太陽能電池用密封材料組合物及使用其的太陽能電池用密封材料層以及太陽能電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及特別適合用于太陽能電池用途的密封材料組合物、及使用其的太陽能 電池用密封材料層、以及使用所述密封材料層的太陽能電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 在太陽能電池組件中，發(fā)電單元被封入由樹脂材料形成的密封片材內(nèi)而受到保 護。在太陽能電池組件的層壓工序中，一邊通過加熱使得密封片材溶解并進行加壓，一邊利 用通過已添加的有機過氧化物熱分解而產(chǎn)生的自由基進行交聯(lián)反應(yīng)。為了縮短層壓時間、 抑制氣泡產(chǎn)生及抑制在室外使用時的黃變，針對與有機過氧化物、其他穩(wěn)定劑有關(guān)的配合 進行了各種各樣的研究。
[0003] 例如，在專利文獻1中，以縮短層壓時間及抑制氣泡產(chǎn)生為目的，提出了具有過氧 化縮酮結(jié)構(gòu)的有機過氧化物的方案。但是，由于產(chǎn)生該有機過氧化物的自由基的熱分解溫 度低，在達到IKTC左右的制膜工序中將產(chǎn)生自由基，因此存在發(fā)生凝膠化的問題。若想要 避免該凝膠化的問題，則必須以足夠低的溫度通過短時間的加熱進行制膜，因此，作為密封 片材會對生產(chǎn)率產(chǎn)生較大影響。尤其是，根據(jù)本申請人的研究，明確了 1分鐘半衰期溫度高 于155°C是優(yōu)選的，還明確了在以155°C以下的溫度進行制膜時，制膜得到的密封片材的黃 色指數(shù)變高。
[0004] 此外，例如，專利文獻2中提出了將具有二烷基過氧化醚（dialkyl peroxyether) 結(jié)構(gòu)的化合物與具有過氧碳酸酯（peroxycarbonate)結(jié)構(gòu)的化合物混合、進行15分鐘左右 的加熱壓接的方案。但是，根據(jù)本申請人的研究，明確了在所提出的條件下進行加熱壓接 后，添加的有機過氧化物也仍殘存在太陽能電池組件內(nèi)，這些組件的光穩(wěn)定性低，由于濕熱 而變黃。為了消耗這些有機過氧化物，必須以足夠的時間于高溫下進行加熱，層壓工序的縮 短是困難的。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開2011-252127公報
[0008] 專利文獻2 :日本專利第4616388

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，鑒于上述情況，提供能夠縮短層壓工序的時間、提高耐光性及 耐濕熱性的太陽能電池用密封材料組合物。
[0010] 此外，本發(fā)明的目的在于，提供利用上述太陽能電池用密封材料組合物形成的太 陽能電池用密封材料層及使用其的太陽能電池組件。
[0011] 為了解決上述課題，本申請的發(fā)明人進行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用以下所示的 太陽能電池用密封材料組合物、及使用其的太陽能電池用密封材料層、以及太陽能電池組 件，能夠達成上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物的特征在于，包含乙烯系共聚物和有機過 氧化物，所述有機過氧化物具有下述通式（1)或（2)表示的過氧化酯結(jié)構(gòu)。
[0014] (式（1)和式（2)中，Rp R2、R3及1?4各自獨立地表示任選具有取代基的碳原子數(shù) 1~18的烷基、或任選具有取代基的碳原子數(shù)5~18的芳基。）
[0015] 通過使用本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物，能夠獲得較之以往縮短了層壓 工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。由于有機過氧化物通 常處于高氧化狀態(tài)，所以具有使周圍的有機物氧化劣化的傾向。因此，在太陽能電池組件 中，層壓后殘存的有機過氧化物成為黃變等缺陷的原因之一。本申請的發(fā)明人進行了銳意 研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)作為有機過氧化物，必須選擇盡管為了作為乙烯系共聚物的交聯(lián)劑發(fā)揮作 用而高效地?zé)岱纸狻⒌趸芰κ值偷挠袡C過氧化物。另一方面，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)， 為了防止制膜時的交聯(lián)，1分鐘半衰期溫度優(yōu)選為155°C以上，為了在層壓工序中的加熱壓 接時充分消耗有機過氧化物，優(yōu)選為170°C以下。此外，根據(jù)本申請的發(fā)明人的研究可知，其 中尤其是就具有烷基的過氧化酯結(jié)構(gòu)的有機過氧化物而言，已確認其氧化能力低，通過使 用含有那些有機過氧化物的密封片材，黃變等特性優(yōu)異。進而，通過基于上述烷基的結(jié)構(gòu)進 行分子設(shè)計、控制，能夠發(fā)現(xiàn)1分鐘半衰期溫度在期望的溫度范圍內(nèi)的有機過氧化物。
[0016] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，上述通式（1)和（2)中的RJPR3 優(yōu)選為任選具有取代基的碳原子數(shù)1~18的烷基。通過使用上述有機過氧化物，能夠更容 易地獲得縮短了層壓工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0017] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，上述通式（1)中的私優(yōu)選為叔 丁基或叔己基。通過使用上述有機過氧化物，能夠更容易地獲得縮短了層壓工序的時間、提 高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0018] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，上述通式（2)中的&優(yōu)選為任 選具有取代基的碳原子數(shù)1~18的烷基。通過使用上述有機過氧化物，能夠獲得縮短了層 壓工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0019] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，優(yōu)選相對于100重量份的乙烯 系共聚物包含0. 01~3重量份的上述有機過氧化物。通過形成上述構(gòu)成，能夠更可靠地獲 得縮短了層壓工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0020] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，優(yōu)選相對于100重量份的乙烯 系共聚物包含0. 001~0. 5重量份的抗氧化劑。通過形成上述構(gòu)成，能夠更可靠地獲得縮 短了層壓工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0021] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，上述抗氧化劑優(yōu)選具有任選具 有取代基的羥基甲苯骨架。通過形成上述構(gòu)成，能夠更有效地獲得縮短了層壓工序的時間、 提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0022] 此外，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物中，可以含有紫外線吸收化合物。通 過使用所述紫外線吸收化合物，能夠?qū)λ雒芊獠牧辖M合物賦予更進一步的紫外線劣化抑 制功能、波長轉(zhuǎn)換功能等，能夠使利用所述組合物形成的太陽能電池用密封材料層更多功 能化。
[0023] 另一方面，本發(fā)明的太陽能電池用密封材料層的特征在于，是使用上述密封材料 組合物形成的。通過使用上述密封材料組合物形成，能夠成為較之以往縮短了層壓工序的 時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太陽能電池用密封材料層。
[0024] 此外，本發(fā)明的太陽能電池組件的特征在于，包含使用上述太陽能電池用密封材 料組合物形成的太陽能電池用密封材料層。由于上述太陽能電池組件具有上述太陽能電池 用密封材料層，因此成為較之以往縮短了層壓工序的時間、提高了耐光性及耐濕熱性的太 陽能電池組件。
[0025] 此外，本發(fā)明的太陽能電池組件中，上述太陽能電池單元優(yōu)選為晶體娃太陽能電 池、非晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、薄膜硅太陽能電池、異質(zhì)結(jié)太陽能電池、多結(jié)太 陽能電池、硫化鎘/碲化鎘太陽能電池、CIS系薄膜太陽能電池、CIGS系薄膜太陽能電池、 CZTS系薄膜太陽能電池、III-V族太陽能電池、染料敏化型太陽能電池或有機半導(dǎo)體太陽 能電池。
【附圖說明】
[0026] 圖1表示使用本發(fā)明的太陽能電池用密封材料層的太陽能電池組件的例子。
[0027] 圖2表示使用本發(fā)明的太陽能電池用密封材料層的太陽能電池組件的例子。
[0028] 圖3表示使用本發(fā)明的太陽能電池用密封材料層的太陽能電池組件的例子。
[0029] 附圖標iP,
[0030] 1太陽能電池組件
[0031] 10表面保護層
[0032] 20太陽能電池用密封材料層
[0033] 30太陽能電池單元
[0034] 40背面用密封材料層
[0035] 50 背板
【具體實施方式】
[0036] 以下，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0037] 本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物的特征在于，包含乙烯系共聚物和有機過 氧化物，所述有機過氧化物具有下述通式（1)或（2)表示的過氧化酯結(jié)構(gòu)。
[0039](式（1)和式（2)中，Rp R2、R3及1?4各自獨立地表示任選具有取代基的碳原子數(shù) 1~18的烷基、或任選具有取代基的碳原子數(shù)5~18的芳基。）
[0040] (太陽能電池用密封材料組合物）
[0041] 本發(fā)明的太陽能電池用密封材料組合物的特征在于，包含乙烯系共聚物和有機過 氧化物，所述有機過氧化物具有下述通式（1)或（2)表示的過氧化酯結(jié)構(gòu)。
[0043] (式（1)和式（2)中，Rp R2、R3及1?4各自獨立地表示任選具有取代基的碳原子數(shù) 1~18的烷基、或任選具有取代基的碳原子數(shù)5~18的芳基。）
[0044] 作為本發(fā)明中的乙烯系共聚物，可適宜地使用已知的乙烯系共聚物。需要說明的 是，本發(fā)明中所謂的乙烯系共聚物，是指包含具有乙烯結(jié)構(gòu)（碳碳雙鍵）的單體的聚合物， 包括僅由上述單體形成的聚合物、以上述單體為主要成分的共聚物等。此外，本發(fā)明中，上 述單體的均聚物也包括在上述乙烯系共聚物中。此外，上文所述的作為主要成分是指：在上 述共聚物中，所述主要成分的含量為以重量比計50重量％以上。
[0045] 通過共聚反應(yīng)合成上述乙烯系共聚物時，可適宜地采用已知的高分子 合成的手段。例如，可舉出將1種或多種單體無規(guī)共聚、接枝聚合、交叉聚合 (cross-polymerization)或嵌段共聚的方法等。此外，上述共聚反應(yīng)中，可舉出自由基聚 合（陽離子、陰離子、各活性自由基（living)等）、離子聚合、加成聚合（加聚）、縮合聚合 (縮聚）、環(huán)化聚合、開環(huán)聚合等。此外，在上述共聚反應(yīng)中，可適宜地采用有機溶劑系、水溶 液系、乳化狀態(tài)、懸浮狀態(tài)等的合成手段。
[0046] 作為上述單體，例如可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯 酸-2-乙基己酯等（甲基）丙烯酸烷基酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸苯酯、 甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸芐酯、苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯 酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、馬來酸酐、苯基馬來酰亞胺、環(huán)己基馬來酰亞 胺等。此外，可舉出上述烷基被羥基、環(huán)氧基、鹵素基團等取代的（甲基）丙烯酸烷基酯等。 此外，可舉出乙酸乙烯酯、1-己烯、1-辛烯等α-烯烴單體等。此外，上述（甲基）丙烯酸 酯中，酯部位的烷基的碳原子數(shù)優(yōu)選為1~18,更優(yōu)選碳原子數(shù)為1~8。其中，包含上述 乙酸乙烯酯、α -烯烴單體作為單體成分的情況較多。這些化合物可以單獨使用，也可以混 合兩種以上進行使用。
[0047] 此外，在進行共聚反應(yīng)時，也可以在上述乙烯系共聚物中共聚熒光染料化合物從 而對密封材料層賦予紫外線吸收作用、波長轉(zhuǎn)換作用的功能。在該情況下，可以使熒光染 料化合物的共聚物組成為〇.〇1~20重量％，也可以使用0.02~15重量份，也可以使用 0.05~10重量份，也可以使用0.08~6重量份，還可以使用0. 1~4重量份。通過為上述 范圍，能夠使基于熒光染料化合物的波長轉(zhuǎn)換功能與工序時間的縮短、成型、加工和成型后 的耐久性以良好的均衡性并存。
[0048] 此外，上述乙烯系共聚物中，可以使上述乙烯系共聚物的數(shù)均分子量（Mn)為 3 X IO3~3 XlO6,也可以為I X IO4~I XlO6,也可以為2 X IO4~5 XlO5,還可以為4X IO4~ 2X105。需要說明的是，上述數(shù)均分子量以通過GPC測定得到的分子量為基準（換算為聚 苯乙烯）。通過為上述范圍，成型、加工容易進行，在成型后的耐久性方面也令人滿意。
[0049] 此外，上述乙烯系共聚物中，可以使上述乙烯系共聚物的重均分子量為IX 104~ 9 X 106,也可以為2 X IO4~2 XlO 6,也可以為5 X IO4~IX 10 6,還可以為IX IO5~8 XlO 5。 需要說明的是，上述重均分子量以通過GPC測定得到的分子量為基準（換算為聚苯乙烯）。 通過為上述范圍，成型、加工容易進行，在成型后的耐久性方面也令人滿意。
[0050] 此外，上述乙烯系共聚物中，上述乙烯系共聚物的熔融溫度（Tm)優(yōu)選為50°C~ 130°C，也可以為55°C~120°C，也可以為60°C~110°C，還可以為65°C~100°C。需要說明 的是，上述