JP4702495B1 - 太陽電池封止材用樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エチレン共重合体(A)と、下記一般式(1)で表される層状複合金属化合物および/またはその焼成物(B)とを含む太陽電池封止材用樹脂組成物であって、前記一般式(1)で表される層状複合金属化合物が、平均板面径が0.01〜0.9μmであり、屈折率が1.45〜1.55であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
Mg1-a・Ala(OH)2・Ann- a/n・cH2O 一般式(1)
(0.2≦a≦0.35、0≦c≦1、An:n価の陰イオン)
【選択図】図1
Description
そのため、高い透明性、耐水性を備えるエチレン酢酸ビニル共重合体が、封止材として多く用いられているが、エチレン酢酸ビニル共重合体は、水、熱等による樹脂劣化に伴う酸発生や、発生した酸による電極配線の腐食、保護部材との密着性低下を誘発し、変換効率の低下を招くという問題があった。
平均板面径が0.01〜0.9μmであり、
屈折率が1.45〜1.55であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物に関する。
Mg1-a・Ala(OH)2・Ann- a/n・cH2O 一般式(1)
(0.2≦a≦0.35、0≦c≦1、An:n価の陰イオン)
本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物は、エチレン共重合体(A)と、下記一般式(1)で表される層状複合金属化合物および/またはその焼成物(B)とを含むことが重要である。
Mg1-a・Ala(OH)2・Ann- a/n・cH2O 一般式(1)
(0.2≦a≦0.35、0≦c≦1、An:n価の陰イオン)
そして酸・水捕捉効果は、層間に入り込むイオンの電荷密度の大小により決まり、価数が高く、イオン半径の小さい陰イオンの方が層間に取り込まれやすい。また、中和反応の効率は、比表面積の大小により変わり、比表面積の大きい方が捕捉効率が良いことが分かった。さらに、層状複合金属化合物の塩基度が高い方が中和反応に優れているが、エチレン酢酸ビニル共重合体の加水分解を促進してしまうため、中和と加水分解の関係より、一定範囲における塩基度が最も効率のよい酸の捕捉効果を示すことを見出した。
前記酸・水捕捉効果を有する化合物として層状複合金属化合物以外にも、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸化物等が知られているが、これらの化合物は屈折率が高いものが多い。そのため、エチレン共重合体に添加した場合、エチレン共重合体との屈折率差が大きくなり、光散乱、反射を起こして不透明となり、変換効率が低下する。本発明では、通常は金属酸化物等の金属化合物を用いると太陽電池の初期変換効率が低下するものを、特定の層状複合金属化合物を用いることで逆に初期変換効率を向上できるという驚くべき効果を見出した。さらに透明性向上と酸・水捕捉効果も向上し、経時後の保護部材との密着性低下抑制と変換効率低下をも抑制できる優れた効果を見出した。
Mg1-a・Ala(OH)2・Ann- a/n・cH2O 一般式(1)
(0.2≦a≦0.35、0≦c≦1、An:n価の陰イオン)
アニオンを含有したアルカリ性水溶液とマグネシウム塩水溶液とアルミニウム塩水溶液とを混合し、pHが10〜14の範囲の混合溶液とした後、該混合溶液を80〜100℃の温度範囲で熟成して得ることができる。
ェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクタデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−5−クロロベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,
2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4
’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェ
ニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3、5−ジメチルフェニル)−5−メトキシベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−[4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(オクチルオキシ)フェノール、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシルオキシ)フェノール、フェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレートなどが挙げられる。
(A−1)東ソー社製(ウルトラセン751、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル含有量:28%、MFR:5.7)
(A−2)東ソー社製(ウルトラセン637−1、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル含有量:20%、MFR:8.0)
(A−3)三井・デュポンポリケミカル社製(エバフレックスV523、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル含有量:33%、MFR:14)
(B−1)〜(B−10)の化学組成は、表1に示した。
(B−11):層状複合金属化合物(B−1)を550℃で3時間熱処理した焼成物
(B−12):層状複合金属化合物(B−3)を400℃で4時間熱処理した焼成物
(B−13):層状複合金属化合物(B−4)を650℃で2時間半熱処理した焼成物
(B−14):層状複合金属化合物(B−6)を300℃で3時間半処理した焼成物
(B−15):層状複合金属化合物(B−18)を600℃で3時間半処理した焼成物
(B−19):層状複合金属化合物(B−17)を750℃で2時間半処理した焼成物
エチレン共重合体85重量部と層状複合金属化合物15重量部をスーパーミキ サー(三井鉱山社製)に投入し温度20℃、時間3分の条件で撹拌した後、二 軸押出し機(日本プラコン社製)により層状複合金属化合物マスターバッチを 得た。また、太陽電池封止材用樹脂組成物と同様の方法により、エチレン共重 合体80重量部に紫外線吸収剤10重量部、光安定剤5重量部、酸化防止剤5 重量部を配合した安定化剤マスターバッチを得た。さらに、エチレン共重合体 70重量部に架橋剤15重量部、架橋助剤15重量部、シランカップリング剤 15重量部をスーパーミキサーで撹拌しながら、エチレン共重合体に含浸した 架橋剤マスターバッチを得た。
得られた層状複合金属化合物マスターバッチと、安定化剤マスターバッチと、 架橋剤マスターバッチと、エチレン共重合体(A)とを用いて、エチレン共重 合体(A)と層状複合金属化合物若しくはその焼成物が表3の配合量となるよ うに調製した。調製後、T−ダイ押出機で90℃にて押出し成形し、太陽電池 封止材12A、12B、16、18、21(厚さ1.0mm)を作製した。
なお、架橋剤マスターバッチ、安定化剤マスターバッチは、表3の配合量であるエチレン共重合体と層状複合金属化合物の合計100重量部に対して、それぞれ10重量部の割合で配合した。架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、光安定剤、酸化防止剤の種類は下記の通りである。
架橋剤:2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン
架橋助剤:トリアリルイソシアヌレート
シランカップリング剤:γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
紫外線吸収剤:2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
光安定剤:N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン−2 ,4−ビス[N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピ ペリジル)アミノ]−6−クロロ−1,3,5−トリアジン縮合物
酸化防止剤:フェニルジイソデシルホスファイト
それぞれ表2、3に示す配合とした以外は、実施例1と同様にして太陽電池封止材用樹脂組成物を調整して太陽電池封止材12A、12B、16、18、21を作成した。
図2に示すような耐久試験用サンプルを作製した。まず、実施例および比較例で得られた太陽電池封止材16を、透明基板(厚さ3mm)15と耐加水分解ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ0.1mm)の保護部材17とで挟んで積層体にした。その後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、35分間加熱圧着し、封止材を架橋させ、耐久試験用サンプル1を作製した。また、図2に示す積層体を作製し、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、15分間加熱圧着し、その後、オーブン内で150℃、15分間封止材を架橋させ、耐久試験用サンプル2を作製した。この耐久試験用サンプル2を加速試験により酸発生の速度を促進させた後、酸発生量を測定した。
図4に示すように、実施例および比較例で得られた太陽電池封止材21と、耐加水分解ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ0.1mm)の保護部材22とを2層に積層した。その後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、35分間加熱し、封止材を架橋させ、耐久試験用サンプル3を作製した。耐久試験前、試験後のヘーズ値をBYK Gardner製ヘーズメーターにより測定した。
図4に示すように、実施例および比較例で得られた太陽電池封止材21と耐加水分解ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ0.1mm)の保護部材22とを2層に積層した。その後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、35分間加熱し、封止材を架橋させ、耐久試験用サンプル4を作製した。耐久試験前、試験後の保護部材との密着性を剥離試験による剥離強度により測定した。
実施例および比較例で得られた太陽電池封止材12A、Bを用いて発電素子を挟み込み、図1に示すように透明基板(厚さ3mm)11と耐加水分解ポリエチレンテレフタレート/アルミ/耐加水分解ポリエチレンテレフタレートの3層(厚さ1.0mm)の保護部材14とで挟んで積層体にした後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、40分間加熱し、封止材を架橋させ、サンプル1を作製した。試験はサンプル1を恒温恒湿試験機にて、85℃85%RHの環境下、1000時間静置の条件で行った。変換効率は、入光エネルギーと最適動作点での出力と、発電素子の面積から算出した。評価は、サンプル1から層状複合金属化合物を除いて作成した基準サンプルの初期変換効率を100とした。そして初期変換効率に対するサンプル1の試験後の変換効率を基準保持率とした。
実施例および比較例で得られた太陽電池封止材12A、Bを用いて発電素子を挟み込み、図1に示すように透明基板(厚さ3mm)11と耐加水分解ポリエチレンテレフタレート/アルミ/耐加水分解ポリエチレンテレフタレートの3層(厚さ1.0mm)の保護部材14とで挟んで積層体にした後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃で15分間加熱圧着し、その後、オーブン内で150℃、15分間封止材を架橋させ、サンプル2を作製した。試験は、プレッシャークッカー試験機により、サンプル2を温度121℃、湿度100%RH、圧力2kg/cm2の環境下、72時間静置の条件で行った。変換効率は、入光エネルギーと最適動作点での出力と、発電素子の面積から算出した。評価は、発電素子単体の変換効率を100として、その変換効率に対するサンプル2の試験前の変換効率を初期変換効率保持率とした。そして、発電素子単体の変換効率に対するサンプル2の試験後の変換効率を経時変換効率保持率とした。
12A 表面太陽電池封止材
12B 裏面太陽電池封止材
13 発電素子
14 保護部材
15 透明基板
16 封止材
17 保護部材
18 封止材
19 透明基板
20 透明基板
21 封止材
22 保護部材
Claims (10)
- エチレン共重合体(A)と、下記一般式(1)で表される層状複合金属化合物および/またはその焼成物(B)とを含む太陽電池封止材用樹脂組成物であって、前記一般式(1)で表される層状複合金属化合物が、
平均板面径が0.01〜0.9μmであり、
屈折率が1.45〜1.55であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
Mg1-a・Ala(OH)2・Ann- a/n・cH2O 一般式(1)
(0.2≦a≦0.35、0≦c≦1、An:n価の陰イオン) - 一般式(1)で表される層状複合金属化合物が、BET比表面積が5〜200m2/gであることを特徴とする請求項1記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 一般式(1)で表される層状複合金属化合物またはその焼成物(B)の酢酸の吸着量が、0.1〜0.8μmol/gであることを特徴とする請求項1または2記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 一般式(1)で表される層状複合金属化合物(B)の23℃50%RH環境下における平衡吸水率の80%に達するまでの時間が120分以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 焼成物(B)が、屈折率が1.59〜1.69であり、23℃50%RHの環境下で2000時間静置した時の吸水率が10〜85%であることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 焼成物(B)が、一般式(1)で表される層状複合金属化合物を200℃〜800℃で熱処理した焼成物であることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- エチレン共重合体(A)が、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸メチル共重合体、エチレンアクリル酸エチル共重合体、およびエチレンメタクリル酸メチル共重合体、エチレンメタクリル酸エチル共重合体からなる群より選択される1種以上の共重合体であることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- エチレン共重合体(A)100重量部に対して、一般式(1)で表される層状複合金属化合物および/またはその焼成物(B)を0.01〜20重量部用いることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 請求項1〜8いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物を含む混合物を用いて形成してなる太陽電池封止材。
- 請求項1〜8いずれか記載の太陽電池封止材用樹脂組成物を用いて形成してなる太陽電池モジュール。
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