周速よりも小さくすることにより、カレンダー加工時にフィルムが過度に延伸されることを防止し、その後の加熱架橋時の収縮を抑制することができる。
【００２０】
本発明において、製膜原料のＥＶＡ樹脂組成物のＥＶＡ樹脂は、酢酸ビニル含有量が３０重量％以下であることが好ましく、このように酢酸ビニル含有量の少ないＥＶＡ樹脂を用いることにより、水蒸気透過率が小さく、防湿性に優れた封止膜とすることができる。
【００２１】
本発明で製膜されるＥＶＡフィルムは、特に太陽電池の封止膜として好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
本発明におけるカレンダー加工は、カレンダーロールの周速を本発明に従って調整すること以外は、図３に示す一般的なカレンダー加工法に従って実施することができる。
【００２４】
本発明においては、カレンダーロールの周速を調整すると共に、カレンダーロールの温度も当該周速に適当な温度に調整するのが好ましく、カレンダーロールのロール本数に応じて、例えば次のような周速及びロール温度を採用するのが好ましい。なお、下記表１〜３において、第１ロールは、入口側のロールであり、出口側に向けて、第２、第３…ロールと記す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
【表３】

【００２８】
このようにカレンダーロールの周速、好ましくは周速と温度を調整することにより、加熱架橋時の収縮の小さいＥＶＡフィルムを製膜することができる。
【００２９】
次に、本発明に係る製膜原料として好適なＥＶＡ樹脂組成物について説明する。
【００３０】
本発明に係るＥＶＡ樹脂は、酢酸ビニル含有量が３０重量％以下であることが好ましい。この酢酸ビニル含有量が３０重量％を超えると、水蒸気透過率が大き過ぎて太陽電池の封止膜として十分な防湿性を得ることが困難である。しかし、酢酸ビニル含有量が過度に少ないＥＶＡ樹脂は加工性が悪く、粘度も高くなり過ぎて太陽電池製作時、シリコン発電素子への追従性が悪くなることから、ＥＶＡ樹脂の酢酸ビニル含有量は１０重量％以上であることが好ましい。
【００３１】
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、特に１．５〜１０であることが好ましい。
【００３２】
本発明で用いるＥＶＡ樹脂組成物には、耐久性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を持たせるが、この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられ、特に、配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上であるものが好ましい。このような有機過酸化物としては、例えば２，５−ジメチルヘキサン；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）ヘキシン；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、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは１〜３重量部である。
【００３３】
また、太陽電池の封止膜として、発電素子との接着力向上の目的で、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、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは０．１〜２重量部である。
【００３４】
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することができる。この目的に供さ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官能の架橋助剤の他、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。これらの架橋助剤の配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは１〜５重量部である。
【００３５】
更に、ＥＶＡ樹脂の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などを添加することができ、これらの配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下である。
【００３６】
更に、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、アヂ系、酸性又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−ブチルフェニルサルシレート等のヒンダートアミン系がある。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；ヒンダートアミン系があり、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。
【００３７】
本発明により製膜されたＥＶＡフィルムを用いて太陽電池を製造するには、図２に示す如く、ガラス基板１、ＥＶＡフィルム３Ａ、シリコン発電素子４、ＥＶＡフィルム３Ｂ及びバックカバー２を積層し、１００〜１５０℃、１気圧で３〜１０ｍｉｎ程度加熱加圧すれば良く、この加熱加圧時に、ＥＶＡフィルム３Ａ，３Ｂが架橋して耐候性に優れた封止膜を形成することができる。この封止に当り、本発明で製膜されるＥＶＡフィルムは、膜厚が均一であるため、均一な加圧力で良好な接着を行うことができ、また、加熱架橋時の収縮が小さいために、発電素子の損傷を防止して高品質の製品を歩留り良く製造することができる。
【００３８】
なお、太陽電池の作製に当り、発電素子の損傷を確実に防止するためには、通常の太陽電池作製時の加熱架橋温度である１４０〜１６０℃程度で加熱したときのＥＶＡフィルムの収縮率（流れ方向の収縮率）が１５％以下であることが好ましいが、本発明によれば、この収縮率が１０％以下の、加熱架橋時の収縮が極めて小さいＥＶＡフィルムを製膜することができる。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
実施例１〜３
下記配合のＥＶＡ樹脂組成物を用いて、ＥＶＡフィルムを製膜した。
【００４１】
［ＥＶＡ樹脂組成物配合（重量部）］
ＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有量２５重量％、メルトフローレート２．０）：１００
架橋剤：１．５
シランカップリング剤：０．２
架橋助剤：２．０
図３に示す如く、まず、泥練機１１（６０℃）にて上記ＥＶＡ樹脂組成物を得、このＥＶＡ樹脂組成物を練りロール１３で６０℃で混練し、その後、カレンダー加工し、次いでエンボス加工して冷却し、巻き取った。このカレンダー加工は、図１に示す逆Ｌ型４本カレンダーロール１５（１５Ａ〜１５Ｄ）で行い、各ロールの周速及び温度として、下記表４に示す条件を採用した（なお、図１において、１０は原料、２０はフィルムである。）。
【００４２】
得られたＥＶＡフィルムの膜厚偏差を調べ、結果を表４に示した。
【００４３】
また、このＥＶＡフィルムを、通常の太陽電池作製時の加熱架橋温度である１５５℃に加熱したときの収縮率（流れ方向の収縮率）を調べ、結果を表４に示した。
【００４４】
表４より、本発明により製膜されたＥＶＡフィルムは、膜厚偏差が小さく、しかも加熱架橋時の収縮が小さいため、このＥＶＡフィルムを封止膜とすることにより、高品質の太陽電池を歩留り良く作製することができることがわかる。
【００４５】
【表４】

【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の封止用ＥＶＡフィルムの製造方法によれば、膜厚が均一でしかも加熱架橋時の収縮が小さく、特に太陽電池の封止膜として好適な封止用ＥＶＡフィルムを製膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いたカレンダーロールを示す模式図である。
【図２】一般的な太陽電池を示す断面図である。
【図３】カレンダー加工によるフィルムの製膜方法を説明する模式図である。
【図４】一般的なカレンダーロールを示す模式図である。
【符号の説明】
１ガラス基板
２バックカバー
３Ａ，３ＢＥＶＡフィルム
４シリコン発電素子
１１混練機
１３練りロール
１５カレンダー
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅカレンダーロール
１６テイクオフロール
１７エンボスロール
１８冷却ロール
１９巻き取り機

Claims

架橋剤を含むＥＶＡ樹脂組成物をカレンダー加工することによりＥＶＡフィルムを製造するに当り、出口側のカレンダーロールの周速を入口側のカレンダーロールの周速よりも小さくすることを特徴とする封止用ＥＶＡフィルムの製造方法。
請求項１において、該ＥＶＡ樹脂の酢酸ビニル含有量が３０重量％以下であることを特徴とする封止用ＥＶＡフィルムの製造方法。
請求項１又は２において、該ＥＶＡフィルムが太陽電池の封止膜用ＥＶＡフィルムであることを特徴とする封止用ＥＶＡフィルムの製造方法。