含橡膠接枝聚合物粉體、以及含有其的太陽能電池用密封材料及夾層玻璃用中間膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含橡膠接枝聚合物粉體、含有該含橡膠接枝聚合物粉體及聚乙烯醇縮 醛的太陽能電池用密封材料、以及使用該太陽能電池用密封材料的太陽能電池組件。另外， 本發(fā)明涉及含有含橡膠接枝聚合物粉體及聚乙烯醇縮醛樹脂的夾層玻璃用中間膜及使用 其的夾層玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，從資源的有效利用、環(huán)境污染的防止等方面出發(fā)，廣泛使用將太陽光直接 轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池，并正在進(jìn)一步開發(fā)。
[0003] 作為太陽能電池，可以舉出晶系硅太陽能電池、薄膜系硅、鎘/碲太陽能電池、 CIGS太陽能電池、CIS太陽能電池等。這些太陽能電池通常為下述結(jié)構(gòu)，即，玻璃基板等的 表面?zhèn)缺Ｗo(hù)構(gòu)件、太陽能電池單元及背面?zhèn)缺Ｗo(hù)構(gòu)件等介由密封材料而密封的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而 用框加強(qiáng)進(jìn)行施工。
[0004] 作為上述密封材料的原料，提出了使用作為熱塑性樹脂的聚乙烯醇縮丁醛（PVB) 樹脂（參照專利文獻(xiàn)1及2)。由于PVB樹脂為熱塑性樹脂，所以流動(dòng)開始溫度下的粘性高， 進(jìn)行層壓時(shí)樹脂從玻璃端部流出而污染裝置、玻璃端面的擔(dān)心少。而且，從力學(xué)的觀點(diǎn)出 發(fā)，使用了 PVB樹脂的密封材料相對于玻璃的粘接性及耐貫通性優(yōu)異。進(jìn)而，由于不需要交 聯(lián)工序，因此能夠利用卷到卷工序進(jìn)行太陽能電池組件的制造。
[0005] 但是，對于專利文獻(xiàn)1及2中記載的密封材料而言，通常為了提高對輥的卷繞等操 作性，除了 PVB以外還含有大量的增塑劑作為必需成分。通過該增塑劑，密封材料的透濕度 容易上升，因此若在高溫高濕下長期使用，則金屬成分被腐蝕，導(dǎo)致有時(shí)太陽能電池組件變 色、發(fā)電效率下降。另一方面，為了降低耐腐蝕性而減少增塑劑量時(shí)，存在操作性、耐沖擊性 變得不充分的問題。
[0006] 一直以來，為了防止如上所述的發(fā)電效率的降低，用密封材料將太陽能電池組件 的端部密封，進(jìn)而實(shí)施用框覆蓋這樣的耐水密封處理?？虻膬r(jià)格通常為密封材料的2~4倍 左右，采用無框的施工對太陽能電池的成本降低非常有用，正在進(jìn)行研宄（非專利文獻(xiàn)1)。 作為其實(shí)現(xiàn)手段之一，期望改善了耐腐蝕性的密封材料。但是，現(xiàn)行的無框組件的耐沖擊性 不足，因此背面需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，使用昂貴的熱增強(qiáng)玻璃，進(jìn)一步的成本降低成為課題。另外， 期望進(jìn)一步的耐久性改善。
[0007] 另外，PVB在中間膜所使用的夾層玻璃中，組合使用隔熱材料、電致變色材料等功 能性材料的情況，同樣地也有時(shí)由酸性成分導(dǎo)致的功能性材料的腐蝕成為問題，期望改善 了耐腐蝕性的夾層玻璃用中間膜。
[0008] 其中，已知有使用含橡膠接枝聚合物粉體的夾層玻璃用樹脂組合物（例如專利文 獻(xiàn)3)。然而，專利文獻(xiàn)3中公開的包含丙烯酸系含橡膠接枝聚合物粉體的夾層玻璃用樹脂 組合物仍然在耐沖擊性方面存在改善的余地。進(jìn)而，即使在使用了含橡膠接枝聚合物粉體 的情況下，制成太陽能電池用密封材料、夾層玻璃用中間膜時(shí)，存在耐腐蝕性劣化的問題。 另外，晶系硅太陽能電池、CIGS、CIS太陽能電池中，在受光面?zhèn)仁褂妹芊獠牧系那闆r較多， 透光率高（透明性優(yōu)異）是重要的要求性能之一。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-13505號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :國際公開第2009/151952號(hào)
[0013] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2003-40654號(hào)公報(bào)
[0014] 非專利文獻(xiàn)
[0015] 非專利文獻(xiàn) I :《THE SOLAR STANDARD)第 1 期》、[Online]，2008 年 5 月，APPLIED MATERIALS，[2010年6月檢索]，網(wǎng)址<URL:http://www. appliedmaterials. com/products/ assets/newsletters/solar_newsletter_may2008_jap an. pdf>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明要解決的問題
[0017] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠得到耐腐蝕性、耐沖擊性、透明性、耐候性及經(jīng) 濟(jì)性優(yōu)異的太陽能電池用密封材料及夾層玻璃用中間膜的含橡膠接枝聚合物粉體。另外， 其目的在于，提供一種含有前述含橡膠接枝聚合物粉體及聚乙烯醇縮醛的太陽能電池用密 封材料及使用其的太陽能電池組件。進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于，提供含有前述含橡膠接枝聚 合物粉體及聚乙烯醇縮醛的夾層玻璃用中間膜及夾層玻璃。
[0018] 用于解決問題的方案
[0019] 上述目的通過提供一種用于太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中間膜的聚乙 烯醇縮醛用含橡膠接枝聚合物粉體來實(shí)現(xiàn)，該含橡膠接枝聚合物粉體由下述式（1)表示的 熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量為0. 10K0Hmg/g以下，
[0020] (熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量）=A (1)
[0021] [式（1)中，A(單位：K0Hmg/g)表示用于中和酸性成分所需的氫氧化鉀的質(zhì)量（單 位：mg)除以浸漬前的含橡膠接枝聚合物粉體的質(zhì)量（單位：g)而得到的值，所述酸性成分 是將含橡膠接枝聚合物粉體浸漬在10倍質(zhì)量的85°C的熱水中250小時(shí)后存在于水中的酸 性成分。]。
[0022] 前述含橡膠接枝聚合物粉體優(yōu)選：在使包含共軛二烯（xl)及烷基的碳數(shù)為2~8 的丙烯酸烷基酯（x2)的單體（X)聚合而得到的橡膠狀聚合物的存在下，將乙烯基單體接枝 聚合并使其凝固而得到。
[0023] 前述單體（X)優(yōu)選包含25~75質(zhì)量％共軛二烯（xl)、75~25質(zhì)量％烷基的碳 數(shù)為2~8的丙烯酸烷基酯（x2)及0~5質(zhì)量％能夠共聚的其他單體（x3)。
[0024] 前述含橡膠接枝聚合物粉體優(yōu)選向通過乳液聚合而得到的含橡膠接枝聚合物膠 乳供給含有堿土金屬離子的凝固劑而使其凝固來制造。
[0025] 前述含橡膠接枝聚合物粉體優(yōu)選向通過使用弱酸系乳化劑的乳液聚合而得到的 含橡膠接枝聚合物膠乳供給含有堿土金屬離子的凝固劑而使其凝固來制造。
[0026] 前述弱酸系乳化劑優(yōu)選為脂肪酸系乳化劑。
[0027] 前述含橡膠接枝聚合物膠乳的體積平均粒徑優(yōu)選為0. 13~0. 80 μ m。
[0028] 另外，本發(fā)明的目的通過提供一種含有聚乙烯醇縮醛及前述含橡膠接枝聚合物粉 體的太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中間膜來實(shí)現(xiàn)。
[0029] 優(yōu)選的是，相對于聚乙烯醇縮醛100質(zhì)量份，含有含橡膠接枝聚合物粉體1~100 質(zhì)量份。
[0030] 優(yōu)選的是，使用前述聚乙烯醇縮醛制作的薄膜與使用前述含橡膠接枝聚合物粉體 制作的薄膜的折射率差為0. 02以下，對使厚度2. 8_的玻璃粘接在太陽能電池用密封材料 或夾層玻璃用中間膜的兩面而得到的層疊體，依據(jù)JIS R 3212的耐貫通性試驗(yàn)，使鋼球從 2m高處落下時(shí)不發(fā)生貫通。
[0031] 優(yōu)選的是，對使厚度2. 8mm的玻璃粘接于太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中 間膜的兩面而得的層疊體，依據(jù)JIS R 3212的耐貫通性試驗(yàn)，使鋼球從3m高處落下時(shí)不發(fā) 生貫通。
[0032] 另外，本發(fā)明的目的通過提供一種太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中間膜來 實(shí)現(xiàn)，其用下述式（2)表示的熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量為3. 00K0Hmg/g以下，并且相對 于聚乙烯醇縮醛100質(zhì)量份含有含橡膠接枝聚合物粉體1~100質(zhì)量份，
[0033] (熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量）=B (2)
[0034] [式（2)中，B(單位：K0Hmg/g)表示用于中和酸性成分所需的氫氧化鉀的質(zhì)量（單 位：mg)除以浸漬前的太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中間膜的質(zhì)量（單位：g)而得 到的值，所述酸性成分是將太陽能電池用密封材料或夾層玻璃用中間膜浸漬在10倍質(zhì)量 的85°C的熱水中1000小時(shí)后存在于水中的酸性成分。]。
[0035] 本發(fā)明的目的通過提供使用前述太陽能電池用密封材料或前述夾層玻璃用中間 膜的太陽能電池或夾層玻璃來實(shí)現(xiàn)。
[0036] 發(fā)明的效果
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠得到耐腐蝕性、耐沖擊性、透明性、耐候性及經(jīng)濟(jì) 性優(yōu)異的太陽能電池用密封材料及夾層玻璃用中間膜的含橡膠接枝聚合物粉體。另外，可 以提供含有前述含橡膠接枝聚合物粉體及聚乙烯醇縮醛的太陽能電池用密封材料及使用 其的太陽能電池組件。進(jìn)而，本發(fā)明可以提供含有前述含橡膠接枝聚合物粉體及聚乙烯醇 縮醛的夾層玻璃用中間膜及夾層玻璃。
【附圖說明】
[0038] 圖1是通常的薄膜系硅太陽能電池組件的截面圖的一例。
[0039] 圖2是為了測定對玻璃的粘接性而使用的壓縮剪切強(qiáng)度測定夾具。
[0040] 圖3是為了測定對玻璃的粘接性而使用的壓縮剪切強(qiáng)度測定夾具。
【具體實(shí)施方式】
[0041] [含橡膠接枝聚合物粉體]
[0042] 本發(fā)明的含橡膠接枝聚合物粉體由下述式（1)表示的熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶 出量為0. 10K0Hmg/g以下，酸性成分溶出量優(yōu)選為0. 07K0Hmg/g以下，更優(yōu)選為0. 05K0Hmg/ g以下。
[0043] (熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量）=A (1)
[0044] [式（1)中，A(單位：KOHmg/g)表示用于中和酸性成分所需的氫氧化鉀的質(zhì)量（單 位：mg)除以浸漬前的含橡膠接枝聚合物粉體的質(zhì)量（單位：g)而得到的值，所述酸性成分 是將含橡膠接枝聚合物粉體浸漬在10倍質(zhì)量的85°C的熱水中250小時(shí)后存在于水中的酸 性成分。]。如果該熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量超過〇. l〇KOHmg/g，則與聚乙烯醇縮醛樹 脂混合使用時(shí)，促進(jìn)聚乙烯醇縮醛樹脂在高溫高濕下的分解，結(jié)果太陽能電池用密封材料 或夾層玻璃用中間膜容易黃變。另外，容易引起由金屬成分的腐蝕導(dǎo)致太陽能電池組件的 變色，結(jié)果有可能太陽能電池組件的輸出功率下降。需要說明的是，熱水試驗(yàn)后的酸性成分 溶出量也可以變?yōu)樨?fù)值，但通常為0K0Hmg/g以上。
[0045] 以下，針對上述熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量的測定方法進(jìn)行說明。首先，將5g 作為測定對象的含橡膠接枝聚合物粉體浸漬在50mL水中，在85°C下浸漬處理250小時(shí)。在 250小時(shí)浸漬處理后，將浸漬有含橡膠接枝聚合物粉體的水移至錐形瓶中。此時(shí)，用ImL水 對浸漬有含橡膠接枝聚合物粉體的容器進(jìn)行洗滌2次并回收。依據(jù)JIS K6728 :1977年的規(guī) 定測定回收的水的酸值（其中，使用〇. 〇2mol/L的氫氧化鈉作為滴定液，滴定后，換算為與 被滴定的氫氧化鈉的摩爾數(shù)等摩爾的氫氧化鉀的質(zhì)量。另外，空白測定使用50mL的離子交 換水），將得到的酸值（單位：K0Hmg/g)乘以該水的質(zhì)量（單位：g)而得到的值設(shè)為Al (單 位：KOHmg)。而且，將上述的Al除以浸漬前的含橡膠接枝聚合物粉體的質(zhì)量5g而得到的值 設(shè)為上述A (單位：K0Hmg/g)。
[0046] 本發(fā)明中，即使在由下述式（3)表示的、含橡膠接枝聚合物粉體的酸性成分含量 高的情況，只要含橡膠接枝聚合物粉體的上述熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量滿足上述范圍 即可。
[0047] (含橡膠接枝聚合物粉體自身的酸性成分含量）=C (3)
[0048] 以往，上述熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量在本申請?zhí)囟ǚ秶鷥?nèi)的含橡膠接枝聚合 物粉體是未知的。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)與含橡膠接枝聚合物粉體的酸性成分含量相比，上述熱水試 驗(yàn)后的酸性成分溶出量尤其對太陽能電池用密封材料的耐腐蝕性、耐候性的影響大。含橡 膠接枝聚合物粉體自身的酸性成分含量可以如下所述進(jìn)行測定。
[0049] 首先，將5g作為測定對象的含橡膠接枝聚合物粉體浸漬在45mL乙醇、5mL水的混 合溶劑中，在室溫下攪拌15小時(shí)。然后，將浸漬有含橡膠接枝聚合物粉體的混合液移至錐 形瓶中。此時(shí)，用ImL乙醇對浸漬有含橡膠接枝聚合物粉體的容器進(jìn)行2次洗滌并回收。依 據(jù)JIS K6728 :1977年的規(guī)定測定回收的混合液的酸值，將得到的酸值（單位：K0Hmg/g)乘 以該混合液的質(zhì)量（單位：g)而得到的值設(shè)為Cl (單位：K0Hmg)。而且，將上述的Cl除以 浸漬前的含橡膠接枝聚合物粉體的質(zhì)量5g而得到的值設(shè)為上述C(單位：K0Hmg/g)。
[0050] 為了使上述式（1)表示的熱水試驗(yàn)后的酸性成分溶出量為上述范圍，可以使用各 種方法：選擇得到含橡膠接枝聚合物時(shí)的乳化劑的方法，選擇使含橡膠接枝聚合物凝固時(shí) 的凝固劑的方法，在使含橡膠接枝聚合物凝固后洗滌的方法等，但在操作的簡便程度的方 面，優(yōu)選：