JPH1154766A - 太陽電池封止材 - Google Patents

太陽電池封止材

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JPH1154766A
JPH1154766A JP20614197A JP20614197A JPH1154766A JP H1154766 A JPH1154766 A JP H1154766A JP 20614197 A JP20614197 A JP 20614197A JP 20614197 A JP20614197 A JP 20614197A JP H1154766 A JPH1154766 A JP H1154766A
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JP
Japan
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solar cell
vinyl acetate
ethylene
sealing material
acetate copolymer
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JP20614197A
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English (en)
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Masashi Segawa
正志 瀬川
Takahiro Iino
恭弘 飯野
Tomomasa Terasawa
知真 寺澤
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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Publication date
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Publication of JPH1154766A publication Critical patent/JPH1154766A/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/1055—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer
    • B32B17/10788—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer containing ethylene vinylacetate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/12—Photovoltaic modules

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主成分をエチレン−酢酸ビニル共重合体とす
る体積固有抵抗の高い太陽電池封止材、並びにこれを積
層体状に用いた太陽電池封止材を得る。 【解決手段】 エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重
量部に、珪素原子に直接結合している官能基の炭素原子
数が４以下のシランカップリング剤が５重量部以下の割
合で添加すると、体積固有抵抗が５．０×１０14Ω以上
の太陽電池封止材が得られた。更にこの太陽電池封止材
を２枚用い、これらの間にエチレン−酢酸ビニル共重合
体以外のフィルムを挟み三層構造の積層体とすると体積
固有抵抗を更に向上することが可能となる。これにより
太陽電池を構成する半導体素子を封止すると、電流のリ
ークが最低限に抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主成分をエチレン−
酢酸ビニル共重合体とする太陽電池封止材、並びにこれ
を用いた積層構造の太陽電池封止材に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年に至り、石油、石炭を初めとする化
石燃料の枯渇が危ぶまれ、これらの化石燃料により得ら
れるエネルギーの代替エネルギーを確保するための開発
が急務とされている。このため原子力発電、水力発電、
風力発電、太陽光発電等の種々の方法が研究され、実際
の利用に及んでいる。しかしながら廃棄物原子力発電で
は廃棄物の問題、環境への悪影響の危惧が常につきまと
い、水力発電、風力発電はエネルギー変換効率の点で劣
る。これに対し、太陽光発電システムは実際に利用され
る上での価格性能比の向上がめざましく、クリーンなエ
ネルギー源としての期待も非常に高い。
【０００３】太陽光発電においては、シリコン等の半導
体を用いて太陽光エネルギーが直接電気エネルギーに変
換されるが、ここで用いられる半導体は直接外気と接触
するとその機能が低下するため、太陽電池モジュール表
面に保護膜ないし封止材を設ける必要がある。更に太陽
電子の機能安定化等を図るため封止材の耐電圧性能に加
え、絶縁性能を向上させ半導体中の電流のリークをでき
る限り防ぐ必要がある。すなわち封止材の体積固有抵抗
の増大が太陽光発電システムの性能向上の重要なポイン
トとなる。
【０００４】発電素子に直接接触する封止材として、現
在では架橋エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）が低コスト
化等の観点から一般的に有望視され、その実用化が進ん
でいる。例えば、慣用の太陽電池封止材としてのＥＶＡ
は、主に太陽電池の下部基板保護剤としての使用と、発
電素子との接着力の向上とが重視されており、これらの
目的を考慮し、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）シランがＥＶＡ１０
０重量部に対して０．０２〜５重量部の範囲で配合され
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように太陽光発
電においては各部分からのコストダウンと、性能向上の
ための研究開発が繰り広げられているが、より一層の普
及のためには更なるエネルギー変換効率の向上、材料費
の削減および縮小化が図られる必要がある。つまり、発
電素子自体以外にも、発電素子をモジュール化する際に
用いられる部材ないし方法を改良することが、性能の向
上、価格の低減、コンパクト化にも及び、システム全体
を改善するものと考えられる。
【０００６】このような一環的な合理化を進めるうち、
封止材としてのＥＶＡの体積固有抵抗の低さが問題点と
して挙げられている。例えば上述のγ−メタクリロキシ
プロピル（トリメトキシ）シランのように珪素原子に直
接結合する官能基の炭素原子数が５以上のシランカップ
リング剤を、ＥＶＡ１００重量部に対して０．０２重量
部以上添加すると、保護剤としての強度、および接着力
等の性能は向上するが、体積固有抵抗が著しく減少す
る。すなわちＥＶＡを用いる場合には厚さを増大させて
モジュールの耐電圧性能を満足させていた。しかしこの
様な使用方法では材料のコストが嵩むのみならず、モジ
ュール全体の容積が増大してしまう。これは太陽電池、
並びに太陽光発電普及の阻害要因とも考えられる。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は十分な体積固有抵抗を有する、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、珪素原子に直接結合している、炭素原子数４以下の
官能基を有するシランカップリング剤が、エチレン−酢
酸ビニル共重合体１００重量部に対して５重量部以下の
割合で添加され、体積固有抵抗が５．０×１０14Ω以上
であることを特徴とする太陽電池封止材を用いると、少
ない封止材使用量で太陽発電素子を封止することが可能
となり、そのエネルギー変換効率を高く保つことが可能
となる。
【０００９】このように珪素原子に直接結合する官能基
の炭素原子数が４以下のシランカップリング剤をＥＶＡ
に添加した場合、ＥＶＡの体積固有抵抗は向上し、太陽
電池からの電流のリークが高効率で回避されることが本
発明者等により見出された。
【００１０】本発明では、珪素原子に直接結合している
官能基の炭素原子数が４以下のシランカップリング剤
を、ＥＶＡ１００重量部に対して５重量部以下の割合で
ＥＶＡに添加し、太陽電子封止材を製造する。この製造
に際し、好ましくは酢酸ビニル含有量３０重量％以下の
ＥＶＡに、上述のシランカップリング剤を添加すると共
に、必要に応じて有機過酸化物、架橋助剤、安定剤、着
色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を添加
することも可能である。これらの各成分を混合器を用い
て混合し、体積固有抵抗が５．０×１０14Ω以上のエチ
レン−酢酸ビニル共重合体から成る太陽電池封止を得
る。
【００１１】本発明で用いら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、ビニルアセトキシシラン、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ＥＶＡ１００重量
部に対して５重量部以下とされ、０．０２重量部以下と
されると特に好ましい。
【００１２】また、ビニルトリメトキシシランをＥＶＡ
に添加すると、体積固有抵抗の減少を著しく小さく抑え
ることができ、特に好ましい。
【００１３】更に、本発明に用いられるＥＶＡとして
は、酢酸ビニル含有率が５０重量％以下のものを用いる
ことができるが、特にＥＶＡそのものの体積固有抵抗を
考えると酢酸ビニル含有率が３０％以下のものが好まし
い。
【００１４】また、本発明で用いるＥＶＡは架橋構造を
有すると好ましい。このため、例えば有機過酸化物を予
め加え、これを熱分解することでＥＶＡに架橋構造を持
たせることができる。本発明で用いられる有機過酸化物
としては、１００℃以上でラジカルを発生するものであ
ればいずれも使用可能であるが、配合時の安定性を考慮
にいれれば、半減期１０時間、分解温度７０℃以上であ
ることが好ましく、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）ヘキサン、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−ブシルパーオキシ）３，
３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオ
キシベンズエート、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ＥＶ
Ａ１００重量部に対して５重量部以下で充分である。
【００１５】特に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を添加し熱
分解でＥＶＡに架橋構造を持たせた場合、ＥＶＡの体積
固有抵抗の減少が小さく有効である。
【００１６】また、本発明ではＥＶＡに光増感材を予め
加え、これを光照射により分解しＥＶＡに架橋構造を持
たせることも可能である。本発明で用いられる光増感材
としては光照射でラジカルを生じるものであればいかな
るものでもよく、例えばベンゾイン、ベンゾメチルエー
テル、ベンゾインイソエチルエーテル、ベンゾインイソ
プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジ
ベンゾイル、５−ニトリアセナフテン、ヘキサクロロシ
クロペンタジエン、パラニトロジフェニル、パラニトロ
アニリン、２，４，６−トリニトロアニリン、１，２−
ベンズアントラキノン等がある。これらの光増感材はＥ
ＶＡ１００重量部に対して、一般的に１０重量部以下の
量で用いられる。
【００１７】また、ＥＶＡ封止材は長期にわたり使用さ
れ、風雨等に曝露されることも予測されるため、耐久性
も重要とされる。耐久性を向上させるため、ＥＶＡに架
橋剤を添加してゲル分率を向上させることも可能であ
る。この目的に用いら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またはトリアリル
イソシアネート等の３官能性架橋助剤の他、単官能性の
架橋助剤等を挙げることができる。これらの架橋助剤は
ＥＶＡ１００重量部に対して１０重量部以下の割合で用
いられる。
【００１８】更に、本発明では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等をＥＶＡ１
００重量部に対して５重量部以下で加えることができ
る。
【００１９】また、上記以外に着色剤、紫外線吸収剤、
老化防止剤、変色防止剤等の添加剤が使用可能である。
【００２０】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、アチ系、酸
性、又は塩基染料系レーキ等の有機顔料がある。
【００２１】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−スルホ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−ブチルフェニルサリシレート等
のヒンダードアミン系がある。
【００２２】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、ヒンダードアミン系があるが、
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。
【００２３】得られた太陽電池封止材としてのＥＶＡを
プレート状に加工しこれを２枚用い、この間にＥＶＡ以
外のフィルムを挟み、三層構造の太陽電池封止材を構成
することが可能であり、この様な構造を得ることにより
体積固有抵抗を更に向上させることができる。ここで用
いられるＥＶＡ以外のフィルムとしては、ポリエステル
フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィ
ルム、ポリカーボネートフィルム、弗化ポリエチレン等
が挙げられる。
【００２４】このうち、ポリエステルフィルムは、特に
絶縁性に優れかつ低価格であり、実用的である。
【００２５】
【実施例】実施例１〜４および比較例１ 表１に示す各成分を、８０℃に加熱したロールミルでそ
れぞれ混合し、ＥＶＡ樹脂組成物を調製した。この様に
得られたＥＶＡ樹脂組成物を、１５０℃のプレスを用
い、それぞれ１ｍｍ厚の架橋シートと成した。各シート
を両側から電極で挟み、電圧を印加し、体積固有抵抗を
測定した。
【００２６】
【表１】 尚、上記表中の各成分の混合割合は重量部を単位とする
ものである。
【００２７】実施例１〜４で得られた組成物から成るシ
ートは、比較例１のシートに比べ、明らかに大きな体積
固有抵抗を有することがわかる。
【００２８】実施例５〜８および比較例２ 積層体としての封止材の製造、およびリーク電流の測定 実施例１〜４によるＥＶＡ組成物、および比較例１で得
られたＥＶＡ組成物を、それぞれ９０℃のプレスを用い
て０．２５ｍｍ厚のシート状に加工した。各２枚のＥＶ
Ａシートを用い、この間に１００μｍ厚のポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを挟み、ラミネータ
ーで一体化した。この後、１５０℃のオーブンでＥＶＡ
を加熱架橋し、本発明の各積層体および比較積層体を得
た（それぞれ実施例５〜８、および比較例２）。
【００２９】上記のそれぞれの積層体を５０φに打ち抜
き、１０００Ｖの電圧を印加し、その電流を測定し、リ
ーク電流値を求めた。結果を以下の表２に示す。
【００３０】
【表２】 上記表２より明らかなように、本発明の積層体に対して
求めたリーク電流は、比較積層体のリーク電流に比較し
て極めて小さいことがわかる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエチレン
−酢酸ビニル共重合体による太陽電池封止材は高い体積
固有抵抗を有し、上記封止材と他の材料との積層体とし
ての封止材は太陽電池からの電流のリークを効率よく防
ぐことができる。結果として、本発明の太陽電池封止材
は、薄層で用いても太陽電池モジュールの絶縁性を向上
させるため、太陽電池モジュール自体の小型化、材料費
削減を達成する。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 珪素原子に直接結合している、炭素原子
    数４以下の官能基を有するシランカップリング剤が、エ
    チレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して５重
    量部以下の割合で添加され、体積固有抵抗が５．０×１
    ０14Ω以上であることを特徴とする太陽電池封止材。
  2. 【請求項２】 前記シランカップリング剤としてビニル
    トリメトキシシランを用いることを特徴とする請求項１
    に記載の太陽電池封止材。
  3. 【請求項３】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体１０
    ０重量部に対する前記シランカップリング剤の添加量
    が、０．０２重量部以下であることを特徴とする請求項
    １に記載の太陽電池封止材。
  4. 【請求項４】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体にお
    ける酢酸ビニル含有率が、３０重量％以下であることを
    特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池封
    止材。
  5. 【請求項５】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体が、
    架橋構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいず
    れかに記載の太陽電池封止材。
  6. 【請求項６】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体に予
    め有機過酸化物を添加し、加熱により架橋して得られた
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽
    電池封止材。
  7. 【請求項７】 前記有機過酸化物として１，１−ビス
    （ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシ
    クロヘキサンを用いることを特徴とする請求項６に記載
    の太陽電池封止材。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の太
    陽電池封止材から成る２枚の板体と、該板体間に挟持さ
    れるエチレン−酢酸ビニル共重合体以外のフィルムと、
    から成ることを特徴とする太陽電池封止材。
  9. 【請求項９】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体以外
    のフィルムが、ポリエステルフィルムであることを特徴
    とする請求項８に記載の太陽電池封止材。
JP20614197A 1997-07-31 1997-07-31 太陽電池封止材 Pending JPH1154766A (ja)

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