JPWO2007061030A1 - 太陽電池封止材、太陽電池封止用シートおよびそれらを用いた太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
〔課題〕オレフィン系(共)重合体を用いた太陽電池封止材において、柔軟性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等に優れるとともに、必要に応じて架橋を省略して生産性を改善することの可能な太陽電池封止材を提供する。〔解決手段〕プロピレン単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)を1〜40重量部、およびプロピレン単位を45〜90モル%、エチレン単位を10〜25モル%、炭素数4〜20のα−オレフィン単位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を60〜99重量部含有し((i)+(ii)=100重量部)、さらに、(i)と(ii)との合計95〜5重量部に対して、エチレン/α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部含有する((i)+(ii)+(B)=100重量部)太陽電池封止剤。
Description
本発明は、太陽電池素子を外気から遮断するため等に用いられる太陽電池封止材に関し、更に詳しくは、柔軟性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等に優れる太陽電池封止材に関する。
本発明は、さらに、このような太陽電池封止材を用いた太陽電池封止用シート、ならびに、それら封止材および/または封止シートを用いた太陽電池モジュールにおいて好ましく用いられる。
地球環境問題、エネルギー問題等が深刻さを増す中、クリーンでかつ枯渇のおそれが無いエネルギー源として、太陽電池が注目されている。太陽電池を建物の屋根部分等の屋外で使用する場合、太陽電池モジュールの形で使用することが一般的である。
太陽電池モジュールは、通常、多結晶シリコン等により形成された太陽電池セルを軟質透明樹脂からなる太陽電池封止材で挟み積層し、さらに表裏両面を太陽電池モジュール用保護シートでカバーした構造になっている。すなわち典型的な太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール用保護シート(表面保護シート)/太陽電池封止用シート/太陽電池セル/太陽電池封止用シート/太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護シート)という積層構造になっている。この結果、太陽電池モジュールは、耐候性を有し、建物の屋根部分等の屋外での使用にも適したものとなっている。
従来、太陽電池封止用シートを構成する材料(太陽電池封止材)としては、その透明性、柔軟性等から、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)が広く用いられていた(例えば、特許文献1参照。)。エチレン−酢酸ビニル共重合体を太陽電池封止材に使用する場合、十分な耐熱性を付与するために架橋処理を行うのが一般的であるが、架橋処理には1〜2時間程度の比較的長時間を要するため、太陽電池モジュールの生産速度、生産効率を低下させる原因となっていた。また、EVAが分解して発生する酢酸ガス等の成分が、太陽電池素子に影響を与える可能性が懸念されていた。
上述の技術的課題を解決するための方策の1つとして、太陽電池封止材の少なくとも一部にオレフィン系(共)重合体を使用することを挙げることができ、また、オレフィン系(共)重合体を使用した太陽電池封止材についての提案も存在する(特許文献2参照)。しかし、特許文献2は、封止材としての好ましい特性(柔軟性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等)を得るための、オレフィン系(共)重合体の種類や使用形態につき、何らの具体的な指針も開示していない。これは、特許文献2に開示の技術が架橋処理を前提とするものであり、架橋処理と併せて所望の物性を達成しようとするものである為と考えられる。
特開平8−283696号公報
特開2000−091611号公報
本発明の目的は、上述の背景に鑑み、オレフィン系(共)重合体を用いた太陽電池封止材において、(必ずしも架橋を伴わずに)所望の物性を得るための指針を明確にし、柔軟性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等に優れ、ネックインの低減が可能であるとともに、必要に応じて架橋を省略して生産性を改善することの可能な、太陽電池封止材を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、特定のポリプロピレン、特定のプロピレン・エチレン系共重合体、および、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を特定の重量比において組み合わせて用いることにより、柔軟性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等に優れ、かつ、必要に応じて架橋を省略して生産性を改善することの可能な太陽電池封止材が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、
(1)示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレンおよび炭素数4〜20のα―オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンとの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)と(β)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)および(B)の合計は、100重量部)含有する太陽電池封止材に関する。
(2)プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)を1〜40重量部、およびプロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を60〜99重量部含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)と(ii)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((i)、(ii)および、(B)の合計は、100重量部)含有する太陽電池封止材に関する。
(1)示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレンおよび炭素数4〜20のα―オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンとの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)と(β)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)および(B)の合計は、100重量部)含有する太陽電池封止材に関する。
(2)プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)を1〜40重量部、およびプロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を60〜99重量部含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)と(ii)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((i)、(ii)および、(B)の合計は、100重量部)含有する太陽電池封止材に関する。
以下、(3)〜(11)は、それぞれ本発明の好ましい実施形態の1つである。
(3)上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、示差走査型熱量計(DSC)により測定した吸熱曲線において融点Tm(℃)が観測されないか、又は、
融点Tmが観測される場合には、融解熱量ΔHが30J/g以下であり、かつ、プロピレン含量が、
76 ≦ プロピレン含量(モル%) ≦ 90
の範囲内である場合にあっては、プロピレン含量と融解熱量とが、
ΔH(J/g)< 345×Ln(プロピレン含量(モル%))−1492
の関係を満たす、上記(2)に記載の太陽電池封止材。
(4)上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)として、1−ブテン由来の構成単位、および/または、1−オクテン由来の構成単位を有する、上記(2)に記載の太陽電池封止材。
(5)上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)が、エチレンに由来する構成単位を80〜90モル%有するものである、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(6)上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の密度が、0.86〜0.89g/cm3である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の記載の太陽電池封止材。
(7)さらにシランカップリング剤(C)を含んでなる、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(8)さらに、上記ポリプロピレン(i)、上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、および上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)および/または、それらの水素添加誘導体(D3)を合計で1〜30重量部含有する、上記(2)〜(7)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の太陽電池封止材を用いて得られた、太陽電池封止用シート。
(10)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の太陽電池封止材料、および/または、前記(9)に記載の太陽電池封止用シートを用いて得られた、太陽電池モジュール。
(11)前記(10)に記載の太陽電池モジュールを用いて得られた、発電設備。
また本発明は、
(12)示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレン、炭素数4〜20のα-オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)および(β)の 合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)、および(B)の合計は、100重量部)含有する、重合体組成物に関する。
さらに本発明は、
(13)プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)1〜40重量部と、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来 の構成単位を10〜25モル%、および、炭素数4〜20のα-オレフィン由来の構成単 位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)60〜99 重量部とを含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)および(ii)の 合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量 部((i)(ii)および、(B)の合計は、100重量部)含有する、重合体組成物に関する。
(3)上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、示差走査型熱量計(DSC)により測定した吸熱曲線において融点Tm(℃)が観測されないか、又は、
融点Tmが観測される場合には、融解熱量ΔHが30J/g以下であり、かつ、プロピレン含量が、
76 ≦ プロピレン含量(モル%) ≦ 90
の範囲内である場合にあっては、プロピレン含量と融解熱量とが、
ΔH(J/g)< 345×Ln(プロピレン含量(モル%))−1492
の関係を満たす、上記(2)に記載の太陽電池封止材。
(4)上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)として、1−ブテン由来の構成単位、および/または、1−オクテン由来の構成単位を有する、上記(2)に記載の太陽電池封止材。
(5)上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)が、エチレンに由来する構成単位を80〜90モル%有するものである、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(6)上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の密度が、0.86〜0.89g/cm3である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の記載の太陽電池封止材。
(7)さらにシランカップリング剤(C)を含んでなる、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(8)さらに、上記ポリプロピレン(i)、上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、および上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)および/または、それらの水素添加誘導体(D3)を合計で1〜30重量部含有する、上記(2)〜(7)のいずれかに記載の太陽電池封止材。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の太陽電池封止材を用いて得られた、太陽電池封止用シート。
(10)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の太陽電池封止材料、および/または、前記(9)に記載の太陽電池封止用シートを用いて得られた、太陽電池モジュール。
(11)前記(10)に記載の太陽電池モジュールを用いて得られた、発電設備。
また本発明は、
(12)示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレン、炭素数4〜20のα-オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)および(β)の 合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)、および(B)の合計は、100重量部)含有する、重合体組成物に関する。
さらに本発明は、
(13)プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)1〜40重量部と、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来 の構成単位を10〜25モル%、および、炭素数4〜20のα-オレフィン由来の構成単 位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)60〜99 重量部とを含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)および(ii)の 合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量 部((i)(ii)および、(B)の合計は、100重量部)含有する、重合体組成物に関する。
以下、(14)〜(16)は、それぞれ本発明の好ましい実施形態の1つである。
(14)さらにシランカップリング剤を含んでなる、上記(12)または(13)に記載の重合体組成物
(15)さらにラジカル開始剤を含んでなる、上記(12)〜(14)のいずれかに記載の重合体組成物。
(16)さらに、石油樹 脂(D1)、テルペン樹脂(D2)および/または、それらの水素添加誘導体(D3)を含有する、上記(12)〜(15)のいずれかに記載の組成物。
(14)さらにシランカップリング剤を含んでなる、上記(12)または(13)に記載の重合体組成物
(15)さらにラジカル開始剤を含んでなる、上記(12)〜(14)のいずれかに記載の重合体組成物。
(16)さらに、石油樹 脂(D1)、テルペン樹脂(D2)および/または、それらの水素添加誘導体(D3)を含有する、上記(12)〜(15)のいずれかに記載の組成物。
本発明によれば、柔軟性、耐熱性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等に優れるとともに、ネックインの低減が可能な太陽電池封止材を得ることができる。この太陽電池封止材は、必要に応じて架橋を省略して生産性を改善することが可能であり、上記の優れた諸特性に加えて、優れた経済性を具備する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)を1〜40重量部、好ましくは1〜30重量部、および、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、および炭素数4〜20のαオレフィン由来の構成単位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を60〜99重量部、好ましくは70〜99重量部含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)し、さらに、(i)と(ii)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部、好ましくは(i)と(ii)との合計95〜60重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜40重量部含有する((i)(ii)および、(B)の合計は、100重量部)太陽電池封止材である。まず、ポリプロピレン(i)、および、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)について説明する。
ポリプロピレン(i)
本発明の太陽電池封止材を構成する成分であるポリプロピレン(i)は、プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるプロピレン(共)重合体である。
本発明の太陽電池封止材を構成する成分であるポリプロピレン(i)は、プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるプロピレン(共)重合体である。
本発明で用いられるポリプロピレン(i)は、上記の条件を満たしていればホモポリプロピレンであっても、プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体であっても、プロピレン・α-オレフィンブロック共重合体であってもよいが、好ましくはホモポリプロピレンあるいはプロピレン・α-オレフィンランダム共重合体である。
本発明で用いられるポリプロピレン(i)は、NMR法により測定したアイソタクティックペンタッド分率が0.94以上、好ましくは0.95以上であることが望ましい。
アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)は、13C−NMRを使用して測定される分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクティック連鎖の存在割合を示しており、プロピレンモノマー単位が5個連続してメソ結合した連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率である。具体的には、13C−NMRスペクトルで観測されるメチル炭素領域の全吸収ピーク中に占めるmmmmピークの分率として算出される値である。
なお、このアイソタクティックペンタッド分率(mmmm)は、通常、以下のようにして測定される。
mmmm分率は、13C−NMRスペクトルにおけるPmmmm(プロピレン単位が5単位連続してアイソタクティック結合した部位における第3単位目のメチル基に由来する吸収強度)およびPW(プロピレン単位の全メチル基に由来する吸収強度)から下記式により求められる。
mmmm分率=Pmmmm/PW
NMR測定は、例えば次のようにして行われる。すなわち、試料0.35gをヘキサクロロブタジエン2.0mlに加熱溶解させる。この溶液をグラスフィルター(G2)で濾過した後、重水素化ベンゼン0.5mlを加え、内径10mmのNMRチューブに装入する。そして日本電子製GX−500型NMR測定装置を用い、120℃で13C−NMR測定を行う。積算回数は、10,000回以上とする。
NMR測定は、例えば次のようにして行われる。すなわち、試料0.35gをヘキサクロロブタジエン2.0mlに加熱溶解させる。この溶液をグラスフィルター(G2)で濾過した後、重水素化ベンゼン0.5mlを加え、内径10mmのNMRチューブに装入する。そして日本電子製GX−500型NMR測定装置を用い、120℃で13C−NMR測定を行う。積算回数は、10,000回以上とする。
本発明で用いられるポリプロピレン(i)のメルトフローレート(MFR;ASTM D1238、230℃、2.16kg荷重下)は、通常、0.01〜400g/10分、好ましくは0.5〜90g/10分である。またDSC測定により得られる融点は、通常120℃以上であり、130℃以上が好ましく、150℃以上が更に好ましい。
このようなMFR値のポリプロピレン(i)からは、流動性が適切な範囲にあり、太陽電池封止剤としての使用に好適なプロピレン重合体組成物が得られる。また、MFR値が400g/10分以下なので、十分な耐衝撃性(IZ衝撃強度)を確保できる。
ポリプロピレン(i)がプロピレン・α-オレフィンランダム共重合体である場合にα-オレフィンとしては、エチレン及び炭素数4〜20のαオレフィンからなる群より選ばれるものが好ましく、これを0.3モル%以上〜10モル%未満の量で、好ましくは0.3〜7モル%、更に好ましくは0.3〜5モル%の量で含有していることが好ましい。
ポリプロピレン(i)の常温n−デカン可溶性分量は、通常0.1〜5重量%、好ましくは、0.1〜3重量%である。常温n−デカン可溶性分量が上記の範囲にあると、耐熱性に特に優れるので好ましい。なおポリプロピレンの常温n-デカン可溶成分含量は、試料ポリプロピレン(i)5gを、沸騰n−デカン200cc中に5時間浸漬して溶解した後、室温まで冷却して、析出した固相をG4ガラスフィルターで濾過した後、乾燥して測定した固相重量から逆算して求めることができる。
上記のような本発明で用いられるポリプロピレン(i)は、種々の方法により製造することができるが、たとえば立体規則性触媒を用いて製造することができる。具体的には、固体状チタン触媒成分と有機金属化合物触媒成分とさらに必要に応じて電子供与体とから形成される触媒を用いて製造することができる。固体状チタン触媒成分としては、具体的に、三塩化チタンまたは三塩化チタン組成物が、比表面積が100m2/g以上である担体に担持された固体状チタン触媒成分、あるいはマグネシウム、ハロゲン、電子供与体(好ましくは芳香族カルボン酸エステルまたはアルキル基含有エーテル)およびチタンを必須成分とし、これらの必須成分が比表面積100m2/g以上である担体に担持された固体状チタン触媒成分が挙げられる。またメタロセン触媒で製造することもできる。これらのうち、特に後者の固体状チタン触媒成分が好ましい。
また有機金属化合物触媒成分としては、有機アルミニウム化合物が好ましく、有機アルミニウム化合物としては具体的に、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライドなどが挙げられる。なお有機アルミニウム化合物は、使用するチタン触媒成分の種類に合わせて適宜選択することができる。
電子供与体としては、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子あるいはホウ素原子などを有する有機化合物を使用することができ、好ましくは上記のような原子を有するエステル化合物およびエーテル化合物などが挙げられる。
このような触媒は、さらに共粉砕等の手法により活性化されてもよく、また上記のようなオレフィンが前重合されていてもよい。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、好ましくは45〜80モル%、更に好ましくは50〜75モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、好ましくは10〜23モル%、更に好ましくは12〜23モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の成分単位(a)を0〜30モル%、好ましくは、0〜25モル%、更に好ましくは、0〜20モル%の量含んでいる。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、好ましくは45〜80モル%、更に好ましくは50〜75モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、好ましくは10〜23モル%、更に好ましくは12〜23モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の成分単位(a)を0〜30モル%、好ましくは、0〜25モル%、更に好ましくは、0〜20モル%の量含んでいる。
このような量でプロピレン成分、エチレン成分、および任意成分として炭素数4〜20のα−オレフィン成分を含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、プロピレン含量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)との相溶性が良好であり、得られるプロピレン系重合体組成物は、優れた透明性、柔軟性、耐熱性、耐傷付性を発揮する傾向がある。
任意成分である炭素数4〜20のα−オレフィンには特に制限はなく、プロピレン、およびエチレンと共重合することが可能な炭素数4〜20のα−オレフィンを適宜使用することができる。中でも好ましいのは、炭素数4〜8のものである。このようなα−オレフィンとして、例えば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられる。なかでも、入手の容易さから1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、および1−オクテンが好ましく、得られる共重合体の柔軟性、透明性の点で1−ブテンおよび1−オクテンが特に好ましい。上記炭素数4〜20のα−オレフィンは、1種類単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が、通常0.01〜10dl/g、好ましくは0.05〜10dl/gの範囲にあることが望ましい。該プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の極限粘度[η]が、前記範囲内にあると、耐候性、耐オゾン性、耐熱老化性、低温特性、耐動的疲労性などの特性に優れたプロピレン・エチレン系共重合体を得ることが容易である。
このプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、JIS K6301に準拠して、JIS3号ダンベルを用い、スパン間:30mm、引っ張り速度:30mm/minで23℃にて測定した、100%歪での応力(m100)が4MPa以下、好ましくは3MPa以下、更に好ましくは2MPa以下である。プロピレン・エチレン系共重合体(ii)がこのような範囲にあると柔軟性、透明性、ゴム弾性に優れる場合が多い。
このプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、X線回折で測定した結晶化度が通常20%以下、好ましくは0〜15%である。またプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は単一のガラス転移温度を有し、かつ示差走査熱量計(DSC)によって測定したガラス転移温度Tgが、通常−10℃以下、好ましくは−15℃以下の範囲にあることが望ましい。該プロピレン・エチレン系共重合体(ii)のガラス転移温度Tgが前記範囲内にあると、耐寒性、低温特性に優れる場合が多い。
このプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、示差走査型熱量計(DSC)における吸熱曲線において融点Tm(℃)が観測されなくとも良いが、融点が観測される場合には、融解熱量ΔH(J/g)が30(J/g)以下であることが好ましい。
さらに、融点が存在し、かつ、プロピレン含量が、
76 ≦ プロピレン含量(モル%) ≦ 90
の範囲内であって、プロピレン含量(モル%)と融解熱量ΔH(J/g)とが以下の関係を満たすことが好ましい。
76 ≦ プロピレン含量(モル%) ≦ 90
の範囲内であって、プロピレン含量(モル%)と融解熱量ΔH(J/g)とが以下の関係を満たすことが好ましい。
ΔH(J/g) < 345×Ln(プロピレン含量(モル%))−1492
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、上記関係を満たすとポリプロピレン(i)との相溶性、および柔軟性が向上するため、熱処理後の白化やシリコンセル割れを有効に防止することができるので、好ましい。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、上記関係を満たすとポリプロピレン(i)との相溶性、および柔軟性が向上するため、熱処理後の白化やシリコンセル割れを有効に防止することができるので、好ましい。
プロピレン含量(モル%)と融解熱量ΔH(J/g)とが上記関係を満たすようなプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、重合の条件を適宜設定して、共重合体の結晶性を低下させることにより、得ることができる。例えば、触媒を適宜選択することによって、結晶性を低下させることが可能であり、この結果、同一のプロピレン含量であっても、融解熱量ΔHが低下し、プロピレン含量(モル%)と融解熱量ΔH(J/g)とが上記関係を満たすプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を得ることができる。結晶性を低下させるために好ましい触媒の一例を、実施例において開示した。
また、重合温度、重合圧力を適宜設定することによって、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の結晶性を調整することもできる。例えば、重合温度を高く設定することで、得られる共重合体の結晶性を低下させることが可能であり、重合圧力を低く設定することでも、得られる共重合体の結晶性を低下させることが可能である。この結果、同一のプロピレン含量であっても、融解熱量ΔHが低下し、プロピレン含量(モル%)と融解熱量ΔH(J/g)とが上記関係を満たすプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を得ることができる。
なお、本明細書において「融点が観測されない」とは、−150〜200℃の範囲において、結晶融解熱が1J/g以上の結晶融解熱ピークが観測されないことをいう。測定条件は、実施例記載のとおりである。
また、GPCにより測定したプロピレン・エチレン系共重合体(ii)の分子量分布(Mw/Mn、ポリスチレン換算、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量)は4.0以下、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下であることが好ましい。
さらに、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、13C−NMRで測定されるトリアドタクティシティー(mm分率)が通常85%以上、好ましくは85〜97.5%、より好ましくは87〜97%、さらに好ましくは90〜97%の範囲にある。トリアドタクティシティー(mm分率)がこの範囲にあると、特に柔軟性と機械強度のバランスに優れるため、本発明に好適である。mm分率は、国際公開2004−087775号パンフレットの21頁7行目から26頁6行目までに記載された方法を用いて測定することができる。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)は、その一部が極性モノマーによりグラフト変性されていてもよい。この極性モノマーとしては、水酸基含有エチレン性不飽和化合物、アミノ基含有エチレン性不飽和化合物、エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボン酸あるいはその誘導体、ビニルエステル化合物、塩化ビニルなどが挙げられる。
変性プロピレン・エチレン系共重合体は、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)に、極性モノマーをグラフト重合させることにより得られる。プロピレン・エチレン系共重合体(ii)に、上記のような極性モノマーをグラフト重合させる際には、極性モノマーは、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)100重量部に対して、通常1〜100重量部、好ましくは5〜80重量部の量で使用される。このグラフト重合は、通常ラジカル開始剤の存在下に行なわれる。
ラジカル開始剤としては、有機過酸化物あるいはアゾ化合物などを用いることができる。ラジカル開始剤は、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)および極性モノマーとそのまま混合して使用することもできるが、少量の有機溶媒に溶解してから使用することもできる。この有機溶媒としては、ラジカル開始剤を溶解し得る有機溶媒であれば特に限定することなく用いることができる。
またプロピレン・エチレン系共重合体(ii)に極性モノマーをグラフト重合させる際には、還元性物質を用いてもよい。還元性物質を用いると、極性モノマーのグラフト量を向上させることができる。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の極性モノマーによるグラフト変性は、従来公知の方法で行うことができ、たとえばプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を有機溶媒に溶解し、次いで極性モノマーおよびラジカル開始剤などを溶液に加え、70〜200℃、好ましくは80〜190℃の温度で、0.5〜15時間、好ましくは1〜10時間反応させることにより行うことができる。
また押出機などを用いて、無溶媒で、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)と極性モノマーとを反応させて、変性プロピレン・エチレン系共重合体(ii)を製造することもできる。この反応は、通常プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の融点以上、具体的には120〜250℃の温度で、通常0.5〜10分間行なわれることが望ましい。
このようにして得られる変性プロピレン・エチレン系共重合体の変性量(極性モノマーのグラフト量)は、通常0.1〜50重量%、好ましくは0.2〜30重量%、さらに好ましくは0.2〜10重量%であることが望ましい。
本発明のプロピレン系重合体組成物に上記の変性プロピレン・エチレン系共重合体が含まれると、他の樹脂との接着性、相溶性に優れ、またプロピレン系重合体組成物から得られた成形体表面の濡れ性が改良される場合がある。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の製造
本発明に係るプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は上記(i)ポリプロピレン製造用メタロセン触媒と同様の触媒を用いて、同様に製造することができる。また、その他の各種メタロセン触媒、各種Ti触媒、各種V触媒を用いて製造することも出来るが、これらに限定されるものではない。
本発明に係るプロピレン・エチレン系共重合体(ii)は上記(i)ポリプロピレン製造用メタロセン触媒と同様の触媒を用いて、同様に製造することができる。また、その他の各種メタロセン触媒、各種Ti触媒、各種V触媒を用いて製造することも出来るが、これらに限定されるものではない。
プロピレン・エチレン系共重合体(ii)を、上記(i)ポリプロピレン製造用メタロセン触媒と同様の触媒を用いて製造することは、後述のプロピレン系重合体組成物(A)を単段重合法または多段重合法で作製する際に便利である。
プロピレン系重合体組成物(A)
本発明の太陽電池封止剤を製造するにあたっては、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、および、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)をどのような順番で配合しても良い。尤も、ポリプロピレン(i)と、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)との相溶性が比較的高いことから、まず、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)からそれらの組成物(以下「プロピレン系重合体組成物(A)」)を製造し、得られたプロピレン系重合体組成物(A)とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)を組み合わせることは、本発明の太陽電池封止剤を製造するための好ましい方法の1つである。
本発明の太陽電池封止剤を製造するにあたっては、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、および、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)をどのような順番で配合しても良い。尤も、ポリプロピレン(i)と、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)との相溶性が比較的高いことから、まず、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)からそれらの組成物(以下「プロピレン系重合体組成物(A)」)を製造し、得られたプロピレン系重合体組成物(A)とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)を組み合わせることは、本発明の太陽電池封止剤を製造するための好ましい方法の1つである。
以下、プロピレン系重合体組成物(A)について説明する。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)は、以下の(ア)、(イ)、(ウ)および(エ)の条件のうち少なくとも1つを充足することが望ましい。(ア)、(イ)、(ウ)および(エ)の条件全てを充足することは特に好ましい。
(ア)トーションモードでの動的粘弾性測定(10rad/s)において、−25℃〜25℃の範囲に損失正接(tanδ)のピークを有し、かつその値が0.5以上であり、
(イ)上記動的粘弾性測定から得られる貯蔵弾性率G’(20℃)とG’(100℃)の比(G’(20℃)/G’(100℃))が5以下であり、
(ウ)JIS K7196に準拠して測定される針侵入温度(℃)が100℃〜168℃であり、
(エ)チャック間30mm、引っ張り速度30mm/minで100%歪みを与え、10分間保持した後に除荷10分後の残留歪みが20%以下。
(ア)トーションモードでの動的粘弾性測定(10rad/s)において、−25℃〜25℃の範囲に損失正接(tanδ)のピークを有し、かつその値が0.5以上であり、
(イ)上記動的粘弾性測定から得られる貯蔵弾性率G’(20℃)とG’(100℃)の比(G’(20℃)/G’(100℃))が5以下であり、
(ウ)JIS K7196に準拠して測定される針侵入温度(℃)が100℃〜168℃であり、
(エ)チャック間30mm、引っ張り速度30mm/minで100%歪みを与え、10分間保持した後に除荷10分後の残留歪みが20%以下。
上記(ア)項において、−25℃〜25℃の範囲で、損失正接(tanδ)は0.5以上であり、好ましくは、0.5〜2.5の範囲にあることが好ましく、更には0.6〜2の範囲にあることが好ましい。−25℃〜25℃範囲での損失正接tanδが0.5以上あるので、柔軟性が十分発現でき、かつ優れた耐傷つき性を示すことができる。
上記(イ)項において、貯蔵弾性率G’(20℃)とG’(100℃)の比(G’(20℃)/G’(100℃))が5以下であり、好ましくは4以下であり、更には3.5以下であることが好ましい。貯蔵弾性率G’(20℃)とG’(100℃)の比(G’(20℃)/G’(100℃))が5以下であるので、表面のベタ感等や、ハンドリングの悪化を抑制し、十分な耐熱性を発現させることが容易である。
上記(ウ)項において、JIS K7196に準拠して測定される針侵入温度(℃)が100℃〜168℃であり、好ましくは120℃〜168℃、更に好ましくは140℃〜168℃の範囲にあることが好ましい。針進入温度が100℃以上あると、太陽電池封止材の耐熱性の向上に寄与できるので好ましい。
上記(エ)項において、長さ50mm、幅が5mmの形状を有する厚さ1mmのダンベル片を標線間30mm、引っ張り速度30mm/minで100%歪みを与え、10分間保持した後に除荷10分後の残留歪みは20%以下であり、好ましくは18%以下、更に好ましくは16%以下であることが好ましい。残留歪みが20%以下であるので、良好なゴム弾性を有する傾向にあり、伸縮性や復元性が要求される場合には、特に有益である。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)は、メルトフローレート(ASTM D 1238、230℃、荷重2.16kg)が、通常0.0001〜1000g/10分、好ましくは0.0001〜900g/10分、さらに好ましくは0.0001〜800g/10分であり、135℃のデカヒドロナフタレン中で測定される極限粘度[η]が、通常0.01〜10dl/g、好ましくは0.05〜10dl/g、さらに好ましくは0.1〜10dl/gである。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)は、示差走査型熱量計(DSC)による吸熱曲線において、100℃以上に融点Tm(℃)の最大ピークが存在し、その融解熱量が5〜40J/gの範囲にあることが好ましく、5〜35J/gの範囲にあることが更に好ましい。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)の最高吸熱ピーク(融点)は、通常130℃以上、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上である。
また、本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)のメルトテンション(MT)は、通常0.5〜10g、好ましくは1〜10gであり、フィルム、チューブ成形性等の成形性に優れている。なお、このメルトテンション(MT)は、メルトテンションテスター[(株)東洋精機製作所製]により、測定温度200℃、押出速度15mm/分の条件下で押し出されるストランドを一定速度(10m/分)で引き取る際にフィラメントにかかる張力として求めた。
プロピレン系重合体組成物(A)の製造
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)等の各成分が上記のような範囲の割合となるように組合せ、種々公知の方法、たとえば、単段重合法、多段重合法、インラインブレンド法等で製造することができる。また、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラブレンダー等で混合する方法、あるいは混合後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等で溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法を採用して製造することができる。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)等の各成分が上記のような範囲の割合となるように組合せ、種々公知の方法、たとえば、単段重合法、多段重合法、インラインブレンド法等で製造することができる。また、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラブレンダー等で混合する方法、あるいは混合後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等で溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法を採用して製造することができる。
本発明において好ましく使用することができるプロピレン系重合体組成物(A)には、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤等の添加剤が必要に応じて配合されていてもよい。また、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)以外の(共)重合体(例えば、プロピレン・ブテン共重合体樹脂、ゴム、エラストマー等)を、配合することもできる。
なお、上述の、ポリプロピレン(i)、および、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)以外の成分は、プロピレン系重合体組成物(A)に直接添加する必要はなく、プロピレン系重合体組成物(A)とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)とを混合した後に添加してもよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体(B)
本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の原料として用いられるα−オレフィンには特に制限はなく、エチレンと共重合することが可能なα−オレフィンを適宜使用することができる。通常は、炭素数が3〜20のα−オレフィンを、1種類単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。なかでも好ましいのは、炭素数が4以上であるα−オレフィンであり、特に好ましいのは、炭素数4〜8のものである。このようなα−オレフィンとして、例えば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられ、これらの1種もしくは2種以上が用いられる。なかでも、入手の容易さから1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、および1−オクテンが好ましく、1−ブテンおよび1−オクテンが特に好ましい。
本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の原料として用いられるα−オレフィンには特に制限はなく、エチレンと共重合することが可能なα−オレフィンを適宜使用することができる。通常は、炭素数が3〜20のα−オレフィンを、1種類単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。なかでも好ましいのは、炭素数が4以上であるα−オレフィンであり、特に好ましいのは、炭素数4〜8のものである。このようなα−オレフィンとして、例えば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられ、これらの1種もしくは2種以上が用いられる。なかでも、入手の容易さから1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、および1−オクテンが好ましく、1−ブテンおよび1−オクテンが特に好ましい。
なお、本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、本発明の目的を損なわない範囲において、エチレンと、α−オレフィン以外の共重合成分を含んでいても良い。このような他の重合性モノマーとしては、たとえばスチレン、ビニルシクロペンテン、ビニルシクロヘキサン、ビニルノルボルナン等のビニル化合物類;酢酸ビニル等のビニルエステル類;
無水マレイン酸等の不飽和有機酸またはその誘導体;ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン等の共役ジエン類;1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペンル−2−ノルボルネン、2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン等の非共役ポリエン類などが挙げられる。
無水マレイン酸等の不飽和有機酸またはその誘導体;ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン等の共役ジエン類;1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペンル−2−ノルボルネン、2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン等の非共役ポリエン類などが挙げられる。
また、本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)のエチレン含量は40モル%より大であれば良く、それ以外に特に制限はないが、50モル%以上、90モル%以下であることが好ましく、80モル%ないし90モル%の範囲であることが特に好ましい。エチレンから導かれる構成単位が90モル%以下だと、エチレン/α−オレフィン系共重合体(B)と共に用いるポリプロピレン(i)、およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)との相溶性が良好であり、柔軟性、透明性、等の点で好ましい。エチレンから導かれる構成単位が50モル%以上であると、得られる樹脂組成物のべたつきを抑制することができ、実用上の価値が高い。さらに詳しくは、炭素数が4以上のα−オレフィンを用いる場合には、エチレンから導かれる構成単位を82〜89モル%、および、炭素数4以上のα−オレフィンから導かれる構成単位を合計18〜11モル%有することが好ましい。炭素数4以上のα−オレフィンの含有量が上記範囲内にあると、柔軟性と低温特性、特に低温における耐衝撃強度とのバランスに優れる点で、好ましい。
本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の密度に特に制限はないが、密度が0.86〜0.89g/cm3の範囲内であると、透明性に優れるという好ましい効果がある。密度は、密度勾配管を用いて、測定することができる。密度は、さらに好ましくは、0.87〜0.89g/cm3、特に好ましくは、0.87〜0.88g/cm3である。
また、本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の分子量は特に制限されるものではないが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した数平均分子量がポリエチレン換算で5,000〜1,000,000であることが好ましく、さらに好ましくは10,000〜600,000である。この数平均分子量が5,000〜1,000,000の範囲では本発明の組成物の特性の改質効果が大きくなるとともに、表面のべたつきの問題を抑えることができる。
本発明において用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の分子量分布(Mw/Mn)には特に制限はないが、3以下であることが好ましい。一般に、分子量分布が小さくなると組成分布も狭くなることが知られており、組成分布が狭いとエチレン・α−オレフィン共重合体(B)とプロピレン系重合体組成物(A)との相溶性が向上することが期待できる。組成分布の指標としてGPCにより分画した高分子量留分10%中の平均α−オレフィン含量(モル%)に対する低分子量留分10%中の平均α−オレフィン含量(モル%)の比を用いることができるが、両者の比が1.2以下のときに透明性、機械的強度特性に優れたものが得られ易く好ましい。
以上述べたエチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法は特に限定されず、チタン系触媒、バナジウム系触媒またはメタロセン系の触媒など種々の触媒を用いて製造することができる。中でも、上述の分子量、分子量分布および組成分布を満たしたエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることが容易なメタロセン系の触媒を用いることが好ましい。
シランカップリング剤(C)
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、さらに、シランカップリング材(C)を含んでいることが望ましい。
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、さらに、シランカップリング材(C)を含んでいることが望ましい。
カップリング剤は、通常ガラス、プラスチック等に対する接着性を向上させることを主たる目的として配合される。本発明では、カップリング剤としては、本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物とガラス、ポリエステル樹脂等の他の層との接着性を向上できるものであれば特に制限無く用いることができるが、シラン系、チタネート系、クロム系の各カップリング剤が好ましく用いられる。特にシラン系のカップリング剤(シランカップリング剤)が好適に用いられる。
シランカップリング剤(C)については公知のものが使用でき、特に制限はないが具体的には、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシーエトキシシラン)、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが使用できる。
シランカップリング剤(C)の配合量は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対してシランカップリング剤(C)が通常0.1〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部である。カップリング剤の配合量が上記範囲にあると、接着性を十分に改善しながら、フィルムの透明性、柔軟性等に悪影響を与えないため好ましい。
ラジカル開始剤
また、シランカップリング剤に代表されるカップリング剤はラジカル開始剤を用いる事により、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の少なくとも1種とグラフト反応させてガラスとのより強固な接着力を発現することが可能となる。本発明で好ましく用いられるラジカル開始剤は、上記(i)、(ii)および(B)の少なくとも1種をカップリング剤でグラフトすることが可能なものであれば良く、その種類には特に制限はない。中でも、有機過酸化物は、ラジカル開始剤として特に好ましく用いられる。この場合、有機過酸化物の量はポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して0〜5重量部程度が望ましい。
また、シランカップリング剤に代表されるカップリング剤はラジカル開始剤を用いる事により、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の少なくとも1種とグラフト反応させてガラスとのより強固な接着力を発現することが可能となる。本発明で好ましく用いられるラジカル開始剤は、上記(i)、(ii)および(B)の少なくとも1種をカップリング剤でグラフトすることが可能なものであれば良く、その種類には特に制限はない。中でも、有機過酸化物は、ラジカル開始剤として特に好ましく用いられる。この場合、有機過酸化物の量はポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して0〜5重量部程度が望ましい。
有機過酸化物としては公知のものを適宜使用することができ、特に制限はないが、好ましい具体例としては、ジラウロイルパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジベンゾイルパーオキサイド、t-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシマレイン酸、1,1-ジ(t-アミルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-アミルパーオキシ)シクロヘキサン、t-アミルパーオキシイソノナノエート、t-アミルパーオキシノルマルオクトエート、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-アミル-パーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシイソノナノエート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、2,2-ジ(ブチルパ-オキシ)ブタン、n-ブチル-4,4-ジ(t-ブチルパ-オキシ)プチレート、メチルエチルケトンパ-オキサイド、エチル3,3-ジ(t-ブチルパ-オキシ)ブチレート、ジクミルパ-オキサイド、t-ブチルクミルパ-オキサイド、ジ-t-ブチルパ-オキサイド、1,1,3,3-テトララメチルブチルハイドロパ-オキサイド、アセチルアセトンパ-オキサイド等が挙げられる。
耐候安定剤
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物には、さらに各種の耐候安定剤を含有することがきる。耐候安定剤の配合量は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、0〜5重量部であることが好ましい。耐候性安定剤を5重量%以下の量で配合すると、耐候安定性を向上する効果を十分に確保し、かつ、太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物の透明性やガラスとの接着性の低下を防ぐことができるので好ましい。
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物には、さらに各種の耐候安定剤を含有することがきる。耐候安定剤の配合量は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、0〜5重量部であることが好ましい。耐候性安定剤を5重量%以下の量で配合すると、耐候安定性を向上する効果を十分に確保し、かつ、太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物の透明性やガラスとの接着性の低下を防ぐことができるので好ましい。
耐候安定剤としては、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤等から選ばれる1種または2種以上の化合物を使用することができる。
紫外線吸収剤としては、具体的には、2-ヒドロキシ-4メトキシベンゾフェノン、2-2-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4-カルボキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-N-オクトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアリゾール系、フェニルサルチレート、p-オクチルフェニルサルチレート等のサリチル酸エステル系のものが用いられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系のものが好ましく使用される。また、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系やホスファイト系のものが使用される。
石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、さらに、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)を合計で1〜30重量部含有することが好ましい。
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、さらに、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)を合計で1〜30重量部含有することが好ましい。
本発明において好ましく使用される石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)は、重量平均分子量が、通常500〜10000、好ましくは500〜7000、更に好ましくは500〜5000である。また、示差走査熱量計(DSC)の吸熱曲線によって得られるガラス転移温度(Tg)が、30〜100℃の範囲、好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは50〜100℃の範囲にあることが好ましい。
このような特性を有する石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)は、耐熱性及び耐変色性に優れ、これを添加することによって、透明性及び耐傷つき性、応力緩和性に優れた材料が得られる。特に本発明の太陽電池用封止材およびこれを構成する重合体組成物においては、その応力吸収能が向上し、太陽電池素子等をより適切に保護することができるので好ましい。
その他の成分
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、以上詳述した諸成分以外の各種成分を、本発明の目的を損なわない範囲において、適宜含有することができる。例えば、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)以外の各種ポリオレフィン、ポリオレフィン以外の各種樹脂および/または各種ゴム、可塑剤、充填剤、顔料、染料、帯電防止剤、抗菌剤、防黴剤、難燃剤、及び分散剤等から選ばれる1種類または2種類以上の添加剤を適宜含有することができるが、これらに限定されない。
本発明の太陽電池封止材およびこれを構成する重合体組成物は、以上詳述した諸成分以外の各種成分を、本発明の目的を損なわない範囲において、適宜含有することができる。例えば、ポリプロピレン(i)、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)、およびエチレン・α−オレフィン共重合体(B)以外の各種ポリオレフィン、ポリオレフィン以外の各種樹脂および/または各種ゴム、可塑剤、充填剤、顔料、染料、帯電防止剤、抗菌剤、防黴剤、難燃剤、及び分散剤等から選ばれる1種類または2種類以上の添加剤を適宜含有することができるが、これらに限定されない。
重合体組成物
本発明の重合体組成物は、柔軟性、耐熱性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等のバランスに優れるうえに配合により接着性、耐候性、耐傷つき性、応力緩和性等の改善が可能であり、レンズ、プリズム、反射防止フィルム、波長選択性光反射フィルム、波長選択性低反射フィルム、透明導電性基板、拡散シート、集光シート、位相差板、光学補償フィルム、液晶パネル基板、反射板、反透過反射板、散乱板、散乱反射電極付き基板、透明電極付き基板、鏡面反射電極付き基板、防曇フィルム、もしくは偏光板、またはこれらの保護層もしくは封止材等の光学用途、コンピュータ、通信機器、もしくは情報端末、またはこれらの部品の保護層、もしくは封止材等の情報用途、家電製品のハウジング、または電子部品の保護層もしくは封止材等の電子用途、およびディスプレイ用のマスキング材用途等に好ましく使用することができる。
本発明の重合体組成物は、柔軟性、耐熱性、応力吸収能、透明性、低温耐衝撃強度等のバランスに優れるうえに配合により接着性、耐候性、耐傷つき性、応力緩和性等の改善が可能であり、レンズ、プリズム、反射防止フィルム、波長選択性光反射フィルム、波長選択性低反射フィルム、透明導電性基板、拡散シート、集光シート、位相差板、光学補償フィルム、液晶パネル基板、反射板、反透過反射板、散乱板、散乱反射電極付き基板、透明電極付き基板、鏡面反射電極付き基板、防曇フィルム、もしくは偏光板、またはこれらの保護層もしくは封止材等の光学用途、コンピュータ、通信機器、もしくは情報端末、またはこれらの部品の保護層、もしくは封止材等の情報用途、家電製品のハウジング、または電子部品の保護層もしくは封止材等の電子用途、およびディスプレイ用のマスキング材用途等に好ましく使用することができる。
太陽電池封止材
本発明の太陽電池封止材は、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)5〜95重量部((i)、(ii)および(B)の合計は100重量部。)、好ましくは、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計95〜60重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)5〜40重量部((i)、(ii)および(B)の合計は100重量部。)を含んでいる。前記(i)、(ii)および(B)の配合量が上記の範囲にあると、シートの成形性が良好であるとともに得られる太陽電池封止用シートの耐熱性、透明性、柔軟性等が良好となり、好ましい。ポリプロピレン(i)および、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計が95重量%以下なので、組成物の柔軟性が良好であり、また5重量%以上なので、強度の低下を防止できて好ましい。ブレンド比は、この範囲内において、目的とする使用形態、要求物性に応じて任意に変えることができる。
本発明の太陽電池封止材は、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)5〜95重量部((i)、(ii)および(B)の合計は100重量部。)、好ましくは、ポリプロピレン(i)およびプロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計95〜60重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)5〜40重量部((i)、(ii)および(B)の合計は100重量部。)を含んでいる。前記(i)、(ii)および(B)の配合量が上記の範囲にあると、シートの成形性が良好であるとともに得られる太陽電池封止用シートの耐熱性、透明性、柔軟性等が良好となり、好ましい。ポリプロピレン(i)および、プロピレン・エチレン系共重合体(ii)の合計が95重量%以下なので、組成物の柔軟性が良好であり、また5重量%以上なので、強度の低下を防止できて好ましい。ブレンド比は、この範囲内において、目的とする使用形態、要求物性に応じて任意に変えることができる。
本発明の太陽電池封止材は、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を上記の量含有しているので、低温耐衝撃強度に優れている。このため、太陽電池封止材をシート、フィルム等の形で使用する場合や、保存する場合にその取り扱いが容易であり、また、それらを用いた製品の歩留まりの向上に寄与することが期待できる。また、本発明の太陽電池封止材は、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を上記の量含有しているので、柔軟性に優れ、太陽電池素子を適切に保護することが可能であり、好ましい。 本発明の太陽電池封止材の製造方法としては通常用いられている方法が利用できるが、ニーダー、ロール、バンバリミキサー、押出機等により溶融ブレンドすることにより製造することが好ましい。
本発明の太陽電池封止材は、正接損失の最大値が、0.1以上であることが望ましい。正接損失の最大値が0.1以上であると、柔軟性に優れるため太陽電池素子を傷つけることがなく好ましい。正接損失は、好ましくは0.1〜3、さらに好ましくは0.2〜2である。
太陽電池封止用シート
本発明の太陽電池封止材を用いて得られた太陽電池封止用シートは、本発明の好ましい実施形態の1つである。この太陽電池封止用シートは、本発明の太陽電池封止材からなる層を、少なくとも1層有する。なお、ここで、「からなる」とは、当該層の全部が本発明の太陽電池封止材で構成されている場合、当該層の一部が本発明の太陽電池封止材で構成されている場合、の双方を含む趣旨である。
本発明の太陽電池封止材を用いて得られた太陽電池封止用シートは、本発明の好ましい実施形態の1つである。この太陽電池封止用シートは、本発明の太陽電池封止材からなる層を、少なくとも1層有する。なお、ここで、「からなる」とは、当該層の全部が本発明の太陽電池封止材で構成されている場合、当該層の一部が本発明の太陽電池封止材で構成されている場合、の双方を含む趣旨である。
上記の本発明の太陽電池封止材からなる層の厚みは、通常0.01mm〜1mm、好ましくは、0.05〜0.8mmである。厚みがこの範囲内であると、ラミネート工程における、ガラス、太陽電池セルの破損が抑制でき、かつ、十分な光線透過率を確保することにより高い光発電量を得ることができるので好ましい。
本発明の太陽電池封止材からなる層の成形方法には特に制限は無いが、公知の各種の成形方法(キャスト成形、押出しシート成形、インフレーション成形、射出成形、圧縮成形、カレンダー成形等)を採用することが可能である。また、その表面にはエンボス加工を施すことが可能であり、エンボス加工によりこの層の表面を装飾することで封止シート同士、または、封止シートと他のシート等とのブロッキングを防止し、さらに、エンボスが、ラミネート時の太陽電池素子等に対するクッションとなって、これらの破損を防止するので好ましい。
本発明の太陽電池封止材からなる層は、厚み0.5mm以下の試料で測定したときの内部ヘイズが1%〜60%、好ましくは1%〜40%の範囲にあることが、望ましい。
本発明の太陽電池封止剤からなる層は、厚さ0.5mmのときの光線透過率(トランス)が75%以上、好ましくは80%以上であることが、望ましい。このような光線透過率を有すると、発電効率の低下が少なく本発明において好適に使用できる。なお、上記光線透過率の測定にあたっては、フィルム表面の凹凸による影響を除去するために、PET等の表面が平滑な離形フィルムで保護しながら160℃以上で加熱加圧後、冷却して得られた所望の厚みのサンプルについて、上記PET等のフィルムを除去した後に測定を行う。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池封止用シートは、本発明の太陽電池封止材からなる層を少なくとも1層有していれば良い。従って、本発明の太陽電池封止材からなる層の層数は、1層であっても良いし、2層以上であっても良い。構造を単純にしてコストを下げる観点、および、層間での界面反射を極力小さくし光を有効に活用する観点等からは、1層であることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池封止用シートは、本発明の太陽電池封止材からなる層のみで構成されていても良いし、本発明の太陽電池封止材を含有する層以外の層(以下、「その他の層」とも言う)を有していても良い。
その他の層の例としては、目的で分類するならば、表面または裏面保護のためのハードコート層、接着層、反射防止層、ガスバリア層、防汚層等を設けることができる。材質で分類するならば、紫外線硬化性樹脂からなる層、熱硬化性樹脂からなる層、ポリオレフィン樹脂からなる層、カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる層、フッ素含有樹脂からなる層、環状オレフィン(共)重合体からなる層、無機化合物からなる層等を設けることができる。
本発明の太陽電池封止材からなる層と、その他の層との位置関係には特に制限はなく、発明の目的との関係で好ましい層構成が適宜選択される。すなわち、その他の層は、2以上の本発明の太陽電池封止材からなる層の間に設けられても良いし、太陽電池封止用シートの最外層に設けられても良いし、それ以外の箇所に設けられても良い。本発明の太陽電池封止材からなる層の片面にのみその他の層が設けられても良いし、両面にその他の沿うが設けられても良い。その他の層の層数に特に制限はなく、任意の数のその他の層を設けることができるし、その他の層を設けなくともよい。
構造を単純にしてコストを下げる観点、および、界面反射を極力小さくし光を有効に活用する観点等からは、その他の層を設けず、本発明の太陽電池封止材からなる層のみで太陽電池封止用シートを作製すればよいし、目的との関係で必要又は有用なその他の層があれば、適宜そのようなその他の層を設ければよい。
他の層を設ける場合の本発明の太陽電池封止材からなる層と他の層との積層方法については特に制限はないが、キャスト成形機、押出しシート成形機、インフレーション成形機、射出成形機等の公知の溶融押出機を用いて共押出して積層体を得る方法、あるいはあらかじめ成形された一方の層上に他方の層を溶融あるいは加熱ラミネートして積層体を得る方法が好ましい。また、適当な接着剤(たとえば、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂(たとえば、三井化学社製のアドマー、三菱化学社製のモディックなど)、不飽和ポリオレフィンなどの低(非)結晶性軟質重合体、エチレン/アクリル酸エステル/無水マレイン酸3元共重合体(たとえば、住化シーディエフ化学製のボンダインなど)をはじめとするアクリル系接着剤、エチレン/酢酸ビニル系共重合体またはこれらを含む接着性樹脂組成物など)を用いたドライラミネート法あるいはヒートラミネート法などにより積層してもよい。接着剤としては、120℃〜150℃程度の耐熱性があるものが好ましく使用され、ポリエステル系あるいはポリウレタン系接着剤などが好適なものとして例示される。また、両層の接着性を改良するために、たとえば、シラン系カップリング処理、チタン系カップリング処理、コロナ処理、プラズマ処理等を用いても良い。
本発明の太陽電池封止用シートは、厚み0.5mm以下の試料で測定したときの内部ヘイズが1%〜60%、好ましくは5%〜50%の範囲にあることが望ましい。
太陽電池モジュール
本発明の太陽電池封止材および、本発明の好ましい実施形態である太陽電池封止用シートは、上述のような優れた特性を有する。従って、かかる太陽電池封止材および/または太陽電池封止用シートを用いて得られた太陽電池モジュールは、本発明の効果を活用することが可能であり、本発明の好ましい実施形態の1つである。
本発明の太陽電池封止材および、本発明の好ましい実施形態である太陽電池封止用シートは、上述のような優れた特性を有する。従って、かかる太陽電池封止材および/または太陽電池封止用シートを用いて得られた太陽電池モジュールは、本発明の効果を活用することが可能であり、本発明の好ましい実施形態の1つである。
太陽電池モジュールは、通常、多結晶シリコン等により形成された太陽電池素子を太陽電池封止用シートで挟み積層し、さらに表裏両面を保護シートでカバーした構造になっている。すなわち典型的な太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール用保護シート(表面保護シート)/太陽電池封止用シート/太陽電池素子/太陽電池封止用シート/太陽電池モジュール用保護シート(裏面保護シート)という構成になっている。尤も、本発明の好ましい実施形態の1つである太陽電池モジュールは、上記の構成には限定されず、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の層の一部を適宜削除し、または、上記以外の層を適宜設けることができる。典型的には、接着層、衝撃吸収層、コーティング層、反射防止層、裏面再反射層、光拡散層等を設けることができるがこれらに限定されない。これらの層を設ける位置には特に限定はなく、そのような層を設ける目的、および、そのような層の特性を考慮のうえ、適切な位置に設けることができる。
太陽電池モジュール用表面保護シート
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおいて好ましく用いられる太陽電池モジュール用表面保護シートには特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能を具備することが好ましい。また、太陽光を有効に活用するために、光学ロスの小さい、透明性の高いシートであることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおいて好ましく用いられる太陽電池モジュール用表面保護シートには特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能を具備することが好ましい。また、太陽光を有効に活用するために、光学ロスの小さい、透明性の高いシートであることが好ましい。
上記太陽電池モジュールに好適に用いられる太陽電池モジュール用表面保護シートの材料としては、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、環状オレフィン(共)重合体等からなる樹脂フイルムの他、ガラス基板などが挙げられる。
樹脂フィルムとして特に好適なのは、透明性、強度、コスト等の点で優れたポリエステル樹脂、とりわけポリエチレンテレフタレート樹脂である。
また、特に耐侯性の良いフッ素樹脂も好適に用いられる。具体的には、四フッ化エチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリ四フッ化エチレン樹脂(TFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂(CTFE)がある。耐候性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性および機械的強度の両立では四フッ化エチレン−エチレン共重合体が優れている。また、封止材層等の他の層を構成する材料との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理を表面保護シートに行うことが望ましい。また、機械的強度向上のために延伸処理が施してあるシート、例えば2軸延伸のポリプロピレンシートを用いることも可能である。
太陽電池モジュール用表面保護シートとしてガラスを用いる場合には、波長350乃至1400nmの光の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。かかるガラス基板としては赤外部の吸収の少ない白板ガラスを使用するのが一般的であるが、青板ガラスであっても厚さが3mm以下であれば太陽電池モジュールの出力特性への影響は少ない。また、ガラス基板の機械的強度を高めるために熱処理により強化ガラスを得ることができるが、熱処理なしのフロート板ガラスを用いてもよい。また、ガラス基板の受光面側に反射を抑えるために反射防止のコーティングをしても良い。
太陽電池モジュール用裏面保護シート
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおいて用いられる太陽電池モジュール用裏面保護シートには特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、上述の表面保護シートと同様に、耐候性、機械強度等の諸特性を求められる。従って、表面保護シートと同様の材質で太陽電池モジュール用裏面保護シートを構成しても良い。すなわち、表面保護シートにおいて用いることができる上述の各種材料を、裏面保護シートにおいても用いることができる。特に、ポリエステル樹脂、およびガラスを好ましく用いることができる。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおいて用いられる太陽電池モジュール用裏面保護シートには特に制限はないが、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、上述の表面保護シートと同様に、耐候性、機械強度等の諸特性を求められる。従って、表面保護シートと同様の材質で太陽電池モジュール用裏面保護シートを構成しても良い。すなわち、表面保護シートにおいて用いることができる上述の各種材料を、裏面保護シートにおいても用いることができる。特に、ポリエステル樹脂、およびガラスを好ましく用いることができる。
また、裏面保護シートは、太陽光の通過を前提としないため、表面保護シートで求められていた透明性は必ずしも要求されない。そこで、太陽電池モジュールの機械的強度を増すために、あるいは、温度変化による歪、反りを防止するために、補強板を張り付けても良い。例えば、鋼板、プラスチック板、FRP(ガラス繊維強化プラスチック)板等を好ましく使用することができる。
太陽電池素子
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおける太陽電池素子は、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば特に制限はなく、たとえば、シリコン(単結晶系、多結晶系、非結晶(アモルファス)系)太陽電池、化合物半導体(3−5族、2−6族、その他)太陽電池、湿式太陽電池、有機半導体太陽電池などを用いることができる。この中では発電性能とコストとのバランスなどの観点から、多結晶シリコン太陽電池が好ましい。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおける太陽電池素子は、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば特に制限はなく、たとえば、シリコン(単結晶系、多結晶系、非結晶(アモルファス)系)太陽電池、化合物半導体(3−5族、2−6族、その他)太陽電池、湿式太陽電池、有機半導体太陽電池などを用いることができる。この中では発電性能とコストとのバランスなどの観点から、多結晶シリコン太陽電池が好ましい。
シリコン、化合物半導体とも、太陽電池素子として優れた特性を有しているが、外部からの応力、衝撃等により破損しやすいことで知られている。本発明の太陽電池封止材は、柔軟性に優れているので、太陽電池素子への応力、衝撃等を吸収して、太陽電池素子の破損を防ぐ効果が大きい。従って、本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールにおいては、本発明の太陽電池封止材からなる層が、直接太陽電池素子と接合されていることが望ましい。
また、太陽電池封止材が熱可塑性を有していると、一旦太陽電池モジュールを作製した後であっても、比較的容易に太陽電池素子を取り出すことが可能であり、リサイクル性に優れている。本発明の太陽電池封止材の必須成分は熱可塑性を有しているので、太陽電池封止材全体としても熱可塑性を付与することが容易であり、リサイクル性の観点からも好ましい。
発電設備
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールは、生産性、発電効率、寿命等に優れている。このため、この様な太陽電池モジュールを用いた発電設備は、コスト、発電効率、寿命等に優れ、実用上高い価値を有する。
本発明の好ましい実施形態である太陽電池モジュールは、生産性、発電効率、寿命等に優れている。このため、この様な太陽電池モジュールを用いた発電設備は、コスト、発電効率、寿命等に優れ、実用上高い価値を有する。
上記の発電設備は、家屋の屋根に設置する、キャンプなどアウトドア向けの移動電源として利用する、自動車バッテリーの補助電源として利用する等の、屋外、屋内を問わず長期間の使用に好適である。
[実施例]
以下、本発明を、実施例を用いて、より具体的に説明する。但し、本発明の範囲は、いかなる意味においても実施例により制限されない。
(測定方法)
以下の実施例、比較例中においては、以下の方法で、諸特性の測定を行った。
・組成
定法の13C−NMR測定を行い、測定結果からポリマ−の組成を算出した。
・融点(DSC曲線)
DSCの吸熱曲線を求め、最大ピーク位置の温度をTmとする。
[実施例]
以下、本発明を、実施例を用いて、より具体的に説明する。但し、本発明の範囲は、いかなる意味においても実施例により制限されない。
(測定方法)
以下の実施例、比較例中においては、以下の方法で、諸特性の測定を行った。
・組成
定法の13C−NMR測定を行い、測定結果からポリマ−の組成を算出した。
・融点(DSC曲線)
DSCの吸熱曲線を求め、最大ピーク位置の温度をTmとする。
測定は、試料をアルミパンに詰め、100℃/分で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持したのち、100℃/分で−150℃まで10℃/minで降温し、ついで10℃/分で昇温する際の吸熱曲線より求めた。
・密度
190℃、2.16kg荷重におけるMFR測定後のストランドを、1時間かけて室温まで徐冷したのち、密度勾配管法により測定した。
・透明性(内部ヘイズ)
厚さ1mmの試験片を所定のセルに充填されたベンジルアルコールの中に浸漬させて、日本電色工業(株)製のデジタル濁度計「NDH-20D」にて測定した。
・柔軟性
JIS K6301に準拠して、JIS3号ダンベルを用い、スパン間:30mm、引っ張り速度:30mm/minで、23℃にて測定した。
・耐熱性
JIS K7196に準拠し、厚さ1mmの試験片を用いて、昇温速度5℃/minで1.8mmφの平面圧子に2kg/cm2の圧力をかけ、TMA曲線より、針進入温度(℃)を求めた。
・損失正接(tanδ)
レオメトリック社製RDS-IIを用いて、幅10mm、長さ38mm間でのトーションモード(ねじり)で、昇温速度2℃/minで、−100℃か100℃まで10rad/sにて測定した。
・低温耐衝撃強度
プレス温度200℃にて厚さ3mmのプレスシートを作成し、ASTM D256に準拠してアイゾット衝撃強度(IZ)の測定を行った。
・ネックイン評価
幅250mmのT−ダイスを用いて厚さ0.5mmのシート成形を行った。
・密度
190℃、2.16kg荷重におけるMFR測定後のストランドを、1時間かけて室温まで徐冷したのち、密度勾配管法により測定した。
・透明性(内部ヘイズ)
厚さ1mmの試験片を所定のセルに充填されたベンジルアルコールの中に浸漬させて、日本電色工業(株)製のデジタル濁度計「NDH-20D」にて測定した。
・柔軟性
JIS K6301に準拠して、JIS3号ダンベルを用い、スパン間:30mm、引っ張り速度:30mm/minで、23℃にて測定した。
・耐熱性
JIS K7196に準拠し、厚さ1mmの試験片を用いて、昇温速度5℃/minで1.8mmφの平面圧子に2kg/cm2の圧力をかけ、TMA曲線より、針進入温度(℃)を求めた。
・損失正接(tanδ)
レオメトリック社製RDS-IIを用いて、幅10mm、長さ38mm間でのトーションモード(ねじり)で、昇温速度2℃/minで、−100℃か100℃まで10rad/sにて測定した。
・低温耐衝撃強度
プレス温度200℃にて厚さ3mmのプレスシートを作成し、ASTM D256に準拠してアイゾット衝撃強度(IZ)の測定を行った。
・ネックイン評価
幅250mmのT−ダイスを用いて厚さ0.5mmのシート成形を行った。
ネックイン(mm)=250mm−フィルム幅(mm)
(使用した材料)
以下の実施例および比較例において、サンプルの作製に使用した樹脂の種類、製法、物性等は、以下のとおりである。
(i−1)ポリプロピレン
プライムポリマー(株)製、アイソタクティックポリプロピレンF327D(MFR=7g/10min、Tm=139℃、プロピレン含量=95.2モル%、mmmm分率=96.5%)を使用した。
(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体
以下のようにして得られ、以下のような物性を有するプロピレン・エチレン・ブテン共重合体を使用した。
(使用した材料)
以下の実施例および比較例において、サンプルの作製に使用した樹脂の種類、製法、物性等は、以下のとおりである。
(i−1)ポリプロピレン
プライムポリマー(株)製、アイソタクティックポリプロピレンF327D(MFR=7g/10min、Tm=139℃、プロピレン含量=95.2モル%、mmmm分率=96.5%)を使用した。
(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体
以下のようにして得られ、以下のような物性を有するプロピレン・エチレン・ブテン共重合体を使用した。
充分に窒素置換した2000mlの重合装置に、917mlの乾燥ヘキサン、85gの1−ブテンとトリイソブチルアルミニウム(1.0mmol)を常温で仕込んだ後、重合装置内温を65℃に昇温し、プロピレンで系内の圧力を0.77MPaになるように加圧した後に、エチレンで、系内圧力を0.78MPaに調整した。次いで、ジメチルメチレン(3−tert−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニルジルコニウムジクロライド0.002mmolとアルミニウム換算で0.6mmolのメチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社製)を接触させたトルエン溶液を重合器内に添加し、内温65℃、系内圧力を0.78MPaにエチレンで保ちながら20分間重合し、20mlのメタノールを添加し重合を停止した。脱圧後、2Lのメタノール中で重合溶液からポリマーを析出し、真空下130℃、12時間乾燥した。
得られたポリマーは、60.4gであり、極限粘度[η]が1.81dl/gであり、ガラス転移温度Tgは−27℃であり、エチレン含量は13モル%であり、ブテン含量は19モル%であり、mm分率は92.7%であり、GPCにより測定した分子量分布(Mw/Mn)は2.4であった。またDSC測定による融解熱量は明瞭な融解ピークは確認できなかった。
(ii−2)プロピレン・エチレン系共重合体
容量約4リットルのステンレス製反応器に窒素雰囲気下、精製トルエン2.5リットルを入れ、窒素の供給を止めた後、エチレンを0.15リットル/時間の速度で、プロピレンを3リットル/時間の速度で、水素(0℃、1気圧)を0.26リットル/分の速度で、トルエンを13リットル/時間の速度で、それぞれ供給した。
(ii−2)プロピレン・エチレン系共重合体
容量約4リットルのステンレス製反応器に窒素雰囲気下、精製トルエン2.5リットルを入れ、窒素の供給を止めた後、エチレンを0.15リットル/時間の速度で、プロピレンを3リットル/時間の速度で、水素(0℃、1気圧)を0.26リットル/分の速度で、トルエンを13リットル/時間の速度で、それぞれ供給した。
これを80℃に昇温しながら、ハフニウムピリジルアミン触媒のヘプタン溶液(0.0002mM/ml)を1.5ml、アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)メチルビス水素化タロウアルキルボレート)のトルエン溶液(0.0002mM/ml)を3ml加え、PMAOの0.01ミリモル/mlトルエン溶液をアルミニウム原子に換算してその量が0.01ミリモルとなるよう1ml加え、80℃で1時間保持することによりプロピレンとエチレンの共重合を行った。この間、上記の速度で、プロピレン、エチレン、水素、トルエンを供給し続け、全圧を4MPaに保った。イソブチルアルコールを添加することで重合を停止し、反応器内を窒素で置換した後内容液を20リットルのメタノール中に投入し、ポリマーを析出させた。これを濾別後、減圧乾燥してプロピレン・エチレン共重合体4.6gを得た。135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]は、2.2dl/gであり、ガラス転移温度Tgは−27℃であり、エチレン含量は16モル%であり、mm分率は93.2%であり、GPCによる分子量分布は2.6であった。またDSC測定により、融点の最大ピーク温度を52℃に有し、かつ40℃〜120℃までブロードな融点を有し、その融解熱量ΔHは20J/gであった。
(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体
三井化学(株)製、エチレン・ブテン共重合体(密度=0.885g/cm3、エチレン含量88モル%、ブテン含量12モル%、MFR=4g/10min)を、使用した。(C−1)シランカップリング剤
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM503、信越化学(株)製)を使用した。
(D3−1)水添テルペン樹脂
水添テルペン樹脂(ヤスハラケミカル(株)製、P125、Tg=68℃、平均分子量1100)を使用した。
[実施例1]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体
三井化学(株)製、エチレン・ブテン共重合体(密度=0.885g/cm3、エチレン含量88モル%、ブテン含量12モル%、MFR=4g/10min)を、使用した。(C−1)シランカップリング剤
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM503、信越化学(株)製)を使用した。
(D3−1)水添テルペン樹脂
水添テルペン樹脂(ヤスハラケミカル(株)製、P125、Tg=68℃、平均分子量1100)を使用した。
[実施例1]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
得られたシートの物性は、表1のとおりであった。
[実施例2]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部の合計量100重量部に対して(D3−1)水添テルペン樹脂を10重量部含有するブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
[実施例2]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部の合計量100重量部に対して(D3−1)水添テルペン樹脂を10重量部含有するブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
得られたシートの物性は、表1のとおりであった。
[実施例3]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部の合計量100重量部に対して(C−1)γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを0.5重量部含有するブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
[実施例3]
(i−1)ポリプロピレン15重量部、(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部の合計量100重量部に対して(C−1)γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを0.5重量部含有するブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
得られたシートの物性は、表1のとおりであった。
[実施例4]
(i−1)アイソタクティックポリプロピレン15重量部、(ii−2)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
[実施例4]
(i−1)アイソタクティックポリプロピレン15重量部、(ii−2)プロピレン・エチレン系共重合体60重量部、および(B−1)エチレン・α−オレフィン共重合体25重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
得られたシートの物性は、表1のとおりであった。
[比較例1]
(i−1)アイソタクティックポリプロピレン20重量部、および(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体80重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
[比較例1]
(i−1)アイソタクティックポリプロピレン20重量部、および(ii−1)プロピレン・エチレン系共重合体80重量部のブレンド物から、シート成形機を用いて200℃にて、厚み0.5mmのシートを作成した。
得られたシートの物性は、表1のとおりであった。
Claims (16)
- 示差走査熱量計で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレンおよび炭素数4〜20のα―オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンとの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)と(β)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)および(B)の合計は、100重量部)含有する太陽電池封止材。
- プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)を1〜40重量部、およびプロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来の構成単位を10〜25モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)を60〜99重量部含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)と(ii)との合計95〜5重量部に対して、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((i)、(ii)および(B)との合計は100重量部)含有する太陽電池封止材。
- 上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、示差走査型熱量計(DSC)により測定した吸熱曲線において融点Tm(℃)が観測されないか、又は、
融点Tmが観測される場合には、融解熱量ΔHが30J/g以下であり、かつ、プロピレン含量が、
76 ≦ プロピレン含量(モル%) ≦ 90
の範囲内である場合にあっては、プロピレン含量と融解熱量とが、
ΔH(J/g)< 345×Ln(プロピレン含量(モル%))−1492
の関係を満たす、請求項2に記載の太陽電池封止材。 - 上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)が、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位(a)として、1−ブテン由来の構成単位、および/または、1−オクテン由来の構成単位を有する、請求項2に記載の太陽電池封止材。
- 上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)が、エチレンに由来する構成単位を80〜90モル%有するものである、請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池封止材。
- 上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の密度が、0.86〜0.89g/cm 3である、請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池封止材。
- さらにシランカップリング剤(C)を含んでなる、請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池封止材。
- さらに、上記ポリプロピレン(i)、上記プロピレン・エチレン系共重合体(ii)および上記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の合計100重量部に対して、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)、または該水素添加誘導体(D3)を合計で1〜30重量部含有する、請求項2〜7のいずれかに記載の太陽電池封止材。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池封止材を用いて得られた太陽電池封止用シート。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池封止材料および請求項9に記載の太陽電池封止用シート、または請求項9に記載の太陽電池封止用シートを用いて得られた、太陽電池モジュール。
- 請求項10に記載の太陽電池モジュールを用いて得られた発電設備。
- 示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃以上であるプロピレン系重合体(α)0〜90重量部と、プロピレンと、エチレン、炭素数4〜20のα-オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種のオレフィンの共重合体であって、ショアA硬度が30〜80であり示差走査熱量計(DSC)で観測した融点が100℃未満であるか、融点が観測されないプロピレン系共重合体(β)10〜100重量部((α)と(β)との合計は100重量部)とを含有し、さらに、(α)および(β)の 合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量部((α)、(β)および(B)の合計は、100重量部)含有する重合体組成物。
- プロピレン由来の構成単位の含有量が90モル%より大であるポリプロピレン(i)1〜40重量部と、プロピレン由来の構成単位を45〜90モル%、エチレン由来 の構成単位を10〜25モル%、および、炭素数4〜20のα-オレフィン由来の構成単 位(a)を0〜30モル%含有するプロピレン・エチレン系共重合体(ii)60〜99 重量部とを含有し((i)と(ii)との合計は100重量部)、さらに、(i)および(ii)の
合計95〜5重量部に対して、エチレン・α-オレフィン共重合体(B)を5〜95重量
部((i)(ii)および、(B)の合計は、100重量部)含有する重合体組成物。 - さらにシランカップリング剤を含んでなる、請求項12または13に記載の重合体組成物。
- さらにラジカル開始剤を含んでなる、請求項12〜14のいずれかに記載の重合体組成物。
- さらに、石油樹脂(D1)、テルペン樹脂(D2)およびそれらの水素添加誘導体(D3)、または該水素添加誘導体(D3)を含有する、請求項12〜15のいずれかに記載の重合体組成物。
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