JP6603994B2

JP6603994B2 - 太陽電池モジュール用の封止材シート及び太陽電池モジュール

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Publication number: JP6603994B2
Application number: JP2015017976A
Authority: JP
Inventors: 啓晶玉木; 靖史白髭; 直博小保内; 英一郎横地
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
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Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JP2016143746A

Description

本発明は太陽電池モジュール用の封止材シート及び太陽電池モジュールに関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態からなる太陽電池モジュールが開発され、提案されている。一般に太陽電池モジュールは、ガラス等からなる透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、封止材シートを介して積層された構成である。

封止材シートには、透明前面基板、太陽電池素子及び裏面保護シートとの密着性や密着耐久性、太陽電池素子の埋まり込み性、耐熱性等が要求される。

封止材シートは、樹脂組成物を架橋することにより、封止材シートの耐熱性を向上させることが行われている。しかし、封止材シートが過度に架橋した場合には、太陽電池素子の埋まり込み性が悪化する。

そこで、太陽電池モジュールを製造する際の太陽電池素子の埋まり込み性と耐熱性を両立するものとして、封止材シートを構成する樹脂中に電離性放射線架橋樹脂を含有させ、封止材シートの一方の面から電離性放射線を照射することにより、シート厚さ方向に沿ってゲル分率が変化した構造の封止材シートが提案されている（特許文献１）。

特開２０１１−７４２６１号公報

特許文献１には、太陽電池素子の埋まり込み性に優れた封止材シートが記載されているものの、太陽電池セルを接続する配線については考慮されていない。一方、太陽電池モジュールとして積層する際には、太陽電池素子と封止材シートとの間にはバスバーと呼ばれる太陽電池素子から電気を取り出す配線が配置される。ここで、太陽電池モジュールを製造する際には、一般的に太陽電池モジュールを積層する積層工程を含み、積層工程において太陽電池素子と封止材シートを加熱しつつプレス圧力をかけてラミネートされる。しかし、バスバーには一定の厚みがあるため、バスバーが重なっている太陽電池素子の部分はプレス加工による応力が集中する。そのため、バスバーが重なっている太陽電池素子の部分にクラックが発生するという問題がある。

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、耐熱性を十分有する太陽電池モジュール用の封止材シートでありながら、バスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することが可能な太陽電池モジュール用の封止材シート及び太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記問題を解決すべく、誠意検討を行った結果、封止材シートの熱機械分析（ＴＭＡ）試験に着目し、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込み深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値の最大値Ｐ_ｍａｘに対する所定の膜厚における勾配比を特定した封止材シートであれば、上記問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）太陽電池モジュール用の封止材シートであって、下記条件の熱機械分析（ＴＭＡ）試験において得られ、所定の温度範囲（℃）と前記封止材シートへの針の押込深さ（μｍ）との関係を示すＴＭＡ曲線において、前記所定の温度範囲（℃）における、前記ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））を求め、前記勾配Ｐの絶対値の最大値であるＰ_ＭＡＸに対する、前記封止材シートの膜厚の８０％における勾配であるＰ_８０の比であるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が３０％以下である封止材シート。
（ＴＭＡ試験：ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力２０ｋＰａの一定圧とし、昇温速度５℃／分で室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、Ｐ_８０が、１５０℃における針の押込み深さが封止材シートの膜厚の５０％以上８０％未満の場合には、１５０℃における勾配であるＰ_１５０℃を用いる。）

（２）前記Ｐ_ＭＡＸ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））が、１０μｍ／℃以上５０μｍ／℃以下である（１）に記載の封止材シート。

（３）前記Ｐ_８０（押込深さ（μｍ）／温度（℃））が、１μｍ／℃以上１０μｍ／℃以下である（１）又は（２）に記載の封止材シート。

（４）前記封止材シートの融点＋４０℃の温度における前記針の押込深さが、前記封止材シートの膜厚の８５％以内である（１）から（３）のいずれかに記載の封止材シート。

（５）前記封止材シートは密度０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上０．９７０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレンが全封止材組成物中８５％以上である（１）から（４）のいずれかに記載の封止材シート。

（６）前記封止材シートは、中間層と、その両面に配置される最外層と、を含んでなる多層シートであり、前記最外層は、シラン変性ポリエチレン系樹脂を更に含有する（５）に記載の封止材シート。

（７）前記封止材シートの厚さが３００μｍ以上６００μｍ以下である（１）から（６）のいずれかに記載の封止材シート。

（８）（１）から（７）のいずれかに記載の封止材シートと、太陽電池素子と、前記太陽電池素子から電気を取り出す配線であるバスバーと、を備える太陽電池モジュールであって、前記バスバーが前記封止材シートと前記太陽電池素子の間に配置され、前記バスバーの厚さが１５０μｍ以上３００μｍ以下である太陽電池モジュール。

（９）前記太陽電池素子の厚さが１５０μｍ以上３００μｍ以下である（８）に記載の太陽電池モジュール。

本発明によれば、封止材シートの熱機械分析試験（ＴＭＡ）試験において、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込み深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値の最大値Ｐ_ｍａｘに対する所定の膜厚における勾配比を特定した封止材シートは、耐熱性を十分有する太陽電池モジュール用の封止材シートでありながら、バスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することのできる封止材シートである。

本発明の封止材シートと、それを用いた太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面模式図である。実施例及び比較例の封止材シートに係る熱機械分析試験（ＴＭＡ）試験において、温度（℃）と封止材シートへの針の押し込み深さとの関係を示したグラフである。実施例及び比較例の封止材シートに係る熱機械分析試験（ＴＭＡ）試験において、温度（℃）とＴＭＡ曲線の勾配（押込み深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値との関係を示したグラフである。

以下、本発明の太陽電池モジュール用の封止材シート及び太陽電池モジュールについて詳細に説明する。本発明は以下に記載される実施形態に限定されるものではない。

＜封止材シート＞
本発明の封止材シートは、所定の温度範囲（℃）と封止材シートへの針の押込深さ（μｍ）との関係を示す熱機械分析試験（以下、ＴＭＡ試験と表記することがある。）において、所定の温度範囲（℃）における、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））を求め、勾配Ｐの絶対値の最大値であるＰ_ＭＡＸに対する、封止材シートの膜厚の８０％における勾配であるＰ_８０の比であるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が３０％以下である封止材シートである。Ｐ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値を最適化することによって、耐熱性を十分有する封止材シートでありながら、バスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することができる封止材シートとすることができる。

ここで本発明におけるＴＭＡ試験とは、ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力２０ｋＰａをかけて、昇温速度５℃／分で所定の温度範囲（℃）、例えば、室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する試験のことをいう。熱機械分析（ＴＭＡ）装置としては、例えばＳＩＩナノテクノロジー製ＴＭＡ／ＳＳ７１００等を用いることができる。

ＴＭＡ試験におけるＰ_ＭＡＸとは、ＴＭＡ曲線における押込深さ（μｍ）を温度（℃）により微分して求めた勾配Ｐ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値の最大値である。Ｐ_ＭＡＸは、ＴＭＡ試験の針の押し込み速さの最大値であり、封止材シートの柔軟性を示すパラメータである。Ｐ_ＭＡＸが大きい封止材シートであれば、ラミネートのプレス加工において、封止材シートの柔軟性が高いことを示す。そのため、Ｐ_ＭＡＸが大きい封止材シートであれは、ラミネートのプレス加工において、バスバーが容易に埋まり込むようになり、バスバーと太陽電池素子が重なっている箇所にかかるプレス加工の応力を軽減することができる。そのため、バスバーの重なりに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することができる。又、積層工程におけるラミネートは真空引き工程とプレス工程に分かれており、設定温度が１１０℃〜１５０℃程度で行われる。真空引き工程において７０℃〜９０℃に到達し、プレス工程で設定温度まで昇温する。ゆえに一般的に太陽電池素子への負担はプレス工程開始時がもっとも高くなるためＰ_ＭＡＸにおける温度は７０℃〜９０℃であることが望ましい。Ｐ_ＭＡＸ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値は、１０μｍ／℃以上５０μｍ／℃以下であることが好ましく、１２μｍ／℃以上３５μｍ／℃以下であることがより好ましく、１５μｍ／℃以上３０μｍ／℃以下とすることが更に好ましい。Ｐ_ＭＡＸ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値を１０μｍ／℃以上とすることで、バスバーの重なりに起因する太陽電池素子のクラックの発生をより効果的に抑制することができる。Ｐ_ＭＡＸ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値を５０μｍ／℃以下とすることで、耐熱性を十分有する封止材シートとすることができる。

ＴＭＡ試験におけるＰ_８０とは、封止材シートの膜厚の８０％における勾配（押込深さ（μｍ）／温度（℃））である。ここで封止材シートの膜厚の８０％における勾配とは、針の押込み深さが封止材シートの膜厚の８０％の深さの時点における勾配（押込深さ（μｍ）／温度（℃））を意味する。Ｐ_８０は、封止材シートの耐熱性を示すパラメータである。Ｐ_８０が小さい封止材シートほど、封止材シート中に架橋度の高い領域が多く含まれることを意味している。そのため、Ｐ_８０の小さな封止材シートほど高い耐熱性を有している。Ｐ_８０が小さい封止材シートであれば、封止材シートの耐熱性がより向上する。Ｐ_８０（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値は１μｍ／℃以上１０μｍ／℃以下であることが好ましく２μｍ／℃以上６μｍ／℃以下であることがより好ましい。Ｐ_８０（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値を１０μｍ／℃以下とすることで、耐熱性を十分有する封止材シートとすることができる。Ｐ_８０（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の値を１μｍ／℃以上とすることで、バスバーの重なりに起因する太陽電池素子のクラックの発生をより効果的に抑制することができる。なお、Ｐ_８０が、１５０℃における針の押込み深さが封止材シートの膜厚の５０％以上８０％未満の場合には、１５０℃における勾配であるＰ_１５０℃を用いる。

ＴＭＡ試験におけるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））とは、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値の最大値であるＰ_ＭＡＸに対する、封止材シートの膜厚の８０％における勾配であるＰ_８０との比である。本発明の封止材シートは、電離性放射線による加工条件を適切に調整し、ラミネート適性に優れた柔軟な領域と、耐熱性に優れた高い架橋度を持つ領域を共に有するようにＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））を３０％以下、より好ましくは２０％以下とすることによって、高い耐熱性を持たせつつ、かつバスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することができる。

ＴＭＡ試験における封止材シートの融点＋４０℃の温度における針の押し込み深さが前記封止材シートの膜厚の８５％以内とすることが好ましく、８０％以内とすることがより好ましく、７５％以内とすることが更に好ましい。ＴＭＡ試験における針の押し込み深さをこのような範囲とすることで、封止材シートの耐熱性をより好ましいものとすることができる。

封止材シートの厚さは、３００μｍ以上６００μｍ以下とすることがより好ましい。このような範囲とすることで、充分に衝撃を緩和することができ、かつ生産性の高い封止材シートとすることができる。

［封止材組成物］
本発明の封止材シートは、例えば、密度が０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上０．９７０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレン系樹脂を全封止材組成物中８５％以上含まれていることが好ましい。ポリエチレン系樹脂をこのような範囲含ませることによって、封止材シートの長時間使用による分解を軽減するとともに、封止材シートの透明性を有するものとすることができる。ポリエチレン系樹脂としては低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）がより好ましく用いることができ、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又はメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）を特に好ましく用いることができる。

ポリエチレン系樹脂の密度は、０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上０．９７０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、特に好ましいのは、０．８６５ｇ／ｃｍ^３以上０．９３０ｇ／ｃｍ^３以下である。ポリエチレン系樹脂の密度を上記範囲とすることにより、封止材の透明性をより向上させることができる。

ポリエチレン系樹脂は、融点４０℃以上９０℃以下のものであることが好ましく、融点５５℃以上８０℃以下のものであることがより好ましい。

又、本発明の封止材シートは、中間層と、その両面に配置される最外層と、を含んでなる多層シートであることが好ましく、更に最外層は、シラン変性ポリエチレン系樹脂を更に含有することが好ましい。シラン変性ポリエチレン系樹脂は、主鎖となる低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、好ましくは直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなる樹脂である。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、太陽電池モジュールにおける封止材シートの他の部材への密着性を向上することができる。

封止材シートを成形するための封止材組成物には、必要最小限度の架橋剤を含有させてもよいが、架橋剤は添加しないことがより好ましい。架橋助剤の添加によって、十分に適切な架橋を進行させることができる一方で、有機過酸化物等の架橋剤を別途添加したには、太陽電池モジュールとの一体化のための熱ラミネート処理時に、デガスによる発泡等の問題が生じるリスクが高まるからである。架橋剤を添加する場合、公知のものが使用でき特に限定されず、例えば公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。

なお、封止材シートを成形するための封止材組成物には、必要に応じて架橋助剤、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等のその他の成分を含有させても良い。その他の成分は封止材組成物全量に対して０．００１質量％以上５質量％以下の範囲内であることが好ましい。

＜封止材シートの製造方法＞
［シート化工程］
本発明の封止材シートは、例えば、各組成物を溶融成形し封止材シートを得るシート化工程を経ることによって製造することができる。成形は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行われる。多層シートとして封止材シートを成形する方法としては、一例として、二種以上の溶融混練押出機による共押出により成形する方法が挙げられる。

［架橋工程］
本発明の封止材シートは、例えば、シート化後の未架橋の封止材シートに対して、電離放射線による架橋処理を施す架橋工程を経ることによって製造することができる。未架橋の封止材シートに対して、電離放射線による架橋処理を施す架橋工程を、シート化工程の終了後、かつ、封止材シートを他の部材と一体化する太陽電池モジュール一体化工程の開始前に行う。この架橋処理によって封止材シートの架橋度が封止材シートの厚さ方向に沿って変化した封止材シートとする。架橋処理はシート化工程に続いて連続的にインラインで行われてもよく、オフラインで行われてもよい。

ここで封止材シートの架橋度とは、ゲル分率やＭＦＲ等のパラメータにより特定されるような封止材シートの架橋割合のことを表し、架橋度が小さいほど、架橋反応が生じていない樹脂成分の領域が多く存在することを意味する。なお、ゲル分率（％）とは、封止材０．１ｇを樹脂メッシュに入れ、６０℃トルエンにて４時間抽出したのち、樹脂メッシュごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の質量比較を行い残留不溶分の質量％を測定しこれをゲル分率としたものである。又、ＭＦＲ（ｇ／１０分）は、ＪＩＳ−Ｋ６９２２−２により測定した１９０℃、荷重２．１６ｋｇにより測定することにより求めることができる。

電離放射線の照射による架橋処理については、個別の架橋条件は特に限定されない。電子線（ＥＢ）、α線、β線、γ線、中性子線等の電離放射線によって行うことができるが、なかでも電子線を用いることが好ましい。

又、電離放射線は、封止材シートの一方のみの面側又は表裏面から異なる強度の電離放射線を照射する方法を挙げることができる。封止材シートの一方のみの面側又は表裏面から異なる強度の電離放射線を照射することで、封止材組成物の架橋度が封止材シートの厚さ方向に沿って変化させることができる。そのようにすることで、Ｐ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が３０％以下である封止材シートを製造することができる。

電離放射線の照射を片面照射によって行う場合、加速電圧は、被照射体であるシート厚みによって決まり、厚いシートほど大きな加速電圧を必要とする。例えば、５５０μｍの厚みの封止材シートでは、１００ｋＶ以上２５０ｋＶ以下で照射する。加速電圧が１００ｋＶ未満であると、架橋が不十分となり、封止材シートの耐熱性が不十分となる。一方、加速電圧が２５０ｋＶを超えると、表面よりも内側が線量の最大値のピークとなり、本発明の特有のパラメータであるＴＭＡ試験におけるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値を好ましいものとした封止材シートの製造が困難になる。なお、照射線量は３０ｋＧｙ以上、５０ｋＧｙ以下、好ましくは３５ｋＧｙ以上４５ｋＧｙ以下の範囲である。又、照射は大気雰囲気下でもよく窒素雰囲気下であってもよい。

電離放射線の照射を片面照射によって行う場合、電離放射線の照射方向は、バスバーが配置される太陽電池セル側から照射しても良いし、太陽電池セル側の反対方向から照射しても良い。即ち架橋度の最大値が封止材シートの太陽電池セル側であっても太陽電池セル側の反対方向であっても良い。所定の加速電圧と線量の電離放射線を片面照射することで、ＴＭＡ試験におけるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が好ましいものとした封止材シートを製造することができる。

又、電離放射線の照射は、片面照射によって行うことの他に、表裏面から異なる強度の電離放射線を照射してもよい。表裏面から異なる強度の電離放射線を照射することによっても片面照射した場合と同様にＴＭＡ試験におけるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が好ましいものとした封止材シートを製造することができる。

なお、この架橋処理はシート化工程に続いて連続的にインラインで行われてもよく、オフラインで行われてもよい。又、架橋処理が一般的な加熱処理である場合は、一般的に、架橋剤の含有量として封止材シートの全成分１００質量部に対して０．５質量部以上１．５質量部以下が必要とされているが、本願発明の封止材シートにおいては、架橋剤の含有量が０であってもよく、含有する場合であっても０．５質量部未満であることが好ましい。これにより、封止材組成物のシート化工程における封止材組成物のゲル化による生産性低下のリスクが低減できる。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の封止材シートを用いた太陽電池モジュールの一実施形態について説明する。図１は、本発明の封止材シートを用いた太陽電池モジュール１０の層構成を示す断面図である。本発明の太陽電池モジュール１０は、入射光の受光面側から、透明前面基板２、前面封止材層３、太陽電池素子４、背面封止材層５、及び裏面保護シート６が順に積層されている。又、太陽電池素子４と前面封止材層３との間には、太陽電池素子から電気を取り出す配線であるバスバー７が配置されている。本発明の太陽電池モジュール１０は、前面封止材層３及び背面封止材層５の少なくとも一方の封止材層に本発明の封止材シートを使用することができる。バスバーが本発明の封止材シートと太陽電池素子の間に配置されていることが好ましい。耐熱性を十分有する封止材シートでありながら、バスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することができる。図１に示した太陽電池モジュールにおいては、バスバー７が配置されている側である前面封止材層３に本発明の封止材シートを使用することが好ましい。

又、バスバーが太陽電池セルの背面封止材層側に配置されている場合には、背面封止材層に本発明の封止材シートを使用することが好ましい（図示せず）。耐熱性を十分有する封止材シートでありながら、バスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することができる。

バスバーの厚さは１５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。このような範囲にすることで太陽電池素子から電気を取り出す配線として好ましい導電性を有するものとすることができる。

太陽電池素子の厚さは、１５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。１５０μｍ以上とすることで、太陽電池素子のクラック発生のリスクを抑えることができる。３００μｍ以下とすることで、生産性を好ましいものとすることができる。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池モジュール１０は、例えば、上記の透明前面基板２、前面封止材層３、バスバー７を備えた太陽電池素子４、背面封止材層５、及び裏面保護シート６からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。

なお、太陽電池モジュール１０において、透明前面基板２、太陽電池素子４及び裏面保護シート６は、従来公知の材料を特に制限なく使用することができる。又、本発明の太陽電池モジュール１０は、例えば放熱シート等の上記部材以外の部材を含んでもよい。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［中間層用封止材組成物］
メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）：密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３、融点６０℃、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン９６．５質量％、密度０．８８４ｇ／ｃｍ^３、１９０℃でのＭＦＲが１．８ｇ／１０分のシラン変性ポリエチレン樹脂２．７３質量％、光安定剤（ＫＥＭＩＳＴＡＢ６２）０．０５４５質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ１２）０．３１８質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ７９）０．０５４５質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ２０２）０．００６３６質量％、架橋助剤（トリシクロデカンジメタノールジアクリレート）０．３８２質量％となるように混合し、実施例及び比較例の封止材シートの内層用封止材シートを作成するための封止材組成物とした。

［最外層用封止材組成物］
メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）：密度０．８８５ｇ／ｃｍ^３、融点６６℃、１９０℃でのＭＦＲが１８ｇ／１０分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン８６．０質量％、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン９６．５質量％、密度０．８８４ｇ／ｃｍ^３、１９０℃でのＭＦＲが１．８ｇ／１０分のシラン変性ポリエチレン樹脂１３．６質量％、光安定剤（ＫＥＭＩＳＴＡＢ６２）０．０５４５質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ１２）０．３１８質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ７９）０．０５４５質量％、紫外線吸収剤（ＫＥＭＩＳＯＲＢ２０２）０．００６３６質量％となるように混合し、実施例及び比較例の封止材シートの内層用封止材シートを作成するための封止材組成物とした。

＜太陽電池モジュール用の封止材シートの製造＞
各封止材組成物をφ３０ｍｍ押出し機、２００ｍｍ幅のＴダイを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２１０℃、引き取り速度１．１ｍ／ｍｉｎで内層用及び外層用封止材シートを作製し、これらの内層用及び外層用封止材シートを積層して、３層の太陽電池モジュール用封止材シート（実施例及び比較例）とした。これらの封止材シートは、いずれも、厚さ５５０μｍとし、外層：内層：外層の厚さの比を１：５：１とした。又、実施例及び比較例に係る封止材シートについて、シートを積層し、それぞれ電子線照射装置（岩崎電気株式会社製、製品名ＥＣ２５０／１５／１８０Ｌ）を用いて、表１の条件にて照射し、架橋済の封止材シートを作製した。なお、封止材シートの融点は、６０℃であった。

表１中、加速電圧（ｋＶ）とは、電子線照射の加速電圧（ｋＶ）を意味する。照度（ｋＧｙ）とは、電子線照射の照度（ｋＧｙ）を意味する。

なお、封止材シート１のゲル分率を以下の方法により測定したところ、封止材シートの電子線照射側の面から深さ１００μｍまでの部分を採取した封止材シートのゲル分率は２０％であり、封止材シートの電子線照射面からみて反対側の面から深さ１００μｍまでの部分を採取した封止材シートのゲル分率は０％であった。本結果から、封止材シート１は、封止材シートの厚さ方向に沿って架橋度が変化しており、電子線照射側の面が架橋度の高い面であることが確認された。

ゲル分率の測定は、封止材シート１の両面から深さ１００μｍまでの部分をそれぞれ０．１ｇ採取し樹脂メッシュに入れ、６０℃トルエンにて４時間抽出したのち、樹脂メッシュごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の質量比較を行い残留不溶分の質量％を測定して測定した。

又、封止材シート３として、電子線を照射しない以外封止材シート１と同様に封止材シートを作成した。封止材シート１同様に封止材シート３の両面のゲル分率を測定した所、両面ともに面から１００μｍまでの部分のゲル分率は０％であり、封止材シートの厚さ方向に沿って架橋度が変化していないことが確認された。

更に、封止材シート４として封止材シートの両面に電子線を照射した以外封止材シート１と同様に作成した。封止材シート１同様に封止材シート４の両面のゲル分率を測定した所、両面ともに面から１００μｍまでの部分のゲル分率は２０％であり、封止材シートの厚さ方向に沿って架橋度が変化していないことが確認された。

＜ＴＭＡ試験＞
封止材シート１〜５についてＴＭＡ試験を行った。具体的には、封止材シートをφ１０ｍｍに切り出し、ＴＭＡ装置（ＳＩＩナノテクノロジー製ＴＭＡ／ＳＳ７１００）にセットし、封止材シートを昇温し、封止材シートの表面から２０ｋＰａの圧力にてφ１ｍｍの針を押し込み、押し込み深さを測定した。昇温速度は５℃／分で行い、室温から１５０℃まで昇温を行った。表２に、封止材シートの膜厚の８０％におけるＴＭＡ曲線の勾配であるＰ_８０（表２中、Ｐ_８０と表記）、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐの絶対値の最大値であるＰ_ＭＡＸ（表２中、Ｐ_ＭＡＸと表記）、１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ）であるＰ_１（表２中Ｐ_１と表記）、樹脂の融点＋４０℃である１００℃の時点における封止材膜厚に対する針の押し込み深さの比率（表２中、押込み深さと表記）を示す。又、表２には、ＴＭＡ試験における針の押し込み方向（表２中、測定方向と表記。）を記載し、「ＥＢ照射面」とは電子線照射面から針を押し込んで測定したことを意味し、「反対面」とは電子線照射面からみて反対の面から針を押し込んで測定したことを意味する。なお、封止材シート３は未照射、封止材シート４は両面照射であるため、特段測定方向は記載していない。

図２に封止材シート１〜５のＴＭＡ試験における温度（℃）と封止材シートへの針の押し込み深さ（μｍ）との関係を表したグラフを示す。又、図３に封止材シート１〜５のＴＭＡ試験における温度（℃）とＴＭＡ曲線の勾配（押込み深さ（μｍ）／温度（℃））との関係を表したグラフを示す。

表２より封止材シート１（実施例１）の電子線照射面、封止材シート１（実施例１）の電子線照射面の反対の面、封止材シート２（実施例２）の電子線照射面は、Ｐ_１が３０％以下を示した。一方、封止材シート３（比較例１）の表面、封止材シート４（比較例２）の表面、封止材シート５（比較例３）の電子線照射面は、Ｐ_１が３０％超となった。

＜セルクラック試験＞
封止材シート１〜５（実施例１、２及び比較例１〜３）を用いて、太陽電池モジュール（表３中、モジュール１〜６と表記）を作成し、セルクラック試験を行った。具体的には、１８０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの白板半強化ガラス（ＡＧＣファブリテック（株）製：３ＫＷＥ３３）、受光面側封止材として各封止材シート、幅１．５ｍｍのバスバー（厚さ２５０μｍ）を３本接続した５インチ単結晶太陽電池素子（厚さ２００μｍ）、非受光面側封止材として各封止材シート、及び裏面保護シート（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）：厚さ１８８μｍ）をこの順序で積層し、加熱温度１５０℃で５分間の真空引き加熱（圧力：０ｋＰａ）を行ったのち、７分間の大気圧プレス（圧力：１００ｋＰａ）分でラミネートし、太陽電池モジュールを作成した。なお、太陽電池セルに接続されたバスバーは、受光面側に配置されている。又、表３中「バスバーに接している封止材シート面」とは、バスバーに接触している受光面側封止材の面を表し、「ＥＢ照射面」とは、電子線照射面をバスバーに接触するように積層したことを意味し、「反対面」とは電子線照射面からみて反対の面をバスバーに接触するように積層したことを意味する。そして、太陽電池モジュールの太陽電池素子のクラック発生の有無はＥＬ(Ｅｌｅｃｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）検査にて確認した。クラックは、セルに電極を付けて電圧を印加し、赤外波長で発光している様子をカメラで撮影することにより確認した。評価結果を表３（表３中、セルクラックと表記）に示す。なお、評価基準は以下の通りである。

［評価基準］
○：太陽電池素子にクラックは確認されなかった。
×：太陽電池素子にクラックが確認された。

表３より、Ｐ_１が３０％以下を示した封止材シート１（実施例１）の電子線照射面、封止材シート１（実施例１）の電子線照射面の反対面、封止材シート２（実施例２）の電子線照射面をバスバーに接するように積層したモジュール１〜３はセルクラック試験において、太陽電池素子のクラックは確認されなかった。一方、Ｐ_１が３０％超を示した封止材シート４（比較例２）を積層したモジュール５は、太陽電池素子のクラックが確認された。

＜耐熱性試験＞
封止材シート１〜５（実施例１、２及び比較例１〜３）について、耐熱性試験を行った。具体的には、シボ加工を施した大判のガラス板に５×７．５ｃｍに切り出した封止材シートを大判ガラスに垂直に置き、８０℃で１２時間放置をする。放置後の５×７．５のシボガラスの移動距離を計測評価した。測定値を以下の評価基準に従って評価した。評価結果（表４中、耐熱性と表記）を表４に示す。表４中、「ＥＢ照射面」とは、電子線照射面をシボガラスに接触するように試験をしたことを意味し、「反対面」とは電子線照射面からみて反対の面をシボガラスに接触するように試験をしたことを意味する。なお、評価基準は以下の通りである。

（評価基準）
○：１．５ｍｍ未満
△：１．５ｍｍ以上２ｍｍ未満
×：２ｍｍ以上

表４より、Ｐ_１が３０％以下を示した封止材シート１（実施例１）の電子線照射面、封止材シート１（実施例１）の電子線照射面の反対面、封止材シート２（実施例２）の電子線照射面をシボガラスの接触面して測定したシボガラス移動距離は、Ｐ_１が３０％超を示した封止材シート３（比較例１）の表面や封止材シート５（比較例３）の電子線照射面をシボガラスの接触面して測定したシボガラス移動距離と比べ小さいことが分かる。そのためＰ_１が３０％以下とした封止材シート１、２（実施例１、２）は、太陽電池モジュール用の封止材シートとして耐熱性の優れる封止材シートであることが推認される。

表３及び表４の試験結果より、封止材シートのＰ_１（％）の値が３０％以下の封止材シートは、セルクラック試験及び耐熱性試験双方において良好であることが分かる。このことから、封止材シートのＴＭＡ押し込み試験において、ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込み深さ（μｍ）／温度（℃））の絶対値の最大値Ｐ_ｍａｘに対する所定の膜厚における勾配比Ｐ_１（％）を特定した封止材シートは、封止材シートとしての耐熱性を十分有するものでありながら、かつバスバーに起因する太陽電池素子のクラックの発生を抑制することのできる優れた太陽電池モジュール用の封止材シートであることが確認された。

１０太陽電池モジュール
２透明前面基板
３前面封止材層
４太陽電池素子
５背面封止材層
６裏面保護シート
７バスバー

Claims

太陽電池モジュール用の封止材シートの評価方法であって、
下記条件の熱機械分析（ＴＭＡ）試験において得られ、所定の温度範囲（℃）と前記封止材シートへの針の押込深さ（μｍ）との関係を示すＴＭＡ曲線において、
前記所定の温度範囲（℃）における、前記ＴＭＡ曲線の勾配Ｐ（押込深さ（μｍ）／温度（℃））を求め、
前記勾配Ｐの絶対値の最大値であるＰ_ＭＡＸに対する、前記封止材シートの膜厚の８０％における勾配であるＰ_８０の比であるＰ_１（Ｐ_１＝１００×（Ｐ_８０／Ｐ_ＭＡＸ））の値が３０％以下である封止材シートを好ましいものであると、評価する封止材シートの評価方法
（ＴＭＡ試験：ＴＭＡ装置にφ１０ｍｍの封止材シートをセットし、φ１ｍｍの針に押し込み圧力２０ｋＰａの一定圧とし、昇温速度５℃／分で室温から１５０℃まで昇温し、その時の針の押込み深さを測定する。但し、Ｐ_８０が、１５０℃における針の押込み深さが封止材シートの膜厚の５０％以上８０％未満の場合には、１５０℃における勾配であるＰ_１５０℃を用いる。）
前記封止材シートの融点＋４０℃の温度における前記針の押込深さが、前記封止材シートの膜厚の８５％以内である封止材シートを、より好ましいものであると評価する請求項１に記載の封止材シートの評価方法。