(57)【要約】【課題】ＥＶＡ以上に低温領域での柔軟性を有し、かつ、高温での耐熱性も有するオレフィン系の太陽電池モジュール用封止材を提供する。【解決手段】密度が０．９４０以下、好ましくは０．９００以下の低密度ポリエチレンと、１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率が５％以上９５％以下となる量の架橋剤と架橋助剤とを含有する架橋剤と、架橋助剤と、を含有する太陽電池モジュール用封止材組成物であり、低密度ポリエチレンの数平均分子量が３万以上９万以下である。これにより、オレフィン系でありながら低温領域での柔軟性と高温での耐熱性がＥＶＡ以上の封止材が得られる。また、モジュール組み立てと同時の速やかな架橋が可能となり、モジュール製造工程時間の短縮化も図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下、数平均分子量が３万以上９万以下の低密度ポリエチレンと、１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率が５％以上９５％以下となる量の架橋剤と架橋助剤とを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項２】
前記低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が、１９０℃において６ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下である請求項１記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項３】
前記低密度ポリエチレンが密度０．９００ｇ／ｃｍ３以下である請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項４】
前記低密度ポリエチレン１００質量部に対して前記架橋剤を０．５質量部以上２．０質量部以下含有する請求項１から３いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項５】
前記低密度ポリエチレン１００質量部に対して前記架橋助剤を０．５質量部以上１．５質量部以下含有する請求項１から４いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項６】
前記架橋助剤が、炭素−炭素二重結合及び／またはエポキシ基を有する多官能モノマーである請求項１から５いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項７】
前記多官能モノマーの官能基がアリル基、（メタ）アクリレート基、ビニル基より選択される１種以上である請求項６記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項８】
前記架橋助剤が、トリアリルイソシアヌレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、１，９ノナンジオールジアクリレート、より選択される１種以上である請求項６又は７記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【請求項９】
請求項１から８いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物を成形後、架橋処理してなり、１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率が５％以上９５％以下である太陽電池モジュール用封止材。
【請求項１０】
請求項９記載の太陽電池モジュール用封止材を備える太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１から８いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物を成形後、架橋処理を太陽電池モジュールのモジュール化工程で行ない、前記モジュール化工程における熱ラミネート温度が１３５℃から１６０℃であって、熱ラミネート時間が２０分以内である太陽電池モジュールの製造方法。
【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組成物、及びそれを用いた太陽電池モジュール用封止材、更にはそれを組み込んだ太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態からなる太陽電池モジュールが開発され、提案されている。一般に太陽電池モジュールは、透明前面基板と太陽電池素子と裏面保護シートとが、封止材（充填材）を介して積層された構成である。
【０００３】
太陽電池モジュールの封止材としては、透明性や流動性の面からＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を主として、架橋剤と、架橋助剤とを含有する構成が知られている（特許文献１参照）。この場合、上記の組成物は未架橋で成形され、モジュール化の際の加熱によって架橋される。
【０００４】
また、別の太陽電池モジュールの封止材として、結晶化度の４０％以下の低結晶性のα−オレフィンであるＰＢＲ（プロピレン−ブテン共重合体）や、ＥＢＲ（エチレン−ブテン共重合体）や、ＥＰＲ（エチレン−プロピレン共重合体）などと、架橋剤と、架橋助剤とを含有する構成が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
更に、電線などの用途においては、ＨＤＰＥなどのオレフィン系樹脂を、架橋剤（光反応開始剤）と、架橋助剤とで反応させて架橋を行なうことも知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３５２００号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０９０６号公報
【特許文献３】特開平５−４２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のＥＶＡは透明性や流動性に優れるという長所がある一方、水蒸気バリア性が劣るという基本的な欠点を有している。また、ＥＶＡは、例えば氷点下の低温領域で分子内水素結合に起因する膜の硬化が生じるため、低温領域での柔軟性が劣り、これが原因でモジュール内のセル割れが生じるという問題がある。
【０００８】
特許文献２においては、低結晶性のオレフィンをベースとすることで水蒸気バリア性が向上するものの、特に室温付近での弾性率が高く柔軟性が充分ではない。
【０００９】
また、特許文献３のように、電線分野ではオレフィン樹脂を架橋して強度を上げることが行なわれているが、太陽電池の封止材としては、他に、透明性や柔軟性など多数の物性を同時に満たすことが要求される。そして、これらの物性をすべて満たすようなオレフィン系の架橋タイプの太陽電池モジュール用封止材は未だ得られていないのが現状である。
【００１０】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、優れた水蒸気バリア性というオレフィン系の特徴を備えつつ、ＥＶＡ以上に低温領域での柔軟性を有し、かつ、高温での耐熱性も有するオレフィン系の太陽電池モジュール用封止材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、低密度ポリエチレンの分子量に着目し、従来より低分子量、高ＭＦＲ（ＭＩ）のオレフィンをベース樹脂とし、これを所定のモノマーで架橋することで、オレフィンの水蒸気バリアを有しつつ、かつ、ＥＶＡ以上に低温領域での柔軟性を有し、高温での耐熱性も得ることができ、オレフィン系でありながら低温領域での成形性にも優れることを見出した。また、好ましい態様によれば、架橋速度が速く短時間で所定のゲル分率に到達して架橋するので、モジュール化工程において後架橋工程が不要のファストキュアが可能であり、オレフィン系でありながら生産性にも優れる封止材が得られることも見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１２】
（１）  密度０．９４０ｇ／ｃｍ３以下、数平均分子量が３万以上９万以下の低密度ポリエチレンと、１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率が５％以上９５％以下となる量の架橋剤と架橋助剤とを含有する太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１３】
（２）  前記低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が、１９０℃において６ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下である（１）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１４】
（３）  前記低密度ポリエチレンが密度０．９００ｇ／ｃｍ３以下である（１）又は（２）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１５】
（４）  前記低密度ポリエチレン１００質量部に対して前記架橋剤を０．５質量部以上２．０質量部以下含有する（１）から（３）いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１６】
（５）  前記低密度ポリエチレン１００質量部に対して前記架橋助剤を０．５質量部以上１．５質量部以下含有する（１）から（４）いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１７】
（６）  前記架橋助剤が、炭素−炭素二重結合及び／またはエポキシ基を有する多官能モノマーである（１）から（５）いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１８】
（７）  前記多官能モノマーの官能基がアリル基、（メタ）アクリレート基、ビニル基より選択される１種以上である（６）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００１９】
（８）  前記架橋助剤が、トリアリルイソシアヌレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、１，９ノナンジオールジアクリレートより選択される１種以上である（６）又は（７）記載の太陽電池モジュール用封止材組成物。
【００２０】
（９）  （１）から（８）いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物を成形後、架橋処理してなり、１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率が５％以上９５％以下である太陽電池モジュール用封止材。
【００２１】
（１０）  （９）記載の太陽電池モジュール用封止材を備える太陽電池モジュール。
【００２２】
（１１）  （１）から（８）いずれか記載の太陽電池モジュール用封止材組成物を成形後、架橋処理を太陽電池モジュールのモジュール化工程で行ない、前記モジュール化工程における熱ラミネート温度が１３５℃から１６０℃であって、熱ラミネート時間が２０分以内である太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物を用いた封止材は、その後のモジュール化工程で架橋を行なうことにより、優れた水蒸気バリア性を有し、かつ、ＥＶＡ以上に低温領域での柔軟性を有し、高温での耐熱性も得ることが得ることができ、オレフィン系でありながら低温領域での成形性にも優れる。更には、架橋速度が速く短時間で所定のゲル分率に到達して架橋するので、モジュール化工程において後架橋工程が不要のファストキュアが可能であり、オレフィン系でありながら生産性にも優れるオレフィン系の太陽電池モジュール用封止材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例におけるヤング率の測定結果を示す図表である。
【図２】実施例におけるモジュール化工程の熱ラミネート時間とゲル分率との関係を測定した結果を示す図表である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの層構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物、太陽電池モジュール用封止材及び太陽電池モジュール及びその製造方法の順に詳細に説明する。
【００２６】
＜太陽電池モジュール用封止材組成物＞
本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物は、密度が０．９４０以下の低密度ポリエチレンと、架橋剤と、架橋助剤と、を必須成分として含有する。以下、これらの必須成分について説明した後、その他の樹脂、その他の成分について説明する。
【００２７】
［低密度ポリエチレン］
本発明においては密度が０．９４０以下の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、好ましくは直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いる。直鎖低密度ポリエチレンはエチレンとα−オレフィンとの共重合体であり、本発明においては、その密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、好ましくは０．９００ｇ／ｃｍ３以下の範囲内、より好ましくは０．８７０〜０．８９０ｇ／ｃｍ３の範囲である。この範囲であれば、シート加工性を維持しつつ良好な柔軟性と透明性を付与することができ、かつ、モジュールの端面、具体的には封止材と基材との間からの水分の浸入を抑えることができる。
【００２８】
本発明においてはメタロセン系直鎖低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものである。このようなポリエチレンは、側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一である。このため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能であり封止材に対して柔軟性を付与できる。柔軟性が付与される結果、封止材と透明前面基板との密着性、封止材と裏面保護シートとの密着性等の封止材と基材との密着性が高まるため、上記モジュールの端面からの水分の浸入を抑えることができる。
【００２９】
また、結晶性分布が狭く、結晶サイズが揃っているので、結晶サイズの大きいものが存在しないばかりでなく、低密度であるために結晶性自体が低い。このため、シート状に加工した際の透明性に優れる。したがって、本発明の封止材組成物からなる封止材が透明前面基板と太陽電池素子との間に配置されても発電効率はほとんど低下しない。
【００３０】
直鎖低密度ポリエチレンのα−オレフィンとしては、好ましくは分枝を有しないα−オレフィンが好ましく使用され、これらの中でも、炭素数が６〜８のα−オレフィンである１−ヘキセン、１−ヘプテン又は１−オクテンが特に好ましく使用される。α−オレフィンの炭素数が６以上８以下であることにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な柔軟性を付与することができるとともに良好な強度を付与することができる。その結果、封止材と基材との密着性がさらに高まり、上記水分の浸入の問題を抑えることができる。
【００３１】
本発明に用いる低密度ポリエチレンの数平均分子量はポリスチレン換算で３万以上９万以下であり、好ましくは３万以上７万以下、より好ましくは３万以上５．５万以下である。これにより、氷点下の低温領域における柔軟性をＥＶＡ以上に維持できる。数平均分子量が３万未満であると封止材としての成形性が困難となるので好ましくなく、９万を超えると成形性と架橋速度が低下するので好ましくない。なお、低温領域での柔軟性については、後述する実施例で説明するように、ヤング率を測定することにより評価できる。
【００３２】
なお、本発明においては、後述する架橋助剤（モノマー）との組み合わせによって、高温での耐熱性を担保することができる点にも特徴があるが、これについては後述の架橋助剤において説明する。
【００３３】
数平均分子量の測定は、ＴＨＦ等の溶媒に溶解して、従来公知のＧＰＣ法により測定することができる。測定条件の一例については実施例にて説明する。
【００３４】
低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、１９０℃において６ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることが好ましい。ＭＦＲが上記の範囲であることにより、優れた水蒸気バリア性を有し、かつ、ＥＶＡ以上に低温領域での柔軟性を有し、高温での耐熱性も得ることができるので好ましい。また、低密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）は、１９０℃において１０ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であることがより好ましい。ＭＦＲが上記の範囲であることにより、上記性能に加えて、さらに架橋速度が速く短時間で所定のゲル分率に到達して架橋することができ、モジュール化工程において後架橋工程が不要のファストキュアが可能となるため好ましい。
【００３５】
太陽電池モジュール用封止材組成物に含まれる上記の密度が０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の低密度ポリエチレンの含有量は、組成物中で好ましくは１０質量％以上９９質量％以下、より好ましくは５０質量％以上９９％質量以下であり、更に好ましくは９０質量％以上９９％質量以下である。逆に言えばこの範囲内であれば他の樹脂を含んでいてもよい。例えば０．９４０ｇ／ｃｍ３を越える他のポリエチレン系樹脂などが例示できる。これらは、例えば添加用樹脂として用いてもよく、後述のその他の成分をマスターバッチ化するために使用できる。
【００３６】
［架橋剤］
架橋剤は公知のものが使用でき特に限定されず、例えば公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；ジ‐ｔ‐ブチルパーオキサイド、ｔ‐ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐パーオキシ）ヘキシン‐３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス‐３，５，５‐トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、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‐ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ‐ブチルパーオキシアセテート、ｔ‐ブチルパーオキシ‐２‐エチルヘキサノエート、ｔ‐ブチルパーオキシピバレート、ｔ‐ブチルパーオキシオクトエート、ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ‐ブチルパーオキシベンゾエート、ジ‐ｔ‐ブチルパーオキシフタレート、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン‐３、ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、または、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４‐ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジクミルパーオキサイド、といったシラノール縮合触媒等を挙げることができる。なかでも1時間半減期温度が１００℃〜１５０℃の有機過酸化物が好ましい。架橋剤の含有量としては、組成物中に０．５質量％〜２．０質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．５質量％〜１．５質量％含まれることが好ましく、さらに好ましくは０．５質量部〜１．０質量部の範囲である。０．５質量部未満であると、架橋不足により高温での耐熱性が劣り、また、架橋時間が長くなってファストキュアできないので好ましくない。２．０質量部を超えると、ラジカルが発生しすぎて発泡してモジュール化で不具合が生じる恐れがあり、また、未反応残存架橋剤によって保存時に架橋が進み封止材としての保存安定性が低下する恐れがあるので好ましくない。
【００３７】
［架橋助剤］
本発明においては、好ましくは炭素−炭素二重結合及び／またはエポキシ基を有する多官能モノマー、より好ましくは多官能モノマーの官能基がアリル基、（メタ）アクリレート基、ビニル基である。これによって適度な架橋反応を促進させてゲル分率を５％以上９５％以下とするとともに、本発明においてはこの架橋助剤が低密度ポリエチレンの結晶性を低下させ透明性を維持する。そして、この架橋助剤を併用することにより、上記のような低分子量のポリエチレンを用いて低温領域での柔軟性と得つつも、同時に高温での耐熱性を両立した点に本発明の特徴がある。すなわち、本発明は、封止材として、ＥＶＡ以上の好ましい弾性をポリエチレン系において初めて得ることに成功したものである。
【００３８】
具体的な架橋助剤としては、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート等のポリアリル化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート等のポリ（メタ）アクリロキシ化合物、二重結合とエポキシ基を含むグリシジルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル及びエポキシ基を２つ以上含有する１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルなどのエポキシ系化合物を挙げることができる。これらは単独でもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【００３９】
上記のなかでも、低密度ポリエチレンに対する相溶性が良好で、架橋によって結晶性を低下させ透明性を維持し、低温領域での柔軟性を付与する観点からＴＡＩＣ、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレートが好ましく使用できる。
【００４０】
架橋助剤の使用量は、低密度ポリエチレン１００質量部に対して０．５質量部〜１．５質量部含まれることが好ましく、より好ましくは０．５質量部〜１．０質量部の範囲であり、さらに好ましくは０．５質量部〜０．７質量部の範囲である。この範囲内であれば適度な架橋反応を促進させてゲル分率を９５％以下とすることができるとともに、後述するモジュール化工程における架橋を１段階で終了させる、いわゆるファストキュアを可能とすることができる。０．５質量部未満であると、架橋不足により柔軟性や耐熱性が劣り、また、架橋時間が長くなってファストキュアできないので好ましくない。１．５質量部を超えると、モジュール化後に未反応残存架橋助剤のブリードアウトの恐れや、保存時に架橋助剤がブリードアウトし保存安定性が低下する恐れがあるので好ましくない。
【００４１】
前述したように、本発明は、従来より低分子量の低密度ポリエチレンによる低温領域での柔軟性付与と、架橋助剤による耐熱性とを両立している。このため、両立のためには架橋助剤の種類や量の選択も重要であり、低分子量のポリエチレンとの組み合わせに適する架橋助剤の最適範囲を見出した点にも本発明の特徴がある。
【００４２】
［ラジカル吸収剤］
本発明においては、ラジカル重合開始剤となる上記の架橋剤と、それをクエンチするラジカル吸収剤とを併用することにより、架橋の程度を調整してゲル分率を更に細かく調整することができる。このようなラジカル吸収剤としては、ヒンダードフェノール系などの酸化防止剤や、ヒンダードアミン系の耐候安定化などが例示できる。架橋温度付近でのラジカル吸収能力が高い、ヒンダードフェノール系のラジカル吸収剤が好ましい。ラジカル吸収剤の使用量は、組成物中に０．０１質量％〜３質量％含まれることが好ましく、より好ましくは０．０５質量部〜２．０質量部の範囲である。この範囲内であれば適度に架橋反応を抑制してゲル分率を９５％以下とすることができる。
【００４３】
［その他の成分］
太陽電池モジュール用封止材組成物には、さらにその他の成分を含有させることができる。例えば、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物から作製された封止材に耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、それぞれ太陽電池モジュール用封止材組成物中に０．００１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、太陽電池モジュール用封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
【００４４】
耐候性マスターバッチとは、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び上記の酸化防止剤等をポリエチレン等の樹脂に分散させたものであり、これを太陽電池モジュール用封止材組成物に添加することにより、太陽電池モジュール用封止材に良好な耐候性を付与することができる。耐候性マスターバッチは、適宜作製して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。耐候性マスターバッチに使用される樹脂としては、本発明に用いる直鎖低密度ポリエチレンでもよく、上記のその他の樹脂であってもよい。
【００４５】
なお、これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤及び酸化防止剤は、それぞれ１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００４６】
更に、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物に用いられる他の成分としては上記以外に、シランカップリング剤などの接着性向上剤、核剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤、難燃剤等を挙げることができる。
【００４７】
＜太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール＞
次に、本発明の太陽電池モジュール用封止材及びそれを用いた太陽電池モジュールの一例について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の太陽電池モジュールについて、その層構成の一例を示す断面図である。本発明の太陽電池モジュール１は、入射光の受光面側から、透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材５、及び裏面保護シート６が順に積層されている。本発明の太陽電池モジュール１は、前面封止材３及び／又は背面封止材５として、本発明の太陽電池モジュール用封止材（以下単に「封止材シート」ともいう）を使用する。
【００４８】
本発明の封止材シートは、例えば、上記の太陽電池モジュール用封止材組成物を、従来公知の方法で成形加工して得られるものであり、厚さ３００から６５０μｍのシート状又はフィルム状としたものである。なお、本発明におけるシート状とはフィルム状も含む意味であり両者に差はない。
【００４９】
上記封止材シートのシート化は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、すなわち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行われる。こうして、上記太陽電池モジュール用封止材組成物をシート化することにより、本発明の封止材シートとして、本発明の太陽電池モジュール用封止材組成物からなる層（以下本発明に係る層ともいう）のみからなる単層シート、又は当該本発明に係る層を備える多層シートが得られる。なお、封止材シートは、その成形温度を例えば９０℃から１００℃とすることで未架橋とし、後述の太陽電池モジュールの製造時点で高温加熱して架橋を完了する。そして、低密度ポリエチレンの分子量に着目し、従来より低分子量、高ＭＦＲ（ＭＩ）のオレフィンをベース樹脂とし、これを所定のモノマーで架橋することで、オレフィン系でありながら低い成形温度での成形性に優れることも本発明の特徴である。
【００５０】
封止材シートは、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。多層シートの場合、例えば封止材シートを２層構成として一方の層のみに本発明に係る層を配置してもよく、コア層を挟んで３層以上の構成として一方又は両方の最外層に本発明に係る層を配置してもよい。上記のような、多層フィルムからなる封止材シートを作製するには、例えば、従来公知のＴダイ多層共押出し法を用いることができる。
【００５１】
太陽電池モジュール１は、モジュール化工程において、例えば、上記の透明前面基板２、前面封止材３、太陽電池素子４、背面封止材５、及び裏面保護シート６からなる部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、熱ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。
【００５２】
また、太陽電池モジュール１は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、例えば、Ｔダイ押出成形等により、太陽電池素子４の表面側及び裏面側のそれぞれに、前面封止材３及び背面封止材５を溶融積層して、太陽電池素子４を前面封止材３及び背面封止材５でサンドし、次いで、透明前面基板２及び裏面保護シート６を順次積層し、次いで、これらを真空吸引等により一体化して加熱圧着する方法で製造してもよい。
【００５３】
なお、上記のように封止材シートは成形時に未架橋であるので、このモジュール化工程において架橋を行なう。この場合、モジュール化工程における熱ラミネート時間が、所定の温度、例えば、熱ラミネート時間温度が１３５℃から１６０℃であって、熱ラミネート時間が２０分以内、好ましくは、熱ラミネート時間温度が１４０℃から１５５℃であって、熱ラミネート時間が１３分未満、好ましくは、熱ラミネート温度が１５０℃から１６０℃であって、熱ラミネート時間が１０分未満、で所定のゲル分率に到達して架橋を完了できる。なお、１６０℃を超えるとセルにダメージを与える恐れがあるので好ましくない。すなわち本発明の封止材のうちＭＦＲが１０以上の場合には、オレフィン系でありながらＥＶＡと同等のファストキュアが可能となっている。この点も従来のオレフィン系封止材では得られなかった本発明の優れた効果であり、後述の実施例にて更に詳細に説明する。
【００５４】
なお、本発明の太陽電池モジュール１において、前面封止材３及び背面封止材５以外の部材である透明前面基板２、太陽電池素子４及び裏面保護シート６は、従来公知の材料を特に制限なく使用することができる。また、本発明の太陽電池モジュール１は、上記部材以外の部材を含んでもよい。なお、本発明の封止材シートは単結晶型に限らず、薄膜型その他のすべての太陽電池モジュールに適用できる。
【００５５】
このようにして得られる、本発明の太陽電池モジュールでは、封止材シートの架橋後のゲル分率が５％以上９５％以下、下限は好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％以上、上限は好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下である。これによって、従来のＥＶＡと同程度の透明性を有しつつ、特に、後述する実施例で示すように−５０℃から０℃付近の低温領域でＥＶＡ以上の柔軟性を得ることができる。一方、８０℃から１５０℃の高温領域においては耐熱性を有する。更に、上記のように短い架橋時間で上記ゲル分率に到達して架橋を実質完了するので、いわゆるファストキュア可能であり、別途の架橋工程が不要で生産性にも優れる封止材である。
【００５６】
なお、本発明におけるゲル分率とは、後述する実施例の図２に示すように、特に温度と時間に指定がない場合には、実施例の方法での１５０℃×３０分間の架橋処理後のゲル分率を意味する。また、上記の「架橋の完了」とは、ゲル分率が上昇後に定常状態（サチレート）に達する時点を意味する。
【００５７】
本発明の技術的思想は、特許文献３の電線被覆材のように透明性や柔軟性を考慮する必要のない分野からは全く想起し得ないものである。また、特許文献２も単に架橋してゲル分率を上げるという単純な思想であり本発明を想起し得ない。本発明は、低密度の直鎖低密度ポリエチレンをベースにして、架橋助剤の種類や添加量を選択することによって架橋程度を最適に調整することを可能とする。この結果、所望のゲル分率や弾性率を得ることができる点にある。これによって、オレフィンベースながら、ＥＶＡを超える物理特性と光学物性を得ることができるのである。
【００５８】
そして、太陽電池モジュールにおいては、封止材シートの水蒸気透過度が高いと、封止材シート自体の端面からの水分の浸入により太陽電池素子に悪影響を与えるが、本発明の封止材シートはオレフィン系で水蒸気透過度が低いので好適に用いられる。また、封止材シートと基材との密着性も高まる結果、透明前面基板２や裏面保護シート６と、封止材シートとの間からの水分の浸入も効果的に抑えることができるという優れた効果を奏する。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜太陽電池モジュール用封止材の製造＞
下記表１の組成の組成物を混合して溶融し、常法Ｔダイ法により厚さ４６０から４８０μｍとなるように成膜して未架橋封止材を得た。成膜温度は９０℃〜１００℃とした。
なお、ＬＬＤＰＥと各種添加剤の混合は、架橋剤以外を９０℃にて溶融コンパウンドし、そのコンパウンドに架橋剤を４０℃にて１５分間攪拌して得ることにより、架橋剤の失活を防止した。
ＬＬＤＰＥ１：エチレンと１−ヘキセンとの共重合体であり、密度０．８８ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）３０ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン。ポリスチレン換算の数平均分子量５３０００。
ＬＬＤＰＥ２：エチレンと１−ヘキセンとの共重合体であり、密度０．８８ｇ／ｃｍ３、１９０℃でのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）８ｇ／１０分であるメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン。ポリスチレン換算の数平均分子量７７０００。
【００６０】
［分子量測定条件］
装置：Ｗａｔｅｒｓ社製ＧＰＣシステム「Ｗａｔｅｒｓ２６９５」使用
検出器：ＲＩ検出器「Ｗａｔｅｒｓ２４１４」
測定溶媒：ＴＨＦ
流量：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム：ＬＦ−８０４×３本（Ｓｈｏｄｅｘ社製）
カラムオーブン４０℃、注入量５０μＬ
【００６１】
架橋剤（ＴＢＥＣ）：ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート（アルケマ吉富株式会社製、商品名ルペロックスＴＢＥＣ）
架橋助剤Ａ（ＴＡＩＣ）：トリアリルイソシアヌレート（Ｓａｒｔｏｍｅｒ社製、商品名ＳＲ５３３）
架橋助剤Ｂ：１，６ヘキサンジオールジアクリレート（ダイセル・サイテック社製、商品名ＨＤＤＡ）
架橋助剤Ｃ：１，９ノナンジオールジアクリレート（新中村化学社製、商品名Ａ‐ＮＯＤ‐Ｎ）
ＵＶ吸収剤Ａ：チバ・ジャパン株式会社製、商品名ＣＨIＭＡＳＳＯＲＢ８１
ＵＶ吸収剤Ｂ：ケミプロ化成株式会社製、商品名ＫＥＭＩＳＯＲＢ１０２
耐候安定剤Ａ：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０
耐候安定剤Ｂ：ＡＤＥＫＡ株式会社製、商品名Ａｄｅｋａｓｔａｂ  ＬＡ−８１
酸化防止剤：チバ・ジャパン株式会社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６
シランカップリング剤Ａ（ＳＣ剤Ａ）：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ１００３
シランカップリング剤Ｂ（ＳＣ剤Ｂ）：信越化学工業株式会社製、商品名ＫＢＭ５０３
シランカップリング剤Ｃ（ＳＣ剤Ｃ）：信越化学工業株式会社製、商品名Ｘ−４０−２６５５Ａ
なお、比較例１のＥＶＡ封止材は、ＥＶＡ（酢酸ビニル含量２８％、三井デュポンポリケミカル製、商品名ＥＶＡＦＬＥＸ／ＥＶ２５０グレード）の１００質量部に対して、架橋剤（Ｌｕｐｅｒｏｘ１０１）１．５質量部、架橋助剤（ＳＲ３５０）１．５重量部、酸化防止剤（ＮＡＵＧＡＲＤ−Ｐ）０．２質量部、ＵＶ吸収剤（Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０９の０．１質量部とＣｙａｓｏｒｂ  ＵＶ−５３１の０．３質量部）を配合したものを用いた。
【００６２】
【表１】
2012054521.tif 000003
【００６３】
＜試験例１＞
次に、これらの未架橋封止材を１５５℃×１０分間、真空加熱ラミネータで処理して架橋を行ない（モジュール化工程における熱ラミネートに相当）、それぞれの実施例及び比較例について架橋後封止材を得た。なお、実施例７については、１２０℃で真空加熱ラミネータで処理した後、１５０℃オーブンで３０分加熱架橋を行なった。この架橋後封止材について、ゲル分率、物理特性、光学特性、水蒸気透過度を評価した。その結果をまとめて表２に示す。それぞれの試験条件は下記に示す通りであり、表中の−は未測定である。
ゲル分率（％）：架橋後封止材０．１gを樹脂メッシュに入れ、６０℃トルエンにて４時間抽出したのち、樹脂メッシュごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の重量比較を行い残留不溶分の質量％を測定しこれをゲル分率とした。
なお、ゲル分率の測定サンプルは、離型処理を施された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ）に封止材（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ約０．４から０．５ｍｍ）を挟み、熱ラミネータにより、所定の温度と時間ラミネートした。
ズリ応力（ｍｍ）：シボ加工を施した大判のガラス板に５×７．５ｃｍに切り出した封止材を２枚重ね置き、その上から５×７．５のシボガラスを重ね置き、架橋処理を行なった。この後、大判ガラスを垂直に置き、１５０℃で１２時間放置をする。放置後の５×７．５のシボガラスの移動距離を計測評価した。
ヤング率（Ｐａ）：架橋後の試験片を５×２０ｍｍに切り出しＵＢＭ社製レオゲル・Ｅ−４０００で測定を行った。
ヘーズ（％）：ＪＩＳＫ７１３６に沿って、株式会社村上色彩研究所  ヘーズ・透過率系ＨＭ１５０にて測定した。
全光線透過率（％）：ＪＩＳＫ７３６１に沿って、株式会社村上色彩研究所  ヘーズ・透過率系ＨＭ１５０にて測定した。
黄色度（Ｙｉ）：ＪＩＳＫ７１０５に沿って、スガ試験機株式会社ＳＭカラーコンピューターで計測した。
水蒸気透過率（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）：ＪＩＳＫ７１２９Ｂ法、４０℃×９０％ＲＨにて測定した。
【００６４】
【表２】
2012054521.tif 000004
【００６５】
＜試験例２＞
実施例２、実施例７、比較例１について温度による弾性率（ヤング率）の変化を測定した。その結果を図１に示す。
＜試験例３＞
実施例２、実施例７について、モジュール化工程における、熱ラミネート時間とゲル分率との関係を測定した。その結果を図２に示す。
【００６６】
図１から解かるように、実施例２および実施例７は、比較例１のＥＶＡに比べて−５０℃から０℃の低温領域において柔軟性を有している一方、８０℃から１５０℃の高温領域ではＥＶＡより耐熱性に優れており、本発明によってオレフィン系でありながらＥＶＡ以上の弾性性能が得られていることが理解できる。
【００６７】
また、表２から解かるように、本発明の封止材は、ゲル分率が５％以上９５％以下の架橋であり、本発明においては、オレフィンの水蒸気バリアを有しつつ、透明性や柔軟性の点ではＥＶＡと同程度の物性が得られていることが理解できる。
【００６８】
更に、図３から解かるように、ＭＦＲ３０の実施例２では、１３０℃ではゲル分率が５０％を超えてその後略一定となりサチレートするのに２２分を要したが、１３５℃では１９分、１４０℃では１２分、１５０℃では９分、１５５℃では８分、１６０℃では６分でゲル分率が５０％を超えてサチレートした。一方、ＭＦＲ８の実施例７では、ゲル分率が５０％を超えてその後略一定となるのに１５０℃では１５分強、１５５℃で１３分、１６０℃でも１１分を要した。この曲線から、実施例２の封止材は架橋反応の進行が速やかに起こり、モジュール化工程において後架橋工程が不要のファストキュアが可能であることが理解できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  太陽電池モジュール
２  透明前面基板
３  前面封止材
４  太陽電池素子
５  背面封止材
６  裏面保護シート
【図１】
2012054521.tif 000005
【図２】
2012054521.tif 000006
【図３】
2012054521.tif 000007