JP5954281B2 - 太陽電池封止用シリコーン接着剤シート並びにそれを用いた太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
太陽電池封止用シリコーン接着剤シート並びにそれを用いた太陽電池モジュールの製造方法 Download PDFInfo
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Description
〔1〕
それぞれ剛性または可撓性を有する受光面パネル及び背面パネルの間に配設される複数の太陽電池セルを封止するシリコーン接着剤シートであって、
前記受光面パネル、背面パネル及び太陽電池セルに接する態様で積層して用いられる、
硬化後のシリコーン接着剤シートと受光面パネルとのJIS K6256による180度ピール接着強度が2.5N/cm以上であることを特徴とする未加硫状態の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
〔2〕
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表され、重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、アルコキシ基、エポキシ基、(メタ)アクリル基を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、
(E)接着付与剤 0〜10質量部
を含有するシリコーンゴム組成物からなる〔1〕記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
〔3〕
(E)成分の配合量が、(A)成分100質量部に対し0.01〜10質量部であり、(E)成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル(メタクリル)基のいずれかを1つ以上含む〔2〕記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
〔4〕
(E)成分が、SiH基を含む〔3〕の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
〔5〕
厚さが0.3〜2.5mmである〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
〔6〕
受光面パネル、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の第1のシリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の第2のシリコーン接着剤シート、背面パネルを、前記第1の接着剤シートが、前記受光面パネル及び複数の太陽電池セルに接する態様、かつ、前記第2の接着剤シートが、前記背面パネル及び複数の太陽電池セルに接する態様で積層した後、真空ラミネータを用いて真空下加熱押圧することによりモジュール化することを特徴とする太陽電池が第1及び第2のシリコーン接着剤シートの硬化物によって封止されたシリコーン封止太陽電池モジュールの製造方法。
〔7〕
前記シリコーン接着剤シートを、カレンダーロール又は押し出し成形加工により形成する〔6〕記載のシリコーン封止太陽電池モジュールの製造方法。
図1は、このようなシリコーン封止太陽電池モジュールの一例を示すもので、図中1が受光面パネル、2が裏面パネル、3が太陽電池セルストリングスで、10がシリコーン接着剤シートである。
この場合、シリコーンゴム組成物の硬化型はいずれのものでもよく、有機過酸化物硬化型、紫外線硬化型、縮合反応硬化型等が挙げられるが、特に付加反応硬化型のものが反応副生成物による変色の心配がないという点で好ましい。
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表され、重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、アルコキシ基、エポキシ基、(メタ)アクリル基を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、
(E)接着付与剤 0〜10質量部
を含有してなるものが好ましい。
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
(ここで、R2は炭素数1〜6の非置換又は置換の1価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の1価炭化水素基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記1価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の1価炭化水素基である。なお、アルコキシ基、エポキシ基、(メタ)アクリル基は含有しない。bは0.7〜2.1、cは0.01〜1.0、かつb+cは0.8〜3.0、好ましくはbは0.8〜2.0、cは0.2〜1.0、かつb+cは1.0〜2.5を満足する正数で示される。)
で示される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。
図2に示すように、受光面パネル1に第1の未加硫のシリコーン接着剤シート10aを載せ、その上に2〜60個の太陽電池セルが接続されたセルストリングス3を、受光面を下にするように貼り付ける。これを、受光面パネル積層体とする。ここで、太陽電池セルは、一般的な単結晶シリコン又は多結晶シリコンのうちから選ばれる1種もしくは2種のシリコン半導体を用いてなるもので、太陽電池セルストリングス3は、ここでは、上記太陽電池セルをタブ線4で接続し組みセルとしたものが挙げられる。
背面パネル2に第2の未硬化のシリコーン接着剤シート10bを貼り付ける。これを、背面パネル積層体とする。
受光面パネル積層体のセル裏面と背面パネル積層体のシリコーン接着剤シート10bが接するように貼り合わせる。
工程iiiで作製した「受光面パネル積層体/背面パネル積層体」を真空ラミネータにセットし、減圧空間内に一定時間脱泡後加熱しながら押圧して太陽電池セルを封止する。
ここで、「受光面パネル/背面パネル積層体」を減圧空間内に配置する場合、その減圧度は特に制限されないが、−0.08〜−0.10MPaであることが好ましい。また、加熱・押圧条件も適宜選定されるが、70〜150℃、特に100〜130℃の加熱下、3〜5分の真空減圧後に大気圧で5〜30分押圧することが好ましい。この押圧時にシリコーン接着剤シート10a,10bは架橋し、受光面パネル、第1のシリコーン接着剤シート10a、太陽電池セルストリングス3、第2のシリコーン接着剤シート10b、及び背面パネル2が接着する。加熱温度が70℃より低い場合、硬化速度が遅く成形時間内に加硫が完全に完了しない可能性があり、150℃より高い場合、硬化速度が速くなり、真空引き時間中に硬化が始まることで受光面あるいは背面パネルとの間に空隙が残る可能性がある。ここで、効果的に真空減圧するために、未硬化のシリコーン接着剤シートに「ゼブラ状」あるいは「ひし形状」の凹凸が形成することが有効である。
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100質量部、BET比表面積300m2/gの乾式シリカ Arosil300(日本エアロジル(株)製)70質量部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン16質量部、水4質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンドを調製した。上記コンパウンド100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)(共に、信越化学工業(株)製)をそれぞれ0.5質量部/2.0質量部を2本ロールで混練後添加し均一に混合し、未硬化のシリコーン接着剤組成物(シリコーンゴム組成物)を得た。なお、SiH/SiViのモル比は5.4であった。
図3に示したように、125mm×25mm×5mm厚みの青板フロートガラス5の表面に70mm×25mmの大きさにマスキングテープ6を貼った(残る55mm×25mmが接着面)。このガラスを金型枠に入れ、上記均一に混合したシリコーン接着剤組成物7を、厚みが1mmとなるよう、120℃、70kgf/cm2の条件で20分間加熱硬化し、図4に示す接着力測定サンプルを得た。
STROGRAPH VE10(東洋精機(株)製)を用い、図5に示すように50mm/分の速度でゴムとガラスを引張り、180度ピール試験を行った。
上記未硬化のシリコーン接着剤組成物を2本ロールで0.7mm厚みに分だしした。得られたシリコーン接着剤シートの両面に石島化学工業株式会社製のダイヤエンボスフィルム(エンボスNEFタイプ;厚さ0.15mm)のエンボスロール面をゴムロールにて押し付けて、2枚のシリコーン接着剤シートの両面にエンボス加工を施した。
次に、上記一方のエンボス加工を施したシリコーン接着剤シートの片面のエンボスフィルムを剥離した後、340mm×360mmの受光面パネルとして旭ガラス(株)製の白板強化ガラス基板(以下、ガラス基板)にゴムロールにて貼り付けた。一方、背面パネルとして、250μm厚みの単層のPETフィルムを用い、上記と同様にしてその片面に、上記他方のエンボス加工を施したシリコーン接着剤シートの片面のエンボスフィルムを剥離した後、ゴムロールで貼り付けた。
[太陽電池モジュールの外観評価(空隙・セル割れ)]
受光面ガラスと硬化したシリコーン接着剤シートの接着性を評価するため、接着界面にカッターの刃を入れ、引き剥がし試験を行った。この際、接着良好なものを○、受光面ガラスから剥離したものを×とした。
太陽電池モジュールを85℃/85%で500時間の耐久試験を行い、外観及び接着性の評価を行った。受光面及び受光面と反対側の面において、隙間なく封止されている状態を「良好」、空隙が残った場合を「不良」とした。
実施例1の通り調製したコンパウンド100質量部に、ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン10質量部を後添加し、コンパウンドを得た。これを実施例1と同様にして組成物化し、接着試験、太陽電池の成形を行った。なお、SiH/SiViモル比は4.6であった。
実施例1の通り調製したコンパウンド100質量部に、上記式(i)の化合物を0.3質量部添加し、コンパウンドを得た。これを実施例1と同様にして組成物化し、接着試験、太陽電池の成形を行った。なお、SiH/SiViモル比は7.0であった。
実施例1の通り調製したコンパウンド100質量部に、C−153A(オルガノハイドロジェンシロキサン)(信越化学工業(株)製)を1質量部添加し、コンパウンドを得た。これを実施例1と同様にして組成物化し、接着試験、太陽電池の成形を行った。なお、SiH/SiViモル比は8.6であった。
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100質量部、BET比表面積200m2/gの乾式シリカ Arosil200(日本エアロジル(株)製)70質量部、分散剤としてジメチル−ジメトキシシラン20質量部、ビニルトリメトキシシラン0.6質量部、pH3.5塩酸水6質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンドを調製した。上記コンパウンド100質量部に対し、付加架橋剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)(共に、信越化学工業(株)製)をそれぞれ0.5質量部/2.0質量部を2本ロールで混練後添加し、均一に混合し、未硬化のシリコーン接着剤組成物を得た。このときのSiH/SiViモル比は1.2であった。これを用い、実施例1と同様の接着試験、太陽電池の成形を行った。
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100質量部、BET比表面積200m2/gの乾式シリカ Arosil200(日本エアロジル(株)製)60質量部、分散剤としてジメチル−ジメトキシシラン10質量部、ビニルトリメトキシシラン0.3質量部、pH3.5塩酸水6質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンドを調製した。この組成物を比較例1と同様にして未硬化のシリコーン接着剤組成物を得た。このときのSiH/SiViモル比は2.2であった。これを用い、実施例1と同様の接着試験、太陽電池の成形を行った。
2:背面パネル
3:太陽電池セルストリングス
10:硬化後のシリコーン接着剤シート
10a,10b:未硬化のシリコーン接着剤シート
Claims (7)
- それぞれ剛性または可撓性を有する受光面パネル及び背面パネルの間に配設される複数の太陽電池セルを封止するシリコーン接着剤シートであって、
前記受光面パネル、背面パネル及び太陽電池セルに接する態様で積層して用いられる、
硬化後のシリコーン接着剤シートと受光面パネルとのJIS K6256による180度ピール接着強度が2.5N/cm以上であることを特徴とする未加硫状態の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。 - (A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換もしくは置換の1価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表され、重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、アルコキシ基、エポキシ基、(メタ)アクリル基を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、
(E)接着付与剤 0〜10質量部
を含有するシリコーンゴム組成物からなる請求項1記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。 - (E)成分の配合量が、(A)成分100質量部に対し0.01〜10質量部であり、(E)成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル(メタクリル)基のいずれかを1つ以上含む請求項2記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
- (E)成分が、SiH基を含む請求項3記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
- 厚さが0.3〜2.5mmである請求項1〜4のいずれか1項記載の太陽電池封止用シリコーン接着剤シート。
- 受光面パネル、請求項1〜5のいずれか1項記載の第1のシリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、請求項1〜5のいずれか1項記載の第2のシリコーン接着剤シート、及び背面パネルを、前記第1の接着剤シートが前記受光面パネル及び複数の太陽電池セルに接する態様、かつ、前記第2の接着剤シートが前記背面パネル及び複数の太陽電池セルに接する態様で積層した後、真空ラミネータを用いて真空下加熱押圧することによりモジュール化することを特徴とする太陽電池が第1及び第2のシリコーン接着剤シートの硬化物によって封止されたシリコーン封止太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記シリコーン接着剤シートを、カレンダーロール又は押し出し成形加工により形成する請求項6記載のシリコーン封止太陽電池モジュールの製造方法。
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