JPH10321888A

JPH10321888A - 太陽電池モジュール用保護シート

Info

Publication number: JPH10321888A
Application number: JP9131185A
Authority: JP
Inventors: Akiji Ishida; 明司石田; Makoto Sawada; 誠澤田; Minoru Osato; 実大里
Original assignee: Toshiba Silicone Co Ltd; Shibata Industrial Co Ltd
Current assignee: Momentive Performance Materials Japan LLC; Shibata Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】透明性、難燃性、耐候性に優れ、さらには成
形時の加工性にも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】厚さ0.1 〜10mmの未硬化の加熱硬化型シ
リコーンゴムシートの片面または両面に粒子径0.001 〜
100 μm の無機または軟化温度が200 ℃以上の有機微粉
末を塗布して太陽電池モジュール用保護シートとする。

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（太陽電池封止材膜）に係わり、詳しくは、難
燃性に優れ長期的に安定した太陽光発電が行え、さらに
は、成形加工性に優れた太陽電池モジュール用保護シー
トに関する。

【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
発電に用いられている太陽電池モジュールは、通常、基
板としてガラス、封止材膜としてエチレン／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
ン発電素子、封止材膜としてＥＶＡシート、保護層とし
てバックカバーの各層をこの順に積層して製造されてい
る。従来から用いられてきたＥＶＡ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、透明性が低下する
問題が生じていた。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招くような問題もあ
る。また、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
る。ただし、液状のシリコーンゴムでは、大型の太陽電
池モジュールをつくる場合に、系外へのはみだし、エア
ーのだきこ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では、加工性は改善される
が、未硬化のシリコーンゴムの表面に粘着性があるため
シリコーン発電素子やガラスに接着加工する際に作業性
が悪く、空気の混入などの問題が有り不良率が高いとい
う問題があった。

【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、耐候性に優れ、さらには成形時の
加工性にも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シートの表
面に特定の微粉末を塗布することが太陽電池モジュール
保護シートとして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、厚さ0.1 〜10mmの未
硬化の加熱硬化型シリコーンゴムシートの片面または両
面に粒子径0.001 〜100 μm の無機または軟化温度が20
0 ℃以上の有機微粉末を塗布したことを特徴とする太陽
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】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明に使用する加熱硬化型シリコーンゴムと
は、ベースポリマーとなるポリオルガノシロキサンと主
な充填材となるシリカ粉末、添加剤、硬化剤から基本的
になるものである。ベースポリマーのポリオルガノシロ
キサンとは、平均単位式：R¹ _aSiO_(4-a)/2 （式中、R¹は置換または非置換の一価炭化水素基を、a
は1.98から2.02の範囲の数を示す）で示され、主として
直鎖状のものが用いられるが、その一部が分岐鎖状、三
次元構造を形成していてもよく、また、単独重合体、共
重合体またはそれらの混合物であってもよい。このポリ
オルガノシロキサンのケイ素原子に結合する置換または
非置換の一価の炭化水素基としては、例えばメチル基、
エチル基、プロピル基のようなアルキル基；ビニル基、
アリル基、ブタジエニル基のようなアルケニル基；フェ
ニル基、キセニル基、ナフチル基のようなシクロアルケ
ニル基；ベンジル基のようなアリキルアリール基；トリ
ル基、キシリル基のようなアルキルアリール基等の非置
換の炭化水素基やクロロメチル基、3,3,3 −トリフルオ
ロプロピル基等の置換炭化水素基が例示される。これら
のケイ素原子に結合する一価の炭化水素基としては、主
にメチル基が用いられ、耐熱性や加工性の点から、80モ
ル％以上がメチル基であることが好ましい。また、架橋
基として、ビニル基を有していることが好ましく、機械
的強度と架橋性の点から、有機基の全モル数に対して
0.001〜５モル％含有していてもよく、特に0.02〜２モ
ル％の範囲が好ましい。なお、ポリオルガノシロキサン
の分子鎖末端としては、水酸基、アルコキシ基、また
は、トリオルガノシリル基が例示され、トリオルガノシ
リル基がより好ましい。このトリオルガノシリル基とし
ては、トリメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、
メチルフェニルビニルシリル基、メチルジフェニルシリ
ル基等が例示される。上記ポリオルガノシロキサンの平
均重合度は、1000〜20000 の範囲にあり、好ましくは30
00〜15000 、特に好ましくは5000〜10000 である。この
重合度が小さ過ぎると十分な機械的強度が得られにく
く、逆に大きすぎると系への配合が困難になる。

【０００６】主な充填材となるシリカ粉末とは、一般に
シリコーンゴム等の配合に使用されているフュームドシ
リカ、湿式シリカ、焼成シリカ等の公知のものが使用さ
れるが、より高い透明性を得るためにはフュームドシリ
カが好ましい。これらのシリカ系充填剤の好ましい一次
粒子径は20nm以下である。さらに、好ましくは、 0.1〜
10nmである。これらの微粉末状シリカ系充填剤は、この
まま使用してもよく、また、オルガノシロキサン、ポリ
オルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシラザンなどに
より表面処理されているものを使用してもよく、またこ
れらの処理剤とインプロセスで反応させてもよい。この
シリカ粉末の配合量は、ポリオルガノシロキサン 100重
量部に対して好ましくは５〜200 重量部、さらに好まし
くは、40〜130 重量部が好ましい。シリカ粉末が５重量
部未満では、硬化後のゴムに十分な強度が付与されず、
200重量部を超えると、充填剤の配合が困難となる。

【０００７】硬化剤は、ゴム弾性体を得るための反応機
構に応じて適宜に選択されるものである。その反応機構
としては、有機過酸化物加硫剤による架橋方法と付加反
応による方法などが知られており、その反応機構によっ
て、硬化触媒もしくは架橋剤との好ましい組み合わせが
決まることは周知の通りである。有機過酸化物による架
橋方法の場合、硬化触媒としては、ベンゾイルパーオキ
サイド、ジクミルパーオキサイド、クミル−ｔ−ブチル
パーオキサイド、2,5 −ジメチル−2,5 −ジ−ｔ−ブチ
ルパーオキシヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシサイ
ド等の各種の有機過酸化物加硫剤が用いられ、特に太陽
電池に対する腐食性の点から、ジクミルパーオキサイ
ド、クミル−ｔ−ブチルパーオキサイド、2,5 −ジメチ
ル−2,5 −ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、ジ−ｔ
−ブチルパーオキシサイドが好ましい。尚、これらの有
機過酸化物加硫剤は１種または２種以上の混合物として
用いられる。有機過酸化物の配合量は、ポリオルガノシ
ロキサンベースポリマー 100重量部に対して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、加硫が十分に行われず、15重量部を超え
て配合しても格別な効果がないばかりか、得られたシリ
コーンゴムの特性に悪影響を与えることがあるからであ
る。

【０００８】付加反応を適用する場合、硬化剤として
は、硬化用塩化白金酸、白金オレフィン錯体、白金ビニ
ルシロキサン錯体、白金カーボン、白金トリフェニルフ
ォスフィン錯体などの白金系触媒が用いられ、架橋剤と
してケイ素原子に結合した水素原子が１分子中に少なく
とも平均２個を超える数を有するポリオルガノシロキサ
ンが用いられる。上記硬化剤の配合量は、ポリオルガノ
シロキサンベースポリマーに対して白金原子量で１〜10
00ppm の範囲が好ましい。１ppm 未満では十分に硬化が
進行せず、また1000ppm を超えても特に高加速度の向上
などが期待できない。また、架橋剤の配合量は、ポリオ
ルガノシロキサンベースポリマー中のアルケニル基に対
して、架橋剤中のケイ素原子に結合した水素原子が0.5
〜4.5 個となるような量が好ましく、さらに好ましくは
1.0 〜3.0 個となるような量である。水素原子の量が0.
5 個未満である場合は、組成物中の硬化が十分に硬化が
進行せず、硬化後の組成物の硬度が低くなり、また水素
原子の量が4.0 個を超えると硬化後の組成物の物理的特
性と耐熱性が低下する。

【０００９】また、シリコーンゴム組成物の他材料との
接着性をさらに良くするためには、接着向上剤としてシ
ランカップリング剤を配合することができる。この場
合、使用されるシランカップリング剤としては、例え
ば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シランなどを挙げることができる。これらシランカップ
リング剤の配合量は、シリコーンゴム組成物 100重量部
に対し５重量部以下が好ましい。

【００１０】さらに、シリコーンゴムにより難燃性が要
求される場合には、塩化白金酸、アルコール変性塩化白
金酸、白金とオレフィン錯体、白金とビニルシロキサン
錯体、白金カーボン、白金トリフェニルフォスフィン錯
体、アルミナまたはシリカなどの担体に白金を保持させ
たものなどの白金系化合物；テトラキス（トリフェニル
フォスフィン）パラジウム、パラジウムブラックとトリ
フェニルフォスフィンとの混合物などで例示されるパラ
ジウム系化合物などを、配合することが有効である。こ
れら難燃添加剤の配合量は、オルガノポリシロキサンベ
ースポリマー（シリコーンベースポリマー）に対して、
白金原子量で１〜3000ppm の範囲であり好ましく５〜20
0ppmの範囲である。配合量が、白金原子の量として１pp
m 未満では、難燃性付与効果が顕著ではなく、3000ppm
を越えると耐熱性などシリコーンゴムの特性低下が著し
い。

【００１１】次に、本発明に用いられる粒子径0.001 〜
100 μm の無機または軟化温度が200 ℃以上の有機微粉
末とは、未硬化の加熱硬化型シリコーンゴムシートの表
面粘着を取り、太陽電池製造時のエアぬけ性を良好にす
るものである。この微粉末に要求される特性として最も
重要なことは、シリコーンゴムの透明性を低下させない
ことである。従って、微粉末の粒子径は0.001 〜100 μ
m であることが必要である。粒子径が0.001 μm より小
さいと塗布が困難なだけでなく、長期的にシリコーンゴ
ム中にとりこまれ粘着防止効果が得られなくなる。粒子
径が100 μm より大きいとシリコーンゴムの透明性が低
下する。また、さらに透明性を重視すると微粉末の屈折
率も重要となる。微粉末の屈折率が1.35〜1.50であれ
ば、粒子径0.001 〜100 μm のものが使用可能である
が、屈折率が上記範囲を超える場合には、粒子径は10μ
m 以下であることが好ましくい。さらに好ましくは１μ
m 以下である。屈折率が1.35〜1.50の微粉末とては、シ
リカ、ガラス、ケイ藻土、ケイ酸カルシウム、シリコー
ン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられるが、これらに限定
されるものではない。この微粉末を未硬化の加熱硬化型
シリコーンゴムシート表面に塗布させる方法としては、
特別な技術は必要なく、シリコーンゴムシートが予め粘
着性を有しているので、その表面に微粉末を接触させる
だけでよい。

【００１２】太陽電池モジュール用保護シートを作るに
は、未硬化の加熱硬化型シリコーンゴム組成物を0.1 〜
10mmの厚さとし、このシリコーンゴムシートの片面また
は両面に上記したような微粉末を塗布することで得られ
る。シリコーンゴムシートの厚さは、太陽電池モジュー
ルの保護のためには、0.1mm以上であることが必要であ
り、10mmより大きいと透明性の低下等の問題がある。

【００１３】また、基板としてガラスのかわりに透明樹
脂シートを用いる場合や、バックカバーとして金属層お
よび／またはプラスチックフィルム層を含有したものな
どを用いる場合にはシリコーンゴムシートの片面にこれ
らのシートをあらかじめ積層しておくことは、有効であ
る。基板としてガラスの代わりに用いる透明樹脂シート
としては、好ましくは厚さ0.01〜１mmのフッ素樹脂シー
トが用いられる。ここで用いられるフッ素樹脂とは、三
フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体、エチレン−テト
ラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体、ポリトリフルオロクロロエチレンなどである。

【００１４】バックカバーとして金属層および／または
プラスチックフィルム層を含有したものとは、太陽電池
モジュール全体の支持体であり、シリコン発電素子の保
護層としての役割も果たし、かつ、アルミなどの金属層
を挿入することで太陽電池としての耐久性を向上させる
ことができる。この金属層とはアルミ、ステンレス、ス
ズなど、外部からの水蒸気の透過を防止する金属であれ
ば制限されないが、経済面および重量面からアルミが好
ましい。プラスチックフィルムとしては、塩化ビニリデ
ン、ポリエステル、ポリエチレン、フッ素樹脂などがあ
るが、耐候性を有するプラスチックフィルムとしては、
デュポン社製のテドラーフィルム等が挙げられる。

【００１５】これら、ゴム及びプラスチックシートの積
層方法は、従来から用いられている、カレンダーロール
や押出し装置などを用いることで得られる。

【００１６】

【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、耐候性、難燃性に
すぐれ、厳しい環境下で太陽電池モジュールを使用して
も、長期的に安定した発電を行なうことができ、更に、
成形加工性に優れるので、太陽電池組み立て時の不良率
低減、効率向上に有効である。

【００１７】

【実施例】以下、実施例および比較例を示し、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７nm、比
表面積 300ｍ²/g の煙霧質シリカ80部、ヘキサメチルジ
シラザン16部、水８部を配合し室温で１時間混練りした
後、温度を 150℃に上げ２時間混練りし、分解残渣を除
去した。その後、温度を室温まで下げ、ジクミルパーオ
キサイド 1.6部を配合しシリコーンゴムコンパウンドを
得た。次に、カレンダーロールを用いシリコーンゴムコ
ンパウンドを厚さ0.6mm のシート状に分出しし、同時に
粒子径５μm 、屈折率1.42、軟化温度300 ℃以上のシリ
コーン樹脂粉末の入った容器の中を通し、表面に樹脂粉
末を積層させた。この積層シートを５枚重ねたものを、
170℃で10分間金型中で成形し、厚さ３mmのシートを得
た。このシートにて、難燃性の指標となる酸素指数を測
定した。さらに、この積層シートを、厚さ３mmのガラス
の間にはさみ 150℃で30分の大気圧プレスを行い成形品
を得た。この成形品について、加工性の指標となる、空
気の巻き込みの有無を目視検査するとともに、耐候性の
指標となる、初期と空気中 100℃で1000ｈ放置後の光透
過率の測定を行なった。結果を、表１に示した。実施例２実施例１のシリコーン樹脂粉末の代わりに粒子径0.012
μm 、屈折率1.44の煙霧質シリカ粉末を塗布して同様に
サンプルを調製し、評価を行なった。実施例３実施例１の積層シートの片面をシリコーン樹脂粉末の代
わりに、厚さ 0.1mmの四フッ化エチレン−エチレン共重
合体を用いた以外は同様にサンプルを調製し、評価を行
なった。

【００１８】比較例１実施例１においてシリコーンゴムシートに、シリコーン
樹脂粉末を塗布しないで同様にサンプルを調製し、評価
を行なった。

【００１９】比較例２実施例１においてシリコーンゴムシートを用いずに、エ
チレン／酢酸ビニル共重合体配合物を単独で0.6mm 厚シ
ートとして同様にサンプルを調製し、評価を行なった。

【００２０】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大里実東京都港区六本木６丁目２番31号東芝シリコーン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ0.1 〜10mmの未硬化の加熱硬化型シ
リコーンゴムシートの片面または両面に粒子径0.001 〜
100 μm の無機または軟化温度が200 ℃以上の有機微粉
末を塗布したことを特徴とする太陽電池モジュール用保
護シート。