JP2014212318A - 太陽電池モジュール用封止材組成物、太陽電池モジュール用封止材シート、および、太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の封止材組成物は、ポリオレフィン系高分子と、架橋剤と、安定化剤とを含有する。
封止材組成物を構成する樹脂成分としては、透明性や柔軟性を考慮して、変性ポリエチレンやエチレン酢酸ビニル(EVA)共重合体が使用されることが一般的である。本発明の封止材組成物では、これらのうち、透明性に優れるEVA共重合体が使用される。特に、酢酸ビニルの含有量が15質量%〜40質量%であるものが好ましく、20質量%〜40質量%であるものがより好ましい。
本発明の封止材組成物では、架橋剤として有機過酸化物が用いられる。具体的には、2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、t−ブチル−ペルオキシイソプロピルベンゼン、1,1−ジ−(t−アミルペルオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート、t−アミル(2−エチルヘキシル)モノペルオキシカルボネート、t−ブチルペルオキシアセテート、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキサンおよびt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエートからなる群から選ばれる1種または2種が用いられる。
本発明の封止材組成物において、安定化剤は、電気絶縁性を高めるための添加成分であり、下記化学式(化1)によって表されるオリゴマーからなる。なお、下記化学式(化1)において、R1〜R5は、水素または炭素数が1〜8のアルキル基を、R6〜R8は、水素または炭素数が1〜3のアルキル基を、nは整数を表す。
本発明の封止材組成物は、上述した成分に加えて、必要に応じて種々の添加剤を添加することができる。たとえば、シート状に成型する際の架橋反応を促進するための架橋助剤や、太陽電池モジュールを形成する際の接着性を確保するための接着助剤を添加することができる。また、紫外線による劣化を防止するための紫外線(UV)吸収剤、外部の熱や光衝撃からの劣化を防止するための光安定化剤であるヒンダードアミン光安定化剤(HALS:HinderedAmineLightStabilizer)、酸化防止剤などを添加することもできる。
架橋助剤は、架橋率を向上させ、かつ、架橋速度の調節のための添加剤である。このような架橋剤としては、たとえば、トリアリルイソシアヌレート(Triallylisocyanurate)、トリメチロールプロパントリメタアクリレート(Trimethylolpropanetrimethacrylate)が挙げられる。
本発明の封止材組成物では、接着補助剤として、シランカップリング剤を添加してもよい。このようなシランカップリング剤としては、ビニル基、アクリロキシ基、メタアクリロキシ基などの不飽和基、アミノ基、エポキシ基などとともに、アルコキシ基などの加水分解可能な官能基を有する化合物などを挙げることができる。より具体的には、ビニルトリエトキシシロキサン、ビニルトリメトキシシロキサン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシランなどを挙げることができる。
UV吸収剤は、紫外線による劣化を防止するための添加剤である。このようなUV吸収剤は、特に制限されることはなく、公知のものを使用することができる。ただし、溶融状態のポリオレフィン系高分子に均一に混合可能であるもの、たとえば、ベンゾフェノン系UV吸収剤および/またはベンゾトリアゾール系UV吸収剤を使用することが好ましい。
光安定化剤は、外部の光衝撃からの劣化を防ぐための添加剤である。このような光安定化剤は、特に制限されることはなく、公知のものを使用することができる。ただし、溶融状態のポリオレフィン系高分子に均一に混合可能であるものを使用することが好ましい。
酸化防止剤は、酸化を防止するための添加成分である。このような酸化防止剤は、特に制限されることはなく、公知のものを使用することができる。ただし、溶融状態のポリオレフィン系高分子に均一に混合可能であるもの、たとえば、フェノール系酸化防止剤、フォスファイト系酸化防止剤などから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
本発明の封止材シートは、上述した本発明の封止材組成物をシート状に成型することで得ることができる。具体的には、本発明の封止材組成物を十分に混練した後、2軸押出機に投入し、Tダイ法またはカレンダ法によってシート状に成型することができる。
本発明の太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと同様の構造を有し、封止材シートして、上述した本発明の封止材シートが用いられていることを特徴とする。
酢酸ビニル(三星トータル石油化学社製)を28質量%含有し、溶融指数が15g/10分であるEVA共重合体100質量部に、架橋剤として、ターシャリ−ブチルフェロキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(ドンソンハイケム社製、Chemex EC)を0.5質量部と、上記化学式(化1)で表されるアルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマー(BASF社製、Uvinul5050H)を0.05質量部加えた。同時に、架橋助剤として、トリアリルイソシアヌレート(日本化成株式会社製、TAIC)を1.0質量部と、接着補助剤として、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシロキサン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を0.1質量部と、UV吸収剤として、2−ヒドロキシ−4−オクチロキシベンゾフェノン(住友化学株式会社製、Sumisorb130)を0.2質量部と、酸化防止剤として、ベンゼンプロパノイックアシド3、5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−オクタデシルエステル(BASF社製、Irganox1076)を0.2質量部加えた。これらの混合物を常温下で十分配合することにより、封止材組成物を作製した。
表面保護ガラス上に、上述のようにして得られた封止材シートを前面封止材シートおよび背面封止材シートとして積層し、さらにその上にバックシートを積層した。この積層体を、真空ラミネータを用いて、100℃〜180℃に加熱し4分間の脱気を行った。続いて、この積層体を、1分間加圧し、10分間維持した後、真空加熱および加圧することにより、モジュール化した。このモジュールから表面保護ガラスとバックシートを取り除き、直径10cmの円形状に加工した。
上述のようにして得られた封止材シートを用いて、44cell状のモジュールを作製した。はじめに、厚さ3.2mmの表面保護ガラス上に、本発明の封止材シートと、太陽電池セルと、多層封止材シートと、PET系バックシート(東レフィルム加工株式会社製、LTW−09ST−2)をこの順序で積層した。この際、太陽電池セルとして、多結晶シリコンの6インチ、2バスバータイプ、16.6%のセル効率を示すものを使用した。
安定化剤の含有量を0.1質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤の含有量を0.2質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表3に示す。
安定化剤の含有量を0.3質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
光安定化剤として、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(BASF社製、Tinuvin770)を0.1重量部さらに添加した以外は、実施例3と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
光安定化剤として、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートを0.2重量部さらに添加した以外は、実施例3と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤を添加しなかったこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤を添加しなかったこと以外は、実施例6と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、下記化学式(化2)で表されるものを使用し、その含有量を0.1質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、上記化学式(化2)で表されるものを使用し、その含有量を0.2質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、上記化学式(化2)で表されるものを使用し、その含有量を0.3質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、下記化学式(化3)で表されるものを使用し、その含有量を0.1質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、上記化学式(化3)で表されるものを使用し、その含有量を0.2質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
安定化剤として、アルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーに替えて、上記化学式(化3)で表されるものを使用し、その含有量を0.3質量%としたこと以外は、実施例5と同様にして、封止材組成物を得て、その評価を行った。この結果を表2に示す。
表1および表2より、安定化剤として、少量のアルファ−アルケン(C20−C24)無水マレイン酸−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンオリゴマーが添加された実施例1〜4の封止材シートは、体積抵抗が大幅に増加していることが確認される。また、この封止材シートを用いた太陽電池モジュールでは、初期出力維持率が優れたものとなっていることが確認される。
2 表面保護ガラス
3a 前面封止材シート
3b 背面封止材シート
4 太陽電池セル
5 バックシート
Claims (9)
- 前記安定化剤の含有量は、前記ポリオレフィン系高分子100質量部に対して、0.01質量部〜5質量部である、請求項1に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
- 前記架橋剤の含有量は、前記ポリオレフィン系高分子100質量部に対して、0.1質量部〜2質量部である、請求項1または2に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
- 架橋助剤、接着補助剤、UV吸収剤、光安定化剤および酸化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤をさらに含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材用組成物。
- 光安定化剤として、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートをさらに含有する、請求項1〜3に記載の太陽電池モジュール封止材用組成物。
- 前記ポリオレフィン系高分子100質量部に対して、0.1質量部〜2質量部の架橋助剤をさらに含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
- 前記エチレン酢酸ビニル共重合体は、酢酸ビニルの含有量が15質量%〜40質量%であり、溶融指数が1g/10分〜50g/10分である、請求項1に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物からなり、厚さが0.2mm〜0.9mmである、太陽電池モジュール用封止材シート。
- 太陽電池セルの封止材として、請求項8に記載の太陽電池モジュール封止材シートが用いられている、太陽電池モジュール。
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