JP2004214641A - 太陽電池モジュール用充填材シートおよびそれを使用した太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、太陽電池素子の充填材シートとして、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体と、耐光剤、紫外線吸収剤および熱安定剤からなる群から選択された1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物による樹脂膜から充填材シート、ならびに無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物による樹脂膜から充填剤シートを提供することにより上記目的を達成するものである。
【選択図】 無し
Description
なお、本発明において、シートとは、シート状物ないしフィルム状物のいずれの場合も意味するものであり、また、フィルムとは、フィルム状物ないしシート状物のいずれの場合も意味するものである。
まず、本発明において、光起電力素子としての太陽電池素子の表面側と裏面側の両面に積層する充填材シートについて説明する。前述のように、太陽電池素子の表面側に積層する充填材シートとしては、太陽光が入射し、これが透過する透明性を有することが必要であり、また、表面保護シートとの接着性を有すること、更に、光起電力素子としての太陽電池素子の表面の平滑性を保持する機能を果たすために熱可塑性を有すること、更には、光起電力素子としての太陽電池素子の保護ということから、強度、耐久性等に優れ、かつ、耐候性、耐熱性、耐光性、耐水性、耐風圧性、耐降雹性、真空ラミネート適性等の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、更にまた、耐スクラッチ性、衝撃吸収性等に優れていること等が必要である。
充填材シート(A)は、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体と、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物による樹脂膜からなる。以下、この樹脂組成物の各成分および樹脂組成物の製造方法について説明する。
まず、本発明における太陽電池素子の表面側または裏面側の両面に積層する充填材シート(A)を構成するα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体について説明する。このようなα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合物としては、例えば、α−オレフィンの1種ないし2種以上と、エチレン性不飽和シラン化合物の1種ないし2種以上と、必要ならば、その他の不飽和モノマーの1種ないし2種以上とを、所望の反応容器を使用し、例えば、圧力500〜4000kg/cm2、好ましくは、1000〜4000kg/cm2、温度100〜400℃、好ましくは、150〜350℃の条件下で、ラジカル重合開始剤および必要ならば連鎖移動剤の存在下で、同時にあるいか段階的にランダム共重合させ、更には、その共重合によって生成するランダム共重合体を構成するシラン化合物の部分を変性ないし縮合させて、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体としたものを挙げることができる。
次に、本発明において、太陽電池素子の表面側または裏面側の両面に積層する充填材シート(A)を構成する耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤について説明する。本発明においては、上記の耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上を添加することにより、長期にわたり安定した機械的強度、接着強度、黄変防止、ひび割れ防止、優れた加工適性等の特性を有する充填材シートを製造することができる。
まず、上記の耐光剤としては、シール性、全光線透過率等の充填材シートとしての性能を阻害せず、かつ、光による充填材シートの性能劣化を防止するものを使用することができ、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤を使用することができる。
添加量は、耐光剤により異なるが、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体に対し、0.01〜5重量%、好ましくは、0.01〜3重量%、更に好ましくは、0.01〜1重量%が望ましいものである。
次にまた、上記の紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、トリアゾール系、トリアジン系、サリチル酸誘導体系、アクリロニトリル誘導体系などの有機系化合物の他、酸化チタン、酸化亜鉛などの無機系微粒子などを用いることもできる。
添加量としては、紫外線吸収剤の種類により異なるが、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体に対し、0.01〜5重量%、好ましくは、0.01〜3重量%、更に好ましくは、0.01〜1重量%が望ましいものである。
更にまた、上記の熱安定剤としては、加工時の耐熱性のために用いるもので、例えば、リン系熱安定剤、フェノール系熱安定剤、または、ラクトン系熱安定剤を用いることができる。
添加量としては、熱安定剤の種類により異なるが、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体に対し、0.01〜5重量%、好ましくは、0.01〜3重量%、更に好ましくは、0.01〜1重量%が望ましいものである。
次に、本発明において、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体と、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物の製造方法について説明する。このような本発明の樹脂組成物は、上記のようなα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体の1種ないし2種以上に、上記のような耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上を添加し、更に、必要ならば、本発明の効果を損なわない範囲で、上記の成分以外の成分を任意に添加し、具体的には、例えば、通常用いられる各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、造核剤、中和剤、滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、難燃剤、着色剤、充填材等を任意に添加し、更に必要ならば、溶剤、希釈剤等を添加し、例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、V型ブレンダー等により均一に混合した後、一軸又は多軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダー等により溶融混練して、ペレット状あるいは粉末状等の性状からなる樹脂組成物として調製することができる。なお、上記樹脂組成物中のα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体の含有量は、0.01重量%以上であることが好ましく、より好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上である。
次に、充填材シート(B)について説明する。
充填材シート(B)は、無水マレイン酸変性ポリオレフィンと、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物による樹脂膜からなる。以下、この樹脂組成物の各成分および樹脂組成物の製造方法について説明する。
本発明に用いられる太陽電池素子の表面側または裏面側の両面に積層する充填材シート(B)を構成する無水マレイン酸変性ポリオレフィンは、α−オレフィンと必要に応じて用いられるその他の不飽和モノマーとを重合させて得られるポリオレフィン系重合体に、無水マレイン酸がグラフト共重合されて変性されたものである。充填材シート(B)は、このような無水マレイン酸変性ポリオレフィンを用いることにより、表面処理された表面保護シートや裏面保護シートの表面に存在する極性基との反応性に富み、これらの保護シートとの接着安定性が確保できる点で有用である。また、無水マレイン酸変性ポリオレフィンは、接着形成過程において低分子量化合物を副生しないことから、作業環境を悪化させることがなく、コスト的にも有利である。
本発明の充填材シート(B)を構成する樹脂膜は、上記無水マレイン酸変性ポリオレフィンに加えて、さらに、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上を含む樹脂組成物を用いて得られるものであることが好ましい。このような充填材シート(B)に用いられる耐光剤、紫外線吸収剤、または熱安定剤としては、充填材シート(A)において説明したものと同じものが使用でき、その使用量についても同様の範囲内であることが好ましい。
次に、無水マレイン酸変性ポリオレフィンと、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物の製造方法について説明する。このような本発明の樹脂組成物は、上記のような無水マレイン酸変性ポリオレフィンの1種ないし2種以上に、上記のような耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上を添加し、更に、必要ならば、本発明の効果を損なわない範囲で、上記の成分以外の成分を任意に添加し、具体的には、例えば、通常用いられる各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、造核剤、中和剤、滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、難燃剤、着色剤、充填材等を任意に添加し、更に必要ならば、溶剤、希釈剤等を添加し、例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、V型ブレンダー等により均一に混合した後、一軸又は多軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダー等により溶融混練して、ペレット状あるいは粉末状等の性状からなる樹脂組成物として調製することができる。なお、上記樹脂組成物中の無水マレイン酸変性ポリオレフィンの含有量は、0.01重量%以上であることが好ましく、より好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上である。
次に、本発明において、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体と、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物、あるいは、無水マレイン酸変性ポリオレフィンと、耐光剤、紫外線吸収剤、または、熱安定剤の1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物を使用し、これによる樹脂膜からなる充填材シートを形成する方法について説明する。このような方法としては、例えば、上記で調製した本発明にかかる樹脂組成物を使用し、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、すなわち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により、上記の本発明にかかる樹脂組成物によるフィルムないしシートを成形し、そのフィルムないしシートを樹脂膜として充填材シートを製造する方法を挙げることができる。
次に、本発明において、上記の本発明にかかる樹脂組成物による樹脂膜からなる充填材シートを使用して製造する本発明にかかる太陽電池モジュールについて説明する。
まず、上記の本発明にかかる樹脂組成物による樹脂膜からなる充填材シートを使用して製造する本発明にかかる太陽電池モジュールについてその層構成を、図面等を用いて例示する。図1は、本発明にかかる太陽電池モジュールについてその層構成の一例を示す概略的断面図である。
上記において、本発明にかかる太陽電池モジュールを構成する表面保護シートとしては、太陽光の透過性、電気絶縁性等を有し、かつ、機械的あるいは化学的ないし物理的強度に優れ、具体的には、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、耐薬品性等の諸堅牢性に優れ、特に、耐光性に優れていると共に水分、酸素等の侵入を防止する防湿性に優れ、また、表面硬度が高く、かつ、表面の汚れ、ゴミ等の蓄積を防止する防汚性に優れ、極めて耐久性に富み、その保護能力性が高いこと等の特性を有することが望ましいものである。
次に、本発明において、前述の太陽電池モジュールを構成する光起電力素子としての太陽電池素子について説明する。このような太陽電池素子としては、太陽電池素子として一般に用いられるもの、例えば、単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電池素子、シングル接合型あるいはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等のIII−V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)や銅インジウムセレナイド(CuInSe2)等のII−VI族化合物半導体太陽電池素子等を使用することができる。
また、本発明において、前述の太陽電池モジュールを構成する裏面保護シートについて説明する。このような裏面保護シートとしては、耐熱性、耐光性、耐水性等の耐候性を有し、物理的あるいは化学的強度性、強靭性等に優れ、更に、光起電力素子としての太陽電池素子の保護ということから、耐スクラッチ性、衝撃吸収性等に優れていることが必要である。
なお、本発明において、前述の本発明にかかる太陽電池モジュールを製造するに際しては、その強度、耐候性、耐スクラッチ性等の諸堅牢性を向上させるために、その他の素材、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸またはメタクリル酸共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS系樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS系樹脂)、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、フッ素系樹脂、ジエン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ニトロセルロース等の一般に用いられる樹脂のフィルムないしシートから任意に選択して使用することができる。
次に、本発明において、前述の本発明にかかる太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。このような製造方法の一例を示すと、一般に用いられる方法、例えば、表面保護シート、本発明にかかる充填剤シート、光起電力素子としての太陽電池素子、本発明にかかる充填剤シート、および、裏面保護シート等を対向させて、順次に積層し、更に、必要ならば、各層間に、その他の素材を任意に積層し、次いで、これらを、真空吸引等により一体化して加熱圧着するラミネーション法等の通常の成形法を利用し、上記の各層を一体成形体として加熱圧着成形して、本発明にかかる太陽電池モジュールを製造する方法を挙げることができる。なお、上記方法においては、表面保護シートと充填材シートとが、予め積層され、一体化しているものや、裏面保護シートと充填材シートとが、予め積層され、一体化しているものを用いることもできる。
(1)充填材シート(A)の製造
直鎖状低密度ポリエチレン100重量部に、ビニルトリメトキシシラン3重量部、および、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレン85重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤7.5重量部、リン系熱安定剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
上記で製造したフィルムを充填材シートとして使用し、厚さ3mmのガラス板、厚さ400μmの上記で製造したフィルム、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を並列に配置した厚さ38μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ400μmの上記で製造したフィルム、および、裏面保護シートとして、厚さ38μmのポリフッ化ビニル系樹脂シート(PVF)と厚さ30μmのアルミニウム箔と厚さ38μmのポリフッ化ビニル系樹脂シート(PVF)とからなる積層シートとをアクリル系樹脂の接着剤層を介して積層し、その太陽電池素子面を上に向けて、太陽電池モジュール製造用の真空ラミネーターにて150℃15分間仮圧着後、オーブンにて150℃15分間加熱して、本発明にかかる太陽電池モジュールを製造した。
ビニルトリメトキシシラン0.15重量部とシラン変性率0.1%とした他は、上記の実施例1と全く同様にして、本発明にかかる充填材シートと、それを使用した太陽電池モジュールを製造した。
ビニルトリメトキシシランを6重量部とした他は、上記の実施例1と全く同様にして作製したシラン変性率4%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレン70重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定剤10重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤10重量部、リン系熱安定剤10重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
上記の実施例1と同様にして作製したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレン85重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定剤3重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤6重量部、リン系熱安定剤6重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖状低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部、および、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン89重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤3.5重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
実施例5で作製したシラン変性直鎖状低密度ポリエチレン20重量部に対し、直鎖状低密度ポリエチレンを80重量部、実施例5で作製したマスターバッチ5重量部を加えた。上記のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとマスターバッチの混合物を実施例1と同様にTダイ押出しにより400μm厚のフィルムを成膜化した。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン0.0001重量部、および、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率0.0001%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン89重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤3.5重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部に、ビニルメトキシシラン40重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率3%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン89重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤3.5重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部に、ビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン92.5重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤0.001重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン91.5重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤0.001重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤2.5重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン89重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤3.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤2.5重量部、リン系熱安定化剤0.001重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン32.5重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤60重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン32.5重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤60重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤2.5重量部、リン系熱安定化剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
直鎖低密度ポリエチレン100重量部にビニルメトキシシラン3重量部および遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシイソブチレート)0.1重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させてシラン変性したシラン変性率2%のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン32.5重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定化剤3.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤2.5重量部、リン系熱安定化剤60重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
実施例5で作製したシラン変性直鎖状低密度20重量部に対し、直鎖状低密度ポリエチレンを99.99重量部、実施例5で作製したマスターバッチ5重量部を加えた。上記のシラン変性直鎖状低密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとマスターバッチの混合物を実施例1と同様にTダイ押出しにより400μm厚のフィルムを成膜化した。
(1)充填材シート(B)の製造
エチレンに1−ブテンを8重量%の比率で共重合させて合成した直鎖状低密度ポリエチレン100重量部と、無水マレイン酸2重量部と、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシベンゾエート)3重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させて無水マレイン酸変性した無水マレイン酸変性率0.08%の直鎖状低密度ポリエチレン85重量部に対し、ヒンダードアミン系光安定剤2.5重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤7.5重量部、リン系熱安定剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
上記で製造したフィルムを充填材シートとして使用し、表面保護シートとして、厚さ50μmの大気圧プラズマ処理を施したETFE、厚さ400μmの上記で製造したフィルム、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を並列に配置した厚さ50μmのポリイミドフィルム、厚さ400μmの上記で製造したフィルム、および、裏面保護シートとして、鉄鋼の上に亜鉛とアルミニウムの合金を被覆したガルバリウム鋼鈑に、ポリエステル系塗膜を塗装した厚さ500μmのカラー鋼鈑を積層し、その太陽電池素子面を上に向けて、太陽電池モジュール製造用のラミネーターにて150℃15分間仮圧着後、オーブンにて150℃15分間加熱して、本発明にかかる太陽電池モジュールを製造した。
エチレンに1−ブテンを8重量%の比率で共重合させて合成した直鎖低密度ポリエチレン100重量部と、無水マレイン酸2重量部と、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシベンゾエート)3重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させて無水マレイン酸変性した無水マレイン酸変性率0.08%の無水マレイン酸変性直鎖低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン95重量部に対し、リン系熱安定剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
実施例17で作製した無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン20重量部に対し、直鎖状低密度ポリエチレンを80重量部、実施例17で作製したマスターバッチ5重量部を加えた。上記の無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとマスターバッチの混合物を実施例1と同様にTダイ押出しにより400μm厚のフィルムを成膜化した。
エチレンに1−ブテンを8重量%の比率で共重合させて合成した直鎖低密度ポリエチレン100重量部と、無水マレイン酸0.001重量部と、遊離ラジカル発生剤(t−ブチル−パーオキシベンゾエート)3重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させて無水マレイン酸変性した無水マレイン酸変性率0.0001%の無水マレイン酸直鎖低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン95重量部に対し、リン系熱安定剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
上記で得られたフィルムの表面保護シート、裏面保護シートおよびセルとの剥離強度は低く、一部剥離し、実施例16〜18に比べて剥離強度は劣るが、実用上十分な範囲内であった。
エチレンに1−ブテンを8重量%の比率で共重合させて合成した直鎖低密度ポリエチレン100重量部と、無水マレイン酸40重量部と、遊離ラジカル発生剤(t−ブチルパーオキシベンゾエート)3重量部を混合し、押出温度200℃でグラフト重合させて無水マレイン酸変性した無水マレイン酸変性率0.1%の無水マレイン酸直鎖低密度ポリエチレンを作製した。
次に、直鎖状低密度ポリエチレン95重量部に対し、リン系熱安定剤5重量部を混合して溶融・加工し、マスターバッチとした。
上記で得られたフィルムの表面保護シート、裏面保護シートおよびセルとの剥離強度は低く、一部剥離し、実施例16〜18に比べて剥離強度は劣るが、実用上十分な範囲内であった。
実施例17で作製した無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン20重量部に対し、直鎖状低密度ポリエチレンを99.99重量部、実施例17で作製したマスターバッチ5重量部を加えた。上記の無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとマスターバッチの混合物を実施例1と同様にTダイ押出しにより400μm厚のフィルムを成膜化した。上記のフィルム成膜化は支障無く実施することができた。
基材として、厚さ3mmのガラス板を太陽電池モジュール用表面保護シートとして使用し、その一方の面に、厚さ400μmのエチレン−酢酸ビニル共重合体シート、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を並列に配置した厚さ38μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ400μmのエチレン−酢酸ビニル共重合体シート、および、裏面保護シートとして、厚さ50μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを、その太陽電池素子面を上に向けて、アクリル系樹脂の接着剤層を介して積層して、上記の実施例1と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
基材として、厚さ3mmのガラス板を太陽電池モジュール用表面保護シートとして使用し、その一方の面に、厚さ400μmの低密度ポリエチレンシート、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を並列に配置した厚さ38μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ400μmの低密度ポリエチレンシート、および、裏面保護シートとして、厚さ38μmのポリフッ化ビニル系樹脂シート(PVF)と厚さ30μmのアルミニウム箔と厚さ38μmのポリフッ化ビニル系樹脂シート(PVF)とからなる積層シートをアクリル系樹脂の接着剤層を介して積層し、その太陽電池素子面を上に向けて、上記の実施例1と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
上記の実施例1〜21で製造した本発明にかかる充填材シートを使用して製造した太陽電池モジュールと、比較例1〜2にかかる充填剤層を使用して製造した太陽電池モジュールについて、温度85℃湿度90%の高温多湿状態にて1000時間放置した後、全光線透過率を測定し、また、太陽電池モジュール評価試験を行った。
実施例1〜21において、本発明の太陽電池モジュールの製造に使用した充填材シートと、比較例1〜2において太陽電池モジュールの製造に使用した充填剤層について、カラーコンピュータにより全光線透過率(%)を測定した。
JIS規格C8917−1989に基づいて、実施例1〜21にかかる充填材シートを使用して製造した太陽電池モジュールと、比較例1〜2にかかる充填剤層を使用して製造した太陽電池モジュールについて、太陽電池モジュールの環境試験を行い、試験前後の光起電力の出力を測定して、比較評価した。
最背面の裏面保護シートと、その内側に位置する充填材シート(充填剤層)とに幅15mmに切れ目を入れた。
次に、15mm幅に切れ目を入れた太陽電池素子を並列に配置して厚さ38μmのポリイミドフィルムと、充填材シート(充填材層)との界面にて、剥離速度50mm/分として90度剥離を行い、剥離強度の測定を行った。
実施例1〜21にかかる充填材シート(充填材層)を使用して製造した太陽電池モジュールと、比較例1〜2にかかる充填剤層を使用して製造した太陽電池モジュールについて、温度85℃湿度90%の高温多湿状態にて1000時間放置した後、最背面の裏面保護シートに幅15mmに切れ目を入れた。15mm幅に切れ目を入れた裏面保護シートと充填材シート(充填材層)との界面にて、高温多湿試験前後の剥離強度を測定して比較評価した。
実施例1〜21にかかる充填材シート(充填材層)を使用して製造した太陽電池モジュールと、比較例1〜2にかかる充填剤層を使用して製造した太陽電池モジュールについて、温度85℃湿度90%の高温多湿状態にて1000時間放置した後、最表面の表面保護シート、または最背面の裏面保護シートとその内側に位置する充填材シート(充填材層)と太陽電池素子を並列に配置したフィルムと更にその内側に位置する充填材シート(充填材層)に幅15mmに切れ目を入れた。15mm幅に切れ目を入れた表面保護シートと充填材シート(充填材層)との界面にて、高温多湿試験前後の剥離強度を測定して比較評価した。
実施例1〜21にかかる充填材シート(充填材層)を使用して製造した太陽電池モジュールと、比較例1〜2にかかる充填剤層を使用して製造した太陽電池モジュールについて、温度85℃湿度90%の高温多湿状態にて1000時間放置した後、最表面の表面保護シート、または最背面の裏面保護シートとその内側に位置する充填材シート(充填材層)と太陽電池素子を並列に配置したフィルムと更にその内側に位置する充填材シート(充填材層)に幅15mmに切れ目を入れた。15mm幅に切れ目を入れた太陽電池素子と充填材シート(充填材層)との界面にて、高温多湿試験前後の剥離強度を測定して比較評価した。
2 … 充填材シート
3 … 太陽電池素子
4 … 充填材シート
5 … 裏面保護シート
10 … 太陽電池モジュール
Claims (21)
- 太陽電池素子の表面側と裏面側に積層する充填材シートとして、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体と、耐光剤、紫外線吸収剤、および熱安定剤からなる群から選択された1種ないし2種以上とを含む樹脂組成物による樹脂膜から充填材シートを構成することを特徴とする太陽電池モジュール用充填材シート。
- α−オレフィンが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、および1−デセンからなる群から選択された1種ないし2種以上からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- エチレン性不飽和シラン化合物が、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、およびビニルトリカルボキシシランからなる群から選択された1種ないし2種以上からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体が、更に、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、およびビニルアルコールからなる群から選択された1種ないし2種以上を含む共重合体からなることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 太陽電池素子の表面側と裏面側に積層する充填材シートとして、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物による樹脂膜から充填剤シートを構成することを特徴とする太陽電池用充填材シート。
- 前記樹脂組成物が、更に、耐光剤、紫外線吸収剤、および熱安定剤からなる群から選択された1種ないし2種以上を含むことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池充填材シート。
- 前記無水マレイン酸変性ポリオレフィンが、ポリオレフィンに無水マレイン酸がグラフト共重合されて変性されたものであり、無水マレイン酸変性ポリオレフィン中の無水マレイン酸の含有率が0.001重量%〜30重量%の範囲内であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の太陽電池用充填材シート。
- 前記無水マレイン酸変性ポリオレフィンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法により求めた重量平均分子量が1,000〜1300,000の範囲内であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が6以下のものであることを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれか1項に記載の太陽電池用充填材シート。
- 耐光剤が、ヒンダードアミン系光安定剤からなることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 紫外線吸収剤が、ベンゾフェノン系、トリアゾール系、サリチル酸誘導体系、または、アクリロニトリル誘導体系の紫外線吸収剤からなることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 熱安定剤が、リン系熱安定剤、フェノール系熱安定剤、または、ラクトン系熱安定剤からなることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 耐光剤が、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体、あるいは無水マレイン酸変性ポリオレフィンに対し、0.01〜5重量%の含有率で含むことを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 紫外線吸収剤が、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体、あるいは無水マレイン酸変性ポリオレフィンに対し、0.05〜5重量%の含有率で含むことを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 熱安定剤が、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体またはその変性ないし縮合体、あるいは無水マレイン酸変性ポリオレフィンに対し、0.05〜5重量%の含有率で含むことを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シート。
- 表面保護シート、充填材シート、太陽電池素子、充填材シートおよび裏面保護シートを順次に積層し、一体化してなる太陽電池モジュールであって、当該充填材シートが、請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール用充填材シートであることを特徴とする太陽電池モジュール。
- 表面保護シートが、ガラス板、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ(メタ)アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、または、ポリエステル系樹脂シートからなることを特徴とする請求項15に記載の太陽電池モジュール。
- 太陽電池素子が、結晶シリコン太陽電池素子、または、アモルファスシリコン太陽電池素子からなることを特徴とする請求項15または請求項16に記載の太陽電池モジュール。
- 裏面保護シートが、金属板ないし金属箔、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ(メタ)アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、または、ポリエステル系樹脂シートからなることを特徴とする請求項15から請求項17までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 表面保護シートと、充填材シートとが、予め、積層し、一体化していることを特徴とする請求項15から請求項18までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 裏面保護シートと、充填材シートとが、予め、積層し、一体化していることを特徴とする請求項15から請求項19までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記充填材シートのゲル分率が10%以下であることを特徴とする請求項15から請求項20までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール。
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