KR101240714B1 - 방열특성이 우수한 태양전지 백시트 및 그 제조방법 - Google Patents

방열특성이 우수한 태양전지 백시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지의 방열 특성을 개선하기 위해 특정한 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여 형성된 다층 구조의 태양전지 백시트 및 그 제조방법과 상기 태양전지 백시트를 구비하는 태양전지 모듈에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 방열특성이 우수한 태양전지 백시트는 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 층을 적층하여 형성된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 방열 특성이 우수한 태양전지 백시트는 단지 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용함에 의해 제조기술상 문제점과 같은 종래의 문제점 없이 백시트의 방열특성을 우수하게 하여 태양전지 모듈의 온도 상승을 현저하게 억제할 수 있으므로, 결과적으로 태양전지 모듈 내 온도를 종래 대비 낮게 유지할 수 있는 태양전지 백시트 및 상기 백시트를 포함하는 태양전지의 제공이 가능하게 되었고, 이에 의해 반도체 소자의 온도 특성에 기인하는 발전효율을 향상할 수 있는 태양전지를 제공하여 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하였다.

Description

방열특성이 우수한 태양전지 백시트 및 그 제조방법{Back sheet for a solar cell having an excellent heat releasing property and the preparing process thereof}
본 발명은 방열특성이 우수한 태양전지 백시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 태양전지의 방열 특성을 개선하기 위해 특정한 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여 형성된 다층 구조의 태양전지 백시트 및 그 제조방법과 상기 태양전지 백시트를 구비하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 한정된 에너지 자원의 고갈위기를 극복하고 자연친화적으로 환경오염을 일으키지 않는 에너지로, 무공해, 무소음, 무한 공급 에너지라는 이유로 태양을 이용한 태양전지가 최근 각광을 받고 있다. 태양전지에 있어서 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자는 단결정 실리콘 기반 또는 다결정 실리콘 기반을 이용해서 제작하는 경우가 많으며, 이러한 태양전지 모듈에 사용되는 백시트는 기계적 강도뿐 아니라 수분이나 산소, 화학물질, 먼지와 같은 외부 요인으로부터 소자를 보호하는 기능을 가져야 하며, 또한 장치의 효율성 측면에서 보다 가볍고 얇은 구조가 선호된다.
따라서, 이러한 백시트로서 사용에 따른 요구조건을 충족시킬 수 있는 물질로는 현재까지는 폴리머 유래의 시트가 가장 적합한 것으로 알려졌으며, 실제로 대부분의 백시트 성분으로는 폴리머가 상용되고 있다. 그러나, 하나의 폴리머 만으로는 백시트로서의 상기한 다양한 요구조건을 충분하게 충족시킬 수 없었으며, 따라서 전통적으로 백시트는 고유의 역할을 부여하는 물질들로 된 다층구조로 이루어져 있다. 이러한 다층 구조의 백시트는 일반적으로 내가수분해성의 배리어층을 중심으로 외곽에 내후성 필름이 접지되고 셀 쪽으로는 전기절연층이 접지되어 있는 구조를 가진다. 상기 배리어층에는 폴리에스터를 비롯한 플라스틱 필름과 알루미늄 박막이 주로 이용되며 배리어 기능 외에도 기계적인 지지체 역할을 하고 있다.
그런데, 상기한 바와 같은 백시트를 포함하는 태양전지 모듈을 야외에 설치할 경우에 실제 발전시에 주변 온도가 상온이라 하더라도 태양전지 모듈의 온도는 반도체 소자의 동작에 의해 열 등이 발생함에 따라 50℃ 이상까지 상승하게 된다. 그런데, 이와 같이 태양전지 모듈의 온도가 일정온도 이상으로 상승하였을 경우 반도체 소자의 온도 특성에 기인해서 발전효율이 현저하게 저하한다는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 다양한 시도가 제안되어왔는데, 예를 들어 일본 특허출원 공개공보 제1994-181333호는 태양전지 모듈의 이면 쪽의 표면에 요철 형상의 열방사율이 높은 필름을 설치하는 것으로 방열 특성을 얻는 기술을 제안하고 있다. 그리나, 상기 필름에 큰 요철 형상을 부여하는 것이 제조기술상 어렵기 때문에 충분한 방열 특성을 얻지 못하고 있는 실정이다. 또 다른 예로는 일본 특허출원 공개공보 제2010-027714호에서 백시트에 금속박을 형성하는 것과 일본 특허출원 공개공보 제2009-170772호에서 백시트에 고열전도 필름을 형성하여 백시트에 고열전도 특성을 부여하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 상기한 방법은 백시트의 제조 비용이 증가하는 등의 문제점이 있다. 또한, 대한민국 특허출원 제2009-0030479호는 축열 및 방열기능성을 향상시키기 위해 "폴리에스테르계 기재층 및 상기 폴리에스테르계 기재층의 적어도 한 면에 구비되고, 축열재 및 방열재를 포함하는 축방열 시트층을 포함하는 태양전지 백시트"를 개시하고 있으나, 상기 방법은 충분한 발열특성을 발휘하지 못하고 있어 개선이 요구되고 있는 실정이다.
상기한 바와 같이, 종래의 태양전지 모듈의 백시트는 여러 가지 우수한 이점을 지니고는 있지만 여전히 해결되어야 할 문제점, 즉 방열 특성을 향상시키는 것이 필수적으로 해결되어야 할 과제로 제시되고 있으나, 현재까지 적절한 방안이 제시되고 있지 못한 실정이다.
특허문헌 1: 일본 특허출원 공개공보 제1994-181333호 특허문헌 2: 일본 특허출원 공개공보 제2010-027714호 특허문헌 3: 일본 특허출원 공개공보 제2009-170772호 특허문헌 4: 대한민국 특허출원 제2009-0030479호
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 태양전지 백시트의 제조에 있어 제조기술상 문제점이 없으며 또한 기타 문제를 발생하지 않으면서 효과적으로 방열 특성을 우수하게 발현할 수 있는 태양전지 백시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지 백시트를 이용한 태양전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지 백시트의 용이한 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기한 본원발명의 목적은 본 발명자 등이 상술한 바와 같이 태양전지 모듈을 야외에 설치할 경우 태양전지 모듈의 온도가 반도체 소자의 동작에 의해 열 등이 발생함에 따라 상승하며, 이와 같이 태양전지 모듈의 온도가 상승하였을 경우 반도체 소자의 온도 특성에 기인해서 발전효율이 저하한다는 문제점을 인지하고, 또한 경제적이고 용이한 백시트 제조 기술이 요구되는 실정에서 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용한 다층 구조의 백시트를 통해 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있음을 밝혀내었으며, 이와 같이 구성되는 본 발명에서는 접착제층의 전열성 향상을 통하여 우수한 방열 특성을 실현할 수 있었고 궁극적으로 태양전지 모듈의 발전 효율을 향상할 수 있게 하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위한 연구 검토를 실시한 결과, 태양전지 백시트가 다층으로 구성되는 바, 폴리머층간을 접착시키는 접착제층에서의 열저항 감소와 전열성 향상이, 상기 과제를 해결하기 위한 유효한 수단이 될 수 있는 것을 밝혀내어 해결할 수 있었으며, 상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명의 방열특성이 우수한 태양전지 백시트는;
전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 층을 적층하여 형성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 접착제는 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계로 이루어진 그룹에서 선택되어지되, 상기 접착제의 연필경도가 5B ~ 3H인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 전열성 필러는 알루미늄, 동, 은, 철과 같은 금속 또는 알루미나, 마그네시아, 베릴리아, 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화규소, 산화붕소, 탄화티탄, 질화규소, 멀라이트, 그라파이트, 다이아몬드와 같은 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택되어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 접착제 중에서 전열성 필러의 충진율은 5 ~ 80부피%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 표면 조도(Ra)는 0.001 ~ 3㎛인 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 전열성 필러의 평균 장축경 길이는 0.01 ~ 10㎛인 것을 특징으로 하되, 평균 장축경 길이가 다른 2종 이상의 필러를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 전열성 필러의 형태는 구형, 봉형, 바늘형, 방추형, 섬유상형임을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방열특성이 우수한 태양전지 모듈은;
다층 구조의 태양전지 백시트를 포함하는 태양전지 모듈에 있어서, 상기 백시트는 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여 형성된 것임을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방열특성이 우수한 태양전지 백시트의 제조방법은;
알루미늄, 동, 은, 철과 같은 금속 또는 알루미나, 마그네시아, 베릴리아, 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화규소, 산화붕소, 탄화티탄, 질화규소, 멀라이트, 그라파이트, 다이아몬드와 같은 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택되어진 전열성 필러를, 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계로 이루어진 그룹에서 선택되어진 접착제에 배합하여, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 기재층의 적어도 일면에 접착제층을 형성하는 단계를 포함하여 제조함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 방열 특성이 우수한 태양전지 백시트는 단지 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용함에 의해 제조기술상 문제점과 같은 종래의 문제점 없이 백시트의 방열특성을 우수하게 하여 태양전지 모듈의 온도 상승을 현저하게 억제할 수 있으므로, 결과적으로 태양전지 모듈 내 온도를 종래 대비 낮게 유지할 수 있는 태양전지 백시트 및 상기 백시트를 포함하는 태양전지의 제공이 가능하게 되었고, 이에 의해 반도체 소자의 온도 특성에 기인하는 발전효율을 향상할 수 있는 태양전지를 제공하여 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 전열성 필러의 일종인 알루미나의 충진율에 따른 열전도율을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 첨부 도면을 참고로 보다 자세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 단면을 각각 나타내는 단면도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 백시트층(14, 24)은 폴리에틸렌(PE)층(15), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층(17) 사이에 전열성 필러를 포함한 접착제층(16)이 형성된 것, 또는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)층(25), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층(27), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)층(25) 사이에 전열성 필러를 포함한 접착제층(26)이 형성되어 사용되며, 본 발명에 따른 전열성 필러는 접착제 중에 일정비율 존재한다.
태양전지 백시트가 다층으로 구성되는 바, 폴리머층 간을 접착시키는 접착제층에서의 열저항 감소와 전열성 향상이 태양전지 백시트의 방열특성 향상의 유효한 수단이 될 수 있음을 이하에 구체적으로 설명한다.
먼저, 폴리머층간을 접착시키는 접착제층에서의 열저항 감소에 대해 설명한다.
폴리머층과 접착제층간의 접촉계면에는 폴리머와 접착제가 밀착되지 않은 공극이 존재한다. 일반적으로 상기 공극부가 많이 발생할수록 계면 열저항이 커지며, 폴리머층의 표면요철에 접착제층을 최대한 밀착시킴으로서 상기 계면 열저항이 커지는 문제점을 해결할 수 있다.
접착제는 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계로 이루어진 그룹에서 선택할 수 있으며, 상기 접착제로 이루어진 접착제층을 저경도화하는 것으로 폴리머와 접착제가 밀착되지 않아서 발생하는 공극을 줄일 수 있다. 상기 접착제층은 연필경도 5B ~ 3H인 것이 좋다. 연필경도가 5B보다 낮을 경우, 접착제층 자체의 충분한 물리적 강도를 얻을 수 없고, 반대로 연필경도가 3H보다 높을 경우에는 폴리머와 접착제간의 충분한 밀착을 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 접착제층을 저경도화함과 동시에 접착제층 자체의 물리적 강도를 유지하는 측면에서 특히 4B ~ 1B인 것이 바람직하다.
또한, 폴리머층의 표면요철을 최적화함으로써 상기 공극부의 컨트롤을 통한 계면 열저항의 저감과 동시에 폴리머층과 접착제층간의 충분한 물리적 결합력을 확보하는 것이 중요하다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서 사용한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 표면 조도(Ra)가 0.001 ~ 3㎛인 것이 바람직하다. 표면 조도(Ra)가 0.001㎛이하일 경우에는 상기 공극부 발생을 억제할 수 있으나, 폴리머층과 접착제층간의 충분한 물리적 결합력을 얻을 수 없게 되고, 반대로 표면 조도(Ra)가 3㎛이상일 경우에는 공극 발생으로 인한 계면 열저항으로 인해 백시트의 충분한 방열 특성을 얻을 수 없게 되어 바람직하지 않다.
다음으로 접착제층의 전열성 향상에 대해 설명한다.
접착제층에 전열성 필러를 첨가함으로써 접착제층의 열전도율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 태양전지 백시트의 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
일반적으로 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계 등의 접착제는 열전도율이 낮으며, 약 0.10 ~ 0.30 W/(mㆍK) 정도이다. 이와 같은 접착제에 열전도율이 높은 금속, 세라믹 등을 첨가함으로써 접착제에 전열성을 부여할 수 있다.
접착제와 전열성 필러를 혼합한 복합재료의 열전도율을 구하기 위해 일반적으로 하기의 맥스웰 이론식을 사용한다:
맥스웰 이론식
Figure 112011048250780-pat00001
여기서, λc: 필러 배합 후 접착제 열전도율
λ: 필러 열전도율
λo: 접착제 열전도율
Ø: 필러 충진율
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 전열성 필러로는 알루미늄, 동, 은, 철 등의 금속 또는 알루미나, 마그네시아, 베릴리아, 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화규소, 산화붕소, 탄화티탄, 질화규소, 멀라이트, 그라파이트, 다이아몬드 등의 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택하여 사용할 수 있다. 경제성 및 수급 용이성을 고려하면 특히 알루미나를 이용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 전열성 필러의 일종인 알루미나의 충진율에 따른 열전도율을 나타낸 그래프이다. 상기 맥스웰 이론식을 근거로, 전열성 필러로써 구형 알루미나 입자를 배합하였을 경우 다음 표 1의 우레탄계 접착제와 알루미나의 열전도율을 바탕으로 알루미나 충진율에 따른 열전도율을 계산하여 그 결과를 도 3에 나타냈다.
재료 열전도율
[W/(mㆍK)]
우레탄계 접착제 0.20
알루미나 36
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 열전도율이 낮은 접착제에 열전도율이 높은 알루미나와 같은 필러를 첨가하여도, 충진율에 비례해서 일정하게 접착제의 열전도율이 상승하지 않는다. 이것은 전열성 필러의 충진율이 낮을 경우, 접착제 수지가 전열성 필러를 둘러싸는 형태를 취하며, 접착제 수지 자체의 열전도율이 지배적 요소로 발현하기 때문이다. 알루미나의 충진율이 60부피%를 넘는 영역부터 열전도율이 급상승하기 시작한다. 이것은 알루미나의 충진율이 60부피%를 넘는 영역부터 최밀충진상태에 근접하기 때문이다.
상기 접착제 중에서 전열성 필러의 충진율은 5 ~ 80부피%인 것이 바람직하다. 5부피% 이하일 경우, 접착제에 충분한 열전도성을 부여할 수 없고, 또한 80부피% 이상일 경우, 접착제에 전열성 필러를 균일하게 분산시키는 것이 어려우며, 접착제층 내부에 접착제 역할을 하는 수지의 비율이 감소하게 되므로 폴리머층과 접착제층간에 충분한 접착력을 얻을 수 없게 되어 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 전열성 필러가 접착제 중에 최밀충진상태에 근접하여 높은 열전도율을 얻을 수 있는 것과 동시에, 접착제와 폴리머층간에 충분한 접착력을 얻을 수 있는 50 ~ 70부피%로 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 전열성 필러의 평균 장축경 길이가 0.01 ~ 10㎛인 것이 바람직하다. 0.01 이하일 경우, 전열성 필러간 상호 인력이 지배적 요소가 되어 접착제 중에 전열성 필러를 균일하게 분산시키는 것이 어렵고, 또한 10㎛이상일 경우, 접착제층의 후도가 10㎛보다 두꺼워야 하므로 경제성 및 접착제층의 기계적 안정성이 떨어지게 되어 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 전열성 필러의 평균 장축경 길이가 0.05 ~ 5㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 전열성 필러를 사용할 시에는 평균 장축경 길이가 다른 2종 이상의 필러를 동시에 사용하는 것이 바람직하다. 1종만을 사용하였을 경우, 필러간에 공극이 발생하여 높은 충진율을 얻을 수 없다. 2종 이상을 사용하였을 경우, 큰 필러 사이에 존재하는 공극을 보다 작은 필러가 충진함으로써 높은 충진율을 얻을 수 있게 되어 바람직하다.
상기 전열성 필러의 형태는 특정 형태에 국한되지 않지만, 실용적인 측면에서 바람직하게는 구형, 봉형, 바늘형, 방추형, 섬유상형의 전열성 필러를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 실시형태에 따라 준비된 전열성 필러를 포함하는 접착제는 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 기재층의 적어도 일면에 접착제층을 형성하는 단계를 포함하여 태양전지용 백시트를 구성하게 되며, 이는 상기 전열성 필러를 포함하는 접착제를 스핀 코터, 그라비아 코터, 립 코터, 콤마 코터와 같은 이 기술분야에서 통상적으로 적용하는 방식으로 기재층의 적어도 일면에 도포하는 방법, 또는 상기 전열성 필러를 포함하는 접착제를 통상의 방법을 사용하여 시트 상으로 만들어 기재층의 적어도 일면에 접착하는 방법을 통하여 어려움 없이 행할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1
폴리우레탄계 접착제(도요 잉크사, 주제: LIS-073, 경화제: LCR-001)에 전열성 필러로써 평균 장축경 길이가 각각 0.5㎛, 2㎛인 2종의 구형 알루미나 입자를 충진율이 60부피%, 연필경도가 2B가 되도록 배합하였다. PET필름(Toray사 X10S)의 단면에 그라비아 코터를 이용해서 상기 접착제를 7㎛ 두께로 도포하고 PE필름(Toray사 White Polyethylene)과 합지하여 PET/PE구조를 가지는 태양전지 백시트를 제조하였다.
실시예 2
폴리우레탄계 접착제(도요 잉크사, 주제: LIS-073, 경화제: LCR-001)에 전열성 필러로써 평균 장축경 길이가 각각 0.5㎛, 2㎛인 2종의 구형 알루미나 입자를 충진율이 60부피%, 연필경도가 2B가 되도록 배합하였다. PET필름(Toray사 X10S)의 양면에 그라비아 코터를 이용해서 상기 접착제를 7㎛ 두께로 도포하고 PVDF필름(Arkema사 Kynar)과 합지하여 PVDF/PET/PVDF구조를 가지는 태양전지 백시트를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 접착제에 전열성 필러로써 구형 알루미나 입자를 배합하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 PET/PE구조를 가지는 태양전지 백시트를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 2에서 접착제에 전열성 필러로써 구형 알루미나 입자를 배합하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 같은 방법으로 하여 PVDF/PET/PVDF구조를 가지는 태양전지 백시트를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 접착제층의 연필경도가 4H인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 PET/PE구조를 가지는 태양전지 백시트를 제조하였다.
실험예 1
상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 태양전지 백시트의 기계적 안정성을 알아보기 위해 PET-PE간 그리고 PVDF-PET간 박리강도(T-Peel Strength, ASTM D1876)를 측정하여 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
박리강도
[N/50mm]		 22 20 25 23 17
상기 표 2에 나타난 결과로부터 접착제에 전열성 필러를 충진율이 60부피%가 되도록 배합하였을 경우에도 백시트로서 사용함에 전혀 문제가 없는 20N/50mm이상의 우수한 수준의 기계적 특성이 유지됨을 확인할 수 있다.
실험예 2
상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 태양전지 백시트의 방열 특성을 알아보기 위해 동일한 조건하에 상기 백시트를 사용한 결정형 Si타입의 태양전지 모듈을 제작하였다. 각각의 태양전지 모듈을 할로겐 램프 광원에서 동일한 거리만큼 떨어뜨리고, 태양전지 모듈의 표면 글래스가 광원을 마주보도록 설치하고, 일정시간 방치해서 열평형 상태에 이르게 하였다.
그리고, 백시트 방향에서 적외선 온도계(M74KE-574F, Shirotec사)를 이용해서 열평형 온도를 측정한 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
온도(℃) 48.0 52.8 50.5 55.6 53.9
상기 표 3에 나타난 결과로부터 접착제에 전열성 필러를 배합함으로써, 태양전지 모듈의 열평형 온도를 약 3℃ 낮출 수 있었으며, 본 발명의 태양전지 백시트가 우수한 방열 특성을 가지고 있는 것이 증명되었고, 태양전지 모듈의 백시트로써 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
11, 21 : 프론트 글래스
12, 22 : 태양전지 셀
13, 23 : 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA)층
14, 24 : 백시트층
15 : 폴리에틸렌(PE)층
16, 26 : 접착제층
17, 27 : 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층
18, 28 : 전열성 필러
25 : 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)층

Claims (9)

  1. 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 층을 적층하여 형성된 태양전지 백시트로서,
    상기 전열성 필러를 포함하는 접착제에서 접착제 중에서 전열성 필러의 충진율은 5 ~ 80부피%인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접착제는 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계로 이루어진 그룹에서 선택되어지되, 상기 접착제의 연필경도가 5B ~ 3H인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전열성 필러는 알루미늄, 동, 은, 철과 같은 금속 또는 알루미나, 마그네시아, 베릴리아, 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화규소, 산화붕소, 탄화티탄, 질화규소, 멀라이트, 그라파이트, 다이아몬드와 같은 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택되어진 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 표면 조도(Ra)는 0.001 ~ 3㎛인 것임을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 전열성 필러의 평균 장축경 길이는 0.01 ~ 10㎛인 것을 특징으로 하되, 평균 장축경 길이가 다른 2종 이상의 필러를 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 전열성 필러의 형태는 구형, 봉형, 바늘형, 방추형, 섬유상형임을 특징으로 하는 방열특성이 우수한 태양전지 백시트.
  8. 다층 구조의 태양전지 백시트를 포함하는 태양전지 모듈에 있어서, 상기 백시트는 청구항 1 내지 5중의 어느 한 항에 따라 전열성 필러를 포함하는 접착제를 사용하여 형성된 것임을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  9. 알루미늄, 동, 은, 철과 같은 금속 또는 알루미나, 마그네시아, 베릴리아, 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화규소, 산화붕소, 탄화티탄, 질화규소, 멀라이트, 그라파이트, 다이아몬드와 같은 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택되어진 전열성 필러를, 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리아미드이미드계로 이루어진 그룹에서 선택되어진 접착제에 배합하여, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 기재층의 적어도 일면에 접착제층을 형성하는 단계를 포함하여 제조함을 특징으로 하는 태양전지 백시트의 제조방법.
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