JPH09132716A

JPH09132716A - 太陽電池モジュール用保護シート用組成物および太陽電池モジュール用保護シート

Info

Publication number: JPH09132716A
Application number: JP7292343A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sawada; 誠沢田
Original assignee: Toshiba Silicone Co Ltd
Current assignee: Momentive Performance Materials Japan LLC
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JP3117627B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透明性、難燃性、耐候性、成形加工性に優れ
た太陽電池モジュール用保護シートを提供する。【解決手段】 (A) ケイ素原子に結合した有機基の93モ
ル％以上がメチル基、0.01〜２モル％がビニル基からな
る重合度3000〜20000 のポリオルガノシロキサン100 重
量部に対し、(B) ヘキサメチルジシラザンで表面処理さ
れた一次粒子径が 0.1〜10nmの微粉末シリカ40〜130 重
量部及び(C) 有機過酸化物0.05〜15重量部を配合してな
る太陽電池モジュール用保護シート用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は太陽電池モジュール用保護
シート用組成物、およびこの組成物を成形してなる太陽
電池モジュール用保護シートに係り、詳しくは難燃性、
耐候性、透明性、接着性などに優れ、太陽電池モジュー
ルの性能向上や長寿命化に有効な保護シートを提供する
ものである。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】近年、環境問題に絡
み太陽光がクリーンなエネルギー源として広く注目さ
れ、この太陽光を直接電力に変換する装置、つまり太陽
電池の開発が盛んに行なわれている。太陽電池は従来の
太陽エネルギー利用の主役として期待され、高効率化と
コスト低下を中心に研究開発が続けられている。従来、
太陽光発電に用いられる太陽電池モジュールは、基板と
してガラス、保護シートとしてエチレン−酢酸ビニル共
重合体（ＥＶＡ）シート、光電変換素子としてシリコン
発電電子、バックカバーのフッ素樹脂などから構成され
ていた。保護シートとしてＥＶＡを用いる方法は、特公
昭62−14111 号、特公昭62−9232号、特開平４−311732
号、特開平６−177412号、特開平６−334207号公報など
で提案されている。また、特公平６−104729号公報で
は、エチレンとエチレン性不飽和カルボン酸エステルの
共重合体も提案されている。これらの保護シートは、電
気式卓上計算機のように屋内で使用されることが多く、
大きな問題もなく、使用されてきた。ただし、最近にな
って家屋の屋根に設置するような大容量発電にも太陽電
池が使用されるようになり、ＥＶＡなどでは耐候性の点
で問題があり、屋外で長期に使用すると黄変し、透明性
が低下したり、接着部分がはがれるなどの問題が発生し
ていた。また、ＥＶＡなどは熱可塑性であるとともに、
炭素や水素を多く持った分子構造からもわかるように燃
焼性も強く、家屋本体や近隣の火災時に流れ出したり燃
焼により火災の増大をまねくような問題もある。この保
護シートにシリコーンゴムを使用することで上記の問題
を解決できることは容易に推察でき、特開昭56−54077
号、特開昭60−194253号、特開平３−185769号、特公平
６−5773号、特開平６−85306 号、特開平６−338627
号、特開平６−350117号、実公平６−10703 号公報など
に例示されている。しかし、ここに例示されているシリ
コーンゴムとは、液状のシリコーンゴムであり、大型の
太陽電池モジュールを作る場合に、系外へのはみ出し、
エアーのだき込みなど作業性の劣るものであった。ま
た、ミラブル型のシリコーンゴムを用いれば作業性が改
善されるが、透明性の低下が問題であった。また、ミラ
ブル型のシリコーンゴムの場合にも、ケイ素に結合した
有機基のうち７〜30モル％をフェニル基で置換すること
によって透明性を向上させることが可能であるが、 0.1
〜５mm厚のシート状に成形する場合、成形ロールに粘着
して作業性に劣る問題や、フェニル基の量が増えるに従
い、長期的に黄変しやすくなるなどの問題もある。特公
昭60−21622 号公報では、黄変しにくい熱加硫型シリコ
ーンゴム組成物の例示もあるが、ここで用いられている
微粉末シリカには粒子径の限定がなく、ごく一般的に用
いられている微粉末シリカを用いた場合には完全に無色
透明な組成物は得られず、従来から用いられていた魔法
びんの口ゴムや食品自動販売機の部品などでは、乳白色
のものでも全く問題なく使用されてきたが、太陽電池保
護カバーとして用いる場合には、光透過率が大きく低下
するためこのままでは使用できなかった。

【０００３】

【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、透明性、難燃性、耐候性、成形加工性に優れた太陽
電池モジュール用保護シートを提供することを目的とす
る。

【０００４】

【発明の構成】本発明者らは上記目的を達成するために
鋭意検討を重ねた結果、特定のシリコーンゴム組成物が
太陽電池モジュール用保護シートに有効であることを見
出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は (A) ケイ素原子に結合した有機基の93モル％以上がメチ
ル基、0.01〜２モル％がビニル基からなる重合度3000〜
20000 のポリオルガノシロキサン100 重量部に対し (B) ヘキサメチルジシラザンで表面処理された一次粒子
径が 0.1〜10nmの微粉末シリカ40〜130 重量部 (C) 有機過酸化物0.05〜15重量部を配合してなる太陽電池モジュール用保護シート用組成
物、およびこの組成物を0.1〜５mmの厚さに成形してな
る太陽電池モジュール用保護シートである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の組成物を構成する(A) 成分は、重合度30
00〜20000 のポリオルガノシロキサンであり、ケイ素原
子に結合した有機基の93モル％以上がメチル基であるこ
とが必要となる。重合度3000より小さいと、粘度が下が
りすぎてシート出しできなくなり、20000 より大きいと
太陽電池に装着するときに流れ性が悪くエアだまりの発
生の原因となる。好ましくは重合度4000〜10000 であ
る。ケイ素原子に結合した有機基としては、耐熱性やロ
ール加工性の点で93モル％以上が、メチル基であること
が必要であるが、一部分をエチル基、プロピル基、ブチ
ル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基、ブタニエ
ル基などのアルケニル基、フェニル基、トリル基などの
アリール基、またはこれらの基の炭素原子に結合した水
素原子の一部または全部をハロゲン原子、シアノ基など
で置換したクロロメチル基、クロロプロピル基、3,3,3
−トリフルオロプロピル基、２−シアノエチル基などか
ら選択される同種または異種の非置換または置換１価炭
化水素基で置き換えても構わない。さらにこの組成物を
太陽電池の上に硬化接着させるためには0.01〜２モル％
がビニル基であることが必要となる。ビニル基が0.01モ
ル％より少ないと硬化が不充分となり、２モル％を越え
ると硬化物がもろくなったり、組成物が黄変する問題も
発生する。好ましくは0.03〜1.5 モル％である。このポ
リオルガノシロキサンは直鎖状でも分岐したものでも良
いが、ロール加工性を考慮すると直鎖状であることが好
ましい。

【０００６】(B) 成分のヘキサメチルジシラザンで表面
処理された一次粒子径 0.1〜10nmの微粉末シリカとは、
組成物の強度、加工性を保持したまま光の透過率を上げ
るのに有効である。一次粒子径は10nm以下であることが
必要となる。10nmより大きいと光透過率が低下してしま
う。さらに好ましくは６nm以下である。又、0.1nm より
小さいものは配合が困難となる。ここで一次粒子径と
は、粒子が凝集する前の基本単位であり、電子顕微鏡に
より測定される粒子の平均径を意味する。この微粉末シ
リカを充填した組成物の加工性の向上や光透過率を向上
させるためには、この微粉末シリカをヘキサメチルジシ
ラザンで処理することが必要であり、処理する方法とし
ては、あらかじめヘキサメチルジシラザンで微粉末シ
リカを処理する方法と、配合工程中で微粉末シリカの
表面処理を行う方法のどちらでもかまわない。の、あ
らかじめヘキサメチルジシラザンで微粉末シリカを処理
する場合、ヘキサメチルジシラザンの量は微粉末シリカ
に対し５〜30重量％の間が好ましい。処理方法として
は、密閉容器の中に微粉末シリカとヘキサメチルジシラ
ザンを入れ、室温またはそれ以上の温度で攪拌した後
に、 100℃以上の温度で分解物を除去するのが一般的で
ある。また反応を促進させる目的で水を同時に添加する
場合もある。の配合工程中で微粉末シリカの表面処理
を行なう方法としては、ニーダーやバンバリーミキサー
の中にポリオルガノシロキサン、微粉末シリカ、ヘキサ
メチルジシラザン、場合によっては水を配合し、室温ま
たはそれ以上の温度で混練した後 100℃以上の温度で分
解物を除去する。この場合に使用するヘキサメチルジシ
ラザンの量もと同様に微粉末シリカに対し５〜30％の
間が好ましい。また、未処理の微粉末シリカをヘキサメ
チルジシラザンで処理するのではなく、あらかじめシラ
ンやシロキサンで処理してある微粉末シリカをヘキサメ
チルジシラザンで処理したり、シランやシロキサン、ヘ
キサメチルジシラザンで同時に処理することも可能であ
り、その場合には、ヘキサメチルジシラザンの使用量を
微粉末シリカに対し 0.5〜15重量％まで減量できるとい
う効果もある。

【０００７】このシリカの配合量も、本発明の特徴的な
ところであり、(A) 成分 100重量部に対して、40〜130
重量部である。40重量部未満では充分な光透過率と加工
性が得られず、130 重量部を越えると加工性が大巾に低
下する。好ましくは55〜80重量部である。

【０００８】(C) 成分の有機過酸化物とは、本組成物を
太陽電池に硬化接着させる場合に必要なものである。具
体的には、ジクミルペルオキシド、クミル−ｔ−ブチル
ペルオキシド、2,5 −ジメチル−2,5 −ジ−ｔ−ブチル
ペルオキシヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ベ
ンゾイルペルオキシド、2,4 −ジクロロベンゾイルペル
オキシドなどの各種有機過酸化物が用いられる。有機過
酸化物の配合量は、(A) 成分のポリオルガノシロキサン
100重量部に対し0.05〜15重量部の範囲が好ましい。有
機過酸化物の配合量が0.05重量部未満では硬化が十分に
行なれず、15重量部を超えて配合しても、それ以上の格
別な効果がないばかりか得られたシリコーンゴムの物性
に悪影響を与えることがあるからである。

【０００９】一方、シリコーンゴムは耐候性、耐熱性に
優れるものの、数十年にわたり、屋外へ放置した場合に
は若干の黄変が見られる場合もある。この場合には、下
式 R¹ _aH_bSiO _(4-a-b)/2 （式中、R¹は置換または非置換の一価炭化水素基、a ＝
１〜２、b ＝0.1 〜1.2、a ＋b ＝ 1.8〜2.2 ）で示さ
れるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを(A) 成分
100重量部に対し 0.1〜５重量部配合することで防止で
きる。

【００１０】太陽電池を家屋の屋根材として設置する場
合には、万一の火災に備えて屋根材を不燃材にしておく
ことが必要とされる。この場合には、 (A)成分に対し白
金量にして１〜1000ppm の白金化合物を配合することが
有効である。白金化合物の具体的な例としては、塩化白
金酸、白金オレフィン錯体、白金ビニルシロキサン錯
体、白金黒、白金トリフェニルホスフィン錯体などが用
いられる。

【００１１】本組成物及びシートを太陽電池やガラス、
フッ素フィルムなどに硬化接着するためには、基材を、
接着プライマーやコロナ処理などをあらかじめ行うこと
で可能となるが、容易に強固な接着力を得るためには、
一分子中に(R²O)₃Si基（式中R²は水素または一価炭化水
素基）を１個以上有する化合物を(A) 成分 100重量部に
対し 0.1〜10重量部配合することが有効である。

【００１２】太陽電池モジュール用保護シートを得るた
めには、カレンダーロールなどにより、圧延しながら
0.1〜５mmの厚さに分出しする必要があるため、組成物
の粘度はある程度高いことが必要であるが、太陽電池モ
ジュールを得るためには、この組成物が、太陽電池や配
線の細部まで流れることが必要となり、この場合粘度が
低いことが必要である。従来から用いられているＥＶＡ
は熱可塑性樹脂であるため、室温では高粘度であり、高
温では低粘度になるという優れた加工性を有していた。
シリコーンゴムの場合は、むしろ粘度の温度依存性が小
さいという太陽電池モジュール用保護シートに用いるに
は不利な特徴を有している。この点を改善するために
は、分子鎖末端に(CH₃CH₂O)(CH₃)₂Si 基または(CH₃O)(C
H₃)₂Si基を有する重合度２〜100 のポリオルガノシロキ
サンオイルを(A) 成分100重量部に対して１〜30重量部
配合することが有効である。この場合、重合度が100 よ
り大きいと目的とする熱可塑性が得られない。配合量は
１重量部より少ないと熱可塑性が得られず、30重量部を
越えると強度が大巾に低下する。

【００１３】太陽電池モジュール用保護シート用組成物
の製造方法はニーダー、バンバリーミキサー、二本ロー
ルなどで配合、混練することで得られる。この組成物
を、0.1mm 〜５mmの厚さに成形する方法としては、カレ
ンダーロールなどにより圧延したり、押出機でシート状
に押出しポリエチレンシートでサンドイッチする方法
や、最終的に使用するフッ素樹脂シートの上にのせる方
法などで得られる。

【００１４】

【発明の効果】本発明により得られる太陽電池モジュー
ル用保護シートは、透明性、接着性、加工性、耐候性、
難燃性に優れ、厳しい環境下で太陽電池モジュールを使
用しても、長期に安定した発電を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもの
ではない。なお、以下の例において部は重量部である。実施例１分子鎖末端がジメチルビニルシリル基で封鎖されたジメ
チルシロキサン単位99.8モル％、およびメチルビニルシ
ロキサン単位 0.2モル％とからなる重合度6000のオルガ
ノポリシロキサン 100部に対して一次粒子径５nm、比表
面積 400m²／ｇの煙霧質シリカ60部、ヘキサメチルジシ
ラザン12部、水６部を配合し室温で１時間混練した後
に、温度を 150℃に上げ２時間混練し、分解残渣を除去
した。その後、温度を室温まで下げ、ジクミルペルオキ
シド 1.6部を配合した。この組成物について、２本ロー
ルにて、シーティング性を評価し、シート分出しできる
厚みを測定した。また熱可塑性を評価するため、室温を
120℃での可塑度を測定した。この組成物から、 170℃
×10分の金型による熱プレスで３mmシートを作成し、難
燃性を評価するため酸素指数を測定した。また、このシ
ートにて、直後の光透過率と、 100℃×1000時間後の光
透過率を測定した。さらに接着性を評価するため、表面
をコロナ処理したフッ素樹脂、ガラス、接着プライマー
処理したガラスの３種の基材に対して、 170℃×10分熱
圧着して、接着性を評価した。はがす時にゴムの破壊が
おこるものを○、ゴムと基材の間で剥がれるものを×、
部分的にゴムの破壊がおこるものを△と表現した。結果
を表１に示した。

【００１６】実施例２実施例１において、微粉末シリカを一次粒子径７nmのも
の（日本アエロジル（株）製、AEROSIL 380)に変更した
以外は、同様にサンプルを調製し評価を行った。

【００１７】実施例３実施例１において、微粉末シリカを一次粒子径７nmのも
の（日本アエロジル（株）製、AEROSIL 300)に変更した
以外は同様にサンプルを調製し評価を行った。

【００１８】比較例１実施例１において、微粉末シリカを一次粒子径12nmのも
の（日本アエロジル（株）製、AEROSIL 200)に変更した
以外は同様にサンプルを調製し評価を行った。

【００１９】比較例２実施例１において、微粉末シリカの配合量を35部に変更
した以外は、同様にサンプルを調製し評価を行った。

【００２０】実施例４実施例１の組成物に対し、分子鎖末端をトリメチルシリ
ル基で封鎖した、重合度50のメチルハイドロジェンポリ
シロキサン２部を配合した以外は同様にサンプルを調製
し評価を行った。

【００２１】実施例５実施例１の組成物に対し、塩化白金酸0.01部を配合した
以外は同様にサンプルを調製し評価を行った。

【００２２】実施例６実施例１の組成部に対し、分子鎖末端を(CH₃O)(CH₃)₂Si
基で封鎖した重合度１０のジメチルポリシロキサン１０
重量部を配合した以外は同様にサンプルを調製し評価を
行った。

【００２３】実施例７実施例１の組成物に対し、γ−メタアクリロキシトリメ
トキシシラン２重量部を配合した以外は同様にサンプル
を調製し評価を行った。

【００２４】実施例８実施例１の組成物において、オルガノポリシロキサンの
うちジメチルシロキサン単位の５モル％がジフェニルシ
ロキサン単位に置き換わったものを用いる以外は同様に
サンプルを調製し評価を行った。

【００２５】比較例３実施例１の組成物において、オルガノポリシロキサンの
うちジメチルシロキサン単位の10モル％がジフェニルシ
ロキサン単位に置き換わったものを用いる以外は同様に
サンプル調製し評価を行った。

【００２６】比較例４実施例１で用いた組成物のかわりに、融点を 100℃に持
つ酢酸ビニル含有量６％のエチレン酢酸ビニル共重合体
にジクミルペルオキシドを１部配合したものを用いた以
外は同様にシートを作成し評価を行った。これらの結果
を表１にまとめて示す。

【００２７】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(A) ケイ素原子に結合した有機基の93モル
％以上がメチル基、0.01〜２モル％がビニル基からなる
重合度3000〜20000 のポリオルガノシロキサン100 重量
部に対し (B) ヘキサメチルジシラザンで表面処理された一次粒子
径が 0.1〜10nmの微粉末シリカ40〜130 重量部 (C) 有機過酸化物0.05〜15重量部を配合してなる太陽電池モジュール用保護シート用組成
物。
【請求項２】(B) 成分が、一次粒子径が６nm以下の微粉
末シリカである請求項１記載の太陽電池モジュール用保
護シート用組成物。
【請求項３】更に、下記式で示されるオルガノハイドロ
ジェンポリシロキサンを、(A) 成分100重量部に対し 0.
1〜５重量部配合してなる請求項１又は２記載の太陽電
池モジュール用保護シート用組成物。 R¹ _aH_bSiO_(4-a-b)/2 （式中、R¹は置換または非置換の一価炭化水素基、a ＝
１〜２、b ＝ 0.1〜1.2、a ＋b ＝ 1.8〜2.2 ）
【請求項４】更に、白金量にして１〜1000ppm の白金化
合物を配合してなる請求項１〜３の何れか１項記載の太
陽電池モジュール用保護シート用組成物。
【請求項５】更に、１分子中に(R²O)₃Si基（式中、R²は
水素または一価炭化水素基）を１個以上有する化合物を
(A) 成分 100重量部に対して 0.1〜10重量部配合してな
る請求項１〜４の何れか１項記載の太陽電池モジュール
用保護シート用組成物。
【請求項６】更に、分子鎖末端に(CH₃CH₂O)(CH₃)₂Si 基
または(CH₃O)(CH₃)₂Si基を有する重合度２〜100 のポリ
オルガノシロキサンオイルを(A) 成分 100重量部に対し
て１〜30重量部配合してなる請求項１〜５の何れか１項
記載の太陽電池モジュール用保護シート用組成物。
【請求項７】請求項１〜６の何れか１項記載の組成物
を 0.1〜５mmの厚さに成形してなる太陽電池モジュール
用保護シート。