JP5234210B1 - 太陽電池封止材用樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2価または3価の金属イオン(A)と、配位子の少なくとも一つが特定の化学式で表される化合物(B)とからなる有機金属錯体と、エチレン系樹脂(C)とを含む太陽電池封止材用樹脂組成物。
【選択図】図1
Description
(A−1)アルミニウム
(A−2)マグネシウム
(B−1)2−ヒドロキシ−4−メチルオキシベンゾフェノン
(B−2)2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン
(B−3)2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシベンゾフェノン
(B−4)2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−メチルオキシベンゾフェノン
(B−5)2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン
(B−6)2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン
以下に上記ベンゾフェノン系化合物(B)の合成方法について1例を挙げて説明する。なお合成方法は、下記方法に限定されるものではない。
フェノール90部、p−ヒドロキシ安息香酸91部、塩化亜鉛105部、オキシ塩化燐170部、スルホレン120部およびi−プロパノール2部を1リットルのガラス製4つ口フラスコに仕込み、50℃まで昇温する。50℃を保持したまま2時間反応を行なった。その後、反応溶液を水5リットル中に滴下した。さらに、水洗後、熱水に溶解して、活性炭処理後、冷却して再結晶、ろ過、乾燥を行うことにより、2−ヒドロキシベンゾフェノン84部得られた。
置換基を導入したフェノール、p−ヒドロキシ安息香酸を用いた以外は合成例(B−1)と同様の合成方法にて、ベンゾフェノン系化合物(B−2)〜(B−6)も得ることができた。
(AB−1)トリス[2−ヒドロキシ−4−メチルオキシベンゾフェノラト]アルミニウム
(AB−2)トリス[2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノラト]アルミニウム
(AB−3)トリス[2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシベンゾフェノラト]アルミニウム
(AB−4)トリス[2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−メチルオキシベンゾフェノラト]アルミニウム
(AB−5)ビス[2,4−ジヒドロキシベンゾフェノラト]マグネシウム
(AB−6)ビス[2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノラト]マグネシウム
以下に上記有機金属錯体の合成方法について1例を挙げて説明する。なお合成方法は、下記方法に限定されるものではない。
200mlナスフラスコに上記で得られた化合物(B−1)3mmolと、アルミニウムイソプロポキシド3mmolを秤取り、50mlのトルエンを加え130℃で4時間還流し反応を行った。反応後、沈殿物をろ過し、エーテルで洗浄後、乾燥すると、黄色固体であるトリス[2−ヒドロキシ−4−メチルオキシベンゾフェノラト]アルミニウムが得られた。
合成例(AB−1)と同様の合成方法にて、有機金属錯体(AB−2)〜(AB−4)を得ることができた。
アルミニウムイソプロポキシドの変わりに2−エチル酪酸マグネシウムを用いた以外は合成例(AB−1)と同様の合成方法にて、有機金属錯体(AB−5)、(AB−6)を得ることができた。
(C−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)
(C−2)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)
エチレン系樹脂(C−1)90部と有機金属錯体(AB−1)10部をタンブラーミキサー(カワタ社製)に投入し温度25℃で3分間撹拌した後、二軸押出し機(日本プラコン社製)に投入し、温度110℃で溶融混錬することで太陽電池封止材用樹脂組成物のマスターバッチを得た。また、別途エチレン系樹脂(C−1)と、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤を配合した架橋剤マスターバッチを作製した。ならびに、エチレン系樹脂(C−1)と紫外線吸収剤を配合した紫外線吸収剤マスターバッチマスターバッチを作製した。
得られた太陽電池封止材用樹脂組成物のマスターバッチと、架橋剤マスターバッチと、紫外線吸収剤マスターバッチと、表1の配合量になるように、ウルトラセン751を追加し、これらを全てT−ダイ押出機に投入した。次いで90℃にて押し出し成形を行うことで太陽電池封止材16、20(厚さ500μm)を得た。なお、太陽電池封止材中の架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤の種類および配合量は、ウルトラセン751と二酸化チタンの合計100部に対して、下記配合量になるよう使用した。また、作製した封止材の発光波長を表1に示した。発光波長は、蛍光分光光度計により測定した値である。なお、発光波長は、樹脂の極性によって±10nm程度ずれることがある。
架橋剤:t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート 0.6部
架橋助剤:トリアリルイソシアヌレート 0.6部
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 0.4部
紫外線吸収剤:2−ヒドロキシ−4オクトキシベンゾフェノン 0.2部
それぞれ、実施例1と同様の方法により表1に示す配合となるように、有機金属錯体の組成を変えた太陽電池封止材用樹脂組成物のマスターバッチを製造し、さらに太陽電池封止材16、20を作製した。
エチレン系樹脂(C−1)90部と表2に示す有機金属錯体10部をタンブラーミキサー(カワタ社製)に投入し温度20℃で3分間撹拌した後、二軸押出し機(日本プラコン社製)に投入し、溶融混錬することで蛍光体マスターバッチを得た。また、実施例1同様に架橋剤マスターバッチと、紫外線吸収剤マスターバッチを得た。得られた蛍光体マスターバッチと、架橋剤マスターバッチと、紫外線吸収剤マスターバッチと、さらに表3の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16、20を作製した。
有機金属錯体を配合せず、エチレン系樹脂、架橋剤マスターバッチ、紫外線吸収剤マスターバッチを表3の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16、20を作製した。
図2に示すように、実施例1〜14及び比較例1〜5で得られた太陽電池封止材16を透明基板(ガラス 厚さ3mm)15、17とで挟んで積層した。その後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、5分間加熱、15分間加熱圧着して、封止材を架橋させ、試験用サンプル1を作製した。この試験用サンプル1の全光線透過率、ヘーズ(HAZE)をBYK−Gardner製ヘーズメーターにより測定した。
図2に示すように、実施例1〜14及び比較例1〜5で得られた太陽電池封止材16を透明基板(ガラス 厚さ1mm)15、17とで挟んで積層した。その後、真空ラミネーターによる真空下で、150℃、5分間加熱、15分間加熱圧着して、封止材を架橋させ、耐久試験用サンプル1を作製した。この耐久試験用サンプル1を加速試験により、光、熱、酸化劣化を促進させた後、KURABO製コンピューターカラーマッチングシステムにより耐久試験前と試験後の黄色度の差を測定した。黄色度の差が小さい程、変色耐性に優れている。なお、黄色度をYI、黄色度の差をΔYIという。
封止材とガラス板との剥離強度を、図3に示す試験用サンプル2を用いて測定した。具体的には、図4のように試験用サンプルを引張試験機(東洋精機製)のつまみ具の一方で透明基板18の封止材19と密着していない部分を挟み、もう一方を封止材20および保護部材21の積層体部分を挟み、引張速度300mm/minにて180度剥離試験を行った。
[初期変換効率]
実施例1〜14及び比較例1〜5で得られた太陽電池封止材12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(ガラス 厚さ3mm)11と直鎖状低密度ポリエチレン樹脂/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4層(厚さ1.0mm)の保護部材14とで挟んで積層体にした。次いで、真空ラミネーターによる真空下で、150℃で5分間加熱、15分間加熱圧着して、封止材を架橋させ、試験用サンプル3を作製した。この変換効率は、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。評価方法は、発電素子単体の変換効率を100として、サンプル試験前の変換効率(初期変換効率)を求めた。
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 透明基板
18 透明基板
19 離形シート
20 封止材
21 保護部材
22 ガラス接着面
23 ガラス非接着面
Claims (7)
- 2価または3価の典型金属イオン(A)と、配位子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される化合物(B)とからなる有機金属錯体と、エチレン系樹脂(C)とを含む太陽電池封止材用樹脂組成物。
一般式(1)
- 2価または3価の典型金属イオン(A)が、マグネシウムまたはアルミニウムである請求項1記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 一般式(1)で表される化合物(B)のR2が、炭素数1〜12のアルキルオキシ基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。
- 少なくとも、請求項1〜3いずれか1項に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物を成形してなる太陽電池封止材。
- エチレン系樹脂(C)100部に対して、2価または3価の典型金属イオン(A)と、配位子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される化合物(B)とからなる有機金属錯体を1〜10部含むことを特徴とする太陽電池封止材用マスターバッチ。
一般式(1)
- エチレン系樹脂と、請求項5記載の太陽電池封止材用マスターバッチとを混合し、成形してなる太陽電池封止材。
- 少なくとも、請求項4または6記載の太陽電池封止材を備えた太陽電池モジュール。
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