KR101487962B1 - Back sheet for solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방열성이 향상된 태양전지 모듈용 백 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a back sheet for a solar cell module having improved heat dissipation.
태양전지는 다수의 태양전지 셀(cell)이 모듈화되어 구성된다. 이때, 다수의 태양전지 셀은 봉지층에 패킹(packing)되어 고정되며, 상기 봉지층의 하부 면에는 밀봉 부재로서의 백 시트(back sheet)가 접착되어 모듈화된다. A solar cell is formed by modularizing a plurality of solar cells. At this time, a plurality of solar cell cells are packed and fixed in an encapsulating layer, and a back sheet as a sealing member is adhered to the lower surface of the encapsulating layer to be modularized.
일반적으로 상기 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀(cell)이 집적된 것으로서, 태양전지 셀의 상부에는 광이 입사되는 투명부재가 구비되고, 태양전지 셀의 하부에는 백시트(back sheet)가 구비된다. 상기 태양전지 셀은 투명부재와 백시트 사이에 고정(packing)되어 있으며, 이를 위하여 투명부재와 백시트는 태양전지 셀 사이에 각각 봉지층을 구비한다. 즉, 백시트는 상층에 봉지층을 구비함으로써 태양전지 모듈의 하부면에 접착되어 태앙전지 셀을 보호한다. Generally, the solar cell module has a plurality of solar cells integrated therein. The solar cell module includes a transparent member on which light is incident, and a back sheet is provided under the solar cell. do. The solar cell is packed between the transparent member and the backsheet. For this purpose, the transparent member and the backsheet each have an encapsulation layer between the solar cells. That is, the back sheet has an encapsulating layer on the upper layer to protect the bean cell from being adhered to the lower surface of the solar cell module.
태양전지 셀은 빛을 전기로 변환시키는 광전변환하는 과정에서 열을 발산하게 되는데, 태양전지 셀은 온도가 증가하면 광전변환효율이 저하되므로 태양전지 셀에 의해 발생된 열은 외부로 효과적으로 방출되어야 한다.The photovoltaic cell emits heat in the photoelectric conversion process of converting light into electricity. Since the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic cell increases as the temperature increases, the heat generated by the photovoltaic cell must be effectively radiated to the outside .
그러나, 종래 태양전지 모듈용 백 시트는 베이스 기재로서 내열성의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름과 그 양면에 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 필름이 적층된 구조를 갖는다. 그러나, 이와 같은 종래의 백시트는 내구성은 우수하나 태양전지 모듈 부위에서 발생된 열을 발산하는 기능성이 부여되지 않아, 모듈 내부의 온도가 상승됨에 따라 태양전지의 전력효율이 떨어지는 문제가 있다.However, the conventional back sheet for a solar cell module has a structure in which a heat-resistant polyethylene terephthalate (PET) film and a polyvinylidene fluoride (PVDF) film are laminated on both sides thereof as a base substrate. However, such a conventional backsheet is excellent in durability, but does not impart the function of dissipating heat generated in the solar cell module, and thus the power efficiency of the solar cell deteriorates as the temperature inside the module rises.
또한 백시트 상층의 절연체인 봉지층은 태양전지 셀의 보호를 위해 일정 두께 이상의 고 두께를 가지고 있어, 모듈 내부에서 발생하는 열의 발산을 차단시킨다. 봉지층은 일반적으로 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 사용되는데, EVA는 열전도효율이 없어 태양전지 모듈 내부에서 발생되는 열이 밖으로 방출되지 못하고 백시트까지 열이 효과적으로 전달되는 것을 막는 단열재로서의 기능을 하게 된다. 그러므로 태양전지의 구동 시 발생하는 열이 외부로 효율적으로 발산(방출)되지 못하므로 내부 온도가 계속 상승하게 되어, 태양전지의 광전환 효율(광을 전기로 바꾸는 효율), 즉 발전량이 저하된다는 문제가 있다.In addition, the sealing layer, which is an insulator of the upper layer of the back sheet, has a high thickness of more than a certain thickness for protecting the solar cell, thereby preventing heat dissipation inside the module. The sealing layer is generally made of ethylene vinyl acetate (EVA). The EVA has no heat conduction efficiency, so heat generated inside the solar cell module can not be released to the outside and functions as an insulating material to prevent heat from being effectively transferred to the back sheet . Therefore, since the heat generated when the solar cell is driven can not be efficiently diverted (emitted) to the outside, the internal temperature continuously rises and the problem that the light conversion efficiency of the solar cell (efficiency of converting light into electricity) .
본 발명은 태양전지 모듈용 백시트의 봉지층에 반사율과 방열기능을 부여하여, 태양전지 모듈의 전력 효율을 향상할 수 있고 태양전지 모듈내에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 태양전지 모듈용 백시트를 제공하고자 한다.The present invention relates to a solar cell module capable of enhancing power efficiency of a solar cell module and imparting heat and heat to a sealing layer of a back sheet for a solar cell module, Back sheet.
본 발명의 구현예들에서는, 태양전지 모듈의 셀의 하부에 적층되는 태양전지 모듈용 백시트로서, 상기 태양전지 모듈용 백시트는 태양전지 셀의 하부에 구비된 방열봉지층, 상기 방열봉지층 하부에 구비된 기재층, 및 상기 기재층의 하부에 구비된 불소재료층을 포함하고, 상기 방열봉지층은 개질 그라파이트를 포함하는 태양전지 모듈용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.In embodiments of the present invention, a back sheet for a solar cell module is laminated on a lower portion of a cell of the solar cell module, wherein the back sheet for the solar cell module includes a heat- And a fluorine material layer provided below the base layer, wherein the heat-radiating encapsulation layer comprises a modified graphite, and a solar cell module including the back sheet.
본 발명의 구현예들에 따른 태양전지 모듈용 백시트는 봉지층에 개질 그라파이트 또는 세라믹계, 금속계 및 탄소계 중 하나 이상의 충전재를 포함함으로써, 종래 봉지층과 같은 높은 두께를 가지더라도 태양전지 셀에서 발생하는 열을 백시트, 나아가 백시트 외부까지 효과적으로 전달하여 발산할 수 있다. 따라서, 태양전지 셀을 안전하게 보호하면서도 태양전지 모듈의 전력효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 사용되는 개질 그라파이트는 그라파이트 자체의 높은 열 전도율을 유지하면서도 절연특성을 가지므로 백시트에 내전압 및 부분방전에 필요한 전기절연성을 부여할 수 있어, 본 발명의 구현예들에 따른 백시트를 포함하는 태양전지 모듈은 우수한 부분방전이 확보된 상태에서 방열 기능과 반사율이 강화되어, 전력효율이 향상된다. The back sheet for a solar cell module according to embodiments of the present invention includes at least one of modified graphite, ceramic, metal, and carbon filler in the sealing layer, so that even if the sealing layer has the same thickness as the conventional sealing layer, The generated heat can be effectively transmitted to the back sheet and further to the outside of the back sheet to be diverged. Accordingly, the power efficiency of the solar cell module can be improved while safely protecting the solar cell. In particular, since the modified graphite used in the present invention has insulating properties while maintaining a high thermal conductivity of the graphite itself, it is possible to impart electrical insulation required for the withstand voltage and partial discharge to the back sheet, The solar cell module including the sheet is improved in heat radiation function and reflectivity in a state in which excellent partial discharge is ensured, and power efficiency is improved.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 방열봉지층을 포함하는 태양전지 백시트의 구성도를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 방열봉지층 및 반사층을 포함하는 태양전지 백시트의 구성도를 나타낸 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a solar cell back sheet including a heat-insulating seal layer according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a view illustrating a configuration of a solar cell back sheet including a heat-radiating encapsulation layer and a reflective layer according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 "백시트" 라 함은, 태양전지 셀 하부에 구비되어 태양전지 셀을 봉지하여 태양전지 셀을 보호하는 부재를 의미한다. 따라서, 일반적인 의미의 백시트는 물론 백시트 상에 구비되는 봉지층 역시 본 발명의 "백시트" 에 포함된다. In the present specification, the term "back sheet" means a member provided under the solar cell to protect the solar cell by sealing the solar cell. Therefore, not only a back sheet in a general sense but also an encapsulating layer provided on the back sheet are included in the "back sheet" of the present invention.
본 명세서에서 "개질 그라파이트" 라 함은, 물리, 화학적 처리를 통해 절연층을 코팅하여 그라파이트의 전기전도성 특성을 전기절연성으로 변경한 그라파이트를 의미한다.
As used herein, the term " modified graphite "refers to graphite in which an insulating layer is coated through physical and chemical treatments to change electrical conductivity characteristics of graphite to electrical insulation.
본 발명은 상기 태양전지 모듈용 백시트에 관한 것으로, 이하, 본 발명의 구현예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The present invention relates to a back sheet for a solar cell module, and embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1 및 도 2는 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 구현예들에 따른 태양전지 모듈용 백시트는 태양전지 셀의 하부에 적층되는 태양전지 모듈용 백시트로서, 상기 태양전지 모듈용 백시트는 태양전지 모듈의 셀의 하부에 구비된 방열봉지층(3), 상기 방열봉지층 하부에 구비된 기재층(2), 및 상기 기재층의 하부에 구비된 불소재료층(1)을 포함하고, 상기 방열봉지층(3)은 개질 그라파이트를 포함하는 태양전지 모듈용 백시트를 제공한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying FIGS. 1 and 2 illustrate an exemplary form of the invention. Referring to FIG. 1, a back sheet for a solar cell module according to embodiments of the present invention is a back sheet for a solar cell module stacked on a lower portion of a solar cell, And a fluorine material layer (1) provided under the base layer, wherein the heat-radiating encapsulation layer (3) is provided at a lower portion of the cell of the heat- The layer (3) provides a back sheet for a solar cell module comprising modified graphite.
본 발명의 구현예들에 따르면, 상기 방열봉지층은 내전압 및 부분방전 물성을 확보하기 위하여 기재층의 상부, 즉 기재층과 태양전지 셀의 사이에 위치한다. 일 구현예로서 상기 방열봉지층에 포함되는 개질 그라파이트(graphite)는 소수성 표면인 그라파이트에 표면처리를 한 후 졸겔(sol-gel)법으로 실리카(Silica, SiO2)를 박막으로 코팅한 것이다. 구체적으로, 상기 개질 그라파이트는 예를 들면 졸겔법으로 표면처리된 코어와 이를 둘러싼 박막의 실리카 코팅층의 코어(core)-쉘(shell)구조이다. 기존의 그라파이트는 높은 열전도성을 가지고 있으나, 전기전도성도 우수하기 때문에 전기절연성이 요구되는 응용분야에는 방열소재로서 사용할 수 없는 한계를 가지고 있다. 그러나 본 발명의 일 구현예에 따른 개질 그라파이트는 반응성이 낮은 소수성계면을 표면개질처리를 통해 친수성으로 변환한 후 졸겔법으로 박막의 실리카를 코팅함으로써 전기절연층인 실리카에 의한 전기절연특성을 부가할 수 있다. 즉, 상기와 같은 개질 그라파이트는 높은 열전도성의 고유 성질은 그대로 갖고 있으면서도 전기가 통하지 않는 전기절연성이 부가되어, 방열봉지층에 우수한 방열성능을 제공할 수 있다. 본 개질그라파이트 외부에 코팅되는 박막 실리카는 두께가 매우 낮을 경우 코팅층의 박리가 발생할 수 있으며 두꺼울 경우 열전달을 차단하는 요인이 될 수 있으므로, 합성 시 그라파이트의 질량비율이 100 중량%일 때 상대적인 실리카 전구체의 질량비율은 10 ~ 40 중량%가 바람직하다.According to embodiments of the present invention, the heat-radiating encapsulation layer is located on the top of the base layer, that is, between the base layer and the solar cell to secure the withstand voltage and partial discharge properties. In one embodiment, the modified graphite contained in the heat-radiating encapsulation layer is obtained by surface-treating graphite, which is a hydrophobic surface, and then coating silica (SiO2) with a thin film by sol-gel method. Specifically, the modified graphite is, for example, a core-shell structure of a core coated with a sol-gel method and a thin film of a silica coating layer surrounding the core. Conventional graphite has a high thermal conductivity, but it has a limitation that it can not be used as a heat-dissipating material in an application field requiring electrical insulation because of its excellent electric conductivity. However, in the modified graphite according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic interface having a low reactivity is converted into a hydrophilic state through the surface modification treatment, and then the thin film silica is coated by the sol-gel method to add the electrical insulation property by the silica . That is, the modified graphite has electrical insulating properties that do not allow electricity to flow while maintaining intrinsic properties of high thermal conductivity, and can provide excellent heat radiation performance to the heat-radiating encapsulation layer. Thin film silica coated on the outer surface of the modified graphite may cause peeling of the coating layer when the thickness is very low and may block the heat transfer when it is thick. Therefore, when the mass ratio of the graphite to the graphite in the synthesis is 100 wt%, the relative silica precursor The mass ratio is preferably 10 to 40% by weight.
일 구현예로서 상기 실리카 코팅은 무유화제 유화중합법(emulsifier-free emulsion polymerization) 및 졸겔법(sol-gel)을 통해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 알코올, 물 및 비닐계 현탁액이 혼합된 혼합용액을 준비하고 상기 혼합용액 내에 실리카의 전구체인 실란(silane)을 투입한 다음, 투입 후 침전에 의한 상분리가 이루어지면 상등액을 제거한 상태에서 침전물에 상기 개질 그라파이트 입자를 투입하여 개질 그라파이트 입자와 침전물 사이의 졸겔 반응을 유도함으로써 개질 그라파이트 입자 표면에 구형 실리카 시드가 발생 후 점차 커지며 실리카 코팅막이 생성된다.In one embodiment, the silica coating can be accomplished through emulsifier-free emulsion polymerization and sol-gel processes. Specifically, a mixed solution in which alcohol, water, and a vinyl-based suspension are mixed is prepared, silane, which is a precursor of silica, is added to the mixed solution, and phase separation is performed by precipitation after the addition. After the supernatant is removed, To induce a sol-gel reaction between the modified graphite particles and the precipitate, whereby a spherical silica seed is formed on the surface of the modified graphite particles, and then the silica spheres are gradually enlarged and a silica coating film is formed.
일 구현예로서 상기 개질 그라파이트의 평균 입자 크기는 1 내지 50 μm이며, 보다 구체적으로는 4 내지 45 μm이다. 입자크기가 상기 범위 미만이면 열전도성 및 방열성이 저하되고, 상기 범위 초과이면 개질 그라파이트의 입자크기가 본래 그라파이트의 입자크기의 2배가 되면 고분자와의 계면의 수는 1/2이므로 열전도성 및 방열성은 증가하나, 필름화되기가 어렵기 때문이다. 또한, 일 구현예로서 상기 방열봉지층은 개질 그라파이트를 방열봉지층 총 중량에 대하여 25 내지 85 중량%, 보다 구체적으로는 30 내지 80 중량%로 포함할 수 있다. 방열봉지층에 충전되는 개질 그라파이트의 첨가량이 상기 범위 미만이면 방열성이 저하되며, 상기 범위를 초과하면 방열성능은 좋아지나 필름화가 어렵기 때문이다.In one embodiment, the modified graphite has an average particle size of 1 to 50 m, more specifically 4 to 45 m. If the particle size is less than the above range, the thermal conductivity and heat dissipation will be lowered. If the particle size of the modified graphite is twice the particle size of the original graphite, the number of interfaces with the polymer is 1/2, But it is difficult to be filmed. In one embodiment, the heat-sealed encapsulation layer may contain 25 to 85% by weight, more specifically 30 to 80% by weight, of modified graphite based on the total weight of the heat-sealed encapsulation layer. If the amount of the modified graphite to be filled in the heat-radiating encapsulation layer is less than the above range, the heat radiation performance is deteriorated. If it exceeds the above range, the heat dissipation performance becomes better.
본 발명의 일 구현예들에 따르면, 상기 방열봉지층은 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 및 폴리에틸렌계(PE) 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에틸렌비닐아세테이트(EVA)와 폴리에틸렌계(PE) 수지는 동질의 단량체로서 서로간의 접착력이 우수하므로, 두 층을 적층하는 것도 가능하다. 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 열 차단 특성 및 태양전지 셀과의 고정력이 우수하며, 폴리에틸렌계(PE) 수지는 절연성 및 기체나 액체의 불투과성, 즉 습기 차단성 및 배리어성이 우수하다. 상기 폴리에틸렌계 수지는 분자 내에 에틸렌을 포함하는 것이면 제한되지 않는다. 상기 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.According to embodiments of the present invention, the heat-insulating encapsulation layer may include at least one of ethylene vinyl acetate (EVA) and polyethylene-based (PE) resin. Since ethylene vinyl acetate (EVA) and polyethylene (PE) resin are homogeneous monomers and have excellent adhesion to each other, it is also possible to laminate two layers. Ethylene vinyl acetate (EVA) is excellent in heat shielding property and fixing power with solar cell, and polyethylene (PE) resin is excellent in insulating property and gas or liquid impermeability, moisture barrier property and barrier property. The polyethylene-based resin is not limited as long as it contains ethylene in the molecule. The polyethylene-based resin may be selected from, for example, a homopolymer of an ethylene monomer or an ethylene-containing copolymer. Examples of the copolymer include ethylene monomers and copolymers such as propylene and butylene monomers.
본 발명의 구현예들에 따른 방열봉지층은 세라믹계, 금속계 및 탄소계 중 하나 이상의 충전재(filler)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹계 충전재는 h-질화붕소(h-BN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO2) 및 활석(Talc)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 금속계 충전재는 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 텅스텐, 스테인리스 및 철로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 탄소계 충전재는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 카본블랙 및 DLC(Diamond like carbon)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 예로 들 수 있다. 상기와 같은 세라믹계, 금속계 또는 탄소계로 구성된 복합 충전재는 방열봉지층의 절연성 및 방열성을 더욱 향상시켜 준다. 일 구현예로서, 상기 충전재는 방열봉지층 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 이러한 필러의 충전은 금속의 경우 열전도성은 우수하나 과량이 포함될 경우 전기절연성이 저하되고, 탄소계의 경우 분산이 용이하지 않아 높은 충전량을 얻기 힘든 경우가 발생하며, 세라믹계의 경우 금속과 탄소계에 비해 열전도도가 낮고, 일부 방열특성이 우수한 질화물계열은 인공적으로 합성을 통해 만들어져 제조원가가 높은 점들을 고려하여 복합화 한 것이다. 또한 Talc의 경우 수지의 결정화도를 높이는 조핵제(nucleating agent)로 작용할 수 있다. 부수적으로 구상, 판상, 침상 등 외형이 다른 필러와 크기의 조합에 의해 열이 전달되는 통로를 다수 생성시킬 수 있음을 착안해 복합화에 따른 시너지 효과를 고려하였다.
The heat-radiating encapsulation layer according to embodiments of the present invention may further include at least one ceramic-based, metal-based, and carbon-based filler. Specifically, the ceramic filler is h- boron nitride (h-BN), aluminum oxide (Al 2 O 3), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), magnesium oxide (MgO), silica (SiO 2) And talc; and the metal filler is at least one selected from the group consisting of gold, silver, copper, nickel, tin, zinc, tungsten, stainless steel and iron, The filler may be at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon nanotube, carbon fiber, carbon black and diamond like carbon (DLC). The above-described ceramic, metal or carbon composite filler further improves the insulation and heat radiation of the heat-insulating sealing layer. In one embodiment, the filler may be included in an amount of 5 to 30% by weight based on the total weight of the heat-sealable layer. However, in the case of a carbon-based material, it is difficult to obtain a high charging amount. In the case of a ceramic material, a metal and a carbon-based material are used. The nitride series, which has lower thermal conductivity and superior heat dissipation characteristics, is made by artificially synthesizing and taking into account the high manufacturing costs. Talc can also act as a nucleating agent to increase the crystallinity of the resin. Considering the fact that it is possible to generate a large number of passageways through which heat is transferred by a combination of size and shape of pillars and pillars having different shapes such as sphere, plate, needle and the like, the synergy effect due to the complexity is considered.
본 발명의 구현예들에 따른 상기 방열봉지층은 방열봉지층 내부에 백색무기물을 더 포함하거나, 상기 방열봉지층 상부에 백색무기물을 포함하는 반사층을 포함할 수 있다. 일 구현예로서 상기 백색무기물은 이산화티타늄(TiO2), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 산화지르코늄(ZrO2)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 물질들은 백시트의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 태양전지 모듈을 투과하는 빛을 태양전지 셀 방향으로 반사시키므로, 태양전지 셀의 수광량(광을 받는 양)이 증가하여 광전환 효율(광을 전기로 바꾸는 비율)이 향상된다. 일반적으로 반사율이 10% 증가함에 따라 약 1%의 효율이 향상된다고 알려져 있으며, 이에 따른 태양전지의 전력생산효율을 증가시킬 수 있다. 상기와 같은 물질들은 반사층 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 반사층의 두께는 10 내지 200 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 물질들의 입자크기는 1 내지 50 μm일 수 있다.The heat-radiating encapsulation layer according to embodiments of the present invention may further include a white inorganic material in the heat-radiating encapsulation layer or may include a reflective layer containing a white inorganic material on the heat-encapsulating encapsulation layer. In one embodiment, the white inorganic material may include at least one selected from the group consisting of titanium dioxide (TiO 2 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and zirconium oxide (ZrO 2 ). The above materials not only improve the mechanical strength of the back sheet but also reflect the light transmitted through the solar cell module toward the solar cell so that the amount of light received by the solar cell increases Electricity conversion ratio) is improved. Generally, it is known that the reflectivity increases by about 10%, which is about 1%, and thus the power production efficiency of the solar cell can be increased. Such materials may be included in an amount of 5 to 40% by weight based on the total weight of the reflective layer, and the thickness of the reflective layer may be 10 to 200 탆. Also, the particle size of the materials may be between 1 and 50 mu m.
구체적으로, 상기 반사층은 박막의 폴리에틸렌 수지 시트에 이산화티타늄(TiO2), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 산화지르코늄(ZrO2)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 종래 태양전지 백시트보다 550nm 파장 기준에서 10% 이상의 반사율 향상효과를 부여할 수 있다. 또한, 상기 반사층은 h-질화붕소(h-BN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC) 및 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO2)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 세라믹계 충전재를 더 포함할 수 있다. 일 구현예로서 상기 반사층은 하부의 방열기능이 부여된 시트의 압출 시 스킨층으로 함께 제작하거나 단독으로 압출 후 방열기능성이 부여된 시트와 별도로 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지할 수 있다.
More specifically, the reflective layer is formed of a thin film of a polyethylene resin sheet containing at least one selected from the group consisting of titanium dioxide (TiO 2 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) and zirconium oxide (ZrO 2 ) . In this case, a reflectance improvement effect of 10% or more can be given based on a wavelength of 550 nm than that of a conventional solar cell back sheet. In addition, the reflective layer is h- group consisting of boron nitride (h-BN), aluminum (Al 2 O 3), aluminum nitride (AlN) oxide, silicon carbide (SiC) and magnesium oxide (MgO), silica (SiO 2) Based filler selected from the group consisting of the following. In one embodiment, the reflective layer may be formed as a skin layer at the time of extruding a sheet having a heat-radiating function at the bottom, or may be laminated by a solvent dry lamination method separately from a sheet having heat radiation function after extrusion .
또한, 본 발명의 구현예들에 따른 상기 기재층은 알루미늄, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 텅스텐, 스테인리스 및 철로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 금속층을 1층 이상 포함할 수 있다. 상기 금속은 열전도성이 있는 금속이면 제한되지 않으며, 단일 금속 또는 합금일 수 있다. 또한, 상기 기재층은 백시트의 내구성을 향상시키기 위하여 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 필름층을 더 포함할 수 있다. 상기 PVDF 필름층은 금속층에 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지할 수 있다.The substrate layer according to embodiments of the present invention may also comprise at least one layer of a metal layer comprising at least one metal selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, copper, nickel, tin, zinc, tungsten, . The metal is not limited as long as it is a thermally conductive metal, and may be a single metal or an alloy. The base layer may further include a polyvinylidene fluoride (PVDF) film layer to improve the durability of the back sheet. The PVDF film layer may be laminated to a metal layer by a solvent dry lamination method.
상기 기재층의 두께는 제한되지 않으나, 구체적으로 8 ~ 250㎛의 두께를 가질 수 있다. 금속층의 두께가 상기 범위 미만이면 방열성과 지지력 등이 미미할 수 있고, 상기 범위 초과이면 백시트의 유연성이 떨어지고 생산원가가 상승하게 되는 문제가 있다.The thickness of the base layer is not limited, but it may have a thickness of 8 to 250 탆. If the thickness of the metal layer is less than the above range, the heat dissipation and the supporting force may be insufficient. If the thickness exceeds the above range, the flexibility of the back sheet deteriorates and the production cost increases.
보다 구체적으로 상기 기재층에 포함되는 금속층은 2층 이상의 다층 구조를 가지되, 각 층을 구성하는 금속은 인접하는 층과 다른 금속으로 구성될 수 있으며, 상기 2층 이상의 금속층은 2장 이상의 금속 박막이 적층 합지된 것으로, 이때 금속들은 서로 열전도율이 다른 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속층은 알루미늄(Al) 박막과 구리(Cu) 박막으로 구성된 2층 구조일 수 있다. 상기와 같이 금속층을 2층 이상으로 구성하되, 각 층은 인접하는 층과 서로 다른 금속으로 구성하게 되면 단일층으로 구성된 경우보다 우수한 방열성을 갖는다. 상기 금속층은 PVDF 필름, 방열봉지층과 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지할 수 있다.More specifically, the metal layer included in the base layer may have a multilayer structure of two or more layers, and the metal constituting each layer may be composed of a metal different from the adjacent layer, and the metal layer of two or more layers may include two or more metal thin films And the metals may be different in thermal conductivity from each other. For example, the metal layer may have a two-layer structure composed of an aluminum (Al) thin film and a copper (Cu) thin film. As described above, if the metal layer is composed of two or more layers, and each layer is made of a different metal from the adjacent layer, the metal layer has better heat dissipation than a single layer. The metal layer may be laminated with a PVDF film, a heat-radiating encapsulation layer and a solvent dry lamination method.
또한, 본 발명의 구현예들에 따른 상기 불소재료층은 불소필름층 및 불소코팅층이며, 불소(F)를 포함하는 성분이면 제한 없이 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐플로라이드(PVF), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF)를 포함할 수 있다. 이때 상기 불소재료층에 방열성능을 부여하기 위하여 세라믹계 충전재를 더 포함할 수 있으며, 그 예로 h-질화붕소(h-BN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO2)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 불소 재료층은 5 ~ 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 두께가 낮을 경우 내구성이 떨어지고 코팅의 경우 은폐력이 저하되며, 두꺼울 경우 고가인 불소소재에 의해 생산원가가 상승하게 되는 문제가 있다. 상기 불소필름은 금속층과 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지할 수 있고, 불소코팅은 Roll코팅, 코마코팅, 다이코팅, 그라비아코팅, 마이크로 그라비아코팅 중 하나의 공정으로 코팅한다.
Further, the fluorine material layer according to embodiments of the present invention is a fluorine film layer and a fluorine coating layer, and may include any material including fluorine (F). For example, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF). The may further comprise a ceramic filler in order to give it the heat radiation performance in the fluorine material layer. Examples h- boron nitride (h-BN), aluminum oxide (Al 2 O 3), aluminum nitride (AlN), carbide a silicon (SiC), magnesium oxide (MgO), silica least one element selected from the group consisting of (SiO 2) may be further included. Further, the fluorine material layer may have a thickness of 5 to 50 占 퐉. When the thickness is low, the durability is poor. In the case of the coating, the hiding power is decreased. When the thickness is low, the production cost is increased due to the expensive fluorine material. The fluorine film may be laminated with a metal layer and a solvent dry lamination method, and the fluorine coating may be coated by one of roll coating, comma coating, die coating, gravure coating and microgravure coating.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예를 통하여 설명한다. 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기의 실시예의 범위로 제한되는 것은 아니다. 또한, 아래에 기술된 비교예는 실시예들과 대비하기 위한 것으로 기재된 것일 뿐이며, 종래의 기술로서 기재한 것이 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples and experimental examples. The Examples and Experimental Examples are intended to further illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the comparative example described below is described only for the purpose of comparison with the embodiments, and is not described as a conventional technique. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention.
[실시예 1][Example 1]
본 발명의 일 구현예로서, [White-EVA/복합-EVA/금속/불소기재]가 적층된 태양전지 모듈용 백시트를 하기와 같이 제조하였다.As one embodiment of the present invention, a back sheet for a solar cell module in which [White-EVA / composite-EVA / metal / fluorine base] was laminated was prepared as follows.
반사층(White-EVA)은 EVA에 반사층 총 중량에 대하여 이산화티타늄(TiO2)을 30중량%로 컴파운딩한 후 압출하여 약 100μm두께의 시트로 제조하였다. 방열봉지층(복합-EVA)은 EVA에 개질그라파이트, 그라파이트, 탈크(Talc) 및 알루미나를 약 100:10:5:10의 비율이 되도록 복합하여 방열봉지층 총 중량에 대하여 60중량%가 되도록 컴파운딩한 후 압출하여 약 500μm두께의 시트로 제조하였다. 금속층은 내식방지 처리된 알루미늄 150μm 및 구리 18μm박막을 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하였다. 그리고 불소재료층으로 PVDF 30μm를 상기 금속층에 적층하였다. 이때 상기 각 층은 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하여 백시트를 제조하였다.
The reflective layer (White-EVA) was prepared by compounding 30 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ) with respect to the total weight of the reflective layer and then extruding the EVA into a sheet having a thickness of about 100 μm. The heat-radiating encapsulation layer (composite-EVA) was prepared by compounding EVA with modified graphite, graphite, talc and alumina in a ratio of about 100: 10: 5: 10 so as to be 60% by weight based on the total weight of the heat- And then extruded to prepare a sheet having a thickness of about 500 탆. The metal layer was formed by laminating anti-corrosion treated aluminum films of 150 탆 and 18 탆 in thickness by a solvent dry lamination method. Then, 30 mu m of PVDF was laminated on the metal layer as a fluorine material layer. At this time, the respective layers were laminated by a solvent dry lamination method to prepare a back sheet.
[실시예 2][Example 2]
본 발명의 일 구현예로서, [White-PE/복합-PE/금속/불소기재]로 적층된 태양전지 모듈용 백시트를 하기와 같이 제조하였다.As one embodiment of the present invention, a back sheet for a solar cell module laminated with [White-PE / composite-PE / metal / fluorine base] was prepared as follows.
반사층(White-PE)은 가교된 LDPE에 반사층 총 중량에 대하여 이산화티타늄(TiO2)을 30중량%로 컴파운딩한 후 압출하여 약 100μm두께의 시트로 제조하였다. 방열봉지층(복합-PE)는 가교된 LDPE에 개질그라파이트, 그라파이트, 탈크(Talc) 및 알루미나를 약 100:10:5:10의 비율이 되도록 복합하여 방열봉지층 총 중량에 대하여 60중량%가 되도록 컴파운딩한 후 압출하여 약 500μm두께의 시트로 제조하였다. 금속층은 내식방지 처리된 알루미늄 150μm, 구리 18μm박막을 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하였다. 그리고 불소재료층으로 PVDF 30μm를 상기 금속층에 적층하였다. 이때 상기 각 층은 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하여 백시트를 제조하였다.
The reflection layer (White-PE) was prepared by compounding 30% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) with respect to the total weight of the reflective layer on the crosslinked LDPE and extruding it into a sheet having a thickness of about 100 μm. The heat-radiating encapsulation layer (composite-PE) was obtained by mixing 60 parts by weight of modified graphite, graphite, talc and alumina with the crosslinked LDPE so that the ratio was about 100: 10: 5: 10, And then extruded to prepare a sheet having a thickness of about 500 mu m. The metal layer was formed by laminating anti-corrosion treated aluminum film of 150 탆 and copper 18 탆 thin film by a solvent dry lamination method. Then, 30 mu m of PVDF was laminated on the metal layer as a fluorine material layer. At this time, the respective layers were laminated by a solvent dry lamination method to prepare a back sheet.
[비교예 1][Comparative Example 1]
본 발명의 비교예로서, [PVDF/금속/PVDF]로 적층된 태양전지 모듈용 백시트를 하기와 같이 제조하였다.As a comparative example of the present invention, a back sheet for a solar cell module laminated with [PVDF / metal / PVDF] was prepared as follows.
내식방지 처리된 알루미늄 150μm, 구리 18μm박막이 합지된 금속층의 상, 하부에 각각 PVDF 30μm를 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하여 백시트를 제조하였다.
A back sheet was prepared by laminating PVDF 30 μm on the upper and lower portions of the metal layer having the anti-corrosion-resistant aluminum 150 μm and copper 18 μm thin films, respectively, by a solvent dry lamination method.
[비교예 2][Comparative Example 2]
본 발명의 비교예로서, [White-PE/금속/불소기재]로 적층된 태양전지 모듈용 백시트를 하기와 같이 제조하였다.As a comparative example of the present invention, a back sheet for a solar cell module laminated with [White-PE / metal / fluorine base] was prepared as follows.
가교된 LDPE을 준비한 다음, 상기 가교된 LDPE상부에 반사층(White-PE)을 반사층 총 중량에 대하여 이산화티타늄(TiO2)을 4중량%로 컴파운딩한 후 압출하여, 총 약 100μm두께의 시트로 제조하였다. 그 다음, 상기 방열봉지층 하부에 금속층으로 내식방지 처리된 알루미늄 150μm, 구리 18μm박막을 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하고, PVDF 30μm를 상기 금속층 하부에 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하여 백시트를 제조하였다.
A crosslinked LDPE was prepared, and then a reflective layer (White-PE) was compounded with 4 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ) based on the total weight of the reflective layer on the crosslinked LDPE and extruded to obtain a sheet having a total thickness of about 100 μm . Next, a 150 탆 -thick copper and 18 탆 -thick copper film, which is anti-corrosion-treated as a metal layer, is laminated on the lower part of the heat-radiating encapsulation layer by a solvent dry lamination method, and 30 탆 of PVDF is subjected to solvent dry lamination under the metal layer. To prepare a back sheet.
[비교예 3][Comparative Example 3]
본 발명의 비교예로서, [White-PE/PE + 기존 그라파이트/금속/불소기재]로 적층된 태양전지 모듈용 백시트를 하기와 같이 제조하였다.As a comparative example of the present invention, a back sheet for a solar cell module laminated with [White-PE / PE + conventional graphite / metal / fluorine base] was prepared as follows.
반사층(White-PE)은 가교된 LDPE에 반사층 총 중량에 대하여 이산화티타늄(TiO2)을 4중량%로 컴파운딩한 후 압출하여 약 100μm두께의 시트로 제조하였다. 방열봉지층은 가교된 LDPE에 그라파이트를 방열봉지층 총 중량에 대하여 50중량%가 되도록 컴파운딩한 후 압출하여 약 500μm두께의 시트로 제조하였다. 금속층으로 상기 방열봉지층 하부에 내식방지 처리된 알루미늄 150μm, 구리 18μm박막을 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하였다. 불소재료층은 PVDF 30μm를 상기 금속층 하부에 적층하였다. 이때 상기 각 층은 용매 건식 적층(Solvent Dry Lamination) 방식으로 합지하여 백시트를 제조하였다.
The reflection layer (White-PE) was prepared by compounding 4 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ) with respect to the total weight of the reflective layer on the crosslinked LDPE and extruding it into a sheet having a thickness of about 100 μm. The heat-sealable layer was prepared by compounding graphite with crosslinked LDPE in an amount of 50% by weight based on the total weight of the heat-sealed encapsulation layer and extruding it into a sheet having a thickness of about 500 탆. A metal layer having a thickness of 150 占 퐉 and a thickness of 18 占 퐉 of copper, which was anti-corrosion-treated, was laminated on the lower part of the heat-radiating encapsulation layer by a solvent dry lamination method. The fluorine material layer was laminated with PVDF 30 μm below the metal layer. At this time, the respective layers were laminated by a solvent dry lamination method to prepare a back sheet.
[시험예 1][Test Example 1]
상기에서 제조한 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3의 태양전지 모듈용 백시트의 방열성 및 이를 포함하는 태양전지의 전력효율을 비교하기 위하여, 하기의 실험을 실시하였다.
In order to compare the heat dissipation properties of the back sheet for the solar cell module of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 and the power efficiency of the solar cell including the solar cells, the following experiments were conducted.
(1) 내구성(1) Durability
각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, 제논(Xenon) 아크를 이용하는 내구성 시험기(Xenon Weather-Ometer, ATLAS Ci3000+)를 이용하여, 항온 항습(80℃, 80%RH) 3000hr 조건에서 통상적인 방법에 따라 내구성을 평가하고, 그 결과를 우수(◎), 양호(○), 보통(△) 불만족(X)으로 표시하였다.
The backsheet specimens of each of the examples and comparative examples were subjected to ordinary temperature and humidity (80 DEG C, 80% RH) for 3,000 hours using a durability tester (Xenon Weather-Ometer, ATLAS Ci3000 +) using a Xenon arc Durability was evaluated according to the method of?, And the results were expressed as excellent (?), Good (?), And normal (?) Dissatisfied (X).
(2) 부분방전(2) partial discharge
각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, Partial Discharge TEST 설비 (한양대학교)를 이용하여 부분방전을 평가하였다. 구체적으로, 시험전압을 시스템 최대전압 이하의 값에서 시작하여 부분방전이 발생하는 점을 지나 10 %까지 더 증가시키는 시험을 10개의 시험편에 대해 반복 실시하였다. 그 다음, 부분 방전 소멸 전압의 평균값에서 표준 편차를 뺀 값이 주어진 최대 시스템 전압의 1.5배를 넘은 경우 시험을 통과한 것으로 판정하였다.
Partial discharge test equipment (Hanyang Univ.) Was used to evaluate the partial discharge of the back sheet specimens according to each of the Examples and Comparative Examples. Specifically, the test was repeated for 10 test pieces, starting at a value below the system maximum voltage and further increasing to 10% beyond the point at which the partial discharge occurred. Then, when the value obtained by subtracting the standard deviation from the average value of the partial discharge decay voltage exceeds 1.5 times of the maximum system voltage given, it was judged to pass the test.
(3) 발열성능(3) Heat generation performance
각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, 열원(LED 램프)이 설치된 알루미늄판을 피시험체로 하여, 초기 100℃로 설정된 피시험체에 각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편을 붙이고, 1시간 후의 피시험체 온도를 측정하여 온도하강 정도를 확인하였다.
With respect to the back sheet specimens according to each of the examples and the comparative examples, the back sheet specimen according to each of the examples and the comparative examples was attached to a test object set at an initial temperature of 100 占 폚 using an aluminum plate provided with a heat source (LED lamp) , And the temperature of the test piece after 1 hour was measured to confirm the degree of temperature decrease.
(4) 발전량(%)(4) Power generation (%)
각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, 백 시트 부착 전의 태양전지 발전량을 100%로 하고, 부착 후의 발전량을 평가하여 부착 전에 대한 상대적인 비율로 나타내었다.
With respect to the back sheet specimens according to each of the examples and the comparative example, the generation amount of the solar cell before attachment of the back sheet was set at 100%, and the amount of power generation after the attachment was evaluated.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 백시트인 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 3과 동등한 높은 내구성을 가지면서도, 비교예들에 비하여 부분방전 및 방열성능이 우수하였다. 구체적으로, 개질 그라파이트를 포함하는 실시예 1 및 2는 기존의 그라파이트를 포함하는 비교예 3보다 부분방전 및 방열성능이 모두 높은 것으로 나타났다. 또한, 개질 그라파이트가 포함된 방열봉지층(EVA함유)을 포함하는 실시예 1은 개질 그라파이트가 포함되지 않은 비교예 2 보다 매우 개선된 방열성능을 나타내었다. 이는 실시예 1 및 2의 높은 반사율과 열전도 효율로 인해 빠른 열전달이 일어남에 따라 방열효과가 향상된 것으로 판단되며, 그 결과 실시예 1 및 2 모두 비교예 1 내지 3에 대하여 부분방전에 대한 내구성이 확보된 상태에서도 향상된 전력생산효율을 나타냄을 알 수 있다.As shown in Table 1, Examples 1 and 2, which are the back sheets of the present invention, have high durability equivalent to that of Comparative Examples 1 to 3, but have superior partial discharge and heat radiation performance as compared with Comparative Examples. Specifically, Examples 1 and 2 including modified graphite showed higher partial discharge and heat radiation performance than Comparative Example 3 including conventional graphite. In addition, Example 1 including a heat-sealed layer (containing EVA) containing modified graphite showed much improved heat radiation performance than Comparative Example 2 without modified graphite. It is considered that the heat radiation effect is improved due to the rapid heat transfer due to the high reflectance and the heat conduction efficiency of Examples 1 and 2. As a result, in Examples 1 and 2, the durability against partial discharge is secured The power generation efficiency is improved.
1: 불소재료층 2: 기재층
3: 방열봉지층 4: 반사층1: fluorine material layer 2: substrate layer
3: heat-radiating encapsulation layer 4: reflective layer
Claims (13)
상기 태양전지 모듈용 백시트는,
태양전지 모듈의 셀의 하부에 구비된 방열봉지층;
상기 방열봉지층 하부에 구비된 기재층; 및
상기 기재층의 하부에 구비된 불소재료층을 포함하고,
상기 방열봉지층은 개질 그라파이트를 포함하고,
상기 개질 그라파이트는 표면처리된 후 졸겔(sol-gel)법으로 실리카가 코팅된 그라파이트인 태양전지 모듈용 백시트.A backsheet for a solar cell module laminated on a lower portion of a solar cell,
In the back sheet for a solar cell module,
A heat-dissipating encapsulation layer provided under the cell of the solar cell module;
A substrate layer provided under the heat-radiating encapsulation layer; And
And a fluorine material layer provided below the substrate layer,
Wherein the heat-dissipating sealing layer includes modified graphite,
Wherein the modified graphite is a graphite coated with silica by a sol-gel method after surface treatment.
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| GRNT | Written decision to grant | ||
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