(57)【要約】【課題】本発明は、受光面側保護材や太陽電池セル等の接着強度、および耐久性に優れる太陽電池モジュール用封止材シート、および太陽電池モジュール用シートを得ることをその課題とする。【解決手段】  ポリエチレン系樹脂を主成分とし、前記ポリエチレン系樹脂を１００質量部としたときに、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物を０．１質量部以上５．０質量部以下含有することを特徴とする、封止材シート。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレン系樹脂を主成分とし、前記ポリエチレン系樹脂を１００質量部としたときに、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物を０．１質量部以上５．０質量部以下含有することを特徴とする、封止材シート。
【請求項２】
前記官能基がリン酸基であることを特徴とする、請求項１に記載の封止材シート。
【請求項３】
さらに有機過酸化物を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の封止材シート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の封止材シートからなる層（Ａ層）の片側に、ポリエステル系樹脂を主成分とする層（Ｂ層）を有することを特徴とする、太陽電池モジュール用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止材シート、および太陽電池モジュール用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加による温室効果で地球の温暖化が進行することが予測されており、二酸化炭素を排出しないクリーンなエネルギーが求められている。このような状況下で、太陽電池モジュールを利用した太陽光発電は、安全性と汎用性の高さから非常に注目されている。一般に、太陽電池モジュールは、受光面側から順に受光面側保護材、受光面側封止材、光電変換を行う太陽電池セル、裏面側封止材、およびバックシートが積層された構成を有している。
【０００３】
太陽電池モジュールに使用される封止材としては、加工性、施工性、および製造コスト等の観点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと略すことがある。）を主成分とするものが主に使用されている（特許文献１）。他には、ポリエチレン等のポリオレフィン系の樹脂を使用した封止材も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７７６２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＥＶＡを用いた封止材は、モジュール内部に侵入した水分による加水分解や、紫外線による分解等により酢酸などの酸を副生するため、それに伴い太陽電池セルの劣化や電極の腐食が進み、長期に亘って太陽電池モジュールの発電性能を維持することができないことがある。そして、特許文献２に記載のポリオレフィン系樹脂を用いた封止材は、接着性に乏しく、ガラス等の受光面側保護材や太陽電池セルとの十分な接着強度が得られず、長期間の使用に伴って接着強度が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、係る従来技術の欠点を改良し、受光面側保護材や太陽電池セル等の接着強度、および耐久性に優れる太陽電池モジュール用封止材シート、および太陽電池モジュール用シートを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、下記の構成からなる。
（１）  ポリエチレン系樹脂を主成分とし、前記ポリエチレン系樹脂を１００質量部としたときに、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物を０．１質量部以上５．０質量部以下含有することを特徴とする、封止材シート。
（２）  前記官能基がリン酸基であることを特徴とする、（１）に記載の封止材シート。
（３）  さらに有機過酸化物を含むことを特徴とする、（１）または（２）に記載の封止材シート。
（４）  （１）〜（３）のいずれかに記載の封止材シートからなる層（Ａ層）の片側に、ポリエステル系樹脂を主成分とする層（Ｂ層）を有することを特徴とする、太陽電池モジュール用シート。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受光面側保護材や太陽電池セル等の接着強度、および耐久性に優れる太陽電池モジュール用封止材、および太陽電池モジュール用シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施態様に係る封止材シートからなる層（Ａ層）を有する太陽電池モジュールを、太陽電池セルを含み、厚み方向と平行な面で切断したときの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の封止材シートはポリエチレン系樹脂を主成分とし、前記ポリエチレン系樹脂を１００質量部としたときに、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物を０．１質量部以上５．０質量部以下含有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の封止材シートは、太陽電池モジュールとしたときの耐久性、および製造コストの観点から、ポリエチレン系樹脂を主成分とすることが重要である。ポリエチレン系樹脂は低コストであり、耐久性に優れる。そのため、封止材シートがポリエチレン系樹脂を主成分とすることにより、封止材シートの製造コストが軽減され、太陽電池モジュールとしたときの耐久性も向上する。
【００１２】
ここで「ポリエチレン系樹脂を主成分とする」とは、「封止材の全成分１００質量％中に、ポリエチレン系樹脂を５０質量％より多く１００質量％未満含むこと」をいう。以下、「主成分とする」に関して同様の言い換えができる。
【００１３】
本発明においてポリエチレン系樹脂とは、炭素−炭素二重結合を有する単量体由来の構造単位が繰り返し結合した構造を有する高分子化合物であって、当該単量体の５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下がエチレンであるものと定義する。本発明におけるポリエチレン系樹脂は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、耐候性の観点から、エチレンの単独重合体あるいはエチレンとα−オレフィンとの共重合体であることが好ましい。
【００１４】
ここで、α−オレフィンとは炭素数２〜２５のアルケンのうちα位に二重結合を持つもののことをいう。本発明の封止材シートにおいては、封止材シートの柔軟性を高め、太陽電池モジュールに荷重が掛かった際のセルの破損を抑える観点から、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテンなどを用いることが好ましく、１−ブテン、および／または、１−ヘキセンを用いることがより好ましい。
【００１５】
ポリエチレン系樹脂を密度などの観点から分類した場合、原料樹脂の製造コストの観点から、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ：密度が９４５ｋｇ／ｍ３より大きいポリエチレン）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：高圧法により製造される密度９００〜９４５ｋｇ／ｍ３のポリエチレン）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：シングルサイトまたはマルチサイト触媒を用い、低圧法により製造される密度９００〜９４５ｋｇ／ｍ３のポリエチレン）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ：密度９００ｋｇ／ｍ３未満のポリエチレン）等を好ましく用いることができ、直鎖状低密度ポリエチレンをより好ましく用いることができる。
【００１６】
本発明の封止材シートにおけるポリエチレン系樹脂は、本発明の効果を損なわない限り、一種類のポリエチレン系樹脂のみからなるものであっても複数種類のポリエチレン系樹脂を混合したものであってもよい。ポリエチレン系樹脂が複数種類のポリエチレン系樹脂を混合したものである場合、その含有量は、全てのポリエチレン系樹脂を合算して算出するものとする。
【００１７】
本発明の封止材シートは、他の部材との接着性を向上させる観点から、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物を含むことが重要である。このような態様とすることにより、封止材とガラスなどの受光面側保護材、または太陽電池セルとの接着強度を向上させることが可能となる。上述した効果をより顕著に得る観点から、本発明の封止材シートは、リン酸基を有する化合物を用いることが好ましい。
【００１８】
リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物は、本発明の効果を損なわない限り、単独で用いても複数種類を組み合わせて用いてもよい。リン酸基を有する化合物としては、例えば、リン酸水素＝ビス［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］、リン酸２−［メタクリロイルオキシ］エチルなどを挙げることができる。
【００１９】
本発明の封止材シートにおけるリン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物の含有量は、受光面保護材およびと封止材シートの接着強度と製造コストの観点から、ポリエチレン系樹脂を１００質量部としたときに、０．１質量部以上５．０質量部以下含有することが好ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下含有することがより好ましい。リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物の含有量が、ポリエチレン系樹脂を１００質量部に対して０．１質量部未満であると、封止材と受光面側保護材および太陽電池セルとの十分な密着強度を得ることができないことがある。一方、リン酸基、スルホン酸基、およびアミド基のうち少なくとも１つの官能基を有する化合物の含有量が、ポリエチレン系樹脂を１００質量部に対して５．０質量部を超えると、僅かな接着強度効果の向上のために、大幅な製造コストアップを強いられることがある。
【００２０】
本発明の封止材シートは、さらに有機過酸化物を含むことが好ましい。封止材シートが有機過酸化物を含有することにより、太陽電池モジュール作成工程で封止材シートを加熱した際に、ポリエチレン系樹脂の分子鎖が架橋し、耐熱性や耐クリープ性が向上する。
【００２１】
本発明で用いる有機過酸化物としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、１００℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものを好ましく使用することができる。有機過酸化物は、封止材シートを製造するときの温度、太陽電池モジュールを作成するときの加熱・貼り合わせ温度、および貯蔵安定性等を考慮して適宜選択することができる。特に、１０時間半減期温度が７０℃以上のものを用いることがより好ましい。
【００２２】
好適に用いることができる有機過酸化物の例としては、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン−３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、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、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、クロロヘキサノンパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、コハク酸パーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、ｍ−トルオイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレーオ、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、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−２−エチルヘキシルカーボネート、２  ，５−ジメチル−２  ，５−ビス（  ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソノナノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−アミルパーオキシ）シクロヘキサン、エチル−３，３−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブチレート等を挙げることができる。なお、本発明の効果を損なわない限り、これらの有機過酸化物は単独で使用しても、二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００２３】
封止材シートにおけるこれらの有機過酸化物の含有量は、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して０．１〜５．０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜３．０質量部、さらに好ましくは０．１〜２質量部である。有機過酸化物の含有量が、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して０．１質量部を下回ると、封止材シート中のポリエチレン樹脂を十分に架橋させることができず、ポリエチレン系樹脂１００質量部に対して５．０質量部を超えると、さらなる効果が見込めない上、未分解の有機過酸化物がシート中に残存し、経年劣化の原因となる可能性がある。
【００２４】
本発明の封止材シートの厚みは、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、通常、５０〜１，５００μｍが好ましく、より好ましくは１００〜１，０００μｍであり、さらに好ましくは２００〜８００μｍである。封止材シートの厚みが５０μｍ未満であると、封止材シートのクッション性が乏しい場合や作業性の観点で問題が生ずることがある。一方、封止材シートの厚みが１，５００μｍを超えると生産性の低下や他の部材との密着性の低下が問題となることがある。
【００２５】
本発明の太陽電池モジュール用シートは、本発明の封止材シートからなる層（Ａ層）の片側に、ポリエステル系樹脂を主成分とする層（Ｂ層）を有することを特徴とする。このような態様とすることにより、太陽電池モジュール用シートは、機械的強度や耐熱性に優れたものとなる。
【００２６】
Ｂ層は通常、太陽電池モジュールとしたときにＡ層よりも外側に位置し、太陽電池セル等を保護する機能を担う。そのため、Ｂ層には優れた機械的強度が要求される。Ｂ層がポリエステル樹脂を主成分とすることにより、太陽電池モジュール用シートの機械強度を向上させることができる。また、ポリエステル樹脂は耐熱性に優れる安価な樹脂であるため、このような態様とすることにより、さらに耐熱性、耐候性、および経済性も向上させることができる。
【００２７】
ポリエステル樹脂とは、主鎖にジカルボン酸単位とジオール単位がエステル結合を介して結合された構造を連続して有するポリマーの総称であり、通常１種類以上のジカルボン酸あるいはその誘導体（以下、ジカルボン酸等ということがある。）と１種類以上のジオールあるいはその誘導体（以下、ジオール等ということがある。）を重縮合反応させることによって得ることができる。ジカルボン酸単位、ジオール単位とは、重縮合によってジカルボン酸等やジオール等から除去される部分が除かれた２価の有機基を意味し、具体的には以下の一般式で表される。
ジカルボン酸単位（構造単位）：  −ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−
ジオール単位（構造単位）：  −Ｏ−Ｒ’−Ｏ−
（ここで、Ｒ、およびＲ’は２価の有機基を表すものとし、ＲとＲ’は同一でも異なっていてもよい。）
なお、ポリエステル樹脂にはトリメリット酸単位やグリセリン単位など３価以上のカルボン酸あるいはアルコール並びにそれらの誘導体に由来する、３価以上のカルボン酸単位や３価以上のアルコール単位が含まれていてもよい。３価以上のカルボン酸単位、３価以上のアルコール単位とは、重縮合によって除去される部分が除かれた３価以上の有機基をいう。
【００２８】
ジカルボン酸等（３価以上のカルボン酸も含む。）としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、テトレヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、テトラクロル無水フタル酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、無水トリメリット酸、ナフタレン２，６ージカルボン酸ジメチル、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物、脂肪酸等が挙げられる。
【００２９】
ジオール等（３価以上のアルコールも含む。）としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、３−メチルペンタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
【００３０】
Ｂ層におけるポリエステル樹脂は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等を用いることができる。
【００３１】
以下、本発明の封止材シートおよび太陽電池モジュール用シートの製造方法について説明するが、本発明の封止材シートおよび太陽電池モジュール用シートの製造方法は、本態様に限定されるものではない。
【００３２】
本発明の封止材シートを得るための樹脂組成物は、公知のブレンダーで原料樹脂ペレットと接着向上剤をドライブレンドし、単軸または二軸押出機を用い、２００℃前後の押出機温度で押し出すことができる。製膜方法はＴダイ法、カレンダー法のどちらでも良いが、シート幅方向の厚み均一性の観点からＴダイ法が好ましい。また、本発明の太陽電池用シートにおいて、Ａ層とＢ層とは押出ラミネートによる一体化をしてもよいし、公知の接着剤を用いて貼り合わせてもよい。
【００３３】
こうして得られた本発明の封止材シートや本発明の太陽電池モジュール用シートを用いることで、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができる。
【００３４】
本発明の封止材シートを有する太陽電池モジュールの製造方法は、本発明の封止材シート、または本発明の太陽電池モジュール用シートを含む積層体を、減圧下で加熱圧着する工程を有することを特徴とする。このような態様の具体例としては、受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、本発明の太陽電池封止材シート、太陽電池モジュール用バックシートを、この順に重ねて減圧下で加熱圧着する工程を有する態様が挙げられる。
【００３５】
こうして得られた太陽電池モジュールの概略図を図１に示す。図１に示す太陽電池モジュール１０は、受光面側から順に、受光面保護材１１、受光面側封止材１２、太陽電池セル１４、裏面側封止材１３、太陽電池モジュール用バックシート１５を有する構成となる。
【００３６】
また、各部材を重ねて減圧下で加熱圧着する工程において用いるラミネーターは、公知のラミネーターを使用することができ、受光面保護材側から加熱することができるラミネーターや、受光面保護材側と、バックシート側の両側から加熱することのできるラミネーターを好適に使用することができる。また、ラミネートの後に公知のキュア炉にて加熱することで、封止材の架橋率を調整することも好ましく行うことができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例について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。
【００３８】
［特性の評価方法］
（１）初期ガラス接着強度
後述の方法で作製したガラス接着強度測定用サンプルを用い、封止材に１５ｍｍ幅に切り込みを入れ、接着強度測定機のチャックにガラスと封止材を固定し、１８０℃の角度で引っ張り、ガラスと封止材の界面の接着強度（Ｎ／１５ｍｍ）測定し、得られた値を初期ガラス接着強度とした。接着強度測定機は、エー・アンド・デイ（株）製“テンシロン”（登録商標）万能試験機を用いた。剥離速度は２００ｍｍ／分、測定回数は１回とした。なお、封止材とガラスとの接着性は、封止材とガラスの界面の接着強度の値が大きいほうが強固である。
【００３９】
（２）ガラス接着強度保持率
高温高湿試験後に、「（１）初期ガラス接着強度」に記載の方法で、ガラス接着強度を測定した。得られた値を初期ガラス接着強度の値で除して百分率で表し、これをガラス接着強度保持率とした。なお、高温高湿試験はＪＩＳ  Ｃ８９９０（２０１３）に準拠し、温度８５度、湿度８５％の恒温恒湿機内に評価用ガラス接着強度測定用サンプルを静置し、１，０００時間の耐久性試験を行い、試験後のガラス接着強度を測定した。
【００４０】
［使用部材］
受光面保護材：
ＡＧＣ（株）製白板強化ガラス、厚み３．２ｍｍ
樹脂：
住友化学（株）製ＬＬＤＰＥ樹脂  “スミカセン”（登録商標）−Ｌ  ＧＡ４０１  （密度０．９３５ｇ／ｃｍ３、融点１２７℃、メルトフローレート（１９０℃）３ｇ／１０分）
接着向上剤：
日本化薬（株）製  “ＫＡＹＡＭＥＲ”（登録商標）−ＰＭ２（リン酸水素＝ビス［２−（メタクリロイルオキシ）エチル）
有機過酸化物：
アルケマ吉富（株）製“ルペロックス”（登録商標）−ＴＢＥＣ（ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート）
［実施例１］
樹脂（１００質量部）と接着向上剤（０．１質量部）、有機過酸化物（１．０質量部）とをドライブレンドした混合物を二軸押出機へ投入し、溶融したこれらの混合物をＴダイにより押し出し、温度を２０℃に設定したキャストロールにて冷却固化して、幅３００ｍｍ、厚み４５０μｍの封止材シートを得た。得られた封止材シートを５０ｍｍ×１００ｍｍにカットし、受光面側保護材（５０ｍｍ×１００ｍｍ×３．２ｍｍ）の上に積層した。積層したものを、（株）エヌ・ピー・シー製真空加熱ラミネーター（受光面保護材側のみの片面加熱方式）により、熱板設定温度１４５℃、真空脱気４分、大気圧プレス１分、圧力保持１０分の条件にてラミネートした。ラミネート後、積層体をラミネーターより取り出して、室温まで放冷した後、受光面保護材よりはみ出した部分をカッターナイフで切り落とし、ガラス接着強度測定用サンプルを得た。
【００４１】
［実施例２〜４、比較例１］
表１に示すとおり、接着向上剤、有機過酸化物の配合量を変えた以外は実施例１と同様の方法で封止材シート、およびガラス接着強度用サンプルを得て、実施例１と同様に各項目を評価した。評価結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
接着向上剤と有機過酸化物の含有量は、樹脂を１００質量部としたときの値とした。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、受光面側保護材や太陽電池セル等の接着強度、および耐久性に優れる太陽電池モジュール用封止材シート、および太陽電池モジュール用シートを得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    太陽電池モジュール
１１    受光面側保護材
１２    受光面側封止材
１３    裏面側封止材
１４    太陽電池セル
１５    バックシート
【図１】
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