(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン系共重合体１００重量部及び有機過酸化物０．０５〜０．５重量部からなる太陽電池用接着シートであって、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマーが含有されていることを特徴とする太陽電池用接着シート。
【請求項２】
アクリロイル基又はメタクリロイル基のうちの何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマーがエチレン系共重合体１００重量部に対して０．０５〜２重量部含有されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用接着シート。
【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を製造する際に、太陽電池素子と保護材とを接合するのに好適に用いられる太陽電池用接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンやセレンの半導体ウエハーからなる太陽電池モジュールは、接着シートが積層された太陽電池素子の上面に上部透明保護材を、下面に下部基板保護材を重ね合わせて得た積層体を減圧下で脱気しながら加熱し、太陽電池素子の上下面に保護材を接着シートを介して積層一体化させることにより製造されている。
【０００３】
このような太陽電池モジュールに用いられる接着シートとしては、特許文献１に、封止用組成物として、エチレン−ビニルアセテート共重合体に、有機過酸化物或いは光増感剤及びシランカップリング剤が混加された電子材料を封止する封止用組成物が提案され、更に、（メタ）アクリル酸エステル及び／又はアリル基含有化合物が混加されていてもよいことが開示されている。
【０００４】
しかしながら、上記封止用組成物からなる封止用シートは、太陽電池モジュールの製造時において、有機過酸化物の分解に伴って、アセトンや二酸化炭素などの低分子量化合物が大量に発生して、太陽電池素子と上下保護材との対向面間に気泡膨れが発生し、太陽電池素子と上下保護材とが部分的に剥離してしまうといった問題が生じていた。
【０００５】
又、太陽電池モジュールの生産性を上げるために、封止用シートに低温で分解する有機過酸化物を含有させたり、高温で太陽電池素子を加熱したりすることで、加熱時間を短縮して架橋反応を完了させようとすると、上述の気泡膨れに起因する太陽電池素子と保護材との剥離が更にひどくなり、かえって太陽電池モジュールの生産性を低下させてしまっていた。
【０００６】
そこで、上記封止用シートに含有させる有機過酸化物の量を少なくすることも考えられるが、このように有機過酸化物の含有量を低減させると、エチレン−ビニルアセテート共重合体の架橋が不十分となり、その結果、封止用シートの耐熱性が不十分となって、得られる太陽電池モジュールの耐久性が不十分になってしまうといった別の問題が生じた。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−３５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、耐熱性及び接着性に優れていると共に、太陽電池モジュールの製造に使用する際に、太陽電池素子と保護材との対向面間に気泡膨れが発生しない太陽電池用接着シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の太陽電池用接着シートは、エチレン系共重合体１００重量部及び有機過酸化物０．０５〜０．５重量部からなる太陽電池用接着シートであって、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマーが含有されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の太陽電池用接着シートに用いられるエチレン系共重合体は、エチレンと、エチレンと共重合し得る共重合性モノマーとの共重合体であり、該共重合性モノマーとしては、特に限定されず、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸エステルなどが挙げられ、酢酸ビニルが好ましい。なお、上記共重合性モノマーは、単独でエチレンと共重合されていても、二種以上がエチレンと共重合されていてもよい。
【００１１】
そして、上記エチレン系共重合体中に含まれる共重合性モノマーの含有量は、少ないと、得られる太陽電池用接着シートの透明性が不足し、太陽電池素子の発電効率が低下することがある一方、多いと、太陽電池用接着シートの製膜安定性や機械的強度が不十分になることがあるので、５〜５０重量％であることが好ましい。
【００１２】
又、上記エチレン系共重合体のメルトフローレイトは、小さいと、太陽電池用接着シートの製膜安定性が低下する一方、大きいと、太陽電池用接着シートの機械的強度が不十分となるので、１〜１００ｇ／１０分が好ましい。なお、本発明におけるエチレン系共重合体のメルトフローレイトは、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準拠して測定されたものをいう。
【００１３】
上記エチレン系共重合体は、透明性や接着性などの優れた物性を有するものの、耐熱性が低いため、太陽電池モジュールの製造工程中の高温条件下では、変形してしまうという問題点がある。そこで、太陽電池用接着シートに有機過酸化物を含有させて、エチレン系共重合体を架橋させることにより、太陽電池用接着シートの耐熱性を向上させている。
【００１４】
即ち、上記太陽電池用接着シートは、太陽電池モジュールの製造時に、上部透明保護材及び下部基板保護材と、太陽電池素子との間に介在させて用いられ、減圧下での加熱圧着によって太陽電池素子と上下保護材を接着させている。太陽電池用接着シートに含有されている有機過酸化物は、上記加熱圧着工程中に加えられる熱によって分解され、エチレン系共重合体を架橋させる。
【００１５】
本発明に用いられる有機過酸化物としては、特に限定されないが、１分間半減期温度が１４０℃以下の有機過酸化物を用いると、太陽電池用接着シートの製膜工程中に押出機内でエチレン系共重合体及び有機過酸化物を含む樹脂組成物を溶融混練する際に、有機過酸化物が分解し、押出機内でエチレン系共重合体の架橋が進行して、ゲルが生成してしまい、製膜が困難になることがあるので、１分間半減期温度が１４０℃以上の有機過酸化物を用いるのが好ましい。
【００１６】
１分間半減期温度が１４０℃以上の有機過酸化物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド（１７５℃）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート（１６１℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１６７℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン（１４２℃）、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（１４７℃）、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン（１４９℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（１５４℃）、２，２−ジ（４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン（１５４℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（１５５℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（３−メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（１５６℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（１５８℃）、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（１５９℃）、ｔ−ブチルパーオキシラウレート（１５９℃）、ｔ−ブチルパーオキシアセテート（１６０℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（１６０℃）、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン（１６０℃）、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート（１６６℃）、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸（１６８℃）、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート（１７３℃）、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（１７３℃）、ジ（２−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン（１７５℃）、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド（１７７℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（１８０℃）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（１８６℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３（１９４℃）、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド（２００℃）などが挙げられ、単独で用いられても、二種以上が併用されてもよい。なお、上記括弧内の温度は１分間半減期温度を表す。
【００１７】
そして、太陽電池用接着シートに含まれる有機過酸化物の含有量は、少ないと、エチレン系共重合体の架橋が進まず、太陽電池用接着シートの耐熱性が不十分となって、得られる太陽電池モジュールの耐久性が不十分となる一方、多いと、太陽電池モジュールの製造時の加熱圧着工程中に、有機過酸化物の分解に伴って、アセトンや二酸化炭素などの低分子量化合物が大量に発生して、太陽電池素子と保護材との対向面間に気泡膨れが生じ、太陽電池素子と保護材との接着性が低下し、太陽電池素子の保護機能が低下してしまうので、エチレン系共重合体１００重量部に対して０．０５〜０．５重量部に限定され、０．２〜０．４重量部が好ましい。
【００１８】
本発明の太陽電池用接着シートには、エチレン系共重合体に架橋構造を形成させ易くする目的で多官能モノマーが含有されている。この多官能モノマーは、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上、即ち、アクリロイル基を４個以上、メタクリルロイル基を４個以上、又は、アクリロイル基及びメタクリロイル基を合計４個以上有している。
【００１９】
上記多官能モノマーは、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有しており、エチレン系共重合体の架橋反応を進行させ易くすることから、太陽電池用接着シートに含有される有機過酸化物の量が低減されても、エチレン系共重合体には十分な架橋構造を形成することができ、十分な耐熱性を有する太陽電池用接着シートを得ることができる。
【００２０】
このように、上記太陽電池用接着シートに、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマー（以下、単に「多官能モノマー」ということがある）を含有させることで、太陽電池用接着シートに十分な耐熱性を付与しつつ、シートに含有される有機過酸化物の量を低減させることができ、本発明の太陽電池用接着シートは、太陽電池モジュールを製造する際に、有機過酸化物の分解に伴って発生する低分子量化合物に起因する気泡膨れを生じることがない。
【００２１】
又、上記太陽電池用接着シートは、上述のように、シート中に含まれる有機過酸化物の量が低減されていることから、加熱圧着工程を高温で行い、短時間で架橋反応を完了させることができるので、太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
【００２２】
上記多官能モノマーとしては、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのアクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのメタクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールのアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールのメタクリレートなどが挙げられ、単独で使用されてもよいし、二種以上が併用されてもよい。
【００２３】
そして、上記太陽電池用接着シートに含まれる多官能モノマーの含有量は、少ないと、エチレン系共重合体の架橋が不十分となり、太陽電池用接着シートの耐熱性が不十分になることがある一方、多いと、多官能モノマー同士が反応してしまい、かえってエチレン系共重合体の架橋が不十分となってしまうことがあるので、エチレン系共重合体１００重量部に対して０．０５〜２重量部が好ましい。
【００２４】
又、上記太陽電池用接着シートには、その接着性を高める目的で、カップリング剤を添加することができる。このようなカップリング剤としては、アミノ基、グリシジル基、メタクリロキシ基及びメルカプト基からなる群より選ばれる一種又は二種以上の官能基を有するシランカップリング剤が好適に用いられ、例えば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ、単独で用いられても、二種以上が併用されてもよい。
【００２５】
なお、本発明の太陽電池用接着シートには、その物性を損なわない範囲内で、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤などの添加剤が添加されてもよい。更に、上記多官能モノマー以外の架橋助剤、例えば、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方の合計が３個以下である多官能モノマーが添加されてもよい。
【００２６】
次に、太陽電池用接着シートの製造方法を説明する。本発明の太陽電池用接着シートの製造には、Ｔダイ法が用いられるのが好ましく、例えば、エチレン系共重合体、有機過酸化物、及び、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマーからなる樹脂組成物を押出機に供給して、有機過酸化物が実質的に分解しない温度で溶融混練した後、押出機の先端に取り付けられたＴダイからシート状に押出成形し、この溶融シートを冷却ロールで冷却する方法が挙げられる。
【００２７】
そして、上記樹脂組成物を押出機内で溶融混練する時の温度は、高いと、押出機内で有機過酸化物が分解し、エチレン系共重合体の架橋が進行して、ゲルが生成してしまい、太陽電池用接着シートを製膜するのが困難となることがあるので、使用する有機過酸化物の１分間半減期温度よりも４０℃以上低い温度であることが好ましい。又、２種以上の有機過酸化物を併用する場合においては、最も低い１分間半減期温度よりも４０℃以上低い温度であることが好ましい。
【００２８】
又、上記太陽電池用接着シートは、太陽電池モジュール製造時の加熱圧着工程における脱気性を向上させるために、表面にエンボス加工が施されるのが好ましい。なお、太陽電池用接着シートの表面にエンボス加工を施す方法としては、公知の方法が用いられ、例えば、Ｔダイから押出された直後の溶融シートを、表面にエンボス模様が施されたエンボスロールと、このエンボスロールと対峙して配設されたゴムロールとの間に供給し、エンボスロールを溶融シートに押圧させて、太陽電池用接着シートの表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。又、一旦製造された太陽電池用接着シートを再度加熱して、溶融状態にした後、上述のようにして、エンボス加工を施してもよい。
【００２９】
本発明の太陽電池用接着シートを用いた太陽電池モジュールの製造方法としては、太陽電池素子の上面に太陽電池用接着シートを介して上部透明保護材を、下面に太陽電池用接着シートを介して下部基板保護材を積層して積層体を製造し、この積層体を減圧下にて加熱することによって、太陽電池素子の上下面に太陽電池用接着シートを介して保護材を積層一体化させることにより製造する。
【００３０】
上記積層体の加熱条件としては、使用する有機過酸化物の１分間半減期温度以上の温度で、５〜１０分加熱することが好ましい。なお、加熱圧着後の太陽電池用接着シートのゲル分率は、耐熱性の観点から、７０重量％以上であることが好ましい。
【００３１】
なお、本発明におけるゲル分率とは、太陽電池用接着シートを太陽電池モジュール製造時の加熱圧着条件でシートの厚み方向に熱プレスした後、太陽電池用接着シートから試験片０．２ｇを切り出し、この試験片を１１０℃のキシレン５０ミリリットル中に１２時間浸漬して、不溶解分を２００メッシュの金網で濾過し、金網上の残渣を真空乾燥して、乾燥残渣の重量Ａ（ｇ）を測定し、下記式を用いてゲル分率を算出したものをいう。
ゲル分率（重量％）＝１００×Ａ／０．２
【００３２】
この太陽電池モジュールの製造時において、上述のように、太陽電池モジュールを構成する太陽電池用接着シートが耐熱性に優れている上に、シート内に含有される有機過酸化物の量が低減されているので、太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子と保護材との対向面間に、有機過酸化物の分解に伴って発生する低分子量化合物に起因する気泡膨れが発生して、太陽電池素子と保護材とが剥離してしまうことがなく、得られる太陽電池モジュールは優れた耐久性を有する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の太陽電池用接着シートは、エチレン系共重合体及び所定量の有機過酸化物からなる太陽電池用接着シートに、アクリロイル基又はメタクリロイル基の何れか一方或いは双方を合計４個以上有する多官能モノマーが含有された構成をとることから、太陽電池素子とこの太陽電池素子の上下面に積層一体化される保護材とを太陽電池用接着シートを介して積層一体化して太陽電池モジュールを製造する際の加熱圧着工程において、多官能モノマーがエチレン系共重合体の架橋を形成し易く、十分な耐熱性を発現するのに必要な架橋構造を、少ない有機過酸化物量でもって付与することができる。
【００３４】
従って、本発明の太陽電池用接着シートによれば、太陽電池モジュールを製造するに際して、有機過酸化物の分解に伴って生じる低分子量化合物の量を抑制し、この低分子量化合物に起因する気泡膨れを生じさせることないので、太陽電池素子と保護材とを強固に接着一体化させることができる。
【００３５】
又、本発明の太陽電池用接着シートは、上述のように、シートに含まれる有機過酸化物の量が少量であって、太陽電池モジュールを製造する際に気泡膨れを生じないことから、加熱圧着工程を高温で行い、短時間で完了することができ、よって太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
【００３６】
更に、本発明の太陽電池用接着シートは、十分な架橋構造が付与されて、優れた耐熱性を有していることから、長期間に亘って優れた接着性を確実に維持し、得られる太陽電池モジュールは優れた耐久性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１〜３、比較例１〜４）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量：２５重量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分）１００重量部、有機過酸化物として表１に示した所定量のジクミルパーオキサイド（１分間半減期温度：１７５℃）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート（１分間半減期温度：１６１℃）又はｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度：１６７℃）、多官能モノマーとして表１に示した所定量のジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート又はトリアリルイソシアヌレート、酸化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール０．１重量部、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン０．３重量部及びシランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２重量部を押出機に供給して、１２０℃で溶融混練した後、押出機の先端に取り付けられたＴダイから押出成形して、厚み０．６ｍｍ、幅１２５０ｍｍの太陽電池用接着シートを得た。
【００３９】
得られた太陽電池用接着シートを後述する加熱条件にて加熱した後のゲル分率、並びに、得られた太陽電池用接着シートを用いて製造された太陽電池モジュールの外観及び耐温湿度サイクル試験結果を、下記に示す要領で評価し、その結果を表１に示した。
【００４０】
（ゲル分率）
得られた太陽電池用接着シートを、表１に示した加熱条件で、シートの厚み方向に熱プレスした後、太陽電池用接着シートから試験片０．２ｇを切り出した。
【００４１】
上記試験片を１１０℃のキシレン５０ミリリットル中に１２時間浸漬して、不溶解分を２００メッシュの金網で濾過し、金網上の残渣を真空乾燥して、乾燥残渣の重量Ａ（ｇ）を測定し、下記式を用いてゲル分率を算出した。
ゲル分率（重量％）＝１００×Ａ／０．２
【００４２】
（太陽電池モジュールの外観）
太陽電池用シリコン半導体ウエハーの上面に太陽電池用接着シートを介して透明平板ガラスを積層し、太陽電池用シリコン半導体ウエハーの下面に太陽電池用接着シートを介してポリフッ化ビニルシートを積層させてなる積層体を作製した。
【００４３】
この積層体を１．３ｋＰａの減圧下、表１に示した加熱条件にて加熱圧着し、太陽電池用シリコン半導体ウエハーの上面に太陽電池用接着シートを介して透明平板ガラスが積層一体化され且つ下面に太陽電池用接着シートを介してポリフッ化ビニルシートが積層一体化されてなる太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールの外観を目視で観察し、気泡及び剥離の有無を判定した。
【００４４】
（耐温湿度サイクル試験）
太陽電池モジュールの外観の測定方法と同様の要領で太陽電池モジュールを作製した。
ＪＩＳ  Ｃ  ８９１７温湿度サイクル試験Ａ−２に準じ、得られた太陽電池モジュールを室温から昇温速度１０５℃／１．２時間で＋８５℃まで昇温した。この後、＋８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下に２．５時間放置した後、降温速度１０５℃／１．２時間で−２０℃まで冷却し、−２０℃で１時間保持した後、再度、昇温速度１０５℃／１．２時間で＋８５℃まで昇温する工程を１サイクルとして、１０サイクル経過後の太陽電池モジュールの外観を目視で観察し、変色、剥離などの異常の有無を判定した。
【００４５】
【表１】
0004559342.tif 000002