JP6217328B2 - 太陽電池封止用紫外線遮蔽性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 - Google Patents
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Description
〔1〕
受光面及び背面パネルと、これら両パネルにそれぞれ接するシリコーン接着剤層と、これら両接着剤層間に介装されて封止される複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュールにおける、上記背面パネルに接するシリコーン接着剤層を形成する接着剤シートであって、上記接着剤シートが、
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の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200m2/gを超える補強性シリカ:10〜150質量部、
(C)硬化剤:(A)成分を硬化させる有効量、
(D)接着付与剤:0〜10質量部、
(E)平均粒子径が0.1〜10μmである酸化チタン:0.1〜5質量部
を含有してなり、厚み2mmの硬化物に対し380nm光の波長の光透過率を測定した場合に30%以下の光透過率を与えることを特徴とする太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート。
〔2〕
(A)成分が、分子鎖末端に脂肪族不飽和基を有する直鎖状オルガノポリシロキサンである〔1〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔3〕
(C)成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせ又は有機過酸化物である〔1〕又は〔2〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔4〕
(D)成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル基及びメタクリル基のいずれかを1つ以上含み、(A)成分100質量部に対し0.01質量部以上含有する〔1〕〜〔3〕のいずれかに載のシリコーン接着剤シート。
〔5〕
更に、(F)紫外線吸収剤:0.05〜2質量部を含有する〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔6〕
(F)成分が、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系及びマロン酸エステル系のものから選ばれる〔5〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔7〕
厚みが0.3〜2.5mmである〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔8〕
両面がエンボス加工されてなる〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔9〕
受光面パネル、硬化性シリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート、及び背面パネルを積層した積層体を真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することにより、上記両接着剤シートを硬化して上記太陽電池セルを封止してなるシリコーン封止太陽電池モジュール。
〔10〕
背面パネルが、ポリエチレンテレフタレートを含有するバックシートである〔9〕記載の太陽電池モジュール。
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の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200m2/gを超える補強性シリカ:10〜150質量部、
(C)硬化剤:(A)成分を硬化させる有効量、
(D)接着付与剤:0〜10質量部、
(E)平均粒子径が0.1〜10μmである充填剤(但し、(B)成分を除く):0.1〜50質量部、
又は、
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の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200m2/gを超える補強性シリカ:10〜150質量部、
(C)硬化剤:(A)成分を硬化させる有効量、
(D)接着付与剤:0〜10質量部、
(F)紫外線吸収剤:0.05〜2質量部
を含有してなるシリコーンゴム組成物をカレンダーロール又は押し出し成形加工等によってシート状に形成したものであり、従って未硬化状態のものである。
本発明のシリコーンゴム組成物において、(A)成分は下記平均組成式(I)で表される重合度が100以上のオルガノポリシロキサンである。
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の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。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。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、一分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は2〜300個、特に4〜200個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子(SiH基)は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、一分子中に少なくとも2個(通常2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜200個)、より好ましくは4〜150個程度含有するものが使用される。
[工程i]
受光面パネルに後述する未加硫のシリコーン接着剤シートを載せ、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を、受光面を下にするよう貼り付ける。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ることができ、太陽電池セルストリングスは、ここでは、上記太陽電池セルをタブ線で接続し組みセルとしたものが挙げられる。また、シリコーン接着剤シートは、本発明に係る紫外線遮蔽性シリコーン接着剤であっても、そうでなくてもよく、例えば上述したシリコーンゴム組成物から、(E),(F)成分を除去したシリコーンゴム組成物をシート化したものを使用し得る。
[工程ii]
バックシートに本発明に係る紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートを貼り付ける。これを、背面パネル積層体とする。
[工程iii]
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が接するように貼り合わせる。
[工程iv]
工程iiiで作成した受光面パネル/背面パネル積層体を真空ラミネーターにセットし、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。
図1は、受光面パネルに積層する未加硫ゴムシートが(E),(F)成分を含まないシリコーン接着剤シートを用いて太陽電池モジュールを形成した例、図2は受光面パネルに積層する未加硫シリコーンゴムシートが(E)又は(F)成分を含む紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートを用いて太陽電池モジュールを形成した例である。図中、1は受光面パネル、2は背面パネル(バックシート)、3は紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤硬化層、4は紫外線遮蔽性シリコーン接着剤硬化層、5は太陽電池セルである。
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時間加熱処理してゴム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、平均粒子径が0.26μmの酸化チタンR−820(石原産業(株)製)を1.0質量部と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、未硬化の紫外線遮蔽性を有するシリコーンゴム接着剤組成物を得た。
上記紫外線遮蔽性シリコーンゴム接着剤組成物を50mm×50mm×厚み2mmに成形し、これを130℃,30分で加熱硬化させ、SPECTROPHOTOMETER U−3310(日立製作所)を用いて380nm光の光透過率を測定した。
25mm×25mmに成形したPETフィルム(ルミラー:東レ(株))及びPCテストピース(パンライト:帝人化成(株)製)の上に、上記紫外線遮蔽性シリコーンゴム接着剤組成物を130℃,30分硬化させた硬化物を載せ、超促進耐候試験機 アイスーパーUVテスター(岩崎電気(株)製)を用い、70℃下120mW/cm2(365nm)の紫外線を6時間照射した。このときのPETフィルム及びPCテストピースの外観を確認した。
[1]受光面に配置するシリコーン接着剤の調製
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質量部に対し、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)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ゴム接着剤組成物を得た。
このシリコーンゴム接着剤組成物を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、該シリコーン接着剤シートの両面にエンボスフィルムを貼り合わせることでエンボス加工を施した。
[2]受光面積層体の調製
上記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の白板強化ガラス基板(旭ガラス(株)製:以下、ガラス基板)にゴムロールにて貼り付けた。
[3]背面積層体の調製
250μm厚みの単層のPETフィルムをバックシートとして用い、上記未硬化の紫外線遮蔽性を有するシリコーンゴム接着剤組成物をシート状に成形し、上記と同様にエンボス加工を施した紫外線遮蔽性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、PETフィルムに紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートをゴムロールで貼り付けた。
[4]受光面/背面積層体の調製
上記ガラス基板に貼り付けたシリコーン接着剤シートのもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その上に太陽電池素子を縦横方向に2行2列に接続した合計4直の単結晶シリコン太陽電池セルストリングスを載置し、更に上記PETに貼り付けた紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートのもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その剥離面を下にして太陽電池セルストリングス上に載置した。これにより、図3に示す受光面ガラス/シリコーン接着剤シート/太陽電池セル/紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート/透明PETの受光面/背面積層体が得られた。なお、図中30は、紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤シート(未硬化)、40は紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート(未硬化)を示す。
[5]ラミネート工程
[4]で得られた受光面/背面積層体を真空ラミネーター装置に入れ、110℃加熱下、3分間減圧した後、15分間大気圧で圧着することにより、太陽電池モジュールが得られた。この太陽電池モジュールについて外観目視評価を行い、空隙並びにセル割れの有無を確認した。
実施例1記載のゴムコンパウンド100質量部に、ジメチルシリコーンオイル[KF−96−100cs(信越化学工業(株)製)]に加熱しながら溶解させたUV吸収剤 TINUVIN326(BASF社製)を0.2質量部添加し、実施例1と同量の硬化触媒を添加して未加硫の接着剤組成物を得た。これを用い、実施例1と同様の試験を行った。
実施例1記載のゴムコンパウンド100質量部に、ジメチルシリコーンオイル[KF−96−100cs(信越化学工業(株)製)]に加熱しながら溶解させたUV吸収剤 RUVA−93(大塚化学(株)製)を0.25質量部添加し、実施例1と同量の硬化触媒を添加して未加硫の接着剤組成物を得た。これを用い、実施例1と同様の試験を行った。
受光面に配置する未加硫の接着剤シートと同じもの、すなわち、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、この上記コンパウンド100質量部に対し、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)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、均一に混合したものをバックシートに貼り付けた。これを用い、実施例1と同様の試験を行った。なお、図4は比較例の太陽電池モジュールを示す。
2 背面パネル(バックシート)
3 紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤硬化層
30 紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤未硬化層
4 紫外線遮蔽性シリコーン接着剤硬化層
40 紫外線遮蔽性シリコーン接着剤未硬化層
5 太陽電池セル
Claims (10)
- 受光面及び背面パネルと、これら両パネルにそれぞれ接するシリコーン接着剤層と、これら両接着剤層間に介装されて封止される複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュールにおける、上記背面パネルに接するシリコーン接着剤層を形成する接着剤シートであって、上記接着剤シートが、
(A)R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の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200m2/gを超える補強性シリカ:10〜150質量部、
(C)硬化剤:(A)成分を硬化させる有効量、
(D)接着付与剤:0〜10質量部、
(E)平均粒子径が0.1〜10μmである酸化チタン:0.1〜5質量部
を含有してなり、厚み2mmの硬化物に対し380nm光の波長の光透過率を測定した場合に30%以下の光透過率を与えることを特徴とする太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート。 - (A)成分が、分子鎖末端に脂肪族不飽和基を有する直鎖状オルガノポリシロキサンである請求項1記載のシリコーン接着剤シート。
- (C)成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせ又は有機過酸化物である請求項1又は2記載のシリコーン接着剤シート。
- (D)成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル基及びメタクリル基のいずれかを1つ以上含み、(A)成分100質量部に対し0.01質量部以上含有する請求項1〜3のいずれか1項載のシリコーン接着剤シート。
- 更に、(F)紫外線吸収剤:0.05〜2質量部を含有する請求項1〜4のいずれか1項記載のシリコーン接着剤シート。
- (F)成分が、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系及びマロン酸エステル系のものから選ばれる請求項5記載のシリコーン接着剤シート。
- 厚みが0.3〜2.5mmである請求項1〜6のいずれか1項記載のシリコーン接着剤シート。
- 両面がエンボス加工されてなる請求項1〜7のいずれか1項記載のシリコーン接着剤シート。
- 受光面パネル、硬化性シリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、請求項1〜8のいずれか1項記載の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート、及び背面パネルを積層した積層体を真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することにより、上記両接着剤シートを硬化して上記太陽電池セルを封止してなるシリコーン封止太陽電池モジュール。
- 背面パネルが、ポリエチレンテレフタレートを含有するバックシートである請求項9記載の太陽電池モジュール。
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