JP3880703B2

JP3880703B2 - Fluoropolymer encapsulant for solar cell module

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Publication number: JP3880703B2
Application number: JP24947097A
Authority: JP
Inventors: 憲司永井; 直揮石川
Original assignee: Dyneon LLC
Current assignee: Dyneon LLC
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH11106589A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の太陽電池セルを、直列、並列、直並列に接続して出力回路を形成し、その導出端子から得られた受光発電出力を、所望の負荷に供給するための太陽電池モジュールに係り、これを風雨、砂埃、温度変化等の周囲環境から保護するため、太陽電池セルやこれらを接続するインターコネクタ等の封止に供される封止材料、特に屋根や壁などの建材として一体に用いることのできる太陽電池モジュール用として好適なフッ素ポリマー封止材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在多用されている太陽電池モジュールとしては、以下の如き３種のものが知られている。第１のスーパーストレートタイプと称するものは、図６に示されている通り受光側透光支持基板ａにガラス板を用い、その下面には、エチレン−酢酸ビニル共重合体であるＥＶＡを透光充填封入材層ｂとして敷設し、これには複数枚の太陽電池セルｃが埋設されている。そして既知の如くこれらの太陽電池セルｃは、インターコネクタｄによって適宜接続されて出力回路が形成され、その図示されていない導出された出力端子から、受光発電出力が所用負荷へ供給されるようになっている。
【０００３】
さらに、上記透光充填封入材層ｂの下面には、前記ＥＶＡによる透光充填封入材層ｂに対して、その保護並びに水蒸気の透過を防ぐための裏面材ｅが配設されており、当該裏面材ｅとしては図示されていないが、アルミニウム箔に上下両面からＰＶＦ（テドラ−フィルム：デュポン社商標名）を貼着するとか、ＰＥＴをＰＶＦにより挟着したラミネートが用いられている。
【０００４】
そして、ガラス板やポリカーボネイト等の受光側透光支持基板ａと、透光充填封入材層ｂ、そして裏面材ｅとからなるモジュール本体Ａの外周辺部には、電気絶縁材ｆを介してアルミニウム枠ｇを被装嵌着するようにし、当該電気絶縁材ｆには、ブチルゴムなどが用いられている。このようにすることで、透光充填封入材層ｂの外周辺部からの防水、防湿を確保すると共に、裏面材ｅにおける前記アルミニウム箔から、アルミニウム枠ｇへの漏電を阻止するようにしており、さらに、当該アルミニウム枠ｇについては、アルマイト処理（防食処理）を施すなど各種の配慮が施されている。
【０００５】
次に第２のサブストレートタイプと称されるものにつき、図７によって説示すると、上記のスパーストレートタイプと相違するところは、ガラス板による受光側透光支持基板ａにかえて、透明樹脂によるフロントカバーａ１が配設されていることと、透光充填封入材層ｂの下面側に、裏面材ｅにかえてＦＲＰ等による電気絶縁層ｅ１を配し、上記フロントカバーａ１、透光充填封入材層ｂ、そして電気絶縁層ｅ１とからなるモジュール本体Ａ１の外周辺部から底辺部にわたり、下部支持基板ｆ１を配設するようにした構成である。
【０００６】
そして第３のガラス充填タイプといわれているものは、図８に示されているように、前記第１のスーパーストレイトタイプと比較して、そのモジュール本体Ａ２に関し、透光充填封入材層ｂの下面にも、上面と同じガラス板等による裏面側透光支持基板ｈの配設されている点が相違している。
【０００７】
上記従来の太陽電池モジュールによるときは、第１、第２、第３何れのタイプにあっても、すべて太陽電池セルｃを埋設してある透光充填封入材層ｂに、前記の如くエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が採択されている。ここで、上記の封止材料は架橋性ＥＶＡ（炭化水素系樹脂）であり、その性状から取り扱い易く、溶融時の流動性が高いと共に安価であるといった利点があるものの、吸湿性が高く、太陽光（紫外線）の照射により長期的には変色してしまう欠点があるだけでなく可燃性を有している。さらに、使用に際し加熱により架橋する必要があることから、温度１４０℃〜１５０℃で１５分〜６０分程度の加熱処理を施さねばならず、このため太陽電池モジュールの生産性を低下させることになる。
【０００８】
しかも上記ＥＶＡを透光充填封入材層ｂとして使用し、太陽電池モジュールが組み立てられてしまうと、再溶融できないので、当該太陽電池モジュールの部分的な補修とか、廃棄した際のリサイクル、すなわち材料回収ができないことになる。そして前記の如く吸湿性、すなわち吸水性や水蒸気の透過性を有していることから、透光充填封入材層ｂの下面側より水分や湿気が透過してくることを、他律的に阻止しなければならず、このためどうしても前記の如く第１のタイプにあっては裏面材ｅを配設して、太陽電池セルｃに対する防湿手段を完備させる必要がある。
【０００９】
そして、上記裏面材ｅには、前記のようにアルミニウム箔のＰＶＦによるサンドイッチ構成が用いられており、しかも、これは総厚が数１０〜１００μｍ程度に厚さで形成されていることから、運搬、保管および設置時等に際し損傷を負い易く、従って当該損傷箇所が水蒸気の進入経路となって、透光充填封入材層ｂ内の湿気が太陽電池モジュールの性能を低下させてしまう虞がある。
【００１０】
このため前記の如くモジュール本体Ａの外周辺部には、さらに、既述のように電気絶縁材ｆを介してアルマイト処理したアルミニウム枠ｇを被嵌するなどの保護手段が施されており、このようにしなければ太陽電池モジュールの長期にわたる信頼性の保持ができないことになる。また裏面材ｅのアルミニウム箔が損傷により露呈することで、水分や塩分により腐蝕されてしまうことにもなり、さらにアルミニウム枠ｇとの絶縁性確保を考慮して、配設される電気絶縁材ｆにつき、その製造工程での品質管理を厳重に行う必要があるばかりか、ＰＥＴ使用の裏面材ｅでは、アルミニウム箔使用の場合よりも、水蒸気の前記透過性が大となることについての配慮も必要となる。
【００１１】
さらに、太陽電池セルｃを埋設しているＥＶＡは前記の通り可燃性であり、しかも近年太陽電池モジュールは、住宅の屋根や壁に一体となるよう設置して、当該住宅用の電力源として使用されるようになって来ていること、また、各種建築物の屋根や外壁面に取着したり、その周辺に設置されることが多くなっていることから、火災などの際着火し易く、しかも太陽電池モジュール相互や他の可燃物に対する延焼等の耐火性につき、充分な対策が考慮されねばならない。
【００１２】
さらに重要なことは、前記のようにＥＶＡが長期間紫外線に曝されることで変色する性質を有し、この結果光透過率の低下が生じ、太陽電池セルとしての性能劣化を来すことになったり、さらに太陽電池モジュールが建築物の色彩等をも含むデザイン的な構成要素として用いられた際、変色により美感を損ねる欠陥を有することである。
【００１３】
そこで、上記ＥＶＡによる太陽電池モジュールの各種難点を改善する目的をもって、既に二元および三元共重合体としてのフッ素ポリマー封止材料なるものが提案（特開平７−３０２９２５）されている。上記の二元系フッ素ポリマーは、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）によるものであり、三元系フッ素ポリマーによるときは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）そしてビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）を用いるのであるが、その組成比がテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）１〜３０重量％、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）１５〜５０重量％そしてビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）５０〜８０重量％であって、このような組成比によるものは、非結晶（弾性）高分子に分類されるものである。従って、太陽電池モジュールの封止材料として採択した場合、それなりの利点は有しているものの、ゴム弾性領域の物質であるため、非晶質高分子で融点がなく溶融しないので、熱による流動性が低く、水や水蒸気等の物質透過性が高いと共に、耐水性、耐薬品性が低い等の難点を有している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き従来の封止材料が有する欠陥に鑑み、太陽電池モジュール用封止材料に対し要求されることになる以下に示す各種の特性を整理検討し、当該要求に可及的な満足度が得られる二元系ないしは三元系のフッ素ポリマーにつき研究を行った。すなわち、要求される特性の第１点は、封止材料としての一般特性を具備していることである。封止材料とは、機能を有する部品を密封して、外部環境から遮断することにより保護することを目的とするものであることから、防水・防湿性、耐薬品性、耐光性そして耐汚染性に優れていなければならない。
【００１５】
第２点は太陽電池モジュールの封止材料として、難燃性が極めて重要な特性として要求されて来ていることである。既に住宅、ビルディング等の建築物に付随する設備として、重要な電力源となる太陽電池モジュールは、屋根据え置型、屋根材一体型として屋根に用いられたり、さらに壁としての建材にも採択されている。そして、屋根や壁の建築材料と一体化することにより、これまでの太陽電池システムの架台や設置コストが、建設コストに含まれることとなって、従来に比し太陽光発電システム並びに太陽電池モジュールの低コスト化かも可能となることから、当該太陽電池モジュール自体に対して建築基準法が適用され、法的にも義務づけられることとなる。
【００１６】
さらに要求特性の第３点は、優れた光学特性を有していることである。この観点から先ず封止材料自体の光透過性であり、太陽光の有する広範囲な波長領域（主として可視光であり赤外線を含む）にあって、充分な光透過性を有することで、太陽電池モジュールの高い発電効率が実現されねばならない。ここで、太陽電池は、既知である分光感度特性（光の波長に対する感度（主として発生電流））からして、３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長域であり、ＥＶＡは４００ｎｍ以上の波長域でも、良好な光透過性を示すのに対し、ＴＨＶ（テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライドの三元素フッ素ポリマー）では４００ｎｍ以下の波長域でも良好な光透過性を示して、太陽電池の分光感度特性を示す波長全域をカバーすることになり、ＥＶＡよりも優位な特性を具有している。従って、ＴＨＶを封止材料として用いる方が望ましいこととなるが、この際、上記の波長全域にわたって可及的に、より高い透過率が保有されるようにすべきである。
【００１７】
次に、光学特性として重要な第４点は、着色および変色性の問題であり、当該封止材料が水や薬品により膨潤してしまい、この結果着色されたり、白色などに変色してしまわないことである。もちろん着色や変色が生ずれば、光の透過率が低下して太陽電池モジュールの発電効率が大幅に低下してしまうからである。そして、上記の特性が満足される封止材料は、優れた耐久性をもつことになるから、封止材料自体の薄肉化も可能となり、このことから、当該材料による光の吸収を抑制でき、この結果高い光透過性が得られることになる点で、重要な特性と言わねばならない。
【００１８】
第５点の要求特性として挙げねばならないことは、優れた加工性を有していることであり、すなわち、太陽電池モジュールの出力回路にあっては太陽電池セル相互がインタコネクタにより接続され、さらに出力端子も適所に接続されるが、当該接続はハンダ等による接合部でなされていることから、封止材料を充填するに際して、当該接合部が熱により溶断してしまわないことが要求されると共に、太陽電池セルが、充填加工時の同上熱により劣化しないことも必要である。ここで、上記のハンダは、太陽電池セルの表面と裏面に対し施され、主にＳｎ６０％−Ｐｂ４０％−Ａｇ２％が使用されており、その融点は約１８０℃で、その他に２６０℃程度から、それ以上の融点をもつものもあるが、太陽電池用ハンダとしての温度領域は１８０℃〜２８０℃程度である。
【００１９】
また、従来充分な難燃性を有している材料として知られているＰＦＡの融点が３３０℃であり、このため加工がしにくいことから、融点の上限が３００℃となるものを得るようにすることが、望まないと共に、当該融点の下限値としては、太陽電池設備が稼働して太陽光の照射を受けた際、加熱により８０℃程度まで昇温することから、１００℃程度が適当である。さらに、前記の如くＥＶＡにあっては加熱により架橋することが必要であり、このため１４０℃〜１５０℃で１５分〜６０分程度の処理を要することになり、太陽電池モジュールの製造に可成りの時間と費用をかけねばならないのが現況であり、従って架橋を要しない封止材料でなければならない。また、非架橋の封止材料であることにより、太陽電池モジュールの組立後にあっても再融解ができることから前記の如く、太陽電池モジュールの部分的補修が可能となり、さらには再融解により補修時や廃棄時での材料回収（リサイクル）も可能となることから、このことも必須の特性として把握しておかねばならない。
【００２０】
本発明は以上のような着想に基づくもので、太陽電池モジュールの透過充填封入材層を形成するための封止材料としてテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）からなり、融点を有するフッ素ポリマーとして特定するようにしたものである。かくして本発明のものは従来の当該封止材料に比し、列挙した前記の諸特性等に関して大幅な満足度を与え得るようにし、もって、これまでの太陽電池モジュールのように、前説の裏面材や電気絶縁材を全く用いなくとも防水性、電気絶縁性を確保でき、しかも長期の使用によっても、変色して受光発電出力が早期に低下してしまうことなく、薄層に封止材料を形成可能とし、かつ高光透過率により発電効率を向上し、さらに、電気的なハンダ接合点の溶断や太陽電池セルの加工熱による劣化を回避でき、太陽電池モジュールの補修やリサイクルについても、これを容易に行い得るようにするのが、その目的である。
【００２１】
さらに、本発明の太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料にあっては、上記したテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）の組成比について、夫々３６〜７２重量％、１０〜４０重量％、８〜４５重量％の三元系のフッ素ポリマーを得ることで、より確実に前記の効果を発揮し得るようにしている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料は所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち当該封止材料は、テトラフルオロエチレン３６〜７２重量％、ヘキサフルオロプロピレン１０〜４０重量％、ビニリデンフルオライド８〜４５重量％の組成比からなるフッ素ポリマーであること、および、当該フッ素ポリマーが融点を有する結晶性のものであること、および、当該フッ素ポリマーが光透過性と溶融流動性と防水性と防湿性と難燃性と耐候性とを有するものであること、および、受光発電を行うための太陽電池モジュールにおいて複数の太陽電池セルが接続される出力回路の封止に当該フッ素ポリマーが用いられるものであることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフッ素ポリマー封止材料につき、図１によって以下詳記すると、これは同図（Ａ）に例示しているように、太陽光など入射された光Ｌを、透光充填封入材層１中にあって埋設された複数枚の太陽電池セル２に照射し、これらの太陽電池セル２をインターコネクタ３により接続した出力回路にあって、図示されていないかが、当該出力回路の導出された出力端子から、受光発電出力を得るようにした太陽電池モジュールＳＭにあって、上記透光充填封入材層１の形成に用いられる封止材料に関する。
【００２４】
本発明に係る封止材料は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）と、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）を主成分とし、かつ融点を有しているフッ素ポリマーである。ここで、一般にフッ素ゴムと指称されるものは、図１（Ｂ）の図表で示されている通り、ポリビニリデンフロライド（ＰＶｄＦ）にヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）成分を導入することで、上記ＰＶｄＦの結晶性を壊して弾性体（ゴム）としたものであり、これは二成分系であることから二元系フッ素ゴムと呼ばれている。上記の二元系フッ素ゴムに対して、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）成分を加えたものが、前説の如く三元系フッ素ゴムであり、当該フッ素ゴムの基本特性は、上記した三成分の組成比によって異なってくるのである。
【００２５】
ここで図１（Ｂ）の負斜線表示領域Ｓ１が、上記二元系、三元系のフッ素ゴムと呼ばれるポリマーであり、前掲特開平７−３０２９２５につき付言した通りで、当該負斜線表示領域Ｓ１の領域以外ではゴム弾性を示さず、樹脂である。そして、同上Ｓ１の領域では同上前説の如くゴム弾性領域であるがため、非晶質高分子で融点がなく、流動性が悪く加工性に劣り、水等の物質透過性が高い等のことから、この種の用途に不適な封止材料となる。
【００２６】
ここで、図２は上記図１（Ｂ）に係る図表の略示図であり、ここでも開示されている負斜線表示領域Ｓ１の上位にあって、正斜線表示領域Ｓ２では、樹脂領域で固いため、太陽電池モジュール用封止材料としては、基本的特性において全く不適当となる。さらに、同上図２の右下位に示された縦線表示領域Ｓ３についても精査したが、ここでの三元系フッ素ポリマー封止材料としては、これまた樹脂領域で固いため本発明としての封止材料としての使用は不適であり、また横線表示領域Ｓ４における封止材料は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）成分が多いので樹脂が固いだけでなく、使用により白色に着色してくることから、これにより不透明状態となり、太陽光等の光透過性が著しく劣化してしまい、このため太陽電池モジュールの封止材料には不向きである。
【００２７】
そこで、種々検討を重ねながら前記の如くＴＦＥ、ＶｄＦの二元系フッ素ポリマーもしくは、ＴＦＥ、ＨＦＰ、ＶｄＦの三元系フッ素ポリマーにつき、その組成比を調整しながら各封止材料の特性試験を続行した。この結果、融点を有しているフッ素ポリマーであれば、前説の太陽電池モジュールＳＭ用封止材料として必要とされる各種の特性を具有していることが認められ、図１（Ｂ）の外枠である五角形太線表示領域Ｓが、後に詳記のように、二元素ないし三元系フッ素ポリマーの内容を示している。
【００２８】
さらに本発明にあっては、本発明の封止材料として望ましい二元素ないし三元系フッ素ポリマーにつき、組成比との関連につき究明したもので、これにより、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３６〜７２重量％、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）０〜５６重量％、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）８〜４５重量％に特定すべきことが確認された。すなわち、本発明による封止材料は、図１（Ｂ）と図２によって示された五角形太線表示領域Ｓとして示される内容に近似している。一般にフッ素系樹脂は、撥水そして撥油特性を有しており、これに起因して上記の組成物も、充分な防水・防湿性、耐光性、耐汚染性を有し、さらに水や薬品等に対する高い遮断性を有しているので、透光充填封入材層１の封止膜厚を小さくすることが可能となり、前説の如く当該封止材料により吸収される光を最小限に抑制できることとなって、高い光透過性を維持することが可能となる。
【００２９】
さらに、光の透過率につき、ＴＦＥ６０重量％、ＨＦＰ２０重量％、ＶｄＦ２０重量％の封止材料０．１ｍｍ薄膜を用いて、光波長０〜２５００ｎｍの範囲で測定したところ、図３の如く３００ｎｍ〜２５００ｎｍにわたり、略９０％を上回る測知結果を確認することができた。従って汎用樹脂に比し封止材料自体による光の吸収が少なく、広い波長範囲で高い光透過性が確保され、発電効率上の優位性を是認し得ることとなる。また本発明に係る組成物につき、その融点を１００℃〜３００℃程度とすれば、太陽電池セル２とインターコネクタ３、そしてインターコネクタ３と出力端子を夫々ハンダにより接続する場合、当該ハンダにつき、その融点を１８０℃〜２６０℃またはそれ以上のものから適宜選定することにより、本発明の封止材料によって透光充填封入材層１を形成する際、上記ハンダによる接合部を溶断する虞がなくなると共に、受光素子である太陽電池セル２を、当該封止材料の溶融による熱で劣化させることもなくなる。
【００３０】
そして、もちろん従来の封止材料のように、加熱による架橋がいられないので、太陽電池モジュールの製造工程上、その時間を短縮でき、特別な熱源の使用も不要となり、前記の通り太陽電池モジュールの再融解による部分補修や、廃棄に際してのリサイクルも可能となる。ここで図１（Ｂ）と図２による五角形太線表示領域Ｓによって説示すると、二元素フッ素ポリマーについては当該五角形の底辺Ｓ’がその内容を示しており、これはＨＦＰの組成比を固定し、図示の略三角形である一頂点ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）すなわちテフロン（商品名）に至るようにＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）成分を増大させ、図示の範囲に調整したものであるといえる。
【００３１】
そして、上記の領域にあってはテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を増加させているので、当該フッ素ポリマーの特性は、ＰＴＦＥ（テフロン：商品名）と同様に前記の如く耐薬品性を維持し、しかもフッ素ゴムでは得られない３０％前後の結晶性をもった低物質透過性の特性を帯有していることになり、しかもゴム弾性は維持されていて、丁度フッ素ゴムとフッ素樹脂との中間的な特性を有するフッ素ポリマーが得られるのである。
【００３２】
上記の本発明にあって、最も重要なこととは、ＴＦＥの組成比であり、ＴＦＥが３６重量％未満である場合と、７２重量％を超過した場合の特性と、当該本発明の組成比による特性とを比較すると下記の通りである。
【表１】

上記の比較表（１）から理解される通り、ＴＦＥが３６重量％未満であると×印で示されているように、水分等の透過性が高くなるだけでなく、融点がないため加工性が低下して×印となり、これに対して７２重量％を越えると水分透過性は低くなるが、柔軟性や透明性が消失し、融点も高くなることから、ハンダによる接合点や太陽電池セル２に対して、溶融や劣化の影響を与えて×印の如く不適なものとなってしまう。３６〜７２重量％であれば、融点は１００〜２５０℃で加工性がよく、柔軟性と透明性による透光状態も良好で接着性も高く、吸水、吸湿性も低いものが得られ、○印のように太陽電池モジュールに対する封止材料として適していることになる。
【００３３】
次にＶｄＦおよびＨＦＰの組成比は、ゴム的な弾性をもたせるための条件であり、従来例につき説示した如く、太陽電池モジュールＳＭの構成部材として、ガラス板等の硬い素材が用いられた際、太陽電池セル２として特に結晶系のものが使われていると、これを風荷重や熱膨張などに基づく外力から保護する必要が生じ、このために、ある程度の柔軟性が要求されるのであって、ＶｄＦを８〜４５重量％、ＨＦＰを０〜５６重量％としたのは、これを充足するためである。
【００３４】
ここで、上記した封止材料の特性だけでなく、太陽電池モジュール用としては極めて重要な難燃性をも含めて、本発明に係る一実施例と従来の封止材料であるＥＶＡ、そしてこれまた従来例として図１（Ｂ）の負斜線表示領域Ｓ１（ＦＫＭ）であるフッ素系ゴム材料の特性に係る比較表（２）を示すと、以下の通りである。ここで上掲一実施例は、図１（Ｂ）の五角形太線表示領域ＳにあってＥとして示されている封止材料であり、その組成比はＴＦＥ６０重量％、ＨＦＰ２０重量％そしてＶｄＦ２０重量％のフッ素系ポリマーサンプルを示している。
【表２】

評価基準：優＞良＞可
上記の比較表（２）にあって、難燃性についてはＵＬ９４燃焼性試験ＶＯ規格相当以上であることが認められ、ＥＶＡの可燃性に対し難燃性が確認され、防水・防湿性はＪＩＳＫ−７２０９の試験法で、ＥＶＡが０．１％であったのに対し、０．００８％の数値が検知され、またＦＫＭに比し優っていることが認められた。次に光学特性は封止材料自体の透明性、光透過率の点でＥＶＡより優位であり、加工性はＥＶＡだけでなく、ＦＫＭに比しても良好であることが確認され、耐光性はＥＶＡよりもよく、耐酸、耐アルカリ性や耐汚染性については、ＥＶＡとＦＫＭの何れよりも望ましい特性を有していた。
【００３５】
次に本発明に係るフッ素ポリマー封止材料に関し、各種の組成比をもつサンプルを作り、当該各サンプルの各種特性につき相対評価した結果を比較表（３）に示す。先ず、そのサンプル一覧表（表内のサンプル中、二元素および三元素フッ素ポリマーは、市販の商品名ＴＨＶフロロサーモプラスチック（ダイニオン社製）を用いたものである。）は次の通りである。
【表３】

ここでサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、前記した図１（Ｂ）における五角形太線表示領域Ｓにあって示された各組成比によるものであり、従って、Ｂは二元素フッ素ポリマーのサンプルであり、内枠である六角形太線表示領域Ｓ”に存するＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、三元素フッ素ポリマーのサンプルを示し、そしてＦとＧのサンプルは、図１（Ｂ）の三角形における底辺の二頂点に係るものである。上記Ａ〜Ｇの各サンプルについての前掲比較表（３）は以下の通りである。
【表４】

評価基準：優＞良＞可＞不可
【００３６】
上記の通り、ＦとＧは夫々テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）のみによるものであり、前者では光学特性、柔軟性、接着性そして溶融流動特性において不可であり、後者にしても柔軟性で不可であるのに対し、Ａでは光学特性、柔軟性、接着性そして溶融流動特性にあって良、Ｂにあっては接着性と溶融流動特性および太陽電池モジュールとしての使用時における耐熱性とが良の評価となった。これに対しＣのサンプルにあっては、光学特性と柔軟性が良の評価となったが、Ｄサンプルでは溶融流動特性および使用時の耐熱性が可、そしてＥでは光学特性が良で、夫々その他のすべての点で優の評価を下すことができた。
【００３７】
ここで、上記の二元素、三元系フッ素ポリマーの組成比に関し、もちろん既述のようにその融点の存否より封止材料を特定することができると共に、前記二元素または三元系の各フッ素ポリマーにつき、その組成比を限定して、これを特定することも可能であるが、さらに三元系フッ素ポリマーに関し、その組成比の範囲を、ＴＦＥ３６〜７２重量％、ＨＦＰ１０〜４０重量％、ＶｄＦは前同の８〜４５重量％とするのが、より望ましいことも確認できた。
【００３８】
以上の通り、透光充填封入材層１に、二元素、三元系フッ素ポリマーを封止材料として採択すれば、防水・防湿性、光学特性、加工性、耐候性、耐酸耐アルカリ性、耐汚染性、そして柔軟性、接着性、さらには難燃性、溶融流動性、耐熱性等の特性が、総合的に太陽電池モジュールの封止材料として大幅に改善され、望ましい結果が得られることとなった。
【００３９】
従って、本発明に係るフッ素ポリマー封止材料を、太陽電池モジュールＳＭに用いるようにすれば、図６に示された従来のスーパーストレートタイプのものにあっては、その構成を前掲図１（Ａ）の如く簡素化することが可能となる。すなわち、図１（Ａ）によるときは、図６の前記した裏面材ｅや電気絶縁材ｆなどを用いる必要がなく、簡単な緩衝材を介してアルミニューム枠４を、直接にガラス板による受光側透光支持基板５と透光充填封入材層１の外周辺部に被嵌すればよいこととなり、必要に応じ裏面材ｅの箇所には、なくともよいが、安価な樹脂シート６を配設する程度ですむことになる。
【００４０】
次に、本発明による封止材料を用いて前説の図７に示すサブストレートタイプである太陽電池モジュールＳＭを製造しようとするときは、図４に例示されているように、図７の合成樹脂によるフロントカバーａ１については、図４のフロントカバー７を設けても、また設けなくともよいことになり、図４のようにＦＲＰなどによる下部支持基板９は、図７のｆ１の如く設けて透光充填封入材層１を、しっかりと支持するのが望ましいが、図４に示されている透光充填封入材層下部に敷設した電気絶縁材８については、これを省略することができる。
【００４１】
さらに、従来例として図８により既述したガラス充填タイプの場合にしても、図５の如くアルミニウム枠４と、受光側透光支持基板５および裏面側透光支持基板１０の外周辺部との間に、同上図８の電気絶縁材ｆに対応する部材を介設する必要がないこととなる。
【００４２】
ここで、本発明に係る太陽電池モジュールＳＭを製作しようとするときは、もちろん太陽電池セル２として単結晶、多結晶である結晶系シリコンのものに限られるものでなく、ａ−Ｓｉ等の薄膜系のものやＧａＡｓそしてＣＩＳ等の化合物系のものを用いることもできる。そして製作手順としても、従来のＥＶＡを用いる場合と大差なく、スーパーストレートタイプの場合であれば、上部から順次受光側透光支持基板５としてのガラス板、肉厚０．４ｍｍの前記フッ素ポリマー、直列または並列等にインターコネクタ３により接続して出力回路における出力端子を導出した太陽電池セル２、そして肉厚０．４ｍｍの同上フッ素ポリマーを重積する。当該重積体を、既知の二重真空装置を用いることで、脱気しながら１００℃〜２５０℃に加熱し、一方の真空室を大気圧に戻して加圧することによって太陽電池モジュールを製造することになる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料は以上説明のようにして構成されるものである。したがって太陽電池セルが埋設される透光充填封入材層を本発明封止材料により形成するときは、ＥＶＡに比し遥かに吸水性や水蒸気透過性が低くなることから、従来のスーパストレートタイプである太陽電池モジュールのように、裏面材を用いたり、モジュール本体の周辺部等を電気絶縁材によって被覆するといった防水と絶縁処理が不要となり、従って、迅速にして安価に、しかも高い信頼性をもった太陽電池モジュールを提供することができる。さらにアルミニウム枠に対する防水処理も不要となり、上記の如く部品点数や製造工程が削減される結果、その製造に際し大幅に簡略化された手順によることが可能となる。
【００４４】
さらに、本発明では、上記のフッ素ポリマーが難燃性（ＵＬ９４規格Ｖ０）であるため、防火・耐火性を保有した太陽電池モジュールを提供でき、これにより家屋や建造物その他にわたり、その利用範囲を、信頼性をもって広げることが可能となる。そして、ＥＶＡに比し耐候性に優れ、紫外線による変色もＥＶＡに比し少ないため、長期間の使用によっても受光発電出力の大きな低下を来すことがない。また防汚性にも優れていることから、美感維持の点でも商品価値を高め得ることとなり、かつ、ＥＶＡと同等以上の光透過率を長く保つことができることからも、そのライフを長期化でき、接着性、低温加工性も高いので、太陽電池モジュールの製造工程も実質的に容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係るフッ素ポリマー封止材料を用いた太陽電池モジュールの一実施形態を示す縦断正面図で、（Ｂ）はその透光充填封入材層を形成するための二元または三元共重合体であるフッ素ポリマーの組成比を示した図表である。
【図２】図１の図表に係る略示図を示す。
【図３】本発明に係るフッ素ポリマー封止材料の光波長に対する光の透過率を示した図表である。
【図４】図１（Ａ）とは別種の太陽電池モジュールを示す縦断正面図である。
【図５】図４とは別種の太陽電池モジュールを示す縦断正面図である。
【図６】従来のスーパストレートタイプ太陽電池モジュールを示した縦断正面図である。
【図７】従来のサブストレートタイプ太陽電池モジュールを示す縦断正面図である。
【図８】従来のガラス充填タイプ太陽電池モジュールを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
２太陽電池セル
ＳＭ太陽電池モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a solar cell module for connecting a plurality of solar cells in series, parallel, and series-parallel to form an output circuit and supplying a light-receiving power generation output obtained from its output terminal to a desired load. In order to protect it from the surrounding environment such as wind and rain, dust, and temperature changes, it is used as a sealing material for sealing solar cells and interconnectors that connect them, especially as building materials such as roofs and walls. The present invention relates to a fluoropolymer sealing material suitable for a solar cell module that can be used integrally.
[0002]
[Prior art]
  The following three types of solar cell modules that are frequently used are known. As shown in FIG. 6, the first super straight type uses a glass plate for the light-receiving side translucent support substrate a, and its lower surface is translucently filled with EVA which is an ethylene-vinyl acetate copolymer. A plurality of solar cells c are embedded in the encapsulating material layer b. As is well known, these solar cells c are appropriately connected by an interconnector d to form an output circuit so that a light receiving power generation output is supplied to a required load from an output terminal (not shown). It has become.
[0003]
  Furthermore, on the lower surface of the translucent filling encapsulating material layer b, a back material e for protecting the translucent filling encapsulating material layer b by EVA and preventing water vapor transmission is disposed. Although not shown as the back material e, a laminate is used in which PVF (Tedra film: trade name of DuPont) is attached to an aluminum foil from above and below, or PET is sandwiched by PVF.
[0004]
  The outer peripheral portion of the module main body A composed of a light-receiving side translucent support substrate a such as a glass plate or polycarbonate, a translucent filling encapsulating material layer b, and a back surface material e is provided with aluminum via an electrical insulating material f. The frame g is fitted and fitted, and butyl rubber or the like is used for the electrical insulating material f. By doing in this way, while ensuring the waterproof and moisture proof from the outer periphery part of the translucent filling enclosure material layer b, it is trying to prevent the electric leakage from the said aluminum foil in the back surface material e to the aluminum frame g. Furthermore, various considerations are given to the aluminum frame g, such as alumite treatment (anticorrosion treatment).
[0005]
  Next, what is referred to as the second substrate type will be described with reference to FIG. 7. The difference from the above-mentioned super straight type is that the front cover a1 made of a transparent resin is used instead of the light-receiving side translucent support substrate a made of a glass plate. And an electrically insulating layer e1 made of FRP or the like instead of the back surface material e is disposed on the lower surface side of the translucent filling encapsulating material layer b, and the front cover a1 and the translucent filling encapsulating material layer b are arranged. The lower support substrate f1 is arranged from the outer peripheral part to the bottom part of the module main body A1 including the electrical insulating layer e1.
[0006]
  And what is said to be the third glass filling type is, as shown in FIG. 8, compared with the first super-straight type, the module main body A2 has a transparent filling encapsulant layer b. The lower surface is also different in that the rear surface side translucent support substrate h made of the same glass plate as the upper surface is disposed.
[0007]
  When the conventional solar cell module is used, the light-filling encapsulating material layer b in which all the solar cells c are embedded is used as described above in any of the first, second, and third types. Vinyl acetate copolymer (EVA) has been adopted. Here, the sealing material is a crosslinkable EVA (hydrocarbon resin), which is easy to handle due to its properties, has high fluidity at the time of melting and is inexpensive, but has high hygroscopicity, and is solar Not only does it have the disadvantage of being discolored in the long term by irradiation with light (ultraviolet rays), it is also flammable. Furthermore, since it is necessary to crosslink by heating at the time of use, it must be subjected to a heat treatment at a temperature of 140 ° C. to 150 ° C. for about 15 minutes to 60 minutes, thereby reducing the productivity of the solar cell module. .
[0008]
  Moreover, when the above-mentioned EVA is used as the translucent filling encapsulant layer b and the solar cell module is assembled, it cannot be remelted. Therefore, partial repair of the solar cell module or recycling when discarded, that is, material recovery Will not be able to. And as described above, since it has moisture absorption, that is, water absorption and water vapor permeability, it prevents the moisture and moisture from permeating from the lower surface side of the translucent filling encapsulant layer b. must, this because there just the first type as the by arranging the rear material e, it is necessary to complete the moisture means for solar cell c.
[0009]
  And as above-mentioned, the sandwich structure by the PVF of an aluminum foil is used for the said back surface material e, Moreover, since this is formed in thickness about several 10-100 micrometers in thickness, it is transported. During storage and installation, damage is likely to occur. Therefore, the damaged portion becomes an entrance path for water vapor, and moisture in the light-filling encapsulating material layer b may deteriorate the performance of the solar cell module.
[0010]
  Therefore, as described above, the outer peripheral portion of the module main body A is further provided with protective means such as fitting the aluminum frame g anodized through the electrical insulating material f as described above. Otherwise, the long-term reliability of the solar cell module cannot be maintained. In addition, the aluminum foil of the back surface material e is exposed due to damage, so that it is corroded by moisture and salt, and the electric insulation material f is arranged in consideration of securing insulation from the aluminum frame g. On the other hand, it is necessary not only to strictly control the quality in the manufacturing process, but also to consider that the water vapor permeability is larger in the back material e using PET than in the case of using aluminum foil. It becomes.
[0011]
  Further, the EVA in which the solar battery cell c is embedded is flammable as described above, and in recent years, the solar battery module is installed so as to be integrated with the roof or wall of the house and used as a power source for the house. Because it is becoming attached, and it is often installed on the roof and outer wall surface of various buildings, and it is installed around it, it is easy to ignite in the event of a fire, In addition, sufficient measures must be taken into account for fire resistance such as the spread of fire to solar cell modules and other combustible materials.
[0012]
  More importantly, as described above, EVA has the property of being discolored by being exposed to ultraviolet rays for a long period of time. As a result, the light transmittance is lowered and the performance as a solar battery cell is deteriorated. Furthermore, when the solar cell module is used as a design component including the color of a building, it has a defect that impairs aesthetics due to discoloration.
[0013]
  In view of this, for the purpose of improving the various difficulties of the solar cell module by EVA, a fluoropolymer sealing material as a binary and ternary copolymer has already been proposed (JP-A-7-302925). The above binary fluoropolymer is based on hexafluoropropylene (HFP) and vinylidene fluoride (VdF). When it is based on a ternary fluoropolymer, tetrafluoroethylene (TFE), Hexafluoropropylene (HFP), and vinylidene fluoride (VdF), but the composition ratio is tetrafluoroethylene (TFE1) to 30% by weight, hexafluoropropylene (HFP) 15 to 50% by weight, and vinylidene fluoride (VdF) 50 to 80% by weight. It is classified into. Therefore, when it is selected as a sealing material for solar cell modules, it has some advantages, but since it is a substance in the rubber elastic region, it is an amorphous polymer and has no melting point. However, it has the disadvantages that it has low permeability, high permeability to substances such as water and water vapor, and low water resistance and chemical resistance.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
  In view of the defects of the conventional sealing material as described above, the present invention organizes and examines the following various characteristics that are required for the sealing material for solar cell modules, and the request is made possible. Research was conducted on binary or ternary fluoropolymers that can achieve satisfactory satisfaction. That is, the first required characteristic is that it has general characteristics as a sealing material. Sealing materials are intended to protect functional parts by sealing them and sealing them from the outside environment, so they are waterproof / moisture-proof, chemical-resistant, light-proof and stain-proof. Must be excellent.
[0015]
  The second point is that flame retardancy has been required as an extremely important characteristic as a sealing material for solar cell modules. As a facility attached to buildings such as houses and buildings, solar cell modules, which are important power sources, are used for roofing as a roof-mounted type or a roofing material integrated type, and are also adopted as building materials for walls. Yes. And by integrating with the building materials of the roof and walls, the mounting and installation costs of the conventional solar cell system are included in the construction cost. Therefore, the Building Standard Law is applied to the solar cell module itself, and it is also legally required.
[0016]
  Furthermore, the third point of the required characteristics is that it has excellent optical characteristics. From this point of view, the solar cell module is a light-transmitting material of the sealing material itself, in a wide wavelength range of sunlight (mainly visible light and including infrared rays) and having a sufficient light-transmitting property. High power generation efficiency must be realized. Here, the solar cell has a known spectral sensitivity characteristic (sensitivity with respect to the wavelength of light (mainly generated current)), and has a wavelength range of 300 nm to 1200 nm. EVA is a good light even in a wavelength range of 400 nm or more. While THV (tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, three-element fluoropolymer) shows good light transmission even in the wavelength range of 400 nm or less, the spectral sensitivity characteristics of solar cells are shown. It covers the entire wavelength range shown, and has characteristics superior to EVA. Therefore, it is desirable to use THV as a sealing material, but at this time, it should be possible to maintain a higher transmittance as much as possible over the entire wavelength range.
[0017]
  Next, the fourth important point as an optical characteristic is a problem of coloring and discoloration, and the sealing material is swollen by water or chemicals, and as a result, it is not colored or discolored to white or the like. That is. Of course, if coloring or discoloration occurs, the light transmittance is reduced, and the power generation efficiency of the solar cell module is significantly reduced. And, since the sealing material that satisfies the above characteristics has excellent durability, it is possible to reduce the thickness of the sealing material itself, and from this, it is possible to suppress the absorption of light by the material, As a result, high light transmission is obtained, which is an important characteristic.
[0018]
  What must be mentioned as the required characteristic of the fifth point is that it has excellent workability, that is, in the output circuit of the solar cell module, the solar cells are connected to each other by an interconnector. The output terminal is also connected in place, but since the connection is made by a joint part such as solder, it is required that the joint part is not melted by heat when filling the sealing material. It is also necessary that the solar battery cell is not deteriorated by the same heat as in the filling process. Here, the above-mentioned solder is applied to the front and back surfaces of the solar battery cell, and Sn60% -Pb40% -Ag2% is mainly used. Its melting point is about 180 ° C. Some of them have a melting point higher than that, but the temperature range as solder for solar cells is about 180 ° C. to 280 ° C.
[0019]
  In addition, the melting point of PFA, which has been known as a material having sufficient flame retardancy, is 330 ° C., and therefore, it is difficult to process, so that the upper limit of the melting point is 300 ° C. It is not desirable, and the lower limit of the melting point is about 100 ° C. because the temperature rises to about 80 ° C. by heating when the solar cell facility is operated and irradiated with sunlight. is there. Furthermore, as described above, EVA needs to be crosslinked by heating. For this reason, treatment at 140 ° C. to 150 ° C. for about 15 minutes to 60 minutes is required, which is possible for manufacturing a solar cell module. The current situation is that it has to spend a lot of time and money, so it must be a sealing material that does not require crosslinking. In addition, since the non-crosslinked sealing material can be remelted even after the assembly of the solar cell module, as described above, the solar cell module can be partially repaired, and further, at the time of repair by remelting, Since material recovery (recycling) at the time of disposal is possible, this must also be understood as an essential characteristic.
[0020]
  The present invention is based on the above idea.With spidersAs a sealing material for forming a transparent filling encapsulant layer of a solar cell moduleTheTetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), vinylidene fluoride (VdF)Consist of, Specified as a fluoropolymer having a melting point. Thus, the present inventionThings areCompared to the conventional sealing material, the above listed characteristics can be greatly satisfied, so that the conventional back surface material and electrical insulating material are completely different from the conventional solar cell module. Even if it is not used, it is possible to ensure waterproofness and electrical insulation, and even with long-term use, it is possible to form a sealing material in a thin layer without discoloring and reducing the light receiving power output early, and high light transmission The power generation efficiency is improved by the rate, and furthermore, it is possible to avoid the fusing of the electrical solder joints and the deterioration due to the processing heat of the solar battery cells, and the solar battery module can be easily repaired and recycled. That is the purpose.
[0021]
  further,The present inventionIn the solar cell module fluoropolymer sealing material, the composition ratio of the above-mentioned tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and vinylidene fluoride (VdF) is 36 to 72% by weight,10-40% by weight,8-45% by weightTernaryObtaining a fluoropolymerso,The above-described effects can be exhibited more reliably.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  Fluoropolymer sealing material for solar cell module according to the present invention isIntendedTo achieve the purposeInIt is characterized by the following problem solving means.That is, the sealing material isA fluoropolymer comprising a composition ratio of tetrafluoroethylene 36 to 72% by weight, hexafluoropropylene 10 to 40% by weight, and vinylidene fluoride 8 to 45% by weight.And the fluorine The polymer is crystalline with a melting point, and the fluoropolymer has optical transparency, melt flowability, waterproofness, moisture resistance, flame retardancy, and weather resistance, andPerform light-receiving power generationforFor solar cell moduleLeaveMultiple solar cellsButConnectionBe doneFor sealing output circuitsThe fluoropolymer is usedIt is characterized by that.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The fluoropolymer encapsulating material according to the present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1. As illustrated in FIG. 1 (A), the incident light L such as sunlight is converted into a translucent filling encapsulating material layer. In the output circuit in which a plurality of solar cells 2 embedded in 1 are irradiated and these solar cells 2 are connected by an interconnector 3, whether the output circuit is not shown is derived. The present invention relates to a sealing material that is used for forming the translucent filling encapsulant layer 1 in the solar cell module SM in which the light receiving power generation output is obtained from the output terminal.
[0024]
  The present inventionInSuch a sealing material is a fluoropolymer mainly composed of tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and vinylidene fluoride (VdF) and having a melting point. Here, what is generally referred to as fluororubber is the introduction of a hexafluoropropylene (HFP) component into polyvinylidene fluoride (PVdF) as shown in the chart of FIG. This is an elastic body (rubber) that breaks the crystallinity of this, and is called a binary fluororubber because it is a two-component system. What added the tetrafluoroethylene (TFE) component to the above binary fluororubber is the ternary fluororubber as described above, and the basic characteristic of the fluororubber is the composition ratio of the above three components. It varies depending on the situation.
[0025]
  Here, the negative oblique line display region S1 in FIG. 1B is a polymer called the above-mentioned binary system or ternary system fluororubber, and as described above in JP-A-7-302925, the negative oblique line display region S1. Except for this region, it does not show rubber elasticity and is a resin. Since the region of S1 is a rubber elastic region as previously described, it is an amorphous polymer, has no melting point, poor fluidity, poor processability, and high permeability to substances such as water. It becomes a sealing material unsuitable for this kind of use.
[0026]
  Here, FIG. 2 is a schematic diagram of the chart according to FIG. 1 (B), which is higher than the negative oblique line display area S1 disclosed here, and the positive oblique line display area S2 is hard in the resin area. Therefore, the sealing material for the solar cell module is totally inappropriate in terms of basic characteristics. Further, the vertical line display region S3 shown in the lower right part of FIG. 2 was also examined. However, as the ternary fluoropolymer sealing material here, the resin region is hard, so that the sealing according to the present invention is performed. This is not suitable for use as a material, and the sealing material in the horizontal line display region S4 has a large amount of tetrafluoroethylene (TFE) component. It becomes an opaque state, and light transmittance such as sunlight is remarkably deteriorated. Therefore, it is not suitable for a sealing material for a solar cell module.
[0027]
  Therefore, as described above, while conducting various studies, we continued the property tests of each sealing material while adjusting the composition ratio of TFE, VdF binary fluoropolymers or TFE, HFP, VdF ternary fluoropolymers. did. As a result, it is recognized that the fluoropolymer having the melting point has various characteristics required as the sealing material for the solar cell module SM described above. As shown in detail later, the pentagonal thick line display area S, which is a frame,Binary or ternary fluoropolymerThe contents are shown.
[0028]
  furtherThe present inventionIn the present invention, the two-element or ternary fluoropolymer desirable as the sealing material of the present invention has been investigated in relation to the composition ratio, whereby 36 to 72% by weight of tetrafluoroethylene (TFE), hexa It was confirmed that it should be specified as 0 to 56% by weight of fluoropropylene (HFP) and 8 to 45% by weight of vinylidene fluoride (VdF). That is,The present inventionThe sealing material by is used as the pentagonal thick line display region S shown in FIG. 1 (B) and FIG.IndicatedApproximating the contentTheIn general, fluororesins have water and oil repellency, and as a result, the above composition also has sufficient waterproof / moisture resistance, light resistance, and stain resistance, and water and chemicals. Since the sealing film thickness of the translucent filling encapsulating material layer 1 can be reduced, light absorbed by the sealing material can be minimized as described above. Thus, it is possible to maintain high light transmittance.
[0029]
  Furthermore, 60% by weight of TFE per light transmittance,HFPUsing a 0.1 mm thin film with a sealing material of 20% by weight and 20% by weight of VdF, measurement was performed in the light wavelength range of 0 to 2500 nm. As shown in FIG. We were able to. Accordingly, light absorption by the sealing material itself is less than that of a general-purpose resin, and high light transmittance is ensured in a wide wavelength range, so that superiority in power generation efficiency can be recognized. Moreover, about the composition which concerns on this invention, if the melting | fusing point shall be about 100 to 300 degreeC, when connecting the photovoltaic cell 2 and the interconnector 3, and the interconnector 3 and an output terminal, respectively, about the said solder, By appropriately selecting the melting point from 180 ° C. to 260 ° C. or higher, there is no risk of fusing the solder joint when forming the translucent filling encapsulant layer 1 with the sealing material of the present invention. At the same time, the solar battery cell 2 that is a light receiving element is not deteriorated by heat due to melting of the sealing material.
[0030]
  And, of course, as conventional sealing materials cannot be crosslinked by heating, the time for manufacturing the solar cell module can be shortened, and the use of a special heat source is not necessary. Partial repair by remelting and recycling at disposal are also possible. heresoIllustrated by the pentagonal thick line display area S according to FIG. 1 (B) and FIG.Two elementsFluoropolymerAboutThe base S 'of the pentagonButShows its contents,this isOne-point PTFE (polytetrafluoroethylene), ie, Teflon, having a fixed composition ratio of HFP and having a substantially triangular shape shown in the figure(Product name)It can be said that the TFE (tetrafluoroethylene) component is increased so as to reach the range shown in FIG.
[0031]
  Since tetrafluoroethylene (TFE) is increased in the above region, the characteristics of the fluoropolymer are PTFE (Teflon).:Product nameIn the same way as above, the chemical resistance is maintained as described above, and the material has a low material permeability with a crystallinity of about 30% which cannot be obtained with fluororubber, and the rubber elasticity is A fluoropolymer that is maintained and has exactly the characteristics between fluororubber and fluororesin is obtained.
[0032]
  aboveThe present inventionThe most important thing is the composition ratio of TFE. The characteristics when the TFE is less than 36% by weight, the characteristics when the TFE exceeds 72% by weight, and the characteristics according to the composition ratio of the present invention. The comparison is as follows.
[Table 1]

  As understood from the above comparative table (1), when the TFE is less than 36% by weight, not only the permeability of moisture and the like is increased, but also the workability because there is no melting point. However, when it exceeds 72% by weight, the water permeability decreases, but the flexibility and transparency are lost and the melting point is increased. 2 is affected by melting and deterioration and becomes unsuitable as indicated by a cross. If it is 36 to 72% by weight, the melting point is 100 to 250 ° C., the processability is good, the translucency state due to flexibility and transparency is good, the adhesion is high, the water absorption and the hygroscopicity are low, As indicated by the symbol, it is suitable as a sealing material for the solar cell module.
[0033]
  Next, the composition ratio of VdF and HFP is a condition for giving rubber-like elasticity, and as explained for the conventional example, when a hard material such as a glass plate is used as a constituent member of the solar cell module SM, In particular, when a solar cell is used as a crystal cell, it is necessary to protect it from an external force based on wind load or thermal expansion. For this reason, a certain degree of flexibility is required. The reason why VdF is 8 to 45% by weight and HFP is 0 to 56% by weight is to satisfy this.
[0034]
  Here, not only the above-described characteristics of the sealing material but also the flame retardance which is extremely important for solar cell modules, one embodiment according to the present invention, EVA which is a conventional sealing material, and this Further, as a conventional example, a comparison table (2) relating to the characteristics of the fluorine-based rubber material which is the negative oblique line display region S1 (FKM) of FIG. 1B is shown as follows. Here, the above-described embodiment is a sealing material indicated as E in the pentagonal thick line display region S of FIG. 1B, and the composition ratio thereof is TFE 60 wt%, HFP 20 wt% and VdF 20 wt%. This shows a fluorine polymer sample.
[Table 2]

  Evaluation criteria: Excellent> Good> Yes
  In the above comparative table (2), it is recognized that the flame retardancy is equivalent to the UL94 flammability test VO standard or more, the flame retardance is confirmed against the flammability of EVA, and the waterproof and moisture proof properties are JISK In the test method of −7209, EVA was 0.1%, whereas a numerical value of 0.008% was detected, and it was recognized that it was superior to FKM. Next, the optical characteristics are superior to EVA in terms of transparency and light transmittance of the sealing material itself, and it is confirmed that the workability is good not only in EVA but also in comparison with FKM. Better than EVA, the acid, alkali resistance and stain resistance were more desirable than EVA and FKM.
[0035]
  Next, regarding the fluoropolymer encapsulating material according to the present invention, samples having various composition ratios were prepared, and the results of relative evaluation for various characteristics of each sample are shown in Comparative Table (3). First, the sample list (in the samples in the table, the two-element and three-element fluoropolymers are those using the commercially available product name THV fluorothermoplastic (manufactured by Dinion)) is as follows.
[Table 3]

Here, samples A, B, C, D, and E are according to the respective composition ratios shown in the pentagonal thick line display region S in FIG.IsA, C, D, and E in the hexagonal thick line display region S ″ which is a sample of a two-element fluoropolymer and is an inner frame are three-element fluoropolymerofSamples are shown, and the F and G samples relate to the two vertices of the base in the triangle of FIG. The above comparative table (3) for the samples A to G is as follows.
[Table 4]

  Evaluation criteria: excellent> good> acceptable> not possible
[0036]
  As described above, F and G are based only on tetrafluoroethylene (TFE) and vinylidene fluoride (VdF), respectively, and the former is impossible in terms of optical properties, flexibility, adhesiveness and melt flow properties. Is too flexible and impossibleAndIn A, the optical characteristics, flexibility, adhesion and melt flow characteristics were good, and in B, the adhesion, melt flow characteristics and heat resistance when used as a solar cell module were evaluated as good. On the other hand, the sample C was evaluated as having good optical properties and flexibility, while the sample D had good melt flow properties and heat resistance during use, and E had good optical properties. We were able to make an excellent evaluation in all other respects.
[0037]
  Here, of course, regarding the composition ratio of the above two elements, ternary fluoropolymers,As already mentionedThe sealing material can be specified from the presence or absence of the melting point,AboveIt is also possible to specify this by limiting the composition ratio of each binary or ternary fluoropolymer.But,Furthermore, regarding the ternary fluoropolymer, it was also confirmed that the composition ratio ranges from 36 to 72% by weight of TFE, 10 to 40% by weight of HFP, and 8 to 45% by weight of VdF are more desirable.
[0038]
  As described above, translucent filling encapsulant layer 1In addition,Adopting binary and ternary fluoropolymers as sealing materials, waterproof / moisture proof, optical properties, processability, weather resistance, acid / alkali resistance, stain resistance, flexibility, adhesion, and flame resistance Properties such as heat resistance, melt fluidity, and heat resistance have been greatly improved as a sealing material for solar cell modules, and desirable results have been obtained.
[0039]
  Therefore, if the fluoropolymer sealing material according to the present invention is used in the solar cell module SM, the structure of the conventional super straight type shown in FIG. 6 is shown in FIG. 1 (A). It becomes possible to simplify as follows. That is, according to FIG. 1 (A), it is not necessary to use the back surface material e and the electrical insulation material f shown in FIG. 6, and the aluminum frame 4 is directly received by the glass plate via a simple cushioning material. The side translucent support substrate 5 and the translucent filling encapsulant layer 1 need only be fitted on the outer periphery, and if necessary, an inexpensive resin sheet 6 is disposed on the back material e. It will be enough to install.
[0040]
  Next, when the solar cell module SM which is the substrate type shown in FIG. 7 using the sealing material according to the present invention is to be manufactured, the synthetic resin shown in FIG. 7 is used as illustrated in FIG. The front cover a1 may or may not be provided with the front cover 7 of FIG. 4, and the lower support substrate 9 made of FRP or the like as shown in FIG. 4 is provided as shown in f1 of FIG. Although it is desirable to firmly support the filling and encapsulating material layer 1, this can be omitted for the electrical insulating material 8 laid at the lower part of the translucent filling and encapsulating material layer shown in FIG. 4.
[0041]
  Further, even in the case of the glass-filled type already described with reference to FIG. 8 as a conventional example, the aluminum frame 4 and the outer peripheral portions of the light-receiving side translucent support substrate 5 and the back side translucent support substrate 10 as shown in FIG. In the meantime, there is no need to interpose a member corresponding to the electrical insulating material f in FIG.
[0042]
  Here, when the solar cell module SM according to the present invention is to be manufactured, the solar cell 2 is not limited to a single crystalline or polycrystalline crystalline silicon, but a thin film such as a-Si. It is also possible to use compounds of the type such as GaAs and CIS. The manufacturing procedure is not much different from the case of using conventional EVA. In the case of the super straight type, the glass plate as the light-receiving side translucent support substrate 5 from the top, the fluoropolymer having a thickness of 0.4 mm, and the series Alternatively, the solar cells 2 connected in parallel or the like by the interconnector 3 to derive the output terminal in the output circuit, and the same fluoropolymer having a thickness of 0.4 mm are stacked. The stack is heated to 100 ° C. to 250 ° C. while degassing by using a known double vacuum apparatus, and one of the vacuum chambers is returned to atmospheric pressure and pressurized to produce a solar cell module. It will be.
[0043]
【The invention's effect】
  The present inventionFluoropolymer sealing material for solar cell moduleThe configuration is as described above.ThereforeA translucent filling encapsulant layer in which solar cells are embeddedThe sealing material of the present inventionWhen using this method, the water absorption and water vapor permeability are much lower than those of EVA. Waterproofing and insulating treatment such as coating with an electrical insulating material are not required, and therefore a solar cell module can be provided quickly, inexpensively and with high reliability. Further, the waterproof treatment for the aluminum frame is not required, and the number of parts and the manufacturing process are reduced as described above. As a result, the procedure can be greatly simplified in the manufacturing process.
[0044]
  Furthermore, in the present invention, since the above-mentioned fluoropolymer is flame retardant (UL94 standard V0), it is possible to provide a solar cell module possessing fire resistance and fire resistance, thereby extending the range of use over houses, buildings and others. It becomes possible to spread with reliability. And since it is excellent in weather resistance compared with EVA and is less discolored by ultraviolet rays than EVA, it does not cause a significant decrease in the light receiving power generation output even after long-term use. In addition, because of its excellent antifouling property, the product value can be enhanced from the standpoint of maintaining aesthetics, and the light transmittance that is equal to or higher than EVA can be maintained for a long time. Moreover, since the adhesiveness and the low temperature workability are also high, the manufacturing process of the solar cell module becomes substantially easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal front view showing an embodiment of a solar cell module using a fluoropolymer encapsulating material according to the present invention, and FIG. 1B is a view for forming the light-transmitting encapsulating material layer. It is the chart which showed the composition ratio of the fluoropolymer which is a binary or ternary copolymer.
FIG. 2 shows a schematic diagram according to the chart of FIG.
FIG. 3 is a chart showing the light transmittance with respect to the light wavelength of the fluoropolymer sealing material according to the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional front view showing a solar cell module of a different type from FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional front view showing a solar cell module of a different type from FIG. 4;
FIG. 6 is a longitudinal front view showing a conventional super straight type solar cell module.
FIG. 7 is a longitudinal front view showing a conventional substrate type solar cell module.
FIG. 8 is a longitudinal sectional front view showing a conventional glass-filled type solar cell module.
[Explanation of symbols]
    2 Solar cells
  SM solar cell module

Claims

テトラフルオロエチレン３６〜７２重量％、ヘキサフルオロプロピレン１０〜４０重量％、ビニリデンフルオライド８〜４５重量％の組成比からなるフッ素ポリマーであること、および、当該フッ素ポリマーが融点を有する結晶性のものであること、および、当該フッ素ポリマーが光透過性と溶融流動性と防水性と防湿性と難燃性と耐候性とを有するものであること、および、受光発電を行うための太陽電池モジュールにおいて複数の太陽電池セルが接続される出力回路の封止に当該フッ素ポリマーが用いられるものであることを特徴とする太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料。Tetrafluoroethylene 36-72 wt%, hexafluoropropylene 10-40 wt%, vinylidene fluoride fluoropolymer der Rukoto consisting chloride 8 to 45% by weight of the composition ratio, and, of crystalline which the fluoropolymer has a melting point And a solar cell module for performing light-receiving power generation , and that the fluoropolymer has light permeability, melt flowability, waterproofness, moisture resistance, flame retardancy, and weather resistance. fluoropolymer sealing materials for a solar cell module, wherein the Oite plurality of solar cells in which the fluoropolymer is used for sealing the output circuit connected to.