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技術 太陽電池モジュール

出願人 三菱化学株式会社
発明者 藤田淳志船山勝矢
出願日 2013年2月19日 (7年2ヶ月経過) 出願番号 2013-030249
公開日 2014年9月4日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2014-160726
状態 未査定
技術分野 光起電力装置
主要キーワード 耐延焼性 通常圧力 補助電極材料 EVA樹脂フィルム 延焼性 太陽光受光面 発電材料 屋外構造物
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

屋外等の使用条件下において、耐延焼性に優れ、且つ樹脂劣化剛性に優れた太陽電池モジュールを提供する。

解決手段

樹脂基板上2に光電変換層3を含む光電変換層3を積層し、光電変換層3を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュールの単位表面積あたり光安定剤含有量が6.0g/m2以上9.0g/m2以下の範囲であり、好ましくは、樹脂基板2がポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂である、太陽電池モジュール。

概要

背景

光電変換層発電材料として、単結晶シリコン多結晶シリコンを用いたものが知られている。これらの光電変換層は、通常、保護部材間(保護層)に、EVA樹脂等で封止された状態で太陽電池モジュールを構成する。具体的にこれらの太陽電池モジュールは、表面保護層裏面保護層などの保護層の間に、電線等で複数の光電変換層を接続した光電変換層を、EVA樹脂フィルムなどに包んで挟み込み、モジュール全体を真空ラミネーター加熱加圧成形して真空引き製造するのが一般的である。

太陽電池モジュールの軽量化を狙って、近年では保護層の材料としてポリカーボネ−トなどに代表される樹脂基板が採用されている。保護層や樹脂基板を使用する太陽電池モジュールとしては、例えば、特許文献1には、ポリカーボネート樹脂ガラスフィラーを含むガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品を保護層として使用した太陽電池モジュールが記載されており、特許文献2には、保護層と光電変換層との間に更に、軟質樹脂保護層として、アクリル樹脂ポリ弗化ビニル樹脂(PVF)、ポリ弗化ビニリデン樹脂
などの軟質樹脂保護層を設けることなどが記載されている。

概要

屋外等の使用条件下において、耐延焼性に優れ、且つ樹脂の劣化剛性に優れた太陽電池モジュールを提供する。樹脂基板上2に光電変換層3を含む光電変換層3を積層し、光電変換層3を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュールの単位表面積あたり光安定剤含有量が6.0g/m2以上9.0g/m2以下の範囲であり、好ましくは、樹脂基板2がポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂である、太陽電池モジュール。

目的

本発明は上記の問題を解決するものであり、屋外等の使用条件下において、耐延焼性に優れ、且つ樹脂の劣化や剛性に優れた太陽電池モジュールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

樹脂基板上に光電変換層を含む光電変換層を積層し、該光電変換層を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュールの単位表面積あたり光安定剤含有量が6.0g/m2以上9.0g/m2以下の範囲である太陽電池モジュール。

請求項2

前記太陽電池モジュールの前記光電変換層を封止する際に使用する封止剤の量が該太陽電池モジュール全体の重量に対して25.0重量%以下である請求項1に記載の太陽電池モジュール。

請求項3

前記樹脂基板が、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂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。

請求項4

前記樹脂基板と光電変換層との間に、緩衝層を更に有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。

請求項5

前記樹脂基板と緩衝層とが、接着層を介して積層されている、請求項4に記載の太陽電池モジュール。

請求項6

前記太陽電池モジュールの厚さが3.9mm以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。

技術分野

0001

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

背景技術

0002

光電変換層発電材料として、単結晶シリコン多結晶シリコンを用いたものが知られている。これらの光電変換層は、通常、保護部材間(保護層)に、EVA樹脂等で封止された状態で太陽電池モジュールを構成する。具体的にこれらの太陽電池モジュールは、表面保護層裏面保護層などの保護層の間に、電線等で複数の光電変換層を接続した光電変換層を、EVA樹脂フィルムなどに包んで挟み込み、モジュール全体を真空ラミネーター加熱加圧成形して真空引き製造するのが一般的である。

0003

太陽電池モジュールの軽量化を狙って、近年では保護層の材料としてポリカーボネ−トなどに代表される樹脂基板が採用されている。保護層や樹脂基板を使用する太陽電池モジュールとしては、例えば、特許文献1には、ポリカーボネート樹脂ガラスフィラーを含むガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品を保護層として使用した太陽電池モジュールが記載されており、特許文献2には、保護層と光電変換層との間に更に、軟質樹脂保護層として、アクリル樹脂ポリ弗化ビニル樹脂(PVF)、ポリ弗化ビニリデン樹脂
などの軟質樹脂保護層を設けることなどが記載されている。

先行技術

0004

特開2009−88072号公報
特開2002−111014号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1〜2には、太陽電池モジュールの使用の形態によって、必要とされる状態は具体的には記載されていないが、樹脂基板を用いる場合、屋外で長期的に太陽光に晒されることにより、変色やクラック発生などの樹脂劣化が生じることがある。さらに、建材などの屋外構造物に取り付ける場合、剛性不足することがある。
これらの問題点に対し、樹脂劣化に対しては光安定剤酸化防止剤紫外線吸収材などの添加剤を含有させるとよいことが知られている。また剛性に対しては、樹脂基板の厚みを厚くするとよいことが知られている。

0006

ところが、太陽電池モジュールを取り付けた建材や構造物においては、延焼(太陽電池
自体が発火、或いは太陽電池モジュールに火種が付着した場合に燃え広がること)を抑制
できることが重要となってくる。そのため、樹脂基板を厚くし、添加剤を多くすると、耐延焼性が悪化し、耐劣化性が劣るといった問題点がある。
本発明は上記の問題を解決するものであり、屋外等の使用条件下において、耐延焼性に優れ、且つ樹脂の劣化や剛性に優れた太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

上記の問題を解決するに際して、本発明者らが鋭意検討したところ、樹脂基板上に光電変換層を積層し、その光電変換層を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュール中の光安定剤が多いと延焼しやすくなり、少ないと延焼しにくくなるといった耐延焼効果と太陽電池モジュールに含まれる光安定剤とが相関があることを見出した。
また、その光安定剤の量だけでなく、太陽電池モジュールの燃え広がりにくさとしては、
太陽電池モジュール全体の厚みや表面積によって光安定剤の量を調整することで、耐劣化性,剛性と耐延焼性を満足する機能が発現できることをも見出した。

0008

即ち、本発明の要旨は、以下の[1]〜[6]に存する。
[1]樹脂基板上に光電変換層を含む光電変換層を積層し、該光電変換層を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モジュールの単位表面積あたりの光安定剤の含有量が6.0g/m2以上9.0g/m2以下の範囲である太陽電池モジュール。
[2] 前記太陽電池モジュールの前記光電変換層を封止する際に使用する封止剤の量が該太陽電池モジュール全体の重量に対して25.0重量%以下である[1]に記載の太陽電池モジュール。
[3] 前記樹脂基板が、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の太陽電池モジュール。
[4] 前記樹脂基板と光電変換層との間に、緩衝層を更に有することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
[5] 前記樹脂基板と緩衝層とが、接着層を介して積層されている、[4]に記載の太陽電池モジュール。
[6] 前記太陽電池モジュールの厚さが3.9mm以下である[1]〜[5]のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

発明の効果

0009

本発明によれば、耐延焼性に優れたモジュールを得ることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明における太陽電池モジュール(実施例1)の層構成を示す図である。
本発明における太陽電池モジュール(実施例2)の層構成を示す図である。

0011

本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について、以下に具体的に説明する。
<光安定剤>
光安定剤とは、屋外環境下に曝露される状況下において、太陽光などの光照射による樹脂劣化を抑制するために用いられることが知られている。本発明では、太陽電池モジュール中の光安定剤の添加量を調整することによって、太陽電池モジュールの耐延焼性を向上させることができることを見出した。つまり、太陽電池モジュールの単位表面積あたりの光安定剤の含有量が9.0g/m2以下にすると太陽電池モジュールの耐延焼性が向上し、6.0g/m2以上にすると樹脂劣化を抑え、耐延焼性が向上できる傾向にあることを見出した。これにより太陽電池モジュールの耐延焼性が発現されるが、その理由としては、以下のことが考えられる。太陽電池モジュールの延焼が促進される推定メカニズムの一つとして、太陽電池モジュールに火種等が付着することで、太陽電池モジュールに含まれる光安定剤が、燃焼等の熱による熱分解で一部が分解し、分解した光安定剤の遊離した官能基が太陽電池モジュールの封止剤の劣化・熱分解を急速に促進させ、延焼しやすくなることがある。この推定メカニズムに基づき、単位表面積あたりの光安定剤の量を特定の量以下にすることで耐延焼性効果が発現すると考えられる。

0012

本発明での太陽電池モジュールの表面積とは、太陽光受光面全体の表面積のことであり、具体的には、太陽電池や光電変換層を積層する樹脂基板の面積である。本発明の太陽電池モジュールに含まれる光安定剤は、後述する太陽電池モジュールを構成する樹脂基板を始めとした光電変換層、接着層、緩衝層などの層や封止剤、表面保護フィルムなどの材料になど含まれる光安定剤であって、いずれの層や材料に含まれていてもよく、樹脂を用いた層に光安定剤が含まれることが好ましい。なお、本発明の効果を阻害しない程度に、光安定剤は偏在していてもよいが、耐延焼性の観点から太陽電池モジュールの太陽光受光面
に対して光安定剤が一様に分布されて含有することが好ましい。光安定剤の含有量は、太陽電池モジュールの単位表面積あたりの含有割合として算出することができる。具体的な算出方法としては、光安定剤を含有する太陽電池モジュールの一辺が数cm〜数mの正方形の形状で一部を切り出し、そこに含まれる光安定剤を測定する方法や、太陽電池モジュールを製造する際に使用する樹脂基板や光電変換層などの層や部材に一様に含有されている光安定剤の量が把握できているのであれば、それらの製造材料や樹脂基板などの太陽電池モジュールの各部材の光安定剤の量の合計を樹脂基板の表面積で割ることで、単位表面積あたりの光安定剤の量を求めることが出来る。

0013

光安定剤としては、特に限定されないが、具体的には、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、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−オクチルオキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)などのベンゾフェノン系光安定剤、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニルベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−ジ−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−t−オクチル−6−ベンゾトリアゾリル)フェノール等のベンゾトリアゾール系光安定剤、フェニルサリシレートレゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ−t−ブチル−フェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、2,4−ジ−t−アミルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系光安定剤、2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリド等の置換オキザニリド系、エチル−Α−シアノ−Β,Β−ジフェニルアクリレートメチル−2−シアノ−3−メチル−3−(P−メトキシフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系;2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシルオキシ]−フェノール、2−[4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(オクチロキシ)フェノール等のトリアジン系光安定剤、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルセバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチル、1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノヘキサメチレン(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]、2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6,−ペンタメチル−4−ピペリジル)、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニルオキシ}エチル]−4−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]ウンデカン−2,4−ジオンテトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブタンカルボネート等のヒンダードアミン系光安定剤などが挙げられる。これらの光安定剤は1種または2種以上を混合して使用しても良い。樹脂中に添加されるその他の添加剤と相乗的な耐候性を発揮する観点から、ヒンダードアミン系光安定剤が好ましい。

0014

本発明の太陽電池モジュールに含まれる光安定剤の単位面積当たりの含有量としては、耐延焼性が向上しやすくなるため、9.0g/m2以下であり、好ましくは、8.8g/m2以下であり、更に好ましくは、8.6g/m2以下であることがよい。また、光安定
剤の含有量の下限としては、樹脂劣化を抑制しやすくなるため、6.0g/m2以上、好ましくは、7.0g/m2以上であることがよい。

0015

<樹脂基板>
本発明の樹脂基板は、太陽電池モジュールに機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性耐薬品性ガスバリア性などを付与するための層である。樹脂基板に使用できる樹脂としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレートPMMA)などのアクリル樹脂、環状ポリオレフィンポリスチレンポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等が挙げられる。好ましくは、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂であり、特に好ましくは、耐衝撃性に優れることからポリカーボネート(PC)樹脂である。

0016

また、樹脂基板に使用する樹脂の−30〜30℃における線膨張係数は、特に限定されないが、好ましくは、10ppm/K以上であり、より好ましくは30ppm/K以上であり、更に好ましくは50ppm/K以上である。線膨張係数の測定方法は、例えば、ASTMD696などによる。線膨張係数が30ppm/K未満だと、補強層を必要とするほどの熱膨張収縮応力が発生しにくい傾向にある。一方上限は特段限定されないが、通常200ppm/K以下であり、150ppm/K以下であることが好ましい。

0017

また、樹脂基板に使用する樹脂のヤング率は、特に限定されないが、屋外環境における寒暖差による熱収縮応力に耐えやすくなることから、10GPa以下が好ましく、8GPa以下であり、6GPa以下であることが好ましい。一方下限は特段限定されないが、建材としての剛性を付与する観点から、通常0.1GPaよりも大きく、1GPa以上であることが好ましい。

0018

また樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)としては、特に限定されないが、耐熱性の観点から樹脂のTgが70℃以上であることが好ましく、80℃以上であることが好ましい。
また、上限については特に限定されないが、加工性に優れる観点から200℃以下であることが好ましく、180℃以下であることが好ましい。

0019

樹脂基板の厚さは、建材としての剛性と耐衝撃性を付与し、耐延焼性を上げる観点から、通常1.5mm以上である。好ましくは1.8mm以上であり、より好ましくは2.0mm以上、更に好ましくは2.3mm以上である。一方上限は特段限定されないが、耐延焼性と軽量化の観点から、8mm未満であることが好ましく、より好ましくは7mm未満である。

0020

<光電変換層>
光電変換層は、光エネルギー直接電力に変換することができる光電変換層を含む層であり、通常、複数の光電変換層を集電線等で接続してなる。光電変換層で発生した電気は、集電線を通じ外部変換機を介して取り出すことができる。
光電変換層の素子としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子球状シリコン太陽電池素子などのシリコン系太陽電池素子を用いることができる。また、CIS系太陽電池素子、CIGS系太陽電池素子、GaAs系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することもできる。さらに色素増感太陽電池素子有機薄膜太陽電池素子多接合型太陽電池素子、HIT太陽電池素子等を採用してもよい。

0021

光電変換層の素子の各電極は、導電性を有する任意の材料を1種又は2種以上用いて形
成することができる。電極材料(電極の構成材料)としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウムクロムニッケル、銅、チタンマグネシウムカルシウムバリウムナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金酸化インジウム酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金(ITO:酸化スズインジウム);ポリアニリンポリピロールポリチオフェンポリアセチレン等の導電性高分子;そのような導電性高分子に、塩酸硫酸スルホン酸等の酸、FeCl3等のルイス酸ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カ
リウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの;金属粒子カーボンブラックフラーレンカーボンナノチューブ等の導電性粒子ポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。

0022

各電極の厚さ及び光電変換層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することができる。
さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ITOなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。

0023

<封止剤>
本発明の太陽電池モジュールは、上記光電変換層を樹脂基板上に積層し、その光電変換層をEVA樹脂等の封止剤で封止される。通常、太陽電池と後述する基板との間に少なくとも一層の封止層を有する。このような封止層を設けることで、上述した発電素子を封止するとともに、耐衝撃性等を太陽電池モジュールに付与することができる。

0024

封止剤によって形成される封止層は、上述した太陽電池と基板層との間に積層されることに加え、太陽電池の受光面側にも積層されることで、発電素子の耐衝撃性の向上に寄与できる。太陽電池モジュールでは、上述の光電変換層の上下を挟むように封止層が積層される態様が好ましい。
各封止層の厚さは、太陽電池素子に対する耐衝撃性の観点から、100μm以上であることが好ましく、200μm以上であることがより好ましく、300μm以上であることが更に好ましい。一方、耐延焼性と軽量化の観点から、1000μm以下であることが好ましく、800μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることが更に好ましい。

0025

この封止剤には、日射透過率が比較的高い樹脂材料で、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、架橋性あるいは非架橋性エチレン酢酸ビニル共重合体EVA)、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プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂ブチラール樹脂スチレン樹脂エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂シリコン樹脂合成ゴム等を使用することができ、これらの1種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。中でも架橋性あるいは非架橋性のEVAが好ましい。

0026

また、本発明の太陽電池モジュールの封止剤には、光安定剤が含有されていることが好ましい。光安定剤としては、特段の限定なく用いることができ、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、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−オクチルオキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)などのベンゾフェノン系光安定剤、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−ジ−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロ
キシ−3’,5’−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−t−オクチル−6−ベンゾトリアゾリル)フェノール等のベンゾトリアゾール系光安定剤、フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ−t−ブチル−フェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、2,4−ジ−t−アミルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系光安定剤、2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリド等の置換オキザニリド系、エチル−Α−シアノ−Β,Β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(P−メトキシフェニル)アクリレート等のシアノアクリレート系;2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール、2−[4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(オクチロキシ)フェノール等のトリアジン系光安定剤、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチル、1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]、2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6,−ペンタメチル−4−ピペリジル)、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]−4−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]ウンデカン−2,4−ジオン、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブタンカルボネート等のヒンダードアミン系光安定剤などが挙げられる。これらの光安定剤は1種または2種以上を混合して使用しても良い。封止材中に通常含まれる酸化防止剤などのその他の添加剤と相乗的な耐候性を発揮する観点から、ヒンダードアミン系光安定剤が好ましい。

0027

光安定剤の量としては、樹脂劣化を抑制する観点から、封止剤全量に対して0.01重量%以上であることが好ましく、0.05重量%以上であることがより好ましい。一方、耐延焼性と屋外における長期曝露後に発生する光安定剤のブリードアウトを抑制する観点から、1重量%以下であることが好ましく、0.8重量%以下であることがより好ましく、0.6重量%以下であることが特に好ましい。

0028

本発明において、太陽電池モジュールの前記光電変換層を封止する際に使用する封止剤の量は、好ましくは、太陽電池モジュール全体の重量に対して25.0重量%以下であり、より好ましくは、24.0重量%以下である。一方下限としては、特に限定されないが、好ましくは、太陽電池モジュール全体の重量に対して15.0重量%以上であり、より好ましくは、18.0重量%以上である。

0029

<表面保護層>
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層を備えていてもよい。太陽電池モジュールの表面保護層として用いる材質としては、多くの太陽光を光電変換層に供給する観点から、通常、表面保護層の全光線透過率は80%以上、好ましくは90%以上である。全光線透過率の測定方法は、例えば、JIS K 7361−1による。

0030

表面保護層としては、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポ
エチレンナフタレート(PEN)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等が挙げられる。好ましくは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂が挙げられる。

0031

表面保護層の厚さは、通常0.02mm以上である。好ましくは0.03mm以上であり、より好ましくは0.05mm以上である。一方上限は特段限定されないが、1mm以下であることが好ましい。この範囲であることで、適度な耐衝撃性と柔軟性を付与することができる。
また、本発明の太陽電池モジュールでは、表面保護層の外側(太陽光側)に更に表面保護シートを備えてもよい。本発明において表面保護シートを備えることは表面保護層の傷つきや劣化を抑制し、全光線透過率を維持するため好ましい。表面保護シートを構成する材料は、耐候性フィルムが好ましく、通常使用される公知のものを使用することができる。

0032

耐候性フィルムの材料となる樹脂としては、例えばエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体(PTFE)、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が挙げられる。これらの中でもエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)が好ましい。
耐候性保護フィルムの厚さは特に制限されないが、通常10μm以上、好ましくは20μm以上であり、通常200μm以下、好ましくは150μm以下である。

0033

<太陽電池モジュールの製造方法>
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、公知の方法が用い得るが、例えば表面保護層、封止層、光電変換層、封止層、緩衝層、接着層、樹脂基板等を含む多層シートを、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより、太陽電池モジュールを得ることができる。

0034

上記熱ラミネート条件は特に限定されず、通常行う条件で熱ラミネートが可能である。
真空条件で行うことが好ましく、通常真空度が30Pa以上、好ましくは50Pa以上、より好ましくは80Pa以上である。一方上限は、通常150Pa以下、好ましくは120Pa以下、より好ましくは100Pa以下である。上記範囲とすることで、モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。

0035

熱ラミネートの加圧条件は、通常圧力が50kPa以上、好ましくは70kPa以上、より好ましくは90kPa以上で実施しても良い。一方上限値は、3010kPa以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
熱ラミネートの温度条件は、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。一方上限値は、通常180℃以下、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下である。

0036

また、上記温度のプレス時間は、通常10分以上、好ましくは12分以上、より好ましくは15分以上である。一方上限は60分以下、好ましくは45分以下、より好ましくは30分以下である。上記加熱時間とすることで、封止材架橋が適度に行われるため耐久性能が向上し、適度な柔軟性を有することができるため、好ましい。 本発明の太陽電池モジュールの厚さとしては、特に限定されないが、剛性を付与する観点から1.0mm以上が好ましい。また、厚すぎるとより延焼しやすくなるため、6.0mm以下が好ましく、より好ましくは5.0mm以下にすることが好ましい。

0037

[耐延焼性試験
建築基準法第22条第一項に準拠し、前記太陽電池モジュールを2枚セットし、延焼性試験を実施した。
大きさ幅1200mm×長さ2000mmの試験体を用い、傾斜角15°で架台に設置した。火種は大きさ19mm×19mm×80mmに成形したブナを用い、風速3.0m/sで試験を実施した。

0038

判定方法は、以下の基準を満たすものを合格とした。
1)試験中、試験体の燃焼による火炎の先端が、試験体の風上側底辺および風下側端部、及び左右両端部に達しないこと。
2)試験中、試験体の裏面で火炎を伴う燃焼が確認されないこと。
3)試験中又は試験終了後の測定において、最大部分で10mm×10mmを超える貫通孔が観察されないこと。

0039

<実施例1>
図1に示す層構成を有する太陽電池モジュールを以下の手順で作成した。樹脂基板として、表面積1.2m2(大きさ:2000mm×600mm の長方形)×厚さ2.5mmのポリカーボネート基板の上に、接着層(封止剤)として、樹脂基板と同じ表面積で厚さが300μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、EVA)フィルムを載せ、その上に緩衝層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さ100μmのポリエステルテレフタレート(以下、PET)フィルムを載せ、更にその上に、接着層と同じ大きさと厚みのEVAフィルムを封止剤として積層し、その上に、太陽電池(ポリエチレンナフタレート(以下、PEN)フィルムの上にアモルファスシリコン系発電層を乗せたもの)を有する光電変換層を積層した。そして、その光電変換層の上に、接着層と同じ大きさで厚さが400μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルムを封止剤として載せて、その上に、表面保護層として樹脂基板と同じ表面積で厚さ50μmのエチレン−四フッ化エチレン共重合体(以下、ETFE)フィルムを載せて積層体とした。

0040

この積層体を真空ラミネータ(NPC社製)を使用し、熱プレス(温度125℃、時間50分)して、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの総厚みは3.70mmであった。なお、本太陽電池モジュールに含まれる光安定剤の量は、各構成部材中に含まれる光安定剤の重量%から算出した。総厚み3.7mm、太陽電池モジュール内の封止材の重量%を22.0重量%とした。作成された太陽電池モジュール内の光安定剤量は8.1g/m2であった。
この太陽電池モジュールを上記の耐延焼性試験を行ったところ、合格基準を満たした。

0041

<実施例2>
図2に示す層構成を有する太陽電池モジュールを以下の手順で作成した。
樹脂基板として、表面積1.2m2(大きさ:2000mm×600mm の長方形)×厚さ2.5mmのポリカーボネート基板の上に、接着層(封止剤)として、樹脂基板と同じ表面積で厚さが300μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルムを載せ、その上に緩衝層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さ50μmのETFEフィルムを載せ、更にその上に、接着層と同じ大きさで厚さ300μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を積層し、その上に、実施例1と同じ光電変換層を積層した。そして、その光電変換層の上に、接着層と同じ大きさで厚さが500μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を載せて、その上に、表面保護層として樹脂基板と同じ表面積で厚さ50μmのETFEフィルムを載せて
積層体とした。

0042

この積層体を実施例1と同様の条件で、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの総厚みは4.06mmであった。なお、本太陽電池モジュールに含まれる光安定剤の量は、各構成部材中に含まれる光安定剤の重量%から算出した。総厚み4.06mm、太陽電池モジュール内の封止剤の重量%を23.7重量%とした。作成された太陽電池モジュール内の光安定剤量は8.6g/m2であった。

0043

<比較例1>
以下のように太陽電池モジュールを作成した。
樹脂基板として、表面積1.2m2(大きさ:2000mm×600mm の長方形)×厚さ2.5mmのポリカーボネート基板の上に、接着層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さが500μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を載せ、その上に緩衝層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さ100μmのETFEフィルムを載せ、更にその上に、接着層と同じ大きさで厚さ800μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を積層し、その上に、実施例1と使用したものと同様の光電変換層を積層した。そして、その光電変換層の上に、接着層と同じ大きさで厚さ500μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を載せて、その上に、表面保護層として樹脂基板と同じ表面積で厚さ50μmのETFEフィルムを載せて積層体とした。

0044

この積層体を実施例1と同様の条件で、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの総厚みは4.50mmであった。なお、本太陽電池モジュールに含まれる光安定剤の量は、各構成部材中に含まれる光安定剤の重量%から算出した。総厚み4.5mm、太陽電池モジュール内の封止材の重量%を33.7重量%とした。作成された太陽電池モジュール内の光安定剤量は9.7g/m2であった。
この太陽電池モジュールを上記の耐延焼性試験を行ったところ、合格基準を満たさなかった。

0045

<比較例2>
以下のように太陽電池モジュールを作成した。
樹脂基板として、表面積1.2m2(大きさ:2000mm×600mm の長方形)×厚さ2.5mmのポリカーボネート基板の上に、接着層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さが500μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を載せ、その上に緩衝層として、樹脂基板と同じ表面積で厚さ100μmのETFEフィルムを載せ、更にその上に、接着層と同じ大きさで厚さ400μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を積層し、その上に、実施例1と使用したものと同様の光電変換層を積層した。そして、その光電変換層の上に、接着層と同じ大きさで厚さ500μmであり、0.16重量%の光安定剤を含むEVAフィルム(封止剤)を載せて、その上に、表面保護層として樹脂基板と同じ表面積で厚さ50μmのETFEフィルムを載せて積層体とした。

実施例

0046

この積層体を実施例1と同様の条件で、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの総厚みは4.10mmであった。なお、本太陽電池モジュールに含まれる光安定剤の量は、各構成部材中に含まれる光安定剤の重量%から算出した。総厚み4.1mm、太陽電池モジュール内の封止材の重量%を28.4重量%とした。作成された太陽電池モジュール内の光安定剤量は9.1g/m2であった。
この太陽電池モジュールを上記の耐延焼性試験を行ったところ、合格基準を満たさなかった。

0047

1表面保護層
2樹脂基板
3光電変換層
31電線(インターコネクタ
4接着層
5緩衝層
6 封止層

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