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技術 太陽電池モジュールの製造方法

出願人 株式会社ブリヂストン
発明者 池田哲朗片岡央尚
出願日 2009年4月8日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2009-093882
公開日 2010年10月28日 (8年11ヶ月経過) 公開番号 2010-245375
状態 拒絶査定
技術分野 光起電力装置 高分子組成物 光起電力装置
主要キーワード 押し込み圧 高珪酸 ショットキーバリアー 正四角錐 発電素子間 四酸化三鉛 用真空ポンプ 膨張度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年10月28日)のものです。
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図面 (4)

課題

加圧加熱時に封止膜がはみ出すのを抑制し、生産性が向上された太陽電池モジュールの製造方法を提供する。

解決手段

本発明は、受光面側透明保護部材111、受光面側封止膜113A、発電素子114、裏面側着色封止膜113B、及び裏面側保護部材112をこの順で積層することにより積層体110を得、前記積層体110を加圧及び加熱することにより一体化する工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、 前記積層体110上に前記裏面側保護部材112の上面全体を覆う押圧板115を載置した後、前記押圧板115を介して前記積層体110を加圧加熱することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。

概要

背景

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、一般的に、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材バックカバー)との間に受光面側封止膜及び裏面側封止膜により、発電素子封止した構成とされている。従来の太陽電池は、高い電気出力を得るために、複数の発電素子を接続し、太陽電池モジュールとして用いられている。したがって、発電素子間絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜が用いられる。

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)フィルムなどが好ましく用いられている。また、膜強度や耐久性を向上させるために、前記封止膜にEVA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。

上記太陽電池においては、太陽電池に入射した光をできるだけ効率よく太陽電池用セル内に取り込めるようにすることが発電効率の向上の点から強く望まれている。したがって、受光面側封止膜は、できるだけ高い透明性を有し、入射した太陽光を吸収したり、反射したりすることが無く、太陽光のほとんどを透過させるものが望ましい。

一方、裏面側封止膜としては、二酸化チタン(TiO2)などの着色剤により着色されたEVAフィルムが用いられる。このように着色された裏面側封止膜によれば、太陽電池内部における受光面側封止膜と裏面側封止膜との界面における光の反射や、着色剤自体による光の乱反射で、発電素子間に入射した光を乱反射させて裏面側に再び入射させることができる。これにより太陽電池に入射した光の利用効率が高まり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。

太陽電池モジュールを作製するには、受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、発電素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材(バックカバー)をこの順で積層し、得られた積層体加圧及び加熱することにより、受光面側封止膜及び裏面側封止膜を架橋硬化させる方法が用いられる。このように受光面側封止膜及び裏面側封止膜を架橋硬化させることにより、積層体の各部材が接着一体化される。

特許文献1では、図3に示すように、受光面側透明保護部材31、受光面側封止膜33A、発電素子34、裏面側封止膜33B、及び裏面側保護部材(バックカバー)32をこの順で積層し、得られた積層体上にさらに枠体35を積層した後に、積層体を加圧及び加熱することにより、太陽電池モジュールを作製している。このように枠体35を用いることにより積層体表面の周縁部を圧接して、封止膜による封止性を向上させている。

しかしながら、従来の太陽電池モジュールの製造方法では、加圧加熱時に封止膜が溶融及び流動して、積層体の端部からはみ出る問題があった。このような問題は、着色された裏面側封止膜を用いた太陽電池モジュールの製造において特に生じる。積層体からはみ出した裏面側封止膜は、太陽電池モジュールの受光面側などに回り込み、発電効率や外観特性を低下させる。このため、積層体からはみ出した裏面側封止膜は切り取る必要があり、太陽電池モジュールの生産性を低下させる。特許文献1の方法では積層体の端部に局所的に圧力がかかる部位が存在するため、裏面側封止膜がはみ出る問題は特許文献1の方法によっても十分に抑制することができない。

上記問題を解決するために、特許文献2では、14g/10min以下のメルトフローレートを有する封止膜が開示されている。また、特許文献3では、受光面側封止膜としてEVA膜を用い、裏面側封止膜として着色EVA膜を用い、裏面側封止膜よりも受光面側封止膜中に用いられるEVAの酢酸ビニル含有量を高くした太陽電池モジュールが開示されている。

概要

加圧加熱時に封止膜がはみ出すのを抑制し、生産性が向上された太陽電池モジュールの製造方法を提供する。本発明は、受光面側透明保護部材111、受光面側封止膜113A、発電素子114、裏面側着色封止膜113B、及び裏面側保護部材112をこの順で積層することにより積層体110を得、前記積層体110を加圧及び加熱することにより一体化する工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、 前記積層体110上に前記裏面側保護部材112の上面全体を覆う押圧板115を載置した後、前記押圧板115を介して前記積層体110を加圧加熱することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。

目的

本発明の目的は、加圧加熱時に封止膜がはみ出すのを抑制し、生産性が向上された太陽電池モジュールの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
4件

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請求項1

受光面側透明保護部材、受光面側封止膜発電素子裏面側着色封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層することにより積層体を得、前記積層体を加圧及び加熱することにより一体化する工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、前記加圧加熱時に、前記積層体上に前記裏面側保護部材の上面全体を覆う押圧板を載置した後、前記押圧板を介して前記積層体を加圧することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

請求項2

前記押圧板の平面形状が、前記裏面側保護部材の平面形状と同一であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項3

前記押圧板が、金属板、又はガラス板であることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項4

前記積層体の加圧は、ダイヤフラムを有する真空ラミネータを用いて行われる請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項5

前記裏面側着色封止膜が、エチレン酢酸ビニル共重合体架橋剤、及び着色剤を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、太陽電池モジュール作製時の封止工程における封止膜溶融及び流出を有効に防止することができる太陽電池モジュールの製造方法に関する。

背景技術

0002

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。

0003

太陽電池は、一般的に、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材バックカバー)との間に受光面側封止膜及び裏面側封止膜により、発電素子を封止した構成とされている。従来の太陽電池は、高い電気出力を得るために、複数の発電素子を接続し、太陽電池モジュールとして用いられている。したがって、発電素子間絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜が用いられる。

0004

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)フィルムなどが好ましく用いられている。また、膜強度や耐久性を向上させるために、前記封止膜にEVA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。

0005

上記太陽電池においては、太陽電池に入射した光をできるだけ効率よく太陽電池用セル内に取り込めるようにすることが発電効率の向上の点から強く望まれている。したがって、受光面側封止膜は、できるだけ高い透明性を有し、入射した太陽光を吸収したり、反射したりすることが無く、太陽光のほとんどを透過させるものが望ましい。

0006

一方、裏面側封止膜としては、二酸化チタン(TiO2)などの着色剤により着色されたEVAフィルムが用いられる。このように着色された裏面側封止膜によれば、太陽電池内部における受光面側封止膜と裏面側封止膜との界面における光の反射や、着色剤自体による光の乱反射で、発電素子間に入射した光を乱反射させて裏面側に再び入射させることができる。これにより太陽電池に入射した光の利用効率が高まり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。

0007

太陽電池モジュールを作製するには、受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、発電素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材(バックカバー)をこの順で積層し、得られた積層体加圧及び加熱することにより、受光面側封止膜及び裏面側封止膜を架橋硬化させる方法が用いられる。このように受光面側封止膜及び裏面側封止膜を架橋硬化させることにより、積層体の各部材が接着一体化される。

0008

特許文献1では、図3に示すように、受光面側透明保護部材31、受光面側封止膜33A、発電素子34、裏面側封止膜33B、及び裏面側保護部材(バックカバー)32をこの順で積層し、得られた積層体上にさらに枠体35を積層した後に、積層体を加圧及び加熱することにより、太陽電池モジュールを作製している。このように枠体35を用いることにより積層体表面の周縁部を圧接して、封止膜による封止性を向上させている。

0009

しかしながら、従来の太陽電池モジュールの製造方法では、加圧加熱時に封止膜が溶融及び流動して、積層体の端部からはみ出る問題があった。このような問題は、着色された裏面側封止膜を用いた太陽電池モジュールの製造において特に生じる。積層体からはみ出した裏面側封止膜は、太陽電池モジュールの受光面側などに回り込み、発電効率や外観特性を低下させる。このため、積層体からはみ出した裏面側封止膜は切り取る必要があり、太陽電池モジュールの生産性を低下させる。特許文献1の方法では積層体の端部に局所的に圧力がかかる部位が存在するため、裏面側封止膜がはみ出る問題は特許文献1の方法によっても十分に抑制することができない。

0010

上記問題を解決するために、特許文献2では、14g/10min以下のメルトフローレートを有する封止膜が開示されている。また、特許文献3では、受光面側封止膜としてEVA膜を用い、裏面側封止膜として着色EVA膜を用い、裏面側封止膜よりも受光面側封止膜中に用いられるEVAの酢酸ビニル含有量を高くした太陽電池モジュールが開示されている。

先行技術

0011

特開平11−186575号公報
特開平06−177412号公報
特開2003−258283号公報

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、着色された裏面側封止膜を用いた太陽電池モジュールの製造において、特許文献1〜3によっても、依然として封止膜のはみ出しを十分に抑制することができず、さらなる改善が求められている。

0013

そこで、本発明の目的は、加圧加熱時に封止膜がはみ出すのを抑制し、生産性が向上された太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

本発明は、受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、発電素子、裏面側着色封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層することにより積層体を得、前記積層体を加圧及び加熱することにより一体化する工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記加圧加熱時に、前記積層体上に前記裏面側保護部材の上面全体を覆う押圧板を載置した後、前記押圧板を介して前記積層体を加圧することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法により、上記課題を解決する。

発明の効果

0015

本発明の方法では、積層体を均一に加圧することができ、受光面側封止膜及び裏面側着色封止膜のはみ出しを高く抑制することができる。したがって、本発明の方法は、積層体からはみ出た封止膜を切り取る工程を省略することができ生産性に優れるだけでなく、外観特性及び発電効率に優れる太陽電池モジュールを製造することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の方法における押圧板が載置された積層体の断面模式図である。
本発明の方法における真空ラミネータの断面模式図である。
従来の方法における枠体が載置された積層体の断面模式図である。

0017

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、図1に示すように、受光面側透明保護部材111、受光面側封止膜113A、発電素子114、裏面側着色封止膜113B、及び裏面側保護部材112をこの順で積層することにより積層体100を得、前記積層体を加圧及び加熱することにより一体化する工程を有する。本発明の方法では、加圧加熱時に、積層体110上に、裏面側保護部材113Bの上面全体を覆う押圧板115を載置した後、押圧板115を介して積層体110を加圧する。

0018

従来の方法において封止膜がはみ出す原因としては、加圧加熱時に積層体にかかる圧力が不均一となる、特に積層体の端部に圧力が集中しやすくなることが考えられる。したがって、本発明の方法では、加圧加熱時に裏面側保護部材の上面全体を覆う押圧板を介して積層体を加圧することにより、積層体を均一に加圧することができ、封止膜、特に裏面側着色封止膜のはみ出しを抑制することが可能となる。

0019

なお、本発明において、発電素子に対して受光面側(表面側)を「受光面側」と称し、発電素子の受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。

0020

[押圧板]
本発明の方法に用いられる押圧板は、裏面側保護部材の上面全体を覆うことができる大きさを有する。積層体を均一に加圧するためには、押圧板の平面形状が、前記裏面側保護部材の平面形状と同一であるのが好ましい。すなわち、押圧板の裏面側保護部材と接する面の面積と、裏面側保護部材の押圧板と接する面の面積とが略同一であるのが好ましい。押圧板の裏面側保護部材と接する面の面積(A1)が、裏面側保護部材の押圧板と接する面の面積(A0)に対して、0.90〜1.10倍、特に0.95〜1.05倍(A1/A0)であるのが好ましい。このような押圧板を使用することにより、積層体をより均一に加圧することができる。

0021

本発明の方法に用いられる押圧板は、積層体を均一に加圧するために、所定の硬度を有するのが好ましい。押圧板の表面硬さは、ビッカース硬度で50〜110Hv、特に70〜90Hvであるのが好ましい。このような表面硬度を有する押圧板は、適度な柔軟性を有し、積層体をより均一に加圧することができる。

0022

なお、本発明において、ビッカース硬度とは、JIS Z2244「ビッカース硬さ試験試験方法」に準拠した測定により得られた数値である。具体的には、正四角錐ダイヤモンド圧子を、試験片の表面に押し込み、その押し込み圧解除した後、表面に残ったくぼみ対角線の長さから、押し込み圧をくぼみの表面積で割った値から得られる硬さの物性値である。

0023

押圧板としては、所定の硬度及び耐熱性を有するものが用いられる。押圧板の材質としては、アルミ、銅、及び鉄などの金属;天然ゴム合成ゴムウレタンゴムシリコンゴムフッ素ゴムなど弾性樹脂;β石英固溶体を主結晶とするLi2O−Al2O3−SiO2系結晶化ガラス高珪酸ガラスホウ珪酸ガラス石英ガラスなどのガラスなどが挙げられる。なかでも、押圧板としては、金属板及びガラス板が好ましく用いられる。

0024

押圧板として金属板が用いられた場合、金属板の厚さは、0.2〜20mm、特に0.4〜10mmであるのが好ましい。また、押圧板としてガラス板が用いられた場合、ガラス板の厚さは、1〜8mm、特に2.5〜5mmであるのが好ましい。このような厚さを有する押圧板は、適度な硬度及び柔軟性を有するため好ましい。

0025

押圧板の積層体、特に裏面側保護部材に対する離型性が低い場合、押圧板と積層体との間には、フッ素樹脂フィルムなどの離型フィルムを配置してもよい。

0026

[加圧加熱工程]
本発明の方法では、上述した押圧板を介して積層体を加圧しながら加熱する。このように積層体を加圧するには、膨張自在なダイヤフラムを有する真空ラミネータを用いて行うのが好ましい。

0027

図2に、二重真空室方式による真空ラミネータの概略断面図を示す。なお、図1及び図2において、同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

0028

図2に示す真空ラミネータは、ダイヤフラム103を具備する上側チャンバ102と、積層体110を載置するための載置台105を具備する下側チャンバ101とを有する。真空ラミネータでは、上側チャンバ102及び下側チャンバ101内を真空引きしてダイヤフラム103により積層体110を加圧する。上側チャンバ102及び下側チャンバ101内の真空引きは、下側チャンバ用排気口106に接続された下側チャンバ用真空ポンプ107、及び上側チャンバ用排気口108に接続された上側チャンバ用真空ポンプ109により行われる。

0029

このような真空ラミネータを用いて積層体110を加圧するには、初めに、下側チャンバ101内に設けられた載置台105に、受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、発電素子、裏面側着色封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層することにより積層体110を得、積層体110の上に押圧板115を載置する。次に、上側チャンバ102及び下側チャンバ101をそれぞれ上側チャンバ用真空ポンプ109及び下側チャンバ用真空ポンプ107により減圧して真空にした後、上側チャンバ102に大気以上の圧力とする。これにより、押圧板115がダイヤフラム103により押圧され、積層体110が押圧板115を介して加圧される。

0030

上側チャンバ内及び下側チャンバ内をそれぞれ真空とするには、まず上側チャンバ及び下側チャンバ内をそれぞれ、50〜150Pa、特に50〜100Paに減圧することにより行われるのが好ましい。その後、上側チャンバ内を40〜110kPa、特に60×05kPaとするのが好ましい。

0031

このようにすることで、押圧板を介して積層体が均一に加圧される。積層体は、1.0×03Pa〜5.0×07Pa、特に60〜105kPaの圧力で加圧されるようにダイヤフラムの膨張度を調整するのが好ましい。

0032

本発明の方法では、このようにして加圧された積層体をさらに加熱する。加熱方法としては、図2に示す真空ラミネータ全体をオーブンなどの高温環境において加熱する方法、図2に示す真空ラミネータの下側チャンバ内に加熱板などの加熱媒体を導入して、積層体を加熱する方法などが挙げられる。後者の方法は、例えば、載置台として加熱板を用いたり、載置台の上側及び/又は下側に加熱板を配置したり、積層体の上側及び/又は下側に加熱板を配置したりすることにより行われる。

0033

積層体は、80〜150℃、特に80〜130℃の温度に加熱されるのが好ましい。加熱時間は、10分〜1時間であればよい。また、積層体を80〜120℃の温度で予備加熱した後、100〜150℃(特に130℃付近)の温度で加熱し、段階的に加熱を行うのがより好ましい。

0034

積層体の加圧加熱は、積層体を加熱して上記温度まで昇温させるとともに、真空ラミネータ内を真空引きし、その後にダイヤフラムを膨張させて行うのが好ましい。このように加圧及び加熱することにより、積層体をより均一に加圧することができる。

0035

以下、本発明の方法に用いられる積層体の各材料について説明する。

0036

積層体は、受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、発電素子、裏面側着色封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層することにより得られる。積層体に用いられる受光面側透明保護部材、受光面側封止膜、裏面側着色封止膜、及び裏面側保護部材の大きさは、略同一であるのが好ましい。これにより、封止膜のはみ出しを高く抑制することができる。

0037

[封止膜]
積層体に用いられる受光面側封止膜及び裏面側着色封止膜(これらを単に「封止膜」とも記載する)は、基本組成として、エチレン酢酸ビニル共重合体及び架橋剤を含む。さらに、裏面側着色封止膜は着色剤を含み、これにより太陽電池モジュールの発電効率、意匠性を向上させることができる。

0038

エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、20〜30質量部、特に24〜28質量部とするのが好ましい。このような酢酸ビニル含有量を有するEVAは、製膜性に優れ、加圧加熱時の流動性が低い。

0039

封止膜に用いられる架橋剤としては、有機過酸化物を用いるのが好ましい。架橋剤により、エチレン酢酸ビニル共重合体の架橋硬化膜を得ることができ、太陽電池モジュールの封止性を高めることができる。

0040

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。

0041

前記有機過酸化物としては、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−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン−3−ジ−t−ブチルパーオキサイド、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、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n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、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)−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−ジメチルヘキシル−2,5−ビスパーオキシベンゾエート、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、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。

0042

封止膜における有機過酸化物の含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.1〜2.0質量部である。

0043

裏面側着色封止膜は、着色剤が添加されることにより着色される。着色剤としては、入射光の利用効率を高めて太陽電池の発電効率を向上させるために、白色、黒色、青色、赤色、その他等の各種の無機系顔料を用いることができる。なかでも、高い入射光の利用効率が得られることから、酸化チタン炭酸カルシウム亜鉛華鉛白リトポンバライト沈降性硫酸バリウム、及び石膏などの白色の無機系顔料が好ましく挙げられる。

0044

着色剤の平均粒子径は、1nm〜5μ、特に0.1〜2.5μするのが好ましい。着色剤の平均粒子径が大き過ぎると十分な封止性を有する裏面側着色封止膜が得られない恐れがあり、無機系充填剤の平均粒子径が小さ過ぎると無機系充填剤が凝集し易く、高分散させるのが困難となる恐れがある。

0045

着色剤の含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、0.01〜10質量部、特に0.1〜5質量部であるのが好ましい。これにより、着色剤を高分散させることができ、裏面側着色封止膜の封止性を向上させることができる。

0046

封止膜は、さらに架橋助剤を含んでいるのが好ましい。架橋助剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体のゲル分率を向上させ、封止膜の接着性及び耐久性を向上させることができる。

0047

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。

0048

架橋助剤の含有量は、エチレン酢酸ビニル共重合体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。これにより、接着性に優れる封止膜が得られる。

0049

封止膜は、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。

0050

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、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して5質量部以下の範囲が好ましい。

0051

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封止膜を形成することが可能となる。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、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して5質量部以下であることが好ましい。

0052

アクリロキシ基含有化合物及び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アルキル基シクロヘキシル基テトラ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。

0054

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、またはエポキシ基含有化合物は、それぞれエチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して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。

0055

封止膜は、紫外線吸収剤光安定剤、及び/又は老化防止剤をさらに含んでいてもよい。

0056

封止膜が紫外線吸収剤を含むことにより、照射された光などの影響によってエチレン酢酸ビニル共重合体の劣化し、太陽電池用封止膜黄変するのを抑制することができる。紫外線吸収剤としては、特に制限されないが、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく挙げられる。なお、上記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の配合量は、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して0.01〜5質量部であることが好ましい。

0057

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酢酸ビニル共重合体の劣化し、封止膜が黄変するのを抑制することができる。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−、LA−67、LA−68(いずれも(株)ADEKA製)、Tinuvin744、Tinuvin 770、Tinuvin 765、Tinuvin144、Tinuvin 622LD、CHIMSSORB 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、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、エチレン酢酸ビニル共重合体100質量部に対して0.01〜5質量部であることが好ましい。

0058

老化防止剤としては、例えばN,N’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。

0059

封止膜は、太陽電池内部の金属腐食を防止するために、受酸剤を含んでいてもよい。受酸剤としては、金属酸化物金属水酸化物、金属炭酸化物又は複合金属水酸化物などが挙げられる。受酸剤として具体的には、酸化マグネシウム酸化カルシウム水酸化マグネシウム水酸化カルシウム水酸化バリウム炭酸マグネシウム炭酸バリウム、炭酸カルシウム、硼酸カルシウムステアリン酸亜鉛フタル酸カルシウム、亜燐酸カルシウム、酸化亜鉛ケイ酸カルシウムケイ酸マグネシウムホウ酸マグネシウムメタホウ酸マグネシウムメタホウ酸カルシウム、メタホウ酸バリウムなどの周期律表第2族金属酸化物水酸化物炭酸塩カルボン酸塩珪酸塩硼酸塩、亜燐酸塩、メタホウ酸塩など;酸化錫塩基性炭酸錫、ステアリン酸錫、塩基性亜燐酸錫、塩基性亜硫酸錫、四酸化三鉛酸化ケイ素ステアリン酸ケイ素などの周期律表第14族金属の酸化物、塩基性炭酸塩塩基性カルボン酸塩、塩基性亜燐酸塩、塩基性亜硫酸塩など;酸化亜鉛、酸化アルミニウム水酸化アルミニウム水酸化鉄ハイドロタルサイト類等の複合金属水酸化物;水酸化アルミニウムゲル化合物;などが挙げられる。

0060

封止膜の厚さは、特に制限されないが、50μ〜2mmの範囲であればよい。

0061

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。

0062

[発電素子]
太陽電池モジュールに用いられる発電素子は、光電変換を行うものであり、従来公知の半導体基板が用いられる。半導体基板としては、単結晶、多結晶、あるいは非晶質によって構成された光半導体素子などが用いられる。具体的には、非晶質シリコンa−Si,水素化非晶質シリコンa−Si:H,水素化非晶質シリコンカーバイドa−SiC:H,非晶質シリコンナイトライドなどの他、シリコン炭素ゲルマニウム、スズなどの他の元素との合金から成る非晶質シリコン系半導体の非晶質あるいは微結晶をpin型、nip型、ni型、pn型、MIS型、ヘテロ接合型、ホモ接合型ショットキーバリアー型あるいはこれらを組み合わせた型などに構成した半導体層が用いられる。その他、光半導体層CdS系、GaAs系、InP系などであってもよい。

0063

発電素子を太陽電池モジュールに実施に組み込む際には、従来公知の方法に従って行えばよい。例えば、発電素子の電極ハンダメッキなどで施した銅箔などのインナーリードを接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力を取り出すことができるように、インナーリードで発電素子を直並列に接続する。

0064

[受光面側透明保護部材]
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。

0065

[裏面側保護部材]
裏面側保護部材は、通常は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膜/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であってもよい。特にPETなどのプラスチックフィルムは、裏面側着色封止膜との接着性が低いことから、好ましい。

0066

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。

0067

(実施例1)
1.受光面側封止膜の作製
下記材料をロールミルに供給し、70℃で混練した。これにより得られた組成物を70℃でカレンダ成形し、受光面側封止膜(大きさ100mm×00mm;厚さ0.6mm)を作製した。

0068

(1)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA100質量部に対する酢酸ビニルの含有量26質量部)100質量部、
(2)架橋剤(2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン)1.0質量部、
(3)架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート)2.0質量部、及び
(4)シランカップリング剤(γメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
0.5質量部。

0069

2.裏面側着色封止膜の作製
下記材料をロールミルに供給し、70℃で混練した。これにより得られた組成物を70℃でカレンダ成形し、受光面側封止膜(大きさ100mm×00mm;厚さ0.6mm)を作製した。

0070

(1)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA100質量部に対する酢酸ビニルの含有量24質量部)100質量部、
(2)架橋剤(2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン)1.0質量部、
(3)架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート)2.0質量部、
(4)シランカップリング剤(γメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)0.5質量部、及び
(5)着色剤(酸化チタン(TiO2)、平均粒子径1μ)10質量部。

0071

3.太陽電池モジュールの作製
上記の通りに作製した受光面側封止膜の作製及び裏面側着色封止膜、さらに受光面側透明保護部材としてガラス板(大きさ100mm×00mm;厚さ3mm)、裏面側保護部材としてPETフィルム(大きさ100mm×00mm;厚さ0.1mm)、及びシリコン発電素子(大きさ90mm×0mm;厚さ0.2mm)を用いて、下記手順に従って太陽電池モジュールを作製した。

0072

まず、図1に示す通りに、受光面側透明保護部材111、受光面側封止膜113A、シリコン発電素子114、裏面側着色封止膜113B、及び裏面側保護部材112をこの順で積層し、積層体110を得た。次に、積層体110の裏面側保護部材112上に、押圧板としてのアルミ板115(大きさ100mm×00mm;厚さ0.2mm;ビッカース硬度82Hv)を載置した。

0073

次に、押圧板115が載置された積層体110を、図2に示す真空ラミネータを用いて加圧加熱した。ダイヤフラム103としては、シリコーンゴムシート(厚さ2.3mm)を用いた。また、載置台105としては、ヒーターが内蔵された加熱板を用いた。載置台105は予め90℃の温度に加熱されている。

0074

押圧板115が載置された積層体110を、下側チャンバ101内の載置台105上に設置した。真空ポンプ109、107により、上側チャンバ102及び下側チャンバ101をそれぞれ50Paになるまで2分間かけて真空引きした。下側チャンバ101の真空引きは続けたまま、上側チャンバ102に空気を導入し上側チャンバ102内部の圧力を0.1MPa(1atm)とした。これにより積層体110を押圧板115を介して0.1MPaのプレス圧で加圧した状態で、下側チャンバ101内に組み込まれた加熱板105により積層体を90℃で8分間、加熱した。これにより、封止膜に含まれるEVAを架橋させ、各部材を一体化することにより太陽電池モジュールを得た。

0075

(実施例2〜7)
実施例2〜7では、押圧板としてそれぞれ表1に示すものを用いた以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

0076

(比較例1)
比較例1では、押圧板を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

0077

(評価)
実施例及び比較例で作製した太陽電池モジュールにおいて、裏面側着色封止膜のはみ出しの有無を目視により評価した。結果をまとめて表1に示す。

0078

0079

実施例1〜7の太陽電池モジュールでは裏面側着色封止膜のはみ出しは見られなかった。一方、比較例1の太陽電池モジュールでは、裏面側着色封止膜がはみ出し、太陽電池モジュールの受光面側に回り込んでいた。

実施例

0080

したがって、実施例1〜7の方法によれば、裏面側着色封止膜の回り込みが発生しないため、外観特性及び発電効率に優れる太陽電池モジュールを作製できることがわかる。また。回り込んだ裏面側着色封止膜を切り取る工程も必要ないため、実施例1〜7の方法では工程数を少なくすることができ、生産性を向上させることができる。

0081

111、311:受光面側透明保護部材、
112、312:裏面側保護部材、
113A、313A:受光面側封止膜、
113B、313B:裏面側着色封止膜、
114、314:発電素子、
110、310:積層体、
115:押圧板、
315:枠体、
101:下側チャンバ、
102:上側チャンバ、
103:ダイヤフラム、
105:載置台(加熱板)、
106:下側チャンバ用排気口、
107:下側チャンバ用真空ポンプ、
108:上側チャンバ用排気口、
109:上側チャンバ用真空ポンプ。

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