(57)【要約】【課題】従来構成では、完全に分解し材料別に分解することは難しく、封止材に完全な非接着性材料を用いると空気層が形成され、発電効率や保持安定性、長期間耐久性に問題ある。このような、耐久性の維持、リサイクル性と、アップコストアップの防止などの課題を同時に解決する封止材シート及び太陽電池モジュールを提供することが本発明の課題である。【解決手段】太陽電池の光電変換セルを封止する樹脂製の封止材シートであって、該樹脂に高温時において熱分解性を有する発泡剤を少なくとも１種類含有し、太陽電池パネルを廃棄する際に高温加熱することで発泡し、裏面保護シートを容易に分離できることを特徴とする太陽電池封止材。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の光電変換セルを封止する樹脂製の封止材シートであって、該樹脂に高温時での熱分解性を有する発泡剤を少なくとも１種類含有し、太陽電池パネルを廃棄する際に高温加熱することで発泡し、裏面保護シートを容易に分離できることを特徴とする封止材シート。
【請求項２】
前記封止材シートの発泡量が、３０ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載の封止材シート。
【請求項３】
前記封止材シートの発泡開始温度が１８０℃以上、２５０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の封止材シート。
【請求項４】
前記発泡剤が主剤の樹脂に対して、１０〜３０重量％添加されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の封止材シート。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の封止材シートで、光電変換セルの裏側を覆われた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、太陽電池モジュール等の製造工程で光電変換セルを封止するために使用される封止材シート及び当該封止材シートを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用するクリーンな発電技術として、太陽電池が近年注目を集めている。太陽電池には、結晶シリコン、非晶シリコン、化合物半導体、有機色素等、多様な方式が存在する。中でも、結晶シリコン系太陽電池は耐候性、耐久性に優れ、比較的高い光電変換効率を有しているため、最も普及が進んでいる。
【０００３】
一般的な結晶シリコン太陽電池モジュールは、前面ガラス、光電変換セル、封止材、バックシートからなり、前面ガラスとバックシートの間に配置される光電変換セルが封止材で完全に封止された構造となっている。
【０００４】
このような太陽電池を構成する材料には、長期使用に耐え得る高い耐候性が求められており、各社とも２０年を超えて使用可能な高耐久製品の開発に注力している。
【０００５】
しかしながら、耐久性を向上させたとしても故障や寿命を完全に無くすことはできず、いずれ廃棄する時期がやってくる。耐久性を高めるために強固な構造を有する太陽電池モジュールを廃棄するのは、容易ではない。
【０００６】
特にバックシートは、廃棄が難しいフッ素系材料が用いられることも多く、廃棄の際にはモジュールから分離する必要があり、易廃棄性・リサイクル性が求められている。
【０００７】
太陽電池のリサイクルに関する検討としては、特許文献１にあげるように、表面部材と太陽電池セル、裏面部材と太陽電池セルの間それぞれに介在させたフィルムシートと、フィルムシートの表面部材側、裏面部材側にそれぞれ充填する第１の封止材に対し、それとは相違した、熱処理により分離分解が可能な第２の封止材で太陽電池セル表裏とフィルムシートの間に挟み込む構成の太陽電池パネルが提案されている。しかし、この方法では、結局、加熱して高温状態を保ちながら解体する必要があり、又、複数層積層している為、界面が増え、コストが高くなってしまう。また、封止材が最後まで太陽電池セルを覆ったままで、完全に分解し材料別に分解することは、非常に難しい問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２５２１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術に示されるような構成では、完全に分解し材料別に分解することは、非常に難しい問題が発生する。又、封止材に完全な非接着性材料を用いた場合には、光電変換セルとセパレーターの間に空気層が形成され、発電効率やセルの保持安定性に不安が残り、長期間の使用に満足できない問題もある。さらに、従来に比べ層構成が増えるため製造工程の負荷が増すなどの問題がある。このような、耐久性の維持、コストアップの防止、リサイクル性アップなどの課題を同時に解決した封止材シート及び太陽電池モジュールを提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係る封止材シートは、太陽電池の光電変換セルを封止する樹脂製の封止材シートであって、該樹脂に高温時において熱分解性を有する発泡剤を少なくとも１種類含有し、太陽電池パネルを廃棄する際に高温加熱することで発泡し、裏面保護シートを容易に分離できることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る封止材シートは、前記封止材シート発泡量が、３０ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る封止材シートは、前記封止材シートの発泡開始温度が１８０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る封止材シートは、前記発泡剤が主剤の樹脂に対して、１０〜３０重量％添加されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る太陽電池モジュールは、請求項１から請求項４のいずれかに記載の封止材シートで、光電変換セルの裏側を覆うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、封止材樹脂に、熱分解性を有する発泡剤を少なくとも1種類添加し、該封止樹脂の発泡量を３０ｍｌ／ｇ以上であるように調整することで、廃棄の際にバックシートを解体し易い太陽電池モジュールとなる封止材シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る封止材シートを用いた太陽電池モジュール製造時の各部材の配列構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る封止材シートを用いた太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】比較例に用いた太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る発泡性封止材シート３は、主材となる透明樹脂と熱分解性発泡剤からなる。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る発泡性封止材シート３の発泡量は、３０ｍｌ／ｇ以上とするが、６０ｍｌ／ｇ以上が好ましい。それは、発泡量が３０ｍｌ／ｇ未満では、太陽電池モジュールを解体する際の封止材・バックシート間の接着強度を十分に低下させることができないからである。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る発泡性封止材シート３の発泡開始温度は、１８０℃以上とする。発泡開始温度が１８０℃以下では、太陽電池モジュールの製造工程において、発泡してしまう可能性がある。しかし、２５０℃以上では、太陽電池セル自体が破損しすぎてしまう問題が発生し、リサイクルするのには、２５０℃以下で発泡させ、分解する発泡剤を使用する必要がある。
【００２１】
前記熱分解性発泡剤は、主材となる透明樹脂に対して１０〜３０重量％添加する。なぜならば、１０重量％未満では、発泡量が少なく十分な易剥離性を付与することができず、
３０重量％以上では、初期の接着性が低下してしまうからである。
【００２２】
熱分解性発泡剤としては、分解温度が１８０℃以上で主剤に分散する任意の材料を選択することができる。例えば、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ビス・テトラゾール・ジアンモニウム、５−フェニルテトラゾールが用いられる。
【００２３】
透明樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラート、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどの透明性の高い樹脂を用いることができる。その中でも特にエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラート、アイオノマー、ポリオレフィンが好ましい。
【００２４】
透明樹脂には、密着性、耐候性、熱安定性、意匠性の観点から、架橋反応開始剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤を添加してもよい。
【００２５】
架橋反応開始剤としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、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、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン等が挙げられる。
【００２６】
また、上記架橋反応開始剤の他に架橋反応を促進するための添加剤を添加してもよい。この架橋反応促進用添加剤としては、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート等が挙げられる。
【００２７】
密着性向上のために用いられるシランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリクロロプロピルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げられる。
【００２８】
耐光性向上のために用いられる紫外線吸収剤としては、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。
【００２９】
上記紫外線吸収剤に加え、耐候性向上のために光安定剤を添加してもよい。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、ビス（１−オクチロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）セバケート等が挙げられる。
【００３０】
熱安定性を向上させるために用いられる酸化防止剤としては、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン等が挙げられる。
【００３１】
発泡性封止材シート３の製造方法の一例としては、主材料・添加剤を混合して加熱溶融させた樹脂を、直線状スリットを有するＴダイを用いて、押し出し法にて成膜し、封止材シート３の製造を行う。
【００３２】
また、ブロッキング防止のため、該成膜工程の中で、過熱溶融した状態の樹脂シートを表面に凹凸パターンが施されているロール（金属またはゴム製）にかけることにより、樹脂シート片面もしくは両面に該ロールの凹凸パターンを転写させ、封止材シート３にエンボス加工を施しても良い。
【００３３】
図２に示すように、本発明の実施に係る太陽電池モジュール６ａは、表面保護部材１、封止材層７、発泡性封止材層８、複数の光電変換セル４、裏面保護部材５からなる。
【００３４】
表面保護材１の材料としては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ等が挙げられる。耐久性や耐候性、透明性の高い他の材料を用いても構わない。また、これら材料に耐久性や耐候性を付与するために、ハードコート層、ＵＶ吸収層、水蒸気バリア層等を積層しても構わない。
【００３５】
光電変換セル４の材料としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、カルコバイライト系のＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、導電性ポリマーやフラーレンを組み合わせた有機薄膜、ＣｄＴｅ等が挙げられる。製造の簡便さとコストから、多結晶シリコンが特に好ましく用いられる。
【００３６】
裏面保護部材５の材料としては、耐久性や耐候性の高い材料が必要で、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化テトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニルフロライド、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）など、及び、これらの積層体などが挙げられる。また、酸化珪素の蒸着層のような水蒸気や酸素バリア性を付与するバリア層を積層しても構わない。
【００３７】
図１に示すように、太陽電池モジュール６ａの製造方法としては、表面保護部材１、封止材シート２、光電変換セル４、発泡性封止材シート３、裏面保護部材５を順次積層し、真空ラミネート法で密着させる方法を用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１の発泡剤封止材シート３では、ＥＶＡ樹脂として、酢酸ビニル含有量が３０重量％のものを用いた。ＥＶＡ樹脂１００質量部に対し、発泡剤としてアゾジカルボンアミド１２重量％、架橋剤として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を０．６質量部、シランカップリング剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを０．４質量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレートを０．６質量部、酸化防止剤としてトリス（２,４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト０．１質量部配合した樹脂材料を用いて、Tダイ法により樹脂シートを作製した。
【００３９】
（実施例２）〜（実施例３）、（比較例１）〜（比較例４）
発泡剤の種類、添加量が異なる以外は、実施例１と同様にして作製した。
実施例２では、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドだが、添加量を倍にした。
実施例３では、実施例１とは違う発泡剤炭化水素ナトリウムを使用し、添加量は実施例２と同じにした。
比較例１では、発泡剤を添加しなかった。
比較例２は、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドを使用したが、添加量を４重量パーセントと、少なくした。
比較例３は、実施例１と同じ発泡剤アゾジカルボンアミドを使用したが、添加量を４０重量パーセントと、非常に多く添加した。
比較例４は、実施例３と同じ発泡剤炭化水素ナトリウムを使用し、添加量を４０重量パーセントと、非常に多く添加した。
【００４０】
次に図１、図２、図３を用いて、太陽電池モジュール６ａ、６ｂの作製方法を説明する。図１に示すように表面保護部材１として厚さ３ｍｍの白板ガラスを、封止材シート２として比較例１の樹脂シートを、発泡性封止材シート３として実施例１〜３、比較例２〜４の樹脂シートを、光電変換セル４として多結晶シリコンセルを、裏面保護部材５としてフッ化ビニルポリマーを順次積層させた積層体を、上蓋側とラミネート室内でそれぞれ真空引き可能なラミネーター内に配置し、ラミネート室内の温度を１２０℃に維持しながら上蓋とラミネート室内の両方で９０秒間真空引きを行い、前期積層体内部を脱気しながら仮圧着した。（真空脱気・仮圧着）
上記仮圧着完了後、ラミネート室内の温度を１５０℃にし、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、該積層体を大気圧により１０分間熱圧着させた（本圧着）。
【００４１】
以上の実施例・比較例について、封止材と裏面保護部材の発泡前後の密着強度についての評価を行った。発泡させるための温度条件は、２００℃５分で行った。
【００４２】
「密着強度評価」
実施例及び比較例の封止材層凝集破壊強度は、ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０）を用いて測定した。カッターナイフで剥離きっかけとして切込みを入れ、裏面保護部材を密着強度測定機のチャックに固定し、１８０°の剥離角度、剥離速度３００ｍｍ／分、測定サンプル幅１０ｍｍの条件で測定を行った。
【００４３】
各評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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表１に示すように、実施例１〜３の構成の発泡性封止材シート３を用いることで、初期では裏面封止材との良好な密着を維持しつつ、解体の際には加熱後に剥離し易い解体性に優れる太陽電池モジュール６を作製することができる。
又、比較例２のように、発泡量が３０ｍｌ／ｇ未満の場合、加熱後の密着力が大きく、簡単に分解しにくいことが分る。その他、比較例３，４、によれば、添加量が３０Ｗｔ％を越えると、初期密着強度が減少し、長期使用に耐えないものになってしまう事が分る。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の発泡性封止材シートを用いることで、廃棄時に裏面保護部材を解体し易い太陽電池モジュールを作製することができ、フッ素樹脂などの環境負荷が高い材料を分離回収が容易にできる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・  表面保護部材  
２・・・  封止材シート（非発泡性）  
３・・・  発泡性封止材シート  
４・・・  光電変換セル  
５・・・  裏面保護部材  
６・・・  太陽電池モジュール
７・・・  封止材層（非発泡性）  
８・・・  発泡性封止材層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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