JPWO2010140384A1 - 太陽電池封止膜の保存用または運搬用包装体、および太陽電池封止膜の保存または運搬方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]シラン化合物および/またはシラン変性樹脂を含む太陽電池封止膜と、前記太陽電池封止膜を包装する包装袋と、を含んでなる包装体であって、前記包装体の内部の絶対湿度が1〜15g/m3である、太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
a)密度が900〜940kg/m3である。
b)示差走査熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が90〜125℃である。
c)JIS K−6721に準拠し、190℃、2.16kg荷重にて測定されるメルトフローレート(MFR2)が0.1〜100g/10分である。
d)Mw/Mnの値が1.2〜3.5である。
e)金属残渣が50重量ppm以下である。
太陽電池封止膜は、主たる構成成分となる樹脂と、接着性付与剤と、必要に応じて配合される各種添加剤と、を含むものである。なお、接着性付与剤は、シラン変性剤で変性させたシラン変性樹脂であってもよい。また、接着性付与剤としてシラン変性樹脂を用いた場合は、このシラン変性樹脂自体を主たる構成成分となる樹脂として用いることができる。
a)密度が900〜940kg/m3である。
b)示差走査熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が90〜125℃である。
c)JIS K−6721に準拠し、190℃、2.16kg荷重にて測定されるメルトフローレート(MFR2)が0.1〜100g/10分である。
d)Mw/Mnの値が1.2〜3.5である。
e)金属残渣が50ppm以下である。
エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は900〜940kg/m3であり、好ましくは900〜935kg/m3、さらに好ましくは900〜930kg/m3、より好ましくは900〜925kg/m3、特に好ましくは905〜925kg/m3、最も好ましくは905〜923kg/m3である。エチレン・α−オレフィン共重合体の密度が900kg/m3未満であると、太陽電池封止膜の耐熱性が低下する傾向にある。このため、太陽電池モジュールを傾けた状態で発電した場合、ガラスや電極が徐々に滑ってしまいガラスが滑り落ちてしまうことがある。一方、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度が940kg/m3超であると、太陽電池封止膜の柔軟性が低下し、太陽電池モジュールをラミネートする際に結晶セルの割れや銀電極の剥離が生ずることがある。また、ラミネート成形時の温度を高くする必要性が生ずる場合がある。
示差走査熱量測定(DSC)に基づくエチレン・α−オレフィン共重合体の融解ピーク温度は90〜125℃であり、好ましくは90〜120℃、さらに好ましくは90〜115℃である。エチレン・α−オレフィン共重合体の融解ピーク温度が90℃未満であると、太陽電池封止膜の耐熱性が低下する傾向にある。このため、太陽電池モジュールを傾けた状態で発電した場合、ガラスや電極が徐々に滑ってしまいガラスが滑り落ちてしまうことがある。一方、エチレン・α−オレフィン共重合体の融解ピーク温度が125℃超であると、太陽電池封止膜の柔軟性が低下し、太陽電池モジュールをラミネートする際に結晶セルの割れや銀電極の剥離が生ずることがある。また、ラミネート成形時の温度を高くする必要性が生ずる場合がある。
JIS K−6721に準拠し、190℃、2.16kg荷重にて測定されるエチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレ−ト(MFR2)は、0.1〜100g/10分であり、好ましくは0.5〜50g/10分、さらに好ましくは0.5〜20g/10分である。エチレン・α−オレフィン共重合体のMFR2が0.1g/10分未満であると流動性が低下し、押出成形時の生産性が低下する。一方、エチレン・α−オレフィン共重合体のMFR2が100g/10分超であると流動性が高すぎるため、シート成形が困難である。また、得られる太陽電池封止膜の引張強度等の機械物性が低下する。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される、エチレン・α−オレフィン共重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.2〜3.5であり、好ましくは1.2〜3.2、さらに好ましくは1.2〜2.8である。エチレン・α−オレフィン共重合体のMw/Mnが1.2未満であると、リビングポリマーとなり、製造しようとするエチレン・α−オレフィン共重合体の単位重量当りの触媒量が増大して製造コストが高くなり、工業的に不利である。一方、エチレン・α−オレフィン共重合体のMw/Mnが3.5超であると、得られる太陽電池封止膜の衝撃強度が低下する傾向にある。また、エチレン・α−オレフィン共重合体がべたついてしまい、ブロッキングにより太陽電池封止膜(シート)が剥離し難くなる。
エチレン・α−オレフィン共重合体中の金属残渣は50重量ppm以下であり、好ましくは0.1〜45重量ppm、さらに好ましくは0.1〜40重量ppmである。エチレン・α−オレフィン共重合体中の金属残渣が0.1重量ppm未満であると、重合触媒の脱灰操作が必須となることがある。このため、プラント固定費、用役費等が高くなり、製品コストが高くなる場合がある。さらに、脱灰処理に用いる酸あるいはアルカリも多量必要となるため、得られるエチレン・α−オレフィン共重合体に酸やアルカリが残存する可能性が高くなる。このため、残存した酸やアルカリの影響で電極等が腐食してしまう可能性がある。一方、エチレン・α−オレフィン共重合体中の金属残渣が50重量ppm超であると、金属残渣の影響で体積固有抵抗および絶縁破壊抵抗が低下する。
本発明の包装体は、シラン化合物および/またはシラン変性樹脂を含む太陽電池封止膜と、前記太陽電池封止膜を包装する包装袋と、を含んでなるものであり、前記包装体の内部の絶対湿度が1〜15g/m3である。
保存および運搬された太陽電池封止膜は、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの封止部材(封止層)として好ましく用いられる。太陽電池セルの種類には、シリコン系(例えば結晶シリコン系、薄膜シリコン系)、化合物系(例えば、CIGS系)、有機系(例えば、色素増感系)などが含まれる。太陽電池セルがシリコン系である例で、以下説明する。
図2は、太陽電池モジュールの構成の一例を示す断面図である。図2に示されるように、太陽電池モジュール20は、インターコネクタ29により電気的に接続された複数の結晶シリコン系の太陽電池セル22と、それを挟持する、対向して配置された一対の表面側透明保護部材24と裏面側保護部材26とを有している。これらの保護部材と複数の太陽電池セル22との間には、封止層28が充填されている。封止層28は、太陽電池封止膜を貼り合わせて得られるものであり、太陽電池セル22の受光面および裏面に形成された電極と接している。電極とは、太陽電池セル22の受光面および裏面にそれぞれ形成された集電部材であり、後述する集電線、タブ付用母線、および裏面電極層などを含む。
薄膜シリコン系の太陽電池モジュールは、1)表面側透明保護部材(ガラス基板)/薄膜太陽電池セル/封止層/裏面側保護部材をこの順に積層したもの;2)表面側透明保護部材/封止層/薄膜太陽電池セル/封止層/裏面側保護部材をこの順に積層したもの等でありうる。表面側透明保護部材、裏面側保護部材および封止層は、前述の「(1)結晶シリコン系の太陽電池モジュール」の場合と同様である。
(1)密度
メルトフローレート(MFR2)測定後のストランドを1時間かけて室温まで徐冷した後、密度勾配管法により密度(kg/cm3)を測定した。
パーキンエルマー社製の「DSC7」を使用し、試料5mg程度を専用アルミパンに詰め、(i)0℃から200℃までを320℃/minで昇温、(ii)200℃で5分間保持、(iii)200℃から0℃までを10℃/minで降温、(iv)0℃でさらに5分間保持、(v)10℃/minで昇温する際の吸熱曲線を測定した。測定した吸熱曲線における溶融ピークのピーク頂点を「融解ピーク温度(℃)」とした。なお、複数の溶融ピークが検出された場合には、最も高温側で検出されるピークのピーク頂点を「融解ピーク温度(℃)」とした。
JIS K−6721に準拠し、190℃、2.16kg荷重にてMFR2(g/10分)を測定した。
Waters社製のゲル浸透クロマトグラフ「Alliance GPC−2000型」を使用して分子量分布(Mw/Mn)を測定した。なお、測定条件を以下に示す。
分離カラム:東ソー社製の「TSKgel GNH6−HT」2本および「TSKgel GNH6−HTL」2本
カラムサイズ:直径7.5mm、長さ300mm
カラム温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(和光純薬工業社製)(但し、酸化防止剤としてBHT(武田薬品社製)0.025重量%を含む)
流速:1.0ml/分
試料濃度:15mg/10ml
試料注入量:500μl
検出器:示差屈折計
標準ポリスチレン:Mw<1000、Mw>4×106 ・・・東ソー社製
1000≦Mw≦4×106 ・・・プレッシャーケミカル社製
エチレン系重合体を湿式分解後、純水にて定容し、ICP発光分析装置(島津製作所社製、「ICPS−8100」)を使用してアルミニウム、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、およびマグネシウムを定量化した。これらの金属元素の合計量を「金属残渣(ppm)」とした。
先ず、包装体内部の温度および相対湿度から、湿り空気線図を用いて算出した絶対湿度(g/cm3)に、包装体内部の空間体積(cm3)を乗じることにより算出した。
(合成例1)エチレン系重合体(A)
1.固体触媒成分の調製
特開平9−328520号公報に記載の方法にて、メタロセン化合物であるジメチルシリレンビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを含有する固体触媒成分を調製した。得られた固体触媒成分1g当りのジルコニウム含有量は2.3mgであった。
特開平9−328520号公報に記載の方法にて、上記で得られた固体触媒成分4gと、1−ヘキセンと、エチレンとを使用し、3gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒を得た。得られた予備重合触媒1g当りのジルコニウム含有量は2.2mgであった。
充分に窒素置換した内容積2リットルのステンレス製オートクレーブに、脱水精製したヘキサンを800ml装入した。系内をエチレンと水素の混合ガス(水素含有割合:0.7mol%)で置換した。系内を60℃とし、トリイソブチルアルミニウム1.5mmol、1−ヘキセン200ml、および上記の予備重合触媒を、ジルコニウム原子換算で0.015mgを添加した。
エチレンと水素の混合ガスの水素含有割合を0.5mol%、ヘキサンの量を870ml、1−ヘキセンの量を230mlに代えたこと以外は、上記合成例1における「3.重合」と同様の操作によりエチレン系重合体(B)を130g得た。得られたエチレン系重合体(B)の密度、MFR2、Mw/Mn、および金属残渣の測定結果を表1に示す。また、同様の重合を繰り返し行い、得られたエチレン系重合体(B)単軸押出機を使用して押し出すことによりエチレン系重合体(B)のペレット(エチレン系重合体(B)P)を得た。
エチレン系重合体(B)50重量部、エチレン系重合体(B)P50重量部、ラジカル重合性不飽和化合物として無水マレイン酸1.3重量部、および有機過酸化物として2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.1重量部をドライブレンドした。その後、サーモ・プラスチック社製の単軸押出機(スクリュー径:20mmφ、L/D=28)にて、ダイス温度=210℃の条件で押し出すことによりエチレン系重合体(B)変性体(1)のペレット(エチレン系重合体(B)変性体(1)P)を得た。
(実施例1)
(1)シラン変性とシート成形
エチレン系重合体(A)P90重量部と、エチレン系重合体(B)P10重量部とを予めドライブレンドした。得られたブレンド物に、エチレン性不飽和シラン化合物として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、有機過酸化物として2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを0.05重量部、紫外線吸収剤として2−ヒドロキシ−4−ノルマル−オクチルオキシベンゾフェノンを0.4重量部、ラジカル捕捉剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートを0.1重量部、および耐熱安定剤としてトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.1重量部を添加してドライブレンドし、エチレン系重合体のブレンド物を得た。
長さ2000cm×幅60cmに裁断した太陽電池封止膜を直径7.6cmの紙管に巻きつけて積層ロール体を得た。得られた積層ロール体と、調湿剤として23℃で相対湿度25%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gとを、相対湿度25%RHの雰囲気中、厚さ80μmの防湿袋(ポリエチレンテレフタラートフィルム12μm、ポリエチレンフィルム15μm、アルミニウムシート7μm、ポリエチレンフィルム15μm、および直鎖状低密度ポリエチレンフィルム30μmをこの順番で積層した積層シートからなる包装袋(エーディーワイ社製の「Aタイプアルミ防湿袋」、水蒸気透過率:0.38g/(24hr・m2))に入れた。包装袋の開口部を折り曲げた後(図1の(A)および(B)を参照)、包装袋の折り曲げ部を180℃で1秒間加熱してヒートシールにより封止し、包装体を得た(図1の(C)を参照)。得られた包装体内部の絶対湿度は5.2g/cm3であり、相対湿度は25RH%であった。また、包装体内の太陽電池封止膜の体積は5.4Lであり、太陽電池封止膜以外の空間の体積は13.9Lであった。この包装体を23℃、相対湿度40%RHの環境下で100時間保管した。
包装体内部の絶対湿度を7.3g/cm3(相対湿度:35%RH)としたこと、および調湿剤として23℃で相対湿度35%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして包装体を得た。また、保管時間を1000時間としたこと以外は前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を2.9g/cm3(相対湿度:15%RH)としたこと、および調湿剤として23℃で相対湿度15%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を0.0g/cm3(相対湿度:<2.5%RH)としたこと、および調湿剤として酸化カルシウム100gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
前述の比較例1と同様にして包装体を得た。また、保管時間を1000時間としたこと以外は前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を17.3g/cm3(相対湿度:60%RH)としたこと、および調湿剤として23℃で相対湿度60%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
エチレン系重合体(B)P80重量部と、エチレン系重合体(B)変性体(1)P20重量部と、を予めドライブレンドして得られたブレンド物を用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例1と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を7.3g/cm3(相対湿度:35%RH)としたこと、および調湿剤として23℃で相対湿度35%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gを用いたこと以外は、前述の実施例4と同様にして包装体を得た。また、保存時間を1000時間としたこと以外は前述の実施例4と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を0.0g/cm3(相対湿度:<2.5%RH)としたこと、および調湿剤として酸化カルシウム100gを用いたこと以外は、前述の実施例4と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例4と同様の条件で包装体を保管した。
前述の比較例4と同様にして包装体を得た。また、保管時間を1000時間としたこと以外は前述の実施例4と同様の条件で包装体を保管した。
包装体内部の絶対湿度を17.3g/cm3(相対湿度:60%RH)としたこと、および調湿剤として23℃で相対湿度60%RHの環境下で40時間放置したB型シリカゲル100gを用いたこと以外は、前述の実施例4と同様にして包装体を得た。また、前述の実施例4と同様の条件で包装体を保管した。
実施例1〜5および比較例1〜6で得られた保管後の包装体から取り出した太陽電池封止膜のピール強度(初期および耐湿熱500時間後)を測定した。なお、ピール強度の測定方法を以下に示す。また、ピール強度の測定結果を表2および3に示す。
透明ガラス板と厚さ0.5mmの太陽電池封止膜とを積層し、真空ラミネーター内に配置したホットプレート(150℃に温度調整済)上に載せた。2分間真空減圧した後、6分間加熱して、透明ガラス板/太陽電池封止膜の積層体を得た。得られた積層体を15mm幅に切り出し、太陽電池封止膜のピール強度(初期)を測定した。なお、ピール強度は、インストロン社製の引張試験機「Instron1123」を使用し、180度ピールにてスパン間30mm、引張速度30mm/分、23℃で3回測定し、平均値を採用した。
JIS C8917に準拠し、スガ試験機社製のキセノンウェザーメーター「XL75特殊仕様」を使用し、試験槽内温度85℃、湿度85%の条件下で、上記「(1)ピール強度(初期)」で得た積層体の促進試験を500時間行った。促進試験後の積層体を用いて、上記「(1)ピール強度(初期)」と同様の操作によりピール強度(耐湿熱500時間後)を測定した。
12 包装袋
12A 開口部
14 太陽電池封止膜
16 粘着テープ
20 太陽電池モジュール
22 太陽電池セル
22A 受光面
22B 裏面
24 表面側透明保護部材
26 裏面側保護部材
28 封止層
29 インターコネクタ
32 集電線
34A、34B タブ付用母線
36 導電層
Claims (16)
- シラン化合物および/またはシラン変性樹脂を含む太陽電池封止膜と、前記太陽電池封止膜を包装する包装袋と、を含んでなる包装体であって、
前記包装体の内部の絶対湿度が1〜15g/m3である、太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。 - 前記太陽電池封止膜の主たる構成成分がエチレン・α−オレフィン共重合体である、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記エチレン・α−オレフィン共重合体が下記a)〜e)の要件を全て満たす、請求項2に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
a)密度が900〜940kg/m3である。
b)示差走査熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が90〜125℃である。
c)JIS K−6721に準拠し、190℃、2.16kg荷重にて測定されるメルトフローレート(MFR2)が0.1〜100g/10分である。
d)Mw/Mnの値が1.2〜3.5である。
e)金属残渣が50重量ppm以下である。 - 前記シラン化合物および/または前記シラン変性樹脂がアルコキシシリル基を有する、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記太陽電池封止膜に含まれる前記シラン化合物の量が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して0.1〜3.0重量部である、請求項2に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記シラン変性樹脂が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して、重合性シラン化合物0.1〜5重量部をグラフト変性させた変性体である、請求項2に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記太陽電池封止膜に含まれる珪素原子(Si)の割合が、前記太陽電池封止膜の重量を基準として300〜4000ppmである、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記太陽電池封止膜が積層体である、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記包装袋がポリオレフィン樹脂を含んでなる、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記包装袋の水蒸気透過率が1g/(24hr・m2)以下である、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 包装体内にさらに調湿剤を含む、請求項1に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- 前記調湿剤が、シリカゲル、塩化カルシウム、および塩化マグネシウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項11に記載の太陽電池封止膜の保存用または運搬用の包装体。
- シラン化合物および/またはシラン変性樹脂を含む太陽電池封止膜の保存または運搬方法であって、
前記太陽電池封止膜を包装袋で包装することにより内部の絶対湿度が1〜15g/m3の包装体を得る工程と、
前記包装体を暗所に置いて50時間以上保存または運搬する工程と、
を含む、太陽電池封止膜の保存または運搬方法。 - 表面側透明保護部材と、
請求項1に記載の包装体から取り出した太陽電池用封止膜又はその硬化物からなる封止層と、
前記封止層により封止された太陽電池セルと、
裏面側保護部材と、を備え、
前記封止層が、対向して配置された前記表面側透明保護部材と前記裏面側保護部材との間に挟持されている、太陽電池モジュール。 - 表面側透明保護部材と、請求項1に記載の包装体から取り出した第1の太陽電池用封止膜と、太陽電池セルと、請求項1に記載の包装体から取り出した第2の太陽電池用封止膜と、裏面側保護部材と、をこの順に積層して積層体を形成する第1の工程と、
前記第1の工程で得られた前記積層体を貼り合わせて一体化する第2の工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。 - 表面側透明保護部材と、太陽電池セルと、請求項1に記載の包装体から取り出した太陽電池用封止膜と、裏面側保護部材と、をこの順に積層し;または
表面側透明保護部材と、請求項1に記載の包装体から取り出した太陽電池用封止膜と、太陽電池セルと、裏面側保護部材と、をこの順に積層し積層体を形成する第1の工程と、
前記第1の工程で得られた前記積層体を貼り合わせて一体化する第2の工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
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