专利名称：太阳能电池的密封材料用薄片的制作方法
技术领域：
本发明涉及热收缩率低、柔性高的太阳能电池用密封材料。
背景技术：
最近，比起以往的依赖于化石燃料的发电，将作为清洁能源的太阳光直接转换为电能的太阳能电池备受瞩目。如图1所示，这种太阳能电池，在由玻璃或透明树脂形成的表面侧保护部件I的表面放置热粘合性树脂的密封材料用薄片(sheet) 4，并在密封材料用薄片4上放置多个太阳能电池元件3。并且，在这些太阳能电池元件3上同样放置密封材料用薄片4，并在密封材料用薄片4上放置由玻璃或树脂形成的背面侧保护部件2，从而构成层叠体。对于这样构成的层叠体，一边加热层叠体，一边对两个保护部件1、2之间加压，并对密封材料用薄片4、4进行熔融，从而将层叠体形成一体。并且，图2中示出上述密封材料用薄片4、4熔融而与其他部件形成一体化来完成的太阳能电池组件，并将成为一体的密封材料用薄片4、4作为密封材料4’来图示。而且，用于上述密封材料用薄片4的热粘合性树脂薄片大多是通过借助T形模(T-DIE)的挤压加工或压延加工而成型的，像这样沿着机械方向延伸而形成的热粘合性树脂薄片的热收缩率都较高。因此，若将这种热粘合性树脂薄片用于密封材料用薄片4，则在如上所述地进行热熔合时会大大收缩，而在进行这样的收缩时，有时内部的太阳能电池元件3的位置错位或应力作用于太阳能电池元件3，从而导致太阳能电池元件3破损。另一方面，例如，如专利文献I所示，热收缩率低的热粘合性树脂薄片是众所周知的。该热收缩率低的众所周知的热粘合性薄片是通过对热粘合性树脂粉末的一部分或全部进行热熔合而形成的。像这样，通过对热粘合性树脂粉末的一部分或全部热熔合而形成的热粘合性薄片与上述通过借助T形模的挤压加工或压延加工而形成的薄片相比，热收缩性低。因此，如果使用通过对热粘合性树脂粉末的一部分或全部进行热熔合而形成的热粘合性薄片作为太阳能电池的密封材料用薄片4，则能够解决在密封材料用薄片热收缩的过程中太阳能电池元件3的位置错位或破损的问题。并且，在专利文献2中也公开了通过层叠含有交联剂的树脂层和不合有交联剂的层来降低热收缩率的树脂薄片。专利文献1:日本专利公开2002-363507号公报专利文献2:日本专利公开2009-4437号公报
发明内容
技术问题虽然如上所述地降低热收缩率的热粘合性树脂薄片已众所周知，但是在将这种薄片用作太阳能电池的密封材料用薄片时存在柔性下降的问题。
例如，在上述专利文献I中记载了，热粘合性树脂薄片能够将热粘合性树脂粉末全部熔合，但是像这样将热粘合性树脂粉末全部熔合，只能得到与通过挤压来得到的薄片类似的柔性。明明公开了能够熔合热粘合性树脂粉末的一部分，但指出能够如上所述地将热粘合性树脂粉末全部熔合，由此表明，主题不在于柔性，而仅仅在于改善热收缩率。并且，可以明确的是，专利文献2所记载的发明中也没有以柔性为其主题。若将如上所述的缺乏柔性的热粘合性树脂薄片用于太阳能电池的密封材料，则会产生如下问题。S卩，若密封材料用薄片的柔性低，则中间隔着太阳能电池元件3的密封材料用薄片4、4很难随着太阳能电池元件3的表面弯曲，并且在太阳能电池元件3的角落部和密封材料用薄片4之间产生缝隙。若像这样产生缝隙，则即使密封材料用薄片4、4熔融，也无法填补上述缝隙，在残留有该空隙的情况下各部件形成一体。虽然这样产生的空隙几乎不影响作为电池的性能，但是由于影响美观，因而从成品的角度上看，将被处理为不良品。即使几乎不影响作为太阳能电池的性能，但作为成品来讲，若被处理为不良品，之前的所有制备工序就会被全部否定，因而存在会成为大幅增加制备费用的因素的问题。本发明的技术问题在于，提供不仅加热时的收缩率低而且柔性高的太阳能电池的密封材料用薄片，并提高太阳能电池组件的生产率。解决课题手段第一发明的特征在于，通过对热粘合性树脂粉末的一部分进行熔合而维持空隙，并且表观密度为热粘合性树脂的纯密度的20 (% )以上且70 (% )以下。第二发明以第一发明为前提，其特征在于，上述热粘合性树脂由乙烯系共聚物形成，该乙烯系共聚物的乙烯的含量为60 (重量％)以上且90(重量％)以下，并且熔体质量流动速率(melt mass-flow rate)为l(g/10分钟)以上且50 (g/10分钟)以下。发明的效果由于第一发明及第二发明的太阳能电池的密封材料用薄片通过对热粘合性树脂粉末的一部分进行熔合而形成，因而热收缩率很低，并且与以往使用的热粘合性树脂薄片相比，其柔性也非常高。因此，在将该密封材料用薄片用于太阳能电池的制备时，不留空隙、减少不良品，从而能够提闻太阳能电池组件的生广率。并且，通过使密封材料用薄片的表观密度为热粘合性树脂的纯密度的20(% )以上且70(% )以下，从而密封材料用薄片在内部具有空隙，因而呈体积大的海绵形状，由此能提高缓冲性。因此，在太阳能电池的制备工序中，当压力作用于保护部件时，密封材料用薄片吸收该压力，能够防止制备工序中的外力导致太阳能电池元件破损。若该密封材料用薄片的缓冲性不充分，在这些密封材料用薄片之间介入太阳能电池元件并一边加热一边加压的情况下，就会致使太阳能电池元件破损。但是，如同本发明的密封材料用薄片，若在内部具有空隙则即使有如上所述的压力的作用，也不会致使太阳能电池破损。在第二发明中，通过由乙烯系共聚物粉末形成密封材料用薄片，从而能够提高密封材料用薄片对太阳热的耐久性。由此，能够增加太阳能电池的密封材料的耐久性，来增加太阳能电池组件的耐久性。
并且，通过使上述乙烯系共聚物的乙烯树脂含量为60(重量％)以上，能够得到流动性好的热粘合性树脂粉末，提高树脂粉末的处理性的同时能够形成均匀的密封材料用薄片。并且，通过使上述乙烯树脂含量为90 (重量％ )以下，能够得到透明性及柔性极高的太阳能电池的密封材料用薄片。并且，通过使上述乙烯系共聚物的熔体质量流动速率为I (g/ΙΟ分钟)以上且50 (g/ΙΟ分钟)以下，能够将太阳能电池元件的热粘合时的密封材料的流动性维持在最佳水平，防止产生粘合不良或残存空隙的同时，能够防止密封材料从太阳能电池的保护部件之间流出。
图1为表示通常的太阳能电池的结构的图，示出密封材料用薄片没有被热熔融的状态。图2为表示通常的太阳能电池的结构的图。
具体实施例方式以下，将对本发明进行详细说明。本发明的太阳能电池的密封材料用薄片的特征在于，通过对热粘合性树脂粉末的一部分进行熔合而形成，并且表观密度为热粘合性树脂的纯密度的20 (% )以上且70 (% )以下。而且，本实施例的密封材料用薄片是作为图1的密封材料用薄片4使用的。因此，在以下的说明中也将使用上述图1、图2。本发明的密封材料用薄片4的具体形成方法如下。首先，可通过机器粉碎、冷冻粉碎、化学粉碎等来粉碎热粘合性树脂片，来得到构成上述密封材料用薄片4的热粘合性树脂粉末。所得到的粉末的粒子的大小虽然没有特别限制，但是考虑到粉末的流动性、薄片的柔性，优选范围在32网目至200网目。然后，利用粉末撒布器等，在能够剥离经热熔合的树脂的剥离片上均匀撒布如上制备的热粘合性树脂粉末，之后用远红外线加热器等进行加热。通过这种加热，上述热粘合性树脂粉末的一部分熔合，当上述粉末之间相粘合而形成薄片状时，如果对整体进行冷却，并从剥离片剥离，则能够得到一实施例的太阳能电池的密封材料用薄片4。通过这种方法形成的密封材料用薄片4在加工时不会沿着机械方向延伸，因而热收缩率小于2(%)，非常小。因此，如果使用通过该方法形成的密封材料用薄片来制备太阳能电池，则能够防止由于密封材料用薄片4的热收缩而导致太阳能电池元件3的位置错位、或者由于热收缩引发的应力而导致太阳能电池元件3破损。并且，由于如上述那样得到的密封材料用薄片4只是熔合了部分粉末，因而在粉末之间形成有多个空隙。如此具有空隙的密封材料用薄片4能够制成与只由树脂构成的薄片相比柔性高的薄片。空隙越多，上述柔性就越增加。即，相对于树脂的纯密度的表观密度的比率越小，柔性就越增加。而且，由于以下原因，作为该太阳能电池的密封材料用薄片4的表观密度的范围优选为热粘合性树脂的纯密度的20 (%)以上且70(%)以下。
若上述密封材料用薄片4的表观密度小于树脂的纯密度的20 (% )，则由于空隙率太大，因而很难在制备太阳能电池组件时从密封材料用薄片4内的空隙抽出空气，导致在熔融密封材料用薄片4而成的密封材料4’内留有气泡。并且，若密封材料用薄片4的空隙率过高，则很难维持薄片的形态，还存在为了形成那种薄片需要增加制备费用的问题。另一方面，相对于上述纯密度的表观密度的比率大于70(% )的热粘合性树脂薄片由于空隙率小，因而柔性降低，从而无法得到合适的太阳能电池的密封材料用薄片4。因此，使得本发明的密封材料用薄片4的表观密度为热粘合性树脂的20 (% )以上且70(% )以下。像这样，通过使用柔性高的密封材料用薄片4，在制备太阳能电池时，能够减小太阳能电池元件3的周围和密封材料用薄片4之间的缝隙，从而不在热粘合后的密封材料4’留空隙。即，能够降低空隙所导致的不良品的产生率。并且，可根据要在上述剥离片上撒布的树脂粉末的撒布状态或用于熔合树脂粉末的加热温度及加热时间，来调整上述密封材料用薄片4的表观密度。并且，由于在上述密封材料用薄片4形成有空隙，因而与没有空隙的密封材料用薄片相比，形成为体积大的海绵形状。因此，密封材料用薄片4的缓冲性高，能够在太阳能电池的制备工序中缓解外力对在中间隔着一对密封材料用薄片4、4的太阳能电池元件3造成的影响。并且，上述密封材料用薄片4的最佳厚度根据要粘合的太阳能电池元件的厚度或大小、其配置等的不同而不同，需要根据能够使如图2所示的太阳能电池元件3牢固地粘合在两个保护部件1、2之间的同时不在热粘合状态下的密封材料4’内产生空隙的树脂量来决定。并且，即使具有足以填补上述空隙的树脂量，若密封材料用薄片4的厚度过薄，也会使缓冲性不充分，存在太阳能电池元件3破损的忧虑。另一方面，若密封材料用薄片4的厚度过厚致使所制备的太阳能电池的密封材料4’过厚，则会降低太阳光的光线透射率，而引发太阳能电池的电动势下降的问题，并且还存在粘合两个保护部件1、2时密封材料4’从截面露出的忧虑。并且，用于上述密封材料用薄片4的热粘合性树脂为通过加热来显示粘合性的树月旨，有乙烯系共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、共聚尼龙、聚酯等，其中，可谓乙烯系共聚物在其加工性、耐久性等方面尤其优秀。乙烯系共聚物为乙烯和能够与乙烯共聚合的树脂的共聚物，举例如下。例如，乙烯与乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯等乙烯基酯的共聚物；乙烯与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯等不饱和羧酸酯的高分子聚合物；乙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和羧酸的共聚物；或者用纳、锌、锂等的金属盐将乙烯与部分不饱和羧酸中和的单体、丙烯、1-丁烯、1_己烯、1-辛烯、4-甲基、1-戍烯等σ -烯烃的共聚物等，此外还有这些共聚物中的2种以上的混合物等。而且，作为用于上述太阳能电池的密封材料用薄片4的乙烯系共聚物，共聚物中的乙烯含量优选为60 (重量％)以上且小于90 (重量％)。若乙烯含量小于60(重量％)，则由于共聚物的粘合性变强而难以以粉末取出，即使得到了粉末，粉末的流动性也会变差，结果是难以均匀地撒布粉末。若难以均匀地撒布粉末，就无法得到均匀的密封材料用薄片4。不均匀的密封材料用薄片是指，树脂的空隙率局部地不同，或薄片的厚度根据位置的不同而不均匀。并且，若上述共聚物的乙烯含量大于90(重量％ )，则透明性、柔性会变差，因而不优选作为太阳能电池的密封材料用薄片。并且，乙烯系共聚物等用于本发明的密封材料用薄片的树脂的熔体质量流动速率(JIS K6924-1)优选为I (g/ΙΟ分钟)以上且50 (g/分钟)以下，更优选为2 (g/ΙΟ分钟)以上且40 (g/ΙΟ分钟)以下。若上述树脂的熔体质量流动速率小于I (g/ΙΟ分钟)，则热熔融状态下的树脂的流动性会变差，使用这种树脂的密封材料用薄片在制备太阳能电池时难以进入上述密封材料4和太阳能电池元件3的周围之间的缝隙，而存在留下空隙或产生粘合不良的忧虑。并且，若树脂的熔体质量流动速率为50 (g/ΙΟ分钟)以上，则相反，由于流动性过高，而存在粘合剂从保护部件1、2的截面流出的忧虑，因此并不优选。并且，为了更加提高由乙烯系共聚物形成的密封材料用薄片4的功能，还可采用添加以下添加剂的方法。为了改良由乙烯系共聚物形成的密封材料用薄片4的耐热性、透明性、粘合性，优选添加交联剂。作为交联剂，优选使用有机过氧化物，并且，其I小时的半衰期温度优选为70 180°C、特别优选为90 160°C。作为这种过氧化物，例如可以举出过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化二异丙苯、2，5_二甲基_2，5双(叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物、2，5_二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己炔-1，1-双(叔丁基过氧化)环己烷、过氧化甲乙酮、2，5- 二甲基己基-2，5-双过氧化苯甲酸、过氧化氢叔丁基、过氧化氢对孟烷、过氧化苯甲酰、过氧化对氯苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、轻基庚基过氧化物(hydroxy heptyl peroxide)、二氯过氧化己酮等(Dichloro Hexanone Peroxide)。相对于乙烯系共聚物100 (重量份)，上述有机过氧化物的添加量为0.1 15 (重量份)，优选为0.5 5 (重量份)。并且，为了提高交联效率，可添加交联助剂。作为交联助剂，可以举出三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、(甲基)丙烯酸酯等。相对于乙烯系共聚物100(重量份)，这些交联助剂的添加量为0.05 15 (重量份)，优选为0.1 5(重量份)。并且，以改良乙烯系共聚物的粘合性为目的，可以添加硅烷偶联剂。作为这种硅烷偶联剂，可以举出Y-氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基)硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、Y-缩水甘油氧基丙基二甲氧基娃烧、Y _缩水甘油氧基丙基二乙氧基娃烧、β _(3,4_环氧环己基)乙基二乙氧基娃烧、乙稀基二氣娃烧、Y _疏基丙基二甲氧基娃烧、Y-氣丙基二乙氧基娃烧、N-Y-(氨乙基)-Y -氨丙基三甲氧基硅烷。相对于乙烯系共聚物100 (重量份)，这些硅烷偶联剂的添加量为0.05 5 (重量份)，优选为0.1 I (重量份)。并且，为了防止由太阳光中的紫外线导致的热化，可在乙烯系共聚物添加紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂等添加剂。作为紫外线吸收剂，可以举出2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2，2_ 二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2-羧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系；2-(2-羟基-3，5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑等苯并三唑系；水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯等水杨酸酯系，此外还可以举出2-乙基、2’ -乙氧基-草酰苯胺等。作为光稳定剂，优选为受阻胺。并且，作为抗氧化剂，可以举出受阻酚系抗氧化剂、磷系热稳定剂、内酯系热稳定齐U、硫磺系热稳定剂。而且，相对于乙烯系共聚物100 (重量份)，这些添加剂的添加量为0.01 2 (重量份)，优选为，0.03 1(重量％ )。由于如上述那样构成的密封材料用薄片4具有优秀的柔性，因而能够有效地进入存在于例如玻璃等的表面保护部件和如同作为可西米(KOSEMI)株式会社产品的球状太阳能电池元件等凹凸较大的太阳能电池元件之间的空隙，结果是被用作防止残留空隙的有效的密封材料。
具体实施例方式以下参照附图详细说明的实施例会让本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法更加明确。但是，本发明不局限于以下所公开的实施例，能够以互不相同的各种方式实施，本实施例只用于使本发明的公开内容更加完整，有助于本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的范畴，本发明根据权利要求书的范围而定义。实验例以下，对确认本发明的密封材料用薄片4的效果的实施例及比较例进行说明，但是本发明并不限定于这些实施例。并且，通过下述 的方法来测定了本实施例中所示的密封材料用薄片的热收缩率及表观密度。并且，也以相同的方法来测定了比较例的密封材料用薄片的热收缩率及表观密度。(I)热收缩率的测定从按以下说明的顺序来制作的密封材料用薄片中取出5个宽度为20(mm)、长度为150 (mm)的试验片，并在各自的中央部IOOmm处划上标线。将样本在80°C的温水中浸溃30秒钟后取出，冷却至室温后，测定标距长度，并根据以下公式计算出了热收缩率AL。AL = ((L1-L2)/L1) X 100八1^:热收缩率(％)L1:加热前标距长度(mm)L2:加热后标距长度(mm)(2)表观密度的测定使用上述试验片，根据以下公开计算出了薄片的表观密度(D)。D = W/VD:表观密度(kg/m3)W:薄片的每单位面积重量(g/cm2)V:薄片的每单位面积体积(cmVcm2)实施例在含有28 (重量％ )的氧化乙烯且熔体质量流动速率为18 (g/ΙΟ分钟)的乙烯乙酸乙烯酯共聚物(100重量份)中，混合作为交联剂的I小时的半衰期温度为119.3°C的过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯I (重量份)、作为硅烷偶联剂的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷0.5 (重量份)，将其利用挤压机进行熔融混炼，使得树脂温度为100°C，由此得到热粘合性树脂。该热粘合性树脂的纯密度为948 (kg/m3)。之后，通过使用液态氮的冷冻粉碎来粉碎上述热粘合性树脂，得到粒子大小为42网目至200网目的热粘合性树脂粉末。然后，用粉末撒布器在上述剥离片上均匀撒布上述热粘合性树脂粉末，之后通过用远红外线加热器加热到110°c，从而得到将上述树脂粉末部分熔合而成的该实施例的密封材料用薄片4。该密封材料用薄片4的厚度为I (mm)，每单位面积重量为400 (g/cm2)。表观密度为400 (kg/m3)，热粘合性树脂的纯密度的42 (% )。并且，该实施例的密封材料用薄片4的热收缩率为0.5 (% )。使用如上制备的该实施例的密封材料用薄片4来制作了太阳能电池组件。如图1所示，在由玻璃形成的表面侧保护部件I的表面上放置密封材料用薄片4，并在其上放置多个太阳能电池元件3。并且，在这些太阳能电池元件3上同样放置密封材料用薄片4，并在其上放置由玻璃形成的背面侧保护部件2，从而构成层叠体。将如此制备的层叠体安装到用于制备太阳能电池的层压机，将热板温度设为130°C，以真空状态进行3分钟脱气后，以I (kgf/cm2)的压力加压5分钟。以相同的条件制作了 100个太阳能电池组件，但几乎没有出现太阳能电池元件3的破损、错位、空隙的混入等。S卩，没有产生不良品。比较例为了与上述实施例的密封材料用薄片进行对比，制作了表观密度大于热塑性树脂的纯密度的70(%)的密封材料用薄片。比较例中，将在实施例中使用的热粘合性树脂粉末撒布于剥离片后，用远红外线加热器进行熔融，来形成密封材料用薄片，但此时的温度设为130°C，除此以外，采用与实施例相同的方式。由于提高了通过上述红外线加热器的加热温度，因而所得到的该比较例的密封材料用薄片中，热粘合性树脂粉末彼此几乎熔合，并且空隙少。而且，该密封材料用薄片的厚度为0.45 (mm)，这是上述实施例的密封材料用薄片的一半以下的厚度。并且，该比较例的密封材料用薄片的每单位面积重量为400 (g/cm2)且表观密度为889 (kg/m3)。S卩，比较例的密封材料用薄片的表观密度为热粘合性树脂的纯密度的94 (% )，表观密度大于上述热粘合性树脂的纯密度的70(% )。使用如上制作的该比较例的密封材料用薄片，按照与上述实施例相同的制造条件，来制作了 100个太阳能电池组件，其中，有2个太阳能电池元件破损。并且，虽然没有产生太阳能电池元件的错位，但是密封材料中有3个能够看到空隙。SP，不良品的广生率为5 (% )。如上所述，在该比较例的密封材料薄片中产生了太阳能电池组件的不良品，其原因可认为如下。
由于该比较例的密封材料用薄片的表观密度大，S卩，空隙率小，因而未能得到充分的柔性。由此，在太阳能电池组件的制造工序中太阳能电池元件和上述密封材料用薄片之间的空隙变大，因而未能用熔融的密封材料来填补该空隙。并且，还可能是以下原因造成的，如上所述，该比较例的密封材料用薄片与实施例的密封材料用薄片相比，不仅空隙率低，而且厚度也薄。由此，缓冲性变差，从而在制造工序中有压力作用于太阳能电池元件。标号说明1:表面侧保护部件2:背面侧保护部件3:太阳能电池元件4:密封材料用薄片4’:密封材料产业上的可应用性本发明公开一种热收缩率低、柔性优秀、作为太阳能电池的密封材料具有优秀的性能的密封材料用薄片。
权利要求
1.一种太阳能电池的密封材料用薄片，其特征在于，通过对热粘合性树脂粉末的一部分进行熔合而维持空隙，并且表观密度为热粘合性树脂的纯密度的20%以上且70%以下。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的密封材料用薄片，其特征在于，上述热粘合性树脂由乙烯系共聚物形成，该乙烯系共聚物的乙烯含量为60重量％以上且90重量％以下，并且熔体质量流动速率为lg/ΙΟ分钟以上且50g/10分钟以下。
全文摘要
本发明公开一种热收缩率低、柔性优秀、作为太阳能电池的密封材料具有优秀的性能的密封材料用薄片。本发明的太阳能电池的密封材料用薄片的特征在于，其是具有通过对所撒布的热粘合性树脂粉末的一部分进行热熔合而得到的空隙的树脂薄片，使得该薄片的表观密度为上述热粘合性树脂的纯密度的20(％)以上且70(％)以下，从而具有充分的柔性。
文档编号H01L31/042GK103201850SQ201180053522
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月4日 优先权日2010年11月5日
发明者涩谷秀一 申请人:乐金华奥斯有限公司