WO2010013659A1 - 太陽電池用封止膜、及びこれを用いた太陽電池 - Google Patents
太陽電池用封止膜、及びこれを用いた太陽電池 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell encapsulating film comprising an ethylene-polar monomer copolymer as a main component, and more particularly to a solar cell encapsulating film excellent in UV cut sustainability.
- a solar cell generally includes a light-receiving surface side transparent protective member 11 made of a glass substrate or the like, a light-receiving surface side sealing film 13A, a solar cell 14 such as a silicon power generation element, a back surface side sealing film. 13B and the back surface side protection member (back cover) 12 are laminated in this order, degassed under reduced pressure, and then heated and pressurized to crosslink and cure the light receiving surface side sealing film 13A and the back surface side sealing film 13B and adhere.
- Manufactured by integrating In a conventional solar battery, a plurality of solar battery cells 14 are connected and used in order to obtain a high electric output. Therefore, in order to ensure insulation between the solar battery cells 14, the solar battery cells are sealed using the sealing films 13A and 13B having insulation properties.
- a film made of an ethylene-polar monomer copolymer such as an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) film or an ethylene ethyl acrylate copolymer (EEA) film is preferable.
- EVA ethylene vinyl acetate copolymer
- ESA ethylene ethyl acrylate copolymer
- Patent Document 1 a crosslinking density such as an organic peroxide is used in the sealing film in addition to the ethylene-polar monomer copolymer to improve the crosslinking density.
- a transparent substrate such as a glass substrate is used as a light-transmitting light-receiving surface side protective material used in a conventional solar cell in order to make sunlight enter the battery as efficiently as possible and collect it on the solar cell. ing.
- the back side protective material includes a plastic film such as polyethylene terephthalate (PET) or a film in which a vapor deposition film made of silver is formed on the surface of the plastic film in order to prevent moisture from entering the battery. It is used. In addition to the conventional function of preventing the ingress of moisture by adding a colorant to the back side protective material, it improves the reflectance of incident light to increase the power generation efficiency of the battery and improve the design Is planned.
- PET polyethylene terephthalate
- a film in which a vapor deposition film made of silver is formed on the surface of the plastic film in order to prevent moisture from entering the battery. It is used.
- PET polyethylene terephthalate
- a vapor deposition film made of silver is formed on the surface of the plastic film in order to prevent moisture from entering the battery.
- the back side protective material such as a PET film may turn yellow due to the influence of light and heat. Yellowing of the back surface side protective material causes not only a decrease in power generation performance due to a decrease in the reflectance of incident light but also a decrease in design. Therefore, in the conventional solar cell, deterioration of the back surface side protective material has been prevented by adding an ultraviolet absorber to the sealing film to suppress the transmission of ultraviolet rays.
- the conventional solar cell sealing film still has a problem in that it cannot maintain sufficient UV-cutting properties.
- an object of the present invention is to provide a solar cell sealing film that can maintain excellent ultraviolet cut-off properties over a long period of time.
- the present inventor has a benzotriazole-based ultraviolet absorber represented by the following formula (1), and can maintain a high ultraviolet cutting property for a long period of time. It has been found that a sealing film can be obtained.
- the present invention is a solar cell sealing film comprising an ethylene-polar monomer copolymer, an organic peroxide, and an ultraviolet absorber,
- the ultraviolet absorber is represented by the following formula (1)
- a benzotriazole-based ultraviolet absorber represented by a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyloxycarbonyl group having 3 to 22 carbon atoms.
- R 1 represents a chlorine atom or a hydrogen atom
- R 2 and R 3 are different from each other and represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the benzotriazole ultraviolet absorber is 2- (2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -6-dodecyl-4-methylphenol and / or 2- (5-chloro-2H -1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4-methyl-6-tert-butylphenol.
- the benzotriazole-based ultraviolet absorber has little photodegradation and has excellent durability. Furthermore, the benzotriazole-based ultraviolet absorber is excellent in the ability to cut ultraviolet rays having wavelengths (about 325 nm and about 380 nm) that promote the deterioration of the back surface side protective material such as a PET film. Therefore, the solar cell sealing film containing the benzotriazole-based ultraviolet absorber can maintain the UV-cutting property for a long period of time, and can highly suppress the photodegradation of the back surface side protective material such as a PET film. It becomes possible.
- the solar cell sealing film of the present invention contains, as basic components, an ethylene-polar monomer copolymer, an organic peroxide, and an ultraviolet absorber, and the ultraviolet absorber has the following formula (1):
- R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- R 2 and R 3 are the same
- a benzotriazole-based ultraviolet absorber represented by a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyloxycarbonyl group having 3 to 22 carbon atoms.
- halogen atom for R 1 in the formula (1) examples include a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom, and a bromine atom. Of these, a chlorine atom is particularly preferable.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 of the formula (1) may be a linear or branched alkyl group.
- Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, n-pentyl, isopentyl, and neopentyl.
- the haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 of the above formula (1) has at least one halogen atom as a substituent in a linear or branched alkyl group.
- Examples of the alkyl group and the halogen atom are the same as those described above.
- Preferred examples of the haloalkyl group include a chloromethyl group and a chlorobutyl group.
- R 1 in the formula (1) a hydrogen atom or a chlorine atom is particularly preferable.
- Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in R 2 and R 3 in the formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group.
- the alkyloxycarbonyl group having 3 to 22 carbon atoms in R 2 and R 3 in the formula (1) may be a linear or branched alkyloxycarbonyl group. Specifically, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, isobutoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, and n -Octyloxycarbonyl group and the like.
- R 2 and R 3 may be the same or different, but are preferably different from each other.
- R 2 and R 3 are preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, particularly 1 to 15 carbon atoms.
- R 2 is preferably an alkyl group having 3 to 15 carbon atoms
- R 3 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
- R 2 is a methyl group
- R 3 is A tert-butyl group, a tert-pentyl group, a decyl group, a dodecyl group, an undecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, or a pentadecyl group is preferred.
- benzotriazole ultraviolet absorber represented by the formula (1) examples include 2- (2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4,6-di-tert-butylphenol; 2- (5-Chloro-2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4,6-di-tert-butylphenol; 2- (2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl ) -4-tert-octylphenol; 2- (2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4,6-di-tert-pentylphenol; 2- (5-chloro-2H-1,2 , 3-Benzotriazol-2-yl) -4,6-di-tert-pentylphenol; 2- (2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4-tert-butylphenol; -(5-Chloro-2H-1,2,3-benzotriazol-2-yl) -4-ter
- the mass ratio (A: B) of the benzotriazole-based ultraviolet absorber (A) and the organic peroxide (B) in the solar cell sealing film of the present invention is 90:10 to 10:90, particularly 80:20. It is preferably ⁇ 20: 80.
- the functions of the crosslinking agent and the ultraviolet absorber may be deactivated by these reactions. For example, if the amount of the crosslinking agent is too large relative to the ultraviolet absorber, the UV trapping function of the ultraviolet absorber may be reduced by the generated radicals.
- the content of the benzotriazole-based ultraviolet absorber in the solar cell sealing film of the present invention is 0.1 to 1.0 part by mass, particularly 0.5 to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer.
- the amount is preferably 1.0 parts by mass. If it is the said content, it can be set as the sealing film which has high ultraviolet-ray cut property, without reducing transparency.
- Examples of the polar monomer of the ethylene-polar monomer copolymer used in the solar cell sealing film of the present invention include unsaturated carboxylic acid, its salt, its ester, its amide, vinyl ester, carbon monoxide and the like. Can do.
- unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itaconic acid, monomethyl maleate, monoethyl maleate, maleic anhydride, itaconic anhydride, lithium of these unsaturated carboxylic acids, sodium
- Monovalent metal salts such as potassium
- polyvalent metal salts such as magnesium, calcium and zinc
- unsaturated carboxylic acid esters such as ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate and dimethyl maleate
- vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate.
- the ethylene-polar monomer copolymer includes ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer such as ethylene-methacrylic acid copolymer, and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer.
- the ethylene-polar monomer copolymer is most preferably an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA).
- EVA ethylene vinyl acetate copolymer
- the ethylene vinyl acetate copolymer has excellent compatibility with the benzotriazole-based UV absorber represented by the above formula (1), has no yellowing caused by the addition of the benzotriazole-based UV absorber, and has excellent UV-cutting properties. It can be demonstrated.
- the content of vinyl acetate in the ethylene vinyl acetate copolymer is 20 to 35 parts by weight, more preferably 22 to 30 parts by weight, particularly 24 to 28 parts by weight, based on 100 parts by weight of the ethylene vinyl acetate copolymer. preferable. If the vinyl acetate content is less than 20 parts by mass, the sealing film obtained when crosslinked and cured at high temperatures may not have sufficient transparency. If it exceeds 35 parts by mass, carboxylic acid, alcohol, etc. are generated. There is a risk that it will be easier to do.
- the solar cell sealing film of the present invention contains an organic peroxide as a crosslinking agent. Thereby, a crosslinked cured film of an ethylene-polar monomer copolymer can be obtained, and the sealing performance of the solar cell can be improved.
- Any organic peroxide may be used as long as it decomposes at a temperature of 100 ° C. or higher to generate radicals.
- the organic peroxide is generally selected in consideration of the film formation temperature, the adjustment conditions of the composition, the curing temperature, the heat resistance of the adherend, and the storage stability. In particular, those having a decomposition temperature of 70 hours or more with a half-life of 10 hours are preferred.
- organic peroxide examples include 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t, from the viewpoint of processing temperature and storage stability of the resin.
- -Butylperoxy) hexane t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, dicumyl peroxide, ⁇ , ⁇ '-bis (t-butylperoxide Oxyisopropyl) benzene, n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) valerate, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane 1,1-bis (t-butylperoxy) trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohe
- the content of the crosslinking agent comprising an organic peroxide is preferably 0.1 to 2.0, more preferably 0.3 to 1 with respect to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer. 0.5 parts by mass, particularly preferably 0.6 to 1.5 parts by mass is preferred. If the content of the organic peroxide is small, the transparency of the resulting sealing film may be lowered, and if it is increased, the compatibility with the copolymer may be deteriorated.
- the composition of the present invention may contain a crosslinking aid as necessary.
- the crosslinking aid can be added to the composition in order to improve the gel fraction of the ethylene-polar monomer copolymer and improve the durability.
- a crosslinking aid compound having a radical polymerizable group as a functional group
- a trifunctional crosslinking aid such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate, (meth) acrylic ester
- examples thereof include monofunctional or bifunctional crosslinking aids such as NK ester.
- triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate are preferable, and triallyl isocyanurate is particularly preferable.
- These crosslinking aids are generally used in an amount of 10 parts by mass or less, preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer.
- the composition is used for improving or adjusting various physical properties of the film (optical properties such as mechanical strength, adhesiveness, transparency, heat resistance, light resistance, crosslinking speed, etc.), particularly for improving mechanical strength.
- various additives such as a plasticizer, an adhesion improver, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound, and / or an epoxy group-containing compound may further be included.
- the plasticizer is not particularly limited, but polybasic acid esters and polyhydric alcohol esters are generally used. Examples thereof include dioctyl phthalate, dihexyl adipate, triethylene glycol-di-2-ethylbutyrate, butyl sebacate, tetraethylene glycol diheptanoate, and triethylene glycol dipelargonate.
- One type of plasticizer may be used, or two or more types may be used in combination.
- the plasticizer content is preferably in the range of 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer.
- a silane coupling agent can be used as the adhesion improver. Thereby, it becomes possible to form the sealing film for solar cells which has the outstanding adhesive force.
- the silane coupling agent include ⁇ -chloropropylmethoxysilane, vinylethoxysilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxy.
- the content of the adhesion improver is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer.
- the acryloxy group-containing compound and the methacryloxy group-containing compound are generally acrylic acid or methacrylic acid derivatives, and examples thereof include acrylic acid or methacrylic acid esters and amides.
- ester residues include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, dodecyl, stearyl, lauryl, cyclohexyl group, tetrahydrofurfuryl group, aminoethyl group, 2-hydroxyethyl group, 3-hydroxypropyl group And 3-chloro-2-hydroxypropyl group.
- Examples of amides include diacetone acrylamide.
- polyhydric alcohols such as ethylene glycol, triethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol, trimethylolpropane, and pentaerythritol, and esters of acrylic acid or methacrylic acid can also be used.
- epoxy-containing compound examples include triglycidyl tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, Mention may be made of phenol (ethyleneoxy) 5 glycidyl ether, pt-butylphenyl glycidyl ether, adipic acid diglycidyl ester, phthalic acid diglycidyl ester, glycidyl methacrylate and butyl glycidyl ether.
- the acryloxy group-containing compound, the methacryloxy group-containing compound, or the epoxy group-containing compound is generally 0.5 to 5.0 parts by mass, particularly 1.0 to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer, respectively. It is preferably contained in an amount of ⁇ 4.0 parts by mass.
- the solar cell sealing film of the present invention may contain a light stabilizer and / or an anti-aging agent.
- the solar cell sealing film contains a light stabilizer, the deterioration of the ethylene-polar monomer copolymer due to the influence of irradiated light or the like, and the solar cell sealing film are prevented from yellowing. be able to.
- a light stabilizer called a hindered amine type is preferably used.
- LA-52, LA-57, LA-62, LA-63LA-63p, LA-67, LA-68 (all ( ADEKA Co., Ltd.), Tinuvin 744, Tinuvin 770, Tinuvin 765, Tinuvin 144, Tinuvin 622LD, CHIMASSORB 944LD (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.), UV-3034 (BF Goodrich) Can be mentioned.
- the light stabilizer may be used alone or in combination of two or more kinds, and the blending amount is 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-polar monomer copolymer. It is preferable that
- anti-aging agent examples include hindered phenol antioxidants such as N, N′-hexane-1,6-diylbis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionamide]. , Phosphorus heat stabilizers, lactone heat stabilizers, vitamin E heat stabilizers, sulfur heat stabilizers, and the like.
- the solar cell sealing film of the present invention described above may be formed according to a known method.
- the composition containing the various components described above can be produced by a method of obtaining a sheet-like material by molding by ordinary extrusion molding, calendar molding (calendering) or the like.
- a sheet-like material can be obtained by dissolving the composition in a solvent and coating the solution on a suitable support with a suitable coating machine (coater) and drying to form a coating film.
- a suitable coating machine coater
- heating is generally in the range of 50 to 90 ° C.
- the thickness of the solar cell sealing film is not particularly limited, but may be in the range of 50 ⁇ m to 2 mm.
- the solar cell sealing film of the present invention described above contains a benzotriazole-based ultraviolet absorber that has little photodegradation and has excellent durability.
- the said benzotriazole type ultraviolet absorber is excellent in the cut property of the ultraviolet-ray which has a wavelength (about 325 nm, about 380 nm) which accelerates
- a wavelength about 325 nm, about 380 nm
- the solar cell sealing film of the present invention has a light transmittance of a wavelength of 325 nm of 0.3% or less and a light transmittance of a wavelength of 380 nm of 1.5% or less. Therefore, the solar cell sealing film can maintain an excellent ultraviolet cut property over a long period of time.
- the solar cell sealing film of the present invention is subjected to an accelerated weathering test (after irradiation with ultraviolet rays having an ultraviolet intensity of 100 mW / cm 2 at 300 to 400 nm in air at a temperature of 63 ° C. and a humidity of 50% RH for 300 hours. ),
- the YI value difference ( ⁇ YI value) is 7 or less.
- the structure of the solar cell using such a solar cell sealing film is not particularly limited, but the solar cell sealing film is interposed between the light-receiving surface side transparent protective member and the back surface side protective member.
- crosslinking integration are mentioned.
- the light receiving surface side transparent protective member 11 the light receiving surface side sealing film 13A, the solar cell 14 and the back surface side sealing.
- the film 13B and the back surface side protection member 12 may be laminated, and the sealing film may be cross-linked and cured according to a conventional method such as heat and pressure.
- the laminate is heated with a vacuum laminator at a temperature of 135 to 180 ° C., further 140 to 180 ° C., particularly 155 to 180 ° C., a degassing time of 0.1 to 5 minutes, and a press pressure of 0.1.
- Heat pressing may be performed at a pressure of ⁇ 1.5 kg / cm 2 and a press time of 5 to 15 minutes.
- the ethylene-polar monomer copolymer contained in the light receiving surface side sealing film 13A and the back surface side sealing film 13B is cross-linked, whereby the light receiving surface side sealing film 13A and the back surface side sealing film 13B.
- the solar cell 14 can be sealed by integrating the light-receiving surface-side transparent protective member 11, the back-side transparent member 12, and the solar cell 14.
- the sealing film containing the benzotriazole-based ultraviolet absorber is preferably used as at least a back surface side sealing film, and is used as both a light receiving surface side sealing film and a back surface side sealing film. Is more preferable.
- the side of the solar cell irradiated with light is referred to as “light receiving surface side”, and the side opposite to the light receiving surface of the solar cell is referred to as “back surface side”.
- the light-receiving surface side transparent protective member used for the solar cell of the present invention is usually a glass substrate such as silicate glass.
- the thickness of the glass substrate is generally from 0.1 to 10 mm, and preferably from 0.3 to 5 mm.
- the glass substrate may generally be chemically or thermally strengthened.
- the back surface side protective member used in the present invention is a plastic film such as PET.
- a fluorinated polyethylene film particularly a fluorinated polyethylene film / Al / fluorinated polyethylene film, in this order.
- a film laminated with is preferable.
- the solar cell of this invention has the characteristics in the sealing film used for a light-receiving surface side and a back surface side as mentioned above. Therefore, the members other than the sealing film such as the light-receiving surface-side transparent protective member, the back-side protective member, and the solar cell need only have the same configuration as a conventionally known solar cell, and are particularly limited. Not.
- Example 1 The materials shown in Table 1 were supplied to a roll mill and kneaded at 70 ° C., and the resulting composition was calendered at 70 ° C., allowed to cool, and then sealed for solar cells (thickness: 1.0 mm). Got.
- Examples 2 to 19 and Comparative Examples 1 to 6 As shown in Tables 1 to 4, a solar cell sealing film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and / or addition amount of the ultraviolet absorber was changed.
- the integrated laminate was subjected to 300 ° C. in an air with a temperature of 63 ° C. and a humidity of 50% RH using an accelerated weathering tester (S-UV tester, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) using a 4 KW metal halide lamp as a light source. It was taken out after being irradiated with ultraviolet rays having an ultraviolet intensity of 100 mW / cm 2 at ⁇ 400 nm for 300 hours.
- S-UV tester accelerated weathering tester
- the solar cell sealing film of the present invention can cut the transmission of light with a wavelength of 325 nm and a wavelength of 380 nm to a high level even after the accelerated weathering test,
- the degree ( ⁇ YI value) is also extremely low. That is, even after the accelerated weather resistance test, the light transmittance at a wavelength of 325 nm is 0.5% or less, the light transmittance at a wavelength of 380 nm is 2.0% or less, and the difference in YI values is 13 or less. It is. From these, it can be seen that the solar cell sealing film of the present invention is capable of maintaining excellent ultraviolet cutting property and transparency over a long period of time.
- the solar cell sealing film of the present invention it is possible to provide a solar cell capable of exhibiting excellent design and power generation performance over a long period of time.
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Abstract
優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜を提供する。 エチレン-極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、 前記紫外線吸収剤が、下記式(1)(式中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~6個のアルキル基、又は炭素原子数1~6個のハロアルキル基を表し、R2及びR3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1~20個のアルキル基、又は炭素原子数3~22のアルキルオキシカルボニル基を表す)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
Description
本発明は、エチレン-極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に紫外線カット持続性に優れる太陽電池用封止膜に関する。
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接、変換する太陽電池が広く使用され、さらなる開発が進められている。
太陽電池は、一般に、図1に示すように、ガラス基板などからなる受光面側透明保護部材11、受光面側封止膜13A、シリコン発電素子などの太陽電池用セル14、裏面側封止膜13B、及び裏面側保護部材(バックカバー)12をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して受光面側封止膜13A及び裏面側封止膜13Bを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。従来の太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル14を接続して用いられている。したがって、太陽電池用セル14間の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜13A、13Bを用いて太陽電池用セルを封止している。
受光面側および裏面側に用いられる封止膜としては、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルム、エチレンエチルアクリレート共重合体(EEA)フィルムなどのエチレン-極性モノマー共重合体からなるフィルムが好ましく用いられている(特許文献1)。また、膜強度や耐久性を向上させるために、前記封止膜にエチレン-極性モノマー共重合体の他に有機過酸化物などの架橋剤を用いて架橋密度を向上させている。
従来の太陽電池に用いられる透光性の受光面側保護材には、電池内に太陽光をなるべく効率よく入射させて太陽電池セルに集光するために、ガラス基板などの透明基板が用いられている。
一方、裏面側保護材には、電池内部への水分侵入などを防止するために、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのプラスチックフィルムや、これらのプラスチックフィルム表面に銀からなる蒸着膜が形成されたものが用いられている。裏面側保護材には、さらに着色剤を添加することにより、水分の浸入を防止する従来の機能に加えて、入射光の反射率を向上させて電池の発電効率を高めたり、意匠性の向上が図られている。
しかしながら、太陽電池を屋外などで長期に亘り使用した場合に、光、熱の影響により、PETフィルムなどの裏面側保護材が黄変する場合がある。裏面側保護材の黄変は、入射光の反射率の低下による発電性能の低下だけでなく、意匠性の低下をも招く。そこで、従来の太陽電池では、封止膜に紫外線吸収剤を添加して、紫外線の透過を抑制することにより、裏面側保護材の劣化を防止していた。
上述のように、封止膜に紫外線吸収剤を添加しても、経時的に紫外線吸収剤が劣化して、紫外線の透過量が高くなる場合があった。そのため、従来の太陽電池用封止膜では、依然として十分な紫外線カット性を維持できない問題があった。
そこで、本発明は、優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題に鑑み種々の検討を行った結果、下記式(1)で示されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤により、高い紫外線カット性を長期間に亘り維持することができる太陽電池用封止膜が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、エチレン-極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記紫外線吸収剤が、下記式(1)
前記紫外線吸収剤が、下記式(1)
(式中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~6個のアルキル基、又は炭素原子数1~6個のハロアルキル基を表し、R2及びR3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1~20個のアルキル基、又は炭素原子数3~22のアルキルオキシカルボニル基を表す)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
本発明の太陽電池用封止膜の好適な態様を以下に列記する。
(1)前記式(1)において、R1が塩素原子又は水素原子を表し、R2及びR3が、相互に異なり、炭素原子数1~20個のアルキル基を表す。
(2)前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール及び/又は2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノールである。
(3)前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と前記有機過酸化物との質量比が、90:10~10:90である。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、光劣化が少なく、優れた耐久性を有する。さらに、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、PETフィルムなど裏面側保護材の劣化を促進させる波長(約325nm、約380nm)を有する紫外線のカット性に優れる。したがって、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む太陽電池用封止膜は、紫外線カット性を長期間に亘り維持することができ、PETフィルムなどの裏面側保護材の光劣化を高く抑制することが可能となる。
本発明の太陽電池用封止膜は、基本成分として、エチレン-極性モノマー共重合体、有機過酸化物、及び紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤として、下記式(1)
(式中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~6個のアルキル基、又は炭素原子数1~6個のハロアルキル基を表し、R2及びR3は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1~20個のアルキル基、又は炭素原子数3~22のアルキルオキシカルボニル基を表す)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を用いる。
前記式(1)のR1におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、及び臭素原子などが挙げられる。なかでも、塩素原子が特に好ましい。
前記式(1)のR1における炭素原子数1~6個のアルキル基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基であればよい。前記アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基,ネオペンチル基、tert-ペンチル基、及びn-ヘキシル基などを挙げることができる。
前記式(1)のR1における炭素原子数1~6個のハロアルキル基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基に少なくとも1個のハロゲン原子を置換基として有するものである。前記アルキル基及び前記ハロゲン原子としては上述したのと同様のものが挙げられる。好ましいハロアルキル基としては、例えば、クロロメチル基、クロロブチル基などを挙げることができる。
前記式(1)のR1として上述したもののうち、水素原子又は塩素原子が特に好ましく挙げられる。
前記式(1)のR2及びR3における炭素原子数1~20個のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基,ネオペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ウンデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノニデシル基、及びエイコシル基などを挙げることができる。
前記式(1)のR2及びR3における炭素原子数3~22のアルキルオキシカルボニル基は、直鎖状又は分岐状のアルキルオキシカルボニル基であればよい。具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、n-ヘキシルオキシカルボニル基、及びn-オクチルオキシカルボニル基などが挙げられる。
前記式(1)において、R2及びR3は、同一であっても異なっていてもよいが、相互に異なっているのが好ましい。前記R2及びR3として好ましくは、炭素原子数1~20個、特に1~15個のアルキル基が挙げられる。なかでも、R2が炭素原子数3~15個のアルキル基であり、R3が炭素原子数1~3個のアルキル基であるのが好ましく、特にR2がメチル基であり、R3がtert-ブチル基、tert-ペンチル基、デシル基、ドデシル基、ウンデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、又はペンタデシル基であるのが好ましい。
前記式(1)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として具体的には、2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ブチルフェノール;2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ブチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノール; 2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-ブチルフェノール;2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-ブチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチルフェノール;2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール;2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール;2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノール;2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
なかでも、前記式(1)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール、2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノール、2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール、及び2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノールが好ましく挙げられる。
本発明の太陽電池用封止膜におけるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(A)と有機過酸化物(B)との質量比(A:B)は、90:10~10:90、特に80:20~20:80であるのが好ましい。架橋剤及び紫外線吸収剤はこれらの反応により機能が失活する場合がある。例えば、紫外線吸収剤に対して架橋剤の量が多過ぎると、発生したラジカルにより紫外線吸収剤のUV捕捉機能が低下する場合がある。また、架橋剤に対して紫外線吸収剤の量が多過ぎると、紫外線吸収剤によりラジカルの発生が抑制されて架橋反応が進行しない恐れがある。したがって、架橋剤及び紫外線吸収剤を組み合わせて使用する場合には、配合比を最適化するのが好ましく、上記範囲内とするのが好ましい。
本発明の太陽電池用封止膜における前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の含有量は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して、0.1~1.0質量部、特に0.5~1.0質量部であるのが好ましい。前記含有量であれば、透明性を低下させることなく高い紫外線カット性を有する封止膜とすることができる。
本発明の太陽電池用封止膜に用いられるエチレン-極性モノマー共重合体の極性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、その塩、そのエステル、そのアミド、ビニルエステル、一酸化炭素などを例示することができる。より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、これら不飽和カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウムなどの1価金属の塩やマグネシウム、カルシウム、亜鉛などの多価金属の塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸nブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル等の不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステルなどの一種又は二種以上などを例示することができる。
エチレン-極性モノマー共重合体としてより具体的には、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン-不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン-アクリル酸nブチル共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン-アクリル酸イソブチル-メタクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸nブチル-メタクリル酸共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸エステル-不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン-酢酸ビニル共重合体のようなエチレン-ビニルエステル共重合体などを代表例として例示することができる。
なかでも、エチレン-極性モノマー共重合体として、最も好ましくは、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)が挙げられる。エチレン酢酸ビニル共重合体は、前記式(1)で表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤との相溶性に優れ、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の添加による黄変がなく、優れた紫外線カット性を発揮することができる。
エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、前記エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して20~35質量部、さらに22~30質量部、特に24~28質量部とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が、20質量部未満であると、高温で架橋硬化させる場合に得られる封止膜の透明度が充分でない恐れがあり、35質量部を超えると、カルボン酸、アルコール等が発生しやすくなる恐れがある。
本発明の太陽電池用封止膜は、架橋剤として有機過酸化物を含む。これにより、エチレン-極性モノマー共重合体の架橋硬化膜を得ることができ、太陽電池の封止性を高めることができる。
前記有機過酸化物としては、100℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期10時間の分解温度が70℃以上のものが好ましい。
前記有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α,α‘-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシアセテート、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキシル-2,5-ビスパーオキシベンゾエート、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、p-クロロベンゾイルパーオキサイド、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、クロロヘキサノンパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、コハク酸パーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ(2-エチルヘキサノエート)、m-トルオイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシイソブチレーオ及び2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイドを挙げることができる。有機過酸化物は一種単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用しても良い。
前記組成物において、有機過酸化物からなる架橋剤の含有量は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して、好ましくは0.1~2.0、より好ましくは0.3~1.5質量部、特に好ましくは0.6~1.5質量部であることが好ましい。前記有機過酸化物の含有量は、少ないと得られる封止膜の透明性が低下する恐れがあり、多くなると共重合体との相溶性が悪くなる恐れがある。
さらに、本発明の組成物は、必要に応じて、架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン-極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために組成物に添加することができる。この目的に供される架橋助剤(官能基としてラジカル重合性基を有する化合物)としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の3官能の架橋助剤の他、(メタ)アクリルエステル(例、NKエステル等)の単官能又は2官能の架橋助剤等を挙げることができる。なかでも、トリアリルシアヌレートおよびトリアリルイソシアヌレートが好ましく、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましい。これらの架橋助剤は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して、一般に10質量部以下、好ましくは0.1~5質量部で使用される。
前記組成物は、膜の種々の物性(機械的強度、接着性、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等)の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、接着向上剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び/又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
前記可塑剤としては、特に限定されるものではないが、一般に多塩基酸のエステル、多価アルコールのエステルが使用される。その例としては、ジオクチルフタレート、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール-ジ-2-エチルブチレート、ブチルセバケート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、トリエチレングリコールジペラルゴネートを挙げることができる。可塑剤は一種用いてもよく、二種以上組み合わせて使用しても良い。可塑剤の含有量は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して5質量部以下の範囲が好ましい。
前記接着向上剤は、シランカップリング剤を用いることができる。これにより、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。前記シランカップリング剤としては、γ-クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤は、単独で使用しても、又は2種以上組み合わせて使用しても良い。また前記接着向上剤の含有量は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して5質量部以下であることが好ましい。
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記メタクリロキシ基含有化合物としては、一般にアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体であり、例えばアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルやアミドを挙げることができる。エステル残基の例としては、メチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリル等の直鎖状のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、アミノエチル基、2-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシプロピル基、3-クロロ-2-ヒドロキシプオピル基を挙げることができる。アミドの例としては、ジアセトンアクリルアミドを挙げることができる。また、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルも挙げることができる。
前記エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール(エチレンオキシ)5グリシジルエーテル、p-t-ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれエチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対してそれぞれ一般に0.5~5.0質量部、特に1.0~4.0質量部含まれていることが好ましい。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、光安定剤、及び/又は老化防止剤を含んでいてもよい。
前記太陽電池用封止膜が光安定剤を含むことによっても、照射された光などの影響によってエチレン-極性モノマー共重合体の劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記光安定剤としてはヒンダードアミン系と呼ばれる光安定剤を用いることが好ましく、例えば、LA-52、LA-57、LA-62、LA-63LA-63p、LA-67、LA-68(いずれも(株)ADEKA製)、Tinuvin744、Tinuvin 770、Tinuvin 765、Tinuvin144、Tinuvin 622LD、CHIMASSORB 944LD(いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)社製)、UV-3034(B.F.グッドリッチ社製)等を挙げることができる。なお、上記光安定剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて用いてもよく、その配合量は、エチレン-極性モノマー共重合体100質量部に対して0.01~5質量部であることが好ましい。
前記老化防止剤としては、例えばN,N’-ヘキサン-1,6-ジイルビス〔3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナミド〕等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、ビタミンE系熱安定剤、イオウ系熱安定剤等が挙げられる。
上述した本発明の太陽電池用封止膜を形成するには、公知の方法に準じて行えばよい。例えば、上述した各種成分を含む組成物を、通常の押出成形、又はカレンダ成形(カレンダリング)等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。また、前記組成物を溶剤に溶解させ、この溶液を適当な塗布機(コーター)で適当な支持体上に塗布、乾燥して塗膜を形成することによりシート状物を得ることもできる。押出成形等を用いて加熱圧延することによって成膜する場合、加熱は一般に50~90℃の範囲である。
太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、50μm~2mmの範囲であればよい。
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、光劣化が少なく、優れた耐久性を有するベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む。前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、PETフィルムなど裏面側保護材の劣化を促進させる波長(約325nm、約380nm)を有する紫外線のカット性に優れる。具体的には、実施例において後記するように、促進耐侯試験後(温度63℃、湿度50%RHの空気中で、300~400nmにおける紫外線強度が100mW/cm2の紫外線を300時間照射した後)であっても、本発明の太陽電池用封止膜は、波長325nmの光線透過率が0.3%以下であり、波長380nmの光線透過率が1.5%以下である。したがって、前記太陽電池用封止膜は、優れた紫外線カット性を長期間に亘り維持することが可能となる。
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、促進耐侯試験後(温度63℃、湿度50%RHの空気中で、300~400nmにおける紫外線強度が100mW/cm2の紫外線を300時間照射した後)であっても、YI値の差(△YI値)が7以下である。このように、前記太陽電池用封止膜は、光劣化が少ないことから黄変の発生が抑制され、優れた透明性を長期間に亘り維持することができる。
このような太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、図1に示すように受光面側透明保護部材11、受光面側封止膜13A、太陽電池用セル14、裏面側封止膜13B及び裏面側保護部材12を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
前記加熱加圧するには、例えば、前記積層体を、真空ラミネーターで温度135~180℃、さらに140~180℃、特に155~180℃、脱気時間0.1~5分、プレス圧力0.1~1.5kg/cm2、プレス時間5~15分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、受光面側封止膜13Aおよび裏面側封止膜13Bに含まれるエチレン-極性モノマー共重合体を架橋させることにより、受光面側封止膜13Aおよび裏面側封止膜13Bを介して、受光面側透明保護部材11、裏面側透明部材12、および太陽電池用セル14を一体化させて、太陽電池用セル14を封止することができる。
前記太陽電池において、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含む封止膜は、少なくとも裏面側封止膜として用いられるのが好ましく、受光面側封止膜及び裏面側封止膜の双方に用いられるのがより好ましい。
なお、本発明において、太陽電池セルの光が照射される側を「受光面側」と称し、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
本発明の太陽電池に使用される受光面側透明保護部材は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、0.1~10mmが一般的であり、0.3~5mmが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。
本発明で使用される裏面側保護部材は、PETなどのプラスチックフィルムであるが、耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム/Al/フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムが好ましい。
なお、本発明の太陽電池は、上述した通り、受光面側および裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、受光面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
以下、本発明を実施例により説明する。本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。
(実施例1)
表1に示す配合で各材料をロールミルに供給して70℃で混練し、得られた組成物を70℃でカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜(厚さ1.0mm)を得た。
表1に示す配合で各材料をロールミルに供給して70℃で混練し、得られた組成物を70℃でカレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜(厚さ1.0mm)を得た。
(実施例2~19、及び比較例1~6)
表1~4に示すように紫外線吸収剤の種類及び/又は添加量を変えた以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
表1~4に示すように紫外線吸収剤の種類及び/又は添加量を変えた以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
(評価)
1.促進耐侯試験
上記で作製した各太陽電池用封止膜を、二枚のガラス板(厚さ0.3mm)用いて、ガラス板/太陽電池用封止膜/ガラス板の順となるように積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、90℃で2分間圧着した後、さらに圧力13x105Pa、90℃で8分間圧着した。次に、前記積層体を、オーブン中、温度155℃の条件で45分間、加圧加熱した。これにより、封止膜を架橋硬化させ、ガラス板と封止膜とが一体化された積層体を得た。
1.促進耐侯試験
上記で作製した各太陽電池用封止膜を、二枚のガラス板(厚さ0.3mm)用いて、ガラス板/太陽電池用封止膜/ガラス板の順となるように積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、90℃で2分間圧着した後、さらに圧力13x105Pa、90℃で8分間圧着した。次に、前記積層体を、オーブン中、温度155℃の条件で45分間、加圧加熱した。これにより、封止膜を架橋硬化させ、ガラス板と封止膜とが一体化された積層体を得た。
次に、前記一体化積層体を、4KWメタルハライドランプを光源とする促進耐侯試験機(S-UVテスター、岩崎電気株式会社製)を用い、温度63℃、湿度50%RHの空気中で、300~400nmにおける紫外線強度が100mW/cm2の紫外線を300時間照射した後に取り出した。
2.黄変性の評価
紫外線照射による黄変の程度を調査するために、全自動直読ヘイズコンピューターHGM-2DP(スガ試験機株式会社製)を用いて、前記促進耐侯試験前後、前記一体化積層体のYI値の差(△YI値)を求めた。結果を表1~4に示す。
紫外線照射による黄変の程度を調査するために、全自動直読ヘイズコンピューターHGM-2DP(スガ試験機株式会社製)を用いて、前記促進耐侯試験前後、前記一体化積層体のYI値の差(△YI値)を求めた。結果を表1~4に示す。
3.分光透過率の測定
前記促進耐侯試験前及び後の一体化積層体の分光透過率を、分光光度計(U-4000、株式会社日立製作所製)を用いて測定した。波長325nm及び380nmの分光透過率を表1~4に示す。
前記促進耐侯試験前及び後の一体化積層体の分光透過率を、分光光度計(U-4000、株式会社日立製作所製)を用いて測定した。波長325nm及び380nmの分光透過率を表1~4に示す。
表1~4に示すように、本発明の太陽電池用封止膜は、促進耐侯試験後であっても、波長325nm及び波長380nmの光の透過を高くカットすることができ、さらに黄変の程度(△YI値)も極めて低く抑えられている。すなわち、促進耐侯試験後であっても、波長325nmの光線透過率が0.5%以下であり、波長380nmの光線透過率が2.0%以下であり、さらに、YI値の差が13以下である。これらから、本発明の太陽電池用封止膜は、優れた紫外線カット性及び透明性を長期間に亘り維持することが可能であることがわかる。
本発明の太陽電池用封止膜によれば、長期間に亘り優れた意匠性及び発電性能を発揮することが可能な太陽電池を提供することができる。
11 受光面側透明保護部材、
12 裏面側保護材、
13A 受光面側封止膜、
13B 裏面側封止膜、
14 太陽電池セル。
12 裏面側保護材、
13A 受光面側封止膜、
13B 裏面側封止膜、
14 太陽電池セル。
Claims (5)
- 前記式(1)において、R1が塩素原子又は水素原子を表し、R2及びR3が、相互に異なり、炭素原子数1~20個のアルキル基を表すことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が、2-(2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール及び/又は2-(5-クロロ-2H-1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノールであることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池用封止膜。
- 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と前記有機過酸化物との質量比が、90:10~10:90である請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜。
- 受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、
前記封止膜が、請求項1~4のいずれか1項に記載の太陽電池用封止膜であることを特徴とする太陽電池。
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