(57)【要約】【解決手段】剛性又は可とう性を有する受光面及び背面パネルと、これらパネル間に介装された複数の太陽電池セルから構成された太陽電池セルマトリックスと、該太陽電池セルマトリックスを封止するシリコーン封止層とを備えた太陽電池モジュールにおける前記シリコーン封止層を形成する封止材料であって、前記シリコーン封止層が、貯蔵弾性率において、−４０℃から８５℃の間で１〜３００ＭＰａである太陽電池用シリコーン封止材料。【効果】本発明のシリコーン封止材料は、温度変化によって生じるモジュール内部の構成部材の熱膨張収縮を抑制することができ、熱負荷による太陽電池セル上のフィンガー電極の配線切れが発生し難い、信頼性に優れた太陽電池モジュールを与えることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性又は可とう性を有する受光面及び背面パネルと、これらパネル間に介装された複数の太陽電池セルから構成された太陽電池セルマトリックスと、該太陽電池セルマトリックスを封止するシリコーン封止層とを備えた太陽電池モジュールにおける前記シリコーン封止層を形成する封止材料であって、前記シリコーン封止層が、貯蔵弾性率において、−４０℃から８５℃の間で１〜３００ＭＰａであることを特徴とする太陽電池用シリコーン封止材料。
【請求項２】
シリコーン封止材料が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ：３０〜９０質量部、
（Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
（Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部
を含有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
【請求項３】
（Ｄ）成分の配合量が（Ａ）成分１００質量部に対し０．０１質量部以上であり、（Ｄ）成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル（メタクリル）基のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
【請求項４】
上記シリコーン封止材料が、厚み０．３〜２．５ｍｍのシート状に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
【請求項５】
上記シリコーン封止材料が、カレンダーロール又は押し出し成形加工することによりシート状に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
【請求項６】
受光面パネル、請求項１〜５のいずれか１項に記載の封止材料、太陽電池セルマトリックス、請求項１〜５のいずれか１項に記載の封止材料、背面パネルを積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することによりモジュール化することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
上記請求項６に記載の製造方法によりモジュール化されて得ら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、剛性又は可とう性を有する受光面及び背面パネルの間に、シリコーン封止材料を介して、太陽電池セルマトリックスを固定・封止した構成の太陽電池モジュール、及び上記シリコーン封止材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を利用したエネルギー資源として、太陽電池に対する関心が高まっている。ここで太陽電池の発電素子は、一般的にシリコン等の半導体からなり、太陽電池モジュールは、個々の太陽電池セルを電気的に相互接続した太陽電池セルマトリックスと呼ばれるものを、ガラス基板などの受光面パネルと裏面のバックシートと呼ばれる可とう性フィルムを、封止材料と呼ばれる熱可塑性樹脂によりラミネーターを用いて一体化させた構造である。
【０００３】
太陽電池モジュールは、太陽電池セルに光が当たる表面及び裏面を封止材料で覆うことにより、外的環境、例えば雨、風、雪、埃などから保護されることになる。封止材料として一般的には、シート状で取り扱いやすく、低コストなどの観点から熱可塑性樹脂であるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が使用されている。ＥＶＡを用いる太陽電池セルマトリックスのモジュール化は、受光面側ガラス／ＥＶＡシート／太陽電池セルマトリックス／ＥＶＡシート／背面パネル（バックシート）積層体を真空ラミネーターに入れ、１３０〜１５０℃で１５〜３０分間、減圧工程と大気圧によるプレス工程を一連に行う方法が一般的である。
【０００４】
しかしながら、封止材料としてＥＶＡを使用した場合、特に高温高湿環境下において徐々に酢酸が発生することが指摘されている。発生した酢酸によって、太陽電池セルの電極は腐食されるため、発電性能が低下するという問題があった。特に、太陽電池は２０年超の長期使用が期待されるため、このような経時劣化は保証の観点から早急な解消が望まれている。
【０００５】
また、ＥＶＡは上記問題に留まらず、ＵＶ耐性が低く、長期間屋外に曝露されることにより変色が生じ、黄色あるいは褐色となるために、外観を損ねるという問題も指摘されている。
【０００６】
これらのことから、長期間高温高湿環境下に置いても酸が発生せず、更に、紫外線による照射が長時間あっても変色が起き難い材料をＥＶＡ封止材料に替えて使用することが期待される。このような問題が生じない封止材料の一つとしてシリコーンが挙げられる。例えば、シリコーンを封止材料として使用した場合、酢酸の発生がないことにより電極腐食が抑えられるだけでなく、黄色又は褐色の変色問題も解消される。例えば、非特許文献１では、屋外に２９年曝露されたシリコーン封止太陽電池モジュールの再評価が行われ、最大出力の低下が僅か−０．２２％／年と非常に高い信頼性を有することが紹介されている。
【０００７】
シリコーン封止太陽電池モジュールを得るために、これまでに様々な封止方法が検討されてきた。特許文献１（特表２００７−５２７１０９号公報）では、基板上にコーティングされた液状のシリコーン材料上又はシリコーン材料中に、太陽電池セルマトリックスを多軸ロボットにより配置し、その後でシリコーン材料を硬化することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。また、特許文献２（特表２０１１−５１４６８０号公報）では、セルプレスと称する移動可能なプレートを使用し、真空下で太陽電池セルマトリックスを硬化あるいは半硬化のシリコーン材料上に配置することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。一方、特許文献３（国際公開第２００９／０９１０６８号）では、ガラス基板にシリコーン封止材料、太陽電池セルマトリックス、液状シリコーン封止材料を配置し、最後に裏面保護基板を重ねて仮積層体とし、室温の真空下で加圧密着させて密封する方法が提案されている。
【０００８】
しかし、このような塗布、ポッティングに用いられるシリコーン封止材料は、モジュール化において最適な硬化前の粘度については検討がなされているが、硬化後の弾性率について十分な検討がなされていない。屋外環境下に設置された太陽電池モジュール構成部材は、太陽電池セル自身の発電にともなう発熱や、季節、昼夜の温度昇降により熱膨張・熱収縮を繰り返す。このため、封止材料の物理強度や接着強度が低い場合、温度変化による構成部材の寸法変化が抑制されず熱疲労は更に大きくなることが考えられる。特に集電電極として用いられるフィンガー電極は、太陽電池セル上の受光面積を確保するために、通常、０．０５〜０．２ｍｍで設計されており、隣接するインターコネクタの熱膨張収縮の影響によって断線する場合がある。フィンガー電極が断線すると、太陽電池セル上に集電が十分にできない部分が発生し、結果的に出力が低下する。このため、高効率化された細いフィンガー電極を有する太陽電池セルをモジュール化する上で、温度サイクルにより繰り返される熱負荷に対して十分な耐久性を付与することも昨今の課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００７−５２７１０９号公報
【特許文献２】特表２０１１−５１４６８０号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０９１０６８号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】伊藤厚雄，大和田寛人，降籏智欣，金享培，山川直樹，柳沼篤，今瀧智雄，渡邉百樹，阪本貞夫：第９回次世代の太陽光発電システムシンポジウム予稿集，２０１２，ｐ．５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、温度変化による太陽電池セル上のフィンガー電極の断線が発生し難い、信頼性に優れた太陽電池用シリコーン封止材料及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、硬化後の貯蔵弾性率が−４０℃から８５℃の間において、１〜３００ＭＰａであるシリコーン封止材料を用いることによって、屋外曝露環境下における太陽電池モジュールの温度変化による太陽電池セル上フィンガー電極の配線切れを防ぐことができることを見出し、本発明に至った。
【００１３】
即ち、本発明は下記の太陽電池シリコーン封止材料並びにそれを用いた太陽電池モジュールを提供する。
〔１〕
剛性又は可とう性を有する受光面及び背面パネルと、これらパネル間に介装された複数の太陽電池セルから構成された太陽電池セルマトリックスと、該太陽電池セルマトリックスを封止するシリコーン封止層とを備えた太陽電池モジュールにおける前記シリコーン封止層を形成する封止材料であって、前記シリコーン封止層が、貯蔵弾性率において、−４０℃から８５℃の間で１〜３００ＭＰａであることを特徴とする太陽電池用シリコーン封止材料。
〔２〕
シリコーン封止材料が、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ：３０〜９０質量部、
（Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
（Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部
を含有することを特徴とする〔１〕に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
〔３〕
（Ｄ）成分の配合量が（Ａ）成分１００質量部に対し０．０１質量部以上であり、（Ｄ）成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル（メタクリル）基のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
〔４〕
上記シリコーン封止材料が、厚み０．３〜２．５ｍｍのシート状に形成されたものであることを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
〔５〕
上記シリコーン封止材料が、カレンダーロール又は押し出し成形加工することによりシート状に形成されたことを特徴とする〔４〕に記載の太陽電池用シリコーン封止材料。
〔６〕
受光面パネル、〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の封止材料、太陽電池セルマトリックス、〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の封止材料、背面パネルを積層した後、真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することによりモジュール化することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
〔７〕
上記〔６〕に記載の製造方法によりモジュール化されて得られた太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリコーン封止材料は、温度変化によって生じるモジュール内部の構成部材の熱膨張収縮を抑制することができ、熱負荷による太陽電池セル上のフィンガー電極の配線切れが発生し難い、信頼性に優れた太陽電池モジュールを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】太陽電池セルの概念図である。
【図２】本発明によるシリコーン封止モジュールの一例を示す断面図である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１，２の温度と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のシリコーン封止材料を加熱硬化することによって形成されるシリコーン封止層の貯蔵弾性率は、−４０℃から８５℃の間で１〜３００ＭＰａ、好ましくは１〜１００ＭＰａである。貯蔵弾性率が１ＭＰａよりも小さいと、温度変化によるインターコネクタの熱膨張収縮を抑制することができず、太陽電池セル上のフィンガー線が断線する。また、３００ＭＰａを超えると、封止材料自身の熱膨張収縮により太陽電池セルの面方向へのストレスが増加し、太陽電池セル内にクラックが発生する可能性がある。更に３００ＭＰａを超える場合、脆性が大きくなり、取り扱いが困難となったり、ガラス基板との界面に高い応力がかかり剥離しやすくなる。
【００１７】
このような貯蔵弾性率を与えるシリコーン封止材料は、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分を必須成分とし、好ましくは（Ｄ）成分を含むものである。
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン、
（Ｂ）比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ、
（Ｃ）硬化剤、
（Ｄ）接着付与剤
【００１８】
以下、シリコーン封止材料につき更に詳述する。
本発明に係るシリコーン封止材料において、（Ａ）成分は下記平均組成式（Ｉ）で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサンである。
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
【００１９】
上記平均組成式（Ｉ）中、Ｒ1は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、通常、炭素数１〜１２、特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。
【００２０】
具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したもの等が好適である。
【００２１】
特に、オルガノポリシロキサンは、１分子中に２個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基であることが好ましい。この場合、全Ｒ1中０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１の正数である。
【００２２】
（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。
【００２３】
このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を（共）加水分解縮合することにより、あるいは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、（Ａ）成分としては、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。
【００２４】
なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上、好ましくは１００〜１００，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。
【００２５】
（Ｂ）成分のＢＥＴ比表面積５０ｍ2／ｇを超える補強性シリカは、硬化前後の機械的強度の優れた組成物を得るために添加されるものである。この場合、シリコーン封止材料の透明性向上のためには、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇを超える必要があり、好ましくは２５０ｍ2／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇ以下だと、硬化物の透明性が低下してしまうおそれがある。なお、その上限は特に制限されないが、通常５００ｍ2／ｇ以下である。
【００２６】
このような（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ又はヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられる。また、これらの表面をクロロシラン、アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルジシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。透明性を高めるには、補強性シリカとして煙霧質シリカの使用が好ましい。補強性シリカは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。
【００２７】
（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジルＲ−８１２、アエロジルＲ−９７２、アエロジルＲ−９７４などのアエロジルシリーズ（日本アエロジル（株）製）、Ｃａｂｏｓｉｌ  ＭＳ−５、ＭＳ−７（キャボット社製）、レオロシールＱＳ−１０２、１０３、ＭＴ−１０（（株）トクヤマ製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された（即ち、親水性又は疎水性の）ヒュームドシリカや、トクシールＵＳ−Ｆ（（株）トクヤマ製）、ＮＩＰＳＩＬ−ＳＳ、ＮＩＰＳＩＬ−ＬＰ（日本シリカ（株）製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカ等が挙げられる。
【００２８】
（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して３０〜９０質量部であり、好ましくは４０〜９０質量部であり、更に好ましくは５０〜９０質量部である。（Ｂ）成分の配合量が少なすぎる場合には硬化前後の補強効果が得られず、またシリコーン封止材料の硬化後の透明性が低下する。多すぎる場合、シリコーン封止材料中へのシリカの分散が困難になると同時にシート状への加工性が悪くなるおそれがある。
【００２９】
（Ｃ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分を硬化させ得るものであれば特に限定されないが、広くシリコーン材料の硬化剤として公知の（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤）とヒドロシリル化触媒との組み合わせ、又は（ｂ）有機過酸化物が好ましい。
【００３０】
上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）における架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有するもので、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ2bＨcＳｉＯ(4-b-c)/2          （ＩＩ）
（ここで、Ｒ2は炭素数１〜６の非置換又は置換の１価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の１価炭化水素基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記１価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の１価炭化水素基である。ｂは０．７〜２．１、ｃは０．０１〜１．０、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０、好ましくはｂが０．８〜２．０、ｃが０．２〜１．０、かつｂ＋ｃが１．０〜２．５を満足する正数で示される。）
で示される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。
【００３１】
また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、１分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は２〜３００個、特に４〜２００個程度の室温（２５℃）で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、１分子中に少なくとも２個（通常２〜３００個）、好ましくは３個以上（例えば３〜２００個）、より好ましくは４〜１５０個程度含有するものが使用される。
【００３２】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ3）2ＨＳｉＯ1/2単位とＳｉＯ4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ3）2ＨＳｉＯ1/2単位とＳｉＯ4/2単位と（Ｃ6Ｈ5）ＳｉＯ3/2単位とからなる共重合体等や上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。
【００３３】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部、更に好ましくは０．３〜１０質量部とすることが好ましい。
【００３４】
また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対するオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。
【００３５】
また、上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）の架橋反応に使用されるヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属質量に換算して、１〜１００ｐｐｍの範囲が好ましい。１ｐｐｍ未満であると付加反応が十分に進まず硬化不十分となるおそれがあり、１００ｐｐｍを超える量添加するのは不経済である。
【００３６】
また、上記の反応触媒のほかに、硬化速度あるいはポットライフを調整する目的で、付加反応制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
【００３７】
一方、（ｂ）有機過酸化物としては、例えば、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、ｐ−メチル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−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。
【００３８】
この（ｂ）有機過酸化物の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部、特に０．２〜１０質量部が好ましい。添加量が少なすぎると架橋反応が十分に進行せず、硬度低下や強度不足を生じる場合があり、多すぎるとコスト的に好ましくないばかりでなく、硬化剤の分解物が多く発生して、シートの変色を増大させる場合がある。
【００３９】
（Ｄ）成分は、太陽電池パネルや太陽電池セル、あるいは表面がフッ素樹脂からなるバックシートへの接着力向上のために添加されるものであり、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル（メタクリル）基のうちいずれか１つ以上のものを含む化合物であることが好ましい。（Ｄ）成分の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対し０〜１０質量部であることが好ましく、好ましくは０．０１〜８質量部、より好ましくは０．２〜５質量部である。（Ｄ）成分として具体的には、下記に示すものが例示される。
【化１】
2015201521.tif 000002
【００４０】
これらの接着付与剤を微量添加することにより、受光面パネルとして広く使用されるガラス、及び同じセラミックスに含まれる太陽電池セル表面（ＳｉＮ膜）や裏面電極（Ａｌ）への接着性も向上し、加速劣化試験、例えば８５℃／８５％ＲＨ条件下放置後の接着性も維持されると考えられる。なお、これらの接着成分を（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）系に添加した場合でも、（Ｃ）、（Ｄ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン総量は、（Ａ）、（Ｄ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ）、（Ｄ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。
【００４１】
本発明のシリコーン封止材料には、上記成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃性付与剤、着色剤等を添加することができる。
【００４２】
本発明のシリコーン封止材料は、上述した成分の所定量を２本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。
【００４３】
このように調製されたシリコーン封止材料の硬化前の可塑度は、１５０〜１，０００、好ましくは２００〜８００、より好ましくは２５０〜６００となる。可塑度が１５０より小さいと未硬化シートの形状維持が困難であり、タックが強く使いづらくなる。また、１，０００を超えるとボソボソとなり、シート化工程が困難となる。
【００４４】
ここで、上記シリコーン封止材料を硬化して得られる本発明に係るシリコーン封止層は、上述したように、貯蔵弾性率が−４０℃から８５℃の間で１〜３００ＭＰａであるが、その硬度は、デュロメータタイプＡ硬度で１０〜８５、特に４０〜７０であることが好ましい。このような貯蔵弾性率、デュロメータタイプＡ硬度を有するシリコーン封止層は、上述したシリコーン封止材料の中から選定すればよいが、特に補強性シリカを多量に使用したり、脂肪族不飽和基量を多くして架橋密度を高くしたものが好ましい。
【００４５】
本発明のシリコーン封止材料をシート状に成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、押し出し成形、カレンダー成形等が用いられる。この際、シリコーンシートの厚みは０．３〜２．５ｍｍ、より好ましくは０．３〜１．０ｍｍである。０．３ｍｍより薄い場合、次工程である加熱硬化・太陽電池セルの封止工程において取り出し電極やバスバー電極の凹凸を空隙なく封止するのが困難な場合があり、２．５ｍｍより厚いとシリコーンシートの重量が高くなり、結果としてモジュールの重量が増すことになる。
【００４６】
本発明によるシリコーンシートは未硬化状態であるため、いわゆる太陽電池用ＥＶＡのような表面がさらっとしたものではなく、表面タックを有する変形可能なものである。そこで、シート化する際、少なくとも片方の面にラミネートフィルムを施し、巻き取り時にシート同士が接着しないよう加工するのが好ましい。そして、モジュール化の際には、ラミネートフィルムを剥がして使用する。
【００４７】
以下、本発明による太陽電池のモジュール化方法について説明する。
モジュール化は主に、
（ｉ）受光面側パネル積層体の形成、
（ｉｉ）背面側バックシート積層体の形成、
（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）のパネル積層体の貼り合わせ、
（ｉｖ）真空ラミネーターを用いた太陽電池セルの封入
の４工程からなる。
【００４８】
ここで、受光面パネルとは、太陽光を入射させる側となる透明部材であるが、長期間屋外曝露されることから、透明性、耐候性、耐衝撃性に優れることが求められる。受光面パネルとしては、例えば白板強化ガラス、アクリル樹脂、フッ素樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。アクリル樹脂、フッ素樹脂又はポリカーボネート樹脂に限定されるものではないが、樹脂材料では２ｍｍ以下の湾曲可能なシート状のパネルあるいはシートが選択される。白板強化ガラスでは、特に厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが好ましい。
【００４９】
また、太陽光入射と反対側となる面である背面側は受光面パネルと同じ材料が使用できるが、軽量化を狙って樹脂によるシートが主に使用できる。これはバックシートと呼ばれ、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」、あるいは特に「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ」に示される積層体のフィルムが使用できる。
【００５０】
次に、各工程について説明する。
［工程ｉ］
受光面パネルに本発明のシリコーン封止材料から得られたシリコーンシートを載せ、その上に２〜６０個の太陽電池セルが接続された太陽電池セルマトリックスを、受光面を下にするよう貼り付ける。これを、受光面パネル積層体とする。ここで、太陽電池セルは、一般的な単結晶シリコン又は多結晶シリコンのうちから選ばれる１種もしくは２種のシリコン半導体を用いてなる結晶性シリコン太陽電池セルで、太陽電池セルマトリックスは、ここでは上記太陽電池セルをタブ線で接続し組みセルとしたものが挙げられる。一般的な太陽電池セルの概念図を図１に示す。図中、１は太陽電池セル、２はバスバー電極、３はフィンガー電極である。
［工程ｉｉ］
バックシートに本発明のシリコーン封止材料から得られたシリコーンシートを貼り付ける。これを、背面パネル積層体とする。
［工程ｉｉｉ］
受光面パネル積層体のセル裏面と背面パネル積層体のシリコーンシートが接するように貼り合わせる。
［工程ｉｖ］
［工程ｉｉｉ］で作製した「受光面パネル／背面パネル積層体」を真空ラミネーターにセットし、減圧空間内に一定時間脱泡後加熱しながら大気圧にて押圧し、太陽電池セルマトリックスを封止する。ここで、「受光面パネル／背面パネル積層体」を減圧空間内に配置する場合、その減圧度は特に制限されないが、−０．０８〜−０．１０ＭＰａであることが好ましい。また、加熱・押圧条件も適宜選定されるが、７０〜１５０℃、特に１００〜１３０℃の加熱下、３〜５分の真空減圧後に大気圧で５〜３０分押圧することが好ましい。この押圧時にシリコーン封止材料（シリコーンシート）は架橋し、受光面パネル、受光面パネル上のシリコーン封止材料、太陽電池セルマトリックス、背面パネル上のシリコーン封止材料、及び背面パネルが接着する。加熱温度が７０℃より低い場合、硬化速度が遅く成形時間内に硬化が完全に完了しない可能性があり、１５０℃より高い場合、硬化速度が速くなり、真空引き時間中に硬化が始まることで受光面あるいは背面パネルとの間に空隙が残る可能性がある。ここで、効果的に真空減圧するために、未硬化のシリコーン封止材料からなるシリコーンシートに「ゼブラ状」あるいは「ひし形状」の凹凸を形成することが有効である。また、加熱成形により得られた一体成形体を１００〜１５０℃で１０分〜１０時間程度ポストキュアーしてもよい。
【００５１】
上記工程を経た後、このモジュール周囲にアルミニウム合金やステンレス鋼材からなるフレームを取り付け、ねじ等により固定することにより、耐衝撃性が付与されたモジュールが完成される。
【００５２】
以上により、図２に示されるようなシリコーン封止モジュールが得られる。なお、図中、１は太陽電池セル、４は受光面ガラス、５はバックシート（背面パネル）、６は受光面シリコーン封止層、７は裏面側シリコーン封止層である。
【実施例】
【００５３】
以下、参考例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において、部は質量部であり、Ｍｅはメチル基を示す。
【００５４】
［参考例］
厚さ３．２ｍｍで縦横が１，４９４ｍｍ×６７４ｍｍの白板熱強化処理ガラス基板（旭ガラス（株）製：以下、ガラス基板）に、太陽電池素子を９行４列に接続した合計３６直の単結晶シリコン太陽電池セルマトリックスを配置した状態で、ＩＥＣ  ６１２１５に準拠する温度サイクル試験を行った。２００サイクル実施後、太陽電池セルのフィンガー電極の配線切れ及びセルクラックの有無を確認した。その結果を表１に示す。
なお、温度サイクル試験前後の配線切れ及びセルクラックの有無は、太陽電池ＥＬ検査装置ＰＶＸ１００（（株）アイテス製）を用いて確認した。
【００５５】
更に、下記実施例及び比較例に使用した封止材料の貯蔵弾性率について、粘弾性測定装置ＤＭＳ７１００（（株）日立ハイテクサイエンス製）を用いて測定した。図３に各封止材料の貯蔵弾性率を示す。
【００５６】
［実施例１］
［シリコーン封止材料の調製］
ジメチルシロキサン単位（（ＣＨ3）2ＳｉＯ2/2）９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位（（ＣＨ2＝ＣＨ）（ＣＨ3）ＳｉＯ2/2）０．１５モル％、ジメチルビニルシロキシ単位（（ＣＨ2＝ＣＨ）（ＣＨ3）2ＳｉＯ1/2）０．０２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ2／ｇのヒュームドシリカ（商品名アエロジル３００、日本アエロジル（株）製）７０部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６部、水４部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。このコンパウンド１００部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に信越化学工業（株）製）それぞれ０．５部／２．０部を２本ロールで混練後添加し、均一に混合した。このコンパウンドを、１３０℃、７０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件で３０分間プレスキュアーを行い、シートを作製し、粘弾性測定装置ＤＭＳ７１００（（株）日立ハイテクサイエンス製）を用いて貯蔵弾性率を測定したところ、図３の実施例１のようになった。なお、実施例１の硬化物の硬度はデュロメータタイプＡ５５であった。
【００５７】
［太陽電池モジュールの作製］
［１］シリコーン封止シートの作製
上記調製したシリコーン封止材料を２本ロールで０．７ｍｍ厚みに分だしした。このシート状シリコーン封止材料の両面に石島化学工業（株）製のダイヤエンボスフィルム（エンボスＮＥＦタイプ；厚さ０．１５ｍｍ）のエンボスロール面をゴムロールにて押し付けて、２枚のシリコーンシートの両面にエンボス加工を施した。
［２］受光面積層体の調製
上記エンボス加工を施したシリコーン封止材料の片面のエンボスフィルムを剥離した後、ガラス基板に貼り付けた。
［３］背面積層体の調製
［１］の受光面積層体と同様に、上記エンボス加工を施したシリコーン封止材料の片面のエンボスフィルムを剥離した後、３３６μｍ厚みのＴＰＴシート（（株）エムエーパッケージング製）に貼り付けた。
［４］受光面／背面積層体の調製
上記ガラス基板に貼り付けたシリコーン封止材料のもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その上に受光面を下にして太陽電池セルを９行４列に接続した合計３６直の単結晶シリコン太陽電池セルマトリックスを配置し、更に上記ＴＰＴシートに貼り付けたシリコーン封止材料のもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その剥離面を下にして太陽電池セルマトリックス上に載置した。これにより、受光面ガラス／シリコーン封止材料／太陽電池セルマトリックス／シリコーン封止材料／背面ＴＰＴシートの積層体が得られた。
［５］ラミネート工程
［３］で得られた「受光面／背面積層体」を、真空ラミネーター装置に入れ、１３０℃加熱下、５分間減圧した後３０分間大気圧で圧着することにより、太陽電池モジュールが得られた。
【００５８】
［温度サイクル試験］
作製した太陽電池モジュールについて温度サイクル試験を行った。２００サイクル実施後、太陽電池ＥＬ検査装置ＰＶＸ１００（（株）アイテス製）を用いて、フィンガー電極の配線切れ、セルクラックを確認した。更に、目視検査によりガラス／封止材界面の剥離の有無を調べた。いずれも異常は見られなかった。結果を表１に示す。
【００５９】
［実施例２］
ジメチルシロキサン単位（（ＣＨ3）2ＳｉＯ2/2）９９．５モル％、ジメチルビニルシロキシ単位（（ＣＨ2＝ＣＨ）（ＣＨ3）2ＳｉＯ1/2）０．５モル％からなり、平均重合度が約４００であるオルガノポリシロキサン８０部、ＳｉＯ4/2単位、Ｍｅ3ＳｉＯ1/2単位及びＶｉＭｅ2ＳｉＯ1/2単位で構成され、ＳｉＯ4/2に対してＭｅ3ＳｉＯ1/2及びＶｉＭｅ2ＳｉＯ1/2のモル比が０．８で、ビニル基量が０．０８５モル／１００ｇであるシリコーンレジン２０部、塩化白金酸から誘導した、テトラメチルビニルジシロキサンを配位子として有する白金触媒（白金原子量：１．０質量％）０．３部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン１０部を混合した。この混合物を１２０℃／３０分、７０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件下で硬化させ、実施例１と同様に貯蔵弾性率を測定した結果、図３の実施例２のようになった。なお、実施例２の硬化物の硬度はデュロメータタイプＡ２２であった。このシリコーン封止材料を用いて太陽電池モジュールを作製し、温度サイクル試験を２００サイクル実施した結果を表１に示す。
【００６０】
［実施例３］
ジメチルシロキサン単位（（ＣＨ3）2ＳｉＯ2/2）９９．４７５モル％、メチルビニルシロキサン単位（（ＣＨ2＝ＣＨ）（ＣＨ3）ＳｉＯ2/2）０．４７５モル％、ジメチルビニルシロキシ単位（（ＣＨ2＝ＣＨ）（ＣＨ3）2ＳｉＯ1/2）０．０２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００であるオルガノポリシロキサン１００部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ2／ｇのヒュームドシリカ（商品名アエロジル３００、日本アエロジル（株）製）７０部、分散剤としてビニルトリメトキシシラン０．５部、片末端ジメチルビニルシロキシ基、片末端シラノール基を有する平均重合度が約２０のオルガノポリシロキサン１０部、両末端シラノール基を有する平均重合度が約２０のオルガノポリシロキサン１０部をニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。このコンパウンド１００部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｘ−９３−１１８３（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に信越化学工業（株）製）それぞれ０．５部／３．０部を２本ロールで混練後添加し、均一に混合した。これを実施例１と同様に貯蔵弾性率を測定した結果、図３の実施例３のようになった。なお、実施例３の硬化物の硬度はデュロメータタイプＡ８９であった。このシリコーン封止材料を用いて太陽電池モジュールを作製し、温度サイクル試験を２００サイクル実施した結果を表１に示す。
【００６１】
［比較例１］
シリコーンゲル組成物として、ＫＥ−１０５１Ｊ−Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製）を混合、硬化させた後、実施例１と同様に貯蔵弾性率を測定した。その結果、図３の比較例１のようになった。実施例１と同様に太陽電池モジュールを作製後、温度サイクル試験を２００サイクル実施したところ、フィンガー電極の配線切れが多数発生した。結果を表１に示す。なお、比較例１の硬化物は針入度６０であった。
【００６２】
［比較例２］
シリコーン樹脂組成物として、ＫＥＲ−２３００／ＣＡＴ−ＭＥ（信越化学工業（株）製）を１００／３で混合し、硬化させた後、実施例１と同様に貯蔵弾性率を測定した。その結果、図３の比較例２のようになった。実施例１と同様に太陽電池モジュールを作製後、温度サイクル試験を２００サイクル実施したところ、セルクラック及びガラス／封止材界面の剥離が発生した。結果を表１に示す。なお、比較例２の硬化物の硬度はデュロメータタイプＤ５０であった。
【００６３】
【表１】
2015201521.tif 000003
【００６４】
上記の通り、−４０℃から８５℃の間における貯蔵弾性率が１〜３００ＭＰａであるシリコーン封止材料によって、温度変化によって生じるモジュール内部の熱膨張収縮を抑制でき、熱負荷による太陽電池セルのフィンガー電極の配線切れが発生し難い信頼性に優れた太陽電池モジュールを得ることができた。
【符号の説明】
【００６５】
１  太陽電池セル
２  バスバー電極
３  フィンガー電極
４  受光面ガラス
５  バックシート（背面パネル）
６  受光面シリコーン封止層
７  裏面側シリコーン封止層
【図１】
2015201521.tif 000004
【図２】
2015201521.tif 000005
【図３】
2015201521.tif 000006