JP6589701B2 - 難燃性太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性を有する難燃性太陽電池モジュールの製造方法に関する。

一般的に太陽電池モジュールは、受光面側にガラスやポリカーボネートなどの光透過性基板、最背面側に受光面側同様の光透過性基板もしくはＰＥＴフィルム等の裏面保護材を有し、その間に存在する封止材としてはＥＶＡ（エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン、アイオノマー等）が使われている。

これらの封止材は、可燃性樹脂であることから、燃焼性の低減が課題である。特に住宅屋根に使用される場合は、飛び火による火炎で、受光面側の光透過性基板、例えばガラスなどは割れが生じ、ＥＶＡ等の封止材に引火することで、太陽電池モジュールが燃え続ける現象が生じる。

また、太陽電池モジュールが燃え続けた場合、バックシートは主にＰＥＴを主剤としているため、燃焼を止めることができず、バックシートに燃焼穴が生じ、ガラスやセルの破片が下部に落下することがある。

太陽電池モジュールを住宅の屋根上に設置する場合、防火に関する法規制に基づく試験に合格することが必要となり、上記飛び火による火炎で、太陽電池モジュールが延焼により貫通し、燃焼物やガラス、発電素子の破片等が下部に落下することは、当試験の合格に達しない場合がある。

また、フレキシブル薄膜太陽電池に見られるような、受光面側、背面側に光透過性のフィルムが使用されている場合、飛び火による火炎で、光透過性フィルムが延焼し、かつ燃焼穴が生じた場合、ＥＶＡ等の封止材に引火することで、太陽電池モジュールが燃え続け、最終的に燃焼物が下部に落下する現象が生じる。

このような問題を改善するための策として、太陽電池のセル裏面側封止材に塩素系や赤りん系の難燃材を添加する方法がある（特許文献１）。
また、断熱で燃焼を抑制するイントメッセント系のリン酸アンモニウムなどの難燃材を封止材に添加する方法（特許文献２）、もしくは封止材にナノクレイ、含水珪酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどのナノ粒子を添加する方法などが公開されている（特許文献３）。

特許文献１にある塩素系や赤りんを封止材に添加する方法は、燃焼時にダイオキシン類が発生することがあり、好ましくない。
特許文献２にあるイントメッセント系のリン酸アンモニウムなどの難燃材を封止材に添加する方法は、イントメッセント系の材料は、粒子径が大きく、封止材に添加したときに透過率を低下させてしまうという欠点がある。
特許文献３にあるナノクレイ、含水珪酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどのナノ粒子を添加する方法は、粒子の分散状態を適正にコントロールしないと、封止材の透過率を損ねる可能性がある。

特開平９−２７６３３号公報 特開２００７−３３５８５３号公報 特開２０１１−１３４９８６号公報

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、太陽電池モジュール工程が容易で、かつ良好なラミネート封止が得られ、難燃性に優れる難燃性太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、太陽電池モジュールの受光面側に配置される光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面側にシリコーン層を積層させることが有効であることを知見したものである。

従って、本発明は、下記難燃性太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
〔１〕
受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、該受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面側にシリコーン層が形成されている構造を有する難燃性太陽電池モジュールの製造方法において、
該シリコーン層が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
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。）
で表される重合度が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５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物であって、
未加硫状態のシート状のシリコーン組成物と、光透過性基板の片面もしくは光透過性フィルムの片面とを予め密着させて積層する工程と、
シリコーン組成物が積層されていない面に、封止材、太陽電池素子ストリングス、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材を積層した積層体を設置する工程と、
得られた積層体を、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、上記未加硫状態のシリコーン組成物を硬化させて、受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの片面にシリコーン層を形成すると同時に、太陽電子素子マトリックスを封止材にて封止する工程
を含むことを特徴とする難燃性太陽電池モジュールの製造方法。
〔２〕
受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、該受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面側にシリコーン層が形成されている構造を有する難燃性太陽電池モジュールの製造方法において、
受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムと裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材との間に太陽電池素子ストリングスが封止されてなる太陽電池モジュールの上記受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面に、（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
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。）
で表される重合度が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５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
を含むシリコーン組成物の未加硫状態のシート状のシリコーン層を密着させて積層する工程と、
加熱プレートを用いて上記シリコーン組成物を加熱硬化し、シリコーン層を形成する工程
を含むことを特徴とする難燃性太陽電池モジュールの製造方法。
〔３〕
難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の厚みが、０．５〜３０ｍｍであることを特徴とする〔１〕又は〔２〕記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。
〔４〕
難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の透過率が、３５０〜１，１００ｎｍの波長域で、８０％以上であることを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。
〔５〕
難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の屈折率が、１．４０〜１．４８であることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール構造として大幅な変更がなく、太陽電池モジュールの出力特性を損なわずに、かつ難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する太陽電池モジュールを提供することができる。また、既に形成完了している太陽電池モジュールにシリコーン層を後設置することで、太陽電池モジュールの難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する特長を付加させることもできる。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール製造工程において大幅な変更がなく、真空ラミネーターを用いて容易に作製でき、かつ難燃性が向上し、飛び火試験等に適合する太陽電池モジュール製造工程を提供することができるものである。

本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの断面図である。 比較例１の太陽電池モジュールの断面図である。

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、発電素子として半導体基板からなる結晶型太陽電池素子もしくは薄膜太陽電池素子が配設される構造において適用可能であり、全てにおいて効果を発現する。

本発明に係る太陽電池モジュールの受光面側の光透過性基板としては、白板ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂板等が用いられ、光透過性フィルムとしてはＥＴＦＥ等のフッ素樹脂等が用いられる。

本発明に係る太陽電池モジュールの封止材としては、可燃であるＥＶＡ、ポリオレフィン、アイオノマー等の封止材を使用することができ、またこれらの封止材にシリコーンを少なくとも一部複合積層させた構造のものを使用することができる。なお、封止材としてシリコーンを単体で用いても構わない。

本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、裏面側は光透過性基板、光透過性フィルム、又は裏面保護材にて構成される。この場合、裏面側の光透過性基板、光透過性フィルムとしては、受光面側の光透過性基板やフィルムと同様である。
本発明に係る裏面保護材としては、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」、或いは特に「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ」に示される積層体のフィルムなどが使用される。
本発明は、太陽電池モジュールの受光面側に用いられる光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射最上面に、シリコーン層を積層させるものである。

図１は、このような太陽電池モジュールの構造態様の一例を示す。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる太陽電池モジュール１００で、太陽光入射方向より、シリコーン層１０１、光透過性基板１０２として白板ガラス、封止材ＥＶＡ層１０３、太陽電池素子の一例として結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ層１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。これらの積層体は、真空ラミネーターで真空下加熱押圧され、架橋、かつ一体化される。このようにして形成された太陽電池モジュール１００は、図示はしていないが、外周部をアルミニウムのフレームで囲われ、背面側に電極取り出しの端子ボックスが取り付けられて完成形となる。

図２は、本発明の比較例である太陽電池モジュール２００で、太陽光入射方向より、光透過性基板１０２として白板ガラス、封止材ＥＶＡ層１０３、結晶シリコン太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ層１０３、裏面保護材１０５の順で構成されている。

ここで、光透過性基板もしくは光透過性フィルム上の載置されるシリコーン層の厚みは０．５〜３０ｍｍ、特に１〜１０ｍｍが好ましい。シリコーン層が厚くなることに対して、難燃性の観点では問題はないが、コストの問題が生じる。
また、シリコーン層の透過率は、３５０〜１，１００ｎｍの波長域で、８０％以上、特に８５％以上であることが好ましい。なお、透過率の測定は、３．２ｍｍ白板ガラスに０．５ｍｍ厚シリコーン層を積層し、ガラスに接着およびシリコーンを硬化させた状態で、白板ガラス面から光入射を行った。
更に、シリコーン層の屈折率は、白板ガラスの屈折率が１．５程度であることから、１．４０〜１．５０、特に１．４０〜１．４８であることが好ましい。なお、屈折率の測定は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを光源とし、波長が６３２ｎｍであるエリプソメーターにて測定し屈折率の同定を行った。

このようなシリコーン層を形成するためのシリコーン組成物は液状であっても構わない。
しかし、光透過性基板もしくは光透過性フィルム上に均一な膜厚で形成するのは難しい。

そこで、本発明において、シリコーン層は下記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含むシリコーン組成物を硬化することより得ることが好ましい。
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
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。）
で表される重合度が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５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量。

更に詳述すると、前記（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。）

上記平均組成式（Ｉ）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、通常、炭素数１〜１２、特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、或いはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。

具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したもの等が好適である。

特に、オルガノポリシロキサンは、１分子中に２個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基であることが好ましい。この場合、全Ｒ¹中０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１の正数である。

（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。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。

このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を（共）加水分解縮合することにより、或いは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、（Ａ）成分としては、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。

なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上、好ましくは１００〜１００，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。

（Ｂ）成分のＢＥＴ比表面積５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカは、硬化前後の機械的強度の優れた組成物を得るために添加されるものである。この場合、シリコーン封止材料の透明性向上のためには、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇを超えることが好ましく、より好ましくは２５０ｍ²／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇ以上だと、硬化物の透明性が高くなりやすい。なお、その上限は特に制限されないが、通常５００ｍ²／ｇ以下である。

このような（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ又はヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられる。また、これらの表面をクロロシラン、アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルジシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。透明性を高めるには、補強性シリカとして煙霧質シリカの使用が好ましい。補強性シリカは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジルＲ−８１２、アエロジルＲ−９７２、アエロジルＲ−９７４などのアエロジルシリーズ（日本アエロジル（株）製）、Ｃａｂｏｓｉｌ ＭＳ−５、ＭＳ−７（キャボット社製）、レオロシールＱＳ−１０２、１０３、ＭＴ−１０（（株）トクヤマ製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された（即ち、親水性又は疎水性の）ヒュームドシリカや、トクシールＵＳ−Ｆ（（株）トクヤマ製）、ＮＩＰＳＩＬ−ＳＳ、ＮＩＰＳＩＬ−ＬＰ（日本シリカ工業（株）製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカ等が挙げられる。

（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して２０〜１５０質量部であり、好ましくは３０〜９０質量部であり、更に好ましくは５０〜９０質量部である。（Ｂ）成分の配合量が２０質量部以上であると硬化前後の補強効果が得易く、またシリコーン封止材料の硬化後の透明性が低下しない。１５０質量部以下であると、シリコーン封止材料中へのシリカの分散が良好であると同時にシート状への加工性もよい。

（Ｃ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分を硬化させ得るものであれば特に限定されないが、広くシリコーン組成物の硬化剤として公知の（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤）とヒドロシリル化反応触媒との組み合わせ、又は（ｂ）有機過酸化物が好ましい。

上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）における架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有するもので、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （ＩＩ）
（式中、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が０．８〜２．０、ｃが０．２〜１．０、かつｂ＋ｃが１．０〜２．５を満足する正数である。）
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、１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、１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。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体等や、上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部、更に好ましくは０．３〜１０質量部とすることが好ましい。

また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。

また、上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）の架橋反応に使用されるヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属質量に換算して、（Ａ）、（Ｂ）成分とオルガノハイドロジェンポリシロキサンの合計質量に対し、１〜１，０００ｐｐｍが好ましく、更には５〜１００ｐｐｍの範囲が好ましい。１ｐｐｍ未満であると付加反応が十分に進まず硬化不十分となるおそれがあり、１，０００ｐｐｍを超える量添加するのは不経済である。

また、上記の反応触媒のほかに、硬化速度或いはポットライフを調整する目的で、付加反応制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。

一方、（ｂ）有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。

この（ｂ）有機過酸化物の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部、特に０．２〜１０質量部が好ましい。添加量が０．１質量部以上であると架橋反応が十分に進行し、硬度低下や強度不足が生じにくく、１５質量部以内であるとコスト的に好ましく、硬化剤の分解物が多く発生せず、シートの変色を増大し難い。

本発明に係るシリコーン組成物は、上述した成分の所定量を２本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。

このように調製されたシリコーン組成物の硬化前の可塑度は、１５０〜１，０００、好ましくは２００〜８００、より好ましくは２５０〜６００となる。可塑度が１５０より大きいと未硬化シートの形状維持が容易であり、タックが強くなりすぎず使い易い。また、１，０００以下であるとまとまりがよく、シート化工程が容易となる。なお、可塑度はＪＩＳ Ｋ６２４９に準じて測定できる。

本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物をシート状に成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、押し出し成形、カレンダー成形等が用いられる。

本発明に係る未加硫状態のシリコーン組成物は、例えば光透過性フィルムを基材とし、シリコーン組成物の一方の面と光透過性フィルムを貼り合わせながら成形加工することができる。

例えば、未加硫状態のシリコーン組成物と光透過性フィルムの積層方法としては、予め積層したシートを同時にロールで押圧成形するか、シリコーン単層でロールにて押圧成形したのち、巻き取り過程において、光透過性フィルムと同時に積層しながら貼り付け成形する方法などがある。

なお、前記シリコーン組成物の硬化は、１２０〜１５０℃において２０〜６０分加熱することによって行うことができる。

ここで、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一方法につき説明すると、前記太陽電池モジュールは、例えば受光面側に光透過性基板又はフィルムを有する太陽電池モジュールである場合、未加硫状態のシリコーン組成物を光透過性基板又はフィルムに載置させ、予め密着貼付を行う。シリコーン組成物を貼り付けていない面に、封止材ＥＶＡ、太陽電池素子ストリングスを載置し、太陽電池素子ストリングス背面上に封止材ＥＶＡを載置し、最背面側に裏面側光透過性基板もしくはシート又は裏面保護材を積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行う。このようにすることで未加硫状態のシリコーン組成物を光透過性基板、光透過性フィルムに架橋させると同時に太陽電池モジュールが形成できる。

次に、既に形成完了している太陽電池モジュールに前記シリコーン組成物を載置・接着させる方法について説明する。例えば、受光面側に光透過性基板を有する太陽電池モジュールである場合、光透過性基板の光入射面に、前記未加硫状態のシリコーン組成物を貼り付けた後、加熱プレート上にテフロン（登録商標）含浸のガラスクロスを敷いて、太陽電池モジュールの受光面を加熱プレート側に向けて設置する。このときに、太陽電池モジュールの背面上に、太陽電池モジュールとほぼ同面積の重量板（５ｋｇ／ｍ²程度）を載せ、圧着加熱させる。封止材の流出が生じないよう加熱は８０℃以下で仮圧着し、その後は８０℃以下でオーブンにて追加加熱する。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、配合量の単位の部は質量部である。また、重量平均分子量、重量平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析におけるポリスチレン換算値である。

［実施例］
まず、実施例で用いたシリコーン組成物について説明する。
＜シリコーン組成物の調製＞
ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．１２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇのシリカ（商品名アエロジル３００、日本アエロジル（株）製）７０部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６部、水４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。

上記コンパウンドを１００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）をそれぞれ０．５部／２．０部を、２本ロールで均一混合した後、カレンダーロールにより未加硫状態のシリコーン組成物のシートを作製した。得られたシリコーン組成物のシートを１４０℃，３０ｍｉｎの条件で加熱硬化したシリコーンシートの透過率は、７００μｍ厚のシリコーンシートを３．２ｍｍ白板ガラスに貼りあわせた状態で、４５０〜５００ｎｍの波長域で、およそ９０％であり、シリコーンシートの屈折率は、１．４１〜１．４２であった。

光透過性基板として、中島硝子工業株式会社白板ガラス（３．２ｍｍ厚、片面エンボス形状付）を使用した。封止材はサンビック株式会社太陽電池用ＥＶＡシート（ファストキュアタイプ：０．４５ｍｍ厚）を使用し、裏面保護材として株式会社エムエーパッケージングのＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ−ＰＥＴ−Ｔｅｄｌａｒ：ＰＴＤ２５０）を使用した。

実施例に示す太陽電池モジュール１００（図１）は、未加硫シリコーン組成物のシートを白板ガラス１０２に予め貼り付け密着させたのち、シリコーン組成物のシートを貼り付けていない面に、封止材ＥＶＡ層１０３、太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ層１０３、裏面保護材ＴＰＴ１０５を積層させ、真空ラミネーターで加熱圧着形成した。
また、硬化シリコーン層の厚みは、１．０ｍｍとした。

比較例に示す太陽電池モジュール２００（図２）は、未加硫シリコーン組成物のシートを貼り付けず、白板ガラス１０２の上に封止材ＥＶＡ層１０３、太陽電池素子ストリングス１０４、封止材ＥＶＡ層１０３、裏面保護材ＴＰＴ１０５を積層させ、真空ラミネーターで１４０℃にて真空５分、真空圧着２５分で、加熱圧着形成させたものである。

次に各太陽電池モジュールの製造における各工程について説明する。
［太陽電池モジュールの作製］
［１］未加硫シリコーン組成物のシートの作製と、光透過性基板への貼り付け
上記シリコーン組成物１０１をカレンダー加工によりシート形成させた。このとき、未加硫状態のシリコーン組成物の厚みが０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ厚になるよう調製した。未加硫シリコーン組成物のシートは、白板ガラス１０２の光入射面に貼り付け、密着させた。
［２］太陽電池素子（セル）の構成
太陽電池素子は、１５６ｍｍ四方の太陽電池用ｐ型単結晶セルを使用した。
［３］太陽電池素子（セル）ストリングスの作製
太陽電池セルストリングス１０４は、６０直サイズ（６×１０列）に配列され、接続配線を、それぞれ直列に接続し、形成させた。
［４］太陽電池モジュールの形成
太陽電池モジュール１００を例に説明する。
シリコーン組成物のシートを貼り付けた白板ガラス（光透過性基板１０２）の反対面に、封止材ＥＶＡ層１０３を載せ、太陽電池セルストリングス１０４を載置し、その上面に封止材ＥＶＡ層１０３を載せた後、裏面保護材ＴＰＴ１０５を載置した。
このようにして得られた積層体を、真空ラミネーターで、１４０℃で真空５分、真空圧着２５分、真空下加熱押圧して太陽電池モジュールを形成した。このときに、真空ラミネーターのヒーター面にシリコーン組成物のシートが貼り付かないよう、テフロン（登録商標）含浸クロスシートをヒーター面上に使用した。

上記工程を経て作製した太陽電池モジュールは、周囲にアルミニウム合金からなるフレームを取り付け、シリコーン等のエッジシール材を封入し、最終フレーム隅部をねじ止め固定することにより、最終太陽電池モジュールが完成した。

次に、既に形成完了している太陽電池モジュールにシリコーン組成物を載置させた太陽電池モジュールの形成方法について説明する。

既に形成完了している太陽電池モジュールは、１ｍ×１ｍのサイズであり、発電素子は結晶シリコンセルで、３６直サイズ（６×６列）である。白板ガラス１０２（３．２ｍｍ厚）と裏面保護材であるＴＰＴ１０５との間に封止材ＥＶＡ層１０３にて太陽電池素子１０４が封止されている。

既に形成完了した太陽電池モジュール（結晶系）の白板ガラス１０２の上に厚み１．０ｍｍのシリコーン組成物のシートを貼り付け、８０℃の加熱プレート上で、４０分加熱した。その際、太陽電池モジュールは、加熱ヒータープレートとシリコーンが接するように置き、太陽電池モジュールの背面上に、太陽電池モジュールと同サイズの重量物（５ｋｇ／ｍ²）を載置した。このとき、加熱プレート上にシリコーン組成物のシートが貼り付かないように、テフロン（登録商標）含浸ガラスクロスを加熱プレート上に敷いた。
加熱後は、大気雰囲気下、オーブンで７０℃の雰囲気で２時間加熱した。

次に飛び火試験の実施例及び比較例を示す。
［飛び火試験］
建築基準法第６３条に基づき実施した。
ブランドは、大きさ８０ｍｍ×８０ｍｍ×６０ｍｍ、重さ１５５ｇの木製ブランドを１試験体あたり２個用意し、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％で２４時間以上予め養生させた。
送風は、吹き出し口高さ２５０ｍｍ、幅１，０００ｍｍ以上、かつ、吹き出しノズルの長さが１，２００ｍｍ以上確保した。
バーナー温度はバーナー上端より６０ｍｍの位置で９００±５０℃になるように設置し、ブランドは、２４０秒間火炎に曝した。
上記のようにして作製した太陽電池モジュールは、受光面側ガラスが上になるように傾斜角３０°に設置した。
ブランドは、建築基準法第６３条に規定された通り、太陽電池モジュール上面指定箇所に２個載置した。ブランドの燃焼が完全に消えるまで試験を続行し、燃焼後の太陽電池モジュールの状態を観察した。

まず、シリコーン層１０１が１．０ｍｍ厚で形成した太陽電池モジュールの飛び火試験結果を表１に示す。

表１に実施例１に示すように、表１にある太陽電池モジュール（新規）は、飛び火試験後の太陽電池モジュールの状態において、全て、燃焼貫通孔が発生せず合格であった。
また、表１の比較例１に示すように、太陽電池モジュール２００は、飛び火試験後の太陽電池モジュールの状態において、燃焼貫通孔が発生し、ブランドが裏面に落下した。貫通孔は２００×２００ｍｍであり、不合格となった。
この結果は、光透過性基板上にシリコーン層が存在すれば、飛び火試験に合格することを示している。

また、太陽電池モジュール１００において、シリコーン層の厚みを変更させた評価結果を表２に示す。シリコーンの厚みは、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍとした。

表２に示すように、シリコーン層の厚み０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍでは、燃焼貫通孔が発生せず合格であった。
また、合格判定であるいずれにおいても、太陽電池モジュール裏面で火炎を伴う燃焼は見られなかった。
更に、試験体の燃焼による火炎の先端が左右６００ｍｍの位置に達することはなかった。

一方、シリコーンの厚みが０．１ｍｍとした場合の評価結果を表３に示す。表３に示すように、シリコーン層の厚みが０．１ｍｍの条件では、飛び火試験において、燃焼貫通孔が１８０×１８０ｍｍ生じ、ブランドの一部が裏面に落下したため、不合格となった。従って、シリコーン層の厚みは、０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

続いて、既に形成完了している太陽電池モジュールと、同モジュールにシリコーン層を載置した太陽電池モジュールでの飛び火試験結果を表４に示す。

表４に示すように、シリコーン層を載置追加工した太陽電池モジュール（実施例６）では、飛び火試験において、燃焼貫通孔が生じず合格であった。
一方、シリコーン層の載置追加工を施さなかったそのままのモジュール（比較例３）では、２２０×１８０ｍｍの燃焼貫通孔が生じ、ブランドの一部が裏面に落下したため、不合格となった。

以上のように、本発明に係わる太陽電池モジュールは、光透過性基板並びに光透過性フィルム上にシリコーン層を光入射面に積層させると、難燃性を高めることができ、飛び火試験に適合する太陽電池モジュールを提供することが可能である。

１００ 太陽電池モジュール
１０１ シリコーン層
１０２ 光透過性基板
１０３ 封止材ＥＶＡ層
１０４ 太陽電池素子ストリングス
１０５ 裏面保護材

Claims (5)

1. 受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、該受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面側にシリコーン層が形成されている構造を有する難燃性太陽電池モジュールの製造方法において、
   該シリコーン層が、
   （Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
   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。）
   で表される重合度が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５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
   を含むシリコーン組成物であって、
   未加硫状態のシート状のシリコーン組成物と、光透過性基板の片面もしくは光透過性フィルムの片面とを予め密着させて積層する工程と、
   シリコーン組成物が積層されていない面に、封止材、太陽電池素子ストリングス、裏面側光透過性基板もしくは裏面側光透過性フィルム又は裏面保護材を積層した積層体を設置する工程と、
   得られた積層体を、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧を行い、上記未加硫状態のシリコーン組成物を硬化させて、受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの片面にシリコーン層を形成すると同時に、太陽電子素子マトリックスを封止材にて封止する工程
   を含むことを特徴とする難燃性太陽電池モジュールの製造方法。
2. 受光面側に光透過性基板もしくは光透過性フィルムを有する太陽電池モジュールであって、該受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面側にシリコーン層が形成されている構造を有する難燃性太陽電池モジュールの製造方法において、
   受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムと裏面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルム又は裏面保護材との間に太陽電池素子ストリングスが封止されてなる太陽電池モジュールの上記受光面側の光透過性基板もしくは光透過性フィルムの光入射面に、（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
   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。）
   で表される重合度が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５０ｍ²／ｇ以上の補強性シリカ ２０〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤 （Ａ）成分を硬化させる有効量
   を含むシリコーン組成物の未加硫状態のシート状のシリコーン層を密着させて積層する工程と、
   加熱プレートを用いて上記シリコーン組成物を加熱硬化し、シリコーン層を形成する工程
   を含むことを特徴とする難燃性太陽電池モジュールの製造方法。
3. 難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の厚みが、０．５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。
4. 難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の透過率が、３５０〜１，１００ｎｍの波長域で、８０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。
5. 難燃性太陽電池モジュールのシリコーン層の屈折率が、１．４０〜１．４８であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の難燃性太陽電池モジュール製造方法。

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