KR101347977B1 - 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 - Google Patents
후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101347977B1 KR101347977B1 KR1020120128636A KR20120128636A KR101347977B1 KR 101347977 B1 KR101347977 B1 KR 101347977B1 KR 1020120128636 A KR1020120128636 A KR 1020120128636A KR 20120128636 A KR20120128636 A KR 20120128636A KR 101347977 B1 KR101347977 B1 KR 101347977B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- metal foil
- back sheet
- circuit
- backsheet
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 77
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 11
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims description 4
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 abstract description 5
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 4
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012045 crude solution Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N dinuclear copper ion Chemical compound [Cu].[Cu] ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
본 발명은 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트는 태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 구성되는 태양전지용 백시트로, 상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입되어 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지는 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트는 내가수분해성 폴리에스터와 패턴된 회로 금속박 사이 접착층에 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자를 도입하여 이온화경향의 차이로 인한 회로 금속박의 부식 방지를 꾀하고, 또한 이로 인해 산화된 금속 입자의 UV 산란, 흡수, 광 변환 효과를 통한 백시트의 UV 저항성과 태양전지 효율을 개선해, 가혹한 외부 기후 조건에서의 장기간 사용시에도 태양전지용 백시트 또는 태양전지 모듈의 구조 및 기능을 안정하게 유지하게 하여 장기안정성이 우수한 태양전지의 제공을 가능하게 하였다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트는 내가수분해성 폴리에스터와 패턴된 회로 금속박 사이 접착층에 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자를 도입하여 이온화경향의 차이로 인한 회로 금속박의 부식 방지를 꾀하고, 또한 이로 인해 산화된 금속 입자의 UV 산란, 흡수, 광 변환 효과를 통한 백시트의 UV 저항성과 태양전지 효율을 개선해, 가혹한 외부 기후 조건에서의 장기간 사용시에도 태양전지용 백시트 또는 태양전지 모듈의 구조 및 기능을 안정하게 유지하게 하여 장기안정성이 우수한 태양전지의 제공을 가능하게 하였다.
Description
본 발명은 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 태양전지 백시트용 내가수분해성 폴리에스터 필름 또는 불소필름 및 회로용 금속박으로 이루어진 후면전극형 다층형 태양전지 백시트의 기재/회로용 금속박 사이 접착제면에 특정한 금속 입자를 도입하여, 봉지재와 접촉해 있지 않더라도 금속 입자의 이온화경향의 차이를 이용해 동박 등 회로로 쓰이는 금속박의 부식을 방지하고, 또한 산화된 금속 입자가 본래 가지고 있는 자외선 흡수, 산란 등의 차단 성질을 이용하여 자외선을 차단하면서 백시트를 포함한 태양전지 부속품의 내후성을 우수하게 향상시킬 수 있는 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
환경 오염과 기존 자원 고갈에 대한 우려로 대체 자원 및 미래 에너지원의 다원화가 제시되는 가운데, 무한정한 자원인 태양을 이용한 태양전지가 주목받게 되었다. 태양전지는 무한정한 자원인 태양 광을 전기적 에너지로 바꾸어 주는 장치로서, 무공해, 무소음, 무한 공급 에너지라는 관점에서 많은 연구 개발이 이루어지고 있는 실정이다. 이러한 태양전지에 있어서 중요한 태양전지 셀은 주로 산업적으로는 결정질 또는 비결정질 실리콘이 쓰이며, 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서 태양전지의 가장 안쪽에 위치해 있는 핵심적인 소재이다. 태양전지는 사막, 열대 우림 등 다양하고도 혹독한 환경에서 수 십년 이상의 수명이 보증되어야 하므로 충격, 수분, 산소, 화학물질 등 각종 요소에 약한 태양전지 셀은 반드시 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 시트와 같은 열가소성 플라스틱 봉지재로 진공 접착되어 둘러 싸여지는 구조로 되어야 하고, 가장 뒷면에 위치하는 백시트는 기계적 강도뿐 아니라, 상기한 각종 외부 요인으로부터 태양전지모듈의 셀을 보호하여야 한다.
최근 태양전지는 효율 향상을 위해 빛을 받는 태양전지 셀의 패턴, 전극 등의 여러 요소를 변화시켜 태양광의 수광을 늘리거나 내부 저항을 감소시키는 등의 방법을 쓰고 있다. 그 중 하나가 태양전지 셀의 전극을 후면으로 위치하여 셀의 수광 면적을 높이는 여러 가지 형태의 후면전극형 태양전지로, 이들의 대표적인 형태는 IBC(Interdigitated Back Contact), MWT(Metal Wrap Through), EWT(Emitter Wrap Through)이다. 이러한 후면전극형 태양전지에는 배선 형태를 가진 패턴화된 백시트가 필요하며, 백시트/패턴화된 회로용 금속박 구조로서 특히 전도성이 높은 금속인 구리 동박 등이 많이 이용되고 있다. 이러한 이면 전극형 태양전지 셀과 배선 시트가 접속된 태양전지 모듈을 개시한 문헌으로서, 대표적으로는 일본 특허공개공보 제2005-340362호(특허문건 1) 및 일본 특허공개공보 제2009-88145호(특허문건 2)를 들 수 있다. 하지만, 이러한 구리 등으로 대표되는 금속 배선 형태의 백시트가 태양전지 모듈 안에 쓰일 경우 EVA가 발생시키는 아세트산(acetic acid), 또는 기타 요인에 의해 회로용 금속박의 산화 위험성이 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 금속박의 표면에 기존에 알려져 있는 OSP(Organic Solderability Preservative) 등의 산화방지 표면처리를 하는 것이 가능하나, 실제 필드에서 25년 이상 사용되어야 하는 태양전지의 특성상 회로용 금속박의 오랜 기간 동안의 산화 방지를 위한 또 다른 부차적인 조치가 필요하게 되었다.
또한, 태양전지 셀을 보호하는 데에 있어서 가장 중요한 봉지재와 백시트의 황변 등 장기적 사용에 해가 되는 변형에 있어 많은 부분을 차지하는 것이 자외선의 영향이다. 따라서, 이러한 자외선의 영향을 방지하기 위해 봉지재에 무기, 유기 형광체를 도포하는 방법으로 일본 특허공개공보 제1995-202243호와 동 제1996-004147호가 제안되었으며, 광변환 입자인 양자점을 포함하는 방법으로 대한민국 특허공개공보 제2006-0080437호의 방법이 제안되어 사용되고 있다.
따라서, 현재 후면전극 태양전지에 있어서 외부 환경으로부터 배선 역할을 하는 회로용 금속박을 장기간 변형 없이 사용할 수 있는 방법과 기술에 대한 관심도가 높아지고 그 중요성이 새로이 대두되고 있는 시점에서, 부가적으로 EVA 등 변형을 피하기 위한 자외선 차단도 동시에 꾀하려는 노력이 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 기술을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 종래의 태양전지 백시트에 사용되는 내가수분해성 폴리에스터와 배선으로 사용되는 회로용 금속박 간의 접착층 안에 회로용 금속박인 구리보다 이온화경향이 큰 금속 입자를 도입하여 이온화경향의 차이로 인해 배선 금속박의 부식을 방지하고, 부차적인 효과로, 먼저 산화되어 더 이상 산화가 불가능한 산화금속 입자도 자외선 차단, 흡수, 산란의 성질을 가져 백시트 및 각 태양전지 관련 부재들의 내구성 향상과 나아가 태양전지 효율 같은 기능성이 보다 우수하게 개선된 태양전지용 백시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지용 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.
본 발명자 등에 의해 상술한 바와 같은 각종 기술 등을 검토한 결과에 따르면, 후면 전극형 태양전지가 실제 25년 이상 사용되기 위해 가장 중요한 요소 중의 하나가 회로로 쓰이는 금속박의 부식을 억제하여 태양전지 모듈의 발전 하강(drop)율을 낮추는 것과, 장기간 사용시 EVA 봉지재가 열화하며 발생하는 각종 산(acid)에 의해 생길 수 있는 회로 금속박의 부식을 억제하기 위해 기존에는 금속박에 보호 유기물질 처리 등 표면 처리를 거치지만, 오랜 사용 및 장기간 효율 감소의 억제를 위해 여러 부가적인 처리가 더욱 필요하다고 인식하게 되었고, 또한 모듈 내 부자재에 여러 가지 악영향을 일으킬 수 있는 자외선 차단도 필요하다는 것을 인식하였다. 따라서, 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고 보다 완전한 태양전지 모듈 보호기능을 확보하기 위하여 회로 금속박보다 이온화경향성이 큰 금속 입자를 백시트와 금속박 사이에 배치하여, 회로 금속박 부식의 주원인인 EVA 면과 접촉하지 않더라도 금속박이 산화하기 전에 금속 입자가 대신 산화하게 함으로서 금속박의 변형을 효율적으로 막고, 또한 이로 인해 산화되어 더 이상 산화방지 기능을 위해 사용할 수 없는 금속 입자의 자외선 흡수 및 산란 성질을 이용하여 백시트 뒷면에서부터 침투할 수 있는 자외선을 차단하게 하여 모듈 보호 기능을 수행하게 할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 이를 통해 가혹한 조건에서 사용시에도 변형이 적고 안정한 태양전지용 백시트를 제공할 수 있음을 밝혀내었다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트는;
태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 구성되는 태양전지용 백시트로,
상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입되어 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 금속 입자는 구(colloidal) 형태, 막대기(rod) 형태, 성게(sea urchin) 구조를 가지며 표면 플라즈몬 공명 효과(Surface Plasmon Resonance)에 의해 입자 크기 변화 및 표면 개질로 인한 광 흡수 파장, UV 흡수, 산란, 차단과 같은 광학적 특성 조절이 가능한 금속 입자임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 금속 입자는 회로로 쓰이는 금속박 보다 이온화경향이 크거나 산화환원 포텐셜(Redox potential)이 낮은 금속 재질인 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 금속 입자는 접착제를 이용한 유기용매 분산 코팅으로 도입되는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 금속 입자는 반경이 긴 쪽의 지름인 장반경이 5nm 내지 10㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트의 제조 방법은;
태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 순차적으로 적층 구성하여 태양전지용 백시트를 제조하는 방법으로,
상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입하여 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지도록 하고, 여기서 상기 금속 입자의 도입은 동박 접착제 조액 중 1 wt%(중량 %) 내지 20wt%로 포함된 것을 사용하여 도입하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트를 사용한 태양전지 모듈은;
태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 구성되는 태양전지용 백시트로, 상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입되어 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지는 태양전지용 백시트를 사용한 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 후면전극형 태양전지용 백시트는 내가수분해성 폴리에스터와 패턴된 회로 금속박 사이 접착층에 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자를 도입하여 이온화경향의 차이로 인한 회로 금속박의 부식 방지를 꾀하고, 또한 이로 인해 산화된 금속 입자의 UV 산란, 흡수, 광 변환 효과를 통한 백시트의 UV 저항성과 태양전지 효율을 개선해, 가혹한 외부 기후 조건에서의 장기간 사용시에도 태양전지용 백시트 또는 태양전지 모듈의 구조 및 기능을 안정하게 유지하게 하여 장기안정성이 우수한 태양전지의 제공을 가능하게 하였다.
도 1은 본 발명의 금속 입자를 이용한 제1 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이고,
도 2는 본 발명의 금속 입자를 이용한 제2 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이고,
도 3은 본 발명의 금속 입자를 이용한 제3 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 금속 입자를 이용한 제2 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이고,
도 3은 본 발명의 금속 입자를 이용한 제3 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 금속 입자를 이용한 제1 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이고, 도 2는 본 발명의 금속 입자를 이용한 제2 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이고, 도 3은 본 발명의 금속 입자를 이용한 제3 실시형태를 나타내는 백시트의 일부분을 확대하여 일면으로 절단한 확대 단면도이다.
각 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 입자를 포함한 태양전지 백시트는 백시트용 다층형 폴리에스터와 배선용 금속박이 맞닿는 접착면에 접착제 용액 분산 방식을 통해 금속 입자를 도입하는 것을 포함하여 구성되며, 위 금속 입자는 배선으로 쓰이는 금속박보다 더욱 이온화경향이 큰 물질을 사용함으로써, 이로 인해 배선 금속박보다 먼저 산화함으로써 금속박의 산화를 대신하고, 더하여 이로 인해 산화된 금속입자는 자외선 산란, 흡수, 광변환 성질을 가져 백시트의 UV 저항성 및 태양전지 효율을 우수하게 한다.
상기한 바와 같이, 종래의 태양전지와는 달리 태양전지 셀의 전극을 후면으로 위치시켜 효율을 향상시킨 후면전극 태양전지는 기존의 장기내후성 요소 외에 배선으로 사용되는 회로 금속박의 내후성도 강조된다. 특히 태양전지 모듈에 금속박과 맞닿아 있는 EVA가 장기적 변화하면서 나오는 부산물인 여러 산(acid)에 의해 부식될 수 있는데, 이를 막기 위해 금속박 표면에 산화 방지 유기물 코팅 등의 방법을 사용하고 있으나, 더욱 높은 내후성을 위하여 여러 추가적인 방법이 개발되어야 할 필요성이 있다. 이에 구리보다 이온화경향이 큰 금속 입자를 내가수분해성 폴리에스터와 회로용 금속박 사이의 접착층에 도포함으로서 구리와의 이온화경향 차이로 인한 구리의 산화를 방지할 수 있다. 더하여 산화된 입자는 백시트 후면으로 들어올 수 있는 자외선을 차단할 수 있는 효과를 거둘 수 있었다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 사용되는 상기한 금속 입자는 광변환, 광산란 및 자외선 차단 파장 등의 특정한 목적에 따라 원형(colloidal), 막대(rod), 성게(sea urchin) 모양 등의 다양한 입자를 도입할 수 있으며, 또한 표면 플라즈몬 공명 효과(Surface Plasmon Resonance)에 의해 입자 크기 변화 및 표면 개질로 인한 광 흡수 파장, UV 흡수, 산란, 차단과 같은 광학적 특성 조절이 가능한 금속 입자를 사용할 수 있고, 이에 의해 상기한 금속 입자는 회로 금속박의 산화를 막아줌과 동시에 자외선 차단 효과를 통해, 백시트의 변형을 방지하고 동시에 태양전지의 효율을 높이게 된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 금속 입자는 화학증착법, 수용액 상에서 제조하는 방법으로 제조되는 것으로, 광파장 340nm 이하의 UV 차단, 흡수, 변환의 부차적 목적에 따라 상기한 바와 같이 구형, 막대기, 성게 모양 등을 사용하여 표면 고분자 개질을 가능하게 하였다.
통상적으로, 태양전지 백시트는 20년 이상 사용되어야 할 만큼 강한 내구성이 필수적이다. 또한, 높은 효율을 가질 수 있도록 구성된 후면전극 태양전지는 백시트의 내구성과 더불어 배선으로 사용되는 금속박의 안정성이 필수적이기 때문에, 금속박이 변성하는 데 있어 가장 주요한 현상 중 하나인 산화를 방지하는 것이 필요하다고 생각하였다. 따라서, 본 발명에서는 이의 해결을 위해 태양전지 백시트의 회로용 금속박/내가수분해성 PET 층 사이에 이온화경향이 금속박보다 더 큰 입자를 첨부 함으로써 그 이온화경향의 차이로 인해 회로용 금속박의 산화를 차단하고, 더하여 산화된 입자에 의한 자외선 차단 효과까지 발휘할 수 있는 금속 입자를 도입하는 것이 가장 바람직하다는 이론적 근거를 바탕으로 하여 상술한 본 발명의 구성을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 형성되는 금속 입자는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 화학증착법, 수용액 상에서 제조하는 방법 등에 의해 제조될 수 있으며, 그 외의 어떠한 방법으로 제조되어도 무방하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 금속 입자는 광 변환, 산란 등을 위한 자외선 주요 흡수 파장의 피크(peak) 중 하나가 340nm 파장 이하인 금속 입자를 포함하는 것이다. 금속 입자의 주요 흡수 파장이 340nm 이상이어도 회로용 금속박의 산화방지 효과를 위해 사용할 수는 있어 본 특허의 목적에 부합하나, 부가적 효과인 자외선 차단 효과를 기대할 수는 없어 바람직하지 않다. 또한, 상기 금속 입자는 회로용 금속박/내가수분해성 PET 간 접착제 조액의 1wt%(중량%) 이상 20wt% 이하인 것을 사용할 수 있다. 만일 1wt% 이하이면 금속 입자의 UV 차단 효과와 회로 금속박의 산화방지 효과가 제대로 나타나지 않으며, 20wt% 이상이면 성능 대비 가격이나 제조과정 중 입자 안정성, 입자 색에 따른 외관 등 때문에 바람직하지 않다.
또한, 위의 금속 입자는 유기용매에의 분산 등의 필요에 따라 고분자로 표면 개질될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1
30mL의 N2H4ㆍH2O(15% 물)에 NH4Fe(SO4)2ㆍ12H2O(3mmol), 세틸트리메틸암모니움 브로마이드(CetylTrimethylAmmonium Bromide; CTAB) 0.5g, KOH 10g을 첨가하여 5분 정도 저어준 다음, 100℃ 오븐에서 12 시간 숙성시키고, 원심분리(centrifuge), 솔벤트 치환(decant & washing), 고분자 포함하는 추출(extraction) 방식으로 유기솔벤트인 EA(Ethyl Acetate)에 분산시켜 평균 장반경 약 3㎛, 단반경 약 400nm인 막대기 모양의 철 입자(Fe Nanorod)를 만들었다. 또한 반경 100nm 정도의 구형 철 입자(SkySpring Nanomaterials Inc.)를 마찬가지 방법으로 유기솔벤트 EA에 분산시켰다. 위의 막대기 모양 철 입자와 구형 철 입자를 mol 수 대비 1 : 1로 혼합한 다음, 필름 간 접착제 용액 대비 10wt%로 첨가시키고, 2시간 이상 충분히 초음파기와 교반기를 이용하여 분산시킨 다음, 이를 이용해 내가수분해성 PET와 동박 사이를 합지(접착면 두께는 건조 상태에서 5㎛)시켜 도 1과 같이 후면전극 태양전지용 백시트를 제조하였다. 상기 백시트 동박을 후면전극 패턴에 따라 에칭하고, OSP(Organic Surface Preservative), ILD (Inter Layer Dielectric) 처리를 거친 후, 모듈의 각 요소(백시트/후면전극 태양전지용 EVA/cell/EVA/Front glass)를 연결하여 미니모듈을 제조하였다.
실시예 2
도 2와 같이 내가수분해성 PET의 최측면 항(anti) UV층에 실시예 1과 같은 방법, 같은 성분비로 분산시킨 철 입자를 코팅시킨 다음, 내가수분해성 PET의 항 UV 층 반대면과 동박 사이를 같은 방법(코팅 조액에 철 입자 함유하지 않음)으로 합지시켜 도 2와 같이 후면전극 태양전지용 백시트를 제조하였다. 상기 백시트 동박을 후면전극 패턴에 따라 에칭하고, 실시예 1과 같이 OSP, ILD 처리를 거친 후, 모듈의 각 요소를 연결하여 미니모듈을 제조하였다.
실시예 3
도 3과 같이 내가수분해성 PET의 최측면 항스크래치(anti scratch; anti UV 성분 불포함) 층에 실시예 1과 같은 방법, 같은 성분비로 분산시킨 철 입자를 코팅시킨 다음, 내가수분해성 PET의 항스크래치 층 반대면과 동박 사이를 같은 방법(코팅 조액에 철 입자 함유하지 않음)으로 합지시켜 도 3과 같이 후면전극 태양전지용 백시트를 제조하였다. 상기 백시트 동박을 후면전극 패턴에 따라 에칭하고, 실시예 1과 같이 OSP, ILD 처리를 거친 후, 모듈의 각 요소를 연결하여 미니모듈을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1의 철 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 미니모듈을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 2의 철 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 같은 방법으로 하여 미니모듈을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 3의 철 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 방법으로 하여 미니모듈을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 태양전지 미니모듈에서의 동박 산화에 의한 태양전지 효율 감소 정도를 알아보기 위해 온도 사이클링기(ESPEC사 온도사이클링 TESTER)를 이용, 85℃, 85% 습도에서 3000시간 처리(DHT; Damp Heat Test)한 다음, 솔라 시뮬레이터(solar simulator)의 표준 시험 조건(Standard Test Condition; STC) 상에서 전지 효율을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
| DHT 미처리 (초기) | DHT 처리(3000 h) 후 | |||||||
| 실시예 | 비교예 | 실시예 | 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
| 발전 효율 (%) |
15 | 14.7 | 14.4 | 14.4 | 13.92 | 12.88 | 13.02 | 13 |
실험예 2
상기 실시예 3 및 비교예 3에서 제조된 태양전지 미니모듈에 포함된 철 입자의 자외선 차단성을 실험하기 위해 각각의 태양전지 모듈을 급속 자외선 조사기 (Iwasaki사 UV TESTER)를 이용, 자외선 조도 100mW/cm2의 세기로 30 시간 조사 후 백시트의 황변 정도 (YI값)을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | |
| 3 | 3 | |
| ΔYI | 2.4 | 5.3 |
상기 각 실험예의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 입자를 동박과 내가수분해성 폴리에스터 필름 사이 접착면에 가진 후면전극형 태양전지 모듈의 경우는 금속 입자를 가지지 않는 미니모듈보다 향상된 자외선 차단 효과와 효율 증가를 가짐으로서 태양전지 모듈의 백시트용으로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
Claims (7)
- 태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 구성되는 태양전지용 백시트로,
상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입되어 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지는 것임을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속 입자는 구(colloidal) 형태, 막대기(rod) 형태, 성게(sea urchin) 구조를 가지며 표면 플라즈몬 공명 효과(Surface Plasmon Resonance)에 의해 입자 크기 변화 및 표면 개질로 인한 광 흡수 파장, UV 흡수, 산란, 차단과 같은 광학적 특성 조절이 가능한 금속 입자임을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 입자는 회로로 쓰이는 금속박 보다 이온화경향이 크거나 산화환원 포텐셜(Redox potential)이 낮은 금속 재질인 것임을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 입자는 접착제를 이용한 유기용매 분산 코팅으로 도입되는 것임을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 입자는 반경이 긴 쪽의 지름인 장반경이 5nm 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트.
- 태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 순차적으로 적층 구성하여 태양전지용 백시트를 제조하는 방법으로,
상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입하여 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지도록 하고, 여기서 상기 금속 입자의 도입은 동박 접착제 조액 중 1 wt%(중량 %) 내지 20wt%로 포함된 것을 사용하여 도입하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트의 제조 방법.
- 태양전지 백시트용 배리어층을 형성하는 다층의 폴리에스터 필름 또는 불소필름, 그리고 패턴화된 회로용 금속박으로 구성되는 태양전지용 백시트로, 상기 폴리에스터 필름과 패턴화된 회로용 금속박 층간에 접착제 분산 코팅을 통해 회로용 금속박보다 이온화경향이 큰 금속 입자가 도입되어 회로용 금속박 대신 산화하는 성질을 가지는 태양전지용 백시트를 사용한 것임을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지용 백시트를 사용한 태양전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120128636A KR101347977B1 (ko) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120128636A KR101347977B1 (ko) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101347977B1 true KR101347977B1 (ko) | 2014-01-22 |
Family
ID=50144619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120128636A KR101347977B1 (ko) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101347977B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004524993A (ja) * | 2001-01-10 | 2004-08-19 | エーブリー デニソン コーポレイション | 熱融着可能積層体 |
| JP2008098592A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-04-24 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 太陽電池バックシート及びそれを用いてなる太陽電池モジュール |
| KR20110030857A (ko) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 주식회사 엘지화학 | 태양전지용 백시트 |
-
2012
- 2012-11-14 KR KR1020120128636A patent/KR101347977B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004524993A (ja) * | 2001-01-10 | 2004-08-19 | エーブリー デニソン コーポレイション | 熱融着可能積層体 |
| JP2008098592A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-04-24 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 太陽電池バックシート及びそれを用いてなる太陽電池モジュール |
| KR20110030857A (ko) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 주식회사 엘지화학 | 태양전지용 백시트 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108292688A (zh) | 含氧化物纳米颗粒缓冲层的太阳能电池和制造方法 | |
| CN101019240A (zh) | 太阳能电池组件和太阳能电池组件的制造方法 | |
| WO2010025291A3 (en) | Four terminal multi-junction thin film photovoltaic device and method | |
| US20170018672A1 (en) | High power solar cell module | |
| US9310519B2 (en) | See-through type photovoltaic module including 3-dimensional photonic crystal, manufacturing method thereof, and insulated glass unit including the same | |
| KR20200009552A (ko) | 은폐성 태양전지 모듈 | |
| KR101347977B1 (ko) | 후면전극형 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 | |
| US9059357B2 (en) | Bifacial solar cell | |
| KR102637202B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| CN204243056U (zh) | 太阳能电池模块及太阳光发电系统 | |
| JP7261348B2 (ja) | 太陽光変換素材、これを含む太陽電池用封止材及びこれを含む太陽電池 | |
| KR101193172B1 (ko) | 염료 감응 태양전지 | |
| KR20140017045A (ko) | 금 나노입자를 가지는 태양전지용 백시트와 이를 사용한 태양전지 모듈 | |
| TWI753179B (zh) | 高效率內面電極型太陽電池及其製造方法 | |
| KR101854339B1 (ko) | 태양 전지용 후면 시트 및 이의 제조 방법, 그리고 태양 전지 모듈 | |
| KR102618842B1 (ko) | 고광전변환효율 태양전지셀 및 고광전변환효율 태양전지셀의 제조방법 | |
| JP2007087844A (ja) | 酸化物半導体電極用積層体 | |
| KR102593584B1 (ko) | 업컨버전 나노입자를 포함하는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR20130053811A (ko) | 양자점을 가지는 태양전지용 백시트 및 이를 이용한 태양전지 모듈 | |
| KR102240467B1 (ko) | 태양광변환 소재 및 이를 포함하는 태양전지 | |
| Hsu et al. | Transparent organic photovoltaics with a tungsten oxide buffer layer fabricated by nanosecond laser processing for color-neutral performance | |
| KR102259452B1 (ko) | 태양광변환 소재, 이를 포함하는 내구성 강화 태양전지용 봉지재 및 태양전지 | |
| CN117438125A (zh) | 用于β伏打电池的负极及其制造方法 | |
| KR101449097B1 (ko) | 태양전지 | |
| CN115020521A (zh) | 一种太阳能电池组件以及太阳能电池组件的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171030 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181204 Year of fee payment: 6 |