JP6166377B2 - 太陽電池封止用シートセットおよび太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
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(受光面側保護部材)/太陽電池封止材/結晶型太陽電池素子/太陽電池封止材/太陽電池モジュール用保護シート(裏面側保護部材)の順に積層する。
一方、薄膜型太陽電池モジュールを得るには、薄膜型太陽電池素子/太陽電池封止材/太陽電池モジュール用保護シート(裏面側保護部材)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。
また、比較的短時間で架橋して十分な接着力を有し、剛性と架橋特性のバランスに優れるエチレン・α−オレフィン共重合体を用いた太陽電池封止材用樹脂組成物も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置させて、太陽電池素子および配線材料を封止するために用いられ、かつ、受光面側に配置される第一封止材シートと裏面側に配置される第二封止材シートとを備える太陽電池封止用シートセットであって、
測定温度範囲25℃〜180℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの120℃における、架橋処理前の上記第一封止材シートの貯蔵弾性率(P1)と架橋処理前の上記第二封止材シートの貯蔵弾性率(P2)が、下式(1)の関係を満たす太陽電池封止用シートセット。
測定温度範囲25℃〜180℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの90℃における、架橋処理後の上記第一封止材シートの貯蔵弾性率(G1)と、
架橋処理後の上記第一封止材シートの−40℃〜0℃における線膨張係数(α1)と、
架橋処理後の上記第一封止材シートの50℃〜90℃における線膨張係数(α2)と、
が下式(2)を満たす上記[1]に記載の太陽電池封止用シートセット。
架橋処理後の上記第一封止材シートおよび架橋処理後の上記第二封止材シートの厚みがそれぞれ0.2〜1mmである、上記[1]または[2]に記載の太陽電池封止用シートセット。
[4]
上記第一封止材シートおよび上記第二封止材シートの少なくとも一方が、架橋性樹脂として、エチレン・α−オレフィン共重合体およびエチレン・酢酸ビニル共重合体からなる群から選択される一種または二種以上を含む上記[1]乃至[3]いずれか一つに記載の太陽電池封止用シートセット。
[5]
上記第一封止材シートおよび上記第二封止材シートの少なくとも一方が、有機過酸化物を含み、上記有機過酸化物の含有量が、上記架橋性樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上1.2質量部以下である上記[4]に記載の太陽電池封止用シートセット。
[6]
上記貯蔵弾性率(P1)が1.0×10−1Pa以上1.2×106Pa以下であり、上記貯蔵弾性率(P2)が、8.0×10−2Pa以上1.0×106Pa以下である上記[1]乃至[5]いずれか一つに記載の太陽電池封止用シートセット。
[7]
上記受光面側保護部材がガラス板であり、上記裏面側保護部材が熱可塑性樹脂フィルムである上記[1]乃至[6]いずれか一つに記載の太陽電池封止用シートセット。
[8]
上記[1]乃至[7]いずれか一つに記載の太陽電池封止用シートセットを用いてなる太陽電池モジュール。
[9]
上記[8]に記載の太陽電池モジュールにおいて、
受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に封止層を有し、該封止層内に太陽電池素子が封止されてなり、
上記封止層が上記太陽電池封止用シートセットにより形成されたものであり、
上記封止層は、第一封止層と第二封止層とを有し、
上記第一封止層が、上記第一封止材シートを架橋させてなり、
上記第二封止層が、上記第二封止材シートを架橋させてなり、
上記第一封止層が上記受光面側保護部材と上記太陽電池素子との間に設けられており、
上記第二封止層が上記裏面側保護部材と上記太陽電池素子との間に設けられている太陽電池モジュール。
[10]
上記受光面側保護部材がガラス板であり、上記裏面側保護部材が熱可塑性樹脂フィルムである上記[9]に記載の太陽電池モジュール。
さらに、本発明によれば、温度サイクルの影響を受けにくい太陽電池モジュールを提供することができる。
本実施形態の太陽電池モジュール10は、受光面側に配置される第一封止材シート11と、裏面側に配置される第二封止材シート12の一対の太陽電池封止用シートセットからなる封止層1、受光面側保護部材14、裏面側保護部材13、太陽電池素子16、および配線材料15(インターコネクタ)を備える。
なお、本実施形態において、第一封止材シート11および第二封止材シート12をまとめて「第一、第二封止材シート」とも呼ぶ。
<太陽電池封止用シートセット>
本実施形態の太陽電池封止用シートセットは、受光面側保護部材14と裏面側保護部材13との間に配置させて、太陽電池素子16および配線材料15を封止するために用いられ、かつ、受光面側に配置される第一封止材シート11と裏面側に配置される第二封止材シート12とを備える。第一封止材シート11と第二封止材シート12の、測定温度範囲25℃〜180℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの120℃での各々の貯蔵弾性率(P1)と貯蔵弾性率(P2)の関係が式(1)の関係を満たす。式(1a)の関係を満たすことがより好ましく、式(1b)の関係を満たすことがさらに好ましい。
50℃〜90℃における、架橋処理後の第一封止材シート11の線膨張係数(α2)は、好ましくは1×10−6〜5000×10−6/℃であり、好ましくは10×10−6〜1000×10−6/℃であり、さらに好ましくは10×10−6〜500×10−6/℃である。上記範囲にあることにより、太陽電池素子の割れや配線材料の断線をより一層抑制し、温度サイクルの影響をより一層受け難い太陽電池モジュールを提供することができる。
本実施形態における太陽電池封止用シートセットは受光面側に配置される第一封止材シート11と、裏面側に配置される第二封止材シート12とを備える。第一、第二封止材シートは、通常、架橋性樹脂を含有する。
上記架橋性樹脂としては、従来公知の樹脂を用いることができる。例えば、エチレンおよび炭素数3〜20のα−オレフィンを含むエチレン・α−オレフィン共重合体、高密度エチレン系樹脂、低密度エチレン系樹脂、中密度エチレン系樹脂、超低密度エチレン系樹脂、プロピレン(共)重合体、1−ブテン(共)重合体、4−メチルペンテン−1(共)重合体、エチレン・環状オレフィン共重合体、エチレン・α−オレフィン・環状オレフィン共重合体、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体、エチレン・α−オレフィン・共役ポリエン共重合体、エチレン・芳香族ビニル共重合体、エチレン・α−オレフィン・芳香族ビニル共重合体等のオレフィン系樹脂;エチレン・不飽和無水カルボン酸共重合体、エチレン・α−オレフィン・不飽和無水カルボン酸共重合体等のエチレン・無水カルボン酸系共重合体;エチレン・エポキシ含有不飽和化合物共重合体、エチレン・α−オレフィン・エポキシ含有不飽和化合物共重合体等のエチレン・エポキシ系共重合体;エチレン・酢酸ビニル共重合体等のエチレン・ビニルエステル共重合体;エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタアクリル酸共重合体等のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体;エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・メタアクリル酸メチル共重合体等のエチレン・不飽和カルボン酸エステル共重合体;(メタ)アクリル酸エステル(共)重合体等の不飽和カルボン酸エステル(共)重合体;エチレン・アクリル酸金属塩共重合体、エチレン・メタアクリル酸金属塩共重合体等のアイオノマー樹脂;ウレタン系樹脂;シリコーン系樹脂;アクリル酸系樹脂;メタアクリル酸系樹脂;環状オレフィン(共)重合体;α−オレフィン・芳香族ビニル化合物・芳香族ポリエン共重合体;エチレン・α−オレフィン・芳香族ビニル化合物・芳香族ポリエン共重合体;エチレン・芳香族ビニル化合物・芳香族ポリエン共重合体;スチレン系樹脂;アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・共役ジエン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・エチレン・α−オレフィン・共役ポリエン・スチレン共重合体、メタアクリル酸・スチレン共重合体等のスチレン系共重合体樹脂;エチレンテレフタレート樹脂;フッ素樹脂;ポリエステルカーボネート;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂;ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、1,2−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、トランスポリイソプレン系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー;液晶性ポリエステル;ポリ乳酸等から選択される一種または二種以上を用いることができる。
上記架橋性樹脂として用いられる、エチレンおよび炭素数3〜20のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン共重合体の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種類単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。中でも好ましいのは、炭素数が10以下であるα−オレフィンであり、とく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、1−デセン、1−ドデセン等を挙げることができる。これらの中でも、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−ペンテンおよび1−オクテンから選択される一種または二種以上を用いることが好ましい。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。
上記エチレン・α−オレフィン共重合体は、以下の要件a1およびa2をさらに満たすことが好ましい。
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。すなわち、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MFRは、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および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。
太陽電池モジュールのラミネート工程において第一、第二封止材シートの架橋処理を行わない場合は、溶融押出工程において有機過酸化物の分解の影響が小さいため、MFRが0.1g/10分以上10g/10分未満、好ましくは0.5g/10分以上8.5g/10分未満の樹脂組成物を用い、押出成形によってシートを得ることもできる。樹脂組成物の有機過酸化物の含有量が0.15質量部以下である場合には、MFRが0.1g/10分以上10g/10分未満の樹脂組成物を用い、シラン変性処理、または微架橋処理を行いつつ170〜250℃の成形温度で押出成形によってシートを製造することもできる。MFRがこの範囲にあるとシートを太陽電池素子とラミネートする際にはみ出した溶融樹脂によるラミネート装置の汚れを防止できる点で好ましい。
上記架橋性樹脂として用いられるエチレン・酢酸ビニル共重合体のメルトフローレ−ト(MFR)は好ましくは5〜50g/10分、より好ましくは5〜30g/10分、さらに好ましくは5〜25g/10分である。エチレン・酢酸ビニル共重合体のMFRが上記範囲であると、押出成形性が優れる。エチレン・酢酸ビニル共重合体のMFRは、重合反応の際の重合温度、重合圧力、並びに重合系内の極性モノマー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。
本実施形態において、エチレン・酢酸ビニル共重合体のMFRは、ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるものである。
本実施形態の太陽電池封止用シートセットにおいて、第一封止材シート11に含まれる架橋性樹脂のMFRが、第二封止材シート12に含まれる架橋性樹脂のMFRよりも小さいことが好ましい。具体的には、(第一封止材シート11に含まれる架橋性樹脂のMFR)/(第二封止材シート12に含まれる架橋性樹脂のMFR)で表されるMFR比が1.0未満であることが好ましく、0.8以下であることがより好ましく、0.6以下であることがさらに好ましい。
MFR比が上記範囲であることにより、120℃での各々の貯蔵弾性率(P1)と貯蔵弾性率(P2)の関係が上述した式(1)の関係を満たし、第一、第二封止材シート間に設置される太陽電池モジュールのインターコネクタのたわみや応力集中がより一層起きにくくなる。
本実施形態の太陽電池封止用シートセットにおいて、第一封止材シート11および第二封止材シート12の双方にエチレン・酢酸ビニル共重合体を用いる場合、第一封止材シート11の酢酸ビニル含量が、第二封止材シート12のそれよりも小さいことが好ましい。
具体的には、(第一封止材シート11の酢酸ビニル含量)/(第二封止材シート12の酢酸ビニル含量)で表されるVA比が1.0未満であることが好ましく、0.9以下であることがより好ましく、0.8以下であることがさらに好ましい。
酢酸ビニル含量の比が上記範囲であることにより、120℃での各々の貯蔵弾性率(P1)と貯蔵弾性率(P2)の関係が上述した式(1)の関係を満たし、第一、第二封止材シート間に設置される太陽電池モジュールのインターコネクタのたわみや応力集中がより一層起きにくくなる。
第一封止材シート11がエチレン・酢酸ビニル共重合体を含み、第二封止材シート12がエチレン・α−オレフィン共重合体を含み、かつ、上記したMFR比が1.0未満であることが特に好ましい。
第一封止材シート11がエチレン・α−オレフィン共重合体を含み、第二封止材シート12がエチレン・酢酸ビニル共重合体を含み、かつ、上記したMFR比が1.0未満であり、さらに第一封止材シート11を構成するエチレン・α−オレフィン共重合体のMFRが10g/10min以下、さらには8g/10min以下であることが特に好ましい。
第一、第二封止材シートは、シランカップリング剤を含有してもよい。このシランカップリング剤を含有することにより、第一、第二封止材シートと他の部材との接着強度を優れたものにすることができる。第一、第二封止材シート中のシランカップリング剤の含有量は、架橋性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜2質量部、より好ましくは0.1〜1.8質量部、特に好ましくは0.1〜1.5質量部である。シランカップリング剤の含有量が上記範囲内であると、第一、第二封止材シートの接着性を向上させつつ、より確実に第一、第二封止材シート中に気泡が発生するのを抑制することができる。
これらの中でも、接着性向上の観点から、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−ア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から選択される一種または二種以上を用いることが好ましい。
第一、第二封止材シートは有機過酸化物を含有することが好ましい。上記有機過酸化物は、押出シート成形での生産性と太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋速度のバランスから、有機過酸化物の1分間半減期温度が100〜170℃であるものが好ましい。有機過酸化物の1分間半減期温度が100℃以上であると、シート成形を容易にし、かつ、第一、第二封止材シートの外観を良好にすることができる。また、絶縁破壊電圧の低下を防ぐことができ、透湿性の低下も防止でき、さらに接着性も向上する。有機過酸化物の1分間半減期温度が170℃以下であると、太陽電池モジュールのラミネート成形時の架橋速度の低下を抑制できるため、太陽電池モジュールの生産性の低下を防ぐことができる。また、第一、第二封止材シートの耐熱性、接着性の低下を防ぐこともできる。
これらの中でも、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から選択される一種または二種以上を用いることが好ましい。
第一、第二封止材シートには、紫外線吸収剤、光安定化剤、およ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く、少なくとも二種の添加剤を含有することがより好ましく、上記三種の全てが含有されていることがさらに好ましい。
第一、第二封止材シートは架橋助剤を含有することが好ましい。第一、第二封止材シート中の架橋助剤の含有量は、架橋性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜5質量部である。これにより、第一、第二封止材シートを適度な架橋構造とすることができ、第一、第二封止材シートの耐熱性、機械物性、および接着性を向上できる。
これらの架橋助剤の中でも、ジアクリレート;ジメタクリレート;ジビニル芳香族化合物;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;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ジアリル化合物;トリアリル化合物;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から選択される一種または二種以上を用いることが好ましい。さらにこれらの中でも、第一、第二封止材シート中の気泡の発生をより抑制できるとともに、架橋特性に優れる点から、トリアリルイソシアヌレートが特に好ましい。
第一、第二封止材シートには、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、上記架橋性樹脂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,架橋性樹脂100質量部に対して、0.0001〜50質量部、好ましくは0.001〜40質量部含有させることができる。また、ポリオレフィン以外の各種樹脂、および/または各種ゴム、可塑剤、充填剤、顔料、染料、帯電防止剤、抗菌剤、防黴剤、難燃剤、およ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。
第一、第二封止材シート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、カレンダーロール、ニーダー、バンバリミキサー、押出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。とくに、連続生産が可能な押出機での製造が好ましい。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (A)
一方、この単位面積の第一、第二封止材シートの実際の体積V0(mm3)は、第一、第二封止材シートを構成する樹脂の比重ρ(g/mm3)と単位面積(1m2)当りの第一、第二封止材シートの実際の重さW(g)と、を下記式(B)に当てはめることにより算出される。
V0(mm3)=W/ρ (B)
第一、第二封止材シートの単位面積当りの凹部の合計体積VH(mm3)は、下記式(C)に示されるように、「第一、第二封止材シートの見掛けの体積VA」から「実際の体積V0」を差し引くことによって算出される。
VH(mm3)=VA−V0=VA−(W/ρ) (C)
したがって、空隙率P(%)は次のようにして求めることができる。
空隙率P(%)=VH/VA×100
=(VA−(W/ρ))/VA×100
=1−W/(ρ・VA)×100
=1−W/(ρ・tmax・106)×100
図1に、本発明の太陽電池モジュール10の一実施形態を模式的に示す。
本実施形態の太陽電池モジュール10は、上記した本実施形態の太陽電池封止用シートセットを用いて得られる。太陽電池モジュール10は、例えば、多結晶シリコン等により形成された太陽電池素子16と、太陽電池素子16を挟んで封止する一対の受光面側の第一封止材シート11および裏面側の第二封止材シート12と、受光面側保護部材14と、裏面側保護部材(バックシート)13とを備える。
すなわち、本実施形態の太陽電池モジュール10は、太陽電池モジュール用保護シート(受光面側保護部材14)/第一封止材シート11/太陽電池素子16/第二封止材シート12/太陽電池モジュール用保護シート(裏面側保護部材13)という構成になっている。ただし、本実施形態の太陽電池モジュール10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、また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、光拡散層等を挙げることができる。これらの層は、とくに限定はされないが、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。本実施形態の太陽電池モジュール10においては、複数の太陽電池素子16を連結するインターコネクタ(配線材料15)は、第一封止材シート11側に存在してもよいし、第二封止材シート12に存在してもよいし、両封止材にまたがって存在してもよい。
なお、本実施形態に係る太陽電池封止用シートセットにより形成された層を封止層、第一封止材シート11を架橋させてなる層を第一封止層、第二封止材シート12を架橋させてなる層を第二封止層とも呼ぶ。
太陽電池素子16としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系、ガリウム−砒素、銅−インジウムーセレン、カドミウム−テルル等の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10においては、複数の太陽電池素子16は、導線および半田接合部を備えた配線材料15を介して電気的に直列に接続されている。
受光面側保護部材14としては、ガラス板;アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、フッ素含有樹脂等により形成された樹脂板;等が挙げられる。
裏面側保護部材13としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルム等の単体もしくは多層のシートが挙げられる。例えば、錫、アルミ、ステンレススチール等の金属;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、ポリオレフィン等により形成された各種熱可塑性樹脂フィルム等が挙げられる。
裏面側保護部材13は、単層であってもよく、複層であってもよい。
ここで、受光面側保護部材14としてガラス板を使用し、裏面側保護部材13として熱可塑性樹脂フィルムを使用した場合、太陽電池モジュールにおける配線材料のたわみや疲労、断線等が起こりやすい。そのため、受光面側保護部材14としてガラス板を使用し、裏面側保護部材13として熱可塑性樹脂フィルムを使用した場合、本実施形態に係る太陽電池封止用シートセットを封止層として用いることが特に効果的である。
配線材料15は、通常、複数の太陽電池素子を連結するインターコネクタである。
配線材料15としては、アルミ箔、銅箔等の金属箔が挙げられる。
本実施形態の太陽電池モジュール10の製造方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、配線材料15を用いて電気的に接続した複数の太陽電池素子16を第一封止材シート11と第二封止材シート12で挟み、さらにこれら第一封止材シート11と第二封止材シート12を受光面側保護部材14と裏面側保護部材13とで挟んで積層体を作製する。次いで、積層体を加熱して、第一封止材シート11と第二封止材シート12、第一封止材シート11と受光面側保護部材14、第二封止材シート12と裏面側保護部材13とを接着する。
なお、積層体を加熱する際の条件としては、有機過酸化物の一分間半減期温度にて5〜10分間に亘って加熱すればよい。例えば、有機過酸化物の一分間半減期温度が160℃であれば、160℃にて5〜10分間に亘って積層体を加熱すればよい。
[エチレン・α-オレフィン共重合体のエチレン単位および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。日本電子社製の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、およびα−オレフィン単位の含有割合を定量した。
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およびエチレン・酢酸ビニル共重合体のMFRを測定した。
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。
封止材シートのサンプルを、ずりモードでの固体粘弾性装置(ReoStress、HAAKE製)で、25℃(室温)〜180℃まで1.0Hzの周波数、10℃/分の昇温速度にて測定した。なお、プレートは20mmφのディスポータブルのパラレルプレートを用い、ひずみ制御は0.01で行った。これにより、架橋処理前の封止材シートの120℃における貯蔵弾性率(P)および架橋処理後の封止材シートの90℃における貯蔵弾性率(G1)をそれぞれ算出した。
ここで、封止材シートの架橋処理は、封止材シートをそれぞれ10cm×10cmのサイズに裁断した後、150℃、真空圧250Paで3分、加圧圧力100kPaで15分の条件下、ラミネート装置(NPC社製、LM−110X160S)を用いておこなった。
エス・エス・アイナノテクノロジー社製の熱機械分析測定装置TMA−SS6100を使用し、窒素雰囲気下、試験荷重3gf、昇温速度5℃/分、温度範囲−40℃から90℃、フィルム伸長モードの条件にて、架橋処理後の封止材シートの線膨張係数を測定した。これにより、−40℃〜0℃における架橋処理後の封止材シートの線膨張係数および50℃〜90℃における架橋処理後の封止材シートの線膨張係数をそれぞれ算出した。
ここで、封止材シートの架橋処理は、封止材シートをそれぞれ10cm×10cmのサイズに裁断した後、150℃、真空圧250Paで3分、加圧圧力100kPaで15分の条件下、ラミネート装置(NPC社製、LM−110X160S)を用いておこなった。
図2は、たわみ量の評価に用いた積層体20を模式的に示した断面図である。
ガラス22としては、12×7.5cmにカットした旭硝子ファブリテック社製の3.2mm厚みの青板ガラスを用いた。
たわみを評価する素子としては、4.2cm×3cmにカットした0.1mm厚みのPETフィルム24上に、0.3mm厚みのアルミ板23(3cm×2cm)を、2mmの間隔を設けて2枚貼り合わせて作製したものを用いた。
ガラス22上に、たわみを評価する素子を挟むように第一封止材シート11および第二封止材シート12を配置し、バックシート(裏面側保護部材)として13×8cmにカットした0.25mmのPETフィルム21を第二封止材シート12の上面に積層した。得られた積層体20を、ガラス22側を下にして真空ラミネーター(NPC製:LM−110x160−S)を用いて熱盤温度150℃、真空時間3分、加圧時間15分にてラミネートした。その後、ガラス22からはみ出した第一封止材シート11、第二封止材シート12、PETフィルム21をカットした。
○:たわみ量 ≦ 0.160mm
△:0.160mm < たわみ量 ≦ 0.165mm
×:たわみ量 > 0.165mm
図3は、実施例および比較例における温度サイクル試験に用いた擬似モジュール30Aを模式的に示した断面図である。図4は、実施例および比較例における温度サイクル試験に用いた擬似モジュール30Aを模式的に示した正面図である。
ガラス22としては、20×20cmにカットした旭硝子ファブリテック社製の3.2mm厚みの青板ガラスを用いた。
評価用素子として、0.3mm厚みのアルミ板23(4cm×4cm)をそれぞれ2mm間隔で4列×4列並べ、それぞれのアルミ板23の間に、0.05mm厚、1×3cmのアルミ箔31をカプトンテープ32で固定したものを用いた。
ガラス22上に、この評価用素子を挟むように第一封止材シート11および第二封止材シート12を配置し、バックシート(裏面側保護部材)としてPETフィルム21を第二封止材シート12の上面に積層した。
得られた積層体30Aを、ガラス22側を下にして真空ラミネーター(NPC社製:LM−110x160−S)を用いて熱盤温度150℃、真空時間3分、加圧時間15分にてラミネートした。
得られた擬似モジュールを−40℃×1時間、昇温2時間、90℃×1時間を1サイクルとする温度サイクル試験槽に投入し、上記サイクルを2000回おこなった。次いで、2000サイクル後の擬似モジュールの外観を観察した。
○:外観変化無し
△:外観にわずかな変化が認められる(アルミ箔31の変形等)
×:外観変化有り(アルミ箔31の顕著な変形または破断)
測定不能:封止材シートの溶融等の発生により、形状保持困難
(2−1)エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)
実施例および比較例で用いるエチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)としては、酢酸ビニル含量27質量%、MFR16.8g/10分のものを使用した。
(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8.0mmol/hr、主触媒としてビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライドのヘキサンスラリーを0.025mmol/hr、トリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を0.5mmol/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15kg/hr、水素を5NL/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/cm2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2.2kg/hrであった。物性を表1に示す。
合成例1の条件を元に、原料供給量等を調整し、表1に示すエチレン・α−オレフィン共重合体を得た。
(製造例1)
エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)100質量部に対し、シランカップリング剤として3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを0.5質量部、有機過酸化物として1分間半減期温度が166℃のt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネートを1.0質量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレートを1.2質量部、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0.3質量部、光安定化剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートを0.2質量部、耐熱安定剤1としてトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.1質量部、耐熱安定剤2としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート0.1質量部を配合した。
表2に示す配合としたこと以外は、前述の製造例1と同様にしてエンボスシート(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。得られた封止材シートの各種評価結果を表2に示す。
ガラス22側の第一封止材シート11およびPETフィルム21側の第二封止材シート12の組み合わせを表3の組み合わせとし、上記たわみ量の評価および温度サイクル試験をそれぞれおこなった。得られた結果を表3に示す。
(付記1)
受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置された、太陽電池素子および配線材料と、これらを封止するために用いられる、受光側に配される架橋処理後の第一封止材と裏面側に配される架橋処理後の第二封止材からなる太陽電池封止用シートセットであって、
測定温度範囲25〜150℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの120℃における、架橋処理前の第一封止材の貯蔵弾性率(P1)と架橋処理前の第二封止材の貯蔵弾性率(P2)が、下式(1)の関係にあることを特徴とする太陽電池封止用シートセット。
測定温度範囲25〜150℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの90℃における、架橋処理後の第一封止材の貯蔵弾性率(G1)と、−40℃〜0℃における線膨張係数(α1)と、50℃〜90℃における線膨張係数(α2)が下式(2)を満たすことを特徴とする付記1に記載の太陽電池封止用シートセット。
架橋処理後の第一封止材および架橋処理後の第二封止材の厚みが0.2〜1mmである、付記1または2に記載の太陽電池封止用シートセット。
(付記4)
付記1〜3のいずれか1つに記載の太陽電池封止用シートセットを用いてなる太陽電池モジュール。
Claims (9)
- 受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置させて、太陽電池素子および配線材料を封止するために用いられ、かつ、受光面側に配置される第一封止材シートと裏面側に配置される第二封止材シートとを備える太陽電池封止用シートセットであって、
測定温度範囲25℃〜180℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの120℃における、架橋処理前の前記第一封止材シートの貯蔵弾性率(P1)と架橋処理前の前記第二封止材シートの貯蔵弾性率(P2)が、下式(1)の関係を満たし、
測定温度範囲25℃〜180℃、周波数1.0Hz、昇温速度10℃/分、ずりモードの条件での固体粘弾性を測定したときの90℃における、架橋処理後の前記第一封止材シートの貯蔵弾性率(G 1 )と、
架橋処理後の前記第一封止材シートの−40℃〜0℃における線膨張係数(α 1 )と、
架橋処理後の前記第一封止材シートの50℃〜90℃における線膨張係数(α 2 )と、
が下式(2)を満たし、
前記第一封止材シートおよび前記第二封止材シートの両方が架橋性樹脂および有機過酸化物を含む、太陽電池封止用シートセット。
- 架橋処理後の前記第一封止材シートおよび架橋処理後の前記第二封止材シートの厚みがそれぞれ0.2〜1mmである、請求項1に記載の太陽電池封止用シートセット。
- 前記第一封止材シートおよび前記第二封止材シートの少なくとも一方が、前記架橋性樹脂として、エチレン・α−オレフィン共重合体およびエチレン・酢酸ビニル共重合体からなる群から選択される一種または二種以上を含む請求項1または2に記載の太陽電池封止用シートセット。
- 前記第一封止材シートおよび前記第二封止材シートの少なくとも一方において、前記有機過酸化物の含有量が、前記架橋性樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上1.2質量部以下である請求項1乃至3いずれか一項に記載の太陽電池封止用シートセット。
- 前記貯蔵弾性率(P1)が1.0×10−1Pa以上1.2×106Pa以下であり、前記貯蔵弾性率(P2)が、8.0×10−2Pa以上1.0×106Pa以下である請求項1乃至4いずれか一項に記載の太陽電池封止用シートセット。
- 前記受光面側保護部材がガラス板であり、前記裏面側保護部材が熱可塑性樹脂フィルムである請求項1乃至5いずれか一項に記載の太陽電池封止用シートセット。
- 請求項1乃至6いずれか一項に記載の太陽電池封止用シートセットを用いてなる太陽電池モジュール。
- 請求項7に記載の太陽電池モジュールにおいて、
受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に封止層を有し、該封止層内に太陽電池素子が封止されてなり、
前記封止層が前記太陽電池封止用シートセットにより形成されたものであり、
前記封止層は、第一封止層と第二封止層とを有し、
前記第一封止層が、前記第一封止材シートを架橋させてなり、
前記第二封止層が、前記第二封止材シートを架橋させてなり、
前記第一封止層が前記受光面側保護部材と前記太陽電池素子との間に設けられており、
前記第二封止層が前記裏面側保護部材と前記太陽電池素子との間に設けられている太陽電池モジュール。 - 前記受光面側保護部材がガラス板であり、前記裏面側保護部材が熱可塑性樹脂フィルムである請求項8に記載の太陽電池モジュール。
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