TWI635125B - 太陽電池封裝材及太陽電池模組 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可抑制金屬的腐蝕且抑制高溫下的黃變的產生、並且恆溫恆濕下的長期可靠性優異的太陽電池封裝材。本發明的太陽電池封裝材含有乙烯-α-烯烴共聚物、受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑以及磷系穩定劑作為必需成分。
Description
本發明是有關於一種太陽電池封裝材及太陽電池模組。
於地球環境問題、能源問題等不斷變嚴重的現狀下,太陽電池作為潔淨且不可能枯竭的能源生成機構而受到關注。於將太陽電池於建築物的屋頂部分等室外使用的情形時,通常以太陽電池模組的形式使用。
上述太陽電池模組通常是藉由以下順序製造。首先,製造結晶型太陽電池元件(以下記作發電元件或單元)或薄膜型太陽電池元件等,上述結晶型太陽電池元件是藉由多晶矽、單晶矽等所形成,上述薄膜型太陽電池元件是將非晶矽或結晶矽等在玻璃等基板上形成數微米(μm)的非常薄的膜而獲得。
繼而,為了獲得結晶型太陽電池模組,將太陽電池模組用保護片(表面側透明保護構件)/太陽電池封裝材/結晶型太陽電池元件/太陽電池封裝材/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)依序積層。
另一方面,為了獲得薄膜系太陽電池模組,將薄膜型太陽電池元件/太陽電池封裝材/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)依序積層。其後,藉由利用對該等進行真空抽吸並加熱壓接的層壓(lamination)法等,來製造太陽電池模組。如此而製造的太陽電池模組具有耐候性(weatherability),亦適於建築物的屋頂部分等室外的使用。
作為太陽電池封裝材,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene-Vinyl Acetate,EVA)膜由於透明性、柔軟性及黏接性等優異,故被廣泛使用。然而,於使用EVA組成物作為太陽電池封裝材的構成材料的情形時,擔心EVA分解而產生的乙酸氣體等成分可能對太陽電池元件造成影響。
相對於此,提出有一種包含乙烯-α-烯烴共聚物、有機過氧化物及酚系抗氧化劑的太陽電池封裝材用樹脂組成物(例如參照專利文獻1)。該太陽電池封裝材用樹脂組成物被視為生產性良好,並無金屬的腐蝕性,耐熱性、光線透射率、透明性及對表面側透明保護構件基板的黏接性優異。
另外,提出有一種包含乙烯-α-烯烴共聚物、及於同一分子內具有亞磷酸酯結構與酚結構的抗氧化劑的太陽電池封裝材用樹脂組成物(例如專利文獻2)。該太陽電池封裝材用樹脂組成物被視為成形加工時的熱穩定性、氧化穩定性及色度穩定性優異,擠出機噴嘴出口處的樹脂狀物的產生、附著得到改善。
[專利文獻1]日本專利特開2011-155239號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-9761號公報
然而,本發明者等人發現:專利文獻1中記載的太陽電池封裝材用樹脂組成物雖可抑制金屬的腐蝕並且抑制黃變的產生,但恆溫恆濕下的長期可靠性不充分。另外,專利文獻2中記載的太陽電池封裝材用樹脂組成物有於成形加工時於片中生成凝膠狀的異物的傾向。另外,有引起高溫下的黃變的產生的傾向。
因此,本發明的課題在於提供一種可抑制金屬的腐蝕並且可抑制高溫下的黃變的產生、且恆溫恆濕下的長期可靠性優異的太陽電池封裝材。
本發明者等人對恆溫恆濕下的長期可靠性進行了努力研究。結果發現:藉由使含有乙烯-α-烯烴共聚物、受阻胺系光穩定劑的太陽電池封裝材中同時含有受阻酚系穩定劑及磷系穩定劑作為耐熱穩定劑,可獲得一種可抑制金屬的腐蝕並且抑制高溫下的黃變的產生、且恆溫恆濕下的長期可靠性優異的太陽電池封裝材,從而完成了本發明。
即,根據本發明,提供以下所示的太陽電池封裝材。
[1]一種太陽電池封裝材,其含有乙烯-α-烯烴共聚物、受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑以及磷系穩定劑。
[2]如上述[1]所記載的太陽電池封裝材,其中相對於上
述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述受阻酚系穩定劑的含量為0.005重量份~0.1重量份。
[3]如上述[1]或[2]所記載的太陽電池封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述磷系穩定劑的含量為0.005重量份~0.5重量份。
[4]如上述[1]至[3]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述受阻胺系光穩定劑的含量為0.01重量份~2.0重量份。
[5]如上述[1]至[4]中任一項所記載的太陽電池封裝材,更含有有機過氧化物。
[6]如上述[5]所記載的太陽電池封裝材,其中上述有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃~170℃;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
[7]如上述[1]至[6]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4):a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80 mol%~90 mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10 mol%~20 mol%;a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16 kg荷重的條件下測定的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)為0.1 g/10 min~50 g/10 min;
a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865 g/cm3~0.884 g/cm3;以及a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
[8]如上述[7]所記載的太陽電池封裝材,其中依據ASTM D1238於190℃、2.16 kg荷重的條件下測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的MFR為10 g/10 min~50 g/10 min。
[9]如上述[1]至[8]中任一項所記載的太陽電池封裝材,更含有矽烷偶合劑;並且相對於上述乙烯.α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述矽烷偶合劑的含量為0.1重量份~5重量份。
[10]如上述[1]至[9]中任一項所記載的太陽電池封裝材,更含有紫外線吸收劑;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述紫外線吸收劑的含量為0.005重量份~5重量份。
[11]如上述[1]至[10]中任一項所記載的太陽電池封裝材,更含有交聯助劑;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述交聯助劑的含量為0.05重量份~5重量份。
[12]如上述[1]至[11]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其是將上述乙烯-α-烯烴共聚物、上述受阻胺系光穩定劑、上述受阻酚系穩定劑以及上述磷系穩定劑熔融混練後,以片狀擠出成形而獲得。
[13]如上述[1]至[12]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其為片狀。
[14]一種太陽電池模組,其具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如上述[1]至[13]中任一項所記載的太陽電池封裝材交聯而形成,將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間。
根據本發明,可提供一種可抑制金屬的腐蝕並且抑制高溫下的黃變的產生、且恆溫恆濕下的長期可靠性優異的太陽電池封裝材。
根據本發明,藉由使用此種太陽電池封裝材,除了上述各特性的平衡優異以外,即便於使用太陽電池模組時溫度上升,亦可避免如封裝材變形般的困擾(trouble)。而且,可提供一種亦不損及太陽電池的外觀而成本等經濟性優異的太陽電池模組。
20‧‧‧太陽電池模組
22‧‧‧太陽電池元件
22A‧‧‧受光面
22B‧‧‧背面
24‧‧‧表面側透明保護構件
26‧‧‧背面側保護構件
28‧‧‧封裝層
29‧‧‧內部連結線
32‧‧‧集電線
34A、34B‧‧‧接合安裝用母線(匯流條)
36‧‧‧導電層(背面電極)
上述目的及其他目的、特徵及優點是由以下將述的較佳實施形態及隨附於其的以下圖式來表明。
圖1為示意性地表示本發明的太陽電池模組的一實施方式的
剖面圖。
圖2(A)及圖2(B)為示意性地表示太陽電池元件的受光面與背面的一構成例的平面圖。
以下,一面使用圖式一面對本發明的實施方式加以說明。再者,於所有圖式中,對同樣的構成要素標註同樣的符號,適當省略說明。另外,「~」只要無特別說明,則表示以上至以下。
本發明的太陽電池封裝材含有乙烯-α-烯烴共聚物、受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑以及磷系穩定劑作為必需成分。
本發明者等人變更樹脂組成物的組成並且對恆溫恆濕下的長期可靠性反覆進行了努力研究。結果發現,藉由減少受阻酚系穩定劑的含量,可改善恆溫恆濕下的長期可靠性。然而,雖然恆溫恆濕下的長期可靠性得到了改善,但於高溫下產生了黃變。
本發明者等人由此得知:對於現有的太陽電池封裝材而言,高溫下的黃變的抑制、與恆溫恆濕下的長期可靠性之間存在取捨(trade off)的關係。
因此,本發明者等人進一步反覆進行了努力研究,結果發現:藉由將因具有金屬的腐蝕性故通常不被用作太陽電池封裝材用的耐熱穩定劑的磷系穩定劑與受阻酚系穩定劑同時使用,可抑制金屬的腐蝕並且改善上述取捨的關係。
本實施方式的太陽電池封裝材中所用的乙烯-α-烯烴共聚物是藉由將乙烯與碳數3~20的α-烯烴共聚合而獲得。α-烯烴通常可使用單獨一種碳數3~20的α-烯烴或組合使用兩種以上。碳數3~20的α-烯烴可列舉直鏈狀或分支狀的α-烯烴,例如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。其中,較佳者為碳數為10以下的α-烯烴,特佳者為碳數為3~8的α-烯烴。就獲取的容易程度的方面而言,較佳為丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯及1-辛烯。再者,乙烯-α-烯烴共聚物可為無規共聚物,亦可為嵌段共聚物,就柔軟性的觀點而言,較佳為無規共聚物。
進而,本實施方式的太陽電池封裝材中所用的乙烯-α-烯烴共聚物亦可為包含乙烯、碳數3~20的α-烯烴及非共軛多烯的共聚物。α-烯烴與上述相同,且非共軛多烯可列舉:5-亞乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene,ENB)、5-乙烯基-2-降冰片烯(5-vinyl-2-norbornene,VNB)、二環戊二烯(Dicyclopentadiene,DCPD)等。該些非共軛多烯可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
本實施方式的太陽電池封裝材中所用的乙烯-α-烯烴共聚物亦可併用芳香族乙烯系化合物,例如苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰,對-二甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苄基乙酸酯、羥基苯乙烯、對氯苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯類;3-苯基丙烯、
4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯,碳數為3~20的環狀烯烴類,例如環戊烯、環庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
本實施方式的太陽電池封裝材較佳為進一步滿足以下的要件a1~要件a4。
乙烯-α-烯烴共聚物所含的來源於乙烯的結構單元的含有比例較佳為80 mol%~90 mol%,更佳為80 mol%~88 mol%,進而佳為82 mol%~88 mol%,特佳為82 mol%~87 mol%。乙烯-α-烯烴共聚物所含的來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元(以下亦記作「α-烯烴單元」)的含有比例較佳為10 mol%~20 mol%,更佳為12 mol%~20 mol%,進而佳為12 mol%~18 mol%,特佳為13 mol%~18 mol%。
若乙烯-α-烯烴共聚物所含的α-烯烴單元的含有比例為10 mol%以上,則可獲得高透明性。另外,可容易地進行低溫下的擠出成形,例如可進行130℃以下的擠出成形。因此,即便於乙烯-α-烯烴共聚物中混入有機過氧化物的情形時,亦可抑制於擠出機內進行交聯反應,可防止於太陽電池封裝材的片中產生凝膠狀的異物而片的外觀惡化的情況。另外,可獲得適當的柔軟性,故可於太陽電池模組的層壓成形時防止太陽電池元件的破損、或薄膜電極的破碎等的產生。
若乙烯-α-烯烴共聚物所含的α-烯烴單元的含有比例為20 mol%以下,則乙烯-α-烯烴共聚物的結晶速度變適當,故自擠
出機中擠出的片不發黏,於冷卻輥上的剝離容易,可有效地獲得片狀的太陽電池封裝材的片。另外,由於片不發黏,故可防止黏連(blocking),片的送出性變良好。另外,亦可防止耐熱性的降低。
依據美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials,ASTM)D1238於190℃、2.16 kg荷重的條件下測定的乙烯-α-烯烴共聚物的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)通常為0.1 g/10 min~50 g/10 min,較佳為2 g/10 min~50 g/10 min,更佳為10 g/10 min~50 g/10 min,進而佳為10 g/10 min~40 g/10 min,特佳為12 g/10 min~27 g/10 min,最佳為15 g/10 min~25 g/10 min。乙烯-α-烯烴共聚物的MFR可藉由調整後述聚合反應時的聚合溫度、聚合壓力以及聚合系內的乙烯及α-烯烴的單體濃度與氫濃度之莫耳比率等來調整。
若MFR在0.1 g/10 min~10 g/10 min的範圍內,則可藉由砑光成形來製造片。若MFR在0.1 g/10 min~10 g/10 min的範圍內,則含有乙烯-α-烯烴共聚物的樹脂組成物的流動性低,故於將片與電池元件層壓時可防止由滲出的熔融樹脂所致的層壓裝置的污染,就此方面而言較佳。
進而,若MFR為2 g/10 min以上,則太陽電池封裝材的流動性提高,亦可藉由片擠出成形來生產。進而,若MFR為10 g/10 min以上,則於藉由擠出成形來製造片的情形時,含有乙烯-α-
烯烴共聚物的樹脂組成物的流動性提高,可提高片擠出成形時的生產性。
另外,若將MFR設定為50 g/10 min以下,則分子量變大,故可抑制對冷卻輥等的輥面的附著,因此無需剝離,可成形為厚度均勻的片。進而,由於成為具有「韌性(toughness)」的樹脂組成物,故可容易地成形為0.3 mm以上的厚片。另外,太陽電池模組的層壓成形時的交聯特性提高,故可充分交聯,抑制耐熱性的降低。若MFR為27 g/10 min以下,則進而可抑制片成形時的垂伸(draw down),可成形寬幅的片,另外交聯特性及耐熱性進一步提高,可獲得最良好的太陽電池封裝材片。
依據ASTM D1505測定的乙烯-α-烯烴共聚物的密度較佳為0.865 g/cm3~0.884 g/cm3,更佳為0.866 g/cm3~0.883 g/cm3,進而佳為0.866 g/cm3~0.880 g/cm3,特佳為0.867 g/cm3~0.880 g/cm3。乙烯-α-烯烴共聚物的密度可藉由乙烯單元的含有比例與α-烯烴單元的含有比例的平衡來調整。即,若提高乙烯單元的含有比例,則結晶性變高,可獲得密度高的乙烯-α-烯烴共聚物。另一方面,若降低乙烯單元的含有比例,則結晶性變低,可獲得密度低的乙烯-α-烯烴共聚物。
若乙烯-α-烯烴共聚物的密度為0.884 g/cm3以下,則結晶性變低,可提高透明性。進而,低溫下的擠出成形變容易,例如可於130℃以下進行擠出成形。因此,即便於乙烯-α-烯烴共聚
物中混入有機過氧化物,亦可防止於擠出機內進行交聯反應,於太陽電池封裝材的片中抑制凝膠狀異物的產生,亦可抑制片的外觀惡化。另外,由於柔軟性高,故可於太陽電池模組的層壓成形時防止作為太陽電池元件的單元的破損或薄膜電極的破碎等的產生。
另一方面,若乙烯-α-烯烴共聚物的密度為0.865 g/cm3以上,則可加快乙烯-α-烯烴共聚物的結晶速度,故自擠出機中擠出的片不易發黏,於冷卻輥上的剝離變容易,可容易地獲得太陽電池封裝材的片。另外,由於片不易發黏,故可抑制黏連的產生,可提高片的送出性。另外,可充分交聯,故可抑制耐熱性的降低。
依據ASTM D2240測定的乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度較佳為60~85,更佳為62~83,進而佳為62~80,特佳為65~80。乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度可藉由將乙烯-α-烯烴共聚物的乙烯單元的含有比例或密度控制於上述數值範圍內來調整。即,乙烯單元的含有比例高、密度高的乙烯-α-烯烴共聚物,其蕭氏A硬度變高。另一方面,乙烯單元的含有比例低、密度低的乙烯-α-烯烴共聚物,其蕭氏A硬度變低。
若蕭氏A硬度為60以上,則乙烯-α-烯烴共聚物不易發黏,可抑制黏連。另外,將太陽電池封裝材加工成片狀時,亦可提高片的送出性,亦可抑制耐熱性的降低。
另一方面,若蕭氏A硬度為85以下,則結晶性變低,
可提高透明性。進而,由於柔軟性高,故可於太陽電池模組的層壓成形時防止作為太陽電池元件的單元的破損、或薄膜電極的破碎等。
進而,本實施方式的太陽電池封裝材進一步滿足以下要件的情況亦為較佳實施方式。
乙烯-α-烯烴共聚物的基於示差掃描熱量測定(Differential Scanning Calorimetry,DSC)的熔解峰值較佳為存在於30℃~90℃的範圍內,更佳為存在於33℃~90℃的範圍內,特佳為存在於33℃~88℃的範圍內。若熔解峰值為90℃以下,則結晶度變低,所得的太陽電池封裝材的柔軟性提高,故可於層壓成形太陽電池模組時,防止單元的破損或薄膜電極的破碎的產生。另一方面,若熔解峰值為30℃以上,則可適當提高樹脂組成物的柔軟性,故可藉由擠出成形容易地獲得太陽電池封裝材片。另外,可防止由片的發黏所致的黏連,抑制片的送出性的惡化。
本實施方式的太陽電池封裝材較佳為依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K6911於溫度100℃、施加電壓500 V的條件下測定的體積電阻率為1.0×1013 Ω.cm~1.0×1018 Ω.cm。體積電阻率大的太陽電池封裝材有以下傾向:具有抑制電位誘發衰減(Potential Induced Degradation,PID)現象的產生的特性。進而,關於照射太陽光的時槽(time slot),由於現有的太
陽電池模組中有時模組溫度達到例如70℃以上,故就長期可靠性的觀點而言,相較於先前報告的常溫(23℃)下的體積電阻率而更需求高溫條件下的體積電阻率,溫度100℃下的體積電阻率變重要。
依據JIS K6911於溫度100℃、施加電壓500 V的條件下測定的體積電阻率(以下亦簡稱為「體積電阻率」)更佳為1.0×1014 Ω.cm~1.0×1018 Ω.cm,進而佳為5.0×1014 Ω.cm~1.0×1018 Ω.cm,特佳為1.0×1015 Ω.cm~1.0×1018 Ω.cm。若體積電阻率為1.0×1013 Ω.cm以上,則於85℃,85% RH下的恆溫恆濕試驗中亦可抑制1天左右的短期間內的PID現象的產生。若體積電阻率為1.0×1018 Ω.cm以下,則片不易產生靜電,故可防止灰塵的吸附,可抑制灰塵混入至太陽電池模組內而導致發電效率或長期可靠性降低的情況。
再者,若體積電阻率為5.0×1014 Ω.cm以上,則有於85℃、85% RH下的恆溫恆濕試驗中PID現象的產生可更長期化的傾向而較為理想。
體積電阻率是成形為封裝材片後,利用真空層壓機、熱壓製、交聯爐等加工成交聯及平坦的片後測定。另外,模組積層體中的片是將其他層去除後測定。
乙烯-α-烯烴共聚物所含的鋁元素(以下亦記作「Al」)的含量(殘渣量)較佳為10 ppm~500 ppm,更佳為20 ppm~400 ppm,
進而佳為20 ppm~300 ppm。Al含量取決於乙烯-α-烯烴共聚物的聚合過程中添加的有機鋁氧化合物或有機鋁化合物的濃度。
於Al含量為10 ppm以上的情形時,於乙烯-α-烯烴共聚物的聚合過程中添加的有機鋁氧化合物或有機鋁化合物能以充分表現出茂金屬(metallocene)化合物的活性的程度的濃度添加,故無需添加與茂金屬化合物反應而形成離子對的化合物。於添加該形成離子對的化合物的情形時,該形成離子對的化合物殘留於乙烯-α-烯烴共聚物中,由此有時引起電氣特性的降低(例如有於100℃等的高溫下的電氣特性降低的傾向),但可防止此種現象。另外,為了減少Al含量,必須利用酸或鹼來進行脫灰處理,而有所得的乙烯-α-烯烴共聚物中殘留的酸或鹼引起電極的腐蝕的傾向,為了實施脫灰處理,乙烯-α-烯烴共聚物的成本亦變高,但無需此種脫灰處理。
另外,若Al含量為500 ppm以下,則可防止於擠出機內進行交聯反應,故可防止於太陽電池封裝材的片中產生凝膠狀的異物而片的外觀惡化的情況。
作為控制如上所述的乙烯-α-烯烴共聚物所含的鋁元素的方法,例如可藉由調整後述乙烯-α-烯烴共聚物的製造方法中記載的(II-1)有機鋁氧化合物及(II-2)有機鋁化合物於製造步驟中的濃度、或乙烯-α-烯烴共聚物的製造條件的茂金屬化合物的聚合活性,來控制乙烯-α-烯烴共聚物所含的鋁元素。
乙烯-α-烯烴共聚物可使用齊格勒(Ziegler)化合物、釩(Vanadiun)化合物、茂金屬化合物等作為觸媒來製造。其中,較佳為使用以下示出的各種茂金屬化合物作為觸媒來製造乙烯-α-烯烴共聚物。茂金屬化合物例如可使用日本專利特開2006-077261號公報、日本專利特開2008-231265號公報、日本專利特開2005-314680號公報等中記載的茂金屬化合物。然而,亦可使用與該些專利文獻中記載的茂金屬化合物不同結構的茂金屬化合物,亦可組合使用兩種以上的茂金屬化合物。
使用茂金屬化合物的聚合反應例如可列舉以下示出的實施方式作為較佳例。
於包含先前公知的茂金屬化合物與(II)選自由(II-1)有機鋁氧化合物、(II-2)與上述茂金屬化合物(I)反應而形成離子對的化合物、及(II-3)有機鋁化合物所組成的組群中的至少一種化合物(亦稱為助觸媒)的烯烴聚合用觸媒的存在下,供給乙烯及選自α-烯烴等中的一種以上的單體。
(II-1)有機鋁氧化合物、(II-2)與上述茂金屬化合物(I)反應而形成離子對的化合物及(II-3)有機鋁化合物例如亦可使用:日本專利特開2006-077261號公報、日本專利特開2008-231265號公報及日本專利特開2005-314680號公報等中記載的茂金屬化合物。然而,亦可使用與該等專利文獻中記載的茂金屬化合物為不同結構的茂金屬化合物。該些化合物亦可分別、或預先接觸而投入至聚合環境中。進而,例如亦可承載於日本專利特開
2005-314680號公報等中記載的微粒子狀無機氧化物載體上而使用。
再者,較佳為實質上不使用上述(II-2)與上述茂金屬化合物(I)反應而形成離子對的化合物來進行製造,藉此可獲得電氣特性優異的乙烯-α-烯烴共聚物。
乙烯-α-烯烴共聚物的聚合可利用先前公知的氣相聚合法及漿料聚合法、溶液聚合法等液相聚合法的任一種來進行。較佳為藉由溶液聚合法等液相聚合法來進行。於使用如上所述的茂金屬化合物進行乙烯與碳數3~20的α-烯烴的共聚合來製造乙烯-α-烯烴共聚物的情形時,相對於反應容積1 L,(I)茂金屬化合物通常是以成為10-9莫耳~10-1莫耳、較佳為10-8莫耳~10-2莫耳的量使用。
化合物(II-1)是以化合物(II-1)與化合物(I)中的所有過渡金屬原子(M)之莫耳比[(II-1)/M]通常成為1~10000、較佳為10~5000的量而使用。化合物(II-2)是以與化合物(I)中的所有過渡金屬(M)之莫耳比[(II-2)/M]通常成為0.5~50、較佳為1~20的量而使用。化合物(II-3)是相對於聚合容積1 L而以通常成為0毫莫耳~5毫莫耳、較佳為約0毫莫耳~2毫莫耳的量而使用。
於溶液聚合法中,於如上所述的茂金屬化合物的存在下進行乙烯與碳數3~20的α-烯烴的共聚合,藉此可高效地製造共單體(comonomer)含量高、組成分布窄、分子量分布窄的乙烯-α-
烯烴共聚物。此處,乙烯與碳數3~20的α-烯烴之添加莫耳比通常為乙烯:α-烯烴=10:90~99.9:0.1,較佳為乙烯:α-烯烴=30:70~99.9:0.1,進而佳為乙烯:α-烯烴=50:50~99.9:0.1。
所謂「溶液聚合法」,是於聚合物溶解於後述非活性烴溶劑中的狀態下進行聚合的方法的總稱。溶液聚合法中的聚合溫度通常為0℃~200℃,較佳為20℃~190℃,進而佳40℃~180℃。於溶液聚合法中,於聚合溫度低於0℃的情形時,其聚合活性極度降低,聚合熱的去除亦變困難,於生產性的方面而言不實用。另外,若聚合溫度超過200℃,則聚合活性極度降低,故於生產性的方面而言不實用。
聚合壓力通常為常壓~10 MPa錶壓(gauge pressure)、較佳為常壓~8 MPa錶壓的條件下。共聚合能以批次式、半連續式、連續式的任一種方法來進行。反應時間(於利用連續法來實施共聚合反應的情形時,是指平均滯留時間)亦因觸媒濃度、聚合溫度等條件而不同,可適當選擇,通常為1分鐘~3小時,較佳為10分鐘~2.5小時。進而,亦可分為反應條件不同的兩個階段以上來進行聚合。所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子量亦可藉由使聚合系中的氫濃度或聚合溫度變化來調節。進而,亦可藉由所使用的化合物(II)的量來調節所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子量。於添加氫的情形時,相對於所生成的乙烯-α-烯烴共聚物1 kg,其量合適的是0.001 NL~5,000 NL左右。另外,存在於所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子末端的乙烯基及亞乙烯基(vinylidene)可藉由
提高聚合溫度、儘力減少氫添加量來調整。
溶液聚合法中所用的溶劑通常為非活性烴溶劑,較佳為常壓下的沸點為50℃~200℃的飽和烴。具體可列舉:戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、燈油等脂肪族烴;環戊烷、環己烷、甲基環戊烷等脂環族烴。再者,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類或1,2-二氯乙烷(ethylene chloride)、氯苯、二氯甲烷等鹵化烴亦包括在「非活性烴溶劑」的範疇內,其使用不受限制。
如上所述,於溶液聚合法中,不僅使用先前頻繁使用的溶解於芳香族烴中的有機鋁氧化合物,而且可使用溶解於脂肪族烴或脂環族烴中的如改質甲基鋁氧烷(Modified Methylaluminoxane,MMAO)般的修飾甲基鋁氧烷。結果,可幾乎完全排除以下可能性:若採用脂肪族烴或脂環族烴作為溶液聚合用的溶劑,則芳香族烴混入至聚合系內或所生成的乙烯-α-烯烴共聚物中。即,溶液聚合法亦具有可減輕環境負荷、可使對人體健康的影響最小化的特徵。再者,為了抑制物性值的偏差,藉由聚合反應所得的乙烯-α-烯烴共聚物及視需要而添加的其他成分較佳為利用任意方法來熔融,實施混練、造粒等。
本實施方式的太陽電池封裝材含有受阻胺系光穩定劑。藉由含有受阻胺系光穩定劑,可補捉對乙烯-α-烯烴共聚物有害的自由基種,抑制新的自由基的產生。
受阻胺系光穩定劑可使用:癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-
哌啶基)酯(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate)、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}](poly[{6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl}{(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino}hexamethylene{(2,2,6,6-tetra methyl-4-piperidyl)imino}])等受阻胺(hindered amine)系,受阻哌啶(hindered piperidine)系化合物等。
另外,亦可使用下述通式(1)的低分子量受阻胺系光穩定劑。
上述通式(1)中,R1、R2表示氫、烷基等。R1與R2相同或不同均可。R1與R2較佳為氫或甲基。R3表示氫、烷基、烯基等。R3較佳為氫或甲基。
上述通式(1)所表示的受阻胺系光穩定劑具體可列舉:4-丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶
(4-acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethyl piperidine)、4-丙烯醯氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丁烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶(4-crotonoyloxy-2,2,6,6-tetramethyl piperidine)、4-丁烯醯氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
另外,亦可使用下述式所表示的高分子量受阻胺系光穩定劑。所謂高分子量受阻胺系光穩定劑,是指分子量為1000~5000者。
相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的受阻胺系光穩定劑的含量較佳為0.01重量份~2.0重量份,更佳為0.01重量份~1.6重量份,特佳為0.05重量份~1.6重量份。若受阻胺系光穩定劑的含量為0.01重量份以上,則耐候性及耐熱性良好。若受阻胺系光穩定劑的含量為2.0重量份以下,則可抑制因有機過氧化物所產生的自由基的消失,黏接性、耐熱性、交聯特性良好。
本實施方式的太陽電池封裝材含有受阻酚系穩定劑。藉由含
有受阻酚系穩定劑,而補捉於氧存在下對乙烯-α-烯烴共聚物有害的自由基種,可抑制新的自由基的產生,可防止氧化劣化。
受阻酚系穩定劑可使用先前公知的化合物,例如可列舉:1,1,3-三-(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、3-(4'-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)丙酸-7-十八烷基酯、四-[亞甲基-3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥基苯基)丙酸酯]甲烷、季戊四醇-四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、三乙二醇-雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、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、三-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)-異三聚氰酸酯、2,2-硫代-二伸乙基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、N,N'-六亞甲基雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基)-氫肉桂醯胺(N,N'-hexamethylene bis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy)-hydrocinnamide)、2,4-雙[(辛硫基)甲基]-鄰甲酚、3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基-磷酸酯-二乙酯(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl-phosphonate-diethyl ester)、四[亞甲基(3,5-二-第三丁基-4-羥基氫肉桂酸酯)]甲烷(tetrakis[methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy hydrocinnamate)]methane)、3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯、3,9-雙[2-{3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4-8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷
(3,9-bis[2-{3-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methyl phenyl)propionyloxy}-1,1-dimethylethyl]-2,4-8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane)等。其中,特佳為季戊四醇-四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯。
相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的受阻酚系穩定劑的含量較佳為0.005重量份~0.1重量份,更佳為0.01重量份~0.1重量份,特佳為0.01重量份~0.06重量份。若受阻酚系穩定劑的含量為0.005重量份以上,則耐熱性良好,例如於120℃以上的高溫下的耐熱老化試驗中,有可抑制太陽電池封裝材的黃變的傾向。若受阻酚系穩定劑的含量為0.1重量份以下,則太陽電池封裝材的交聯特性良好,耐熱性、黏接性良好。
另外,於恆溫恆濕下,若與具有鹼性的受阻胺系光穩定劑併用,則受阻酚穩定劑的羥基形成鹽,形成經醌化及二聚化的共軛雙醌甲基化合物(bis-quinone methide)化合物,有容易引起太陽電池封裝材的黃變的傾向,但若受阻酚系穩定劑為0.1重量份以下,則可抑制太陽電池封裝材的黃變。
本實施方式的太陽電池封裝材含有磷系穩定劑。若含有磷系穩定劑,則可抑制擠出成形時的有機過氧化物的分解,可獲得外觀良好的片。若含有受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑,則雖
然亦可使所產生的自由基消失而生產外觀良好的片,但於片擠出步驟中消耗穩定劑,有耐熱性、耐候性等長期可靠性降低的傾向。
磷系穩定劑可使用先前公知的化合物,例如可列舉:三(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯、雙[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亞磷酸、四(2,4-二-第三丁基苯基)[1,1-聯苯基]-4,4'-二基雙膦酸酯、及雙(2,4-二-第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯等。其中,較佳為三(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯。
相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的磷系穩定劑的含量較佳為0.005重量份~0.5重量份,更佳為0.01重量份~0.5重量份,特佳為0.02重量份~0.2重量份。若磷系穩定劑的含量為0.005重量份以上,則可抑制擠出成形時的有機過氧化物的分解,可獲得外觀良好的片。另外,耐熱性良好,於例如120℃以上的高溫下的耐熱老化試驗中,有可抑制太陽電池封裝材的黃變的傾向。若磷系穩定劑的含量為0.5重量份以下,則太陽電池封裝材的交聯特性良好,耐熱性、黏接性良好。另外,亦未見因磷系穩定劑的分解所產生的酸所致的影響,亦不產生金屬腐蝕。
再者,亦有於同一分子內具有亞磷酸酯結構與受阻酚結構的穩定劑,但對於如本實施方式的太陽電池封裝材般大量含有有機過氧化物的組成物而言,於擠出成形時抑制有機過氧化物的分解的性能不充分,有生成凝膠而無法獲得外觀良好的片的傾向。
本實施方式的太陽電池封裝材亦可含有有機過氧化物。有機過氧化物是用作矽烷偶合劑與乙烯-α-烯烴共聚物的接枝改質時的自由基起始劑,進而是用作乙烯-α-烯烴共聚物的太陽電池模組的層壓成形時的交聯反應時的自由基起始劑。藉由對乙烯-α-烯烴共聚物進行矽烷偶合劑的接枝改質,可獲得與表面側透明保護構件、背面側保護構件、單元、電極的黏接性良好的太陽電池模組。進而,藉由使乙烯-α-烯烴共聚物進行交聯,可獲得耐熱性、黏接性優異的太陽電池模組。
本實施方式的太陽電池封裝材較佳為如後述般以片狀而使用。經成形為片狀的封裝材於繼而無需進行太陽電池模組的層壓成形時的交聯反應的情形時,亦可未必含有有機過氧化物。即,有機過氧化物是作為將作為原料樹脂的乙烯-α-烯烴共聚物與矽烷偶合劑熔融混練而進行接枝改質時的自由基起始劑而消耗,於成形後的片中亦可不殘留自由基起始劑。
可較佳地使用的有機過氧化物只要可對乙烯-α-烯烴共聚物進行矽烷偶合劑的接枝改質,或使乙烯-α-烯烴共聚物進行交聯,則並無特別限定,就擠出片成形時的生產性與太陽電池模組的層壓成形時的交聯速度的平衡而言,較佳為有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃~170℃。若有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃以上,則擠出片成形時由樹脂組成物所得的太陽電池封裝片中不易產生凝膠,故可抑制擠出機的扭矩(torque)的上升而容易地進行片成形。另外,可抑制因擠出機內產生的凝膠物
而於片的表面產生凹凸的情況,故可防止外觀的降低。另外,於施加電壓時,可防止片內部的龜裂的產生,故可防止絕緣破壞電壓的降低。進而,亦可防止透濕性的降低。另外,可抑制於片表面產生凹凸的情況,故於太陽電池模組的層壓加工時與表面側透明保護構件、單元、電極、背面側保護構件的密接性變良好,黏接性亦提高。若將擠出片成形的擠出溫度降低至90℃以下,則雖可進行成形,但生產性大幅度地降低。若有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為170℃以下,則可抑制太陽電池模組的層壓成形時的交聯速度的降低,故可防止太陽電池模組的生產性的降低。另外,亦可防止太陽電池封裝材的耐熱性、黏接性的降低。
有機過氧化物可使用公知者。一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物的較佳具體例可列舉:過氧化二月桂醯(dilauroyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯(1,1,3,3-tetramethyl butyl peroxy-2-ethyl hexanoate)、過氧化二苯甲醯(dibenzoyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸第三戊酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化異丁酸第三丁酯、第三丁基過氧化馬來酸、1,1-二(第三戊基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三戊基過氧化)環己烷、過氧化異壬酸第三戊酯、過氧化正辛酸第三戊酯、1,1-二(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三丁基過氧化)環己烷、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化苯甲酸第三戊酯、過氧化乙酸第三丁酯、過氧
化異壬酸第三丁酯、2,2-二(第三丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸第三丁酯等。較佳可列舉:過氧化二月桂醯、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化乙酸第三丁酯、過氧化異壬酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三丁酯等。上述有機過氧化物可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。
相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池封裝材中的有機過氧化物的含量較佳為0.1重量份~3重量份,更佳為0.2重量份~3重量份,特佳為0.2重量份~2.5重量份。
若有機過氧化物的含量為0.1重量份以上,則可抑制太陽電池封裝材的交聯程度或交聯速度等交聯特性的降低,使矽烷偶合劑向乙烯系共聚物的主鏈上的接枝反應良好,抑制耐熱性、黏接性的降低。
若有機過氧化物的含量為3.0重量份以下,則於擠出片成形時由樹脂組成物所得的太陽電池封裝片中不產生凝膠,可抑制擠出機的扭矩,片成形變容易。片亦於擠出機內不產生凝膠物,故片的表面並無凹凸,外觀良好。另外,由於並無凝膠,故即便施加電壓亦不會產生由片內部的凝膠物所引起的龜裂,故絕緣破壞電阻良好。另外,透濕性亦良好。進而,由於片表面並無凹凸,故於太陽電池模組的層壓加工時與表面側透明保護構件、單元、電極、背面側保護構件的黏接性亦良好。
本實施方式的太陽電池封裝材較佳為更含有矽烷偶合劑。相
對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的矽烷偶合劑的含量較佳為0.1重量份~5重量份,更佳為0.1重量份~4重量份,特佳為0.1重量份~3重量份。
若矽烷偶合劑的含量為0.1重量份以上,則黏接性提高。另一方面,若矽烷偶合劑的含量為5重量份以下,則可抑制用以使矽烷偶合劑於太陽電池模組的層壓時對乙烯-α-烯烴共聚物進行接枝反應的有機過氧化物的添加量。因此,可抑制利用擠出機以片狀獲得太陽電池封裝材時的凝膠化,結果可抑制擠出機的扭矩,故擠出片的成形變容易。由於擠出機內不產生凝膠物,故片的表面並無凹凸,片的外觀良好。另外,由於並無凝膠,故即便施加電壓亦不會產生由片內部的凝膠物所引起的龜裂,故絕緣破壞電阻良好。另外,透濕性亦良好。
另外,亦有矽烷偶合劑自身引起縮合反應而於太陽電池封裝材中以白色條紋的形式存在,且產品外觀惡化的情形,但若矽烷偶合劑為5重量份以下,則亦可抑制白色條紋的產生。
矽烷偶合劑可使用先前公知者,並無特別限制。具體可使用:乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基
甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。較佳可列舉黏接性良好的3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷。
(紫外線吸收劑)
本實施方式的太陽電池封裝材較佳為更含有紫外線吸收劑。
相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的紫外線吸收劑的含量較佳為0.005重量份~5重量份。若紫外線吸收劑的含量為上述範圍內,則耐候穩定性、交聯特性的平衡優異,故較佳。
紫外線吸收劑具體可使用:2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系;2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑等苯并三唑系;水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯等水楊酸酯系者。
於構成本實施方式的太陽電池封裝材的樹脂組成物中,可於不損及本發明的目的之範圍內,適當含有以上詳述的各成分以外的各種成分。例如可列舉乙烯-α-烯烴共聚物以外的各種聚烯烴、苯乙烯系或乙烯系嵌段共聚物、丙烯系聚合物等。相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池封裝材中的各種成分的含量較佳為0.0001重量份~50重量份,更佳為0.001重量份~40重量份。另外,可適當含有聚烯烴以外的各種樹脂及/或選自各種橡膠、塑化劑、填充劑、顏料、染料、防靜電劑、抗菌劑、防黴劑、阻燃劑、交聯助劑、受阻酚系穩定劑及磷系穩定劑以外的其他耐熱穩定劑及分散劑等中的一種以上的添加劑。
受阻酚系穩定劑及磷系穩定劑以外的其他耐熱穩定劑具體可列舉:3-羥基-5,7-二-第三丁基-呋喃-2-酮與鄰二甲苯的反應產物等內酯系耐熱穩定劑,硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酯、硫代二丙酸二-十三烷基酯、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代丙酸酯)、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并咪唑的鋅鹽、2-巰基甲基苯并咪唑、2-巰基甲基苯并咪唑的鋅鹽、4,4'-硫代雙(6-第三丁基-3-甲基苯酚)、2,6-二-第三丁基-4-(4,6-雙(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基胺基)苯酚等硫系耐熱穩定劑;胺系耐熱穩定劑等。
尤其於含有交聯助劑的情形時,相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施方式的太陽電池封裝材中的交聯助劑的含
量較佳為0.05重量份~5重量份,更佳為0.1重量份~3重量份。若交聯助劑的含量為上述範圍內,則可具有適當的交聯結構,可提高耐熱性、機械物性、黏接性,故較佳。
交聯助劑可使用對烯烴系樹脂通常所使用的先前公知者。此種交聯助劑為於分子內具有兩個以上的雙鍵的化合物。具體可列舉:丙烯酸第三丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸鯨蠟酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯等單丙烯酸酯;甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸鯨蠟酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲氧基乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯等單甲基丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等二丙烯酸酯;1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等二甲基丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;二乙烯基苯、二-異丙烯基苯(di-i-propenyl benzene)等二乙
烯基芳香族化合物;三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯等三聚氰酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;對醌二肟(p-quinone dioxime)、對-對'-二苯甲醯基醌二肟等肟;苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺。
該些交聯助劑中,更佳者為:二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、二乙烯基芳香族化合物;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯等三聚氰酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物:對醌二肟、對-對'-二苯甲醯基醌二肟等肟;苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺。進而,該等中特佳者為異三聚氰酸三烯丙酯,層壓後的太陽電池封裝材的氣泡產生或交聯特性的平衡最優異。
本實施方式的太陽電池封裝材包含以下樹脂組成物的情況為較佳實施方式:相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,受阻酚系穩定劑的含量為0.005重量份~0.1重量份,受阻胺系光穩定劑的含量為0.01重量份~2.0重量份,磷系穩定劑的含量為0.005重量份~0.5重量份的樹脂組成物。另外,於含有有機過氧化物的情形時,本實施方式的太陽電池封裝材包含以下樹脂組成物的情況為較佳實施方式:相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份的樹脂組成物。
進而,本實施方式的太陽電池封裝材包含以下樹脂組成物的情況為特佳實施方式:相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,受阻酚系穩定劑的含量為0.01重量份~0.06重量份,受阻胺系光穩定劑的含量為0.05重量份~1.6重量份,磷系穩定劑的含量為0.02重量份~0.2重量份的樹脂組成物。另外,於含有有機過氧化物的情形時,本實施方式的太陽電池封裝材包含以下樹脂組成物的情況為較佳實施方式:相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,有機過氧化物的含量為0.2重量份~2.5重量份的樹脂組成物。
本實施方式的太陽電池封裝材的耐熱性及對恆溫恆濕的耐性優異,進而與表面側透明保護構件、背面側保護構件、薄膜電極、鋁、太陽電池元件等各種太陽電池構件的黏接性、耐熱性、擠出成形性及交聯特性的平衡以及透明性、柔軟性、外觀、耐候性、體積電阻率、電氣絕緣性、透濕性、電極腐蝕性、製程穩定性的平衡優異。因此,適合用作先前公知的太陽電池模組的太陽電池封裝材。本實施方式的太陽電池封裝材的製造方法可利用通常所用的方法,較佳為藉由利用捏合機(kneader)、班伯里混練機(Banbury mixer)、擠出機等進行熔融摻合來製造。特佳為利用可進行連續生產的擠出機的製造。
太陽電池封裝材的整體形狀為片狀的情況亦為較佳實施方式之一。另外,具有至少一層包含上述樹脂組成物的片、與其他層複合而成的太陽電池封裝材亦可較佳地使用。太陽電池封裝材的層的厚度通常為0.01 mm~2 mm,較佳為0.05 mm~1.5
mm,更佳為0.1 mm~1.2 mm,進而佳為0.2 mm~1 mm,特佳為0.3 mm~0.9 mm,最佳為0.3 mm~0.8 mm。若厚度為該範圍內,則可抑制層壓步驟中的表面側透明保護構件、太陽電池元件、薄膜電極等的破損,且可藉由確保充分的光線透射率而獲得高的光發電量。進而,可進行低溫下的太陽電池模組的層壓成形,故較佳。
太陽電池封裝材片的成形方法並無特別限制,可採用公知的各種成形方法(澆鑄成形、擠出片成形、充氣成形(inflation molding)、射出成形、壓縮成形等)。尤其以下情況為最佳實施方式:將乙烯-α-烯烴共聚物與受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑、磷系穩定劑、視需要的有機過氧化物、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑及其他添加劑例如於聚乙烯袋等袋中藉由人力進行摻合,或使用亨舍爾混合機、滾筒(tumbler)、高速混合機等攪拌混合機進行摻合,將所得的乙烯-α-烯烴共聚物與各種添加劑調配,將調配所得的樹脂組成物於擠出機中投入至擠出片成形的料斗中,一面進行熔融混練一面進行擠出片成形,獲得片狀的太陽電池封裝材。
再者,於利用擠出機對所調配的樹脂組成物進行一次顆粒化,進而藉由擠出成形或壓製成形來進行片化時,通常潛入至水層中、或使用水下切割機(underwater cutter)式的擠出機將股線冷卻,並進行切割而獲得顆粒。因此水分附著,故引起添加劑、特別是矽烷偶合劑的劣化,例如於再次利用擠出機進行片化時,有矽烷偶合劑彼此進行縮合反應而黏接性降低的傾向,故欠佳。
另外,於事前使用擠出機將乙烯-α-烯烴共聚物與除了有機過氧化物或矽烷偶合劑以外的添加劑(受阻酚系穩定劑、磷系穩定劑、受阻胺系光穩定劑、紫外線吸收劑等穩定劑)製成母料(masterbatch)後,摻合有機過氧化物或矽烷偶合劑,再次利用擠出機等來進行片成形的情形時,亦由於受阻酚系穩定劑、磷系穩定劑、受阻胺系光穩定劑、紫外線吸收劑等穩定劑二次經過擠出機,故有穩定劑劣化而耐候性或耐熱性等長期可靠性降低的傾向,因而欠佳。
關於擠出溫度範圍,擠出溫度為100℃~130℃。若將擠出溫度設定為100℃以上,則可提高太陽電池封裝材的生產性。若將擠出溫度設定為130℃以下,則於利用擠出機將樹脂組成物製成片而獲得太陽電池封裝材時不易引起凝膠化。因此,防止擠出機的扭矩的上升,可容易地進行片成形。另外,於片的表面不易產生凹凸,故可防止外觀的降低。另外,於施加電壓時,可抑制片內部的龜裂的產生,故可防止絕緣破壞電壓的降低。進而,亦可抑制透濕性的降低。另外,於片表面不易產生凹凸,故於太陽電池模組的層壓加工時與表面側透明保護構件、單元、電極、背面側保護構件的密接性變良好,黏接性優異。
另外,於乙烯-α-烯烴共聚物的MFR為例如10 g/10 min以下的情形時,亦可使用砑光成形機,一面進行乙烯-α-烯烴共聚物與受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑、磷系穩定劑、視需要的有機過氧化物、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑及其他添加劑的熔
融混練,一面進行砑光成形,獲得片狀的太陽電池封裝材,上述砑光成形機利用經加熱的金屬輥(砑光輥)對熔融樹脂進行軋壓,藉此製作所需厚度的片或膜。砑光成形機可使用公知的各種砑光成形機,可使用混練輥(mixing roll)、三根砑光輥、四根砑光輥。四根砑光輥特別可使用I型、S型、倒L型、Z型、斜Z型等。另外,於掛在砑光輥上之前將乙烯系樹脂組成物預熱至適當的溫度為止亦較佳,例如設置班伯里混練機、捏合機、擠出機等亦為較佳實施方式之一。砑光成形的溫度範圍較佳為將輥溫度通常設定為40℃~100℃。
另外,亦可對太陽電池封裝材的片(或層)的表面實施壓花加工。藉由利用壓花加工來裝飾太陽電池封裝材的片表面,可防止封裝材片彼此、或封裝材片與其他片等的黏連。進而,壓花使太陽電池封裝材(太陽電池封裝材片)的儲藏彈性模量降低,故於將太陽電池封裝材片與太陽電池元件層壓時成為對太陽電池元件等的緩衝(cushion),可防止太陽電池元件的破損。
太陽電池封裝材的片的每單位面積的凹部的合計體積VH、與太陽電池封裝材的片的表觀體積VA之百分比VH/VA×100所表示的空隙率P(%)較佳為10%~50%,更佳為10%~40%,進而佳為15%~40%。再者,太陽電池封裝材的片的表觀體積VA是藉由對單位面積乘以太陽電池封裝材的最大厚度而獲得。若空隙率P為10%以上,則可使太陽電池封裝材的彈性模量充分降低,故可獲得充分的緩衝性。因此,於模組的製造步驟中以二階段來
進行層壓加工(加壓步驟)時,於結晶系太陽電池中可防止矽單元或將矽單元與電極固定的焊料的破損,於薄膜系太陽電池中可防止銀電極的破損。即,若含有包含樹脂組成物的片的太陽電池封裝材的空隙率為10%以上,則即便為對太陽電池封裝材局部施加壓力的情形,被施加了壓力的凸部亦以壓扁的方式變形。因此,於層壓加工時,例如即便對矽單元等局部施加大的壓力,亦可防止矽單元破損。另外,若太陽電池封裝材的空隙率為10%以上,則可確保空氣的通道,故可於層壓加工時良好地脫氣。因此,可防止於太陽電池模組中殘留空氣而外觀惡化、或長期使用時因殘留的空氣中的水分而產生電極的腐蝕的情況。進而,層壓時,流動的樹脂組成物中所產生的空隙變少,故防止滲出至太陽電池模組的各被黏附體的外部而污染層壓機的情況。
另一方面,若空隙率P為80%以下,則可於層壓加工的加壓時良好地脫除空氣,故可防止空氣殘留於太陽電池模組內的情況。因此,防止太陽電池模組的外觀的惡化,長期使用時亦不會因殘留的空氣中的水分而引起電極的腐蝕。另外,由於可於層壓加工的加壓時良好地脫除空氣,故太陽電池封裝材與被黏附體的黏接面積增大,可獲得充分的黏接強度。
空隙率P可藉由如下的計算來求出。實施了壓花加工的太陽電池封裝材的表觀體積VA(mm3)是藉由太陽電池封裝材的最大厚度tmax(mm)與單位面積(例如1 m2=1000 mm×1000 mm=106 mm2)之積,如下述式(12)般算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (12)
另一方面,該單位面積的太陽電池封裝材的實際體積V0(mm3)是藉由將構成太陽電池封裝材的樹脂的比重ρ(g/mm3)及每單位面積(1 m2)的太陽電池封裝材的實際重量W(g)代入至下述式(13)中而算出。
V0(mm3)=W/ρ (13)
太陽電池封裝材的每單位面積的凹部的合計體積VH(mm3)是如下述式(14)所示般藉由自「太陽電池封裝材的表觀體積VA」中減去「實際體積V0」而算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ) (14)
因此,空隙率(%)可如以下般求出。
空隙率P(%)=VH/VA×100=(VA-(W/ρ))/VA×100=1-W/(ρ.VA)×100=1-W/(ρ.tmax.106)×100
空隙率P(%)可藉由上述計算式來求出,亦可藉由對實際的太陽電池封裝材的剖面或實施了壓花加工的面進行顯微鏡拍攝,並進行圖像處理等而求出。
藉由壓花加工而形成的凹部的深度較佳為太陽電池封裝材的最大厚度的20%~95%,更佳為50%~95%,進而佳為65%~95%。有時將凹部的深度D相對於片的最大厚度tmax之百分比稱為凹部的「深度率」。
所謂壓花加工的凹部的深度,表示由壓花加工所得的太陽電池封裝材的凹凸面的凸部的最頂部與凹部的最深部之高低差D。另外,所謂太陽電池封裝材的最大厚度tmax,於對太陽電池封裝材的一個面實施了壓花加工的情形時,表示自一個面的凸部的最頂部起至另一面為止的(太陽電池封裝材厚度方向的)距離,於對太陽電池封裝材的兩個面實施了壓花加工的情形時,表示自一個面的凸部的最頂部起至另一面的凸部的最頂部為止的(太陽電池封裝材厚度方向的)距離。
壓花加工可對太陽電池封裝材的單面實施,亦可對兩面實施。於增大壓花加工的凹部的深度的情形時,較佳為僅形成於太陽電池封裝材的單面上。於僅對太陽電池封裝材的單面實施了壓花加工的情形時,太陽電池封裝材的最大厚度tmax為0.01 mm~2 mm,較佳為0.05 mm~1 mm,更佳為0.1 mm~1 mm,進而佳為0.15 mm~1 mm,進而更佳為0.2 mm~1 mm,進一步佳為0.2 mm~0.9 mm,特佳為0.3 mm~0.9 mm,最佳為0.3 mm~0.8 mm。若太陽電池封裝材的最大厚度tmax在該範圍內,則可抑制層壓步驟中的表面側透明保護構件、太陽電池元件、薄膜電極等的破損,可於相對較低的溫度下進行太陽電池模組的層壓成形,故較佳。另外,太陽電池封裝材可確保充分的光線透射率,使用其的太陽電池模組具有高的光發電量。
進而,該片能以如下形式用作太陽電池封裝材:根據太陽電池模組尺寸而經裁剪的單片形式、或可於即將製作太陽電池
模組之前根據尺寸裁剪的捲形式。作為本實施方式的較佳實施方式的片狀的太陽電池封裝材(太陽電池封裝材片)只要具有至少一層包含太陽電池封裝材的層即可。因此,包含本實施方式的太陽電池封裝材的層的層數可為一層,亦可為兩層以上。就使結構簡單而降低成本的觀點、及儘力減小層間的界面反射而有效利用光的觀點等而言,較佳為一層。
太陽電池封裝材片可僅由包含本實施方式的太陽電池封裝材的層所構成,亦可具有含有太陽電池封裝材的層以外的層(以下亦記作「其他層」)。其他層的例子若以目的來分類,則可列舉用以保護表面或背面的硬塗層、黏接層、抗反射層、阻氣層、防污層等。若以材質來分類,則可列舉包含紫外線硬化性樹脂的層、包含熱硬化性樹脂的層、包含聚烯烴樹脂的層、包含羧酸改質聚烯烴樹脂的層、包含含氟樹脂的層、包含環狀烯烴(共)聚合物的層、包含無機化合物的層等。
包含本實施方式的太陽電池封裝材的層與其他層的位置關係並無特別限制,根據與本發明的目的之關係來適當選擇較佳的層構成。即,其他層可設置於2個以上的包含太陽電池封裝材的層之間,亦可設置於太陽電池封裝材片的最外層,亦可設置於除此以外的部位。另外,可僅於包含太陽電池封裝材的層的單面上設置其他層,亦可於兩面上設置其他層。其他層的層數並無特別限制,可設置任意數量的其他層,亦可不設置其他層。
就使結構簡單而降低成本的觀點、及儘力減少界面反射
而有效利用光的觀點等而言,只要不設置其他層而僅由包含本實施方式的太陽電池封裝材的層來製作太陽電池封裝材片即可。然而,若根據與目的之關係而存在必要或有用的其他層,則只要適當設置此種其他層即可。設置其他層的情形時,包含本實施方式的太陽電池封裝材的層與其他層的積層方法並無特別限制,較佳為使用澆鑄成形機、擠出片成形機、充氣成形機、射出成形機等公知的熔融擠出機進行共擠出而獲得積層體的方法,或於預先成形的一個層上熔融或加熱層壓另一層而獲得積層體的方法。另外,亦可藉由使用適當的黏接劑(例如以馬來酸酐改質聚烯烴樹脂(三井化學公司製造的商品名「阿德瑪(Admer)(註冊商標)」、三菱化學公司製造的商品名「莫迪科(Modic)(註冊商標)」等)、不飽和聚烯烴等低(非)晶性軟質聚合物、乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三元共聚物(住化CDF化學公司製造的商品名「邦迪恩(Bondine)(註冊商標)」等)為代表的丙烯酸系黏接劑,乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物或含有該等的黏接性樹脂組成物等)的乾式層壓法或熱層壓法等來積層。黏接劑可較佳地使用具有120℃~150℃左右的耐熱性者,可例示聚酯系或聚胺基甲酸酯系黏接劑等作為較佳者。另外,為了改良兩層的黏接性,例如亦可使用矽烷系偶合處理、鈦系偶合處理、電暈處理、電漿處理等。
太陽電池模組例如通常可列舉:以太陽電池封裝材片夾持藉由多晶矽等所形成的太陽電池元件而積層,進而以保護片覆蓋
(cover)表背兩面而成的結晶型太陽電池模組。即,典型的太陽電池模組成為太陽電池模組用保護片(表面側透明保護構件)/太陽電池封裝材/太陽電池元件/太陽電池封裝材/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)的構成。然而,作為本實施方式的較佳實施方式之一的太陽電池模組不限定於上述構成,可於不損及本發明的目的之範圍適當省略上述各層的一部分,或適當設置上述以外的層。上述以外的層例如可列舉:黏接層、衝擊吸收層、塗層、抗反射層、背面再反射層及光擴散層等。該些層並無特別限定,可考慮設置各層的目的或特性而設於適當的位置。
圖1為示意性地表示本發明的太陽電池模組的一實施方式的剖面圖。再者,於圖1中,示出結晶矽系的太陽電池模組20的構成的一例。如圖1所示,太陽電池模組20具有藉由內部連結線(interconnector)29加以電性連接的多個結晶矽系的太陽電池元件22、以及夾持該結晶矽系的太陽電池元件22的一對表面側透明保護構件24與背面側保護構件26,於該些保護構件與多個太陽電池元件22之間填充有封裝層28。封裝層28是貼合本實施方式的太陽電池用封裝材後進行加熱壓接而獲得,與形成於太陽電池元件22的受光面及背面上的電極接觸。所謂電極,是指分別形成於太陽電池元件22的受光面及背面上的集電構件,含有後述的集電線、接合(TAB)安裝用母線及背面電極層等。
圖2(A)及圖2(B)為示意性地表示太陽電池元件的
受光面與背面的一構成例的平面圖。於圖2(A)及圖2(B)中,示出太陽電池元件22的受光面22A與背面22B的構成的一例。如圖2(A)所示,於太陽電池元件22的受光面22A上,形成有以線狀而形成有多條的集電線32、以及自集電線32收集電荷並且與內部連結線29(圖1)連接的接合安裝用母線(匯流條(bus bar))34A。另外,如圖2(B)所示,於太陽電池元件22的背面22B上,於整個面上形成有導電層(背面電極)36,於其上形成有自導電層36收集電荷並且與內部連結線29(圖1)連接的接合安裝用母線(匯流條)34B。集電線32的線寬例如為0.1 mm左右;接合安裝用母線34A的線寬例如為2 mm~3 mm左右;接合安裝用母線34B的線寬例如為5 mm~7 mm左右。集電線32、接合安裝用母線34A及接合安裝用母線34B的厚度例如為20 μm~50 μm左右。
集電線32、接合安裝用母線34A及接合安裝用母線34B較佳為含有導電性高的金屬。此種導電性高的金屬的例子中包含金、銀、銅等,就導電性或耐腐蝕性高的方面等而言,較佳為銀或銀化合物、含有銀的合金等。導電層36不僅為導電性高的金屬,就使受光面上接受的光反射而提高太陽電池元件的光電轉換效率的觀點等而言,較佳為含有光反射性高的成分、例如鋁。集電線32、接合安裝用母線34A、接合安裝用母線34B及導電層36是藉由以下方式形成:於太陽電池元件22的受光面22A或背面22B上,藉由例如絲網印刷將含有上述導電性高的金屬的導電材塗料以50 μm的塗膜厚度塗佈後,加以乾燥,視需要於例如600℃~
700℃下煅燒。
表面側透明保護構件24是配置於受光面側,故必須為透明。表面側透明保護構件24的例子中,包含透明玻璃板或透明樹脂膜等。另一方面,背面側保護構件26無需為透明,其材質並無特別限定。背面側保護構件26的例子中包含玻璃基板或塑膠膜等,就耐久性或透明性的觀點而言,可較佳地使用玻璃基板。
太陽電池模組20可利用任意的製造方法而獲得。太陽電池模組20例如可藉由以下步驟獲得:將背面側保護構件26、太陽電池封裝材、多個太陽電池元件22、太陽電池封裝材及表面側透明保護構件24依序積層而獲得積層體的步驟;藉由層壓機等對該積層體進行加壓而貼合,同時視需要進行加熱的步驟;以及於上述步驟後,進一步視需要對積層體進行加熱處理,使上述封裝材硬化的步驟。
太陽電池元件中通常配置有用以取出所產生的電的集電電極。集電電極的例子中包含匯流條電極、指狀電極等。通常,集電電極是採用配置於太陽電池元件的表面與背面兩面上的結構,但若於受光面上配置集電電極,則產生集電電極將光遮蔽故發電效率降低的問題。
另外,為了提高發電效率,可使用無需於受光面上配置集電電極的背面接觸(back contact)型太陽電池元件。於背面接觸型太陽電池元件的一實施方式中,於太陽電池元件的設於受光面的相反側的背面側,交替設置p摻雜區域與n摻雜區域。於背
面接觸型太陽電池元件的其他實施方式中,於設有通孔(through hole)的基板中形成p/n接合,形成表面(受光面)側的摻雜層至通孔內壁及背面側的通孔周邊部為止,於背面側取出受光面的電流。
通常於太陽電池系統中,將上述太陽電池模組串列連接幾台至幾十台,住宅用的小規模者是於50 V~500 V的條件下運用,被稱為大型太陽能發電站(mega-solar)的大規模者是於600 V~1000 V的條件下運用。對於太陽電池模組的外框,為了保持強度等而使用鋁框等,就安全方面的觀點而言,鋁框大多情況下接地(earth)。結果,由於太陽電池發電,而於電阻較封裝材更低的表面側透明保護構件面與太陽電池元件之間產生由發電所致的電壓差。
結果,對於封裝於發電單元與表面側透明保護構件或鋁框之間的太陽電池封裝材,需求高的電氣絕緣性、高電阻等良好的電氣特性。
薄膜矽系的太陽電池模組可為(1)將表面側透明保護構件(玻璃基板)/薄膜太陽電池元件/封裝層/背面側保護構件依序積層而成者;(2)將表面側透明保護構件/封裝層/薄膜太陽電池元件/封裝層/背面側保護構件依序積層而成者等。表面側透明保護構件、背面側保護構件及封裝層與上述「結晶矽系的太陽電池模組」的情形相同。
(1)的實施方式的薄膜太陽電池元件例如依序含有透明電極層/pin型矽層/背面電極層。透明電極層的例子中包含In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)(於In2O3中添加有Sn者)等半導體系氧化物。背面電極層例如含有銀薄膜層。各層是藉由電漿化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法或濺鍍法來形成。封裝層是以與背面電極層(例如銀薄膜層)接觸的方式配置。透明電極層是形成於表面側透明保護構件上,故大多於表面側透明保護構件與透明電極層之間不配置封裝層。
(2)的實施方式的薄膜太陽電池元件例如依序含有透明電極層/pin型矽層/金屬箔、或配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層(例如銀薄膜層)。金屬箔的例子中包含不鏽鋼箔等。耐熱性高分子膜的例子中包含聚醯亞胺膜等。透明電極層及pin型矽層是與上述同樣地藉由CVD法或濺鍍法而形成。即,pin型矽層是形成於金屬箔、或配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層上;進而,透明電極層是形成於pin型矽層上。另外,配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層亦可藉由CVD法或濺鍍法來形成。
於該情形時,封裝層是分別配置於透明電極層與表面側透明保護構件之間、及金屬箔或耐熱性高分子膜與背面側保護構件之間。如此,由太陽電池封裝材所得的封裝層與太陽電池元件的集電線、接合安裝用母線及導電層等的電極接觸。另外,(2)的實施方式的薄膜太陽電池元件的矽層較結晶矽系的太陽電池元
件更薄,故不容易因太陽電池模組製造時的加壓或上述模組動作時來自外部的衝擊而破損。因此,相較於結晶矽系的太陽電池模組中所用者,薄膜太陽電池模組中所用的太陽電池封裝材的柔軟性亦可更低。另一方面,上述薄膜太陽電池元件的電極如上述般為金屬薄膜層,故於因腐蝕而劣化的情形時,發電效率可能會明顯降低。
另外,作為其他太陽電池模組,有於太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組。於太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組可列舉:將結晶矽與非晶矽積層而成的混合型(本徵薄層異質結(Hetero-junction with Intrinsic Thin layer,HIT)型)太陽電池模組、將吸收波長域不同的矽層積層而成的多接合型(堆疊(tandem)型)太陽電池模組、於太陽電池元件的設於受光面的相反側的背面側交替設有p摻雜區域與n摻雜區域的背面接觸型太陽電池模組、將無數個球狀矽粒子(直徑為1 mm左右)與提高聚光能力的直徑為2 mm~3 mm的凹面鏡(兼作電極)組合而成的球狀矽型太陽電池模組等。另外,於太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組亦可列舉場效應型太陽電池模組等,上述場效應型太陽電池模組具有將現有的具有pin接合結構的非晶矽型的p型窗層的作用由「經絕緣的透明電極」替換成「藉由場效應所誘發的反轉層」的結構。另外可列舉:於太陽電池元件中使用單晶的GaAs的GaAs系太陽電池模組;使用包含Cu、In、Ga、Al、Se、S等的被稱為黃銅礦(chalcopyrite)系的I-III-VI族化合物代替矽作為太陽電池元
件的CIS或CIGS系(黃銅礦系)太陽電池模組;使用Cd化合物薄膜作為太陽電池元件的CdTe-CdS系太陽電池、Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池模組等。本實施方式的太陽電池封裝材可用作該些所有的太陽電池模組的太陽電池封裝材。
尤其積層於構成太陽電池模組的光伏打(photovoltaic)元件之下的封裝材層必須具有與積層於光伏打元件的上部的封裝材層、電極、背面保護層的黏接性。另外,為了保持作為光伏打元件的太陽電池元件的背面的平滑性,必須具有熱塑性。進而,為了保護作為光伏打元件的太陽電池元件,耐刮傷(scratch)性、衝擊吸收性等必須優異。
上述封裝材層理想的是具有耐熱性。尤其理想的是於太陽電池模組製造時,構成封裝材層的樹脂組成物不因真空抽吸並進行加熱壓接的層壓法等中的加熱作用、或太陽電池模組等的長期間使用時的太陽光等的熱作用等而變質,或者劣化或分解等。若該樹脂組成物中所含的添加劑等溶出、或生成分解物,則該等作用於太陽電池元件的電動勢(electromotive force)面(元件面),使其功能、性能等劣化。因此,耐熱性作為太陽電池模組的封裝材層所具有的特性而必不可少。
進而,上述封裝材層較佳為防濕性優異。於該情形時,可防止水分自太陽電池模組的背面側透過,可防止太陽電池模組的光伏打元件的腐蝕、劣化。
上述封裝材層與積層於光伏打元件上的填充劑層不
同,未必要具有透明性。本實施方式的太陽電池封裝材具有上述特性,可較佳地用作結晶型太陽電池模組的背面側的太陽電池封裝材、不耐水分滲透的薄膜型太陽電池模組的太陽電池封裝材。
本實施方式的太陽電池模組亦可於不損及本發明的目的之範圍適當具有任意的構件。典型而言,可設置黏接層、衝擊吸收層、塗層、抗反射層、背面再反射層、光擴散層等,但不限定於該等。設置該些層的位置並無特別限定,可考慮設置此種層的目的及此種層的特性而設置於適當的位置。
太陽電池模組中所用的太陽電池模組用表面側透明保護構件並無特別限制,因位於太陽電池模組的最表層,故較佳為具有以耐候性、斥水性、耐污染性、機械強度為代表的用以確保太陽電池模組於室外暴露的長期可靠性的性能。另外,為了有效利用太陽光,較佳為光學損耗小、透明性高的片。
太陽電池模組用表面側透明保護構件的材料可列舉:包含聚酯樹脂、氟樹脂、丙烯酸系樹脂、環狀烯烴(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等的樹脂膜或玻璃基板等。樹脂膜較佳為於透明性、強度、成本等方面優異的聚酯樹脂,尤其是聚對苯二甲酸乙二酯樹脂或耐侯性佳的氟樹脂等。氟樹脂的例子有四氟乙烯-乙烯共聚物(Ethylene-Tetrafluoroethylene,ETFE)、聚氟乙烯樹脂(Poly(Vinyl Fluoride),PVF)、聚偏二氟乙烯樹脂(Poly(Vinylidene Fluoride),PVDF)、聚四氟乙烯樹脂(Poly(Tetrafluoroethylene),
PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Fluoroethylenepropylene,FEP)、聚三氟氯乙烯樹脂(Poly(Chloro-trifluoroethylene),PCTFE)。就耐候性的觀點而言,聚偏二氟乙烯樹脂優異,就耐候性及機械強度並存的方面而言,四氟乙烯-乙烯共聚物優異。另外,為了改良與構成封裝材層等其他層的材料的黏接性,理想的是對表面側透明保護構件進行電暈處理、電漿處理。另外,亦可使用為了提高機械強度而實施了延伸處理的片、例如雙軸延伸的聚丙烯片。
於使用玻璃基板作為太陽電池模組用表面側透明保護構件的情形時,玻璃基板較佳為波長350 nm~1400 nm的光的全光線透射率為80%以上,更佳為90%以上。該玻璃基板通常使用紅外部的吸收少的白板玻璃,但即便為藍板玻璃,只要厚度為3 mm以下,則對太陽電池模組的輸出特性的影響少。另外,為了提高玻璃基板的機械強度,可藉由熱處理來獲得強化玻璃,但亦可使用未經熱處理的浮式板玻璃。另外,亦可於玻璃基板的受光面側上實施抗反射的塗佈以抑制反射。
太陽電池模組中所用的太陽電池模組用背面側保護構件並無特別限制,因位於太陽電池模組的最表層,故與上述表面側透明保護構件同樣地需求耐候性、機械強度等各特性。因此,亦可由與表面側透明保護構件相同的材質來構成太陽電池模組用背面側保護構件。即,亦可將用作表面側透明保護構件的上述各種材料
用作背面側保護構件。尤其可較佳地使用聚酯樹脂及玻璃。另外,背面側保護構件並非是以太陽光的通過為前提,故未必需求表面側透明保護構件所要求的透明性。因此,為了增加太陽電池模組的機械強度,或為了防止由溫度變化引起的應變、翹曲,亦可貼附補強板。補強板例如可較佳地使用鋼板、塑膠板、玻璃纖維強化塑膠(Fiber Reinforced Plastics,FRP)板等。
進而,本實施方式的太陽電池封裝材亦可與太陽電池模組用背面側保護構件一體化。藉由使太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件一體化,可縮短模組的組裝時將太陽電池封裝材及太陽電池模組用背面側保護構件裁剪成模組尺寸的步驟。另外,藉由將分別堆疊(lay-up)太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件的步驟設定為以經一體化的片堆疊的步驟,亦可縮短、省略堆疊步驟。使太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件一體化的情形時,太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件的積層方法並無特別限制。關於積層方法,較佳為使用澆鑄成形機、擠出片成形機、充氣成形機、射出成形機等公知的熔融擠出機進行共擠出而獲得積層體的方法;或於預先成形的一個層上熔融或加熱層壓另一層而獲得積層體的方法。
另外,亦可藉由使用適當的黏接劑(例如馬來酸酐改質聚烯烴樹脂(三井化學公司製造的商品名「阿德瑪(Admer)(註冊商標)」、三菱化學公司製造的商品名「莫迪科(Modic)(註冊
商標)」等)、不飽和聚烯烴等低(非)晶性軟質聚合物、以乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三元共聚物(住化CDF化學公司製造的商品名「邦迪恩(Bondine)(註冊商標)」等)為代表的丙烯酸系黏接劑、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物或含有該等的黏接性樹脂組成物等)的乾式層壓法或熱層壓法等來積層。
黏接劑較佳為具有120℃~150℃左右的耐熱性者,具體而言,較佳為聚酯系或聚胺基甲酸酯系黏接劑等。另外,為了提高兩個層的黏接性,亦可對至少一個層實施例如矽烷系偶合處理、鈦系偶合處理、電暈處理、電漿處理等。
太陽電池模組中所用的太陽電池元件只要可利用半導體的光伏打效應來發電,則並無特別限制。太陽電池元件例如可使用矽(單晶系、多晶系、非晶(amorphous)系)太陽電池、化合物半導體(III-III族、II-VI族、其他)太陽電池、濕式太陽電池、有機半導體太陽電池等。該等中,就發電性能與成本的平衡等觀點而言,較佳為多晶矽太陽電池。
眾所皆知矽太陽電池元件、化合物半導體太陽電池元件均具有作為太陽電池元件的優異特性,但容易因來自外部的應力、衝擊等而破損。本實施方式的太陽電池封裝材由於柔軟性優異,故吸收對太陽電池元件的應力、衝擊等,防止太陽電池元件的破損的效果大。因此,於本實施方式的太陽電池模組中,理想的是包含本實施方式的太陽電池封裝材的層與太陽電池元件直接
接合。另外,若太陽電池封裝材具有熱塑性,則即便一旦製作太陽電池模組後,亦可相對較容易地取出太陽電池元件,故回收再利用(recycle)性優異。構成本實施方式的太陽電池封裝材的乙烯系樹脂組成物由於具有熱塑性,故太陽電池封裝材整體亦具有熱塑性,就回收再利用性的觀點而言亦較佳。
太陽電池模組中所用的電極的構成及材料並無特別限定,其具體例中,具有透明導電膜與金屬膜的積層結構。透明導電膜包含SnO2、ITO、ZnO等。金屬膜包含銀、金、銅、錫、鋁、鎘、鋅、汞、鉻、鉬、鎢、鎳、釩等金屬。該些金屬膜可單獨使用,亦能以複合化而成的合金的形式使用。透明導電膜與金屬膜是藉由CVD、濺鍍、蒸鍍等方法來形成。
本實施方式的太陽電池模組的製造方法的特徵在於包括:(i)將表面側透明保護構件、本實施方式的太陽電池封裝材、太陽電池元件(單元)、太陽電池封裝材及背面側保護構件依序積層而形成積層體的步驟;以及(ii)對所得的積層體進行加壓及加熱而一體化的步驟。
於步驟(i)中,較佳為將太陽電池封裝材的形成有凹凸形狀(壓花形狀)的面以成為太陽電池元件側的方式配置。
於步驟(ii)中,依據常法使用真空層壓機或熱壓製對步驟(i)中所得的積層體進行加熱及加壓而一體化(封裝)。於封
裝中,本實施方式的太陽電池封裝材由於緩衝性高,故可防止太陽電池元件的損傷。另外,由於脫氣性良好,故亦無空氣的捲入,能以較佳的良率來製造高品質的產品。
於製造太陽電池模組時,使構成太陽電池封裝材的乙烯-α-烯烴系樹脂組成物交聯硬化。該交聯步驟可與步驟(ii)同時進行,亦可於步驟(ii)之後進行。
於在步驟(ii)之後進行交聯步驟的情形時,於步驟(ii)中,於溫度為125℃~160℃、真空壓為10 Torr以下的條件下進行3分鐘~6分鐘真空加熱;繼而,進行1分鐘~15分鐘左右的大氣壓的加壓,使上述積層體一體化。步驟(ii)後進行的交聯步驟可藉由通常的方法來進行,例如可使用隧道(tunnel)式的連續式交聯爐,亦可使用塔板(tray)式的批次式交聯爐。另外,交聯條件通常為130℃~155℃、20分鐘~60分鐘左右。
另一方面,於與步驟(ii)同時進行交聯步驟的情形時,除了將步驟(ii)中的加熱溫度設定為145℃~170℃、大氣壓的加壓時間設定為6分鐘~30分鐘以外,可與於步驟(ii)之後進行交聯步驟的情形時同樣地進行。本實施方式的太陽電池封裝材含有特定的有機過氧化物,由此具有優異的交聯特性,於步驟(ii)中無需經過二階段的黏接步驟,可於高溫度下於短時間內完成,亦可省略於步驟(ii)之後進行的交聯步驟,可格外地改良模組的生產性。
總而言之,本實施方式的太陽電池模組的製造只要於交
聯劑實質上不分解、且本實施方式的太陽電池封裝材熔融般的溫度下,於太陽電池元件或保護材上暫且黏接太陽電池封裝材,繼而升溫而進行充分的黏接及封裝材的交聯即可。只要選擇可滿足各條件的添加劑配方即可,例如只要選擇上述交聯劑及上述交聯助劑等的種類及含浸量即可。
另外,上述交聯較佳為進行至交聯後的乙烯-α-烯烴共聚物的凝膠分率達到50%~95%的程度為止。凝膠分率更佳為50%~90%,進而佳為60%~90%,最佳為65%~90%。凝膠分率的算出可利用下述方法來進行。例如自太陽電池模組中採取封裝材片的樣品1 g,進行10小時的沸騰甲苯中的索司勒萃取(Soxhlet extract)。利用30網目的不鏽鋼篩網將萃取液過濾,將篩網於110℃下進行8小時減壓乾燥。對殘存於篩網上的殘存物測定重量,將篩網上殘存的殘存物的重量相對於處理前的樣品量(1 g)之比(%)作為凝膠分率。
若上述凝膠分率為上述下限值以上,則太陽電池封裝材的耐熱性變良好,例如可抑制85℃×85%RH下的恆溫恆濕試驗、黑色面板(black panel)溫度83℃下的高強度氙氣照射試驗、-40℃~90℃下的熱循環試驗、耐熱試驗中的黏接性的降低。另一方面,若凝膠分率為上述上限值以下,則成為具有高的柔軟性的太陽電池封裝材,-40℃~90℃下的熱循環試驗中的溫度追隨性提高,故可防止剝離的產生。
本實施方式的太陽電池模組的生產性、發電效率、壽命等優異。因此,使用此種太陽電池模組的發電設備的成本、發電效率、壽命等優異,於實用上具有高的價值。上述發電設備適於無論室外、室內的長期間使用,即適於設置於房屋的屋頂上,適於用作帳篷(camp)等戶外(outdoor)的移動電源、用作汽車電池的輔助電源等。
以下,根據實施例對本發明加以具體說明,但本發明不限定於該些實施例。
利用玻璃過濾器(G2)將使試樣0.35 g於六氯丁二烯2.0 ml中加熱溶解所得的溶液過濾後,添加氘化苯0.5 ml,裝入至內徑為10 mm的核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)管中。使用日本電子公司製造的JNM GX-400型NMR測定裝置,於120℃下進行13C-NMR測定。累計次數是設定為8000次以上。根據所得的13C-NMR光譜來確定共聚物中的乙烯單元的含有比例及α-烯烴單元的含有比例。
依據ASTM D1238於190℃、2.16 kg荷重的條件下測定乙烯-α-烯烴共聚物的MFR。
依據ASTM D1505來測定乙烯-α-烯烴共聚物的密度。
將乙烯-α-烯烴共聚物於190℃下加熱4分鐘,以10 MPa加壓後,以10 MPa加壓冷卻5分鐘至常溫為止,獲得3 mm厚的片。使用所得的片,依據ASTM D2240來測定乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度。
使用在波長350 nm~800 nm的範圍內不具有吸收域的白板玻璃,於該白板玻璃上積層厚度為500 μm的片樣品,於150℃下使用層壓裝置(NPC公司製造,LM-110X160S)於真空下層壓3分鐘,於加壓下層壓15分鐘,製作白板玻璃板/片樣品的積層體。將所得的積層體樣品放入至130℃的烘箱內,實施500小時的耐熱試驗。評價是測定試驗前後的樣品的由日立製作所公司製造的分光光度計(商品名「U-3010」)所得的黃度指數(Yellowness index,YI),求出試驗前後的△YI。再者,評價是如下般進行。
○:△YI為15以下
△:△YI超過15且為25以下
×:△YI超過25
於在波長350 nm~800 nm的範圍內不具有吸收域的白板玻璃板之間夾持片樣品,對其於與製作上述耐熱試驗用樣品時的條件相同的條件下進行處理,獲得積層體。對於所得的積層體,依
據JIS C8917,利用日本須賀試驗機(Suga Tester)公司製造的商品名「XL75」特殊樣式,於試驗槽內溫度85℃、濕度85%的條件下進行400小時的積層體的促進試驗。
對於所得的促進試驗樣品,使用在日立製作所公司製造的分光光度計(商品名「U-3010」)上安裝φ150 mm的積分球所得者,測定350 nm~800 nm的波長域內的上述積層體中的片樣品的分光全光線透射率。而且,對測定結果乘以標準光D65及標準視感效率V(λ),算出可見光的全光線透射率(Tvis)。
對所得的積層體的450 nm下的試驗前後的透射率之差進行評價。
○:透射率之差為5%以下
△:透射率之差超過5%且為10%以下
×:透射率之差超過10%
於中央部濺鍍有銀的藍板強化玻璃板與於波長350 nm~800 nm的範圍內不具有吸收域的白板玻璃板之間夾持片樣品,對其於與製作上述耐熱試驗用樣品時的條件相同的條件下進行處理,獲得積層體。對於所得的積層體,依據JIS C8917,利用日本須賀試驗機公司製造的商品名「XL75」特殊樣式,於試驗槽內溫度85℃、濕度85%的條件下進行2000小時的積層體的促進試驗。自所得的促進試驗樣品的白板玻璃側照射發光二極體(Light Emitting Diode,LED)燈,自藍板玻璃側目測觀察薄膜電極的狀態。於有
電極腐蝕者中觀測到斑點狀的腐蝕。
於具備攪拌翼的內容積50 L的連續聚合器的一個供給口中,以8.0 mmol/hr的比例供給作為輔觸媒的甲基鋁氧烷的甲苯溶液,以0.025 mmol/hr的比例供給作為主觸媒的雙(1,3-二甲基環戊二烯基)二氯化鋯的己烷漿料,以0.5 mmol/hr的比例供給三異丁基鋁的己烷溶液,以觸媒溶液與用作聚合溶劑的經脫水純化的正己烷合計成為20 L/hr的方式連續供給經脫水純化的正己烷。同時,於聚合器的其他供給口中,以3 kg/hr的比例連續供給乙烯,以15 kg/hr的比例連續供給1-丁烯,以5 NL/hr的比例連續供給氫,於聚合溫度為90℃、總壓為3 MPaG、滯留時間為1.0小時的條件下進行連續溶液聚合。聚合器中生成的乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液是經由設於聚合器的底部的排出口而連續排出,以乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液成為150℃~190℃的方式,導入至套管(jacket)部經3 kg/cm2~25 kg/cm2的蒸氣加熱的連結管中。再者,於即將到達連結管之前,附設有注入作為觸媒失活劑的甲醇的供給口,以約0.75 L/hr的速度注入甲醇,使其與乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液合流。於附有蒸氣套的連結管內經保溫於約190℃的乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液是以維持約4.3 MPaG的方式,藉由設於連結管終端部的壓力控制閥的開度的調整而被連續地輸送至瞬間蒸發
槽(flash tank)中。再者,於向瞬間蒸發槽內的移送中,以瞬間蒸發槽內的壓力維持約0.1 MPaG、瞬間蒸發槽內的蒸氣部的溫度維持約180℃的方式來進行溶液溫度與壓力調整閥開度設定。其後,於將模頭溫度設定為180℃的單軸擠出機中通過,利用水槽將股線冷卻,利用顆粒切割機將股線切斷,以顆粒的形式獲得乙烯-α-烯烴共聚物。產量為2.2 kg/hr。將物性示於表1中。
以0.012 mmol/hr的比例供給作為主觸媒的[二甲基(第三丁基醯胺基)(四甲基-η5-環戊二烯基)矽烷]二氯化鈦的己烷溶液,以0.05 mmol/hr的比例供給作為輔觸媒的三苯基碳鎓(四-五氟苯基)硼酸鹽的甲苯溶液,以0.4 mmol/hr的比例供給三異丁基鋁的己烷溶液,並且以5 kg/hr的比例供給1-丁烯,以100 NL/hr的比例供給氫,除此以外,與上述合成例1同樣地獲得乙烯-α-烯烴共聚物。產量為1.3 kg/hr。將物性示於表1中。
以0.003 mmol/hr的比例供給作為主觸媒的雙(對甲苯基)亞甲基(環戊二烯基)(1,1,4,4,7,7,10,10-八甲基-1,2,3,4,7,8,9,10-八氫二苯并(b,h)-茀基)二氯化鋯(bis(p-tolyl)methylene(cyclopentadienyl)(1,1,4,4,7,7,10,10-octamet hyl-1,2,3,4,7,8,9,10-octahydrodibenz(b,h)-fluorenyl)zirconium dichloride)的己烷溶液,以3.0 mmol/hr的比例供給作為輔觸媒的甲基鋁氧烷的甲苯溶液,以0.6 mmol/hr的比例供給三異丁基鋁的
己烷溶液;以4.3 kg/hr的比例供給乙烯;以6.4 kg/hr的比例供給1-辛烯代替1-丁烯;以1-辛烯、觸媒溶液與用作聚合溶劑的經脫水純化的正己烷合計成為20 L/hr的方式連續供給經脫水純化的正己烷;以40 NL/hr的比例供給氫;及將聚合溫度設定為130℃,除此以外,與合成例1同樣地獲得乙烯-α-烯烴共聚物。產量為4.3 kg/hr。將物性示於表1中。
相對於合成例1的乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,調配作為矽烷偶合劑的3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.5重量份、作為有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為166℃的過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯1.0重量份、作為交聯助劑的異三聚氰酸三烯丙酯1.2重量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮
0.4重量份、作為受阻胺系光穩定劑的癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯0.2重量份、作為受阻酚系穩定劑的3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯0.02重量份、作為磷系穩定劑的三(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯0.07重量份。
於熱塑膠(thermo plastic)公司製造的單軸擠出機(螺桿徑20 mmφ、L/D=28)上安裝衣架式T型模頭(唇緣(lip)形狀:270 mm×0.8 mm),於模頭溫度為100℃的條件下,以30℃的輥溫度、1.0 m/min的捲取速度於冷卻輥上使用壓花輥進行成形,獲得最大厚度為500 μm的壓花片(太陽電池封裝材片)。所得的片的空隙率為28%。將所得的片的各種評價結果示於表2中。
除了設定為表2所示的配方以外,與上述實施例1同樣地獲得壓花片(太陽電池封裝材片)。所得的片的空隙率全部為28%。將所得的片的各種評價結果示於表2中。
除了設定為表2所示的配方以外,與上述實施例1同樣地獲得壓花片(太陽電池封裝材片)。所得的片的空隙率全部為28%。將所得的片的各種評價結果示於表2中。
代替實施例1的受阻酚系穩定劑及磷系穩定劑,而使用作為於同一分子內具有亞磷酸酯結構與受阻酚結構的穩定劑的6-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基)丙氧基]-2,4,8,10-四-第三丁基二
苯并[d,t][1,3,2]-二氧雜磷雜庚英(6-[3-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methyl)propoxy]-2,4,8,10-tetra-t-butyl dibenz[d,t][1,3,2]-dioxaphosphepin),且設定為表2所示的配方,除此以外,與實施例1同樣地獲得壓花片(太陽電池封裝材片)。所得的片的空隙率全部為28%。然而,所得的片中每1 m2可見3點左右的凝膠,並非片外觀良好者。將所得的片的各種評價結果示於表2中。
[表2]
本申請案主張以2012年2月14日提出的日本專利申請案2012-029619號為基礎的優先權,將其揭示的所有內容併入至本文中。
Claims (11)
- 一種太陽電池封裝材,其含有乙烯-α-烯烴共聚物、受阻胺系光穩定劑、受阻酚系穩定劑、磷系穩定劑以及有機過氧化物,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述受阻酚系穩定劑的含量為0.005重量份~0.1重量份,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述磷系穩定劑的含量為0.005重量份~0.5重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述受阻胺系光穩定劑的含量為0.01重量份~2.0重量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其中上述有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃~170℃;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4):a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%;a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定 的熔融流率(MFR)為0.1g/10min~50g/10min;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;以及a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
- 如申請專利範圍第4項所述的太陽電池封裝材,其中依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的MFR為10g/10min~50g/10min。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,更含有矽烷偶合劑;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述矽烷偶合劑的含量為0.1重量份~5重量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,更含有紫外線吸收劑;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述紫外線吸收劑的含量為0.005重量份~5重量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,更含有交聯助劑;並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述交聯助劑的含量為0.05重量份~5重量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其是將上述乙烯-α-烯烴共聚物、上述受阻胺系光穩定劑、上述受阻酚系穩定劑、上述磷系穩定劑以及上述有機過氧化物熔融混練 後,以片狀擠出成形而獲得。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其為片狀。
- 一種太陽電池模組,其具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的太陽電池封裝材交聯而形成,將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間。
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