JP4993504B2 - 太陽電池用積層体シート及びそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールにおける太陽電池の素子を固定するための素子封止用シートおよびバックシートとして好適な積層体シート、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、エチレン共重合体組成物を用いた太陽電池の素子封止用シートおよびバックシートとして好適な積層体シート、及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。

無尽蔵な自然エネルギーを利用し、二酸化炭素の削減やその他の環境問題の改善が図れる水力発電、風力発電並びに太陽光発電などが脚光を浴びている。このうち太陽光発電は、太陽電池モジュールの発電効率等の性能向上が著しい一方、価格の低下が進んだこと、国や自治体が住宅用太陽光発電システム導入促進事業を進めてきたことから、近年その普及が著しく進んでいる。

太陽光発電は、シリコンセル半導体（太陽電池素子）を用いて太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換するが、ここで用いられている太陽電池素子は直接外気と接触するとその機能が低下するため、太陽電池素子を封止材で挟み、緩衝とともに、異物の混入や水分等の侵入を防いでいる。この封止材は、透明で光による発電を阻害しないこと、熱によって溶け出し、崩れるようなことはしないこと（耐熱性）、保護材であるガラスやバックシートとの接着が良好であること、太陽光によって著しい劣化や黄変を起こさないことなど、様々な性能が求められ、これを満たすために種々の配合処方が検討されている。例えば、透明性、耐熱性、接着性、柔軟性、成形性、耐久性などを勘案した代表的な処方として、エチレン・酢酸ビニル共重合体にパーオキサイド及びシランカップリング剤の配合したものを太陽電池封止材として使用することが知られている（例えば特許文献１参照）。

このような太陽電池封止材は各種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する工程と、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。

本出願人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い、不飽和カルボン酸含量が４重量％以上であって、融点が８５℃以上のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体もしくはそのアイオノマーであることを特徴とするエチレン共重合体組成物およびその太陽電池封止用シートの提案を行った（特許文献２）。

生産工程を考えた場合、より簡略化するには自動化のラインにおいて封止材とバックシートは別々にレイアップされ、ガラスやセルの上にセットされるが、この工程が煩雑である問題点があった。本発明者らは、本発明出願人が提案したエチレン共重合体組成物の優れた性能を維持しながら、その絶縁性を利用して封止材兼バックシートの開発を行った結果、本発明に到達したものである。

特公昭６２−１４１１１号公報 特開２０００−１８６１１４号公報

本発明は、接着性、耐久性、電気絶縁性、生産性などに優れ、特に架橋工程を必要とせずモジュール生産時の工程簡略化を可能とする太陽電池用の素子封止用シート及びバックシートに用いる積層体シートを提供するものである。
本発明はまた、その積層シートを素子封止用シート及びバックシートとして用いた太陽電池モジュールを提供するものである。

本発明は、フッ素樹脂あるいはポリエステル樹脂と、Ａｌ箔の積層体に、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、エポキシ基、水酸基及びアミノ基からなる群より選ばれる極性基を有する極性モノマーを１重量％以上含有するエチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、アミノ基又はエポキシ基を含有するアルコキシシラン０〜３重量部を配合したエチレン共重合体組成物をＡｌ箔面に押出ラミネートして得られる太陽電池に用いる積層体シートを提供する。
また本発明は太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして用いる記載の積層体シートを提供する。

前記エチレン共重合体が、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーから選ばれる少なくとも１種である前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

前記アルコキシシランが、３-アミノプロピルジアルコキシシラン、あるいはＮ-３-（アミノエチル）-３-アミノプロピルジアルコキシシランから選ばれたアミノ基を含有するジアルコキシシランである前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

さらに前記エチレン共重合体が、さらに紫外線吸収剤、光安定剤および酸化防止剤から選ばれる耐候安定剤添加剤が配合されている前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

前記フッ素樹脂あるいはポリエステル樹脂と、Ａｌ箔との積層体が、ドライラミネート接着剤を介して積層されている前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

フッ素樹脂あるいはポリエステル樹脂と、Ａｌ箔との積層体が、アンカーコート剤とサンド用のエチレン系共重合体を介して積層されている前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

サンド用のエチレン共重合体が、低密度ポリエチレン、エチレン・不飽和エステル共重合体、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーから選ばれる少なくとも１種である前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル及びポリフッ化ビニリデンから選ばれた少なくとも１種である前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

前記ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート（ＰＣＴ）から選ばれた少なくとも１種である前記した積層体シートは本発明の好ましい態様である。

さらに本発明は、前記積層体シートを、太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして用いた太陽電池モジュールを提供する。

本発明によれば、接着性、耐久性、電気絶縁性、生産性などに優れる太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして用いる積層体シートが提供される。
また本発明によれば、すぐれた性能を有する積層体シートを太陽電池素子封止用シート及びバックシートとして用いた太陽電池モジュールが提供される。

本発明が提供するエチレン共重合体組成物は、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、エポキシ基、水酸基及びアミノ基からなる群より選ばれる極性基を有する極性モノマーを１重量％以上含有するエチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、アミノ基又はエポキシ基を含有するジアルコキシシラン０〜３重量部を配合したエチレン共重合体組成物である。

本発明の極性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、その塩またはその無水物が好ましい。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、無水マレイン酸モノエステルなどであり、とくにアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。エチレン・アクリル酸共重合体およびエチレン・メタクリル酸共重合体は、特に好ましいエチレン・極性モノマー共重合体の例である。

本発明におけるエチレン・不飽和カルボン酸塩の好適な例は、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、例えば８０％以下程度のものを使用することが望ましいが、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、例えば中和度が６０％以下、とくに３０％以下程度のものを使用するのが好ましい。

本発明においてエチレン・極性モノマー共重合体として、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体またはそのアイオノマーを用いる場合、得られる共重合体の透明性、接着性の観点から、不飽和カルボン酸含量が1重量％以上であることが好ましい。これ以下では接着性については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ので、不飽和カルボン酸含量は、２０重量％以下、好ましくは１５重量％以下であることが望ましい。

本発明エチレン・極性モノマー共重合体の融点は５５℃以上、好ましくは６０℃以上、特に好ましくは７０℃以上であることが望ましい。本発明においては、上記共重合体やアイオノマーの融点が低すぎると、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したり、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たりする恐れがある。

上記エチレン・エポキシ基含有モノマー共重合体は、好ましくはエチレンとエポキシ基含有モノマーのランダム共重合体であって、任意に他のコモノマー、好ましくは上記不飽和エステルがランダム共重合されたものである。エポキシ基含有モノマーの代表例として、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルのような（メタ）アクリル酸グリシジルをであり、共重合体としてはエチレン・アクリル酸メチル・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・アクリル酸ブチル・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体などを例示することができる。

上記エチレン・不飽和アルコール共重合体の不飽和アルコール成分としては、ビニルアルコールを代表例として挙げることができる。より具体的には、エチレン・酢酸ビニル共重合体を部分的にあるいは完全にけん化したものを挙げることができる。また上記エチレン・不飽和アミン共重合体としては、エチレン・ビニルアミン共重合体を例示することができる。

本発明のエチレン共重合体としては、成形加工性、機械的強度などを考慮すると、ＪＩＳ Ｋ７２１０−１９９９、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＦＲ、以下同じ）が１〜１００ｇ／１０分、とくに５〜５０ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。

本発明のエチレン共重合体が、本発明の極性モノマー以外のモノマーを含有していてもよい、例えばビニルエステルや（メタ）アクリル酸エステルなどが共重合されたものを使したとき柔軟性付与の効果が得られる。その含有量は、本発明の目的を損なわない範囲で使用することが必要である。

本発明のエチレン・極性モノマー共重合体は、高温、高圧下のラジカル共重合により得ることができる。またエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体と金属化合物を反応させることによって得ることができる。

本発明においてエチレン共重合体組成物に必要に応じて配合されるアミノ基又はエポキシ基を含有するアルコキシシランとしては、Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルメチルトリエトキシシラン、Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロプルメチルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロプルメチルトリエトキシシラン、３−メチルトリメトキシシリル−Ｎ−(１，３−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、３−メチルトリメトキシシリル−Ｎ−(１，３−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、２−(３，４エポキシシクロヘキシル)エチルメチルトリメトキシシラン、２−(３，４エポキシシクロヘキシル)エチルメチルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルトリエトキシシランなどを挙げることができる。

またジアルコキシシランとしてはＮ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロプルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロプルメチルジエトキシシラン、３−メチルジメトキシシリル−Ｎ−(１，３−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、３−メチルジメトキシシリル−Ｎ−(１，３−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、２−(３，４エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、２−(３，４エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどを挙げることができる。これらの中でも３-アミノプロピルジアルコキシシラン、あるいはＮ-３-（アミノエチル）-３-アミノプロピルジアルコキシシランが特に好ましい。

エチレン共重合体組成物にトリアルコキシシランを用いた場合には、接着性が比較的早く低下し始めるが、本発明のジアルコキシシランを用いた場合にはよりシート成形時の加工安定性を維持することができる。

アミノ基あるいはエポキシ基を有するアルコキシシランは、エチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、０〜３重量部の割合で配合されるが、接着性改良効果及びシート成形時の加工安定性の観点からは、エチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、３重量部以下、好ましくは０．０３〜３重量部、とくに０．０５〜１．５重量部の割合で配合される。

またエチレン共重合体組成物には任意に酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の耐候安定剤を配合することができるが、太陽光線中の紫外線に基づく封止材の劣化を防ぐために、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などの耐候安定剤の少なくとも一種を配合するのが効果的である。酸化防止剤として、例えば各種ヒンダードフェノール系やホスファイト系のものが好適に使用することができる。また光安定剤としては、ヒンダードアミン系のものが好適に使用することができる。また紫外線吸収剤としては例えば２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフエノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフエノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−２−カルボキシベンゾフエノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフエノンなどのベンゾフエノン系、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ第３ブチルフエニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５−メチルフエニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５−第３オクチルフエニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系、フエニルサリチレート、ｐ−オクチルフエニルサリチレートなどのサリチル酸エステル系のものなどが使用できる。これら、耐候安定剤は、エチレン共重合体１００重量部に対し、５重量部以下、とくに０．１〜３重量部の割合で配合するのが効果的である。

本発明のエチレン共重合体組成物には、その使用目的を損なわない範囲において、任意の他の添加剤を配合することができる。そのような他の添加剤としては、公知の各種添加剤を使用することができる。他の添加剤の例としては、顔料、染料、滑剤、ブロッキング防止剤、発泡剤、発泡助剤、架橋剤、架橋助剤、無機充填剤、難燃剤などを例示することができる。

本発明のエチレン共重合体組成物には、例えば変色防止剤として、カドミウム、バリウム等の金属の脂肪酸塩を任意に配合することができる。また下部保護材側の封止材においては、透明性は要求されないので、必要に応じて着色、発電効率向上などの目的で、顔料、染料、無機充填剤などを配合することができる。例えば酸化チタン、炭酸カルシウムなどの白色顔料、ウルトラマリンなどの青色顔料、カーボンブラックのような黒色顔料などのほか、ガラスビーズや光拡散剤などを例示することができる。とくに酸化チタンのような無機顔料を配合する系に本発明を適用すると、絶縁抵抗低下の防止効果が優れているので好ましい。無機顔料の好適な配合量は、エチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、１００重量部以下、好ましくは０．５〜５０重量部、特に好ましくは４〜５０重量部である。

前記フッ素樹脂、あるいはポリエステル樹脂とＡｌ箔を貼り合わせるドライラミネート接着剤としては、特に二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤が挙げられ、溶剤型、無溶剤型を選ぶことができる。

二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤は、耐加水分解性に優れる接着剤であることが望ましい。望ましい形態としては、ポリエステルポリオールあるいは２官能以上のイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリエステルウレタンポリオールのいずれか単体または混合物に架橋剤を配合した組成物が望ましい。あるいはさらには前述の組成物１００重量部に、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物から少なくとも１種以上選択される化合物を１〜５０重量部配合した接着剤組成物が望ましい。

本発明に使用されるポリエステルポリオールは、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸などの脂肪族系、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族系の二塩基酸の一種以上、そしてエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオールなど脂肪族系、シクロヘキサンジオール、水添キシリレングリーコルなどの脂環式系、キシリレングリーコルなどの芳香族系のジオールの一種以上を用いて得ることが可能である。また、さらにこのポリエステルポリオールの両末端の水酸基を、例えば２，４−もしくは２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，２，４−−もしくは２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４'−ジイソシアネートなどから選ばれるイソシアネート化合物の単体、あるいは少なくとも一種以上から選択される上記イソシアネート化合物からなるアダクト体、ビューレット体、イソシアヌレート体を用いて鎖伸長したポリエステルウレタンポリオールなどが挙げられる。

ポリウレタン系材料として考えられるポリオール成分は、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオールなどが考えられ、これらの成分を主剤としたものを用いることが可能であるが、耐熱性などを考慮すると、ポリカーボネートポリオールやアクリルポリオールなどが好ましい。

これらを架橋させる架橋剤としては、上記イソシアネート化合物を用いることが可能であり、これらに限られるものではなく、活性水素基と反応性を有する架橋剤であれば種類は問わない。

高温多湿下における促進環境下で加水分解が起きた際に生成するカルボキシル基を封鎖するために、配合するカルボジイミド化合物としては、Ｎ，Ｎ'−ジ−ｏ−トルイルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジフェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−２，６−ジメチルフェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジオクチルデシルカルボジイミド、Ｎ−トリイル−Ｎ'−シクロヘキシルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−２，２−ジ−ｔｅｒｔ．−ブチルフェニルカルボジイミド、Ｎ−トリイル−Ｎ'−フェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−ｐ−ニトロフェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−ｐ−アミノフェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−ｐ−ヒドロキシフェニルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ'−ジ−シクロヘキシルカルボジイミド、およびＮ，Ｎ'−ジ−ｐ−トルイルカルボジイミドなどが挙げられる。

また同様な作用を施すオキサゾリン化合物としては、２−オキサゾリン、２−メチル−２−オキサゾリン、２−フェニル−２−オキサゾリン、２，５−ジメチル−２−オキサゾリン、２，４−ジフェニル−２−オキサゾリンなどのモノオキサゾリン化合物、２，２'−（１，３−フェニレン）−ビス（２−オキサゾリン）、２，２'−（１，２−エチレン）−ビス（２−オキサゾリン）、２，２'−（１，４−ブチレン）−ビス（２−オキサゾリン）、２，２'−（１，４−フェニレン）−ビス（２−オキサゾリン）などのジオキサゾリン化合物が挙げられる。

同様にエポキシ化合物としては、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールのような脂肪族のジオールのジグリシジルエーテル、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセロール、ペンタエリスリトール、ジグリセロール、グリセロール、トリメチロールプロパンなどの脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式ポリオールのポリグリシジルエーテル、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族、芳香族の多価カルボン酸のジグリシジルエステルまたはポリグリシジルエステル、レゾルシノール、ビス−（ｐ−ヒドロキシフェニル）メタン、２，２−ビス−（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパン、トリス−（ｐ−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２，２−テトラキス（ｐ−ヒドロキシフェニル）エタンなどの多価フェノールのジグリシジルエーテルもしくはポリグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラグリシジル−ビス−（ｐ−アミノフェニル）メタンのようにアミンのＮ−グリシジル誘導体、アミノフェールのトリグリシジル誘導体、トリグリシジルトリス（２−−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート、オルソクレゾール型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシが挙げられる。

フッ素樹脂、あるいはポリエステル樹脂とＡｌ箔が、アンカーコート剤とサンド用のエチレン系共重合体を介して積層する場合、アンカーコート剤は基本的に固形分濃度が異なる場合もあるが、ドライラミネート接着剤と同様のものが使用できるが、二液型のウレタン接着剤のほか、ポリエチレンイミン系接着剤や有機チタン系接着剤を使用することもできる。

サンド用のエチレン共重合体は、低密度ポリエチレン、エチレン・不飽和エステル共重合体、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーから選ばれる。低密度ポリエチレンは、高圧法プロセスによって得られるものと、チグラー・ナッタ触媒、あるいはメタロセン触媒によるエチレンと炭素数が６から１０の不飽和炭化水素の共重合体を選択することができる。

本発明のフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＰＣＴＦＥＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から選ばれるフッ素系基材が挙げられる。

本発明のポリエステル樹脂としては、ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート（ＰＣＴ）から選ばれるポリエステル基材が挙げられる。

ポリエステル基材を用いる場合は、多塩基酸またはそのエステル形成誘導体とポリオールまたはそのエステル形成誘導体を用いて得られたものであり、多塩基酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー酸、マレイン酸、イタコン酸などの酸成分を２種以上、そして、ポリオール成分としてエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール、キシレングリコール、ジメチロールプロパン、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、さらにはカルボン酸基やスルホン酸基やアミノ基あるいはこれらの塩を含有するポリオール成分を１種あるいは２種以上用いることで得られたポリエステルが挙げられるが、上述したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメタノール
−テレフタレート（ＰＣＴ）が一般的である。

しかしながら、ポリエステル基材特にポリエチレンテレフタレートなどは、加水分解が懸念される材料である。そこで、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル基材を用いる場合には、数平均分子量が１８０００〜４００００の範囲で、環状オリゴマーコンテントが１．５ｗｔ％以下、固有粘度が０．５ｄｌ／ｇ以上の耐加水分解性を有するポリエステル基材であることが好ましい。このようなポリエステル基材は上述したポリオールＡ同様に、分子末端がカルボン酸基の場合、熱、水、さらには酸触媒としての作用が働き、加水分解に最も影響を受けるため、この末端カルボン酸量を上昇させることなく数平均分子量を増加させることが可能な固相重合法を用いたり、あるいは末端カルボン酸基をカルボジイミド系化合物、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物により封止しても構わない。また、太陽電池モジュールを製造する際の熱で収縮の影響が懸念される場合には、アニール処理を施すことによって熱収縮率を１％以下、好ましくは０．５％以下にしたポリエステル基材を用いることが可能である。

また、耐候性が要求される場合には、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、トリアジンなどの紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系、トコフェロール系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系の光安定剤も適宜配合することが可能である。
また、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂に限定されず、ポリカーボネート系樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂など、耐熱性、強度物性、電気絶縁性等を考慮して適宜選択した基材を用いることが可能である。

太陽電池裏面封止用シートに用いられるポリエステル基材は透明でも構わないが、太陽電池素子の発電効率を向上させるという点から、白色ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。特に太陽電池裏面封止用シートが多層構成から成る場合には、少なくとも充填材と貼り合わされる基材には白色ポリエステルフィルムを設けることも可能である。この時用いる白色ポリエステルフィルムは、酸化チタン、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色添加物を添加する「顔料分散タイプ」、あるいはポリエステルに非相溶なポリマーや微粒子を添加し、二軸延伸時にブレンド界面で空隙を形成させることで白色化させる「微発泡タイプ」などを用いることが可能である。「微発泡タイプ」において、ポリエステルに対し非相溶なポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂が好ましい。必要に応じてポリアルキレングリコールまたはその共重合体などを相溶化剤として使用することが可能である。微粒子の具体例としては、有機粒子や無機粒子が挙げられ、シリコン粒子、ポリイミド粒子、架橋スチレン−ジビニルベンゼン共重合体粒子、架橋ポリエステル粒子、フッ素系粒子などが使用される。また、無機粒子としては、炭酸カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウムなどが使用される。

本発明のエチレン共重合体組成物のＡｌ箔面へのラミネートは、押出ラミネーター、あるいは横向きのＴ−ダイ押出機などを使用する公知の方法によって行なうことができる。Ａｌ箔面には押出ラミネートする際に、予めコロナ処理を施してラミネートすることが可能である。また溶融膜にオゾン処理を施してラミネートして太陽電池素子封止用シート兼バックシートを作成することが可能である。例えばエチレン・極性モノマー共重合体及びシランカップリング剤、必要に応じて添加される無機顔料、その他の添加剤を予めドライブレンドして、押出機のホッパーから供給し、その他の配合成分は、マスターバッチにより添加することもできる。１１０〜３００℃でシート状に押し出し、Ａｌ箔面に対してラミネートすることによって得ることができる。封止用シート層の厚みは特に規定されないが、通常０．２〜２ｍｍ程度である。

本発明の太陽電池素子封止用シート及びバックシートとして用いる積層体シートは、太陽電池モジュールの封止用シートとしての機能と、バックシートとしての機能を有するので、封止用シート兼バックシートとして好適に用いることができる。
このような封止用シート兼バックシートと前記組成の封止用シートを用い、太陽電池素子を上下から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。例えば上部透明保護材／封止材用シート／太陽電池素子／封止材用シート兼バックシート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を挙げることができる。このような構成の太陽電池モジュールにおいては、上部透明保護材の封止材として無機顔料不含有の本発明の封止材を使用し、無機顔料含有の本発明の封止用シート兼バックシートを使用することもある。

また別のタイプの太陽電池モジュールとして、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用シート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用シートと下部透明保護材を形成させるような構成のものがあり、例えばガラス上にアモルファス太陽電池素子をスパッタリング等で作成したものに封止用シート兼バックシート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。

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−V族やII−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る。本発明の封止材は、とくにアモルファス太陽電池素子、例えばアモルファスシリコンの封止に有用である。

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。本発明の封止材は、これらの上部保護材に対して良好な接着性を示す。

太陽電池モジュールの製造は、本発明の封止材用シートが溶融するような温度で、必要な時間を掛けて、太陽電池素子や保護材に該封止材用シートを接着すればよい。

本発明のエチレン共重合体組成物は太陽電池封止材として好適に用いられるものであるが、その特性を活かしたそれ以外の用途に用いることもできる。そのような他の用途として合わせガラスの中間膜としての用途などを挙げることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
実施例及び比較例で用いた原料及び物性評価方法を以下に示す。

１．原料
（１）樹脂（１）：エチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸含量：１５重量％、ＭＦＲ：２５ｇ／１０分）
（２）樹脂（２）：エチレン・メタクリル酸共重合体のＺｎアイオノマー（メタクリル酸含量：１５重量％、ＭＦＲ：５．５ｇ／１０分）
（３）樹脂（３）：高圧法低密度ポリエチレン（密度：０．９１７ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ：７．２ｇ／１０分）
（４）シランカップリング剤（１）：Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルトリエトキシシラン
（５）シランカップリング剤（２）：Ｎ−２(アミノエチル)３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン
（６）酸化防止剤：Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０（チバ・スペシャリティーケミカルズ製）
（７）紫外線吸収剤：２‐ヒドロキシ‐４‐ｎ‐オクトキシベンゾフェノン
（８）耐光安定剤：ビス（２、２、６、６‐テトラメチル‐４‐ピペリジル）セバケート
（９）アンカーコート剤：日本曹達製 ウレタン樹脂系
(主剤)チタボンドＴ１８５/(硬化剤)Ｔ１８５硬化剤/メタノール＝１０／０．２／９０

２．基材
（１）青色ガラス：厚み３ｍｍ、サイズ７．５ｃｍ×１２ｃｍ
（２）基材：ＰＥＴ(１２μｍ)/ウレタン接着剤/樹脂（３）(１５μｍ)/Ａｌ箔(７μｍ)
ＰＥＴ基材にアンカーコート剤をコートしたものと、Ａｌ箔基材とを樹脂温度は３２０℃でサンドラミネーションにより作成した。

３．基材接着
条件：１５０℃×１０分で貼り合わせ
貼り合わせ装置：ＮＰＣ製ＬＭ−５０ｘ５０Ｓ
試料構成：ガラス/封止用シート兼バックシート
測定条件：１０ｍｍ幅に切り出し、引張速度５０ｍｍ/ｍｉｎで、バックシート/シート間およびガラス/シート間の接着強度を測定した。

４．耐久性
下記の条件で貼り合わせサンプルを作成し、カラーコンピューター（スガ試験機製）で初期のＹＩを測定した。
条件：１５０℃×１０分で貼り合わせ
貼り合わせ装置：ＮＰＣ製ＬＭ−５０ｘ５０Ｓ
試料構成：ガラス/シート/バックシート
次に下記のエージングを行い、ＹＩを測定し黄変度を評価した。
・耐熱性：８５℃×５００，１０００時間
・耐湿性：８５℃×９０％ＲＨ×１０００時間
・耐候性：８３℃×１８０Ｗ/ｍ^２×５０％ＲＨ×２０００時間
（アトラス社製Ｃｉ−４０００で実施）

（実施例１）
上記樹脂（１）５０００ｇ、シランカップリング剤（１）２５ｇ、酸化防止剤１ｇ、紫外線吸収剤１０ｇ、耐光安定剤３．５ｇ、白色顔料１００ｇ(濃度６０重量％)をそれぞれ秤量し混合した。得られた含浸ペレットを、押出機（Ｌ／Ｄ＝２６、フルフライトスクリュー、圧縮比２．６）を用いて加工温度１２０℃にて混練して、シート層の厚みが０．４ｍｍになるようにし、予め作成したＰＥＴ/Ａｌ基材をＡｌ箔面に溶融樹脂を貼合し、太陽電池の封止用シート兼バックシートとして用いることのできる積層体シートを得た。この積層体を用いて、ガラス基板との接着強度を測定した。結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、樹脂（２）５０００ｇ、シランカップリング剤（２）１０ｇに変更し、加工温度１８０℃にて混練して変更した以外は、実施例１と同様にして、積層体シートを得た。この積層体を用いてガラス基板との接着強度を測定した。結果を表１に示す。

本発明により提供される積層体シートは、接着性、耐久性、電気絶縁性、生産性などに優れる、太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして好適な積層体シートである。
本願発明によって、架橋工程の要らない積層体シートであり、太陽電池素子封止用シートとバックシートが一体化された態様であることから、レイアップの工程の回数が減るためモジュール生産工程の簡略化ができる積層体シートが提供される。
本発明により、すぐれた性能を有する積層体シートを太陽電池素子封止用シート及びバックシートとして用いた太陽電池モジュールが提供される。

Claims (11)

1. フッ素樹脂あるいはポリエステル樹脂と、Ａｌ箔との積層体に、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、エポキシ基、水酸基及びアミノ基からなる群より選ばれる極性基を有する極性モノマーを１重量％以上含有するエチレン・極性モノマー共重合体１００重量部に対し、アミノ基又はエポキシ基を含有するアルコキシシラン０〜３重量部を配合したエチレン共重合体組成物を、Ａｌ箔面に押出ラミネートして得られる太陽電池に用いる積層体シート。
2. 太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして用いる請求項１記載の積層体シート。
3. 前記エチレン・極性モノマー共重合体が、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーから選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の積層体シート。
4. 前記アルコキシシランが、３-アミノプロピルジアルコキシシラン、あるいはＮ-３-（アミノエチル）-３-アミノプロピルジアルコキシシランから選ばれたアミノ基を含有するジアルコキシシランである請求項１ないし３のいずれかに記載の積層体シート。
5. 前記エチレン・極性モノマー共重合体に、さらに紫外線吸収剤、光安定剤および酸化防止剤から選ばれる耐候安定剤添加剤が配合されている請求項１〜４のいずれかに記載の積層体シート。
6. 前記フッ素樹脂あるいはポリエステル樹脂と、Ａｌ箔との積層体が、二液反応型のポリウレタン樹脂系接着剤層を介して積層されている請求項１〜５のいずれかに記載の積層体シート。
7. 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル及びポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の積層体シート。
8. 前記ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート（ＰＣＴ）から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の積層体シート。
9. エチレン共重合体組成物をＡｌ箔面に押出ラミネートする際に、Ａｌ箔面にコロナ処理を施してラミネートして作成した請求項１〜８に記載された積層体シート。
10. エチレン共重合体組成物をＡｌ箔面に押出ラミネートする際に、エチレン共重合体組成物の溶融膜にオゾン処理を施してラミネートする請求項１〜９のいずれかに記載の積層体シート。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載された積層体シートを、太陽電池の素子封止用シート及びバックシートとして用いた太陽電池モジュール。