(57)【要約】  封止材シートのクッション性や脱気性を維持しながら、光沢ムラが抑制された品位の良い太陽電池封止材シートを提供することを課題とする。  少なくとも一方の表面に、１ｃｍ２あたり４０個以上２３００個以下の突起を有する、熱可塑性樹脂からなる太陽電池封止材シートであって、前記突起は多角形を底面とする角錐台形の裾部と、凸な曲面形状である頂部とから構成され、該突起の頂部比率Ｘが０．１以上０．４以下であることを特徴とする太陽電池封止材シート。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の表面に、１ｃｍ２あたり４０個以上２３００個以下の突起を有する、熱可塑性樹脂からなる太陽電池封止材シートであって、前記突起は多角形を底面とする角錐台形の裾部と、凸な曲面形状である頂部とから構成され、該突起の以下に定義する頂部比率Ｘが０．１以上０．４以下であることを特徴とする太陽電池封止材シート。
頂部比率Ｘの定義：
（１）突起部の最頂部をＰ、前記最頂部Ｐを角錐台形の底面に投影した点をＰ’、Ｐ’から角錐台形の底面の任意の辺に引いた垂線の足をＱとし、これらの点（Ｐ，Ｐ’，Ｑ）を通る断面を取る。
（２）点（Ｐ，Ｐ’，Ｑ）を通る断面において、線分Ｐ’Ｑを１０等分した区間を点Ｑより区間Ｒ１〜Ｒ１０とし、線分Ｐ’Ｑ上の区間Ｒｊ（１≦ｊ≦１０）の境界点ｒｊ−１、ｒｊを通り、線分Ｐ’Ｑに直交する直線をＳｊ−１、Ｓｊとし、該直線と曲線ＰＱの交点をｔｊ−１、ｔｊとする。区間Ｒｊにおいて、点ｔｊ−１、ｔｊを結ぶ直線と、直線Ｐ’Ｑのなす鋭角をθｊとする。
（３）（θ１＋θ２）／２  −θｊ≧４°（１≦ｊ≦１０）を満たす区間Ｒｊの数を求め、１０で除す。
（４）上記（１）〜（３）を底面の多角形の各辺に対して行い、平均したものを、その突起の頂部比率Ｘと定義する。
【請求項２】
前記角錐台形の底面の形状が三角形、四角形、五角形、または六角形である請求項１に記載の太陽電池封止材シート。
【請求項３】
前記点Ｐ’から前記角錐台形の底面の多角形の辺までの最短距離ＬＰ’と、前記角錐台形の底面の多角形の重心Ｇから前記底面の多角形の辺までの最短距離ＬＧとの比から求まる突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧが０．５以上１以下である請求項１または２に記載の太陽電池封止材シート。
【請求項４】
前記突起の高さをＨとし、前記突起の底面の外接円の直径をＤとしたとき、突起のアスペクト比Ｈ／Ｄが０．０３以上０．８０以下である請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池封止材シート。
【請求項５】
受光面保護材と、裏面保護材と、この受光面保護材と裏面保護材との間に配置され、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池封止材シートにより太陽電池セルが封止された層と、で構成された、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、太陽電池封止材シート及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用やＣＯ２排出量削減の観点から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、技術開発が進められている。【０００３】
現在主流である結晶シリコン系太陽電池では、ガラス、封止材シート、太陽電池セル、封止材シート、バックシートをこの順に積層し、該積層体を真空・加熱条件下でラミネートし、溶融した封止材樹脂でセルを封止して太陽電池モジュールを製造している。【０００４】
しかし、上記ラミネート工程において熱板からの加熱によりガラスが反り、封止材の昇温が部分的に不十分となり、太陽電池セルが未溶融状態の封止材シートに押し付けられてクラックが発生することがあり、これがモジュール収率を低下させる一因となっている。また、ラミネート時に封止材シートとセルの間に気泡が残留し、モジュールの外観を悪化させることがある。【０００５】
上記トラブルを回避するため封止材シートの製造プロセスでエンボス加工を行い、シート表面に突起部を形成し、シートのクッション性を向上させることでセルにひびが入ること（以降、セルクラックと記す）を防止するとともに、空気の排出経路を確保する対策がとられている。【０００６】
特許文献１では、図１に示すような円柱または円錐台形からなる裾部と凸な曲面形状の頂部を有する突起が複数形成された封止材シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、突起によりクッション性や脱気性を向上できるが、その突起の形状に由来して周囲の光が突起に凸レンズのように映り込むため封止材シートに光沢ムラが発生し、シート品位を低下させるとともに、モジュール製造前に封止材シート中の異物、欠点を検査することが難しくなり、生産効率が低下するという問題があった。【０００９】
上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明では封止材シートのクッション性を維持しつつ光沢ムラを抑制できる太陽電池封止材シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行い、以下の構成を採ることで上記課題を解決できることを見出した。【００１１】
少なくとも一方の表面に、１ｃｍ２あたり４０個以上２３００個以下の突起を有する、熱可塑性樹脂からなる太陽電池封止材シートであって、前記突起は多角形を底面とする角錐台形の裾部と、凸な曲面形状である頂部とから構成され、該突起の以下に定義する頂部比率Ｘが０．１以上０．４以下であることを特徴とする太陽電池封止材シート。
頂部比率Ｘの定義：
（１）突起部の最頂部をＰ、前記最頂部Ｐを角錐台形の底面に投影した点をＰ’、Ｐ’から角錐台形の底面の任意の辺に引いた垂線の足をＱとし、これらの点（Ｐ，Ｐ’，Ｑ）を通る断面を取る。
（２）点（Ｐ，Ｐ’，Ｑ）を通る断面において、線分Ｐ’Ｑを１０等分した区間を点Ｑより区間Ｒ１〜Ｒ１０とし、線分Ｐ’Ｑ上の区間Ｒｊ（１≦ｊ≦１０）の境界点ｒｊ−１、ｒｊを通り、線分Ｐ’Ｑに直交する直線をＳｊ−１、Ｓｊとし、該直線と曲線ＰＱの交点をｔｊ−１、ｔｊとする。区間Ｒｊにおいて、点ｔｊ−１、ｔｊを結ぶ直線と、直線Ｐ’Ｑのなす鋭角をθｊとする。
（３）（θ１＋θ２）／２  −θｊ≧４°（１≦ｊ≦１０）を満たす区間Ｒｊの数を求め、１０で除す。
（４）上記（１）〜（３）を底面の多角形の各辺に対して行い、平均したものを、その突起の頂部比率Ｘと定義する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、封止材シートのクッション性や脱気性を維持しながら光沢ムラを抑制した品位の良い太陽電池封止材シートを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の封止材シートの表面突起部の一例の概略断面図である。
【図２】本発明の封止材シートの表面突起部の一例の概略模式図である。
【図３】図２に示す突起の点（Ｐ、Ｐ’、Ｑ）を含む断面の部分拡大図である。
【図４】本発明の封止材シートの表面突起部の他の態様の概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の太陽電池封止材シートについて、説明する。
【００１５】
本発明の太陽電池封止材シートは、少なくとも一方の表面に、１ｃｍ２あたり４０個以上２３００個以下の突起を有する熱可塑性樹脂からなる太陽電池封止材シートであって、前記突起は多角形を底面とする角錐台形の裾部と、凸な曲面形状である頂部とから構成され、該突起の後述のように定義する頂部比率Ｘが０．１以上０．４以下である太陽電池封止材シートである。
【００１６】
本発明の太陽電池封止材シートに用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、透明性があり、真空ラミネート時の熱板温度（１３０℃以上１６０℃以下）で溶融する熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下「ＥＶＡ」と記載）、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、シラン変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、アイオノマー、ポリビニルブチラールなどが好ましく用いられる。また、封止特性向上のために必要に応じて架橋剤、架橋助剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、光安定化剤などの添加剤を適宜使用してもよい。また、本発明の太陽電池封止材シートは樹脂の種類や添加剤の種類や量が均一な単層シートでも、樹脂の種類や添加剤の種類や量が異なる層を積層した多層シートであっても良い。
【００１７】
そして、本発明の太陽電池封止材シートには少なくとも一方の表面に１ｃｍ２あたり４０個以上２３００個以下の突起を有する。突起の個数が１ｃｍ２あたり４０個未満であると、ラミネート工程において太陽電池セルが未溶融状態の封止材シートに押し付けられた時、個々の突起に掛かる応力が高くなるため、セルクラックが発生しやすい。一方、突起の個数が１ｃｍ２あたり２３００個を越えると、個々の突起が小さくなるためクッション性が低下し、ラミネート工程でのセルクラックが発生しやすく、脱気性も低下し、気泡が残留しやすくなる。
【００１８】
本発明の太陽電池封止材シートの表面にある突起は、図２や図４に示す通り、多角形を底面とする角錐台形の裾部１１と、凸な曲面形状である頂部１２とから構成される。裾部を角錐台形とすることで曲面部を減少させ、周囲の光の映り込みを防止し、シートの光沢ムラを抑制できる。前記角錐台形の底面形状は三角形、四角形、五角形、または六角形であることが好ましい。七角形以上の多角形となると曲面と近い形状になり光の映り込みが起こり、シートの光沢ムラが認められる場合がある。
【００１９】
また、映り込み防止のためには凸な曲面形状の頂部１２の比率が低いことが重要であり、本発明の太陽電池封止材シートは、以下に定義する頂部比率Ｘが０．１以上０．４以下であり、０．２５以上０．４以下であれば好ましい。
【００２０】
頂部比率Ｘの求め方について、図２の四角錐台形を裾部に有する突起２を例に用いて具体的に説明する。突起部の最頂部をＰ、前記最頂部Ｐを角錐台形の底面１０に投影した点をＰ’とし、Ｐ’から四角形の任意の一辺に引いた垂線の足をＱとする。点（Ｐ，Ｐ’，Ｑ）を通る断面の部分拡大図を図３に示す。線分Ｐ’Ｑを１０等分した区間を、点Ｑより区間Ｒ１〜Ｒ１０と呼ぶ。線分Ｐ’Ｑ上のある区間Ｒｊ（１≦ｊ≦１０）について、線分Ｐ’Ｑ上の境界点ｒｊ−１、ｒｊを通り、線分Ｐ’Ｑに直交する直線をＳｊ−１、Ｓｊとし、該直線と曲線ＰＱの交点をｔｊ−１、ｔｊとする。区間Ｒｊにおいて、点ｔｊ−１、ｔｊを結ぶ直線と、直線Ｐ’Ｑのなす鋭角をθｊとした時、｛（θ１＋θ２）／２｝−θｊ≧４°（１≦ｊ≦１０）を満たす区間Ｒｊの数を求め、それを１０で除す。本計算を底面の四角形の各辺に対して行い、平均した数値をその突起の頂部比率Ｘと定義する。ここでは角錐台形の底面の形状が、四角形の場合について説明したが、それ以外の場合についても、各辺に対して行う他は変わりはない。
【００２１】
このようにして求めた頂部比率Ｘが０．１未満であると、突起の頂部が鋭くなり、ラミネート工程で突起先端部に応力が集中しセルクラックが発生しやすい。一方、頂部比率Ｘが０．４を越えると、曲面部の比率が大きくなり映り込みが起こるため、封止材シートの光沢ムラが見られるようになる。
【００２２】
なお、複数の突起が相互に重なっており底面の定義が難しい場合は、隣り合う突起との間に作られる谷を境目として頂部比率Ｘを求めることとする。
【００２３】
突起を上から見た時に最頂部Ｐが突起の輪郭付近に偏っていると、太陽電池セルが未溶融の封止材シートに押し付けられた時に突起が倒れてクッション性が低下するので、突起の頂部は中心付近にあることが好ましい。図２に示す通り、最頂部Ｐを底面に投影した点Ｐ’から角錐台形の底面の多角形の辺までの最短距離をＬＰ’とし、角錐台形の底面の多角形の重心Ｇから前記底面の多角形の辺までの最短距離をＬＧとした時、突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧは０．５以上１以下であることが好ましい。より好ましくは突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧは０．８以上１以下であることが好ましい。
【００２４】
本発明の太陽電池封止材シートは、加熱したシートに凹型の模様が彫刻された金型を押し付けて、その後冷却することで突起を形成することができる。その場合、凹型の模様が彫刻された枚葉の金属板からなる金型を用いバッチ処理で突起を形成してもよく、あるいは表面に凹型の模様が彫刻されたロールと、対向のロールとを用い、間に挟み込んで連続式で突起を形成しても良い。
【００２５】
突起のＰＰ’間の長さを突起の高さＨとし、突起の底面の外接円の直径をＤとしたとき、突起のアスペクト比Ｈ／Ｄが０．０３以上０．８０以下であることが好ましい。Ｈ／Ｄが０．０３未満であると得られるクッション性が小さく、ラミネート工程でのセルクラックが発生する場合がある。一方、Ｈ／Ｄが０．８０を越えると、突起の頂部に応力が集中するため、ラミネート工程でセルクラックが発生することがある。また、突起のアスペクト比Ｈ／Ｄが０．０３以上０．３０以下であれば、最低限必要なクッション性を確保しつつバッチ処理での突起の形成に必要な時間が短いために生産性が良い点で好ましく、かかる観点からは０．０３以上０．１５未満がより好ましい。一方０．１５以上０．８０以下であれば、クッション性がより良いために、ラミネート工程でセルクラックの発生なく加工できる条件範囲を広く採ることができる点で好ましく、かかる観点から０．２０以上０．６０以下がより好ましい。
【００２６】
このように頂部比率Ｘ、突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧ、突起のアスペクト比Ｈ／Ｄを制御することでクッション性や脱気性を維持しつつ、光沢ムラを抑制しシート品位を向上することができる。
【００２７】
本発明の太陽電池封止材シートの厚みは、適宜設定することができるが、目付厚み（表面突起をならした時の厚み）が０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。目付厚みが０．３ｍｍ未満ではセルの表裏両面に電気的に接続するインターコネクタを包埋できず、コネクタを起点としてラミネート工程でセルクラックが発生する場合があり、１ｍｍよりも厚いと透明性が低下する場合がある。
【００２８】
このような太陽電池封止材シートは、所望長さのカットシートに裁断され、太陽電池モジュールの製造に用いられる。本発明の太陽電池モジュールは、受光面保護材と、裏面保護材と、この受光面保護材と裏面保護材との間に配置され、太陽電池封止材シートにより太陽電池セルが封止された層と、で構成されている。かかる太陽電池モジュールの製造は、ガラス板や透明なプラスチック等の受光面保護材と、太陽電池封止材シートと、太陽電池セルと、前記太陽電池封止材シートと同様の太陽電池封止材シートと、フッ素樹脂やポリエステル樹脂等のバックシートやガラス等の裏面保護材とをこの順に積層し、これらを真空加熱ラミネート法等により加熱しながら減圧や加圧することで、溶融させた太陽電池封止材シート中に太陽電池セルを包埋させて一体成形することにより製造することができる。太陽電池封止材シートにより太陽電池セルが封止された層としては、このようにして得られる太陽電池封止材シートにより太陽電池セルが両面から封止された層であることが好ましい。
【００２９】
本発明の封止材シートは、上記構成の材料を積層一体化するときの太陽電池セルへの封止材シートのクッション性や脱気性に優れることから太陽電池セルと太陽電池封止材との間の成形時の残留応力が小さく、また、封止材中の気泡の残存もないことから、長期にわたる耐久性が優れた太陽電池モジュールとなる。
【実施例】
【００３０】
本発明を以下の実施例により更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。【００３１】
本実施例で用いた測定法を下記に示す。【００３２】
（１）突起の高さＨ
封止材シートの両端から幅方向に均等に５点選び、形状測定レーザーマイクロスコープＶＫ−Ｘ１００（キーエンス社製）を用い、シート面に垂直な方向からレーザーを当て、シートに形成された突起の３次元的な形状情報を得た。そこから突起の最頂部から底面までの距離を求め、５点の平均値を封止材シートの突起の高さＨとした。【００３３】
（２）突起の底面の外接円の直径Ｄ
（１）と同様の方法により幅方向５点の形状情報を得、そこから突起の底面に外接する円の直径を求め、５点の平均値を封止材シートの突起の底面の外接円の直径Ｄとした。【００３４】
（３）突起の頂部比率Ｘ
（１）と同様の方法により幅方向５点の形状情報を得、そこから突起の頂部比率Ｘを求め、５点の平均値を封止材シートの突起の頂部比率Ｘとした。【００３５】
（４）突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧ
（１）と同様の方法により幅方向５点の形状情報を得、そこから突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧを求め、５点の平均値を封止材シートの突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧとした。【００３６】
（５）光沢ムラの判定
封止材シートの光沢を目視にて確認し、光沢ムラがない状態を「Ａ」、異物・欠点の検出には問題の無い程度の軽微な光沢ムラを「Ｂ」、顕著な光沢ムラを「Ｃ」として３段階で評価した。【００３７】
（６）セルクラックの判定
１８０ｍｍ角の正方形状の封止材シート、ガラス板（厚み３ｍｍ）と、ポリエステル製太陽電池バックシート（厚み２４０μｍ）を用意した。二種類の多結晶太陽電池セル（３バスバー、サイズ１５６ｍｍ角、厚み２００μｍ、並びに３バスバー、サイズ１５６ｍｍ角、厚み１８０μｍ）に、自動配線機を使用してインターコネクタ（厚み２８０μｍ、幅２ｍｍ）を半田付けし、インターコネクタ付きの太陽電池セルを作成した。前記のガラス板の上に、封止材シート、インターコネクタ付き太陽電池セル、封止材シート、バックシートの順で積層し、ＪＥＴ社製真空ラミネーターにて、熱板温度１４５℃、真空引き４分、プレス１分、圧力保持１０分（合計１５分）の条件で真空ラミネートを行った。なお、前記の積層においては封止材シートの突起が太陽電池セルに接するように積層した。得られた太陽電池モジュールのセルクラックを目視およびＥＬ画像検査装置にて確認し、厚み２００μｍ、ならびに厚み１８０μｍのセルを使用した太陽電池モジュールにおいて、ＥＬ画像検査にてクラック由来の非発光部が無い状態を「ＡＡ」、厚み２００μｍのセルを使用した太陽電池モジュールにおいて、ＥＬ画像検査にてクラック由来の非発光部が無いが、厚み１８０μｍのセルを使用した太陽電池モジュールにおいて、目視では確認できないがＥＬ画像検査ではクラック由来の非発光部がある状態を「Ａ」、厚み２００μｍのセルを使用した太陽電池モジュールにおいて目視では確認できないがＥＬ画像検査ではクラック由来の非発光部がある状態を「Ｂ」、厚み２００μｍのセルを使用した太陽電池モジュールにおいて目視で確認できるセルクラックがある状態を「Ｃ」として、４段階で評価した。【００３８】
（７）脱気性の評価
上記（６）にて得られた太陽電池モジュール中に気泡が残存しているかを目視にて確認し、気泡がない状態を「Ａ」、気泡が確認できる状態を「Ｃ」として、２段階で評価した。【００３９】
（実施例１）ＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有量：２８質量％、メルトフローレイト：１５ｇ／１０分（１９０℃））、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、光安定化剤を２軸押出機に供給して溶融混練し、Ｔダイから押出して厚み４５０μｍのＥＶＡシートを得た。このＥＶＡシートと凹型の模様が彫刻されたアルミ板を８５℃の熱板上で加熱し、シート温度が８５℃に到達した後、面圧５ＭＰａにて５秒間プレスした後水冷式手動冷却プレス機にて面圧１ＭＰａにて１分間プレスすることで急冷し、表面突起を有する封止材シートを得た。【００４０】
表１に示す通り、この封止材シートの突起の底部は四角形であり、頂部比率Ｘは０．２５、突起頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧは０．９０、アスペクト比Ｈ／Ｄは０．３０、突起の個数は９００個／ｃｍ２であり、光沢ムラがなく、太陽電池モジュールの作成に際し、厚み２００μｍ並びに厚み１８０μｍのセルを用いても、セルクラックが発生せず、気泡も発生させない良好なシートであった。【００４１】
（実施例２〜１７）
シート突起の裾部の形状、頂部比率Ｘ、頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧ、アスペクト比Ｈ／Ｄ、突起の個数を変えるようにアルミ板の彫刻を変更した以外は実施例１と同様の方法で封止材シートを得て、光沢ムラ、セルクラック、脱気性を評価した。【００４２】
（実施例１８〜２０）
シート突起の裾部の形状、頂部比率Ｘ、頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧ、アスペクト比Ｈ／Ｄ、突起の個数を変えるようにアルミ板の彫刻を変更しプレス時間を１、２、３秒間と変えてプレスした以外は実施例１７と同様の方法で封止材シートを得て、光沢ムラ、セルクラック、脱気性を評価した。【００４３】
【表１−１】
2013146629.tif 000003
【００４４】
【表１−２】
2013146629.tif 000004
【００４５】
（比較例１〜６）
シート突起の裾部の形状、頂部比率Ｘ、頂部の中心度ＬＰ’／ＬＧ、アスペクト比Ｈ／Ｄ、突起の個数を変えるようにアルミ板の彫刻を変更した以外は実施例１と同様の方法で封止材シートを得て、光沢ムラ、セルクラック、脱気性を評価した。【００４６】
【表１−３】
2013146629.tif 000005
【符号の説明】
【００４７】
１    円錐台形を裾部に有する突起
２    四角錐台形を裾部に有する突起
３    六角錘台形を裾部に有する突起
１０    角錐台形の底面
１１    角錐台形の裾部
１２    凸な曲面形状の頂部
１３    円錐台形の裾部
【図１】
2013146629.tif 000006
【図２】
2013146629.tif 000007
【図３】
2013146629.tif 000008
【図４】
2013146629.tif 000009
【国際調査報告】
2013146629.tif 000010
2013146629.tif 000011
2013146629.tif 000012
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