JP4565455B2 - Solar cell sealing material and solar cell module - Google Patents
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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おける太陽電池素子の封止材料及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。さらに詳しくは、太陽電池モジュールの形成が容易で、透明性、耐熱性、接着性等に優れた封止材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
クリーンなエネルギー源として注目されている太陽電池は、近年、一般住宅用に利用されるようになってきたが、未だ充分に普及するには至っていない。その理由として、太陽電池そのものの性能が充分優れているとは言い難いためモジュールを大きくせざるを得ないこと、モジュール製造における生産性が低いこと、その結果高価につくことなどが挙げられる。
【0003】
太陽電池モジュールは、一般にシリコン、ガリウムー砒素、銅ーインジウムーセレンなどの太陽電池素子を上部透明保護材と下部基板保護材とで保護し、太陽電池素子と保護材とを封止材で固定し、パッケージ化したものである。このため太陽電池封止材料としては、透明性や上下の各保護材との接着性が良好であることが要求されている。
【0004】
例えば現在、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子の封止材料としては、柔軟性、透明性等の観点から、酢酸ビニル含量の高いエチレン・酢酸ビニル共重合体が使用されている。しかしながら、その耐熱性、接着性が不足しているところから、有機過酸化物やシランカップリング剤などを併用する必要があった。この場合、これらの添加剤を配合したエチレン・酢酸ビニル共重合体のシートを作成し、得られたシートを用いて太陽電池素子を封止するという2段階の工程を採用する必要があった。このシートの製造段階では、有機過酸化物が分解しないような低温度での成形が必要であるため、押出成形速度を大きくすることができず、また太陽電池素子の封止段階では、ラミネーターにおいて数分乃至十数分かけて仮接着する工程と、オーブン内において有機過酸化物が分解する高温度で数十分ないし1時間かけて本接着する工程とからなる2段階の時間をかけての接着工程を経る必要があった。そのため太陽電池モジュールの製造には手間と時間がかかり、その製造コストを上昇させる要因の一つとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者らは、このような有機過酸化物の使用を必要とせず、したがって太陽電池モジュールの生産効率を顕著に改善することができ、しかも太陽電池用封止材料として優れた特性を有する代替材料につき検討を行った。その結果、後記する材料が、透明性、耐熱性が優れ、また有機過酸化物等を使用しなくても、ガラスや金属などの保護材に対して優れた接着性を示し、代替材料として優れていることを見出し、本発明に到達した。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、不飽和カルボン酸含量が5〜20重量%のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーであって、その中和度が5〜30%、DSCによる融点(JIS K-7121の方法による)が85〜105℃のアイオノマーであることを特徴とする太陽電池モジュールにおける太陽電池素子封止材料である。本発明はまた、太陽電池素子封止材料として上記のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーを用いた太陽電池モジュールである。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の封止材料は、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子と上部透明保護材及び下部基板保護材とを封止して太陽電池モジュールを形成させるものである。
【0008】
上記本発明の封止材料として用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、不飽和カルボン酸含量が5〜20重量%で、DSCによる融点が85℃〜105℃好ましくは90〜105℃のものである。かかる共重合体又はそのアイオノマーは、エチレン・酢酸ビニル共重合体の場合のように、コモノマー含量の高いエチレン共重合体を使用しなくても優れた透明性を有しているという利点がある。
なお本発明においてエチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びアイオノマーの融点はDSC(JIS K−7121の方法)により測定した。
【0009】
ここに不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などであり、とくにアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体としては、柔軟性付与に効果的であるところから、ビニルエステルや(メタ)アクリル酸エステルなどが共重合されたものを使用してもよいが、一般的にはこれら共重合成分を含むものは融点が低くなるので、多量に含有するものは使用できない。
【0010】
本発明におけるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーとしては、その金属種として、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウムなどの多価金属などを例示することができる。このようなアイオノマーを使用する利点は透明性、高温における貯蔵弾性率が高いことであり、その中和度としては、接着性等を勘案するとあまり中和度の高いものを使用するのは得策ではなく、5〜30%のものを使用する。
【0011】
不飽和カルボン酸含量が5重量%より少ないような上記共重合体又はそのアイオノマーを使用した場合には透明性が優れたものが得られず、また接着性についても不充分なものとなる。また不飽和カルボン酸含量が大きくなると、透明性に関してはより優れたものが得られるが、融点が低くなったり、吸湿性が増すなどの問題がでてくる。本発明においては融点が85℃以上のものと規定しているため、その含量には自ずから限度がある。
【0012】
本発明においては、上記共重合体やアイオノマーとして、融点が85℃より低いものを使用した場合には耐熱性が充分でなく、太陽電池素子封止材料に用いた場合、太陽電池使用時における温度上昇により変形の恐れがあり、また太陽電池モジュールを加熱圧着法で製造するときに、これら封止材料が必要以上に流れ出してバリを生じる恐れがあるので好ましくない。
【0013】
上記共重合体やアイオノマーにおいて、透明性、接着性及び耐熱性のバランスを考慮すると、不飽和カルボン酸含量が5〜20重量%、好ましくは7〜17重量%のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーであって、中和度が5〜30%、好ましくは5〜20%、DSCによる融点(JIS K-7121の方法による)が90〜105℃、好ましくは92〜105℃のものを使用するのがとくに好ましい。
また上記アイオノマーは、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマーとのブレンドによって得ることもできる。具体的には不飽和カルボン酸含量が5〜20重量%、好ましくは7〜17重量%、DSCによる融点(JIS K-7121の方法による)が90〜105℃のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体と、不飽和カルボン酸含量が5〜20重量%、好ましくは7〜17重量%、DSCによる融点(JIS K-7121の方法による)が90〜105℃のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマーのブレンドであって、後者アイオノマーの金属成分と両者の不飽和カルボン酸成分を勘案した平均中和度が5〜30%、好ましくは5〜20%のものを使用するのがとくに好ましい。上記アイオノマーのみを使用する場合にも、不飽和カルボン酸含量が1重量%以上異なる2種以上のアイオノマーを併用するのが望ましく、また共重合体とアイオノマーをブレンドして用いる場合にも、不飽和カルボン酸含量が1重量%以上異なるものを使用するのが好ましい。ブレンドによるアイオノマーを得る場合の例として、例えば融点が90〜105℃のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体と、酸含量が該共重合体より1重量%以上少なく、融点が1℃以上高いアイオノマーとを、両者の合計量を100重量部として、前者20〜95重量部、好ましくは50〜80重量部と、後者80〜5重量部、好ましくは50〜20重量部のブレンドのようなものを例示することができる。
【0014】
上記共重合体又はそのアイオノマーとしてはまた、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレート(MFR)が1〜200g/10分のものを使用するのが好ましい。MFRが低いものを使用した場合には、若干低めの融点のものを使用しても上記のような封止材料の流れによるトラブルが生じ難いという利点はあるが、あまりMFRの低いものを使用すると加工性が悪くなる。一方、あまりMFRの高すぎるものを使用すると、モジュール作成時に端部からはみ出してラミネート内に付着する量が多くなり、それを取り除く作業に手間がかかり、生産効率が悪くなる。
【0015】
本発明の封止材料には、必要に応じ、種々の添加剤を配合することができる。
このような添加剤としては、太陽電池素子の受光側の封止材に配合する場合は、その透明性を損なうものは好ましくないが、太陽電池素子の受光側の反対面の封止材に配合する場合にはそのような制約を受けない。このような添加剤として具体的には、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、光拡散剤、難燃剤、変色防止剤、シランカップリング剤などを例示することができる。
【0016】
本発明の封止材料を用い、太陽電池素子を上下の保護材で固定することにより太陽電池モジュールを製作することができる。このような太陽電池モジュールとしては、種々のタイプのものを例示することができる。例えば透明保護材/封止材/太陽電池素子/封止材/下部保護材のように太陽電池素子の両側から封止材で挟む構成のもの、下部基板保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子上に封止材と上部透明保護材を形成させるような構成のもの、上部透明保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子上に封止材と下部保護材を形成させるような構成のものなどを挙げることができる。
【0017】
太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、ガリウムー砒素、銅ーインジウムーセレン、カドミウムーテルルなどのIIIーV族やIIーVI族化合物半導体系等の各種太陽電池素子を用いることができ、本発明の封止材料はこれらいずれの太陽電池素子の封止にも適用することができる。
【0018】
太陽電池モジュールを構成する上部保護材としては、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、フッ素含有樹脂などを例示することができる。また下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フイルムなどの単体もしくは多層のシートであり、例えば、錫、アルミ、ステンレススチールなどの金属、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの1層もしくは多層のシートを例示することができる。本発明の封止材料は、これらの上部又は下部保護材に対して良好な接着性を示す。
【0019】
太陽電池モジュールの製造に当たっては、本発明の封止材料のシートを予め作っておき、封止材料が溶融する温度で圧着するという従来同様の方法によって、すでに述べたような構成のモジュールを形成することができる。この場合、封止材料に有機過酸化物を含有していないので、封止材料のシート成形を高温で生産性よく行うことができるとともに、モジュールの形成においても2段階の接着工程を経る必要はなく、高温度で短時間に完結することができる。さらに本発明の封止材料を押出コーティングすることによって太陽電池素子や上部保護材あるいは下部保護材と積層する方法を採用すれば、わざわざシート成形することなく一段階で太陽電池モジュールを製造することが可能である。かくして本発明の封止材料を使用すれば、モジュールの生産性を格段に改良することができる。
【0020】
上記いずれの方法を採用するにしても封止材料の厚みは任意であり、例えば0.1〜1mm程度の厚みとすることができる。
【0021】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、実施例及び比較例に用いた原料及び物性の評価方法は以下の通りである。
【0022】
1.原料
使用したアイオノマー及び、中和度を調整するためにアイオノマーと混合されるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体を表1に示す。
【表1】
EMAA:エチレン・メタクリル酸共重合体
MAA:メタクリル酸
EAA:エチレン・アクリル酸共重合体
AA:アクリル酸
IO:アイオノマー
EVA:エチレン・酢酸ビニル共重合体
VA:酢酸ビニル
【0023】
2.物性評価方法
(1)融点・凝固点
Du Pont Instruments社製DSC装置を用いてJIS K−7121の方法で測定した。
(2)貯蔵弾性率(E’)
貯蔵弾性率を下記の装置を用い、下記条件で測定した。
装置:レオロジー社製 DVE−V4 FT−レオスペクトラー
条件:引張モード、周波数10Hz、振幅2μm、正弦波、昇温速度3℃/分
測定温度120℃、140℃、150℃
シートサンプル厚み2mm
【0024】
(3)全光線透過率
スガ試験機製ヘーズメーターを用いて、JIS K7105の方法で評価した。 シートサンプル厚み:0.5mm
【0025】
(4)接着性評価
(A)対ガラス
太陽電池用の上部透明保護材である透明ガラス板とPETフイルムとの間に、0.5mm厚みの上記シートサンプルを挟んで真空ラミネーター内に仕込み、160℃に温調したホットプレート上に載せて15分間加熱し、ガラス板/シートサンプル/PETフイルムの積層体を作成した。この積層体について、ガラスとシートサンプル間を手で剥がしてその剥がれ具合を観察し、下記2段階で評価した。
○:接着性良好 ×:接着性不良
【0026】
(B)対アルミ板
アルミ板とPETフイルムとの間に0.5mm厚みの上記シートサンプルを挟んで真空ラミネーター内に仕込み、160℃に温調したホットプレート上に載せて15分間加熱し、アルミ板/シートサンプル/PETフイルムの積層体を作成した。この積層体について、アルミ板とシートサンプル間の接着強度をオートグラフを用いて180度剥離にて測定した。
【0027】
実施例1〜2
表1に記載のエチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)及びエチレン・メタクリル酸共重合体アイオノマー(EMAA−IO)を、下記の成形機及び成形条件により、幅350mm、厚さ0.5mmのシートに押出した。
成形機:40mm単軸押出機
スクリュー:深溝フルフライトタイプ、L/D=26
ダイス:400mm幅コートハンガーダイ
成形温度:180℃(ダイス設定温度)
【0028】
得られた押出シートの融点、凝固点、全光線透過率及び接着性を測定した。結果を表2に示す。
【0029】
比較例1
上記実施例において、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体またはアイオノマーの代わりに表1記載のエチレン・酢酸ビニル共重合体を用い、上記実施例と同様にして押出シートを作成し、同様の評価を行った。
結果を表2に併記する。
【表2】
【0030】
表2に示すように、太陽電池に要求される透明性を満足するような、酢酸ビニルを多量に含有する比較例1のエチレン・酢酸ビニル共重合体は、非架橋の状態では融点、凝固点が低く、耐熱性が著しく劣っている。これに対し本発明の対象とするエチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びそのアイオノマーは、非架橋においても耐熱性、透明性が優れ、また太陽電池の保護材に使用されるような各部材との接着性が良好であった。
【0031】
実施例3〜8および比較例2
表1に示すエチレン・メタクリル酸共重合体(A−1)及びアイオノマー[IO−3(融点96℃)及びIO−4(融点100℃)]を表3で示す配合比で配合し、下記の成形機及び成形条件により混練した後、プレス成形(成形温度160℃)により、厚さ0.5mm及び2mmのシートを作成した。これらのシートを用いて物性評価を行った。結果を表3に示す。
成形機:40mm単軸押出機
スクリュー:深溝フルフライトタイプ、L/D=26
成形温度:180℃(ダイス設定温度)
【0032】
【表3】
【0033】
表3に示すように、エチレン・メタクリル酸共重合体は透明性、接着性が優れているが、耐熱性が若干不足気味である(比較例2)。これに高融点のアイオノマーを適量配合することにより、接着性を犠牲にすることなく耐熱性を改良することができる(実施例3〜8)。
【0034】
【発明の効果】
本発明の封止材料は、上部保護材としてのガラス、下部基板保護材としての金属、太陽電池素子などに対して、過酸化物やシランカップリング剤を使用しなくても優れた接着性を示し、また透明性、耐熱性においても優れている。とくに適切なアイオノマーを使用することにより、例えば、150℃における貯蔵弾性率が1.0×103Pa以上、好ましくは5.0×103Pa以上で、光線透過率が90%以上、好ましくは91%以上の封止材料を容易に得ることができる。したがって本発明によれば、太陽電池モジュールの使用時に温度上昇しても、封止材料が流動したり変形したりするトラブルを回避することが可能であり、太陽電池の外観を損なうことも無い。また上記のような添加剤の使用が省略できるので、太陽電池モジュール製造工程における生産性を著しく高めることが可能であり、太陽電池モジュールの製造コストを大幅に低減させることが可能である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing material for a solar cell element in a solar cell module and a solar cell module using the same. More specifically, the present invention relates to a sealing material that is easy to form a solar cell module and excellent in transparency, heat resistance, adhesiveness, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, solar cells, which are attracting attention as a clean energy source, have come to be used for ordinary homes, but have not yet become sufficiently popular. The reason is that it is difficult to say that the performance of the solar cell itself is sufficiently excellent, so that the module has to be made large, the productivity in module manufacturing is low, and as a result, it is expensive.
[0003]
Solar cell modules generally protect solar cell elements such as silicon, gallium-arsenide, copper-indium-selenium with an upper transparent protective material and a lower substrate protective material, and fix the solar cell element and protective material with a sealing material. And packaged. For this reason, as a solar cell sealing material, transparency and adhesiveness with each upper and lower protective material are requested | required.
[0004]
For example, as a sealing material for a solar cell element in a solar cell module, an ethylene / vinyl acetate copolymer having a high vinyl acetate content is used from the viewpoints of flexibility, transparency, and the like. However, since the heat resistance and adhesiveness are insufficient, it is necessary to use an organic peroxide or a silane coupling agent in combination. In this case, it was necessary to employ a two-stage process in which a sheet of an ethylene / vinyl acetate copolymer containing these additives was prepared and the solar cell element was sealed using the obtained sheet. In the production stage of this sheet, it is necessary to form at a low temperature so that the organic peroxide is not decomposed. Therefore, the extrusion speed cannot be increased, and in the sealing stage of the solar cell element, in the laminator It takes two steps, consisting of a process of temporary bonding for several minutes to ten and several minutes and a process of main bonding for several tens of minutes to one hour at a high temperature at which the organic peroxide decomposes in the oven. It was necessary to go through an adhesion process. Therefore, it takes time and labor to manufacture the solar cell module, which is one of the factors that increase the manufacturing cost.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present inventors do not require the use of such an organic peroxide, and therefore can significantly improve the production efficiency of the solar cell module, and have excellent characteristics as a solar cell sealing material. We examined alternative materials. As a result, the materials described later are excellent in transparency and heat resistance, and show excellent adhesion to protective materials such as glass and metal, without using organic peroxides, and are excellent as alternative materials. The present invention was reached.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an ionomer of an ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer having an unsaturated carboxylic acid content of 5 to 20 % by weight , having a neutralization degree of 5 to 30%, a melting point by DSC (JIS K-7121 A solar cell element sealing material in a solar cell module, characterized by being an ionomer at 85 to 105 ° C.). The present invention also provides a solar cell module using the above ionomer of an ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer as a solar cell element sealing material.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The sealing material of the present invention seals a solar cell element, an upper transparent protective material, and a lower substrate protective material in a solar cell module to form a solar cell module.
[0008]
The ionomer of the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer used as the sealing material of the present invention has an unsaturated carboxylic acid content of 5 to 20% by weight and a melting point by DSC of 85 ° C. to 105 ° C., preferably 90 to 105. ℃ . Such a copolymer or its ionomer has an advantage of having excellent transparency without using an ethylene copolymer having a high comonomer content, as in the case of an ethylene / vinyl acetate copolymer.
In the present invention, the melting points of the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer and ionomer were measured by DSC (method of JIS K-7121).
[0009]
Here, examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, and acrylic acid or methacrylic acid is particularly preferable. As the above-mentioned ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer, a copolymer obtained by copolymerizing vinyl ester or (meth) acrylic acid ester may be used since it is effective for imparting flexibility. Since those containing these copolymer components have a low melting point, those containing a large amount cannot be used.
[0010]
Examples of the ionomer of the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer in the present invention include alkali metals such as lithium and sodium, and polyvalent metals such as calcium, magnesium, zinc and aluminum. The advantage of using such an ionomer is transparency and high storage elastic modulus at high temperatures, and as a neutralization degree, it is a good idea to use one with a very high neutralization degree in consideration of adhesiveness etc. Do rather, to use a 5 to 30%.
[0011]
When the above copolymer having an unsaturated carboxylic acid content of less than 5 % by weight or an ionomer thereof is used, a product having excellent transparency cannot be obtained, and the adhesiveness is also insufficient. In addition, when the unsaturated carboxylic acid content is increased, more excellent transparency can be obtained, but problems such as a lower melting point and increased hygroscopicity arise. In the present invention, since the melting point is specified to be 85 ° C. or higher, the content is naturally limited.
[0012]
In the present invention, when the copolymer or ionomer having a melting point lower than 85 ° C. is used, the heat resistance is not sufficient, and when used for a solar cell element sealing material, the temperature at the time of using the solar cell is used. There is a risk of deformation due to the rise, and when the solar cell module is manufactured by a thermocompression bonding method, these sealing materials may flow out more than necessary, which is not preferable.
[0013]
Considering the balance of transparency, adhesiveness and heat resistance in the copolymer and ionomer, the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer having an unsaturated carboxylic acid content of 5 to 20% by weight, preferably 7 to 17% by weight. A coalesced ionomer having a neutralization degree of 5 to 30%, preferably 5 to 20%, and a melting point by DSC (according to the method of JIS K-7121) of 90 to 105 ° C, preferably 92 to 105 ° C. It is particularly preferred to use it.
The ionomer can also be obtained by blending an ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer and an ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer ionomer. Specifically, ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer having an unsaturated carboxylic acid content of 5 to 20% by weight, preferably 7 to 17% by weight, and a melting point by DSC (according to the method of JIS K-7121) of 90 to 105 ° C. Copolymer and ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer having an unsaturated carboxylic acid content of 5 to 20% by weight, preferably 7 to 17% by weight, and a melting point by DSC (according to the method of JIS K-7121) of 90 to 105 ° C. It is particularly preferable to use a blend of ionomers having an average neutralization degree of 5 to 30%, preferably 5 to 20% in consideration of the metal component of the latter ionomer and the unsaturated carboxylic acid component of both. Even when only the above ionomer is used, it is desirable to use two or more kinds of ionomers having different unsaturated carboxylic acid contents by 1% by weight or more, and also when using a blend of a copolymer and an ionomer. It is preferable to use those having a carboxylic acid content different by 1% by weight or more. As an example of obtaining an ionomer by blending , for example, an ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer having a melting point of 90 to 105 ° C. and an ionomer having an acid content of 1% by weight or more lower than the copolymer and a melting point of 1 ° C. or higher. And the total amount of the two as 100 parts by weight, the former 20-95 parts by weight, preferably 50-80 parts by weight, and the latter 80-5 parts by weight, preferably 50-20 parts by weight. It can be illustrated.
[0014]
As the copolymer or its ionomer, it is also preferable to use a copolymer having a melt flow rate (MFR) of 1 to 200 g / 10 min at 190 ° C. and a load of 2160 g. When using a material with a low MFR, there is an advantage that even if a material with a slightly lower melting point is used, there is an advantage that troubles due to the flow of the sealing material as described above are difficult to occur. Workability deteriorates. On the other hand, if a material having an MFR that is too high is used, the amount that protrudes from the end of the module and adheres to the inside of the laminate increases, and it takes time and effort to remove it, resulting in poor production efficiency.
[0015]
Various additives can be blended in the sealing material of the present invention as necessary.
As such an additive, when blended with the sealing material on the light receiving side of the solar cell element, it is not preferable to impair the transparency, but blended with the sealing material on the opposite surface of the solar cell element on the light receiving side. You are not subject to such restrictions. Specific examples of such additives include antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, colorants, light diffusing agents, flame retardants, discoloration inhibitors, and silane coupling agents.
[0016]
A solar cell module can be manufactured by using the sealing material of the present invention and fixing the solar cell element with upper and lower protective materials. Examples of such solar cell modules include various types. For example, a transparent protective material / encapsulant / solar cell element / encapsulant / lower protective material sandwiched between both sides of the solar cell element, and formed on the inner peripheral surface of the lower substrate protective material A structure in which a sealing material and an upper transparent protective material are formed on the solar cell element, and a sealing material and a lower protective material are formed on the solar cell element formed on the inner peripheral surface of the upper transparent protective material. The thing of the structure to be made can be mentioned.
[0017]
Solar cell elements include single-crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and other silicon systems, and gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, and other III-V group and II-VI group compound semiconductor systems. Various solar cell elements can be used, and the sealing material of the present invention can be applied to sealing any of these solar cell elements.
[0018]
Examples of the upper protective material constituting the solar cell module include glass, acrylic resin, polycarbonate, polyester, and fluorine-containing resin. The lower protective material is a single or multi-layer sheet of metal or various thermoplastic resin films, for example, metals such as tin, aluminum, stainless steel, inorganic materials such as glass, polyester, inorganic vapor-deposited polyester, fluorine-containing A single layer or multilayer sheet of resin, polyolefin, etc. can be exemplified. The sealing material of this invention shows favorable adhesiveness with respect to these upper or lower protective materials.
[0019]
In manufacturing a solar cell module, a sheet having the above-described configuration is formed by a method similar to the conventional method in which a sheet of the sealing material of the present invention is prepared in advance and pressure-bonded at a temperature at which the sealing material melts. be able to. In this case, since the sealing material does not contain an organic peroxide, it is possible to perform sheet molding of the sealing material at a high temperature with high productivity, and it is necessary to go through a two-step bonding process in forming the module. And can be completed in a short time at a high temperature. Furthermore, if a method of laminating with the solar cell element, the upper protective material or the lower protective material by extrusion coating the sealing material of the present invention is adopted, a solar cell module can be manufactured in one step without bothering to form a sheet. Is possible. Thus, if the sealing material of the present invention is used, the productivity of the module can be remarkably improved.
[0020]
Even if any of the above methods is adopted, the thickness of the sealing material is arbitrary, and can be, for example, about 0.1 to 1 mm.
[0021]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. In addition, the raw material used for the Example and the comparative example and the evaluation method of a physical property are as follows.
[0022]
1. material
Table 1 shows the ionomer used and the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer mixed with the ionomer to adjust the degree of neutralization .
[Table 1]
EMAA: ethylene / methacrylic acid copolymer MAA: methacrylic acid EAA: ethylene / acrylic acid copolymer AA: acrylic acid IO: ionomer EVA: ethylene / vinyl acetate copolymer VA: vinyl acetate
2. Physical property evaluation method (1) Melting point / freezing point Measured by a method of JIS K-7121 using a DSC apparatus manufactured by Du Pont Instruments.
(2) Storage elastic modulus (E ')
The storage elastic modulus was measured using the following apparatus under the following conditions.
Equipment: Rheology DVE-V4 FT-Rheospectrer Conditions: Tensile mode, frequency 10 Hz, amplitude 2 μm, sine wave, temperature rising rate 3 ° C./min measuring temperature 120 ° C., 140 ° C., 150 ° C.
Sheet sample thickness 2mm
[0024]
(3) Total light transmittance Evaluation was performed by the method of JIS K7105 using a haze meter manufactured by Suga Test Instruments. Sheet sample thickness: 0.5 mm
[0025]
(4) Adhesive evaluation (A) A sheet of 0.5 mm thickness is sandwiched between a transparent glass plate, which is an upper transparent protective material for glass solar cells, and a PET film, and charged in a vacuum laminator, 160 A glass plate / sheet sample / PET film laminate was prepared by placing on a hot plate adjusted to 0 ° C. and heating for 15 minutes. About this laminated body, between glass and a sheet | seat sample was peeled by hand, the peeling condition was observed, and it evaluated in the following two steps.
○: Adhesive good ×: Adhesive poor
(B) The aluminum sheet is placed in a vacuum laminator with the 0.5 mm thick sheet sample sandwiched between the aluminum plate and the PET film, placed on a hot plate adjusted to 160 ° C. and heated for 15 minutes. A laminate of plate / sheet sample / PET film was prepared. About this laminated body, the adhesive strength between an aluminum plate and a sheet | seat sample was measured by 180 degree peeling using the autograph.
[0027]
Examples 1-2
The ethylene / methacrylic acid copolymer (EMAA) and the ethylene / methacrylic acid copolymer ionomer (EMAA-IO) listed in Table 1 are sheets having a width of 350 mm and a thickness of 0.5 mm according to the following molding machine and molding conditions. Extruded.
Molding machine: 40mm single screw extruder Screw: Deep groove full flight type, L / D = 26
Die: 400 mm wide coat hanger die Molding temperature: 180 ° C (die setting temperature)
[0028]
The obtained extruded sheet was measured for melting point, freezing point, total light transmittance and adhesiveness. The results are shown in Table 2.
[0029]
Comparative Example 1
In the above examples, instead of the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer or ionomer, an ethylene / vinyl acetate copolymer described in Table 1 was used, and an extruded sheet was prepared in the same manner as in the above examples. went.
The results are also shown in Table 2.
[Table 2]
[0030]
As shown in Table 2, the ethylene / vinyl acetate copolymer of Comparative Example 1 containing a large amount of vinyl acetate that satisfies the transparency required for solar cells has a melting point and a freezing point in a non-crosslinked state. Low and heat resistance is remarkably inferior. On the other hand, the ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer and its ionomer that are the subject of the present invention are excellent in heat resistance and transparency even in non-crosslinking, and each member used for a solar cell protective material. The adhesiveness of was good.
[0031]
Examples 3 to 8 and Comparative Example 2
The ethylene / methacrylic acid copolymer (A-1) and ionomer [IO-3 (melting point: 96 ° C.) and IO-4 (melting point: 100 ° C.)] shown in Table 1 were blended at the blending ratio shown in Table 3, and the following: After kneading with a molding machine and molding conditions, sheets having a thickness of 0.5 mm and 2 mm were prepared by press molding (molding temperature 160 ° C.). Physical properties were evaluated using these sheets. The results are shown in Table 3.
Molding machine: 40mm single screw extruder Screw: Deep groove full flight type, L / D = 26
Molding temperature: 180 ° C (die setting temperature)
[0032]
[Table 3]
[0033]
As shown in Table 3, the ethylene / methacrylic acid copolymer is excellent in transparency and adhesiveness, but its heat resistance is slightly insufficient ( Comparative Example 2 ). By adding an appropriate amount of a high melting point ionomer to this, the heat resistance can be improved without sacrificing the adhesiveness (Examples 3 to 8 ).
[0034]
【The invention's effect】
The sealing material of the present invention has excellent adhesion to glass as an upper protective material, metal as a lower substrate protective material, solar cell element, etc. without using a peroxide or a silane coupling agent. It is also excellent in transparency and heat resistance. By using a particularly suitable ionomer, for example, the storage elastic modulus at 150 ° C. is 1.0 × 10 3 Pa or more, preferably 5.0 × 10 3 Pa or more, and the light transmittance is 90% or more, preferably A sealing material of 91% or more can be easily obtained. Therefore, according to the present invention, even when the temperature rises when the solar cell module is used, it is possible to avoid the trouble that the sealing material flows or deforms, and the appearance of the solar cell is not impaired. In addition, since the use of the additive as described above can be omitted, the productivity in the solar cell module manufacturing process can be remarkably increased, and the manufacturing cost of the solar cell module can be greatly reduced.
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