KR101622992B1 - 태양전지 백 시트용 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재필름; 기재 필름의 적어도 한 면에 백색층; 및 접착 보호층을 포함하는 태양전지 백 시트용 필름으로서: 상기 백색층은 상기 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 함유하는 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 형성되고, 상기 접착 보호층은 제 2 수계 바인더를 함유하는 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 형성되고, 제조 효율이 우수하고, 층에 백색 안료가 균일하게 존재하고, 각 층간에 접착성이 우수한 태양전지 백 시트용 필름을 제공하는 것에 관한 것이고, 또한 태양전지 백 시트용 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

Description

태양전지 백 시트용 필름 및 그 제조 방법{SOLAR CELL BACK SHEET FILM AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 태양전지 백 시트용 필름 및 그 필름을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
결정 실리콘, 비정질 실리콘 등의 태양전지 소자를 갖는 태양전지 모듈은 일반적으로 전면 보호 시트층, 필러층, 광기전력 소자인 태양전지 소자, 필러층 및 이면 보호 시트층을 차례로 라미네이팅하고, 진공 석션함으로써 라미네이트를 열압착하는 라미네이션법을 이용하여 제조된다. 태양전지는 지붕 탑부와 같이 태양광에 노출되고 비에 노출되는 환경에 놓여져 있기 때문에 상기 태양전지 모듈을 구성하는 각 층은 방습성, 내열성 및 내자외선 등의 내후성 기능이 요구되고 있다.
상기 이면 보호 시트층은 예를 들면, 강도가 우수하고, 내후성, 내열성, 내수성, 내광성, 내풍압성, 내강박성(hailstorm resistance), 내약품성, 광반사성, 광확산성 및 의장성 등의 일반적 견고성이 우수하고, 특히 수분, 산소 등의 침입을 방지하는 방습성이 우수하고, 표면 경도가 높고, 표면상에 더러움, 먼지 등의 축적을 방지하는 방오성이 우수하여 내구성이 매우 높고, 보호력이 높은 것 등의 조건을 충족시키는 것이 요구되고 있다.
예를 들면, 방습성, 장기적인 내성 열화성, 내구성 및 보호력 등의 일반적인 특성이 우수하고, 저비용으로 안전한 태양전지 모듈을 구성하는 것을 목적으로 하고, 무기산화물 등의 증착막이 형성된 기재 필름의 양면에 백색화제 및 자외선 흡수제를 함유한 내열성 폴리프로필렌계 수지 필름이 라미네이트되는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트가 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 (JP-A) No.2007-306006호 공보 참조).
또한, 이면 보호 시트층 자체의 기능 이외에, 이면 보호 시트의 생산성도 중요하고, 따라서 보다 높은 제조 효율을 갖는 태양전지용 이면 보호 시트를 제조하기 위한 방법도 요구되고 있다. 일반적으로, 태양전지용 이면 보호 시트는 기재, 태양광 반사 기능을 갖는 백색층, 및 다양한 기능성층을 포함한 라미네이트 구조를 갖고, 상기 층은 주로 수지 필름으로 형성된다. 상기 이면 보호 시트는 각각의 수지 필름을 부착함으로써 제조된다.
이것에 대하여, 백 시트의 제조 및 가공 효율을 개선하기 위해서, 제 1 수지 필름층(11), 백색 착색층(12), 가스 배리어 증착 수지 필름층(13) 및 제 2 수지 필름층(14)을 가열 아닐링 처리해서 저수축성을 부여함으로써 제조되는 태양전지용 백 시트가 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허 No.2006-073793호 참조).
우수한 내후성, 내열성, 내수성, 내광성, 내풍압성, 내강박성, 내약품성, 방습성, 방오성, 의장성, 광반사성, 내전압성 및 그 외에 요구되는 특성을 갖고, 입사광 반사능력이 우수한 보호 시트를 얻기 위해서 기재 필름, 백색 잉크층 및 무기물 증착 필름으로 형성되고, 범용의 방법에 의해 형성 및 가공될 수 있고 저비용으로 안전하고, 우수한 내구성을 가져 전력 변환 효율을 증가시키는 태양전지용 이면 보호 시트가 개시되어 있다(예를 들면, 일본 특허 No.2006-210557호 참조).
본 발명의 실시형태에 따르면, 기재 필름; 상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 백색안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 포함하는 백색층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성되는 백색층; 및 상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 제 2 수계 바인더를 포함하는 접착 보호층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성되는 접착 보호층을 포함하고, 제조 효율이 우수하고, 백색 안료가 층 중에 균일하게 존재하고, 각각의 층간의 접착성이 우수한 태양전지 백 시트용 필름이 제공되고, 상기 태양전지 백 시트용 필름을 제조하는 방법도 제공된다.
상기 특허문헌에 기재된 태양전지용 이면 보호 시트는 시트가 라미네이트된 태양전지용 이면 보호 시트의 완성이 각 층을 서로 부착시키는 공정 없이는 달성될 수 없다. 그러므로, 제조 효율이 불충분해지고, 각 층간의 접착성도 불충분해진다.
본 발명은 제조 효율이 우수하고, 백색안료가 층에 균일하게 존재하고, 또한 각 층간에 우수한 접착성을 갖는 태양전지 백 시트용 필름 및 그 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 다음을 포함한다.
<1> 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 포함하는 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 상기 기재 필름상에 백색층을 형성하는 공정; 및
상기 기재 필름의 적어도 한 면에 제 2 수계 바인더를 포함하는 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 상기 기재 필름상에 접착 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<2> 상기 <1>에 있어서,
상기 백색층용 수계 조성물 중 백색 안료의 부피율은 제 1 수계 바인더에 대하여 50%~200% 범위 내이고, 상기 백색층용 수계 조성물을 상기 기재 필름에 도포하여 백색층용 수계 조성물의 코팅 두께는 4㎛~20㎛ 범위 내이고, 상기 백색 안료의 코팅량은 3g/㎡~10g/㎡ 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<3> 상기 <1> 또는 <2>에 있어서,
상기 무기산화물 필러의 함유량은 백색층용 수계 조성물의 제 1 수계 바인더의 전체량에 대하여 5질량%~400질량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<4> 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물을 도포하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<5> 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 상기 기재 필름의 적어도 한 측면의 광 반사율은 파장 550nm의 광에 대하여 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<6> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층용 수계 조성물은 적어도 하나의 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<7> 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 수계 바인더 및 제 2 수계 바인더는 각각 독립적으로 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, (메타)아크릴 폴리머 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<8> 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서,
상기 접착 보호층용 수계 조성물은 무기산화물 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<9> 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 있어서,
상기 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<10> 상기 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층용 수계 조성물은 제 1 수계 바인더용 가교제로서 적어도 하나의 옥사졸린 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<11> 기재 필름;
상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 함유하는 백색층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 백색층; 및
상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 제 2 수계 바인더를 포함하는 접착 보호층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 접착 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<12> 상기 <11>에 있어서,
상기 백색층용 수계 조성물의 백색 안료의 부피율은 상기 제 1 수계 바인더에 대하여 50%~200%의 범위 내이고, 상기 백색층의 필름 두께는 4㎛~20㎛의 범위 내이고, 상기 백색 안료의 코팅량은 3g/㎡~10g/㎡의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<13> 상기 <11> 또는 <12>에 있어서,
상기 무기산화물 필러의 함유량은 상기 백색층 중의 제 1 수계 바인더의 전체량에 대하여 5질량%~400질량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<14> 상기 <11> 내지 <13> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 내후성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<15> 상기 <11> 내지 <14> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 기재 필름의 적어도 한 측면의 광 반사율은 파장 550nm인 광에 대하여 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<16> 상기 <11> 내지 <15> 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 수계 바인더 및 제 2 수계 바인더는 각각 독립적으로 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, (메타)아크릴 폴리머 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<17> 상기 <11> 내지 <16> 중 어느 하나에 있어서,
상기 접착 보호층은 무기산화물 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
<18> 상기 <11> 내지 <17> 중 어느 하나에 있어서,
상기 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<19> 상기 <11> 내지 <18> 중 어느 하나에 있어서,
상기 백색층용 수계 조성물은 제 1 수계 바인더용 가교제로서 적어도 하나의 옥사졸린 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
<태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법>
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법은 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 함유하는 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 기재 필름상에 백색층을 형성하고, 상기 기재 필름의 적어도 한 면에 제 2 수계 바인더를 함유하는 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 상기 기재 필름상에 접착 보호층을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법은 백색층 및 접착 보호층이 형성되어 있는 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 함유하는 내후성층용 수계 조성물을 도포하는 공정을 더 포함해도 좋다. 또한, 기재 필름상에 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 백색층을 형성하기 전에 기재 필름과 백색 필름 사이에 언더코트층용 수계 조성물을 도포함으로써 언더코트층을 형성하는 공정을 포함해도 좋다.
태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법이 상술한 바와 같은 구성을 가질 때, 태양전지 백 시트용 필름을 구성하는 각 층을 부착하는 일 없이 도포(코팅)함으로써 태양전지 백 시트용 필름을 용이하게 제조할 수 있다. 따라서 태양전지 백 시트용 필름의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에 있어서, 백색층 및 접착 보호층은 수계 바인더를 함유하는 수계 조성물을 도포함으로써 형성된다. 따라서 각 수계 조성물은 두께가 얇은 코팅 필름을 형성할 수 있어 기재 필름과 백색 필름 사이 및 백색층과 접착 보호층 사이의 접착성이 향상될 수 있다. 특히, 백색층과 접착 보호층 사이의 층간 접착성은 수계 바인더끼리의 상호작용에 의해 향상될 수 있다고 여겨진다. 또한, 무기산화물 필러가 백색층에 함유되어 있는 경우, 접착성은 향상되고, 특히, 습열환경(예를 들면, 85℃ 및 85% RT)에 있어서도 접착성은 쉽게 감소되지 않는다.
본 발명에 따른 백색층은 상술한 것 등의 수계 조성물을 도포함으로써 형성되기 때문에 필름을 부착함으로써 형성된 백색층이나 수지에 백색 안료를 조합시킴으로써 형성된 시트에 비해 백색 안료는 층 중에 편재되기 쉽지 않고, 백색 안료는 층 중에 균일하게 존재하기 쉽다. 따라서 이러한 백색층을 갖는 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 태양광 반사 효율에 있어서도 우수하다고 여겨진다.
이와 같이, 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 태양전지 사용에 적합한 광 반사성 또는 장식성을 갖고, 전지 본체와 접착도 우수하여(특히, 태양전지 소자를 밀봉하는 EVA계 밀봉재와의 접착), 상기 필름은 습열환경에서의 경시에 있어서 박리 등을 일으킴 없이 안정적으로 유지될 수 있고, 장시간에 걸쳐 안정적인 방법으로 발전(power generation) 성능을 유지시키는 것이 가능하다.
하기에 본 발명이 더욱 상세히 설명될 것이다.
<기재 필름>
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 기재 필름을 갖는다.
기재 필름의 재질에 대해서 특별히 한정되지 않지만, 이용할 수 있는 그것의 예로는 폴리에스테르, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 및 폴리비닐플루오리드 등의 플루오로 카본 폴리머가 포함된다.
그 중, 비용, 기계적 강도 등의 관점에서 폴리에스테르가 바람직하다.
상기 폴리에스테르는 방향족 이염기산 또는 그것의 에스테르 형성성 유도체 및 디올 또는 그것의 에스테르 형성성 유도체로부터 합성되는 직쇄형 포화 폴리에스테르인 것이 바람직하다.
이러한 직쇄형 포화 폴리에스테르의 구체예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트), 및 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트를 포함한다.
이들 중, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트가 기계적 특성과 비용 간의 균형의 관점에서 특히 바람직하다.
상기 폴리에스테르는 호모폴리머이어도 좋고, 코폴리머이어도 좋다. 또한, 상기 폴리에스테르는 폴리에스테르와 다른 형태의 수지 예를 들면, 폴리이미드를 소량 블렌딩함으로써 얻어지는 혼합물이어도 좋다.
폴리에스테르 중 카르복시기 함유량은 50당량/t 이하가 바람직하고, 35당량/t 이하가 보다 바람직하다. 카르복시기 함유량이 50당량/t 이하일 때, 내가수분해성이 유지될 수 있고, 장시간 습열에 의해 야기되는 강도 저하가 억제될 수 있다. 상기 카르복시기 함유량의 하한은 폴리에스테르에 형성된 층(예를 들면, 백색층)의 접착성을 유지시키는 관점에서 2당량/t가 바람직하다.
폴리에스테르 중 카르복시기 함유량은 중합 촉매의 종류 또는 필름 형성 조건(필름 형성 온도 또는 시간)을 조절함으로써 조정될 수 있다.
폴리에스테르가 제조될 때 사용된 중합 촉매에 대해서는, 소정의 범위 이하로 카르복시기 함유량을 억제하는 관점에서 Sb계, Ge계 또는 Ti계 화합물을 사용하는 것이 바람직하지만, 특히 Ti계 화합물이 바람직하다. Ti계 화합물을 사용하는 경우, Ti계 화합물을 촉매로서 1ppm~30ppm, 보다 바람직하게는 3ppm~15ppm의 범위의 양으로 사용함으로써 중합하는 실시형태가 바람직하다. 상기 Ti계 화합물의 비율은 상기 범위 내에 있을 때, 말단 카르복시기의 양을 하기 범위 내로 조정하는 것이 가능하고, 폴리머 기재의 내가수분해성은 낮게 유지될 수 있다.
Ti계 화합물을 이용한 폴리에스테르의 합성은 예를 들면, 일본 특허 공개 No.8-301198, 일본 특허 Nos.2543624, 3335683, 3717380, 3897756, 3962226, 3979866, 3996871, 4000867, 4053837, 4127119, 4134710, 4159154, 4269704 및 4313538호에 기재된 방법을 적용함으로써 행해질 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르는 중합 후에 고상 중합되는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 카르복시기 함유량을 달성할 수 있다. 상기 고상 중합은 연속법(타워 중에 수지를 패킹하고, 상기 수지를 가열하면서 소정 시간 동안 상기 수지를 서서히 유동시킨 후, 상기 수지를 토출하는 방법), 또는 회분법(수지를 용기에 투입하여 소정 시간 동안 상기 수지를 가열하는 방법)에 의해 행해질 수 있다. 구체적으로는, 일본 특허 Nos.2621563, 3121876, 3136774, 3603585, 3616522, 3617340, 3680523, 3717392, 및 4167159호에 기재된 방법을 고정층 중합에 적용할 수 있다.
상기 고상 중합의 온도는 170℃~240℃가 바람직하고, 180℃~230℃가 보다 바람직하고, 190℃~220℃가 더욱 바람직하다. 또한, 상기 고상 중합 시간은 5시간~100시간이 바람직하고, 10시간~75시간이 보다 바람직하고, 15시간~50시간이 더욱 바람직하다. 고상 중합은 진공 또는 질소 분위기하에서 행해지는 것이 바람직하다.
폴리에스테르 기재 필름은 예를 들면, 폴리에스테르를 필름 형상으로 용융 압출하고, 캐스팅 드럼을 이용하여 폴리에스테르를 냉각 고화하여 미연신 필름을 얻고, 이 미연신 필름을 유리전이온도 Tg℃~(Tg+60)℃의 온도 범위에서 길이방향으로 1회 또는 2회, 합계 연신 비율 3~6배로 연신한 후, 얻어진 필름을 유리전이온도 Tg℃~(Tg+60)℃의 온도 범위에서 폭 방향으로 연신 비율 3~5배로 연신하여 제조된 2축 연신 필름이 바람직하다.
필요에 따라서 180℃~230℃에서 1초~60초 동안 가열 처리한 폴리에스테르 필름을 이용해도 좋다.
기재 필름의 두께는 25㎛~300㎛가 바람직하다. 두께가 25㎛ 이상이면, 충분한 기계적 강도가 얻어지고, 300㎛ 이하이면, 비용의 측면에서 유리하다.
특히, 폴리에스테르 기재는 두께가 증가함에 따라 내가수분해성이 악화되어 장기간 사용에 불만족스러워지는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에 따라 두께가 120㎛~300㎛이고, 폴리에스테르의 카르복시기 함유량이 2당량/t~50당량/t일 때, 습열 내구성이 강화되는 효과가 더 나타난다.
<백색층의 형성>
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에 있어서, 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 함유한 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 기재 필름상에 백색층을 형성한다. 즉, 백색층용 수계 조성물은 기재 필름의 한 면 뿐만 아니라 기재 필름의 양 면에 도포되어도 좋다.
백색층의 제 1 기능은 입사광으로부터 태양전지 모듈에서 발전에 사용하지 않는 백 시트에 도달되는 광의 일부분을 반사시키고, 상기 태양전지 모듈로 광을 리터닝시킴으로써 태양전지 모듈의 발전 효율을 증가시키는 것이다. 제 2 기능은 태양전지 모듈이 전면측으로부터 보이는 경우, 외관의 장식성을 강화시키는 것이다. 일반적으로, 태양전지 모듈이 전면측으로부터 보이는 경우, 상기 태양전지 주위의 백 시트가 보이고, 따라서 외관은 백 시트에 백색층을 형성함으로써 장식성을 향상시킴으로써 개선될 수 있다.
[백색층용 수계 조성물]
상기 백색층용 수계 조성물은 후술하는 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러 뿐만 아니라 필요에 따라서, 첨가될 수 있는 무기산화물 필러 이외의 미립자, 가교제 및 첨가제를 코팅 용매와 혼합함으로써 제조될 수 있다.
물은 코팅 용매로서 사용되고, 백색층용 수계 조성물에 함유된 용매의 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 이 수계 조성물은 환경 부하를 쉽게 주지 않는 점에서 바람직하고, 물의 비율이 60질량% 이상이면, 방폭성 및 안전성의 면에서 유리하다.
백색층용 수계 조성물 중 물의 비율은 환경 부하 관점에서 더욱 바람직하고, 전체 용매의 70질량% 이상의 비율로 물이 함유되는 경우가 보다 바람직하다.
기재 필름 표면에 백색층용 수계 조성물의 도포는 예를 들면, 그라비어 코터 또는 바 코터 등의 공지의 방법을 사용하여 행해질 수 있다.
백색층용 수계 조성물은 반사 성능 및 필름 강도의 관점에서, 수계 바인더에 대한 백색 안료의 부피율이 50%~200%인 백색층용 수계 조성물이고, 백색층용 수계 조성물을 코팅 두께가 4㎛~20㎛이고, 백색 안료의 코팅량이 3g/㎡~10g/㎡이 되도록 기재 필름상에 도포하는 것이 바람직하다.
이하, 백색층용 수계 조성물에 함유된 다양한 성분들이 설명된다.
- 백색 안료-
백색층용 수계 조성물은 백색 안료를 함유한다.
백색 안료에 대해 특별히 제한되지 않지만, 백색 착색 안료이면 상기 백색 안료는 무기 안료 또는 유기 안료이어도 좋다.
상기 무기 안료의 예로서는 산화티타늄, 황산 바륨, 산화실리콘, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 탄산 칼슘, 카올린, 탈크, 인디고, 프러시안 블루 및 카본 블랙을 포함하고, 유기 안료의 예로는 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린을 포함한다.
상기 백색 안료의 부피 평균 입경은 0.03㎛~0.8㎛이고, 0.15㎛~0.5㎛가 보다 바람직하다. 백색 안료의 부피 평균 입경이 상기 범위 내이면, 광 반사 효율의 감소가 억제될 수 있다.
상기 백색층용 수계 조성물의 전체 고형분 함유량 중 백색 안료의 함유량은 반사 효율, 장식성 및 백색층의 표면 상태의 관점에서 50질량%~98질량%인 것이 바람직하고, 70질량%~95질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 백색 안료의 부피 평균 입경은 레이저 회절/산란식 입경 분포 측정기, Horiba, Ltd 제작, 상품명 LA950으로 측정된 값이다.
상기 백색층용 수계 조성물은 본 발명의 효과(특히, 반응성)가 손상되지 않는 한 백색 안료 이외의 착색제(안료 또는 염료)를 함유해도 좋다.
-수계 바인더-
백색층용 수계 조성물은 수계 바인더(제 1 수계 바인더)를 함유한다.
상기 수계 바인더가 수용성 수지인 한, 수계 바인더에 대해 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐 알콜(PVA), 폴리아크릴(아크릴 수지) 및 폴리에스테르를 사용할 수 있다.
그들 중, 내구성의 관점에서 폴리비닐 알콜(PVA), 아크릴 수지, 및 폴리올레핀이 바람직하다. 아크릴 수지로서, 아크릴과 실리콘의 합성수지도 바람직하다.
수계 바인더의 바람직한 예는 이하의 제품을 포함한다.
폴리올레핀의 예로는 CHEMIPEARL S-120 및 S-75N[모두 Mitsui Chemicals, Inc 제작]을 포함한다.
폴리아크릴(아크릴 수지)의 예로는 JURYMER ET-410 및 SEK-301[모두 Nihon Junyaku Co.,Ltd. 제작]을 포함한다.
아크릴과 실리콘의 합성수지의 예로는 CERANATE WSA1060, WSA1070[DIC Corporation 제작] 및 H7620, H7630 및 H7650[모두 Asahi Kasei Corporaiton 제작]을 포함한다.
폴리비닐 알콜의 예로는 PVA105[Kuraray Co.,Ltd. 제작]를 포함한다.
수계 바인더는 단독으로 사용해도 되거나 복수종을 혼합해서 사용해도 되지만, 백색층 및 인접 기재 필름 또는 다양한 층 간의 접착성을 향상시키는 관점에서 폴리비닐 알콜 및 다른 수계 바인더 등을 2종 이상 사용하는 것이 바람직하다.
상기 백색층용 수계 조성물에 함유된 수계 바인더의 양은 백색 안료의 전체 질량에 대하여 15질량%~200질량% 범위 내인 것이 바람직하고, 17질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하다. 수계 바인더의 양이 15질량% 이상일 때, 강도를 갖는 백색층을 얻을 수 있고, 200질량% 이하일 때, 반사율 및 장식성의 감소를 억제할 수 있다.
-무기산화물 필러-
백색층용 수계 조성물은 무기산화물 필러를 더 함유한다.
상기 무기산화물 필러의 예로는 실리카, 산화마그네슘 및 산화주석을 포함한다.
그들 중, 산화주석 또는 실리카가 조성물이 습열 분위기에 노출될 때 접착성의 감소가 적기 때문에 바람직하다.
상기 무기산화물 필러의 부피 평균 입경은 10nm~700nm인 것이 바람직하고, 20nm~300nm인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위의 평균 입경을 갖는 무기산화물 필러가 사용될 때, 기재 필름이나 접착 보호층 등의 백색층 및 인접층 간의 만족스러운 접착 용이성이 얻어지고, 특히, 습열 환경(예를 들면, 85℃ 및 85%RH)에서의 인접층과의 접착성이 나타날 수 있다. 무기산화물 필러의 부피 평균 입경은 레이저 회절/산란식 입경 분포 측정기, Horiba, Ltd. 제작의 상품명 LA950으로 측정된 값이다.
미립자의 형상은 특별히 제한되지 않고, 구형, 비정질 및 침 형상 입자 등 중 임의의 것을 이용할 수 있다.
상기 백색층용 수계 조성물에 함유된 미립자의 양은 백색층 중 수계 바인더의 전체 질량에 대하여 5질량%~400질량%인 것이 바람직하고, 50질량~300질량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 미립자의 양이 5질량% 이상이면, 습열 분위기에 노출될 때 접착성이 양호하고, 양이 400질량% 이하이면, 백색층의 표면 상태의 악화를 방지할 수 있다.
-가교제-
백색층용 수계 조성물은 가교제를 함유하는 것이 바람직하다.
백색층용 수계 조성물이 가교제를 함유할 때, 가교제는 백색층용 수계 조성물에 함유된 수계 바인더를 가교할 수 있고, 따라서 접착성 및 강도를 갖는 백색층을 형성할 수 있어 바람직하다.
상기 가교제의 예로는 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계 및 옥사졸린계 가교제를 포함한다. 이들 중, 습열에 노출될 때 경시에 따른 접착성을 확보하는 관점에서 특히, 옥사졸린계 가교제가 바람직하다.
옥사졸린계 가교제의 예로는 2-비닐-2-옥사졸린, 2-비닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-비닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-5-에틸-2-옥사졸린, 2,2'-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-트리메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-테트라메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-헥사메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-옥타메틸렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌-비스-(4.4'-디메틸-2-옥사졸린), 2,2'-p-페닐렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌-비스-(2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌-비스-(4.4'-디메틸-2-옥사졸린), 비스-(2-옥사졸리닐시클로헥산)술피드, 비스-(2-옥사졸리닐노르보르난)술피드 등을 포함한다. 또한, 상기의 (코)폴리머가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 옥사졸린계 가교제로서 시판품을 이용해도 좋다. 시판품의 예로는 EPOCROS K2010E, K2020E, K2030E, WS500, WS700(상품명, NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD 제작) 등을 포함한다.
백색층용 수계 조성물의 전체 고형분 질량에 대한 가교제의 함유량은 수계 바인더의 전체 질량에 대하여 5질량%~50질량%인 것이 바람직하고, 20질량%~40질량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 가교제의 함유량이 5질량% 이상이면, 충분한 가교 효율이 얻어지고, 반사층의 강도 저하 또는 접착성 불량을 억제할 수 있다. 한편, 함유량이 50질량% 이하이면, 백색층용 수계 조성물의 가용 시간(pot life)의 감소를 억제할 수 있다.
-첨가제-
백색층용 수계 조성물은 무기산화물 필러 이외의 미립자, 자외선 흡수제, 산화방지제, 및 계면활성제 등의 다양한 첨가제를 함유할 수 있고, 특히, 백색 안료의 분산 안정성의 관점에서 계면활성제를 이용한 수계 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
계면활성제로서 음이온, 양이온 및 비이온 계면활성제 등의 공지의 계면활성제가 이용될 수 있고, 구체예로는 DEMOL EP[상품명, Kao Corporation. 제작] 및 NAROACTY CL95[상품명, Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작]를 포함한다. 계면활성제는 단독으로 사용해도 좋고, 또는 복수종을 혼합해서 사용해도 좋다.
상기 무기산화물 필러 이외의 미립자의 예로는 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 포함한다.
(언더코트층의 형성)
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에서는 기재 필름에 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 기재 필름상에 백색층을 형성하기 전에, 기재 필름에 언더코트층용 수계 조성물을 도포함으로써 기재 필름과 백색 필름층 간에 언더코트층을 형성하는 공정을 포함해도 좋다.
상기 기재 필름과 백색층 간에 언더코트층을 형성함으로써, 기재 필름과 백색층 간의 접착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
언더코트층용 수계 조성물은 적어도 수계 바인더(제 2 수계 바인더)를 함유하는 것이 바람직하다.
이용될 수 있는 수계 바인더의 예로는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 수지 및 폴리올레핀을 포함한다. 또한, 수계 조성물은 수계 바인더 이외에 에폭시계, 이소시아네이트계, 멜라민계, 카르보디이미드계 또는 옥사졸린계 가교제, 음이온 또는 비이온성 계면활성제, 실리카 등의 필러 등을 더 함유해도 좋다.
언더코트층용 수계 조성물의 전체 고형분 질량 중 수계 바인더의 함유량은 50질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 70질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하다.
언더코트층용 수계 조성물을 도포하는 방법에 대하여 제한은 없다.
코팅 방법으로서 예를 들면, 그라비어 코터 또는 바 코터를 이용할 수 있다.
코팅되는 언더코트층용 수계 조성물의 양에 대하여 접착성 및 표면 상태의 관점에서 건조 후 층 두께가 바람직하게는 0.05㎛~2㎛, 보다 바람직하게는 0.1㎛~1.5㎛가 되도록 기재상에 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.
언더코트층용 수계 조성물의 코팅 용매로서 물이 사용되고, 언더코트층용 수계 조성물에 함유된 용매 중 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 상기 수계 조성물은 환경 부하를 일으키지 않기 때문에 바람직하고, 물의 비율이 60질량% 이상일 때, 방폭성 및 안전성의 관점에서 유리하다.
언더코트층용 수계 조성물 중 물의 비율은 환경 부하의 관점에서 더욱 높은 것이 바람직하고, 물이 전체 용매의 질량에 대하여 70질량% 이상의 비율로 함유되는 경우가 보다 바람직하다.
<접착 보호층의 형성>
접착 보호층은 수계 바인더를 함유하는 접착 보호층용 수계 조성물을 기재 필름의 적어도 한 면에 도포함으로써 형성된다.
상기 접착 보호층은 백색층상에 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 형성되어도 좋고, 또는 기재 필름에 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 백색층을 형성하기 전에 기재 필름과 백색층 간에 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 형성해도 좋다.
상기 접착 보호층은 통상 백 시트 및 밀봉재를 강고하게 접착하기 위한 층이다. 구체적으로, EVA(에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머) 및 밀봉재 간의 접착력은 10N/cm 이상이 바람직하고, 20N/cm 이상이 보다 바람직하다.
또한, 태양전지 모듈을 사용하는 동안 백 시트의 박리가 일어나지 않는 것이 바람직하고, 그 때문에 접착 보호층이 높은 내습열성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 관점에서 접착 보호층은 백색층에 대해 외부측에 형성되는 것이 바람직하고, 따라서 접착 보호층은 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료 및 수계 바인더(제 1 수계 바인더)를 함유하는 백색층용 수계 조성물 및 수계 바인더(제 2 수계 바인더)를 함유하는 접착 보호층용 수계 조성물을 기재 필름측으로부터 순서대로 중첩하도록 도포함으로써 백색층에 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 기재 필름에 강한 접착성을 부여하기 위해서, 접착 보호층은 백색층을 형성하기 전에 기재 필름상에 형성되어도 좋고, 이 경우 백색층은 기재 필름과 강하게 접착될 수 있다.
[접착 보호층용 수계 조성물]
접착 보호층용 수계 조성물은 적어도 수계 바인더(제 2 수계 바인더)를 함유한다.
접착 보호층용 수계 조성물의 수계 바인더는 백색층용 수계 조성물에 함유된 수계 바인더(제 1 수계 바인더)와 동일한 수지이어도 좋고, 내구성의 관점에서 폴리비닐 알콜(PVA), 아크릴 수지 및 폴리올레핀이 바람직하다. 또한, 아크릴 수지로서 아크릴과 실리콘의 합성 수지도 바람직하다.
상기 수계 바인더의 바람직한 예로는 백색층용 수계 조성물에 함유된 수계 바인더의 바람직한 예로서 상술한 제품을 포함한다.
접착 보호층용 수계 조성물의 전체 고형분 질량에 대한 수계 바인더의 함유량은 접착 보호층과 인접층 간의 접착성의 관점에서 30질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 40질량%~80질량%인 것이 보다 바람직하다.
접착 보호층용 수계 조성물은 수계 바인더의 양이 0.05g/㎡~5g/㎡이고, 보다 바람직하게는 0.08g/㎡~3g/㎡이 되도록 백색층상에(백색층과 접착 보호층 간에 다른 층이 형성되는 경우에는 다른 층상에) 도포되는 것이 바람직하다.
상기 수계 바인더의 양이 0.05g/㎡ 이상이면, 충분한 접착력이 얻어지고, 수계 바인더의 양이 5g/㎡ 이하이면, 충분한 표면 상태가 얻어진다.
접착 보호층용 수계 조성물은 수계 바인더를 가교하기 위한 가교제, 접착 보호층용 수계 조성물의 구성성분의 분산을 안정화시키기 위한 계면활성제, 폴리스티렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 공지의 매팅제. 무기산화물 필러와 상기한 바와 같은 무기산화물 필러의 미립자, 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 함유해도 좋다.
접착 보호층용 수계 조성물을 백색층상에(백색층과 접착 보호층 간에 다른 층이 형성되는 경우에는 다른 층상에) 도포하는 방법으로서 예를 들면, 그라비어 코터 또는 바 코터 등 공지의 방법을 이용할 수 있다.
접착 보호층용 수계 조성물의 코팅 용매로서, 물을 코팅 용매로서 이용할 수 있고, 접착 보호층용 수계 조성물에 함유된 용매의 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 상기 수계 조성물은 쉽게 환경 부하를 주지 않는 관점에서 바람직하고, 물의 비율이 60질량% 이상일 때, 방폭성 및 안전성의 면에서 유리하다.
접착 보호층용 수계 조성물 중 믈의 비율은 환경 부하의 관점에서 더욱 높은 것이 바람직하고, 물이 전체 용매의 70질량% 이상의 비율로 함유되는 경우가 보다 바람직하다.
(내후성층의 형성)
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에 대하여, 백색층 및 접착 보호층이 형성된 표면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 및 실리콘-아크릴 합성수지 중 적어도 하나를 함유하는 내후성층용 수계 조성물을 더 도포함으로써 내후성층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 내후성층용 수계 조성물에 함유된 플루오로 카본 수지의 예로서는 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오리드, 폴리트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머, 클로로트리플루오로에틸렌-비닐 에테르 코폴리머, 및 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 코폴리머를 포함한다. 그들 중, 용해성 및 내후성의 관점에서 클로로트리플루오로에틸렌-비닐 에테르 코폴리머가 바람직하다.
상기 내후성층용 수계 조성물 중 고형분의 전체 질량에 대한 불소 수지의 함유량은 내후성 및 필름 강도의 관점에서 40질량%~90질량%인 것이 바람직하고, 50질량~80질량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 내후성층용 수계 조성물에 함유된 실리콘-아크릴 합성수지로서, 백색층용 수계 조성물 중에 함유된 수계 조성물로서 예시된 것과 동일한 아크릴-실리콘 합성수지를 이용할 수 있고, 그것의 바람직한 예와 동일하게 적용된다.
내후성층용 수계 조성물 중 고형분의 전체 질량에 대한 실리콘-아크릴 합성수지의 함유량은 내후성 및 필름 강도의 관점에서 40질량%~90질량%인 것이 바람직하고, 50질량%~80질량%인 것이 보다 바람직하다.
코팅되는 내후성층용 수계 조성물의 양은 내후성 및 기재 필름과의 접착성의 관점에서 0.05g/㎡~30g/㎡으로 하는 것이 바람직하고, 1g/㎡~20g/㎡으로 하는 것이 보다 바람직하다.
내후성층용 수계 조성물을 도포하는 방법에 대해 특별히 제한은 없다.
코팅법으로서 예를 들면, 그라비어 코터 또는 바 코터를 이용할 수 있다.
내후성층용 수계 조성물의 코팅 용매로서 물을 이용할 수 있고, 내후성층용 수계 조성물에 함유된 용매 중 60질량% 이상이 물인 것이 바람직하다. 수계 조성물은 쉽게 환경에 부하를 주지 않는 관점으로부터 수계 조성물이 바람직하고, 물의 비율이 60질량% 이상일 때, 방폭성 및 안전성의 면에서 유리하다.
내후성층용 수계 조성물 중 물의 비율은 환경 부하의 관점에서 보다 높은 것이 바람직하고, 물이 전체 용매의 70질량% 이상의 비율로 함유되는 경우가 보다 바람직하다.
<태양전지 백 시트용 필름>
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 기재 필름의 적어도 한 면에 기재 필름측으로부터 순서대로 백색 안료, 수계 바인더(제 1 수계 바인더) 및 무기산화물 필러를 함유한 백색층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성된 백색층 및 수계 바인더(제 2 수계 바인더)를 함유한 접착 보호층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성된 접착 보호층을 갖는다.
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 필요에 따라서 플루오로 카본 수지 및 실리콘-아크릴 합성수지 중 적어도 하나를 함유하는 내후성층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성된 내후성층이나 언더코트층용 수계 조성물의 코팅 필름으로 형성된 언더코트층을 더 가져도 좋다.
상기 구성을 갖는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에 대해 특별히 제한은 없지만, 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
(백색층)
백색층에 함유된 백색 안료, 수계 바인더 및 무기산화물 필러에 대해서 백색층용 수계 조성물에 함유된 상기 백색 안료, 수계 바인더(제 1 수계 바인더) 및 무기산화물 필러를 이용할 수 있다.
백색층 중 백색 안료의 도포량은 사용하는 백색 안료의 종류나 평균 입경에 따라 변화할 수 있지만, 함유량은 2.5g/㎡~8.5g/㎡인 것이 바람직하고, 4.5g/㎡~7.5g/㎡인 것이 보다 바람직하다. 백색 안료의 도포량이 2.5g/㎡ 이상일 때, 필요한 착색이 얻어지고, 반사성 및 장식성을 나타내기 쉽다. 또한, 백색 안료의 함유량이 8.5g/㎡ 이하일 때, 백색층의 표면 상태가 양호하다.
백색층에 함유된 수계 바인더의 양은 백색층용 수계 조성물에 함유된 수계 바인더의 양과 동일하다. 즉, 수계 바인더의 양은 백색층 중 백색 안료의 전체 질량에 대하여 15질량%~200질량% 범위 내인 것이 바람직하고, 17질량%~100질량%가 보다 바람직하다.
백색층 중 무기산화물 필러의 형상 및 양은 각각 백색층용 수계 조성물 중 무기산화물 필러의 형상 및 양과 동일하고, 상기 양은 백색층 중 수계 바인더의 전체 질량에 대하여 5질량%~400질량%인 것이 바람직하고 50질량%~300질량%인 것이 보다 바람직하다.
백색층은 무기산화물 필러 이외에 미립자, 자외선 흡수제, 산화방지제, 및 계면활성제 등의 다양한 첨가제도 함유한다. 또한, 본 발명의 효과(특히, 반사성)를 손상시키지 않는 한, 백색층은 백색 안료 이외에 착색제(안료 또는 염료)를 함유해도 좋다.
백색층의 층 두께는 1㎛~20㎛가 바람직하고, 1.5㎛~10㎛가 보다 바람직하다. 두께를 1㎛이상으로 조정하면, 충분한 장식성 또는 반사율이 나타날 수 있고, 두께를 20㎛이하로 조정하면, 표면 상태의 악화를 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 백색층은 모듈의 앞면을 통해 입사하는 태양광으로부터 셀을 바이패스하는 광의 일부를 난반사시켜 반사된 광을 셀로 되돌림으로써 발전 효율을 증가시키는 기능을 갖는다. 이러한 기능을 최대로 나타내기 위해서, 백색층 및 접착 보호층이 형성된 기재 필름의 표면(최외표면)은 파장 550nm를 갖는 광에 대해 70% 이상의 광 반사율을 갖는 것이 바람직하다. 광 반사율이 70% 이상일 때, 태양전지를 패스하는 광의 일부를 충분히 셀에 되돌릴 수 있어 발전 효율을 증가시키는 관점에서 바람직하다.
백색층 및 접착 보호층이 형성되어 있는 기재 필름의 표면(최외층)에서 550nm의 파장을 갖는 광에 대한 광 반사율은 백색층 중 백색 안료의 양 및 층 두께를 상기 범위의 값으로 조절함으로써 75% 이상으로 조정할 수 있다.
[접착 보호층]
접착 보호층에 함유된 수계 바인더로서, 접착 보호층용 수계 조성물에 함유된 상기 수계 바인더를 이용할 수 있다.
접착 보호층 중 수계 바인더의 양은 0.05g/㎡~5g/㎡인 것이 바람직하고, 0.08g/㎡~3g/㎡인 것이 보다 바람직하다.
수계 바인더의 양이 0.05g/㎡ 이상일 때, 충분한 접착력이 얻어지고, 수계 바인더의 양이 5g/㎡ 이하일 때, 양호한 표면 상태가 얻어진다.
접착 보호층은 상기 무기산화물 및 무기산화물 필러 이외에 미립자, 자외선 흡수제, 산화방지제, 및 계면활성제 등의 다양한 첨가제를 함유해도 좋다.
접착 보호층의 두께에 대해 특별한 제한은 없지만, 두께는 통상 0.05㎛~8㎛가 바람직하고, 0.1㎛~5㎛가 보다 바람직하다. 상기 필름 두께가 0.05㎛이상이면, 필요한 이접착성이 얻어지고, 두께가 8㎛ 이하이면, 접착 보호층의 표면 상태의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 접착 보호층은 백색층의 효과를 감소시키지 않기 위해 투명한 것이 바람직하다.
(언더코트층 및 내후성층)
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 기재 필름 및 백색층 간에 언더코트층을 갖는다. 또한, 필름은 백색층 및 접착 보호층이 형성되어 있는 표면과 반대측의 기재 필름의 표면상에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성수지 중 적어도 하나를 함유하는 내후성층을 더 가져도 좋다. 상기 내후성층에 함유된 플루오로 카본 수지 및 실리콘-아크릴 합성수지, 및 내후성층 중의 그 함유량은 상기된 바와 같다.
상기 언더코트층 및 내후성층은 각각 독립적으로 상기 무기산화물 필러 및 무기산화물 필러 이외에 미립자, 자외선 흡수제, 산화방지제, 및 계면활성제 등의 다양한 첨가제를 함유해도 좋다.
<태양전지 모듈>
본 발명의 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법으로 제조된 태양전지 백 시트용 필름, 및 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름은 태양전지 모듈의 제조에 바람직하다.
태양전지 모듈은 예를 들면, 태양광의 광에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양전지 소자를 태양광이 입사하는 투명기판과 상기 본 발명의 태양전지 백 시트용 필름 사이에 배치하고 기판과 백 시트 사이에 에틸렌-비닐 아세테이트계 밀봉재 등의 밀봉재로 공간을 밀봉함으로써 이루어져 있다.
태양전지 모듈, 태양전지체, 및 백 시트 이외에 부재의 설명은 예를 들면, "Panel Materials for Photovoltaic System"(Sugimoto Eiichi 교정, Kogyo Chosakai Publishing, Inc., 2008년 발행)에 기재되어 있다.
투명 기판은 태양광을 투과할 수 있는 광 투과성을 가지면 좋고, 광을 투과할 수 있는 기재로부터 적절하게 선택될 수 있다. 발전 효율의 관점에서, 광 투과성이 더 높은 기재가 보다 바람직하고, 그러한 기재로서 예를 들면, 유리기판, 및 아크릴 수지 등의 투명 수지를 바람직하게 이용할 수 있다.
태양전지 소자로서, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 및 비정질 실리콘 등의 실리콘계; 및 구리-인듐-갈륨-셀레늄, 구리-인듐-셀레늄, 카드뮴-텔루륨, 및 갈륨-비소 등의 III-V족 또는 II-VI족 화합물 반도체계 등 다양한 공지의 태양전지 소자를 적용할 수 있다. 상기 출원은 이하 참조문헌에 포함되어 2010년 1월 18일자로 제출된 일본 특허 출원 No.2010-008597의 우선권을 주장한다.
(실시예)
이하, 본 발명은 실시예를 기초로 더욱 구체적으로 설명되지만, 본 발명은 그 요지를 유지하는 한 이하의 실시예로 제한되지 않는다. 특별히 언급되지 않는 한, 단위 "%" 및 "부"는 질량 기준이다.
<기재 필름>
-폴리에스테르의 합성-
고순도 테레프탈산(Mitsui Chemicals, Inc. 제작) 100kg 및 에틸렌 글리콜(Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작) 45kg의 슬러리는 비스(히드록시에틸) 테레프탈레이트 약 123kg을 미리 투입하고, 온도 250℃ 및 압력 1.2×105Pa로 유지된 에스테르화 반응기에서 4시간에 걸쳐 차례로 공급되었다. 공급 종료 후, 상기 에스테르화 반응은 1시간 동안 더 계속되었다. 그 후, 이렇게 얻어진 123kg 에스테르화 반응 생성물은 중축합 반응기로 이동되었다.
이어서, 에스테르화 반응 생성물이 이동된 중축합 반응기에 에틸렌 글리콜을 이와 같이 얻어진 폴리머에 대하여 0.3질량% 양으로 첨가하였다. 5분 동안 교반한 후, 아세트산 코발트 및 아세트산 망간의 에틸렌 글리콜 용액을 얻어진 폴리머에 대하여 각각 30ppm 및 15ppm의 농도로 반응기에 첨가하였다. 5분 동안 더 교반한 후, 티타늄 알콕시드 화합물의 2질량% 에틸렌 글리콜 용액을 얻어진 폴리머에 대하여 5ppm의 농도로 반응기에 첨가했다. 5분 후, 에틸디에틸포스포노아세테이트의 10질량% 에틸렌 글리콜 용액을 5ppm의 농도로 얻어진 폴리머에 첨가했다. 그 후, 올리고머를 30rpm으로 교반하면서, 상기 반응계를 250℃~285℃로 서서히 가열하고, 압력도 40pa로 감압시켰다. 최종온도 및 최종압력에 도달한 총 시간은 60분이었다. 소정의 교반 토크가 도달된 시점에서, 반응계는 질소로 퍼징되었고, 압력은 상압으로 되돌아왔고, 중축합 반응은 종료되었다. 그 후, 폴리머는 냉수에서 스트랜드 형상으로 토출되었고 즉시 컷팅되어 폴리머 펠릿(직경 약 3mm, 길이 약 7mm)을 제조했다. 감압 개시로부터 소정의 교반 토크까지의 시간은 3시간이었다.
그러나, 티타늄 알콕시드 화합물에 있어서는 JP-A-No.2005-340616, [0083]단락의 실시예 1에서 합성된 티타늄 알콕시드 화합물(Ti 함유량=4.44질량%)을 이용했다.
-고상 중합-
상기 얻어진 펠릿을 40Pa로 유지된 진공용기에서 220℃의 온도로 30시간 동안 보관하여 고상 중합을 행했다.
-베이스의 형성-
상기한 바와 같이 고상 중합을 행한 펠릿을 280℃에서 용융하였고, 용융된 생성물은 금속 드럼상에 캐스팅했다. 그 후, 약 3mm의 두께를 갖는 미연신 베이스를 제작했다. 이어서, 90℃에서 베이스를 길이방향으로 3배 연신하고, 120℃에서 베이스를 측방향으로 3.3배 연신함으로써 2축 연신을 행했다. 베이스를 240℃에서 10분간 열고정시킨 후 양 면에 코로나 방전처리를 행했다. 그리하여 두께 188㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET 필름)을 얻었다.
<백색층용 수계 조성물>
-백색 안료 분산액 1의 제조-
·이산화티타늄(백색 안료, 부피 평균 입경 0.3㎛)
[Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. 제작, 상품명 TIPAQUE R-780-2, 고형분 함유량 100%] 39.7%
·폴리비닐 알콜(수계 바인더 B)
[Kuraray Co.,Ltd. 제작, 상품명 PVA-105, 고형분 함유량 10%] 49.7%
·계면활성제
[Kao Corporation. 제작, 상품명 DEMOL EP, 고형분 함유량 25%] 0.5%
·증류수 10.1%
상기 나타내어진 조성물의 이산화티타늄, 수계 바인더 B 및 계면활성제에 증류수를 첨가하여 총량을 100%로 조정한 후, 혼합물을 Dyno-Mill(상품명)식 분산기를 사용하여 분산처리를 행했다. 그리하여 백색 안료 분산액 1이 제조되었다.
-백색층용 수계 조성물 1의 제조-
·백색 안료 분산액 1 71.0%
·폴리아크릴 수지의 수계 분산(수계 바인더 A1)
[Nihon Junyaku Co.,Ltd. 제작, 상품명 JURYMER ET410, 고형분 함유량 30%] 7.2%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 2.0%
·실리카 필러(무기산화물 필러, 부피 평균 입경 40nm)
[Nippon Aerosil Co.,Ltd. 제작, 상품명 AEROSIL OX-50, 고형분 함유량 10%]
1.8%
·증류수 15.0%
상기 조성물의 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A1, 계면활성제, 가교제 및 실리카 필러가 이용되고, 혼합물은 증류수로 조정하어 총량 100%로 조정하였다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 1)이 얻어졌다.
-백색층용 수계 조성물 2의 제조-
·백색 안료 분산액 1 71.0%
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더 A2)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 9.0%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 2.0%
·실리카 필러(무기산화물 필러, 부피 평균 입경 40nm)
[Nippon Aerosil Co.,Ltd. 제작, 상품명 AEROSIL OX-50, 고형분 함유량 10%] 1.8%
·증류수 13.2%
상기 나타내어진 조성물의 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A2, 계면활성제, 가교제 및 실리카 필러를 사용했고, 혼합물은 증류수로 조정하여 총량 100%로 조정했다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 2)을 제조했다.
-백색층용 수계 조성물 3의 제조-
·백색 안료 분산액 1 80.0%
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더 A2)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 9.0%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 2.0%
·실리카 필러(무기산화물 필러, 부피 평균 입경 40nm)
[Nippon Aerosil Co.,Ltd. 제작, 상품명 AEROSIL OX-50, 고형분 함유량 10%] 1.8%
·증류수 4.2%
상기 나타내어진 조성물의 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A2, 계면활성제, 가교제 및 실리카 필러를 사용했고, 혼합물은 증류수로 조정하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 3)을 제조했다.
-백색층용 수계 조성물 4의 제조-
·백색 안료 분산액 1 73.8%
·폴리아크릴 수지의 수계 분산액(수계 바인더 A1)
[Nihon Junyaku Co.,Ltd. 제작, 상품명 JURYMER ET410, 고형분 함유량 30%] 7.2%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 2.8%
·증류수 13.2%
상기 나타내어진 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A1, 계면활성제 및 가교제를 이용했고, 혼합물은 증류수로 조정하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 4)을 제조했다.
-백색층용 수계 조성물 5의 제조-
·백색 안료 분산액 1 73.8%
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더 A2)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 9.0%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 2.8%
·증류수 11.4%
상기 나타내어진 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A2, 계면활성제 및 가교제를 이용했고, 혼합물은 증류수로 조정하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 5)을 제조했다.
-백색층용 수계 조성물 6의 제조-
·백색 안료 분산액 1 34.8%
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더 A2)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 12.0%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd.제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 3.0%
·증류수 50.2%
상기 나타내어진 백색 안료 분산액 1, 수계 바인더 A2 및 계면활성제를 이용했고, 혼합물은 증류수로 조정하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 백색층용 코팅액(백색층용 수계 조성물 6)을 제조했다.
<접착 보호층용 수계 조성물>
-접착 보호층용 수계 조성물 1-
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더 분산액)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 5.2%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 7.8%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 0.8%
·증류수 86.2%
상기 나타내어진 조성물의 수계 바인더 분산액, 계면활성제 및 가교제에 증류수를 첨가하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 접착 보호층용 코팅액(접착 보호층용 수계 조성물 1)을 제조했다.
-접착 보호층용 수계 조성물 2-
·폴리에스테르 수지(수계 바인더)
[Toyoba Co.,Ltd. 제작, 상품명 VYLONAL MD-1200, 고형분 함유량 17%] 1.7%
·폴리에스테르 수지(수계 바인더)
[Takamatsu Oil & Fat Co.,Ltd. 제작, 상품명 PESRESIN A-520, 고형분 함유량 30%] 3.8%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 1.5%
·카르보디이미드 화합물(가교제)
[Nisshinbo Chemical, Inc. 제작, 상품명 CARBODILITE V-02-L2, 고형분 함유량 10%] 1.3%
·증류수 91.7%
상기 나타내어진 조성물의 수계 바인더, 계면활성제 및 가교제에 증류수를 첨가하여 총량을 100%로 조정했다. 그리하여, 접착 보호층용 코팅액(접착 보호층용 수계 조성물 2)을 제조했다.
(실시예 1)
백색층용 수계 조성물 1을 기재 필름에 도포하여 180℃에서 1분 동안 건조시켰다. 그리하여, 코팅량이 7g/㎡인 백색층을 형성했다. 접착 보호층용 수계 조성물1을 얻어진 백색층상에 더 도포하여 180℃에서 1분 동안 건조시켰다. 그리하여, 코팅량이 0.1g/㎡인 접착 보호층 1을 형성했다. 그리하여, 실시예 1의 태양전지 백 시트용 필름 시트 1을 제조했다.
(실시예 2~실시예 4, 및 비교예 1~비교예 5)
접착 보호층용 수계 조성물 2, 백색층용 수계 조성물 2~6, 및 접착 보호층용 수계 조성물 1을 하기 표 1에 나타낸 각 성분이 하기 표 1에 나타낸 양으로 존재하도록 도포했다. 접착 보호층용 수계 조성물 2, 백색층용 수계 조성물 2~6, 및 접착 보호층용 수계 조성물 1을 도포 후 1분 동안 180℃에서 건조시켰다. 이와 같이, 실시예 2~4의 태양전지 백 시트용 필름 시트 2~4, 및 비교예 1~5의 태양전지 백 시트용 필름 시트 7~11을 제조했다.
각 태양전지 백 시트용 필름 시트의 각 층에 대한 코팅량 및 구성 성분의 상세설명은 표 1에 나타내어진다.
Figure 112012054136400-pct00001
표 1에 있어서, "접착 보호층 1"은 접착 보호층용 수계 조성물 1을 도포함으로써 형성된 층이고, "접착 보호층 2"는 접착 보호층용 수계 조성물 2를 도포함으로써 형성된 층이다. 또한, "양" 및 "총량"은 모두 코팅량[g/㎡]을 나타내고, 코팅 두께 단위는 [㎛]이다. 또한, "부피율(바인더에 대한)"은 백색층 중 수계 바인더에 대한 백색 안료의 부피율을 나타낸다.
(실시예 5)
제 1 내후성층용 수계 조성물 1, 및 제 2 내후성층용 수계 조성물을 백색층이 형성된 표면과 반대인 실시예 1의 태양전지 백 시트용 필름 1의 표면상에 각각 3.0g/㎡ 및 2.0g/㎡의 양으로 차례로 도포했다(건조 후). 이와 같이, 제 1 내후성층 1 및 제 2 내후성층이 라미네이트된 실시예 5의 태양전지 백 시트용 필름 시트 5를 제조했다.
-제 1 내후성층용 수계 조성물 1-
·실리콘-아크릴 합성수지
[DIC Corporation. 제작, 상품명 CERANATE WSA-1070, 고형분 함유량 40%] 35.7%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 2.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 5.7%
·증류수 56.6%
-제 2 내후성층용 수계 조성물-
·불소 수지
[Agc Coat-tech Co.,Ltd. 제작, 상품명 OBBLIGATO SW0011F, 고형분 함유량 39%] 26.1%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 2.0%
·카르보디이미드 화합물(가교제)
[Nisshindo Chemical, Inc. 제작, 상품명 CARBODILITE V-02-L2, 고형분 함유량 10%] 10.2%
·증류수 61.7%
(실시예 6)
제 1 내후성층용 수계 조성물 2, 및 제 2 내후성층용 수계 조성물을 백색층이 형성되어 있는 표면과 반대의 실시예 1의 태양전지 백 시트용 필름 1의 표면상에 각각 3.0g/㎡ 및 2.0g/㎡의 양으로 차례로 도포했다(건조 후). 이와 같이, 제 1 내후성층 2 및 제 2 내후성층이 라미네이트된 실시예 6의 태양전지 백 시트용 필름 시트 6을 제조했다.
-제 1 내후성층용 수계 조성물 2-
·실리콘-아크릴 합성수지
[DIC Corporation. 제작, 상품명 CERANATE WSA-1070, 고형분 함유량 40%] 35.8%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 2.0%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 5.7%
·증류수 56.5%
(비교예 6)
기재 필름상에 시판의 백색 PET필름[Toray Industries,Inc.제작 E20-50㎛] (필름 두께 50㎛)이 건식 적층용 접착제 1을 이용한 건식 적층법에 의해 접착되었다. 그리하여, 비교예 6의 태양전지 백 시트용 필름 시트 12를 제조했다.
건식 적층용 접착제 1은 JP-A No.2008-211034의 실시예 1에 기재된 접착제[Mitsui Chemicals Polyurethane,Inc.제작의 TAKELAC A315(상품명, 100부) 및 TAKENATE A50(상품명, 10부)를 혼합함으로써 얻어진 우레탄계 접착제]를 이용하고, 이 접착제는 고형분에 대해 코팅량 3g/㎡ 얻도록 기재 필름상에 도포되었다.
(비교예 7)
상기 건식 적층용 접착제 1을 백색 필름과 반대의 태양전지 백 시트용 필름 시트 6의 표면상에 도포하고, 내후성을 나타내는 PET필름[Toray Industries,Inc.제작, 상품명 X10S] (필름 두께 125㎛)을 건식 적층법으로 접착했다. 그리하여, 비교예 7의 태양전지 백 시트용 필름 시트 13을 제조했다.
(비교예 8)
하기 조성물을 갖는 제 1 접착층용 수계 조성물, 및 제 2 접착층용 수계 조성물을 시판의 백색 필름[TORAY INDUSTRIES,INC.제작, 상품명 E20-50㎛] (필름 두께 50㎛)상에 각각 0.5g/㎡ 및 0.2g/㎡의 양으로 차례로 도포했다(건조 후). 구체적으로, 조성물은 이하와 같다.
-제 1 접착층용 수계 조성물-
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S75N, 고형분 함유량 24%] 2.4%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 6.3%
·옥사졸린 화합물(가교제)
[Nippon Shokubai Co.,Ltd. 제작, 상품명 EPOCROS WS-700, 고형분 함유량 25%] 0.7%
·콜로이드 실리카
[Nissan Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 SNOWTEX CM, 고형분 함유량 30%] 3.1%
·실리카 필러(무기산화물 필러, 부피 평균 입경 40nm)
[Nippon Aerosil Co.,Ltd. 제작, 상품명 AEROSIL OX-50, 고형분 함유량 10%] 9.2%
·증류수 78.3%
상기 나타내어진 조성물을 갖는 제 1 접착층용 수계 조성물을 백색 필름(Toray Industries,Inc.제작, 상품명 E20-50㎛) 상에 도포하고, 180℃에서 1분간 건조시켰다. 그리하여, 코팅량 0.5g/㎡의 제 1 접착층을 형성했다.
-제 2 접착층용 수계 조성물-
·폴리올레핀 수지의 수계 분산액(수계 바인더)
[Mitsui Chemicals, Inc. 제작, 상품명 CHEMIPEARL S120, 고형분 함유량 27%] 2.3%
·폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(계면활성제)
[Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 NAROACTY CL95, 고형분 함유량 1%] 7.7%
·에폭시 화합물(가교제)
[Nagase ChemteX Corporation. 제작, 상품명 DENACOL EX-614B, 고형분 함유량 1%] 22.2%
·콜로이드 실리카
[Nissan Chemical Industries, Ltd. 제작, 상품명 SNOWTEX C, 고형분 함유량 20%] 1.5%
·증류수 66.3%
상기 나타내어진 조성물을 갖는 제 2 접착층용 수계 조성물을 제 1 접착층상에 도포하여 180℃에서 1분간 건조시켰다. 그리하여, 코팅량 0.2g/㎡의 제 2 접착층을 형성했다.
그 후, 건식 적층용 접착제 1을 접착층이 도포된 표면과 반대측 면에 도포하고, 내후성을 나타내는 PET필름[Toray Industries,Inc.제작, 상품명 X10S] (필름 두께 125㎛)을 건식 적층법으로 접착시켰다. 그리하여, 비교예 8의 태양전지 백 시트용 필름 시트 14를 제조했다.
<평가>
얻어진 태양전지 백 시트용 필름 1~14의 필름 시트층 구성, 사용된 필름의 수, 제조 방법, 및 제조 공정의 수는 표 2에 나타내어진다. 태양전지 백 시트용 필름 1~14를 제조 효율, 광 반사율, 접착 평가 및 내마모성에 대한 평가를 행하여 평가 결과를 표 3에 나타내었다.
표 2에 있어서, "Comp.Exp,", "APL", "WR", "NFS", "NPS", 및 "AFI"는 각각 비교예, 접착 보호층, 내후성, 필름 시트의 수, 제조 공정의 수, 및 필름 적층용 접착제를 의미한다.
1. 제조 효율
제조 효율은 본 발명의 필름 시트를 제조하기 위해 요구되는 필름 시트의 수 및 제조 공정의 수를 추가함으로써 얻어진 수치로 평가되었다. 제조 공정의 수는 코팅계에 의해서만 제조가 행해진 경우에 1로 하고, 적층 필름용 적층 방법도 요하는 경우에는 2로 했다. 물론 제조 공정의 수가 적을수록 제조 효율은 더 좋다.
2. 광 반사율
태양전지 백 시트용 필름 1~14에 적분구 부가 장치 ISR-2200[Shimadzu Corp.제작, 상품명]을 장착한 분광 광도계 UV-2450[Shimadzu Corp.제작, 상품명]을 사용하여 550nm의 파장을 갖는 광을 조사하여 550nm의 파장에서의 반사율을 측정했다. 황산 바륨 표준시트의 반사율을 참조로서 측정하여 이것을 100%로 하여 샘플 시트의 반사율을 산출했다.
반사율의 적절한 범위는 70% 이상이고, 바람직하게는 75% 이상이다.
3. 접착 평가
-샘플 제조-
태양전지 백 시트용 필름 1~14를 폭 20mm 및 길이 150mm 크기로 컷팅했다. 샘플 조각의 두 시트를 제공하고, 두 시트의 접착 보호층 1(필름이 접착 보호층 1을 갖지 않는 경우, 백색층)의 내측이 서로 마주보도록 이들 샘플 조각을 배치하였다. 폭 20mm 및 길이 100mm로 컷팅한 EVA시트(Mitsui Chemicals Fabra, Inc.제작 EVA시트, 상품명 SC50B)를 접착 보호층간에 두고, 진공 라미네이터(Nisshinbo Chemical, Inc. 제작, 진공 라미네이터)로 열압착함으로써 접착시켰다. 그리하여 EVA를 접착 보호층 1(필름이 접착 보호층 1을 갖지 않는 경우, 백색층)에 접착시켰다. 이 때 접착 조건은 이하와 같다.
진공 라미네이트를 이용하여 128℃에서 3분간 샘플을 진공 연신한 후, 2분간 가압하여 가접착을 달성했다. 그 후, 본 접착 처리를 150℃에서 30분간 드라이오븐에서 행했다. 이와 같이, 두 시트를 접착시킴으로써 얻어진 샘플 조각의 한 가장자리로부터 20mm 떨어진 부분에는 EVA와 접착되지 않는 접착 평가용 샘플이 얻어지고, 폭 100mm로 측정된 나머지 부분에 EVA를 접착시켰다.
-습열 처리-
얻어진 접착 평가용 샘플을 85℃ 및 85%RH 환경하에 1000시간 동안 방치하였다. 이 습열 조건은 종래의 태양전지 백 시트의 사용 환경으로서는 매우 엄격한 조건이고, 백 시트의 장기간 신뢰성을 평가하기 위한 가속 조건으로서 여겨지고 있다.
표 3에 있어서, "MHT"는 1000시간 동안 85℃ 및 85%RH 환경하에서의 습열 처리를 의미한다.
-접착력 평가-
접착력의 평가는 Tensilon(Orientec Co.,Ltd.제작, 상품명 RTC-1210A)의 상하 클립 사이에 EVA와 접착하지 않은 부분을 위치시키고, 샘플을 박리 각도 180°및 인장 속도 300mm/min로 인장시켰다. 또한, 습열 처리 전의 샘플(프레쉬) 및 습열 처리 후의 샘플을 이용하여 평가를 행했다.
AA: 접착이 매우 양호(60N 이상/20mm)
A: 접착이 양호(20N 이상 60N 미만/20mm)
B: 접착이 약간 불량(10N 이상 20N 미만/20mm)
C: 접착 불량(10N 미만/20mm)
4. 내마모성
태양전지 백 시트용 필름 1~14를 25℃ 및 65%RH 분위기하에서 2시간 동안 보존한 후, 흑지를 필름의 접착 보호층(또는 백색층)상에 설치했다. 폭당 1kg/cm의 하중을 흑지상에 가하고, 25cm/min의 속도로 마모시험을 행했다. 마모시험 후 얻어진 필름의 스크래치 및 각 코팅층(백색층 및 접착 보호층)의 더스팅(dusting)을 평가했다.
5: 스크래치 또는 더스팅이 없음
4: 약간의 스크래치 및 더스팅이 보임
3: 스크래치 및 더스팅이 조금 보임
2: 스크래치 및 더스팅이 보임
1: 스크래치 및 더스팅이 매우 크게 보임
Figure 112012054136400-pct00002
Figure 112012054136400-pct00003
표 3에서 나타낸 바와 같이, 비교예 8의 태양전지 백 시트용 필름 시트 14는 시판의 기능성 필름을 이용하여 광 반사율, EVA 접착성 및 내마모성에 대해서 실시예의 태양전지 백 시트용 필름 시트와 동일하게 평가되었다. 그러나, 비교예의 필름 시트는 필름을 부착시킴으로써 제조되기 때문에, 본 실시예의 태양전지 백 시트용 필름 시트의 제조 효율이 우수하다. 또한, 백색층에 무기산화물 필러를 함유한 실시예의 태양전지 백 시트용 필름 시트는 백색층에 무기산화물 필러를 함유하지 않은 비교예의 태양전지 백 시트용 필름 시트 8~13에 비해 EVA 접착성이 우수했다.
<내후성 평가>
태양전지 백 시트용 필름 5 및 태양전지 백 시트용 필름 6을 SUNSHINE WEATHER-O-METER(Suga Test Instruments Co. Ltd. 제작, 상품명)을 이용하여 1000시간 동안 색 변화 시험을 행함으로써 필름의 내후성에 관해 평가했다. 모든 필름이 우수한 내후성을 보였다.
본 발명에 따라서, 제조 효율이 우수하고, 층에 백색 안료가 균일하게 존재하고, 또한 각 층간에 접착성이 우수한 태양전지 백 시트용 필름, 및 그 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 상기 설명은 삽화 및 설명을 위해 제공될 수 있다. 개시된 정밀한 형태로 본 발명을 포괄하거나 한정하려는 것은 아니다. 실시형태는 본 발명의 개요 및 그 실제적 적용을 가장 잘 설명하기 위해서 선택됨으로써, 특정 용도에 적합한 다양한 실시형태 및 다양한 변형으로 당업자에게 본 발명을 이해시키는 것을 가능하게 한다.
본 명세서에 기재된 모든 간행물, 특허출원, 및 기술 표준은 각 간행물, 특허출원, 또는 기술 표준이 참고문헌으로서 구체적 및 개별적으로 나타낸 바와 같이 동일한 정도로 참고문헌으로서 이하에 포함되어 있다. 상기 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세설명은 당업자가 변경할 수 있는 것은 명백하다. 본 발명의 범위는 청구항 및 등가물에 의해 결정될 것이다.

Claims (19)

  1. 기재 필름의 적어도 한 면에 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 포함하는 백색층용 수계 조성물을 도포함으로써 상기 기재 필름상에 백색층을 형성하는 공정; 및
    상기 기재 필름의 적어도 한 면에 제 2 수계 바인더를 포함하는 접착 보호층용 수계 조성물을 도포함으로써 상기 기재 필름상에 접착 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백색층용 수계 조성물 중 백색 안료의 부피율은 제 1 수계 바인더에 대하여 50%~200% 범위 내이고, 백색층용 수계 조성물의 코팅 두께가 4㎛~20㎛ 범위 내이고, 상기 백색 안료의 코팅량이 3g/㎡~10g/㎡ 범위 내가 되도록 상기 백색층용 수계 조성물을 상기 기재 필름에 도포하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기산화물 필러의 함유량은 백색층용 수계 조성물의 제 1 수계 바인더의 전체량에 대하여 5질량%~400질량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물을 도포하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물을 도포하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 상기 기재 필름의 적어도 한 측면의 광 반사율은 파장 550nm인 광에 대하여 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백색층용 수계 조성물은 적어도 하나의 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 수계 바인더 및 제 2 수계 바인더는 각각 독립적으로 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, (메타)아크릴 폴리머 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접착 보호층용 수계 조성물은 무기산화물 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조 방법.
  10. 기재 필름;
    상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 백색 안료, 제 1 수계 바인더 및 무기산화물 필러를 함유하는 백색층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 백색층; 및
    상기 기재 필름의 적어도 한 면에 형성되고 제 2 수계 바인더를 포함하는 접착 보호층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 접착 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 백색층용 수계 조성물의 백색 안료의 부피율은 상기 제 1 수계 바인더에 대하여 50%~200%의 범위 내이고, 상기 백색층의 필름 두께는 4㎛~20㎛의 범위 내이고, 상기 백색 안료의 코팅량은 3g/㎡~10g/㎡의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 무기산화물 필러의 함유량은 상기 백색층 중의 제 1 수계 바인더의 전체량에 대하여 5질량%~400질량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 내후성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 적어도 한 면과 반대측 면에 플루오로 카본 수지 또는 실리콘-아크릴 합성 수지 중 적어도 하나를 포함하는 내후성층용 수계 조성물의 코팅 필름을 포함하는 내후성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백색층 및 상기 접착 보호층이 형성된 기재 필름의 적어도 한 측면의 광 반사율은 파장 550nm의 광에 대하여 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  16. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 수계 바인더 및 상기 제 2 수계 바인더는 각각 독립적으로 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, (메타)아크릴 폴리머 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착 보호층은 무기산화물 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.


  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기산화물 필러는 실리카, 산화 마그네슘 및 산화주석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름의 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 무기산화물 필러는 실리카, 산화 마그네슘 및 산화주석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백 시트용 필름.


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