太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池
【課題】長期間に亘る使用においても太陽電池内部の発泡の発生を抑制することができる太陽電池用封止膜を提供する。
【解決手段】エチレン−極性ビニル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、ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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−極性ビニル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、ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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−極性ビニル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、特に長期間に亘る使用においても太陽電池内部の発泡の発生を抑制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。
【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】
表面側および裏面側に用いられる封止膜としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等のエチレン−極性ビニル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】
太陽電池は、例えば、ＥＶＡおよび架橋剤を含むＥＶＡ組成物を加熱圧延して成膜することにより封止膜１３Ａおよび１３Ｂを形成した後、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】
しかしながら、従来の封止膜を用いた太陽電池では、長期使用後に電池内部に発泡が発生し易いとの問題がある。太陽電池において発泡が発生すると、封止性能が低下して太陽電池の発電効率を低下させる上、外観不良を招く問題がある。太陽電池には、幅広い研究開発が行われているが、普及を促進させるためには、より長い期間に亘って高い発電効率および外観特性を維持できることが所望されている。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、長期間に亘る使用においても太陽電池内部の発泡の発生を抑制することができる太陽電池用封止膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
太陽電池における発泡は、封止するための架橋工程において封止膜に含まれる架橋剤が熱分解するとともに発生するガスに起因する。すなわち、架橋剤の熱分解とともに発生したガスが、太陽電池内部の裏面側保護部材、裏面側封止膜、太陽電池用セル、表面側封止膜及び表面側透明保護部材の各界面に留まり、これにより太陽電池内部で発泡が生じると考えられる。さらに、このような発泡は、太陽電池の裏面側保護部材として用いられるプラスチックフィルムの気体透過性によって促進される。したがって、太陽電池内部の発泡を高く抑制するためには、架橋する際のガス発生量が少ない太陽電池用封止膜を形成するのが好ましい。
【００１２】
すなわち、本発明は、エチレン−極性ビニル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、
ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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。
【００１３】
前記太陽電池用封止膜の発泡開始時間の測定は、前記太陽電池用封止膜を表面側封止膜及び裏面側封止膜として用い、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ）と、裏面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）と、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ０．０５ｍｍ）と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ）と、表面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）と、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）とが、この順で、前記ポリエチレンテレフタレートフィルムを封止した状態となるように積層させた積層体を、加熱加圧して裏面側封止膜をゲル分率が８０〜９５質量％となるように硬化させることにより得られる擬似太陽電池モジュールを、１５５℃雰囲気下に設置した後、前記積層シートのフクレの発生が目視により認められる時間までを測定することにより行われる。
【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−極性ビニル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）前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部である。
【００１７】
（３）前記架橋剤の１０時間半減期温度が、８０〜１２０℃である。
【００１８】
（４）前記架橋剤が、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、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、および２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）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。
【００１９】
（５）架橋助剤として、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をさらに含む。
【００２０】
（６）前記架橋助剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、太陽電池内部を封止するための架橋工程において、ガス発生量が少ない太陽電池用封止膜を得ることが可能となる。これにより、裏面側保護部材としてプラスチックフィルムを用いた太陽電池であっても、架橋時及びその後の長期間に亘る使用において、発泡の発生が顕著に抑制され、高い発電性能および外観特性を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５質量％となるように硬化させた後、１５５℃雰囲気下に設置した際の発泡開始時間が３０分以上であることを特徴とする。このような太陽電池用封止膜を用いることにより、封止時の架橋工程において架橋剤の熱分解によるガスの発生が顕著に抑えられ、発泡の発生が抑制された太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。
【００２３】
なお、本発明において、太陽電池用封止膜の発泡開始時間の測定は、前記太陽電池用封止膜を裏面側封止膜として用いた下記構成を有する擬似太陽電池モジュールを、１５５℃雰囲気下に設置した後、裏面側に配置する積層シートのフクレの発生が目視により認められる時間までを測定することにより行われる。
【００２４】
前記擬似太陽電池モジュールは、図２に示すように、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ）２２と、裏面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）２３Ｂと、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ０．０５ｍｍ）２４と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ）２５と、表面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）２１とが、この順で、前記ポリエチレンテレフタレートフィルムを封止した状態となるように積層させた積層体を、加熱加圧して裏面側封止膜２３Ｂをゲル分率が８０〜９５質量％となるように硬化させた構成を有する。
【００２５】
前記擬似太陽電池モジュールにおいて、ポリエチレンテレフタレートフィルム２４はシリコン発電素子などの太陽電池用セルの代わりに擬似的に用いたものであるため、ポリエチレンテレフタレートフィルム２４の大きさは、その表面全体が表面側封止膜２３Ａ及びアルミニウム基板２５により覆われるように、表面側封止膜２３Ａ及びアルミニウム基板２５の大きさよりも小さいものを用いるのが好ましい。また、前記積層体の加熱加圧条件は、裏面側封止膜のゲル分率が所望する値となるように適宜、決定すればよい。
【００２６】
本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上であるが、好ましくは４５〜７０分であり、特に好ましくは４５〜５５分である。これにより、架橋工程におけるガスの発生が高く抑制された太陽電池用封止膜が得られる。
【００２７】
なお、ゲル分率とは、太陽電池用封止膜における架橋の度合いを示すものであり、後記する実施例において記載する方法によって測定できる。有機過酸化物などの架橋剤は、熱や光の照射によって容易に開裂して遊離ラジカル（遊離基）を発生し、これを基点として架橋反応が起こる。したがって、ゲル分率の調整は、主に架橋剤の種類や配合量などによって行うことができる。
【００２８】
（エチレン−極性ビニルモノマー共重合体）
本発明の太陽電池用封止膜に用いられる有機樹脂としては、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体が使用される。さらに、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）、塩化ビニル樹脂を副次的に使用することもできる。その場合、特にＰＶＢが好ましい。
【００２９】
前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体における極性ビニルモノマーとしては、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、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、アクリル酸−２−エチルヘキシル、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などの不飽和カルボン酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレインのような不飽和カルボン酸及びその塩などが挙げられる。
【００３０】
前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体として具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体が挙げられる。なかでも、安価であり、高い透明度を有することから、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が特に好ましい。
【００３１】
前記ＥＶＡは、酢酸ビニル含有率が、ＥＶＡ１００質量部に対して、一般に１０〜４０質量であり、１０〜３６質量％、特に１０〜３３質量％、中でも２０〜３０質量％であることが好ましい。この酢酸ビニル含有率が４０質量を超えると、太陽電池用封止膜の粘性が低下して取扱いが困難となる恐れがあり、酢酸ビニル含有率が１０質量未満になると、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る。
【００３２】
（架橋剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性ビニル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。
【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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜０．７質量部、より好ましくは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、上述した発泡開始時間を３０分以上とすることができ、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。
【００３４】
前記架橋剤としては、１０時間半減期温度が８０〜１２０℃、特に８５〜９５℃であるものが好ましく用いられる。これにより、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。なお、架橋剤を分解させた際に残存量が初期値の半分に減少するまでの時間を半減期といい、１０時間半減期温度とは半減期が１０時間となる温度を意味する。
【００３５】
前記架橋剤としては、熱分解法など簡易な方法により架橋でき、接着力、透明性及び耐湿性が改善された太陽電池用封止膜を形成できることから、有機過酸化物が好ましく用いられる。
【００３６】
前記有機過酸化物として、具体的には、２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジハイドロパーオキサイド、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−ビス（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、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、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。これらの有機過酸化物であれば、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。
【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−極性ビニルモノマー共重合体のゲル分率を向上させ、耐久性を向上させることができる。この目的に供される架橋助剤（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。
【００３９】
前記架橋助剤は、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、一般に１０質量部以下、好ましくは０．１〜１．０質量部、より好ましくは０．１〜０．５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−極性ビニル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】
（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。
【００４１】
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。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。
【００４２】
なかでも、前記接着向上剤としては、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができることから、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。
【００４３】
前記接着向上剤の含有量は、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、１質量部以下、特に０．１〜０．７質量部であることが好ましい。これにより、接着向上剤の添加によってガスが発生することなく、得られる太陽電池用封止膜に高い接着性を付与することができる。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
前記太陽電池用封止膜において、受酸剤の含有量は、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体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。
【００４７】
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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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−極性ビニルモノマー共重合体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。
【００５１】
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。
【００５２】
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−極性ビニル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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５３】
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−極性ビニル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−極性ビニルモノマー共重合体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】
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。
【００５５】
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性ビニル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、５０〜９０℃、特に４０〜８０℃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。
【００５６】
太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、５０μｍ〜２ｍｍ、特に３００〜１０００μｍの範囲であればよい。
【００５７】
本発明によれば、架橋工程における架橋剤の熱分解が高く抑制され、ガスの発生による気泡の混入がほとんどない太陽電池用封止膜とすることができる。したがって、本発明の太陽電池用封止膜によれば、発泡に起因した各種問題、すなわち、外観不良、封止性能及び粘着性の低下などを長期間に亘って防止することができる。
【００５８】
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して太陽電池用セルが封止され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。
【００５９】
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。
【００６０】
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−極性ビニル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。
【００６１】
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。
【００６２】
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やプラスチックフィルム表面に銀やアルミニウムからなる蒸着膜を形成したもの、特にフッ化ポリエチレンフィルム／Ａｌ蒸着薄膜／フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させた積層シートが好ましい。
【００６３】
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】
【００６４】
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。
【００６５】
なお、各実施例において作製したＥＶＡ膜のゲル分率及び発泡開始時間の測定は、下記手順に従って行った。
【００６６】
（ゲル分率）
各実施例において作製したＥＶＡ膜を秤量し（Ａｇ）、これを１２０℃のキシレン中に２４時間浸漬して不溶解分を２００メッシュの金網で濾過し、金網上の残渣を真空乾燥して乾燥残渣の重量を測定し（Ｂｇ）、下記式により算出した。
【００６７】
【数１】
【００６８】
（発泡開始時間）
１．擬似太陽電池モジュールの作製
各実施例において作製したＥＶＡ膜（大きさ１４０ｍｍ×１４０ｍｍ）２枚を表面側封止膜２３Ａ及び裏面側封止膜２３Ｂとしてそれぞれ用い、これらを図２に示すように、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）２２と、裏面側封止膜２３Ｂと、ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製 製品名ルミラー、厚さ０．０５ｍｍ）２４と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）２５と、表面側封止膜２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ、大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）２１とをこの順で積層した後、封止して、擬似太陽電池モジュールを作製した。
【００６９】
なお、前記封止は、擬似太陽電池モジュールを、真空ラミネーターで、真空下、温度約９０℃、脱気時間２分、プレス時間８分間の条件で加熱圧着した後、１５５℃のオーブン中でＥＶＡ膜のゲル分率を約９０質量％に調整した。
【００７０】
２．発泡開始時間の測定
上記で作製した擬似太陽電池モジュールを、１５５℃のオーブンに投入し、アルミニウム基板２５とポリエチレンテレフタレートフィルム２４との界面に発泡ガスが溜まり、積層シート２２のフクレが目視により認められた時間までを発泡開始時間として記録した。
【００７１】
（実施例１）
エチレン酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量２６重量％） １００質量部
架橋剤１（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） ０．６質量部
架橋助剤１（トリアリルイソシアヌレート） ０．５質量部
添加剤１（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン） ０．３質量部
上記配合のＥＶＡ組成物を用いて、８０℃で押出成形して、ＥＶＡ膜（厚さ６００μｍ）を成膜した。
【００７２】
（実施例２〜５及び比較例１〜４）
架橋助剤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）及び架橋剤３（２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン）を用い、それぞれ表１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。
【００７３】
（評価）
各実施例で作製したＥＶＡ膜について、耐久試験後の発泡の発生の有無を下記手順に従って評価した。
【００７４】
上記した発泡開始時間の測定と同様にして作製した発泡開始時間測定用モジュールを用いて、これを温度８５℃、相対湿度８５％の環境下で８００時間放置し、放置後の裏面側保護部材２２側に配置された封止膜２３Ｂの発泡を目視で観察し、下記のように評価した。結果を表１に示す。
【００７５】
○：発泡が見られない
△：発泡が若干見られる
×：発泡が見られる
【００７６】
【表１】
【００７７】
上記結果から明らかなように、１５５℃における発泡開始時間が３２分以上の各実施例で作製した封止膜は、１５５℃における発泡開始時間が１５分以下の各比較例で作製した封止膜に比べて、太陽電池における封止性能や外観不良の原因となる発泡の発生が長期に亘って抑制できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】一般的な太陽電池の断面図を示す。
【図２】実施例で作製した発泡開始時間測定用モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
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、
２２ 積層シート（フッ化ポリエチレンフィルム／アルミニウム蒸着膜／フッ化ポリエチレンフィルム）、
２４ ポリエチレンテレフタレートフィルム、
２５ アルミニウム基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン−極性ビニル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、特に長期間に亘る使用においても太陽電池内部の発泡の発生を抑制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。
【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】
表面側および裏面側に用いられる封止膜としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等のエチレン−極性ビニル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】
太陽電池は、例えば、ＥＶＡおよび架橋剤を含むＥＶＡ組成物を加熱圧延して成膜することにより封止膜１３Ａおよび１３Ｂを形成した後、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】
しかしながら、従来の封止膜を用いた太陽電池では、長期使用後に電池内部に発泡が発生し易いとの問題がある。太陽電池において発泡が発生すると、封止性能が低下して太陽電池の発電効率を低下させる上、外観不良を招く問題がある。太陽電池には、幅広い研究開発が行われているが、普及を促進させるためには、より長い期間に亘って高い発電効率および外観特性を維持できることが所望されている。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、長期間に亘る使用においても太陽電池内部の発泡の発生を抑制することができる太陽電池用封止膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
太陽電池における発泡は、封止するための架橋工程において封止膜に含まれる架橋剤が熱分解するとともに発生するガスに起因する。すなわち、架橋剤の熱分解とともに発生したガスが、太陽電池内部の裏面側保護部材、裏面側封止膜、太陽電池用セル、表面側封止膜及び表面側透明保護部材の各界面に留まり、これにより太陽電池内部で発泡が生じると考えられる。さらに、このような発泡は、太陽電池の裏面側保護部材として用いられるプラスチックフィルムの気体透過性によって促進される。したがって、太陽電池内部の発泡を高く抑制するためには、架橋する際のガス発生量が少ない太陽電池用封止膜を形成するのが好ましい。
【００１２】
すなわち、本発明は、エチレン−極性ビニル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、
ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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。
【００１３】
前記太陽電池用封止膜の発泡開始時間の測定は、前記太陽電池用封止膜を表面側封止膜及び裏面側封止膜として用い、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ）と、裏面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）と、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ０．０５ｍｍ）と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ）と、表面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）と、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）とが、この順で、前記ポリエチレンテレフタレートフィルムを封止した状態となるように積層させた積層体を、加熱加圧して裏面側封止膜をゲル分率が８０〜９５質量％となるように硬化させることにより得られる擬似太陽電池モジュールを、１５５℃雰囲気下に設置した後、前記積層シートのフクレの発生が目視により認められる時間までを測定することにより行われる。
【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−極性ビニル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）前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部である。
【００１７】
（３）前記架橋剤の１０時間半減期温度が、８０〜１２０℃である。
【００１８】
（４）前記架橋剤が、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、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、および２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）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。
【００１９】
（５）架橋助剤として、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をさらに含む。
【００２０】
（６）前記架橋助剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、太陽電池内部を封止するための架橋工程において、ガス発生量が少ない太陽電池用封止膜を得ることが可能となる。これにより、裏面側保護部材としてプラスチックフィルムを用いた太陽電池であっても、架橋時及びその後の長期間に亘る使用において、発泡の発生が顕著に抑制され、高い発電性能および外観特性を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５質量％となるように硬化させた後、１５５℃雰囲気下に設置した際の発泡開始時間が３０分以上であることを特徴とする。このような太陽電池用封止膜を用いることにより、封止時の架橋工程において架橋剤の熱分解によるガスの発生が顕著に抑えられ、発泡の発生が抑制された太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。
【００２３】
なお、本発明において、太陽電池用封止膜の発泡開始時間の測定は、前記太陽電池用封止膜を裏面側封止膜として用いた下記構成を有する擬似太陽電池モジュールを、１５５℃雰囲気下に設置した後、裏面側に配置する積層シートのフクレの発生が目視により認められる時間までを測定することにより行われる。
【００２４】
前記擬似太陽電池モジュールは、図２に示すように、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ）２２と、裏面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）２３Ｂと、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ０．０５ｍｍ）２４と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ）２５と、表面側封止膜（厚さ３００〜１０００μｍ）２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ）２１とが、この順で、前記ポリエチレンテレフタレートフィルムを封止した状態となるように積層させた積層体を、加熱加圧して裏面側封止膜２３Ｂをゲル分率が８０〜９５質量％となるように硬化させた構成を有する。
【００２５】
前記擬似太陽電池モジュールにおいて、ポリエチレンテレフタレートフィルム２４はシリコン発電素子などの太陽電池用セルの代わりに擬似的に用いたものであるため、ポリエチレンテレフタレートフィルム２４の大きさは、その表面全体が表面側封止膜２３Ａ及びアルミニウム基板２５により覆われるように、表面側封止膜２３Ａ及びアルミニウム基板２５の大きさよりも小さいものを用いるのが好ましい。また、前記積層体の加熱加圧条件は、裏面側封止膜のゲル分率が所望する値となるように適宜、決定すればよい。
【００２６】
本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上であるが、好ましくは４５〜７０分であり、特に好ましくは４５〜５５分である。これにより、架橋工程におけるガスの発生が高く抑制された太陽電池用封止膜が得られる。
【００２７】
なお、ゲル分率とは、太陽電池用封止膜における架橋の度合いを示すものであり、後記する実施例において記載する方法によって測定できる。有機過酸化物などの架橋剤は、熱や光の照射によって容易に開裂して遊離ラジカル（遊離基）を発生し、これを基点として架橋反応が起こる。したがって、ゲル分率の調整は、主に架橋剤の種類や配合量などによって行うことができる。
【００２８】
（エチレン−極性ビニルモノマー共重合体）
本発明の太陽電池用封止膜に用いられる有機樹脂としては、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体が使用される。さらに、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）、塩化ビニル樹脂を副次的に使用することもできる。その場合、特にＰＶＢが好ましい。
【００２９】
前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体における極性ビニルモノマーとしては、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、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、アクリル酸−２−エチルヘキシル、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などの不飽和カルボン酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレインのような不飽和カルボン酸及びその塩などが挙げられる。
【００３０】
前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体として具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体が挙げられる。なかでも、安価であり、高い透明度を有することから、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が特に好ましい。
【００３１】
前記ＥＶＡは、酢酸ビニル含有率が、ＥＶＡ１００質量部に対して、一般に１０〜４０質量であり、１０〜３６質量％、特に１０〜３３質量％、中でも２０〜３０質量％であることが好ましい。この酢酸ビニル含有率が４０質量を超えると、太陽電池用封止膜の粘性が低下して取扱いが困難となる恐れがあり、酢酸ビニル含有率が１０質量未満になると、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る。
【００３２】
（架橋剤）
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性ビニル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。
【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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜０．７質量部、より好ましくは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、上述した発泡開始時間を３０分以上とすることができ、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。
【００３４】
前記架橋剤としては、１０時間半減期温度が８０〜１２０℃、特に８５〜９５℃であるものが好ましく用いられる。これにより、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。なお、架橋剤を分解させた際に残存量が初期値の半分に減少するまでの時間を半減期といい、１０時間半減期温度とは半減期が１０時間となる温度を意味する。
【００３５】
前記架橋剤としては、熱分解法など簡易な方法により架橋でき、接着力、透明性及び耐湿性が改善された太陽電池用封止膜を形成できることから、有機過酸化物が好ましく用いられる。
【００３６】
前記有機過酸化物として、具体的には、２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジハイドロパーオキサイド、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−ビス（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、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、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。これらの有機過酸化物であれば、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができる。
【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−極性ビニルモノマー共重合体のゲル分率を向上させ、耐久性を向上させることができる。この目的に供される架橋助剤（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。
【００３９】
前記架橋助剤は、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、一般に１０質量部以下、好ましくは０．１〜１．０質量部、より好ましくは０．１〜０．５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−極性ビニル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】
（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。
【００４１】
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。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。
【００４２】
なかでも、前記接着向上剤としては、架橋工程におけるガスの発生を高く抑制することができることから、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。
【００４３】
前記接着向上剤の含有量は、エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、１質量部以下、特に０．１〜０．７質量部であることが好ましい。これにより、接着向上剤の添加によってガスが発生することなく、得られる太陽電池用封止膜に高い接着性を付与することができる。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
前記太陽電池用封止膜において、受酸剤の含有量は、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体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。
【００４７】
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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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−極性ビニルモノマー共重合体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。
【００５１】
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。
【００５２】
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−極性ビニル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−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。
【００５３】
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−極性ビニル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−極性ビニルモノマー共重合体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】
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。
【００５５】
上述した本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−極性ビニル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、５０〜９０℃、特に４０〜８０℃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。
【００５６】
太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、５０μｍ〜２ｍｍ、特に３００〜１０００μｍの範囲であればよい。
【００５７】
本発明によれば、架橋工程における架橋剤の熱分解が高く抑制され、ガスの発生による気泡の混入がほとんどない太陽電池用封止膜とすることができる。したがって、本発明の太陽電池用封止膜によれば、発泡に起因した各種問題、すなわち、外観不良、封止性能及び粘着性の低下などを長期間に亘って防止することができる。
【００５８】
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して太陽電池用セルが封止され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。
【００５９】
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。
【００６０】
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−極性ビニル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。
【００６１】
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。
【００６２】
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やプラスチックフィルム表面に銀やアルミニウムからなる蒸着膜を形成したもの、特にフッ化ポリエチレンフィルム／Ａｌ蒸着薄膜／フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させた積層シートが好ましい。
【００６３】
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】
【００６４】
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。
【００６５】
なお、各実施例において作製したＥＶＡ膜のゲル分率及び発泡開始時間の測定は、下記手順に従って行った。
【００６６】
（ゲル分率）
各実施例において作製したＥＶＡ膜を秤量し（Ａｇ）、これを１２０℃のキシレン中に２４時間浸漬して不溶解分を２００メッシュの金網で濾過し、金網上の残渣を真空乾燥して乾燥残渣の重量を測定し（Ｂｇ）、下記式により算出した。
【００６７】
【数１】
【００６８】
（発泡開始時間）
１．擬似太陽電池モジュールの作製
各実施例において作製したＥＶＡ膜（大きさ１４０ｍｍ×１４０ｍｍ）２枚を表面側封止膜２３Ａ及び裏面側封止膜２３Ｂとしてそれぞれ用い、これらを図２に示すように、フッ化ポリエチレンフィルムとアルミニウム蒸着膜とフッ化ポリエチレンフィルムとがこの順で積層された積層シート（厚さ１３０μｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）２２と、裏面側封止膜２３Ｂと、ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製 製品名ルミラー、厚さ０．０５ｍｍ）２４と、アルミニウム基板（厚さ０．６ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）２５と、表面側封止膜２３Ａと、ガラス基板（厚さ３ｍｍ、大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）２１とをこの順で積層した後、封止して、擬似太陽電池モジュールを作製した。
【００６９】
なお、前記封止は、擬似太陽電池モジュールを、真空ラミネーターで、真空下、温度約９０℃、脱気時間２分、プレス時間８分間の条件で加熱圧着した後、１５５℃のオーブン中でＥＶＡ膜のゲル分率を約９０質量％に調整した。
【００７０】
２．発泡開始時間の測定
上記で作製した擬似太陽電池モジュールを、１５５℃のオーブンに投入し、アルミニウム基板２５とポリエチレンテレフタレートフィルム２４との界面に発泡ガスが溜まり、積層シート２２のフクレが目視により認められた時間までを発泡開始時間として記録した。
【００７１】
（実施例１）
エチレン酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量２６重量％） １００質量部
架橋剤１（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） ０．６質量部
架橋助剤１（トリアリルイソシアヌレート） ０．５質量部
添加剤１（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン） ０．３質量部
上記配合のＥＶＡ組成物を用いて、８０℃で押出成形して、ＥＶＡ膜（厚さ６００μｍ）を成膜した。
【００７２】
（実施例２〜５及び比較例１〜４）
架橋助剤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）及び架橋剤３（２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン）を用い、それぞれ表１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。
【００７３】
（評価）
各実施例で作製したＥＶＡ膜について、耐久試験後の発泡の発生の有無を下記手順に従って評価した。
【００７４】
上記した発泡開始時間の測定と同様にして作製した発泡開始時間測定用モジュールを用いて、これを温度８５℃、相対湿度８５％の環境下で８００時間放置し、放置後の裏面側保護部材２２側に配置された封止膜２３Ｂの発泡を目視で観察し、下記のように評価した。結果を表１に示す。
【００７５】
○：発泡が見られない
△：発泡が若干見られる
×：発泡が見られる
【００７６】
【表１】
【００７７】
上記結果から明らかなように、１５５℃における発泡開始時間が３２分以上の各実施例で作製した封止膜は、１５５℃における発泡開始時間が１５分以下の各比較例で作製した封止膜に比べて、太陽電池における封止性能や外観不良の原因となる発泡の発生が長期に亘って抑制できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】一般的な太陽電池の断面図を示す。
【図２】実施例で作製した発泡開始時間測定用モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
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、
２２ 積層シート（フッ化ポリエチレンフィルム／アルミニウム蒸着膜／フッ化ポリエチレンフィルム）、
２４ ポリエチレンテレフタレートフィルム、
２５ アルミニウム基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−極性ビニル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、
ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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−極性ビニル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】
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記架橋剤の１０時間半減期温度が、８０〜１２０℃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、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、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２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種の有機過酸化物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】
架橋助剤として、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をさらに含む請求項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】
前記架橋助剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である請求項６に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項８】
接着向上剤として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをさらに含む請求項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】
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１〜８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−極性ビニル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、
ゲル分率を８０〜９５質量％として硬化させた後の前記封止膜の１５５℃雰囲気下における発泡を開始するために要する時間が３０分以上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−極性ビニル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】
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜０．７質量部であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記架橋剤の１０時間半減期温度が、８０〜１２０℃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、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、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２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンよりなる群から選択される少なくとも１種の有機過酸化物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】
架橋助剤として、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をさらに含む請求項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】
前記架橋助剤の含有量が、前記エチレン−極性ビニルモノマー共重合体１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部である請求項６に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項８】
接着向上剤として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをさらに含む請求項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】
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１〜８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２００８−９１７７２（Ｐ２００８−９１７７２Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７２９５２（Ｐ２００６−２７２９５２）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【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４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【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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