(57)【要約】【課題】高い光反射性が安定して得られる太陽電池モジュール用裏側封止材を提供することを目的とする。また、高い発電性能が安定して得られる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用裏側封止材１２ａは、封止用樹脂と、酸化チタン粒子の表面に表面処理膜が形成された酸化チタン顔料とを含有し、酸化チタン顔料の含有量が３〜１５質量％であり、酸化チタン顔料の数平均粒子径が０．１５〜０．３０μｍであり、酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率が８０〜９７質量％である。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の裏面に配置された上記太陽電池モジュール用裏側封止材１２ａと、太陽電池セル１１の表面に配置された太陽電池モジュール用表側封止材１２ｂ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】
封止用樹脂と、酸化チタン粒子の表面に表面処理膜が形成された酸化チタン顔料とを含有し、酸化チタン顔料の含有量が３〜１５質量％であり、酸化チタン顔料の数平均粒子径が０．１５〜０．３０μｍであり、酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率が８０〜９７質量％である、太陽電池モジュール用裏側封止材。
【請求項２】
ＣＩＥ表色系におけるＬ＊が９２±５、ａ＊が０±２、ｂ＊が０±２の範囲内にあり、且つ、下記の方法で測定された色差△Ｅが３．０以下である、請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏側封止材。
［色差測定方法］
太陽電池モジュール用裏側封止材の一方の面に白色標準板を重ね、白色標準板を重ねていない他方の面のＬ１＊、ａ１＊、ｂ１＊を測定し、太陽電池モジュール用裏側封止材の一方の面に黒色標準板を重ね、黒色標準板を重ねていない他方の面のＬ２＊、ａ２＊、ｂ２＊を測定し、［（Ｌ１＊−Ｌ２＊）２＋（ａ１＊−ａ２＊）２＋（ｂ１＊−ｂ２＊）２］１／２の式より、色差△Ｅを求める。
【請求項３】
太陽電池セルと、該太陽電池セルの裏面に配置された請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用裏側封止材と、前記太陽電池セルの表面に配置された太陽電池モジュール用表側封止材とを備える、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、太陽電池セルの裏側に配置される太陽電池モジュール用裏側封止材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】
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（例えば、特許文献１参照）。
太陽光発電においては、より一層の発電効率の向上が要求されている。その要求に対し、特許文献２では、太陽電池セルの裏側に配置される封止材に白色顔料を配合して、入射光の反射率を高め、太陽電池モジュールに入射した光の利用効率を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７４２９６号公報
【特許文献２】特開２０１２−４１４６号公報
【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２に記載の封止材においても、反射率が不充分なことがあり、太陽電池モジュールに入射した光の利用効率はあまり高くならず、太陽電池モジュールの発電性能が高くならないことがあった。
本発明は、高い光反射性が安定して得られる太陽電池モジュール用裏側封止材を提供することを目的とする。また、高い発電性能が安定して得られる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裏側封止材は、封止用樹脂と、酸化チタン粒子の表面に表面処理膜が形成された酸化チタン顔料とを含有し、酸化チタン顔料の含有量が３〜１５質量％であり、酸化チタン顔料の数平均粒子径が０．１５〜０．３０μｍであり、酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率が８０〜９７質量％である。
本発明の太陽電池モジュール用裏側封止材においては、ＣＩＥ表色系におけるＬ＊が９２±５、ａ＊が０±２、ｂ＊が０±２の範囲内にあり、且つ、下記の方法で測定された色差△Ｅが３．０以下であることが好ましい。
［色差測定方法］
太陽電池モジュール用裏側封止材の一方の面に白色標準板を重ね、白色標準板を重ねていない他方の面のＬ１＊、ａ１＊、ｂ１＊を測定し、太陽電池モジュール用裏側封止材の一方の面に黒色標準板を重ね、黒色標準板を重ねていない他方の面のＬ２＊、ａ２＊、ｂ２＊を測定し、［（Ｌ１＊−Ｌ２＊）２＋（ａ１＊−ａ２＊）２＋（ｂ１＊−ｂ２＊）２］１／２の式より、色差△Ｅを求める。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、該太陽電池セルの裏面に配置された上記太陽電池モジュール用裏側封止材と、前記太陽電池セルの表面に配置された太陽電池モジュール用表側封止材とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の太陽電池モジュール用裏側封止材は、高い光反射性が安定して得られ、太陽電池モジュールの発電性能を向上させることができる。
本発明の太陽電池モジュールは、高い発電性能が安定して得られるものである。
【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裏側封止材＞
本発明の太陽電池モジュール用裏側封止材（以下、「裏側封止材」と略す。）は、封止用樹脂と酸化チタン顔料とを含有するシートである。
【０００９】
（封止用樹脂）
封止用樹脂としては、接着性、耐久性及びバリア性を備える樹脂が使用され、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という。）、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂等が使用される。これらのうちでも、接着性、耐久性及びバリア性のバランスに優れることから、ＥＶＡが好ましい。
【００１０】
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、１００，０００〜１７０，０００であることがより好ましい。ここで、質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用いて測定した値である。ＥＶＡの質量平均分子量が前記下限値以上であれば、裏側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、裏側封止材の加工性を良好にできる。
【００１１】
（酸化チタン顔料）
酸化チタン顔料は、酸化チタン粒子の表面に表面処理膜が形成された白色顔料である。酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率は、８０〜９７質量％であり、９０〜９７質量％であることが好ましく、９０〜９５質量％であることがさらに好ましい。酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率はＪＩＳ  Ｋ  ５１１６に従って測定された値である。酸化チタン顔料における酸化チタン粒子の含有率が前記範囲であれば、表面処理膜の膜厚を下記の所定膜厚にすることが容易になる。
【００１２】
酸化チタン顔料の下記方法で求められる数平均粒子径は０．１５〜０．３０μｍであり、０．２０〜０．３μｍであることが好ましい。酸化チタン顔料の数平均粒子径が前記下限値未満であると、白色度が低下して裏側封止材の光反射率が低下することがあり、前記上限値を超えると、酸化チタン顔料の分散性が低下して裏側封止材の光反射率が低下することがある。
［数平均粒子径を求める方法］
まず、複数個の酸化チタン顔料について、透過型電子顕微鏡により画像を作製し、その画像中の各酸化チタン顔料の粒子径を計測する。そして、［Σ（酸化チタン顔料の粒子径）／粒子径を計測した酸化チタン顔料の個数］の式より、数平均粒子径を求める。この数平均粒子径は二次粒子の数平均粒子径である。
【００１３】
表面処理膜は、酸化チタン顔料の分散性を向上させるために、酸化チタン粒子の表面に被覆された膜である。表面処理膜を形成する材料としては、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、シランカップリング剤、ポリオール等が挙げられる。これらの材料は、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合には、シリカとアルミナとの混合物または積層物、アルミナとポリオールとの混合物または積層物が、耐候性・分散性のバランスが良いことから、好ましいが、特に限定されるものではない。
表面処理膜の膜厚は３〜３００ｎｍであることが好ましく、３〜２００ｎｍであることがより好ましく、４〜１２０ｎｍであることがさらに好ましい。表面処理膜の膜厚が前記下限値未満であると、裏側封止材の光反射率が高くなりにくい傾向にあり、前記上限値を超えると、酸化チタン顔料の作製が困難になることがある。
また、表面処理膜の膜厚は、酸化チタン顔料の数平均粒子径に応じて調整されることが好ましく、具体的には、酸化チタン顔料の数平均粒子径の０．０１〜１倍の範囲であることが好ましく、０．０２〜０．５倍の範囲であることがより好ましい。
なお、表面処理膜の膜厚は、酸化チタン含有量の平均粒子径、酸化チタン顔料中の酸化チタン粒子含有率、酸化チタンの密度より求めることができる。
【００１４】
裏側封止材における酸化チタン顔料の含有量は３〜１５質量％であり、６〜１２質量％であることが好ましい。酸化チタン顔料の含有量が前記下限値未満であると、裏側封止材の光の反射率が高くなりにくく、前記上限値を超えると、封止材としての機能（接着性、耐久性等）が低下することがある。
【００１５】
（添加剤）
裏側封止材には、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。
【００１６】
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、トリアジン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、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。
【００１７】
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を含む場合、シランカップリング剤の配合量は、封止用樹脂の１００質量部に対して、０質量部超５質量部以下が好ましく、０質量部超２質量部以下がより好ましい。
【００１８】
架橋剤は、封止用樹脂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。
架橋剤を含む場合、架橋剤の配合量は、封止用樹脂の１００質量部に対して、０質量部超５質量部以下が好ましく、０質量部超２質量部以下がより好ましい。
【００１９】
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。
架橋助剤を含む場合、架橋助剤の配合量は、封止用樹脂の１００質量部に対して、０質量部超５質量部以下が好ましく、０質量部超２質量部以下がより好ましい。
【００２０】
（厚み）
シート状の裏側封止材の厚みは、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。裏側封止材の厚みが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、太陽電池モジュールを薄型化・軽量化できる。
【００２１】
（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、色差△Ｅ）
本発明の裏側封止材においては、ＣＩＥ表色系におけるＬ＊が９２±５、ａ＊が０±２、ｂ＊が０±２の範囲内にあり、且つ、下記の方法で測定された色差△Ｅが３．０以下であることが好ましい。また、Ｌ＊は９２±２の範囲内にあることがより好ましい。△Ｅは２．５以下であることがより好ましく、２．０以下であることがさらに好ましい。
Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊及び△Ｅが前記範囲であれば、裏側封止材は隠蔽力が高く、より高い光反射性を発揮する。
上記のＬ＊、ａ＊、ｂ＊及び△Ｅを得るためには、酸化チタン顔料の含有量を３〜１５質量に、酸化チタン顔料の数平均粒子径を０．１５〜０．３０μｍに、且つ、酸化チタン顔料中の酸化チタン粒子含有率を８０〜９８質量％にすればよい。
【００２２】
［Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の測定方法］
裏側封止材の一方の面を黒色のサンプルホルダーによって抑えながら、他方の面のＬ＊、ａ＊、ｂ＊を、測色計を用いて測定する。
［色差△Ｅの測定方法］
裏側封止材の一方の面に白色標準板を重ね、白色標準板を重ねていない他方の面のＬ１＊、ａ１＊、ｂ１＊を、測色計を用いて測定し、裏側封止材の一方の面に黒色標準板を重ね、黒色標準板を重ねていない他方の面のＬ２＊、ａ２＊、ｂ２＊を、測色計を用いて測定し、［（Ｌ１＊−Ｌ２＊）２＋（ａ１＊−ａ２＊）２＋（ｂ１＊−ｂ２＊）２］１／２の式より、色差△Ｅを求める。
【００２３】
（裏側封止材の製造方法）
裏側封止材の製造方法としては、封止用樹脂と酸化チタン顔料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、離型シートに裏側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。
【００２４】
＜太陽電池モジュール＞
次に、上記裏側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・・・と裏側封止材１２ａと表側封止材１２ｂ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、裏側封止材１２ａと表側封止材１２ｂとに挟持されて固定されている。また、裏側封止材１２ａ及び表側封止材１２ｂ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。
【００２５】
（表側封止材）
表側封止材１２ｂとしては、酸化チタン顔料を含まない以外は裏側封止材１２ａと同様のもので、透明な封止材が使用される。表側封止材１２ｂに含まれる封止用樹脂は、裏側封止材１２ａとの接着性の点から、裏側封止材１２ａに含まれる封止用樹脂と同一であることが好ましい。
【００２６】
（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、導線及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。
【００２７】
（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。
【００２８】
（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１４は、単層であってもよく、複層であってもよい。
【００２９】
（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・・・を裏側封止材１２ａと表側封止材１２ｂとで挟み、さらに裏側封止材１２ａ，表側封止材１２ｂ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、裏側封止材１２ａと表側封止材１２ｂ、表側封止材１２ｂと透明保護材１３、裏側封止材１２ａとバックシート１４とを接着する方法が挙げられる。
裏側封止材１２ａ及び表側封止材１２ｂ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、裏側封止材１２ａ及び表側封止材１２ｂに含まれる封止用樹脂を架橋でき、封止材１１の耐久性をより向上させることができる。
【００３０】
（作用効果）
本発明における裏側封止材１２ａは、特定数平均粒子径の酸化チタン顔料を、特定含有量で含有するため、白色となっている。しかも、酸化チタン顔料の酸化チタン粒子含有率が特定されたことで、表面処理膜の膜厚が適度の範囲となり、封止用樹脂中の酸化チタン顔料の分散性が向上して、裏側封止材１２ａの隠蔽性が均一化し、光反射性も均一化する。そのため、高い光反射性が安定して得られる。
裏側封止材１２ｂの光反射性が安定して高くなることにより、太陽電池モジュールに入射した光の利用効率が安定して高くなるため、太陽電池モジュールの発電性能が安定して高くなる。
【実施例】
【００３１】
（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、酸化チタン顔料（数平均粒子径：０．５μｍ、表面処理膜の膜厚：５ｎｍ、表面処理膜の材質：シリカとアルミナの積層物）５質量部、紫外線吸収剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＴＩＮＵＶＩＮ  Ｐ）０．５質量部、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（信越化学工業社製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質量部を混合して、裏側封止材用組成物を得た。次いで、得られた裏側封止材用組成物をプレス成形して、厚さ５００μｍのシート状の裏側封止材を得た。
また、酸化チタン顔料を配合しない以外は上記と同様にして、厚さ５００μｍのシート状の表側封止材を得た。
次いで、上記のようにして得た裏側封止材と表側封止材とで、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、ポリフッ化ビニル及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。
【００３２】
（実施例２〜８及び比較例１〜２）
酸化チタン顔料を表１及び表２に示すもの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。
【００３３】
＜評価＞
各例における裏側封止材のＬ＊、ａ＊、ｂ＊、色差△、反射率を下記のように測定した。また、各例における太陽電池モジュールの発電性能を下記のように測定した。それらの結果を表１及び表２に示す。
【００３４】
［Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の測定］
裏側封止材の一方の面を黒色のサンプルホルダーによって抑えながら、他方の面のＬ＊、ａ＊、ｂ＊を、測色計（コニカミノルタ社製ＣＭ３６００Ａ）を用いて測定した。
【００３５】
［色差△Ｅの測定方法］
裏側封止材の一方の面に白色標準板を重ね、白色標準板を重ねていない他方の面のＬ１＊、ａ１＊、ｂ１＊を、測色計を用いて測定し、裏側封止材の一方の面に黒色標準板を重ね、黒色標準板を重ねていない他方の面のＬ２＊、ａ２＊、ｂ２＊を、測色計を用いて測定し、［（Ｌ１＊−Ｌ２＊）２＋（ａ１＊−ａ２＊）２＋（ｂ１＊−ｂ２＊）２］１／２の式より、色差△Ｅを求めた。
【００３６】
［反射率の測定］
分光光度計（日本分光社製Ｖ−６５０）を用い、積分球装置（日本分光社製積分球ユニット）を付属させて平均反射率を測定した。
【００３７】
［発電性能］
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、１セルあたりの発電量（最大電力Ｐｍａｘ）を求めた。
【００３８】
【表１】
2014179462.tif 000003
【００３９】
【表２】
2014179462.tif 000004
【００４０】
実施例１〜８では、裏側封止材のＬ＊が９２±５、ａ＊が０±２、ｂ＊が０±２の範囲内にあり、且つ、色差△Ｅが３．０以下であった。そのため、裏側封止材の光の反射率が高く、太陽電池モジュールの発電性能も高かった。
比較例１，２では、酸化チタン顔料の表面処理膜の膜厚が薄く、裏側封止材の光の反射率が低く、太陽電池モジュールの発電性能も低かった。
【符号の説明】
【００４１】
１０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池セル
１２ａ  裏側封止材
１２ｂ  表側封止材
１３  透明保護材
１４  バックシート
１５  タブストリング
【図１】
2014179462.tif 000005