(57)【要約】【課題】裏面側の着色剤層が表側封止材への混ざりこみを防止して、太陽電池に入射した光のロスを最小限に収め、外観が良好で意匠性に優れる着色封止材を提供することが本発明の課題である。【解決手段】表面保護部材、表側封止材、光電変換セル、裏側封止材、裏面保護部材をこの順序に積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池の部材として使用される裏側封止材であって、少なくとも、着色剤を含む層と、着色剤を含まない層とからなり、裏面保護部材と接する面が着色剤を含まない層であり、かつ、着色剤を含む層の融点又は軟化点が１８０℃以上であることを特徴とする封止材。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面保護部材、表側封止材、光電変換セル、裏側封止材、裏面保護部材をこの順序に積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池の部材として使用される裏側封止材であって、少なくとも、着色剤を含む層と、着色剤を含まない層とからなり、裏面保護部材と接する面が着色剤を含まない層であり、かつ、着色剤を含む層の融点又は軟化点が１８０℃以上であることを特徴とする封止材。
【請求項２】
着色剤を含まない層、着色剤を含む層、着色剤を含まない層を、この順に積層した３層からなることを特徴とする請求項１に記載の封止材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の封止剤を用い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太陽電池セルを封止するために使用される封止材及び当該封止材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】
一般的な太陽電池モジュールは、図１に示すとおり表面保護部材１、表側封止材２、光電変換セル３、裏側封止材４、裏面保護部材５の順に並んだ層構成から成る。
【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。中でも封止材は、表面保護部材１、裏面保護部材５及び光電変換セル３を接着保持する材料であるため、長期間の高い密着性が必要であり、また、光電変換セル３の受光面側に配置されるものは、透明性が失われないことも求められている。
【０００５】
さらに近年では、太陽電池の受光面から入射した光のうち、光電変換セル３の隙間を通過する光や、薄膜セルよりなる光電変換セルを透過した光が、そのまま裏面保護部材を通過し、発電に寄与することができないという課題を解決するために、裏側の封止材が着色されたものも開発されており、注目を集めている。着色封止材の構成を図２に示す。
【０００６】
着色封止材としては、特許文献１にあげる封止材が提案されている。裏側封止材として着色封止材を用いた場合、図３に示すとおり封止工程の加熱圧着の際に、着色封止材６が溶融流動し、光電変換セル３の受光面側に回り込んだり、表側封止材２との混ざりこみにより、外観不良が発生したりするという問題があった。
【０００７】
その対策として、特許文献１に記載される太陽電池では、着色封止材はエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂を用いており、酢酸ビニル含有量を表裏で２〜８重量パーセントの差を付けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４６７２２２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、近年、封止工程のタクトアップのために、封止工程で用いられる真空ラミネーターのポンプやヒーターの性能が向上しており、真空に到達するスピードが短縮されている。それに伴い、表面保護部材１、表側封止材２、光電変換セル３、裏側封止材、裏面保護部材５のそれぞれの間に存在する気泡が従来よりも勢いよく移動し脱気され、表側封止材と裏側封止材とが混ざりこみしやすい状態となっており、特許文献１に記載の混ざりこみ対策は不十分となってきた。
【００１０】
また、特許文献１に記載される対策では表側、裏側の両方の封止材は、酢酸ビニルの濃度に差をつけることで、積層時の流動性に差をつけるなど、物性を考慮しなければならな
い。しかし、酢酸ビニル濃度だけでは、大きな流動性の差をつけにくい為、完全ではなく、また、生産性の悪い構成にならざるをえなかった。
【００１１】
本発明は前記のような課題を解決しようとするものであり、裏面側の着色剤層が表側封止材への混ざりこみを防止して、太陽電池に入射した光のロスを最小限に収め、外観が良好で意匠性に優れる着色封止材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】
【００１２】
前記問題を解決するために請求項１にかかる発明としては、表面保護部材、表側封止材、光電変換セル、裏側封止材、裏面保護部材を積層した積層体を加熱圧着して成る太陽電池の部材として使用される裏側封止材であって、少なくとも着色剤を含む層と、着色剤を含まない層とからなり、裏面保護部材と接する面が着色剤を含まない層であり、かつ、着色剤を含む層の融点又は軟化点が１８０℃以上であることを特徴とする封止材とした。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明としては、着色剤を含まない層、着色剤を含む層、着色剤を含まない層をこの順に積層した３層からなることを特徴とする請求項１に記載の封止材とした。
【００１４】
また、請求項３にかかる発明としては、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の封止剤を用いたことを特徴とする太陽電池モジュールとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、裏面側にのみ着色層があるので、太陽電池の効率が向上し、かつ、裏側封止材の着色層が混ざりこんだりして表側に現れたりはしないので外観も向上する。しかも、融着が必要な部分には低温での溶融しやすい樹脂を用いる事ができるので、表側封止材と裏側封止材の接着力や裏側封止材と裏面保護部材の接着力は強く、長期の耐久性が保てる。また、高速での吸引が可能な真空ラミネーターでの製造でも、着色裏側封止材の層が高い軟化点を持った材料になっているので、製造における気泡の巻き込みなどがなく、脱気が完全にできた太陽電池モジュールの製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池モジュールの層構成
【図２】着色封止材を用いた場合の太陽電池モジュールの層構成
【図３】封止工程における着色封止材の混ざりこみを示す太陽電池モジュールの断面図
【図４】裏側封止材の層が着色剤を含む裏側封止材の層のみからなる場合の太陽電池モジュールの断面図
【図５】着色剤を含む裏側封止材の層と裏面保護部材の層との間に着色剤を含まない裏側封止材の層を挿入した場合の太陽電池モジュールの断面図
【図６】本発明の着色封止材を用いた場合の太陽電池モジュールの層構成
【図７】本発明の着色封止材を用いた場合の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】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図３で発生したように、封止工程における加熱（１４０〜１６０℃）の際に軟化して、隣接する着色剤を含まない封止材の層に混ざり込むことを防止する観点から、図５の着色剤を含む着色裏側封止材の層８は、融点又は軟化点が封止工程における加熱温度以上である必要があり、具体的には１８０℃以上であることが好ましい。
【００１９】
また、図５、図６、図７で示すように、前記着色剤を含む着色裏側封止材の層８と裏面保護部材５の層との間に着色剤を含まない裏側封止材の層７を挿入する必要がある。図４に示す通り、前記着色剤を含む着色裏側封止材の層８は、軟化点を上げている為、封止工程においても完全には軟化せず、前記着色剤を含む着色裏側封止材の層８と前記裏面保護部材の層５との間に十分な接着力を担保することができないためである。
【００２０】
さらに、前記着色剤を含む着色裏側封止材の層８と光電変換セル３、および表面封止材の層２とのそれぞれの間に、着色剤を含まない低融点又は低軟化点で、融着力の高い裏側封止材の層を挿入することが好ましい。図５に示す通り、封止工程における加熱により表面封止材の層２が軟化し前記着色剤を含む着色裏側封止材の層８と前記表面封止材の層２との間には接着力が発生するが、前記の通り封止工程における加熱により溶融又は軟化する着色剤を含まない裏側封止材の層を挿入することで、前記着色剤を含まない裏側封止材の層と光電変換セルとの間においても接着力が発生し、より強力な接着力を担保することが可能となるためである。
【００２１】
本発明における着色剤を含まない裏側封止材の層にはＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂）を用いることができる。理由としては、低軟化点を持ち、どの材料にも安定した接着力を長期に保持できること、安価であること、入手しやすい材料である点が挙げられる。また、アイオノマーやＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等の一般的に太陽電池封止材として使用されているその他の樹脂を用いることもできる。
【００２２】
前記着色剤を含まない裏側封止材の層には、密着性、耐候性、熱安定性の観点から、架橋反応開始剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などは、強い着色性を呈しない限り、添加してもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
また、前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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
前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。
【００２８】
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。
【００２９】
太陽電池モジュールの封止工程は一般的に１４０℃〜１６０℃近辺の温度領域でなされるため、裏側封止材の着色剤を含む着色層の軟化点は１８０℃以上であることが好ましい。着色層の軟化点が、封止工程が行われる温度領域よりも高いことにより、混ざりこみを防ぐことができる。
【００３０】
裏面封止材の着色層に添加される着色剤としては、酸化チタン等の白色着色剤、カーボンブラック等の黒色着色剤を用いることができる。着色剤の添加量は樹脂１００重量部に１〜２５重量部とするのが好ましい。
【００３１】
裏側封止材の製造において、着色剤を含まない裏側封止材の層、着色剤を含む裏側封止材の層、着色剤を含まない裏側封止材の層からなる積層体は、それぞれの層を独自に作成した後に加熱圧着等により一体化されていてもよいし、共押し出し法にて一体化成形されていてもよい。
【００３２】
また、ブロッキング防止のため、該製膜工程の中で、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）にかけることで、封止材の最外層に該ロールの凹凸パターンを転写させ、封止材にエンボス加工を施しても良い。
【００３３】
図５で示すように、裏側封止材を２層タイプにする場合、積み重ねて加熱する温度では、裏側封止材の層に光電変換セルが入り込まないので、その分、表側封止材の厚みは厚めに設定することが好ましい。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
着色剤を含まない裏面封止材の層としては、酢酸ビニル含有量が３０重量％のものを用いた。架橋剤（有機過酸化物）としては、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを用いた。架橋助剤としては、トリアリルイソシアヌレートを用いた。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を用いた。
【００３５】
着色層としては、融点が２７０℃であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、酸化チタンを２０重量部添加した。
【００３６】
前記組成物を加熱圧着により、一体化し、着色剤を含まない層、着色剤を含む層、着色剤を含まない層をこの順に積層して、裏側封止材を作成した。
【００３７】
表面保護部材としては白板ガラス（３ｍｍ厚）を、裏面保護部材としてはフッ化ビニルポリマー（３８μｍ厚）を、また、裏側封止材は上記方法で得られた封止材を使用した。表面保護部材、表側封止材、光電変換セル、裏側封止材、裏面保護部材を図１のように重
ね合わせ、１気圧で加圧しながら１５０℃で１０分キュアして太陽電池モジュールを作成した。
【００３８】
（実施例２）〜（実施例３）、（比較例１）〜（比較例４）においても、（表１）の各実施例及び比較例に記載の着色層とし、その他組成及び成型方法などは（実施例１）と同様とした。表１に記載の着色層の略称は下記のとおりである。
ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラート）、ＩＯ（アイオノマー）
実施例及び比較例で得られた裏側封止材について、「混ざりこみ」の評価を行った。以下にその評価基準の詳細を示す。
【００３９】
実施例及び比較例で得られた裏側封止材を用いて、それぞれ１００セットの太陽電池を作成し、混ざりこみによる不良品の発生有無を調べ、混ざりこみが１セットも生じていないものを○、混ざりこみが１セットでも生じたものを×とした。
【００４０】
表１に実施例及び比較例においてシートの得られた封止材の評価結果を示す。
【００４１】
【表１】
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表１で示されるように、本発明によれば着色封止材が組み立てにおける真空ラミネーション工程が、最新の高速真空ポンプを使用したとしても、表側にその着色封止材が流れ込んで、発電効率を低下させることも、外観を悪くすることも無く、非常に高い生産性を得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・・・表面保護部材の層
２・・・・・表側封止材の層
３・・・・・光電変換セル
４・・・・・裏側封止材の層
５・・・・・裏面保護部材の層
６・・・・・着色裏側封止材の層
７・・・・・着色剤を含まない裏側封止材の層
８・・・・・着色剤を含む裏側封止材の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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