(57)【要約】【課題】加熱時の黄変が充分に防止された太陽電池モジュール用封止材を提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用封止材１２は、エチレン−極性基含有モノマー共重合体と特定のヒンダードアミン光安定剤と特定のリン系酸化防止剤とを含有する。本発明の太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１１と、太陽電池セル１１を挟持した上記太陽電池モジュール用封止材１２とを備える。【選択図】図１
2015041704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−極性基含有モノマー共重合体とヒンダードアミン光安定剤とリン系酸化防止剤とを含有し、
前記ヒンダードアミン光安定剤が、下記一般式（１）で表される官能基を有する化合物であり、 
前記リン系酸化防止剤が、下記一般式（２）で表される化合物であり、且つ、下記加熱条件で加熱した際に加熱開始から３０分以内にｐＨが２以下になる化合物である、太陽電池モジュール用封止材。
【化１】
2015041704.tif 000006
【化２】
2015041704.tif 000007
（一般式（１）及び一般式（２）において、Ｒはアルキル基である。）
［加熱条件］
リン系酸化防止剤３ｇを蒸留水１００ｇに添加して酸化防止剤水溶液を調製し、該酸化防止剤水溶液を５０℃で加熱する。
【請求項２】
太陽電池セルと、該太陽電池セルを挟持した請求項１に記載の太陽電池モジュール用封止材とを備える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、太陽電池セルを封止するための太陽電池モジュール用封止材およびこれを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題への関心の高まりに伴い、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電の普及が急速に拡大している。太陽電池モジュールとしては、発電素子である複数の太陽電池セルが電気的に接続された状態で一対のシート状の封止材に挟持され、さらにこれらが保護材としてのガラス板とバックシートに挟持されたものが広く用いられている。また、太陽電池用の封止材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分としたものが広く使用されている。また、太陽光による劣化を防止するために、ヒンダードアミン光安定剤を含有させることが多かった（例えば、特許文献１参照）。
ところが、太陽電池モジュールにおいては、太陽光が遮られた部分が発電体ではなく、抵抗体となってしまい、ジュール熱によって部分異常発熱（以下、「ホットスポット」という。）を生じることがあった。ホットスポットを生じると、特許文献１に記載の封止材は黄変することがあった。特許文献２，３では、光安定剤の変更による変色の防止が提案されている。
しかし、ソーラーパークやメガソーラー等と称される大規模太陽光発電施設においては、さらに高い電圧によってホットスポットが発生するため、特許文献２，３に記載の方法でも変色を防止することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７４２９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４１８０号公報
【特許文献３】特許第３１３５４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、加熱時の黄変が充分に防止された太陽電池モジュール用封止材を提供することを目的とする。また、太陽電池モジュール用封止材の黄変による外観の低下が防止された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】
【０００５】
本発明の太陽電池モジュール用封止材は、エチレン−極性基含有モノマー共重合体とヒンダードアミン光安定剤とリン系酸化防止剤とを含有し、前記ヒンダードアミン光安定剤が、下記一般式（１）で表される官能基を有する化合物であり、前記リン系酸化防止剤が、下記一般式（２）で表される化合物であり、且つ、下記加熱条件で加熱した際に加熱開始から３０分以内にｐＨが２以下になる化合物である。
（一般式（１）及び一般式（２）において、Ｒはアルキル基である。）
［加熱条件］
リン系酸化防止剤３ｇを蒸留水１００ｇに添加して酸化防止剤水溶液を調製し、該酸化防止剤水溶液を５０℃で加熱する。
【０００６】
【化１】
2015041704.tif 000003
【化２】
2015041704.tif 000004
【０００７】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、該太陽電池セルを挟持した［１］に記載の太陽電池モジュール用封止材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュール用封止材は、加熱時の黄変が充分に防止され、外観の低下が防止されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜太陽電池モジュール用封止材＞
本発明の太陽電池モジュール用封止材（以下、「封止材」と略す。）は、エチレン−極性基含有モノマー共重合体（以下、「エチレン系共重合体」と示す。）とヒンダードアミン光安定剤とリン系酸化防止剤とを含有するシートからなる。
【００１１】
（エチレン系共重合体）
極性基含有モノマーは、極性基を有するモノマーである。
前記極性基としては、エステル基（−Ｃ（Ｏ）Ｏ−ＲまたはＲ−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、Ｒはアルキル基等）、カルボキシ基等が挙げられる。
極性基を有するモノマーの具体例としては、ビニルエステル（酢酸ビニル等）、（メタ）アクリル酸アルキルエステル（（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル等）、不飽和カルボン酸（（メタ）アクリル酸、等）、不飽和ジカルボン酸の無水物（無水マレイン酸等）、不飽和ジカルボン酸のエステル（マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル等）等が挙げられる。
【００１２】
エチレン系共重合体としては、柔軟性および透明性の点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体、またはエチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体が好ましく、エチレン−酢酸ビニル共重合体が特に好ましい。
エチレン−酢酸ビニル共重合体、または、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体において、極性基を有するモノマー単位の割合は、耐熱性、接着性、柔軟性、成形性、耐久性、絶縁性の点から、エチレン系共重合体を構成する全構成単位（１００質量％）のうち、１０〜４０質量％が好ましく、１５〜３０質量％がより好ましい。
【００１３】
（ヒンダードアミン系光安定剤）
本発明におけるヒンダードアミン系光安定剤は、上記一般式（１）で表される官能基を有する化合物である。以下、一般式（１）で表される官能基を有するヒンダードアミン系光安定剤のことを、「ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤」という。上記ヒンダードアミン系光安定剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
一般式（１）において、Ｒはアルキル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、等が挙げられる。アルキル基のなかでも、炭素数４以下のアルキル基が好ましい。
ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤の具体例としては、ブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）、 セバシン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル)等が挙げられる。
ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤の配合量は、エチレン系共重合体の１００質量部に対して０質量部超０．５量部以下が好ましく、０．０５質量部超０．２質量部以下がより好ましい。
【００１４】
（リン系酸化防止剤）
本発明におけるリン系酸化防止剤は、上記一般式（２）で表される構造を有する化合物である。一般式（２）において、Ｒはアルキル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、デシル基、トリデシル基、ステアリル基等が挙げられる。アルキル基のなかでも、炭素数１０以上のアルキル基（デシル基、トリデシル基、ステアリル基等）が好ましい。
一般式（２）における２つのＲのアルキル基は同一であってもよいし、異なってもよい。また、一般式（２）におけるＲのアルキル基は、一般式（１）におけるＲのアルキル基と同一であってもよいし、異なってもよい。
また、本発明におけるリン系酸化防止剤は、下記加熱条件で加熱した際に加熱開始から３０分以内にｐＨが２以下になる化合物である。加熱開始から３０分以内にｐＨが２以下にならないリン系酸化防止剤は、加熱時の黄変防止効果が弱い。
［加熱条件］
リン系酸化防止剤３ｇを蒸留水１００ｇに添加して酸化防止剤水溶液を調製し、該酸化防止剤水溶液を５０℃で加熱する。
【００１５】
上記リン系酸化防止剤の具体例としては、ビス（デシル）ペンタエリストールジホスファイト、ビス（トリデシル）ペンタエリストールジホスファイト、ジステアリルペンタエリストールジホスファイト等が挙げられる。リン系酸化防止剤の中でも、黄変をより防止できることから、ジステアリルペンタエリストールジホスファイトが好ましい。上記リン系酸化防止剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
リン系酸化防止剤の配合量は、エチレン系共重合体１００質量部に対して０質量部超０．３質量部以下が好ましく、０.０３〜０．１質量部がより好ましい。
【００１６】
（配合比率）
ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤とリン系酸化防止剤の配合比率（質量比率）は、ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤：リン系酸化防止剤の配合比率＝５：１〜１：３であることが好ましく、１：１〜１：２であることがより好ましい。
ＮＲ型ヒンダードアミン系光安定剤とリン系酸化防止剤の合計の配合量は、エチレン系共重合体１００質量部に対して０．６〜０．１３質量部が好ましく、０．２〜０．１５質量部がより好ましい。
【００１７】
（紫外線吸収剤）
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシッド、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−ドデシロキシベンゾフェノン−２−ヒドロキシ−４−ベンジロキシベンゾフェノン、ビス（５−ベンゾイル−４−ヒドロキシ−２−メトキシフェニル）メタン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどが挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２’−ヒドロキシ−３’，５’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−t −ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−t −ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−t−アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−t−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２’−メチレン−ビス［４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｎ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］、メチル−３−［３−t −ブチル−５−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ヒドロキシフェニル］プロピオネートとポリエチレングリコールとの縮合物および２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール・コポリマーなどが挙げられる。
【００１８】
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤は、後述する太陽電池セル、透明保護材、バックシート等との接着性を改良する成分である。シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合量は、エチレン系共重合体１００質量部に対して０〜１０質量部が好ましく、０〜５質量部がより好ましい。
【００１９】
（有機過酸化物）
封止材は、太陽電池モジュール作製の際の加熱時にエチレン系共重合体を架橋させるために、有機過酸化物を含有することが好ましい。有機過酸化物としては、パーオキシジカーボネート類、パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、ハイドロパーオキサイド類等が挙げられる。
有機過酸化物の配合量は、エチレン系共重合体の１００質量部に対して、０．０１〜５質量部が好ましく、０．０５〜２質量部がより好ましい。有機過酸化物の配合量が前記下限値以上であれば、エチレン系共重合体を充分に架橋させることができる。しかし、５質量％を超えて有機過酸化物を配合しても架橋度の向上は頭打ちになり、未分解残渣量が増大し、耐久性（耐候性）の低下、変色等の原因になるため、不適切である。
【００２０】
（架橋助剤）
架橋助剤は、重合性不飽和基（ビニル基、アリル基、（メタ）アクリロキシ基等）を１つ以上（好ましくは２つ以上）有する化合物である。該化合物としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
架橋助剤の配合量は、エチレン系共重合体の１００質量部に対して０〜５質量部が好ましく、０〜２質量部がより好ましい。
【００２１】
また、上記添加剤の他に、封止材には、顔料、染料、充填材等が含まれてもよい。
【００２２】
（厚み）
シート状の封止材の厚みは、作製する太陽電池モジュールに応じて０．０５〜１ｍｍの範囲内で適宜選択される。封止材の厚みが０．０５ｍｍ以上であれば、太陽電池セルを充分に封止でき、１ｍｍ以下であれば、太陽電池セルを薄型化できる。
【００２３】
（封止材の製造方法）
封止材の製造方法としては、エチレン系共重合体とＮ−Ｒ型ヒンダードアミン系光安定剤とリン系酸化防止剤と必要に応じて添加剤とを混合して混合物を調製し、該混合物を成形してシート化する方法が挙げられる。
シート化方法としては、例えば、Ｔダイを用いた押出成形法、プレス成形法等が挙げられる。また、離型シートに封止材の溶液を塗工し、乾燥することにより、シート化することもできる。
【００２４】
（作用効果）
本発明の封止材は、上記Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン系光安定剤及び上記リン系酸化防止剤の両方を含有するため、加熱しても黄変しにくくなっている。具体的には、Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン系光安定剤のみを含む場合、又は、リン系酸化防止剤のみを含む場合よりも、加熱時の黄変が顕著に防止されている。
【００２５】
＜太陽電池モジュール＞
次に、上記封止材を用いた太陽電池モジュールの一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の太陽電池モジュールの断面図を示す。本実施形態の太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１，１１・・・と一対の封止材１２，１２と透明保護材１３とバックシート１４とを備える。太陽電池セル１１は、一対の封止材１２，１２に挟持されて固定されている。また、封止材１２，１２は、透明保護材１３とバックシート１４との間に配置されている。
【００２６】
（太陽電池セル）
太陽電池セル１１としては、ｐ型とｎ型の半導体を接合した構造を有するｐｎ接合型太陽電池素子が挙げられる。ｐｎ接合型太陽電池素子としては、シリコン系（単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系等）、化合物系（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系）等が挙げられる。
本実施形態例では、複数の太陽電池セル１１は、導線および半田接合部を備えたタブストリング１５を介して電気的に直列に接続されている。
【００２７】
（透明保護材）
透明保護材１３としては、ガラス板、樹脂板等が挙げられる。ガラス板としては、光透過性の点から、表面に凹凸をつけた型板ガラスが好ましい。型板ガラスの材料としては、鉄分の少ない白板ガラス（高透過ガラス）が好ましい。
【００２８】
（バックシート）
バックシート１４の材料としては、ポリフッ化ビニル、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン等）、ガラス、金属（アルミニウム等）等が挙げられる。バックシート１４は、単層であってもよく、複層であってもよい。
【００２９】
（太陽電池モジュールの製造方法）
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法は、タブストリング１５を用いて電気的に接続した複数の太陽電池セル１１，１１・・・を一対の封止材１２，１２で挟み、さらに封止材１２，１２を透明保護材１３とバックシート１４とで挟んで積層体を得る工程と、前記積層体を加熱する工程を有する。
【００３０】
加熱工程では、積層体を加熱することにより、封止材１２，１２同士、封止材１２と透明保護材１３、封止材１２とバックシート１４とを接着する。また、封止材１２，１２に含まれる有機過酸化物をラジカル化し、そのラジカルによってエチレン系共重合体を架橋する。
加熱温度は、有機過酸化物の分解温度以上に加熱することが好ましい。有機過酸化物の分解温度以上に加熱すれば、封止材１２，１２に含まれるエチレン系共重合体を充分に架橋でき、封止材１２の耐久性をより向上させることができる。
【００３１】
（作用効果）
上記太陽電池モジュール１０では、封止材１２として、上記Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン系光安定剤とリン系酸化防止剤とを含有する封止材を用いており、該封止材は、太陽電池モジュール作製の際の加熱時の黄変が充分に防止され、外観の低下が防止されている。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（湖南石油化学社製ＳＥＥＴＥＣ  ＶＥ７００、酢酸ビニル単位の割合：３０質量％）１００質量部、紫外線吸収剤（ＢＡＳＦジャパン社製ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ  ８１）０．５質量部と、ヒンダードアミン光安定剤（城北化学社製ＪＦ−９５、Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤）０．１質量部、リン系酸化防止剤（城北化学製ＪＰＰ２０００）０．１質量部、シランカップリング剤（信越シリコーン社製ＫＢＭ−５０３）０．５質量部、有機過酸化物（化薬アクゾ社製トリゴノックス１１７）０．５質量部、架橋助剤（日本化成社製タイク）０．５質量部を混合して封止材用組成物を得た。次いで、得られた封止材用組成物をプレス成形して、厚さ１ｍｍのシート状の封止材を得た。
【００３３】
（実施例２）
ヒンダードアミン光安定剤の添加量を０．５質量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３４】
（実施例３）
リン系酸化防止剤の添加量０．３質量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３５】
（実施例４）
リン系酸化防止剤の添加量０．０３質量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３６】
（実施例５）
リン系酸化防止剤を城北化学ＪＰＰ１３（Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３７】
（比較例１）
リン系酸化防止剤を城北化学社製ＪＰ３６０（Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３８】
（比較例２）
リン系酸化防止剤を城北化学社製ＪＰＭ３０８（Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００３９】
（比較例３）
リン系酸化防止剤を城北化学社製ＪＰ３１０（Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００４０】
（比較例４）
ヒンダードアミン光安定剤を城北化学社製ＪＦ９０（Ｎ−Ｈ型ヒンダードアミン光安定剤）に変更したこと以外は実施例１と同様にして封止材を得た。
【００４１】
［評価］
各リン系酸化防止剤３ｇを蒸留水１００ｇに添加して酸化防止剤水溶液を調製し、該酸化防止剤水溶液を５０℃で加熱し、３０分加熱したときの水溶液のｐＨを測定した。その結果を表１に示す。
各封止材について、１５０℃で１０時間加熱した前後の色相を、色差計を用いて測定し、加熱前後の色変化△Ｙを求めた。△Ｙは５以下のものが良い（評価：○）。△Ｙの結果と評価結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2015041704.tif 000005
【００４３】
Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤と、５０℃に加熱したときに３０分以内にｐＨが２以下になる一般式（２）で表されるリン系酸化防止剤とを含む実施例１〜５の封止材は、△Ｙの値が小さく、加熱による黄変が小さかった。
Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤と、５０℃に加熱したときに３０分以内にｐＨが２以下にならないリン系酸化防止剤とを含む比較例１〜３の封止材は、△Ｙの値が大きく、加熱によって黄変した。Ｎ−Ｒ型ヒンダードアミン光安定剤の代わりにＮ−Ｈ型ヒンダードアミン光安定剤を使用した比較例４の封止材も、△Ｙの値が大きく、加熱によって黄変した。
【符号の説明】
【００４４】
１０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池セル
１２  封止材
１３  ガラス板
１４  バックシート
１５  タブストリング
【図１】
2015041704.tif 000008