KR20170103922A - 배선 시트, 구조체 및 광발전 모듈 - Google Patents
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Abstract
수지 시트(10)와, 상기 수지 시트(10)의 한쪽 면에 마련된 미세 배선(20)을 갖고, JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트(10)의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율이 70% 이상이다.
Description
본 발명은, 배선 시트, 구조체 및 광발전 모듈에 관한 것이다.
광발전 모듈에는, 통상 광에너지를 전기 에너지로 변화시키는 반도체 소자(광발전 소자)가 탑재되어 있다. 종래의 대표적인 광발전 모듈에 있어서는, 당해 모듈이 갖는 발전 특성의 저하를 억제하기 위하여, 상기 광발전 소자가 외기와 접촉하는 것이나, 상기 광발전 소자에 충격이 가해지는 것 등을 방지할 목적으로, 상기 광발전 소자가 수지 시트에 의하여 밀봉되어 있다. 이 수지 시트에는, 광에너지를 효율적으로 광발전 소자에 공급하기 위하여, 투명성이 요구되고 있다. 그리고, 수지 시트를 형성하는 재료로서는, 투명성, 유연성, 접착성, 인장 강도, 내후성 및 코스트 밸런스 등의 관점에서, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체(EVA)가 적합하게 사용되어 왔다.
최근, 광발전 모듈의 각종 특성에 대하여 요구되는 기술 수준은 점점 높아지고 있다. 특히, 최근에는 광발전 모듈에 대하여, 발전 효율의 향상 및 저비용화 등의 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여, 수지 시트의 구성에 대하여 다양한 검토가 이루어지고 있다.
수지 시트의 구성에 주목한 기술로서, 예를 들면 이하의 것이 있다.
특허문헌 1에는, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체(EVA)와 자외선 흡수제를 포함하고, 전리성 방사선에 의하여 처리된 수지 밀봉 시트가 개시되어 있다.
상기 종래의 수지 시트는, 자외선 흡수제를 포함하는 구성을 채용하고 있기 때문에, 수지의 자외선 열화를 억제한 장기 내구성이라는 점에 있어서는, 어느 정도의 효과를 기대할 수 있다. 이와 같이, 종래의 수지 시트는, 당해 수지 시트의 장기 내구성을 실현하기 위하여, 광발전 소자에 380nm 미만의 파장 영역의 광, 즉 자외선이 입사되는 것 자체를 방지하는 구성을 채용한 것이었다. 이로 인하여, 광발전 모듈의 발전 효율을 향상시킨다는 점에 있어서는, 한계를 갖고 있었다.
이러한 사정을 감안하여, 현재 발전 효율을 더욱 향상시키기 위하여, 가시광에서 유래하는 광에너지에 더하여, 자외선에서 유래하는 광에너지에 대해서도, 전기 에너지로 변화시킬 수 있는 구성을 구비한 광발전 모듈이 강하게 요구되고 있다.
최근, 상술한 장기 사용에 따른 수지의 자외선 열화를 억제하면서, 자외선에서 유래하는 광에너지를 이용할 수 있는 수지 시트를 얻기 위하여, 당해 수지 시트 중에 형광 물질 등의 파장 변환제를 함유시키는 기술에 대하여, 다양한 검토가 이루어지고 있다(특허문헌 2 등). 그러나, 본 발명자들은, 상기 파장 변환제를 포함하는 수지 시트에서는, 입사된 자외선의 파장을 변환할 때에, 미량의 광에너지가 소실된다는 발견을 얻었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 자외선 유래의 광에너지도 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 배선 시트, 당해 배선 시트를 구비한 구조체 및 광발전 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 최근 광발전 모듈에 요구되고 있는 저비용화라는 과제를 고려함과 함께, 장기간 자외선 조사해도 열화되지 않는 배선 시트에 사용하는 것이 가능한 수지 재료에 대하여 예의 검토했다. 그 결과, 배선 시트가 갖는 특성은, 사용하는 수지의 종류, 수지의 밀도, 수지의 멜트 플로 레이트, 수지의 가교 상태, 첨가제의 종류나 배합량 등의 각종 인자의 조합에 따라 미묘하게 변화되는 것을 발견했다. 이로 인하여, 본원 발명에 관한 배선 시트를 형성하기 위한 수지 재료의 특징을 일반화하여 규정하는 것은 곤란했다.
따라서, 본 발명자들은, 자외선 유래의 광에너지를 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 배선 시트를 실현하기 위하여 예의 검토한 결과, 350nm의 파장에 있어서의 수지 시트의 광선 투과율이라는 척도가 설계 지침으로서 유효한 것을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.
본 발명에 의하면,
수지 시트와,
상기 수지 시트의 한쪽 면에 마련된 미세 배선을 갖고,
JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율이 70% 이상인 배선 시트가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면,
상기 배선 시트와, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성되어 있는 밀봉재로 이루어지는 구조체가 제공된다.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 상기 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체
또한, 본 발명에 의하면,
투광성 기판과,
상기 배선 시트를 구비한 광발전 모듈이 제공된다.
본 발명에 의하면, 자외선 유래의 광에너지도 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 배선 시트, 당해 배선 시트를 구비한 구조체 및 광발전 모듈을 제공할 수 있다.
상술한 목적, 및 그 외의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 설명하는 적합한 실시형태, 및 거기에 부수하는 이하의 도면에 의하여 더욱 명확해진다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 평면도의 일례이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 구조체를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 광발전 모듈을 나타내는 단면도의 일례이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 6은 제2 실시형태에 관한 광발전 모듈의 층 구조를 나타내는 모식적인 단면도의 일례이다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 평면도의 일례이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 구조체를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 광발전 모듈을 나타내는 단면도의 일례이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 배선 시트를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 6은 제2 실시형태에 관한 광발전 모듈의 층 구조를 나타내는 모식적인 단면도의 일례이다.
(제1 실시형태)
<<배선 시트(100)>>
도 1은, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)는, 수지 시트(10)와, 상기 수지 시트(10)의 한쪽 면에 마련된 미세 배선(20)을 갖는 것이다. 그리고, JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트(10)의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율은 70% 이상이다. 이렇게 함으로써, 자외선 유래의 광에너지도 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 배선 시트(100)를 실현할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 자외선 유래의 광에너지란, 380nm 미만의 파장 영역의 광에서 유래하는 광에너지를 가리킨다.
배경기술의 항에서 설명한 바와 같이, 최근 광발전 모듈에 대하여, 발전 효율의 향상 및 저비용화 등의 요구 수준이 높아지고 있다. 이러한 사정을 감안하여, 최근에는, 가시광에서 유래하는 광에너지에 더하여, 자외선에서 유래하는 광에너지에 대해서도, 전기 에너지로 변화시킬 수 있는 광발전 모듈을 실현하기 위하여, 수지 시트 중에 형광 물질 등의 파장 변환제를 함유시키는 기술에 대하여, 다양한 검토가 이루어져 왔다. 그러나, 본 발명자들은, 수지 시트 중에 파장 변환제를 함유시켰다고 해도, 입사된 자외선의 파장을 변환할 때에, 미량의 광에너지가 소실된다는 발견을 얻었다. 구체적으로는, 본 발명자들은, 종래의 파장 변환제를 함유시킨 수지 시트를 이용한 경우, 입사된 자외선에서 유래하는 광에너지의 일부를 전기 에너지로 변환할 수 없다는, 집전 손실이 발생하게 되는 것을 발견했다.
또, 광발전 모듈에 있어서 광발전 소자를 밀봉할 목적으로 사용하는 당해 광발전 모듈의 수광면(입사면)측에 배치하는 것을 전제로 한 수지 시트에는, 일반적으로, 이하에 드는 6개의 성능이 요구되고 있다. 첫 번째로 요구되는 성능은, 보다 많은 광을 투과시키기 위한 투명성이다. 두 번째로 요구되는 성능은, 광발전 소자가 균열되는 것을 방지하기 위한 유연성이다. 세 번째로 요구되는 성능은, 광발전 모듈의 외부로부터 공기가 침입하여 광발전 소자에 접촉하는 것을 방지할 수 있을 정도로, 상기 광발전 소자와 당해 수지 시트가 밀착된 상태를 실현할 수 있는 접착성이다. 네 번째로 요구되는 성능은, 광발전 모듈의 사용 환경에 있어서의 온도 변화에 따라 수지가 팽창하는 것이나, 수축하는 것을 방지할 수 있을 정도의 인장 강도이다. 다섯 번째로 요구되는 성능은, 수지 재료가 자외선에 의하여 열화되는 것을 억제할 수 있을 정도의 내후성이다. 여섯 번째로 요구되는 성능은, 광발전 모듈의 사용 시에 광발전 소자의 성능 저하나 고장을 방지할 수 있을 정도의 장기 내습열성이다.
여기에서, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)는, 상술한 바와 같이, 수지 시트(10)가 파장 350nm의 광을 특정량 이상 투과시킬 수 있는 구성을 채용한 것이다. 이로 인하여, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)에 의하면, 입사된 자외선의 파장을 변환하지 않고, 상기 자외선 유래의 광에너지를 이용할 수 있는 것이다. 이로써, 종래의 수지 시트와 비교하여, 발전 효율을 향상시킨 광발전 모듈을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)는, 당연히 상술한 6개의 요구 특성을 충족시키는 것이다.
본 실시형태에 관한 배선 시트(100)에 있어서, JIS-K7105에 준하여 측정한 수지 시트(10)의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율은 70% 이상인데, 바람직하게는 75% 이상이며, 보다 바람직하게는 80% 이상이다. 이렇게 함으로써, 보다 더 효과적으로 자외선에서 유래하는 광에너지를 발전에 기여시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 관한 배선 시트(100)는, JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트(10)의 전체 광선 투과율이, 바람직하게는 80% 이상이며, 더 바람직하게는 85% 이상이다. 이렇게 함으로써, 자외광에 한정하지 않고 다양한 파장 영역에 있어서의 광을 효율적으로 발전에 기여시키는 것이 가능해진다. 또한, JIS-K7105에 준한 전체 광선 투과율의 측정에는, 자외광, 가시광 및 적외광을 포함하는 백색 광선을 사용한다.
<미세 배선(20)>
도 1에 나타내는 바와 같이, 배선 시트(100)에 있어서, 미세 배선(20)의 일부는, 수지 시트(10)에 매설되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 미세 배선(20)과 수지 시트(10)의 접합 상태를 강고하게 할 수 있다. 이로 인하여, 배선 시트(100)를 이용하여 밀봉된 상태에 있는 광발전 소자(400)(도 4 참조)에 대하여 가해지는 충격에 의한 영향을 완화시킬 수 있다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)를 나타내는 평면도의 일례이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)에 있어서의 미세 배선(20)은, 광발전 모듈의 저비용화라는 관점에서, 평행으로 배치되어 이루어지는 복수의 와이어에 의하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 미세 배선(20)을 형성하기 위하여 사용하는 금속 재료의 양을 저감시키는 것이 가능해진다. 미세 배선(20)을 형성하는 금속 재료로서는, 은, 구리, 인듐 및 주석 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 인듐, 주석 또는 인듐과 주석의 합금이 바람직하다. 또한, 미세 배선(20)을 형성하는 상기 와이어는, 집전 효율의 관점에서, 직경 50μm 이상 500μm 이하의 와이어인 것이 바람직하고, 직경 100μm 이상 300μm 이하의 와이어인 것이 보다 바람직하다.
<수지 시트(10)>
본 실시형태에 관한 배선 시트(100)가 갖는 특성은, 과제의 해결 수단에서 설명한 바와 같이, 사용하는 수지의 종류, 수지의 밀도, 수지의 멜트 플로 레이트, 수지의 가교 상태, 첨가제의 종류나 배합량 등의 각종 인자의 조합에 따라 변화되는 것인데, 당해 배선 시트(100)에 있어서의 수지 시트(10)는, (A) 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체, 또는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머, 및 (B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜(글리시딜(메트)아크릴레이트라고도 부름)을 포함하는 공중합체 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성된 것인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 장기간 광발전 모듈을 사용했다고 해도, 자외선에 의하여 수지가 열화되기 어려운 배선 시트(100)를 실현할 수 있다. 이 이유로서, 상술한 각 수지 재료는, 모두 투명성이 높은 수지인 것과 함께, 자외선에 의한 영향을 받기 어렵고, 또한 인장 강도 등의 기계적 특성이 우수한 수지 재료인 것을 들 수 있다. 이로 인하여, 상술한 수지 재료의 배합 조성을 고도로 제어한 경우에는, 자외선 유래의 광에너지를 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 수지 시트(10)를 실현할 수 있을 가능성이 높다. 또한, 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료의 상세에 대해서는 후술한다.
수지 시트(10)는, 실온(25℃) 조건하, JIS-K7125에 준하여 타입 D 듀로미터를 이용하여 측정한, 당해 수지 시트(10)를 형성하는 재료의 쇼어 D 경도가, 바람직하게는 25를 초과하며 200 이하이고, 보다 바람직하게는 30 이상 200 이하이며, 더 바람직하게는 45 이상 200 이하, 보다 더 바람직하게는 48 이상 100 이하이다. 이렇게 함으로써, 광발전 모듈에 있어서, 배선 시트(100)를 이용하여 밀봉된 상태에 있는 광발전 소자(400)에 대하여 가해지는 충격에 의한 영향을 완화시킬 수 있다. 이로 인하여, 특정의 영역에 대하여 특정의 조건으로 측정한 쇼어 D 경도가 상기 수치 범위 내에 있는 수지 시트(10)를 구비한 배선 시트(100)에 의하면, 광발전 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 수지 시트(10)에 미세 배선(20)을 형성할 때, 미세 배선(20)의 수지 시트(10)로의 매설을 적절히 제어할 수 있기 때문에, 광발전 모듈에 적용할 때에 광발전 소자(400)와의 접속을 양호한 것으로 할 수 있다. 이로써, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)에 의하면, 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
수지 시트(10)는, 당해 수지 시트(10)를 형성하는 재료의 60℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가, 바람직하게는 1MPa 이상 1000MPa 이하이고, 보다 바람직하게는 10MPa 이상 1000MPa 이하이며, 더 바람직하게는 20MPa 이상 500MPa 이하이다. 이렇게 함으로써, 광발전 모듈에 있어서, 배선 시트(100)를 이용하여 밀봉된 상태에 있는 광발전 소자(400)에 대하여 가해지는 충격에 의한 영향을 완화시킬 수 있고, 또한 미세 배선(20)의 매몰을 적절한 범위로 조절할 수 있다. 이로 인하여, 특정의 영역에 대하여 특정의 조건으로 측정한 저장 탄성률 E'가 상기 수치 범위 내에 있는 수지 시트(10)를 구비한 배선 시트(100)에 의하면, 광발전 모듈의 내구성을 향상시킴과 함께, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
수지 시트(10)는, 당해 수지 시트(10)를 형성하는 재료에 대하여, 실온(25℃) 조건하, JIS-K7106에 준하여 측정한 굽힘 강성률이, 바람직하게는 10MPa 이상 400MPa 이하이고, 보다 바람직하게는 30MPa 이상 400MPa 이하이며, 더 바람직하게는 50MPa 이상 400MPa 이하이고, 보다 더 바람직하게는 100MPa 이상 300MPa 이하이다. 이렇게 함으로써, 광발전 모듈의 사용 환경에 있어서의 온도 변화에 따라 수지가 팽창하는 것이나, 수축하는 것을 보다 더 효과적으로 억제할 수 있다.
수지 시트(10)는, JIS-K7127에 준하여, 25℃, 부하 속도 200mm/min의 조건으로 인장 시험을 행했을 때에 얻어지는 인장 탄성률의 값이 이하의 조건을 충족시키는 것인 것이 바람직하다. 구체적으로는, JIS-K7127에 준하여, 25℃, 부하 속도 200mm/min의 조건으로 인장 시험을 행했을 때에 얻어지는 수지 시트(10)의 MD 방향의 인장 탄성률을, TSM으로 하고, JIS-K7127에 준하여, 25℃, 부하 속도 200mm/min의 조건으로 인장 시험을 행했을 때에 얻어지는 수지 시트(10)의 TD 방향의 인장 탄성률을 TST로 했을 때, TSM/TST의 값이 바람직하게는 0.9 이상 1.1 이하이며, 더 바람직하게는 0.95 이상 1.05 이하이다. 이렇게 함으로써, 수지 시트(10)의 전역에 걸쳐 균일한 인장 특성을 부여할 수 있다. 이로써, 광발전 모듈의 사용 온도 조건이 급격하게 변화된 경우에 있어서도, 수지 재료의 팽창 또는 수축에 의하여 당해 광발전 모듈이 갖는 발전 특성이 변화되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
수지 시트(10)는, 당해 수지 시트(10)의 85℃, 90%RH에서의 투습 계수가, 바람직하게는 0g·mm/m2·day 이상 100g·mm/m2·day 이하이며, 더 바람직하게는 0g·mm/m2·day 이상 70g·mm/m2·day 이하이다. 이렇게 함으로써, 한층 더 장기 내습열성이 우수한 배선 시트(100)를 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 수지 시트(10)는, 상술한 바와 같이, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성된 것인 것이 바람직하다.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체
수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료에 대하여, JIS-K7210-1999에 준하여, 190℃, 하중 2169g의 조건하에서 측정한 멜트 플로 레이트는, 바람직하게는 0.1g/10min 이상 50g/10min 이하이고, 더 바람직하게는 0.5g/10min 이상 30g/10min 이하이며, 가장 바람직하게는 1g/10min 이상 20g/10min 이하이다. 이렇게 함으로써, 시트의 가공성을 향상시키는 것이 가능해지기 때문에, 광발전 모듈을 제작했을 때에, 수지의 유출을 억제하면서, 양호한 접착성을 실현할 수 있다.
에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에 있어서의 불포화 카복실산 성분으로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 푸마르산, 말레산, 말레산 모노메틸, 무수 말레산 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 불포화 카복실산 성분으로서는, (메트)아크릴산이 바람직하다. 이로 인하여, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체로서는, 에틸렌·(메트)아크릴산 공중합체가 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 관한 에틸렌·불포화 카복실산 공중합체는, 에틸렌과 불포화 카복실산의 2원 공중합체에 한정하지 않고, 에틸렌·불포화 카복실산·불포화 카복실산 에스터 공중합체 등의 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 다원 공중합체도 포함하고 있다. 상기 에틸렌·불포화 카복실산·불포화 카복실산 에스터 공중합체에 있어서의 불포화 카복실산 에스터 성분으로서는, 상술한 불포화 카복실산 성분으로서 이용되는 각종 카복실산의 탄소수 1~20의 알킬에스터를 들 수 있다. 구체적으로, 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, 2-에틸헥실기, 아이소옥틸기 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 그 아이오노머에 있어서의 (메트)아크릴산 단위 등의 불포화 카복실산 단위의 함유량은, 우수한 자외선 투과성을 실현하는 관점에서, 바람직하게는 2중량% 이상 30중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 4중량% 이상 25중량% 이하이며, 더 바람직하게는 9중량% 이상 25중량% 이하이고, 가장 바람직하게는 12중량% 이상 20중량% 이하이다.
또, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산 에스터의 함유량은, 1중량% 이상 35중량% 이하가 바람직하고, 3중량% 이상 32중량% 이하가 보다 바람직하며, 5중량% 이상 30중량% 이하가 더 바람직하다.
에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에는, 리튬, 나트륨 등의 알칼리 금속, 칼슘, 마그네슘, 세륨, 아연, 알루미늄 등의 다가 금속 등에서 유래하는 금속종을 함유시킬 수 있다. 이들 중에서도, 나트륨, 마그네슘, 아연이 바람직하게 이용된다. 일반적으로, 아이오노머는 투명성이 우수하고, 또한 고온에 있어서의 저장 탄성률 E'가 높은 것이 알려져 있다. 또, 본 실시형태에 관한 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머의 중화도는, 바람직하게는 80% 이하이고, 더 바람직하게는 접착성의 관점에서, 60% 이하이며, 가장 바람직하게는 40% 이하이다.
또, 본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에 의하여 형성하는 경우, 공중합체의 투명성 및 접착성을 양호하게 하는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산의 함유량은, 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 2중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 3중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 한편, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산의 함유량은, 흡습성을 저감시키는 관점에서, 바람직하게는 20중량% 이하이며, 더 바람직하게는 15중량% 이하이다.
또, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 공중합체의 투명성 및 접착성을 양호하게 하는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산 에스터의 함유량은 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 3중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 한편, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 흡습성을 저감시키는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산 에스터의 함유량은, 바람직하게는 35중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 32중량% 이하이며, 더 바람직하게는 30중량% 이하이다.
본 실시형태에 있어서, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 융점은, 바람직하게는 55℃ 이상이고, 더 바람직하게는 60℃ 이상이며, 가장 바람직하게는 70℃ 이상이다. 이렇게 함으로써, 광발전 모듈의 사용 시에 온도 상승한 경우에 수지 시트(10)가 변형되는 것이나, 광발전 모듈의 제조 시에 수지 재료가 흘러 나오는 것이나 버(burr)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 관한 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체는, 고온, 고압 조건하, 라디칼 공중합 반응을 행함으로써 얻을 수 있다. 또, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머는, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체와 금속 화합물을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태에 관한 수지 시트(10)에 포함되는 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체에 포함되는 (메트)아크릴산 글리시딜은, 메타크릴산 글리시딜 또는 아크릴산 글리시딜 중 적어도 한쪽을 가리킨다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체로서는, 예를 들면 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜·아세트산 바이닐 공중합체, 및 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜·(메트)아크릴산 에스터 공중합체 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중의 (메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 2중량% 이상 30중량% 이하, 보다 바람직하게는 3중량% 이상 25중량% 이하이다.
(메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위의 함유 비율이 상기 범위 내이면, 얻어지는 수지 시트(10)의 접착성이나 유연성, 취급성, 가공성 등의 밸런스를 한층 더 양호한 것으로 할 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중의 "에틸렌 유래의 구성 단위"의 함유 비율은, 바람직하게는 65중량% 이상, 보다 바람직하게는 70중량% 이상, 특히 바람직하게는 80중량% 이상이다. 이때, 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체는, 에틸렌, (메트)아크릴산 글리시딜 이외의 다른 모노머 단위(예를 들면, 아세트산 바이닐, (메트)아크릴산 에스터 등)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로는, 에틸렌에서 유래된 구성 단위와, (메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위를 함유하는 공중합체 외에, 이 2개의 구성 단위 외에 아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위 중 적어도 한쪽을 더 함유하는 공중합체 등을 들 수 있다.
아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은 30중량% 이하인 것이 바람직하고, 20중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율의 하한값은, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.5중량% 이상, 더 바람직하게는 1중량% 이상이 바람직하다. 나아가서는, 아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 또는 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은, 0.1~30중량%의 범위가 바람직하고, 또한 0.5~20중량%, 특히 1~20중량%의 범위가 바람직하다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체는, 1종을 단독으로 또는 공중합비 등이 다른 공중합체의 2종 이상 또는 모노머종이 다른 공중합체의 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중 적어도 일부는 실레인 커플링제에 의하여 변성되어 있어도 된다.
실레인 커플링제의 함유량은 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 100중량% 중 0.01~5중량%가 바람직하다.
수지 시트(10)에는, 상기의 (A) 및 (B) 중 어느 한쪽을 포함하고 있으면 되는데, 수지 시트(10)의 수지 성분 100중량% 중에 상기의 (A) 및 (B)를 합계로 30중량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 40중량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하며, 50중량% 이상 포함하는 것이 더 바람직하다. 상한값은 특별히 제한은 없지만 상기의 (B)를 포함하는 경우는 80중량% 이하가 바람직하고, 60중량% 이하가 보다 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료는, 기타 수지를 포함해도 된다. 기타 수지로서는, 예를 들면 프로필렌계 수지나 에틸렌계 수지 등을 들 수 있다.
에틸렌계 수지로서는, 탄소수 3~20의 α-올레핀에서 유래하는 구성 단위의 함유 비율이, 5몰% 이상 50몰% 미만인 에틸렌·α-올레핀 공중합체나 에틸렌·극성 모노머 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 3~20의 α-올레핀의 구체예로서는, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트라이데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-나노데센, 1-에이코센 등의 직쇄상의 α-올레핀; 3-메틸-1-뷰텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-헥센, 2,2,4-트라이메틸-1-펜텐 등의 분기상의 α-올레핀 등을 들 수 있고, 이들은 2종류를 조합하여 사용할 수도 있다.
그 중에서도, 상기 α-올레핀의 탄소수는, 범용성(비용이나 양산성 혹은 입수의 용이성)의 점에서, 3~10이 바람직하고, 나아가서는 3~8이 바람직하다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체로서는, 바람직하게는 에틸렌·프로필렌 공중합체, 에틸렌·1-뷰텐 공중합체, 에틸렌·4-메틸-1-펜텐 공중합체, 에틸렌·1-헥센 공중합체, 에틸렌·1-옥텐 공중합체이며, 어떤 에틸렌·α-올레핀 공중합체도, 에틸렌 유래의 구성 단위의 함유 비율이 50몰% 이상인 것을 의미한다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 예를 들면 메탈로센계 촉매를 이용한, 슬러리 중합법, 용액 중합법, 괴상 중합법, 기상 중합법 등으로 제조할 수 있다.
에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 예를 들면 에틸렌·바이닐에스터 공중합체 및 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체 등을 들 수 있다. 본 실시형태에 있어서 극성 모노머란 관능기를 갖는 모노머를 의미한다.
에틸렌·바이닐에스터 공중합체로서는, 예를 들면 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌·프로피온산 바이닐 공중합체, 에틸렌·뷰티르산 바이닐 공중합체, 에틸렌·스테아르산 바이닐 공중합체 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
본 실시형태에 관한 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체는, 에틸렌과, 불포화 카복실산 에스터 중 적어도 1종을 공중합한 중합체이다.
구체적으로는, 에틸렌과, 불포화 카복실산의 알킬에스터로 이루어지는 공중합체를 예시할 수 있다.
불포화 카복실산 에스터에 있어서의 불포화 카복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 크로톤산, 푸마르산, 말레산, 무수 말레산, 이타콘산, 무수 이타콘산 등을 들 수 있다.
불포화 카복실산의 알킬에스터에 있어서의 알킬 부위로서는, 탄소수 1~12의 것을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-뷰틸, 아이소뷰틸, 세컨더리-뷰틸, 2-에틸헥실, 아이소옥틸 등의 알킬기를 예시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 알킬에스터의 알킬 부위의 탄소수는 1~8이 바람직하다.
불포화 카복실산 에스터로서는, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 아이소프로필, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 아이소뷰틸, (메트)아크릴산 n-뷰틸, (메트)아크릴산 아이소옥틸, (메트)아크릴산 2-에틸헥실 등의 (메트)아크릴산 에스터 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 불포화 카복실산 에스터는 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 아이소프로필, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 아이소뷰틸, 및 (메트)아크릴산 n-뷰틸 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
[0056]
본 실시형태에 있어서, 바람직한 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체는, 에틸렌·(메트)아크릴산 에스터 공중합체이다. 그 중에서도 (메트)아크릴산 에스터로서 1종류의 화합물로 이루어지는 공중합체가 바람직하다. 이와 같은 공중합체로서는, 에틸렌·(메트)아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소옥틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 2-에틸헥실 공중합체 등을 들 수 있다.
에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-뷰틸 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
이들의 기타 수지는 실레인 커플링제로 변성되어 있어도 된다.
실레인 커플링제의 함유량은 기타 수지 성분 100중량% 중 0.01~5중량%가 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료 중에는, 예를 들면 하이드로퀴논모노벤질에터, 트라이페닐포스파이트 등의 산화 방지제, 스테아르산 납, 라우르산 바륨 등의 열안정제, 광안정제, 산화 방지제, 실레인 커플링제, 미립 산화 타이타늄, 산화 아연 등의 충전제, 안료, 염료, 윤활제, 블로킹 방지제, 발포제, 발포 조제(助劑), 가교제, 가교 조제, 자외선 흡수제, 난연제, 무기 충전제 등의 각종 첨가제를 배합해도 된다. 특히, 배선 시트(100)를 백 시트측에 배치하는 경우에는, 당해 배선 시트(100)에 투명성은 요구되지 않기 때문에, 발전 효율을 향상시키는 관점에서, 안료, 염료, 무기 충전제를 배합하는 것이 바람직하다. 상기 광안정제로서는, 예를 들면 힌더드 아민계의 것이 이용된다. 각 성분의 함유량은, 수지 시트(10) 중의 수지 성분 100중량부에 대하여 0.005~2중량부가 바람직하고, 0.008~1중량부가 보다 바람직하다.
힌더드 아민계의 광안정제의 구체예로서는, 4-아세톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-스테아로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-아크릴로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-사이클로헥산오일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(o-클로로벤조일옥시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(페녹시아세톡시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1,3,8-트라이아자-7,7,9,9-테트라메틸-2,4-다이옥소-3-n-옥틸-스파이로[4,5]데케인, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)테레프탈레이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)벤젠-1,3,5-트라이카복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-2-아세톡시프로페인-1,2,3-트라이카복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-2-하이드록시프로페인-1,2,3-트라이카복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)트라이아진-2,4,6-트라이카복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘)포스파이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)뷰테인-1,2,3-트라이카복실레이트, 테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)프로페인-1,1,2,3-테트라카복실레이트, 테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)뷰테인-1,2,3,4-테트라카복실레이트 등을 들 수 있다.
산화 방지제로서는, 각종 힌더드 페놀계나 포스파이트계의 것을 들 수 있다. 상기 힌더드 페놀계 산화 방지제의 구체예로서는, 2,6-다이-t-뷰틸-p-크레졸, 2-t-뷰틸-4-메톡시페놀, 3-t-뷰틸-4-메톡시페놀, 2,6-다이-t-뷰틸-4-에틸페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-뷰틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-뷰틸페놀), 4,4'-메틸렌비스(2,6-다이-t-뷰틸페놀), 2,2'-메틸렌비스[6-(1-메틸사이클로헥실)-p-크레졸], 비스[3,3-비스(4-하이드록시-3-t-뷰틸페닐)뷰티릭 애시드]글라이콜에스터, 4,4'-뷰틸리덴비스(6-t-뷰틸-m-크레졸), 2,2'-에틸리덴비스(4-sec-뷰틸-6-t-뷰틸페놀), 2,2'-에틸리덴비스(4,6-다이-t-뷰틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-t-뷰틸페닐)뷰테인, 1,3,5-트리스(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시벤질)-2,4,6-트라이메틸벤젠, 2,6-다이페닐-4-옥타데실옥시페놀, 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메테인, n-옥타데실-3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-싸이오비스(6-t-뷰틸-m-크레졸), 토코페롤, 3,9-비스[1,1-다이메틸-2-[β-(3-t-뷰틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피온일옥시]에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스파이로[5,5]운데케인, 2,4,6-트리스(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시벤질싸이오)-1,3,5-트라이아진, 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-다이-tert-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트] 등을 들 수 있다.
또, 포스파이트계 산화 방지제의 구체예로서는, 3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시벤질포스파네이트다이메틸에스터, 비스(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시벤질포스폰산 에틸, 트리스(2,4-다이-t-뷰틸페닐)포스파네이트 등을 들 수 있다.
실레인 커플링제로서는, 바이닐기, 아미노기 또는 에폭시기와, 알콕시기와 같은 가수분해기를 갖는 실레인 커플링제 및 타이타늄 커플링제 등을 들 수 있다. 이와 같은 실레인 커플링제의 구체예로서는, 바이닐트라이메톡시실레인, γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, γ-메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실레인, γ-아크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실레인, 3-글리시독시프로필메틸다이메톡시실레인, 3-글리시독시프로필메틸다이에톡시실레인, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸다이에톡시실레인, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸다이메톡시실레인, 3-아미노프로필트라이메톡시실레인, 3-아미노프로필트라이에톡시실레인, N-페닐-3-아미노프로필트라이메톡시실레인 및 N-페닐-3-아미노프로필트라이에톡시실레인 등을 들 수 있다.
자외선 흡수제로서는, 예를 들면 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-다이하이드록시-4-메톡시벤조페논, 2-하이드록시-4-메톡시-2-카복시벤조페논 및 2-하이드록시-4-n-옥톡시벤조페논 등의 벤조페논계; 2-(2'-하이드록시-3’,5'-다이-t-뷰틸페닐)벤조트라이아졸, 2-(2'-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트라이아졸 및 2-(2'-하이드록시-5-t-옥틸페닐)벤조트라이아졸, 2-(2H-벤조트라이아졸-2-일)-4,6-다이-tert-펜틸페놀 등의 벤조트라이아졸계; 페닐살리실레이트 및 p-옥틸페닐살리실레이트 등의 살리실산 에스터계의 것이 이용된다.
안료로서는, 산화 타이타늄이나 탄산 칼슘 등의 백색 안료, 울트라마린 등의 청색 안료, 카본 블랙과 같은 흑색 안료 등을 들 수 있다. 특히, 산화 타이타늄과 같은 무기 안료를 배합하는 것은, 광발전 모듈의 절연 저항이 저하되는 것을 방지하는 관점에서 바람직하다.
본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료 중에는, 예를 들면 변색 방지제로서, 카드뮴, 바륨 등의 금속의 지방산염을 임의로 배합해도 된다.
또한, 수지 시트(10)에 있어서의 미세 배선(20)이 배치되는 면의 표면에는, 미세 배선(20)의 위치 어긋남을 방지할 목적으로, 접착제 성분이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 또, 수지 시트(10)는, 다층 구조를 형성한 것이어도 된다. 수지 시트(10)의 총 두께는 10μm 이상 500μm 이하인 것이 바람직하고, 25μm 이상 200μm 이하이면 더 바람직하다.
수지 시트(10)가 다층 구조인 경우는 3층 구조가 바람직하다. 이 경우, 표층(편면)의 막두께는 1μm 이상 100μm 이하가 바람직하고, 중간층의 막두께는 4μm 이상 400μm 이하가 바람직하다.
<배선 시트(100)의 제조 방법>
본 실시형태에 있어서의 배선 시트(100)의 제조 방법은, 종래의 제조 방법과는 다른 것으로서, 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료의 배합 조성이나, 수지 시트(10)와 미세 배선(20)의 접합 방법에 관한 조건을 고도로 제어할 필요가 있다. 즉, 이하의 2개의 조건에 관한 각종 인자를 고도로 제어하는 제조 방법에 의하여 비로소, JIS-K7105에 준하여 측정한 수지 시트(10)의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율의 값이, 상술한 특정의 조건을 충족시키는 배선 시트(100)를 얻을 수 있다.
(1) 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료의 선택
(2) 수지 시트(10)와 미세 배선(20)의 접합 방법
이하, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 단, 본 실시형태의 배선 시트(100)의 제조 방법은, 이하의 예에 한정되지 않는다. 또, 본 실시형태의 배선 시트(100)의 제조 방법의 일례에 대해서는, 실시예에서 구체적으로 후술한다.
(1) 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료의 선택
상기 과제의 해결 수단의 항에서 설명한 바와 같이, 장기간 자외선 조사해도 열화되지 않는 배선 시트(100)에 사용하는 것이 가능한 수지 재료를 얻기 위해서는, 사용하는 수지의 종류, 수지의 밀도, 수지의 가교 상태, 첨가제의 종류나 배합량 등의 각종 인자를 적절히 조합할 필요가 있다. 그리고, 자외선에 의한 영향을 받기 어렵고, 또한 강도 등의 기계적 특성이 우수한 수지 재료라는 점을 근거로 하면, 본 실시형태에 관한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료는, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 것인 것이 바람직하다.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체
(2) 수지 시트(10)와 미세 배선(20)의 접합 방법
본 실시형태에 관한 배선 시트(100)를 얻기 위해서는, 예를 들면 수지 시트(10)의 롤과, 미세 배선(20)을 형성하는 와이어를 가열 접착하여 얻어진다. 그리고, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)를 제조할 때에는, 압압부의 가열 온도를, 수지 시트(10)의 표면만을 용융시키는 온도로 제어할 필요가 있다. 구체적으로는, 상기 압압부의 가열 온도를, 50℃ 이상 120℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 미세 배선(20)의 위치 어긋남을 방지한 배선 시트(100)를 실현할 수 있다. 또, 수지 시트(10)와 미세 배선(20)의 접합은, 예를 들면 일본 공개특허공보 2005-536894호에 기재된 방법으로 행해도 된다.
<<구조체(200)>>
도 3은, 본 실시형태에 관한 구조체(200)를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 구조체(200)는, 상기 배선 시트(100)와, 특정의 수지 재료에 의하여 형성되어 있는 밀봉재(50)로 이루어지는 것이다. 여기에서, 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료로서는, 밀봉 능력을 갖는 수지이면 제한 없이 사용할 수 있지만, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료가 바람직하다. 그리고, 구조체(200)를 셀 이측에 배치하는 경우에는, 발전 효율을 향상시키는 관점에서, 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료 중에 백색 안료를 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료와 상술한 수지 시트(10)를 형성하는 수지 재료는 동일해도 되고, 다른 배합이어도 된다.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체
다음으로, 본 실시형태에 관한 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)는, 상술한 바와 같이, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성된 것이 바람직하다.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에 있어서의 불포화 카복실산 성분으로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 푸마르산, 말레산, 말레산 모노메틸, 무수 말레산 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 불포화 카복실산 성분으로서는, (메트)아크릴산이 바람직하다. 이로 인하여, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체로서는, 에틸렌·(메트)아크릴산 공중합체가 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 관한 에틸렌·불포화 카복실산 공중합체는, 에틸렌과 불포화 카복실산의 2원 공중합체에 한정하지 않고, 에틸렌·불포화 카복실산·불포화 카복실산 에스터 공중합체 등의 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 다원 공중합체도 포함하고 있다. 상기 에틸렌·불포화 카복실산·불포화 카복실산 에스터 공중합체에 있어서의 불포화 카복실산 에스터 성분으로서는, 상술한 불포화 카복실산 성분으로서 이용되는 각종 카복실산의 탄소수 1~20의 알킬에스터를 들 수 있다. 구체적으로, 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, 2-에틸헥실기, 아이소옥틸기 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 그 아이오노머에 있어서의 (메트)아크릴산 단위 등의 불포화 카복실산 단위의 함유량은, 우수한 자외선 투과성을 실현하는 관점에서, 바람직하게는 2중량% 이상 30중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 4중량% 이상 25중량% 이하이며, 더 바람직하게는 9중량% 이상 25중량% 이하이고, 가장 바람직하게는 12중량% 이상 20중량% 이하이다.
또, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 불포화 카복실산 에스터의 함유량은, 공중합체 전체량에 대하여 1중량% 이상 35중량% 이하가 바람직하고, 3중량% 이상 32중량% 이하가 보다 바람직하며, 5중량% 이상 30중량% 이하가 더 바람직하다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에는, 리튬, 나트륨 등의 알칼리 금속, 칼슘, 마그네슘, 세륨, 아연, 알루미늄 등의 다가 금속 등에서 유래하는 금속종을 함유시킬 수 있다. 이들 중에서, 나트륨, 마그네슘, 아연이 바람직하게 이용된다. 일반적으로, 아이오노머는 투명성이 우수하고, 또한 고온에 있어서의 저장 탄성률 E'가 높은 것이 알려져 있다. 또, 본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머의 중화도는, 바람직하게는 80% 이하이고, 더 바람직하게는 접착성의 관점에서, 60% 이하이며, 가장 바람직하게는 40% 이하이다.
또, 본 실시형태에 관한 밀봉재(50)를, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체 또는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머에 의하여 형성하는 경우, 공중합체의 투명성 및 접착성을 양호하게 하는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산의 함유량은, 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 2중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 3중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 한편, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산의 함유량은, 흡습성을 저감시키는 관점에서, 바람직하게는 20중량% 이하이며, 더 바람직하게는 15중량% 이하이다.
또, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 공중합체의 투명성 및 접착성을 양호하게 하는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산 에스터의 함유량은, 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 3중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 한편, 공중합체가 불포화 카복실산 에스터를 함유하는 경우, 흡습성을 저감시키는 관점에서, 공중합체 전체량에 대한 불포화 카복실산의 함유량은, 바람직하게는 35중량% 이하이며, 더 바람직하게는 30중량% 이하이다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 융점은, 바람직하게는 55℃ 이상이고, 더 바람직하게는 60℃ 이상이며, 가장 바람직하게는 70℃ 이상이다. 이렇게 함으로써, 광발전 모듈의 사용 시에 온도 상승한 경우에 수지 시트(10)가 변형되는 것이나, 광발전 모듈의 제조 시에 수지 재료가 흘러 나오는 것이나 버가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체는, 고온, 고압 조건하, 라디칼 공중합 반응을 행함으로써 얻을 수 있다. 또, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체의 아이오노머는, 에틸렌과 불포화 카복실산의 공중합체와 금속 화합물을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)에 포함되는 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체에 포함되는 (메트)아크릴산 글리시딜은, 메타크릴산 글리시딜 또는 아크릴산 글리시딜 중 적어도 한쪽을 가리킨다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체로서는, 예를 들면 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜·아세트산 바이닐 공중합체, 및 에틸렌·(메트)아크릴산 글리시딜·(메트)아크릴산 에스터 공중합체 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중의 (메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 2중량% 이상 30중량% 이하, 보다 바람직하게는 3중량% 이상 25중량% 이하이다.
(메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위의 함유 비율이 상기 범위 내이면, 얻어지는 밀봉재(50)의 접착성이나 유연성, 취급성, 가공성 등의 밸런스를 한층 더 양호한 것으로 할 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중의 "에틸렌 유래의 구성 단위"의 함유 비율은, 바람직하게는 65중량% 이상, 보다 바람직하게는 70중량% 이상, 특히 바람직하게는 80중량% 이상이다. 이때, 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체는, 에틸렌, (메트)아크릴산 글리시딜 이외의 다른 모노머 단위(예를 들면, 아세트산 바이닐, (메트)아크릴산 에스터 등)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로는, 에틸렌에서 유래된 구성 단위와, (메트)아크릴산 글리시딜에서 유래된 구성 단위를 함유하는 공중합체 외에, 이 2개의 구성 단위 외에, 아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위 중 적어도 한쪽을 더 함유하는 공중합체 등을 들 수 있다.
아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은 30중량% 이하인 것이 바람직하고, 20중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 및 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율의 하한값은, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.5중량% 이상, 더 바람직하게는 1중량% 이상이 바람직하다. 나아가서는, 아세트산 바이닐에서 유래된 구성 단위 또는 (메트)아크릴산 에스터에서 유래된 구성 단위의 함유 비율은, 0.1~30중량%의 범위가 바람직하고, 0.5~20중량%의 범위가 더 바람직하며, 특히 1~20중량%의 범위가 바람직하다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체는, 1종을 단독으로 또는 공중합비 등이 다른 공중합체의 2종 이상 또는 모노머종이 다른 공중합체의 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 중 적어도 일부는 실레인 커플링제에 의하여 변성되어 있어도 된다.
실레인 커플링제의 함유량은 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 100중량% 중 0.01~5중량%가 바람직하다.
밀봉재(50)에는, 상기의 (A) 및 (B) 중 어느 한쪽을 포함하고 있으면 되는데, 밀봉재(50)의 수지 성분 100중량% 중에 상기의 (A) 및 (B)를 합계로 30중량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 40중량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하며, 50중량% 이상 포함하는 것이 더 바람직하다. 상한값은 특별히 제한은 없지만 상기의 (B)를 포함하는 경우는 80중량% 이하가 바람직하고, 60중량% 이하가 보다 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료는, 기타 수지를 포함해도 된다. 기타 수지로서는, 예를 들면 프로필렌계 수지나 에틸렌계 수지 등을 들 수 있다.
에틸렌계 수지로서는, 탄소수 3~20의 α-올레핀에서 유래하는 구성 단위의 함유 비율이, 5몰% 이상 50몰% 미만인 에틸렌·α-올레핀 공중합체나 에틸렌·극성 모노머 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 3~20의 α-올레핀의 구체예로서는, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트라이데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-나노데센, 1-에이코센 등의 직쇄상의 α-올레핀; 3-메틸-1-뷰텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-헥센, 2,2,4-트라이메틸-1-펜텐 등의 분기상의 α-올레핀 등을 들 수 있고, 이들은 2종류를 조합하여 사용할 수도 있다.
그 중에서도, 상기 α-올레핀의 탄소수는, 범용성(비용이나 양산성 혹은 입수의 용이성)의 점에서, 3~10이 바람직하고, 나아가서는 3~8이 바람직하다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체로서는, 바람직하게는 에틸렌·프로필렌 공중합체, 에틸렌·1-뷰텐 공중합체, 에틸렌·4-메틸-1-펜텐 공중합체, 에틸렌·1-헥센 공중합체, 에틸렌·1-옥텐 공중합체이며, 어떤 에틸렌·α-올레핀 공중합체도, 에틸렌 유래의 구성의 함유 비율이 50몰% 이상인 것을 의미한다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 예를 들면 메탈로센계 촉매를 이용한, 슬러리 중합법, 용액 중합법, 괴상 중합법, 기상 중합법 등으로 제조할 수 있다.
에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 예를 들면 에틸렌·바이닐에스터 공중합체 및 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체 등을 들 수 있다. 본 실시형태에 있어서 극성 모노머란 관능기를 갖는 모노머를 의미한다.
에틸렌·바이닐에스터 공중합체로서는, 예를 들면 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌·프로피온산 바이닐 공중합체, 에틸렌·뷰티르산 바이닐 공중합체, 에틸렌·스테아르산 바이닐 공중합체 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
본 실시형태에 관한 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체는, 에틸렌과, 불포화 카복실산 에스터 중 적어도 1종을 공중합한 중합체이다.
구체적으로는, 에틸렌과, 불포화 카복실산의 알킬에스터로 이루어지는 공중합체를 예시할 수 있다.
불포화 카복실산 에스터에 있어서의 불포화 카복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 크로톤산, 푸마르산, 말레산, 무수 말레산, 이타콘산, 무수 이타콘산 등을 들 수 있다.
불포화 카복실산의 알킬에스터에 있어서의 알킬 부위로서는, 탄소수 1~12의 것을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-뷰틸, 아이소뷰틸, 세컨더리-뷰틸, 2-에틸헥실, 아이소옥틸 등의 알킬기를 예시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 알킬에스터의 알킬 부위의 탄소수는 1~8이 바람직하다.
불포화 카복실산 에스터로서는, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 아이소프로필, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 아이소뷰틸, (메트)아크릴산 n-뷰틸, (메트)아크릴산 아이소옥틸, (메트)아크릴산 2-에틸헥실 등의 (메트)아크릴산 에스터 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 불포화 카복실산 에스터는 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 아이소프로필, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 아이소뷰틸, 및 (메트)아크릴산 n-뷰틸 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 바람직한 에틸렌·불포화 카복실산 에스터 공중합체는, 에틸렌·(메트)아크릴산 에스터 공중합체이다. 그 중에서도 (메트)아크릴산 에스터로서 1종류의 화합물로 이루어지는 공중합체가 바람직하다. 이와 같은 공중합체로서는, 에틸렌·(메트)아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소옥틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 2-에틸헥실 공중합체 등을 들 수 있다.
에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-프로필 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 아이소뷰틸 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 n-뷰틸 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 에틸렌·극성 모노머 공중합체는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
이들의 기타 수지는 실레인 커플링제로 변성되어 있어도 된다.
실레인 커플링제의 함유량은 기타 수지 성분 100중량% 중 0.01~5중량%가 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료 중에는, 예를 들면 하이드로퀴논모노벤질에터, 트라이페닐포스파이트 등의 산화 방지제, 스테아르산 납, 라우르산 바륨 등의 열안정제, 미립 산화 타이타늄, 산화 아연 등의 충전제, 안료, 염료, 윤활제, 블로킹 방지제, 발포제, 발포 조제, 가교제, 가교 조제, 자외선 흡수제, 난연제, 무기 충전제 등의 각종 첨가제를 배합해도 된다. 각 성분의 함유량은, 밀봉재(50) 중의 수지 성분 100중량부에 대하여 0.005~2중량부 함유하는 것이 바람직하고, 0.008~1중량부 함유하는 것이 보다 바람직하다.
특히, 백 시트측에 사용하는 밀봉재(50)에는, 투명성이 요구되지 않기 때문에, 발전 효율을 향상시키는 관점에서, 안료, 염료, 무기 충전제를 배합하는 것이 바람직하다. 상기 안료로서는, 산화 타이타늄이나 탄산 칼슘 등의 백색 안료, 울트라마린 등의 청색 안료, 카본 블랙과 같은 흑색 안료 등을 들 수 있다. 특히, 산화 타이타늄과 같은 무기 안료를 배합하는 것은, 광발전 모듈의 절연 저항이 저하되는 것을 방지하는 관점에서 바람직하다. 상기 무기 안료의 배합량은, 밀봉재(50)에 포함되는 수지 성분 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0중량부 이상 100중량부 이하이고, 더 바람직하게는 0.5중량부 이상 50중량부 이하이며, 가장 바람직하게는 4중량부 이상 50중량부 이하이다.
본 실시형태에 관한 밀봉재(50)를 형성하는 수지 재료 중에는, 예를 들면 변색 방지제로서, 카드뮴, 바륨 등의 금속의 지방산염을 임의로 배합해도 된다. 또, 밀봉재(50)는, 다층 구조인 경우는 적어도 1층이 상술한 각종 수지로 이루어지는 층이며, 모든 층이 상술한 각종 수지로 구성되어 있어도 된다.
밀봉재(50)의 막두께는, 바람직하게는 50μm 이상 1000μm 이하이며, 보다 바람직하게는 100μm 이상 500μm 이하이다. 이에 더하여, 광발전 모듈의 수광면(광입사면)측에 배치하는 밀봉재(50)는, JIS-K7105에 준하여 측정한 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 자외선 유래의 광에너지도 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 모듈을 실현할 수 있다.
밀봉재(50)가 다층 구조인 경우는 3층 구조가 바람직하다. 이 경우, 표층(편면)의 막두께는 10μm 이상 500μm 이하가 바람직하고, 중간층의 막두께는 50μm 이상 1000μm 이하가 바람직하다.
<<광발전 모듈(300-1)>>
도 4는, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-1)을 나타내는 단면도의 일례이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-1)은, 투광성 기판(70)과, 상기 배선 시트(100)와, 밀봉재(50)를 구비하고 있다. 이 광발전 모듈(300-1)은, 상술한 바와 같이, 350nm의 파장 영역에 있어서의 수지 시트(10)의 광선 투과율이 70% 이상인 배선 시트(100)를 구비하는 것이기 때문에, 자외선 유래의 광에너지를 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있다. 이로 인하여, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-1)은, 종래의 광발전 모듈과 비교하여 발전 효율이 우수하다.
상기 투광성 기판(70)으로서는, 유리, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 불소 함유 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 보다 많은 광에너지를 발전에 기여시키는 관점에서 유리가 바람직하다.
본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-1)에 있어서의 광발전 소자(400)로서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 어모퍼스 실리콘, 헤테로 접합형 등의 실리콘계, 갈륨-비소, 구리-인듐-셀레늄, 카드뮴-텔루륨 등의 III족 화합물-V족 화합물 반도체계의 소자나 II족 화합물 반도체 화합물-VI족 화합물 반도체계의 소자를 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-1)에 적용하는 백 시트(80)로서는, 예를 들면 주석, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속이나, 유리 등의 무기 재료, 폴리에스터, 무기물 증착 폴리에스터, 불소 함유 수지, 폴리올레핀 등의 열가소성 수지에 의하여 형성된 1층 혹은 다층의 시트를 들 수 있다. 그 중에서도, 제조 공정에 있어서 절연 처리를 배제하여, 광발전 모듈(300-1)의 제조 비용을 저감시키는 관점에서, 알루미늄 이외의 재료를 이용하여 형성한 백 시트(80)로 하는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈의 양태는, 자외선 유래의 광에너지를 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 것이면, 어떠한 양태여도 된다.
구체적으로, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈로서는, 투광성 기판(70)/배선 시트(100)/광발전 소자(400)/배선 시트(100)/백 시트(80)(보호재)와 같이 광발전 소자(400)의 양면을 2매의 배선 시트(100) 사이에 끼우도록 밀봉하는 것, 투광성 기판(70)/밀봉재(50)/배선 시트(100)/광발전 소자(400)/배선 시트(100)/밀봉재(50)/백 시트(80)(보호재)와 같이, 광발전 소자(400)의 양면을 2매의 배선 시트(100) 사이에 끼우도록 밀봉함과 함께, 투광성 기판(70)과 배선 시트(100)의 사이에 밀봉재(50)를 개재시키는 것, 투광성 기판(70)의 표면 상에 미리 형성된 광발전 소자(400)를 이용하여, 투광성 기판(70)/광발전 소자(400)/배선 시트(100)/백 시트(80)(보호재)와 같이 구성하는 것, 투광성 기판(70) 상에 예를 들면, 불소 수지계 시트 상에 어모퍼스 광발전 소자(400)를 스퍼터링 등으로 제작하고, 그 위에 배선 시트(100)와 백 시트(80)(보호재)를 형성시키는 구성의 것 등을 들 수 있다.
또, 다른 타입의 광발전 모듈로서, 백 시트(80)(보호재) 위에 형성한 광발전 소자(400) 상에, 배선 시트(100)와 투광성 기판(70)을 형성한 구성의 것, 투광성 기판(70) 상에 형성한 광발전 소자(400) 상에, 배선 시트(100)와 백 시트(80)(보호재)를 형성한 구성의 것 등도 있다. 구체적으로는, 유리 상에 어모퍼스 광발전 소자(400)를 스퍼터링 등으로 제작하고, 그 위에 배선 시트(100)와 백 시트(80)를 형성시킨 구성의 것을 들 수 있다.
(제2 실시형태)
<<배선 시트(100)>>
도 5는, 본 실시형태에 관한 배선 시트(100)를 나타내는 단면도의 일례이다.
도 5에 나타내는 배선 시트(100)는, 수지 시트(10)에 있어서의 미세 배선(20)이 접합하고 있는 면과는 반대측의 면에 대하여, 기재층(30)을 적층하고 있다는 점에서, 제1 실시형태와 다르다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 배선 시트(100)는, 수지 시트(10)에 있어서의 미세 배선(20)이 마련되어 있는 면과는 반대측의 면에, 불소 수지 및 아크릴 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 재료에 의하여 형성된 기재층(30)을 갖는 것이다. 여기에서, 기재층(30)을 형성하는 재료에 대하여, 실온 조건하, JIS-K7125에 준하여 타입 D 듀로미터를 이용하여 측정한 쇼어 D 경도는, 10 이상 100 이하인 것이 바람직하고, 20 이상 100 이하이면 더 바람직하다. 기재층(30)을 형성하는 재료의 쇼어 D 경도를, 상기 수치 범위 내로 함으로써, 미세 배선(20)의 수지 시트(10)로의 매립을 적절히 행할 수 있기 때문에, 발전 효율을 한층 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 기재층(30)의 두께는, 5μm 이상 100μm 이하인 것이 바람직하고, 10μm 이상 80μm 이하이면 더 바람직하다. 이에 더하여, 광발전 모듈의 수광면(광입사면)측에 배치하는 기재층(30)은, JIS-K7105에 준하여 측정한 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 자외선 유래의 광에너지도 효율적으로 발전에 기여시킬 수 있는 모듈을 실현할 수 있다.
상기 불소 수지로서는, 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬바이닐에터 공중합체(PFA), 폴리클로로트라이플루오로에틸렌(PCTFE), 클로로트라이플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(PCTFEE), 폴리 불화 바이닐(PVF) 및 폴리 불화 바이닐리덴(PVDF) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 및 폴리 불화 바이닐(PVF)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 아크릴 수지로서는, 아크릴산 에스터의 중합체, 메타크릴산 에스터의 중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 메타크릴산 메틸 단위를 주성분으로 한 중합체인 메타크릴 수지가 바람직하다. 이 메타크릴 수지로서는, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA), 메타크릴산 메틸과 다른 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다.
이들 불소 수지, 혹은 아크릴 수지는, 밀봉재(50)와의 밀착을 향상시키기 위하여 표면을 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 프레임 처리 등의 표면 처리나, 접착제를 사용할 수 있다. 또한 접착제로서는, 내수성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들면 올레핀계 중합체의 실레인 변성체나 무수 말레산 변성체, 유레테인계 수지, 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.
<<광발전 모듈(300-2)>>
본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-2)은, 상술한 기재층(30)을 갖는 배선 시트(100)를 이용하고 있다는 점에서 제1 실시형태와 다르다. 구체적으로는, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-2)은, 예를 들면 이하의 헤테로 접합형의 광발전 소자(400)를 구비한 양태로 할 수 있다. 단, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-2)은, 이하의 헤테로 접합형의 광발전 소자(400)를 구비한 예에 한정되지 않는다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-2)의 층 구조를 나타내는 모식적인 단면도의 일례이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 광발전 모듈(300-2)은, 헤테로 접합형의 광발전 소자(400)를 구비하고 있다.
광발전 소자(400)는, 제1 도전형의 결정 반도체 기판(11)을 구비하고 있음과 함께, 결정 반도체 기판(11)의 한쪽 면측에, 제1 비정질계 반도체막(12)과, 제1 도전형의 제2 비정질계 반도체막(13)과, 제1 투광성 전극막(14)과, 제1 전극(15)을 이 순서로 구비하고 있다.
광발전 소자(400)는, 결정 반도체 기판(11)의 다른 한쪽 면측에, 진성의 제3 비정질계 반도체막(16)과, 제2 도전형의 제4 비정질계 반도체막(17)과, 제2 투광성 전극막(18)과, 제2 전극(19)을 이 순서로 더 구비하고 있다.
제1 비정질계 반도체막(12)은, 제2 비정질계 반도체막(13)보다 불순물 농도가 낮은 제1 도전형이거나, 또는 진성이다.
광발전 모듈(300-2)은, 광발전 소자(400)의 한쪽 면인 제1 전극(15)에 제1 수지 시트(22)에 의하여 접합 고정된 복수의 제1 미세 배선(21)과, 광발전 소자(400)의 한쪽 면과의 사이에 복수의 제1 미세 배선(21)을 사이에 두고 있음과 함께 제1 수지 시트(22)를 통하여 광발전 소자(400)의 한쪽 면에 접합된 제1 기재층(23)과, 투광성 기판(70)과, 투광성 기판(70)과 제1 기재층(23)의 사이에 충전된 제1 밀봉층(500)을 더 구비하고 있다.
광발전 모듈(300-2)은, 광발전 소자(400)의 다른 한쪽 면인 제2 전극(19)에 제2 수지 시트(52)에 의하여 접합 고정된 복수의 제2 미세 배선(51)과, 광발전 소자(400)의 다른 한쪽 면과의 사이에 복수의 제2 미세 배선(51)을 사이에 두고 있음과 함께, 제2 수지 시트(52)를 통하여 광발전 소자(400)의 다른 한쪽 면에 접합된 제2 기재층(53)과, 제2 보호층(600)과, 제2 보호층(600)과 제2 기재층(53)의 사이에 충전된 제2 밀봉층(60)을 더 구비하고 있다.
광발전 소자(400)의 각 구성 요소의 도전형에 대하여 설명하면, 결정 반도체 기판(11)은, 예를 들면 n형이다. 이 경우, 제2 비정질계 반도체막(13)은 n형, 제1 비정질계 반도체막(12)은 진성 또는 n형(제2 비정질계 반도체막(13)보다 불순물 농도가 낮은 n형), 제4 비정질계 반도체막(17)은 p형이다.
결정 반도체 기판(11)으로서는, n형의 반도체 특성을 갖는 결정체이면 특별히 한정되지 않고 공지의 것을 이용할 수 있다. 결정 반도체 기판(11)을 구성하는 n형의 결정 반도체로서는, 실리콘(Si) 외에, SiC, SiGe, SiN 등을 들 수 있는데, 생산성 등의 점에서 실리콘이 바람직하다. 결정 반도체 기판(11)은 단결정체여도 되고, 다결정체여도 된다.
또, 제1 비정질계 반도체막(12), 제2 비정질계 반도체막(13), 제3 비정질계 반도체막(16) 및 제4 비정질계 반도체막(17)은, 각각 실리콘 박막으로 할 수 있다.
제1 비정질계 반도체막(12)은, 결정 반도체 기판(11)의 한쪽 면(도 6에 있어서의 상면)에 적층되어 있다.
제2 비정질계 반도체막(13)은, 제1 비정질계 반도체막(12)의 한쪽 면(도 6에 있어서의 상면)에 적층되어 있다.
제1 비정질계 반도체막(12)과 제2 비정질계 반도체막(13)의 합계의 막두께는, 예를 들면 1nm 이상 20nm 이하로 할 수 있다.
제1 투광성 전극막(14)은, 제2 비정질계 반도체막(13)의 한쪽 면(도 6에 있어서의 상면)에 적층되어 있다.
제1 투광성 전극막(14)을 구성하는 투명 전극 재료의 구체예로서는, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO), 텅스텐 도프 인듐 산화물(Indium Tungsten Oxide: IWO), 세륨 도프 인듐 산화물(Indium Cerium Oxide: ICO), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(알루미늄 도프 ZnO), GZO(갈륨 도프 ZnO) 등의 공지의 재료를 들 수 있다.
제3 비정질계 반도체막(16)은, 결정 반도체 기판(11)의 다른 한쪽 면(도 6에 있어서의 하면)에 적층되어 있다. 제4 비정질계 반도체막(17)은, 제3 비정질계 반도체막(16)의 다른 한쪽 면(도 6에 있어서의 하면)에 적층되어 있다. 바꿔 말하면, 제3 비정질계 반도체막(16)은, 결정 반도체 기판(11)과 제4 비정질계 반도체막(17)의 사이에 개재되어 있다. 제3 비정질계 반도체막(16)의 막두께는, 예를 들면 1nm 이상 10nm 이하로 할 수 있다. 제4 비정질계 반도체막(17)의 막두께는, 예를 들면 1nm 이상 20nm 이하로 할 수 있다.
제2 투광성 전극막(18)은, 제4 비정질계 반도체막(17)의 한쪽 면(도 6에 있어서의 하면)에 적층되어 있다. 제2 투광성 전극막(18)을 구성하는 재료는, 제1 투광성 전극막(14)과 동일하다.
여기에서, 진성이란, 불순물이 의도적으로 도프되어 있지 않은 것을 말한다. 따라서, 진성의 비정질계 반도체막에는, 원료에 본래 포함되는 불순물이나 제조 과정에 있어서 비의도적으로 혼입된 불순물이 존재하는 것도 포함된다.
또 비정질계란, 비정질체뿐만 아니라, 미결정체를 포함하는 것을 의미한다.
n형의 비정질 반도체막이란, 박막 중에 함유되는 원소의 수 밀도비로서, 실리콘에 대하여 10-5 정도 이상의 불순물이 함유되어 있는 것을 말한다.
제1 전극(15)은, 예를 들면 핑거 전극이거나, 또는 제1 투광성 전극막(14)의 다른 한쪽 면(도 6에 있어서의 상면)의 전체면에 성막된 금속막이다.
마찬가지로, 제2 전극(19)은, 핑거 전극이거나, 또는 제2 투광성 전극막(18)의 다른 한쪽 면(도 6에 있어서의 하면)의 전체면에 성막된 금속막이다.
제1 전극(15) 및 제2 전극(19)을 구성하는 핑거 전극의 재료로서는, 은 페이스트 등의 도전성 접착제나, 구리선 등의 금속 도선을 이용할 수 있다. 핑거 전극의 폭은, 예를 들면 20μm 이상 80μm 이하 정도이다.
또, 제1 전극(15) 및 제2 전극(19)을 구성하는 금속막으로서는, 은 페이스트 등의 도전성 접착제를 이용할 수 있다. 복수의 제1 미세 배선(21)은, 예를 들면 서로 평행하게 배치된 복수의 와이어 또는 버스 바이다.
본 실시형태에 관한 광발전 모듈은, 예를 들면 이하의 방법으로 제작할 수 있다. 또한, 광발전 모듈의 제조 방법의 일례에 대하여, 상술한 도 6에 나타내는 광발전 모듈(300-2)을 예로 들어 설명한다.
먼저, 광발전 소자(400)는, 결정 반도체 기판(11)의 한쪽 면 상에, 제1 비정질계 반도체막(12), 제2 비정질계 반도체막(13) 및 제1 투광성 전극막(14)을 이 순서로 성막하는 한편, 결정 반도체 기판(11)의 다른 한쪽 면 상에, 제3 비정질계 반도체막(16), 제4 비정질계 반도체막(17) 및 제2 투광성 전극막(18)을 이 순서로 성막하고, 또한 제1 투광성 전극막(14)의 한쪽 면(도 6에 있어서의 상면) 상에 제 1 전극(15)을, 제2 투광성 전극막(18)의 다른 한쪽 면(도 6에 있어서의 하면) 상에 제 2 전극(19)을, 각각 형성함으로써 얻어진다.
다음으로, 제1 기재층(23), 제1 수지 시트(22) 및 제1 미세 배선(21)이 일체화된 제1 멀티 와이어 부재와, 투광성 기판(70)과, 시트 형상의 제1 밀봉층(500)을 준비한다.
그리고, 제1 멀티 와이어 부재를 광발전 소자(400)의 한쪽 면인 제1 전극(15)과 투광성 기판(70)의 사이에 개재시키고, 또한 제1 멀티 와이어 부재와 투광성 기판(70)의 사이에 제1 밀봉층(500)을 개재시킨다.
마찬가지로, 제2 기재층(53), 제2 수지 시트(52) 및 제2 미세 배선(51)이 일체화된 제2 멀티 와이어 부재와, 제2 보호층(600)과, 시트 형상의 제2 밀봉층(60)을 준비한다.
그리고, 제2 멀티 와이어 부재를 광발전 소자(400)의 다른 한쪽 면인 제2 전극(19)과 제2 보호층(600)의 사이에 개재시키고, 또한 제2 멀티 와이어 부재와 제2 보호층(600)의 사이에 제2 밀봉층(60)을 개재시킨다.
그리고, 이들을 일괄하여 가열 및 양면으로부터 가압함으로써, 제1 수지 시트(22)를 통하여 제1 미세 배선(21)을 제1 전극(15)에 대하여 용착(溶着)함과 함께, 제1 밀봉층(500)을 통하여 제1 기재층(23)과 투광성 기판(70)을 용착하고, 제2 수지 시트(52)를 통하여 제2 미세 배선(51)을 제2 전극(19)에 대하여 용착함과 함께, 제2 밀봉층(60)을 통하여 제2 기재층(53)과 제2 보호층(600)을 용착한다. 이렇게 하여, 광발전 모듈(300-2)을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 다양한 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 이용한 원료를 이하에 나타낸다.
<원료>
-1. 수지-
(A)층용 수지
·아이오노머 1: 에틸렌·메타크릴산 공중합체(메타크릴산 단위 함유량=15중량%)의 아연 아이오노머(중화도 23%, MFR 5g/10분)
·아이오노머 2: 에틸렌·메타크릴산·아크릴산 뷰틸 3원 공중합체(메타크릴산 단위 함유량=5중량%, 아크릴산 뷰틸 7중량%)의 아연 아이오노머(중화도 10%, MFR 11g/10분)
·아이오노머 3: 에틸렌·메타크릴산 공중합체(메타크릴산 단위 함유량=8.5중량%)의 아연 아이오노머(중화도 18%, MFR 6g/10분)
(B)층용 수지
·아이오노머 4: 에틸렌·메타크릴산·아크릴산 뷰틸 3원 공중합체(메타크릴산 단위 함유량=5중량%, 아크릴산 뷰틸 7중량%)의 아연 아이오노머(중화도 10%, MFR 11g/10분)
·아이오노머 5: 에틸렌·메타크릴산 공중합체(메타크릴산 단위 함유량=12중량%)의 아연 아이오노머(중화도 36%, MFR 1.5g/10분)
-2. 첨가제-
·산화 방지제: 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-다이-tert-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트](BASF사제, Irganox1010)
·자외선 흡수제: 2-(2H-벤조트라이아졸-2-일)-4,6-다이-tert-펜틸페놀
·광안정제: 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트
V실레인 커플링제: N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸다이메톡시실레인
또한, A층 및 B층에 이용되는 안정제 마스터 배치(batch) 1로서는, 각 층용 수지와 동일한 수지와, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 광안정제를, 수지/산화 방지제/자외선 흡수제/광안정제=93.7/0.3/4/2의 중량비로 혼합하여, 미리 2축 압출기로 압출한 것을 이용했다.
또, A층 및 B층에 이용되는 안정제 마스터 배치 2로서는, 각 층용 수지와 동일한 수지와, 산화 방지제, 광안정제를, 수지/산화 방지제/광안정제=96/2/2의 중량비로 혼합하여, 미리 2축 압출기로 제작한 것을 이용했다. 백색 마스터 배치로서는, 다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤제 백색 마스터 배치 PE-M 13N4700/산화 방지제/자외선 흡수제/광안정제를 소정 중량비로 혼합하여, 미리 2축 압출기로 제작한 것을 이용했다.
또, A층에 이용되는 안정제 마스터 배치 3으로서는, 베이스 수지로서 에틸렌·α-올레핀 공중합체(미쓰이 가가쿠제 타프머 A-4090S)와, 산화 방지제, 광안정제를 베이스 수지/산화 방지제/광안정제=96/2/2의 중량비로 혼합하여, 미리 2축 압출기로 제작한 것을 이용했다.
-3. 배합-
<A층>
·(A)-1: 아이오노머 1/안정제 마스터 배치 1/실레인 커플링제=90/10/0.2
·(A)-2: 아이오노머 2/안정제 마스터 배치 1/실레인 커플링제=90/10/0.2
·(A)-3: 아이오노머 2/안정제 마스터 배치 2/실레인 커플링제=90/10/0.2
·(A)-4: 아이오노머 3/안정제 마스터 배치 1/백색 마스터 배치/실레인 커플링제=85/10/5/0.2
·(A)-5: EVA1/안정제 마스터 배치 3=90/10
·(A)-6: EMA1/안정제 마스터 배치 3=90/10
·(A)-7: EOC1/안정제 마스터 배치 3=90/10
·(A)-8: EOC2/안정제 마스터 배치 3=90/10
(EVA1의 조제)
에틸렌·메타크릴산 글리시딜·아세트산 바이닐 공중합체(EGMAVA, 스미토모 가가쿠(주)제, 본드 퍼스트 7B, 에틸렌 함유량: 83중량%, 메타크릴산 글리시딜 함유량: 12중량%, 아세트산 바이닐 함유량: 5중량%, MFR(190℃, 2160g 하중): 7g/10분): 49.1중량부, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체(아세트산 바이닐 함유량: 10중량%): 49.1중량부, 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인(신에쓰 가가쿠 고교(주)제, 상품명 "KBM503"): 1.5중량부 및 2,5-다이메틸-2,5-다이(t-뷰틸퍼옥시)헥세인(아케마 요시토미(주)제, 상품명 "루페록스 101"): 0.3중량부를 미리 혼합하고, 용융 온도 220℃에서 40mmΦ 단일축 압출기로, EGMAVA 및 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체에 실레인 커플링제인 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인을 그래프트 변성시킴으로써, 실레인 커플링제에 의하여 변성된 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 EVA1을 얻었다.
(EMA1의 조제)
EVA1의 조제에 있어서, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체 대신에, EMA: 에틸렌·메타크릴산 메틸 공중합체(에틸렌 함유량: 80중량%, 메타크릴산 메틸 함유량: 20중량%)를 사용한 것 이외에는 EVA1과 동일하게 하여 EMA1을 얻었다.
(EOC1의 조제)
EVA1의 조제에 있어서, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체 대신에, EOC1: 에틸렌·α-올레핀 공중합체(미쓰이 가가쿠제 타프머 A-4090S)를 사용한 것 이외에는 EVA1과 동일하게 하여 EOC1을 얻었다.
(EOC2의 조제)
EVA1의 조제에 있어서, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체 대신에, EOC2: 에틸렌·α-올레핀 공중합체(미쓰이 가가쿠제 타프머 H-5030S)를 사용한 것 이외에는 EVA1과 동일하게 하여 EOC2를 얻었다.
<B층>
·(B)-1: 아이오노머 4/안정제 마스터 배치 1=90/10
·(B)-2: 아이오노머 4/안정제 마스터 배치 2=90/10
·(B)-3: 아이오노머 5/안정제 마스터 배치 1/백색 마스터 배치=85/10/5
·수지 시트 1: 표층(A)-1/중간층(B)-1/표층(A)-1
·수지 시트 2: 표층(A)-2/중간층(B)-1/표층(A)-2
·수지 시트 3: 표층(A)-3/중간층(B)-2/표층(A)-3
·수지 시트 4: 단층(A)-3
·수지 시트 5: 표층(A)-4/중간층(B)-3/표층(A)-4
·수지 시트 6: 단층(A)-5
·수지 시트 7: 단층(A)-6
·수지 시트 8: 단층(A)-7
·수지 시트 9: 단층(A)-8
·수지 시트 10: 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체계 밀봉재(아세트산 바이닐 단위 함유량=28중량%)
<수지 시트의 제작>
수지 시트 1~3 및 5의 다층 수지 시트를, 각각 2종 3층 다층 캐스트 성형기(다나베 플라스틱 기카이사제), 피드 블록식(EDI사제), 40mmΦ 단일축 압출기, 및 다이폭 500mm 압출기를 이용하여 가공 온도 140℃에서 시트 형상으로 성형함으로써 제작했다.
또, 수지 시트 4, 6~10의 단층 수지 시트는, 단층 T-다이 성형기(다나베 플라스틱 기카기사제), 40mmΦ 단일축 압출기, 다이폭 500mm 압출기를 이용하여, 상기 수지 시트 1~3, 5와 동일하게, 가공 온도 140℃에서 시트 형상으로 성형하고, 제작했다.
또한, 불소계 필름 혹은 아크릴계 필름을 기재층으로서 이용한 다층 배선 시트를 제작할 때에는, 상기 성형기의 공급 부분으로부터 필름을 공급하고, 수지 시트 3~4 및 6~9를 성형 시에 닙롤로 가열 압착함으로써 다층 시트를 제조했다.
상기 수지 시트 3~4 및 6~10을 이용하여, 실시예 및 비교예의 배선 시트를 제작했다. 제조 방법은 이하와 같다.
<실시예 1>
두께 100μm의 수지 시트 3의 표면에 대하여, 직경 300μm의 금속 미세 배선을 등간격으로 나열하여 가열 압착함으로써 배선 시트 1을 제작했다. 얻어진 배선 시트 1은 수지 시트 3에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 2>
수지 시트 3 대신에, 두께 75μm의 수지 시트 4와, 두께 25μm의 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE)에 의하여 형성된 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 2를 제작했다. 얻어진 배선 시트 2는 수지 시트 4에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 3>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 수지 시트 4와, 두께 25μm의 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE)에 의하여 형성된 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 3을 제작했다. 얻어진 배선 시트 3은 수지 시트 4에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 4>
수지 시트 3 대신에, 두께 25μm의 수지 시트 4와, 두께 25μm의 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE)에 의하여 형성된 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 4를 제작했다. 얻어진 배선 시트 4는 수지 시트 4에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 5>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)에 의하여 형성된 시트의 양면에 대하여, 두께 50μm의 수지 시트 4를 접착하여 얻어진 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 5를 제작했다. 얻어진 배선 시트 5는 수지 시트 4에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 6>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)에 의하여 형성된 시트의 편면에 대하여, 두께 60μm의 수지 시트 6을 접착하여 얻어진 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 6을 제작했다. 얻어진 배선 시트 6은 수지 시트 6에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 7>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)에 의하여 형성된 시트의 편면에 대하여, 두께 60μm의 수지 시트 7을 접착하여 얻어진 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 7을 제작했다. 얻어진 배선 시트 7은 수지 시트 7에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 8>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)에 의하여 형성된 시트의 편면에 대하여, 두께 60μm의 수지 시트 8을 접착하여 얻어진 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 8을 제작했다. 얻어진 배선 시트 8은 수지 시트 8에 와이어가 매설되어 있었다.
<실시예 9>
수지 시트 3 대신에, 두께 50μm의 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)에 의하여 형성된 시트의 편면에 대하여, 두께 60μm의 수지 시트 9를 접착하여 얻어진 시트를 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 9를 제작했다. 얻어진 배선 시트 9는 수지 시트 9에 와이어가 매설되어 있었다.
<비교예 1>
수지 시트 3 대신에, 수지 시트 10을 사용했다는 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 배선 시트 10을 제작했다. 얻어진 배선 시트 10은, 수지 시트 10에 와이어가 매설되어 있었다.
얻어진 배선 시트 1~10을 이용하여 행한 측정 및 평가에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다.
·350nm의 파장에 있어서의 수지 시트의 광선 투과율: 25℃라는 조건하, JIS-K7105에 준하여 수지 시트의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율을 측정했다. 또한, 단위는 %로 했다.
·전체 광선 투과율: 25℃라는 조건하, JIS-K7105에 준하여 수지 시트의 전체 광선 투과율을 측정했다. 또한, 단위는 %로 했다.
·쇼어 D 경도: 실온(25℃) 조건하, JIS-K7125에 준하여 타입 D 듀로미터를 이용하여, 수지 시트를 형성하는 재료의 쇼어 D 경도를 측정했다.
·굽힘 강성률: JIS-K7106에 준하여, 도요 세이키 세이사쿠쇼제 자동 판독형 "올센식 스티프니스 테스터"를 이용하여, 수지 시트의 굽힘 강성률을 측정했다. 또한, 단위는 MPa로 했다.
상기 평가 항목에 관한 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.
| 평가 항목 | ||||||
| 기재의 종류 | 350nm의 광선 투과율(%) |
전체 광선 투과율(%) | 수지 시트의 쇼어 D 경도 |
수지 시트의 두께 | 수지 시트의 굽힘 강성률(MPa) |
|
| 실시예 1 (배선 시트 1) |
없음 | 83 | 89.6 | 59 | 100 | 162 |
| 실시예 2 (배선 시트 2) |
ETFE | 85 | 89.6 | 59 | 75 | 162 |
| 실시예 3 (배선 시트 3) |
ETFE | 85 | 89.6 | 59 | 50 | 162 |
| 실시예 4 (배선 시트 4) |
ETFE | 85 | 89.6 | 59 | 25 | 162 |
| 실시예 5 (배선 시트 5) |
PMMA | 85 | 90.4 | 59 | 50 | 162 |
| 실시예 6 (배선 시트 6) |
PMMA | 85 | 88.9 | 42 | 60 | 32 |
| 실시예 7 (배선 시트 7) |
PMMA | 85 | 88.8 | 28 | 60 | 72 |
| 실시예 8 (배선 시트 8) |
PMMA | 85 | 90.2 | 34 | 60 | 85 |
| 실시예 9 (배선 시트 9) |
PMMA | 85 | 90.2 | 30 | 60 | 80 |
| 비교예 1 (배선 시트 10) |
없음 | 4.3 | 92.2 | 25 | 100 | 9 |
상기 배선 시트 1~10을 이용하여, 이하의 방법으로 광발전 모듈을 제작했다.
<광발전 모듈의 제작 방법>
하기 표 2에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판, 수광면 밀봉재(수지 시트 2, 3 및 10을 밀봉재로서 사용), 배선 시트, 광발전 소자의 순서로 적층했다. 다음으로, 광발전 소자 위에, 배선 시트, 비수광면 밀봉재(수지 시트 1, 5 및 10을 밀봉재로서 사용), 백 시트를 이 순서로 적층하고, 진공 라미네이터를 이용하여 래미네이팅하여, 실시예 10~19 및 비교예 2의 광발전 모듈을 제작했다.
얻어진 광발전 모듈을 이용하여 행한 측정 및 평가에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다.
배선 접속 불량 여부(EL 화상): 광발전 모듈의 배선 접속 불량 여부에 대하여, EL(일렉트로 루미네선스)법에 의하여 평가했다. 즉, 각 광발전 모듈에 전류를 입력하여 발광시킨 상태에서 EL 화상을 취득하여, 불량 여부의 평가를 행했다.
각 광발전 모듈의 EL 화상의 취득에는, EL 화상 검사 장치(아이테스사제, PVX100)를 이용했다. 또, EL 화상을 취득하기 위한 측정 조건은, 셔터 시간 15초, 조리개 8, ISO 감도 800, 광발전 모듈에 대한 입력 전압 0.73V, 광발전 모듈에 대한 입력 전류 8A라는 조건을 채용했다.
그리고, 얻어진 EL 화상을 육안으로 확인하여, 배선 접속 불량 여부의 평가를 행했다.
평가 결과는 A: 그림자 없음(접속 양호), C: 그림자 있음(배선 접속의 일부에 어려움 있음)으로 했다.
최대 출력(Pmax): 얻어진 광발전 모듈에 대하여, 최대 출력(Pmax)을 측정했다.
즉, 각 광발전 모듈에 입력하는 바이어스 전압을 변화시키면서, 전류를 측정하고, 얻어진 데이터를 플롯함으로써, I-V 곡선(도시 생략)을 얻었다.
여기에서, 전류의 측정에는, 스미토모 쥬기카이 고교 가부시키가이샤 태양 전지 IV 측정 장치 No. M130-DDYTB383 J-JA를 이용했다.
또, 바이어스 전압은, -0.1V부터 0.8V의 범위에서 변화시키고, 이 범위 중, -0.1V부터 0.4V까지는 바이어스 전압을 0.02V 단위로 변화시키며, 0.4V부터 0.8V까지는 바이어스 전압을 0.01V 단위로 변화시켰다.
또, 측정 조건으로서, AM 1.5G, 1SUN을 채용하여, 25℃에서 측정을 행했다.
그리고, 얻어진 I-V 곡선에 관하여, 전압과 전류의 곱이 최대가 되는 점, 즉 "최대 출력(Pmax)"을 구했다.
필 팩터(FF): 또한, 상기의 최대 출력(Pmax)의 측정 결과를 이용하여, 얻어진 광발전 모듈에 대하여, 필 팩터(FF)를 구했다.
여기에서, 전압이 0V일 때의 전류는 단락 전류(short-circuit current=Isc)라고 하며, 광발전 모듈에 전류가 흐르지 않을 때의 전압을 개방 전압(open-circuit voltage=Voc)이라고 한다.
필 팩터(FF)는 하기 식으로 산출했다.
식: 필 팩터(FF)=최대 출력(Pmax)/(Voc×Isc)
상기 평가 항목에 관한 평가 결과를 이하의 표 2에 나타낸다.
| 광발전 모듈의 구성 | 평가 항목 | |||||
| 수광면 밀봉재 | 배선 시트 | 비수광면측 밀봉재 | 배선 접속 불량 여부 | 최대 출력 Pmax |
필터 팩터(FF) | |
| 실시예 10 | 수지 시트 2 | 배선 시트 1 | 수지 시트 1 | A | 5.03 | 0.755 |
| 실시예 11 | 수지 시트 3 | 배선 시트 1 | 수지 시트 5 | A | 5.11 | 0.789 |
| 실시예 12 | 수지 시트 3 | 배선 시트 2 | 수지 시트 5 | A | 5.13 | 0.789 |
| 실시예 13 | 수지 시트 3 | 배선 시트 3 | 수지 시트 5 | A | 5.13 | 0.786 |
| 실시예 14 | 수지 시트 3 | 배선 시트 4 | 수지 시트 5 | A | 5.11 | 0.778 |
| 실시예 15 | 수지 시트 3 | 배선 시트 5 | 수지 시트 5 | A | 5.06 | 0.770 |
| 실시예 16 | 수지 시트 3 | 배선 시트 6 | 수지 시트 5 | A | 5.06 | 0.770 |
| 실시예 17 | 수지 시트 3 | 배선 시트 7 | 수지 시트 5 | A | 5.04 | 0.755 |
| 실시예 18 | 수지 시트 3 | 배선 시트 8 | 수지 시트 5 | A | 5.13 | 0.789 |
| 실시예 19 | 수지 시트 3 | 배선 시트 9 | 수지 시트 5 | A | 5.13 | 0.789 |
| 비교예 2 | 수지 시트 10 | 배선 시트 10 | 수지 시트 10 | C | 4.82 | 0.743 |
실시예 10의 광발전 모듈은, 자외선 흡수제를 포함하는 수광면 밀봉재를 이용한 것이기 때문에, 실시예 11의 광발전 모듈과 비교하여, 발전 효율의 관점에 있어서 약간 뒤떨어졌다. 그러나, 실시예 10의 광발전 모듈은, 특정의 수지 재료(아이오노머 2를 포함하는 수지 재료)에 의하여 형성된 수지 시트 3을 갖는 배선 시트 1을 구비하고 있기 때문에, 양호한 배선 접속성을 나타내는 것이었다. 또, 실시예 10의 광발전 모듈은, 비교예 2의 광발전 모듈과 비교하여, 발전 효율의 관점에 있어서 우수했다.
이 출원은, 2015년 2월 6일에 출원된 일본 출원특원 2015-022069호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 원용한다.
Claims (11)
- 수지 시트와,
상기 수지 시트의 한쪽 면에 마련된 미세 배선을 갖고,
JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트의 350nm의 파장에 있어서의 광선 투과율이 70% 이상인 배선 시트. - 제 1 항에 있어서,
JIS-K7105에 준하여 측정한 상기 수지 시트의 전체 광선 투과율이 80% 이상인 배선 시트. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수지 시트가, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성되어 있는 배선 시트.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 상기 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세 배선이 평행으로 배치되어 이루어지는 복수의 와이어에 의하여 형성되어 있는 배선 시트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
실온 조건하, JIS-K7125에 준하여 타입 D 듀로미터를 이용하여 측정한, 상기 수지 시트를 형성하는 재료의 쇼어 D 경도가 25를 초과하고 200 이하인 배선 시트. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세 배선의 일부가 상기 수지 시트에 매설되어 있는 배선 시트. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지 시트가 다층 구조를 갖고 있는 배선 시트. - 제 7 항에 있어서,
상기 수지 시트에 있어서의 상기 미세 배선이 마련되어 있는 면과는 반대측의 면에, 불소 수지 및 아크릴 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 재료에 의하여 형성된 층을 갖는 배선 시트. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 배선 시트와, 이하의 (A) 및 (B) 중 어느 하나를 포함하는 수지 재료에 의하여 형성되어 있는 밀봉재로 이루어지는 구조체.
(A) 에틸렌과 불포화 카복실산을 포함하는 공중합체, 또는 상기 공중합체의 아이오노머
(B) 에틸렌과 (메트)아크릴산 글리시딜을 포함하는 공중합체 - 제 9 항에 있어서,
상기 밀봉재가 백색 안료를 포함하는 구조체. - 투광성 기판과,
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 배선 시트를 구비한 광발전 모듈.
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