JP6547464B2 - 太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート及びそれを用いてなる太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シート及びそれを用いてなる太陽電池モジュールに関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態からなる太陽電池モジュールが開発され、提案されている。一般に太陽電池モジュールは、ガラス等からなる透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、封止材シートを介して積層された構成である。

封止材シートには、透明性や、太陽電池素子の埋まり込み性を満たすために柔軟性が要求される。例えば、樹脂組成物としてポリエチレンを主剤樹脂とした封止材シートの場合には、ポリエチレンの密度を低密度にすることによって透明性や柔軟性を向上することができる。しかし、低密度化は、一方で、加熱加工時の過剰な流動や、高温環境下での長期使用時における製品劣化のリスクにつながる基材樹脂の耐熱性不足という問題を生じさせる。

上述した封止材の加熱加工時の過剰な流動の弊害として、例えば、真空ラミネータの汚染の問題がある。即ち、封止材シートを予め裏面保護シートと一体化して封止材一体型裏面保護シートとして用いた場合であっても、太陽電池モジュールとしての一体化のためのラミネート加工時には、封止材のみが過剰に流動して、裏面保護シートの周囲にはみ出した封止材由来の溶融樹脂がラミネータを汚染することによる設備汚染の問題である。

特許文献１及び特許文献２の封止材シートにおいては、架橋剤によって耐熱性を付与している。例えば特許文献１では１％程度の架橋剤が添加されており、特許文献２においてもゲル分率が３０％以上となる量の架橋剤が添加されている。この場合、確かに耐熱性は向上するが、封止材に求められる太陽電池素子の保護性能を担保するための柔軟性の維持が困難となる。そして、成形中に架橋が進行すると製膜性が低下するため、特許文献１のように成形を低温で行なって架橋反応を成形後に再度行う等の配慮が必要であり、生産性の面での更なる改善が強く求められていた。

特開２０００−９１６１１号公報 特開２００９−１０２７７号公報

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、低密度ポリエチレンを主に用いた封止材シートであって、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートの封止材シートに適する良好な柔軟性を有し、且つ、ラミネータ汚染を防止することのできる封止材一体型裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、封止材一体型裏面保護シートの封止材シートの熱機械分析（ＴＭＡ試験）に着目し、ＴＭＡ曲線での温度１５０℃における針の押込深さが所定の範囲内の封止材シートを有する封止材一体型裏面保護シートであれば、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）コア層とスキン層とを有する多層シートである封止材シートと、裏面保護シートと、が前記封止材シートの前記スキン層が最外層側に露出する態様で積層されてなる太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートであって、前記封止材シートのコア層及びスキン層には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンが全樹脂成分中６０質量％以上含有し、前記封止材シートの膜厚が２００μｍ以上４００μｍ以下であり、下記条件の熱機械分析（ＴＭＡ）試験において得られ、所定の温度範囲と前記封止材一体型裏面保護シートの前記封止材シートからの針の押込深さとの関係を示すＴＭＡ曲線において、前記ＴＭＡ曲線での温度１５０℃における前記針の押込深さが前記封止材シートの膜厚の２０％以上９０％以下である封止材一体型裏面保護シート。
（ＴＭＡ試験：ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材一体型裏面保護シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力５０ｋＰａの一定圧とし、昇温速度５℃／分で室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。）

（２）前記封止材シートがスキン層／コア層／スキン層の３層構造を有する多層シートである（１）に記載の封止材一体型裏面保護シート。

（３）前記封止材シートのコア層には、ポリプロピレンが全樹脂成分中１５質量％以上４０質量％以下含有する（１）又は（２）に記載の封止材一体型裏面保護シート。

（４）前記裏面保護シートがポリエチレンテレフタレート樹脂及び／又は耐加水分解ポリエチレンテレフタレート樹脂を含んで構成されている（１）から（３）のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シート。

（５）（１）から（４）のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シートが太陽電池素子の非受光面側に、前記封止材シートの前記スキン層が対面する態様で、積層されている太陽電池モジュール。

本発明の封止材一体型裏面保護シートは、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートの封止材シートに適する良好な柔軟性を有し、且つ、ラミネータ汚染を防止することのできる優れた封止材一体型裏面保護シートである。

本発明の一実施形態の封止材シートの層構成を示す断面の模式図である。 本発明の一実施形態の封止材シートを用いてなる封止材一体型裏面保護シートの層構成を示す断面の模式図である。 本発明の一実施形態の封止材一体型裏面保護シートを用いてなる太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面の模式図である。 従来の一般的な太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面の模式図である。 実施例及び比較例の封止材一体型裏面保護シートに係る熱機械分析試験（ＴＭＡ試験）において、温度（℃）と封止材シートの厚さに対する封止材シートへの針の押し込み深さ（％）との関係を示したグラフである。

以下、本発明の封止材一体型裏面保護シート、及び、それを用いた太陽電池モジュールの一実施態様について説明する。本発明は以下に記載される実施形態に何ら限定されるものではない。

＜太陽電池モジュールの基本構成＞
先ず、本実施形態の封止材一体型裏面保護シートを含んで構成される太陽電池モジュール１０の基本構成について、図３を用いて説明する。太陽電池モジュール１０は、非受光面側から、本実施形態の封止材一体型裏面保護シート１、太陽電池素子２、受光面側封止材シート３、受光面側の最外層に配置される透明前面基板４が順に積層された構成である。

ここで、図４は、従来の一般的な太陽電池モジュール（太陽電池モジュール１０Ａ）の層構成を示すものである。従来型の太陽電池モジュール１０Ａは、非受光面側から、裏面保護シート６、非受光面側封止材シート５、太陽電池素子２、受光面側封止材シート３、受光面側の最外層に配置される透明前面基板４が順に積層された構成を有する。

本実施形態の封止材一体型裏面保護シート１は、耐熱性等を保持したまま薄型化が可能な本実施形態に関する封止材シート１１と、バリア性を有する裏面保護シート１２と、が一体積層されてなる多層シートである（図２参照）。よって、これを用いた太陽電池モジュール１０においては、太陽電池素子３の両面に従来品の封止材シートを積層した従来一般的な太陽電池モジュール１０Ａよりも、太陽電池モジュールをより一層の薄型化を実現することができる。

太陽電池モジュール１０に用いる太陽電池素子２としては、例えば、アモルファスシリコン型、結晶シリコン型、ＣｄＴｅ型、ＣＩＳ型、ＧａＡｓ型、その他、特に限定なく従来公知の様々な太陽電池素子を用いることができる。

受光面側封止材シート３は、太陽電池モジュール１０内において、主には太陽電池素子２を外部衝撃から保護するために太陽電池素子２の表面を覆って配置される樹脂シートである。受光面側封止材シート３を形成する樹脂基材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を適宜用いることができる。

透明前面基板４は、一般にガラス製の基板である。透明前面基板４は、又、太陽電池モジュール１０の耐候性、耐衝撃性、耐久性を維持しつつ、且つ、太陽光線を高い透過率で透過させるものであれば特に限定されるものではない。

例えば、従来型の太陽電池モジュール１０Ａ（図４）における一般的な態様として、裏面保護シート６の厚さは７０μｍ〜２００μｍ程度であり、非受光面側封止材シート５の厚さは４００〜６００μｍ程度であるので太陽電池素子２の非受光面側に積層される封止材シートと裏面保護シートとを含んでなる樹脂基材層の総厚さは概ね５００μｍから８００μｍ程度となる。これに対して本発明の太陽電池モジュール１０（図３）においては、太陽電池素子２の非受光面側に積層される封止材一体型裏面保護シート１の総厚さを、３００μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。又、有色顔料を含まない態様の封止材シートを、受光面側封止材シートとして配置することによって、太陽電池モジュールの総厚さをよりいっそう薄くすることも可能である。

＜封止材一体型裏面保護シート＞
図２に示す通り、封止材一体型裏面保護シート１は、封止材シート１１と裏面保護シート１２とを一体形成してなる多層の樹脂シートである。封止材一体型裏面保護シート１の厚さは、特に限定されないが、３００μｍ以上６００μｍ以下程度の範囲の厚さを一般的な例として、又、３５０μｍ以上４８０μｍ以下の範囲の厚さである例をより好ましい実施形態の具体的な例として挙げることができる。そして、封止材一体型裏面保護シート１は、封止材シート１１が太陽電池素子２の非受光面側と対面する態様で太陽電池モジュール１０内に配置されて用いられる。以下、本実施形態の封止材一体型裏面保護シートに関するＴＭＡ試験について説明する。

［ＴＭＡ試験］
本実施形態の封止材一体型裏面保護シート１は、熱機械分析試験（以下、ＴＭＡ試験と表記することがある。）において、所定の温度範囲と封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１への針の押込深さとの関係を示すＴＭＡ曲線での温度１５０℃における針の押込深さが封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１の膜厚の２０％以上９０％以下とする。温度１５０℃における針の押込深さを最適化することによって、封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１に適する良好な柔軟性を有するものとし、且つ、ラミネート加工時の封止材由来の樹脂の溶融に起因するラミネータ汚染を防止することのできる封止材一体型裏面保護シート１とすることができる。なお、本明細書において、封止材シート１１への針の押込み深さとは、封止材シート１１の表面に押し込まれた針の深さの絶対値を意味する。

ここで本発明におけるＴＭＡ試験とは、ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力５０ｋＰａをかけて、昇温速度５℃／分で所定の温度範囲（℃）、例えば、室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する試験のことをいう。熱機械分析（ＴＭＡ）装置としては、例えばＳＩＩナノテクノロジー製ＴＭＡ／ＳＳ７１００等を用いることができる。

温度１５０℃における針の押込深さが封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１の膜厚の２０％以上とすることで太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートとして好ましい柔軟性を有するものとすることができる。針の押込深さが封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１の膜厚の９０％以下とすることで、封止材の加熱時の過剰な流動を防止することができるようになり、ラミネート加工時におけるラミネート加工時の封止材由来の樹脂の溶融に起因するラミネータ汚染を防止することができる。

温度１５０℃における針の押込深さが封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１の膜厚の２５％以上８５％以下とすることが好ましく、３０％以上８０％以下とすることがより好ましい。

次に、本実施形態の封止材一体型裏面保護シートを構成する封止材シート及び裏面保護シートについて各々説明する。

［封止材シート］
本実施形態に関する封止材シート１１は、コア層１１１とスキン層１１２を有する多層シートである。封止材シート１１は、コア層１１１における一方の面にのみスキン層１１２が積層される層構成であってもよいが、図１に示す通り、封止材シート１１がスキン層／コア層／スキン層の３層構造を有する多層シートであることが好ましい。上記いずれの構成においても、封止材シート１１は、各層毎に以下に説明する樹脂組成物成分を、それぞれ最適な組成で配合することにより、太陽電池モジュール用の封止材シート１１に求められる耐熱性、熱加工適性や、柔軟性、基材密着性等の各種要求物性を保持したまま、太陽電池モジュールの薄型化の要請にも十分に対応することができる。

封止材シート１１の厚さは、２００μｍ以上４００μｍ以下の範囲であり、２５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲であることが好ましく、２５０μｍ以下とした場合においても、十分に上記の耐熱性他、諸々の要求物性を保持することができる。尚、封止材シート１１がスキン層／コア層／スキン層の３層構造を有する多層シートの場合においては、それらの厚さ比は、スキン層：コア層：スキン層の厚さ比において、１：３：１〜１：３０：１の範囲であることが好ましい。

コア層１１１及びスキン層１１２には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンが各層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上含有する。このような範囲で封止材シート１１に低密度ポリエチレンが含まれることで、透明性及び柔軟性を有する封止材シート１１とすることができる。なお、各層組成物の全樹脂成分中とは、コア層１１１ならコア層１１１の組成物の全樹脂成分中を意味し、スキン層１１２ならスキン層１１２の組成物の全樹脂成分中を意味する。

（コア層）
コア層１１１は、封止材シート１１に、主として、耐熱性や適度な剛性を付与する機能を有する。コア層１１１には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンがコア層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上含有するが、ラミネート加工時の封止材由来の樹脂の溶融に起因するラミネータ汚染を防止する観点から、低密度ポリエチレンよりも耐熱性の高い耐熱性樹脂（以下、単に耐熱性樹脂と表記することがある）を更に含有することが好ましい。このような耐熱性樹脂としては、例えばポリプロピレン等を挙げることができる。

コア層１１１の厚さは、一例として、１５０μｍ以上４００μｍ以下が挙げられ、特に限定されない。コア層１１１の厚さが１５０μｍ以上であることにより、封止材シート１１に、良好な耐熱性やセル保護性能を付与することができる。又、３５０μｍ以下であることにより、ラミネート時に十分な太陽電池素子保護性能を備えた封止材シートとすることができる。

（コア層組成物）
コア層１１１には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンがコア層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上含有されていれば特に制限はされない。コア層１１１に含有される低密度ポリエチレンは、密度０．９１０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。また、低密度ポリエチレンは、コア層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは７５質量％以上８５質量％以下である。そして、コア層組成物には、更に耐熱性樹脂が含有されることが好ましく、耐熱性樹脂の中でもポリプロピレンが含有されることが好ましい。ポリプロピレンは、コア層組成物の全樹脂成分中５質量％以上４０質量％以下が好ましく、より好ましくは１０質量％以上３０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以上２５質量％以下である。コア層１１１が、低密度ポリエチレンとポリプロピレンの混合樹脂からなる層であり、主として封止材１１に耐熱性を付与する層として機能する層である。

コア層組成物に上記の所定量範囲で含有させることのできるポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン（ホモＰＰ）樹脂を用いることがより好ましい。ホモＰＰは、ポリプロピレン単体のみからなる重合体であり結晶性が高いため、ブロックＰＰやランダムＰＰと比較して、更に高い剛性を有する。これをコア層組成物への添加樹脂として用いることにより、封止材シート１１の寸法安定性を更に高めることができる。又、ホモＰＰの２３０℃におけるＭＦＲは、５ｇ／１０分以上１２５ｇ／１０分以下であることが好ましい。上記ＭＦＲが５ｇ／１０分未満であると、分子量が大きくなり剛性が高くなりすぎて、封止材シート１１の好ましい十分な柔軟性がスキン層１１２の物性によっても担保できなくなる。又、上記ＭＦＲが１２５ｇ／１０分を超えると、加熱時の流動性が十分に抑制されず、封止材シート１１に、上記のように耐熱性及び寸法安定性を十分に付与することが出来ない。尚、本明細書における「ＭＦＲ」とは、他に特段の断りのない限り、ＪＩＳ７２１０に準じて測定した１９０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるＭＦＲの値（但し、ポリプロピレン樹脂のＭＦＲについては、同、２３０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるＭＦＲの値）のことを言うものとする。

但し、ポリプロピレンは、上記のいずれの構造体であっても、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンよりも遙かに高い剛性を有する。よって、例えば、上記の適切な添加量範囲を超えて、４０質量％を超えるポリプロピレンをコア層組成物に添加した場合には、コア層１１１においてポリプロピレンの物性が過剰に優位となり、封止材シート１１全体としての好ましい柔軟性がスキン層１１２の物性によっても担保できなくなる。

上記含有量範囲でポリプロピレン等の耐熱性樹脂を混合することにより、封止材シート１１を４００μｍ以下の薄型のシートとした場合においても良好な耐熱性を封止材シート１１に備えさせることができるので好ましい。又、封止材シート１１に十分な耐熱性を付与することによって、特に太陽電池モジュールの製造における真空ラミネート加工時に問題となり易い封止材シートのカール変形の発生も抑制することができる。

コア層１１１には、更に、無機フィラーを含有させることができる。これにより、コア層１１１の剛性が高まり、封止材シート１１の好ましくないカール変形の発生を抑制することができる。そのような無機フィラーとしては、タルク（含水珪酸マグネシウム）、又は、酸化チタン、その他として、炭酸カルシウム、カーボンブラック、チタンブラック、Ｃｕ−Ｍｎ系複合酸化物、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系複合酸化物、或いは、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ケイ素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、チタンイエロー、クロムグリーン、群青、アルミニウム粉、雲母、炭酸バリウム等を用いることができる。コア層１１１を形成するコア層組成物中の無機フィラーの含有は必須ではなく、その含有量は、コア層組成物の全樹脂成分中、０質量％以上３０質量％以下の範囲であればよい。

尚、裏面保護シート１２が有色の外観を有するものであることが求められる場合には、上記の無機フィラーの中でも、耐候性に優れ、塗料化が容易であること及び価格を含め入手が安易であることから、白色顔料としては、酸化チタン等を、黒色顔料としては、カーボンブラック等を更に含むものとしてもよい。これらの有色顔料が含まれることにより、太陽光線の再反射による発電効率の向上や、或いは意匠面での要請に応えることができる点において好ましい。

（スキン層）
スキン層１１２は、主に封止材一体型裏面保護シート１の最外層に配置される層である。スキン層１１２は、太陽電池モジュール１０において、太陽電池素子２の非受光面側の表面及び受光面側封止材シート３との密着面、又は、必要に応じて裏面保護シート１２との密着面となる。特に前者の場合において、封止材シート１１の密着性や、太陽電池モジュールとしての一体化のためのラミネート加工時における他部材の凹凸への追従性（以下「モールディング特性」と言う）の向上に寄与する。

スキン層１１２の厚さは、封止材シート１１に要求される厚さ（薄さ）を考慮して適宜決定すればよい。一例として、スキン層１１２が、コア層１１１の一方の面に積層される層構成の場合、スキン層１１２の好ましい厚さとしては、３μｍ以上１５０μｍ以下が挙げられる。スキン層１１２の厚さが３μｍ以上であることにより、封止材シート１１に十分な密着性とモールディング特性を付与することができる。

スキン層１１２がコア層１１１の両面に形成される場合、それら２層のうち、いずれか一方のスキン層１１２に有色顔料を含有させることができる。この場合、他方のスキン層１１２の少なくとも最表面には、好ましくは、当該他方のスキン層の略全層に亘っては、有色顔料が含有されていないことが好ましい。このような層構成を有する封止材一体型裏面保護シート１は、有色顔料を含有する一方のスキン層１１２が裏面保護シート１２に対面するように太陽電池モジュール１０内に配置することが好ましい。これにより、太陽電池モジュール１０において、封止材シート１１に太陽電池素子２の非受光面側での光反射機能を発揮させて、太陽電池モジュール１０の発電率向上に寄与することができる。このとき、他方のスキン層１１２には、有色顔料を含有させないこととすれば、太陽電池モジュールとしての一体化の際のラミネート工程において、太陽電池素子への当該顔料由来の負荷を減らし、太陽電池素子の割れ発生を抑制することができる。又、上記ラミネート工程における発電効率低下の要因となる白色顔料の太陽電池素子の受光面側への回り込みを未然に回避することもできる。よって、他方のスキン層１１２には、有色顔料を含有させないことが好ましい。

（スキン層組成物）
スキン層１１２には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンがスキン層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上含有されていれば特に制限はされない。スキン層１１２に含有される低密度ポリエチレンは、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９１０ｇ／ｃｍ^３未満の低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。また、低密度ポリエチレンは、スキン層組成物の全樹脂成分中８０質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、より好ましくは９８質量％以上１００質量％以下である。そして、スキン層組成物は、コア層組成物と異なり、ポリプロピレン等の耐熱性樹脂を含有しないことが好ましい。この通り、スキン層１１２は、コア層組成物のベース樹脂よりも密度が低い低密度ポリエチレンを主たる成分とする層とすることが、スキン層にモールディング特性や密着性を付与する観点から好ましい。

スキン層組成物には、上記密度範囲の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、より好ましくは、エチレンとα−オレフィンとの共重合体であり、上記密度範囲にある直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いることができる。密着成分の種類、密度範囲及び含有量比を上述した組成範囲とすることにより、スキン層１１２を有する封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１に、好ましい柔軟性を付与することができる。

又、スキン層組成物には、シラン変性ポリエチレンが、所定の割合で含有されていることが好ましい。シラン変性ポリエチレン系樹脂は、主鎖となる直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなるものである。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１の密着性を更に向上させることができる。

エチレン性不飽和シラン化合物の含量であるグラフト量は、スキン層を形成するポリエチレン系樹脂１００質量部に対する前記エチレン性不飽和シラン化合物のグラフト量が、例えば、０．００１質量部以上１５質量部以下、好ましくは、０．０５質量部２質量部以下、より好ましくは、０．１質量部以上１．０質量部以下となるように適宜調整すればよい。エチレン性不飽和シラン化合物の含量が多い場合には、機械的強度及び耐熱性等に優れるが、含量が過度になると、引っ張り伸び及び熱融着性等に劣る傾向にある。

シラン変性ポリエチレン系樹脂は、例えば、特開２００３−４６１０５号公報に記載されている方法で製造でき、当該樹脂を太陽電池モジュール用の封止材組成物の成分として使用することにより、強度、耐久性等に優れ、且つ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、安定的に、低コストで、種々の用途に適する太陽電池モジュールを製造しうる。

直鎖低密度ポリエチレンとグラフト重合させるエチレン性不飽和シラン化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリカルボキシシランより選択される１種以上を使用することができる。

（その他の成分）
スキン層組成物及びコア層組成物には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、封止材シート１１に、耐候性を付与するための各種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、それぞれ封止材シートの全樹脂組成物中に０．００１質量％以上５質量％以下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、封止材一体型裏面保護シート１の封止材シート１１に、長期に亘る安定した機械強度の向上や、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。

［裏面保護シート］
封止材一体型裏面保護シート１を構成する裏面保護シート１２としては、従来、太陽電池モジュール用の裏面保護シートとして用いられてきた各種の樹脂シートを用いることができる。裏面保護シート１２を形成する樹脂シートとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等、各種の樹脂シートを用いることができる。これらの中でも、絶縁性能、機械強度、コスト、透明性等の物性及び経済性の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を好ましく用いることができる。又、機械強度や水蒸気バリア性向上の更なる向上の観点から、上記ＰＥＴの他に更に耐加水分解性ＰＥＴを最外層に積層した多層シートを、裏面保護シート１２として、特に好ましく用いることができる。

裏面保護シート１２の厚さは、特に限定されないが、裏面保護シート１２に要求される水蒸気のバリア性等の物性を維持することできる範囲で、封止材一体型裏面保護シート１に要求される厚さを考慮して適宜決定すればよい。裏面保護シート１２の厚さは、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。裏面保護シート１２の厚さが５０μｍ以上であることにより、封止材一体型裏面保護シート１に好ましい耐久性、耐候性を付与することができる。

尚、裏面保護シート１２は、太陽電池モジュール１０との一体化時に最外層側となることが想定される一方の面に、耐候層（図示せず）を更に積層したものも好ましく用いることができる。耐候層は、耐候性、耐熱性、耐光性等に優れたものを使用する。耐候層を形成する基材としては、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート（耐加水分解性ＰＥＴ）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のフッ素系樹脂等の樹脂シート、或いは、アルミニウムシート等が好ましく例示される。上記のうちでも、耐加水分解性ＰＥＴを特に好ましく用いることができる。耐加水分解性ＰＥＴとは、特開２０１２−６２３８０号に記載の、耐加水分解性に優れたポリエチレンテレフタレートのことを言うものとする。この耐加水分解性ＰＥＴは、アルカリ金属元素を２〜１００ｐｐｍ、且つ、リン元素を１０〜２５０ｐｐｍを含有してなるポリエチレンテレフタレートであって、更にポリエチレンテレフタレート樹脂組成物１００質量部に対してポリオキシアルキレングリコールを２〜２０質量部含有してなる樹脂である。耐加水分解性ＰＥＴは、耐加水分解性に優れる他、太陽電池モジュール用の裏面側に配置される保護シートに求められる耐熱耐久性にも優れる。又、加工適性にも優れ、コストも比較的低廉であるため、裏面保護シート１２の耐候層を形成するための材料として極めて好ましく用いることができる。

尚、裏面保護シート１２の耐候層は、フッ素コート、ＥＢコート、シリカ蒸着等による表面加工によって基材層表面に耐候性コーティング層を形成したものであってもよい。更に、上記の耐候性を有する樹脂シート等を所定の厚さや加工によって必要な強度をもたせるようにしたものを、裏面保護シート１２として用いることもできる。

封止材一体型裏面保護シート１における、封止材シート１１と、裏面保護シート１２との一体化は、接着剤層（図示せず）を介して行われるドライラミネート法によることが好ましい。但し、所望の密着性や耐久性を保持できる手段であれば、従来公知の他の手段による一体化であってもよい。例えば、裏面保護シート１２の表面上に押し出し機で封止材シート１１となる樹脂組成物を直接押し出して封止材シート１１を形成する押出しコートラミネート法や、その応用形態であるサンドイッチラミネート法によっても封止材シート１１と、裏面保護シートとを一体化して封止材一体型裏面保護シート１とすることができる。

＜封止材一体型裏面保護シートの製造方法＞
本実施形態の封止材一体型裏面保護シート１の製造方法について説明する。封止材一体型裏面保護シート１は、裏面保護シート１２を形成する「裏面保護シート形成工程」と、封止材シート１１を形成する「封止材シート形成工程」と、裏面保護シート１２に封止材シート１１を積層して一体化する「一体化工程」と、を経ることによって製造することができる。

（裏面保護シート形成工程）
裏面保護シート１２は、上記において説明したＰＥＴ等の樹脂材料を、押し出し法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法、その他の成膜化法等により成膜することにより形成することができる。尚、裏面保護シート１２は、本発明の効果を害さない範囲で、上記樹脂材料の他に顔料等のその他の添加物を含むものであってもよい。

（封止材シート形成工程）
封止材シート１１は、上述のスキン層組成物とコア層組成物とを、公知の共押出し法により一体成形して多層シート化することにより得ることができる。

（一体化工程）
封止材シート１１と、裏面保護シート１２と、及び必要に応じて同様の方法によって形成したその他の層を形成するシートとを適宜積層して、更に一体化することにより、本実施形態の封止材一体型裏面保護シート１を得ることができる。各シートの一体化は従来公知のドライラミネート法によることができる。ラミネート接着剤は従来公知のものが利用でき特に限定されず、ウレタン系、エポキシ系等の主剤と硬化剤とからなる２液硬化型のドライラミネート接着剤等が適宜使用可能である。尚、この一体化工程は、押出しコートラミネート法や、その応用形態であるサンドイッチラミネート法によることもできる。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池モジュール１０は、例えば、上記の透明前面基板４、受光面側封止材シート３、太陽電池素子２、及び封止材一体型裏面保護シート１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、ラミネーション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。例えば真空熱ラミネート加工による場合、ラミネート温度は、１３０℃〜１８０℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、５〜２０分の範囲内が好ましく、特に８〜１５分の範囲内が好ましい。このようにして、上記各層を一体成形体として加熱圧着成形して、太陽電池モジュール１０を製造することができる。

以下、実施例、比較例を示して、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜封止材シートの製造＞
下記の材料を用いて、上記記載の「封止材シートの製造方法」により、各封止材シートを作成した。

下記の材料をそれぞれ表１の組成で混合したものを、それぞれ各封止材シートのコア層用及びスキン層のブレンドとして、それぞれ使い分けた。そして、これらの各ブレンドを、φ３０ｍｍ押出し機、２００ｍｍ幅のＴダイスを有するシート成形機を用いて、押出し温度２１０℃、引き取り速度１．１ｍ／分でシート成型し、それらをスキン層／コア層／スキン層の３層の封止材シートとした。各封止材シートの総厚さと各層の厚さは、いずれの封止材シートについても、各スキン層５０μｍ、コア層２００μｍ、総厚さ３００μｍとした。なお、比較例４にはコア層用及びスキン層の代わりに単層として総厚さ３００μｍの封止材シートを同様に成形した。

封止材シートのベース樹脂として以下の原材料を使用した。
低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ、表中「ＬＤ」と表記）：密度０．９２０ｇ／ｃｍ^３、融点１２３℃。
直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ、表中「ＬＬＤ３」と表記）：密度０．８９８ｇ／ｃｍ^３、融点９７℃。
ポリプロピレン（ＰＰ、表中「ＰＰ」と表記）：ホモポリプロピレン。密度０．９００ｇ／ｃｍ^３、融点１５５℃。ＭＦＲ８．５ｇ／１０分（２３０℃）。
白色顔料：平均粒径０．２μｍの酸化チタン。全ての実施例及び比較例の封止材シートのコア層のみに、樹脂成分１００質量部当り７質量部添加。
紫外線吸収剤：ケミプロ化成株式会社製、商品名ＫＥＭＩＳＯＲＢ１２。全ての実施例、比較例のコア層及びスキン層用の各封止材組成物に、いずれも０．３質量部添加。
耐候安定剤：ＢＡＳＦ株式会社製、商品名Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２ＳＦ。全ての実施例、比較例のコア層及びスキン層用の各封止材組成物に、いずれも０．２質量部添加。
酸化防止剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６。全ての実施例、比較例のコア層及びスキン層用の各封止材組成物に、いずれも０．０５質量部添加。

＜封止材一体型裏面保護シートの製造＞
上記各封止材シートと、表面にコロナ処理を施したＰＥＴフィルム（帝人デュポン社製、「Ｍｅｌｉｎｅｘ Ｓ」、厚さ１２５μｍ）と、を、従来公知のドライラミネート法で積層して各実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートを得た。

＜熱機械分析（ＴＭＡ）試験＞
各実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートについてＴＭＡ試験を行った。具体的には、封止材一体型裏面保護シートをφ１０ｍｍに切り出し、ＴＭＡ装置（ＳＩＩナノテクノロジー製ＴＭＡ／ＳＳ７１００）にセットし封止材一体型裏面保護シートを昇温し、封止材一体型裏面保護シートの封止材シートの表面から５０ｋＰａの圧力にてφ１ｍｍの針を押し込み、押し込み深さを測定した。昇温速度は５℃／分で行い、室温から１５０℃まで昇温を行った。図５に各実施例、比較例の封止材一体型裏面保護シートのＴＭＡ試験における温度（℃）と封止材シートの厚さに対する封止材シートへの針の押し込み深さ（％）との関係を表したグラフを示す。また表１に封止材シートの膜厚に対するＴＭＡ曲線での温度１５０℃における前記針の押込深さの割合（％）（表１中、押込深さ（％）と表記）を示す。

上記実施例、比較例の各封止材一体型裏面保護シートについて、下記記載の試験方法及び評価基準に基づいて、ラミネート加工時のラミネータ汚染有無とセル保護性能、及び、実際の使用環境を想定した場合の発電効率の維持率について測定して評価した。結果を表１に示す。

＜ラミネート加工時のラミネータ汚染有無評価＞
白板半強化ガラス、太陽電池素子（Ｑ−ＣＥＬＬＳ社製、セルＱ６ＬＴＴ−２００／１５２ １５６ｍｍ）（２×２個）を、受光面側用の封止材シート、及び実施例、比較例の各「封止材一体型裏面保護シート」を、それぞれガラスシート／受光面側用の封止材シート／太陽電池素子／封止材一体型裏面保護シート／ガラスシートの順で積層し、下記のラミネート条件で、真空加熱ラミネート処理を行い、それぞれの実施例、比較例について太陽電池モジュール評価用サンプルを得た。
このサンプルをラミネータから取り出した直後に、ガラスシート部分を目視で観察して、ラミネート加工時のラミネータ汚染の有無について評価した。評価結果を表１に「ラミネータ汚染」として示す。

（ラミネート条件） 真空引き：５．０分
加圧（１００ｋＰａ）：１０．０分
温度１５０℃

（ラミネータ汚染有無評価基準）
Ａ：樹脂汚れなし。
Ｂ：ラミネータ付属の刷毛で１往復、撫でることにより除去可能な程度の樹脂汚れがある。
Ｃ：上記刷毛による除去が不可能な程度の樹脂汚れがある。

＜ラミネート加工時の太陽電池素子保護性能評価＞
上記の各太陽電池モジュール評価用サンプルについて、ＥＬ発光試験機で測定し、ラミネート加工時の太陽電池素子の保護性能を評価した。評価結果を表１に「セル保護性能」として示す。

（セル保護性能評価基準）
Ａ：全ての太陽電池素子の全面に割れが無い
Ｃ：割れがあり発光が確認できない場所があるもの

＜発電効率長期維持率評価＞
上記の各太陽電池モジュール評価用サンプルについて、サーマサイクル試験前後のＰｍａｘ値をそれぞれ測定し、発電効率の維持率を算出し、発電効率長期維持率を評価した。尚、Ｐｍａｘ値とは、太陽電池の出力が最高となる動作点での最高出力値であり、ＪＩＳ−Ｃ８９３５−１９９５に基づき、下記サーマサイクル試験前後のモジュールの発電出力を測定した。サーマルサイクルは、上記の評価用サンプルを、温度が下記所定サイクルで変化するオーブンに投入して、前記サンプルのオーブンへの投入し、５００サイクル経過前後での発電効率を測定しその比率を算出した。オーブンのサイクル条件は、−２０℃と９０度の温度を往復し、前期温度の変更にかかる時間を５時間、前記温度を維持する時間を１時間とし、−２０℃からスタートして９０℃を経由し−２０℃に戻るプロセスを１サイクルとした。結果を表１に記す。

（発電効率長期維持率評価基準）
Ａ：発電効率維持率９８％以上である。
Ｂ：発電効率維持率９６％以上である。
Ｃ：発電効率維持率９６％未満である。

表１より、ＴＭＡ曲線での温度１５０℃における針の押込深さが封止材シートの膜厚の２０％以上９０％以下である実施例の封止材一体型裏面保護シートは、ラミネータ汚染防止機能及びセル保護性機能をバランスよく兼ね備えている。よって、封止材一体型裏面保護シート及びそれを用いた太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートの封止材シートに適する良好な柔軟性を有し、且つ、ラミネータ汚染を防止することのできるものであることが分かる。

１ 封止材一体型裏面保護シート
１１ 封止材シート
１１１ コア層
１１２ スキン層
１２ 裏面保護シート
２ 太陽電池素子
３ 受光面側封止材シート
４ 透明前面基板
５ 非受光面側封止材シート
６ 裏面保護シート
１０ 太陽電池モジュール
１０Ａ 太陽電池モジュール

Claims (5)

1. コア層とスキン層とを有する多層シートである封止材シートと、
   裏面保護シートと、が前記封止材シートの前記スキン層が最外層側に露出する態様で積層されてなる太陽電池モジュール用の封止材一体型裏面保護シートであって、
   前記封止材シートのコア層及びスキン層には、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンが各層組成物の全樹脂成分中６０質量％以上含有されていて、
   前記封止材シートの膜厚が２００μｍ以上４００μｍ以下であり、
   下記条件の熱機械分析（ＴＭＡ）試験において得られ、所定の温度範囲と前記封止材一体型裏面保護シートの前記封止材シートからの針の押込深さとの関係を示すＴＭＡ曲線において、
   前記ＴＭＡ曲線での温度１５０℃における前記針の押込深さが前記封止材シートの膜厚の２０％以上９０％以下である封止材一体型裏面保護シート。
   （ＴＭＡ試験：ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材一体型裏面保護シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力５０ｋＰａの一定圧とし、昇温速度５℃／分で室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。）
2. 前記封止材シートがスキン層／コア層／スキン層の３層構造を有する多層シートである請求項１に記載の封止材一体型裏面保護シート。
3. 前記封止材シートのコア層には、ポリプロピレンがコア層組成物の全樹脂成分中１５質量％以上４０質量％以下含有する請求項１又は２に記載の封止材一体型裏面保護シート。
4. 前記裏面保護シートがポリエチレンテレフタレート樹脂及び／又は耐加水分解ポリエチレンテレフタレート樹脂を含んで構成されている請求項１から３のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シート。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の封止材一体型裏面保護シートが太陽電池素子の非受光面側に、前記封止材シートの前記スキン層が対面する態様で、積層されている太陽電池モジュール。

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