技術(shù)區(qū)域
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池模塊。
背景技術(shù):
地球環(huán)境問(wèn)題、能源問(wèn)題等的嚴(yán)重性正在增加,作為潔凈并且不擔(dān)心枯竭的能量生成方法,太陽(yáng)能電池受到關(guān)注。在將太陽(yáng)能電池在建筑物的房頂部分等室外使用的情況下,一般以太陽(yáng)能電池模塊的形式使用。
上述太陽(yáng)能電池模塊一般通過(guò)以下步驟來(lái)制造。首先,制造通過(guò)多晶硅、單晶硅等形成的結(jié)晶型太陽(yáng)能電池元件(以下,也有時(shí)表述為發(fā)電元件或組件(cell),但表示相同意思。),或?qū)o(wú)定形硅、結(jié)晶硅等在玻璃等基板上形成數(shù)μm的非常薄的膜而得的薄膜型太陽(yáng)能電池元件等。
接下來(lái),為了獲得結(jié)晶型太陽(yáng)能電池模塊,按照太陽(yáng)能電池模塊用保護(hù)片(正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件)/太陽(yáng)能電池密封材片/結(jié)晶型太陽(yáng)能電池元件/太陽(yáng)能電池密封材片/太陽(yáng)能電池模塊用保護(hù)片(背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件)的順序?qū)盈B。
另一方面,為了獲得薄膜型太陽(yáng)能電池模塊,按照薄膜型太陽(yáng)能電池元件/太陽(yáng)能電池密封材片/太陽(yáng)能電池模塊用保護(hù)片(背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件)的順序?qū)盈B。然后,利用將它們抽真空而加熱壓接的層壓法等,來(lái)制造太陽(yáng)能電池模塊。
這樣制造的太陽(yáng)能電池模塊具有耐氣候性,適于在建筑物的房頂部分等室外使用。
作為太陽(yáng)能電池密封材,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)膜的透明性、柔軟性和粘接性等優(yōu)異,因此被廣泛使用。例如,專利文獻(xiàn)1中,公開(kāi)了由包含交聯(lián)劑和偏苯三甲酸酯的eva組合物形成的、粘接性與制膜性兩者均優(yōu)異的密封膜。然而,在使用eva組合物作為太陽(yáng)能電池密封材的構(gòu)成材料的情況下,eva分解而產(chǎn)生的乙酸氣體等成分有可能對(duì)太陽(yáng)能電池元件帶來(lái)影響。
與此相對(duì),聚烯烴系的材料、特別是乙烯系材料也因?yàn)榻^緣性優(yōu)異,因此被提出用作密封膜材料(例如,參照專利文獻(xiàn)2)。
此外,也提出了使用了剛性與交聯(lián)特性的平衡和擠出成型性優(yōu)異的乙烯-α-烯烴共聚物的太陽(yáng)能電池密封材用樹脂組合物(例如,參照專利文獻(xiàn)3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-53298號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-210906號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2010-258439號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的問(wèn)題
然而,根據(jù)本發(fā)明人等的研究,聚烯烴系組合物難以同時(shí)滿足透明性、耐粘連性和擠出加工時(shí)的成型性等各種特性。此外,專利文獻(xiàn)2所記載的聚烯烴系共聚物有交聯(lián)特性不充分,或伴隨交聯(lián)而產(chǎn)生的歪斜變大等問(wèn)題,因此有發(fā)生玻璃基板的變形、開(kāi)裂的可能性。進(jìn)一步,專利文獻(xiàn)3所記載的包含乙烯-α-烯烴共聚物的太陽(yáng)能電池密封材用樹脂組合物的電特性與交聯(lián)特性的平衡不充分。
此外,隨著近年來(lái)的太陽(yáng)光發(fā)電的普及,大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電站等發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)?;M(jìn)展,以減少傳輸損耗等為目的,也有系統(tǒng)電壓的高電壓化的動(dòng)向。由于系統(tǒng)電壓上升,在太陽(yáng)能電池模塊中,框與組件之間的電位差變大。即,太陽(yáng)能電池模塊的框一般被接地,如果太陽(yáng)能電池陣列的系統(tǒng)電壓變?yōu)?00v~1000v,則在電壓變得最高的模塊中,框與組件間的電位差直接變?yōu)橄到y(tǒng)電壓的600v~1000v,在施加高電壓的狀態(tài)下維持日間的發(fā)電。
此外,玻璃與密封材相比電阻低,經(jīng)由框而在玻璃與組件間也產(chǎn)生高電壓。即,在日間發(fā)電的狀況下,串聯(lián)連接的模塊中組件與模塊間和組件與玻璃面的電位差從接地側(cè)起電位差依次變大,最大的地方幾乎維持系統(tǒng)電壓的高電壓的電位差。
在這樣的狀態(tài)下使用的太陽(yáng)能電池模塊中,也報(bào)告有使用了發(fā)生了輸出大幅降低、產(chǎn)生特性劣化的pid(potentialinduceddegradation的縮寫)現(xiàn)象的結(jié)晶系發(fā)電元件的模塊的例子。
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的,其提供具備以n型半導(dǎo)體作為基板、在其上形成有p型半導(dǎo)體層的n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件,并且pid耐性優(yōu)異的太陽(yáng)能電池模塊。
用于解決課題的方法
根據(jù)本發(fā)明人的研究,n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池模塊與p型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池模塊相比易于發(fā)生pid,即使使用聚烯烴系太陽(yáng)能電池密封材也有時(shí)發(fā)生pid。
本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述課題而進(jìn)行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過(guò)使用乙烯單元的含有比例、密度、mfr、肖氏a硬度滿足預(yù)定要件的特定乙烯-α-烯烴共聚物,從而可獲得透明性、粘接性、耐熱性、柔軟性、外觀、交聯(lián)特性、電特性和擠出成型性等各特性的平衡優(yōu)異的太陽(yáng)能電池密封材,以及具備n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件作為發(fā)電組件并且使用了上述太陽(yáng)能電池密封材的太陽(yáng)能電池模塊具有極其優(yōu)異的pid耐性。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)通過(guò)使鋁元素的含量滿足特定范圍,從而交聯(lián)特性和電特性進(jìn)一步優(yōu)異,由此完成本發(fā)明。
進(jìn)一步本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn),通過(guò)使用依照jisk6911測(cè)定的體積電阻率在特定范圍內(nèi)、進(jìn)而兼具上述的各種材料物性的太陽(yáng)能電池密封材,從而即使維持在太陽(yáng)能電池模塊的框與組件間施加了高電壓的狀態(tài),也可以抑制太陽(yáng)能電池模塊的輸出降低,可以大幅度抑制pid的發(fā)生,從而完成本發(fā)明。
即,根據(jù)本發(fā)明,提供以下所示的太陽(yáng)能電池模塊。
[1]
一種太陽(yáng)能電池模塊,是具備n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件作為發(fā)電元件的太陽(yáng)能電池模塊,其是上述n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件的至少一面被包含滿足以下要件a1)~a4)的乙烯-α-烯烴共聚物的太陽(yáng)能電池密封材密封而成的。
a1)來(lái)源于乙烯的構(gòu)成單元的含有比例為80~90mol%,并且來(lái)源于碳原子數(shù)3~20的α-烯烴的構(gòu)成單元的含有比例為10~20mol%。
a2)依照astmd1238,在190℃、2.16kg荷重的條件下測(cè)定的mfr為0.1~50g/10分鐘。
a3)依照astmd1505測(cè)定的密度為0.865~0.884g/cm3。
a4)依照astmd2240測(cè)定的肖氏a硬度為60~85。
[2]
根據(jù)上述[1]所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材進(jìn)一步滿足以下要件a5)。
a5)依照jisk6911,在溫度100℃、施加電壓500v下測(cè)定的體積電阻率為1.0×1013~1.0×1018ω·cm。
[3]
根據(jù)上述[1]所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述乙烯-α-烯烴共聚物進(jìn)一步滿足以下要件a6)。
a6)上述乙烯-α-烯烴共聚物中的鋁元素的含量為10~500ppm。
[4]
根據(jù)上述[2]所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述乙烯-α-烯烴共聚物進(jìn)一步滿足以下要件a6)。
a6)上述乙烯-α-烯烴共聚物中的鋁元素的含量為10~500ppm。
[5]
根據(jù)上述[1]~[4]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,依照astmd1238,在190℃、2.16kg荷重的條件下測(cè)定的上述乙烯-α-烯烴共聚物的mfr為2~27g/10分鐘。
[6]
根據(jù)上述[1]~[5]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,進(jìn)一步包含1分鐘半衰期溫度在100~170℃的范圍內(nèi)的有機(jī)過(guò)氧化物0.005~5.0質(zhì)量份。
[7]
根據(jù)上述[1]~[6]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述乙烯-α-烯烴共聚物是在由金屬茂化合物、與選自由有機(jī)鋁氧化合物和有機(jī)鋁化合物所組成的組中的至少一種化合物構(gòu)成的烯烴聚合用催化劑的存在下聚合而得的。
[8]
根據(jù)上述[1]~[7]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材包含乙烯系樹脂組合物,所述乙烯系樹脂組合物相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,包含硅烷偶聯(lián)劑0.1~5質(zhì)量份和交聯(lián)劑0.1~3質(zhì)量份。
[9]
根據(jù)上述[8]所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材所包含的上述乙烯系樹脂組合物相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,進(jìn)一步包含選自由紫外線吸收劑、耐熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑所組成的組中的至少一種0.005~5質(zhì)量份。
[10]
根據(jù)上述[8]或[9]所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材所包含的上述乙烯系樹脂組合物相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,進(jìn)一步包含交聯(lián)助劑0.05~5質(zhì)量份。
[11]
根據(jù)上述[1]~[10]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材是將上述乙烯-α-烯烴共聚物與添加劑熔融混煉后,擠出成型為片狀而得的。
[12]
根據(jù)上述[1]~[11]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,上述太陽(yáng)能電池密封材為片狀。
[13]
根據(jù)上述[1]~[12]的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊,其具備:
正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件,
背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件,
使上述太陽(yáng)能電池密封材交聯(lián)而形成的、將上述n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件密封在上述正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件與上述背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件之間的密封層。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明,可以提供即使維持在框與組件間施加了高電壓的狀態(tài)也可以大幅度抑制pid現(xiàn)象的發(fā)生的n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池模塊。
附圖說(shuō)明
上述目的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下記載的優(yōu)選實(shí)施方式及其附帶的以下附圖進(jìn)一步明確。
圖1是示意性示出本發(fā)明的n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池模塊的一實(shí)施方式的截面圖。
圖2是示意性示出太陽(yáng)能電池元件的受光面與背面的一構(gòu)成例的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下,使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外,在全部附圖中,對(duì)同樣的構(gòu)成要素附上同樣的符號(hào),適當(dāng)省略說(shuō)明。此外,數(shù)值范圍的“~”如果沒(méi)有特別指明,則表示以上至以下。
1.關(guān)于太陽(yáng)能電池密封材
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材包含至少滿足以下所示要件a1)~a4)的乙烯-α-烯烴共聚物。
(乙烯-α-烯烴共聚物)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材所使用的乙烯-α-烯烴共聚物通過(guò)將乙烯與碳原子數(shù)3~20的α-烯烴共聚來(lái)獲得。
作為α-烯烴,通常,可以單獨(dú)使用1種或組合使用2種以上碳原子數(shù)3~20的α-烯烴。其中優(yōu)選的是碳原子數(shù)為10以下的α-烯烴,特別優(yōu)選的是碳原子數(shù)為3~8的α-烯烴。作為這樣的α-烯烴的具體例,可以舉出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。其中,從獲得的容易性考慮,優(yōu)選為丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。另外,乙烯-α-烯烴共聚物可以為無(wú)規(guī)共聚物,也可以為嵌段共聚物,但從柔軟性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為無(wú)規(guī)共聚物。
以下,對(duì)要件a1)~a4)進(jìn)行說(shuō)明。
(要件a1)
乙烯-α-烯烴共聚物所包含的來(lái)源于乙烯的構(gòu)成單元的含有比例為80~90mol%,優(yōu)選為80~88mol%,更優(yōu)選為82~88mol%,特別優(yōu)選為82~87mol%。
乙烯-α-烯烴共聚物所包含的來(lái)源于碳原子數(shù)3~20的α-烯烴的構(gòu)成單元(以下,也記為“α-烯烴單元”)的比例為10~20mol%,優(yōu)選為12~20mol%,更優(yōu)選為12~18mol%,進(jìn)一步優(yōu)選為13~18mol%。
如果乙烯-α-烯烴共聚物所包含的α-烯烴單元的含有比例為上述下限值以上,則可獲得高透明性。此外,可以容易地進(jìn)行低溫下的擠出成型,能夠?qū)崿F(xiàn)例如130℃以下的擠出成型。因此,在乙烯-α-烯烴共聚物中混入有機(jī)過(guò)氧化物的情況下,也可以抑制擠出機(jī)內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行,可以防止太陽(yáng)能電池密封材片產(chǎn)生凝膠狀的異物而片的外觀惡化。此外,由于可獲得適度的柔軟性,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)可以防止太陽(yáng)能電池元件的開(kāi)裂、薄膜電極的缺損等的發(fā)生。
如果乙烯-α-烯烴共聚物所包含的α-烯烴單元的含有比例為上述上限值以下,則乙烯-α-烯烴共聚物的結(jié)晶速度變得適度,因此由擠出機(jī)擠出的片不發(fā)粘,冷卻輥上的剝離容易,可以有效率地獲得片狀的太陽(yáng)能電池密封材。此外,由于片不發(fā)生發(fā)粘因此可以防止粘連,片的送出性變得良好。此外,也可以防止耐熱性的降低。
(要件a2)
依照astmd1238,在190℃、2.16kg荷重的條件下測(cè)定的乙烯-α-烯烴共聚物的熔體流動(dòng)速率(mfr)為0.1~50g/10分鐘,優(yōu)選為2~50g/10分鐘,更優(yōu)選為10~50g/10分鐘,進(jìn)一步優(yōu)選為10~40g/10分鐘,特別優(yōu)選為12~27g/10分鐘,最優(yōu)選為15~25g/10分鐘。乙烯-α-烯烴共聚物的mfr可以通過(guò)調(diào)整后述的聚合反應(yīng)時(shí)的聚合溫度、聚合壓力、以及聚合體系內(nèi)的乙烯和α-烯烴的單體濃度與氫濃度的摩爾比率等來(lái)調(diào)整。
(壓延成型)
如果mfr為0.1g/10分鐘以上且小于10g/10分鐘,則可以通過(guò)壓延成型來(lái)制造片。如果mfr為0.1g/10分鐘以上且小于10g/10分鐘,則包含乙烯-α-烯烴共聚物的樹脂組合物的流動(dòng)性低,因此可以防止在將片與電池元件層壓時(shí)滲出的熔融樹脂所引起的層壓裝置的污染,在這方面是優(yōu)選的。
(擠出成型)
進(jìn)一步,如果mfr為2g/10分鐘以上,優(yōu)選mfr為10g/10分鐘以上,則包含乙烯-α-烯烴共聚物的樹脂組合物的流動(dòng)性提高,可以使片擠出成型時(shí)的生產(chǎn)率提高。
如果mfr為50g/10分鐘以下,則分子量變大,因此可以抑制對(duì)冷卻輥等的輥面的附著,因此不需要?jiǎng)冸x,可以成型為均勻厚度的片。進(jìn)一步,由于成為有“黏彈性”的樹脂組合物,因此可以容易地成型0.1mm以上的厚片。此外,由于太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)的交聯(lián)特性提高,因此可以充分地交聯(lián),抑制耐熱性的降低。
如果mfr為27g/10分鐘以下,則進(jìn)一步,可以抑制片成型時(shí)的垂伸,可以成型寬度寬的片,此外交聯(lián)特性和耐熱性進(jìn)一步提高,可以獲得最良好的太陽(yáng)能電池密封材片。
另外,在后述的太陽(yáng)能電池模塊的層壓工序中不進(jìn)行樹脂組合物的交聯(lián)處理的情況下,在熔融擠出工序中有機(jī)過(guò)氧化物的分解的影響小,因此也可以使用mfr為0.1g/10分鐘以上且小于10g/10分鐘,優(yōu)選為0.5g/10分鐘以上且小于8.5g/10分鐘的樹脂組合物,通過(guò)擠出成型來(lái)獲得片。在樹脂組合物的有機(jī)過(guò)氧化物的含量為0.15質(zhì)量份以下的情況下,也可以使用mfr為0.1g/10分鐘以上且小于10g/10分鐘的樹脂組合物,進(jìn)行硅烷改性處理或微交聯(lián)處理,同時(shí)在170~250℃的成型溫度通過(guò)擠出成型來(lái)制造片。如果mfr在該范圍內(nèi),則可以防止在將片與太陽(yáng)能電池元件層壓時(shí)滲出的熔融樹脂所引起的層壓裝置的污染,在這方面是優(yōu)選的。
(要件a3)
依照astmd1505測(cè)定的乙烯-α-烯烴共聚物的密度為0.865~0.884g/cm3,優(yōu)選為0.866~0.883g/cm3,更優(yōu)選為0.866~0.880g/cm3,進(jìn)一步優(yōu)選為0.867~0.880g/cm3。乙烯-α-烯烴共聚物的密度可以通過(guò)乙烯單元的含有比例與α-烯烴單元的含有比例的平衡來(lái)調(diào)整。即,如果提高乙烯單元的含有比例,則結(jié)晶性變高,可以獲得密度高的乙烯-α-烯烴共聚物。另一方面,如果降低乙烯單元的含有比例,則結(jié)晶性變低,可以獲得密度低的乙烯-α-烯烴共聚物。
如果乙烯-α-烯烴共聚物的密度為上述上限值以下,則結(jié)晶性變低,可以提高透明性。進(jìn)一步,低溫下的擠出成型變得容易,例如可以在130℃以下進(jìn)行擠出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烴共聚物中混入有機(jī)過(guò)氧化物,也可以防止擠出機(jī)內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行,可以抑制太陽(yáng)能電池密封材片產(chǎn)生凝膠狀的異物,抑制片的外觀的惡化。此外,由于柔軟性高,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)可以防止作為太陽(yáng)能電池元件的組件的開(kāi)裂、薄膜電極的缺損等的發(fā)生。
另一方面,如果乙烯-α-烯烴共聚物的密度為上述下限值以上,則可以加快乙烯-α-烯烴共聚物的結(jié)晶速度,因此由擠出機(jī)擠出的片不易發(fā)粘,冷卻輥上的剝離變得容易,可以容易地獲得太陽(yáng)能電池密封材片。此外,由于片不易發(fā)生發(fā)粘,因此可以抑制粘連的發(fā)生,使片的送出性提高。此外,由于充分地交聯(lián),因此可以抑制耐熱性的降低。
(要件a4)
依照astmd2240測(cè)定的乙烯-α-烯烴共聚物的肖氏a硬度為60~85,優(yōu)選為62~83,更優(yōu)選為62~80,進(jìn)一步優(yōu)選為65~80。乙烯-α-烯烴共聚物的肖氏a硬度可以通過(guò)將乙烯-α-烯烴共聚物的乙烯單元的含有比例、密度控制為后述的數(shù)值范圍來(lái)調(diào)整。即,乙烯單元的含有比例高、密度高的乙烯-α-烯烴共聚物,其肖氏a硬度變高。另一方面,乙烯單元的含有比例低、密度低的乙烯-α-烯烴共聚物,其肖氏a硬度變低。另外,肖氏a硬度是在負(fù)載于試驗(yàn)片片材后,經(jīng)過(guò)15秒以上后測(cè)定的。
如果肖氏a硬度為上述下限值以上,則乙烯-α-烯烴共聚物的結(jié)晶速度變得適度,因此由擠出機(jī)擠出的片不發(fā)粘,冷卻輥上的剝離容易,可以有效率地獲得太陽(yáng)能電池密封片。此外,由于片不發(fā)生發(fā)粘,因此可以防止粘連,片的送出性變得良好。此外,也可以防止耐熱性的降低。
另一方面,如果肖氏a硬度為上述上限值以下,則可獲得高透明性。此外,可以容易地進(jìn)行低溫下的擠出成型,能夠?qū)崿F(xiàn)例如130℃以下的擠出成型。因此,即使在乙烯-α-烯烴共聚物中混入有機(jī)過(guò)氧化物的情況下,也可以抑制擠出機(jī)內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行,可以使太陽(yáng)能電池密封片的外觀變得良好。此外,由于可獲得適度的柔軟性,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)可以防止太陽(yáng)能電池元件的開(kāi)裂、薄膜電極的缺損等的發(fā)生。
此外,本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材優(yōu)選進(jìn)一步滿足以下要件a5)~a6)的要件。
(要件a5)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材優(yōu)選依照jisk6911,在溫度100℃、施加電壓500v下測(cè)定的體積電阻率為1.0×1013~1.0×1018ω·cm。
體積電阻率大的太陽(yáng)能電池密封材傾向于具有抑制pid現(xiàn)象的發(fā)生這樣的特性。進(jìn)一步,在照射太陽(yáng)光的時(shí)間段,以往的太陽(yáng)能電池模塊有時(shí)模塊溫度變?yōu)槔?0℃以上,因此從長(zhǎng)期可靠性的觀點(diǎn)考慮,由以往報(bào)告的常溫(23℃)下的體積電阻率求出高溫條件下的體積電阻率,溫度100℃時(shí)的體積電阻率變得重要。
體積電阻率優(yōu)選為1.0×1014~1.0×1018ω·cm,進(jìn)一步優(yōu)選為5.0×1014~1.0×1018ω·cm,最優(yōu)選為1.0×1015~1.0×1018ω·cm。
如果體積電阻率為上述下限值以上,則在85℃、85%rh下的恒溫恒濕試驗(yàn)中也可以抑制1天左右的短期的pid現(xiàn)象的發(fā)生。如果體積電阻率為上述上限值以下,則由于片不易產(chǎn)生靜電,因此可以防止污染物的吸附,可以抑制在太陽(yáng)能電池模塊內(nèi)混入污染物,而導(dǎo)致發(fā)電效率、長(zhǎng)期可靠性的降低。
另外,如果體積電阻率為5.0×1014ω·cm以上,則在85℃、85%rh下的恒溫恒濕試驗(yàn)中有pid現(xiàn)象的發(fā)生可以進(jìn)一步延長(zhǎng)的傾向,是期望的。
體積電阻率是在成型為密封材片后,用真空層壓機(jī)、熱壓機(jī)、交聯(lián)爐等進(jìn)行交聯(lián)并加工成平坦的片后測(cè)定的。此外,模塊層疊體中的片除去其它層而測(cè)定。
(要件a6)
乙烯-α-烯烴共聚物所包含的、鋁元素(以下,也記為“al”)的含量(殘?jiān)?優(yōu)選為10~500ppm,更優(yōu)選為20~400ppm,進(jìn)一步優(yōu)選為20~300ppm。
al含量取決于乙烯-α-烯烴共聚物的聚合過(guò)程中添加的有機(jī)鋁氧化合物、有機(jī)鋁化合物的濃度。
在al含量為上述下限值以上的情況下,乙烯-α-烯烴共聚物的聚合過(guò)程中,有機(jī)鋁氧化合物、有機(jī)鋁化合物可以以使金屬茂化合物的活性充分表現(xiàn)的程度的濃度添加,因此不需要添加與金屬茂化合物反應(yīng)而形成離子對(duì)的化合物。在添加該形成離子對(duì)的化合物的情況下,由于該形成離子對(duì)的化合物殘留在乙烯-α-烯烴共聚物中,有時(shí)發(fā)生電特性的降低(有例如100℃等高溫下的電特性降低的傾向),但能夠防止這樣的現(xiàn)象。此外,為了減少al含量,利用酸、堿的脫灰處理變得必要,有殘留在所得的乙烯-α-烯烴共聚物中的酸、堿引起電極腐蝕的傾向,為了實(shí)施脫灰處理,乙烯-α-烯烴共聚物的成本也變高,但這樣的脫灰處理變得不需要。
此外,如果al含量為上述上限值以下,則可以防止擠出機(jī)內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行,因此可以使太陽(yáng)能電池密封片的外觀變得良好。
作為上述那樣的控制乙烯-α-烯烴共聚物所包含的鋁元素的方法,例如,通過(guò)調(diào)整后述的乙烯-α-烯烴共聚物的制造方法所記載的(ii-1)有機(jī)鋁氧化合物和(ii-3)有機(jī)鋁化合物的制造工序中的濃度、或乙烯-α-烯烴共聚物的制造條件的金屬茂化合物的聚合活性,從而可以控制乙烯-α-烯烴共聚物所包含的鋁元素。
(熔融峰)
乙烯-α-烯烴共聚物的、基于差示掃描量熱測(cè)定(dsc)的熔融峰優(yōu)選存在于30~90℃的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選存在于33~90℃的范圍內(nèi),特別優(yōu)選存在于33~88℃的范圍內(nèi)。
如果熔融峰為上述上限值以下,則結(jié)晶性適度,透明性良好。此外,柔軟性也適度,有在太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)可以抑制太陽(yáng)能電池元件的開(kāi)裂、薄膜電極的缺損等的傾向。如果熔融峰為上述下限值以上,則樹脂組合物的發(fā)粘小,可以抑制片粘連,片的送出性良好。此外,交聯(lián)變得充分,耐熱性也良好。
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊優(yōu)選為具備正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件、背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件、n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件、和由上述太陽(yáng)能電池密封材形成的將上述太陽(yáng)能電池元件密封在上述正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件與上述背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件之間的密封層的太陽(yáng)能電池模塊。上述太陽(yáng)能電池密封材根據(jù)需要可以交聯(lián),也可以不交聯(lián)。如果模塊所使用的上述太陽(yáng)能電池元件為結(jié)晶系發(fā)電元件,則有觀測(cè)到pid現(xiàn)象的可能性,因此可以特別適合適用本實(shí)施方式。
(乙烯-α-烯烴共聚物的制造方法)
乙烯-α-烯烴共聚物可以使用以下所示的各種金屬茂化合物作為催化劑來(lái)制造。作為金屬茂化合物,例如,可以使用日本特開(kāi)2006-077261號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2008-231265號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2005-314680號(hào)公報(bào)等所記載的金屬茂化合物。但是,也可以使用與這些專利文獻(xiàn)所記載的金屬茂化合物不同結(jié)構(gòu)的金屬茂化合物,也可以組合使用兩種以上金屬茂化合物。
作為使用金屬茂化合物的聚合反應(yīng),可以舉出例如以下所示的形態(tài)作為優(yōu)選例。
在由以往公知的金屬茂化合物、(ii)選自由(ii-1)有機(jī)鋁氧化合物、(ii-2)與上述金屬茂化合物(i)反應(yīng)而形成離子對(duì)的化合物和(ii-3)有機(jī)鋁化合物所組成的組中的至少一種化合物(也稱為助催化劑)構(gòu)成的烯烴聚合用催化劑的存在下,供給乙烯和選自α-烯烴等中的一種以上單體。
作為(ii-1)有機(jī)鋁氧化合物、(ii-2)與上述金屬茂化合物(i)反應(yīng)而形成離子對(duì)的化合物和(ii-3)有機(jī)鋁化合物,也可以使用例如,日本特開(kāi)2006-077261號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2008-231265號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2005-314680號(hào)公報(bào)等所記載的金屬茂化合物。但是,也可以使用與這些專利文獻(xiàn)所記載的金屬茂化合物不同結(jié)構(gòu)的金屬茂化合物。這些化合物可以個(gè)別地投入到聚合氣氛中或預(yù)先接觸而投入到聚合氣氛中。進(jìn)一步,可以擔(dān)載于例如日本特開(kāi)2005-314680號(hào)公報(bào)等所記載的微粒狀無(wú)機(jī)氧化物載體而使用。
另外,優(yōu)選通過(guò)實(shí)質(zhì)上不使用上述(ii-2)與上述金屬茂化合物(i)反應(yīng)而形成離子對(duì)的化合物來(lái)進(jìn)行制造,可以獲得電特性優(yōu)異的乙烯-α-烯烴共聚物。
乙烯-α-烯烴共聚物的聚合可以通過(guò)以往公知的氣相聚合法、和淤漿聚合法、溶液聚合法等液相聚合法中的任一方法來(lái)進(jìn)行。優(yōu)選通過(guò)溶液聚合法等液相聚合法來(lái)進(jìn)行。在使用上述那樣的金屬茂化合物,進(jìn)行乙烯與碳原子數(shù)3~20的α-烯烴的共聚來(lái)制造乙烯-α-烯烴共聚物的情況下,(i)的金屬茂化合物以每1升反應(yīng)容積通常為10-9~10-1摩爾,優(yōu)選為10-8~10-2摩爾那樣的量使用。
化合物(ii-1)以化合物(ii-1)與化合物(i)中的全部過(guò)渡金屬原子(m)的摩爾比[(ii-1)/m]通常為1~10000,優(yōu)選為10~5000那樣的量使用?;衔?ii-2)以與化合物(i)中的全部過(guò)渡金屬(m)的摩爾比[(ii-2)/m]通常為0.5~50,優(yōu)選為1~20那樣的量使用?;衔?ii-3)以每1升聚合容積通常為0~5毫摩爾,優(yōu)選為約0~2毫摩爾那樣的量使用。
溶液聚合法中,通過(guò)在上述那樣的金屬茂化合物的存在下,進(jìn)行乙烯與碳原子數(shù)3~20的α-烯烴的共聚,從而可以高效率地制造共聚單體含量高、組成分布窄、分子量分布窄的乙烯-α-烯烴共聚物。這里,乙烯與碳原子數(shù)3~20的α-烯烴的加入摩爾比通常為乙烯:α-烯烴=10:90~99.9:0.1,優(yōu)選為乙烯:α-烯烴=30:70~99.9:0.1,更優(yōu)選為乙烯:α-烯烴=50:50~99.9:0.1。
作為碳原子數(shù)3~20的α-烯烴,可以舉出直鏈狀或支鏈狀的α-烯烴,例如丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等。在溶液聚合法中可以使用的α-烯烴的例子中,也包含含有極性基團(tuán)的烯烴。作為含有極性基團(tuán)的烯烴,可以舉出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、富馬酸、馬來(lái)酸酐等α,β-不飽和羧酸類、和它們的鈉鹽等金屬鹽類;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等α,β-不飽和羧酸酯類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基酯類;丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等不飽和縮水甘油酯類等。此外,也能夠使芳香族乙烯基化合物,例如苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對(duì)甲基苯乙烯、鄰,對(duì)-二甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基芐基乙酸酯、羥基苯乙烯、對(duì)氯苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯類;3-苯基丙烯、4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯等共存于反應(yīng)體系而進(jìn)行高溫溶液聚合。在以上記載的α-烯烴中,優(yōu)選使用丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。此外,在溶液聚合法中,可以并用碳原子數(shù)為3~20的環(huán)狀烯烴類,例如環(huán)戊烯、環(huán)庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
所謂“溶液聚合法”,是在聚合物溶解在后述的非活性烴溶劑中的狀態(tài)下進(jìn)行聚合的方法的總稱。溶液聚合法中的聚合溫度通常為0~200℃,優(yōu)選為20~190℃,進(jìn)一步優(yōu)選為40~180℃。在溶液聚合法中,在聚合溫度不滿0℃的情況下,其聚合活性極端降低,聚合熱的除熱也變得困難,在生產(chǎn)率方面是不實(shí)用的。此外,如果聚合溫度超過(guò)200℃,則聚合活性極端降低,因此在生產(chǎn)率方面不實(shí)用。
聚合壓力通常為常壓~10mpa表壓,優(yōu)選為常壓~8mpa表壓的條件下。共聚可以通過(guò)間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式中的任一方法來(lái)進(jìn)行。反應(yīng)時(shí)間(共聚反應(yīng)以連續(xù)法實(shí)施的情況下,平均滯留時(shí)間)根據(jù)催化劑濃度、聚合溫度等條件而不同,可以適當(dāng)選擇,但通常為1分鐘~3小時(shí),優(yōu)選為10分鐘~2.5小時(shí)。進(jìn)一步,也能夠?qū)⒕酆戏殖煞磻?yīng)條件不同的2階段以上來(lái)進(jìn)行。所得的乙烯-α-烯烴共聚物的分子量也可以通過(guò)使聚合體系中的氫濃度、聚合溫度變化來(lái)調(diào)節(jié)。進(jìn)一步,也可以通過(guò)所使用的化合物(ii)的量來(lái)調(diào)節(jié)。在添加氫的情況下,其量是,每1kg生成的乙烯-α-烯烴共聚物為0.001~5,000nl程度是適當(dāng)?shù)?。此外,在所得的乙?α-烯烴共聚物的分子末端存在的乙烯基和亞乙烯基可以通過(guò)提高聚合溫度、極力減少加氫量來(lái)調(diào)整。
在溶液聚合法中使用的溶劑通常為非活性烴溶劑,優(yōu)選為常壓下的沸點(diǎn)為50℃~200℃的飽和烴。具體而言,可舉出戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、煤油等脂肪族烴;環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)戊烷等脂環(huán)族烴。另外,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類、氯乙烯、氯苯、二氯甲烷等鹵代烴也落入“非活性烴溶劑”的范疇,不限制其使用。
如上所述,在溶液聚合法中,不僅可以使用以往常用的溶解于芳香族烴的有機(jī)鋁氧化合物,而且可以使用溶解于脂肪族烴、脂環(huán)族烴的mmao那樣的改性甲基鋁氧烷。其結(jié)果是,如果采用脂肪族烴、脂環(huán)族烴來(lái)作為溶液聚合用的溶劑,則能夠幾乎完全排除在聚合體系內(nèi)、生成的乙烯-α-烯烴共聚物中混入芳香族烴的可能性。即,溶液聚合法也具有可以將環(huán)境負(fù)荷減輕化,可以將對(duì)人體健康的影響最小化這樣的特征。另外,為了抑制物性值的偏差,通過(guò)聚合反應(yīng)而獲得的乙烯-α-烯烴共聚物、和根據(jù)需要添加的其它成分優(yōu)選通過(guò)任意的方法被熔融,實(shí)施混煉、造粒等。
(乙烯系樹脂組合物)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材的優(yōu)選方式是包含含有上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份、烯屬不飽和硅烷化合物等硅烷偶聯(lián)劑0.1~5質(zhì)量份、和有機(jī)過(guò)氧化物等交聯(lián)劑0.1~3質(zhì)量份的乙烯系樹脂組合物。
進(jìn)一步,在乙烯系樹脂組合物中,優(yōu)選相對(duì)于乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,含有硅烷偶聯(lián)劑0.1~4質(zhì)量份和交聯(lián)劑0.2~3質(zhì)量份,特別優(yōu)選相對(duì)于乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,含有硅烷偶聯(lián)劑0.1~3質(zhì)量份、交聯(lián)劑0.2~2.5質(zhì)量份。
(硅烷偶聯(lián)劑)
如果硅烷偶聯(lián)劑的含量為上述下限值以上,則粘接性提高。
另一方面,如果硅烷偶聯(lián)劑的含量為上述上限值以下,則太陽(yáng)能電池密封材的成本與性能的平衡好,此外,可以抑制用于使硅烷偶聯(lián)劑在太陽(yáng)能電池模塊的層壓時(shí)與乙烯-α-烯烴共聚物進(jìn)行接枝反應(yīng)的有機(jī)過(guò)氧化物的添加量。因此,在將太陽(yáng)能電池密封材用擠出機(jī)制成片狀而獲得時(shí)可以抑制凝膠化,可以抑制擠出機(jī)的轉(zhuǎn)矩(torque),擠出片成型變得容易。此外,可以抑制由于在擠出機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的凝膠物而在片的表面產(chǎn)生凹凸,因此可以防止外觀的降低。此外,可以防止在施加電壓時(shí)片內(nèi)部的開(kāi)裂的發(fā)生,因此可以防止絕緣擊穿電壓的降低。進(jìn)一步,也可以防止透濕性的降低。此外,由于可以抑制片表面產(chǎn)生凹凸,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓加工時(shí)與正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件、組件、電極、背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件的密合性變得良好,粘接性也提高。此外,可以抑制硅烷偶聯(lián)劑本身發(fā)生縮合反應(yīng),在太陽(yáng)能電池密封材上作為白線而存在,產(chǎn)品外觀惡化。進(jìn)一步,在有機(jī)過(guò)氧化物的量少的情況下,可以抑制對(duì)乙烯-α-烯烴共聚物的主鏈的接枝反應(yīng)變得不充分而粘接性降低的情況。
硅烷偶聯(lián)劑可以使用以往公知的硅烷偶聯(lián)劑,沒(méi)有特別限制。具體而言,可以使用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。優(yōu)選可舉出粘接性良好的γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
(有機(jī)過(guò)氧化物)
有機(jī)過(guò)氧化物,作為硅烷偶聯(lián)劑與乙烯-α-烯烴共聚物的接枝改性時(shí)的自由基引發(fā)劑,進(jìn)一步作為乙烯-α-烯烴共聚物的太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)的交聯(lián)反應(yīng)時(shí)的自由基引發(fā)劑來(lái)使用。通過(guò)對(duì)乙烯-α-烯烴共聚物接枝改性硅烷偶聯(lián)劑,從而可獲得與玻璃、背片、組件、電極的粘接性良好的太陽(yáng)能電池模塊。進(jìn)一步,通過(guò)將乙烯-α-烯烴共聚物交聯(lián),可以獲得耐熱性、粘接性優(yōu)異的太陽(yáng)能電池模塊。
優(yōu)選使用的有機(jī)過(guò)氧化物只要是能夠?qū)σ蚁?α-烯烴共聚物接枝改性硅烷偶聯(lián)劑、或?qū)⒁蚁?α-烯烴共聚物交聯(lián)的有機(jī)過(guò)氧化物即可,但從擠出片成型的生產(chǎn)率與太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)的交聯(lián)速度的平衡考慮,優(yōu)選有機(jī)過(guò)氧化物的1分鐘半衰期溫度為100~170℃。如果有機(jī)過(guò)氧化物的1分鐘半衰期溫度為上述下限值以上,則在片成型時(shí)由樹脂組合物獲得的太陽(yáng)能電池密封片不易產(chǎn)生凝膠。此外,可以抑制由于產(chǎn)生的凝膠物而在片的表面產(chǎn)生凹凸,因此可以防止外觀的降低。此外,可以防止在施加電壓時(shí)片內(nèi)部的開(kāi)裂的發(fā)生,因此可以防止絕緣擊穿電壓的降低。進(jìn)一步,也可以防止透濕性的降低。此外,可以抑制在片表面產(chǎn)生凹凸,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓加工時(shí)與正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件、組件、電極、背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件的密合性變得良好,粘接性也提高。如果有機(jī)過(guò)氧化物的1分鐘半衰期溫度為上述上限值以下,則可以抑制太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型時(shí)的交聯(lián)速度的降低,因此可以防止太陽(yáng)能電池模塊的生產(chǎn)率的降低。此外,也可以防止太陽(yáng)能電池密封材的耐熱性,粘接性的降低。進(jìn)一步,可以使層壓加工后、烘箱中的交聯(lián)適度,可以抑制層壓裝置、烘箱的污染。
作為有機(jī)過(guò)氧化物,可以使用公知的有機(jī)過(guò)氧化物。作為1分鐘半衰期溫度在100~170℃的范圍內(nèi)的有機(jī)過(guò)氧化物的優(yōu)選的具體例,可舉出過(guò)氧化二月桂酰、1,1,3,3-四甲基丁基過(guò)氧化-2-乙基己酸酯、過(guò)氧化二苯甲酰、叔戊基過(guò)氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過(guò)氧化異丁酸酯、叔丁基過(guò)氧化馬來(lái)酸、1,1-二(叔戊基過(guò)氧化)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷、1,1-二(叔戊基過(guò)氧化)環(huán)己烷、叔戊基過(guò)氧化異壬酸酯、叔戊基過(guò)氧化正辛酸酯、1,1-二(叔丁基過(guò)氧化)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷、1,1-二(叔丁基過(guò)氧化)環(huán)己烷、叔丁基過(guò)氧化異丙基碳酸酯、叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己基碳酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰過(guò)氧化)己烷、叔戊基-過(guò)氧化苯甲酸酯、叔丁基過(guò)氧化乙酸酯、叔丁基過(guò)氧化異壬酸酯、2,2-二(叔丁基過(guò)氧化)丁烷、叔丁基過(guò)氧化苯甲酸酯等。優(yōu)選可舉出過(guò)氧化二月桂酰、叔丁基過(guò)氧化異丙基碳酸酯、叔丁基過(guò)氧化乙酸酯、叔丁基過(guò)氧化異壬酸酯、叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己基碳酸酯、叔丁基過(guò)氧化苯甲酸酯等。上述有機(jī)過(guò)氧化物可以單獨(dú)使用一種,也可以混合使用兩種以上。
太陽(yáng)能電池密封材中的有機(jī)過(guò)氧化物的含量,相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,優(yōu)選為0.005~5.0質(zhì)量份,更優(yōu)選為0.1~3.0質(zhì)量份,進(jìn)一步優(yōu)選為0.2~3.0質(zhì)量份,特別優(yōu)選為0.2~2.5質(zhì)量份。
(紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、耐熱穩(wěn)定劑)
在乙烯系樹脂組合物中,優(yōu)選含有選自由紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和耐熱穩(wěn)定劑所組成的組中的至少一種添加劑。這些添加劑的配合量相對(duì)于乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份,優(yōu)選為0.005~5質(zhì)量份。進(jìn)一步,優(yōu)選含有選自上述三種中的至少兩種添加劑,特別優(yōu)選含有全部上述三種。如果上述添加劑的配合量在上述范圍內(nèi),則可以充分地確保提高對(duì)高溫高濕的耐性、熱循環(huán)的耐性、耐候穩(wěn)定性和耐熱穩(wěn)定性的效果,并且可以防止太陽(yáng)能電池密封材的透明性、與玻璃、背片、組件、電極、鋁的粘接性的降低,因此優(yōu)選。
作為紫外線吸收劑,具體而言,可使用2-羥基-4-正辛基氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-羥基-4-n-辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系紫外線吸收劑;2-(2-羥基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑等苯并三唑系紫外線吸收劑;水楊酸苯酯、水楊酸對(duì)辛基苯酯等水楊酸酯系紫外線吸收劑等。
作為光穩(wěn)定劑,優(yōu)選使用雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基}]等受阻胺系光穩(wěn)定劑、受阻哌啶系光穩(wěn)定劑等。
作為耐熱穩(wěn)定劑,具體而言,可以舉出三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸雙[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯、四(2,4-二叔丁基苯基)[1,1-聯(lián)苯]-4,4’-二基雙膦酸酯和雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯等亞磷酸酯系耐熱穩(wěn)定劑;3-羥基-5,7-二叔丁基-呋喃-2-酮與鄰二甲苯的反應(yīng)生成物等內(nèi)酯系耐熱穩(wěn)定劑;3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(亞甲基-2,4,6-三基)三-對(duì)甲酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)芐基苯、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、硫代二亞乙基雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]等受阻酚系耐熱穩(wěn)定劑;硫系耐熱穩(wěn)定劑;胺系耐熱穩(wěn)定劑等。此外,也可以將它們單獨(dú)使用一種或兩種以上組合使用。其中,優(yōu)選為亞磷酸酯系耐熱穩(wěn)定劑和受阻酚系耐熱穩(wěn)定劑。
(其它添加劑)
構(gòu)成太陽(yáng)能電池密封材的乙烯系樹脂組合物中,在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi),可以適當(dāng)含有以上詳述的各成分以外的各種成分??膳e出例如,乙烯-α-烯烴共聚物以外的各種聚烯烴、苯乙烯系、乙烯系嵌段共聚物、丙烯系聚合物等。它們相對(duì)于上述乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份可以含有0.0001~50質(zhì)量份,優(yōu)選含有0.001~40質(zhì)量份。此外,可以適當(dāng)含有選自聚烯烴以外的各種樹脂、和/或各種橡膠、增塑劑、填充劑、顏料、染料、抗靜電劑、抗菌劑、防霉劑、阻燃劑、交聯(lián)助劑和分散劑等中的一種以上添加劑。
特別是,在含有交聯(lián)助劑的情況下,如果交聯(lián)助劑的配合量相對(duì)于乙烯-α-烯烴共聚物100質(zhì)量份為0.05~5質(zhì)量份,則可以具有適度的交聯(lián)結(jié)構(gòu),可以提高耐熱性、機(jī)械物性、粘接性,因此優(yōu)選。
作為交聯(lián)助劑,可以使用一般對(duì)烯烴系樹脂使用的以往公知的交聯(lián)助劑。這樣的交聯(lián)助劑是分子內(nèi)具有兩個(gè)以上雙鍵的化合物。具體而言,可舉出丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸鯨蠟基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯等單丙烯酸酯;甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸鯨蠟基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲氧基乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯等單甲基丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等二丙烯酸酯;1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等二甲基丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;二乙烯基苯、二-異丙烯基苯等二乙烯基芳香族化合物;氰脲酸三烯丙酯、異氰脲酸三烯丙酯等氰脲酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;對(duì)醌二肟、p-p’-二苯甲酰醌二肟等肟;苯基馬來(lái)酰亞胺等馬來(lái)酰亞胺。
這些交聯(lián)助劑中更優(yōu)選的是二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、二乙烯基芳香族化合物、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯;季戊四醇四丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯;氰脲酸三烯丙酯、異氰脲酸三烯丙酯等氰脲酸酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯等二烯丙基化合物;三烯丙基化合物;對(duì)醌二肟、p-p’-二苯甲酰醌二肟等肟;苯基馬來(lái)酰亞胺等馬來(lái)酰亞胺。進(jìn)一步其中特別優(yōu)選的是異氰脲酸三烯丙酯,層壓后的太陽(yáng)能電池密封材的氣泡產(chǎn)生、交聯(lián)特性的平衡最優(yōu)異。
(太陽(yáng)能電池密封材)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材與玻璃、背片、薄膜電極、鋁、太陽(yáng)能電池元件等各種太陽(yáng)能電池構(gòu)件的粘接性、耐熱性、擠出成型性和交聯(lián)特性的平衡優(yōu)異,進(jìn)一步,透明性、柔軟性、外觀、耐氣候性、體積電阻率、電絕緣性、透濕性、電極腐蝕性、工藝穩(wěn)定性的平衡優(yōu)異。因此,適合用作以往公知的太陽(yáng)能電池模塊的太陽(yáng)能電池密封材。作為本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材的制造方法,可以利用通常使用的方法,但優(yōu)選通過(guò)捏合機(jī)、班伯里混合機(jī)、擠出機(jī)等進(jìn)行熔融摻混來(lái)制造。特別優(yōu)選為利用能夠連續(xù)生產(chǎn)的擠出機(jī)制造。
太陽(yáng)能電池密封材的整體形狀為片狀也是優(yōu)選的實(shí)施方式之一。此外,具有至少一層包含上述乙烯系樹脂組合物的片的、與其它層復(fù)合化而得的太陽(yáng)能電池密封材也可以適合使用。太陽(yáng)能電池密封材的層的厚度通常為0.01~2mm,優(yōu)選為0.05~1.5mm,進(jìn)一步優(yōu)選為0.1~1.2mm,特別優(yōu)選為0.2~1mm,更優(yōu)選為0.3~0.9mm,最優(yōu)選為0.3~0.8mm。如果厚度為該范圍內(nèi),則可以抑制層壓工序中的玻璃、太陽(yáng)能電池元件、薄膜電極等的破損,并且確保充分的光線透射率,從而可以獲得高的光發(fā)電量。進(jìn)一步,可以實(shí)現(xiàn)低溫下的太陽(yáng)能電池模塊的層壓成型,因此優(yōu)選。
太陽(yáng)能電池密封材片的成型方法沒(méi)有特別限制,能夠采用公知的各種成型方法(澆鑄成型、擠出片成型、壓延成型、吹脹成型、注射成型、壓縮成型等)。特別是,在擠出機(jī)中,將乙烯-α-烯烴共聚物與硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)過(guò)氧化物、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、耐熱穩(wěn)定劑和根據(jù)需要的其它添加劑在例如塑料袋等袋中以人力摻混、使用亨舍爾混合機(jī)、轉(zhuǎn)筒、高速混合機(jī)等攪拌混合機(jī)摻混,將所得的配合了乙烯-α-烯烴共聚物與各種添加劑的組合物投入到擠出片成型的料斗,進(jìn)行熔融混煉的同時(shí)進(jìn)行擠出片成型,獲得片狀的太陽(yáng)能電池密封材是最優(yōu)選的實(shí)施方式。
另外,以配合后的組合物一次性地用擠出機(jī)進(jìn)行制粒,進(jìn)一步通過(guò)擠出成型、壓制成型進(jìn)行片化時(shí),一般使其從水層穿過(guò)或使用水下切割式的擠出機(jī)將線料冷卻進(jìn)行切割而獲得顆粒。因此,由于水分附著,因此發(fā)生添加劑、特別是硅烷偶聯(lián)劑的劣化,例如再次用擠出機(jī)進(jìn)行片化時(shí),有硅烷偶聯(lián)劑彼此的縮合反應(yīng)進(jìn)行,粘接性降低的傾向,因此不優(yōu)選。此外,預(yù)先使用擠出機(jī)將乙烯-α-烯烴共聚物與除了有機(jī)過(guò)氧化物、硅烷偶聯(lián)劑以外的添加劑(耐熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑等穩(wěn)定劑)母料化后,將有機(jī)過(guò)氧化物、硅烷偶聯(lián)劑摻混并再次用擠出機(jī)等進(jìn)行片成型的情況下,也因?yàn)槟蜔岱€(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑等穩(wěn)定劑二次經(jīng)過(guò)擠出機(jī),因此有穩(wěn)定劑劣化,耐氣候性、耐熱性等長(zhǎng)期可靠性降低的傾向,是不優(yōu)選的。
作為擠出溫度范圍,擠出溫度為100~130℃。如果使擠出溫度為上述下限值以上,則可以使太陽(yáng)能電池密封材的生產(chǎn)率提高。如果使擠出溫度為上述上限值以下,則將樹脂組合物用擠出機(jī)片化而獲得太陽(yáng)能電池密封材時(shí)不易發(fā)生凝膠化。因此,可以防止擠出機(jī)的轉(zhuǎn)矩的上升,使片成型容易。此外,由于在片的表面不易發(fā)生凹凸,因此可以防止外觀變差。此外,在施加電壓時(shí)可以抑制片內(nèi)部的開(kāi)裂的發(fā)生,因此可以防止絕緣擊穿電壓的降低。進(jìn)一步,透濕性的降低也可以抑制。此外,由于在片表面不易產(chǎn)生凹凸,因此在太陽(yáng)能電池模塊的層壓加工時(shí)與正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件、組件、電極、背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件的密合性變得良好,粘接性優(yōu)異。
此外,可以對(duì)太陽(yáng)能電池密封材片(或?qū)?的表面實(shí)施壓紋加工。通過(guò)將太陽(yáng)能電池密封材片表面通過(guò)壓紋加工進(jìn)行裝飾,從而能夠防止密封片彼此、或密封片與其它片等的粘連。進(jìn)一步,由于壓紋使太陽(yáng)能電池密封材(太陽(yáng)能電池用密封片)的儲(chǔ)存彈性模量降低,因此在將太陽(yáng)能電池密封材片與太陽(yáng)能電池元件層壓時(shí)成為對(duì)太陽(yáng)能電池元件等的緩沖物,可以防止太陽(yáng)能電池元件的破損。
太陽(yáng)能電池密封材片,可以僅由本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材形成的層構(gòu)成,也可以具有含有太陽(yáng)能電池密封材的層以外的層(以下,也記為“其它層”)。作為其它層的例子,如果按目的分類,則可以舉出用于保護(hù)正面或背面的硬涂層、粘接層、防反射層、阻氣層、防污層等。如果按材質(zhì)分類,則可以舉出由紫外線固化性樹脂形成的層、由熱固性樹脂形成的層、由聚烯烴樹脂形成的層、由羧酸改性聚烯烴樹脂形成的層、由含氟樹脂形成的層、由環(huán)狀烯烴(共)聚合物形成的層、由無(wú)機(jī)化合物形成的層等。
本實(shí)施方式的由太陽(yáng)能電池密封材形成的層、與其它層的位置關(guān)系沒(méi)有特別限制,可以按與本發(fā)明的目的的關(guān)系適當(dāng)選擇優(yōu)選的層構(gòu)成。即,其它層可以設(shè)置在2層以上由太陽(yáng)能電池密封材形成的層之間,也可以設(shè)置在太陽(yáng)能電池密封材片的最外層,也可以設(shè)置在其以外的位置。此外,可以僅在由太陽(yáng)能電池密封材形成的層的一面設(shè)置其它層,也可以在兩面設(shè)置其它層。其它層的層數(shù)沒(méi)有特別限制,可以設(shè)置任意數(shù)的其它層,也可以不設(shè)置其它層。
從使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而降低成本的觀點(diǎn)、和極力減小界面反射而有效地利用光的觀點(diǎn)等考慮,不設(shè)置其它層,而僅以由本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材形成的層制作太陽(yáng)能電池密封材片即可。然而,如果有按與目的的關(guān)系必要或有用的其它層,則只要適當(dāng)設(shè)置那樣的其它層即可。在設(shè)置其它層的情況下,對(duì)由本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材形成的層與其它層的層疊方法沒(méi)有特別限制,優(yōu)選為使用澆鑄成型機(jī)、擠出片成型機(jī)、吹脹成型機(jī)、注射成型機(jī)等公知的熔融擠出機(jī)進(jìn)行共擠出而獲得層疊體的方法,或在預(yù)先成型的一個(gè)層上熔融或加熱層壓另一個(gè)層而獲得層疊體的方法。此外,也可以通過(guò)使用了適當(dāng)?shù)恼辰觿?例如,以馬來(lái)酸酐改性聚烯烴樹脂(三井化學(xué)公司制的商品名“admer(注冊(cè)商標(biāo))”,三菱化學(xué)公司制的商品名“modic(注冊(cè)商標(biāo))”等)、不飽和聚烯烴等低(非)結(jié)晶性軟質(zhì)聚合物、乙烯/丙烯酸酯/馬來(lái)酸酐三元共聚物(住化cdf化學(xué)公司制的商品名“bondine(注冊(cè)商標(biāo))”等)為代表的丙烯酸系粘接劑、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或包含它們的粘接性樹脂組合物等)的干式層壓法、或熱層壓法等來(lái)層疊。作為粘接劑,優(yōu)選使用具有120~150℃程度的耐熱性的粘接劑,可以例示聚酯系或聚氨酯系粘接劑等作為適合的粘接劑。此外,為了改良兩層的粘接性,可以使用例如,硅烷系偶聯(lián)處理、鈦系偶聯(lián)處理、電暈處理、等離子體處理等。
2.關(guān)于太陽(yáng)能電池模塊
太陽(yáng)能電池模塊可舉出例如通常將通過(guò)單晶硅、多晶硅等形成的太陽(yáng)能電池元件用太陽(yáng)能電池密封材片夾著而層疊,進(jìn)一步用保護(hù)片覆蓋了正反兩面的結(jié)晶型太陽(yáng)能電池模塊。即,典型的太陽(yáng)能電池模塊成為以下的構(gòu)成:太陽(yáng)能電池模塊用保護(hù)片(正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件)/太陽(yáng)能電池密封材片/太陽(yáng)能電池元件/太陽(yáng)能電池密封材片/太陽(yáng)能電池模塊用保護(hù)片(背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件)。然而,作為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式之一的太陽(yáng)能電池模塊不限定于上述構(gòu)成,在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi),可以適當(dāng)省略上述各層的一部分,或適當(dāng)設(shè)置上述以外的層。作為上述以外的層,可以舉出例如粘接層、沖擊吸收層、涂布層、防反射層、背面再反射層和光擴(kuò)散層等。這些層沒(méi)有特別限定,可以考慮設(shè)置各層的目的、特性來(lái)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>
(n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池模塊)
結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池元件中有:以n型半導(dǎo)體作為基板而在其上形成了p型半導(dǎo)體層的n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件、和以p型半導(dǎo)體作為基板而在其上形成了n型半導(dǎo)體層的p型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件。已知以n型半導(dǎo)體作為基板的結(jié)構(gòu)的n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池模塊與以p型作為基板的結(jié)構(gòu)相比,對(duì)雜質(zhì)的耐性大,理論上易于提升能量轉(zhuǎn)換效率。
圖1是示意性示出本發(fā)明的n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池模塊的一實(shí)施方式的截面圖。如圖1所示,太陽(yáng)能電池模塊20具有通過(guò)內(nèi)部連線29電連接的多個(gè)n型結(jié)晶硅系的太陽(yáng)能電池元件22、夾持該太陽(yáng)能電池元件22的一對(duì)正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件24和背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件26,在這些保護(hù)構(gòu)件與多個(gè)太陽(yáng)能電池元件22之間填充有密封層28。密封層28通過(guò)在使本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材片貼合后加熱壓接而獲得,與形成在太陽(yáng)能電池元件22的受光面和背面的電極相接。所謂電極,是在太陽(yáng)能電池元件22的受光面和背面分別形成的集電構(gòu)件,包含后述的集電線、附極耳用母線和背面電極層等。
圖2是示意性示出n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件的受光面和背面的一構(gòu)成例的俯視圖。在圖2中,示出太陽(yáng)能電池元件22的受光面22a和背面22b的構(gòu)成的一例。如圖2(a)所示,太陽(yáng)能電池元件22的受光面22a中形成有:多個(gè)形成為線狀的集電線32、從集電線32收集電荷并且與內(nèi)部連線29(圖1)連接的附極耳用母線(匯流條(busbar))34a。此外,如圖2(b)所示,在太陽(yáng)能電池元件22的背面22b,整面形成有導(dǎo)電層(背面電極)36,在其上形成有從導(dǎo)電層36收集電荷并且與內(nèi)部連線29(圖1)連接的附極耳用母線(匯流條)34b。集電線32的線寬為例如0.1mm左右;附極耳用母線34a的線寬為例如2~3mm程度;附極耳用母線34b的線寬為例如5~7mm程度。集電線32、附極耳用母線34a和附極耳用母線34b的厚度為例如20~50μm程度。
集電線32、附極耳用母線34a和附極耳用母線34b優(yōu)選包含導(dǎo)電性高的金屬。這樣的導(dǎo)電性高的金屬的例子包括金、銀、銅等,但從導(dǎo)電性、耐腐蝕性高的方面等考慮,優(yōu)選為銀、銀化合物、含有銀的合金等。導(dǎo)電層36優(yōu)選不僅包含導(dǎo)電性高的金屬,而且從使在受光面受到的光反射而使太陽(yáng)能電池元件的光電轉(zhuǎn)換效率提高這樣的觀點(diǎn)等考慮,包含光反射性高的成分,例如鋁。集電線32、附極耳用母線34a、附極耳用母線34b和導(dǎo)電層36如下形成:在太陽(yáng)能電池元件22的受光面22a或背面22b,將包含上述導(dǎo)電性高的金屬的導(dǎo)電材涂料通過(guò)例如網(wǎng)版印刷而涂布成50μm的涂膜厚度后,進(jìn)行干燥,根據(jù)需要在例如600~700℃燒結(jié)。
正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件24由于配置在受光面?zhèn)?,因此需要為透明的。正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件24的例子包括透明玻璃板、透明樹脂膜等。另一方面,背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件26不需要為透明的,其材質(zhì)沒(méi)有特別限定。背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件26的例子包括玻璃基板、塑料膜等,但從耐久性、透明性的觀點(diǎn)考慮,適合使用玻璃基板。
太陽(yáng)能電池模塊20可以通過(guò)任意的制造方法來(lái)獲得。太陽(yáng)能電池模塊20例如可以通過(guò)下述工序來(lái)獲得:獲得將背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件26、太陽(yáng)能電池密封材片、多個(gè)太陽(yáng)能電池元件22、太陽(yáng)能電池密封材片和正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件24依次層疊而得的層疊體的工序;將該層疊體通過(guò)層壓機(jī)等進(jìn)行加壓使其貼合,同時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行加熱的工序;在上述工序后,進(jìn)一步根據(jù)需要對(duì)層疊體進(jìn)行加熱處理,將上述密封材固化的工序。
在太陽(yáng)能電池元件中通常配置用于取出產(chǎn)生的電的集電電極。集電電極的例子包括匯流條電極、指狀電極等。一般而言,集電電極采用配置在太陽(yáng)能電池元件的正面和背面這兩面的結(jié)構(gòu),但如果在受光面配置集電電極,則可能產(chǎn)生集電電極遮住光,因此發(fā)電效率降低這樣的問(wèn)題。
近年來(lái),為了使發(fā)電效率提高,考慮使用不需要在受光面配置集電電極的背接觸型太陽(yáng)能電池元件。在背接觸型太陽(yáng)能電池元件的一個(gè)形態(tài)中,在太陽(yáng)能電池元件的設(shè)置于受光面的相反側(cè)的背面?zhèn)龋惶娴卦O(shè)置p摻雜區(qū)域和n摻雜區(qū)域。在背接觸型太陽(yáng)能電池元件的其它形態(tài)中,在設(shè)置了貫通孔(通孔)的基板上形成p/n接合,直到通孔內(nèi)壁和背面?zhèn)鹊耐字苓叢啃纬烧?受光面)側(cè)的摻雜層,在背面?zhèn)热〕鍪芄饷娴碾娏鳌?/p>
一般而言,在太陽(yáng)能電池系統(tǒng)中,將上述太陽(yáng)能電池模塊以數(shù)臺(tái)至數(shù)十臺(tái)串聯(lián)連接,住宅用的小規(guī)模的系統(tǒng)也以50v~500v運(yùn)用,被稱為大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電站的大規(guī)模的系統(tǒng)以600~1000v運(yùn)用。在太陽(yáng)能電池模塊的外框中,以強(qiáng)度保持等作為目的而使用鋁框等,從安全上的觀點(diǎn)考慮,鋁框被接地(earth)的情況多。其結(jié)果是通過(guò)太陽(yáng)能電池發(fā)電,在電阻比密封材低的玻璃面與太陽(yáng)能電池元件之間,產(chǎn)生發(fā)電引起的電壓差。
其結(jié)果是,對(duì)被密封在發(fā)電組件與玻璃或鋁框之間的太陽(yáng)能電池密封材,要求高的電絕緣性、高電阻等良好的電特性。
特別是,在構(gòu)成太陽(yáng)能電池模塊的光伏元件之下層疊的密封層需要具有與層疊在光伏元件的上部的密封層/電極/背面保護(hù)層的粘接性。此外,為了保持作為光伏元件的太陽(yáng)能電池元件的背面的平滑性,需要具有熱塑性。進(jìn)一步,為了保護(hù)作為光伏元件的太陽(yáng)能電池元件,需要耐刮擦性、沖擊吸收性等優(yōu)異。
作為上述密封層,期望具有耐熱性。特別是期望構(gòu)成密封層的乙烯系樹脂組合物不會(huì)因?yàn)樘?yáng)能電池模塊制造時(shí)進(jìn)行抽真空而加熱壓接的層壓法等中的加熱作用、太陽(yáng)能電池模塊等的長(zhǎng)期使用中的太陽(yáng)光等的熱的作用等而變質(zhì)、或劣化或分解。假設(shè)該乙烯系樹脂組合物所包含的添加劑等溶出或生成分解物,則它們作用于太陽(yáng)能電池元件的電動(dòng)勢(shì)面(元件面),會(huì)使其功能、性能等劣化。因此,耐熱性作為太陽(yáng)能電池模塊的密封層所具有的特性是不可或缺的。進(jìn)一步,上述密封層優(yōu)選防濕性優(yōu)異。在該情況下,可以防止水分從太陽(yáng)能電池模塊的背面?zhèn)韧高^(guò),可以防止太陽(yáng)能電池模塊的光伏元件的腐蝕、劣化。
上述密封層與層疊在光伏元件上的密封層不同,不一定需要具有透明性。本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材具有上述特性,可以適合用作結(jié)晶型太陽(yáng)能電池模塊的背面?zhèn)鹊奶?yáng)能電池密封材、不耐水分滲透的薄膜型太陽(yáng)能電池模塊的太陽(yáng)能電池密封材。
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊,在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi),可以適當(dāng)具有任意的構(gòu)件。典型地,可以設(shè)置粘接層、沖擊吸收層、涂布層、防反射層、背面再反射層、光擴(kuò)散層等,但不限定于此。設(shè)置這些層的位置沒(méi)有特別限定,可以考慮設(shè)置這樣的層的目的和這樣的層的特性來(lái)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>
(太陽(yáng)能電池模塊用正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件)
太陽(yáng)能電池模塊所使用的太陽(yáng)能電池模塊用正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件沒(méi)有特別限制,但由于位于太陽(yáng)能電池模塊的最表層,因此優(yōu)選具有以耐氣候性、拒水性、耐污染性、機(jī)械強(qiáng)度為代表的、用于確保太陽(yáng)能電池模塊的室外暴露時(shí)的長(zhǎng)期可靠性的性能。此外,為了有效地利用太陽(yáng)光,優(yōu)選為光學(xué)損耗小、透明性高的片。
作為太陽(yáng)能電池模塊用正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件的材料,可舉出由聚酯樹脂、氟樹脂、丙烯酸系樹脂、環(huán)狀烯烴(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等形成的樹脂膜、玻璃基板等。樹脂膜優(yōu)選為在透明性、強(qiáng)度、成本等方面優(yōu)異的聚酯樹脂,特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂、耐氣候性好的氟樹脂等。作為氟樹脂的例子,有四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)、聚氟乙烯樹脂(pvf)、聚1,1-二氟乙烯樹脂(pvdf)、聚四氟乙烯樹脂(tfe)、四氟乙烯-六氟化丙烯共聚物(fep)、聚三氟化氯乙烯樹脂(ctfe)。從耐氣候性的觀點(diǎn)考慮,聚1,1-二氟乙烯樹脂優(yōu)異,從兼顧耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度考慮,四氟乙烯-乙烯共聚物優(yōu)異。此外,為了改良與構(gòu)成密封材層等其它層的材料的粘接性,期望對(duì)正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件進(jìn)行電暈處理、等離子體處理。此外,也能夠使用為了提高機(jī)械強(qiáng)度而實(shí)施了拉伸處理的片,例如雙軸拉伸的聚丙烯片。
在使用玻璃基板來(lái)作為太陽(yáng)能電池模塊用正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件的情況下,玻璃基板優(yōu)選波長(zhǎng)350~1400nm的光的全光線透射率為80%以上,更優(yōu)選為90%以上。作為這樣的玻璃基板,一般使用紅外部的吸收少的白玻璃,但也可以為藍(lán)玻璃,只要是厚度為3mm以下,就對(duì)太陽(yáng)能電池模塊的輸出特性的影響少。此外,為了提高玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度,可以通過(guò)熱處理獲得強(qiáng)化玻璃,但是也可以使用無(wú)熱處理的浮法玻璃。此外,為了在玻璃基板的受光面?zhèn)纫种品瓷?,可以進(jìn)行防止反射的涂布。
(太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件)
太陽(yáng)能電池模塊所使用的太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件沒(méi)有特別限制,但由于位于太陽(yáng)能電池模塊的最表層,因此與上述正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件同樣地要求耐氣候性、機(jī)械強(qiáng)度等各特性。因此,可以以與正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件同樣的材質(zhì)構(gòu)成太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件。即,也可以使用作為正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件而使用的上述各種材料作為背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件。特別是可以優(yōu)選使用聚酯樹脂和玻璃。此外,背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件由于不以太陽(yáng)光的通過(guò)作為前提,因此不一定要求正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件所要求的透明性。因此,為了增加太陽(yáng)能電池模塊的機(jī)械強(qiáng)度,或?yàn)榱朔乐箿囟茸兓鸬耐嵝?、翹曲,可以張貼增強(qiáng)板。增強(qiáng)板可以優(yōu)選使用例如鋼板、塑料板、frp(玻璃纖維強(qiáng)化塑料)板等。
進(jìn)一步,本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材可以與太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件一體化。通過(guò)使太陽(yáng)能電池密封材與太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件一體化,從而可以在模塊組裝時(shí)縮短將太陽(yáng)能電池密封材和太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件裁切成模塊尺寸的工序。此外,通過(guò)使分別鋪設(shè)(layup)太陽(yáng)能電池密封材與太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件的工序成為以一體化的片進(jìn)行鋪設(shè)的工序,也可以縮短/省略鋪設(shè)工序。使太陽(yáng)能電池密封材與太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件一體化的情況下的、太陽(yáng)能電池密封材與太陽(yáng)能電池模塊用背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件的層疊方法沒(méi)有特別限制。層疊方法中,優(yōu)選為使用澆鑄成型機(jī)、擠出片成型機(jī)、吹脹成型機(jī)、注射成型機(jī)等公知的熔融擠出機(jī)進(jìn)行共擠出來(lái)獲得層疊體的方法;在預(yù)先成型的一個(gè)層上,將另一個(gè)層熔融或加熱層壓而獲得層疊體的方法。
此外,也可以通過(guò)使用了適當(dāng)?shù)恼辰觿?例如,以馬來(lái)酸酐改性聚烯烴樹脂(三井化學(xué)公司制的商品名“admer(注冊(cè)商標(biāo))”、三菱化學(xué)公司制的商品名“modic(注冊(cè)商標(biāo))”等)、不飽和聚烯烴等低(非)結(jié)晶性軟質(zhì)聚合物、乙烯/丙烯酸酯/馬來(lái)酸酐三元共聚物(住化cdf化學(xué)公司制的商品名“bondine(注冊(cè)商標(biāo))”等)為代表的丙烯酸系粘接劑、乙烯/乙酸乙烯酯系共聚物、或包含它們的粘接性樹脂組合物等)的干式層壓法、或熱層壓法等來(lái)層疊。
作為粘接劑,優(yōu)選具有120~150℃程度的耐熱性的粘接劑,具體而言,優(yōu)選為聚酯系粘接劑或聚氨酯系粘接劑等。此外,為了使兩個(gè)層的粘接性提高,可以對(duì)至少一個(gè)層實(shí)施例如硅烷系偶聯(lián)處理、鈦系偶聯(lián)處理、電暈處理、等離子體處理等。
(太陽(yáng)能電池元件)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊所使用的n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件是指以n型半導(dǎo)體作為基板而在其上形成了p型半導(dǎo)體層的元件。
已知雖然硅系太陽(yáng)能電池元件具有優(yōu)異的特性,但因?yàn)閬?lái)自外部的應(yīng)力、沖擊等而易于破損。本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材由于柔軟性優(yōu)異,因此吸收對(duì)太陽(yáng)能電池元件的應(yīng)力、沖擊等,防止太陽(yáng)能電池元件的破損的效果大。因此,在本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊中,期望由本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材形成的層與太陽(yáng)能電池元件直接接合。
(電極)
太陽(yáng)能電池模塊所使用的電極的構(gòu)成和材料沒(méi)有特別限定,具體例是具有透明導(dǎo)電膜和金屬膜的層疊結(jié)構(gòu)。透明導(dǎo)電膜由sno2、ito、zno等形成。金屬膜由銀、金、銅、錫、鋁、鎘、鋅、汞、鉻、鉬、鎢、鎳、釩等金屬形成。這些金屬膜可以單獨(dú)使用,也可以作為復(fù)合化的合金而使用。透明導(dǎo)電膜與金屬膜通過(guò)cvd、濺射、蒸鍍等方法來(lái)形成。
(太陽(yáng)能電池模塊的制造方法)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的制造方法的特征在于,包含下述工序:(i)將正面?zhèn)韧该鞅Wo(hù)構(gòu)件、本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材、太陽(yáng)能電池元件(組件)、太陽(yáng)能電池密封材和背面?zhèn)缺Wo(hù)構(gòu)件依次層疊而形成層疊體的工序,以及(ii)將所得的層疊體加壓和加熱而一體化的工序。
在工序(i)中,優(yōu)選將太陽(yáng)能電池密封材的形成了凹凸形狀(壓紋形狀)的面以與太陽(yáng)能電池元件側(cè)相鄰的方式配置。
在工序(ii)中,將工序(i)中獲得的層疊體,按照常規(guī)方法使用真空層壓機(jī)或熱壓機(jī)進(jìn)行加熱和加壓而一體化(密封)。在密封中,本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材由于緩沖性高,因此可以防止太陽(yáng)能電池元件的損傷。此外,由于脫氣性良好,因此也沒(méi)有空氣的卷入,可以成品率良好地制造高品質(zhì)的產(chǎn)品。
在太陽(yáng)能電池模塊的制造時(shí),使構(gòu)成太陽(yáng)能電池密封材的乙烯系樹脂組合物交聯(lián)固化。該交聯(lián)工序可以與工序(ii)同時(shí)進(jìn)行,也可以在工序(ii)之后進(jìn)行。
在工序(ii)之后進(jìn)行交聯(lián)工序的情況下,在工序(ii)中在溫度125~160℃、真空壓10托以下的條件下進(jìn)行3~6分鐘真空加熱;接著,進(jìn)行利用大氣壓的加壓1~15分鐘程度,將上述層疊體一體化。在工序(ii)之后進(jìn)行的交聯(lián)工序可以通過(guò)一般的方法來(lái)進(jìn)行,例如,可以使用管道式的連續(xù)式交聯(lián)爐,也可以使用塔板式的間歇式交聯(lián)爐。此外,交聯(lián)條件通常為130~155℃、20~60分鐘程度。
另一方面,在將交聯(lián)工序與工序(ii)同時(shí)進(jìn)行的情況下,使工序(ii)中的加熱溫度為145~170℃,使利用大氣壓的加壓時(shí)間為6~30分鐘,除此以外,可以與在工序(ii)之后進(jìn)行交聯(lián)工序的情況同樣地操作而進(jìn)行。本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材通過(guò)含有特定的有機(jī)過(guò)氧化物而具有優(yōu)異的交聯(lián)特性,在工序(ii)中不需要經(jīng)過(guò)兩階段的粘接工序,而可以在高溫短時(shí)間結(jié)束,也可以省略在工序(ii)之后進(jìn)行的交聯(lián)工序,可以顯著地改良模塊的生產(chǎn)率。
不管怎樣,本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的制造中,只要在交聯(lián)劑實(shí)質(zhì)上不分解并且本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池密封材熔融那樣的溫度,對(duì)太陽(yáng)能電池元件、保護(hù)材暫時(shí)粘接太陽(yáng)能電池密封材,接著升溫而進(jìn)行充分的粘接和密封材的交聯(lián)即可。只要選擇可以滿足各條件那樣的添加劑處方即可,例如,只要選擇上述交聯(lián)劑和上述交聯(lián)助劑等的種類和含浸量即可。
此外,上述交聯(lián)優(yōu)選進(jìn)行至交聯(lián)后的太陽(yáng)能電池密封材的凝膠分率成為50~95%的程度。凝膠分率更優(yōu)選為50~90%,進(jìn)一步優(yōu)選為60~90%,最優(yōu)選為65~90%。凝膠分率的算出能夠通過(guò)下述方法來(lái)進(jìn)行。例如,從太陽(yáng)能電池模塊采集密封材片的樣品1g,用沸騰甲苯進(jìn)行索氏提取10小時(shí)。將提取液用30目的不銹鋼篩過(guò)濾,將篩在110℃進(jìn)行8小時(shí)減壓干燥。測(cè)定篩上殘存的殘存物的重量,將篩上殘存的殘存物的重量相對(duì)于處理前的樣品量(1g)之比(%)設(shè)為凝膠分率。
如果上述凝膠分率為上述下限值以上,則太陽(yáng)能電池密封材的耐熱性變得良好,可以抑制例如85℃×85%rh下的恒溫恒濕試驗(yàn)、黑盤溫度83℃時(shí)的高強(qiáng)度氙照射試驗(yàn)、-40℃~90℃時(shí)的熱循環(huán)試驗(yàn)、耐熱試驗(yàn)中的粘接性的降低。另一方面,如果凝膠分率為上述上限值以下,則成為具有高柔軟性的太陽(yáng)能電池密封材,-40℃~90℃時(shí)的熱循環(huán)試驗(yàn)中的溫度追隨性提高,因此可以防止剝離的發(fā)生。
(發(fā)電設(shè)備)
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的生產(chǎn)率、發(fā)電效率、壽命等優(yōu)異。因此,使用了這樣的太陽(yáng)能電池模塊的發(fā)電設(shè)備的成本、發(fā)電效率、壽命等優(yōu)異,實(shí)用上具有高價(jià)值。上述的發(fā)電設(shè)備適合于設(shè)置在房屋的房頂、作為面向露營(yíng)等戶外環(huán)境的移動(dòng)電源而利用、作為汽車蓄電池的輔助電源而利用等,無(wú)論室外、室內(nèi)都可以長(zhǎng)期使用。
實(shí)施例
以下,基于實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明,但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限定。
(1)測(cè)定方法
[乙烯單元和α-烯烴單元的含有比例]
將使試樣0.35g加熱溶解于六氯丁二烯2.0ml而得的溶液進(jìn)行玻璃濾器(g2)過(guò)濾后,加入氘代苯0.5ml,裝入到內(nèi)徑10mm的nmr管。使用日本電子公司制的jnmgx-400型nmr測(cè)定裝置,在120℃進(jìn)行13c-nmr測(cè)定。累計(jì)次數(shù)為8000次以上。根據(jù)所得的13c-nmr光譜,對(duì)共聚物中的乙烯單元的含有比例和α-烯烴單元的含有比例進(jìn)行定量。
[mfr]
依照astmd1238,在190℃、2.16kg荷重的條件下測(cè)定乙烯-α-烯烴共聚物的mfr。
[密度]
依照astmd1505,測(cè)定乙烯-α-烯烴共聚物的密度。
[肖氏a硬度]
將乙烯-α-烯烴共聚物在190℃、加熱4分鐘、在10mpa加壓后,以10mpa加壓冷卻5分鐘直到常溫而獲得了3mm厚的片。使用所得的片,依照astmd2240測(cè)定乙烯-α-烯烴共聚物的肖氏a硬度。
[鋁元素的含量]
將乙烯-α-烯烴共聚物濕式分解后,用純水定容,通過(guò)icp發(fā)光分析裝置(島津制作所公司制,icps-8100),對(duì)鋁進(jìn)行定量,求出鋁元素的含量。
(2)太陽(yáng)能電池密封材(片)的制造
(實(shí)施例1)
相對(duì)于乙烯-α-烯烴共聚物(α-烯烴:1-丁烯,密度:0.870g/cm3,mfr20g/10分鐘,來(lái)源于乙烯的構(gòu)成單元的含有比例:86mol%,來(lái)源于α-烯烴的構(gòu)成單元的比例:14mol%,肖氏a硬度:70,鋁元素的含量:102ppm,按照wo2012/046456的第0178段所記載的合成例1合成。)100質(zhì)量份,配合作為硅烷偶聯(lián)劑的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5質(zhì)量份、作為有機(jī)過(guò)氧化物的1分鐘半衰期溫度為166℃的叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己基碳酸酯1.0質(zhì)量份、作為交聯(lián)助劑的異氰脲酸三烯丙酯1.2質(zhì)量份、作為紫外線吸收劑的2-羥基-4-正辛基氧基二苯甲酮0.4質(zhì)量份、作為光穩(wěn)定劑的雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.2質(zhì)量份、和作為耐熱穩(wěn)定劑1的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.1質(zhì)量份、作為耐熱穩(wěn)定劑2的十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯0.1質(zhì)量份。
在thermoplastic公司制的單軸擠出機(jī)(螺桿直徑20mmφ,l/d=28)安裝衣架式t型模頭(模唇形狀:270×0.8mm),在模頭溫度100℃的條件下,以輥溫度30℃、卷繞速度1.0m/min,第1冷卻輥使用壓紋輥進(jìn)行成型,獲得了厚度500μm的片(太陽(yáng)能電池密封材片)。
使用所得的太陽(yáng)能電池密封材片,使用單晶組件制作1組小模塊,進(jìn)行了評(píng)價(jià)。玻璃使用了切割成24×21cm的旭硝子fabritech公司制的白浮法玻璃(3.2mm厚度的帶有壓紋的熱處理玻璃)。n型結(jié)晶硅系太陽(yáng)能電池元件(topskytechnology制的n型單晶組件)使用了將受光面?zhèn)鹊膮R流條銀電極作為中央而切割成5×3cm的元件。作為背片,使用包含二氧化硅蒸鍍pet的pet系背片,在背片的一部分在從組件取出的部位用切割刀切開(kāi)約2cm切口而取出組件的正端子和負(fù)端子,使用真空層壓機(jī)(npc公司制:lm-110x160-s)以熱盤溫度150℃、真空時(shí)間3分鐘、加壓時(shí)間15分鐘進(jìn)行層壓。然后,切掉從玻璃滲出的密封材、背片,對(duì)玻璃邊緣賦予端面密封材,安裝鋁框后,在從背片取出的端子部分的切口部位賦予rtv有機(jī)硅使其固化。
將該迷你模塊的正端子與負(fù)端子短路,連接電源的高壓側(cè)電纜。此外電源的低壓側(cè)的電纜與鋁框連接,鋁框接地。將該模塊安放在85℃、85%rh的恒溫恒濕槽內(nèi),等待溫度上升后,在施加-1000v的狀態(tài)下保持。
高壓電源使用了松定precision公司制harb-3r10-lf,恒溫恒濕槽使用了etac公司制fs-214c2。
施加24小時(shí)電壓后,將該模塊使用具有am(airmass)1.5級(jí)a的光強(qiáng)度分布的氙光源對(duì)iv特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。iv評(píng)價(jià)使用了日清紡mechatronics公司制的pvs-116i-s。
測(cè)定的結(jié)果是,在任何情況下高壓試驗(yàn)后的最大輸出電力pmax、黑測(cè)定時(shí)的并聯(lián)電阻黑rsh都與初始幾乎同等,未觀察到降低。
本申請(qǐng)主張以2014年11月28日申請(qǐng)的日本特愿2014-241319號(hào)作為基礎(chǔ)的優(yōu)先權(quán),將其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容引入到本文中。