JP5331325B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
該前面カバー部材及び該裏面カバー部材は、酸化物基準の質量%表示で、酸化ケイ素(SiO2)68〜72%、酸化アルミニウム(Al2O3)2〜5%、酸化ホウ素(B2O3)2〜5%、酸化カルシウム(CaO)2〜10%、酸化亜鉛(ZnO)0〜5%、酸化ストロンチウム(SrO)0〜5%、酸化バリウム(BaO)0〜1%、酸化マグネシウム(MgO)0〜5%、酸化リチウム(Li2O)0〜5%、酸化ナトリウム(Na2O)5〜10質量%、酸化カリウム(K2O)0〜10%を含有し、前記酸化カルシウム(CaO)と前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化ストロンチウム(SrO)と前記酸化バリウム(BaO)との合計含有量が4〜10%であり、前記酸化リチウム(Li2O)と前記酸化ナトリウム(Na2O)と前記酸化カリウム(K2O)との合計含有量が8〜12%であり、酸化チタン(TiO 2 )の含有量が0.05%未満であるガラス組成を有するガラスフィラーと、非晶性ポリアミド樹脂とを含み、ガラスフィラー含有率が5〜20質量%であり、線膨張係数(×10−5/℃)が3.0〜6.0であり、波長589nmの光における非晶性ポリアミド樹脂とガラスフィラーとの屈折率差が0.002以下であるガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品からなり、
前記前面カバー部材は、平行光線透過率が65%以上、ヘイズが30未満であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。
前記酸化リチウム(Li2O)と前記酸化ナトリウム(Na2O)と前記酸化カリウム(K2O)との合計含有量が、前記ガラスフィラー全体に対して0〜2質量%であり、
前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化バリウム(BaO)との合計含有量が1〜5質量%、かつ、前記酸化チタン(TiO2)と前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化バリウム(BaO)と前記酸化ジルコニウム(ZrO2)との合計含有量が、前記ガラスフィラー全体に対して6〜8質量%であり、
前記酸化ホウ素(B2O3)の含有量が0.1質量%以下であるガラス組成を有することが好ましい。
図1に示すように、この太陽電池モジュール1は、太陽光線が入射する受光面側(表側)に前面カバー部材2が設けられ、受光面とは反対側(裏側)に裏面カバー部材3が設けられている。その前面カバー部材2と裏面カバー部材3との間には、太陽電池セル4が配置されている。太陽電池セル4は、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA樹脂)などの充填材5で封止されている。なお、太陽電池セル4は、インタコネクタ6によって接続されている。
本発明の好ましい第一の態様では、前記ガラスフィラー含有熱可塑性樹脂成形品として、非晶性ポリアミド樹脂とガラスフィラーとを含み、波長589nmの光における非晶性ポリアミド樹脂とガラスフィラーとの屈折率差が0.002以下であるガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品を用いる。このガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品は、透光性を有し、薄型軽量で、曲面形状に成形でき、更に耐候性にも優れることから、優れた前面カバー部材を提供することができる。このガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品は、非晶性ポリアミド樹脂を含む樹脂成分と、ガラスフィラーとを含有する樹脂組成物を成形して得られる。以下、上記ガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品について更に詳しく説明する。
本発明に用いる非晶性ポリアミド樹脂を含む樹脂成分としては、透明性を有する非晶性ポリアミド樹脂を含有するものであれば特に限定されない。ポリアミド樹脂を構成する原料のうち、非対称性の化学構造を有する原料モノマーを用いることにより、透明性を有する非晶性ポリアミド樹脂を得ることができる。また、非晶性ポリアミド樹脂を含む樹脂成分は、非晶性ポリアミド樹脂単独であっても良く、透明性を損なわない範囲でポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム成分などを含む非晶性ポリアミド樹脂のポリマーアロイであってもよい。
本発明のガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品に用いるガラスフィラーは、質量%表示の酸化物基準で、酸化ケイ素(SiO2)68〜74%、酸化アルミニウム(Al2O3)2〜5%、酸化ホウ素(B2O3)2〜5%、酸化カルシウム(CaO)2〜10%、酸化亜鉛(ZnO)0〜5%、酸化ストロンチウム(SrO)0〜5%、酸化バリウム(BaO)0〜1%、酸化マグネシウム(MgO)1〜5%、酸化リチウム(Li2O)0〜5%、酸化ナトリウム(Na2O)5〜12%、酸化カリウム(K2O)0〜10%を含有し、かつ、酸化リチウム(Li2O)と酸化ナトリウム(Na2O)と酸化カリウム(K2O)との合計量が8〜12%となる組成からなるものが好ましい。以下、ガラスフィラーの組成について、質量%を単に%と記して説明する。
本発明の好ましい第二の態様では、前記ガラスフィラー含有熱可塑性樹脂成形品として、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとを含み、波長589nmの光におけるポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとの屈折率差が0.001以下であるガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品を用いる。このガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品は、透光性を有し、薄型軽量で、曲面形状に成形できることから、優れた前面カバー部材を提供することができる。このガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品に用いるガラスフィラー及びポリカーボネート樹脂は、特許第3905120号公報及び特開2007−153729号公報に記載のものを用いることができる。ここでは、その概略を簡単に説明する。
ポリカーボネート樹脂の屈折率(nD)は、一般的に1.580から1.590の範囲にある。本発明に用いられるポリカーボネート樹脂としては、従来公知のポリカーボネート樹脂を用いることができ、特に好ましく用いることができる樹脂としては、例えば、屈折率1.585の「レキサン121R」(日本ジーイープラスチックス社、商品名)や屈折率1.583の「ユーピロンS−2000」(三菱エンジニアリングプラスチックス社、商品名)が挙げられる。
ガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品に用いるガラスフィラーとしては、酸化物基準の質量%表示で、二酸化ケイ素(SiO2)50〜60質量%、酸化アルミニウム(Al2O3)10〜15質量%、酸化カルシウム(CaO)15〜25質量%、酸化チタン(TiO2)3〜5質量%、酸化マグネシウム(MgO)0〜5質量%、酸化亜鉛(ZnO)0〜5質量%、酸化バリウム(BaO)0〜5質量%、酸化ジルコニウム(ZrO2)0〜5質量%、酸化リチウム(Li2O)0〜2質量%、酸化ナトリウム(Na2O)0〜2質量%、酸化カリウム(K2O)0〜2質量%を含有し、
前記酸化リチウム(Li2O)と前記酸化ナトリウム(Na2O)と前記酸化カリウム(K2O)との合計含有量が、前記ガラスフィラー全体に対して0〜2質量%であり、
前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化バリウム(BaO)との合計含有量が1〜5質量%、かつ、前記酸化チタン(TiO2)と前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化バリウム(BaO)と前記酸化ジルコニウム(ZrO2)との合計含有量が、前記ガラスフィラー全体に対して6〜8質量%であり、
前記酸化ホウ素(B2O3)の含有量が0.1質量%以下であるガラス組成を有するものが好ましく用いられる。
本発明において、ガラスフィラーとしては、ガラス繊維、フレーク、ミルドファイバー、パウダー、ビーズ、バルーンから選ばれた少なくとも1種が好ましく使用される。この中でも、ガラス繊維、フレーク、ミルドファイバーから選ばれた少なくとも1種が好ましく、ガラス繊維が最も好ましい。
本発明のガラスフィラー含有熱可塑性樹脂成形品は、樹脂コンパウンドを、従来公知の成形方法、例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、カレンダー成形等により成形して得られる。
ガラスフィラー含有熱可塑性樹脂成形品を用いた本発明のカバー部材の厚さは、任意の厚さでよいが、特に透明性が要求される場合には、0.1〜5mmに調整する必要があり、より好ましくは0.2〜2mmである。カバー部材の厚みが0.1mm未満であると、反りが生じやすく、また、機械的強度が弱く、また成形し難いものとものとなってしまう。また、5mmより大きいと、透明性が損なわれてしまう。
本発明に用いる太陽電池セルは、特に限定されず、シリコン系太陽電池、化合物半導体系太陽電池、有機薄膜系太陽電池、色素増感型太陽電池などがあり、好ましくは曲面等の形状に成形しやすい点から可撓性を有する太陽電池セルである。
本発明の太陽電池モジュールは、前記図1に示したように、太陽光線が入射する受光面側(表側)に前面カバー部材2が設けられ、受光面とは反対側(裏側)に裏面カバー部材3が設けられ、前面カバー部材2と裏面カバー部材3との間に、充填材5で封止された太陽電池セル4が配置されている。充填剤としては、カバー部材に用いる熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度にて架橋する性質を有する樹脂が用いられ、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA樹脂)などが好ましく用いられる。
下記表1に示す組成(質量%)で、ガラス繊維(GF1〜GF4)を製造した。
ガラス繊維(GF4)を用いて、以下の条件でコンパウンドを行い、得られた樹脂コンパウンドを成形して、実施例1、2となるガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品を製造した。
<使用した非晶性ポリアミド樹脂>
非晶性ポリアミド樹脂(GA1):グリルアミドTR90(エムスケミー、nD=1.509、nF=1.516、nC=1.506)
<コンパウンド条件>
・ガラス繊維:13μm径、3mm長のチョップトストランド、集束本数400本
・押し出し機:TEM−35B(東芝機械社製)
・押し出し温度:280℃
・ガラス含有率:10質量%、20質量%
<射出条件>
・成形機:IS−80G(東芝機械社製)
・シリンダー温度:280℃
・金型温度:130℃
ガラス繊維(GF1、GF3)を用いて、以下の条件でコンパウンドを行い、得られた樹脂コンパウンドを成形して、参考実施例1、2となるガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品を製造した。
・使用したポリカーボネート樹脂
ポリカーボネート樹脂(PC):レキサン121R(日本ジーイープラスチック社製、分子量21000、nD=1.585)
・コンパウンド条件
ガラス繊維:13μm径、3mm長のチョップトストランド、集束本数400本
ガラス繊維含有率:10質量%
押し出し機:TEM−35B(東芝機械社製)
押し出し温度:280℃
・射出成形条件
成形機:IS−80G(東芝機械社製)
シリンダー温度:300℃
金型温度:120℃
以下の方法により、太陽電池モジュールを製造した。まず、実施例1のガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品からなる厚さ約1mmの裏面カバー部材上に、充填材となる厚さ約1.5mmの第1EVA樹脂製ラミネートシート(以下EVAシートとする)を載置し、この第1EVAシート上に、多結晶シリコン製の太陽電池セルを載置する。次に、太陽電池セルを覆うように、上記第1EVAシートと同じ厚さの第2EVAシートを載置し、この第2EVAシート上に、裏面カバー部材と同じ実施例1のガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品からなる厚さ約1mmの前面カバー部材を載置して積層物を得る。この積層物を減圧した状態で、150℃に加熱し、第1及び第2EVAシートを硬化させて充填材とし、実施例3の太陽電池モジュールを得た。
2:前面カバー部材
3:裏面カバー部材
4:太陽電池セル
5:充填剤
6:インタコネクタ
Claims (4)
- 太陽光線が入射する側に配設される前面カバー部材と、太陽光線が入射する側とは反対側に該前面カバー部材と対向するように配設される裏面カバー部材と、該前面カバー部材と該裏面カバー部材との間に配設される太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュールであって、
該前面カバー部材及び該裏面カバー部材は、酸化物基準の質量%表示で、酸化ケイ素(SiO2)68〜72%、酸化アルミニウム(Al2O3)2〜5%、酸化ホウ素(B2O3)2〜5%、酸化カルシウム(CaO)2〜10%、酸化亜鉛(ZnO)0〜5%、酸化ストロンチウム(SrO)0〜5%、酸化バリウム(BaO)0〜1%、酸化マグネシウム(MgO)0〜5%、酸化リチウム(Li2O)0〜5%、酸化ナトリウム(Na2O)5〜10質量%、酸化カリウム(K2O)0〜10%を含有し、前記酸化カルシウム(CaO)と前記酸化亜鉛(ZnO)と前記酸化ストロンチウム(SrO)と前記酸化バリウム(BaO)との合計含有量が4〜10%であり、前記酸化リチウム(Li2O)と前記酸化ナトリウム(Na2O)と前記酸化カリウム(K2O)との合計含有量が8〜12%であり、酸化チタン(TiO 2 )の含有量が0.05%未満であるガラス組成を有するガラスフィラーと、非晶性ポリアミド樹脂とを含み、ガラスフィラー含有率が5〜20質量%であり、線膨張係数(×10−5/℃)が3.0〜6.0であり、波長589nmの光における非晶性ポリアミド樹脂とガラスフィラーとの屈折率差が0.002以下であるガラスフィラー含有非晶性ポリアミド樹脂成形品からなり、
前記前面カバー部材は、平行光線透過率が65%以上、ヘイズが30未満であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記ガラスフィラーが、ガラス繊維、フレーク、ミルドファイバーから選ばれた少なくとも1種である請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 車両の外装品として用いられる請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記裏面カバー部材が白色顔料を含有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。
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