(57)【要約】【課題】  太陽電池モジュールのカバーガラスから放出されるアルカリ金属イオンのバリア性に優れ太陽電池もジュールのＰＩＤ現象を防止し、かつ封止材の劣化による酢酸発生量が少ないため発電劣化を防止した封止シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  上記課題を解決する太陽電池モジュール用の封止シートを、環状オレフィン系樹脂のフィルムと、エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料で、その厚みが１００μｍから８００μｍであるフィルム・シートを積層し一体化し構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度が７５℃から９５℃であり厚みが５０μｍから２００μｍである環状オレフィン系樹脂のフィルムと
エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料であって、その厚みが１００μｍから８００μｍであるシートと
積層し一体化したことを特徴とする太陽電池モジュール用封止シート。
【請求項２】
エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料であって、その厚みが１００μｍから８００μｍであるシートを
ガラス転移温度が７５℃から９５℃であり厚みが５０μｍから２００μｍである環状オレフィン系樹脂のフィルムの両側（両面）に設け一体化したことを特徴とする太陽電池モジュール用封止シート。
【請求項３】
環状オレフィン系樹脂が、エチレンおよび／またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール用封止シート。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用封止シートを使用したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
太陽電池モジュールの透明基体と、請求項１に記載の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項６】
太陽電池モジュールのカバーガラスと、請求項１に記載の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項７】
太陽電池モジュールの透明基体と、請求項２に記載の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを用いた設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
太陽電池モジュールのカバーガラスと、請求項２に記載の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを用いた設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項３のいずれかをに記載の封止シートを含む太陽電池モジュール用の構成部材を積層体とし、前記積層体を１２０℃以上の温度で成型することにより、それぞれの界面が接着していることを特徴とす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、太陽電池封止シートおよび太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池による発電事業を運営するに当たり、重要な事業要素は、設備投資額とそのメンテ費である。火力発電などと同様のエネルギー源となるためには、これらのコスト低減は必須である。さらに重要なことは、少なくとも４０年間は、発電劣化のない太陽電池モジュールが求められている。現在は、２０年間で、２０％未満のパネル発電保障している場合が多いが、メンテナンスなどを行うことで、発電劣化ゼロの発電所であることが理想である。そのためには、発電劣化と一言で表現しても、その原因は、様々であるが、鋭意検討した結果、大きく分けて、二つの原因があることが分かった。
【０００３】
一つ目の原因は、太陽電池モジュールの透明基体であるカバーガラス（白板ガラス）から放出されるアルカリ金属イオンが引き起こすＰＩＤ現象である。ＰＩＤ現象の発生メカニズムを発明者らは鋭意検討した結果、広く使用されているＰ型半導体において、カバーガラス側のシリコンセルの全表面積の１５％程度以上をナトリウムイオンが堆積して覆うと、ｐｎ構造のｎ層がＰ化し、その結果、量子力学的にｐｎ接合により発現していた半導体の性質を失う。その結果、光電効果が発揮されず、発電しなくなることを実フィールドでＰＩＤ現象を発症した太陽電池モジュールの破壊分析により明らかにした。
【０００４】
二つ目の原因は、古くから使用されているＥＶＡ封止材が劣化することによって発生する「酢酸」を原因とするものである。結晶系シリコンセルの表面電極は、銀を主体としたペースト状コンパウンドである。ファイヤースルー技術によって、表面電極とシリコンの電気的な接続が完成するが、その界面の接着物質として、ガラス成分と鉛成分がこのコンパウンドの中に含まれている。これらの材料は、酢酸で容易に溶出するものであって、ＥＶＡの劣化により放出される酢酸の量が増加すると、表面電極がセルで発生する電子を効率よく集電できなくなり、その結果、モジュールの最大出力が低下することが分かった。
【０００５】
よって、少なくとも２０年間発電劣化のない太陽電池モジュールであるためには、ＰＩＤ対策として、アルカリ金属イオンのセルへの移動を防御すること、および封止材であるＥＶＡからの酢酸放出の少ない封止材で発電素子（太陽電池セル）を覆うことが必要であるとの結論に至った。
【０００６】
上記の太陽電池モジュールは、一般に、以下の手順によって製造される。まず、多結晶シリコン、単結晶形シリコンなどにより形成される結晶型発電素子（ 以下、太陽電池セルと表記する。） 、あるいはアモルファスシリコンや結晶シリコンなどを、ガラスなどの基板の上に数μｍ の非常に薄い膜を形成して得られる薄膜型太陽電池素子などを製造する。次に、結晶型太陽電池モジュールを得るには、太陽電池モジュール用保護シート（表面側透明保護部材）／太陽電池封止材／太陽電池セル／太陽電池封止材／太陽電池モジュール用保護シート（裏面側保護部材）の各構成部材をこの順に積層する。
【０００７】
一方、薄膜系太陽電池モジュールを得るには、薄膜型太陽電池素子／太陽電池封止材／太陽電池モジュール用保護シート（裏面側保護部材）の各構成部材をこの順に積層する。その後、これらを真空吸引して加熱圧着するラミネート加工法などを利用することにより、太陽電池モジュールが製造される。このようにして製造される太陽電池モジュールは、耐候性を有し、建物の屋根部分などの屋外での使用にも適したものとなっている。
【０００８】
エチレン・α−オレフィン共重合体と、有機過酸化物と、シランカップリング剤とからなる太陽電池封止材用樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この太陽電池封止材用樹脂組成物は、耐熱性、透明性、柔軟性およびガラス基板への接着性への接着性に優れるとされている。また、α−オレフィン共重合体とエチレン変性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなる共重合体と、アルコキシ基含有シランカップリング剤及び／ 又はアルコキシ基含有シリコーンオリゴマーとを含有する太陽電池封止材用樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献２）。この太陽電池封止材用樹脂組成物は、透明前面基板、裏面保護シート、金属膜との接着性に優れるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／１１４０２８
【特許文献２】特開２０１１−１８７８２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
太陽電池モジュールのカバーガラスから放出されるアルカリ金属イオンのバリア性に優れ太陽電池モジュールのＰＩＤ現象を防止し、かつ封止材の劣化による酢酸発生量が少ない発電劣化を防止した封止シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＜１＞第１発明
上記課題を解決するための第１発明の封止シートは、そのシート幅が８０ｃｍ以上であり、
ガラス転移温度が７５℃から９５℃であり厚みが５０μｍから２００μｍである環状オレフィン系樹脂のフィルムと
エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料であって、その厚みが１００μｍから８００μｍであるシートと
を積層し一体化したことを特徴とする。
【００１２】
環状オレフィン系樹脂フィルムは、ガラス転移温度が７５ ℃ 以上、９５℃以下である、好ましくは、８０℃以上９０℃以下であり、シート厚みが５０μｍ以上２００μｍ以下で、好ましくは、６０μｍから２００μｍ、さらに好ましくは、７５μｍから１５０μｍである。５０μｍより薄いとフィルム強度が低く、シートとして巻き取ることができない。２００μｍより厚いと太陽電池モジュール化した樹脂にマイクロクラックが発生し外観が悪くなり、長期間の仕様で、ＰＩＤ現象を発症するため好ましくない。
【００１３】
上記の環状オレフィン系樹脂フィルムの上に透明オレフィン系ゴム材料層を一体化して設けている。この透明オレフィン系ゴム材料層は、エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率（％）でブレンドされ、好ましくは（Ａ／Ｂ）が７０／３０から８５／１５である。（Ｂ）の割合が４０％を超えると、酢酸を放出する量が多くなり太陽電池セルなどの電極が腐食して発電劣化を招く虞がある。（Ｂ）の割合が１０％を下回ると、透明性が低下し、発電量が低下する虞がある。
【００１４】
オレフィン系ゴム組成物に、添加するシリカ（Ｃ）としては、乾式法による無水ケイ酸、湿式法による含水ケイ酸と、合成ケイ酸塩とにわけられる。シリカの製造方法は、以下のとおりである。
（１）無水ケイ酸の製造方法。
（ａ）ハロゲン化ケイ素の分解による方法。
（ｂ）ケイ砂を加熱還元した後、空気により酸化してケイ酸を得る方法。
（２）含水ケイ酸の製造方法ケイ酸ナトリウムと硫酸との反応による製造方法。
（３）合成ケイ酸塩の製造方法ケイ酸ナトリウムとカルシウム塩との反応によって合成する製造方法。
【００１５】
これらのシリカの中で透明性の点から乾式シリカが好ましく、１次粒子径が５０ｎｍ以下が好ましく、更に２０ｎｍ以下のものが好ましい。シリカ（Ｃ）の比表面積は、好ましくは１００〜５００ｍ２／ｇである。シリカ（Ｃ）の配合量は、エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）との合計量１００重量部に対して、１０〜５０重量部、好ましくは１５〜４０重量部である。これらのシリカは、メルカプトシラン、アミノシラン、ヘキサメチルジシラザン、クロロシラン、アルコキシシラン等の反応性シラン又は低分子量のシロキサン等で表面処理されていてもよい。オレフィンゴムの原料は、乳白色であり、受光面シートとしては好ましくない。シリカ粒子径が５０μより大きい場合は、透明にならない。また、エチレン・アクリル酸共重合体が１０重量部未満の場合は、シリカの分散性が悪くなり透明性が失われる。
【００１６】
さらに、本発明で用いられる有機過酸化物架橋剤（Ｄ）としては、パーオキサイドが好ましい。前記パーオキサイドとしては、ゴムの架橋の際に通常使用されている従来公知のパーオキサイドを使用することができ、具体的は、ジクミルペルオキシド、ジ−第三ブチルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（第三ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（第三ブチルペルオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（第三ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ビス（第三ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（第三ブチルペルオキシ）バレレート、ベンゾイルペルオキシド、ｐ−クロロベンゾイルペルオキシド、２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、第三ブチルペルオキシベンゾエート、第三ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、第三ブチルクミルペルオキシド等が挙げられる。これらのうち、臭気の点から２，５−ジメチル−２，５−ジ−（第三ブチルペルオキシ）ヘキサン、１，１−ビス（第三ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス（第三ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンが挙げられる。
【００１７】
このようなパーオキサイドは、臭気の点から２，５−ジメチル−２，５−ジ（第三ブチルペルオキシ）ヘキサン、１，１−ビス（第三ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス（第三ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンが好ましい。また配合量としては、エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）との合計量１００重量部に対して、通常０．５〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部の割合で用いられる。取り扱いの安全性のため、パラフィンオイルや、タルクなどに含浸させて薄めたものでも良い。
【００１８】
このようにして得られる透明オレフィン系ゴム系材料は、その厚みは１００μｍ以上８００μｍ以下であり、好ましくは２００μｍ以上６００μｍ以下である。その厚さが１００μｍより薄いと発電素子を完全に包み込むことができない場合があるため好ましくない。またその厚さが８００μｍより厚いとシート巻で皺が発生し、モジュールをレイアップする際に、セルがその皺のために盛り上がり、結晶系ではシリコンセルが割れる可能性があるため好ましくない。
【００１９】
本発明の架橋ゴム組成物に用いられるエチレン・α−オレフィンゴム共重合体は、好ましくは、エチレンと、炭素数３〜２０のα−オレフィンと、非共役ポリエンとをランダム共重合させることにより得られる。
【００２０】
前記α−オレフィンとしては、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、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン等が挙げられる。これらのα−オレフィンは、単独で、又は２種以上の組み合わせで用いることができる。これらのα−オレフィンのうち、炭素数３〜１０のα−オレフィンが好ましく、特にプロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンが好ましく用いられる。
【００２１】
エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）は、エチレンと炭素数３〜２０のα−オレフィンとのモル比［エチレン／α−オレフィン］が、通常６０／４０〜８０／２０、好ましくは６２／３８〜７９／２１、特に好ましくは６５／３５〜７８／２２の範囲にある。
【００２２】
前記有機過酸化物の１分間半減期温度は１２０〜２００℃ であり、前記有機過酸化物の含有量が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して０．１〜５重量部である。これに、ヒンダードフェノール系安定剤、リン系安定剤及び紫外線吸収剤を含む。前記ヒンダードフェノール系安定剤の含有量は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して０．０５〜０．３重量部である。前記リン系安定剤の含有量は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して０．０５〜０．５重量部である。前記紫外線吸収剤の含有量は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して０．０５〜１重量部である。本発明の透明オレフィンゴムである透明オレフィンゴムの構成材料であるエチレン・α−オレフィン共重合体が紫外線吸収剤を含むことにより、太陽電池用の封止材として機能する。
【００２３】
第１発明の封止シートは、環状オレフィン系共重合体のフィルムと、エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料でできたシートとを積層し一体化したものである。この封止シートを、太陽電池モジュールのカバーガラスと太陽電池セルとの間に設けることにより、カバーガラスに含まれるナトリウムイオン等の金属イオンが太陽電池セルへ堆積することを防止する効果があり、太陽電池モジュールのＰＩＤ現象の発症を防止することができる。
【００２４】
また第１発明の封止シートを構成する、透明オレフィン系ゴム材料で形成されたシートは、太陽電池セル側と接触している。太陽電池モジュールの発電使用中での酢酸の発生が極めて少ない。このため、太陽電池セル表面電極への酢酸による電極の腐食が極めて少なく、２０年間は発電の劣化が全くないという効果が発現する。
【００２５】
さらに第１発明の封止シートを太陽電池モジュールに使用することにより、ＰＩＤ現象は発症せず、少なくとも２０年間は、発電劣化しない、太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２６】
＜２＞第２発明
第２発明の封止シートは、
エチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）と、エチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料であって、その厚みが１００μｍから８００μｍであるシートを
ガラス転移温度が７５℃から９５℃であり厚みが５０μｍから２００μｍである環状オレフィン系樹脂のフィルムの両側（両面）に設け一体化したことを特徴とする。
【００２７】
第２発明の封止シートは、環状オレフィン系樹脂のフィルムのその両側をエチレン・α−オレフィンゴム共重合体（Ａ）とエチレン・アクリル酸共重合体（Ｂ）を配合比（Ａ／Ｂ）が６０／４０から９０／１０の比率でブレンドした透明オレフィン系ゴム組成物１００重量部に、シリカを１０重量部から５０重量部添加し、さらに、有機過酸化物架橋剤を含む透明オレフィン系ゴム材料でできたシートとで積層し一体化したものである。透明オレフィンゴムは、それ自身は、ゴム状であるためシート形状を保持できないため、別のシート（フィルム）と一体化することが必須である。本発明の効果は、一体化されていることから発現しており、別々の既存技術で太陽電池モジュールを作製しても、同じ効果は得られない。この封止シートを、太陽電池モジュールのカバーガラス（透明基体）と太陽電池セルとの間に設けることにより、第１発明と同様の効果を発現できる。またカバーガラス（透明基体）と太陽電池セルの間に第２発明の封止シートを設けるだけで従来と同様の構成の太陽電池モジュールを容易に実現することができる。
【００２８】
＜３＞第３発明
第３発明の封止シートは、その環状オレフィン系樹脂が、エチレンおよび／またはα−オレフィンと、環状オレフィンとの共重合体であることを特徴としている。
【００２９】
また第３発明の封止シートによれば、環状オレフィン系樹脂は、エチレンおよび／またはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体となっている。エチレンおよび／またはα−オレフィンのうち、エチレンを使用することにより封止シートの耐候性を更に向上させることが可能となる。ＰＩＤを完全に防止するという効果以外に、封止シートの寿命が向上するこという効果が発現する。従ってこの封止シートを使用した太陽電池モジュールの寿命が格段に向上する。
【００３０】
＜４＞第４発明
上記の課題を解決するための第４発明の太陽電池モジュールは、第１発明から第３発明のいずれかの封止シートを使用したことを特徴とする。
【００３１】
第４発明の太陽電池モジュールは、第１発明から第３発明の封止シートを使用しているので、ＰＩＤ現象は発症せず、しかも封止シートからの酢酸発生量が少ないので太陽電池セル等の電極の腐食はまったく無く少なくとも２０年間は発電劣化しない太陽電池モジュールを実現することができる。
【００３２】
＜５＞第５発明
第５発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの透明基体と、第１発明の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【００３３】
第５発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールと透明基体と第１発明の封止シートの間にＥＶＡ等の既存の太陽電池用封止シートを設けているので第１発明の封止シートと透明基体との接着強度を向上させ、モジュール内部への水等の進入を防止することができる。従って太陽電池モジュールの寿命を向上させることができる。
【００３４】
＜６＞第６発明
第６発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールのカバーガラスと、第１発明の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを設けたことを特徴とする。
【００３５】
第６発明の太陽電池モジュールによれば、第５発明と同様の効果を発現することができる。
【００３６】
＜７＞第７発明
第７発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの透明基体と、第２発明の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを用いた設けたことを特徴とする。
【００３７】
第７発明の太陽電池モジュールによれば、第５発明と同様の効果を発現することができる。
【００３８】
＜８＞第８発明
第８発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールのカバーガラスと、第２発明の封止シートの間に、既存の太陽電池用封止シートを用いた設けたことを特徴とする。
【００３９】
第８発明の太陽電池モジュールによれば、第５発明と同様の効果を発現することができる。
【００４０】
＜９＞第９発明
第９発明の太陽電池モジュールは、第１発明１から第３発明のいずれかの封止シートを含む太陽電池モジュール用の構成部材を積層体とし、前記積層体を１２０℃以上の温度で成型することにより、それぞれの界面が接着していることを特徴とする。
【００４１】
第１発明から第３発明の封止シートが、カバーガラスとそのシートの間に、既存の太陽電池用封止シートを用いた積層構造であって、それを１２０℃以上の温度で成型することによって、それぞれの界面が接着しＰＩＤ対策及び発電劣化対策効果があ有する太陽電池モジュールが得られる。成型温度が、１２０℃未満では、経済的な時間で架橋体が得ることができないため好ましくない。接着強度の低下や酢酸の発生の増加に繋がるため本発明の効果が得られない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１の太陽電池モジュール用封止シートの説明図。
【図２】本発明の実施形態２の太陽電池モジュール用封止シートの説明図。
【図３】本発明の封止シートを用いた実施形態１の太陽電池モジュールの構成図。
【図４】太陽電池セルの構成説明図。
【図５】太陽電池セルを複数枚電気的に接続したストリングの構成説明図。
【図６】本発明の封止シートを用いた実施形態２の太陽電池モジュールの構成図。
【図７】本発明の封止シートを用いた実施形態３の太陽電池モジュールの構成図。
【図８】本発明の封止シートの作製方法の説明図。
【図９】従来型の太陽電池モジュールの構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下図１から図８を使用し、本発明の封止シート及びその封止シートを用いた太陽電池モジュールの実施形態について説明する。
【００４４】
＜１＞環状オレフィン系樹脂フィルムの作製
環状オレフィン系樹脂フィルムは、環状オレフィン系樹脂を使用しフィルム状に成形したものである。環状オレフィン系樹脂は、ガラス転移温度が７５ ℃ 以上９５℃以下のものであって、環状オレフィンに由来する構造単位を主鎖に含む重合体又は共重合体であれば、特に限定されない。例えば、環状オレフィンの開環重合体又はその水素添加物、環状オレフィンとエチレンおよび／またはα−オレフィンとの付加共重合体、又はその水素添加物等を挙げることができる。環状オレフィン系樹脂は、１種単独で使用することも、２種以上を併用することもできる。また、本発明に使用する環状オレフィン系樹脂のガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１「プラスチックの転移熱測定方法」に従って、昇温速度１０℃／分の条件でＤＳＣで測定を行った。
【００４５】
環状オレフィン系樹脂としては、環状オレフィンに由来する構造単位を主鎖に含む上記重合体又は上記共重合体においてさらに極性基を有する不飽和化合物をグラフト及び／又は共重合したものを含む。
【００４６】
極性基としては、例えば、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、アミド基、エステル基、ヒドロキシル基等を挙げることができ、極性基を有する不飽和化合物としては、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、グリシジル（ メタ） アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキル（炭素数１〜１０）エステル、マレイン酸アルキル（炭素数１〜１０）エステル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシエチル等を挙げることができる。
【００４７】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂としては、市販の樹脂を用いることも可能である。市販されている環状オレフィン系樹脂としては、例えば、ＴＯＰＡＳ（登録商標）（ＴＯＰＡＳ−Ａｄｖａｎｃｅｄ−Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社製）、アペル（登録商標）（三井化学社製）、さらに環状オレフィン成分を出発原料にしてメタセシス触媒で開環重合し、水素添加して製造され市販されている環状オレフィン系ポリマーとしては、ゼオネックス（登録商標）（日本ゼオン社製）、ゼオノア（登録商標）（日本ゼオン社製）、アートン（登録商標）（ＪＳＲ社製）等を挙げることができる。
【００４８】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂は、特に環状オレフィン系共重合体が好ましく用いられる。環状オレフィンの開環重合体又はその水素添加物では残存する二重結合により加熱環境下で変色する可能性がある。また、環状オレフィン系共重合体は、ＥＶＡとの加硫接着において、環状オレフィンの開環重合体又はその水素添加物よりも親和性がよく接着性が優れる。
環状オレフィン系共重合体は、エチレンおよび／またはα−オレフィンと、下記一般式（Ｉ）で示される環状オレフィンに由来する構造単位と、を含む共重合体を挙げることができる。
【化１】
2015179827.tif 000003
（式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものであり、
Ｒ９とＲ１０、Ｒ１１とＲ１２は、一体化して２価の炭化水素基を形成してもよく、
Ｒ９又はＲ１０と、Ｒ１１又はＲ１２とは、互いに環を形成していてもよい。
また、ｎは、０又は正の整数を示し、
ｎが２以上の場合には、Ｒ５〜Ｒ８は、それぞれの繰り返し単位の中で、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）
環状オレフィン系共重合体のα−オレフィンとしては、特に制限はないが炭素数２〜２０のα−オレフィンが好ましい。例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−へキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−へキセン、３−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン等を挙げることができる。また、これらのα−オレフィン成分は、１種単独でも２種以上を同時に使用してもよい。エチレンおよび／またはα−オレフィンの中では、エチレンの単独使用が最も好ましい。
また、環状オレフィンは、１種単独でも、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−エン（慣用名：ノルボルネン）を単独使用することが好ましい。
【００４９】
用いられる重合触媒についても特に限定されるものではなく、チーグラー・ナッタ系、メタセシス系、メタロセン系触媒等の従来周知の触媒を用いて周知の方法により得ることができる。本発明に好ましく用いられる環状オレフィンとα−オレフィンの付加共重合体又はその水素添加物は、メタロセン系触媒を用いて製造されることが好ましい。
例えば、エチレンとノルボルネンからなる環状オレフィン共重合体においては、ノルボルネン含有量を変更することによって、様々なガラス転移温度（Ｔｇ）のシクロオレフィン／エチレンコポリマー（環状オレフィン系共重合体）を合成することができる。ノルボルネン含有量を減少させ、エチレンを増加すると、それに応じてＴｇ が低下する。
各組成のガラス転移温度（Ｔｇ）を有するポリマーは、上述の重合によっても得られるが、市販のグレードの溶融ブレンドにより、得ることができる。一般に、ガラス転移温度（Ｔｇ）の異なる樹脂のブレンドによって、相容する系においては、ブレンド比率によって加成性が成り立つ。本発明の環状オレフィン系樹脂を得るに当たり、上述の重合による方法に加え、押出し機による既存グレードの溶融ブレンドでも準備可能であって、発明の効果は全く変わらない。
耐候性向上の目的で、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系安定剤、耐光安定剤など、長期熱安定性向上の目的で、酸化防止剤など、柔軟性を増す目的で、滑剤などを環状オレフィン系樹脂に配合してもよい。
【００５０】
＜２＞透明オレフィンゴム材料の作製
【００５１】
＜２−１＞ エチレン・α−オレフィン共重合体
本実施形態の太陽電池封止材に用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと、炭素数３〜２０のα−オレフィンとを共重合することによって得られる。α−オレフィンとしては、通常、炭素数３〜２０のα−オレフィンを１種類単独でまたは２種類以上を組み合わせて用いることができる。炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、直鎖状または分岐状のα−オレフィン、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセンなどを挙げることができる。中でも好ましいのは、炭素数が１０以下であるα−オレフィンであり、とくに好ましいのは炭素数が３〜８のα−オレフィンである。入手の容易さからプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンおよび１−オクテンが好ましい。なお、エチレン・α−オレフィン共重合体はランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよいが、柔軟性の観点からランダム共重合体が好ましい。
【００５２】
さらに、本実施形態の太陽電池封止材に用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと、炭素数３〜２０のα−オレフィンとの共重合体であってもよい。α−オレフィンは前述と同様である。
【００５３】
＜２−２＞シランカップリング剤
本実施形態の太陽電池用封止シートは、ビニル基、メタクリル基、アクリル基の群から選ばれる少なくとも一種を有するシランカップリング剤、およびエポキシ基含有シランカップリング剤を含んでいる。
【００５４】
ビニル基、メタクリル基、アクリル基の群から選ばれる少なくとも一種を有するシランカップリング剤（Ａ）は、有機過酸化物より発生するラジカルによりエチレン・α−オレフィン共重合体に前記シランカップリング剤がグラフト変性され、表面保護部材（ガラスなどの透明基体）、太陽電池素子（太陽電池セルを含む）、金属膜、金属電極、ハンダ、裏面保護部材への接着性を発現する。本実施形態の太陽電池封止シートのビニル基、メタクリル基、アクリル基の群から選ばれる少なくとも一種を有するシランカップリング剤（Ａ）の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．１〜５重量部であり、より好ましくは０．１〜４重量部である。
【００５５】
ビニル基、メタクリル基、アクリル基の群から選ばれる少なくとも一種を有するシランカップリング剤の含有量が０．１重量部以上であると、接着性が向上する。
【００５６】
シランカップリング剤は、従来公知のものが使用でき、とくに制限はない。具体的には、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−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−メタクロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アクロキシプロピルトリメトキシシランなどが使用できる。好ましくは、接着性が良好な３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが挙げられる。
【００５７】
本実施形態の太陽電池封止シート中のエポキシ基含有シランカップリング剤の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．０５〜２．０重量部であり、より好ましくは０．０５〜１．５重量部である。
【００５８】
＜２−３＞ヒンダードアミン系光安定剤
本実施形態の太陽電池封止シートは、ヒンダードアミン系光安定剤をさらに含むのが好ましい。ヒンダードアミン系光安定剤を含むことで、エチレン・α−オレフィン共重合体に有害なラジカル種を補足し、新たなラジカルの発生を抑制できる。ヒンダードアミン系光安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］などのヒンダードアミン系、ヒンダードピペリジン系化合物などを用いることができる。
【００５９】
本実施形態の太陽電池封止シート中のヒンダードアミン系光安定剤の含有量は、上述のエチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．０１〜２．０重量部である。
【００６０】
本実施形態の太陽電池封止シート中のヒンダードフェノール系安定剤の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．００５〜０．１重量部であり、より好ましくは０．０１〜０．１重量部である。
【００６１】
＜２−５＞リン系安定剤
本実施形態の太陽電池封止材は、リン系安定剤をさらに含むのが好ましい。リン系安定剤を含んでいると、押出成形時の有機過酸化物の分解を抑制でき、外観が良好なシートを得ることができる。
【００６２】
本実施形態の太陽電池封止シート中のリン系安定剤の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．００５〜０．５重量部である。
【００６３】
＜２−６＞紫外線吸収剤
本実施形態の太陽電池封止シートは、紫外線吸収剤をさらに含むのが好ましい。本実施形態の太陽電池封止シート中の紫外線吸収剤の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、０．００５〜５重量部であることが好ましい。紫外線吸収剤の含有量が上記範囲内にあると、耐候安定性、架橋特性のバランスが優れるので好ましい。
【００６４】
とくに、架橋助剤を含有させる場合において、本実施形態の太陽電池封止シート中の架橋助剤の含有量は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．０５〜５重量部であり、より好ましくは０．１〜３重量部である。架橋助剤の含有量が上記範囲内であると、適度な架橋構造を有することができ、耐熱性、機械物性、接着性を向上できるため好ましい。
【００６５】
架橋助剤としては、オレフィン系ゴムに対して一般に使用される従来公知のものが使用できる。
【００６６】
これらの架橋助剤の中でより好ましいのは、ジアクリレート、ジメタクリレート、ジビニル芳香族化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどのトリアクリレート；トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレートなどのトリメタクリレート；ペンタエリスリトールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレートなどのテトラアクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどのシアヌレート、ジアリルフタレートなどのジアリル化合物；トリアリル化合物：ｐ−キノンジオキシム、ｐ−ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシムなどのオキシム：フェニルマレイミドなどのマレイミドである。さらにこれらの中でとくに好ましいのは、トリアリルイソシアヌレートであり、ラミネート後の太陽電池封止材の気泡発生や架橋特性のバランスが最も優れる。
【００６７】
＜３＞封止材（封止シート）
本実施形態の太陽電池封止シートは、通常ゴム材料を準備するニーダー、バンバリミキサーを使用して、混練することが好ましく、押出機などにより溶融ブレンドすることにより製造することも可能である。本実施形態の封止シートは、環状オレフィンシートと透明オレフィンゴム材料層を一体化したものであり、その全体形状はシート状である。
【００６８】
その作製方法について図８を使用して説明する。本図ではカレンダー成形法により本発明の封止シートが得られる。適切な温度に調整されたロール１とロール２の間隔を所定隙間設定し、その間に混練して得た透明オレフィンゴム材料をロール１とロール２からなる間隙の上に入れ透明オレフィンゴム材料層１６Ｂを得ることができる。一定厚みに成形された透明オレフィンゴム材料層１６Ｂはロール３上を移動する。この時ロール４には環状オレフィン系樹脂フィルムが巻きつけられており、ロール５には離形用の薄いＰＥＴフィルムが巻きつけされている。ロール３上を移動する透明オレフィンゴム材料層１６Ｂの一方の面に環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａと離形用ＰＥＴフィルムを設けた形態でロール６とロール７の間を通過し一体化され図１の形態の封止シートはロール８に巻き付けれらる。
【００６９】
図２の形態の封止シ−トは、太陽電池モジュールを加工する際に図１の封止シートを２枚使用し環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａ同士を向き合う形態で配置し、他の部材と積層し加圧加熱成形することにより図２の形態の封止シートが太陽電池モジュール内に成形されることになる。＜４＞及び＜５＞で再度説明する。
【００７０】
太陽電池封止シートの成形方法にはとくに制限は無いが、公知の各種の成形方法（キャスト成形、押出シート成形、圧縮成形など）を採用することができる。
【００７１】
太陽電池封止シートは、本実施形態の太陽電池封止シートからなる層のみで構成されていてもよいし、太陽電池封止シートを含有する層以外の層（以下、「その他の層」とも記す）を有していてもよい。その他の層の例としては、目的で分類するならば、表面または裏面保護のためのハードコート層、接着層、反射防止層、ガスバリア層、防汚層などを挙げることができる。材質で分類するならば、紫外線硬化性樹脂からなる層、熱硬化性樹脂からなる層、ポリオレフィン樹脂からなる層、カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる層、フッ素含有樹脂からなる層、環状オレフィン系樹脂からなる層、無機化合物からなる層などを挙げることができる。
【００７２】
＜４＞太陽電池モジュールについて
本実施形態の太陽電池封止シートを使用した太陽電池モジュールは、例えば、通常、多結晶シリコンなどにより形成された太陽電池素子（太陽電池セルともいう）を本実施形態の太陽電池封止シートで挟み積層し、さらに、表裏両面を保護シートでカバーした結晶型太陽電池モジュールが挙げられる。すなわち、典型的な太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール用保護シート（表面側透明保護部材）／太陽電池封止材／太陽電池素子／太陽電池封止材／太陽電池モジュール用保護シート（裏面側保護部材）という構成になっている。ただし、本実施形態の好ましい実施形態の１つである太陽電池モジュールは、上記の構成には限定されず、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の各層の一部を適宜省略し、または上記以外の層を適宜設けることができる。上記以外の層としては、例えば接着層、衝撃吸収層、コーティング層、反射防止層、裏面再反射層、および光拡散層などを挙げることができる。これらの層は、とくに限定はないが、各層を設ける目的や特性を考慮して、適切な位置に設けることができる。
【００７３】
＜４−１＞結晶シリコン系の太陽電池モジュール
図３は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に示す断面図である。なお、図３においては、結晶シリコン系の太陽電池モジュール１００の構成の一例が示されている。図４に示されるように、太陽電池モジュール１０は、インターコネクタ１９により電気的に接続された複数の結晶シリコン系の太陽電池素子（太陽電池セル）１５と、それを挟持する一対の表面側透明保護部材（以後、「透明基体」という）１１と裏面側保護部材（以後、「裏面材」という）３６ とを有し、これらの保護部材と複数の太陽電池素子１５との間に、本発明の封止シート１６及び既存の封止シート（ＥＶＡ等）が積層充填されている。また裏面側保護部材３６は、本発明の封止シ−トの透明オレフィンゴム材料層１６Ｂをポリエチレンレテフタレート（ＰＥＴ）材上に配置し一体化した構成のものである。この裏面材３６は、本発明の封止シートと同様の方法で製造することができる。透明基体１１、既存封止シート１８、本発明の封止シート１６、太陽電池セル１５、裏面材３６をこの順に下から積層し、加熱圧着加工（ラミネート加工）して得られる。太陽電池セル１５の受光面の電極１５Ａは、本発明の封止シート１６の透明オレフィンゴム材料層１６Ｂと接し封止される。また太陽電池セルの裏面の電極１５Ｂは、裏面材３６の透明オレフィンゴム材料層１６Ｂと接し封止される。電極とは、太陽電池セル１５の受光面および裏面にそれぞれ形成された集電部材であり、後述する集電線（フィンガー）、タブ付用母線、および裏面電極層などを含む。
【００７４】
図４は、太陽電池セル１５の受光面と裏面の一構成例を模式的に示す平面図である。図４においては、太陽電池セル１５の受光面１５Ａと裏面１５Ｂ の構成の一例が示されている。図４（ａ）に示されるように、太陽電池セル１５の受光面１５Ａには、ライン状に多数形成された集電線（フィンガー）１５１と、集電線１５１ から電荷を収集するとともに、インターコネクタ１９と接続されるタブ付用母線（バスバー）１５２と、が形成されている。また、図４（ｂ）に示されるように、太陽電池セル１５の裏面１５Ｂには、全面に導電層（裏面電極）１５３が形成され、その上に導電層１５３から電荷を収集するとともに、インターコネクタ１９と接続されるタブ付用母線（バスバー）１５４が形成されている。集電線１５１の線幅は、例えば０．１ｍｍ程度であり、タブ付用母線１５２の線幅は、例えば２〜３ｍｍ程度であり、タブ付用母線１５４の線幅は、例えば５〜７ｍｍ程度である。集電線１５１、タブ付用母線１５２およびタブ付用母線１５４の厚みは、例えば２０〜５０μｍ程度である。太陽電池セル１５は、インターコネクタ１９により複数枚接続され図５に示すストリングＷが形成される。このストリングＷの複数列を電極材により接続し太陽電池モジュールの太陽電池セル１５とし供給される。
【００７５】
集電線１５１、タブ付用母線１５２、およびタブ付用母線１５４は、導電性が高い金属を含むことが好ましい。このような導電性の高い金属の例には、金、銀、銅などが含まれるが、導電性や耐腐食性が高い点などから、銀や銀化合物、銀を含有する合金などが好ましい。導電層１５３は、導電性の高い金属だけでなく、受光面で受けた光を反射させて太陽電池素子の光電変換効率を向上させるという観点などから、光反射性の高い成分、例えばアルミニウムを含むことが好ましい。集電線１５１、タブ付用母線１５２、タブ付用母線１５４、および導電層１５３は、太陽電池セル２２の受光面１５Ａまたは裏面１５Ｂに、上記導電性の高い金属を含む導電材塗料を、例えばスクリーン印刷により５０μｍの塗膜厚さに塗布した後、乾燥し、必要に応じて例えば６００〜７００℃で焼き付けすることにより形成される。これらの電極は、従来の既存封止シート（ＥＶＡ等）を使用すると使用中に酢酸が発生し電極を腐食させる。本発明の封止シートを使用することによりこのような電極の腐食を防止することができる。また本発明の封止シートの環状オレフィン系樹脂のフィルム部分１６Ａは、透明基体１１としてカバーガラスを使用した場合にカバーガラス内のナトリウムイオン等の金属イオンが太陽電池セル上に堆積することを防止しＰＩＤの発症を皆無とすることができる。
【００７６】
表面側透明保護部材（透明基体）１１は、受光面側に配置されることから、透明である必要がある。透明基体１１の例には、透明ガラス板や透明樹脂フィルムなどが含まれる。一方、裏面側保護部材（裏面材）３６は透明である必要はなく、その材質はとくに限定されない。裏面材３６は、本実施形態では、上述のように、本発明の封止シ−トの透明オレフィンゴム材料層１６Ｂを例えばポリエチレンレテフタレート（ＰＥＴ）材上に配置し一体化した構成のものである。また裏面材としては、耐久性や透明性の観点からガラス基板を使用することでも良い。旭ガラス社製レオフレックスを用いれば、軽量モジュールを容易に得ることができる。
【００７７】
図６は、本発明の別形態の封止シートを使用した太陽電池モジュール２００である。封止シート２６は、環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａの両面を透明オレフィンゴム材料層１６Ｂで挟み一体化した封止シートである。この封止シートを以下の様に配置する。透明基体１１、本発明の封止シート２６、太陽電池セル１５、裏面材３６をこの順に下から積層し、加熱圧着加工（ラミネート加工）して得られる。太陽電池セル１５の受光面の電極１５Ａは、本発明の封止シート２６の透明オレフィンゴム材料層１６Ｂと接し封止される。ここで封止シート２６は、図１の封止シートを２枚使用し環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａ同士を向き合う形態で配置し、上記の他の部材と積層しラミネート加工すると、環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａは溶融し固化一体化する。これによりシート１６Ａに多少割れ等のクラックが存在してもクラックを消滅させる効果が発現する。
【００７８】
図２の形態の封止シートを使用することにより、封止シートからの酢酸の発生が無いため太陽電池セルの電極の腐食を防止することができる。また図６の封止シートの環状オレフィン系樹脂のフィルム部分１６Ａは、透明基体１１としてカバーガラスを使用した場合にカバーガラス内のナトリウムイオン等の金属イオンが太陽電池セル上に堆積することを防止しＰＩＤの発症を皆無とすることができる。
【００７９】
また図７は、図２の封止シートを使用した太陽電池モジュール３００である。図５の形態の太陽電池モジュールの封止シート２６と透明基体１１の間に既存の封止シート（ＥＶＡ等）１８を設けた構成である。図６の形態の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールと透明基体１１と封止シート２６の間にＥＶＡ等の既存の太陽電池用封止シート１８を設けているので封止シート２６と透明基体１１との接着強度を向上させ、モジュール内部への水等の進入を防止することができる。従って太陽電池モジュール３００の寿命を格段に向上させることができる。
【００８０】
＜４−２＞薄膜シリコン系（ アモルファスシリコン系） の太陽電池モジュール
本発明の封止シートは、シリコンセルを使用した太陽電池モジュールだけでなく、以下の構成の薄膜シリコン系の太陽電池モジュールにも適用可能である。
【００８１】
（１）表面側透明保護部材（ガラス基板）／薄膜太陽電池素子／本発明の封止シート／裏面材をこの順に積層したもの；（２）表面側透明保護部材／封止層／薄膜太陽電池素子／本発明の封止シート／裏面材をこの順に積層したものなどでありうる。表面側透明保護部材、裏面材、および本発明の封止シートは、（９−１＞で述べた「結晶シリコン系の太陽電池モジュール」の場合と同様である。
【００８２】
（１）の態様における薄膜太陽電池素子は、例えば、透明電極層／ｐ ｉ ｎ 型シリコン層／裏面電極層をこの順に含む。透明電極層の例には、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ 、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎを添加したもの）などの半導体系酸化物が含まれる。裏面電極層は、例えば銀薄膜層を含む。各層は、プラズマＣＶＤ（ケミカル・ベ−パ・デポジション）法やスパッタ法により形成される。本発明の封止シートは、裏面電極層（例えば銀薄膜層）と接するように配置される。透明電極層は、表面側透明保護部材上に形成される。
【００８３】
（２）の態様における薄膜太陽電池素子は、例えば、透明電極層／ｐｉｎ型シリコン層／金属箔、または耐熱性高分子フィルム上に配置された金属薄膜層（例えば、銀薄膜層）、をこの順に含む。金属箔の例には、ステンレススチール箔などが含まれる。耐熱性高分子フィルムの例には、ポリイミドフィルムなどが含まれる。透明電極層およびｐｉｎ型シリコン層は、前述と同様、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成される。つまり、ｐｉｎ型シリコン層は、金属箔、または耐熱性高分子フィルム上に配置された金属薄膜層に形成され；さらに透明電極層はｐｉｎ型シリコン層に形成される。また、耐熱性高分子フィルム上に配置される金属薄膜層もＣＶＤ 法やスパッタ法により形成されうる。
【００８４】
この場合、封止層は、透明電極層と表面側透明保護部材との間； および金属箔または耐熱性高分子フィルムと裏面側保護部材との間にそれぞれ配置される。このように、太陽電池封止材から得られる封止層は、太陽電池素子の集電線、タブ付用母線、および導電層などの電極と接している。また（２）の態様における薄膜太陽電池素子は、シリコン層が、結晶シリコン系の太陽電池素子に比べて薄いため、太陽電池モジュール製造時の加圧や上記モジュール稼動時の外部からの衝撃により破損しにくい。このため、結晶シリコン系の太陽電池モジュールに用いられるものよりも、薄膜太陽電池モジュールに用いる太陽電池封止材の柔軟性は低くてもよい。一方、上記薄膜太陽電池素子の電極は上述のように金属薄膜層であるため、腐食により劣化した場合、発電効率が著しく低下する恐れがある。
【００８５】
＜５＞太陽電池モジュールの製造方法
太陽電池モジュール１００は、任意の製造方法で得ることができる。太陽電池モジュール１００は、例えば、以下の工程を備えた製造方法により得られる。裏面材３６（透明オレフィンゴム材料層１６Ｂを含む）、複数の太陽電池セル１５、本発明の封止シート１６（１６Ａ・１６Ｂ）、および透明基体１１をこの順に積層した積層体を得る工程；該積層体をラミネート装置などにより加圧し貼り合わせ、同時に必要に応じて加熱する工程；上記工程の後、さらに必要に応じて積層体を加熱処理し、上記封止材を硬化する工程を備えた製造方法である。封止シート１６は、図２に示すような形態の封止シート２６でもよい。この場合、封止シート２６は、図１の封止シートを２枚使用し環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａ同士を向き合う形態で配置し、上記の他の部材と積層しラミネート加工すると、環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａは溶融し固化一体化して形成される。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８７】
［実施例１］
三井化学社製ＥＰＴ４０２１の８５重量部及びＥＰＴ４０４５の１５重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部に対し、有機過酸化物として１分間半減期温度が１６６℃のｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネートを２．０重量部、シランカップリング剤（Ａ）として３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを０．５重量部、シリカ（日本アエロジル社製Ｒ９７６Ｓ）を１５重量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレートを１．０重量部、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−ノルマル−オクチルオキシベンゾフェノンを０．４重量部、ヒンダードアミン系光安定剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを０．２重量部、を配合した。
【００８８】
ガラス転移温度Ｔｇ７８℃のＴＯＰＡＳ  Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社製ＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４を用いて、シート厚さ６０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを得た。
【００８９】
上記のとおり得られた透明オレフィンゴム材料と６０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いて、図８のようにカレンダー成形法により一体成形し図１の構成の厚み２１０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは１５０μｍ）の封止シートを得た。尚封止シートの透明オレフィンゴム材料の環状オレフィン系樹脂フィルムが貼り付けされていない側には厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを貼り付けしている。このＰＥＴフィルムは、太陽電池モジュールを製造工程において本発明の封止シートをレイアップする際に剥がされる。
【００９０】
得られた封止シートを使用し図３の構成の太陽電池モジュールを＜５＞で説明した製造方法により４８直の太陽電池モジュール１００を得た。尚既存の接着シートとしては、ＥＶＡを使用した。
【００９１】
［実施例２］
ＥＰＴ４０２１の７５重量部及びＥＰＴ４０４５の２５重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを２５重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度８５℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、７５μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いた以外は、実施例１と同様として、図１の構成の厚み３２５μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは２５０μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図３の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９２】
［実施例３］
ＥＰＴ４０２１の７０重量部及びＥＰＴＫ９７２０の３０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを３０重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度９０℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、８０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いた以外は、実施例１と同様として、図１の構成の厚み３８０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは３００μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図３の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９３】
［実施例４］
ＥＰＴ４０２１の６５重量部及びＥＰＴ４０４５の３５重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを４０重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度９３℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、１３０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いた以外は、実施例１と同様として、図１の構成の厚み６３０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは５００μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図３の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９４】
［実施例５］
ＥＰＴ４０２１の６５重量部及びＥＰＴ４０４５の３５重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを４０重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度９３℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、１３０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いた以外は、実施例１と同様として、図１の構成の厚み８８０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは７５０μｍ）の封止シートを得た。この封止シートを、図２に示すような形態で太陽電池モジュール内に配置する。この場合、封止シート２６は、図１の封止シート１６を２枚使用し環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａ同士を向き合う形態で配置し、上記の他の部材と積層しラミネート加工すると、環状オレフィン系樹脂フィルム１６Ａは溶融し固化一体化して形成される。これにより図６の構成の太陽電池モジュールとなる。図３の構成の太陽電池モジュールでは接着シートがＥＶＡであったが、本実施例では接着シートが透明オレフィンゴム層１６Ｂである。透明オレフィンゴム材料に含まれるエチレン・アクリル酸メチルが太陽電池モジュールのカバーガラス１１との接着性を確保している。
【００９５】
［実施例６］
ＥＰＴ４０２１の６０重量部及びＥＰＴ４０４５の４０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを４０重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度９４℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、１３０μｍの環状オレフィン系樹脂フィルムを用いた以外は、実施例１と同様として、図１の構成の厚み４８０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは３５０μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例６の製造方法により図３の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９６】
［比較例１］
エチレン・アクリル酸メチルＥＰＴ４０４５を添加しないこと、更に環状オレフィン系樹脂フィルム（ＰＩＤ対策フィルム（シート））を使用しないこと以外は実施例１と同様にして、図１の構成の厚みが３００μｍの封止シートを得た。得られた封止シートはブレンド樹脂が添加されていないので実施例１と同様の方法で図１の構成の太陽電池モジュールを製造する際にレイアップができず太陽電池モジュールが製造できなかった。
【００９７】
［比較例２］
ＥＰＴ４０２１の８５重量部及びＥＰＴ４０４５の１５重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを４０重量部とし、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率でガラス転移温度９０℃の環状オレフィン系樹脂を作製して、４００μｍの環状オレフィン系樹脂シートを用いた以外は、実施例１と同様にして、図１の構成の厚み７００μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは３００μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図１の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９８】
［比較例３］
ＥＰＴ４０２１の７０重量部及びＥＰＴ４０４５の３０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを３０重量部とし、３００μｍの環状オレフィン系樹脂シート（ガラス転移温度Ｔｇ９０℃、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率）を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１の構成の厚み７００μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは４００μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図１の構成の太陽電池モジュールを得た。
【００９９】
［比較例４］
ＥＰＴ４０２１の３０重量部及びＥＰＴ４０４５の７０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを２５重量部とし、３５０μｍの環状オレフィン系樹脂シート（ガラス転移温度Ｔｇ９０℃、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率）を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１の構成の厚み６００μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは２５０μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図１の構成の太陽電池モジュールを得た。
【０１００】
［比較例５］
比較例５の太陽電池モジュールは、図９に示す従来型の４８直の太陽電池モジュール９００である。上からカバーガラス１１．ＥＶＡ１８、太陽電池セル１５、ＥＶＡ１８、裏面材１２の順に各部材を積層し実施例１と同様の製造方法で得られた太陽電池モジュールである。
【０１０１】
［比較例６］
ＥＰＴ４０２１の７０重量部及びＥＰＴ４０４５の３０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを２０重量部とし、１００μｍの環状オレフィン系樹脂フィルム（ガラス転移温度Ｔｇ９０℃、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率）を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１の構成の厚み１９０μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは９０μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを使用し実施例１と同様に図１の構成の太陽電池モジュールを得た。
【０１０２】
［比較例７］
ＥＰＴ４０２１の７０重量部及びＥＰＴ４０４５の３０重量部をブレンドしてなるオレフィンゴム１００重量部とし、シリカを２０重量部とし、１００μｍの環状オレフィン系樹脂フィルム（ガラス転移温度Ｔｇ９０℃、表１に示すＴＯＰＡＳ８００７Ｓ−０４とＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７のブレンド比率）を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１の構成の厚み１０００μｍ（透明オレフィンゴム層厚さは９００μｍ）の封止シートを得た。得られた封止シートを巻き取る際にセル割れが発生した。従ってＰＩＤ発電性能の評価は行なっていない。
【０１０３】
［本発明封止シートの巻き取り状態の評価］
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例４及び比較例６と比較例７で作成した封止シートの巻き取りの状態について以下の評価指標に従って評価した。その評価結果を表２に示す。
＜巻き取り性＞
評価点  ３点：封止シートを１００ｍ分ロールに巻き取り皺がまったく無い。
評価点  ２点：封止シートを１００ｍ分ロールに巻き取り皺が１箇所有った。
評価点  １点：封止シートを１００ｍ分ロールに巻き取り皺が２箇所以上有った。
【０１０４】
［本発明封止シートのハンドリング性］
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例４及び比較例６と比較例７で作成した封止シートの太陽電池モジュールを製造する際に部材として積層（レイアップ）した場合に、電極取り出し工程において積み重ねた封止シートの下にある太陽電池セルを取り外すことができるか否かを以下の評価指標に従って評価した。その評価結果を表２に示す。
＜ハンドリング性＞
評価点  ３点：レイアップした結晶シリコンを、２４時間後でも容易に取り外すことができる。
評価点  ２点：レイアップした結晶シリコンを、１５分後でも取り外すことができる。
評価点  １点：レイアップした結晶シリコンを、取り外すことができない。
【０１０５】
［環状オレフィン共重合シートのクラック］
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例４及び比較例６と比較例７で得られた太陽電池モジュールをＪＩＳＣ８９１７−１９９８及びＪＩＳＣ８９３８−１９９５に規定されたＴＣ試験（温度サイクル試験）後の４８直太陽電池モジュールの４８枚のセル上にクラックが有るか否かについて以下の指標で評価した。その評価結果を表２に示す。
＜クラックの有無＞
評価点  ３点：４８枚セル上にクラックが全く無い。
評価点  ２点：４８枚セル上にクラックが３個以上有る。
評価点  １点：４８枚セル上にクラックが１０個以上有る。
【０１０６】
［ＰＩＤ試験］
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例７で作製した太陽電池モジュールについてＰＩＤ試験を以下のとおり実施した。その結果を表２に示す。
【０１０７】
予め作製した太陽電池モジュールの出力をソーラーシミュレータにより測定した。その後、エスペック社製ＰＩＤ試験装置にて、８５℃、８５％湿度のチャンバー中に入れて、−１０００Ｖの電圧を２５００時間印加した後、太陽電池モジュールを取り出し、再度出力をソーラーシミュレータにより測定した。太陽電池モジュールの発電劣化度を以下の式にて算出した。その結果を表２に示す。
発電劣化度（％）＝［（オリジナル最高出力−ＰＩＤ試験後の最高出力）／（オリジナル最高出力）］×１００
【０１０８】
［バス試験］
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例７で得られた太陽電池モジュールを温度８５℃の温水中に７２時間浸漬し太陽電池モジュール内のシール性を目視で確認し以下の指標で評価した。その評価結果を表２に示す。
＜シール性＞
評価点  ３点：横バスバーの金属光沢がオリジナルと比較して変化していない。
評価点  ２点：評価点３点と評価点１点の中間的な状態であり白濁が観察される。
評価点  １点：白色バックシートとの区別がつきにくい程白濁している。
【０１０９】
実施例１から実施例６、及び比較例１から比較例７で作製した太陽電池モジュールの上記ＰＩＤ試験の結果を表２に示している。このＰＩＤ試験の結果の発電劣化度はＰＩＤ現象だけでなく封止シートからの酢酸の発生による太陽電池セル等の発電素子上の電極の腐食による発電劣化も含まれている。実施例１から実施例６の太陽電池モジュールは、本発明の封止シートを使用しているためＰＩＤ現象の発症はまったくない、更に封止シートから酢酸の発生も少ないため発電素子の電極の腐食による発電劣化はまったくない。
【０１１０】
これに対して比較例１の太陽電池モジュールは、環状オレフィン系樹脂フィルム（ＰＩＤ対策フィルム（シート））を設けていない封止シートを使用しているので、ＰＩＤ発電性能の評価は行なっていない。比較例２から比較例４の太陽遠地モジュールは、封止シート上に設けられた環状オレフィン系樹脂シ−ト（ＰＩＤ対策フィルム（シート））の厚みが３００μｍ〜４００μｍあり、このシート内にクラックが発生しており、カバーガラスからナトリウムイオン等の金属イオンがそのクラックを通じて太陽電池セル上に堆積しＰＩＤ現象を発症し２０〜２４％の発電劣化を引き起こした。また比較例５は、本発明の封止シートを使用していない従来型の太陽電池モジュールである。従ってＰＩＤ試験後の発電劣化度は、１００％になっていおり発電出力は０（ゼロ）であることが分かる。
【０１１１】
実施例１から実施例６の太陽電池は、ＰＩＤ現象以外の発電劣化を無くす以外に以下の効果も発現する。太陽電池セル等の発電素子と接触する部分の封止のために、ＥＶＡでなく透明オレフィンゴム材料を使用している。従って発電素子と接触する封止材料からの酢酸の発生を極力抑えることができるので、発電素子上の電極の劣化は皆無となる。このため電極の腐食による発電劣化も防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明によれば、少なくともフィールド２０年間は太陽電池の発電所において、ＰＩＤ現象による発電劣化及び封止シートからの酢酸の発生による電極の腐食に起因する発電劣化も防止することができ、火力発電所や水力発電所と同様の寿命を有する発電所として発電することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１００    太陽電池モジュール
２００    太陽電池モジュール
３００    太陽電池モジュール
１１      カバーガラス（透明体）
１５      太陽電池素子（太陽電池セル）
１６      封止シート（実施形態１）
１６Ａ    環状オレフィン系樹脂フィルム（シート）
１６Ｂ    透明オレフィンゴム材料シート
１６Ｃ    裏面材
２６      封止シート（実施形態２）
３６      複合裏面材
１８      従来の封止シート
１５Ａ    受光面
１５Ｂ    裏面
２８      封止層
１９      インターコネクタ
１５１    集電線
１５２    タブ付用母線
１５３    裏面電極層
１５４    タブ付用母線
【０１１４】
【表１】
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【０１１５】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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