专利名称:太阳能电池组件用密封材料片以及太阳能电池组件的制作方法
技术领域:
本发明涉及太阳能电池组件用密封材料片以及太阳能电池组件。
背景技术:
近年来,作为利用太阳光的绿色发电技术,太阳能电池被人们所关注。作为一般的太阳能电池组件,已知有在密封材料层内包埋密封太阳能电池片,通过表面保护构件和内面保护构件保护该密封材料层的两面的组件。作为制造该太阳能电池组件的方法,广泛使用以表面保护构件、密封材料片、太阳能电池片、密封材料片和内面保护构件的顺序层叠,将它们在真空中加热,脱气后,在真空中边施加一个大气压的载荷边加热,在包埋太阳能电池片的同时使密封材料树脂交联固化,粘接为一整体的方法。作为密封材料片的材料,一般来说作为其主成分树脂,使用EVA(乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)。作为太阳能电池用的密封材料片,最常见的是单层结构,至少添加有机过氧化物作为交联剂(例如,专利文献I 5)。通过含有有机过氧化物,有机过氧化物因受热分解产生自由基,使EVA交联。如此,通过有机过氧化物将EVA交联能将太阳能电池片固定在太阳能电池组件的密封材料层中。另外,基于提高密封材料片耐久性的目的,大多在密封材料片中以一定比例含有交联助剂、硅烷偶联剂、光稳定剂、紫外线吸收剂等添加剂。作为密封材料片的制造方法,可以采用例如,从具有直线状狭缝的模具,以熔融状态挤出形成密封材料片的树脂,通过冷却辊或水槽骤冷固化的T模法或压延机法等制膜工艺。通过前述制膜工艺,成膜为500 左右厚的密封材料片。另外,在前述制膜工艺中,还包括进行对密封材料片表面赋予凹凸的压纹加工。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平9-27633号公报专利文献2 :日本特开平11-54768号公报专利文献3 :日本特开2000-183381号公报专利文献4 :日本特开2005-126708号公报专利文献5 :日本特开2006-186233号公报
发明内容
然而,如专利文献I 5所记载的这种现有的密封材料片,如果在输送后或储存一定时间后使用,则太阳能电池组件中的密封材料层的交联率降低,太阳能电池组件的耐久性会有明显降低。另外,在制造密封材料片时,根据条件有可能在片中产生凝胶,所以防止片成型时产生凝胶是很重要的。本发明的目的在于提供一种太阳能电池组件用密封材料片,该密封材料片能不产生凝胶地成型,即使在输送后或储存一定时间后使用,也能形成高交联率的密封材料层,能稳定地制造耐久性优异的高品质的太阳能电池组件。另外,本发明的目的还在于提供使用前述太阳能电池组件用密封材料片而得到的具有优异耐久性的高品质太阳能电池组件。本发明为了解决前述问题,采用下述结构。[I] 一种太阳能电池组件用密封材料片,该密封材料片包含乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和有机过氧化物,其中前述有机过氧化物满足下述条件(A)和条件(B),而且该有机过氧化物的含量相对于100质量份前述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物为0. 4 I. 0质量份。(A)在具有半径为I. 8cm的底面,深度为0. 9cm的圆筒容器中,将0. 15g有机过氧化物在50°C的条件下储存5小时后的挥发量在15质量%以下。(B)有机过氧化物经过一小时减半的分解温度是115 140°C。[2] 一种太阳能电池组件,该组件包括太阳能电池片、密封前述太阳能电池片的密 封材料层、保护前述密封材料层的表面侧的表面保护构件以及保护前述密封材料层的内面侧的内面保护构件,前述密封材料层通过前述[I]记载的太阳能电池组件用密封材料片形成。本发明的太阳能电池组件用密封材料片能不产生凝胶地成型,即使在输送后或储存一定时间后使用,也能形成高交联率的密封材料层,能稳定地制造耐久性优异的高品质的太阳能电池组件。另外,由于本发明的太阳能电池组件使用本发明的太阳能电池组件用密封材料片,所以能稳定地形成具有高交联率的优异的密封材料层,是耐久性优异的高品质太阳能电池组件。
图I是表示本发明的太阳能电池组件的实施方案的一个例子的剖视图。图2是表示图I的太阳能电池组件的制造方法的一个工序的剖视图。
具体实施例方式<太阳能电池组件用密封材料片>本发明的太阳能电池组件用密封材料片(以下,称为“密封材料片”)是用于形成太阳能电池组件中密封太阳能电池片的片,包含乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和有机过氧化物。形成本发明的密封材料片的树脂基材优选使用EVA作为主成分。EVA具有高透明性,廉价,特别是过去的使用实际效果因为巨大所以是有利的。以EVA作为主要成分是指相对于树脂基材总量,EVA在95质量%以上。在本发明的密封材料片中除了 EVA以外,可以含有其它树脂。作为其它树脂,可以列举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;离聚物;乙烯-甲基丙烯酸共聚物;乙烯-丙烯酸共聚物;聚氟乙烯;聚氯乙烯或它们的共聚物等。本发明的密封材料片的树脂基材中的EVA的比例优选95质量%以上,更优选97质量%以上,特别优选100质量%。前述树脂基材的MFR(熔体流动速率)优选为20 40g/10分钟。树脂基材的MFR如果是共聚物,便能通过调节来自共聚成分的单元的含有率进行调节。EVA的MFR能通过调节EVAlOO质量%中的醋酸乙烯酯单元的含有率进行调节。EVA所具有的全部单元100质量%中的醋酸乙烯酯单元的含有率优选20 40质量%,更优选25 35质量%。另外,MFR也能通过调节分子量调节,增大分子量MFR变小。前述MFR以根据ASTMD1238的方法而测定。本发明的密封材料片的特征在于,作为交联剂,含有满足下述条件(A)和条件(B)的有机过氧化物(以下称作“有机过氧化物I”)。(A)在具有半径为I. 8cm的底面,深度为0. 9cm的圆筒容器中,将0. 15g有机过氧化物在50°C的条件下储存5小时后的挥发量在15质量%以下。
(B)有机过氧化物经过一小时减半的分解温度是115 140°C。目前,使用输送后的密封材料片或保存一定时间后的密封材料片制造太阳能电池组件时,密封材料层的交联率降低,得到的太阳能电池组件的耐久性可能明显降低。由此,本发明人等进行了详细的研究,判断出输送后或保存一定时间后的密封材料片中含有的有机过氧化物挥发,其量减少。因此,本发明人等发现通过使用满足前述条件(A)的有机过氧化物I,抑制有机过氧化物从密封材料片挥发,即使使用输送后或保存一定时间后的密封材料片,也能稳定地制造高品质的太阳能电池组件。另外,有机过氧化物I经过一小时减半的分解温度是115 140°C。有机过氧化物I的前述分解如果在115°C以上,则片成型时进行交联反应,能抑制密封材料片内产生凝胶。另外,有机过氧化物I的前述分解温度如果在140°C以下,则制造太阳能电池组件时,交联反应充分进行,密封材料层的交联率变高,所以得到具有优异耐久性的太阳能电池组件。作为有机过氧化物I,优选叔丁基过氧化单碳酸2-乙基己酯(条件(A)的挥发量7. 2质量%,条件⑶的加热分解温度119°C )。本发明的密封材料片中含有的有机过氧化物I优选是一种。在含有两种以上的有机过氧化物I时,由于这些有机过氧化物I的挥发性不同,所以在经过一定时间后的密封材料片内,有机过氧化物I的各个种类的比率改变,可能不均匀。但如果有机过氧化物I是一种,则即使经过一定时间后,密封材料片内的有机过氧化物I容易保持均匀性,容易减小使用该密封材料片制造的太阳能电池组件的性质的偏差。另外,制造太阳能电池组件时,通常在用两块密封材料片夹住太阳能电池片的状态下,在真空中,边施加载荷边加热,在包埋太阳能电池片的同时,使密封材料树脂交联,这两块密封材料片中分别含有的有机过氧化物I最好是相同的。如果使用含有相同的有机过氧化物I的密封材料片,则即使经过一定时间后,两块密封材料片间的有机过氧化物I的量大致相等,也容易抑制不均匀化,所以容易减少太阳能电池组件的性质的偏差。 本发明的密封材料片中的有机过氧化物I的含量相对100质量份EVA,是0. 4 I. 0质量份,优选为0. 5 0. 8质量份。有机过氧化物I的含量相对于100质量份EVA如果在0. 4质量份以上,则能形成交联率高的密封材料层,能制造耐久性优异的太阳能电池组件。有机过氧化物I的含量相对于100质量份EVA如果在I. 0质量份以下,则片成型时进行交联反应,能抑制密封材料片内产生凝胶。另外,本发明的密封材料片中除了前述有机过氧化物以外,还可以含有促进交联反应的交联助剂。作为交联助剂,可以列举出异氰尿酸三烯丙酯、苯二甲酸二烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯等。另外,本发明的密封材料片中可以含有硅烷偶联剂,以提高太阳能电池组件中密封材料层与表面保护构件和内面保护构件的粘合性。作为硅烷偶联剂,可以列举出Y-甲基丙稀酸氧基丙基二甲氧基娃烧、二甲氧基丙基娃烧、二甲氧基甲基娃烧、乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙氧基娃烧、(二氣代)丙基娃烧、二乙氧基苯基娃烧等。另外,在本发明的密封材料片中,为了提高形成的密封材料层的耐久性,可以含有紫外线吸收剂、防氧化剂等稳定剂。作为用于提高耐光性的紫外线吸收剂,可以列举出2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯代 苯并三唑、2-(4,6_ 二苯基_1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,4- 二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等。作为用于提高热稳定性的防氧化剂,可以列举出1,6-己二醇二 [3-(3,5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三(2,4-二叔丁基苯基)亚憐酸酯、2,4-二(正羊基硫代)-6-(4-轻基-3, 5-二叔丁基苯胺基)-1,3, 5_ 二嚷、十八烧基-3- (3, 5- 二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸酷等。(密封材料片的制造方法)本发明的密封材料片,作为交联剂,除了使用前述有机过氧化物I以外,可以通过公知的制造方法制造。例如,可以列举出具有下述制膜工序的方法在前述树脂基材中,混合有机过氧化物和根据需要添加的添加剂,加热熔融,将形成的树脂使用T模等挤出,通过这种共挤出法,将密封材料片成膜。另外,在前述制膜工序中,为了防止结块,可以通过将热熔融状态的树脂片的表面密合到形成凹凸图案的辊(金属或橡胶制)上,将该辊的凹凸图案转印到该树脂片一面或两面上,对密封材料片进行压纹加工。如上说明的本发明的密封材料片可以在片成型时抑制凝胶产生。另外,即使在输送后或保存一定时间后,也可以抑制片中的有机过氧化物挥发,抑制其量减少。因此,如果是本发明的密封材料片,则即使密封材料片经过一定时间后,也能稳定地形成具有高交联率的密封材料层,能稳定地制造具有优异耐久性的高品质太阳能电池组件。〈太阳能电池组件〉本发明的太阳能电池组件包括太阳能电池片、密封前述太阳能电池片的密封材料层、保护前述密封材料层的表面侧的表面保护构件以及保护前述密封材料层的内面侧的内面保护构件,前述密封材料层通过前述的本发明的密封材料片形成。以下,例示本发明的太阳能电池组件的实施方案的一个例子进行详细说明。本实施方案的太阳能电池组件I如图I所示,包括太阳能电池片4,4、密封太阳能电池片4,4的密封材料层3、保护密封材料层3的表面侧的表面保护构件2以及保护密封材料层3的内面侧的内面保护构件5。(太阳能电池片)太阳能电池片4是具有通过光电效果将入射到受光面的光转换为电的功能的单元。在太阳能电池组件I内,通过电极(图中未示出)将多个(图I中是两个)太阳能电池片4连接。太阳能电池片4的数量没有特别的限定。
作为太阳能电池片4的材料可以列举出例如结晶硅。特别是,从制造简便和成本方面出发,特别优选多晶硅。(密封材料层)密封材料层3是包埋太阳能电池片4,4进行密封的层,通过本发明的密封材料片形成。密封材料层3的厚度优选0. 3 0. 6mm。(表面保护构件)作为表面保护构件2,优选耐久性、耐候 性、透明性优异的,可以列举出例如玻璃板、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂片等。另外,可以使用聚碳酸酯等的树脂片。表面保护构件2的厚度优选3 6mm。(内面保护构件)作为内面保护构件5,优选耐久性、耐候性优异的,可以列举出例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、EVA等的树脂片以及它们的层叠体等。另外,前述树脂片或层叠体中可以层叠赋予水蒸气阻隔性、氧阻隔性的阻隔层。内面保护构件5的厚度优选0. 2 0. 4mm。(制造方法)以下,作为本发明的太阳能电池组件的制造方法的一个例子,说明前述太阳能电池组件I的制造方法。但是,本发明的太阳能电池组件的制造方法并不限于下述方法。如图2所示,依次层叠内面保护构件2、密封材料片3A、太阳能电池片4,4、密封材料片3B、表面保护构件5,形成层叠体1A。接着,将层叠体IA在真空状态下加热加压,进行真空层叠,在密封材料片3A,3B内,埋设太阳能电池片4,4,将密封材料片3A,3B的透明树脂基材(EVA)交联固化,粘接一体化,形成密封材料层3。由此,得到太阳能电池组件I。密封材料片3A和密封材料片3B是本发明的密封材料片,可以是相同组成的密封材料片,也可以是不同组成的密封材料片,但从形成均匀的交联结构,从而容易得到品质良好的组件的观点出发,优选为相同组成的密封材料片。以上说明的太阳能电池组件由于使用本发明的密封材料片,所以该密封材料片即使是输送后或保存一定时间后,也是密封材料层的交联率高、具有优异耐久性的高品质的太阳能电池组件。实施例以下,记载了实施例和比较例,对本发明进行详细说明。但是,本发明并不受到以下记载的限定。本实施例中使用的有机过氧化物的挥发量(单位质量%)是在底面半径为
I.8cm,深度为0. 9cm的圆筒容器中,投入0. 15g有机过氧化物,在50°C的条件下储存5小时,从储存前后的质量算出的。[使用原料]本实施例中使用的原料如下所示。(EVA)EVA-I :醋酸乙烯酯单元的含量是30质量%,MFR是30g/10分钟的EVA(有机过氧化物)
I-I :叔丁基过氧化单碳酸2-乙基己酯II-I 1,1~ _.(叔丁基过氧化)_3,3, 5-二甲基环己烧11-2:2,5- _■甲基-2, 5- _■(叔丁基过氧化)己烧(交联助剂)III-I :异氰尿酸三烯丙酯(娃烧偶联剂)IV-I Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(紫外线吸收剂)
V-I :2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(防氧化剂)VI-I :十八烧基-3- (3, 5- 二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸酷(光稳定剂)VII-I :二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯[实施例I]相对于100质量份EVA-U^W 0. 7质量份有机过氧化物I_1、0. 5质量份交联助剂III-U0. 5质量份硅烷偶联剂IV-1、0. I质量份紫外线吸收剂v-l、0. I质量份防氧化剂VI-I和0. 2质量份光稳定剂VII-I。接着,使用挤出成型机,在成型温度110°C下,通过挤出法,将前述组合物成型为
0.40 0.50mm厚的片。得到的密封材料片的厚度通过电子千分尺(7 > U 制造K351C)测定。[实施例2 3]除了有机过氧化物I-I的添加量改变为表I所示的那样以外,和实施例I同样地制造密封材料片。[比较例I 4]除了使用的有机过氧化物的种类和添加量改变为表I所示的那样以外,和实施例I同样地制造密封材料片。[评价方法](初期交联率)使用实施例和比较例中制造的密封材料片,在常温常湿的环境下放置6小时后,测定交联率。交联率通过以下的方法测定。在一个大气压下将密封材料片边加压边在150°C下老化10分钟,从得到的物质切出少量(0.3g左右)的样品,测定其质量(质量Wl)。另外,将该样品在50mL的二甲苯中,在110°C下加热6小时后,测定未溶解物的质量(质量W2)。将质量W2相对质量Wl的比例(W2/W1)作为交联率(单位% )。(保存稳定性)将实施例和比较例得到的密封材料片在温度40°C -湿度20% RH的恒温恒湿槽中的网状储存箱中,和其它片不重叠地放置,储存48小时。之后,取出该密封材料片,在常温常湿环境下放置6小时后,通过和前述初期交联率中说明的方法相同的方法,测定交联率。将交联率为80%以上的标记为“〇”,将不足80%的标记为“ X ”。
(加工时产生的凝胶)目视计测每Im2实施例和比较例得到的密封材料片的凝胶产生数。计测的凝胶选取半径为2mm以上的。另外,确认面积为2m2。每Im2的凝胶产生数为一个以上的标记为“父”,0个的标记为“〇”。实施例和比较例中的初期交联率、保存稳定性和加工时的凝胶产生的评价结果在表I中表不。表I
权利要求
1.一种太阳能电池组件用密封材料片,该密封材料片包含乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和有机过氧化物, 其中前述有机过氧化物满足下述条件(A)和条件(B),而且该有机过氧化物的含量相对于100质量份前述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物为0. 4 I. 0质量份, (A)在具有半径为I.8cm的底面,深度为0. 9cm的圆筒容器中,将0. 15g有机过氧化物在50°C的条件下储存5小时后的挥发量在15质量%以下, (B)有机过氧化物经过一小时减半的分解温度是115 140°C。
2.一种太阳能电池组件,该组件包括太阳能电池片、密封前述太阳能电池片的密封材料层、保护前述密封材料层的表面侧的表面保护构件以及保护前述密封材料层的内面侧的 内面保护构件,前述密封材料层通过权利要求I所记载的太阳能电池组件用密封材料片形成。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种太阳能电池组件用密封材料片以及使用该密封材料片的具有优异耐久性的太阳能电池组件,该密封材料片能不产生凝胶地成型,即使经过一定时间后使用,也能形成高交联率的密封材料层。一种太阳能电池组件用密封材料片,该密封材料片包含乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和特定条件下的挥发量在15质量%以下且经过一小时减半的分解温度为115~140℃的有机过氧化物,前述有机过氧化物的含量相对于100质量份前述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物为0.4~1.0质量份。另外,还提供使用该密封材料片的太阳能电池组件。
文档编号H01L31/042GK102782022SQ201180011708
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年3月2日
发明者田边淳也, 龟岛久光 申请人:凸版印刷株式会社