专利名称：隔膜片、使用隔膜片的太阳能电池组件的制备方法、使用太阳能电池组件制备用层压装置 ...的制作方法
技术领域：
本发明关于用于太阳能电池组件的制备的隔膜片、使用隔膜片的太阳能电池组件的制备方法、以及使用隔膜片的太阳能电池组件的层压方法。
背景技术：
通常在室外使用的太阳能电池元件为了避免水分或灰尘的影响，或者经得住冰雹或碎石等的冲击、或者风压，而作为被封入某些容器或树脂中的组件来使用。例如，被称为面板一片结构的太阳能电池组件采用在玻璃板和后板之间封入太阳能电池元件和密封材料的结构。密封材料是使构成组件的构件之间一体化，或者使太阳能电池元件免受室外的影响的材料，与太阳能电池组件的耐久性相关。作为密封材料，广泛使用こ烯-こ酸こ烯酯
(ヱチレンビニルァセテート)树脂制的材料。太阳能电池组件通过利用层压装置将前述各构件在真空下热粘结来制备。该热粘结的作业通过以下步骤进行将在层压装置内层压组件构成构件而得到的产品夹在隔膜片和热压板之间，使层压装置内的规定空间为真空状态，加热热压板，将密封材料热熔和热交联。充分且均匀地进行密封材料的热交联是重要的。密封材料中存在热交联不充分的部分时，该部分会产生组件构件之间的剥离、湿气的侵入、太阳能电池元件的腐蚀。以往，从耐热性的观点考虑，隔膜片广泛使用硅橡胶(专利文献I)。但是，由硅橡胶形成的隔膜片因反复使用，诸性能降低，存在耐久性不充分的问题。具体地，反复使用隔膜片的情况下，存在如下问题隔膜片上产生褶皱，在层压加エ中不能均匀按压，或者在层压加工中隔膜片突然断裂，因隔膜片的替换作业引起生产损失，导致制备成品率降低。在先技术文献专利文献专利文献1:特公平4-65556号公报
发明内容
本发明以提供使太阳能电池组件的耐久性提高、实现层压装置的长期稳定运用、使生产效率提高的太阳能电池组件的层压方法为第一目的。另外，以提供用于实现第一目的的隔膜片为第二目的。本发明的发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现隔膜片的耐久性变差的原因在于与こ烯-こ酸こ烯酯树脂一起包含在密封材料中的有机过氧化物或硅烷偶联剂在こ烯-こ酸こ烯酯树脂进行热交联时变成气体而释放到外部，隔膜片被该气体慢慢地化学侵蚀，从而解决了该问题。(A)解决上述课题的本发明的隔膜片为在使用こ烯-こ酸こ烯酯树脂作为密封材料的太阳能电池组件制备用的层压装置中使用的隔膜片，其中，所述隔膜片由含有こ烯-丙烯-ニ烯烃橡胶的组合物形成，满足下述(I)、(2)的条件，(I)相对于所述密封材料中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比分别为20%以下，(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。(B)另外，本发明的太阳能电池组件的制备方法为使用こ烯-こ酸こ烯酯树脂作为密封材料的太阳能电池组件的制备方法，其中，所述太阳能电池组件的制备方法包括通过使用了隔膜片的层压装置用所述密封材料将太阳能电池元件进行层压的エ序，所述隔膜片由含有こ烯-丙烯-ニ烯烃橡胶的组合物形成，满足下述(I)、(2)的条件，(I)相对于所述密封材料中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比分别为 20%以下，(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。(C)另外，本发明的层压方法为使用太阳能电池组件制备用层压装置的层压方法，其中，使层压装置的隔膜片为(A)中记载的所述隔膜片，在层压加工时的抽真空エ序中，层压装置的下腔内的真空度达到133Pa的时间为100秒以下，所述真空度达到133Pa后经过3分钟后的所述下腔内的真空度为IOOPa以下。以下，有时将こ烯-こ酸こ烯酯树脂称为“EVA”，将こ烯-丙烯-ニ烯烃橡胶称为“EroM”。本发明的隔膜片由于黏连性低，能够缩短层压加工时的层压装置的腔内的真空度达到规定的真空度的时间，能够提高太阳能电池组件的生产效率。另外，本发明的隔膜片由于黏连性低，层压时能够进行充分且均匀的按压。因此，能够使得制备的太阳能电池组件的密封材料的交联度充分且均匀，使稳定生产高品质的寿命长的太阳能电池组件成为可能。另外，本发明的隔膜片由于黏连性低以及相对于密封材料中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比低，能够使得隔膜片的耐久性显著提高，能够显著地提高生产效率。另外，本发明的太阳能电池组件的制备方法以及本发明的使用太阳能电池组件制备用的层压装置的层压方法，能够稳定且有效地生产高品质且寿命长的太阳能电池组件。
[图1]为表示太阳能电池组件的构成的ー个例子的截面图。[图2]为表示太阳能电池组件制备用的层压装置的整体构成的一个例子的图。[图3]为表示太阳能电池组件制备用的层压装置的层压部的一个例子的侧截面图。[图4]为表示太阳能电池组件制备用的层压装置在层压加工时的层压部的ー个例子的侧截面图。
具体实施例方式以下对本发明的实施方式进行详述。〈1>太阳能电池组件
首先通过图1对使用本发明的隔膜片制备的太阳能电池组件的一个例子进行说明。图1为表示使用了結晶系的太阳能电池元件的太阳能电池组件的构成的ー个例子的截面图。如图示那样，太阳能电池组件具有在透明的玻璃盖片11和背面材料12之间通过密封材料13、14夹持矩阵15的构成。背面材料12也称为后板，可以使用聚こ烯树脂薄膜、聚酯树脂薄膜、氟树脂薄膜等。密封材料13、14可以使用由含有こ烯-こ酸こ烯酯树脂(EVA)、有机过氧化物、硅烷偶联剂等的组合物形成的树脂片等。矩阵15为在电极16、17之间通过导线19将结晶系的太阳能电池元件18彼此相互连接的构成。这样的太阳能电池组件可以通过将按照玻璃盖片、EVA片、太阳能电池元件、EVA片、背面材料的顺序层压的产品用后述的层压装置进行层压来制备。另外，本发明的隔膜片不仅在制备使用結晶系的太阳能电池元件的太阳能电池组 件时使用，还可以在制备使用薄膜系(非晶系)的太阳能电池元件的太阳能电池组件时使用。<2>太阳能电池组件制备用的层压装置接着，參照图2 图4对使用本发明的隔膜片制备太阳能电池组件时所使用的层压装置的一个例子进行说明。图2为表示层压装置100的整体构成的一个例子的图。图3和图4为表示在本实施方式涉及的层压装置100中层压被加工物(玻璃盖片、EVA片、太阳能电池元件、EVA片、背面材料的层压体)IOa的层压部101的一个例子的侧截面图。图3表示层压加工前，图4表示层压加工中。上壳110形成有向下开ロ的空间，与该开ロ的面邻接设置有隔膜片112。上壳110内部形成有被隔膜片112隔开的空间(上腔113)。如后述那样，隔膜片112作为挤压被加工物IOa的挤压构件发挥功能，能够将被加工物IOa层压。另外，上壳110的上面，设置有与上腔113连通的吸排气ロ 114。通过吸排气ロ114，可以将上腔113抽真空形成真空状态，或者向上腔113导入大气压。下壳120形成有向上方开ロ的空间(下腔121)，该空间设置有热压板122 (板状的加热器)。热压板122通过竖直设置在下壳120的底面上的支撑构件支撑，以保持水平状态。此时，热压板122被支撑成其表面与下腔121的开ロ面为几乎相同高度。另外，下壳120的下面设置有与下腔121连通的吸排气ロ 123。通过吸排气ロ 123，可以将下腔121抽真空形成真空状态，或者向下腔121导入大气压。在上壳110和下壳120之间，热压板122的上方自由移动地设置有传送带130。传送带130从图2的传入传送带200接受被加工物10a，传送到层压部101的中间位置，将层压后的被加工物(太阳能电池组件IOb)转移到图2的传出传送带300上。另外，在上壳110和下壳120之间，传送带130的上方设置有剥离片140。剥离片140用于防止被加工物IOa的密封材料13、14 (參照图1)熔融时，密封材料13、14粘着在隔膜片112。作为剥离片140可以使用表面用硅脱模剂处理后的树脂薄膜等。<3>层压加工方法的概要接着，对使用了本发明的隔膜片的层压エ序的实施方式进行更具体地说明。首先，如图3所示，通过传送带130，将被加工物IOa传送到层压部101的中间位置。另外，通过温度控制器对热压板122的温度进行温度控制以达到目标温度。层压时的温度通常为140-170°C。接着，通过上壳110的吸排气ロ 114，进行上腔113的抽真空。另外，通过升降装置(未图示)，使上壳110下降。通过使上壳Iio下降，上壳Iio和下壳120通过隔膜片紧贴，能够将上腔113和下腔121各自保持为密闭状态。另外，该状态下，除了周围部的大部分的隔膜片处于与上腔贴合的状态。接着，通过下壳120的吸排气ロ 123，进行下腔121的抽真空。通过下腔121的抽真空可以排除包含在被加工物IOa中的气泡。进而，该状态下，被加工物IOa被热压板122加热，其内部所包含的密封材料13、14熔融。接着，保持下腔121的真空状态，通过上腔110的吸排气ロ 114，向上腔113导入大气压。由此，使上腔113和下腔121产生气压差，隔膜片112膨胀，图4所示隔膜片112向下方挤压。被加工物IOa被向下方挤压的隔膜片112的挤压，各构成构件通过熔融的密封 材料13、14被层压。这样完成层压エ序后，通过下腔120的吸排气ロ 123向下腔121导入大气压。另夕卜，通过升降装置(未图示)使上壳Iio上升。通过使上壳110上升，如图2所示，可以使传送带130移动。传送带130将层压后的被加工物(太阳能电池组件IOb)转移到传出传送带300 上。另外，层压エ序中，为了通过用隔膜片将太阳能电池组件的构件按压提高各构件的粘结度，优选如图4所示下腔121能够实现高的真空度。进而，从生产率的方面考虑，层压エ序中，优选使真空度达到一定的值以下的时间短和使真空度保持一定的时间。具体地，从防止因密封固化引起的向组件内残留气泡的观点考虑，层压时的抽真空エ序中，优选层压装置的下腔内的真空度达到133Pa的时间为120秒以下，更优选为100秒以下，进ー步优选为90秒以下。另外，从保持充分的真空度至エ序结束防止向组件内的混入气泡的观点考虑，层压时的抽真空エ序中，优选层压装置的下腔内的真空度达到133Pa后经过3分钟后的下腔内的真空度为IOOPa以下，更优选为SOPa以下，进ー步优选为70Pa以下。后述的本发明的隔膜片，能够实现上述条件。另外，以往隔膜片中使用的硅橡胶由于分子的键角比EPDM大且透气性高，因此不能实现上述条件。另外，上述的真空度可以通过实施例记载的方法进行測定。<4>密封材料密封材料以こ烯-こ酸こ烯酯树脂(EVA)为主要成分，并含有作为添加剂的有机过氧化物和硅烷偶联剂等而成。密封材料可以通过将含有EVA和添加剂的密封材料组合物成型而片状化等来获得。こ烯-こ酸こ烯酯树脂(EVA)为こ烯和こ酸こ烯酯共聚而成的树脂，通常こ酸こ烯酯成分为3-40mol%。EVA、有机过氧化物、硅烷偶联剂在密封材料的总重量成分中所占的比例，EVA为92-98重量％，有机过氧化物为1-5重量％，硅烷偶联剂为1-3重量％左右。<5>隔膜片本发明的发明人发现使用こ烯-丙烯-ニ烯烃橡胶(EPDM)作为隔膜片时，对于EVA树脂的热交联时产生的气体耐久性提高。进而，本发明的发明人发现含有EPDM的隔膜片满足下述(I)、( 2 )的条件是有用的。(I)相对于こ烯-こ酸こ烯酯树脂中所含的交联剂的溶胀比为20%以下，相对于こ烯-こ酸こ烯酯树脂中所含的硅烷偶联剂的溶胀比为20%以下。(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。从太阳能电池组件的机械强度或与玻璃盖片的紧贴性的观点考虑，密封材料除了EVA以外还含有有机过氧化物和硅烷偶联剂。这些有机过氧化物和硅烷偶联剂在制作太阳能电池组件时的加热层压时，变成气体释放到外部。隔膜片吸收所述气体中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂时，隔膜片的物理性质或化学性质会慢慢地变化，变得不能維持当初的性能。因此，隔膜片需要具有对有机过氧化物和硅烷偶联剂的耐性，具体地需要相对于有机过氧化物和硅烷偶联剂难以溶胀。另外，以往隔膜片中使用的硅橡胶在分子结构上非常容易吸收有机过氧化物和硅烧偶联剂。 有机过氧化物作为EVA的交联剂发挥功能，可举出ニ酰基过氧化物、烷基过氧化酷、过氧化ニ碳酸酯、过氧化碳酸酯、ニ烷基过氧化物、氢过氧化物、酮过氧化物等。本发明的隔膜片需要相对于密封材料中含有的有机过氧化物的溶胀比为20%以下。该溶胀比优选为10%以下，更优选为5%以下。特别地，本发明的隔膜片优选相对于过氧化碳酸酯系的有机过氧化物满足所述溶胀比的条件。作为过氧化物碳酸酯系的有机过氧化物，可举出叔丁基过氧化碳酸-2-こ基己酷、叔戊基过氧化碳酸-2-こ基己酯等。硅烷偶联剂具有提高与玻璃盖片的紧贴性的功能，可举出こ烯系、环氧系、苯こ烯系、甲基丙烯酸系、丙烯酸系、氨系、酰脲系、巯基系、硫化物系、异氰酸酯系等。本发明的隔膜片需要相对于片材中含有的硅烷偶联剂的溶胀比为20%以下。该溶胀比优选为10%以下，更优选为5%以下。特别地，本发明的隔膜片优选相对于こ烯系的硅烷偶联剂满足所述溶胀比的条件。作为こ烯系的硅烷偶联剂，可举出こ烯基三甲氧基硅烷、こ烯基三こ氧基硅烷等。隔膜片的相对于有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比可以通过实施例中记载的方法进行測定。另外，本发明的隔膜片为了适合用于太阳能电池制备用层压装置，需要黏连性为3_以下。黏连性为表示隔膜片的层压时的变形程度的指标，可以通过实施例中记载的方法进行測定。隔膜片的黏连性超过3mm吋，继续进行层压加工时，变得不能实现作为隔膜片的功能的均匀地按压太阳能电池组件(构成构件)。另外，隔膜片的黏连性超过3_时，黏连引起的褶皱因继续的加工而达到龟裂，耐久性降低。因此，使黏连性为3mm以下是重要的。另外，为了实现作为隔膜片的功能的“均匀地按压太阳能电池组件”，黏连性优选为2mm以下，更优选为Imm以下。隔膜片可以由含有EPDM和根据需要添加的添加剂的EPDM组合物形成。EPDM为向こ烯和丙烯的共聚物こ烯-丙烯橡胶(EPM)引入少量的作为非共轭ニ烯单体的第三成分，在支链中具有双键的物质。作为第三成分，可举出こ叉基降冰片烯、1，4-己ニ烯、ニ环戊ニ烯等，优选こ叉基降冰片烯。EPDM中的第三成分的比例通常为20重
量％以下。
作为EPDM的添加剂，可举出ニ氧化硅或炭黑等的强化材料、芳香族系加工油、环烷系加工油以及链烷烃系加工油等的软化剂、交联剂、共交联剂、抗氧化剂、加工助剂等。另外，作为交联剂优选使用有机过氧化物，可举出ニ酰基过氧化物、烷基过氧化酷、过氧化ニ碳酸酯、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮、ニ烷基过氧化物、氢过氧化物、酮过氧化物等，其中，优选I分钟半衰期温度为158°C以上的有机过氧化物，具体地可举出过氧化ニ异丙苯、2，5-ニ甲基-2，5-ニ(叔丁基过氧化)己烷等。进而，从提高交联效率的观点考虑，可以与交联剂一起使用共交联剂。作为共交联齐U，可举出三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、ニ甲基丙烯酸こニ醇酯(EG)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMP)等。相对于100重量份EPDM，各添加剂的添加量，从降低黏连性和溶胀比的观点考虑，强化材料优选为70-150重量份，更优选为90-110重量份，软化剂优选为50-150重量份，更优选为70-120重量份，交联剂优选为1-15重量份，更优选为2-12重量份，共交联剂优选为0-10重量份,更优选为1-8重量份。隔膜片可以通过以下方法来制备例如将EPDM组合物(除了交联剂和共交联剂)混合而成的混合物成型后，向混合物中添加交联剂(根据需要进ー步添加共交联剂)，进行片状化。通常，在混合物中添加交联剂，将其成型为片状时，在160°C左右的温度下成型加エ，但是在该温度下EPDM交联需要较长的时间。缩短交联时间时，交联剂会残留在隔膜片中，在太阳能电池组件的制备时EPDM进行交联，结果难以使黏连性为3mm以下。因此，从黏连性的观点考虑，隔膜片的成型温度优选为170°C以上，更优选为180°C以上。另外，此时，成型时间优选为5分钟以上，更优选为10-50分钟。另外，从使相对于密封材料中所含的有机过氧化物或硅烷偶联剂的隔膜片的溶胀比为上述范围内的观点考虑，优选使隔膜片的成型温度为170°C以上，或者使成型时间为5分钟以上。另外，使用有机过氧化物作为交联剂时，从防止隔膜片中残存有机过氧化物的观点考虑，优选隔膜片成型时或成型后，包括有机过氧化物充分分解程度的热处理工序。有机过氧化物由于在6-7倍的半衰期的时间内大体分解，因此优选例如在隔膜片成型时或成型后，包括在I分钟半衰期温度以上的温度下加热6分钟以上的エ序。实施例通过实施例和比较例对本发明的隔膜片和使用了该隔膜片的太阳能电池组件的层压方法进行说明。说明分为(I)隔膜片用混合物的制作、(2)片成型、(3)片的物性測定、
(4)太阳能电池用层压装置的实地试验的4个部分进行说明。(I)隔膜片用混合物的制作实施例1、2、比较例I的混合物的组成如表I所示。混合物的制作使用捏合机(铃鹿ュンデニャリング株式会社制、ESTR75-150-180)将表I的交联剂以外的物质混炼15分钟来进行。[表 I]
表I
权利要求
1.一种隔膜片，该隔膜片为在使用乙烯-乙酸乙烯酯树脂作为密封材料的太阳能电池组件制备用的层压装置中使用的隔膜片，其中，所述隔膜片由含有乙烯-丙烯-二烯烃橡胶的组合物形成，满足下述(I)、(2)的条件，(1)相对于所述密封材料中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比分别为20%以下，(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。
2.一种隔膜片，该隔膜片为在使用乙烯-乙酸乙烯酯树脂作为密封材料的太阳能电池组件制备用的层压装置中使用的隔膜片，其中，所述隔膜片由含有乙烯-丙烯-二烯烃橡胶的组合物形成，满足下述(I)、(2)的条件，(1)相对于所述密封材料中所含的叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯和乙烯基三乙氧基硅烷的溶胀比分别为20%以下，(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。
3.一种太阳能电池组件的制备方法，该制备方法为使用乙烯-乙酸乙烯酯树脂作为密封材料的太阳能电池组件制备方法，其中，所述太阳能电池组件的制备方法包括通过使用了隔膜片的层压装置用所述密封材料将太阳能电池元件进行层压的工序，所述隔膜片由含有乙烯-丙烯-二烯烃橡胶的组合物形成，满足下述(I)、(2)的条件，(1)相对于所述密封材料中所含的有机过氧化物和硅烷偶联剂的溶胀比分别为20%以下，(2)热压板温度为130°C下的隔膜片的黏连性为3mm以下。
4.一种用于太阳能电池组件制备的层压方法，该层压方法为使用了太阳能电池组件制备用的层压装置的层压方法，其中，使层压装置的隔膜片为权利要求1中记载的所述隔膜片，在层压加工时的抽真空工序中，层压装置的下腔内的真空度达到133Pa的时间为100秒以下，所述真空度达到133Pa后经过3分钟后的所述下腔内的真空度为IOOPa以下。
全文摘要
使太阳能电池层压机的隔膜片的性能和耐久性提高，长期稳定地进行良好的层压作业。另外，通过长期稳定地进行充分且均匀的层压，长期稳定地制备高质量的太阳能电池组件。使用由含有黏连性低且对有机过氧化物和硅烷偶联剂的耐久性高的乙烯-丙烯-二烯烃橡胶(EPDM)的组合物形成的隔膜片，来制备太阳能电池组件。
文档编号B29C65/02GK103026500SQ201280001857
公开日2013年4月3日 申请日期2012年7月3日 优先权日2011年7月4日
发明者仲滨秀齐, 饭田浩贵, 中野裕嗣 申请人:日清纺控股株式会社