KR101224713B1 - 에틸렌 공중합체의 블렌드의 봉지제 시트를 포함하는 태양 전지 모듈 - Google Patents

에틸렌 공중합체의 블렌드의 봉지제 시트를 포함하는 태양 전지 모듈 Download PDF

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Abstract

중합체 봉지제 시트를 포함하는 태양 전지 모듈이 개시되며, 중합체 봉지제 시트는 에틸렌 공중합체 A와 에틸렌 공중합체 B의 블렌드 조성물을 포함하며, 블렌드 조성물은 190℃와 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 100 g/10분 미만의 용융 유량을 가지며, 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르 또는 무수물 약 3 내지 약 20 wt%의 공중합된 단위를 포함하며, 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과, 비닐 아세테이트, 알킬 (메트)아크릴레이트 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 극성 단량체 약 6 내지 약 40 wt%의 공중합된 단위를 포함한다.

Description

에틸렌 공중합체의 블렌드의 봉지제 시트를 포함하는 태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULES COMPRISING AN ENCAPSULANT SHEET OF A BLEND OF ETHYLENE COPOLYMERS}
본 발명은 에틸렌 공중합체의 블렌드로 형성된 중합체 봉지제 시트를 포함하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는 지속가능한 에너지 자원을 제공하므로, 태양 전지의 사용은 급속하게 팽창하고 있다. 태양 전지는 사용되는 광 흡수 물질에 기초하여 전형적으로 두 가지 유형, 즉 벌크 또는 웨이퍼-기반 태양 전지 및 박막 태양 전지로 분류될 수 있다.
단결정 규소 (c-Si), 다결정 또는 다중결정 규소 (poly-Si 또는 mc-Si) 및 리본 규소는 보다 전통적인 웨이퍼-기반 태양 전지를 형성하는 데 가장 일반적으로 사용되는 재료이다. 웨이퍼-기반 태양 전지로부터 유도된 태양 전지 모듈은 함께 납땜되는 일련의 자기-지지 웨이퍼(또는 전지)를 종종 포함한다. 웨이퍼는 일반적으로 그 두께가 약 180 내지 약 240 ㎛이다. 그러한 태양 전지의 패널은 태양 전지 층으로 불리며, 이는 추가로 개별 전지 유닛을 연결하는 크로스 리본(cross ribbon) 및 한 단부가 전지에 연결되고 다른 단부는 모듈을 나가는 버스 바(bus bar)와 같은 전기 배선(wiring)을 포함할 수 있다. 이어서, 태양 전지 층은 봉지제 층(들) 및 보호 층(들)에 추가로 라미네이팅되어 적어도 20년까지 사용될 수 있는 내후성 모듈을 형성한다. 일반적으로, 웨이퍼-기반 태양 전지(들)로부터 유도된 태양 전지 모듈은, 전면의 태양-대향 면으로부터 후면의 태양-비대향 면으로의 위치 순서로, (1) 입사 층 (또는 전면 시트), (2) 전면 봉지제 층, (3) 태양 전지 층, (4) 후면 봉지제 층, 및 (5) 배킹 층 (또는 후면 시트)을 포함한다. 그러한 모듈에서, 태양 전지 층의 태양-대향 면 (즉, 입사 층 및 전면 봉지제 층)에 위치된 재료는 충분한 태양광이 태양 전지에 도달할 수 있게 하는 우수한 투명성을 가져야 한다는 것이 필수적이다. 또한, 일부 모듈은 2면(bi-facial) 태양 전지를 포함할 수 있으며, 여기서 태양 전지는 태양-대향 면에 직접 도달하는 태양광을 수광함으로써 그리고 태양-비대향 면에 다시 반사되는 태양광을 수광함으로써 전력을 생성할 수 있다. 그러한 모듈에서는 태양 전지 층을 둘러싼 모든 재료가 충분히 투명하여야 한다는 것이 필수적이다.
점점 중요해지고 있는 대안적인 박막 태양 전지는 비정질 규소 (a-Si), 미세결정 규소 (μc-Si), 카드뮴 텔루라이드 (CdTe), 구리 인듐 셀레나이드 (CuInSe2 또는 CIS), 구리 인듐/갈륨 다이셀레나이드 (CuInxGa(1-x)Se2 또는 CIGS), 광 흡수 염료, 및 유기 반도체를 포함하는 재료로부터 보통 형성된다. 예로서, 박막 태양 전지는 예컨대 미국 특허 제5,507,881호; 제5,512,107호; 제5,948,176호; 제5,994,163호; 제6,040,521호; 제6,137,048호; 및 제6,258,620호 및 미국 특허 출원 공개 제2007/0298590호; 제2007/0281090호; 제2007/0240759호; 제2007/0232057호; 제2007/0238285호; 제2007/0227578호; 제2007/0209699호; 및 제2007/0079866호에 개시된다. 전형적인 두께가 2 ㎛ 미만인 박막 태양 전지는 반도체 층을 유리 또는 가요성 필름으로 형성된 상층(superstrate) 또는 기층(substrate) 상에 침착시킴으로써 제조된다. 제조 동안, 전지 사이에 추가적인 납땜 연결에 대한 필요없이, 이웃한 전지를 직접 직렬 접속시킬 수 있도록 하는 레이저 스크라이빙 순서(laser scribing sequence)를 포함하는 것이 일반적이다. 웨이퍼 전지에서처럼, 태양 전지 층은 크로스 리본 및 버스 바와 같은 전기 배선을 추가로 포함할 수 있다. 유사하게는, 박막 태양 전지는 내후성 및 환경적으로 강한 모듈을 제조하기 위하여 다른 봉지제 층 및 보호 층에 추가로 라미네이팅된다. 다층 침착이 실시되는 순서에 따라, 박막 태양 전지는 최종 모듈에서 궁극적으로 입사 층으로 작용하는 상층 상에 침착될 수 있거나 또는 상기 전지는 최종 모듈에서 배킹 층으로 작용하게 되는 기층 상에 침착될 수 있다. 따라서, 박막 태양 전지로부터 유도된 태양 전지 모듈은 두 가지 유형의 구성 중 하나를 가질 수 있다. 제1 유형은, 전면의 태양-대향 면으로부터 후면의 태양-비대향 면으로의 위치 순서로, (1) 상층과, 태양-비대향 면에서 그 위에 침착된 박막 태양 전지(들)의 층을 포함하는 태양 전지 층, (2) (후면) 봉지제 층, 및 (3) 배킹 층을 포함하고 있다. 제2 유형은, 전면의 태양-대향 면으로부터 후면의 태양-비대향 면으로의 위치 순서로, (1) 입사 층, (2) (전면) 봉지제 층, (3) 그 태양-대향 면에서 기층 상에 침착된 박막 태양 전지(들)의 층을 포함하는 태양 전지 층을 포함할 수 있다.
태양 전지 모듈에 사용되는 봉지제 층은 부서지기 쉬운 태양 전지를 봉지화하여 이를 보호하도록 설계된다. 태양 전지 봉지제 층을 위한 적합한 중합체 재료는 높은 내충격성, 높은 내침투성, 우수한 자외선(UV) 광 내성, 우수한 장기 열 안정성, 유리 및 기타 강성 중합체 시트에의 적절한 접착 강도, 높은 내습성, 및 우수한 장기 내후성과 같은 특징들의 조합을 전형적으로 보유한다. 현재, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 산업계에서 가장 널리 사용되는 봉지제 재료이다.
태양 전지 모듈이 이 분야에서 사용될 경우, 봉지제 시트와 그 인접 층(들)이 단단히 밀봉되지 않으면 습기가 들어가 탈층을 야기하는 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 그 인접 층(들)에 대해 탁월한 접착력을 갖는 봉지제 재료를 개발하여 태양 전지 모듈의 내후성을 개선하는 것이 여전히 필요하다. 이는 모듈의 주변 가장자리 주위의 가장자리 밀봉을 제공하는 관례적인 작업(practice)이 상당한 비용을 발생시키며 공정에 관련된 일들로 이어지는 박막 태양 전지 산업에서 특히 그러하다.
미국 특허 출원 공개 제2006/0025527호, 제2006/0160952호 및 제2006/0148988호에 개시된 것과 같은 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물은 내고온성과 양호한 고주파수 용접성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 또한, 블렌드 조성물은 금속(예를 들어, 알루미늄) 또는 플라스틱(예를 들어, 폴리아미드 및 폴리올레핀)에 잘 접착될 수 있다. 그러나, 그러한 에틸렌 공중합체 블렌드로 제조된 중합체 시트는 또한 유리에 대한 탁월한 접착 결합을 형성할 수 있으며 그러한 접착 결합은 내수성인 것으로 밝혀졌다.
태양 전지 층 및 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물의 적어도 한 층을 포함하는 시트를 포함하는 태양 전지 모듈이 본 명세서에 개시되며, (A) 태양 전지 층은 단일 태양 전지 또는 복수의 전기적으로 상호 접속된 태양 전지를 포함하며; (B) 블렌드 조성물은 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 100 g/10분 미만의 용융 유량을 가지고, (I) 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 95 wt% 또는 약 5 내지 약 40 wt%의 에틸렌 공중합체 A - 여기서, 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 A의 총 중량을 기준으로, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 무수물, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 공단량체 약 3 내지 약 20 wt%의 공중합된 단위를 포함함 - 와; (II) 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 95 wt% 또는 약 60 내지 약 95 wt%의 에틸렌 공중합체 B - 여기서, 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 B의 총 중량을 기준으로, 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 단량체 약 6 내지 약 40 wt%의 공중합된 단위를 포함함 - 를 포함하며, 단 에틸렌 공중합체 A와 에틸렌 공중합체 B는 화학적으로 구별된다. 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르는 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 모노에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 다이에스테르, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 에틸렌 공중합체 A는 약 6 내지 약 15 wt% 또는 약 8 내지 약 15 wt%의, 적어도 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 모노에스테르의 공중합된 단위를 포함할 수 있다. 에틸렌 공중합체 B는 약 12 내지 약 32 wt%의 적어도 하나의 극성 단량체의 공중합된 단위를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 극성 단량체는 비닐 아세테이트일 수 있거나 또는 C1-C6 알킬 아크릴레이트, C1-C6 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
일 실시 형태에서, 블렌드 조성물을 포함하는 시트는 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어진 단층 형태이거나 또는 둘 이상의 서브층을 가진 다층 시트 형태이며, 서브층 중 적어도 하나는 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지며, 다층 시트에 존재하는 다른 서브층의 각각은 산 공중합체, 산 공중합체의 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 중합체를 포함한다.
추가 실시 형태에서, 태양 전지 모듈은 전면의 태양-대향 면 및 후면의 태양-비대향 면을 가질 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 태양 전지 모듈은 태양 전지 층의 태양-대향 면에 라미네이팅된 전면 봉지제 층 및 태양 전지 층의 태양-비대향 면에 라미네이팅된 후면 봉지제 층을 포함할 수 있으며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 하나는 블렌드 조성물을 포함하는 시트이며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 다른 하나는 α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체의 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 공중합체 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 재료를 포함한다. 추가로, 태양 전지 모듈은 입사 층을 추가로 포함할 수 있으며, 입사 층은 태양 전지 모듈의 최외곽 표면 층이고 태양 전지 층의 태양-대향 면에 위치되며, 입사 층은 (a) 유리 시트, (b) 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 중합체 시트, 및 (c) 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트, 셀로판, 폴리(비닐 클로라이드), 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 중합체 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 태양 전지 모듈은 배킹 층을 추가로 포함할 수 있으며, 배킹 층은 태양 전지 모듈의 최외곽 표면 층이고 태양 전지 층의 비수광 면에 위치되며, 배킹 층은 (a) 유리 시트, (b) 중합체 시트, (c) 중합체 필름, (d) 금속 시트, 및 (e) 세라믹 플레이트로 이루어진 군으로부터 선택되며, 중합체 시트는 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하며, 중합체 필름은 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트, 셀로판, 폴리(비닐 클로라이드), 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함한다.
또 다른 실시 형태에서, 태양 전지는 결정 규소 (c-Si) 및 다중-결정 규소 (mc-Si) 기반 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 웨이퍼-기반 태양 전지일 수 있으며, 태양 전지 모듈은 위치 순서로 (a) 입사 층, (b) 태양 전지 층의 태양-대향 면에 라미네이팅된 전면 봉지제 층, (c) 태양 전지 층, (d) 태양 전지 층의 비-수광면에 라미네이팅된 후면 봉지제 층, 및 (e) 배킹 층으로 본질적으로 이루어질 수 있으며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 하나 또는 둘 모두는 블렌드 조성물을 포함한다.
또 다른 실시 형태에서, 태양 전지는 비정질 규소 (a-Si), 미세결정 규소 (μc-Si), 카드뮴 텔루라이드 (CdTe), 구리 인듐 셀레나이드 (CIS), 구리 인듐/갈륨 다이셀레나이드 (CIGS), 광 흡수 염료, 및 유기 반도체 기반 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막 태양 전지일 수 있으며, 태양 전지 모듈은 (a) 일 실시 형태에서, 위치 순서대로 (i) 입사 층, (ii) 블렌드 조성물을 포함하는 시트를 포함하는 전면 봉지제 층, 및 (iii) 태양 전지 층으로 본질적으로 이루어질 수 있으며, 태양 전지 층은 박막 태양 전지가 침착되는 기층을 추가로 포함하고, 기층은 기층이 상기 모듈의 최외곽 표면이 되고 태양 전지 층의 태양-비대향 면에 위치되도록 위치되며, 또는 (b) 다른 실시 형태에서는, 위치 순서대로 (i) 태양 전지 층, (ii) 블렌드 조성물을 포함하는 시트를 포함하는 후면 봉지제 층, 및 (iii) 배킹 층으로 본질적으로 이루어지며, 태양 전지 층은 박막 태양 전지가 침착되는 상층을 추가로 포함하고, 상층은 상층이 태양 전지 층의 태양-대향 면에서 모듈의 최외곽 표면이 되도록 위치된다.
(a) 상기에 언급된 모든 구성 층들을 포함하는 조립체를 제공하는 단계, 및 (b) 조립체를 라미네이팅하여 태양 전지 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법이 본 명세서에 추가로 개시된다. 본 방법의 라미네이팅 단계는 조립체에 열과, 선택적으로 진공 또는 압력을 가함으로써 수행될 수 있다.
<도 1>
도 1은 본 명세서에 개시된 웨이퍼-기반 태양 전지 모듈의, 축척에 따르지 않은 단면도.
<도 2>
도 2는 본 명세서에 개시된 하나의 특정 박막 태양 전지 모듈의, 축척에 따르지 않은 단면도.
<도 3>
도 3은 본 명세서에 개시된 다른 박막 태양 전지 모듈의, 축척에 따르지 않은 단면도.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.
본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다.
양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치와 바람직한 하한치의 목록 중 어느 하나로 주어질 경우, 이것은 범위가 별도로 개시되는 지에 관계없이 임의의 상한 범위 한계치 또는 바람직한 값과 임의의 하한 범위 한계치 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값으로 한정되지 않는 것으로 의도된다.
용어 "약"이라는 용어가 값 또는 범위의 종점을 기술하는 데 사용될 때, 본 개시 내용은 언급된 특정의 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.
이행구 "~로 본질적으로 이루어진(consisting essentially of)"은 명시된 물질 또는 단계 및 청구된 발명의 기본적인 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 주지 않는 것들로 청구항의 범주를 제한한다.
출원인이 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 발명 또는 그 일부를 정의한 경우, 달리 명시되지 않는다면 그 설명이 "본질적으로 이루어진"이라는 용어를 이용하여 그러한 발명을 설명하는 것으로도 해석되어야 함이 쉽게 이해되어야 한다.
또한, 부정 관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 발명의 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 이용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 전반적인 의미를 제공하기 위해서이다. 이러한 표현은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
소정의 중합체를 설명함에 있어서, 때로는 출원인은 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체 또는 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체의 양에 의해 중합체를 언급하고 있음을 이해하여야 한다. 이러한 설명이 최종 중합체를 기술하는 데 사용되는 특정의 용어를 포함하지 않을 수 있거나 제법 한정 물건(product-by-process) 용어를 포함하지 않을 수 있지만, 단량체 및 양에 대한 임의의 이러한 언급이 중합체가 그 단량체들(즉, 그 단량체들의 공중합된 단위) 또는 그 양의 단량체들, 그리고 대응하는 중합체들 및 이들의 조성물을 포함하는 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명하고/하거나 청구함에 있어서, 용어 "공중합체"는 둘 이상의 단량체의 공중합에 의해 형성된 중합체를 언급하기 위해 사용된다. 그러한 공중합체는 이원공중합체, 삼원공중합체 또는 더 고차의 공중합체를 포함한다.
a) 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물을 포함하는 적어도 하나의 시트 층 (즉, 봉지제 (시트) 층) 및 b) 하나 또는 복수의 태양 전지로 구성된 태양 전지 층을 포함하는 태양 전지 모듈이 본 명세서에 기술된다. 시트는 태양 전지 모듈에서 봉지제 층으로 작용한다.
본 발명에 사용되는 에틸렌 공중합체 블렌드 조성물은 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 약 100 g/10분 미만, 또는 약 85 g/10분 미만, 또는 약 60 g/10분 미만, 또는 약 1 내지 약 40 g/10분의 용융 유량(MFR)을 가지며, (a) 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 95 wt%, 또는 약 5 내지 약 40 wt%, 또는 약 10 내지 약 30 wt%의 에틸렌 공중합체 A, 및 (b) 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 95 wt%, 또는 약 60 내지 약 95 wt%, 또는 약 70 내지 약 90 wt%의 에틸렌 공중합체 B를 포함하며, 여기서 (i) 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 A의 총 중량을 기준으로, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 무수물, 또는 그 혼합물의 공중합된 단위 약 3 내지 약 20 wt%의 공중합된 단위를 포함하며; (ii) 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 B의 총 중량을 기준으로, 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 단량체의 공중합된 단위 약 6 내지 약 40 wt%의 공중합된 단위를 포함하며, 단 에틸렌 공중합체 A와 에틸렌 공중합체 B는 화학적으로 구별되는 공중합체이다. 화학적으로 구별되는 공중합체란 공단량체 단위가 공중합체에서 완전히 동일하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 공중합체 A와 공중합체 B는 공중합체 A가 에틸렌과 공단량체 C의 이원공중합체이고 공중합체 B는 에틸렌, 공단량체 C 및 공단량체 D의 삼원공중합체일 때 화학적으로 구별되는 것으로 간주된다. 추가 예에서는, 공중합체 A와 공중합체 B는 공중합체 A가 에틸렌과 공단량체 C의 이원공중합체이고 공중합체 B는 에틸렌과 공단량체 D의 이원공중합체일 때 화학적으로 구별되는 것으로 간주된다.
블렌드 조성물에 사용된 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 모노에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 다이에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 무수물 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 공단량체의 공중합에 의해 얻어질 수 있다. 적합한 공단량체는 부텐다이오산 (예를 들어, 말레산, 푸마르산, 이타콘산 및 시트라콘산)의 C1-C20 알킬 모노에스테르, 예를 들어, 메틸 하이드로젠 말레에이트, 에틸 하이드로젠 말레에이트, 프로필 하이드로젠 푸마레이트, 및 2-에틸헥실 하이드로젠 푸마레이트, 및 부텐다이오산의 C1-C20 알킬 다이에스테르, 예를 들어, 다이메틸말레에이트, 다이에틸말레에이트, 다이부틸시트라코네이트, 다이옥틸말레에이트, 및 다이-2-에틸헥실푸마레이트를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과 메틸 하이드로젠 말레에이트 또는 에틸 하이드로젠 말레에이트의 공중합에 의해 얻어진다. 추가 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과 에틸 하이드로젠 말레에이트의 공중합에 의해 얻어진다.
에틸렌 공중합체 A는 이원공중합체 또는 더 고차의 공중합체, 예를 들어 삼원공중합체일 수 있다. 예를 들어, 삼원공중합체 형태일 경우, 에틸렌 공중합체 A는, 에틸렌 공중합체 A의 총 중량을 기준으로, 약 5 wt% 미만의, 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 및 그 유도체로부터 선택된 제3 공단량체의 공중합된 단위를 추가로 포함할 수 있다. 아크릴산과 메타크릴산의 적합한 유도체는 염, 에스테르, 또는 화학 분야의 당업자에게 알려진 기타 산 유도체를 포함한다. 예를 들어, 바람직한 산 유도체는 메틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 포함한다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 A의 구체적인 예는 에틸렌/말레산 모노에스테르 이원공중합체 (예를 들어, 에틸렌/에틸 하이드로젠 말레에이트 이원공중합체), 에틸렌/말레산 모노에스테르/n-부틸 메타크릴레이트 삼원공중합체, 에틸렌/말레산 모노에스테르/메틸 아크릴레이트 삼원공중합체, 에틸렌/말레산 모노에스테르/메틸 메타크릴레이트 삼원공중합체, 에틸렌/말레산 모노에스테르/에틸 메타크릴레이트 삼원공중합체 및 에틸렌/말레산 모노에스테르/에틸 아크릴레이트 삼원공중합체를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 A는, 에틸렌 공중합체 A의 총 중량을 기준으로, 약 3 내지 약 20 wt%, 또는 약 6 내지 약 15 wt% 또는 약 8 내지 약 15 wt%의, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르의 공중합된 단위를 포함할 수 있다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 A는 고압 자유 라디칼 공정, 일반적으로 오토클레이브(autoclave) 공정에서 에틸렌과 특정 공단량체(들)의 랜덤 공중합에 의해 합성될 수 있다. 그러한 공정은 미국 특허 제4,351,931호에 기재된다. 에틸렌 공중합체 A로 사용될 수 있는 일부 예시적인 에틸렌 공중합체는 미국 특허 출원 공개 제2005/0187315호에 기재된다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 B는, 에틸렌 공중합체 B의 총 중량을 기준으로, 약 6 내지 약 40 wt% 또는 약 12 내지 약 32 wt%의, 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 극성 단량체의 공중합된 단위를 포함할 수 있다.
에틸렌 공중합체 B는 이원공중합체 또는 더 고차의 공중합체, 예를 들어 삼원공중합체일 수 있다. 더 고차의 공중합체 형태일 경우, 에틸렌 공중합체 B는 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 모노에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 다이에스테르, 및 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 무수물을 제외한 하나 이상의 추가의 적합한 공단량체의 공중합된 단위를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 공중합체 B는 삼원공중합체 형태일 수 있으며, 에틸렌 공중합체 B의 총 중량을 기준으로, 약 5 wt% 미만의, 아크릴산, 메타크릴산, 및 그 유도체로부터 선택된 제3 공단량체의 공중합된 단위를 추가로 포함할 수 있다.
소정의 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합된 단위를 포함하는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체이다. 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 190℃와 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때, 약 0.1 내지 약 1000 g/10분 또는 약 0.3 내지 약 30 g/10분의 용융 유량(MFR)을 가질 수 있다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 B는 단일 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 또는 두 가지 이상의 상이한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체의 혼합물 형태일 수 있는 것으로 여겨진다. 상이한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체란 공중합체가 상이한 공단량체 비를 가진다는 것을 의미한다. 이는 또한 동일한 공단량체 비를 가지지만 상이한 분자량 분포를 가짐으로 인해 상이한 MFR을 갖는 공중합체일 수 있다.
본 발명에 유용한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 상표명 엘박스(Elvax)(등록상표)로 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company)(DuPont)로부터 입수가능한 것들을 포함한다.
추가 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과 알킬 아크릴레이트의 공중합된 단위를 포함하는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체이다. 알킬 아크릴레이트의 알킬 부분은 1 내지 6개 또는 1 내지 4개 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 메틸 기, 에틸 기, 및 분지형 또는 비분지형 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실 기로부터 선택될 수 있다. 예시적인 알킬 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, 및 n-부틸 아크릴레이트를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 알킬 아크릴레이트 공단량체의 극성은 공단량체에 존재하는 알킬기의 상대량과 실체(identity)를 변화시킴으로써 조작될 수 있다. 유사하게는, C1-C6 알킬 메타크릴레이트 공단량체는 공단량체로 사용될 수 있다. 그러한 공단량체는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, 및 n-부틸 메타크릴레이트를 포함한다.
본 발명에 유용한 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체는 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 약 0.1 내지 약 200 g/10분 범위의 용융 유량을 가질 수 있으며, 따라서 적합한 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체는 유의하게는 분자량이 다를 수 있다.
블렌드 조성물에 사용되는 에틸렌 공중합체 B는 단일 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 단일 알킬 메타크릴레이트 공중합체, 또는 임의의 둘 이상의 상이한 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 및/또는 에틸렌 알킬 메타크릴레이트 공중합체의 혼합물 형태일 수 있는 것으로 여겨진다. 적어도 하나의 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체와 적어도 하나의 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체의 블렌드는 또한 본 발명의 실시에 유용한 것으로 고려된다.
에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 및/또는 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체는 오토클레이브 또는 관형 반응기를 이용하여 중합체 분야에 잘 알려진 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 공중합은 오토클레이브에서 연속 공정으로 실시될 수 있으며, 여기서는 에틸렌, 알킬 아크릴레이트 (또는 알킬 메타크릴레이트), 및 선택적으로 메탄올과 같은 용매 (예를 들어, 미국 특허 제5,028,674호 참조)는, 개시제와 함께, 미국 특허 제2,897,183호에 개시된 유형과 같은 교반된 오토클레이브 내로 연속적으로 공급된다. 추가 실시 형태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 (또는 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체)는 논문["High Flexibility EMA Made from High Pressure Tubular Process" (Annual Technical Conference - Society of Plastics Engineers (2002), 60th (Vol. 2), 1832-1836)]에 기재된 절차에 따라 관형 반응기에서 제조될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 (또는 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체)는 관을 따라 반응물 공단량체를 추가로 도입하면서 승온에서 고압의 관형 반응기에서 얻어질 수 있다. 다른 추가 실시 형태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체는 일련의 오토클레이브 반응기에서 생성될 수 있으며, 여기서 공단량체 치환이 미국 특허 제3,350,372호; 제3,756,996호; 및 제5,532,066호에 교시된 바와 같이 반응물 공단량체의 다중 구역 도입에 의해 이루어진다.
본 발명에 유용한 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체는 상표명 엘바로이(Elvaloy)(등록상표) AC로 듀폰으로부터 입수가능한 것을 포함한다.
본 발명에 사용되는 블렌드 조성물은, 예를 들어, 에틸렌 단일중합체, 프로필렌 단일중합체, 추가의 에틸렌 공중합체 (에틸렌 공중합체 A 및 B 외), 및 프로필렌 공중합체와 같은 하나 이상의 다른 폴리올레핀을 추가로 포함할 수 있다. 그러한 선택적인 폴리올레핀(들)은, 그러한 선택적인 폴리올레핀(들)의 포함이 투명성과 접착 특성과 같은 블렌드 조성물의 바람직한 성능 특징에 해로운 영향을 주지 않는다면, 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 약 25 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명에 사용되는 블렌드 조성물은 또한 당업계에 알려진 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제는 가공 조제, 유동 향상 첨가제, 윤활제, 안료, 염료, 난연제, 충격 개질제, 핵화제, 블로킹 방지제, 예컨대 실리카, 열안정제, UV 흡수제, UV 안정제, 분산제, 계면활성제, 킬레이팅제, 커플링제, 보강 첨가제, 예컨대 유리 섬유, 충전제 등을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 일반적으로, 블렌드 조성물의 광학 투명성을 감소시킬 수 있는 첨가제, 예를 들어 보강 첨가제와 충전제는 태양 전지 모듈에서 후면 봉지제로서 사용되는 시트용으로 확보된다.
열안정제가 사용될 수 있으며 본 기술 분야에 널리 개시되어 있다. 임의의 공지의 열안정제가 본 발명에 유용한 조성물 내에서 유용할 수 있다. 바람직한 일반적인 부류의 열안정제에는 페놀계 산화방지제, 알킬화된 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 하이드로퀴논, 알킬화된 하이드로퀴논, 토코페롤, 하이드록실화된 티오다이페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, O-, N- 및 S-벤질 화합물, 하이드록시벤질화된 말로네이트, 방향족 하이드록시벤질 화합물, 트라이아진 화합물, 아민계 산화방지제, 아릴 아민, 다이아릴 아민, 폴리아릴 아민, 아실아미노페놀, 옥사미드, 금속 불활성제, 포스파이트, 포스포나이트, 벤질포스포네이트, 아스코르브산 (비타민 C), 과산화물을 파괴하는 화합물, 하이드록실아민, 니트론, 티오시너지스트(thiosynergist), 벤조푸라논, 인돌리논 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 블렌드 조성물은 임의의 유효량의 열안정제를 함유할 수 있다. 열안정제의 사용은 선택적이며, 일부 경우에는 바람직하지 않다. 열안정제가 사용될 경우, 블렌드 조성물은 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.05 wt%, 그리고 최대 약 10 wt%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 wt%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 wt%의 열안정제를 함유한다.
UV 흡수제가 사용될 수 있으며, 이는 또한 당업계에 널리 개시되어 있다. 임의의 공지의 UV 흡수제가 본 발명에서 유용할 수 있다. 바람직한 일반적인 부류의 UV 흡수제에는 벤조트라이아졸, 하이드록시벤조페논, 하이드록시페닐 트라이아진, 치환 및 비치환 벤조산의 에스테르 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 블렌드 조성물은 임의의 유효량의 UV 흡수제를 함유할 수 있다. UV 흡수제의 사용은 선택적이며, 일부 경우에는 바람직하지 않다. UV 흡수제가 사용될 경우, 블렌드 조성물은 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.05 wt%, 그리고 최대 약 10 wt%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 wt%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 wt%의 UV 흡수제를 함유한다.
장애 아민 광안정제 (HALS)가 사용될 수 있으며, 이는 또한 본 기술 분야에 널리 개시되어 있다. 일반적으로, 장애 아민 광안정제는 2차, 3차, 아세틸화된, N-하이드로카르빌옥시 치환된, 하이드록시 치환된, 또는 기타 치환된 환형 아민인 것으로 개시되며, 이들은 아민 작용기에 이웃한 탄소 원자 상의 지방족 치환체로부터 일반적으로 유도된 상당량의 입체 장애를 특징으로 한다. 블렌드 조성물은 임의의 유효량의 장애 아민 광안정제를 함유할 수 있다. 장애 아민 광안정제의 사용은 선택적이며, 일부 경우에는 바람직하지 않다. 장애 아민 광안정제가 사용될 경우, 블렌드 조성물은 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.05 wt%, 그리고 최대 약 10 wt%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 wt%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 wt%의 장애 아민 광안정제를 함유한다.
실란 커플링제는 그 접착 강도를 개선하기 위하여 블렌드 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명의 조성물에 유용한 예시적인 실란 커플링제에는 γ-클로로프로필메톡시실란, 비닐트라이메톡시실란, 비닐트라이에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-비닐벤질프로필트라이메톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 비닐트라이아세톡시실란, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실란, γ-글리시독시프로필트라이에톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 비닐트라이클로로실란, γ-머캅토프로필메톡시실란, γ-아미노프로필트라이에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실란, 및 이들의 둘 이상의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 실란 커플링제는 바람직하게는 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 5 wt%, 또는 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 1 wt%의 수준으로 블렌드 조성물에 포함된다.
본 발명에 사용되는 예시적인 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물은 미국 특허 출원 공개 제2006/0160952호와 제2006/0148988호에 개시된 것을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
태양 전지 모듈에 사용되는 봉지제 시트는 단층 또는 다층 형태일 수 있다. "단층"이란, 시트가 본 명세서에서 개시되고 상기에 기재된 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물로 제조되거나 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어짐을 의미한다. 다층 형태일 경우, 서브층을 포함하며 서브층 중 적어도 하나는 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물로 제조되거나 이로 본질적으로 이루어지는 반면, 다른 서브층(들)은 예컨대 α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체 (즉, 산 공중합체), 부분 중화된 이온산 공중합체 (즉, 이오노머), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈) (음향 등급 폴리(비닐 아세탈) 포함), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 (예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리올레핀 블록 공중합체 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 에스테르의 공중합체 (예를 들어, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체), 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지, 및 이들의 둘 이상의 조합과 같은 임의의 다른 적합한 중합체 재료(들)로 제조되거나 본질적으로 이루어질 수 있다.
에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 시트는 한면 또는 양면에 부드럽거나 거친 표면을 가질 수 있다. 바람직하게는, 시트는 라미네이션 공정 동안 탈기를 촉진하기 위하여 양 쪽에 거친 표면을 가진다. 거친 표면은 기계적 엠보싱에 의해 또는 시트의 압출 동안 용융 파열 및 이어서 급랭시켜 표면 조도가 취급 동안 유지되게 함으로써 생성될 수 있다. 표면 패턴은 잘 알려진 통상의 기술 공정을 통해 시트에 적용될 수 있다. 예를 들어, 압출 시트는 압출기 다이의 출구에 매우 가까이 위치된 다이 롤(die roll)의 특별히 제조된 표면 위를 통과할 수 있다. 이는 다이를 벗어나는 용융 중합체의 한 면에 원하는 표면 특징을 부여한다. 따라서, 그러한 다이 롤의 표면이 미세한 피크(peak) 및 밸리(valley)를 가질 경우, 롤 위를 통과하는 중합체 시트의 면에 거친 표면을 부여할 것이며, 그 거친 표면은 일반적으로 각각 롤 표면의 밸리와 피크에 부합할 것이다. 그러한 다이 롤은, 예를 들어, 미국 특허 제4,035,549호 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0124296호에 개시된다.
에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 시트는 임의의 적합한 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 시트는 딥코팅, 용액 캐스팅, 압축 성형, 사출 성형, 라미네이션, 용융 압출 캐스팅, 블로운 필름 공정, 압출 코팅, 탠덤 압출 코팅을 통해, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 절차에 의해 형성될 수 있다. 또는, 시트는 용융 압출 캐스팅, 용융 공압출 캐스팅, 용융 압출 코팅, 블로운 필름 공정, 또는 탠덤 용융 압출 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
원한다면, 태양 전지 모듈에 포함되는 구성 층 중 임의의 층의 한 표면 또는 양 표면은 다른 라미네이트 층으로의 접착성을 향상시키기 위하여 라미네이션 공정 전에 처리될 수 있다. 이러한 접착성 향상 처리는 당업계에 알려진 임의의 형태를 취할 수 있으며, 화염 처리 (예를 들어, 미국 특허 제2,632,921호; 제2,648,097호; 제2,683,894호; 및 제2,704,382호 참고), 플라즈마 처리 (예를 들어, 미국 특허 제4,732,814호 참고), 전자 빔 처리, 산화 처리, 코로나 방전 처리, 화학 처리, 크롬산 처리, 고온 공기 처리, 오존 처리, 자외선광 처리, 샌드 블라스트 처리, 용매 처리, 및 이들의 둘 이상의 조합을 포함한다. 또한, 접착 강도는 라미네이트 층(들)의 표면 상에 접착제 또는 프라이머 코팅을 추가로 적용함으로써 더 개선될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,865,711호는 한쪽 또는 양쪽 표면에 침착된 얇은 탄소 층을 갖는, 접착성이 향상된 필름 또는 시트를 개시하고 있다. 다른 예시적인 접착제 또는 프라이머는 실란, 폴리(알릴 아민) 기재 프라이머 (예를 들어, 미국 특허 제5,411,845호; 제5,770,312호; 제5,690,994호; 및 제5,698,329호 참고), 및 아크릴 기재 프라이머 (예를 들어, 미국 특허 제 5,415,942호 참고)를 포함할 수 있다. 접착제 또는 프라이머 코팅은 접착제 또는 프라이머의 단층의 형태를 취할 수 있으며, 두께는 약 0.00001 내지 약 0.03 ㎜ (약 0.0004 내지 약 1 mil), 또는 바람직하게는 약 0.0001 내지 약 0.013 ㎜ (약 0.004 내지 약 0.5 mil), 또는 더욱 바람직하게는 약 0.0001 내지 약 0.003 ㎜ (약 0.004 내지 약 0.1 mil)이다.
용어 "태양 전지"는 광을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 임의의 용품을 포함하는 것을 의미한다. 본 발명에 유용한 태양 전지에는 웨이퍼-기반 태양 전지 (예를 들어, 배경 기술 섹션에 전술된 바와 같은, c-Si 또는 mc-Si 기반 태양 전지) 및 박막 태양 전지 (예를 들어, 배경 기술 섹션에 전술된 바와 같은, a-Si, μc-Si, CdTe, CIS, CIGS, 광 흡수 염료, 또는 유기 반도체 기반 태양 전지)가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 태양 전지 층 내에서는, 태양 전지가 평탄한 평면에서 전기적으로 상호 접속되고/되거나 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 태양 전지 층은 크로스 리본 및 버스 바와 같은 전기 배선을 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 층은 2개의 면을 가질 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 태양 전지 층의 각 면에 위치된 모든 라미네이팅 재료는 태양광 또는 반사된 태양광이 태양 전지에 도달하게 하기에 충분히 투명해야 한다. 또는, 태양 전지 층은 태양-대향 면 (이는 또한 전면으로 불리며, 실제 사용 조건에서는 일반적으로 태양을 향할 것임) 및 태양-비대향 면 (이는 또한 후면으로 불리며, 실제 사용 조건에서는 일반적으로 태양의 반대 방향을 향하게 될 것임)을 가질 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 태양 전지 층의 태양-대향 면에 위치한 라미네이트 층과 서브층에 존재하는 모든 재료는 태양광이 태양 전지에 도달하게 하기에 충분한 투명성을 가져야 한다. 태양 전지 층의 태양-비대향 면에 위치된 라미네이트 층과 서브층에 존재하는 라미네이팅 재료는 투명할 필요가 없다.
태양 전지 모듈은 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 시트의 적어도 한 층을 전형적으로 포함하며, 이 층은 태양 전지 층에 라미네이팅된다. "라미네이팅된"은, 라미네이팅된 구조 내에서 두 층이 직접적으로 (즉, 두 층 사이에 임의의 추가 재료 없이) 또는 간접적으로 (즉, 두 층 사이에 중간층 또는 접착 재료와 같은 추가 물질을 가지고서) 접합됨을 의미한다. 소정의 실시 형태에서, 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 시트 층은 태양 전지 층에 직접 접합된다.
태양 전지 모듈은 다른 중합체 재료, 예를 들어, 산 공중합체, 산 공중합체의 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈) (음향 등급의 폴리(비닐 아세탈) 포함), 폴리우레탄, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리에틸렌 (예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리올레핀 블록 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 에스테르의 공중합체 (예를 들어, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체), 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지 및 이들의 둘 이상의 조합을 포함하는 추가의 봉지제 층을 추가로 포함할 수 있다.
에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 층의 또는 다른 중합체 봉지제 층의 각각의 두께는 독립적으로 약 0.025 내지 약 3 ㎜ (약 1 내지 약 120 mil), 또는 약 0.25 내지 약 2.3 ㎜ (약 10 내지 약 90 mil), 또는 약 0.38 내지 약 1.5 ㎜ (약 15 내지 약 60 mil), 또는 약 0.51 내지 약 1.5 ㎜ (약 20 내지 약 60 mil), 또는 약 0.51 내지 약 1.14 ㎜ (약 20 내지 약 45 mil) 범위일 수 있다. 태양 전지 모듈에 포함되는 임의의 또는 모든 봉지제 층(들)은 매끄럽거나 또는 거친 표면을 가질 수 있다. 바람직하게는, 봉지제 층(들)은 라미네이션 공정 동안 탈기를 촉진하기 위해 거친 표면을 갖는다.
소정의 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물을 포함하는 봉지제 층은, 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지는 제1 서브층과, 상기한 바와 같이 임의의 적합한 봉지제 재료를 포함하는 제2 서브층을 갖는 2층 시트의 형태이다. 그러한 실시 형태에서, 블렌드 조성물을 포함하는 서브층은 두께가 약 13 내지 약 381 ㎛ (약 0.5 내지 약 15 mil)일 수 있다.
추가 실시 형태에서, 에틸렌 공중합체 조성물을 포함하는 봉지제 층은, 두 개의 표면 서브층과 하나의 내부 서브층을 갖는 3층 시트의 형태이며, 여기서 두 개의 표면 서브층의 각각은 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지며 내부 서브층은 전술한 임의의 적합한 봉지제 재료를 포함한다. 추가적으로, 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지는 표면 서브층의 각각은 두께가 약 13 내지 약 381 ㎛ (약 0.5 내지 약 15 mil)일 수 있다.
태양 전지 모듈은 각각 태양 전지 모듈의 태양-대향 면 및 태양-비대향 면에서 상기 모듈의 최외곽 층 또는 최외곽 층들로서 작용하는 입사 층 및/또는 배킹 층을 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 모듈의 외부층, 즉 입사 층 및 배킹 층은 임의의 적합한 시트 또는 필름을 포함할 수 있다. 적합한 시트는 유리 또는 플라스틱 시트일 수 있다. 플라스틱 시트는 중합체, 예를 들어 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀 (예를 들어, 에틸렌 노르보르넨 중합체), 폴리스티렌 (바람직하게는, 메탈로센 촉매의 존재 하에서 제조된 폴리스티렌), 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 또는 이들의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 금속 시트, 예를 들어, 알루미늄, 강, 아연도금 강 또는 세라믹 플레이트(plate)가 배킹 층을 형성하는 데 사용될 수 있다.
용어 "유리"는 창문 유리, 플레이트 유리, 규산염 유리, 시트 유리, 저철분 유리, 강화 유리, 무-CeO 강화 유리 및 플로트 유리(float glass)뿐만 아니라, 유색 유리, 특수 유리 (예를 들어, 태양 가열(solar heating)을 조절하기 위한 성분을 함유한 것), 코팅 유리 (예를 들어, 태양광 조절 목적으로 금속 (예를 들어, 은 또는 인듐 주석 산화물)으로 스퍼터링된 것), 저 E-유리, 토로글라스(Toroglas)(등록상표) 유리 (미국 펜실베이니아주 트럼바우어스빌 소재의 세인트-고바인 엔.에이. 인크.(Saint-Gobain N.A. Inc.)), 솔렉시아(Solexia)™ 유리 (미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)) 및 스타파이어(Starphire)(등록상표) 유리 (피피지 인더스트리즈)를 포함한다. 그러한 특수 유리는, 예를 들어, 미국 특허 제4,615,989호; 제5,173,212호; 제5,264,286호; 제6,150,028호; 제6,340,646호; 제6,461,736호; 및 제6,468,934호에 개시된다. 그러나, 특정 모듈에 대해 선택되는 유리의 유형은 의도하는 용도에 좌우되는 것으로 여겨진다.
적합한 필름 층은 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 나프탈레이트)), 폴리카르보네이트, 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 환형 폴리올레핀), 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌 (예를 들어, 신디오택틱 폴리스티렌), 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰 (예를 들어, 폴리에테르설폰, 폴리설폰 등), 나일론, 폴리(우레탄), 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트 (예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트 등), 셀로판, 실리콘, 폴리(비닐 클로라이드) (예를 들어, 폴리(비닐리덴 클로라이드)), 플루오로중합체 (예를 들어, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체) 및 이들의 둘 이상의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 중합체를 포함한다. 중합체 필름은 배향되지 않거나, 단축 배향되거나, 이축 배향될 수 있다. 태양 전지 모듈 외부 층 (예를 들어, 입사 층 또는 배킹 층)에 사용될 수 있는 일부 구체적인 예시적 필름은 폴리에스테르 필름 (예를 들어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름), 플루오로중합체 필름 (예를 들어, 듀폰으로부터 입수가능한 테들라(Tedlar)(등록상표), 테프젤(Tefzel)(등록상표), 및 테플론(Teflon)(등록상표) 필름)을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 알루미늄 포일과 같은 금속 필름이 또한 배킹 층으로 사용될 수 있다. 추가적으로, 태양 전지 모듈 외부 층에 사용되는 필름은 다층 필름, 예를 들어, 플루오로중합체/폴리에스테르/플루오로중합체 다층 필름 (예를 들어, 오스트리아 소재의 이소볼타 아게.(Isovolta AG.) 또는 미국 매사추세츠주 워번 소재의 매디코(Madico)로부터 입수가능한 테들라(등록상표)/PET/테들라(등록상표) 또는 TPT 라미네이트 필름)의 형태일 수 있다.
태양 전지 모듈은 모듈 내에 매립된 다른 기능성 필름 또는 시트 층 (예를 들어, 유전 층 또는 차단 층)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기능성 층은 상기한 중합체성 필름 또는 부가의 기능성 코팅으로 코팅된 층들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,521,825호와 제6,818,819호 및 유럽 특허 제EP1182710호에 개시된 것과 같은, 금속 산화물 코팅으로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름은 라미네이트에서 산소 및 수분 차단 층으로 기능할 수 있다.
원하는 경우, 부직포 유리 섬유 (스크림)의 층이 또한 라미네이션 공정 동안 탈기를 용이하게 하기 위해 및/또는 봉지제에 대한 보강제로서 역할하기 위해 태양 전지 층과 봉지제 층 사이에 포함될 수 있다. 그러한 스크림 층의 사용은, 예를 들어, 미국 특허 제5,583,057호; 제6,075,202호; 제6,204,443호; 제6,320,115호; 및 제6,323,416호 및 유럽 특허 제EP0769818호에 개시된다.
봉지제 층과 외부 층의 기능 둘 모두를 수행하도록 특수 필름 또는 시트가 포함될 수 있다. 모듈에 포함된 필름 또는 시트 층 중 임의의 것이 사전 형성된 단층 또는 다층 필름 또는 시트의 형태일 수 있음이 또한 생각될 수 있다.
필요하다면, 태양 전지 모듈 내에 포함되는 입사 층 필름 및 시트, 배킹 층 필름 및 시트, 봉지제 층 및 다른 층의 일 표면 또는 양 표면은 임의의 적합한 접착 향상 처리를 거칠 수 있다. 이러한 접착성 향상 처리는 당업계에 알려진 임의의 형태를 취할 수 있으며, 화염 처리 (예를 들어, 미국 특허 제2,632,921호; 제2,648,097호; 제2,683,894호; 및 제2,704,382호 참고), 플라즈마 처리 (예를 들어, 미국 특허 제4,732,814호 참고), 전자 빔 처리, 산화 처리, 코로나 방전 처리, 화학 처리, 크롬산 처리, 고온 공기 처리, 오존 처리, 자외선광 처리, 샌드 블라스트 처리, 용매 처리, 및 이들의 둘 이상의 조합을 포함한다. 또한, 접착 강도는 라미네이트 층(들)의 표면 상에 접착제 또는 프라이머 코팅을 추가로 적용함으로써 더 개선될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,865,711호는 한쪽 또는 양쪽 표면에 침착된 얇은 탄소 층을 갖는, 접착성이 향상된 필름 또는 시트를 개시하고 있다. 다른 예시적인 접착제 또는 프라이머는 실란, 폴리(알릴 아민) 기재 프라이머 (예를 들어, 미국 특허 제5,411,845호; 제5,770,312호; 제5,690,994호; 및 제5,698,329호 참고), 및 아크릴 기재 프라이머 (예를 들어, 미국 특허 제 5,415,942호 참고)를 포함할 수 있다. 접착제 또는 프라이머 코팅은 접착제 또는 프라이머의 단층의 형태를 취할 수 있으며, 두께는 약 0.00001 내지 약 0.03 ㎜ (약 0.0004 내지 약 1 mil), 또는 바람직하게는 약 0.0001 내지 약 0.013 ㎜ (약 0.004 내지 약 0.5 mil), 또는 더욱 바람직하게는 약 0.0001 내지 약 0.003 ㎜ (약 0.004 내지 약 0.1 mil)이다.
태양 전지가 웨이퍼-기반 자기 지지 태양 전지 유닛으로부터 유도되는 한 가지 특정 실시 형태 (이제 도 1을 참고함)에서, 태양 전지 모듈(20)은, 전면의 태양-대향 면으로부터 후면의 태양-비대향 면으로의 위치 순서로, (a) 입사 층(10), (b) 전면 봉지제 층(12), (c) 하나 이상의 전기적으로 상호 접속된 태양 전지로 구성된 태양 전지 층(14), (d) 후면 봉지제 층(16), 및 (e) 배킹 층(18)을 포함할 수 있으며, 여기서 전면 및 후면 봉지제 층(12, 16) 중 적어도 하나 또는 둘 모두는 블렌드 조성물을 포함하는 시트로 형성된다.
추가 실시 형태에서, 태양 전지 모듈은 박막 태양 전지로부터 유도되며, (i) 일 실시 형태 (도 2에서 도면 부호 30)에서는, 전면의 태양-대향 면으로부터 후면의 태양-비대향 면으로의 위치 순서로, (a) 상층(24)과 태양-비대향 면에서 상층 상에 침착된 박막 태양 전지(들)의 층(22)을 포함하는 태양 전지 층(14a), (b) 블렌드 조성물을 포함하는 시트로 형성되는 (후면) 봉지제 층(16), 및 (c) 배킹 층 (18)을 포함하거나, 또는 (ii) 다른 실시 형태 (도 3에서 도면 부호 40)에서는, (a) 투명한 입사 층(10), (b) 블렌드 조성물을 포함하는 시트로 형성되는 (전면) 봉지제 층(12), 및 (c) 태양-대향 면에서 기층(26) 상에 침착된 박막 태양 전지(들)의 층(22)을 포함하는 태양 전지 층(14b)을 포함할 수 있다.
더욱이, 전술한 일련의 태양 전지 모듈을 추가로 연결하여 태양 전지 어레이를 형성할 수 있으며, 이는 원하는 전압과 전류를 생성할 수 있다.
당업계에 알려진 임의의 라미네이션 공정 (예를 들어, 오토클레이브 또는 비-오토클레이브 공정)이 태양 전지 모듈을 제조하는 데 사용될 수 있다.
예시적 공정에서, 태양 전지 모듈의 구성 층은 원하는 순서로 라미네이팅되어 예비-라미네이션 조립체를 형성한다. 이어서, 조립체는 진공을 견딜 수 있는 백("진공 백") 내에 놓이며, 공기는 진공 라인 또는 다른 수단에 의해 백으로부터 배출되며, 백은 진공이 유지되면서 (예를 들어, 적어도 약 91.4 내지 94.8 ㎪ (약 27 내지 28 in. Hg (689 내지 711 ㎜ Hg))) 밀봉되고, 이 밀봉된 백은 오토클레이브에 위치되고, 약 10분 내지 약 50분, 또는 약 20분 내지 약 45분, 또는 약 20분 내지 약 40분, 또는 약 25분 내지 약 35분 동안 압력은 약 1034.2 내지 약 1723.7 ㎪ (약 150 내지 약 250 psi (약 11.3 내지 약 18.8 bar))로 상승되고 온도는 약 130℃ 내지 약 180℃, 또는 약 120℃ 내지 약 160℃, 또는 약 135℃ 내지 약 155℃, 또는 약 145℃ 내지 약 155℃로 상승된다. 진공 링이 진공 백을 대신할 수 있다. 적합한 진공 백의 일 유형이 미국 특허 제3,311,517호에 개시되어 있다. 가열 및 압력 사이클 후, 추가 공기를 더하지 않고서 오토클레이브 내의 공기를 냉각시켜 오토클레이브 내의 압력을 유지한다. 약 20분의 냉각 후, 과다한 공기압이 배출되고 라미네이트는 오토클레이브로부터 꺼내진다.
대안적으로, 예비-라미네이션 조립체는 약 20분 내지 약 40분 동안 약 80℃ 내지 약 120℃ 또는 약 90℃ 내지 약 100℃의 오븐에서 가열될 수 있으며, 그 후, 가열된 조립체는 일 세트의 닙 롤(nip roll)을 통과하여 개별 층들 사이의 빈 공간 내의 공기가 압착 배출되고 조립체 가장자리가 밀봉된다. 이 단계에서의 조립체는 프리-프레스(pre-press)로 불린다.
프리-프레스는 이어서 약 689.5 내지 약 2068.4 ㎪ (약 100 내지 약 300 psi (약 6.9 내지 약 20.7 bar)), 또는 바람직하게는 약 1379.0 ㎪ (약 200 psi (13.8 bar))의 압력에서 온도가 약 120℃ 내지 약 160℃, 또는 약 135℃ 내지 약 160℃로 상승되는 공기 오토클레이브에 위치될 수 있다. 이들 조건은 약 15분 내지 약 60분, 또는 약 20분 내지 약 50분 동안 유지되며, 그 후 공기는 오토클레이브로의 추가 공기 도입 없이 냉각된다. 약 20분 내지 약 40분의 냉각 후, 과다한 공기압이 배출되며 라미네이팅된 제품이 오토클레이브로부터 꺼내진다.
태양 전지 모듈은 또한 비-오토클레이브 공정을 통해 제조될 수 있다. 그러한 비-오토클레이브 공정은, 예를 들어, 미국 특허 제3,234,062호; 제3,852,136호; 제4,341,576호; 제4,385,951호; 제4,398,979호; 제5,536,347호; 제5,853,516호; 제6,342,116호; 및 제5,415,909호, 미국 특허 출원 공개 제2004/0182493호, 유럽 특허 제EP1235683 B1호, 및 국제 특허 공개 WO91/01880호 및 WO03/057478호에 개시된다. 일반적으로, 비-오토클레이브 공정은 예비-라미네이션 조립체를 가열하는 것과, 진공, 압력 또는 이들 둘 모두를 가하는 것을 포함한다. 예를 들어, 조립체는 연속적으로 가열 오븐과 닙 롤을 통과할 수 있다.
라미네이션 공정의 이들 예는 제한적인 의도는 아니다. 본질적으로, 임의의 라미네이션 공정이 사용될 수 있다.
원한다면, 태양 전지 모듈의 가장자리는 태양 전지(들)의 효율과 수명의 잠재적인 감소로 이어지는 수분 및 공기 침입을 감소시키기 위하여 밀봉될 수 있다. 이 가장자리는 당업계에 개시된 임의의 수단에 의해 밀봉될 수 있다. 적합한 가장자리 밀봉 재료에는 부틸 고무, 폴리설파이드, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 탄성중합체, 폴리스티렌 탄성중합체, 블록 탄성중합체 (예를 들어, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (SEBS)) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명은 소정 실시 형태의 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다.
실시예
하기 중합체 재료를 실시예들에서 사용하였다.
· EMA-1 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 메틸 아크릴레이트의 공중합된 단위 20 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 8 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체;
· EMA-2 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 n-부틸 아크릴레이트의 공중합된 단위 27 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 4 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/n-부틸 아크릴레이트 공중합체;
· EMA-3 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 메틸 아크릴레이트의 공중합된 단위 24 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 2 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체;
· E/MAME-1 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 말레산의 모노에틸 에스테르의 공중합된 단위 9.5 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 30 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/모노에틸 말레에이트 공중합체;
· E/MAME-2 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 말레산의 모노에틸 에스테르의 공중합된 단위 15 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 30 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/모노에틸 말레에이트 공중합체;
· EVA-1 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 비닐 아세테이트의 공중합된 단위 28 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 2 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체;
· EVA-2 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 비닐 아세테이트의 공중합된 단위 25 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 2 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체;
· ECP-1 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 10 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-1 (80 wt%)과 E/MAME-1 (20 wt%)의 블렌드;
· ECP-2 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 4.5 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-2 (80 wt%)와 E/MAME-2 (20 wt%)의 블렌드;
· ECP-3 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 3.2 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EVA-1 (80 wt%)과 E/MAME-2 (20 wt%)의 블렌드;
· ECP-4 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 7.7 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-1 (80 wt%)과 E/MAME-2 (20 wt%)의 블렌드;
· ECP-5 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 2.9 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-3 (80 wt%)과 E/MAME-2 (20 wt%)의 블렌드;
· ECP-6 - 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 4.8 g/10분의 용융 유량을 가지며, 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-2 (80 wt%)와 E/MAME-1 (20 wt%)의 블렌드;
· EAA-1 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 아크릴산의 공중합된 단위 18 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 60 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/아크릴산 공중합체;
· EMAA-1 - 공중합체의 총 중량을 기준으로 메타크릴산의 공중합된 단위 12 wt%를 포함하며, 190℃ 및 2.16 ㎏에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 13.5 g/10분의 용융 유량을 갖는 에틸렌/메타크릴산 공중합체;
· EMA/EAA 블렌드 - 180℃ 내지 230℃의 용융 온도에서 혼합 스크류를 가진 30 ㎜ 직경의 2축 압출기를 이용하여 용융 블렌딩함으로써 제조된 EMA-1 (80 wt%)과 EAA-1 (20 wt%)의 블렌드.
상기에 열거한 중합체 재료의 각각을 압축 성형 필름 또는 캐스트 필름으로 형성하였다. 구체적으로, 압축 성형 필름은 180℃ 내지 210℃의 온도에 설정된 프레스 주형을 이용하여 제조한 반면, 캐스트 필름은 160℃ 내지 180℃의 경사형 압출기 구역 온도로 작동된 2축 압출기(직경이 28 ㎜이고 길이 대 직경 비(L/D)가 28:1임) 내로 중합체 수지를 공급하고, 180℃의 온도에서 작동된 25.4 ㎝(10 in) 폭의 슬롯 다이를 통해 중합체 용융물을 통과시키고, 이 중합체 용융물을 20℃로 냉각된 캐스팅 롤 상에 캐스팅함으로써 제조하였다.
실시예 E1 내지 실시예 E9 와 비교예 CE1 내지 비교예 CE8
실시예 E1 내지 실시예 E9 및 비교예 CE1 내지 비교예 CE8에서, 각 필름을 유리 시트와 테들라(등록상표)/폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/테들라(등록상표) 3층 필름("TPT") 사이에 라미네이팅시켜, 유리/중간층/TPT의 구조를 가진 유리 라미네이트를 형성하였다. 사용된 유리 시트는 크기가 10 × 10 ㎝ (4 × 4 인치)인, 3.2 ㎜ (1/8 in) 두께의 크리스탈 클리어(Krystal Klear)(등록상표) 유리 (미국 조지아주 알파레타 소재의 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인크.(AGC Flat Glass North America, Inc.))였다. 사용된 TPT 3층 필름은 듀폰으로부터의 테들라(등록상표) 필름 2개 사이에 샌드위치된 폴리에스테르 필름으로 형성하였다. 유리 라미네이트의 각각은 하기에 요약된 라미네이션 공정에 따라 제조하였다.
구체적으로는, 표 1에 열거된 각 라미네이트(CE1-CE8 및 E1-E3)의 형성시, 압축 성형된 중간층 필름 (2.5 × 10 ㎝ (1 × 4 in))을 TPT 필름 (2.5 × 23 ㎝ (1 × 9 in))과 유리 시트 사이에 위치시키되 유리 시트의 "주석 면"이 중간층 필름을 향하도록 하였다. 이어서, 그러한 예비-라미네이션 조립체를 메이에르 이콜람(Meier ICOLAM) 10/08 라미네이터 (독일 보콜트 소재의 메이에르 바큠테크닉 게엠베하(Meier Vakuumtechnik GmbH)) 내에 위치시키고 라미네이팅시켰다. 라미네이션 사이클은 3 내지 5분의 배기 단계(10.2 ㎪ (3 in Hg (76 ㎜ Hg))의 진공) 및 140℃의 라미네이터 온도 설정치에서 0.5 내지 5분 동안 1 기압 (101,325 Pa)의 압력에서의 가압 단계를 포함하였다.
표 2에 열거된 각 라미네이트(E4-E9)의 형성시, 0.13 ㎜ (5 mil) 두께의 테플론(등록상표) 플루오르화 에틸렌 프로필렌 (FEP) 필름 (듀폰; 1.3 × 10 ㎝ (1/2 × 4 in))을, FEP 필름 스트립의 긴 가장자리가 유리 시트의 한 가장자리와 정렬되어 추가의 박리 접착 시험을 실시하기 위한 개방 공간으로 작용하도록 하는 위치에서 유리 시트 (10 × 10 ㎝ (4 × 4 in))의 상부에 위치시켰다. 이어서, 캐스트 중간층 필름 (10 × 23 ㎝ (4 × 9 in))을, 유리와 FEP 필름을 덮고 FEP 필름과 유리 시트가 따라 배열된 가장자리를 지나 13 ㎝ (5 in) 연장되는 유리 시트 상에 위치시켰다. 마지막으로, TPT 필름 (10 × 23 ㎝ (4 × 9 in))을, 연마된 (또는 반사성) 면이 아래로 가서 중간층 필름을 향하도록 하는 상태로 중간층 필름 위에 위치시켰다. 이어서, 그러한 예비-라미네이션 조립체를 상기한 대로 라미네이팅시켰다. 마지막으로, FEP 필름 스트립을 23 ㎝ (9 in) 길이를 따라 제거하였으며, 중간층/TPT 필름을 3개의 2.5-㎜ (1-인치) 폭의 스트립으로 절단한 후, 예리한 날을 갖는 평탄한 블레이드의 면도기 칼(sharp edged, flat bladed razor knife)을 이용하여 중간층 필름과 유리 사이의 접합을 FEP 필름이 위치된 가장자리로부터 약 33 ㎜ (¼ in)의 깊이까지 분리하였다.
주위 온도의 물에 라미네이트를 24 시간 또는 91 시간 침지시키기 전 및/또는 후에, 인스트론(Instron) 시험기 (인스트론 인장 시험기 모델 1122)를 이용하여 중간층/TPT 필름 층을 180° 각도 및 12.7 ㎝/min 속도로 유리 시트로부터 박리시켰다. 각 샘플에 대한 박리 하중은 표 1과 표 2에 나타난다.
표 1에 나타난 바와 같이, EMA-1 (CE1)로 제조된 중간층은 사실상 유리에 대해 접착성을 나타내지 않은 반면, EVA-1 또는 EVA-2 (CE4 또는 CE5)로 제조된 중간층은 유리에 대해 거의 접착성을 나타내지 않았다. E/MAME-1 또는 E/MAME-2 (CE2 또는 CE3)로 제조된 중간층은 라미네이션 조건이 5분 배기 및 3분 가압으로 설정되었을 때 유리에 대해 우수한 접착성을 제공하였다.
비교해 보면, E1-E9에 의해 나타난 바와 같이, E/MAME 및 EMA 또는 EVA의 블렌드로 제조된 모든 중간층은 2개의 샘플을 제외하고는 수처리(water treatment) 전후에 유리에 대한 우수한 접착성을 제공하였다. 24시간 수처리 후에 중간층이 우수한 접착성을 제공하지 못한 2개의 샘플 라미네이트는 3분 배기와 0.5분 가압의 라미네이션 조건 하에서 제조하였다.
추가로, EAA-1 또는 EMAA-1 (CE6 또는 CE7)로 제조된 중간층은 수처리 전에는 유리에 대한 우수한 접착성을 제공하였으나 수처리 후에는 그러하지 못했다. 그 결과는 추가적으로 EMA/EAA 블렌드 (CE8, EMA-1 및 EAA-1 블렌드)로 제조된 중간층에 대한 유리에 대한 접착성이 EMA-1 (CE1)로 제조된 중간층에 대한 접착성보다 높지만 EAA-1 (CE6)로 제조된 중간층에 대한 접착성보다는 낮다는 것을 보여준다. 이는 일반적으로 양 성분의 평균 특성을 나타내는 블렌드 샘플에 대하여 예측된다.
Figure 112011047841493-pct00001
Figure 112011047841493-pct00002
Figure 112011047841493-pct00003
Figure 112011047841493-pct00004
실시예 E10 내지 실시예 E15와 비교예 CE9 내지 비교예 CE11
이들 실시예에서, E/MAME 및 EMA 또는 EVA (E10-E15), EMA-1 (CE9), EMA-2 (CE10), 또는 E/MAME (CE11)의 블렌드로 제조된 캐스트 필름에 대한 태양 에너지 투과율을 ASTM E424에 따라 측정하였다. 표 3에 나타난 바와 같이, E/MAME 및 EMA 또는 EVA의 블렌드로 제조된 캐스트 필름은 우수한 투과율을 보유한다.
Figure 112011047841493-pct00005
실시예 E16 및 실시예 E17:
E16에서, ECP-1의 0.25 ㎜ (10 mil) 두께의 압착 성형 필름과 0.051 ㎜ (5 mil) 두께의 듀폰 캡톤(Kapton)(등록상표) 필름을 포함하는 2층 라미네이트를, 미리 가열된 프레스에서 0.689 MPa (100 psi)의 압력 하에서 140℃에서 30초 동안 두 필름을 압착시켜 제조하였다. 인스트론 시험기 (인스트론 인장 시험기 모델 1122)를 이용하여 ECP-1 필름을 180° 각도와 12.7 ㎝/min의 속도로 캡톤(등록상표) 필름으로부터 박리시켰으며, 박리 하중은 0.79 N/㎜ (4.5 lb/in)로 기록되었다.
E17에서, E16과 동일한 구조를 가진 2층 라미네이터를 유사하게 제조하였으며, 단 필름은 160℃에서 함께 압착시켰으며 박리 하중은 0.91 N/㎜ (5.2 lb/in)로 기록되었다.
실시예 E18 내지 실시예 E37:
표 4에 기술된 305 × 305 ㎜ (12 × 12 in) 태양 전지 모듈은 하기에 요약된 라미네이션 공정 1 (E18-E27) 또는 라미네이션 공정 2 (E28-E37)에 따라 제조한다. 적용될 경우, 층 1과 층 2는 입사 층 및 전면 봉지제 층을 각각 구성하며, 층 4와 층 5는 후면 봉지제 층과 후면 시트를 각각 구성한다.
라미네이션 공정 1에서, 라미네이트의 구성 층을 먼저 적층시켜 예비-라미네이션 조립체를 형성한다. 외부 표면층으로서 중합체 필름 층을 포함하는 조립체의 경우, 커버 유리 시트가 필름 층 위에 놓인다. 이어서, 예비-라미네이션 조립체를 메이에르 이콜람(등록상표) 10/08 라미네이터 (독일 보콜트 소재의 메이에르 바큠테크닉 게엠베하) 내에 위치시킨다. 라미네이션 사이클은 5.5분의 배기 단계 (10.2 ㎪ (3 in Hg (76 ㎜ Hg))의 진공) 및 145℃의 온도에서 5.5분의 가압 단계(100 ㎪ (1000 mbar)의 압력)를 포함한다. 이어서, 생성된 라미네이트를 라미네이터로부터 꺼낸다.
라미네이션 공정 2에서, 예비-라미네이션 조립체를 진공 백 내에 두고, 이 백을 밀봉하고 진공을 가하여 진공 백으로부터 공기를 제거한다. 이 백을 오븐 내에 두고 30분 동안 약 90℃ 내지 약 100℃의 온도로 가열하여 조립체 내에 보유된 공기를 제거한다. 이어서, 조립체를 공기 오토클레이브 내에서 30분 동안 140℃에서 1379.0 ㎪ (200 psig (14.3 bar))의 압력으로 오토클레이빙시킨다. 오토클레이브에 공기의 추가 도입 없이 공기를 냉각시킨다. 20분의 냉각 후 그리고 공기 온도가 약 50℃ 미만에 도달할 때, 오토클레이브를 환기시키고 라미네이팅된 조립체를 포함하는 진공 백을 오토클레이브로부터 꺼낸다. 이어서, 생성된 라미네이트를 진공 백으로부터 꺼낸다.
Figure 112011047841493-pct00006

Claims (20)

  1. 태양 전지 층 및 에틸렌 공중합체의 블렌드 조성물의 적어도 한 층을 포함하는 시트를 포함하며, (A) 태양 전지 층은 단일 태양 전지 또는 복수의 전기적으로 상호 접속된 태양 전지를 포함하며; (B) 블렌드 조성물은 190℃ 및 2.16 kg에서 ASTM D1238에 따라 측정할 때 100 g/10분 미만의 용융 유량을 가지고,
    I. 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 5 내지 95 wt%의 에틸렌 공중합체 A - 여기서, 에틸렌 공중합체 A는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 A의 총 중량을 기준으로, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 무수물, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 공단량체 3 내지 20 wt%의 공중합된 단위를 포함함 - 와;
    II. 블렌드 조성물의 총 중량을 기준으로, 5 내지 95 wt%의 에틸렌 공중합체 B - 여기서, 에틸렌 공중합체 B는 에틸렌과, 에틸렌 공중합체 B의 총 중량을 기준으로, 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 극성 단량체 6 내지 40 wt%의 공중합된 단위를 포함함 - 를 포함하며, 단 에틸렌 공중합체 A와 에틸렌 공중합체 B는 화학적으로 구별되는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 블렌드 조성물은 5 내지 40 wt%의 에틸렌 공중합체 A 및 60 내지 95 wt%의 에틸렌 공중합체 B를 포함하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 에스테르는 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 모노에스테르, 2개의 카르복실산 기를 가진 C4-C8 불포화 산의 다이에스테르, 및 이들의 임의의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 태양 전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 에틸렌 공중합체 A는 8 내지 15 wt%의 에틸 하이드로젠 말레에이트의 공중합된 단위를 포함하는 태양 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 에틸렌 공중합체 B는 12 내지 32 wt%의 적어도 하나의 극성 단량체의 공중합된 단위를 포함하는 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 극성 단량체는 비닐 아세테이트인 태양 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 극성 단량체는 C1-C6 알킬 아크릴레이트, C1-C6 알킬 메타크릴레이트, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 블렌드 조성물을 포함하는 시트는 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지는 단층 형태인 태양 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 블렌드 조성물을 포함하는 시트는 다층 시트의 형태이고 둘 이상의 서브층을 가지며, 서브층 중 적어도 하나는 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지며, 다층 시트에 존재하는 다른 서브층의 각각은 산 공중합체, 산 공중합체의 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 공중합체 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 중합체를 포함하는 태양 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 블렌드 조성물을 포함하는 시트는 2개의 서브층을 가진 2층 시트의 형태이며, 2개의 서브층 중 하나는 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지며 두께가 13 내지 381 ㎛ (0.5 내지 15 mil)인 태양 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 블렌드 조성물을 포함하는 시트는 두 개의 표면 서브층 사이에 샌드위치된 내부 서브층을 갖는 3층 시트의 형태이며, 2개의 표면 서브층의 각각은 블렌드 조성물로 본질적으로 이루어지며 두께가 13 내지 381 ㎛ (0.5 내지 15 mil)인 태양 전지 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 태양 전지 층은 전면의 태양-대향 면과 후면의 태양-비대향 면을 갖는 태양 전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서, 태양 전지 층의 태양-대향 면에 라미네이팅된 전면 봉지제 층 및 태양 전지 층의 태양-비대향 면에 라미네이팅된 후면 봉지제 층을 포함하며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 하나는 블렌드 조성물을 포함하는 시트이며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 다른 하나는 α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체의 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세탈), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 공중합체 탄성중합체, α-올레핀과 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체, 실리콘 탄성중합체, 에폭시 수지 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 재료를 포함하는 태양 전지 모듈.
  14. 제12항에 있어서, 입사 층을 추가로 포함하며, 입사 층은 태양 전지 모듈의 최외곽 표면 층이고 태양 전지 층의 태양-대향 면에 위치되며, 입사 층은 (a) 유리 시트, (b) 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 중합체 시트, 및 (c) 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트, 셀로판, 폴리(비닐 클로라이드), 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 중합체 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 태양 전지 모듈.
  15. 제12항에 있어서, 배킹 층을 추가로 포함하며, 배킹 층은 태양 전지 모듈의 최외곽 표면 층이고 태양 전지 층의 비-수광 면에 위치되며, 배킹 층은 (a) 유리 시트, (b) 중합체 시트, (c) 중합체 필름, (d) 금속 시트, 및 (e) 세라믹 플레이트로 이루어진 군으로부터 선택되며, 중합체 시트는 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하며, 중합체 필름은 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰, 나일론, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트, 셀로판, 폴리(비닐 클로라이드), 플루오로중합체, 및 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 태양 전지 모듈.
  16. 제12항에 있어서, 태양 전지는 결정 규소 (c-Si) 및 다중-결정 규소 (mc-Si) 기반 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 웨이퍼-기반 태양 전지이며, 상기 모듈은 위치 순서로 (a) 입사 층, (b) 태양 전지 층의 태양-대향 면에 라미네이팅된 전면 봉지제 층, (c) 태양 전지 층, (d) 태양 전지 층의 비-수광 면에 라미네이팅된 후면 봉지제 층, 및 (e) 배킹 층으로 본질적으로 이루어지며, 전면 봉지제 층과 후면 봉지제 층 중 하나 또는 둘 모두는 블렌드 조성물을 포함하는 태양 전지 모듈.
  17. 제12항에 있어서, 태양 전지는 비정질 규소 (a-Si), 미세결정 규소 (μc-Si), 카드뮴 텔루라이드 (CdTe), 구리 인듐 셀레나이드 (CIS), 구리 인듐/갈륨 다이셀레나이드 (CIGS), 광 흡수 염료, 및 유기 반도체 기반 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막 태양 전지이며, 상기 태양 전지 모듈은 위치 순서로 (a) 입사 층, (b) 블렌드 조성물을 포함하는 시트를 포함하는 전면 봉지제 층, 및 (c) 태양 전지 층으로 본질적으로 이루어지며, 태양 전지 층은 박막 태양 전지가 침착되는 기층(substrate)을 추가로 포함하고, 기층은 기층이 상기 모듈의 최외곽 표면이 되고 태양 전지 층의 태양-비대향 면에 위치하도록 위치되는 태양 전지 모듈.
  18. 제12항에 있어서, 태양 전지는 비정질 규소 (a-Si), 미세결정 규소 (μc-Si), 카드뮴 텔루라이드 (CdTe), 구리 인듐 셀레나이드 (CIS), 구리 인듐/갈륨 다이셀레나이드 (CIGS), 광 흡수 염료, 및 유기 반도체 기반 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막 태양 전지이며, 상기 태양 전지 모듈은 위치 순서로 (a) 태양 전지 층, (b) 블렌드 조성물을 포함하는 시트를 포함하는 후면 봉지제 층, 및 (c) 배킹 층으로 본질적으로 이루어지며, 태양 전지 층은 박막 태양 전지가 침착되는 상층(superstrate)을 추가로 포함하고, 상층은 상층이 태양 전지 층의 태양-대향 면에서 모듈의 최외곽 표면이 되도록 위치되는 태양 전지 모듈.
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