JP2010177398A - Sealing film for solar cell, and solar cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的絶縁性及び光反射性の双方に優れる太陽電池用封止膜に関する。 The present invention relates to a solar cell sealing film that is excellent in both electrical insulation and light reflectivity.
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。 In recent years, solar cells that convert sunlight into electrical energy have attracted attention and are being developed from the viewpoint of effective use of resources and prevention of environmental pollution.
太陽電池は、一般に、図1に示すように、ガラス基板などからなる表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、シリコン発電素子などの太陽電池用セル14、裏面側封止膜13B、及び裏面側保護部材(バックカバー)12をこの順で積層し、減圧で脱気した後、加熱加圧して表面側封止膜13A及び裏面側封止膜13Bを架橋硬化させて接着一体化することにより製造される。従来の太陽電池では、高い電気出力を得るために、複数の太陽電池用セル14を接続して用いられている。したがって、絶縁性のある封止膜13A、13Bを用いて太陽電池用セルを封止することが行われている。これにより、太陽電池内部での電気のリークを防止して、発電した電気を確実に配線を経由して取り出すことが可能となる。
As shown in FIG. 1, the solar cell generally has a surface-side transparent
表面側および裏面側に用いられる封止膜には、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルム、エチレンエチルアクリレート共重合体(EEA)フィルムなどのエチレン−不飽和エステル共重合体からなるフィルムが好ましく用いられている(特許文献1)。 The sealing film used on the front side and the back side is preferably a film made of an ethylene-unsaturated ester copolymer such as an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) film or an ethylene ethyl acrylate copolymer (EEA) film. (Patent Document 1).
前記封止膜では、膜強度や耐久性を向上させるために、有機過酸化物などの架橋剤を用いて、エチレン−不飽和エステル共重合体に架橋構造を付与している。さらに、エチレン−不飽和エステル共重合体のゲル分率を向上させ、耐久性を向上させるために、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などの架橋助剤も使用されている。 In the sealing film, in order to improve film strength and durability, a cross-linking structure is imparted to the ethylene-unsaturated ester copolymer using a cross-linking agent such as an organic peroxide. Furthermore, crosslinking aids such as triallyl isocyanurate and triallyl isocyanate are also used in order to improve the gel fraction of the ethylene-unsaturated ester copolymer and improve durability.
上記太陽電池においては、太陽電池に入射した光をできるだけ効率よく太陽電池用セル内に取り込めるようにすることが発電効率の向上の点から強く望まれている。したがって、封止膜は、できるだけ高い透明性を有し、入射した太陽光を吸収したり、反射したりすることが無く、太陽光のほとんどを透過させるものが望ましい。 In the solar cell, it is strongly desired from the viewpoint of improving power generation efficiency that light incident on the solar cell can be taken into the solar cell as efficiently as possible. Therefore, it is desirable that the sealing film has transparency as high as possible, does not absorb or reflect incident sunlight, and transmits most of sunlight.
さらに、特許文献1では、発電効率を向上させるために、チタン白(TiO2)などの着色剤により着色されたEVAフィルムを裏面側封止膜として使用した太陽電池が開示されている。このように着色された封止膜によれば、太陽電池内部における表面側封止膜と裏面側封止膜との界面における光の反射や着色剤自体による光の乱反射で、太陽電池セル同士の間に入射した光や、セルを通過した光を乱反射させて再度セルに入射させることができる。これにより太陽電池に入射した光の利用効率が高まり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。 Further, Patent Document 1 discloses a solar cell using an EVA film colored with a colorant such as titanium white (TiO 2 ) as a back side sealing film in order to improve power generation efficiency. According to the sealing film colored in this manner, the reflection of light at the interface between the front surface side sealing film and the rear surface side sealing film inside the solar cell or the irregular reflection of light by the colorant itself, Light incident between them or light that has passed through the cell can be diffusely reflected and incident on the cell again. Thereby, the utilization efficiency of the light incident on the solar cell is increased, and the power generation efficiency of the solar cell can be improved.
しかしながら、太陽電池用封止膜に着色剤を単に添加しただけでは、前記封止膜の電気的絶縁性が低下して、太陽電池の発電効率を十分に向上できない場合があった。 However, simply adding a colorant to the solar cell sealing film may reduce the electrical insulation of the sealing film, and may not sufficiently improve the power generation efficiency of the solar cell.
そこで、本発明は、着色剤を含んでいても電気的絶縁性に優れた太陽電池用封止膜を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell sealing film that is excellent in electrical insulation even if it contains a colorant.
本願発明は、エチレン−不飽和エステル共重合体、架橋剤、及び着色剤を含む太陽電池用封止膜であって、
前記着色剤が2価の金属の酸化物からなり、
60℃雰囲気下での体積固有抵抗値が1.0×1013〜5.0×1014Ω・cmであることを特徴とする太陽電池用封止膜により上記課題を解決する。
The present invention is a solar cell encapsulating film comprising an ethylene-unsaturated ester copolymer, a crosslinking agent, and a colorant,
The colorant comprises a divalent metal oxide;
The above problems are solved by a sealing film for solar cells, wherein the volume resistivity value in an atmosphere at 60 ° C. is 1.0 × 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω · cm.
以下に、本発明の太陽電池用封止膜の好適な態様を列挙する。 Below, the suitable aspect of the sealing film for solar cells of this invention is enumerated.
(1)前記2価の金属の酸化物が、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び酸化カルシウムよりなる群から選択される少なくとも一種である。 (1) The divalent metal oxide is at least one selected from the group consisting of zinc oxide, magnesium oxide, and calcium oxide.
(2)前記着色剤の屈折率が、1.9〜2.1である。 (2) The refractive index of the colorant is 1.9 to 2.1.
(3)前記着色剤の含有量が、前記エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して、10質量部を超え30質量部以下の範囲内である。 (3) The content of the colorant is in the range of more than 10 parts by weight and 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the ethylene-unsaturated ester copolymer.
本発明によれば、着色剤として2価の金属の酸化物を使用することにより、電気的絶縁性に優れた太陽電池用封止膜を得ることができる。したがって、このような太陽電池用封止膜を使用することにより、電池内部での電気のリークを防止するとともに、入射光の利用効率が高まり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。さらに、前記太陽電池は、漏電などのリスクを軽減して、優れた安全性及び信頼性も有する。 According to the present invention, by using a divalent metal oxide as a colorant, a solar cell sealing film excellent in electrical insulation can be obtained. Therefore, by using such a solar cell sealing film, it is possible to prevent the leakage of electricity inside the battery, increase the utilization efficiency of incident light, and improve the power generation efficiency of the solar cell. Furthermore, the solar cell has excellent safety and reliability by reducing risks such as electric leakage.
本発明の太陽電池用封止膜は、基本成分として、エチレン−不飽和エステル共重合体、架橋剤、及び着色剤を少なくとも含む。特に、前記着色剤として、2価の金属の酸化物を使用することにより、着色剤を含んでいても優れた電機的絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られる。これは、2価の金属の酸化物では、電荷の偏りが生じ難くイオン性が低くなるためと考えられる。 The solar cell sealing film of the present invention contains at least an ethylene-unsaturated ester copolymer, a crosslinking agent, and a colorant as basic components. In particular, by using a divalent metal oxide as the colorant, a solar cell sealing film having excellent electrical insulation can be obtained even when the colorant is contained. This is presumably because in the case of a divalent metal oxide, it is difficult for the bias to occur and the ionicity becomes low.
したがって、本願発明の太陽電池用封止膜は、架橋硬化させた後であっても、60℃雰囲気下での体積固有抵抗値が、1.0×1013〜5.0×1014Ω・cm、好ましくは1.5×1013〜5.0×1014Ω・cm、より好ましくは2.0×1013〜5.0×1014Ω・cmであり、優れた電機的絶縁性を有する。 Therefore, the sealing film for solar cells of the present invention has a volume resistivity value of 1.0 × 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω.multidot. cm, preferably 1.5 × 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω · cm, more preferably 2.0 × 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω · cm, and excellent electrical insulation. Have.
着色剤は、2価の金属の酸化物からなる。好ましくは、一般式:MO(式中、Mは2価の金属元素を示す)で示される金属酸化物が挙げられる。2価の金属としては、ベリリウム(II)、カルシウム(II)、マンガン(II)、鉄(II)、コバルト(II)、ニッケル(II)、亜鉛(II)、及びカドミウム(II)などが挙げられる。2価の金属の酸化物として好ましくは、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、及び酸化カルシウム(CaO)が好ましく、酸化亜鉛が特に好ましい。これらは、一種単独で使用されてもよい他、二種以上を併用してもよい。 The colorant is made of a divalent metal oxide. Preferably, a metal oxide represented by the general formula: MO (wherein M represents a divalent metal element) can be used. Examples of the divalent metal include beryllium (II), calcium (II), manganese (II), iron (II), cobalt (II), nickel (II), zinc (II), and cadmium (II). It is done. As the divalent metal oxide, zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), and calcium oxide (CaO) are preferable, and zinc oxide is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
着色剤の屈折率は、1.9〜2.1、特に1.95〜2.0であるのが好ましい。これにより、光を高く乱反射させることができるとともに、封止膜に優れた電気的絶縁性を付与することが可能となる。 The refractive index of the colorant is preferably 1.9 to 2.1, particularly 1.95 to 2.0. Thereby, light can be highly irregularly reflected and excellent electrical insulation can be imparted to the sealing film.
なお、太陽電池用封止膜中の着色剤の屈折率の測定は、光干渉式膜厚測定装置〔ラムダエース VM−1000、大日本スクリーン株式会社製〕を用いて、JIS K7142−1996(B法;測定波長589nm)に基づき行うことができる。 In addition, the refractive index of the coloring agent in the sealing film for solar cells is measured by using a light interference type film thickness measuring device [Lambda Ace VM-1000, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.] JIS K7142-1996 (B Method; measurement wavelength 589 nm).
太陽電池用封止膜における着色剤の含有量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して、好ましくは10質量部を超え30質量部以下、より好ましくは15〜30質量部、特に好ましくは15〜25質量部である。これにより、太陽電池用封止膜の電気的絶縁性をさらに向上させることができる。 The content of the colorant in the solar cell sealing film is preferably more than 10 parts by weight and 30 parts by weight or less, more preferably 15 to 30 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the ethylene-unsaturated ester copolymer. Especially preferably, it is 15-25 mass parts. Thereby, the electrical insulation of the solar cell sealing film can be further improved.
着色剤の平均粒子径は、好ましくは1nm〜5μm、より好ましくは0.1〜2.5μmである。このような平均粒子径を有する着色剤であれば、封止膜中に高分散させることができ、封止膜の電気的絶縁性及び光反射性の双方を向上させることができる。 The average particle diameter of the colorant is preferably 1 nm to 5 μm, more preferably 0.1 to 2.5 μm. If it is a coloring agent which has such an average particle diameter, it can be highly disperse | distributed in a sealing film, and both the electrical insulation of a sealing film and light reflectivity can be improved.
なお、本発明において、着色剤の平均粒子径は、封止膜の断面を透過型電子顕微鏡により倍率100万倍程度で観測し、少なくとも100個の着色剤の投影面積円相当径を求めた数平均値とする。 In the present invention, the average particle diameter of the colorant is the number obtained by observing the cross section of the sealing film with a transmission electron microscope at a magnification of about 1,000,000 times, and obtaining the projected area equivalent circle diameter of at least 100 colorants. Average value.
白色着色剤、特に酸化亜鉛を用いて着色された太陽電池用封止膜の白色度は、50〜70、特に60〜70であるのが好ましい。これにより、優れた光拡散性を有する封止膜が得られる。 The whiteness of the sealing film for a solar cell colored with a white colorant, particularly zinc oxide, is preferably 50 to 70, particularly 60 to 70. Thereby, the sealing film which has the outstanding light diffusibility is obtained.
本発明の太陽電池用封止膜は、有機樹脂として、エチレン−不飽和エステル共重合体を含む。前記エチレン−不飽和エステル共重合体の不飽和エステル単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル等が挙げられる。 The solar cell sealing film of the present invention contains an ethylene-unsaturated ester copolymer as an organic resin. Examples of the unsaturated ester monomer of the ethylene-unsaturated ester copolymer include methyl acrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate, isooctyl acrylate, methyl methacrylate, isobutyl methacrylate, malee. Examples thereof include unsaturated carboxylic acid esters such as dimethyl acid and diethyl maleate, and vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate.
これらの中でも、エチレン−不飽和エステル共重合体として好ましくは、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)である。EVA膜中で上述した屈折率を有する着色剤は、入射した光を特に高く乱反射させることができる。 Among these, the ethylene-unsaturated ester copolymer is preferably an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). The colorant having the above-described refractive index in the EVA film can reflect incident light particularly highly.
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体100質量部に対して、好ましくは20〜35質量部、より好ましくは20〜30質量部、特に好ましくは24〜28質量部である。これにより、製膜性に優れ、電気的絶縁性に優れる封止膜が得られる。 The vinyl acetate content of the ethylene-vinyl acetate copolymer is preferably 20 to 35 parts by mass, more preferably 20 to 30 parts by mass, particularly preferably 100 parts by mass of the ethylene-vinyl acetate copolymer. 24 to 28 parts by mass. Thereby, the sealing film which is excellent in film forming property and excellent in electrical insulation can be obtained.
本発明の太陽電池用封止膜に使用される架橋剤としては、有機過酸化物が好ましく用いられる。前記有機過酸化物は、100℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであれば、どのようなものでも使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性、貯蔵安定性を考慮して選択される。特に、半減期10時間の分解温度が70℃以上、特に80〜120℃のものが好ましい。 As the cross-linking agent used in the solar cell sealing film of the present invention, an organic peroxide is preferably used. Any organic peroxide can be used as long as it decomposes at a temperature of 100 ° C. or higher and generates radicals. The organic peroxide is generally selected in consideration of the film formation temperature, the adjustment conditions of the composition, the curing temperature, the heat resistance of the adherend, and the storage stability. In particular, a decomposition temperature of a half-life of 10 hours is preferably 70 ° C. or higher, particularly 80 to 120 ° C.
前記有機過酸化物としては、エチレン−不飽和エステル共重合体との相溶性の観点から、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(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン;3−ジ−tert−ブチルパーオキサイド;tert−ジクミルパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン;2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン;2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキシン;ジクミルパーオキサイド;tert−ブチルクミルパーオキサイド;α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン;α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン;n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン;2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン;1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)トリメチルシクロヘキサン;1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン;tert−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、等が好ましく挙げられる。これらは、一種単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いられてもよい。 Examples of the organic peroxide include 2,5-dimethylhexane; 2,5-dihydroperoxide; 2,5-dimethyl-2, from the viewpoint of compatibility with the ethylene-unsaturated ester copolymer. 5-di (tert-butylperoxy) hexane; 3-di-tert-butyl peroxide; tert-dicumyl peroxide; 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane; 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne; dicumyl peroxide; tert-butylcumi Luperoxide; α, α′-bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene; α, α′-bis (tert-butylper) Xyl) diisopropylbenzene; n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) butane; 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane; 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane 1,1-bis (tert-hexylperoxy) trimethylcyclohexane; 1,1-bis (tert-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane; tert-butylperoxybenzoate; benzoyl peroxide, etc. Preferably mentioned. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.
前記有機過酸化物のなかでも、優れた電気的絶縁性を有する太陽電池用封止膜が得られることから、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)トリメチルシクロヘキサン、及び1,1−ビス(tert−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のが特に好ましい。 Among the organic peroxides, a sealing film for solar cells having excellent electrical insulation can be obtained, so that 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane, , 5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1,1-bis (tert-hexylperoxy) trimethylcyclohexane, and 1,1-bis (tert-butylperoxy) 3 It is particularly preferred to use 3,3,5-trimethylcyclohexane.
前記封止膜における架橋剤の含有量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜1.5質量部である。このように、本発明の封止膜では、上記した架橋助剤を使用することで架橋剤である有機過酸化物の含有量を極めて少なくすることができる。これにより、有機過酸化物によるエチレン−不飽和エステル共重合体の劣化を抑制して、封止膜の耐熱性の向上が可能となる。 The content of the crosslinking agent in the sealing film is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-unsaturated ester copolymer. is there. Thus, in the sealing film of this invention, content of the organic peroxide which is a crosslinking agent can be decreased very much by using the above-mentioned crosslinking adjuvant. Thereby, deterioration of the ethylene-unsaturated ester copolymer due to the organic peroxide is suppressed, and the heat resistance of the sealing film can be improved.
本発明の封止膜は、膜の種々の物性(機械的強度、接着性、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等)の改良あるいは調整、特に機械的強度の改良のため、必要に応じて、可塑剤、接着向上剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及び/又はエポキシ基含有化合物などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。 The sealing film of the present invention improves or adjusts various physical properties of the film (optical properties such as mechanical strength, adhesiveness and transparency, heat resistance, light resistance, crosslinking speed, etc.), especially improvement of mechanical strength. Therefore, if necessary, various additives such as a plasticizer, an adhesion improver, an acryloxy group-containing compound, a methacryloxy group-containing compound and / or an epoxy group-containing compound may be further included.
前記可塑剤としては、特に限定されるものではないが、一般に多塩基酸のエステル、多価アルコールのエステルが使用される。その例としては、ジオクチルフタレート、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール−ジ−2−エチルブチレート、ブチルセバケート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、トリエチレングリコールジペラルゴネートを挙げることができる。可塑剤は一種用いてもよく、二種以上組み合わせて使用しても良い。可塑剤の含有量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して5質量部以下の範囲が好ましい。 The plasticizer is not particularly limited, but polybasic acid esters and polyhydric alcohol esters are generally used. Examples thereof include dioctyl phthalate, dihexyl adipate, triethylene glycol-di-2-ethylbutyrate, butyl sebacate, tetraethylene glycol diheptanoate, and triethylene glycol dipelargonate. One type of plasticizer may be used, or two or more types may be used in combination. The content of the plasticizer is preferably in the range of 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the ethylene-unsaturated ester copolymer.
前記接着向上剤は、シランカップリング剤を用いることができる。これにより、優れた接着力を有する太陽電池用封止膜を形成することが可能となる。前記シランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、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、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、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エトキシシラン、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を挙げることができる。これらシランカップリング剤は、単独で使用しても、又は2種以上組み合わせて使用しても良い。また前記接着向上剤の含有量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して5質量部以下であることが好ましい。 As the adhesion improver, a silane coupling agent can be used. Thereby, it becomes possible to form the sealing film for solar cells which has the outstanding adhesive force. Examples of the silane coupling agent include γ-chloropropylmethoxysilane, vinylethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, and γ-glycidoxypropyltrimethoxy. Silane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β Mention may be made of-(aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, it is preferable that content of the said adhesive improvement agent is 5 mass parts or less with respect to 100 mass parts of ethylene-unsaturated ester copolymers.
前記アクリロキシ基含有化合物及び前記メタクリロキシ基含有化合物としては、一般にアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体であり、例えばアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルやアミドを挙げることができる。エステル残基の例としては、メチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリル等の直鎖状のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、アミノエチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、3−クロロ−2−ヒドロキシプオピル基を挙げることができる。アミドの例としては、ジアセトンアクリルアミドを挙げることができる。また、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとアクリル酸あるいはメタクリル酸のエステルも挙げることができる。 The acryloxy group-containing compound and the methacryloxy group-containing compound are generally acrylic acid or methacrylic acid derivatives, and examples thereof include acrylic acid or methacrylic acid esters and amides. Examples of ester residues include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, dodecyl, stearyl, lauryl, cyclohexyl group, tetrahydrofurfuryl group, aminoethyl group, 2-hydroxyethyl group, 3-hydroxypropyl group. Group, 3-chloro-2-hydroxypropyl group. Examples of amides include diacetone acrylamide. In addition, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, triethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol, trimethylolpropane, and pentaerythritol, and esters of acrylic acid or methacrylic acid can also be used.
前記エポキシ含有化合物としては、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール(エチレンオキシ)5グリシジルエーテル、p−t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテルを挙げることができる。 Examples of the epoxy-containing compound include triglycidyl tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, Examples include phenol (ethyleneoxy) 5 glycidyl ether, pt-butylphenyl glycidyl ether, adipic acid diglycidyl ester, phthalic acid diglycidyl ester, glycidyl methacrylate, and butyl glycidyl ether.
前記アクリロキシ基含有化合物、前記メタクリロキシ基含有化合物、または前記エポキシ基含有化合物は、それぞれエチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対してそれぞれ一般に0.5〜5.0質量部、特に1.0〜4.0質量部含まれていることが好ましい。 The acryloxy group-containing compound, the methacryloxy group-containing compound, or the epoxy group-containing compound is generally 0.5 to 5.0 parts by weight, particularly 1. It is preferable that 0-4.0 mass parts is contained.
さらに、本発明の封止膜は、紫外線吸収剤、光安定剤及び/又は老化防止剤を含んでいてもよい。 Furthermore, the sealing film of the present invention may contain an ultraviolet absorber, a light stabilizer and / or an anti-aging agent.
本発明の封止膜が紫外線吸収剤を含むことにより、照射された光などの影響によってエチレン−不飽和エステル共重合体の劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記紫外線吸収剤としては、特に制限されないが、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロ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、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく挙げられる。なお、上記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の配合量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して0.01〜5質量部であることが好ましい。 By including the ultraviolet absorber in the sealing film of the present invention, it is possible to suppress deterioration of the ethylene-unsaturated ester copolymer due to the influence of irradiated light and the like, and the solar battery sealing film from being yellowed. Can do. The ultraviolet absorber is not particularly limited, but 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-dodecyloxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4- Preferred examples include benzophenone-based ultraviolet absorbers such as methoxybenzophenone and 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone. In addition, it is preferable that the compounding quantity of the said benzophenone series ultraviolet absorber is 0.01-5 mass parts with respect to 100 mass parts of ethylene-unsaturated ester copolymers.
本発明の封止膜が光安定剤を含むことによっても、照射された光などの影響によってエチレン−不飽和エステル共重合体の劣化し、太陽電池用封止膜が黄変するのを抑制することができる。前記光安定剤としてはヒンダードアミン系と呼ばれる光安定剤を用いることが好ましく、例えば、LA−52、LA−57、LA−62、LA−63LA−63p、LA−67、LA−68(いずれも(株)ADEKA製)、Tinuvin744、Tinuvin 770、Tinuvin 765、Tinuvin144、Tinuvin 622LD、CHIMASSORB 944LD(いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)社製)、UV−3034(B.F.グッドリッチ社製)等を挙げることができる。なお、上記光安定剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて用いてもよく、その配合量は、エチレン−不飽和エステル共重合体100質量部に対して0.01〜5質量部であることが好ましい。 Even if the sealing film of the present invention contains a light stabilizer, the deterioration of the ethylene-unsaturated ester copolymer due to the influence of irradiated light or the like is suppressed, and the solar battery sealing film is prevented from yellowing. be able to. As the light stabilizer, a light stabilizer called a hindered amine type is preferably used. For example, LA-52, LA-57, LA-62, LA-63LA-63p, LA-67, LA-68 (all ( ADEKA Co., Ltd.), Tinuvin 744, Tinuvin 770, Tinuvin 765, Tinuvin 144, Tinuvin 622LD, CHIMASORB 944LD (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.), UV-3034 (BF Goodrich) Can be mentioned. In addition, the said light stabilizer may be used individually or may be used in combination of 2 or more types, and the compounding quantity is 0.01-5 mass with respect to 100 mass parts of ethylene-unsaturated ester copolymers. Part.
前記老化防止剤としては、例えばN,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナミド〕等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、ビタミンE系熱安定剤、イオウ系熱安定剤等が挙げられる。 Examples of the antioxidant include hindered phenol antioxidants such as N, N′-hexane-1,6-diylbis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionamide]. , Phosphorus heat stabilizers, lactone heat stabilizers, vitamin E heat stabilizers, sulfur heat stabilizers, and the like.
太陽電池用封止膜の厚さは、特に制限されないが、50μm〜2mmの範囲であればよい。 Although the thickness in particular of the sealing film for solar cells is not restrict | limited, What is necessary is just the range of 50 micrometers-2 mm.
上述した本発明の太陽電池用封止膜を形成するには、公知の方法に準じて行えばよい。例えば、上述した各成分を含む組成物を、通常の押出成形、又はカレンダ成形(カレンダリング)等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。押出成形等を用いて加熱圧延することによって成膜する場合、加熱は一般に50〜90℃の範囲である。 What is necessary is just to perform according to a well-known method in order to form the sealing film for solar cells of this invention mentioned above. For example, the composition containing each of the above-described components can be produced by a method of obtaining a sheet-like product by molding by ordinary extrusion molding, calendar molding (calendering), or the like. When a film is formed by heat rolling using extrusion molding or the like, heating is generally in the range of 50 to 90 ° C.
このとき、着色剤の高い分散性が得られることから、予め高濃度の着色剤をエチレン−不飽和エステル共重合体と混合してマスターバッチを作製し、このマスターバッチに上述した各種成分をさらに混合して前記組成物を得るのが好ましい。 At this time, since high dispersibility of the colorant is obtained, a masterbatch is prepared by previously mixing a high concentration of colorant with the ethylene-unsaturated ester copolymer, and the above-described various components are further added to the masterbatch. It is preferable to mix to obtain the composition.
また、前記組成物を溶剤に溶解させ、この溶液を適当な塗布機(コーター)で適当な支持体上に塗布、乾燥して塗膜を形成することによりシート状物を得ることもできる。 Alternatively, a sheet-like material can be obtained by dissolving the composition in a solvent and coating the solution on a suitable support with a suitable coating machine (coater) and drying to form a coating film.
本発明の太陽電池用封止膜は、上述した通り、電気的絶縁性及び光反射性に優れる。したがって、このような太陽電池用封止膜を太陽電池に用いることにより、電池内部での電気のリークを防止するとともに入射光の利用率が高いことから、優れた発電効率を発揮できる太陽電池が得られる。さらに、本発明の太陽電池用封止膜は特に電気的絶縁性が優れることから、50℃以上の高温環境下であっても、漏電、絶縁不良の発生が著しく低下され、優れた安全性及び信頼性を有する太陽電池を提供できる。 As described above, the solar cell sealing film of the present invention is excellent in electrical insulation and light reflectivity. Therefore, by using such a solar cell sealing film for a solar cell, a solar cell capable of preventing electricity leakage inside the battery and having a high utilization rate of incident light can exhibit excellent power generation efficiency. can get. Furthermore, since the sealing film for solar cells of the present invention is particularly excellent in electrical insulation, the occurrence of electric leakage and insulation failure is remarkably reduced even in a high temperature environment of 50 ° C. or higher, and excellent safety and A solar cell having reliability can be provided.
本発明による太陽電池用封止膜を用いた太陽電池の構造は、特に制限されないが、表面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に、前記太陽電池用封止膜を介在させて架橋一体化させることにより太陽電池用セルを封止させた構造などが挙げられる。 The structure of the solar cell using the solar cell sealing film according to the present invention is not particularly limited. However, the solar cell sealing film is interposed between the front surface side transparent protective member and the back surface side protective member to crosslink. Examples include a structure in which cells for solar cells are sealed by integration.
前記太陽電池において、太陽電池用セルを十分に封止するには、図1に示すように表面側透明保護部材11、表面側封止膜13A、太陽電池用セル14、裏面側封止膜13B及び裏面側保護部材12を積層し、加熱加圧など常法に従って、封止膜を架橋硬化させればよい。
In the solar cell, in order to sufficiently seal the solar cell, as shown in FIG. 1, the surface side transparent
前記架橋硬化は、高い封止性を得るために、封止膜のゲル分率が80質量%以上となるまで行うのが好ましい。このようなゲル分率に封止膜を架橋硬化させるには、例えば、前記積層体を、真空ラミネータで温度135〜180℃、さらに140〜180℃、特に155〜180℃で、5〜60分間で加熱すればよい。また、前記加熱は積層体をプレス圧力0.1〜1.5kg/cm2で加圧しながら行ってもよい他、前記加熱前に積層体を80〜100℃で1〜20分間予備加熱してもよい。このように、表面側封止膜13Aおよび裏面側封止膜13Bに含まれるエチレン−不飽和エステル共重合体を架橋させることにより、表面側封止膜13Aおよび裏面側封止膜13Bを介して、表面側透明保護部材11、裏面側透明部材12、および太陽電池用セル14を一体化させて、太陽電池用セル14を封止することができる。
The cross-linking curing is preferably performed until the gel fraction of the sealing film reaches 80% by mass or more in order to obtain high sealing properties. In order to crosslink and cure the sealing film to such a gel fraction, for example, the laminate is heated at a temperature of 135 to 180 ° C., further 140 to 180 ° C., particularly 155 to 180 ° C. for 5 to 60 minutes with a vacuum laminator. You can heat with. The heating may be performed while pressing the laminate at a press pressure of 0.1 to 1.5 kg / cm 2 , or the laminate is preheated at 80 to 100 ° C. for 1 to 20 minutes before the heating. Also good. Thus, by cross-linking the ethylene-unsaturated ester copolymer contained in the front
このような太陽電池において、本発明の太陽電池用封止膜は、表面側封止膜及び裏面側封止膜の少なくとも一方に使用されればよいが、裏面側封止膜として使用されるのが好ましい。 In such a solar cell, the solar cell sealing film of the present invention may be used as at least one of the front surface side sealing film and the back surface side sealing film, but is used as the back surface side sealing film. Is preferred.
太陽電池において封止膜はセルを封止するために架橋硬化させられるが、本発明の太陽電池用封止膜は架橋硬化後であっても優れた電気的絶縁性を有する。例えば、本発明の太陽電池用封止膜は、ゲル分率を80%以上、特に80〜95%まで架橋硬化させた後であっても、60℃雰囲気における体積固有抵抗値が1.0×1013〜5.0×1014Ω・cmであり、高温環境下であっても優れた電気的絶縁性を発揮することができる。 In a solar battery, the sealing film is crosslinked and cured in order to seal the cells. However, the solar battery sealing film of the present invention has excellent electrical insulation even after crosslinking and curing. For example, the sealing film for solar cells of the present invention has a volume resistivity value of 1.0 × in a 60 ° C. atmosphere even after the gel fraction is crosslinked and cured to 80% or more, particularly 80 to 95%. 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω · cm, and excellent electrical insulation can be exhibited even under a high temperature environment.
なお、本発明において、太陽電池用セルに対して受光面側を「表面側」と称し、太陽電池用セルの受光面とは反対面側を「裏面側」と称する。 In the present invention, the light receiving surface side with respect to the solar cell is referred to as “front surface side”, and the surface opposite to the light receiving surface of the solar cell is referred to as “back surface side”.
本発明の太陽電池に使用される表面側透明保護部材は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、0.1〜10mmが一般的であり、0.3〜5mmが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。 The surface side transparent protective member used for the solar cell of the present invention is usually a glass substrate such as silicate glass. As for the thickness of a glass substrate, 0.1-10 mm is common, and 0.3-5 mm is preferable. The glass substrate may generally be chemically or thermally strengthened.
本発明で使用される裏面側保護部材は、PETなどのプラスチックフィルムであるが、耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム/Al/フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムであってもよい。 The back surface side protective member used in the present invention is a plastic film such as PET. In consideration of heat resistance and moist heat resistance, a fluorinated polyethylene film, particularly a fluorinated polyethylene film / Al / fluorinated polyethylene film, in this order. The film laminated | stacked by may be sufficient.
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. In addition, this invention is not restrict | limited by a following example.
(実施例1)
下記材料をロールミルに供給し、70℃で混練した。これにより得られた組成物を70℃でカレンダ成形し、太陽電池用封止膜(厚さ0.6mm)を作製した。
Example 1
The following materials were supplied to a roll mill and kneaded at 70 ° C. The composition thus obtained was calendered at 70 ° C. to produce a solar cell sealing film (thickness 0.6 mm).
エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA100質量部に対する酢酸ビニルの含有量25質量部)100質量部、
着色剤A(ZnO;屈折率1.95)10質量部、
架橋剤(1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)トリメチルシクロヘキサン)1質量部、
架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート)2質量部、及び
シランカップリング剤(γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)0.5質量部。
100 parts by mass of an ethylene-vinyl acetate copolymer (25 parts by mass of vinyl acetate based on 100 parts by mass of EVA),
Colorant A (ZnO; refractive index 1.95) 10 parts by mass,
1 part by weight of a crosslinking agent (1,1-bis (tert-hexylperoxy) trimethylcyclohexane),
2 parts by mass of a crosslinking aid (triallyl isocyanurate) and 0.5 parts by mass of a silane coupling agent (γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane).
(実施例2〜6)
実施例2〜6では、着色剤A(ZnO)の配合量をそれぞれ表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
(Examples 2 to 6)
In Examples 2 to 6, a solar cell sealing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of the colorant A (ZnO) was changed as shown in Table 1.
(実施例7〜10)
実施例7〜10では、着色剤Aに代えて、着色剤B(MgO;屈折率1.70)をそれぞれ表1に示す配合量で使用した以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
(Examples 7 to 10)
In Examples 7 to 10, in place of the colorant A, a colorant B (MgO; refractive index 1.70) was used for solar cells in the same manner as in Example 1 except that the compounding amounts shown in Table 1 were used. A sealing film was produced.
(実施例11〜14)
実施例11〜14では、着色剤Aに代えて、着色剤C(CaO;屈折率1.55)をそれぞれ表2に示す配合量で使用した以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
(Examples 11-14)
In Examples 11 to 14, instead of the colorant A, a colorant C (CaO; refractive index 1.55) was used in the same manner as in Example 1 except for using the compounding amounts shown in Table 2, respectively. A sealing film was produced.
(比較例1)
比較例1では、着色剤Aに代えて、着色剤D(TiO2;屈折率2.76)4.5質量部使用した以外は、実施例1と同様にして太陽電池用封止膜を作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a solar cell sealing film was produced in the same manner as in Example 1 except that 4.5 parts by mass of Colorant D (TiO 2 ; refractive index 2.76) was used instead of Colorant A. did.
(評価)
上記で作製した各太陽電池用封止膜の体積固有抵抗、及び白色度を評価した。なお、これらの評価は、太陽電池用封止膜を用いて下記手順に従って作製したガラス接合体を使用して行った。結果をまとめて表1及び表2に示す。
(Evaluation)
The volume specific resistance and whiteness of each solar cell sealing film produced above were evaluated. In addition, these evaluation was performed using the glass joined body produced according to the following procedure using the sealing film for solar cells. The results are summarized in Table 1 and Table 2.
太陽電池用封止膜(大きさ50mm×50mm)を、2枚の白板ガラス(ソーダ石灰ガラス、厚さ3mm、大きさ50mm×50mm)を用いて、白板ガラス/太陽電池用封止膜/白板ガラスの順となるように積層した。得られた積層体を、真空ラミネーターで真空下、90℃で2分間圧着した後、温度155℃の条件で45分間加熱した。これにより、封止膜をゲル分率80%以上に架橋硬化させたガラス接合体を得た。 A solar cell sealing film (size 50 mm × 50 mm) is made of white sheet glass (soda lime glass, thickness 3 mm, size 50 mm × 50 mm) using white sheet glass / solar cell sealing film / white plate. Lamination was performed in the order of glass. The obtained laminate was pressure-bonded at 90 ° C. for 2 minutes under vacuum with a vacuum laminator, and then heated for 45 minutes at a temperature of 155 ° C. As a result, a glass bonded body in which the sealing film was crosslinked and cured to a gel fraction of 80% or more was obtained.
(体積固有抵抗)
リングタイプ電極(三菱化学株式会社製 UR−100プローブ)及び高抵抗計(三菱化学株式会社製 ハイレスターUPMCP−HT450)を使用して、ガラス接合体中の架橋硬化後の太陽電池用封止膜に60℃雰囲気下で1000Vの電圧を印加し、1分後の抵抗値を測定し、その値をもとに体積固有抵抗値[Ω・cm]を算出した。
(Volume resistivity)
Using a ring type electrode (UR-100 probe manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and a high resistance meter (High Lester UPMCP-HT450 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), a sealing film for solar cell after crosslinking curing in the glass bonded body A voltage of 1000 V was applied to the sample at a temperature of 60 ° C., the resistance value after 1 minute was measured, and the volume specific resistance value [Ω · cm] was calculated based on the measured value.
(白色度)
ガラス接合体の白色度をカラーメーター(スガ試験機株式会社製 SM−4)を用いて測定した。
(Whiteness)
The whiteness of the glass joined body was measured using a color meter (SM-4 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).
(ゲル分率)
架橋硬化後の太陽電池用封止膜を1g秤量し、80メッシュの金網袋に入れる。ソックスレー抽出器内に金網ごとサンプル投入し、キシレンを沸点下において還流させる。24時間連続抽出したのち、金網ごとサンプルごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の重量比較を行い残留不溶分の質量%を測定し、これをゲル分率とする。
(Gel fraction)
1 g of the solar cell sealing film after crosslinking and curing is weighed and placed in an 80 mesh wire mesh bag. The sample with the wire mesh is put into the Soxhlet extractor, and xylene is refluxed at the boiling point. After 24 hours of continuous extraction, the entire wire mesh and the sample are taken out, dried, weighed, and compared with the weight before and after extraction to measure the mass% of the remaining insoluble matter, which is taken as the gel fraction.
11、21 表面側透明保護部材、
12、22 裏面側保護材、
13A 表面側封止膜、
13B 裏面側封止膜、
14 太陽電池セル。
11, 21 Surface side transparent protective member,
12, 22 Back side protective material,
13A surface side sealing film,
13B Back side sealing film,
14 Solar cell.
Claims (6)
前記着色剤が2価の金属の酸化物からなり、
架橋硬化後、60℃雰囲気下での体積固有抵抗値が1.0×1013〜5.0×1014Ω・cmであることを特徴とする太陽電池用封止膜。 A solar cell encapsulating film comprising an ethylene-unsaturated ester copolymer, a crosslinking agent, and a colorant,
The colorant comprises a divalent metal oxide;
After crosslinking and curing, a solar cell sealing film having a volume resistivity value of 1.0 × 10 13 to 5.0 × 10 14 Ω · cm in a 60 ° C. atmosphere.
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---|---|---|---|---|
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