JP5868144B2 - 太陽電池用封止材、太陽電池用封止膜、および太陽電池 - Google Patents
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Description
太陽電池は、通常、基板、封止膜、光電変換素子、封止膜、保護層をこの順で積層し、減圧で脱気して光電変換素子を封止した後、加熱加圧して封止膜を架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
封止膜の耐久性を向上させる為には、封止後の架橋によるゲル化分率を高くすることが必要である。
すなわち、本発明は、封止後の架橋によるゲル化分率を高くすることができる太陽電池用封止材を提供することを目的とするものである。
すなわち、封止材に従来使用されている酢酸ビニル単位の含有量のエチレンー酢酸ビニル系共重合体に対し、これよりも酢酸ビニル単位の含有量の高いエチレンー酢酸ビニル系共重合体を配合したことを最大の特徴としたものである。
本発明は、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A)として、酢酸ビニル単位の含有量が比較的少ないエチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)と酢酸ビニル単位の含有量が比較的多いエチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)を併用するものである。
エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)における酢酸ビニル単位の含有量は、通常10〜35重量%、好ましくは15〜30重量%、さらに好ましくは20〜30重量%である。酢酸ビニル単位の含有量が少なすぎると、製膜時の架橋性や加工性が低下する傾向になる。一方で、酢酸ビニル単位の含有量が多すぎると、分解・劣化しやすい傾向になる。
エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)における酢酸ビニル単位の含有量は、通常40〜75重量%、好ましくは45〜70重量%、さらに好ましくは50〜65重量%である。酢酸ビニル単位の含有量が少なすぎると、製膜時の架橋性や加工性が低下する傾向になる。一方で、酢酸ビニル単位の含有量が多すぎると、分解・劣化しやすい傾向になる。
本発明の封止材に用いられる架橋剤としては、有機過酸化物、光重合開始剤などが挙げられ、なかでも有機過酸化物を用いることが好ましい。架橋剤により、エチレンー酢酸ビニル系共重合体の架橋硬化膜を得ることができ、太陽電池の封止性を高めることができる。
本発明の封止材は、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)および架橋剤(B)を混合したものである。
かかる混合方法は特に限定されず、公知の方法で混合することができる。混合方法として、ドライブレンド、溶融混合などが挙げられるが、均一混合の観点から溶融混合が好ましい。かかる溶融混合には公知の手法を用いることが可能である。なかでも、押出機を用いることが加工性、経済性の点で好ましい。押出機の種類は特に限定されず、単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機等の一般的押出機が採用可能である。
溶融混合する際の押出機のバレル温度は通常70〜120℃、好ましくは80〜110℃、特に好ましくは90〜100℃である。なお本発明において、押出機のバレル温度とは、押出機のバレルの表面温度を意味する。押出機のバレルが複数のセクションを有しており、個々のセクションが異なる温度に設定されている場合は、そのうちの最高温度をバレル温度とする。
本発明の封止膜は、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)とエチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)の樹脂成分に、架橋剤(B)、必要に応じて添加される架橋助剤(C)、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤を予めドライブレンドして直線状スリットを有するT−ダイ押出機のホッパーから供給し、加工温度:40〜130℃、圧力:0.1〜5MPaにてシート状に押出成形することにより、作製する事ができる。
また、本発明の封止膜は、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)、エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)、架橋剤(B)、必要に応じて添加される架橋助剤(C)、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤を溶融混合したペレットを測り取り、圧縮成形機のプレス板上に置き、80〜110℃、0.1〜10MPaで1〜10分間プレスすることにより、作製する事ができる。
本発明の封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、基板と保護層との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させた積層体を、加熱加圧することにより、架橋一体化させることにより光電変換素子を封止させた構造などが挙げられる。
尚、例中、「部」、「%」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。
<封止材の作製>
EVA樹脂(A)としてエチレン−酢酸ビニル共重合体(A1)[エチレン含有量28モル%、MFR18g/10分(190℃、2160g)]とエチレン−酢酸ビニル共重合体(A2)[エチレン含有量55モル%、MFR43g/10分(150℃、2160g)]を、さらに架橋剤として2,5−ジメチルー2,5−ジ(ターシャリブチルパーオキシ)ヘキサンを、架橋助剤としてイソシアヌル酸トリアリルを以下の比率でドライブレンドした。このドライブレンドした原料を二軸押出機(15mmφ、L/D60、テクノベル社製KZW15−60MG)に供給し、下記条件にて溶融混合を行った。
〔(A1)/(A2)溶融混合条件〕(A1:A2=90/10)
(A1)/ (A2)/架橋剤/架橋助剤 = 90/10/1.0/0.5
供給量 :2.0kg/hr
スクリュー構成 :フルフライト
スクリュー回転数 :200 r p m
ダイス :ストランドダイ(径3mmΦ:3穴)
ベント :全て閉
温度設定 :C 1 80 ℃ C 6 100 ℃
C 2 90 ℃ C 7 100 ℃
C 3 100 ℃ C 8 100 ℃
C 4 100 ℃ D 100℃
C 5 100 ℃
押出機出口に設けたストランドダイから溶融混合物をストランド状に押出し、ペレタイザーを用いてカッティングしてEVA樹脂組成物ペレット(直径3mm 、長さ5mmの円筒状) を得た。
上記で得られたペレットを12gはかり取り、圧縮成形機(NFS−37、(株)神藤金属工業所製)のプレス板の上に置いた。100℃、5MPaで1分間プレスすることにより、封止膜を作製した。
上記で得られた封止膜を150℃、20分で熱架橋し、熱架橋後のサンプルシートを1g採取し、100mlのキシレンで8時間加熱還流を行い、不溶解部を60℃、20時間の真空乾燥を行った。真空乾燥後の重量(g)を測定し、ゲル化分率を下記式により算出した。
(ゲル化分率)={(真空乾燥後の重量)/1}×100
実施例1において、A1/A2=80/20とした以外は、実施例1と同様に封止膜を作製し、同様に評価した。
実施例1において、A1/A2=70/30とした以外は、実施例1と同様に封止膜を作製し、同様に評価した。
実施例1において、EVA樹脂(A)として、エチレン−酢酸ビニル共重合体(A2)の代わりにエチレン−酢酸ビニル共重合体(A2’)[エチレン含有量60モル%、MFR30g/10分(150℃、2160g)を用いた以外は、実施例1と同様にして封止膜を作製し、同様に評価した。
実施例4において、A1/A2’=80/20とした以外は、実施例4と同様に封止膜を作製し、同様に評価した。
実施例4において、A1/A2’=70/30とした以外は、実施例4と同様に封止膜を作製し、同様に評価した。
比較例1において、EVA樹脂(A)として、エチレン−酢酸ビニル共重合体(A4) [エチレン含有量42モル%、MFR70g/10分(190℃、2160g)]を用いた以外は、比較例1と同様に構造体を作製し、同様に評価した。
Claims (6)
- エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A)および架橋剤(B)を含む太陽電池用封止材であって、該エチレンー酢酸ビニル系共重合体(A)が、酢酸ビニル単位の含有量が10〜35重量%であるエチレンー酢酸ビニル系共重合体(A1)と、酢酸ビニル単位の含有量が40〜75重量%であるエチレンー酢酸ビニル系共重合体(A2)からなり、A1/A2=99/1〜60/40(重量比)であることを特徴とする太陽電池用封止材。
- さらに架橋助剤(C)を含むことを特徴とする請求項1記載の太陽電池用封止材。
- 請求項1〜2のいずれか記載の封止材を用いた太陽電池用封止膜。
- ゲル化分率が60%以上であることを特徴とする請求項3記載の太陽電池用封止膜。
- 請求項3記載の太陽電池用封止膜を70〜170℃で熱架橋して封止することを特徴とする封止方法。
- 請求項1〜2のいずれか記載の封止材を用いた太陽電池。
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