专利名称：太阳能电池组件和其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池组件和其制造方法。
背景技术：
作为太阳能电池组件，提出了在将引线预先贴于受光面的表面电极上的太阳能电池单元(太陽電池★ 的两面配置密封粘合剂片，进而在玻璃基板与保护片(即，背片)中夹入并进行了真空层压处理的电池组件(专利文献I)。作为这样的太阳能电池组件的密封树脂片，广泛使用了在密封性、透明性、柔软性、粘合性、拉伸强度、抗气候性优异的乙烯醋酸乙烯树脂(EVA树脂)中配混交联剂、紫外线吸收剂等并进行片化了的物质。
现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2004-311571号公报。发明内容
可是，太阳能电池组件由于在室外暴露于日光、风雨中这样苛刻的环境中长期使用，因此有水蒸汽透过密封树脂的情况，或有由密封树脂的粘合力的降低导致微量的水分从保护片侧向组件内部侵入的情况，对于这些情况，一部分的乙烯醋酸乙烯树脂水解而产生酸，产生的酸使太阳能电池组件的电极腐蚀，结果存在使太阳能电池组件的性能降低这样的问题。另外，EVA树脂是易于燃烧的树脂，因此对于太阳能电池组件中使用的密封树脂， 还要求显示良好的耐燃烧性。
本发明是为了解决上述现有的课题而作出的发明，其目的在于提供太阳能电池组件，其不仅密封性、而且耐 水蒸汽透过性当然优异，即使在暴露于日光、风雨中这样苛刻的环境中长期使用，也可抑制使用的密封树脂的粘合力的降低，不产生电极的腐蚀，且显示良好的耐燃烧性。
本发明人等正在探寻可代替作为太阳能电池组件的密封树脂一直在使用的EVA 树脂、并显示良好的密封性粘合力耐水蒸汽透过性的同时、显示不易水解性和耐燃烧性的树脂。其结果发现，(a)粘合力较强、但水解性较高的具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂、与粘合力较弱、但水解性较低的具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混聚合物的特性较强地反映了各种优选的特性(即，良好的密封性粘合性、和不易水解性)，另一方面，不优选的特性得到减轻；(b)在将上述共混聚合物用作太阳能电池组件的密封树脂时，作为应与热塑性酯多元醇聚氨酯树脂并用的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂，通过将2种特定的聚氨酯树脂、S卩，阻燃性比较优异的热塑性聚醚多元醇聚氨酯树脂和粘合力比较优异的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂并用，可以实现上述本发明的目的， 从而完成了本发明。
S卩，本发明提供太阳能电池组件，其是将组件基板、第I密封树脂层、连接了接头线(夕人線)的太阳能电池单元、第2密封树脂层和保护片叠层而成的太阳能电池组件，其特征在于，该第I密封树脂层和/或该第2密封树脂层由共混聚合物形成，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10 : 90 50 : 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂 A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
另外，本发明提供太阳能电池组件的制造方法，其是通过在真空层压机中投入将组件基板、第I密封树脂片、连接或暂时粘贴了接头线的太阳能电池单元、第2密封树脂片和保护片进行叠层而成的叠层体、并将该叠层体利用真空层压处理一起进行一体化来制造太阳能电池组件的方法，其特征在于，作为第I密封树脂片和/或第2密封树脂片，使用由共混聚合物形成的密封树脂片，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10 90 50 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
进一步地，本发明提供太阳能电池组件用密封树脂片，其是由共混聚合物形成的太阳能电池组件用密封树脂片，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成，其特征在于，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10: 90 50 : 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
另外，本发明提供太阳能电池组件用的带有保护层的密封树脂片，其特征在于，在保护片上叠层了上述 本发明的太阳能电池组件用密封树脂片。
对于本发明的太阳能电池组件，作为第I密封树脂层和/或第2密封树脂层，使用了将规定共混比的热塑性聚酯多元醇聚氨酯树脂与特定的2种热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混聚合物进行片化而得的物质。其结果是本发明的太阳能电池组件可长期维持其初始的性能，且表现良好的密封性、粘合力、耐腐蚀性、耐燃烧性和耐水蒸汽透过性。第I密封树脂层也由与第2密封树脂层相同的材料构成，由此本发明的太阳能电池组件可以更为长期地维持其初始的性能，且表现更为良好的耐燃烧性。
另外，根据本发明的制造方法，通过真空层压机处理，将使规定共混比的热塑性聚酯多元醇聚氨酯树脂与特定的2种热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混聚合物片化( 一卜化)而成的太阳能电池单元用密封树脂片用于制作至少第I和/或第2密封树脂层。因此， 通过真空层压机处理，能够以高的生产率一起制造一体化了的太阳能电池组件。
附图的简单说明
图1是本发明的太阳能电池组件的概略截面图。
图2是从太阳能电池组件的制造中使用的真空层压机的主体上取下柔软性盖体的概略截面图。
图3是在真空层压机中进行真空层压处理的说明图。
具体实施方式
一边参照图1 一边对本发明的太阳能电池组件进行说明。
本发明的太阳能电池组件如其概略截面图(图1)中所示的那样，具有在组件基板 I上依次叠层了第I密封树脂层2、连接了用于取得向真空层压机10的外部接通的接头线 6的太阳能电池单元3、第2密封树脂层4、保护片5的结构。另外，接头线6连接在太阳能电池单元3的组件基板I侧(即，受光面)的表面电极上，优选通过导电粘合剂(没有图示)进行连接，这由于使生产率提高或应力松弛，从而是优选的。应予说明，这种层构成本身与现有的太阳能电池组件的构成基本相同。
本发明的太阳能电池组件的特征在于，第I密封树脂层2和/或第2密封树脂层4 由具有酯系多元醇单元(二二 〃卜)的热塑性聚氨酯树脂(即，热塑性酯多元醇聚氨酯树脂) 与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂(即，热塑性醚多元醇聚氨酯树脂)的共混聚合物形成。通过使用这种共混聚合物，可以赋予第I密封树脂层2和/或第2密封树脂层4良好的粘合力和不易水解性。而且，可以对太阳能电池组件赋予UL规格94的阻燃性。其中， 优选由特定的共混聚合物至少构成第2密封树脂层4。这是因为主要从保护片侧产生水分向太阳能电池组件中的侵入。
这里，作为酯系多元醇单元的具体例，可以列举具有酯骨架(-C00-)的多元醇单元坐寸ο
另外，作为醚系多元醇单元的具体例，可以列举具有由聚环氧乙烷形成的聚醚链 (-CH2CH2O-)的多兀醇单兀等。
对于热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比， 如果前者过少，则粘合力变弱，如果过多，则变得易于水解，在表面电极上易于产生腐蚀， 另外，还易于产生粘合力的劣化，因此上述共混质量比为10 90 50 50，优选为 30 70 50 50。
另外，在本发明中，热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂A (有时简单地称为聚氨酯树脂A)、和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂B (有时简单地称为聚氨酯树脂B)。这样通过使用不同的2 种聚氨酯树脂，可以使密封树脂的粘合力和耐燃烧性更为提高。
聚氨酯树脂A的阻燃性的水平优选是按照UL规格94，在与火接触(接火)10秒钟的条件下不燃烧这样的水平。作为赋予聚氨酯树脂A这样的阻燃性的方法，可以列举在聚氨酯树脂A中配混公知的阻燃剂、优选非卤素系阻燃剂。作为非卤素系阻燃剂的具体例，可以列举磷、聚磷酸铵、氰尿酸三聚氰胺等。应予说明，配混这样的阻燃剂时，有粘合力降低的倾向，因此优选考虑到耐燃烧性与粘合力的平衡来决定阻燃剂的配混量。
聚氨酯树脂B与聚氨酯树脂A相比，阻燃性低，但粘合性优异。聚氨酯树脂B的粘合性的水平是根据JIS-K6854-2，以50mm/分钟的剥离速度进行180度剥离试验时，优选显示为20N/cm以上的粘合力的水平。应予说明，如果可得到初始的粘合力，则也可以在聚氨酯树脂B中配混阻燃剂。
对于这种聚氨酯树脂A与聚氨酯树脂B的共混质量比，如果前者过多(相对地后者过少)，则粘合力有降低的倾向，如果前者过少(相对地后者过多)，则阻燃性有降低的倾向， 因此上述共混质量比优选为30 20 30 60，更优选为30 20 30 40。
在上述的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混聚合物中，根据需要可以含有其它的热塑性树脂、硅烷偶联剂、交联剂、抗氧化剂等。
第2密封树脂层的层厚根据太阳能电池单元3的尺寸而不同，通常为O.1 O.6mm,优选为 O. 2 O. 5mm。
应予说明，在本发明中，第2密封树脂层由上述特定的共混聚合物形成时，第I密封树脂层可以与目前同样是EVA树脂，但优选由与第2密封树脂层同样的特定共混聚合物形成。由此，还可以赋予第I密封树脂层2更为良好的粘合力和不易水解性。而且，可以赋予太阳能电池组件更为良好的UL规格94的阻燃性。第I密封树脂层的层厚可以与第2密封树脂层的层厚同样。
作为太阳能电池单元3或保护片5、接头线6、导电粘合剂，可以使用目前公知的太阳能电池单元、保护片、接头线、导电粘合剂。
例如作为太阳能电池单元3，可以使用单晶硅太阳能电池单元、多晶硅太阳能电池单元、硅薄膜太阳能电池单元、HIT太阳能电池单元、CIGS系薄膜太阳能电池单元等。作为保护片5，可以使用聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺等的树脂片、玻璃板等。另外，作为接头线6，可以使用在150 μ m厚的铜带上实施了 40 μ m厚的焊接镀的接头带状物(夕7' U 等。作为导电粘合剂，可以使用在一直以来用于这种接头线的连接的热固化性粘合剂树脂中分散了金属粒子、金属被覆树脂粒子等导电粒子而成的热固化性导电粘合剂等。
应予说明，用于形成第2密封树脂层4或第I密封树脂层2的共混聚合物(即，将热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂以特定的共混比共混了的物质)， 通常成形为片状而供于使用。这种片材作为太阳能电池组件用密封树脂片而成为本发明的一种方式。这种太阳能电池组件用密封树脂片可以通过将熔融共混聚合物挤出并从口模以片状挤出这样的挤出成形法来制造，但也可以利用浇铸法来制造，所述浇铸法是在剥离片上，利用公知的涂布法将由甲苯等有机溶剂稀释了的共混聚合物涂液进行涂布、并干燥的方法。太阳能电池组件用密封树脂片的厚度可以根据使用目的而适当选择。
另外，为了提高太阳能电池组件的生产率等，可将第2密封树脂层4和保护片5预先一体化，来用作带有保护层的密封树脂片。这样的片材作为太阳能电池组件用的带有保护层的密封树脂片也成为本发明的一个方式。其中，一体化可以利用公知技术来进行，可以通过挤出形成法或浇铸法等来进行。
本发明的太阳能电池单元3可以使用公知的真空层压机来制造。即，在真空层压机中投入将组件基板、第I密封树脂片、连接或暂时粘贴了接头线的太阳能电池单元、第2 密封树脂片和保护片进行叠层而成的叠层体，并将该叠层体利用真空层压处理一起进行一体化，由此可以制造图1所示的本发明的太阳能电池组件。其中，连接了接头线的太阳能电池单元是指例如在投入到真空层压处理中之前，接头线已经通过焊锡或导电性粘合剂牢固地连接在太阳能电池单元上的状态的物质，暂时粘贴了接头线的太阳能电池单元是指例如利用导电性粘合剂的粘着力以在常温下可使粘贴修正的程度贴附接头线的状态的物质。另外，可将接头线与导电性粘合剂预先形成一体，形成为卷轴('J 一 >)形状的叠层体。
以下说明可在本发明中使用的真空层压机的一例。如图2所示，真空层压机10由用于形成层压处理空间的不锈钢等金属制的主体11、和盖在该主体11上来密封层压处理空间的硅橡胶片等的柔软性盖体12构成。主体11在其外周壁Ila的内侧形成倾斜面11b， 在减压时柔软性盖体12沿该倾斜面Ilb变形。另外，在主体11中，在减压装置上设置排气口 11c，该排气口 Ilc与真空泵(没有图示)连接。
接着，对于真空层压处理，使用图3具体地进行说明。
首先，在真空层压机10的主体11的内底部铺上剥离片13，在其上将组件基板1、 第I密封树脂片2'、接头线在设置于受光面的表面电极上连接或暂时粘贴了的太阳能电池单元3、第2密封树脂片4'和保护片5重合放置进行叠层。在该叠层体上载置另外的剥离片14，进而盖上柔软性盖体12。该情况下，可以使用前述的太阳能电池组件用的带有保护层的密封树脂片来代替第2密封树脂片4'和保护片5。
接着，将真空层压机10投入到加热炉(没有图示)中，一边加热至使密封树脂软化乃至熔融的温度一边从排气口 Ilc将层压处理空间内抽真空。由此，柔软性盖体12将叠层体加压，实现真空层压处理，得到太阳能电池组件。该真空层压处理时，暂时粘贴的接头线被正式连接(本接続)。实施例
以下通过实施例具体地说明发明。
实施例1 6和比较例I 5(I)密封树脂片的制作将热塑性酯多元醇聚氨酯树脂(工9 ^卜9 > ETHD95A、BASF '7' ^ > (株))、含有非卤素系阻燃剂的阻燃性的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂(聚氨酯树脂A:- 9 7卜9 > 1175A-10W、BASF 〃 > (株))、成为热熔粘合剂的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂(聚氨酯树月旨B :工7叉卜7 > ET-370、BASF夕^八 >(株))、环氧系硅烷偶联剂(KBM-403、信越化学工业(株))和水解稳定剂(KE9463、7 卜 > 彡力> \ a > (株))以表 中记载的配混量使用四氢呋喃进行溶解、共混，通过浇铸法^ ^卜法)制成O. 4_厚的密封树脂片。应予说明，在比较例5中，作为第I和第2密封树脂片，使用厚度为O. 5mm的EVA树脂片。
(2)太阳能电池组件的制作在真空层压机(1016S、日清纺J力卜π 二夕7 (株))内配置厚度为3mm的玻璃组件基板，在其上依次将上述(I)中制作的密封树脂片、在受光面的铝表面电极上将焊锡被覆铜接头线用环氧系热固化性导电粘合剂暂时粘贴了的厚度180μπι的太阳能电池单元(多晶Si 单元M12525、MoteCh (株))、上述(I)中制作的密封树脂片、和厚度为230 μ m的聚酯保护片(BS-SP、凸版印刷(株))叠层，在150°C的加热炉中以在叠层体上附加O.1MPa的压力的方式进行5分钟的真空层压处理，由此制作太阳能电池组件。
实施例7Ca)带有保护层的密封树脂片的制作在一面上形成了粘合层的聚酯保护片(BS-SP、凸版印刷(株))上，与实施例4同样地将共混聚合物挤出成形，由此制作带有保护层的密封树脂片。
(b)太阳能电池组件的制作除了在太阳能电池单元上叠层上述的(a)带有保护层的密封树脂片来代替叠层实施例I的(I)密封树脂片和保护片以外，其它与实施例1同样地制作太阳能电池组件。
实施例8除了使用比较例I中使用的EVA树脂片来代替实施例1的第I密封树脂片以外，其它与实施例1同样地制作太阳能电池组件。
< 评价 >(密封性)在制作实施例1 6、8、比较例I 5的密封树脂片时，通过与实施例7同样的操作制作带有保护层的密封树脂片。与此不同地，在50mmX IOOmm的白板玻璃上放置厚度O. 3mm、 长度IOOmm的笔直的接头线，以穿过短边，使其前端位于白板玻璃的中央，在该接头线上放置带有保护层的密封树脂片，从保护层侧在150°C下、以IOOKpa的压力进行5分钟的真空层压处理，由此制作密封性评价试验样品。从白板玻璃侧观察接头线，将在接头线的附近没有观察到气泡的情况判断为“A”，将观察到气泡、但实用上没有问题的情况判断为“B”，将实用上存在问题的情况评价为“C”。所得的结果可以与对应的实施例1 8和比较例I 5 的密封树脂片的密封性的评价结果视为同一，因此作为这些评价结果，示于表I中。
(粘合力)将实施例1 8和比较例I 5中得到的太阳能电池组件在进行真空层压后和温度85°C、湿度85%的环境下保存1000小时后，将对于玻璃组件基板的粘合力、按照 JIS-K6854-2以50mm/分钟的剥离速度进行180度剥离试验，测定粘合力。所得的结果示于表I。实用上期望为20N/cm以上。
(耐腐蚀性) 将实施例1 8和比较例I 5中得到的太阳能电池组件在温度85°C、湿度85%的环境下保存1000小时后，利用光学显微镜目视观察在太阳能电池组件的铝表面电极上是否产生了腐蚀(变色)。所得的结果示于表I。
(耐燃烧性)将实施例1 8和比较例I 5中得到的密封树脂片切成宽度13mm、长度125mm，观察按照UL规格94在与火接触10秒钟的条件下是否燃烧。所得的结果示于表I。
(耐水蒸汽透过性)对于实施例3 8中所得的密封树脂片，按照JIS Z0208测定在40°C、90%Rh环境下的水蒸汽透过性。所得的结果示于表I。如果水蒸汽透过性小于300g/m2 day，则评价为良好“G”。所得的结果示于表I。
表I
权利要求
1.太阳能电池组件，其是将组件基板、第I密封树脂层、连接了接头线的太阳能电池单元、第2密封树脂层和保护片叠层了的太阳能电池组件，其特征在于，该第I密封树脂层和/或该第2密封树脂层由共混聚合物形成，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10 : 90 50 : 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂 A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，该聚氨酯树脂A与该聚氨酯树脂B的共混质量比为30 20 30 60。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池组件，其中，该聚氨酯树脂A含有非卤素系阻燃剂。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的太阳能电池组件，其中，第2密封树脂层和保护片为预先一体化了的带有保护层的密封树脂片。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的太阳能电池组件，其中，接头线通过导电性粘合剂接合在设置于太阳能电池单元受光面的表面电极上。
6.太阳能电池组件的制造方法，其是通过在真空层压机中投入将组件基板、第I密封树脂片、连接或暂时粘贴了接头线的太阳能电池单元、第2密封树脂片和保护片叠层了的叠层体、并将该叠层体利用真空层压处理一起进行一体化来制造太阳能电池组件的方法， 其特征在于，作为第I密封树脂片和/或第2密封树脂片，使用由共混聚合物形成的密封树脂片，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10 90 50 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的聚氨酷树脂B。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，作为第2密封树脂片和保护片，使用预先一体化了的带有保护层的密封树脂片。
8.太阳能电池组件用密封树脂片，其是由共混聚合物形成的密封树脂片，所述共混聚合物由具有酯系多元醇单元的热塑性聚酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚醚多元醇聚氨酯树脂构成，其特征在于，该共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10 90 50 50，该热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、 和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
9.太阳能电池组件用的带有保护层的密封树脂片，其特征在于，在保护片上叠层了权利要求8所述的太阳能电池组件用密封树脂片。
全文摘要
对于即使在苛刻的环境中长期使用、也可抑制使用的密封树脂的粘合力的降低、不产生电极的腐蚀且显示良好的耐燃烧性的太阳能电池组件，作为密封树脂，使用由具有酯系多元醇单元的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性醚多元醇聚氨酯树脂构成的共混聚合物。共混聚合物中的热塑性酯多元醇聚氨酯树脂与热塑性醚多元醇聚氨酯树脂的共混质量比为10∶90～50∶50。热塑性醚多元醇聚氨酯树脂含有阻燃性的聚氨酯树脂A、和阻燃性比该聚氨酯树脂A低、但粘合性优异的聚氨酯树脂B。
文档编号C08L75/06GK103003956SQ201180037210
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年7月29日
发明者西本正弘, 内海俊治 申请人:迪睿合电子材料有限公司