JP6541285B1 - デラミネーション防止複合封止材および太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スーパーストレート構造の太陽電池モジュール構造において、環状オレフィン系共重合体のガラス転移温度が70℃〜80℃であり、かつ、20μmから50μmの厚みフィルムを融点55℃から75℃以下のEVA封止材でサンドイッチして得られた複合充填材を用いることによって、超長期間に亘り、デラミネーションを一切発生しない太陽電池モジュールを提供することができる。
【選択図】図3
Description
発電効率向上には、インターコネクタの本数の増加も寄与している。2本から3本、現在は4本が主流となり、5本化も近い将来に具現化される勢いである。これに伴い、フィンガー電極の線幅も狭くなっており、5本化では、フィンガー本数210本、その間隔は30μmとなり、セル表面の凹凸がますます増加する傾向にある。
太陽電池モジュールにおけるこのデラミネーション発生メカニズムが解き明かされていないため、その対策技術が全くなく、製品保証の範疇で、「パネル交換」の対応しかできないのが現状である。
太陽電池モジュール生産工程のラミネータ工程では、レイアップ工程で準備した、カバーガラスを最下部として、その上にEVA封止シート、直列配線したセルストリング、EVA封止シート、最上部にバックシートの順番に積層した太陽電池モジュールの層構造に熱と圧力を加えて、太陽電池モジュールを成型する。これにアルミフレームとジャンクションボックスを取り付けて製品となる。
(B)エチレン環状オレフィン共重合体フィルムのDSCで測定したガラス転移温度Tg;70℃〜80℃で、かつ、そのフィルム厚みが20μm〜38μmである。
本発明のデラミネーション防止フィルムは、環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる。環状オレフィン系重合体の中でもエチレン・ノルボルネンランダム共重合体が最も好ましい。メタロセン触媒でも良いし、バナジウム触媒により重合されたものも好適である。また、環状オレフィン成分を出発原料としてメタセシス触媒で開環重合し、水素添加して製造された環状オレフィンも好ましい。
<樹脂組成物ならびに成型方法>
本発明のデラミネーション防止フィルムの組成物は、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐候安定剤が添加されていることが好ましい。さらにシランカップリング剤を添加した樹脂組成物は、EVA封止材との共架橋が良好である。これら薬品は、一旦、マスターバッチを作製し、成膜での押出し機の途中から供給する。
成膜したフィルムの表面は、ブロッキング防止の目的で、エンボス加工や凹凸などの加工を行うことが好ましい。
<太陽電池モジュール>
結晶系太陽電池モジュールの作成は、1.レイアップ工程、2.ラミネート工程、3.フレーミング工程の3工程からなる。レイアップ工程は、カバーガラスの上にEVA封止材、セルストリングスを直列にはんだ配線したセルマトリックス、その上にEVA封止材を敷き、バックシートを被せる。EVA封止材のズレや加工熱による収縮でガラスエッジ部分がむき出しにならないよう、5mmほどガラスサイズより大きくカットしたものを使用した。2.ラミネート工程は、熱版の温度と真空時間および加圧時間(大気圧)を設定して行われる。真空時間5分、加圧時間15分、熱板の温度は150℃に設定した。
太陽電池セルは、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制限はなく、例えば、シリコン(単結晶、多結晶、アモルファス)、化合物半導体等を用いることができる。
市販の真空ラミネータにて、真空時間5分、プレス時間15分、成型温度150℃の条件で、60直列の太陽電池モジュールの構成にレイアップしたものを成型した。成型後、アルミフレームを取り付け、市販の端子BOXを固定し、太陽電池モジュールを準備した。
本発明の効果を分かりやすく説明するため、市販の真空ラミネータを用いて、熱板温度を150℃に設定し、60直用カバーガラスの上の中心部とエッジ角部に熱電対を取り付け、温度上昇を加工時間の変数で整理した。
環状オレフィン樹脂、樹脂組成物、フィルム、シートについてのガラス転移温度は、DSC法により、昇温速度20℃/min、Second runでの測定値を採用した。
(2)デラミネーション防止フィルムの収縮率評価
Tダイで成型した各厚み、組成でのフィルムを800mm正方形にカットし、MD方向(樹脂流動報告)とTD(MD方向に対して直角)方向の収縮率(式1)を算出した。
(式1)大型ギヤーオーブンにて、5mmテフロン(登録商標)板上にフィルムを置き、100℃で30分間加熱処理して、放冷後の長さを測定した。
水蒸気透過試験機(MOCON社製、PERMATRAN W3/33)を用いて、温度40℃、湿度90%RHの条件で実施した。厚みは900μmとした。
KIKUSUI社TOS7210Sを用いて、恒温槽にて、80℃、85%RHの条件下、−2000Vdcを168時間印加した。配線は、同社推奨方法の図5に従った。
なお、本発明の「デラミネーションのない状態」とは、4点以上である。
5点(最高点):オリジナルと比較し、外観上全く変化なく、同等。
3点:シリコンセルのインターコネクタ部分に少なくとも1か所に白濁剥がれが5mm未満である。
1点:シリコンセルのインターコネクタ部分の少なくとも1か所に白濁剥がれが20mm以上ある。
上記試験中に計測される電流値を記録した。
(6)耐候性試験(耐紫外線試験)
メタリングR:530W/m2(300〜400nm)の強度で、BPT63℃,50%、降雨なし、320時間連続照射での外観変化を以下の評点で採点した。本発明の効果は、評点4点以上である。
4点:インターコネクタ回りに変色がわずかに認められる。
3点:インターコネクタ回りにミクロクラックが少なくとも1か所に20mm未満存在する。
1点:インターコネクタ部分に少なくとも1か所に20mm以上あるいはセルフィンガー電極部上に亀の甲羅模様がセル全体の20%以上発生。
<エチレン・ノルボルネンランダム共重合体フィルムの準備>
デラミネーション防止フィルムの原料は、TOPAS(登録商標)の8007:100重量部に、紫外線吸収剤として2-ヒドロキシ4−n−オクトキシペンゾフェノン0.3質量部、耐光安定剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチルー4−ピペリジル)セバケート0.1質量部を添加した。そして、2軸押出機を用いて230℃で混練し、環状オレフィン系樹脂組成物を得た。この樹脂組成物のTgと環状オレフィン;TOPAS8007のTgを測定し、ΔTgを求めた。次にこのペレットを1000mm幅T−ダイ部での樹脂温度は120℃で、各種厚みのフィルムを得た。実施例1,2,3,4,5,6は、それぞれ、38、45、30、25、40、35μmを準備した。ここで得たフィルムは、フィルム収縮値の測定を行った。水蒸気透過性は、ここで得たフィルムをEVA−1でサンドイッチし、金属スペーサー900μmを適用して、プレス機で複合充填材(厚み;900μm)を作製して測定した。
さらに、環状オレフィンフィルムが太陽電池モジュール内に積層されることによって、モジュール周辺部のフレーム部に流れる「漏れ電流」が大幅に低下し、ガラスから抽出されるナトリウムの移動が抑えられることに繋がり、セルと直接接触しているEVA封止材の加水分解が起こりにくくなり、デラミネーション防止を発現している。
紫外線を照射すると環状オレフィンフィルムは、亀の甲羅状の皺が発生し易くなる傾向にある。発明の範囲のCompoundΔTgが2℃から7℃では、複合充填材として、デラミネーションの発生はない。
Claims (2)
- スーパーストレート型太陽電池モジュールの充填材として、(A)EVA(エチレン酢酸ビニルアセテート)封止材/(B)エチレン環状オレフィン共重合体フィルム/(A)EVA封止材の3層構造からなる以下の(A)、(B)の品質;
(A)EVA封止材のDSCで測定した融点;Tmが55℃〜75℃、
(B)エチレン環状オレフィン共重合体フィルムのDSCで測定したガラス転移温度Tg;70℃〜80℃で、かつ、そのフィルム厚みが20μm〜38μm、
を満たしており、
前記(B)層の樹脂組成物は、エチレン環状オレフィン共重合体フィルムの成膜前に作成するマスターバッチに紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐光安定剤が添加されており、そのガラス転移温度;Tgが原料樹脂のTgと比べ2℃から7℃低下するものであり、
前記樹脂組成物は、シランカップリング剤を添加したものである、デラミネーション防止複合封止材。 - 結晶系の太陽電池モジュールであって、受光面側とバックシート側の両面に請求項1のデラミネーション防止複合封止材を使用した、太陽電池モジュール。
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