荧光性树脂组合物以及使用该荧光性树脂组合物的太阳能电池模块

摘要

本发明提供一种荧光性树脂组合物、使用该荧光性树脂组合物作为前盖板和结晶硅电池之间的封装材料而制成的太阳能电池模块、以及转换效率高的太阳能电池。所述荧光性树脂组合物中包含乙烯-醋酸乙烯共聚物，该乙烯-醋酸乙烯共聚物含有0.01～10质量％的发出550～900nm波长范围荧光的有机稀土金属络合物，特别是由下述通式表示的有机稀土金属络合物，式中，R是脂肪族烃基或芳香族烃基；Ln是稀土金属；A是-CH＝CH-基；n是0或1。

权利要求

1.一种荧光性树脂组合物，其包含乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中含有0.01～10质量％的下述式I、式II、式III或式IV表示的铕络合物，

2.权利要求1所述的荧光性树脂组合物，其中，乙烯-醋酸乙烯共聚物包含60～90质量％的乙烯单元和10～40质量％的醋酸乙烯单元。

3.一种太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括前盖板、背板和多个集成在所述板之间的用封装材料封装的单元，所述多个单元各自具有结晶硅电池，其中，前盖板和结晶硅电池之间的封装材料中含有权利要求1或2所述的荧光性树脂组合物。

4.权利要求3所述的太阳能电池模块，其中，荧光性树脂组合物中的铕络合物的含有率为0.05～1质量％。

5.权利要求3或4所述的太阳能电池模块，其中，封装材料中的乙烯-醋酸乙烯共聚物的含有率为50质量％以上。

6.权利要求3或4所述的太阳能电池模块，其中，前盖板由玻璃形成。

7.权利要求5所述的太阳能电池模块，其中，前盖板由玻璃形成。

说明书

荧光性树脂组合物以及使用该荧光性树脂组合物的太阳能

电池模块

技术领域

[0001] 本发明涉及适合用作太阳能电池模块用封装材料的新型荧光性树脂组合物以及使用该荧光性树脂组合物的太阳能电池模块。

背景技术

[0002] 将太阳光直接转换成电能的太阳能电池作为无污染且取之不尽的能量供给手段而备受瞩目，在各方面都进行了研究。

[0003] 一般来说，对于太阳能电池，其性能是以转换效率进行评价，所述转换效率即入射的太阳的光能转换成电能的比例。但是，由于入射的光能是被太阳能电池内部的电池(发电元件)吸收的光能，因此转换效率依赖于在该电池中能够吸收何种程度入射的光能等该电池的吸收能力，但该吸收能力根据所使用的电池的性能而有很大差异。

[0004] 例如，太阳光包含紫外光、可见光和红外光，具有很宽的波长范围，但太阳光入射到太阳能电池上时，这些光不会所有都被转换，只是电池能够吸收的区域的波长被转换。因此，被电池吸收的波长范围的光由电池所固有的物性决定，虽然太阳光的光谱辐射照度分布的峰波长为500nm附近，但在使用结晶硅电池时，其光谱灵敏度的峰波长处于600～
1000nm的范围，因此不能充分地吸收太阳光，光能向电能的转换效率难免会降低。因此，尽可能多地吸收太阳光从而提高转换效率成为了太阳能电池的重要课题。

[0005] 但是，作为使用了结晶硅电池的太阳能电池，已知由下述模块所构成的太阳能电池，所述模块的结构为：在受光面一侧配置前盖板、在受光面的背面一侧配置背板，并在前盖板和背板之间用封装材料封装结晶硅电池(日本特开平6-177412号公报)。另外，作为用于形成荧光膜的油墨组合物，提出了将无机荧光体和乙烯-醋酸乙烯共聚物(以下简称为EVA)溶解在溶剂中而得到的组合物(日本特开平8-102257号公报)以及作为复合面板的在EVA中混合有发光颜料和无机夜光性荧光体而得到的组合物(日本特开2004-249644号公报)等，但作为太阳能电池模块用封装材料，并不知道将荧光物质和EVA进行组合而得到的材料。

[0006] 可是，在这些荧光材料中，使用稀土金属类的无机物作为荧光物质时，显著降低EVA的透明性，而使用有机物作为荧光物质时，由于热而引起的劣化显著，存在耐久性差的缺点，在实用上有问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于，提供一种含有铕络合物的荧光性树脂，该荧光性树脂适合用作太阳能电池模块的封装材料，不会损害EVA的透明性，并且对紫外线等显示优异的耐久性。

[0008] 本发明人等对太阳能电池模块的封装材料反复进行了各种研究，结果发现：在迄今为止仅仅被用作密封用途的粘合剂而发挥作用的EVA类树脂组合物中混合发出550～900nm波长范围荧光的铕络合物，制成EVA类树脂组合物，并将该EVA类树脂组合物作为结晶硅电池的封装材料时，由于封装材料吸收太阳光中500nm以下波长范围的光，并发出
550～900nm波长范围的荧光，因此结晶硅电池可以吸收上述光，从而可以获得转换效率高并且透光性、耐久性优异的太阳能电池模块。基于上述发现而完成了本发明。

[0009] 即，本发明提供一种荧光性树脂组合物以及包含该荧光性树脂组合物的太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括前盖板、背板和多个集成在所述板之间的用封装材料封装的单元，所述多个单元各自具有结晶硅电池，所述荧光性树脂组合物包含含有0.01～10质量％的下述式(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)表示的铕络合物的EVA，并且，在前盖板和结晶硅电池之间的封装材料中含有上述荧光性树脂组合物。

[0010] [化学式1]

[0011]

[0012] [化学式2]

[0013]

[0014] [化学式3]

[0015]

[0016] [化学式4]

[0017]

[0018] [化学式5]

[0019]

[0020] 本发明的荧光性树脂组合物包含特定的铕络合物和EVA。

[0021] 作为本发明的荧光性树脂组合物中使用的铕络合物，可列举上述式I～式V表示的络合物。

[0022] 这些当中，优选的是上述式III～式V表示的铕络合物。

[0023] 这些络合物可溶解在有机溶剂中，与EVA的相容性也良好，因此可以均匀地分散在EVA中。

[0024] 关于上述铕络合物的用量，相对于EVA为0.01～10质量％，优选为0.05～1质量％。如果稀土金属络合物的用量超过10质量％，则相对于铕络合物的效果所带来的荧光强度的提高，由添加铕络合物所引起的成本增加的负担变大，有可能会使成本变高，另外，稀土金属络合物的用量低于0.01质量％时，发光强度变得不充分。

[0025] 关于本发明的荧光性树脂组合物中使用的EVA，可以从通常使用的EVA中任意选择，没有特别限制，但优选其中醋酸乙烯单元的含有率为10～40质量％，更优选为20～35质量％的范围。

[0026] EVA中的醋酸乙烯单元的含有率低于10质量％时，铕络合物在EVA中的均匀分散性变差，透明性降低；另外，EVA中的醋酸乙烯单元的含有率超过40质量％时，EVA本身变柔软，存在缺乏作为片的实用性的趋势。

[0027] 另外，在本发明的荧光性树脂组合物中，通过预先将有机过氧化物添加到EVA中，并将其热分解，可以使EVA或EVA组合物形成交联结构。

[0028] 作为此时使用的有机过氧化物，只要是在100℃以上产生自由基的有机过氧化物，则均可以使用，但如果考虑添加时的稳定性，则优选半衰期10小时的分解温度为70℃以上的有机过氧化物。

[0029] 作为这样的有机过氧化物的例子，例如可列举2，5-二甲基-2，5-二羟基过氧己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己烷-3、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己烷、α，α’-双(叔丁基过氧异丙基)苯、正丁基-4，
4-双(叔丁基过氧)丁烷、2，2-双(叔丁基过氧)丁烷、1，1-双(叔丁基过氧)环己烷、1，
1-双(叔丁基过氧)-3，3，5-三甲基环己烷、叔丁基过氧苯甲酸酯、过氧化苯甲酰等。

[0030] 有机过氧化物的添加量只要为EVA的5质量％以内就足够了。

[0031] 为了提高EVA或EVA组合物的交联度，并提高其耐久性，还可以根据需要在本发明的荧光性树脂组合物中进一步添加交联助剂。

[0032] 作为该交联助剂，除了三聚异氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯等3官能的交联助剂以外，还可以使用NK酯等单官能的交联助剂等。

[0033] 交联助剂的添加量只要为EVA的10质量％以内就足够了。

[0034] 另外，为了提高稳定性，根据需要，可以在本发明的荧光性树脂组合物中添加对苯二酚、对苯二酚单甲醚、对苯醌、甲基对苯二酚等稳定剂。

[0035] 稳定剂的添加量只要为EVA的5质量％以内就足够了。

[0036] 另外，在本发明的荧光性树脂组合物中，根据需要还可以添加紫外线吸收剂、抗氧剂、防变色剂等。

[0037] 作为所述紫外线吸收剂，可以使用例如2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮等二苯甲酮类；2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑等苯并三唑类；水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯等受阻胺类物质。

[0038] 另外，作为所述抗氧剂，可以使用胺类、酚类、联苯类、受阻胺类，例如可使用二叔丁基对甲酚、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌嗪基)癸二酸酯等。

[0039] 本发明的荧光性树脂组合物作为荧光涂料、发光元件、波长转换材料、光学传感器、荧光指示剂等是有用的，特别是，适合用作太阳能电池模块的封装材料。

[0040] 使用本发明的荧光性树脂组合物作为太阳能电池模块的封装材料时，为了进一步提高封装材料与前盖板、背板以及结晶硅电池的粘接力，优选添加硅烷偶联剂。

[0041] 作为所述硅烷偶联剂，可以使用例如γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-乙氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等。

[0042] 这些硅烷偶联剂的添加量只要为全部封装材料的5质量％以内就足够了。

[0043] 将所述荧光性树脂组合物作为封装材料的太阳能电池模块中所使用的前盖板和背板的材料，包括玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、聚酯、聚氟乙烯、氟化聚乙烯等。特别是将这些材料用作前盖板时，优选不妨碍太阳光照射到结晶硅电池的材料。根据这些材料各自的物性，可将这些材料加工成型为板状、片状、薄膜状等形状。

[0044] 在本发明的太阳能电池模块中，优选前盖板使用玻璃。所述玻璃除了在通常的太阳能电池模块中使用的无色玻璃以外，还可使用蓝色的浮化玻璃、图案玻璃等。

[0045] 另外，为了获得耐候性、绝缘性和强度，可以在背板上叠层金属层和/或塑料薄膜层。作为此时所使用的金属材料，可使用铝、不锈钢、锡等能够防止从外部透过水蒸气的材料，但从经济方面和重量方面来看，优选铝。另外，作为塑料层中所使用的塑料材料，有聚偏氯乙烯、聚酯、聚乙烯、氟类塑料等。

附图说明

[0046] 图1是示出使用了结晶硅电池的太阳能电池模块的结构的示意剖面图，在受光面一侧配置前盖板1，在其相反的一侧配置背板4，在两者之间通过透光性封装材料2将结晶硅电池3，...密封。上述背板4例如具有聚氟乙烯/铝/聚氟乙烯的3层结构。

具体实施方式

[0047] 接着，通过实施例对本发明的具体实施方式进行说明，但本发明并不受这些例子的任何限定。

[0048] 实施例1

[0049] 使用醋酸乙烯单元含有率为28质量％、熔体流动指数为7的EVA(住友化学公司制造，商品名“Evatate KA30”)，另外，作为铕络合物，使用上述式I～式V表示的络合物(下面，称为络合物I～络合物V)，制作表1所示组成的6种片材(厚度0.5mm)。

[0050] [表1]

[0051]

[0052] 接着，通过肉眼观察这些片材的透明性，结果No.1的整个片材为白浊状，而No.2～No.6均是透明的。

[0053] 另外，对这些片材照射波长254nm的紫外线和波长365nm的紫外线，结果No.1～No.6均发出红色的荧光，No.4～No.6的片材与No.2和No.3的片材相比，显示出明显高的荧光强度。

[0054] 实施例2

[0055] 相对于100质量份与实施例1中使用的同样的EVA，以表2所示的量添加2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己烷(有机过氧化物)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌嗪基)癸二酸酯(抗氧剂)和铕络合物，制作3种片材No.7～No.9(厚度0.5mm)作为封装材料。

[0056] [表2]

[0057]

[0058] 接着，如图1所示，利用No.7、8或9的封装材料2包入72个结晶硅电池3，...，将其夹在厚度3mm的无色玻璃1和聚氟乙烯(厚度38μm)/铝(厚度30μm)/聚氟乙烯(厚度38μm)的三层结构的背板4之间，使用层压装置在150℃下脱气3分钟，然后在大气压下压制30分钟，制作太阳能电池模块No.1～3。

[0059] 对太阳能电池模块No.1～3以及其中使用的硅电池测定转换效率。其结果如表3所示。

[0060] [表3]

[0061]

[0062] 由该表可知，通过使用添加有铕络合物而得到的封装材料，太阳能电池模块的转换效率显著提高。

[0063] 工业实用性

[0064] 本发明的荧光性树脂组合物作为荧光涂料、发光元件、波长转换材料、光学传感器、荧光指示剂、太阳能电池模块的封装材料是有用的。

[0065] 本发明的太阳能电池模块以本发明的荧光性树脂组合物作为封装材料，因此可以制成转换效率高的太阳能电池模块使用，所述荧光性树脂组合物可吸收结晶硅电池所不能吸收的500nm以下波长范围的光，并发出550～900nm波长范围的荧光。