JP5417534B2 - 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP5417534B2
JP5417534B2 JP2012522592A JP2012522592A JP5417534B2 JP 5417534 B2 JP5417534 B2 JP 5417534B2 JP 2012522592 A JP2012522592 A JP 2012522592A JP 2012522592 A JP2012522592 A JP 2012522592A JP 5417534 B2 JP5417534 B2 JP 5417534B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
ethylene
solar cell
copolymer
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012522592A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012002264A1 (ja
Inventor
隆浩 雨宮
珠美 尾中
智明 前山
拓也 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Polyethylene Corp
Original Assignee
Japan Polyethylene Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Polyethylene Corp filed Critical Japan Polyethylene Corp
Priority to JP2012522592A priority Critical patent/JP5417534B2/ja
Publication of JPWO2012002264A1 publication Critical patent/JPWO2012002264A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5417534B2 publication Critical patent/JP5417534B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • H01L31/0481Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0807Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
    • C08L23/0815Copolymers of ethene with aliphatic 1-olefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0869Acids or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/541Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5425Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one C=C bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/204Applications use in electrical or conductive gadgets use in solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/06Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers
    • C09K2200/0615Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09K2200/0617Polyalkenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/06Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers
    • C09K2200/0615Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09K2200/0617Polyalkenes
    • C09K2200/062Polyethylene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Description

本発明は、太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュールに関し、より詳しくは、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−官能基含有モノマー共重合体を含有し、生産性が良く、透明性、光線透過率に優れ、しかも、柔軟性、耐熱性、接着性、耐水蒸気透過性にも優れる太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。
二酸化炭素の増加など地球環境問題がクローズアップされる中で、水力、風力、地熱などの有効利用とともに太陽光発電が再び注目されるようになった。
太陽光発電は、一般にシリコン、ガリウム−砒素、銅−インジウム−セレンなどの太陽電池素子を上部透明保護材と下部基板保護材とで保護し、太陽電池素子と保護材とを樹脂製の封止材で固定し、パッケージ化した太陽電池モジュールを用いるものであり、水力、風力などと比べて規模は小さいものの、電力が必要な場所に分散して配置できることから、発電効率等の性能向上と価格の低下を目指した研究開発が推進されている。また、国や自治体で住宅用太陽光発電システム導入促進事業として設置費用を補助する施策が採られることで、徐々にその普及が進みつつある。しかしながら、更なる普及には一層の低コスト化が必要であり、そのため従来型のシリコンやガリウム−砒素などに代わる新たな素材を用いた太陽電池素子の開発だけでなく、太陽電池モジュールの製造コストをより一層低減する努力も地道に続けられている。
太陽電池モジュールを構成する太陽電池封止材の条件としては、太陽電池の発電効率が低下しないように、太陽光の入射量を確保するため、透明性が良好なことが求められている。また、太陽電池モジュールは通常、屋外に設置されるから長期間太陽光に晒され温度上昇する。それにより樹脂製の封止材が流動し、モジュールが変形したりするトラブルを避けるために、耐熱性を有するものでなければならない。また年々、太陽電池素子の材料コストを削減するために薄肉化が進んでおり、一層柔軟性に優れた封止材も求められている。
また、太陽電池モジュールは、前記のとおり、長期間太陽光に晒されると温度が上昇し、それによりガラス基板と樹脂製封止材との接着力が低下して、ガラス基板から樹脂製封止材が分離し、その空間に空気や水分が入って、モジュールが変形したりするので、これを防止するため、接着性に優れた封止材が求められている。
現在、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子の封止材では、一般にエチレン−酢酸ビニル共重合体が樹脂成分として採用されている。特許文献1のように、この樹脂成分には一般に有機過酸化物が配合されており、架橋することで太陽電池モジュールが製造されている。
最近では、太陽電池モジュールの製造コストを抑えるために、封止作業に要する時間のさらなる短縮が求められており、特許文献2では、封止材の樹脂成分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体に代わり、結晶化度が40%以下の非晶性又は低結晶性のα−オレフィン系共重合体からなる太陽電池封止材が提案されている。この特許文献2には、非晶質又は低結晶性のエチレン・1−ブテン共重合体に、有機過酸化物を混合し、異型押出機を用いて加工温度100℃でシートを作製することが例示されているが、樹脂圧が上がるため、十分な生産性は得られない。
一方、太陽電池封止材として、エチレン−酢酸ビニル共重合体を使用する場合、光や熱の影響による黄変が懸念されている。太陽電池封止材が黄変すると光透過性が低下して太陽電池セルの変換効率が低下する等の不具合が生じるためである。
そのため、ポリオレフィン系共重合体と結晶性ポリオレフィンからなるポリマーブレンドまたはポリマーアロイを用いた太陽電池封止用組成物(特許文献3参照)が提案されている。
これにより、耐熱性、耐クリープ性、耐スクラッチ性が改善されるものの、前記結晶性ポリオレフィンの融点(DSC法)が、110℃以上170℃以下であって、低結晶性のポリオレフィン系共重合体とは結晶化度が異なるため、両者の境界で乱反射が起り、シートの透明性が低下してしまう。
また、シングルサイト触媒を用いて重合したエチレン・α−オレフィン共重合体、ポリビニルブチラール、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、シリコーン樹脂のいずれか一種を主成分とし、更に架橋剤などを含有させた太陽電池用カバーフィルムとその製造方法が提案されている(特許文献4)。これにより樹脂性能及び生産性が向上し、且つ、省資源、コスト低減が期待される。しかしながら、実施例においては、上記の樹脂を単独で使用しており、生産性、耐熱性、透明性、柔軟性、耐久性及びガラス基板への接着性を同時に満足させるものではない。
また、太陽電池モジュールの封止材として、(a)約0.90g/cc未満の密度、(b)ASTM D−882−02により測定して約150メガパスカル(mPa)未満の2%割線係数、(c)約95℃未満の融点、(d)ポリマーの重量に基づいて約15〜50重量%のα−オレフィン含量、(e)約−35℃未満のTg、ならびに(f)少なくとも約50のSCBDI、の条件の1以上を満たすポリオレフィンコポリマーを含むポリマー材料が提案されている(特許文献5参照)。
太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の薄膜化に伴い、太陽電池封止材も薄膜化する傾向がある。その際、太陽電池封止材の上部または下部保護材側から衝撃が加わると、配線が断線しやすいことが問題となっていた。それを改良するため、封止材の剛性を高くすることが求められるが、特許文献5のポリマー材料では剛性を高くすると、架橋効率が悪くなることが問題となっていた。
このように従来の技術では、太陽電池モジュールの生産性が高められ、透明性に優れ、しかも耐熱性、柔軟性、耐久性及びガラス基板への接着性にも優れる太陽電池封止材用樹脂組成物は得られていなかった。
特開平9−116182号公報 特開2006−210906号公報 特開2001−332750号公報 特開2000−91611号公報 特表2010−504647号公報
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、生産性が良く、透明性、光線透過率に優れ、しかも柔軟性、耐熱性、接着性、耐水蒸気透過性にも優れる太陽電池封止材、及びそれ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、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の性状を有するエチレン・α−オレフィン共重合体とエチレン−官能基含有モノマー共重合体を組み合わせて樹脂成分とし、必要により有機過酸化物などの添加剤を配合した樹脂組成物を用いることにより、透明性、光線透過率に優れ、しかも柔軟性、耐熱性、接着性、耐水蒸気透過性にも優れる太陽電池封止材が得られ、これを用いれば太陽電池モジュールの生産性が大幅に向上するとの知見を得て、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の第1の発明によれば、下記の式(x)を満足する成分(A)及び成分(B)を樹脂成分として含有する樹脂組成物を用いたことを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
成分(A):下記(a1)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体
(a1)密度:0.860〜0.920g/cm
成分(B):エチレン−官能基含有モノマー共重合体
式(x) −480×[d]+425 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+433
(式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、成分(A)が、さらに下記(a2)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
また、本発明の第3の発明によれば、第1または2の発明において、樹脂成分が、下記式(x’)を満たすことを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
式(x’) −480×[d]+426 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+432
(式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、成分(A)が、さらに下記(a3)の特性を有することを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
(a3)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a): N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
また、本発明の第5の発明によれば、第4の発明において、成分(A)が、下記式(a’)を満たすことを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
式(a’): −0.67×E+100 ≧ N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
また、本発明の第6の発明によれば、第4の発明において、成分(A)が、下記式(a’’)を満たすことを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
式(a’’): −0.67×E+80 ≧ N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
また、本発明の第7の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、成分(A)が、さらに下記(a4)の特性を有することを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
(a4)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
また、本発明の第8の発明によれば、第7の発明において、成分(A)の特性(a4):フローレシオ(FR)が、5.0〜6.2であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
また、本発明の第9の発明によれば、第1〜8のいずれかの発明において、樹脂成分が、成分(A)が1重量%以上70重量%未満、及び成分(B)が30重量%を超え99重量%以下からなることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
また、本発明の第10の発明によれば、第1〜9のいずれかの発明において、成分(B)が、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル多元共重合体、又はエチレン−(メタ)アクリル酸多元共重合体から選ばれる一種以上のエチレン−官能基含有モノマー共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
また、本発明の第11の発明によれば、第1〜10のいずれかの発明において、成分(B)が、下記(b1)の特性を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
(b1)酢酸ビニル含有量が、20〜40重量%
また、本発明の第12の発明によれば、第1〜11のいずれかの発明において、さらに成分(C)を含有することを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
成分(C):シランカップリング剤
また、本発明の第13の発明によれば、第12の発明において、成分(C)の含有量が、成分(A)及び成分(B)からなる樹脂成分100重量部に対して、0.01〜5重量部であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
また、本発明の第14の発明によれば、第1〜13のいずれかの発明において、さらに、下記の成分(D)を含有し、その含有量が、成分(A)及び成分(B)からなる樹脂成分100重量部に対して、0.2〜5重量部であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
成分(D):有機過酸化物
さらに、本発明の第15の発明によれば、第1〜14のいずれかの発明において、成分(A)が、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体又はエチレン・1−ヘキセン共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
さらに、本発明の第16の発明によれば、第1〜14のいずれかの発明において、成分(A)が、エチレン・プロピレン・1−ヘキセン三元共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材が提供される。
一方、本発明の第17の発明によれば、第1〜16のいずれかの発明の太陽電池封止材を用いた太陽電池モジュールが提供される。
本発明の太陽電池封止材は、特定の密度を有するエチレン・α−オレフィン共重合体と特定のコモノマー含量を有するエチレン−官能基含有モノマー共重合体からなる樹脂組成物を主成分としているので、水蒸気透過度が小さく、耐熱性、透明性、光線透過率、柔軟性、接着性、耐久性等に優れている。
また、有機過酸化物が配合されていると、樹脂組成物をシート化する際に、樹脂成分が比較的短時間で架橋して十分な接着力を有し、太陽電池モジュールの形成が容易であり生産性に優れ、製造コストを低減することができる。また、樹脂成分にシランカップリング剤がさらに配合された太陽電池封止材を用いると、得られた太陽電池モジュールは、透明性、柔軟性、耐候性、接着性等に一層優れるものとなり、長期間安定した変換効率を維持することが期待できる。
図1は、樹脂組成物中の成分(A)の密度と、成分(B)のコモノマー含量の関係を規定する式(x)の範囲を示すグラフである。 図2は、樹脂組成物中の成分(A)の分岐数と、シート状樹脂組成物の引張弾性率との関係を規定する式(a)の範囲を示すグラフである。
1.太陽電池封止材用樹脂組成物
本発明の太陽電池封止材は、下記の式(x)を満足する成分(A)及び成分(B)を樹脂成分として含有する太陽電池封止材用樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう)を用いている。
式(x) −480×[d]+425 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+433
(式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
(1)成分(A):エチレン・α−オレフィン共重合体
本発明に用いる成分(A)は、下記(a1)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体である。
(a1)密度:0.860〜0.920g/cm
本発明に用いる成分(A)は、さらに下記(a2)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることが好ましい。
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
本発明に用いる成分(A)は、さらに下記(a3)の特性及び/又は(a4)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることがより好ましい。
(a3)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a): N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの個数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
(a4)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
(i)成分(A)のモノマー構成
本発明に使用されるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンから誘導される構成単位を主成分としたエチレンとα−オレフィンのランダム共重合体である。
コモノマーとして用いられるα−オレフィンは、好ましくは炭素数3〜12のα−オレフィンである。具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ヘプテン、4−メチル−ペンテン−1、4−メチル−ヘキセン−1、4,4−ジメチルペンテン−1等を挙げることができる。
かかるエチレン・α−オレフィン共重合体の具体例としては、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−ペンテン−1共重合体等が挙げられる。なかでも、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体が好ましい。
また、α−オレフィンは、1種または2種以上の組み合わせでもよい。2種のα−オレフィンを組み合わせた三元共重合体としては、エチレン・プロピレン・1−ヘキセン三元共重合体、エチレン・1−ブテン・1−ヘキセン三元共重合体、エチレン・プロピレン・1−オクテン三元共重合体、エチレン・1−ブテン・1−オクテン三元共重合体等が挙げられる。
コモノマーとして、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、及び1,9−デカジエン等のジエン化合物を、α−オレフィンに少量配合してもよい。これらのジエン化合物を配合すると、長鎖分岐ができるので、エチレン・α−オレフィン共重合体の結晶性を低下させ、透明性、柔軟性、接着性等が良くなり、分子間の架橋剤ともなるので、機械的強度が増加する。また長鎖分岐の末端基は、不飽和基であるから、有機過酸化物による架橋反応や、酸無水物基含有化合物若しくはエポキシ基含有化合物との共重合反応やグラフト反応を容易におこすことができる。
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、原料モノマーとして用いたα−オレフィンの含有量が好ましくは5〜40重量%であり、より好ましくは10〜35重量%、さらに好ましくは15〜30重量%である。この範囲では柔軟性と耐熱性が良好である。
ここでα−オレフィンの含有量は、下記の条件の13C−NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子製 JEOL−GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
(ii)成分(A)の重合触媒及び重合法
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、チーグラー触媒、バナジウム触媒又はメタロセン触媒等、好ましくはバナジウム触媒又はメタロセン触媒、より好ましくはメタロセン触媒を使用して製造することができる。製造法としては、高圧イオン重合法、気相法、溶液法、スラリー法等が挙げられる
メタロセン触媒としては、特に限定されるわけではないが、シクロペンタジエニル骨格を有する基等が配位したジルコニウム化合物などのメタロセン化合物と助触媒とを触媒成分とする触媒が挙げられる。
エチレン・α−オレフィン共重合体の市販品としては、日本ポリエチレン社製のハーモレックス(登録商標)シリーズ、カーネル(登録商標)シリーズ、プライムポリマー社製のエボリュー(登録商標)シリーズ、住友化学社製のエクセレン(登録商標)GMHシリーズ、エクセレン(登録商標)FXシリーズが挙げられ、カーネル(登録商標)シリーズが好ましい。バナジウム触媒としては、可溶性バナジウム化合物と有機アルミニウムハライドとを触媒成分とする触媒が挙げられる。
(iii)成分(A)の特性
(a1)密度
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、密度が0.860〜0.920g/cmでなければならない。好ましい密度は0.865〜0.915g/cm、さらに好ましくは0.870〜0.910g/cmであり、特に好ましいのは0.870〜0.900g/cmであり、さらに特に好ましいのは0.870〜0.885g/cmの超低密度エチレン・α−オレフィン共重合体である。密度がこの範囲であれば、加工後のシートが接着してしまわず、しかも加工後のシート剛性が高すぎないので、取り扱い性がよい。
ポリマーの密度を調節するには、例えばα−オレフィン含有量、重合温度、触媒量などを適宜調節する方法がとられる。
なお、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、JIS−K6922−2:1997附属書(低密度ポリエチレンの場合)に準拠して、23℃で測定する。
また、成分(A)の密度に関しては、成分(B)のコモノマー含量との間で、下記の式(x)を満足することが必要である。
式(x) −480×[d]+425 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+433
(式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
樹脂組成物中の成分(A)の密度と、樹脂成分(B)のコモノマー含量の関係は、図1の式(x)としてグラフ化される。本発明で規定される式(x)の範囲は、2本の直線で囲まれた領域である。この領域内にある樹脂組成物(○印)は、本発明で必要とする透明性を確保でき太陽電池封止材となるが、この領域を外れる樹脂組成物(×印)では透明性が悪化してしまうので太陽電池封止材として使用できない。
また、樹脂組成物中の成分(A)の密度と、樹脂成分(B)のコモノマー含量は水蒸気透過度に関係している。
太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の薄膜化に伴い、上部保護材がガラスからフィルムに置き換えられたものも普及してきている。上部保護材がフィルム化された太陽電池モジュールは、雨天や湿度が高い環境に曝されると、上部保護材側から水分が浸入しやすく電極を腐蝕するため、封止材の水蒸気透過度を小さくすることが求められる。これまで汎用されてきたエチレン−酢酸ビニル共重合体などのエチレン−官能基含有モノマー共重合体では、コモノマーである酢酸ビニル含有量は、20〜40重量%、特に25〜35重量%が好ましいとされているが、水蒸気透過度が大きいという難点があった。これに対して、成分(A)のエチレン・α−オレフィン共重合体は、水蒸気透過度が小さい。
本発明では、エチレン・α−オレフィン共重合体と、エチレン−官能基含有モノマー共重合体を適切に組み合わせることにより、透明性を阻害せず、水蒸気透過度をさらに改善しようとするものである。
そのため、樹脂成分である成分(A)と成分(B)は、式(x)を満足する必要があり、下記の式(x’)を満足することがより好ましく、下記の式(x’’)を満足することがさらに好ましい。
式(x’) −480×[d]+426 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+432
式(x’’) −480×[d]+427 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+430
(a2)Z平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、ゲルパーミエーションクロマグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下であり、好ましくは5.0以下、より好ましくは4.0以下である。また、Mz/Mnは、2.0以上、好ましくは2.5以上、より好ましくは3.0以上である。ただし、Mz/Mnが8.0を超えると透明性が悪化する。Mz/Mnを所定の範囲に調整するには、適当な触媒系を選択する方法等によることができる。
なお、(Mz/Mn)の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で行い、測定条件は次のとおりである。
装置:ウオーターズ社製GPC 150C型
検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
カラム:昭和電工製AD806M/S 3本(カラムの較正は、東ソー製 単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量は、ポリスチレンとポリエチレンの粘度式を用いてポリエチレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数は、α=0.723、logK=−3.967であり、ポリエチレンはα=0.733、logK=−3.407である。)
測定温度:140℃
濃度:20mg/10mL
注入量:0.2ml
溶媒:オルソジクロロベンゼン
流速:1.0ml/分
なお、Z平均分子量(Mz)は、高分子量成分の平均分子量への寄与が大きいので、Mz/Mnは、Mw/Mnに比べて高分子量成分の存在を確認しやすい。高分子量成分は、透明性に影響を与える要因であり、高分子量成分が多いと透明性は悪化する。また、架橋効率も悪化する傾向が見られる。よって、Mz/Mnは小さい方が好ましい。
(a3)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)と、シート状樹脂組成物の引張弾性率(E)が下記式(a)を満たしていることが好ましい。
式(a): N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
ここで、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)は、例えばE. W. Hansen, R. Blom, and O. M. Bade, Polymer, 36巻 4295頁(1997年)を参考にC−NMRスペクトルから算出することができる。
樹脂組成物中の成分(A)の分岐数と、シート状樹脂組成物の引張弾性率との関係をグラフ化すると図2のようになる。本発明で規定する式(a)の範囲は、破線及び破線よりも上方の領域である。この領域内(■印、◆印)では、樹脂組成物の剛性と架橋効率とのバランスが良好となり本発明の太陽電池封止材を得るのに好ましいが、この領域よりも下方(▲印)であるとこのバランスが悪化して本発明の太陽電池封止材が得られにくくなってしまう。
太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の薄膜化に伴い、太陽電池封止材も薄膜化する傾向がある。薄膜化した太陽電池封止材では、上部または下部保護材側から衝撃が加わると、配線が断線しやすいため、封止材の剛性を高くすることが求められる。しかし、剛性を高くすると、架橋効率が悪くなるので、高分子鎖の分岐度がある程度高い共重合体を用いて、架橋前の共重合体の流動性を向上させ、成形性に優れた材料として使用する必要がある。本発明では、エチレン・α−オレフィン共重合体として、コモノマーによる分岐数(N)が式(a)を満たすポリマー構造となっているものを選択することで、剛性と架橋効率のバランスを良好なものとすることができる。
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体は、上述した様に、触媒を用いた共重合反応により製造できるが、共重合させる原料単量体の組成比や使用する触媒の種類を選択することにより、その高分子鎖中の分岐度を容易に調整することが可能である。本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体が式(a)を満たすためには、エチレン・α−オレフィン共重合体中のコモノマーは、プロピレン、1−ブテン、又は1−ヘキセンから選択するのが好ましい。また、気相法、高圧法を用いて製造するのが好ましく、特に、高圧法を選択するのがより好ましい。
より具体的にはEを固定してNを増減させるためには、主にエチレンと共重合させるコモノマーの炭素数を変更する方法によることができる。エチレンに対して1−ブテン又は1−ヘキセンの量が60〜80wt%となるように混合し、メタロセン触媒を使用して、重合温度130〜200℃で反応させエチレン・α−オレフィン共重合体を製造することが好ましい。これにより、エチレン・α−オレフィン共重合体の分岐数Nが適度に調整でき、得られるシートの引張弾性率Eが、40MPa以下となって、式(a)が示す範囲のエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
本発明では、特性(a3)の関係式が、下記式(a’)で示されることが好ましい。また、特性(a3)の関係式は、下記式(a’’)であることがより好ましく、式(a’’’)であることがさらに好ましい。このような条件を満たすことで、樹脂組成物の剛性と架橋効率とのバランスがさらに良好なものとなる。
式(a’): −0.67×E+100 ≧ N ≧ −0.67×E+53
式(a’’): −0.67×E+80 ≧ N ≧ −0.67×E+53
式(a’’’): −0.67×E+75 ≧ N ≧ −0.67×E+54
(a4)フローレシオ(FR)
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、フローレシオ(FR)、すなわち190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満であることが好ましい。なお、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K7210−1999に準拠して測定した値である。
FRは、エチレン・α−オレフィン共重合体の分子量分布、長鎖分岐の量と相関が深いことが知られている。本発明では、上記(a1)の条件を満たすポリマーの中でも、190℃における10kg荷重でのMFR測定値(I10)と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値(I2.16)との比(I10/I2.16)が7.0未満であるものを使用する。このような長鎖分岐に特徴があるポリマー構造となっている共重合体を用いることで、剛性と架橋効率のバランスが良好なものとなる。これに対して、FRが7.0以上であると、太陽電池封止材として架橋する際の架橋効率が悪くなる傾向にある。
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体のFRは、7.0未満であり、好ましくは、6.5未満、より好ましくは、6.3未満である。ただし、FRが5.0未満であると、太陽電池封止材として十分な剛性が得られにくくなることがある。特性(a4)のフローレシオ(FR)は、5.0〜6.2であることが最も好ましい。
(2)成分(B):エチレン−官能基含有モノマー共重合体
本発明に用いる成分(B)は、以下に詳述するエチレン−官能基含有モノマー共重合体である。
本発明に使用されるエチレン−官能基含有モノマー共重合体は、エチレンから誘導される構成単位を主成分としたエチレンと官能基含有モノマーとのランダム共重合体である。
かかるエチレン−官能基含有モノマー共重合体の具体例としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル多元共重合体、又はエチレン−(メタ)アクリル酸多元共重合体等が挙げられ、一種又は2種以上を混合して用いることができる。
成分(B)としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は、20〜40重量%、特に25〜35重量%が好ましい。酢酸ビニル含有量がこの範囲であれば、透明性を向上する効果がある。また、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K6922−2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)により測定され、5〜50g/10分が好ましく、10〜40g/10分がより好ましく、15〜30g/10分とすることが特に好ましい。成分(B)がこの範囲のメルトフローレート(MFR)であれば、成分(A)とよく混合するので、上記効果を一層高めることができる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体の市販品としては、日本ポリエチレン(株)製の商品名:LV670,LV780が挙げられる。
(3)成分(A)と成分(B)の配合割合
本発明において、成分(A)と成分(B)の配合割合は、本発明の目的を達成できれば、特に制限されない。樹脂成分が、成分(A)1重量%以上70重量%未満に対して、30重量%を超え99重量%以下となるように成分(B)を配合すれば、樹脂組成物の水蒸気透過度を低く抑えることができる。そして、好ましい配合割合は、成分(A)5〜60重量%に対し、成分(B)95〜40重量%であり、より好ましくは、成分(A)10〜50重量%に対し、成分(B)90〜50重量%であり、さらに好ましくは、成分(A)20〜40重量%に対し、成分(B)80〜60重量%である。配合割合がこの範囲にあれば、水蒸気透過度を一層低く抑えやすい。
なお、成分(A)及び成分(B)の他に、本発明の透明性等の効果を損なわない範囲で、他の樹脂成分を含有することもできる。
(4)成分(C):シランカップリング剤
本発明の樹脂組成物には、樹脂組成物とガラス基板との接着性を改善するためにシランカップリング剤を用いることができる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセチルシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリスメチルエチルケトオキシムシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン等のビニルシラン類、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルメチルジメトキシシラン、アクリロキシメチルジメチルメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン等のアクリルシラン類、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシメチルジメチルメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシ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メチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン等のメタクリルシラン類、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、スチリルメチルジメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のスチリルシラン類等の不飽和シラン化合物が挙げられる。なお、これらの不飽和シラン化合物は、単独で、又は2種類以上を混合して使用することができる。
これらのシランカップリング剤は、成分(A)と成分(B)の合計量を100重量部としたときに、0〜5重量部配合することができる。好ましくは0.01〜5重量部、より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.05〜1重量部の配合量で使用される。
(5)成分(D):有機過酸化物
本発明の樹脂組成物には、成分(A)及び成分(B)からなる樹脂成分を架橋するために有機過酸化物を用いることができる。
有機過酸化物としては、分解温度(半減期が1時間である温度)が70〜180℃、特に90〜160℃の有機過酸化物を用いることができる。このような有機過酸化物として、例えば、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−2−エチルヘキシルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、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−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキシル−2,5−ジパーオキシベンゾエート、t−ブチルハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、p−クロルベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、ジクロヘキサノンパーオキサイドなどが挙げられる。
本発明において、成分(D)の配合割合は、成分(A)と成分(B)の樹脂成分合計量を100重量部としたときに、0〜5重量部であり、好ましくは、0.2〜5重量部、より好ましくは、0.5〜3重量部、さらに好ましくは、1〜2重量部である。成分(D)を配合しないか配合割合が上記範囲よりも少ないと、架橋しないかまたは架橋に時間がかかる傾向にあり、また、上記範囲よりも大きいと、分散が不十分となり架橋度が不均一になりやすい。
(6)成分(E):ヒンダードアミン系光安定化剤
本発明において、成分(E)として、樹脂組成物にはヒンダードアミン系光安定化剤を配合することが好ましい。ヒンダードアミン系光安定化剤は、ポリマーに対して有害なラジカル種を補足し、新たなラジカルを発生しないようにするものである。ヒンダードアミン系光安定化剤には、低分子量のものから高分子量のものまで多くの種類の化合物があるが、従来公知のものを特に制限されずに用いることができる。
低分子量のヒンダードアミン系光安定化剤としては、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステル、1,1−ジメチルエチルヒドロパーオキサイド及びオクタンの反応生成物(分子量737)70重量%とポリプロピレン30重量%からなるもの;ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(分子量685);ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート及びメチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート混合物(分子量509);ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(分子量481);テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート(分子量791);テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート(分子量847);2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートとトリデシル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートの混合物(分子量900);1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートとトリデシル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートの混合物(分子量900)などが挙げられる。
高分子量のヒンダードアミン系光安定化剤としては、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}](分子量2,000〜3,100);コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物(分子量3,100〜4,000);N,N’,N”,N”’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン(分子量2,286)と上記コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物の混合物;ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物(分子量2,600〜3,400)、並びに、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−1−エチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−1−プロピル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−1−ブチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メタクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルペリジン、4−メタクリロイルオキシ−1−エチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メタクリロイルオキシ−1−ブチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−1−プロピル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の環状アミノビニル化合物とエチレンとの共重合体(エチレン・環状アミノビニル化合物共重合体)(分子量1200以上)などが挙げられる。
上述したヒンダードアミン系光安定化剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも、ヒンダードアミン系光安定化剤としては、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}](分子量2,000〜3,100);コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物(分子量3,100〜4,000);N,N’,N”,N”’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン(分子量2,286)と上記コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物の混合物;ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物(分子量2,600〜3,400);環状アミノビニル化合物とエチレンとの共重合体(エチレン・環状アミノビニル化合物共重合体)が好ましい。
これらを用いれば、製品使用時に経時でのヒンダードアミン系光安定剤のブリードアウトを妨げることができる。また、ヒンダードアミン系光安定化剤は、融点が60℃以上であるものが、組成物の作製しやすさの観点から好ましい。
本発明において、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量は、成分(A)と成分(B)の合計量を100重量部としたときに、0〜2.5重量部である。好ましくは0.01〜2.5重量部、より好ましくは0.01〜1.0重量部、さらに好ましくは0.01〜0.5重量部、特に好ましくは0.01〜0.2重量部、最も好ましくは0.03〜0.1重量部とするのがよい。
前記含有量を0.01重量部以上とすることにより安定化への効果が十分に得られ、2.5重量部以下とすることによりヒンダードアミン系光安定化剤の過剰な添加による樹脂の変色を抑えることができる。
また、本発明において、前記有機過酸化物(D)と前記ヒンダードアミン系光安定化剤(E)との重量比(D:E)は、1:0.01〜1:10が好ましく、1:0.02〜1:6.5がより好ましい。これにより、樹脂の黄変を顕著に抑制することが可能となる。
(7)架橋助剤
また、本発明の樹脂組成物には架橋助剤を配合することができる。架橋助剤は、架橋反応を促進させ、エチレン・α−オレフィン共重合体、またはエチレン−官能基含有モノマー共重合体の架橋度を高めるのに有効であり、その具体例としては、ポリアリル化合物やポリ(メタ)アクリロキシ化合物のような多不飽和化合物を例示することができる。
より具体的には、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエートのようなポリアリル化合物、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートのようなポリ(メタ)アクリロキシ化合物、ジビニルベンゼンなどを挙げることができる。架橋助剤は、樹脂成分100重量部に対し、0〜5重量部程度の割合で配合することができる。
(8)紫外線吸収剤
本発明で用いる樹脂組成物には紫外線吸収剤を配合することができる。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸エステル系など各種タイプのものを挙げることができる。このうち、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を用いるのが好ましい。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−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、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などを挙げることができる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、ヒドロキシフェニル置換ベンゾトリアゾール化合物であって、例えば、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−アミルフェニル)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、などを挙げることができる。
またトリアジン系紫外線吸収剤としては、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)フェノールなどを挙げることができる。サリチル酸エステル系としては、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を挙げることができる。
これら紫外線吸収剤は、成分(A)と成分(B)の合計量を100重量部としたときに、0〜2.0重量部配合し、好ましくは0.05〜2.0重量部、より好ましくは0.1〜1.0重量部、さらに好ましくは0.1〜0.5重量部、最も好ましくは0.2〜0.4重量部配合するのがよい。
(9)他の添加成分
本発明で用いる樹脂組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、他の付加的任意成分を配合することができる。このような任意成分としては、通常のポリオレフィン系樹脂材料に使用される酸化防止剤、結晶核剤、透明化剤、滑剤、着色剤、分散剤、充填剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、光安定剤等を挙げることができる。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、柔軟性等を付与するため、チーグラー系又はメタロセン系触媒によって重合された結晶性のエチレン・α−オレフィン共重合体及び/又はEBR、EPR等のエチレン・α−オレフィンエラストマー若しくはSEBS、水添スチレンブロック共重合体等のスチレン系エラストマー等のゴム系化合物を、上記樹脂組成物100重量部に対して、3〜75重量部配合することもできる。さらに、溶融張力等を付与するため、高圧法低密度ポリエチレンを3〜75重量部配合することもできる。
2.太陽電池封止材の製造
本発明の太陽電池封止材(以下、単に封止材ともいう)は、上記の樹脂組成物を用いて製造される。太陽電池封止材は、通常、0.1〜1mm程度の厚みのシート状で使用される。0.1mmよりも薄いと強度が小さく、接着が不十分となり、1mmよりも厚いと透明性が低下して問題になる場合がある。好ましい厚さは、0.1〜0.8mmである。
シート状太陽電池封止材は、T−ダイ押出機、カレンダー成形機などを使用する公知のシート成形法によって製造することができる。例えばエチレン・α−オレフィン共重合体およびエチレン−官能基含有モノマー共重合体からなる樹脂成分に、必要に応じて、シランカップリング剤、有機過酸化物(架橋剤)と、ヒンダードアミン系光安定化剤、紫外線吸収剤、架橋助剤、酸化防止剤等の添加剤を予めドライブレンドしてT−ダイ押出機のホッパーから供給し、シート状に押出成形することによって得ることができる。勿論、これらドライブレンドに際して、一部又は全部の添加剤は、マスターバッチの形で使用することができる。また、T−ダイ押出やカレンダー成形において、予めエチレン・α−オレフィン系共重合体およびエチレン−官能基含有モノマー共重合体からなる樹脂成分に、有機過酸化物(架橋剤)など一部又は全部の添加剤を配合し、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて溶融混合して得た樹脂組成物を使用することもできる。
上記の樹脂組成物を用いてシートを製造すると、シートの水蒸気透過度が小さく、HAZE、水蒸気透過度、耐熱性、ガラスとの接着性がいずれも良好なものとなる。特に、水蒸気透過度は、17g/(m・24h)以下、と優れたものとなる。また、HAZEは、JIS−K7136−2000に準拠して150℃で30分架橋した厚み0.7mmのプレスシートの場合、3.0以下になるものもあり、透明性に優れたものとなる。HAZEは、2.0以下であることが好ましい。
3.太陽電池モジュール
本発明の太陽電池封止材を用い、太陽電池素子を封止し、さらに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/太陽電池素子/封止材/下部保護材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、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(例えば、フッ素樹脂系透明保護材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)の下に封止材と下部保護材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、特に制限されず、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−砒素、銅−インジウム−セレン、カドミウム−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。
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。下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルムなどの単体もしくは多層のシートであり、例えば、錫、アルミ、ステンレススチールなどの金属、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの1層もしくは多層の保護材を例示することができる。このような上部及び/又は下部の保護材には、封止材との接着性を高めるためにプライマー処理を施すことができる。
本発明における樹脂組成物は、柔軟性があるのでフレキシブルな保護材に適用できるが、シランカップリング剤を含む場合は、上部保護材として、ガラスを用いることが好ましい。
太陽電池モジュールの製造に当たっては、本発明の封止材の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方法によって、すで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。また、本発明の封止材を押出コーティングすることによって、太陽電池素子や上部保護材あるいは下部保護材と積層する方法を採用すれば、わざわざシート成形することなく一段階で太陽電池モジュールを製造することが可能である。したがって、本発明の封止材を使用すれば、モジュールの生産性を格段に改良することができる。
本発明で、封止材に有機過酸化物(架橋剤)を配合した場合は、有機過酸化物が実質的に分解せず、かつ本発明の封止材が溶融するような温度で、まず太陽電池素子や保護材に該封止材を仮接着し、次いで昇温して充分な接着とエチレン・α−オレフィン共重合体とエチレン−官能基含有モノマー共重合体からなる組成物の架橋を行えばよい。
以下、本発明を実施例によって、具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例、比較例で用いた評価方法及び使用樹脂は、以下の通りである。
1.樹脂物性の評価方法
(1)メルトフローレート(MFR):エチレン・α−オレフィン共重合体およびエチレン−官能基含有モノマー共重合体のMFRは、JIS−K6922−2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定した。
(2)密度:前述の通り、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、JIS−K6922−2:1997附属書(23℃、低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定した。
(3)Mz/Mn:前述の通り、GPCにより測定した。
(4)分岐数:ポリマー中の分岐数(N)は、NMRにより次の条件で測定し、コモノマー量は、主鎖及び側鎖の合計1000個の炭素あたりの個数で求めた。
装置 : ブルカー・バイオスピン(株) AVANCEIII cryo−400MHz
溶媒 : o−ジクロロベンゼン/重化ブロモベンゼン = 8/2混合溶液
<試料量>
460mg/2.3ml
<C−NMR>
・Hデカップル、NOEあり
・積算回数:256scan
・フリップ角:90°
・パルス間隔20秒
・AQ(取り込み時間)=5.45s D1(待ち時間)=14.55s
(5)FR:JIS−K7210−1999に準拠し、190℃、10kg荷重の条件下で測定したMFR(I10)と、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定したMFR(I2.16)との比(I10/I2.16)を計算し、FRとした。
2.シートの評価方法
(1)HAZE
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、JIS−K7136−2000に準拠して測定した。プレスシート片を、関東化学製特級流動パラフィンを入れたガラス製セルにセットし測定した。プレスシートは、150℃の条件で熱プレス機に30分間保管し、架橋させ準備した。シートのHAZE値は、小さいほど良い。
(2)光線透過率
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、JIS−K7361−1−1997に準拠して測定した。プレスシート片を、関東化学製特級流動パラフィンを入れたガラス製セルにセットし測定した。プレスシートは、150℃の条件で熱プレス機に30分間保管し、架橋させ準備した。
シートの光線透過率は、80%以上であり、好ましくは、85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
(3)引張弾性率
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、ISO1184−1983に準拠して測定した。尚、引張速度1mm/min、試験片幅10mm、つかみ具間を100mmとし、伸び率1%のときの引張弾性率を求めた。この値が小さい程、シートの柔軟性が優れていることを示す。
(4)耐熱性
160℃で30分架橋したシート及び150℃で30分架橋したシートのゲル分率で評価した。ゲル分率が高いほど架橋が進行しており、耐熱性が高いと評価できる。シートのゲル分率が70wt%以上のものを耐熱性評価「○」とし、60〜69wt%のものを「△」、60wt%未満のものを「×」とした。
尚、ゲル分率は、当該シートを、約1gを切り取り精秤して、キシレン100ccに浸漬し110℃で24時間処理し、ろ過後、残渣を乾燥し精秤して、処理前の重量で割りゲル分率を算出する。
(5)ガラスとの接着性
縦7.6cm×横2.6cm×厚み1mmのスライドガラスを用いた。樹脂組成物とスライドガラスを接触させ、150℃で30分の条件でプレス機を用いて加熱を行った。23℃雰囲気下に、24時間放置後、ガラスから樹脂を手で剥がせる場合を「×」、剥がせない場合を「○」として評価を行った。
(6)水蒸気透過度
150℃で30分架橋した厚み0.7mmのシートを用いて、JIS−K7129−2008 附属書A 感湿センサ法に準拠し、水蒸気透過度(g/(m・24hr))を測定した。シートの水蒸気透過度は、小さいほど好ましい。
4.使用原料
(1) エチレン・α−オレフィン共重合体
下記の<製造例1〜3><製造例5、6>で重合したエチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1〜3)(PE−7、8)、及び<製造例4>で重合したエチレンと1−ブテンの共重合体(PE−4)、市販のエチレンと1−オクテンの共重合体(PE−5:ダウ・ケミカル社製 ENGAGE8200)、(PE−6:ダウ・ケミカル社製 ENGAGE8400)、および<製造例7>で重合したエチレンとプロピレン、1−ヘキセンの共重合体(PE−9)を用いた。物性を表1、図2に示す。
(2)成分(B): エチレン−酢酸ビニル共重合体
高圧ラジカル重合法によるエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1〜EVA−4)を用いた。物性を表1に示す。
(3) 有機過酸化物
t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)TBEC)
(4)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(信越化学工業社製、KBM503)
(5)ヒンダードアミン系光安定化剤:コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物(BASF社製、TINUVIN 622LD)
(6)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(サンケミカル社製、CYTEC UV531)
<製造例1>
(i)触媒の調製
触媒は、特表平7−508545号公報に記載された方法で調製した。即ち、2.0mモルの錯体ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ハフニウムジメチルに対して、トリペンタフルオロフェニルホウ素を等モル加え、トルエンで10リットルに希釈して触媒溶液を調製した。
(ii)重合
内容積1.5リットルの撹拌式オートクレーブ型連続反応器を用い、反応器内の圧力を130MPaに保ち、エチレンと1−ヘキセンとの混合物を1−ヘキセンの組成が77重量%となるように40kg/時の割合で原料ガスを連続的に供給した。また、上記触媒溶液を連続的に供給し、重合温度が105℃を維持するように、その供給量を調整した。1時間あたりのポリマー生産量は約1.8kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=32.0重量%、MFR=1.0g/10分、密度=0.865g/cm、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−1)を得た。
また、PE−1を160℃−0kg/cm 3分予熱、160℃−100kg/cm 5分加圧、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cmの条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのプレスシートを得た。その引張弾性率を、ISO1184−1983に準拠し、測定を行った結果、4MPaであった。
このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−1)の特性を表1に示す。
<製造例2>
製造例1において、重合時の1−ヘキセンの組成を77重量%にし、重合温度を124℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約3.2kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=29.5重量%、MFR=5.0g/10分、密度=0.870g/cm、Mz/Mn=3.5であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−2)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、8MPaであった。このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−2)の特性を表1に示す。
<製造例3>
製造例1において、重合時の1−ヘキセンの組成を75重量%にし、重合温度を150℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約4.3kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=24.0重量%、MFR=35g/10分、密度=0.880g/cm、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−3)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、17MPaであった。このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−3)の特性を表1に示す。
<製造例4>
表1に示す組成、密度となるように、製造例1における重合時のモノマー組成、重合温度を変更して重合を行った。反応終了後、1−ブテン含有量=35重量%、MFR=33g/10分、密度=0.870g/cm、Mz/Mn=3.5であるエチレン・1−ブテン共重合体(PE−4)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、8MPaであった。このエチレン・1−ブテン共重合体(PE−4)の特性を表1に示す。
<製造例5>
製造例1において、重合時の1−ヘキセンの組成を71重量%にし、重合温度を157℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約4.0kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=19.0重量%、MFR=30g/10分、密度=0.890g/cm、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−7)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、34MPaであった。このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−7)の特性を表1に示す。
<製造例6>
製造例1において、重合時の1−ヘキセンの組成を76重量%にし、重合温度を146℃に代えた以外は製造例1と同様の製法で重合を行った。1時間あたりのポリマー生産量は約4.3kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=26.0重量%、MFR=30g/10分、密度=0.875g/cm、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−8)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、17MPaであった。このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−8)の特性を表1に示す。
<製造例7>
表1に示す組成、密度となるように、製造例1における重合時のモノマー組成、重合温度を変更して重合を行った。反応終了後、プロピレン含有量=14.4重量%、1−ヘキセン含有量=11.9重量%、MFR=5.0g/10分、密度=0.870g/cm、Mz/Mn=3.7であるエチレン・プロピレン・1−ヘキセン共重合体(PE−9)を得た。製造例1と同様に引張弾性率測定を行った結果、8MPaであった。このエチレン・プロピレン・1−ヘキセン共重合体(PE−9)の特性を表1に示す。
Figure 0005417534
(実施例1)
エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)5重量%、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)95重量%を混合して樹脂成分とした。PE−2の密度と、EVA−1のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限下限の範囲内にある。この樹脂成分100重量部に対して、有機過酸化物として、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(アルケマ吉富社製、ルペロックスTBEC)を1.5重量部と、シランカップリング剤として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM503)を0.3重量部配合した。これを十分に混合し、40mmφ単軸押出機を用いて設定温度90℃、押出量(12kg/時)の条件でペレット化した。
得られたペレットを、150℃−0kg/cmの条件で、3分予熱した後、150℃−100kg/cmの条件で27分加圧(150℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cmの加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。
また、別に耐熱性評価用に、160℃−0kg/cmの条件で、3分予熱した後、160℃−100kg/cmの条件で27分加圧(160℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cmの加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを準備した。評価結果を表2に示す。
(実施例2、3、4)
実施例2は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)の量を20重量%、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA−1)の量を80重量%とし、また、実施例3は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)の量を40重量%、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)の量を60重量%とし、また、実施例4は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)の量を70重量%とし、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)の量を30重量%とし、それ以外は実施例1と同様にしてシートを作製した。
シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例5)
実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えて、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)を用いるとともに、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)に替えて、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−2)を用いた以外は、実施例2と同様にシートを作製した。PE−1の密度と、EVA−2のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限下限の範囲内にある。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例6、7)
実施例6は、実施例5に対して、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)の量を40重量%とし、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−2)の量を60重量%としシートを作製した。また、実施例7は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)の量を60重量%とし、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−2)の量を40重量%として、同様にしてシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例8)
実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えてエチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−4)を用いた以外は、実施例2と同様にシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例9〜11)
実施例1〜3において、さらに、ヒンダードアミン系光安定化剤として、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物(BASF社製、TINUVIN 622LD)0.05重量部と、紫外線吸収剤として、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン(サンケミカル社製、CYTEC UV531)0.3重量部を配合した以外は、同様にしてシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例12)
実施例11において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えてエチレンと1−オクテンの共重合体(PE−5)(ダウ・ケミカル社製 ENGAGE8200)を用いた以外は、実施例11と同様にシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例13)
実施例11において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えてエチレンと1−オクテンの共重合体(PE−6)(ダウ・ケミカル社製 ENGAGE8400)を用いた以外は、実施例11と同様にシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例14)
実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えてエチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)を用いた以外は、実施例2と同様にシートを作製した。PE−2の密度と、EVA−1のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限下限の範囲内にある。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
(実施例15)
実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)に替えてエチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−8)を用いた以外は、実施例2と同様にシートを作製した。PE−8の密度と、EVA−1のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限下限の範囲内にある。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
(実施例16〜18)
実施例16は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−3)の量を20重量%、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA−3)の量を80重量%とし、それ以外は実施例1と同様にしてシートを作製した。また、実施例17は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−9)の量を20重量%、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)の量を80重量%とし、また、実施例18は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−8)の量を20重量%とし、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−3)の量を80重量%とした。PE−3,8,9の密度と、EVA−1、3のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限下限の範囲内にある。
シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
(比較例1)
樹脂成分として、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)のみを用い、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)を用いずに、実施例1と同様にシートを作製した。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例2、3)
比較例2は、実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)の代わりに、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−3)を20重量%用い、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)を80重量%配合し、また、比較例3は、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−3)の量を40重量%とし、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−1)の量を60重量%とした以外は、同様にしてシートを作製した。PE−3の密度と、EVA−1のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限を超えている。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例4、5)
比較例4は、実施例5において、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−2)の代わりに、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−3)を用いた以外は、同様にしてシートを作製した。また、比較例5は、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−2)の代わりに、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA−4)を用いた。PE−2の密度と、EVA−3,4のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):下限を外れている。
シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
(比較例6)
比較例6は、実施例2において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−2)の代わりに、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−7)を用いた以外は、同様にしてシートを作製した。PE−7の密度と、EVA−1のコモノマー含量の関係は、図1の式(x):上限を超えている。シートのHAZE、光線透過率、引張弾性率、耐熱性、接着性、水蒸気透過度を測定、評価した。評価結果を表3に示す。
Figure 0005417534
Figure 0005417534
「評価」
この結果、表2、3から明らかなように、本発明の実施例1〜18では、太陽電池封止材の材料として、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体(A)、エチレン−官能基含有モノマー共重合体(B)を含んだ樹脂組成物を用いているために、これを押出成形して得られたシートは、HAZE、水蒸気透過度が小さく、光線透過率、引張弾性率に優れている。しかも、シランカップリング剤(C)、有機過酸化物(D)を含むために耐熱性、接着性も優れている。
これに対して、比較例1では、樹脂成分として、エチレン・1−ヘキセンの共重合体を用いず、エチレン−酢酸ビニル共重合体のみにしたので、水蒸気透過度が悪い結果となった。
比較例2〜6では、樹脂成分として、本発明の式(x)の条件を満たさないエチレン・1−ヘキセン共重合体とエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いたので、透明性が悪い結果となった。
本発明の太陽電池封止材は、透明性に優れており、水蒸気透過度が小さく、光線透過率、柔軟性、耐熱性、接着性等が要求される太陽電池モジュールの材料として利用される。また、柔軟性が高いことから、基板としてフレキシブルなフィルムを用いた太陽電池の封止材として有用であり、ガラスとの接着性が高いことから、基板としてガラス板を用いた太陽電池の封止材としても有用である。また、IC(集積回路)の封止材としても利用できる。

Claims (17)

  1. 下記の式(x)を満足する成分(A)及び成分(B)を樹脂成分として含有する樹脂組成物を用いたことを特徴とする太陽電池封止材。
    成分(A):下記(a1)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体
    (a1)密度:0.860〜0.920g/cm
    成分(B):エチレン−官能基含有モノマー共重合体
    式(x) −480×[d]+425 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+433
    (式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
  2. 成分(A)が、さらに下記(a2)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池封止材。
    (a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
  3. 樹脂成分が、下記式(x’)を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池封止材。
    式(x’) −480×[d]+426 ≦ [CM] ≦ −480×[d]+432
    (式中、〔d〕は成分(A)の密度、〔CM〕は成分(B)のコモノマー含量(mol%)である。)
  4. 成分(A)が、さらに下記(a3)の特性を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池封止材。
    (a3)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
    式(a): N ≧ −0.67×E+53
    ( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
  5. 成分(A)が、下記式(a’)を満たすことを特徴とする請求項4に記載の太陽電池封止材。
    式(a’): −0.67×E+100 ≧ N ≧ −0.67×E+53
    ( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
  6. 成分(A)が、下記式(a’’)を満たすことを特徴とする請求項4に記載の太陽電池封止材。
    式(a’’): −0.67×E+80 ≧ N ≧ −0.67×E+53
    ( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シート状樹脂組成物の引張弾性率である。)
  7. 成分(A)が、さらに下記(a4)の特性を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池封止材。
    (a4)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
  8. 成分(A)の特性(a4):フローレシオ(FR)が、5.0〜6.2であることを特徴とする請求項7に記載の太陽電池封止材。
  9. 樹脂成分が、成分(A)1重量%以上70重量%未満、及び成分(B)30重量%を超え99重量%以下からなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  10. 成分(B)が、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル多元共重合体、又はエチレン−(メタ)アクリル酸多元共重合体から選ばれる一種以上のエチレン−官能基含有モノマー共重合体であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  11. 成分(B)が、下記(b1)の特性を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項10に記載の太陽電池封止材。
    (b1)酢酸ビニル含有量が、20〜40重量%
  12. さらに、下記の成分(C)を含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の太陽電池封止材。
    成分(C):シランカップリング剤
  13. 成分(C)の含有量が、成分(A)及び成分(B)からなる樹脂成分100重量部に対して、0.01〜5重量部であることを特徴とする請求項12に記載の太陽電池封止材。
  14. さらに、下記の成分(D)を含有し、その含有量が、成分(A)及び成分(B)からなる樹脂成分100重量部に対して、0.2〜5重量部であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の太陽電池封止材。
    成分(D):有機過酸化物
  15. 成分(A)は、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体又はエチレン・1−ヘキセン共重合体であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  16. 成分(A)は、エチレン・プロピレン・1−ヘキセン三元共重合体であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の太陽電池封止材。
  17. 請求項1〜16のいずれかに記載の太陽電池封止材を用いた太陽電池モジュール。
JP2012522592A 2010-06-28 2011-06-24 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール Active JP5417534B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012522592A JP5417534B2 (ja) 2010-06-28 2011-06-24 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010146311 2010-06-28
JP2010146311 2010-06-28
JP2012522592A JP5417534B2 (ja) 2010-06-28 2011-06-24 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール
PCT/JP2011/064509 WO2012002264A1 (ja) 2010-06-28 2011-06-24 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012002264A1 JPWO2012002264A1 (ja) 2013-08-22
JP5417534B2 true JP5417534B2 (ja) 2014-02-19

Family

ID=45401981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012522592A Active JP5417534B2 (ja) 2010-06-28 2011-06-24 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130167909A1 (ja)
EP (1) EP2587551B1 (ja)
JP (1) JP5417534B2 (ja)
CN (1) CN102971863B (ja)
WO (1) WO2012002264A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190022641A (ko) * 2016-06-23 2019-03-06 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 폴리카보네이트용 오버몰드 물질

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2620903T3 (es) 2012-01-27 2017-06-30 Bridgestone Corporation Película sellante para células solares y célula solar que la usa
EP2808907A4 (en) * 2012-01-27 2015-08-19 Bridgestone Corp SEALING FILM FOR SOLAR CELLS AND SOLAR CELL USING SAID SEALING FILM
JP5592032B1 (ja) 2013-02-15 2014-09-17 日本ポリエチレン株式会社 太陽電池封止材用樹脂組成物、並びにそれを用いた太陽電池封止材及び太陽電池モジュール
JP6117582B2 (ja) * 2013-03-25 2017-04-19 三井・デュポンポリケミカル株式会社 太陽電池封止材用シート及び太陽電池モジュール
CN105764976B (zh) * 2013-10-30 2017-08-18 株式会社Lg化学 烯烃树脂
JP6507510B2 (ja) * 2014-07-24 2019-05-08 大日本印刷株式会社 太陽電池モジュール用の封止材シート
EP3781395A1 (en) 2018-04-16 2021-02-24 Borealis AG A multilayer layer element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006057361A1 (ja) * 2004-11-25 2006-06-01 Mitsui Chemicals, Inc. プロピレン系樹脂組成物およびその用途
WO2009125685A1 (ja) * 2008-04-09 2009-10-15 旭化成イーマテリアルズ株式会社 樹脂封止シート

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2117888C (en) 1992-06-15 2001-05-15 Howard William Turner High temperature polymerization process using ionic catalysts to produce polyolefins
JPH09116182A (ja) 1995-10-17 1997-05-02 Canon Inc 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
JP2000091611A (ja) 1998-09-17 2000-03-31 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池のカバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュール
JP4336442B2 (ja) * 2000-05-23 2009-09-30 キヤノン株式会社 太陽電池モジュール
JP5366109B2 (ja) 2004-12-28 2013-12-11 三井化学東セロ株式会社 太陽電池封止材
JP4928858B2 (ja) * 2006-07-14 2012-05-09 日本ポリエチレン株式会社 容器用及び容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料
US8581094B2 (en) * 2006-09-20 2013-11-12 Dow Global Technologies, Llc Electronic device module comprising polyolefin copolymer
DE112010001988B4 (de) * 2009-05-13 2021-05-06 Dow-Mitsui Polychemicals Co.,Ltd. Folie für SolarzelleneinkapselungsmateriaI und Solarzellenmodul
CN102449060B (zh) * 2009-06-01 2013-09-25 三井化学株式会社 乙烯系树脂组合物、太阳能电池密封材料和使用其的太阳能电池组件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006057361A1 (ja) * 2004-11-25 2006-06-01 Mitsui Chemicals, Inc. プロピレン系樹脂組成物およびその用途
WO2009125685A1 (ja) * 2008-04-09 2009-10-15 旭化成イーマテリアルズ株式会社 樹脂封止シート

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190022641A (ko) * 2016-06-23 2019-03-06 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 폴리카보네이트용 오버몰드 물질
KR102336195B1 (ko) * 2016-06-23 2021-12-07 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 폴리카보네이트용 오버몰드 물질

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012002264A1 (ja) 2012-01-05
US20130167909A1 (en) 2013-07-04
JPWO2012002264A1 (ja) 2013-08-22
EP2587551B1 (en) 2015-09-30
CN102971863B (zh) 2015-04-22
EP2587551A1 (en) 2013-05-01
EP2587551A4 (en) 2014-02-19
CN102971863A (zh) 2013-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5688441B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP5539063B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材、太陽電池モジュール
JP5636221B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
WO2010114028A1 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、太陽電池封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール
JP6428199B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、並びにそれを用いた太陽電池封止材及び太陽電池モジュール
WO2011162324A1 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材と太陽電池モジュール
JP5417534B2 (ja) 太陽電池封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュール
JP5800053B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材、太陽電池モジュール
JP6269329B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、並びにそれを用いた太陽電池封止材及び太陽電池モジュール
JP5519409B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂シート
JP5555554B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP2013139558A (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材、太陽電池モジュール
JP5821341B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材
JP5764819B2 (ja) 押出成形用樹脂組成物、それを用いた太陽電池モジュールの封止材と太陽電池モジュール、遮水シート、又はターポリン
JP5542503B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP2017110221A (ja) ポリエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂組成物、並びにそれを用いた太陽電池封止材及び太陽電池モジュール
JP5560099B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP5539064B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材、太陽電池モジュール
JP5862084B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及び太陽電池封止材、並びにそれを用いた太陽電池モジュール
JP5530828B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物の製造方法
JP5824902B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材と太陽電池モジュール
JP5519428B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP5542566B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物
JP5800054B2 (ja) 太陽電池封止材用樹脂組成物、及びそれを用いた太陽電池封止材、太陽電池モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5417534

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250