CN104105773B - 太阳能电池密封材和太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的太阳能电池密封材包含乙烯‑α‑烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体。上述太阳能电池密封材中的上述(甲基)丙烯酸酯系单体的含量相对于上述乙烯‑α‑烯烃共聚物100重量份为0.1~5.0重量份,上述太阳能电池密封材中的上述交联助剂的含量相对于上述乙烯‑α‑烯烃共聚物100重量份为0.1~3重量份。

Description

太阳能电池密封材和太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池密封材和太阳能电池模块。
背景技术
地球环境问题、能源问题等的严重性增加过程中,作为洁净并且不必担心枯竭的能源生成手段,太阳能电池受到关注。将太阳能电池在建筑物的屋顶部分等室外使用的情况下,一般以太阳能电池模块的形式使用。
上述的太阳能电池模块,一般而言,通过以下步骤制造。首先,制造由多晶硅、单晶硅等形成的结晶型太阳能电池元件(以下,也有时表述为发电元件或组件(cell),但表示相同意思。),或将无定形硅、结晶硅等在玻璃等基板上形成数μm的非常薄的膜而得到的薄膜型太阳能电池元件等。
接着,为了获得结晶型太阳能电池模块,按照太阳能电池模块用保护片(正面侧透明保护构件)/太阳能电池密封材/结晶型太阳能电池元件/太阳能电池密封材/太阳能电池模块用保护片(背面侧保护构件)的顺序进行叠层。
另一方面,为了获得薄膜系太阳能电池模块,按照薄膜型太阳能电池元件/太阳能电池密封材/太阳能电池模块用保护片(背面侧保护构件)的顺序进行叠层。然后,通过利用将它们抽真空并进行加热压接的层压法等,来制造太阳能电池模块。这样制造的太阳能电池模块具有耐气候性,也适合于建筑物的屋顶部分等室外的使用。
作为太阳能电池密封材,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)膜由于透明性、柔软性以及粘接性等优异,因此被广泛使用。
专利文献1(日本特公平6-35575号公报)中,作为密封用组合物,记载了一种在EVA中混合了有机过氧化物或光敏剂和硅烷偶联剂的将电子材料密封的密封用组合物。进一步公开了可以混合(甲基)丙烯酸酯和/或含有烯丙基的化合物。
另外,专利文献2(日本特开2007-123488号公报)中,公开了一种在EVA 中含有有机过氧化物和具有合计4个以上的丙烯酰基或者甲基丙烯酰基中的任一者或两者的多官能单体的太阳能电池用粘接片。
与此相对,近年来聚烯烃系材料的研究盛行,也提出了使用刚性与交联特性的平衡和挤出成型性优异的乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池密封材用树脂组合物的方案(例如,参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公平6-35575号公报
专利文献2:日本特开2007-123488号公报
专利文献3:日本特开2010-258439号公报
发明内容
发明要解决的问题
随着近年来太阳光发电的普及,Mega Solar等发电***的大规模化正在进行,在降低传输损耗等的目的下,还有***电压的高电压化的动向。由于***电压上升,因此太阳能电池模块中框架与组件之间的电位差变大。即,太阳能电池模块的框架一般接地,如果太阳能电池板的***电压为600V~1000V,则在电压最高的模块中,框架与组件之间的电位差直接变成***电压600V~1000V,在施加了高电压的状态下维持白天的发电。另外,玻璃与太阳能电池密封材相比电阻低,介由框架而在玻璃与组件之间也产生高电压。即,在白天发电的情况下,串联连接的模块中组件与模块之间和组件与玻璃面的电位差从接地侧开始依次变大,在最大处大致可维持***电压的高电压的电位差。在这样的状态下使用的太阳能电池模块中,也报道过使用了输出大大降低、产生了引起特性劣化的PID(PotentialInduced Degradation(电势诱导衰减)的简略)现象的结晶系发电元件的模块的例子。因此,为了解决这个问题,期望改良与太阳能电池元件直接接触的太阳能电池密封材的电气特性。
然而,根据本发明人的研究,在使用专利文献1和2所记载的EVA组合物作为太阳能电池密封材的构成材料的情况下,EVA分解而产生的乙酸气体等成分可能会对太阳能电池元件造成影响。进一步,由于EVA组合物含有大量极性基,因此电气特性不充分。另外,专利文献3所记载的包含乙烯-α-烯烃共 聚物的太阳能电池密封材用树脂组合物的电气特性不充分。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题点而提出的,其课题在于提供一种电气特性优异的太阳能电池密封材。
用于解决问题的方法
本发明人等为了实现上述课题而进行了深入研究,结果发现:通过在以乙烯-α-烯烃共聚物为主要成分的太阳能电池密封材中含有有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体,能够得到电气特性优异的太阳能电池密封材。进一步发现:通过将乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素的含量调整至特定的范围,电气特性更优异,从而完成了本发明。
即,根据本发明,提供以下所示的太阳能电池密封材。
[1]一种太阳能电池密封材,其为包含乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体的太阳能电池密封材,
该太阳能电池密封材中的上述(甲基)丙烯酸酯系单体的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~5.0重量份,
该太阳能电池密封材中的上述交联助剂的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~3重量份。
[2]根据上述[1]所述的太阳能电池密封材,上述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
[3]根据上述[1]或者[2]所述的太阳能电池密封材,依照JIS K6911,以温度100℃、施加电压500V测定的使该太阳能电池密封材交联而形成的密封层的体积固有电阻为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。
[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的太阳能电池密封材,上述(甲基)丙烯酸酯系单体的分子量为150以上。
[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的太阳能电池密封材,上述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的要件a1)~a4)。
a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%。
a2)依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为0.1~50g/10分钟。
a3)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
a4)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85。
[6]根据上述[5]所述的太阳能电池密封材,依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的上述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~50g/10分钟。
[7]根据上述[1]至[6]中任一项所述的太阳能电池密封材,上述有机过氧化物的1分钟半衰期温度处于100~170℃的范围,
该太阳能电池密封材中的上述有机过氧化物的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~3.0重量份。
[8]根据上述[1]至[7]中任一项所述的太阳能电池密封材,上述乙烯-α-烯烃共聚物在包含金属茂化合物、和选自由有机铝氧化合物以及有机铝化合物所组成的组中的至少一种化合物的烯烃聚合用催化剂的存在下进行聚合。
[9]根据上述[1]至[8]中任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含乙烯性不饱和硅烷化合物,
该太阳能电池密封材中的上述乙烯性不饱和硅烷化合物的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~5重量份。
[10]根据上述[1]至[9]中任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含选自由紫外线吸收剂、受阻胺系光稳定剂、耐热稳定剂所组成的组中的至少一种添加剂,
该太阳能电池密封材中的上述添加剂的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.005~5重量份。
[11]根据上述[1]至[10]中任一项所述的太阳能电池密封材,将上述乙烯-α-烯烃共聚物、上述有机过氧化物、上述(甲基)丙烯酸酯系单体以及上述交联助剂熔融混炼后,挤出成型为片状而获得。
[12]根据上述[1]至[11]中任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
[13]一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件,
背面侧保护构件,
太阳能电池元件,和
密封层,其是使上述[1]至[12]中任一项所述的太阳能电池密封材交联而形成的、将上述太阳能电池元件密封于上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间的密封层。
[14]一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件、
背面侧保护构件、
太阳能电池元件、和
将上述太阳能电池元件密封于上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间的密封层,
上述密封层为相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份接枝了0.1~5.0重量份的(甲基)丙烯酸酯系单体,并且接枝了0.1~3重量份的选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂的交联树脂层。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种电气特性优异的太阳能电池密封材。
根据本发明,通过使用上述太阳能电池密封材,除了上述的各特性优异以外,在太阳能电池模块的使用时即使温度上升,也能够避免密封材变形那样的麻烦。而且,能够提供不损害太阳能电池的外观,成本等经济性优异的太阳能电池模块。
进一步,通过使用上述太阳能电池密封材,能够提供一种即使维持在框架与组件之间施加了高电压的状态也能够大幅度地抑制PID的产生的太阳能电池模块。
附图说明
上述目的及其它目的、特征和优点通过以下所述的优选实施方式、及其附带的以下附图来进一步说明。
图1是示意性示出本发明的太阳能电池模块的一实施方式的截面图。
图2是示意性示出太阳能电池元件的受光面和背面的一构成例的平面图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在所有的附图中,对于同样的构成要素赋予同样的符号,适当省略说明。
另外,本说明书中“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”或者“甲基丙烯酸酯”。
另外,关于“~”,只要没有特别指明,则表示以上至以下。
1.关于太阳能电池密封材
本实施方式的太阳能电池密封材包含乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体。
(乙烯-α-烯烃共聚物)
本实施方式的太阳能电池密封材所用的乙烯-α-烯烃共聚物通过将乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃进行共聚而得到。作为α-烯烃,通常可以将碳原子数3~20的α-烯烃单独1种使用或者组合2种以上使用。其中优选的是碳原子数为10以下的α-烯烃,特别优选的是碳原子数为3~8的α-烯烃。作为这样的α-烯烃的具体例,可举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。其中,从获得的容易性考虑,优选为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。另外,乙烯-α-烯烃共聚物可以为无规共聚物,也可以为嵌段共聚物,但从柔软性的观点考虑,优选为无规共聚物。
进一步,本实施方式的乙烯-α-烯烃共聚物可以为由乙烯、碳原子数3~20的α-烯烃和非共轭多烯构成的共聚物。α-烯烃与上述同样,作为非共轭多烯,可以举出5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)、5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、二环戊二烯(DCPD)等。可以将这些非共轭多烯单独1种使用、或者组合2种以上使用。
本实施方式的乙烯-α-烯烃共聚物优选进一步满足以下的要件a1~a5要件。
(要件a1)
乙烯-α-烯烃共聚物所含的、来源于乙烯的构成单元的含有比例优选为80~90mol%,更优选为80~88mol%,进一步优选为82~88mol%,特别优选为82~87mol%。乙烯-α-烯烃共聚物所含的、来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元(以下,也记为“α-烯烃单元”)的含有比例优选为10~20mol%,更优选为12~20mol%,进一步优选为12~18mol%,特别优选为13~18mol%。
如果乙烯-α-烯烃共聚物所含的α-烯烃单元的含有比例为10mol%以上,则能够得到高透明性。另外,能够容易地进行低温下的挤出成型,能够进行在例如130℃以下的挤出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,也能够抑制挤出机内的交联反应进行,能够防止太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物而导致片的外观恶化。另外,由于能够获得适度的柔软性,因此在太阳能电池模块的层压成型时能够防止太阳能电池元件的裂纹、薄膜电极的缺口等的产生。
如果乙烯-α-烯烃共聚物所含的α-烯烃单元的含有比例为20mol%以下,则由于乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度适度,因此通过挤出机被挤出的片不发粘,第1冷却辊上的剥离容易,能够有效地得到片状的太阳能电池密封材的片。另外,由于片不发生发粘,因此能够防止粘连(blocking),片的送出性良好。另外,也能够防止耐热性的降低。
(要件a2)
依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率(MFR)通常为0.1~50g/10分钟,优选为2~50g/10分钟,更优选为10~50g/10分钟,进一步优选为10~40g/10分钟,特别优选为12~27g/10分钟,尤其优选为15~25g/10分钟。乙烯-α-烯烃共聚物的MFR可以通过调整后述的聚合反应时的聚合温度、聚合压力以及聚合体系内的乙烯和α-烯烃的单体浓度与氢浓度的摩尔比率等来调整。
如果MFR处于0.1~10g/10分钟的范围,则能够通过压延成型来制造片。如果MFR处于0.1~10g/10分钟的范围,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性低,因此能够防止将片与电池元件进行层压时渗出的熔融树脂对层压装置的污染,从这一点看优选。
进一步,如果MFR为2g/10分钟以上,则太阳能电池密封材的流动性提高, 也能够通过片挤出成型来生产。进一步,如果MFR为10g/10分钟以上,则在通过挤出成型来制造片的情况下,包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性提高,能够提高片挤出成型时的生产性。
另外,如果将MFR设为50g/10分钟以下,则由于分子量变大,因此能够抑制对冷却辊等的辊面的附着,因而不需要剥离,能够成型为均匀厚度的片。进一步,由于为有“弹韧性(コシ)”的树脂组合物,因此能够容易地成型0.3mm以上的厚片。另外,由于太阳能电池模块层压成型时的交联特性(特别是交联速度)提高,因此充分地进行交联,能够抑制耐热性的降低。
如果MFR为27g/10分钟以下,则能够进一步抑制片成型时的垂伸,能够成型宽度宽的片,另外交联特性和耐热性进一步提高,能够得到最良好的太阳能电池密封材的片。
(要件a3)
依照ASTM D1505而测定的乙烯-α-烯烃共聚物的密度优选为0.865~0.884g/cm3,更优选为0.866~0.883g/cm3,进一步优选为0.866~0.880g/cm3,特别优选为0.867~0.880g/cm3。乙烯-α-烯烃共聚物的密度可以通过乙烯单元的含有比例与α-烯烃单元的含有比例的平衡来调整。即,如果提高乙烯单元的含有比例,则结晶性变高,能够得到密度高的乙烯-α-烯烃共聚物。另一方面,如果降低乙烯单元的含有比例,则结晶性变低,能够得到密度低的乙烯-α-烯烃共聚物。
如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.884g/cm3以下,则结晶性降低,能够提高透明性。进而,低温下的挤出成型变得容易,能够在例如130℃以下进行挤出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物,也能够防止挤出机内的交联反应进行,抑制太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物,抑制片的外观恶化。另外,由于柔软性高,因此在太阳能电池模块的层压成型时能够防止作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等的产生。
另一方面,如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.865g/cm3以上,则由于能够加快乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度,因此通过挤出机被挤出的片不易发粘,第1冷却辊上的剥离变得容易,能够容易地获得太阳能电池密封材的片。另外,由于片不易发生发粘,因此能够抑制粘连的发生,提高片的送出性。另外,由 于能够充分地交联,因此能够抑制耐热性的降低。
(要件a4)
依照ASTM D2240而测定的乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度优选为60~85,更优选为62~83,进一步优选为62~80,特别优选为65~80。乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度可以通过将乙烯-α-烯烃共聚物的乙烯单元的含有比例、密度控制为上述的数值范围来调整。即,乙烯单元的含有比例高、密度高的乙烯-α-烯烃共聚物,其肖氏A硬度变高。另一方面,乙烯单元的含有比例低、密度低的乙烯-α-烯烃共聚物,其肖氏A硬度变低。
如果肖氏A硬度为60以上,则乙烯-α-烯烃共聚物不易发粘,能够抑制粘连。另外,在将太阳能电池密封材加工成片状时,也能够提高片的送出性,还能够抑制耐热性的降低。
另一方面,如果肖氏A硬度为85以下,则结晶性变低,能够提高透明性。进而,由于柔软性高,因此在太阳能电池模块的层压成型时能够防止作为太阳能电池元件的组件的裂纹、薄膜电极的缺口等。
(要件a5)
乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素(以下,也记为“Al”)的含量(残渣量)优选为10~500ppm,更优选为20~400ppm,进一步优选为20~300ppm。Al含量依赖于乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中所添加的有机铝氧化合物、有机铝化合物的浓度。
在Al含量为10ppm以上的情况下,由于乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中所添加的有机铝氧化合物、有机铝化合物可以以能够使金属茂化合物的活性充分表现的程度的浓度添加,因此不需要添加与金属茂化合物反应而形成离子对的化合物。在添加该形成离子对的化合物的情况下,由于该形成离子对的化合物残留在乙烯-α-烯烃共聚物中,因此有时会引起电气特性的降低(有在例如100℃等高温下的电气特性降低的倾向),但能够防止这样的现象。
另外,为了减少Al含量,需要用酸、碱进行的脱灰处理,有残留在所得的乙烯-α-烯烃共聚物中的酸、碱引起电极腐蚀的倾向,由于实施脱灰处理,乙烯-α-烯烃共聚物的成本也变高,但不需要这样的脱灰处理。
另外,如果Al含量为500ppm以下,则由于能够防止挤出机内的交联反应 的进行,因此能够防止太阳能电池密封材的片产生凝胶状异物而导致片的外观恶化。
作为控制上述那样的乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素的方法,例如,可以通过调整后述的乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法所记载的(II-1)有机铝氧化合物和(II-2)有机铝化合物在制造工序中的浓度、或者乙烯-α-烯烃共聚物的制造条件的金属茂化合物的聚合活性来控制乙烯-α-烯烃共聚物所含的铝元素。
进而,本实施方式的太阳能电池密封材为进一步满足以下的要件的优选方式。
(B值)
由乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR光谱和下述式(1)求出的B值优选为0.9~1.5,更优选为0.9~1.3,进一步优选为0.95~1.3,特别优选为0.95~1.2,尤其优选为1.0~1.2。B值能够通过变更聚合乙烯-α-烯烃共聚物时的聚合催化剂来调整。更具体而言,通过使用后述的金属茂化合物,能够得到B值处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
B值=[POE]/(2×[PO]×[PE]) (1)
(式(1)中,[PE]表示乙烯-α-烯烃共聚物所含的来源于乙烯的构成单元的比例(摩尔分率),[PO]表示乙烯-α-烯烃共聚物所含的来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的比例(摩尔分率),[POE]表示全部dyad链所含的α-烯烃-乙烯链的比例(摩尔分率))
该B值是表示乙烯-α-烯烃共聚物中的乙烯单元和α-烯烃单元的分布状态的指标,可以基于J.C.Randall(Macromolecules,15,353(1982)),J.Ray(Macromolecules,10,773(1977))等人的报告来求出。
B值越大,则表示乙烯单元或α-烯烃共聚物的嵌段链越短,乙烯单元与α-烯烃单元的分布越一样,共聚橡胶的组成分布越窄。另外,如果B值为0.9以上,则能够缩小乙烯-α-烯烃共聚物的组成分布。特别是乙烯单元的嵌段链变小,低温下的挤出成型变得容易,因此可以在例如130℃以下进行挤出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烃共聚物中掺入有机过氧化物的情况下,也能够抑制挤出机内的交联反应进行,防止太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物而导 致片的外观恶化。
(Tαβ/Tαα)
乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR光谱中的Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)优选为1.5以下,进一步优选为1.2以下,特别优选为1.0以下,尤其优选为小于0.7。Tαβ/Tαα能够通过变更聚合乙烯-α-烯烃共聚物时的聚合催化剂来调整。更具体而言,通过使用后述的金属茂化合物,能够获得Tαβ/Tαα处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
13C-NMR光谱中的Tαα与Tαβ对应于来源于碳原子数3以上的α-烯烃的构成单元中的“CH2”的峰强度。更具体而言,如下述的通式(3)所示,分别是指相对于叔碳的位置不同的2种“CH2”的峰强度。
[化1]
Tαβ/Tαα可以如以下那样求出。使用NMR测定装置(例如,日本电子社制的商品名“JEOL-GX270”)来测定乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR光谱。测定中,使用试样浓度被调整为5重量%的六氯丁二烯/d6-苯=2/1(体积比)的混合溶液,以67.8MHz、25℃、d6-苯(128ppm)基准进行。按照Lindeman-Adams的提案(Analysis Chemistry,43,p1245(1971)),J.C.Randall(Review Macromolecular Chemistry Physics,C29,201(1989))解析所测定出的13C-NMR光谱,求出Tαβ/Tαα。
乙烯-α-烯烃共聚物的13C-NMR中的Tαβ相对于Tαα的强度比(Tαβ/Tαα)表示聚合反应中的α-烯烃对聚合催化剂的配位状态。在α-烯烃以Tαβ型配位于聚合催化剂的情况下,α-烯烃的取代基成为聚合物链的聚合生长反应的妨碍,有促进低分子量成分生成的倾向。因此,有片会发生发粘而粘连导致片的送出性恶化的倾向。进一步,由于低分子量成分在片表面渗出来,因此成为粘接的阻碍,粘接性降低。
(分子量分布Mw/Mn)
乙烯-α-烯烃共聚物的由通过凝胶渗透色谱(GPC)测定出的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比表示的分子量分布Mw/Mn优选为1.2~3.5的范围,更优选为1.7~3.0的范围,进一步优选为1.7~2.7的范围,特别优选为1.9~2.4的范围。乙烯-α-烯烃共聚物的分子量分布Mw/Mn,可以通过在聚合时使用后述的金属茂化合物来调整。
如果将Mw/Mn设为1.2以上,则能够得到用于以活性聚合的方式将乙烯-α-烯烃共聚物聚合的催化剂活性。或者,通过以往公知的聚合方法而得到的乙烯-α-烯烃共聚物的低分子量成分、高分子量成分不需要分离,因此能够降低制造成本。另外,能够成型的温度范围也窄,进而挤出机中的排出量也变得均匀,因此能够得到均匀厚度的片,片成型变得容易。
一般已知,如果分子量分布Mw/Mn变宽,则组成分布也变宽,如果Mw/Mn为3.5以下,则低分子量成分变少,因此片不发粘而不易粘连,因而能够提高片的送出性。另外,由于防止低分子量成分在片表面渗出来,因此能够抑制粘接性的降低。
在本实施方式中,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn),使用Waters社制的凝胶渗透色谱(商品名“Alliance GPC-2000型”),如以下那样进行测定。分离柱使用2根商品名“TSKgel GMH6-HT”和2根商品名“TSKgel GMH6-HTL”。柱尺寸都是内径7.5mm、长度300mm,柱温度为140℃,流动相使用邻二氯苯(和光纯药工业社制)和作为抗氧化剂的BHT(武田药品社制)0.025重量%。使流动相以1.0ml/分钟的速度移动,试样浓度为15mg/10ml,试样注入量为500μl,使用差示折射计作为检测器。关于标准聚苯乙烯,针对分子量Mw≤1000和Mw≥4×106,使用东曹社制的标准聚苯乙烯。另外,针对分子量1000≤Mw≤4×106,使用Pressure Chemical社制的标准聚苯乙烯。分子量是进行通用校正,根据所用的各α-烯烃换算成乙烯-α-烯烃共聚物的值。
(氯离子的含有比例)
乙烯-α-烯烃共聚物的从固相萃取处理后的萃取液通过离子色谱仪而检测到的氯离子的含有比例优选为2ppm以下,更优选为1.5ppm以下,特别优选为1.2ppm以下。氯离子的含有比例可以通过调整后述的金属茂化合物的结构和 聚合条件来调整。即,通过提高催化剂的聚合活性,能够减少乙烯-α-烯烃共聚物中的催化剂残渣量,从而得到氯离子的含有比例处于上述数值范围的乙烯-α-烯烃共聚物。
通过将乙烯-α-烯烃共聚物中的氯离子的含有比例设为2ppm以下,能够防止由于由银等构成的电极腐蚀而使太阳能电池模块的长期可靠性降低的问题。另外,通过使用不含氯原子的金属茂化合物,能够得到实质上不含氯离子的乙烯-α-烯烃共聚物。
乙烯-α-烯烃共聚物中的氯离子的含有比例可以如下测定,例如,在使用高压灭菌器等进行了灭菌清洗的玻璃容器中精确称量约10g乙烯-α-烯烃共聚物,加入100ml超纯水并密闭后,使用在常温进行30分钟超声波(38kHz)萃取而得到的萃取液,使用Dionex社制的离子色谱仪装置(商品名“ICS-2000”)进行测定。
(在乙酸甲酯中的萃取量)
乙烯-α-烯烃共聚物在乙酸甲酯中的萃取量优选为5.0重量%以下,更优选为4.0重量%以下,进一步优选为3.5重量%以下,特别优选为2.0重量%以下。在乙酸甲酯中的萃取量多表示在乙烯-α-烯烃共聚物中包含大量低分子量成分,分子量分布或者组成分布宽。因此,通过使用后述的金属茂化合物,调整聚合条件,从而能够得到在乙酸甲酯中的萃取量少的乙烯-α-烯烃共聚物。
例如,如果通过缩短聚合器内的聚合滞留时间来使聚合活性降低了的金属茂化合物取出到聚合体系外,则能够抑制低分子量成分的生成。如果索格利特萃取法中在乙酸甲酯中的萃取量为5.0重量%以下,则由于片不发粘,因此能够抑制粘连,能够提高片的送出性。
在乙酸甲酯中的萃取量如下算出:例如精确称量约10g左右的乙烯-α-烯烃共聚物,使用乙酸甲酯、甲基乙基酮等低沸点并且为乙烯-α-烯烃共聚物的不良溶剂的有机溶剂,在各溶剂沸点以上的温度进行索格利特萃取,由萃取前后的乙烯-α-烯烃共聚物的重量差或者使萃取溶剂挥发后的残渣量来算出。
(熔融峰)
乙烯-α-烯烃共聚物的、基于差示扫描量热测定(DSC)的熔融峰优选存在于30~90℃的范围,进一步优选存在于33~90℃的范围,特别优选存在于 33~88℃的范围。如果熔融峰为90℃以下,则结晶度变低,所得的太阳能电池密封材的柔软性升高,因此在将太阳能电池模块进行层压成型时能够防止组件的裂纹、薄膜电极的缺口的产生。另一方面,如果熔融峰为30℃以上,则由于能够适度地提高树脂组合物的柔软性,因此通过挤出成型能够容易地获得太阳能电池密封材片。另外,能够防止片发粘而粘连,抑制片的送出性恶化。
(乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法)
乙烯-α-烯烃共聚物,例如可以使用以下所示的各种金属茂化合物作为催化剂来制造。作为金属茂化合物,可以使用例如日本特开2006-077261号公报、日本特开2008-231265号公报、日本特开2005-314680号公报等所记载的金属茂化合物。但也可以使用与这些专利文献所记载的金属茂化合物不同结构的金属茂化合物,还可以组合使用二种以上的金属茂化合物。
作为使用金属茂化合物的聚合反应,可举出例如以下所示的方式作为优选例。
在包含以往公知的金属茂化合物和(II)选自由(II-1)有机铝氧化合物、(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物和(II-3)有机铝化合物所组成的组中的至少一种化合物(也称为助催化剂)的烯烃聚合用催化剂的存在下,供给乙烯与选自α-烯烃等中的一种以上的单体。
作为(II-1)有机铝氧化合物、(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物和(II-3)有机铝化合物,也可以使用例如日本特开2006-077261号公报、日本特开2008-231265号公报和日本特开2005-314680号公报等所记载的金属茂化合物。但也可以使用与这些专利文献所记载的金属茂化合物不同结构的金属茂化合物。这些化合物可以单独或预先接触而投入到聚合气氛中。进一步,也可以担载于例如日本特开2005-314680号公报等所记载的微粒状无机氧化物载体而使用。
另外,优选实质上不使用上述的(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物来制造,从而能够得到电气特性优异的乙烯-α-烯烃共聚物。
乙烯-α-烯烃共聚物的聚合可以通过以往公知的气相聚合法和淤浆聚合法、溶液聚合法等液相聚合法中的任一方法进行。优选通过溶液聚合法等液相 聚合法进行。在使用上述那样的金属茂化合物,进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚从而制造乙烯-α-烯烃共聚物的情况下,(I)的金属茂化合物可按照每1升反应容积通常为10-9~10-1摩尔、优选为10-8~10-2摩尔那样的量来使用。
化合物(II-1)按照化合物(II-1)与化合物(I)中的全部过渡金属原子(M)的摩尔比[(II-1)/M]通常为1~10000、优选为10~5000那样的量来使用。化合物(II-2)按照与化合物(I)中的全部过渡金属(M)的摩尔比[(II-2)/M]通常为0.5~50、优选为1~20那样的量来使用。化合物(II-3)按照每1升聚合容积通常为0~5毫摩尔、优选为约0~2毫摩尔那样的量来使用。
溶液聚合法中,通过在上述那样的金属茂化合物的存在下,进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚,从而能够高效率地制造共聚单体含量高、组成分布窄、分子量分布窄的乙烯-α-烯烃共聚物。这里,乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的加入摩尔比通常为乙烯:α-烯烃=10:90~99.9:0.1,优选为乙烯:α-烯烃=30:70~99.9:0.1,进一步优选为乙烯:α-烯烃=50:50~99.9:0.1。
作为碳原子数3~20的α-烯烃,可以举出直链状或者支链状的α-烯烃,例如丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。
在溶液聚合法中可以使用的α-烯烃的例子中,也包含含有极性基的烯烃。作为含有极性基的烯烃,可以举出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸酐等α,β-不饱和羧酸类、和它们的钠盐等金属盐类;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等α,β-不饱和羧酸酯类;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基酯类;丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等不饱和缩水甘油酯类等。另外,也能够使芳香族乙烯基化合物例如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苄基乙酸酯、羟基苯乙烯、对氯苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯类;3-苯基丙烯、4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯等共存于反应体系中而进行高温溶液聚合。
以上所述的α-烯烃中,优选使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。另外,在溶液聚合法中,可以并用碳原子数为3~20的环状烯烃类,例如环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
所谓“溶液聚合法”,是以在后述的非活性烃溶剂中溶解有聚合物的状态进行聚合的方法的总称。溶液聚合法中的聚合温度通常为0~200℃,优选为20~190℃,进一步优选为40~180℃。溶液聚合法中,在聚合温度没达到0℃的情况下,其聚合活性极端地降低,聚合热的除热也变得困难,因此在生产性方面不实用。另外,如果聚合温度超过200℃,则聚合活性极端地降低,因此在生产性方面不实用。
聚合压力通常为常压~10MPa表压,优选为常压~8MPa表压的条件下。共聚也可以在间歇式、半连续式、连续式的任一方法中进行。反应时间(在共聚反应通过连续法实施的情况下,平均滞留时间)根据催化剂浓度、聚合温度等条件而不同,可以适宜选择,但通常为1分钟~3小时,优选为10分钟~2.5小时。进而,也能够将聚合分为反应条件不同的2段以上来进行。所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子量也可以通过使聚合体系中的氢浓度、聚合温度变化来调节。进而,也可以通过所使用的化合物(II)的量来调节。在添加氢的情况下,其量相对于每1kg生成的乙烯-α-烯烃共聚物为0.001~5,000NL左右是适当的。另外,存在于所得到的乙烯-α-烯烃共聚物的分子末端的乙烯基和亚乙烯基可以通过提高聚合温度、极力减少加氢量来调整。
溶液聚合法中使用的溶剂通常为非活性烃溶剂,优选为常压下的沸点为50℃~200℃的饱和烃。具体而言,可举出戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、煤油等脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环戊烷等脂环族烃。另外,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、氯化乙烯、氯苯、二氯甲烷等卤代烃也落入“非活性烃溶剂”的范畴,不限制其使用。
如上所述,溶液聚合法中,不仅可以使用以往广泛使用的溶解于芳香族烃的有机铝氧化合物,也可以使用溶解于脂肪族烃、脂环族烃的MMAO那样的修饰甲基铝氧烷。其结果是,如果采用脂肪族烃、脂环族烃作为溶液聚合用的溶剂,则能够大致完全排除在聚合体系内、生成的乙烯-α-烯烃共聚物中混入芳香族烃的可能性。即,溶液聚合法也具有能够减轻环境负荷,能够使对人体健康的影响最小化这样的特征。另外,为了抑制物性值的偏差,优选对通过聚合反应而获得的乙烯-α-烯烃共聚物、和根据期望添加的其它成分通过任意的方法进行熔融,并实施混炼、造粒等。
(有机过氧化物)
本实施方式的太阳能电池密封材含有有机过氧化物。有机过氧化物作为乙烯性不饱和硅烷化合物与乙烯-α-烯烃共聚物接枝改性时的自由基引发剂使用,进而作为乙烯-α-烯烃共聚物在太阳能电池模块的层压成型时的交联反应时的自由基引发剂使用。通过在乙烯-α-烯烃共聚物上接枝改性乙烯性不饱和硅烷化合物,从而可获得与正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、组件、电极的粘接性良好的太阳能电池模块。进而,通过将乙烯-α-烯烃共聚物交联,能够获得耐热性、粘接性优异的太阳能电池模块。
本实施方式的太阳能电池密封材中的有机过氧化物的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.1~3重量份,更优选为0.2~3重量份,特别优选为0.2~2.5重量份。
如果有机过氧化物的含量为0.1重量份以上,则能够抑制太阳能电池密封材的交联程度、交联速度等交联特性的降低,使后述的乙烯性不饱和硅烷化合物对乙烯-α-烯烃共聚物的主链的接枝反应良好,能够抑制耐热性、粘接性的降低。
如果有机过氧化物的含量为3.0重量份以下,则在挤出片成型时由树脂组合物得到的太阳能电池密封片不易产生凝胶,因此能够抑制挤出机的转矩上升,从而使片成型变得容易。另外,由于能够抑制由于挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,因此能够防止外观的下降。另外,在施加电压时,由于能够防止片内部的裂纹的产生,因此能够防止绝缘击穿电压的降低。进而,也能够防止透湿性的降低。另外,由于能够抑制在片表面产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与正面侧透明保护构件、组件、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性也提高。
优选使用的有机过氧化物,只要是能够对乙烯-α-烯烃共聚物接枝改性乙烯性不饱和硅烷化合物、或者使乙烯-α-烯烃共聚物进行交联的有机过氧化物就没有特别限制,但从挤出片成型的生产性和在太阳能电池模块的层压成型时的交联速度的平衡考虑,优选有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100~170℃。如果有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100℃以上,则由于在挤出片成型时由树脂组合物得到的太阳能电池密封片不易产生凝胶,因此能够抑制挤出机的转 矩上升,从而使片成型变得容易。另外,由于能够抑制因在挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,因此能够防止外观的下降。另外,施加电压时,由于能够防止片内部的裂纹的产生,因此能够防止绝缘击穿电压的降低。进而,也能够防止透湿性的降低。另外,由于能够抑制在片表面产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与正面侧透明保护构件、组件、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性也提高。如果将挤出片成型的挤出温度降低到90℃以下,则虽然能够成型,但生产性大幅度降低。如果有机过氧化物的1分钟半衰期温度为170℃以下,则由于能够抑制太阳能电池模块的层压成型时的交联速度的降低,因此能够防止太阳能电池模块的生产性的降低。另外,也能够防止太阳能电池密封材的耐热性、粘接性的降低。
作为有机过氧化物,可以使用公知的物质。作为1分钟半衰期温度处于100~170℃范围的有机过氧化物的优选具体例子,可以举出二月桂酰过氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、二苯甲酰过氧化物、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、叔丁基过氧化马来酸、1,1-二(叔戊基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧化)环己烷、叔戊基过氧化异壬酸酯、叔戊基过氧化正辛酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧化)己烷、叔戊基-过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化异壬酸酯、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、叔丁基过氧化苯甲酸酯等。优选地,可举出二月桂酰过氧化物、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯、叔丁基过氧化异壬酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯等。
本实施方式的太阳能电池密封材含有选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂。通过含有交联助剂,能够具有适度的交联结构,能够提高交联特性、耐热性、机械物性、粘接性。本实施方式的太阳能电池密封材中的交联助剂的含量相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~3重量份,优选为0.1~2.5重量份,更优选为0.2~2.0重量份。
如果交联助剂的含量为0.1重量份以上,则能够进一步提高太阳能电池密封材的交联特性。如果交联助剂为3重量份以下,则能够抑制焦化性,在挤出成型时不产生凝胶,提高片外观、粘接性。
作为交联助剂,可以使用相对于烯烃系树脂一般使用的以往公知的交联助剂。这样的交联助剂是在分子内具有二个以上双键的化合物。具体而言,可以举出二乙烯基苯、二-异丙烯基苯等二乙烯基芳香族化合物;三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯等氰脲酸酯;二烯丙基邻苯二甲酸酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;对醌二肟、p-p'-二苯甲酰醌二肟等肟;苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺。
在这些交联助剂中,优选为选自由三烯丙基化合物和氰脲酸酯所组成的组中的至少一种,从层压后的太阳能电池密封材的气泡产生、交联特性的平衡尤其优异的方面考虑,特别优选为三烯丙基异氰脲酸酯。
((甲基)丙烯酸酯系单体)
本实施方式的太阳能电池密封材相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份含有0.1~5.0重量份(甲基)丙烯酸酯系单体,优选含有0.1~4.5重量份,特别优选含有0.2~3.0重量份。如果(甲基)丙烯酸酯系单体的含量为0.1重量份以上,则太阳能电池密封材的固化物的交联结构良好,体积固有电阻提高。特别在100℃等乙烯-α-烯烃共聚物的熔点以上的温度范围内,抑制分子链的运动,有体积固有电阻提高的倾向。如果(甲基)丙烯酸酯系单体为5.0重量份以下,则能够降低焦化性,能够在挤出成型时抑制凝胶,有抑制片外观、粘接性降低的倾向。另外,也能够抑制(甲基)丙烯酸酯系单体彼此,太阳能电池密封材的粘接性、耐热性能够提高。
另外,关于太阳能电池密封材中的上述含量,可以通过溶剂萃取从太阳能电池密封材中萃取(甲基)丙烯酸酯系单体,使用气相色谱仪或者液相色谱仪等色谱仪进行分析。
作为(甲基)丙烯酸酯系单体,可以使用以往公知的(甲基)丙烯酸酯系单体。作为具体例子,可举出丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸鲸蜡基酯、丙烯酸硬脂基酯、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸异硬脂基酯、2-丙烯酰 氧基乙基琥珀酸酯等单丙烯酸酯;甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸鲸蜡基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲氧基乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异硬脂基酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸酯等单甲基丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯、6-己二醇二丙烯酸酯、9-壬二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、四丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、2-羟基-3-丙烯酰氧基丙基甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四甲撑二醇二丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯等二丙烯酸酯;3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、6-己二醇二甲基丙烯酸酯、9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、乙氧基化聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯等二甲基丙烯酸酯;乙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二羟甲基丙烷四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;季戊四醇四甲基丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四甲基丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯等四甲基丙烯酸酯;二季戊四醇聚丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯;二季戊四醇聚甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等多官能甲基丙烯酸酯等。这样的(甲基)丙烯酸酯系单体可以单独使用,也可以并用二种以上。
在这些中,优选为选自由单(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯和四(甲基)丙烯酸酯所组成的组中的至少一种,更优选为选自由甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯 酸酯所组成的组中的至少一种。
(甲基)丙烯酸酯系单体的分子量优选为150以上,进一步优选为180以上。另外,(甲基)丙烯酸酯系单体的分子量没有特别限制,但优选为2000以下,进一步优选为1500以下。
另外,交联助剂与(甲基)丙烯酸酯系单体的含量合计相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.2~5.0重量份,更优选为0.2~4.5重量份,进一步优选为0.3~3.0重量份。
交联处理后的太阳能电池密封材片中的(甲基)丙烯酸酯系单体的接枝量可以通过片的IR测定求出。在乙烯性不饱和硅烷化合物等其它添加剂的吸收与(甲基)丙烯酸酯基的吸收带重叠时,如下进行即可。通过ICP测定求出硅原子含量,从而求出乙烯性不饱和硅烷化合物的含量。另外预先得到乙烯性不饱和硅烷化合物的含量与IR吸收强度的标准曲线,由IR吸收带强度减去通过ICP测定求出的乙烯性不饱和硅烷化合物的含量,将其作为(甲基)丙烯酸酯系单体的接枝量,从而能够算出。
(乙烯性不饱和硅烷化合物)
本实施方式的太阳能电池密封材优选进一步包含乙烯性不饱和硅烷化合物。本实施方式的太阳能电池密封材中的乙烯性不饱和硅烷化合物的含量相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.1~5重量份,更优选为0.1~4重量份,特别优选为0.1~3重量份。
如果乙烯性不饱和硅烷化合物的含量为0.1重量份以上,则粘接性提高。另一方面,如果乙烯性不饱和硅烷化合物的含量为5重量份以下,则太阳能电池密封材的成本与性能的平衡好,而且能够抑制用于在太阳能电池模块的层压时使乙烯性不饱和硅烷化合物在乙烯-α-烯烃共聚物上进行接枝反应的有机过氧化物的添加量,在挤出片成型时由树脂组合物得到的太阳能电池密封片不易产生凝胶,因此能够抑制挤出机的转矩上升,从而使片成型变得容易。另外,由于能够抑制因挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,因此能够防止外观的下降。另外,施加电压时,由于能够防止片内部的裂纹的产生,因此能够防止绝缘击穿电压的降低。进一步,也能够防止透湿性的降低。另外,由于能够抑制在片表面产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与正面侧透 明保护构件、组件、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性也提高。
乙烯性不饱和硅烷化合物可以使用以往公知的化合物,没有特别限制。具体而言,可使用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。优选地,可以举出粘接性良好的γ-环氧丙氧基丙基甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
(紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂)
本实施方式的太阳能电池密封材可以包含选自由紫外线吸收剂、光稳定剂、和耐热稳定剂所组成的组中的至少一种添加剂。这些添加剂的含量相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.005~5重量份。进而,优选含有选自上述三种中的至少二种添加剂,特别优选含有全部上述三种。如果上述添加剂的配合量处于上述范围,则能够充分地确保提高对高温高湿的耐性、热循环的耐性、耐候稳定性、和耐热稳定性的效果,并且,能够防止太阳能电池密封材的透明性、与正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、组件、电极、铝的粘接性降低,因此优选。
作为紫外线吸收剂,具体而言,可使用2-羟基-4-正-辛基氧基二苯甲酮、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,2-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-羟基-4-N-辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系;2-(2-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)苯并***、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并***等苯并***系;苯基水杨酸酯、对辛基苯基水杨酸酯等水杨酸酯系紫外线吸收剂。
作为光稳定剂,优选使用双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]等受阻胺系、受阻哌啶系化合物等光稳定剂。
作为耐热稳定剂,具体而言,可以举出三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亚磷酸、四(2,4-二-叔丁基苯基)[1,1-联苯基]-4,4'-二基双亚膦酸酯、和双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等亚磷酸酯系耐热稳定剂;3-羟基-5,7-二-叔丁基-呋喃-2-酮与邻二 甲苯的反应生成物等内酯系耐热稳定剂;3,3',3",5,5',5"-六-叔丁基-a,a',a"-(亚甲基-2,4,6-三基)三-对甲酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)苄基苯、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]等受阻酚系耐热稳定剂;硫系耐热稳定剂;胺系耐热稳定剂等。另外,也可以将它们一种单独使用或者组合二种以上而使用。其中,优选亚磷酸酯系耐热稳定剂和受阻酚系耐热稳定剂。
(其它添加剂)
在构成太阳能电池密封材的乙烯系树脂组合物中,可以在不损害本发明的目的的范围内,适宜含有以上详述的各成分以外的各种成分。可举出例如,乙烯-α-烯烃共聚物以外的各种聚烯烃、苯乙烯系、乙烯系嵌段共聚物、丙烯系聚合物等。太阳能电池密封材中的各种成分的含量相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.0001~50重量份,更优选为0.001~40重量份。另外,可以适宜含有聚烯烃以外的各种树脂、和/或选自各种橡胶、增塑剂、填充剂、颜料、染料、抗静电剂、抗菌剂、防霉剂、阻燃剂、交联助剂、和分散剂等中的一种以上的添加剂。
(太阳能电池密封材)
本实施方式的太阳能电池密封材,电气特性优异,与正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、薄膜电极、铝、太阳能电池元件等各种太阳能电池构件的粘接性、耐热性、挤出成型性和交联特性的平衡也优异,进而,透明性、柔软性、外观、耐气候性、电绝缘性、透湿性、电极腐蚀性、工艺稳定性的平衡优异。因此,适合作为以往公知的太阳能电池模块的太阳能电池密封材使用。
太阳能电池密封材,其整体形状为片状也是优选的实施方式之一。另外,具有至少一层由上述树脂组合物形成的片且与其它层复合化而成的太阳能电池密封材也可以适合地使用。太阳能电池密封材的层的厚度通常为0.01~2mm,优选为0.05~1.5mm,更优选为0.1~1.2mm,进一步优选为0.2~1mm,特别优选为0.3~0.9mm,尤其优选为0.3~0.8mm。如果厚度为该范围内,则能够抑制层压工序中的正面侧透明保护构件、太阳能电池元件、薄膜电极等的破损,并且,确保充分的光线透射率,从而能够得到高的光发电量。进而,能够进行低温下 的太阳能电池模块的层压成型,因此优选。
(体积固有电阻)
本实施方式的太阳能电池密封材,依照JIS K6911,以温度100℃、施加电压500V测定的使太阳能电池密封材交联而形成的密封层的体积固有电阻优选为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。体积固有电阻小的太阳能电池密封材有具有容易产生PID的特性的倾向。进而,在照射太阳光的时间带,以往的太阳能电池模块中有时模块温度达到例如70℃以上,因此从长期可靠性的观点考虑,与以往报道的常温(23℃)下的体积固有电阻相比,更需要高温条件下的体积固有电阻,温度100℃下的体积固有电阻变得重要。
体积固有电阻优选为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm,更优选为5.0×1015~1.0×1018Ω·cm。
如果体积固有电阻小于1.0×1015Ω·cm,则在85℃、85%rh的恒温恒湿试验中有在1天左右的短时间内产生PID现象的倾向。如果体积固有电阻超过1.0×1018Ω·cm,则片会带上静电而容易吸附灰尘,在太阳能电池模块内混入灰尘,有导致发电效率、长期可靠性降低的倾向。
关于体积固有电阻,成型为密封材片后,利用真空层压机、热压机、交联炉等进行交联和加工为平坦的片后进行测定。另外,对于模块叠层体中的片而言,除去其它层后进行测定。
本实施方式的太阳能电池密封材能够抑制交联后的片产生凝胶状的异物,而且满足上述体积固有电阻。
作为本实施方式的太阳能电池密封材的制造方法,可以利用通常使用的方法,但优选通过利用捏合机、班伯里密炼机、挤出机等进行熔融掺混来制造。特别是优选通过能够连续生产的挤出机来制造。
太阳能电池密封材的片的成型方法没有特别限制,可以采用公知的各种成型方法(浇铸成型、挤出片成型、吹胀成型、注射成型、压缩成型等)。特别是,将乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体、以及根据需要的乙烯性不饱和硅烷化合物、紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂、和其它添加剂例如 在塑料袋等袋中通过人力进行掺混,或者使用亨舍尔混合机、滚筒、超级混合机等搅拌混合机进行掺混而得到乙烯系树脂组合物,将所得的乙烯系树脂组合物投入挤出片成型的料斗中,一边进行熔融混炼一边进行挤出片成型,得到片状的太阳能电池密封材,由于能够提高粘接性,并且能够防止光稳定剂的劣化而使耐气候性、耐热性等长期可靠性降低,因此更优选。
作为挤出温度范围,优选为100~130℃。如果将挤出温度设为100℃以上,则能够提高太阳能电池密封材的生产性。如果将挤出温度设为130℃以下,则在将乙烯系树脂组合物通过挤出机进行片化而得到太阳能电池密封材时不易发生凝胶化。因此,能够防止挤出机的转矩上升,容易进行片成型。另外,由于在片的表面不易产生凹凸,因此能够防止外观的下降。另外,施加电压时能够抑制片内部的裂纹的产生,因此能够防止绝缘击穿电压的降低。进而,也能够抑制透湿性的降低。另外,由于在片表面不易产生凹凸,因此在太阳能电池模块的层压加工时与正面侧透明保护构件、组件、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性优异。
另外,在乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为例如10g/10分钟以下的情况下,使用通过用将熔融树脂加热了的金属辊(压延辊)进行轧制来制作所希望厚度的片、膜的压延成型机,一边进行乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体、以及根据需要的乙烯性不饱和硅烷化合物、紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂、和其它添加剂的熔融混炼,一边进行压延成型,也能够得到片状的太阳能电池密封材。作为压延成型机,可以使用公知的各种压延成型机,可以使用混合辊、三压延辊、四压延辊。作为四压延辊,特别是可以使用I型、S型、逆L型、Z型、斜Z型等。另外,也优选在施加于压延辊之前,预先将乙烯系树脂组合物加热至适度的温度,例如,设置班伯里密炼机、捏合机、挤出机等也是优选的实施方式之一。关于压延成型的温度范围,优选将辊温度通常设为40~100℃。
另外,可以对太阳能电池密封材的片(或者层)的表面实施压纹加工。通过对太阳能电池密封材的片表面利用压纹加工而进行装饰,从而能够防止密封 材片彼此、或者密封材片与其它片等的粘连。进一步,由于压纹使太阳能电池密封材(太阳能电池用密封片)的储存弹性模量降低,因此在将太阳能电池用密封片与太阳能电池元件进行层压时成为对太阳能电池元件等的缓冲,能够防止太阳能电池元件的破损。
由太阳能电池密封材的片的每单位体积的凹部的合计体积VH与太阳能电池密封材的片的表观体积VA的百分比VH/VA×100所表示的空隙率P(%)优选为10~50%,更优选为10~40%,进一步优选为15~40%。另外,太阳能电池密封材的片的表观体积VA通过将太阳能电池用密封片的最大厚度乘以单位面积而得到。
如果空隙率P为10%以上,则由于能够充分降低太阳能电池密封材的弹性模量,因此能够得到充分的缓冲性。因此,在模块的制造工序中,在以二个阶段进行层压加工(加压工序)时,对于结晶系太阳能电池而言,能够防止将硅组件、硅组件与电极进行固定的焊料开裂,对于薄膜系太阳能电池而言,能够防止银电极开裂。即,如果包含由乙烯系树脂组合物形成的片的太阳能电池密封材的空隙率为10%以上,则即使在向太阳能电池密封材局部地施加了压力的情况下,也会以被施加了压力的凸部崩溃的方式变形。因此,在层压加工时,即使对例如硅组件等局部地施加了大的压力也能够防止硅组件开裂。另外,如果太阳能电池密封材的空隙率为10%以上,则由于能够确保空气的通道,因此在层压加工时能够良好地脱气。因此,能够防止在太阳能电池模块中残留空气而导致外观恶化,或者在长期使用时由于残留的空气中的水分而发生电极的腐蚀。进一步,在层压时,由于流动的交联性树脂组合物产生的空隙少,因此能够防止渗出到太阳能电池模块的各被粘物的外部而污染层压机。
另一方面,如果空隙率P为50%以下,则由于在层压加工的加压时能够将空气良好地脱气,因此能够防止在太阳能电池模块内残留空气。因此,防止太阳能电池模块的外观恶化,在长期使用时,也不会由于残留的空气中的水分而发生电极的腐蚀。另外,由于在层压加工的加压时能够将空气良好地脱气,因此太阳能电池密封材与被粘物的粘接面积增加,能够得到充分的粘接强度。
空隙率P可以通过以下那样的计算来求出。实施了压纹加工的太阳能电池密封材的表观体积VA(mm3)通过太阳能电池密封材的最大厚度tmax(mm) 与单位面积(例如1m2=1000×1000=106mm2)之积,如下述式(3)那样算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (3)
另一方面,该单位面积的太阳能电池密封材的实际体积V0(mm3)通过将构成太阳能电池密封材的树脂的比重ρ(g/mm3)与每单位面积(1m2)的太阳能电池密封材的实际重量W(g)代入下述式(4)来算出。
V0(mm3)=W/ρ (4)
太阳能电池密封材的每单位体积的凹部的合计体积VH(mm3)如下述式(5)所示,通过从“太阳能电池密封材的表观体积VA”减去“实际体积V0”来算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ) (5)
因此,空隙率(%)可以如下求出。
空隙率P(%)=VH/VA×100
=(VA-(W/ρ))/VA×100
=1-W/(ρ·VA)×100
=1-W/(ρ·tmax·106)×100
空隙率(%)可以通过上述的计算式求出,但也可以通过对实际的太阳能电池密封材的截面、实施了压纹加工的面进行显微镜拍摄,进行图像处理等而求出。
通过压纹加工而形成的凹部的深度优选为太阳能电池密封材的最大厚度的20~95%,更优选为50~95%,特别优选为65~95%。有时将凹部的深度D相对于片的最大厚度tmax的百分比称为凹部的“深度率”。
所谓压纹加工的凹部的深度,表示由压纹加工得到的太阳能电池密封材的凹凸面的凸部的最顶部与凹部的最深部的高低差D。另外,所谓太阳能电池密封材的最大厚度tmax,在太阳能电池密封材的一面进行了压纹加工的情况下,表示一面的凸部的最顶部到另一面的(太阳能电池密封材厚度方向的)距离,在太阳能电池密封材的两面实施了压纹加工的情况下,表示一面的凸部的最顶部到另一面的凸部的最顶部的(太阳能电池密封材厚度方向的)距离。
压纹加工可以对太阳能电池密封材的一面实施,也可以对两面实施。在增大压纹加工的凹部的深度的情况下,优选仅在太阳能电池密封材的一面形成。 在压纹加工仅在太阳能电池密封材的一面实施的情况下,太阳能电池密封材的最大厚度tmax为0.01mm~2mm,优选为0.05~1mm,更优选为0.1~1mm,进一步优选为0.15~1mm,进一步优选为0.2~1mm,进一步优选为0.2~0.9mm,特别优选为0.3~0.9mm,尤其优选为0.3~0.8mm。如果太阳能电池密封材的最大厚度tmax为该范围内,则能够抑制层压工序中的正面侧透明保护构件、太阳能电池元件、薄膜电极等的破损,即使在较低的温度也能够进行太阳能电池模块的层压成型,因此优选。另外,太阳能电池密封材能够确保充分的光线透射率,使用了该太阳能电池密封材的太阳能电池模块具有高的光发电量。
进一步,该片可以以根据太阳能电池模块尺寸而裁切成的单张形式、或者能够在制作太阳能电池模块之前根据尺寸而裁切的卷形式而作为太阳能电池密封材来使用。作为本实施方式的优选实施方式的片状的太阳能电池密封材(太阳能电池用密封片),只要具有至少一层由太阳能电池密封材形成的层即可。因此,由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层的数目可以为一层,也可以为二层以上。从使结构简单而降低成本的观点、以及极力减小层间的界面反射从而有效地活用光的观点等考虑,优选为一层。
太阳能电池密封材片可以仅由含有本实施方式的太阳能电池密封材的层构成,也可以具有含有太阳能电池密封材的层以外的层(以下,也记为“其它层”)。作为其它层的例子,如果根据目的进行分类,则可以举出用于保护正面或者背面的硬涂层、粘接层、防反射层、阻气层、防污层等。如果根据材质进行分类,则可以举出由紫外线固化性树脂形成的层、由热固性树脂形成的层、由聚烯烃树脂形成的层、由羧酸改性聚烯烃树脂形成的层、由含有氟的树脂形成的层、由环状烯烃(共)聚合物形成的层、由无机化合物形成的层等。
由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层与其它层的位置关系,没有特别限制,可以根据与本发明的目的的关系而适宜选择优选的层构成。即,其它层可以设置于2层以上的由太阳能电池密封材形成的层之间,也可以设置于太阳能电池用密封片的最外层,也可以设置于这些位置以外的位置。另外,可以仅在由太阳能电池密封材形成的层的一面设置其它层,也可以在两面设置其它层。其它层的层数没有特别限制,可以设置任意数的其它层,也可以不设置其它层。
从使结构简单而降低成本的观点、和极力减小界面反射从而有效地活用光的观点等考虑,不设置其它层,仅通过由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层来制作太阳能电池用密封片即可。但是,如果根据与目的的关系而有必要或者有用的其它层,则只要适宜设置那样的其它层即可。关于在设置其它层的情况下的、由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层与其它层的叠层方法,没有特别限制,但优选为使用浇铸成型机、挤出片成型机、吹胀成型机、注射成型机等公知的熔融挤出机进行共挤出而获得叠层体的方法,或在预先成型的一层上熔融或者加热层压另一层而获得叠层体的方法。另外,可以通过使用了适当的粘接剂(例如,马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“ADMER(注册商标)”、三菱化学社制的商品名“MODIC(注册商标)”等)、不饱和聚烯烃等低(非)结晶性软质聚合物、以乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物(住化Shidiefu化学社制的商品名“Bondine(注册商标)”等)为代表的丙烯酸系粘接剂、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或者包含它们的粘接性树脂组合物等)的干式层压法、或热层压法等进行叠层。作为粘接剂,优选使用具有120~150℃左右耐热性的粘接剂,可例示聚酯系或聚氨酯系粘接剂等作为适合的粘接剂。另外,为了改良两层的粘接性,也可以使用例如硅烷系偶联处理、钛系偶联处理、电晕处理、等离子体处理等。
2.关于太阳能电池模块
太阳能电池模块,可举出例如,通常将通过多晶硅等而形成的太阳能电池元件用太阳能电池用密封片夹着而叠层,进而,将表里两面用保护片覆盖的结晶型太阳能电池模块。即,典型的太阳能电池模块的构成为太阳能电池模块用保护片(正面侧透明保护构件)/太阳能电池密封材/太阳能电池元件/太阳能电池密封材/太阳能电池模块用保护片(背面侧保护构件)。但是,作为本实施方式的优选实施方式之一的太阳能电池模块不限定于上述的构成,在不损害本发明的目的的范围内,可以适宜省略上述各层的一部分,或者可以适宜设置上述以外的层。作为上述以外的层,可以举出例如粘接层、冲击吸收层、涂布层、防反射层、背面再反射层、和光扩散层等。这些层没有特别限定,但可以考虑设置各层的目的、特性而设置于适当的位置。
(结晶硅系的太阳能电池模块)
图1是示意性示出本实施方式的太阳能电池模块的一实施方式的截面图。另外,在图1中,示出了结晶硅系的太阳能电池模块20的构成的一例。如图1所示,太阳能电池模块20具有通过内部连线29而被电连接的多个结晶硅系的太阳能电池元件22、夹持该太阳能电池元件22的一对正面侧透明保护构件24和背面侧保护构件26,在这些保护构件与多个太阳能电池元件22之间填充有密封层28。密封层28在使本实施方式的太阳能电池用密封材贴合后加热压接而获得,与形成于太阳能电池元件22的受光面以及背面的电极相接。所谓电极,是指分别形成于太阳能电池元件22的受光面以及背面的集电构件,包含后述的集电线、用于附带极耳的母线、和背面电极层等。
图2是示意性示出太阳能电池元件的受光面与背面的一构成例的平面图。在图2中,示出了太阳能电池元件22的受光面22A与背面22B的构成的一例。如图2(A)所示,在太阳能电池元件22的受光面22A上,形成有多个形成为线状的集电线32、和从集电线32收集电荷并且与内部连线29(图1)连接的用于附带极耳的母线(汇流条)34A。另外,如图2(B)所示,在太阳能电池元件22的背面22B上,在整面形成有导电层(背面电极)36,在其上形成有从导电层36收集电荷并且与内部连线29(图1)连接的用于附带极耳的母线(汇流条)34B。集电线32的线宽为例如0.1mm左右;用于附带极耳的母线34A的线宽为例如2~3mm左右;用于附带极耳的母线34B的线宽为例如5~7mm左右。集电线32、用于附带极耳的母线34A和用于附带极耳的母线34B的厚度为例如20~50μm左右。
集电线32、用于附带极耳的母线34A和用于附带极耳的母线34B优选包含导电性高的金属。这样的导电性高的金属的例子中,包含金、银、铜等,但从导电性、耐腐蚀性高的方面等考虑,优选银、银化合物、含有银的合金等。优选导电层36不仅包含导电性高的金属,而且从使在受光面接受的光反射而使太阳能电池元件的光电转换效率提高这样的观点等考虑,包含光反射性高的成分,例如铝。集电线32、用于附带极耳的母线34A、用于附带极耳的母线34B、和导电层36如下形成:在太阳能电池元件22的受光面22A或者背面22B上,将包含上述导电性高的金属的导电材涂料通过例如丝网印刷而涂布成50μm的涂膜厚度后,进行干燥,根据需要在例如600~700℃烧结,从而形成。
正面侧透明保护构件24由于配置于受光面侧,因此需要为透明。正面侧透明保护构件24的例子中,包含透明玻璃板、透明树脂膜等。另一方面,背面侧保护构件26不需要为透明,其材质没有特别限定。背面侧保护构件26的例子中,包含玻璃基板、塑料膜等,但从耐久性、透明性的观点考虑,适合使用玻璃基板。
太阳能电池模块20可以通过任意的制造方法来获得。太阳能电池模块20例如可以通过下述工序来获得:获得将背面侧保护构件26、太阳能电池密封材、多个太阳能电池元件22、太阳能电池密封材、和正面侧透明保护构件24依次叠层而成的叠层体的工序;将该叠层体通过层压机等加压贴合,同时根据需要加热的工序;在上述工序之后,进一步根据需要对叠层体进行加热处理,将上述密封材固化的工序。
在太阳能电池元件中,通常配置用于取出所产生的电的集电电极。集电电极的例子中,包含汇流条电极、指状电极等。一般而言,集电电极采用配置于太阳能电池元件的表面与背面的两面的结构,但如果在受光面配置集电电极,则由于集电电极会将光遮住,因此可能产生发电效率降低这样的问题。
近年来,为了提高发电效率,可考虑使用不需要在受光面配置集电电极的背接触型太阳能电池元件。背接触型太阳能电池元件的一个方式中,在设置于太阳能电池元件的受光面的相反侧的背面侧交替设置p掺杂区域和n掺杂区域。背接触型太阳能电池元件的其它方式中,在设置有贯通孔(通孔)的基板上形成p/n接合,在通孔内壁和背面侧的通孔周边部形成正面(受光面)侧的掺杂层,在背面侧取出受光面的电流。
一般而言在太阳能电池***中,将数台至数十台的上述太阳能电池模块串联连接,住宅用的小规模太阳能电池***为50V~500V,被称为Mega Solar的大规模太阳能电池***中,达到600~1000V的运用。太阳能电池模块的外框以保持强度等为目的而使用铝框架等,从安全方面的观点考虑,多数使铝框架接地(earth)。其结果,通过太阳能电池进行发电,从而在与密封材相比电阻更低的正面侧透明保护构件面与太阳能电池元件之间产生因发电而引起的电压差。
其结果,对于密封于发电组件与正面侧透明保护构件或者铝框架之间的太 阳能电池密封材而言,要求高的电绝缘性、高电阻等良好的电气特性。
(薄膜硅系(无定形硅系)的太阳能电池模块)
薄膜硅系的太阳能电池模块可以为:(1)将正面侧透明保护构件(玻璃基板)/薄膜太阳能电池元件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块;(2)将正面侧透明保护构件/密封层/薄膜太阳能电池元件/密封层/背面保护构件依次叠层而成的太阳能电池模块等。正面侧透明保护构件、背面保护构件、和密封层与上述的“结晶硅系的太阳能电池模块”的情况是同样的。
(1)的方式中的薄膜太阳能电池元件依次包含例如透明电极层/pin型硅层/背面电极层。透明电极层的例子中,包含In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、ITO(在In2O3中添加Sn而得到)等半导体系氧化物。背面电极层包含例如银薄膜层。各层通过等离子体CVD(化学气相沉积)法、溅射法而形成。密封层以与背面电极层(例如银薄膜层)相接的方式配置。透明电极层由于形成于正面侧透明保护构件上,因此往往在正面侧透明保护构件与透明电极层之间不配置密封层。
(2)的方式中的薄膜太阳能电池元件依次包含例如透明电极层/pin型硅层/金属箔、或者配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层(例如,银薄膜层)。金属箔的例子中,包含不锈钢箔等。耐热性高分子膜的例子中,包含聚酰亚胺膜等。透明电极层和pin型硅层与上述同样地通过CVD法、溅射法而形成。即,pin型硅层形成于金属箔、或者配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层上;进一步透明电极层形成于pin型硅层上。另外,配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层也可以通过CVD法、溅射法而形成。
该情况下,密封层可以分别配置在透明电极层与正面侧透明保护构件之间;以及金属箔或者耐热性高分子膜与背面侧保护构件之间。这样,由太阳能电池密封材得到的密封层与太阳能电池元件的集电线、用于附带极耳的母线、和导电层等的电极相接。此外(2)的方式中的薄膜太阳能电池元件,由于硅层与结晶硅系的太阳能电池元件相比更薄,因此不易由于太阳能电池模块制造时的加压、上述模块操作时来自外部的冲击而破损。因此,与结晶硅系的太阳能电池模块所用的太阳能电池密封材相比,薄膜太阳能电池模块所用的太阳能电池密封材的柔软性可以更低。另一方面,由于上述薄膜太阳能电池元件的电极 如上所述为金属薄膜层,因此在由于腐蚀而劣化了的情况下,发电效率恐怕会显著地降低。
因此,与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)相比柔软性更差但不一定需要成为分解气体发生源的交联剂的、包含由乙烯系树脂组合物形成的片的本实施方式的太阳能电池密封材,更适合用作薄膜太阳能电池模块用的太阳能电池密封材片。
另外,作为其它的太阳能电池模块,有太阳能电池元件使用了硅的太阳能电池模块。太阳能电池元件使用了硅的太阳能电池模块中,可以举出:叠层了结晶硅与无定形硅的混合型(HIT型)太阳能电池模块、叠层了吸收波长域不同的硅层的多接合型(串联型)太阳能电池模块、在设置于太阳能电池元件的受光面的相反侧的背面侧交替地设置有p掺杂区域和n掺杂区域的背接触型太阳能电池模块、组合了无数的球状硅粒子(直径1mm左右)与提高聚光能力的直径2~3mm的凹面镜(兼作电极)的球状硅型太阳能电池模块等。
另外,太阳能电池元件使用了硅的太阳能电池模块中,也可以举出具有使以往的具有pin接合结构的无定形硅型的p型窗层的作用从“被绝缘了的透明电极”置换成“通过场效应而引起的反转层”的结构的场效应型太阳能电池模块等。
另外,可以举出太阳能电池元件使用了单晶GaAs的GaAs系太阳能电池模块;作为太阳能电池元件代替硅而使用了由Cu、In、Ga、Al、Se、S等构成的被称为黄铜矿系的I-III-VI族化合物的CIS或者CIGS系(黄铜矿系)太阳能电池模块;作为太阳能电池元件使用了Cd化合物薄膜的CdTe-CdS系太阳能电池、Cu2ZnSnS4(CZTS)太阳能电池模块等。本实施方式的太阳能电池密封材可以作为这些全部的太阳能电池模块的太阳能电池密封材而使用。
特别是在构成太阳能电池模块的光电动势元件之下叠层的密封材层,需要具有与叠层于光电动势元件上部的密封材层、电极、背面保护层的粘接性。另外,为了保持作为光电动势元件的太阳能电池元件的背面的平滑性,需要具有热塑性。进一步,为了保护作为光电动势元件的太阳能电池元件,需要耐擦伤性、冲击吸收性等优异。
作为上述密封材层,期望具有耐热性。特别是在制造太阳能电池模块时, 期望不会由于抽真空并加热压接的层压法等时的加热作用、太阳能电池模块等长时间使用时的太阳光等的热作用等,而使构成密封材层的乙烯系树脂组合物变质,或劣化或分解。由此,能够防止树脂所含的添加剂等溶出,或生成分解物,而作用于太阳能电池元件的电动势面(元件面),使其功能、性能等劣化。因此,耐热性作为太阳能电池模块的密封材层所具有的特性是不可缺少的。
进而,上述密封材层优选防湿性优异。该情况下,能够防止来自太阳能电池模块的背面侧的水分透过,能够防止太阳能电池模块的光电动势元件的腐蚀、劣化。
上述密封材层与叠层在光电动势元件上的填充剂层不同,不需要一定具有透明性。本实施方式的太阳能电池密封材具有上述的特性,可以适合用作结晶型太阳能电池模块的背面侧的太阳能电池密封材、不耐水分渗透的薄膜型太阳能电池模块的太阳能电池密封材。
在不损害本发明目的的范围内,本实施方式的太阳能电池模块可以适宜具有任意的构件。典型地,可以设置粘接层、冲击吸收层、涂布层、防反射层、背面再反射层、光扩散层等,但不限定于这些。设置这些层的位置没有特别限定,可以考虑设置那种层的目的和那种层的特性而设置于适当的位置。
(太阳能电池模块用正面侧透明保护构件)
太阳能电池模块所用的太阳能电池模块用正面侧透明保护构件,没有特别限制,但由于位于太阳能电池模块的最表层,因此优选具有以耐气候性、拨水性、耐污染性、机械强度为代表,用于确保太阳能电池模块在室外暴露时的长期可靠性的性能。另外,为了使太阳光有效地活用,优选为光学损耗小且透明性高的片。
作为太阳能电池模块用正面侧透明保护构件的材料,可举出由聚酯树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、环状烯烃(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等形成的树脂膜、玻璃基板等。树脂膜优选为在透明性、强度、成本等方面优异的聚酯树脂,特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、耐气候性好的氟树脂等。作为氟树脂的例子,有四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯树脂(PVF)、聚偏氟乙烯树脂(PVDF)、聚四氟乙烯树脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯树脂(CTFE)。从耐气候性的观点考虑,聚偏氟乙烯 树脂优异,但从兼有耐气候性和机械强度考虑,四氟乙烯-乙烯共聚物优异。另外,为了改良与构成密封材层等其它层的材料的粘接性,期望对表面保护构件进行电晕处理、等离子体处理。另外,也能够使用为了提高机械强度而实施了拉伸处理的片,例如双轴拉伸的聚丙烯片。
在使用玻璃基板作为太阳能电池模块用正面侧透明保护构件的情况下,玻璃基板的波长350~1400nm光的全光线透射率优选为80%以上,更优选为90%以上。作为该玻璃基板,一般使用红外部的吸收少的白板玻璃,但也可以是蓝板玻璃,只要是厚度为3mm以下,则对太阳能电池模块的输出特性的影响少。另外,为了提高玻璃基板的机械强度,可以通过热处理而获得强化玻璃,也可以使用无热处理的浮法板玻璃。另外,为了抑制反射,可以在玻璃基板的受光面侧进行防反射的涂布。
(太阳能电池模块用背面侧保护构件)
太阳能电池模块所用的太阳能电池模块用背面侧保护构件,没有特别限制,但由于位于太阳能电池模块的最表层,因此与上述的正面侧透明保护构件同样地,要求耐气候性、机械强度等各特性。因此,可以采用与正面侧透明保护构件同样的材质来构成太阳能电池模块用背面侧保护构件。即,也可以将用作正面侧透明保护构件的上述各种材料作为背面侧保护构件而使用。特别是,可以优选使用聚酯树脂、和玻璃。另外,背面侧保护构件由于不以太阳光的通过作为前提,因此也不是一定要求正面侧透明保护构件所要求的透明性。因此,为了增加太阳能电池模块的机械强度、或为了防止温度变化导致的变形、翘曲,可以贴附增强板。增强板可以优选使用例如钢板、塑料板、FRP(玻璃纤维强化塑料)板等。
进而,本实施方式的太阳能电池密封材可以与太阳能电池模块用背面侧保护构件一体化。通过使太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面侧保护构件一体化,从而能够在模块组装时缩短将太阳能电池密封材和太阳能电池模块用背面侧保护构件裁切成模块尺寸的工序。另外,通过使太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面侧保护构件分别铺层的工序为用一体化的片铺层的工序,也能够缩短、省略铺层工序。在使太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面侧保护构件一体化的情况下,太阳能电池密封材与太阳能电池模块用背面侧保 护构件的叠层方法没有特别限制。叠层方法中,优选为使用浇铸成型机、挤出片成型机、吹胀成型机、注射成型机等公知的熔融挤出机进行共挤出而获得叠层体的方法;在预先成型了的一层上熔融或加热层压另一层而获得叠层体的方法。
另外,可以通过使用了适当的粘接剂(例如,马来酸酐改性聚烯烃树脂(三井化学社制的商品名“ADMER(注册商标)”、三菱化学社制的商品名“MODIC(注册商标)”等)、不饱和聚烯烃等低(非)结晶性软质聚合物、以乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物(住化Shidiefu化学社制的商品名“Bondine(注册商标)”等)为代表的丙烯酸系粘接剂、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或者包含它们的粘接性树脂组合物等)的干式层压法、或热层压法等进行叠层。
作为粘接剂,优选为具有120~150℃左右耐热性的粘接剂,具体而言优选为聚酯系或者聚氨酯系粘接剂等。另外,为了提高二个层的粘接性,可以对至少一层实施例如硅烷系偶联处理、钛系偶联处理、电晕处理、等离子体处理等。
(太阳能电池元件)
太阳能电池模块所用的太阳能电池元件只要是可以利用半导体的光电动势效应而发电的元件,就没有特别限制。太阳能电池元件可以使用例如,硅(单晶系、多晶系、非结晶(无定形)系)太阳能电池、化合物半导体(III-III族、II-VI族、其它)太阳能电池、湿式太阳能电池、有机半导体太阳能电池等。这些之中,从发电性能与成本的平衡等的观点考虑,优选为多晶硅太阳能电池。
已知,硅太阳能电池元件、化合物半导体太阳能电池元件作为太阳能电池元件而言都具有优异的特性,但由于来自外部的应力、冲击等而易于破损。本实施方式的太阳能电池密封材由于柔软性优异,因此吸收对太阳能电池元件的应力、冲击等,防止太阳能电池元件的破损的效果大。因此,在本实施方式的太阳能电池模块中,期望由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层与太阳能电池元件直接地接合。另外,如果太阳能电池密封材具有热塑性,则即使在一旦制作太阳能电池模块后,也能够比较容易地取出太阳能电池元件,因此再循环性优异。构成本实施方式的太阳能电池密封材的乙烯系树脂组合物由于具有热塑性,因此即使作为太阳能电池密封材整体也具有热塑性,从再循环性的观点考虑也优选。
(电极)
太阳能电池模块所用的电极的构成以及材料,没有特别限定,具体的例子中,具有透明导电膜与金属膜的叠层结构。透明导电膜由SnO2、ITO、ZnO等构成。金属膜由银、金、铜、锡、铝、镉、锌、汞、铬、钼、钨、镍、钒等金属构成。这些金属膜可以单独使用,也可以作为复合化而成的合金使用。透明导电膜与金属膜通过CVD、溅射、蒸镀等方法来形成。
(太阳能电池模块的制造方法)
本实施方式的太阳能电池模块的制造方法的特征在于,包含如下工序:(i)将正面侧透明保护构件、本实施方式的太阳能电池密封材、太阳能电池元件(组件)、太阳能电池密封材以及背面侧保护构件依次叠层而形成叠层体的工序;和(ii)将所得的叠层体进行加压和加热而一体化的工序。
在工序(i)中,优选使太阳能电池密封材的形成有凹凸形状(压纹形状)的面配置在太阳能电池元件侧。
在工序(ii)中,将由工序(i)得到的叠层体按照常规方法使用真空层压机、或者热压机进行加热和加压而一体化(密封)。在密封中,由于本实施方式的太阳能电池密封材的缓冲性高,因此能够防止太阳能电池元件的损伤。另外,由于脱气性良好因此也没有空气的卷入,能够成品率优异地制造高品质的产品。
制造太阳能电池模块时,使构成太阳能电池密封材的乙烯-α-烯烃系树脂组合物交联固化。该交联工序可以与工序(ii)同时进行,也可以在工序(ii)之后进行。
在工序(ii)之后进行交联工序的情况下,在工序(ii)中,在温度125~160℃、真空压10Torr以下的条件下进行3~6分钟真空、加热;接着,利用大气压进行加压1~15分钟左右,将上述叠层体一体化。在工序(ii)之后进行的交联工序可以通过一般的方法进行,例如,可以使用管道(Tunnel)式的连续式交联炉,也可以使用盘架式的间歇式交联炉。另外,交联条件通常为130~155℃、20~60分左右。
另一方面,在与工序(ii)同时进行交联工序的情况下,除了将工序(ii)中的加热温度设为145~170℃,将利用大气压进行加压的时间设为6~30分钟以 外,可以与在工序(ii)之后进行交联工序的情况同样地进行。本实施方式的太阳能电池密封材通过含有特定的有机过氧化物而具有优异的交联特性,在工序(ii)中不需要经过二个阶段的粘接工序,能够在高温度于短时间内结束,可以省略在工序(ii)之后进行的交联工序,并能够显著地改良模块的生产性。
总之,本实施方式的太阳能电池模块的制造,只要在交联剂实质上不分解且本实施方式的太阳能电池密封材熔融那样的温度下,将太阳能电池密封材临时粘接于太阳能电池元件、保护材上,接着升温而进行充分的粘接和密封材的交联即可。选择能够满足各条件那样的添加剂处方即可,例如,选择上述交联剂和上述交联助剂等的种类以及浸渍量即可。
另外,上述交联优选进行至交联后的乙烯-α-烯烃共聚物的凝胶分率为50~95%左右。凝胶分率更优选为55~90%,进一步优选为60~90%,尤其优选为65~90%。凝胶分率的算出可以通过下述方法进行。例如,从太阳能电池模块采取密封材片的样品1g,利用沸腾甲苯进行索格利特萃取10小时。用30目的不锈钢网将萃取液过滤,将网在110℃进行8小时减压干燥。测定残存在网上的残存物的重量,将残存在网上的残存物的重量相对于处理前的样品量(1g)的比(%)记为凝胶分率。
如果上述凝胶分率为上述下限值以上,则太阳能电池密封材的耐热性变得良好,能够抑制例如85℃×85%RH的恒温恒湿试验、黑盘温度83℃的高强度氙照射试验、-40℃~90℃的热循环试验、耐热试验的粘接性降低。另一方面,如果凝胶分率为上述上限值以下,则成为具有高柔软性的太阳能电池密封材,-40℃~90℃的热循环试验中的温度追随性提高,因此能够防止剥离的发生。
(发电设备)
本实施方式的太阳能电池模块,生产性、发电效率、寿命等优异。因此,使用了这样的太阳能电池模块的发电设备的成本、发电效率、寿命等优异,在实用上具有高的价值。上述的发电设备适合于设置于房屋的屋顶的用于露营等的面向户外的移动电源而利用、作为汽车蓄电池的辅助电源而利用等无论室外、室内的长期使用。
实施例
以下,基于实施例而具体地说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
(1)测定方法
[乙烯单元和α-烯烃单元的含有比例]
将使试样0.35g加热溶解于六氯丁二烯2.0ml而获得的溶液用玻璃滤器(G2)过滤后,加入氘代苯0.5ml,装入到内径10mm的NMR管中。使用日本电子制的JNM GX-400型NMR测定装置,在120℃进行13C-NMR测定。累计次数为8000次以上。根据所得的13C-NMR光谱,定量出共聚物中的乙烯单元的含有比例、和α-烯烃单元的含有比例。
[MFR]
依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定乙烯-α-烯烃共聚物的MFR。
[密度]
依照ASTM D1505,测定乙烯-α-烯烃共聚物的密度。
[肖氏A硬度]
将乙烯-α-烯烃共聚物在190℃加热4分钟,以10MPa加压后,以10MPa加压冷却5分钟到常温而获得3mm厚的片。使用所得的片,依照ASTM D2240来测定乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度。另外,关于肖氏A硬度,对试验片施加载荷后,经过15秒后进行测定。
[铝元素的含量]
将乙烯-α-烯烃共聚物湿式分解后,使用纯水进行定容,通过ICP发光分析装置(岛津制作所社制、ICPS-8100)定量铝,求出铝元素的含量。
[体积固有电阻]
将所得的片裁切成10cm×10cm的尺寸后,以150℃、真空3分钟、加压15分钟,使用层压装置(NPC社制、LM-110X160S)进行层压来制作测定用的交联片。依照JIS K6911,在施加电压500V下测定制作的交联片的体积固有电阻(Ω·cm)。另外,在测定时,使用高温测定室“12708”(Advanced社制)并使温度设为100±2℃,使用微小电流计“R8340A”(Advanced社制)。
[凝胶分率]
将所得的片裁切成10cm×10cm的尺寸后,以150℃、真空3分钟、加压15分钟,使用层压装置(NPC社制、LM-110X160S)进行层压来制作测定用的 交联片。称量所制作的交联片样品约1g(使称量值为A(g)),利用沸腾甲苯进行索格利特萃取10小时,用30目的不锈钢网过滤后,将网在110℃进行8小时减压干燥,算出网上的残存量B(g),使用下述式算出凝胶分率。
凝胶分率(重量%)=100×B/A
(2)乙烯-α-烯烃共聚物的合成
(合成例1)
在具备搅拌翼的内容积50L的连续聚合器的一个供给口中,以8.0mmol/hr的比例供给作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液,以0.025mmol/hr的比例供给作为主催化剂的双(1,3-二甲基环戊二烯基)二氯化锆的己烷浆料、以0.5mmol/hr的比例供给三异丁基铝的己烷溶液,以催化剂溶液与作为聚合溶剂而使用的经脱水精制的正己烷的合计成为20L/hr的方式连续地供给经脱水精制的正己烷。同时在聚合器的另一供给口中以3kg/hr的比例连续供给乙烯,以15kg/hr的比例连续供给1-丁烯,以5NL/hr的比例连续供给氢气,在聚合温度90℃、总压3MPaG,滞留时间1.0小时的条件下进行连续溶液聚合。使聚合器中生成的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液介由设置于聚合器底部的排出口而连续地排出,以乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液为150~190℃的方式,导入夹套部用3~25kg/cm2蒸汽进行了加热的连接管中。另外,在即将达到连接管前,附设有注入作为催化剂失活剂的甲醇的供给口,以约0.75L/hr的速度注入甲醇而与乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液合流。在带蒸汽夹套的连接管内保温至约190℃的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液以维持约4.3MPaG的方式,通过设置于连接管终端部的压力控制阀的开度的调整而连续地被输送至闪蒸槽。另外,在向闪蒸槽内的转移中,以闪蒸槽内的压力维持约0.1MPaG、闪蒸槽内的蒸气部的温度维持约180℃的方式进行溶液温度与压力调整阀开度设定。然后,通过将模头温度设定为180℃的单轴挤出机,在水槽中冷却线料,利用颗粒切割机切断线料,以颗粒形式获得乙烯-α-烯烃共聚物。产量为2.2kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例2)
以0.012mmol/hr的比例供给作为主催化剂的[二甲基(叔丁基酰胺)(四甲基-η5-环戊二烯基)硅烷]二氯化钛的己烷溶液、以0.05mmol/hr的比例供给作 为共催化剂的三苯基碳鎓(四五氟苯基)硼酸酯的甲苯溶液、以0.4mmol/hr的比例供给三异丁基铝的己烷溶液,同时以5kg/hr的比例供给1-丁烯、以100NL/hr的比例供给氢气,除此之外,与上述的合成例1同样地操作而获得乙烯-α-烯烃共聚物。产量为1.3kg/hr。将物性示于表1中。
[表1]
合成例1 合成例2
α-烯烃的种类 1-丁烯 1-丁烯
α-烯烃单元的含有比例[mol%] 14 17
乙烯单元的含有比例[mol%] 86 83
密度[g/cm3] 0.870 0.866
MFR[g/10分钟] 20 11
肖氏A硬度[-] 70 62
Al残渣量[ppm] 102 8
(3)太阳能电池密封材(片)的制造
(实施例1)
相对于合成例1的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,配合0.5重量份的作为乙烯性不饱和硅烷化合物的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1.0重量份的作为有机过氧化物的1分钟半衰期温度为166℃的叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、0.2重量份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、1.3重量份的作为交联助剂的三烯丙基异氰脲酸酯、0.4重量份的作为紫外线吸收剂的2-羟基-4-正-辛基氧基二苯甲酮、0.2重量份的作为受阻胺系光稳定剂的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、和0.1重量份的作为耐热稳定剂1的三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.1重量份的作为耐热稳定剂2的十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。
在Thermoplastic社制的单轴挤出机(螺杆直径L/D=28)中安装衣架式T型模头(模唇形状:270×0.8mm),在模头温度100℃的条件下,以辊温度30℃、卷绕速度1.0m/min,第1冷却辊使用压纹辊进行成型,获得厚度500μm的压纹片(太阳能电池密封材片)。所得的片的空隙率为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
(实施例2~4、比较例1和3)
除了为表2所示的配合以外,与上述实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材片)。所得的片的空隙率全部为28%。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
(比较例2)
除了为表2所示的配合以外,与上述的实施例1同样地操作,获得压纹片(太阳能电池密封材片)。所得到的片的空隙率为28%。然而,与实施例2相比,挤出机的转矩更高,在所得的片的表面发现凝胶,片外观恶化。将所得的片的各种评价结果示于表2中。
[表2]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2 比较例3
配合(重量份)
乙烯-α-烯烃共聚物
合成例1 100 100 100
合成例2 100 100 100 100
乙烯性不饱和硅烷化合物 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
有机过氧化物 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
(甲基)丙烯酸酯单体-1 0.2
(甲基)丙烯酸酯单体-2 1.0
(甲基)丙烯酸酯单体-3 0.5 5.3
(甲基)丙烯酸酯单体-4 0.5
紫外线吸收剂 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
受阻胺系光稳定剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
交联助剂 1.3 0.5 0.5 0.5 1.5
耐热稳定剂1 0.1 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05
耐热稳定剂2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
评价
片外观 良好 良好 良好 良好 良好 有凝胶 良好
体积固有电阻@100℃[Ω·cm] 4.5×1015 1.2×1015 1.2×1016 1.5×1016 4.5×1014 9.1×1015 8.5×1014
凝胶分率[重量%] 68 60 57 60 25 55 75
(甲基)丙烯酸酯单体1:甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯
(甲基)丙烯酸酯单体2:新戊二醇二甲基丙烯酸酯
(甲基)丙烯酸酯单体3:三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯
(甲基)丙烯酸酯单体4:二三羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯
本申请要求以2012年2月10日所申请的日本申请专利2012-026927号为基础的优先权,将其公开的全部内容引入这里。

Claims (13)

1.一种太阳能电池密封材,其为包含乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物、选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂和(甲基)丙烯酸酯系单体的太阳能电池密封材,
该太阳能电池密封材中的所述(甲基)丙烯酸酯系单体的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~5.0重量份,
该太阳能电池密封材中的所述交联助剂的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~3重量份,
所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的要件a1)~a4),
a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%,
a2)依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为0.1~50g/10分钟,
a3)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
a4)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,进一步包含乙烯性不饱和硅烷化合物,
该太阳能电池密封材中的所述乙烯性不饱和硅烷化合物的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~5重量份。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,所述乙烯-α-烯烃共聚物中的铝元素的含量为10~500ppm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,依照JIS K6911,以温度100℃、施加电压500V测定的使该太阳能电池密封材交联而形成的密封层的体积固有电阻为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,所述(甲基)丙烯酸酯系单体的分子量为150以上。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的所述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~50g/10分钟。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,所述有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100~170℃的范围,
该太阳能电池密封材中的所述有机过氧化物的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~3.0重量份。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,所述乙烯-α-烯烃共聚物是在包含金属茂化合物、和选自由有机铝氧化合物以及有机铝化合物所组成的组中的至少一种化合物的烯烃聚合用催化剂的存在下将乙烯与α-烯烃进行共聚而得到的共聚物。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,进一步包含选自由紫外线吸收剂、受阻胺系光稳定剂、耐热稳定剂所组成的组中的至少一种添加剂,
该太阳能电池密封材中的所述添加剂的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.005~5重量份。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,将所述乙烯-α-烯烃共聚物、所述有机过氧化物、所述(甲基)丙烯酸酯系单体和所述交联助剂熔融混炼后,挤出成型为片状而得到。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
12.一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件,
背面侧保护构件,
太阳能电池元件,和
密封层,其是使权利要求1至11中任一项所述的太阳能电池密封材交联而形成的、将所述太阳能电池元件密封于所述正面侧透明保护构件与所述背面侧保护构件之间的密封层。
13.一种太阳能电池模块,其具备:
正面侧透明保护构件、
背面侧保护构件、
太阳能电池元件、和
将所述太阳能电池元件密封于所述正面侧透明保护构件与所述背面侧保护构件之间的密封层,
所述密封层为相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份接枝了0.1~5.0重量份的(甲基)丙烯酸酯系单体,且接枝了0.1~3重量份的选自由二乙烯基芳香族化合物、氰脲酸酯、二烯丙基化合物、三烯丙基化合物、肟以及马来酰亚胺所组成的组中的至少一种交联助剂的交联树脂层,
所述乙烯-α-烯烃共聚物满足以下的要件a1)~a4),
a1)来源于乙烯的构成单元的含有比例为80~90mol%,来源于碳原子数3~20的α-烯烃的构成单元的含有比例为10~20mol%,
a2)依照ASTM D1238,在190℃、2.16kg载荷的条件下测定的MFR为0.1~50g/10分钟,
a3)依照ASTM D1505而测定的密度为0.865~0.884g/cm3
a4)依照ASTM D2240而测定的肖氏A硬度为60~85。
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