JP5152986B2

JP5152986B2 - 太陽電池用封止シート

Info

Publication number: JP5152986B2
Application number: JP2008250967A
Authority: JP
Inventors: 貴彦澤田
Original assignee: Sekisui Film Co Ltd
Current assignee: Sekisui Film Co Ltd
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2010086998A

Description

本発明は、太陽電池用封止シートに関する。

シリコンやセレンの半導体ウエハーからなる太陽電池モジュールは、太陽電池素子の両面にエチレン系共重合体などを含有する太陽電池用封止シートを積層し、太陽電池用封止シートの上面に上部保護材を、下面に下部保護材を重ね合わせて真空中で脱気すると共に加熱することにより太陽電池素子を太陽電池用封止シートで封止すると共に、太陽電池用封止シートを介して太陽電池素子と上下保護材とを接着一体化したものが用いられている。

又、太陽電池用封止シートは長尺状に形成されており、製造後、使用されるまでは巻き芯にロール状に巻回された上で巻回体として保管される。この巻回体において、太陽電池用封止シートにはその巻き径方向に圧力が加わっており、巻き径（巻回体の直径）方向に隣接する太陽電池用封止シート同士のブロッキングが時間の経過と共に強くなる。

近年、生産効率を向上させるために、一つの巻回体に巻回されている太陽電池用封止シートの長さをできるだけ長くすることが求められている。ところが、太陽電池用封止シートの長さを長くするほど、太陽電池用封止シートの巻き径方向に強い圧力が加わるようになり、太陽電池用封止シートのブロッキングが更に生じやすくなっていた。

これまでに太陽電池用封止シートとしては、特許文献１に、酢酸ビニル含有量が２１〜４０重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体を主成分とする本体層（Ａ）と酢酸ビニル含有量が１０重量％以上、２１重量％未満のエチレン・酢酸ビニル共重合体を主成分とする封止層（Ｂ）とからなる厚さが０．２〜１．２ｍｍの架橋性積層シートを用いた太陽電池封止材用シートが開示されている。

しかしながら、上記太陽電池用封止シートは巻き芯に巻回した状態で保管するとブロッキングを生じることがあり、特に、近年求められているように、できるだけ長い太陽電池用封止シートを巻き芯に巻回した場合には更に容易にブロッキングを生じるといった問題点を有していた。

特開２００５−１２９９２６号公報

本発明は、巻き芯に巻回させた状態で保管した場合にあってもブロッキングを生じることがなく、円滑に巻き出すことができる太陽電池用封止シートを提供する。

本発明の太陽電池用封止シートＡは、図１に示したように、酢酸ビニル成分を２７〜３５重量％含有し且つメルトフローレイトが２０〜１５０ｇ/１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する本体層の両面に、引張弾性率が２０〜５０ＭＰａで且つメルトフローレイトが１２〜１５ｇ／１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する表面層が積層一体化されており、上記表面層の合計厚みが太陽電池用封止シート全体の厚みの１／２０以下であることを特徴とする。

太陽電池用封止シートの本体層１は、酢酸ビニル成分を２７〜３５重量％含有し且つメルトフローレイトが２０〜１５０ｇ/１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する。

本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体中に含有されている酢酸ビニル成分は、少ないと、太陽電池用封止シートの透明性が低下し、或いは、エチレン−酢酸ビニル共重合体の融点が高くなるためにシート製膜時の成形温度を上げざるを得ず、原料に添加した架橋剤が反応しゲルが発生する。ゲルは、太陽電池用封止シートの外観を損ねたり、或いは、太陽電池素子との接着時に均一に溶解しないために接着不良を生じる。本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体中に含有されている酢酸ビニル成分は、多いと、太陽電池用封止シートの融点及び引張弾性率が低下して、太陽電池用封止シート間に太陽電池素子を挟んで太陽電池用封止シート同士を接着一体化させる際に本体層のはみ出しが多くなり、作業性が低下する。従って、本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体中に含有されている酢酸ビニル成分は２７〜３５重量％に限定され、２７〜３５重量％が好ましい。

又、本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレイトは、２０〜１５０ｇ／１０分に限定され、２０〜１００ｇ／１０分が好ましい。本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレイトは、低いと、加工性を上げるためにシート製膜時の成形温度を上げざるを得ず、原料に添加した架橋剤が反応しゲルが発生する。本体層１を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレイトは、高いと、本体層１と表面層２の二層からなる場合はブロッキングが生じやすく、又、太陽電池モジュールを作製するときの接着工程において、モジュール端部からのはみ出しが多くなりモジュールや製造装置を汚しやすくなる。なお、エチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレイトは、ＪＩＳＫ７２１０に準拠して温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎにて測定されたものをいう。

更に、本発明の太陽電池用封止シートＡは、図１又は図２に示したように、その本体層１の両面には表面層２が積層一体化されている。この表面層２は、引張弾性率が２０〜５０ＭＰａであるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有している。なお、本体層１の両面に表面層２、２が積層一体化されている場合は、両表面層２、２を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体は同一であっても相違していてもよい。

表面層２を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体の引張弾性率は、低いと、太陽電池用封止シートを巻き芯に巻回させた状態で長期間に亘って保管しておくと、太陽電池用封止シートにブロッキングを生じ、高いと、エチレン−酢酸ビニル共重合体の融点が高くなったり、エチレン−酢酸ビニル共重合体の溶融粘度が高くなったりするために、シート製膜時の成形温度を上げざるを得ず、原料に添加した架橋剤が反応しゲルが発生するので、２０〜５０ＭＰａに限定され、２３〜４５ＭＰａが好ましい。

又、表面層２を構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体中における酢酸ビニル成分の含有量は、太陽電池用封止シートの透明性が向上すると共に、太陽電池用封止シートにブロッキングが生じ難くなるので、１５〜３０重量％が好ましい。

なお、本発明において、エチレン−酢酸ビニル共重合体の引張弾性率は下記の要領で測定されたものをいう。測定対象となっているエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いて、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの平面長方形状で且つ厚さが３００μｍの試験片を作製し、この試験片を用いてチャック間距離５０ｍｍ、２３℃、相対湿度５０％の条件下にて３００ｍｍ／分の速度で引張試験を行って、エチレン−酢酸ビニル共重合体の引張弾性率を測定することができる。

そして、表面層２の合計厚みは、厚いと、太陽電池用封止シートの透明性が低下するので、太陽電池用封止シート全体の厚みの１／２０以下に限定される。具体的には、表面層２の厚みは、５〜５０μｍが好ましい。

又、太陽電池用封止シートＡの全体厚みは、薄いと、太陽電池素子を封止する際に太陽電池素子と太陽電池用封止シートとの間に空気溜まりを生じることがあり、厚いと、太陽電池用封止シートの透明性が低下することがあるので、５０〜１０００μｍが好ましい。

なお、太陽電池用封止シートの本体層１及び表面層２には、その物性を損なわない範囲内において、シランカップリング剤などの粘着付与剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤などが含有されていてもよい。

次に、太陽電池用封止シートの製造方法について説明する。太陽電池用封止シートの製造方法としては、特に限定されず、例えば、（１）本体層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体を第一押出機に供給する一方、表面層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体を第二押出機に供給し、第一、第二押出機を共に接続させている共押出ダイに供給して共押出することによって、本体層１の一面に表面層２が積層一体化されてなる太陽電池用封止シートを製造する方法、（２）本体層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体を第一押出機に供給する一方、表面層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体を第二押出機に供給し、第一、第二押出機を共に接続させている合流ダイに供給して円筒状に押出してインフレーション成形によって、本体層１の一面に表面層２が積層一体化されてなる太陽電池用封止シートを製造する方法などが挙げられる。

なお、本体層１の両面に表面層２、２が積層一体化されている太陽電池用封止シートＡを製造するには、上記方法において、もう一つの表面層２を製造するための押出機を用意し、この押出機を上記共押出ダイや合流ダイに接続して共押出、インフレーション成形又はカレンダー成形により太陽電池用封止シートを製造すればよい。

又、太陽電池モジュールの製造時において、太陽電池素子又は上下保護材と、太陽電池用封止シートとの間における脱気性を向上させるために、太陽電池用封止シートＡの一面又は両面にエンボス加工を施すことが好ましい。太陽電池用封止シートＡの一面又は両面にエンボス加工が施されている場合には、太陽電池用封止シートＡの表面層２の厚みは、本体層１と表面層２との界面から、エンボスの頂点までの厚みをいう。

太陽電池用封止シートの一面にエンボス加工を施す方法としては、特に限定されず、製造直後の溶融状態の太陽電池用封止シートを、表面にエンボス模様が施されたエンボスロールと、このエンボスロールに対峙して配設された押圧ロールとの間に供給し、エンボスロールを太陽電池用封止シートに押圧させて、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。なお、押圧ロールの表面にもエンボス模様を施すことによって、太陽電池用封止シートの両面にエンボス加工を施すことができる。又、一旦製造された太陽電池用封止シートを再度、加熱して溶融状態とした上で上述の要領でエンボス加工を施してもよい。

そして、上述のようにして連続的に製造された長尺状の太陽電池用封止シートＡは、所定の巻き芯にロール状に連続的に巻回されて巻回体として保存される。しかるに、本発明の太陽電池用封止シートは、その本体層の一面又は両面に積層一体化された表面層が、引張弾性率が２０〜５０ＭＰａであるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有しているので、太陽電池用封止シートの製造時に形成された太陽電池用封止シート表面の微細な凹凸が潰れず、太陽電池用封止シート同士の接触面積を抑えることができ、更に、エチレン−酢酸ビニル共重合体自体の融着も起こりにくくなるので、ブロッキングが抑制されている。従って、巻回体から太陽電池用封止シートを円滑に巻き出すことができ、この太陽電池用封止シートを用いて後述の要領で太陽電池モジュールを効率良く製造することができる。

本発明の太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの製造方法としては、太陽電池素子の上面に上側太陽電池用封止シートを介して上部透明保護材を、太陽電池素子の下面に下側太陽電池用封止シートを介して下部基板保護材を積層して積層体を製造し、この積層体を減圧下にて加熱することによって上下太陽電池用封止シートを必要に応じて架橋させながら太陽電池素子を上下太陽電池用封止シートによって上下から封止すると共に太陽電池素子の上下面に上下太陽電池用封止シートを介して保護材を積層一体化させる太陽電池モジュールの製造方法が挙げられる。なお、太陽電池用封止シートの本体層１の一面にのみ表面層２が積層一体化されている場合には、太陽電池用封止シートの本体層１が太陽電池素子側となるようにする。

本発明の太陽電池用封止シートは、酢酸ビニル成分を２７〜３５重量％含有し且つメルトフローレイトが２０〜１５０ｇ/１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する本体層の両面に、引張弾性率が２０〜５０ＭＰａで且つメルトフローレイトが１２〜１５ｇ／１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する表面層が積層一体化されており、上記表面層の合計厚みが太陽電池用封止シート全体の厚みの１／２０以下であることを特徴とするので、太陽電池用封止シートを巻き芯に巻回して所定期間に亘って保管した後に巻き出して使用する場合にあってもブロッキングを生じることなく太陽電池用封止シートを円滑に巻き出すことができる。

特に、非常に長い太陽電池用封止シートを巻き芯に巻回させて巻回体を製造した場合にあってもブロッキングを生じるようなことはなく、一つの巻回体から非常に長い長さの太陽電池用封止シートを巻き出すことができ、太陽電池モジュールの製造にあたって、太陽電池用封止シートの巻回体の交換回数を少なくして交換作業の削減を図り、太陽電池モジュールの製造効率を向上させることができる。

（実施例１）
第一押出機、第二押出機及び第三押出機を用意し、第一〜三押出機を共に同一の共押出ダイに接続した。そして、エチレン−酢酸ビニル共重合体（日本ユニカー社製商品名「ＤＱＤＪ−３２６９」、酢酸ビニル成分：２８重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分）１００重量部、架橋剤としてｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート０．８重量部、トリアリルイソシアヌレート０．２重量部及び３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２重量部を第一押出機に供給して９０℃にて溶融混練した。

一方、エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井・デュポンポリケミカル社製商品名「ＥＶ−２５０」、酢酸ビニル成分：２８重量％、メルトフローレイト：１５ｇ／１０分、引張弾性率：２２ＭＰａ）１００重量部、架橋剤としてｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート０．８重量部、トリアリルイソシアヌレート０．２重量部及び３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２重量部を第二押出機に供給して１００℃にて溶融混練した。

同様に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井・デュポンポリケミカル社製商品名「ＥＶ−２５０」、酢酸ビニル成分：２８重量％、メルトフローレイト：１５ｇ／１０分、引張弾性率：２２ＭＰａ）１００重量部、架橋剤としてｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート０．８重量部、トリアリルイソシアヌレート０．２重量部及び３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２重量部を第三押出機に供給して１００℃にて溶融混練した。

そして、第一〜三押出機にて溶融混練したエチレン−酢酸ビニル共重合体を全て共押出ダイに供給して共押出し、第一押出機から押出されたエチレン−酢酸ビニル共重合体からなり且つ厚みが３８０μｍの本体層１の一面に、第二押出機から押出されたエチレン−酢酸ビニル共重合体からなり且つ厚みが１０μｍの表面層２が積層一体化され、且つ、上記本体層１の他面に、第三押出機から押出されたエチレン−酢酸ビニル共重合体からなり且つ厚みが１０μｍの表面層２が積層一体化されてなる太陽電池用封止シートを得た。

（実施例２）
第二押出機及び第三押出機に供給するエチレン−酢酸ビニル共重合体として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（日本ユニカー社製商品名「ＮＵＣ−３８３０」、酢酸ビニル成分：１５重量％、メルトフローレイト：１２ｇ／１０分、引張弾性率：４４ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。

（比較例１）
第二押出機及び第三押出機に供給するエチレン−酢酸ビニル共重合体として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（日本ユニカー社製商品名「ＤＱＤＪ−３２６９」、酢酸ビニル成分：２８重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分、引張弾性率：１３ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。

（比較例２）
第二押出機及び第三押出機に供給するエチレン−酢酸ビニル共重合体として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（日本ユニカー社製商品名「ＮＵＣ―３１５０」、酢酸ビニル成分：２０重量％、メルトフローレイト：１５０ｇ／１０分、引張弾性率：１５ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。

（比較例３）
第二押出機及び第三押出機に供給するエチレン−酢酸ビニル共重合体として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（日本ユニカー社製商品名「ＮＵＣ―３１４０」、酢酸ビニル成分：１０重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分、引張弾性率：５４ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。

得られた太陽電池用封止シートのブロッキング性及び透明性を下記の要領で測定し、その結果を表１に示した。

（ブロッキング性）
３００ｍの長さを有する太陽電池用封止シートを用意し、この太陽電池用封止シートを巻き芯に巻回させて巻回体を作製した。この巻回体を４０℃にて７日間に亘って放置した後、巻回体から太陽電池用封止シートを巻き出した。太陽電池用封止シートを容易に巻き出すことができ太陽電池用封止シートに変形が生じなかった場合を「○」、太陽電池用封止シート同士が密着しており、密着している太陽電池用封止シート同士を剥離させる際に太陽電池用封止シートに変形が生じた場合を「×」とした。

（透明性）
二枚の厚さ４ｍｍの珪酸塩ガラス板を太陽電池用封止シートを介して重ね合わせて積層シートを作製し、この積層シートを１５０℃で６０分間に亘って加熱して珪酸塩ガラス板同士を真空ラミネートにより一体化させた。積層シートのヘイズ値をヘイズメーターを用いて測定した。なお、比較例３においては、押出成形中にゲルが発生し、得られた太陽電池用封止シートの透明性が低下していた。

本発明の太陽電池用封止シートを示した縦断面図である。本発明の太陽電池用封止シートの他の一例を示した縦断面図である。

符号の説明

１本体層
２表面層
Ａ太陽電池用封止シート

Claims

酢酸ビニル成分を２７〜３５重量％含有し且つメルトフローレイトが２０〜１５０ｇ/１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する本体層の両面に、引張弾性率が２０〜５０ＭＰａで且つメルトフローレイトが１２〜１５ｇ／１０分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する表面層が積層一体化されており、上記表面層の合計厚みが太陽電池用封止シート全体の厚みの１／２０以下であることを特徴とする太陽電池用封止シート。