(57)【要約】【課題】ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする太陽電池モジュール用の封止材であって、太陽電池モジュール用の封止材として十分な透明性を保持しつつ、高温環境下で使用される太陽電池モジュール用の封止材として、実用上好ましい耐熱耐久性を有する太陽電池モジュール用の封止材を提供すること。【解決手段】密度０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．９１０ｇ／ｃｍ３未満のポリエチレン系樹脂を含有してなり、コア層１１と、封止材の最外層に配置されるスキン層１２と、を含む複数の層によって構成される多層の封止材１であって、コア層１１は、融点が７０℃以下であって、スキン層１２は、融点が９０℃以上であって、封止材１の総厚さとスキン層１の総厚さの比が、２／１０以上１／３以下である太陽電池モジュール用の封止材１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．９１０ｇ／ｃｍ３未満のポリエチレン系樹脂を含有してなり、コア層と、封止材の最外層に配置されるスキン層と、を含む複数の層によって構成される多層の封止材であって、
前記コア層は、融点が７０℃以下であって、
前記スキン層は、融点が９０℃以上であって、
前記スキン層の総厚さと前記封止材の総厚さの比が、２／１０以上１／３以下である
太陽電池モジュール用の封止材。
【請求項２】
前記スキン層は、前記コア層の両面に積層されて封止材の両最外層に配置されており、
前記コア層の厚さ（Ｓ１）と、前記スキン層の厚さ（Ｓ２）との厚さの比が、Ｓ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：４：１からＳ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：８：１の範囲である請求項１に記載の封止材。
【請求項３】
前記コア層の密度が０．９００ｇ／ｃｍ３未満であり、
前記スキン層の密度が０．９００ｇ／ｃｍ３以上である
請求項１又は２に記載の封止材。
【請求項４】
前記ポリエチレン系樹脂がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレンである請求項１から３のいずれかに記載の封止材。
【請求項５】
前記ポリエチレン系樹脂がα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなる共重合体を含有する請求項１から４のいずれかに記載の封止材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の封止材と、太陽電池素子と、を備える太陽電池モジュールであって、
前記封止材は、前記スキン層が前記太陽電池素子の金属電極と対面するように配置されている太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記太陽電池素子が薄膜系太陽電池素子である請求項６に記載の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、太陽電池モジュール用封止材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態からなる太陽電池モジュールが開発されている。一般に太陽電池モジュールは、透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、太陽電池モジュール用の封止材を介して積層された構成である。
【０００３】
太陽電池素子には、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製する結晶シリコン太陽電池の他、アモルファスシリコンや微結晶シリコンをガラス等の基板上に１μｍ程度若しくはそれ以下の極薄のシリコン膜を形成して作成する薄膜系太陽電池がある。薄膜系太陽電池には、上記シリコンの代わりに、カルコパイライト系の化合物等を用いる化合物系の太陽電池もある。いずれの太陽電池素子も、物理的衝撃に弱く、又、長期間に渡る屋外での使用が想定されるため、それらの太陽電池素子を含む太陽電池モジュールには、高い耐候性、耐久性が求められる。
【０００４】
太陽電池モジュール用の封止材として、透明性、密着性等に優れるＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）をベース樹脂としたものが従来広く用いられてきた。しかし、近年においては、ＥＶＡ同等の透明性を有し、ＥＶＡに比して耐加水分解性等に優れるポリエチレン系樹脂をベース樹脂とした封止材の開発が進んでいる。
【０００５】
例えば、ベース樹脂がポリエチレン系樹脂でありながら、低温で押出し可能であって、後架橋させることができ、その結果、透明性、密着性に優れ、且つ、耐久性にも優れる太陽電池モジュール用の封止材として、直鎖低密度ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物をグラフト重合した低密度、低融点のシラン変性ポリエチレン系樹脂と、架橋剤と、を含有する封止材組成物を用いた封止材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
又、低密度ポリエチレン系樹脂に、ごく微量の重合開始剤を添加することにより、ゲル分率の増加を伴わない程度のごく弱い架橋反応を進行させて、分子量を増加した状態とすることにより、極めて高い透明性と、ガラス密着性を兼ね備えたポリエチレン系の封止材も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３５０４８号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／１５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の通り、一般的にポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする太陽電池モジュール用の封止材では、密度を低下させることによって、透明性や柔軟性を向上することができる。しかし、密度を低下させると逆に耐熱耐久性が低下して不十分となってしまう。このため、実際の使用環境下における環境温度が、８５℃程度にまで達する太陽電池モジュールにおいて、高い透明度と柔軟性を有する低密度ポリエチレン樹脂をベース樹脂とする封止材を用いた場合には、低密度、即ち、低融点である封止材そのものの熱収縮応力によって、太陽電池素子に物理的ダメージを与えてしまう場合があるという問題があった。この問題は、あらゆる太陽電池モジュールに共通の解決課題であったが、とりわけ、薄膜系太陽電池素子を備える太陽電池モジュールにおいて深刻な問題となっていた。
【０００９】
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする太陽電池モジュール用の封止材であって、太陽電池モジュール用の封止材として十分な透明性を保持しつつ、高温環境下で使用される太陽電池モジュール用の封止材として、実用上好ましい耐熱耐久性を有する太陽電池モジュール用の封止材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、低密度のポリエチレン系樹脂を、透明性に優れるコア層と、太陽電子素子の電極部分等の金属部分との密着面となるスキン層と、からなる多層構造とし、スキン層の融点とコア層の融点をそれぞれ別途最適化することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１）  密度０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．９１０ｇ／ｃｍ３未満のポリエチレン系樹脂を含有してなり、コア層と、封止材の最外層に配置されるスキン層と、を含む複数の層によって構成される多層の封止材であって、前記コア層は、融点が７０℃以下であって、前記スキン層は、融点が９０℃以上であって、前記スキン層の総厚さと前記封止材の総厚さの比が、２／１０以上１／３以下である太陽電池モジュール用の封止材。
【００１２】
（２）  前記スキン層は、前記コア層の両面に積層されて封止材の両最外層に配置されており、前記コア層の厚さ（Ｓ１）と、前記スキン層の厚さ（Ｓ２）との厚さの比が、Ｓ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：４：１からＳ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：８：１の範囲である（１）に記載の封止材。
【００１３】
（３）  前記コア層の密度が０．９００ｇ／ｃｍ３未満であり、前記スキン層の密度が０．９００ｇ／ｃｍ３以上である（１）又は（２）に記載の封止材。
【００１４】
（４）  前記ポリエチレン系樹脂がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレンである（１）から（３）のいずれかに記載の封止材。
【００１５】
（５）  前記ポリエチレン系樹脂がα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなる共重合体を含有する（１）から（４）のいずれかに記載の封止材。
【００１６】
（６）  （１）から（５）のいずれかに記載の封止材と、太陽電池素子と、を備える太陽電池モジュールであって、前記封止材は、前記スキン層が前記太陽電池素子の金属電極と対面するように配置されている太陽電池モジュール。
【００１７】
（７）  前記太陽電池素子が薄膜系太陽電池素子である（７）に記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする太陽電池モジュール用の封止材であって、太陽電池モジュール用の封止材として十分な透明性を保持しつつ、高温環境下で使用される太陽電池モジュール用の封止材として、実用上好ましい耐熱耐久性を有する太陽電池モジュール用の封止材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の封止材の層構成の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の封止材を用いた薄膜系の太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、先ず、本発明の太陽電池モジュール用の封止材を製造するための封止材組成物について説明し、以後、本発明の太陽電池モジュール用の封止材、及び、本発明の太陽電池モジュールの順に詳細に説明する。
【００２１】
＜封止材組成物＞
本発明の太陽電池モジュール用の封止材を製造するための封止材組成物（以下、単に、「封止材組成物」とも言う）は、密度が０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．９１０ｇ／ｃｍ３未満のポリエチレン系樹脂と、重合開始剤と、を必須成分として含有する。
【００２２】
［ポリエチレン系樹脂］
ベース樹脂として、本発明においては、密度が上記範囲内にある低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、好ましくは直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いる。直鎖低密度ポリエチレンはエチレンとα−オレフィンとの共重合体である。
【００２３】
ベース樹脂としては、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンを用いることが更に好ましい。メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものである。このようなポリエチレンは側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一である。このため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能である。又、結晶性分布が狭く、結晶サイズが揃っているので、結晶サイズの大きいものが存在しないばかりでなく、低密度であるために結晶性自体が低い。このため、シート状に加工した際の透明性に優れる。したがって、本発明の太陽電池モジュール用の封止材が透明前面基板と太陽電池素子との間に配置されても発電効率はほとんど低下しない。
【００２４】
直鎖低密度ポリエチレンのα−オレフィンとしては、好ましくは分枝を有しないα−オレフィンが好ましく使用され、これらの中でも、炭素数が６〜８のα−オレフィンである１−ヘキセン、１−ヘプテン又は１−オクテンが特に好ましく使用される。α−オレフィンの炭素数が６以上８以下であることにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な柔軟性を付与することができるとともに良好な強度を付与することができる。その結果、太陽電池モジュール用封止材と基材との密着性が高まり、太陽電池モジュール用封止材と基材との間への水分の浸入を抑えることができる。
【００２５】
本発明における「ポリエチレン系樹脂」には、エチレンを重合して得られる通常のポリエチレンのみならず、α−オレフィン等のようなエチレン性の不飽和結合を有する化合物を重合して得られた樹脂、エチレン性不飽和結合を有する複数の異なる化合物を共重合させた樹脂、及びこれらの樹脂に別の化学種をグラフトして得られる変性樹脂等が含まれる。
【００２６】
なかでも、少なくともα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなるシラン共重合体を好ましく使用することができる。このような樹脂を使用することにより、透明前面基板や太陽電池素子等といった部材と太陽電池モジュール用封止材との接着性が得られる。
【００２７】
シラン共重合体は、例えば、特開２００３−４６１０５号公報に記載されているものである。当該共重合体を太陽電池モジュールの封止材組成物の成分として使用することにより、強度、耐久性等に優れ、且つ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、安定的に、低コストで、種々の用途に適する太陽電池モジュールを製造し得る。
【００２８】
シラン共重合体は、少なくともα−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物をコモノマーとし、必要に応じて更にその他の不飽和モノマーをコモノマーとして共重合して得られる共重合体であり、該共重合体の変性体ないし縮合体も含むものである。
【００２９】
具体的には、例えば、α−オレフィンの１種ないし２種以上と、エチレン性不飽和シラン化合物の１種ないし２種以上と、必要ならば、その他の不飽和モノマーの１種ないし２種以上とを、所望の反応容器を使用し、例えば、圧力５００〜４０００Ｋｇ／ｃｍ２位、好ましくは、１０００〜４０００Ｋｇ／ｃｍ２位、温度１００〜４００℃位、好ましくは、１５０〜３５０℃位の条件下で、ラジカル重合開始剤及び必要ならば連鎖移動剤の存在下で、同時に或いは段階的にランダム共重合させ、更には、必要に応じて、その共重合によって生成するランダム共重合体を構成するシラン化合物の部分を変性ないし縮合させて、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体又はその変性ないし縮合体を製造することができる。
【００３０】
又、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体又はその変性ないし縮合体としては、例えば、α−オレフィンの１種ないし２種以上と、必要ならば、その他の不飽和モノマーの１種ないし２種以上とを、所望の反応容器を使用し、上記と同様に、ラジカル重合開始剤及び必要ならば連鎖移動剤の存在下で、同時に或いは段階的に重合させ、次いで、その重合によって生成するポリオレフィン系重合体に、エチレン性不飽和シラン化合物の１種ないし２種以上をグラフト共重合させ、更には、必要に応じて、その共重合体によって生成するグラフト共重合体を構成するシラン化合物の部分を変性ないし縮合させて、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体又はその変性ないし縮合体を製造することができる。
【００３１】
α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセンより選択される１種以上を使用することができる。
【００３２】
エチレン性不飽和シラン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリカルボキシシランより選択される１種以上を使用することができる。
【００３３】
その他の不飽和モノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ビニルアルコールより選択される１種以上を使用することができる。
【００３４】
ラジカル重合開始剤としては、例えば、ラウロイルパーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、ｔ−ブチルヒドロパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物、分子状酸素、アゾビスイソブチロニトリルアゾイソブチルバレロニトリル等のアゾ化合物等を使用することができる。
【００３５】
連鎖移動剤としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等のパラフィン系炭化水素、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン等のα−オレフィン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド等のアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素等を使用することができる。
【００３６】
ランダム共重合体を構成するシラン化合物の部分を変性ないし縮合させる方法、或いは、グラフト共重合体を構成するシラン化合物の部分を変性ないし縮合させる方法としては、例えば、錫、亜鉛、鉄、鉛、コバルト等の金属のカルボン酸塩、チタン酸エステル及びキレート化物等の有機金属化合物、有機塩基、無機酸、及び、有機酸等のシラノール縮合触媒等を使用し、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とのランダム共重合体或いはグラフト共重合体を構成するシラン化合物の部分のシラノール間の脱水縮合反応等を行うことにより、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体の変性ないし縮合体を製造する方法が挙げられる。
【００３７】
シラン共重合体としては、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、及びグラフト共重合体のいずれであっても好ましく使用することができるが、グラフト共重合体であることがより好ましく、重合用ポリエチレンを主鎖とし、エチレン性不飽和シラン化合物が側鎖として重合したグラフト共重合体が更に好ましい。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、太陽電池モジュールにおける他の部材への太陽電池モジュール用封止材の接着性を向上することができる。
【００３８】
α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体を構成する際のエチレン性不飽和シラン化合物の含量としては、全共重合体質量に対して、例えば、０．００１〜１５質量％位、好ましくは、０．０１〜５質量％位、特に好ましくは、０．０５〜２質量％位が望ましいものである。本発明において、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体を構成するエチレン性不飽和シラン化合物の含量が多い場合には、機械的強度及び耐熱性等に優れるが、含量が過度になると、引っ張り伸び及び熱融着性等に劣る傾向にある。
【００３９】
［重合開始剤］
本発明においては、従来知られている太陽電池モジュール用封止材組成物の一般的な架橋処理を行う場合とは異なり、太陽電池モジュール用封止材組成物に対する重合開始剤の含有量が、一般的な架橋処理の場合よりも少ない特定の範囲の含有量となるように重合開始剤を使用することが好ましい。重合開始剤の含有量は、太陽電池モジュール用封止材組成物中に０．０２質量％以上０．５質量％未満であることが好ましく、上限はより好ましくは０．２質量％以下、更に最も好ましくは０．１質量％以下である。この範囲未満であると上記ポリエチレン系樹脂の弱架橋が進まず耐熱性が不足する。又、この範囲を超えると、成形中にゲルが発生する等して製膜性が低下し、透明性も低下する。
【００４０】
重合開始剤は公知のものが使用でき特に限定されず、例えば公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；ジ‐ｔ‐ブチルパーオキサイド、ｔ‐ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐パーオキシ）ヘキシン‐３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス‐３，５，５‐トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ‐メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４‐ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ‐ブチルパーオキシアセテート、ｔ‐ブチルｔ‐‐エチルヘキサノエート、ｔ‐ブチルパーオキシピバレート、ｔ‐ブチルパーオキシオクトエート、ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ‐ブチルパーオキシベンゾエート、ジ‐ｔ‐ブチルパーオキシフタレート、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン‐３、ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類；ｔ−アミル−パーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ２―エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシカーボネート類、等の有機過酸化物、又は、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４‐ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジクミルパーオキサイド、といったシラノール縮合触媒等を挙げることができる。
【００４１】
上記のなかでも、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルカーボネート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等が好ましく使用できる。これらは、活性酸素量が５％以上と高く、又、重合開始剤の１分間半減期温度が１６０から１９０℃であり成形時点で消費され成形後に残留して余分な後架橋の進行を抑制できるので好ましい。１分間半減期温度が１６０℃未満であると成形中に重合開始剤を十分に分散させてから架橋反応を進行させることが困難である点から好ましくない。
【００４２】
［架橋助剤］
本発明においては、一般的な架橋処理とは異なり、架橋助剤は使用しないことが好ましい。但し、架橋効果を示さない程度の微量が含有されている場合については、この限りではない。架橋効果を示さない程度の微量とは、具体的には、組成物中に０．０１質量％未満である。ここで架橋助剤とは、例えば、多官能ビニル系モノマー及び／又は多官能エポキシ系モノマー等であり、具体的には、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート等のポリアリル化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート等のポリ（メタ）アクリロキシ化合物、二重結合とエポキシ基を含むグリシジルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル及びエポキシ基を２つ以上含有する１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物を挙げることができる。
【００４３】
［その他の成分］
太陽電池モジュール用封止材組成物には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物から作製された太陽電池モジュール用封止材に耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ太陽電池モジュール用封止材組成物中に０．００１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、太陽電池モジュール用封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
【００４４】
耐候性マスターバッチとは、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び上記の酸化防止剤等をポリエチレン等の樹脂に分散させたものであり、これを封止材組成物に添加することにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な耐候性を付与することができる。耐候性マスターバッチは、適宜作製して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。耐候性マスターバッチに使用される樹脂としては、本発明に用いる直鎖低密度ポリエチレンでもよく、上記のその他の樹脂であってもよい。
【００４５】
尚、これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び酸化防止剤は、それぞれ１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００４６】
更に、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物に用いられる他の成分としては上記以外に、シランカップリング剤等の接着性向上剤、核剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤、難燃剤等を挙げることができる。
【００４７】
＜封止材＞
本発明の封止材は、上記の封止材組成物を、従来公知の方法で成形加工する工程により得られるものであり、１層のコア層と、いずれか一方の最外層に配置される１層のスキン層或いは両方の最外層にそれぞれ配置される計２層のスキン層と、を含む複数の層によって構成される多層の封止材である。以下、本発明の好ましい一実施形態として、図１を参照しながら、２層のスキン層を含む３層構造の封止材１について説明する。但し、本発明はこの実施形態に限られるものではない。
【００４８】
封止材１は、内層として１層のコア層１１を有し、コア層１１の両面に最外層としてスキン層１２が配置されている。但し、例えば、１層のコア層の片面に１層のスキン層が配置されている２層構造の封止材や、コア層１１とスキン層１２との間に、その他の中間層が配置されている多層構造の封止材であっても、基板層となるコア層と封止材の最外層に配置されるスキン層を備え、且つ、本発明のその他の構成要件を備える封止材であるかぎり本発明の範囲内である。
【００４９】
コア層１１は、封止材１において、基板層として主たる部分を構成する層である。コア層１１は、特に、低融点、低密度、低分子量であることにより、太陽電池モジュールの発電効率に大きな影響を与える透明性において極めて優れたものである。
【００５０】
スキン層１２は、封止材１において、封止材の最外層に配置され、表面材料として従たる部分を構成する層である。スキン層１２は特に、コア層と比べて、相対的に、高融点、高密度、高分子量であることにより、コア層１１よりも、優れた耐熱性、耐候性を備える。
【００５１】
封止材１は、このようにそれぞれ異なる優位な物性を備える樹脂シートを積層して多層シート化し、その際、特に各樹脂シートの融点の差異に着目しつつ、同時に各層の厚さ比を最適化することによって、透明性と耐熱性のバランスにおいて、極めて優れた太陽電池モジュール用の封止材としたものである。
【００５２】
コア層１１と両最外層のスキン層１２を含む封止材１の総厚さは２００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。２００μｍ未満であると充分に衝撃を緩和することができず、８００μｍを超えてもそれ以上の効果が得られず不経済であるので好ましくない。
【００５３】
封止材１における各層の厚さの比率については、上記のスキン層１２の総厚さ、即ち、両最外層の２層のスキン層１２の厚さの合計値と封止材１の総厚さの比（スキン層の総厚さ／封止材の総厚さ）が、２／１０以上１／３以下であり、２／９以上２／７以下であることが好ましい。３層の各層別の厚さ比としては、スキン層厚さ（Ｓ２）：コア層厚さ（Ｓ１）：スキン層厚さ（Ｓ２）の比が、Ｓ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：４：１からＳ２：Ｓ１：Ｓ２＝１：８：１の範囲にあることが好ましい。又、この比は、１：５：１から１：７：１の範囲であることがより好ましい。上記のスキン層１２の総厚さの比が、２／１０未満であると、上述した耐熱性の向上効果が不十分であり、１／３を超えると、コア層の備える優れた透明性にかかわらず、封止材１の透明性が必ずしも十分ではなくなってしまう。
【００５４】
尚、上記の各層の厚さ比と、上記効果の相関については、本発明の封止材が、片側の最外面にのみスキン層を備える２層構造の封止材である場合でも同様である。具体的には、封止材の総厚さに対するスキン層厚さの比が、少なくとも１／８以上、好ましくは２／１０以上であり、且つ、１／３以下であれば、上記同様の耐熱性及び、透明性を備える封止材とすることができる。
【００５５】
コア層１１及びスキン層１２の各層それぞれの厚さについては、上記の封止材１の総厚さと、各層の厚さ比の条件を満たす範囲にあればよい。具体的には、コア層１１の厚さは、１５０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、スキン層１２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５６】
封止材１は、コア層１１と最外層であるスキン層１２において、各層の融点を別途個別に最適化したものである点に特徴がある。具体的には、コア層１１の融点は、７０℃以下とされており、スキン層の融点は、９０℃以上とされている。コア層１１の融点を７０℃以下とすることによって、封止材１の透明性を極めて好ましい範囲に保持することができる。ただし、そのような低融点のコア層１１それ自体は、過酷な熱環境での使用を前提とする太陽電池モジュール用の封止材としては、その耐熱性が必ずしも十分ではない。例えば、太陽電池モジュールの封止材をコア層１１と同等の層のみを有する封止材とした場合には、８５℃を超える環境下においては、封止材の熱収縮応力に起因する太陽電池素子の破損等の問題が生じてしまう場合があった。封止材１は、封止材をそれぞれ融点の異なる層からなる多層構成とし、表面材料として最外面に積層するスキン層１２の融点を９０℃以上とすることによって、透明性に優れるコア層１１の上記欠点をカバーして、封止材１の耐熱性を十分に高めることができるものである。
【００５７】
又、封止材１は、密度０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．９１０ｇ／ｃｍ３未満のポリエチレン系樹脂を含有してなる樹脂シートであるが、コア層１１とスキン層１２において、各層の密度を別途個別に最適化したものである点に特徴がある。封止材１は、具体的には、コア層１１の密度は、０．９００ｇ／ｃｍ３未満とされており、スキン層の密度は、０．９００ｇ／ｃｍ３以上とされている。
【００５８】
基板材料であるコア層１１の密度を０．９００ｇ／ｃｍ３以下とすることによって、封止材１の透明性、柔軟性を好ましい範囲に保持することができる。ただし、そのようなコア層１１それ自体は、やはり、上記同様、耐熱性が不十分である。封止材１は、上記同様に、封止材をそれぞれ密度の異なる層からなる多層構成とし、スキン層１２の密度を０．９００ｇ／ｃｍ３以上とすることによって、コア層１１の上記欠点をカバーして、封止材１の耐熱性を十分に高めることができる。
【００５９】
封止材１の成形は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行われる。尚、多層フィルムとしての成形方法としては、一例として、２種以上の溶融混練押出機による共押出により成形する方法が挙げられる。
【００６０】
尚、本発明の封止材は、上記の成形中に特許文献２に記載の弱架橋処理を施すことにより、低密度を維持しつつ、耐熱性が向上しているが充分な製膜性を有するという特徴を更に顕著なものとすることができる。これにより、更に、透明性、柔軟性、耐熱性のバランスにおいて極めて優れた封止材とすることができる。
【００６１】
＜太陽電池モジュール＞
次に、本発明の太陽電池モジュールの好ましい一実施形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態である薄膜系の太陽電池素子を備える太陽電池モジュール１０について、その層構成の一例を示す断面図である。太陽電池モジュール１０は、入射光の受光面側から、ガラス基板２、ガラス基板２上に成形された薄膜系の太陽電池素子３、封止材１、及び裏面保護シート４が順に積層されている。
【００６２】
尚、本発明の封止材がコア層１１と片面側の最外層に配置される１層のスキン層１２との２層からなる封止材である場合には、当該スキン層１２の露出する面を太陽電池素子３と密着するとして、上記同様に積層する。
【００６３】
上記構成を備える太陽電池モジュール１０は、封止材を使用することにより、発電効率に寄与する高い透明性を維持しつつ、特に高温環境下での使用時における太陽電池モジュールとしての耐熱性と耐候性が顕著に改善されたものである。
【００６４】
又、本発明の太陽電池モジュールの層構成は、上記実施形態によるものに限られない。本発明の封止材は、ガラスと金属の両方に対して密着性を有するため、その特性を生かして、ガラス基材と金属性の太陽電池モジュールを含む様々な構成の太陽電池モジュールに汎用的に使用することができる。例えば、太陽電池モジュールにおいて、封止材の一方の面が金属面と対向し、もう一方の面がガラス層と対向する構成となる場合においても、本発明の封止材を好適に用いることができる。
【００６５】
太陽電池モジュール１０は、例えば、薄膜系の太陽電池素子３を形成したガラス基板２、封止材３、及び裏面保護シート４からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。
【００６６】
又、太陽電池モジュール１０は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、例えば、Ｔダイ押出成形等により太陽電池素子３を形成したガラス基板２に、封止材１を溶融積層して、次いで、裏面保護シート４を順次積層し、次いで、これらを真空吸引等により一体化して加熱圧着する方法で製造してもよい。
【００６７】
尚、本発明の太陽電池モジュール１０において、封止材１以外の部材であるガラス基板２、太陽電池素子３及び裏面保護シート４は、従来公知の材料を特に制限なく使用することができる。又、本発明の太陽電池モジュール１０は、上記部材以外の部材を含んでもよい。尚、本発明の封止材は薄膜系の太陽電池素子を備える太陽電池モジュール１０に限らず、その他の全ての太陽電池モジュールに好ましく適用することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
＜太陽電池モジュール用の封止材の製造＞
以下において説明する封止材組成物原料を下記表１の割合（質量部）で混合し、それぞれ実施例、比較例の封止材のコア層用及びスキン層用の樹脂シートを製造するための封止材組成物とした。それぞれの封止材組成物をφ３０ｍｍ押出し機、２００ｍｍ幅のＴダイを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２１０℃、引き取り速度１．１ｍ／ｍｉｎでコア層用及びスキン層とするための各樹脂シートを作製し、これらの各樹脂シートを積層して、コア層と両最外層に配置されるスキン層を備える実施例１及び比較例１〜２の３層構造の封止材とした。又、比較例３の封止材については、上記のコア層用の封止材組成物を用いて単層の封止材とした。又、比較例４の封止材については、上記のスキン層用の封止材組成物を用いて単層の封止材とした。実施例、比較例の各封止材の厚さは、いずれも、総厚さ６００μｍとした。実施例１及び比較例１〜２の３層構造の封止材の各層の厚さの比については、下記表１にそれぞれ記載する通りの比率とした。
【００７０】
封止材用の各樹脂シートを形成するための封止材組成物原料としては、以下の原料を使用した。
透明樹脂Ａ（Ｐ−Ａ）：密度０．８８０ｇ／ｃｍ３、融点５７．５５℃であり、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）。
透明樹脂Ｂ（Ｐ−Ｂ）：密度０．９０５ｇ／ｃｍ３、融点９７．０℃であり、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）。
耐候性マスターバッチ（耐候）：密度０．８８０ｇ／ｃｍ３のチーグラー直鎖状低密度ポリエチレンを粉砕したパウダー１００質量部に対して、ベンゾフェノール系紫外線吸収剤３．８質量部とヒンダードアミン系光安定化剤５質量部と、リン系熱安定化剤０．５質量部とを混合して溶融、加工し、ペレット化して得たマスターバッチ。
重合開始剤コンパウンド樹脂１（Ｍ１）：密度０．９０５ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分のＭ−ＬＬＤＰＥペレット１００質量部に対して、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）（Ｓｔａｔｏｍｅｒ社製、商品名「ＳＲ５３３」）１質量部を含浸させて得たコンパウンドペレット。
重合開始剤コンパウンド樹脂２（Ｍ２）：密度０．９０５ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのＭＦＲが３．５ｇ／１０分のＭ−ＬＬＤＰＥペレット１００質量部に対して、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）、（三菱ガス化学株式会社製、商品名「メタクリル酸グリシジル」）１質量部を含浸させて得たコンパウンドペレット。
シラン変性ポリエチレン系樹脂（Ｓ）：密度０．８８０ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲが３．５ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン１００質量部に対して、ビニルトリメトキシシラン２質量部と、ラジカル発生剤（反応触媒）としてのジクミルパーオキサイド０．１５質量部とを混合し、２００℃で溶融、混練して得たシラン変性ポリエチレン系樹脂。密度０．８８０ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ３．５ｇ／１０分。融点５８℃。
架橋剤（架橋）：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックス１０１）
【００７１】
【表１】
2014199877.tif 000003
【００７２】
尚、上記方法で作製した実施例１、比較例１から４の封止材の各層の融点、密度についても測定した。融点については、ＪＩＳＫ７１２１により測定し、密度については、ＪＩＳＫ７１１２により、それぞれ測定した。結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2014199877.tif 000004
【００７４】
上記方法で作製した実施例１、比較例１から４の封止材について、全光線透過率（ＪＩＳ  Ｋ７３６１、株式会社村上色彩研究所）、ＨＡＺＥ（ＪＩＳ  Ｋ７１３６、株式会社村上色彩研究所、ヘーズ・透過率系ＨＭ１５０により測定）の値、及び耐熱性を測定評価した。耐熱性については下記の耐熱クリープ試験により測定評価した。結果を表３に示す。
【００７５】
［耐熱クリープ試験（ｍｍ）の試験方法］
７．５×５．０ｃｍにカットした実施例、比較例の製膜後の封止材シートを、ガラス基板（白板フロート半強化ガラス  ＪＰＴ３．２  １５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３．２ｍｍ）上に２枚重ね置き、その上からガラス基板（白板フロート半強化ガラス  ＪＰＴ３．２  ７５ｍｍ×５０ｍｍ×３．２ｍｍ）を重ね置き、下記の熱ラミネート条件（ａ）〜（ｄ）により、真空加熱ラミネータ処理を行い、それぞれの実施例、比較例について太陽電池モジュール評価用サンプルを得た。これらの太陽電池モジュール評価用サンプルについて、下記の試験条件における耐熱クリープ試験を行い、耐熱性を評価した。
上記の太陽電池モジュール評価用サンプルを垂直に置き、１００℃で１２時間放置し、放置後のガラス基板（白板フロート半強化ガラス  ＪＰＴ３．２  ７５ｍｍ×５０ｍｍ×３．２ｍｍ）の移動距離を計測評価した。それぞれの実施例、比較例の製膜後の封止材シートについて測定結果を、以下の評価基準Ａ〜Ｃにより評価した。
（熱ラミネート条件）  （ａ）真空引き：５．０分
（ｂ）加圧（０ｋＰａ〜１００ｋＰａ）：１．５分
（ｃ）圧力保持（１００ｋＰａ）：８．０分
（ｄ）温度１６５℃
（評価基準）  Ａ：２．０ｍｍ未満
Ｂ：２．０ｍｍ以上６．０ｍｍ未満
Ｃ：６．０ｍｍ以上
【００７６】
【表３】
2014199877.tif 000005
【００７７】
表３より、実施例１の封止材は、発電効率の高いレベルを維持するために必須の高い透明性と、高温環境下での長期使用にも耐えうる高い耐熱性を兼ね備えるものであることが分かる。
【符号の説明】
【００７８】
１    封止材
１１  コア層
１２  スキン層
２    ガラス基板
３    太陽電池素子
４    裏面保護シート
【図１】
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【図２】
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