(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酢酸ビニルより形成される構造単位を２５〜３５重量％有するエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と、有機過酸化物とを含有する太陽電池モジュール用封止材であって、
前記有機過酸化物として、下記一般式で示される有機過酸化物（１）と有機過酸化物（２）の重量比が、（１）/（２）＝１００/１０〜１００/７０であることを特徴とする、太陽電池モジュール用封止材。
【化１】
0005891836.tif 000009
【化２】
0005891836.tif 000010
【請求項２】
前記有機過酸化物の含有量が、前記ＥＶＡ１００重量部に対して、０．３〜３．０重量部である、請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材。
【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、地球温暖化対策や化石燃料に代わる代替エネルギーの利用など、各種分野において環境問題に対する意識が高まっている。例えば発電分野においては、原子力発電は放射能汚染の危険性が常につきまとい、石油を使用する火力発電ではＣＯ２排出に伴う地球温暖化の問題がある。そこで、このような問題のないクリーンエネルギーとして太陽光発電が注目されており、実用化も確実に進められている。太陽光発電に利用される太陽電池モジュールには種々の形態があり、代表的なものとしては、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、銅インジウムセレナイド太陽電池、及び化合物半導体太陽電池等が挙げられる。中でも、結晶シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池、及びアモルファスシリコン太陽電池は、比較的低コストで大面積化が可能なため、最近ではこれらの太陽電池について活発に研究開発が進められている。
【０００３】
これら各種太陽電池モジュールの基本的構成は、図１に示すように、複数の太陽電池用セル（太陽電池素子）１０１が、表面（光入射側）保護用のガラス板１０２と耐候性を有するバックシート１０３とによって挟持され、ガラス板１０２とバックシート１０３との間には、これらを接着し、太陽電池用セル１０１を封止するためのＥＶＡやポリビニルブチラールなどの熱可塑性透明樹脂から成る封止材１０４が介装されている。
【０００４】
ところで、太陽電池モジュールに用いられる封止材には、耐候性、接着性、耐熱性などの物性が要求される。そこで、これらの物性を担保するため、従来からＥＶＡを有機過酸化物によって架橋している。
【０００５】
ＥＶＡに加えられた有機過酸化物により分解してＥＶＡを架橋させると、架橋度の指標となるゲル分率が向上する。ＥＶＡのゲル分率を向上することにより太陽電池用封止材の耐熱性及び強度を向上することができ、屋外等の環境下で使用される太陽電池にはゲル分率が８０％以上であるＥＶＡが必要である。したがって、屋外等で使用される太陽電池を提供するためには、有機過酸化物をＥＶＡ中に含有させてＥＶＡを架橋することが必要となっている。
【０００６】
したがって、有機過酸化物による架橋においては、加熱により有機過酸化物を分解させる工程が必要となる。そのため、有機過酸化物の中でも１時間半減期温度が１３０〜１６０℃であるジアルキルパーオキサイド型のものを用いた場合、分解及び架橋反応をするための時間を要するために、封止工程における生産性が低いという問題があった。なお、半減期温度とは有機過酸化物の半分が分解する温度のことである。
【０００７】
しかしながら、半減期温度が１００〜１３０℃と低いパーオキシエステル型やパーオキシケタール型のような有機過酸化物を使用すると、短時間での架橋が可能になるものの、封止材に有機過酸化物の分解物に起因すると思われる発泡（膨れ）現象が起こる問題が生じる。発泡は、ＥＶＡ封止材の密着性を低下させる要因となり、封止性能が低下、太陽電池の寿命と発電効率が低下するという問題が生じる。
【０００８】
さらに、半減期温度が低い有機過酸化物を使用した場合、ＥＶＡに有機過酸化物を混練させた際にスコーチ（早期架橋）を起こし、作業性を著しく低下させるという問題も生じる。
【０００９】
そこで特許文献１には、パーオキシモノカーボネート型やパーオキシケタール型の有機過酸化物１００重量部に鎖状または脂環状のハイドロパーオキサイドを４〜５０重量部添加することで、スコーチを防止することが可能であることが示されている。しかしながら、スコーチを防止できる反面、耐熱性に必要なゲル分率に達するまでの架橋時間が延長してしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２には、ｔ−ブチル−（２−エチルヘキシル）パーオキシモノカーボネートにｔ−アミル−（２−エチルヘキシル）パーオキシモノカーボネートを添加することでスコーチを防止しつつ架橋時間を短縮できることが可能であることが開示されている。しかしながら、耐熱性に必要なゲル分率に達しないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１４０５８８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／００７３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１のような有機過酸化物の配合では、確実に発泡（膨れ）を防止できないことが知見された。そこで、本発明者が鋭意検討の結果、ある特定の有機過酸化物のみを配合することによって、太陽電池モジュールにおける膨れを確実に防止できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は上記課題を解決するものであって、その目的とするところは、有機過酸化物に起因する膨れを確実に防止できる、太陽電池モジュール用封止材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのための手段として、本発明は、酢酸ビニルより形成される構造単位を２５〜３５重量％有するＥＶＡと、有機過酸化物とを含有する太陽電池モジュール用封止材であって、前記有機過酸化物として、下記一般式で示される有機過酸化物（１）と有機過酸化物（２）の重量比が（１）/（２）＝１００/１０〜１００/７０であることを特徴とする。
【化１】
0005891836.tif 000002
【化２】
0005891836.tif 000003
【００１５】
このとき、前記有機過酸化物の含有量は、前記ＥＶＡ１００重量部に対して、０．１〜３．０重量部とする。また、ＥＶＡ中の酢酸ビニルより形成される構造単位は、２５〜３５重量％であることが好ましい。
【００１６】
なお、本発明において数値範囲を示す「○○〜××」とは、その下限（○○）と上限（××）とを含む概念である。したがって、正確に表せば「○○以上××以下」となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の封止材によれば、ＥＶＡに対して特定の有機過酸化物のみを配合していることによって、封止材の良好な耐候性、接着性、耐熱性などを担保しながら、ＥＶＡを短時間で架橋できると共に、さらに太陽電池モジュールの各界面における発泡（膨れ）を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的な太陽電池モジュールの基本的構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の封止材は、太陽電池モジュールにおいて、光入射側表面に配されるガラス板と基板側に配されるバックシートとを接着し、その間に配された太陽電池用セル（素子）を封止するためのものであって、ＥＶＡと、所定の有機過酸化物のみとを含有する。適用対象となる太陽電池モジュールは、上記基本的構成となるものであれば特に限定されず、例えば結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、銅インジウムセレナイド太陽電池、及び化合物半導体太陽電池等が挙げられる。
【００２０】
（エチレン−酢酸ビニル共重合体）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）は、封止材の主体を成す成分である。ＥＶＡ中における酢酸ビニルの含有率、すなわち酢酸ビニルより形成される構造単位は、２５〜３５重量％が好ましい。酢酸ビニルの含有率が３５重量％を超えると、粘着性が増大して取り扱いが困難になる。一方、酢酸ビニルの含有率が２５重量％未満になると、封止材が硬くなるため加工性が低下し、また、封止材は硬化に伴い緩衝材としての機能が低下するため、封止材で保護されている太陽電池用セルが衝撃により割れやすくなるので好ましくない。
【００２１】
（有機過酸化物）
本発明の封止材には、有機過酸化物として、下記一般式（２）で示されるｔ−ブチル−（２−エチルヘキシル）モノパーオキシカーボネートと下記一般式（１）で示される１，１−ジ（ｔ−アミルパーオキシ）シクロヘキサンが、（１）/（２）の重量比が１００/１０〜１００/７０の割合で配合される。有機過酸化物（１）と有機過酸化物（２）を１００/１０〜１００/７０の割合で配合することで、封止材の良好な耐候性、接着性、耐熱性などを担保しながら、ＥＶＡを短時間で架橋できると共に、さらに太陽電池モジュールの各界面における発泡（膨れ）を抑制できる。
【００２２】
【化３】
0005891836.tif 000004
【化４】
0005891836.tif 000005
【００２３】
封止材中における有機過酸化物の含有量は、ＥＶＡ１００重量部に対して０．１〜３．０重量部とし、より好ましくは０．３〜２．５重量部とする。ＥＶＡ１００重量部に対して有機過酸化物の含有量が０．１重量部未満では、架橋反応後のＥＶＡのゲル分率（架橋度）が低くかったり、架橋時間が長くなるため、実用に適さない。一方、ＥＶＡ１００重量部に対して有機過酸化物の含有量が５．０重量部を超えると、ＥＶＡの架橋が速く、太陽電池モジュール製造時の使い勝手が著しく悪くなり、さらには混合有機過酸化物の残存を引き起こす。この混合有機過酸化物の残存は封止材の着色等を引き起こし、封止材の光透過性を低下させるため、封止材の間に配置される太陽電池用セルの受光量が低減し、結果的に太陽電池モジュールにおける光電変換効率が低下する。
【００２４】
（その他の添加剤）
本発明の封止材には、必要に応じてその他種々の添加剤を配合することができる。例えば、接着性を高めるためにカップリング剤を配合することができる。カップリング剤としては、例えば有機珪素化合物や有機チタン化合物を挙げることができる。有機珪素化合物としては、ビニル基、メタクリロキシアルキル基、アクリロキシアルキル基、エポキシ基のような反応性有機基と、ハロゲン、アルコキシ基、アセトキシ基のような加水分解性基とを有する化合物を例示できる。具体的には、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシランのような不飽和基を有する化合物の１種または２種以上を使用できる。カップリング剤は、ＥＶＡ１００重量部に対して、０．１〜１０重量部程度、好ましくは０．５〜５重量部程度配合すればよい。
【００２５】
また、架橋速度や架橋効率を高めるために、架橋助剤を配合することができる。架橋助剤としては、例えばポリアリル化合物やポリ（メタ）アクリロキシ化合物のような多不飽和化合物等を挙げることができる。具体的には、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアレート、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のようなポリアリル化合物、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のようなポリ（メタ）アクリロキシ化合物の１種または２種以上を使用できる。
【００２６】
さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤などを配合することもできる。酸化防止剤としては、例えばフェノール系安定剤、硫黄系安定剤、燐酸系安定剤などが挙げられる。光安定剤としては、例えばヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えばベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系等が挙げられる。着色剤としては、例えば酸化チタン等が挙げられる。添加剤として高分子化合物を添加する場合は、比較的分子量の大きい低揮発性のものが好ましい。
【００２７】
（製造方法）
封止材は、ＥＶＡ、所定の有機過酸化物、及び必要に応じて適宜配合されるその他の添加剤を含む組成物を、単軸押出機、２軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどの汎用の混練装置を使用して、実質的に有機過酸化物が分解しない温度、具体的には５０〜１１０℃程度で混練し、一般的には押出成形やカレンダー成形等によりシート状にされる。シート状とする場合は、その厚みは０．１〜１．０ｍｍ程度とすればよい。なお、封止材の形状は、太陽電池モジュールの形状などに合わせて適宜変更可能であり、シート状に限定されるものではない。
【００２８】
その後は、従来から公知の方法にて太陽電池モジュールを製造すればよい。すなわち、太陽電池用セルを少なくとも２枚の封止材で挟み、その両外側にガラス板及びバックシートを重ね合わせた状態で、有機過酸化物の分解温度以上、具体的には１１５℃以上、好ましくは１２０℃以上の温度で加熱・加圧することにより接着・封止することで、太陽電池モジュールを製造できる。なお、より接着性を高めるため、ガラス板やバックシートは予めプライマー処理しておくと好ましい。また、封止材は太陽電池用セルにラミネートしておくこともできる。
【００２９】
加熱は、有機過酸化物がほぼ完全に分解するまで行うことが好ましい。この加熱処理により、ＥＶＡが架橋され、封止材とその他の構成要素とが強固に接着される。加熱処理は、二段階で行うこともできる。例えば、真空条件下において１〜５分程度加熱して仮接着を行い、次いで常圧下にてさらに５〜３０分程度加熱して完全に接着することもできる。このようにして製造される太陽電池モジュールの封止材においては、ＥＶＡの架橋密度の指標となるゲル分率が８０％以上、好ましくは９０％以上となっていることが好ましい。
【実施例】
【００３０】
ＥＶＡ（酢酸ビニル含有量２８重量％）１００重量部に対して、表１，２に示す有機過酸化物を表１，２に示す割合で配合した各種封止材組成物を、８０℃で押出成形により加熱圧延することにより０．５ｍｍ厚のシート状封止材を形成した。
【００３１】
なお、比較例として使用した有機過酸化物は、下記一般式（３）で表される。
t-アミル-（2-エチルヘキシル）パーオキシモノカーボネート：
【化５】
0005891836.tif 000006
【００３２】
得られた各実施例及び比較例の封止材に対して、発泡試験（膨れ性の判定）と、架橋度の指標となるゲル分率の測定を行った。その結果も表１，２に示す。発泡試験及びゲル分率の測定は、以下のようにして行った。
【００３３】
＜発泡試験＞
各実施例および比較例の封止材を、縦３ｃｍ×横６ｃｍに切り出し、ＭＳパウチフィルム（株式会社明光商会製）に挟み、加熱してラミネート加工したものを１３５℃で２分間加熱し、その際に発生するガスによるフィルムの膨れを目視で観察し、評価した。
比較例２と同レベル以下の発泡の場合○、比較例２よりも発泡が顕著な場合を×として評価した。
【００３４】
＜ゲル分率の測定＞
各実施例および比較例の封止材を用いて、ＪＳＲトレーディング（株）製キュラストメーターＶ型により、１３５℃で２分架橋を行った。架橋後のＥＶＡ封止材を秤量し（Ｘｇ）、これを１１０℃のキシレン中に１２時間浸漬して、１１０℃のキシレン中で洗浄・乾燥させた２００メッシュの金網で不溶解分をろ過し、金網上の残渣を真空乾燥して乾燥残渣の重量を測定し（Ｙｇ）、ゲル分率を算出した（ゲル分率（重量％）＝（Ｙ／Ｘ）×１００）。
【００３５】
【表１】
0005891836.tif 000007
【００３６】
【表２】
0005891836.tif 000008
【００３７】
表１の結果から明らかなように、ＥＶＡに対して一般式（１）および（２）で示される所定の有機過酸化物を（１）/（２）の重量比が１００/１０〜１００/７０で配合した封止材であれば、スコーチや発泡を抑制することができ、ゲル分率が８０％以上となる太陽電池用封止材が得られた。一方、比較例１においては、有機過酸化物が５．０重量部含まれているため、熱分解によるガスの発生量が多く発泡が生じた。比較例２および３においては、有機過酸化物（１）の重量比が少ないため架橋時間が２分でのゲル分率が８０％に達しなかった。比較例４においては、有機過酸化物の熱分解によりガスが発生し発泡が生じ、架橋時間の短縮も困難であった。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  太陽電池用セル
１０２  ガラス板
１０３  バックシート
１０４  封止材
【図１】
0005891836.tif 000011