太陽電池用裏面側封止材及び太陽電池モジュール
【課題】太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、変換効率を向上させることができる太陽電池用裏面側封止材及び太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【解決手段】透明樹脂２ａ及び透明樹脂２ａに分散された光拡散粒子２ｂを含有する光拡散樹脂層２と、透明樹脂３ａを含有し、光拡散樹脂層２の両面側にそれぞれ積層される透明樹脂層３と、を有する太陽電池用裏面側封止材１Ａ。また、太陽電池用裏面側封止材１Ａを用いた太陽電池モジュール。
【解決手段】透明樹脂２ａ及び透明樹脂２ａに分散された光拡散粒子２ｂを含有する光拡散樹脂層２と、透明樹脂３ａを含有し、光拡散樹脂層２の両面側にそれぞれ積層される透明樹脂層３と、を有する太陽電池用裏面側封止材１Ａ。また、太陽電池用裏面側封止材１Ａを用いた太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池セル間に入射する入射光を有効利用して変換効率を高めることができ、ガラス板や裏面保護シートとの密着性の低下を抑制できる、コスト面に優れた太陽電池用裏面側封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に対する関心が高まっており、二酸化炭素の排出抑制のために、種々努力が続けられている。化石燃料の消費量の増大は、大気中の二酸化炭素の増加をもたらし、その温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。該問題の解決策としては、クリーン性、無公害性という点から、特に太陽光発電への期待が高まっている。
太陽電池は、太陽光エネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、単結晶、多結晶、あるいはアモルファスシリコン系の半導体からできている太陽電池セル（太陽電池素子単体）を有する。太陽電池においては、太陽電池セルがそのままの状態で使用されることはなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池セルが直列、並列に配線される。また、長期間（約２０年）にわたって太陽電池セルを保護するために、種々パッケージングが行われ、ユニット化される。このパッケージングに組み込まれたユニットは太陽電池モジュールと呼ばれ、一般的に太陽光が当たる面をガラス面で覆い、熱可塑性プラスチックからなる封止材で間隙を埋め、裏面を裏面保護シートで保護する。
【０００３】
しかし、太陽電池モジュールにおいては、複数設置された太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に入射した太陽光は、発電に寄与しない。そこで、変換効率を向上させる目的で、該隙間に入射した太陽光を有効利用するための様々な取り組みがなされている。例えば、下記（１）及び（２）の太陽電池モジュールが示されている。
（１）太陽電池セルと太陽電池セルの隙間部分の封止材に凹凸形状を付与し、該凹凸形状の裏面部分にメッキあるいは蒸着を施して光反射面を形成した太陽電池モジュール（特許文献１）。
（２）太陽電池セルの裏面側を封止する裏面側封止材全体に光反射性粒子を含有させた太陽電池モジュール（特許文献２）。
太陽電池モジュール（１）、（２）では、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間を通過した光を、前記光反射面もしくは光反射性粒子により反射し、その反射光をガラス面で再度反射させて太陽電池セルに到達させることで、該光を光電変換に利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４３６００号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、太陽電池モジュール（１）では、封止材の凹凸形状の裏面に光反射面を形成するメッキあるいは蒸着を行う必要があるため、製造工程が増加して製造が煩雑になる。また、光反射面を形成する位置を、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に対応する位置に合わせることが難しい。
また、太陽電池モジュール（２）では、変換効率を向上させるのに充分な量の光反射性粒子を裏面側封止材に含有させると、該裏面側封止材と太陽電池セル、及び該裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性が低下し、太陽電池モジュールの耐候性が低下する問題がある。
【０００６】
本発明は、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、太陽電池セルの隙間に入射した太陽光を有効利用して変換効率を高めることができる太陽電池用裏面側封止材、及び該太陽電池用裏面側封止材を用いた太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層と、を有することを特徴とする、太陽電池セルの裏面側を封止する太陽電池用裏面側封止材。
［２］前記光拡散粒子が、平均粒径が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子である、前記［１］に記載の太陽電池用裏面側封止材。
［３］前記光拡散樹脂層中の前記光拡散粒子の含有量が、前記光拡散樹脂層における透明樹脂１００質量部に対して、０．１〜３０質量部である、前記［１］又は［２］に記載の太陽電池用裏面側封止材。
［４］前記光拡散樹脂層と前記透明樹脂層が多層押出法により成形されてなる、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材。
［５］太陽電池セルと、前記太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層と、前記封止材層における前記太陽電池セルの受光面側に位置するガラス板と、前記封止材層における前記太陽電池セルの裏面側に位置する裏面保護シートと、を有し、前記封止材層が、前記太陽電池セルの表面側を封止する表面側封止材と、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材により形成されている太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池用裏面封止材は、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、太陽電池セルの隙間に入射した太陽光を有効利用して変換効率を高めることができる。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池用裏面側封止材と、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性に優れ、かつ変換効率にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池用裏面側封止材の実施形態の一例を示した断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用裏面側封止材の他の実施形態例を示した断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例を示した断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュールの太陽電池セル間を通過する光の経路を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［太陽電池用裏面側封止材］
本発明の太陽電池用裏面側封止材（以下、単に「裏面側封止材」という。）は、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの裏面側を封止する封止材であり、太陽電池セルにおける受光面側（表面側）を封止する表面側封止材と共に用いて、太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層を形成するものである。
【００１１】
本発明の裏面側封止材は、透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層とを有する。つまり、本発明の裏面側封止材は、１層以上の光拡散樹脂層と、該光拡散樹脂層の両面側に位置する２層以上の透明樹脂層とを有する３層以上の積層体を有する。
【００１２】
以下、本発明の裏面側封止材の実施形態の一例を示して詳細に説明する。
本発明の裏面側封止材としては、図１に示すように、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３がこの順に積層された３層構成の積層体を有する裏面側封止材１Ａ、又は、図２に示すように、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３がこの順に積層された５層構成の積層体を有する裏面側封止材１Ｂが好ましい。
【００１３】
光拡散樹脂層２は、透明樹脂２ａと、透明樹脂２ａ内に分散された光拡散粒子２ｂとを含有している。本発明における透明樹脂とは、厚み１ｍｍにおける標準の光Ｄ６５線の光の透過率が８０％以上の樹脂を意味する。
光拡散樹脂層２は、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間を通過してきた太陽光を反射する役割を果たす。
【００１４】
透明樹脂２ａとしては、太陽電池セルを封止する封止材として通常用いられる公知の透明樹脂が使用できる。
透明樹脂２ａとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；アイオノマー；エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という。）；ポリフッ化ビニル；ポリ塩化ビニル、または、これらの共重合体が挙げられる。なかでも、透明性に優れ、安価である点から、ＥＶＡが好ましく、酢酸ビニル単位の含有量が１０〜４０質量％のＥＶＡがより好ましい。
【００１５】
光拡散粒子２ｂとしては、光吸収が少なく光反射性に優れた粒子を用いることができ、無機微粒子が好ましい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物粒子、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ガラス粒子などの無機微粒子などが挙げられる。なかでも、光反射性に優れる点から、白色の光拡散粒子が好ましく、酸化チタン、酸化マグネシウム、アルミナがより好ましい。
これら光拡散粒子２ｂは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１６】
光拡散粒子２ｂの平均粒径は、０．０２〜６μｍが好ましく、０．０２〜２μｍがより好ましい。光拡散粒子２ｂの平均粒径が前記範囲内であれば、太陽光の反射性能が向上するため、太陽電池モジュール内に入射した太陽光のうち太陽電池セルの受光面に到達する太陽光の量が増加し、変換効率が向上する。また、可視光波長域での光吸収が小さくなるため、光の損失を抑制しやすい。さらに、光拡散粒子２ｂによって裏面側封止材に黄色などの色が出ることを抑制しやすい。
【００１７】
光拡散粒子２ｂの屈折率は、１．７〜２．８が好ましく、２．２〜２．８がより好ましい。光拡散粒子２ｂの屈折率が１．７以上であれば、透明樹脂２ａに比べて高屈折率となるため、透明樹脂２ａとの屈折率の差が大きくなって光散乱性が向上し、高い反射性能が得られやすい。そのため、変換効率が向上する。光拡散粒子２ｂの屈折率が２．８以下であれば、安価で容易に手に入りやすいため、製造コストが抑制できる。
【００１８】
光拡散粒子２ｂは、太陽電池セルの有効波長に応じた優れた光反射性を有する粒子を用いることができる。特に、太陽光のうち波長４００〜１０００ｎｍの光に対する優れた光反射性を有する光拡散粒子２ｂが好ましい。
光拡散粒子２ｂは、平均粒子が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子であることが特に好ましい。
【００１９】
光拡散樹脂層２における光拡散粒子２ｂの含有量は、透明樹脂２ａの１００質量部に対して、０．１〜３０質量部が好ましく、１〜２５質量部がより好ましい。光拡散粒子２ｂの含有量が透明樹脂２ａの１００質量部に対して０．１質量部以上であれば、優れた光反射性が得られやすく、太陽電池モジュールの変換効率が向上する。光拡散粒子２ｂの含有量が透明樹脂２ａの１００質量部に対して３０質量部以下であれば、裏面側封止材の製造において、透明樹脂と光拡散粒子を充分に混練することが容易になり、分散状態が良好になりやすい。そのため、均一にシート成形された裏面側封止材が得られやすい。
【００２０】
透明樹脂層３は、透明樹脂３ａを含有する層である。透明樹脂３ａとしては、前記透明樹脂２ａで挙げた樹脂と同じ樹脂が挙げられる。透明樹脂３ａとしては、ＥＶＡが好ましく、酢酸ビニル単位の含有量が１０〜４０質量％のＥＶＡがより好ましい。
光拡散樹脂層２の透明樹脂２ａと、透明樹脂層３の透明樹脂３ａは、同じ種類の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよいが、密着性の点から、同じ種類の樹脂であることが好ましい。
【００２１】
本発明の裏面側封止材においては、太陽電池モジュールの耐熱性、物理的強度が向上する点から、封止材中の透明樹脂を熱あるいは光などにより架橋することが好ましい。
熱架橋を行う場合には、各層に有機過酸化物を配合することが好ましい。有機過酸化物としては、７０℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものが好ましい。
例えば、半減期１０時間、分解温度が５０℃以上の有機過酸化物として、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロキシパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、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などが挙げられる。
【００２２】
光硬化を行う場合には、各層に光増感剤を配合することが好ましい。例えば、ベンゾフェノン、オルソベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、イソプロピルチオキサントンなどの水素引き抜き型（二分子反応型）；ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタールなどの内部開裂型；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、アルキルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノンなどのα−ヒドロキシアルキルフェノン型；２−メチル−１−［４（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１などのα−アミノアルキルフェノン型などが挙げられる。また、アシルフォスフィンオキサイドなどを用いてもよい。
【００２３】
また、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、密着性の向上及び硬化反応を促進する目的でエポキシ基含有化合物が配合されていてもよい。
エポキシ基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、アク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、ｏ−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などの化合物や、エポキシ基を含有する質量平均分子量が数百から数千のオリゴマー、質量平均分子量が数千から数十万のポリマーなどが挙げられる。
【００２４】
また、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、封止材の架橋、接着性、機械的強度、耐熱性、耐湿熱性、耐候性などを向上させる目的で、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又はアリル基含有化合物が配合されていてもよい。
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、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、アミドなどの（メタ）アクリル酸誘導体が好ましい。
前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、ドデシル基、ステアリル基、ラウリル基、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などが挙げられる。また、（メタ）アクリル酸のアルキルエステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸と多官能アルコール（エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなど。）とのエステルが挙げられる。
（メタ）アクリル酸のアミドとしては、アクリルアミドなどが挙げられる。
アリル基含有化合物としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリルなどが挙げられる。
【００２５】
その他、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、難燃性を付与する無機化合物、耐候性を付与する紫外線吸収剤、酸化劣化を防止する酸化防止剤が配合されていてもよい。
【００２６】
本発明の裏面側封止材（裏面側封止材１Ａ、１Ｂ）の総厚みは、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．６ｍｍがより好ましい。裏面側封止材の総厚みが０．２ｍｍ以上であれば、太陽電池モジュールにおける封止材層と、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性が向上し、変換効率も向上する。裏面側封止材の総厚みが１．０ｍｍ以下であれば、透明樹脂層の透過率を８０％以上に充分に確保しやすい。
【００２７】
本発明の裏面側封止材（裏面側封止材１Ａ、１Ｂ）における光拡散樹脂層２の厚みｄＡと、透明樹脂層３の厚みｄＢの比ｄＢ／ｄＡは、特に限定されず、１／１９〜１／１であることが好ましく、１／１０〜１／１であることがより好ましい。
比ｄＢ／ｄＡが１／１９以上であれば、透明樹脂層３の厚みが薄くなりすぎることを抑制できるため、裏面側封止材の成形が容易になる。比ｄＢ／ｄＡが１／１以下であれば、光拡散樹脂層２の厚みが薄くなりすぎることを抑制しやすいため、光拡散粒子２ｂの含有量を抑制でき、裏面封止材の成形が容易になる。
【００２８】
本発明の裏面側封止材の製造方法としては、複数の押出機を用いて光拡散樹脂層２と透明樹脂層３とを多層押出法により成形する方法が好ましい。すなわち、透明樹脂、光拡散粒子及び必要に応じて各種添加剤を含有する光拡散樹脂組成物と、透明樹脂及び必要に応じて各種添加剤を含有する透明樹脂組成物とをそれぞれ調製し、多層押出法により各層を成形して裏面側封止材を得る方法が好ましい。多層押出法を用いることにより、３層以上の複雑な積層体であるにも関わらず、工程数を増やさずに、より低コストで品質に優れた裏面側封止材を製造できる。
【００２９】
本発明の裏面側封止材を用いれば、太陽電池モジュールにおいて、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、変換効率を高めることができる。
なお、本発明の裏面側封止材は、前記裏面側封止剤１Ａ、１Ｂには限定されない。例えば、７層以上の積層体を有する裏面側封止材であってもよい。
【００３０】
［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池モジュールは、前述した本発明の裏面側封止材を用いて製造した太陽電池モジュールである。以下、本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例として、前記裏面側封止材１Ａを用いた太陽電池モジュール１０について説明する。
太陽電池モジュール１０は、図３に示すように、複数の太陽電池セル１２（本実施形態では４つ）と、それら太陽電池セル１２を内部に包埋されるように封止する封止材層１１と、封止材層１１における太陽電池セル１２の受光面１２ａ側に位置するガラス板１３と、封止材層１１における太陽電池セル１２の裏面１２ｂ側に位置する裏面保護シート１４と、を有する。
【００３１】
封止材層１１は、表面側封止材１Ｃと裏面側封止材１Ａにより形成されている。封止材層１１における裏面側封止材１Ａは、透明樹脂層３が太陽電池セル１２及び裏面保護シート１４と接触しており、光拡散樹脂層２が太陽電池セル１２と裏面保護シート１４の間に位置している。
【００３２】
表面側封止材１Ｃは、太陽電池セル１２の受光面１２ａ側を封止する封止材であり、光拡散粒子を含まない公知の封止材が使用できる。表面側封止材１Ｃにおける透明樹脂としては、前述した透明樹脂２ａで挙げた樹脂と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。また、表面側封止材１Ｃには、必要に応じて前述した各種添加剤が添加されていてもよい。
【００３３】
また、表面側封止材１Ｃには、ガラス板１３との密着性を向上させる目的で、シランカップリング剤が配合されていてもよい。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、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、γ−クロロプロピルメトキシシラン、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などが挙げられる。
【００３４】
表面側封止材１Ｃの厚みは、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．６ｍｍがより好ましい。
【００３５】
太陽電池セル１２は、光電効果により受光面に入射した太陽光を電気に変換する機能を有するセルである。太陽電池セル１２としては、例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板などからなり、内部にＰＮ接合が形成され、その受光面１２ａと裏面１２ｂに電極が設けられ、さらに受光面１２ａに反射防止膜が設けられたセルなどが挙げられる。
太陽電池セル４の厚みは、通常０．３ｍｍ程度、大きさは、多結晶シリコンの太陽電池セルでおよそ１５０ｍｍ角程度のものが多い。
【００３６】
ガラス板１３としては、例えば、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが挙げられ、白板強化ガラスが好ましい。
ガラス板１３の厚みは、３〜５ｍｍが好ましい。
【００３７】
裏面保護シート１４としては、例えば、太陽電池モジュールの裏面側から水分が透過しないようにアルミニウム箔を挟持した積層構造を有する、優れた耐候性を有するフッ素系樹脂シートや、アルミナ又はシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどが挙げられる。
裏面保護シート１４の厚みは、１５〜４００μｍが好ましい。
【００３８】
太陽電池モジュール１０の製造方法としては、本発明の裏面側封止材を用いる以外は公知の製造方法を用いることができ、例えば、図４に示すように、裏面保護シート１４、封止材シート１Ａ、太陽電池セル１２、封止材シート１Ｃ、ガラス板１３をこの順に積層して積層体１０Ａとし、真空ラミネートにより、封止材シート１Ａ、１Ｃ内に光電変換セル１２を包埋させ、それら封止材の透明樹脂を架橋硬化させて接着一体化することで封止材層１１を形成する方法が挙げられる。
【００３９】
具体的には、下記工程（１）〜（４）を有する方法が挙げられる。
（１）図５（ａ）に示すように、加熱された天板１００（約１２０〜１６０℃）上にガラス板１３、表面側封止材１Ｃ、電極により接続された複数の太陽電池セル１２、裏面側封止材１Ａ、裏面保護シート１４をこの順に積層して積層体とする。
（２）チャンバー１０１及びチャンバー１０２を真空引きする。
（３）チャンバー１０２を大気開放し、耐熱性を有するゴムシート１０３を前記積層体に密着させる。
（４）工程（３）の密着による熱及び圧力により、図５（ｂ）に示すように、封止材であるＥＶＡを溶融し、太陽電池セル１２を封止材中に包埋し、ガラス板１３及び裏面保護用シート１４と接着させながら封止材を架橋・固化させて封止材層１１を形成する。
【００４０】
工程（４）における架橋反応は、ラミネート後に別ラインに設けたオーブンにて架橋反応させる場合と、ラミネーター内部で架橋反応させる場合とに分類される。前者はスタンダードキュアといわれるタイプであり、後者はファストキュアといわれるタイプであり、所望の方法を使用できる。
【００４１】
以上説明した太陽電池モジュール１０は、本発明の裏面側封止材を用いることにより、優れた変換効率が得られる。
本発明の太陽電池モジュールでは、図６に示すように、太陽電池セル１２と太陽電池セル１２の間に入射する太陽光Ｆが、裏面側封止材１Ａにおける光拡散樹脂層２で、光拡散粒子２ｂにより反射され、さらに反射した太陽光Ｆがガラス板１３で再度反射され、その一部が太陽電池セル１２の受光面１２ａに到達する。このように、太陽電池セル１２と太陽電池セル１２の間を通過した太陽光Ｆを発電に利用することができるため、変換効率が向上する。
【００４２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下の抑制と、優れた変換効率とを両立できる。該効果が得られる原因は以下のように考えられる。
特許文献２に記載の従来の太陽電池モジュールでは、裏面側封止材に全体的に光反射性粒子を配合していたため、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性が低下していたと考えられる。
これに対し、本発明の裏面側封止材は、光拡散粒子を含む光拡散樹脂層と、該光拡散樹脂層の両側に位置する、光拡散粒子を含まない透明樹脂層とを有するので、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルや裏面保護シートには光拡散粒子を含まない透明樹脂層が接触する。そのため、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下が抑制される。また、裏面側封止材をこのような構成とすることで、太陽電池セルや裏面保護シートとの密着性を低下させることなく、光拡散樹脂層に光拡散粒子を高濃度で配合できるため、変換効率がより高くなる。
【００４３】
なお、本発明の太陽電池モジュールは、前述した裏面側封止材１Ａを用いたものには限定されない。例えば、前記裏面側封止材１Ｂを用いたものであってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、本実施例における「部」は「質量部」を意味する。
［実施例１］
裏面側封止材の光拡散樹脂層と透明樹脂層の製造用として、下記光拡散樹脂組成物及び透明樹脂組成物を用い、スクリュー直径６５ｍｍの押出機とスクリュー直径４０ｍｍの押出機により多層押出を行い、透明樹脂層、光拡散樹脂層、透明樹脂層が順次積層された３層からなるシート状の裏面側封止材を作製した。この際、光拡散樹脂層の厚みが０．４０ｍｍ、２つの透明樹脂層の厚みがそれぞれ０．０５ｍｍになるように調整し、裏面側封止材の総厚みが０．５０ｍｍになるように調整した。
光拡散樹脂組成物：
透明樹脂 ＥＶＡ（酢酸ビニル単位：３０質量％） １００部
光拡散粒子 酸化チタン（平均粒径０．２μｍ、屈折率２．７２） １５部
架橋剤 ２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン
０．７部
架橋助剤 トリアリルイソシアヌレート ０．７部
紫外線吸収剤 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤 ０．３部
酸化防止剤 リン系酸化防止剤 ０．１部
光安定剤 ヒンダードアミン系光安定剤 ０．３部
透明樹脂組成物は、光拡散粒子を含有していない以外は、前記光拡散樹脂組成物と同じ組成とした。
【００４５】
［実施例２及び３］
光拡散粒子である酸化チタンの配合量を表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４６】
［実施例４］
光拡散樹脂組成物に添加する光拡散粒子を、屈折率１．７２、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウムの５部に変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４７】
［実施例５］
光拡散樹脂組成物に添加する光拡散粒子を、屈折率１．７７、平均粒径０．２μｍのアルミナの５部に変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４８】
［実施例６］
酸化チタンの配合量を２０部に変更し、光拡散樹脂層の厚みを０．２０ｍｍ、該光拡散樹脂層の両面側の透明樹脂層の厚みをそれぞれ０．１５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４９】
［比較例１］
実施例１の透明樹脂組成物を用いて、厚み０．５０ｍｍの単層の透明樹脂層からなる裏面側封止材を作製した。
【００５０】
［実施例２及び３］
実施例１の光拡散樹脂組成物における酸化チタンの配合量を表１に示すとおりに変更した光拡散樹脂組成物を用い、単層の光拡散樹脂層からなる裏面側封止材を作製した。
【００５１】
［評価方法］
下記に示すガラス板１３、表面側封止材１Ｃ、太陽電池セル１２、裏面側封止材１Ａ及び裏面保護シート１４を、図４に示すように積層して積層体１０Ａとした。該積層体１０Ａを真空ラミネーターにて１４０℃で加熱、圧着することで、太陽電池セル１２を表面側封止材１Ｃと裏面側封止材１Ａに包埋させ、それら封止材の透明樹脂を架橋硬化させて封止材層１１を形成し、図３に例示した太陽電池モジュールを作製した。
ガラス板１３：白板強化ガラス（厚み３ｍｍ）。
表面側封止材１Ｃ：実施例１の透明樹脂組成物を用いて作製した封止材（厚み０．５ｍｍ）。
裏面側封止材１Ａ：各例で作成した裏面側封止材。
裏面保護シート：厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）上に、厚み３００ｎｍのアルミニウム蒸着層を有する厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）を、アクリル系樹脂の接着剤を介して積層したシート。
【００５２】
得られた太陽電池モジュールについて、以下に示すように、密着性及び変換効率の評価を行った。
（封止材層と裏面保護シートとの密着性評価）
得られた太陽電池モジュールを、８５℃−８５％ＲＨ環境で、１０００時間保管した後、封止材層と裏面保護シートとの密着性を評価した。前記密着性は、裏面保護シート１４と封止材層１１の界面にカッターナイフで剥離きっかけとして切り込みを入れ、裏面保護シート１４を接着強度測定機のチャックに固定し、９０°の角度で裏面側封止材／裏面保護シート間の接着強度を測定し、下記基準で評価した。接着強度測定機としては、株式外社オリエンテック製テンシロン万能試験機ＲＴＣ−１２５０を用いた。また、測定条件は、１５ｍｍ幅の接着強度測定とし、剥離速度は３００ｍｍ／分とした。
○：接着強度が３０Ｎ／１５ｍｍ以上であった。
×：接着強度が３０Ｎ／１５ｍｍ未満であった。
【００５３】
（変換効率評価）
ＪＩＳ Ｃ８９１３に準拠した方法で太陽電池モジュールの変換効率を測定した。
実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。変換効率については、比較例１で得られた変換効率を「１」としたときの相対値を記載した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すように、透明樹脂層、光拡散樹脂層及び透明樹脂層が積層された３層構成からなる本発明の裏面側封止材を用いた実施例１〜６では、太陽電池モジュールにおける封止材層と裏面保護シートとの密着性が優れていた。また、単層の透明樹脂層からなる裏面側封止材を用いた比較例１に比べて、変換効率が優れていた。
一方、単層の光拡散樹脂層からなる裏面側封止材を用いた比較例２では、太陽電池モジュールの変換効率が向上したものの、封止材層と裏面保護シートとの密着性が劣っていた。
また、酸化チタンの配合量が０．１部である比較例３では、封止材層と裏面保護シートとの密着性は優れているものの、変換効率の向上が見られなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ、１Ｂ 太陽電池用裏面側封止材 ２ 光拡散樹脂層 ２ａ 透明樹脂 ２ｂ 光拡散粒子 ３ 透明樹脂層 ３ａ 透明樹脂 １０ 太陽電池モジュール １１ 封止材層 １２ 太陽電池セル １３ ガラス板 １４ 裏面保護シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池セル間に入射する入射光を有効利用して変換効率を高めることができ、ガラス板や裏面保護シートとの密着性の低下を抑制できる、コスト面に優れた太陽電池用裏面側封止材、及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に対する関心が高まっており、二酸化炭素の排出抑制のために、種々努力が続けられている。化石燃料の消費量の増大は、大気中の二酸化炭素の増加をもたらし、その温室効果により地球の気温が上昇し、地球環境に重大な影響を及ぼす。該問題の解決策としては、クリーン性、無公害性という点から、特に太陽光発電への期待が高まっている。
太陽電池は、太陽光エネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、単結晶、多結晶、あるいはアモルファスシリコン系の半導体からできている太陽電池セル（太陽電池素子単体）を有する。太陽電池においては、太陽電池セルがそのままの状態で使用されることはなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池セルが直列、並列に配線される。また、長期間（約２０年）にわたって太陽電池セルを保護するために、種々パッケージングが行われ、ユニット化される。このパッケージングに組み込まれたユニットは太陽電池モジュールと呼ばれ、一般的に太陽光が当たる面をガラス面で覆い、熱可塑性プラスチックからなる封止材で間隙を埋め、裏面を裏面保護シートで保護する。
【０００３】
しかし、太陽電池モジュールにおいては、複数設置された太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に入射した太陽光は、発電に寄与しない。そこで、変換効率を向上させる目的で、該隙間に入射した太陽光を有効利用するための様々な取り組みがなされている。例えば、下記（１）及び（２）の太陽電池モジュールが示されている。
（１）太陽電池セルと太陽電池セルの隙間部分の封止材に凹凸形状を付与し、該凹凸形状の裏面部分にメッキあるいは蒸着を施して光反射面を形成した太陽電池モジュール（特許文献１）。
（２）太陽電池セルの裏面側を封止する裏面側封止材全体に光反射性粒子を含有させた太陽電池モジュール（特許文献２）。
太陽電池モジュール（１）、（２）では、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間を通過した光を、前記光反射面もしくは光反射性粒子により反射し、その反射光をガラス面で再度反射させて太陽電池セルに到達させることで、該光を光電変換に利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４３６００号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、太陽電池モジュール（１）では、封止材の凹凸形状の裏面に光反射面を形成するメッキあるいは蒸着を行う必要があるため、製造工程が増加して製造が煩雑になる。また、光反射面を形成する位置を、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に対応する位置に合わせることが難しい。
また、太陽電池モジュール（２）では、変換効率を向上させるのに充分な量の光反射性粒子を裏面側封止材に含有させると、該裏面側封止材と太陽電池セル、及び該裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性が低下し、太陽電池モジュールの耐候性が低下する問題がある。
【０００６】
本発明は、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、太陽電池セルの隙間に入射した太陽光を有効利用して変換効率を高めることができる太陽電池用裏面側封止材、及び該太陽電池用裏面側封止材を用いた太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層と、を有することを特徴とする、太陽電池セルの裏面側を封止する太陽電池用裏面側封止材。
［２］前記光拡散粒子が、平均粒径が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子である、前記［１］に記載の太陽電池用裏面側封止材。
［３］前記光拡散樹脂層中の前記光拡散粒子の含有量が、前記光拡散樹脂層における透明樹脂１００質量部に対して、０．１〜３０質量部である、前記［１］又は［２］に記載の太陽電池用裏面側封止材。
［４］前記光拡散樹脂層と前記透明樹脂層が多層押出法により成形されてなる、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材。
［５］太陽電池セルと、前記太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層と、前記封止材層における前記太陽電池セルの受光面側に位置するガラス板と、前記封止材層における前記太陽電池セルの裏面側に位置する裏面保護シートと、を有し、前記封止材層が、前記太陽電池セルの表面側を封止する表面側封止材と、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材により形成されている太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池用裏面封止材は、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、太陽電池セルの隙間に入射した太陽光を有効利用して変換効率を高めることができる。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池用裏面側封止材と、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性に優れ、かつ変換効率にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池用裏面側封止材の実施形態の一例を示した断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用裏面側封止材の他の実施形態例を示した断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例を示した断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュールの太陽電池セル間を通過する光の経路を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［太陽電池用裏面側封止材］
本発明の太陽電池用裏面側封止材（以下、単に「裏面側封止材」という。）は、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの裏面側を封止する封止材であり、太陽電池セルにおける受光面側（表面側）を封止する表面側封止材と共に用いて、太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層を形成するものである。
【００１１】
本発明の裏面側封止材は、透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層とを有する。つまり、本発明の裏面側封止材は、１層以上の光拡散樹脂層と、該光拡散樹脂層の両面側に位置する２層以上の透明樹脂層とを有する３層以上の積層体を有する。
【００１２】
以下、本発明の裏面側封止材の実施形態の一例を示して詳細に説明する。
本発明の裏面側封止材としては、図１に示すように、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３がこの順に積層された３層構成の積層体を有する裏面側封止材１Ａ、又は、図２に示すように、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３、光拡散樹脂層２、透明樹脂層３がこの順に積層された５層構成の積層体を有する裏面側封止材１Ｂが好ましい。
【００１３】
光拡散樹脂層２は、透明樹脂２ａと、透明樹脂２ａ内に分散された光拡散粒子２ｂとを含有している。本発明における透明樹脂とは、厚み１ｍｍにおける標準の光Ｄ６５線の光の透過率が８０％以上の樹脂を意味する。
光拡散樹脂層２は、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間を通過してきた太陽光を反射する役割を果たす。
【００１４】
透明樹脂２ａとしては、太陽電池セルを封止する封止材として通常用いられる公知の透明樹脂が使用できる。
透明樹脂２ａとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；アイオノマー；エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という。）；ポリフッ化ビニル；ポリ塩化ビニル、または、これらの共重合体が挙げられる。なかでも、透明性に優れ、安価である点から、ＥＶＡが好ましく、酢酸ビニル単位の含有量が１０〜４０質量％のＥＶＡがより好ましい。
【００１５】
光拡散粒子２ｂとしては、光吸収が少なく光反射性に優れた粒子を用いることができ、無機微粒子が好ましい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物粒子、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ガラス粒子などの無機微粒子などが挙げられる。なかでも、光反射性に優れる点から、白色の光拡散粒子が好ましく、酸化チタン、酸化マグネシウム、アルミナがより好ましい。
これら光拡散粒子２ｂは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１６】
光拡散粒子２ｂの平均粒径は、０．０２〜６μｍが好ましく、０．０２〜２μｍがより好ましい。光拡散粒子２ｂの平均粒径が前記範囲内であれば、太陽光の反射性能が向上するため、太陽電池モジュール内に入射した太陽光のうち太陽電池セルの受光面に到達する太陽光の量が増加し、変換効率が向上する。また、可視光波長域での光吸収が小さくなるため、光の損失を抑制しやすい。さらに、光拡散粒子２ｂによって裏面側封止材に黄色などの色が出ることを抑制しやすい。
【００１７】
光拡散粒子２ｂの屈折率は、１．７〜２．８が好ましく、２．２〜２．８がより好ましい。光拡散粒子２ｂの屈折率が１．７以上であれば、透明樹脂２ａに比べて高屈折率となるため、透明樹脂２ａとの屈折率の差が大きくなって光散乱性が向上し、高い反射性能が得られやすい。そのため、変換効率が向上する。光拡散粒子２ｂの屈折率が２．８以下であれば、安価で容易に手に入りやすいため、製造コストが抑制できる。
【００１８】
光拡散粒子２ｂは、太陽電池セルの有効波長に応じた優れた光反射性を有する粒子を用いることができる。特に、太陽光のうち波長４００〜１０００ｎｍの光に対する優れた光反射性を有する光拡散粒子２ｂが好ましい。
光拡散粒子２ｂは、平均粒子が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子であることが特に好ましい。
【００１９】
光拡散樹脂層２における光拡散粒子２ｂの含有量は、透明樹脂２ａの１００質量部に対して、０．１〜３０質量部が好ましく、１〜２５質量部がより好ましい。光拡散粒子２ｂの含有量が透明樹脂２ａの１００質量部に対して０．１質量部以上であれば、優れた光反射性が得られやすく、太陽電池モジュールの変換効率が向上する。光拡散粒子２ｂの含有量が透明樹脂２ａの１００質量部に対して３０質量部以下であれば、裏面側封止材の製造において、透明樹脂と光拡散粒子を充分に混練することが容易になり、分散状態が良好になりやすい。そのため、均一にシート成形された裏面側封止材が得られやすい。
【００２０】
透明樹脂層３は、透明樹脂３ａを含有する層である。透明樹脂３ａとしては、前記透明樹脂２ａで挙げた樹脂と同じ樹脂が挙げられる。透明樹脂３ａとしては、ＥＶＡが好ましく、酢酸ビニル単位の含有量が１０〜４０質量％のＥＶＡがより好ましい。
光拡散樹脂層２の透明樹脂２ａと、透明樹脂層３の透明樹脂３ａは、同じ種類の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよいが、密着性の点から、同じ種類の樹脂であることが好ましい。
【００２１】
本発明の裏面側封止材においては、太陽電池モジュールの耐熱性、物理的強度が向上する点から、封止材中の透明樹脂を熱あるいは光などにより架橋することが好ましい。
熱架橋を行う場合には、各層に有機過酸化物を配合することが好ましい。有機過酸化物としては、７０℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものが好ましい。
例えば、半減期１０時間、分解温度が５０℃以上の有機過酸化物として、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロキシパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、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などが挙げられる。
【００２２】
光硬化を行う場合には、各層に光増感剤を配合することが好ましい。例えば、ベンゾフェノン、オルソベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、イソプロピルチオキサントンなどの水素引き抜き型（二分子反応型）；ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタールなどの内部開裂型；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、アルキルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノンなどのα−ヒドロキシアルキルフェノン型；２−メチル−１−［４（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１などのα−アミノアルキルフェノン型などが挙げられる。また、アシルフォスフィンオキサイドなどを用いてもよい。
【００２３】
また、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、密着性の向上及び硬化反応を促進する目的でエポキシ基含有化合物が配合されていてもよい。
エポキシ基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、アク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、ｏ−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などの化合物や、エポキシ基を含有する質量平均分子量が数百から数千のオリゴマー、質量平均分子量が数千から数十万のポリマーなどが挙げられる。
【００２４】
また、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、封止材の架橋、接着性、機械的強度、耐熱性、耐湿熱性、耐候性などを向上させる目的で、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又はアリル基含有化合物が配合されていてもよい。
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、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、アミドなどの（メタ）アクリル酸誘導体が好ましい。
前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、ドデシル基、ステアリル基、ラウリル基、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などが挙げられる。また、（メタ）アクリル酸のアルキルエステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸と多官能アルコール（エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなど。）とのエステルが挙げられる。
（メタ）アクリル酸のアミドとしては、アクリルアミドなどが挙げられる。
アリル基含有化合物としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリルなどが挙げられる。
【００２５】
その他、光拡散樹脂層２及び透明樹脂層３には、難燃性を付与する無機化合物、耐候性を付与する紫外線吸収剤、酸化劣化を防止する酸化防止剤が配合されていてもよい。
【００２６】
本発明の裏面側封止材（裏面側封止材１Ａ、１Ｂ）の総厚みは、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．６ｍｍがより好ましい。裏面側封止材の総厚みが０．２ｍｍ以上であれば、太陽電池モジュールにおける封止材層と、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性が向上し、変換効率も向上する。裏面側封止材の総厚みが１．０ｍｍ以下であれば、透明樹脂層の透過率を８０％以上に充分に確保しやすい。
【００２７】
本発明の裏面側封止材（裏面側封止材１Ａ、１Ｂ）における光拡散樹脂層２の厚みｄＡと、透明樹脂層３の厚みｄＢの比ｄＢ／ｄＡは、特に限定されず、１／１９〜１／１であることが好ましく、１／１０〜１／１であることがより好ましい。
比ｄＢ／ｄＡが１／１９以上であれば、透明樹脂層３の厚みが薄くなりすぎることを抑制できるため、裏面側封止材の成形が容易になる。比ｄＢ／ｄＡが１／１以下であれば、光拡散樹脂層２の厚みが薄くなりすぎることを抑制しやすいため、光拡散粒子２ｂの含有量を抑制でき、裏面封止材の成形が容易になる。
【００２８】
本発明の裏面側封止材の製造方法としては、複数の押出機を用いて光拡散樹脂層２と透明樹脂層３とを多層押出法により成形する方法が好ましい。すなわち、透明樹脂、光拡散粒子及び必要に応じて各種添加剤を含有する光拡散樹脂組成物と、透明樹脂及び必要に応じて各種添加剤を含有する透明樹脂組成物とをそれぞれ調製し、多層押出法により各層を成形して裏面側封止材を得る方法が好ましい。多層押出法を用いることにより、３層以上の複雑な積層体であるにも関わらず、工程数を増やさずに、より低コストで品質に優れた裏面側封止材を製造できる。
【００２９】
本発明の裏面側封止材を用いれば、太陽電池モジュールにおいて、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下を抑制しつつ、変換効率を高めることができる。
なお、本発明の裏面側封止材は、前記裏面側封止剤１Ａ、１Ｂには限定されない。例えば、７層以上の積層体を有する裏面側封止材であってもよい。
【００３０】
［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池モジュールは、前述した本発明の裏面側封止材を用いて製造した太陽電池モジュールである。以下、本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例として、前記裏面側封止材１Ａを用いた太陽電池モジュール１０について説明する。
太陽電池モジュール１０は、図３に示すように、複数の太陽電池セル１２（本実施形態では４つ）と、それら太陽電池セル１２を内部に包埋されるように封止する封止材層１１と、封止材層１１における太陽電池セル１２の受光面１２ａ側に位置するガラス板１３と、封止材層１１における太陽電池セル１２の裏面１２ｂ側に位置する裏面保護シート１４と、を有する。
【００３１】
封止材層１１は、表面側封止材１Ｃと裏面側封止材１Ａにより形成されている。封止材層１１における裏面側封止材１Ａは、透明樹脂層３が太陽電池セル１２及び裏面保護シート１４と接触しており、光拡散樹脂層２が太陽電池セル１２と裏面保護シート１４の間に位置している。
【００３２】
表面側封止材１Ｃは、太陽電池セル１２の受光面１２ａ側を封止する封止材であり、光拡散粒子を含まない公知の封止材が使用できる。表面側封止材１Ｃにおける透明樹脂としては、前述した透明樹脂２ａで挙げた樹脂と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。また、表面側封止材１Ｃには、必要に応じて前述した各種添加剤が添加されていてもよい。
【００３３】
また、表面側封止材１Ｃには、ガラス板１３との密着性を向上させる目的で、シランカップリング剤が配合されていてもよい。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、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、γ−クロロプロピルメトキシシラン、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などが挙げられる。
【００３４】
表面側封止材１Ｃの厚みは、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．６ｍｍがより好ましい。
【００３５】
太陽電池セル１２は、光電効果により受光面に入射した太陽光を電気に変換する機能を有するセルである。太陽電池セル１２としては、例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板などからなり、内部にＰＮ接合が形成され、その受光面１２ａと裏面１２ｂに電極が設けられ、さらに受光面１２ａに反射防止膜が設けられたセルなどが挙げられる。
太陽電池セル４の厚みは、通常０．３ｍｍ程度、大きさは、多結晶シリコンの太陽電池セルでおよそ１５０ｍｍ角程度のものが多い。
【００３６】
ガラス板１３としては、例えば、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが挙げられ、白板強化ガラスが好ましい。
ガラス板１３の厚みは、３〜５ｍｍが好ましい。
【００３７】
裏面保護シート１４としては、例えば、太陽電池モジュールの裏面側から水分が透過しないようにアルミニウム箔を挟持した積層構造を有する、優れた耐候性を有するフッ素系樹脂シートや、アルミナ又はシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどが挙げられる。
裏面保護シート１４の厚みは、１５〜４００μｍが好ましい。
【００３８】
太陽電池モジュール１０の製造方法としては、本発明の裏面側封止材を用いる以外は公知の製造方法を用いることができ、例えば、図４に示すように、裏面保護シート１４、封止材シート１Ａ、太陽電池セル１２、封止材シート１Ｃ、ガラス板１３をこの順に積層して積層体１０Ａとし、真空ラミネートにより、封止材シート１Ａ、１Ｃ内に光電変換セル１２を包埋させ、それら封止材の透明樹脂を架橋硬化させて接着一体化することで封止材層１１を形成する方法が挙げられる。
【００３９】
具体的には、下記工程（１）〜（４）を有する方法が挙げられる。
（１）図５（ａ）に示すように、加熱された天板１００（約１２０〜１６０℃）上にガラス板１３、表面側封止材１Ｃ、電極により接続された複数の太陽電池セル１２、裏面側封止材１Ａ、裏面保護シート１４をこの順に積層して積層体とする。
（２）チャンバー１０１及びチャンバー１０２を真空引きする。
（３）チャンバー１０２を大気開放し、耐熱性を有するゴムシート１０３を前記積層体に密着させる。
（４）工程（３）の密着による熱及び圧力により、図５（ｂ）に示すように、封止材であるＥＶＡを溶融し、太陽電池セル１２を封止材中に包埋し、ガラス板１３及び裏面保護用シート１４と接着させながら封止材を架橋・固化させて封止材層１１を形成する。
【００４０】
工程（４）における架橋反応は、ラミネート後に別ラインに設けたオーブンにて架橋反応させる場合と、ラミネーター内部で架橋反応させる場合とに分類される。前者はスタンダードキュアといわれるタイプであり、後者はファストキュアといわれるタイプであり、所望の方法を使用できる。
【００４１】
以上説明した太陽電池モジュール１０は、本発明の裏面側封止材を用いることにより、優れた変換効率が得られる。
本発明の太陽電池モジュールでは、図６に示すように、太陽電池セル１２と太陽電池セル１２の間に入射する太陽光Ｆが、裏面側封止材１Ａにおける光拡散樹脂層２で、光拡散粒子２ｂにより反射され、さらに反射した太陽光Ｆがガラス板１３で再度反射され、その一部が太陽電池セル１２の受光面１２ａに到達する。このように、太陽電池セル１２と太陽電池セル１２の間を通過した太陽光Ｆを発電に利用することができるため、変換効率が向上する。
【００４２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下の抑制と、優れた変換効率とを両立できる。該効果が得られる原因は以下のように考えられる。
特許文献２に記載の従来の太陽電池モジュールでは、裏面側封止材に全体的に光反射性粒子を配合していたため、太陽電池セル及び裏面保護シートとの密着性が低下していたと考えられる。
これに対し、本発明の裏面側封止材は、光拡散粒子を含む光拡散樹脂層と、該光拡散樹脂層の両側に位置する、光拡散粒子を含まない透明樹脂層とを有するので、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルや裏面保護シートには光拡散粒子を含まない透明樹脂層が接触する。そのため、裏面側封止材と太陽電池セル、及び裏面側封止材と裏面保護シートとの密着性の低下が抑制される。また、裏面側封止材をこのような構成とすることで、太陽電池セルや裏面保護シートとの密着性を低下させることなく、光拡散樹脂層に光拡散粒子を高濃度で配合できるため、変換効率がより高くなる。
【００４３】
なお、本発明の太陽電池モジュールは、前述した裏面側封止材１Ａを用いたものには限定されない。例えば、前記裏面側封止材１Ｂを用いたものであってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、本実施例における「部」は「質量部」を意味する。
［実施例１］
裏面側封止材の光拡散樹脂層と透明樹脂層の製造用として、下記光拡散樹脂組成物及び透明樹脂組成物を用い、スクリュー直径６５ｍｍの押出機とスクリュー直径４０ｍｍの押出機により多層押出を行い、透明樹脂層、光拡散樹脂層、透明樹脂層が順次積層された３層からなるシート状の裏面側封止材を作製した。この際、光拡散樹脂層の厚みが０．４０ｍｍ、２つの透明樹脂層の厚みがそれぞれ０．０５ｍｍになるように調整し、裏面側封止材の総厚みが０．５０ｍｍになるように調整した。
光拡散樹脂組成物：
透明樹脂 ＥＶＡ（酢酸ビニル単位：３０質量％） １００部
光拡散粒子 酸化チタン（平均粒径０．２μｍ、屈折率２．７２） １５部
架橋剤 ２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン
０．７部
架橋助剤 トリアリルイソシアヌレート ０．７部
紫外線吸収剤 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤 ０．３部
酸化防止剤 リン系酸化防止剤 ０．１部
光安定剤 ヒンダードアミン系光安定剤 ０．３部
透明樹脂組成物は、光拡散粒子を含有していない以外は、前記光拡散樹脂組成物と同じ組成とした。
【００４５】
［実施例２及び３］
光拡散粒子である酸化チタンの配合量を表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４６】
［実施例４］
光拡散樹脂組成物に添加する光拡散粒子を、屈折率１．７２、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウムの５部に変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４７】
［実施例５］
光拡散樹脂組成物に添加する光拡散粒子を、屈折率１．７７、平均粒径０．２μｍのアルミナの５部に変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４８】
［実施例６］
酸化チタンの配合量を２０部に変更し、光拡散樹脂層の厚みを０．２０ｍｍ、該光拡散樹脂層の両面側の透明樹脂層の厚みをそれぞれ０．１５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして裏面側封止材を作製した。
【００４９】
［比較例１］
実施例１の透明樹脂組成物を用いて、厚み０．５０ｍｍの単層の透明樹脂層からなる裏面側封止材を作製した。
【００５０】
［実施例２及び３］
実施例１の光拡散樹脂組成物における酸化チタンの配合量を表１に示すとおりに変更した光拡散樹脂組成物を用い、単層の光拡散樹脂層からなる裏面側封止材を作製した。
【００５１】
［評価方法］
下記に示すガラス板１３、表面側封止材１Ｃ、太陽電池セル１２、裏面側封止材１Ａ及び裏面保護シート１４を、図４に示すように積層して積層体１０Ａとした。該積層体１０Ａを真空ラミネーターにて１４０℃で加熱、圧着することで、太陽電池セル１２を表面側封止材１Ｃと裏面側封止材１Ａに包埋させ、それら封止材の透明樹脂を架橋硬化させて封止材層１１を形成し、図３に例示した太陽電池モジュールを作製した。
ガラス板１３：白板強化ガラス（厚み３ｍｍ）。
表面側封止材１Ｃ：実施例１の透明樹脂組成物を用いて作製した封止材（厚み０．５ｍｍ）。
裏面側封止材１Ａ：各例で作成した裏面側封止材。
裏面保護シート：厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）上に、厚み３００ｎｍのアルミニウム蒸着層を有する厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）を、アクリル系樹脂の接着剤を介して積層したシート。
【００５２】
得られた太陽電池モジュールについて、以下に示すように、密着性及び変換効率の評価を行った。
（封止材層と裏面保護シートとの密着性評価）
得られた太陽電池モジュールを、８５℃−８５％ＲＨ環境で、１０００時間保管した後、封止材層と裏面保護シートとの密着性を評価した。前記密着性は、裏面保護シート１４と封止材層１１の界面にカッターナイフで剥離きっかけとして切り込みを入れ、裏面保護シート１４を接着強度測定機のチャックに固定し、９０°の角度で裏面側封止材／裏面保護シート間の接着強度を測定し、下記基準で評価した。接着強度測定機としては、株式外社オリエンテック製テンシロン万能試験機ＲＴＣ−１２５０を用いた。また、測定条件は、１５ｍｍ幅の接着強度測定とし、剥離速度は３００ｍｍ／分とした。
○：接着強度が３０Ｎ／１５ｍｍ以上であった。
×：接着強度が３０Ｎ／１５ｍｍ未満であった。
【００５３】
（変換効率評価）
ＪＩＳ Ｃ８９１３に準拠した方法で太陽電池モジュールの変換効率を測定した。
実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。変換効率については、比較例１で得られた変換効率を「１」としたときの相対値を記載した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すように、透明樹脂層、光拡散樹脂層及び透明樹脂層が積層された３層構成からなる本発明の裏面側封止材を用いた実施例１〜６では、太陽電池モジュールにおける封止材層と裏面保護シートとの密着性が優れていた。また、単層の透明樹脂層からなる裏面側封止材を用いた比較例１に比べて、変換効率が優れていた。
一方、単層の光拡散樹脂層からなる裏面側封止材を用いた比較例２では、太陽電池モジュールの変換効率が向上したものの、封止材層と裏面保護シートとの密着性が劣っていた。
また、酸化チタンの配合量が０．１部である比較例３では、封止材層と裏面保護シートとの密着性は優れているものの、変換効率の向上が見られなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ、１Ｂ 太陽電池用裏面側封止材 ２ 光拡散樹脂層 ２ａ 透明樹脂 ２ｂ 光拡散粒子 ３ 透明樹脂層 ３ａ 透明樹脂 １０ 太陽電池モジュール １１ 封止材層 １２ 太陽電池セル １３ ガラス板 １４ 裏面保護シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層と、を有することを特徴とする、太陽電池セルの裏面側を封止する太陽電池用裏面側封止材。
【請求項２】
前記光拡散粒子が、平均粒径が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子である、請求項１に記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項３】
前記光拡散樹脂層中の前記光拡散粒子の含有量が、前記光拡散樹脂層における透明樹脂１００質量部に対して、０．１〜３０質量部である、請求項１又は２に記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項４】
前記光拡散樹脂層と前記透明樹脂層が多層押出法により成形されてなる、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項５】
太陽電池セルと、前記太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層と、前記封止材層における前記太陽電池セルの受光面側に位置するガラス板と、前記封止材層における前記太陽電池セルの裏面側に位置する裏面保護シートと、を有し、
前記封止材層が、前記太陽電池セルの表面側を封止する表面側封止材と、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材により形成されている太陽電池モジュール。
【請求項１】
透明樹脂及び該透明樹脂に分散された光拡散粒子を含有する光拡散樹脂層と、前記光拡散樹脂層の両面側にそれぞれ積層される、透明樹脂を含有する透明樹脂層と、を有することを特徴とする、太陽電池セルの裏面側を封止する太陽電池用裏面側封止材。
【請求項２】
前記光拡散粒子が、平均粒径が０．０２〜６μｍで、かつ屈折率が１．７〜２．８の光拡散粒子である、請求項１に記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項３】
前記光拡散樹脂層中の前記光拡散粒子の含有量が、前記光拡散樹脂層における透明樹脂１００質量部に対して、０．１〜３０質量部である、請求項１又は２に記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項４】
前記光拡散樹脂層と前記透明樹脂層が多層押出法により成形されてなる、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材。
【請求項５】
太陽電池セルと、前記太陽電池セルを内部に包埋させて封止する封止材層と、前記封止材層における前記太陽電池セルの受光面側に位置するガラス板と、前記封止材層における前記太陽電池セルの裏面側に位置する裏面保護シートと、を有し、
前記封止材層が、前記太陽電池セルの表面側を封止する表面側封止材と、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用裏面側封止材により形成されている太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７７０８９（Ｐ２０１１−７７０８９Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２４０２５（Ｐ２００９−２２４０２５）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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