TWI461516B

TWI461516B - Solar cell

Info

Publication number: TWI461516B
Application number: TW098109469A
Authority: TW
Inventors: Tomohiko Sato; Tomoya Nakamura; Katsuhisa Sato
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2014-11-21
Also published as: CN101981117B; TW200946657A; EP2258769B1; JP2010106229A; KR20100138990A; EP2258769A4; JP5254858B2; ES2424761T3; EP2258769A1; US20110023944A1; CN101981117A; WO2009119589A1

Description

太陽電池

本發明是關於熱熔組合物、密封材以及太陽電池。

太陽電池為將光能源轉換為電力的發電裝置，具有不需要燃料而能夠持續發電、不具備可動部而維護性優良、不會排出二氧化碳等溫室效應氣體、可設置於屋頂或牆壁而不會佔地方等的優點。太陽電池利用其優點而設置於宇宙空間、山岳地帶、離島此等難以利用其他的發電、供電方式的地方。而且，太陽電池作為綠發電裝置而也可以設置於營業處或家庭。

太陽電池是藉由將稱做單元的太陽電池元件以金屬框與玻璃進行保護而面板化以製造。金屬框與玻璃的密封使用了各種的樹脂，其中的一種樹脂已知為熱熔樹脂(參照專利文獻1)。熱熔樹脂在對金屬與玻璃的密著性或施加負荷之際的應力緩和性能的方面，與其他樹脂相較之下較為優良。

先前技術文獻

專利文獻1：特開2006-290943號公報

但是，先前的熱熔組合物在短時間內受到大的負荷時會產生內聚力失效(cohesive failure)，在連續受到負荷時會產生界面剝離等，密著性並不充足。

而且，太陽電池中使用了作為太陽電池單元的填充材料的EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚合樹脂)薄片，先前的熱熔組合物會產生污染(黃變)EVA薄片的情形，當EVA薄片受到污染的話，太陽電池的外觀受損，而且太陽電池的發電效率降低。

有鑑於上述各點，本發明的目的為提供一種對金屬或玻璃等的密著性優良、不易產生EVA薄片等的污染的熱熔組合物，密封材以及太陽電池。

本發明的熱熔組合物的特徵在於包括：(a)丁基橡膠，以及(b)由氫化萜酚、苯乙烯改質萜及氫化萜組成之群組選擇1種以上。

本發明的熱熔組合物對金屬或玻璃的密著性優良。因此，本發明的熱熔組合物例如是作為密封金屬或玻璃所構成的構件間的空隙的密封材使用的話，能夠形成即使構件受到拉離方向的負荷時亦不易破損的密封構造。

而且，如同密封構件的其一由金屬構成、另一由玻璃構成的場合，即使是構件間的熱膨脹係數相異的場合，如使用本發明的熱熔組合物作為密封材，能夠緩和因熱膨脹係數差異引起的彎曲，密封構造不易破損。

再者，本發明的熱熔組合物與先前的熱熔組合物相比，即使與EVA薄片接觸亦不易使其黃變(污染)。例如是在以EVA薄片作為太陽電池單元的填充材料的太陽電池中，如使用本發明的熱熔組合物作為密封材，能夠降低EVA薄片的黃變(污染)，其結果能夠防止太陽電池的外觀受損。而且，如使用本發明的熱熔組合物作為密封材，能夠防止因EVA薄片的黃變所引起的太陽電池的發電效率的降低。

太陽電池例如是具有如圖1所示的結構。太陽電池10具有將玻璃1、內包有單元2的EVA薄片3以及背薄片4堆疊成的結構，背薄片4的下側裝設有端子盒7。亦即，太陽電池10使用EVA薄片3作為單元2的填充材料。

而且，太陽電池10具備有由外側保持玻璃1、EVA薄片3以及背薄片4的鋁框6，在玻璃1、EVA薄片3及背薄片4與鋁框6之間，藉由本發明的熱熔組合物所構成的密封材5而密封。如圖1所示，雖然密封材5與EVA薄片3接觸，但EVA薄片3不易被黃變(污染)。

本發明的熱熔組合物能夠廣泛的適用於其他的幕牆、汽車的燈、建築物的玻璃開口構件的密封等的先前熱熔組合物可應用的各種用途。

前述丁基橡膠以賦予熱熔性組合物密封性、耐候性、耐水性、耐熱性、衝擊吸收性等為目的而被摻合。丁基橡膠較佳木尼黏度(Mooney viscosity)為20～90、不飽和度為0.5～5.0左右。

前述(b)成分(由氫化萜酚、苯乙烯改質萜及氫化萜組成之群組選擇1種以上)是用以提昇熱熔組合物的密著性。本發明的熱熔組合物除了藉由摻合(b)成分而提高密著性之外，亦產生不會污染EVA等的基材的效果。前述(b)成分可由氫化萜酚、苯乙烯改質萜及氫化萜之中僅摻合1種，亦可以摻合2種或3種。相對於熱熔組合物全體，(b)成分的摻合量較佳為合計10～45重量%。

氫化萜酚的市售品可舉出YS Polyster TH130、YS Polyster UH115(全部為Yasuhara股份有限公司製，商品名)。

苯乙烯改質萜的市售品可舉出YS Resin To115(Yasuhara股份有限公司製，商品名)。

氫化萜的市售品可舉出Clearon P-115、Clearon M-115、Clearon K-110(全部為Yasuhara股份有限公司製，商品名)。特別是Clearon M-115、Clearon K-110為氫化萜中的苯乙烯改質氫化萜。

本發明的熱熔組合物能夠進一步的摻合苯乙烯系嵌段共聚物。苯乙烯系嵌段共聚物是為了確保熱熔組合物中的彈性、凝集力、對基板的密著性等而被摻合。為了確保彈性、凝集力，平均分子量為30000～500000者適合使用。苯乙烯系嵌段共聚物例如是可舉出苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、α-甲基苯乙烯-丁二烯-α-甲基苯乙烯嵌段共聚物、α-甲基苯乙烯-異戊二烯-α-甲基苯乙烯嵌段共聚物等，或此些的氫化改質物，例如是可舉出，苯乙烯-乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)等。

摻合苯乙烯嵌段共聚物時，為了能夠兼顧密封性、耐候性、耐水性、耐熱性、衝擊吸收性等以及彈性、凝集力，相對於熱熔組合物全體，丁基橡膠與苯乙烯系嵌段共聚物的摻合量較佳個別於20～35重量%、3～15重量%的範圍內選擇。

本發明的熱熔組合物，為了控制熔融時的流動性與黏著性，較佳為進一步加入蠟或液狀樹脂。蠟的具體例可舉出石蠟，液狀樹脂的具體例可舉出液狀聚丁二烯或液狀聚丁烯。

本發明的熱熔組合物除了上述各成分之外，可摻合滑石、黏土、矽膠(silica)、碳酸鈣、氧化鈦、中空填料等的各種填充材料。特別是中空填料的特徵為具有提昇填充性、輕量化、流動性的調整等功能且不易沈降。填充劑的具體例為平均粒子徑100μm以下，體密度(bulk density)為1.0以下的玻璃微氣球(gas micro balloon)、珍珠岩、矽膠氣球、氧化鋁氣球、碳氣球、矽酸鋁鹽氣球等，此些之中由易取得性、成本面等的方面來看較佳為矽膠氣球。

而且，在需要耐熱熟化性時，亦可以添加氧化防止劑。氧化防止劑例如是銅系氧化防止劑、銅鹽系氧化防止劑、鹵化銅系氧化防止劑、磷系氧化防止劑、酚系氧化防止劑、受阻胺系氧化防止劑、硫系氧化防止劑、內酮系氧化防止劑、芳香族胺、螯合劑等的金屬鈍化劑。

酚系氧化防止劑例如是可舉出2,6-二-三丁基酚衍生物、2-甲基-6-第三丁基酚衍生物、十八烷基-3-(3,5-二丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、4,4-亞丁基-雙(6-第三丁基-間甲酚)、季戊四基‧四{3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯}、2-{1-(2-羥基-3,5-二第三戊基苯基)-乙基}-4,6-二第三戊基苯基丙烯酸酯等。

磷系氧化防止劑例如是可舉出三(2,4-二第三丁基苯基)磷酸酯、磷酸二氫鈉、磷酸一氫二鈉等。

受阻胺系氧化防止劑例如是可舉出雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、1,2,3,4-四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧基羰基)丁烷、琥珀酸-二甲基-1-(2-羥基乙基-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶縮聚物、1-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)-1,1-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧基羰基)戊烷。N,N-雙(3-胺基丙基)伸乙基二胺、4-苄醯基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。

本發明的熱熔組合物較佳為實質上不含容易促進EVA薄片黃變的物質(例如是酚改質萜等)。此處所謂的「實質上不含」，亦包含其中含有不使EVA薄片的黃變產生程度的極微量的情形。

本發明的熱熔組合物，可藉由班布里混合機、加熱捏合機、1軸擠壓機、2軸擠壓機等混練以製造。

以下舉出實施例以更具體的說明本發明，但本發明並不被限制於此些實施例。

實施例1

1.熱熔組合物的製造

以表1以及表2所記載的摻合比，將「摻合」欄所記載的各成分，以弓刀型捏合器(Sigma Blade kneader)加熱混合，以得到實施例1-1～1-13以及比較例R1的熱熔組合物。

於表1與表2中，Butyl 065(日本Butyl股份有限公司製，商品名)為丁基橡膠。SEPTON 2063(股份有限公司Kuraray製，商品名)為苯乙烯系嵌段共聚物(SEPS)。YS Resin To115(Yasuhara股份有限公司製，商品名)為苯乙烯改質萜。Clearon P-115(Yasvhara股份有限公司製，商品名)、Clearon M-115(Yasuhara股份有限公司製，商品名)、Clearon K-110(Yasuhara股份有限公司製，商品名)個別為氫化萜。Polybutene HV-300(新日本石油化學股份有限公司製，商品名)為液狀聚丁烯。Viscol 550-P(三洋化成工業股份有限公司製，商品名)為石蠟。1,3-雙(胺基丙基)四甲基二矽氧烷(APDS)為矽烷耦合劑。Sumilizer GA-80(住友化學股份有限公司，商品名)為酚系氧化防止劑。Irgafos 168(Ciba-Geigy公司製，商品名)為磷系氧化防止劑。Escorez ECR-235E(Tonex股份有限公司製，商品名)為石油樹脂(脂環式黏著賦予樹脂)。

2.熱熔組合物所產生的效果

(1)實施例1-1～1-13的熱熔組合物對鋁或玻璃的密著性優良。此可由以下的實驗證實。

於形成在鋁框的溝部(溝寬5mm、溝深7mm、長方向的溝長度為50mm)，以埋入溝部的方式塗佈實施例1-1～1-13以及比較例R1的熱熔組合物，於23℃、50%RH環境下放置1日。

其次，將上述鋁框放置於100℃中的恆溫器靜置10分鐘，其後由恆溫器中取出，立刻將厚3mm、橫寬25mm、高50mm的玻璃板插入鋁框的溝部(填充有熱熔組合物)深度3mm為止。將鋁框與玻璃板冷卻，於23℃、50%RH環境養護(curing)3日以製作試驗體。以拉伸速度20mm/min將試驗體的玻璃板由溝部拔出，強制破壞熱熔組合物所構成的密封材，觀察其破壞狀況。

以下面的基準評價熱熔組合物的密著性。

○：全面內聚力失效

△：內聚力失效與界面剝離混合存在

×：全面界面剝離

評價結果表示於上述表1以及表2。

如表1與表2所示，實施例1-1～1-13的熱熔組合物的評價結果為○或△，密著性優良。相對於此，比較例R1的熱熔組合物的評價結果為×，密著性差。

(2)EVA污染性

實施例1-1～1-13的熱熔組合物即使與EVA薄片接觸，亦不容易使其黃變(污染)。此可由以下的實驗證實。

於接著於玻璃的EVA薄片上，接著實施例1-1～1-13以及比較例的R1的熱熔組合物。熱熔組合物的尺寸為直徑3mm、厚度2mm。於此狀態下於85℃、85%RH環境下放置1000小時，EVA薄片的黃變的有無以下面的基準進行評價。

○：無顯著的黃變

×：有顯著的黃變

其結果表示於上述表1以及表2。

如表1與表2所示，實施例1-1～1-13的熱熔組合物的評價結果為○，不會污染EVA。

實施例2

1.熱熔組合物的製造

以表3所記載的摻合比，將「摻合」欄所記載的各成分，以弓刀型捏合器加熱混合，以得到實施例2-1～2-6以及比較例R2～R4的熱熔組合物。

而且，於表3中，YS Polyster U-115(Yasuhara股份有限公司製，商品名)為未氫化萜樹脂(酚改質萜)。YS Polyster 2115(Yasuhara股份有限公司製，商品名)為雙酚改質萜。

2.熱熔組合物所產生的效果

(1)實施例2-1～2-6的熱熔組合物對鋁或玻璃的密著性優良。此可由以下的實驗證實。

與前述實施例1相同，試驗實施例2-1～2-6以及比較例R2～R4的熱熔組合物的密著性。

評價結果表示於上述表3。

如表3所示，實施例2-1～2-6的熱熔組合物的評價結果為○或△，密著性優良。相對於此，以石油樹脂取代(b)成分而摻合的比較例R4的熱熔組合物的評價結果為×，密著性差。

(2)EVA污染性

實施例2-1～2-6的熱熔組合物即使與EVA薄片接觸，亦不容易使其黃變(污染)。此可由以下的實驗證實。

與前述實施例1相同，評價實施例2-1～2-6以及比較例R2～R4的熱熔組合物的EVA污染性。其結果表示於上述表3。

如表3所示，實施例2-1～2-6的熱熔組合物的評價結果為○，不會污染EVA。相對於此，以酚改質萜或雙酚改質萜取代(b)成分而摻合的比較例R2～R3的熱熔組合物的評價結果為×，污染了EVA。

實施例3

1.熱熔組合物的製造

以表4所記載的摻合比，將「摻合」欄所記載的各成分，以弓刀型捏合器加熱混合，以得到實施例3-1～3-7以及比較例R5～R7的熱熔組合物。

2.熱熔組合物所產生的效果

(1)實施例3-1～3-7的熱熔組合物對鋁或玻璃的密著性優良。此可由以下的實驗證實。

與前述實施例1相同，試驗實施例3-1～3-7以及比較例R5～R7的熱熔組合物的密著性。

評價結果表示於上述表4。

如表4所示，實施例3-1～3-7的熱熔組合物的評價結果為○或△，密著性優良。相對於此，以石油樹脂取代(b)成分而摻合的比較例R7的熱熔組合物的評價結果為×，密著性差。

(2)EVA污染性

實施例3-1～3-7的熱熔組合物即使與EVA薄片接觸，亦不容易使其黃變(污染)。此可由以下的實驗證實。

與前述實施例1相同，評價實施例3-1～3-7以及比較例R5～R7的熱熔組合物的EVA污染性。其結果表示於上述表4。

如表4所示，實施例3-1～3-7的熱熔組合物的評價結果為○，不會污染EVA。相對於此，以酚改質萜或雙酚改質萜取代(b)成分而摻合的比較例R5～R6的熱熔組合物的評價結果為×，污染了EVA。

1．．．玻璃

2．．．單元

3．．．EVA薄片

4．．．背薄片

5．．．密封材

6．．．鋁框

7．．．端子盒

10．．．太陽電池

圖1所示為太陽電池10的構成的斷面圖。

1．．．玻璃

2．．．單元

3．．．EVA薄片

4．．．背薄片

5．．．密封材

6．．．鋁框

7．．．端子盒

10．．．太陽電池

Claims

一種太陽電池，具有內包單元的EVA薄片、以及密封該EVA薄片的密封材，其特徵在於使用含有(a)丁基橡膠、及(b)由氫化萜酚、苯乙烯改質萜及氫化萜組成之群組選擇1種以上的熱熔組合物作為密封材。
如申請專利範圍第1項所述的太陽電池，其中該(b)成分的摻合量，相對於上述熱熔組合物全體，為10~45重量%。
如申請專利範圍第1項所述的太陽電池，其中該(a)成分的摻合量，相對於上述熱熔組合物全體，為20~35重量%。