WO2014003046A1 - 太陽電池封止シート、並びに太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

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side sealing
surface side
solar cell
sheet
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田邉 勝
克彦 清水
徳弘 淳
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三井化学東セロ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell encapsulating sheet, a solar cell module, and a manufacturing method thereof.
  • the sealing material on the light receiving surface side has as high transparency as possible and allows incident light to pass through without being absorbed or reflected.
  • a white colorant such as titanium dioxide is blended, and a plurality of light reflections at the interface between the back surface and the light receiving surface and light irregular reflection by the colorant are used.
  • Sealing materials have been developed that reflect light incident between the solar cell elements and light transmitted through the solar cell elements to improve the light utilization efficiency (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • a solar cell module is obtained by depressurizing a laminate in which a light receiving surface side transparent protective member, a light receiving surface side sealing material, a solar cell, a back surface side sealing material, and a back surface side protective member (back sheet) are stacked in this order. It is manufactured by degassing and heating and pressurizing and bonding. In this step, the melted back side sealing material flows, wraps around the side of the laminate and the gap between the solar cells to the light receiving surface side, and enters between the solar cell and the light receiving surface side sealing material There is a case. In particular, when the back surface side sealing material is made of a colored material, the power generation efficiency may be lowered or the appearance may be deteriorated due to the back surface side sealing material. Furthermore, in the laminating process in which the laminate is bonded and integrated, the back side sealing material may protrude from the frame and soil the laminating apparatus.
  • Patent Document 1 proposes a sealing film having a melt flow rate of 14 g / 10 min or less.
  • the vinyl acetate content of EVA in the transparent light-receiving surface side sealing film is made higher than the vinyl acetate content in the colored ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) in the back surface side sealing film.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • Solar cells have been proposed.
  • Patent Document 3 proposes a solar cell in which the EVA melt flow rate of the transparent light-receiving surface side sealing film is higher than the EVA melt flow rate of the colored back surface side sealing film.
  • the surroundings of the colored back surface side sealing material is prevented by providing a transparent sealing material layer between the solar cell and the colored back surface side sealing material.
  • This invention is made
  • This invention is a pair of solar cell sealing sheet which consists of the light-receiving surface side sealing sheet with respect to the electric power generating element of a solar cell module, and a back surface side sealing sheet, Comprising: Differential scanning calorimetry of the said back surface side sealing sheet ( DSC) is a solar cell encapsulating sheet characterized in that the melting peak temperature based on DSC is higher than the melting peak temperature based on differential scanning calorimetry (DSC) of the light-receiving surface side encapsulating sheet.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the present invention is a solar cell module formed by laminating a light receiving side protective member, a light receiving surface side sealing sheet, a power generation element, a back surface side sealing sheet, and a back surface side protective member in this order,
  • the light receiving surface side sealing sheet and the back surface side sealing sheet are a light receiving surface side sealing sheet and a back surface side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention.
  • the present invention also includes a step of stacking a light-receiving side protective member, a light-receiving surface-side sealing sheet, a power generation element, a back-side sealing sheet, and a back-side protective member in this order, and thermocompression-bonding to obtain a laminate.
  • the light receiving surface side sealing sheet and the back surface side sealing sheet are the light receiving surface side sealing sheet and the back surface side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention. It is a manufacturing method of the solar cell module characterized by a certain thing.
  • the back surface side sealing sheet is less likely to melt and flow than the light receiving side sealing sheet at the time of lamination. As a result, a decrease in power generation efficiency and appearance defects can be prevented.
  • the solar cell module of the present invention is a solar cell module in which such reduction in power generation efficiency and appearance failure are prevented. Moreover, the manufacturing method of the solar cell module of this invention is a method which can manufacture such an outstanding solar cell module simply and efficiently.
  • the solar cell encapsulating sheet of the present invention includes an encapsulating sheet (receiving surface side encapsulating sheet) used on the light receiving surface side with respect to the power generating element, and an encapsulating sheet (back surface side encapsulating sheet) used on the back surface side. It is a pair of sealing sheet which consists of. And the melting peak temperature based on differential scanning calorimetry (DSC) of a back surface side sealing sheet is higher than the melting peak temperature based on DSC of a light receiving surface side sealing sheet. Thereby, at the time of lamination, the back side sealing sheet is less likely to melt and flow than the light receiving side sealing sheet.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the melting peak temperature based on DSC of the light-receiving surface side sealing sheet is preferably less than 90 ° C., more preferably 80 ° C. or less, or a range where no peak is substantially observed, and particularly preferably 75 ° C. or less, or a peak is not substantially observed. It is a range.
  • the melting peak temperature based on DSC of the back side sealing sheet is preferably 90 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. to 125 ° C., and particularly preferably 90 ° C. to 115 ° C.
  • the melting peak temperature based on DSC is the temperature at the top of the melting peak obtained by obtaining an endothermic curve by differential scanning calorimetry under the conditions as described in the examples described later. In addition, when a some peak is detected, let the peak detected on the highest temperature side be melting peak temperature.
  • the resin component which comprises a light-receiving surface side sealing sheet is not specifically limited, What is necessary is just to satisfy
  • an ethylene polymer such as an ethylene homopolymer or a copolymer of ethylene and another monomer (for example, ⁇ -olefin or vinyl acetate) can be used.
  • an ethylene polymer having a density measured according to ASTM D1505 of less than 860 to 900 kg / m 3 and a melting peak temperature based on DSC of less than 90 ° C. 2)
  • An ethylene-vinyl acetate copolymer having a vinyl acetate content of 10 to 47% by mass and a melting peak temperature based on DSC of less than 90 ° C. is preferred.
  • the ethylene polymer of 1) is preferably an ethylene / ⁇ -olefin copolymer that satisfies any or all of the following requirements a1) to a4).
  • a1 The content of structural units derived from ethylene is 80 to 90 mol%, and the content of structural units derived from ⁇ -olefins having 3 to 20 carbon atoms (eg, propylene, butene, pentene, etc.) is 10 to 20 mol%. is there.
  • a2) According to ASTM D1238, the melt flow rate (MFR) measured under the condition of 190 ° C. and 2.16 kg load is 10 to 50 g / 10 min.
  • the density measured in accordance with ASTM D1505 is 0.865 to 0.884 g / cm3.
  • the Shore A hardness measured according to ASTM D2240 is 60 to 85.
  • the ethylene / ⁇ -olefin copolymer satisfying the above a2) can be molded into a light-receiving surface side sealing sheet by, for example, extrusion molding. Even when the requirement a2) is not satisfied, that is, when the MFR is out of the range of 10 to 50 g / 10 min, there is a preferable ethylene / ⁇ -olefin copolymer. For example, an ethylene / ⁇ -olefin copolymer satisfying the following requirement a2 ′) is also preferable.
  • melt flow rate (MFR) measured at 190 ° C. under a 2.16 kg load is 1 g / 10 min or more and less than 10 g / 10 min (preferably 2 g / 10 min or more, 10 g / Less than 10 minutes).
  • An ethylene / ⁇ -olefin copolymer satisfying the above a2 ′) can be molded into a light-receiving surface side sealing sheet by, for example, calendar molding.
  • the MFR is less than 10 g / 10 minutes, it is preferable in the laminating step in that the laminating apparatus is hardly soiled by the protrusion of the back side sealing material.
  • the vinyl acetate content of the ethylene-vinyl acetate copolymer 2) is more preferably 20 to 35% by mass.
  • the MFR measured under conditions of 190 ° C. and 2.16 kg load in accordance with ASTM D1238 of an ethylene-vinyl acetate copolymer is preferably 10 to 35 g / 10 minutes, more preferably 10 to 25 g / 10 minutes. .
  • the light-receiving surface side sealing sheet can be molded by extrusion molding.
  • the MFR of the ethylene-vinyl acetate copolymer is preferably 1 g / 10 min or more and less than 10 g / 10 min, preferably 2 g / 10 min or more, 10 g / 10 Less than minutes are more preferred.
  • the MFR is less than 10 g / 10 minutes, it is preferable in the laminating step in that the laminating apparatus is hardly soiled by the protrusion of the back side sealing material.
  • the resin component which comprises a back surface side sealing sheet is not specifically limited, What is necessary is just to satisfy
  • an ethylene polymer obtained by modifying an ethylene / ⁇ -olefin copolymer with an ethylenically unsaturated silane compound can be used.
  • an ethylene / ⁇ -olefin copolymer having a density measured in accordance with ASTM D1505 of 900 to 940 kg / m 3 and a melting peak temperature based on DSC of 90 to 125 ° C. is modified with an ethylenically unsaturated silane compound.
  • An ethylene polymer obtained in this manner is preferred.
  • Examples of the ethylene / ⁇ -olefin copolymer include copolymers in which the content ratio of structural units derived from ethylene is 90 to 98 mol% and the content ratio of structural units derived from ⁇ -olefin is 2 to 10 mol%. .
  • Such an ethylene / ⁇ -olefin copolymer can be obtained, for example, by polymerization using a Ziegler catalyst or a metallocene catalyst.
  • Examples of the ⁇ -olefin include ⁇ -olefins having 3 to 20 carbon atoms such as propylene, butene and pentene.
  • the ethylenically unsaturated silane compound that modifies the ethylene / ⁇ -olefin copolymer is not particularly limited, and those conventionally known can be used. Specific examples include vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxysilane), ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxy. Examples include silane.
  • ⁇ -glycidoxypropylmethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane are preferable.
  • the back side sealing sheet usually contains a colorant.
  • the colorant is an inorganic or organic fine particle, and is blended for coloring, for example, white, black, blue or red.
  • White colorants such as calcium carbonate and titanium dioxide are used to reflect incident light and increase the light utilization efficiency.
  • the same white magnesium hydroxide can be blended as a flame retardant.
  • a black colorant such as carbon black can also be used to enhance the design of the panel.
  • Ultramarine Blue and Ultramarine Red can be used.
  • a white colorant selected from the group consisting of calcium carbonate, barium sulfate, zinc oxide and titanium dioxide is preferable, and titanium dioxide is particularly preferable.
  • the blending amount of the colorant is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer as the resin component.
  • the light-receiving surface side sealing sheet and the back surface side sealing sheet in the present invention are obtained by molding the resin component described above or a resin composition containing the resin component and other components into a sheet shape. Each component may be mixed as it is.
  • the back side sealing sheet usually contains a colorant, from the point of uniformly dispersing the colorant, first, a master batch (MB) comprising a resin component and a colorant is prepared, and the resin component A method of blending this MB is preferred.
  • the concentration of the colorant in MB and the blending amount of MB are not particularly limited. Usually, the concentration of the colorant in MB is preferably 20 to 60% by mass.
  • the concentration of the colorant in MB is 50% by mass
  • the amount of MB to 100 parts by mass of the polymer is preferably 5 to 20 parts by mass.
  • this resin composition can be processed by extrusion molding, calendar molding, particularly extrusion molding to obtain a resin sheet.
  • the sealing sheet of the present invention includes additives such as a crosslinking agent, a crosslinking aid, an adhesion promoter, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, and an antioxidant as necessary in addition to the components described above. It may be.
  • crosslinking agent examples include 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane, t-butyl-peroxy 2-ethylhexyl carbonate, 1,1-di (t-butylperoxy). And organic peroxides such as cyclohexane and t-butyl-peroxy 2-ethylhexanoate.
  • the amount of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 1.6 parts by mass, more preferably 0.6 to 0.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer as the resin component.
  • crosslinking aid examples include allyl group-containing compounds such as triallyl isocyanurate and triallyl cyanurate.
  • the amount of the crosslinking aid is preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer.
  • adhesion promoters include vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris ( ⁇ -methoxy-ethoxy) silane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, and ⁇ -glycidoxypropyl. -Trimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane.
  • the blending amount of the adhesion promoter is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer.
  • the ultraviolet absorber examples include 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-2-carboxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n- Benzophenone compounds such as octoxybenzophenone; 2- (2-hydroxy-3,5-ditert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy Benzotriazole compounds such as -5-tertiary octylphenyl) benzotriazole; salicylic acid ester compounds such as phenyl salicylate and p-octylphenyl salicylate.
  • the light stabilizer include hindered amine compounds.
  • Specific examples of the antioxidant include hindered phenol compounds and phosphite compounds. What is necessary is just to use an ultraviolet absorber, a light stabilizer, and antioxidant in the quantity of the range which does not impair the objective and effect of this invention.
  • the thickness of the light-receiving surface side sealing sheet and the back surface side sealing sheet of the present invention is preferably 100 ⁇ m to 2.0 mm.
  • the manufacturing method of the solar cell encapsulating sheet is not particularly limited.
  • a resin sheet can be obtained by processing a resin material into a sheet by extrusion molding, calendar molding, or the like.
  • the method of melt-kneading and extruding the resin composition containing a masterbatch as described above is particularly preferable. Since the light-receiving surface side sealing sheet is required to be transparent, it usually does not contain a colorant.
  • the solar cell module of the present invention includes a light-receiving side protective member (surface-side transparent protective member or the like), a light-receiving surface side sealing sheet (light-receiving surface side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention), a power generation element,
  • the back side sealing sheet (the back side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention) and the back side protection member (back sheet) are laminated in this order.
  • a glass material is usually used from the viewpoint of durability and transparency.
  • a resin sheet or a glass material is used, and a polyethylene terephthalate (PET) resin sheet is particularly preferable.
  • the solar cell module includes a light receiving side protective member (front surface side transparent protective member or the like), a light receiving surface side sealing sheet (light receiving surface side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention), a power generation element, and a back surface side.
  • the sealing sheet (the back side sealing sheet of the solar cell sealing sheet of the present invention) and the back side protection member (back sheet) can be manufactured by a process of superposing and pressing in this order to obtain a laminate.
  • the specific production conditions are not particularly limited, and may be a known method.
  • the temperature for thermocompression bonding is preferably 120 to 170 ° C. When heating, it is preferable to first hold a vacuum for a certain time and then pressurize and laminate.
  • part means “part by mass” and “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
  • the physical properties of the polymer were measured by the following methods.
  • a mixed gas of ethylene and hydrogen having the same composition as above was introduced, and polymerization was started at a total pressure of 3 MPaG. Furthermore, only the mixed gas was supplied, the total pressure was kept at 3 MPaG, and polymerization was carried out at 70 ° C. for 1.5 hours. After completion of the polymerization, the obtained polymer was filtered and dried overnight at 80 ° C. to obtain 105 g of a powdery ethylene polymer (PE-1).
  • the density of the ethylene polymer (PE-1) was 910 kg / m 3
  • the melting peak temperature was 109 ° C.
  • the MFR was 10 g / 10 minutes (190 ° C.).
  • Example 1> Manufacture of light-receiving surface side sealing sheet
  • ethylene / vinyl acetate copolymer vinyl acetate content 28%, melting peak temperature 71 ° C., MFR 15 g / 10 min (190 ° C.)
  • 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy)
  • hexane 0.4 part of t-butylperoxy-2-ethylhexyl carbonate and 1.0 part of triallyl isocyanurate
  • This resin composition was extruded using an extruder with a T-die to form a resin sheet (light-receiving surface side sealing sheet) having a thickness of about 450 ⁇ m.
  • Example 2> Manufacture of light-receiving surface side sealing sheet 100 parts of ethylene-butene copolymer (trade name Toughmer A4085, manufactured by Mitsui Chemicals, melting peak temperature 72 ° C., MFR 3.6 g / 10 min (190 ° C.), density 885 kg / m 3 , Shore A hardness 84), t-butyl A light-receiving surface side sealing sheet having a thickness of about 450 ⁇ m was molded in the same manner as in Example 1 except that a resin composition containing 1 part of peroxy-2-ethylhexyl carbonate and 1 part of triallyl isocyanurate was used. .
  • ethylene-butene copolymer trade name Toughmer A4085, manufactured by Mitsui Chemicals, melting peak temperature 72 ° C., MFR 3.6 g / 10 min (190 ° C.), density 885 kg / m 3 , Shore A hardness 84
  • a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 using each of the above sealing sheets. When visually confirmed through the glass, no wraparound of the colorant was observed.
  • Example 3> Manufacture of light-receiving surface side sealing sheet 100 parts of ethylene / propylene copolymer (trade name Toughmer P0275 manufactured by Mitsui Chemicals, melting peak temperature 30 ° C., MFR 2.5 g / 10 min (190 ° C.), density 875 kg / m 3 , Shore A hardness 56), t-butyl A light-receiving surface side sealing sheet having a thickness of about 450 ⁇ m was molded in the same manner as in Example 1 except that a resin composition containing 1 part of peroxy-2-ethylhexyl carbonate and 1 part of triallyl isocyanurate was used. .
  • a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 using each of the above sealing sheets. When visually confirmed through the glass, no wraparound of the colorant was observed.
  • a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 using each of the above sealing sheets. When visually confirmed through the glass, the colorant was found to wrap around the light receiving surface of the solar battery cell and the bus bar electrode.
  • a back side sealing sheet having a thickness of about 450 ⁇ m was formed in the same manner as in Comparative Example 1.
  • a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 using each of the above sealing sheets. When visually confirmed through the glass, the colorant was found to wrap around the light receiving surface of the solar battery cell and the bus bar electrode.
  • the back side sealing sheet containing a colorant is obtained by using a resin sheet having a high melting peak temperature and difficult to melt and flow as the back side sealing sheet. It can be seen that can be prevented from wrapping around the solar battery cell. Therefore, according to the present invention, a solar cell module can be manufactured satisfactorily without degrading the characteristics.

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Abstract

 太陽電池モジュールの発電素子に対する受光面側封止シートと裏面側封止シートとからなる一対の太陽電池封止シートであって、前記裏面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が、前記受光面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度よりも高い事を特徴とする、裏面側封止材の回り込みを低減した太陽電池封止シート;並びに、この太陽電池封止シートの受光面側封止シート及び裏面側封止シートを用いた太陽電池モジュール及びその製造方法が開示される。

Description

太陽電池封止シート、並びに太陽電池モジュール及びその製造方法
 本発明は、太陽電池封止シート、並びに太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
 従来より、太陽電池の発電効率向上の為に、入射した光をできるだけ効率良く太陽電池用発電素子に集光することが求められている。したがって、受光面側(表面側)の封止材は、できるだけ高い透明性を有し、入射した光を吸収したり反射したりすること無く透過させるものが望ましい。
 一方、裏面側(受光面の反対側)の封止材としては、二酸化チタン等の白色着色剤を配合し、裏面と受光面との界面における光の反射や着色剤による光の乱反射によって、複数の太陽電池用素子の間に入射した光や太陽電池用素子を透過した光を反射させ、光の利用効率を高める封止材料が開発されている(例えば特許文献1~3)。
 一般に太陽電池モジュールは、受光面側透明保護部材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材及び裏面側保護部材(バックシート)をこの順で積層した積層体を、減圧下で脱気し、加熱加圧して接着一体化することにより製造されている。この工程において、溶融した裏面側封止材が流動し、積層体の側面や太陽電池用セル間の隙間から受光面側に回り込み、太陽電池用セルと受光面側封止材との間に侵入する場合がある。特に裏面側封止材が着色した材料からなる場合は、この裏面側封止材の回り込みによって発電効率の低下や外観不良が起こる場合がある。さらには、積層体を接着して一体化するラミネート工程において、裏面側封止材が枠からはみ出してラミネート装置を汚すこともある。
 特許文献1では、14g/10min以下のメルトフローレートを有する封止膜が提案されている。また特許文献2では、着色した裏面側封止膜のエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)の酢酸ビニル含有量よりも、透明な受光面側封止膜のEVAの酢酸ビニル含有量を高くした太陽電池が提案されている。また特許文献3では着色した裏面側封止膜のEVAのメルトフローレートよりも、透明な受光面側封止膜のEVAのメルトフローレートを高くした太陽電池が提案されている。また特許文献4では、太陽電池用セルと着色した裏面側封止材との間に、さらに透明な封止材層を設ける事により着色した裏面側封止材の回り込みを防止している。
 しかしながら、特許文献1~3の方法では、製造工程における加熱加圧条件によっては、上記の現象を防止できない場合がある。また特許文献4の方法では、裏面側封止材として透明層と着色層の2層を設ける必要があり、製造負荷やコスト増を招いてしまう。
特開平6-177412号公報 特開2003-258283号公報 特開2005-050928号公報 特開2011-216804号公報
 本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであって、裏面側封止材の回り込みを低減した太陽電池封止シート、並びにこの封止シートを用いた太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明は、太陽電池モジュールの発電素子に対する受光面側封止シートと裏面側封止シートとからなる一対の太陽電池封止シートであって、前記裏面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が、前記受光面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度よりも高い事を特徴とする太陽電池封止シートである。
 また本発明は、受光側保護部材と、受光面側封止シートと、発電素子と、裏面側封止シートと、裏面側保護部材とをこの順に積層してなる太陽電池モジュールであって、前記受光面側封止シート及び前記裏面側封止シートが、本発明の太陽電池封止シートの受光面側封止シート及び裏面側封止シートである事を特徴とする太陽電池モジュールである。
 また本発明は、受光側保護部材と、受光面側封止シートと、発電素子と、裏面側封止シートと、裏面側保護部材とをこの順に重ねて、加熱圧着して積層体を得る工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、前記受光面側封止シート及び前記裏面側封止シートが、本発明の太陽電池封止シートの受光面側封止シート及び裏面側封止シートである事を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。
 本発明の受光面側及び裏面側に用いられる一対の太陽電池封止シートによれば、ラミネート時において裏面側封止シートが受光側封止シートよりも溶融流動しにくいので、ラミネート時における回り込みが回避でき、その結果、発電効率の低下や外観不良を防止できる。
 本発明の太陽電池モジュールは、そのような発電効率の低下や外観不良が防止された太陽電池モジュールである。また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、そのような優れた太陽電池モジュールを簡易且つ効率的に製造できる方法である。
 本発明の太陽電池封止シートは、発電素子に対して受光面側に用いられる封止シート(受光面側封止シート)と、裏面側に用いられる封止シート(裏面側封止シート)とからなる一対の封止シートである。そして裏面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度は、受光面側封止シートのDSCに基づく融解ピーク温度よりも高い。これにより、ラミネート時において裏面側封止シートが受光側封止シートよりも溶融流動しにくくなる。
 受光面側封止シートのDSCに基づく融解ピーク温度は好ましくは90℃未満、より好ましくは80℃以下ないしピークが実質的に観測されない範囲、特に好ましくは75℃以下ないしピークが実質的に観測されない範囲である。裏面側封止シートのDSCに基づく融解ピーク温度は好ましくは90℃以上、より好ましくは90℃~125℃、特に好ましくは90℃~115℃である。このDSCに基づく融解ピーク温度とは、後述する実施例に記載の様な条件で示差走査型熱量測定により吸熱曲線を求め、その溶融ピークの頂点の温度である。なお、複数のピークが検出される場合は、最も高温側で検出されるピークを融解ピーク温度とする。
 受光面側封止シートを構成する樹脂成分は特に限定されず、上述の融解ピーク温度の関係を満たすものであればよい。例えばエチレン単独重合体、エチレンと他のモノマー(例えばα-オレフィンや酢酸ビニル)との共重合体等のエチレン系重合体を使用できる。特に、
1)ASTM D1505に準拠して測定される密度が860~900kg/m3未満であり、DSCに基づく融解ピーク温度が90℃未満であるエチレン系重合体、
2)酢酸ビニル含量が10~47質量%であり、DSCに基づく融解ピーク温度が90℃未満であるエチレン-酢酸ビニル共重合体、が好ましい。
 上記1)のエチレン系重合体としては、さらに以下の要件a1)~a4)の何れか又は全てを満たすエチレン・α-オレフィン共重合体が好ましい。
a1)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80~90mol%、炭素原子数3~20のα-オレフィン(例えばプロピレン、ブテン、ペンテン等)に由来する構成単位の含有割合が10~20mol%である。
a2)ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるメルトフローレート(MFR)が10~50g/10分である。
a3)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865~0.884g/cm3である。
a4)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60~85である。
 上記a2)を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体は、例えば押出し成型によって受光面側封止シートに成型することができる。
 上記a2)の要件を満たさない場合、すなわちMFRが10~50g/10分の範囲から外れる場合であっても、好ましいエチレン・α-オレフィン共重合体は有る。例えば、以下の要件a2')を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体もまた好ましい。
a2')ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるメルトフローレート(MFR)が1g/10分以上、10g/10分未満(好ましくは2g/10分以上、10g/10分未満)である。
 上記a2')を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体は、例えばカレンダー成型によって受光面側封止シートに成型することができる。MFRが10g/10分未満であると、ラミネート工程において、裏面側封止材のはみ出しによるラミネート装置の汚れがおきにくい点で好ましい。
 上記2)のエチレン-酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含量は、20~35質量%がより好ましい。また、エチレン-酢酸ビニル共重合体のASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるMFRは、10~35g/10分が好ましく、10~25g/10分がより好ましい。MFRが上記範囲にあると、押出し成型によって受光面側封止シートに成型することができる。
 カレンダー成型によって受光面側封止シートに成型する場合には、エチレン-酢酸ビニル共重合体のMFRは、1g/10分以上、10g/10分未満が好ましく、2g/10分以上、10g/10分未満がより好ましい。MFRが10g/10分未満であると、ラミネート工程において、裏面側封止材のはみ出しによるラミネート装置の汚れがおきにくい点で好ましい。
 裏面側封止シートを構成する樹脂成分は特に限定されず、上述の融解ピーク温度の関係を満たすものであればよい。例えば、エチレン・α-オレフィン共重合体をエチレン性不飽和シラン化合物により変性して得られるエチレン系重合体を使用できる。特に、ASTM D1505に準拠して測定される密度が900~940kg/m3、DSCに基づく融解ピーク温度が90~125℃であるエチレン・α-オレフィン共重合体をエチレン性不飽和シラン化合物により変性して得られるエチレン系重合体が好ましい。
 このエチレン・α-オレフィン共重合体としては、エチレンに由来する構成単位の含有割合が90~98mol%、α-オレフィンに由来する構成単位の含有割合が2~10mol%の共重合体が挙げられる。このようなエチレン・α-オレフィン共重合体は、例えばチーグラー触媒又はメタロセン触媒を用いた重合により得られる。α-オレフィンとしては、例えばプロピレン、ブテン、ペンテン等の炭素原子数3~20のα-オレフィンが挙げられる。
 エチレン・α-オレフィン共重合体を変性するエチレン性不飽和シラン化合物は、特に制限されず、従来より知られるものを使用できる。その具体例としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシシラン)、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが挙げられる。特に接着性の点から、γ-グリシドキシプロピルメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが好ましい。
 裏面側封止シートは、通常は着色剤を含んでいる。この着色剤は無機又は有機微粒子であり、例えば白色、黒色ないし青や赤等に着色するために配合される。炭酸カルシウム、二酸化チタン等の白色着色剤は、入射した光を反射させ、光の利用効率を高めるのに用いられる。同じ白色である水酸化マグネシウムは、難燃剤としても配合できる。またカーボンブラック等の黒色着色剤は、パネルの意匠性を高めるのに用いることもできる。他にウルトラマリンブルー、ウルトラマリンレッドも使用できる。中でも、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛及び二酸化チタンからなる群より選ばれる白色着色剤が好ましく、特に二酸化チタンが好ましい。着色剤の配合量は、樹脂成分である重合体100質量部に対して、好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.1~5質量部である。
 本発明における受光面側封止シート及び裏面側封止シートは、以上説明した樹脂成分、又は樹脂成分とその他の成分を含む樹脂組成物をシート状に成形することにより得られる。各成分はそのまま混合しても良い。ただし、裏面側封止シートの場合は通常は着色剤を含むので、着色剤を均一に分散させる点から、まず樹脂成分及び着色剤からなるマスターバッチ(MB)を作製し、樹脂成分に対してこのMBを配合する方法が好ましい。MB中の着色剤の濃度及びMBの配合量は特に制限されない。通常、MB中の着色剤の濃度は好ましくは20~60質量%である。そして、例えばMB中の着色剤の濃度が50質量%の場合、重合体100質量部に対するMBの配合量は好ましくは5~20質量部である。この樹脂組成物を、後述するように押出成形やカレンダ成形、特に押出成形により加工して樹脂シートを得る事が出来る。
 本発明の封止シートは、以上説明した各成分の他に、必要に応じて架橋剤、架橋助剤、接着促進剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
 架橋剤の具体例としては、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルーパーオキシ2-エチルヘキシルカーボネート、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルーパーオキシ2-エチルヘキサノエート等の有機過酸化物が挙げられる。架橋剤の配合量は、樹脂成分である重合体100質量部に対して、好ましくは0.1~1.6質量部、より好ましくは0.6~0.8質量部である。
 架橋助剤の具体例としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート等のアリル基含有化合物が挙げられる。架橋助剤の配合量は、重合体100質量部に対して、好ましくは10質量部以下である。
 接着促進剤の具体例としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(β-メトキシ-エトキシ)シラン、β-(3,4-エポ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、γ-アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。接着促進剤の配合量は、重合体100質量部に対して、好ましくは5質量部以下である。
 紫外線吸収剤の具体例としては、2-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-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-n-オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ第3ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、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-第3オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物;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等のサリチル酸エステル系化合物が挙げられる。光安定剤の具体例としては、ヒンダ-ドアミン系化合物が挙げられる。酸化防止剤の具体例としては、ヒンダ-ドフェノール系化合物やホスファイト系化合物が挙げられる。紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤は、本発明の目的及び効果を損なわない範囲の量で使用すればよい。
 本発明の受光面側封止シート及び裏面側封止シートの厚みは、好ましくは100μm~2.0mmである。
 太陽電池封止シートの製造方法は、特に限定されない。例えば樹脂材料を押出成形、カレンダ成形等によりシート状に加工して樹脂シートを得る事が出来る。なお、裏面側封止シートの場合は通常は着色剤を含むので、先に述べたようなマスターバッチを含む樹脂組成物を溶融混錬し、押出成形する方法が特に好ましい。受光面側封止シートは、透明性が要求されるので通常は着色剤は含有しない。
 本発明の太陽電池モジュールは、受光側保護部材(表面側透明保護部材等)と、受光面側封止シート(本発明の太陽電池封止シートの受光面側封止シート)と、発電素子と、裏面側封止シート(本発明の太陽電池封止シートの裏面側封止シート)と、裏面側保護部材(バックシート)とをこの順に積層してなる。
 受光面側保護部材としては、耐久性や透明性の点から、通常はガラス材が用いられる。裏面側保護部材としては、樹脂シートやガラス材が用いられるが、特にポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂シートが好ましい。
 太陽電池モジュールは、受光側保護部材(表面側透明保護部材等)と、受光面側封止シート(本発明の太陽電池封止シートの受光面側封止シート)と、発電素子と、裏面側封止シート(本発明の太陽電池封止シートの裏面側封止シート)と、裏面側保護部材(バックシート)とをこの順に重ね加熱圧着して積層体を得る工程により製造できる。その具体的な製造条件は特に限定されず、公知の方法に従えばよい。加熱圧着の温度は、好ましくは120~170℃である。また加熱時はまず一定時間真空に保持し、その後加圧してラミネートすることが好ましい。
 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。以下の記載において、特記の無い限り「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を意味する。また重合体の各物性は、以下の方法により測定した。
 (1)融解ピーク温度:
 示差走査型熱量測定装置(株式会社パーキンエルマージャパン社製、商品名DSC8000)を用い、約5mgの試料を、0℃~200℃までを320℃/minで昇温し、200℃で5分間保持し、200℃~0℃までを10℃/minで降温し、0℃でさらに5分間保持し、次いで10℃/minで昇温する際の吸熱曲線を求め、その溶融ピークの頂点を融解ピーク温度とした。なお、複数のピークが検出される場合は、最も高温側で検出されるピークを融解ピーク温度とする。
 (2)密度:
 ASTM D1505に準拠して測定した。
 (3)メルトフローレート(MFR):
 ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定した。
 (4)ショアA硬度:
 ASTM D2240に準拠して測定した。
 <合成例1:エチレン系重合体(PE-1)の合成>
 特開2011-12243号公報記載の方法にて、メタロセン触媒であるジメチルシリレンビス(3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを用いて、1-ヘキセンとエチレンからなる予備重合触媒を得た。
 これとは別に、充分に窒素置換した内容積2リットルのステンレス製オートクレーブに、脱水精製したヘキサンを830ミリリットル装入し、系内をエチレンと水素の混合ガス(水素含量0.7mol%)で置換した。次いで系内を60℃とし、トリイソブチルアルミニウム1.5mmol、1-ヘキセン179ml、及び上記調製した予備重合触媒をジルコニウム原子換算で0.015mg原子となるように添加した。
 その後、上記と同様の組成を有するエチレンと水素の混合ガスを導入し、全圧3MPaGとして重合を開始した。さらに混合ガスのみを補給し、全圧を3MPaGに保ち、70℃で1.5時間重合を行った。重合終了後、得られたポリマーを濾過し、80℃で1晩乾燥し、パウダー状のエチレン系重合体(PE-1)を105g得た。このエチレン系重合体(PE-1)の密度は910kg/m3、融解ピーク温度は109℃、MFRは10g/10分(190℃)であった。
 <実施例1>
 (受光面側封止シートの製造)
 エチレン・酢酸ビニル共重合体(酢酸ビニル含量28%、融解ピーク温度71℃、MFR15g/10分(190℃))100部に、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン0.1部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート0.4部及びトリアリルイソシアヌレート1.0部を配合して樹脂組成物を得た。この樹脂組成物をTダイ付押出機にて押し出し、厚さ約450μmの樹脂シート(受光面側封止シート)を成形した。
 (裏面側封止シートの製造)
 合成例1で得たエチレン系重合体(PE-1)100部に、ビニルトリメトキシシラン1.0部、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン0.02部、及び、着色剤として二酸化チタンを含むマスターバッチ(二酸化チタン濃度50%)6部を配合して樹脂組成物を得た。この樹脂組成物をTダイ付押出機にて押し出し、厚さ約450μmの樹脂シート(裏面側封止シート)を成形した。
 (太陽電池モジュールの作製)
 以上の各封止シートを用いて、3.2mm厚のガラス、受光面側封止シート、太陽電池セル、裏面側封止シート、PET系バックシート(裏面側保護部材)をこの順に積層し、真空ラミネーターを用いて165℃、真空5分、加圧15分の条件にてラミネートして、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの裏面側封止シートが太陽電池セルの受光面上やバスバー電極上に着色剤が回り込んでいるかどうか、ガラスを介して目視で確認したところ、回り込みは全く見られなかった。
 <実施例2>
 (受光面側封止シートの製造)
 エチレン・ブテン共重合体(三井化学製 商品名タフマーA4085、融解ピーク温度72℃、MFR3.6g/10分(190℃)、密度885kg/m3、ショアA硬度84)100部に、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート1部及びトリアリルイソシアヌレート1部を配合した樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして厚さ約450μmの受光面側封止シートを成形した。
 (裏面側封止シートの製造)
 実施例1と同様にして厚さ約450μmの裏面側封止シートを成形した。
 (太陽電池モジュールの作製)
 以上の各封止シートを用いて実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。ガラスを介して目視で確認したところ、着色剤の回り込みは全く見られなかった。
 <実施例3>
 (受光面側封止シートの製造)
 エチレン・プロピレン共重合体(三井化学製 商品名タフマーP0275、融解ピーク温度30℃、MFR2.5g/10分(190℃)、密度875kg/m3、ショアA硬度56)100部に、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート1部及びトリアリルイソシアヌレート1部を配合した樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして厚さ約450μmの受光面側封止シートを成形した。
 (裏面側封止シートの製造)
 実施例1と同様にして厚さ約450μmの裏面側封止シートを成形した。
 (太陽電池モジュールの作製)
 以上の各封止シートを用いて実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。ガラスを介して目視で確認したところ、着色剤の回り込みは全く見られなかった。
 <比較例1>
 (受光面側封止シートの製造)
 実施例1と同様にして厚さ約450μmの受光面側封止シートを成形した。
 (裏面側封止シートの製造)
 エチレン・酢酸ビニル共重合体(酢酸ビニル含量28%、融解ピーク温度71℃、MFR15g/10分(190℃))100部に、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン1.5部、トリアリルイソシアヌレート1.0部、及び、着色剤として二酸化チタンを含むマスターバッチ(二酸化チタン濃度50%)6部を配合した樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして厚さ約450μmの裏面側封止シートを成形した。
 (太陽電池モジュールの作製)
 以上の各封止シートを用いて実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。ガラスを介して目視で確認したところ、太陽電池セルの受光面上及びバスバー電極上に着色剤が回り込んでいた。
 <比較例2>
 (受光面側封止シートの製造)
 実施例2と同様にして厚さ約450μmの受光面側封止シートを成形した。
 (裏面側封止シートの製造)
 比較例1と同様にして厚さ約450μmの裏面側封止シートを成形した。
 (太陽電池モジュールの作製)
 以上の各封止シートを用いて実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。ガラスを介して目視で確認したところ、太陽電池セルの受光面上及びバスバー電極上に着色剤が回り込んでいた。
 以上説明した実施例1~3、比較例1及び2の結果から、裏面側封止シートとして融解ピーク温度が高く溶融流動しにくい樹脂シートを使用することで、着色剤を含む裏面側封止シートが太陽電池セル上に回り込むことを防止できることが分かる。したがって、本発明によれば特性を低下させることなく、太陽電池モジュールを良好に製造できる。

Claims (9)

  1.  太陽電池モジュールの発電素子に対する受光面側封止シートと裏面側封止シートとからなる一対の太陽電池封止シートであって、
     前記裏面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度が、前記受光面側封止シートの示差走査型熱量測定(DSC)に基づく融解ピーク温度よりも高い事を特徴とする太陽電池封止シート。
  2.  裏面側封止シートのDSCに基づく融解ピーク温度が90℃以上であり、受光面側封止シートのDSCに基づく融解ピーク温度が90℃未満である請求項1記載の太陽電池封止シート。
  3.  裏面側封止シートが、ASTM D1505に準拠して測定される密度が900~940kg/m3、DSCに基づく融解ピーク温度が90~125℃であるエチレン・α-オレフィン共重合体をエチレン性不飽和シラン化合物により変性して得られるエチレン系重合体と、着色剤とを含む請求項1記載の太陽電池封止シート。
  4.  エチレン・α-オレフィン共重合体のエチレンに由来する構成単位の含有割合が90~98mol%であり、α-オレフィンに由来する構成単位の含有割合が2~10mol%である請求項3記載の太陽電池封止シート。
  5.  受光面側封止シートが、1)ASTM D1505に準拠して測定される密度が860~900kg/m3未満であり、DSCに基づく融解ピーク温度が90℃未満であるエチレン系重合体、又は、2)酢酸ビニル含量が10~47質量%であり、DSCに基づく融解ピーク温度が90℃未満であるエチレン-酢酸ビニル共重合体、を含む請求項1記載の太陽電池封止シート。
  6.  1)のエチレン系重合体が、以下の要件a1)~a4)の何れか又は全てを満たすエチレン・α-オレフィン共重合体である請求項5記載の太陽電池封止シート。
    a1)エチレンに由来する構成単位の含有割合が80~90mol%、炭素原子数3~20のα-オレフィン(例えばプロピレン、ブテン、ペンテン等)に由来する構成単位の含有割合が10~20mol%である。
    a2)ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるメルトフローレート(MFR)が10~50g/10分である。
    a3)ASTM D1505に準拠して測定される密度が0.865~0.884g/cm3である。
    a4)ASTM D2240に準拠して測定されるショアA硬度が60~85である。
  7.  2)のエチレン-酢酸ビニル共重合体のASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件で測定されるメルトフローレート(MFR)が、10~35g/10分である請求項5記載の太陽電池封止シート。
  8.  受光側保護部材と、受光面側封止シートと、発電素子と、裏面側封止シートと、裏面側保護部材とをこの順に積層してなる太陽電池モジュールであって、
     前記受光面側封止シート及び前記裏面側封止シートが、請求項1記載の太陽電池封止シートの受光面側封止シート及び裏面側封止シートである事を特徴とする太陽電池モジュール。
  9.  受光側保護部材と、受光面側封止シートと、発電素子と、裏面側封止シートと、裏面側保護部材とをこの順に重ねて、加熱圧着して積層体を得る工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記受光面側封止シート及び前記裏面側封止シートが、請求項1記載の太陽電池封止シートの受光面側封止シート及び裏面側封止シートである事を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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