JP6287158B2 - 太陽電池モジュール封止材の製造方法及び太陽電池モジュール封止材 - Google Patents
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Description
前記基材シートの少なくとも一方の面上に、1分間半減期温度が130℃以上170℃未満の第2の架橋剤を0.5g/m2以上7.5g/m2以下の塗布量で塗布して得られる太陽電池モジュール用封止材の製造方法。
前記基材シート中に、
前記第1の架橋剤を実質的に含有せず、
前記第2の架橋剤を0.1質量%以上1.5質量%以下含有し、
ゲル分率が0%以上1%以下である太陽電池モジュール用封止材。
本発明の基材シートを製造するための組成物(以下、単に、「組成物」ともいう)は、密度が0.900g/cm3以下のポリエチレン系樹脂を90%以上含有する樹脂組成物と、第1の架橋剤と、を必須成分として含有する。
ベース樹脂として、本発明においては密度が0.900g/cm3以下の低密度ポリエチレン(LDPE)、好ましくは直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いる。直鎖低密度ポリエチレンはエチレンとα−オレフィンとの共重合体であり、本発明においては、その密度が0.900g/cm3以下、好ましくは0.870〜0.890g/cm3の範囲である。この範囲であれば、シート加工性を維持しつつ良好な透明性と耐熱性を付与することができる。
MFR(g/10min):JIS K7210に準拠して測定。具体的には、ヒーターで加熱された円筒容器内で合成樹脂を、190℃で加熱・加圧し、容器底部に設けられた開口部(ノズル)から10分間あたりに押出された樹脂量を測定した。試験機械は押出し形プラストメータを用い、押出し荷重については2.16kgとした。
尚、多層フィルムである封止材シートについては、全ての層が一体積層された多層状態のまま、上記処理による測定を行い、得た測定値を当該多層の封止材シートのMFR値とした。
本発明においては、従来知られている太陽電池モジュール用封止材組成物の一般的な架橋処理を行う場合とは異なり、組成物に対する第1の架橋剤の含有量が、一般的な架橋処理の場合よりも少ない特定の範囲の含有量となるように第1の架橋剤を使用する。第1の架橋剤の含有量は、太陽電池モジュール用封止材組成物中に0.02質量%以上0.5質量%未満であり、上限は好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下である。この範囲未満であると上記ポリエチレン系樹脂の弱架橋が進まず耐熱性が不足し、透明性も低下する。また、この範囲を超えると、成形中にゲルが発生する等して製膜性が低下する。
本発明においては、実質的に架橋助剤は使用しないことが好ましい。ここで架橋助剤とは、例えば、多官能ビニル系モノマー及び/又は多官能エポキシ系モノマー等であり、具体的には、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート等のポリアリル化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート等のポリ(メタ)アクリロキシ化合物、二重結合とエポキシ基を含むグリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル及びエポキシ基を2つ以上含有する1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物を挙げることができる。
組成物には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物から作製された太陽電池モジュール用封止材に耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ太陽電池モジュール用封止材組成物中に0.001〜5質量%の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、太陽電池モジュール用封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
ゲル分率(%):架橋後封止材1g秤量し、80メッシュの金網袋に入れる。次いで、ソックスレー抽出器内に金網ごとサンプル投入し、キシレンを沸点下において還流させる。10時間連続抽出したのち、金網ごとサンプルを取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の質量比較を行い残留不溶分の質量%を測定しこれをゲル分率とした。なお、多層フィルムである封止材シートのゲル分率については、全ての層が積層された多層状態のままで、上記処理を行い、得られた測定値を、当該多層の封止材シートのゲル分率とした。
次に、上記の基材シートの少なくとも一方の面上に、1分間半減期温度が130℃以上170℃未満の第2の架橋剤を0.5g/m2以上7.5g/m2以下の塗布量で塗布して、本発明の太陽電池モジュール用封止材が得られる。
図1は、本発明の封止材を用いた太陽電池モジュールについて、その層構成の一例を示す断面図である。本発明の太陽電池モジュール1は、入射光の受光面側から、透明前面基板2、前面封止材層3、太陽電池素子4、背面封止材層5、及び裏面保護シート6が順に積層されている。本発明の太陽電池モジュール1は、前面封止材層3及び背面封止材層5の少なくとも一方に上記の封止材を使用する。
太陽電池モジュール1は、例えば、上記の透明前面基板2、前面封止材層3、太陽電池素子4、背面封止材層5、及び裏面保護シート6からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、真空ラミネート法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。
<ポリエチレン系樹脂の原料>
以下の原料を使用した。
ベース樹脂:密度0.880g/cm3、190℃でのMFRが3.1g/10分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE1)ペレットを用いた。
シラン変性透明樹脂:密度0.881g/cm3であり、190℃でのMFRが2g/10分であるM−LLDPE2の98質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2質量部と、ラジカル発生剤(反応触媒)としてのジクミルパーオキサイド0.1質量部とを混合し、200℃で溶融、混練し、シラン変性透明樹脂を得た。
架橋剤マスターバッチ:M−LLDPE1ペレット100質量部に対して、第1の架橋剤として、2,5‐ジメチル‐2,5‐ジ(t‐ブチルパーオキシ)ヘキサン(アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックス101、1分間半減期温度が181℃)0.5質量部を含浸させ、マスターバッチを得た。
耐候性マスターバッチ:密度0.880g/cm3のチーグラー直鎖状低密度ポリエチレンを粉砕したパウダー100質量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤3.8質量部とヒンダードアミン系光安定化剤5質量部と、リン系熱安定化剤0.5質量部とを混合して溶融、加工し、ペレット化したマスターバッチを得た。
ベース樹脂79質量部、シラン変性透明樹脂5質量部、架橋剤マスターバッチ7質量部、耐候性マスターバッチ9質量部、を組成物とし(第1の架橋剤量として0.035質量%)、単層φ30mm押出し機、200mm幅のTダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度210℃、引き取り速度1.1m/minで押し出し成形して厚さ600μmの基材シートを製造した。この封止材シートの密度は0.880g/cm3、190℃でのMFRは0.24g/10分であった。この基材シートを比較例1の太陽電池モジュール用封止材とした。この比較例1の太陽電池モジュール用封止材のゲル分率はゼロであった。
次に、上記の基材シートの一方の面上に、第2の架橋剤として、t‐ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックスTBEC、1分間半減期温度が166℃)をトルエンに溶解し、第2の架橋剤の塗布量として0.5g/m2(封止材シート中で0.1質量%)となるようにバーコーターで塗布して乾燥させ、実施例1の太陽電池モジュール用封止材を得た。実施例1の太陽電池モジュール用封止材のゲル分率は10%であった。
上記実施例1の基材シートの一方の面上に、上記実施例1と同様に第2の架橋剤をトルエンに溶解し、第2の架橋剤の塗布量として7.5g/m2(封止材シート中で1.5質量%)となるようにバーコーターで塗布して乾燥させ、実施例2の太陽電池モジュール用封止材を得た。実施例2の太陽電池モジュール用封止材のゲル分率は33%であった。
上記実施例1の基材シートの一方の面上に、上記実施例1と同様に第2の架橋剤をトルエンに溶解し、第2の架橋剤の塗布量として10.0g/m2(封止材シート中で2.0質量%)となるようにバーコーターで塗布して乾燥させ、比較例2の太陽電池モジュール用封止材を得た。比較例2の太陽電池モジュール用封止材のゲル分率は46%であった。
EVA系の太陽電池モジュール用封止材600μm(真空加熱ラミネート工程で架橋完了し、キュア不要の高速架橋タイプ)を比較例3とした。
ベース樹脂72質量部、シラン変性透明樹脂5質量部、架橋剤マスターバッチ14質量部、耐候性マスターバッチ9質量部、の組成物(第1の架橋剤量として0.070質量%)とした以外は比較例1と同様にして、比較例4の基材シートを製膜したが、架橋剤の量が多くゲルが発生して製膜不能であった。
実施例1、2及び比較例1から3の太陽電池モジュール用封止材を、130℃で15分間、圧力30kPaでガラス間にラミネートして耐熱性について目視で評価した。また、実施例及び比較例の太陽電池モジュール用封止材を、ホットプレート上で180℃以上220℃以下に5分間キープして直後に冷却し、目視にて気泡の発生有無を比較した。その結果を表1に示す。
評価手順:250mm×250mmのガラスの中央付近に、封止材5.0mm×7.5mm×2枚と、ガラス5.0mm×7.5mm×1枚を積層し、ラミネート条件130℃×15分後、キュア150℃×20分でラミネートした。その後、試験サンプルを130℃オーブンに12時間垂直に設置し、オーブン投入前後でのガラスの移動距離を計測し、移動距離0mm以上2.0mm以下を○、2.0mmを超えて5.0mm以下を△、として評価した。
2 透明前面基板
3 前面封止材層
4 太陽電池素子
5 背面封止材層
6 裏面保護シート
Claims (3)
- 密度0.900g/cm3以下のポリエチレン系樹脂と、組成物中に0.02質量%以上0.5質量%未満含有する1分間半減期温度が160℃以上200℃以下の第1の架橋剤と、を含む樹脂組成物を、前記第1の架橋剤の1分間半減期温度以上の温度で溶融成形する過程において、弱架橋処理を施すことにより、前記第1の架橋剤の含有量が0質量%以上0.01質量%以下であって、ゲル分率が0%以上1%以下である、基材シートを得た後に、
前記基材シートの少なくとも一方の面上に、1分間半減期温度が130℃以上170℃未満の第2の架橋剤を0.5g/m2以上7.5g/m2以下の塗布量で塗布して得られる太陽電池モジュール用封止材の製造方法。 - 前記ポリエチレン系樹脂の前記該弱架橋処理後におけるポリスチレン換算の重量平均分子量が、該弱架橋処理前の該重量平均分子量の1.5倍以上3.0以下の範囲となっている、請求項1に記載の太陽電池モジュール用封止材の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法によって得られる太陽電池モジュール用封止材を、130℃で15分間加熱し、150℃で20分間キュアすることにより、該キュア後の封止材のゲル分率を1%以上40%以下とする工程を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
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