CN104380481A - 太阳能电池密封材及太阳能电池模块 - 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、有机过氧化物和紫外线吸收剂,上述紫外线吸收剂为下述通式(1)或(2)所示的苯并***系紫外线吸收剂。(1)式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R2~R4可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。(2)式中,R1表示上述的取代基,R5~R8可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池密封材以及太阳能电池模块。
背景技术
在地球环境问题、能源问题等的严重性增加过程中,作为洁净并且不担心枯竭的能源生成手段,太阳能电池受到关注。在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,通过以下步骤来制造。首先,制造通过多结晶硅、单晶形硅等形成的结晶型太阳能电池元件(以下,表述为发电元件或单元。),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。
接下来,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,为了获得薄膜型太阳能电池模块,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,也适于在建筑物的屋顶部分等室外使用。
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、柔软性和粘接性等优异,因此被广泛使用。其中,作为可以长期维持优异的紫外线阻断性的太阳能电池密封膜,提出了包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、有机过氧化物和苯并***系紫外线吸收剂的太阳能电池密封膜(参照专利文献1)。然而,在使用EVA组合物作为太阳能电池密封材的构成材料时,担心EVA分解而产生的乙酸气体等成分对太阳能电池元件带来影响的可能性。
与此相对,提出了由乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物和硅烷偶联剂构成的太阳能电池密封材用树脂组合物(例如,参照专利文献2)。据说该太阳能电池密封材用树脂组合物的耐热性、透明性、柔软性和对玻璃基板的粘接性优异。
此外,太阳能电池元件的开发也活跃地进行,作为高转换效率的太阳能电池元件,由吸收300~700nm附近的短波长区域的光的无定形硅与吸收400~1300nm附近的长波长区域的光的结晶型硅叠层而得的串联型太阳能电池元件正在市场中流通。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-201928号公报
专利文献2:国际公开第2010/114028号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
然而,本发明人等发现,专利文献2所记载的太阳能电池密封材用树脂组合物虽然粘接性充分,但是耐气候性不充分,特别是波长500nm附近的透明性差,串联型太阳能电池模块有不能有助于提高转换效率的倾向。
因此,本发明的课题是提供耐气候性优异、长时间的紫外线照射后也维持光透过性的太阳能电池密封材。
用于解决课题的手段
本发明人等对耐气候性反复进行了深入研究。其结果是发现,含有苯并***系紫外线吸收剂的、包含乙烯-α-烯烃共聚物的太阳能电池密封材,耐气候性优异,长时间的紫外线照射后也维持光透过性,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,其特征在于,是包含乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物和紫外线吸收剂的太阳能电池密封材,
上述紫外线吸收剂为下述通式(1)或(2)所示的苯并***系紫外线吸收剂。
(式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R2~R4可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。)
(式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R5~R8可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。)
[2]
根据[1]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,在上述通式(1)中,R1表示氢原子,R2~R4相互不同。
[3]
根据[1]或[2]所述的太阳能电池密封材,其特征在于,在上述通式(2)中,R1表示氢原子,R5与R8相同,R6与R7相同。
[4]
根据[1]~[3]的任一项所述的太阳能电池密封材,太阳能电池密封材中的上述紫外线吸收剂的含量,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.05~5.0重量份。
[5]
根据[1]~[4]的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)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟。
a3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3。
a4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。
[6]
根据[1]~[5]的任一项所述的太阳能电池密封材,按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的上述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~27g/10分钟。
[7]
根据[1]~[6]的任一项所述的太阳能电池密封材,上述有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100~170℃,并且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重量份。
[8]
根据[1]~[7]的任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含硅烷偶联剂,
上述硅烷偶联剂的含量,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.1~5重量份。
[9]
根据[1]~[8]的任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含受阻酚系稳定剂,
上述受阻酚系稳定剂的含量,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.005~0.1重量份。
[10]
根据[1]~[9]的任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含受阻胺系光稳定剂,
上述受阻胺系光稳定剂的含量,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.01~2.0重量份。
[11]
根据[1]~[10]的任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含磷系稳定剂,
上述磷系稳定剂的含量,相对于上述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.005~0.5重量份。
[12]
根据[1]~[11]的任一项所述的太阳能电池密封材,其进一步包含交联助剂,
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0.05~5重量份。
[13]
根据[1]~[12]的任一项所述的太阳能电池密封材,其是将上述乙烯-α-烯烃共聚物、上述有机过氧化物和上述紫外线吸收剂熔融混炼后,片状地挤出成型而获得的。
[14]
根据[1]~[13]的任一项所述的太阳能电池密封材,其为片状。
[15]
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,以及
密封层,所述密封层是使[1]~[14]的任一项所述的太阳能电池密封材交联而形成,并将上述太阳能电池元件密封在上述正面侧透明保护构件与上述背面侧保护构件之间。
[16]
根据[15]所述的太阳能电池模块,上述太阳能电池元件是将结晶硅与无定形硅叠层而成的。
发明的效果
根据本发明,可以提供耐气候性优异、长时间的紫外线照射后也维持光透过性的太阳能电池密封材。
根据本发明,通过使用这样的太阳能电池密封材,可以提供除了上述的各特性优异以外,也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。
本发明的太阳能电池密封材可以在结晶型太阳能电池模块、薄膜型太阳能电池模块、串联型太阳能电池模块的全部中使用,但特别是可以提供在串联型太阳能电池元件中不妨碍转换效率的提高而成本等经济性优异的太阳能电池模块。
附图说明
上述目的以及其它目的、特征和优点通过以下所述的优选实施方式及其所附的以下附图来进一步明确。
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,在全部附图中,对同样的构成要素附上同样的符号,适当省略说明。此外,关于“~”,如果没有特别指明,则表示以上至以下。
1.关于太阳能电池密封材
(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-烯烃进行共聚来得到。作为α-烯烃,通常可以单独使用1种碳原子数3~20的α-烯烃或组合使用2种以上。作为碳原子数3~20的α-烯烃,可以举出直链状或支链状的α-烯烃,例如,丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。其中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。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。
此外,本实施方式的太阳能电池密封材所用的乙烯-α-烯烃共聚物可以为乙烯、碳原子数3~20的α-烯烃、以及非共轭多烯形成的共聚物。α-烯烃与上述同样,作为非共轭多烯,可举出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。这些非共轭多烯可以单独使用1种,或2种以上组合使用。
本实施方式的太阳能电池密封材所用的乙烯-α-烯烃共聚物可以并用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、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。
本实施方式的太阳能电池密封材优选进一步满足以下要件a1~a4。
(要件a1)
乙烯-α-烯烃共聚物所包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-烯烃共聚物所包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-烯烃共聚物所包含的α-烯烃单元的含有比例为10mol%以上,则可获得高的透明性。此外,可以容易地进行低温下的挤出成型,例如能够实现130℃以下的挤出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烃共聚物中炼入有机过氧化物的情况下,也可以抑制挤出机内的交联反应的进行,可以防止太阳能电池密封材的片产生凝胶状的异物而片的外观恶化。此外,由于可获得适度的柔软性,因此可以防止在太阳能电池模块的层压成型时发生太阳能电池元件的开裂、薄膜电极的缺损等。
如果乙烯-α-烯烃共聚物所包含的α-烯烃单元的含有比例为20mol%以下,则乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度变得适度,因此从挤出机挤出的片不会发粘,冷却辊上的剥离容易,可以有效地获得片状的太阳能电池密封材的片。此外,由于片不发生发粘,因此可以防止粘连,片的伸出性变得良好。此外,也可以防止耐热性的降低。
(要件a2)
按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的乙烯-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,最优选为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。
(压延成型)
如果MFR为0.1g/10分钟以上且小于10g/10分钟,则可以通过压延成型来制造片。如果MFR为0.1g/10分钟以上且小于10g/10分钟,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性低,因此在可以防止将片与太阳能电池元件层压时渗出的熔融树脂所导致的层压装置的污染方面优选。
(挤出成型)
此外,如果MFR为2g/10分钟以上,优选MFR为10g/10分钟以上,则包含乙烯-α-烯烃共聚物的树脂组合物的流动性提高,可以使片挤出成型时的生产性提高。
如果MFR为50g/10分钟以下,则分子量变大,因此可以抑制对冷却辊等的辊面的附着,因此不需要剥离,可以成型为均匀厚度的片。此外,由于形成具有“硬度”的树脂组合物,因此可以容易地成型0.1mm以上的厚片。此外,由于太阳能电池模块的层压成型时的交联特性提高,因此可以使其充分地交联,抑制耐热性的降低。
如果MFR为27g/10分钟以下,则可以进一步抑制片成型时的垂伸,可以成型宽度宽的片,而且交联特性和耐热性进一步提高,可以获得最良好的太阳能电池密封材片。
另外,在后述的太阳能电池模块的层压工序中不进行树脂组合物的交联处理的情况下,熔融挤出工序中有机过氧化物的分解的影响小,因此也可以使用MFR为0.1g/10分钟以上且小于10g/10分钟,优选为0.5g/10分钟以上且小于8.5g/10分钟的树脂组合物,通过挤出成型来获得片。在树脂组合物的有机过氧化物含量为0.15重量份以下的情况下,也可以使用MFR为0.1g/10分钟以上且小于10g/10分钟的树脂组合物,在进行硅烷改性处理或微交联处理的同时在170~250℃的成型温度通过挤出成型来制造片。如果MFR在该范围内,则在可以防止将片与太阳能电池元件层压时渗出的熔融树脂所导致的层压装置的污染方面是优选的。
(要件a3)
依照ASTM D1505测定得到的乙烯-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,可以获得密度高的乙烯-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,可以获得密度低的乙烯-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,则结晶性变低,可以提高透明性。此外,低温下的挤出成型变容易,例如可以在130℃以下进行挤出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烃共聚物中炼入有机过氧化物,也可以防止挤出机内的交联反应的进行,可以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。此外,由于柔软性高,因此可以防止在太阳能电池模块的层压成型时发生作为太阳能电池元件的单元的开裂、薄膜电极的缺损等。
另一方面,如果乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.865g/cm3以上,则可以加快乙烯-α-烯烃共聚物的结晶速度,因此从挤出机挤出的片不易发粘,冷却辊上的剥离变容易,可以容易地获得太阳能电池密封材的片。此外,由于片不易发生发粘,因此可以抑制粘连的发生,使片的伸出性提高。此外,由于充分地交联,因此可以抑制耐热性的降低。
(要件a4)
按照ASTM D2240测定得到的乙烯-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、密度控制在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-烯烃共聚物的肖氏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-烯烃共聚物的肖氏A硬度变低。
如果肖氏A硬度为60以上,则乙烯-α-烯烃共聚物变得不易发粘,可以抑制粘连。此外,在将太阳能电池密封材加工为片状时,也可以使片的伸出性提高,还可以抑制耐热性的降低。
另一方面,如果肖氏A硬度为85以下,则结晶性变低,可以提高透明性。此外,由于柔软性高,因此可以防止在太阳能电池模块的层压成型时作为太阳能电池元件的单元的开裂、薄膜电极的破损等。
此外,本实施方式的太阳能电池密封材,进一步满足以下要件也是优选的方式。
(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提高,因此在层压成型太阳能电池模块时可以防止发生单元的开裂、薄膜电极的缺损。另一方面,如果熔融峰为30℃以上,则可以适度地提高树脂组合物的柔软性,因此通过挤出成型可以容易地获得太阳能电池密封材片。此外,可以防止由片的发粘引起的粘连,抑制片的伸出性的恶化。
(体积固有电阻)
本实施方式的太阳能电池密封材,按照JIS K6911,以温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻优选为1.0×1013~1.0×1018Ω·cm。体积固有电阻大的太阳能电池密封材有具有抑制PID现象发生这样的特性的倾向。此外,照射太阳光的时间带中,对于以往的太阳能电池模块而言,模块温度有时变为例如70℃以上,因此从长期可靠性的观点考虑,与以往报告的常温(23℃)下的体积固有电阻相比,更要求高温条件下的体积固有电阻,温度100℃的体积固有电阻变得重要。
按照JIS K6911,以温度100℃、施加电压500V测定得到的体积固有电阻(以下,也简称为“体积固有电阻”。)更优选为1.0×1014~1.0×1018Ω·cm,进一步优选为5.0×1014~1.0×1018Ω·cm,特别优选为1.0×1015~1.0×1018Ω·cm。如果体积固有电阻为1.0×1013Ω·cm以上,则在85℃、85%rh下的恒温恒湿试验中也可以抑制1天左右短期内的PID现象的发生。如果体积固有电阻为1.0×1018Ω·cm以下,则片变得不易产生静电,因此可以防止污染物的吸附,可以抑制在太阳能电池模块内混入污染物而导致发电效率、长期可靠性的降低。
另外,如果体积固有电阻为5.0×1014Ω·cm以上,则在85℃、85%rh下的恒温恒湿试验中有可以使PID现象的发生进一步延长的倾向,因而优选。体积固有电阻是在成型为密封材片后,用真空层压机、热压机、交联炉等交联并加工成平坦的片后测定的。此外,模块叠层体中的片在除去其它层后测定。
(铝元素的含量)
乙烯-α-烯烃共聚物所包含的铝元素(以下,也记为“Al”)的含量优选为10~500ppm,更优选为20~400ppm,进一步优选为20~300ppm。Al含量取决于在乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中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,在乙烯-α-烯烃共聚物的聚合过程中添加的有机铝氧化合物、有机铝化合物可以以金属茂化合物的活性可充分表现的程度的浓度进行添加,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,有时该形成离子对的化合物残留在乙烯-α-烯烃共聚物中,从而引起电气特性的降低(有例如在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。此外,为了减少Al含量,需要用酸、碱进行脱灰处理,有所得的乙烯-α-烯烃共聚物中残留的酸、碱引起电极的腐蚀的倾向,为了实施脱灰处理,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。
此外,如果Al含量为500ppm以下,则可以防止挤出机内的交联反应的进行,因此可以防止太阳能电池密封材的片产生凝胶状异物导致片的外观恶化。
作为控制上述那样的乙烯-α-烯烃共聚物所包含的铝元素的方法,例如,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,可以控制乙烯-α-烯烃共聚物所包含的铝元素。
(乙烯-α-烯烃共聚物的制造方法)
乙烯-α-烯烃共聚物可以通过使用齐格勒化合物、钒化合物、金属茂化合物等作为催化剂来制造。其中优选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,例如,可以使用日本特开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。然而,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,也可以组合使用二种以上金属茂化合物。
作为使用金属茂化合物的聚合反应,可以举出例如以下所示的形态作为适合例。
在包含以往公知的金属茂化合物、以及(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,供给乙烯和选自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,例如,也可以使用日本特开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。然而,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。此外,例如也可以担载于日本特开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,优选通过实质上不使用上述(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,可以获得电气特性优异的乙烯-α-烯烃共聚物。
作为(II-2)与上述金属茂化合物(I)反应而形成离子对的化合物(以下,有时简称为“离子性化合物(II)”。),可以举出日本特开平1-501950号公报、日本特开平1-502036号公报、日本特开平3-179005号公报、日本特开平3-179006号公报、日本特开平3-207703号公报、日本特开平3-207704号公报、USP5321106号等所记载的路易斯酸、离子性化合物、硼烷化合物和碳硼烷化合物等。此外,作为离子性化合物(II),也可以举出杂多化合物和异多化合物。
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、淤浆聚合法、以及溶液聚合法等液相聚合法中的任一种来进行。优选通过溶液聚合法等液相聚合法来进行。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-烯烃的共聚而制造乙烯-α-烯烃共聚物的情况下,(I)的金属茂化合物以每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)以化合物(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)以与化合物(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)以每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,在上述那样的金属茂化合物的存在下,通过进行乙烯与碳原子数3~20的α-烯烃的共聚,可以高效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。
所谓“溶液聚合法”,是在后述的非活性烃溶剂中溶解有聚合物的状态下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℃。在溶液聚合法中,在聚合温度低于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,从生产性方面考虑不实用。此外,如果聚合温度超过200℃,则聚合活性极端地降低,因此从生产性方面考虑不实用。
聚合压力通常为常压~10MPa表压,优选为常压~8MPa表压的条件下。共聚可以通过间歇式、半连续式、连续式中的任一方法进行。反应时间(在共聚反应通过连续法实施的情况下,为平均滞留时间)根据催化剂浓度、聚合温度等条件的不同而不同,可以适当选择,但通常为1分钟~3小时,优选为10分钟~2.5小时。此外,也能够分成反应条件不同的2段以上进行聚合。所得的乙烯-α-烯烃共聚物的分子量也可以通过改变聚合体系中的氢浓度、聚合温度来调节。此外,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,关于其量,每1kg生成的乙烯-α-烯烃共聚物为0.001~5,000NL左右是适当的。此外,存在于所得的乙烯-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,在溶液聚合法中,不仅可以使用以往常用的溶解于芳香族烃的有机铝氧化合物,而且也可以使用溶解于脂肪族烃、脂环族烃的如MMAO那样的改性甲基铝氧烷。其结果是,如果作为溶液聚合用的溶剂而采用脂肪族烃、脂环族烃,则能够几乎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,溶液聚合法也具有可以减轻环境负荷,可以使对人体健康的影响最小化这样的特征。另外,为了抑制物性值的不均匀,优选将由聚合反应获得的乙烯-α-烯烃共聚物、和根据需要添加的其它成分通过任意的方法熔融,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包含有机过氧化物。有机过氧化物作为硅烷偶联剂与乙烯-α-烯烃共聚物的接枝改性时的自由基引发剂、以及作为乙烯-α-烯烃共聚物的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而使用。通过对乙烯-α-烯烃共聚物接枝改性硅烷偶联剂,可获得与正面侧透明保护构件、背面侧保护构件、单元、电极的粘接性良好的太阳能电池模块。此外,通过交联乙烯-α-烯烃共聚物,可以获得耐热性、粘接性优异的太阳能电池模块。
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硅烷偶联剂、或交联乙烯-α-烯烃共聚物的有机过氧化物,则没有特别限定,但从挤出片成型中的生产性与太阳能电池模块的层压成型时的交联速度的平衡考虑,有机过氧化物的1分钟半衰期温度优选为100~170℃。如果有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100℃以上,则在挤出片成型时由树脂组合物得到的太阳能电池密封片变得不易产生凝胶,因此可以抑制挤出机的转矩的上升而使片成型容易。此外,由于可以抑制因在挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,因此可以防止外观恶化。此外,在施加电压时,由于可以防止片内部发生开裂,因此可以防止绝缘击穿电压的降低。此外,也可以防止透湿性的降低。此外,由于可以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、单元、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,则可以抑制太阳能电池模块的层压成型时的交联速度的降低,因此可以防止太阳能电池模块的生产性的降低。此外,也可以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,可以使用公知的有机过氧化物。作为1分钟半衰期温度在100~170℃的范围内的有机过氧化物的优选具体例,可举出过氧化二月桂酰、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、二过氧化苯甲酰、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酯、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。优选为过氧化二月桂酰、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。上述有机过氧化物可以单独使用一种,也可以二种以上混合使用。
太阳能电池密封材中的有机过氧化物的含量,相对于上述的乙烯-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,则可以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,使硅烷偶联剂对乙烯系共聚物的主链的接枝反应良好,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产生凝胶,可以抑制挤出机的转矩,片成型变得容易。片也由于在挤出机内不产生凝胶物,因此片的表面没有凹凸,外观良好。此外,由于没有凝胶,因此即使施加电压,也不发生由片内部的凝胶物引起的开裂,因此绝缘击穿电阻良好。此外,透湿性也良好。此外,由于在片表面没有凹凸,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、单元、电极、背面侧保护构件的粘接性也良好。
(紫外线吸收剂)
本实施方式的太阳能电池密封材包含通式(1)或(2)所示的苯并***系紫外线吸收剂。苯并***系紫外线吸收剂的光劣化少,具有优异的耐久性。此外,具有300nm以下的波长下的吸收能力,而且在340nm以上具有最大级波长,在宽波长区域的紫外线吸收能力优异,而且可以长期维持紫外线吸收能力,可以抑制太阳能电池模块的转换效率的降低。
(式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R2~R4可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。)
(式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R5~R8可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。)
上述式(1)和(2)的R1中的碳原子数1~6的烷基只要是直链状或支链状的烷基即可。作为上述烷基,具体而言,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基和正己基等。
作为上述式(1)和(2)的R2~R4或R5~R8中的碳原子数1~20的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、壬基、癸基、十二烷基、十一烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、和二十烷基等。
上述式(1)和(2)的R2~R4或R5~R8中的碳原子数1~22的烷氧基只要是直链状或支链状的烷氧基即可。具体而言,可举出甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正己氧基、和正辛氧基等。
上述式(1)和(2)的R2~R4或R5~R8中的碳原子数1~22的烷基氧基羰基,只要是烷基部分的碳原子数为1~22的、直链状或支链状的烷基氧基羰基即可。具体而言,可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基、异丁氧基羰基、仲丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、正己氧基羰基、和正辛氧基羰基等。
上述式(1)中,R1表示氢原子,R2~R4可以相同也可以不同,但优选可举出碳原子数1~10的烷基。
作为上述式(1)所示的苯并***系紫外线吸收剂,具体而言,可举出2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔丁基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔丁基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-叔丁基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-叔丁基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基-6-叔丁基苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基-6-叔丁基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-对甲酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-对甲酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(5-氯-2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2,4-二羟基苯基)-2H-1,2,3-苯并***、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-叔辛基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-叔丁基-4-甲基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基-6-叔戊基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基-6-叔辛基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-叔丁基-6-甲基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-甲基-4-叔戊基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-甲基-4-叔辛基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-十二烷基-6-甲基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-乙氧基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-丁氧基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-辛基氧基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-苯甲酰氧基苯酚、2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氢苯二酰亚氨基甲基)苯酚、2-(4-丙烯酰氧基-2-羟基苯基)-2H-1,2,3-苯并***、2-(4-烯丙基氧基-2-羟基苯基)-2H-1,2,3-苯并***等。
上述式(2)中,优选R1表示氢原子,R5与R8相同,R6与R7相同。
作为上述式(2)所示的苯并***系紫外线吸收剂,具体而言,可举出2,2’-亚甲基双[6-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]、4,4’-亚甲基双[2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-乙氧基苯酚]、4,4’-亚甲基双[2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-丁氧基苯酚]、4,4’-亚甲基双[2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-5-辛基氧基苯酚]等。它们可以单独使用1种,也可以2种以上混合使用。
其中,作为上述式(1)所示的苯并***系紫外线吸收剂,优选可举出2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚和2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚。
本实施方式的太阳能电池密封材中的紫外线吸收剂的含量,相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份优选为0.05~5.0重量份,更优选为0.1~4.5重量份。如果紫外线吸收剂的含量在上述范围内,则耐候稳定性、交联特性的平衡优异,因此优选。
(硅烷偶联剂)
优选进一步包含烯属不饱和硅烷化合物。本实施方式的太阳能电池密封材中的烯属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。
如果烯属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,如果烯属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良好,而且,可以抑制在太阳能电池模块的层压时用于使烯属不饱和硅烷化合物与乙烯-α-烯烃共聚物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获得的太阳能电池密封片变得不易产生凝胶,因此可以抑制挤出机的转矩的上升,使片成型容易。此外,由于可以抑制因在挤出机内产生的凝胶物而在片的表面产生凹凸,因此可以防止外观的恶化。此外,可以防止施加电压时片内部发生开裂,因此可以防止绝缘击穿电压的降低。此外,也可以防止透湿性的降低。此外,由于可以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、单元、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性也提高。
烯属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,可以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。优选可举出粘接性良好的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、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等。优选可举出粘接性良好的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。
(受阻胺系光稳定剂)
本实施方式的太阳能电池密封材优选进一步包含受阻胺系光稳定剂。通过包含受阻胺系光稳定剂,可以捕捉对乙烯-α-烯烃共聚物有害的自由基种,抑制新的自由基的产生。
作为受阻胺系光稳定剂,可以使用双(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。
此外,也可以使用下述通式(3)的低分子量受阻胺系光稳定剂。
上述通式(3)中,R1、R2表示氢、烷基等。R1与R2可以相同也可以不同。R1和R2优选为氢或甲基。R3表示氢、烷基、链烯基等。R3优选为氢或甲基。
作为上述通式(3)所示的受阻胺系光稳定剂,具体而言,可举出4-丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-甲基丙烯酰氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯酰氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
此外,也可以使用下述式所示的高分子量受阻胺系光稳定剂。所谓高分子量受阻胺系光稳定剂,是指分子量为1000~5000的受阻胺系光稳定剂。
本实施方式的太阳能电池密封材中的受阻胺系光稳定剂的含量,相对于上述的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,优选为0.01~2.0重量份,更优选为0.01~1.6重量份,特别优选为0.05~1.6重量份。如果受阻胺系光稳定剂的含量为0.01重量份以上,则耐气候性和耐热性良好。如果受阻胺系光稳定剂的含量为2.0重量份以下,则可以抑制由有机过氧化物产生的自由基的湮没,粘接性、耐热性、交联特性良好。
(受阻酚系稳定剂)
本实施方式的太阳能电池密封材优选进一步包含受阻酚系稳定剂。通过包含受阻酚系稳定剂,可以在氧存在下捕捉对乙烯-α-烯烃共聚物有害的自由基种,抑制新的自由基的产生,可以防止氧化劣化。
作为受阻酚系稳定剂,可以使用以往公知的化合物,可以举出例如,1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、7-十八烷基-3-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)丙酸酯、四-[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯甲烷、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基)-苯丙酰胺、2,4-双[(辛硫基)甲基]-邻甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基-膦酸酯-二乙基酯、四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷等。其中,特别优选为季戊四醇-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。
本实施方式的太阳能电池密封材中的受阻酚系稳定剂的含量,相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,优选为0.005~0.1重量份,更优选为0.01~0.1重量份,特别优选为0.01~0.06重量份。如果受阻酚系稳定剂的含量为0.005重量份以上,则耐热性良好,在例如120℃以上的高温下的耐热老化试验中,有可以抑制太阳能电池密封材的黄变的倾向。如果受阻酚系稳定剂的含量为0.1重量份以下,则太阳能电池密封材的交联特性良好,耐热性、粘接性良好。
此外,在恒温恒湿下,如果与具有碱性的受阻胺系光稳定剂并用,则受阻酚稳定剂的羟基形成盐,形成醌化和二聚化了的共轭双醌甲基化物,有易于引起太阳能电池密封材的黄变的倾向,但如果受阻酚系稳定剂为0.1重量份以下,则可以抑制太阳能电池密封材的黄变。
(磷系稳定剂)
本实施方式的太阳能电池密封材优选进一步包含磷系稳定剂。如果包含磷系稳定剂,则可以抑制挤出成型时的有机过氧化物的分解,可以获得外观良好的片。如果包含受阻胺系光稳定剂、受阻酚系稳定剂,则也可以湮没产生的自由基,生产外观良好的片,但在片挤出工序中消耗稳定剂,有耐热性、耐气候性等长期可靠性降低的倾向。
作为磷系稳定剂,可以使用以往公知的化合物,可举出例如,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。其中,优选为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
本实施方式的太阳能电池密封材中的磷系稳定剂的含量,相对于乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,优选为0.005~0.5重量份,更优选为0.01~0.5重量份,特别优选为0.02~0.2重量份。如果磷系稳定剂的含量为0.005重量份以上,则可以抑制挤出成型时的有机过氧化物的分解,可以获得外观良好的片。此外,耐热性良好,在例如120℃以上的高温下的耐热老化试验中,有可以抑制太阳能电池密封材的黄变的倾向。如果磷系稳定剂的含量为0.5重量份以下,则太阳能电池密封材的交联特性良好,耐热性、粘接性良好。此外,未见由磷系稳定剂的分解产生的酸带来的影响,也不发生金属腐蚀。
另外,虽然有同一分子内具有亚磷酸酯结构和受阻酚结构的稳定剂,但如本实施方式的太阳能电池密封材那样大量地含有有机过氧化物的组合物中,挤出成型时抑制有机过氧化物的分解的性能不充分,有生成凝胶而得不到外观良好的片的倾向。
(其它添加剂)
构成本实施方式的太阳能电池密封材的树脂组合物中,在不损害本发明目的的范围内,可以适当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。此外,也可以适当含有选自除了聚烯烃以外的各种树脂、和/或各种橡胶、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、除了受阻酚系稳定剂和磷系稳定剂以外的其它耐热稳定剂、以及分散剂等中的一种以上的添加剂。
作为除了受阻酚系稳定剂和磷系稳定剂以外的其它耐热稳定剂,具体而言,可以举出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;二肉豆蔻基硫代二丙酸酯、二月桂基硫代二丙酸酯、二硬脂基硫代二丙酸酯、二-十三烷基硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代丙酸酯)、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑的锌盐、2-巯基甲基苯并咪唑、2-巯基甲基苯并咪唑的锌盐、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等硫系耐热稳定剂;胺系耐热稳定剂等。
特别是,在含有交联助剂的情况下,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,优选为0.05~5重量份,更优选为0.1~3重量份。如果交联助剂的含量在上述范围内,则可以具有适度的交联结构,可以提高耐热性、机械物性、粘接性,因此优选。
作为交联助剂,可以使用对于烯烃系树脂通常使用的以往公知的交联助剂。这样的交联助剂为分子内具有一个以上双键的化合物。具体而言,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等单甲基丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等二丙烯酸酯;1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等二甲基丙烯酸酯;三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;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等四丙烯酸酯;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。
这些交联助剂中更优选的是二丙烯酸酯;二甲基丙烯酸酯;二乙烯基芳香族化合物;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;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等四丙烯酸酯;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。此外,这些交联助剂中特别优选的是三烯丙基异氰脲酸酯,层压后的太阳能电池密封材的气泡发生、交联特性的平衡最优异。
本实施方式的太阳能电池密封材,由相对于上述的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,紫外线吸收剂的含量为0.05~5.0重量份,有机过氧化物的含量为0.1~3重量份,受阻酚系稳定剂的含量为0.005~0.1重量份,受阻胺系光稳定剂的含量为0.01~2.0重量份,磷系稳定剂的含量为0.005~0.5重量份的树脂组合物形成是优选方式。
此外,本实施方式的太阳能电池密封材,由相对于上述的乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,紫外线吸收剂的含量为0.1~4.5重量份,有机过氧化物的含量为0.2~2.5重量份,受阻酚系稳定剂的含量为0.01~0.06重量份,受阻胺系光稳定剂的含量为0.05~1.6重量份,磷系稳定剂的含量为0.02~0.2重量份的树脂组合物形成是特别优选的方式。
本实施方式的太阳能电池密封材,耐气候性优异,而且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、透明性、柔软性、外观、电气特性、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而使用。可以利用通常使用的方法作为本实施方式的太阳能电池密封材的制造方法,但优选通过捏合机、班伯里密炼机、挤出机等进行熔融掺混来制造。特别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,其整体形状为片状也是优选的实施方式之一。此外,具有至少一层包含上述的树脂组合物的片并与其它层复合化而得的太阳能电池密封材也可以适合使用。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,最优选为0.3~0.8mm。如果厚度在该范围内,则可以抑制层压工序中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,通过确保充分的光线透射率,从而可以获得高的光发电量。此外,可以进行低温下的太阳能电池模块的层压成型,因此优选。
太阳能电池密封材片的成型方法没有特别限制,但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、压延成型等)。特别是,在挤出机中,将乙烯-α-烯烃共聚物与本发明的紫外线吸收剂、有机过氧化物、硅烷偶联剂和根据需要的受阻胺系光稳定剂、受阻酚系稳定剂、磷系稳定剂、交联助剂、和其它添加剂例如在塑料袋等袋中进行人力掺混、使用亨舍尔混合机、转筒、高速混合机等搅拌混合机进行掺混后的、配合有乙烯-α-烯烃共聚物与各种添加剂的树脂组合物投入到挤出片成型的料斗中,进行熔融混炼,同时进行挤出片成型,获得片状的太阳能电池密封材是最优选的实施方式。
另外,用配合成的树脂组合物利用挤出机进行一次制粒,进而通过挤出成型、压制成型进行片化时,一般而言从水层通过,或者使用水下切割机式的挤出机冷却线料,切割而获得颗粒。因此,由于水分附着,因此发生添加剂特别是硅烷偶联剂的劣化,例如再次用挤出机进行片化时,硅烷偶联剂彼此的缩合反应进行,有粘接性降低的倾向,因此不优选。此外,将乙烯-α-烯烃共聚物与除了有机过氧化物、硅烷偶联剂以外的添加剂(受阻酚系稳定剂、磷系稳定剂、受阻胺系光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂)预先使用挤出机母料化后,掺混有机过氧化物、硅烷偶联剂,再次用挤出机等进行片成型的情况下,也由于受阻酚系稳定剂、磷系稳定剂、受阻胺系光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂二度通过挤出机,因此有稳定剂劣化,耐气候性、耐热性等长期可靠性降低的倾向,因此不优选。
作为挤出温度范围,挤出温度为100~130℃。如果使挤出温度为100℃以上,则可以使太阳能电池密封材的生产性提高。如果使挤出温度为130℃以下,则将树脂组合物用挤出机片化而获得太阳能电池密封材时变得不易发生凝胶化。因此,可以防止挤出机的转矩的上升,使片成型容易。此外,由于在片的表面变得不易产生凹凸,因此可以防止外观恶化。此外,可以抑制在施加电压时片内部发生开裂,因此可以防止绝缘击穿电压的降低。此外,也可以抑制透湿性的降低。此外,由于在片表面变得不易产生凹凸,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、单元、电极、背面侧保护构件的密合性变得良好,粘接性优异。
此外,在乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为例如小于10g/10分钟的情况下,使用通过将熔融树脂用加热了的金属辊(压延辊)轧制从而制作所希望的厚度的片、膜的压延成型机,在进行乙烯-α-烯烃共聚物与硅烷偶联剂、有机过氧化物、紫外线吸收剂、光稳定剂、耐热稳定剂和根据需要使用的其它添加剂的熔融混炼的同时进行压延成型,也可以获得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、三辊压延机、四辊压延机。作为四辊压延机,特别地可以使用I型、S型、倒L型、Z型、斜Z型等。此外,也优选在施于压延辊之前,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。压延成型的温度范围优选为使辊温度通常为40~100℃。
此外,可以对太阳能电池密封材的片(或层)的表面实施压纹加工。通过压纹加工来装饰太阳能电池密封材的片表面,从而能够防止密封材片彼此、或密封材片与其它片等的粘连。此外,由于压纹使太阳能电池密封材(太阳能电池密封材片)的储存弹性模量降低,因此在将太阳能电池密封材片与太阳能电池元件层压时成为对太阳能电池元件等的缓冲,从而可以防止太阳能电池元件的破损。
太阳能电池密封材的片的每单位面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通过将单位面积乘以太阳能电池密封材的最大厚度而获得。如果空隙率P为10%以上,则可以使太阳能电池密封材的弹性模量充分降低,因此可以获得充分的缓冲性。因此,在模块的制造工序中,以二阶段进行层压加工(加压工序)时,对于结晶型太阳能电池而言,可以防止将硅单元、硅单元与电极进行固定的焊料的开裂,对于薄膜型太阳能电池而言,可以防止银电极的开裂。即,如果包含由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,则即使在对太阳能电池密封材局部地施加了压力的情况下,施加了压力的凸部也会以压瘪的方式变形。因此,在层压加工时,即使例如对硅单元等局部地施加了大的压力,也可以防止硅单元开裂。此外,如果太阳能电池密封材的空隙率为10%以上,则可以确保空气的通道,因此在层压加工时可以良好地脱气。因此,可以防止在太阳能电池模块中残留空气而外观恶化,或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。此外,在层压时,流动的树脂组合物所产生的空隙变少,因此可以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80%以下,则空气在层压加工的加压时可以良好地脱气,因此可以防止在太阳能电池模块内残留空气。因此,可防止太阳能电池模块的外观的恶化,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。此外,空气在层压加工的加压时可以良好地脱气,因此太阳能电池密封材与被粘物的粘接面积增加,可以获得充分的粘接强度。
空隙率P可以通过如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=1000mm×1000mm=106mm2)之积,如下述式(12)那样地算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (12)
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(13)来算出。
V0(mm3)=W/ρ (13)
太阳能电池密封材的每单位面积的凹部的合计体积VH(mm3),如下述式(14)所示,通过从“太阳能电池密封材的表观体积VA”中减去“实际体积V0”来算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ) (14)
因此,空隙率P(%)可以如下那样地求出。
空隙率P(%)=(VH/VA)×100
=((VA-(W/ρ))/VA)×100
=(1-W/(ρ·VA))×100
=(1-W/(ρ·tmax·106))×100
空隙率P(%)可以通过上述的计算式来求出,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,并进行图像处理等来求出。
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%,更优选为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。此外,所谓太阳能电池密封材的最大厚度tmax,在对太阳能电池密封材的一个面进行压纹加工的情况下,表示从一个面的凸部的最顶部到另一个面的(太阳能电池密封材厚度方向的)距离,在对太阳能电池密封材的两个面实施了压纹加工的情况下,表示从一个面的凸部的最顶部到另一个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。在仅对太阳能电池密封材的一面实施压纹加工的情况下,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,最优选为0.3~0.8mm。如果太阳能电池密封材的最大厚度tmax在该范围内,则可以抑制层压工序中正面侧透明保护构件、太阳能电池元件、薄膜电极等的破损,即使在比较低的温度也可以进行太阳能电池模块的层压成型,因此优选。此外,太阳能电池密封材可以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。
此外,该片可以以根据太阳能电池模块尺寸而裁切成的小叶形式、或可以在即将制作太阳能电池模块前根据尺寸裁切的卷形式用作太阳能电池密封材。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(太阳能电池密封材片)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层数可以为一层,也可以为二层以上。从使结构简单而降低成本的观点,和极力减小层间的界面反射而有效地利用光的观点等考虑,优选为一层。
太阳能电池密封材片,可以仅由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层构成,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,如果根据目的分类,则可以举出用于表面或背面保护的硬涂层、粘接层、防反射层、阻气层、防污层等。如果根据材质分类,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、由含氟树脂形成的层、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,根据与本发明的目的的关系而适当选择优选的层构成。即,其它层可以设置在2层以上由太阳能电池密封材形成的层之间,也可以设置在太阳能电池密封材片的最外层,还可以设置在除此以外的地方。此外,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,可以设置任意的层数的其它层,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而有效地利用光的观点等考虑,不设置其它层而仅用由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层制作太阳能电池密封材片即可。然而,如果根据与目的的关系而存在必要或有用的其它层,则只要适当设置那样的其它层即可。对于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共挤出而获得叠层体的方法,或者在预先成型的一层上熔融或加热层压另一层而获得叠层体的方法。此外,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(三井化学公司制的商品名“ADOMER(注册商标)”、三菱化学公司制的商品名“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CdF化学公司制的商品名“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来叠层。作为粘接剂,优选使用具有120~150℃左右的耐热性的粘接剂,可以例示聚酯系或聚氨酯系粘接剂等作为适合的粘接剂。此外,为了改良两层的粘接性,例如,可以使用硅烷系偶联处理、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,通常将通过多结晶硅等形成的太阳能电池元件用太阳能电池密封材片夹住并叠层,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)这样的构成。然而,作为本实施方式的优选的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,可以适当省略上述的各层的一部分,或者适当设置上述以外的层。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、特性而设置在适当的位置。
(结晶硅系的太阳能电池模块)
图1是示意性示出本发明的太阳能电池模块的一实施方式的截面图。另外,在图1中,显示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而进行了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是通过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的受光面和背面的电极相接。所谓电极是在太阳能电池元件22的受光面和背面分别形成的集电构件,包含后述的集电线、附极耳用母线、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和背面的一构成例的平面图。在图2中,显示太阳能电池元件22的受光面22A和背面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,形成有多条形成为线状的集电线32、和从集电线32收集电荷并与内部连线29(图1)连接的附极耳用母线(汇流条)34A。此外,如图2(B)所示,在太阳能电池元件22的背面22B,整面形成有导电层(背面电极)36,在其上形成有从导电层36收集电荷并与内部连线29(图1)连接的附极耳用母线(汇流条)34B。集电线32的线宽为例如0.1mm左右;附极耳用母线34A的线宽为例如2~3mm左右;附极耳用母线34B的线宽为例如5~7mm左右。集电线32、附极耳用母线34A和附极耳用母线34B的厚度为例如20~50μm左右。
集电线32、附极耳用母线34A和附极耳用母线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,优选为银、银化合物、含有银的合金等。导电层36不仅包含导电性高的金属,而且从使在受光面所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,还优选包含光反射性高的成分,例如铝。集电线32、附极耳用母线34A、附极耳用母线34B和导电层36通过在太阳能电池元件22的受光面22A或背面22B通过例如网版印刷将包含上述导电性高的金属的导电材涂料涂布成50μm的涂膜厚度后,干燥,根据需要在例如600~700℃烧结来形成。
正面侧透明保护构件24由于配置在受光面侧,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:获得由背面侧保护构件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进行加压使其贴合,同时根据需要加热的工序;在上述工序之后,进而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。
太阳能电池元件中,通常配置有用于取出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,集电电极可以采用配置在太阳能电池元件的表面和背面的两面的结构,但如果在受光面配置集电电极,则由于集电电极遮住光,因此可能产生发电效率降低这样的问题。
此外,为了使发电效率提高,可以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。在背接触型太阳能电池元件的一形态中,在太阳能电池元件的受光面的相反侧所设置的背面侧,交替设置p掺杂区域与n掺杂区域。在背接触型太阳能电池元件的其它形态中,在设置有贯通孔(通孔)的基板中形成p/n接合,形成表面(受光面)侧的掺杂层直到通孔内壁和背面侧的通孔周边部,在背面侧取出受光面的电流。
一般而言,在太阳能电池***中,将上述的太阳能电池模块串联连接数台至数十台,即使是住宅用的小规模的***也以50V~500V运用,在被称为大型太阳能发电的大规模的***中以600~1000V运用。对于太阳能电池模块的外框,以强度保持等为目的而使用铝框架等,从安全上的观点考虑,铝框架被接地(earth)的情况多。其结果是,通过太阳能电池发电,在与密封材相比电阻低的正面侧透明保护构件面与太阳能电池元件之间,产生由发电引起的电压差。
其结果是,对于被密封在发电单元与正面侧透明保护构件或铝框架之间的太阳能电池密封材,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/背面侧保护构件依次叠层而成的模块;(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/背面侧保护构件依次叠层而成的模块等。正面侧透明保护构件、背面侧保护构件和密封层与上述的“结晶硅系的太阳能电池模块”的情况同样。
(1)的形态中的薄膜太阳能电池元件例如依次包含透明电极层/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中添加了Sn而得)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。由于透明电极层形成在正面侧透明保护构件上,因此密封层往往不配置在正面侧透明保护构件与透明电极层之间。
(2)的形态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、溅射法来形成。即,pin型硅层形成于金属箔、或在耐热性高分子膜上配置的金属薄膜层;进而透明电极层形成于pin型硅层。此外,配置在耐热性高分子膜上的金属薄膜层也能够通过CVD法、溅射法来形成。
在该情况下,密封层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获得的密封层与太阳能电池元件的集电线、附极耳用母线和导电层等的电极相接。此外,(2)的形态的薄膜太阳能电池元件,由于硅层比结晶硅系的太阳能电池元件薄,因此不易由于太阳能电池模块制造时的加压、上述模块工作时的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低。另一方面,由于上述薄膜太阳能电池元件的电极如上述那样地为金属薄膜层,因此在由于腐蚀而劣化的情况下,发电效率可能显著降低。
此外,作为其它太阳能电池模块,有在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块。在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块中,可举出将结晶硅和无定形硅叠层而成的混合型(HIT型)太阳能电池模块、将吸收波长区域不同的硅层叠层而成的多接合型(串联型)太阳能电池模块、在太阳能电池元件的受光面的相反侧所设置的背面侧交替地设置有p掺杂区域与n掺杂区域的背接触型太阳能电池模块、将无数球状硅粒子(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)组合而成的球状硅型太阳能电池模块等。此外,在太阳能电池元件中使用了硅的太阳能电池模块中,也可举出具有将以往的具有pin接合结构的无定形硅型的p型窗层的作用由“被绝缘了的透明电极”置换成“通过场效应而诱发的反转层”的结构的场效应型太阳能电池模块等。此外,可举出在太阳能电池元件中使用了单晶的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CIGS系(黄铜矿系)太阳能电池模块;使用了Cd化合物薄膜作为太阳能电池元件的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用作这些所有太阳能电池模块的太阳能电池密封材。其中,可以适合用于叠层有结晶硅与无定形硅的混合型(HIT型)太阳能电池模块、叠层有吸收波长区域不同的硅层的多接合型(串联型)。
特别是,叠层在构成太阳能电池模块的光电动势元件之下的密封材层,需要具有与叠层在光电动势元件的上部的密封材层、电极、背面保护层的粘接性。此外,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。此外,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,优选具有耐热性。特别优选在太阳能电池模块制造时,不会由于抽真空并加热压接的层压法等中的加热作用、太阳能电池模块等的长期使用时的太阳光等的热作用等,而使构成密封材层的树脂组合物变质,或者劣化或分解。假设该树脂组合物所包含的添加剂等溶出或生成分解物,则它们将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必不可少的。
此外,上述密封材层优选防湿性优异。在该情况下,可以防止来自太阳能电池模块的背面侧的水分的透过,可以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。
本实施方式的太阳能电池模块,在不损害本发明的目的的范围内,可以适当具有任意的构件。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,可以考虑设置那样的层的目的和那样的层的特性,设置在适当的位置。
(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外层,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。此外,为了有效地利用太阳光,优选为光学损耗小的、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、丙烯酸系树脂、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、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟化氯化乙烯树脂(PCTFE)。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。此外,为了改良与构成密封材层等其它层的材料的粘接性,优选对正面侧透明保护构件进行电晕处理、等离子体处理。此外,也可以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。
在作为太阳能电池模块用正面侧透明保护构件使用玻璃基板的情况下,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。作为上述的玻璃基板,一般使用红外部的吸收少的白板玻璃,但即使是蓝板玻璃,只要厚度为3mm以下则对太阳能电池模块的输出特性的影响少。此外,为了提高玻璃基板的机械强度,可以通过热处理来获得强化玻璃,但也可以使用无热处理的浮板玻璃。此外,为了在玻璃基板的受光面侧抑制反射,也可以进行防反射的涂布。
(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外层,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,可以由与正面侧透明保护构件同样的材质构成太阳能电池模块用背面侧保护构件。即,背面侧保护构件也可以使用作为正面侧透明保护构件而使用的上述的各种材料。特别地,可以优选使用聚酯树脂和玻璃。此外,背面侧保护构件,由于不以太阳光的通过为前提,因此不一定要求在正面侧透明保护构件中要求的透明性。因此,为了增强太阳能电池模块的机械强度,或为了防止由温度变化引起的变形、翘曲,可以张贴增强板。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。
此外,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,可以缩短在模块组装时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。此外,通过使将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叠合的工序为用一体化了的片叠合的工序,也可以缩短、省略叠合工序。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的、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。
此外,也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(三井化学公司制的商品名“ADOMER(注册商标)”、三菱化学公司制的商品名“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CdF化学公司制的商品名“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来叠层。
作为粘接剂,优选具有120~150℃左右的耐热性的粘接剂,具体而言,优选为聚酯系或聚氨酯系粘接剂等。此外,为了使二个层的粘接性提高,可以对至少一个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伏效应而发电的模块,则没有特别限制。太阳能电池元件可以使用例如硅(单晶系、多结晶系、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。其中,从发电性能与成本的平衡等的观点考虑,优选为多结晶硅太阳能电池。
硅太阳能电池元件、化合物半导体太阳能电池元件都作为太阳能电池元件而具有优异的特性,但已知易于因来自外部的应力、冲击等而破损。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,由本实施方式的太阳能电池密封材形成的层优选与太阳能电池元件直接接合。此外,如果太阳能电池密封材具有热塑性,则即使一旦制作太阳能电池模块后,也可以比较容易地取出太阳能电池元件,因此再循环性优异。由于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具有热塑性,因此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是优选的。
(金属电极)
太阳能电池模块所用的金属电极的构成和材料,没有特别限定,但具体的例子中,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等形成。金属膜由银、金、铜、锡、铝、镉、锌、水银、铬、钼、钨、镍、钒等金属形成。这些金属膜可以单独使用,也可以作为复合化了的合金而使用。透明导电膜与金属膜通过CVD、溅射、蒸镀等方法来形成。
关于金属电极,可举出例如下述方法:使用通常众所周知的松香系焊剂、水溶性焊剂的IPA(异丙基醇)、水的水溶液,在电极表面涂布焊剂后,用加热器、暖风进行干燥,然后通入用焊料熔化槽熔化了的焊料融液,在金属电极的表面涂覆焊料,进行再加热而将太阳能电池元件与金属电极、或金属电极彼此进行接合的方法。近年来,也采用在接合位置直接涂布焊剂和焊料、或仅涂布焊料,将太阳能电池元件与金属电极、或金属电极彼此进行接合的方法。
(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,包括下述工序:(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(单元)、太阳能电池密封材和背面侧保护构件依次叠层而形成叠层体的工序,以及(ii)将所得的叠层体加压和加热而一体化的工序。
在工序(i)中,优选以太阳能电池密封材的形成有凹凸形状(压纹形状)的面成为太阳能电池元件侧的方式配置。
在工序(ii)中,按照常规方法使用真空层压机或热压机,将工序(i)中获得的叠层体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,因此可以防止太阳能电池元件的损伤。此外,由于脱气性良好,因此也没有空气的卷入,可以成品率良好地制造高品质的制品。
在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℃,真空压力10托以下的条件下真空加热3~6分钟;接着,进行1~15分钟左右的大气压下的加压,将上述叠层体一体化。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,可以使用隧道式的连续式交联炉,也可以使用板式的间歇式交联炉。此外,交联条件通常为在130~155℃进行20~60分钟左右。
另一方面,在与工序(ii)同时进行交联工序的情况下,使工序(ii)中的加热温度为145~170℃,使大气压下的加压时间为6~30分钟,除此以外可以与在工序(ii)之后进行交联工序的情况同样地操作而进行。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)中不需要经过二阶段的粘接工序,可以在高温下在短时间内结束,可以省略在工序(ii)之后进行的交联工序,可以显著地改良模块的生产性。
不管怎样,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在本实施方式的太阳能电池密封材熔融那样的温度,在太阳能电池元件、保护材上临时粘接太阳能电池密封材,接着升温而进行充分的粘接和密封材的交联即可。选择可以满足各条件那样的添加剂配方即可,例如,只要选择上述交联剂和上述交联助剂等的种类和含浸量即可。
此外,上述交联优选进行到交联后的乙烯-α-烯烃共聚物的凝胶分率变为50~95%的程度。凝胶分率更优选为50~90%,进一步优选为60~90%,最优选为65~90%。凝胶分率的算出可以通过下述的方法来进行。例如,从太阳能电池模块采取密封材片的样品1g,进行沸腾甲苯中的索格利特提取10小时。将提取液用30目不锈钢网过滤,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)之比(%)设为凝胶分率。
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,可以抑制例如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、耐热试验中的粘接性的降低。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,因此可以防止发生剥离。
(发电设备)
本实施方式的太阳能电池模块的生产性、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,具有实用上高的价值。上述的发电设备,无论室外、屋内都适合长期使用,例如设置于房屋的屋顶、作为面向宿营等户外活动的移动电源而利用、作为汽车电池组的辅助电源而利用等。
实施例
以下,基于实施例来具体地说明本发明,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在六氯丁二烯2.0ml中加热溶解而获得的溶液用玻璃滤器(G2)过滤后,加入氘代苯0.5ml,装入内径10mm的NMR管中。使用日本电子公司制的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荷重的条件下测定乙烯-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分钟直到常温而获得3mm厚的片。使用所得的片,依照ASTMD2240,测定乙烯-α-烯烃共聚物的肖氏A硬度。
[耐气候性试验]
将所得的片裁切成12cm×7.5cm的尺寸后,使用在波长350~800nm的范围内不具有吸收域的白板玻璃(厚度3.2mm),在该白板玻璃上按照白板玻璃/太阳能电池密封材/白板玻璃的顺序叠层厚度500μm的太阳能电池密封材的片样品,以150℃、真空5分钟、加压5分钟用层压装置(NPC社制,LM-110X160S)层压并压接。接着,在150℃的烘箱中保持45分钟,制作出叠层体。
接下来,对于上述叠层体,使用以金属卤化物灯作为光源的促进耐气候性试验机(KU-R5NW,Daipla Wintes社制),在温度80℃的空气中,照射300~400nm下的紫外线强度为1000W/m 2的紫外线250小时后取出。
透明性评价中,对于所得的加速试验样品,使用在日立制作所公司制的分光光度计(商品名“U-3010”)上安装有φ150mm的积分球的分光光度计,测定350~800nm的波长区域中的、上述叠层体中的片样品的分光全光线透射率。而且,将测定结果乘以标准光D65和标准发光效率V(λ),算出可见光的全光线透射率(Tvis)。
评价所得的叠层体的450nm下的试验前后的透射率之差。
○:透射率之差为5%以下
△:透射率之差超过5%且为8%以下
×:透射率之差超过8%
(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,以作为催化剂溶液和聚合溶剂使用的、脱水精制后的正己烷的合计成为20L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷。同时在聚合器的其它供给口以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,在聚合温度90℃,总压力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,导入到夹套部以3~25kg/cm2被蒸汽加热了的连接管中,以使乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液成为150~190℃。
另外,在即将到达连接管之前附设用于注入作为催化剂失活剂的甲醇的供给口,以约0.75L/hr的速度注入甲醇并合流于乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液。在带蒸汽夹套的连接管内保温在约190℃的乙烯-α-烯烃共聚物的正己烷/甲苯混合溶液,通过调整设置于连接管终端部的压力控制阀的开度使其维持约4.3MpaG,从而连续地输送到闪蒸槽中。另外,在向闪蒸槽内的移送中,进行溶液温度和压力调整阀开度设定,以使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℃。然后,通过将模头温度设定于180℃的单轴挤出机,用水槽冷却线料,用颗粒切粒机切断线料,作为颗粒而获得乙烯-α-烯烃共聚物。产量为2.2kg/hr。将物性示于表1中。
(合成例2)
分别以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(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,并且以5kg/hr的比例供给1-丁烯、以100NL/hr的比例供给氢,除此以外与上述的合成例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。
(合成例3)
分别以0.003mmol/hr的比例供给作为主催化剂的双(对甲苯基)亚甲基(环戊二烯基)(1,1,4,4,7,7,10,10-八甲基-1,2,3,4,7,8,9,10-八氢二苯并(b,h)-芴基)二氯化锆的己烷溶液,以3.0mmol/hr的比例供给作为共催化剂的甲基铝氧烷的甲苯溶液,以0.6mmol/hr的比例供给三异丁基铝的己烷溶液;以4.3kg/hr的比例供给乙烯;代替1-丁烯而以6.4kg/hr的比例供给1-辛烯;以1-辛烯和作为催化剂溶液和聚合溶剂而使用的脱水精制后的正己烷的合计成为20L/hr的方式连续地供给脱水精制后的正己烷;以40NL/hr的比例供给氢;以及使聚合温度为130℃,除此以外与合成例1同样地操作而获得乙烯-α-烯烃共聚物。产量为4.3kg/hr。将物性示于表1中。
[表1]
合成例1 | 合成例2 | 合成例3 | |
α-烯烃的种类 | 1-丁烯 | 1-丁烯 | 1-辛烯 |
α-烯烃单元的含有比例[mol%] | 14 | 17 | 11 |
乙烯单元的含有比例[mol%] | 86 | 83 | 89 |
MFR[g/10分钟] | 20 | 11 | 48 |
肖式A硬度[-] | 70 | 62 | 84 |
密度[g/cm3] | 0.870 | 0.886 | 0.884 |
(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,配合了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1.0重量份、作为苯并***系紫外线吸收剂的2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚0.3重量份、作为硅烷偶联剂的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5重量份、作为交联助剂的三烯丙基异氰脲酸酯1.2重量份、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0.2重量份、作为受阻酚系稳定剂的十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯0.05重量份、作为磷系稳定剂的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.1重量份。
在Thermo plastic公司制的单轴挤出机(螺杆直径20mmφ,L/D=28)上安装衣架式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,冷却辊使用压纹辊进行成型,获得最大厚度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)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述的实施例1同样地操作而获得压纹片(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1)
设为表2所示的配合,除此以外,与上述的实施例1同样地操作而获得压纹片(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。
[表2]
紫外线吸收剂1:2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚
紫外线吸收剂2:2-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚
紫外线吸收剂3:2,2’-亚甲基双[6-(2H-1,2,3-苯并***-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]
紫外线吸收剂4:2-羟基-4-正辛基氧基二苯甲酮
本申请主张以2012年6月19日提出的日本专利申请特愿2012-138261为基础的优先权,将其全部公开内容并入到本文中。
Claims (16)
1.一种太阳能电池密封材,其特征在于,是包含乙烯-α-烯烃共聚物、有机过氧化物和紫外线吸收剂的太阳能电池密封材,
所述紫外线吸收剂为下述通式(1)或(2)所示的苯并***系紫外线吸收剂,
式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R2~R4可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基,
式中,R1表示氢原子、或碳原子数1~6的烷基,R5~R8可以相同也可以不同,表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~22的烷氧基、或碳原子数1~22的烷基氧基羰基。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其特征在于,在所述通式(1)中,R1表示氢原子,R2~R4相互不同。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其特征在于,在所述通式(2)中,R1表示氢原子,R5与R8相同,R6与R7相同。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,所述紫外线吸收剂的含量相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份为0.05~5.0重量份。
5.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)按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的MFR为10~50g/10分钟;
a3)按照ASTM D1505测定得到的密度为0.865~0.884g/cm3;
a4)按照ASTM D2240测定得到的肖氏A硬度为60~85。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,按照ASTM D1238,在190℃、2.16kg荷重的条件下测定得到的所述乙烯-α-烯烃共聚物的MFR为10~27g/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℃,并且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重量份。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含硅烷偶联剂0.1~5重量份。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含受阻酚系稳定剂0.005~0.1重量份。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含受阻胺系光稳定剂0.01~2.0重量份。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含磷系稳定剂0.005~0.5重量份。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,相对于所述乙烯-α-烯烃共聚物100重量份,进一步包含交联助剂0.05~5重量份。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其是通过将所述乙烯-α-烯烃共聚物、所述有机过氧化物和所述紫外线吸收剂熔融混炼后,片状地挤出成型而获得的。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材,其为片状。
15.一种太阳能电池模块,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,以及
密封层,所述密封层通过使权利要求1所述的太阳能电池密封材交联而形成,并将所述太阳能电池元件密封在所述正面侧透明保护构件与所述背面侧保护构件之间。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池模块,所述太阳能电池元件是将结晶硅和无定形硅叠层而成的。
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