(57)【要約】【課題】搬送シ−トとの剥離性に優れ、ラミネーターを粉汚染することのない太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムを提供する。【解決手段】太陽電池セル５を樹脂シート７によりラミネートして太陽電池モジュールを製造する際に使用されるゴムシートからなるダイヤフラム２は、ゴムシートの表面に熱プレスのプレス温度よりも高い融点を有する高級脂肪酸石鹸を塗布した後、この高級脂肪酸石鹸の融点以上の温度でゴムシートの表面を熱処理して得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高級脂肪酸石鹸が表面に塗布されたゴムシートであって、
前記ゴムシートが架橋されたゴムシートであり、
前記高級脂肪酸石鹸の融点以上の温度で、塗布された前記高級脂肪酸石鹸と共にシートの表面が熱処理されていることを特徴とするゴムシート。
【請求項２】
前記高級脂肪酸石鹸は、カルボキシル基を除いた残基の炭素数が１０〜３０の高級脂肪酸の金属塩であることを特徴とする請求項１記載のゴムシート。
【請求項３】
前記融点が１７０℃以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のゴムシート。
【請求項４】
前記高級脂肪酸石鹸がモンタン酸金属塩であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のゴムシート。
【請求項５】
太陽電池モジュールを製造する際に使用される真空プレス装置用のゴム製ダイヤフラムであって、
該ゴム製ダイヤフラムは、前記真空プレス装置を用いた熱プレスで太陽電池セルを樹脂シートによりラミネートするために使用されるゴムシートであり、このゴムシートが請求項１から請求項４のいずれか１項記載のゴムシートであることを特徴とする太陽電池モジュール製造用ダイヤフラム。
【請求項６】
太陽電池セルを樹脂シートによりラミネートする太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池セルは、前記樹脂シートを真空プレス装置により熱プレスで架橋させてラミネートする工程を有し、
前記熱プレスに使用されるダイヤフラムが請求項５項記載の太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムであることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムシート、太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムとしては、ハロゲン化ブチルゴムを使用する例（特許文献１）、補強繊維を埋入させたシリコーンゴムを使用する例（特許文献２）、エチレン−プロピレン−ジエンゴムおよび／またはエチレン−プロピレンゴムを使用する例（特許文献３）等が知られている。
太陽電池モジュールは、太陽電池セルを耐熱ガラス板、エチレンビニルアセテート樹脂（以下、ＥＶＡという）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などの接着樹脂シート、アルミ箔などの防湿シート等のラミネート材によりパッケージングして製造される。製造方法の一例として、耐熱ガラス板の上に、ＥＶＡシート、太陽電池セル、ＥＶＡシート、防湿シートの順に重ね、真空下で加熱しながらＥＶＡシートを架橋させて接着貼り合わせる方法がある。この貼り合わせを行なう方法として、真空プレス方式があり、これは貼り合わせ部材を下方のヒータ盤と上方のダイヤフラムとの間で挟圧してラミネートする方法である。
【０００３】
上記ＥＶＡシートを用いた太陽電池パネルの貼合せ工程においては、ＥＶＡシート、太陽電池セルを含む積層体をＥＶＡシートが架橋する温度に設定されたヒータ盤の上にセットした後、上部よりダイヤフラムにて加圧し、積層体を圧着する。この際にＥＶＡシートが架橋する温度および時間領域に保持しなければならない。この架橋条件として、例えば、従来１３５〜１５５℃、５分程度で一次架橋を施し、１５０〜１６０℃、１５〜２０分程度で二次架橋を行なっていた。一次架橋は熱プレス方式でなされており、プレス機に付属しているダイヤフラムのゴムシートの耐久性は、この一次架橋の条件に大きく影響される。二次架橋はＥＶＡシートの完全架橋を目的にオーブン方式でなされる場合が多い。
しかしながら、近年１４５℃を超える温度でＥＶＡシートの架橋を一次架橋のみで行ない二次架橋を省略することで、全架橋時間を短縮する製造方法が採用されるようになっている。
【０００４】
上記積層体をヒータ盤の上にセットするために、積層体は、搬送シ−トによってヒータ盤上に搬入される。この搬送シ−トは剥離性に優れたフッ素樹脂を含浸させたガラスクロスシート材が用いられている。しかし、フッ素樹脂系搬送シ−トであっても、ダイヤフラムを用いた架橋過程でＥＶＡシートの一部が搬送シ−トに付着してしまうという問題がある。このため、ダイヤフラムの表面にはタルク・マイカ等の打粉が提案され、ロートキュア架橋機やプレス機で１００℃〜２２０℃の温度で１０分〜６０分間圧力と温度を加える方法でなされている（特許文献３）。
【０００５】
しかしながら、このゴムシート製のダイヤフラムの表面にタルク・マイカ等の打粉を塗布した場合、ラミネーターを打粉で汚染したり、離型効果が長く継続したりしない等の問題があった。
また、タルク・マイカ等に代えて脂肪酸やその金属塩を打粉として使用すると、ラミネーターの熱（１２０以上１７０℃未満）により溶融し、フッ素樹脂系搬送シ−トに液状化した脂肪酸やその金属石鹸が付着して汚染するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３０８７６９号
【特許文献２】特開２００４−２８１８３４号
【特許文献３】特開２０１１−１９９２６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、ゴムシート、およびこのゴムシートを用いることで、搬送シ−トとの剥離性に優れ、ラミネーターを粉汚染することのない太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムおよび太陽電池モジュールの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、高級脂肪酸石鹸が表面に塗布されたゴムシートであって、このゴムシートが架橋されたゴムシートであり、上記高級脂肪酸石鹸の融点以上の温度で、塗布された上記高級脂肪酸石鹸と共に架橋ゴムシートの表面が熱処理されていることを特徴とする。
上記高級脂肪酸石鹸は、カルボキシル基を除いた残基の炭素数が１０〜３０の高級脂肪酸の金属塩であることを特徴とする。
また、上記高級脂肪酸石鹸の融点が１７０℃以上であることを特徴とする。特に、上記高級脂肪酸石鹸がモンタン酸金属塩であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムは、太陽電池モジュールを製造する際に使用される真空プレス装置用のゴム製ダイヤフラムであって、該ゴム製ダイヤフラムは、上記真空プレス装置を用いた熱プレスで太陽電池セルを樹脂シートによりラミネートするために使用されるゴムシートであり、このゴムシートが上記本発明のゴムシートであることを特徴とする。
ここで熱プレスとは、ダイヤフラム式の真空プレス装置において、下面の熱盤より加熱されながら、上面よりダイヤフラムにて圧着することをいう。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルを樹脂シートによりラミネートする太陽電池モジュールの製造方法であって、該太陽電池セルは、上記樹脂シートを本発明の太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムを用いた真空プレス装置により熱プレスで架橋させてラミネートする工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のゴムシートを用いた太陽電池モジュール用ダイヤフラムは、金属石鹸の粒子の溶融によりゴム表面が平滑になって、打粉の粉っぽさが解消する。また、ダイヤフラム表面への密着性が向上すると共に、優れた離型性が持続する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムの使用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明のゴムシートを用いた太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムを説明する。太陽電池モジュール等を製造する際に使用される真空プレス装置の断面図を図１に示す。図１（ａ）は真空プレス開始前の状態を示す図であり、図１（ｂ）は真空プレス時の状態を示す図である。
真空プレス装置１は、第１の室３と第２の室４とがゴムシートからなるダイヤフラム２により分離されている二重真空方式の装置である。
太陽電池セル５は、全体の構造的支持体６の片面に、ＥＶＡシート７ｂを介して載置され、その表面にＥＶＡシート７ａを被せて真空プレス装置１内に配置される。太陽電池セル５の積層体は、搬送シ−ト８によって真空プレス装置１内へ搬入される（図１（ａ））。
【００１４】
次に、プレス工程として、例えば、第１の室３と第２の室４とをそれぞれ０．００２Ｐａ程度の真空度にして、ＥＶＡシート７で囲まれた太陽電池セル５を加熱する。加熱が所定の温度に達したら第１の室３を大気圧に戻す（図１（ｂ））。第１の室３を大気圧に戻すことで、ダイヤフラム２とともに、ＥＶＡシート７が太陽電池セル５に真空圧着される。
この状態を所定時間維持することで、ＥＶＡシート７の架橋反応が進むとともに太陽電池セル５をＥＶＡシート７にて封止する。
真空プレス装置１を冷却後、第２の室４を大気圧に戻すことでプレス工程が終了する。その後、搬送シ−ト８によって真空プレス装置１から搬出される。プレス工程において、ダイヤフラム２は、真空圧着および加熱により機械的および熱的応力を印加されながら使用され、複数回のプレス工程後毎に交換される。このため、ダイヤフラム２の耐久性は直接太陽電池モジュール等の生産性に影響を与える。
【００１５】
一般に、ＥＶＡが溶融する温度は約８５℃であり、架橋反応が開始する温度は約１３０℃と言われている。このため、従来は、１３５〜１５５℃、５分程度で熱プレスを用いて一次架橋を施し、その後、１５０〜１６０℃、１５〜２０分程度で二次架橋をオーブン等を用いて行なっていた。一次架橋を５分程度とするのは、ＥＶＡシートの発泡や黄変を抑えるためであり、二次架橋を１５０〜１６０℃、１５〜２０分程度にするのは、屋外での温度変化に対しＥＶＡシートが軟化現象等を起こすことがないように、ＥＶＡシートの架橋反応を十分にするためである。
また、太陽電池モジュール等の生産性の向上を図るため、ＥＶＡシートの架橋条件として真空プレス装置１を用いた熱プレス単独でＥＶＡシートを架橋させる製造方法が採用される。すなわち、従来の一次架橋のみでＥＶＡシートを架橋する。そのため、プレス温度１３５℃〜１８０℃、プレス時間１０〜１５分の条件が熱プレスの条件として採用される。
【００１６】
搬送シ−ト８により、太陽電池セル５の積層体を加工位置に搬送して、ラミネート加工を行ない、加工後に搬出している。ラミネート加工時に搬送シ−ト８にＥＶＡシート７の一部が付着し、この付着物がダイヤフラム２に転写される場合がある。従来のダイヤフラム２は、この転写によりダイヤフラムの柔軟性が失われ、ゴムシートからなるダイヤフラム２の耐久性が低くなっていた。
【００１７】
本発明のゴムシートは架橋されたゴムシートである。ゴム材料としては、上記熱プレス条件に耐える耐熱性ゴムであれば使用できる。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン系ゴム、これらゴムを主とするブレンド系ゴム等が挙げられる。これらのゴム材料に各種配合剤を配合したゴム組成物をシート状に成形して架橋される。
【００１８】
上記架橋されたゴムシート表面に、高級脂肪酸石鹸を塗布した後、この高級脂肪酸石鹸の融点以上の温度でシートの表面を熱処理することで、本発明の太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムが得られる。
使用できる高級脂肪酸石鹸としては、熱プレスのプレス温度よりも高い融点を有し、炭素数１０〜３０の高級脂肪酸の金属塩であり、かつ１７０℃以上、好ましくは１８０℃を超え、より好ましくは２００℃以上の融点を有する高級脂肪酸石鹸が好ましい。
【００１９】
炭素数１０〜３０の高級脂肪酸としては、カルボキシル基を除いた残基の炭素数が１０〜３０である、直鎖状、分岐状、および／またはこれらに置換基を有する高級脂肪酸が挙げられる。例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等の飽和脂肪酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレイン酸、エレオステアリン酸、エイコサジエン酸、エイコサトリエン酸、アラキドン酸、ネルボン酸等の不飽和脂肪酸が挙げられる。これらの中でも飽和脂肪酸が好ましく、特にモンタン酸が好ましい。
【００２０】
上記高級脂肪酸の金属塩が使用できる。金属塩の中でも１７０℃以上の融点を有する高級脂肪酸石鹸を使用できる。例えば、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸リチウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸カリウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウム、ベヘン酸銀、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カリウム等が挙げられる。
これらの中で、耐熱性に優れ熱加工時の揮発分が少ない、モンタン酸リチウム（融点２００〜２１０℃）、モンタン酸ナトリウム（融点２００℃以上）、モンタン酸カリウム（融点２２５℃以上）が好ましい。
【００２１】
モンタン酸の金属塩は、一次架橋のみでＥＶＡシートを架橋する場合のプレス温度（１３５℃〜１８０℃）よりも高い融点を有している。
なお、本発明の太陽電池モジュール製造用ダイヤフラムは、例えば、１３５〜１５５℃、５分程度で一次架橋を施し、１５０〜１６０℃、１５〜２０分程度で二次架橋を行なう架橋方法にも適用できる。
【００２２】
架橋されたゴムシートの表面に高級脂肪酸石鹸を塗布する方法としては、シート表面に均一に塗布できる方法であればよい。好ましくは粉末のまま塗布する方法である。例えば、粉末のままシート表面に吹き付ける方法、粉末中にシートを通過させる方法、粉末を水などの溶媒に懸濁させた懸濁液をスプレーしたり、この懸濁液にシートを浸漬したりする方法等が挙げられる。
シート表面への塗布量としては、１ｇ／ｍ2未満であるとシート全体を塗布しきれないため１ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。また、１０ｇ／ｍ2を超えると均一に塗布することが困難となるため１０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。
なお、ゴムシートへ塗布する塗布面としては、少なくとも上記搬送シ−ト８に接する面であることが好ましい。
【００２３】
ゴムシート表面へ塗布された高級脂肪酸石鹸は、この高級脂肪酸石鹸の融点以上の温度でゴムシート表面と共に熱処理される。例えば、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カリウム等の場合は、２００℃以上の温度、好ましくは２００〜２３０℃の温度で行なう。
融点以上の温度で熱処理することで、高級脂肪酸石鹸が溶融し、液状の石鹸が架橋されているゴムシートの表面層より内部に浸透すると考えられる。
【００２４】
熱処理の方法としては、ゴムシート表面温度を塗布された高級脂肪酸石鹸の融点以上に昇温させる方法であればよい。シート表面に薄く塗布された高級脂肪酸石鹸は熱容量が小さいのでその融点付近で容易に融解する。また、架橋ゴムシート内部への過剰な熱履歴を避けるためにもシート表面のみを加熱し、表面層内部に高級脂肪酸石鹸が浸透できる方法であることが好ましい。例えば、熱風による加熱、加熱炉を通過させる方法等が挙げられる。
【００２５】
ゴムシートへの高級脂肪酸石鹸の塗布厚さは、１〜５μｍであることが好ましい。１μｍ未満では、表面に均一に塗布することが困難であり、５μｍを超えると、これ以上厚くしても塗布・熱処理の効果が得られず、材料および製造コスト、作業性が悪くなる。
【００２６】
得られた上記ゴムシートは、太陽電池モジュール用ダイヤフラムとして、熱プレス温度１３５〜１８０℃、プレス時間１０〜１５分の条件で二次架橋なしの真空プレス装置用ダイヤフラムとして使用できる。また、従来の一次架橋および二次架橋を併用する真空プレス装置用ダイヤフラムとして使用できる。
【００２７】
太陽電池モジュールの製造方法は、上記ゴムシートをダイヤフラムとして使用して太陽電池セルを樹脂シートによりラミネートすることで得られる。
本発明のダイヤフラムは、ＥＶＡシートなどの付着を防ぐことができ、ダイヤフラムの耐久性が向上し、ダイヤフラム交換頻度が少なくなることで、製造方法の効率化が図れる。
【実施例】
【００２８】
実施例１
架橋ゴムシートとして、高引裂・高伸長シリコーンゴムシート（クレハエラストマー社製、品番ＳＨ９５０Ｔ（高引裂タイプ））を準備した。
この架橋ゴムシート表面にモンタン酸ナトリウム（表１において、モンタン酸Ｎａで表す）粉末を打粉のように薄く塗布し（塗布量５ｇ／ｍ2）、融点以上の温度である２３０℃で熱処理した。熱処理はシート表面温度を測定しながら熱風を吹き付けることで行なった。
得られたゴムシートをダイアフラムとして、太陽電池モジュール製造用の真空プレス装置に装着して、ポリテトラフルオロエチレンシート（表１においてテフロン（商品名）で表す）からなる搬送シ−トに対する離型性および汚染性を調査した。剥離性は真空プレス装置を用いたダイアフラムとポリテトラフルオロエチレンシートとの粘着の有無を調べた。また、汚染性はポリテトラフルオロエチレンシートへの汚染が発生するか否かを目視で判断した。結果を表１に示す。
【００２９】
実施例２
モンタン酸ナトリウムをモンタン酸リチウム（表１において、モンタン酸Ｌｉで表す）に代える以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製して、実施例１と同様に評価した。なお、モンタン酸リチウム粉末塗布後の熱処理は２３０℃で行なった。結果を表１に示す。
【００３０】
比較例１
実施例１で準備した架橋ゴムシート表面に表面処理をすることなくダイアフラムとした。このダイアフラムを用いて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
比較例２〜比較例７
実施例１で準備した架橋ゴムシート表面に表１に示す表面処理を行なってダイアフラムを作製して、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。なお、表１において、ステアリン酸Ｃａはステアリン酸カルシウムを表す。また、ステアリン酸塗布およびステアリン酸カルシウム塗布後の熱処理は２３０℃で行なった。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
実施例１および実施例２のダイヤフラムは、ポリテトラフルオロエチレンシートとの剥離性に優れ、かつポリテトラフルオロエチレンシートに付着物も見られなかった。比較例１に示す表面処理をしていないダイヤフラムは、ポリテトラフルオロエチレンシートとの剥離性において粘着が見られた。また、融点が低い表面処理剤を用いた比較例２および比較例３ではポリテトラフルオロエチレンシートとの剥離性において粘着が見られ、ポリテトラフルオロエチレンシートにも液状の付着物が見られた。
融点が高い表面処理剤を用いた比較例４および比較例５は、架橋ゴムシート表面に薄く塗布したのみで、その後の熱処理を施していないため、ポリテトラフルオロエチレンシートとの剥離性において粘着が見られ、ポリテトラフルオロエチレンシートにも粉状の付着物が見られた。無機物の表面処理剤を用いた比較例６および比較例７も比較例４および比較例５と同様の結果を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本願発明のゴムシートをダイヤフラムを使用することで、太陽電池モジュールの生産性が向上し、かつ安定して太陽電池モジュールを生産できるので、今後の太陽電池モジュールの量産化に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  真空プレス装置
２  ダイヤフラム
３  第１の室
４  第２の室
５  太陽電池セル
６  構造的支持体
７  ＥＶＡシート
８  搬送シ−ト
【図１】
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