JP5259891B1 - 太陽電池封止材、太陽電池封止材の製造方法及び太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池封止材、太陽電池封止材の製造方法及び太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

以下のa1)及びa2)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体と、
1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ特定のパーオキシケタールと、
を含み、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、前記パーオキシケタールが0.1〜0.8未満重量部含まれることを特徴とする太陽電池封止材。
a1)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60〜85である。
a2)ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRが2〜50g/10分である。

Description

本発明は、太陽電池封止材、太陽電池封止材の製造方法及び太陽電池モジュールに関する。
地球環境問題、エネルギー問題等が深刻さを増す中、クリーンかつ枯渇のおそれが無いエネルギー生成手段として太陽電池が注目されている。太陽電池を建物の屋根部分等の屋外で使用する場合、太陽電池モジュールの形で使用することが一般的である。
上記の太陽電池モジュールは、一般に、以下の手順によって製造される。先ず、多結晶シリコン、単結晶形シリコン等により形成される結晶型太陽電池セル、或いはアモルファスシリコンや結晶シリコン等をガラス等の基板の上に数μmの非常に薄い膜を形成して得られる薄膜型太陽電池セル等を製造する。次に、結晶型太陽電池モジュールを得るには、太陽電池モジュール用保護シート(表面保護シート)/太陽電池封止用シート/結晶型太陽電池セル/太陽電池封止用シート/太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護シート)の順に積層する。一方、薄膜系太陽電池モジュールを得るには、薄膜型太陽電池セル/太陽電池封止用シート/太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護シート)の順に積層する。その後、これらを真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等を利用することにより、太陽電池モジュールが製造される。このようにして製造される太陽電池モジュールは、耐候性を有し、建物の屋根部分等の屋外での使用にも適したものとなっている。
太陽電池用封止膜材料として、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)膜は、透明性、柔軟性、及び接着性等に優れていることから、広く用いられている。例えば、特許文献1では、架橋剤及びトリメリット酸エステルを含むEVA組成物からなる、接着性と製膜性の双方に優れた封止膜が開示されている。
また、剛性と架橋効率に優れるエチレン・α−オレフィン共重合体と有機過酸化物とシランカップリング剤からなる太陽電池封止材用樹脂組成物が、封止膜材料として用いることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2010−53298号公報 WO2010/114028号公報
しかしながら、EVA組成物を太陽電池封止材の構成材料として使用する場合、EVAが分解して発生する酢酸ガス等の成分が、太陽電池素子に影響を与える可能性が懸念されていた。また、高抵抗の太陽電池モジュールを得るという点でも課題があった。
これに対し、ポリオレフィン系組成物は、EVA組成物に比してより高抵抗の太陽電池モジュールが得られるという利点がある。しかしながら、本発明者らの検討に拠れば、ポリオレフィン系組成物は、透明性、耐ブロッキング性といった各種特性を同時に満たすのが困難であった。また、特許文献2に記載された太陽電池用接着シート組成物は、架橋特性が不十分であり、架橋速度が遅く、また太陽電池モジュール製造時のラミネート及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生し、配線及びセルとの剥離を起こす傾向にあった。
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特定の要件を満たしたエチレン・α−オレフィン共重合体と1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物を含む太陽電池封止材において、所望の物性を得るための指針を明確にし、透明性、柔軟性、接着性、電気特性及び架橋特性等の諸特性に優れ、太陽電池モジュール内に気泡が発生しにくい太陽電池封止材を提供することにある。更に本発明の課題とするところは、この様な太陽電池用封止材を用いた太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、MFR及びショアA硬度が所定の要件を満たす特定のエチレン・α−オレフィン共重合体に、1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物を特定の割合で含有させることによって、透明性、接着性、柔軟性、外観、架橋特性及び電気特性等の諸特性に優れ、さらに太陽電池モジュール製造時のラミネート及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生しにくい太陽電池封止材を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下に示す太陽電池封止材が提供される。
[1] 以下のa1)及びa2)−1を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体と、
1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタールと、
を含み、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、前記パーオキシケタールが0.1〜0.8未満重量部含まれることを特徴とする太陽電池封止材。
a1)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60〜85である。
a2)−1 ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRが10〜50g/10分である。
Figure 0005259891
(前記一般式(1)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基であり、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐アルキル基であるか、又はRとRが結合し炭素数5〜9の脂肪族環若しくはアルキル置換脂肪族環を形成していてもよい。)
[2]前記エチレン・α−オレフィン共重合体が以下のa3)及びa4)を満たすことを特徴とする前記[1]に記載の太陽電池封止材。
a3)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が10〜20mol%である。
a4)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865〜0.884g/cmである。
[3]前記エチレン・α−オレフィン共重合体がエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体であり、且つ以下のa5)を満たすことを特徴とする前記[1]に記載の太陽電池封止材。
a5)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が9.99〜19.99mol%であり、且つ非共役ポリエンに由来する構成単位の含有割合が0.01〜5.0mol%である。
[4]前記パーオキシケタールが下記一般式(2)〜(4)より選択される少なくとも1種以上であることを特徴とする前記[1]〜前記[3]いずれか一つに記載の太陽電池封止材。
Figure 0005259891
(前記一般式(2)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
Figure 0005259891
(前記一般式(3)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
Figure 0005259891
(前記一般式(4)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
[5]前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、シランカップリング剤0.1〜5重量部が含まれる前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の太陽電池封止材。
[6]前記太陽電池封止材には、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、及びヒンダートアミン型光安定剤からなる群より選択される少なくとも一種が0.005〜5重量部更に含まれる前記[5]に記載の太陽電池封止材。
[7]前記太陽電池封止材には、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、架橋助剤が0.05〜5重量部更に含まれる前記[6]に記載の太陽電池封止材。
[8]シート状である前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の太陽電池封止材。
また、本発明によれば、以下に示す太陽電池封止材の製造方法が提供される。
[9]前記[8]に記載の太陽電池封止材の製造方法であって、前記エチレン・α−オレフィン共重合体と、一般式(1)で示される前記パーオキシケタールとを含む樹脂組成物を、溶融押出成形にて膜状に成形することを含む太陽電池封止材の製造方法。
また、本発明によれば、以下に示す太陽電池封止材が提供される。
[10] 以下のa1)及びa2)−2を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体と、
1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ上記一般式(1)で示されるパーオキシケタールと、
を含み、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、前記パーオキシケタールが0.1〜0.8未満重量部含まれることを特徴とする太陽電池封止材。
a1)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60〜85である。
a2)−2 ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRが2g/10分以上〜10g/10分未満である。
[11]前記エチレン・α−オレフィン共重合体が以下のa3)、a4)及びa5)を満たすことを特徴とする前記[10]に記載の太陽電池封止材。
a3)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が10〜20mol%である。
a4)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865〜0.884g/cmである。
a5)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が9.99〜19.99mol%であり、且つ非共役ポリエンに由来する構成単位の含有割合が0.01〜5.0mol%である。
[12]前記パーオキシケタールが上記一般式(2)〜(4)より選択される少なくとも1種以上であることを特徴とする前記[10]又は前記[11]に記載の太陽電池封止材。
[13]シート状である[10]〜[12]のいずれか一つに記載の太陽電池封止材。
また、本発明によれば、以下に示す太陽電池封止材の製造方法が提供される。
[14][13]に記載の太陽電池封止材の製造方法であって、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体と、一般式(1)で示される前記パーオキシケタールとを含む樹脂組成物を、カレンダー成形にて膜状に成形することを含む太陽電池封止材の製造方法。
更に、本発明によれば、以下に示す太陽電池モジュールが提供される。
[15]表面保護部材と、裏面保護部材と、太陽電池素子と、前記[8]又は前記[13]に記載の太陽電池封止材を架橋させて形成される、前記太陽電池素子を前記表面保護部材と前記裏面保護部材との間に封止する封止層と、を備えた太陽電池モジュール。
本発明によれば、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体と1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ上記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物を用いることにより、透明性、柔軟性、接着性、電気特性及び架橋特性等の諸特性に優れ、太陽電池モジュールを製造する際に膨れが発生しにくい太陽電池封止材を提供することができる。
本発明によれば、この様な太陽電池封止材を用いることで、上記の優れた諸特性に加え、太陽電池モジュールの使用時に温度が上昇しても、封止材が変形したりするようなトラブルを回避することが可能である。そして、太陽電池の外観を損なうこともなく、コスト等の経済性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。
上述した目的、及びその他の目的、特徴及び利点は、以下に述べる好適な実施の形態、及びそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に示す断面図である。 太陽電池セルの受光面と裏面の一構成例を模式的に示す平面図である。
20 太陽電池モジュール
22 太陽電池セル
22A (太陽電池セルの)受光面
22B (太陽電池セルの)裏面
24 表面保護部材
26 裏面保護部材
28 封止層
29 インターコネクタ
32 集電線
34A タブ付用母線
34B タブ付用母線
36 導電層
以下に、本発明の実施形態について説明する。なお、「〜」はとくに断りがなければ、以上以下を表す。
1.太陽電池封止材について
本発明の太陽電池封止材は、以下に示すエチレン・α−オレフィン共重合体を含む。
(エチレン・α−オレフィン共重合体)
本発明の太陽電池封止材に用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと、炭素数3〜20のα−オレフィンとを共重合することによって得られる。α−オレフィンとしては、通常、炭素数3〜20のα−オレフィンを1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。なかでも好ましいのは、炭素数が10以下であるα−オレフィンであり、特に好ましいのは炭素数が3〜8のα−オレフィンである。このようなα−オレフィンの具体例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等を挙げることができる。なかでも、入手の容易さからプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンが好ましい。なお、エチレン・α−オレフィン共重合体はランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよいが、柔軟性の観点からランダム共重合体が好ましい。
本発明の太陽電池封止材に用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体の好ましい態様として、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体をもちいることも可能である。α−オレフィンとしては、エチレン・α−オレフィン共重合体と同様に、通常、炭素数3〜20のα−オレフィンを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
非共役ポリエンとしては、非共役不飽和結合を2個以上有する化合物を制限なく使用することができる。具体的には、非共役ポリエンとして、非共役環状ポリエン、非共役鎖状ポリエンのいずれも用いることができ、非共役環状ポリエンと非共役鎖状ポリエンを二種以上組み合わせて用いることもできる。また、非共役ポリエンとしては、炭素・炭素二重結合のうち、触媒で重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子内に1個のみ存在する非共役ポリエンと、炭素・炭素二重結合のうち当該触媒で重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子内に2個存在する非共役ポリエンのいずれを用いてもよい。このうち、重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子中に1個のみ存在する非共役ポリエンには、両末端がビニル基(CH=CH−)である鎖状ポリエンは含まれない。このような非共役ポリエンにおいて2個以上の炭素・炭素二重結合が存在する場合には、1個の炭素・炭素二重結合のみが、分子末端にビニル基として存在し、他の炭素・炭素二重結合(C=C)は、分子鎖(主鎖及び側鎖を含む)中に内部オレフィン構造の形で存在していることが好ましい。なお、非共役環状ポリエン、非共役鎖状ポリエンの概念には、上述した重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子中に1個のみ存在する非共役ポリエン、及び炭素・炭素二重結合のうち当該触媒で重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子内に2個存在する非共役ポリエンも含まれる。また、共役鎖状ポリエンとしては、共役トリエン又はテトラエンも含まれる。
非共役ポリエンの具体例としては、国際公開第2005/105867号の段落0061〜0084、及び特開2008−308696号公報の段落0026〜0035に記載の化合物を挙げることができる。
特に、非共役鎖状ポリエンとしては、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘプタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−ノナジエン、1,8−デカジエン、1,12−テトラデカジエン、3−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−エチル−1,4−ヘキサジエン、3,3−ジメチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘプタジエン、5−エチル−1,4−ヘプタジエン、5−メチル−1,5−ヘプタジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、5−エチル−1,5−ヘプタジエン、4−メチル−1,4−オクタジエン、5−メチル−1,4−オクタジエン、4−エチル−1,4−オクタジエン、5−エチル−1,4−オクタジエン、5−メチル−1,5−オクタジエン、6−メチル−1,5−オクタジエン、5−エチル−1,5−オクタジエン、6−エチル−1,5−オクタジエン、6−メチル−1,6−オクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、6−エチル−1,6−オクタジエン、6−プロピル−1,6−オクタジエン、6−ブチル−1,6−オクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、4−メチル−1,4−ノナジエン、5−メチル−1,4−ノナジエン、4−エチル−1,4−ノナジエン、5−エチル−1,4−ノナジエン、5−メチル−1,5−ノナジエン、6−メチル−1,5−ノナジエン、5−エチル−1,5−ノナジエン、6−エチル−1,5−ノナジエン、6−メチル−1,6−ノナジエン、7−メチル−1,6−ノナジエン、6−エチル−1,6−ノナジエン、7−エチル−1,6−ノナジエン、7−メチル−1,7−ノナジエン、8−メチル−1,7−ノナジエン、7−エチル−1,7−ノナジエン、5−メチル−1,4−デカジエン、5−エチル−1,4−デカジエン、5−メチル−1,5−デカジエン、6−メチル−1,5−デカジエン、5−エチル−1,5−デカジエン、6−エチル−1,5−デカジエン、6−メチル−1,6−デカジエン、6−エチル−1,6−デカジエン、7−メチル−1,6−デカジエン、7−エチル−1,6−デカジエン、7−メチル−1,7−デカジエン、8−メチル−1,7−デカジエン、7−エチル−1,7−デカジエン、8−エチル−1,7−デカジエン、8−メチル−1,8−デカジエン、9−メチル−1,8−デカジエン、8−エチル−1,8−デカジエン、6−メチル−1,6−ウンデカジエン、9−メチル−1,8−ウンデカジエン等を挙げることができる。
共役トリエン又はテトラエンとしては、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、6,10−ジメチル−1,5,9−ウンデカトリエン、5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエン、4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン、6,9−ジメチル−1,5,8−デカトリエン、6,8,9−トリメチル−1,5,8−デカトリエン、6,10,14−トリメチル−1,5,9,13−ペンタデカテトラエン、6−エチル−10−メチル−1,5,9−ウンデカトリエン、4−エチリデン−8,12−ジメチル−1,7,11−トリデカトリエン等を挙げることができる。なお、これらの非共役鎖状ポリエンを一種単独で、又は二種以上を以上組み合わせて用いることができる。好ましくは7−メチル−1,6−オクタジエン、4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン等が用いられる。
重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子中に1個のみ存在する非共役ポリエンとしては、炭素・炭素二重結合(不飽和結合)を1個有する脂環部分と、アルキリデン基等のメタロセン触媒で重合しない又は重合性が劣る内部オレフィン結合(炭素・炭素二重結合)を有する鎖状部分と、から構成されるポリエンを挙げることができる。具体的には、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−プロピリデン−2−ノルボルネン、及び5−ブチリデン−2−ノルボルネン等を挙げることができる。これらのうち、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)が好ましい。その他の重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子中に1個のみ存在する非共役ポリエンとしては、例えば、2−メチル−2,5−ノルボルナジエン、2−エチル−2,5−ノルボルナジエン等を挙げることができる。これらの重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子中に1個のみ存在する非共役ポリエンは一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いられる。
前記炭素・炭素二重結合のうち、重合可能な炭素・炭素二重結合が1分子内に2個存在する非共役ポリエンの具体例としては、5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)、5−アリル−2−ノルボルネン等の5−アルケニル−2−ノルボルネン;2,5−ノルボルナジエン、ジシクロペンタジエン(DCPD)、テトラシクロ[4,4,0,12.5,17.10]デカ−3,8−ジエン等の脂環族ポリエン;1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン等のα,ω−ジエン等を挙げることができる。これらの中でも、5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)、ジシクロペンタジエン、2,5−ノルボルナジエン、1,7−オクタジエン、及び1,9−デカジエンが好ましく、5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)が特に好ましい。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の具体例としては、エチレン・プロピレン・4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン(DMDT)共重合体、エチレン・プロピレン・5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)共重合体、エチレン・プロピレン・5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)共重合体、エチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン・プロピレン・4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン(DMDT)・5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)四元共重合体、エチレン・プロピレン・5−ブチリデン−2−ノルボルネン・5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)四元共重合体、及びエチレン・プロピレン・5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)・5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)四元共重合体等を挙げることができる。なお、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよいが、柔軟性の観点からはランダム共重合体が好ましい。
以下、a1)〜a5)について説明する。
(a1))
ASTM D2240に準拠して測定される、エチレン・α−オレフィン共重合体のショアA硬度は60〜85であり、好ましくは60〜83、更に好ましくは65〜80である。エチレン・α−オレフィン共重合体のショアA硬度は、エチレン・α−オレフィン共重合体のエチレン単位の含有割合や密度を後述の数値範囲に制御することにより、調整することができる。即ち、エチレン単位の含有割合が高く、密度が高いエチレン・α−オレフィン共重合体は、ショアA硬度が高くなる。一方、エチレン単位の含有割合が低く、密度が低いエチレン・α−オレフィン共重合体は、ショアA硬度が低くなる。
ショアA硬度が60未満であると、エチレン・α−オレフィン共重合体の結晶化速度が遅くなる。このため、シートにベタツキが発生するのでブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、架橋が不十分となり、耐熱性が低下するおそれがある。更に、押出成形においては、押出機より押し出されたシートがベタつくために、第1冷却ロールでの剥離が困難になり、太陽電池封止材のシートを得ることが困難になり易い傾向にある。また、カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向にある。
一方、ショアA硬度が85超であると、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子であるセルの割れや、薄膜電極のカケ等が発生する場合がある。更に、押出成形においては、低温での押出成形が困難となり、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込むと押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。カレンダー成形時のバンクへのエチレン・α−オレフィン共重合体の食い込み性が低下する。また、カレンダー成形においては、カレンダーロールへの抱き付きが不十分となる。このため、例えば100℃以上の高温でカレンダー成形を行う必要があり、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
(a2))
本発明の太陽電池封止材の一態様を構成するエチレン・α−オレフィン共重合体は、ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるエチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレ−ト(MFR)は2〜50g/10分であり、好ましくは2〜45g/10分、更に好ましくは2.5〜40g/10分である。エチレン・α−オレフィン共重合体のMFRは、後述する重合反応の際の重合温度、重合圧力、並びに重合系内のエチレン及びα−オレフィンのモノマー濃度と水素濃度のモル比率等を調整することにより、調整することができる。
MFRが2g/10分以上であると、エチレン・α−オレフィン共重合体を含む樹脂組成物の弾性率が適度になる。また、MFRが50g/10分以下であると、エチレン・α−オレフィン共重合体を含む樹脂組成物の流動性が適度になる。したがって、エチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレ−ト(MFR)を2〜50g/10分にすることで、シート化が容易になる。
(a2)−1)
本発明の太陽電池封止材の一態様を構成するエチレン・α−オレフィン共重合体は、ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるエチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレ−ト(MFR)は10〜50g/10分であり、好ましくは10〜45g/10分、更に好ましくは10〜40g/10分である。上記範囲は、本発明の太陽電池封止材を押出成形で得る際に好ましい範囲である。
MFRが10g/10分未満であると、エチレン・α−オレフィン共重合体を含む樹脂組成物の流動性が低下し、シート押出成形時の生産性が低下する。また、樹脂組成物のスコーチ性が高くなってゲル化し易くなる。このため、押出機のトルクが上昇してシート成形が困難となる場合がある。また、シートが得られたとしても、押出機内で発生したゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。なお、電圧をかけるとシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。更には、ゲル物界面において透湿し易くなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、セル、電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着が不十分となる。
MFRが50g/10分超であると、分子量が低いためチルロール等のロール面への付着が起こり、剥離を要するため均一な厚みのシート成形が困難となる。更に、弾性率が低く、樹脂組成物に「コシ」がなくなるため、0.3mm以上の厚いシートを成形するのが困難となる傾向にある。また、太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋特性(特に架橋速度)が低下し、十分な架橋体が得られず、耐熱性が低下する傾向にある。
(a2)−2)
本発明の太陽電池封止材の別の態様を構成するエチレン・α−オレフィン共重合体は、ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるエチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレ−ト(MFR)は2g/10分以上〜10g/10分未満である。好ましくは2〜9.5g/10分、さらに好ましくは2.5〜9.5g/10分である。上記範囲は、本発明の太陽電池封止材をカレンダー成形で得る際に好ましい範囲である。
MFRが2g/10分以上であると、エチレン・α−オレフィン共重合体を含む樹脂組成物の弾性率が適度になる。このため、カレンダー成形時に、樹脂組成物中の各種添加剤の均一分散を行うために混練回数が多くなりすぎず、生産性が向上する。また、薄い厚みのシートを得ることができ、厚みの制御も容易となる。
また、MFRが2g/10分以上であると、樹脂組成物のスコーチ性も適度になりゲル化しにくくなる。したがって、ゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる現象を防ぐことができる。なお、ゲル物を含むシートに電圧をかけると、シート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。さらには、ゲル物界面において透湿し易くなり、透湿性が高まる。したがって、ゲル化を防ぐことにより、絶縁破壊抵抗及び透湿性が良好なシートを得ることができる。また、シート表面に発生した凹凸により、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、太陽電池素子、電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着が不十分となったり、太陽電池素子が割れたりする現象を防ぐことができる。
MFRが10g/10分未満であると、カレンダー成形に適した分子量及び弾性率が得られる。これにより、カレンダーロール面への樹脂組成物の付着を防ぎ、剥離が容易であるために均一な厚みのシート成形が可能である。また、一本のカレンダーロールにだけに抱きつかず、二本のカレンダーロールに別れて抱きついてしまう現象を防ぎ、カレンダーロールから自重で垂れ落ちたりする現象も防ぐことができる。
(a3)
エチレン・α−オレフィン共重合体に含まれる、エチレンに由来する構成単位及び炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の合計は100mol%である。エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位(以下、「α−オレフィン単位」とも記す)の含有割合が10〜20mol%であることが好ましく、α−オレフィン単位の含有割合は、より好ましくは12〜20mol%、更に好ましくは13〜18mol%である。
α−オレフィン単位の含有割合が10mol%未満であると、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子であるセルの割れや、薄膜電極のカケ等が発生する場合がある。更に、押出成形においては、低温での押出成形が困難となり、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、カレンダー成形においては、さらに、カレンダー成形の際にカレンダーロール間の樹脂溜まり(以下、「バンク」とも記す)へのエチレン・α−オレフィン共重合体の食い込み不良が生じたり、カレンダーロールへの抱き付きが悪化したりする。そのため、カレンダー成形の際の温度を、例えば100℃以上の高温にする必要がある。一方、カレンダー成形時の温度を高くすると、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
一方、α−オレフィン単位の含有割合が20mol%超であると、エチレン・α−オレフィン共重合体の結晶化速度が遅くなる。このため、シートにベタツキが発生するのでブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、架橋が不十分となり、耐熱性が低下するおそれがある。また、押出成形においては、押出機より押し出されたシートがベタつくため、第1冷却ロールでの剥離が困難になり、太陽電池封止材のシートを得ることが困難になり易くなる傾向にある。また、カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向がある。
(a4))
ASTM D1505に準拠して測定されるエチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、0.865〜0.884g/cmであることが好ましく、より好ましくは0.865〜0.880g/cmである。エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、エチレン単位の含有割合とα−オレフィン単位の含有割合とのバランスにより調整することができる。即ち、エチレン単位の含有割合を高くすると結晶性が高くなり、密度の高いエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。一方、エチレン単位の含有割合を低くすると結晶性が低くなり、密度の低いエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体の密度が0.884g/cm超であると、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子であるセルの割れや、薄膜電極のカケ等が発生する場合がある。更に、押出成形においては、低温での押出成形が困難となり、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込むと押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、カレンダー成形においては、カレンダー成形時のバンクへのエチレン・α−オレフィン共重合体の食い込み性が低下する、あるいはカレンダーロールへの抱き付きが不十分となる。このため、例えば100℃以上の高温でカレンダー成形を行う必要があり、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
一方、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度が0.865g/cm未満であると、エチレン・α−オレフィン共重合体の結晶化速度が遅くなる。このため、シートにベタツキが発生するのでブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、架橋が不十分となり、耐熱性が低下するおそれがある。さらに、押出成形においては、押出機より押し出されたシートがベタつくために、第1冷却ロールでの剥離が困難になり、太陽電池封止材のシートを得ることが困難になり易い傾向にある。また、カレンダー成形においては、樹脂組成物がベタつくため、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向にある。
(a5))
エチレン・α−オレフィン共重合体がエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体である場合、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に含まれる、エチレン、炭素数3〜20のα−オレフィン、及び非共役ポリエン共重合体に由来する各構成単位の合計は100mol%である。エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位(以下、「α−オレフィン単位」とも記す)の含有割合が9.99〜19.99mol%、且つ非共役ポリエンに由来する構成単位の含有割合が0.01〜5.0mol%であることが好ましい。α−オレフィン単位の含有割合はより好ましくは11〜19.99mol%、更に好ましくは12.5〜19mol%である。α−オレフィン単位の含有割合が9.99mol%未満であると、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子であるセルの割れや、薄膜電極のカケ等が発生する場合がある。更に、押出成形においては、低温での押出成形が困難となり、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、カレンダー成形においては、さらに、カレンダー成形の際にカレンダーロール間の樹脂溜まり(以下、「バンク」とも記す)へのエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の食い込み不良が生じたり、カレンダーロールへの抱き付きが悪化したりする。そのため、カレンダー成形の際の温度を、例えば100℃以上の高温にする必要がある。一方、カレンダー成形時の温度を高くすると、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
一方、α−オレフィン単位の含有割合が19.99mol%超であると、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の結晶化速度が遅くなる。このため、シートにベタツキが発生するのでブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、架橋が不十分となり、耐熱性が低下するおそれがある。また、押出成形においては、押出機より押し出されたシートがベタつくため、第1冷却ロールでの剥離が困難になり、太陽電池封止材のシートを得ることが困難になり易くなる傾向にある。また、カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向がある。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に含まれる、非共役ポリエンに由来する構成単位(以下、「非共役ポリエン単位」とも記す)の割合は0.01〜5.0mol%であり、好ましくは0.01〜4.5mol%、更に好ましくは0.05〜4.0mol%である。非共役ポリエン単位の含有割合が0.01mol%未満であると、架橋特性が低下する場合がある。一方、非共役ポリエン単位の含有割合が5.0mol%超であると、押出成形時、カレンダー成形時に架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。
(アルミニウム元素の含有量(残渣量))
エチレン・α−オレフィン共重合体に含まれる、アルミニウム元素(以下、「Al」とも記す)の含有量(残渣量)が10〜500ppmであることが好ましく、より好ましくは10〜400ppm、更に好ましくは50〜300ppmである。Al含有量が10ppm未満であると、架橋特性が不十分となり、耐熱性、接着性が低下する。また、架橋特性が不十分であると、例えば100℃などの高温での電気特性が低下する傾向にある。これは、架橋によるエチレン・α−オレフィン共重合体の分子運動が抑制できず、高温での添加剤の移行や分子運動による電荷の移動を抑制できないためと推測される。
一方、Al含有量が500ppm超過であると、押出成形においては、押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。カレンダー成形においては、カレンダー成形時に架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。
上記のような傾向は、エチレン・α−オレフィン共重合体に少量含まれるAlが架橋剤の活性化を助長し、エチレン・α−オレフィン共重合体の架橋反応及びエチレン性不飽和シラン化合物とエチレン・α−オレフィン共重合体とのグラフト反応の効率を向上させるためと推測される。
上記のような、エチレン・α−オレフィン共重合体に含まれるアルミニウム元素をコントロールする手法としては、例えば、後述のエチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法に記載の(II−1)有機アルミニウムオキシ化合物及び(II−2)有機アルミニウム化合物の製造工程における濃度、又は、エチレン・α−オレフィン共重合体の製造条件のメタロセン化合物の重合活性を調整することによって、エチレン・α−オレフィン共重合体に含まれるアルミニウム元素をコントロールすることができる。
(B値)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、13C−NMRスペクトル及び下記式(1)から求められるB値は0.9〜1.5であることが好ましく、0.9〜1.3であることが更に好ましく、0.95〜1.3であることがより好ましく、0.95〜1.2であることが特に好ましく、1.0〜1.2であることが最も好ましい。B値は、エチレン・α−オレフィン共重合体を重合する際の重合触媒を変更することにより調整可能である。より具体的には、後述するメタロセン化合物を用いることで、B値が上記の数値範囲にあるエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
B値=[POE]/(2×[P]×[P]) (1)
(式(1)中、[P]はエチレン・α−オレフィン共重合体に含まれるエチレンに由来する構成単位の割合(モル分率)を示し、[P]はエチレン・α−オレフィン共重合体に含まれる炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の割合(モル分率)を示し、[POE]は全dyad連鎖に含まれるα−オレフィン・エチレン連鎖の割合(モル分率)を示す)
このB値は、エチレン・α−オレフィン共重合体中における、エチレン単位とα−オレフィン単位の分布状態を表す指標であり、J.C.Randall(Macromolecules,15,353(1982))、J.Ray(Macromolecules,10,773(1977))らの報告に基づいて求めることができる。
B値が大きいほど、エチレン単位又はα−オレフィン共重合体のブロック的連鎖が短くなり、エチレン単位とα−オレフィン単位の分布が一様であり、共重合ゴムの組成分布が狭いことを示している。なお、B値が0.9未満であると、エチレン・α−オレフィン共重合体の組成分布は広くなる。特に、エチレン単位のブロック的連鎖が多くなり、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子の割れや、薄膜電極のカケなどが発生する場合がある。押出成形においては、低温での押出成形が困難となるので、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込むと押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。カレンダー成形においては、カレンダー成形時のバンクへのエチレン・α−オレフィン共重合体の食い込み性が低下する、あるいはカレンダーロールへの抱き付きが不十分となる。このため、例えば100℃以上の高温でのカレンダー成形を行う必要があり、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体となる場合のnエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の、13C−NMRスペクトル及び下記式(2)から求められるB値は0.9〜1.3であることが好ましく、0.95〜1.3であることが更に好ましく、0.95〜1.2であることがより好ましい。B値は、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体を重合する際の重合触媒を変更することにより調整可能である。より具体的には、後述するメタロセン化合物を用いることで、B値が上記の数値範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体を得ることができる。B値が大きいほど、エチレン単位又はα−オレフィン単位のブロック的連鎖が短くなり、エチレン単位とα−オレフィン単位と非共役ポリエン単位との分布が一様であり、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の組成分布が狭いことを示している。なお、B値が0.9未満であると、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の組成分布は広くなる。特に、エチレン単位のブロック的連鎖が多くなり、結晶性が高く、透明性が低下する傾向にある。また、柔軟性が低く、太陽電池モジュールのラミネート成形時に太陽電池素子の割れや、薄膜電極のカケなどが発生する場合がある。押出成形においては、低温での押出成形が困難となるので、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に有機過酸化物を練り込むと押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。カレンダー成形においては、カレンダー成形時のバンクへのエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の食い込み性が低下する、あるいはカレンダーロールへの抱き付きが不十分となる。このため、例えば100℃以上の高温でのカレンダー成形を行う必要があり、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
B値は、各モノマー由来の構成単位のモル分率及びエチレン・炭素原子数3〜20のα−オレフィンのダイアッド連鎖分率より、下記式(2)で与えられる。
B値=([EX]+2[Y])/{2[E]×([X]+[Y])} (2)
式(2)中、[E]、[X]及び[Y]は、エチレン、炭素原子数3〜20のα−オレフィン及び非共役ポリエンのモル分率をそれぞれ表し、[EX]は、エチレン・炭素原子数3〜20のα−オレフィンのダイアッド連鎖分率を表す。
エチレン・炭素原子数3〜20のα−オレフィン・非共役ポリエン共重合体が、下記一般式(5)で表される構造を有するエチレン・プロピレン・ENB共重合体である場合及び下記一般式(6)で表される構造を有するエチレン・プロピレン・VNB共重合体である場合は、以下に示すような手順により、B値及び組成を求めることができる。また、エチレン・プロピレン・ENB・VNB共重合体である場合は、ENB及びVNBを1種の非共役ポリエン(ENB)として扱い、B値及び組成を求めることができる。
まず、下記9種のNMR積分値を求める。なお、NMR積分値は、ECX400P型核磁気共鳴装置(日本電子製)を用いて、測定温度:120℃、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=4/1、積算回数:8000回にて、共重合体の13C-NMRのスペクトルを測定して得た。
(i)αβ、(ii)αγ+αδ、(iii)βγ、(iv)βδ、(v)γδ、(vi)δδ、(vii)3E、(viii)3Z、(ix)αα+1Z+5E+5Z+6E+6Z。
ここで、α、β、γ及びδは、注目しているメチレンシグナルから、メチン炭素(分岐)まで、それぞれ1ボンド、2ボンド、3ボンド及び4ボンド離れていることを示す。また、上記(vii)〜(ix)における数字及び英字からなるシンボルは、ENBに由来する炭素を表し、数字は下記一般式(5)及び下記一般式(6)の位置を表し、英字はそれぞれEがE体を表し、ZがZ体を表す。
Figure 0005259891
上記(ii)は37〜39ppmの複数ピークの合計を表し、上記(vi)は29〜31ppmの複数ピークの合計からγγとγδとのピークを除いた数値を表し、上記(ix)は44〜48ppmの複数ピークの合計を採用する。
また、ααは次の通り算出する。
αα=αα+1Z+5E+5Z+6E+6Z−2×3E−3×3Z
=(9)−2×(7)−3×(8)
ダイアッド連鎖分率は次の通り算出する。
PP(プロピレン・プロピレン連鎖)=αα+αβ/4
PE(プロピレン・エチレン連鎖)=αγ+αδ+αβ/2
EE(エチレン・エチレン連鎖)=(βδ+δδ)/2+(γδ+βγ)/4
NE(ENB・エチレン連鎖)+NP(ENB・プロピレン連鎖)+NN(ENB・ENB連鎖)=(3E+3Z)×2
したがって、組成は次の通り算出できる。
[E](エチレンモル分率)=(EE+PE/2+3E+3Z)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
[X](α−オレフィンモル分率)=(PP+PE/2)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
[Y](非共役ポリエンモル分率)=(3E+3Z)/(PP+PE+EE+3E+3Z)
また、ダイアッド連鎖分率[EX]は次のとおり算出する。
[EX]=PE/(PP+PE+EE+3E+3Z)
以上より、B値は次の通り算出することができる。
B値=([EX]+2[Y])/{2[E]×([X]+[Y])} …(2)
なお、B値及びダイアッド分率については、Seger, M. R.及び Maciel, G. E.(Anal. Chem.76,5734−5747(2004))、J.C.Randall(Macromolecules,15,353(1982))、及びJ.Ray(Macrimolecules,10,773(1977))を参考にすることができる。
上記式(2)において、B値が大きいほど、α−オレフィン(プロピレン)単位又は非共役ポリエン単位のブロック的連鎖が短くなり、α−オレフィン(プロピレン)単位及び非共役ポリエン単位の分布が一様であることを示している。逆に、B値が小さくなるほど非共役ポリエン系共重合体の分布が一様でなく、ブロック的連鎖が長くなることを示している。
(Tααに対するTαβの強度比)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、13C−NMRスペクトルにおける、Tααに対するTαβの強度比(Tαβ/Tαα)は1.5以下であることが好ましく、1.2以下であることが更に好ましく、1.0以下であることが特に好ましく、0.7未満であることが最も好ましい。Tαβ/Tααは、エチレン・α−オレフィン共重合体を重合する際の重合触媒を変更することにより調整可能である。より具体的には、後述するメタロセン化合物を用いることで、Tαβ/Tααが上記の数値範囲にあるエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
13C−NMRスペクトルにおけるTααとTαβは、炭素数3以上のα−オレフィンに由来する構成単位中の「CH」のピーク強度に対応する。より具体的には、下記の一般式(7)に示すように、第3級炭素に対する位置が異なる2種類の「CH」のピーク強度をそれぞれ意味している。
Figure 0005259891
Tαβ/Tααは以下のようにして求めることができる。エチレン・α−オレフィン共重合体の13C−NMRスペクトルをNMR測定装置(例えば、日本電子社製の商品名「JEOL−GX270」)を使用して測定する。測定は、試料濃度が5重量%になるように調整されたヘキサクロロブタジエン/d6−ベンゼン=2/1(体積比)の混合溶液を用いて、67.8MHz、25℃、d6−ベンゼン(128ppm)基準で行う。測定された13C−NMRスペクトルを、リンデマンアダムスの提案(Analysis Chemistry,43,p1245(1971))、J.C.Randall(Review Macromolecular Chemistry Physics,C29,201(1989))に従って解析し、Tαβ/Tααを求める。
エチレン・α−オレフィン共重合体の13C−NMRにおける、Tααに対するTαβの強度比(Tαβ/Tαα)は、重合反応中における、α−オレフィンの重合触媒への配位状態を示している。Tαβ型でα−オレフィンが重合触媒に配位した場合、α−オレフィンの置換基がポリマー鎖の重合成長反応の妨げとなり、低分子量成分の生成を助長する傾向にある。このため、シートにベタツキが発生してブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。更に、低分子量成分がシート表面にブリードしてくるために接着の阻害となり、接着性が低下する。
(分子量分布Mw/Mn)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布Mw/Mnは、1.2〜3.5の範囲にあることが好ましく、1.7〜3.0の範囲にあることが更に好ましく、1.7〜2.7の範囲にあることがより好ましく、1.9〜2.4の範囲にあることが特に好ましい。エチレン・α−オレフィン共重合体の分子量分布Mw/Mnは、重合に際し、後述のメタロセン化合物を用いることにより調整することができる。
Mw/Mnを1.2未満にするためには、リビング重合的にエチレン・α−オレフィン共重合体を重合するため触媒活性が得られない。或いは、従来公知の重合方法で得られたエチレン・α−オレフィン共重合体の低分子量成分、高分子量成分の分離が必要となるため、製造コストが高くなる。また、押出成形できる温度幅も狭く、更に押出機での吐出量も均一にし難くなるため、均一な厚みのシートを得難く、シート成形が困難になる傾向にある。また、カレンダー成形できる温度幅も狭く、均一な厚みのシートを得難く、シート成形が困難になる傾向にある。
一方、Mw/Mnが3.5超過であると、低分子量成分が多くなるのでシートにベタツキが発生してブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、一般に、分子量分布Mw/Mnが広くなると組成分布も広くなることが知られている。このため、シートにベタツキが発生してシートがブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。更に、低分子量成分がシート表面にブリードしてくるため接着の阻害となり、接着性が低下する。カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向にある。さらに、一本のカレンダーロールにだけに抱きつかず、二本のカレンダーロールに別れて抱きついてしまう現象が発生したりする場合がある。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、Waters社製のゲル浸透クロマトグラフ(商品名「Alliance GPC−2000型」)を使用し、以下のようにして測定した。分離カラムには、商品名「TSKgel GMH6−HT」を2本、及び商品名「TSKgel GMH6−HTL」を2本使用した。カラムサイズは、いずれも内径7.5mm、長さ300mmとし、カラム温度は140℃とし、移動相にはo−ジクロロベンゼン(和光純薬工業社製)及び酸化防止剤としてBHT(武田薬品社製)0.025重量%を用いた。移動相を1.0ml/分の速度で移動させ、試料濃度は15mg/10mlとし、試料注入量は500μlとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、分子量がMw≦1000及びMw≧4×10については東ソー社製のものを用いた。また、分子量が1000≦Mw≦4×10についてはプレッシャーケミカル社製のものを用いた。分子量は、ユニバーサル校正して、用いた各α−オレフィンに合わせエチレン・α−オレフィン共重合体に換算した値である。
(塩素イオンの含有割合)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、固相抽出処理後の抽出液からイオンクロマトグラフィーにより検出される塩素イオンの含有割合は、2ppm以下であることが好ましく、1.5ppm以下であることが更に好ましく、1.2ppm以下であることが特に好ましい。塩素イオンの含有割合は、後述するメタロセン化合物の構造及び重合条件を調整することにより調整することができる。即ち、触媒の重合活性を高くすることにより、エチレン・α−オレフィン共重合体中の触媒残渣量を少なくし、塩素イオンの含有割合が上記の数値範囲にあるエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体中の塩素イオンの含有割合が2ppm超であると、銀等で構成される電極を腐食させ、太陽電池モジュールの長期信頼性を低下させる場合がある。なお、塩素原子を含まないメタロセン化合物を用いることで、実質的に塩素イオンを含まないエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体中の塩素イオンの含有割合は、例えば、オートクレーブ等を用いて滅菌洗浄されたガラス容器にエチレン・α−オレフィン共重合体を約10g精秤し、超純水を100ml加えて密閉した後、常温で30分間超音波(38kHz)抽出を行って得られる抽出液を使用し、ダイオネクス社製のイオンクロマトグラフ装置(商品名「ICS−2000」)を用いて測定することができる。
(酢酸メチルへの抽出量)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、酢酸メチルへの抽出量は5.0重量%以下であることが好ましく、4.0重量%以下であることが更に好ましく、3.5重量%以下であることがより好ましく、2.0重量%以下であることが特に好ましい。酢酸メチルへの抽出量が多いことは、エチレン・α−オレフィン共重合体に低分子量成分が多く含まれており、分子量分布又は組成分布が広がっていることを示している。そのため、後述のメタロセン化合物を使用し、重合条件を調整することにより、酢酸メチルへの抽出量が少ないエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
例えば、重合器内での重合滞留時間を短くすることにより、重合活性が低下したメタロセン化合物を重合系外に出せば、低分子量成分の生成を抑制できる。ソックスレー抽出法での酢酸メチルへの抽出量が5.0重量%超であると、シートにベタツキが発生してブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、一般に、分子量分布Mw/Mnが広くなると組成分布も広くなることが知られている。このため、シートにベタツキが発生してブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。更に、低分子量がシート表面にブリードしてくるため接着の阻害となり、接着性が低下する。カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向にある。
酢酸メチルへの抽出量は、例えばエチレン・α−オレフィン共重合体を約10g程度精秤し、酢酸メチルやメチルエチルケトン等の低沸点かつエチレン・α−オレフィン共重合体の貧溶媒となる有機溶媒を用いて、各溶媒沸点以上の温度でソックスレー抽出を行い、抽出前後のエチレン・α−オレフィン共重合体の重量差又は抽出溶媒を揮発させた残渣量より算出される。
(融解ピーク)
エチレン・α−オレフィン共重合体の、示差走査熱量測定(DSC)に基づく融解ピークは30〜90℃の範囲に存在することが好ましく、33〜90℃の範囲に存在することが更に好ましく、33〜88℃の範囲に存在することが特に好ましい。融解ピークが90℃超であると、結晶化度が高く、得られる太陽電池封止材の柔軟性が低く、太陽電池モジュールをラミネート成形する際にセルの割れや、薄膜電極のカケが発生する場合がある。更に、押出成形においては、低温での押出成形が困難となり、例えば130℃以上の高温での押出成形が必要となる。このため、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に、押出機内での架橋反応が進行してしまい、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、カレンダー成形においては、さらに、カレンダー成形の際にカレンダーロール間の樹脂溜まり(以下、「バンク」とも記す)へのエチレン・α−オレフィン共重合体の食い込み不良が生じたり、カレンダーロールへの抱き付きが悪化したりする。そのため、カレンダー成形の際の温度を、例えば100℃以上の高温にする必要がある。一方、カレンダー成形時の温度を高くすると、エチレン・α−オレフィン共重合体に有機過酸化物を練り込む場合に架橋反応が進行しやすい。これにより、太陽電池封止材のシートにゲル状の異物が発生し、シートの外観が悪化する傾向にある。また、高温条件下でカレンダー成形を行うと、シランカップリング剤、有機過酸化物、およびその他の安定剤などが揮発し易くなるので、接着性や耐熱性、長期信頼性が低下する場合がある。
融解ピークが30℃未満であると、樹脂組成物の柔軟性が高過ぎてしまい、押出成形にて太陽電池封止材シートを得ることが困難になる場合がある。また、シートにベタツキが発生してブロッキングしてしまい、シートの繰り出し性が悪化する傾向にある。また、架橋が不十分となり、耐熱性が低下するおそれがある。また、押出成形においては、押出機より押し出されたシートがベタつくため、第1冷却ロールでの剥離が困難になり、太陽電池封止材のシートを得ることが困難になり易くなる傾向にある。また、カレンダー成形においては、カレンダー成形時にシートがカレンダーロール表面に張り付き易くなる。このため、カレンダーロールからシートを剥離することが困難になり、厚みの均一な太陽電池封止材のシートを得ることが困難になる傾向がある。
(エチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法)
エチレン・α−オレフィン共重合体は、製造方法は特に限定されず、チタン化合物、バナジウム化合物又はメタロセン化合物など従来公知の化合物を触媒として用いて製造することができる。中でもメタロセン化合物が最も好ましく、メタロセン化合物としては、例えば、特開2006−077261号公報、特開2008−231265号公報、特開2005−314680号公報等に記載のメタロセン化合物を用いることができる。但し、これらの特許文献に記載のメタロセン化合物とは異なる構造のメタロセン化合物を使用してもよいし、二種以上のメタロセン化合物を組み合わせて使用してもよい。
メタロセン化合物を用いる重合反応としては、例えば以下に示す態様を好適例として挙げることができる。
(I)従来公知のメタロセン化合物と、(II)(II−1)有機アルミニウムオキシ化合物、(II−2)前記メタロセン化合物(I)と反応してイオン対を形成する化合物、及び(II−3)有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(助触媒ともいう)と、からなるオレフィン重合用触媒の存在下に、エチレンとα−オレフィン等から選ばれる一種以上のモノマーを供給する。
(II−1)有機アルミニウムオキシ化合物、(II−2)前記メタロセン化合物(I)と反応してイオン対を形成する化合物、及び(II−3)有機アルミニウム化合物としても、例えば、特開2006−077261号公報、特開2008−231265号公報、及び特開2005−314680号公報等に記載のメタロセン化合物を用いることができる。但し、これらの特許文献に記載のメタロセン化合物とは異なる構造のメタロセン化合物を使用してもよい。これら化合物は、個別に、或いは予め接触させて重合雰囲気に投入してもよい。更に、例えば特開2005−314680号公報等に記載の微粒子状無機酸化物担体に担持して用いてもよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の重合は、従来公知の気相重合法、及びスラリー重合法、溶液重合法等の液相重合法のいずれでも行うことができる。好ましくは溶液重合法等の液相重合法により行われる。上記のようなメタロセン化合物を用いて、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合を行ってエチレン・α−オレフィン共重合体を製造する場合、(I)のメタロセン化合物は、反応容積1リットル当り、通常10−9〜10−1モル、好ましくは10−8〜10−2モルになるような量で用いられる。
化合物(II−1)は、化合物(II−1)と、化合物(I)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(II−1)/M]が通常1〜10000、好ましくは10〜5000となるような量で用いられる。化合物(II−2)は、化合物(I)中の全遷移金属(M)とのモル比[(II−2)/M]が、通常0.5〜50、好ましくは1〜20となるような量で用いられる。化合物(II−3)は、重合容積1リットル当り、通常0〜5ミリモル、好ましくは約0〜2ミリモルとなるような量で用いられる。
溶液重合法では、上述のようなメタロセン化合物の存在下に、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合を行うことによって、コモノマー含量が高く、組成分布が狭く、分子量分布が狭いエチレン・α−オレフィン共重合体を効率よく製造できる。ここで、エチレンと、炭素数3〜20のα−オレフィンとの仕込みモル比は、通常、エチレン:α−オレフィン=10:90〜99.9:0.1、好ましくはエチレン:α−オレフィン=30:70〜99.9:0.1、更に好ましくはエチレン:α−オレフィン=50:50〜99.9:0.1である。なお、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の場合は、ここで、エチレンと、炭素数3〜20のα−オレフィンと非共役ポリエンの仕込みモル比は、通常、エチレン:α−オレフィン:非共役ポリエン=10:90:1〜99.9:0.1:0.01、好ましくはエチレン:α−オレフィン:非共役ポリエン=30:70:1〜99.9:0.1:0.01、更に好ましくはエチレン:α−オレフィン:非共役ポリエン=50:50:1〜99.9:0.1:0.01である。
炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、直鎖状又は分岐状のα−オレフィン、例えばプロピレン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン等を挙げることができる。溶液重合法において使用できるα−オレフィンの例には、極性基含有オレフィンも包含される。極性基含有オレフィンとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸類、及びこれらのナトリウム塩等の金属塩類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のα,β−不飽和カルボン酸エステル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等の不飽和グリシジル類等を挙げることができる。また、ビニルシクロヘキサン、ジエン、又はポリエン;芳香族ビニル化合物、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、メトキシスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルベンジルアセテート、ヒドロキシスチレン、p−クロロスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン類;3−フェニルプロピレン、4−フェニルプロピレン、α−メチルスチレン等を反応系に共存させて高温溶液重合を進めることも可能である。以上述べたα−オレフィンのなかでは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン及び1−オクテンが好ましく用いられる。また、溶液重合法においては、炭素数が3〜20の環状オレフィン類、例えば、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン等を併用してもよい。
「溶液重合法」とは、後述の不活性炭化水素溶媒中にポリマーが溶解した状態で重合を行う方法の総称である。溶液重合法における重合温度は、通常0〜200℃、好ましくは20〜190℃、更に好ましくは40〜180℃である。溶液重合法においては、重合温度が0℃に満たない場合、その重合活性は極端に低下するので生産性の点で実用的でなく、更にエチレン・α−オレフィン共重合体の分子末端の二重結合量が低下する。また、0℃以上の重合温度領域では温度が高くなるに従い、重合時の溶液粘度が低下し、重合熱の除熱も容易となり、更に、エチレン・α−オレフィン共重合体の分子末端の二重結合量が増加する。しかし、重合温度が200℃を超えると、重合活性が極端に低下するので生産性の点で実用的でない。
重合圧力は、通常、常圧〜10MPaゲージ圧、好ましくは常圧〜8MPaゲージ圧の条件下である。共重合は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。反応時間(共重合反応が連続法で実施される場合には、平均滞留時間)は、触媒濃度、重合温度等の条件によっても異なり、適宜選択することができるが、通常1分間〜3時間、好ましくは10分間〜2.5時間である。更に、重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。得られるエチレン・α−オレフィン共重合体の分子量は、重合系中の水素濃度や重合温度を変化させることによっても調節することができる。更に、使用する化合物(II)の量により調節することもできる。水素を添加する場合、その量は、生成するエチレン・α−オレフィン共重合体1kgあたり0.001〜5,000NL程度が適当である。また、得られるエチレン・α−オレフィン共重合体の分子末端に存在するビニル基及びビニリデン基は、重合温度を高くすること、水素添加量を極力少なくすることで調整できる。
溶液重合法において用いられる溶媒は、通常、不活性炭化水素溶媒であり、好ましくは常圧下における沸点が50℃〜200℃の飽和炭化水素である。具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素が挙げられる。なお、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素も「不活性炭化水素溶媒」の範疇に入り、その使用を制限するものではない。
前記したように、溶液重合法においては、従来繁用されてきた芳香族炭化水素に溶解する有機アルミニウムオキシ化合物のみならず、脂肪族炭化水素や脂環族炭化水素に溶解するMMAOのような修飾メチルアルミノキサンを使用できる。この結果、溶液重合用の溶媒として脂肪族炭化水素や脂環族炭化水素を採用すれば、重合系内や生成するエチレン・α−オレフィン共重合体中に芳香族炭化水素が混入する可能性をほぼ完全に排除することが可能となる。即ち、溶液重合法は、環境負荷を軽減化でき、人体健康への影響を最小化できるという特徴も有する。なお、物性値のばらつきを抑制するため、重合反応により得られたエチレン・α−オレフィン共重合体、及び所望により添加される他の成分は、任意の方法で溶融され、混練、造粒等を施されるのが好ましい。
(有機過酸化物)
本発明の太陽電池封止材は、1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物を配合することを特徴としている。有機過酸化物は、エチレン性不飽和シラン化合物と、エチレン・α−オレフィン共重合体とのグラフト変性の際のラジカル開始剤として、更に、エチレン・α−オレフィン共重合体の太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋反応の際のラジカル開始剤として用いられる。エチレン・α−オレフィン共重合体に、エチレン性不飽和シラン化合物をグラフト変性することにより、ガラス、バックシート、セル、電極との接着性が良好な太陽電池モジュールが得られる。さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を架橋することにより、耐熱性、接着性に優れた太陽電池モジュールを得ることができる。
本発明の太陽電池封止材は、1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物を配合することを特徴としており、1時間半減期温度が100〜130℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が好ましく、1時間半減期温度が100〜125℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が更に好ましい。1時間半減期温度が100℃未満であると、押出シート成形時に樹脂組成物から得られる太陽電池封止シートにゲルが発生し、押出機のトルクが上昇しシート成形が困難となる場合がある。シートが得られたとしても、押出機内で発生したゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。また、電圧をかけるとシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。更に、ゲル物界面での透湿が起こり易くなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、セル、電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着性も低下する。押出シート成形の押出温度を例えば100℃以下に下げると成形は可能であるが、生産性が大幅に低下し、更に樹脂も未溶融の状態で押出される場合があり、外観も悪化する傾向にある。また、カレンダー成形においても、押出成形同様に、樹脂組成物から得られる太陽電池封止シートにゲルが発生し、外観不良、絶縁破壊抵抗の低下、接着性の低下を起こす場合がある。有機過酸化物の1時間間半減期温度が135℃超であると、太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋速度が遅く、太陽電池モジュールの生産性が大幅に低下する。また、太陽電池封止材の架橋が不十分となり耐熱性、接着性が低下する。更に、太陽電池モジュールのラミネート装置及び架橋炉や架橋用オーブンの温度は、各々の装置及び太陽電池モジュールのセル等の温度制限のため上限温度が約165℃であり、有機過酸化物の1時間間半減期温度が135℃超であると太陽電池封止材中に有機過酸化物が残留し、太陽電池モジュールを長期使用していると太陽電池封止材中の安定剤が劣化し更には樹脂の劣化が進行し、太陽電池封止材の黄変を引き起こし、光線透過率の低下及び変換効率の低下を起こす傾向にある。
本発明で用いられる有機過酸化物は、下記一般式(1)で表されるパーオキシケタール類の有機過酸化物であり、該有機過酸化物を用いることにより、シート成形時の外観と最適架橋時間のバランスが良く、最適架橋時間が早く架橋特性が優れ、太陽電池モジュール製造時のラミ及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生し難い特徴がある。さらに、銅箔、アルミニウムなどの金属との接着強度が良好な傾向にある。下記一般式(1)で表されるパーオキシケタール類の有機過酸化物としては例えば、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)パレレート、エチル−3,3−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブチレート、2,2−ジ(t−アミルパーオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ジ(4,4−ジ−(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン等が挙げられる。これら有機過酸化物は無機物粉末や炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素溶媒により希釈したものを使用することができる。炭化水素系溶媒としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィンなどが挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、トルエン、キシレンなどが挙げられる。中でも、接着性、架橋特性に影響が少ない炭化水素系溶媒が好ましい。これらはまた、二種以上併用することができる。さらに、本発明の目的を損なわない範囲において、ジラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソノナノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のアルキルパーオキシエステル類及びパーオキシカーボネート類の有機過酸化物とブレンドして用いることも可能である。ブレンドして用いる場合、パーオキシケタール類の有機過酸化物(PO1)とアルキルパーオキシエステル類及びパーオキシカーボネート類の有機過酸化物(PO2)のブレンド比は、重量比でPO1/PO2=1/1〜1/0.2である。
Figure 0005259891
(前記一般式(1)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基であり、好ましくは炭素数4〜8の分岐アルキル基である。R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖又は分岐アルキル基であるか、又はRとRが結合し炭素数5〜9の脂肪族環又はアルキル置換脂肪族環を形成している。脂肪族環として、例えばシクロヘキシル基が挙げられる。アルキル置換脂肪族環として、例えばアルキル置換シクロヘキシル基等が挙げられる。ここでいう炭素数5〜9は環を形成する炭素の数を指し、アルキル置換脂肪族環の場合はアルキル置換基をのぞいて考える。
最適架橋時間は、例えば、キュラストメーター((株)オリエンテック社製、CURELASTOMETER−V型)で、JIS−K6300−2に準じて150℃、30分の条件で得られる太陽電池封止材の架橋曲線から求めることができる。最適架橋時間は、最大トルク値S'maxと最小トルク値S'minとの差分の90%に相当するトルク値と、最低トルク値S'minとの和に相当するトルク値に到達するまでの時間を、Tc90(分)として求めた。
本発明の太陽電池封止材は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が0.1〜0.8未満重量部であり、好ましくは1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が0.1〜0.7重量部であり、更に好ましくは1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が0.2〜0.6重量部である。1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が0.1重量部未満であると、太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋特性が不十分となり、耐熱性や接着性が低下する傾向にある。1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタール類の有機過酸化物が0.8重量部超過であると、太陽電池モジュール製造時のラミネート及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生する傾向にある。また、押出成形においては、樹脂組成物から太陽電池封止材シートを押出機等で得る際にゲル化を起こし、押出機のトルクが上昇しシート成形が困難となる場合がある。シートが得られたとしても、発生したゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。カレンダー成形においても、同様に、ゲル物の発生によりシート表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。ゲル物が発生すると、電圧をかけた際にシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。 さらに、ゲル物界面での透湿が起こりやすくなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、薄膜電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着が不十分となるため接着性も低下する。例えば、押出成形において、押出シート成形の押出温度を例えば100℃以下に下げると成形は可能であるが、生産性が大幅に低下し、更に樹脂も未溶融の状態で押出される場合があり、外観も悪化する傾向にある。
本発明の太陽電池封止材は、1時間半減期温度が100〜135℃の範囲のパーオキシケタール類の有機過酸化物としては、以下の一般式(2)〜(4)の化合物を用いることも好ましい態様の一つである。
一般式(2)の1時間半減期温度が100〜135℃の範囲のパーオキシケタール類の有機過酸化物は、
Figure 0005259891
(前記一般式(2)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基、好ましくは炭素数4〜8の分岐アルキル基を示す。)
の化合物であり、具体的には、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン等が挙げられる。
一般式(3)の1時間半減期温度が100〜135℃の範囲のパーオキシケタール類の有機過酸化物は、
Figure 0005259891
(前記一般式(3)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基、好ましくは炭素数4〜8の分岐アルキル基を示す。)
の化合物であり、具体的には、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
一般式(4)の1時間半減期温度が100〜135℃の範囲のパーオキシケタール類の有機過酸化物は、
Figure 0005259891
(前記一般式(4)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基、好ましくは炭素数4〜8の分岐アルキル基を示す。)
の化合物であり、具体的には、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−アミルルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
(エチレン系樹脂組成物)
本発明の太陽電池封止材は、前述のエチレン・α−オレフィン共重合体100重量部とエチレン性不飽和シラン化合物等のシランカップリング剤0.1〜5重量部を含有するのが好ましく、より好ましくは0.1〜4重量部、更に好ましくは0.1〜3重量部を含有するエチレン系樹脂組成物からなることが、好ましい態様である。
(エチレン性不飽和シラン化合物)
エチレン性不飽和シラン化合物が0.1重量部未満であると、接着性が低下する。一方、エチレン性不飽和シラン化合物が5重量部超であると、太陽電池封止材のコストと性能のバランスが悪く、また、エチレン性不飽和シラン化合物を太陽電池モジュールのラミネート時にエチレン・α−オレフィン共重合体にグラフト反応させるための有機過酸化物の添加量が多くなる。このため、押出成形においては、樹脂組成物から太陽電池封止材シートを押出機等で得る際にゲル化を起こし、押出機のトルクが上昇しシート成形が困難となる場合がある。シートが得られたとしても、発生したゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。カレンダー成形においても、同様に、ゲル物の発生によりシート表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。ゲル物が発生すると、電圧をかけた際にシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。 さらに、ゲル物界面での透湿が起こりやすくなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、薄膜電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着が不十分となるため接着性も低下する。また、エチレン性不飽和シラン化合物自体が縮合反応を起こし、太陽電池封止材に白い筋として存在し、製品外観が悪化する。更に、過剰のシランカップリング剤は、ガラス等の被着体と縮合反応をした後、有機過酸化物の量が少ない場合は、エチレン・α−オレフィン共重合体の主鎖へのグラフト反応が不十分となり、接着性が低下する傾向にもある。
エチレン性不飽和シラン化合物は、従来公知のものが使用でき、特に制限はない。具体的には、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシシラン)、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が使用できる。好ましくは、接着性が良好なγ−グリシドキシプロピルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが挙げられる。
(紫外線吸収剤、光安定化剤、耐熱安定剤)
エチレン系樹脂組成物には、紫外線吸収剤、光安定化剤、及び耐熱安定剤からなる群より選択される少なくとも一種の添加剤が含有されることが好ましい。これらの添加剤の配合量は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して、0.005〜5重量部であることが好ましい。更に、上記三種から選ばれる少なくとも二種の添加剤を含有することが好ましく、特に、上記三種の全てが含有されていることが好ましい。上記添加剤の配合量が上記範囲にあると、恒温恒湿への耐性、ヒートサイクルの耐性、耐候安定性、及び耐熱安定性を向上する効果を十分に確保し、かつ、太陽電池封止材の透明性やガラス、バックシート、セル、電極、アルミニウムとの接着性の低下を防ぐことができるので好ましい。
紫外線吸収剤としては、具体的には、2−ヒドロキシ−4−ノルマル−オクチルオキシベンゾフェノン、2−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−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−4−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−N−オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;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−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リゾール系;フェニルサルチレート、p−オクチルフェニルサルチレート等のサリチル酸エステル系のものが用いられる。
光安定剤としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]等のヒンダードアミン系、ヒンダードピペリジン系化合物等のものが好ましく使用される。
耐熱安定剤としては、具体的には、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニルブタン、4,4'−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、7−オクタデシル−3−(4'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、テトラキス−[メチレン−3−(3',5'−ジ−t−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネートメタン、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N'−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ)−ヒドロシンナアミド、2,4−ビス[(オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル−ホスホネート−ジエチルエステル、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメイト)]メタン、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロオン酸エステル、3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4−8,10−テトラオキサスピロ[5,5] ウンデカン等のヒンダードフェノール系耐熱安定剤、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4'−ジイルビスホスフォナイト、及びビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト等のホスファイト系耐熱安定剤、3−ヒドロキシ−5,7−ジ−tert−ブチル−フラン−2−オンとo−キシレンとの反応生成物等のラクトン系耐熱安定剤、アミン系耐熱安定剤、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオプロピオネート)、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールの亜鉛塩、4,4'チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等のイオウ系耐熱安定剤等を挙げることができる。また、これらを一種単独で又は二種以上を組み合わせて添加して用いることもできる。なかでも、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロオン酸エステル等のヒンダードフェノール系耐熱安定剤、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトのホスファイト系耐熱安定剤、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールの亜鉛塩、4,4'チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等のイオウ系耐熱安定剤が好ましい。
本発明の太陽電池封止材は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を配合する場合には好ましくは0.001〜0.5重量部であり、さらに好ましくは0.001〜0.4重量部、より好ましくは0.002〜0.4重量部、特に好ましくは0.003〜0.3重量部である。ヒンダードフェノール系酸化防止剤が0.001重量部未満であると、耐熱性が低下し、例えば120℃以上の高温での耐熱老化試験において、太陽電池封止材の黄変が発生する傾向にある。ヒンダードフェノール系酸化防止剤が0.5重量部超過であると、太陽電池封止材の架橋特性が低下し、耐熱性、接着性が低下する傾向にある。また、有機過酸化物との併合によるヒンダードフェノール系酸化防止剤の分解や反応が促進され、太陽電池封止シートの黄変や300nm〜500nmの波長を吸収する化合物が生成し、太陽電池モジュールの変換効率の低下が起こる傾向にある。
(その他の添加剤)
太陽電池封止材を構成するエチレン系樹脂組成物には、以上詳述した諸成分以外の各種成分を、本発明の目的を損なわない範囲において、適宜含有させることができる。例えば、エチレン・α−オレフィン共重合体以外の各種ポリオレフィン、スチレン系やエチレン系ブロック共重合体、プロピレン系重合体等が挙げられる。これらは、上記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して、0.0001〜50重量部、好ましくは0.001〜40重量部含有されていてもよい。また、ポリオレフィン以外の各種樹脂、及び/又は各種ゴム、可塑剤、充填剤、顔料、染料、帯電防止剤、抗菌剤、防黴剤、難燃剤、架橋助剤、及び分散剤等から選ばれる一種以上の添加剤を適宜含有することができる。
特に、架橋助剤を含有させる場合において、架橋助剤の配合量は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して、0.05〜5重量部であると、適度な架橋構造を有することができ、耐熱性、機械物性、接着性を向上できるため好ましい。
架橋助剤としては、オレフィン系樹脂に対して一般に使用される従来公知のものが使用できる。このような架橋助剤は、分子内に二重結合を二個以上有する化合物である。具体的には、t−ブチルアクリレート、ラウリルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート等のモノアクリレート;t−ブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、セチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、メトキシエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート等のモノメタクリレート;1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等のジアクリレート;1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレートネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート等のジメタクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等のトリアクリレート;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート;ペンタエリスリトールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート等のテトラアクリレート;ジビニルベンゼン、ジ−i−プロペニルベンゼン等のジビニル芳香族化合物;トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等のシアヌレート;ジアリルフタレート等のトリアリル化合物;ジアリル化合物;p−キノンジオキシム、p−p'−ジベンゾイルキノンジオキシム等のオキシム:フェニルマレイミド等のマレイミドが挙げられる。これらの架橋助剤のなかでより好ましいのは、ジアクリレート、ジメタクリレート、シアヌレート、ジビニル芳香族化合物である。
(太陽電池封止材)
本発明の太陽電池封止材は、透明性、柔軟性、接着性、耐熱性、電気特性、架橋特性のバランスに優れ、更に、耐候性、透湿性、プロセス安定性、太陽電池モジュール製造時のラミ及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生を抑制できる。このため、従来公知の太陽電池モジュールの太陽電池封止材として好適に用いられる。本発明の太陽電池封止材の製造方法としては通常用いられている方法が利用できるが、ニーダー、バンバリミキサー、押出成形機、カレンダー成形機等により溶融ブレンドすることにより製造することが好ましい。特に、連続生産が可能な成形機、カレンダー成形機での製造が好ましい。
太陽電池封止材は、その全体形状がシート状であることも好ましい実施形態の一つである。また、前述のエチレン系樹脂組成物からなるシートを少なくとも一層有する、他の層と複合化された太陽電池封止材も好適に用いることができる。太陽電池封止材の層の厚みは、通常0.01〜2mm、好ましくは、0.05〜1.5mm、更に好ましくは0.1〜1.2mm、特に好ましくは0.2〜1mm、より好ましくは0.3〜0.9mm、最も好ましくは0.3〜0.8mmである。厚みがこの範囲内であると、ラミネート工程における、ガラス、太陽電池セル、薄膜電極等の破損が抑制でき、かつ、十分な光線透過率を確保することにより高い光発電量を得ることができる。更には、低温での太陽電池モジュールのラミネート成形ができるので好ましい。
太陽電池封止材のシートの成形方法には特に制限は無いが、公知の各種の成形方法(キャスト成形、押出シート成形、インフレーション成形、射出成形、圧縮成形、カレンダー成形等)を採用することが可能である。
特に、押出機中でMFRがa2)−1のエチレン・α−オレフィン共重合体と、エチレン性不飽和シラン化合物、有機過酸化物、紫外線吸収剤、光安定剤、耐熱安定剤、及び必要に応じてその他添加剤と、の溶融混練を行いつつ押出シート成形を行い、シート状の太陽電池封止材を得ることが本発明の好ましい実施形態の一つである。押出温度範囲としては、押出温度が100〜130℃である。押出温度を100℃未満にすると、太陽電池封止材の生産性が低下し、更に樹脂も未溶融の状態で押出される場合があり、外観も悪化する傾向にある。押出温度を130℃超にすると、太陽電池封止材に用いられるエチレン系樹脂組成物を押出機でシート化して太陽電池封止材を得る際にゲル化を起こし、押出機のトルクが上昇しシート成形が困難となる場合がある。シートが得られたとしても、押出機内で発生したゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。また、電圧をかけるとシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。更に、ゲル物界面での透湿が起こり易くなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、セル、電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着性も低下する。
特に、溶融樹脂を加熱した金属ロール(カレンダーロール)で圧延することによって所望の厚さのシートやフィルムを作製するカレンダー成形機を使用し、MFRがa2)−2のエチレン・α−オレフィン共重合体と、シランカップリング剤、有機過酸化物、紫外線吸収剤、光安定剤、耐熱安定剤、および必要に応じて用いられるその他添加剤と、の溶融混練を行いつつカレンダー成形を行い、シート状の太陽電池封止材を得ることも本発明の好ましい実施形態の一つである。カレンダー成形機としては、公知の各種カレンダー成形機を用いることができ、ミキシングロール、三本カレンダーロール、四本カレンダーロールを用いることができる。四本カレンダーロールとしては、とくに、I型、S型、逆L型、Z型、斜Z型などを用いることができる。また、カレンダーロールに掛ける前に、エチレン系樹脂組成物を適度な温度まで熱しておくことも好ましく、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機などを設置することも好ましい実施形態の一つである。カレンダー成形の温度範囲は、ロール温度を、通常40〜100℃とすることが好ましい。ロール温度が40℃以上であると、エチレン系樹脂組成物のバンクへの食い込み性が良好であり、太陽電池封止材の生産性に優れる。一方、ロール温度が100℃以下であると、太陽電池封止材をカレンダー成形機でシート状にして得る際にゲル化するのを防ぐことができる。ゲル物によりシートの表面に凹凸が発生し、外観が悪くなる場合がある。また、ゲル物を含むシートに電圧をかけるとシート内部のゲル物周辺にクラックが生じ、絶縁破壊抵抗が低下する。さらに、ゲル物界面での透湿が起こり易くなり、透湿性が低下する。また、シート表面に凹凸が発生するため、太陽電池モジュールのラミネート加工時にガラス、太陽電池素子、電極、バックシートとの密着性が悪化し、接着性も低下する。したがってゲル化を防ぐことにより、外観、絶縁破壊抵抗、透湿性及び接着性に優れた封止シートを得ることができる。
また、太陽電池封止材のシート(又は層)の表面には、エンボス加工が施されてもよい。太陽電池封止材のシート表面を、エンボス加工によって装飾することで、封止シート同士、又は封止シートと他のシート等とのブロッキングを防止しうる。更に、エンボスが、太陽電池封止材(太陽電池用封止シート)の貯蔵弾性率を低下させるため、太陽電池用封止シートと太陽電池素子とをラミネートする時に太陽電池素子等に対するクッションとなって、太陽電池素子の破損を防止することができる。
太陽電池封止材のシートの単位面積当りの凹部の合計体積VHと、太陽電池封止材のシートの見掛けの体積Vとの百分比V/V×100で表される空隙率P(%)が、10〜50%であることが好ましく、10〜40%であることがより好ましく、15〜40%であることが更に好ましい。なお、太陽電池封止材のシートの見掛けの体積Vは、単位面積に太陽電池用封止シートの最大厚みを乗じることにより得られる。空隙率Pが10%未満であると、太陽電池封止材の弾性率を十分低下させることができず、十分なクッション性が得られない。このため、モジュールの製造工程にて、二段階でラミネート加工(加圧工程)する際に、結晶系太陽電池では、シリコンセルやシリコンセルと電極とを固定する半田が割れたりし;薄膜系太陽電池では、銀電極が割れたりすることがある。即ち、エチレン系樹脂組成物からなるシートを含む太陽電池封止材の空隙率が10%未満であると、太陽電池封止材に局所的に圧力が加えられた場合に、圧力が加えられた凸部が潰れるように変形しない。このため、ラミネート加工時に、例えばシリコンセル等に対して局所的に大きな圧力が加わってシリコンセルが割れてしまう。また、太陽電池封止材の空隙率が10%未満であると、空気の通り道が少ないため、ラミネート加工時に脱気不良となる。このため、太陽電池モジュールに空気が残留して外観が悪化したり、長期使用時には、残留した空気中の水分により電極の腐食が生じたりすることがある。更に、ラミネート時に、流動したエチレン系樹脂組成物が空隙を埋めないため、太陽電池モジュールの各被着体の外部にはみ出して、ラミネーターを汚染することもある。
一方、空隙率Pが80%よりも大きいと、ラミネート加工の加圧時に空気を全て脱気できず、太陽電池モジュール内に空気が残留しやすい。このため、太陽電池モジュールの外観が悪化したり、長期使用時には、残留した空気中の水分により電極の腐食を起こしたりする。また、ラミネート加工の加圧時に空気を全て脱気できないため、太陽電池封止材と被着体との接着面積が低下し、十分な接着強度が得られない。
空隙率Pは、次のような計算により求めることができる。エンボス加工が施された太陽電池封止材の、見掛けの体積V(mm)は、太陽電池封止材の最大厚みtmax(mm)と単位面積(例えば1m=1000×1000=10mm)との積によって、下記式(a)のようにして算出される。
(mm)=tmax(mm)×10(mm) (a)
一方、この単位面積の太陽電池封止材の実際の体積V(mm)は、太陽電池封止材を構成する樹脂の比重ρ(g/mm)と単位面積(1m)当りの太陽電池封止材の実際の重さW(g)と、を下記式(b)に当てはめることにより算出される。
(mm)=W/ρ (b)
太陽電池封止材の単位面積当りの凹部の合計体積V(mm)は、下記式(c)に示されるように、「太陽電池封止材の見掛けの体積V」から「実際の体積V」を差し引くことによって算出される。
(mm)=V−V=V−(W/ρ) (c)
従って、空隙率(%)は次のようにして求めることができる。
空隙率P(%)=V/V×100
=(V−(W/ρ))/V×100
=1−W/(ρ・V)×100
=1−W/(ρ・tmax・10)×100
空隙率(%)は、上記の計算式によって求めることができるが、実際の太陽電池封止材の断面やエンボス加工が施された面を顕微鏡撮影し、画像処理等することによって求めることもできる。
エンボス加工により形成される凹部の深さは、太陽電池封止材の最大厚みの20〜95%であることが好ましく、50〜95%であることがより好ましく、65〜95%であることがより好ましい。シートの最大厚みtmaxに対する凹部の深さDの百分比を、凹部の「深さ率」と称する場合がある。
エンボス加工の凹部の深さとは、エンボス加工による太陽電池封止材の凹凸面の凸部の最頂部と凹部の最深部との高低差Dを示す。また、太陽電池封止材の最大厚みtmaxとは、太陽電池封止材の一方の面にエンボス加工してある場合、一方の凸部の最頂部から他方の面までの(太陽電池封止材厚さ方向の)距離を示し;太陽電池封止材の両方の面にエンボス加工が施されている場合は、一方の面の凸部の最頂部から他方の凸部の最頂部までの(太陽電池封止材厚さ方向の)距離を示す。
エンボス加工は、太陽電池封止材の片面に施されていても、両面に施されていてもよい。エンボス加工の凹部の深さを大きくする場合は、太陽電池封止材の片面にのみ形成するのが好ましい。エンボス加工が太陽電池封止材の片面にのみ施されている場合、太陽電池封止材の最大厚みtmaxは0.01mm〜2mmであり、好ましくは0.05〜1mmであり、さらに好ましくは0.1〜1mmであり、さらに好ましくは0.15mm〜1mmであり、さらに好ましくは0.2〜1mmであり、さらに好ましくは0.2〜0.9mmであり、さらに好ましくは0.3〜0.9mmであり、最も好ましくは0.3〜0.8mmである。太陽電池封止材の最大厚みtmaxがこの範囲内であると、ラミネート工程における、ガラス、太陽電池セル、薄膜電極等の破損を抑制でき、比較的低温でも太陽電池モジュールのラミネート成形ができるので好ましい。また、太陽電池封止材は、十分な光線透過率を確保でき、それを用いた太陽電池モジュールは高い光発電量を有する。
更に、そのシートは、太陽電池モジュールサイズに合わせて裁断された枚葉形式、又は太陽電池モジュールを作製する直前にサイズに合わせて裁断可能なロール形式にて太陽電池封止材として用いることができる。本発明の好ましい実施形態であるシート状の太陽電池封止材(太陽電池用封止シート)は、太陽電池封止材からなる層を少なくとも一層有していればよい。従って、本発明の太陽電池封止材からなる層の数は、一層であってもよいし、二層以上であってもよい。構造を単純にしてコストを下げる観点、及び層間での界面反射を極力小さくし、光を有効に活用する観点等からは、一層であることが好ましい。
太陽電池用封止シートは、本発明の太陽電池封止材からなる層のみで構成されていてもよいし、太陽電池封止材を含有する層以外の層(以下、「その他の層」とも記す)を有していてもよい。その他の層の例としては、目的で分類するならば、表面又は裏面保護のためのハードコート層、接着層、反射防止層、ガスバリア層、防汚層等を挙げることができる。材質で分類するならば、紫外線硬化性樹脂からなる層、熱硬化性樹脂からなる層、ポリオレフィン樹脂からなる層、カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる層、フッ素含有樹脂からなる層、環状オレフィン(共)重合体からなる層、無機化合物からなる層等を挙げることができる。
本発明の太陽電池封止材からなる層と、その他の層との位置関係には特に制限はなく、本発明の目的との関係で好ましい層構成が適宜選択される。即ち、その他の層は、2以上の太陽電池封止材からなる層の間に設けられてもよいし、太陽電池用封止シートの最外層に設けられてもよいし、それ以外の箇所に設けられてもよい。また、太陽電池封止材からなる層の片面にのみその他の層が設けられてもよいし、両面にその他の層が設けられてもよい。その他の層の層数に特に制限はなく、任意の数のその他の層を設けることができるし、その他の層を設けなくともよい。
構造を単純にしてコストを下げる観点、及び界面反射を極力小さくし光を有効に活用する観点等からは、その他の層を設けず、本発明の太陽電池封止材からなる層のみで太陽電池用封止シートを作製すればよい。但し、目的との関係で必要又は有用なその他の層があれば、適宜そのようなその他の層を設ければよい。その他の層を設ける場合における、本発明の太陽電池封止材からなる層と他の層との積層方法については特に制限はないが、キャスト成形機、押出シート成形機、インフレーション成形機、射出成形機等の公知の溶融押出機を用いて共押出して積層体を得る方法、或いは予め成形された一方の層上に他方の層を溶融又は加熱ラミネートして積層体を得る方法が好ましい。また、適当な接着剤(例えば、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂(三井化学社製の商品名「アドマー(登録商標)」、三菱化学社製の商品名「モディック(登録商標)」等)、不飽和ポリオレフィン等の低(非)結晶性軟質重合体、エチレン/アクリル酸エステル/無水マレイン酸三元共重合体(住化シーディエフ化学社製の商品名「ボンダイン(登録商標)」等)をはじめとするアクリル系接着剤、エチレン/酢酸ビニル系共重合体、又はこれらを含む接着性樹脂組成物等)を用いたドライラミネート法、或いはヒートラミネート法等により積層してもよい。接着剤としては、120〜150℃程度の耐熱性があるものが好ましく使用され、ポリエステル系或いはポリウレタン系接着剤等が好適なものとして例示される。また、両層の接着性を改良するために、例えば、シラン系カップリング処理、チタン系カップリング処理、コロナ処理、プラズマ処理等を用いてもよい。
2.太陽電池モジュールについて
太陽電池モジュールは、例えば、通常、多結晶シリコン等により形成された太陽電池素子を太陽電池用封止シートで挟み積層し、更に、表裏両面を保護シートでカバーした結晶型太陽電池モジュールが挙げられる。即ち、典型的な太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール用保護シート(表面保護部材)/太陽電池用封止シート/太陽電池素子/太陽電池用封止シート/太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護部材)という構成になっている。但し、本発明の好ましい実施形態の1つである太陽電池モジュールは、上記の構成には限定されず、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の各層の一部を適宜省略し、又は上記以外の層を適宜設けることができる。上記以外の層としては、例えば接着層、衝撃吸収層、コーティング層、反射防止層、裏面再反射層、及び光拡散層等を挙げることができる。これらの層は、特に限定はないが、各層を設ける目的や特性を考慮して、適切な位置に設けることができる。
(結晶シリコン系の太陽電池モジュール)
図1は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に示す断面図である。なお、図1においては、結晶シリコン系の太陽電池モジュール20の構成の一例が示されている。図1に示されるように、太陽電池モジュール20は、インターコネクタ29により電気的に接続された複数の結晶シリコン系の太陽電池セル22と、それを挟持する一対の表面保護部材24と裏面保護部材26とを有し、これらの保護部材と複数の太陽電池セル22との間に、封止層28が充填されている。封止層28は、本発明の太陽電池用封止シートを貼り合わせた後、加熱圧着されて得られ、太陽電池セル22の受光面及び裏面に形成された電極と接している。電極とは、太陽電池セル22の受光面及び裏面にそれぞれ形成された集電部材であり、後述する集電線、タブ付用母線、及び裏面電極層等を含む。
図2は、太陽電池セルの受光面と裏面の一構成例を模式的に示す平面図である。図2においては、太陽電池セル22の受光面22Aと裏面22Bの構成の一例が示されている。図2(A)に示されるように、太陽電池セル22の受光面22Aには、ライン状に多数形成された集電線32と、集電線32から電荷を収集するとともに、インターコネクタ29と接続されるタブ付用母線(バスバー)34Aと、が形成されている。また、図2(B)に示されるように、太陽電池セル22の裏面22Bには、全面に導電層(裏面電極)36が形成され、その上に導電層36から電荷を収集するとともに、インターコネクタ29と接続されるタブ付用母線(バスバー)34Bが形成されている。集電線32の線幅は、例えば0.1mm程度であり;タブ付用母線34Aの線幅は、例えば2〜3mm程度であり;タブ付用母線34Bの線幅は、例えば5〜7mm程度である。集電線32、タブ付用母線34A及びタブ付用母線34Bの厚みは、例えば20〜50μm程度である。
集電線32、タブ付用母線34A、及びタブ付用母線34Bは、導電性が高い金属を含むことが好ましい。このような導電性の高い金属の例には、金、銀、銅等が含まれるが、導電性や耐腐食性が高い点などから、銀や銀化合物、銀を含有する合金等が好ましい。導電層36は、導電性の高い金属だけでなく、受光面で受けた光を反射させて太陽電池セルの光電変換効率を向上させるという観点等から、光反射性の高い成分、例えばアルミニウムを含むことが好ましい。集電線32、タブ付用母線34A、タブ付用母線34B、及び導電層36は、太陽電池セル22の受光面22A又は裏面22Bに、前記導電性の高い金属を含む導電材塗料を、例えばスクリーン印刷により50μmの塗膜厚さに塗布した後、乾燥し、必要に応じて例えば600〜700℃で焼き付けすることにより形成される。
表面保護部材24は、受光面側に配置されることから、透明である必要がある。表面保護部材24の例には、透明ガラス板や透明樹脂フィルム等が含まれる。一方、裏面保護部材26は透明である必要はなく、その材質は特に限定されない。裏面保護部材26の例にはガラス基板やプラスチックフィルム等が含まれるが、耐久性や透明性の観点からガラス基板が好適に用いられる。
太陽電池モジュール20は、任意の製造方法で得ることができる。太陽電池モジュール20は、例えば、裏面保護部材26、太陽電池用封止シート、複数の太陽電池セル22、太陽電池用封止シート、及び表面保護部材24をこの順に積層した積層体を得る工程;該積層体を、ラミネーター等により加圧し貼り合わせ、同時に必要に応じて加熱する工程;前記工程の後、さらに必要に応じて積層体を加熱処理し、前記封止材を硬化する工程により得ることができる。更に、例えばシランガスから化学気相成長(CVD)させてできる数μmの薄いアモルファスシリコン膜を、ガラスやフィルムの基板上に形成し、必要に応じて更に銀等の電極をスパッタした太陽電池素子を用いて、該太陽電池素子、太陽電池用封止シート、及び太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護部材)の順に積層した薄膜系(アモルファス系)太陽電池モジュールも挙げられる。
(薄膜シリコン系(アモルファスシリコン系)の太陽電池モジュール)
薄膜シリコン系の太陽電池モジュールは、(1)表面保護部材(ガラス基板)/薄膜太陽電池セル/封止層/裏面保護部材をこの順に積層したもの;(2)表面保護部材/封止層/薄膜太陽電池セル/封止層/裏面保護部材をこの順に積層したもの等でありうる。表面保護部材、裏面保護部材、及び封止層は、前述の「結晶シリコン系の太陽電池モジュール」の場合と同様である。
(1)の態様における薄膜太陽電池セルは、例えば、透明電極層/pin型シリコン層/裏面電極層をこの順に含む。透明電極層の例には、In、SnO、ZnO、CdSnO、ITO(InにSnを添加したもの)等の半導体系酸化物が含まれる。裏面電極層は、例えば銀薄膜層を含む。各層は、プラズマCVD(ケミカル・ベ−パ・デポジション)法やスパッタ法により形成される。封止層は、裏面電極層(例えば銀薄膜層)と接するように配置される。透明電極層は、表面保護部材上に形成されるので、表面保護部材と透明電極層との間に封止層は配置されないことが多い。
(2)の態様における薄膜太陽電池セルは、例えば、透明電極層/pin型シリコン層/金属箔、又は耐熱性高分子フィルム上に配置された金属薄膜層(例えば、銀薄膜層)、をこの順に含む。金属箔の例には、ステンレススチール箔等が含まれる。耐熱性高分子フィルムの例には、ポリイミドフィルム等が含まれる。透明電極層及びpin型シリコン層は、前述と同様、CVD法やスパッタ法により形成される。つまり、pin型シリコン層は、金属箔、又は耐熱性高分子フィルム上に配置された金属薄膜層に形成され;更に透明電極層は、pin型シリコン層に形成される。また、耐熱性高分子フィルム上に配置される金属薄膜層もCVD法やスパッタ法により形成されうる。
この場合、封止層は、透明電極層と表面保護部材との間;及び金属箔又は耐熱性高分子フィルムと裏面保護部材との間にそれぞれ配置される。このように、太陽電池用封止シートから得られる封止層は、太陽電池セルの集電線、タブ付用母線、及び導電層等の電極と接している。また(2)の態様における薄膜太陽電池セルは、シリコン層が、結晶シリコン系の太陽電池セルに比べて薄いため、太陽電池モジュール製造時の加圧や前記モジュール稼動時の外部からの衝撃により破損しにくい。このため、結晶シリコン系の太陽電池モジュールに用いられるものよりも薄膜太陽電池モジュールに用いる太陽電池用封止シートの柔軟性は低くてもよい。一方、上記薄膜太陽電池セルの電極は上述のように金属薄膜層であるため、腐食により劣化した場合、発電効率が著しく低下する恐れがある。従って、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)よりも柔軟性に劣るが分解ガスの発生源となる架橋剤を必ずしも必要としない、エチレン系樹脂組成物からなるシートを含む本発明の太陽電池用封止シートは、薄膜太陽電池モジュール用の太陽電池用封止シートとしてより好適に用いられる。
また、その他の太陽電池モジュールとして、太陽電池セルにシリコンを用いた太陽電池モジュールがある。太陽電池セルにシリコンを用いた太陽電池モジュールには、結晶シリコンとアモルファスシリコンを積層したハイブリッド型(HIT型)太陽電池モジュール、吸収波長域の異なるシリコン層を積層した多接合型(タンデム型)太陽電池モジュール、太陽電池セルの受光面の反対側に設けられた裏面側にpドープ領域とnドープ領域とを交互に設けたバックコンタクト型太陽電池モジュール、無数の球状シリコン粒子(直径1mm程度)と集光能力を上げる直径2〜3mmの凹面鏡(電極を兼ねる)を組み合わせた球状シリコン型太陽電池モジュールなどが挙げられる。また、太陽電池セルにシリコンを用いた太陽電池モジュールには、従来のpin接合構造を持つアモルファスシリコン型のp型窓層の役割を、「絶縁された透明電極」から「電界効果によって誘起される反転層」に置き換えた構造を持つ電界効果型太陽電池モジュール等も挙げられる。また、太陽電池セルに単結晶のGaAsを用いたGaAs系太陽電池モジュール;太陽電池セルとしてシリコンの代わりに、Cu、In、Ga、Al、Se、S等からなるカルコパイライト系と呼ばれるI−III−VI族化合物を用いたCIS又はCIGS系(カルコパイライト系)太陽電池モジュール;太陽電池セルとしてCd化合物薄膜を用いたCdTe−CdS系太陽電池、CuZnSnS(CZTS)太陽電池モジュール等が挙げられる。本発明の太陽電池封止材は、これら全ての太陽電池モジュールの太陽電池封止材として用いることができる。
特に、太陽電池モジュ−ルを構成する光起電力素子の下に積層する充填材層は、光起電力素子の上部に積層される充填材層・電極・裏面保護層との接着性を有することが必要である。また、光起電力素子としての太陽電池素子の裏面の平滑性を保持するために、熱可塑性を有することが必要である。更に、光起電力素子としての太陽電池素子を保護するために、耐スクラッチ性、衝撃吸収性等に優れていることが必要である。
上記充填材層としては、耐熱性を有することが望ましい。特に、太陽電池モジュ−ル製造の際、真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等における加熱作用や、太陽電池モジュ−ル等の長期間の使用における太陽光等の熱の作用等により、充填材層を構成するエチレン系樹脂組成物が変質したり、劣化ないし分解したりしないことが望ましい。仮に、該エチレン系樹脂組成物に含まれる添加剤等が溶出したり、分解物が生成したりすると、それらが太陽電池素子の起電力面(素子面)に作用し、その機能、性能等を劣化させてしまうことになる。このため、耐熱性は、太陽電池モジュ−ルの充填材層の有する特性として必要不可欠のものである。更に、上記充填材層は、防湿性に優れていることが好ましい。この場合、太陽電池モジュールの裏面側からの水分の透過を防ぐことができ、太陽電池モジュールの光起電力素子の腐食、劣化を防ぐことができる。
上記充填材層は、光起電力素子の上に積層する充填剤層と異なり、必ずしも透明性を有することを必要としない。本発明の太陽電池封止材は、上記の特性を有しており、結晶型太陽電池モジュールの裏面側の太陽電池封止材、水分浸透に弱い薄膜型太陽電池モジュールの太陽電池封止材として好適に用いることができる。
(太陽電池モジュール用表面保護部材)
太陽電池モジュールに用いられる太陽電池モジュール用表面保護部材は、特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能を有することが好ましい。また、太陽光を有効に活用するために、光学ロスの小さい、透明性の高いシートであることが好ましい。
太陽電池モジュール用表面保護部材の材料としては、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン(共)重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等からなる樹脂フィルムやガラス基板等が挙げられる。樹脂フィルムは、好ましくは、透明性、強度、コスト等の点で優れたポリエステル樹脂、特にポリエチレンテレフタレート樹脂や、耐侯性のよいフッ素樹脂等である。フッ素樹脂の例としては、四フッ化エチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリ四フッ化エチレン樹脂(TFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂(CTFE)がある。耐候性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性及び機械的強度の両立では四フッ化エチレン−エチレン共重合体が優れている。また、封止材層等の他の層を構成する材料との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理を表面保護部材に行うことが望ましい。また、機械的強度向上のために延伸処理が施してあるシート、例えば2軸延伸のポリプロピレンシートを用いることも可能である。
太陽電池モジュール用表面保護部材としてガラス基板を用いる場合、ガラス基板は、波長350〜1400nmの光の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。かかるガラス基板としては、赤外部の吸収の少ない白板ガラスを使用するのが一般的であるが、青板ガラスであっても厚さが3mm以下であれば太陽電池モジュールの出力特性への影響は少ない。また、ガラス基板の機械的強度を高めるために熱処理により強化ガラスを得ることができるが、熱処理無しのフロート板ガラスを用いてもよい。また、ガラス基板の受光面側に反射を抑えるために反射防止のコーティングをしてもよい。
(太陽電池モジュール用裏面保護部材)
太陽電池モジュールに用いられる太陽電池モジュール用裏面保護部材は、特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、上述の表面保護部材と同様に、耐候性、機械強度等の諸特性を求められる。従って、表面保護部材と同様の材質で太陽電池モジュール用裏面保護部材を構成してもよい。即ち、表面保護部材として用いられる上述の各種材料を、裏面保護部材としても用いることができる。特に、ポリエステル樹脂、及びガラスを好ましく用いることができる。また、裏面保護部材は、太陽光の通過を前提としないため、表面保護部材で求められる透明性は必ずしも要求されない。そこで、太陽電池モジュールの機械的強度を増すために、或いは温度変化による歪、反りを防止するために、補強板を張り付けてもよい。補強板は、例えば、鋼板、プラスチック板、FRP(ガラス繊維強化プラスチック)板等を好ましく使用することができる。
更に、本発明の太陽電池封止材が、太陽電池モジュール用裏面保護部材と一体化していてもよい。太陽電池封止材と太陽電池モジュール用裏面保護部材とを一体化させることにより、モジュール組み立て時に太陽電池封止材及び太陽電池モジュール用裏面保護部材をモジュールサイズに裁断する工程を短縮できる。また、太陽電池封止材と太陽電池モジュール用裏面保護部材とをそれぞれレイアップする工程を、一体化したシートでレイアップする工程にすることで、レイアップ工程を短縮・省略することもできる。太陽電池封止材と太陽電池モジュール用裏面保護部材とを一体化させる場合における、太陽電池封止材と太陽電池モジュール用裏面保護部材の積層方法は、特に制限されない。積層方法には、キャスト成形機、押出シート成形機、インフレーション成形機、射出成形機等の公知の溶融押出機を用いて共押出して積層体を得る方法や;予め成形された一方の層上に、他方の層を溶融或いは加熱ラミネートして積層体を得る方法が好ましい。
また、適当な接着剤(例えば、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂(三井化学社製の商品名「アドマー(登録商標)」、三菱化学社製の商品名「モディック(登録商標)」等)、不飽和ポリオレフィン等の低(非)結晶性軟質重合体、エチレン/アクリル酸エステル/無水マレイン酸三元共重合体(住化シーディエフ化学社製の商品名「ボンダイン(登録商標)」等)をはじめとするアクリル系接着剤、エチレン/酢酸ビニル系共重合体、又はこれらを含む接着性樹脂組成物等)を用いたドライラミネート法、或いはヒートラミネート法等により積層してもよい。
接着剤としては、120〜150℃程度の耐熱性があるものが好ましく、具体的にはポリエステル系又はポリウレタン系接着剤などが好ましい。また、二つの層の接着性を向上させるために、少なくとも一方の層に、例えばシラン系カップリング処理、チタン系カップリング処理、コロナ処理、プラズマ処理等を施してもよい。
(太陽電池素子)
太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子は、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば、特に制限はない。太陽電池素子は、例えば、シリコン(単結晶系、多結晶系、非結晶(アモルファス)系)太陽電池、化合物半導体(III−III族、II−VI族、その他)太陽電池、湿式太陽電池、有機半導体太陽電池等を用いることができる。これらのなかでは、発電性能とコストとのバランス等の観点から、多結晶シリコン太陽電池が好ましい。
シリコン太陽電池素子、化合物半導体太陽電池素子とも、太陽電池素子として優れた特性を有しているが、外部からの応力、衝撃等により破損し易いことで知られている。本発明の太陽電池封止材は、柔軟性に優れているので、太陽電池素子への応力、衝撃等を吸収して、太陽電池素子の破損を防ぐ効果が大きい。従って、本発明の太陽電池モジュールにおいては、本発明の太陽電池封止材からなる層が、太陽電池素子と直接的に接合されていることが望ましい。また、太陽電池封止材が熱可塑性を有していると、一旦、太陽電池モジュールを作製した後であっても、比較的容易に太陽電池素子を取り出すことができるため、リサイクル性に優れている。本発明の太陽電池封止材を構成するエチレン系樹脂組成物は、熱可塑性を有するため、太陽電池封止材全体としても熱可塑性を有しており、リサイクル性の観点からも好ましい。
(電極)
太陽電池モジュールに用いられる電極の構成及び材料は、特に限定されないが、具体的な例では、透明導電膜と金属膜の積層構造を有する。透明導電膜は、SnO、ITO、ZnO等からなる。金属膜は、銀、金、銅、錫、アルミニウム、カドミウム、亜鉛、水銀、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケル、バナジウム等の金属からなる。これらの金属膜は、単独で用いられてもよいし、複合化された合金として用いられてもよい。透明導電膜と金属膜とは、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成される。
(太陽電池モジュールの製造方法)
太陽電池モジュールの製造に当たっては、太陽電池封止材からなるシートを予め作っておき、封止材が溶融する温度で圧着するという従来同様のラミネート方法によって、ラミネート温度が120〜170℃の範囲で、既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、太陽電池封止材は特定の有機過酸化物を含有することで優れた架橋特性を有しており、モジュールの形成において二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、モジュールの生産性を格段に改良することができる。
本発明の太陽電池封止材は、上記ラミネート条件でラミネート加工されることで、ゲル分率の算出として、例えば、太陽電池モジュールより封止材シートサンプル1gを採取し、沸騰キシレンでのソックスレー抽出を10時間行い、30メッシュでのステンレスメッシュでろ過後、メッシュを110℃にて8時間減圧乾燥を行い、メッシュ上の残存量より算出した場合、ゲル分率が70〜95%、好ましくは、70〜90%の範囲にある。ゲル分率が70%未満であると、太陽電池封止材の耐熱性が不十分であり、85℃×85%RHでの恒温恒湿試験、ブラックパネル温度83℃での高強度キセノン照射試験、−40℃〜90℃でのヒートサイクル試験、耐熱試験での接着性が低下する傾向にある。ゲル分率が95%超過であると、太陽電池封止材の柔軟性が低下し、−40℃〜90℃でのヒートサイクル試験での温度追従性が低下するため、剥離等が発生する場合がある。
(発電設備)
本発明の太陽電池モジュールは、生産性、発電効率、寿命等に優れている。このため、この様な太陽電池モジュールを用いた発電設備は、コスト、発電効率、寿命等に優れ、実用上高い価値を有する。上記の発電設備は、家屋の屋根に設置する、キャンプ等のアウトドア向けの移動電源として利用する、自動車バッテリーの補助電源として利用する等の、屋外、屋内を問わず長期間の使用に好適である。
以下、本発明を実施例に基づいて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。
(1)測定方法
[エチレン単位及びα−オレフィン単位の含有割合]
試料0.35gをヘキサクロロブタジエン2.0mlに加熱溶解させて得られた溶液をグラスフィルター(G2)濾過した後、重水素化ベンゼン0.5mlを加え、内径10mmのNMRチューブに装入した。日本電子製のJNM GX−400型NMR測定装置を使用し、120℃で13C−NMR測定を行った。積算回数は8000回以上とした。得られた13C−NMRスペクトルより、共重合体中のエチレン単位の含有割合、及びα−オレフィン単位の含有割合を定量した。
[MFR]
ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件にてエチレン・α−オレフィン共重合体のMFRを測定した。
[密度]
ASTM D1505に準拠して、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度を測定した。
[ショアA硬度]
エチレン・α−オレフィン共重合体を190℃、加熱4分、10MPaで加圧した後、10MPaで常温まで5分間加圧冷却して3mm厚のシートを得た。得られたシートを用いて、ASTM D2240に準拠してエチレン・α−オレフィン共重合体のショアA硬度を測定した。
[ガラス接着強度]
太陽電池用の表面保護部材である透明ガラス板と、厚さ500μmのシートサンプルとを積層して真空ラミネーター内に仕込み、150℃に温調したホットプレート上に載せて3分間減圧、15分間加熱し、透明ガラス板/シートサンプルの積層体であるガラス接着強度用サンプルを作製した。このガラス接着強度用サンプルのシートサンプル層を10mm幅に切り、ガラスとの剥離強度(ガラス接着強度)を180度ピールにて測定した。測定には、インストロン社製の引張試験機(商品名「Instron1123」)を使用した。180度ピールにて、スパン間30mm、引張速度30mm/分で23℃にて測定を行い、3回の測定の平均値を採用した。
[金属接着強度]
太陽電池用の表面保護部材である透明ガラス板と、厚さ500μmのシートサンプルと銅箔(新日鐵化学製、ESPANEX SB12−25−12CE)と厚さ500μmのシートサンプルとを積層して真空ラミネーター内に仕込み、150℃に温調したホットプレート上に載せて3分間減圧、15分間加熱し、透明ガラス板/シートサンプル/銅箔/シートサンプルの積層体である金属接着強度用サンプルを作製した。この金属接着強度用サンプルのシートサンプル層を15mm幅に切り、銅箔との剥離強度(金属接着強度)を180度ピールにて測定した。測定には、インストロン社製の引張試験機(商品名「Instron1123」)を使用した。180度ピールにて、スパン間30mm、引張速度30mm/分で23℃にて測定を行い、3回の測定の平均値を採用した。
[全光線透過率]
波長350〜800nmの範囲内において吸収域を有しない白板ガラスを使用し、白板ガラス/シートサンプル/白板ガラスの構成で、上記接着強度用サンプルの調製と同様の条件で積層体を得た。日立製作所社製の分光光度計(商品名「U−3010」)にφ150mmの積分球を取り付けたものを使用し、350〜800nmの波長域における、上記積層体中のシートサンプルの分光全光線透過率を測定した。そして、測定結果に、標準光D65及び標準視感効率V(λ)を乗じ、可視光の全光線透過率(Tvis)を算出した。
[体積固有抵抗]
得られたシートを10cm×10cmのサイズに裁断した後、150℃、真空3分、加圧15分でラミネートして測定用の架橋シートを作製した。作製した架橋シートの体積固有抵抗(Ω・cm)を、JIS K6911に準拠し、印加電圧500Vで測定した。なお、測定時、高温測定チャンバー「12708」(アドバンスト社製)を用いて温度100±2℃とし、微小電流計「R8340A」(アドバンスト社製)を使用した。
[セル割れ]
厚さ150μmのシリコンセルをインゴットより切削採取し、白板ガラス/シートサンプル/シリコンセル/シートサンプル/PET製バックシートの構成で、上記接着強度用サンプルの調製と同様の条件で積層体を得た。得られた積層体内のシリコンセルを目視観察し、割れを評価した。
[架橋特性]
(最適架橋時間Tc90)
得られたシートサンプルの架橋曲線を、キュラストメーター((株)オリエンテック社製、CURELASTOMETER−V型)を用いて、JIS−K6300−2に準じて150℃で30分の条件で、最大トルク値S'maxと最小トルク値S'minとの差分の90%に相当するトルク値と、最低トルク値S'minとの和に相当するトルク値に到達するまでの時間Tc90(分)を測定した。
[気泡]
青色ガラス(3mm厚み×12cm×7.5cm)の上に、シートサンプルを置き、ついでその上に、3cm角に切った厚さ0.2mmのアルミ板を2cmの間隔をおいて2枚置き、1cm幅×3cm長さのポリテトラフルオロエチレン基材製の粘着テープで止めた。次いでその上に、シートサンプルをさらに置き、最後にPET系バックシートを重ねて、150℃に温調したホットプレート上に載せて3分間減圧、15分間加熱で貼り合わせを行い架橋・接着をした後の外観を観察した(初期膨れ)。さらに、130℃のオーブンに入れ、250時間の耐熱試験を実施した後の外観を観察した(耐熱試験後膨れ)。以下の基準に従って気泡発生を評価した。
○:とくに外観変化無し
△:粘着テープを貼った箇所にわずかな形状変化が発生
×:粘着テープを貼った箇所に膨れが発生
[シートブロッキング性]
シートサンプルのエンボス面を上側にして二枚重ね、ガラス/シートサンプル/シートサンプル/ガラスの構成で、エンボス面を上側にし、その上に400gの重りを乗せた。40℃のオーブンで24時間放置した後、取り出して室温まで冷却し、シートの剥離強度を測定した。測定には、インストロン社製の引張試験機(商品名「Instron1123」)を使用し、シート間の180度ピールにて、スパン間30mm、引張速度10mm/分、23℃の条件で行った。3回の測定値の平均値を採用し、以下の基準に従ってシートブロッキング性を評価した。
良好:剥離強度が50gf/cm未満
ややブロッキングあり:剥離強度が50〜100gf/cm
ブロッキングあり:剥離強度が100gf/cm超
(2)エチレン・α−オレフィン共重合体の合成
(合成例1)
撹拌羽根を備えた内容積50Lの連続重合器の一つの供給口に、共触媒としてメチルアルミノキサンのトルエン溶液を1.95mmol/hr、主触媒として[ジメチル(t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロライドのヘキサン溶液を0.013mmol/hr、スカベンジャーとしてトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を9.75mmol/hrの割合で供給し、触媒溶液と重合溶媒として用いる脱水精製したノルマルヘキサンの合計が20L/hrとなるように脱水精製したノルマルヘキサンを連続的に供給した。同時に重合器の別の供給口に、エチレンを3kg/hr、1−ブテンを5kg/hr、水素を100NL/hrの割合で連続供給し、重合温度90℃、全圧3MPaG、滞留時間1.0時間の条件下で連続溶液重合を行った。重合器で生成したエチレン・α−オレフィン共重合体のノルマルヘキサン/トルエン混合溶液は、重合器の底部に設けられた排出口を介して連続的に排出させ、エチレン・α−オレフィン共重合体のノルマルヘキサン/トルエン混合溶液が150〜190℃となるように、ジャケット部が3〜25kg/cmスチームで加熱された連結パイプに導いた。なお、連結パイプに至る直前には、触媒失活剤であるメタノールが注入される供給口が付設されており、約0.75L/hrの速度でメタノールを注入してエチレン・α−オレフィン共重合体のノルマルヘキサン/トルエン混合溶液に合流させた。スチームジャケット付き連結パイプ内で約190℃に保温されたエチレン・α−オレフィン共重合体のノルマルヘキサン/トルエン混合溶液は、約4.3MPaGを維持するように、連結パイプ終端部に設けられた圧力制御バルブの開度の調整によって連続的にフラッシュ槽に送液された。なお、フラッシュ槽内への移送においては、フラッシュ槽内の圧力が約0.1MPaG、フラッシュ槽内の蒸気部の温度が約180℃を維持するように溶液温度と圧力調整バルブ開度設定が行われた。その後、ダイス温度を180℃に設定した単軸押出機を通し、水槽にてストランドを冷却し、ペレットカッターにてストランドを切断し、ペレットとしてエチレン・α−オレフィン共重合体を得た。収量は2.1kg/hrであった。物性を表1に示す。
(合成例2〜9)
主触媒、共触媒、スカベンジャーのそれぞれの濃度、1−ブテン、水素の供給量、1−ブテンに代えて1―オクテンを供給、重合温度、重合圧力等の重合条件を変更したこと以外は、前述の合成例1と同様の条件でエチレン・α−オレフィン共重合体を得た。得られた共重合体(A)の物性を表1に示す。
Figure 0005259891
(3)太陽電池封止材(シート)の製造
(実施例1)
合成例1のエチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、エチレン性不飽和シラン化合物としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを0.3重量部、有機過酸化物として1時間半減期温度が116℃の1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサンの炭化水素系液体で80%希釈された混合液(有機過酸化物1)を1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン換算で0.7重量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレートを1.2重量部、紫外線吸収剤として2−ヒドロキシ−4−ノルマル−オクチルオキシベンゾフェノンを0.4重量部、ヒンダードアミン型光安定剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートを0.2重量部、及びヒンダードフェノール系酸化防止剤としてペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]0.05重量部を配合した。
サーモ・プラスチック社製の単軸押出機(スクリュー径20mmφ、L/D=28)にコートハンガー式T型ダイス(リップ形状:270×0.8mm)を装着し、ダイス温度100℃の条件下、ロール温度30℃、巻き取り速度1.0m/minで、第1冷却ロールにエンボスロールを用いて成形を行い、厚み500μmのエンボスシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの空隙率は28%であった。得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
(実施例2〜5)
表2に示す配合としたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてエンボスシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの空隙率は全て28%であった。得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
(比較例1〜6)
表2に示す配合としたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてエンボスシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの空隙率はいずれも28%であった。得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
(比較例7〜9)
エチレン・α−オレフィン共重合体に変えて酢酸ビニルを26重量%含有し、MFRが15g/10分であるエチレン・酢酸ビニル重合体を用いた以外は、表2に示す配合としたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてエンボスシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの空隙率はいずれも28%であった。得られたシートの各種評価結果を表2に示す。
表2、及び、後述する表3中、有機過酸化物1〜5は、下記のとおりである。
有機過酸化物1:1時間半減期温度;116℃;1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン/炭化水素系液体80重量%希釈品
有機過酸化物2:1時間半減期温度;102℃;1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン/炭化水素系液体85重量%希釈品
有機過酸化物3:1時間半減期温度;121℃;t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート
有機過酸化物4:1時間半減期温度;140℃;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン
有機過酸化物5:1時間半減期温度;107℃;1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン/純品90重量%
Figure 0005259891
(実施例6〜8)
表3に示す配合とし、表面温度を100℃に調整した、東洋精機社製のミキシングロール(二本ロール、ロール径:5インチ、回転数:18,15rpm)に、上記で配合したエチレン系組成物を100g仕込み、カレンダーロールでの成形を行い、厚み500μmのカレンダーシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの各種評価結果を表3に示す。
(比較例10)
表3に示す配合としたこと以外は、前述の実施例6と同様にして厚み500μmのカレンダーシート(太陽電池封止材シート)を得た。得られたシートの各種評価結果を表3に示す。
Figure 0005259891
本発明の太陽電池封止材は、透明性、接着性、柔軟性、外観、架橋特性、電気特性及び押出成形性等の諸特性に優れ、さらに太陽電池モジュール製造時のラミ及び架橋プロセス、長期使用中に気泡が発生しないものである。このため、本発明の太陽電池封止材を用いれば、外観が良好であるとともに、性能及びコスト等の経済性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

Claims (15)

  1. 以下のa1)及びa2)−1を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体と、
    1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタールと、
    を含み、
    前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、前記パーオキシケタールが0.1〜0.8未満重量部含まれることを特徴とする太陽電池封止材。
    a1)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60〜85である。
    a2)−1 ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRが10〜50g/10分である。
    Figure 0005259891
    (前記一般式(1)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基であり、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐アルキル基であるか、又はRとRが結合し炭素数5〜9の脂肪族環若しくはアルキル置換脂肪族環を形成していてもよい。)
  2. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体が以下のa3)及びa4)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池封止材。
    a3)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が10〜20mol%である。
    a4)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865〜0.884g/cmである。
  3. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体がエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体であり、且つ以下のa5)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池封止材。
    a5)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が9.99〜19.99mol%であり、且つ非共役ポリエンに由来する構成単位の含有割合が0.01〜5.0mol%である。
  4. 前記パーオキシケタールが下記一般式(2)〜(4)より選択される少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項に記載の太陽電池封止材。
    Figure 0005259891
    (前記一般式(2)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
    Figure 0005259891
    (前記一般式(3)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
    Figure 0005259891
    (前記一般式(4)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
  5. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、シランカップリング剤0.1〜5重量部が含まれる請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池封止材。
  6. 前記太陽電池封止材には、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、及びヒンダートアミン型光安定剤からなる群より選択される少なくとも一種が0.005〜5重量部更に含まれる請求項5に記載の太陽電池封止材。
  7. 前記太陽電池封止材には、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、架橋助剤が0.05〜5重量部更に含まれる請求項6に記載の太陽電池封止材。
  8. シート状である請求項1〜7のいずれか一項に記載の太陽電池封止材。
  9. 請求項8に記載の太陽電池封止材の製造方法であって、
    前記エチレン・α−オレフィン共重合体と、前記一般式(1)で示される前記パーオキシケタールとを含む樹脂組成物を、溶融押出成形にて膜状に成形することを含む太陽電池封止材の製造方法。
  10. 以下のa1)及びa2)−2を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体と、
    1時間半減期温度が100〜135℃の範囲であり且つ下記一般式(1)で示されるパーオキシケタールと、
    を含み、
    前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、前記パーオキシケタールが0.1〜0.8未満重量部含まれることを特徴とする太陽電池封止材。
    a1)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60〜85である。
    a2)−2 ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRが2g/10分以上〜10g/10分未満である。
    Figure 0005259891
    (前記一般式(1)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基であり、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐アルキル基であるか、又はRとRが結合し炭素数5〜9の脂肪族環若しくはアルキル置換脂肪族環を形成していてもよい。)
  11. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体が以下のa3)、a4)及びa5)を満たすことを特徴とする請求項10に記載の太陽電池封止材。
    a3)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が10〜20mol%である。
    a4)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865〜0.884g/cmである。
    a5)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80〜90mol%であるとともに、炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有割合が9.99〜19.99mol%であり、且つ非共役ポリエンに由来する構成単位の含有割合が0.01〜5.0mol%である。
  12. 前記パーオキシケタールが下記一般式(2)〜(4)より選択される少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項10又は11に記載の太陽電池封止材。
    Figure 0005259891
    (前記一般式(2)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
    Figure 0005259891
    (前記一般式(3)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
    Figure 0005259891
    (前記一般式(4)中、Rは、それぞれ独立して炭素数3〜8の直鎖又は分岐アルキル基を示す。)
  13. シート状である請求項10〜12のいずれか一項に記載の太陽電池封止材。
  14. 請求項13に記載の太陽電池封止材の製造方法であって、
    前記エチレン・α−オレフィン共重合体と、前記一般式(1)で示される前記パーオキシケタールとを含む樹脂組成物を、カレンダー成形にて膜状に成形することを含む太陽電池封止材の製造方法。
  15. 表面保護部材と、
    裏面保護部材と、
    太陽電池素子と、
    請求項8又は請求項13に記載の太陽電池封止材を架橋させて形成される、前記太陽電池素子を前記表面保護部材と前記裏面保護部材との間に封止する封止層と、
    を備えた太陽電池モジュール。
JP2013503687A 2011-08-18 2012-08-16 太陽電池封止材、太陽電池封止材の製造方法及び太陽電池モジュール Active JP5259891B1 (ja)

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