(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができ、タブストリングの視認が防止されている太陽電池モジュール用封止材を提供する。また、高い耐久性を有し、外観に優れた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用封止材１２は、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、エポキシ基及びビニル基を有するエポキシ化合物とを含有する。本発明の太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１１と、太陽電池セル１１を挟持した一対の上記太陽電池用封止材１２とを備える。【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と、エポキシ基及びビニル基を有するエポキシ化合物とを含有する太陽電池モジュール用封止材。
【請求項２】
前記エポキシ化合物の含有量が、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．０５〜５．０質量部である請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材。
【請求項３】
太陽電池セルと、該太陽電池セルを挟持した一対の、請求項１または２に記載の太陽電池用封止材とを備え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、太陽電池セルを封止するための太陽電池用封止材およ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】
近年、環境問題への関心の高まりに伴い、太陽光発電の普及が急速に拡大している。通常、太陽光発電では、発電素子である複数の太陽電池セルが電気的に接続された状態で一対のシート状の封止材に挟持され、さらにこれらが透明保護材とバックシートに挟持された太陽電池モジュールが使用される。太陽電池セルを封止するための封止材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分としたものが広く使用されている。
太陽電池モジュールは屋外に設置されるため、高い耐久性が求められる。そこで、特許文献１では、封止材にベンゾトリアゾールを含有させ、主成分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体の劣化を抑制して、太陽電池モジュールの耐久性を向上させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２１２２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の封止材を用いて太陽電池セルを封止した場合でも、太陽電池モジュールの耐久性は不充分であった。特に、高温高湿環境下及び寒冷環境下で発電性能が低下しやすい傾向にあった。
また、特許文献１に記載の封止材を用いて太陽電池セルを封止した場合には、太陽電池セル同士を接続するタブストリングが変色して視認可能になり、太陽電池モジュールとしての外観を損なうことがあった。
本発明は、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができ、タブストリングの視認が防止されている太陽電池モジュール用封止材を提供することを目的とする。また、高い耐久性を有し、外観に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の太陽電池モジュール用封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、エポキシ基及びビニル基を有するエポキシ化合物とを含有する。
本発明の太陽電池モジュール用封止材においては、前記エポキシ化合物の含有量が、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対して０．０５〜５．０質量部であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、該太陽電池セルを挟持した一対の太陽電池用封止材とを備え、前記太陽電池モジュール用封止材は上記太陽電池モジュール用封止材である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の太陽電池モジュール用封止材は、太陽電池モジュールの耐久性に優れ、タブストリングの視認を防止できる。
本発明の太陽電池モジュールは、高い耐久性を有し、外観に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜太陽電池モジュール用封止材＞
本発明の太陽電池モジュール用封止材（以下、「封止材」と略す。）は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という。）とエポキシ化合物とを含有するシートである。
【０００９】
（ＥＶＡ）
ＥＶＡは、酢酸ビニル単位の割合が１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜３５質量％であることがより好ましい。ＥＶＡにおける酢酸ビニル単位の割合が前記下限値以上であれば、太陽電池モジュールにした際に該封止材の透明性、接着性を高くでき、前記上限値以下であれば、太陽電池モジュールの耐久性をより高くできる。
ＥＶＡの質量平均分子量は１０，０００〜３００，０００であることが好ましく、３０，０００〜１００，０００であることがより好ましい。ＥＶＡの質量平均分子量が前記下限値以上であれば、太陽電池モジュールにした際の封止材の機械的物性を良好にでき、前記上限値以下であれば、封止材の加工性を良好にできる。
【００１０】
（エポキシ化合物）
本発明におけるエポキシ化合物は、エポキシ基及びビニル基を有する化合物である。
このエポキシ化合物は、ビニル基が架橋剤と反応してエポキシ化合物が架橋系に組み込まれるため、分子量が２００以下の低分子量でも封止材からブリードアウトしにくくなっている。
エポキシ基の数及びビニル基の数に特に制限はなく、例えば、エポキシ基の数が２以下、ビニル基の数が２以下であってもよい。
【００１１】
エポキシ化合物の具体例としては、ＥＸ−１１１（ナガセケムテックス（株））、ブレンマーＧＨ（日油（株））などが挙げられる。
【００１２】
エポキシ化合物の含有量は０．０５〜５．０質量部であることが好ましく、０．２〜３．０質量部であることがより好ましい。エポキシ化合物の含有量が前記下限値以上であれば、太陽電池モジュールの耐久性がより高くなり、前記上限値以下であれば、太陽電池モジュールにした際の封止材の機械的物性を良好にできる。
【００１３】
（トリアゾール化合物）
封止材は、太陽電池モジュールの耐久性をより向上させるために、トリアゾール化合物を含有してもよい。
トリアゾール化合物とは、トリアゾールまたはトリアゾールの含窒素複素環の水素原子が置換基で置換された誘導体のことである。ただし、トリアゾール化合物は、ベンゾトリアゾールは含まない。
上記置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基が挙げられる。
該アルキル基は、アミノ基、ハロゲン原子等でさらに置換されていてもよい。
なお、トリアゾール化合物としては、ＢＡＳＦジャパン株式会社より、商品名イルガメット３０（Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−１，２，４−トリアゾール−１−イルメタナミン）が、株式会社ＡＤＥＫＡより、商品名アデカスタブ  ＣＤＡ−１（３−（Ｎ−サリシロイル）アミノ−１，２，４−トリアゾール）が市販されている。
トリアゾール化合物の含有量は０．００１〜５質量部であることが好ましく、０．２〜１．０質量部であることがより好ましい。トリアゾール化合物の含有量が前記下限値以上であれば、太陽電池モジュールの耐久性がより高くなり、前記上限値以下であれば、太陽電池モジュールにした際の封止材の機械的物性を良好にできる。
【００１４】
（添加剤）
封止材には、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、架橋剤、架橋助剤等の添加剤が含まれてもよい。
【００１５】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤等が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤等が挙げられる。
【００１６】
シランカップリング剤は、後述する太陽電池セル、透明保護材、バックシート等との接着性を改良する成分である。シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）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−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合量は、樹脂の１００質量部に対して、０〜１０質量部が好ましく、０〜５質量部がより好ましい。
【００１７】
架橋剤は、ＥＶＡを架橋させる成分である。架橋剤としては、公知の有機過酸化物（パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類等）、光増感剤等が挙げられる。
架橋剤の配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０〜５質量部が好ましく、０〜２質量部がより好ましい。
【００１８】
架橋助剤は、重合性不飽和基（ビニル基、アリル基、（メタ）アクリロキシ基等）を１つ以上（好ましくは２つ以上）有する化合物である。該化合物としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
架橋助剤の配合量は、ＥＶＡの１００質量部に対して、０〜２０質量部が好ましく、０〜１０質量部がより好ましい。
【００１９】
また、上記添加剤の他に、封止材には、顔料、染料、充填材等が含まれてもよい。
【００２０】
（厚み）
シート状の封止材の厚みは、作製する太陽電池モジュールに応じて０．０５〜１ｍｍの範囲内で適宜選択される。封止材の厚みが０．０５ｍｍ以上であれば、太陽電池セルを充分に封止でき、１ｍｍ以下であれば、太陽電池セルを薄型化できる。
【００２１】
（封止材の製造方法）
封止材の製造方法としては、ＥＶＡとエポキシ化合物と必要に応じて添加剤とを混合して混合物を調製し、該混合物を成形してシート化する方法が挙げられる。
シート化方法としては、例えば、Ｔダイを用いた押出成形法、プレス成形法等が挙げられる。また、離型シートに封止材の溶液を塗工し、乾燥することにより、シート化することもできる。
【００２２】
＜太陽電池モジュール＞
次に、上記封止材を用いた太陽電池モジュールの一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の太陽電池モジュールの断面図を示す。本実施形態の太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１，１１・・・と一対の封止材１２，１２と透明保護材１３とバックシート１４とを備える。太陽電池セル１１は、一対の太陽電池用封止材１２，１２に挟持されて固定されている。また、封止材１２，１２は、透明保護材１３とバックシート１４との間に配置されている。
【００２３】
（太陽電池セル）
太陽電池セル１１としては、ｐ型とｎ型の半導体を接合した構造を有するｐｎ接合型太陽電池素子が挙げられる。ｐｎ接合型太陽電池素子としては、シリコン系（単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系等）、化合物系（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系）等が挙げられる。
本実施形態例では、複数の太陽電池セル１１は、導線および半田接合部を備えたタブストリング１５を介して電気的に直列に接続されている。
【００２４】
（透明保護材）
透明保護材１３としては、ガラス板、樹脂板等が挙げられる。ガラス板としては、光透過性の点から、表面に凹凸をつけた型板ガラスが好ましい。型板ガラスの材料としては、鉄分の少ない白板ガラス（高透過ガラス）が好ましい。
【００２５】
（バックシート）
バックシート１４の材料としては、ポリフッ化ビニル、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン等）、ガラス、金属（アルミニウム等）等が挙げられる。バックシート２４は、単層であってもよく、複層であってもよい。
【００２６】
（太陽電池モジュールの製造方法）
太陽電池モジュール１０の製造方法としては、タブストリング１５を用いて電気的に接続した複数の太陽電池セル１１，１１・・・を一対の封止材１２，１２で挟み、さらに封止材１２，１２を透明保護材１３とバックシート１４とで挟んだ後、加熱して、封止材１２，１２同士、封止材１２と透明保護材１３、封止材１２とバックシート１４とを接着する方法が挙げられる。
封止材１２が架橋剤を含有する場合には、架橋剤の分解温度以上に加熱することが好ましい。架橋剤の分解温度以上に加熱すれば、封止材１２に含まれるＥＶＡを架橋でき、封止材１１の耐久性をより向上させることができる。
【００２７】
（作用効果）
本発明では、封止材１２に含まれる前記エポキシ化合物が、ＥＶＡの劣化により発生した酢酸と反応して、酢酸を不活性化させることができる。そのため、酢酸によるタブストリングの腐食を防止でき、太陽電池モジュール１０としての外観を良好にできる。タブストリングの腐食防止は発電量の向上にも寄与する。
また、封止材に含まれる前記エポキシ化合物は、ビニル基によってＥＶＡや架橋剤と反応して固定化されるため、ブリードアウトしにくい。そのため、持続的に酢酸を不活性化でき、太陽電池モジュール１０の耐久性を向上させることができる。特に、高温高湿環境下及び寒冷環境下での耐久性が高くなり、発電性能を維持できる。
しかも、エポキシ化合物は非粒子状の有機物であるから、封止材１２の透明性低下を抑制できる。また、エポキシ化合物のブリードアウトによる封止材１２の透明保護材１３に対する接着性低下が防止されているため、封止材１２と透明保護材１３との剥離による光透過性の低下が防止されている。そのため、封止材１２に入射した太陽光の殆どを太陽電池セル１１に入射させることができるため、充分に高い発電性能が得られる。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（湖南石油化学社製ＳＥＥＴＥＣ  ＶＥ７００、酢酸ビニル単位の割合：２８質量％）１００質量部、紫外線吸収剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＴＩＮＵＶＩＮ  Ｐ）０．５質量部と、光安定剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＴＩＮＵＶＩＮ１１４）０．５質量部、シランカップリング剤（信越シリコーン社製ＫＢＭ−５０３）０．５質量部、架橋剤（化薬アクゾ社製カヤヘキサＡＤ）０．５質量部、架橋助剤（日本化成社製タイク）０．５質量部、トリアゾール化合物（ＢＡＳＦジャパン社製イルガメット３０）０．５質量部と、エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａ（ナガセケムテックス社製ＥＸ−１１１、分子量１１４）０．５質量部とを混合して、封止材用組成物を得た。次いで、得られた封止材用組成物をプレス成形して、厚さ５００μｍのシート状の封止材を得た。
次いで、上記のようにして得た２枚の封止材で、タブストリングを固定した多結晶シリコン系太陽電池セル１枚を挟み、これらをガラス板と、ポリフッ化ビニルおよびポリエステルからなるバックシートとで挟んで積層体を得た。この積層体を樹脂製の袋に入れ、袋内部を真空にすると共に１５０℃に加熱した後、モジュール外に出したタブストリングを結線して、実験用の単セル太陽電池モジュールを得た。
【００２９】
（実施例２）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａの量を１．０質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３０】
（実施例３）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａの量を３．０質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３１】
（比較例１）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａを、エポキシ基を有し、ビニル基を有さない化合物Ｂ（ナガセケムテックス社製ＥＸ−２１６Ｌ、分子量２５６）に変更した以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３２】
（比較例２）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａを、エポキシ基を有し、ビニル基を有さない化合物Ｂに変更した以外は実施例２と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３３】
（比較例３）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａを、エポキシ基を有し、ビニル基を有さない化合物Ｂに変更した以外は実施例３と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３４】
（比較例４）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａを、酸化マグネシウムに変更した以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３５】
（比較例５）
エポキシ基及びビニル基を有する化合物Ａを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを得た。
【００３６】
＜評価＞
得られた各太陽電池モジュールの発電性能、高温高湿試験後または結露凍結試験後の発電維持率、タブストリング外観、透明性、ガラスに対する封止材の接着力を測定または評価した。それらの結果を表１に示す。
【００３７】
［発電性能及び発電維持率（Ｐｍａｘ維持率）］
ソーラーシミュレータ（日清紡メカトロニクス社製ＰＶＳ１１１４ｉＤ）を用いて、得られた太陽電池モジュールのＩ−Ｖ特性を測定して、初期発電量（最大電力Ｐｍａｘ）を求めた。次いで、太陽電池モジュールを、温度８５℃、相対湿度８５％の環境下に５０００時間放置する高温高湿試験をおこなった後に、発電量を測定した。そして、［（高温高湿試験後の発電量／初期発電量）×１００］の式より、発電維持率を求めた。
また、初期の発電性能測定後に、−４０℃と温度８５℃、相対湿度８５％の環境を繰返す結露凍結試験を１００サイクルおこなった後に、発電量を測定した。そして、［（結露凍結試験後の発電量／初期発電量）×１００］の式より、発電維持率（Ｐｍａｘ維持率）を求めた。
【００３８】
［タブストリング外観］
得られた太陽電池モジュールを、温度８５℃、相対湿度８５％の湿熱環境下に５０００時間放置した後、タブストリングの外観を目視により観察し、以下の基準で評価した。
○：錆び、変色、曇りのいずれもが見られない。
△：わずかに錆び、変色、曇りのいずれかが見られるが、使用可能。
×：錆び、変色、曇りのいずれかが見られ、使用不能。
【００３９】
［透明性］
ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６に準拠し、曇り度計ＮＤＨ２０００（日本電色工業（株）製）でＨＡＺＥ値を測定し、以下の基準で評価した。
○：ＨＡＺＥ≦２
×：ＨＡＺＥ＞２
【００４０】
［ガラスに対する封止材の接着力］
得られた太陽電池モジュールにおける封止材とガラス板との接着強度を、引張試験機（島津製作所社製ＡＧ−５０００Ａ）を用い、２３℃の環境下、引張速度２００ｍｍ／分で１８０°剥離試験を行い、剥離強度を測定した。また、前記高温高湿試験後に剥離強度を測定した。測定した剥離強度に基づき、以下の基準で評価した。
初期
○： ２０Ｎ／１０ｍｍ以上。
×： ２０Ｎ／１０ｍｍ未満。
高温高湿試験
○： １５Ｎ／１０ｍｍ以上。
×： １５Ｎ／１０ｍｍ未満。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
エポキシ基及びビニル基を有する化合物が封止材に含まれた実施例１〜３の太陽電池モジュールでは、高温高湿試験後及び結露凍結試験後の発電性能が高く、耐久性に優れていた。また、高温高湿試験後の、封止材のガラスに対する接着力低下が防止されていた。また、タブストリングが視認されず、透明性も高いため、良好な外観を有していた。
エポキシ基を有し、ビニル基を有さない化合物が封止材に含まれた比較例１〜３の太陽電池モジュールでは、高温高湿試験後及び結露凍結試験後の発電性能が低く、耐久性が不充分であった。また、高温高湿試験後の、封止材のガラスに対する接着力が低下した。
エポキシ基及びビニル基を有する化合物の代わりに酸化マグネシウムを用いた比較例４の太陽電池モジュールでは、見た目のヘイズが増大し、外観不良が生じた。
封止材に受酸剤が含まれない比較例５の太陽電池モジュールでは、タブストリングが視認可能になり、外観不良が生じた。
【符号の説明】
【００４３】
１０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池セル
１２  封止材
１３  透明保護材
１４  バックシート
１５  タブストリング
【図１】
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