KR101423402B1 - 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접착력 및 배리어성(습기 차단성 등)을 담보함과 함께 내후성이 강화된 태양전지 모듈용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백시트는 베이스 기재로서의 제 1 폴리에스테르 필름층과, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층 상에 적층된 제 2 폴리에스테르 필름층 및 상기 제 2 폴리에스테르 필름층 상에 적층된 폴리올레핀 필름층을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 올리고머(oligomer) 및 백색 무기물을 함유하며, 상기 폴리올레핀 필름층은 백색 무기물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈{BACK SHEET FOR SOLAR CELL MODULE AND SOLAR CELL MODULE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 태양전지 모듈용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착력 및 배리어성(습기 차단성 등)을 담보함과 함께 내후성이 강화된 태양전지 모듈용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 차세대 친환경 에너지원으로서 태양전지가 개발되어 주택용, 공업용 등으로 급속하게 보급되고 있다.
태양전지는 다수의 태양전지 셀(cell)이 모듈화되어 구성된다. 이때, 다수의 태양전지 셀은 봉지층에 패킹(packing), 고정되며, 상기 봉지층의 하부 면에는 밀봉 부재로서의 백시트(back sheet)가 접착되어 모듈화된다. 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 일반적인 태양전지 모듈의 단면 구성도를 보인 것으로서, 여기에는 종래 기술에 따른 백시트가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 태양전지 모듈은 일반적으로 광이 입사되는 투명 강화 유리(3), 상부 봉지층(2a), 다수의 태양전지 셀(C), 하부 봉지층(2b) 및 백시트(1)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 다수의 태양전지 셀(C)은 봉지층(2a)(2b)에 패킹, 고정되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지 셀(C)은 상부 봉지층(2a)과 하부 봉지층(2b)의 사이에 패킹, 고정되어 있다. 이때, 상기 봉지층(2a)(2b)은 태양전지 셀(C)의 패킹(고정)에 유리한 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 주로 사용된다. 상기 백시트(1)는 태양전지 모듈의 하부, 즉 상기 하부 봉지층(2b)의 하부 면에 접착되어 태양전지 셀(C)을 보호한다.
태양전지 모듈은 장시간에 걸쳐 출력 저하가 없는 장수명화가 요구된다.　 이러한 장수명화를 위해, 상기 백시트(1)는 태양전지 셀(C)에 악영향을 주는 수분이나 산소를 차단할 수 있고, 자외선 등에 의한 열화를 방지할 수 있어야 한다. 또한, 최근에는 백시트(1)의 저가격화가 강하게 요구되고 있다. 이에 따라, 백시트(1)는 태양전지 모듈의 장수명화를 위해 높은 온도나 습도, 그리고 자외선 등에 잘 견딜 수 있는 내열성, 내구성 및 내후성 등을 가진 재질이어야 하며, 이와 함께 저가의 가격으로 보급되어야 한다.
일반적으로, 태양전지 모듈용 백시트(1)는 베이스 기재로서 내열성의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름과 내후성의 불소계 필름이 적층된 구조를 갖는다.　 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 백시트(1)는 베이스 기재로서의 PET 필름(1a)과, 상기 PET 필름(1a)에 접착제를 통해 접착된 불소계 필름(1b)을 포함한다.　 대한민국 등록특허 제10-1022820호 및 대한민국 공개특허 제10-2011-0020227호에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다.
상기 PET 필름(1a)은, 내열성은 물론 기계적 강도 등의 내구성이 우수하여 백시트(1)의 베이스 기재로서 유용하다. 또한, 상기 불소계 필름(1b)은 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF ; Polyvinylidene fluoride)나 폴리비닐플로라이드(PVF ; Polyvinyl fluoride) 등의 필름이 주로 사용되는데, 이러한 불소계 필름(1b)은 내후성 등이 뛰어난 장점이 있다.　
그러나 종래의 백시트(1)는 구성 재질의 가격이 높아 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 종래 백시트(1)를 구성함에 있어서, 내후성을 위해, 상기한 바와 같이 필름 상으로 성형된 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b)을 PET 필름(1a) 상에 접착제를 통해 접착하고 있는데, 이때 상기 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b)은 필름 자체의 가격이 높아 백시트(1)의 저가격화를 도모하지 못하고 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 백시트(1)는, 백시트(1)를 구성하는 각층의 층간 접착력과, 모듈화를 위한 접착력이 약하여 내구성 등이 떨어지고, 습기 차단성 등의 배리어(barrier) 특성 면에서도 양호하지 못한 문제점이 있다. 구체적으로, PET 필름(1a)과 불소계 필름(1b)을 접착제를 통해 접착시키고 있지만, 이들 두 필름(1a)(1b) 사이의 층간 접착력이 약한 문제점이 있다. 아울러, 백시트(1)는 태양전지 모듈의 하부 봉지층(2b), 즉 EVA 시트에 견고하게 접착되어 밀봉성을 유지해야 하는데, 불소계 필름(1b)과 EVA 시트 간의 접착력이 약하여 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 부가적으로, 상기 불소계 필름(1b)은 내후성에서는 유리하나, 투습도가 높아 습기 차단성 등의 배리어성이 양호하지 못한 문제점도 지적된다.
대한민국 등록특허 제10-1022820호 대한민국 공개특허 제10-2011-0020227호
이에, 본 발명은 저렴한 가격으로 보급될 수 있고, 접착력 및 배리어성(습기 차단성 등)을 담보함과 함께 내후성이 강화된 태양전지 모듈용 백시트, 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백시트는 베이스 기재로서의 제 1 폴리에스테르 필름층과, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층 상에 적층된 제 2 폴리에스테르 필름층 및 상기 제 2 폴리에스테르 필름층 상에 적층된 폴리올레핀 필름층을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 올리고머(oligomer) 및 백색 무기물을 함유하며, 상기 폴리올레핀 필름층은 백색 무기물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 폴리에스테르계 수지의 중량 대비 올리고머를 0.5∼0.8wt% 함유한다. 또한, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 폴리에스테르계 수지의 중량 대비 백색 무기물을 2∼15wt% 함유한다. 이와 함께, 상기 폴리올레핀 필름층은 폴리올레핀계 수지의 중량 대비 백색 무기물을 2∼15wt% 함유한다.
상기 제 1 폴리에스테르 필름층 및 제 2 폴리에스테르 필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.
상기 백색 무기물은 이산화티타늄(TiO2)을 포함하며, 백색 무기물은 0.1 ~ 10㎛의 입자 크기를 갖는다.
본 발명에 따르면, 저렴한 가격으로 보급될 수 있고, 내후성 및 내가수분해성 등이 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양전지 모듈과 백 시트의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 형태에 따른 태양전지 모듈용 백 시트의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 형태에 따른 태양전지 모듈의 단면 구성도를 보인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 보인 것으로서, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백시트의 단면 구성도를 예시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 단면 구성도를 예시한 것이다.
먼저, 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백시트(이하, "백시트"로 약칭한다.)(10)는 베이스 기재로서의 제 1 폴리에스테르 필름층(12)과, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 상에 순차적으로 적층된 제 2 폴리에스테르 필름층(14) 및 폴리올레핀 필름층(16)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 올리고머(oligomer) 및 백색 무기물을 함유하며, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 백색 무기물을 함유한다.
상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 폴리에스테르 필름으로 구성된다. 이때, 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 또는 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 1장의 폴리에스테르 필름으로 구성되거나, 2장 이상 다수의 폴리에스테르 필름이 적층 합지되어 구성될 수 있다. 본 발명에서, 상기 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 카르복실기를 가지는 화합물과 수산기를 가지는 화합물이 중합된 폴리에스테르계 수지를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 성형한 것을 사용할 수 있다.　
상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)과 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은, 바람직하게는 폴리에스테르계 수지로서 내열성 및 기계적 강도 등에서 유리한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN) 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 것이 좋다. 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)과 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은, 보다 바람직하게는 상기한 나열한 것들 중에서 분자 내에 에틸렌을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 것이 좋다. 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)과 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 보다 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)으로 구성되는 것이 좋다.
또한, 상기 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 50∼1,000㎛의 두께를 가질 수 있다. 이때, 폴리에스테르 필름층의 두께가 50㎛ 미만이면 배리어성, 내열성, 기계적 강도(인장강도 등) 및 치수안정성 등이 양호하지 않을 수 있으며, 1,000㎛를 초과하는 경우 유연성(flexible)이나 비용 면에서 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 80∼500㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100∼300㎛의 두께를 가지는 것이 좋다.
한편, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 전술한 바와 같이 올리고머와 백색 무기물을 함유한다. 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 구체적으로 폴리에스테르계 수지와 올리고머 및 백색 무기물을 함유한다.
상기 올리고머는 제 1 폴리에스테르 필름층(12)의 내가수분해성 및 내후성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 올리고머는 폴리에스테르계 수지의 중량 대비 0.5∼0.8wt% 함유된다. 올리고머가 0.8wt% 이상 함유되면 필름층의 안정성이 저하되고 가수분해 발생 가능성이 커져 중합반응이 촉진된다. 따라서, 상기 올리고머의 함유량은 필름층의 안정성 및 내가수분해성을 고려하여 0.5∼0.8wt% 함유되는 것이 바람직하다.
모노머(monomer)와 폴리머(polymer)의 중간체인 올리고머(oligomer)는 구조 단위의 반복의 수(중합도)이 2로부터 20 정도의 저중합체이다. 올리고머(oligomer)의 함유량은, 핵자기 공명( Nuclear Magnetic Resonance :NMR) 등의 수단을 이용하여 알 수 있다.
또한, 상기 백색 무기물은 백색의 무기물 입자이면 제한되지 않는다. 백색 무기물은, 바람직하게는 이산화티타늄(TiO2), 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO) 등으로부터 선택된 하나 이상인 것이 좋다. 백색 무기물은, 보다 바람직하게는 적어도 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 것이 좋다. 즉, 백색 무기물은 이산화티타늄(TiO2)으로 구성되거나, 이산화티타늄(TiO2)에 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘 등으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 혼합물인 것이 좋다.
한편, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)과 마찬가지로 백색 무기물을 함유한다. 폴리올레핀 필름층(16)은 구체적으로 폴리올레핀계 수지와 백색 무기물을 함유한다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌계 수지 또는 폴리프로필렌계 수지를 의미한다. 이때, 상기 폴리에틸렌계 수지는 분자 내에 에틸렌을 포함하는 것이면 제한되지 않는다. 폴리에틸렌계 수지는, 예를 들어 에틸렌 단량체의 단독 중합체 또는 에틸렌 함유 공합중체로부터 선택될 수 있다. 상기 공중합체는 에틸렌 단량체와, 프로필렌 또는 부틸렌 단량체 등의 공중합체를 예로 들 수 있다. 폴리에틸렌계 수지는, 구체적인 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 에틸렌-부틸렌 공합체 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.　
본 발명에 따르면, 제 2 폴리에스테르 필름층(14)의 양면 상에 각각 제 1 폴리에스테르 필름층(12), 폴리올레핀 필름층(16)이 구성되어, 우수한 내후성 및 내가수분해성 등을 가짐은 물론, 종래의 백시트 대비 우수한 가격 경쟁력을 도모한다. 구체적으로, 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 내열성과 기계적 강도 등의 기본적인 물성을 갖게 하고, 올리고머가 함유된 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 내열성, 기계적 강도에 부가하여 내후성 및 내가수분해성의 특성이 부여된다. 폴리올레핀 필름층(16)은 종래의 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b, 도 1 참조)과 대비하여 동등 이상의 내후성 등을 갖게 하면서 가격이 현저히 저렴하여 백시트(10)를 저가의 가격으로 보급되게 할 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 우수한 접착력을 갖는다. 즉, 폴리올레핀 필름층(16)은 백시트(10)와 봉지층(20) 간의 우수한 접착력을 도모함은 물론, 백시트(10) 자체의 우수한 층간 접착력을 도모한다.　
구체적으로, 태양전지 모듈의 봉지층(20)은 일반적으로 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트로 구성되는데, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 폴리에틸렌계 수지로 구성되는 경우, 봉지층(20)의 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트를 구성하는 동질의 단량체로서 에틸렌을 포함하여 봉지층(20)과 우수한 접착력을 갖는다. 그리고 전술한 바와 같이, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 제 2 폴리에스테르 필름층(14)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름)이나 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)으로 구성된 것이 바람직한데, 이때 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름)이나 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)을 구성하는 동질의 단량체로서 에틸렌을 포함하여, 제 2 폴리에스테르 필름층(14)과 우수한 층간 접착력을 갖는다.　
또한, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 배리어성을 개선한다. 즉, 폴리올레핀 필름층(16)을 구성하는 폴리에틸렌계 수지는 기체나 액체의 불투과성이 우수하여, 백시트(10)에 습기 차단성 등의 배리어성을 개선하여 내구성을 향상시킨다.
아울러, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)은 기계적 특성 및 광전화 효율(광을 전기로 바꾸는 비율) 등을 향상시킨다. 구체적으로, 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)에 함유된 백색 무기물은 인장강도 및 치수안정성 등의 기계적 특성을 향상시킨다. 또한, 상기 백색 무기물은 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)에 반사능을 부여하여, 입사된 태양광을 태양전지 셀(C, 도 3 참조) 쪽으로 반사시킨다. 이에 따라, 태양전지 셀(C)의 수광량(입사된 광량)이 증가되어 광전환 효율이 향상된다. 이때, 상기 백색 무기물은 상기한 바와 같이 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 위와 같은 기계적 특성 및 광전환 효율(태양광의 반사능) 등의 개선에 매우 유리하다.
또한, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 폴리에스테르계 수지 100중량부에 대하여 백색 무기물을 2∼15중량부로 함유하고, 상기 폴리올레핀 필름층(16)은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 백색 무기물을 2∼15중량부로 함유하는 것이 바람직하다. 이때, 백색 무기물의 함량이 2중량부 미만이면, 이의 함유에 따른 기계적 특성 및 광전환 효율(태양광의 반사능) 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 백색 무기물의 함량이 15중량부를 초과하면, 상대적으로 폴리에스테르계 또는 폴리올레핀계 수지의 함량 비율이 낮아져 접착력이 저하될 수 있고, 가격 면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 아울러, 상기 이산화티타늄(TiO2) 등의 백색 무기물은 30㎛ 이하의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하다. 백색 무기물은, 구체적인 예를 들어 0.05 ~ 30㎛의 입자 크기를 가지는 것이 좋다. 이때, 백색 무기물의 입자 크기가 0.05㎛ 미만이면 태양광 반사능 효과가 미미할 수 있으며, 30㎛를 초과하면 폴리에스테르계 또는 폴리올레핀계 수지의 접착력을 저해할 수 있다. 백색 무기물은, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 10㎛의 입자 크기를 가지는 것이 좋다.
또한, 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)은 10 ~ 250㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이때, 10㎛ 미만으로서 너무 얇으면 내후성, 접착성 및 기계적 특성 등의 효과가 미미할 수 있다. 그리고 250㎛를 초과하여 너무 두꺼우면, 백시트(10)의 유연성(flexible)을 저해할 수 있고, 가격 면에서도 바람직하지 않을 수 있다.
위와 같은 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)은 제 2 폴리에스테르 필름층(14) 상에 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 폴리에스테르 필름층(12)은 폴리에스테르계 수지, 올리고머 및 백색 무기물을 함유하는 조성물을 필름 상으로 성형한 후, 이를 제 2 폴리에스테르 필름층(14) 상에 열융착이나 접착제에 의해 합지될 수 있다. 상기 폴리올레핀 필름층(16) 역시 마찬가지로 폴리올레핀계 수지와 백색 무기물을 함유하는 조성물을 필름 상으로 성형한 후, 이를 제 2 폴리에스테르 필름층(14) 상에 열융착이나 접착제에 의해 합지될 수 있다. 이때, 상기 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계 수지 등으로부터 선택된 1종 이상의 접착제를 사용할 수 있다. 바람직한 구현예에 따라서, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)은 코팅을 통해 형성되는 것이 좋다.
구체적으로, 폴리올레핀 필름층(16)은 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유하는 코팅 조성물을 제 2 폴리에스테르 필름층(14) 상에 코팅한 후, 경화(건조)를 통해 형성된 것이 제조공정 면에서 바람직하다. 이때, 폴리올레핀 필름층(16)은 폴리에틸렌계 수지의 접착성에 의해 제 2 폴리에스테르 필름층(14)과의 접착력이 도모된다.
상기 코팅 조성물은, 보다 구체적으로 폴리에틸렌계 수지, 백색 무기물 및 용매를 함유할 수 있다. 이때, 상기 용매는 폴리에틸렌계 수지를 희석하여 코팅이 가능할 정도의 점도를 갖게 하는 것이면 제한되지 않는다. 용매는, 예를 들어 알콜계, 글리콜계, 케톤계 및 포름아마이드계 등으로부터 선택된 하나 이상의 유기용제를 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 메틸에틸케톤(MEK) 및 다이메틸포름아마이드(DMF) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 용매는 폴리에틸렌계 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 50 ~ 300중량부로 함유할 수 있다. 이때, 용매의 함량이 50중량부 미만이면 점도가 높아 코팅 작업성이 떨어질 수 있으며, 300중량부를 초과하면 경화(건조) 시간이 오래 걸릴 수 있다. 아울러, 상기 코팅 조성물은 경우에 따라서 선택적으로 산화방지제, 자외선 차단제 및 점착성 부여제 등의 첨가제를 더 함유할 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물의 코팅 방법 및 코팅 회수는 제한되지 않는다.　예를 들어 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 바 코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 그라비아(gravure) 및 스크린 프린팅(screen-printing) 등으로부터 선택된 하나 이상의 코팅 방법으로 1회 또는 2회 이상 코팅하여 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은, 상기한 바와 같은 본 발명의 백시트(10)를 포함한다. 도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 예시적인 형태를 보인 단면 구성도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 투명 부재(30), 봉지층(20), 태양전지 셀(C), 및 상기한 바와 같은 본 발명의 백시트(100)가 순차적으로 적층된 구조를 가지를 수 있다.
이때, 상기 투명 부재(30)는 태양전지 셀(C)의 상부 측을 보호하는 것으로서, 이는 태양전지 셀(C) 보호와 함께 광의 입사에 유리한 강화 유리 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 봉지층(20)은 전기적으로 연결된 다수의 태양전지 셀(C)을 패킹, 고정할 수 있는 것으로서, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 봉지층(20b)과 하부 봉지층(20a)으로 구분될 수 있다. 이러한 봉지층(20)은, 바람직하게는 통상과 같이 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트로 구성될 수 있다.　
아울러, 백시트(10)는 봉지층(20)의 하부에 접착된다. 보다 구체적으로, 하부 봉지층(20a)의 하부 면에 백시트(100)의 폴리올레핀 필름층(16)이 접착된다.　 이때, 폴리올레핀 필름층(16)과 하부 봉지층(20a)은 열융착이나 접착제를 통해 접착될 수 있다. 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계 수지 등으로부터 선택된 1종 이상의 접착제를 사용할 수 있다. 폴리올레핀 필름층(16)과 하부 봉지층(20a)은, 바람직하게는 열융착에 의해 접착되는 것이 좋다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 백시트(10)의 저가격화를 도모할 수 있다. 즉, 내후성을 위한 표면층을 구성함에 있어서, 종래와 같이 필름 자체의 가격이 높은 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름을 사용하지 않고, 가격이 저렴한 폴리올레핀 필름층(16) 및 폴리에스테르 필름층이 사용되어 동등 이상의 내후성을 갖게 하면서 백시트(10)를 저렴한 가격으로 보급할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 봉지층(20)과의 접착력은 물론, 폴리에스테르 필름층과의 층간 접착력이 개선되며, 습기 차단성 등의 배리어성이 향상된다. 아울러, 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 및 폴리올레핀 필름층(16)은 백색 무기물(바람직하게는, 이산화티타늄)을 함유하여, 기계적 특성과 광전화 효율 등을 개선하며, 제 1 폴리에스테르 필름층(12) 내에는 올리고머가 함유되어 내가수분해성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈용 백시트의 특성을 살펴보기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 태양전지 모듈용 백시트를 제조하고, 이를 종래 기술에 따른 백시트와 비교하였다. 본 발명의 태양전지 모듈용 백시트는 아래의 실험예를 통해 제조하였으며, 종래 기술에 따른 백시트는 W-PO/PET/W-PO 구조의 백시트를 준비하였다. 여기서, W-PO는 백색 무기물이 첨가된 폴리올레핀 필름을 의미한다.
<실험예: 종래기술의 백시트 제조>
폴리에틸렌(PE) 100중량부에 대하여 평균 입도 3㎛ 크기의 백색 이산화티타늄 (TiO2) 10중량부를 혼합한 액상의 코팅 조성물을 얻었다. 그리고 두께 250㎛의
내열성 PET 필름을 준비하고, 이의 양면에 상기 코팅 코성물을 바 코팅한 후,
열풍 건조하여 제조하였다. 즉, PET 필름(두께 250㎛)의 양면에 각각 50㎛ 두께
의 TiO2함유 백색 PE 필름(이하, 'W-PE 필름'이라 함)을 형성하여, W-PE(50
㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛)의 적층 구조를 가지는 백 시트를 제조하였다.
<실험예 : 본 발명의 백시트 제조>
폴리에스테르 수지의 중량 대비 올리고머 함유량이 0.6 wt%인 폴리에스테르(PET) 100중량부에 대하여 평균 입도 3㎛ 크기의 백색 이산화티타늄(TiO2) 10중량부를 혼합한 액상의 제 1 코팅 조성물을 얻었다. 또한, 폴리에틸렌(PE) 100중량부에 대하여 평균 입도 3㎛ 크기의 백색 이산화티타늄(TiO2) 10중량부를 혼합한 액상의 제 2 코팅 조성물을 얻었다. 이어, 두께 250㎛의 내열성 PET 필름을 준비하고, 이의 양면에 상기 제 1 코팅 조성물 및 제 2 코팅 조성물을 코팅한 후, 열풍 건조하여 제조하였다. 즉, PET 필름(두께 250㎛)의 양면에 각각 50㎛ 두께의 TiO2 함유 백색 PET 필름(이하, 'W-PET 필름'이라 함) 및 50㎛ 두께의 TiO2 함유 백색 PE 필름(이하, 'W-PE 필름'이라 함)을 형성하여, W-PET(50㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛)의 적층 구조를 가지는 백시트를 제조하였다.
상기 실험예를 통해 제조된 본 발명의 백시트와 종래의 W-PO/PET/W-PO 백시트에 대해 자외선 테스트를 실시하였다. 상기 자외선 테스트는 자외선 조사 하에서의 백시트의 인장강도 및 신도를 측정하는 테스트이다.
UV(자외선) 내후성 Test
상기 실험예에서 제조된 백시트를 10cm*10cm 크기로 절단한 후, UV 촉진폭로기(65℃, 상대습도 70%)의 조건에서 0시간, 500시간, 1000시간, 1500시간 UV(자외선 파장 300~400 nm, 자외선 광량 65W/m2)를 조사 한 후에 각각의 인장강도 및 신율을 측정하였다.
백시트를 폭 15mm 크기로 절단한 후, 인장강도기를 이용하여 인장강도와 신율을 측정하였다.
표 1을 참고하면, 본 발명의 백시트(표 1의 W-PET)와 종래의 백시트(W-PO)는 실험 초기에는 유사한 인장강도 및 신도 특성을 나타내나, 시간의 경과에 따라 종래의 백시트는 인장강도 및 신도 특성이 저하됨에 반해 본 발명의 백시트는 인장강도 및 신도 특성에 큰 변화가 없음을 알 수 있다. 이와 같은 결과에 비추어, 본 발명에 따른 백시트가 장시간 동안 인장강도 및 신도가 유지됨을 확인할 수 있다.
<인장강도 단위: kgf/15mm , 신율 단위 : %>
구분 인장강도(MD방향) 인장강도(TD방향)
경과시간 W-PET W-PO W-PET W-PO
0 시간 70.2 68.4 55.0 52.0
500 시간 69.8 55.2 52.9 48.3
1000 시간 59.7 48.7 52.9 46.4
1500 시간 57.0 41.0 52.3 42.2
경과시간 신율(MD방향) 신율(TD방향)
0 시간 170.6 160.2 85.6 78.2
500 시간 166.2 155.2 71.5 70.4
1000 시간 163.3 150.8 72.0 68.5
1500 시간 158.9 138.5 68.0 55.0
10 : 백시트 12 : 제 1 폴리에스테르 필름층
14 : 제 2 폴리에스테르 필름층 16 : 폴리올레핀 필름층
20 : 봉지층 30 : 투명 부재
C : 태양전지 셀

Claims (8)

  1. 태양전지 모듈의 하부 봉지층과 접하는 폴리올레핀 필름층;
    상기 폴리올레핀 필름층 하부에 적층된 제 2 폴리에스테르 필름층; 및
    상기 제 2 폴리에스테르 필름층 하부에 적층된 베이스 기재인 제 1 폴리에스테르 필름층;을 포함하고,
    상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 올리고머(oligomer) 및 백색 무기물을 함유하며, 상기 폴리올레핀 필름층은 백색 무기물을 함유하며,
    상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 폴리에스테르계 수지의 중량 대비 올리고머를 0.5∼0.8wt% 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 필름층의 두께는 10 내지 250μm이고,
    상기 제 2 폴리에스테르 필름층의 두께는 50 내지 1000μm이며,
    상기 제 1 폴리에스테르 필름층의 두께는 10 내지 250μm인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층은 폴리에스테르계 수지의 중량 대비 백색 무기물을 2∼15wt% 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리올레핀 필름층은 폴리올레핀계 수지의 중량 대비 백색 무기물을 2∼15wt% 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 폴리에스테르 필름층 및 제 2 폴리에스테르 필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 백색 무기물은 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  7. 제 2 항에 있어서, 백색 무기물은 0.1 ~ 10㎛의 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백시트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 따른 백시트를 포함하는 태양전지 모듈.
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