JP2013062341A - Sealing material sheet and solar cell module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール等の製造工程で光電変換セルを封止するために使用される封止材シート及び当該封止材シートを用いた太陽電池モジュールに関する。
The present invention relates to a sealing material sheet used for sealing a photoelectric conversion cell in a manufacturing process of a solar battery module and the like, and a solar battery module using the sealing material sheet.
太陽光を利用するクリーンな発電技術として、太陽電池が近年注目を集めている。太陽電池には、結晶シリコン、非晶シリコン、化合物半導体、有機色素等、多様な方式が存在する。中でも、結晶シリコン系太陽電池は耐候性、耐久性に優れ、比較的高い光電変換効率を有しているため、最も普及が進んでいる。 In recent years, solar cells have attracted attention as a clean power generation technology that uses sunlight. There are various types of solar cells, such as crystalline silicon, amorphous silicon, compound semiconductors, and organic dyes. Among these, crystalline silicon solar cells are most popular because they are excellent in weather resistance and durability and have a relatively high photoelectric conversion efficiency.
一般的な結晶シリコン太陽電池モジュールは、前面ガラス、光電変換セル、封止材、バックシートからなり、前面ガラスとバックシートの間に配置される光電変換セルが封止材で完全に封止された構造となっている。 A typical crystalline silicon solar cell module consists of a front glass, a photoelectric conversion cell, a sealing material, and a back sheet, and the photoelectric conversion cell disposed between the front glass and the back sheet is completely sealed with the sealing material. It has a structure.
このような太陽電池を構成する材料には、長期使用に耐え得る高い耐候性が求められており、各社とも２０年を超えて使用可能な高耐久製品の開発に注力している。 The materials constituting such solar cells are required to have high weather resistance that can withstand long-term use, and each company is focusing on developing highly durable products that can be used for more than 20 years.
しかしながら、耐久性を向上させたとしても故障や寿命を完全に無くすことはできず、いずれ廃棄する時期がやってくる。耐久性を高めるために強固な構造を有する太陽電池モジュールを廃棄するのは、容易ではない。 However, even if the durability is improved, the failure and the life cannot be completely eliminated, and the time for disposal will come soon. It is not easy to discard a solar cell module having a strong structure in order to enhance durability.
特にバックシートは、廃棄が難しいフッ素系材料が用いられることも多く、廃棄の際にはモジュールから分離する必要があり、易廃棄性・リサイクル性が求められている。 In particular, a fluorine-based material that is difficult to dispose is often used for the backsheet, and it is necessary to separate it from the module at the time of disposition, so that easy disposability and recyclability are required.
太陽電池のリサイクルに関する検討としては、特許文献１にあげるように、表面部材と太陽電池セル、裏面部材と太陽電池セルの間それぞれに介在させたフィルムシートと、フィルムシートの表面部材側、裏面部材側にそれぞれ充填する第１の封止材に対し、それとは相違した、熱処理により分離分解が可能な第２の封止材で太陽電池セル表裏とフィルムシートの間に挟み込む構成の太陽電池パネルが提案されている。しかし、この方法では、結局、加熱して高温状態を保ちながら解体する必要があり、又、複数層積層している為、界面が増え、コストが高くなってしまう。また、封止材が最後まで太陽電池セルを覆ったままで、完全に分解し材料別に分解することは、非常に難しい問題があった。
As a study on recycling of solar cells, as disclosed in
従来技術に示されるような構成では、完全に分解し材料別に分解することは、非常に難しい問題が発生する。又、封止材に完全な非接着性材料を用いた場合には、光電変換セルとセパレーターの間に空気層が形成され、発電効率やセルの保持安定性に不安が残り、長期間の使用に満足できない問題もある。さらに、従来に比べ層構成が増えるため製造工程の負荷が増すなどの問題がある。このような、耐久性の維持、コストアップの防止、リサイクル性アップなどの課題を同時に解決した封止材シート及び太陽電池モジュールを提供することが本発明の課題である。 In the configuration as shown in the prior art, it is very difficult to completely decompose and disassemble by material. In addition, when a completely non-adhesive material is used for the sealing material, an air layer is formed between the photoelectric conversion cell and the separator, and there remains concern about power generation efficiency and cell holding stability, so long-term use Some problems are not satisfactory. Furthermore, there is a problem that the load of the manufacturing process is increased because the layer configuration is increased as compared with the conventional case. It is an object of the present invention to provide a sealing material sheet and a solar cell module that simultaneously solve such problems as maintaining durability, preventing cost increase, and improving recyclability.
請求項１の発明に係る封止材シートは、太陽電池の光電変換セルを封止する樹脂製の封止材シートであって、該樹脂に高温時において熱分解性を有する発泡剤を少なくとも１種類含有し、太陽電池パネルを廃棄する際に高温加熱することで発泡し、裏面保護シートを容易に分離できることを特徴とする。
The encapsulant sheet according to the invention of
請求項２に係る封止材シートは、前記封止材シート発泡量が、３０ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とする。
The sealing material sheet according to
請求項３に係る封止材シートは、前記封止材シートの発泡開始温度が１８０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする。
The encapsulant sheet according to
請求項４に係る封止材シートは、前記発泡剤が主剤の樹脂に対して、１０〜３０重量％添加されることを特徴とする。
The encapsulant sheet according to
請求項５に係る太陽電池モジュールは、請求項１から請求項４のいずれかに記載の封止材シートで、光電変換セルの裏側を覆うことを特徴とする。
A solar cell module according to
本発明によれば、封止材樹脂に、熱分解性を有する発泡剤を少なくとも1種類添加し、該封止樹脂の発泡量を３０ｍｌ／ｇ以上であるように調整することで、廃棄の際にバックシートを解体し易い太陽電池モジュールとなる封止材シートを提供することができる。 According to the present invention, at least one type of thermally decomposable foaming agent is added to the encapsulant resin, and the foaming amount of the encapsulating resin is adjusted to be 30 ml / g or more. In addition, it is possible to provide a sealing material sheet that is a solar cell module that easily disassembles the backsheet.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１に示すように、本発明に係る発泡性封止材シート３は、主材となる透明樹脂と熱分解性発泡剤からなる。
As shown in FIG. 1, the
本発明の実施の形態に係る発泡性封止材シート３の発泡量は、３０ｍｌ／ｇ以上とするが、６０ｍｌ／ｇ以上が好ましい。それは、発泡量が３０ｍｌ／ｇ未満では、太陽電池モジュールを解体する際の封止材・バックシート間の接着強度を十分に低下させることができないからである。
The foaming amount of the foamable sealing
本発明の実施の形態に係る発泡性封止材シート３の発泡開始温度は、１８０℃以上とする。発泡開始温度が１８０℃以下では、太陽電池モジュールの製造工程において、発泡してしまう可能性がある。しかし、２５０℃以上では、太陽電池セル自体が破損しすぎてしまう問題が発生し、リサイクルするのには、２５０℃以下で発泡させ、分解する発泡剤を使用する必要がある。
The foaming start temperature of the foamable sealing
前記熱分解性発泡剤は、主材となる透明樹脂に対して１０〜３０重量％添加する。なぜならば、１０重量％未満では、発泡量が少なく十分な易剥離性を付与することができず、
３０重量％以上では、初期の接着性が低下してしまうからである。
The thermally decomposable foaming agent is added in an amount of 10 to 30% by weight based on the transparent resin as the main material. This is because if the amount is less than 10% by weight, the foaming amount is small and sufficient peelability cannot be imparted.
This is because if it is 30% by weight or more, the initial adhesiveness is lowered.
熱分解性発泡剤としては、分解温度が１８０℃以上で主剤に分散する任意の材料を選択することができる。例えば、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ビス・テトラゾール・ジアンモニウム、５−フェニルテトラゾールが用いられる。 As the thermally decomposable foaming agent, any material that has a decomposition temperature of 180 ° C. or higher and is dispersed in the main agent can be selected. For example, sodium hydrogen carbonate, azodicarbonamide, hydrazodicarbonamide, N, N'-dinitrosopentamethylenetetramine, bistetrazole diammonium, 5-phenyltetrazole is used.
透明樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラート、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどの透明性の高い樹脂を用いることができる。その中でも特にエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラート、アイオノマー、ポリオレフィンが好ましい。 Transparent resins include ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyrate, ionomer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polyester, polycarbonate, polyolefin, etc. A highly transparent resin can be used. Of these, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyrate, ionomer, and polyolefin are particularly preferable.
透明樹脂には、密着性、耐候性、熱安定性、意匠性の観点から、架橋反応開始剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤を添加してもよい。 A crosslinking reaction initiator, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a colorant may be added to the transparent resin from the viewpoints of adhesion, weather resistance, thermal stability, and design.
架橋反応開始剤としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン等が挙げられる。
As crosslinking initiators, 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, n-
また、上記架橋反応開始剤の他に架橋反応を促進するための添加剤を添加してもよい。この架橋反応促進用添加剤としては、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート等が挙げられる。 Moreover, you may add the additive for promoting a crosslinking reaction other than the said crosslinking reaction initiator. Examples of the crosslinking reaction promoting additive include triallyl isocyanurate, diallyl phthalate, triallyl cyanurate, and the like.
密着性向上のために用いられるシランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリクロロプロピルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げられる。 The silane coupling agent used for improving adhesion is γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, trimethoxypropylsilane, trimethoxymethylsilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trichloropropylsilane, triethoxy. Phenylsilane etc. are mentioned.
耐光性向上のために用いられる紫外線吸収剤としては、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of ultraviolet absorbers used for improving light resistance include 2- (5-methyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) -5- Chlorobenzotriazole, 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5-[(hexyl) oxy] -phenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4- and n-octyloxybenzophenone.
上記紫外線吸収剤に加え、耐候性向上のために光安定剤を添加してもよい。光安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１−オクチロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）セバケート等が挙げられる。 In addition to the ultraviolet absorber, a light stabilizer may be added to improve weather resistance. Examples of the light stabilizer include bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis ( 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) sebacate and the like.
熱安定性を向上させるために用いられる酸化防止剤としては、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン等が挙げられる。 Antioxidants used to improve thermal stability include 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl- Tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -1,3,5-triazine and the like can be mentioned.
発泡性封止材シート３の製造方法の一例としては、主材料・添加剤を混合して加熱溶融させた樹脂を、直線状スリットを有するＴダイを用いて、押し出し法にて成膜し、封止材シート３の製造を行う。
As an example of the manufacturing method of the foamable
また、ブロッキング防止のため、該成膜工程の中で、過熱溶融した状態の樹脂シートを表面に凹凸パターンが施されているロール（金属またはゴム製）にかけることにより、樹脂シート片面もしくは両面に該ロールの凹凸パターンを転写させ、封止材シート３にエンボス加工を施しても良い。
Further, in order to prevent blocking, the resin sheet in the overheated and melted state is applied to a roll (made of metal or rubber) having a concavo-convex pattern on the surface to form one or both sides of the resin sheet. The uneven pattern of the roll may be transferred, and the
図２に示すように、本発明の実施に係る太陽電池モジュール６ａは、表面保護部材１、封止材層７、発泡性封止材層８、複数の光電変換セル４、裏面保護部材５からなる。
As shown in FIG. 2, the
表面保護材１の材料としては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ等が挙げられる。耐久性や耐候性、透明性の高い他の材料を用いても構わない。また、これら材料に耐久性や耐候性を付与するために、ハードコート層、ＵＶ吸収層、水蒸気バリア層等を積層しても構わない。
Examples of the material for the surface
光電変換セル４の材料としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、カルコバイライト系のＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、導電性ポリマーやフラーレンを組み合わせた有機薄膜、ＣｄＴｅ等が挙げられる。製造の簡便さとコストから、多結晶シリコンが特に好ましく用いられる。
Examples of the material of the
裏面保護部材５の材料としては、耐久性や耐候性の高い材料が必要で、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化テトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニルフロライド、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）など、及び、これらの積層体などが挙げられる。また、酸化珪素の蒸着層のような水蒸気や酸素バリア性を付与するバリア層を積層しても構わない。
As the material of the back
図１に示すように、太陽電池モジュール６ａの製造方法としては、表面保護部材１、封止材シート２、光電変換セル４、発泡性封止材シート３、裏面保護部材５を順次積層し、真空ラミネート法で密着させる方法を用いることができる。
As shown in FIG. 1, as a manufacturing method of the
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１の発泡剤封止材シート３では、ＥＶＡ樹脂として、酢酸ビニル含有量が３０重量％のものを用いた。ＥＶＡ樹脂１００質量部に対し、発泡剤としてアゾジカルボンアミド１２重量％、架橋剤としてｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネートを０．６質量部、シランカップリング剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを０．４質量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレートを０．６質量部、酸化防止剤としてトリス（２,４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト０．１質量部配合した樹脂材料を用いて、Tダイ法により樹脂シートを作製した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
Example 1
In the foaming agent sealing
（実施例２）〜（実施例３）、（比較例１）〜（比較例４）
発泡剤の種類、添加量が異なる以外は、実施例１と同様にして作製した。
実施例２では、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドだが、添加量を倍にした。
実施例３では、実施例１とは違う発泡剤炭化水素ナトリウムを使用し、添加量は実施例２と同じにした。
比較例１では、発泡剤を添加しなかった。
比較例２は、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドを使用したが、添加量を４重量パーセントと、少なくした。
比較例３は、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドを使用したが、添加量を４０重量パーセントと、非常に多く添加した。
比較例４は、実施例３と同じ発泡剤炭化水素ナトリウムを使用し、添加量を４０重量パーセントと、非常に多く添加した。
(Example 2) to (Example 3), (Comparative Example 1) to (Comparative Example 4)
It was produced in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of the foaming agent were different.
In Example 2, the same blowing agent azodicarbonamide as in Example 1, but the addition amount was doubled.
In Example 3, a foaming agent sodium sodium different from that in Example 1 was used, and the amount added was the same as in Example 2.
In Comparative Example 1, no foaming agent was added.
Comparative Example 2 used the same blowing agent azodicarbonamide as in Example 1, but the amount added was reduced to 4 weight percent.
Comparative Example 3 used the same blowing agent azodicarbonamide as in Example 1, but added in an extremely large amount of 40 weight percent.
In Comparative Example 4, the same foaming agent sodium hydrocarbon as in Example 3 was used, and the amount added was very large at 40 weight percent.
次に図１、図２、図３を用いて、太陽電池モジュール６ａ、６ｂの作製方法を説明する。図１に示すように表面保護部材１として厚さ３ｍｍの白板ガラスを、封止材シート２として比較例１の樹脂シートを、発泡性封止材シート３として実施例１〜３、比較例２〜４の樹脂シートを、光電変換セル４として多結晶シリコンセルを、裏面保護部材５としてフッ化ビニルポリマーを順次積層させた積層体を、上蓋側とラミネート室内でそれぞれ真空引き可能なラミネーター内に配置し、ラミネート室内の温度を１２０℃に維持しながら上蓋とラミネート室内の両方で９０秒間真空引きを行い、前期積層体内部を脱気しながら仮圧着した。（真空脱気・仮圧着）
上記仮圧着完了後、ラミネート室内の温度を１５０℃にし、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、該積層体を大気圧により１０分間熱圧着させた（本圧着）。
Next, a method for manufacturing the
After completion of the provisional pressure bonding, the temperature in the laminating chamber was set to 150 ° C., the vacuum state on the laminator upper lid side was released, and the laminate was subjected to thermocompression bonding at atmospheric pressure for 10 minutes (main pressure bonding).
以上の実施例・比較例について、封止材と裏面保護部材の発泡前後の密着強度についての評価を行った。発泡させるための温度条件は、２００℃５分で行った。 About the above Example and the comparative example, evaluation about the adhesive strength before and behind foaming of a sealing material and a back surface protection member was performed. The temperature condition for foaming was 200 ° C. for 5 minutes.
「密着強度評価」
実施例及び比較例の封止材層凝集破壊強度は、ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０）を用いて測定した。カッターナイフで剥離きっかけとして切込みを入れ、裏面保護部材を密着強度測定機のチャックに固定し、１８０°の剥離角度、剥離速度３００ｍｍ／分、測定サンプル幅１０ｍｍの条件で測定を行った。
"Adhesion strength evaluation"
The sealing material layer cohesive failure strengths of Examples and Comparative Examples were measured using TENSILON (RTC-1250) manufactured by ORIENTEC. Cutting was made as a trigger for peeling with a cutter knife, the back protective member was fixed to a chuck of an adhesion strength measuring machine, and measurement was performed under the conditions of a 180 ° peeling angle, a peeling speed of 300 mm / min, and a measurement sample width of 10 mm.
各評価結果を表１に示す。 Each evaluation result is shown in Table 1.
又、比較例２のように、発泡量が３０ｍｌ／ｇ未満の場合、加熱後の密着力が大きく、簡単に分解しにくいことが分る。その他、比較例３，４、によれば、添加量が３０Ｗｔ％を越えると、初期密着強度が減少し、長期使用に耐えないものになってしまう事が分る。
Further, as in Comparative Example 2, when the foaming amount is less than 30 ml / g, it can be seen that the adhesion after heating is large and it is difficult to decompose easily. In addition, according to Comparative Examples 3 and 4, when the addition amount exceeds 30 Wt%, the initial adhesion strength is reduced, and it can be understood that it cannot endure long-term use.
本発明の発泡性封止材シートを用いることで、廃棄時に裏面保護部材を解体し易い太陽電池モジュールを作製することができ、フッ素樹脂などの環境負荷が高い材料を分離回収が容易にできる。 By using the foamable sealing material sheet of the present invention, it is possible to produce a solar cell module that easily disassembles the back surface protection member at the time of disposal, and it is possible to easily separate and recover materials with high environmental loads such as fluororesin.
１・・・ 表面保護部材
２・・・ 封止材シート（非発泡性）
３・・・ 発泡性封止材シート
４・・・ 光電変換セル
５・・・ 裏面保護部材
６・・・ 太陽電池モジュール
７・・・ 封止材層（非発泡性）
８・・・ 発泡性封止材層
1 ... Surface protection member
2 ... Sealing material sheet (non-foaming)
3 ... Foamable encapsulant sheet
4 ... Photoelectric conversion cell
5 ... Back protection member
6 ...
8 ... Foamable sealing material layer
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|---|---|---|---|---|
| WO2015087912A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 株式会社ブリヂストン | Sealing film for solar cells and solar cell provided therewith |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2015087912A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 株式会社ブリヂストン | Sealing film for solar cells and solar cell provided therewith |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |