(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式
【化１】
0005361387.tif 000012
【化２】
0005361387.tif 000013
【化３】
0005361387.tif 000014
又は
【化４】
0005361387.tif 000015
で表わされるユウロピウム錯体０．０１〜１０質量％を含有するエチレン−酢酸ビニル共重合体から成る蛍光性樹脂組成物。
【請求項２】
エチレン−酢酸ビニル共重合体がエチレン単位６０〜９０質量％及び酢酸ビニル単位１０〜４０質量％から成る請求項１記載の蛍光性樹脂組成物。
【請求項３】
フロントカバー、バックカバー及びこれらカバー間に封止材で封止された結晶シリコンセルを有する多数のユニットを組み込んだ構造を有し、かつフロントカバーと結晶シリコンセルとの間の封止材が、請求項１または２記載の蛍光性樹脂組成物を含有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
蛍光性樹脂組成物中のユウロピウム錯体含有率が０．０５〜１質量％である請求項３記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
封止材中のエチレン−酢酸ビニル共重合体含有率が５０質量％以上である請求項３又は４記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
フロントカバーがガラスで形成されている請求項３ないし５のいずれかに記載の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、太陽電池モジュール用封止材として好適な新規蛍光性樹脂組成物及びそれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽の光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池はクリーンで無尽蔵なエネルギーの供給手段として注目され、各方面で研究されている。
一般に、太陽電池について、その性能は変換効率すなわち、入射した太陽の光エネルギーが電気エネルギーに変換された割合で評価される。ところで、入射した光エネルギーは、太陽電池内部のセル（発電素子）に吸収された光エネルギーであるから、変換効率はこのセルに入射した光エネルギーをどの程度吸収し得るか、その吸収能力に依存するが、この吸収能力は用いられるセルの性能により大きく異なる。【０００３】
例えば、太陽光は、紫外光、可視光及び赤外光を含む広い波長領域を有しているが、太陽電池に入射されてもこれらの光のすべてが変換されることにはならず、セルが吸収できる領域の波長のみが変換されるにすぎない。そして、セルにより吸収される波長領域の光はセルに固有の物性により決定されるが、太陽光の分光放射照度分布のピーク波長が５００ｎｍ付近であるのに、結晶シリコンセルを用いた場合、その分光感度のピーク波長は６００〜１０００ｎｍの範囲にあるため、太陽光を十分に吸収することができず、その電気エネルギーへの変換効率は低くなるのを免れない。したがって、太陽光をできるだけ多く吸収して変換効率を向上させることが太陽電池の重要な課題となっている。【０００４】
ところで、結晶シリコンセルを用いた太陽電池としては、受光面側にフロントカバー、その裏側にバックカバーを配置し、これらのカバー間に結晶シリコンセルを封止材で封止した構造のモジュールからなるものが知られている（特開平６−１７７４１２号公報）。また、蛍光膜形成用インキ組成物として、無機蛍光体とエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略記する）を溶剤に融解したものや（特開平８−１０２２５７号公報）、複合パネルとしてＥＶＡに発光性顔料及び無機蓄光性蛍光体を配合したもの（特開２００４−２４９６４４号公報）などが提案されているが、太陽電池モジュール用封止材として蛍光物質とＥＶＡとを組み合わせたものは知られていない。【０００５】
しかしながら、これらの蛍光性材料において蛍光物質として希土類金属系の無機物を用いると、ＥＶＡの透明性が著しく阻害されるし、有機物を用いると熱による劣化が著しく耐久性を欠くという欠点があり、実用上問題となっていた。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、太陽電池モジュールの封止材として好適な、ＥＶＡの透明性を損なわずに、かつ紫外線等に対して優れた耐久性を示す、ユウロピウム錯体含有蛍光性樹脂組成物を提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】
本発明者らは、太陽電池モジュールの封止材について種々研究を重ねた結果、これまで単に封止用のバインダーとしての役割を果すために用いられていたＥＶＡ系樹脂組成物に５５０〜９００ｎｍの波長領域で蛍光を発するユウロピウム錯体を配合したＥＶＡ系樹脂組成物を結晶シリコンセルの封止材として用いると、封止材が太陽光の５００ｎｍ以下の波長範囲の光を吸収して５５０〜９００ｎｍの波長領域で蛍光を発するので、その光を結晶シリコンセルが吸収することができ、高い変換効率を有する、しかも透光性、耐久性が優れた太陽電池が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
【化１】
0005361387.tif 000002
【化２】
0005361387.tif 000003
【化３】
0005361387.tif 000004
又は
【化４】
0005361387.tif 000005
で表わされるユウロピウム錯体０．０１〜１０質量％を含有するエチレン−酢酸ビニル共重合体から成る蛍光性樹脂組成物及びフロントカバー、バックカバー及びこれらカバー間に封止材で封止された結晶シリコンセルを有する多数のユニットを組み込んだ構造を有し、かつフロントカバーと結晶シリコンセルとの間の封止材が、上記の蛍光性樹脂組成物を含有することを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。
【０００９】
本発明の蛍光性樹脂組成物は、特定のユウロピウム錯体とＥＶＡから成っている。
本発明の蛍光性樹脂組成物で用いるユウロピウム錯体としては、上記の式ＩないしＶで表わされる錯体が挙げられる。
【００１８】
これらの中で好ましいのは、上記の式ＩＩＩないしＶで表わされるユウロピウム錯体である。
これらの錯体は、有機溶媒に可溶で、ＥＶＡとの相容性もよいので、ＥＶＡ中に均一に分散させることができる。
【００２０】
上記のユウロピウム錯体の用量については、ＥＶＡに対し０．０１〜１０質量％、好ましくは０．０５〜１質量％とする。この量が１０質量％を超えると、ユウロピウム錯体の効果による蛍光強度のアップに対し、ユウロピウム錯体を添加することによるコストアップの負担の方が大きくなり、コスト高になるおそれがあるし、また０．０１質量％未満では発光強度が不十分になる。
【００２１】
本発明の蛍光性樹脂組成物で用いるＥＶＡについては、慣用されているものの中から任意に選ぶことができ、特に制限はないが、その酢酸ビニル単位の含有率が１０〜４０質量％、中でも２０〜３５質量％の範囲であるのが好ましい。
【００２２】
ＥＶＡの酢酸ビニル単位の含有率が１０質量％未満ではユウロピウム錯体のＥＶＡへの均一分散性が良好でなくなり、透明性が低下するし、また４０質量％を超えるとＥＶＡ自体が柔らかくなり、シートとしての実用性が乏しくなる傾向がみられる。
【００２３】
また、本発明の蛍光性樹脂組成物においては、ＥＶＡに有機過酸化物を予め加え、これを熱分解することで、ＥＶＡ或いはＥＶＡ組成物に架橋構造を形成させることができる。
【００２４】
この際用いる有機過酸化物としては、１００℃以上でラジカルを発生するものであればいずれでも使用可能であるが、配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上であるものが好ましい。
【００２５】
このようなものとしては、例えば２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、α，α´−ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ブタン、２，２−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルペルオキシベンズエート、ベンゾイルペルオキシドなどを挙げることができる。
有機過酸化物の配合量はＥＶＡに基づき５質量％までで十分である。
【００２６】
本発明の蛍光性樹脂組成物においては、さらに、ＥＶＡ或いはＥＶＡ組成物の架橋度を向上させ、耐久性を向上するために必要に応じ架橋助剤を添加することができる。
【００２７】
この架橋助剤としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート等３官能の架橋助剤の他、ＮＫエステル等単官能の架橋助剤なども用いることができる。
品名「エバテートＫＡ３０」）を用い、また、ユウロピウム錯体として前記の式ＩないしＶで表わされる錯体（以下、錯体Ｉないし錯体Ｖという）を用いて、表１に示す組成の６種類のシート（厚さ０．５ｍｍ）を作製した。
［表１］
0005361387.tif 000006
【００２８】
また、本発明の蛍光性樹脂組成物には、安定性を向上するために必要に応じヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、p−ベンゾキノン、メチルヒドロキノン等の安定剤を添加することができる。
安定剤の配合量はＥＶＡに基づき５質量％までで十分である。
【００２９】
また、本発明の蛍光性樹脂組成物には、所望に応じ紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加することができる。
この紫外線吸収剤としては、例えば２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルホベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、２−（２´−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系、フェニルサリシレート、ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレートなどのヒンダードアミン系のものを用いることができる。
【００３０】
また、この老化防止剤としては、アミン系、フェノール系、ビスフェニル系、ヒンダードアミン系、例えばジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペラジル）セバケートなどを用いることができる。
【００３１】
本発明の蛍光性樹脂組成物は、蛍光塗料、発光素子、波長変換材、光学センサー、蛍光指示薬などとして有用であるが、特に太陽電池モジュールの封止材として好適に用いられる。
【００３２】
本発明の蛍光性樹脂組成物を太陽電池モジュールの封止材として用いる場合には、封止材とフロントカバー、バックカバー及び結晶シリコンセルとの接着力をさらに向上せしめるためにシランカップリング剤を添加するのが好ましい。
【００３３】
このシランカップリング剤としては、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカトプロピルトリエメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが用いられる。
このシランカップリング剤の配合量は封止材全体に基づき５質量％までで十分である。
【００３４】
この蛍光性樹脂組成物を封止材とした太陽電池モジュールにおいて用いられるフロントカバーやバックカバーの材料には、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、フッ化ポリエチレンなどがある。これらの材料を、特にフロントカバーとして用いる場合は、太陽光が結晶シリコンセルに到達するのを妨げないようにするのが好ましい。これらの材料はそれぞれの物性に応じ板状、シート状、フィルム状等の形状に加工成形される。
【００３５】
本発明の太陽電池モジュールにおいては、フロントカバーにガラスを使用するのが好ましい。このガラスには、通常太陽電池モジュールで使用されている白板ガラスの他、青色のフロートガラス、型板ガラスなどが用いられる。
【００３６】
また、バックカバーには、耐候性及び高絶縁性や強度をもたせるために、金属層及び／又はプラスチックフィルム層を積層させることができる。この際使用される金属材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、スズなどの外部からの水蒸気の透過を防止しうるものが用いられるが、経済面や重量面からアルミニウムが好ましい。また、プラスチックフィルム層に使用されるプラスチック材料としては、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリエチレン、フッ素系プラスチックなどがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】は、結晶シリコンセルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す略解断面図であり、受光面側にフロントカバー１、その反対側にバックカバー４が配置され、両者の間に結晶シリコンセル３，…が透過性封止材２により封止されている。上記のバックカバー４は例えばフッ化ビニル／アルミニウム／ポリフッ化ビニルの３層構造を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。【００３９】
実施例１
酢酸ビニル単位含有率２８質量％、メルトインデックス７のＥＶＡ（住友化学社製、商品名「エバテートＫＡ３０」）を用い、  また、希土類金属錯体としてＥｕ〔（ＣＨ3）3ＣＣＯＯ〕3 （錯体I）、Ｅｕ（ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＯＯ）3（錯体II）、Ｅｕ〔（ＣＨ3）3ＣＣＯＯ〕3 （２，２´−ビピリジル）（錯体III）、式
【化３】
0005361387.tif 000007
をもつＥｕ（１−ナフトエ酸）3（１，１０−フェナントロリン）（錯体IV）、式
【化４】
0005361387.tif 000008
をもつＥｕ（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン）3（１，１０−フェナントロリン）（錯体V）を用いて、表１に示す組成の６種類のシート（厚さ０．５ｍｍ）を作製した。
【表１】
0005361387.tif 000009
【００４０】
次にこれらのシートについて目視により透明性を観察したところ、Ｎｏ．１は全体が白濁状であったが、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６はいずれも透明であった。
また、これらシートに波長２５４ｎｍの紫外線及び波長３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６は、いずれも赤色の蛍光を発し、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６のシートは、Ｎｏ．２及びＮｏ．３のシートに比べ著しく高い蛍光強度を示した。【００４１】
実施例２
実施例１で用いたものと同じＥＶＡ１００質量部に対し、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン（有機過酸化物）、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（シランカップリング剤）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペラジル）セバケート（酸化防止剤）及びユウロピウム錯体をそれぞれ表２に示す量で配合し、封止材として３種類のシートＮｏ．７〜Ｎｏ．９（厚さ０．５ｍｍ）を作製した。
【表２】
0005361387.tif 000010
【００４２】
次いで、図１に示すように、７２個の結晶シリコンセル３，…をシートＮｏ．７、８又は９の封止材２で包み、それを厚さ３ｍｍの白板ガラス１とポリフッ化ビニル（厚さ３８μｍ）／アルミニウム（厚さ３０μｍ）／ポリフッ化ビニル（厚さ３８μｍ）の三層構造のバックカバー４で挟み込み、ラミネーターを用いて、１５０℃において、３分間脱気したのち、大気圧下で３０分間プレスして太陽電池モジュールＮｏ．１〜３を製造した。【００４３】
太陽電池モジュールＮｏ．１〜３及びそれらに用いたシリコンセルについて、変換効率を測定した。その結果を表３に示す。
【表３】
0005361387.tif 000011
この表から、ユウロピウム錯体を添加した封止材を用いることにより太陽電池モジュールの変換効率は著しく増大していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の蛍光性樹脂組成物は、蛍光塗料、発光素子、波長変換材、光学センサー、蛍光指示薬、太陽電池モジュールの封止材として有用である。
本発明の太陽電池モジュールは、結晶シリコンセルが吸収できない５００ｎｍ以下の波長範囲の光を吸収して５５０〜９００ｎｍの波長範囲の蛍光を発する本発明の蛍光性樹脂組成物を封止材としているので、変換効率の高い太陽電池として利用することができる。
【図１】
0005361387.tif 000016