(57)【要約】【課題】 主成分をエチレン−酢酸ビニル共重合体とする、製造コストが低く、保管性の良好な太陽電池封止材を得る。【解決手段】  太陽電池用封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）１００重量部に対して有機過酸化物が０．１〜５重量部の割合で添加されるとともに、シランカップリング剤が０．０５〜５重量部の割合で添加されている。上記有機過酸化物として、１時間の半減期を得るための分解温度が１００℃〜１２５℃の範囲の有機過酸化物、例えばｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイトを用いる。これにより太陽電池モジュール製造時のＥＶＡ架橋時間を短縮し、製造コストを低減する。他方、上記シランカップリング剤として、例えば３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランを用いる。これにより、封止材を長期保管した後でも、太陽電池モジュールにおける封止材とガラス板、太陽電池セルとの接着強度を十分に確保できる。【選択図】なし【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重量部に対して有機過酸化物が０．１〜５．０重量部の割合で添加されるとともに、シランカップリング剤が０．０５〜５．０重量部の割合で添加され、
上記有機過酸化物は、１時間の半減期を得るための分解温度が１００℃〜１２５℃の有機過酸化物であり、
上記シランカップリング剤は、珪素原子に、エトキシ基またはメトシキ基が２つ直接結合されるとともに、メチル基と、有機鎖の炭素原子が直接結合しているシランカップリング剤であることを特徴とする太陽電池用封止材。
【請求項２】
前記シランカップリング剤が、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止材。
【請求項３】
前記シランカップリング剤が、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止材。
【請求項４】
上記有機過酸化物が、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用封止材。
【請求項５】
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対する前記シランカップリング剤の添加量が、１．０重量部以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用封止材。
【請求項６】
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有率が、３０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池用封止材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主成分をエチレン−酢酸ビニル共重合体とする太陽電池用封止材に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、シリコン等の半導体からなる太陽電池セルを用いて太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換するものであり、クリーンなエネルギー源として期待されている。
【０００３】
太陽電池セルは直接外気と接触するとその機能が低下するため、太陽電池セルを封止する必要がある。また、屋外に設置することが多いため、ガラス板と一体にしてモジュール化するのが一般的である。
より具体的には、特許文献１に開示されているように、２枚のシート状の封止材で太陽電池セルを挟み、さらにその外側にガラス板とバックシートとを配置した状態で、真空加熱圧着して一体化し、太陽電池モジュールを製造している。
【０００４】
太陽電池セルを封止する封止材として、現在ではエチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）が低コスト化等の観点から一般的に有望視され、その実用化が進んでいる。
上記封止材としてのＥＶＡには架橋剤が配合されており、上記加熱圧着時にＥＶＡが架橋する。架橋剤には有機過酸化物が用いられ、特許文献２に開示されているように、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを用いるのが一般的である。この有機過酸化物は、１時間の半減期を得るための分解温度が１３８．１℃である。
【０００５】
上記封止材は上述のように太陽電池セルを封止して保護する役割とともに、太陽電池セルおよびガラス板に接着して、モジュールを一体化させる役割をも担っている。無機材料からなる太陽電池セルおよびガラス板とＥＶＡとを接着させるため、ＥＶＡにはシランカップリング剤が配合されている。上記シランカップリング剤としては、特許文献２に開示されているように、低コストの等の観点から３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを用いるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２５２１２７号
【特許文献２】特開２００６−３０３０３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記太陽電池モジュールには、性能の向上は勿論のこと、製造コストの低減が求められている。ＥＶＡに有機過酸化物として配合される上述の一般的な２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンの場合、太陽電池モジュール製造の際のＥＶＡの架橋に時間を要し、製造コストの低減の支障となっていた。
【０００８】
そこで、本発明者は、より分解し易い有機過酸化物を用いてＥＶＡの架橋に要する時間の短縮を図るべく、試験を重ねてきた。しかし、そのような分解し易い有機過酸化物を配合してＥＶＡシートを製造した場合、次の不都合が生じた。
ＥＶＡシートを製造した直後に太陽電池モジュールを製造すれば、ＥＶＡシートとガラス板との接着強度を十分に確保できるが、長期間（例えば半年間）保管したＥＶＡシートを用いて太陽電池モジュールを製造すると、ＥＶＡシートとガラス板との接着強度が著しく低下してしまった。
そのため、上記ＥＶＡシートの製造から短い保管期間内で、ＥＶＡシートを太陽電池モジュールの製造に用いなければならず、生産計画・納期管理等でコストが嵩んでしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、太陽電池用封止材において、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して有機過酸化物が０．１〜５．０重量部の割合で添加されるとともに、シランカップリング剤が０．０５〜５．０重量部の割合で添加され、上記有機過酸化物は、１時間の半減期を得るための分解温度が１００℃〜１２５℃の有機過酸化物であり、上記シランカップリング剤は、珪素原子に、エトキシ基またはメトシキ基が２つ直接結合されるとともに、メチル基と、有機鎖の炭素原子が直接結合しているシランカップリング剤であることを特徴とする。
【００１０】
上記太陽電池用封止材によれば、有機化過酸化物として、１時間の半減期を得るための分解温度が１００〜１２５℃以下の分解し易い有機過酸化物を用いるため、ＥＶＡからなる封止材と太陽電池セルおよびガラス板とを積層して加熱圧着する際に、ＥＶＡの架橋を短時間で行うことができ、太陽電池モジュールの生産性を高めることができる。なお、１時間の半減期を得るための分解温度を１００℃以上としたのは、１００℃未満であると、配合時の安定性に欠けるとともに、ＥＶＡの架橋をコントロールできないからである。また、１時間の半減期を得るための分解温度を１２５℃以下としたのは、一般的に用いられていた２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンと比較して架橋時間の有意な差を得るためである。
【００１１】
上記のように、分解し易い有機過酸化物を用いると、前述したように封止材を長期保管した後で製造された太陽電池モジュールでの封止材とガラス板との接着強度が著しく低下する。本発明者らは、この問題を改善すべくシランカップリング剤に着目し、種々のシランカップリング剤について実験を行ったところ、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等を添加した場合、長期保管後の封止材を用いても封止材とガラス板の接着強度の低下が回避ないしは抑制できることを発見した。
【００１２】
上記シランカップリング剤の共通の構造は、珪素原子に、エトキシ基またはメトシキ基が２つ直接結合されるとともに、メチル基と、有機鎖の炭素原子が直接結合している点にある。加水分解してＯＨ基を生成するエトキシ基またはメトシキ基の数が２つであり、一般的に用いられる３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（メトキシ基が３つ）より少ないため、保管期間におけるシランカップリング剤同士の結合が少ないことに起因するものと、推測できる。
【００１３】
好ましくは、上記有機過酸化物は、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイトである。
ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイトＥＶＡに架橋構造を持たせた場合、黄変性、耐発泡性に優れた組成物となるからである。
【００１４】
好ましくは、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対する前記シランカップリング剤の添加量が、１．０重量部以下である。
好ましくは、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有率が、３０重量％以下である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、太陽電池モジュール製造時の封止材のＥＶＡの架橋に要する時間を短縮でき、封止材を製造時点から長期保管しても封止材とガラス板の十分な接着強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の封止材が用いられる太陽電池モジュールを積層前の状態で模式的に示す断面図である。
【図２】封止材とガラス板との接着強度を試験するために作成された封止材とガラス板との積層構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を説明する。最初に本発明の封止材を用いた太陽電池モジュールの製造について図１を参照しながら簡単に説明する。ガラス板１１、シート状の封止材１２、太陽電池セル１３、シート状の封止材１４、樹脂製のバックシート１５を順に重ね、真空加熱圧着することにより、これら部材が一体化された太陽電池モジュール１０が得られる。
【００１８】
上記封止材１２，１４は、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とする。ＥＶＡとしては、酢酸ビニル含有率が５０重量％以下のものを用いることができるが、好ましくは酢酸ビニル含有量３５重量％以下、特に好ましくは酢酸ビニル含有率が３０％以下である。
【００１９】
上記封止材１２，１４には、シランカップリング剤、有機過酸化物が添加され、必要に応じて、架橋助剤、安定剤、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加することも可能である。
【００２０】
上記シランカップリング剤により、封止材１２，１４が、上記真空加熱圧着の際に無機材料の太陽電池セル１３、ガラス板１１と接着される。
【００２１】
上記シランカップリング剤は、ＥＶＡ１００重量部に対して０．０５〜５重量部で配合される。５重量部を超えてもシランカップリング剤の効果の増大が見込めず、０．０５重量部未満では、接着効果を発揮できない。好ましくはＥＶＡ１００重量部に対してシランカップリング剤１．０重量部以下とする。特に好ましくは０．５重量部以下とする。
【００２２】
上記シランカップリング剤としては、珪素原子にエトキシ基またはメトシキ基が２つ直接結合されるとともに、メチル基と、有機鎖の炭素原子が直接結合しているシランカップリング剤が用いられる。例えば３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシシラン等を挙げることができる。特に、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランは安価に入手可能であることから、好ましい。
【００２３】
上記有機過酸化物は、上記真空加熱圧着時に熱分解してラジカルを発生することでＥＶＡに架橋構造を持たせる。その配合量はＥＶＡ１００重量部に対して０．１〜５重量部である。５重量部を超えても有機過酸化物の架橋効果の増大が見込めず、０．１重量部未満では、架橋効果を発揮できない。
【００２４】
本発明で用いられる有機過酸化物としては、１００℃以上でラジカルを発生するものであればいずれも使用可能であるが、半減期１時間を得るための分解温度が１００℃〜１２５℃の有機過酸化物が用いられる。
【００２５】
配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期１時間を得るための分解温度が１００℃以上であることが好ましい。ただし、本発明では架橋に要する時間を短縮するために、半減期１時間を得るための分解温度が１２５℃以下のものを用いている。
【００２６】
上記のように、半減期１時間の分解温度が１００〜１２５℃の有機過酸化物を分解時間が短い方から順に例示すると、下記の通りである。
１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、
１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、
１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、
１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、
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、
ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、
ｔ−ブチルパーオキシー３,３,５−トリメチルヘキサノエイト、
ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイト、
ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエイト、
２，５―ジメチルー２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、
ｔ−ブチルパーオキシアセテイト。
【００２７】
特にｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネイトを添加し熱分解でＥＶＡに架橋構造を持たせた場合、黄変性、耐発泡性に優れた組成物となる。
【００２８】
また、ＥＶＡ封止材は長期にわたり使用され、風雨等に曝露されることも予測されるため、耐久性も重要とされる。耐久性を向上させるため、ＥＶＡに架橋助剤を添加してゲル分率を向上させることも可能である。この目的に用いられる架橋助剤としては、公知のものとしてトリアリルイソシアヌレートまたはトリアリルイソシアネート等の３官能性架橋助剤の他、単官能性の架橋助剤等を挙げることができる。これらの架橋助剤はＥＶＡ１００重量部に対して１０重量部以下の割合で用いられる。
【００２９】
更に、本発明では安定性を向上する目的でハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、Ｐ−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等の安定材をＥＶＡ１００重量部に対して５重量部以下で加えることができる。
【００３０】
また、着色剤として、金属酸化物、金属粉等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アチ系、酸性、又は塩基染料系レーキ等の有機顔料を添加してもよい。
【００３１】
紫外線吸収剤として、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルホベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、２−（２′−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニルサルシレート、ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレート等のヒンダードアミン系を添加してもよい。
【００３２】
老化防止剤として、アミン系、フェノール系、ビスフェニル系、ヒンダードアミン系があるが、例えばジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペラジル）セバケート等を添加してもよい。
【実施例】
【００３３】
実施例１〜３および比較例１〜２のＥＶＡシートを試作した。各シートは、逆Ｌ４本カレンダーで厚み０．４５mm、幅１０００mmに作成され、内径３インチ肉厚１０mmの紙管に巻き、１５０ｍ巻きとした。各シートの成分は表１に示されている。尚、上記表中の各成分の混合割合は重量部を単位とするものである。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
図２に示すように、各ＥＶＡシート１１’を製造直後にガラス板１２’に積層し、太陽電池ラミネーター（株式会社エヌピーシー製、ＬＳ５００型）を用い、設定温度１４５度、真空時間５分、プレス時間１０分の条件で加熱圧着して一体化することにより、積層体１０’を試作した。
また、各ＥＶＡシート１１’を６ヶ月保管した後で、ガラス板１２’に積層し、同条件で真空加熱圧着して、積層体１０’を試作した。
さらに、各ＥＶＡシート１１’を９ヶ月保管した後で、ガラス板１２’に積層し、同条件で真空加熱圧着して、積層体１０’を試作した。
【００３６】
試作された積層体１０’におけるガラス板１２’とＥＶＡシート１１’間の１８０℃ピール接着力を、引張りスピード１００mm／分で試験した。表１に示すように、比較例１、２のＥＶＡシートでは、ＥＶＡシートの製造直後に積層体を作成すれば十分な接着力があるものの、ＥＶＡシートの長期保管後に積層体を作成した場合には接着力が著しく低下した。これに比べて、実施例１〜３のＥＶＡシートでは、ＥＶＡシートの製造直後に積層体を作成した場合に十分な接着力があることは勿論のこと、ＥＶＡシートの長期保管後に積層体を作成した場合でも十分な接着力（例えば１．５Ｋｇｆ／ｃｍ以上）を維持できた。このことから、実施例１〜３のＥＶＡシートは保管性に優れていることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、太陽光発電システムに適用される。
【符号の説明】
【００３８】
１０  太陽電池モジュール
１０’  試作された積層体
１１，１１’  ガラス板
１２，１４  シート状の封止材
１２’  ＥＶＡシート
１３  太陽電池セル
【図１】
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【図２】
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