JP3978911B2

JP3978911B2 - 太陽電池用カバー材、封止膜及び太陽電池

Info

Publication number: JP3978911B2
Application number: JP34722598A
Authority: JP
Inventors: 薫大谷; 恭弘飯野; 和也高野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2018-12-07
Also published as: JP2000174297A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるカバー材、このカバー材を用いた封止膜及び太陽電池に係り、特に、防湿性と耐光性を兼備する透明フィルムよりなり、太陽電池の軽量化、耐衝撃性及び耐久性の向上に有効な太陽電池用カバー材及び太陽電池用カバー材兼用封止膜並びにこの太陽電池用カバー材を表面側及び／又は裏面側透明保護部材として用いた、軽量、高耐衝撃性、高耐久性の太陽電池に関する。
【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６に示す如く、受光面側の表面側透明保護部材としてのガラス基板１１と裏面側保護部材（バックカバー）１２との間にエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム１３Ａ，１３Ｂの封止膜により、太陽電池用セル、即ち、シリコン等の発電素子１４を封止した構成とされている。
【０００４】
このような太陽電池は、ガラス基板１１、封止膜用ＥＶＡフィルム１３Ａ、シリコン発電素子１４、封止膜用ＥＶＡフィルム１３Ｂ及びバックカバー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。
【０００５】
ところで、太陽電池の表面側透明保護部材としては、紫外線に対する耐久性に優れることがまず第一に要求されるが、加えて、湿気ないし水の透過による内部の導線や電極の発錆を防止するために、防湿性に優れることが極めて重要な要件となる。このため、従来においては、表面側透明保護部材としてはガラス板が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガラス板は耐光性、防湿性に優れる反面、重量が重く、また、衝撃に弱く割れ易いという欠点がある。
【０００７】
透明樹脂フィルムであれば、軽く、衝撃による破損の問題はないが、現状では耐光性、防湿性がともに良好な樹脂フィルムは提供されていない。即ち、例えば、耐光性に優れる透明樹脂フィルムとして２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂フィルムが知られているが、このものは、透湿性があるため太陽電池の表面側透明保護部材として適用することはできない。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるカバー材であって、防湿性と耐光性を兼備する透明フィルムよりなり、太陽電池の軽量化、耐衝撃性及び耐久性の向上に有効な太陽電池用カバー材及び太陽電池用カバー材兼用封止膜並びにこの太陽電池用カバー材を表面側及び／又は裏面側透明保護部材として用いた、軽量、高耐衝撃性、高耐久性の太陽電池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】
本発明の太陽電池用カバー材は、太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるカバー材であって、透明高耐光フィルムと透明高防湿フィルムとを、紫外線吸収剤を配合した接着剤で積層一体化してなり、前記透明高防湿フィルムが、無機酸化物をコーティングした透明フィルムの２枚を該コーティング面同士を貼り合わせてなる積層フィルムよりなり、前記透明高耐光フィルムが、フッ素樹脂フィルムであるか、又は、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートよりなる１種又は２種以上の樹脂に紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂組成物を成膜してなり、前記紫外線吸収剤を配合した接着剤がエポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系接着剤樹脂に紫外線吸収剤を配合してなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の太陽電池用カバー材であれば、太陽電池の透明保護部材に要求される防湿性を透明高防湿フィルムにより、また、耐光性を透明高耐光フィルムと接着剤中の紫外線吸収剤により確保することができる。
【００１１】
本発明において、透明高防湿フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等に、シリカ又はアルミナ等の無機酸化物をコーティングした透明フィルム２枚をコーティング面同士を貼り合わせてなる積層フィルムが好適である。
【００１２】
また、透明高耐光フィルムとしては、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、或いは、アクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂に紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂組成物を成膜したものが好適である。
【００１３】
本発明の太陽電池用カバー材兼用封止膜は、太陽電池用セルの透明保護部材を兼ねた封止膜であって、上記本発明の太陽電池用カバー材とＥＶＡフィルムとを積層一体化してなるものである。
【００１４】
本発明の太陽電池は、表面側保護部材と裏面側保護部材との間に太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、表面側及び／又は裏面側保護部材として上記本発明の太陽電池用カバー材を用いたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
なお、以下においては、本発明の太陽電池用カバー材を表面側透明保護部材として用いた場合を例示するが、本発明の太陽電池用カバー材は、裏面側透明保護部材として用いても良く、また、表面側と裏面側の両保護部材として用いても良い。
【００１７】
図１は本発明の太陽電池用カバー材の実施の形態を示す断面図、図２，３は本発明に係る透明高防湿フィルムの実施の形態を示す断面図、図４は本発明の太陽電池用カバー材兼用封止膜の実施の形態を示す断面図、図５は本発明の太陽電池の実施の形態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示す太陽電池用カバー材１は、透明高防湿フィルム２と透明高耐光フィルム３とを紫外線吸収剤を配合した接着剤のシート（以下「紫外線吸収接着シート」と称す。）４を介して積層し、接着一体化したものである。
【００１９】
透明高防湿フィルム２としては、図２に示す如く、ＰＥＴフィルム等の透明基材フィルム２ＡにＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＶＤ（反応蒸着）法等により、シリカ、アルミナ等の無機酸化物のコーティング膜よりなる防湿膜２Ｂを形成したものがある。即ち、防湿フィルムとしては、基材フィルムにアルミニウム等の金属のコーティング膜を形成したものも知られているが、アルミニウム等の金属では、太陽電池に適用した場合、電流がリークする恐れがあるため、防湿膜としては、無機酸化物のコーティング膜が好ましい。
【００２０】
ところで、図２に示す如く、基材フィルム２Ａの表面に形成したシリカ、アルミナ等の無機酸化物よりなる防湿膜２Ｂは、取り扱い時等に剥離し易い。このため、透明高防湿フィルム２としては、図３に示す如く、上述のＰＥＴフィルム等の基材フィルム２Ａの表面にシリカ、アルミナ等の無機酸化物よりなる防湿膜２Ｂを形成したフィルムを２枚用い、これらを防湿膜２Ｂ，２Ｂ側を内側にして接着シート２Ｃで貼り合わせることにより、防湿膜２Ｂが表面に露出しないようにしたものを用いる。この接着シート２Ｃとしては、後述の透明高防湿フィルム２と透明高耐光フィルム３の接着に用いられる紫外線吸収接着シート４と同様のものを用いることができ（ただし、紫外線吸収剤は配合されていなくても良いが、配合されていることが望ましい。）、その接着条件で接着処理すれば良い。
【００２１】
なお、図３に示すような貼り合せタイプの透明高防湿フィルムの場合、基材フィルム２Ａとしては厚さ６〜２５０μｍのＰＥＴフィルムが好適であり、防湿膜２Ｂは５μｍ以下程度の厚さに形成するのが好ましい。また、接着シート２Ｃの厚さは５〜５０μｍ程度とするのが好ましい。
【００２２】
透明高耐光フィルム３としては、耐紫外線性に優れたフッ素樹脂フィルム又は、紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂フィルムが挙げられる。
【００２３】
このうち、フッ素樹脂フィルムとしては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦフィルム等が挙げられる。
【００２４】
また、紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂フィルムとしては、アクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＮフィルム等が挙げられ、その紫外線吸収剤としては、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−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紫外線吸収材が挙げられ、通常の場合、基材樹脂に対して１〜２０重量％程度配合される。
【００２５】
このような透明高耐光フィルム３の厚さは、６〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００２６】
紫外線吸収接着シート４としては、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、エステル系の接着剤樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したものを用いる。ここで、紫外線吸収剤としては、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−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紫外線吸収剤が挙げられ、通常の場合、基材樹脂に対して１〜５０重量％程度配合される。このような紫外線吸収接着シート４の厚さは５〜５０μｍ程度であることが好ましい。
【００２７】
本発明の太陽電池用カバー材１は、上述の透明高防湿フィルム２と透明高耐光フィルム３との間に紫外線吸収接着シート４を介在させて、当該紫外線吸収接着シート４の接着条件で加熱加圧するなどして接着一体化することにより、容易に製造することができる。
【００２８】
なお、本発明のカバー材は透明高耐光フィルム３が表面側に、透明高防湿フィルム２が内面側に配置されるのが好ましい。
【００２９】
このような太陽電池用カバー材を用いて本発明の太陽電池を製造するには、図６に示す従来の太陽電池のガラス板の代りに本発明のカバー材を用いて封止を行えば良いが、その際、本発明のカバー材を予め封止用ＥＶＡフィルムと積層一体化して用いるのが好適である。
【００３０】
図４に示す通り、本発明の太陽電池用カバー材兼用封止膜５は、透明高防湿フィルム２と透明高耐光フィルム３とを紫外線吸収剤を配合した接着剤で接着してなる本発明のカバー材１と、ＥＶＡフィルム６とを積層一体化してなるものである。
【００３１】
この太陽電池用カバー材兼用封止膜５はＥＶＡフィルム６の製造に当り、予め透明高防湿フィルム２と透明高耐光フィルム３とを接着した本発明の太陽電池用カバー材１を積層一体化することにより容易に製造することができる。この場合のラミネート温度としては、７５〜９０℃程度が適当である。
【００３２】
なお、このＥＶＡフィルム６の厚さは０．１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３３】
本発明の太陽電池１０は、図５に示す如く、この太陽電池用カバー材兼用封止膜５を用いて、バックカバー７、ＥＶＡフィルム８、シリコン発電素子９等の太陽電池用セル及び太陽電池用カバー材兼用封止膜５の積層体を、常法に従って、真空ラミネーターで温度１２０〜１５０℃、脱気時間２〜１５分、プレス圧力０．５〜１ａｔｍ、プレス時間８〜４５分で加熱加圧圧着することにより容易に製造することができる。
【００３４】
なお、本発明の太陽電池に用いられるＥＶＡフィルムの製膜原料として好適なＥＶＡ樹脂組成物について以下に説明する。
【００３５】
本発明に係るＥＶＡ樹脂組成物には、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。
【００３６】
また、太陽電池の封止膜として、発電素子との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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の太陽電池用カバー材は防湿性と耐光性とが共に良好な透明樹脂フィルムであるため、この太陽電池用カバー材を太陽電池の透明保護部材として用いることにより、柔軟な形状に対応でき、軽量で耐衝撃性に優れ、紫外線劣化や発錆の問題もなく耐久性に優れた太陽電池を提供することができる。
【００４１】
本発明の太陽電池用カバー材兼用封止膜は、このような本発明の太陽電池用カバー材とＥＶＡフィルムとを一体化してなるものであるため、この太陽電池用カバー材兼用封止膜を用いることで、軽量で耐衝撃性、耐久性に優れた太陽電池を良好な作業性のもとに効率的に製造することができる。
【００４２】
本発明の太陽電池は、本発明の太陽電池用カバー材を表面側及び／又は裏面側透明保護部材として用いたものであり、柔軟な形状に対応でき、軽量で耐衝撃性、耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池用カバー材の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る透明高防湿フィルムの実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る透明高防湿フィルムの実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の太陽電池用カバー材兼用封止膜の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の太陽電池の実施の形態を示す断面図である。
【図６】従来の太陽電池を示す断面図である。
【符号の説明】
１太陽電池用カバー材
２透明高防湿フィルム
３透明高耐光フィルム
４紫外線吸収接着シート
５太陽電池用カバー材兼用封止膜
６ＥＶＡフィルム
７バックカバー
８ＥＶＡフィルム
９シリコン発電素子
１０太陽電池

Claims

太陽電池用セルの透明保護部材として用いられるカバー材であって、透明高耐光フィルムと透明高防湿フィルムとを、紫外線吸収剤を配合した接着剤で積層一体化してなり、
前記透明高防湿フィルムが、無機酸化物をコーティングした透明フィルムの２枚を該コーティング面同士を貼り合わせてなる積層フィルムよりなり、
前記透明高耐光フィルムが、フッ素樹脂フィルムであるか、又は、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートよりなる１種又は２種以上の樹脂に紫外線吸収剤を練り込んだ樹脂組成物を成膜してなり、
前記紫外線吸収剤を配合した接着剤がエポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系接着剤樹脂に紫外線吸収剤を配合してなることを特徴とする太陽電池用カバー材。
請求項１において、該透明フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであり、該無機酸化物がシリカ又はアルミナであることを特徴とする太陽電池用カバー材。
請求項１又は２において、該フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体、ポリ３−フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン及びポリフッ化ビニルよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする太陽電池用カバー材。
太陽電池用セルの透明保護部材を兼ねた封止膜であって、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池用カバー材とエチレン−酢酸ビニル共重合体フィルムとを積層一体化してなる太陽電池用カバー材兼用封止膜。
表面側保護部材と裏面側保護部材との間に太陽電池用セルを封止してなる太陽電池において、該表面側及び／又は裏面側保護部材が請求項１ないし３のいずれか１項に記載される太陽電池用カバー材であることを特徴とする太陽電池。