TWI491703B - 波長轉換用螢光材料、含有其之波長轉換用樹脂組成物、使用其之太陽電池模組、波長轉換用樹脂組成物的製造方法及太陽電池模組的製造方法 - Google Patents
波長轉換用螢光材料、含有其之波長轉換用樹脂組成物、使用其之太陽電池模組、波長轉換用樹脂組成物的製造方法及太陽電池模組的製造方法 Download PDFInfo
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Description
本發明關於一種太陽電池用的波長轉換用螢光材料、含有其之波長轉換用樹脂組成物及使用其之太陽電池模組,以及該些物品的製造方法。更詳細而言,本發明關於一種將無助於發電的波長域的光加以波長轉換成有助於發電的波長域的光而可提高發電效率的太陽電池模組所用的波長轉換用螢光材料、波長轉換用樹脂組成物及太陽電池模組,以及該些物品的製造方法。
先前的矽結晶類太陽電池模組的構成如下。表面的保護玻璃(亦稱蓋玻璃)是著重耐衝擊性而使用強化玻璃,為使與密封材料(通常是以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物為主成分的樹脂,亦稱填充材料)的密接性良好,而藉由壓花加工對單面施以凹凸紋樣。
另外,該凹凸紋樣是形成於內側,太陽電池模組的表面平滑。另外,保護玻璃的下側設有用以保護密封太陽電池單元、引線的密封材料及背膜(例如參照非專利文獻1)。
先前已大量提出於太陽電池受光面設置如下膜層的方法,其使用螢光物質(亦稱發光材料)將太陽光光譜中對發電貢獻少的紫外域或紅外域的光進行波長轉換,藉此發出對發電貢獻大的波長域的光(例如參照專利文獻1~13)。
另已提出於密封材料中含有作為螢光物質的稀土錯合物的方法(例如參照專利文獻14~17)。
先前技術亦廣泛使用可熱硬化的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物為太陽電池透明密封材料(如參照專利文獻18~25)。
專利文獻1:日本專利公開2000-328053號公報
專利文獻2:日本專利公開平09-230396號公報
專利文獻3:日本專利公開2003-243682號公報
專利文獻4:日本專利公開2003-218379號公報
專利文獻5:日本專利公開平11-345993號公報
專利文獻6:日本專利公開2006-024716號公報
專利文獻7:日本專利特公平08-004147號公報
專利文獻8:日本專利公開2001-094128號公報
專利文獻9:日本專利公開2001-352091號公報
專利文獻10:日本專利公開平10-261811號公報
專利文獻11:日本專利第2660705號公報
專利文獻12:日本專利公開2006-269373號公報
專利文獻13:日本專利公開昭63-006881號公報
專利文獻14:日本專利公開2008-195674號公報
專利文獻15:日本專利公開2007-230955號公報
專利文獻16:日本專利公開2006-298974號公報
專利文獻17:日本專利公開2006-303033號公報
專利文獻18:日本專利公開2003-51605號公報
專利文獻19:日本專利公開2005-126708號公報
專利文獻20:日本專利公開平8-283696號公報
專利文獻21:日本專利公開平6-322334號公報
專利文獻22:日本專利公開2008-205448號公報
專利文獻23:日本專利公開2008-118073號公報
專利文獻24:日本專利公開2008-159856號公報
專利文獻25:日本專利公開2000-183385號公報
非專利文獻1:濱川圭弘編「太陽光發電」-最新的技術及系統,2000年,CMC股份有限公司
專利文獻2~13將對發電貢獻少的波長域的光加以波長轉換為對發電貢獻大的波長域的光的提案中,波長轉換層含有螢光物質。然而,該螢光物質通常折射率及形體大,使入射太陽光通過波長轉換膜時發生散射而未充分到達太陽電池單元,無助於發電比例的增加。該散射是由於折射率與介質不同且粒徑大的螢光物質分散於透明分散介質樹脂中而引起。其結果有如下問題:即便利用波長轉換層將紫外域的光轉換為可見域的光,相對於入射太陽光的發電電力比例(發電效率)亦不太高。
另外,專利文獻14~17記載的方法中,被廣泛用作密封材料的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)容易水解產生酸,其不僅促進稀土錯合物的水解、劣化,且使波長轉換無法進行。
本發明旨在改善上述問題,其目的在使太陽電池模組的光利用效率提高,使發電效率穩定地提高。例如於矽結晶類太陽電池中,太陽光中短於400 nm的波長、長於1200 nm的波長的光未被有效利用,太陽光能量中約56%由於其光譜不吻合而無助於太陽光發電。本發明使用耐濕性優良、分散性良好的波長轉換用螢光材料進行波長轉換,而高效率且穩定地利用太陽光,藉此克服光譜不吻合的問題。
即,本發明的波長轉換用螢光材料目的在於,與先前技術的稀土錯合物螢光物質相比耐濕性更佳,於透明分散介質樹脂中的分散性更佳。另外,本發明的波長轉換用螢光材料將入射太陽光中對陽光發電貢獻少的波長域的光轉換成對發電貢獻大的波長域。進而,將螢光物質混入乙烯化合物而得的波長轉換用螢光材料可形成於透明分散介質樹脂中,而成為分散狀態良好的波長轉換用樹脂組成物。因此本發明的目的在於,將該波長轉換用樹脂組成物用於太陽電池模組的透光層,而將經轉換的光無散射且高效率地導入太陽電池單元。
本發明者等為解決上述課題而潛心研究,結果發現,將螢光物質混入乙烯基化合物,可將入射太陽光中對陽光發電貢獻少的波長域的光轉換成對發電貢獻大的波長,同時耐濕性及分散性優良。另外發現,將螢光物質混入乙烯基化合物並視情況使混合物聚合所得的波長轉換用螢光材料中,螢光物質於乙烯基化合物中溶解或分散,且波長轉換用螢光材料自身亦於透明分散介質樹脂中成為良好的分散狀態。因此,將該波長轉換用樹脂材料用於太陽電池模組的透光層,可使光散射少而將光高效率地導入太陽電池單元,從而完成本發明。
即,本發明如下。
(1)一種波長轉換用螢光材料,其是將螢光物質混入乙烯基化合物而得,用於太陽電池模組的透光層。
(2)如(1)所述波長轉換用螢光材料,其中乙烯基化合物為丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體。
(3)如(1)或(2)所述波長轉換用螢光材料,其中螢光物質為銪錯合物。
(4)一種波長轉換用樹脂組成物,其是將(1)至(3)中任一項所述之波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而成,特徵在於:於將波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂之前,使乙烯基化合物聚合。
(5)如(4)所述波長轉換用樹脂組成物,其中波長轉換用螢光材料是以使螢光物質相對於不揮發成分總量的重量濃度為0.00001~1 wt%的比例混合。
(6)一種太陽電池模組,其使用(4)或(5)所述之波長轉換用樹脂組成物作為透光層的至少一層。
(7)一種波長轉換用樹脂組成物的製造方法,用以製造(4)或(5)所述波長轉換用樹脂組成物,包括:將螢光物質混入丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體而得到波長轉換用螢光材料的步驟;使波長轉換用螢光材料的丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體聚合而得到聚合後的波長轉換用螢光材料的聚合步驟;以及將聚合後的波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而得到波長轉換用樹脂組成物的步驟。
(8)一種太陽電池模組的製造方法,包括:將(4)或(5)所述之波長轉換用樹脂組成物形成為片狀,以構成太陽電池模組的透光層的至少一層。
(9)一種太陽電池模組的製造方法,包括:將(4)或(5)所述之波長轉換用樹脂組成物形成為膜狀,並貼附於太陽電池單元或保護玻璃的內側,構成太陽電池模組的透光層的至少一層。
根據本發明,可提供一種於應用於太陽電池模組時,將入射太陽光中對陽光發電貢獻少的波長域的光轉換成對發電貢獻大的波長域的光,同時不使陽光散射而可高效率且穩定地利用太陽光的波長轉換用螢光材料、波長轉換用樹脂組成物及其製造方法。另外,本發明提供一種使用該些波長轉換用螢光材料、波長轉換用樹脂組成物而可高效率且穩定地利用太陽光的太陽電池模組。
本案之揭示與2009年9月29日提申的日本專利申請案特願2009-224517號所述主題相關,該些揭示內容是以引用的方式併入本文。
本發明之波長轉換用螢光材料特徵在於:其是將螢光物質混入乙烯基化合物而成,用於太陽電池模組的透光層。
螢光物質中可較佳用於本發明的稀土金屬的有機錯合物通常會因酸/鹼或水分而劣化,而有波長轉換效率隨時間劣化的問題。因此,藉由將螢光物質混入乙烯基化合物,乙烯基化合物阻擋酸/鹼或水分而耐濕性及分散性提高,可獲得防止螢光物質的波長轉換效率劣化的效果。
波長轉換用螢光材料是藉由將螢光物質(較佳使用稀土金屬之有機錯合物)混入乙烯基化合物而抑制光的散射。
再者,本發明藉由「將螢光物質混入乙烯基化合物」,而使螢光物質溶解或分散於乙烯基化合物中。即便是分散之情形,本發明的螢光物質亦於乙烯基化合物中一下子成為溶解狀態,故由此所得的波長轉換用螢光材料於透明分散介質樹脂中亦成為良好的分散狀態。
所謂溶解狀態,具體是指「將螢光物質混入乙烯基化合物時,目測無法確認到粒子的狀態」。
另外,將本發明的波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而用作波長轉換用樹脂組成物,其中波長轉換用螢光材料於透明分散介質樹脂中分散狀態良好,詳述如後。
波長轉換用螢光材料以螢光物質、乙烯基化合物為其成分。另外,波長轉換用螢光材料視需要亦可含有過氧化物等自由基聚合起始劑。
以下說明波長轉換用螢光材料所用的成分。
本發明所用的螢光物質例如稀土金屬的有機錯合物,其中較佳為銪錯合物、釤錯合物。具體而言,除了中心元
素的銪(Eu)以外,需要作為配位基的分子,但本發明不限制配位基,只要是可與銪或釤形成錯合物的分子均可。
此種由銪錯合物形成的螢光物質粒子的一例可利用如Eu(TTA)3
phen等稀土錯合物。Eu(TTA)3
Phen的製造法例如參照Masaya Mitsuishi,Shinji Kikuchi,Tokuji Miyashita,Yutaka Amano,J.Mater.Chem.
2003,13,2875-2879中揭示的方法。
本發明不限定配位基,但中性配位基較佳為羧酸、含氮有機化合物、含氮芳香族雜環化合物、β-二酮(β-diketone)類、氧化膦(phosphine oxide)。
亦可含有通式R1
COCHR2
COR3
所示的β-二酮類作為稀土錯合物的配位基(式中,R1
表示芳基、烷基、環烷基、環烷基烷基、芳烷基或該些基的取代物,R2
表示H、烷基、環烷基、環烷基烷基、芳烷基或芳基,R3
表示芳基、烷基、環烷基、環烷基烷基、芳烷基或該些基的取代物)。
上述β-二酮類具體可列舉:乙醯丙酮、全氟乙醯丙酮、苯甲醯基-2-呋喃甲醯基甲烷、1,3-雙(3-吡啶基)-1,3-丙二酮、苯甲醯基三氟丙酮、苯甲醯基丙酮、5-氯磺醯基-2-噻吩甲醯基三氟丙酮、二(4-溴)苯甲醯基甲烷、二苯甲醯基甲烷、d,d-二樟腦基甲烷、1,3-二氰基-1,3-丙二酮、對二(4,4,5,5,6,6,6-七氟-1,3-己二醯基)苯、4,4'-二甲氧基二苯甲醯基甲烷、2,6-二甲基-3,5-庚二酮、二萘甲醯基甲烷、二(三甲基乙醯基)甲烷、二(全氟-2-丙氧基丙醯基)甲烷、1,3-二(2-噻吩基)-1,3-丙二酮、3-(三氟乙醯基)-d-樟腦、6,6,6-三氟-2,2-二甲基-3,5-己二酮、1,1,1,2,2,6,6,7,7,7-十氟-3,5-庚二酮、6,6,7,7,8,8,8-七氟-2,2-二甲基-3,5-辛二酮、2-呋喃基三氟丙酮、六氟乙醯丙酮、3-(七氟丁醯基)-d-樟腦、4,4,5,5,6,6,6-七氟-1-(2-噻吩基)-1,3-己二酮、4-甲氧基二苯甲醯基甲烷、4-甲氧基苯甲醯基-2-呋喃甲醯基甲烷、6-甲基-2,4-庚二酮、2-萘甲醯基三氟丙酮、2-(2-吡啶基)苯并咪唑、5,6-二羥基-10-啡啉、1-苯基-3-甲基-4-苯甲醯基-5-吡唑、1-苯基-3-甲基-4-(4-丁基苯甲醯基)-5-吡唑、1-苯基-3-甲基-4-異丁醯基-5-吡唑、1-苯基-3-甲基-4-三氟乙醯基-5-吡唑、3-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-2,4-戊二酮、3-苯基-2,4-戊二酮、3-[3',5'-雙(苯基甲氧基)苯基]-1-(9-菲基)-1-丙烷-1,3-二酮、5,5-二甲基-1,1,1-三氟-2,4-己二酮、1-苯基-3-(2-噻吩基)-1,3-丙二酮、3-(三級丁基羥基亞甲基)-d-樟腦、1,1,1-三氟-2,4-戊二酮、1,1,1,2,2,3,3,7,7,8,8,9,9,9-十四氟-4,6-壬二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、4,4,4-三氟-1-(2-萘基)-1,3-丁二酮、1,1,1-三氟-5,5-二甲基-2,4-己二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-辛二酮、2,2,6-三甲基-3,5-庚二酮、2,2,7-三甲基-3,5-辛二酮、4,4,4-三氟-1-(噻吩基)-1,3-丁二酮(TTA)、1,3-二苯基-1,3-丙二酮、苯甲醯基丙酮、二苯甲醯基丙酮、二異丁醯基甲烷、二(三甲基乙醯基)甲烷、3-甲基戊烷-2,4-二酮、2,2-二甲基戊烷-3,5-二酮、2-甲基-1,3-丁二酮、1,3-丁二酮、3-苯基-2,4-戊二酮、1,1,1-三氟-2,4-戊二酮、1,1,1-三氟-5,5-二甲基-2,4-己二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、3-甲基-2,4-戊二酮、2-乙醯基環戊酮、2-乙醯基環己酮、1-七氟丙基-3-第三丁基-1,3-丙二酮、1,3-二苯基-2-甲基-1,3-丙二酮或1-乙氧基-1,3-丁二酮等。
稀土錯合物的中性配位基的含氮有機化合物、含氮芳香族雜環化合物、氧化膦例如: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N-丁基氧化膦、三N-辛基氧化膦、磷酸三正丁酯等。
特別是,在螢光物質中使用銪錯合物,即可得到發電效率高的太陽電池模組。該銪錯合物將紫外線域的光以高波長轉換效率轉換成紅色的波長域的光,該經轉換的光於太陽電池單元中有助於發電。
本發明所謂乙烯基化合物,只要是聚合反應時可形成乙烯樹脂,特別是丙烯酸類樹脂或甲基丙烯酸類樹脂的丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體、丙烯酸類低聚物、甲基丙烯酸類低聚物等即可,並無特別限制。較佳例如為丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體等。
丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體例如為丙烯酸、甲基丙烯酸、該些酸的烷基酯,另亦可併用可與該些單體共聚合的其他乙烯基單體,其可單用或組合使用兩種以上。
丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯例如:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等丙烯酸非取代烷基酯或甲基丙烯酸非取代烷基酯;
(甲基)丙烯酸二環戊烯酯;
(甲基)丙烯酸四氫糠酯
(甲基)丙烯酸苄酯;
使α,β-不飽和羧酸與多元醇反應所得化合物(如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(伸乙基的個數為2~14)、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(伸丙基的個數為2~14)、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聚氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A三氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A十氧乙基二(甲基)丙烯酸酯等);對含有縮水甘油基的化合物加成α,β-不飽和羧酸而得的化合物(例如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(如鄰苯二甲酸酐)與具有羥基及乙烯性不飽和基的物質(如(甲基)丙烯酸-β-羥基乙酯)的酯化物;(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(如甲苯二異氰酸酯與(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二甲醇與(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯的反應物等);於該些烷基上取代有羥基、環氧基、鹵素基等的丙烯酸取代烷基酯或甲基丙烯酸取代烷基酯等。
另外,可與丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯共聚合的其他乙烯基單體例如:丙烯醯胺、丙烯腈、二丙酮丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基甲苯等。該些乙烯基單體可單獨使用或組合使用兩種以上。
丙烯酸類低聚物、甲基丙烯酸類低聚物可使用將上述丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體聚合而成的聚合物。
用以使乙烯基化合物聚合的自由基聚合起始劑例如過氧化物等。具體而言,較佳是藉熱產生游離自由基的有機過氧化物,例如:過氧化異丁基、α,α'-雙(新癸醯基過氧化)二異丙苯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化二碳酸二正丙酯、過氧化二碳酸二-二級丁酯、新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化二碳酸雙(4-三級丁基環己基)酯、過氧化新癸酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、二(乙基己基過氧化)二碳酸酯、新癸酸三級己酯、過氧化二碳酸二甲氧基丁酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、過氧化新癸酸三級丁酯、過氧化三甲基乙酸三級己酯、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、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化琥珀醯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基)己烷、過氧化-2-乙基己酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化-2-乙基己酸三級己酯、過氧化-4-甲基苯甲醯、過氧化-2-乙基己酸三級丁酯、過氧化間甲苯醯基苯甲醯、過氧化苯甲醯、過氧化異丁酸三級丁酯、1,1-雙(三級丁基過氧化)2-甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧化)環己烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)環己烷、2,2-雙(4,4-二丁基過氧化環己基)丙烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)環十二烷、過氧化異丙基單碳酸三級己酯、過氧化順丁烯二酸三級丁酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸三級丁酯、過氧化月桂酸三級丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(間甲苯醯基過氧化)己烷、過氧化異丙基單碳酸三級丁酯、過氧化-2-乙基己基單碳酸三級丁酯、過氧化苯甲酸三級己酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化乙酸三級丁酯、2,2-雙(三級丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸三級丁酯、4,4-雙(三級丁基過氧化)戊酸正丁酯、過氧化間苯二甲酸二三級丁酯、α,α'-雙(三級丁基過氧化)二異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧化)己烷、過氧化三級丁基異丙苯、過氧化二三級丁基、氫過氧化對薄荷烷(p
-menthane hydroperoxide)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧化)己炔、氫過氧化二異丙苯、過氧化三級丁基三甲基矽烷、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化氫、氫過氧化異丙苯、三級己基過氧化氫、三級丁基過氧化氫、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷等。
本發明的波長轉換用螢光材料是將上述螢光物質及乙烯基化合物,以及視需要的過氧化物等自由基聚合起始劑等混合,使螢光物質溶解或分散於乙烯基化合物中而得。混合方法無特別限制,例如只要藉由攪拌來進行即可。
螢光物質的較佳含量可為乙烯基化合物的0.001~1.0 wt%,更佳0.01~0.5 wt%。含量在該範圍內即為溶解狀態。
另外,本發明的波長轉換用螢光材料是指乙烯基化合物聚合後的材料,但聚合前的材料亦在本發明範圍內。
乙烯基化合物是以聚合後作為波長轉換用螢光材料而混入透明分散介質樹脂時分散性較佳為準,作適當選定。
具體而言,所謂分散性佳的狀態,是指波長轉換層中不引起導致光損耗的散射、或可使散射極小的狀態。為獲得如此般光散射小的狀態,可採用以下方法。
於波長轉換用螢光材料的樹脂組成(上述乙烯基化合物)與透明分散介質樹脂的組成中選擇分散性佳的組合。
螢光物質中,稀土錯合物可藉變更配位基來避免乙烯基化合物中螢光物質的析出,而得良好的混合狀態(較佳為溶解狀態)。又,良好的混合狀態是以溶解度參數為準。
另外,即便於聚合前後的波長轉換用螢光材料中發生螢光物質的析出,亦只要於波長轉換用螢光材料的聚合中選擇聚合方法即可,其中例如懸浮聚合、乳化聚合。再者,降低導致光散射的物質的濃度可減少光散射。例如,由螢光物質析出所致時,只要降低波長轉換用螢光材料中螢光物質的濃度即可;於由透明分散介質樹脂中的波長轉換用螢光材料所致時,只要降低其濃度即可。
關於本發明的波長轉換用螢光材料,可將乙烯基化合物聚合後混入透明分散介質樹脂,而製成波長轉換用樹脂組成物。
本發明的波長轉換用樹脂組成物中波長轉換用螢光材料的調配量較佳為,使稀土金屬的有機錯合物(較佳為銪錯合物)相對於不揮發成分的總量的重量濃度為0.00001~1 wt%。若為0.00001 wt%以下,則有發光效率小的傾向,若為1 wt%以上,則有由於濃度消光而致發光效率下降,或由於入射光散射而對發電效果造成不良影響的傾向。
本發明的波長轉換用樹脂組成物中的透明分散介質樹脂較佳使用光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等。
先前技術中,用作太陽電池用密封劑樹脂的樹脂如上述專利文獻18~25所記載,就成本及透明性的觀點,廣泛使用具熱硬化性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(亦稱EVA)。因此,本發明中透明分散介質樹脂較佳含有EVA。
然而,本發明不限定兼作分散介質的透明密封樹脂,可與熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂併用。
於將光硬化性樹脂用於透明分散介質樹脂時,光硬化性樹脂的樹脂構成或光硬化方法無特別限制。例如,利用光自由基聚合起始劑的光硬化方法中,波長轉換用樹脂組成物除包含上述波長轉換用螢光材料以外,亦包含(A)黏合樹脂、(B)交聯性單體及(C)藉光或熱生成游離自由基的光聚合起始劑等。
此處,(A)黏合樹脂可使用以丙烯酸、甲基丙烯酸、該些酸的烷基酯為構成單體的均聚物,及以可與該些單體共聚的其他乙烯基單體為構成單體行共聚合而成的共聚物。
該些共聚物可單獨使用或組合使用兩種以上。丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯例如:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯等的丙烯酸非取代烷基酯或甲基丙烯酸非取代烷基酯;於該些烷基上取代有羥基、環氧基、鹵素基等的丙烯酸取代烷基酯及甲基丙烯酸取代烷基酯等的單獨或多種構成的均聚物、共聚物。
另外,可與丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯共聚的其他乙烯基單體例如丙烯醯胺、丙烯腈、二丙酮丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基甲苯等。該些乙烯基單體可單獨使用或組合使用兩種以上。另外,(A)成分的分散介質樹脂的重量平均分子量就塗膜性及塗膜強度的觀點而言,較佳為10,000~300,000。
(B)交聯性單體可列舉:(甲基)丙烯酸二環戊烯酯;(甲基)丙烯酸四氫糠酯;(甲基)丙烯酸苄酯;使α,β-不飽和羧酸與多元醇反應而得的化合物(如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(伸乙基的個數為2~14)、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(伸丙基的個數為2~14)、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聚氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A三氧乙基二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A十氧乙基二(甲基)丙烯酸酯等);對含有縮水甘油基的化合物加成α,β-不飽和羧酸而得的化合物(如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(如鄰苯二甲酸酐)與具有羥基及乙烯性不飽和基的物質(如(甲基)丙烯酸-β-羥基乙酯)的酯化物;丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯(例如(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);(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(如甲苯二異氰酸酯與(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二甲醇與(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯的反應物等)等。
關於特佳的(B)交聯性單體,考慮到容易控制交聯密度或反應性,例如:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、雙酚A聚氧乙基二甲基丙烯酸酯。再者,上述化合物可單獨使用或組合使用兩種以上。
特別是,在提高波長轉換用樹脂組成物的折射率時,於(A)黏合樹脂及/或(B)交聯性單體中含有溴、硫原子較有利。含溴單體之例為第一工業製藥公司製的New Frontier BR-31、New Frontier BR-30、New Frontier BR-42M等。含硫單體的組成物例如三菱瓦斯化學公司製的IU-L2000、IU-L3000、IU-MS1010。然而,本發明使用的含溴、硫原子的單體(含有該單體的聚合物)不限於此處所舉的例子。
(C)光聚合起始劑較佳為藉紫外線或可見光線生成游離自由基的光聚合起始劑,例如安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丙醚、安息香異丁醚、安息香苯醚等安息香醚類;二苯甲酮、N,N'-四甲基-4,4'-二胺基二苯甲酮(米其勒酮(Michler's ketone))、N,N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮等二苯甲酮類;苯偶醯二甲基縮酮(汽巴精化公司製造的1RGACURE 651)、苯偶醯二乙基縮酮等苯偶醯縮酮類;2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、對三級丁基二氯苯乙酮、對二甲基胺基苯乙酮等苯乙酮類;2,4-二甲基噻噸酮(2,4-dimethyl thioxanthone)、2,4-二異丙基噻噸酮等的氧雜蒽酮(xanthone)類;或者羥基環己基苯基酮(汽巴精化公司製造的IRGACURE 184)、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮(Merck公司製造的Darocure 1116)、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(Merck公司製造的Darocure 1173)等,該些光聚合起始劑可單獨使用或組合使用兩種以上。
另外,可用作(C)光聚合起始劑的光聚合起始劑亦例如:2,4,5-三烯丙基咪唑二聚物與2-巰基苯并噁唑、隱色結晶紫(Leuco crystal violet)、三(4-二乙基胺基-2-甲基苯基)甲烷等的組合。另外,亦可使用其自身無光起始性,但藉由與上述物質組合使用而整體成為光起始性能更佳之增感劑類的添加劑,例如對應二苯甲酮的三乙醇胺等三級胺。
另外,為了成為熱硬化性,只要將上述(C)光聚合起始劑變更為熱聚合起始劑即可。
(C)熱聚合起始劑較佳為藉熱產生游離自由基的有機過氧化物,例如可用:過氧化異丁基、α,α'-雙(新癸醯基過氧化)二異丙苯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化二碳酸二正丙酯、過氧化二碳酸二二級丁酯、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化二碳酸雙(4-三級丁基環己基)酯、過氧化新癸酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、二(乙己基過氧化)二碳酸酯、新癸酸三級己酯、過氧化二碳酸二甲氧基丁酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、過氧化新癸酸三丁酯、過氧化三甲基乙酸三級己酯、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、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化琥珀醯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基)己烷、過氧化-2-乙基己酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化-2-乙基己酸三級己酯、過氧化-4-甲基苯甲醯、過氧化-2-乙基己酸三級丁酯、過氧化間甲苯醯基苯甲醯、過氧化苯甲醯、過氧化異丁酸三級丁酯、1,1-雙(三級丁基過氧化)2-甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧化)環己烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)環己烷、2,2-雙(4,4-二丁基過氧化環己基)丙烷、1,1-雙(三級丁基過氧化)環十二烷、過氧化異丙基單碳酸三級己酯、過氧化順丁烯二酸三級丁酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸三級丁酯、過氧化月桂酸三級丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(間甲苯醯基過氧化)己烷、過氧化異丙基單碳酸三級丁酯、過氧化-2-乙基己基單碳酸三級丁酯、過氧化苯甲酸三級己酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化乙酸三級丁酯、2,2-雙(三級丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸三級丁酯、4,4-雙(三級丁基過氧化)戊酸正丁酯、過氧化間苯二甲酸二三級丁酯、α,α'-雙(三級丁基過氧化)二異丙苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧化)己烷、過氧化三級丁基異丙苯、過氧化二三級丁基、氫過氧化對薄荷烷、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧化)己炔、氫過氧化二異丙苯、過氧化三級丁基三甲基矽烷、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化氫、氫過氧化異丙苯、三級己基過氧化氫、三級丁基過氧化氫、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷等。
對波長轉換用樹脂組成物的透明分散介質樹脂使用藉加熱或加壓而流動的熱塑性樹脂時,例如可使用下述物質作為分散介質樹脂:聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚丁烯等聚烯烴類;聚異戊二烯、聚-1,2-丁二烯、聚-2-戊基-1,3-丁二烯、聚-2-三級丁基-1,3-丁二烯、聚-1,3-丁二烯等(二)烯類;聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚乙烯基乙基醚、聚乙烯基己基醚、聚乙烯基丁基醚等聚醚類;聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯等聚乙烯類;聚乙酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯等聚酯類;聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸-2-乙基己酯、聚丙烯酸三級丁酯、聚丙烯酸-3-乙氧基丙酯、聚氧羰基四甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸異丙酯、聚甲基丙烯酸十二烷基酯、聚甲基丙烯酸十四烷基酯、聚甲基丙烯酸正丙酯、聚甲基丙烯酸-3,3,5-三甲基環己酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸-2-硝基-2-甲基丙酯、聚甲基丙烯酸-1,1-二乙基丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯等聚丙烯酸類;以及聚碸;苯氧樹脂;天然橡膠;乙基纖維素;聚胺基甲酸酯等。
該些熱塑性樹脂可視需要將兩種以上共聚合,亦可將兩種以上摻合使用。
進而,與上述樹脂共聚合的樹脂亦可使用環氧丙烯酸酯、丙烯酸胺基甲酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。特別就黏接性的觀點而言,以丙烯酸胺基甲酸酯、環氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯為佳。
環氧丙烯酸酯例如:1,6-己二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、烯丙醇二縮水甘油醚、間苯二酚二縮水甘油醚、己二酸二縮水甘油酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、聚乙二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甘油三縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚、山梨糖醇四縮水甘油醚等的(甲基)丙烯酸加成物。
環氧丙烯酸酯等分子內具羥基的聚合物可有效提昇黏接性。該些共聚合樹脂視需要可併用兩種以上。該些樹脂的軟化溫度就操作性方面而言較佳150℃以下,更佳100℃以下。考慮到太陽電池單元的使用環境溫度常為80℃以下及加工性,上述樹脂的軟化溫度特佳為80℃~120℃。
將熱塑性樹脂用作透明分散介質樹脂時的波長轉換用樹脂組成物的其他構成只要含有本發明的波長轉換用螢光材料即可,無特別限制,可含有常用成分如塑化劑、阻燃劑、穩定劑等。
本發明的波長轉換用樹脂組成物的透明分散介質樹脂如上述般為光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等,未特別限制樹脂,特佳的樹脂例如於先前技術中被廣泛用作太陽電池用透明分散介質樹脂的,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中調配有熱自由基聚合起始劑及視需要的交聯助劑、黏接助劑、紫外線吸收劑、穩定材料等的組成。
本發明的波長轉換用樹脂組成物藉由使用本發明的波長轉換用螢光材料而耐濕性優良。另外,波長轉換用螢光材料於透明分散介質樹脂中分散性良好,故可不發生光的散射而將光高效率地導入太陽電池單元。
再者,本發明中所謂「波長轉換用螢光材料於透明分散介質樹脂中分散性良好」,是指將波長轉換用螢光材料分散、混合於透明分散介質樹脂中時,目測無法確認到粒子或渾濁的狀態,更具體是指下述狀態。
首先,使波長轉換用螢光材料以乙烯基化合物聚合的方式反應,其條件是根據所用的乙烯基化合物而適當決定。
其後,將聚合後的波長轉換用螢光材料以特定濃度混入透明分散介質樹脂,而得波長轉換用樹脂組成物,並使透明分散介質樹脂硬化。該硬化條件亦是根據所使用的透明分散介質樹脂而適當決定。
使用霧度計(日本電色工業公司製NDH-2000)對經硬化的波長轉換用樹脂組成物測定濁度,當濁度為5%以下時,視為「波長轉換用螢光材料於透明分散介質樹脂中分散性良好」。
本發明的波長轉換用樹脂組成物可用作具有多個透光層的太陽電池模組的一個透光層。
太陽電池模組例如是由抗反射膜、保護玻璃、密封材料、太陽電池單元、背膜、單元電極、引線等必要構件所構成。該些構件中,具有透光性的透光層例如抗反射膜、保護玻璃、密封材料、太陽電池的SiNx:H層及Si層等。
本發明的波長轉換用樹脂組成物較佳為於上述透光層中用作密封材料。另外,亦可作為波長轉換膜而配置於保護玻璃與密封材料之間,或密封材料與太陽電池單元之間。
將波長轉換用樹脂組成物用作透光層時,透明分散介質樹脂的折射率須至少與入射側的層同程度或較其更高。
詳細而言,於將上述多個透光層自光入射側起設定為層1、層2、...、層m,且將該些層的折射率設定為n1、n2、...、nm,則有n1n2...nm之關係成立。
本發明中,上述例舉的透光層的積層順序通常是自太陽電池模組的受光面起,依序為視需要形成的抗反射膜、保護玻璃、密封材料、太陽電池單元的SiNx:H層、Si層。
即,將本發明的波長轉換用樹脂組成物用作密封材料時,為使自任意角度進入的外部光的反射損耗少、高效率地導入太陽電池單元,較佳為波長轉換用樹脂組成物的折射率高於配置在較該波長轉換用樹脂組成物更靠光入射側的透光層,即抗反射膜、保護玻璃等的折射率,且低於配置在由本發明的波長轉換用樹脂組成物構成的密封材料的反光入射側的透光層,即太陽電池單元的SiNx:H層(亦稱「單元抗反射膜」)及Si層等的折射率。
將本發明的波長轉換用樹脂組成物用作密封材料時,將其配置於太陽電池單元的受光面上。藉此,可無間隙地追隨於太陽電池單元受光表面的包括織紋結構(texture structure)、單元電極、引線等的凹凸形狀。
任一情形下,為進行波長轉換,使波長轉換用樹脂組成物中含有含螢光物質的本發明的波長轉換用螢光材料,較佳使用銪錯合物作為螢光物質的波長轉換用螢光材料。
本發明的波長轉換用樹脂組成物可藉由含以下步驟的方法製造:將螢光物質混入乙烯基化合物(較佳為丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體)而得波長轉換用螢光材料的步驟;使波長轉換用螢光材料的丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體聚合而得聚合後的波長轉換用螢光材料的聚合步驟;以及將聚合後的波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而得波長轉換用樹脂組成物的步驟。
波長轉換用螢光材料的製造方法如上述,可將螢光物質及乙烯基化合物,以及視需要的過氧化物等自由基聚合起始劑等混合而得。混合方法無特別限制,例如可利用混合轉子、磁攪拌子、攪拌翼進行攪拌即可。
使所得的波長轉換用螢光材料聚合。聚合條件依所用的乙烯基化合物、自由基聚合起始劑而不同,只要參考通常的聚合條件適當調整即可。更具體而言,於混有螢光物質的乙烯基化合物中進一步混合自由基聚合起始劑,並施加與自由基聚合起始劑相應的溫度。
所生成的聚合物可依其玻璃轉移點而選擇狀態。對玻璃轉移點高的如甲基丙烯酸甲酯等而言,可藉由在將混合有螢光物質、自由基聚合起始劑的液體保持於特定溫度的水中添加界面活性劑(如聚乙烯醇等),懸浮於其中,藉此獲得粒子狀的聚合物(懸浮聚合)。另亦可使用不同的界面活性劑而更微細地懸浮,而得更微細的粒子(乳化聚合)。另外,對玻璃轉移點低於室溫者如丙烯酸丁酯等而言,可使混有螢光物質、自由基聚合起始劑的液體直接於燒瓶等容器內聚合,而得黏度高的聚合物。關於自由基聚合起始劑,例如合適的是過氧化月桂醯等有機過氧化物。使用過氧化月桂醯時,較佳為於50℃~60℃下進行聚合。
接著,將聚合後的波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而得波長轉換用樹脂組成物。再者,乙烯基化合物聚合後的波長轉換用螢光材料是在聚合之後加以水洗、乾燥並進行單離,再混入透明分散介質樹脂中。
關於混合條件,例如於混入乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中時,可使用輥磨機。可藉由使用調整為90℃的輥,於顆粒或粉末狀的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中添加上述聚合後的波長轉換用螢光材料、自由基聚合起始劑、矽烷偶合劑、其他添加劑並進行混練而得。
如上述般獲得的本發明的波長轉換用樹脂組成物可用作太陽電池模組的透光層。波長轉換用樹脂組成物的形態無特別限制,就使用容易的觀點,較佳形成為片狀。為製成片狀,可藉由調整為90℃的壓製機經由間隔片(spacer)之間隔而形成。將間隔片的厚度設為0.4~1.0 mm左右,即可得到易使用的片狀波長轉換用樹脂組成物。
如上述般獲得的波長轉換用樹脂組成物可形成為澆鑄膜狀而貼附於太陽電池單元或保護玻璃的內側,構成太陽電池模組的透光層的至少一層。
用於澆鑄膜的波長轉換用樹脂組成物可藉由在已於甲苯等溶液中聚合的丙烯酸類樹脂中適當調配交聯性單體、光或熱聚合起始劑,並於其中混合上述波長轉換用螢光材料而得。
使用敷料器(applicator)等將該波長轉換用樹脂組成物的混合液塗佈於作為基材的膜(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)上,使溶劑乾燥而得澆鑄膜。
使用上述波長轉換用樹脂組成物的太陽模組亦在本發明範圍內。
如上述,本發明的波長轉換用樹脂組成物可用作具多個透光層及太陽電池單元的太陽電池模組的一個透光層。
使用銪錯合物作為本發明的波長轉換用樹脂組成物所用的螢光物質,即可得到發電效率高的太陽電池模組。銪錯合物將紫外域的光以高波長轉換效率轉換成紅色的波長域的光,該經轉換的光於太陽電池單元中有助於發電。
可利用使用本發明的波長轉換用樹脂組成物所得的片狀的樹脂組成物層,作為太陽電池單元與保護玻璃之間的例如波長轉換型密封材料,而製造太陽電池模組。
具體而言,相較結晶矽類太陽電池模組的製造方法毫無變化,僅於使用由本發明的波長轉換用樹脂組成物構成的層(特佳為片狀)代替通常的密封材料片的方面不同。通常,結晶矽類太陽電池模組首先於作為受光面的蓋玻璃上載置片狀的密封材料(大多利用熱自由基聚合起始劑使乙烯-乙酸乙烯酯共聚物成為熱硬化型而成的材料)。本發明中,對此處所用的密封材料採用本發明的波長轉換用樹脂組成物。繼而載置經引線連接的單元,再載置片狀的密封材料(本發明中只要僅於受光面側使用波長轉換用樹脂組成物即可,其背面亦可為先前的材料),進而載置背部片
材,使用太陽電池模組專用的真空加壓貼合機製成模組。
此時,貼合機的加熱板溫度是使密封材料軟化、熔融、包裹單元、進而硬化所需的溫度,通常120~180℃,大多情況下在140~160℃中以不引起該些材料的物理變化、化學變化的方式設計。
本發明的波長轉換用樹脂組成物是指製成太陽模組前的狀態的組成物,具體而言於使用硬化性樹脂時是指半硬化狀態。再者,由半硬化狀態的波長轉換用樹脂組成物構成的層與硬化後(製成太陽模組後)的層的折射率並無大幅度的變化。
本發明的波長轉換用樹脂組成物的形態並無特別限制,就太陽模組的製造容易性方面而言,較佳為片狀。
另外,將波長轉換用樹脂組成物製成澆鑄膜狀而使用時,首先於保護玻璃的反光入射面或太陽電池單元的光入射面上使用真空貼合機貼合,去除基材膜。若為光硬化性,則藉光照射而硬化;若為熱硬化性,則加熱而硬化,亦可在貼合時加熱同時硬化。後續步驟相較通常的太陽電池模組的製造方法毫無變化。
再者,本發明是將2009年7月2日提申的日本專利申請案特願2009-157755號所述發明的波長轉換型太陽電池密封材料改良而成,進一步具有耐濕性的效果。
以下藉實例更詳細地說明本發明,但本發明不限於此。
首先合成螢光物質。將4,4,4-三氟-1-(噻吩基)-1,3-丁二酮(TTA)200 mg溶解於7 ml乙醇中,向其添加1 M氫氧化鈉1.1 ml而混合。將溶於7 ml乙醇中的6.2 mg的1,10-啡啉添入上述混合溶液,攪拌1小時後,加EuCl3
‧6H2
O 103 mg的3.5 ml水溶液,而得沈澱物。將其過濾分離,以乙醇清洗,進行乾燥,而得螢光物質Eu(TTA)3
Phen。
使用作為螢光物質的上述所得Eu(TTA)3
Phen 0.5重量份、作為乙烯基化合物的甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份、作為自由基聚合起始劑的過氧化月桂醯0.4重量份,將該些成分混合攪拌而準備單體混合液(稱為「波長轉換用螢光材料1」)。
於燒瓶中添加離子交換水1000重量份、聚乙烯醇0.01重量份,進行攪拌,並投入上述單體混合液(波長轉換用螢光材料1),劇烈混合而得懸浮液。將該懸浮液的燒瓶於60℃下邊攪拌邊加熱而進行懸浮聚合。約3小時反應後,以水清洗所得的聚合後的波長轉換用螢光材料1,再乾燥。
使用100 g的東槽公司製造的乙烯-乙酸乙烯酯樹脂Ultrathen 634作為透明分散介質樹脂,利用90℃的輥磨機對1.5 g的Arkema Yoshitomi公司製造的過氧化物熱自由基聚合起始劑(此時亦發揮交聯劑的功能)Luperox 101、0.5 g的東麗道康寧公司製造的矽烷偶合劑SZ6030、及2 g的上述所得的聚合後的波長轉換用螢光材料進行混練,而得波長轉換用樹脂組成物。
將上述所得波長轉換用樹脂組成物約30 g夾在脫模片間,用0.6 mm厚的不鏽鋼製間隔片,使用加熱板調為80℃的壓製機製成片狀,而得波長轉換型密封材料片。
將上述所得波長轉換型密封材料片載於玻璃板上,放入調為85℃、85%相對濕度的恆溫恆濕槽中。以適當時間照射365 nm的手持黑光燈,確認0小時(初期)、24小時、48小時、72小時後有無紅色發光。其結果示於表1。
將上述所得的波長轉換型密封材料片載於玻璃板上,於其上載置PET膜,使用太陽電池模組專用的真空加壓貼合機,於熱板溫度150℃、真空10分鐘、加壓15分鐘的條件下製作。使用霧度計(日本電色工業公司製NDH-2000)對該些樣品測定濁度,結果為1.1%。
除了使用丙烯酸乙酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料2。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料2以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為1.2%。
除了使用丙烯酸丁酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料3。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料3以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為1.1%。
除了使用Eu(TTA)3
bpy代替Eu(TTA)3
Phen作為螢光物質,且使用甲基丙烯酸甲酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份作為乙烯基化合物以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料4。
再者,bpy:2,2'-聯吡啶。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料4以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為0.9%。
除了使用Eu(TTA)3
(TPPO)2
代替Eu(TTA)3
Phen作為螢光物質,且使用甲基丙烯酸甲酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份作為乙烯基化合物以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料5。
再者,TPPO為三苯基氧化膦。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料5以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為0.7%。
除了使用Eu(BFA)3
phen代替Eu(TTA)3
Phen作為螢光物質,且使用甲基丙烯酸甲酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份作為乙烯基化合物以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料6。
再者,BFA為4,4,4-三氟-1-苯基-1,3-丁二酮。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料6以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為0.7%。
除了使用Eu(2NTFA)3
phen代替Eu(TTA)3
Phen作為螢光物質,且使用甲基丙烯酸甲酯100重量份代替甲基丙烯酸甲酯40重量份及丙烯酸丁酯60重量份作為乙烯基化合物以外,與實例1同樣地製作波長轉換用螢光材料7。
再者,2NTFA為4,4,4-三氟-1-(2-萘基)-1,3-丁二酮。
除了使用上述所得的波長轉換用螢光材料7以外,與實例1同樣地製作波長轉換型密封材料片,使用其同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為0.8%。
使用100 g的東槽公司製造的乙烯-乙酸乙烯酯樹脂Ultrathen 634作為透明分散介質樹脂,利用100℃的輥磨機對1.5 g的Arkema Yoshitomi公司製造的過氧化物熱自由基聚合起始劑Luperox 101、0.5 g的東麗道康寧公司製造的矽烷偶合劑SZ6030及2 g的上述螢光物質Eu(TTA)3
Phen進行混練,而得樹脂組成物。
將上述所得的含有不分散於乙烯基化合物中的螢光物質的樹脂組成物約30 g夾在脫模片間,使用0.6 mm厚的不鏽鋼製間隔片,用加熱板調為80℃的壓製機製成片狀,而得波長轉換型密封材料片。
使用上述所得的波長轉換型密封材料片,與實例1同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為3.5%。
使用上述所得的Eu(TTA)3
Phen,將表2所示的材料以表2所示的調配量來製作溶膠凝膠用溶液。
以表2所示的莫耳比率混合表中(a)~(d)的材料,另一方面,預先混合(e)~(f)的材料。充分混合攪拌後將兩者混合,進行2小時攪拌而得被覆螢光物質體溶液。將該溶液供給於鐵氟龍(TeflonTM
)製的方形檢測槽(vat),於120℃烘箱中用5小時去除揮發成分。
使用100 g的東槽公司製造的乙烯-乙酸乙烯酯樹脂Ultrathen 634作為透明分散介質樹脂,於100℃下混練1.5 g的Arkema Yoshitomi公司製造的過氧化物熱自由基聚合起始劑Luperox 101、0.5 g的東麗道康寧公司製造的矽烷偶合劑SZ6030、及2 g的上述溶膠凝膠玻璃被覆螢光物質體,置於脫模片上,冷卻至室溫,而得樹脂組成物。
將上述所得的樹脂組成物約30 g夾在脫模片間,使用0.6 mm厚的不鏽鋼製間隔片,用加熱板調為80℃的壓製機製成片狀,而得波長轉換型密封材料片。
使用上述所得的波長轉換型密封材料片,與實例1同樣地進行發光耐濕性的評價。結果示於表1。
另外,與實例1同樣地測定所得的波長轉換型密封材料片的濁度,結果為1.2%。
根據本發明,可提供一種在應用於太陽電池模組時,將入射太陽光中對陽光發電貢獻少的光轉換成對發電貢獻大的波長,同時不發生劣化而可高效率且穩定地利用太陽光的波長轉換用螢光材料,以及波長轉換用樹脂組成物。
Claims (10)
- 一種波長轉換用螢光材料,其是將螢光物質混合至乙烯基化合物中而得,用於太陽電池模組的透光層,其中該乙烯基化合物選自丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體、丙烯酸類低聚物及甲基丙烯酸類低聚物,且該螢光物質的含量為該乙烯基化合物的0.001~1.0wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換用螢光材料,其中該乙烯基化合物為丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之波長轉換用螢光材料,其中該螢光物質為銪錯合物。
- 一種波長轉換用樹脂組成物,其是將申請專利範圍第1至3項中任一項所述之波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而成,特徵在於:將該波長轉換用螢光材料混入該透明分散介質樹脂之前使該乙烯基化合物聚合,且以霧度計測得的濁度在5%以下,其中該透明分散介質樹脂包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
- 如申請專利範圍第4項所述之波長轉換用樹脂組成物,其中該波長轉換用螢光材料是以使該螢光物質相對於不揮發成分總量的重量濃度為0.00001~1wt%的比例混合。
- 一種太陽電池模組,使用申請專利範圍第4或5項所述之波長轉換用樹脂組成物作為該透光層的至少一層。
- 一種波長轉換用樹脂組成物的製造方法,用以製造如申請專利範圍第4或5項所述之波長轉換用樹脂組成 物,特徵在於包括:將螢光物質混入乙烯基化合物而得到波長轉換用螢光材料的步驟,其中該乙烯基化合物選自丙烯酸類單體、甲基丙烯酸類單體、丙烯酸類低聚物及甲基丙烯酸類低聚物,且該螢光物質的含量為該乙烯基化合物的0.001~1.0wt%;使該乙烯基化合物聚合而得到聚合後的波長轉換用螢光材料的聚合步驟;以及將該聚合後的波長轉換用螢光材料混入透明分散介質樹脂而得到波長轉換用樹脂組成物的步驟,其中該透明分散介質樹脂包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
- 如申請專利範圍第7項所述之波長轉換用樹脂組成物的製造方法,其中該乙烯基化合物包括丙烯酸類單體及/或甲基丙烯酸類單體。
- 一種太陽電池模組的製造方法,包括:將如申請專利範圍第4或5項所述之波長轉換用樹脂組成物形成為片狀,以構成太陽電池模組的透光層的至少一層。
- 一種太陽電池模組的製造方法,包括:將如申請專利範圍第4或5項所述之波長轉換用樹脂組成物形成為膜狀,並貼附於太陽電池單元或保護玻璃的內側,而構成太陽電池模組的透光層的至少一層。
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