太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池
【課題】高温環境下であっても優れた絶縁性を有し、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜を提供する。
【解決手段】エチレン−極性モノマー共重合体と、架橋剤とを含む太陽電池用封止膜であって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【解決手段】エチレン−極性モノマー共重合体と、架橋剤とを含む太陽電池用封止膜であって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に高温環境下での使用においても高い絶縁性を維持することができる太陽電池用封止膜に関する。
【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、さらなる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、表面側透明保護部材１１と裏面側保護部材（バックカバー）１２との間に表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、シリコン発電素子などの太陽電池用セル１４を複数、封止した構成とされている。このように太陽電池では、高い発電量を得るために、電池内部で複数の太陽電池用セル１４を直列接続又は並列接続し、絶縁性の表面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂで封止される。
【０００４】
従来の太陽電池に用いられる表面側透明保護部材には、電池内に太陽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ために、ガラス基板などの透明基板が用いられている。一方、裏面側保護部材には、電池内部への水分侵入などを防止するために、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や、これらのプラスチックフィルム表面に銀からなる蒸着膜が形成されたものが用いられている。
【０００５】
また、表面側および裏面側に用いられる封止膜には、電池内部への異物や水分の侵入を防止するとともに、電池内部の太陽電池セルや電極間の絶縁性を確保できることが求められ、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）などのエチレン−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。
【０００６】
ＥＶＡからなる封止膜を用いた太陽電池は、一般的には、ＥＶＡおよび架橋剤などを含むＥＶＡ組成物を加熱圧延して成膜することにより封止膜を形成した後、表面側透明保護部材、表面側封止膜、太陽電池用セル、裏面側封止膜及び裏面側保護部材をこの順で積層し、１３５〜１８０℃程度の温度で加熱加圧してＥＶＡ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（特許文献１）。
【０００７】
このように封止膜として用いられるＥＶＡ膜では、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ることにより、膜強度や耐久性を向上させている。架橋剤の活性化方法には、熱分解法、レドックス分解法及びイオン分解法などがあるが、熱分解法を用いるのが一般的である。
【０００８】
【特許文献１】特許第３４７３６０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
太陽電池では、入射した太陽光から発電した電気を確実に電池外部へ取り出すことが必要である。しかしながら、太陽電池は、数十年以上とも言われるほど長期間に亘って、屋外などの高温、高湿度、風雨に曝される過酷な環境下で使用される。特に、高温環境下での使用において、従来の太陽電池では絶縁不良が発生して発電性能の低下を招くとの問題があった。したがって、エチレン−極性モノマー共重合体からなる封止膜には、高温環境下であっても優れた絶縁性を有することが求められている。
【００１０】
そこで、本発明は、高温環境下であっても優れた絶縁性を有し、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜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】
【００１１】
エチレン−極性モノマー共重合体膜の電気絶縁性を示す尺度としては種々のものが知られているが、なかでも厚さ方向の抵抗を測定できることから体積固有抵抗が有用である。太陽電池用封止膜において優れた絶縁性を確保するには高い体積固有抵抗を有するのが望ましい。しかしながら、従来では体積固有抵抗の測定は、一般的には、室温（２５℃）で行われており、このような温度雰囲気において高い体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜であっても、十分な絶縁性を確保することができない場合があった。
【００１２】
本願発明者は、このような観点に着目し種々の検討を行った結果、６０℃雰囲気において、所定の体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜であれば、高温環境下であっても優れた絶縁性を有することを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む太陽電池用封止膜であって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
【００１４】
本発明の太陽電池用封止膜の好ましい態様を以下に列記する。
【００１５】
（１）前記エチレン−極性モノマー共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である。
【００１６】
（２）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部である。
【００１７】
（３）前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である。
【００１８】
（４）前記架橋剤が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンである。
【００１９】
（５）さらに架橋助剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜３．０質量部含む。
【００２０】
（６）前記架橋助剤が、トリアリルシアヌレート及び／又はトリアリルイソシアヌレートである。
【００２１】
（７）シランカップリング剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部含む。
【００２２】
（８）前記シランカップリング剤が、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高温環境下においても絶縁性に優れる太陽電池用封止膜を提供することが可能となる。したがって、このような太陽電池用封止膜を用いた太陽電池は、屋外など、高温に晒される極めて過酷な環境下に長期間に亘り設置されても、絶縁不良の発生が著しく低下され、優れた安全性及び信頼性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の太陽電池用封止膜は、６０℃雰囲気において１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有することを特徴とする。このように、体積固有抵抗を６０℃雰囲気で規定したのは、常温よりも体積固有抵抗の差が出やすく、封止膜の絶縁性能を評価しやすいためである。したがって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が上記値を満たす太陽電池用封止膜であれば、６０℃以上の高温環境下であっても優れた絶縁性を有する。
【００２５】
本発明の太陽電池用封止膜は、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が、１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであるが、より好ましくは２．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍ、特に好ましくは３．０×１０14〜５．０×１０14Ω・ｃｍである。
【００２６】
（エチレン−極性モノマー共重合体）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む。
【００２７】
エチレン−極性モノマー共重合体の極性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、その塩、そのエステル、そのアミド、ビニルエステル、一酸化炭素などを例示することができる。より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、これら不飽和カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウムなどの１価金属の塩やマグネシウム、カルシウム、亜鉛などの多価金属の塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル等の不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、一酸化炭素、二酸化硫黄などの一種又は二種以上などを例示することができる。
【００２８】
エチレン−極性モノマー共重合体としてより具体的には、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などを代表例として例示することができる。
【００２９】
なかでも、エチレン−極性モノマー共重合体として、最も好ましくは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。これにより、安価であり、高い透明性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３０】
エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部、さらに２２〜２８質量部、特に２４〜２８質量部とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が、２０質量部未満であると加工性が低下し、得られるフィルムが硬質になりすぎる恐れがあり、２８質量部を超えると太陽電池用封止膜の体積固有抵抗や加工性が低下する恐れがある。
【００３１】
（架橋剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体の他に、架橋剤を少なくとも含む。これにより、架橋の際の高い反応性を維持しながら、膜強度や耐久性に優れる太陽電池用封止膜を得ることができる。
【００３２】
本発明において、上述した体積固有抵抗が所望の値を有する太陽電池用封止膜とするには、主に架橋剤の含有量および種類によって調整することができる。
【００３３】
前記太陽電池用封止膜における架橋剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１．０質量部、より好ましくは０．１〜０．７質量部、特に好ましくは０．３〜０．６５質量部である。このような架橋剤の含有量とすることにより、体積固有抵抗を上述した所定の値とすることができ、優れた絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３４】
前記架橋剤としては、接着力、透明性、耐湿性、耐貫通性の温度依存性が改善された封止膜が得られることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
前記有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジハイドロパーオキサイド、３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−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、ジクミルパーオキサイド、α，α'−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（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、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（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−ヘキシルパーオキシ）−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等が挙げられる。
【００３７】
有機過酸化物として、特に好ましくは、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが挙げられる。この有機過酸化物であれば、優れた絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３８】
（架橋助剤）
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、必要に応じて、架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させ、絶縁性を向上させることができる。また、上述した体積固有抵抗が所望の値を有する太陽電池用封止膜とするには、主に架橋助剤の含有量および種類を調整するのが好ましい。
【００３９】
前記架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部で使用される。このような架橋助剤の含有量であれば、架橋助剤の添加によるガスの発生もなく、エチレン−極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させることができる。
【００４０】
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／または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。
【００４１】
（接着向上剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、太陽電池内部の封止性能を考慮すると、優れた接着力を有するのが好ましい。したがって、前記太陽電池用封止膜は、接着向上剤をさらに含んでいるのがよい。
【００４２】
前記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、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。
【００４３】
前記シランカップリング剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部、特に０．３〜０．６５質量部であることが好ましい。これにより安定した接着力と高い体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００４４】
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。
【００４５】
（その他）
本発明の太陽電池用封止膜は、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、受酸剤、可塑剤、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。
【００４６】
前記受酸剤としては、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が用いられ、発生する酢酸の量、及び用途に応じ適宜選択することができる。前記受酸剤として、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族金属の酸化物、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。これらは一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
前記太陽電池用封止膜において、受酸剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜０．１５質量部とするのがよい。
【００４８】
前記可塑剤としては、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、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００４９】
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記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。
【００５０】
前記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。
【００５１】
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、それぞれエチレン−極性モノマー共重合体１００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。
【００５２】
さらに、前記太陽電池用封止膜は、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。
【００５３】
本発明の太陽電池用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−極性モノマー共重合体が劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記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−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５４】
本発明の太陽電池用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−極性モノマー共重合体が劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記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、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５５】
前記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。
【００５６】
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む組成物を常法に従って成膜することにより、容易に製造することができる。例えば、前記組成物を、押出成形、カレンダー成形で加熱圧延して成膜するなどによって太陽電池用封止膜を製造することができる。尚、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、４０〜９０℃、特に５０〜８０℃とするのが好ましい。その後に、加熱加圧など常法に従って太陽電池用封止膜を封止のために架橋硬化させればよい。
【００５７】
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。
【００５８】
本発明によれば、高温環境下において絶縁性に優れる太陽電池用封止膜を提供することが可能となる。前記太陽電池用封止膜を用いた太陽電池は、屋外など、高温に晒される極めて過酷な環境下に長期間に亘り設置されても、絶縁不良の発生が著しく低下され、優れた安全性及び信頼性を有する。
【００５９】
本発明による太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルが封止させた構造などが挙げられる。なお、本発明において、太陽電池用セルに対して受光面側を「表面側」と称し、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００６０】
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、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。
【００６１】
前記加熱加圧するには、例えば、前記積層体を、真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、さらに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−極性モノマー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。
【００６２】
本発明の太陽電池に使用される表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。
【００６３】
また、裏面側保護部材は、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／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が好ましい。
【００６４】
なお、本発明の太陽電池は、上述した通り、表面側および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、裏面側保護部材及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】
【００６５】
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。
【００６６】
（実施例１）
（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（ＶＡ）含有量２０質量部）１００質量部
（２）架橋剤１（２，５−ジメチル−２，５−ジ（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）添加剤 （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
上記配合のＥＶＡ組成物を用いて、８０℃でカレンダー成形して、ＥＶＡ膜（厚さ６００μｍ）を製膜した。
【００６７】
（実施例２〜７及び比較例１〜４）
架橋剤１の他、架橋剤２（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）を用い、それぞれ表１及び２に示す配合とした以外は、実施例１と同様にしてＥＶＡ組成物を調製してＥＶＡ膜を成膜した。
【００６８】
（評価）
各実施例および比較例で作製したＥＶＡ膜の評価を下記手順に従って行った。結果は、まとめて表１及び２に示す。
【００６９】
１．体積固有抵抗
リングタイプ電極（三菱化学株式会社製 ＵＲ−１００プローブ）に、６０℃雰囲気下、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに打ち抜いたＥＶＡ膜を設置して、１０００Ｖの電圧を印加し、高抵抗計（三菱化学株式会社製 ハイレスターＵＰＭＣＰ−ＨＴ４５０）にて１分後の抵抗値を測定し、その値をもとに体積固有抵抗値を算出した。
【００７０】
２．絶縁抵抗
（１）擬似太陽電池モジュールの作製
２３０ｍｍ×２３０ｍｍの大きさに打ち抜いたＥＶＡ膜を、表面側封止膜２３Ａ及び裏面側封止膜２３Ｂとして用い、図２に示すように、裏面側封止膜２３Ｂと、銅箔２４Ａ及び２４Ｂと、表面側封止膜２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）２１とが、この順で且つ銅箔２４Ａ及び２４Ｂが封止された状態となるように積層させ、得られた積層体を９０℃雰囲気下に１０分間設置することにより各封止膜を予備成形させた後、さらに１５５℃で４５分間加熱することにより各封止膜を架橋させ、擬似太陽電池モジュールを作製した。
【００７１】
（２）６０℃の雰囲気下での絶縁抵抗の測定
上記で作製した擬似太陽電池モジュールを６０℃雰囲気下に設置し、高電圧絶縁抵抗計（ハイビットメガ１４０５（Ｄ１−１１Ｎ） 株式会社ムサシインテック製）を使用し、１０００Ｖの電圧を印加して１分後の銅箔２４Ａと銅箔２４Ｂとの間の抵抗を測定することにより、裏面側封止膜２３Ｂの絶縁抵抗を測定した。
【００７２】
３．加工性
ＥＶＡ膜の加工性として、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性及び太陽電池モジュールを作製する際の成形性を評価した。なお、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性は、ＥＶＡ膜のカレンダーへの貼り付きや所望の厚さへの加工し易さに基づき判断し、太陽電池モジュールを作製する際の成形性は、モジュール作製時にＥＶＡ膜のはみ出しの有無に基づき判断した。
【００７３】
表１及び２において、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性及び太陽電池モジュールを作製する際の成形性が、双方とも優れていたものを「◎」とし、いずれか一方のみが優れていたものを「○」とし、双方とも劣悪だったものを「×」とした。
【００７４】
【表１】
【００７５】
【表２】
【００７６】
表１及び２から、実施例１〜７のＥＶＡ膜は、比較例１〜４のＥＶＡ膜に対して、６０℃雰囲気下での架橋硬化後の絶縁抵抗が優れていることが分かる。このことから、本発明のＥＶＡ膜を用いて作製された太陽電池では、前記ＥＶＡ膜が高温環境下であっても優れた絶縁抵抗を発揮することができ、これにより漏電などのリスクを軽減して高い安全性が確保され、さらに太陽電池用セルを流れる電流が他の部材へ流れることを抑制して優れた発電効率を有する太陽電池を提供することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】一般的な太陽電池の断面図を示す。
【図２】実施例で作製した擬似太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１ 表面側透明保護部材、
１２ 裏面側保護部材、
１３Ａ、２３Ａ 表面側封止膜、
１３Ｂ、２３Ｂ 裏面側封止膜、
１４ 太陽電池セル、
２１ ガラス基板、
２４Ａ及び２４Ｂ 銅箔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜に関し、特に高温環境下での使用においても高い絶縁性を維持することができる太陽電池用封止膜に関する。
【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、さらなる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、表面側透明保護部材１１と裏面側保護部材（バックカバー）１２との間に表面側封止膜１３Ａおよび裏面側封止膜１３Ｂを介して、シリコン発電素子などの太陽電池用セル１４を複数、封止した構成とされている。このように太陽電池では、高い発電量を得るために、電池内部で複数の太陽電池用セル１４を直列接続又は並列接続し、絶縁性の表面側封止膜１３Ａ及び裏面側封止膜１３Ｂで封止される。
【０００４】
従来の太陽電池に用いられる表面側透明保護部材には、電池内に太陽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ために、ガラス基板などの透明基板が用いられている。一方、裏面側保護部材には、電池内部への水分侵入などを防止するために、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や、これらのプラスチックフィルム表面に銀からなる蒸着膜が形成されたものが用いられている。
【０００５】
また、表面側および裏面側に用いられる封止膜には、電池内部への異物や水分の侵入を防止するとともに、電池内部の太陽電池セルや電極間の絶縁性を確保できることが求められ、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）などのエチレン−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。
【０００６】
ＥＶＡからなる封止膜を用いた太陽電池は、一般的には、ＥＶＡおよび架橋剤などを含むＥＶＡ組成物を加熱圧延して成膜することにより封止膜を形成した後、表面側透明保護部材、表面側封止膜、太陽電池用セル、裏面側封止膜及び裏面側保護部材をこの順で積層し、１３５〜１８０℃程度の温度で加熱加圧してＥＶＡ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（特許文献１）。
【０００７】
このように封止膜として用いられるＥＶＡ膜では、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ることにより、膜強度や耐久性を向上させている。架橋剤の活性化方法には、熱分解法、レドックス分解法及びイオン分解法などがあるが、熱分解法を用いるのが一般的である。
【０００８】
【特許文献１】特許第３４７３６０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
太陽電池では、入射した太陽光から発電した電気を確実に電池外部へ取り出すことが必要である。しかしながら、太陽電池は、数十年以上とも言われるほど長期間に亘って、屋外などの高温、高湿度、風雨に曝される過酷な環境下で使用される。特に、高温環境下での使用において、従来の太陽電池では絶縁不良が発生して発電性能の低下を招くとの問題があった。したがって、エチレン−極性モノマー共重合体からなる封止膜には、高温環境下であっても優れた絶縁性を有することが求められている。
【００１０】
そこで、本発明は、高温環境下であっても優れた絶縁性を有し、エチレン−極性モノマー共重合体を主成分とする太陽電池用封止膜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】
【００１１】
エチレン−極性モノマー共重合体膜の電気絶縁性を示す尺度としては種々のものが知られているが、なかでも厚さ方向の抵抗を測定できることから体積固有抵抗が有用である。太陽電池用封止膜において優れた絶縁性を確保するには高い体積固有抵抗を有するのが望ましい。しかしながら、従来では体積固有抵抗の測定は、一般的には、室温（２５℃）で行われており、このような温度雰囲気において高い体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜であっても、十分な絶縁性を確保することができない場合があった。
【００１２】
本願発明者は、このような観点に着目し種々の検討を行った結果、６０℃雰囲気において、所定の体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜であれば、高温環境下であっても優れた絶縁性を有することを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む太陽電池用封止膜であって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
【００１４】
本発明の太陽電池用封止膜の好ましい態様を以下に列記する。
【００１５】
（１）前記エチレン−極性モノマー共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である。
【００１６】
（２）前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部である。
【００１７】
（３）前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である。
【００１８】
（４）前記架橋剤が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンである。
【００１９】
（５）さらに架橋助剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜３．０質量部含む。
【００２０】
（６）前記架橋助剤が、トリアリルシアヌレート及び／又はトリアリルイソシアヌレートである。
【００２１】
（７）シランカップリング剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部含む。
【００２２】
（８）前記シランカップリング剤が、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高温環境下においても絶縁性に優れる太陽電池用封止膜を提供することが可能となる。したがって、このような太陽電池用封止膜を用いた太陽電池は、屋外など、高温に晒される極めて過酷な環境下に長期間に亘り設置されても、絶縁不良の発生が著しく低下され、優れた安全性及び信頼性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の太陽電池用封止膜は、６０℃雰囲気において１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有することを特徴とする。このように、体積固有抵抗を６０℃雰囲気で規定したのは、常温よりも体積固有抵抗の差が出やすく、封止膜の絶縁性能を評価しやすいためである。したがって、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が上記値を満たす太陽電池用封止膜であれば、６０℃以上の高温環境下であっても優れた絶縁性を有する。
【００２５】
本発明の太陽電池用封止膜は、６０℃雰囲気における体積固有抵抗が、１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであるが、より好ましくは２．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍ、特に好ましくは３．０×１０14〜５．０×１０14Ω・ｃｍである。
【００２６】
（エチレン−極性モノマー共重合体）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む。
【００２７】
エチレン−極性モノマー共重合体の極性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、その塩、そのエステル、そのアミド、ビニルエステル、一酸化炭素などを例示することができる。より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、これら不飽和カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウムなどの１価金属の塩やマグネシウム、カルシウム、亜鉛などの多価金属の塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル等の不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、一酸化炭素、二酸化硫黄などの一種又は二種以上などを例示することができる。
【００２８】
エチレン−極性モノマー共重合体としてより具体的には、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などを代表例として例示することができる。
【００２９】
なかでも、エチレン−極性モノマー共重合体として、最も好ましくは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。これにより、安価であり、高い透明性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３０】
エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニルの含有量は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部、さらに２２〜２８質量部、特に２４〜２８質量部とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が、２０質量部未満であると加工性が低下し、得られるフィルムが硬質になりすぎる恐れがあり、２８質量部を超えると太陽電池用封止膜の体積固有抵抗や加工性が低下する恐れがある。
【００３１】
（架橋剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体の他に、架橋剤を少なくとも含む。これにより、架橋の際の高い反応性を維持しながら、膜強度や耐久性に優れる太陽電池用封止膜を得ることができる。
【００３２】
本発明において、上述した体積固有抵抗が所望の値を有する太陽電池用封止膜とするには、主に架橋剤の含有量および種類によって調整することができる。
【００３３】
前記太陽電池用封止膜における架橋剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１．０質量部、より好ましくは０．１〜０．７質量部、特に好ましくは０．３〜０．６５質量部である。このような架橋剤の含有量とすることにより、体積固有抵抗を上述した所定の値とすることができ、優れた絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３４】
前記架橋剤としては、接着力、透明性、耐湿性、耐貫通性の温度依存性が改善された封止膜が得られることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
前記有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から例えば、２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジハイドロパーオキサイド、３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−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、ジクミルパーオキサイド、α，α'−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（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、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（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−ヘキシルパーオキシ）−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等が挙げられる。
【００３７】
有機過酸化物として、特に好ましくは、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが挙げられる。この有機過酸化物であれば、優れた絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００３８】
（架橋助剤）
さらに、本発明の太陽電池用封止膜は、必要に応じて、架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させ、絶縁性を向上させることができる。また、上述した体積固有抵抗が所望の値を有する太陽電池用封止膜とするには、主に架橋助剤の含有量および種類を調整するのが好ましい。
【００３９】
前記架橋助剤は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部で使用される。このような架橋助剤の含有量であれば、架橋助剤の添加によるガスの発生もなく、エチレン−極性モノマー共重合体のゲル分率を向上させることができる。
【００４０】
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／または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。
【００４１】
（接着向上剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、太陽電池内部の封止性能を考慮すると、優れた接着力を有するのが好ましい。したがって、前記太陽電池用封止膜は、接着向上剤をさらに含んでいるのがよい。
【００４２】
前記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、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。
【００４３】
前記シランカップリング剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部、特に０．３〜０．６５質量部であることが好ましい。これにより安定した接着力と高い体積固有抵抗を有する太陽電池用封止膜が得られる。
【００４４】
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。
【００４５】
（その他）
本発明の太陽電池用封止膜は、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、受酸剤、可塑剤、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。
【００４６】
前記受酸剤としては、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が用いられ、発生する酢酸の量、及び用途に応じ適宜選択することができる。前記受酸剤として、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族金属の酸化物、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。これらは一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
前記太陽電池用封止膜において、受酸剤の含有量は、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜０．１５質量部とするのがよい。
【００４８】
前記可塑剤としては、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、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００４９】
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記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。
【００５０】
前記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。
【００５１】
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、それぞれエチレン−極性モノマー共重合体１００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。
【００５２】
さらに、前記太陽電池用封止膜は、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。
【００５３】
本発明の太陽電池用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−極性モノマー共重合体が劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記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−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５４】
本発明の太陽電池用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−極性モノマー共重合体が劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記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、エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５５】
前記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。
【００５６】
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む組成物を常法に従って成膜することにより、容易に製造することができる。例えば、前記組成物を、押出成形、カレンダー成形で加熱圧延して成膜するなどによって太陽電池用封止膜を製造することができる。尚、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、４０〜９０℃、特に５０〜８０℃とするのが好ましい。その後に、加熱加圧など常法に従って太陽電池用封止膜を封止のために架橋硬化させればよい。
【００５７】
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。
【００５８】
本発明によれば、高温環境下において絶縁性に優れる太陽電池用封止膜を提供することが可能となる。前記太陽電池用封止膜を用いた太陽電池は、屋外など、高温に晒される極めて過酷な環境下に長期間に亘り設置されても、絶縁不良の発生が著しく低下され、優れた安全性及び信頼性を有する。
【００５９】
本発明による太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルが封止させた構造などが挙げられる。なお、本発明において、太陽電池用セルに対して受光面側を「表面側」と称し、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００６０】
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、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。
【００６１】
前記加熱加圧するには、例えば、前記積層体を、真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、さらに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−極性モノマー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。
【００６２】
本発明の太陽電池に使用される表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。
【００６３】
また、裏面側保護部材は、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／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が好ましい。
【００６４】
なお、本発明の太陽電池は、上述した通り、表面側および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、裏面側保護部材及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】
【００６５】
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。
【００６６】
（実施例１）
（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（ＶＡ）含有量２０質量部）１００質量部
（２）架橋剤１（２，５−ジメチル−２，５−ジ（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）添加剤 （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
上記配合のＥＶＡ組成物を用いて、８０℃でカレンダー成形して、ＥＶＡ膜（厚さ６００μｍ）を製膜した。
【００６７】
（実施例２〜７及び比較例１〜４）
架橋剤１の他、架橋剤２（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）を用い、それぞれ表１及び２に示す配合とした以外は、実施例１と同様にしてＥＶＡ組成物を調製してＥＶＡ膜を成膜した。
【００６８】
（評価）
各実施例および比較例で作製したＥＶＡ膜の評価を下記手順に従って行った。結果は、まとめて表１及び２に示す。
【００６９】
１．体積固有抵抗
リングタイプ電極（三菱化学株式会社製 ＵＲ−１００プローブ）に、６０℃雰囲気下、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに打ち抜いたＥＶＡ膜を設置して、１０００Ｖの電圧を印加し、高抵抗計（三菱化学株式会社製 ハイレスターＵＰＭＣＰ−ＨＴ４５０）にて１分後の抵抗値を測定し、その値をもとに体積固有抵抗値を算出した。
【００７０】
２．絶縁抵抗
（１）擬似太陽電池モジュールの作製
２３０ｍｍ×２３０ｍｍの大きさに打ち抜いたＥＶＡ膜を、表面側封止膜２３Ａ及び裏面側封止膜２３Ｂとして用い、図２に示すように、裏面側封止膜２３Ｂと、銅箔２４Ａ及び２４Ｂと、表面側封止膜２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）２１とが、この順で且つ銅箔２４Ａ及び２４Ｂが封止された状態となるように積層させ、得られた積層体を９０℃雰囲気下に１０分間設置することにより各封止膜を予備成形させた後、さらに１５５℃で４５分間加熱することにより各封止膜を架橋させ、擬似太陽電池モジュールを作製した。
【００７１】
（２）６０℃の雰囲気下での絶縁抵抗の測定
上記で作製した擬似太陽電池モジュールを６０℃雰囲気下に設置し、高電圧絶縁抵抗計（ハイビットメガ１４０５（Ｄ１−１１Ｎ） 株式会社ムサシインテック製）を使用し、１０００Ｖの電圧を印加して１分後の銅箔２４Ａと銅箔２４Ｂとの間の抵抗を測定することにより、裏面側封止膜２３Ｂの絶縁抵抗を測定した。
【００７２】
３．加工性
ＥＶＡ膜の加工性として、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性及び太陽電池モジュールを作製する際の成形性を評価した。なお、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性は、ＥＶＡ膜のカレンダーへの貼り付きや所望の厚さへの加工し易さに基づき判断し、太陽電池モジュールを作製する際の成形性は、モジュール作製時にＥＶＡ膜のはみ出しの有無に基づき判断した。
【００７３】
表１及び２において、ＥＶＡ膜作製時のカレンダー成形する際の製膜性及び太陽電池モジュールを作製する際の成形性が、双方とも優れていたものを「◎」とし、いずれか一方のみが優れていたものを「○」とし、双方とも劣悪だったものを「×」とした。
【００７４】
【表１】
【００７５】
【表２】
【００７６】
表１及び２から、実施例１〜７のＥＶＡ膜は、比較例１〜４のＥＶＡ膜に対して、６０℃雰囲気下での架橋硬化後の絶縁抵抗が優れていることが分かる。このことから、本発明のＥＶＡ膜を用いて作製された太陽電池では、前記ＥＶＡ膜が高温環境下であっても優れた絶縁抵抗を発揮することができ、これにより漏電などのリスクを軽減して高い安全性が確保され、さらに太陽電池用セルを流れる電流が他の部材へ流れることを抑制して優れた発電効率を有する太陽電池を提供することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】一般的な太陽電池の断面図を示す。
【図２】実施例で作製した擬似太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１ 表面側透明保護部材、
１２ 裏面側保護部材、
１３Ａ、２３Ａ 表面側封止膜、
１３Ｂ、２３Ｂ 裏面側封止膜、
１４ 太陽電池セル、
２１ ガラス基板、
２４Ａ及び２４Ｂ 銅箔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む太陽電池用封止膜であって、
６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記エチレン−極性モノマー共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項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における酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜１．０質量部であ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用封止膜。
【請求項５】
前記架橋剤が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンである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用封止膜。
【請求項６】
さらに架橋助剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜３．０質量部含むことを特徴とする請求項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】
前記架橋助剤が、トリアリルシアヌレート及び／又はトリアリルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項８】
さらにシランカップリング剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項９】
前記シランカップリング剤が、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項１０】
表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、
前記封止膜が、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜であることを特徴とする太陽電池。
【請求項１】
エチレン−極性モノマー共重合体及び架橋剤を含む太陽電池用封止膜であって、
６０℃雰囲気における体積固有抵抗が１．０×１０13〜５．０×１０14Ω・ｃｍであることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記エチレン−極性モノマー共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項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における酢酸ビニル含有量が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して２０〜２８質量部であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜１．０質量部であ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用封止膜。
【請求項５】
前記架橋剤が、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンである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用封止膜。
【請求項６】
さらに架橋助剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜３．０質量部含むことを特徴とする請求項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】
前記架橋助剤が、トリアリルシアヌレート及び／又はトリアリルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項８】
さらにシランカップリング剤を、前記エチレン−極性モノマー共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項９】
前記シランカップリング剤が、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項１０】
表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を介在させ、架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、
前記封止膜が、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜であることを特徴とする太陽電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２０５４４８（Ｐ２００８−２０５４４８Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１６４１（Ｐ２００８−１１６４１）
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【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２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【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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