KR101573126B1 - 태양 전지용 밀봉막 및 이것을 사용한 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체, 가교제 및 실란 커플링제를 포함하는 태양 전지용 밀봉막으로서, 상기 가교제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.05 내지 0.7질량부이고, 상기 실란 커플링제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 0.7질량부이며, 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체에 있어서의 메타크릴산 메틸의 함유율이 25 내지 35질량％인 것을 특징으로 하는, 태양 전지용 밀봉막(13A, 13B)을 제공한다.

Description

태양 전지용 밀봉막 및 이것을 사용한 태양 전지{SEALING FILM FOR SOLAR CELLS AND SOLAR CELL USING SAME}
본 발명은 접착성이 높고, 고온 다습 조건 하에 있어서의 내구성이 우수한 태양 전지용 밀봉막 및 이것을 사용한 태양 전지에 관한 것이다.
최근, 자원의 유효한 이용이나 환경 오염의 방지 등의 면에서, 태양광을 전기 에너지로 직접 변환하는 태양 전지가 널리 사용되고, 또한 생산성이나 내구성의 점에서 개발이 진행되고 있다.
태양 전지는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 유리 기판 등으로 이루어지는 표면측 투명 보호 부재(11), 표면측 밀봉막(13A), 실리콘 발전 소자 등의 태양 전지용 셀(14), 이면측 밀봉막(13B) 및 이면측 보호 부재(12)를 이 순으로 적층하고, 감압으로 탈기한 후, 가열 가압해서 표면측 밀봉막(13A) 및 이면측 밀봉막(13B)을 가교 경화시켜서 접착 일체화함으로써 제조된다. 종래의 태양 전지에서는 높은 전기 출력을 얻기 위해서, 복수의 태양 전지용 셀(14)을 접속해서 사용되고 있다. 따라서, 태양 전지용 셀(14) 사이의 절연성을 확보하기 위해서, 절연성이 있는 밀봉막(13A, 13B)을 사용해서 태양 전지용 셀을 밀봉하고 있다.
밀봉막(13A, 13B)에는, 저렴하고 높은 투명성 및 접착성을 갖는 점에서 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA) 필름이 종래부터 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 그리고, 태양 전지 셀의 기계적인 내구성의 확보나, 습기 또는 물의 투과에 의한 내부의 도선이나 전극의 녹 발생의 방지를 위해, 가교제를 사용해서 EVA 필름을 가교시킴으로써, 고도의 밀착성 및 접착 강도로 각 부재를 접착 일체화시키고 있다.
그러나, EVA는 그 구성 성분으로서 아세트산 비닐을 포함하기 때문에, 설치시 고온 시의 습기에 의해 경시적으로 가수분해해서 아세트산이 발생하기 쉽고, 이 아세트산에 의해 내부의 도선이나 전극과 접촉해서 녹의 발생을 촉진시킬 우려가 있다. 이 이유로부터, EVA 이외의 수지를 사용해서 제조된 태양 전지용 밀봉막이 개발되어 있다. EVA 이외의 수지를 사용한 태양 전지용 밀봉막으로서, 특허문헌 2에는 에틸렌-불포화 카르복실산 공중합체 또는 그 아이오노머를 사용한 태양 전지용 밀봉막이 개시되어 있고, 또한 특허문헌 3에는 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체와 EVA와의 혼합물을 베이스 중합체로서 사용한 태양 전지용 밀봉막이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2008-153520호 일본 특허 공개 제2000-186114호 일본 특허 공개 제2005-126708호
그러나, 특허문헌 2에 기재된 밀봉막은 생산성이 우수하지만, 가교를 행하고 있지 않으므로 다른 부재(보호 부재 및 태양 전지용 셀)와의 접착성이 충분하지 않다는 문제가 있다. 한편, 특허문헌 3에 기재된 밀봉막은 가교되는 밀봉막인데, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체와 EVA를 혼합한 밀봉막이기 때문에, 여전히 EVA로부터의 아세트산이 발생하고, 또한 가교제의 영향에 의해 발포가 발생해서 접착력의 저하가 일어난다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 산에 의한 부식이 방지되어 발포의 발생이 억제되어 접착성이 높고, 그 높은 접착성을 고온 다습 하의 가혹한 조건 하에서도 유지하는 것이 가능한 태양 전지용 밀봉막을 제공하는 것에 있다. 또한, 이 태양 전지용 밀봉막을 사용함으로써, 발전 효율이 향상되고, 내구성이 우수한 태양 전지를 제공하는 것에 있다.
발포는, 밀봉하기 위한 가교 공정에 있어서 밀봉막에 포함되는 가교제가 열분해되면서 발생하는 가스에 기인한다. 즉, 가교제의 열분해와 함께 발생한 가스가 태양 전지 내부의 이면측 보호 부재, 이면측 밀봉막, 태양 전지용 셀, 표면측 밀봉막 및 표면측 투명 보호 부재의 각 계면에 모이고, 이에 의해 태양 전지 내부에서 발포가 발생한다고 생각된다. 한편, 가교를 행하지 않으면 접착력을 충분히 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 고온 다습 조건 하에 있어서의 내구성도 충분히 얻을 수 없다. 따라서, 본 발명자는 베이스 중합체로서 산을 발생하지 않는 중합체를 사용하여, 필요 최저한의 양의 가교제와, 접착성을 향상시키는 실란 커플링제를 소정의 양으로 배합함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내었다.
즉, 상기 목적은 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체, 가교제 및 실란 커플링제를 포함하는 태양 전지용 밀봉막으로서, 상기 가교제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.05 내지 0.7질량부이고, 상기 실란 커플링제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 0.7질량부이며, 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체에 있어서의 메타크릴산 메틸의 함유율이 25 내지 35질량％인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 밀봉막에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 형태는 이하와 같다.
(1) 상기 실란 커플링제에 대한 상기 가교제의 질량비가 0.2 내지 0.5이다. 이 범위이면, 특히 발포를 억제하면서, 접착력을 향상시키는 것이 가능하게 되어, 습열 환경 하에서도 높은 수준의 접착력을 유지하는 것이 가능하게 된다.
(2) 상기 가교제가 유기 과산화물이다.
(3) 유기 과산화물이 디알킬퍼옥시드계 화합물이다.
(4) 실란 커플링제가 메타크릴옥시계 실란 커플링제다.
또한, 본 목적은 상기 태양 전지용 밀봉막을 사용한 것을 특징으로 하는 태양 전지에 의해서도 달성된다.
본 발명의 태양 전지용 밀봉막은 우수한 접착성 및 내구성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막에 의하면, 밀봉막과 보호 부재와의 계면에 있어서의 발포나 박리의 발생을 억제할 수 있고, 발전 개시 초기로부터 장기간에 걸쳐 높은 발전 성능을 유지할 수 있는 태양 전지를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일반적인 태양 전지의 개략 단면도다.
도 2는 접착력의 평가인 180° 박리 시험법을 설명하기 위한 개략도다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막은, 베이스 중합체로서 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체를 사용하고 있고, 가교제를 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.05 내지 0.7질량부 포함하고, 실란 커플링제를 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 0.7질량부 포함하고 있다. 또한, 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸은 메타크릴산 메틸의 함유율이 25 내지 35질량％인 것을 사용한다. 필요 최저한의 가교제를 사용해서 가교를 행하고, 실란 커플링제를 병용함으로써, 발포의 발생이 억제되고, 높은 접착성을 얻는 것이 가능하게 되고, 또한 고온 다습 조건 하에서의 내구성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 밀봉막의 베이스 중합체로서, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체를 사용함으로써, 산의 발생이 방지되어, 전극 등의 부식이나 접착력의 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다. 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체는 광선 투과성이 높고, 태양광을 충분히 태양 전지용 셀에 입사시킬 수 있기 때문에, 태양 전지용 밀봉막의 베이스 중합체로서 적합하다.
이하, 각 재료에 대해서 상세하게 설명한다.
[에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체]
에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체(EMMA)는 단량체로서 에틸렌 및 메타크릴산 메틸(MMA)을 사용해서 얻어지는 공중합체이며, 본 발명에 있어서, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체에 있어서의 메타크릴산 메틸의 함유율은 25 내지 35질량％, 바람직하게는 25 내지 30질량％이다. 25질량％보다 낮으면 투명성이 저하되는 경우가 있고, 35질량％보다 높으면 가공성이 저하하는 경우가 있다.
에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체는 JIS K7210으로 규정되는 용융 유속이, 35g/10분 이하, 특히 7 내지 20g/10분인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 용융 유속을 갖는 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체를 사용한 태양 전지용 밀봉막에 의하면, 태양 전지 제작시의 밀봉 공정에서의 가열 가압 시에, 밀봉막이 용융이나 위치 어긋남을 일으켜서 기판의 단부로부터 비어져 나오는 것을 억제할 수 있고, 높은 밀봉 성능을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 용융 유속(MFR)의 값은 JIS K7210에 따라, 190℃, 하중 21.18N의 조건에 기초하여 측정된 것이다.
본 발명의 태양 전지용 밀봉막은, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 외에, 또한 폴리비닐아세탈계 수지(예를 들어, 폴리비닐포르말, 폴리비닐부티랄(PVB 수지), 변성PVB), 염화비닐 수지를 부차적으로 사용해도 좋다. 그 경우, 특히 PVB가 바람직하다.
[가교제]
본 발명에 있어서 가교제는, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체의 가교 구조를 형성할 수 있는 것이다. 가교제는 유기 과산화물 또는 광중합 개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 접착력, 내습성, 내관통성의 온도 의존성이 개선된 밀봉막이 얻어지는 점에서, 유기 과산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기 과산화물로는, 100℃ 이상의 온도로 분해해서 라디칼을 발생하는 것이면, 어떤 것이라도 사용할 수 있다. 유기 과산화물은 일반적으로 성막 온도, 조성물의 조정 조건, 경화 온도, 피착체의 내열성, 저장 안정성을 고려해서 선택된다. 특히, 반감기 10시간의 분해 온도가 70℃ 이상인 것이 바람직하다.
상기 유기 과산화물로는 수지의 가공 온도·저장 안정성의 관점에서, 예를 들어 벤조일퍼옥시드계 경화제, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥시드, 디-n-옥타노일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 스테아로일퍼옥시드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 숙신산 퍼옥시드, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 디쿠밀퍼옥시드, 디-t-헥실퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 4-메틸벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, m-톨루오일+벤조일퍼옥시드, 벤조일퍼옥시드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-2-메틸시클로헥사네이트, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥사네이트, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥사네이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,2-비스(4,4-디-t-부틸퍼옥시시클로헥실)프로판, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸, t-헥실퍼옥시 이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시말레산, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥산, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(메틸벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필 모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실 모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, 2,5-디-메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산 등을 들 수 있다.
벤조일퍼옥시드계 경화제로는 70℃ 이상의 온도로 분해해서 라디칼을 발생하는 것이면 모두 사용 가능한데, 반감기 10시간의 분해 온도가 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 제조 조건, 성막 온도, 경화(접합) 온도, 피착체의 내열성, 저장 안정성을 고려해서 적절히 선택할 수 있다. 사용 가능한 벤조일퍼옥시드계 경화제로는, 예를 들어 벤조일퍼옥시드, 2,5-디메틸헥실-2,5-비스퍼옥시벤조에이트, p-클로로 벤조일퍼옥시드, m-톨루오일퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시벤조에이트 등을 들 수 있다. 벤조일퍼옥시드계 경화제는 1종이어도 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
이들 유기 과산화물 중에서도 디알킬퍼옥시드계 유기 과산화물인 α,α'-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 디쿠밀퍼옥시드, 디-t-헥실퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥시드 및 디-t-부틸퍼옥시드가 바람직하다. 이에 의해, 분해 생성 가스의 발생이 발생하기 어렵고, 또한 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체의 가교 밀도를 충분히 향상시킬 수 있어, 얻어지는 태양 전지용 밀봉막의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 유기 과산화물의 함유량은, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.05 내지 0.7질량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.3질량부다. 0.05 질량부보다 적으면 가교 반응이 느려지고, 접착력이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 0.7질량부보다 많으면 발포할 가능성이 높아진다.
또한, 광중합 개시제로는 공지된 어떤 광중합 개시제여도 사용할 수 있지만, 배합 후의 저장 안정성이 좋은 것이 바람직하다. 이러한 광중합 개시제로는, 예를 들어 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모르폴리노프로판-1 등의 아세토페논계, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계, 벤조페논, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논 등의 벤조페논계, 이소프로필티오크산톤, 2-4-디에틸티오크산톤 등의 티오크산톤계, 그 외 특수한 것으로는 메틸페닐 글리옥시레이트 등을 사용할 수 있다. 특히 바람직하게는 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모르폴리노프로판-1, 벤조페논 등을 들 수 있다. 이들 광중합 개시제는 필요에 따라, 4-디메틸아미노 벤조산과 같은 벤조산계 또는, 제3급 아민계 등의 공지 관용의 광중합 촉진제의 1종 또는 2종 이상을 임의의 비율로 혼합해서 사용할 수 있다. 또한, 광중합 개시제만 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합으로 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제의 함유량은, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.05 내지 0.7질량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.3질량부다. 0.05질량부보다 적으면 가교 반응이 느려지고, 접착력이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 0.7질량부보다 많으면 발포할 가능성이 높아진다.
[실란 커플링제]
본 발명에 사용하는 실란 커플링제로는 γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, γ-클로로프로필 메톡시실란, 비닐에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 비닐트리클로로실란, γ-머캅토프로필 트리메톡시실란, γ-아미노프로필 트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
이 중에서도 특히, 메타크릴옥시계 실란 커플링제(메타크릴옥시기를 포함하는 실란 커플링제를 말함)인 γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란이 바람직하고, 그 중에서도 γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란이 특히 바람직하다. 이들 실란 커플링제는 단독으로 사용해도, 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다.
본 발명의 태양 전지용 밀봉막에 있어서의 실란 커플링제의 함유량은, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 0.7질량부이고, 바람직하게는 0.3 내지 0.65질량부다. 0.1질량부보다 적으면 접착성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 0.7질량부보다 많으면 블리드 아웃이 발생하는 경우가 있다.
여기서, 본 발명에 있어서, 실란 커플링제에 대한 가교제의 질량비(가교제/실란 커플링제)가 0.2 내지 0.5인 것이 바람직하다. 사용하는 가교제의 양을 가능한 적게 하는 한편, 실란 커플링제의 양을 상대적으로 많게 함으로써 확실하게 발포를 억제하면서, 접착력을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
[기타]
가교 경화 전의 태양 전지용 밀봉막은, 또한 가교 보조제를 포함하고 있어도 좋다. 상기 가교 보조제는 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체의 가교 밀도를 향상시켜, 밀봉막의 접착성 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 가교 보조제는 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2.5질량부로 사용된다. 이러한 가교 보조제의 함유량이면, 가교 보조제의 첨가에 의한 가스의 발생도 없이, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체의 가교 밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 가교 보조제(관능기로서 라디칼 중합성기를 갖는 화합물)로는, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트 등의 3관능의 가교 보조제 외에, (메트)아크릴에스테르(예, NK 에스테르 등)의 단관능 또는 2관능의 가교 보조제 등을 들 수 있다. 그 중에서도 트리알릴시아누레이트 및 트리알릴이소시아누레이트가 바람직하고, 특히 트리알릴이소시아누레이트가 바람직하다.
본 발명의 태양 전지용 밀봉막은 막의 다양한 물성(기계적 강도, 투명성 등의 광학적 특성, 내열성, 내광성, 가교 속도 등)의 개량 혹은 조정, 특히 기계적 강도의 개량을 위해, 필요에 따라 가소제, 아크릴옥시기 함유 화합물, 메타크릴옥시기 함유 화합물 및／또는 에폭시기 함유 화합물 등의 각종 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다.
상기 가소제로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로 다염기산의 에스테르, 다가 알코올의 에스테르가 사용된다. 그 예로는 디옥틸프탈레이트, 디헥실아디페이트, 트리에틸렌글리콜-디-2-에틸부티레이트, 부틸세바케이트, 테트라에틸렌글리콜 디헵타노에이트, 트리에틸렌글리콜 디페라고네이트를 들 수 있다. 가소제는 1종 사용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다. 가소제의 함유량은 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 5질량부 이하의 범위가 바람직하다.
상기 아크릴옥시기 함유 화합물 및 상기 메타크릴옥시기 함유 화합물로는, 일반적으로 아크릴산 혹은 메타크릴산 유도체이고, 예를 들어 아크릴산 혹은 메타크릴산의 에스테르나 아미드를 들 수 있다. 에스테르 잔기의 예로는 메틸, 에틸, 도데실, 스테아릴, 라우릴 등의 직쇄상의 알킬기, 시클로헥실기, 테트라히드로푸르푸릴기, 아미노에틸기, 2-히드록시에틸기, 3-히드록시프로필기, 3-클로로-2-히드록시프로필기를 들 수 있다. 아미드의 예로는 디아세톤아크릴아미드를 들 수 있다. 또한, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등의 다가 알코올과 아크릴산 혹은 메타크릴산의 에스테르도 들 수 있다.
상기 에폭시 함유 화합물로는 트리글리시딜트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 페놀(에틸렌옥시)5글리시딜에테르, p-t-부틸페닐글리시딜에테르, 아디프산 디글리시딜에스테르, 프탈산 디글리시딜에스테르, 글리시딜메타크릴레이트, 부틸글리시딜에테르를 들 수 있다.
상기 아크릴옥시기 함유 화합물, 상기 메타크릴옥시기 함유 화합물 또는 상기 에폭시기 함유 화합물은, 각각 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 각각 일반적으로 0.5 내지 5.0질량부, 특히 1.0 내지 4.0질량부 포함되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막은 노화 방지제를 포함하고 있어도 좋다. 노화 방지제로는, 예를 들어 N,N'-헥산-1,6-디일비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피온아미드] 등의 힌더드 페놀계 산화 방지제, 인계 열안정제, 락톤계 열안정제, 비타민E계 열안정제, 황계 열안정제 등을 들 수 있다.
[태양 전지용 밀봉막의 제조]
상술한 본 발명의 태양 전지용 밀봉막을 형성하기 위해서는, 공지된 방법에 준해서 행하면 된다. 예를 들어, 상술한 각 성분을 포함하는 조성물을 통상의 압출 성형, 또는 캘린더 성형(캘린더링) 등에 의해 성형해서 시트 형상물을 얻는 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 상기 조성물을 용제에 용해시켜, 이 용액을 적당한 도포기(코터)로 적당한 지지체 상에 도포, 건조해서 도막을 형성함으로써 시트 형상물을 얻을 수도 있다. 또한, 제막시의 가열 온도는 가교제가 반응하지 않거나 혹은 대부분 반응하지 않는 온도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 50 내지 90℃, 특히 40 내지 80℃로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 태양 전지용 밀봉막의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 0.05 내지 2㎜이다.
[태양 전지]
본 발명의 태양 전지의 구조는, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막을 사용하고 있으면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 표면측 투명 보호 부재와 이면측 보호 부재의 사이에, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막을 개재시켜서 가교 일체화시킴으로써 태양 전지용 셀을 밀봉시킨 구조 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 태양 전지 셀의 광이 조사되는 측(수광면측)을 「표면측」이라고 하고, 태양 전지 셀의 수광면과는 반대면측을 「이면측」이라고 한다.
상기 태양 전지에 있어서, 태양 전지용 셀을 충분히 밀봉하기 위해서는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 표면측 투명 보호 부재(11), 표면측 밀봉막(13A), 태양 전지용 셀(14), 이면측 밀봉막(13B) 및 이면측 보호 부재(12)를 적층하여, 가열 가압 등 통상법에 따라, 밀봉막을 가교 경화시키면 된다.
상기 가열 가압하기 위해서는, 예를 들어 상기 적층체를 진공 라미네이터로 온도 135 내지 180℃, 또한 140 내지 180℃, 특히 155 내지 180℃, 탈기 시간 0.1 내지 5분, 프레스 압력 0.1 내지 1.5kg/㎠, 프레스 시간 5 내지 15분으로 가열 압착하면 된다. 이 가열 가압 시에 표면측 밀봉막(13A) 및 이면측 밀봉막(13B)에 포함되는 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체를 가교시킴으로써, 표면측 밀봉막(13A) 및 이면측 밀봉막(13B)을 개재하여, 표면측 투명 보호 부재(11), 이면측 투명 부재(12) 및 태양 전지용 셀(14)을 일체화시켜, 태양 전지용 셀(14)을 밀봉할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막은, 도 1에 도시한 바와 같은 단결정 또는 다결정의 실리콘 결정계의 태양 전지 셀을 사용한 태양 전지뿐만 아니라, 박막 실리콘계, 박막 아몰퍼스 실리콘계 태양 전지, 셀렌화 동 인듐(CIS)계 태양 전지 등의 박막 태양 전지의 밀봉막에도 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 예를 들어 유리 기판, 폴리이미드 기판, 불소 수지계 투명 기판 등의 표면측 투명 보호 부재의 표면 상에 화학 기상 증착법 등에 의해 형성된 박막 태양 전지 소자층 상에 본 발명의 태양 전지용 밀봉막, 이면측 보호 부재를 적층하여 접착 일체화시킨 구조, 이면측 보호 부재의 표면 상에 형성된 태양 전지 소자 상에, 본 발명의 태양 전지용 밀봉막, 표면측 투명 보호 부재를 적층하여 접착 일체화시킨 구조, 또는 표면측 투명 보호 부재, 표면측 밀봉막, 박막 태양 전지 소자, 이면측 밀봉막 및 이면측 보호 부재를 이 순으로 적층하여 접착 일체화시킨 구조 등을 들 수 있다.
본 발명의 태양 전지에 사용되는 표면측 투명 보호 부재(11)는 통상 규산염 유리 등의 유리 기판인 것이 좋다. 유리 기판의 두께는 0.1 내지 10㎜가 일반적이고, 0.3 내지 5㎜가 바람직하다. 유리 기판은 일반적으로, 화학적 혹은 열적으로 강화시킨 것이어도 좋다.
본 발명에서 사용되는 이면측 보호 부재(12)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리아미드 등의 플라스틱 필름이 바람직하게 사용된다. 또한, 내열성, 내습열성을 고려해서 불화 폴리에틸렌 필름, 특히 불화 폴리에틸렌 필름/Al/불화 폴리에틸렌 필름을 이 순으로 적층시킨 필름이어도 좋다.
또한, 본 발명의 태양 전지(박막 태양 전지를 포함)는 표면측 및／또는 이면측에 사용되는 밀봉막이다. 따라서, 표면측 투명 보호 부재, 이면측 보호 부재 및 태양 전지용 셀 등의 상기 밀봉막 이외의 부재에 대해서는, 종래 공지된 태양 전지와 마찬가지의 구성을 갖고 있으면 되고, 특별히 제한되지 않는다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명한다.
[실시예 1 내지 20, 비교예 1 내지 22]
표 1 내지 5에 나타내는 배합으로 각 재료를 롤밀에 공급하고, 70℃에서 혼련해서 태양 전지용 밀봉막 조성물을 제조하였다. 상기 태양 전지용 밀봉막 조성물을 70℃에서 캘린더 성형하고, 방랭 후, 태양 전지용 밀봉막을 제작하였다.
<평가 방법>
(1) 초기의 유리 접착력
3㎜의 플로트 유리 상에 상기의 태양 전지용 밀봉막(두께 0.6㎜)을 적재하고, 100℃로 설정한 진공 라미네이터로 10분 가압해서 가압착한 후, 이 적층체를 155℃로 설정한 오븐에서 45분 가교시켰다. 이 적층체에 대해서, JIS K 6854에 따라, 도 2에 도시한 바와 같이, 유리판(21)과 태양 전지용 밀봉막(23) 사이의 일부를 박리하고, 태양 전지용 밀봉막(23)을 180° 접어서 인장 시험기(시마즈세이사쿠쇼사 제조, 오토그래프)를 사용하여 인장 속도 100㎜/분시의 박리력을 유리 접착력(N/㎝)으로 해서 측정하였다.
(2) 내습열성 시험 후의 유리 접착력
(1)과 마찬가지로 하여 제작한 적층체를 85℃, 85％의 환경으로 설정한 습열 오븐 내에 4000시간 정치한 후, 유리 접착력을 (1)과 마찬가지로 하여 측정하였다.
(3) 발포 시험
상기 태양 전지용 밀봉막(두께 0.6㎜)을, 유리(표면측 보호 부재)/태양 전지용 밀봉막/태양 전지 소자/태양 전지용 밀봉막/이면측 보호 부재(폴리아미드 수지제 백시트: ISOVOLTA사 제조, ICOSOLAR3554)의 순으로 적층하고, 100℃로 설정한 진공 라미네이터로 10분 가압하여, 가압착한 적층체를 155℃로 설정한 오븐에 넣어 팽창이 발생할 때까지의 시간을 계측하였다.
(4) 광선 투과율
2매의 이형 PET(두께 100㎛)로 태양 전지용 밀봉막(두께 0.6㎜)을 끼움 지지한 적층체를, 90℃ 조건으로 진공 2분, 프레스 8분의 진공 라미네이터에 의한 가압착 공정을 거쳐, 155℃로 설정한 오븐에서 45분간 가교시켰다. 이 적층체에 대해서, 분광 광도계(U-4100: 히타치세이사꾸쇼 제조)로 300 내지 1200㎚의 스펙트럼 측정을 실시하고, 그 평균값을 광선 투과율로 하였다.
결과를 표 1 내지 5에 나타내었다.
Figure 112013089906011-pct00001
Figure 112013089906011-pct00002
Figure 112013089906011-pct00003
Figure 112013089906011-pct00004
Figure 112013089906011-pct00005
<평가 결과>
표 1 및 2에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 20의 태양 전지용 밀봉막은 비교예와 비교하여 발포가 억제되어, 초기의 접착력이 높고, 내습열성 조건 하에서의 접착력의 저하가 작은 것이 확인되었다. 특히, 가교제/실란 커플링제의 질량비가 0.2 내지 0.5인 실시예 3, 8, 9, 14, 19 및 20의 밀봉막은 발포가 현저하게 억제되고, 접착력이 특히 높은 것이 나타나고 있다. 또한, 표에 있어서의 가교제/실란 커플링제의 질량비의 값은, 소수점 2째 자리를 반올림한 값이다. 또한, 실시예 1 내지 20의 태양 전지용 밀봉막의 광선 투과율은, 종래부터 사용되고 있는 EVA를 사용한 밀봉막(비교예 1 내지 8)과 동등한 값을 갖고 있으며, 밀봉막으로서 사용하기에 적합한 것이 나타났다.
본 발명에 따르면, 발전 개시 초기부터 장기간에 걸쳐 높은 발전 성능을 유지할 수 있는 태양 전지를 제공하는 것이 가능하다.
11: 표면측 투명 보호 부재
12: 이면측 보호 부재
13A: 표면측 밀봉막
13B: 이면측 밀봉막
14: 태양 전지용 셀
21: 유리판
23: 태양 전지용 밀봉막

Claims (6)

  1. 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체, 가교제 및 실란 커플링제를 포함하는 태양 전지용 밀봉막으로서,
    상기 가교제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 0.3질량부이고, 상기 실란 커플링제의 함유량이 상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 100질량부에 대하여 0.3 내지 0.65질량부이며,
    상기 실란 커플링제에 대한 상기 가교제의 질량비가 0.2 내지 0.5이고,
    상기 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체에 있어서의 메타크릴산 메틸의 함유율이 25 내지 35질량％인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 밀봉막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가교제가 유기 과산화물인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 밀봉막.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기 과산화물이 디알킬퍼옥시드계 유기 과산화물인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 밀봉막.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란 커플링제가 메타크릴옥시계 실란 커플링제인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 밀봉막.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 밀봉막을 사용한 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  6. 삭제
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