KR100264406B1 - 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 표면 피복재를 갖는 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성 및 내열성이 우수한, 수지 결합제에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재 또는 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 개선된 표면 피복재를 갖는 신뢰성 높은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명은
태양 전지 소자 및
적어도 상기 태양 전지 소자의 광입사면측에 위치하고 적어도 충전재, 부직 유리 섬유 부재, 표면 보호 필름으로 이루어진 표면 피복재
로 이루어지며, 상기 부직 유리 섬유 부재는 아크릴 수지에 의해 결합된 조직을 갖는 태양 전지 모듈을 제공한다.

Description

특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 표면 피복재를 갖는 태양 전지 모듈{Solar Cell Module Having a Surface Side Covering Material With a Specific Nonwoven Glass Fiber Member}
본 발명은 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 개선된 표면 피복재를 갖는 신뢰성 높은 태양 전지 모듈에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 외관, 스크래치에 대한 내성 (이하, 내스크래치성으로 지칭함), 난연성, 내후성, 내광성 및 내열성이 우수한, 수지 결합제에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재 또는 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 개선된 표면 피복재를 갖는 신뢰성 높은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
근래에 환경 및 에너지에 관한 문제에 대한 사회적 의식이 전세계적으로 증가해 왔다. 특히, 대기 중 CO2의 증가에 기인한 소위 온실 효과로 인한 지구의 가열은 심각한 문제를 야기하는 것으로 예고되어 왔다. 이러한 측면에서, CO2의 축적을 야기하지 않으면서 청정 에너지를 제공할 수 있는 전력 생산 수단에 대한 요구가 증가하고 있다.
현재 대중적 관심은 그러한 요구를 만족시키면서도 상기한 바와 같은 문제점을 일으키지 않고 전기를 공급하는 고갈되지 않는 전력 생산원 역할을 할 수 있는 태양 전지에 초점이 맞추어져 있다.
그러한 태양 전지를 전력 생산원으로 사용하기 위해서는 통상 태양 전지를 전력 생산원으로 사용될 수 있는 바람직한 형태로 태양 전지 모듈 내로 배치한다. 그리고 이러한 태양 전지 모듈은 이것을 예를 들면 지면 또는 건물의 지붕에 설치함으로써 전력 생산원으로서 실제로 널리 사용되고 있다.
현재 비정질 규소 태양 전지 소자를 사용한 태양 전지 모듈이 공지되어 있다. 이러한 태양 전지 모듈에는 통상 태양 전지 소자를 보호하기 위해 광 입사측 면에 광투과성 표면 피복재가 갖추어져 있다. 표면 피복재는 (1) 태양 전지 전력 생산에 사용되는 가시 광선에 대한 충분한 투명성, (2) 태양 전지 모듈에 내장된 태양 전지 소자가 외부적 스크래치, 외부적 충격 등과 같은 외부에서 가해지는 응력을 받는 것을 방지하기에 충분한 내스크래치성, (3) 실외 사용 환경에서 열화되지 않고 태양 전지 소자를 보호하기에 충분한 내후성, (4) 표면 피복재 자체가 잘 연소되지 않는 충분한 난연성을 갖출 것이 요구된다.
태양 전지 모듈의 최외측 표면 피복재로 유리 부재를 사용하는 것이 공지되어 있다.
유리 부재를 비정질 규소 태양 전지 소자가 사용된 태양 전지 모듈 (이 태양 전지 모듈을 이하 비정질 규소 태양 전지 모듈로 지칭함)의 최외측 표면 피복재로 사용하는 경우, 유리 부재가 무겁고, 가요성이 나쁘고, 비싸기 때문에 비정질 규소 태양 전지 소자의 가볍고, 가요성이며 저렴하다는 장점을 완전히 활용할 수가 없다는 문제가 있다. 이러한 이유로, 비정질 규소 태양 전지 모듈의 최외측 표면 피복재로는 투명한 불소 중합체 박막이 사용된다. 이 경우, 통상 EVA (에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체) 등과 같은 투명한 유기 중합체를 충전재로서 최외측 표면 피복재인 투명 박막 안쪽에 배치한다. 충전재로는, 덜 비싸고 따라서 비정질 규소 태양 전지 모듈 내의 비정질 규소 태양 전지 소자를 밀봉하기 위해 다량으로 사용할 수 있는 투명 유기 중합체가 통상 사용된다. 충전재로 사용되는 투명 유기 중합체의 바람직한 예는 내열성 및 내후성이 우수한 상기 EVA이다.
최외측 표면 피복재로 사용되는 상기한 불소 중합체 박막은 내후성 및 발수성이 우수하다. 그 밖에도, 불소 중합체 박막을 최외측 표면 피복재로 사용하는 것은 수지의 열화로 인한 수지의 황변 또는 탁화에 의하거나 표면 오염에 의한 광 투과율의 감소로 인한 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율 저하를 줄인다는 장점 및 가요성이 우수한 비정질 규소 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다는 장점을 제공한다.
불소 중합체 박막 등과 같은 수지 필름을 태양 전지 모듈의 최외측 표면 피복재로 사용하는 경우, 내스크래치성이 유리 부재로 된 최외측 표면 피복재를 가진 태양 전지보다 열등하다. 이 문제를 해결하기 위해, 충전재로 사용되는 수지 내에 부직 유리 섬유 부재와 같은 부직 섬유 부재를 흔히 함유시킨다.
현재, 크레인 글라스(CRANE GLASS) 230 (등록 상표)로 된 부직 유리 섬유 부재를 비닐 알코올 수지로 된 결합제 10 중량% 이상과 함께 태양 전지 모듈의 표면 피복재 (최외측 표면에 위치한 유리 부재 포함)의 구성 요소로 사용하는 것이 예를 들면 문헌[Annual Report "Investigation of Test Methods, Material Properties, and Processes for Solar Cell Encapsulant", p.10-1, 1979년 6월 (미국 에너지부 출간)] 또는 다른 문헌[Final Report on the Investigation of Proposed Process Sequence for the Array Automated Assembly Task, p. 233, 1980년 8월 (미국 에너지부 출간)] (이 문헌들을 이하에서 참고문헌 1로 지칭함)에 기술되어 있다.
참고문헌 1에서 부직 유리 섬유 부재의 사용은 태양 전지 모듈의 내스크래치성을 향상시키는 것이 아니라 주로 (a) 태양 전지 소자와 유리 부재 사이의 소정 거리를 보장하고, (b) 태양 전지 소자를 외부로부터 전기적으로 격리시키며, (c) 태양 전지 모듈 생산시 진공화 공정에서 배기 통로를 확보하는 것을 목적으로 하고 있다.
또한, 일본 특허 공개 제85-1875호 (이하에서 참고문헌 2로 지칭함)에는 다수의 태양 전지 소자와 유리 부재를 최외측 표면 피복재로 사용하는 태양 전지 모둘을 적층 방식으로 제조할 때 적층 공정에서 전지 소자들이 이동하여 인접한 전지 소자들 사이에 상호 접촉이 일어나거나, 한 열이 이동하여 최외측 표면에 위치한 유리 부재를 통과하여 외부로 솟아오른다는 문제점을 해결하기 위해 유리 섬유 부재를 충전재 내에 함침시켜 사용하는 것이 개시되어 있다.
그 밖에도, 일본 특허 공개 제87-33756호 (이하에서 참고문헌 3으로 지칭함)에는 말단부가 가느다란 두 개의 유리 섬유 부재를 광기전력 소자의 상하 양쪽 표면에 배열하고 거기에 유기 중합체 수지를 부어넣어 제조되는, 최외측 표면층으로서 투명 유기 중합체 수지로 된 표면 보호 필름에 의해 덮힌 태양 전지 모듈이 개시되어 있다.
그러나, 참고문헌 1 내지 3에 개시된 선행기술은 하기하는 문제점을 가지고 있다.
참고문헌 1의 경우에는, 부직 유리 섬유 부재(크레인 글라스 230)와 10 중량% 이상의 비닐 아세테이트 수지 결합제로 구성된 층은 고온의 분위기에서는 쉽사리 현저히 착색되어 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 감소시킨다.
참고문헌 2의 경우에는, 유리 부재를 최외측 표면 피복재로 사용하기 때문에 비정질 규소 태양 전지 소자를 사용한 태양 전지 모듈의 경우에는 상술한 바와 같이 가볍고 가요성이라는 비정질 규소 태양 전지 소자의 장점이 완전히 활용될 수 없다.
참고문헌 3의 경우에는, 하나의 유리 섬유 부재가 상기한 바와 같이 광기전력 소자의 광 수용면측에 배치되므로, 태양 전지 모듈의 표면 피복재가 충분한 내스크래치성을 갖기 위해서는 사용되는 유기 중합체 수지의 양을 증가시키거나 유리 섬유 부재의 두께를 두껍게 하는 것이 필요하다. 그러나, 유기 중합체 수지의 양을 증가시키는 데에는 표면 피복재가 난연성이 열등해진다는 문제점이 수반된다.
그리고 유리 섬유 부재를 두껍게 하는 것은 태양 전지 모듈이 장기간에 걸쳐 실외에서 지속적으로 사용되면 유리 섬유 부재가 종종 솟아올라 표면 보호 필름을 통과하여 외부에 노출된다는 문제점을 수반한다. 특히, 늘어나서 표면 보호 필름의 외부로 노출된 유리 섬유 부재 부분은 접착제인 투명 유기 중합체 수지가 없고, 이 유리 섬유 부재 부분 아래에 놓이는 표면 보호 필름 및 광기전력 소자 부분은 충전재인 투명 유기 중합체 수지가 없다. 따라서, 상기 유리 섬유 부재 부분이 관련된 태양 전지 모듈의 계면 부분은 접착력이 불충분해진다. 이 때문에, 태양 전지 모듈의 내부로 수분이 침투하기 쉽고, 그 결과 광기전력 소자의 특성이 열화되고 침투한 물을 통해 누출 전류가 발생한다는 문제점이 동반된다.
그러므로, 참고문헌 3에 따른 태양 전지 모듈은 장기간, 구체적으로는 전력 생산원으로서 태양 전지 모듈의 수명이 대개 20년으로 여겨진다는 면에서 볼 때 약 20년에 걸쳐 실외에서 지속적으로 사용될 경우 신뢰성 면에서 문제가 있다. 또한, 근래에는 전력 생산원으로서 태양 전지 모듈이 약 50년이라는 장기간에 걸친 실외에서의 지속적 사용에 대해 내구적일 것을 요구하고 있다. 참고문헌 3에 따른 태양 전지 모듈은 이러한 요구를 충족시키지 못하는 것으로 보인다.
현재, 유기 중합체 수지 필름으로 이루어진 최외측 표면 피복재를 가진 태양 전지 모듈은 유리 부재로 된 최외측 표면 피복재를 가진 태양 전지 모듈의 경우에 비해 수분으로 인한 고장이 발생하기 더 쉽다는 문제점을 근본적으로 갖고 있다. 여기에는 수증기가 최외측 표면 피복재인 유기 중합체 수지 필름을 투과하여 태양 전지 모듈의 내부로 침투하는 것을 허용하기 쉽다는 것과 유기 중합체 수지 필름의 핀홀을 통해 수분이 태양 전지 모듈의 내부로 침투한다는 것이 포함된다. 후자는 침투한 수분이 전해질을 함유할 경우 이 수분이 태양 전지 소자에 도달하면 태양 전지 소자아 외부 사이의 전기적 절연이 파괴되어 전류가 외부로 누출된다는 점에서 심각하다.
(i) 유기 밀봉 수지에 의해 밀봉된 태양 전지 소자, 및 최외측 표면 보호 필름인 유기 중합체 수지 필름 및 최외측 표면 보호 필름 아래에 위치한 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 표면 피복재로 이루어지며, 유기 밀봉 수지가 유기 중합체 수지 필름과 부직 유리 섬유 부재 사이에 존재하는 종래의 태양 전지 모듈 (면적 3600 cm2) 및 (ii) 태양 전지 소자, 및 최외측 표면 보호 필름인 유기 중합체 수지 필름으로 이루어지지만 부직 유리 섬유 부재를 갖지 않는 표면 피복재로 이루어지며, 유기 밀봉 수지가 유기 중합체 수지 필름과 태양 전지 소자 사이에 위치하는 또 다른 종래의 태양 전지 모듈 (면적 3600 cm2)에 대해 본 발명자들은 각 태양 전지 모듈의 최외측 표면 보호 필름과 태양 전지 소자 사이의 전기 절연 저항을 다음 방법으로 관찰하였다. 각 태양 전지 모듈에 대해, 최외측 표면 보호 필름과 태양 전지 소자 사이의 초기 전기 절연 저항을 측정하였다. 다음으로, 각 태양 전지 모듈의 표면 피복재를 수도물에 32일 동안 담가 두고 최외측 표면 보호 필름과 태양 전지 소자 사이의 전기 절연 저항을 침지 후 2일, 4일, 8일, 16일 및 32일에 측정하였다. 각 태양 전지 모듈에 대해 측정된 전기 절연 저항을 하기 표 1에 모아서 나타내었다.
표 1에 나타낸 측정 결과로부터, 부직 유리 섬유 부재가 있는 태양 전지 모듈 (i)의 경우에는 최외측 표면 보호 필름과 태양 전지 소자 사이의 전기 절연 저항이 침수 기간이 길어질 수록 현저히 감소한다는 것을 알게 되었다. 이에 대한 이유 중 한 가지는 최외측 표면 보호 필름의 핀홀을 통해 침투한 수분이 유기 밀봉 수지와 부직 유리 섬유 부재 사이의 계면을 통과하여 태양 전지 소자에 도달하는 것이라고 여겨진다.
부직 유리 섬유 부재가 없는 태양 전지 모듈 (ii)의 경우에는, 최외측 표면 보호 필름과 태양 전지 소자 사이의 전기 절연 저항의 감소가 크지 않았다. 이 현상은 태양 전지 모듈 (i)의 경우에 수분 침투 경로가 유기 밀봉 수지와 부직 유리 섬유 부재 사이의 계면에 있다는 것을 증명한다.
본 발명의 목적은 선행기술의 상기 문제점을 제거하고, 그러한 문제점이 없는 개선된 표면 피복재를 가진 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양 전지 소자의 광입사측 면을 밀봉하는 충전재로 사용된 아크릴 수지에 의해 결합된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 개선된 표면 피복재를 갖는 것을 특징으로 하는, 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성, 내열성이 우수하고, 고온 환경 및 장기간에 걸쳐 실외에 노출될 때 착색이 적은 신뢰성 높은 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성 및 내열성이 우수한, 유기 수지 결합제에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재 또는 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 개선된 표면 피복재를 갖는 신뢰성 높은 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 광기전력 소자 (또는 태양 전지 소자)의 일례의 구성을 도시하는 개략적 단면도.
도 3은 다수의 광기전력 소자가 직렬로 접속되어 이루어진, 본 발명에 사용할 수 있는 태양 전지 소자의 일례를 도시하는 개략적 다이아그램.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 다른 일례의 구성을 도시하는 개략도.
도 5는 후술할 내스크래치성을 설명하기 위한 개략도.
도 6은 후술할 실시예 및 비교예에서 얻어진 태양 전지 모듈의 표면 피복재의 전기 절연 저항 조사치를 보여주는 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
101, 401: 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)
102, 402a, 402b: 부직 유리 섬유 부재
103: 표면 충전재
104, 404: 표면 보호 필름 또는 표면 보호층
105: 이면 충전재
106, 405: 절연 필름
201: 도전성 기판
202: 이면 반사층
203: 반도체 광활성층
204: 투명 도전층
205: 집전 전극 (또는 그리드 전극)
206a: 양극측 전원 출력 단자
206b: 음극측 전원 출력 단자
207, 301: 땜납
208: 절연 테이프
403a, 403b, 403c: 충전재
406: 보강 부재
502: 금속판
본 발명은 상기한 목적을 달성하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 태양 전지 소자의 광입사측 면을 밀봉하는 충전재로 사용된 아크릴 수지에 의해 결합된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 개선된 표면 피복재를 갖는 것을 특징으로 하는, 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성, 내열성이 우수하고, 고온 환경 및 장기간에 걸쳐 실외에 노출될 때 착색이 적은 신뢰성 높은 태양 전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 전형적인 실시예는 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성 및 내열성이 우수한, 유기 수지 결합제에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재 또는 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재로 이루어진 특수 부직 유리 섬유 부재를 가진 개선된 표면 피복재를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 다음과 같은 이점이 얻어진다.
(1) 빛 또는 열로 인한 변색이 적은 아크릴 수지를 부직 유리 섬유 부재의 결합제로 사용함으로써 고온의 환경 또는 실외에서 장기간에 걸쳐 지속적으로 사용할 때 광전 변환 효율의 저하가 적은 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다.
(2) 부직 유리 섬유 부재는 여러 개로 할 수 있다. 이 경우, 부직 유리 섬유 부재의 솟아오름을 방지하는 것이 더욱 향상되면서, 투명 유기 중합체 수지로 이루어진 최외측 표면 보호 유기 수지 필름과 그 아래에 위치한 투명 유기 중합체 수지 사이의 접착력 뿐 아니라 투명 유기 중합체 수지와 그 아래에 위치한 태양 전지 소자 사이의 접착력도 확보된다. 그러므로, 장기간에 걸쳐 실외에서 지속적으로 사용될 때 광 투과율 면에서 저하가 거의 없는 바람직한 표면 피복재를 가진 더욱 신뢰성 있는 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다. 또한, 표면 피복재의 내스크래치성이 개선된다.
부직 유리 섬유 부재를 여러 개 사용하고 서로 접촉하도록 배치할 경우, 태양 전지 모듈 생산 공정에서 적층체의 탈기가 부직 유리 섬유 부재를 하나만 사용하는 경우에 비해 더 효율적으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 얻어진 태양 전지 모듈은 부직 유리 섬유 부재의 솟아오름이 없게 된다. 또한, 태양 전지 모듈의 최외측 표면의 요철이 균일화된다.
(3) 부직 유리 섬유 부재가 두께 50 ㎛ 내지 200 ㎛로 되는 경우에는 상기 (2)에 기재한 장점이 더 향상된다. 특히, 부직 유리 섬유 부재들을 결합시키는데 사용된 접착제의 이동이 바람직하게 방지되어 안정화된다.
(4) 투명 유기 중합체 수지 대 부직 유리 섬유 부재의 중량비가 4 내지 12가 되면, 비교적 소량의 투명 유기 중합체 수지의 사용으로 내스크래치성이 우수한 표면 피복을 얻는 것이 가능하다. 특히, 투명 유기 중합체 수지를 부직 유리 섬유 부재로 보강함으로써 내스크래치성을 확보하면서도 투명 유기 수지의 두께를 줄일 수 있다.
(5) 부직 유리 섬유 부재 중 아크릴 수지의 함량이 3.0 중량% 내지 6.0 중량%가 되면, 상기 (1) 및 (2)에서 설명한 장점이 향상되면서 부직 유리 섬유 부재가 끌리는 것이 방지되어 부직 유리 섬유 부재를 용이하게 다룰 수 있다. 특히, 부직 유리 섬유 부재에 대한 수지의 해중합을 최소화시킬 수 있다.
(6) 부직 유리 섬유 부재의 상하 양쪽 표면을 실란 커플링제로 처리하면, 실란 커플링제에 의해 밀봉 수지와 부직 유리 섬유 부재 사이의 계면에서 접착력이 향상되어 수분 침투 경로의 발생을 방지한다.
(7) 밀봉 수지가 태양 전지 소자의 광 입사면측에 형성된 부직 유리 섬유 부재가 없는 경질 유기 수지층과 이 경질 유기 수지층 위에 위치한, 부직 유리 섬유 부재를 함유한 연질 유기 수지층으로 이루어진 경우, 표면 피복재의 전기 절연 저항이 저하되는 것을 방지하는 효과가 더욱 향상된다. 특히, 수분이 부직 유리 섬유 부재를 함유한 연질 유기 수지층을 통해 침투하더라도 연질 유기 수지층 아래에 위치한, 부직 유리 섬유 부재가 없는 경질 유기 수지층이 침투한 수분이 태양 전지 소자에 도달하는 것을 방지하는 기능을 한다.
(8) 밀봉 수지가 EVA (에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체)로 이루어진 경우, 밀봉 수지와 부직 유리 섬유 부재 사이의 접착력이 더욱 확보된다. EVA는 종래의 태양 전지 모듈의 표면 피복재에 사용되어 왔으며, 종래의 표면 피복재의 구성을 크게 변화시킬 필요가 없다.
(9) 투명 유기 중합체 수지의 두께가 200 ㎛ 내지 800 ㎛가 되면, 난연성이 우수한 표면 피복재를 얻을 수 있다. 특히, 연소 에너지가 높은 유기 중합체 수지의 사용량을 축소함으로써 표면 피복재의 난연성을 확보한다.
(10) 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름의 태양 전지 소자측 표면이 습윤성 지수가 32 내지 45 다인(dyne)으로 되면 접착성 및 장기 신뢰성이 우수한 표면 피복을 얻을 수 있다. 특히, 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름과 그 아래에 위치한 투명 유기 중합체 수지는 둘 사이의 접착성을 향상시키도록 조정하여 장기간에 걸쳐 실외에 노출된 후에도 유지되는 우수한 접착성을 가진 바람직한 표면 피복을 얻게 된다.
(11) 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름이 불소 중합체로 이루어지면, 내후성이 우수한 표면 피복을 얻을 수 있다. 특히, 이 경우 투명 유기 중합체 수지를 충전재로 함께 사용하면 불소 중합체의 내후성이 바람직한 상태로 발휘된다.
(12) 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름이 ASTM D-882에 의한 길이 및 폭 방향으로 인장 파단신장률이 200% 내지 800%일 때, 균열이 없는 우수한 최외측 표면 피복을 얻을 수 있다.
(13) 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름이 배향되지 않은 유기 수지 필름으로 이루어질 때 잘 파손되지 않는 바람직한 최외측 표면 피복을 얻을 수 있다. 이것은 최외측 표면 보호 필름을 통한 수분 침투의 발생을 방지하여 전기 절연 저항의 저하가 없는 바람직한 표면 피복재를 제공하게 된다.
(14) 투명 최외측 표면 보호 유기 수지 필름이 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 수지로 이루어질 때 내후성, 투명성, 물리적 강도, 발수성이 우수한 최외측 표면 피복을 얻을 수 있다. 이 때문에 장기간에 걸쳐 실외에 지속적으로 노출되어도 잘 오염되지 않고, 광전 변환 효율의 저하가 방지되는 최외측 표면을 가진 태양 전지 모듈를 얻을 수 있다.
(15) 표면 피복재가 높이차가 5 ㎛ 내지 50 ㎛인 다수의 요철이 있는 평평하지 않은 최외측 표면을 가지게 되면, 최외측 표면 보호 필름은 파손되는 것이 방지된다. 이 때문에 수분이 내부로 침투하는 것을 허용하지 않는 최외측 표면을 가지며 광전 변환 효율의 저하가 방지되는 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다.
(16) 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 생산을 단일 챔버 진공 적층기를 사용하여 가열압착 처리에 의해 수행하면 태양 전지 모듈을 적당한 생산 원가로 단순한 방식에 의해 효율적으로 생산할 수 있다.
(17) 태양 전지 모듈을 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)의 광 입사면측이 윗쪽을 향하게 하면서 적층 공정을 수행하면서 가열압착 처리에 의해 제조하면 태양 전지 소자의 광 입사면에 존재하는 요철을 투명 유기 중합체 수지 최소량에 의해 매설할 수 있다. 특히, 태양 전지 소자의 광 입사면에 존재하는 불규칙 지점에 대한 표면 피복재의 추종성이 향상된다.
(18) 태양 전지 소자가 비정질 규소막으로 형성된 반도체 광활성층 및 도전성 기판 상에 배치된 투명 도전층으로 이루어진 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)로 이루어지면 가요성이 특히 우수한 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 대한 상세한 설명을 기재한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 전형적인 예의 구성을 도시하는 개략적 단면도이다.
도 1에서, 참조 번호 101은 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자), 참조 번호 102는 부직 유리 섬유 부재, 참조 번호 103은 투명하거나 거의 투명한 충전재 (이 충전재를 이하에서는 표면 충전재로 지칭함), 참조 번호 104는 최외측 표면에 위치한 투명하거나 거의 투명한 필름 (이 필름을 이하에서는 표면 보호 필름 또는 표면 보호층으로 지칭함), 참조 번호 105는 태양 전지 소자 (101)의 이면에 있는 충전재 (이 충전재를 이하에서 이면 충전재로 지칭함), 참조 번호 106은 이면 보호 필름인 절연 필름이다.
도 1에 도시한 태양 전지 모듈에서, 빛은 표면 보호 필름 (104) 측을 통해 입사되며, 입사된 빛은 표면 보호 필름 (104), 두 개의 부직 유리 섬유 부재 (102)로 이루어진 상층, 충전재 (103) 및 두 개의 부직 유리 섬유 부재 (102)로 이루어진 하층을 통과하여 태양 전지 소자 (101)에 도달한다. 태양 전지 소자 (101)에서 발생된 광기전력은 출력 단자 (도시되지 않음)를 통해 출력된다.
이 태양 전지 모듈에서, 상층 및 하층 각각은 한 개의 부직 유리 섬유 부재로 이루어질 수도 있다.
도 1에 도시된 태양 전지 모듈은 모듈의 물리적 강도를 개선하고 모듈의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기 위해 이면 보강 부재 (도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
이하, 도 1에 도시된 태양 전지 모듈의 각 구성 요소에 대한 설명을 기재한다.
〈태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)〉
태양 전지 소자 (101) (또는 광기전력 소자)은 적어도 도전성 기판 상에 배치된 광전 변환 부재인 반도체 광활성층으로 이루어진다.
도 2는 그러한 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)의 구성을 도시한 개략적 단면도이다.
도 2에서, 참조 번호 201은 도전성 기판, 참조 번호 202는 이면 반사층, 참조 번호 203은 반도체 광활성층, 참조 번호 204는 투명 도전층, 참조 번호 205는 집전 전극 (또는 그리드 전극), 참조 번호 206a는 양극측 전원 출력 단자, 참조 번호 206b는 음극측 전원 출력 단자, 참조 번호 207은 땜납, 참조 번호 208은 절연 테이프이다.
도 2에 도시된 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)는 도전성 기판 (201) 상에 거명 순서대로 배치된 이면 반사층 (202), 반도체 광활성층 (203), 투면 도전층 (204), 집전 전극 (205)으로 이루어지며, 출력 단자 (206a)는 땜납 (207)에 의해 집전 전극 (205)에 연결되며, 집전 전극 (205)에서부터 절연 테이프 (208)에 의해 절연되면서 연장되고, 출력 단자 (206b)는 도전성 접착제 (도시되지 않음)에 의해 도전성 기판 (201)에 전기적으로 연결된다. 이러한 구성에서, 양극측 전원 출력 단자 및 음극측 전원 출력 단자는 반도체 광활성층의 구성에 따라 음극측 전원 출력 단자와 양극측 전원 출력 단자로 바뀔 수 있다.
도전성 기판 (201)은 태양 전지 소자에 대한 기판으로서뿐 아니라 하부 전극으로 작용한다. 도전성 기판 (201)에 대해서는 도전성 표면을 가진다면 특별한 제한이 없다. 구체적으로는, 금속으로 되거나, 스테인레스강과 같은 금속 합금으로 될 수 있다. 이들 외에도, 도전성 기판은 카본 시트 또는 납도금된 강철 시트로 이루어질 수도 있다. 그렇지 않고 도전성 기판은 합성 수지로 제조된 필름 또는 시트이거나 세라믹으로 제조된 시트일 수도 있다. 이 경우, 기판은 그 표면에 도전성 필름 등을 부착시킨다.
이면 반사층 (202)는 금속층, 금속 산화물층, 또는 금속층과 금속 산화물층으로 이루어진 2층 구조로 이루어질 수 있다.
이면 반사층 (202)는 입사광이 효과적으로 활용되도록 하기 위해 표면이 조면화되는 것이 바람직하다.
반도체 광활성층 (203)은 광전 변환을 수행하는 기능을 한다. 반도체 광활성층은 단결정성 규소 반도체 재료, 또는 비정질 규소 반도체 재료 (미세결정성 규소 반도체 재료 포함)와 같은 비단결정성 규소 반도체 재료로, 또는 화합물 반도체 재료로 이루어질 수 있다. 어느 경우에나, 이들 반도체 재료 중 어느 하나로 이루어진 반도체 광활성층은 pin 접합부, pn 접합부 또는 쇼트키 접합부를 갖는 집적 구조일 수 있다.
투명 도전층 (204)는 상부 전극으로 작용한다. 투명 도전층은 In2O3, SnO2, ITO (In2O3-SnO2), ZnO, TiO2, Cd2SnO4으로 이루어질 수 있다. 이 밖에, 적절한 불순물을 고농도로 도핑한 결정성 반도체층으로 이루어질 수 있다.
집전 전극 (205) (또는 그리드 전극)은 투명 도전층 (204) 상에서 광기전력에 의해 발생된 전류를 효과적으로 모으는 역할을 한다. 집전 전극은 빗모양인 것이 바람직하다.
집전 전극은 금속 또는 금속 합금으로 될 수 있다. 그렇지 않으면 도전성 페이스트로 형성될 수도 있다.
전원 출력 단자 (206a 및 206b)는 기전력을 내보내는 역할을 한다. 출력 단자 (206a)는 땜납 (207)에 의해 집전 전극 (205)에 전기적으로 연결된다.
출력 단자 (206b)는 도전성 접착제 (도시되지 않음)에 의해 도전성 기판 (201)에 전기적으로 연결된다. 다른 방법으로는, 이 경우의 전기 연결을 구리 탭과 같은 적절한 금속체를 스포트 용접 또는 납땜시켜 이룰 수도 있다.
도 1에 도시된 태양 전지 모듈의 태양 전지 소자 (101)은 목적하는 전압 또는 전류에 따라 상기 구성을 갖는 광기전력 소자 다수개가 직렬 또는 병렬 접속으로 집적되어 이루어질 수 있다. 목적하는 전압 또는 전류가 얻어지도록 집적된 전지 블록을 절연 부재 상에 배치하는 것이 가능하다.
도 3은 상술한 바와 같은 전지 블록으로 이루어진 태양 전지 소자의 일례를 도시하는 개략적 다이아그램이다. 구체적으로, 도 3에 도시된 태양 전지 소자는 각각이 도 2에 도시된 구성을 가진 3 개의 광기전력 소자 A, B, C를, 땜납 (301)을 사용하여 한 광기전력 소자의 양극측 전원 출력 단자 (206a)를 그 소자에 인접한 다른 광기전력 소자의 음극측 전력 송출 단자 (206b)에 전기적으로 연결시킴으로써 직렬 접속으로 집적하여 이루어진다.
〈부직 유리 섬유 부재〉
부직 유리 섬유 부재 (102)는 섬유 직경이 4 ㎛ 내지 15 ㎛이고 섬유 길이가 1 mm 내지 1000 mm인 유리 스테이플 섬유, 또는 무기 화합물을 함유하고 섬유 직경이 4 ㎛ 내지 15 ㎛이고 섬유 길이가 1 mm 내지 1000 mm인 유리 스테이플 섬유를 기재로 하며, 이들 유리 스테이플 섬유는 어느 것이나 (a) 유기 수지로 된 결합제에 의해 결합된 조직을 가지거나 (이하에서 부직 유리 섬유 부재 (a)로 지칭함) 또는 (b) 상하 양쪽 표면들을 실란 커플링제로 처리한 것 (이하에서 부직 유리 섬유 부재 (b)로 지칭함)이다.
부직 유리 섬유 부재 (a)는, 결합제인 유기 수지를 바람직하게는 2.0 중량% 내지 6.0 중량%, 더욱 바람직하게는 3.0 중량% 내지 4.5 중량% 함유하는 것이 요망된다. 결합제인 유기 수지는 아크릴 수지로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
유기 수지의 함량이 2.0 중량% 미만이면 기재 유리 스테이플 섬유가 바람직하게 유기 수지에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재로 전환될 수 없다. 이 경우, 바람직한 부직 유리 섬유 부재를 효율적으로 제조할 수 없으며, 얻어진 부직 유리 섬유 부재를 다룰 때 끌림을 수반하기 쉽다는 문제점이 있다. 반면, 유기 수지의 함량이 6.0 중량%를 넘으면, 부직 유리 섬유 부재가 지속 사용되는 기간이 길어짐에 따라 부직 유리 섬유 부재에 함유된 유기 수지가 점진적으로 해중합되며, 유기 수지의 해중합시 생성되는 간극의 수가 그에 따라 점진적으로 증가한다.
아크릴 수지는 빛에너지 또는 열에너지를 가할 때 착색이 적다. 이러한 아크릴 수지를 상기 결합제로 사용하면 태양 전지 모듈의 표면 피복재가 착색되는 것이 방지되고 표면 피복재의 내열성 및 내후성이 우수해진다.
상하 양쪽 표면이 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재 (b)는 표면 충전재 (103)과 개선된 접착성을 가지고 접촉시킬 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 하면 태양 전지 모듈이 장기간에 걸쳐 지속적으로 사용되더라도 모듈의 최외측 표면에서 부직 유리 섬유 부재가 외부로 솟아오르는 것이 항상 방지된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 실란 커플링제에는 비닐트리클로로실란, 비닐트리스(β-메톡시)실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, N-β-(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란 등이 있다.
도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 상기 부직 유리 섬유 부재 (a) 또는 (b)로 이루어진 각 부직 유리 섬유 부재 (102)는 두께가 50 ㎛ 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다.
여기서, 투명 유기 중합체 수지로 이루어진 표면 충전재 (103) (후술할 것임)의 양은 부직 유리 섬유 부재 (102)와 관련하여 결정된다. 태양 전지 모듈의 표면 피복재에서 부직 유리 섬유 부재 전체에 대한 유기 중합체 수지의 중량비는 4 내지 12 범위내인 것이 바람직하다.
이 때, 각 부직 유리 섬유 부재 (102)의 두께가 50 ㎛ 미만이면 그러한 부직 유리 섬유 부재를 제조하기가 극히 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 표면 피복재에 대한 바람직한 보강 효과를 얻기 위해서는 다수의 그러한 얇은 부직 유리 섬유 부재를 집적할 필요가 있으며, 이로 인해 태양 전지 모듈의 제조 공정이 복잡해진다는 문제도 있다. 반면, 부직 유리 섬유 부재의 두께가 200 ㎛가 넘으면, 함유된 아크릴 수지가 이동하기 쉬워 부직 유리 섬유 부재가 불안정한 상태가 된다는 문제점이 있다. 특히, 부직 유리 섬유 부재에 함유된 아크릴 수지가 이동하는 경우에는 부직 유리 섬유 부재 중 아크릴 수지 함량이 큰 부분에서는 장기간에 걸친 실외에서의 태양 전지 모듈의 지속적 사용시 아크릴 수지가 쉽사리 해중합되어 외부의 수분에 의해 영향을 받기 쉬운 간극을 생성시키며, 이 간극에 의해 조성되는 계면 부분은 외부의 수분이 그를 통해 태양 전지 모듈 내로 침투하는 것을 쉽게 허용하고, 그에 따라 태양 전지 소자가 열화된다.
〈표면 충전재〉
표면 충전재 (103)은 태양 전지 소자 (101) (또는 광기전력 소자)가 외부 환경의 온도 변화 및(또는) 습도 변화, 외부에서 가해지는 충격 등과 같은 외부적 요인에 의해 영향을 받는 것을 방지하고, 소자와 표면 보호 필름 사이에 충분한 접착성을 확보하기 위해 소자의 표면에 존재하는 요철을 커버하는 작용을 한다. 따라서, 표면 충전재는 내후성, 접착성, 충전성, 내열성, 내한성, 내충격성 및 내스크래치성이 우수해야 한다. 또한, 표면 충전재는 난연성이어야 한다. 이런 측면에서, 상기 요건들을 만족시키고, 특히 충분한 내스크래치성을 확보하면서 난연성이 되도록 하기 위해 표면 충전재는 투명 유기 중합체 수지와 투명 유기 중합체 수지에 묻힌 상기 부직 유리 섬유 부재로 된 형태인 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우, 투명 유기 중합체 수지에 대한 부직 유리 섬유 부재의 함량비가 지나치면 부직 유리 섬유와 투명 유기 중합체 수지 사이의 층분리가 일어나서 부직 유리 섬유 부재가 외부로 솟아오르게 한다는 문제가 수반되기 쉽다.
난연성 요건을 만족시키면서 충분한 광 투과성을 확보하여 태양 전지 소자가 바람직한 광전 변환 효율을 효과적으로 나타내도록 하기 위해서는 유기 중합체 수지의 두께가 얇을 수록 좋다. 반면, 태양 전지 소자의 표면에 존재하는 요철을 충분히 감싸고, 충분한 물리적 강도를 가지며, 부직 유리 섬유 부재의 외부 솟음을 일으키지 않는 고신뢰성 밀봉을 확보하기 위해서는 투명 유기 중합체 수지는 적당히 두꺼울 필요가 있다.
투명 유기 중합체 수지의 두께는 상기 상황에 대해 충분한 주의를 기울이면서 적절히 결정해야 한다.
그러나, 일반적으로 투명 유기 중합체 수지의 두께는 200 ㎛ 내지 800 ㎛ 범위 내인 것이 바람직하다. 투명 유기 중합체 수지의 두께가 200 ㎛ 미만인 경우에는 부직 유리 섬유 부재를 충분한 내스크래치성을 얻기에 바람직한 상태로 함유하도록 하는 것이 어렵다. 투명 유기 중합체 수지의 두께가 800 ㎛를 넘으면 충분한 난연성을 얻을 수 없다.
상기한 바와 같이, 태양 전지 모듈의 표면 충전재로 사용되는 투명 유기 중합체 수지의 양은 투명 유기 중합체 수지 대 사용된 부직 유리 섬유 부재 전체의 중량비가 4 내지 12 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 중량비가 4 미만이면, 부직 유리 섬유 부재를 투명 유기 중합체 수지로 충분히 덮는 것이 어렵다. 반면, 상기 중량비가 12를 넘으면, 충분한 강화 효과나 충분한 내스크래치성 어느 것도 얻을 수 없다.
태양 전지 모듈을 가혹한 환경 조건에서 사용하는 경우, 표면 충전재와 광기전력 소자 사이 및 표면 충전재와 표면 보호 필름 사이에 접착성이 뛰어난 것이 바람직하다. 표면 충전재가 이러한 접착성을 갖기 위해서는 적절한 실란 커플링제 또는 적절한 유기 티탄산염 화합물을 표면 충전재인 투명 유기 중합체 수지에 함유시키는 것이 효과적이다. 함유시킬 이러한 실란 커플링제 또는 유기 티탄산염 화합물의 양은, 투명 유기 중합체 수지 100 부에 대해 0.1 중량부 내지 3 중량부 범위 내인 것이 바람직하다.
표면 충전재로 사용할 수 있는 투명 유기 중합체 수지에는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 (EVA), 에틸렌-메틸 아세테이트 공중합체 (EMA), 에틸렌-에틸 아세테이트 공중합체 (EEA), 폴리올레핀 수지, 예를 들면 부티랄 수지 등, 우레탄 수지, 실리콘 수지가 포함된다. 이들 수지 중, EVA가 표면 충전재로 사용될 때 태양 전지에 적합한 균형잡힌 물성을 나타내기 때문에 가장 바람직하다.
표면 충전재로 사용할 수 있는 상기한 수지 (이 수지는 이하에서 충전재 수지로 지칭됨)는 어느 것이나 열변형 온도가 낮고 고온에서 쉽게 변형되거나 휘어지기 쉽다. 이 때문에, 충전재 수지는 적절한 가교제로 가교시켜 내열성을 증가시키는 것이 바람직하다. 가교제로는 유기 과산화물을 들 수 있다.
유기 과산화물을 가교제로 사용한 표면 충전재로 사용되는 충전재 수지의 가교화는 수지 중의 수소 원자 또는 할로겐 원자를 유기 과산화물에서 발생된 자유 라디칼에 의해 끌어내어 C-C 결합을 형성시킴으로써 행해진다.
충전재 수지의 가교화시에 유기 과산화물이 그러한 자유 라디칼을 발생시키도록 하기 위해, 유기 과산화물은 열분해법, 산화환원 분해법 또는 이온 분해법에 의해 활성화되는 것이 바람직하다. 이들 반응 중, 열분해법이 가장 적당하다.
가교제로 사용할 수 있는 유기 과산화물로는 히드로퍼옥사이드, 디알킬(디알릴) 퍼옥사이드, 디아실 퍼옥사이드, 퍼옥시케탈, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시카르보네이트 및 케톤퍼옥사이드가 있다.
표면 충전재로서의 충전재 수지에 가해질 가교제로서의 상기 유기 과산화물의 양은 바람직하게는 충전재 수지 100 중량부 당 0.5 내지 5 중량부이다.
가교결합제인 유기 과산화물은 충전재를 열압착 결합시킬 때 표면 충전재인 충전재 수지와 함께 사용할 수 있다. 이 경우 열압착 결합 처리시의 온도 및 처리 기간에 대한 조건은 사용된 유기 과산화물의 열분해 온도 특성에 따라 적절히 결정할 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 조건은 충전재 수지 중 유기 과산화물의 90 % 이상, 바람직하게는 95 % 이상이 열분해되도록 결정하는 것이 적절하다.
이 때 충전재 수지의 가교결합 정도는 충전재 수지의 겔 함량을 관찰하여 측정할 수 있다. 충전재 수지가 변형되는 것을 방지하기 위해, 충전재 수지의 겔 함량이 바람직하게는 80 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 90 중량% 이상이 되도록 가교결합시키는 것이 바람직하다. 겔 함량이 80 중량% 미만인 것은 충전재 수지 내의 비정질 부분의 양이 커서 충전재 수지가 열화된다는 것을 뜻한다.
충전재 수지를 효과적으로 가교결합시키기 위해, 가교결합제로서 유기 과산화물 이외에 트리아릴시아누레이트 (TAIC)와 같은 가교결합 보조제를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가해질 가교결합 보조제의 양은 충전재 수지 100 중량부 당 1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
상술한 충전재 수지로 이루어진 표면 충전재는 본질적으로 내후성이 우수하다. 그런데, 표면 충전재에 대한 내후성을 더 향상시키고 그 아래에 위치한 층을 효과적으로 보호하기 위해, 표면 충전재에 적절한 UV 흡수제를 함유시킬 수 있다. 첨가되는 UV 흡수제의 양은 충전재 수지 100 중량부 당 0.1 중량부 내지 0.5 중량부 범위 내인 것이 바람직하다. 이 경우 사용할 수 있는 UV 흡수제로는 살리실산계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물과 같이 UV 흡수제로 사용할 수 있는 시판 화학 물질들이 있다. 바람직한 실시 태양에서는 태양 전지 모듈의 사용 환경 면에서 저휘발성 UV 흡수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 UV 흡수제는 단독으로 사용하거나, 2 종 이상을 함께 사용할 수 있다.
또한, 표면 충전재의 빛으로 인한 분해에 대한 내성을 향상시키기 위해, 표면 충전재로 사용되는 수지에 상기한 UV 흡수제 외에도 적절한 광 안정화제를 함유시킬 수 있다. 이러한 광 안정화제에는 힌더드 아민계 광 안정화제 등이 있다. 힌더드 아민계 광 안정화제는 상기한 UV 흡수제만큼 자외선을 흡수하지는 않지만 UV 흡수제와 함께 사용함으로써 표면 충전재의 내광성이 더욱 개선되는 이점이 있다. 첨가되는 힌더드 아민계 광 안정화제의 양은 표면 충전재인 수지 100 중량부 당 0.1 중량부 내지 0.3 중량부 범위 내인 것이 바람직하다.
상기한 힌더드 아민계 광 안정화제 외에도 다른 광 안정화제가 공지되어 있다. 그러나 그러한 광 안정화제는 대부분 유색이기 때문에 본 발명에 사용하기에 바람직하지 않다.
또한, 표면 충전재의 내열성을 향상시키고 가열압착 결합 처리시 가공성을 향상시키기 위해, 표면 충전재에 적절한 산화방지제를 함유시킬 수 있다. 그러한 산화방지제에는 모노페놀계 산화방지제, 비스페놀계 산화방지제, 고분자량 페놀계 산화방지제, 황계 산화방지제, 인계 산화방지제 등이 있다.
첨가되는 산화방지제의 양은 표면 충전재인 수지 100 중량부 당 0.1 중량부 내지 1 중량부 범위 내인 것이 바람직하다.
태양 전지 소자에 도달하는 입사광의 양이 감소되는 일을 방지하기 위해 표면 충전재는 투명하거나 거의 투명한 것이 바람직하다. 특히, 파장 400 nm 내지 800 nm 영역의 가시광선에 대해 표면 충전재의 광 투과율이 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이 좋다. 또한, 외부의 빛이 태양 전지 소자 내로 용이하게 도달하는 것을 돕기 위해 표면 충전재는 25℃에서 굴절률이 바람직하게는 1.1 내지 2.0, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 1.6이 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
〈표면 보호 필름〉
표면 보호 필름 (104)는 태양 전지 모듈의 최외측 표면에 위치하며, 이 때문에 투명성, 발수성, 내후성, 내오염성 및 물리적 강도에 있어 우수하여야 한다. 또한, 태양 전지 모듈을 옥외에서의 가혹한 환경 조건하에서 사용할 경우, 표면 보호 필름은 태양 전지 모듈이 장기간의 지속 사용시에도 충분한 내구성을 가지는 것을 보장해주어야 한다.
따라서, 표면 보호 필름은 상기 요건을 만족시키는 적절한 투명 수지 필름으로 이루어진다. 이러한 필름에는 불소 수지 필름 및 아크릴 수지 필름이 포함된다. 이들 중 불소 수지 필름이 내후성 및 내오염성에서 특히 우수하기 때문에 가장 적절하다.
불소 수지의 구체적인 예는 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지 필름, 폴리 비닐 플루오라이드 수지 필름, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 필름이다. 이들 불소 수지 필름 가운데 폴리비닐리덴 플루오라이드 필름이 내후성 면에서 가장 적절하다. 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 필름은 내후성 및 물리적 강도를 함께 고려할 때 가장 적절하다.
표면 보호 필름과 표면 충전재의 접착성을 더욱 향상시키기 위해서는 표면 보호 필름의 표면 충전재와 접촉하게 되는 표면을 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 오존 처리, UV 조사 처리, 전자빔 조사 처리 및 화염 처리에 의해 표면처리하는 것이 바람직하다. 특히, 표면 충전재와 접촉하게 되는 표면 보호 필름의 표면은 습윤성 지수가 32 dyne 내지 45 dyne이 되도록 상기 표면처리법으로 처리하는 것이 바람직하다. 습윤성 지수가 32 dyne 미만인 경우에는 표면 보호 필름과 표면 충전재의 접착성이 불충분해져서 그 계면에서 층간 박리가 일어나는 경우가 있다.
표면 보호 필름인 수지 필름이 배향된 수지 필름인 경우, 배향된 필름에 균열이 생기는 경우가 있다. 따라서, 표면 보호용 수지 필름은 배향되지 않은 수지 필름으로 되는 것이 바람직하다. 특히, 표면 보호 필름의 인장 파단신장률은 ASTM-D-882 시험에서 길이 방향 및 폭 방향으로 200% 내지 800% 인 것이 바람직하다.
또한, 모듈 표면에서의 입사광의 직접적인 반사를 감소시키기 위해 표면 보호 필름에 높이차가 5 ㎛ 내지 50 ㎛인 요철을 만들 수 있다. 이 경우에는 표면 보호 필름이 파손되는 것이 방지된다는 이점도 있다.
〈절연 필름〉
절연 필름 (또는 이면 보호 필름) (106)은 태양 전지 소자 (101)의 도전성 기판과 외부와의 전기적 절연을 위해 사용한다.
절연 필름은 태양 전지 소자의 도전성 기판과 외부를 충분히 전기 절연시킬 수 있고, 내구성이 우수하고, 열팽창 및 열수축에 견딜 수 있으며 가요성이 우수한 재료로 이루어지는 것이 좋다. 이러한 재료의 구체적인 예로는 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리카르보네이트 등이 있다.
〈이면 충전재〉
이면 충전재 (105)는 태양 전지 소자 (101)과 절연 필름 (이면 보호 필름) (106)과의 접착을 도모하기 위한 것이다. 이면 충전재 (105)는 태양 전지 소자 (101)의 도전성 기판과 절연 필름 (106)을 충분히 접착시킬 수 있고, 내구성이 우수하고, 열팽창 및 열수축에 견딜 수 있으며 가요성이 우수한 재료로 이루어지는 것이 좋다. 이러한 재료의 구체적인 예로는 EVA (에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체) 및 폴리비닐 부티랄과 같은 핫-멜트 재료 및 에폭시 접착제가 있다. 이들 이외에, 양면 테이프도 사용할 수 있다.
또한, 이면 충전재는 표면 충전재와 동일 재료로 이루어질 수 있다.
〈이면 보강 부재〉
전술한 바와 같이, 적절한 이면 보강 부재를 절연 필름 (106)의 외부에 배치하여 태양 전지 모듈의 기계적 강도를 증대시키고, 온도 변화에 의한 왜곡 또는 뒤틀림을 방지할 수 있다. 이면 보강 부재는 강판, 플라스틱판 또는 유리 섬유 강화 플라스틱판 (또는 소위 FRP판)으로 이루어질 수 있다.
〈태양 전지 모듈의 제조〉
다음에는, 상기 태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자), 충전재 수지, 부직 유리 섬유 부재, 표면 보호 수지 필름 및 이면 보호재를 사용한 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조에 대해 설명한다.
태양 전지 소자 (또는 광기전력 소자)를 둘러싸서 태양 전지 모듈을 제조하기 위해서는, 태양 전지 소자의 전면 (즉, 광입사면)에 표면 피복재를, 소자의 이면에 이면 피복재를 적층하여 적층체를 얻고 이 적층체를 가열압착 처리하는 방식을 사용하는 것이 효과적이다.
특히, 예를 들면 도 1에 나타낸 구성을 가지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 소정의 태양 전지 소자 (101)의 광입사면 상에 특수 부직 유리 섬유 부재 (102), 소정의 충전재 수지 (103) (시트 형상), 소정의 부직 유리 섬유 부재 (102) 및 소정의 표면 보호 필름 (104)를 이 순서대로 적층하고, 태양 전지 소자 (101)의 이면 상에 소정의 충전재 수지 (105) (시트 형상) 및 절연 필름 (106)을 적층하여 적층체를 얻고 표면 보호 필름이 위로 향하도록 위치시키면서 이 적층체를 가열압착 처라하여, 적층체를 태양 전지 모듈로 전환시키는 방식으로 제조할 수 있다.
상기에서, 이면 피복재의 적층은 표면 피복재를 적층하기에 앞서 행할 수 있으며, 이 때 이 적층체의 절연 필름은 가열압착 처리시 위로 향하게 된다. 그러나, 특히 태양 전지 소자를 소량의 충전재 수지로 둘러싸는 것을 가능하게 하기 위해서는, 전자의 방식이 바람직하다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 충전재 수지 (103)의 상하 양쪽 표면 상에 여러 개의 특수 부직 유리 섬유 부재 (102)를 이 부직 유리 섬유 부재들이 서로 접촉하는 상태로 배치하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 적층체의 가열압착 처리시 탈기되는 효율이 더욱 개선되어 난연성, 내스크래치성, 내열성 및 내후성이 양호한 태양 전지 모듈을 제공한다. 특히, 이 경우에는, 적층체의 가열압착 처리시 탈기되는 효율이 1개의 특수 부직 유리 섬유 부재를 사용하는 경우에 비해 더욱 개선되고, 부직 유리 섬유 부재들이 적층체 내에 균일하게 존재하도록 제조된다. 따라서, 얻어지는 태양 전지 모듈은 내스크래치성이 특히 우수하게 된다.
보강 부재 (이면 보강 부재)를 배치하려는 경우에는, 적절한 접착제를 사용하여 적층시킬 수 있다. 이것은 적층체를 얻는 적층 공정시에 또는 가열압착 처리 후에 행할 수 있다.
적층체가 가열되는 온도 및 이 적층체가 가열압착 처리시 상기 온도에서 가열되는 시간의 조건은 함유된 수지가 충분히 가교되도록 적절히 결정되어야 한다.
적층체의 가열압착 처리는 통상의 단일 챔버 진공 적층기, 이중 챔버 진공 적층기 또는 롤 적층기를 사용하여 행할 수 있다. 물론, 단일 챔버 진공 적층기에 의한 가열압착 처리가 가장 유리한데, 그 이유는 간단한 방법 및 저렴한 제조비로 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 제조하는 것이 가능하기 때문이다.
다음에는, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 기술할 것이며 이들 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.
〈실시예 1〉
본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 구성의 태양 전지 모듈을 다음 방식으로 제조하였다.
〈1. 태양 전지 소자 (401)의 제조〉
태양 전지 소자 (401)로서, 도 2에 나타낸 구성의 광기전력 소자 3개가 도 3에 나타낸 바와 같이 직렬로 접속되어 이루어지는 비정질 규소 태양 전지 소자를 제조하였다.
비정질 규소 태양 전지 소자는 다음 방식으로 제조하였다.
(1) 3개의 광기전력 소자의 제조:
각각의 광기전력 소자를 다음 방식으로 제조하였다.
잘 세정시킨 스텐레스 강판을 기판 (201)로 사용하였다. 기판 (201) 상에 5000 Å 두께의 Al 필름 및 5000 Å 두께의 ZnO 필름으로 이루어지는 2층 이면 반사층 (202)를 통상의 스퍼터링법으로 형성한 후, 이면 반사층 (202) 상에 기판측으로부터 150 Å 두께의 n형 층/4000 Å 두께의 i형 층/ 100 Å 두께의 p형 층/100 Å 두께의 n형 층/800 Å 두께의 i형 층/100 Å 두께의 p형 층이 이 순서대로 적층되어 이루어지는 nip/nip 구조를 가지는 종렬형 (tandem type) 비정질 규소 광전 변환 반도체층 (203)을 통상의 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성시켰는데, 여기서 각각의 n형 층으로서의 n형 비정질 규소 필름은 SiH4가스, PH3가스 및 H2가스의 혼합물로부터 형성하고; 각각의 i형 층으로서의 i형 비정질 규소 필름은 SiH4가스 및 H2가스의 혼합물로부터 형성하며; 각각의 p형 층으로서의 p형 미결정 실리콘 필름은 SiH4가스, BF3가스 및 H2가스의 혼합물로부터 형성시켰다. 이어서, 반도체층 (203) 상에 In2O3로 이루어지고 두께가 700 Å인 투명 도전층 (204)를 In원을 O2분위기에서 증발시키는 통상의 내열 증발법에 의해 형성하였다. 이와 같이 하여, 광기전력 소자를 얻었다.
이어서, 투명 도전층 (204)상에 Ag-페이스트를 스크린 인쇄시켜 집전 전극 (205)로서 그리드 전극을 형성하였다.
최종적으로, 음극측 전원 출력 단자 (206b)로서 구리 탭을 스테인레스 땜납을 사용하여 기판 (201)에 고정시켰다. 또한, 양극측 전원 출력 단자 (206a)로서 주석 포일 테이프를 땜납 (207)을 사용하여 집전 전극 (205)인 그리드 전극에 고정시켰다. 이 경우에, 절연 테이프 (208)을 도 2에 나타낸 바와 같이 미리 제공하여 주석 포일 테이프 (206)에 대한 절연을 달성하였다. 이와 같이 하여 광기전력 소자를 얻었다. 이와 같은 방식으로, 3개의 광기전력 소자를 얻었다.
(2) 태양 전지 소자의 제조:
상기 단계 (1)에서 얻은 3개의 광기전력 소자를 사용하여, 도 3에 나타낸 구성을 가지는 태양 전지 소자를 제조하였다. 3개의 광기전력 소자 A, B 및 C를 일직선으로 배열하고, 1개의 광기전력 소자의 양극측 전원 출력 단자 (206a)를 이 소자에 인접한 다른 광기전력 소자의 음극측 전원 출력 단자 (206b)에 땜납 (301)을 사용하여 전기적으로 연결시키므로써 직렬로 접속시켰다.
이와 같이 하여, 태양 전지 소자 (401)을 얻었다.
〈2. 태양 전지 모듈의 제조:〉
상기 단계 1에서 얻은 태양 전지 소자를 사용하여, 도 4에 나타낸 구성을 가지는 태양 전지 모듈을 다음 방식으로 제조하였다.
(1) 부직 유리 섬유 부재:
부직 유리 섬유 부재 (402a, 402a, 402b 및 402b)로서, 각각 GLASPER GMC-00-020(B) (상품명, 혼슈 세이시 가부시끼가이샤제; 아크릴 수지 함량: 4.0 중량%; 충전 밀도: 20 g/m2)으로 이루어지고, 아크릴 수지로 된 결합제에 의해 결합된 조직을 갖는 100 μm 두께의 부직 유리 섬유 부재 4개를 사용하였다.
(2) 충전재 수지:
충전재 수지는 태양 전지 소자에 대한 밀봉제로 작용한다.
충전재 수지 (403a, 403b 및 403c)로는, 각각 PHOTOCAP A9918P/200rsm/936 (상품명, Springborn Laboratories Company제)로 된 460 μm 두께의 EVA 시트 3개를 사용하였다. 여기서, EVA 시트 각각은 EVA (에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 아세테이트 함량: 33 중량%) 100 중량부, 가교제 1.5 중량부, UV 흡수제 0.3 중량부, 광 안정화제 0.1 중량부, 산화방지제 0.2 중량부 및 실란 커플링제 1.0 중량부로 이루어지는 수지 조성물로 이루어진다.
(3) 표면 보호 필름:
표면 보호 필름 (404)로는, NON-ORIENTED TEFZEL 필름 (상품명, Du Pont Company제)로 된 50 μm 두께의 배향되지 않은 ETFE (에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체) 필름을 사용하였다.
(4) 절연 필름:
절연 필름 (405)로는, DARTEX (상품명, 듀폰 캄파니 제)로 된 63.5 μm 두께의 나일론 필름을 사용하였다.
(5) 보강 부재:
보강 부재 (406)으로는, 두께가 0.27 mm인 흑색 아연 도금 강판 (Zn-Al 도금 강판)을 사용하였다.
(6) 태양 전지 모듈의 제조:
태양 전지 모듈의 제조에는, 처리되는 대상이 설치되는 설치 테이블 및 이 적층 테이블 위의 대상을 피복시키는 작용을 하는 실리콘 고무 피복재를 포함하는 통상의 단일 챔버 진공 적층기를 사용하였는데, 설치 테이블에는 실리콘 고무 피복재와 설치 테이블 사이를 밀봉시키는 작용을 하는 O-링 및 진공 펌프에 연결된 배기 시스템이 제공된다.
이제, 아연 도금 강판 (406), EVA 시트 (403c), 절연 필름 (405), EVA 시트 (403b), 태양 전지 소자 (401), 부직 유리 섬유 부재 (402b), 부직 유리 섬유 부재 (402b), EVA 시트 (403a), 부직 유리 섬유 부재 (402a), 부직 유리 섬유 부재 (402a) 및 ETFE 필름 (404)를 이 순서대로 적층기의 설치 테이블상에 적층시켜 설치 테이블상에 적층체를 형성하였다. 실리콘 고무 피복재를 이 적층체 위에 겹쳐놓아 적층체를 에워싸고, 설치 테이블과 실리콘 고무 피복재를 O-링 으로 밀봉하였다 (이하, 이것을 적층 기구라 부름). 이어서, 적층기의 진공 펌프를 작동시켜 설치 테이블과 실리콘 고무 피복재 사이의 적층체를 함유하는 공간을 소정의 진공도로 배기시켰다. 이어서, 진공 펌프로 진공을 계속해서 걸면서, 적층 기구를 오븐에 도입하였다. 오븐의 내부는 적층 기구를 도입하기 전에 미리 150 ℃로 유지시켰다. 적층 기구내의 적층체를 30 분 동안 열처리하였다. 오븐에서 적층 기구내의 적층체의 열처리 후, 진공 펌프로 계속해서 진공을 걸면서 적층 기구를 오븐에서 꺼낸 후, 대략 실온으로 공냉시켰다. 이어서, 진공 펌프의 작동을 멈추었다. 이어서, 실리콘 고무 피복재를 제거하고, 적층체를 적층 기구로부터 꺼내었다. 이와 같이 하여 태양 전지 모듈을 얻었다.
이와 같은 방식으로, 복수개의 태양 전지 모듈을 제조하였다.
〈평가〉
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여, (1) 초기 외관, (2) 내스크래치성, (3) 난연성, (4) 고온 고습의 환경 분위기에 대한 내구성, (5) 내후성, (6) 내광성 및 (7) 내열성에 대한 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과를 모아서 하기 표 2에 나타내었다.
상기한 각 평가 항목의 평가는 다음 방법으로 수행하였다.
(1) 초기 외관의 평가
태양 전지 모듈을 육안으로 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 외관 상의 결함이 전혀 관찰되지 않는 경우;
△ : 외관 상의 결함이 약간 관찰되지만 실용상 문제가 되지 않는 경우; 및
× : 외관 상에 만곡 등 현저한 결함이 관찰되는 경우.
(2) 내스크래치성 평가
이 평가는 다음 방법으로 수행하였다. 태양 전지 모듈에 대해 도 5에 도시된 방법으로 표면 처리를 실시하였는데, 두께 t가 1 mm인 금속판 (502)를 그의 모서리를 통하여 태양 전지 모듈의 광입사측 표면 (501)의 가장 요철이 심한 부분에 접촉시켰다. 이어서, 금속판을 이동시키지 않고 금속판에 907.2 g(2 파운드)의 하중 F를 인가하고, 별도로 2268 g(5 파운드)의 하중 F를 인가하였다. 각 경우, 금속판은 화살표 P가 나타내는 방향으로 끌어당기고, 한편 여기에 하중 F를 인가하여 스크래치를 형성한다. 이어서, 이렇게 처리한 태양 전지 모듈을 대하여 표면 피복재의 스크래칭된 부분이 외부로부터 전기적으로 격리시키는 절연성을 여전히 보유하는지 여부를 평가하였다. 이 평가는 처리된 태양 전지 모듈을 3000 Ω·cm의 전해질 용액에 침지시키고, 태양 전지 모듈 광기전력 소자와 전해질 용액 사이에 2200 V의 전압을 인가하여 누출되는 전류가 발생되는지를 관찰하였다.
평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 인가된 2268 g(5 파운드)의 하중 F에 대해 누출되는 전류가 50 μA 이하인 경우(합격);
△ : 인가된 907.2 g(2 파운드)의 하중 F에 대해 누출되는 전류가 50 μA 이하인 경우(합격); 및
× : 인가된 907.2 g(2 파운드)의 하중 F에 대해 누출되는 전류가 50 μA를 초과하는 경우(불합격).
(3) 난연성의 평가
태양 전지 모듈을 수평에 대해 22° 경사진 데크 위에 놓았다. 태양 전지 모듈의 표면 피복재 측에 760±28℃의 가스 버너 플레임을 10분 동안 공급하였고, 여기서 화염 확산(spreading)을 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 플레임 확산 거리가 버너 말단(tip)으로부터 183 cm(6 피트) 미만인 경우(합격); 및
× : 플레임 확산 거리가 버너 말단으로부터 183 cm(6 피트)를 초과하는 경우(불합격).
(4) 고온 고습의 환경 분위기에 대한 내구성 평가
태양 전지 모듈을 85℃/85 %RH의 분위기에 200시간 동안 노출시켰다. 이 후 그의 외관을 육안으로 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 외관 상의 변화가 전혀 관찰되지 않는 경우;
△ : 외관 상의 변화가 약간 관찰되지만 실용상 문제가 되지 않는 경우; 및
× : 외관 상에 실용상 허용할 수 없는, 문제가 되는 현저한 제거 및(또는) 균열 및 변색이 관찰되는 경우.
(5) 내후성의 평가
카본-아크 선샤인 웨더 미터(sunshine weather meter)에 태양 전지 모듈을 놓고, 63℃의 블랙 판넬 온도에서 108분 동안 유지시키는 주기 및 순수한 물을 12분 동안 떨어뜨리는 주기를 교대로 반복하는 조건하에서 5000시간과 10000시간 동안 유사 태양광을 조사하였다. 이 후, 5000시간의 조사 주기 및 10000시간의 조사 주기 각각의 경우에 대한 외관을 육안으로 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 외관 상의 변화가 전혀 관찰되지 않는 경우;
△ : 외관 상의 변화가 약간 관찰되지만 실용상 문제가 되지 않는 경우; 및
× : 외관 상에 실용상 허용할 수 없는, 문제가 되는 현저한 제거 및(또는) 균열 및 변색이 관찰되는 경우.
(6) 내광성의 평가
태양 전지 모듈을 울트라에너지 조사 시험기(Suga Shikenki Kabushiki Kaisha 제품) 내에 배치하였다. 시험기에서, 태양 전지 모듈에 대해서 블랙 판넬 온도 70℃ 및 70 %RH의 조건하에서 금속 할로겐화물 램프로부터 100 mW/cm2강도의 자외선(300 nm 내지 400 nm)을 5시간 동안 조사하는 주기 및 30℃ 및 96 %RH의 분위기하에서 1시간 동안 결로(dew condensation)를 행하는 주기를 2000시간 동안 교대로 반복하는 이슬 주기 시험을 행하였다. 이 후, 그의 외관을 육안으로 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 외관 상의 변화가 전혀 관찰되지 않는 경우;
△ : 외관 상의 변화가 약간 관찰되지만 실용상 문제가 되지 않는 경우; 및
× : 외관 상에 실용상 허용할 수 없는, 문제가 되는 현저한 제거 및(또는) 균열 및 변색이 관찰되는 경우.
(7) 내열성의 평가
태양 전지 모듈을 90℃의 분위기에서 3000시간 동안 노광시켰다. 이 후, 그의 외관을 육안으로 관찰하였다. 평가 결과는 다음의 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
○ : 외관 상의 변화가 전혀 관찰되지 않는 경우;
△ : 외관 상의 변화가 약간 관찰되지만 실용상 문제가 되지 않는 경우; 및
× : 외관 상에 실용상 허용할 수 없는, 문제가 되는 현저한 제거 및(또는) 균열 및 변색이 관찰되는 경우.
〈실시예 2〉
2개의 부직 유리 섬유 부재 (402a)를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈실시예 3〉
EVA 시트 (403a)의 두께를 600 μm로 변화시켰다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈실시예 4〉
2개의 부직 유리 섬유 부재 (402a)를 3개의 유리 섬유 부재 (402a)로 교체하고, 2개의 부직 유리 섬유 부재 (402b)를 3개의 유리 섬유 부재 (402b)로 교체하고, EVA 시트 (403a)의 두께는 600 μm로 변화시켰다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈실시예 5〉
절연 필름 (405)를 두께가 50 μm인 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈실시예 6〉
2개의 부직 유리 섬유 부재 (402a)를 사용하지 않고, 2개의 부직 유리 섬유 부재 (402b)는 두께가 400 μm인 부직 유리 섬유 부재(상표명 : GLASPER GMC-00-080(B), Honshu Seishi Kabushiki Kaisha제, 충전 밀도 : 80 g/m2)로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 1〉
부직 유리 섬유 부재 (402a) 및 (402b) 각각을 비닐 알코올이 결합제로 사용된 부직 유리 섬유 부재로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 2〉
부직 유리 섬유 부재 (402a) 및 (402b) 각각을 충전 밀도가 5 g/m2이고 두께가 25 μm인 부직 유리 섬유 부재로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 3〉
부직 유리 섬유 부재 (402a) 및 (402b) 각각을 두께가 400 μm인 부직 유리 섬유 부재(상표명 : GLASPER GMC-00-080(B), Honshu Seishi Kabushiki Kaisha제, 충전 밀도 : 80 g/m2)로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 4〉
부직 유리 섬유 부재 (402a) 및 (402b) 각각의 결합제 함량을 15 중량%로 변화시켰다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 5〉
표면 보호 필름 (404)로서 배향되지 않은 ETFE 필름을 두께가 38 μm인 배향된 ETFE 필름으로 교체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈비교예 6〉
EVA 시트 (403a), (403b) 및 (403c) 각각의 두께를 1000 μm로 변화시켰다는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 다수개의 태양 전지 모듈을 얻었다.
얻어진 태양 전지 모듈을 사용하여 실시예 1과 동일한 평가 방법으로 평가를 수행하였다.
얻어진 평가 결과는 모아서 표 2에 나타내었다.
〈총평가〉
표 2에 기재된 결과로부터 다음을 이해할 수 있다.
본 발명에 속하는 실시예 1 내지 6에서 수득한 태양 전지 모듈은 어느 것이나 초기 외관, 내스크래치성, 난연성, 내후성, 내광성 및 내열성이 우수하거나 또는 만족할 만하다. 또한, 이들 태양 전지 모듈은 어느 것이나 고온 고습 시험에서 뿐만 아니라 10000 시간의 내후 시험에서도 실제적으로 문제가 되는 층분리 또는 부직 유리 섬유 부재의 솟아오름을 일으키지 않고 그 초기 외관을 유지한다. 따라서, 이들 태양 전지 모듈은 어느 것이나 장시간에 걸쳐 반복 사용되었을 때에도 매우 높은 신뢰성을 갖는다.
반면, 비교예 1 내지 6에서 수득한 태양 전지 모듈은 어느 것이나 본 발명의 태양 전지 모듈보다 명백히 열등한 것으로 이해된다.
구체적으로, 비교예 1의 태양 전지 모듈에 있어서, 이 태양 전지 모듈은 내후성 및 내열성이 열등한 것으로 이해된다. 특히, 이 태양 전지 모듈은 내열 시험에 있어서 표면 피복재가 황변하는 문제를 일으키는 것으로 밝혀졌다. 그 결과 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율이 저하된다.
비교예 2의 태양 전지 모듈에 있어서, 이 태양 전지 모듈은 내스크래치성이 열등한 것으로 이해된다. 또한, 이 태양 전지 모듈은 내후 시험 및 내광 시험에 있어서 다소 나중에는 표면 보호 필름에서 분리의 문제가 발생하는 것으로 밝혀졌다.
비교예 3의 태양 전지 모듈에 있어서, 이 태양 전지 모듈은 초기 외관, 고온 고습의 환경 분위기에 대한 내구성, 내후성, 내광성 및 내열성이 열등한 것으로 이해된다. 또한, 이 태양 전지 모듈은 그 안에 습기가 침투하여 밀봉 수지가 열화되는 문제가 발생하기 쉬운 것으로 밝혀졌다. 따라서, 이 태양 전지 모듈은 신뢰성에 있어서 열등하다.
비교예 4의 태양 전지 모듈에 있어서, 이 태양 전지 모듈은 고온 고습의 환경 분위기에 대한 내구성, 내후성, 내광성 및 내열성이 열등한 것으로 이해된다. 특히, 이 태양 전지 모듈은 고온 고습 시험, 내후 시험, 내광 시험 및 내열 시험에 있어서 표면 피복재가 황변하는 문제가 일어나는 것으로 밝혀졌다. 그 결과 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율이 저하된다.
비교예 5의 태양 전지 모듈은 초기 외형에 균열이 일어나 태양 전지 모듈 내에 습기가 침투하는 문제를 일으키기 쉬운 것으로 밝혀졌다. 또한, 이 태양 전지 모듈은 10000 시간의 내후 시험에서 부직 유리 섬유 부재의 현저한 솟아오름을 일으키기 쉽다는 문제가 있는 것으로 밝혀졌다.
비교예 6의 태양 전지 모듈에 있어서, 이 태양 전지 모듈은 초기 외형은 만족할 만하나 난연성 및 내열성이 열등한 것으로 이해된다. 특히, 이 태양 전지 모듈은 내열 시험에서 표면 피복재가 황변하는 문제가 발생하는 것으로 밝혀졌다.
〈실시예 7〉
이 실시예에서는 도 4에 나타낸 배치, 즉 상하 양쪽 표면이 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재를 사용하고 기복이 있는 표면을 갖는 태양 전지 모듈을 하기 방법으로 제조하였다.
태양 전지 소자(401)로서, 실시예 1의 태양 전지 소자의 제조 방법에 따라 제조한 태양 전지 소자를 제공하였다.
태양 전지 소자(401)의 광 입사면 상에, 아크릴규소계 열경화성 코팅(상품명: FINEHARD, Tohnen Kabushiki Kaisha제)을 분무 코팅법으로 도포한 후 200 ℃에서 30 분간 건조시켰다. 이렇게 하여, 태양 전지 소자(401)의 광 입사면을 도포하는 수지 코팅을 형성하였다.
부직 유리 섬유 부재(402b)로서, 부직 유리 섬유 부재 CRANE GLASS 230 (Crane Company제)의 상하 양쪽 표면 위에 0.5 중량%의 ??-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란(상품 표시: SZ6030, Toray Dow Corning Silicone Kabushiki Kaisha 제)을 함유하는 에탄올 용액을 도포하고 생성물을 건조시켜서 수득한, 양쪽 표면이 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재를 제공하였다.
충전재 수지(403a), (403b) 및 (403c)로서, 각각 PHOTOCAP 시리즈 EVA 시트(Springborn Laboratories Company 제)로 된 두께 460 ㎛의 EVA 시트 3장을 제공하였다. 여기서, 각 EVA 시트는 EVA(에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 비닐아세테이트 함량: 33 중량%) 100 중량부, 가교 결합제 1.5 중량부, UV 흡수제 0.3 중량부, 광 안정화제 0.1 중량부, 산화 방지제 0.2 중량부, 및 실란 커플링제 0.25 중량부로 이루어진 수지 조성물로 구성된다.
표면 보호 필름(404)로서, 코로나 처리된 표면을 갖는 TEZEL FILM(상품명, Du Pont Company 제)으로 된 두께 50 ㎛의 ETFE 필름을 제공하여 EVA 시트와 접촉하도록 하였다.
절연 필름(405)로서, DARTEC(상품명, Du Pont Company제)으로 된 두께 63.5 ㎛의 나일론 필름을 제공하였다.
보강 부재(406)으로서, TIMARCOLOR(상품명, Daido Kohan Kabushiki Kaisha)로 된 두께 0.25 mm의 아연 도금된 강 부재를 제공하였다.
평평하지 않은 표면을 형성하기 위한 부재로서, 메쉬 크기가 40 x 40이고 선 직경이 0.15 mm인 스테인레스강 메쉬 부재를 제공하였다.
상기 태양 전지 모듈의 제조는 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 단일 챔버 진공 적층기를 사용하여 수행하였다.
아연 도금된 강 부재(406), EVA 시트(403c), 나일론 필름(405), EVA 시트(403b), 광입사면 상에 수지 코팅을 갖는 태양 전지 소자(401), 상하 양쪽 표면이 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재(402b), EVA 시트(403a), 및 ETFE 필름(404)를 이 순서대로 적층기의 설치 테이블 위에 집적시켜서 설치 테이블 위에 라미네이트를 형성하였다. 설치 테이블 위의 표면 보호 필름(404)의 표면 위에, 테플론 필름(상품명: TEFLON PFA FILM, Du Pont Company제)으로 된 이형 부재를 적층시킨 후, 이형 부재 위에 스테인레스강 메쉬 부재를 적층시켜서 설치 테이블 위에 놓인 적층체를 형성하였다. 이어서, 실리콘 고무 피복재를 적층체 위에 겹쳐 놓아 적층체를 에워싸고, 설치 테이블과 실리콘 고무 피복재 사이를 O-링으로 밀봉시켰다(이하, 이것을 적층 기구라고 부름). 이어서, 적층기의 진공 펌프를 작동시켜서 설치 테이블과 실리콘 고무 피복재 사이의 적층체를 포함하는 공간을 예정된 진공도로 탈기시켰다. 이 후, 진공 펌프에 의한 진공 조작을 계속하면서 적층 기구를 오븐에 넣었다. 오븐의 내부는 적층 기구를 도입하기 전에 미리 150 ℃로 유지시켰다. 적층 기구 내의 적층체를 150 ℃에서 30 분간 열 처리하였다. 오븐에서 적층 기구 내의 적층체를 열처리한 후, 진공 펌프에 의한 진공 조작을 계속하면서 적층 기구를 오븐에서 꺼낸 후 약 실온까지 공기 냉각시켰다. 그런 후, 진공 펌프의 조작을 멈췄다. 이어서, 실리콘 고무 피복재를 제거하고, 적층체를 적층 기구에서 꺼내었다. 이 후, 적층체의 이형 부재 및 스테인레스강 메쉬 부재를 제거시켰다. 이렇게 하여, 최대 높이차가 30 ㎛인 다수의 미세 요철이 형성된 평평하지 않은 표면을 갖는 태양 전지 모듈을 수득하였다.
상기에 있어서, 한쌍의 전원 출력 단자를 태양 전지 소자의 배면측까지 미리 연장시켜서 적층 처리를 완료한 후 적층체의 아연 도금된 강 부재에 미리 제공한 배선 홀을 통해 외부로 접선될 수 있게 하였다.
〈평가〉
제조된 태양 전지 모듈을 장시간 동안 물에 침지시켰을 때 표면 피복재에 대한 전기 절연 저항의 변화에 대하여 평가하였다. 이 평가는 하기 방법으로 수행하였다. 즉, 태양 전지 모듈의 표면측을 예정된 시간 동안 수돗물에 침지시켰다. 그런 후, 금속판을 태양 전지 모듈의 전체 표면 위에 겹쳐 놓고 금속판과, 양 및 음의 단자측을 단락시킨 태양 전지 모듈의 일부분 사이에 2200 V의 D.C. 전압을 인가하고, 흐른 전류를 측정하였다. 측정된 전류를 기준으로 하여 표면 피복재의 단위 면적당 전기 저항값을 얻었다. 이러한 방식으로, 각각의 예정된 침수 시간에 대한 표면 피복재의 단위 면적당 전기 저항값을 평가하였다. 평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈실시예 8〉
유리 섬유 부재로서 아미노실란으로 이루어지는 실란 커플링제로 처리된 대향 표면을 갖는 GLASPER(상품명, Honshu Denki Kabushiki Kaisha제)로 된 부직 유리 섬유 부재를 사용한 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈실시예 9〉
스테인레스강 메쉬 부재로서 메쉬 크기가 16 x 16이고 선 직경이 0.27 mm인 스테인레스강 메쉬 부재를 사용한 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여, 최대 높이차가 160 ㎛인 다수의 미세 요철이 형성된 평평하지 않은 표면을 갖는 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈실시예 10〉
표면 보호 필름(404)로서, ACRYPLEN(상품명, Mitsubishi Rayon Kabushiki Kaisha제)로 된 두께 125 ㎛의 아크릴 수지 필름을 사용한 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈비교예 7〉
부직 유리 섬유 부재에 대하여 실란 커플링제를 사용한 처리를 수행하지 않은 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈비교예 8〉
부직 유리 섬유 부재를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈비교예 9〉
태양 전지 소자의 광 입사면 위에 수지 코팅을 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈비교예 10〉
표면 보호 필름(404)로서, TEFZEL T2 FILM(상품명, Du Pont Company제)로 된 두께 38 ㎛의 배향된 ETFE 필름을 사용한 것을 제외하고 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈비교예 11〉
각각의 EVA 시트(403a), (403b) 및 (403c)에서 실란 커플링제를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 7의 과정을 반복하여 태양 전지 모듈을 수득하였다.
얻어진 태양 전지 모듈을 실시예 7과 동일한 평가 방법으로 평가하였다.
평가 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
〈총평가〉
도 6에 기재된 결과로부터 다음을 이해할 수 있다.
본 발명에 속하는 실시예 7 내지 10에서 수득한 태양 전지 모듈은 어느 것이나 전기 절연 저항의 저하 면에서 비교예 7, 9, 10 및 11에서 수득한 태양 전지 모듈을 능가한다.
비교예 8의 태양 전지 모듈에 있어서는 부직 유리 섬유 부재를 사용하지 않았기 때문에 수 침투 경로가 생기지 않아 전기 절연 저항의 저하가 일어나지 않았다. 그러나, 이 태양 전지 모듈은 실시예 1에 기재된 내스크래치성 시험에 있어서 태양 전지 소자에 미치는 손상이 일어나는 문제가 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 이 태양 전지 모듈의 표면 피복재는 옥외에서의 가혹한 환경에 견디지 못한다.
침수 전의 초기 전기 절연 저항 (MΩ) 2일간 침수 후의 전기 절연 저항 (MΩ) 4일간 침수 후의 전기 절연 저항 (MΩ) 8일간 침수 후의 전기 절연 저항 (MΩ) 16일간 침수 후의 전기 절연 저항 (MΩ) 32일간 침수 후의 전기 절연 저항 (MΩ)
부직 유리 섬유 부재를 갖는 종래의 태양 전지 모듈 〉6000 300 15 2 1.5 1.5
부직 유리 섬유 부재를 갖지 않는 종래의 태양 전지 모듈 〉6000 〉6000 〉6000 〉6000 5500 5500
주: 6000 MΩ이 측정 한계임.
초기 외관 내스크래치성 가연성 고온 고습의 환경 분위기에 대한 내구성 내후성 내광성 내열성
5000 시간 10000 시간
실시예 1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 2 ○ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 3 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 4 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 5 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 6 ○ ○ ○ ○ ○ △ △ ○
비교예 1 ○ ○ ○ △ △ × △ ×
비교예 2 ○ × ○ △ ○ △ △ ○
비교예 3 × ○ ○ × × × × ×
비교예 4 ○ ○ ○ × △ × × ×
비교예 5 △ ○ ○ △ △ × △ △
비교예 6 ○ ○ × ○ ○ △ ○ ×
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 기술에서는 충분히 만족되지 못했던 내스크래치성 및 난연성에 관한 요건을 충분하게 만족시키고, 내열성, 내후성 및 내광성이 우수하며, 장기간에 걸쳐 실외에서 지속적으로 사용될 때에도 부직 유리 섬유 부재의 솟아오름이 없이 외관이 항상 우수한 매우 신뢰성이 높은 태양 전지 모듈이 안정하게 제공된다.
추가로, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전해질을 함유하는 물에 장시간 동안 침지시켰을 때에도 전기 절연 저항의 저하가 없고, 장기간에 걸쳐 실외에서 지속적으로 사용했을 때에도 광전 변환 성능의 저하 및 전기 쇼크가 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 태양 전지 모듈은 매우 신뢰성이 높다.

Claims (43)

  1. 태양 전지 소자 및
    적어도 상기 태양 전지 소자의 광입사면측에 위치하고 적어도 충전재, 부직 유리 섬유 부재, 및 표면 보호 필름으로 이루어진 표면 피복재로 이루어지며,
    상기 부직 유리 섬유 부재는 50 내지 200 ㎛의 두께를 가지고 부직 유리 섬유 부재 중의 함량이 2.0 내지 6.0 중량% 범위인 아크릴 수지에 의해 결합된 조직을 갖는 것인 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 부직 유리 섬유 부재가 여러 개의 부직 유리 섬유 부재들로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 여러 개의 부직 유리 섬유 부재들이 서로 접촉하고 있는 태양 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 충전재 대 부직 유리 섬유 부재의 중량비가 15 내지 30의 범위인 태양 전지 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 충전재 대 여러 개의 부직 유리 섬유 부재들의 중량비가 4 내지 12의 범위인 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 충전재가 실란 커플링제를 함유하는 것인 태양 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 충전재가 폴리올레핀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 표면 보호 필름이 불소 수지 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 표면 보호 필름이 배향되지 않은 수지 필름으로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 표면 보호 필름이 충전재와 접촉하는 면을 가지며, 상기 면의 습윤성 지수가 32 내지 45 dyne인 태양 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 표면 보호 필름의 인장 파단신장률이 200 내지 800 %인 태양 전지 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 표면 보호 필름이 높이차가 5 내지 50 ㎛인 다수의 요철이 형성되어 있는 평평하지 않은 표면을 갖는 태양 전지 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 태양 전지 소자의 이면측에 배치된 보강 부재를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 태양 전지 소자와 보강 부재 사이에 삽입된 절연 필름을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  15. 제13항에 있어서, 보강 부재가 철강재, 플라스틱재, 유리 섬유 강화 플라스틱재로 이루어진 군에서 선택된 부재로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  16. 제14항에 있어서, 절연 부재가 나일론 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 또는 폴리카르보네이트 필름으로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  17. 제1항에 있어서, 태양 전지 소자가 비정질 규소 태양 전지 소자인 태양 전지 모듈.
  18. 태양 전지 소자 및
    적어도 상기 태양 전지 소자의 광입사면측에 위치하고 적어도 충전재, 부직 유리 섬유 부재, 표면 보호 필름으로 이루어진 표면 피복재로 이루어지며,
    상기 부직 유리 섬유 부재가 2.0 내지 6.0 중량% 범위의 아크릴 수지를 함유하며 실란 커플링제로 처리된 대향 표면을 갖는 것인 태양 전지 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 부직 유리 섬유 부재가 여러 개의 부직 유리 섬유 부재들로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 부직 유리 섬유 부재들이 서로 접촉하고 있는 태양 전지 모듈.
  21. 제18항에 있어서, 부직 유리 섬유 부재의 두께가 50 내지 200 ㎛인 태양 전지 모듈.
  22. 제18항에 있어서, 충전재 대 부직 유리 섬유 부재의 중량비가 15 내지 30의 범위인 태양 전지 모듈.
  23. 제19항에 있어서, 충전재 대 여러 개의 부직 유리 섬유 부재들의 중량비가 4 내지 12의 범위인 태양 전지 모듈.
  24. 제19항에 있어서, 충전재가 실란 커플링제를 함유하는 것인 태양 전지 모듈.
  25. 제19항에 있어서, 충전재가 폴리올레핀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  26. 제19항에 있어서, 표면 보호 필름이 불소 수지 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  27. 제19항에 있어서, 표면 보호 필름이 배향되지 않은 수지 필름으로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  28. 제19항에 있어서, 표면 보호 필름이 충전재와 접촉하는 면을 가지며, 상기 면의 습윤성 지수가 32 내지 45 dyne인 태양 전지 모듈.
  29. 제19항에 있어서, 표면 보호 필름의 인장 파단신장률이 200 내지 800 %인 태양 전지 모듈.
  30. 제19항에 있어서, 표면 보호 필름이 높이차가 5 내지 50 ㎛인 다수의 요철이 형성되어 있는 평평하지 않은 표면을 갖는 태양 전지 모듈.
  31. 제19항에 있어서, 태양 전지 소자의 이면측에 배치된 보강 부재를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  32. 제31항에 있어서, 태양 전지 소자와 보강 부재 사이에 삽입된 절연 필름을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  33. 제31항에 있어서, 보강 부재가 철강재, 플라스틱재, 유리 섬유 강화 플라스틱재로 이루어진 군에서 선택된 부재로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  34. 제32항에 있어서, 절연 부재가 나일론 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 또는 폴리카르보네이트 필름으로 이루어진 것인 태양 전지 모듈.
  35. 제19항에 있어서, 태양 전지 소자가 비정질 규소 태양 전지 소자인 태양 전지 모듈.
  36. (a) 절연 필름, 배면 충전 부재, 태양 전지 소자, 두께가 50 내지 200 ㎛이며 부직 유리 섬유 부재 중의 함량이 2.0 내지 6.0 범위인 아크릴 수지에 의해 결합된 조직을 갖는 부직 유리 섬유 부재, 표면 충전 부재, 및 표면 보호 필름을 나열된 순서로 적층시켜 적층체를 얻는 단계 및
    (b) 상기 적층체를 가열압착처리하여 태양 전지 모듈을 얻는 단계
    를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  37. 제36항에 있어서, 단계 (a)에서 부직 유리 섬유 부재를 표면 충전 부재와 표면 보호 필름 사이에 삽입하는 방법.
  38. 제36항에 있어서, 단계 (a)에서 접착제를 사용하여 보강 부재를 적층체의 절연 필름의 외측 표면에 적층시키는 방법.
  39. 제36항에 있어서, 단계 (b)를 수행하기 전에 적층체의 표면 보호 필름 상에 이형 부재를 통해 메쉬 부재를 배치하는 단계를 수행하는 방법.
  40. (a) 절연 필름, 배면 충전 부재, 태양 전지 소자, 상하 양쪽 표면이 실란 커플링제로 처리된 부직 유리 섬유 부재, 표면 충전 부재, 표면 보호 필름을 나열된 순서로 적층시켜 적층체를 얻는 단계 및
    (b) 상기 적층체를 가열압착처리하여 태양 전지 모듈을 얻는 단계
    를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  41. 제40항에 있어서, 단계 (a)에서 부직 유리 섬유 부재를 표면 충전 부재와 표면 보호 필름 사이에 삽입하는 방법.
  42. 제40항에 있어서, 단계 (a)에서 접착제를 사용하여 보강 부재를 적층체의 절연 필름의 외측 표면에 적층시키는 방법.
  43. 제40항에 있어서, 단계 (b)를 수행하기 전에 적층체의 표면 보호 필름 상에 이형 부재를 통해 메쉬 부재를 배치하는 단계를 수행하는 방법.
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