TWI606088B - 太陽電池封裝材及太陽電池模組 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種太陽電池封裝材及太陽電池模組。
於地球環境問題、能量問題等不斷變深刻的現狀下,作為潔淨且不可能枯竭的電能生成機構,太陽電池受到關注。於將太陽電池於建築物的屋頂部分等室外使用的情形時,通常以太陽電池模組的形式使用。
上述太陽電池模組通常是藉由以下順序製造。首先,製造結晶型太陽電池元件(以下有時亦記作發電元件或單元(cell))或薄膜型太陽電池元件等,上述結晶型太陽電池元件是藉由多晶矽、單晶態矽等所形成,上述薄膜型太陽電池元件是將非晶矽或結晶矽等在玻璃等基板上形成數微米(μm)的非常薄的膜而獲得。繼而,為了獲得結晶型太陽電池模組,將太陽電池模組用保護片(表面側透明保護構件)/太陽電池封裝材/結晶型太陽電池元件/太陽電池封裝材/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)依序積層。
另一方面,為了獲得薄膜系太陽電池模組,將薄膜型太陽電
池元件/太陽電池封裝材/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)依序積層。
其後,藉由利用對該等進行真空抽吸、加熱壓接的積層(lamination)法等,來製造太陽電池模組。如此而製造的太陽電池模組具有耐候性(weatherability),亦適於建築物的屋頂部分等室外的使用。
作為太陽電池封裝材,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
(Ethylene-Vinyl Acetate,EVA)膜由於透明性、柔軟性及黏接性等優異,故被廣泛使用。例如於專利文獻1中揭示有一種封裝膜,其包含含有交聯劑及偏苯三甲酸酯的EVA組成物,且黏接性與製膜性兩者優異。然而,於使用EVA組成物作為太陽電池封裝材的構成材料的情形時,擔心EVA分解所產生的乙酸氣體等成分可能對太陽電池元件造成不良影響。
相對於此,聚烯烴系的材料、尤其是聚乙烯系材料由於
絕緣性優異,故提出將其用作太陽電池封裝材(例如參照專利文獻2)。
另外,亦提出有一種太陽電池封裝材用樹脂組成物,其使用在相對較短的時間內交聯而具有充分的黏接力、且剛性與交聯特性的平衡優異的乙烯-α-烯烴共聚物(例如參照專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-53298號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-210906號公報
[專利文獻3]國際公開第2011/162324號
根據本發明者等人的研究,明確得知現有的封裝材有時會產生污染積層(laminate)裝置的聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)片或烘箱的不良狀況。另外,明確得知專利文獻3中記載的包含乙烯-α-烯烴共聚物的太陽電池封裝材用樹脂組成物進一步於長期可靠性的方面有改善的餘地。
再者,作為製造太陽電池模組的方法,例如廣泛採用以下方法:利用一對保護材將夾持有太陽電池單元的一對封裝材夾住,進行加熱,將該些構件積層的方法。然而,該製造方法中,有時太陽電池單元的背側的封裝材被擠出而向太陽電池單元的表面側包繞。尤其於太陽電池單元的背側的封裝材著色的情形時,此種現象可能引起以下問題:背側的封裝材向太陽電池單元的表面側包繞,由此不僅對太陽電池模組的良率造成影響,而且將入射至太陽電池單元中的光遮蔽,結果妨礙太陽電池單元原本的發電性能的發揮,或誘發光遮蔽部分的局部發熱而過早地引起材料劣化及太陽電池單元的劣化。
因此,本發明的課題在於提供一種太陽電池封裝材,其可抑制太陽電池模組的製造時的太陽電池封裝材的滲出、包繞(著色的背面封裝材的情形)及製造裝置的污染,進而抑制太陽電池元件的破損,且長期可靠性亦優異。
本發明者等人為了達成上述課題而進行了努力研究,結果發現,藉由適當控制該太陽電池封裝材的複數黏度(complex viscosity),上述不良狀況得到抑制,從而完成了本發明。
即,根據本發明,提供以下所示的太陽電池封裝材及太陽電池模組。
[1]一種太陽電池封裝材,含有:乙烯-α-烯烴共聚物、及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物;並且藉由測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定進行測定,測定所得的上述太陽電池封裝材的複數黏度於100℃以上、小於135℃的範圍內具有複數黏度的最小值(η*1),且複數黏度的上述最小值(η*1)在6.0×103Pa.s~4.0×104Pa.s的範圍內,150℃下的上述太陽電池封裝材的複數黏度(η*2)在2.0×104Pa.s~1.0×105Pa.s的範圍內,且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
[2]如[1]所記載的太陽電池封裝材,其中藉由測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定進行測定,測定所得的150℃下的上述太陽電池封裝材的儲存彈性模量(G')在1.0×105Pa~7.0×105
Pa的範圍內。
[3]如[1]或[2]所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%(其中,來源於乙烯的結構單元與來源於α-烯烴的結構單元合計為100mol%);a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)為0.1g/10min~8.0g/10min;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
[4]如[1]至[3]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其為片狀。
[5]如[1]至[4]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中於進行長期可靠性試驗(將經切割成厚度0.5mm×長度75mm×寬度60mm的尺寸的片狀的該太陽電池封裝材於150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘,將藉此所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽中靜置2000小時)時,
於將上述長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數(yellow index)設定為YI1、
將上述長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為
YI2時,由(YI2-YI1)所定義的黃色指數的變化率小於2。
[6]一種太陽電池背面封裝材,含有乙烯-α-烯烴共聚物、著色劑及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物,且是用於非受光面側,並且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池背面封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池背面封裝材中的上述著色劑的含量為1重量份~30重量份,且藉由測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定進行測定,測定所得的該太陽電池背面封裝材的複數黏度的最小值(η*3)在4.0×103Pa.s~1.0×106Pa.s的範圍內。
[7]如[6]所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%(其中,來源於乙烯的結構單元與來源於α-烯烴的結構單元合計為100mol%);a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR為0.1g/10min~8.0g/10min;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884
g/cm3;a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。[8]如[6]或[7]所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑為選自由有機顏料、染料及無機填充劑所組成的組群中的至少一種。
[9]如[6]至[8]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑是含有無機填充劑而成,上述無機填充劑為選自由天然雲母、合成雲母、氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、碳酸鎂、高嶺土及矽藻土所組成的組群中的至少一種。
[10]如[9]所記載的太陽電池背面封裝材,其中該太陽電池背面封裝材中的酸性化合物的含量為8重量ppm以下。
[11]一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如上述[1]至[5]中任一項所記載的太陽電池封裝材交聯而形成,且將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間。
[12]一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;
太陽電池元件;以及封裝層,其將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間;並且上述封裝層是使如上述[6]至[10]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材、與太陽電池表面封裝材加熱壓接而形成。
[13]如[12]所記載的太陽電池模組,其中上述太陽電池背面封裝材的藉由測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定所測定的複數黏度的最小值(η*3),與於相同條件下測定的上述太陽電池表面封裝材的複數黏度的最小值(η*0)滿足以下關係,-2.0≦Log(η*3/η*0)≦3.0。
根據本發明,可提供一種太陽電池封裝材,其藉由適當地調整該太陽電池封裝材的複數黏度,可抑制太陽電池模組的製造時的太陽電池封裝材的滲出、包繞(著色的背面封裝材的情形)及製造裝置的污染,進而可抑制太陽電池元件的破損,且長期可靠性亦優異。
20‧‧‧太陽電池模組
22‧‧‧結晶矽系的太陽電池元件
22A‧‧‧受光面
22B‧‧‧背面
24‧‧‧表面側透明保護構件
26‧‧‧背面側保護構件
28‧‧‧封裝層
29‧‧‧互連線
32‧‧‧集電線
34A、34B‧‧‧凸片安裝用母線(匯流條)
36‧‧‧導電層(背面電極)
上述目的及其他目的、特徵及優點是藉由以下將述的較佳實施形態及隨附於其的以下圖式來進一步表明。
圖1為示意性地表示本發明的太陽電池模組的一實施形
態的剖面圖。
圖2(A)、圖2(B)為示意性地表示太陽電池元件的受光面與背面的一構成例的平面圖。
以下,對本發明的實施形態加以說明。本實施形態的太陽電池封裝材為可用作太陽電池模組的表面(受光面)用封裝材亦可用作背面(非受光面)用封裝材的太陽電池封裝材(I)、及專門用作背面用封裝材的著色的太陽電池封裝材(II)。太陽電池封裝材(I)與太陽電池封裝材(II)除了後者含有特定的著色劑以外,構成成分或封裝材的製造方法基本上相同。以下,對太陽電池封裝材(I)及太陽電池封裝材(II)加以說明。再者,於以下說明中,有時亦將太陽電池封裝材(II)稱為「太陽電池背面封裝材」。另外,表示數值範圍的記號「a~b」只要無特別說明,則表示a以上~b以下。
1.關於太陽電池封裝材(I)
本實施形態的太陽電池封裝材(I)含有作為必需成分的乙烯-α-烯烴共聚物、及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物。相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池封裝材(I)中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
本實施形態的太陽電池封裝材(I)於測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的
條件下測定固體黏彈性時,於100℃以上、小於135℃的範圍內具有複數黏度的最小值(η*1),且最小值(η*1)在6.0×103Pa.s~4.0×104Pa.s的範圍內。最小值(η*1)的下限值較佳為7.0×103Pa.s以上。最小值(η*1)的上限值較佳為3.0×104Pa.s以下。
本實施形態的太陽電池封裝材(I)於測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下測定固體黏彈性後,150℃下的該太陽電池封裝材(I)的複數黏度(η*2)在2.0×104Pa.s~1.0×105Pa.s的範圍內。複數黏度(η*2)的下限值較佳為4.0×104Pa.s以上,更佳為4.5×104Pa.s以上。
另外,本實施形態的太陽電池封裝材(I)較佳為進一步滿足以下要件。較佳為於測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下測定固體黏彈性後,150℃下的該太陽電池封裝材(I)的儲存彈性模量(G')在1.0×105Pa~7.0×105Pa的範圍內。儲存彈性模量(G')的下限值更佳為2.5×105Pa以上,進而佳為3.0×105Pa以上。
通常,為了防止太陽電池模組的端部的填充不足,對太陽電池封裝材進行積層加工或視需要進行利用烘箱的交聯,以使其自表面側透明保護構件(主要是玻璃)少許滲出。例如於在150℃下減壓3分鐘、加熱10分鐘左右的條件下進行積層加工的情形時,有時發生以下不良狀況:於交聯前熔融而滲出的太陽電池封裝材殘留於積層裝置上的PTFE片上,污染PTFE片。上述150℃下的儲存彈性模量(G')是指上述熔融時的太陽電池封裝材的彈
性模量,上述100℃以上、小於135℃的範圍內的複數黏度的最小值(η*1)及150℃下的複數黏度(η*2)是指上述熔融時的太陽電池封裝材的黏度。
再者,關於剪切模式下的固體黏彈性測定,可藉由以下方式來進行測定:製作厚度為0.5mm的壓製片(press sheet),使用里奧斯特瑞斯(ReoStress)(哈克(HAAKE)製造),自25℃(室溫)起至150℃為止一面施加1.0Hz的頻率,一面以10℃/min的升溫速度進行測定,其後於150℃下保持5分鐘。儲存彈性模量(G')可根據測定分佈圖(profile)來讀取。
藉由150℃下的複數黏度(η*2)為上述下限值以上,可減少於積層加工時自太陽電池模組滲出的樹脂量。另外,藉由複數黏度(η*2)為上述上限值以下,可減少於積層加工時自太陽電池模組滲出的樹脂量,進而積層加工時的太陽電池元件的破損得到抑制。
藉由150℃下的儲存彈性模量(G')為上述下限值以上,不會發生在積層加工時滲出的太陽電池封裝材殘留於積層裝置的PTFE片或烘箱上的情況,可抑制產生污染的不良狀況。另外,藉由儲存彈性模量(G')為上述上限值以下,可容易地與積層裝置的PTFE片剝離。進而,積層加工時的太陽電池元件的破損得到抑制。
另外,例如於在150℃下減壓3分鐘、加熱10分鐘左右的條件下進行積層加工的情形時,進行減壓後的加熱時成為大氣壓環
境。雖亦取決於模組構成或積層裝置,但成為大氣壓環境的溫度範圍為80℃~140℃左右,於該期間有時亦會產生以下不良狀況:因加熱而軟化的樹脂滲出的太陽電池封裝材污染積層裝置。藉由在100℃以上、小於135℃的範圍內具有複數黏度的最小值(η*1),且上述最小值(η*1)在6.0×103Pa.s~4.0×104Pa.s的範圍內,可減少於積層加工時自太陽電池模組滲出的樹脂量。另外,藉由100℃~150℃之間的複數黏度的最小值(η*1)為上述上限值以下,積層加工時的太陽電池元件的破損得到抑制。
本實施形態的太陽電池封裝材(I)中,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,含有0.1重量份~3重量份的一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物。對太陽電池封裝材進行加溫時複數黏度降低,但藉由含有此種有機過氧化物,而於100℃以上、小於135℃的範圍內引起有機過氧化物的分解及交聯,複數黏度轉而上升,故產生最小值(η*1)。
為了將100℃以上、小於135℃的範圍內的複數黏度的最小值(η*1)設定為上述範圍,例如若使用依據美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials,ASTM)D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR較佳為3.0g/10min以下、更佳為小於2.0g/10min的樹脂,則可將複數黏度的最小值(η*1)設定為6.0×103Pa.s以上。
為了將本實施形態的太陽電池封裝材(I)的150℃下的上述複數黏度(η*2)及上述儲存彈性模量(G')調整至上述範圍
內,例如重要的是高度控制(1)乙烯-α-烯烴共聚物的組成及分子量、(2)有機過氧化物等各種添加劑的組合及其調配比例等因素。
複數黏度及儲存彈性模量(G')通常隨著溫度上升而減小,若交聯反應開始則變為上升。基線(base line)的高低例如依存於共聚物的分子量及有機過氧化物的含量,交聯反應開始的溫度例如與有機過氧化物的分解溫度及有機過氧化物的含量有關。
例如若使用分子量更大的乙烯-α-烯烴共聚物,則複數黏度曲線及儲存彈性模量曲線整體向上方偏移,故可進一步提高150℃下的上述複數黏度(η*2)及上述儲存彈性模量(G')。另外,藉由使用半衰期溫度更小的有機過氧化物,交聯反應開始的溫度向更低溫側偏移,故可進一步提高150℃下的上述複數黏度(η*2)及上述儲存彈性模量(G')。
因此,藉由高度控制該些因素,可將本實施形態的太陽電池封裝材的150℃下的上述複數黏度(η*2)及上述儲存彈性模量(G')調整至上述範圍內。
以下,對構成本實施形態的太陽電池封裝材(I)的各成分加以詳細說明。
(乙烯-α-烯烴共聚物)
本實施形態的太陽電池封裝材(I)含有滿足以下所示的特定要件的乙烯-α-烯烴共聚物為較佳態樣之一。
本實施形態的太陽電池封裝材(I)中所用的乙烯-α-烯烴共聚物是藉由使乙烯與碳數3~20的α-烯烴進行共聚合而獲
得。α-烯烴通常可使用單獨一種碳數3~20的α-烯烴或組合使用兩種以上的碳數3~20的α-烯烴。其中,較佳者為碳數為10以下的α-烯烴,尤佳者為碳數為3~8的α-烯烴。此種α-烯烴的具體例可列舉: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(dodecene)等。其中,就獲取的容易程度的方面而言,較佳為丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯及1-辛烯。再者,乙烯-α-烯烴共聚物可為無規共聚物(random copolymer),亦可為嵌段共聚物(block copolymer),就柔軟性的觀點而言,較佳為無規共聚物。
本實施形態的乙烯-α-烯烴共聚物較佳為滿足以下的要
件a1)~要件a4)中的至少一個要件,尤佳為全部滿足以下的要件a1)~要件a4)。
以下,對要件a1)~要件a4)加以說明。
(要件a1)
乙烯-α-烯烴共聚物所含的來源於乙烯的結構單元的含有比例較佳為80mol%~90mol%。另外,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元(以下亦記作「α-烯烴單元」)的比例較佳為10mol%~20mol%,更佳為12mol%~20mol%,進而佳為12mol%~18mol%,尤佳為13mol%~18mol%(其中,來源於乙烯的結構單元與α-烯烴單元的合計量為100mol%)。若α-烯烴單元的含有比例為上述下限值以上,則結晶性適當,透明性良好。另外,柔軟性
亦適當,可於太陽電池模組的積層成形時抑制太陽電池元件的破損或薄膜電極的破碎等。
另一方面,若α-烯烴單元的含有比例為上述上限值以
下,則樹脂組成物的黏性小而可抑制片黏連(blocking),片的伸出性(extension)良好。另外,交聯變充分,耐熱性亦良好。
(要件a2)
依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的乙烯-α-烯烴共聚物的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)較佳為0.1g/10min~8.0g/10min。MFR的下限值更佳為0.2g/10min以上,進而佳為0.5g/10min以上。另外,上述MFR的上限值更佳為7.0g/10min以下,進而佳為5.0g/10min以下,進而更佳為3.0g/10min以下,尤佳為小於2.0g/10min。本實施形態中,較佳為使用MFR為0.1g/10min以上、小於2.0g/10min的乙烯-α-烯烴共聚物。
乙烯-α-烯烴共聚物的MFR可藉由調整後述聚合反應時的聚合溫度、聚合壓力以及聚合系內的乙烯及α-烯烴的單體濃度與氫濃度之莫耳比率等來調整。
若MFR為上述下限值以上,則含有乙烯-α-烯烴共聚物
的樹脂組成物的儲存彈性模量(G')、複數黏度適當,可抑制積層加工時的滲出量,容易與積層裝置的PTFE片剝離。進而,積層加工時的太陽電池元件的破損得到抑制。
另一方面,若MFR為上述上限值以下或小於上述上限
值,則含有乙烯-α-烯烴共聚物的樹脂組成物的彈性模量、複數黏度適當,可抑制積層加工時的滲出量,不會殘留於積層裝置的PTFE片或烘箱上而可抑制產生污染的不良狀況。
(要件a3)
依據ASTM D1505所測定的乙烯-α-烯烴共聚物的密度較佳為0.865g/cm3~0.884g/cm3,更佳為0.866g/cm3~0.883g/cm3,進而佳為0.866g/cm3~0.880g/cm3,尤佳為0.867g/cm3~0.880g/cm3。乙烯-α-烯烴共聚物的密度例如可藉由乙烯單元的含有比例與α-烯烴單元的含有比例的平衡來調整。即,若提高乙烯單元的含有比例,則結晶性變高,可獲得密度高的乙烯-α-烯烴共聚物。另一方面,若降低乙烯單元的含有比例,則結晶性變低,可獲得密度低的乙烯-α-烯烴共聚物。
若乙烯-α-烯烴共聚物的密度為上述上限值以下,則結晶性適當,透明性良好。另外,柔軟性亦適當,於太陽電池模組的積層成形時可抑制太陽電池元件的破損或薄膜電極的破碎等。
另一方面,若乙烯-α-烯烴共聚物的密度為上述下限值以上,則樹脂組成物的黏性小而可抑制片黏連,片的伸出性良好。另外,交聯變充分,耐熱性亦良好。
(要件a4)
依據ASTM D2240所測定的乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度較佳為60~85,更佳為62~83,進而佳為62~80,尤佳為65~80。乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度可藉由將乙烯-α-烯烴共聚物
的乙烯單元的含有比例或密度控制於上述數值範圍內來調整。即,乙烯單元的含有比例高、密度高的乙烯-α-烯烴共聚物,其蕭氏A硬度變高。另一方面,乙烯單元的含有比例低、密度低的乙烯-α-烯烴共聚物,其蕭氏A硬度變低。
若蕭氏A硬度為上述下限值以上,則乙烯含量變低(α-烯烴含量變高)。因此,樹脂組成物的黏性小而可抑制片黏連,片的伸出性良好。另外,交聯變充分,耐熱性亦良好。
另一方面,若蕭氏A硬度為上述上限值以下,則結晶性適當,透明性良好。另外,柔軟性亦適當,於太陽電池模組的積層成形時可抑制太陽電池元件的破損或薄膜電極的破碎等。
本實施形態的乙烯-α-烯烴共聚物較佳為除了上述要件a1)~要件a4)以外,亦同時滿足下述要件a5)。
(要件a5)
乙烯-α-烯烴共聚物的基於示差掃描熱量測定(Differential Scanning Calorimetry,DSC)的熔解峰值較佳為存在於30℃~90℃的範圍內,更佳為存在於33℃~90℃的範圍內,尤佳為存在於30℃~88℃的範圍內。若熔解峰值為上述上限值以下,則結晶性適當,透明性良好。另外,柔軟性亦適當,有於太陽電池模組的積層成形時可抑制太陽電池元件的破損或薄膜電極的破碎等的傾向。若熔解峰值為上述下限值以上,則樹脂組成物的黏性小而可抑制片黏連,片的伸出性良好。另外,交聯變充分,耐熱性亦良好。
(乙烯-α-烯烴共聚物的製造方法)
乙烯-α-烯烴共聚物可使用以下所示的各種茂金屬(metallocene)化合物作為觸媒來製造。茂金屬化合物例如可使用日本專利特開2006-077261號公報、日本專利特開2008-231265號公報、日本專利特開2005-314680號公報等中記載的茂金屬化合物。然而,亦可使用與該些專利文獻中記載的茂金屬化合物為不同結構的茂金屬化合物,亦可組合使用兩種以上的茂金屬化合物。
使用茂金屬化合物的聚合反應例如可列舉以下示出的態樣作為較佳例。
於烯烴聚合用觸媒的存在下,供給乙烯及選自α-烯烴等中的一種以上的單體,上述烯烴聚合用觸媒包含(I)茂金屬化合物以及(II)選自由(II-1)有機鋁氧化合物、(II-2)與上述茂金屬化合物(I)反應而形成離子對的化合物、及(II-3)有機鋁化合物所組成的組群中的至少一種化合物(亦稱為助觸媒)。
(II-1)有機鋁氧化合物、(II-2)與上述茂金屬化合物(I)反應而形成離子對的化合物及(II-3)有機鋁化合物例如可使用日本專利特開2006-077261號公報、日本專利特開2008-231265號公報及日本專利特開2005-314680號公報等中記載的茂金屬化合物。然而,亦可使用與該些專利文獻中記載的茂金屬化合物為不同結構的茂金屬化合物。該些化合物亦可分別、或預先接觸而投入至聚合環境中。進而,例如亦可承載於日本專利特開2005-314680號公報等中記載的微粒子狀無機氧化物載體上
而使用。
再者,較佳為實質上不使用上述(II-2)與上述茂金屬
化合物(I)反應而形成離子對的化合物來進行製造。其原因在於,(II-2)與茂金屬化合物(I)形成離子對的化合物若殘留於乙烯-α-烯烴共聚物中,則有引起電氣特性的下降的傾向。
另外,亦可利用使用先前公知的齊格勒-納塔
(Ziegler-Natta)觸媒及(II-3)有機鋁化合物的體系來製造乙烯-α-烯烴共聚物。於該情形時,藉由利用酸等對製造後的樹脂進行脫灰處理,減少樹脂中的金屬成分或離子含量,可獲得電氣特性優異的乙烯-α-烯烴共聚物。然而,由該方法所得的乙烯-α-烯烴共聚物中容易殘留酸或鹼,該些酸或鹼有引起電極的腐蝕的傾向。另外,為了實施脫灰處理,乙烯-α-烯烴共聚物的成本亦變高。
因此,乙烯-α-烯烴共聚物較佳為於包含茂金屬化合物(I)以及選自由(II-1)有機鋁氧化合物及(II-3)有機鋁化合物所組成的組群中的至少一種化合物的烯烴聚合用觸媒的存在下聚合、製造。
乙烯-α-烯烴共聚物的聚合可利用先前公知的氣相聚合法及漿料聚合法、溶液聚合法等液相聚合法的任一種來進行。較佳為藉由溶液聚合法等液相聚合法來進行。於使用如上所述的茂金屬化合物進行乙烯與碳數3~20的α-烯烴的共聚合來製造乙烯-α-烯烴共聚物的情形時,相對於反應容積1L,(I)茂金屬化合物通常是以成為10-9莫耳~10-1莫耳、較佳為10-8莫耳~10-2莫耳般
的量使用。
化合物(II-1)是以化合物(II-1)與化合物(I)中的
所有過渡金屬原子(M)之莫耳比[(II-1)/M]通常成為1~10000、較佳為10~5000般的量而使用。化合物(II-2)是以與化合物(I)中的所有過渡金屬(M)之莫耳比[(II-2)/M]通常成為0.5~50、較佳為1~20般的量而使用。化合物(II-3)是相對於聚合容積1L而以通常成為0毫莫耳~5毫莫耳、較佳為約0毫莫耳~2毫莫耳般的量而使用。
於溶液聚合法中,於如上所述的茂金屬化合物的存在下
進行乙烯與碳數3~20的α-烯烴的共聚合,藉此可高效地製造共單體含量高、組成分佈窄、分子量分佈窄的乙烯-α-烯烴共聚物。
此處,乙烯與碳數3~20的α-烯烴之添加莫耳比通常為乙烯:α-烯烴=10:90~99.9:0.1,較佳為乙烯:α-烯烴=30:70~99.9:0.1,更佳為乙烯:α-烯烴=50:50~99.9:0.1。
碳數3~20的α-烯烴可列舉直鏈狀或分支狀的α-烯烴,
例如丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。溶液聚合法中可使用的α-烯烴的例子中亦包括含極性基的烯烴。含極性基的烯烴例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、富馬酸、馬來酸酐等α,β-不飽和羧酸類,及該等的鈉鹽等金屬鹽類;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等α,β-不飽和羧酸酯類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯
類;丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等不飽和縮水甘油酯類等。另外,亦可使以下化合物於反應系中共存而進行高溫溶液聚合:芳香族乙烯系化合物(aromatic vinyl compound),例如苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰,對-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、羥基苯乙烯、對氯苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯類;3-苯基丙烯、4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯等。以上所述的α-烯烴中,可較佳地使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯及1-辛烯。另外,於溶液聚合法中,亦可併用碳數為3~20的環狀烯烴類,例如環戊烯、環庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
所謂「溶液聚合法」,是指於聚合物溶解於後述非活性
烴溶劑中的狀態下進行聚合的方法的總稱。溶液聚合法中的聚合溫度通常為0℃~200℃,較佳為20℃~190℃,更佳為40℃~180℃。溶液聚合法中,於聚合溫度低於0℃的情形時,其聚合活性極度降低,聚合熱的去除亦變困難,於生產性的方面而言不實用。另外,若聚合溫度超過200℃,則聚合活性極度降低,故於生產性的方面而言不實用。
聚合壓力通常為常壓~10MPa錶壓(gauge pressure),
較佳為常壓~8MPa錶壓的條件下。共聚合能以批次式、半連續式、連續式的任一種方法來進行。反應時間(於利用連續法來實施共聚合反應的情形時,是指平均滯留時間)亦因觸媒濃度、聚
合溫度等條件而不同,可適當選擇,通常為1分鐘~3小時,較佳為10分鐘~2.5小時。進而,亦可分為反應條件不同的兩個階段以上來進行聚合。所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子量亦可藉由使聚合系中的氫濃度或聚合溫度變化來調節。進而,亦可藉由所使用的化合物(II)的量來調節所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子量。
於添加氫的情形時,相對於所生成的乙烯-α-烯烴共聚物1kg,其量合適的是0.001NL~5,000NL左右。另外,存在於所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子末端的乙烯基及亞乙烯基(vinylidene)可藉由提高聚合溫度、儘力減少氫添加量來調整。
溶液聚合法中所用的溶劑通常為非活性烴溶劑,較佳為
常壓下的沸點為50℃~200℃的飽和烴。具體可列舉:戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、燈油等脂肪族烴;環戊烷、環己烷、甲基環戊烷等脂環族烴。再者,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類或二氯乙烷(ethylene chloride)、氯苯、二氯甲烷等鹵化烴亦包括在「非活性烴溶劑」的範疇內,其使用不受限制。
如上所述,於溶液聚合法中,不僅使用先前頻繁使用的
溶解於芳香族烴中的有機鋁氧化合物,而且可使用溶解於脂肪族烴或脂環族烴中的如改性甲基鋁氧烷(Modified Methylaluminoxane,MMAO)般的修飾甲基鋁氧烷。結果,可幾乎完全排除以下可能性:若採用脂肪族烴或脂環族烴作為溶液聚合用的溶劑,則芳香族烴混入至聚合系內或所生成的乙烯-α-烯烴共聚物中。即,溶液聚合法亦具有可減輕環境負荷、可使對人體
健康的影響最小化的特徵。再者,為了抑制物性值的偏差,藉由聚合反應所得的乙烯-α-烯烴共聚物及視需要而添加的其他成分較佳為利用任意方法來熔融,實施混練、造粒等。
(有機過氧化物)
本實施形態的太陽電池封裝材(I)含有有機過氧化物。有機過氧化物是用作矽烷偶合劑與乙烯-α-烯烴共聚物的接枝改質時的自由基起始劑,進而用作乙烯-α-烯烴共聚物的太陽電池模組的積層成形時的交聯反應時的自由基起始劑。藉由對乙烯-α-烯烴共聚物進行矽烷偶合劑的接枝改質,可獲得與表面側透明保護構件、背面側保護構件、單元、電極的黏接性良好的太陽電池模組。進而,藉由使乙烯-α-烯烴共聚物進行交聯,可獲得耐熱性、黏接性優異的太陽電池模組。
所使用的有機過氧化物具有對乙烯-α-烯烴共聚物進行
矽烷偶合劑的接枝改質、或使乙烯-α-烯烴共聚物進行交聯的能力,就太陽電池模組的積層成形時的交聯速度的平衡的方面而言,可使用有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃~170℃者。若有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為100℃以上,則於片成形時由樹脂組成物所得的太陽電池封裝片中不易產生凝膠。另外,可抑製因所產生的凝膠物而於片的表面產生凹凸的情況,故可防止外觀的劣化。另外,於施加電壓時,可防止片內部的龜裂的產生,故可防止絕緣擊穿電壓(breakdown voltage)的降低。進而,亦可防止透濕性的降低。另外,可抑制於片表面產生凹凸的
情況,故於太陽電池模組的積層加工時與表面側透明保護構件、單元、電極、背面側保護構件的密接性變良好,黏接性亦提高。
若有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為170℃以下,則可抑制太陽電池模組的積層成形時的交聯速度的降低,故可防止太陽電池模組的生產性的降低。另外,亦可防止太陽電池封裝材的耐熱性、黏接性的降低。進而,可適當地進行積層加工後或烘箱內的交聯,可抑制積層裝置或烘箱的污染。
有機過氧化物可使用公知者。一分鐘半衰期溫度在
100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物的較佳具體例可列舉:過氧化二月桂醯(dilauroyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯(1,1,3,3-tetramethyl butyl peroxy-2-ethyl hexanoate)、過氧化二苯甲醯(dibenzoyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸第三戊酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化異丁酸第三丁酯、第三丁基過氧化馬來酸(terbutyl peroxy maleic acid)、1,1-二(第三戊基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三戊基過氧化)環己烷、過氧化異壬酸第三戊酯、過氧化正辛酸第三戊酯、1,1-二(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三丁基過氧化)環己烷、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化苯甲酸第三戊酯、過氧化乙酸第三丁酯、過氧化異壬酸第三丁酯、2,2-二(第三丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸第三丁酯等。較佳可列舉過氧化二月桂醯、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化乙酸第三丁酯、過氧化
異壬酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三丁酯。上述有機過氧化物可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。
相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池封
裝材(I)中的有機過氧化物的含量為0.1重量份~3.0重量份。該含量更佳為0.2重量份~3.0重量份,尤佳為0.2重量份~2.5重量份。
若有機過氧化物的含量為上述下限值以上,則可抑制太
陽電池封裝材的交聯程度或交聯速度等交聯特性的降低,使矽烷偶合劑向乙烯系共聚物的主鏈的接枝反應良好,獲得黏接性良好的太陽電池封裝材。進而,可使積層加工後或烘箱內的交聯適當地進行,可抑制積層裝置或烘箱的污染。
若有機過氧化物的含量為上述上限值以下,則於片成形時由樹脂組成物所得的太陽電池封裝片中不產生凝膠,片的表面並無凹凸,外觀良好。另外,由於並無凝膠,故即便施加電壓亦不會產生由片內部的凝膠物所引起的龜裂,故絕緣擊穿電阻良好。另外,透濕性亦良好。進而,由於片表面並無凹凸,故於太陽電池模組的積層加工時與表面側透明保護構件、單元、電極、背面側保護構件的黏接性亦良好。
(矽烷偶合劑)
本實施形態的太陽電池封裝材(I)較佳為更含有矽烷偶合劑。相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,本實施形態的太陽電
池封裝材(I)中的矽烷偶合劑的含量較佳為0.1重量份~5重量份,更佳為0.1重量份~4重量份,尤佳為0.1重量份~3重量份。
若矽烷偶合劑的含量為上述下限值以上,則黏接性提
高。另一方面,若矽烷偶合劑的含量為上述上限值以下,則可抑制用以使矽烷偶合劑於太陽電池模組的積層時對乙烯-α-烯烴共聚物進行接枝反應的有機過氧化物的添加量。因此,於片成形時由樹脂組成物所得的太陽電池封裝片中不產生凝膠,片的表面並無凹凸,外觀良好。另外,由於並無凝膠,故即便施加電壓亦不會產生由片內部的凝膠物所引起的龜裂,故絕緣擊穿電阻良好。另外,透濕性亦良好。
另外,有時矽烷偶合劑自身亦發生縮合反應而以白色條
紋的形式存在於太陽電池封裝材中,產品外觀劣化,但若矽烷偶合劑為上述上限值以下,則可抑制白色條紋的產生。
矽烷偶合劑可使用先前公知者,並無特別限制。具體可
使用:乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二-三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺
基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。
較佳可列舉:黏接性良好的3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷。
(紫外線吸收劑、光穩定劑、耐熱穩定劑)
本實施形態的太陽電池封裝材(I)中,較佳為含有選自由紫外線吸收劑、光穩定劑及耐熱穩定劑所組成的組群中的至少一種添加劑。相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該些添加劑的調配量較佳為0.005重量份~5重量份。進而佳為含有選自上述三種中的至少兩種添加劑,尤佳為含有上述三種中的全部。若上述添加劑的調配量在上述範圍內,則可充分確保提高對高溫高濕的耐受性、對熱循環的耐受性、耐候穩定性及耐熱穩定性的效果,且可防止太陽電池封裝材的透明性或與玻璃、背部片、太陽電池元件、電極、鋁的黏接性的降低,故較佳。
紫外線吸收劑具體可使用:2-羥基-4-正辛氧基二苯甲
酮、2-羥基-4甲氧基二苯甲酮、2,2-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-
羥基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系;2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)苯并***、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并***等苯并***系;苯基柳酸酯、對辛基苯基柳酸酯等柳酸酯系者。
光穩定劑可使用:癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate)、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}](poly[{6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl}{(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino}hexamethylene{(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino}])等受阻胺(hindered amine)系、受阻哌啶(hindered piperidine)系化合物等。
另外,亦可使用下述通式(1)的低分子量受阻胺系光穩定劑。
上述通式(1)中,R1,R2表示氫、烷基等。R1與R2相同或不同均可。R1與R2較佳為氫或甲基。R3表示氫、烷基、烯基等。R3較佳為氫或甲基。
上述通式(1)所表示的受阻胺系光穩定劑具體可列舉:4-丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1-乙基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯氧基-1-丁基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丁烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丁烯醯氧基-1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
另外,亦可使用下述式(2)~式(11)所表示的高分子量受阻胺系光穩定劑。所謂高分子量受阻胺系光穩定劑,是指分子量為1000~5000的受阻胺系光穩定劑。
[化3]
[化6]
[化10]
耐熱穩定劑具體可列舉:亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯(tris(2,4-di-tert-butyl phenyl)phosphite)、雙[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亞磷酸、雙膦酸四(2,4-二-第三丁基苯基)[1,1-聯苯]-4,4'-二基酯(tetrakis(2,4-di-tert-butyl phenyl)[1,1-biphenyl]-4,4'-diyl bisphosphonite)、雙(2,4-二-第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯等亞磷酸酯系耐熱穩定劑;3-羥基-5,7-二-第三丁基-呋喃-2-酮(3-hydroxy-5,7-di-tert-butyl-furan-2-on)與鄰二甲苯的反應產物等內酯系耐熱穩定劑;3,3',3",5,5',5"-六-第三丁基-a,a',a"-(亞甲基
-2,4,6-三基)三-對甲酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)苄基苯、季戊四醇四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、硫代二亞乙基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](thiodiethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy phenyl)propionate])等受阻酚系耐熱穩定劑;硫系耐熱穩定劑;胺系耐熱穩定劑等。另外,該等可使用單獨一種或組合使用兩種以上。其中,較佳為亞磷酸酯系耐熱穩定劑及受阻酚系耐熱穩定劑。
(其他添加劑)
構成太陽電池封裝材(I)的樹脂組成物中,可於不損及本發明的目的之範圍內,適當含有以上詳述的各成分以外的各種成分。例如可列舉乙烯-α-烯烴共聚物以外的各種聚烯烴、苯乙烯系或乙烯系嵌段共聚物、丙烯系聚合物等。相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,可含有0.0001重量份~50重量份、較佳為0.001重量份~40重量份的該些成分。另外,可適當含有聚烯烴以外的各種樹脂及/或選自各種橡膠、塑化劑、抗靜電劑、抗菌劑、防黴劑、阻燃劑、交聯助劑及分散劑中的一種以上的添加劑。構成太陽電池封裝材(I)的樹脂組成物亦可含有著色劑,關於該情形時的著色劑的添加量,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份而通常小於1重量份,較佳為0.5重量份以下,更佳為不含著色劑。
尤其於含有交聯助劑的情形時,若交聯助劑的調配量相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份而為0.05重量份~5重量份,
則可具有適當的交聯結構,可提高耐熱性、機械物性、黏接性,故較佳。
交聯助劑可使用對烯烴系樹脂通常所使用的先前公知
者。此種交聯助劑為於分子內具有雙鍵的化合物。具體可列舉:丙烯酸第三丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸鯨蠟酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯等單丙烯酸酯;甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸鯨蠟酯、甲基丙烯酸硬脂酯、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單甲基丙烯酸酯;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;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥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、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;二乙烯基苯、二-異丙烯基苯等二乙烯基芳香族化合物;三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯等三聚氰酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙
基化合物;三烯丙基化合物;對醌二肟、對,對'-二苯甲醯基醌二肟等肟;苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺。該些交聯助劑中,更佳為二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、二乙烯基芳香族化合物、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥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、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯等三聚氰酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;對醌二肟、對,對'-二苯甲醯基醌二肟等肟;苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺。進而,該等中尤佳為異三聚氰酸三烯丙酯,積層後的太陽電池封裝材的發泡產生或交聯特性的平衡最優異。
本實施形態的太陽電池封裝材(I)的整體形狀較佳為
如後述般為片狀。另外,於進行長期可靠性試驗(將經切割成厚度0.5mm×長度75mm×寬度60mm的尺寸的片狀的該太陽電池封裝材(I)於150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘,將藉此所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽中靜置2000小時)時,於將長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數設定為YI1、將長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為YI2時,由(YI2-YI1)所定義的黃色指數的變化率較佳為小於2,更佳為1.5以下。
2.太陽電池封裝材(II)(太陽電池背面封裝材)
太陽電池封裝材(II)為專門用作背面用封裝材的著色的太陽電池背面封裝材。太陽電池封裝材(II)含有與構成太陽電池封裝材(I)的乙烯-α-烯烴共聚物相同的乙烯-α-烯烴共聚物、與構成太陽電池封裝材(I)的有機過氧化物相同的有機過氧化物、以及著色劑作為必需成分。作為太陽電池封裝材(II)的構成成分的有機過氧化物的調配量與太陽電池封裝材(I)的調配量相同。以下,對本實施形態的太陽電池封裝材(II)固有地顯示出的流變(rheology)特性、及太陽電池封裝材(II)作為必需成分而含有的著色劑加以說明。
本實施形態的太陽電池封裝材(II)、即太陽電池背面封
裝材於測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式下的固體黏彈性測定中,複數黏度(η*3)的最小黏度為4.0×103Pa.s以上,較佳為6.0×103Pa.s以上,進而佳為2.0×104Pa.s以上。
另外,本實施形態的太陽電池背面封裝材於測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式下的固體黏彈性測定中,複數黏度(η*3)的最小黏度為1.0×106Pa.s以下,較佳為5.0×105Pa.s以下。
通常,太陽電池背面封裝材隨著溫度的上升而複數黏度
減小。而且,複數黏度自某溫度開始急遽上升。該複數黏度的急遽上升例如是由以下情況所引起:太陽電池背面封裝材所含的有機過氧化物發生分解,由此太陽電池背面封裝材的交聯反應開
始。因此,所謂上述複數黏度的最小黏度,是複數黏度急遽上升之前的某溫度下的黏度,是指交聯反應開始時的複數黏度。
根據本發明者等人的研究明確得知,以低密度聚乙烯作
為主成分的現有的太陽電池背面封裝材由於為熱塑性,故例如會產生以下不良狀況:於積層加工時的140℃~170℃的溫度範圍內複數黏度低,於太陽電池模組製造中的積層加工時或烘箱內的交聯時,著色的太陽電池背面封裝材向太陽電池元件或配線等的表面包繞,太陽電池元件的轉換效率降低。另外明確得知,現有的含有有機過氧化物的熱交聯性的太陽電池封裝材亦由於交聯反應開始時的複數黏度低,故會產生以下不良狀況:於太陽電池模組製造中的積層加工時或烘箱內的交聯時,著色的太陽電池背面封裝材向太陽電池元件或配線等的表面包繞,太陽電池元件的轉換效率降低。
因此,本發明者為了消除太陽電池模組製造時所產生的上述不良狀況而進行了努力研究。結果發現,藉由將上述複數黏度(η*3)的最小黏度調整至特定的範圍內,可獲得能抑制太陽電池背面封裝材向太陽電池元件或配線等的表面的包繞的太陽電池背面封裝材,從而完成了本發明。
藉由複數黏度(η*3)的最小黏度為上述下限值以上,可
於製作太陽電池模組時,抑制著色的太陽電池背面封裝材向太陽電池元件或配線等的表面包繞的情況。
另外,藉由複數黏度(η*3)的最小黏度為上述上限值以下,
可提高太陽電池元件或配線周邊的嵌埋性。進而,可抑制太陽電池元件的破損或配線材料的變形等。
於本實施形態中,重要的是複數黏度(η*3)於測定溫度範圍25℃~180℃內具有最小值,於黏度一味地降低的情形時,有時即便MFR(190℃、2.16kg荷重)相同亦引起包繞。
因此,根據本發明,藉由將複數黏度(η*3)的最小黏度
設定為上述範圍內,可獲得於製作太陽電池模組時可抑制著色的太陽電池背面封裝材向太陽電池元件或配線等的表面包繞的太陽電池背面封裝材。
為了將本實施形態的太陽電池背面封裝材的複數黏度
(η*3)的最小黏度調整至上述範圍內,例如重要的是高度控制(1)乙烯-α-烯烴共聚物的組成及分子量、(2)有機過氧化物等各種添加劑的組合及其調配比例等因素。
複數黏度曲線通常隨著溫度的上升而減小,若交聯反應開始則變為上升。基線的高低依存於共聚物的分子量及有機過氧化物的含量,轉為上升的點、即賦予最小黏度的溫度與有機過氧化物的分解溫度及有機過氧化物的含量有關。
例如,若使用分子量更大的乙烯-α-烯烴共聚物,則複數黏度曲線整體向上方偏移,故可進一步提高複數黏度(η*3)的最小黏度。另外,藉由使用半衰期溫度更小的有機過氧化物,賦予最小黏度的溫度向更低溫側偏移,故可進一步提高複數黏度(η*3)的最小黏度。
因此,藉由高度控制該些因素,可將本實施形態的太陽電池背面封裝材的複數黏度(η*3)的最小黏度調整至上述範圍內。
(著色劑)
本實施形態的太陽電池背面封裝材、即太陽電池背面封裝材(II)含有相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份而為1重量份~30重量份的著色劑作為必需成分。藉由含有著色劑,可期待由光反射能力所得的太陽電池模組的轉換效率的提高、創意性的提高、熱傳導性的提高等。尤其若為白色的著色劑,則可期待由光反射能力所得的太陽電池模組的轉換效率的提高。
著色劑可使用先前公知者。本實施形態中,著色劑為選自有機顏料、染料、無機填充劑中的至少一種。本實施形態的著色劑較佳為使用含有無機填充劑而成的著色劑,更佳為使用無機填充劑的含量為20重量%以上的著色劑,進而佳為使用無機填充劑的含量為40重量%以上的著色劑,使用僅包含無機填充劑的著色劑的情況下,容易表現出本發明的效果,另外步驟可簡化,故最佳。
無機填充劑尤其可使用選自由天然雲母(mica)、合成雲母、氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、碳酸鎂、高嶺土、矽藻土所組成的組群中的至少一種。其中,較佳為氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、碳酸鎂,更佳為氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣,尤佳為氧化鈦。再者,只要相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份而含有1重量份~30重量份的上述著色劑,則亦任意地以與聚烯烴等公知樹脂的母料(master batch)的形態使用。母料中的著色
劑的含量更佳為20重量%以上,著色劑的含量進而佳為40重量%以上。
本發明者等人發現,於確保本發明的太陽電池模組的耐熱耐濕下的長期穩定性的方面而言,太陽電池背面封裝材中所含的酸性化合物的含量極為重要。即,太陽電池背面封裝材中所含的酸性化合物的含量較佳為8重量ppm以下。更佳的耐熱耐濕下的長期穩定性是藉由以下方式來確保:以太陽電池背面封裝材中的硫酸根(SO4 2-)含量成為8重量ppm以下、較佳為5重量ppm以下、更佳為3重量ppm以下的方式來選定無機填充劑的種類及無機填充劑量。
相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池背面封裝材中的著色劑的含量的上限為30重量份以下,較佳為20重量份以下,更佳為10重量份以下,再更佳為8重量份以下。另外,相對於乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,太陽電池背面封裝材中的著色劑的含量的下限為1重量份以上,較佳為2重量份以上。著色劑可直接與乙烯-α-烯烴共聚物摻合(blend),亦可預先製成高濃度的母料後摻合。
(有機過氧化物、矽烷偶合劑、其他添加劑)
如上所述,關於作為構成太陽電池封裝材(II)的必需成分的有機過氧化物的種類及調配量、作為任意構成成分的矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、耐熱穩定劑及其他添加劑的種類及調配量,與太陽電池封裝材(I)的說明中所述的種類及調配量
相同。
(太陽電池背面封裝材)
關於太陽電池背面封裝材的製造方法、背面封裝材的形狀、片表面的可實施的壓花加工,可將對太陽電池封裝材(I)所述的該些內容直接應用於太陽電池背面封裝材。
本實施形態的太陽電池背面封裝材較佳為於430nm~800nm的波長範圍內的全光線透射率為10%以下,更佳為8%以下。若全光線透射率為上述上限值以下,則可使入射至太陽電池背面封裝材為止的光反射而輔助太陽電池元件的能量轉換,進一步提高發電效率。
另外,本實施形態的太陽電池背面封裝材較佳為於430nm~800nm的波長範圍內的光線反射率為70%以上,更佳為80%以上。若光線反射率為上述下限值以上,則可使入射至太陽電池背面封裝材為止的光反射而補助太陽電池元件的能量轉換,進一步提高發電效率。
3.太陽電池封裝材(I)及太陽電池封裝材(II)及其製造方法
關於本實施形態的太陽電池封裝材,太陽電池封裝材(I)、太陽電池封裝材(II)(以下,於無需特別區分來加以說明的情形時,有時將兩者一併記載為「太陽電池封裝材」)共同地與玻璃、背部片、薄膜電極、鋁框、太陽電池元件等各種太陽電池構件的黏接性、耐熱性、砑光成形性及交聯特性的平衡優異,進而透明
性、柔軟性、耐候性、體積固有電阻、電氣絕緣性、透濕性、電極腐蝕性、製程穩定性優異。因此,可較佳地用作先前公知的太陽電池模組的太陽電池封裝材。關於本實施形態的太陽電池封裝材的製造方法,可藉由利用通常所用的方法、捏合機(kneader)、班伯里混練機(Banbury mixer)、擠出機、砑光成形機等進行熔融摻合來製造,其中較佳為利用砑光成形機的製造。
太陽電池封裝材(I)、太陽電池封裝材(II)的整體形狀為片狀的情況亦為較佳實施形態之一。另外,具有至少一層包含上述乙烯系樹脂組成物的片、且與其他層複合而成的太陽電池封裝材亦可較佳地使用。太陽電池封裝材的層的厚度通常為0.01mm~2mm,較佳為0.05mm~1.5mm,進而佳為0.1mm~1.2mm,尤佳為0.2mm~1mm,進一步更佳為0.3mm~0.9mm,最佳為0.3mm~0.8mm。若厚度為上述範圍內,則可抑制積層步驟中的玻璃、太陽電池元件、薄膜電極等的破損,且可藉由確保充分的光線透射率而獲得高的光發電量。進而,可實現低溫下的太陽電池模組的積層成形,故較佳。
太陽電池封裝材(I)、太陽電池封裝材(II)的片的成形方法並無特別限制,可採用公知的各種成形方法(澆鑄成形、擠出片成形、充氣成形(inflation molding)、射出成形、壓縮成形、砑光成形等)。尤其以下的成形方法為最佳的實施形態:可對熔融樹脂使用藉由以經加熱的金屬輥(砑光輥)進行軋壓而製作所需厚度的片或膜的砑光成形機,一面進行乙烯-α-烯烴共聚物與矽烷
偶合劑、有機過氧化物、紫外線吸收劑、光穩定劑、耐熱穩定劑及視需要而使用的其他添加劑的熔融混練,一面進行砑光成形,獲得片狀的太陽電池封裝材。砑光成形機可使用公知的各種砑光成形機,可使用混合輥(mixing roll)、三根砑光輥、四根砑光輥。
四根砑光輥尤其可使用I型、S型、倒L型、Z型、斜Z型等。另外,亦較佳為於掛在砑光輥上之前,將乙烯系樹脂組成物預熱至適當的溫度為止,例如設置班伯里混練機、捏合機、擠出機等的情況亦為較佳實施形態之一。
關於砑光成形的溫度範圍,通常將輥溫度設定為40℃~100℃。若將輥溫度設定為小於40℃,則乙烯系樹脂組成物向輥道(bank)的陷入性降低,導致太陽電池封裝材的生產性降低。另一方面,若將輥溫度設定為超過100℃,則有時利用砑光成形機將太陽電池封裝材製成片狀而獲得片狀的太陽電池封裝材時引起凝膠化,因凝膠物而於片的表面產生凹凸,外觀劣化。另外,若對含有凝膠物的片施加電壓,則於片內部的凝膠物周邊產生龜裂,絕緣擊穿電阻降低。進而,容易引起凝膠物界面上的透濕,透濕性降低。另外,由於片表面產生凹凸,故於太陽電池模組的積層加工時與玻璃、太陽電池元件、電極、背部片的密接性劣化,黏接性亦降低。
另外,對太陽電池封裝材的片(或層)的表面亦可實施壓花加工。藉由利用壓花加工來裝飾太陽電池封裝材的片表面,可防止封裝片彼此、或封裝片與其他片等的黏連。進而,壓花使太
陽電池封裝材的儲存彈性模量(G')降低,故於將太陽電池封裝材與太陽電池元件積層時成為對太陽電池元件等的緩衝(cushion),可防止太陽電池元件的破損。
太陽電池封裝材的片的每單位面積的凹部的合計體積VH、與太陽電池封裝材的片的表觀體積VA之百分比VH/VA×100所表示的空隙率P(%)較佳為10%~50%,更佳為10%~40%,進而佳為15%~40%。再者,太陽電池封裝材的片的表觀體積VA是藉由對單位面積乘以太陽電池封裝材的最大厚度而獲得。若空隙率P小於10%,則無法使太陽電池封裝材的彈性模量充分降低,無法獲得充分的緩衝性。因此,於模組的製造步驟中以二階段來進行積層加工(加壓步驟)時,於結晶系太陽電池中,有時結晶型太陽電池元件或將結晶型太陽電池元件與電極固定的焊料破損;於薄膜系太陽電池中,有時銀電極破損。即,若含有包含乙烯系樹脂組成物的片的太陽電池封裝材的空隙率P小於10%,則於對太陽電池封裝材局部施加壓力的情形時,被施加了壓力的凸部不以壓碎的方式而變形。因此,於積層加工時,例如對結晶型太陽電池元件等局部施加大的壓力而結晶型太陽電池元件破損。
另外,若太陽電池封裝材的空隙率P為上述上限值以下,則空氣的通道少,故於積層加工時導致脫氣不良。因此,有時於太陽電池模組中殘留空氣而外觀劣化,或長期使用時因殘留的空氣中的水分而產生電極的腐蝕。進而,積層時,流動的乙烯系樹脂組成物不填埋空隙,故有時亦滲出至太陽電池模組的各被黏附體的外
部,污染積層機。
另一方面,若空隙率P大於上述上限值,則於積層加工的加壓時無法完全脫除空氣,容易於太陽電池模組內殘留空氣。因此,太陽電池模組的外觀劣化,或於長期使用時因殘留的空氣中的水分引起電極的腐蝕。另外,由於在積層加工的加壓時無法完全脫除空氣,故太陽電池封裝材與被黏附體的黏接面積減小,無法獲得充分的黏接強度。
空隙率P可藉由如下的計算來求出。實施了壓花加工的太陽電池封裝材的表觀體積VA(mm3)是藉由太陽電池封裝材的最大厚度tmax(mm)與單位面積(例如1m2=1000×1000=106mm2)之積,如下述式(2)般算出。
VA(mm3)=tmax(mm)×106(mm2) (2)
另一方面,該單位面積的太陽電池封裝材的實際體積V0(mm3)是藉由將構成太陽電池封裝材的樹脂的比重ρ(g/mm3)及每單位面積(1m2)的太陽電池封裝材的實際重量W(g)代入至下述式(3)中而算出。
V0(mm3)=W/ρ (3)
太陽電池封裝材的每單位面積的凹部的合計體積VH(mm3)
是如下述式(4)所示般,藉由自「太陽電池封裝材的表觀體積VA」中減去「實際體積V0」而算出。
VH(mm3)=VA-V0=VA-(W/ρ) (4)
因此,空隙率P(%)可如以下般求出。
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(%)可藉由上述計算式來求出,亦可藉由以下方式求出:對實際的太陽電池封裝材的剖面或實施了壓花加工的面進行顯微鏡拍攝,並進行圖像處理等。
藉由壓花加工所形成的凹部的深度較佳為太陽電池封裝材的最大厚度的20%~95%,更佳為50%~95%,進而佳為65%~95%。有時將凹部的深度D相對於片的最大厚度tmax之百分比稱為凹部的「深度率」。
所謂壓花加工的凹部的深度,表示由壓花加工所得的太陽電池封裝材的凹凸面的凸部的最頂部與凹部的最深部之高低差D。另外,所謂太陽電池封裝材的最大厚度tmax,是指於對太陽電
池封裝材的一個面實施壓花加工的情形時,表示自一個面的凸部的最頂部起至另一面為止的(太陽電池封裝材厚度方向的)距離;於對太陽電池封裝材的兩個面實施壓花加工的情形時,表示自一個面的凸部的最頂部起至另一面的凸部的最頂部為止的(太陽電池封裝材厚度方向的)距離。
壓花加工可對太陽電池封裝材的單面實施,亦可對兩面實施。於增大壓花加工的凹部的深度的情形時,較佳為僅形成於太陽電池封裝材的單面上。於僅對太陽電池封裝材的單面實施壓花加工的情形時,太陽電池封裝材的最大厚度tmax較佳為0.01mm~2mm,更佳為0.05mm~1mm,進而佳為0.1mm~1mm,進而更佳為0.15mm~1mm,進一步佳為0.2mm~1mm,進一步更佳為0.2mm~0.9mm,進一步更佳為0.3mm~0.9mm,最佳為0.3mm~0.8mm。若太陽電池封裝材的最大厚度tmax在該範圍內,則可抑制積層步驟中的玻璃、太陽電池元件、薄膜電極等的破損,於相對較低的溫度下亦可進行太陽電池模組的積層成形,故較佳。另外,太陽電池封裝材可確保充分的光線透射率,使用其的太陽電池模組具有高的光發電量。
進而,該片亦能以如下形式而用作太陽電池封裝材:根據太陽電池模組尺寸而經裁剪的單片形式、或可於即將製作太陽電池模組之前根據尺寸裁剪的卷形式。作為本發明的較佳實施形態的片狀的太陽電池封裝材只要具有至少一層包含太陽電池封裝材的層即可。因此,包含本實施形態的太陽電池封裝材的層的層數
可為一層,亦可為兩層以上。就使結構簡單而降低成本的觀點而言、及儘力減小層間的界面反射而有效利用光的觀點等而言,較佳為一層。
本實施形態的太陽電池封裝材可僅由包含本實施形態的太陽電池封裝材的層所構成,亦可具有含有太陽電池封裝材的層以外的層(以下亦記作「其他層」)。其他層的例子若以目的來分類,則可列舉用以保護表面或背面的硬塗層、黏接層、抗反射層、阻氣層、防污層等。若以材質來分類,則可列舉包含紫外線硬化性樹脂的層、包含熱硬化性樹脂的層、包含聚烯烴樹脂的層、包含羧酸改質聚烯烴樹脂的層、包含含氟樹脂的層、包含環狀烯烴(共)聚合物的層、包含無機化合物的層等。
包含本實施形態的太陽電池封裝材的層與其他層的位置關係並無特別限制,考慮與本發明的目的之關係來適當選擇較佳的層構成。即,其他層可設置於2個以上的包含太陽電池封裝材的層之間,亦可設置於太陽電池封裝材的最外層,亦可設置於除此以外的部位。另外,可僅於包含太陽電池封裝材的層的單面上設置其他層,亦可於兩面上設置其他層。其他層的層數並無特別限制,可設置任意層數的其他層,亦可不設置其他層。
就使結構簡單而降低成本的觀點、及儘力減少界面反射而有效利用光的觀點等而言,只要不設置其他層而僅由包含本實施形態的太陽電池封裝材的層來製作太陽電池封裝材即可。然而,若考慮與目的之關係而存在必要或有用的其他層,則只要適當設
置此種其他層即可。設置其他層的情形時,包含本實施形態的太陽電池封裝材的層與其他層的積層方法並無特別限制,例如較佳為以下方法:(i)使用澆鑄成形機、擠出片成形機、充氣成形機、射出成形機等公知的熔融擠出機進行共擠出而獲得積層體的方法;(ii)於預先成形的一個層上熔融或加熱積層另一層而獲得積層體的方法;或者(iii)排列多台砑光成形機,將自各砑光成形機排出的片重疊並進行軋壓的方法等。
另外,亦可藉由使用適當的黏接劑(例如馬來酸酐改質聚烯烴樹脂(三井化學公司製造的商品名「阿德瑪(Admer)(註冊商標)」、三菱化學公司製造的商品名「莫迪科(Modic)(註冊商標)」等)、不飽和聚烯烴等低(非)結晶性軟質聚合物、以乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三元共聚物(住化CDF化學公司製造的商品名「邦迪恩(Bondine)(註冊商標)」等)為代表的丙烯酸系黏接劑,乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物,或含有該等的黏接性樹脂組成物等)的乾式積層法或熱積層法等來積層。黏接劑可較佳地使用具有120℃~150℃左右的耐熱性者,可例示聚酯系或聚胺基甲酸酯系黏接劑等作為較佳者。另外,為了改良兩層的黏接性,例如亦可使用矽烷系偶合處理、鈦系偶合處理、電暈處理、電漿處理等。
4.太陽電池模組
太陽電池模組具代表性地可列舉:以太陽電池封裝材夾持藉由多晶矽等所形成的太陽電池元件而積層,進而以保護片覆蓋表背兩面而成的結晶型太陽電池模組。即,典型的太陽電池模組成
為太陽電池模組用保護片(表面側透明保護構件)/太陽電池封裝材1(封裝材1)/太陽電池元件/太陽電池封裝材2(封裝材2)/太陽電池模組用保護片(背面側保護構件)的構成。
本發明所包含的結晶型太陽電池模組的表面太陽電池封裝材及背面太陽電池封裝材的構成採用表1所示般的(A)~(C)三種圖案(pattern)。
圖案(A)的太陽電池模組於防止太陽電池表面用封裝材1的滲出或製造裝置的污染、防止太陽電池元件破損的方面顯示出效果,同時長期可靠性亦優異。圖案(B)的太陽電池模組於防止太陽電池背面用封裝材2的包繞或防止元件破損的方面顯示出效果。圖案(C)的太陽電池模組為既不引起表面用封裝材1的滲出亦不引起裝置污染、且亦不引起包繞、亦不易引起元件破損而長期可靠性優異的太陽電池模組。
再者,圖案(B)或圖案(C)的太陽電池模組中,較佳為太陽電池背面封裝材(II)的藉由測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定所測定的複數黏度的最小值(η*3),與可為本發明的太陽電池封裝材(I)亦可為該封裝材(I)以外的公知封裝材的太陽電池表面用封裝材的於相同條件下測定的複數黏度的最小值(η*0)滿足以下關係式(Eq1),更佳為滿足關係式(Eq2),進而佳為滿足關係式(Eq3),尤佳為滿足關係式(Eq4)。
-2.0≦Log(η*3/η*0)≦3.0…(Eq1)
-1.0≦Log(η*3/η*0)≦2.5…(Eq2)
0≦Log(η*3/η*0)≦2.5…(Eq3)
0.6≦Log(η*3/η*0)≦2.3…(Eq4)
然而,本發明絲毫不限定於上述構成,可於不損及本發明的目的之範圍內適當省略上述各層的一部分,或適當設置上述以外的層。上述以外的層例如可列舉黏接層、衝擊吸收層、塗佈層、抗反射層、背面再反射層及光擴散層等。該些層並無特別限定,可考慮設置各層的目的或特性而設置於適當的位置。若模組中使用的上述太陽電池元件為結晶系發電元件,則可能觀測到電位誘發衰減(Potential Induced Degradation,PID),故可尤佳地應用本發明。
進而,本發明絲毫不限制以下情況:將本發明的太陽電池封裝材中的特別是太陽電池封裝材(I)用作結晶型太陽電池模組以外的其他太陽電池模組、例如薄膜矽系(非晶矽系)太陽電池模組或混合(hybrid)型太陽電池模組、堆疊(tandem)型太陽電池模組、場效應型太陽電池模組等的封裝材。
以下,對可使用本發明的太陽電池封裝材的各種太陽電池模組加以說明。
(結晶矽系的太陽電池模組)
圖1為示意性地表示本發明的太陽電池模組的一實施形態的
剖面圖。再者,於圖1中,示出結晶矽系的太陽電池模組20的構成的一例。如圖1所示,太陽電池模組20具有藉由互連線(interconnector)29加以電性連接的多個結晶矽系的太陽電池元件22、以及夾持該結晶矽系的太陽電池元件22的一對表面側透明保護構件24與背面側保護構件26,於該些保護構件與多個太陽電池元件22之間填充有封裝層28。封裝層28是貼合本實施形態的太陽電池封裝材後進行加熱壓接而獲得,與形成於太陽電池元件22的受光面及背面上的電極接觸。所謂電極,是指分別形成於太陽電池元件22的受光面及背面上的集電構件,含有後述的集電線、凸片(tab)安裝用母線及背面電極層等。
圖2(A)、圖2(B)為示意性地表示太陽電池元件的受光面及背面的一構成例的平面圖。於圖2(A)、圖2(B)中,示出太陽電池元件22的受光面22A與背面22B的構成的一例。如圖2(A)所示,於太陽電池元件22的受光面22A上,形成有以線狀而形成有多條的集電線32、以及自集電線32收集電荷並且與互連線29連接的凸片安裝用母線(匯流條(bus bar))34A。另外,如圖2(B)所示,於太陽電池元件22的背面22B上,於整個面上形成有導電層(背面電極)36,於其上形成有自導電層36收集電荷並且與互連線29連接的凸片安裝用母線(匯流條)34B。集電線32的線寬例如為0.1mm左右;凸片安裝用母線34A的線寬例如為2mm~3mm左右;凸片安裝用母線34B的線寬例如為5mm~7mm左右。集電線32、凸片安裝用母線34A及凸片安裝用
母線34B的厚度例如為20μm~50μm左右。
集電線32、凸片安裝用母線34A及凸片安裝用母線34B較佳為含有導電性高的金屬。此種導電性高的金屬的例子中包含金、銀、銅等,就導電性或耐腐蝕性高的方面等而言,較佳為銀或銀化合物、含有銀的合金等。導電層36不僅含有導電性高的金屬,就使受光面上接受的光反射而提高太陽電池元件的光電轉換效率的觀點等而言,較佳為含有光反射性高的成分,例如鋁。集電線32、凸片安裝用母線34A、凸片安裝用母線34B及導電層36是藉由以下方式形成:於太陽電池元件22的受光面22A或背面22B上,藉由例如網版印刷以50μm的塗膜厚度來塗佈含有上述導電性高的金屬的導電材塗料後,加以乾燥,視需要於例如600℃~700℃下煅燒。
表面側透明保護構件24是配置於受光面側,故必須為透明。表面側透明保護構件24的例子中,包含透明玻璃板或透明樹脂膜等。另一方面,背面側保護構件26無需為透明,其材質並無特別限定。背面側保護構件26的例子中包含玻璃基板或塑膠膜等,就耐久性或透明性的觀點而言,可較佳地使用玻璃基板。
太陽電池模組20可利用任意的製造方法來獲得。太陽電池模組20例如可藉由以下步驟獲得:將背面側保護構件26、太陽電池封裝材、多個太陽電池元件22、太陽電池封裝材及表面側透明保護構件24依序積層而獲得積層體的步驟;藉由積層機等對該積層體進行加壓而貼合,同時視需要進行加熱的步驟;以及於上
述步驟後,進一步視需要對積層體進行加熱處理,使上述封裝材硬化的步驟。
太陽電池元件中通常配置有用以取出所產生的電的集電電極。集電電極的例子中包括匯流條電極、指狀電極(finger electrode)等。通常,集電電極是配置於太陽電池元件的表面與背面兩面上,但若於受光面上配置集電電極,則產生集電電極將光遮蔽故發電效率降低的問題。
近年來,為了提高發電效率,提出了不在受光面上配置集電電極的背面接觸(back contact)型太陽電池元件。關於背面接觸型太陽電池元件的一態樣,可列舉於太陽電池元件的受光面的相反側(背面側)交替設置p摻雜區域與n摻雜區域的態樣。另外,背面接觸型太陽電池元件的其他態樣可列舉以下態樣:於設有通孔(through hole)的基板中形成p/n接合,形成表面(受光面)側的摻雜層直至通孔內壁及背面側的通孔周邊部為止,於背面側取出受光面的電流。
(薄膜矽系的太陽電池模組)
薄膜矽系(非晶矽系)的太陽電池模組可為(1)將表面側透明保護構件(玻璃基板)/薄膜太陽電池元件/封裝層/背面側保護構件依序積層而成者;(2)將表面側透明保護構件/封裝層/薄膜太陽電池元件/封裝層/背面側保護構件依序積層而成者等。表面側透明保護構件、背面側保護構件及封裝層與上述「結晶矽系的太陽電池模組」的情形相同。
(1)態樣的薄膜太陽電池元件例如依序含有透明電極層
/pin型矽層/背面電極層。透明電極層的例子中包含In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、ITO(於In2O3中添加有Sn者)等半導體系氧化物。背面電極層例如含有銀薄膜層。各層是藉由電漿化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法或濺鍍(sputtering)法來形成。封裝層是以與背面電極層(例如銀薄膜層)接觸的方式配置。透明電極層是形成於表面側透明保護構件上,故大多情況下於表面保護構件與透明電極層之間不配置封裝層。
(2)態樣的薄膜太陽電池元件例如依序含有透明電極層
/pin型矽層/金屬箔或配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層(例如銀薄膜層)。金屬箔的例子中包含不鏽鋼(stainless steel)箔等。
耐熱性高分子膜的例子中包含聚醯亞胺膜等。透明電極層及pin型矽層是與上述同樣地藉由CVD法或濺鍍法而形成。即,pin型矽層是形成於金屬箔或配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層上;進而,透明電極層是形成於pin型矽層上。另外,配置於耐熱性高分子膜上的金屬薄膜層亦可藉由CVD法或濺鍍法來形成。
於該情形時,封裝層是分別配置於透明電極層與表面側透明保護構件之間、及金屬箔或耐熱性高分子膜與背面側保護構件之間。如此,由太陽電池封裝材所得的封裝層與太陽電池元件的集電線、凸片安裝用母線及導電層等的電極接觸。另外,(2)態樣的薄膜太陽電池用太陽電池元件由於矽層較結晶矽系的結晶型太陽電池元件更薄,故不易因太陽電池模組製造時的加壓或上述
模組運轉時的來自外部的衝擊而破損。因此,相較於結晶矽系的太陽電池模組中所用者,薄膜太陽電池模組中所用的太陽電池封裝材的柔軟性亦可更低。另一方面,上述薄膜太陽電池元件的電極如上述般為金屬薄膜層,故於因腐蝕而劣化的情形時,發電效率可能明顯降低。因此,含有包含乙烯系樹脂組成物的片的本發明的太陽電池封裝材可更佳地用作薄膜太陽電池模組用的太陽電池封裝材,上述乙烯系樹脂組成物雖然柔軟性較乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)更差,但未必需要交聯劑(該交聯劑成為分解氣體的產生源)。
另外,作為其他太陽電池模組,有太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組。於太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組可列舉:將結晶矽與非晶矽積層而成的混合型(本徵薄層異質結(Heterojunction with Intrinsic Thin layer,HIT)型)太陽電池模組、將吸收波長範圍不同的矽層積層而成的多接合型(堆疊型)太陽電池模組、於太陽電池元件的設於受光面的相反側的背面側交替設置有p摻雜區域與n摻雜區域的背面接觸型太陽電池模組、將多個球狀矽粒子(直徑為1mm左右)與提高聚光能力的直徑為2mm~3mm的凹面鏡(兼作電極)組合而成的球狀矽型太陽電池模組等。另外,於太陽電池元件中使用矽的太陽電池模組亦可列舉場效應型太陽電池模組等,上述場效應型太陽電池模組具有以下結構:將現有的具有pin接合結構的非晶矽型的p型窗層(window layer)的作用由「經絕緣的透明電極」替換成「藉由場
效應所誘發的反轉層」。另外可列舉:於太陽電池元件中使用單晶的GaAs的GaAs系太陽電池模組;使用包含Cu、In、Ga、Al、Se、S等代替矽的被稱為黃銅礦(chalcopyrite)系的I-III-VI族化合物作為太陽電池元件的CIS或CIGS系(黃銅礦系)太陽電池模組;使用Cd化合物薄膜作為太陽電池元件的CdTe-CdS系太陽電池;Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池模組等。本實施形態的太陽電池封裝材可用作該些所有的太陽電池模組的太陽電池封裝材。
尤其積層於構成太陽電池模組的光伏元件之下的封裝材層必須具有與積層於光伏元件的上部的封裝材層/電極/背面保護層的黏接性。另外,為了保持作為光伏元件的太陽電池元件的背面的平滑性,必須具有熱塑性。進而,為了保護作為光伏元件的太陽電池元件,耐刮傷(scratch)性、衝擊吸收性等必須優異。
上述封裝材層理想的是具有耐熱性。尤其理想的是於太陽電池模組製造時,構成封裝材層的乙烯系樹脂組成物不因真空抽吸並進行加熱壓接的積層法等中的加熱作用、或太陽電池模組等的長時間使用的太陽光等的熱作用等而變質,或者劣化或分解。
假設,若該乙烯系樹脂組成物所含的添加劑等溶出或生成分解物,則該些物質作用於太陽電池元件的電動勢(electromotive force)面(元件面),使其功能、性能等劣化。因此,耐熱性作為太陽電池模組的封裝材層所具有的特性而必不可少。進而,上述封裝材層較佳為防濕性優異。於該情形時,可防止水分自太陽電池模組的背面側透過,可防止太陽電池模組的光伏元件的腐蝕、
劣化。
上述封裝材層與積層於光伏元件上的封裝材層不同,未必需要具有透明性。本實施形態的太陽電池封裝材具有上述特性,可較佳地用作結晶型太陽電池模組的背面側的太陽電池封裝材、不耐水分滲透的薄膜型太陽電池模組的太陽電池封裝材。
(太陽電池模組用表面側透明保護構件)
太陽電池模組中所用的太陽電池模組用表面側透明保護構件並無特別限制,因位於太陽電池模組的最表層,故較佳為具有以耐候性、撥水性、耐污染性、機械強度為代表的用以確保太陽電池模組於室外暴露的長期可靠性的性能。另外,為了有效利用太陽光,較佳為光學損耗小、透明性高的片。
太陽電池模組用表面側透明保護構件的材料可列舉:包含聚酯樹脂、氟樹脂、丙烯酸系樹脂、環狀烯烴(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等的樹脂膜組群或玻璃基板等。樹脂膜較佳為於透明性、強度、成本等方面優異的聚酯樹脂,尤其是聚對苯二甲酸乙二酯樹脂或耐侯性佳的氟樹脂等。氟樹脂的例子有四氟乙烯-乙烯共聚物(Ethylene-Tetrafluoroethylene,ETFE)、聚氟乙烯樹脂(Poly(Vinyl Fluoride),PVF)、聚偏二氟乙烯樹脂(Poly(Vinylidene Fluoride),PVDF)、聚四氟乙烯樹脂(PolyTetrafluoroethylene,PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Fluoroethylene-propylene,FEP)、聚三氟氯乙烯樹脂(PolyChloro-trifluoroethylene,PCTFE)。就耐候性的觀點而言,
聚偏二氟乙烯樹脂優異,就耐候性及機械強度並存的方面而言,四氟乙烯-乙烯共聚物優異。另外,為了改良與構成封裝材層等其他層的材料的黏接性,理想的是對表面保護構件進行電暈處理、電漿處理。另外,亦可使用為了提高機械強度而實施了延伸處理的片,例如雙軸延伸的聚丙烯片。
於使用玻璃基板作為太陽電池模組用表面側透明保護構件的情形時,玻璃基板較佳為波長350nm~1400nm的光的全光線透射率為80%以上,更佳為90%以上。該玻璃基板通常使用紅外部的吸收少的白板玻璃,但即便為藍板玻璃,只要厚度為3mm以下則對太陽電池模組的輸出特性的影響少。另外,為了提高玻璃基板的機械強度,可藉由熱處理來獲得強化玻璃,亦可使用未經熱處理的浮法板玻璃。另外,亦可於玻璃基板的受光面側上實施抗反射的塗佈以抑制反射。
(太陽電池模組用背面側保護構件)
太陽電池模組中所用的太陽電池模組用背面側保護構件並無特別限制,因位於太陽電池模組的最表層,故與上述表面側透明保護構件同樣地需求耐候性、機械強度等各特性。因此,亦可由與表面側透明保護構件相同的材質來構成太陽電池模組用背面側保護構件。即,亦可將用作表面側透明保護構件的上述各種材料用作背面側保護構件。尤其可較佳地使用聚酯樹脂及玻璃。另外,背面側保護構件不是以透過太陽光為前提,故未必需求表面側透明保護構件所要求的透明性。因此,為了增加太陽電池模組的機
械強度,或為了防止由溫度變化引起的變形、翹曲,亦可貼附補強板(Stiffener)。補強板例如可較佳地使用鋼板、塑膠板、玻璃纖維強化塑膠(Fiber Reinforced Plastics,FRP)板等。
進而,本實施形態的太陽電池封裝材亦可與太陽電池模組用背面側保護構件一體化。藉由使太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件一體化,可縮短模組的組裝時將太陽電池封裝材及太陽電池模組用背面側保護構件裁剪成模組尺寸的步驟。另外,藉由將分別積層(lay-up)太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件的步驟設定為以經一體化的片來積層的步驟,亦可縮短、省略積層步驟。於使太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件一體化的情形時,太陽電池封裝材與太陽電池模組用背面側保護構件的積層方法並無特別限制。積層方法較佳為以下方法:(i)使用澆鑄成形機、擠出片成形機、充氣成形機、射出成形機等公知熔融擠出機來進行共擠出而獲得積層體的方法;(ii)於預先成形的一個層上熔融或加熱積層另一層而獲得積層體的方法;或者(iii)排列多台砑光成形機,將來自各砑光成形機的片重疊並進行軋壓的方法等。
另外,亦可藉由使用適當的黏接劑(例如馬來酸酐改質聚烯烴樹脂(三井化學公司製造的商品名「阿德瑪(Admer)(註冊商標)」、三菱化學公司製造的商品名「莫迪科(Modic)(註冊商標)」等)、不飽和聚烯烴等低(非)結晶性軟質聚合物、以乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三元共聚物(住化CDF化學公司製造的商品名
「邦迪恩(Bondine)(註冊商標)」等)為代表的丙烯酸系黏接劑,乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物,或含有該等的黏接性樹脂組成物等)的乾式積層法或熱積層法等來積層。
黏接劑較佳為具有120℃~150℃左右的耐熱性,具體而言,較佳為聚酯系或聚胺基甲酸酯系黏接劑等。另外,為了提高兩個層的黏接性,亦可對至少一層實施例如矽烷系偶合處理、鈦系偶合處理、電暈處理、電漿處理等。
(太陽電池元件)
太陽電池模組中所用的太陽電池元件只要可利用半導體的光伏效應來發電,則並無特別限制。太陽電池元件例如可使用矽(單晶系、多晶系、非結晶(amorphous)系)太陽電池、化合物半導體(III-III族、II-VI族、其他)太陽電池、濕式太陽電池、有機半導體太陽電池等。該等中,就發電性能與成本的平衡等觀點而言,較佳為多晶矽太陽電池。
已知矽太陽電池元件、化合物半導體太陽電池元件均具有作為太陽電池元件的優異特性,但容易因來自外部的應力、衝擊等而破損。本實施形態的太陽電池封裝材由於柔軟性優異,故吸收對太陽電池元件的應力、衝擊等,防止太陽電池元件的破損的效果大。因此,於本實施形態的太陽電池模組中,包含本實施形態的太陽電池封裝材的層理想的是與太陽電池元件直接接合。另外,若太陽電池封裝材具有熱塑性,則即便一旦製作太陽電池模組後,亦可相對較容易地取出太陽電池元件,故回收再利用
(recycle)性優異。構成本實施形態的太陽電池封裝材的乙烯系樹脂組成物由於具有熱塑性,故太陽電池封裝材整體亦具有熱塑性,就回收再利用性的觀點而言,亦較佳。
(電極)
太陽電池模組中所用的電極的構成及材料並無特別限定,其具體例中,具有透明導電膜與金屬膜的積層結構。透明導電膜包含SnO2、ITO、ZnO等。金屬膜包含選自銀、金、銅、錫、鋁、鎘、鋅、汞、鉻、鉬、鎢、鎳、釩等中的至少一種金屬。該些金屬膜可單獨使用,亦能以複合化的合金的形式使用。透明導電膜與金屬膜是藉由CVD、濺鍍、蒸鍍等方法來形成。
(太陽電池模組的製造方法)
以下,以製造結晶矽系的太陽電池模組的方法為例,對本實施形態的太陽電池模組的製造方法加以說明。製造結晶矽系的太陽電池模組的方法例如可設定為包括以下步驟的方法等:(i)將表面側透明保護構件、本實施形態的太陽電池封裝材、太陽電池元件(單元)、本實施形態的太陽電池封裝材(I)或太陽電池封裝材(II)以及背面側保護構件依序積層而形成積層體的步驟;以及(ii)對所得的積層體進行加壓及加熱而使其一體化的步驟。
於積層上述太陽電池封裝材的步驟(i)中,較佳為以成為太陽電池元件側的方式配置太陽電池封裝材的具有凹凸形狀(壓花形狀)的面。
另外,於步驟(ii)中,依據常法使用真空積層機或熱壓
機對步驟(i)中所得的積層體進行加熱及加壓而使其一體化(封裝)。本實施形態的太陽電池封裝材由於緩衝性高,故可防止於封裝時損傷太陽電池元件的情況。另外,本發明的太陽電池封裝材由於脫氣性良好,故亦無空氣的捲入,能以較佳的良率來製造高品質的太陽電池模組。
再者,於對積層體進行加壓及加熱而使其一體化(步驟(ii))時,使上述太陽電池封裝材所含的乙烯-α-烯烴系共聚物進行交聯硬化。步驟(ii)中,例如可於交聯劑實質上不分解、且本實施形態的太陽電池封裝材熔融般的溫度下,將太陽電池封裝材暫且黏接於太陽電池元件或保護構件上後進行乙烯-α-烯烴系共聚物的交聯;亦可加熱至交聯劑分解的溫度,使太陽電池封裝材黏接於太陽電池元件或保護構件,同時進行α-烯烴系共聚物的交聯。
例如於交聯之前進行暫且黏接的情形時,於溫度為125℃~160℃、真空壓為10Torr以下的條件下進行3分鐘~6分鐘加熱。繼而,進行1分鐘~15分鐘左右的大氣壓的加壓,將上述積層體暫且黏接。其後,例如使用隧道(tunnel)式的連續式交聯爐、或塔板式的批次式交聯爐,使上述乙烯-α-烯烴共聚物進行交聯。再者,此時的加熱溫度通常是設定為130℃~155℃,加熱時間是設定為20分鐘~60分鐘左右。
另一方面,於使太陽電池封裝材黏接於太陽電池元件或保護構件同時進行交聯的情形時,於溫度為145℃~170℃、真空壓
為10Torr以下的條件下於真空下加熱3分鐘~6分鐘。繼而,進行6分鐘~30分鐘左右的大氣壓的加壓,進行交聯的同時使上述積層體一體化。
再者,於太陽電池封裝材含有有機過氧化物的情形時,具有優異的交聯特性。因此,就太陽電池模組的生產性等觀點而言,較佳為與一體化的同時進行交聯。
另外,上述交聯較佳為進行至交聯後的乙烯-α-烯烴共聚物的凝膠分率達到50%~95%的程度為止。凝膠分率更佳為50%~90%,進而佳為60%~90%,最佳為65%~90%。凝膠分率的算出可利用下述方法來進行。例如自太陽電池模組中採用封裝材片的樣品1g,進行10小時的利用沸騰甲苯的索司勒(Soxhlet)萃取。利用30網目的不鏽鋼篩網將萃取液過濾,將篩網於110℃下進行8小時減壓乾燥。對篩網上殘存的殘存物的重量進行測定,將篩網上殘存的殘存物的重量相對於處理前的樣品量(1g)之比(%)作為凝膠分率。
若上述凝膠分率為上述下限值以上,則太陽電池封裝材的耐熱性變良好,例如可抑制85℃×85%RH下的恆溫恆濕試驗、黑色面板(black panel)溫度為83℃下的高強度氙氣照射試驗、-40℃~90℃下的熱循環試驗、耐熱試驗中的黏接性的降低。另一方面,若凝膠分率為上述上限值以下,則成為具有高的柔軟性的太陽電池封裝材,-40℃~90℃下的熱循環試驗中的溫度追隨性提高,故可防止剝離的產生。
(發電設備)
本實施形態的太陽電池模組的生產性、發電效率、壽命等優異。因此,使用此種太陽電池模組的發電設備的成本、發電效率、壽命等優異,於實用上具有高的價值。上述發電設備適於無論室外、室內的長期間使用,即用作設置於房屋的屋頂上的面向帳篷(camp)等戶外(outdoor)的移動電源、用作汽車電池的輔助電源等。
[實施例]
以下,根據實施例對本發明加以具體說明,但本發明不限定於該些實施例。
(1)測定方法
[剪切模式下的固體黏彈性]
利用剪切模式下的固體黏彈性裝置(里奧斯特瑞斯(ReoStress),哈克(HAAKE)製造),於25℃(室溫)~150℃、1.0Hz的頻率、10℃/min的升溫速度的條件下,對厚度為0.5mm的太陽電池封裝材(I)的壓製片樣品(press sheet sample)進行測定,其後於150℃下保持5分鐘。再者,板(plate)是使用20mmφ的拋棄式的平行板(parallel plate),以0.01的應變控制(strain control)來進行測定。150℃下的複數黏度(η*2)、150℃下的儲存彈性模量(G')及複數黏度的最小值(η*1)是自測定分佈圖中讀取。
太陽電池封裝材(II)的150℃下的複數黏度的最小值(η*3)
是使用相同的設備於25℃(室溫)~180℃、0.016Hz的頻率、3℃/min的升溫速度的條件下進行測定。150℃下的複數黏度的最小值(η*3)是自測定分佈圖中讀取。
[乙烯單元及α-烯烴單元的含有比例]
利用玻璃過濾器(G2)對使試樣0.35g於六氯丁二烯2.0ml中加熱溶解所得的溶液進行過濾後,添加氘化苯0.5ml,裝入至內徑為10mm的核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)管中。使用日本電子製造的JNM GX-400型NMR測定裝置,於120℃下進行13C-NMR測定。將累計次數設定為8000次以上。根據所得的13C-NMR光譜對共聚物中的乙烯單元的含有比例及α-烯烴單元的含有比例進行定量。
[MFR]
依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定乙烯-α-烯烴共聚物的MFR。
[密度]
依據ASTM D1505來測定乙烯-α-烯烴共聚物的密度。
[蕭氏A硬度]
將乙烯-α-烯烴共聚物於190℃下加熱4分鐘,以10MPa加壓後,以10MPa加壓冷卻5分鐘直至常溫為止,獲得3mm厚的片。使用所得的片,依據ASTM D2240來測定乙烯-α-烯烴共聚物的蕭氏A硬度。
[滲出試驗]
對於厚度為3.2mm、180mm四方的藍板玻璃,將經切割成100mm四方的尺寸的太陽電池封裝材(I)的片樣品設置於玻璃的中央,以玻璃/片樣品/PET製背部片的構成放入至真空積層機(NPC公司製造,LM-110X160S)內,載置於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘而獲得積層體。其後,測定相對於原本的尺寸的縱橫尺寸變化,將其平均值作為滲出量。
○:小於6mm
△:6mm以上、小於8mm
×:8mm以上
[積層裝置的污染]
對於厚度為3.2mm、長度為75mm×寬度為60mm的藍板玻璃,將太陽電池封裝材(I)的片樣品切割成長度為85mm×寬度為60mm的尺寸。使片樣品較藍板玻璃伸出10mm而設置片樣品,以玻璃/片樣品/PET製背部片的構成放入至真空積層機內,載置於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘而獲得積層體。其後,對自真空積層機中採取積層體時的片樣品與真空積層機的PTFE片的剝離狀態進行觀察。評分如下。
○:並無片樣品的附著而剝離
△:有片樣品的少許附著,但剝離容易
×:有片樣品的附著,若不使用刮刀(scraper)則無法剝離
[太陽電池元件(單元)的破損]
自晶錠(ingot)切取厚度為150μm的矽結晶型太陽電池元
件,以白板玻璃/太陽電池封裝材(I)的片樣品/矽結晶型太陽電池元件/片樣品/PET製背部片的構成放入至真空積層機內,載置於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘而獲得積層體。對所得的積層體內的矽結晶型太陽電池元件進行目測觀察,評價破損。
[長期可靠性]
將經切割成厚度0.5mm×長度75mm×寬度60mm的尺寸的太陽電池封裝材(I)的片樣品放入至真空積層機中,於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘而獲得交聯片。進行將所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽(廠商名)中靜置2000小時的長期可靠性試驗,測定試驗前後的黃色指數(YI)的變化(△YI=YI2-YI1)。此處,將長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數設定為YI1,將長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為YI2。
○:△YI小於2
△:△YI為2以上、小於4
×:△YI為4以上
[包繞、太陽電池元件(單元)破損試驗]
對於厚度為3.2mm、長度為200mm×寬度為200mm的藍板玻璃,將太陽電池封裝材(II)片樣品切割成長度200mm×寬度200mm的尺寸。自晶錠以100mm見方切取厚度為120μm的矽結晶型太陽電池元件,以玻璃/透明片樣品/矽結晶型太陽電池元件/
太陽電池背面封裝材/PET製背部片的構成放入至真空積層機(NPC公司製造,LM-110X160S)內,載置於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘而獲得積層體。其後,觀察積層體的自太陽電池背面封裝材向矽結晶型太陽電池元件的包繞、太陽電池元件的狀態(破損的有無)。包繞的評分如下。
◎:並無向太陽電池元件上的包繞
○:向太陽電池元件上的包繞為0.5mm以下
△:向太陽電池元件上的包繞超過0.5mm、且為1mm以下
×:向太陽電池元件上的包繞超過1mm
[壓力鍋測試(Pressure Cooker Test,PCT)評價]
將透明片樣品設置於受光面側保護構件與太陽電池元件之間,於太陽電池元件與背面側保護構件之間設置太陽電池背面封裝材,使用真空積層機來製作太陽電池模組,並實施模組評價。評價用模組中所用的構成是設定為使用單晶單元作為太陽電池元件並將18個單元串列連接而成的小模組。對於受光面側保護構件,使用經切割成24cm×21cm的旭硝子Fabritech公司製造的白板浮法玻璃3.2mm厚的帶有壓花的熱處理玻璃。太陽電池元件是使用將受光面側的匯流條銀電極置於中央並切割成5cm×3cm的單元(新盛太陽能(Shinsung Solar)公司製造的單晶單元)。
使用在銅箔的表面上塗佈有共晶焊料的銅帶(ribbon)電極將上述單元串列連接18個單元。使用含有蒸鍍有二氧化矽的聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)的PET系背部
片作為背面側保護構件,於背部片的一部分中,於自單元的取出部位利用切割刀(cutter knife)切入約2cm的切口,將串列連接18個單元所得的單元的正端子(plus terminal)與負端子取出,使用真空積層機(NPC公司製造:LM-110x160-S)於熱盤溫度為150℃、真空時間為3分鐘、加壓時間為15分鐘的條件下進行積層。其後,將自玻璃滲出的封裝片、背部片切割,對玻璃邊緣賦予端面封裝片,安裝鋁框後,對自背部片取出的端子部分的切口部位賦予室溫硫化(Room Temperature Vulcanizing,RTV)矽酮而使其硬化。將所得的模組投入至121℃×100%RH的壓力鍋試驗機(簡稱:PCT)(平山製作所製造,哈特斯特(HASTEST)PC-422R7)中400小時。對投入前後的模組使用具有空氣質量(Air Mass,AM)為1.5的A級(class)的光強度分佈的氙氣光源來評價電流-電壓(IV)特性。進行IV評價時使用日清紡精密機器(Nisshinbo-Mechatronics)公司製造的PVS-116i-S。將評價結果如以下般分類。
PCT試驗後的IV特性的最大輸出功率Pmax與初期值相比較,輸出功率的降低小於2%:◎
輸出功率的降低小於5%:○
輸出功率的降低小於10%:△
輸出功率的降低超過10%:×
[玻璃黏接強度]
將作為太陽電池用的表面側透明保護構件的透明玻璃板、與
厚度為500μm的太陽電池背面封裝材積層,放入至真空積層機(NPC公司製造,LM-110X160S)內,載置於溫度經調整為150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱15分鐘,製作作為透明玻璃板/太陽電池背面封裝材的積層體的黏接強度用樣品。將該黏接強度用樣品的太陽電池背面封裝材層切割成15mm寬,以180度撕拉(peel)來測定與玻璃的剝離強度(玻璃黏接強度)。測定時使用英斯特朗(Instron)公司製造的拉伸試驗機(商品名「英斯特朗(Instron)1123」)。以180度撕拉於跨距間為30mm、拉伸速度為30mm/min的條件下於23℃下進行測定,採用3次測定的平均值。
(2)乙烯-α-烯烴共聚物(A)的合成
(合成例1)
於具備攪拌翼的內容積50L的連續聚合器的一個供給口中,以8mmol/hr的比例供給作為輔觸媒(cocatalyst)的甲基鋁氧烷的甲苯溶液,以0.025mmol/hr的比例供給作為主觸媒的雙(1,3-二甲基環戊二烯基)二氯化鋯的己烷漿料,以0.6mmol/hr的比例供給三異丁基鋁的己烷溶液,進而以觸媒溶液與聚合溶劑合計成為20L/hr的方式連續供給經脫水純化的正己烷。同時,於聚合器的其他供給口中,以3kg/hr的比例連續供給乙烯,以14kg/hr的比例連續供給1-丁烯,以1.5NL/hr的比例連續供給氫,於聚合溫度為90℃、總壓為3MPaG、滯留時間為1.0小時的條件下連續進行溶液聚合。
聚合器中生成的乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶
液是經由設置於聚合器的底部的排出口而連續排出,以乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液成為150℃~190℃的方式,被導入至套管部經3kg/cm2~25kg/cm2的蒸氣加熱的連結管中。再者,於即將到達連結管之前,附設有注入作為觸媒失活劑的甲醇的供給口,以約0.75L/hr的速度注入甲醇,使其與乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液合流。
於附有蒸氣套管的連結管內經保溫於約190℃的乙烯-α-烯烴共聚物的正己烷/甲苯混合溶液是以維持約4.3MPaG的方式,藉由設置於連結管終端部的壓力控制閥的開度的調整而被連續地輸送至閃蒸槽中。再者,於向閃蒸槽內的移送中,以閃蒸槽內的壓力維持約0.1MPaG、閃蒸槽內的蒸氣部的溫度維持約180℃的方式來進行溶液溫度及壓力調整閥開度的設定。其後,於將模頭溫度設定為180℃的單軸擠出機中通過,利用水槽將股線冷卻,利用顆粒切割機將股線切斷,以顆粒的形式獲得乙烯-α-烯烴共聚物。產量為2.0kg/hr。將物性示於表2中。
(合成例2~合成例12)
根據合成例1的聚合條件,調整各種供給量等而獲得乙烯-α-烯烴共聚物。將共聚物的各種性狀值示於表2及表3中。再者,於該些表中,C4表示1-丁烯,C8表示1-辛烯。
(合成例13)
[固體觸媒成分的製備]
利用日本專利特開平9-328520號公報中記載的方法來進行固
體觸媒成分的製備,上述固體觸媒成分含有作為茂金屬化合物的二甲基亞矽基雙(3-甲基環戊二烯基)二氯化鋯。每1g的鋯含量為2.3mg。
[預聚合觸媒的製備]
同樣地利用日本專利特開平9-328520號公報中記載的方法使用上述所得的固體觸媒4g來獲得包含1-己烯及乙烯的預聚合觸媒。每1g固體觸媒的鋯含量為2.2mg,獲得3g使聚乙烯預聚合而成的預聚合觸媒。
於充分經氮氣置換的內容積2L的不鏽鋼製高壓釜中裝入經脫水純化的己烷788mL,利用乙烯與氫的混合氣體(氫含量:0.8莫耳%)對系內進行置換。繼而,將系內設定為60℃,添加三異丁基鋁1.5mmol、1-己烯212ml及以鋯原子換算計為0.015mg原子的如上述般製備的預聚合觸媒。其後,導入具有與上述相同的組成的乙烯與氫的混合氣體,將總壓設定為3MPaG而開始聚合。其後,僅補給混合氣體,將總壓保持於3MPaG,於70℃下進行1.5小時聚合。聚合結束後,對聚合物進行過濾,於80℃下乾燥一夜,獲得乙烯系聚合物90g。
對重複上述聚合所得的乙烯系聚合物利用熱塑膠(Thermoplastic)公司製造的單軸擠出機(螺桿徑為20mmφ、L/D=28),於模頭溫度=190℃的條件下獲得乙烯系聚合物的顆粒。所得的乙烯系聚合物的密度為0.898g/cm3,MFR為2.1g/10min。
(3)太陽電池封裝材(I)的片製造及評價
(實施例1a)
相對於合成例2的乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,調配作為矽烷偶合劑的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.5重量份、作為有機過氧化物1的一分鐘半衰期溫度為166℃的過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯0.6重量份、作為交聯助劑的異三聚氰酸三烯丙酯1.2重量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4重量份、作為自由基捕捉劑的癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯0.2重量份、作為耐熱穩定劑1的亞磷酸三(2,4-二-第三丁基
苯基)酯0.05重量份、作為耐熱穩定劑2的3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯0.1重量份。
於東洋精機公司製造的塑性密煉機(labo plastomill)中添加上述乙烯系組成物,將溫度設定為100℃,於轉速為30rpm的條件下混練5分鐘。繼而,於100℃下以0MPa壓製3分鐘,以10MPa壓製2分鐘,藉由冷卻壓製以10MPa壓製3分鐘,藉此獲得0.5mm的片。將所得的片的各種評價結果示於表4中。
(實施例2a~實施例3a)
將乙烯系組成物的配方設定為表4所示的配方,除此以外,與上述實施例1a同樣地獲得片(太陽電池封裝材片)。將所得的片的各種評價結果示於表4中。
(比較例1a~比較例4a)
將乙烯系組成物的配方設定為表4所示的配方,除此以外,與上述實施例1a同樣地獲得片(太陽電池封裝材片)。將所得的片的各種評價結果示於表4中。
(比較例5a)
將乙烯系組成物的配方設定為表4所示的配方,將作為有機過氧化物2的一分鐘半衰期溫度為181℃的2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧化)己烷設定為0.8重量份,將耐熱穩定劑1的配方設定為0.1重量份,除此以外,與上述實施例1a同樣地獲得片(太陽電池封裝材片)。將所得的片的各種評價結果示於表4中。
由表4所表明,複數黏度的最小值(η*1)、賦予最小值的溫度及150℃下的複數黏度(η*2)均滿足本申請案申請專利範圍第1項的範圍的太陽電池封裝材(I),於滲出試驗、裝置污染、單元破損、長期可靠性試驗中均顯示出優異的性能。
(4)包繞、單元破損試驗用的透明片樣品的製作
(製造例1)
相對於合成例12的乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,調配作為有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為166℃的過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯0.6重量份、作為矽烷偶合劑的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.5重量份、作為交聯助劑的異三聚氰酸三烯丙酯1.2重量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4重量份、作為自由基捕捉劑的癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯0.2重量份、作為耐熱穩定劑1的亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯0.05重量份、作為耐熱穩定劑2的3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯0.1重量份。
於東洋精機公司製造的塑性密煉機中添加上述乙烯系樹脂組成物,將溫度設定為100℃,於轉速為30rpm的條件下混練5分鐘。將所得的乙烯系樹脂組成物於100℃下以0MPa壓製3分鐘,以10MPa壓製2分鐘,繼而藉由冷卻壓製以10MPa壓製3分鐘,藉此獲得厚度為0.5mm的片。將該片的複數黏度的最小值(η*0)示於表5中,上述複數黏度的最小值(η*0)是藉由測定溫度範圍為25℃(室溫)~180℃、0.016Hz的頻率、3℃/min的升
溫速度、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定所測定,且是於100℃以上、小於135℃的範圍內所觀測到的。
(製造例2及製造例3)
將乙烯系樹脂組成物的配方設定為表5所示的配方,除此以外,與上述製造例1同樣地獲得片。將結果示於表5中。
(5)太陽電池封裝材(II)的片製造
(實施例1b)
相對於合成例4的乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,調配作為有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為166℃的過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯0.4重量份、作為著色劑的氧化鈦(藉由離子層析儀所測定的硫酸根離子含量:45重量ppm)5重量份、作為矽烷偶
合劑的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.5重量份、作為交聯助劑的異三聚氰酸三烯丙酯1.2重量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4重量份、作為自由基捕捉劑的癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)指0.2重量份、作為耐熱穩定劑1的亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯0.1重量份、作為耐熱穩定劑2的3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯0.1重量份。
於東洋精機公司製造的塑性密煉機中添加上述乙烯系樹脂組成物,將溫度設定為100℃,於轉速為30rpm的條件下混練5分鐘。將所得的乙烯系樹脂組成物於100℃下以0MPa壓製3分鐘,以10MPa壓製2分鐘,繼而藉由冷卻壓製以10MPa壓製3分鐘,藉此獲得厚度為0.5mm的片。將所得的片的各種評價結果示於表6中。
(實施例2b~實施例7b)
除了將乙烯系樹脂組成物的配方設定為表6所示的配方以外,與上述實施例1b同樣地獲得片(太陽電池背面封裝材片)。將所得的片的各種評價結果示於表6中。
(比較例1b及比較例2b)
將乙烯系樹脂組成物的配方設定為表6所示的配方,除此以外,與上述實施例1b同樣地獲得片(太陽電池背面封裝材片)。將關於所得的片的各種評價結果示於表6中。
(比較例3b)
相對於合成例13中所得的乙烯系聚合物98重量份,混合乙
烯基三甲氧基矽烷2重量份、作為有機過氧化物的過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)0.1重量份,於200℃下進行加熱熔融攪拌,獲得矽烷改質低密度聚乙烯(有時亦稱為矽烷改質LL)。
繼而,相對於矽烷改質低密度聚乙烯100重量份,調配作為著色劑的氧化鈦5重量份,添加至東洋精機公司製造的塑性密煉機中,將溫度設定為200℃,於轉速為50rpm的條件下混練5分鐘。將所得的乙烯系樹脂組成物於200℃下以0MPa壓製3分鐘,以10MPa壓製2分鐘,繼而藉由冷卻壓製以10MPa壓製3分鐘,藉此獲得厚度為0.5mm的片。將關於所得的片的各種評價結果示於表6中。
於測定溫度為25℃~180℃的範圍內,比較例3b中所得的片的複數黏度(η*)隨著溫度的上升而持續降低。因此,並未觀察到比較例3b中所得的片的複數黏度(η*3)的最小黏度。
由表6所表明,複數黏度的最小值(η*3)滿足本申請案申請專利範圍第6項所定義的數值範圍的太陽電池封裝材(II),於該封裝材的包繞及單元破損試驗中顯示出優異的性能。另外,根據實施例3b的評價結果與實施例4b的評價結果的對比、實施例6b的評價結果與實施例7b的評價結果的對比得知,只要太陽電池封裝材(II)的複數黏度的最小值(η*3)、與於模組中成對而使用的太陽電池封裝材(I)(表6中記作「透明片樣品」)的複數黏度的最小值(η*0)滿足本申請案申請專利範圍第13項所定義的關係式,則可防止太陽電池封裝材(II)的包繞或元件破損,可認為這一現象值得關注。
以下所示的實施例為研究著色劑所含的硫酸根離子含量對包繞及元件破損的影響及PCT試驗後的輸出變化的影響的結果。
(實施例1c)
相對於合成例8的乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,調配作為有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度為166℃的過氧化-2-乙基己基碳酸第三丁酯0.4重量份、作為著色劑的氧化鈦1(硫酸根離子含量:15重量ppm)20重量份、作為矽烷偶合劑的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.5重量份、作為交聯助劑的異三聚氰酸三烯丙酯1.2重量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4重量份、作為自由基捕捉劑的癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯0.2重量份、作為耐熱穩定劑1的亞磷酸三(2,4-二-第三
丁基苯基)酯0.05重量份、作為耐熱穩定劑2的3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯0.1重量份。
於東洋精機公司製造的塑性密煉機中添加上述乙烯系樹脂組成物,將溫度設定為100℃,於轉速為30rpm的條件下混練5分鐘。將所得的乙烯系樹脂組成物於100℃下以0MPa壓製3分鐘,以10MPa壓製2分鐘,繼而藉由冷卻壓製以10MPa壓製3分鐘,由此獲得厚度為0.5mm的片。將對所得的片的各種評價結果示於表7中。
(實施例2c~實施例5c)
除了將乙烯系樹脂組成物的配方設定為表7所示的配方以外,與上述實施例1c同樣地獲得片(太陽電池背面封裝材片)。將所得的片的各種評價結果示於表7中。
由表7得知,隨著太陽電池封裝材(II)、即太陽電池背面封裝材中的硫酸根離子濃度增加,顯示出太陽電池模組的PCT試驗400小時後的輸出降低的傾向,於該硫酸根離子濃度量超過8重量ppm的時刻,輸出極度降低。
另外得知,隨著太陽電池背面封裝材中的氧化鈦含量增加,
顯示出與玻璃的黏接強度降低的傾向,於氧化鈦含量超過20重量份的時刻,與玻璃的黏接強度極度降低。
本申請案是分別主張以2012年11月21日提出申請的日本專利申請特願2012-255278、2012年12月21日提出申請的日本專利申請特願2012-278975及2013年3月13日提出申請的日本專利申請特願2013-050382為基礎的優先權,將該些申請案所揭示的所有內容併入至本文中。
以下,附記參考形態的例子。
[A1]一種太陽電池背面封裝材,含有乙烯-α-烯烴共聚物、著色劑及有機過氧化物,並且
於測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式下的固體黏彈性測定中,該太陽電池背面封裝材的複數黏度(η*)的最小黏度在4.0×103Pa.s~1.0×106Pa.s的範圍內。
[A2]如上述[A1]所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1),a1)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR為0.1g/10min~8.0g/10min。
[A3]如上述[A1]或[A2]所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a2)~要件a4),a2)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10
mol%~20mol%;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
[A4]如上述[A1]至[A3]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述有機過氧化物的一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池背面封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
[A5]如上述[A1]至[A4]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑含有選自由有機顏料、染料及無機填充劑所組成的組群中的至少一種。
[A6]如上述[A1]至[A5]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑含有無機填充劑,上述無機填充劑為選自由天然雲母、合成雲母、氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、碳酸鎂、高嶺土及矽藻土所組成的組群中的至少一種。
[A7]如上述[A1]至[A6]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池背面封裝材中的上述著色劑的含量為1重量份~20重量份。
[A8]如上述[A1]至[A7]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其中430nm~800nm的波長範圍內的全光線透射率為10%以
下。
[A9]如上述[A1]至[A8]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材,其為片狀。
[A10]一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間;並且上述封裝層是使如上述[A1]至[A9]中任一項所記載的太陽電池背面封裝材與太陽電池前面封裝材加熱壓接而形成。
[B1]一種太陽電池封裝材,含有乙烯-α-烯烴共聚物及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物,並且對該太陽電池封裝材於測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下測定固體黏彈性後,150℃下的上述太陽電池封裝材的複數黏度(η*)在2.0×104Pa.s~1.0×105Pa.s的範圍內。
[B2]如上述[B1]所記載的太陽電池封裝材,其中對該太陽電池封裝材於測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下測定固體黏彈性後,150℃下的上述太陽電池封裝材的儲存彈性模量(G')在
1.0×105Pa~7.0×105Pa的範圍內。
[B3]如上述[B1]或[B2]所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%;a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR為0.1g/10min~7.0g/10min;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
[B4]如上述[B3]所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物進一步滿足以下的要件a2),a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR為0.1g/10min以上、小於2.0g/10min。
[B5]如上述[B1]至[B4]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
[B6]如上述[B1]至[B5]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其為片狀。
[B7]如上述[B1]至[B6]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中於進行長期可靠性試驗(將經切割成厚度0.5mm×長度75
mm×寬度60mm的尺寸的片狀的該太陽電池封裝材於150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘,將藉此所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽中靜置2000小時)時,於將上述長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數設定為YI1、將上述長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為YI2時,由(YI2-YI1)所定義的黃色指數的變化率小於2。
[B8]一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如上述[B1]至[B7]中任一項所記載的太陽電池封裝材交聯而形成,且將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間。
[C1]一種太陽電池封裝材,含有乙烯-α-烯烴共聚物,並且藉由測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定進行測定,測定所得的上述太陽電池封裝材的複數黏度於100℃以上、小於135℃的範圍內具有複數黏度的最小值(η*1),且複數黏度的上述最小值(η*1)在6.0×103Pa.s~4.0×104Pa.s的範圍內,
150℃下的上述太陽電池封裝材的複數黏度(η*2)在2.0×104Pa.s~1.0×105Pa.s的範圍內。
[C2]如上述[C1]所記載的太陽電池封裝材,更含有一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物。
[C3]如上述[C1]或[C2]所記載的太陽電池封裝材,其中藉由測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性測定進行測定,測定所得的150℃下的上述太陽電池封裝材的儲存彈性模量(G')在1.0×105Pa~7.0×105Pa的範圍內。
[C4]如上述[C1]至[C3]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)~要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%;a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的MFR為0.1g/10min~7.0g/10min;a3)依據ASTM D1505所測定的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
[C5]如上述[C4]所記載的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物進一步滿足以下的要件a2),a2)依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定
的MFR為0.1g/10min以上、小於2.0g/10min。
[C6]如上述[C2]所記載的太陽電池封裝材,其中相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,該太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
[C7]如上述[C1]至[C6]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其為片狀。
[C8]如上述[C1]至[C7]中任一項所記載的太陽電池封裝材,其中於進行長期可靠性試驗(將經切割成厚度0.5mm×長度75mm×寬度60mm的尺寸的片狀的該太陽電池封裝材於150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘,將藉此所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽中靜置2000小時)時,於將上述長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數設定為YI1、將上述長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為YI2時,由(YI2-YI1)所定義的黃色指數的變化率小於2。
[C9]一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如上述[C1]至[C8]中任一項所記載的太陽電池封裝材交聯而形成,且將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透
明保護構件與上述背面側保護構件之間。
20‧‧‧太陽電池模組
22‧‧‧結晶矽系的太陽電池元件
24‧‧‧表面側透明保護構件
26‧‧‧背面側保護構件
28‧‧‧封裝層
29‧‧‧互連線
Claims (13)
- 一種太陽電池封裝材,含有:乙烯-α-烯烴共聚物、及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物,並且上述太陽電池封裝材的特徵在於:依據美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials,ASTM)D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)為0.1g/10min以上、小於2.0g/10min;依據ASTM D1505所測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性中,上述太陽電池封裝材的複數黏度在100℃以上、小於135℃的範圍內具有複數黏度的最小值(η*1),且複數黏度的上述最小值(η*1)在6.0×103Pa.s~4.0×104Pa.s的範圍內,150℃下的上述太陽電池封裝材的複數黏度(η*2)在2.0×104Pa.s~1.0×105Pa.s的範圍內,且相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池封裝材,其中測定溫度範圍為25℃~150℃、頻率為1.0Hz、升溫速度為10℃/min、 剪切模式的條件下的固體黏彈性中,150℃下的上述太陽電池封裝材的儲存彈性模量(G')在1.0×105Pa~7.0×105Pa的範圍內。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)以及要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%(其中,來源於乙烯的結構單元與來源於α-烯烴的結構單元合計為100mol%);a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其為片狀。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽電池封裝材,其中於進行長期可靠性試驗(將經切割成厚度0.5mm×長度75mm×寬度60mm的尺寸的片狀的上述太陽電池封裝材於150℃的熱板上減壓3分鐘、加熱10分鐘,將藉此所得的交聯片於溫度85℃/相對濕度85%的恆溫恆濕槽中靜置2000小時)時,於將上述長期可靠性試驗前的上述交聯片的黃色指數設定為YI1、將上述長期可靠性試驗後的上述交聯片的黃色指數設定為YI2時,由(YI2-YI1)所定義的黃色指數的變化率小於2。
- 一種太陽電池背面封裝材,含有乙烯-α-烯烴共聚物、著色 劑及一分鐘半衰期溫度在100℃~170℃的範圍內的有機過氧化物,且是用於非受光面側,並且上述太陽電池背面封裝材的特徵在於:依據ASTM D1238於190℃、2.16kg荷重的條件下測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的熔融流率(Melt Flow Rate,MFR)為0.1g/10min以上、小於2.0g/10min;依據ASTM D1505所測定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的密度為0.865g/cm3~0.884g/cm3;相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池背面封裝材中的上述有機過氧化物的含量為0.1重量份~3重量份,相對於上述乙烯-α-烯烴共聚物100重量份,上述太陽電池背面封裝材中的上述著色劑的含量為1重量份~30重量份,測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性中,上述太陽電池背面封裝材的複數黏度的最小值(η*3)在4.0×103Pa.s~1.0×106Pa.s的範圍內。
- 如申請專利範圍第6項所述的太陽電池背面封裝材,其中上述乙烯-α-烯烴共聚物滿足以下的要件a1)以及要件a4),a1)來源於乙烯的結構單元的含有比例為80mol%~90mol%,來源於碳數3~20的α-烯烴的結構單元的含有比例為10mol%~20mol%(其中,來源於乙烯的結構單元與來源於α-烯烴的結構單元合計為100mol%); a4)依據ASTM D2240所測定的蕭氏A硬度為60~85。
- 如申請專利範圍第6項或第7項所述的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑為選自由有機顏料、染料及無機填充劑所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第6項或第7項所述的太陽電池背面封裝材,其中上述著色劑是含有無機填充劑而成,上述無機填充劑為選自由天然雲母、合成雲母、氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、碳酸鎂、高嶺土及矽藻土所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第9項所述的太陽電池背面封裝材,其中上述太陽電池背面封裝材中的酸性化合物的含量為8重量ppm以下。
- 一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件;太陽電池元件;以及封裝層,其是使如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的太陽電池封裝材交聯而形成,且將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間。
- 一種太陽電池模組,具備:表面側透明保護構件;背面側保護構件; 太陽電池元件;以及封裝層,其將上述太陽電池元件封裝於上述表面側透明保護構件與上述背面側保護構件之間;並且上述封裝層是使如申請專利範圍第6項至第10項中任一項所述的太陽電池背面封裝材與太陽電池表面封裝材加熱壓接而形成。
- 如申請專利範圍第12項所述的太陽電池模組,其中上述太陽電池背面封裝材的測定溫度範圍為25℃~180℃、頻率為0.016Hz、升溫速度為3℃/min、剪切模式的條件下的固體黏彈性的複數黏度的最小值(η*3),與於相同條件的固體黏彈性的上述太陽電池表面封裝材的複數黏度的最小值(η*0)滿足以下關係,-2.0≦Log(η*3/η*0)≦3.0。
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