[发明专利]太阳能电池密封材料及使用其的太阳能电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池密封材料(encapsulant)及使用其的太阳能电池组件，更详细地，涉及包含乙烯·α-烯烃共聚物和乙烯-含官能团单体的共聚物的太阳能电池密封材料及使用其的太阳能电池组件，所述太阳能电池密封材料具有良好的生产性、优异的透明性和透光率，以及还具有优异的柔软性、耐热性、粘合性和耐水蒸汽透过性(steam transmittance resistance)。

背景技术

在全球环境问题如二氧化碳增加的仔细观察中，光伏发电以及水力、风力或地热等的有效利用再次引起关注。

光伏发电是使用封装的太阳能电池组件的光伏发电，所述封装的太阳能电池组件通常通过将硅、镓-砷或铜-铟-硒等的太阳能电池元件用上部透明保护材料和下部基板保护材料保护并且将所述太阳能电池元件和所述保护材料用树脂制密封材料固定来获得，并且由于其可以以分散的状态配置在需要电力的场所，尽管与水力或风力等相比，光伏发电规模较小，但促进了目标在于发电效率等的性能提高和降低价格的研究开发。此外，通过采取补贴安装成本的政策，如国家或地方政府采取的住宅光伏发电系统的引进促进事业，已经逐渐推进了光伏发电的普及。然而，其进一步普及要求进一步降低成本，因此，以逐步的方式持续努力，从而不仅开发使用新型材料代替常规型硅或镓-砷的太阳能电池元件，而且进一步降低了太阳能电池组件的生产成本。

作为构成太阳能电池组件的太阳能电池密封材料的必要条件，要求良好的透明性，以致不降低太阳能电池的发电效率和确保太阳光的入射量。此外，太阳能电池组件通常安装在户外，这由于长时间暴露于太阳光导致升高了温度。为了避免如由于温度升高导致的树脂制密封材料的流动产生的组件变形的问题，太阳能电池组件应当是具有耐热性的太阳能电池组件。此外，薄型化趋势逐年推进以降低太阳能电池元件的材料成本，并且还要求柔软性进一步优异的密封材料。

此外，如上所述，太阳能电池组件当长时间暴露于太阳光下时将升高温度，导致玻璃基板和树脂制密封材料之间粘合强度的降低、树脂制密封材料从玻璃基板分离、在其空间中的空气或水分的侵入或其组件的变形，因此，为防止这些，要求密封材料的粘合性优异。

目前，作为太阳能电池组件中的太阳能电池元件的密封材料，通常采用乙烯·乙酸乙烯酯共聚物作为树脂组分。如在专利文献1中，通常将有机过氧化物共混在该树脂组合物中，并且通过交联来生产太阳能电池组件。

近年来，为抑制太阳能电池组件的生产成本，要求进一步缩短密封作业所需的时间，并且在专利文献2中，已经提出由结晶度为40%以下的非结晶性或低结晶性α-烯烃类共聚物代替密封材料树脂组分的乙烯·乙酸乙烯酯共聚物而构成的太阳能电池密封材料。在该专利文献2中，已经示例了通过将有机过氧化物混合至非结晶性或低结晶性乙烯·丁烯共聚物，使用异型挤出机(profile extruder)在100℃加工温度下的片的生产，然而，由于增加的树脂压力，没有获得充分的生产性。

另一方面，当乙烯·乙酸乙烯酯共聚物用作太阳能电池密封材料时，担心通过光或热引起的黄变。这是因为太阳能电池密封材料的黄变降低透光率，并且产生太阳能电池的转化效率降低等问题。

因此，已经提出使用由聚烯烃类共聚物和结晶性聚烯烃构成的聚合物共混物或聚合物合金的太阳能电池密封材料用组合物(参见专利文献3)。

以这种方式，可以改善耐热性、耐蠕变性和耐擦拭性，然而，因为结晶性聚烯烃的熔点(DSC方法)为110℃-170℃，并且其结晶性不同于低结晶性聚烯烃类共聚物的结晶性，所以在两种聚合物的界面处发生漫反射和片的透明性降低。

此外，已经提出太阳能电池用覆盖膜及其生产方法，所述太阳能电池用覆盖膜具有乙烯·α-烯烃共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和硅酮树脂的任一种作为主要组分，并且进一步包含交联剂等(专利文献4)。以这种方式，树脂性能和生产性提高，并且可期望节约资源和成本降低。然而，在实施例中，单独使用上述树脂，这不会同时满足生产性、耐热性、透明性、柔软性、耐久性和对玻璃的粘合性。

此外，作为太阳能电池组件的密封材料，已经提出包含满足以下之中的一个或多个必要条件的聚烯烃共聚物的聚合物材料：(a)密度小于约0.90g/cc，(b)根据ASTM D-882-02测量的2%割线模量小于约150兆帕(mPa)，(c)熔点小于约95℃，(d)基于聚合物重量，α-烯烃含量为约15%-50重量%，(e)Tg小于约-35℃和(f)SCBDI为至少约50(参见专利文献5)。