KR101145898B1

KR101145898B1 - 태양광모듈용 방열 백시트

Info

Publication number: KR101145898B1
Application number: KR1020100130262A
Authority: KR
Inventors: 박광호; 장경배; 이덕재
Original assignee: 주식회사 솔나노텍
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-05-15

Abstract

본 발명은, 태양광모듈용 방열 백시트(Backsheet)로서, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층 상에 적층된 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈용 방열 백시트를 제공한다. 이에, 태양전지 모듈 내부에서 발생하는 축열을 효과적으로 외부로 방열시키는 방열성을 향상시키고, 출력효율을 향상시켜 태양광 발전량을 극대화시킬 수 있으며, 태양광발전용 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤 코팅을 적용하여 작업 편의성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

태양광모듈용 방열 백시트{HEAT RADIATING BACKSHEET FOR PHOTO VOLTAIC MODULE}

본 발명은, 태양광모듈용 방열 백시트 및 이를 포함하는 태양광모듈에 관한 것으로서, 태양전지 모듈 내부에서 발생하는 축열을 효과적으로 외부로 방열시키는 방열성을 향상시키고, 출력효율을 향상시켜 태양광 발전량을 극대화시킬 수 있으며, 태양광발전용 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤 코팅을 적용하여 작업 편의성과 생산성을 향상시킬 수 있는 태양광모듈용 방열 백시트 및 이를 포함하는 태양광발전용 모듈에 관한 것이다.

현재 태양광발전용 모듈용 백시트에 대한 특허는 국내등록특허 10-0612411 과 국내 등록특허10-2008-0078179, 국내등록특허10-2010-0010716과 같이 듀퐁의 테들라 제품인 PVF를 활용하거나 혹은 단순히 PET 필름을 개량하는 방법을 사용함으로 전기적인 특성면에서는 향상을 시켰으나, 태양광 발전에서의 열손실 문제를 외면함에 따라서 한국의 여름과 같은 고온 다습지역에서는 상당히 불리한 면을 가지고 있다. 이런 문제를 보완하기 위해 개발된 국내등록특허10-0962642는 세라믹 방열 코팅을 통한 백시트를 제조 이를 태양광 발전용 모듈에 적용한 것으로 특허의 내용대로 약 25~50마이크론의 세라믹코팅 층을 올림으로 인해서 상대적으로 전기적 특성 즉 절연저항성과 내전압 특성이 하락 되는 단점을 가지고 있다.

일반적인 태양광 모듈의 구조는 도 1과 같은 형태를 가지고 있고, 이것은 결정형 실리콘 모듈의 일반적인 형태이나, 등록특허 10-0962642의 세라믹방열 코팅을 적용할 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 셀 뒤의 EVA 수지를 2장 혹은 두께가 두꺼운 EVA 수지를 사용하지 않고서는 절연저항을 견딜 수가 없으며 제품의 출력이 하락되는 현상이 발생한다.

현재 한국내의 태양광 모듈 인증기관인 에너지관리 공단의 심사 기준과 IEC 규격에서는 200W 일반형 모듈의 경우 3KV의 내 전압과 1KV의 절연저항을 가져야 하나 당사에 위의 세라믹 방열 시트를 측정한 결과 이러한 시스템에서의 적용에 상당한 어려움이 있으며 현재 가능한 것은 100W 급 1KV 이하의 태양광모듈에서 적용하는 단계로 한계를 가지고 있다.

이러한 절연성의 문제는 라미네이터 작업 시 전체적으로 압력과 공압, 시간 등에 영향을 주어 기존 대비 약 20% 수준의 생산성 하락을 가져오는 원인이 됨에 따라 절연저항과 내전압의 개선이 반드시 필요하다.

따라서, 본 발명은, 전기적 특성을 개선하는 것과 동시에 롤코팅으로 생산되어 작업 편의성과 생산성이 우수하며 기존 보다 발전출력을 향상시킬 수 있는 태양광모듈용 방열 백시트 및 이를 포함하는 태양광발전용 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 태양광모듈용 방열 백시트로서, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층 상에 적층된 수지층을 포함하는 태양광모듈용 방열 백시트를 제공한다.

본 발명은, 기판, 전면 쏠라 수지층, 쏠라셀, 후면 쏠라 수지층, 및 백시트의 순으로 적층되는 태양광모듈로서, 상기 백시트는, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층과 상기 후면 쏠라 수지층 사이에 위치하는 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈을 제공한다.

본 발명에 따르면, 태양전지 모듈 내부에서 발생하는 축열을 효과적으로 외부로 방열시키는 방열성을 향상시키고, 출력효율을 향상시켜 태양광 발전량을 극대화시킬 수 있으며, 태양광발전용 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤 코팅을 적용하여 작업 편의성과 생산성을 향상시킬 수 있는 태양광모듈용 방열 백시트 및 이를 포함하는 태양광발전용 모듈이 제공된다.

도 1은 결정형 실리콘 태양광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 세라믹방열시트 적용 시 결정형 실리콘 태양광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 메탈타입의 태양광 방열백시트의 구조와 플라스틱 타입의 구조를 함께 도시한 도면이다.
도 4는 방열 모듈의 온도 / 효율테스트 진행 장비 사진이다.
도 5는 태양광 모듈 백시트 방열 성능 테스트 장비 사진이다.
도 6은 옥외 시험용 트래커 사진이다.
도 7은 태양광 모듈 실증단지 사진이다.
도 8은 하이브리드 방열 도료를 활용한 태양광 모듈용 백시트 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 PCM을 활용한 방열 백시트 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 PCM 적용 모듈의 성능 평가 비교표이다.
도 11은 1년간 각 모듈별 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 태양광모듈용 방열 백시트는, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층 상에 적층된 수지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층의 양면 중 적어도 일면에 구비된 방열 세라믹 코팅층을 더 포함할 수 있다.

상기 방열 세라믹 코팅층은, 알루미나, 산화티탄, 및 지르코니아로 이루어진 군으로 선택된 1종 이상의 금속 세라믹 소재와; 유기실란, 무기실란, 실란커플링제, 및 CNT로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비금속 세라믹 소재 중에서 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있다.

상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층은, 방열 세라믹 소재로서 Al₂O₃, AlS, AlN, ZnO₂, TiO₂. SiO₂, TEOS, MTMS, 및 ZrO₃ 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 여기서 방열 유-무기 하이브리드 코팅층은 롤코팅법(한국특허등록10-0962642)을 이용하여 형성할 수 있으며, 이를 적용하는 경우 작업 편의성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 금속 박막층은, 알루미늄, 동, 황동, 강판, 및 스테인리스 중에서 선택된 1종 이상의 금속으로 형성될 수 있다.

상기 수지층은, PET 필름 또는 PVF 필름으로 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 태양광모듈은, 기판, 전면 쏠라 수지층, 쏠라셀, 후면 쏠라 수지층, 및 백시트의 순으로 적층되며, 상기 백시트는, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층과 상기 후면 쏠라 수지층 사이에 위치하는 수지층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 앞서 설명한 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하기로 하나, 이로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

현재 세라믹방열코팅과 이와 유사한 제품의 코팅의 구조는 도 3에 도시된 형태로, 크게 세라믹 방열코팅에 대하여는 메탈타입을 주로 생산이 되고 있고 이러한 메탈타입을 선호하는 이유는 현재의 생산되는 세라믹제품을 그대로 사용할 수 있는 장점과 설비 활용이 가능하다는 것이 가장 큰 장점이며, 공정의 단순화 등을 볼 수 있다. 그러나 이러한 스프레이타입의 경우 아래의 표1에서 도식화 한 바와 같이 많은 단점이 있으며 특히 절연저항과 내전압의 경우에는 상당한 문제가 발생됨을 확인 할 수 있다.

기존 제품의 특성과 전기적 특성

	메탈타입	플라스틱타입
장점	공정의 단순화 기존설비 활용가능 비용 절감 기존철강제 활용 연속적생산가능 방열성 향상 반사율 증가	공정의 2중화 연속적 생산공정 기존생산설비활용(소형) 생산성 향상 손실율 감소
단점	생산설비의 대형화 코팅제의 손실 많음 핀홀/기공층 발생 전기적 특성 하락 이동의 어려움 철강소재의 비용문제 불균일한 부착력	핀홀/기공층발생 크랙발생위험 전기적 특성위험 Tedlar의 안정적공급의 어려움 표면처리의 어려움 방열성 하락 반사율 감소
전기적 특성	핀홀/기공층 발생으로 인한 전기적 특성하락 -최대 500V 수준(부분방전시험결과) ->모듈 작업시 1000V 이하 시스템에서 사용	크랙발생으로 인한 전기적 특성하락 - 최대 450V 수준(부분방전시험결과) -> 모듈 작업시 900V 시스템 이하에서 사용

위의 표1은 단순히 각 코팅 별에 따른 성능을 객관적 실험을 통하여 나타낸 것으로 이것은 백시트가 단순히 백시트 부품이 아닌 태양광모듈로써의 각종 성능시험과 인증을 위한 자료를 근거로 테스트를 하였으며 효율은 시뮬레이터 테스트가 아닌 실증단지를 통한 자료를 근거로 실험을 진행한 것이다.

위와 같이 여러 가지 문제를 통하여 비추어 봄을 통하여 완전히 모듈에 적용과 양산화, 그리고 성능, 20년 이상의 기능과 전기저항적 특성, 출력의 향상 등을 모두 이끌어 낼 수 있는 백시트가 필요하여 본 발명에서는 절연 저항층을 강화할 수 있으며, 표면처리 없이 코팅이 가능하며 기존 설비 및 비용을 감소시킬 수 있으나, 방열성 및 반사율은 유지함과 동시에 태양광 모듈은 약 1KV 절연 저항값을 가지는 백시트로 3KV 내전압특성을 낼 수 있도록, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층을 통하여 이 문제를 이러한 문제를 해결함과 동시에 PCM을 적용을 통한 플라스틱의 열전도성의 단점을 극복할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명에 따른 방열 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성할 수 있는 방열 유-하이브리드 코팅제는, 크게 고형분으로 해당되는 세라믹과 수지층과, 용매층으로 구분 될 수 있다. 고형분은 수지의 함량이 3~15% 이며, Al₂O₃ 와 같은 방열성이 우수한 세라믹 소재의 함량이 1~10%이며, SiO₂를 기본으로 하는 MTMS 및 TEOS 의 함량이 5~25% 이며, 이것은 코팅층의 기재에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 그리고 용매층은 65~90%일 수 있으며, 용매로는 순수 물, 알코올류와 유기용제류 등을 사용할 수 있다.

방열 유-하이브리드 코팅제는, 크게 내열성이 높은 고융점 소재를 적용한다. 따라서 에폭시 수지 계열을 이용한 세라믹 방열도료와, 우레탄 계열의 방열소재로 크게 세분화하여 적용실험을 하였으며, 각각의 하이브리드 코팅제에는 방열 세라믹 소재로, Al₂O₃, AlS, AlN, ZnO₂, TiO₂. SiO₂, TEOS, MTMS, 및 ZrO₃ 와 같은 소재를 사용하였으며, 색상은 화이트 계열을 1차적으로 사용하였다. 색은 그 성능에 따라 다양한 색을 사용하여도 되며 하이브리드의 경우 유기도료와 동일하게 색 적용이 가능하다.

각각의 방열 하이브리드 도료에 기존의 도료를 포함한 방열성을 가진 모든 소재를 의미하며 여기는, 삼도산업의 하이브리도 코팅제, 더몰론코리아의 방열 코팅제, 삼화페인트의 방열도료도 포함되었으며, 이들 대부분은 알류미늄 산화물과 혹은 유사한 도료들로 이루어 지며, 여기에 세라믹 성능을 향상 및 부착력, 내구성 및 크랙 방지를 위하여 각각의 소재를 더 첨가하였다.

성능검사는 당사에서 제작한 챔버를 사용하였으며, 절연저항성은 당사가 보유중인 시뮬레이터인 니싱보 시뮬레이터의 절연저항과 내전압 테스트를 활용하여 내전압 성능을 파악하였다.

백시트 자체의 성능 테스트는 한국전기연구원에서 실시하는 Partical dischareg Test의 결과를 인용하였다.(도 4의 참조)

백시트의 성능을 테스트하기 위해서는 각 백시트를 동일하게 절단 후 한국 표준연구원에서 제작한 도 5의 방열백시트 제조를 위한 반도체 온도 측정 장비를 활용하여 측정을 하였다.

이러한 기본적인 소재들을 표2>에서는 크게 에폭시 방열 도료와 우레탄 방열 도료로 크게 구분을 하였다.

방열 유-무기 하이브리드 코팅층이 적용된 태양광모듈용 방열 백시트의 모듈 성능 평가

도료타입	소재/처리방법		챔버온도(℃)	모듈 온도 (℃)	효율(%)	절연 저항 (KV)	내전압 (KV)
방열 유-무기 하이브리드 코팅	Standard 모듈		40	72	14.3	1.1	3.0
	에폭시 　타입	무처리		67	14.2	0	0.2
		세라믹방열코팅		53	15.1	0.5	1.3
		유기방열도료		55	14.8	1.0	2.0
		CNT첨가		57	15.0	0.9	1.9
		산화알루미늄첨가		61	15.3	1.1	3.0
		AlN첨가		62	15.3	1.1	3.0
		AlS첨가		62	15.4	1.1	3.0
		전착도장 후 처리		65	14.9	1.1	3.0
		화성처리 후 처리		67	14.5	1.1	3.0
	우레탄 　타입	무처리		69	14.2	0	0.2
		세라믹방열코팅		58	15.1	0.5	1.3
		유기방열도료		58	14.8	1.0	2.0
		CNT첨가		61	15.0	0.9	1.9
		산화알루미늄첨가		63	15.2	1.2	3.0
		AlN첨가		63	15.2	1.2	3.0
		AlS첨가		63	15.3	1.2	3.0
		전착도장 후 처리		66	14.8	1.2	3.0
		화성처리 후 처리		68	14.1	1.2	3.0

표2에서의 실험 결과는 각각의 성능평가를 통하여 이루어졌으며 내전압테스트는 앞에서 언급한 바와 같이 니싱보 PVS 1222i 기기로 효율성 평가를 하였으며 내전압 테스트는 KIKUSUI 사 TOS 9201 기기로, 절연저항은 HIOKI 사의 3237set 으로 하였으며 모듈 제조는 한국 (주) 시디에스의 2PCS 중형 라미네이터로 모듈을 제작 하였으며 옥외 폭로 시험은 도 6의 트래커를 이용하여 설치 후 평가를 하였고 1년간 누적 평가는 경북영천의 (주)경원솔라의 지원을 통하여 도 7과 같이 설치하여 평가를 실시하였다.

위의 실험결과와 같이 우레탄소재와 에폭시 소재는 큰 차이는 없으나 상대적으로 효율 면에서는 에폭시 타입의 하이브리드 방열도료가 더 효과가 큰 것으로 판단되며, 옥외 폭로시험결과도 에폭시도료의 방열성에 따른 출력이 더 높은 것으로 확인되었다. 이러한 하이브리드 도료의 구조는 도 8에 자세히 설명하였으며 당사에서 PET 필름을 사용함을 통해서 열팽창에 의한 알루미늄 박의 휘어짐을 방지하였다.

PET 필름이나 혹은 PVF film 은 반드시 Glass와의 열팽창이 유사 혹은 동일한 제품으로 적용을 하여야 하며 PET 필름과 알루미늄 박판과의 접합은 이형 금속 혹은 금속+고분자 접합기술인 코로나처리 후 UR접착제로 접착시키는 방법을 사용하여 롤 형태로 접착시켰으며 1차 접합 후에 열처리는 없다. 따라서 기존의 순수 알루미늄의 경우 270도 이상의 열처리를 해야만 열팽창성을 조절하여 휘어짐을 방지 할 수 있으나 당사의 기술을 적용하게 되면 Glass의 접합부위가 PET 혹은 PVF 필름이 됨으로 열팽창계수가 같은 물질과 접합이 됨으로 휘어짐을 사전에 예방할 수 있고, 앞에서 언급한 대로, 기존의 절연저항을 위해서 EVA 시트를 2장 혹은 두꺼운 소재를 사용함으로 원가 상승의 원인이 되어짐을 사전에 방지할 수 있다.

그리고 2단계 개발제품의 경우 이중 코팅 처리를 통해 외벽으로부터의 충격을 효율적으로 처리할 뿐만 아니라 경도 강화를 통해 모듈을 보호해주는 역할 과 세라믹코팅의 난스틱 기능을 부여함을 통해 이지크리링 기술이 적용된 형태이다.

이럴 경우 비나 혹은 기타 이물질 부착 시에 쉽게 세척이 되어짐을 통해 방열 효율을 극대화 할 수 있는 장점을 가지며, 세라믹 코팅층에도 동일한 방열 효과를 부여함에 따라 방열성을 향상시키는 기능을 가지고 있다. 이러한 기능이 필요한 것은 사막화 지역의 모래바람으로부터 모듈의 내구성을 유지시킬 수 있다. 특히 사막지역에서 견딜 수 있는 강도는 펜강도 측정에서 약 8~9H 수준을 유지해야 하는데 이러한 성능에서는 유기방열도료나 혹은 하이브리드 타입보다는 세라믹에 논스틱 기능을 부여함에 따라 충분한 경도를 유지할 수 있게 된다. 이러한 코팅을 통하여 알루미늄판, 동판, 스테인레스판 등 종류에 구분이 없이 모두 적용이 가능하며 현재 알루미늄보다 동판의 열전도성이 우수함에 따라 방열기능이 약 1~2도이상 향상이 되어지나 가격적인 면에서 사용이 쉽지 않으며 부식의 문제를 극복하기 위해서 스테인레스를 사용해야 하나 스테인레스는 트리밍작업등의 작업성의 현저한 저하를 불러옴에 따라 사용에 상당한 어려움이 있다. 이러한 소재는 지역적, 제품의 특성화면에서 사용이 가능하나 범용적인 상황에서 사용은 어려운 면을 가지고 있다. 또한 도 9에서와 같이 PCM (Palus change material) 접합시킴을 통해서 상대적인 열전도성을 높인 고분자 수지를 개발이 이루어지고 있으며 이러한 소재를 사용할 경우 방열성을 높일 수 있음으로 당사에서는 열전도성이 뛰어난 PCM 소재를 활용하여 실험을 하였다.

도 9는 PCM을 활용하여 만든 방열 백시트이며 현재 시중에서 판매되는 PCM은 알루미늄박판에 비해 10배 수준까지 열전도성이 뛰어난 제품이 개발된 상태이며 이러한 제품은 도료화 되거나 코팅 혹은 진공증착 법 등을 통하여 고분자 수지에 쉽게 코팅이 된다. 이러한 성능을 이용하여 기존의 PET 와 PVF 등의 태양광용 고분자 소재에 PCM 소재를 코팅 혹은 접합한 후 다시 롤코팅방식을 이용하여 방열 하이브리드 코팅처리를 하였다. 현재 PCM은 하도코팅을 하면 세라믹 코팅도 가능한 제품으로 기능이 우수한 것으로 파악되며 이러한 내용을 표3을 통하여 알 수 있다.

PCM(Paluse change material) 적용 모듈의 성능 평가 비교표

도료타입	소재/처리방법		챔버온도(℃)	모듈 온도 (℃)	효율(%)	절연 저항 (KV)	내전압 (KV)
PCM+ 하이브리드방열코팅	Standard 모듈		40	72	14.3	1.1	3.0
	에폭시 　타입	금속 + 코팅		61	15.3	1.1	3.0
	에폭시 　타입	PCM + 코팅		58	15.7	1.1	3.0
	우레탄 　타입	금속 + 코팅		63	15.2	1.1	3.0
	우레탄 　타입	PCM + 코팅		58	15.6	1.1	3.0
	PCM + 세라믹코팅			61	15.6	0.2	1.0

표 3에서 사용된 각 하이브리드 타입의 성능의 산화알루미늄이 첨가된 기본타입의 방열 하이브리드 세라믹 코팅제품을 기본으로 하여 사용하여 비교하였으며 세라믹코팅은 기존 시중에서 판매가 되는 더몰로코리아 HCB-W, 3M 사, 다우코팅 사 등에서 생산되는 세라믹 방열 코팅 제품을 코팅하여 평가 하였다.

위의 결과 열전도성은 상당히 뛰어난 것으로 보여지며 이에 따른 효율 출력면이 뛰어나나 순수 세라믹 방열 코팅을 사용할 경우 앞에서와 같이 전기적 특성이 상당히 하락함을 볼 수가 있다. 이러한 이유는 열전달을 위해서 상당한 부분 전기 전도성 물질을 사용하게 되는데 세라믹 코팅제 자체만으로는 이러한 전기적 특성을 극복하기 쉽지 않기 때문이다. 그 원인은 코팅 두께의 한계성, 스프레이코팅의 핀홀 현상, 작업자 실수 등 다양한 원인이 발생하기 때문이다.

따라서 이러한 실험적 기반으로 하여 PCM을 금속과 같은 방법으로 사용하게 되면 순수 고분자 방열 백시트를 확보할 수 있으며 이렇게 개발된 소재들을 한국건자재 시험연구소, 한국화학시험연구원 등에 의뢰 UV exposer TEST, 염수분무테스트, QUV 테스트 등을 통하여 내구성을 테스트를 확인한 결과 모두 25년 이상의 수명을 가지는 것으로 분석 되었으며, 이러한 소재를 활용하여 EVA 접합 테스트의 경우 10N/m2 이상의 성능을 파악할 수 있음으로 태양광 모듈의 적용에 별다른 어려움이 없음을 확인하였다. 도 7을 통한 실증단지의 시험은 1년간 시행하였으며 그 결과는 도 10 및 도 11과 같다.

이와 같이, 하이브리드 타입은 기존의 특허의 단점인 전기적 특성과 효율 및 내구성의 면을 한 단계 발전시킴과 동시에 기존의 스프레이 타입이 가지는 문제를 롤코팅 및 PET와 같은 고분자와의 결합을 통하여 포장성, 내구성, 내화학성, 실용성, 작업성등 모든 분야를 개선시킴 제품으로 위의 실험 결과와 같이 기존 일반 모듈 대비 발전량은 약 10~18% 이상 향상을 시킴과 동시에 전기적 특성을 강화시킴으로서 모듈화 되었을 때의 여러 가지 발생할 문제를 미연에 차단할 수 있었다.

그리고 현재 나오는 백시트의 전기적 특성과 동등이상이 됨에 따라, 롤 형태의 공급 및 사용자 중심의 제품을 개발하였으며, 기존 플라스틱 열전도성 물질을 적용하지 않아도 현재 개발된 PCM과 같은 열전도성이 뛰어난 제품을 활용하여 보다 효율적이며 실용적인 방열 백시트도 개발하였다.

따라서 이러한 기술을 적용함은 전체 모듈시장의 현실적으로 저비용화 흐름에 부합되며 동시에 생산성을 높일 수 있다.

현재 사막화 작업을 위한 모듈이 거의 미비한 상태에서 백시트를 통해 일정수준 이상을 방열하게 되면 기존의 제품을 그대로 활용 할 수 있음으로 개발비용의 최소화가 가능하며 이러한 하이브리드타입의 적용 모듈의 고급화 및 다양한 색상에도 적용이 가능함으로 보다 효율적인 모듈 제공이 가능할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 태양전지 모듈 내부에서 발생하는 축열을 효과적으로 외부로 방열시키는 방열성을 향상시키고, 출력효율을 향상시켜 태양광 발전량을 극대화시킬 수 있으며, 태양광발전용 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤 코팅을 적용하여 작업 편의성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로는, 기존 방열백시트가 연평균 3~5% 그리고 여름철 10% 수준의 출력증가 효과를 발생하였으나, 기존의 순수세라믹을 활용한 스프레이코팅 방법이 아니라 방열 유-무기 하이브리드 코팅층을 적용하여 열 전달 방식을 변화시킴으로써, 본 발명에 따르면 현재 약 연평균 7~10%, 여름철 평균 18% 수준의 발전 출력 향상시킬 수 있으며, 롤 코팅법을 적용함으로써 작업 편의성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

태양광모듈용 방열 백시트(Backsheet)로서,
방열 유-무기 하이브리드 코팅층;
상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층;
상기 금속 박막층 상에 적층된 수지층; 및
상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층의 양면 중 적어도 일면에 구비된 방열 세라믹 코팅층을 포함하며,
상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층은, 수지 3~15%, Al₂O₃ 1~10%, MTMS 및 TEOS 5~25%, 및 용매 65~90%를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈용 방열 백시트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 방열 세라믹 코팅층은, 알루미나, 산화티탄, 및 지르코니아로 이루어진 군으로 선택된 1종 이상의 금속 세라믹 소재와; 유기실란, 무기실란, 실란커플링제, 및 CNT로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비금속 세라믹 소재 중에서 선택된 1종 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈용 방열 백시트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금속 박막층은, 알루미늄, 동, 황동, 강판, 및 스테인리스 중에서 선택된 1종 이상의 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈용 방열 백시트.
청구항 1에 있어서,
상기 수지층은, PET 필름 또는 PVF 필름으로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈용 방열 백시트.
기판, 전면 쏠라 수지층, 쏠라셀, 후면 쏠라 수지층, 및 백시트의 순으로 적층되는 태양광모듈로서,
상기 백시트는, 방열 유-무기 하이브리드 코팅층; 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층 상에 적층된 금속 박막층; 상기 금속 박막층과 상기 후면 쏠라 수지층 사이에 위치하는 수지층; 및 상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층의 양면 중 적어도 일면에 구비된 방열 세라믹 코팅층을 포함하며,
상기 방열 유-무기 하이브리드 코팅층은, 수지 3~15%, Al₂O₃ 1~10%, MTMS 및 TEOS 5~25%, 및 용매 65~90%를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
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청구항 7에 있어서,
상기 방열 세라믹 코팅층은, 알루미나, 산화티탄, 및 지르코니아로 이루어진 군으로 선택된 1종 이상의 금속 세라믹 소재와; 유기실란, 무기실란, 실란커플링제, 및 CNT로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비금속 세라믹 소재 중에서 선택된 1종 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
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