WO2011108600A1 - 太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュール - Google Patents

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solar cell
layer
sealing material
resin composition
resin
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道子 大塚
潤 西岡
谷口 浩一郎
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三菱樹脂株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell element sealing material in a solar cell module and a solar cell module manufactured using the same, and more particularly, the solar cell module is relatively easy to manufacture, and has a water vapor barrier property and flexibility.
  • the present invention relates to a solar cell encapsulant having excellent fluidity and a solar cell module produced using the solar cell encapsulant.
  • a solar cell is a power generator that directly converts solar light energy into electricity.
  • Solar power generation is clean because it does not require burning fuel such as oil during power generation and does not generate greenhouse gases (such as CO 2 ) or harmful waste (such as crude ash or heavy oil ash) due to combustion. In recent years, it has attracted attention as one of energy.
  • the structure has a large number of solar battery elements (cells) wired in series and parallel.
  • the solar cell element is sealed in a resin to avoid the influence of moisture and dust, and to withstand the impact of wind or pebbles or wind pressure. It is a structure to protect with. Such a structure is called a solar cell module.
  • a surface that is exposed to sunlight is covered with a transparent substrate (glass / translucent solar cell sheet; front sheet) as an upper protective material, and a thermoplastic (for example, The gap was filled with a sealing material (sealing resin layer) made of ethylene-vinyl acetate copolymer), and the back surface was protected by a back surface sealing sheet (back sheet, for example, a polyvinyl fluoride resin film) with a lower protective material. It is configured.
  • the solar cell module since the solar cell module is mainly used outdoors for a long period of time, various characteristics are required for its configuration and material structure. Focusing on the sealing material (sealing resin layer) among the protective members described above, water vapor barrier properties, flexibility to protect solar cell elements, flow characteristics for process suitability in solar cell module manufacturing, solar cells Heat resistance when the module generates heat, transparency for efficient sunlight to reach solar cell elements (total light transmittance, etc.), adhesion to glass, backsheet and cell, durability, dimensional stability, Insulation is mainly required.
  • an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as EVA) is widely used as a sealing material for solar cell elements in solar cell modules (see, for example, Patent Document 1).
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • an organic peroxide as a crosslinking agent is performed. Therefore, an EVA sheet to which a crosslinking agent (organic peroxide) or a crosslinking assistant is added is prepared in advance, and a process of sealing a solar cell element using the obtained sheet is employed.
  • EVA has insufficient water vapor barrier properties (for example, water vapor transmission rate at a thickness of 0.45 mm, temperature of 40 ° C., humidity of 90% RH: about 25 to 35 g / (m 2 ⁇ day)), high humidity, etc.
  • water vapor barrier properties for example, water vapor transmission rate at a thickness of 0.45 mm, temperature of 40 ° C., humidity of 90% RH: about 25 to 35 g / (m 2 ⁇ day)
  • a sealing material having higher performance and higher function than EVA is required.
  • a cyclic olefin polymer in which a cyclic olefin is introduced into a molecular chain is generally heat resistant and highly transparent, and a cyclic olefin polymer sheet has a low water vapor transmission rate per unit area. It is known that it has excellent barrier properties.
  • Patent Document 2 discloses ring opening of a monomer mixture composed of 2-norbornene or 2-norbornene and a substituent-containing norbornene monomer.
  • Solar cell encapsulant comprising a resin composition containing a hydride of norbornene-based ring-opening polymer obtained by hydrogenating 80% or more of carbon-carbon double bonds of a ring-opening polymer obtained by polymerization Is disclosed.
  • Patent Document 2 has no description or suggestion regarding sealing performance when sealing a solar cell element, and in particular, at a temperature range of 80 ° C. to 150 ° C. which is a general temperature range when sealing a solar cell element.
  • the fluidity of the resin composition is not considered at all. If the shear modulus (G ′) in the temperature range is too high, the resin may not be filled in the gaps between the solar cell elements, and there is a risk that the resin cannot be sufficiently sealed.
  • G ′ shear modulus
  • the fluidity is increased, but on the other hand, problems such as deterioration of solar cell elements and wiring due to high temperature and destruction of solar cell elements due to overpressure may newly occur.
  • a vacuum laminator generally used in a sealing process uses a differential pressure of a vacuum degree using a vacuum pump, so that the pressure applied to the solar cell module is almost atmospheric pressure. (About 101325 Pa).
  • a sealing material as described in Patent Document 2 it is necessary to modify the pressure bonding method to a hydraulic type or the like. Problems such as high manufacturing costs are likely to occur.
  • a solar cell encapsulant that is relatively easy to form a solar cell module and has excellent water vapor barrier properties, flexibility, and fluidity, and a solar cell module manufactured using the same are provided. It wasn't.
  • an object of the present invention is to provide a solar cell encapsulant that is easy to form a solar cell module and has excellent water vapor barrier properties, flexibility, and fluidity, and a solar cell module manufactured using the same. .
  • the inventors of the present invention have (I) layer composed of a resin composition containing a cyclic olefin polymer as a main component, storage elastic modulus (E ′) and shear elastic modulus in a specific temperature region (by laminating a layer (II) composed of a resin composition whose main component is a polyolefin polymer whose G ′) is lower than the resin composition constituting the (I) layer, water vapor barrier properties, flexibility, flow The inventors have found that the properties and the like can be satisfied at the same time, and have completed the present invention.
  • the present invention is a solar cell encapsulant comprising at least the following (I) layer and the following (II) layer, and satisfying the following condition (1) and the following condition (2) simultaneously: is there.
  • the elastic modulus (E ′) is E ′ 1 > E ′ 2 .
  • Condition (2) In the temperature range of 80 ° C. to 150 ° C., a temperature range where the shear modulus (G ′) is continuously G ′ 1 > G ′ 2 exists in a range of 30 ° C.
  • E ′ 1 and E ′ 2 are the storage elastic moduli of the resin composition constituting the (I) layer and (II) layer, respectively, and G ′ 1 and G ′ 2 are the (I) layer and (II ) Shear elastic modulus of the resin composition constituting the layer.
  • the present invention it is possible to provide a solar cell encapsulant that is easy to form a solar cell module and excellent in water vapor barrier properties, flexibility, fluidity, and heat resistance, and a solar cell module manufactured using the same.
  • the present invention provides a solar cell encapsulant and a solar cell module that are excellent in cell protection by achieving both flexibility at normal temperature and fluidity in the temperature range described above.
  • the solar cell encapsulant of the present invention is used, there is little concern about the degradation of solar cell elements due to wiring corrosion due to acetic acid or water vapor permeation, adverse effects on the work environment and manufacturing equipment, degradation of solar cell modules and reduction in power generation efficiency. Can be prevented. Also, the solar cell module manufacturing facility can be applied to a roll-to-roll manufacturing facility in addition to a batch manufacturing facility.
  • the solar cell sealing material of the present invention has a very excellent water vapor barrier property, a solar cell element whose power generation efficiency and durability are easily affected by moisture, for example, a power generation element such as CIGS type or organic type is used. It can also be suitably used as a sealing material for the next-generation solar cell.
  • main component is intended to permit the inclusion of other components within a range that does not interfere with the action and effect of the resin constituting each layer of the solar cell sealing material of the present invention. It is. Further, this term does not limit the specific content, but it is 50% by mass or more, preferably 65% by mass or more, more preferably 80% by mass or more of the total components of the resin composition. It is a component occupying a range of mass% or less.
  • the solar cell encapsulant in the present invention comprises a resin composition mainly composed of a cyclic olefin polymer, and has a (I) layer excellent in water vapor barrier properties and a resin composition mainly composed of a polyolefin polymer. (II) layer excellent in sealing performance, flexibility, fluidity, and heat resistance, and satisfies the following condition (1) and the following condition (2) at the same time. .
  • Condition (1) The storage elastic modulus (E ′) at 25 ° C. is E ′ 1 > E ′ 2 .
  • Condition (2) In the temperature range of 80 ° C.
  • the (I) layer is a layer made of a resin composition containing a cyclic olefin polymer as a main component.
  • the type of the cyclic olefin polymer is not particularly limited, and specifically, a cyclic olefin polymer obtained by ring-opening polymerization of one or more cyclic olefins, a hydride thereof, and a linear chain.
  • Block copolymers of ⁇ -olefins and cyclic olefins, and random copolymers of linear ⁇ -olefins and cyclic olefins, etc. which are industrially easily available, especially with a good balance between transparency and flexibility
  • a random copolymer of a linear ⁇ -olefin and a cyclic olefin is preferable.
  • the type of the cyclic olefin constituting the cyclic olefin polymer is not particularly limited, but bicyclohept-2-ene (2-norbornene) and its derivatives such as norbornene, 6-methylnorbornene, 6-ethyl Norbornene, 6-n-butylnorbornene, 5-propylnorbornene, 1-methylnorbornene, 7-methylnorbornene, 5,6-dimethylnorbornene, 5-phenylnorbornene, 5-benzylnorbornene, tetracyclo-3-dodecene and its derivatives
  • the type of linear ⁇ -olefin copolymerized with the cyclic olefin is not particularly limited, but usually a linear ⁇ -olefin having 2 to 20 carbon atoms is preferably used.
  • Examples of the linear ⁇ -olefin copolymerized with the cyclic olefin include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene and 1-decene. Etc.
  • ethylene is preferably used as the linear ⁇ -olefin copolymerized with the cyclic olefin from the viewpoints of industrial availability, various characteristics, and economical efficiency.
  • the linear ⁇ -olefin copolymerized with the cyclic olefin may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the cyclic olefin copolymerized with the linear ⁇ -olefin is not particularly limited, but is usually 5 mol% or more based on the total amount of the linear ⁇ -olefin and the cyclic olefin, Preferably it is 10 mol% or more, More preferably, it is 20 mol% or more, and is 70 mol% or less normally, Preferably it is 60 mol% or less, More preferably, it is 50 mol% or less. If the content of the cyclic olefin is increased, the heat resistance, water vapor barrier property and transparency can be improved, and if the content is decreased, the flexibility can be improved.
  • the content of the cyclic olefin is within this range, it is preferable because the crystallinity is reduced by the copolymerization component, transparency is exhibited, and problems such as blocking of raw material pellets hardly occur.
  • the type and content of the cyclic olefin copolymerized with the linear ⁇ -olefin can be qualitatively and quantitatively analyzed by a known method, for example, a nuclear magnetic resonance (NMR) measuring apparatus or other instrumental analyzer.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • Examples of the cyclic olefin-based polymer include JP 60-168708, JP 61-120816, JP 61-115912, JP 61-115916, JP 61. -271308, JP-A-61-272216, JP-A-62-252406, JP-A-62-2252407 and the like.
  • cyclic olefin polymer examples include a trade name “APEL” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., a product name “TOPAS” manufactured by Topas Advanced Polymers, and the like. Can do.
  • the water vapor barrier property of the resin composition containing the cyclic olefin polymer as a main component may be appropriately adjusted in consideration of the type of solar cell element to be applied, the shape and thickness of the solar cell module, the installation location, and the like.
  • the water vapor transmission rate (measurement method: JIS K 7127) at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH is preferably 1 g / (m 2 ⁇ day), more preferably less than 0.8 g / (m 2 ⁇ day), and even more preferably less than 0.6 g / (m 2 ⁇ day).
  • the water vapor transmission rate is in the above range, it is preferable because corrosion of wiring and deterioration of the solar cell element can be suppressed.
  • the composition of the cyclic olefin polymer used in the present invention within the range described in the present specification, the water vapor transmission rate can be adjusted to the above range.
  • the storage elastic modulus (E ′ 1 ) is preferably 50 MPa (5 ⁇ 10 7 Pa) or more and 3000 MPa (3 ⁇ 10 9 Pa) or less, and 100 MPa (1 ⁇ 10 8 Pa) or more and 2000 MPa (2 ⁇ 10 9 Pa) or less is more preferable.
  • the layer (II) is a layer composed of a resin composition containing a polyolefin polymer as a main component, and the resin composition has a storage elastic modulus at 25 ° C. (Hereinafter referred to as E ′ 2 ) is lower than the above E ′ 1 (condition (1)) and in the temperature range of 80 ° C. to 150 ° C., the shear modulus (hereinafter referred to as G ′ 2 ) of the resin composition.
  • the layer (II) is (shear modulus of the resin composition constituting the I) layer (hereinafter, G '1 and referred) temperature region lower in succession than is present in a range of more than 30 ° C. (condition (2)) that It is characterized by.
  • suitable polyolefin polymers are exemplified below, but these resins may be used alone or in admixture of two or more.
  • the layer (II) may be a single layer or a laminate of two or more layers as long as each layer is a layer composed of a resin composition containing a polyolefin polymer as a main component.
  • the type of polyolefin polymer used in the layer (II) of the present invention is that the layer (II) has the above conditions (1) and (2) relating to the storage elastic modulus (E ′) and the shear elastic modulus (G ′). However, it is preferably at least one resin selected from the group consisting of a polyethylene polymer, a polypropylene polymer, and a modified polyolefin polymer.
  • the type of the polyethylene polymer is not particularly limited, and specifically, ultra-low density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene (ethylene- ⁇ -olefin copolymer), medium density polyethylene. , High density polyethylene, or ultra high density polyethylene.
  • linear low density polyethylene ethylene- ⁇ -olefin copolymer
  • linear low density polyethylene has low crystallinity and excellent transparency and flexibility, which impedes the power generation characteristics of the solar cell element and causes excessive stress to the solar cell element.
  • the ethylene- ⁇ -olefin copolymer may be a random copolymer or a block copolymer.
  • the type of ⁇ -olefin copolymerized with ethylene is not particularly limited, but usually an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is preferably used.
  • Examples of the ⁇ -olefin copolymerized with ethylene include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene and 3-methyl-butene. -1,4-methyl-pentene-1 and the like.
  • propylene, 1-butene, 1-hexene, and 1-octene are preferably used as the ⁇ -olefin copolymerized with ethylene from the viewpoint of industrial availability, various characteristics, and economical efficiency. It is done.
  • the ⁇ -olefin copolymerized with ethylene may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the ⁇ -olefin copolymerized with ethylene is not particularly limited, but is usually 2 mol% or more, preferably 3 mol% or more, more preferably 3 mol% or more, based on the total amount of ethylene and ⁇ -olefin. Preferably it is 5 mol% or more, and is 40 mol% or less normally, Preferably it is 30 mol% or less, More preferably, it is 25 mol% or less. Within this range, the crystallinity is reduced by the copolymerization component, so that the transparency is improved and problems such as blocking of the raw material pellets are less likely to occur.
  • the type and content of the ⁇ -olefin copolymerized with ethylene can be qualitatively and quantitatively analyzed by a known method, for example, a nuclear magnetic resonance (NMR) measuring device or other instrumental analyzer.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the method for producing the polyethylene polymer is not particularly limited, and a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst can be employed.
  • a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst can be employed.
  • the ethylene- ⁇ -olefin copolymer used as a solar cell encapsulant is preferably a relatively soft resin, and has a low molecular weight from the viewpoint of easy granulation after polymerization and prevention of blocking of raw material pellets.
  • a polymerization method using a single site catalyst capable of polymerizing a raw material with few components and a narrow molecular weight distribution is suitable.
  • polyethylene examples include trade names “Hizex”, “Neozex”, “Ultzex” manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., and “Novatech” manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd. (Novatec) HD ”,“ Novatech LD ”,“ Novatech LL ”,“ Kernel ”, trade names“ Engage ”,“ Affinity ”,“ Infuse ”manufactured by Dow Chemical Co., Ltd. (Infuse), trade names “TAFMER A”, “TAFMER P” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “Umerit” manufactured by Ube Maruzen Polyethylene Co., Ltd., Asahi Kasei Chemicals Corporation ) Product name "Criolex” made by The
  • the type of the polypropylene polymer is not particularly limited, and specific examples include a propylene homopolymer, a propylene copolymer, a reactor type polypropylene thermoplastic elastomer, and a mixture thereof. It is done.
  • a copolymer of propylene a random copolymer (random polypropylene) of propylene and ethylene or other ⁇ -olefin, or a block copolymer (block polypropylene), a block copolymer or a graft copolymer containing a rubber component Etc.
  • the other ⁇ -olefin copolymerizable with propylene is preferably one having 4 to 12 carbon atoms, such as 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 4 -Methyl-1-pentene, 1-decene and the like, and one or a mixture of two or more thereof are used.
  • the content of the ⁇ -olefin copolymerized with the propylene is not particularly limited, but is usually 2 mol% or more, preferably 3 mol% or more, based on the total amount of propylene and ⁇ -olefin. More preferably, it is 5 mol% or more, and is usually 40 mol% or less, preferably 30 mol% or less, more preferably 25 mol% or less. Within this range, the crystallinity is reduced by the copolymerization component, so that the transparency is improved and problems such as blocking of the raw material pellets are less likely to occur.
  • the kind and content of the ⁇ -olefin copolymerized with propylene can be qualitatively and quantitatively analyzed by a known method, for example, a nuclear magnetic resonance (NMR) measuring device or other instrumental analyzer.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the production method of the polypropylene polymer is not particularly limited, and a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst can be employed.
  • a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst can be employed.
  • the propylene- ⁇ -olefin copolymer used as a solar cell encapsulant is preferably a relatively soft resin, and has a low molecular weight from the viewpoint of easy granulation after polymerization and prevention of blocking of raw material pellets.
  • a polymerization method using a single site catalyst capable of polymerizing a raw material with few components and a narrow molecular weight distribution is suitable.
  • polypropylene polymer examples include trade names “Novatech PP” and “Wintech” manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., trade names “Prime Polypro” and “Prime TPO” manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Sumitomo A trade name “Noblen” manufactured by Chemical Co., Ltd. can be exemplified.
  • the type of the modified polyolefin polymer is not particularly limited, but EVOH (ethylene-vinyl alcohol copolymer), E-MMA (ethylene-methyl methacrylate copolymer), E-EAA (ethylene-ethyl). Acrylate copolymer), E-GMA (ethylene-glycidyl methacrylate copolymer), ionomer resin (ionic crosslinkable ethylene-methacrylic acid copolymer, ion crosslinkable ethylene-acrylic acid copolymer), silane crosslinkable polyolefin And at least one resin selected from the group consisting of maleic anhydride graft copolymers.
  • the method for producing the modified polyolefin-based polymer is not particularly limited, and a known olefin polymerization catalyst is used except for the ionomer resin, silane crosslinkable polyolefin, and maleic anhydride graft copolymer shown below.
  • Polymerization methods such as slurry polymerization method, solution polymerization method, bulk polymerization method, gas phase polymerization method using multi-site catalyst typified by Ziegler-Natta type catalyst and single site catalyst typified by metallocene catalyst, etc. Or a bulk polymerization method using a radical initiator.
  • the ionomer resin contains at least a part of an unsaturated carboxylic acid component of a copolymer comprising ethylene, an unsaturated carboxylic acid, and other unsaturated compounds as optional components, at least one of a metal ion and an organic amine. It can be obtained by summing.
  • the ionomer resin can also be obtained by saponifying at least a part of an unsaturated carboxylic acid ester component of a copolymer comprising ethylene, an unsaturated carboxylic acid ester, and other unsaturated compounds as optional components. .
  • the silane crosslinkable polyolefin can be obtained by melt-mixing a polyolefin resin, a silane coupling agent described later, and a radical generator described later at a high temperature, and graft polymerization.
  • the maleic anhydride graft copolymer can be obtained by melt-mixing a polyolefin-based resin, maleic anhydride, and a radical generator described later at a high temperature and performing graft polymerization.
  • modified polyolefin resin used in the present invention examples include “NUC” series manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd., and EVOH (ethylene-vinyl alcohol copolymer) as a trade name “manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.” “Soarnol”, trade name “Eval” manufactured by Kuraray Co., Ltd. and E-MMA (ethylene-methyl methacrylate copolymer) are trade names “Aclift”, E-EAA (ethylene-ethyl methacrylate) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. As the acrylate copolymer), the trade name “REXPEARL EEA” manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.
  • E-GMA ethylene-glycidyl methacrylate copolymer
  • BONDFAST an ionomer resin, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.
  • Examples of the product name are “HIMILAN”
  • examples of the silane crosslinkable polyolefin include “LINKLON” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
  • examples of the maleic anhydride graft copolymer include “ADMER” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. .
  • the preferred melt flow rate (MFR) of the polyolefin polymer is, for example, MFR (JIS K7210, temperature: 190 ° C., load: 21.18 N) in the case of polyethylene, preferably 0.5 g / 10 min or more, more preferably Is 2 g / 10 min or more, more preferably 3 g / 10 min or more, and preferably 30 g / 10 min or less, more preferably 25 g / 10 min or less, still more preferably 20 g / 10 min or less.
  • MFR JIS K7210, temperature: 190 ° C., load: 21.18 N
  • the MFR may be selected in consideration of the molding processability when producing the sealing material, the adhesiveness when sealing the solar cell element, the wraparound condition, and the like.
  • the MFR is relatively low, specifically 0.5 g / 10 min or more and 5 g / 10 min or less from the handling property when the sheet is peeled off from the forming roll.
  • the MFR is preferably 2 g / 10 min, more preferably 3 g / 10 min or more, from the viewpoint of reducing the extrusion load and increasing the extrusion rate, and preferably Is 30 g / 10 min or less, more preferably 20 g / 10 min or less.
  • the MFR is preferably 2 g / 10 min, more preferably 3 g / 10 min or more, and preferably 30 g / It is 10 min or less, more preferably 20 g / 10 min or less.
  • the resin examples include other polyolefin resins and various elastomers (olefin, styrene, etc.), modified with polar groups such as carboxyl group, amino group, imide group, hydroxyl group, epoxy group, oxazoline group, and thiol group. Resin and tackifying resin.
  • the tackifying resin examples include petroleum resins, terpene resins, coumarone-indene resins, rosin resins, and hydrogenated derivatives thereof.
  • the petroleum resin includes cyclopentadiene or an alicyclic petroleum resin derived from a dimer thereof and an aromatic petroleum resin derived from a C9 component
  • the terpene resin includes a terpene resin derived from ⁇ -pinene and a terpene resin.
  • the phenol resin include rosin resins such as gum rosin and wood rosin, and esterified rosin resins modified with glycerin, pentaerythritol, and the like.
  • the tackifying resin can be obtained mainly having various softening temperatures depending on the molecular weight.
  • compatibility with the polyolefin polymer component described above bleed over time, color tone and thermal stability.
  • hydrogenated derivatives of alicyclic petroleum resins having a softening temperature of preferably 100 or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower are particularly preferable.
  • the layer to be mixed that is, the resin composition of each layer is 100 parts by mass, 20 parts by mass or less is preferable, and 10 parts by mass or less is further included. preferable.
  • a various additive can be added to the resin composition which comprises each of the (I) layer and the (II) layer of the solar cell sealing material in this invention as needed.
  • the additive include radical generators (crosslinking agents / crosslinking aids), silane coupling agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, weathering stabilizers, light diffusing agents, nucleating agents, pigments (for example, white pigments) ), Flame retardants, discoloration inhibitors and the like.
  • at least one additive selected from a radical generator, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, and a weathering stabilizer is added for reasons described later.
  • These additives may be added only to the (I) layer or only to the (II) layer, or may be added to both the (I) layer and the (II) layer.
  • a radical generator (crosslinking agent / crosslinking aid) is useful for providing a crosslinked structure for the purpose of improving heat resistance and increasing mechanical strength when the polyolefin polymer is used in a solar cell encapsulant. It is.
  • the radical generator is not particularly limited, and examples thereof include organic peroxides, azo compounds such as azobisisobutyronitrile (AIBN) and polymer azo compounds, and organometallic compounds such as allyltin and triethylborane. .
  • organic peroxides that generate radicals at 100 ° C. or higher and have a decomposition temperature of 70 ° C.
  • radical generator examples include 2,5-dimethylhexane; 2,5-dihydroperoxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane; 3-di- t-butyl peroxide; t-dicumyl peroxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne; dicumyl peroxide; ⁇ , ⁇ '-bis (t-butylperoxy) Isopropyl) benzene; n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) butane; 2,2-bis (t-butylperoxy) butane; 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane; 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,
  • the amount of these radical generators added is to suppress the increase in resin pressure and the generation of foreign matter such as gels and fish eyes, and to prevent problems such as bleed out from molded products.
  • the layer to be added that is, the resin composition constituting each layer is 100 parts by mass, it is preferably 5 parts by mass or less, and more preferably 3 parts by mass or less.
  • Silane coupling agents are useful for improving the adhesion to solar cell encapsulant protective materials (glass, resin front sheets, back sheets, etc.) and solar cell elements.
  • Examples thereof include compounds having a hydrolyzable group such as an alkoxy group in addition to an unsaturated group such as a group, an acryloxy group and a methacryloxy group, an amino group and an epoxy group.
  • Specific examples of the silane coupling agent include N- ( ⁇ -aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ( ⁇ -aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, and ⁇ -aminopropyltriethoxy.
  • Examples thereof include silane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, and ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane.
  • ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane and ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane are preferably used because of good adhesiveness and little discoloration such as yellowing.
  • the addition amount of the silane coupling agent is to suppress the increase of the resin pressure and the generation of foreign substances such as gel and fish eyes with respect to 100 parts by mass of the target composition to be added, that is, the resin composition constituting each layer.
  • a coupling agent such as an organic titanate compound can be effectively used.
  • UV absorber As the ultraviolet absorber, various commercially available products can be applied, and various types such as benzophenone, benzotriazole, triazine, and salicylic acid ester can be exemplified.
  • benzophenone ultraviolet absorbers include 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-2′-carboxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n.
  • benzotriazole ultraviolet absorber examples include hydroxyphenyl-substituted benzotriazole compounds such as 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole and 2- (2-hydroxy-5-tert-butylphenyl).
  • Benzotriazole 2- (2-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) benzotriazole, 2- (2-methyl-4-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3-methyl-5-t- Butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5-di-t-amylphenyl) benzotriazole, 2- (2- (hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl) benzotriazole, etc.
  • triazine ultraviolet absorbers examples include 2- [4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazin-2-yl] -5- (octyloxy) phenol, 2- ( Examples include 4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5- (hexyloxy) phenol.
  • salicylic acid esters include phenyl salicylate and p-octylphenyl salicylate.
  • the amount of the ultraviolet absorber added is usually 0.01 parts by mass or more, preferably 0.05 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the resin composition constituting each layer to be added, that is, each layer, and It is preferable to add in the range of 2.0 parts by mass or less, preferably 0.5 parts by mass or less.
  • a hindered amine light stabilizer is preferably used as the weather stabilizer for imparting weather resistance in addition to the ultraviolet absorber.
  • a hindered amine light stabilizer does not absorb ultraviolet rays like an ultraviolet absorber, but exhibits a remarkable synergistic effect when used together with an ultraviolet absorber.
  • hindered amines there are those that function as light stabilizers, but they are often colored and are not preferred for the solar cell encapsulant in the present invention.
  • hindered amine light stabilizers include dimethyl-1- (2-hydroxyethyl) succinate-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine polycondensate, 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-tetramethyl-4-piperidyl ⁇ imino ⁇ ], N, N′-bis (3-aminopropyl) ethylenediamine-2,4-bis [N-butyl-N- (1,2,2, 6,6-pentamethyl-4-piperidyl) amino] -6-chloro-1,3,5-triazine condensate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, 2- (3 , 5-Di-tert-4 Hydroxybenzyl) -2-
  • the amount of the hindered amine light stabilizer added is usually 0.01 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the resin composition constituting the layer to be added, that is, the (I) layer or the (II) layer. It is preferably added in an amount of 0.05 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less, preferably 0.3 parts by mass or less.
  • the above ultraviolet absorbers and anti-glare stabilizers generally tend to cause yellowing as the addition amount increases, so it is preferable to add only the minimum necessary amount.
  • the flexibility of the resin composition mainly composed of the polyolefin polymer constituting the layer (II) is as follows: vibration frequency is 1 Hz, temperature rising rate is 3 ° C./min, strain is 0.1% in dynamic viscoelasticity measurement. It is possible to evaluate by the storage elastic modulus (E ′ 2 ) at 25 ° C., which is the condition, and this is the storage elastic modulus (E ′ 1 ) of the resin composition constituting the (I) layer at 25 ° C. ) Is important. By satisfying E ′ 1 > E ′ 2 with respect to the storage elastic modulus (E ′) at 25 ° C., the solar cell element confined in the sealing resin layer is damaged even from an external impact such as an agate or a pebble.
  • the E ′ 2 when the storage elastic modulus (E ′) is expressed in MPa, the E ′ 2 preferably satisfies E ′ 1 ⁇ 200 ⁇ E ′ 2 , and E ′ 1 ⁇ 500 ⁇ E ′ 2 It is more preferable that E ′ 1 ⁇ 800 ⁇ E ′ 2 is satisfied.
  • the storage elastic modulus (E ′ 2 ) of the resin composition constituting the (II) layer at 25 ° C. may be appropriately adjusted in consideration of the shape, thickness, installation location, etc. of the applied solar cell. 0.1 MPa (1 ⁇ 10 5 Pa) or more and 500 MPa (5 ⁇ 10 8 Pa) or less.
  • the storage elastic modulus (E ′ 2 ) of the resin composition constituting the layer (II) is 0.5 MPa (5 ⁇ 10 5 Pa) or more and 300 MPa (3 ⁇ 10 8 Pa) or less, preferably 1 MPa (1 ⁇ 10 6 Pa) or more and 200 MPa (2 ⁇ 10 8 Pa) or less. Is more preferable.
  • the fluidity of the resin composition constituting the layer (II) is 80 when the rheometer fluidity measurement is performed under the conditions of vibration frequency: 1 Hz, heating rate: 3 ° C./min, and strain: 0.5%. It can be evaluated by the shear modulus (G ′ 2 ) in the temperature range of from 150 ° C. to 150 ° C., which is more continuous than the shear modulus (G ′ 1 ) of the resin composition constituting the layer (I). Thus, it is important that the temperature range to be lowered exists in the range of 30 ° C. or more. In the temperature range of 80 ° C.
  • the temperature range in which the shear modulus (G ′) continuously satisfies G ′ 1 > G ′ 2 exists in the range of 30 ° C. or higher, so that the temperature fluctuation in the sealing process The sealing characteristics against unevenness in the details of the solar cell element and the wiring are stably improved.
  • the temperature range in which the shear elastic modulus (G ′) continuously satisfies G ′ 1 > G ′ 2 is in the range of 50 ° C. or higher.
  • the maximum value in the temperature region where the shear elastic modulus (G ′) continuously satisfies G ′ 1 > G ′ 2 is 80 ° C. to 150 ° C., and thus is uniquely 70 ° C.
  • the shear modulus (G ′ 2 ) of the resin composition constituting the layer (II) in the temperature range of 80 ° C. to 150 ° C. is appropriately determined in consideration of the shape, thickness, installation location, etc. of the applied solar cell. However, it is preferably 0.001 MPa (1 ⁇ 10 3 Pa) or more, more preferably 0.005 MPa (5 ⁇ 10 3 Pa) or more, and further preferably 0.01 MPa (1 ⁇ 10 4 Pa) or more. And preferably 1 MPa (1 ⁇ 10 6 Pa) or less, more preferably 0.5 MPa (5 ⁇ 10 5 Pa) or less, and still more preferably 0.2 MPa (2 ⁇ 10 5 Pa) or less.
  • the upper limit value of the shear modulus (G ′ 2 ) is within the above range, the sealing property against unevenness in the details of the solar cell element and the wiring is suitable, and the lower limit value of the shear modulus (G ′ 2 ) is the above value. If it exists in this range, it will be hard to produce malfunctions, such as a solar cell element being damaged by excessive stress, or a solar cell element being damaged when an impact is applied to a solar cell module.
  • the storage elastic modulus (E ′ 2 ) and shear elastic modulus (G ′ 2 ) of the resin composition constituting the layer (II) to the ranges specified in the present invention, for example, the main component of the resin composition What is necessary is just to select a material suitably on the basis of the crystallinity and MFR (melt flow rate) of the polyolefin polymer which is a component. More specifically, for example, for the polyolefin-based polymer used for the layer (II), by selecting an ⁇ -olefin content and MFR within the above ranges, the condition (2) defined in the present invention “In the temperature range of 80 ° C.
  • a temperature range in which the shear modulus (G ′) continuously satisfies G ′ 1 > G ′ 2 exists in a range of 30 ° C. or higher” can be satisfied.
  • the present invention is not limited to such means.
  • the solar cell encapsulant of the present invention is formed by laminating the (I) layer and the (II) layer.
  • the layer structure is not particularly limited, but the solar cell encapsulant of the present invention is used to form a solar cell module.
  • the (II) layer is at least one surface layer of the sealing material. Specifically, the two-type two-layer configuration (FIG. 2) of (I) layer / (II) layer (FIG.
  • the method for forming the solar cell encapsulant in the present invention is not particularly limited, and has a known method, for example, a melt mixing facility such as a single screw extruder, a multi-screw extruder, a Banbury mixer, a kneader, and the like.
  • An extrusion casting method using a die, a calendar method, or the like can be employed.
  • the solar cell sealing of the present invention is performed by forming the (I) layer and the (II) layer by the above-mentioned method, and laminating them by a known method such as a thermal laminating method.
  • a material can be formed into a film, especially in the present invention, a coextrusion method using a plurality of multilayer dies is preferably used from the viewpoints of handling properties and productivity.
  • the molding temperature in the co-extrusion method using a laminated die is appropriately adjusted depending on the flow characteristics and film forming properties of the resin composition to be used, but is generally 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, More preferably 140 ° C. or higher, and 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower.
  • a radical generator or a silane coupling agent is added It is preferable to lower the molding temperature in order to suppress an increase in the resin pressure and a fish eye associated with the crosslinking reaction.
  • additives such as radical generators, silane coupling agents, antioxidants, UV absorbers, weathering stabilizers, etc.
  • the sheet is prevented from blocking between sheets and the solar cell element is encapsulated. Embossing and various irregularities (cone, pyramid shape, hemispherical shape, etc.) may be performed for the purpose of improving the handleability and ease of bleeding.
  • another base film such as an expanded polyester film (OPET) or an expanded polypropylene film (OPP)
  • an extrusion laminate is used for the purpose of improving the handleability when forming the sheet.
  • the layers may be laminated by a method such as sandrami.
  • the total thickness of the solar cell encapsulant of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.05 mm or more, preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and 1 mm. It may be about or less, preferably 0.8 mm or less, more preferably 0.6 mm or less. The total thickness within the above range is preferable because it is excellent in workability and handling properties in addition to water vapor barrier properties.
  • the water vapor barrier property of the solar cell encapsulant of the present invention may be appropriately adjusted in consideration of the type of solar cell element to be applied, the shape and thickness of the solar cell module, the installation location, etc.
  • the water vapor permeability (measurement method: JIS K 7127) at a sealing material thickness of 0.3 mm, temperature of 40 ° C. and humidity of 90% RH is preferably less than 4 g / (m 2 ⁇ day), more preferably 2 g. / (M 2 ⁇ day), more preferably less than 1 g / (m 2 ⁇ day).
  • the water vapor transmission rate (measurement method: JIS K 7127) at a thickness of 0.45 mm, a temperature of 40 ° C., and a humidity of 90% RH is preferably less than 4 g / (m 2 ⁇ day), more preferably 2 g / ( m 2 ⁇ day), more preferably less than 1 g / (m 2 ⁇ day). If the water vapor barrier property is within the above range, it is preferable because corrosion of the wiring and deterioration of the solar cell element can be suppressed.
  • the thickness of the (I) layer and the (II) layer in the solar cell encapsulant of the present invention is (I) layer when the thickness of the solar cell encapsulant, that is, the total thickness of each layer is 100%.
  • the lower limit of the thickness occupied by is preferably 10%, more preferably 20%, even more preferably 40%, and the upper limit is preferably 90%, more preferably 80%, still more preferably 60%. . If the lower limit value of the thickness occupied by the (I) layer is in the above range, the water vapor barrier property is suitable. If the upper limit value of the thickness occupied by the (I) layer is in the above range, the solar cell element or wiring The sealing performance against unevenness in details is suitable.
  • the heat resistance of the solar cell encapsulant in the present invention will be described.
  • the temperature of a solar cell module is raised to about 85 to 90 ° C. due to heat generated during power generation or radiant heat of sunlight.
  • the resistance of the solar cell element rises due to the generation of long-term shadows due to poor soldering or adhesion of fallen leaves, and heat may be generated up to around 100 ° C. (hot spot phenomenon).
  • a method of forming a crosslinked structure with the radical generator or the silane coupling agent described above, a crystalline resin having a high crystal melting peak temperature examples thereof include a mixing method and a method of using and mixing a resin having a high glass transition temperature.
  • a method of forming a crosslinked structure and a crystalline resin having a high crystal melting peak temperature are used.
  • a method of mixing is preferably used.
  • the preferable crystal melting peak temperature when using a crystalline resin is 100 ° C. or higher, more preferably 105 ° C. or higher, and further preferably 110 ° C. or higher.
  • 160 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 150 degrees C or less, More preferably, it is 145 degrees C or less, More preferably, it is 140 degrees C or less.
  • the upper limit temperature is in the above range, it is preferable because it can be sealed without excessively high temperature in the sealing step of the solar cell element. If the lower limit temperature is in the above range, the sealing material flows during long-term use. It is preferable that problems such as these are difficult to occur.
  • the total light transmittance of the solar cell encapsulant in the present invention is the type of solar cell to be applied, for example, an amorphous thin film silicon type or a part that does not block sunlight reaching the solar cell element (for example, the solar cell element and the back sheet)
  • the solar cell element for example, the solar cell element and the back sheet
  • it is usually preferably 85% or more. More preferably, it is 90% or more.
  • a solar cell module can be manufactured by fixing the solar cell element with glass or a front sheet and a back sheet, which are upper and lower protective materials, using the solar cell sealing material of the present invention.
  • Examples of such solar cell modules include various types.
  • the structure is such that the sealing material is sandwiched from both sides of the solar cell element, such as upper protective material / sealing material (sealing resin layer) / solar cell element / sealing material (sealing resin layer) / lower protective material. 1 (see FIG.
  • a structure in which a sealing material and an upper protective material are formed on the solar cell element formed on the inner peripheral surface of the lower protective material, on the inner peripheral surface of the upper protective material For example, a solar cell element formed, for example, a structure in which a lower protective material is formed as a sealing material on an amorphous solar cell element produced by sputtering or the like on a fluororesin-based transparent protective material. it can.
  • the solar cell sealing material of the present invention when the sealing material is used in two or more parts, the solar cell sealing material of the present invention may be used for all parts. Or the solar cell sealing material of this invention may be used for only one site.
  • part may be the same, or it may differ. Good.
  • the solar cell element is arranged and wired between the sealing resin layers.
  • single crystal silicon type, polycrystalline silicon type, amorphous silicon type, III-V and II-VI group compound semiconductor types such as gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, dye-sensitized type, organic A thin film type is mentioned.
  • each member which comprises the solar cell module produced using the solar cell sealing material of this invention although it does not specifically limit,
  • an upper protective material glass, an acrylic resin, a polycarbonate, polyester, for example Examples thereof include a plate material such as a fluorine-containing resin and a single layer or multilayer protective material for a film.
  • the lower protective material is a single layer or multilayer sheet such as metal or various thermoplastic resin films, for example, metals such as tin, aluminum and stainless steel, inorganic materials such as glass, polyester, inorganic vapor deposition polyester, fluorine-containing resin And a single-layer or multilayer protective material such as polyolefin.
  • the surface of these upper and lower protective materials can be subjected to known surface treatments such as primer treatment and corona treatment in order to improve the adhesion to the solar cell encapsulant of the present invention and other members.
  • FIG. 1 in order from the sunlight receiving side, a transparent substrate 10, a sealing resin layer 12A using the solar cell sealing material of the present invention, solar cell elements 14A and 14B, and a solar cell sealing material of the present invention.
  • a sealing resin layer 12B and a back sheet 16 are laminated, and a junction box 18 (a terminal box for connecting wiring for extracting electricity generated from the solar cell element to the outside) is provided on the lower surface of the back sheet 16. Is bonded.
  • the solar cell elements 14A and 14B are connected by a wiring 20 in order to conduct the generated current to the outside.
  • the wiring 20 is taken out through a through hole (not shown) provided in the back sheet 16 and connected to the junction box 18.
  • a known method can be applied and is not particularly limited, but generally, an upper protective material, a sealing resin layer, a solar cell element, a sealing resin layer, a lower protection It has the process of laminating
  • the solar cell module produced using the solar cell encapsulant of the present invention is a small solar cell represented by a mobile device, a large size installed on a roof or a roof, depending on the type of solar cell applied and the shape of the module. It can be applied to various uses regardless of whether it is indoors or outdoors, such as solar cells.
  • the present invention will be described in more detail in the following examples, but the present invention is not limited by these.
  • seat displayed in this specification were performed as follows.
  • the flow direction of the sheet from the extruder is referred to as the vertical direction
  • the orthogonal direction is referred to as the horizontal direction.
  • the shear modulus (G ′ 2 ) of the resin composition constituting the layer (II) and the shear modulus (G ′ 1 ) of the resin composition constituting the layer (I) are successively G ′ 1 > A temperature range of G ′ 2 exists in a range of 30 ° C. or higher.
  • the shear elastic modulus (G ′ 2 ) of the resin composition constituting the (II) layer and the shear elastic modulus (G ′ 1 ) of the resin composition constituting the (I) layer are continuously G ′ 1 >
  • the temperature range for G ′ 2 is a range of less than 30 ° C.
  • Example 1 As the layer (I), an ethylene-norbornene random copolymer (manufactured by Polyplastics Co., Ltd., trade name: TOPAS 9501X1, norbornene content: 22 mol%, hereinafter abbreviated as COC1) as a layer is 100 mass.
  • the film was subjected to single layer extrusion molding at a set temperature of 260 ° C. by the T-die method, and then rapidly cooled to form a film with a 25 ° C. cast roll.
  • an ethylene-propylene-hexene ternary random copolymer manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name: Kernel KJ640T, propylene content: 7.4 mol% (10 mass%), hexene content : 4.4 mol% (10% by mass), MFR: 30 g / 10 min, Tm: 53 ° C., hereinafter abbreviated as PO1) 100 parts by mass of t-butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate (Arkema Yoshihiro Co., Ltd.) Manufactured and trade name: Luperox TBEC) was added by 1.0 part by mass, and after the single-layer extrusion molding at a set temperature of 100 ° C.
  • the (I) layer uses COC1
  • the (II) layer is an ethylene- ⁇ -olefin copolymer, an ethylene-octene random copolymer (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., trade name: engage 8200, octene).
  • the resin compositions of the (I) layer and the (II) layer were respectively supplied from two extruders to the feed block and extruded at a resin temperature of 180 to 220 ° C. by the T-die method.
  • a sheet with a total thickness of 0.3 mm ((I) / (II) 0.15 mm / 0.15 mm) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the film was rapidly cooled with a 20 ° C. cast roll.
  • the sealing material was obtained. Table 1 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • silane crosslinkable polyolefin silane-modified resin of ethylene-hexene random copolymer
  • Example 1 (Comparative Example 1) In Example 1, the (II) layer was not used, and a single-layer sheet-like sealing material having a thickness of 0.3 mm and consisting of COC1 was obtained. Table 1 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • Example 2 In Example 3, the (I) layer was not used, and a single layer sheet-like sealing material of (II) layer having a thickness of 0.3 mm made of PO 2 was obtained. Table 1 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • COC2 cyclic olefin polymer
  • Example 3 (Comparative Example 3) In Example 5, the (II) layer was not used, and a single-layer sheet-like sealing material having a thickness of 0.45 mm made of COC2 was obtained. Table 2 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • Example 5 (Comparative Example 4) In Example 5, the (I) layer was not used, and a single-layer sheet-like sealing material of (II) layer having a thickness of 0.45 mm made of PO 2 was obtained. Table 2 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • Example 5 (Comparative Example 5)
  • the (II) layer is a polyethylene resin high density polyethylene (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., trade name: Hi-Zex 3600F, ethylene content: 100 mol% (100 mass%), MFR: 1 g / 10 min. Tm: 134 ° C., hereinafter abbreviated as PO4)
  • a sheet-like sealing material having a total thickness of 0.45 mm was obtained in the same manner as in Example 5.
  • Table 2 shows the results of evaluation using the obtained samples.
  • the solar cell element is inferior in sealing performance because the shear elastic modulus (G ′) in a general sealing temperature region is too high.
  • Comparative Example 2 and Comparative Example 4 although the sealing property and heat resistance are good, it is confirmed that the water vapor barrier property is inferior because it does not have the (I) layer defined in the present invention.
  • the sheet produced in Comparative Example 5 has the condition (1) “storage elastic modulus (E ′) at 25 ° C. is E ′ 1 > E ′ 2 ” defined in the present invention, and the condition (2) “ In the temperature range of 80 ° C. to 150 ° C., the temperature range where the shear elastic modulus (G ′) is continuously G ′ 1 > G ′ 2 exists in the range of 30 ° C. or more ”. It can be confirmed that the sealing property is inferior.

Abstract

 太陽電池モジュールの形成が比較的容易で、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性等の性能に優れた太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールの提供。 環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる(I)層と、特定の温度領域における貯蔵弾性率(E')及びせん断弾性率(G')が(I)層を構成する樹脂組成物より低いポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層(II)層とを積層してなる太陽電池封止材の作製。

Description

太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュール
 本発明は、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子の封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールに関し、さらに詳細には、太陽電池モジュールの作製が比較的容易で、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性に優れた太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールに関する。
 太陽電池は太陽の光エネルギーを直接電気に換える発電装置である。発電時に石油などの燃料を燃やす必要がなく、燃焼による温室効果ガス(例えばCO2など)や有害な廃棄物(例えば原油灰や重油灰)を発生しない特長を有することから、太陽光発電はクリーンエネルギーの1つとして近年注目されている。太陽電池から電力を得るため、その構造は多数の太陽電池素子(セル)が直並列に配線される。さらに太陽電池は屋外に設置されることから、水分やほこりの影響を避け、また雹や小石などの衝突、あるいは風圧に耐えるように、太陽電池素子を樹脂中に封じ込め、その外部をガラスやシートで保護する構造である。このような構造を太陽電池モジュールと呼び、一般的には太陽光が当たる面を上部保護材として透明基材(ガラス/透光性太陽電池シート;フロントシート)で覆い、熱可塑性プラスチック(例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体)からなる封止材(封止樹脂層)で間隙を埋め、裏面を下部保護材として裏面封止用シート(バックシート、例えばポリフッ化ビニル樹脂フィルム)で保護された構成になっている。
 前述したように、太陽電池モジュールは主に屋外で長期間使用されるため、その構成や材質構造等に種々特性が必要とされる。前述した各保護部材の中でも封止材(封止樹脂層)に注目すると、水蒸気バリア性、太陽電池素子を保護する為の柔軟性、太陽電池モジュール製造におけるプロセス適性のための流動特性、太陽電池モジュールが発熱した際の耐熱性、太陽電池素子へ太陽光が効率的に届く為の透明性(全光線透過率など)、ガラスやバックシート及びセルとの接着性、耐久性、寸法安定性、絶縁性等が主に要求される。
 現在、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子の封止材としては、エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと省略することがある)が広く用いられている(たとえば、特許文献1参照)。また、EVAに耐熱性を付与することを主な目的として、架橋剤として有機過酸化物を用いた架橋が行われる。そのため架橋剤(有機過酸化物)や架橋助剤を添加したEVAシートをあらかじめ作製し、得られたシートを用いて太陽電池素子を封止するという工程が採用されている。
 しかしながら、EVAシートを用いて太陽電池モジュールを製造する場合、その加熱圧着などの諸条件により、EVAの熱分解による酢酸ガスが発生し、作業環境及び製造装置に悪影響を及ぼしたり、太陽電池の回路腐食や、太陽電池素子、フロントシート、バックシートなど各部材との界面で剥離が発生する等の問題点があった。
 さらにEVAは水蒸気バリア性が不十分であり(例えば、厚さ0.45mm、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率:25~35g/(m2・day)程度)、高湿度などの環境下で用いる場合、水分が太陽電池素子に到達し、悪影響を与えることにより、太陽電池の劣化や発電効率の低下の要因になるという問題点があった。
 そこで、前記の問題を解決するため、EVAより高性能、高機能な封止材が求められている。例えば、分子鎖中に環状オレフィンを導入した環状オレフィン系重合体は一般的に耐熱性があり、透明性が高く、また環状オレフィン系重合体のシートは単位面積あたりの水蒸気透過率が低く、水蒸気バリア性に優れていることが知られている。このような環状オレフィン系重合体を用いた太陽電池封止材として、特許文献2には、2-ノルボルネン、又は2-ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素-炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物を含有する樹脂組成物からなる太陽電池封止材が開示されている。
特開昭58-60579号公報 特開2009-79101号公報
 しかし、特許文献2に記載の封止材に用いられている樹脂組成物については、当該文献中に常温における柔軟性に関する記載や示唆がなく、太陽電池素子の衝撃等に対する保護性が全く考慮されていない。一般的な屋外環境の温度(例えば25℃)において封止材に使用される樹脂組成物の貯蔵弾性率(E’)が高すぎると、外部からの衝撃等に対し太陽電池素子が破損する恐れがある。
 さらに前記特許文献2には太陽電池素子を封止する際の封止性に関する記載や示唆がなく、特に、太陽電池素子を封止する際の一般的な温度領域である80℃~150℃における樹脂組成物の流動性が全く考慮されていない。前記の温度領域におけるせん断弾性率(G’)が高すぎると、太陽電池素子の間隙を樹脂が埋めきれず、十分に封止できない恐れがある。より高い温度及び圧力を用いれば流動性は高まるが、一方で、高温による太陽電池素子や配線の変質、過圧による太陽電池素子の破壊などの問題が新たに生じる可能性がある。
 また、例えばバッチ式の製造設備において、一般的に封止工程で用いられる真空ラミネーターは、真空ポンプを用いた真空度の差圧を用いているため、太陽電池モジュールにかかる圧力は、ほぼ大気圧(約101325Pa)である。これに対し、前記特許文献2に記載のような封止材を用いようとして、太陽電池素子を封止する際の圧力をより上げるためには、圧着方式を油圧式などに改造する必要があり、製造コストが高くなるなどの問題が発生しやすい。
 すなわち、従来の技術においては、太陽電池モジュールの形成が比較的容易で、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性に優れた太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールは提供されていなかった。
 そこで本発明の目的は、太陽電池モジュールの形成が容易で、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性に優れた太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールを提供することである。
 本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる(I)層と、特定の温度領域における貯蔵弾性率(E’)及びせん断弾性率(G’)が(I)層を構成する樹脂組成物より低いポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層(II)層とを積層することにより、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性等を同時に満足できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、少なくとも下記(I)層と、下記(II)層を有してなり、下記条件(1)及び下記条件(2)を同時に満たすことを特徴とする太陽電池封止材である。
(I)層:環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層
(II)層:ポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層
条件(1):25℃における貯蔵弾性率(E’)がE’1>E’2となる。
条件(2):80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する。
(但し、E’1、E’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率であり、G’1、G’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率である。)
 本発明によれば、太陽電池モジュールの形成が容易で、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性、耐熱性に優れた太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュールが提供できる。特に常温での柔軟性と、前記した温度領域における流動性を両立することによるセル保護性に優れた太陽電池封止材及び太陽電池モジュールを提供する。
 本発明の太陽電池封止材を用いれば、酢酸による配線腐食や水蒸気浸透による太陽電池素子の劣化の懸念が少なく、作業環境及び製造装置への悪影響や、太陽電池モジュールの劣化や発電効率の低下を防ぐことが出来る。また太陽電池モジュールの製造設備についても、バッチ式の製造設備に加えてロール・ツー・ロール式の製造設備にも適用可能である。
 さらに、本発明の太陽電池封止材は、水蒸気バリア性が非常に優れるため、発電効率や耐久性などが水分に影響されやすい太陽電池素子、例えば、CIGS系や有機系などの発電素子を用いた次世代型太陽電池の封止材としても好適に用いることができる。
本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池封止材の層構成の一例である2種2層構成を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池封止材の層構成の一例である2種3層構成を示す概略断面図である。
 以下、本発明の実施形態の1つの例としての太陽電池封止材、及びこれを用いて作製された太陽電池モジュールについて説明する。但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
 なお、本明細書において、「主成分とする」とは、本発明の太陽電池封止材の各層を構成する樹脂の作用・効果を妨げない範囲で、他の成分を含むことを許容する趣旨である。さらに、この用語は、具体的な含有率を制限するものではないが、樹脂組成物の構成成分全体の50質量%以上、好ましくは65質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であって100質量%以下の範囲を占める成分である。
 以下、本発明を詳しく説明する。
 本発明における太陽電池封止材は、環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなり、水蒸気バリア性に優れた(I)層と、ポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなり、封止性能や柔軟性、流動性、耐熱性に優れた(II)層とが積層されてなる構成であって、下記条件(1)及び下記条件(2)を同時に満たすものである。
条件(1):25℃における貯蔵弾性率(E’)がE’1>E’2となる。
条件(2):80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する。
(但し、E’1、E’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率であり、G’1、G’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率である。)
 <(I)層>
 本発明における太陽電池封止材を構成する層のうち、(I)層は環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層である。前記環状オレフィン系重合体の種類としては、特に限定されるものではなく、具体的には1種以上の環状オレフィンを開環重合して得られる環状オレフィン重合体や、その水素化物、さらに直鎖状α-オレフィンと環状オレフィンのブロック共重合体、及び直鎖状α-オレフィンと環状オレフィンのランダム共重合体などが挙げられ、工業的に入手しやすく、特に透明性と柔軟性のバランスが良好であるという観点から、直鎖状α-オレフィンと環状オレフィンのランダム共重合体が好ましい。
 前記環状オレフィン系重合体を構成する環状オレフィンの種類は、特に限定されるものではないが、ビシクロヘプト-2-エン(2-ノルボルネン)及びその誘導体、例えば、ノルボルネン、6-メチルノルボルネン、6-エチルノルボルネン、6-n-ブチルノルボルネン、5-プロピルノルボルネン、1-メチルノルボルネン、7-メチルノルボルネン、5,6-ジメチルノルボルネン、5-フェニルノルボルネン、5-ベンジルノルボルネンや、テトラシクロ-3-ドデセン及びその誘導体としては、例えば、8-メチルテトラシクロ-3-ドデセン、8-エチルテトラシクロ-3-ドデセン、8-ヘキシルテトラシクロ-3-ドデセン、10-ジメチルテトラシクロ-3-ドデセン、5,10-ジメチルテトラシクロ-3-ドデセンなどが挙げられる。本発明においては、工業的な入手し易さや諸特性、経済性などの観点から、ノルボルネンやテトラシクロドデセンなどが好適に用いられる。
 前記環状オレフィンと共重合する直鎖状α-オレフィンの種類としては特に限定されるものではないが、通常、炭素数2~20の直鎖状α-オレフィンが好適に用いられる。ここで環状オレフィンと共重合する直鎖状α-オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-へキセン、1-へプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセンなどが挙げられる。本発明においては、工業的な入手し易さや諸特性、経済性などの観点から、環状オレフィンと共重合する直鎖状α-オレフィンとしては、エチレンが好適に用いられる。環状オレフィンと共重合する直鎖状α-オレフィンは1種のみを単独で又は2種以上を組み合わせて用いても構わない。
 また、直鎖状α-オレフィンと共重合する環状オレフィンの含有量としては特に限定されるものではないが、通常、直鎖状α-オレフィンと環状オレフィンの合計量に対し、5モル%以上、好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは20モル%以上であり、かつ、通常70モル%以下、好ましくは60モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下である。環状オレフィンの含有量が多くなれば耐熱性、水蒸気バリア性及び透明性が向上でき、また、含有量が少なくなれば柔軟性が向上でき好適である。環状オレフィンの含有量が該範囲内であれば、共重合成分により結晶性が低減されることにより透明性が発現し、また、原料ペレットのブロッキングなどの不具合も起こり難い為好ましい。なお、直鎖状α-オレフィンと共重合する環状オレフィンの種類と含有量は、周知の方法、例えば、核磁気共鳴(NMR)測定装置、その他の機器分析装置で定性定量分析することができる。
 前記環状オレフィン系重合体は、例えば、特開昭60-168708号公報、特開昭61-120816号公報、特開昭61-115912号公報、特開昭61-115916号公報、特開昭61-271308号公報、特開昭61-272216号公報、特開昭62-252406号公報、特開昭62-252407号公報などに記載されている公知の方法に準じて製造することができる。
 前記環状オレフィン系重合体の具体例としては、三井化学(株)製の商品名「アペル(APEL)」、トパス・アドバンストポリマーズ(株)製の商品名「トパス(TOPAS)」などを例示することができる。
 前記環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物の水蒸気バリア性は、適用される太陽電池素子の種類や太陽電池モジュールの形状や厚さ、設置場所などを考慮して適宜調整すれば良いが、例えば、厚さが0.3mm又は0.45mmとなるように作製したシートについて、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率(測定方法:JIS K 7127)が好ましくは1g/(m2・day)未満であり、より好ましくは0.8g/(m2・day)未満であり、さらに好ましくは0.6g/(m2・day)未満である。水蒸気透過率が前記の範囲であれば、配線の腐食や太陽電池素子の劣化を抑制することができ、好適である。例えば本発明に用いる環状オレフィン系重合体の組成を本明細書に記載の範囲内で適宜調整することによって、水蒸気透過率を前記範囲とすることができる。
 25℃における(I)層を構成する樹脂組成物の、振動周波数:1Hz、昇温速度:3℃/分、歪0.1%の条件下で測定した貯蔵弾性率(以下、E’1と称する)は、適用される太陽電池の形状や厚さ、設置場所などを考慮して適宜調整すれば良いが、通常、10MPa(1×107Pa)以上、5000MPa(5×109Pa)以下である。ここで、太陽電池モジュールへの衝撃などに対するクッション性や柔軟性、また、太陽電池モジュール支持体としての剛性や太陽電池モジュール製造時におけるハンドリング性を考慮すると、(I)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率(E’1)は、50MPa(5×107Pa)以上、3000MPa(3×109Pa)以下であることが好ましく、100MPa(1×108Pa)以上、2000MPa(2×109Pa)以下であることがさらに好ましい。
<(II)層>
 本発明の太陽電池封止材を構成する層のうち、(II)層はポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層であって、当該樹脂組成物は25℃における貯蔵弾性率(以下、E’2と称する)が前記E’1より低く(条件(1))、かつ、80℃~150℃の温度範囲において、当該樹脂組成物のせん断弾性率(以下、G’2と称する)が(I)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(以下、G’1と称する)より連続して低くなる温度領域が30℃以上の範囲で存在する(条件(2))ことを特徴とする。好適なポリオレフィン系重合体の具体例については以下に例示するが、それらの樹脂は単独で用いても良く、また2種類以上を混合して使用しても良い。また、(II)層は、各々がポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層であれば、単層でも良く、2層以上積層してなるものでも構わない。
 本発明の(II)層に用いられるポリオレフィン系重合体の種類は、(II)層が前記の貯蔵弾性率(E’)及びせん断弾性率(G’)に関する前記条件(1)および(2)を満足すれば、特に限定されるものではないが、ポリエチレン系重合体、ポリプロピレン系重合体、変性ポリオレフィン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂であることが好ましい。
 前記ポリエチレン系重合体の種類としては、特に限定されるものではなく、具体的には超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(エチレン-α-オレフィン共重合体)、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、又は超高密度ポリエチレンなどが挙げられる。中でも線状低密度ポリエチレン(エチレン-α-オレフィン共重合体)が、結晶性が低く、透明性や柔軟性に優れるため、太陽電池素子の発電特性を阻害したり太陽電池素子に過剰な応力を加え損傷の原因になるなどの不具合を生じ難く、好ましい。
 前記エチレン-α-オレフィン共重合体は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。エチレンと共重合するα-オレフィンの種類としては特に限定されるものではないが、通常、炭素数3~20のα-オレフィンが好適に用いられる。ここでエチレンと共重合するα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-へキセン、1-へプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、3-メチル-ブテン-1、4-メチル-ペンテン-1などが挙げられる。本発明においては、工業的な入手し易さや諸特性、経済性などの観点からエチレンと共重合するα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-へキセン、1-オクテンが好適に用いられる。エチレンと共重合するα-オレフィンは1種のみを単独で又は2種以上を組み合わせて用いても構わない。
 また、エチレンと共重合するα-オレフィンの含有量としては特に限定されるものではないが、通常、エチレンとα-オレフィンの合計量に対し、2モル%以上、好ましくは3モル%以上、さらに好ましくは5モル%以上であり、かつ、通常40モル%以下、好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは25モル%以下である。該範囲内であれば、共重合成分により結晶性が低減されることにより透明性が向上し、また、原料ペレットのブロッキングなどの不具合も起こり難い為好ましい。なお、エチレンと共重合するα-オレフィンの種類と含有量は、周知の方法、例えば、核磁気共鳴(NMR)測定装置、その他の機器分析装置で定性定量分析することができる。
 前記ポリエチレン系重合体の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法が採用できる。例えば、チーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒やポストメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法など、また、ラジカル開始剤を用いた塊状重合法などが挙げられる。太陽電池封止材として用いるエチレン-α-オレフィン共重合体は比較的軟質の樹脂であることが好ましく、重合後の造粒(ペレタイズ)のし易さや原料ペレットのブロッキング防止などの観点から低分子量成分が少なく分子量分布の狭い原料が重合できるシングルサイト触媒を用いた重合方法が好適である。
 前記ポリエチレンの具体例としては、プライムポリマー(株)製の商品名「ハイゼックス(Hizex)」、「ネオゼックス(Neozex)」、「ウルトゼックス(Ultzex)」、日本ポリエチレン(株)製の商品名「ノバテック(Novatec)HD」、「ノバテックLD」、「ノバテックLL」、「カーネル(Karnel)」、ダウ・ケミカル(株)製の商品名「エンゲージ(Engage)」、「アフィニティー(Affinity)」、「インフューズ(Infuse)」、三井化学(株)製の商品名「タフマーA(TAFMER A)」、「タフマーP(TAFMER P)」、宇部丸善ポリエチレン(株)製の商品名「ユメリット」、旭化成ケミカルズ(株)製の商品名「クリオレックス」などを例示することができる。
 前記ポリプロピレン系重合体の種類としては、特に限定されるものではなく、具体的にはプロピレンの単独重合体、プロピレンの共重合体、リアクター型のポリプロピレン系熱可塑性エラストマー、及びこれらの混合物などが挙げられる。
 プロピレンの共重合体としてはプロピレンとエチレン又は他のα-オレフィンとのランダム共重合体(ランダムポリプロピレン)、又はブロック共重合体(ブロックポリプロピレン)、ゴム成分を含むブロック共重合体あるいはグラフト共重合体などが挙げられる。前記プロピレンと共重合可能な他のα-オレフィンとしては、炭素原子数が4~12のものが好ましく、例えば、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテン、1-デセンなどが挙げられ、その1種又は2種以上の混合物が用いられる。
 また、前記プロピレンと共重合するα-オレフィンの含有量としては特に限定されるものではないが、通常、プロピレンとα-オレフィンの合計量に対し、2モル%以上、好ましくは3モル%以上、さらに好ましくは5モル%以上であり、かつ、通常40モル%以下、好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは25モル%以下である。該範囲内であれば、共重合成分により結晶性が低減されることにより透明性が向上し、また、原料ペレットのブロッキングなどの不具合も起こり難い為好ましい。なお、プロピレンと共重合するα-オレフィンの種類と含有量は、周知の方法、例えば、核磁気共鳴(NMR)測定装置、その他の機器分析装置で定性定量分析することができる。
 前記ポリプロピレン系重合体の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法が採用できる。例えば、チーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒やポストメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法など、また、ラジカル開始剤を用いた塊状重合法などが挙げられる。太陽電池封止材として用いるプロピレン-α-オレフィン共重合体は比較的軟質の樹脂であることが好ましく、重合後の造粒(ペレタイズ)のし易さや原料ペレットのブロッキング防止などの観点から低分子量成分が少なく分子量分布の狭い原料が重合できるシングルサイト触媒を用いた重合方法が好適である。
 前記ポリプロピレン系重合体の具体例としては、日本ポリプロ(株)製の商品名「ノバテックPP」、「ウィンテック」、プライムポリマー(株)製の商品名「プライムポリプロ」、「プライムTPO」、住友化学(株)製の商品名「ノーブレン」などを例示することができる。
 前記変性ポリオレフィン系重合体の種類は特に限定されるものではないが、EVOH(エチレン-ビニルアルコール共重合体)、E-MMA(エチレン-メチルメタアクリレート共重合体)、E-EAA(エチレン-エチルアクリレート共重合体)、E-GMA(エチレン-グリシジルメタアクリレート共重合体)、アイオノマー樹脂(イオン架橋性エチレン-メタクリル酸共重合体、イオン架橋性エチレン-アクリル酸共重合体)、シラン架橋性ポリオレフィン、及び無水マレイン酸グラフト共重合体からなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂であることが好ましい。
 前記変性ポリオレフィン系重合体の製造方法は、特に限定されるものではなく、下記に示すアイオノマー樹脂、シラン架橋性ポリオレフィン、無水マレイン酸グラフト共重合体以外は、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法など、また、ラジカル開始剤を用いた塊状重合法などにより得ることができる。
 アイオノマー樹脂は、エチレンと、不飽和カルボン酸と、任意成分として他の不飽和化合物からなる共重合体の不飽和カルボン酸成分の少なくとも一部を金属イオンもしくは有機アミンのうち少なくともいずれか一方で中和することにより得ることができる。また、アイオノマー樹脂は、エチレンと、不飽和カルボン酸エステルと、任意成分として他の不飽和化合物からなる共重合体の不飽和カルボン酸エステル成分の少なくとも一部を鹸化することによっても得ることができる。
 シラン架橋性ポリオレフィンは、ポリオレフィン系樹脂、後述するシランカップリング剤、及び後述するラジカル発生剤を高温で溶融混合し、グラフト重合することにより得ることができる。
 無水マレイン酸グラフト共重合体は、ポリオレフィン系樹脂、無水マレイン酸、及び後述するラジカル発生剤を高温で溶融混合し、グラフト重合することにより得ることができる。
 本発明に用いられる変性ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、日本ユニカー(株)製の「NUC」シリーズ、EVOH(エチレン-ビニルアルコール共重合体)としては日本合成化学(株)製の商品名「ソアノール」、(株)クラレ製の商品名「エバール」、E-MMA(エチレン-メチルメタアクリレート共重合体)としては住友化学(株)製の商品名「アクリフト」、E-EAA(エチレン-エチルアクリレート共重合体)としては日本ポリエチレン(株)製の商品名「レクスパール(REXPEARL EEA)」、E-GMA(エチレン-グリシジルメタアクリレート共重合体)としては住友化学(株)製の商品名「ボンドファスト(BONDFAST)」、アイオノマー樹脂としては、三井デュポンポリケミカル(株)製の商品名「ハイミラン」、シラン架橋性ポリオレフィンとしては三菱化学(株)製の商品名「リンクロン」、無水マレイン酸グラフト共重合体としては三井化学(株)製「アドマー」などを例示することができる。
 前記ポリオレフィン系重合体の好ましいメルトフローレート(MFR)は、たとえば、ポリエチレンの場合はMFR(JIS K7210、温度:190℃、荷重:21.18N)が、好ましくは0.5g/10min以上、より好ましくは2g/10min以上、さらに好ましくは3g/10min以上であり、かつ、好ましくは30g/10min以下、より好ましくは25g/10min以下、さらに好ましくは20g/10min以下である。
 さらにMFRは、封止材を作製する際の成形加工性や太陽電池素子を封止する時の接着性、回り込み具合などを考慮して選択すればよい。例えば、シートをカレンダー成形にて作製する場合には、シートを成形ロールから引き剥がす際のハンドリング性からMFRは、比較的低い方、具体的には0.5g/10min以上、5g/10min以下が好ましく、また、Tダイを用いて押出成形する場合には、押出負荷を低減させ押出量をUPさせる観点からMFRは、好ましくは2g/10min、さらに好ましくは3g/10min以上であり、かつ、好ましくは30g/10min以下、さらに好ましくは20g/10min以下である。さらに、太陽電池素子(セル)を封止する時の接着性や回り込み易さの観点からは、MFRは、好ましくは2g/10min、さらに好ましくは3g/10min以上であり、かつ、好ましくは30g/10min以下、さらに好ましくは20g/10min以下である。
<(I)層及び(II)層に用いられるその他の樹脂>
 本発明における太陽電池封止材の(I)層、及び(II)層の各々を構成する樹脂組成物には、本発明の趣旨を超えない範囲で、諸物性(柔軟性、耐熱性、透明性、接着性など)や成形加工性あるいは経済性などをさらに向上させる目的で上述した環状オレフィン系重合体やポリオレフィン系重合体以外の樹脂を含有することができる。該樹脂は、(I)層のみ、又は(II)層のみに混合しても良いし、(I)層と(II)層の両方に混合することもできる。
 該樹脂としては、例えば、他のポリオレフィン系樹脂や各種エラストマー(オレフィン系、スチレン系など)、カルボキシル基、アミノ基、イミド基、水酸基、エポキシ基、オキサゾリン基、チオール基などの極性基で変性された樹脂及び粘着付与樹脂などが挙げられる。
 該粘着付与樹脂としては、石油樹脂、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、ロジン系樹脂、又はそれらの水素添加誘導体などが挙げられる。具体的には、石油樹脂としては、シクロペンタジエン又はその二量体からの脂環式石油樹脂やC9成分からの芳香族石油樹脂があり、テルペン樹脂としてはβ-ピネンからのテルペン樹脂やテルペン-フェノール樹脂が、また、ロジン系樹脂としては、ガムロジン、ウッドロジンなどのロジン樹脂、グリセリンやペンタエリスリトールなどで変性したエステル化ロジン樹脂などを例示することができる。また、該粘着付与樹脂は主に分子量により種々の軟化温度を有するものが得られるが、既述のポリオレフィン系重合体成分と混合した場合の相溶性、経時的なブリード性、色調や熱安定性などの点から軟化温度が好ましくは100以上、より好ましくは120℃以上で、かつ、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下の脂環式石油樹脂の水素添加誘導体が特に好ましい。上述したポリオレフィン系重合体以外の樹脂を混合する場合は、通常、混合する対象の層、すなわち各層の樹脂組成物を100質量部とした場合、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。
<その他の添加剤>
 また、本発明における太陽電池封止材の(I)層、及び(II)層の各々を構成する樹脂組成物には、必要に応じて、種々の添加剤を添加することができる。該添加剤としては、例えば、ラジカル発生剤(架橋剤/架橋助剤)、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤、光拡散剤、造核剤、顔料(例えば白色顔料)、難燃剤、変色防止剤などが挙げられる。本発明においては、ラジカル発生剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤が添加されていることが後述する理由などから好ましい。これらの添加剤は、前記(I)層のみ、又は前記(II)層のみに添加しても良いし、前記(I)層と前記(II)層の両方に添加することもできる。
  [ラジカル発生剤]
 ラジカル発生剤(架橋剤/架橋助剤)は、前記ポリオレフィン系重合体を太陽電池封止材に使用する場合、耐熱性向上や機械強度を高めるなどの目的のため架橋構造を持たせるのに有用である。ラジカル発生剤としては特に制限はないが、有機過酸化物や、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、高分子アゾ化合物などのアゾ化合物、アリル錫、トリエチルボランなどの有機金属化合物などが挙げられる。中でも、有機過酸化物であって、特に100℃以上でラジカルを発生し、半減期10時間の分解温度が70℃以上であるものが、反応速度と配合時の安全性の観点から好適に使用される。
 このようなラジカル発生剤としては、例えば2,5-ジメチルヘキサン;2,5-ジハイドロパーオキサイド;2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン;3-ジ-t-ブチルパーオキサイド;t-ジクミルパーオキサイド;2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン;ジクミルパーオキサイド;α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン;n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン;2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン;1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン;t-ブチルパーオキシベンゾエート;ベンゾイルパーオキサイドなどを好ましく用いることができる。これらのラジカル発生剤の添加量は、成形加工上、樹脂圧の増加やゲル、フィッシュアイなどの異物の発生を抑制するため、また、成形品からのブリードアウトなどの不具合を抑制するためには、添加する対象の層、すなわち各層を構成する樹脂組成物を100質量部とした場合、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましい。また、架橋反応を効率的に進行させるためには0.25質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、0.75質量部以上であることがさらに好ましい。
 [シランカップリング剤]
 シランカップリング剤は、太陽電池封止材の保護材(ガラス、樹脂製のフロントシート、バックシートなど)や太陽電池素子などに対する接着性を向上させるのに有用であり、その例としては、ビニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基のような不飽和基、アミノ基、エポキシ基などとともに、アルコキシ基のような加水分解可能な基を有する化合物を挙げることができる。シランカップリング剤の具体例としては、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、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを例示することができる。本発明においては、接着性が良好であり、黄変などの変色が少ないことなどからγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランやγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましく用いられる。該シランカップリング剤の添加量は、添加する対象の層、すなわち各層を構成する樹脂組成物100質量部に対して、樹脂圧の増加やゲル、フィッシュアイなどの異物の発生を抑制するため、また、成形品からのブリードアウトなどの不具合を抑制するためには、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましい。また、接着性を発現させるためには0.1質量部以上であることが好ましく、0.2質量部以上であることがより好ましい。また、シランカップリング剤と同様に、有機チタネート化合物などのカップリング剤も有効に活用できる。
[紫外線吸収剤]
 紫外線吸収剤としては、種々の市販品が適用でき、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸エステル系など各種タイプのものを挙げることができる。ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、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-メトキシ-2’-カルボキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-ドデシルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクタデシルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-5-スルホベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-5- クロロベンゾフェノン、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、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる。
 ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、ヒドロキシフェニル置換ベンゾトリアゾール化合物であって、例えば、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-メチル-4-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-メチル-5-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2- ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどを挙げることができる。またトリアジン系紫外線吸収剤としては、2-[4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン-2-イル]-5-(オクチルオキシ)フェノール、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-(ヘキシルオキシ)フェノールなどを挙げることができる。サリチル酸エステル系としては、フェニルサリチレート、p-オクチルフェニルサリチレートなどを挙げることができる。該紫外線吸収剤の添加量は、添加する対象の層、すなわち各層を構成する樹脂組成物100質量部に対し、通常0.01質量部以上、好ましくは0.05質量部以上であり、かつ、2.0質量部以下、好ましくは0.5質量部以下の範囲で添加することが好ましい。
[耐侯安定剤]
 前記の紫外線吸収剤以外に耐候性を付与する耐候安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定化剤が好適に用いられる。ヒンダードアミン系光安定化剤は、紫外線吸収剤のようには紫外線を吸収しないが、紫外線吸収剤と併用することによって著しい相乗効果を示す。ヒンダードアミン系以外にも光安定化剤として機能するものはあるが、着色している場合が多く本発明における太陽電池封止材には好ましくない。
 ヒンダードアミン系光安定化剤としては、コハク酸ジメチル-1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{{2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル}イミノ}]、N,N’-ビス(3-アミノプロピル)エチレンジアミン-2,4-ビス[N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)アミノ]-6-クロロ-1,3,5-トリアジン縮合物、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、2-(3,5-ジ-tert-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)などを挙げることができる。該ヒンダードアミン系光安定化剤の添加量は、添加する対象の層、すなわち前記(I)層又は前記(II)層を構成する樹脂組成物100質量部に対し、通常0.01質量部以上、好ましくは0.05質量部以上であり、かつ、0.5質量部以下、好ましくは0.3質量部以下の範囲で添加することが好適である。
 前記の紫外線吸収剤及び耐侯安定剤は、一般的に添加量が多くなるほど黄変を引き起こしやすいため、必要最少量の添加にとどめることが好ましい。
 前記(II)層を構成する前記ポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物の柔軟性は、動的粘弾性測定において振動周波数1Hz、昇温速度3℃/分、歪0.1%の条件とした際の、25℃における貯蔵弾性率(E’2)によって評価することが可能であり、これが、前記(I)層を構成する樹脂組成物の25℃における貯蔵弾性率(E’1)よりも低いことが重要である。25℃における貯蔵弾性率(E’)について、E’1>E’2を満たすことによって、雹や小石など外部からの衝撃に対しても封止樹脂層内に閉じ込めた太陽電池素子が破損することがないため、耐衝撃性に優れている。
 上記の観点から、貯蔵弾性率(E’)をMPa単位で表記した時、前記E’2は、E’1-200≧E’2を満たすことが好ましく、E’1―500≧E’2を満たすことがより好ましく、E’1-800≧E’2を満たすことが特に好ましい。
 25℃における(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率(E’2)は、適用される太陽電池の形状や厚さ、設置場所などを考慮して適宜調整すれば良いが、通常、0.1MPa(1×105Pa)以上、500MPa(5×108Pa)以下である。ここで、太陽電池モジュールへの衝撃などに対するクッション性や柔軟性、また太陽電池モジュール製造時におけるハンドリング性を考慮すると、(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率(E’2)は、0.5MPa(5×105Pa)以上、300MPa(3×108Pa)以下であることが好ましく、1MPa(1×106Pa)以上、200MPa(2×108Pa)以下であることがさらに好ましい。
 前記(II)層を構成する樹脂組成物の流動性は、レオメーターの流動性測定において振動周波数:1Hz、昇温速度:3℃/分、歪0.5%の条件とした際の、80℃~150℃の温度範囲におけるせん断弾性率(G’2)によって評価することが可能であり、これが、前記(I)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’1)よりも連続して低くなる温度領域が30℃以上の範囲で存在することが重要である。80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在することによって、封止工程における温度振れなどの影響を受けにくく、安定して太陽電池素子や配線の細部における凹凸に対する封止特性が良好となる。これらのことから、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域は、50℃以上の範囲であることがより好ましい。なお、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域の最大値は、80℃~150℃の温度範囲であるため一義的に70℃となる。
 80℃~150℃の温度範囲での(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’2)は、適用される太陽電池の形状や厚さ、設置場所などを考慮して適宜調整すれば良いが、好ましくは0.001MPa(1×103Pa)以上、より好ましくは0.005MPa(5×103Pa)以上、さらに好ましくは0.01MPa(1×104Pa)以上であって、かつ、好ましくは1MPa(1×106Pa)以下、より好ましくは0.5MPa(5×105Pa)以下、さらに好ましくは0.2MPa(2×105Pa)以下である。せん断弾性率(G’2)の上限値が前記の範囲にあれば、太陽電池素子や配線の細部における凹凸に対する封止特性が好適であり、せん断弾性率(G’2)の下限値が前記の範囲にあれば、太陽電池素子に過剰な応力がかかり破損したり、太陽電池モジュールに衝撃が加わった際に太陽電池素子が破損したりするなどの不具合を生じ難く好適である。
 前記(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率(E’2)及びせん断弾性率(G’2)を本発明で規定する範囲にするためには、例えば、当該樹脂組成物の主成分たるポリオレフィン系重合体の結晶性やMFR(メルトフローレート)を目安として適宜材料を選択すればよい。より具体的には、例えば前記(II)層に用いられるポリオレフィン系重合体について、α-オレフィン含有量やMFRが前記の範囲であるものを選択することにより、本発明で規定する条件(2)「80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する」を充足することができるが、かかる手段に限定されるものではない。
<太陽電池封止材>
 本発明の太陽電池封止材は、前記(I)層と、前記(II)層とが積層されてなる。前記(I)層と前記(II)層とは各々が少なくとも1層あれば、その層構成は特に制限されるものではないが、本発明の太陽電池封止材を用いて、太陽電池モジュールを作製する際の封止性能を向上する目的から、特には前記(II)層が、封止材の少なくとも一方の表層であることが好ましい。具体的には、(I)層/(II)層という2種2層構成(図2)は当然のこと、(II)層/(I)層/(II)層という2種3層構成(図3)や、(II)層/(I)層/(II)層/(I)層といった2種4層構成(不図示)などの態様を取ることが可能である。こうした構成である場合、本発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池素子側に前記(II)層が位置するように本発明の太陽電池封止材を適用することが可能となるため好ましい。
 本発明における太陽電池封止材の製膜方法は特に限定されるものではなく、公知の方法、例えば単軸押出機、多軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーなどの溶融混合設備を有し、Tダイを用いる押出キャスト法やカレンダー法等を採用することができる。例えば、前記(I)層と前記(II)層とを各々上記の方法により製膜し、これらを熱ラミネート法等の公知の方法によって貼り合わせて積層することにより、本発明の太陽電池封止材を製膜することもできるが、特に本発明においては、ハンドリング性や生産性等の面から複数の多層ダイを用いる共押出法が好適に用いられる。
 積層ダイを用いる共押出法での成形温度は、用いる樹脂組成物の流動特性や製膜性等によって適宜調整されるが、概ね80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは140℃以上であり、かつ、300℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下であり、ラジカル発生剤やシランカップリング剤などを添加する場合は架橋反応に伴う樹脂圧の増加やフィッシュアイの増加を抑制するために成形温度を低下させることが好ましい。ラジカル発生剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤等の各種添加剤は、予め樹脂とともにドライブレンドしてからホッパーに供給しても良いし、予め全ての材料を溶融混合してペレットを作製してから供給しても良いし、添加剤のみを予め樹脂に濃縮したマスターバッチを作製し供給しても構わない。
 また、シート状で得られた本発明の太陽電池封止材の表面及び/又は裏面には、必要に応じて、シートを巻物とした場合のシート同士のブロッキング防止や太陽電池素子の封止工程でのハンドリング性やエア抜きのし易さ向上などの目的のためエンボス加工や種々の凹凸(円錐や角錐形状や半球形状など)加工を行っても構わない。さらに、シートを製膜する際に、シート製膜時のハンドリング性を向上するなどの目的のため、別の基材フィルム(延伸ポリエステルフィルム(OPET)や延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)など)と押出ラミやサンドラミなどの方法で積層しても構わない。
 また、本発明の太陽電池封止材の総厚さは特に限定されるものではないが、通常0.05mm以上、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.2mm以上であり、かつ、1mm程度以下、好ましくは0.8mm以下、より好ましくは0.6mm以下であればよい。前記の範囲に総厚さがあることで、水蒸気バリア性のほか、加工性やハンドリング性にも優れるため好適である。
 本発明の太陽電池封止材の水蒸気バリア性は、適用される太陽電池素子の種類や太陽電池モジュールの形状や厚さ、設置場所などを考慮して適宜調整すれば良いが、例えば、太陽電池封止材の厚さが0.3mm、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率(測定方法:JIS K 7127)が好ましくは4g/(m2・day)未満であり、より好ましくは2g/(m2・day)未満であり、さらに好ましくは1g/(m2・day)未満である。さらに、厚さが0.45mm、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率(測定方法:JIS K 7127)が好ましくは4g/(m2・day)未満であり、より好ましくは2g/(m2・day)未満であり、さらに好ましくは1g/(m2・day)未満である。
 水蒸気バリア性が前記の範囲であれば、配線の腐食や太陽電池素子の劣化を抑制することができ、好適である。
 本発明の太陽電池封止材における(I)層及び(II)層の厚さは、太陽電池封止材の厚さ、即ち各層の合計の厚さを100%とするとき、(I)層の占める厚さの下限値は好ましくは10%、より好ましくは20%、さらに好ましくは40%であって、また上限値は好ましくは90%、より好ましくは80%、さらに好ましくは60%である。(I)層の占める厚さの下限値が前記の範囲であれば水蒸気バリア性が好適であり、(I)層の占める厚さの上限値が前記の範囲であれば太陽電池素子や配線の細部における凹凸に対する封止性能が好適である。
 本発明における太陽電池封止材の耐熱性について説明する。一般に、太陽電池モジュールは発電時の発熱や太陽光の輻射熱などで85~90℃程度まで昇温する。また、ハンダ不良や落ち葉の付着による長期的な影の発生により太陽電池素子の抵抗が上昇し、100℃付近まで発熱することもある(ホットスポット現象)。この際に封止材が流動するなどの不具合を抑制するためには、前述したラジカル発生剤やシランカップリング剤などで架橋構造を形成させる方法、結晶融解ピーク温度が高い結晶性樹脂を使用、混合する方法、ガラス転移温度の高い樹脂を使用、混合する方法などが挙げられる。本発明においては、特に制限を加えるものではないが、常温での柔軟性と耐熱性とのバランスや経済性などの観点から、架橋構造を形成させる方法と結晶融解ピーク温度が高い結晶性樹脂を混合する方法が好適に用いられる。ここで、結晶性樹脂を使用する場合の好ましい結晶融解ピーク温度は100℃以上であり、より好ましくは105℃以上であり、さらに好ましくは110℃以上である。また、160℃以下が好ましく、より好ましくは150℃以下であり、より好ましくは145℃以下であり、さらに好ましくは140℃以下である。上限温度が前記の範囲であれば太陽電池素子の封止工程であまり高温にすることなく封止できるため好適であり、下限温度が前記の範囲であれば長期使用中に封止材が流動するなどの不具合を生じ難く好適である。
 本発明における太陽電池封止材の全光線透過率は、適用する太陽電池の種類、例えばアモルファスの薄膜系シリコン型などや太陽電池素子に届く太陽光を遮らない部位(例えば太陽電池素子とバックシートとの間など)に適用する場合には、あまり重視されないこともあるが、太陽電池の変換効率や各種部材を重ね合わせる時のハンドリング性などを考慮し、通常、85%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
<太陽電池モジュール>
 本発明の太陽電池封止材を用い、太陽電池素子を上下の保護材であるガラス又はフロントシート及びバックシートで固定することにより、太陽電池モジュールを製作することができる。このような太陽電池モジュールとしては、種々のタイプのものを例示することができる。例えば上部保護材/封止材(封止樹脂層)/太陽電池素子/封止材(封止樹脂層)/下部保護材のように太陽電池素子の両側から封止材ではさむ様な構成のもの(図1参照)、下部保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子の上に封止材と上部保護材を形成させるような構成のもの、上部保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子、例えばフッ素樹脂系透明保護材上にアモルファス系太陽電池素子をスパッタリング等で作製したものの上に封止材として下部保護材を形成させるような構成のものなどを挙げることができる。なお、本発明の太陽電池封止材を用いた太陽電池モジュールにおいて、封止材が2箇所以上の部位に使用される場合、すべての部位に本発明の太陽電池封止材を用いてもかまわないし、1箇所のみの部位に本発明の太陽電池封止材を用いてもかまわない。また、封止材が2箇所以上の部位に使用される場合、各々の部位に使用される本発明の太陽電池封止材を構成する樹脂組成は同一であっても良いし、異なっていてもよい。
 太陽電池素子は、封止樹脂層間に配置され配線される。例えば、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、ガリウム-ヒ素、銅-インジウム-セレン、カドミウム-テルルなどのIII-V族やII-VI族化合物半導体型、色素増感型、有機薄膜型などが挙げられる。
 本発明の太陽電池封止材を用いて作製された太陽電池モジュールを構成する各部材については、特に限定されるものではないが、上部保護材としては、例えば、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、フッ素含有樹脂などの板材やフィルムの単層または多層の保護材を挙げることができる。下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルムなどの単層もしくは多層のシートであり、例えば、スズ、アルミ、ステンレスなどの金属、ガラスなどの無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの単層もしくは多層の保護材を挙げることができる。
 これらの上部及び下部の保護材の表面には、本発明の太陽電池封止材やその他の部材との接着性を向上させるためにプライマー処理やコロナ処理など公知の表面処理を施すことができる。
 本発明の太陽電池封止材を用いて作製された太陽電池モジュールを記述した上部保護材/封止材/太陽電池素子/封止材/下部保護材のように太陽電池素子の両側から封止材で挟むような構成の物を例として説明する。図1に示すように、太陽光受光側から順に、透明基板10、本発明の太陽電池封止材を用いた封止樹脂層12A、太陽電池素子14A、14B,本発明の太陽電池封止材を用いた封止樹脂層12B,バックシート16が積層されてなり、さらに、バックシート16の下面にジャンクションボックス18(太陽電池素子から発電した電気を外部に取り出すための配線を接続する端子ボックス)が接着されてなる。太陽電池素子14A及び14Bは、発電電流を外部に電導するため配線20により連結されている。配線20は、バックシート16に設けられた貫通孔(不図示)を通じて外部に取り出され、ジャンクションボックス18に接続されている。
 太陽電池モジュールの製造方法としては、公知の方法が適用でき、特に限定されるものではないが、一般的には、上部保護材、封止樹脂層、太陽電池素子、封止樹脂層、下部保護材の順に積層する工程と、それらを真空吸引し加熱圧着する工程を有する。また、バッチ式の製造設備やロール・ツー・ロール式の製造設備なども適用することができる。
 本発明の太陽電池封止材を用いて作製された太陽電池モジュールは、適用される太陽電池のタイプとモジュールの形状により、モバイル機器に代表される小型太陽電池、屋根や屋上に設置される大型太陽電池など屋内・屋外関わらずに各種用途に適用することができる。
 以下の実施例でさらに詳しく説明するが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。なお、本明細書中に表示されるシートについての種々の測定値及び評価は次のようにして行なった。ここで、シートの押出機からの流れ方向を縦方向、その直交方向を横方向と呼ぶ。
(1)水蒸気バリア性(水蒸気透過率)
 水蒸気透過試験機(MOCON社製、型式:PERMATRAN W3/33)を用いて、厚さ0.3mm、又は0.45mmのシート状の封止材をサンプルとして、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率を測定した。その結果を下記の基準で評価した。
(○)水蒸気透過率が4g/(m2・day)未満
(×)水蒸気透過率が4g/(m2・day)以上
(2)柔軟性(貯蔵弾性率(E'))
 動的粘弾性測定機(アイティ計測制御(株)製、商品名:粘弾性スペクトロメーターDVA-200)を用いて、振動周波数:1Hz、昇温速度:3℃/分、歪0.1%の条件で、貯蔵弾性率(E')を-100℃から測定し、得られたデータから、25℃における貯蔵弾性率(E')を評価した。
(3)流動性(せん断弾性率(G’))
 レオメーター(Rheology社製、型式:レオメーターMR-300T)を用いて、振動周波数:1Hz、昇温速度:3℃/分、歪0.5%の条件で、φ20mmパラレルプレート上にのせた試料(実施例又は比較例において作製した試料)のせん断弾性率(G’)の温度分散を-100℃から200℃まで測定し、80℃~150℃の温度範囲におけるせん断弾性率(G’)を測定し、その結果を下記の基準で評価した。
(○)(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’2)と(I)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’1)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する。
(×)(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’2)と(I)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率(G’1)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃未満の範囲である。
(4)封止性
 真空ラミネーター((株)エヌ・ピー・シー製、商品名:LM30×30)を用いて、熱板温度:150℃、加工時間:20分(内訳、真空引き:5分、プレス:5分、圧力保持:10分)、圧着速度:急速の条件で、熱板側から順に、3mm厚白板ガラス(旭硝子社製、商品名:ソライト)、実施例又は比較例において作製した封止材、0.4mm厚太陽電池セル(フランスフォトワット社製、商品名:101×101MM)、実施例又は比較例において作製した封止材、0.125mm厚耐候性PETフィルム(東レ(株)製、商品名:ルミラーX10S)の5層を真空プレスして作製した太陽電池モジュール(サイズ:150mm×150mm)の外観を目視し、その結果を下記の基準で評価した。
(○)封止材が太陽電池素子周囲に隙間なく十分に回り込んでいる。
(×)封止材が太陽電池素子周囲に対し十分に回り込まず、気泡や浮きが発生している。
(5)耐熱性
 3mm厚白板ガラス(サイズ;縦75mm、横25mm)と5mm厚のアルミ板(サイズ;縦120mm、横60mm)の間に、実施例又は比較例において作製したシート状の封止材を重ね、真空プレス機を用いて、熱板温度:150℃、圧着時間:20分、圧力:0.1MPaの条件で積層プレスした試料を作製し、該試料を100℃の恒温槽内で60度に傾斜して設置し、1000時間経過後の状態を観察し、下記の基準で評価した。
(○)ガラスが初期の基準位置からずれなかったもの
(×)ガラスが初期の基準位置からずれたり、シートが溶融したりしたもの
(実施例1)
 (I)層として、環状オレフィン系重合体であるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体(ポリプラスチックス(株)製、商品名:TOPAS 9501X1、ノルボルネン含有量:22モル%、以下COC1と略す)100質量部を用い、Tダイ法にて設定温度260℃にて単層押出成形した後、25℃のキャストロールで急冷製膜した。次いで(II)層として、エチレン-プロピレン-ヘキセン3元ランダム共重合体(日本ポリエチレン(株)製、商品名:カーネルKJ640T、プロピレン含有量:7.4モル%(10質量%)、ヘキセン含有量:4.4モル%(10質量%)、MFR:30g/10min、Tm:53℃、以下PO1と略す)100質量部に架橋剤としてt-ブチルパーオキシ2-エチルヘキシルカーボネート(アルケマ吉冨(株)製、商品名:ルペロックスTBEC)を1.0質量部添加した樹脂組成物を用い、Tダイ法にて設定温度100℃にて単層押出成形した後、25℃のキャストロールで急冷製膜した。さらに、採取した(I)層と(II)層とを重ね合わせた状態で、加熱加圧下でラミネートし、総厚さが0.3mm((I)/(II)=0.15mm/0.15mm)のシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
(実施例2)
 実施例1において、(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.2mm/0.1mm)以外は、実施例1と同様にして、総厚さが0.3mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
(実施例3)
  (I)層としてCOC1を用い、(II)層として、エチレン-α-オレフィン共重合体で ある、エチレン-オクテンランダム共重合体(ダウ・ケミカル(株)製、商品名:エンゲージ82 00、オクテン含有量:10.1モル%(31質量%)、MFR:5g/10min、Tm:65 ℃)95質量部とエチレン-オクテンブロック共重合体(ダウ・ケミカル(株)製、商品名:イン フューズ9100、オクテン含有量:12.8モル%(37質量%)、MFR:1g/10min 、Tm:119℃)5質量部の割合で混合した樹脂組成物(以下PO2と略す)100質量部に、 シランカップリング剤として3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン( 株)製、商品名:KBM-503)を1.0質量部添加した樹脂組成物を用い、(I)層および( II)層の樹脂組成物をそれぞれ2台の押出機からフィードブロックに供給し、Tダイ法にて樹脂 温180~220℃にて押出成形した後、20℃のキャストロールで急冷製膜した以外は、実施例 1と同様にして、総厚さが0.3mm((I)/(II)=0.15mm/0.15mm)のシー ト状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
(実施例4)
 実施例3において、(II)層を変性ポリオレフィン系樹脂であるシラン架橋性ポリオレフィン(エチレン-ヘキセンランダム共重合体のシラングラフト変性樹脂)(三菱化学(株)製、商品名:リンクロンXLE815N、MFR:0.5g/10min、Tm:124℃、以下PO3と略す)に変更し、また(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.28mm/0.02mm)以外は、実施例3と同様にして、総厚さが0.3mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
(比較例1)
 実施例1において、(II)層を使用せず、COC1からなる厚さが0.3mmの(I)層の単層シート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
(比較例2)
 実施例3において、(I)層を使用せず、PO2からなる厚さが0.3mmの(II)層の単層シート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(実施例5)
 実施例1において、(I)層として、環状オレフィン系重合体であるエチレン・ノルボルネンランダム共重合体(ポリプラスチックス(株)製、商品名:TOPAS 9903D-10、ノルボルネン含有量:22モル%、以下COC2と略す)100質量部を用い、(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.225mm/0.225mm)以外は実施例1と同様にして総厚さが0.45mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(実施例6)
 実施例5において、(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.3mm/0.15mm)以外は、実施例5と同様にして、総厚さが0.45mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(実施例7)
 実施例3において(I)層としてCOC2を用い、(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.225mm/0.225mm)以外は実施例3と同様にして総厚さが0.45mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(実施例8)
 実施例7において、(II)層としてPO3を用い、また(I)層及び(II)層の厚さを変更した((I)/(II)=0.36mm/0.09mm)以外は、実施例7と同様にして、総厚さが0.45mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(比較例3)
 実施例5において、(II)層を使用せず、COC2からなる厚さが0.45mmの(I)層の単層シート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(比較例4)
 実施例5において、(I)層を使用せず、PO2からなる厚さが0.45mmの(II)層の単層シート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
(比較例5)
 実施例5において、(II)層をポリエチレン系樹脂である高密度ポリエチレン((株)プライムポリマー製、商品名:ハイゼックス3600F、エチレン含有量:100モル%(100質量%)、MFR:1g/10min、Tm:134℃、以下PO4と略す)に変更した以外は、実施例5と同様にして、総厚さが0.45mmのシート状の封止材を得た。得られたサンプルを用いて評価した結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1、及び表2より、本発明で規定した樹脂組成物からなる層を有する太陽電池封止材は、水蒸気バリア性、柔軟性、流動性、耐熱性の全てに優れていることが確認できる(実施例1~8)。これに対し、本発明で規定した樹脂組成物からなる層を有さない場合は、いずれかの特性が不十分となる。
 比較例1、及び比較例3では、水蒸気バリア性に優れるものの、本発明で規定する(II)層を有さないため、常温での貯蔵弾性率(E’)が高過ぎ、外部からの衝撃等に対し太陽電池素子が破損することが懸念され、また、一般的な封止温度領域でのせん断弾性率(G’)が高過ぎるため太陽電池素子の封止性に劣ることが確認できる。
 次に、比較例2、及び比較例4では、封止性や耐熱性については良好なものの、本発明で規定する(I)層を有さないため、水蒸気バリア性に劣ることが確認できる。
 また、比較例5で作製したシートは、本発明において規定した条件(1)「25℃における貯蔵弾性率(E’)がE’1>E’2となる」、及び、条件(2)「80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する」を共に充足しないため、流動性と封止性に劣ることが確認できる。
10・・・透明基板
12A,12B・・・封止樹脂層
14A,14B・・・太陽電池セル
16・・・バックシート
18・・・ジャンクションボックス
20・・・配線

Claims (4)

  1.  少なくとも下記(I)層と、下記(II)層を有してなり、下記条件(1)及び下記条件(2)を同時に満たすことを特徴とする太陽電池封止材。
    (I)層:環状オレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層
    (II)層:ポリオレフィン系重合体を主成分とする樹脂組成物からなる層
    条件(1):25℃における貯蔵弾性率(E’)がE’1>E’2となる。
    条件(2):80℃~150℃の温度範囲において、せん断弾性率(G’)が連続してG’1>G’2となる温度領域が30℃以上の範囲で存在する。
    (但し、E’1、E’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率であり、G’1、G’2はそれぞれ(I)層、(II)層を構成する樹脂組成物のせん断弾性率である。)
  2.  前記太陽電池封止材において、厚さ0.3mm、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率が4g/(m2・day)未満であることを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池封止材。
  3.  前記太陽電池封止材において、厚さ0.45mm、温度40℃、湿度90%RHにおける水蒸気透過率が4g/(m2・day)未満であることを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池封止材。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽電池封止材を用いて作製された太陽電池モジュール。
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