JPH1154768A - 太陽電池封止材 - Google Patents

太陽電池封止材

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JPH1154768A
JPH1154768A JP20614397A JP20614397A JPH1154768A JP H1154768 A JPH1154768 A JP H1154768A JP 20614397 A JP20614397 A JP 20614397A JP 20614397 A JP20614397 A JP 20614397A JP H1154768 A JPH1154768 A JP H1154768A
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JP
Japan
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solar cell
vinyl acetate
sealing material
ethylene
cell encapsulant
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JP20614397A
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English (en)
Inventor
Masashi Segawa
正志 瀬川
Takahiro Iino
恭弘 飯野
Tomomasa Terasawa
知真 寺澤
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
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    • 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】 １４０℃での半減期が３０分以下の有機
過酸化物を、予めエチレン−酢酸ビニル共重合体に添加
し、加熱架橋することにより得られる太陽電池封止材に
よると、薄層で用いても太陽電子モジュールの絶縁性が
向上される。更にこの様なエチレン−酢酸ビニル共重合
体から成る太陽電池封止材を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。

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ＥＶＡに２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン等の有機過酸化物を
架橋剤として添加した封止材が用いられている。
【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。すなわち従来の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、本発明の１４０℃での半減期が３０分以下の有機過
酸化物を、予めエチレン−酢酸ビニル共重合体に添加
し、加熱架橋することにより得られ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光発電素子を封止
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】また、本発明の太陽電池封止材は、ＥＶＡ
の体積固有抵抗が５．０×１０14Ω以上であると、太陽
光発電素子を更に良好に封止することが可能となる。
【００１０】製造に際し、ＥＶＡに、１４０℃での半減
期が３０分以下の有機過酸化物を添加するが、必要に応
じて更にシランカップリング剤、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、本発明の太陽電池封止を得る。
【００１１】本発明で用いられる有機過酸化物として
は、１４０℃以上での半減期が３０分以下のものであれ
ばいずれも使用可能である。この例としては、２，５−
ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイ
ド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ジクミルパー
オキサイド、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ＥＶＡ１００重量部
に対する配合量は５重量部以下で充分である。
【００１２】上記有機過酸化物のうち、１，１−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシ
クロヘキサンが特を添加し熱分解で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。
【００１３】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重量％以下のものが好ましい。
【００１４】また、ＥＶＡの封止材としての性能と、主
に太陽電池下部基板ないし発電素子との接着力を更に向
上させる目的で、シランカップリング剤、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ＥＶＡ１００重量部に対して５重量部
以下、好ましくは０．０２重量部以下とされる。
【００１５】更に本発明の太陽電池封止材の体積固有抵
抗を向上させるためには、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、特に好ましくはビニルトリメトキシシランをＥ
ＶＡに添加することも有効である。
【００１６】本発明では、γ−メタクロロキシプロピル
トリメトキシシランの様な、珪素原子に直接結合してい
る、炭素原子数が５以上の官能基を有するシランカップ
リング剤であっても、ＥＶＡ１００重量部への添加量が
０．０２重量部以下であれば、ＥＶＡの体積固有抵抗を
向上させることができる。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】
【実施例】実施例１、２および比較例１、２ 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。
【００２７】
【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。
【００２８】実施例１、２で得られた組成物から成るシ
ートは、従来用いられた比較例１、２のシートに比べ、
明らかに大きなの体積固有抵抗を有することがわかる。
【００２９】実施例３、４および比較例３、４ 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、２によるＥＶＡ組成物、および比較例１、２
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
ＥＶＡ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Ｅ
ＶＡ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３、４、および比較例３、
４）。
【００３０】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。
【００３１】
【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。
【００３２】
【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】 １４０℃での半減期が３０分以下の有機
    過酸化物を、予めエチレン−酢酸ビニル共重合体に添加
    し、加熱架橋することにより得られる太陽電池封止材。
  2. 【請求項２】 体積固有抵抗が５．０×１０14Ω以上で
    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。
  3. 【請求項３】 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
    ヘキサンを添加することを特徴とする請求項１または２
    に記載の太陽電池封止材。
  4. 【請求項４】 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢
    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】 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、前
    記エチレン−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】 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５に記
    載の太陽電池封止材。
  7. 【請求項７】 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５ま
    たは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。
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