太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池
【課題】発電効率が向上し、耐久性に優れる太陽電池を提供する。
【解決手段】エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜１３Ａ、１３Ｂを使用する。
【解決手段】エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜１３Ａ、１３Ｂを使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着性が高く、高温多湿条件下における耐久性に優れる太陽電池用封止膜及びこれ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、更に生産性や耐久性の点から開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、例えば、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。従来の太陽電池では、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間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。
【０００４】
封止膜１３Ａ、１３Ｂには、安価であり高い透明性及び接着性を有することからエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルムが従来から用いられている（例えば、特許文献１）。そして、太陽電池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、架橋剤を用いてＥＶＡフィルムを架橋させることにより、高度な密着性及び接着強度で各部材を接着一体化させている。
【０００５】
しかしながら、ＥＶＡはその構成成分として酢酸ビニルを含むため、設置時の高温時の湿気により経時的に加水分解して酢酸が生じ易く、この酢酸により内部の導線や電極と接触して錆の発生を促進させる恐れがある。この理由から、ＥＶＡ以外の樹脂を用いて製造された太陽電池用封止膜が開発されている。ＥＶＡ以外の樹脂を用いた太陽電池用封止膜として、特許文献２には、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーを用いた太陽電池用封止膜が開示されており、また、特許文献３には、エチレン−メチルアクリレート共重合体とＥＶＡとの混合物をベースポリマーとして用いた太陽電池用封止膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５３５２０
【特許文献２】特開２０００−１８６１１４
【特許文献３】特開２００５−１２６７０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の封止膜は生産性に優れるものの、架橋を行っていないので他の部材（保護部材及び太陽電池用セル）との接着性が十分でないという問題がある。一方、特許文献３に記載の封止膜は、架橋される封止膜であるが、エチレン−メチルアクリレート共重合体とＥＶＡとを混合した封止膜であるため、依然としてＥＶＡからの酢酸が発生し、また、架橋剤の影響により発泡が生じて接着力の低下が起こるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸による腐食が防止され、発泡の発生が抑制され、接着性が高く、その高い接着性を高温多湿下の過酷な条件下でも維持することが可能な太陽電池用封止膜を提供することにある。また、この太陽電池用封止膜を用いることにより、発電効率が向上し、耐久性に優れる太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。一方で、架橋を行わないと接着力を十分に得ることができないばかりか、高温多湿条件下における耐久性も十分に得られない。そこで、本発明者は、ベースポリマーとして酸を発生しないポリマーを用い、必要最低限の量の架橋剤と、接着性を向上させるシランカップリング剤とを所定の量で配合することにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
すなわち、上記目的は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜により達成される。
【００１１】
本発明の好ましい態様は以下の通りである。
（１）前記シランカップリング剤に対する前記架橋剤の質量比が、０．２〜０．５である。この範囲であれば、特に発泡を抑えつつ、接着力を向上させることが可能となり、湿熱環境下でも高水準の接着力を維持することが可能となる。
（２）前記架橋剤が有機過酸化物である。
（３）有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド系化合物である。
（４）シランカップリング剤が、メタクリロキシ系シランカップリング剤である。
【００１２】
また、本目的は、上記太陽電池用封止膜を用いた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】
【００１３】
本発明の太陽電池用封止膜は優れた接着性及び耐久性を有する。したがって、本発明の太陽電池用封止膜によれば、封止膜と保護部材との界面における発泡や剥離の発生を抑制することができ、発電開始初期から長期間に亘り高い発電性能を維持することができる太陽電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的な太陽電池の概略断面図である。
【図２】接着力の評価である１８０°ピール試験法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述したように、本発明の太陽電池用封止膜は、ベースポリマーとしてエチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いており、架橋剤をエチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部含み、シランカップリング剤を前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部含んでいる。また、上記エチレン−メタクリル酸メチルは、メタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％のものを使用する。必要最低限の架橋剤を用いて架橋を行い、シランカップリング剤を併用することにより、発泡の発生が抑えられ、高い接着性を得ることが可能となり、また、高温多湿条件下での耐久性を向上させることができる。そして、封止膜のベースポリマーとして、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いることにより、酸の発生が防止され、電極等の腐食や接着力の低下を防止することが可能となる。エチレン−メタクリル酸メチル共重合体は光線透過性が高く、太陽光を十分に太陽電池用セルに入射させることができるため、太陽電池用封止膜のベースポリマーとして適している。
【００１６】
以下、各材料について詳細に説明する。
【００１７】
［エチレン−メタクリル酸メチル共重合体］
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）は、モノマーとしてエチレン及びメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を用いて得られる共重合体であり、本発明において、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率は２５〜３５質量％、好ましくは２５〜３０質量％である。２５質量％より低いと透明性が低下する場合があり、３５質量％より高いと加工性が低下する場合がある。
【００１８】
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体は、ＪＩＳ Ｋ７２１０で規定されるメルトフローレートが、３５ｇ／１０分以下、特に７〜２０ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。このようなメルトフローレート有するエチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いた太陽電池用封止膜によれば、太陽電池作製時の封止工程における加熱加圧の際に、封止膜が溶融や位置ズレを起こして基板の端部からはみ出でるのを抑制することができ、高い封止性能を得ることができる。なお、本発明において、メルトフローレート（ＭＦＲ）の値は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に従い、１９０℃、荷重２１．１８Ｎの条件に基づいて測定されたものである。
【００１９】
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体に加えて、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しても良い。その場合、特にＰＶＢが好ましい。
【００２０】
［架橋剤］
本発明において架橋剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋構造を形成することができるものである。架橋剤は、有機過酸化物又は光重合開始剤を用いることが好ましい。なかでも、接着力、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ジ−ｎ−オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、スクシニックアシドパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、４−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｍ−トルオイル＋ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−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−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイックアシド、ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、等が挙げられる。
【００２３】
ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、７０℃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いずれも使用可能であるが、半減期１０時間の分解温度が５０℃以上のものが好ましく、調製条件、成膜温度、硬化（貼り合わせ）温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して適宜選択できる。使用可能なベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ｍ−トルオ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、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤は１種でも２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
これら有機過酸化物の中でも、ジアルキルパーオキサイド系有機過酸化物であるα，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド及びジ−ｔ−ブチルパーオキサイドが好ましい。これにより、分解生成ガスの発生が生じ難いとともに、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を十分に向上させることができ、得られる太陽電池用封止膜の耐久性をより向上させることができる。
【００２５】
前記有機過酸化物の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜０．７質量部、好ましくは０．１〜０．３質量部である。０．０５質量部より少ないと架橋反応が遅くなり、接着力が十分に得られない場合があり、０．７質量部より多いと発泡する可能性が高くなる。
【００２６】
また、光重合開始剤としては、公知のどのような光重合開始剤でも使用することができるが、配合後の貯蔵安定性の良いものが望ましい。このような光重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルホリノプロパン−１などのアセトフェノン系、ベンジルジメチルケタ−ルなどのベンゾイン系、ベンゾフェノン、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、イソプロピルチオキサントン、２−４−ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン系、その他特殊なものとしては、メチルフェニルグリオキシレ−トなどが使用できる。特に好ましくは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルホリノプロパン−１、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら光重合開始剤は、必要に応じて、４−ジメチルアミノ安息香酸のごとき安息香酸系又は、第３級アミン系などの公知慣用の光重合促進剤の１種または２種以上を任意の割合で混合して使用することができる。また、光重合開始剤のみの１種単独または２種以上の混合で使用することができる。
【００２７】
前記光重合開始剤の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部、好ましくは０．１〜０．３質量部である。０．０５質量部より少ないと架橋反応が遅くなり、接着力が十分に得られない場合があり、０．７質量部より多いと発泡する可能性が高くなる。
【００２８】
［シランカップリング剤］
本発明に使用するシランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、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、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等を挙げることができる。
【００２９】
この中でも特に、メタクリロキシ系シランカップリング剤（メタクリロキシ基を含むシランカップリング剤のことをいう。）であるγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランが好ましく、中でも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い。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。
【００３０】
本発明の太陽電池用封止膜におけるシランカップリング剤の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、好ましくは０．３〜０．６５質量部である。０．１質量部より少ないと接着性が十分に得られない場合がある。０．７質量部より多いとブリードアウトが生じる場合がある。
【００３１】
ここで、本発明において、シランカップリング剤に対する架橋剤の質量比（架橋剤／シランカップリング剤）が０．２〜０．５であることが好ましい。使用する架橋剤の量をできる限り少なくする一方で、シランカップリング剤の量を相対的に多くすることで、確実に発泡を抑えつつ、接着力を向上させることが可能となる。
【００３２】
［その他］
架橋硬化前の太陽電池用封止膜は、更に架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を向上させ、封止膜の接着性及び耐久性を更に向上させることができる。
【００３３】
前記架橋助剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体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０．１〜２．５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−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を向上させることができる。
【００３４】
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及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。
【００３５】
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、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、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。
【００３６】
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よい。可塑剤の含有量はエチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００３７】
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、テトラヒドロフルフリル基、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−ヒドロキシプロ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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−メタクリル酸メチル共重合体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。
【００４０】
更に、本発明の太陽電池用封止膜は、老化防止剤を含んでいてもよい。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−t−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。
【００４１】
［太陽電池用封止膜の製造］
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、上述した各成分を含む組成物を、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。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。本発明の太陽電池用封止膜の厚さは特に制限されないが、０．０５〜２ｍｍである。
【００４２】
［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を用いていれば、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、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００４３】
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。
【００４４】
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−メタクリル酸メチ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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）やポリアミド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。
【００４８】
なお、本発明の太陽電池（薄膜太陽電池を含む）は、表面側及び／又は裏面側に用いられる封止膜である。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】
【００４９】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００５０】
［実施例１〜２０、比較例１〜２２］
表１〜５に示す配合で各材料をロールミルに供給し、７０℃において混練して太陽電池用封止膜組成物を調製した。前記太陽電池用封止膜組成物を、７０℃において、カレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜を作製した。
【００５１】
＜評価方法＞
（１）初期のガラス接着力
３ｍｍのフロートガラス上に上記の太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を載置し、１００℃に設定した真空ラミネーターで１０分加圧して仮圧着した後、この積層体を１５５℃に設定したオーブンで４５分架橋させた。この積層体について、ＪＩＳ Ｋ ６８５４に従い、図２に示すように、ガラス板２１と太陽電池用封止膜２３との間の一部を剥離して、太陽電池用封止膜２３を１８０°折り返して引張試験機（島津製作所社製、オートグラフ）を用いて引張速度１００ｍｍ／分時の引き剥がし力をガラス接着力（Ｎ／ｃｍ）として測定した。
（２）耐湿熱性試験後のガラス接着力
（１）と同様にして作製した積層体を、８５℃、８５％の環境に設定した湿熱オーブン内に４０００時間静置した後、ガラス接着力を（１）と同様にして測定した。
（３）発泡試験
上記太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を、ガラス（表面側保護部材）／太陽電池用封止膜／太陽電池素子／太陽電池用封止膜／裏面側保護部材（ポリアミド樹脂製バックシート：ISOVOLTA社製、ICOSOLAR3554）の順で積層し、１００℃に設定した真空ラミネーターで１０分加圧して仮圧着した積層体を、１５５℃に設定したオーブンに入れ、フクレが発生するまでの時間を計測した。
（４）光線透過率
２枚の離型ＰＥＴ（厚さ１００μｍ）で太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を挟持した積層体を、９０℃条件にて真空２分、プレス８分の真空ラミネーターによる仮圧着工程を経て、１５５℃に設定したオーブンにて４５分間架橋させた。この積層体について、分光光度計（Ｕ−４１００：日立製作所製）にて３００〜１２００ｎｍのスペクトル測定を実施し、その平均値を光線透過率とした。
【００５２】
結果を表１〜５に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【００５７】
【表５】
【００５８】
＜評価結果＞
表１及び２に示されているように、実施例１〜２０の太陽電池用封止膜は、比較例と比べ、発泡が抑制され、初期の接着力が高く、耐湿熱性条件下での接着力の低下が小さいことが認められた。特に、架橋剤／シランカップリング剤の質量比が０．２〜０．５である実施例３，８，９，１４，１９及び２０の封止膜は発泡が顕著に抑えられ、接着力が特に高いことが示されている。なお、表における架橋剤／シランカップリング剤の質量比の値は、小数点第２位を四捨五入した値である。また、実施例１〜２０の太陽電池用封止膜の光線透過率は、従来から使用されているＥＶＡを用いた封止膜（比較例１〜８）と同等の値を有しており、封止膜として使用するのに適していることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、発電開始初期から長期間に亘り高い発電性能を維持することができる太陽電池を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
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 太陽電池用セル
２１ ガラス板
２３ 太陽電池用封止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着性が高く、高温多湿条件下における耐久性に優れる太陽電池用封止膜及びこれ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、更に生産性や耐久性の点から開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、例えば、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。従来の太陽電池では、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間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。
【０００４】
封止膜１３Ａ、１３Ｂには、安価であり高い透明性及び接着性を有することからエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルムが従来から用いられている（例えば、特許文献１）。そして、太陽電池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、架橋剤を用いてＥＶＡフィルムを架橋させることにより、高度な密着性及び接着強度で各部材を接着一体化させている。
【０００５】
しかしながら、ＥＶＡはその構成成分として酢酸ビニルを含むため、設置時の高温時の湿気により経時的に加水分解して酢酸が生じ易く、この酢酸により内部の導線や電極と接触して錆の発生を促進させる恐れがある。この理由から、ＥＶＡ以外の樹脂を用いて製造された太陽電池用封止膜が開発されている。ＥＶＡ以外の樹脂を用いた太陽電池用封止膜として、特許文献２には、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーを用いた太陽電池用封止膜が開示されており、また、特許文献３には、エチレン−メチルアクリレート共重合体とＥＶＡとの混合物をベースポリマーとして用いた太陽電池用封止膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５３５２０
【特許文献２】特開２０００−１８６１１４
【特許文献３】特開２００５−１２６７０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の封止膜は生産性に優れるものの、架橋を行っていないので他の部材（保護部材及び太陽電池用セル）との接着性が十分でないという問題がある。一方、特許文献３に記載の封止膜は、架橋される封止膜であるが、エチレン−メチルアクリレート共重合体とＥＶＡとを混合した封止膜であるため、依然としてＥＶＡからの酢酸が発生し、また、架橋剤の影響により発泡が生じて接着力の低下が起こるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸による腐食が防止され、発泡の発生が抑制され、接着性が高く、その高い接着性を高温多湿下の過酷な条件下でも維持することが可能な太陽電池用封止膜を提供することにある。また、この太陽電池用封止膜を用いることにより、発電効率が向上し、耐久性に優れる太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。一方で、架橋を行わないと接着力を十分に得ることができないばかりか、高温多湿条件下における耐久性も十分に得られない。そこで、本発明者は、ベースポリマーとして酸を発生しないポリマーを用い、必要最低限の量の架橋剤と、接着性を向上させるシランカップリング剤とを所定の量で配合することにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
すなわち、上記目的は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜により達成される。
【００１１】
本発明の好ましい態様は以下の通りである。
（１）前記シランカップリング剤に対する前記架橋剤の質量比が、０．２〜０．５である。この範囲であれば、特に発泡を抑えつつ、接着力を向上させることが可能となり、湿熱環境下でも高水準の接着力を維持することが可能となる。
（２）前記架橋剤が有機過酸化物である。
（３）有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド系化合物である。
（４）シランカップリング剤が、メタクリロキシ系シランカップリング剤である。
【００１２】
また、本目的は、上記太陽電池用封止膜を用いた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】
【００１３】
本発明の太陽電池用封止膜は優れた接着性及び耐久性を有する。したがって、本発明の太陽電池用封止膜によれば、封止膜と保護部材との界面における発泡や剥離の発生を抑制することができ、発電開始初期から長期間に亘り高い発電性能を維持することができる太陽電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的な太陽電池の概略断面図である。
【図２】接着力の評価である１８０°ピール試験法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述したように、本発明の太陽電池用封止膜は、ベースポリマーとしてエチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いており、架橋剤をエチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部含み、シランカップリング剤を前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部含んでいる。また、上記エチレン−メタクリル酸メチルは、メタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％のものを使用する。必要最低限の架橋剤を用いて架橋を行い、シランカップリング剤を併用することにより、発泡の発生が抑えられ、高い接着性を得ることが可能となり、また、高温多湿条件下での耐久性を向上させることができる。そして、封止膜のベースポリマーとして、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いることにより、酸の発生が防止され、電極等の腐食や接着力の低下を防止することが可能となる。エチレン−メタクリル酸メチル共重合体は光線透過性が高く、太陽光を十分に太陽電池用セルに入射させることができるため、太陽電池用封止膜のベースポリマーとして適している。
【００１６】
以下、各材料について詳細に説明する。
【００１７】
［エチレン−メタクリル酸メチル共重合体］
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）は、モノマーとしてエチレン及びメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を用いて得られる共重合体であり、本発明において、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率は２５〜３５質量％、好ましくは２５〜３０質量％である。２５質量％より低いと透明性が低下する場合があり、３５質量％より高いと加工性が低下する場合がある。
【００１８】
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体は、ＪＩＳ Ｋ７２１０で規定されるメルトフローレートが、３５ｇ／１０分以下、特に７〜２０ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。このようなメルトフローレート有するエチレン−メタクリル酸メチル共重合体を用いた太陽電池用封止膜によれば、太陽電池作製時の封止工程における加熱加圧の際に、封止膜が溶融や位置ズレを起こして基板の端部からはみ出でるのを抑制することができ、高い封止性能を得ることができる。なお、本発明において、メルトフローレート（ＭＦＲ）の値は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に従い、１９０℃、荷重２１．１８Ｎの条件に基づいて測定されたものである。
【００１９】
本発明の太陽電池用封止膜は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体に加えて、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しても良い。その場合、特にＰＶＢが好ましい。
【００２０】
［架橋剤］
本発明において架橋剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋構造を形成することができるものである。架橋剤は、有機過酸化物又は光重合開始剤を用いることが好ましい。なかでも、接着力、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ジ−ｎ−オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、スクシニックアシドパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、４−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｍ−トルオイル＋ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−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−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイックアシド、ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、等が挙げられる。
【００２３】
ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、７０℃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いずれも使用可能であるが、半減期１０時間の分解温度が５０℃以上のものが好ましく、調製条件、成膜温度、硬化（貼り合わせ）温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して適宜選択できる。使用可能なベンゾイルパーオキサイド系硬化剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ｍ−トルオ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、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。ベンゾイルパーオキサイド系硬化剤は１種でも２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
これら有機過酸化物の中でも、ジアルキルパーオキサイド系有機過酸化物であるα，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド及びジ−ｔ−ブチルパーオキサイドが好ましい。これにより、分解生成ガスの発生が生じ難いとともに、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を十分に向上させることができ、得られる太陽電池用封止膜の耐久性をより向上させることができる。
【００２５】
前記有機過酸化物の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して、０．０５〜０．７質量部、好ましくは０．１〜０．３質量部である。０．０５質量部より少ないと架橋反応が遅くなり、接着力が十分に得られない場合があり、０．７質量部より多いと発泡する可能性が高くなる。
【００２６】
また、光重合開始剤としては、公知のどのような光重合開始剤でも使用することができるが、配合後の貯蔵安定性の良いものが望ましい。このような光重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルホリノプロパン−１などのアセトフェノン系、ベンジルジメチルケタ−ルなどのベンゾイン系、ベンゾフェノン、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、イソプロピルチオキサントン、２−４−ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン系、その他特殊なものとしては、メチルフェニルグリオキシレ−トなどが使用できる。特に好ましくは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルホリノプロパン−１、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら光重合開始剤は、必要に応じて、４−ジメチルアミノ安息香酸のごとき安息香酸系又は、第３級アミン系などの公知慣用の光重合促進剤の１種または２種以上を任意の割合で混合して使用することができる。また、光重合開始剤のみの１種単独または２種以上の混合で使用することができる。
【００２７】
前記光重合開始剤の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部、好ましくは０．１〜０．３質量部である。０．０５質量部より少ないと架橋反応が遅くなり、接着力が十分に得られない場合があり、０．７質量部より多いと発泡する可能性が高くなる。
【００２８】
［シランカップリング剤］
本発明に使用するシランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、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、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等を挙げることができる。
【００２９】
この中でも特に、メタクリロキシ系シランカップリング剤（メタクリロキシ基を含むシランカップリング剤のことをいう。）であるγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランが好ましく、中でも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い。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。
【００３０】
本発明の太陽電池用封止膜におけるシランカップリング剤の含有量は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、好ましくは０．３〜０．６５質量部である。０．１質量部より少ないと接着性が十分に得られない場合がある。０．７質量部より多いとブリードアウトが生じる場合がある。
【００３１】
ここで、本発明において、シランカップリング剤に対する架橋剤の質量比（架橋剤／シランカップリング剤）が０．２〜０．５であることが好ましい。使用する架橋剤の量をできる限り少なくする一方で、シランカップリング剤の量を相対的に多くすることで、確実に発泡を抑えつつ、接着力を向上させることが可能となる。
【００３２】
［その他］
架橋硬化前の太陽電池用封止膜は、更に架橋助剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を向上させ、封止膜の接着性及び耐久性を更に向上させることができる。
【００３３】
前記架橋助剤は、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体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０．１〜２．５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−メタクリル酸メチル共重合体の架橋密度を向上させることができる。
【００３４】
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及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。
【００３５】
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、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、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。
【００３６】
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よい。可塑剤の含有量はエチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して５質量部以下の範囲が好ましい。
【００３７】
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、テトラヒドロフルフリル基、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−ヒドロキシプロ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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−メタクリル酸メチル共重合体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。
【００４０】
更に、本発明の太陽電池用封止膜は、老化防止剤を含んでいてもよい。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−t−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。
【００４１】
［太陽電池用封止膜の製造］
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、上述した各成分を含む組成物を、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。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。本発明の太陽電池用封止膜の厚さは特に制限されないが、０．０５〜２ｍｍである。
【００４２】
［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を用いていれば、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、太陽電池セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。
【００４３】
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。
【００４４】
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−メタクリル酸メチ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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）やポリアミド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。
【００４８】
なお、本発明の太陽電池（薄膜太陽電池を含む）は、表面側及び／又は裏面側に用いられる封止膜である。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】
【００４９】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００５０】
［実施例１〜２０、比較例１〜２２］
表１〜５に示す配合で各材料をロールミルに供給し、７０℃において混練して太陽電池用封止膜組成物を調製した。前記太陽電池用封止膜組成物を、７０℃において、カレンダ成形し、放冷後、太陽電池用封止膜を作製した。
【００５１】
＜評価方法＞
（１）初期のガラス接着力
３ｍｍのフロートガラス上に上記の太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を載置し、１００℃に設定した真空ラミネーターで１０分加圧して仮圧着した後、この積層体を１５５℃に設定したオーブンで４５分架橋させた。この積層体について、ＪＩＳ Ｋ ６８５４に従い、図２に示すように、ガラス板２１と太陽電池用封止膜２３との間の一部を剥離して、太陽電池用封止膜２３を１８０°折り返して引張試験機（島津製作所社製、オートグラフ）を用いて引張速度１００ｍｍ／分時の引き剥がし力をガラス接着力（Ｎ／ｃｍ）として測定した。
（２）耐湿熱性試験後のガラス接着力
（１）と同様にして作製した積層体を、８５℃、８５％の環境に設定した湿熱オーブン内に４０００時間静置した後、ガラス接着力を（１）と同様にして測定した。
（３）発泡試験
上記太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を、ガラス（表面側保護部材）／太陽電池用封止膜／太陽電池素子／太陽電池用封止膜／裏面側保護部材（ポリアミド樹脂製バックシート：ISOVOLTA社製、ICOSOLAR3554）の順で積層し、１００℃に設定した真空ラミネーターで１０分加圧して仮圧着した積層体を、１５５℃に設定したオーブンに入れ、フクレが発生するまでの時間を計測した。
（４）光線透過率
２枚の離型ＰＥＴ（厚さ１００μｍ）で太陽電池用封止膜（厚さ０．６ｍｍ）を挟持した積層体を、９０℃条件にて真空２分、プレス８分の真空ラミネーターによる仮圧着工程を経て、１５５℃に設定したオーブンにて４５分間架橋させた。この積層体について、分光光度計（Ｕ−４１００：日立製作所製）にて３００〜１２００ｎｍのスペクトル測定を実施し、その平均値を光線透過率とした。
【００５２】
結果を表１〜５に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【００５７】
【表５】
【００５８】
＜評価結果＞
表１及び２に示されているように、実施例１〜２０の太陽電池用封止膜は、比較例と比べ、発泡が抑制され、初期の接着力が高く、耐湿熱性条件下での接着力の低下が小さいことが認められた。特に、架橋剤／シランカップリング剤の質量比が０．２〜０．５である実施例３，８，９，１４，１９及び２０の封止膜は発泡が顕著に抑えられ、接着力が特に高いことが示されている。なお、表における架橋剤／シランカップリング剤の質量比の値は、小数点第２位を四捨五入した値である。また、実施例１〜２０の太陽電池用封止膜の光線透過率は、従来から使用されているＥＶＡを用いた封止膜（比較例１〜８）と同等の値を有しており、封止膜として使用するのに適していることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、発電開始初期から長期間に亘り高い発電性能を維持することができる太陽電池を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
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 太陽電池用セル
２１ ガラス板
２３ 太陽電池用封止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、
前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記シランカップリング剤に対する前記架橋剤の質量比が、０．２〜０．５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】
前記架橋剤が、有機過酸化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド系有機過酸化物であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項５】
前記シランカップリング剤が、メタクリロキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の太陽電池用封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１】
エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、架橋剤及びシランカップリング剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記架橋剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．０５〜０．７質量部であり、前記シランカップリング剤の含有量が、前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体１００質量部に対して０．１〜０．７質量部であり、
前記エチレン−メタクリル酸メチル共重合体におけるメタクリル酸メチルの含有率が２５〜３５質量％であることを特徴とする太陽電池用封止膜。
【請求項２】
前記シランカップリング剤に対する前記架橋剤の質量比が、０．２〜０．５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】
前記架橋剤が、有機過酸化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項４】
前記有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド系有機過酸化物であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項５】
前記シランカップリング剤が、メタクリロキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池用封止膜。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の太陽電池用封止膜を用いたことを特徴とする太陽電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１９０８７８（Ｐ２０１２−１９０８７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１０６８（Ｐ２０１１−５１０６８）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【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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