JP6217328B2 - 太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート並びにそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、特に背面パネルがポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むバックシートである結晶型又は多結晶太陽電池を信頼性高く封止するのに有用なシリコーン接着剤シート並びにそれを用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、太陽光を利用したエネルギー資源として、太陽光発電に対する関心が高まっている。ここで太陽電池の発電素子は、一般的にシリコン等の半導体からなり、太陽電池モジュールは、個々の太陽電池セルを電気的に相互接続した状態で、受光面ガラス基板などに積載される。

その際、太陽電池セルに光が当たる表面又は裏面側は、封入材料で覆われることにより、太陽電池は外的環境、例えば雨、風、雪、埃などから保護されることになる。封入材料として、一般的にはシート状で取り扱いやすく、低コストなどの観点から熱可塑性樹脂であるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が使用されている。ＥＶＡを用いて太陽電池をモジュール化するのは、受光面／ＥＶＡシート／太陽電池セル／ＥＶＡシート／背面パネル（バックシート）を積層したものを真空ラミネーターに入れ、１３０〜１５０℃で１５〜３０分プレスする方法が一般的である。

しかしながら、封止材としてＥＶＡを使用した場合、特に高温高湿環境下において酢酸が発生するため、この発生酢酸が原因となって、太陽電池セル電極を腐食するなどの影響により、発電性能が劣化するという問題があった。特に、太陽電池は数十年単位の長期使用が期待されるため、経時劣化は保証の観点から早急な解決が望まれている。

また、ＥＶＡは、上記問題に留まらず、ＵＶ耐性が低く、長期間屋外に暴露されることにより変色が生じ、黄色或いは褐色となるために、外観を損ねるという問題もあった。

これらの問題が生じない封止材として、シリコーンが挙げられる。例えば、シリコーンを封止材として使用した場合、酢酸の発生がないことにより電極腐食が抑えられるだけでなく、黄色又は褐色の変色問題も解消される。また、ＥＶＡのように低温で弾性率が急激に上昇するようなことがなく、電極の接続の信頼性も高くなる。例えば、非特許文献１（伊藤厚雄，大和田寛人，降籏智欣，金享培，山川直樹，柳沼篤，今瀧智雄，渡邉百樹，阪本貞夫：第９回次世代の太陽光発電システムシンポジウム予稿集，２０１２，ｐ．５４）では、屋外に２９年暴露されたシリコーン封止太陽電池モジュールの再評価が行われ、最大出力の低下が僅か−０．２２％／年と非常に高い信頼性を有することが紹介されている。

シリコーンは近年、耐熱性・耐紫外線に優れ、発光ダイオード（ＬＥＤ）の封止材として広く使用されている。可視光だけでなく、青（４５０〜４９５ｎｍ光）や紫（３８０〜４５０ｎｍ）の光に対しても高い透過性を有する特徴を有する。

しかし、このようにＥＶＡに比べ耐候性が高く、低波長光も透過し、発電量が高くなるシリコーンも、太陽電池に適用するにあたって必ずしも有利なものばかりでない。

太陽電池はその生産量並びに設置量が世界的に急激に伸びている。それに伴い低コスト化が厳しく求められている。

一般的にスーパーストレート型といわれる太陽電池モジュールは、受光面ガラスとバックシートの間にＥＶＡを封止材として太陽電池セルが封止されている。このバックシートは、厚みが１５０〜３５０μｍで、太陽電池セルや配線部材を屋外の環境ストレスから長期間保護するために配置されている。バックシートに求められる特性としては、高い水蒸気バリア性、電気絶縁性、光反射性があり、代表的なものとして、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」で示される積層体や、水蒸気を完全に遮断するアルミホイルを挟んだ樹脂の積層体が市販されている。

近年、バックシートに対しても低コスト化が進められ、ＰＶＦのようなフッ素樹脂が使われず、ＰＥＴ単層のものも現れている。封止材がＥＶＡの場合、添加されている紫外線吸収剤の効果により低波長光は吸収されてＰＥＴへの影響は小さくなるが、低波長光も透過するシリコーン封止材を適用する場合、直ちに劣化してしまう。フッ素系樹脂の期待される特性としては、汚れ防止性能だけでなく、芯材のＰＥＴを劣化から防ぐ紫外線カット能も挙げられるが、このようなフッ素系樹脂を含まない低コストバックシートへのシリコーン封止材の適用は困難であった。

シリコーン封止太陽電池を得るために、これまでにさまざまな封止方法が検討されてきた。特許文献１（特表２００７−５２７１０９号公報）では、基板上にコーティングされた液状のシリコーン材料上又はシリコーン材料中に、接続された太陽電池を多軸ロボットにより配置し、その後でシリコーン材料を硬化することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。また、特許文献２（特表２０１１−５１４６８０号公報）では、移動可能なプレートを有したセルプレスを使用し、真空下で太陽電池セルを硬化或いは半硬化のシリコーン上に配置することにより気泡を取り込まずに封入することが提案されている。一方、特許文献３（国際公開第２００９／０９１０６８号）では、ガラス基板に封止剤、太陽電池素子、シリコーン液状物質を配置し、最後に裏面保護基板を重ねて仮積層体とし、室温の真空下で加圧密着させて密封する方法が提案されているが、この方法では太陽電池モジュールの実用サイズへの展開は難しいと考えられる。

ここで、いずれの方法においても、太陽電池セル封止工程において液状シリコーンを塗布或いはポッティングするという煩雑な工程を含む。このことは、昨今太陽電池のモジュール化にＥＶＡシートを用いているという製造メーカーには新たな設備投資が必要となるため、受け入れられ難い現状がある。また、特許文献２（特表２０１１−５１４６８０号公報）では、封止材が光を通す必要がない場合に顔料を含んでもよいとあるものの、必ずしも低コストバックシートへの適用を鑑みたものではない。更に、塗布、ポッティングに最適な低粘度のシリコーンを用いた硬化物はＥＶＡに比べ物理強度が弱く、更に接着強度も低いことから、より高強度・高接着力を有するシリコーン封止材の開発が求められていた。

特表２００７−５２７１０９号公報 特表２０１１−５１４６８０号公報 国際公開第２００９／０９１０６８号

伊藤厚雄，大和田寛人，降籏智欣，金享培，山川直樹，柳沼篤，今瀧智雄，渡邉百樹，阪本貞夫：第９回次世代の太陽光発電システムシンポジウム予稿集，２０１２，ｐ．５４

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、特にフッ素樹脂を含まないバックシートを用いても紫外線によりバックシートが劣化しないシリコーン封止材に関するものであり、液状ではなくシート状で取り扱い性に優れる太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート並びに太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特に３８０ｎｍ以下の波長の光を遮断するシリコーンゴム接着剤組成物をシート状に加工した紫外線遮蔽性のシリコーン接着剤シートをバックシート上に配置した背面積層体と、受光面パネル上に上記と同じ又は異なるシリコーン接着剤シートを配置した受光面積層体との両接着剤シートの間に太陽電池セルを配置するよう一体積層体を作成し、これを真空・加熱下で押圧することで、取り扱いが容易で封止性が高く、更に低コストバックシートを用いても紫外線による表面のＰＥＴの劣化を防ぐことができることを見出し、本発明をなすに至った。

即ち、本発明は下記の太陽電池封止用紫外線遮蔽能を有するシリコーン接着剤シート並びにそれを用いた太陽電池モジュールを提供する。
〔１〕
受光面及び背面パネルと、これら両パネルにそれぞれ接するシリコーン接着剤層と、これら両接着剤層間に介装されて封止される複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュールにおける、上記背面パネルに接するシリコーン接着剤層を形成する接着剤シートであって、上記接着剤シートが、
（Ａ）Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）比表面積が２００ｍ²／ｇを超える補強性シリカ：１０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
（Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部、
（Ｅ）平均粒子径が０．１〜１０μｍである酸化チタン：０．１〜５質量部
を含有してなり、厚み２ｍｍの硬化物に対し３８０ｎｍ光の波長の光透過率を測定した場合に３０％以下の光透過率を与えることを特徴とする太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート。
〔２〕
（Ａ）成分が、分子鎖末端に脂肪族不飽和基を有する直鎖状オルガノポリシロキサンである〔１〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔３〕
（Ｃ）成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせ又は有機過酸化物である〔１〕又は〔２〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔４〕
（Ｄ）成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル基及びメタクリル基のいずれかを１つ以上含み、（Ａ）成分１００質量部に対し０．０１質量部以上含有する〔１〕〜〔３〕のいずれかに載のシリコーン接着剤シート。
〔５〕
更に、（Ｆ）紫外線吸収剤：０．０５〜２質量部を含有する〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔６〕
（Ｆ）成分が、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系及びマロン酸エステル系のものから選ばれる〔５〕記載のシリコーン接着剤シート。
〔７〕
厚みが０．３〜２．５ｍｍである〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔８〕
両面がエンボス加工されてなる〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載のシリコーン接着剤シート。
〔９〕
受光面パネル、硬化性シリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート、及び背面パネルを積層した積層体を真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することにより、上記両接着剤シートを硬化して上記太陽電池セルを封止してなるシリコーン封止太陽電池モジュール。
〔１０〕
背面パネルが、ポリエチレンテレフタレートを含有するバックシートである〔９〕記載の太陽電池モジュール。

本発明のシリコーン接着剤シートは、押し出し成形、カレンダー成形等が可能なミラブルタイプの接着剤シートであり、受光面パネル、シリコーン接着剤シート、太陽電池セル、本発明によるシリコーン接着剤シート、背面パネル（バックシート）の積層体を真空ラミネーターを用いてモジュール化することができる。これにより、セルの封止性が高く、紫外線からバックシートの劣化を防ぐことができるモジュールを従来の液状シリコーンを用いず簡便に得ることができる。

本発明の一実施例に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。 本発明の他の実施例に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。 本発明の実施例における真空ラミネーターにセットする積層体の一例を示す概略断面図である。 比較例の太陽電池モジュールの概略断面図である。 実施例２の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート硬化物の波長と光透過率との関係を示すグラフである。 比較例の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート硬化物の波長と光透過率との関係を示すグラフである。

本発明の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートによれば、バックシートの部材であるＰＥＴを紫外線による劣化を防ぐことができる。このため、バックシートの上に配置するシリコーン接着剤層の３８０ｎｍ光の透過率が太陽電池封止用ＥＶＡ並みの３０％以下とするものである。３８０ｎｍ光の光透過率が３０％を超えると太陽の紫外線によってバックシート（ＰＥＴ）が劣化してしまうおそれがある。一方、３８０ｎｍ光の透過率は低いほどよい。

本発明の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートは、
（Ａ）Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）比表面積が２００ｍ²／ｇを超える補強性シリカ：１０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
（Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部、
（Ｅ）平均粒子径が０．１〜１０μｍである充填剤（但し、（Ｂ）成分を除く）：０．１〜５０質量部、
又は、
（Ａ）Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）比表面積が２００ｍ²／ｇを超える補強性シリカ：１０〜１５０質量部、
（Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
（Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部、
（Ｆ）紫外線吸収剤：０．０５〜２質量部
を含有してなるシリコーンゴム組成物をカレンダーロール又は押し出し成形加工等によってシート状に形成したものであり、従って未硬化状態のものである。

以下、このシリコーンゴム組成物について詳述する。
本発明のシリコーンゴム組成物において、（Ａ）成分は下記平均組成式（Ｉ）で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサンである。
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）

上記平均組成式（Ｉ）中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、通常、炭素数１〜１２、特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、或いはこれらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子又はシアノ基等で置換した基が挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。

具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部にフェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等を導入したものなどが好適である。

特に、オルガノポリシロキサンは、一分子中に２個以上のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基を有するものであることが好ましい。この場合、全Ｒ¹中０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１の正数である。

（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端がトリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルヒドロキシシロキシ基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルジビニルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基で封鎖されたものを好ましく挙げることができる。
特に好ましいものとしては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。

このようなオルガノポリシロキサンは、例えばオルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を（共）加水分解縮合することにより、或いは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、（Ａ）成分としては、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。

なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上、好ましくは１００〜１００，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００である。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。

（Ｂ）成分のＢＥＴ比表面積５０ｍ²／ｇを超える補強性シリカは、硬化前後の機械的強度の優れたゴム組成物を得るために添加されるものである。この場合、シリコーンゴム組成物の透明性向上のためには、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇを超える必要があり、好ましくは２５０ｍ²／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇ以下だと、硬化物の透明性が低下してしまう。なお、その上限は特に制限されないが、通常５００ｍ²／ｇ以下である。

このような（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ又はヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられる。また、これらの表面をクロロシラン、アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。特にヘキサメチルジシラザンによる処理が、透明性が高くなり、好ましい。透明性を高めるには、補強性シリカとして煙霧質シリカの使用が好ましい。補強性シリカは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分の補強性シリカとしては、市販品を用いることができ、例えば、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジルＲ−８１２、アエロジルＲ−９７２、アエロジルＲ−９７４等のアエロジルシリーズ（日本アエロジル（株）製）、Ｃａｂｏｓｉｌ ＭＳ−５、ＭＳ−７（キャボット社製）、レオロシールＱＳ−１０２、１０３、ＭＴ−１０（トクヤマ社製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された（即ち、親水性又は疎水性の）ヒュームドシリカや、トクシールＵＳ−Ｆ（トクヤマ社製）、ＮＩＰＳＩＬ−ＳＳ、ＮＩＰＳＩＬ−ＬＰ（日本シリカ（株）製）等の表面未処理又は表面疎水化処理された沈降シリカ等が挙げられる。

（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して１０〜１５０質量部であり、好ましくは３０〜１２０質量部であり、更に好ましくは５０〜１００質量部である。（Ｂ）成分の配合量が少なすぎる場合には硬化前後の補強効果が得られず、またシリコーン接着剤の硬化後の透明性が低下する。多すぎる場合、シリコーンポリマー中へのシリカの分散が困難になると同時にシート状への加工性が悪くなるおそれがある。

（Ｃ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分を硬化させ得るものであれば特に限定されないが、広くシリコーンゴムの硬化剤として公知の（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）型硬化剤、即ちオルガノハイドロジェンポリシロキサン（架橋剤）とヒドロシリル化触媒との組み合わせ、又は（ｂ）有機過酸化物が好ましい。

上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）における架橋剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有するもので、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （ＩＩ）
（ここで、Ｒ²は炭素数１〜６の非置換又は置換の１価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等の非置換の１価炭化水素基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等の上記１価炭化水素基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子やシアノ基で置換された置換アルキル基等の置換の１価炭化水素基である。ｂは０．７〜２．１、ｃは０．０１〜１．０、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０、好ましくはｂは０．８〜２．０、ｃは０．２〜１．０、かつｂ＋ｃは１．０〜２．５を満足する正数で示される。）
で示される従来から公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、一分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は２〜３００個、特に４〜２００個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、一分子中に少なくとも２個（通常２〜３００個）、好ましくは３個以上（例えば３〜２００個）、より好ましくは４〜１５０個程度含有するものが使用される。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体等や上記各例示化合物において、メチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部、更に好ましくは０．３〜１０質量部とすることが好ましい。

また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。

また、上記（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）の架橋反応に使用されるヒドロシリル化反応触媒は、公知のものが適用可能で、例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属質量に換算して、５〜１００ｐｐｍの範囲が好ましい。１ｐｐｍ未満であると付加反応が十分に進まず硬化不十分となるおそれがあり、１００ｐｐｍを超える量添加するのは不経済である。

また、上記の反応触媒のほかに、硬化速度或いはポットライフを調整する目的で、付加反応制御剤を使用してもよい。具体的にはエチニルシクロヘキサノールやテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。

一方、（ｂ）有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。

この（ｂ）有機過酸化物の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部、特に０．２〜１０質量部が好ましい。添加量が少なすぎると架橋反応が十分に進行せず、硬度低下やゴム強度不足を生じる場合があり、多すぎるとコスト的に好ましくないばかりでなく、硬化剤の分解物が多く発生して、シートの変色を増大させる場合がある。

（Ｄ）成分は、太陽電池パネルや太陽電池セル、或いは表面がフッ素樹脂からなるバックシートへの接着力向上のために添加されるものであり、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基のうちいずれか１つ以上のものを含む化合物であることが好ましい。（Ｄ）成分の添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対し０〜１０質量部であることが好ましく、好ましくは０．０１〜８質量部、より好ましくは０．２〜５質量部である。（Ｄ）成分は、具体的には、下記に示されるものが例示される。

これらの接着付与剤を微量添加することにより、受光面パネルとして広く使用されるガラス、及び同じセラミックスに含まれる太陽電池セル表面（ＳｉＮ膜）や裏面電極（Ａｌ）への接着性も向上し、加速劣化試験、例えば８５℃／８５％ＲＨ条件下放置後の接着性も維持されると考えられる。なお、これらの接着成分を（ａ）付加反応（ヒドロシリル化反応）系に添加した場合でも、（Ｃ），（Ｄ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン総量は、（Ａ），（Ｄ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する（Ｃ），（Ｄ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ＳｉＨ基）のモル比が０．５〜５モル／モル、好ましくは０．８〜４モル／モル、より好ましくは１〜３モル／モルとなる量で配合することが好ましい。

（Ｅ）成分は、紫外線を遮蔽或いは反射するために添加する充填剤である。なお、上記（Ｂ）成分の補強性シリカは含まれない。（Ｅ）成分として用いる充填剤は、レーザー回折・散乱法による累積体積平均粒径ｄ５０（又はメジアン径）が０．１〜１０μｍであることが好ましい。粒子径が０．１μｍより小さいと光の遮蔽性が低下するおそれがあり、１０μｍより大きい場合、太陽電池セルを傷つけるおそれがある。（Ｅ）成分の充填剤としては、結晶性シリカ、溶融シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、カオリナイト、カーボンブラック、酸化鉄等が挙げられるが、絶縁性があり効果的に紫外線を遮蔽できるという点で、酸化チタンが好ましい。添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部が好ましく、遮蔽性が高い酸化チタンを添加する場合には０．１〜５質量部であることが好ましい。０．１質量部より添加量が少ない場合、紫外線を通してしまうおそれがある。

（Ｆ）成分は、紫外線を吸収して通さないようにするために添加する有機紫外線吸収剤である。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系、マロン酸エステル系のものが多く市販されている。紫外線吸収剤はそれぞれ固有の吸収特性を有するが、本用途にはバックシート表層に配置される樹脂、特にＰＥＴの劣化防止を目的としていることから３８０ｎｍ以下の光を吸収する紫外線吸収剤を適量添加することが必要である。（Ｆ）成分の一例としては、ＢＡＳＦ社製 ＴＩＮＵＶＩＮ３２６やＴＩＮＵＶＩＮ３２８、或いは大塚化学（株）製のＲＵＶＡ−９３が挙げられる。また、硬化に影響を及ぼさない程度に光安定剤（ＨＡＬＳ）を併用することができる。その配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対し０．０５〜２質量部、特に０．１〜０．５質量部であることが好ましい。

本発明のシリコーンゴム組成物には、上記成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃性付与剤、着色剤等を添加することができる。

本発明のシリコーンゴム組成物は、上述した成分の所定量を２本ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等で混練りすることによって得ることができる。

このように調製されたシリコーンゴム組成物は、可塑度１５０〜１，０００、好ましくは２００〜８００、より好ましくは２５０〜６００である。可塑度が１５０より小さいと未硬化シートの形状維持が困難となったり、タックが強く使いづらくなる。また、１，０００を超えるとボソボソとなり、シート化工程が困難となる。なお、可塑度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に記載されている可塑度測定方法によって行うことができる。

本発明のシリコーンゴム組成物をシート状に成形する場合、成形方法としては、特に限定されないが、押し出し成形、カレンダー成形等が用いられる。この際、得られたシリコーン接着剤シートの厚みは０．３〜２．５ｍｍ、より好ましくは０．３〜１．０ｍｍである。０．３ｍｍより薄い場合、次工程である加熱硬化・太陽電池セルの封止工程において取り出し電極やバスバー電極の凹凸を空隙なく封止するのが困難な場合があり、２．５ｍｍより厚いと接着剤シートの重量が高くなり、結果としてモジュールの重量が増すことになる。

本発明によるシリコーン接着剤シートは未硬化状態であるため、いわゆる太陽電池用ＥＶＡのような表面がさらっとしたものではなく、表面タックを有し変形可能なものである。そこで、シート化する際、少なくとも片方の面にラミネートフィルムを施し、巻き取り時にシート同士が接着しないよう加工するのが好ましい。そして、モジュール化の際には、ラミネートフィルムを剥がして使用する。この場合、エンボスフィルムを用い、表面及び裏面をエンボス加工することができる。

以下、本発明による太陽電池のモジュール化方法について説明する。モジュール化は主に、ｉ）受光面側パネル積層体の形成、ｉｉ）背面側バックシート積層体の形成、ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）のパネル積層体の貼り合わせ、ｉｖ）真空ラミネーターを用いた太陽電池セルの封入、の４工程からなる。

ここで、受光面パネルとは、太陽光を入射させる側となる透明部材であるが、長期間屋外暴露されることから、透明性、耐候性、耐衝撃性に優れることが求められる。受光面パネルとしては、例えば白板強化ガラス、アクリル樹脂、フッ素樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられ、特に厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが好ましい。また、太陽光入射と反対側となる面である背面パネル（背面側バックシート）には、ＴＰＴ「ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）／接着剤／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／接着剤／ＰＶＦ」や、ＴＰＥ「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ／接着剤／ＥＶＡ」、或いは特に「ＰＶＦ／接着剤／ＰＥＴ」に示される積層体を使用することができる。また、ＰＥＴ単層でもよく、いずれにしてもＰＥＴを含有するものが好ましい。

次に各工程について説明する。
［工程ｉ］
受光面パネルに後述する未加硫のシリコーン接着剤シートを載せ、その上に２〜６０個の太陽電池セルが接続されたセルストリングスを、受光面を下にするよう貼り付ける。これを、受光面パネル積層体とする。ここで、太陽電池セルは、一般的な単結晶シリコン又は多結晶シリコンのうちから選ばれる１種もしくは２種のシリコン半導体を用いることができ、太陽電池セルストリングスは、ここでは、上記太陽電池セルをタブ線で接続し組みセルとしたものが挙げられる。また、シリコーン接着剤シートは、本発明に係る紫外線遮蔽性シリコーン接着剤であっても、そうでなくてもよく、例えば上述したシリコーンゴム組成物から、（Ｅ），（Ｆ）成分を除去したシリコーンゴム組成物をシート化したものを使用し得る。
［工程ｉｉ］
バックシートに本発明に係る紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートを貼り付ける。これを、背面パネル積層体とする。
［工程ｉｉｉ］
受光面パネル積層体のセル裏面と背面パネル積層体のシリコーン接着剤シートが接するように貼り合わせる。
［工程ｉｖ］
工程ｉｉｉで作成した受光面パネル／背面パネル積層体を真空ラミネーターにセットし、減圧空間内に一定時間脱泡後加熱しながら押圧して太陽電池セルを封止する。

ここで、受光面パネル／背面パネル積層体を減圧空間内に配置する場合、その減圧度は特に制限されないが、−０．０８〜−０．１０ＭＰａであることが好ましい。また、加熱・押圧条件も適宜選定されるが、７０〜１５０℃、特に１００〜１３０℃の加熱下、３〜５分の真空減圧後に大気圧で５〜３０分押圧することが好ましい。この押圧時に両シリコーン接着剤シートは架橋し、受光面パネル、受光面パネル上のシリコーン接着剤シート、太陽電池セル、背面パネル上のシリコーン接着剤シート、及び背面パネルは接着する。加熱温度が７０℃より低い場合、硬化速度が遅く、成形時間内に硬化が完全に完了しない可能性があり、１５０℃より高い場合、硬化速度が速くなり、真空引き時間中に硬化が始まることで受光面或いは背面パネルとの間に空隙が残る可能性がある。ここで、効果的に真空減圧するために、エンボス加工を行い、未硬化のシリコーン接着剤シートにゼブラ状或いはひし形状の凹凸を形成することが有効である。また、加熱成形により得られた一体成形体を１００〜１５０℃で１０分〜１０時間程度ポストキュアーしてもよい。

上記工程を経て、シリコーン封止太陽電池がモジュール化される。このモジュールの周囲にアルミニウム合金やステンレス鋼材からなるフレームを取り付け、ねじ等により固定されることにより、耐衝撃性が付与されたモジュールが完成する。

ここで、受光面パネルに積層する未加硫ゴムシートは、紫外線遮蔽効果のある（Ｅ）又は（Ｆ）成分を含んでも含まなくてもよい。
図１は、受光面パネルに積層する未加硫ゴムシートが（Ｅ），（Ｆ）成分を含まないシリコーン接着剤シートを用いて太陽電池モジュールを形成した例、図２は受光面パネルに積層する未加硫シリコーンゴムシートが（Ｅ）又は（Ｆ）成分を含む紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートを用いて太陽電池モジュールを形成した例である。図中、１は受光面パネル、２は背面パネル（バックシート）、３は紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤硬化層、４は紫外線遮蔽性シリコーン接着剤硬化層、５は太陽電池セルである。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
ジメチルシロキサン単位９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％からなり、平均重合度が約８，０００であるオルガノポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇの乾式シリカ Ａｒｏｓｉｌ３００（日本エアロジル（株）製）７０質量部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６質量部、水４質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してゴムコンパウンドを調製した。上記コンパウンド１００質量部に対し、平均粒子径が０．２６μｍの酸化チタンＲ−８２０（石原産業（株）製）を１．０質量部と付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）をそれぞれ０．５質量部／２．０質量部を２本ロールで混練後添加し、均一に混合し、未硬化の紫外線遮蔽性を有するシリコーンゴム接着剤組成物を得た。

［光透過率の測定］
上記紫外線遮蔽性シリコーンゴム接着剤組成物を５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み２ｍｍに成形し、これを１３０℃，３０分で加熱硬化させ、ＳＰＥＣＴＲＯＰＨＯＴＯＭＥＴＥＲ Ｕ−３３１０（日立製作所）を用いて３８０ｎｍ光の光透過率を測定した。

［紫外線によるバックシートの劣化に関する評価］
２５ｍｍ×２５ｍｍに成形したＰＥＴフィルム（ルミラー：東レ（株））及びＰＣテストピース（パンライト：帝人化成（株）製）の上に、上記紫外線遮蔽性シリコーンゴム接着剤組成物を１３０℃，３０分硬化させた硬化物を載せ、超促進耐候試験機 アイスーパーＵＶテスター（岩崎電気（株）製）を用い、７０℃下１２０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）の紫外線を６時間照射した。このときのＰＥＴフィルム及びＰＣテストピースの外観を確認した。

［太陽電池モジュールの試作］
［１］受光面に配置するシリコーン接着剤の調製
ジメチルシロキサン単位９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％からなり、平均重合度が約８，０００であるオルガノポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇの乾式シリカ Ａｒｏｓｉｌ３００（日本エアロジル（株）製）７０質量部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６質量部、水４質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製した。上記コンパウンド１００質量部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）それぞれ０．５質量部／２．０質量部を２本ロールで混練後添加し、均一に混合し、未硬化のシリコーンゴム接着剤組成物を得た。
このシリコーンゴム接着剤組成物を２本ロールで０．７ｍｍ厚みに分だしした。得られたシリコーン接着剤シートの両面に石島化学工業株式会社製のダイヤエンボスフィルム（エンボスＮＥＦタイプ；厚さ０．１５ｍｍ）のエンボスロール面をゴムロールにて押し付けて、該シリコーン接着剤シートの両面にエンボスフィルムを貼り合わせることでエンボス加工を施した。
［２］受光面積層体の調製
上記エンボス加工を施したシリコーン接着剤シートの片面のエンボスフィルムを剥離した後、３４０ｍｍ×３６０ｍｍの白板強化ガラス基板（旭ガラス（株）製：以下、ガラス基板）にゴムロールにて貼り付けた。
［３］背面積層体の調製
２５０μｍ厚みの単層のＰＥＴフィルムをバックシートとして用い、上記未硬化の紫外線遮蔽性を有するシリコーンゴム接着剤組成物をシート状に成形し、上記と同様にエンボス加工を施した紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートの片面のエンボスフィルムを剥離した後、ＰＥＴフィルムに紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートをゴムロールで貼り付けた。
［４］受光面／背面積層体の調製
上記ガラス基板に貼り付けたシリコーン接着剤シートのもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その上に太陽電池素子を縦横方向に２行２列に接続した合計４直の単結晶シリコン太陽電池セルストリングスを載置し、更に上記ＰＥＴに貼り付けた紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートのもう片面のエンボスフィルムを剥離した後、その剥離面を下にして太陽電池セルストリングス上に載置した。これにより、図３に示す受光面ガラス／シリコーン接着剤シート／太陽電池セル／紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート／透明ＰＥＴの受光面／背面積層体が得られた。なお、図中３０は、紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤シート（未硬化）、４０は紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート（未硬化）を示す。
［５］ラミネート工程
［４］で得られた受光面／背面積層体を真空ラミネーター装置に入れ、１１０℃加熱下、３分間減圧した後、１５分間大気圧で圧着することにより、太陽電池モジュールが得られた。この太陽電池モジュールについて外観目視評価を行い、空隙並びにセル割れの有無を確認した。

［実施例２］
実施例１記載のゴムコンパウンド１００質量部に、ジメチルシリコーンオイル［ＫＦ−９６−１００ｃｓ（信越化学工業（株）製）］に加熱しながら溶解させたＵＶ吸収剤 ＴＩＮＵＶＩＮ３２６（ＢＡＳＦ社製）を０．２質量部添加し、実施例１と同量の硬化触媒を添加して未加硫の接着剤組成物を得た。これを用い、実施例１と同様の試験を行った。

［実施例３］
実施例１記載のゴムコンパウンド１００質量部に、ジメチルシリコーンオイル［ＫＦ−９６−１００ｃｓ（信越化学工業（株）製）］に加熱しながら溶解させたＵＶ吸収剤 ＲＵＶＡ−９３（大塚化学（株）製）を０．２５質量部添加し、実施例１と同量の硬化触媒を添加して未加硫の接着剤組成物を得た。これを用い、実施例１と同様の試験を行った。

［比較例］
受光面に配置する未加硫の接着剤シートと同じもの、すなわち、ジメチルシロキサン単位９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％、ジメチルビニルシロキサン単位０．０２５モル％からなり、平均重合度が約８，０００であるオルガノポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇの乾式シリカ Ａｒｏｓｉｌ３００（日本エアロジル（株）製）７０質量部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン１６質量部、水４質量部を添加し、ニーダーにて混練りし、１７０℃にて２時間加熱処理してコンパウンドを調製し、この上記コンパウンド１００質量部に対し、付加架橋硬化剤としてＣ−２５Ａ（白金触媒）／Ｃ−２５Ｂ（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）（共に、信越化学工業（株）製）それぞれ０．５質量部／２．０質量部を２本ロールで混練後添加し、均一に混合したものをバックシートに貼り付けた。これを用い、実施例１と同様の試験を行った。なお、図４は比較例の太陽電池モジュールを示す。

表１に結果を示す。また、図５には、実施例２の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シートの硬化物の各波長の光の透過率を示し、図６には、比較例のシリコーン接着剤シートの硬化物の各波長の光の透過率を示す。

３８０ｎｍの光透過率が低い接着剤シートを用いることで、ＰＥＴ等太陽電池に使用されるバックシートの部材を紫外線による劣化から防ぐことができた。また、太陽電池セルを信頼性高く効果的に封止でき、従来の取り扱いづらい液状シリコーンを用いることなくモジュールの生産性を大幅に向上することができた。

１ 受光面パネル
２ 背面パネル（バックシート）
３ 紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤硬化層
３０ 紫外線非遮蔽性シリコーン接着剤未硬化層
４ 紫外線遮蔽性シリコーン接着剤硬化層
４０ 紫外線遮蔽性シリコーン接着剤未硬化層
５ 太陽電池セル

Claims (10)

1. 受光面及び背面パネルと、これら両パネルにそれぞれ接するシリコーン接着剤層と、これら両接着剤層間に介装されて封止される複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュールにおける、上記背面パネルに接するシリコーン接着剤層を形成する接着剤シートであって、上記接着剤シートが、
   （Ａ）Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （Ｉ）
   （式中、Ｒ¹は同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基を示し、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
   で表され、重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
   （Ｂ）比表面積が２００ｍ²／ｇを超える補強性シリカ：１０〜１５０質量部、
   （Ｃ）硬化剤：（Ａ）成分を硬化させる有効量、
   （Ｄ）接着付与剤：０〜１０質量部、
   （Ｅ）平均粒子径が０．１〜１０μｍである酸化チタン：０．１〜５質量部
   を含有してなり、厚み２ｍｍの硬化物に対し３８０ｎｍ光の波長の光透過率を測定した場合に３０％以下の光透過率を与えることを特徴とする太陽電池封止用紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート。
2. （Ａ）成分が、分子鎖末端に脂肪族不飽和基を有する直鎖状オルガノポリシロキサンである請求項１記載のシリコーン接着剤シート。
3. （Ｃ）成分が、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせ又は有機過酸化物である請求項１又は２記載のシリコーン接着剤シート。
4. （Ｄ）成分が、アルコキシ基、エポキシ基、アクリル基及びメタクリル基のいずれかを１つ以上含み、（Ａ）成分１００質量部に対し０．０１質量部以上含有する請求項１〜３のいずれか１項載のシリコーン接着剤シート。
5. 更に、（Ｆ）紫外線吸収剤：０．０５〜２質量部を含有する請求項１〜４のいずれか１項記載のシリコーン接着剤シート。
6. （Ｆ）成分が、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系及びマロン酸エステル系のものから選ばれる請求項５記載のシリコーン接着剤シート。
7. 厚みが０．３〜２．５ｍｍである請求項１〜６のいずれか１項記載のシリコーン接着剤シート。
8. 両面がエンボス加工されてなる請求項１〜７のいずれか１項記載のシリコーン接着剤シート。
9. 受光面パネル、硬化性シリコーン接着剤シート、複数の太陽電池セル、請求項１〜８のいずれか１項記載の紫外線遮蔽性シリコーン接着剤シート、及び背面パネルを積層した積層体を真空ラミネーターを用いて真空下加熱押圧することにより、上記両接着剤シートを硬化して上記太陽電池セルを封止してなるシリコーン封止太陽電池モジュール。
10. 背面パネルが、ポリエチレンテレフタレートを含有するバックシートである請求項９記載の太陽電池モジュール。

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