(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と共に、太陽電池素子間を鮮明な黒色として外観の優れた太陽電池モジュールを構成することができる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重量部と活性炭０．０１〜２０重量部とを含有していることを特徴とするので、活性炭がエチレン−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、鮮明な黒色を呈しており、よって、太陽電池素子は優れた発電性能を長期間に亘って維持することができると共に、外観にも優れた太陽電池モジュールを製造することができる。【選択図】  図１
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【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重量部と活性炭０．０１〜２０重量部とを含有していることを特徴とする太陽電池用封止シート。
【請求項２】
活性炭以外の黒色着色剤を含有してい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。
【請求項３】
太陽電池素子が太陽電池用封止シートを用いて封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池素子をその下側から封止している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重量部と活性炭０．０１〜２０重量部とを含有していることを特徴とする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、太陽電池用封止シート及びこれを用いた太陽電池モジュールに関する。
【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太陽電池用封止シートを積層し、太陽電池用封止シートの上面に上部基板保護材を、下面に下部基板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太陽電池用封止シートで封止すると共に、太陽電池用封止シートを介して太陽電池素子と上下部基板保護材とを接着一体化したものが用いられている。
【０００３】
上記太陽電池用封止シートは、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太陽電池用封止シートが提案されている。この太陽電池用封止シートは、加熱溶融されて太陽電池素子と上下部基板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太陽電池用封止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。
【０００７】
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といった問題点がある。
【０００８】
又、特許文献２には、エチレン酢酸ビニル共重合体、架橋剤及び受酸剤を含み、前記受酸剤を、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上含む太陽電池用裏面側封止膜が提案されている。
【０００９】
一方、太陽電池モジュールは、太陽電池素子間を黒色にして外観を向上させることが行われており、一般的に太陽電池素子を封止している下側太陽電池用封止シートの裏面に積層一体化させている下部基板保護材を黒色に着色させている。
【００１０】
しかしながら、上記太陽電池用裏面側封止膜は、受酸剤を含有していることからヘイズが上昇し、下部基板保護材の黒色が鮮明に視認できず、鮮明な黒色とするために着色剤を増量する必要がでるといった問題を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平６−３５５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９５８８号公報
【特許文献４】特開２００８−１１５３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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が生じないと共に、太陽電池素子間を鮮明な黒色として外観の優れた太陽電池モジュールを構成することができる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】
【００１３】
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重量部と活性炭０．０１〜２０重量部とを含有していることを特徴とする。
【００１４】
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。
【００１５】
太陽電池用封止シートには活性炭が含有されている。この活性炭は、特定の物質を選択的に分離、除去、精製するなどの目的で吸着効率を高めるために炭素物質を活性化、賦活させるために化学的又は物理的な処理を施した多孔質の炭素を主な成分とする物質である。
【００１６】
活性炭は一般的に下記の要領で製造される。石炭、ヤシ殻又はおが屑を原料に用い、必要に応じて原料を成形・粉砕して所望の粒子サイズに整えてから、７００〜８００℃で炭化させてコークスやチャーなどの炭化物を作製し、この炭化物を９００〜１１００℃で水蒸気や二酸化炭素と反応させて炭化物に微細な孔を形成して活性炭を製造する方法、おが屑などの原料に燐酸や塩化亜鉛などの薬品を混合して４００〜６００℃で焼成して薬品の脱水作用により孔をあけた上で７００〜８００℃で炭化させて活性炭を製造する方法などが挙げられる。
【００１７】
活性炭は、エチレン−酢酸ビニル共重合体中での分散性の点から１００μｍ以下の粉末炭が好ましい。このような粒径の活性炭は、振動ミル、ポットミルなどの公知の粉砕装置を用いて最大粒径が１００μｍ以下となるまで活性炭を粉砕すればよい。なお、活性炭の粒径は、走査型電子顕微鏡を用いてＪＩＺ  Ｚ８９０１に準拠して測定されたものをいう。
【００１８】
そして、活性炭は、その表面に微細な孔を無数に有しており、この微細孔内に、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捕捉し、或いは、表面に有する官能基によって酢酸を吸着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、酢酸を活性炭で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。
【００１９】
又、活性炭は、鮮明な黒色を呈しており、太陽電池用封止シートは活性炭によって鮮明な黒色を呈している。従って、本発明の太陽電池用封止シートを下側太陽電池用封止シートとして用いることによって、太陽電池素子間を鮮明な黒色とすることができ、太陽電池モジュールの外観を向上させることができる。
【００２０】
太陽電池用封止シート中における活性炭の含有量は、少ないと、太陽電池用封止シート中に発生した酢酸を活性炭によって捕捉することができず、太陽電池素子の腐食を防止することができないことがあり、多いと、太陽電池用封止シートの絶縁性が低下するので、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して０．０１〜２０重量部に限定され、０．１〜１５重量部が好ましい。
【００２１】
太陽電池用封止シートには更に活性炭以外の黒色着色剤が含有されていてもよい。このような着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、フェニレン系ブラック、チタンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンウィスカーなどが挙げられ、鮮明な黒色を得ることができるので、カーボンブラックが好ましい。
【００２２】
カーボンブラックは、炭素からなる元素鉱物であり、直径が３〜５００ｎｍ程度の炭素微粒子である。カーボンブラックは、石炭乾留で副生されるクレオソート油、石油精製などで副生される重質芳香族油などの油を不完全燃焼させて製造されるか、或いは、アセチレンなどの炭化水素を熱分解して工業的に品質制御して製造される。
【００２３】
太陽電池用封止シート中における活性炭以外の黒色着色剤の含有量は、少ないと、太陽電池用封止シートに添加した効果が発現しないことがあり、多いと、太陽電池用封止シートの絶縁性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０．０１〜５０重量部が好ましく、０．１〜３０重量部がより好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｗ1ｇ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（Ｗ2ｇ）を測定し、下記式により算出することができる。
ゲル分率（重量％）＝（Ｗ2／Ｗ1）×１００
【００３０】
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基板保護材とを強固に一体化することができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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及び活性炭と、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。
【００３４】
又、太陽電池モジュールの製造時において、太陽電池素子又は基板保護材と、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ｂの製造方法としては、太陽電池素子１の上面に上側太陽電池用封止シート２を介して透明上部基板保護材３を、下面に下側太陽電池用封止シートＡを介して下部基板保護材４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２、Ａを架橋させながら太陽電池素子１を上下太陽電池用封止シート２、Ａによって上下から封止すると共に太陽電池素子１の上下面に上下太陽電池用封止シート２、Ａを介して基板保護材３、４を積層一体化させる太陽電池モジュールＢ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。
【００３７】
上述の太陽電池モジュールの製造方法において、下側太陽電池用封止シートＡとして本発明の太陽電池用封止シートが用いられ、太陽電池素子１、１間を通じて視認される下側太陽電池用封止シートＡは、活性炭による鮮明な黒色を呈しており、得られる太陽電池モジュールは優れた外観を有している。なお、上側太陽電池用封止シート２は、従来の太陽電池用封止シートが用いられる。
【００３８】
本発明の太陽電池用封止シートＡは、下記の構造の太陽電池モジュールＢにも用いることができる。
【００３９】
透明基板５の下面に、シリコンや化合物半導体などからなる太陽電池素子６が薄膜状に積層一体化されており、この太陽電池素子６上に太陽電池用接着シートＡを積層させると共に、太陽電池用接着シートＡ上に下部基板保護材７を積層させた積層体を作製し、この積層体を減圧下で加熱圧着して、透明基板５、太陽電池素子６、太陽電池用接着シートＡ及び下部基板保護材７が積層一体化されてなる太陽電池モジュールＢを得ることができる（図２参照）。なお、太陽電池素子６は、透明基板５と太陽電池用接着シートＡとによって封止一体化されている。
【発明の効果】
【００４０】
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重量部と活性炭０．０１〜２０重量部とを含有していることを特徴とするので、活性炭がエチレン−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、活性炭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。よって、太陽電池素子は優れた発電性能を長期間に亘って維持することができる。
【００４１】
更に、本発明の太陽電池用封止シートは、活性炭により鮮明な黒色を呈しており、よって、本発明の太陽電池用封止シートを、太陽電池素子の下側から封止する下側太陽電池用封止シートとして用いることによって、太陽電池素子間を受光面側から見て鮮明な黒色とすることができ、優れた外観を有する太陽電池モジュールを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の太陽電池用封止シートを用いて得られ太陽電池モジュールの一例を示した縦断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用封止シートを用いて得られ太陽電池モジュールの他の一例を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
（実施例１〜４、比較例１〜５）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井・デュポンポリケミカル社製  商品名「エバフレックス  ＥＶ１５０」、酢酸ビニル含有量：３３重量％、メルトフローレイト：３０ｇ／１０分）１００重量部、表１に示した所定量の活性炭、カーボンブラック、水酸化マグネシウム又はグラファイト、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、三官能モノマー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−t −ブチル−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重量部よりなる樹脂組成物を押出機に供給して１１０℃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。
【００４４】
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、エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井・デュポンポリケミカル社製  商品名「エバフレックス  ＥＶ１５０」、酢酸ビニル含有量：３３重量％、メルトフローレイト：３０ｇ／１０分）１００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、三官能モノマー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−t −ブチル−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重量部よりなる樹脂組成物を押出機に供給して１１０℃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の上側太陽電池用封止シートを製造した。
【００４５】
又、黒色の下部基板保護材としてリンテック社から商品名「リプレア  ＰＫＴ  ＨＤ（黒色）」にて市販されているシートを、白色の下部基板保護材として東レフィルム加工社から商品名「ＬＴＷ−０１Ｓ」にて市販されているシートを用意した。
【００４６】
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た。下側太陽電池用封止シートとして実施例又は比較例で得られた太陽電池用封止シートを用い、上側太陽電池用封止シートと下側太陽電池用封止シートとの間に太陽電池素子を配設した。
【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、表１に示した黒色又は白色の下部基板保護材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下部基板保護材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について、出力保持率、体積抵抗率及び外観を下記の要領で測定し、その結果を表１に示した。
【００４９】
（出力保持率）
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１０００時間に亘って放置して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。
出力保持率（％）＝１００×（耐湿試験後の最大出力）／（初期最大出力）
【００５０】
（体積抵抗率）
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して体積抵抗率測定機（Aligent Technologies社製）を用いて、１０００Ｖ、加電時間６０秒の条件で太陽電池用封止シートの体積抵抗率を測定した。
【００５１】
（外観）
太陽電池モジュールの外観を目視観察し、太陽電池素子間の色彩が鮮やかな黒色を呈していた場合を「○」、太陽電池素子間の色彩がくすんでいて鮮明な黒色を呈していなかった場合を「×」と評価した。
【００５２】
【表１】
2010272658.tif 000003
【符号の説明】
【００５３】
１     太陽電池素子
２     上側太陽電池用封止シート
３     透明上部基板保護材
４、７ 下部基板保護材
Ａ     下側太陽電池用封止シート
Ｂ     太陽電池モジュール
【図１】
2010272658.tif 000004
【図２】
2010272658.tif 000005