TW201628207A - 波長轉換型太陽電池模組 - Google Patents
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Abstract
波長轉換型太陽電池模組依序積層有受光面保護材、第一密封材、太陽電池元件、第二密封材及背面保護材,所述第一密封材及所述第二密封材含有分散介質樹脂,所述第一密封材進一步含有螢光物質,所述第一密封材及所述第二密封材中至少所述第二密封材進一步含有紫外線吸收劑。而且第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率比第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率少。
Description
本發明是有關於一種波長轉換型太陽電池模組。
在具有太陽電池元件的現有的太陽電池模組中,表面的保護玻璃(亦稱為「蓋玻璃(cover glass)」)注重耐衝擊性而使用強化玻璃。於保護玻璃的下側設有太陽電池元件、用以保護並密封接合線的密封材、及背膜。
然而,為了使太陽電池模組的發電效率提高而提出有各種提案,例如可列舉波長轉換型太陽電池模組。在波長轉換型太陽電池模組中,於密封材中含有螢光物質,在太陽電池元件的受光面側設置對太陽光譜中的對發電貢獻少的紫外線區域或紅外線區域的光進行波長轉換,發出對發電貢獻大的波長區域的光的層(例如參照日本專利特開2014-22643號公報)。
另外,提出了使用無機螢光材料作為螢光物質的方法(例如參照日本專利特開2013-69728號公報)。在日本專利特開2013-69728號公報中所記載的發明中,藉由在設於入射光側的第一波長轉換層中使用吸收近紫外光的平板狀的無機螢光材料微粒子,在較第一波長轉換層更設於入射光相反側的第二波長轉換層中可應用耐候性差的波長轉換材料。
[發明所欲解決之課題]
然而,在日本專利特開2014-22643號公報中所記載的方法中,存在耐光性低、容易劣化的課題。另一方面,在日本專利特開2013-69728號公報中所記載的發明中,第一波長轉換層中所使用的平板狀的無機螢光材料微粒子遮斷紫外光而提高耐光性。然而,若欲有效地遮蔽紫外光,則必須含有特定量以上的無機螢光材料微粒子,因此存在可見光亦被遮蔽的情況。由此存在發電效率中可利用的可見光的量減少,發電效率降低的可能性。
本發明是鑒於所述課題而成者,本實施方式是有關於一種發電效率及背面保護材的耐光性優異的波長轉換型太陽電池模組。 [解決課題之手段]
為了解決所述課題而進行了努力研究,結果發現藉由調整受光面側及背面側的密封材中分別所含的螢光物質及紫外線吸收劑的量,可獲得發電效率及背面保護材的耐光性優異的波長轉換型太陽電池模組。 亦即,本發明包含以下的實施方式。
<1> 一種波長轉換型太陽電池模組,其依序積層有受光面保護材、第一密封材、太陽電池元件、第二密封材及背面保護材,所述第一密封材及所述第二密封材含有分散介質樹脂,所述第一密封材進一步含有螢光物質,所述第一密封材及所述第二密封材中至少所述第二密封材進一步含有紫外線吸收劑,所述第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率比所述第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率少。
<2> 如上述<1>所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述螢光物質是無機螢光體。
<3> 如上述<2>所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述無機螢光體是下述通式(I)所表示的無機螢光體: Ba1-a
Mg1-b
Al10
O17
:Eua
,Mnb
(I) [通式(I)中,a為0.05~0.25,b為0.10~0.40]。
<4> 如上述<1>~<3>中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述螢光物質的含有率為0.0001質量%~0.25質量%。
<5> 如上述<1>~<4>中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第二密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第二密封材中的所述紫外線吸收劑的含有率為0.1質量%~5.0質量%。
<6> 如上述<1>~<5>中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述紫外線吸收劑的含有率為0.2質量%以下。
<7> 如上述<1>~<6>中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述螢光物質內包於透明材料粒子中,作為球狀螢光體而含有於所述第一密封材中。
<8> 如上述<7>所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述球狀螢光體中的所述螢光物質的含有率為0.001質量%~5質量%。
<9> 如上述<7>或<8>所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述球狀螢光體的含有率為0.01質量%~5質量%。 [發明的效果]
藉由本說明書中所記載的實施方式,可提供一種發電效率及背面保護材的耐光性優異的波長轉換型太陽電池模組。
以下,對本發明的實施方式加以說明。但本發明並不限定於以下的實施方式。於以下的實施方式中,其構成要素(亦包括要素步驟等)除了特別明示的情況,並非必須。關於數值及其範圍亦同樣,並不限制本發明。
於本說明書中,「步驟」的用語除了自其他步驟獨立的步驟以外,即使在無法與其他步驟明確地區別的情況下,如果達成該步驟的目的,則亦包含該步驟。 另外,於本說明書中,「~」表示包含其前後所記載的數值分別作為最小值及最大值的範圍。 而且,於本說明書中,構件中的各成分的含有率在構件中存在多種相當於各成分的物質的情況下,若無特別說明,則表示構件中所存在的該多種物質的合計率。 於本說明書中,構件中的各成分的粒徑在構件中存在多種相當於各成分的粒子的情況下,若無特別說明,則表示關於構件中所存在的該多種粒子的混合物的值。 而且,「層」或「膜」的用語是在觀察存在該層或膜的區域時,除了形成在該區域的整個面的情況以外,亦包含形成在該區域的僅僅一部分的情況。 於本說明書中,「積層」的用語表示對層進行堆積,兩個以上層可結合,亦可為兩個以上層能夠拆裝。 而且,「(甲基)丙烯酸基」表示丙烯酸基及甲基丙烯酸基的至少一者,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的至少一者,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基的至少一者。
波長轉換型太陽電池模組依序積層有受光面保護材、第一密封材、太陽電池元件、第二密封材及背面保護材,所述第一密封材及所述第二密封材含有分散介質樹脂,所述第一密封材進一步含有螢光物質,所述第一密封材及所述第二密封材中至少所述第二密封材進一步含有紫外線吸收劑。而且,所述第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率比所述第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率少。
背面保護材一般包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯胺等樹脂。因此,背面保護材的耐光性差,若持續暴露於太陽光等之下,則產生黃變等不良現象。因此,自提高背面保護材的耐光性的觀點而言,考慮使設在受光面側的第一密封材中含有紫外線吸收劑。然而明確的是,在這種情況下,發電效率降低。其理由在於:紫外線吸收劑的吸收光譜與太陽電池的感度光譜僅僅存在稍許重合的部分。
因此,考慮使用兼具紫外線吸收劑的功能的螢光物質。然而,若以發揮紫外線吸收能力的程度而較多地含有螢光物質,則存在太陽電池的發電中所利用的可見光亦被遮蔽的情況,發電效率會降低。
根據所述狀況,為了使背面保護材的耐光性提高,於受光面側的第一密封材與背面側的第二密封材之間調整紫外線吸收劑的含量。 使受光面側的第一密封材含有螢光物質,對太陽電池發電所無法利用的波長的光進行波長轉換而轉換為可利用的波長的光。此時,較佳的是將螢光物質的含量抑制為特定量以下,以抑制發電中可利用的可見光的遮蔽。而且,考慮到藉由螢光物質所轉換的波長亦存在於紫外區域,而抑制第一密封材中的紫外線吸收劑的含量。另一方面,為了充分抑制背面保護材的光劣化,使背面側所設的第二密封材中的紫外線吸收劑的含量比第一密封材多。
藉由設為此種構成,可獲得背面保護材的耐光性優異、而且發電效率亦優異的波長轉換型太陽電池模組。 以下,對波長轉換型太陽電池模組的各構件加以說明。
[第一密封材] 第一密封材設於太陽電池元件的受光面側,設於太陽電池元件與受光面保護材之間。第一密封材含有分散介質樹脂及螢光物質。 螢光物質若為將並不對太陽電池的發電作出貢獻的波長的光轉換為可於太陽電池的發電中利用的波長的光的物質,則並無特別限定。螢光物質的螢光波長較佳的是處於450 nm~900 nm的範圍,更佳的是處於500 nm~700 nm的範圍。而且,螢光物質的螢光激發波長較佳的是處於300 nm~500 nm的範圍,更佳的是處於300 nm~450 nm的範圍。
螢光物質可為有機螢光體、稀土金屬錯合物、及無機螢光體的任意者。 有機螢光體例如可列舉花青系色素、吡啶系色素、玫瑰紅(rhodamine)系色素等有機色素,巴斯夫(BASF)公司的路瑪近F紫(Lumogen F Violet)570、路瑪近F黃(Lumogen F Yellow)083、路瑪近F橙(Lumogen F Orange)240、路瑪近F紅(Lumogen F Red)300,田岡化學工業股份有限公司的鹼性染料玫瑰紅(Rhodamine)B,住化精細化工股份有限公司的蘇米普萊斯特黃(Sumiplast Yellow)FL7G,拜耳(Bayer)公司的馬高列斯螢光紅(MACROLEX Fluorescent Red)G、及馬高列斯螢光黃(MACROLEX Fluorescent Yellow)10GN等有機螢光體。
作為構成稀土金屬錯合物的金屬,自發光效率的觀點考慮,較佳的是銪(europium)及釤(samarium)的至少一者,更佳的是銪。 作為構成稀土金屬錯合物的配位體,若可配位於稀土金屬上則並無特別限制,可根據所使用的金屬而適宜選擇。其中,自發光效率的觀點考慮,較佳的是有機配位體,較佳的是可與銪及釤的至少一者形成錯合物的有機配位體。
稀土金屬錯合物的配位體可列舉1,10-啡啉、2-2'-聯吡啶、2-2'-6,2''-三聯吡啶、4,7-二苯基-1,10-啡啉、2-(2-吡啶基)苯并咪唑、三苯基氧化膦、三正丁基氧化膦、三正辛基氧化膦、三正丁基磷酸酯等。
作為稀土金屬錯合物,自波長轉換效率的觀點考慮,可較佳地利用Eu(TTA)3
Phen、Eu(BMPP)3
Phen、Eu(BMDBM)3
Phen等。 Eu(TTA)3
Phen的製造方法例如可參照Masaya Mitsuishi,Shinji Kikuchi,Tokuji Miyashita,Yutaka Amano,材料化學雜誌(J.Mater.Chem.)2003,13,285-2879中所揭示的方法。
自耐光性的觀點考慮,所述螢光物質中較佳的是無機螢光體。另外,在無機螢光體的情況下,與有機螢光體相比而言可見光的吸收大。因此,無機螢光體能夠於可將螢光功能與紫外線吸收能力分離的本實施方式的波長轉換型太陽電池模組中適宜使用。
無機螢光體的種類可列舉鹵磷酸鈣螢光體、磷酸鹽螢光體、鋁酸鹽螢光體、硫化鋅螢光體、氧化鋅螢光體、稀土類氧化物螢光體等。若以母體組成:賦活劑的形式具體地例示實用的代表性無機螢光體,則可列舉NaI:Ti、CaWO4
:Pb、Gd2
O2
S:Tb等X射線·放射線激發螢光體;BaSi2
O5
:Pb、Sr2
P2
O7
:Eu、BaMg2
Al16
O27
:Eu、BaMg2
Al16
O27
:Eu,Mn、BaMgAl10
O17
:Eu,Mn、MgWO4
:Pb、3Ca3
(PO4
)2
·Ca(F,Cl)2
:Sb,Mn、MgGa2
O4
:Mn、0.5MgF2
·3.5MgO·GeO2
:Mn、Ga2
O4
:Mn、Zn2
SiO4
:Mn、MgAl11
O19
:Ge,Tb、Y2
SiO5
:Ce,Tb、Y2
O2
S:Eu、La2
O2
S:Eu、Y2
O3
:Eu、YVO4
:Eu、(Sr,Mg,Ba)3
(PO4
)2
:Sn、3.5Mg·5MgF2
·GeO2
:Mn、ZnS:Cu,Al、BaMgAlO:Eu、ZnGeO:Mn、Y(PV)O4
:Eu、SrAl2
O4
:Eu、Y2
O2
S:Eu、Y3
Al5
O12
:Ce、CaS:Eu等紫外線激發螢光體;ZnS:Cu等紫外-可見光激發螢光體;Y2
SiO5
:Ce、ZnS:Ag、ZnO:Zn、Zn2
SiO4
:Mn,As、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、(ZnS:Ag)+((Zn,Cd)S:Cu)、Y2
O2
S:Eu等電子束激發螢光體等。
自可轉換為對發電作出貢獻的波長光的觀點考慮,所述無機螢光體中較佳的是紫外線激發螢光體。紫外線激發螢光體可列舉Y2
O2
S:Eu等紅色發光螢光體、Y3
Al5
O12
:Ce等黃色發光螢光體、CaS:Eu等紅色發光螢光體、下述通式(I)所表示的緑色發光螢光體等。其中,自激發波長為300 nm~450 nm,且具有充分的激發強度的觀點考慮,較佳的是下述通式(I)所表示的無機螢光體。
Ba1-a
Mg1-b
Al10
O17
:Eua
,Mnb
(I)
通式(I)中,a為0.05~0.25。b為0.10~0.40。
通式(I)中,a為0.05~0.25,自激發波長、發光波長及量子效率的觀點考慮,較佳的是0.10~0.20。而且,通式(I)中,b為0.10~0.40,自激發波長、發光波長及量子效率的觀點考慮,較佳的是0.15~0.35。
無機螢光體可藉由通常的無機化合物的製造方法而製造。例如將分別包含無機螢光體的構成元素的化合物以規定的比例加以混合後,進行焙燒處理,藉此可製造具有所期望的構成的無機螢光體。分別包含無機螢光體的構成元素的化合物可列舉氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等。
在無機螢光體的製造中,亦可視需要使用助熔劑(flux)。助熔劑可列舉AlF3
、BaCl2
等。在無機螢光體的製造中使用助熔劑的情況下,有時在無機螢光體中少量混入F、Cl、Br、I等鹵素元素的一種或兩種以上。
在無機螢光體的製造中,若各個原子的含有比率為自所期望的構成比率-10莫耳%~+10莫耳%的範圍,則可獲得具有充分的發光亮度的無機螢光體。
在無機螢光體的製造中,焙燒處理的條件例如可將焙燒溫度設為1200℃~1600℃,將焙燒時間設為1小時~10小時。而且,焙燒處理較佳的是在還原環境下進行,例如更佳的是在氮-氫還原環境下進行。氮-氫還原環境下的氫濃度並無特別限制,例如可設為0.5質量%~4質量%。
無機螢光體的體積平均粒徑並無特別限制,自發光亮度、發電效率及入射光的散射的觀點考慮,較佳的是0.01 μm~100 μm,更佳的是0.1 μm~50 μm,進一步更佳的是0.1 μm~10 μm,特佳的是0.2 μm~5 μm。無機螢光體的體積平均粒徑可藉由使用球磨機、珠磨機、噴射磨機等粉碎機,利用常法進行粉碎處理而調整。
無機螢光體除了通式(I)所表示的無機螢光體以外,亦可視需要而併用其他無機螢光體。在併用其他無機螢光體的情況下,通式(I)所表示的無機螢光體的含有率較佳的是在無機螢光體的整體中為85質量%以上,更佳的是95質量%以上。
螢光物質的折射率並無特別限制。自反射損失少且效率良好地將自某角度向太陽電池元件入射的太陽光導入至太陽電池元件內的觀點考慮,較佳的是比太陽電池元件的SiNx:H層(抗反射膜)、Si層等的折射率低。具體而言,螢光物質的折射率較佳的是1.5~2.2,更佳的是1.6~2.1。
自有效地達成波長轉換的觀點考慮,相對於第一密封材中所含有的分散介質樹脂,第一密封材中的螢光物質的含有率較佳的是0.0001質量%以上,更佳的是0.0003質量%以上,進一步更佳的是0.0005質量%以上。而且,自並不妨礙可見光的透過的觀點考慮,相對於第一密封材中所含有的分散介質樹脂,第一密封材中的螢光物質的含有率較佳的是0.5質量%以下,更佳的是0.25質量%以下,進一步更佳的是0.1質量%以下,特佳的是0.01質量%以下。
螢光物質亦可製成內包於透明材料粒子中的球狀螢光體而使用。球狀螢光體包含螢光物質及透明材料,亦可視需要而包含其他成分。若螢光物質為球狀螢光體,則螢光物質的耐濕性提高。而且,亦可使所入射的太陽光中對太陽能發電貢獻少的波長區域的光向螢光物質的方向行進,變得可有效率地進行波長轉換。
自使對太陽能發電貢獻少的波長區域的光向螢光物質的方向行進,且抑制自螢光物質發出的螢光發生散射的觀點考慮,較佳的是透明材料的折射率比螢光物質的折射率低。具體而言,透明材料的折射率較佳的是1.48~1.70,更佳的是1.48~1.60。
透明材料例如可列舉玻璃、透明樹脂等,較佳的是透明樹脂。此處,所謂「透明」是指光程長度1 cm中的波長400 nm~800 nm的光的透過率為90%以上。
透明樹脂例如可列舉乙烯基化合物聚合或共聚而成的乙烯系樹脂。所謂「乙烯基化合物」是具有至少一個乙烯性不飽和鍵的化合物。
乙烯系樹脂可列舉(甲基)丙烯酸樹脂、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、該些的共聚物等。該些中,自抑制光散射的觀點考慮,乙烯系樹脂較佳的是(甲基)丙烯酸樹脂。
形成(甲基)丙烯酸樹脂的乙烯基化合物可列舉(甲基)丙烯酸基單體、(甲基)丙烯酸基寡聚物等。乙烯基化合物較佳的是(甲基)丙烯酸基單體。
(甲基)丙烯酸基單體可列舉(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯等。(甲基)丙烯酸基單體亦可併用可與其共聚的其他乙烯基化合物。(甲基)丙烯酸基單體較佳的是選自(甲基)丙烯酸烷基酯的至少一種。(甲基)丙烯酸基單體可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
(甲基)丙烯酸烷基酯可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸未經取代的烷基酯,(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(甲苯二異氰酸酯與(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯的反應物、三甲基六亞甲基二異氰酸酯與環己烷二甲醇與(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯的反應物等)、於該些的烷基上取代有羥基、環氧基或鹵素原子等的(甲基)丙烯酸經取代的烷基酯等。
此處,在藉由懸浮聚合而形成內包有螢光物質的透明樹脂的粒狀物來作為球狀螢光體的情況下,可相對於乙烯基化合物整體而包含10質量%以上的黏度(25℃)為5 mPa·s~30 mPa·s(較佳的是8 mPa·s~20 mPa·s)的(甲基)丙烯酸基單體。在使用黏度為5 mPa·s以上的(甲基)丙烯酸基單體的情況下,存在如下的傾向:由於(甲基)丙烯酸基單體與螢光物質的密度差,變得容易保持在懸浮液中分散有螢光物質的狀態,結果所形成的透明樹脂的粒狀物中所內包的螢光物質的量變多,變得容易控制螢光物質的量。在使用黏度為30 mPa·s以下的(甲基)丙烯酸基單體的情況下,存在如下傾向:在懸浮聚合時,變得容易控制透明樹脂的粒狀物的粒徑。
黏度為5 mPa·s~30 mPa·s的(甲基)丙烯酸基單體例如較佳的是(甲基)丙烯酸烷基酯。該(甲基)丙烯酸烷基酯可列舉甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸二環戊烯酯、甲基丙烯酸二環戊烯基氧基乙酯、甲基丙烯酸五甲基哌啶酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、及丙烯酸二環戊烯酯。
另外,測定黏度的黏度計有旋轉式黏度計(單一圓筒型旋轉黏度計、圓錐平板型旋轉黏度計、共軸二重圓筒型旋轉黏度計等)、毛細管式黏度計、落球式黏度計、杯式黏度計等。其中,(甲基)丙烯酸基單體的黏度(25℃)是使用旋轉式黏度計而測定的黏度,是使用單一圓筒型旋轉黏度計或圓錐平板型旋轉黏度計而測定的值。自可少量地測定考慮,(甲基)丙烯酸基單體的黏度(25℃)較佳的是使用圓錐平板型旋轉黏度計(錐板型)而測定。
可與(甲基)丙烯酸基單體共聚的其他乙烯基化合物可列舉丙烯醯胺、丙烯腈、雙丙酮丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基甲苯等。該些乙烯基化合物可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
乙烯基化合物亦可與單官能的乙烯基化合物一同併用二官能以上的乙烯基化合物。二官能以上的乙烯基化合物例如可列舉使多元醇與α,β-不飽和羧酸反應而所得的化合物。該化合物可列舉聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如氧基伸乙基數為2~14者)、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如氧基伸丙基數為2~14者)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、雙酚A聚氧基伸乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二氧基伸乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A三氧基伸乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A十氧基伸乙基二(甲基)丙烯酸酯等。
二官能以上的乙烯基化合物亦可列舉於含多元縮水甘油基的化合物上加成α,β-不飽和羧酸而所得的化合物(三羥甲基丙烷三縮水甘油醚三丙烯酸酯、雙酚A二縮水甘油醚二丙烯酸酯等)、多元羧酸(鄰苯二甲酸酐等)與具有羥基及乙烯性不飽和基的物質((甲基)丙烯酸-β-羥基乙酯等)的酯化物等。
在使用二官能以上的乙烯基化合物的情況下,乙烯基化合物的總質量中的二官能以上的乙烯基化合物的含有率較佳的是0.1質量%~50質量%,更佳的是0.5質量%~10質量%。
較佳的是在乙烯基化合物的聚合中使用自由基聚合起始劑。自由基聚合起始劑並無特別限制,可列舉通常的自由基聚合起始劑。自由基聚合起始劑較佳的是過氧化物等,更佳的是由於熱而產生游離自由基的有機過氧化物。自由基聚合起始劑亦較佳的是具有偶氮基的自由基聚合起始劑。
有機過氧化物可列舉過氧化異丁基、α,α'-雙(新癸醯基過氧基)二異丙基苯、枯基過氧化新癸酸酯、二-正丙基過氧二碳酸酯、二-第二丁基過氧二碳酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基新癸酸酯、雙(4-第三丁基環己基)過氧二碳酸酯、1-環己基-1-甲基乙基過氧化新癸酸酯、二-2-乙氧基乙基過氧二碳酸酯、二(乙基己基)過氧二碳酸酯、第三己基新癸酸酯、二甲氧基丁基過氧二碳酸酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基)過氧二碳酸酯、過氧化新癸酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三己酯、過氧化-3,5,5-三甲基己醯、過氧化辛醯、過氧化月桂醯、過氧化硬脂醯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧基-2-乙基己酸酯、過氧化琥珀醯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基)己烷、1-環己基-1-甲基乙基過氧基-2-乙基己酸酯、第三己基過氧基-2-乙基己酸酯、4-甲基過氧化苯甲醯、第三丁基過氧基-2-乙基己酸酯、間甲苯甲醯基過氧化苯甲醯、過氧化苯甲醯、第三丁基過氧基異丁酸酯、1,1-雙(第三丁基過氧基)-2-甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧基)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)環己酮、2,2-雙(4,4-二丁基過氧基環己基)丙烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)環十二烷、第三己基過氧基異丙基單碳酸酯、第三丁基過氧基馬來酸、第三丁基過氧基-3,5,5-三甲基己酸酯、第三丁基過氧基月桂酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(間甲苯甲醯基過氧基)己烷、第三丁基過氧基異丙基單碳酸酯、第三丁基過氧基-2-乙基己基單碳酸酯、第三己基過氧基苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧基)己烷、第三丁基過氧基乙酸酯、2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷、第三丁基過氧基苯甲酸酯、正丁基-4,4-雙(第三丁基過氧基)戊酸酯、二-第三丁基過氧基間苯二甲酸酯、α,α'-雙(第三丁基過氧基)二異丙基苯、過氧化二枯基、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、第三丁基枯基過氧化物、過氧化二第三丁基、對薄荷烷過氧化氫、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己炔、二異丙基苯過氧化氫、第三丁基三甲基矽烷基過氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化氫、枯烯過氧化氫、第三己基過氧化氫、第三丁基過氧化氫等。
具有偶氮基的自由基聚合起始劑可列舉偶氮雙異丁腈(AIBN、商品名V-60、和光純藥工業股份有限公司)、2,2'-偶氮雙(2-甲基異丁腈)(商品名V-59、和光純藥工業股份有限公司)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(商品名V-65、和光純藥工業股份有限公司)、二甲基-2,2'-偶氮雙(異丁酸酯)(商品名V-601、和光純藥工業股份有限公司)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(商品名V-70、和光純藥工業股份有限公司)等。
自由基聚合起始劑的使用量可根據乙烯基化合物的種類或所形成的透明樹脂的折射率等而適宜選擇,可以通常所用的使用量而使用。具體而言,相對於乙烯基化合物,自由基聚合起始劑的使用量較佳的是0.01質量%~2質量%,更佳的是0.1質量%~1質量%。
球狀螢光體中所可含有的其他成分可列舉塑化劑、阻燃劑、交聯助劑、接著助劑、紫外線吸收劑、穩定劑等周知的添加劑。
球狀螢光體的製造方法並無特別限制。例如在製造內包有螢光物質的乙烯系樹脂的粒狀物而作為球狀螢光體的情況下,可利用乳化聚合法及懸浮聚合法,自將球狀螢光體的粒徑調整為規定的大小的觀點考慮,較佳的是懸浮聚合法。藉由懸浮聚合法,在螢光物質與形成乙烯系樹脂的乙烯基化合物的懸浮液中,使乙烯基化合物進行懸浮聚合,藉此而製造球狀螢光體。
具體而言,首先將螢光物質與乙烯基化合物及視需要的自由基聚合起始劑添加於溶劑中而製備懸浮液。其次,對所製備的懸浮液進行加熱,使乙烯基化合物聚合而形成含有乙烯系樹脂及螢光物質的粒狀物。繼而,將所形成的粒狀物自懸浮液過濾分離後,實施清洗、乾燥等後處理。經過該些步驟而獲得作為球狀螢光體的內包有螢光物質的乙烯系樹脂的粒狀物。
為了使於透明材料中的分散性提高,螢光物質較佳的是實施有表面改質處理。表面改質處理可藉由利用表面處理劑對螢光物質進行表面處理(例如包覆處理)而進行。表面處理劑若可使螢光體於透明材料中的分散性提高,則可並無特別限制地列舉偶合劑(矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑、鋁酸鹽偶合劑等)、聚有機矽氧烷等。該些表面處理劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
矽烷偶合劑可列舉四甲氧基矽烷等四C1-4
烷氧基矽烷或其寡聚物。另外,「Cn-m
」的表述表示本表述其後所示的基的碳數的範圍。具體而言,四C1-4
烷氧基矽烷中的「C1-4
」表示烷氧基的碳數為1~4的範圍。以下相同。
矽烷偶合劑可列舉含有鹵素的矽烷偶合劑(3-氯丙基三甲氧基矽烷等)、含有環氧基的矽烷偶合劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷等)、含有胺基的矽烷偶合劑(2-胺基乙基三甲氧基矽烷等)、含有巰基的矽烷偶合劑(3-巰基丙基三甲氧基矽烷等)、含有乙烯基的矽烷偶合劑(乙烯基三甲氧基矽烷等)、含有(甲基)丙烯醯基的矽烷偶合劑(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷等)等。
鈦酸酯偶合劑可列舉異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯、異丙基三(N-胺基乙基胺基乙基)鈦酸酯、二異丙基雙(二辛基磷酸酯)鈦酸酯、四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯、四辛基雙(二(十三烷基)亞磷酸酯)鈦酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)雙(二(十三烷基)亞磷酸酯)鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)伸乙基鈦酸酯等。
鋁酸鹽偶合劑可列舉三甲氧基鋁、三乙氧基鋁、三丙氧基鋁、三異丙氧基鋁、三丁氧基鋁等烷氧基鋁等。
聚有機矽氧烷可列舉聚二烷基矽氧烷(聚二甲基矽氧烷(二甲聚矽氧烷)等聚二C1-10
烷基矽氧烷、較佳的是聚二C1-4
烷基矽氧烷)、聚烷基烯基矽氧烷(聚甲基乙烯基矽氧烷等聚C1-10
烷基C2-10
烯基矽氧烷)、聚烷基芳基矽氧烷(聚甲基苯基矽氧烷等聚C1-10
烷基C6-20
芳基矽氧烷、較佳的是聚C1-4
烷基C6-10
芳基矽氧烷)、聚二芳基矽氧烷(聚二苯基矽氧烷等聚二C6-20
芳基矽氧烷)、聚烷基氫矽氧烷(聚甲基氫矽氧烷等聚C1-10
烷基氫矽氧烷)、有機矽氧烷共聚物(二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物、二甲基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物(二甲聚矽氧烷/甲聚矽氧烷共聚物)等)、改質聚有機矽氧烷[與所述聚有機矽氧烷對應的改質聚有機矽氧烷,例如羥基改質聚有機矽氧烷(末端矽烷醇聚二甲基矽氧烷、末端矽烷醇聚甲基苯基矽氧烷、末端羥基丙基聚二甲基矽氧烷、聚二甲基羥基伸烷基氧化物甲基矽氧烷等)、胺基改質聚有機矽氧烷(末端二甲基胺基聚二甲基矽氧烷、末端胺基丙基聚二甲基矽氧烷等)、羧基改質聚有機矽氧烷(末端羧基丙基聚二甲基矽氧烷等)]等。
作為表面處理劑,自實現螢光物質對於透明材料的分散性提高的方面考慮,較佳的是偶合劑,具體而言更佳的是選自由矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑、及鋁酸鹽偶合劑所構成的群組的至少一種,進一步更佳的是矽烷偶合劑。
相對於表面處理後的螢光物質的整體,表面處理劑較佳的是以成為0.01質量%~70質量%的方式而使用,更佳的是0.1質量%~50質量%,進一步更佳的是0.5質量%~30質量%。
另外,在藉由表面處理劑對螢光物質實施表面處理的情況下,可在懸浮液的製備之前,預先藉由表面處理劑對螢光物質實施表面處理,亦可與未進行表面處理的螢光物質一同將表面處理劑添加於溶劑中而製備懸浮液,於乙烯基化合物的聚合的同時藉由表面處理劑而對螢光物質實施表面處理。
球狀螢光體中的螢光物質的含有率並無特別限制,自激發波長、發光波長、量子效率、球狀螢光體的透過率等觀點考慮,較佳的是0.001質量%~5質量%,更佳的是0.001質量%~2質量%。若該含有率為0.001質量%以上,則存在發電效率進一步提高的傾向。而且,若該含有率為5質量%以下,則存在如下傾向:可藉由濃度淬滅而抑制螢光效率降低,而且可抑制由於入射光的散射而造成的發電效率的降低。
自光利用效率的提高的觀點考慮,球狀螢光體的體積平均粒徑較佳的是10 μm~150 μm,更佳的是20 μm~120 μm。 球狀螢光體的體積平均粒徑可使用雷射繞射法而測定。具體而言,體積平均粒徑是在由粒度分佈曲線而所得的體積分佈中,自小粒徑側起的體積累計為50%時的粒徑。使用雷射繞射法的粒度分佈測定可使用雷射繞射散射粒度分佈測定裝置(例如貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)公司、商品名:LS 13 320)而進行。另外,無機螢光體的體積平均粒徑亦同樣地測定。
相對於第一密封材中所含有的分散介質樹脂,第一密封材中的球狀螢光體的含有率較佳的是0.01質量%~5質量%,更佳的是0.1質量%~3質量%。若該含有率為0.01質量%以上,則存在變得容易獲得充分的波長轉換效果的傾向。而且,若該含有率為5質量%以下,則存在如下的傾向:入射的太陽光中對太陽能發電貢獻大的區域的光變得容易透過至太陽電池元件,發電效率提高。
(分散介質樹脂) 第一密封材含有分散介質樹脂。 較佳的是分散介質樹脂透明。具體而言,分散介質樹脂可列舉如乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物這樣的乙烯-不飽和羧酸共聚物,所述乙烯-不飽和羧酸共聚物的羧基的一部分或全部被金屬中和而成的離子聚合物,如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物這樣的乙烯-不飽和羧酸酯共聚物,如乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸共聚物這樣的乙烯-不飽和羧酸酯-不飽和羧酸共聚物及其羧基的一部分或全部被金屬中和而成的離子聚合物,如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)這樣的乙烯-乙烯酯共聚物等乙烯-極性單體共聚物,聚乙烯縮醛系樹脂(例如聚乙烯甲醛、聚乙烯丁醛(PVB樹脂)、改質PVB)、及氯乙烯樹脂、聚烯烴樹脂、矽酮樹脂、聚乙烯系樹脂(例如低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、矽烷改質聚乙烯)等。
自使對太陽能發電幫助少的波長區域的光向螢光物質的方向行進,且抑制自螢光物質發出的螢光發生散射的觀點考慮,較佳的是分散介質樹脂的折射率比螢光物質的折射率低。而且,在螢光物質為內包於透明材料粒子中的球狀螢光體的情況下,較佳的是分散介質樹脂的折射率比透明材料的折射率低。具體而言,分散介質樹脂的折射率較佳的是1.43~1.50,更佳的是1.45~1.48。
(紫外線吸收劑) 第一密封材亦可含有紫外線吸收劑。其中,第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率比第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率少。具體而言,相對於第一密封材中所含有的分散介質樹脂,第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率較佳的是0.2質量%以下,更佳的是0.1質量%以下,進一步更佳的是0.05質量%以下,特佳的是0.01質量%以下,極佳的是0.005質量%以下,特佳的是0.001質量%以下。若可能,則在第一密封材中不含紫外線吸收劑。
紫外線吸收劑可列舉2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正十八烷氧基二苯甲酮、2-羥基-4-苄氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-羥基-5-氯二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2,2'-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮等二苯甲酮系紫外線吸收劑,2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二甲基苯基)苯并三唑、2-(2-甲基-4-羥基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3-甲基-5-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二-第三戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)苯并三唑等苯并三唑系紫外線吸收劑,2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛基氧基)苯酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-(己基氧基)苯酚等三嗪系紫外線吸收劑,水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯等水楊酸酯系紫外線吸收劑,超微粒子氧化鈦、超微粒子氧化鋅等無機系紫外線吸收劑等。
(其他成分) 第一密封材除了螢光物質、分散介質樹脂、可進一步含有的紫外線吸收劑以外,亦可含有周知的塑化劑、阻燃劑、交聯劑、交聯助劑、接著助劑、抗氧化劑、著色劑、分散劑等添加劑。
塑化劑可列舉鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二己酯、三乙二醇-二-2-乙基丁酸酯、癸二酸丁酯、四乙二醇二庚酸酯、三乙二醇二壬酸酯等多元酸的酯或多元醇。
阻燃劑可列舉氯化石蠟、氯化聚乙烯、六氯內亞甲基四氫鄰苯二甲酸、全氯五環癸烷、四氯化鄰苯二甲酸酐等氯化合物,異氰脲酸三(2,3-二溴丙基)酯等具有芳香環且於該芳香環上並未直接鍵結鹵素原子的單體或聚合物,1,1,2,2-四溴乙烷、1,4-二溴丁烷、1,3-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、α-溴丁酸乙酯、1,2,5,6,9,10-六溴環癸烷等並不具有芳香環的溴化合物等有機阻燃劑,及氫氧化鋁、氫氧化鎂等氫氧化無機鹽,磷酸銨、磷酸鋅等磷酸化物,紅磷等無機阻燃劑。
交聯劑可列舉第三丁基過氧基異丙基碳酸酯、第三丁基過氧基-2-乙基己基碳酸酯、第三丁基過氧基乙酸酯、第三丁基過氧基苯甲酸酯、過氧化二枯基、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、過氧化二第三丁基、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧基)己炔-3、1,1-二(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三丁基過氧基)環己烷、過氧化甲基乙基酮、2,5-二甲基己基-2,5-二過氧基苯甲酸酯、第三丁基過氧化氫、對薄荷烷過氧化氫、過氧化苯甲醯、對氯過氧化苯甲醯、第三丁基過氧基異丁酸酯、羥基庚基過氧化物、過氧化環己酮等有機過氧化物。
交聯助劑可列舉異三聚氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、富馬酸二烯丙酯、馬來酸二烯丙酯等多烯丙基化合物,乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等多(甲基)丙烯醯氧基化合物,二乙烯基苯等。
接著助劑可列舉3-氯丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等矽烷偶合劑。
抗氧化劑可列舉2,6-二-第三丁基對甲酚、2-第三丁基-4-甲氧基苯酚、3-第三丁基-4-甲氧基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-乙基苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、4,4'-亞甲基雙(2,6-二-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對甲酚]、雙[3,3-雙(4-羥基-3-第三丁基苯基)丁酸]二醇酯、4,4'-亞丁基雙(6-第三丁基-間甲酚)、2,2'-亞乙基雙(4-第二丁基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞乙基雙(4,6-二-第三丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、1,3,5-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)-2,4,6-三甲基苯、2,6-二苯基-4-十八烷氧基苯酚、四[亞甲基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷、3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷基酯、4,4'-硫代雙(6-第三丁基-間甲酚)、生育酚、3,9-雙[1,1-二甲基-2-[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]乙基]2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷、2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄硫基)-1,3,5-三嗪等受阻酚抗氧化劑,3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基膦酸二甲酯、雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基膦酸乙酯、膦酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯等磷抗氧化劑,2,4-雙-正辛硫基-6-(4-羥基-3,5-二-第三丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,2-硫基二伸乙基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4-雙[(辛硫基)甲基]-鄰甲酚等硫抗氧化劑等。
(第一密封材的製造方法及物性) 第一密封材的製作可依據公知的方法而進行。例如可藉由如下方法而製作第一密封材:將使用高速混合機(高速流動混合機)、輥磨機等,藉由公知的方法混合螢光物質(亦可為球狀螢光體)及分散介質樹脂、進一步視需要的交聯劑、交聯助劑等添加劑而成的組成物,藉由擠出成形、壓光成形(壓延)等通常的成形機進行成形而獲得片狀物的方法。而且,亦可藉由如下方法而獲得片狀物:使所述組成物溶解於溶劑中,藉由適當的塗佈機(coater)將該溶液塗佈於適當的支撐體上,進行乾燥而形成塗膜。另外,片狀物製作時的加熱溫度在使用有機過氧化物作為交聯劑的情況下,較佳的是設為有機過氧化物並不反應或基本不反應的溫度。例如較佳的是設為40℃~100℃,更佳的是設為50℃~90℃。片狀物的厚度並無特別限制,可根據用途而適宜設定。一般是0.1 mm~2 mm的範圍。
第一密封材的厚度若為達成密封太陽電池元件的效果的範圍,則並無特別限制。自太陽電池元件的密封的觀點考慮,第一密封材的厚度較佳的是0.10 mm以上,更佳的是0.20 mm以上,進一步更佳的是0.30 mm以上。而且,自抑制對發電效率有貢獻的光的遮蔽的觀點考慮,第一密封材的厚度較佳的是2.00 mm以下,更佳的是1.00 mm以下,進一步更佳的是0.80 mm以下。
作為第一密封材的折射率,自減少反射損失、且效率良好地將自某角度射入的太陽光導入至太陽電池元件內的觀點考慮,較佳的是高於較第一密封材更配置於光入射側的透光性層(抗反射膜、保護玻璃等)的折射率,且低於配置於第一密封材的光入射相反側的透光性層(太陽電池元件的SiNx:H層(抗反射膜)及Si層等)的折射率。
自太陽電池的發電效率的觀點考慮,第一密封材的可見光(波長400 nm~800 nm)的透過率較佳的是70%以上,更佳的是80%以上,進一步更佳的是90%以上。可見光的透過率例如可藉由日立製作所股份有限公司的U-4100等分光測定器而測定。於以後中,可見光的透過率的測定方法與此相同。
[第二密封材] 第二密封材設於太陽電池元件的背面側,設於太陽電池元件與背面保護材之間。第二密封材含有分散介質樹脂及紫外線吸收劑。第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率比第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率多。具體而言,自使背面保護材的耐光性提高的觀點考慮,相對於第二密封材中所含有的分散介質樹脂,第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率較佳的是0.1質量%以上,更佳的是0.15質量%以上,進一步更佳的是0.2質量%以上,特佳的是0.25質量%以上。而且,自成本的觀點考慮,相對於第二密封材中所含有的分散介質樹脂,第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率較佳的是5.0質量%以下,更佳的是3.0質量%以下,進一步更佳的是2.0質量%以下。
第二密封材所可含有的分散介質樹脂及紫外線吸收劑可分別採用第一密封材中所説明者。
第二密封材除了紫外線吸收劑及分散介質樹脂以外,亦可含有周知的塑化劑、阻燃劑、交聯劑、交聯助劑、接著助劑、抗氧化劑、著色劑、分散劑等其他成分。該些其他成分可使用第一密封材中所說明者。
第二密封材的厚度在達成密封太陽電池元件的效果的範圍中並無特別限制。自太陽電池元件的密封的觀點考慮,第二密封材的厚度較佳的是0.10 mm以上,更佳的是0.20 mm以上,進一步更佳的是0.30 mm以上。而且,自輕重量化等的觀點考慮,第二密封材的厚度較佳的是2.00 mm以下,更佳的是1.00 mm以下,進一步更佳的是0.80 mm以下。
自背面保護材的耐光性提高的觀點考慮,波長轉換型太陽電池模組的密封材中所含有的紫外線吸收劑的總含量較佳的是每單位面積(1 cm×1 cm)為4.50 mg以上,更佳的是6.75 mg以上,進一步更佳的是9.00 mg以上,特佳的是11.25 mg以上。 波長轉換型太陽電池模組的密封材中所含有的紫外線吸收劑的總含量中,第二密封材中所含有的紫外線吸收劑的比例較佳的是60質量%以上,更佳的是75質量%以上,進一步更佳的是90質量%以上。
第二密封材的製作可依據公知的方法而進行。例如可藉由如下方法而製作第二密封材:將使用高速混合機(高速流動混合機)、輥磨機等,藉由公知的方法混合紫外線吸收劑及分散介質樹脂、進一步視需要的交聯劑、交聯助劑等添加劑而成的組成物,藉由擠出成形、壓光成形(壓延)等通常的成形機進行成形而獲得片狀物的方法。而且,亦可藉由如下方法而獲得片狀物:使所述組成物溶解於溶劑中,藉由適當的塗佈機(coater)將該溶液塗佈於適當的支撐體上,進行乾燥而形成塗膜。另外,片狀物製作時的加熱溫度在使用有機過氧化物作為交聯劑的情況下,較佳的是設為有機過氧化物並不反應或基本不反應的溫度。例如較佳的是設為40℃~100℃,更佳的是設為50℃~90℃。片狀物的厚度並無特別限制,可根據用途而適宜設定。一般是0.1 mm~2 mm的範圍。
[背面保護材] 背面保護材可列舉含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯胺(PA)、聚氟乙烯(PVF)、聚乙烯(PE)等樹脂的周知的樹脂片材。 背面保護材亦可由多層而形成,例如亦可以使耐久性及水蒸氣障壁性提高為目的而在層間或各層的表面包含鋁、二氧化矽、聚偏二氟乙烯等的層。
[受光面保護材] 受光面保護材可使用化學強化玻璃、物理強化玻璃等周知的強化玻璃。另外,亦可在不妨礙太陽光的吸收的範圍內,使受光面保護材含有螢光物質。自製作步驟的簡略化的觀點考慮,較佳的是受光面保護材並不含有螢光物質。
自發電效率提高的觀點考慮,較佳的是受光面保護材透明。受光面保護材的可見光的透過率較佳的是80%以上,更佳的是90%以上。
[太陽電池元件] 太陽電池元件可列舉包含單晶矽、多晶矽、非晶矽等矽,鎵-砷、銅-銦-硒、鎘-碲等III-V族半導體,II-VI族化合物半導體等的周知的太陽電池元件。
太陽電池元件是單面受光型,可為背面電極型。太陽電池元件可包含電極、接合線等其他構件。電極可包含匯流排電極,亦可不包含,其根數可為任意的根數。而且,太陽電池元件亦可於受光面側包含SiNx:H層(抗反射膜)。 [實施例]
以下,藉由實施例1~實施例8及比較例1~比較例3而對本發明加以更詳細的說明,本發明並不受該些例子限定。
<無機螢光體的表面處理> 使1 g無機螢光體(Ba1-a
Mg1-b
Al10
O17
:Eu,Mn、a為0.05~0.25、b為0.10~0.40)分散於10 g甲苯中,一面進行攪拌一面投入0.01 g矽烷偶合劑(信越化學工業股份有限公司、商品名:KR-513)。在室溫(25℃)下進行1小時攪拌後,將所得的固體成分在設定為110℃的防爆烘箱中進行1小時加熱處理,獲得1.01 g進行了表面處理的無機螢光體。
<球狀螢光體的製作> 分別量取1 g進行了表面處理的無機螢光體、65 g甲基丙烯酸甲酯、5 g乙二醇二甲基丙烯酸酯、30 g甲基丙烯酸二環戊酯、及0.5 g作為熱自由基起始劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)而放入至200 ml螺旋管中,使用旋轉混合器以100 min-1
的轉速進行1小時混合而製成螢光體分散單體溶液。
於帶有冷凝管的可分離式燒瓶中加入500 g離子交換水、及59.1 g作為界面活性劑的聚乙烯醇1.69質量%的水溶液而進行攪拌。於其中加入事先製備的螢光體分散單體溶液,一面以攪拌翼轉速350 min-1
對其進行攪拌,一面加熱至50℃,使其反應4小時而獲得包含球狀螢光體的懸浮液。
使用雷射繞射散射粒度分佈測定裝置(貝克曼庫爾特公司、商品名:LS 13 320),設為泵速50%、球狀螢光體的折射率1.5、水的折射率1.33,對該懸浮液測定球狀螢光體的體積平均粒徑,結果是104 μm。
自懸浮液過濾分離沈澱物,藉由離子交換水進行清洗,在60℃下使其乾燥,獲得懸浮聚合的球狀螢光體。球狀螢光體中的無機螢光體的含有率是0.85質量%。
<樹脂組成物的製備> 藉由設定為90℃的輥攪拌機對包含以表1所示的調配(質量份)而製備的各材料的混合物進行混練而獲得樹脂組成物。於表1中,「-」表示並未調配該成分。另外,各成分使用下述者。 ·EVA:東曹股份有限公司製造、商品名UE710 ·交聯劑:阿科瑪吉富(ARKEMA YOSHITOMI)股份有限公司製造、路派羅斯(Luperox)101 ·交聯助劑:日本化成股份有限公司製造、商品名TAIC ·接著助劑:東麗道康寧股份有限公司製造、商品名SZ6030 ·紫外線吸收劑:西普洛(SHIPRO)化成股份有限公司製造、商品名西索布(Seesorb)102
<太陽電池密封材的製作> 將約30 g所述所得的樹脂組成物夾於脫模片中,使用厚度為0.45 mm的不鏽鋼製間隔物,藉由將熱板設定為90℃的壓製而使其成為片材狀,獲得第一密封材及第二密封材。
<波長轉換型太陽電池模組的製作> 如圖1所示那樣,在作為受光面保護材1的強化玻璃(旭硝子股份有限公司)上放置第一密封材2,於其上以受光面向下的方式放置以將電動勢取出至外部的方式製成的太陽電池元件3,進一步放置第二密封材4、作為背面保護材5的聚醯胺三層片材(依索(Isovoltaic)公司、商品名:依索拉(ICOSOLAR)AAA5334),使用真空層壓機,在熱板150℃、真空10分鐘、加壓15分鐘的條件下進行層壓,製作波長轉換型太陽電池模組。將第一密封材及第二密封材的組合表示於表2中。另外,本發明並不限定於圖1。而且,圖1中的構件的大小是概念性的大小,構件間的大小的相對關係並不限定於此。
<評價> (1)太陽電池特性的評價 作為模擬太陽光線,使用太陽光模擬器(瓦克姆(WACOM)電創股份有限公司、商品名:WXS-155S-10、AM1.5G)。使用I-V曲線描繪器(curve tracer)(英弘精機股份有限公司、商品名:MP-160),依據JIS C 8914(2005年度)分別測定模組密封前的太陽電池元件的短路電流密度Jsc(單元)、與模組密封後的太陽電池模組的短路電流密度Jsc(模組)。
根據Jsc比(ΔJsc=Jsc(模組)/Jsc(單元))算出電流電壓特性。將比較例1的模組作為基準構成而將Jsc比設為1.000,以標準化Jsc比(各Jsc比/比較例1的Jsc比)的形式對各實施例及比較例的模組進行評價。
(2)背面保護材的黃變試驗 如圖2所示那樣,在白板玻璃(受光面保護材)6上放置第一密封材2,於其上放置第二密封材4、進一步放置作為背面保護材5的PET片材,使用真空層壓機在熱板150℃、真空10分鐘、加壓15分鐘的條件下進行層壓而獲得黃變試驗用樣品。使用耐光性試驗機(岩崎電氣、商品名Eye Super UV測試器:SUV-W261),自白板玻璃6側以150 mW/cm2
的照射強度對黃變試驗用樣品照射200小時的紫外線,判定背面保護材的黃變。將在試驗後背面保護材並未黃變者設為A,將黃變者設為B。
(3)判定 將(1)的結果大於1.000、且(2)的結果為A的組合作為判定A。將判定結果與(1)、(2)的結果一併表示於表3中。
[表1]
[表2]
[表3]
另外,於2014年10月27日提出申請的日本專利申請案2014-218229的揭示是藉由參照而將其整體併入至本說明書中。 作為本說明書中所記載的所有文獻、專利申請及技術規格,與具體且各個地記載藉由參照而併入各個文獻、專利申請案及技術規格之情形同等程度地,藉由參照而併入至本說明書中。
1‧‧‧受光面保護材
2‧‧‧第一密封材
3‧‧‧太陽電池元件
4‧‧‧第二密封材
5‧‧‧背面保護材
6‧‧‧白板玻璃/受光面保護材
2‧‧‧第一密封材
3‧‧‧太陽電池元件
4‧‧‧第二密封材
5‧‧‧背面保護材
6‧‧‧白板玻璃/受光面保護材
圖1是說明實施例的波長轉換型太陽電池模組的層構成的概略剖面圖。 圖2是說明實施例中的黃變試驗用樣品的層構成的概略剖面圖。
1‧‧‧受光面保護材
2‧‧‧第一密封材
3‧‧‧太陽電池元件
4‧‧‧第二密封材
5‧‧‧背面保護材
Claims (9)
- 一種波長轉換型太陽電池模組,其依序積層有受光面保護材、第一密封材、太陽電池元件、第二密封材及背面保護材,所述第一密封材及所述第二密封材含有分散介質樹脂,所述第一密封材進一步含有螢光物質,所述第一密封材及所述第二密封材中至少所述第二密封材進一步含有紫外線吸收劑,所述第一密封材中的紫外線吸收劑的含有率比所述第二密封材中的紫外線吸收劑的含有率少。
- 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述螢光物質是無機螢光體。
- 如申請專利範圍第2項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述無機螢光體是下述通式(I)所表示的無機螢光體: Ba1-a Mg1-b Al10 O17 :Eua ,Mnb (I) [通式(I)中,a為0.05~0.25,b為0.10~0.40]。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述螢光物質的含有率為0.0001質量%~0.25質量%。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第二密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第二密封材中的所述紫外線吸收劑的含有率為0.1質量%~5.0質量%。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述紫外線吸收劑的含有率為0.2質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述螢光物質內包於透明材料粒子中,作為球狀螢光體而含有於所述第一密封材中。
- 如申請專利範圍第7項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中所述球狀螢光體中的所述螢光物質的含有率為0.001質量%~5質量%。
- 如申請專利範圍第7項或第8項所述的波長轉換型太陽電池模組,其中相對於所述第一密封材中所含有的所述分散介質樹脂,所述第一密封材中的所述球狀螢光體的含有率為0.01質量%~5質量%。
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