太陽電池封止膜及びこれを用いた太陽電池
【課題】セル割れの発生を防止し、且つ透明性が高い太陽電池用封止膜、及びこの封止膜を用いた太陽電池を提供する。
【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜、及びこれを用いた太陽電池。
【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜、及びこれを用いた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に製造時や設置時に太陽電池用セルが割れることを防止するとともに、透明性に優れた太陽電池用封止膜に関する。更にこの封止膜を用いた太陽電池に関する。
【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、太陽光を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、更に、耐久性や発電効率等の点から開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、一般に、図１に示すように、ガラス基板などからなる表面側透明保護部材１１、表面側封止膜１３Ａ、シリコン結晶系発電素子などの太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ、及び裏面側保護部材（バックカバー）１２をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して表面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
【０００４】
太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル１４を接続して用いられている。従って、太陽電池用セル１４の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜１３Ａ、１３Ｂを用いて太陽電池用セルを封止している。
【０００５】
また、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池の開発も進められており、この場合は、例えば、ガラスやポリイミド基板等の透明基板の表面に化学気相蒸着法等により半導体層等の発電素子層が形成され、その上に封止膜等を積層し、接着一体化することで製造される。
【０００６】
従来から、これらの太陽電池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（以下、ＥＶＡともいう）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン−極性モノマー共重合体からなるフィルムが用いられている。特に、安価であり、高い透明性を有することからＥＶＡフィルムが好ましく用いられている。
【０００７】
太陽電池用封止膜には、太陽電池用セルの機械的な耐久性の確保や、湿気又は水の透過による内部の導線や電極の発錆の防止のため、ガラス基板、発電素子及びバックカバー等の各部材を高い接着力で接着一体化させる機能が必要である。そのため、従来から、ＥＶＡ樹脂に対して有機過酸化物等の架橋剤を添加し、架橋密度を向上させている(特許文献１)。
【０００８】
また、太陽電池の発電性能を向上させるためには、太陽電池内に光をなるべく効率よく入射させて太陽電池用セルに集光することが必要である。そのため、アルキレンオキシ基を有する化合物を配合し、透明性を向上させた封止膜の開発も行われている(特許文献２）。
【０００９】
一方、太陽電池は、その製造時の加熱加圧、設置作業時における変形や衝撃、使用時の積雪等により強い外力が掛かると太陽電池用セルが割れてしまう場合がある（「セル割れ」ともいう）。特に、近年では、シリコン等の高価な材料の使用を抑えるため発電素子の薄型化が進んでおり、セル割れが生じるおそれが高まっている。特許文献３では、封止膜の架橋硬化時における流動性及び緩衝性を調整し、太陽電池の製造時の太陽電池用セルの破損を防止するために、所定の加硫試験時の最大トルク及び最小トルクの範囲が規定された封止膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−１７７４１２号公報
【特許文献２】特開２００８−０５３３７９号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように、太陽電池用封止膜としては、太陽電池用セルの破損を防止するとともに、透明性が高いものが求められている。しかしながら、特許文献１〜３の太陽電池用封止膜でも、これらの機能を十分に満足しない場合がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、セル割れの発生を防止し、且つ透明性が高い太陽電池用封止膜を提供することにある。
また、本発明の目的は、この封止膜を用いた太陽電池を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜によって達成される。上記の重量平均分子量のポリエチレングリコールを、上記の含有量の範囲で配合することで、太陽電池用封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与し、太陽電池の製造時等のセル割れを防止することができる。
【００１４】
本発明に係る太陽電池用封止膜の好ましい態様は以下の通りである。
【００１５】
（１）前記ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００〜６０００である。
（２）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率が、エチレン−酢酸ビニル共重合体の質量を基準として２０〜４０質量％である。
（３）前記有機過酸化物が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種である。
（４）前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部である。
【００１６】
（２）〜（４）により、架橋後に、より適度な柔軟性を有し、透明性を有する太陽電池用封止膜とすることができる。
（５）前記太陽電池用封止膜の組成物の、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である。上記条件下で、上記範囲のトルクを有する組成物であれば、太陽電池の製造時等において、より適度な柔軟性を有する太陽電池用封止膜とすることができる。
【００１７】
また、上記目的は、本発明の太陽電池封止膜により太陽電池素子を封止してなることを特徴とする太陽電池によっても達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、太陽電池用封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の太陽電池用封止膜に適度な柔軟性が付与されることで、太陽電池の製造時等のセル割れが防止された太陽電池用封止膜を提供することができる。従って、本発明の太陽電池は、セル割れが生じ難く歩留り良く製造でき、耐久性が高く、且つ発電効率の高い太陽電池である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、一般的な太陽電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の太陽電池用封止膜は、少なくともエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及び有機過酸化物を含む組成物からなり、その組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含んでいる。
【００２１】
太陽電池用封止膜の組成物に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部の範囲で配合することにより、封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与することができるため、太陽電池の製造時等のセル割れを防止することができる。なお、ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により標準ＰＥＧを基準として、測定したものである。
【００２２】
ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００未満の場合は、封止膜の透明性が低下する場合がある。また、ポリエチレングリコールの含有量がＥＶＡ１００質量部に対して０．１質量部未満の場合は、柔軟性を向上する効果が不十分であり、０．８質量部を超えると、ポリエチレングリコールが封止膜からブリードアウト（添加剤の染み出し）し、外観不良が生じたり、架橋密度の低下や各部材との接着が阻害されたりする場合がある。
【００２３】
本発明において、ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、ハンドリング性の点で６００〜６０００であることが好ましい。
【００２４】
なお、架橋後の封止膜の柔軟性の指標として、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクを用いた。封止膜を構成する組成物について評価したとき、上記トルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である場合に、架橋後に適度な柔軟性を有する封止膜が得られるものと判断した。
【００２５】
以下、本発明の太陽電池用封止膜について、より詳細に説明する。
【００２６】
［エチレン−酢酸ビニル共重合体］
本発明において、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）における酢酸ビニルの含有率は、通常、ＥＶＡの質量に対して２０〜４５質量％である。ＥＶＡの酢酸ビニル単位の含有量が低い程、得られる封止膜が硬くなる傾向がある。酢酸ビニルの含有量が２０質量％未満では、高温で架橋硬化させる場合に、得られる封止膜の透明性が充分でないおそれがある。また、４５質量％を超えると封止膜の硬さが不十分となる場合があり、更にカルボン酸、アルコール、アミン等が発生し封止膜と保護部材等との界面で発泡が生じ易くなるおそれがある。
【００２７】
本発明において、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与するためには、ＥＶＡにおける酢酸ビニルの含有率は、２０〜４０質量％が好ましく、更に２２〜３５質量％が好ましい。
【００２８】
また、ＥＶＡのメルトフローレート(ＭＦＲ)（ＪＩＳ−Ｋ７２１０に従う）は、３ｇ／１０分以上が好ましい。ＭＦＲは、３．０〜３０．０ｇ／１０分が更に好ましく、特に４．０〜１８．０ｇ／１０分であることが好ましい。なお、ＭＦＲは、１９０℃、荷重２１．１８Ｎの条件で測定されたものである。
【００２９】
本発明の太陽電池用封止膜の組成物においては、ＥＶＡに加えて、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、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、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸ｎ−ブチル−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル−不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体のようなエチレン−ビニルエステル共重合体等のエチレン−極性モノマー共重合体、ポリビニルアセタール系樹脂（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ樹脂）、変性ＰＶＢ）、及び塩化ビニル樹脂を副次的に使用しても良い。
【００３０】
［有機過酸化物］
本発明においては、太陽電池用封止膜の組成物が有機過酸化物を含むことで、ＥＶＡの架橋構造を形成することができ、接着力、透明性が高い太陽電池用封止膜を得ることができる。前記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、組成物の調整条件、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。
【００３１】
有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロパーオキサイド、３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、α，α’−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、２，２−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等）等が挙げられる。
【００３２】
有機過酸化物としては、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンを用いることが好ましく、特に２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが好ましい。これらの有機過酸化物であれば、架橋密度を向上することができる。
【００３３】
有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡ１００質量部に対して、通常、０．１〜３．０質量部である。架橋後の封止膜に、より適度な柔軟性を付与するため、有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部が好ましく、更に０．２〜１．５質量部が好ましい。
【００３４】
［架橋助剤］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、必要に応じて、さらに架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、ＥＶＡ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。
【００３５】
前記架橋助剤の含有量は、ＥＶＡ１００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、更に好ましくは０．１〜２．５質量部で使用される。これにより、更に接着性に優れる太陽電池用封止膜が得られる。
【００３６】
前記架橋助剤（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。
【００３７】
［接着向上剤］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、更に、接着向上剤を含んでいても良い。接着向上剤としては、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、更に優れた接着力を有する太陽電池用封止膜とすることができる。前記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。なかでも、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましく挙げられる。
【００３８】
前記シランカップリング剤の含有量はＥＶＡ１００質量部に対して０．１〜０．８質量部、特に０．３〜０．７質量部であることが好ましい。
【００３９】
［その他］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、封止膜の種々の物性（機械的強度、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のため、必要に応じて、可塑剤、本発明における化合物Ｉの他の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。
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ジヘプタノエート、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、ＥＶＡ１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
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のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、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。
【００４０】
エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（エチレンオキシ）5グリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。
【００４１】
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれＥＶＡ１００質量部に対してそれぞれ一般に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。
【００４２】
更に、本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、紫外線吸収剤、光安定剤および老化防止剤を含んでいてもよい。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ＥＶＡが劣化し、封止膜が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、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００４３】
また、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ＥＶＡ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−６３ｐ、ＬＡ−６７、ＬＡ−６８（いずれも（株）ＡＤＥＫＡ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７７０、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７６５、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ６２２ＬＤ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ 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、上記光安定剤は、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、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００４４】
老化防止剤としては、例えばＮ，Ｎ’−ヘキサン−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、リン系熱安定剤、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。
【００４５】
上述した本発明の太陽電池用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、上記の各材料をスーパーミキサー（高速流動混合機）、ロールミル等を用いて公知の方法で混合した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。なお、製膜時の加熱温度は、架橋剤が反応しない或いはほとんど反応しない温度とすることが好ましい。例えば、５０〜１００℃、特に４０〜９０℃とするのが好ましい。太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、５０μｍ〜２ｍｍの範囲であればよい。
【００４６】
［太陽電池］
本発明の太陽電池の構造は、本発明の太陽電池用封止膜により太陽電池素子（太陽電池用セル、薄膜太陽電池素子を含む）を封止していれば、特に制限されない。例えば、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、本発明の太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。なお、本発明において、太陽電池用セルの光が照射される側（受光面側）を「表面側」と称し、太陽電池用セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００４７】
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、例えば、図１に示すように表面側透明保護部材１１、表面側封止膜１３Ａ、太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ及び裏面側保護部材１２を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
【００４８】
前記加熱加圧は、温度１３５〜１８０℃、圧力０．１〜１．５ｋｇ/ｃｍ2、５〜６０分間行われる。例えば、前記積層体を、真空ラミネーターで温度１３５〜１８０℃、好ましくは１４０〜１８０℃、特に１５５〜１８０℃、脱気時間０．１〜５分、プレス圧力０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５〜１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂに含まれるエチレン−酢酸ビニル共重合体を架橋させることにより、表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、表面側透明保護部材１１、裏面側透明部材１２、および太陽電池用セル１４を一体化させて、太陽電池用セル１４を封止することができる。
【００４９】
なお、本発明の太陽電池用封止膜は、図１に示したような単結晶又は多結晶のシリコン結晶系の太陽電池セルを用いた太陽電池だけでなく、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池の封止膜にも使用することもできる。この場合は、例えば、ガラス基板、ポリイミド基板、フッ素樹脂系透明基板等の表面側透明保護部材の表面上に化学気相蒸着法等により形成された薄膜太陽電池素子層上に、本発明の太陽電池用封止膜、裏面側保護部材を積層し、接着一体化させた構造、裏面側保護部材の表面上に形成された太陽電池素子上に、本発明の太陽電池用封止膜、表面側透明保護部材を積層し、接着一体化させた構造、又は表面側透明保護部材、表面側封止膜、薄膜太陽電池素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層し、接着一体化させた構造等が挙げられる。
【００５０】
本発明の太陽電池用封止膜は、高温環境下に長時間曝された場合であっても、柔軟性が維持され、且つ紫外線照射による黄変が防止されているので、架橋時や高温環境下で長時間使用した際のセル割れが防止され、且つ黄変による外観不良が防止された太陽電池を提供することができる。
【００５１】
本発明の太陽電池に使用される表面側透明保護部材１１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。
【００５２】
本発明で使用される裏面側保護部材１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックフィルムが好ましく用いられる。また、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／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も良い。
【００５３】
なお、本発明の太陽電池（薄膜太陽電池を含む）は、上述した通り、表面側及び／又は裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、表面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００５５】
（実施例１〜１１、比較例１〜８）
表１及び表２に示す各材料を各配合量でロールミルに供給し、７０〜１００℃で、混練して太陽電池用封止膜の組成物を調製した。前記太陽電池用封止膜の組成物を、７０〜１００℃で、カレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（厚さ；０．５ｍｍ）を作製した。
【００５６】
（評価方法）
（１）加硫試験機によるトルク（キュアトルク）
上記の各太陽電池用封止膜の組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた日本合成ゴム社製ＩＩＩ型相当の加硫試験機を用い、１５０℃に設定し、３０分後のトルクを測定した。上記トルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の場合に合格とした。
（２）ゲル分率
上記で作製した太陽電池用封止膜（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５ｍｍ厚）を２枚の離型ＰＥＴ（厚さ；０．７５μｍ）で挟み、１００℃で仮圧着し、オーブン中で１５５℃、４５分間加熱してＥＶＡを架橋させた。その後、各サンプルを２００メッシュ金網袋に１ｇ秤量し、ソックスレー抽出器を用いキシレンで６時間抽出し、残留物を乾燥し秤量した。初期質量と抽出残留物の乾燥質量からゲル分率（％）（（抽出残留物の乾燥質量／初期質量）×１００）を算出した。ゲル分率は８５％以上を合格とした。
（３）ヘイズ（ＨＡＺＥ）
上記で作製した各太陽電池用封止膜（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍ厚）を２枚の白板ガラス（厚さ；３ｍｍ）で挟み、（２）と同様に架橋させたサンプルについて、ＪＩＳＫ７１３６（２０００年）に従って、ヘイズ値（％）を測定した。その際、ヘイズメーター（スガ試験機社製）を用いた。ヘイズ値は１％以下を合格とした。
（４）ブリードアウト
上記で作製した各太陽電池用封止膜について、表面への析出物の有無を目視観察した。析出物がない場合を合格とした。
（５）判定
全ての評価項目が合格のものを○とし、不合格の評価項目がある場合を×とした。
【００５７】
（評価結果）
評価結果を表１及び表２に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
表１及び表２に示したように、実施例１〜１１において、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部配合した太陽電池用封止膜は、全ての評価項目で合格であった。特に、ポリエチレングリコールを配合していない比較例８に比べて、キュアトルクが適度に低下し、適度な柔軟性が付与されていることが示された。
【００６１】
一方、分子量が６００未満のポリエチレングリコールを配合した比較例１では、ヘイズが上昇し、透明性が損なわれていた。また、各ポリエチレングリコールの配合量が、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１質量部未満の比較例２、４及び６では、キュアトルクの低下が十分でなく、０．８質量部を超える比較例３、５及び７では、ブリードアウトが認められた。
【００６２】
したがって、本発明により、適度な柔軟性を有することでセル割れを防止し、且つ透明性が高い太陽電池用封止膜が得られることが示された。
なお、本発明は上記の実施の形態の構成及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明により、セル割れが生じ難く歩留り良く製造でき、耐久性が高く、且つ発電効率の高い太陽電池を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 表面側透明保護部材
１２ 裏面側保護部材
１３Ａ 表面側封止膜
１３Ｂ 裏面側封止膜
１４ 太陽電池セル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に製造時や設置時に太陽電池用セルが割れることを防止するとともに、透明性に優れた太陽電池用封止膜に関する。更にこの封止膜を用いた太陽電池に関する。
【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、太陽光を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、更に、耐久性や発電効率等の点から開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、一般に、図１に示すように、ガラス基板などからなる表面側透明保護部材１１、表面側封止膜１３Ａ、シリコン結晶系発電素子などの太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ、及び裏面側保護部材（バックカバー）１２をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して表面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。
【０００４】
太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル１４を接続して用いられている。従って、太陽電池用セル１４の絶縁性を確保するために、絶縁性のある封止膜１３Ａ、１３Ｂを用いて太陽電池用セルを封止している。
【０００５】
また、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池の開発も進められており、この場合は、例えば、ガラスやポリイミド基板等の透明基板の表面に化学気相蒸着法等により半導体層等の発電素子層が形成され、その上に封止膜等を積層し、接着一体化することで製造される。
【０００６】
従来から、これらの太陽電池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（以下、ＥＶＡともいう）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン−極性モノマー共重合体からなるフィルムが用いられている。特に、安価であり、高い透明性を有することからＥＶＡフィルムが好ましく用いられている。
【０００７】
太陽電池用封止膜には、太陽電池用セルの機械的な耐久性の確保や、湿気又は水の透過による内部の導線や電極の発錆の防止のため、ガラス基板、発電素子及びバックカバー等の各部材を高い接着力で接着一体化させる機能が必要である。そのため、従来から、ＥＶＡ樹脂に対して有機過酸化物等の架橋剤を添加し、架橋密度を向上させている(特許文献１)。
【０００８】
また、太陽電池の発電性能を向上させるためには、太陽電池内に光をなるべく効率よく入射させて太陽電池用セルに集光することが必要である。そのため、アルキレンオキシ基を有する化合物を配合し、透明性を向上させた封止膜の開発も行われている(特許文献２）。
【０００９】
一方、太陽電池は、その製造時の加熱加圧、設置作業時における変形や衝撃、使用時の積雪等により強い外力が掛かると太陽電池用セルが割れてしまう場合がある（「セル割れ」ともいう）。特に、近年では、シリコン等の高価な材料の使用を抑えるため発電素子の薄型化が進んでおり、セル割れが生じるおそれが高まっている。特許文献３では、封止膜の架橋硬化時における流動性及び緩衝性を調整し、太陽電池の製造時の太陽電池用セルの破損を防止するために、所定の加硫試験時の最大トルク及び最小トルクの範囲が規定された封止膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−１７７４１２号公報
【特許文献２】特開２００８−０５３３７９号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように、太陽電池用封止膜としては、太陽電池用セルの破損を防止するとともに、透明性が高いものが求められている。しかしながら、特許文献１〜３の太陽電池用封止膜でも、これらの機能を十分に満足しない場合がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、セル割れの発生を防止し、且つ透明性が高い太陽電池用封止膜を提供することにある。
また、本発明の目的は、この封止膜を用いた太陽電池を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜によって達成される。上記の重量平均分子量のポリエチレングリコールを、上記の含有量の範囲で配合することで、太陽電池用封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与し、太陽電池の製造時等のセル割れを防止することができる。
【００１４】
本発明に係る太陽電池用封止膜の好ましい態様は以下の通りである。
【００１５】
（１）前記ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００〜６０００である。
（２）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率が、エチレン−酢酸ビニル共重合体の質量を基準として２０〜４０質量％である。
（３）前記有機過酸化物が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種である。
（４）前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部である。
【００１６】
（２）〜（４）により、架橋後に、より適度な柔軟性を有し、透明性を有する太陽電池用封止膜とすることができる。
（５）前記太陽電池用封止膜の組成物の、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である。上記条件下で、上記範囲のトルクを有する組成物であれば、太陽電池の製造時等において、より適度な柔軟性を有する太陽電池用封止膜とすることができる。
【００１７】
また、上記目的は、本発明の太陽電池封止膜により太陽電池素子を封止してなることを特徴とする太陽電池によっても達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、太陽電池用封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の太陽電池用封止膜に適度な柔軟性が付与されることで、太陽電池の製造時等のセル割れが防止された太陽電池用封止膜を提供することができる。従って、本発明の太陽電池は、セル割れが生じ難く歩留り良く製造でき、耐久性が高く、且つ発電効率の高い太陽電池である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、一般的な太陽電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の太陽電池用封止膜は、少なくともエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及び有機過酸化物を含む組成物からなり、その組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含んでいる。
【００２１】
太陽電池用封止膜の組成物に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部の範囲で配合することにより、封止膜の透明性を損なうことなく、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与することができるため、太陽電池の製造時等のセル割れを防止することができる。なお、ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により標準ＰＥＧを基準として、測定したものである。
【００２２】
ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００未満の場合は、封止膜の透明性が低下する場合がある。また、ポリエチレングリコールの含有量がＥＶＡ１００質量部に対して０．１質量部未満の場合は、柔軟性を向上する効果が不十分であり、０．８質量部を超えると、ポリエチレングリコールが封止膜からブリードアウト（添加剤の染み出し）し、外観不良が生じたり、架橋密度の低下や各部材との接着が阻害されたりする場合がある。
【００２３】
本発明において、ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、ハンドリング性の点で６００〜６０００であることが好ましい。
【００２４】
なお、架橋後の封止膜の柔軟性の指標として、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクを用いた。封止膜を構成する組成物について評価したとき、上記トルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である場合に、架橋後に適度な柔軟性を有する封止膜が得られるものと判断した。
【００２５】
以下、本発明の太陽電池用封止膜について、より詳細に説明する。
【００２６】
［エチレン−酢酸ビニル共重合体］
本発明において、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）における酢酸ビニルの含有率は、通常、ＥＶＡの質量に対して２０〜４５質量％である。ＥＶＡの酢酸ビニル単位の含有量が低い程、得られる封止膜が硬くなる傾向がある。酢酸ビニルの含有量が２０質量％未満では、高温で架橋硬化させる場合に、得られる封止膜の透明性が充分でないおそれがある。また、４５質量％を超えると封止膜の硬さが不十分となる場合があり、更にカルボン酸、アルコール、アミン等が発生し封止膜と保護部材等との界面で発泡が生じ易くなるおそれがある。
【００２７】
本発明において、架橋後の封止膜に適度な柔軟性を付与するためには、ＥＶＡにおける酢酸ビニルの含有率は、２０〜４０質量％が好ましく、更に２２〜３５質量％が好ましい。
【００２８】
また、ＥＶＡのメルトフローレート(ＭＦＲ)（ＪＩＳ−Ｋ７２１０に従う）は、３ｇ／１０分以上が好ましい。ＭＦＲは、３．０〜３０．０ｇ／１０分が更に好ましく、特に４．０〜１８．０ｇ／１０分であることが好ましい。なお、ＭＦＲは、１９０℃、荷重２１．１８Ｎの条件で測定されたものである。
【００２９】
本発明の太陽電池用封止膜の組成物においては、ＥＶＡに加えて、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、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、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸イソブチル−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸ｎ−ブチル−メタクリル酸共重合体のようなエチレン−不飽和カルボン酸エステル−不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体のようなエチレン−ビニルエステル共重合体等のエチレン−極性モノマー共重合体、ポリビニルアセタール系樹脂（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ樹脂）、変性ＰＶＢ）、及び塩化ビニル樹脂を副次的に使用しても良い。
【００３０】
［有機過酸化物］
本発明においては、太陽電池用封止膜の組成物が有機過酸化物を含むことで、ＥＶＡの架橋構造を形成することができ、接着力、透明性が高い太陽電池用封止膜を得ることができる。前記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、組成物の調整条件、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。
【００３１】
有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロパーオキサイド、３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、α，α’−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、２，２−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等）等が挙げられる。
【００３２】
有機過酸化物としては、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンを用いることが好ましく、特に２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが好ましい。これらの有機過酸化物であれば、架橋密度を向上することができる。
【００３３】
有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡ１００質量部に対して、通常、０．１〜３．０質量部である。架橋後の封止膜に、より適度な柔軟性を付与するため、有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部が好ましく、更に０．２〜１．５質量部が好ましい。
【００３４】
［架橋助剤］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、必要に応じて、さらに架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、ＥＶＡ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。
【００３５】
前記架橋助剤の含有量は、ＥＶＡ１００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、更に好ましくは０．１〜２．５質量部で使用される。これにより、更に接着性に優れる太陽電池用封止膜が得られる。
【００３６】
前記架橋助剤（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。
【００３７】
［接着向上剤］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、更に、接着向上剤を含んでいても良い。接着向上剤としては、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、更に優れた接着力を有する太陽電池用封止膜とすることができる。前記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。なかでも、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましく挙げられる。
【００３８】
前記シランカップリング剤の含有量はＥＶＡ１００質量部に対して０．１〜０．８質量部、特に０．３〜０．７質量部であることが好ましい。
【００３９】
［その他］
本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、封止膜の種々の物性（機械的強度、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のため、必要に応じて、可塑剤、本発明における化合物Ｉの他の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。
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ジヘプタノエート、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、ＥＶＡ１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
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のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、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。
【００４０】
エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（エチレンオキシ）5グリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。
【００４１】
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれＥＶＡ１００質量部に対してそれぞれ一般に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。
【００４２】
更に、本発明の太陽電池用封止膜の組成物は、紫外線吸収剤、光安定剤および老化防止剤を含んでいてもよい。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ＥＶＡが劣化し、封止膜が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、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００４３】
また、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ＥＶＡ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−６３ｐ、ＬＡ−６７、ＬＡ−６８（いずれも（株）ＡＤＥＫＡ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７７０、Ｔｉｎｕｖｉｎ ７６５、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ ６２２ＬＤ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ 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、上記光安定剤は、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、ＥＶＡ１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００４４】
老化防止剤としては、例えばＮ，Ｎ’−ヘキサン−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、リン系熱安定剤、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。
【００４５】
上述した本発明の太陽電池用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、上記の各材料をスーパーミキサー（高速流動混合機）、ロールミル等を用いて公知の方法で混合した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。なお、製膜時の加熱温度は、架橋剤が反応しない或いはほとんど反応しない温度とすることが好ましい。例えば、５０〜１００℃、特に４０〜９０℃とするのが好ましい。太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、５０μｍ〜２ｍｍの範囲であればよい。
【００４６】
［太陽電池］
本発明の太陽電池の構造は、本発明の太陽電池用封止膜により太陽電池素子（太陽電池用セル、薄膜太陽電池素子を含む）を封止していれば、特に制限されない。例えば、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、本発明の太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。なお、本発明において、太陽電池用セルの光が照射される側（受光面側）を「表面側」と称し、太陽電池用セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００４７】
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、例えば、図１に示すように表面側透明保護部材１１、表面側封止膜１３Ａ、太陽電池用セル１４、裏面側封止膜１３Ｂ及び裏面側保護部材１２を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
【００４８】
前記加熱加圧は、温度１３５〜１８０℃、圧力０．１〜１．５ｋｇ/ｃｍ2、５〜６０分間行われる。例えば、前記積層体を、真空ラミネーターで温度１３５〜１８０℃、好ましくは１４０〜１８０℃、特に１５５〜１８０℃、脱気時間０．１〜５分、プレス圧力０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、プレス時間５〜１５分で加熱圧着すればよい。この加熱加圧時に、表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂに含まれるエチレン−酢酸ビニル共重合体を架橋させることにより、表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、表面側透明保護部材１１、裏面側透明部材１２、および太陽電池用セル１４を一体化させて、太陽電池用セル１４を封止することができる。
【００４９】
なお、本発明の太陽電池用封止膜は、図１に示したような単結晶又は多結晶のシリコン結晶系の太陽電池セルを用いた太陽電池だけでなく、薄膜シリコン系、薄膜アモルファスシリコン系太陽電池、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）系太陽電池等の薄膜太陽電池の封止膜にも使用することもできる。この場合は、例えば、ガラス基板、ポリイミド基板、フッ素樹脂系透明基板等の表面側透明保護部材の表面上に化学気相蒸着法等により形成された薄膜太陽電池素子層上に、本発明の太陽電池用封止膜、裏面側保護部材を積層し、接着一体化させた構造、裏面側保護部材の表面上に形成された太陽電池素子上に、本発明の太陽電池用封止膜、表面側透明保護部材を積層し、接着一体化させた構造、又は表面側透明保護部材、表面側封止膜、薄膜太陽電池素子、裏面側封止膜、及び裏面側保護部材をこの順で積層し、接着一体化させた構造等が挙げられる。
【００５０】
本発明の太陽電池用封止膜は、高温環境下に長時間曝された場合であっても、柔軟性が維持され、且つ紫外線照射による黄変が防止されているので、架橋時や高温環境下で長時間使用した際のセル割れが防止され、且つ黄変による外観不良が防止された太陽電池を提供することができる。
【００５１】
本発明の太陽電池に使用される表面側透明保護部材１１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。
【００５２】
本発明で使用される裏面側保護部材１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックフィルムが好ましく用いられる。また、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／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も良い。
【００５３】
なお、本発明の太陽電池（薄膜太陽電池を含む）は、上述した通り、表面側及び／又は裏面側に用いられる封止膜に特徴を有する。したがって、表面側透明保護部材、裏面側保護部材、および太陽電池用セルなどの前記封止膜以外の部材については、従来公知の太陽電池と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００５５】
（実施例１〜１１、比較例１〜８）
表１及び表２に示す各材料を各配合量でロールミルに供給し、７０〜１００℃で、混練して太陽電池用封止膜の組成物を調製した。前記太陽電池用封止膜の組成物を、７０〜１００℃で、カレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜（厚さ；０．５ｍｍ）を作製した。
【００５６】
（評価方法）
（１）加硫試験機によるトルク（キュアトルク）
上記の各太陽電池用封止膜の組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた日本合成ゴム社製ＩＩＩ型相当の加硫試験機を用い、１５０℃に設定し、３０分後のトルクを測定した。上記トルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の場合に合格とした。
（２）ゲル分率
上記で作製した太陽電池用封止膜（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５ｍｍ厚）を２枚の離型ＰＥＴ（厚さ；０．７５μｍ）で挟み、１００℃で仮圧着し、オーブン中で１５５℃、４５分間加熱してＥＶＡを架橋させた。その後、各サンプルを２００メッシュ金網袋に１ｇ秤量し、ソックスレー抽出器を用いキシレンで６時間抽出し、残留物を乾燥し秤量した。初期質量と抽出残留物の乾燥質量からゲル分率（％）（（抽出残留物の乾燥質量／初期質量）×１００）を算出した。ゲル分率は８５％以上を合格とした。
（３）ヘイズ（ＨＡＺＥ）
上記で作製した各太陽電池用封止膜（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍ厚）を２枚の白板ガラス（厚さ；３ｍｍ）で挟み、（２）と同様に架橋させたサンプルについて、ＪＩＳＫ７１３６（２０００年）に従って、ヘイズ値（％）を測定した。その際、ヘイズメーター（スガ試験機社製）を用いた。ヘイズ値は１％以下を合格とした。
（４）ブリードアウト
上記で作製した各太陽電池用封止膜について、表面への析出物の有無を目視観察した。析出物がない場合を合格とした。
（５）判定
全ての評価項目が合格のものを○とし、不合格の評価項目がある場合を×とした。
【００５７】
（評価結果）
評価結果を表１及び表２に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
表１及び表２に示したように、実施例１〜１１において、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部配合した太陽電池用封止膜は、全ての評価項目で合格であった。特に、ポリエチレングリコールを配合していない比較例８に比べて、キュアトルクが適度に低下し、適度な柔軟性が付与されていることが示された。
【００６１】
一方、分子量が６００未満のポリエチレングリコールを配合した比較例１では、ヘイズが上昇し、透明性が損なわれていた。また、各ポリエチレングリコールの配合量が、ＥＶＡ１００質量部に対して、０．１質量部未満の比較例２、４及び６では、キュアトルクの低下が十分でなく、０．８質量部を超える比較例３、５及び７では、ブリードアウトが認められた。
【００６２】
したがって、本発明により、適度な柔軟性を有することでセル割れを防止し、且つ透明性が高い太陽電池用封止膜が得られることが示された。
なお、本発明は上記の実施の形態の構成及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明により、セル割れが生じ難く歩留り良く製造でき、耐久性が高く、且つ発電効率の高い太陽電池を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 表面側透明保護部材
１２ 裏面側保護部材
１３Ａ 表面側封止膜
１３Ｂ 裏面側封止膜
１４ 太陽電池セル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、
当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００〜６０００である請求項１に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項３】
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率が、エチレン−酢酸ビニル共重合体の質量を基準として２０〜４０質量％である請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記有機過酸化物が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項５】
前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項６】
前記太陽電池用封止膜の組成物の、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池封止膜により太陽電池素子を封止してなることを特徴とする太陽電池。
【請求項１】
エチレン−酢酸ビニル共重合体、有機過酸化物を含む組成物からなる太陽電池用封止膜であって、
当該組成物が、更に、重量平均分子量が６００以上のポリエチレングリコールを、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．８質量部含むことを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記ポリエチレングリコールの重量平均分子量が６００〜６０００である請求項１に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項３】
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率が、エチレン−酢酸ビニル共重合体の質量を基準として２０〜４０質量％である請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記有機過酸化物が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート及び１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項５】
前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項６】
前記太陽電池用封止膜の組成物の、ＪＩＳ Ｋ６３００-２に準じた加硫試験機により測定した、１５０℃、３０分後のトルクが、０．０５Ｎ・ｍ以上０．２８Ｎ・ｍ未満の範囲である請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池封止膜により太陽電池素子を封止してなることを特徴とする太陽電池。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−８７６１（Ｐ２０１３−８７６１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９０７３（Ｐ２０１１−１３９０７３）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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