(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を用いて太陽電池用セルを封止してなる太陽電池モジュールであって、隣接する太陽電池用セル同士、或いは、太陽電池用セルと封止膜とが仮止め用テープで止め付けられている太陽電池モジュールにおいて、
該仮止め用テープがポリオレフィン樹脂製基材にアクリル系粘着剤層又はシリコン系粘着剤層を形成してなるテープであり、
該封止膜がＥＶＡ樹脂組成物を成膜してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１において、該ポリオレフィン樹脂製基材がポリエチレン樹脂製基材であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２において、該太陽電池用セルは、表面側透明保護部材上に積層された封止膜に対して該仮止め用テープで止め付けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該ポリオレフィン樹脂製基材の厚さが１０〜１０００μｍで、該粘着剤層の厚さが１×１０２〜１×１０５ｎｍであ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を用いて太陽電池用セルを封止して太陽電池モジュールを製造する際に、該太陽電池用セル同士、及び太陽電池用セルと封止膜とを仮止めするための仮止め用テープと、この仮止め用テープを用いた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、開発が進められている。
【０００３】
太陽電池は、一般に、図２に示す如く、受光面側の表面側透明保護部材１１と裏面側保護部材（バックカバー材）１２との間にエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂フィルム１３Ａ，１３Ｂの封止膜により、太陽電池用セル１４、即ち、シリコン等の発電素子を封止した構成とされている。
【０００４】
このような太陽電池モジュール１０は、ガラス基板等の表面側透明保護部材１１、封止膜用ＥＶＡフィルム１３Ａ、太陽電池用セル１４、封止膜用ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ｂ及びバックカバー材１２をこの順で積層し、ＥＶＡを加熱溶融して架橋硬化させることにより接着一体化することで製造されるが、この接着一体化に先立ち、積層、加熱加工時の太陽電池用セル１４の歪み等を防止するために、図１（ａ）（平面図），（ｂ）（図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図）に示す如く、表面側透明保護部材１１上のＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａの上に配置した太陽電池用セル１４を仮止め用テープ１５で仮止めし、この上に図１（ｃ）に示す如く、ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ｂとバックカバー材１２を被せて加熱加圧することが行われている。
【０００５】
従来、この太陽電池モジュール１０の製造時に用いられる太陽電池用セル１４の仮止め用テープ１５としては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）製基材にアクリル系又はシリコン系の粘着剤層が形成されたもの、或いはポリエステル樹脂製基材にアクリル系又はシリコン系の粘着剤層が形成されたものが用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フッ素樹脂やポリエステル樹脂を基材とする従来の仮止め用テープでは、高温環境下で仮止め用テープ１５とＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａ，１３Ｂとの界面で発泡が生じるという問題があった。また、湿熱又は紫外線環境下において黄変劣化の問題もあり、このために太陽電池モジュールの高温耐久性、経年耐久性が損なわれていた。
【０００７】
仮止め用テープを用いることなく太陽電池モジュールを製造することにより、仮止め用テープに起因する発泡、黄変劣化の問題は解消されるが、生産性、製造工程における取り扱い性の面から、仮止め用テープの使用は不可欠である。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、高温環境下での発泡、湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化の問題のない太陽電池用セルの仮止め用テープと、この仮止め用テープを用いた高温耐久性、経年耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池モジュールは、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に封止膜を用いて太陽電池用セルを封止してなる太陽電池モジュールであって、隣接する太陽電池用セル同士、或いは、太陽電池用セルと封止膜とが仮止め用テープで止め付けられている太陽電池モジュールにおいて、該仮止め用テープがポリオレフィン樹脂製基材にアクリル系粘着剤層又はシリコン系粘着剤層を形成してなるテープであり、該封止膜がＥＶＡ樹脂組成物を成膜してなることを特徴とする。
【００１１】
従来の仮止め用テープを用いた場合の高温環境下の発泡や湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化の原因は、太陽電池モジュールを製造する際の加熱加圧時において、ＥＶＡ樹脂フィルム等の封止膜と仮止め用テープとの界面で接着性、密着性、親和性が悪く、界面に接着不良部分が生じ、この接着不良部が高温環境下でＥＶＡ樹脂フィルム等の封止膜の樹脂配合剤や仮止め用テープ自体の粘着剤成分による発泡又は黄変の起点となることにある。
【００１２】
本発明において仮止め用テープの基材として用いるポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂は、太陽電池モジュールの製造工程の加熱加圧時に溶融した状態となり、封止膜を構成するＥＶＡ樹脂等と非常に高い親和性で密着し、強固な封止膜／仮止め用テープ／太陽電池用セル／封止膜界面を形成することができる。
【００１３】
このため、高温環境下において、封止膜や粘着剤層の内在成分による発泡や黄変等の起点がなくなり、発泡や黄変を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
まず、本発明の仮止め用テープについて説明する。
【００１６】
本発明の仮止め用テープは、ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂製基材に粘着剤層を形成してなるものである。
【００１７】
このポリオレフィン樹脂製基材の厚さは、通常の仮止め用テープの基材の厚さと同程度で良く、一般に１０〜１０００μｍ程度とされる。ポリオレフィン樹脂製基材の厚さが１０μｍ未満では、十分な強度が得られず、１０００μｍを超えると太陽電池モジュールの製造時に仮止め用テープの厚みが問題となる。
【００１８】
ポリオレフィン樹脂製基材に形成する粘着剤層は、アクリル系、シリコン系の粘着剤、好ましくはアクリル系粘着剤により１×１０２〜１×１０５ｎｍ程度の厚さに形成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールは、このような仮止め用テープを用いて製造されること以外は、従来の太陽電池モジュールと同様の構成とされており、図１（ａ），（ｂ）に示す如く、表面側透明保護部材１１上のＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａの上に太陽電池用セル１４を配置した後、仮止め用テープ１５で太陽電池用セル１４をＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａに仮止めすると共に隣接する太陽電池用セル１４，１４同士を仮止め用テープ１５で仮止めし、その後、図１（ｃ）に示す如く、ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ｂ及びバックカバー材１２を被せて加熱加圧することにより接着一体化して太陽電池用セル１４を封止することにより製造される。
【００２０】
この加熱加圧は、表面側透明保護部材１１、ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａ、仮止め用テープ１５で仮止めした太陽電池用セル１４、ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ｂ及びバックカバー材１２の積層体を非通気性のバッグに入れてバッグ内を脱気した後、例えば、５０〜１７０℃で１〜１０分間バッグ内を真空引きして脱気し、バッグ内気圧をほぼ０ＭＰａとした後、５０〜１７０℃、加圧力１．０１３×１０−２〜２．０２６×１０−１ＭＰａで１〜３０分加熱加圧することにより行うことができる。
【００２１】
太陽電池モジュールを構成する表面側保護部材１１としては、厚さ１〜５ｍｍ程度のガラス板或いは厚さ１０〜２００μｍ程度の高機能性積層フィルム等を用いることができる。
【００２２】
封止膜としては、接着性、耐水性等の面から、特にＥＶＡ系樹脂フィルムを用いる。
【００２３】
ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａ，１３ＢのＥＶＡ樹脂としては、酢酸ビニル含有量が５〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％のものが好適に使用される。酢酸ビニル含有量が５重量％より少ないと耐候性及び透明性に問題があり、また４０重量％を超すと機械的性質が著しく低下する上に、成膜が困難となり、シート又はフィルム相互のブロッキングが生ずる。
【００２４】
封止膜用のＥＶＡ樹脂組成物には、好ましくは耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を持たせるが、この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられ、特に、配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上であるものが好ましい。このような有機過酸化物としては、例えば２，５−ジメチルヘキサン；２，５−ジハイドロパーオキサイド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン；３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；ｔ−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）ヘキシン；ジクミルパーオキサイド；α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン；ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン；２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート；ベンゾイルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは１〜３重量部である。
【００２５】
また、接着力向上の目的で、ＥＶＡ樹脂にシランカップリング剤を添加することができる。この目的に供されるシランカップリング剤としては公知のもの、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シラン；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリアセトキシシラン；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン；γ−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは０．１〜２重量部である。
【００２６】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するためにＥＶＡ樹脂に架橋助剤を添加することができる。この目的に供される架橋助剤としては、公知のものとしてトリアリルイソシアヌレート；トリアリルイソシアネート等の３官能の架橋助剤の他、ＮＫエステル等の単官能の架橋助剤等も挙げることができる。これらの架橋助剤の配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは１〜５重量部である。
【００２７】
更に、ＥＶＡ樹脂の安定性を向上する目的でハイドロキノン；ハイドロキノンモノメチルエーテル；ｐ−ベンゾキノン；メチルハイドロキノンなどを添加することができ、これらの配合量は、一般にＥＶＡ樹脂１００重量部に対して５重量部以下である。
【００２８】
更に、必要に応じ、上記以外に着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加することができる。着色剤の例としては、金属酸化物、金属粉等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アヂ系、酸性又は塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。紫外線吸収剤には、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン；２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルフォベンゾフェノン等のベンゾフェノン系；２−（２’−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系；フェニルサルシレート；ｐ−ｔ−ブチルフェニルサルシレート等のヒンダートアミン系がある。老化防止剤としては、アミン系；フェノール系；ビスフェニル系；ヒンダートアミン系があり、例えばジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール；ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペラジル）セバケート等がある。
【００２９】
太陽電池用セル１４としては、単結晶Ｓｉや多結晶Ｓｉなどを用いたいわゆるバルク太陽電池用セルや、Ｓｉ系薄膜、II−VI化合物（ＣｄＴｅ）、カルコパライト薄膜（ＣＩＳ）、有機半導体、その他の各種太陽電池用セルを用いることができる。
【００３０】
バックカバー材１２としては、特に制限はないが、好ましくは、２枚の耐熱、耐候性フィルム間に防湿フィルムを介在させてこれらを積層一体化してなるものが挙げられる。
【００３１】
このバックカバー材１２の防湿フィルムは、太陽電池モジュールの裏面からの水分の浸入を阻止するためのものであり、基材フィルムにＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＶＤ（反応蒸着）法等による、酸化ケイ素等を主成分とする無機酸化物の蒸着膜を防湿層として形成したものが好適に用いられる。
【００３２】
防湿層としての無機酸化物の蒸着膜を構成する無機酸化物としては、酸化アルミニウムや酸化ケイ素が用いられるが、湿熱条件下での耐久性に優れることから、特に酸化ケイ素が好適である。
【００３３】
なお、酸化ケイ素蒸着膜の組成はＳｉＯに近い状態が一般的であるが、ＳｉＯｘでｘ＝１．７未満であると耐久試験等で次第に透湿度が低下し、ｘ＝１．９を超えるものは生産性、コストの面から不利である。従って、防湿層としての酸化ケイ素蒸着膜のＳｉＯｘ組成はｘ＝１．７〜１．９であることが望ましい。
【００３４】
この蒸着膜の膜厚が薄過ぎると十分な防湿性を得ることができず、厚過ぎてもそれ以上の防湿性の改善効果は得られず、むしろクラックが入り易く、防湿性が低下する可能性があることから、この膜厚は１００〜５００Å、特に２００〜４００Åとすることが好ましい。
【００３５】
一方、防湿フィルムの支持体となる基材フィルムとしては、太陽電池モジュールの作製時の熱や圧力条件に耐え得る耐熱性フィルムであれば良く、特に制限はないが、一般的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂フィルムや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド等の各種樹脂フィルムを用いることができる。この基材フィルムは、これらの樹脂の２種以上を含むものであっても良く、また、２枚以上のフィルムの積層フィルムであっても良い。基材フィルムには、必要に応じて顔料、紫外線吸収剤等の各種添加剤を含浸、塗布又は練り込みにより付与しても良い。
【００３６】
このような基材フィルムの厚さは、耐久性、取り扱い性、薄膜化等の観点から５〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００３７】
このような防湿フィルムを介在させて積層一体化させることによりバックカバー材１２を構成する耐熱、耐候性フィルムは、防湿フィルムの保護と、太陽電池モジュール作製時の作業性の向上等の目的で設けられ、太陽電池モジュール作製時の熱や圧力条件に耐え、特に封止膜と反対側の耐熱、耐候性フィルムとしては、太陽電池モジュール組立時に最外層となるため、長期にわたる屋外曝露条件下でも劣化しないものであることが望まれるが、通常、前述の基材フィルムの材料として例示したものを用いることができる。この耐熱、耐候性フィルムもまた、前述の基材フィルムと同様、前述の樹脂の２種以上を含むものであっても良く、また、２枚以上のフィルムの積層フィルムであっても良い。また、耐熱、耐候性フィルムには、必要に応じて顔料、紫外線吸収剤、カップリング剤等の各種添加剤を含浸、塗布又は練り込みにより付与しても良い。
【００３８】
耐熱、耐候性フィルムの色については特に限定されないが、発電効率の向上のためには、白色系が好ましく、家屋等に設置した際の外観の向上のためには黒色又は各色の濃色が用いられる。
【００３９】
このような耐熱、耐候性フィルムの厚さは、耐久性、取り扱い性、薄膜化等の観点から５〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
なお、バックカバー材１２を構成する２枚の耐熱、耐候性フィルムは必ずしも同材質である必要はなく異材質のものであっても良い。
【００４１】
特に、太陽電池モジュールの外面側となる耐熱、耐候性フィルムには、耐候性に優れたフッ素樹脂フィルムを用いるのが好ましく、内面側となる耐熱、耐候性フィルムには、顔料等を練り込んで反射性能を付与したフィルムを用いるのが好ましい。
【００４２】
このようなバックカバー材１２は、実用的には、耐熱、耐候性フィルムと防湿フィルムとの間に接着剤を介してドライラミネーション法又はヒートプレス法等の方法で接着一体化することにより製造される。
【００４３】
このようなフィルムの積層時に使用される接着剤としては、一般に、ポリエステル系又はポリエーテル系等のウレタン接着剤が用いられるが、ポリエーテル系のものは初期接着力が低く、耐熱性に劣り、また、ポリエステル系では耐熱性は良好なものの耐湿熱性は低いという欠点があった。これは、これらの接着成分が、骨格中に−Ｏ−又は−Ｃ＝Ｏ−Ｏ−鎖を含むためである。
【００４４】
この欠点を解決するために、耐熱、耐候性フィルムと防湿フィルムとの接着に、主鎖をブタジエン骨格とし、更に二重結合の開裂による劣化を防止するため水添した、水添ポリブタジエン変性ウレタン系接着剤を用いるのが好ましい。このものは、主鎖が−ＣＨ２−となり従来品に比べ接着耐久性が大幅に改善される。
【００４５】
このようなバックカバー材１２は、ＥＶＡフィルム１３Ｂの封止膜と予め接着一体化されたバックカバー材兼用封止膜であっても良い。
【００４６】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４７】
実施例１、比較例１〜４
仮止め用テープとして表１に示すものを用い、図１に示す方法で太陽電池モジュールを製造した。また、図３に示す黄変度測定用の合わせガラス型のサンプルを作成した。
【００４８】
太陽電池モジュールの表面側保護部材１１としては厚さ３．５ｍｍのガラス板を用い、封止用ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａとしては厚さ６００μｍのＥＶＡフィルムを用いた。
【００４９】
また、バックカバー材１２としては、帝人デュポン社製「テドラーフィルム」（厚さ３８μｍ）／アルミ箔（厚さ４０μｍ）／「テドラーフィルム」（厚さ３８μｍ）の３層積層フィルムを用い、封止用ＥＶＡフィルム１３Ｂとしては、厚さ４００μｍのものを用いた。
【００５０】
バックカバー材１２、封止用ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ｂ、表面側保護部材１１及び封止用ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａはいずれも横８１０ｍｍ×縦１２５０ｍｍの大きさであり、この表面側保護部材１１及び封止用ＥＶＡ樹脂フィルム１３Ａの上に、横１５０ｍｍ×縦１５０ｍｍの太陽電池用セル（シリコン発電素子）１４を、横方向に５列、縦方向に８列、合計４０個配置して仮止め用テープ１５で仮止めし、この上にバックカバー材兼用封止膜を被せて積層し、積層体をゴムバッグに入れて真空ラミネーターで封止を行った。加熱加圧条件は以下の通りとした。
［加熱加圧条件］
温度：１５０℃
圧力：７．０９×１０４Ｐａ
加圧時間：５．５分
【００５１】
また、黄変度測定用の合わせガラス型のサンプル４は、図３（ａ）に示す如く、５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚さの２枚のガラス板１Ａ，１Ｂの間に、５０ｍｍ×５０ｍｍのＥＶＡフィルム２Ａ，２Ｂを介して仮止め用テープ３を挟み込み、温度：９０℃、圧力：１．０１３×１０５Ｐａ、加圧時間：８分で加熱加圧して、図３（ｂ）の如くＥＶＡ２で一体化したものである。
【００５２】
得られた太陽電池モジュール及び黄変度測定用のサンプルについて、下記環境条件で発泡の有無又は黄変性を調べ、結果を表１に示した。
［高温高湿環境下での発泡の有無］
太陽電池モジュールを８５℃、８５％ＲＨの環境下に７５０時間放置した後の発泡の有無を目視にて観察した。
［高温高湿環境下での黄変性］
黄変度測定用のサンプルを８５℃、８５％ＲＨの紫外線照射下に５００時間放置した後の黄変の程度をＹＩ値（黄変の指標）で示した。
［紫外線環境下での黄変性］
黄変度測定用のサンプルに５００時間紫外線を照射した後の黄変の程度をＹＩ値で示した。
【００５３】
【表１】
0004207456.tif 000002
【００５４】
表１より、本発明の仮止め用テープであれば、高温高湿環境下での発泡や黄変、紫外線環境下での黄変の問題がなく、高温耐久性、経年耐久性に優れた太陽電池モジュールを得ることができることがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の仮止め用テープは、太陽電池モジュールの封止膜の間において、高温環境下での発泡、湿熱又は紫外線環境下での黄変劣化の問題がなく、従って、このような仮止め用テープを用いた本発明の太陽電池モジュールによれば、高温耐久性、経年耐久性に優れた高品質の太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールの製造方法を示す図であって、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は断面図である、
【図２】太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図３】黄変度測定用のサンプルを示す断面図であり、（ａ）図は加熱加圧前の状態、（ｂ）は加熱加圧後の状態を示す。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  ガラス板
２  ＥＶＡ
２Ａ，２Ｂ  ＥＶＡフィルム
３  仮止め用テープ
４  サンプル
１０  太陽電池モジュール
１１  表面側透明保護部材
１２  バックカバー材
１３Ａ，１３Ｂ  ＥＶＡ樹脂フィルム
１４  太陽電池用セル
１５  仮止め用テープ
【図１】
0004207456.tif 000003
【図２】
0004207456.tif 000004
【図３】
0004207456.tif 000005