JP6608189B2 - n型シリコン半導体を使用した太陽電池モジュールのPID対策太陽電池モジュール - Google Patents
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上記課題を解決するための第1発明の太陽電池モジュールは、カバーガラスとn型シリコンセルとの間に、カバーガラス、封止フィルム、環状オレフィン系樹脂フィルムの順番で積層される、スーパー・ストレート構造の太陽電池モジュールにおいて、前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンおよび/またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であり、前記共重合体のガラス転移温度(Tg)が70℃以上、95℃以下であり、前記環状オレフィン系樹脂フィルムのフィルム厚みが40〜125μmであり、カバーガラス全面とn型シリコンセル直列回路との間に−1000Vの電圧を1000時間加えた後の発電性能が、前記電圧を加える前の98%以上に保持されることを特徴とする。
また、その太陽電池モジュール内に使用される環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンおよび/またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であり、共重合体のガラス転移温度(Tg)が70℃から95℃であって、環状オレフィン系樹脂フィルムのフィルム厚みが40〜125μmである。従って太陽電池モジュールを環状オレフィン系樹脂フィルムを含む構成部材を積層し、ラミネート装置で一体成型しても、環状オレフィン系樹脂フィルムに割れなどは一切発生しない。従ってPID現象の発生は一切無い。
また、環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンおよび/またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体となっている。環状オレフィン系共重合体を使用することによりPID対策シートの耐候性を向上させることが更に可能となる、PIDを完全に防止するという効果以外に、フィルムの寿命が向上するという効果が発現する。従ってこのフィルムを使用した太陽電池モジュールの寿命が更に向上する。
第2発明の太陽電池モジュールは、第1発明において、前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンまたはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であり、前記共重合体のガラス転移温度(Tg)が70℃以上、95℃以下であることを特徴とする。
第3発明の太陽電池モジュールは、第1発明または第2発明において、両面にカバーガラスを配置する太陽電池モジュールにおいて、受光面側からカバーガラス、封止フィルム、環状オレフィン系樹脂フィルム、n型シリコンセル、封止フィルム、カバーガラスの順番で積層されることを特徴とする。
第4発明の太陽電池モジュールは、第1発明から第3発明のいずれかにおいて、前記環状オレフィン系樹脂フィルムが、前記n型シリコンセルの面積の少なくとも80%以上を覆っていることを特徴とする。
上記課題を解決するための第5発明の環状オレフィン系樹脂フィルムは、太陽電池モジュール内におけるn型シリコンセルとカバーガラスとの中間に積層してなる環状オレフィン系樹脂フィルムであって、前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が70℃以上、80℃未満であり、フィルム幅が80cm以上であり、フィルム厚みが40μm以上、125μm以下であることを特徴とする。
第6発明の環状オレフィン系樹脂フィルムは、第5発明において、前記環状オレフィン系樹脂フィルムと封止フィルムが一体となったことを特徴とする。
第7発明の環状オレフィン系樹脂フィルムは、第5発明または第6発明に記載の環状オレフィン系樹脂フィルムが、封止フィルムとカバーガラスとの間に設けられることを特徴とする。
本発明の太陽電池用PID対策フィルムは、太陽電池モジュール内における太陽電池発電素子にアルカリ金属を移動させない防御する接着フィルムであって、非晶性の環状オレフィン系共重合体をフィルム状に成形してなることを特徴としている。以下に本発明に係る太陽電池用PID対策フィルムについて詳述する。
環状オレフィン系共重合体は、エチレンおよび/またはα−オレフィンと、下記一般式(I)で示される環状オレフィンに由来する構造単位と、を含む共重合体を挙げることができる。
R9とR10、R11とR12は、一体化して2価の炭化水素基を形成してもよく、
R9又はR10と、R11又はR12とは、互いに環を形成していてもよい。
また、nは、0又は正の整数を示し、
nが2以上の場合には、R5〜R8は、それぞれの繰り返し単位の中で、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
α−オレフィンとしては、特に制限はないが炭素数2〜20のα−オレフィンが好ましい。例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−へキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−へキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等を挙げることができる。また、これらのα−オレフィン成分は、1種単独でも2種以上を同時に使用してもよい。
エチレンおよび/またはα−オレフィンの中では、エチレンの単独使用が最も好ましい。
一般式(I)で示される環状オレフィンについて、R1〜R12は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものである。一般式(I)で示される環状オレフィンの具体例としては、特開2007−302722と同様のものを挙げることができる。
また、環状オレフィンは、1種単独でも、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(慣用名:ノルボルネン)を単独使用することが好ましい。
本発明のPID対策フィルムには、耐候性向上の目的で、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系安定剤、耐光安定剤など、長期熱安定性向上の目的で、酸化防止剤など、フィルムの成形性を改善する目的で、滑剤などを配合してもよい。
本発明の太陽電池モジュールは、上述の本発明の太陽電池用のPID対策フィルムを備えたことを特徴としている。
環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部に、紫外線吸収剤として2−ヒドロキシ4−n−オクトキシベンゾフェノン0.4重量部、耐光安定剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート0.2重量部を、日本製鋼所製、二軸押出機TEX−30αを用いて溶融樹脂温度200℃で混練し、環状オレフィン系樹脂組成物ペレットを得た。次いでこのペレットを300mm幅T−ダイを備えた単軸押出し成形機に投入し、T−ダイ部での樹脂温度140℃としガラス転移温度が78℃で厚さ60μmのPID対策フィルム(環状オレフィン系樹脂フィルム)を作製した。得られたPID対策フィルムを使用し、以下の方法で太陽電池モジュールを作製した。
実施例2は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS8007S−04を90重量部とTOPAS6013M−07を10重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が80℃で厚さ75μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
実施例3は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS8007S−04を72重量部とTOPAS6013M−07を28重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が90℃で厚さ100μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
実施例4は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS8007S−04を67重量部とTOPAS6013M−07を33重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が93℃で厚さ125μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
実施例5は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS8007S−04を72重量部とTOPAS6013M−07を28重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が90℃で厚さ75μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。尚この時、PID対策フィルムを図5に示すように太陽電池セルを複数枚接続したストリングW上(カバーガラス側)のみに配置して太陽電池モジュールを製造した。従ってカバーガラス側のストリングWの列間にはPID対策フィルムは設けていない構成である。
比較例1は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS8007S−04を59重量部とTOPAS6013M−07を41重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が98℃で厚さ200μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
比較例2は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS6013M−07を100重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が142℃で厚さ100μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
比較例3は、実施例1の環状オレフィン系樹脂として、TOPAS8007S−04ガラス転移温度が78℃で厚さ30μmのPID対策フィルムの作製を試みた。フィルムの巻き取りができず、PID対策フィルムが得られなかった。
比較例4は、実施例1の環状オレフィン系樹脂としてTOPAS8007S−04の100重量部を、TOPAS6013M−07を100重量部に変更した以外は、実施例1と同様とし、ガラス転移温度が142℃で厚さ250μmのPID対策フィルムを作製した。得られたPID対策フィルムを使用し実施例1と同様の方法で太陽電池モジュールを作製した。
比較例5は、本実施例の環状オレフィン系樹脂を使用したPID対策フィルムを使用していない従来の太陽電池モジュール900である。図4に示す従来型の太陽電池モジュールであり、使用している部材は実施例1と同様であり、図1のPID対策フィルム14が無い構成である。
比較例6は、本実施例の環状オレフィン系樹脂を使用したPID対策フィルムの代わりに三井化学社製オレフィン樹脂封止シートに置き換えし、それ以外は実施例1と同様に太陽電池モジュールを作成した。
比較例7の太陽電池モジュールは、比較例6の太陽電池モジュールに対して、三井化学性オレフィン樹脂封止シートを、デュポン社製アイオノマー封止材に置き換え、それ以外は比較例6と同様に太陽電池モジュールを作製した。
実施例1から実施例5、及び比較例1から比較例4で作成したPID対策フィルムのフィルム成型性を3インチ支干の最後尾から10mの面積(幅1m)についてマイクロクラックと皺について以下の指標で評価した。その評価結果を表1に示す。
<マイクロクラック>
評価点 3点:マイクロクラックが全くない。
評価点 2点:モジュール面積トータルの20%以下の面積にマイクロクラックが有る。
評価点 1点:60%以上の面積にマイクロクラックが有る。
シートマイクロクラックとは、ガラスをハンマーなどで割った際にガラス内部に形成される無数の割れと同じ状態のものを指す。
<皺の存在箇所数>
皺の存在箇所数は、100m巻のPID対策フィルムの外観を観察した。/皺とは肉眼で容易に認められる大きさで、幅1mm以上、長さ30mm以上とした。
評価点 3点:皺なく、平滑。
評価点 2点:皺が1箇所有る。
評価点 1点:皺が2箇所以上有る。
実施例1から実施例5、及び比較例1から比較例4で作成したPID対策フィルムを使用した太陽電池モジュールの成型性を48直太陽電池モジュールを受光面側からの観察しマイクロクラックと痘痕について以下の指標で評価した。その評価結果を表1に示す。
<マイクロクラック>
評価点 3点:マイクロクラックが全くない。
評価点 2点:全面積の5%以下にマイクロクラックが有る。
評価点 1点:全面積の10%以上にマイクロクラックが有る。
<痘痕の数>
痘痕とは、PID対策フィルムに円形状の皺で、半径500μm以上のものとした。
評価点 3点:痘痕は全く無い。
評価点 2点:痘痕は5個以下。
評価点 1点:痘痕は6個以上。
実施例1から実施例5、及び比較例1から比較例7で作製した太陽電池モジュールについて以下の様にPID試験(発電劣化試験)を実施した。
発電劣化度(%)=[(オリジナル最高出力−PID試験後の最高出力)/(オリジナル最高出力)]×100
200:太陽電池モジュール
11:カバーガラス
12:裏面材(バックシート)
14:PID対策フィルム(環状オレフィン系樹脂フィルム)
15:n型シリコンセル(太陽電池セル)
18:封止フィルム(EVA等)
900:従来型の太陽電池モジュール
Claims (7)
- カバーガラスとn型シリコンセルとの間に、カバーガラス、封止フィルム、環状オレフィン系樹脂フィルムの順番で積層される、スーパー・ストレート構造の太陽電池モジュールにおいて、
前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンおよび/またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であり、
前記共重合体のガラス転移温度(Tg)が70℃以上、95℃以下であり、
前記環状オレフィン系樹脂フィルムのフィルム厚みが40〜125μmであり、
カバーガラス全面とn型シリコンセル直列回路との間に−1000Vの電圧を1000時間加えた後の発電性能が、前記電圧を加える前の98%以上に保持されることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、エチレンまたはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であり、
前記共重合体のガラス転移温度(Tg)が70℃以上、95℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。 - 両面にカバーガラスを配置する太陽電池モジュールにおいて、受光面側からカバーガラス、封止フィルム、環状オレフィン系樹脂フィルム、n型シリコンセル、封止フィルム、カバーガラスの順番で積層されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記環状オレフィン系樹脂フィルムが、前記n型シリコンセルの面積の少なくとも80%以上を覆っていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 太陽電池モジュール内におけるn型シリコンセルとカバーガラスとの中間に積層してなる環状オレフィン系樹脂フィルムであって、
前記環状オレフィン系樹脂フィルムの樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が70℃以上、80℃未満であり、
フィルム幅が80cm以上であり、
フィルム厚みが40μm以上、125μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールに使用する環状オレフィン系樹脂フィルム。 - 前記環状オレフィン系樹脂フィルムは、封止フィルムが一体となったことを特徴とする請求項5に記載の環状オレフィン系樹脂フィルム。
- 前記環状オレフィン系樹脂フィルムは、封止フィルムとカバーガラスとの間に設けられることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の環状オレフィン系樹脂フィルム。
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