JP6172158B2 - 太陽電池封止材用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
特許文献4にはエチレン−ブテン共重合体にシランカップリング剤とNOR型ヒンダードアミン系難燃剤を添加した例が開示されている。
[1] 示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解ピーク温度が95〜110℃、且つ不飽和脂肪酸エステル含有量が10〜23重量%であるエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)5〜30重量%と、同結晶融解ピーク温度が80℃未満のエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)および重合性官能基を有するアルコキシシランと前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とを共重合させて得られる共重合体(b−2)から選ばれる1種以上の共重合体(B)95〜70重量%とを含むことを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
[8] [7]に記載の太陽電池封止材を用いて得られる太陽電池モジュール。
また、非架橋タイプであることから、セル等太陽電池モジュールを形成する各種部材のリサイクル性の向上や架橋工程が必要なく太陽電池モジュールの生産性を格段に向上させることが期待される。
本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物は、示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解ピーク温度(以下、単に「結晶融解ピーク温度という」)が95〜110℃、且つ不飽和脂肪酸エステル含有量が10〜23重量%であるエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)5〜30重量%と、同結晶融解ピーク温度が80℃未満のエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)および重合性官能基を有するアルコキシシランと前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とを共重合させて得られる共重合体(b−2)から選ばれる1種以上の共重合体(B)95〜70重量%とを含む。
本発明に用いられるエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)は、結晶融解ピーク温度が95〜110℃を満足すれば特に限定されない。
エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)における、不飽和脂肪酸エステルの含有量は、共重合体(A)の結晶融解ピーク温度を好適に調整する観点から、10〜23重量%であり、12〜20重量%であることがより好ましく、15〜20重量%であることが特に好ましい。エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)において、不飽和脂肪酸エステルの含有量が増えると、前記結晶融解ピーク温度が低下する。
そのような(メタ)アクリル酸アルキルエステルとして、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチルが挙げられる。
これらの(メタ)アクリル酸アルキルエステルとエチレンの共重合体として、例えばエチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体などが挙げられる。
これらのエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体は1種単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
このようなエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)は、通常、高圧ラジカル重合法においてチューブラー法や攪拌オートクレーブ法による多段重合により製造することができる。特にチューブラー法により得られる重合体は耐熱性が高く、透明性も変わらないため好ましい。これら共重合体の製造方法については特開昭62−273214号や特表2002−505692号などに開示されている方法を挙げることができる。
なお、エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体の前記結晶融解ピーク温度は、製造時の条件を例えば共重合モノマーの含有量や種類を変えることにより調整することが可能であり、具体的には、これを高くする場合には、共重合モノマーの含有量を少なくすることで可能である。
このエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体のメルトインデックスを調整する方法としては、ポリマーの重合度や分子量分布を調整することが挙げられ、メルトインデックスを高くするためには、例えばポリマーの重合度を低くし、低分子量化することが挙げられる。
<エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)>
本発明に用いられるエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)は、結晶融解ピーク温度が80℃未満の条件を満足すれば特に限定されないが、通常、エチレンと炭素数3〜20のオレフィンとのランダム共重合体が好適に用いられる。ここでエチレンと共重合するオレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、3−メチル−ブテン−1、4−メチル−ペンテン−1等が例示される。本発明においては、工業的な入手し易さや諸特性などの観点からエチレンと共重合するオレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−へキセン、1−オクテンが好適に用いられる。エチレンと共重合するオレフィンは1種のみを単独で用いてもよく、または2種以上を組み合わせて用いてもかまわない。
なお、エチレン−オレフィンランダム系共重合体の前記結晶融解ピーク温度は、製造時の条件を例えば共重合モノマーの含有量や種類を変えることにより調整することが可能であり、具体的には、これを高くする場合には、共重合モノマーの含有量を少なくすることで可能である。
このエチレン−オレフィンランダム共重合体のメルトインデックスを調整する方法としては、ポリマーの重合度や分子量分布を調整することが挙げられ、メルトインデックスを高くするためには、例えばポリマーの重合度を低くすることが挙げられる。
本発明に用いられる共重合体(b−2)はガラス等の受光面側保護材への接着性を付与するために用いられ、重合性官能基を有するアルコキシシランと上記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)との共重合体が用いられる。
共重合体(b−2)の融点は、これを得るために用いるエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)や重合性官能基を有するアルコキシシランの種類や量を調整することで、調整することができる。
なお、上記のラジカル発生剤を用いる場合、共重合体(b−2)の合成時にラジカル発生剤は分解し、共重合体(b−2)にラジカル発生剤は実質的に含まれなくなる。
本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物は、上述したエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)と、エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)および重合性官能基を有するアルコキシシランと前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とを共重合させて得られる共重合体(b−2)から選ばれる1種以上の共重合体(B)を含有する。ここで、本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物中におけるエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)と、エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)および共重合体(b−2)から選ばれる1種以上の共重合体(B)との含有量比は、それぞれ、5〜30/95〜70重量%であることが好ましい。より好ましくは10〜20/90〜80重量%である。含有量比が該範囲内であれば、耐熱性および透明性に優れた太陽電池封止材が得られやすく好ましい。
また、本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物に含有させる共重合体(B)として、前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とシラン変性されたエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−2)の両方を含有させる場合には、それらの重量比が、通常0.1:99.9〜98.6:1.4、好ましくは0.1:99.9〜47.5:52.5となるように含有させる。
なお、本発明でいう実質的に含有しないとは、太陽電池封止材用樹脂組成物において、ラジカル発生剤の含有量が0.001重量%未満である場合をいう。
本発明に用いられる酸化防止剤は、太陽電池封止材の酸化劣化を防止するために使用される。具体的には、例えば、フェノール系酸化防止剤として、モノフェノール類(2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−p−エチルフェノールおよびステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなど)、ビスフェノール類(2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)および3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど)、並びに高分子型フェノール類(1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオンおよびトコフェノールなど)、硫黄系酸化防止剤(ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネートおよびジステアリル−3,3’−チオジプロピオネートなど)、リン系酸化防止剤として、ホスファイト類(ジフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニル)ホスファイトおよびビス[2−t−ブチル−6−メチル−4−{2−(オクタデシルオキシカルボニル)エチル}フェニル]ヒドロゲンホスファイトなど)並びにオキサホスファフェナントレンオキサイド類(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドおよび10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドなど)が挙げられる。
本発明に用いられる光安定剤は、紫外線により太陽電池封止材中に生成したラジカルを捕捉し、光酸化を防止するために使用される。具体的には、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、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}]、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン−2,4−ビス[N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ]−6−クロロ−1,3,5−トリアジン縮合物、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、2−(3,5−ジ−tert−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、チヌビンXT850(商品名、BASFジャパン(株))、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、ビス(1−ウンデカンオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)カーボネート、過酸化処理した4−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン、及びシクロヘキサン、N,N’−エタン−1,2−ジイルビス(1,3−プロパンジアミン)との反応生成物、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン、N2,N2”−1,2−エタンジイルビス[N2−[3−[[4,6−ビス[ブチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)アミノ]−1,3,5−トリアジン−2−イル]アミノ]プロピル]−N’,N”−ジブチル−N’,N”−ビス(1,2,2,6−ペンタメチル−4−ピペリジニイル)などのヒンダードアミン系化合物が挙げられる。
また、上記式(1)で示される基を有するNOR型ヒンダードアミン系化合物としては、チヌビンXT850(商品名、BASFジャパン(株))、過酸化処理した4−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン、及びシクロヘキサン、N,N’−エタン−1,2−ジイルビス(1,3−プロパンジアミン)との反応生成物が挙げられる。これらの中で、好ましくは過酸化処理した4−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン、及びシクロヘキサン、N,N’−エタン−1,2−ジイルビス(1,3−プロパンジアミン)との反応生成物が挙げられる。
この点について、上記特許文献4はエチレン−ブテン共重合体にシランカップリング剤とNOR型ヒンダードアミン系難燃剤(低塩基性光安定剤)を添加した例を開示しているが、ベース樹脂の構成が異なり、且つ、ガラスとの接着強度に関する記述は全くなく、耐光性に関しても不明である。
本発明に用いられる紫外線吸収剤は、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、無害な熱エネルギーに変換し太陽電池封止材の耐光性を向上させるために使用される。具体的には、フェニルサリシレート、p−t−ブチルフェニルサリシレートおよびp−オクチルフェニルサリシレート等のサリチル酸類、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、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−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシルオ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および2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、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’−tert−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−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾールおよび2−{(2’−ヒドロキシ−3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル}ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート類、二酸化チタンや酸化亜鉛等の金属酸化物類などが挙げられる。
本発明に用いられる造核剤は、太陽電池封止材の透明性および耐熱性を上げるために使用される。具体的には、1,3,2,4−ジ(メリルベンジリデン)ソルビトール、1,3−クロルベンジリデン−2,4−メチルベンジリデンソルビトール、1,3,2,4−ジベンジリデンソルビトール、1,3,2,4−ジ(p−メチルベンジリデン)ソルビトール、1,3,2,4−ジ(p−エチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス−O−ジメチルベンジリデン−D−ソルビトール等のソルビトール系核剤やビス(2,4,8,10−テトラ−tert−ブチル−6−ヒドロキシ−12H−ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスシン−6−オキシド)水酸化アルミニウム塩等リンエステル金属塩系核剤やベーマイト、ゼオライト、タルク、二酸化チタン、マイカ、ハイドロタルサイト等の無機系核剤、トリス(メチルシクロヘキシル)プロパントリカルボキサミドやジシクロヘキシルナフタレンジカルボキサミド等の非アセタール系造核剤、リケマスターCN−001(商品名、理研ビニル(株))、リケマスターCN−002(商品名、理研ビニル(株))などが挙げられるが、これらの造核剤は、単独または混合物として使用することができる。
なお、上記の造核剤のうち、リケマスターCN−001(商品名、理研ビニル(株))、リケマスターCN−002(商品名、理研ビニル(株))については、太陽電池封止材用樹脂組成物全量に対し、0.5〜5.0重量%添加することが好ましい。
太陽電池封止材は、上述した太陽電池封止材用樹脂組成物を従来公知の方法で成形加工して得られるものであり、好ましくはシート状又はフィルム状としたものである。
一般に、太陽電池モジュールは発電時の発熱や太陽光の輻射熱などで、その使用環境により表面温度は80℃に達する場合があり、その耐熱性温度は100℃以上であれば、本発明の太陽電池封止材の耐熱性を確保することができ、発熱による封止材の流動や変形を防止できるため好ましい。本発明においては、厚み3mmの白板ガラス(サイズ;縦100mm、横100mm)の間に厚みが0.45mmのシート状太陽電池封止材を挟み、真空ラミネーターを用いて150℃、10分の条件で積層加熱圧着した試料を作製し、該試料を100℃の恒温槽内で60度に傾斜して設置し100時間経過後の状態を観察し、ガラスが初期の基準位置からずれなかったものを○、ガラスが初期の基準位置からずれたり、封止材が溶融したりしたものを×として耐熱性の優劣を評価した。
試験機:島津製作所(株)製の引張試験機オートグラフAGS−X
測定角度:180°剥離
剥離速度:100mm/分
上記の表面層には、上記共重合体(b−2)以外にも、上記共重合体(b−1)を含有させた太陽電池封止材用樹脂組成物を用いてもよい。表面層以外の層には上記共重合体(b−1)を単独で、上記共重合体(b−2)を単独で、あるいはこれらの共重合体を混合して含む太陽電池封止材用樹脂組成物を成形して得られるものを用いることができる。
つまり、本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物は、それを成形して得た封止材が前記基材や太陽電池素子等に対して接着性を有さなくてもよい。
次に、本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物からなる太陽電池封止材の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池封止材の成形方法は、シート状の多層成形物を得ることができれば特に限定されず、例えばTダイ押出キャスト法やインフレーション法等の公知の方法を用いることができる。通常、ハンドリング性や生産性等の面からTダイ押出キャスト法が好適に用いられる。成形温度は、用いる太陽電池封止材用樹脂組成物の流動特性や製膜性等によって適宜調整されるが、概ね130〜230℃、好ましくは、150〜200℃である。シート成形に用いられる太陽電池封止材用樹脂組成物は酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種任意の添加剤を予め樹脂とともにドライブレンドしてからシート成形装置に装備された押出機内に供給してもよく、予め全ての材料を溶融混合してペレットを作製してから供給してもよく、予め添加剤を樹脂中に濃縮したマスターバッチを作製しその他の原料と一緒に供給してもよい。また、上記シート成形装置等で得られたシート状の太陽電池封止材の表裏面には、シート間のブロッキング防止や太陽電池素子のラミネート工程でのエアー抜きの向上や太陽電池セルの破損防止などのためにエンボス加工を行うことができる。
本発明の太陽電池モジュールは、例えば結晶シリコン系太陽電池モジュールのように受光面側保護材/封止材/太陽電池素子/封止材/非受光面側保護材のような構成からなるものや、薄膜系太陽電池モジュールのように受光面側保護材の内面上に形成させた太陽電池素子の上に封止材と非受光面側保護材を形成させた構成のものなどを挙げることができる。
次に、本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物からなる太陽電池モジュールの製造方法について説明する。本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池封止材用樹脂組成物からなる封止用シートを予め作っておき、受光面側保護材、太陽電池素子、非受光面側保護材および封止用シートを既に述べた順番に積層し、得られた積層体を真空ラミネーターに供し、封止材が溶融する温度で圧着する従来と同様のラミネート方法によって得ることができる。本発明の場合、太陽電池封止材は有機過酸化物を含有することなく優れた耐熱性を発現することが可能であり、モジュールの形成において長時間の架橋工程を経る必要はなく、短時間に完結することができ、モジュールの生産性を格段に改良することができる。
本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池モジュール用受光面側保護材は、特に限定されないが、太陽電池モジュールの受光面側に位置するため、耐候性や耐汚染性、衝撃や剛性等の機械強度をはじめとする太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能と透明性の高い材料であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池モジュール用非受光面側保護材は、特に限定されず、太陽電池モジュールの非受光面側最外層に位置すること、およびモジュール内の配線腐食防止のため、上述の受光面側保護材と同様な耐候性や機械強度等の諸特性および防湿性に優れていることが好ましい。
非受光面側保護材としては、受光面側保護材で求められる透明性は必ずしも求められないことから、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、例えば、アルミやステンレスなどの金属、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単層もしくは多層の保護材が挙げられる。また、受光面側保護材と同様に、封止材層との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理またはプライマー処理などを受光面側保護材に行うことが好ましい。
太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子は、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば特に限定されず、例えば、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。
(1)結晶融解ピーク温度(Tm)(℃)
エス・アイ・アイナノテクノロジー(株)製の示差走査熱量計、商品名「EXSTAR DSC7020」を用いて、JIS K7121に準じて、試料約10mgを加熱速度10℃/分で−40℃から200℃まで昇温し、200℃で5分間保持した後、冷却速度10℃/分で−40℃まで降温し、再度、加熱速度10℃/分で200℃まで昇温した時に測定されたサーモグラムから結晶融解ピーク温度(Tm)(℃)を求めた。
厚み3mmの白板ガラス(サイズ;縦100mm、横100mm)2枚の間に厚みが0.45mmのシート状太陽電池封止材を挟み、ニッシン・トーア(株)製の真空ラミネーター「PVL0505S」を用いて、150℃、10分の条件で積層加熱圧着した試料を作製し、該試料を100℃の恒温槽内で60度に傾斜して設置し100時間経過後の状態を観察し、下記の基準で評価した。
(○)ガラスが初期の基準位置からずれなかったもの
(×)ガラスが初期の基準位置からずれたり、シートが溶融したりしたもの
厚み3mmの白板ガラス(サイズ;縦100mm、横100mm)2枚の間に厚みが0.45mmのシート状太陽電池封止材を挟み、ニッシン・トーア(株)製の真空ラミネーター「PVL0505S」を用いて、150℃、10分の条件で積層加熱圧着した試料を作製し、日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH5000で全光線透過率及びヘーズ値を測定した。
厚み3mmの白板ガラス(サイズ;縦100mm、横100mm)と厚みが0.45mmの封止材の間に両者の接着長さが40mmとなるようにPTFEシートを挟み、真空ラミネーターを用いて150℃、10分の条件で積層加熱圧着して試料を作製した。得られた積層サンプルを用い、25℃雰囲気下における180°剥離試験において封止材と受光面側保護材との接着強度を測定した。
初期接着強度用測定サンプルと同様に試料を作製し、得られた積層サンプルをスガ試験機(株)製サンシャインウェザーメーターに供し、放射照度255W/m2、ブラックパネル温度83℃(降雨無)、照射時間2000hrの条件下で白板ガラス面から照射した。得られたサンプルを用い、25℃雰囲気下における180°剥離試験において封止材と受光面側保護材との接着強度を測定した。
メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKJ640T、MI:30、Tm:58℃、密度:0.880g/cm3)を粉砕したパウダー97.4重量%、ビニルトリメトキシシラン2重量%、ジクミルパーオキサイド0.1重量%、フェノール系酸化防止剤(商品名:イルガノックス1010)0.1重量%、およびリン系酸化防止剤(商品名:イルガフォス168)0.1重量%を混合し、200℃で溶融混練後、シラン変性された共重合体(B)−4(MI:7.0、Tm:58℃、密度:0.880g/cm3)を得た。
メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKS340T、MI:3.5、Tm:60℃、密度:0.880g/cm3)を粉砕したパウダー89.8重量%、光安定剤(商品名:フレームスタブNOR116)10.0重量%、フェノール系酸化防止剤(商品名:イルガノックス1010)0.1重量%、リン系酸化防止剤(商品名:イルガフォス168)および0.1重量%を混合し、200℃で溶融混練後、光安定剤マスターバッチAを得た。
メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKS340T、MI:3.5、Tm:60℃、密度:0.880g/cm3)を粉砕したパウダー89.8重量%、光安定剤(商品名:チヌビンXT850)10.0重量%、フェノール系酸化防止剤(商品名:イルガノックス1010)0.1重量%およびリン系酸化防止剤(商品名:イルガフォス168)0.1重量%を混合し、200℃で溶融混練後、光安定剤マスターバッチBを得た。
メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKS340T、MI:3.5、Tm:60℃、密度:0.880g/cm3)を粉砕したパウダー89.8重量%、光安定剤(商品名:チヌビン326)10.0重量%、フェノール系酸化防止剤(商品名:イルガノックス1010)0.1重量%およびリン系酸化防止剤(商品名:イルガフォス168)0.1重量%を混合し、200℃で溶融混練後、紫外線吸収剤マスターバッチを得た。
エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)として、エチレン-アクリル酸エチル共重合体(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:UBEポリエチレンZE708、アクリル酸エチル含有量:15重量%、MI:0.5、Tm:102℃、密度:0.930g/cm3)(以下、(A)−1と略する)とエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)として、メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKS340T、MI:3.5、Tm:60℃、密度:0.880g/cm3)(以下、(B)−1と略する)を表1に示す割合で混合した太陽電池封止材用樹脂組成物を、Tダイを備えた20mmφ単軸の3種3層多層押出機を用いて設定温度200℃で溶融混練し、20℃のキャストロールにて製膜し直径6インチの紙管に巻き取ることにより厚みが0.45mmのシート状太陽電池封止材を得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例2において、エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)をエチレン-アクリル酸エチル共重合体(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:UBEポリエチレンZE709、アクリル酸エチル含有量:20重量%、MI:0.5、Tm:100℃、密度:0.930g/cm3)(A)−2に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例1において、エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)をシラン変性された共重合体(B)−4に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
実施例2において、エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)をシラン変性された共重合体(B)−4に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
実施例3において、エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)をシラン変性された共重合体(B)−4に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
実施例5において、シラン変性された共重合体(B)−4の4重量%を、光安定剤MB−Aの2重量%と紫外線吸収剤MBの2重量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
実施例7において、光安定剤MB−Aを光安定剤MA−Bに変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。
実施例1において、太陽電池封止材用樹脂組成物を(A)−1単独に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例1において、太陽電池封止材用樹脂組成物を(B)−1単独に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて、評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例2において、エチレン−オレフィンランダム共重合体(B)をメタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKF270、MI:2.0、Tm:100℃、密度:0.907g/cm3)(B)−2に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて、評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例2において、エチレン−オレフィンランダム共重合体(B)をメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:ユメリット3540F、MI:4.0、Tm:123℃、密度:0.931g/cm3)(B)−3に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて、評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例2において、エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)をエチレン-アクリル酸エチル共重合体(日本ポリエチレン(株)製、商品名:レクスパールA4250、アクリル酸エチル含有量:25重量%、MI:5、Tm:92℃、密度:0.934g/cm3)(A)−3に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて、評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
実施例1において、太陽電池封止材用樹脂組成物を構成する原料を(B)−1と(B)−2に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.45mmのシートを得た。得られたシートを用いて、評価した結果を表1に示す。初期接着強度については、真空ラミネーターによる試料作製後にシートが白板ガラスより剥離したため、接着強度を測定することができなかった。
(A)−1:エチレン−アクリル酸エチル共重合体(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:UBEポリエチレンZE708、アクリル酸エチル含有量:15重量%、MI:0.5g/10min、Tm:102℃、密度:0.930g/cm3)
(A)−2:エチレン−アクリル酸エチル共重合体(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:UBEポリエチレンZE709、アクリル酸エチル含有量:20重量%、MI:0.5g/10min、Tm:100℃、密度:0.932g/cm3)
(A)−3:エチレン-アクリル酸エチル共重合体(日本ポリエチレン(株)製、商品名:レクスパールA4250、アクリル酸エチル含有量:25重量%、MI:5g/10min、Tm:92℃、密度:0.934g/cm3)
(B)−1:メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKS340T、MI:3.5g/10min、Tm:60℃、密度:0.880g/cm3)
(B)−2:メタロセン系プラストマー(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKF270、MI:2.0g/10min、Tm:100℃、密度:0.907g/cm3)
(B)−3:メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(宇部丸善ポリエチレン(株)製、商品名:ユメリット3540F、MI:4.0g/10min、Tm:123℃、密度:0.931g/cm3)
(B)−4:ビニルトリメトキシシラン変性メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(MI:7.0g/10min、Tm:58℃、密度:0.880g/cm3)
光安定剤MB−B:ヒンダードアミン系光安定剤A(商品名:チヌビンXT850)10重量%含有光安定剤マスターバッチ
紫外線吸収剤MB:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(商品名:TINUVIN326)10重量%含有紫外線吸収剤マスターバッチ
本発明の太陽電池封止材は、太陽電池モジュール製造時にラジカル発生剤の使用を必要としないので、太陽電池モジュール製造工程のうち積層、ラミネート工程における生産性を著しく高めることができるだけでなく、非架橋タイプのためセルのリサイクル性にも優れ、太陽電池モジュールの製造コストを大幅に低減させることが可能である。
特に、前記特許文献1に記載の発明のように、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)を封止材として用いる場合には、上記積層、ラミネート工程において、有機過酸化物のようなラジカル発生剤を分解させてEVAを架橋させるための操作が、本発明では不要である。
本発明の太陽電池封止材は、耐熱性に優れるため、太陽電池モジュールの使用時に温度上昇しても、封止材が流動したり変形したりするトラブルの回避が可能であり、太陽電池の外観を損なうこともない。
本発明の太陽電池封止材を用いることにより、安価で且つ優れた性能を有する太陽電池モジュールが提供される。
Claims (8)
- 示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解ピーク温度が95〜110℃、且つ不飽和脂肪酸エステル含有量が10〜23重量%であるエチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)5〜30重量%と、同結晶融解ピーク温度が80℃未満のエチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)および重合性官能基を有するアルコキシシランと前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とを共重合させて得られる共重合体(b−2)から選ばれる1種以上の共重合体(B)95〜70重量%とを含む太陽電池封止材用樹脂組成物。
- エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)がエチレン−アクリル酸アルキルエステル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用樹脂組成物。
- エチレン−不飽和脂肪酸エステル共重合体(A)がエチレン−アクリル酸エチル共重合体であることを特徴とする、請求項1または2に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 前記共重合体(B)が、前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 前記共重合体(B)が、重合性官能基を有するアルコキシシランと前記エチレン−オレフィンランダム共重合体(b−1)とを共重合させて得られる共重合体(b−2)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- さらに低塩基性光安定剤を含む、請求項1〜3、5のいずれか一項に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物を成形して得られる太陽電池封止材。
- 請求項7に記載の太陽電池封止材を用いて得られる太陽電池モジュール。
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