TW202216885A - 樹脂組成物、樹脂組成物之製造方法、太陽電池密封材、太陽電池密封材之製造方法、太陽電池模組、層合玻璃中間膜用樹脂片材及層合玻璃 - Google Patents

樹脂組成物、樹脂組成物之製造方法、太陽電池密封材、太陽電池密封材之製造方法、太陽電池模組、層合玻璃中間膜用樹脂片材及層合玻璃 Download PDF

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Abstract

本發明的樹脂組成物,係含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種之滑劑(B)、有機過氧化物(C)、以及矽烷偶合劑(D)。又,本發明的太陽電池密封材,係含有由該樹脂組成物構成的層。

Description

樹脂組成物、樹脂組成物之製造方法、太陽電池密封材、太陽電池密封材之製造方法、太陽電池模組、層合玻璃中間膜用樹脂片材及層合玻璃
本發明係關於樹脂組成物、樹脂組成物之製造方法、太陽電池密封材、太陽電池密封材之製造方法、太陽電池模組、層合玻璃中間膜用樹脂片材及層合玻璃。
近年來,潔淨能源正朝太陽能發電普及進展。太陽能發電時,通常使用矽晶單元(silicon cell)等半導體(太陽電池元件),將太陽能轉換為電能。為求太陽電池元件的長期可靠度,有利用密封材夾置太陽電池元件而保護太陽電池元件,俾防止異物混入於太陽電池元件中、或水分等侵入。
關於太陽電池密封材的技術可例如專利文獻1~3所記載。
專利文獻1所記載的太陽電池密封樹脂片材,係含有:從乙烯-醋酸乙烯酯共聚合體及乙烯-脂肪族不飽和羧酸共聚合體中選擇至少1種樹脂(A)、以及上述樹脂(A)與乙烯-脂肪族不飽和羧酸酯共聚合體以外的熱可塑性樹脂(B);之樹脂片材;其中,上述樹脂(A)的熔體流動速率值係0.3g~30g,具備有:由上述樹脂(B)構成的內層、與積層於上述內層且由上述樹脂(A)構成的表面層。
專利文獻2所記載的太陽電池用樹脂密封片,係使樹脂軟化並密接的太陽電池用樹脂密封片;上述樹脂密封片係含有:從乙烯-醋酸乙烯酯共聚合體、乙烯-脂肪族不飽和羧酸共聚合體及乙烯-脂肪族不飽和羧酸酯共聚合體所構成群組中選擇至少1種電離性輻射線交聯型樹脂;其中,藉由對上述電離性輻射線交聯型樹脂照射電離性輻射線,凝膠分率係2~65質量%、90℃熱收縮率係15%以下。
專利文獻3所記載的太陽電池模組,係積層有:表面保護層、太陽電池單元、背面保護層、聚乙烯縮醛樹脂層及第二樹脂層;聚乙烯縮醛樹脂層中,相對於聚乙烯縮醛100質量份,可塑劑含量係20質量份以下;聚乙烯縮醛樹脂層厚度係600μm以下;聚乙烯縮醛樹脂層係配置成接觸太陽電池單元至少其中一面的狀態;第二樹脂層係配置成接觸表面保護層與背面保護層中之至少其中一者的狀態。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2014-95083號公報 專利文獻2:日本專利特開2013-177506號公報 專利文獻3:日本專利特開2015-8285號公報
(發明所欲解決之問題)
將太陽電池元件予以密封的太陽電池密封材,係具有太陽電池元件的保護材機能,因而要求即使因太陽光導致模組溫度提高,但仍不易流動的抗潛變性(creep resistance)。 再者,為不會使太陽電池的轉換效率降低,因而對太陽電池密封材要求高透明性(高透光性)。 再者,太陽電池密封材為能將太陽電池元件予以「密封」,便要求能與太陽電池元件充分強力黏接。
近年,針對太陽電池密封材各種特性所要求的技術水準日益提升。 習知之熱可塑性太陽電池密封材,就良好抗潛變性、透明性及黏接性方面尚有待獲改善空間。特別係關於該等3項性能,若欲提升1項性能,會有導致其他性能降低的情況。例如當將熱可塑性樹脂熔點設計為較高而改善抗潛變性時,會有導致透明性惡化、或黏接性降低的情況。即,就均衡佳地提升抗潛變性、透明性及黏接性等3項性能而言,尚有待獲改善空間。
本發明係有鑑於上述實情而完成。本發明目的之一在於:獲得抗潛變性、透明性及黏接性均優異的太陽電池密封材。又,本發明目的之一在於提供:可形成此種太陽電池密封材的樹脂組成物。 (解決問題之技術手段)
本發明者等為達成上述課題進行深入鑽研。結果發現藉由使用含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑、有機過氧化物、以及矽烷偶合劑的樹脂組成物,製造太陽電池密封材,便可均衡佳地提升上述3項性能。
本發明係如下述。
1. 一種樹脂組成物,係含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)、有機過氧化物(C)、以及矽烷偶合劑(D)。 2. 如1.所記載的樹脂組成物,其中, 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)所含的金屬離子,係含有從:鋰離子、鉀離子、鈉離子、銀離子、銅離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鋁離子、鋇離子、鈹離子、鍶離子、錫離子、鉛離子、鐵離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇2種以上。 3. 如1.或2.所記載的樹脂組成物,其中, 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)所含的金屬離子,係含有第1金屬離子與不同於上述第1金屬離子的第2金屬離子; 上述第1金屬離子係含有從鋅離子、銅離子、鐵離子、鋁離子、銀離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子; 上述第2金屬離子係含有從:鈉離子、鋰離子、鉀離子及鎂離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子。 4. 如3.所記載的樹脂組成物,其中, 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中,上述第2金屬離子莫耳數與價數相乘的數值、相對於上述第1金屬離子莫耳數與價數相乘的數值之比,係0.10以上且10.0以下。 5. 如1.~4.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中,將構成上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的構成單元全體設為100質量%時,由不飽和羧酸衍生的構成單元係5質量%以上且35質量%以下。 6. 如1.~5.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)的中和度係5%以上且95%以下。 7. 如1.~6.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 相對於上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)100質量份,上述滑劑(B)之量係1質量份以上且20質量份以下。 8. 如1.~7.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述滑劑(B)係碳數12以上且36以下的脂肪酸、或碳數12以上且36以下的脂肪酸之金屬鹽。 9. 如1.~8.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述滑劑(B)係含有碳數12以上且36以下的脂肪酸之金屬鹽; 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)至少其中一部分羧基,被構成上述滑劑(B)所含碳數12以上且36以下的脂肪酸金屬鹽之金屬至少其中一部分中和。 10. 如1.~9.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述矽烷偶合劑(D)係含有具聚合性碳-碳雙鍵基的矽烷偶合劑。 11. 如1.~10.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 上述有機過氧化物(C)的10小時半衰期溫度係100℃以上。 12. 如1.~11.中任一項所記載的樹脂組成物,其中, 由下述方法所測定的轉變溫度(crossover temperature)係150℃以上。 (方法) 將由上述樹脂組成物構成的120mm×75mm×0.4mm膜,隔著剝離薄膜積層於玻璃板間,利用真空層壓機依160℃、690秒真空保持、0.06MPa(錶壓)施行15分鐘壓合,獲得層合玻璃。接著,將所獲得上述層合玻璃依165℃施行30分鐘熱處理而獲得層合玻璃體。將由所獲得上述層合玻璃體除去玻璃板與剝離薄膜而獲得的膜設為試料,依升溫速度3℃/min、頻率1Hz、剪切模式,在氮環境下測定-60℃至150℃的剪切彈性模數。將剪切儲存彈性模數(G')值與剪切損失彈性模數(G")值相等時的溫度設為轉變溫度。 13. 如1.~12.中任一項所記載的樹脂組成物,其係太陽電池密封材形成用。 14. 一種樹脂組成物之製造方法,係1.~13.中任一項所記載的樹脂組成物之製造方法,包括有: 將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、與從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B),進行混合而獲得混合物的步驟;以及 在上述步驟後,將上述混合物、與有機過氧化物(C)及矽烷偶合劑(D)進行混合的步驟。 15. 一種太陽電池密封材,係含有由1.~13.中任一項所記載的樹脂組成物構成的層。 16. 一種太陽電池密封材之製造方法,係包括有:將1.~13.中任一項所記載的樹脂組成物之加熱熔融物,從具備T型模頭的擠出機之上述T型模頭中,擠出成形為片狀的擠出成形步驟。 17.如16.所記載的太陽電池密封材之製造方法,其中, 上述擠出成形步驟中,上述T型模頭出口處的上述加熱熔融物溫度係140℃以下。 18.一種太陽電池模組,係具備有: 太陽電池元件;以及 由15.所記載的太陽電池密封材形成,將上述太陽電池元件予以密封的密封樹脂層。 19.如1.~12.中任一項所記載的樹脂組成物,其係供形成層合玻璃之中間膜用。 20. 一種層合玻璃中間膜用樹脂片材,係含有由19.所記載的樹脂組成物形成之膜。 21. 一種層合玻璃,係具備有: 由20.所記載的層合玻璃中間膜用樹脂片材形成之層合玻璃中間膜;以及 在上述層合玻璃中間膜至少其中一側之面上設置的透明板狀構件。 (對照先前技術之功效)
根據本發明可提供抗潛變性、透明性及黏接性均優異的太陽電池密封材。又,根據本發明可提供能形成此種太陽電池密封材的樹脂組成物。 又,本發明的樹脂組成物較佳係適用於太陽電池密封材的形成用途,但亦可適用於此外的其他用途,例如層合玻璃的中間膜製造用途等。
以下,針對本發明實施形態,參照圖式進行詳細說明。 圖式中,就同樣的構成要件係賦予同樣的元件,並適當省略說明。 為避免繁雜,當同一圖式內有複數個相同構成要件的情況,會有僅就其中一個賦予元件符號,不會全部均標示元件符號的情況。 圖式充其量僅為說明用。圖式中的各構件形狀與尺寸比等未必一定對應於現實物品。
本說明書中「(甲基)丙烯酸基」的表述,係表示涵蓋丙烯酸基與甲基丙烯酸基二者的概念。關於「(甲基)丙烯酸酯」等類似表述亦同。 本說明書中階段式記載的數值範圍,依一個數值範圍所記載的上限值或下限值,亦可置換為其他階段式記載數值範圍的上限值或下限值。例如針對某指標X,當記載為「較佳係x1以上且y1以下、更佳係x2以上且y2以下」的情況,便可置換為X係可為x1以上且y2以下、亦可為x2以上且y1以下。 再者,本說明書中記載的數值範圍,該數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例所示值。針對某指標X,當說明書中記載為較佳係x以上且y以下、實施例的X值係z之情況,X係可為x以上且z以下、又亦可為z以上且y以下。
<樹脂組成物> 本實施形態的樹脂組成物係含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)、有機過氧化物(C)、及矽烷偶合劑(D)。
本實施形態的樹脂組成物係藉由含有反應性較高的有機過氧化物(C),在太陽電池元件進行密封時的加熱中,因為離子聚合物(A)、滑劑(B)及矽烷偶合劑(D)的分子鏈間會進行交聯反應形成交聯結構,因而判斷將抑制樹脂組成物的流動。推測此現象關聯於良好的抗潛變性與黏接性。
另一方面,本實施形態的樹脂組成物係藉由含有滑劑(B),便會促進緩和由離子聚合物(A)中的金屬離子凝聚形成之結構,因而可依有機過氧化物不會分解的較低溫,成形加工為片狀太陽電池密封材。藉此,推測在將樹脂組成物形成片狀太陽電池密封材後,且使用該太陽電池密封材將太陽電池元件予以密封之前,可與有機過氧化物(C)進行反應而抑制形成不需要的交聯結構。 若在成形加工時進行交聯反應,因為交聯反應容易不均勻進行,就透明性、片材外觀、黏接性、太陽電池元件密封等觀點而言容易造成不利。但是,本實施形態中,因為成形加工時的交聯反應受充分抑制,推測透明性、片材外觀、黏接性、及太陽電池元件密封將呈良好。
接著針對本實施形態的樹脂組成物之含有成分、性狀、物性等進行說明。
(乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)) 本實施形態的樹脂組成物係含有乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)。以下,乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)亦簡稱為「離子聚合物(A)」。
離子聚合物(A)之典型係對由乙烯、與不飽和羧酸中至少1種進行共聚合的聚合體,利用金屬離子中和至少其中一部羧基的樹脂。乙烯-不飽和羧酸系共聚合體係可例示如:乙烯與不飽和羧酸的共聚合體、以及乙烯、不飽和羧酸及不飽和羧酸酯的共聚合體等。
不飽和羧酸係可舉例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、巴豆酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸酐、伊康酸酐、順丁烯二酸單甲酯、順丁烯二酸單乙酯等。該等之中,從乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的生產性、衛生性等觀點,較佳係丙烯酸及/或甲基丙烯酸。 不飽和羧酸係可單獨使用1種、亦可組合使用2種以上。 再者,在1種或2種以上的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物中,亦可更進一步添加含有以丙烯酸、甲基丙烯酸等不飽和羧酸為構成單元的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體,而設為離子聚合物(A)。
特佳為乙烯-不飽和羧酸系共聚合體係乙烯-(甲基)丙烯酸共聚合體、及乙烯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚合體。
離子聚合物(A)中,將構成乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的構成單元全體設為100質量%時,由乙烯衍生的構成單元較佳係65質量%以上且95質量%以下、更佳係65質量%以上且90質量%以下、特佳係65質量%以上且85質量%以下。若由乙烯衍生的構成單元達上述下限值以上,便可使所獲得太陽電池密封材的耐熱性、機械強度、耐水性、加工性等更良好。又,若由乙烯衍生的構成單元在上述上限值以下,便可使所獲得太陽電池密封材的透明性、柔軟性、黏接性等更良好。
離子聚合物(A)中,將構成乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的構成單元全體設為100質量%時,由不飽和羧酸衍生的構成單元較佳係5質量%以上且35質量%以下、更佳係10質量%以上且30質量%以下、特佳係15質量%以上且25質量%以下。若由不飽和羧酸衍生的構成單元達上述下限值以上,便可使所獲得太陽電池密封材的透明性、柔軟性、黏接性等更良好。又,若由不飽和羧酸衍生的構成單元在上述上限值以下,便可使所獲得太陽電池密封材的耐熱性、機械強度、耐水性、加工性等更良好。
在離子聚合物(A)中,將構成乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的構成單元全體設為100質量%時,亦可含有較佳0質量%以上且30質量%以下、更佳0質量%以上且25質量%以下,由其他共聚合性單體衍生的構成單元。該其他共聚合性單體的不飽和酯,係可舉例如:醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等不飽和羧酸酯等。若該由其他共聚合體單體衍生的構成單元係涵蓋於上述範圍內,就提升所獲得太陽電池密封材的柔軟性而言屬較佳。
構成離子聚合物(A)的金屬離子係可舉例如從:鋰離子、鉀離子、鈉離子、銀離子、銅離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鋁離子、鋇離子、鈹離子、鍶離子、錫離子、鉛離子、鐵離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇1種或2種以上。
較佳離子聚合物(A)係含有從上述群組中選擇2種以上金屬離子。雖詳細尚未明確,但可推測藉由離子聚合物(A)含有2種以上金屬離子,交聯反應便會在系統中適度地無規進行(可抑制局部性過度進行交聯反應)。藉此,可抑制生成凝膠,結果認為可更加提高太陽電池密封材的透明性。
更具體而言,離子聚合物(A)的構成較佳係含有以下的第1金屬離子、與不同於第1金屬離子的第2金屬離子。 ・第1金屬離子:從鋅離子、銅離子、鐵離子、鋁離子、銀離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子 ・第2金屬離子:從鈉離子、鋰離子、鉀離子及鎂離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子 又,特佳為離子聚合物(A)的構成係可舉例如:含有第1金屬離子為鋅離子、第2金屬離子為鎂離子的態樣。
藉由離子聚合物(A)含有第1金屬離子與第2金屬離子二者,可更加抑制不需要的交聯反應,結果可提升太陽電池密封材的加工性,更可抑制太陽電池密封材片中生成凝膠,結果可使太陽電池密封材的透明性與外觀更良好。
當離子聚合物(A)含有第1金屬離子與第2金屬離子的情況,離子聚合物(A)中第2金屬離子莫耳數與價數相乘的數值,相對於第1金屬離子莫耳數與價數相乘的數值之比((第2金屬離子莫耳數×第2金屬離子價數)/(第1金屬離子莫耳數×第1金屬離子價數)),從所獲得太陽電池密封材的透明性與耐水性均衡更佳之觀點,較佳係0.10以上、更佳係0.15以上、特佳係0.20以上。 再者,本實施形態的樹脂組成物(P)中,乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中第2金屬離子莫耳數與價數相乘的數值,相對於第1金屬離子莫耳數與價數相乘的數值之比,從所獲得太陽電池密封材的透明性與耐水性均衡更佳之觀點,較佳係10.0以下、更佳係5.0以下、特佳係4.0以下、進而更佳係3.0以下、進而特佳係2.5以下。
離子聚合物(A)係可設為例如含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物1、與不同於離子聚合物1的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物2構成。藉此,藉由調整乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物1、與乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物2的混合比,便可輕易調整乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中的第1金屬離子與第2金屬離子之比率。
離子聚合物(A)的中和度並無特別的限定,從所獲得太陽電池密封材的柔軟性、黏接性、加工性等更良好之觀點,較佳係95%以下、更佳係90%以下、特佳係80%以下、進而更佳係50%以下、進而特佳係30%以下。 再者,離子聚合物(A)的中和度並無特別的限定,從所獲得太陽電池密封材的透明性、機械強度等更良好之觀點,較佳係5%以上、更佳係10%以上、特佳係15%以上、進而更佳係20%以上。 此處,離子聚合物(A)的中和度係指乙烯-不飽和羧酸系共聚合體所含的總羧基中,被金屬離子中和的羧基比例(%)。
離子聚合物(A)係可例如含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物、以及未含金屬離子的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體構成。依此,藉由調整乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物、與乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的混合比,便可輕易調整中和度。
構成離子聚合物(A)的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之製造方法,並無特別的限定,可利用公知方法製造。例如將各聚合成分在高溫、高壓下進行自由基共聚合便可獲得。又,離子聚合物(A)係藉由使乙烯-不飽和羧酸系共聚合體、與金屬化合物進行反應便可獲得。 乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)亦可使用市售物。
補充說明,將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的羧基至少其中一部,利用金屬離子中和形成離子聚合物(A)的「時機」並無特別的限定。只要最終的樹脂組成物含有離子聚合物(A)便可。 例如當最終樹脂組成物含有具第1金屬離子與第2金屬離子之離子聚合物(A)的情況,亦可依以下(i)~(iii)任一方法製備樹脂組成物。後述實施例係依(ii)方法製備樹脂組成物。 (i)素材係直接使用含有第1金屬離子與第2金屬離子的離子聚合物(A),製備樹脂組成物。 (ii)首先,素材係準備含有第1金屬離子或第2金屬離子其中一者的離子聚合物。然後,將該離子聚合物、與例如後述滑劑(B)一例所例示的脂肪酸金屬鹽進行熔融混合,獲得含有2種金屬離子的離子聚合物(A)。使用該離子聚合物(A)製備樹脂組成物。 (iii)首先,素材係準備未含金屬離子的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體。然後,將該聚合體、與適當的2種金屬材料進行熔融混合,獲得含有2種金屬離子的離子聚合物(A)。使用該離子聚合物(A)製備樹脂組成物。
若更進一步補充說明,上述(ii)的情況,雖細節尚未明朗,但因為離子聚合物(A)的羧基之酸解離常數,較低於脂肪酸金屬鹽的羧基,可判斷構成脂肪酸金屬鹽的金屬至少其中一部,會中和離子聚合物(A)至少其中一部的羧基。
本實施形態中,根據JIS K 7210:1999,依190℃、2160g荷重條件所測定的離子聚合物(A)之熔體流動速率(MFR),較佳係0.01g/10分以上且100g/10分以下、更佳係0.1g/10分以上且80g/10分以下。若MFR達上述下限值以上,便可使太陽電池密封材的加工性更良好。若MFR在上述上限值以下,便可使所獲得太陽電池密封材的耐熱性、機械強度等更良好。
樹脂組成物中的離子聚合物(A)含量,在將樹脂組成物全體設為100質量%時,較佳係50.0質量%以上且99.9質量%以下、更佳係70.0質量%以上且99.5質量%以下、特佳係80.0質量%以上且99.5質量%以下、進而更佳係85.0質量%以上且99.0質量%以下。藉由離子聚合物(A)含量在上述範圍內,便可使所獲得太陽電池密封材的透明性、抗潛變性、層間黏接性、絕緣性、剛性、耐水性、及所獲得太陽電池模組的PID耐性等性能均衡更良好。
(滑劑(B)) 本實施形態的樹脂組成物係含有從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)。藉由使用滑劑(B),判斷可促進緩和由離子聚合物(A)中的金屬離子凝聚形成的結構。所以,例如將樹脂組成物施行成形加工製造太陽電池密封材時,能依有機過氧化物(C)不會分解的較低溫施行成形加工。
脂肪酸較佳係碳數12以上且36以下的脂肪酸、更佳係碳數16以上且30以下的脂肪酸。脂肪酸具體係可舉例如:月桂酸(碳數12)、肉豆蔻酸(碳數14)、棕櫚酸(碳數16)、硬脂酸(碳數18)、油酸(碳數18)、廿二烷酸(碳數22)、芥子酸(碳數22)、褐煤酸(碳數28)、蜂花酸(碳數30)等。脂肪酸係可僅為1種、亦可為2種以上。
構成脂肪酸金屬鹽的脂肪酸較佳係碳數12以上且36以下的脂肪酸、更佳係碳數16以上且30以下的脂肪酸。換言之,脂肪酸金屬鹽較佳係碳數12以上且36以下的脂肪酸之金屬鹽。構成脂肪酸金屬鹽的脂肪酸具體係可舉例如:月桂酸(碳數12)、肉豆蔻酸(碳數14)、棕櫚酸(碳數16)、硬脂酸(碳數18)、油酸(碳數18)、廿二烷酸(碳數22)、芥子酸(碳數22)、褐煤酸(碳數28)、蜂花酸(碳數30)等。構成脂肪酸金屬鹽的脂肪酸係可僅為1種、亦可為2種以上。
構成脂肪酸金屬鹽的「金屬」係可舉例如:鹼金屬、鹼土族金屬、鋅等。該等之中,從形成脂肪酸金屬鹽時的熔點較低之觀點,較佳係鎂、鋅、鈣,更佳係鎂。構成脂肪酸金屬鹽的金屬係可僅單獨使用1種、亦可組合使用2種以上。
滑劑(B)較佳係脂肪酸金屬鹽,更佳係硬脂酸鎂、硬脂酸鋅及硬脂酸鈣,特佳係硬脂酸鎂。
樹脂組成物的滑劑(B)係可僅含1種、亦可含有2種以上。 滑劑(B)之量,相對於離子聚合物(A)100質量份,較佳係1質量份以上、更佳係2質量份以上、特佳係3質量份以上、進而更佳係4質量份以上。又,相對於離子聚合物(A)100質量份,滑劑(B)量較佳係30質量份以下、更佳係25質量份以下、特佳係20質量份以下、進而更佳係15質量份以下。
又,如前述,離子聚合物(A)至少其中一部分之羧基,會被構成脂肪酸金屬鹽的金屬至少其中一部分中和。換言之,酸解離常數較高的脂肪酸金屬鹽至少其中一部分之金屬離子,會被導入至酸解離常數較低的離子聚合物(A)中。上述滑劑(B)的量係表示導入至離子聚合物(A)中的滑劑、與未被導入(自由)的滑劑量之合計量。
(有機過氧化物(C)) 本實施形態的樹脂組成物係含有:有機過氧化物(C)。有機過氧化物(C)係可例如眾所周知使用為自由基聚合起始劑的有機過氧化物。
有機過氧化物(C)的10小時半衰期溫度,從片材加工時不會發生不需要的交聯反應的觀點,較佳係100℃以上、更佳係105℃以上、特佳係110℃以上。又,從最好在積層步驟發生交聯反應的觀點,較佳係170℃以下、更佳係150℃以下、特佳係130℃以下。
有機過氧化物(C)係可舉例如:過氧化二異丙苯、過氧化二第三丁基、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己炔-3、雙(過氧化第三丁基異丙基)苯、過氧化第三丁基異丙苯、1,1-雙(過氧化第三丁基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(過氧化第三丁基)環己烷、4,4-雙(過氧化第三丁基)戊酸正丁酯、過氧化苯甲醯、過氧化對氯化苯甲醯、過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化碳酸第三丁基異丙酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯等。
該等之中,從反應性、操作性的觀點,特佳係例如:過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己炔-3、雙(過氧化第三丁基異丙基)苯、過氧化第三丁基異丙苯、過氧化碳酸第三丁基異丙酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯,更佳係例如:2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷、過氧化碳酸第三丁基異丙酯。
樹脂組成物的有機過氧化物(C)係可僅含1種、亦可含有2種以上。 有機過氧化物(C)的量,相對於離子聚合物(A)100質量份,較佳係0.1質量份以上、更佳係0.25質量份以上、特佳係0.5質量份以上。又,有機過氧化物(C)的量,相對於離子聚合物(A)100質量份,較佳係3質量份以下、更佳係2質量份以下。
另一觀點,相對於離子聚合物(A)100質量份的有機過氧化物(C)量(單位:質量份)、與將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體全體設為100質量%時的乙烯-不飽和羧酸系共聚合體中由不飽和羧酸衍生的構成單元含量(單位:質量%)之較佳比(單位:質量份/質量%),較佳係0.01以上且0.30以下、更佳係0.02以上且0.15以下、特佳係0.03以上且0.10以下。
藉由適當調整有機過氧化物(C)的量,便可更加提高加工性、抗潛變性、透明性、黏接性等性能。
(矽烷偶合劑(D)) 本實施形態的樹脂組成物係含有矽烷偶合劑(D)。使用矽烷偶合劑(D)一事,例如就使所獲得太陽電池模組的層間黏接性更良好觀點係屬有效。
矽烷偶合劑(D)係可例如具有:(i)含聚合性碳-碳雙鍵基(乙烯基、(甲基)丙烯醯基等)、胺基或環氧基、與(ii)如烷氧基之類水解基的矽烷偶合劑等。 具聚合性基碳-碳雙鍵的矽烷偶合劑係可舉例如:乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷等。
具胺基之矽烷偶合劑係可舉例如:N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺乙基)-3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯苄基)-2-胺乙基-3-胺丙基三甲氧基矽烷的鹽酸鹽等。
具環氧基的矽烷偶合劑係可舉例如:2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等。
矽烷偶合劑(D)較佳係具有含聚合性碳-碳雙鍵基的矽烷偶合劑,更佳係含有具(甲基)丙烯醯基的矽烷偶合劑。特佳具體例係可舉例如:3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷等。
樹脂組成物的矽烷偶合劑(D)係可僅含1種、亦可含有2種以上。 矽烷偶合劑(D)的量,相對於離子聚合物(A)100質量份,較佳係0.001質量%以上且5質量%以下、更佳係0.005質量%以上且2質量%以下、特佳係0.01質量%以上且1質量%以下。
(其他成分) 本實施形態的樹脂組成物係在不致損及本發明目的之範圍內,可含有上述(A)~(D)以外的成分(其他成分)。
該其他成分係可舉例如:可塑劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、波長轉換劑、抗靜電劑、界面活性劑、著色劑、光安定劑、發泡劑、潤滑劑、結晶核劑、結晶化促進劑、結晶化延緩劑、觸媒失活劑、熱吸收劑、熱反射劑、散熱劑、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、無機填充劑、有機填充劑、耐衝擊性改良劑、滑動劑、交聯劑、交聯助劑、賦黏劑、加工助劑、脫模劑、抗水解劑、耐熱安定劑、防黏劑、防霧劑、難燃劑、難燃助劑、光擴散劑、抗菌劑、防黴劑、分散劑、不屬於離子聚合物(A)的樹脂等。
該其他成分中,特別在硬化性調整、諸性能提升等目的下,最好使用交聯助劑。交聯助劑係可舉例如:對醌二肟、p,p'-二苯甲醯苯醌二肟等肟類;二甲基丙烯酸乙烯酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸/氧化鋅混合物、甲基丙烯酸烯丙酯等丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類;二乙烯苯、乙烯基甲苯、乙烯吡啶等乙烯基單體類;六亞甲基二烯丙基靛酚醯亞胺、伊康酸二烯丙酯、酞酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯、異三聚氰酸二烯丙基單環氧丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯等烯丙基化合物類;N,N'-間苯雙順丁烯二醯亞胺、N,N'-(4,4'-亞甲基二伸苯基)二順丁烯二醯亞胺等順丁烯二醯亞胺化合物類等;以及乙烯基降𦯉烯、亞乙基降𦯉烯、二環戊二烯等環狀非共軛二烯類。 使用交聯助劑的情況,相對於離子聚合物(A)100質量份,使用量較佳係0.1質量份以上、更佳係0.2質量份以上。又,使用交聯助劑的情況,相對於離子聚合物(A)100質量份,使用量較佳係5質量份以下、更佳係3質量份以下、特佳係2質量份以下。
當樹脂組成物含有其他成分的情況,樹脂組成物係可僅含1種其他成分,亦可含有2種以上其他成分。
(物性) 例如從對太陽電池密封材的適用性觀點,本實施形態的樹脂組成物較加係滿足以下所說明的物性。
使用本實施形態的樹脂組成物,根據JIS K 7210:1999,依190℃、2160g荷重的條件所測定熔體流動速率(MFR),較佳係20g/10分以下、更佳係10g/10分以下、特佳係3g/10分以下、進而更佳係1g/10分以下、進而特佳係0.5g/10分以下。若MFR在上述上限值以下,便可使所獲得太陽電池密封材的抗潛變性、機械強度等更良好。
・潛變距離 使用本實施形態的樹脂組成物,由後述實施例所記載方法測定的潛變距離,較佳係5.0mm以下、更佳係3.0mm以下、特佳係2.0mm以下、進而更佳係1.5mm以下。潛變距離的下限值較佳係0mm。
・霧度 使用本實施形態的樹脂組成物,依照後述實施例所記載方法測定的霧度值,較佳係3.0%以下、更佳係2.0%以下、特佳係1.5%以下、進而更佳係1.0%以下。霧度值的下限值雖理想係0%,但現實係例如0.1%,具體係0.3%程度。
・全光線穿透率 使用本實施形態的樹脂組成物,依照後述實施例所記載方法測定的全光線穿透率值,較佳係80%以上、更佳係85%以上。特佳係87%以上、進而更佳係90%以上。全光線穿透率的上限值雖理想係100%,但現實係例如95%,具體係92%程度。
・對玻璃板的黏接強度 使用本實施形態的樹脂組成物,依照後述實施例所記載方法測定對玻璃板的黏接強度,較佳係10N/15mm以上、更佳係20N/15mm以上、特佳係30N/15mm以上。藉由對玻璃板的黏接強度較大,便可使所獲得太陽電池模組的層間黏接性更良好。黏接強度基本係越大越好,但黏接強度亦依存於樹脂的剛性,現實係若達30N/15mm以上,推測發生脫層等現象的可能性極低。
・轉變溫度 使用本實施形態的樹脂組成物,依照後述實施例所記載方法測定的轉變溫度,較佳係140℃以上、更佳係150℃以上。已知轉變溫度與潛變距離具有關聯性,若轉變溫度達140℃以上,因為可使潛變試驗溫度105℃的零剪切黏度充分高,就從可抑制潛變的觀點係屬較佳。 轉變溫度的上限並無特別限制,從現實的組成物設計觀點,上限係例如樹脂組成物的熱分解溫度、或240℃。
<樹脂組成物之製造方法> 本實施形態的樹脂組成物係藉由將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)、有機過氧化物(C)、以及矽烷偶合劑(D)進行混合便可獲得。混合之際,可使用例如:螺桿擠出機、滾筒混合機、班布里混合機等通常使用的混合裝置。 混合係(A)~(D)等4成分可同時摻合、亦可分別施行。但,最好採取(i)首先,將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、與從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)預先混合,(ii)接著,將由該混合獲得的混合物、有機過氧化物(C)、以及矽烷偶合劑(D)進行混合的方法。 藉由預先將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、與從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)進行混合,便可對樹脂組成物賦予流動性。藉此,可抑制因有機過氧化物(C)造成交聯反應不均勻進行。
<太陽電池密封材> 本實施形態的太陽電池密封材係含有由上述樹脂組成物構成的層。 本實施形態的太陽電池密封材係可為單層構成、亦可為2層以上的多層構成。 更具體而言,本實施形態的太陽電池密封材係可為(i)由上述樹脂組成物所構成層形成的單層構成膜,亦可為(ii)由上述樹脂組成物構成的多層構成膜,亦可為(iii)具有:由上述樹脂組成物所構成層、與由非為上述樹脂組成物的樹脂組成物所構成層的多層構成膜。
當本實施形態的太陽電池密封材係多層構成的情況,較佳係(i)由2個外層(以下亦稱「黏接層」)積層的雙層構成,且外層至少1層係由本實施形態樹脂組成物構成的雙層構成;或(ii)含有中間層、與依夾置該中間層方式形成於雙面上之2個外層的3層構成,且外層與中間層至少1層係由本實施形態的樹脂組成物(P)構成之3層構成。 從兼顧透明性與黏接性的觀點,更佳係上述(ii)之3層構成。
複數層具有由本實施形態樹脂組成物所構成層的多層構成膜中,各層組成、所含離子聚合物種類(例如:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的共聚合比、中和度、金屬離子的種類等),係可為相同、亦可為不同。又,由本實施形態的樹脂組成物(P)以外構成的層,係可含有有機過氧化物、亦可不含有。
本實施形態太陽電池密封材的厚度係例如0.001mm以上且10mm以下、較佳係0.01mm以上且5mm以下、更佳係0.05mm以上且2mm以下。若太陽電池密封材的厚度達0.001mm以上,便可使太陽電池密封材的機械強度更良好。又,若太陽電池密封材的厚度在10mm以下,便可使太陽電池密封材的透明性、與積層步驟時的加工性更良好。
當本實施形態的太陽電池密封材係多層構成的情況,由本實施形態樹脂組成物構成的層,係可為外層、亦可為中間層。
當本實施形態的太陽電池密封材係含有外層與中間層的情況,外層的厚度係可為任意,但外層的厚度a較佳係1μm以上且500μm以下的範圍、更佳係10μm以上且500μm以下的範圍、特佳係20μm以上且300μm以下的範圍。藉由厚度a達1μm以上,便可更加提升黏接強度、加工性。又,藉由厚度a在500μm以下,便可使透明性更優異。
再者,當本實施形態的太陽電池密封材係含有外層與中間層的情況,從透明性觀點,在所有層厚度中,中間層所佔厚度最好較厚。具體而言,中間層的厚度b係可在從總厚較佳0.1mm以上且10mm以下範圍內,扣掉上述外層較佳厚度a後的範圍內自由設定。
再者,當本實施形態的太陽電池密封材係含有外層與中間層的情況,外層(厚度a)與中間層(厚度b)的厚度比(a/b),較佳係1/20至5/1、更佳係1/15至3/1、特佳係1/10至3/1。此處,當本實施形態的太陽電池密封材係含有2個外層的情況,外層的厚度a係2個外層的厚度平均值。 若外層與中間層的厚度比(a/b)在上述範圍內,便可更加提升黏接性與透明性。
<太陽電池密封材之製造方法> 上述太陽電池密封材的製造方法並無特別的限定,相關製造方法係可採用習知公知的製造方法,但較佳係利用以下所說明方法進行製造。
製造方法係可採取例如:壓合成形法、擠出成形法、T型模頭成形法、射出成形法、壓縮成形法、澆鑄成形法、軋延成形法、充氣成形法等。該等之中,較佳係擠出成形法。即,本實施形態的太陽電池密封材係例如利用包括有:將上述樹脂組成物的加熱熔融物,從具備T型模頭的擠出機之T型模頭中,擠出成形為片狀的擠出成形步驟之製造方法便可獲得。 擠出成形步驟中的加工溫度並無特別的限定,從抑制交聯反應的觀點,較佳係依T型模頭出口處的加熱熔融物溫度,成為較佳200℃以下、更佳160℃以下、特佳140℃以下、進而更佳130℃以下、進而特佳120℃以下方式,調整加工溫度。該溫度亦可為能施行擠出成形的盡可能低溫,從施行順暢擠出成形的觀點,T型模頭出口處的加熱熔融物溫度係例如100℃以上。
<太陽電池模組> 圖1所示係本實施形態的太陽電池模組(太陽電池模組1)構造示意剖視圖。 太陽電池模組1係例如具備有:太陽電池元件3、以及將由本實施形態的太陽電池密封材所構成太陽電池元件3予以密封之密封樹脂層5。太陽電池模組1係視需要亦可更進一步具備有:太陽光入射的基板2、保護材4等(以下,將太陽光入射的基板2亦簡稱為「基板2」)。 太陽電池模組1係例如在基板2上,固定著利用本實施形態太陽電池密封材進行密封的太陽電池元件3,便可製作。
太陽電池模組1係可例如各種形式物。例如:依基板/密封材/太陽電池元件/密封材/保護材方式,由密封材從太陽電池元件二側包夾構成;將預先在玻璃等基板表面上形成的太陽電池元件,構成基板/太陽電池元件/密封材/保護材狀態;在基板內周面上形成的太陽電池元件(例如在氟樹脂系片材上利用濺鍍等製作的非晶質太陽電池元件)上,形成密封材與保護材的構成等。 保護材4係將太陽光入射的基板2設為太陽電池模組1的上部時,設置於太陽電池模組1之基板2側的相反側(即下部)。所以,保護材4亦稱為「下部保護材」。
太陽電池元件3係可使用例如:單晶矽、多晶矽、非晶矽等矽系;鎵-砷、銅-銦-硒、銅-銦-鎵-硒、鎘-碲等III-V族或II-VI族化合物半導體系等等各種太陽電池元件。 太陽電池模組1中,複數太陽電池元件3通常係利用互連器(interconnector)6電氣式串聯耦接。
構成太陽電池模組1的基板2係可例示如:玻璃、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚酯、含氟樹脂等。 保護材4(下部保護材)通常係金屬或各種熱可塑性樹脂薄膜等的單體或多層片材。保護材4係可舉例如:錫、鋁、不鏽鋼等金屬;玻璃等無機材料;聚酯、無機物蒸鍍聚酯、含氟樹脂、聚烯烴等1層或多層片材。本實施形態的太陽電池密封材係對該等基板2或保護材4呈現良好黏接性。
太陽電池模組1的製造方法並無特別的限定,可例如以下方法。 首先,將使用互連器6施行電氣式耦接的複數太陽電池元件3,利用太陽電池密封材包夾,更利用基板2與保護材4包夾該等太陽電池密封材,而製作積層體。接著,將積層體施行加熱・加壓,將各構件間予以黏接。藉此可獲得太陽電池模組1。
<層合玻璃中間膜用樹脂片材及層合玻璃> 截至此為止,主要針對使用本實施形態樹脂組成物製造太陽電池密封材,以及使用該太陽電池密封材將太陽電池元件予以密封而製造太陽電池模組進行說明。 本實施形態的樹脂組成物亦可適用於太陽電池密封以外的各種用途。例如:可使用本實施形態樹脂組成物製造層合玻璃中間膜用樹脂片材,以及使用該層合玻璃中間膜用樹脂片材製造層合玻璃。
層合玻璃中間膜用樹脂片材係可為單層構成、亦可為2層以上的多層構成。多層構成的具體態樣係可設為同前述太陽電池密封材為多層構成時的態樣。關於層合玻璃中間膜用樹脂片材的厚度,亦是可設為與前述太陽電池密封材相同程度。關於層合玻璃中間膜用樹脂片材的製造方法,係可採用與前述太陽電池密封材同樣的製法。
使層合玻璃中間膜用樹脂片材與透明板狀構件相接觸,藉由施行加熱與加壓,便可製造具備有:層合玻璃中間膜、與在該層合玻璃中間膜至少其中一面上設置透明板狀構件的層合玻璃。更具體而言,將層合玻璃中間膜用樹脂片材夾置於2片透明板狀構件間之後,再施行加熱加壓,便可製造層合玻璃。
可使用的透明板狀構件並無特別的限定。例如一般所使用的透明板玻璃。具體而言,可例如:浮法玻璃、磨光玻璃、壓花玻璃、夾網玻璃、夾絲玻璃、經著色板玻璃、熱吸收玻璃、熱反射玻璃、綠玻璃等無機玻璃。又,亦可使用例如:聚碳酸酯板、聚(甲基)丙烯酸酯板、聚(甲基)丙烯酸甲酯板、聚苯乙烯板、環式聚烯烴板、聚對苯二甲酸乙二酯板、聚萘二甲酸乙二酯板、聚丁酸乙烯酯板等有機塑膠板。 透明板狀構件亦可施行電暈處理、電漿處理、火焰處理等表面處理。
以上,針對本發明實施形態進行說明,惟,該等僅為本發明例示而已,亦可採用上述以外的各種構成。又,本發明並不限定於上述實施形態,在能達成本發明目的範疇內的變化、改良等均涵蓋於本發明中。 [實施例]
針對本發明實施態樣根據實施例與比較例進行詳細說明。為求謹慎事先聲明本發明並不限定於實施例。
1.測定・評價方法 首先,針對測定・評價方法進行說明。
[動態黏彈性測定/轉變溫度] 首先,將由後述實施例及比較例所獲得樹脂組成物構成的120mm×75mm×0.4mm膜,隔著剝離薄膜積層於玻璃板間,利用真空層壓機依160℃、保持690秒真空、0.06MPa(錶壓)施行15分鐘壓合,獲得層合玻璃。 接著,為使交聯反應結束,便將所獲得上述層合玻璃利用設定165℃的循環式高溫乾燥機(三洋電機股份有限公司製、製品名:MOV-212F)施行30分鐘熱處理。藉此,獲得層合玻璃體(層合玻璃體:玻璃板-剝離薄膜-膜(交聯薄膜)-剝離薄膜-玻璃板的5層構造)。 將從所獲得上述層合玻璃體除去玻璃板與剝離薄膜而獲得的膜設為試料,利用具備直徑8mm平行板的動態黏彈性測定裝置(Anton Paar公司製、MCR302),依升溫速度3℃/min、頻率1Hz、剪切模式,在氮環境下測定-60℃至150℃的剪切彈性模數。將剪切儲存彈性模數(G')值與剪切損失彈性模數(G")值成為相等時的溫度設為轉變溫度。
[潛變試驗] 將由後述實施例與比較例所獲得樹脂組成物構成的膜,裁剪為180mm×160mm×0.4mm大小。其次,將所獲得膜二片重疊,利用180mm×180mm×3.2mm的2片浮式平板玻璃偏移2cm夾置,再使用真空層壓機,依150℃、保持3分鐘真空、0.075MPa(錶壓)施行5分鐘壓合,獲得層合玻璃。又,為使交聯反應結束,便將層合玻璃利用設定165℃的循環式高溫乾燥機(三洋電機股份有限公司製、製品名:MOV-212F)施行30分鐘熱處理。 其次,將所獲得層合玻璃其中一者固定,使另一玻璃能自由位移。然後,在能自由位移的玻璃上安置400g錘,投入設定105℃的循環式高溫乾燥機(三洋電機股份有限公司製、製品名:MOV-212F)中。 投入後經200小時後,測定玻璃的位移長度。另外,當位移長度達8cm以上時,因為烤箱底面已接觸到試驗體上安裝的荷重,因而無法測定。
[光學特性(霧度及全光線穿透率)] 將由後述實施例與比較例所獲得樹脂組成物構成的膜,裁剪為120mm×75mm×0.4mm大小。接著,所獲得膜利用120mm×75mm×3.2mm白板玻璃(霧度0.2%以下、全光線穿透率92%以上)包夾,利用真空層壓機,依150℃、保持3分鐘真空、0.1MPa(錶壓)施行5分鐘壓合,獲得層合玻璃。為使交聯反應結束,便將層合玻璃利用設定165℃的循環式高溫乾燥機(三洋電機股份有限公司製、製品名:MOV-212F)施行30分鐘熱處理。 所獲得層合玻璃的霧度係根據JIS K 7136:2000測定。又,所獲得層合玻璃的全光線穿透率係根據JIS K 7361-1:1997,使用測霾計(SUGA試驗機股份有限公司製、製品名:測霾計HZ-V3)測定。
[黏接性] 獲得由後述實施例與比較例所獲得樹脂組成物構成的120mm×75mm×0.4mm膜。其次,將所獲得膜積層於120mm×75mm×3.9mm玻璃板的錫面上,使用真空層壓機,依160℃、保持690秒真空、0.06MPa(錶壓)施行15分鐘壓合。藉此,使膜黏接於玻璃板的錫面上。為使交聯反應結束,便將層合玻璃利用設定165℃的循環式高溫乾燥機(三洋電機股份有限公司製、製品名:MOV-212F)施行30分鐘熱處理。 將已黏接的膜裁切為寬15mm細方塊狀後,依拉伸速度100mm/分,從玻璃板上將膜依剝離角度180°撕開。計算出此時的最大剝離力,並設為對玻璃板的黏接強度(N/15mm)。
2.素材準備 準備以下素材。
[樹脂(離子聚合物、及此外的樹脂)] 樹脂-A:乙烯-甲基丙烯酸共聚合體(乙烯含量:80質量%、甲基丙烯酸含量:20質量%)的鋅離子聚合物(中和度:40%、MFR(根據JIS K 7210:1999,依190℃、2160g荷重的條件測定):1.3g/10分) 樹脂-B:乙烯-甲基丙烯酸共聚合體(乙烯含量:80質量%、甲基丙烯酸含量:20質量%、MFR(根據JIS K 7210:1999,依190℃、2160g荷重的條件測定):500g/10分)
[滑劑] 脂肪酸金屬鹽:硬脂酸鎂(商品名:硬脂酸鎂G、日油股份有限公司製)
[有機過氧化物] 有機過氧化物:(商品名:Luperox101、ARKEMA Yoshitomi股份有限公司製、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷、10小時半衰期溫度=120℃)
[交聯助劑] 交聯助劑:TAIC(異三聚氰酸三烯丙酯、和光純藥工業股份有限公司製)
[矽烷偶合劑] 矽烷偶合劑-A:3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷(商品名:KBM502、信越化學工業股份有限公司製) 矽烷偶合劑-B:N-2-(胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷(商品名:KBM602、信越化學工業股份有限公司製)
3.太陽電池密封材之製造與評價 首先,依表1所示摻合比例,將樹脂-A、樹脂-B及硬脂酸鎂,依160℃、吐出量10kg/時間施行熔融混練,獲得混練物。利用該混練,樹脂-A及樹脂-B中至少其中一部的羧基,會被硬脂酸鎂中的鎂離子中和。 其次,將所獲得混練物、與Luperox101、TAIC、矽烷偶合劑-A及矽烷偶合劑-B,依表1所示摻合比例摻合,使用具備T型模頭的擠出機,依擠出機T型模頭出口樹脂溫度120℃、加工速度1.3~1.9m/分施行擠出成形。藉此,獲得厚度0.4mm的片狀樹脂成形物(太陽電池密封材)。
使用所獲得樹脂成形物(太陽電池密封材),施行上述1.之評價。
各組成物的組成與評價結果,整理如表1所示。 表1中,硬脂酸鎂、Luperox101、TAIC、矽烷偶合劑-A及矽烷偶合劑-B的摻合量單位(phr),係指將樹脂-A與樹脂-B合計設為100質量份時的質量份。 表1中,「中和度」係表示上述樹脂-A、樹脂-B及硬脂酸鎂的混練物之中和度。 表1中,「MFR」係表示樹脂組成物根據JIS K 7210:1999,依190℃、2160g荷重的條件測定的熔體流動速率。
[表1]
   實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3
樹脂-A 46.2質量% 32.3質量% 60質量% 46.2質量% 32.3質量%
樹脂-B 53.8質量% 67.7質量% 40質量% 53.8質量% 67.7質量%
硬脂酸鎂 5phr 10phr 0phr 5phr 10phr
有機過氧化物 1phr 1phr 0phr 0phr 0phr
交聯助劑 0.5phr 0.5phr 0phr 0phr 0phr
矽烷偶合劑-A 0.28phr 0.28phr 0phr 0phr 0phr
矽烷偶合劑-B 0phr 0phr 0.25phr 0.25phr 0.25phr
中和度 24% 24% 24% 24% 24%
片厚度 400μm 400μm 400μm 400μm 400μm
MFR 0.0g/10分 0.1g/10分 23.8g/10分 >23.8g/10分 >23.8g/10分
轉變溫度 >150℃ >150℃ 118.3℃ 92.3℃ 91.2℃
潛變距離 0.0mm 1.3mm 無法測定 無法測定 無法測定
霧度 1.0% 0.8% 1.4% 1.3% 1.5%
全光線穿透率 91.2% 91.2% 91.0% 91.2% 91.2%
黏接強度 72.7N/15mm 45.7N/15mm 2.1N/15mm 1.2N/15mm 0.5N/15mm
使用實施例1與2的樹脂組成物,係透明性、抗潛變性及層間黏接性的性能均衡優異。相對的,比較例1~3的樹脂組成物係透明性、抗潛變性及層間黏接性之性能均衡差。
本申請案係根據2020年9月25日所提出申請的日本專利申請案特願2020-160349號為基礎主張優先權,援引其所揭示的所有內容於本案中。
1:太陽電池模組 2:基板 3:太陽電池元件 4:保護材 5:密封樹脂層 6:互連器
圖1係太陽電池模組構造之一例的示意圖(剖視圖)。
1:太陽電池模組
2:基板
3:太陽電池元件
4:保護材
5:密封樹脂層
6:互連器

Claims (21)

  1. 一種樹脂組成物,係含有:乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B)、有機過氧化物(C)、以及矽烷偶合劑(D)。
  2. 如請求項1之樹脂組成物,其中,上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)所含的金屬離子,係含有從:鋰離子、鉀離子、鈉離子、銀離子、銅離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鋁離子、鋇離子、鈹離子、鍶離子、錫離子、鉛離子、鐵離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇2種以上。
  3. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)所含的金屬離子,係含有第1金屬離子與不同於上述第1金屬離子的第2金屬離子; 上述第1金屬離子係含有從鋅離子、銅離子、鐵離子、鋁離子、銀離子、鈷離子及鎳離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子; 上述第2金屬離子係含有從:鈉離子、鋰離子、鉀離子及鎂離子所構成群組中選擇至少一種金屬離子。
  4. 如請求項3之樹脂組成物,其中,上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中,上述第2金屬離子莫耳數與價數相乘的數值相對於上述第1金屬離子莫耳數與價數相乘的數值之比,係0.10以上且10.0以下。
  5. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)中,將構成上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體的構成單元全體設為100質量%時,由不飽和羧酸衍生的構成單元係5質量%以上且35質量%以下。
  6. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)的中和度係5%以上且95%以下。
  7. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,相對於上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)100質量份,上述滑劑(B)量係1質量份以上且20質量份以下。
  8. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述滑劑(B)係碳數12以上且36以下的脂肪酸、或碳數12以上且36以下的脂肪酸之金屬鹽。
  9. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述滑劑(B)係含有碳數12以上且36以下的脂肪酸之金屬鹽; 上述乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)至少其中一部分羧基,被構成上述滑劑(B)所含碳數12以上且36以下的脂肪酸金屬鹽之金屬至少其中一部分中和。
  10. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述矽烷偶合劑(D)係含有具聚合性碳-碳雙鍵基的矽烷偶合劑。
  11. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,上述有機過氧化物(C)的10小時半衰期溫度係100℃以上。
  12. 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,由下述方法所測定的轉變溫度係150℃以上; (方法) 將由上述樹脂組成物構成的120mm×75mm×0.4mm膜,隔著剝離薄膜積層於玻璃板間,利用真空層壓機依160℃、690秒真空保持、0.06MPa(錶壓)施行15分鐘壓合,獲得層合玻璃;接著,將所獲得上述層合玻璃依165℃施行30分鐘熱處理而獲得層合玻璃體;將由所獲得上述層合玻璃體除去玻璃板與剝離薄膜而獲得的膜設為試料,依升溫速度3℃/min、頻率1Hz、剪切模式,在氮環境下測定-60℃至150℃的剪切彈性模數;將剪切儲存彈性模數(G')值與剪切損失彈性模數(G")值相等時的溫度設為轉變溫度。
  13. 如請求項1或2之樹脂組成物,係太陽電池密封材形成用。
  14. 一種樹脂組成物之製造方法,係請求項1至13中任一項之樹脂組成物之製造方法,包括有: 將乙烯-不飽和羧酸系共聚合體之離子聚合物(A)、與從脂肪酸及脂肪酸金屬鹽所構成群組中選擇至少一種滑劑(B),進行混合而獲得混合物的步驟;以及 在上述步驟後,將上述混合物、與有機過氧化物(C)及矽烷偶合劑(D)進行混合的步驟。
  15. 一種太陽電池密封材,係含有由請求項1至13中任一項之樹脂組成物構成的層。
  16. 一種太陽電池密封材之製造方法,係包括有:將請求項1至13中任一項之樹脂組成物之加熱熔融物,從具備T型模頭的擠出機之上述T型模頭中,擠出成形為片狀的擠出成形步驟。
  17. 如請求項16之太陽電池密封材之製造方法,其中,上述擠出成形步驟中,上述T型模頭出口處的上述加熱熔融物溫度係140℃以下。
  18. 一種太陽電池模組,係具備有: 太陽電池元件;以及 由請求項15之太陽電池密封材形成,將上述太陽電池元件予以密封的密封樹脂層。
  19. 如請求項1或2之樹脂組成物,係供形成層合玻璃之中間膜用。
  20. 一種層合玻璃中間膜用樹脂片材,係含有由請求項19之樹脂組成物形成的膜。
  21. 一種層合玻璃,係具備有: 由請求項20之層合玻璃中間膜用樹脂片材形成之層合玻璃中間膜;以及 在上述層合玻璃中間膜至少其中一面上設置的透明板狀構件。
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