JPH0923018A - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JPH0923018A
JPH0923018A JP7169403A JP16940395A JPH0923018A JP H0923018 A JPH0923018 A JP H0923018A JP 7169403 A JP7169403 A JP 7169403A JP 16940395 A JP16940395 A JP 16940395A JP H0923018 A JPH0923018 A JP H0923018A
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JP
Japan
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polyurethane resin
solar cell
sealing material
polyisocyanate
solar battery
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JP7169403A
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Ichiro Ibuki
一郎 伊吹
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来使用されていたＥＶＡ樹脂よりも耐候性
に優れた特定のポリウレタン樹脂封止材料を使用するこ
とにより、長期間発電能力の低下の少ない太陽電池モジ
ュールを提供する。 【構成】 基盤上に電気的に接続してなる複数個の太陽
電池セルを配置して、その太陽電池セルを脂肪族系及び
／又は脂環族系のポリウレタン樹脂で封止したことを特
徴とする太陽電池モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光発電システムや
太陽電池関連商品に利用される太陽電池モジュールに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽電池の封止材料としては、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）やそ
れを主体としたＥＶＡ誘導体が用いられていた。しか
し、これらＥＶＡ樹脂は、長期間太陽光にさらされると
着色を引き起こして、透明性が低下するため、発電能力
が低下するという問題点があった。
【０００３】また、特開昭６２−１２２１８２号公報に
は、ウレタン樹脂が開示されているが、このウレタン樹
脂は太陽電池セルの保護膜として用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、耐候
性に優れたウレタン樹脂を、封止材料として使用するこ
とにより、長期間発電能力の低下の少ない太陽電池モジ
ュールを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者らは、鋭意検討した結果、太陽電池セルを特
定のポリウレタン樹脂で封止することにより上記問題点
を解決しうることを見出し、本発明をなすに至った。す
なわち、本発明は、基盤上に電気的に接続してなる複数
個の太陽電池セルを配置して、その太陽電池セルを脂肪
族系及び／又は脂環族系のポリウレタン樹脂で封止した
ことを特徴とする太陽電池モジュールに関するものであ
る。
【０００６】本発明で用いるポリウレタン樹脂は、脂肪
族系及び／又は脂環族系ポリウレタン樹脂であり、原料
として脂肪族系及び／又は脂環族系のポリイソシアネー
トとポリオールを使用することができる。使用する脂肪
族、脂環族系のポリイソシアネート類としては、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、４，４’−メチレンビスシクロヘキシルイソシアネ
ート等や、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、４，４’−メチレンビスシクロヘ
キシルイソシアネートをベースとしてプレポリマー化し
たポリイソシアネート等を挙げることができる。プレポ
リマー化したポリイソシアネートの例をあげると、分子
中にビュウレット構造、イソシアヌレート構造、アロフ
ァネート構造、ウレトジオン構造を有するポリイソシア
ネートであり、イソシアヌレート構造を有するポリイソ
シアネートは、耐熱性、耐候性に優れるために良好であ
る。上記のポリイソシアネート類は、それらを混合して
使用することができる。特に耐候性の面より勘案すると
ヘキサメチレンジイソシアネート（以下、ＨＤＩと略
す）、イソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩと
略す）およびそれらをベースとしてプレポリマー化した
ポリイソシアネートが良好である。
【０００７】ＨＤＩ系のポリイソシアネートはガラス転
移温度が低く、ＩＰＤＩ系のポリイソシアネート類はガ
ラス転移温度が高いために、混合によりガラス転移温度
を調整することができる。脂肪族、脂環族系のポリオー
ル類としては、短鎖あるいは長鎖のものが用いられる。
短鎖のものとしては、ジヒドロキシ化合物、トリヒドロ
キシ化合物、テトラヒドロキシ化合物等があげられる。
具体的には、エチレングリコール、１，３−プロパンジ
オール、１，２−プロパンジオール、２−メチル１，３
−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３
−ブタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５
−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール１，５
−ヘキサンジオール１．２−ヘキサンジオール２，５−
ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオー
ル、デカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキ
サンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、
２−メチルプロパン−１，２，３−トリオール、１，
２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリトリット、ポ
リラクトンジオール、ポリラクトントリオール、エステ
ルグリコール等があげられる。
【０００８】長鎖のものとしては、一般的なポリエステ
ルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネ
ートポリオール、アクリルポリオール、シリコンポリオ
ール、フッ素ポリオール、ポリテトラメチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリカプロラクトンポリオール等を用いることがで
きる。上記のポリオールは、目的に応じて適宜混合して
使用できる。
【０００９】また、分子量調整剤としてモノオールも使
用することができる。その例としては、脂肪族、脂環族
のモノオール、例えばメタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール、アミルアルコール、ペンタノー
ル、ヘキサノール、ヘプタノール、ノニルアルコール、
シクロブタノール、シクロヘキサノール等である。モノ
オール以外のものとして、活性水素を持った化合物も使
用でき、モノアミン、ラクタム、オキシム等があげられ
る。例としては、アミノプロパン、アミノブタン、アミ
ノペンタン、アミノヘキサン、アミノオクタン、ε−カ
プロラクタム、δ−バレロラクタム、ホルムアルドオキ
シム、メチルエチメケトオキシム、シクロヘキサノンオ
キシム等である。
【００１０】上記のポリイソシアネートとポリオールの
好ましい組み合わせは、ポリイソシアネートとしては、
ＨＤＩをベースとしたビュウレット構造、イソシアヌレ
−ト構造を有するポリイソシアネートであり、ポリオー
ルとしては、短鎖のものは、エチレングリコール、ブタ
ンジオール等のアルキルジオール、長鎖のものは、アク
リルポリオール、ポリカプロラクトン等である。
【００１１】ポリイソシアネート類とジオール類および
モノオール類の使用量は、ＮＣＯ基／ＯＨ基のモル数の
比が、０．８以上、１．２以下になるように調整する。
モル数の比が０．８未満であると架橋密度が低くなるた
め目的の耐候性や機械的物性を満足できない。また、
１．２を越えると余分なＮＣＯ基が多く存在するために
着色等の原因となる。
【００１２】それらポリイソシアネート類とポリオール
類の硬化温度の目安としては、生産性と得られるポリウ
レタン樹脂の物性の面より決定することができる。一般
的には、２０℃以上の硬化温度であり、更に生産効率の
面から考えると５０℃以上が良好である。また、反応を
促進するために、一般的なウレタン化触媒を使用しても
かまわない。例としては、有機スズ系、有機亜鉛系、有
機ジルコニウム系、有機カドミニウム系、有機バリウム
系等があげられる。
【００１３】上記に示したポリイソシアネートとポリオ
ール類を選択することにより、ポリウレタン樹脂を弾性
タイプから硬質タイプまで機械的物性を調整することが
可能である。それより得られる脂肪族系、脂環族系ポリ
ウレタン樹脂は、透明性、耐候性、耐熱性に優れだけで
はなく、その他塩水噴霧性、寸法変化、耐湿性、耐薬品
性、吸水性、絶縁性等に優れており太陽電池用封止材料
としては非常に最適な材料といえる。
【００１４】必要に応じて更に光安定性を向上する目的
でポリウレタン樹脂に紫外線吸収剤、劣化防止剤、変色
防止剤を添加することができる。例えば、２−ヒドロキ
シ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロ
キシ−４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン
系、２−（２’−ヒドロキシ−３，３−ジブチルフェニ
ル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、サ
リチル酸エステル系等を用いることができる。また、ヒ
ンダードアミン系、ヒンダードフェノール系、ホスファ
イト系も併用することにより更に安定性を向上すること
ができる。添加方法としては、それぞれの原料に前もっ
て添加しておくのが一般的である。
【００１５】以下に製造方法の一例を述べる。あらかじ
め予備脱泡したポリイソシアネートとポリオールを混合
機により混合して、更に減圧脱泡を行う。次に基盤上に
電気的に接続してなる複数個の太陽電池セルを配置した
ものを型枠内に設置する。その型枠内に原料を充填し
て、２０℃以上の温度をかけることにより硬化させ、太
陽電池セルを封止する。
【００１６】また、あらかじめポリウレタン樹脂シート
を作成しておき、そのシートとシートの間に電気的に接
続してなる複数個の太陽電池セルを配置して、それらシ
ートを熱接着、もしくは熱圧縮により成形することもで
きる。封止材部の厚みは太陽電池セルが充分注型でき、
また充分絶縁性が保たれ、光透過性を損なわない厚みが
好ましい。厚みは、用途、太陽電池の大きさと要求物性
により決定される。目安としては、小型の太陽電池であ
れば１μｍから１ｍｍが良好で、大型の太陽電池であれ
ば１ｍｍから１００ｍｍ程度である。
【００１７】基盤としては、あらかじめシート状に成形
された本発明で使用するポリウレタン樹脂やその他ポリ
エステル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹
脂等の樹脂類もしくはアルミ等のメタルシート類が使用
できる。本発明における、ポリウレタン樹脂を封止材料
として用いた太陽電池モジュール化方式としては、表面
ガラス／封止材料／太陽電池セル／基盤のスーパースト
レート方式、表面ガラス／封止材料／太陽電池セル／封
止材料／裏面ガラスのガラスパッケージ方式および封止
材料／太陽電池セル／基盤のサブプレート方式をとるこ
とができる。
【００１８】本発明で使用するポリウレタン樹脂を使用
する利点は、原料のポリイソシアネート類とポリオール
類の調整により弾性タイプから硬質タイプのポリウレタ
ン樹脂まで機械的物性を調整することが可能な点であ
る。従って、弾性タイプのポリウレタン樹脂を封止材料
として用いると耐衝撃性に優れた太陽電池モジュールに
なり、更に表面に硬質タイプのポリウレタン樹脂をコー
ティングすると表面ガラスまたは裏面ガラスをはぶくこ
とができ、軽量な太陽電池モジュールを達成することが
できる。成形時にアルミ枠との同時成形も可能なためシ
ール材を省くことも可能であり、トータル成形コストを
削減することも可能である。
【００１９】また、本発明で使用するポリウレタン樹脂
をアルミ枠と封止材料のシール材としても使用可能であ
る。現在使用されているポリブチルゴムに比べ、耐候性
に優れているために、更に太陽電池モジュールとしての
耐久性が向上する。
【００２０】
【実施例】以下、実施例によりさらに具体的に説明する
が、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【００２１】
【実施例１】ポリウレタン樹脂の原料として、ＨＤＩ系
のビューレットタイプのポリイソシアネート（旭化成工
業製品、２４Ａ−１００）とウレタンタイプのポリイソ
シアネート（旭化成工業製品、Ｄ１０１）を重量比で１
／１に混合したポリイソシアネート原料と、エチレング
リコールとポリカプロラクトン（ダイセル社製品、ＰＣ
Ｌ３０８）を重量比１／５で混合したポリオール原料を
それぞれ予備脱泡する。それら原料をＮＣＯ基／ＯＨ基
＝１．０になるように調合し、その調合原料１００部に
対して熱安定剤としてヒンダードアミン（三共有機合成
製品、サノールＬＳ２９２）２部と反応触媒としてジブ
チルスズジラウレート０．５部を添加する。その調合し
た原料を更に減圧により脱泡処理する。
【００２２】次に複数個の太陽電池セルを配置したアル
ミのメタルシート基盤を成形金型にセットして、上記ポ
リウレタン原料を注入する。その上に表面ガラスをセッ
トして、更に脱泡を行う。脱泡後、成形金型を５０℃に
昇温し、その温度で６時間で硬化反応を進め、所定の時
間がきたら、降温して室温にもどす。得られた積層体の
断面図を図１に示す。表面ガラス１、軟質ポリウレタン
樹脂２、太陽電池セル３、基盤４から構成されている。
得られた積層体をアルミのフレーム型枠にセットする。
その際、フレームとの間にシール材を介在させる。
【００２３】上記で得られたポリウレタン樹脂の光透過
率は９２％であり、ＱＵＶによる耐候性は、２０００時
間でも外観に異常はなかった。
【００２４】
【実施例２】封止材料用のポリウレタン樹脂の原料とし
ては、実施例１で用いたのと同様のポリウレタン原料を
用いて同様な処理を行う。表面コート用のポリウレタン
原料としては、ＨＤＩ系のビューレットタイプのポリイ
ソシアネート（旭化成工業製品、２４Ａ−１００）とイ
ソシアヌレートタイプのポリイソシアネート（旭化成工
業製品、ＴＰＡ）を重量比で８／２に混合したポリイソ
シアネート原料と、エチレングリコールとポリカプロラ
クトン（ダイセル社製品、ＰＣＬ３０３）を重量比３／
７で混合したポリオール原料をそれぞれ予備脱泡する。
それら原料をＮＣＯ基／ＯＨ基＝１．０になるように調
合し、その調合原料１００部に対して熱安定剤としてヒ
ンダードアミン（三共有機合成製品、サノールＬＳ２９
２）２部と反応触媒としてジブチルスズジラウレート
０．５部を添加する。その調合した原料を更に減圧によ
り脱泡処理する。
【００２５】次に複数個の太陽電池セルを配置したアル
ミのメタルシート基盤を成形金型にセットして、封止材
用ポリウレタン原料を注入する。脱泡後、成形金型を５
０℃に昇温し、その温度で６時間で硬化反応を進め、所
定の時間がきたら、降温して室温にもどす。その積層体
表面に表面コート用ポリウレタン原料をアプリケーター
によりコーティングして、６０℃で４時間硬化させる。
得られた積層体の断面図を図２に示す。表面コート部で
ある硬質ポリウレタン樹脂５、封止材である軟質ポリウ
レタン樹脂２、太陽電池セル３、基盤４から構成されて
いる。この得られた積層体をアルミのフレーム型枠にセ
ットする。その際、フレームとの間にシール材を介在さ
せる。
【００２６】上記で得られた封止材用ポリウレタン樹脂
の光透過率はそれぞれ９２％であり、ＱＵＶによる耐候
性は、２０００時間でも外観に以上はなかった。また、
表面コート用ポリウレタン樹脂の光透過率はそれぞれ９
３％であり、ＱＵＶによる耐候性は、２０００時間でも
外観に異常はなかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明で使用するポリウレタン樹脂は、
耐候性に優れているので、封止材料として使用すること
により、長期間発電能力の低下の少ない太陽電池モジュ
ールを得ることができる。また、原料のポリイソシアネ
ート類とポリオール類の調整により、機械的物性を調整
することができるので、耐衝撃性に優れた太陽電池モジ
ュールも可能であり、更に表面に硬質タイプのウレタン
樹脂をコーティングすると表面ガラスまたは裏面ガラス
をはぶくことができ、軽量な太陽電池モジュールを達成
することができる。成形時にアルミ枠との同時成形も可
能なためシール材を省くことも可能であり、トータル成
形コストを削減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られた積層体の断面図で
ある。
【図２】本発明の実施例２で得られた積層体の断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 表面ガラス ２ 軟質ポリウレタン樹脂 ３ 太陽電池セル ４ 基盤 ５ 硬質ポリウレタン樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基盤上に電気的に接続してなる複数個の
    太陽電池セルを配置して、その太陽電池セルを脂肪族系
    及び／又は脂環族系のポリウレタン樹脂で封止したこと
    を特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 ポリウレタン樹脂が、脂肪族系及び／又
    は脂環族系のポリイソシアネートとポリオールをＮＣＯ
    基／ＯＨ基＝０．８〜１．２になるように混合し、その
    混合物を硬化させて得られるポリウレタン樹脂であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
JP7169403A 1995-07-05 1995-07-05 太陽電池モジュール Withdrawn JPH0923018A (ja)

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