(57)【要約】【課題】  本発明は、高温高湿下にて長期間に亘って使用した場合にあっても、腐食による太陽電池素子の劣化がなく、太陽電池素子の発電性能の低下の生じない太陽電池用封止シートを提供する。【解決手段】  本発明の太陽電池用封止シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、ヒンダードアミン系光安定剤０．０５〜３重量部、脂環エポキシ基を含有する化合物０．０１〜５重量部を含有するので、脂環エポキシ基を含有する化合物がエチレン−酢酸ビニル共重合体に起因して発生する酢酸を捕捉し、太陽電池素子が酢酸によって腐食するようなことはなく、更に、脂環エポキシ基を含有する化合物がエステルの加水分解の触媒としての作用を有する酢酸を捕捉するのでエチレン−酢酸ビニル共重合体自体の加水分解を防止して酢酸自体の発生も抑制する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、ヒンダードアミン系光安定剤０．０５〜３重量部、脂環エポキシ基を含有する化合物０．０１〜５重量部を含有することを特徴とする太陽電池用封止シート。
【請求項２】
脂環エポキシ基を含有する化合物が、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン又はビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート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シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用封止シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンやセレンの半導体ウエハーからなる太陽電池モジュールは、太陽電池素子の両面にエチレン系共重合体などの接着性シートを積層し、接着性シートの上面に上部保護材を、下面に下部保護材を重ね合わせて真空中で脱気すると共に加熱することにより太陽電池素子を接着性シートで封止すると共に、接着性シートを介して太陽電池素子と上下保護材とを接着一体化したものが用いられている。
【０００３】
上記接着性シートは、透明性、耐候性及び接着性などが要求され、 エチレン系共重合体と有機過酸化物とからなる接着性シートが提案されている。この接着性シートは、加熱溶融されて太陽電池素子と上下保護材とを接着一体化し、更に、有機過酸化物の分解によって接着性シートが架橋されて耐熱性及び耐候性の高い太陽電池モジュールが得られる。
【０００４】
特許文献１には、エチレン−酢酸ビニル共重合体に、シランカップリング剤および有機過酸化物あるいは光増感剤を混加した電子材料を封止する封止用組成物が提案されている。
【０００５】
しかしながら、エチレン−酢酸ビニル共重合体からなる太陽電池封止材膜は、高温高湿下で酢酸残基が加水分解し、酢酸を発生し、この酢酸が原因となって太陽電池素子が腐食するといった問題点がある。特に、薄膜太陽電池素子や透明電極は、薄膜であるために発電性能の低下を起こし易い。
【０００６】
このような腐食の問題を解決するために、種々の太陽電池封止材が提案されている。特許文献２には、１以上のバイパスダイオードが接続された光起電力素子が、１種類以上の封止材で封止されてなる光起電力素子モジュールにおいて、少なくとも前記バイパスダイオードに接触して設けられた封止材が、加水分解もしくは熱分解により酸を発生するような構成成分の含有量を２０％以下とした樹脂からなることを特徴とする光起電力素子モジュールが提案されているものの、この封止材においても酢酸は発生し、太陽電池素子の腐食を防ぐには不十分である。
【０００７】
更に、特許文献３には、エチレン／酢酸ビニル共重合体、及び該共重合体中に分散された受酸剤粒子を含む透明フィルムであって、受酸剤粒子の含有量が共重合体に対して０．５質量％以下であり、且つ受酸剤粒子の平均粒径が５μｍ以下である透明フィルムが提案されている。
【０００８】
しかしながら、無機物質が樹脂に対して０．５質量％以下の添加量では、酸を吸収し或いは中和する効果は十分ではない。又、大量の受酸剤粒子を配合すると、太陽電池に必要とされる透明性が損なわれるといった問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平６−３５５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１６４２２号公報
【特許文献３】特開２００５−２９５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、高温高湿下にて長期間に亘って使用した場合にあっても、腐食による太陽電池素子の劣化がなく、太陽電池素子の発電性能の低下の生じない太陽電池用封止シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の太陽電池用封止シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、ヒンダードアミン系光安定剤０．０５〜３重量部、脂環エポキシ基を含有する化合物０．０１〜５重量部を含有することを特徴とする。
【００１２】
太陽電池用封止シートを構成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル量は、少ないと、太陽電池モジュールの透明性が低下し、太陽電池の発電性能が低下することがあり、多いと、太陽電池用封止シートの製膜が困難となり、或いは、太陽電池用封止シートの機械的強度が低下することがあるので、５〜５０重量％が好ましい。
【００１３】
本発明の太陽電池用封止シートはヒンダードアミン系光安定剤を含有している。このヒンダードアミン系光安定剤は、エチレン−酢酸ビニル共重合体の光酸化によって生じるラジカルを捕捉してエチレン−酢酸ビニル共重合体の劣化を防止しており、太陽電池用封止シートによる太陽電池素子の封止を長期間に亘って良好に維持する。
【００１４】
ヒンダードアミン系光安定剤は、特に限定されず、例えば、本発明で用いるヒンダードアミン系光安定剤としては、例えば、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−メタクリロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンなどが挙げられる。
【００１５】
太陽電池用封止シート中におけるヒンダードアミン系光安定剤の配合量は、少ないと、太陽電池用封止シートの劣化に伴って太陽電池素子の封止が不充分になる虞れがあり、多いと、太陽電池用封止シートの透明性が低下するので、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して０．０５〜３重量部に限定され、０．１〜１重量部が好ましい。
【００１６】
更に、太陽電池用封止シート中には脂環エポキシ基を含有する化合物が含有されている。脂環エポキシ基とは、環状脂肪族骨格を構成している二つの炭素原子を含んで形成されているエポキシ基をいう。
【００１７】
脂環エポキシ基を含有する化合物において、エポキシ基を構成している酸素原子は、環状脂肪族骨格による立体障害が大きいために吸核試薬との反応性が低く、脂環エポキシ基を含有する化合物は、ヒンダードアミン系光安定剤との反応性が低い。
【００１８】
一方、求電子試薬は、エポキシ基を構成している酸素原子と高い反応性を示し、エポキシ基を開環させる。即ち、酢酸はカルボニル炭素を有しており、酢酸は、脂環エポキシ基を含有する化合物と反応し易い。
【００１９】
このように、脂環エポキシ基を含有する化合物は、ヒンダードアミン系光安定剤との反応性が低いので、ヒンダードアミン系光安定剤と、脂環エポキシ基を含有する化合物は、太陽電池用封止シートに含有させた量だけ確実に作用する。
【００２０】
従って、脂環エポキシ基を含有する化合物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体の加水分解によって発生する酢酸を良好に捕捉して酢酸が太陽電池素子に接触して太陽電池素子が腐食するのを防止する。更に、酢酸は、エチレン−酢酸ビニル共重合体の加水分解の触媒としての作用も有するので、脂環エポキシ基を含有する化合物で酢酸を捕捉することによって、エチレン−酢酸ビニル共重合体自体の加水分解を抑制して酢酸自体の発生も抑えることができる。
【００２１】
脂環エポキシ基を含有する化合物としては、特に限定されず、例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、３，４−エポキシシクロヘキシルメタノール、ジシクロペンタジエンジエポキシドなどが挙げられ、シクロヘキサン骨格にエポキシ基が形成されている化合物が好ましく、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン又はビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペートが好ましい。
【００２２】
太陽電池用封止シート中における脂環エポキシ基を含有する化合物の含有量は、少ないと、エチレン−酢酸ビニル共重合体の加水分解によって発生する酢酸を充分に捕捉することができず、多いと、屋外で長期間使用している間に太陽電池用封止シートが黄変するので、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して０．０１〜５重量部に限定され、０．０５〜２重量部が好ましい。
【００２３】
本発明の太陽電池用封止シートには有機過酸化物が含有されていることが好ましい。このように、太陽電池用封止シートに有機過酸化物を含有させることによって、太陽電池用封止シートを架橋させて耐熱性及び耐候性に優れたものとすることができる。
【００２４】
有機過酸化物としては、特に限定されないが、一時間半減期温度が１１０〜１４０℃である有機過酸化物が好ましい。これは、有機過酸化物の一時間半減期温度が低いと、有機過酸化物を分解させることなく太陽電池用封止シートを製膜することができないことがあり、高いと、太陽電池用封止シートを架橋させるための熱処理に長時間を要して太陽電池の生産性が低下するからである。
【００２５】
一時間半減期温度が１１０〜１４０℃である有機過酸化物としては、例えば、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（１１１℃）、２，２−ジ（４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン（１１４℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（１１５℃）、ｔ−ブチルパーオキシラウレート（１１８℃）、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（１１８℃）、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸（１１９℃）、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート（１１９℃）、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（１１９℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（１１９℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（１１９℃）、ｔ−ブチルパーオキシアセテート（１２１℃）、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン（１２２℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１２５℃）、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート（１２７℃）、ジクミルパーオキサイド（１３６℃）、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド（１３６℃）、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（１３７℃）、ジ（２−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン（１３８℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（１３８℃）などが挙げられ、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。なお、括弧内の温度は、有機過酸化物の一時間半減期温度である。
【００２６】
太陽電池用封止シート中における有機過酸化物の含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートを充分に架橋させることができず、太陽電池用封止シートの耐熱性及び耐候性が低下することがあり、多いと、太陽電池モジュールの製造時に有機過酸化物の分解時に発生するガスによって太陽電池素子と太陽電池用封止シートとの間に気泡溜まりが発生し、得られる太陽電池モジュールの発電性能が低下することがあるので、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して０．３〜１．５重量部が好ましい。
【００２７】
又、太陽電池用封止シート中における有機過酸化物の含有量の目安として架橋後の太陽電池用封止シートのゲル分率が挙げられるが、架橋後の太陽電池用封止シートのゲル分率は、７０重量％以上が好ましい。
【００２８】
なお、架橋後の太陽電池用封止シートのゲル分率は下記の要領で測定されたものをいう。先ず、太陽電池用封止シートをＡｇ秤量し、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）、下記式により算出することができる。
ゲル分率（重量％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
【００２９】
又、太陽電池用封止シートには、カップリング剤が含有されていてもよい。このようにカップリング剤を含有させることによって、太陽電池用封止シートを介して太陽電池素子と上下保護材とを強固に一体化することができる。
【００３０】
上記カップリング剤としては、アミノ基、グリシジル基、メタクリロキシ基及びメルカプト基からなる群より選ばれる一種又は二種以上の官能基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
【００３１】
なお、太陽電池用封止シートには、その物性を損なわない範囲内において、架橋助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などが含有されていてもよい。
【００３２】
次に、太陽電池用封止シートの製造方法について説明する。エチレン−酢酸ビニル共重合体、ヒンダードアミン系光安定剤及び脂環エポキシ基を含有する化合物と、必要に応じて有機過酸化物やその他の添加剤とを押出機に供給して必要に応じて有機過酸化物の一時間半減期温度よりも低い温度で溶融混練して押出機の先端に取り付けたＴダイから押出して太陽電池用封止シートを製造する方法が挙げられる。なお、有機過酸化物が二種以上含有されている場合には、最も低い有機過酸化物の一時間半減期温度よりも低い温度にて溶融混練すればよい。
【００３３】
又、太陽電池モジュールの製造時において、太陽電池素子又は上下保護材と、太陽電池用封止シートとの間における脱気性を向上させるために、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施すことが好ましい。
【００３４】
太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施す方法としては、特に限定されず、Ｔダイから押出された直後の溶融シートを、表面にエンボス模様が施されたエンボスロールと、このエンボスロールに対峙して配設されたゴムロールとの間に供給し、エンボスロールを溶融シートに押圧させて、太陽電池用封止シートの表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。なお、一旦製造された太陽電池用封止シートを再度、加熱して溶融状態とした上で上述の要領でエンボス加工を施してもよい。
【００３５】
そして、本発明の太陽電池用封止シートを用いた太陽電池モジュールの製造方法としては、太陽電池素子の上面に上側太陽電池用封止シートを介して上部透明保護材を、下面に下側太陽電池用封止シートを介して下部基板保護材を積層して積層体を製造し、この積層体を減圧下にて加熱することによって上下太陽電池用封止シートを架橋させながら太陽電池素子を上下太陽電池用封止シートによって上下から封止すると共に太陽電池素子の上下面に上下太陽電池用封止シートを介して保護材を積層一体化させる太陽電池モジュールの製造方法が挙げられる。なお、積層体を加熱する際の条件としては、有機過酸化物の一分間半減期温度にて５〜１０分間に亘って加熱すればよい。例えば、有機過酸化物の一分間半減期温度が１６０℃であれば、１６０℃にて５〜１０分間に亘って積層体を加熱すればよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の太陽電池用封止シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、ヒンダードアミン系光安定剤０．０５〜３重量部、脂環エポキシ基を含有する化合物０．０１〜５重量部を含有するので、脂環エポキシ基を含有する化合物がエチレン−酢酸ビニル共重合体に起因して発生する酢酸を捕捉し、太陽電池素子が酢酸によって腐食するようなことはなく、更に、脂環エポキシ基を含有する化合物がエステルの加水分解の触媒としての作用を有する酢酸を捕捉するのでエチレン−酢酸ビニル共重合体自体の加水分解を防止して酢酸自体の発生も抑制する。
【００３７】
加えて、脂環エポキシ基を含有する化合物と、ヒンダードアミン系光安定剤とは互いに反応性が低く、両者は併存していても、太陽電池用封止シートに含有されている量だけ有効に作用する。
【００３８】
従って、ヒンダードアミン系光安定剤は、脂環エポキシ基を含有する化合物によって阻害されることなく、エチレン−酢酸ビニル共重合体の光酸化に伴うラジカルを捕捉してエチレン−酢酸ビニル共重合体が劣化するのを防止している。
【００３９】
よって、本発明の太陽電池用封止シートは、長期間に亘って黄変することがないと共に太陽電池素子の腐食の原因となる酢酸も抑えられており、太陽電池素子の発電性能を長期間に亘って良好な状態に維持することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（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：３０重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分）１００重量部、ヒンダードアミン系光安定剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート０．５重量部、脂環エポキシ基を含有する化合物として３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート０．５重量部、有機過酸化物として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０．５重量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート０．３重量部、酸化防止剤として２, ６−ジーt −ブチルー４−メチルフェノール０．１重量部及び紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン０．３重量部を含有する樹脂組成物を押出機に供給して１００℃にて溶融混練し、押出機の先端に取り付けたＴダイから１００℃で押出して厚さ０．６ｍｍ、幅１２５０ｍｍの太陽電池用封止シートを得た。
【００４１】
（実施例２）
ヒンダードアミン系光安定剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート０．５重量部の代わりにテトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート０．２重量部を用いたこと、脂環エポキシ基を含有する化合物として３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート０．５重量部の代わりに１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン０．１重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。
【００４２】
（実施例３）
ヒンダードアミン系光安定剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート０．５重量部の代わりに４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン１．０重量部を用いたこと、脂環エポキシ基を含有する化合物として３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート０．５重量部の代わりにビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート１．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。
【００４３】
（比較例１）
ヒンダードアミン系光安定剤であるビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを用いなかったこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。
【００４４】
（比較例２）
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート０．５重量部の代わりに、末端エポキシ基を含有する化合物としてビスフェノールＡジグリシジルエーテル０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。
【００４５】
（比較例３）
脂環エポキシ基を含有する化合物である３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートを用いなかったこと以外は実施例１と同様にして太陽電池用封止シートを得た。
【００４６】
得られた太陽電池用封止シートを用いて次の要領で太陽電池モジュールを作製した。先ず、太陽電池用封止シートを二枚用意した。そして、複数個の太陽電池用シリコン半導体ウエハーをインターコネクターを用いて直列状に電気的に接続して太陽電池素子を作製し、この太陽電池素子を二枚の太陽電池用封止シート間に配設した。
【００４７】
次に、上記二枚の太陽電池用封止シートのうちの上側の太陽電池用封止シート上に透明平板ガラスを、下側の太陽電池用封止シートの下面にポリフッ化ビニル樹脂シートをそれぞれ重ね合わせて１０ｍｍＨｇまで減圧した後、１５０℃で２０分間に亘って加熱して、太陽電池用封止シートを架橋させながら、太陽電池用封止シートで太陽電池素子を封止すると共に、太陽電池用封止シートを介して透明平板ガラス及びポリフッ化ビニル樹脂シートを太陽電池素子に積層一体化させて太陽電池モジュールを作製した。
【００４８】
得られた太陽電池モジュールを用いて、紫外光照射試験及び耐湿試験を行い、その結果を表１に示した。
【００４９】
（紫外光照射試験）
得られた太陽電池モジュールについて、ＩＥＣ  ６１２１５に準拠して１０００Ｗ／ｍ2の放射照度下で初期最大出力を測定した。しかる後、太陽電池モジュールに対してＩＥＣ  ６１２１５に準拠して紫外光照射試験を実施した後に、太陽電池モジュールの最大出力をＩＥＣ  ６１２１５に準拠して１０００Ｗ／ｍ2の放射照度下で測定した。そして、下記式に基づいて出力保持率を算出し、その結果を表１に示した。
紫外光照射試験後の出力保持率（％）
＝１００×（紫外光照射試験後の最大出力）／（初期最大出力）
【００５０】
又、紫外光照射試験後の太陽電池モジュールの外観を目視観察し、変色や気泡発生などの異常の有無を確認した。実施例１〜３、比較例３では、太陽電池用封止シートに変色や、太陽電池モジュールにおいて剥離は見られなかった。
【００５１】
比較例１、２では、太陽電池用封止シートが黄変しており、太陽電池モジュールの端部において太陽電池素子と太陽電池用封止シートとの間に剥離が見られた。
【００５２】
（高温耐湿試験）
得られた太陽電池モジュールについて、ＩＥＣ  ６１２１５に準拠して１０００Ｗ／ｍ2の放射照度下で初期最大出力を測定した。しかる後、太陽電池モジュールを８５℃、相対湿度８５％の雰囲気下に５０００時間に亘って放置して高温耐湿試験を行った後に、太陽電池モジュールの最大出力をＩＥＣ  ６１２１５に準拠して１０００Ｗ／ｍ2の放射照度下で測定した。そして、下記式に基づいて出力保持率を算出し、その結果を表１に示した。
高温耐湿試験後の出力保持率（％）
＝１００×（耐湿試験後の最大出力）／（初期最大出力）
【００５３】
又、高温耐湿試験後の太陽電池モジュールの外観を目視観察し、変色や気泡発生などの異常の有無を確認した。実施例１〜３、比較例１では、太陽電池素子の電極部に変色はなく、太陽電池素子と太陽電池用封止シートとの間に気泡は発生していなかった。比較例２、３では、太陽電池素子の電極部に錆が発生して白く変色しており、太陽電池素子と太陽電池用封止シートとの間に気泡が発生していた。
【００５４】
【表１】
2010225926.tif 000002