KR101427450B1 - 불소계 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
불소계 수지 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 다층 필름, 광전지 모듈용 이면시트 및 광전지 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 불소계 수지 조성물은 불소계 고분자; 및 염소법으로 제조된 루타일 형태로서 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하고 있어, UV 노출에 따라 이산화티탄에 의해 발생하는 쵸킹 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 이용하여 다층 필름의 수지층을 형성하는 경우, 상기 불소계 수지 조성물에 포함되는 용매로서 저비점 용매를 사용함으로써 낮은 건조 온도에서 저비용으로 제조할 수 있어, 제조 단가를 절감할 수 있으며, 열변형 또는 열충격 등에 의한 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다. 이러한 다층 필름은 광전지 모듈용 이면 시트 등에 유용하게 사용되어, 장기간 외부환경에 노출되어도 우수한 내구성 및 내후성을 유지할 수 있는 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 불소계 수지 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 다층 필름, 광전지 모듈용 이면 시트, 및 광전지 모듈에 관한 것이다.
최근 지구 환경 문제와 화석 연료의 고갈 등에 따른 신 재생 에너지 및 청정 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중 태양광 에너지는, 환경 오염 문제 및 화석 연료 고갈 문제를 해결할 수 있는 대표적인 무공해 에너지원으로 주목을 받고 있다.
태양광 발전원리가 적용되는 광전지는 태양광을 전기 에너지로 전환시키는 소자로서, 태양광을 용이하게 흡수할 수 있도록 외부환경에 장기간 노출되어야 하므로, 셀을 보호하기 위한 여러 가지 패키징이 수행되어 유닛(unit) 형태로 제조되며, 이러한 유닛을 광전지 모듈(Photovoltaic Modules)이라 한다.
일반적으로 광전지 모듈은 장기간 외부환경에 노출된 상태에서도 광전지를 안정적으로 보호할 수 있도록, 내후성 및 내구성이 우수한 이면 시트를 사용한다. 이러한 이면 시트는 기재에 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 등의 불소계 고분자를 포함하는 수지층이 적층되어 있는 이면 시트를 포함하는 것이 일반적이다.
또한, 상기 수지층이 불소계 고분자와 함께 이산화티탄을 포함할 경우, 자외선 차단 효과가 크고, 이면 시트의 광 반사율을 향상시켜 자외선으로부터 기재를 보호할 뿐만 아니라, 광전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있으므로, 불소계 고분자와 이산화티탄을 동시에 수지층의 성분으로 사용할 수 있다.
그러나, 상기 이산화티탄은 광 촉매 역할을 할 수 있기 때문에, UV에 노출되면 이면 시트의 표면에서 쵸킹(chalking)을 발생시키는 문제점이 있다.
한편, 불소계 고분자 필름을 수지 현탁액이나 용액으로 제조하여 기재에 코팅하여 건조할 경우에도, 통상적으로 비점(boiling point)이 높은 용매를 사용하여 200℃ 이상의 높은 건조 온도를 필요로 하는 단점이 있다.
높은 건조 온도를 요구하는 PVDF 수지 용액은 높은 건조 온도를 제공하기 위해 많은 에너지를 사용하게 되어, 광전지 모듈의 이면 시트의 제조 비용을 증가시키고, 또한 열충격을 인가하거나 열변형을 유발하여, 제품의 기계적 특성 등의 품질을 악화시키며, 옥외에서 장기 사용 시 기계적 물성의 빠른 저하를 일으킨다.
따라서, 이산화티탄의 광 촉매 작용에 기인하는 UV에 의한 쵸킹 발생을 방지할 수 있으면서도, 우수한 내구성 및 내후성을 가지고, 낮은 건조 온도에서 건조할 수 있어 광전지 이면 시트의 제조비용을 절감할 수 있으며, 광전지 모듈의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 광전지용 이면 시트 재료에 대한 요구는 지속되고 있다.
본 발명은 불소계 수지 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 다층 필름, 광전지 모듈용 이면 시트 및 광전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 불소계 고분자; 및 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하는 불소계 수지 조성물 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 불소계 고분자가 첨가된 용매에 이산화티탄을 혼합하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 기재; 및 상기 기재 상에 형성되고, 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 포함하는 다층 필름을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 기재 상에 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 다층 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다층 필름을 포함하는 광전지 모듈용 이면 시트를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 광전지 모듈용 이면 시트를 포함하는 광전지 모듈을 제공한다.
본 발명은 불소계 수지 조성물에 관한 것으로, 불소계 고분자; 및 염소법으로 제조된 루타일 형태로서 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하고 있어, UV 노출에 따라 이산화티탄에 의해 발생하는 쵸킹 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 이용하여 다층 필름의 수지층을 형성하는 경우, 상기 불소계 수지 조성물에 포함되는 용매로서 저비점 용매를 사용함으로써 낮은 건조 온도에서 저비용으로 제조할 수 있어, 제조 단가를 절감할 수 있으며, 이러한 다층 필름은 광전지 모듈용 이면 시트 등에 유용하게 사용되어, 장기간 외부 환경에 노출되어도 우수한 내구성 및 내후성을 유지할 수 있는 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 다층 필름의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 광전지 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 태양에 따른 광전지 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 12는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 광전지 모듈용 이면 시트의 제조 직 후(A) 및 내후성 시험기에서 1500 시간 방치한 후(B)의 수지층 표면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 광전지 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 태양에 따른 광전지 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 12는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 광전지 모듈용 이면 시트의 제조 직 후(A) 및 내후성 시험기에서 1500 시간 방치한 후(B)의 수지층 표면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
본 발명은 불소계 고분자; 및 염소법으로 제조된 루타일(rutile) 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하는 불소계 수지 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 불소계 수지 조성물을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 불소계 수지 조성물은 불소계 고분자를 포함한다. 상기 불소계 고분자는 본 발명의 불소계 수지 조성물 내에서 우수한 내구성, 내후성 및 내열성을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에서 상기 불소계 수지 조성물에 포함되는 불소계 고분자의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 비닐리덴 플루오라이드(VDF, Vinylidene Fluoride), 비닐 플루오라이드(VF, Vinyl Fluoride), 테트라플루오로에틸렌(TFE, Tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌(HFP, Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE, chlorotrifluoroethylene), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로 부틸에틸렌, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE, perfluoro(methylvinylether)), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE, perfluoro(ethylvinylether)), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 중합된 형태로 포함하는 단독 중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 비닐리덴 플루오라이드를 중합된 형태로 포함하는 단독 중합체일 수 있다.
또한, 상기 불소계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 및 공단량체를 포함하는 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 상기 불소계 공중합체에 공중합된 형태로 포함될 수 있는 공단량체의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 테트라플루오로에틸렌(TFE: Tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌(HFP: Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE: chlorotrifluoroethylene), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로 부틸에틸렌, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE: perfluoro(methylvinylether)), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE: perfluoro(ethylvinylether)), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며, 바람직하게는 헥사플루오로프로필렌 및 클로로트리플루오로에틸렌 중의 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 중합된 형태로 포함하는 불소계 공중합체에 포함되는 공단량체의 함량은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 불소계 공중합체의 총 중량 대비 0.5 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 7 중량% 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 본 발명에서는 불소계 공중합체에 포함되는 공단량체의 함량을 상기 범위로 제어함으로써, 불소계 수지 조성물의 내구성, 내후성 및 내열성 등을 확보할 수 있다.
본 발명에서 상기 불소계 고분자의 중량평균분자량은 5만 내지 100만, 바람직하게는 10만 내지 70만, 보다 바람직하게는 30만 내지 50만일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정되는 표준 폴리스티렌의 환산 수치이다. 본 발명에서는 불소계 고분자의 중량평균분자량을 상기 범위로 제어함으로써, 우수한 용해도 및 기타 물성을 확보할 수 있다.
본 발명에서 상기 불소계 고분자는 또한, 융점이 80℃ 내지 175℃, 바람직하게는 120℃ 내지 165℃일 수 있다. 본 발명에서는 불소계 고분자의 융점을 80℃ 이상으로 조절하여, 다층 필름의 사용 과정에서의 변형을 방지할 수 있고, 또한 융점을 175℃ 이하로 조절하여, 용매에 대한 용해도를 조절하고, 코팅면의 광택을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 불소계 수지 조성물은 또한, 전술한 불소계 고분자와 함께 이산화티탄을 포함한다.
본 발명의 불소계 수지 조성물에서, 이산화티탄은 자외선 차단 효과가 크기 때문에 자외선으로부터 광전지 모듈용 이면시트를 보호할 수 있고, 또한 상기 광전지 모듈용 이면시트의 광 반사율을 향상시켜 광전지 모듈의 효율을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 불소계 수지 조성물에서, 상기 이산화티탄은 염소법으로 제조되고, 루타일 형태의 결정형을 가질 수 있으며, 그 평균 입경은 0.2 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.3 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.4 ㎛ 이상일 수 있다.
본 발명의 불소계 수지 조성물은, 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함함으로써, 이산화티탄이 UV에 노출될 때에 발생할 수 있는 쵸킹(chalking) 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어인 『쵸킹(chalking)』은 도막의 표면이 백색 분말상으로 되는 열화 현상을 의미한다.
상기 이산화티탄의 평균 입경의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 불소계 수지 조성물에서, 상기 이산화티탄은 불소계 고분자 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 200 중량부, 바람직하게는 10 중량부 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 이산화티탄의 함량이 5 중량부 미만이면, 이산화티탄의 첨가로 인한 자외선 차단 효과가 미미할 수 있고, 200 중량부를 초과하면, 내스크래치성이 저하될 수 있다.
본 발명의 불소계 수지 조성물은, 후술하는 수지층의 색상이나 불투명도의 조절 또는 기타 목적을 위하여, 불소계 고분자와 함께 안료 또는 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 안료 또는 충전제의 예로는, 실리카 또는 알루미나 등과 같은 금속 산화물; 탄산 칼슘, 황산 바륨 또는 카본 블랙 등과 같은 블랙 피그먼트; 또는 다른 색상을 나타내는 피그먼트 성분 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 안료 또는 충진제는, 후술하는 수지층의 색상이나 불투명도를 제어하는 고유의 효과와 함께, 각 성분이 포함하는 고유의 작용기에 의하여 수지층의 접착력을 추가로 개선하는 작용을 할 수도 있다.
상기 안료 또는 충전제와 같은 기타 첨가제의 함량은 예를 들면, 불소계 고분자 및 이산화티탄의 고형분 100 중량부에 대하여 60 중량부 이하인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어인 『중량부』는 중량 비율을 의미한다.
본 발명의 불소계 수지 조성물은 또한, 자외선 안정제, 열 안정제 또는 장벽 입자와 같은 통상적인 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한, 불소계 고분자가 첨가된 용매에 이산화티탄을 혼합하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 불소계 고분자 및 이산화티탄에 관한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하므로, 이하 생략한다.
본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 제조하기 위하여, 우선, 용매, 바람직하게는 상대적으로 낮은 비점을 가지는 용매, 보다 바람직하게는 비점이 200℃ 이하인 용매에 불소계 고분자를 첨가하여 용해 또는 분산시킬 수 있다.
즉, 본 발명에서는 불소계 고분자를 비점이 상대적으로 낮은 용매에 효과적으로 용해시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 후술할 다층 필름의 제조 과정에서 고온의 건조 공정이 요구되지 않아, 제조 비용을 절감하는 동시에, 고온 건조 시에 유발될 수 있는 기재의 열 변형이나 열 충격 등을 방지하여, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기와 같은 용매의 예로는, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 디메틸포름아미드(DMF) 및 디메틸아세트아미드(BMAC)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 메틸에틸케톤, 디메틸포름아미드 또는 디메틸아세트아미드와 같은 용매는 200℃ 이하의 온도에서 증발되는 용매들로서, 상기 불소계 고분자 및 이산화티탄을 포함하는 불소계 수지 조성물의 재료를 잘 용해 또는 분산시킬 수 있을 뿐 아니라, 상기 재료와 함께 기재 상에 도포된 후 비교적 낮은 온도에서 건조될 수 있다.
상기와 같이, 용매에 불소계 고분자를 용해 또는 분산시킨 후, 상기 용매에 이산화티탄을 혼합하는 단계를 수행할 수 있다.
불소계 고분자가 용해 또는 분산된 용매에서 이산화티탄을 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단을 제한 없이 채용할 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 상기 불소계 고분자가 첨가된 용매에 이산화티탄을 첨가하고 이를 교반하거나, 초음파 처리를 통해 균일하게 혼합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 불소계 수지 조성물의 제조 방법은 불소계 고분자 및 이산화티탄이 용해 또는 분산되어 있는 용매에 전술한 안료, 충진제, 자외선 안정제 및 열 안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 첨가제를 혼합하는 단계는 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 또한, 기재; 및 상기 기재 상에 형성되고, 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 포함하는 다층 필름에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 다층 필름을 구체적으로 설명한다.
첨부된 도 1 은 본 발명의 일 구체예에 따른 다층 필름의 단면도를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 다층 필름(10)은 기재(11); 및 상기 기재(11) 상에 형성되고, 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층(12)을 포함할 수 있다.
본 발명에서 다층 필름에 포함되는 기재의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있으며, 요구되는 기능, 용도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 예를 들면, 기재로서 각종 금속 필름 또는 고분자 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 금속 필름으로는 용도에 따라 통상의 금속 성분으로 구성된 것을 들 수 있고, 고분자 필름으로는, 폴리에스테르 필름, 아크릴 필름, 폴리올레핀 필름, 폴리아마이드 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스테르 필름을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 후술할, 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층과의 접착력을 보다 향상시키기 위하여, 기재의 일면 또는 양면에 플라즈마 층, 코로나 층, 프라이머 층, 커플링제 층, 앵커 층 및 열 처리층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 표면 처리층이 추가로 형성될 수 있다. 상기 표면 처리층의 형성 방법은 이 분야에서 일반적으로 통용되는 모든 공지의 수단에 의할 수 있다.
본 발명에서 상기와 같은 표면 처리층은 카복실기, 방향족 티올기 및 페놀성 히드록시기 등을 기재 표면에 유도하여, 수지층에 포함된 불소계 고분자와의 결합성을 향상시킴으로써, 기재와 수지층의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 수분 차단 특성을 향상시키기 위하여, 기재의 일면 또는 양면에 무기 산화물 증착층이 추가로 형성될 수 있다. 상기 무기 산화물의 종류는 특별히 제한되지 않고, 수분 차단 특성이 있는 것이라면, 제한 없이 채용할 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 무기 산화물로서 규소 산화물 또는 알루미늄 산화물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 기재의 일면 또는 양면에 무기 산화물 증착층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 증착법 등에 의할 수 있다.
본 발명에서 기재의 일면 또는 양면에 무기 산화물 증착층을 형성하는 경우에는, 기재 표면에 무기 산화물 증착층을 형성한 후, 상기 무기 산화물 증착층 상에 전술한 표면 처리층을 추가로 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 기재의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 본 발명에서 상기 기재의 두께가 50 ㎛ 미만이면, 전기 절연성, 수분 차단성 및 기계적 특성이 충분하지 않을 우려가 있고, 500 ㎛를 초과하면, 다층 필름의 취급이 불편하고, 단가 상승의 원인이 될 수 있다.
본 발명에서 수지층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 3 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 상기 수지층의 두께가 3 ㎛ 미만이면, 수지층이 너무 얇아서 이산화티탄의 충진이 불충분하여 광차단성이 떨어질 우려가 있고, 50 ㎛를 초과하면, 제조 단가 상승의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 수지층은, 전술한 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하고 있으며, 상기 불소계 수지 조성물에 관한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명에서 상기 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층은 코팅층일 수 있다. 본 발명에서 사용하는 용어인 「코팅층」은, 코팅 방식에 의해 형성된 수지층을 의미한다. 보다 구체적으로, 「코팅층」은 전술한 불소계 고분자를 포함하는 수지층이, 주조법(casting method) 또는 압출 방식으로 제조된 시트를 기재에 접착제 등을 사용하여 라미네이트 되는 방식이 아닌, 용매, 바람직하게는 낮은 비점을 가지는 용매에 수지층을 구성하는 성분을 용해하여 제조된 코팅액을 기재에 코팅하는 방식으로 형성된 경우를 의미한다.
첨부된 도 1 은 본 발명의 일 구체예에 따른 다층 필름(10)이 기재(11); 및 상기 기재(11)의 일면에만 형성된 수지층(12)을 포함하는 구조를 도시하고 있으나, 본 발명의 다른 구체예에 의한 다층 필름(미도시)은 기재의 다른 면에도 수지층이 형성되어, 기재의 양면에 수지층이 형성된 구조를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다층 필름은, 필요에 따라서 당업계에서 공지되어 있는 다양한 기능성층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기능성층의 예로는, 접착층 또는 절연층 등을 들 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 다층 필름에 있어서, 기재의 일면에는 전술한 수지층이 형성되어 있고, 다른 일면에는 접착층 및 절연층이 순차적으로 형성되어 있을 수 있다. 접착층 또는 절연층은 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 방식으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 절연층은, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 저밀도 선형 폴리에틸렌(LDPE)으로 구성된 층일 수 있다. 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 저밀도 선형 폴리에틸렌(LDPE)으로 구성된 층은 절연층으로서의 기능은 물론 광전지 모듈의 봉지재(encapsulant)와의 접착력을 높이고, 제조 비용의 절감이 가능하도록 하며, 재작업성(re-workability)도 우수하게 유지하는 기능을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명은 또한, 기재 상에 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 다층 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 다층 필름을 제조하기 위해 기재 상에 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 기재 상에 상기 수지층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 전술한 본 발명의 불소계 수지 조성물의 제조 방법에 따라 제조된 불소계 수지 조성물 또는 그 코팅액을 기재 상에 코팅한 후, 소정 조건에서 건조시키는 등의 방식으로 수지층의 형성이 가능하다. 이 때, 코팅 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 오프셋 인쇄법, 그라비어 인쇄법 등의 주지의 인쇄 방식이나, 롤 코트 또는 나이프 엣지 코트, 그라비어 코트 등의 주지의 코팅 방식을 포함하여, 균일한 수지층을 형성할 수 있는 것이라면 어떠한 방식도 적용 가능하다. 본 발명에서는, 상기 방식 외에도 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 방식이 적용될 수 있고, 상기 불소계 수지 조성물 또는 그 코팅액은 필요에 따라 기타 다양한 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다층 필름의 제조방법에서 사용될 수 있는 기재의 구체적인 종류는 전술한 바와 동일하며, 상기 기재의 일면 또는 양면에는, 적절한 플라즈마 처리, 코로나 처리, 앵커제 처리, 커플링제 처리, 프라이머 처리, 증착 처리 및 열 처리로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 표면 처리가 수지층 형성 전에 수행될 수도 있고, 이미 상기의 표면 처리가 수행되어 하나 이상의 표면 처리층이 형성되어 있는 기재를 사용할 수도 있다.
본 발명에서는 상기와 같이, 기재의 일면 또는 양면에 하나 이상의 표면 처리를 함으로써, 카복실기, 방향족 티올기 및 페놀성 히드록실기 등을 기재 표면에 유도할 수 있다. 상기 작용기들은 수지층에 포함된 불소계 고분자와 화학적 공유 결합을 형성하여, 기재와 수지층 간의 계면 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 불소계 수지 조성물, 즉 코팅액은 전술한 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물의 제조 방법과 같이, 불소계 고분자 및 이산화티탄을 상대적으로 낮은 비점을 가지는 용매, 구체적으로는 비점이 200℃ 이하인 용매에 용해 또는 분산시켜 제조될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 불소계 고분자 및 이산화티탄을 비점이 상대적으로 낮은 용매에 효과적으로 용해 또는 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 제조 과정에서 고온의 건조 공정이 요구되지 않아, 제조 비용을 절감하는 동시에, 고온 건조 시에 유발될 수 있는 기재의 열 변형이나 열 충격 등을 방지하여, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기와 같은 용매의 예로는, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 디메틸포름아미드(DMF) 및 디메틸아세트아미드(BMAC)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 메틸에틸케톤, 디메틸포름아미드 또는 디메틸아세트아미드와 같은 용매는 200℃ 이하의 온도에서 증발되는 용매들로서, 전술한 불소계 고분자 및 이산화티탄을 잘 용해 또는 분산시킬 수 있을 뿐 아니라, 상기 재료와 함께 기재 상에 도포된 후 비교적 낮은 온도에서 건조될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 불소계 수지 조성물을 기재 상에 코팅하는 공정에 이어서, 코팅된 상기 수지 조성물을 건조시키는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 건조 시의 조건은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 200℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 내지 180℃의 온도에서 30초 내지 30 분, 바람직하게는 1 분 내지 10 분 동안 수행될 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 조건에서 건조 공정을 수행함으로써, 200℃ 이상의 고온 건조 공정에 의한 제조 비용의 상승을 방지하고, 열 변형 또는 열 충격 등에 의한 제품 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 다층 필름을 포함하는 광전지 모듈용 이면 시트에 관한 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 광전지 모듈용 이면 시트는 기재; 및 기재 상에 형성되고, 전술한 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 포함하는 다층 필름을 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 광전지 모듈용 이면 시트는 전술한 본 발명에 따른 불소계 수지 조성물을 함유하는 수지층을 포함하고 있고, 상기 불소계 수지 조성물에 포함되는 불소계 고분자 및 이산화티탄은 전술한 바와 같이, 우수한 내열성, 내후성, 내구성 및 내광성을 갖도록 할 뿐만 아니라, 광전지 모듈용 이면 시트의 광 반사율을 향상시켜 광전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 불소계 수지 조성물에 포함되는 이산화티탄은 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지고 있기 때문에, UV 노출에 따라 이산화티탄에 의해 발생되는 쵸킹 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 광전지 모듈용 이면 시트를 포함하는 광전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 광전지 모듈의 구조는, 상기 다층 필름을 광전지 모듈용 이면 시트로서 포함하고 있는 한 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 다양한 구조를 제한 없이 채용할 수 있다.
본 발명에서 예를 들면, 광전지 모듈의 구조는, 이면 시트; 상기 이면 시트 상에 형성된 광전지 또는 광전지 어레이; 상기 광전지 또는 광전지 어레이 상에 형성된 수광 시트; 및 상기 이면 시트 및 수광 시트 사이에서 상기 광전지 또는 광전지 어레이를 봉지하고 있는 봉지재층을 포함할 수 있다.
본 발명에서 이면 시트는 전술한 본 발명에 따른 다층 필름을 사용할 수 있으며, 상기 이면 시트의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 30 ㎛ 내지 2,000 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 1,000 ㎛, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 내지 600 ㎛일 수 있다. 본 발명에서는 상기 이면 시트의 두께를 30 ㎛ 내지 2,000 ㎛의 범위로 제어함으로써, 광전지 모듈을 보다 박형으로 구성하면서도, 광전지 모듈의 내후성 등의 물성을 우수하게 유지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이면 시트 위에 형성되는 광전지의 구체적인 종류로는, 광기전력을 일으킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용될 수 있는 광전지 소자를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 예를 들면, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등의 결정 실리콘 광전지, 싱글(single) 결합형 또는 탠덤(tandem) 구조형 등의 무정형(amorphous) 실리콘 광전지, 갈륨-비소(GaAs), 인듐-인(InP) 등의 III-V족 화합물 반도체 광전지 및 카드뮴-텔루륨(CdTe), 구리-인듐-셀레나이드(CuInSe2) 등의 II-VI족 화합물 반도체 광전지 등을 사용할 수 있으며, 또한, 얇은 막 다결정성 실리콘 광전지, 얇은 막 미결정성 실리콘 광전지 및 얇은 막 결정 실리콘과 무정형(amorphous) 실리콘의 혼합형(hybrid) 광전지 등도 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광전지는 광전지와 광전지 사이를 연결하는 배선에 의해 광전지 어레이(광전지 집합체)를 형성할 수 있다. 본 발명의 광전지 모듈에 태양광을 비추면, 광전지 내부에서 전자(-)와 정공(+)이 발생되어, 광전지와 광전지를 연결하는 배선을 통해 전류가 흐르게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 광전지 또는 광전지 어레이 상에 형성된 수광 시트는, 광전지 모듈의 내부를 풍우, 외부 충격 또는 화재 등으로부터 보호하고, 광전지 모듈의 옥외 노출시 장기 신뢰성을 확보하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 상기 수광 시트의 구체적인 종류로는 광 투과성, 전기 절연성, 기계적 또는 물리, 화학적 강도가 우수한 것이라면, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 유리판, 불소계 수지 시트, 환상 폴리올레핀계 수지 시트, 폴리카보네이트계 수지 시트, 폴리(메타)아크릴계 수지 시트, 폴리아미드계 수지 시트 또는 폴리 에스테르계 수지 시트 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서 있어서는, 내열성이 우수한 유리판을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 상기 수광 시트의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 8 mm, 보다 바람직하게는 2 mm 내지 5 mm일 수 있다. 본 발명에서는 상기 수광 시트의 두께를 0.5 mm 내지 10 mm의 범위로 제어함으로써, 광전지 모듈을 보다 박형으로 구성하면서도, 광전지 모듈의 장기 신뢰성 등의 물성을 우수하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 광전지 모듈의 내부에서, 구체적으로 상기 이면 시트 및 수광 시트 사이에서 광전지 또는 광전지 어레이를 봉지하는 봉지재층은, 이 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 봉지재를 제한 없이 채용할 수 있다.
첨부된 도 2 및 3 은 본 발명의 다양한 구체예에 따른 광전지 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
첨부된 도 1 은 본 발명의 광전지 모듈용 이면 시트를 포함하는 웨이퍼계 광전지 모듈(20)의 일 구체예를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 광전지 모듈은 통상적으로 강유전체(ex. 유리)로 구성될 수 있는 수광 시트(21); 본 발명에 따른 광전지 모듈용 이면 시트(23); 상기 실리콘계 웨이퍼 등의 광전지 소자(24); 및 상기 광전지 소자(24)를 봉지하고 있는 봉지재층(22)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 봉지재층(22)은, 광전지 소자(24)를 봉지하면서, 상기 수광 시트(21)에 부착되는 제 1층(22a) 및 광전지 소자(24)를 봉지하면서, 상기 이면 시트(23)에 부착되는 제 2층(22b)을 포함할 수 있다. 본 발명에 서, 상기 봉지재층(22)을 구성하는 제 1층 및 제 2층은 전술한 바와 같이, 이 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 소재로 구성될 수 있다.
첨부된 도 3 은 본 발명의 다른 구체예에 따른 박막형 광전지 모듈(30)의 단면도를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 3 에 나타난 바와 같이, 박막형 광전지 모듈(30)의 경우, 광전지 소자(34)는, 통상적으로 강유전체로 구성될 수 있는 수광 시트(31) 상에 형성될 수 있다. 이와 같은 박막 광전지 소자(34)는 통상적으로 화학적 증착(CVD) 등의 방법으로 침착될 수 있다. 첨부된 도 3 의 광전지 모듈(30)은, 도 2 의 광전지 모듈(20)과 유사하게 봉지재층(32) 및 이면 시트(33)를 포함하며, 상기 봉지재층(32)은 단층으로 구성될 수 있다. 상기 봉지재층(32) 및 이면 시트(33)에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명에서, 상기와 같은 광전지 모듈을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 당업자에게 공지된 다양한 방법을 제한 없이 채용하여 제조할 수 있다.
첨부된 도 2 및 3 에 도시된 광전지 모듈은 본 발명의 광전지 모듈의 다양한 예시 중 일 구체예에 불과하며, 본 발명에 따른 광전지 모듈용 이면 시트를 포함하는 경우라면, 모듈의 구조, 모듈을 구성하는 소재의 종류 및 크기 등은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 것을 제한 없이 채용할 수 있다.
[
실시예
]
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면 시트의 각 물성은 하기의 방식으로 측정하였다.
1. 광전지 모듈용 이면시트 제조 직후의 황색도 지수(
YI
,
Yellow
Index
) 측정
실시예 및 비교예에서 광전지 모듈용 이면시트를 제조한 직 후, UV-vis spectrometer(UV-3600, shimadzu사(제))를 이용하여 400 nm 내지 800 nm의 파장 영역에서 반사율을 측정한 후, 황색도 지수(YI) 값을 구하였다.
2. 내후성 시험기(
Weather
Ometer
)에서 1500 시간 방치 후의 황색도 지수 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면시트를 70℃ 및 0.55 W/m2(@340 nm)의 조건이 유지되는 내후성 시험기(Q-Lab사(제))에서 1500 시간 동안 방치한 후, UV-vis spectrometer(UV-3600, shimadzu사(제))를 이용하여 400 nm 내지 800 nm의 파장 영역에서 반사율을 측정하여 황색도 지수(YI) 값을 구하였다.
3.
광전지 모듈용 이면시트 제조 직후의 60°광택도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면시트를 제조한 직 후, 60°광택도계(micro-TRI-gloss meter, BYK사(제))를 이용하여 60°광택도를 측정하였다.
4.
내후성 시험기에서 1500 시간 방치 후의 60°광택도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면시트를 70℃ 및 0.55 W/m2(@340 nm)의 조건이 유지되는 내후성 시험기(Q-Lab사(제))에서 1500 시간 동안 방치한 후, 60°광택도계(micro-TRI-gloss meter, BYK사(제))를 이용하여 60°광택도를 측정하였다.
5.
쵸킹
발생 여부 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면 시트를 제조한 직 후 및 70℃ 및 0.55 W/m2(@340 nm)의 조건이 유지되는 내후성 시험기(Q-Lab사(제))에서 1500 시간 동안 방치한 후, 상기 광전지 모듈용 이면 시트의 수지층의 표면을 전자 현미경을 이용하여 관찰하였다.
<
제조예
1>
기재의 준비
표면처리가 되지 않은 폴리에스테르 필름(두께:250 ㎛, 코오롱사(제))의 표면 위에 코로나 처리를 행하고, 마이어바를 이용하여 건조 후의 두께가 약 100 nm가 되도록, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지를 상기 폴리에스테르 필름 위에 코팅한 후, 230℃의 오븐에서 30 초 동안 건조하여 기재를 준비하였다. 상기 아크릴 변성 폴리에스테르 수지로는 폴리에스테르, 글리시딜메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 메틸메타크릴산의 수분산액을 사용하였으며, 상기 폴리에스테르, 글리시딜메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 메틸메타크릴산의 몰비는 1:0.5:1:0.2 이었다. 상기 수분산액에서 메틸메타크릴산의 카운터 이온으로는 나트륨 이온을 사용하였다.
불소계 고분자의 준비
본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용되는 불소계 고분자를 준비하였다. 하기 표 1에는 실시예 및 비교예에서 사용되는 불소계 고분자의 단량체 성분, 중량평균분자량 및 융점을 기재하였다.
| 불소계 고분자 | 단량체 비율(중량비) | 중량평균 분자량(Mw) | 융점(℃) | |
| 1 | VDF-HFP 공중합체 | 90:10(VDF:HFP) | 330,000 | 158 |
| 2 | VDF-CTFE 공중합체 | 85:15(VDF:CTFE) | 270,000 | 166 |
| VDF: 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride) HFP: 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene) CTFE: 클로로트리플루오로에틸렌(Chlorotrifluoroethylene) |
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<
실시예
1>
불소계 수지 조성물(A)의 제조
용매인 디메틸포름아미드(DMF, N,N-Dimethyl Formamide) 400 g에 상기 제조예 1에서 제조된 불소계 고분자 1을 100 g 첨가하여 용해시킨 후, 상기 용액에 염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛) 15 g을 첨가하고, 교반하여 불소계 수지 조성물(A)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
상기 미리 준비한 기재 상에 상기 불소계 수지 조성물(A)를 마이어바를 이용하여 코팅하였다. 구체적으로, 건조 후의 두께가 약 20 ㎛ 가 되도록 간격을 조절하여 코팅한 다음, 코팅된 기재를 각각의 길이가 2 m이고, 온도가 80℃, 180℃ 및 180℃로 조절된 세 개의 오븐에 1 m/min의 속도로 순차적으로 통과시켜 수지층을 형성함으로써, 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
실시예
2>
불소계 수지 조성물(B)의 제조
불소계 고분자로서 불소계 고분자 1을 사용하는 대신 불소계 고분자 2를 사용하고, 염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛)의 함량을 15 g에서 30 g으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(B)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
실시예
3>
불소계 수지 조성물(C)의 제조
염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛)의 함량을 30 g에서 60 g으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(C)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
실시예
4>
불소계 수지 조성물(D)의 제조
염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛)의 함량을 30 g에서 80 g으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(D)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
비교예
1>
불소계 수지 조성물(E)의 제조
염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄의 평균 입경을 0.4 ㎛에서 0.1 ㎛로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(E)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
비교예
2>
불소계 수지 조성물(F)의 제조
불소계 고분자로서 불소계 고분자 1을 사용하는 대신 불소계 고분자 2를 사용하고, 염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄의 평균 입경을 0.4 ㎛에서 0.1 ㎛로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(F)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
비교예
3>
불소계 수지 조성물(G)의 제조
염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛)을 사용하는 대신 황산법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.35 ㎛)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(G)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
비교예
4>
불소계 수지 조성물(H)의 제조
염소법으로 제조된 루타일 형태의 이산화티탄(평균 입경: 0.4 ㎛) 15 g을 사용하는 대신 이산화티탄이 환원된 형태인 블랙 이산화티탄(평균 입경: 0.1 ㎛) 10 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(H)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
<
비교예
5>
불소계 수지 조성물(I)의 제조
이산화티탄을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 불소계 수지 조성물(I)를 제조하였다.
수지층의 코팅 및 건조
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광전지 모듈용 이면시트를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면시트의 수지층에 함유된 불소계 수지 조성물의 조성을 하기 표 2에 기재하였다.
| 구분 | 불소계 고분자 | 이산화티탄 | 용매 | |||||
| 1 | 2 | 함량 | 결정형 | 평균입경 | 제조법 | |||
|
실시예 |
1 | 100 | - | 15 | R | 0.4 | 염소법 | 400 |
| 2 | - | 100 | 30 | R | 0.4 | 염소법 | 400 | |
| 3 | - | 100 | 60 | R | 0.4 | 염소법 | 400 | |
| 4 | - | 100 | 80 | R | 0.4 | 염소법 | 400 | |
|
비교예 |
1 | 100 | - | 15 | R | 0.1 | 염소법 | 400 |
| 2 | - | 100 | 15 | R | 0.1 | 염소법 | 400 | |
| 3 | 100 | - | 15 | R | 0.35 | 황산법 | 400 | |
| 4 | 100 | - | 10 | R | 0.1 | - | 400 | |
| 5 | 100 | - | - | - | - | - | 400 | |
| 불소계 고분자 1: VDF-HFP 공중합체(VDF:HFP=90:10, 중량비) 불소계 고분자 2: VDF-CTFE 공중합체(VDF:CTFE=85:15, 중량비) 용매: 디메틸포름아미드 비교예 4의 이산화티탄: 환원된 이산화티탄의형태인 블랙 이산화티탄 R: 루타일 결정형 평균 입경의 단위: ㎛ 함량의 단위: 중량부 |
||||||||
실시예 및 비교예에서 제조된 광전지 모듈용 이면시트의 쵸킹 발생 여부, 황색도 지수(YI) 값 및 60°광택도를 하기의 표 3에 기재하였다.
| 구분 |
쵸킹 발생여부 |
황색도 지수( YI ) | 60°광택도 | |||
| 제조 직후 | 1500 시간 경과 후 | 제조 직후 |
1500 시간
경과 후 |
|||
|
실시예 |
1 | × | -0.73 | -0.29 | 55.7 | 41.2 |
| 2 | × | -0.52 | -0.77 | 54.2 | 39.8 | |
| 3 | × | -0.57 | -0.56 | 52.1 | 38.9 | |
| 4 | × | 0.40 | 0.78 | 25.2 | 28.3 | |
|
비교예 |
1 | ○ | -8.42 | -7.48 | 72.7 | 5.8 |
| 2 | ○ | -8.13 | -8.32 | 71.3 | 2.2 | |
| 3 | ○ | 2.86 | 0.08 | 68.8 | 12.6 | |
| 4 | ○ | -16.87 | -20.84 | 56.4 | 2.3 | |
| 5 | × | 5.37 | 9.09 | 66.1 | 69.1 | |
| 제조 직후: 광전지 모듈용 이면시트 제조 직후 측정 1500 시간 경과후: 광전지 모듈용 이면시트를 내후성 시험기에서 1500 시간 방치 후 측정 ○: 쵸킹이 발생한 경우 ×: 쵸킹이 발생하지 않은 경우 |
||||||
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 경우, 수지층에 포함되는 이산화티탄이 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지고 있기 때문에, 외부 환경과 같은 조건에서 1500 시간 동안 방치되더라도 쵸킹이 발생하지 않았고, 이에 따라 황색도 지수 및 60°광택도의 변화가 크지 않음을 확인할 수 있다.
반면, 본 발명에 따르지 않는 비교예 1 내지 3의 경우, 이산화티탄에 의한 UV 차단 효과가 있어, 황색도 지수의 변화는 크지 않았으나, 이산화티탄이 염소법이 아닌 황산법으로 제조되거나, 또는 0.2 ㎛ 미만의 평균 입경을 가지고 있기 때문에, 쵸킹 현상이 발생하였고, 이에 따라 60°광택도가 크게 저하되었음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르지 않는 비교예 4의 경우, 이산화티탄의 환원된 형태인 블랙 이산화티탄을 사용하고 있으나, 역시 0.2 ㎛ 미만의 평균 입경을 가지고 있기 때문에, 쵸킹 현상이 발생하였고, 이에 따라 60°광택도가 크게 저하되었음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르지 않는 비교예 5의 경우, 이산화티탄을 사용하지 않고 있기 때문에, 쵸킹 현상이 발생하지 않았고, 이에 따라 60°광택도 변화가 거의 없으나, UV 차단 효과가 미약하기 때문에 황색도 지수의 변화가 크다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 불소계 수지 조성물은 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함함으로써, UV 차단 효과가 우수할 뿐만 아니라, UV 노출에 따라 이산화티탄에 의해 발생하는 쵸킹 현상을 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.
<광전지
모듈용 이면
시트의 수지층 표면의 전자 현미경 사진>
첨부된 도 4 내지 도 12 는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 광전지 모듈용 이면 시트의 제조 직 후(A) 및 내후성 시험기에서 1500 시간 방치한 후(B)의 수지층 표면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
첨부된 도 4 내지 도 7 에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 경우, 수지층이 염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하고 있어, UV에 노출되더라도 쵸킹 현상이 발생하지 않았음을 알 수 있으나,
첨부된 도 8 내지 11 에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르지 않는 비교예 1 내지 4의 경우, 수지층이 염소법이 아닌 황산법으로 제조되거나, 또는 0.2 ㎛ 미만의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하고 있기 때문에, UV에 노출됨에 따라 이산화티탄에 의한 쵸킹 현상이 발생하였음을 알 수 있다. 또한, 첨부된 도 12 에 나타난 바와 같이, 이산화티탄을 사용하지 않는 비교예 5의 경우, 이산화티탄에 의한 쵸킹 현상이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
10: 다층 필름 11: 기재
12: 수지층 20: 웨이퍼계 광전지 모듈
30: 박막형 광전지 모듈 21,31: 수광 시트
22,32: 봉지재층 22a: 제1층
22b: 제2층 23,33: 이면 시트
24, 34: 광전지 소자
12: 수지층 20: 웨이퍼계 광전지 모듈
30: 박막형 광전지 모듈 21,31: 수광 시트
22,32: 봉지재층 22a: 제1층
22b: 제2층 23,33: 이면 시트
24, 34: 광전지 소자
Claims (24)
- 불소계 고분자;
용매; 및
염소법으로 제조된 루타일 형태로서, 0.2 ㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 이산화티탄을 포함하고,
상기 이산화티탄을 불소계 고분자 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 200 중량부로 포함하는 불소계 수지 조성물. - 제 1 항에 있어서,
불소계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드(VDF, Vinylidene Fluoride), 비닐 플루오라이드(VF, Vinyl Fluoride), 테트라플루오로에틸렌(TFE, Tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌(HFP, Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE, chlorotrifluoroethylene), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로 부틸에틸렌, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE, perfluoro(methylvinylether)), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE, perfluoro(ethylvinylether)), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 중합된 형태로 포함하는 단독 중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물인 불소계 수지 조성물. - 제 1 항에 있어서,
불소계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드(VDF)와 테트라플루오로에틸렌(TFE, Tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌(HFP, Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE, chlorotrifluoroethylene), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로 부틸에틸렌, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE, perfluoro(methylvinylether)), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE, perfluoro(ethylvinylether)), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는 공중합체 또는 이들의 혼합물인 불소계 수지 조성물. - 제 3 항에 있어서,
불소계 공중합체에 포함된 공단량체의 함량은 불소계 공중합체의 총 중량 대비 0.5 중량% 내지 50 중량%인 불소계 수지 조성물. - 제 1 항에 있어서,
불소계 고분자의 중량평균분자량은 5만 내지 100만인 불소계 수지 조성물. - 제 1 항에 있어서,
불소계 고분자의 융점이 80℃ 내지 175℃인 불소계 수지 조성물. - 제 1 항에 있어서,
이산화티탄은 0.3 ㎛ 내지 1 ㎛의 평균 입경을 가지는 불소계 수지 조성물. - 용매에 불소계 고분자를 첨가하고, 상기 불소계 고분자가 첨가된 용매에 이산화티탄을 혼합하는 단계를 포함하는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 불소계 수지 조성물의 제조 방법.
- 기재; 및
상기 기재 상에, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 불소계 수지 조성물이 코팅, 건조되어 형성된 수지층을 포함하는 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
기재는 금속 필름 또는 고분자 필름인 다층 필름. - 제 10 항에 있어서,
고분자 필름은 폴리에스테르 필름, 아크릴 필름, 폴리올레핀 필름, 폴리아마이드 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
기재의 일면 또는 양면에 플라즈마 층, 코로나 층, 프라이머 층, 커플링제 처리층, 앵커 층 및 열 처리층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 표면 처리층이 추가로 형성되어 있는 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
기재의 일면 또는 양면에 무기 산화물 증착층이 추가로 형성되어 있는 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
기재의 두께가 50 ㎛ 내지 500 ㎛인 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
수지층의 두께가 3 ㎛ 내지 50 ㎛인 다층 필름. - 제 9 항에 있어서,
수지층은 안료, 충전제, 자외선 안정제, 열 안정제 및 장벽 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 다층 필름. - 기재 상에 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 불소계 수지 조성물을 코팅, 건조시켜 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 다층 필름의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,
수지층을 형성하는 단계는, 비점이 200℃ 이하인 용매를 포함하는 상기 불소계 수지 조성물을 기재 상에 코팅, 건조함으로써 수행되는 다층 필름의 제조 방법. - 제 18 항에 있어서,
비점이 200℃ 이하인 용매는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 다층 필름의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
수지층을 형성하기 전에 기재의 일면 또는 양면에 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프라이머 처리, 앵커제 처리, 커플링제 처리, 증착 처리 및 열 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 표면 처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 다층 필름의 제조 방법. - 제 18 항에 있어서,
건조하는 공정은 200℃ 이하의 온도에서 30초 내지 30분 동안 수행되는 다층 필름의 제조 방법. - 제 18 항에 있어서,
건조하는 공정은 100℃ 내지 180℃의 온도에서 30 초 내지 30 분 동안 수행되는 다층 필름의 제조 방법. - 제 9 항에 따른 다층 필름을 포함하는 광전지 모듈용 이면 시트.
- 제 23 항에 따른 광전지 모듈용 이면 시트를 포함하는 광전지 모듈.
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Applications Claiming Priority (1)
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- 2011-07-08 KR KR1020110067817A patent/KR101427450B1/ko active IP Right Grant
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