JPWO2010055840A1 - 太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
(式中、R1は炭素原子数8〜14の分岐状の脂肪族アルキル基であり、3個のR1は同一でも異なっていても良い)で表されるホスファイト化合物を含むことを特徴とする太陽電池用封止膜によって達成される。特定のホスファイト化合物を架橋促進剤として添加することにより、シランカップリング剤の影響による架橋速度の低下を抑制するともに、有機過酸化物の添加量を抑えてブリスターの発生を防止することができる。
(1)前記ホスファイト化合物がトリスイソデシルホスファイトであることを特徴とする。トリスイソデシルホスファイトは環境ホルモン物質に該当することがなく安全性が高いので、より好ましい太陽電池用封止膜とすることができる。
(2)前記ホスファイト化合物を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.01〜5質量部含むことを特徴とする。
(3)前記ホスファイト化合物のリン原子(P)と、前記シランカップリング剤のアルコキシル基が結合するケイ素原子(Si)との原子比(Si/P)が0.1〜41となるように、前記ホスファイト化合物と前記シランカップリング剤を含んでいることを特徴とする。
(4)前記ホスファイト化合物のリン原子(P)と、前記シランカップリング剤のアルコキシル基が結合するケイ素原子(Si)との原子比(Si/P)が0.1〜36となるように、前記ホスファイト化合物と前記シランカップリング剤を含んでいることを特徴とする。ホスファイト化合物とシランカップリング剤の含有率を上記原子比となるようにすることで、更に適正に架橋速度の低下を抑制し、接着力を維持することができ、より好ましい太陽電池用封止膜とすることができる。
(5)前記シランカップリング剤を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.05〜1質量部含むことを特徴とする。
(6)前記ホスファイト化合物を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.05〜1質量部含むことを特徴とする。
(7)透明であることを特徴とする。本発明の太陽電池用封止膜はブリスターの発生が抑制され、光透過性の低下が防止されているので、光透過性の低下が問題となる透明な太陽電池用封止膜に適している。
前記ホスファイト化合物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体の有機過酸化物による架橋形成を促進することができる。ホスファイト化合物は、リン原子に、酸素原子を介して、炭化水素基が3個結合したものである。本発明におけるホスファイト化合物としては、下記式(I)
前記シランカップリング剤は、エチレン−酢酸ビニル共重合体の接着力を向上することができる。シランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプト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、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤は、単独で使用しても、又は2種以上組み合わせて使用しても良い。また、シランカップリング剤の含有量は、エチレン−酢酸ビニル共重合体100質量部に対して0.01〜5質量部であることが好ましく、特に0.05〜1質量部が好ましい。
前記エチレン−酢酸ビニル重合体(EVAともいう)を主成分とすることで、透明性、接着性に優れる封止膜を得ることができる。前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、好ましくは20〜35質量部、より好ましくは20〜30質量部、特に好ましくは24〜28質量部である。酢酸ビニルの含有量が、20質量部未満であると高温で架橋硬化させる場合に得られる封止膜の透明度が充分でない恐れがあり、35質量部を超えると太陽電池において封止膜と保護部材との界面で発泡が生じやすくなる恐れがある。
前記有機過酸化物は、架橋剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体の架橋構造を形成することができ、接着力、透明性、耐湿性、耐貫通性が改善された太陽電池用封止膜を得ることができる。
本発明の太陽電池用封止膜は、必要に応じて、さらに架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−酢酸ビニル共重合体のゲル分率を向上させ、封止膜の接着性及び耐久性を向上させることができる。
本発明の封止膜は、膜の種々の物性(機械的強度、接着性、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等)の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び/又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれエチレン−酢酸ビニル共重合体100質量部に対してそれぞれ一般に0.5〜5.0質量部、特に1.0〜4.0質量部含まれていることが好ましい。
表1に示す配合で各材料をロールミルに供給し、70℃で、混練して太陽電池用封止膜組成物を調製した。前記太陽電池用封止膜組成物を、70℃で、カレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜(厚さ0.6mm)を作製した。
材料および配合を、それぞれ表1に示す通りにした以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜組成物を調製し、これを用いて太陽電池用封止膜を作製した。
(1)架橋速度
上記で作成した各太陽電池用封止膜をオーブンにて、160℃で架橋反応を行い、一定時間毎に約1g精秤し、ソックスレー抽出器を用いて熱キシレンで6時間抽出処理した後、生じたゲル成分を80℃で12時間以上乾燥して秤量した。封止膜に対するゲル成分の質量%を算出し、その数値が80%に達する架橋時間を架橋速度とした。架橋時間の判定基準は10分以下が合格とした。
(2)接着力
接着力は180°ピール試験(JIS K 6584、1994年)により評価した。180°ピール試験は、具体的には、下記手順に従って図2に示すように行った。
ガラス基板21、上記各太陽電池用封止膜23及びPETフィルム(厚さ50μm、幅10cm)22をこの順で積層し、得られた積層体を真空ラミネーターで真空脱気し、100℃の温度で予備圧着した後、さらにオーブンに入れ、温度155℃の条件で4分間加圧加熱処理した。次に、23℃、50%RH雰囲気下で、積層体を24時間放置した後、太陽電池用封止膜23とPETフィルム22との間の一部を剥離して、PETフィルム22を180°折り返して引張試験機(島津製作所社製、オートグラフ)を用いて引っ張り速度100mm/分時の引き剥がし力をPET接着力[N/cm]として測定した。接着力の判定基準は10N/cm以上が合格とした。
(3)ブリスター性(ガス発生による膨れ)
ガラス基板、上記各太陽電池用封止膜、太陽電池セル、同太陽電池用封止膜、ガスバリア層(テドラー(フッ化ポリエチレンフィルム(デュポン社製))/アルミ箔/テドラー)をこの順で積層し、得られた積層体を真空ラミネーターで真空脱気し、160℃のオーブンに静置し、ガス発生による膨れが発生するまでの時間を測定した。ブリスター性の判定基準は45分以上が合格とした。
(4)紫外線安定性
上記各太陽電池用封止膜に対して、アイスーパーUVテスター(岩崎電気社製)を用い、照射強度1000W/m2、150時間照射した。各封止膜について色差計(カラーコンピューターSM−5−IS−2B(スガ試験機社製))で黄変度(YI)を測定し、初期黄変度(ΔYI)を差し引いた黄変度変化(ΔYI)を求めた。
(評価結果)
上記各評価の結果を表1に示す。実施例1及び比較例1〜3において、EVA100質量部に対して、各種ホスファイト化合物を0.3質量部配合した太陽電池用封止膜を評価した。架橋速度、接着力、ブリスター性については、同等であったが、紫外線安定性については、実施例1の分岐状トリアルキルホスファイトが、芳香族炭化水素基を含む比較例1〜3より黄変度変化が小さく、優れていた。一方、ホスファイト化合物を配合していない比較例4では、架橋速度を維持するために有機過酸化物の配合量を増加しているため、ブリスター性が不合格であった。有機過酸化物の配合量を増加しない場合は、比較例5のように架橋速度が不合格であった。また、ホスファイト化合物を配合しても、第2級ホスファイト化合物を配合した場合は、比較例6に示した通り、比較例2と同様に架橋速度が不合格であった。これはホスファイト化合物の加水分解が進み、架橋速度を促進する効果が不十分であったためと考えられた。
12、22 裏面側保護部材
13A 表面側封止膜
13B 裏面側封止膜
14 太陽電池用セル
21 ガラス基板
22 PETフィルム
23 太陽電池用封止膜
Claims (8)
- 前記ホスファイト化合物がトリスイソデシルホスファイトであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ホスファイト化合物を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.01〜5質量部含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ホスファイト化合物のリン原子(P)と、前記シランカップリング剤のアルコキシル基が結合するケイ素原子(Si)との原子比(Si/P)が0.1〜41となるように、前記ホスファイト化合物と前記シランカップリング剤を含んでいることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ホスファイト化合物のリン原子(P)と、前記シランカップリング剤のアルコキシル基が結合するケイ素原子(Si)との原子比(Si/P)が0.1〜36となるように、前記ホスファイト化合物と前記シランカップリング剤を含んでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記シランカップリング剤を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.05〜1質量部含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ホスファイト化合物を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.05〜1質量部含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
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