太陽電池モジュール用封止材組成物及びそれを用いた封止材
【課題】ガラス等の透明基板との高い密着強度を有し、太陽電池モジュール用封止材組成物のベース樹脂にポリオレフィン系樹脂を使用した場合であっても、密着強度及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材を提供すること。
【解決手段】密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤と、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートと、を含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【解決手段】密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤と、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートと、を含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュール用封止材組成物、及びそれを用いた太陽電池モジュール用の封止材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、太陽電池モジュール用封止材を介して積層された構成である。
【０００３】
太陽電池モジュールに使用される封止材としては、その加工性、施工性、製造コスト、その他等の観点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）が最も一般的なものとして使用されている。しかしながら、ＥＶＡ樹脂は、長期間の使用に伴って徐々に分解する傾向があり、太陽電池モジュールの内部で劣化して強度が低下したり、太陽電池素子に影響を与える酢酸ガスを発生させたりする可能性がある。このため、ＥＶＡ樹脂の代わりに、ポリエチレン等のポリオレフィン系の樹脂を使用した太陽電池モジュール用封止材が提案されている。
【０００４】
太陽電池モジュール等を構成する各部材は、常時、強い紫外線、熱線、風雨等といった過酷な環境に曝されることになる。このため、太陽電池モジュールを構成する各部材は、これらの条件において、長期間に亘る耐久性を備える必要があり、特にガラス等から構成される透明基板と上記封止材との間の密着強度を向上させる必要がある。ガラス密着強度を改善した封止材として、ＥＶＡに、低分子量の一般的なシランカップリング剤を添加した組成物からなる太陽電池用封止材が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＥＶＡに、ガラス密着性を高めるためのシランカップリング剤、更に耐久性を向上させるために架橋助剤として、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）を添加した組成物からなる太陽電池用封止材が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２６７０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３６８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された太陽電池モジュール用封止材組成物に添加されているモノマータイプのシランカップリング剤は、太陽電池モジュール用封止材組成物のベース樹脂に、低密度ポリエチレン等の疎水性のポリオレフィン樹脂を使用した場合には、ガラス等から構成される透明基板との密着時においてシランカップリング剤同士の加水分解反応、縮合重合反応が不十分となり、樹脂組成物に取り込まれるシランカップリング剤が不足し、ガラス等の透明基板との十分な密着強度が得られないという問題点を有する。
【０００８】
また、特許文献２に記載された太陽電池モジュール用封止材においては、架橋助剤としてＴＡＩＣを用いることによりゲル分率を向上させて耐久性を向上させているが、上記同様、ベース樹脂に、疎水性のポリオレフィン樹脂を使用した場合には、シランカップリング剤の反応が不十分である点は異ならず、ガラス等の透明基板との十分な密着強度が得られないという問題点は解決されないままにあった。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガラス等の透明基板との高い密着強度を有し、太陽電池モジュール用封止材組成物のベース樹脂に疎水性のポリオレフィン系樹脂を使用した場合であっても、密着強度及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材組成物及びそれを用いた封止材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、ポリオレフィン系樹脂を使用した太陽電池モジュール用封止材の製造において、太陽電池モジュール用封止材組成物を、低密度のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、密着性向上剤としてのシラン変性ＴＡＩＣとを含有するものとすることにより、ガラス等の透明基板との高い密着強性及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材を得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。
【００１１】
（１） 密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのトリアリルイソシアヌレートと、を含有し、更に、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１２】
（２） 前記アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基がメトキシ基である（１）に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１３】
（３） 前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートが、下記の一般式（１）で表される化合物１と、下記の一般式（２）で表される化合物２との混合物である（１）又は（２）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【化１】
（１）
【化２】
（２）
【００１４】
（４） 前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下である（１）から（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１５】
（５） 前記ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを０．２以上２．５質量部以下含有する（１）から（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１６】
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物で構成される密着強化層を備える太陽電池モジュール用封止材。
【００１７】
（７） （６）に記載の太陽電池モジュール用封止材と、ガラス基板と、が積層されている太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガラス等から構成される透明基板との高い密着強度を有する太陽電池モジュール用封止材を提供することができ、なかでも、ベース樹脂に低密度ポリチレン等のポリオレフィン系樹脂を使用した場合であっても、ガラス等から構成される透明基板との密着性及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物、封止材及び太陽電池モジュールの順に詳細に説明する。
【００２１】
＜太陽電池モジュール用封止材組成物＞
本発明に係る太陽電池モジュール用封止材組成物（以下単に「封止材組成物」ともいう）は、低密度のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのＴＡＩＣと、シラン化合物により変性されているＴＡＩＣ（以下、単にシラン変性ＴＡＩＣともいう）とを必須とする系であるが、本発明の特徴は、架橋助剤として添加するＴＡＩＣと、シラン変性ＴＡＩＣとを併用することにあるので、まず、ＴＡＩＣ及びシラン変性ＴＡＩＣについて説明し、以下、その他の成分について説明する。
【００２２】
［架橋助剤（ＴＡＩＣ）］
本発明においては、架橋助剤として、多官能モノマーの官能基がアリル基であるトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）を用いることができる。これによって適度な架橋反応を促進させて太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性を向上させているとともに、本発明においては、この架橋助剤が直鎖低密度ポリエチレンの結晶性を低下させ透明性を維持する。これによって、太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性のみならず、透明性と低温柔軟性に優れる封止材を得ることができ、具体的にはオレフィン系の樹脂についても上記密着性とともにＥＶＡと同程度の透明性や低温柔軟性を得ることができる。
【００２３】
架橋助剤の使用量は、封止材組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量部〜２．０質量部の範囲である。この範囲内であれば適度な架橋反応を促進させてガラス等から構成されるガラス等の透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性を向上させることができる。
【００２４】
［シラン変性ＴＡＩＣ］
本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートである。
【００２５】
本発明のシラン変性ＴＡＩＣにおいて、アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基はガラス密着時の加水分解の起こりやすさの観点からメトキシ基であることが好ましい。
【００２６】
また、立体障害が大きくなり反応性が低下する観点から、窒素（Ｎ）原子とケイ素（Ｓｉ）原子間のメチレン基の炭素数は１〜５であることが好ましい。
【００２７】
本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、好ましくは、下記の一般式（１）で表される化合物１又は、一般式（２）で表される化合物２である。また、より好ましくは、本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、これらの化合物１と化合物２の混合物である。これらの化合物１、２については、それぞれ、特開平５−３９２９４号公報、特開２００６−３６９８７等に詳しく開示されており、上記混合物はそれらを混合することによって得ることができる。
【００２８】
【化１】
（１）
【００２９】
【化２】
（２）
【００３０】
一般に、封止材組成物に含有されている密着向上剤としては、いわゆるモノマータイプのシランカップリング剤が使用されている。モノマータイプのシランカップリング剤は、そのベース樹脂に依存して反応性が異なる。ＥＶＡのように、アセチルオキシ基の存在によって、水分含有量が大きく、酸性条件になり、二重結合を有する場合には、充分な接着強度を発揮する。しかし、例えばベース樹脂が低密度ポリエチレンの場合、疎水性で水分含有量が小さく、官能基もないので酸性条件にもならず、二重結合のような反応性基も存在しない。このためベース樹脂へのシランカップリング剤の取り込みが十分でなく、ガラス等から構成される透明基板との密着性が十分でないものとなっている。
【００３１】
そこで、本発明においては、封止材組成物に含有させる密着性向上剤として、オレフィン系に相容性のよいＴＡＩＣをシラン変性させたシラン変性ＴＡＩＣを採択し、二重結合等の反応性を有する特定の官能基を導入した。本発明のシラン変性ＴＡＩＣでは、−ＯＣＨ３部分が加水分解で−ＯＨになり、ガラス表面の−ＯＨと縮合反応が起こりシロキサン結合を形成するとともに、アリル基の二重結合は、ポリエチレン系樹脂の主鎖の残存二重結合と結合する。また、疎水性が向上することで反応性が向上し、封止材組成物のベース樹脂が低密度ポリエチレンであっても、ガラス等の透明基板との密着性を向上させているものである。
【００３２】
上記シラン変性ＴＡＩＣを構成する化合物１、化合物２、及びそれらの混合物は、従来公知のモノマータイプのシランカップリング剤よりも、二重結合数が多いため、封止材の密着性及び耐久性の向上に寄与することができる。しかし、その効果は、特にオレフィン系の樹脂をベースとした場合には十分ではなかった。
【００３３】
本発明においては、密着性向上剤としてのシラン変性ＴＡＩＣと、架橋助剤としてのＴＡＩＣを併用することにより、オレフィン系の樹脂とシラン変性ＴＡＩＣとの相容性が著しく向上するため、シラン変性ＴＡＩＣの反応性が増加し、オレフィン系樹脂とのグラフト率が向上することにより、特に封止材とガラスとの密着性及び密着耐久性を顕著に向上させている。
【００３４】
シラン変性ＴＡＩＣが上記の混合物である場合、前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下であることが好ましい。混合モル比がこの範囲にあることにより、封止材組成物中のシラン化合物の総量及び二重結合数のバランスが適切な範囲となり、十分な密着性の向上が望める。
【００３５】
上記シラン変性ＴＡＩＣとしては、上記条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「Ｘ−９３−１４２８（上記一般式におけるアルコキシ基がメトキシ基）」、を例示することができる。
【００３６】
なお、上記シラン変性ＴＡＩＣの使用量は、太陽電池モジュール用封止材中に０．２質量％〜２．５質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．２５質量部〜１．０質量部の範囲である。この範囲内であればガラス等から構成される透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性を向上させることができるため好ましい。
【００３７】
［ベース樹脂］
封止材組成物に含まれるベース樹脂は、例えばポリオレフィン樹脂であり、オレフィンモノマーから構成されるものであれば特に制限されるものではない。したがって、ポリオレフィン系樹脂には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレンとα−オレフィンとの共重合体である直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の他、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等も含まれるが、上記のように、特に疎水性のポリエチレン樹脂において優れた効果を奏するので、以下、本発明に使用できる低密度ポリエチレンについて説明する。
【００３８】
（低密度ポリエチレン）
本発明においては密度が０．９４０以下の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）を用いる。直鎖低密度ポリエチレンはエチレンとα−オレフィンとの共重合体であり、本発明においては、その密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、好ましくは０．９００ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、より好ましくは０．８７０〜０．８９０ｇ／ｃｍ３の範囲である。この範囲であれば、封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が高まる。
【００３９】
本発明においてはメタロセン系直鎖低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものである。このようなポリエチレンは、側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一である。このため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能であり封止材に対して柔軟性を付与できる。封止材に柔軟性が付与される結果、封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が高めることができる。
【００４０】
また、低密度ポリエチレンは、結晶性分布が狭く、結晶サイズが揃っているので、結晶サイズの大きいものが存在しないばかりでなく、低密度であるために結晶性自体が低い。このため、シート状に加工した際の透明性に優れる。したがって、本発明の封止材組成物からなる封止材が、透明前面基板と太陽電池素子との間に配置されても発電効率はほとんど低下しない。
【００４１】
直鎖低密度ポリエチレンのα−オレフィンとしては、好ましくは分枝を有しないα−オレフィンが好ましく使用され、これらの中でも、炭素数が６〜８のα−オレフィンである１−ヘキセン、１−ヘプテン又は１−オクテンが特に好ましく使用される。α−オレフィンの炭素数が６以上８以下であることにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な柔軟性を付与することができるとともに良好な強度を付与することができる。その結果、太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が更に高まり、水分の浸入を抑えることができる。
【００４２】
また、直鎖低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、１９０℃において０．５ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることが好ましく、２ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることがより好ましい。ＭＦＲが上記の範囲であることにより、ガラス等から構成される透明基板と封止材の密着性に優れる。
【００４３】
封止材組成物に含まれる低密度ポリエチレンの密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の直鎖低密度ポリエチレンの含有量は、組成物中で好ましくは１０質量％以上９９質量％以下、より好ましくは５０質量％以上９９質量％以下であり、更に好ましくは９０質量％以上９９質量％以下である。逆に言えばこの範囲内であれば他の樹脂を含んでいてもよい。例えば０．９４０ｇ／ｃｍ３を超える他のポリエチレン系樹脂等が例示できる。これらは、例えば添加用樹脂として用いてもよく、後述のその他の成分をマスターバッチ化するために使用できる。
【００４４】
［架橋剤］
架橋剤は公知のものが使用でき、特に限定されるものではなく、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。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；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、ジ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、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐パーオキシ）ヘキシン‐３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス‐３，５，５‐トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ‐メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４‐ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ‐ブチルパーオキシアセテート、ｔ‐ブチルパーオキシ‐２‐エチルヘキサノエート、ｔ‐ブチルパーオキシピバレート、ｔ‐ブチルパーオキシオクトエート、ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ‐ブチルパーオキシベンゾエート、ジ‐ｔ‐ブチルパーオキシフタレート、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン‐３、ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、又は、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４‐ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジクミルパーオキサイド、といったシラノール縮合触媒等を挙げることができる。架橋剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜２質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜１．５質量％の範囲である。
【００４５】
架橋助剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜２．０質量％の範囲である。この範囲内であれば適度な架橋反応を促進させてガラス等から構成されるガラス等の透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性向上させることができる。
【００４６】
［ラジカル吸収剤］
本発明の封止材組成物においては、ラジカル重合開始剤となる上記の架橋助剤と、それをクエンチするラジカル吸収剤とを併用することにより、架橋の程度を調整することができる。このようなラジカル吸収剤としては、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤や、ヒンダードアミン系の耐候安定化等が例示できる。架橋温度付近でのラジカル吸収能力が高い、ヒンダードフェノール系のラジカル吸収剤が好ましい。ラジカル吸収剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜２．０質量％の範囲である。この範囲内であれば適度に架橋反応を抑制し、透明基板と封止材の密着性を向上させることができる。
【００４７】
［その他の成分］
太陽電池モジュール用封止材には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、本発明の封止材組成物から作製された封止材に耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ封止材組成物中に０．００１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
【００４８】
耐候性マスターバッチとは、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び上記の酸化防止剤等をポリエチレン等の樹脂に分散させたものであり、これを封止材組成物に添加することにより、封止材に良好な耐候性を付与することができる。耐候性マスターバッチは、適宜作製して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。耐候性マスターバッチに使用される樹脂としては、本発明に用いる直鎖低密度ポリエチレンでもよく、上記のその他の樹脂であってもよい。
【００４９】
なお、これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び酸化防止剤は、それぞれ１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００５０】
更に、本発明の封止材組成物に用いられる他の成分としては上記以外に接着性向上剤、核剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤、難燃剤等を挙げることができる。
【００５１】
＜太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール＞
次に、本発明の太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュールの一例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の太陽電池モジュールについて、その層構成の一例を示す断面図である。本発明の太陽電池モジュール１は、入射光の受光面側から、透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材５、及び裏面保護シート６が順に積層されている。本発明の太陽電池モジュール１は、少なくとも前面封止材３として、本発明の封止材を使用する。
【００５２】
本発明の封止材は、例えば、上記の封止材組成物を、従来公知の方法で成型加工して得られるものであり、シート状又はフィルム状としたものである。なお、本発明におけるシート状とはフィルム状も含む意味であり両者に差はない。
【００５３】
封止材組成物のシート化は、通常の熱可塑性樹脂において用いられる成形法、すなわち、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。こうして、上記太陽電池モジュール用封止材組成物をシート化することにより、本発明の封止材として、太陽電池モジュール用封止材組成物からなる密着強化層のみからなる単層シート、又は当該密着強化層を備える多層シートが得られる。
【００５４】
封止材は、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。多層シートの場合、透明前面基板２との密着性を向上させるために、透明前面基板２との界面側に本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物からなる密着強化層が配置されていればよい。このため、例えば封止材を２層構成として一方の層のみに密着強化層を配置してもよく、コア層を挟んで３層以上の構成として少なくとも一方の最外層に密着強化層を配置してもよい。上記のような、多層フィルムからなる封止材を作製するには、例えば、従来公知のＴダイ多層共押出し法を用いることができる。
【００５５】
太陽電池モジュール１は、例えば、上記の透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材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。そして、このとき、単層シートからなる前面封止材３とガラス基板が積層されるか、又は、多層シートからなる前面封止材３の上記密着強化層が、透明前面基板２の一例であるガラス基板と対向するように積層されることで、ガラス基板と封止材との密着性を向上できる。
【００５６】
なお、本発明の封止材は、その成膜温度を例えば９０℃から１００℃の低温とすることで未架橋のまま成形することが好ましい。その場合、後述の太陽電池モジュールの製造時点で高温加熱して架橋を完了することができる。
【００５７】
このようにして得られる、本発明の太陽電池モジュールは、ガラス等から構成される透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性に優れることが特徴である。すなわち、本発明の太陽電池モジュールは、ガラス等から構成される透明基板と封止材との間の密着強度を向上させているため、強い紫外線、熱線、風雨等といった過酷な環境に曝される場合であっても、長期間に亘るきわめて高い耐久性を備えるものとなっている。
【００５８】
更に、太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュール用封止材のベース樹脂としてＥＶＡ樹脂のみならず、低密度ポリエチレン等のオレフィン系樹脂を使用することができるため、水蒸気透過度が低いものとすることができる。また、太陽電池モジュール用封止材と透明前面基板２や裏面保護シート６と、太陽電池モジュール用封止材との間からの水分の浸入も効果的に抑えることができるという優れた効果を奏する。
【実施例】
【００５９】
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。
＜封止材の製造＞
下記表１の組成の組成物を混合して溶融し、常法Ｔダイ法により厚さ４６０μｍとなるように成膜して太陽電池モジュール用の未架橋の単層の封止材を得た。成膜温度は９０℃〜１００℃とした。
ベース樹脂（ＬＬＤＰＥ）：エチレンと１−ヘキセンとの共重合体であり、密度０．８８ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）８ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン。ポリスチレン換算の数平均分子量７７０００。
架橋剤（ＴＢＥＣ）：ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート（アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックスＴＢＥＣ）
架橋助剤（ＴＡＩＣ）：トリアリルイソシアヌレート（Ｓｔａｔｏｍｅｒ社製、商品名ＳＲ５３３）
ＵＶ吸収剤：ケミプロ化成株式会社製、商品名ＫＥＭＩＳＯＲＢ１０２
耐候安定剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０
酸化防止剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６
シランカップリング剤１：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ５０３
シランカップリング剤２：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ１００３
シランカップリング剤３（シラン変性ＴＡＩＣ：１）（上記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で１、信越化学工業株式会社製、商品名Ｘ−９３−１４２８）
シランカップリング剤４（シラン変性ＴＡＩＣ：２）（下記の一般式（３）で表される化合物３、信越化学工業株式会社製、商品名Ｘ−４０−１２−９５６）
【００６０】
【化３】
（３）
【００６１】
【表１】
【００６２】
＜太陽電池モジュール用封止材の評価＞
次に、これらの未架橋の太陽電池モジュール用封止材を１５０℃で１８分間、真空加熱ラミネータで処理することにより、架橋処理を行って、それぞれの実施例及び比較例について架橋後の太陽電池モジュール用封止材を得た。この架橋後の太陽電池モジュール用封止材について、下記の試験条件におけるガラス密着維持率を評価した。その結果をまとめて表２に示す。
【００６３】
［ガラス密着維持率（％）の試験方法］
ガラス密着サンプル作製方法：ガラス基板（白板フロート半強化ガラス
ＪＰＴ３．２ ７５ｍｍ×５０ｍｍ×３．２ｍｍ）に上記の未架橋の太陽電池モジュール用封止材を密着させて上記の真空加熱ラミネータ処理を行った。
剥離試験方法：ガラス基板上に密着している封止材を１５ｍｍ幅にカットし、剥離試験機（テンシロン万能試験機 ＲＴＦ−１１５０−Ｈ）にて垂直剥離（５０ｍｍ／ｍｉｎ）試験を行いガラス密着強度を測定した。
耐久試験方法：下記ダンプヒート（Ｄ．Ｈ．）試験前の密着強度を初期ガラス密着強度とし、Ｄ．Ｈ．試験後のガラス密着強度の初期剥離強度に対しての維持率を測定した。Ｄ．Ｈ．試験は、ＪＩＳ Ｃ８９１７に準拠し、試験槽内温度８５℃、湿度８５％の条件下で評価用サンプルモジュールの耐久性試験を５００時間行った。試験後の評価用サンプルモジュールについて密着性試験を実施した。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２から解かるように、本発明の太陽電池モジュール用封止材は、初期ガラス密着及び密着維持率ともに良好であり、太陽電池モジュールを構成するガラス等の透明基板との密着性に優れることが理解できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 太陽電池モジュール
２ 透明前面基板
３ 前面封止材
４ 太陽電池素子
５ 背面封止材
６ 裏面保護シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュール用封止材組成物、及びそれを用いた太陽電池モジュール用の封止材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、太陽電池モジュール用封止材を介して積層された構成である。
【０００３】
太陽電池モジュールに使用される封止材としては、その加工性、施工性、製造コスト、その他等の観点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）が最も一般的なものとして使用されている。しかしながら、ＥＶＡ樹脂は、長期間の使用に伴って徐々に分解する傾向があり、太陽電池モジュールの内部で劣化して強度が低下したり、太陽電池素子に影響を与える酢酸ガスを発生させたりする可能性がある。このため、ＥＶＡ樹脂の代わりに、ポリエチレン等のポリオレフィン系の樹脂を使用した太陽電池モジュール用封止材が提案されている。
【０００４】
太陽電池モジュール等を構成する各部材は、常時、強い紫外線、熱線、風雨等といった過酷な環境に曝されることになる。このため、太陽電池モジュールを構成する各部材は、これらの条件において、長期間に亘る耐久性を備える必要があり、特にガラス等から構成される透明基板と上記封止材との間の密着強度を向上させる必要がある。ガラス密着強度を改善した封止材として、ＥＶＡに、低分子量の一般的なシランカップリング剤を添加した組成物からなる太陽電池用封止材が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＥＶＡに、ガラス密着性を高めるためのシランカップリング剤、更に耐久性を向上させるために架橋助剤として、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）を添加した組成物からなる太陽電池用封止材が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２６７０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３６８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された太陽電池モジュール用封止材組成物に添加されているモノマータイプのシランカップリング剤は、太陽電池モジュール用封止材組成物のベース樹脂に、低密度ポリエチレン等の疎水性のポリオレフィン樹脂を使用した場合には、ガラス等から構成される透明基板との密着時においてシランカップリング剤同士の加水分解反応、縮合重合反応が不十分となり、樹脂組成物に取り込まれるシランカップリング剤が不足し、ガラス等の透明基板との十分な密着強度が得られないという問題点を有する。
【０００８】
また、特許文献２に記載された太陽電池モジュール用封止材においては、架橋助剤としてＴＡＩＣを用いることによりゲル分率を向上させて耐久性を向上させているが、上記同様、ベース樹脂に、疎水性のポリオレフィン樹脂を使用した場合には、シランカップリング剤の反応が不十分である点は異ならず、ガラス等の透明基板との十分な密着強度が得られないという問題点は解決されないままにあった。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガラス等の透明基板との高い密着強度を有し、太陽電池モジュール用封止材組成物のベース樹脂に疎水性のポリオレフィン系樹脂を使用した場合であっても、密着強度及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材組成物及びそれを用いた封止材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、ポリオレフィン系樹脂を使用した太陽電池モジュール用封止材の製造において、太陽電池モジュール用封止材組成物を、低密度のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、密着性向上剤としてのシラン変性ＴＡＩＣとを含有するものとすることにより、ガラス等の透明基板との高い密着強性及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材を得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。
【００１１】
（１） 密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのトリアリルイソシアヌレートと、を含有し、更に、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１２】
（２） 前記アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基がメトキシ基である（１）に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１３】
（３） 前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートが、下記の一般式（１）で表される化合物１と、下記の一般式（２）で表される化合物２との混合物である（１）又は（２）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【化１】
（１）
【化２】
（２）
【００１４】
（４） 前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下である（１）から（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１５】
（５） 前記ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを０．２以上２．５質量部以下含有する（１）から（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１６】
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物で構成される密着強化層を備える太陽電池モジュール用封止材。
【００１７】
（７） （６）に記載の太陽電池モジュール用封止材と、ガラス基板と、が積層されている太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガラス等から構成される透明基板との高い密着強度を有する太陽電池モジュール用封止材を提供することができ、なかでも、ベース樹脂に低密度ポリチレン等のポリオレフィン系樹脂を使用した場合であっても、ガラス等から構成される透明基板との密着性及び耐久性に優れた太陽電池モジュール用封止材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物、封止材及び太陽電池モジュールの順に詳細に説明する。
【００２１】
＜太陽電池モジュール用封止材組成物＞
本発明に係る太陽電池モジュール用封止材組成物（以下単に「封止材組成物」ともいう）は、低密度のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのＴＡＩＣと、シラン化合物により変性されているＴＡＩＣ（以下、単にシラン変性ＴＡＩＣともいう）とを必須とする系であるが、本発明の特徴は、架橋助剤として添加するＴＡＩＣと、シラン変性ＴＡＩＣとを併用することにあるので、まず、ＴＡＩＣ及びシラン変性ＴＡＩＣについて説明し、以下、その他の成分について説明する。
【００２２】
［架橋助剤（ＴＡＩＣ）］
本発明においては、架橋助剤として、多官能モノマーの官能基がアリル基であるトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）を用いることができる。これによって適度な架橋反応を促進させて太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性を向上させているとともに、本発明においては、この架橋助剤が直鎖低密度ポリエチレンの結晶性を低下させ透明性を維持する。これによって、太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性のみならず、透明性と低温柔軟性に優れる封止材を得ることができ、具体的にはオレフィン系の樹脂についても上記密着性とともにＥＶＡと同程度の透明性や低温柔軟性を得ることができる。
【００２３】
架橋助剤の使用量は、封止材組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量部〜２．０質量部の範囲である。この範囲内であれば適度な架橋反応を促進させてガラス等から構成されるガラス等の透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性を向上させることができる。
【００２４】
［シラン変性ＴＡＩＣ］
本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートである。
【００２５】
本発明のシラン変性ＴＡＩＣにおいて、アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基はガラス密着時の加水分解の起こりやすさの観点からメトキシ基であることが好ましい。
【００２６】
また、立体障害が大きくなり反応性が低下する観点から、窒素（Ｎ）原子とケイ素（Ｓｉ）原子間のメチレン基の炭素数は１〜５であることが好ましい。
【００２７】
本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、好ましくは、下記の一般式（１）で表される化合物１又は、一般式（２）で表される化合物２である。また、より好ましくは、本発明の封止材組成物に含まれるシラン変性ＴＡＩＣは、これらの化合物１と化合物２の混合物である。これらの化合物１、２については、それぞれ、特開平５−３９２９４号公報、特開２００６−３６９８７等に詳しく開示されており、上記混合物はそれらを混合することによって得ることができる。
【００２８】
【化１】
（１）
【００２９】
【化２】
（２）
【００３０】
一般に、封止材組成物に含有されている密着向上剤としては、いわゆるモノマータイプのシランカップリング剤が使用されている。モノマータイプのシランカップリング剤は、そのベース樹脂に依存して反応性が異なる。ＥＶＡのように、アセチルオキシ基の存在によって、水分含有量が大きく、酸性条件になり、二重結合を有する場合には、充分な接着強度を発揮する。しかし、例えばベース樹脂が低密度ポリエチレンの場合、疎水性で水分含有量が小さく、官能基もないので酸性条件にもならず、二重結合のような反応性基も存在しない。このためベース樹脂へのシランカップリング剤の取り込みが十分でなく、ガラス等から構成される透明基板との密着性が十分でないものとなっている。
【００３１】
そこで、本発明においては、封止材組成物に含有させる密着性向上剤として、オレフィン系に相容性のよいＴＡＩＣをシラン変性させたシラン変性ＴＡＩＣを採択し、二重結合等の反応性を有する特定の官能基を導入した。本発明のシラン変性ＴＡＩＣでは、−ＯＣＨ３部分が加水分解で−ＯＨになり、ガラス表面の−ＯＨと縮合反応が起こりシロキサン結合を形成するとともに、アリル基の二重結合は、ポリエチレン系樹脂の主鎖の残存二重結合と結合する。また、疎水性が向上することで反応性が向上し、封止材組成物のベース樹脂が低密度ポリエチレンであっても、ガラス等の透明基板との密着性を向上させているものである。
【００３２】
上記シラン変性ＴＡＩＣを構成する化合物１、化合物２、及びそれらの混合物は、従来公知のモノマータイプのシランカップリング剤よりも、二重結合数が多いため、封止材の密着性及び耐久性の向上に寄与することができる。しかし、その効果は、特にオレフィン系の樹脂をベースとした場合には十分ではなかった。
【００３３】
本発明においては、密着性向上剤としてのシラン変性ＴＡＩＣと、架橋助剤としてのＴＡＩＣを併用することにより、オレフィン系の樹脂とシラン変性ＴＡＩＣとの相容性が著しく向上するため、シラン変性ＴＡＩＣの反応性が増加し、オレフィン系樹脂とのグラフト率が向上することにより、特に封止材とガラスとの密着性及び密着耐久性を顕著に向上させている。
【００３４】
シラン変性ＴＡＩＣが上記の混合物である場合、前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下であることが好ましい。混合モル比がこの範囲にあることにより、封止材組成物中のシラン化合物の総量及び二重結合数のバランスが適切な範囲となり、十分な密着性の向上が望める。
【００３５】
上記シラン変性ＴＡＩＣとしては、上記条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「Ｘ−９３−１４２８（上記一般式におけるアルコキシ基がメトキシ基）」、を例示することができる。
【００３６】
なお、上記シラン変性ＴＡＩＣの使用量は、太陽電池モジュール用封止材中に０．２質量％〜２．５質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．２５質量部〜１．０質量部の範囲である。この範囲内であればガラス等から構成される透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性を向上させることができるため好ましい。
【００３７】
［ベース樹脂］
封止材組成物に含まれるベース樹脂は、例えばポリオレフィン樹脂であり、オレフィンモノマーから構成されるものであれば特に制限されるものではない。したがって、ポリオレフィン系樹脂には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレンとα−オレフィンとの共重合体である直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の他、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等も含まれるが、上記のように、特に疎水性のポリエチレン樹脂において優れた効果を奏するので、以下、本発明に使用できる低密度ポリエチレンについて説明する。
【００３８】
（低密度ポリエチレン）
本発明においては密度が０．９４０以下の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）を用いる。直鎖低密度ポリエチレンはエチレンとα−オレフィンとの共重合体であり、本発明においては、その密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、好ましくは０．９００ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、より好ましくは０．８７０〜０．８９０ｇ／ｃｍ３の範囲である。この範囲であれば、封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が高まる。
【００３９】
本発明においてはメタロセン系直鎖低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものである。このようなポリエチレンは、側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一である。このため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能であり封止材に対して柔軟性を付与できる。封止材に柔軟性が付与される結果、封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が高めることができる。
【００４０】
また、低密度ポリエチレンは、結晶性分布が狭く、結晶サイズが揃っているので、結晶サイズの大きいものが存在しないばかりでなく、低密度であるために結晶性自体が低い。このため、シート状に加工した際の透明性に優れる。したがって、本発明の封止材組成物からなる封止材が、透明前面基板と太陽電池素子との間に配置されても発電効率はほとんど低下しない。
【００４１】
直鎖低密度ポリエチレンのα−オレフィンとしては、好ましくは分枝を有しないα−オレフィンが好ましく使用され、これらの中でも、炭素数が６〜８のα−オレフィンである１−ヘキセン、１−ヘプテン又は１−オクテンが特に好ましく使用される。α−オレフィンの炭素数が６以上８以下であることにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な柔軟性を付与することができるとともに良好な強度を付与することができる。その結果、太陽電池モジュール用封止材とガラス等の透明前面基板との密着性が更に高まり、水分の浸入を抑えることができる。
【００４２】
また、直鎖低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、１９０℃において０．５ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることが好ましく、２ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることがより好ましい。ＭＦＲが上記の範囲であることにより、ガラス等から構成される透明基板と封止材の密着性に優れる。
【００４３】
封止材組成物に含まれる低密度ポリエチレンの密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の直鎖低密度ポリエチレンの含有量は、組成物中で好ましくは１０質量％以上９９質量％以下、より好ましくは５０質量％以上９９質量％以下であり、更に好ましくは９０質量％以上９９質量％以下である。逆に言えばこの範囲内であれば他の樹脂を含んでいてもよい。例えば０．９４０ｇ／ｃｍ３を超える他のポリエチレン系樹脂等が例示できる。これらは、例えば添加用樹脂として用いてもよく、後述のその他の成分をマスターバッチ化するために使用できる。
【００４４】
［架橋剤］
架橋剤は公知のものが使用でき、特に限定されるものではなく、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。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；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、ジ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、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐パーオキシ）ヘキシン‐３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス‐３，５，５‐トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ‐メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４‐ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ‐ブチルパーオキシアセテート、ｔ‐ブチルパーオキシ‐２‐エチルヘキサノエート、ｔ‐ブチルパーオキシピバレート、ｔ‐ブチルパーオキシオクトエート、ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ‐ブチルパーオキシベンゾエート、ジ‐ｔ‐ブチルパーオキシフタレート、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン‐３、ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、又は、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４‐ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジクミルパーオキサイド、といったシラノール縮合触媒等を挙げることができる。架橋剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜２質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜１．５質量％の範囲である。
【００４５】
架橋助剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜２．０質量％の範囲である。この範囲内であれば適度な架橋反応を促進させてガラス等から構成されるガラス等の透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性向上させることができる。
【００４６】
［ラジカル吸収剤］
本発明の封止材組成物においては、ラジカル重合開始剤となる上記の架橋助剤と、それをクエンチするラジカル吸収剤とを併用することにより、架橋の程度を調整することができる。このようなラジカル吸収剤としては、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤や、ヒンダードアミン系の耐候安定化等が例示できる。架橋温度付近でのラジカル吸収能力が高い、ヒンダードフェノール系のラジカル吸収剤が好ましい。ラジカル吸収剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜２．０質量％の範囲である。この範囲内であれば適度に架橋反応を抑制し、透明基板と封止材の密着性を向上させることができる。
【００４７】
［その他の成分］
太陽電池モジュール用封止材には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、本発明の封止材組成物から作製された封止材に耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ封止材組成物中に０．００１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
【００４８】
耐候性マスターバッチとは、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び上記の酸化防止剤等をポリエチレン等の樹脂に分散させたものであり、これを封止材組成物に添加することにより、封止材に良好な耐候性を付与することができる。耐候性マスターバッチは、適宜作製して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。耐候性マスターバッチに使用される樹脂としては、本発明に用いる直鎖低密度ポリエチレンでもよく、上記のその他の樹脂であってもよい。
【００４９】
なお、これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び酸化防止剤は、それぞれ１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００５０】
更に、本発明の封止材組成物に用いられる他の成分としては上記以外に接着性向上剤、核剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤、難燃剤等を挙げることができる。
【００５１】
＜太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール＞
次に、本発明の太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュールの一例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の太陽電池モジュールについて、その層構成の一例を示す断面図である。本発明の太陽電池モジュール１は、入射光の受光面側から、透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材５、及び裏面保護シート６が順に積層されている。本発明の太陽電池モジュール１は、少なくとも前面封止材３として、本発明の封止材を使用する。
【００５２】
本発明の封止材は、例えば、上記の封止材組成物を、従来公知の方法で成型加工して得られるものであり、シート状又はフィルム状としたものである。なお、本発明におけるシート状とはフィルム状も含む意味であり両者に差はない。
【００５３】
封止材組成物のシート化は、通常の熱可塑性樹脂において用いられる成形法、すなわち、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。こうして、上記太陽電池モジュール用封止材組成物をシート化することにより、本発明の封止材として、太陽電池モジュール用封止材組成物からなる密着強化層のみからなる単層シート、又は当該密着強化層を備える多層シートが得られる。
【００５４】
封止材は、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。多層シートの場合、透明前面基板２との密着性を向上させるために、透明前面基板２との界面側に本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物からなる密着強化層が配置されていればよい。このため、例えば封止材を２層構成として一方の層のみに密着強化層を配置してもよく、コア層を挟んで３層以上の構成として少なくとも一方の最外層に密着強化層を配置してもよい。上記のような、多層フィルムからなる封止材を作製するには、例えば、従来公知のＴダイ多層共押出し法を用いることができる。
【００５５】
太陽電池モジュール１は、例えば、上記の透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材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。そして、このとき、単層シートからなる前面封止材３とガラス基板が積層されるか、又は、多層シートからなる前面封止材３の上記密着強化層が、透明前面基板２の一例であるガラス基板と対向するように積層されることで、ガラス基板と封止材との密着性を向上できる。
【００５６】
なお、本発明の封止材は、その成膜温度を例えば９０℃から１００℃の低温とすることで未架橋のまま成形することが好ましい。その場合、後述の太陽電池モジュールの製造時点で高温加熱して架橋を完了することができる。
【００５７】
このようにして得られる、本発明の太陽電池モジュールは、ガラス等から構成される透明基板と太陽電池モジュール用封止材の密着性に優れることが特徴である。すなわち、本発明の太陽電池モジュールは、ガラス等から構成される透明基板と封止材との間の密着強度を向上させているため、強い紫外線、熱線、風雨等といった過酷な環境に曝される場合であっても、長期間に亘るきわめて高い耐久性を備えるものとなっている。
【００５８】
更に、太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュール用封止材のベース樹脂としてＥＶＡ樹脂のみならず、低密度ポリエチレン等のオレフィン系樹脂を使用することができるため、水蒸気透過度が低いものとすることができる。また、太陽電池モジュール用封止材と透明前面基板２や裏面保護シート６と、太陽電池モジュール用封止材との間からの水分の浸入も効果的に抑えることができるという優れた効果を奏する。
【実施例】
【００５９】
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。
＜封止材の製造＞
下記表１の組成の組成物を混合して溶融し、常法Ｔダイ法により厚さ４６０μｍとなるように成膜して太陽電池モジュール用の未架橋の単層の封止材を得た。成膜温度は９０℃〜１００℃とした。
ベース樹脂（ＬＬＤＰＥ）：エチレンと１−ヘキセンとの共重合体であり、密度０．８８ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）８ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン。ポリスチレン換算の数平均分子量７７０００。
架橋剤（ＴＢＥＣ）：ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート（アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックスＴＢＥＣ）
架橋助剤（ＴＡＩＣ）：トリアリルイソシアヌレート（Ｓｔａｔｏｍｅｒ社製、商品名ＳＲ５３３）
ＵＶ吸収剤：ケミプロ化成株式会社製、商品名ＫＥＭＩＳＯＲＢ１０２
耐候安定剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０
酸化防止剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６
シランカップリング剤１：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ５０３
シランカップリング剤２：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ１００３
シランカップリング剤３（シラン変性ＴＡＩＣ：１）（上記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で１、信越化学工業株式会社製、商品名Ｘ−９３−１４２８）
シランカップリング剤４（シラン変性ＴＡＩＣ：２）（下記の一般式（３）で表される化合物３、信越化学工業株式会社製、商品名Ｘ−４０−１２−９５６）
【００６０】
【化３】
（３）
【００６１】
【表１】
【００６２】
＜太陽電池モジュール用封止材の評価＞
次に、これらの未架橋の太陽電池モジュール用封止材を１５０℃で１８分間、真空加熱ラミネータで処理することにより、架橋処理を行って、それぞれの実施例及び比較例について架橋後の太陽電池モジュール用封止材を得た。この架橋後の太陽電池モジュール用封止材について、下記の試験条件におけるガラス密着維持率を評価した。その結果をまとめて表２に示す。
【００６３】
［ガラス密着維持率（％）の試験方法］
ガラス密着サンプル作製方法：ガラス基板（白板フロート半強化ガラス
ＪＰＴ３．２ ７５ｍｍ×５０ｍｍ×３．２ｍｍ）に上記の未架橋の太陽電池モジュール用封止材を密着させて上記の真空加熱ラミネータ処理を行った。
剥離試験方法：ガラス基板上に密着している封止材を１５ｍｍ幅にカットし、剥離試験機（テンシロン万能試験機 ＲＴＦ−１１５０−Ｈ）にて垂直剥離（５０ｍｍ／ｍｉｎ）試験を行いガラス密着強度を測定した。
耐久試験方法：下記ダンプヒート（Ｄ．Ｈ．）試験前の密着強度を初期ガラス密着強度とし、Ｄ．Ｈ．試験後のガラス密着強度の初期剥離強度に対しての維持率を測定した。Ｄ．Ｈ．試験は、ＪＩＳ Ｃ８９１７に準拠し、試験槽内温度８５℃、湿度８５％の条件下で評価用サンプルモジュールの耐久性試験を５００時間行った。試験後の評価用サンプルモジュールについて密着性試験を実施した。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２から解かるように、本発明の太陽電池モジュール用封止材は、初期ガラス密着及び密着維持率ともに良好であり、太陽電池モジュールを構成するガラス等の透明基板との密着性に優れることが理解できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 太陽電池モジュール
２ 透明前面基板
３ 前面封止材
４ 太陽電池素子
５ 背面封止材
６ 裏面保護シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのトリアリルイソシアヌレートと、を含有し、
更に、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基がメトキシ基である請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項３】
前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートが、下記の一般式（１）で表される化合物１と、下記の一般式（２）で表される化合物２との混合物である請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【化１】
（１）
【化２】
（２）
【請求項４】
前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下である請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項５】
前記ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを０．２以上２．５質量部以下含有する請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物で構成される密着強化層を備える太陽電池モジュール用封止材。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽電池モジュール用封止材と、ガラス基板と、が積層されている太陽電池モジュール。
【請求項１】
密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、架橋助剤としてのトリアリルイソシアヌレートと、を含有し、
更に、トリアリルイソシアヌレートの三つのアリル基のうち、一又は二のアリル基がアルコキシシリルアルキル基に置換されたアルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシリルアルキル基のアルコキシ基がメトキシ基である請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項３】
前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートが、下記の一般式（１）で表される化合物１と、下記の一般式（２）で表される化合物２との混合物である請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【化１】
（１）
【化２】
（２）
【請求項４】
前記化合物１と化合物２の混合モル比が、化合物１／化合物２で０．７以上１．５以下である請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項５】
前記ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して前記アルコキシシリルアルキル変性トリアリルイソシアヌレートを０．２以上２．５質量部以下含有する請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止材組成物で構成される密着強化層を備える太陽電池モジュール用封止材。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽電池モジュール用封止材と、ガラス基板と、が積層されている太陽電池モジュール。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２３３０７９（Ｐ２０１２−２３３０７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２３９９（Ｐ２０１１−１０２３９９）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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