WO2010093005A1 - 太陽電池用封止膜及びこの封止膜を用いた太陽電池 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell sealing film mainly composed of an ethylene-vinyl acetate copolymer and a solar cell using this sealing film, and more particularly to a solar cell sealing film excellent in transparency and power generation efficiency, and It relates to solar cells.
- a solar cell generally includes an EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) film between a light-receiving surface side transparent protective member 1 made of a glass substrate or the like and a back surface side protective member (back cover) 2.
- EVA ethylene vinyl acetate copolymer
- a plurality of silicon power generation element solar cell cells 4 are sealed through the light-receiving surface side sealing film 3A and the back surface side sealing film 3B.
- Such a solar cell is formed by laminating the light-receiving surface side transparent protective member 1, the light-receiving surface side sealing film 3A, the solar cell 4, the back surface side sealing film 3B, and the back surface side protective member 2 in this order, And EVA is crosslinked and cured to be bonded and integrated.
- the sealing film used in the solar cell has as high transparency as possible, does not absorb or reflect incident sunlight, and transmits most of sunlight. Since it is preferable, an EVA film which is colorless and transparent and excellent in water resistance is usually used as a sealing film in a solar cell.
- EVA film contains vinyl acetate as a constituent component, it tends to be hydrolyzed with time due to permeation of moisture or water at high temperatures, so that acetic acid tends to be generated. It is thought that it is brought into contact with internal conductors and electrodes to promote the generation of rust. For this reason, in order to prevent the occurrence of rusting inside the solar cell to a higher level, it is most effective to prevent contact between acetic acid and the conductive wire and the electrode inside the solar cell.
- Patent Document 2 discloses an EVA film containing 0.5% by mass or less of an acid acceptor having an average particle diameter of 5 ⁇ m or less as a transparent film used for a sealing film of a solar cell or the like. According to the EVA film containing an acid acceptor, it is possible to suppress the generation of acetic acid from the film and improve the durability of the solar cell.
- an object of the present invention is to provide a solar cell sealing film that suppresses the occurrence of rusting of conductive wires and electrodes and is excellent in the transparency and power generation efficiency of solar cells.
- an object of the present invention is to provide a solar cell excellent in transparency and power generation efficiency.
- a solar cell encapsulating film comprising an ethylene vinyl acetate copolymer, a crosslinking agent and an adsorbent, and inorganic fine particles having a refractive index of 1.54 or less as an adsorbent, 100 parts by mass of ethylene vinyl acetate copolymer It can be achieved by a sealing film for solar cells characterized by containing 0.1 to 1.5 parts by mass with respect to the amount.
- the refractive index of the inorganic fine particles is in the range of 1.45 to 1.54. A decrease in transparency of the EVA film can be suppressed.
- the pH of the inorganic fine particles is 9.0 or more. It is easy to capture the acetic acid generated.
- the inorganic fine particles are fine particles of a composite metal compound containing at least two metals having different positive charge valences. The two metals of the composite metal compound are preferably Mg and Al, and the molar ratio of Mg to Al is preferably in the range of 2 to 3. While having a favorable adsorption effect, it is possible to suppress a decrease in the transparency of the EVA film.
- the inorganic fine particles are natural or synthetic hydrotalcite. While having a favorable adsorption effect, it is possible to suppress a decrease in the transparency of the EVA film.
- Hydrotalcite has the following formula:
- the adsorbent is contained in an amount of 0.1 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate copolymer.
- the content of vinyl acetate in the ethylene vinyl acetate copolymer is 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate copolymer.
- the crosslinking agent is contained in an amount of 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene / vinyl acetate copolymer.
- the present invention is also a solar cell using the solar cell sealing film of the present invention.
- the sealing film for solar cell of the present invention is a sealing film mainly composed of ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), and has a predetermined content of inorganic fine particles having a refractive index of 1.54 or less as an adsorbent.
- EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
- a solar cell using such a sealing film can suppress a decrease in transparency even with respect to a sealing film containing inorganic fine particles (for example, a general acid acceptor) having a refractive index exceeding 1.54. Also, a decrease in power generation efficiency can be suppressed.
- carboxylic acid such as acetic acid due to hydrolysis of the sealing film at high temperature and high humidity can be adsorbed, generation of rust on electrodes and conductors can be suppressed. For this reason, the solar cell by which the fall of the power generation efficiency at the time of long-term use was suppressed can be provided.
- a sectional view of a general solar cell is shown.
- the solar cell sealing film of the present invention contains ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) as a main component and a specific adsorbent.
- EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
- the sealing film for solar cells of this invention is used as sealing film 3A, 3B shown in FIG. 1 mentioned above.
- the sealing film preferably has high transparency (low haze) so that a large amount of incident light is incident on the solar cell, and is particularly high for the light-receiving surface side sealing film disposed on the light-receiving surface side. It is required to have transparency. Therefore, in order to suppress the decrease in the transparency of the sealing film, in the present invention, the refractive index as an adsorbent in the sealing film is 1.54 or less (preferably in the range of 1.45 to 1.54). ) Inorganic fine particles. By using an adsorbent having such a refractive index, it is possible to suppress a decrease in transparency (because it is close to the refractive index of the EVA used).
- the solar cell sealing film of the present invention suppresses the occurrence of rust on the conductors and electrodes, and is also excellent in the transparency and power generation efficiency of the solar cell, and has good characteristics over a long period of time. It can be maintained in a stable state.
- the adsorbent of the present invention is inorganic fine particles having a refractive index of 1.54 or less (preferably in the range of 1.45 to 1.54).
- the inorganic fine particles generally have a function of adsorbing and absorbing an acid such as acetic acid.
- the inorganic fine particles preferably have a pH of 9.0 or more (especially 9.0 to 10), and thereby easily adsorb acetic acid generated in the solar cell.
- Such inorganic fine particles are generally fine particles of a composite metal compound containing at least two kinds of metals having different positive charge valences.
- Two metals of the composite metal compound are Mg and Al.
- the molar ratio of Mg to Al is in the range of 2-3.
- Natural hydrotalcite has the following general formula (I):
- M 1 represents Mg 2+ , Fe 2+ , Ca 2+ , Ni 2+ , Co 2+ or Cu 2+
- M 2 represents Al 3+ , Fe 3+ or Mn. 3+
- X represents a number in the range of 2 to 5
- n is 0 or more.
- Natural hydrotalcite has a layered structure, and can incorporate anions (eg, carboxylate ions) between layers. It is preferable that M 1 represents Mg 2+ and M 2 is Al 3+ .
- the molar ratio of Mg to Al is preferably in the range of 2 to 3.
- Synthetic hydrotalcite has the following general formula (II):
- M 1 represents Mg 2+ , Fe 2+ , Ca 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Cu 2+
- M 2 represents Al 3+ , Fe 3+ , Mn 3+
- Y represents a number in the range from 4 to 7
- Z represents a number in the range from 2 to 3
- m is a number from 10 to 18, and n is 0 or more.
- Synthetic hydrotalcite also has a layered structure and can incorporate anions (eg, carboxylate ions) between layers. It is preferable that M 1 represents Mg 2+ and M 2 is Al 3+ .
- the molar ratio of Mg to Al is preferably in the range of 2 to 3.
- the hydrotalcite represented by these is preferable.
- the former is useful because of its low haze.
- adsorbents such as metal oxides, metal hydroxides, metal carbonates, or composite metal hydroxides may be added as a secondary agent. You may use it next.
- Group metal oxides, basic carbonates, basic carboxylates, basic phosphites, basic sulfites Salts like; zinc oxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide, iron hydroxide; and the like can be given; aluminum hydroxide gel compound.
- the content of the adsorbent (inorganic fine particles) of the present invention in the sealing film of the present invention is 0.1 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate copolymer contained in the sealing film. is there.
- the content of the inorganic fine particles is preferably 0.2 to 1.0 part by mass, more preferably 0.3 to 0.7 part by mass, with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate copolymer. If the content of the adsorbent exceeds 1.5 parts by mass, the transparency of the sealing film may decrease, and if it is less than 0.1 parts by mass, sufficient acid adsorption characteristics by the adsorbent may not be obtained. There is.
- the sealing film of the present invention contains an ethylene vinyl acetate copolymer, but if necessary, in addition to the ethylene vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal, polyvinyl butyral (PVB resin), and modified PVB.
- a vinyl chloride resin may be used as a secondary agent.
- the content of vinyl acetate in the ethylene vinyl acetate copolymer is preferably in the range of 5 to 50 parts by mass, particularly 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate copolymer. . If the vinyl acetate content is less than 5 parts by mass, the transparency of the resin film obtained when crosslinked and cured at high temperatures may not be sufficient, and if it exceeds 50 parts by mass, acetic acid or the like may be easily generated. There is.
- the thickness of the sealing film is not particularly limited and is generally in the range of 50 ⁇ m to 2 mm.
- the sealing film generally contains a crosslinking agent in addition to the adsorbent and the ethylene vinyl acetate copolymer.
- a crosslinking agent an organic peroxide or a photopolymerization initiator is preferably used.
- an organic peroxide because an intermediate film having improved temperature dependency of adhesive strength, transparency, moisture resistance, and penetration resistance can be obtained.
- Any organic peroxide may be used as long as it decomposes at a temperature of 100 ° C. or higher and generates radicals.
- the organic peroxide is generally selected in consideration of the film formation temperature, the adjustment conditions of the composition, the curing temperature, the heat resistance of the adherend, and the storage stability. In particular, those having a decomposition temperature of 70 hours or more with a half-life of 10 hours are preferred.
- Organic peroxides include, for example, benzoyl peroxide curing agents, tert-hexyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, 3,5,5-trimethyl from the viewpoint of resin processing temperature and storage stability.
- Dialkyl peroxides such as 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane are preferred because they produce less decomposition gas at the crosslinking temperature.
- the content of the organic peroxide is preferably 0.1 to 2 parts by mass, more preferably 0.2 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate resin. Is preferred. If the content of the organic peroxide is small, the transparency of the resulting sealing film may be lowered, and if it is increased, the compatibility with the copolymer may be deteriorated.
- photopolymerization initiator any known photopolymerization initiator can be used, but a photopolymerization initiator having good storage stability after blending is desirable.
- photopolymerization initiators include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl).
- Acetophenones such as -2-morpholinopropane-1, benzoins such as benzyldimethylketal, benzophenones such as benzophenone, 4-phenylbenzophenone and hydroxybenzophenone, thioxanthones such as isopropylthioxanthone and 2-4-diethylthioxanthone, As other special ones, methylphenylglyoxylate can be used. Particularly preferably, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropane-1, Examples include benzophenone.
- photopolymerization initiators may contain one or more known photopolymerization accelerators such as benzoic acid-based or tertiary amine-based compounds such as 4-dimethylaminobenzoic acid, if necessary. Can be mixed and used. Moreover, it can be used individually by 1 type of only a photoinitiator, or 2 or more types of mixture.
- the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.5 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene vinyl acetate resin.
- the sealing film of the present invention improves or adjusts various physical properties of the film (optical properties such as mechanical strength, adhesiveness and transparency, heat resistance, light resistance, crosslinking speed, etc.), especially improvement of mechanical strength. Therefore, various additives such as a crosslinking aid such as a plasticizer, an adhesion improver, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound, and / or an epoxy group-containing compound may be further included as necessary.
- a crosslinking aid such as a plasticizer, an adhesion improver, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound, and / or an epoxy group-containing compound may be further included as necessary.
- the plasticizer is not particularly limited, but polybasic acid esters and polyhydric alcohol esters are generally used. Examples thereof include dioctyl phthalate, dihexyl adipate, triethylene glycol-di-2-ethylbutyrate, butyl sebacate, tetraethylene glycol diheptanoate, and triethylene glycol dipelargonate.
- One type of plasticizer may be used, or two or more types may be used in combination.
- the content of the plasticizer is preferably in the range of 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of EVA.
- a silane coupling agent can be used as the adhesion improver.
- ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane; vinyltrichlorosilane; vinyltriethoxysilane; vinyl-tris- ( ⁇ -methoxyethoxy) silane; ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane; ⁇ - (3,4-ethoxycyclohexyl) ethyl Trimethoxysilane; ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane; vinyltriacetoxysilane; ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane; ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane; N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxy A silane etc. can be mentioned.
- These silane coupling agents are used in an amount of 5 parts by mass or less, preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass
- the acryloxy group-containing compound and the methacryloxy group-containing compound are generally acrylic acid or methacrylic acid derivatives, and examples thereof include acrylic acid or methacrylic acid esters and amides.
- ester residues include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, dodecyl, stearyl, lauryl, cyclohexyl group, tetrahydrofurfuryl group, aminoethyl group, 2-hydroxyethyl group, 3-hydroxypropyl group And 3-chloro-2-hydroxypropyl group.
- Examples of amides include diacetone acrylamide.
- polyhydric alcohols such as ethylene glycol, triethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol, trimethylolpropane, and pentaerythritol, and esters of acrylic acid or methacrylic acid can also be used.
- epoxy-containing compound examples include triglycidyl tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, Mention may be made of phenol (ethyleneoxy) 5 glycidyl ether, pt-butylphenyl glycidyl ether, adipic acid diglycidyl ester, phthalic acid diglycidyl ester, glycidyl methacrylate and butyl glycidyl ether.
- the acryloxy group-containing compound, the methacryloxy group-containing compound or the epoxy group-containing compound is generally contained in an amount of 0.5 to 5.0 parts by mass, particularly 1.0 to 4.0 parts by mass, respectively, per 100 parts by mass of EVA. It is preferable.
- crosslinking aid other than the acryloxy group-containing compound
- known triaryl cyanurate trifunctional crosslinking aid such as triallyl isocyanurate, (meth) acrylic ester (eg, NK ester) And the like, and the like.
- trifunctional crosslinking aid such as triallyl isocyanurate, (meth) acrylic ester (eg, NK ester) And the like, and the like.
- These crosslinking aids are generally used in an amount of 10 parts by mass or less, preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EVA.
- the solar cell sealing film of the present invention may contain an ultraviolet absorber, a light stabilizer and an anti-aging agent.
- the ultraviolet absorber is not particularly limited, but 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-dodecyloxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4-methoxy Preferred examples include benzophenone ultraviolet absorbers such as benzophenone and 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone.
- the blending amount of the benzophenone ultraviolet absorber is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EVA.
- a light stabilizer called a hindered amine type is preferably used.
- LA-52, LA-57, LA-62, LA-63LA-63p, LA-67, LA-68 all ADEKA
- UV-3034 manufactured by BF Goodrich
- the light stabilizer may be used alone or in combination of two or more, and the blending amount is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EVA.
- antioxidants examples include hindered phenol antioxidants such as N, N′-hexane-1,6-diylbis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionamide], Examples thereof include phosphorus heat stabilizers, lactone heat stabilizers, vitamin E heat stabilizers, and sulfur heat stabilizers.
- the sealing film of the present invention is obtained by forming a film according to a known method using a resin composition containing an ethylene vinyl acetate copolymer, an adsorbent, a crosslinking agent, and other additives as required. It is done.
- a method of forming a film by heating and rolling the resin composition using extrusion molding or the like can be used. Heating is preferably performed to such an extent that the crosslinking agent does not decompose, and is generally in the range of 50 to 90 ° C.
- the structure of the solar cell of the present invention is not particularly limited as long as the above-described solar cell sealing film of the present invention is used.
- a structure in which the solar cell is sealed by interposing the solar cell sealing film of the present invention between the light-receiving surface side transparent protective member and the back surface side protective member so as to be bridged and integrated. It is done.
- the solar cell sealing film according to the present invention is used as a sealing film disposed on the light receiving surface side and / or the back surface side of the solar cell in the solar battery.
- the “back surface side” means a surface opposite to the light receiving surface of the solar cell.
- the light-receiving surface side sealing film 3A and the back surface side sealing film 3B are cross-linked by crosslinking the ethylene vinyl acetate copolymer contained in the light receiving surface side sealing film 3A and the back surface side sealing film 3B.
- the solar cell 4 can be sealed by integrating the light receiving surface side transparent protective member 1, the back surface side transparent member 2, and the solar cell 4.
- the solar cell sealing film of the present invention is not limited to a solar cell using a single crystal or polycrystalline silicon crystal solar cell as shown in FIG. It can also be used for sealing films of thin film solar cells such as solar cells and copper indium selenide (CIS) solar cells.
- thin film solar cells such as solar cells and copper indium selenide (CIS) solar cells.
- CIS copper indium selenide
- a solar cell sealing film a structure in which a back surface side protective member is laminated and bonded and integrated, a solar cell element formed on the surface of the back surface side protective member, the solar cell sealing film of the present invention, and light reception
- a surface-side transparent protective member is laminated and bonded and integrated, or a light-receiving surface-side transparent protective member, a light-receiving surface-side sealing film, a thin-film solar cell element, a back-side sealing film, and a back-side protective member in this order.
- stacked by these and bonded and integrated are mentioned.
- the back side sealing film preferably further contains a colorant. If a back side sealing film containing a colorant is used, light is reflected at the interface between the back side sealing film and the light receiving side sealing film or diffusely reflected by the colorant, and is incident between solar cells. The light that has passed through the cell or the light that has passed through the cell can be diffusely reflected and incident again on the cell, so that the utilization efficiency of the light incident on the solar cell is increased and the power generation efficiency can be improved.
- the light-receiving surface side transparent protective member used for the solar cell of the present invention is usually a glass substrate such as silicate glass.
- the thickness of the glass substrate is generally from 0.1 to 10 mm, and preferably from 0.3 to 5 mm.
- the glass substrate may generally be chemically or thermally strengthened.
- the back side protective member used in the present invention is a plastic film such as PET, but a fluorinated polyethylene film is preferable in consideration of heat resistance.
- the solar cell (including the thin film solar cell) of the present invention is characterized by the sealing film used on the light receiving surface side and / or the back surface side as described above. Therefore, the members other than the sealing film such as the light-receiving surface-side transparent protective member, the back-side protective member, and the solar cell need only have the same configuration as a conventionally known solar cell, and are particularly limited. Not.
- EVA content of vinyl acetate with respect to 100 parts by mass of EVA: 25 parts by mass
- crosslinking agent (2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane)
- crosslinking Auxiliary agent triallyl isocyanurate
- Additive ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane
- the composition of the sealing film was supplied to a roll mill and kneaded at 80 ° C.
- Example 2 The sealing film was the same as in Example 1 except that the synthetic hydrotalcite (HT-P) blended with the sealing film was used in the blending amount shown in Table 1 (0.2 to 1.5 parts by mass). Got.
- HT-P synthetic hydrotalcite
- Example 2 A sealing film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the synthetic hydrotalcite (HT-P) blended with the sealing film was used at 6.0 parts by mass.
- Example 3 sealing was performed in the same manner except that 0.5 parts by mass of magnesium oxide (average particle size 0.7 ⁇ m, refractive index 1.7) was used instead of the synthetic hydrotalcite blended with the sealing film. A membrane was obtained.
- Example 4 sealing was performed in the same manner except that 0.5 parts by mass of zinc oxide (average particle size: 0.3 ⁇ m, refractive index: 1.95) was used instead of the synthetic hydrotalcite blended with the sealing film. A membrane was obtained. (Evaluation of sealing film and solar cell) The sealing film and solar cell produced above were evaluated according to the following procedure.
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Abstract
導線や電極の錆の発生を抑制するとともに、太陽電池の透明性及び発電効率に優れた太陽電池用封止膜及びこの封止膜を有する太陽電池を提供すること。 エチレン酢酸ビニル共重合体、架橋剤及び吸着剤を含む太陽電池用封止膜であって、吸着剤として、１．５４以下の屈折率を有する無機微粒子を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～１．５質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜、及びこの封止膜を有する太陽電池。
Description
本発明は、エチレン－酢酸ビニル共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜及びこの封止膜を用いた太陽電池に関し、特に透明性及び発電効率に優れた太陽電池用封止膜及び太陽電池に関する。
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が広く使用され、さらなる開発が進められている。
太陽電池は、一般に、図１に示すように、ガラス基板などからなる受光面側透明保護部材１と裏面側保護部材（バックカバー）２との間にＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）フィルムの受光面側封止膜３Ａおよび裏面側封止膜３Ｂを介して、シリコン発電素子太陽電池用セル４を複数、封止した構成とされている。
このような太陽電池は、受光面側透明保護部材１、受光面側封止膜３Ａ、太陽電池用セル４、裏面側封止膜３Ｂ及び裏面側保護部材２をこの順で積層し、加熱加圧して、ＥＶＡを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
太陽電池は、高温高加湿や風雨に曝される室外などの環境下で長期にわたって使用されると、電池内部に湿気ないし水が透過する場合がある。このように電池内部に浸入した水分は、太陽電池内部の導線や電極に到達してこれらを腐食させ、錆を発生させ、結果として、太陽電池の発電効率を低下させ、耐久性を劣化させる。
そこで、電池内部の導線や電極の発錆を防止して、太陽電池の耐久性を向上させるために、従来では、受光面側透明保護部材としてガラス板が用いられる等の対策が採られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、このようにして太陽電池の封止を十分に行ったとしても、発錆を防止して耐久性を十分に向上させるには至っていない。
一方、太陽電池の発電性能を向上させるために、電池内に光をなるべく効率よく入射させて太陽電池用セルに集光することが強く望まれている。このような観点から、太陽電池に用いられる封止膜としては、できるだけ高い透明性を有し、入射した太陽光を吸収したり反射したりすることが無く、太陽光のほとんどを透過させるものが好ましいことから、無色透明であり耐水性にも優れるＥＶＡフィルムが太陽電池における封止膜として、通常、用いられている。
しかしながら、このようなＥＶＡフィルムであっては、構成成分として酢酸ビニルを含むため、高温時の湿気ないし水の透過により経時的に加水分解して酢酸を生じ易い傾向にあり、このような酢酸が内部の導線や電極と接触して錆の発生を促進させると考えられる。このため、太陽電池内部の発錆の発生をより高く防止するには、太陽電池内部における酢酸と前記導線および前記電極との接触を防止するのが最も効果的である。
そこで、特許文献２では、太陽電池の封止膜などに用いられる透明フィルムとして、平均粒径５μｍ以下である受酸剤を、０．５質量％以下含むＥＶＡフィルムが開示されている。受酸剤を含むＥＶＡフィルムによれば、フィルムからの酢酸の発生を抑制して、太陽電池の耐久性を向上させることが可能となる。
本発明者の検討によれば、受酸剤としてＭｇＯ、ＺｎＯ等の金属酸化物を用いた場合、酢酸等のカルボン酸の発生を抑制することはできるが、ＥＶＡフィルムの透明性が低下し、外観不良、発電効率の低下をもたらす場合があることが明らかとなった。
従って、本発明の目的は、導線や電極の錆の発生を抑制するとともに、太陽電池の透明性及び発電効率にも優れた太陽電池用封止膜を提供することを目的とする。
さらに、本発明の目的は、透明性及び発電効率に優れた太陽電池を提供することを目的とする。
上記目的は、
エチレン酢酸ビニル共重合体、架橋剤及び吸着剤を含む太陽電池用封止膜であって、吸着剤として、１．５４以下の屈折率を有する無機微粒子を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～１．５質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜により達成することができる。
エチレン酢酸ビニル共重合体、架橋剤及び吸着剤を含む太陽電池用封止膜であって、吸着剤として、１．５４以下の屈折率を有する無機微粒子を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～１．５質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜により達成することができる。
本発明の太陽電池用封止膜の好ましい態様を以下に列記する。
（１）無機微粒子の屈折率が１．４５～１．５４の範囲にある。ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（２）無機微粒子のｐＨが９．０以上である。発生する酢酸を捕捉しやすい。
（３）無機微粒子が、正電荷の価数の異なる少なくとも２種の金属を含む複合金属化合物の微粒子である。複合金属化合物の２種の金属がＭｇ及びＡｌであることが好ましく、Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にあることが好ましい。良好な吸着作用を有すると共に、ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（４）無機微粒子が、天然又は合成のハイドロタルサイトである。良好な吸着作用を有すると共に、ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（５）ハイドロタルサイトが、下記式：
（１）無機微粒子の屈折率が１．４５～１．５４の範囲にある。ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（２）無機微粒子のｐＨが９．０以上である。発生する酢酸を捕捉しやすい。
（３）無機微粒子が、正電荷の価数の異なる少なくとも２種の金属を含む複合金属化合物の微粒子である。複合金属化合物の２種の金属がＭｇ及びＡｌであることが好ましく、Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にあることが好ましい。良好な吸着作用を有すると共に、ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（４）無機微粒子が、天然又は合成のハイドロタルサイトである。良好な吸着作用を有すると共に、ＥＶＡフィルムの透明性の低下を抑制することができる。
（５）ハイドロタルサイトが、下記式：
で表されるハイドロタルサイトである。
（６）吸着剤を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～１．０質量部含む。
（７）エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して５～５０質量部である。
（８）架橋剤を、エチレン／酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～５．０質量部含有している。
さらに本発明は、本発明の太陽電池封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池にもある。
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とする封止膜であって、吸着剤として屈折率１．５４以下の無機微粒子を所定の含有量で含んでいる。このような封止膜を用いた太陽電池は、屈折率１．５４を超える無機微粒子（例えば一般の受酸剤）を含む封止膜に対しても透明性の低下を抑制することができるため、発電効率の低下も抑制することができる。また、高温高湿時における封止膜の加水分解による酢酸等のカルボン酸を吸着することができるため、電極や導線の錆の発生を抑制することができる。このため、長期使用時の発電効率の低下が抑制された太陽電池を提供することができる。
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とし、特定の吸着剤を含むものである。本発明の太陽電池用封止膜は、上述した図１に示す、封止膜３Ａ、３Ｂとして用いられる。
封止膜には太陽電池用セルへの入射光を多く入射させるため高い透明度（低いヘイズ）を有していることが望ましく、受光面側に配置される受光面側封止膜には特に高い透明度を有することが求められる。そこで、封止膜の透明性の低下を抑制するために、本発明では、封止膜中に、吸着剤としての、屈折率が１．５４以下（好ましくは１．４５～１．５４の範囲）の無機微粒子を含有させている。このような屈折率を有する吸着剤を用いることにより、（使用するＥＶＡの屈折率に近いことから）透明性の低下を抑制することができる。従って、本発明の太陽電池用封止膜は、導線や電極の錆の発生を抑制するとともに、太陽電池の透明性及び発電効率においても優れており、また長期間に亘ってこれらの特性を良好な状態で維持することができるものである。
本発明の吸着剤は、屈折率が１．５４以下（好ましくは１．４５～１．５４の範囲）の無機微粒子である。上記無機微粒子は、一般に、酢酸等の酸を吸着、吸収する機能を有する。上記無機微粒子はｐＨが９．０以上（特に９．０～１０）を有することが好ましく、これにより太陽電池内で発生する酢酸を吸着しやすい。
このような無機微粒子は、一般に正電荷の価数の異なる少なくとも２種の金属を含む複合金属化合物の微粒子である。複合金属化合物の２種の金属がＭｇ及びＡｌである。Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にある。
上記無機微粒子の好ましい例としては、天然又は合成のハイドロタルサイトを挙げることができる。天然のハイドロタルサイトは、下記一般式（Ｉ）：
上式（Ｉ）において、Ｍ1が、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+、Ｃａ2+、Ｎｉ2+、Ｃｏ2+又はＣｕ2+を表し、Ｍ2が、Ａｌ3+、Ｆｅ3+又はＭｎ3+を表し、Ｘが２～５の範囲の数を表し、ｎが０以上である。天然のハイドロタルサイトは層状構造を有し、層間にアニオン（例、カルボン酸イオン）を取り込むことができる。Ｍ1が、Ｍｇ2+を表し、Ｍ2がＡｌ3+であることが好ましい。Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にあることが好ましい。
合成のハイドロタルサイトは、下記一般式（II）：
上式（II）において、Ｍ1が、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+、Ｃａ2+、Ｎｉ2+、Ｃｏ2+、Ｃｕ2+を表し、Ｍ2が、Ａｌ3+、Ｆｅ3+、Ｍｎ3+を表し、Ｙが４～７の範囲の数を表し、Ｚが２～３の範囲の数を表し、ｍが１０～１８の数であり、ｎが０以上である。合成のハイドロタルサイトも層状構造を有し、層間にアニオン（例、カルボン酸イオン）を取り込むことができる。Ｍ1が、Ｍｇ2+を表し、Ｍ2がＡｌ3+であることが好ましい。Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にあることが好ましい。特に下記化学式：
で表されるハイドロタルサイトが好ましい。
市販の合成ハイドロタルサイトとしては、商品名ＨＴ－Ｐ（堺化学（株）製；Ｍｇ4.5Ａｌ2（ＯＨ）13ＣＯ3・３．５Ｈ2Ｏ、平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５）、及び商品名ＤＨＴ－４Ａ（協和化学工業（株）製；Ｍｇ4.3Ａｌ2（ＯＨ）12ＣＯ3・Ｈ2Ｏ、平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５）等を挙げることができる。特に、前者はヘイズが低く有用である。
上記特定の無機微粒子に加えて、必要により、他の吸着剤（一般に受酸剤として使用されているもの）、例えば金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸化物又は複合金属水酸化物を副次的に用いても良い。例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、硼酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、フタル酸カルシウム、亜燐酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、メタホウ酸マグネシウム、メタホウ酸カルシウム、メタホウ酸バリウムなどの周期律表第２族金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、珪酸塩、硼酸塩、亜燐酸塩、メタホウ酸塩など；酸化錫、塩基性炭酸錫、ステアリン酸錫、塩基性亜燐酸錫、塩基性亜硫酸錫、四酸化三鉛、酸化ケイ素、ステアリン酸ケイ素などの周期律表第１４族金属の酸化物、塩基性炭酸塩、塩基性カルボン酸塩、塩基性亜燐酸塩、塩基性亜硫酸塩など；酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄；水酸化アルミニウムゲル化合物；等を挙げることができる。
本発明の封止膜における本発明の吸着剤（無機微粒子）の含有量は、封止膜に含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１～１．５質量部である。無機微粒子の含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．２～１．０質量部が好ましく、更に０．３～０．７質量部であることが好ましい。前記吸着剤の含有量が、１．５質量部を超えると封止膜の透明度が低下する恐れがあり、０．１質量部未満であると吸着剤による十分な酸吸着特性が得られない恐れがある。
本発明の封止膜は、エチレン酢酸ビニル共重合体を含むが、エチレン酢酸ビニル共重合体の他に必要に応じて、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ樹脂）、変性ＰＶＢなどのポリビニルアセタール系樹脂、塩化ビニル樹脂を、副次的に併用しても良い。しかしながら、封止膜にはエチレン酢酸ビニル共重合体のみを用いることが好ましい。
封止膜は、エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量が、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して５～５０質量部、特に１０～４０質量部の範囲にあることが好ましい。酢酸ビニルの含有量が、５質量部未満であると、高温で架橋硬化させる場合に得られる樹脂膜の透明度が充分でない恐れがあり、５０質量部を超えると、酢酸等が発生しやすくなる恐れがある。
封止膜の厚さは、特に制限されず、一般に５０μｍ～２ｍｍの範囲である。
封止膜は、一般に、吸着剤及びエチレン酢酸ビニル共重合体の他に架橋剤も含んでいる。架橋剤としては、有機過酸化物又は光重合開始剤を用いることが好ましい。なかでも、接着力、透明性、耐湿性、耐貫通性の温度依存性が改善された中間膜が得られることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。
有機過酸化物としては、１００℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上のものが好ましい。
有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤、ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシピバレート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシピバレート、３，５，５－トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ジ－ｎ－オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３－テトラメチルブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、スクシニックアシドパーオキサイド、２，５－ジメチル－２，５－ジ（２－エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１－シクロヘキシル－１－メチルエチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、２，５－ジメチルヘキシル－２，５－ビスパーオキシベンゾエート、ｐ－クロロベンゾイルパーオキサイド、ｍ－トルオイルパーオキサイド、２，４－ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、４－メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｍ－トルオイル＋ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）－２－メチルシクロヘキサネート、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサネート、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサネート、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキサシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサネート、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）シクロヘキサネート、２，２－ビス（４，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシマレイックアシド、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－３，３，５－トリメチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシラウレート、２，５－ジメチル－２，５－ジ（メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキシルモノカーボネート、ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５－ジ－メチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン等のジアルキルパーオキサイド等を挙げることができる。
２，５－ジ－メチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン等のジアルキルパーオキサイドが、架橋温度での分解ガスの生成が少なく好ましい。
封止膜において、有機過酸化物の含有量は、エチレン酢酸ビニル樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１～２質量部、より好ましくは０．２～１．５質量部であることが好ましい。有機過酸化物の含有量は、少ないと得られる封止膜の透明性が低下する恐れがあり、多くなると共重合体との相溶性が悪くなる恐れがある。
また、光重合開始剤としては、公知のどのような光重合開始剤でも使用することができるが、配合後の貯蔵安定性の良いものが望ましい。このような光重合開始剤としては、例えば、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－メチル－１－（４－（メチルチオ）フェニル）－２－モルホリノプロパン－１などのアセトフェノン系、ベンジルジメチルケタ－ルなどのベンゾイン系、ベンゾフェノン、４－フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、イソプロピルチオキサントン、２－４－ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン系、その他特殊なものとしては、メチルフェニルグリオキシレ－トなどが使用できる。特に好ましくは、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－メチル－１－（４－（メチルチオ）フェニル）－２－モルホリノプロパン－１、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら光重合開始剤は、必要に応じて、４－ジメチルアミノ安息香酸のごとき安息香酸系又は、第３級アミン系などの公知慣用の光重合促進剤の１種または２種以上を任意の割合で混合して使用することができる。また、光重合開始剤のみの１種単独または２種以上の混合で使用することができる。
封止膜において、光重合開始剤の含有量は、エチレン酢酸ビニル樹脂１００質量部に対して０．５～５．０質量部であることが好ましい。
本発明の封止膜は、膜の種々の物性（機械的強度、接着性、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等）の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて可塑剤、接着向上剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び／又はエポキシ基含有化合物など架橋助剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
前記可塑剤としては、特に限定されるものではないが、一般に多塩基酸のエステル、多価アルコールのエステルが使用される。その例としては、ジオクチルフタレート、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール－ジ－２－エチルブチレート、ブチルセバケート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、トリエチレングリコールジペラルゴネートを挙げることができる。可塑剤は一種用いてもよく、二種以上組み合わせて使用しても良い。可塑剤の含有量は、ＥＶＡ１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
前記接着向上剤は、シランカップリング剤を用いることができる。例えばγ－クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル－トリス－（β－メトキシエトキシ）シラン；γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β－（３，４－エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン；γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリアセトキシシラン；γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン；γ－アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤は、ＥＶＡ１００質量部に対して５質量部以下、好ましくは０．１～２質量部で使用される。
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記メタクリロキシ基含有化合物としては、一般にアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体であり、例えばアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルやアミドを挙げることができる。エステル残基の例としては、メチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリル等の直鎖状のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、アミノエチル基、２－ヒドロキシエチル基、３－ヒドロキシプロピル基、３－クロロ－２－ヒドロキシプオピル基を挙げることができる。アミドの例としては、ジアセトンアクリルアミドを挙げることができる。また、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルも挙げることができる。
前記エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２－ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６－ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２－エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（エチレンオキシ）5グリシジルエーテル、ｐ－ｔ－ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物又は前記エポキシ基含有化合物は、それぞれＥＶＡ１００質量部に対してそれぞれ一般に０．５～５．０質量部、特に１．０～４．０質量部含まれていることが好ましい。
架橋助剤（前記アクリロキシ基含有化合物以外のもの）としては、公知のものとしてトリアリルシアヌレート；トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤の他、（メタ）アクリルエステル（例、ＮＫエステル等）の２官能の架橋助剤等も挙げることができる。これらの架橋助剤は、ＥＶＡ１００質量部に対して一般に１０質量部以下、好ましくは０．１～５質量部で使用される。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、紫外線吸収剤、光安定剤および老化防止剤を含んでいてもよい。
紫外線吸収剤としては、特に制限されないが、２－ヒドロキシ－４－メトキシベンゾフェノン、２－ヒドロキシ－４－ｎ－ドデシロキシベンゾフェノン、２，４－ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２'－ジヒドロキシ－４－メトキシベンゾフェノン、２－ヒドロキシ－４－ｎ－オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく挙げられる。なお、上記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の配合量は、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１～５質量部であることが好ましい。
光安定剤としてはヒンダードアミン系と呼ばれる光安定剤を用いることが好ましく、例えば、ＬＡ－５２、ＬＡ－５７、ＬＡ－６２、ＬＡ－６３ＬＡ－６３ｐ、ＬＡ－６７、ＬＡ－６８（いずれも（株）ＡＤＥＫＡ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７７０、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７６５、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ６２２ＬＤ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４ＬＤ（いずれもチバスペシャリティケミカルス社製）、ＵＶ－３０３４（Ｂ．Ｆ．グッドリッチ社製）等を挙げることができる。なお、上記光安定剤は、単独で使用しても、２種以上組み合わせて用いてもよく、その配合量は、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１～５質量部であることが好ましい。
老化防止剤としては、例えばＮ，Ｎ'－ヘキサン－１，６－ジイルビス〔３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナミド〕等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、ビタミンＥ系熱安定剤、イオウ系熱安定剤等が挙げられる。
本発明の封止膜は、エチレン酢酸ビニル共重合体、吸着剤、架橋剤及び必要に応じてその他の添加剤を含む樹脂組成物を用いて、公知の方法に準じて成膜することにより得られる。例えば、前記樹脂組成物を、押出成形等を用いて加熱圧延することによって成膜する方法などを用いることができる。加熱は、架橋剤が分解しない程度で行うのが好ましく、一般的に５０～９０℃の範囲である。
本発明の太陽電池の構造は、上述した本発明の太陽電池用封止膜を用いていれば、特に制限されない。例えば、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、本発明の太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。この場合、本発明による太陽電池用封止膜は、太陽電池において太陽電池用セルの受光面側及び／又は裏面側に配置される封止膜として用いられる。
なお、本発明において、「裏面側」とは、太陽電池用セルの受光面に対して反対側の面を意味する。
太陽電池を製造するには、例えば、図１に示すように、受光面側透明保護部材１、受光面側封止膜３Ａ、太陽電池用セル４、裏面側封止膜３Ｂ及び裏面側保護部材２を積層し、積層体を常法に従って、真空ラミネータで温度１３５～１８０℃、さらに１４０～１７０℃、特に１４０～１６０℃、脱気時間０．１～５分、プレス圧力０．１～１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５～１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、受光面側封止膜３Ａおよび裏面側封止膜３Ｂに含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体を架橋させることにより、受光面側封止膜３Ａおよび裏面側封止膜３Ｂを介して、受光面側透明保護部材１、裏面側透明部材２、および太陽電池用セル４を一体化させて、太陽電池用セル４を封止することができる。
なお、本発明の太陽電池用封止膜は、図１に示したような単結晶又は多結晶のシリコン結晶系の太陽電池セルを用いた太陽電池だけでなく、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池の封止膜にも使用することもできる。この場合は、例えば、ガラス基板、ポリイミド基板、フッ素樹脂系透明基板等の受光面側透明保護部材の表面上に化学気相蒸着法等により形成された薄膜太陽電池素子層上に、本発明の太陽電池用封止膜、裏面側保護部材を積層し、接着一体化させた構造、裏面側保護部材の表面上に形成された太陽電池素子上に、本発明の太陽電池用封止膜、受光面側透明保護部材を積層し、接着一体化させた構造、又は受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、薄膜太陽電池素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層し、接着一体化させた構造等が挙げられる。
本発明において、裏面側封止膜は、着色剤をさらに含んでいるのが好ましい。裏面側封止膜として着色剤を含むものを用いると、裏面側封止膜と受光面側封止膜との界面における光の反射や着色剤による乱反射で、太陽電池用セル同士の間に入射した光や、セルを通過した光を乱反射させ、再度セルに入射させることができるようになり、太陽電池に入射した光の利用効率が高まり、発電効率を向上させることができる。
本発明の太陽電池に使用される受光面側透明保護部材は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、０．１～１０ｍｍが一般的であり、０．３～５ｍｍが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。
本発明で使用される裏面側保護部材は、ＰＥＴなどのプラスチックフィルムであるが、耐熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルムが好ましい。
なお、本発明の太陽電池（薄膜太陽電池を含む）は、上述した通り、受光面側及び／又は裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、受光面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
以下、本発明を実施例により説明する。本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
ＥＶＡ（ＥＶＡ１００質量部に対する酢酸ビニルの含有量：２５質量部）；１００質量部
架橋剤（２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン）；０．６質量部
架橋助剤（トリアリルイソシアヌレート）；１質量部
添加剤（γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）；０．５質量部
合成ハイドロタルサイト（Ｍｇ4.5Ａｌ2（ＯＨ）13ＣＯ3・３．５Ｈ2Ｏ、平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５、商品名ＨＴ－Ｐ、堺化学（株）製）；０．１質量部
上記の封止膜の配合をロールミルに供給し、８０℃で、混練して樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を、１００℃で、カレンダ成形し、放冷後、厚さ０．６ｍｍの封止膜を得た。
［実施例２～７］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイト（ＨＴ－Ｐ）を表１に示した配合量（０．２～１．５質量部）で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［実施例８～９］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトとして、Ｍｇ4.3Ａｌ2（ＯＨ）12ＣＯ3・Ｈ2Ｏ（平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５、商品名ＤＨＴ－４Ａ、協和化学工業（株）製）を表１に示した配合量（０．５～０．７質量部）で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例１］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトを用いなかった以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例２］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイト（ＨＴ－Ｐ）を６．０質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例３］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトの代わりに酸化マグネシウム（平均粒径０．７μｍ、屈折率１．７）を０．５質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例４］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトの代わりに酸化亜鉛（平均粒径０．３μｍ、屈折率１．９５）を０．５質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
（封止膜及び太陽電池の評価）
上記で作製した封止膜及び太陽電池の評価を下記手順に従って行った。
［実施例１］
ＥＶＡ（ＥＶＡ１００質量部に対する酢酸ビニルの含有量：２５質量部）；１００質量部
架橋剤（２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン）；０．６質量部
架橋助剤（トリアリルイソシアヌレート）；１質量部
添加剤（γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）；０．５質量部
合成ハイドロタルサイト（Ｍｇ4.5Ａｌ2（ＯＨ）13ＣＯ3・３．５Ｈ2Ｏ、平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５、商品名ＨＴ－Ｐ、堺化学（株）製）；０．１質量部
上記の封止膜の配合をロールミルに供給し、８０℃で、混練して樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を、１００℃で、カレンダ成形し、放冷後、厚さ０．６ｍｍの封止膜を得た。
［実施例２～７］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイト（ＨＴ－Ｐ）を表１に示した配合量（０．２～１．５質量部）で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［実施例８～９］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトとして、Ｍｇ4.3Ａｌ2（ＯＨ）12ＣＯ3・Ｈ2Ｏ（平均粒径０．５μｍ、屈折率１．５１、ｐＨ＝９．５、商品名ＤＨＴ－４Ａ、協和化学工業（株）製）を表１に示した配合量（０．５～０．７質量部）で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例１］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトを用いなかった以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例２］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイト（ＨＴ－Ｐ）を６．０質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例３］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトの代わりに酸化マグネシウム（平均粒径０．７μｍ、屈折率１．７）を０．５質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
［比較例４］
実施例１において、封止膜の配合の合成ハイドロタルサイトの代わりに酸化亜鉛（平均粒径０．３μｍ、屈折率１．９５）を０．５質量部で用いた以外は同様にして封止膜を得た。
（封止膜及び太陽電池の評価）
上記で作製した封止膜及び太陽電池の評価を下記手順に従って行った。
１．酢酸発生量の測定
(1)ガラス板（厚さ３ｍｍ）よりなる受光面側透明保護部材１と、フッ化ポリエチレンフィルム（厚さ５０μｍ）よりなる裏面側保護部材２との間に得られた封止膜（０．６ｍｍ）挟んで積層し、真空ラミネータを用いて９０℃で仮圧着した後、オーブン（１５５℃）で２０分間架橋させた。
(1)ガラス板（厚さ３ｍｍ）よりなる受光面側透明保護部材１と、フッ化ポリエチレンフィルム（厚さ５０μｍ）よりなる裏面側保護部材２との間に得られた封止膜（０．６ｍｍ）挟んで積層し、真空ラミネータを用いて９０℃で仮圧着した後、オーブン（１５５℃）で２０分間架橋させた。
(2)架橋後、温度１２１℃、湿度１００％ＲＨの環境に２４０時間放置し、下記のようにして酢酸発生量を測定した。
(3)試験終了後の積層体から封止膜を取りだし、封止膜０．５ｇを、室温（２５℃）のアセトン（２．０ｍｌ）に４８時間浸漬し、アセトン抽出液に含まれる酢酸量（ｐｐｍ）をガスクロマトグラフィにより定量した。
２．光学特性の測定
(1)白ガラス板（厚さ３ｍｍ）２枚の間に得られた封止膜（０．６ｍｍ）挟んで積層し、真空ラミネータを用いて９０℃で仮圧着した後、オーブン（１５５℃）で４５分間架橋させた。
(1)白ガラス板（厚さ３ｍｍ）２枚の間に得られた封止膜（０．６ｍｍ）挟んで積層し、真空ラミネータを用いて９０℃で仮圧着した後、オーブン（１５５℃）で４５分間架橋させた。
(2) ヘイズ
ＪＩＳ Ｋ ７１３６（２０００年）に従って、(1)の積層体のヘイズ値（％）を測定した。その際、濁度計（日本電色工業（株）製、ＮＤＨ－２０００型）を用いた。結果を表１に示す。
ＪＩＳ Ｋ ７１３６（２０００年）に従って、(1)の積層体のヘイズ値（％）を測定した。その際、濁度計（日本電色工業（株）製、ＮＤＨ－２０００型）を用いた。結果を表１に示す。
(3) 全光線透過率
分光光度計（日立製作所（株）製、Ｕ－４０００）を用いて、(1)の積層体の厚み方向の全光線透過率を測定した。
分光光度計（日立製作所（株）製、Ｕ－４０００）を用いて、(1)の積層体の厚み方向の全光線透過率を測定した。
結果を表１に示す。
表１に示す結果から、本発明の太陽電池用封止膜を用いた太陽電池によれば、酢酸の発生を抑制しながら、優れた透明性を確保している。このため、本発明の太陽電池は、高い発電効率を有することがわかる。
１ 受光面側透明保護部材
２ 裏面側保護部材
３Ａ 受光面側封止膜
３Ｂ 裏面側封止膜
４ 太陽電池用セル
２ 裏面側保護部材
３Ａ 受光面側封止膜
３Ｂ 裏面側封止膜
４ 太陽電池用セル
Claims (12)
- エチレン酢酸ビニル共重合体、架橋剤及び吸着剤を含む太陽電池用封止膜であって、
吸着剤として、１．５４以下の屈折率を有する無機微粒子を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～１．５質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜。 - 無機微粒子の屈折率が１．４５～１．５４の範囲にある請求項１に記載の太陽電池用封止膜。
- 無機微粒子のｐＨが９．０以上である請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
- 無機微粒子が、正電荷の価数の異なる少なくとも２種の金属を含む複合金属化合物の微粒子である請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
- 複合金属化合物の２種の金属がＭｇ及びＡｌである請求項４に記載の太陽電池用封止膜。
- Ａｌに対するＭｇのモル比が、２～３の範囲にある請求項５に記載の太陽電池用封止膜。
- 無機微粒子が、天然又は合成のハイドロタルサイトである請求項１～６のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜
- ハイドロタルサイトが、下記化学式：
で表されるハイドロタルサイトである請求項７に記載の太陽電池用封止膜。 - 吸着剤を、エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．２～１．０質量部含む請求項１～８のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
- エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して５～５０質量部である請求項１～９のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
- 架橋剤を、エチレン／酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．１～５．０質量部含有している請求項１～１０のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
- 請求項１～１１のいずれか１項に記載の太陽電池封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
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