(57)【要約】【課題】太陽電池の各種構成材料と高い接着性を有する太陽電池用封止材シート及び太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】封止樹脂にエチレン・アクリル酸共重合体、及びエチレン・メタクリル酸共重合体のうちの少なくとも１種の成分を含む樹脂を用い、多官能エポキシポリマーを含有することを特徴とする太陽電池用封止材シート。また、該封止材シートを用いた太陽電池モジュール。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン・アクリル酸共重合体、及びエチレン・メタクリル酸共重合体のうちの少なくとも１種の成分を含む太陽電池セル封止用の樹脂であって、共重合体は、アクリル酸またはメタクリル酸に由来する構成成分が５〜２０質量％であり、分子内にエポキシ基を複数含有するエポキシ含有ポリマーを含有することを特徴とする太陽電池用封止材シート。
【請求項２】
前記エポキシ基含有ポリマーが、主成分となる樹脂１００質量部に対し、０．１５〜３．０質量部を含有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用封止材シート。
【請求項３】
前記エポキシ基含有ポリマーのエポキシ基の含有割合が、１０〜３０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池用封止材シート。
【請求項４】
前記樹脂のメルトフローレート（ＪＩＳ  Ｋ７２１０、１９０℃、２１６０ｇ荷重）が、３〜３０ｇ／１０分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池用封止材シート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池用封止材シートを用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、太陽電池モジュール等の製造工程で太陽電池セルを封止するために使用される封止材シート及びこの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、有機色素等を用いる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、バックシート、太陽電池セルとしての光電変換セル、封止材シートからなり、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シート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いる。特に変換効率の維持及び各構成材料間の接着性は重要であり、封止材シートは、前面ガラス、バックシート、光電変換セル、そしてセルに施された金属配線類と強固に接着する必要がある。
【０００５】
現在主流として用いられている封止材シートは、透明性や接着性に優れるエチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂（以下ＥＶＡ）にラジカル発生剤等を添加した架橋反応性の樹脂を材料としている。
【０００６】
しかし、上述した樹脂系は、モジュール化工程での分解ガスの発生や、屋外での長期使用時に熱や水分などで分解して生成する酢酸や分解ガスを生じ、変換効率低下や材料間剥離などの一因となっている。
【０００７】
そのため、特許文献１、特許文献２に見られるように、酸や分解性ガスの発生を低減した太陽電池用封止材シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５６５４５５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術に示されるような封止材シートでは、各構成材料との接着力において必ずしも満足できるものではなく、特に受光側に面するガラスやセル表面の金属配線との接着力に改善が求められている。
【００１０】
本発明は上記のような従来の課題を解決しようとするものであり、ガラス及び金属配線との接着力が高く、また、モジュール製造工程で架橋反応を介さない生産性の高い封止材シート及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明の封止材シートは、エチレン・アクリル酸共重合体、及びエチレン・メタクリル酸共重合体のうちの少なくとも１種の成分を含む太陽電池セル封止用の樹脂であって、共重合体は、アクリル酸またはメタクリル酸に由来する構成成分が５〜２０質量％であり、分子内にエポキシ基を複数含有するエポキシ含有ポリマーを含有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明の封止材シートは、前記エポキシ基含有ポリマーが、主成分となる樹脂１００質量部に対し、０．１５〜３．０質量部含有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明の封止材シートは、前記エポキシ基含有ポリマーのエポキシ基の含有割合が、１０〜３０質量％であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明の封止材シートは、前記樹脂のメルトフローレート（ＪＩＳ  Ｋ７２１０、１９０℃、２１６０ｇ荷重）が、３〜３０ｇ／１０分であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明の太陽電池モジュールは、請求項１乃至４のいずれかに記載の封止材シートを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エチレン・アクリル酸共重合体、及びエチレン・メタクリル酸共重合体のうちの少なくとも１種の成分を含む樹脂に、分子内にエポキシ基を複数含有するエポキシ含有ポリマーを含有させることで、ガラスや金属配線等の太陽電池構成材料と良好な接着性を示す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できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る封止材シート２は、エチレン・アクリル酸共重合体、及びエチレン・メタクリル酸共重合体のうちの少なくとも１種を主成分とし、分子内にエポキシ基を複数含有するエポキシ基含有ポリマーを含有する。
【００２０】
前記エチレン・アクリル酸共重合体、またはエチレン・メタクリル酸共重合体のアクリル酸またはメタクリル酸に由来する成分は５〜２０質量％であることが好ましい。
【００２１】
５質量％未満では樹脂の活性が劣り、２０質量％より多いと吸水性が高まるおそれがある。
【００２２】
前記共重合体のアクリル酸またはメタクリル酸に由来する構成成分が５〜２０質量％である共重合体が好ましく用いられる。５質量％未満では、接着力に寄与する活性成分が不十分であり、２０質量％より多いと過度の吸水による劣化を引き起こす可能性がある。
【００２３】
前記エポキシ基含有ポリマーとしては、アクリル酸グリシジル共重合体、メタクリル酸グリシジル共重合体等が好ましく用いられる。その他に、透明性が高く、主剤との屈折率に差が少なく、主剤との相溶性のある任意の材料を用いることができる。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る封止材シート２は、前記主成分となる樹脂１００質量部に対し、前記エポキシ基含有ポリマーが０．１５〜３．０質量部含有することが好ましい。０．１５質量部未満では十分な接着性が得られず、３．０質量部より大きいと封止材シートの製造工程においてゲルを発生し、生産性を低下させる可能性がある。
【００２５】
前記エポキシ基含有ポリマーのエポキシ基の含有割合が１０〜３０質量％であることが好ましい。１０質量％未満では十分な接着性が得られず、３０質量％より大きいと封止材シートの製造工程においてゲルを発生し、生産性を低下させる可能性がある。
【００２６】
前記樹脂のメルトフローレート（ＪＩＳ  Ｋ７２１０、１９０℃、２１６０ｇ荷重）は、３〜３０ｇ／１０分であることが好ましい。３ｇ／１０分未満では、封止材シート製造工程においてゲルを発生する可能性があり、３０ｇ／１０分を超えると、太陽電池モジュールのラミネート工程においてセルずれを起こす可能性がある。
【００２７】
前記樹脂には、耐候性、熱安定性、意匠性の観点から、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、着色剤を添加してもよい。
【００２８】
耐候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、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、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−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
封止材シート２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、製造を行う。
【００３３】
また、ブロッキング防止のため、成膜工程の中で、加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２にエンボス加工を施しても良い。
【００３４】
本発明の実施に係る太陽電池モジュール６は、図１に示すように、表面保護部材１、封止材シート２、複数の光電変換セル３、裏面保護部材４とが重ね合わされ、これらが例えば真空ラミネート法により互いに接着され、図２に示すような一体的な積層構造に構成される。光電変換セル３の表裏側の封止材シート２は、互いに圧着して封止層５となり、この封止層５により光電変換セル３が封止される。
【００３５】
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。透明性、耐候性、難燃性の点からガラスが好ましく用いられる。また、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。
【００３６】
光電変換セル３の材料としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅ等が挙げられる。
【００３７】
裏面保護部材４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、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ポリビニルフロライド、ＥＶＡ、アルミ箔及び、これらの積層体が挙げられる。耐久性や耐候性の高い他の材料を用いても構わない。また、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。
【００３８】
太陽電池モジュール６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３、封止材シート２、裏面保護部材４を順次積層し、真空ラミネートする方法を用いることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００４０】
（実施例１）
実施例１の封止材シート２として、メルトフローレートが２５ｇ／１０分のエチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸成分１０質量％）１００質量部に対し、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体（エポキシ基含有量１５質量％）０．１５質量部、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン０．１質量部、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート０．１質量部を配合した組成物を用いて、Ｔダイ法により樹脂シートを作製した。
【００４１】
（実施例２）
実施例２の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体の配合量が０．５質量部である以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４２】
（実施例３）
実施例３の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体の配合量が１．５質量部である以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４３】
（実施例４）
実施例４の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸共重合体のメルトフローレートが３０ｇ／分である以外は実施例３と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４４】
（実施例５）
実施例５の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸共重合体のメルトフローレートが１０ｇ／分である以外は実施例３と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４５】
（実施例６）
実施例６の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸共重合体のメルトフローレートが３ｇ／分である以外は実施例３と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４６】
（実施例７）
実施例７の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体の配合量が３．０質量部である以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４７】
（比較例１）
比較例１の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体を配合しない以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４８】
（比較例２）
比較例２の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体の配合量が０．０５質量部である以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００４９】
（比較例３）
比較例３の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体の配合量が３．５質量部である以外は実施例１と同様にして樹脂シートを作製した。
【００５０】
（比較例４）
比較例４の封止材シート２として、エチレン・メタクリル酸共重合体のメルトフローレートが１ｇ／分である以外は実施例３と同様にして樹脂シートを作製した。
【００５１】
（太陽電池モジュールの作製）
次に太陽電池モジュール６の作製について説明する。図１に示すように表面保護部材１としての厚さ３ｍｍの白板ガラスと、封止材シート２としての実施例及び比較例の各樹脂シートと、光電変換セル３としての多結晶シリコンセルと、裏面保護部材４としてのフッ化ビニルポリマーとを順次積層して積層体とし、この積層体を、上蓋側とラミネート室内でそれぞれ真空引きが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１５０℃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、前記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、ラミネーター上蓋側の真空状態を解除して、積層体を大気圧により１０分間熱圧着させた（本圧着）。
【００５２】
（接着強度評価サンプルの作製）
以上の実施例・比較例について、封止材シート２とガラス、銅箔、アルミ箔との接着強度を測定するためのサンプルを作製した。このサンプルの作製にあたっては、封止材シート２と前記各材料との接着は、上記太陽電池モジュールのラミネートの工程と同様の条件で行った。
【００５３】
（接着強度評価）
実施例及び比較例の封止材シート２と各材料（ガラス、銅箔、アルミ箔）との密着強度については、ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０）を用いた。カッターナイフで剥離きっかけとして切込みを入れ、前記各材料を密着強度測定機のチャックに固定し、１８０°の角度、剥離速度３００ｍｍ／分、サンプル幅１０ｍｍの条件で測定を行った。
【００５４】
各評価結果を下の表１に示す。
【表１】
2013197510.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜７の構成の封止材シート２を用いることで、ガラス、銅、アルミに強固に接着する。したがってこの封止材シート２を用いることで、表面保護材であるガラス及び、セルの配線材料の銅やアルミとの接着性が良好な信頼性の高い太陽電池モジュール６を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の封止材シートを用いることで、ガラスや金属部品と高度に密着する信頼性の高い太陽電池モジュールを作製することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…表面保護部材
２…封止材シート
３…光電変換セル
４…裏面保護部材
５…封止材層
６…太陽電池モジュール
【図１】
2013197510.tif 000004
【図２】
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