KR101624928B1 - 태양전지 이면 밀봉재용 필름, 태양전지 이면 밀봉재 및 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 이면 밀봉재용 필름, 태양전지 이면 밀봉재 및 태양전지 모듈 Download PDF

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쿠사토 히로타
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Abstract

(과제) 내광성, 내습열성, 의장성, 및 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어난 태양전지 이면 밀봉재용 필름, 태양전지 이면 밀봉용 보호시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈을 제공한다.
(해결 수단) 기재 필름의 적어도 한면에 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지와 착색 안료와 가소제를 포함하는 수지층이 적층된 태양전지 이면 밀봉재용 필름을 사용한다.

Description

태양전지 이면 밀봉재용 필름, 태양전지 이면 밀봉재 및 태양전지 모듈{FILM FOR SEALING BACK SIDE OF SOLAR CELL, MATERIAL FOR SEALING BACK SIDE OF SOLAR CELL, AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 장기에 걸친 가혹한 옥외 환경 하에서의 사용에 견딜 수 있는 내광성, 내습열성을 갖고, 또한 의장성, 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어난 착색층을 갖는 태양전지 이면 밀봉재용 필름, 및 그것을 사용한 태양전지 이면 밀봉재, 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 석유, 석탄을 비롯한 화석연료의 고갈이 위험시되어, 이들 화석연료에 의해 얻어지는 대체 에너지를 확보하기 위한 개발이 급선무로 되어 있다. 이 때문에 원자력 발전, 수력 발전, 풍력 발전, 태양광 발전 등의 여러 가지 방법이 연구되어 실제의 이용에 이르고 있다. 태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 것이 가능한 태양광 발전은 반영구적이고 무공해의 새로운 에너지원으로서 실용화되고 있고, 실제로 이용되는데에 있어서의 가격성능비의 향상이 눈부시고, 깨끗한 에너지원으로서 매우 기대가 높다.
태양광 발전에 사용되는 태양전지는 태양광의 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 시스템의 심장부를 구성하는 것이며, 실리콘 등으로 대표되는 반도체로 만들어져 있다. 그 구조로서는 태양전지 소자를 직렬, 병렬로 배선하고, 20년 정도의 장기간에 걸쳐 소자를 보호하기 위해서 여러 가지 패키징이 실시되어 유닛화되어 있다. 이 패키지에 장착된 유닛은 태양전지 모듈이라 불리고, 일반적으로 태양광이 닿는 면을 유리로 덮어 열가소성 수지로 이루어지는 충전재에 의해 간극을 메우고, 이면을 밀봉시트로 보호한 구성으로 되어 있다. 열가소성 수지로 이루어지는 충전재로서는 투명성이 높고, 내습성에도 뛰어나다고 하는 이유에서 에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지(이하, EVA 수지)가 사용되는 경우가 많다. 한편, 이면 밀봉재에는 기계강도, 내후성, 내열성, 내수성, 내화학약품성, 광반사성, 수증기 차단성, EVA 수지로 대표되는 충전재와의 열접착성, 의장성, 최외층 단자 박스 부착용 실리콘 수지와의 밀착력이라고 하는 특성이 요구될 뿐만 아니라, 자외선광에 폭로되기 때문에 내광성에 뛰어난 것이 요구된다.
종래부터 사용되고 있는 이면 밀봉재용 필름으로서는 백색의 폴리불화비닐 필름[듀퐁(주), 상품명:테들라(등록상표)]을 예시할 수 있고, 상기 필름으로 폴리에스테르 필름을 샌드위치한 적층 구성의 이면 밀봉재는 해당 용도에서 폭넓게 사용되고 있다. 또한, 폴리에스테르 필름의 편면 또는 양면에 자외선 흡수제, 광안정화제가 배합된 아크릴 수지 도막을 형성한 필름이 내광성 필름(특허문헌 1)이나, 폴리에스테르 필름에 내후성 처방제(자외선 흡수제나 광안정화제)를 혼련한 사양도 제안, 실용화되어 있다. 또한, 폴리에스테르 필름 등의 층 내에 산화티탄 등의 백색 안료를 혼련함으로써 제막된 백색 필름도 실용화되어 있고, 자외선광 폭로에 수반되는 필름 외관의 변화가 작다는 관점에서는 내광성을 갖는 것이 알려져 있다(특허문헌 2).
일본 특허 공개 2005-015557호 공보 일본 특허 공개 평11-291432호 공보
그러나, 상기 폴리불화비닐 필름은 내후성이 우수한 필름이지만, 한편으로 기계적 강도도 약하고, 태양전지 모듈 제작시에 가해지는 140∼150℃의 열프레스의 열에 의해 연화되어 태양전지 소자 전극부의 돌기물이 충전재층을 관통할 경우가 있다. 또한, 고가이기 때문에 태양전지 모듈의 저가격화의 점에서도 장해가 된다. 또한. 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 자외선 흡수제, 광안정화제가 배합된 아크릴수지 도막을 형성한 필름에서는 내광성을 발현시키기 위해서는 건조 도막 중량으로 5g/㎡ 정도의 비교적 두꺼운 도막을 형성하지 않으면 안된다. 또한 백색 등으로 대표되는 유색 필름으로 하고, 이면 밀봉제의 의장성을 높이기 위해서는 비교적 고가인 유색 필름과 조합시킬 필요가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 백색 안료가 혼련되어 제막된 백색 필름 등의 경우에는 안료 성분의 광흡수능에 의해 자외선 폭로에 수반되는 필름 외관의 변화가 작다고 하는 관점에서는 어느 정도의 내UV성을 갖지만, 주재료의 수지는 내광화되어 있지 않기 때문에, 예를 들면 파단 강신도 등으로 대표되는 필름 특성 자체는 자외선광 조사에 따라 서서히 저하한다고 하는 문제도 있다. 또한, 최근 태양전지 모듈 자체의 장기 수명화에 관한 개발이 활발하게 행하여지지고 있는 것에 아울러, 유럽을 중심으로 태양전지 모듈이 지상면에 비스듬히 기대어 세우기형으로 설치될 경우가 증가하고 있다. 그러한 케이스에서는 지표면으로부터의 반사 자외선광에 장기에 걸쳐 폭로됨으로써 장기에 걸쳐 안정된 내광성을 갖는 층이 이면 밀봉재의 외층면에 형성 배치되어 있지 않은 경우에는 밀봉재는 황변하여 필름 외관의 미려성이 손상될 뿐만 아니라, 극단적일 경우에는 밀봉재에 크랙 등이 발생하여 전기절연성이나 수증기 차단성 등 시트에 요구되는 여러가지의 특성이 손상될 우려도 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 구성을 채용한다. 즉,
(1) 기재 필름의 적어도 한면에 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지와 착색 안료와 가소제를 포함하는 수지층이 적층된 태양전지 이면 밀봉재용 필름,
(2) 상기 가소제가 폴리에스테르계 가소제, 에폭시계 가소제 및 프탈산 에스테르계 가소제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종인 (1)의 태양전지 이면 밀봉재용 필름,
(3) 상기 수지층이 폴리이소시아네이트 수지를 함유하는 (1) 또는 (2)의 태양전지 이면 밀봉재용 필름,
(4) 상기 폴리이소시아네이트 수지가 지방족계 이소시아네이트 수지, 지환족계 이소시아네이트 수지 및 방향 지방족계 이소시아네이트 수지로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종인 (3)의 태양전지 이면 밀봉재용 필름,
(5) 상기 착색 안료가 산화티탄인 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 태양전지 이면 밀봉재용 필름,
(6) (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 상기 수지층이 적층된 면과는 반대측의 면에 백색 필름, 무기산화물 증착층을 갖는 필름 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체와의 열접착성을 갖는 필름으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1개의 필름이 적층된 태양전지용 이면 밀봉재,
(7) (6)에 기재된 태양전지 이면 밀봉재의 상기 수지층이 적층된 측과는 반대측의 면과 태양전지 모듈의 실리콘 셀 충전재층 면을 접착해서 이루어지는 태양전지 모듈이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 장기에 걸친 가혹한 옥외 환경 하에서의 사용에 견딜 수 있는 내광성, 내습열성을 갖고, 또한 의장성, 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어난 착색층을 갖는 태양전지 이면 밀봉재용 필름이 얻어진다.
또한, 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름을 사용하면 실리콘 셀 충전 재층과의 밀착력, 광선반사율에 뛰어나고, 태양전지 모듈의 성능을 향상시키며, 그 성능을 장기에 걸쳐 유지 가능하게 할 수 있는 태양전지 이면 밀봉재가 얻어진다.
[태양전지 이면 밀봉재용 필름]
본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름은 기재 필름의 적어도 한면에 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지와 착색 안료와 가소제를 포함하는 수지층을 적층한 구성으로 함으로써, 종래보다 뛰어난 내광성, 내습열성을 갖고, 또한 의장성, 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어난 착색 필름이 얻어지는 것이다.
[기재 필름]
본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름에는 여러 가지 수지 필름을 기재로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지 필름이나 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지 필름, 이들 수지를 혼합한 수지 필름을 들 수 있다. 그 중에서도 강도, 치수안정성, 열안정성이 우수하기 때문에 폴리에스테르 수지 필름이 바람직하고, 또한 저렴하기 때문에 PET나 PEN 등의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 특히 바람직하다. 또한, 폴리에스테르계 수지는 공중합체여도 좋고, 공중합 성분으로서는 예를 들면 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등의 디올 성분, 이소프탈산, 아디프산, 아제라인산, 세바신산 및 그 에스테르 형성성 유도체의 디카르복실산 성분 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름은 내광성에 뛰어나기 때문에 태양전지 이면 밀봉재 구성에 있어서 외기(습도, 온도)나 지표면으로부터의 반사 자외선광에 직접 노출되는 최외층에 적합하게 사용할 수 있다. 외기에 직접 노출되는 최외층에 사용하는 관점으로부터 기재 필름으로서는 내가수분해성이 우수한 수지 필름인 것이 바람직하다. 통상, 폴리에스테르 수지 필름은 모노머를 축합 중합시킨 소위 폴리머를 원료로 해서 제막되는 것이지만, 모노머와 폴리머의 중간에 위치가 부여되는 올리고머가 1.5∼2질량% 정도 포함되어 있다. 올리고머의 대표적인 것은 환상 3량체이며, 그 함유량이 많은 필름은 옥외 등의 장기 폭로에 있어서 기계적 강도의 저하나, 빗물 등에 의한 가수분해의 진행에 수반되는 균열, 재료파괴 등을 발생시킨다. 이것에 대하여 내가수분해성 필름에 있어서는 고상중합법으로 중합해서 얻어지는 환상 3량체의 함유량이 1.0질량% 이하인 폴리에스테르 수지를 원료로 해서 폴리에스테르 수지 필름을 제막함으로써 고온 고습도 하에서의 가수분해를 억제하는 것이 가능하고, 또한 내열성 및 내후성에도 뛰어난 필름이 얻어진다. 상기 환상 3량체 함유량의 측정은, 예를 들면 폴리머 100㎎을 오르토클로로페놀 2ml에 용해시킨 용액을 이용하여 액체 크로마토그래피로 측정함으로써 수지 중량에 대한 함유량(중량%)을 측정하는 방법으로 구해진다.
또한, 태양전지 이면 밀봉재용 수지 필름에는, 필요에 따라 예를 들면 대전방지제, 자외선 흡수제, 안정제, 산화방지제, 가소제, 활제, 충전제, 착색 안료 등의 첨가제를, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서 첨가한 수지 필름 등도 사용할 수 있다.
구체적으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지나 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지 필름, 이들의 수지를 혼합한 수지에 백색 안료를 혼련한 수지 원료를 제막한 필름을 들 수 있다. 백색 필름은 백시트(backseat)까지 입사해 온 광을 반사시켜서 반도체 소자에 있어서의 에너지 변환을 보조할 목적으로 사용되고, 셀에 가까운 층에 배치되는 것이 바람직하다. 기재 필름으로서 바람직하게 사용되는 백색 필름은 태양광을 반사시켜 발전 효율을 향상시키기 위하여 사용한다. 백색 필름은 바람직하게는 파장 λ=550㎚의 반사율이 30% 이상인 필름이며, 보다 바람직하게는 반사율이 40% 이상인 필름, 더욱 바람직하게는 반사율이 50% 이상인 필름이다. 그 중에서도 강도, 치수안정성, 열안정성이 우수하기 때문에 폴리에스테르 수지 필름이 바람직하고, 또한 저렴하기 때문에 PET나 PEN 등의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 특히 바람직하다. 폴리에스테르계 수지 필름을 구성하는 폴리에스테르계 수지는 그 구성단위의 80몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트인 폴리에틸렌테레프탈레이트나, 그 구성단위의 80몰% 이상이 에틸렌나프탈레이트인 폴리에틸렌나프타레이트나, 그 구성단위의 80몰% 이상이 폴리락트산인 폴리락트산 필름 등으로 대표되지만, 특별하게 한정되지 않는다. 또한, 폴리에스테르계 수지는 공중합체라도 좋고, 공중합 성분으로서는 예를 들면 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등의 디올 성분, 이소프탈산, 아디프산, 아제라인산, 세바신산 및 그 에스테르 형성성 유도체의 디카르복실산 성분 등을 사용할 수 있다.
백색 안료로서는 산화티탄이나 산화아연을 이용할 수 있고, 혼련함으로써 백색도가 80% 이상, 불투명도가 80% 이상인 백색 수지 필름으로 할 수 있다.
또한, 백색수지 필름에는 필요에 따라, 예를 들면 대전방지제, 자외선 흡수제, 안정제, 산화방지제, 가소제, 활제, 충전제 등의 첨가제를, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서 첨가한 수지 필름 등도 사용할 수 있다.
상기 태양전지 이면 밀봉재용 수지 필름의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 밀봉 시트의 내전압 특성, 비용 등을 감안하면 25∼250㎛의 범위가 바람직하다.
또한, 기재 필름에는 수증기 배리어성을 부여할 목적으로 증착법 등에 의해 적어도 1층의 무기산화물층이 형성되어 있는 수증기 차단성 필름을 사용해도 좋다. 본 발명에 있어서의 「수증기 차단성 필름」이란 JIS K7129(2000년판)에 기재된 B법으로 측정되는 수증기 투과율이 5g/(㎡·day) 이하의 수지 필름이다. 수증기 차단성 수지 필름으로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지 필름이나 폴리프로필렌 등의 올레핀계 필름 중 적어도 한쪽 표면에 증착법 등에 의해 적어도 1층의 금속 박막층이나 무기산화물층을 형성한 필름을 들 수 있지만, 태양전지용 이면 밀봉재로서는 전기절연성이 높은 것이 요구되기 때문에 도전성 층인 금속 박막층이 아니라 무기산화물층 쪽이 바람직하다.
또한, 기재 필름은 강도, 치수안정성, 열안정성이 우수하기 때문에 폴리에스테르 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 또한 저렴하기 때문에 PET나 PEN 등의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 폴리에스테르계 수지 필름을 구성하는 폴리에스테르계 수지는 그 구성단위의 80몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트인 폴리에틸렌테레프탈레이트나, 그 구성단위의 80몰% 이상이 에틸렌나프탈레이트인 폴리에틸렌나프타레이트 등으로 대표되지만, 특별하게 한정되지 않는다. 또한, 폴리에스테르계 수지는 공중합체여도 좋고, 공중합 성분으로서는, 예를 들면 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등의 디올 성분, 이소프탈산, 아디프산, 아제라인산, 세바신산 및 그 에스테르 형성성 유도체의 디카르복실산 성분 등을 사용할 수 있다. 증착 등에 의해 무기산화물층이 형성된 필름의 가스 배리어성은 적어도 기재인 폴리에스테르계 수지 필름의 열치수 안정성에 기인하기 위해서 폴리에스테르계 수지 필름은 2축 방향으로 연신된 필름인 것이 바람직하다.
상기 수지 필름의 두께는 무기산화물층을 형성할 때의 안정성이나 비용 등의 이유로부터, 바람직하게는 1∼100㎛의 범위이며, 보다 바람직하게는 5∼50㎛의 범위이며, 특히 바람직하게는 10∼30㎛ 정도가 실용적이다.
본 발명에 있어서 형성되는 무기산화물층을 구성하는 무기산화물로서는 금속 산화물 및 금속 질화산화물 등을 예시할 수 있다. 또한 무기산화물층은 증착법이나 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 플라즈마 기상성장법(CVD) 등으로 형성할 수 있다. 단, 생산성을 고려하면 현시점에서는 진공증착법이 가장 뛰어나다. 진공증착법에 의한 진공증착장치의 가열 수단으로서는 전자선 가열 방식, 저항 가열 방식 및 유도 가열 방식이 바람직하다. 무기산화물층을 구성하는 금속 산화물로서는 산화알류미늄, 산화마그네슘, 산화티탄, 산화주석, 산화인듐 합금 및 산화규소 등을 예시할 수 있고, 또한 금속 질화산화물로서는 산화질화규소 등을 예시할 수 있다. 특히, 수증기 차단성 및 생산 효율의 점 등으로부터 산화알류미늄, 산화규소 및 산화질화규소 등의 무기산화물나 이것들의 혼합물이 바람직하게 사용된다.
무기산화물층의 막두께는 사용되는 무기물의 종류나 구성에 따라 적당하게 선택되지만, 일반적으로는 2∼300㎚의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는3∼100㎚의 범위이며, 더욱 바람직하게는 5∼50㎚의 범위이다. 막두께가 300㎚를 초과하면 특히 금속 산화물층의 경우에는 그 플렉시빌리티(유연)성이 저하하고, 제막 후(후가공 공정 등에 있어서)의 절곡, 인장 등의 외력에 의해 박막에 균열이나 핀홀 등을 발생시킬 우려가 있고, 수증기 차단성이 현저하게 손상될 경우가 있다. 또한, 무기물층의 형성 스피드가 저하하기 때문에 생산성을 현저하게 저하시킬 경우가 있다. 한편, 2㎚ 미만의 막두께에서는 균일한 막이 얻어지기 어렵고, 또한 막두께가 충분하지 않은 경우가 있으며, 수증기 차단성의 기능을 충분하게 발현시킬 수 없는 경우가 있다.
또한, 수지 필름, 필요에 따라 예를 들면 코로나 방전이나 플라즈마 방전 등의 방전 처리, 또는 산 처리 등의 표면 처리를 행해도 좋다.
[수지층]
본 발명에 있어서의 기재 필름에 적층하는 수지층은, (1) 아크릴폴리올계 수지와 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합 시킨 수지, (2) 착색 안료, 및 (3) 가소제로 구성되어 있다. 일반적으로, 수지층에 자외선광 컷 성능을 부여하여 내광성을 향상시키는 방법으로서는 유기계 자외선 흡수제나 무기계 자외선 흡수제를 단독으로, 또는 복수종을 혼합해서 바인더 수지에 섞고, 또한 광에 의해 여기되는 라디칼을 실활시키는 메커니즘에 의해 광안정성을 증가시킬 목적으로 광안정화제(HALS)를 병용한다. 그러나, 바인더 수지에 자외선 흡수제나 광안정화제를 후첨가해서 형성한 수지층에서는 고온 가습 환경 하, 또는 자외선광 수광에 따라 자외선 흡수제나 광안정화제가 도막 속으로부터 도막 표면으로 블리드아웃하여 젖음성, 도막 표면의 밀착력 등이 변화될 뿐만 아니라 당초 발현되어 있었던 자외선광 컷 성능이 소실된다고 하는 문제를 발생시키기 쉽다.
이것에 대하여, 본 발명에서는 폴리에스테르 수지, 올레핀계 수지 등과 비교하여 비교적 내광성이 우수한 아크릴계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지를 바인더 수지로서 사용한다. 또한, 기재 필름과의 밀착력 향상을 목적으로, 또는 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름을 사용한 태양전지 이면 밀봉재는 태양전지 모듈 제조공정에 있어서 고온 처리에 노출되기 때문에 수지층의 내열성 향상을 목적으로, 적절한 가교구조를 도입 가능하도록 아크릴계 수지 중에서도 특히 아크릴폴리올계 수지를 사용한다.
자외선 흡수제 및 광안정화제를 고정시키는 공중합 모노머로서는 아크릴계, 스티렌계 등의 비닐계 모노머가 범용성이 높고, 경제적으로도 바람직하다. 이러한 공중합 모노머 중에서도 스티렌계 비닐 모노머는 방향족환을 갖고 있기 때문에 황변하기 쉽고, 내광성이라고 하는 점에서는 아크릴계 비닐 모노머와의 공중합이 가장 바람직하게 사용된다. 따라서 아크릴계 수지를 구성하는 하나의 중합 모노머 성분은 불포화 카르복실산 에스테르, 불포화 카르복실산, 불포화 탄화수소 및 비닐 에스테르로 이루어지는 군 중 1개 이상의 불포화 화합물이다.
사용할 수 있는 불포화 카르복실산 에스테르로서는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
사용할 수 있는 불포화 카르복실산으로서는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 푸말산 등을 들 수 있다.
사용할 수 있는 그 밖의 단량체로서는 부타디엔, 에틸렌, 아세트산 비닐 등을 들 수 있다. 바람직한 것은 불포화 카르복실산 에스테르이다. 불포화 카르복실산 에스테르 중 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트가 범용성, 가격, 대광안정성의 관점으로부터 특히 바람직하다.
다음에 수지층의 내열성 향상을 목적으로 도입하는 가교구조의 기점이 되는 수산기를 도입하여 아크릴폴리올계 수지로 하기 위한 중합 모노머에 대하여 설명한다. 아크릴 수지에 수산기를 부여할 목적으로 사용하는 중합 모노머 성분으로서는, 예를 들면 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 2-히드록시비닐에테르, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노메타크릴레이트 등의 불포화 화합물의 단량체를 들 수 있다. 이들 수산기를 갖는 불포화 화합물은 단독으로, 또는 2종류 이상 조합시켜서 선택할 수 있다.
본 발명에 있어서의 수지층의 두께는 0.2∼5㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1∼4㎛, 특히 바람직하게는 2∼4㎛이다. 이 수지층을 도포방법에 의해 형성할 경우, 수지층의 두께가 0.2㎛ 미만이면 도포시에 얼룩이나 막 절단이라는 현상을 발생시키기 쉽고, 균일한 도막을 형성하기 어렵기 때문에 기재 필름에 대한 밀착력, 무엇보다 자외선 컷 성능이 충분하게 발현되지 않을 경우가 있다. 한편, 수지층의 두께가 5㎛를 초과하면 자외선 컷 성능은 충분히 발현되지만, 도포 방식에 제약을 보이고(후막 도포가 가능한 특이 프로세스, 장치 제약), 생산 비용이 높아지며, 반송 롤로의 도막 점착이나 그것에 수반되는 도막의 박리 등을 발생시키기 쉬워지는 등의 점이 염려된다.
본 발명에 있어서의 수지층을 도포용법에 의해 형성하기 위한 코팅액의 용제로서는, 예를 들면 톨루엔, 크실렌, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 테트라히드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 메탄올, 에탄올 및 물 등을 예시할 수 있고, 상기 코팅액의 성상으로서는 에멀션형 및 용해형의 어느 것이라도 좋다.
수지층을 기재 필름 상에 형성하는 방법은 특별히 제한되어야 할 것은 없고, 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 코팅 방법으로서는 여러 가지 방법을 적용할 수 있고, 예를 들면 롤 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 다이 코팅법 및 그라비아 롤 코팅법 등이나, 이것들을 조합시킨 방법을 이용할 수 있다. 그 중에서도 그라비아 롤 코팅법은 코팅층 형성 조성물의 안정성을 증가시키는 이유에서 바람직한 방법이다.
[자외선 흡수제]
상기 아크릴폴리올 수지와 공중합시키는 자외선 흡수제로서는 살리실산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노아크릴레이트계 등의 자외선 흡수제를 예시할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 살리실산계의 p-t-부틸페닐살리실레이트, p-옥틸페닐살리실레이트, 벤조페논계의 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 비스(2-메톡시-4-히드록시-5-벤조일페닐)메탄, 벤조트리아졸계의 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H벤조트리아졸-2-일)페놀], 시아노아크릴레이트계의 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트), 기타로서, 및 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-[(헥실)옥시]-페놀 등이나 이것들의 변성물, 중합물, 유도체 등을 예시할 수 있다.
[광안정화제]
또한, 마찬가지로 상기 아크릴폴리올 수지와 공중합시키는 광안정화제로서는 힌다드아민계 등의 광안정화제를 들 수 있다. 구체적으로는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)〔[3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시페닐]메틸〕부틸말로네이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 메틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 데칸2산 비스[2,2,6,6-테트라메틸-1-옥틸옥시]-4-피페리디닐]에스테르 등이나 이것들의 변성물, 중합물, 유도체 등을 예시할 수 있다.
이들 자외선 흡수제 및 광안정화제를 아크릴폴리올계 수지에 공중합하는 제조방법 등에 대해서는, 일본 특허 공개 2002-90515호 공보의 [0019]∼[0039]에 상세하게 개시되어 있다. 그 중에서도 아크릴 모노머와 자외선 흡수제의 공중합물을 유효성분으로서 포함하는 할스하이브리드(등록상표)[(주)니폰 쇼쿠바이 제] 등을 사용할 수 있다.
[착색 안료]
본 발명에 있어서 사용하는 착색 안료는 수지층에 발색시킴 및 색조의 유지(퇴색되지 않음)라고 하는 목적으로 사용한다. 태양전지용 이면 밀봉시트로서는 광반사성 및 의장성의 관점으로부터 백색의 시트가 주류이지만, 최근 발전 소자간의 간극이 백색으로 보이는 상기 시트와 비교해서 의장성이 우수하다는 이유에서 흑색 시트의 수요도 확대되고 있다. 또한, 이들 안료 자체도 특정한 파장의 광선을 흡수 및/또는 반사하기 때문에 착색함으로써 광선으로부터 수지 기재를 보호한다고 하는 효과가 얻어진다.
착색 안료로서는 무기안료, 유기안료 등의 각종 착색 안료를 사용할 수 있지만, 현재 실용되고 있는 백색 또는 흑색에 관해서는 범용성, 가격, 발색 성능, 또한 내자외선성의 관점으로부터 백색 안료로서는 산화티탄이 바람직하고, 흑색 안료로서는 카본블랙이 바람직하다. 특히 발색의 관점으로부터 산화티탄에 관해서는, 그 수평균 입자지름은 0.1∼1.0㎛가 바람직하고, 아크릴폴리올계 수지에 대한 분산성이나 비용의 관점으로부터 보다 바람직하게는 0.2∼0.5㎛이다. 마찬가지로 카본블랙에 관해서는 그 수평균 입자지름은 0.01∼0.5㎛가 바람직하고, 분산성이나 비용의 관점으로부터 보다 바람직하게는 0.02∼0.1㎛이다.
상기한 착색 안료의 배합량에 관해서는 발색시키고 싶은 색조의 설계에 맞춰서 적당하게 조정하면 좋다. 단, 안료 배합량이 지나치게 적을 경우에는 의장성 이 우수한 색조 외관이 얻어지지 않는 것, 반대로 배합량이 지나치게 많을 경우에는 비용이 비싸게 되는 것, 수지층의 경도가 대폭 향상하는 것에 의한 기재와의 밀착력 불량을 보이기 쉬워지는 등의 이유로부터, 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지 100질량부에 대하여 10∼500질량부의 범위가 바람직하다.
[가소제]
다음에 본 발명의 수지층에 함유시키는 가소제에 대하여 설명한다. 본 발명에 있어서의 가소제는 기재 필름과, 아크릴폴리올계 수지 및 착색 안료를 포함하는 수지층과의 밀착력 향상에 공헌한다. 원래, 아크릴폴리올계 수지는 여러 가지 수지 필름에 대한 밀착력이 특별이 나쁜 수지 재료는 아니지만, 수지층의 착색을 목적으로 착색 안료를 비교적 높은 농도로 배합했을 경우에는 수지층의 경도가 향상되고, 또한 수지층 중의 아크릴폴리올계 수지의 농도가 상대적으로 저하하기 때문에 기재 필름과 수지층 사이의 밀착력은 저하되는 경향이 있다. 그래서, 아크릴폴리올계 수지와 비교해서 수지 연화점이 낮은 경향이 있는 가소제 성분을 배합함으로써 수지층의 경도를 조정하여 기재 필름과의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 사용하는 가소제로서는 폴리에스테르계 가소제, 에폭시계 가소제, 프탈산 에스테르계 가소제 또는 이들의 조합이 내열성, 내후성, 비용, 범용성 등의 관점으로부터 바람직하다.
폴리에스테르계 가소제로서는, 예를 들면 아디프산계 가소제가 바람직하게 사용된다. 에폭시계 가소제로서는, 예를 들면 엑폭시화 지방산 에스테르가 바람직하게 사용된다. 에폭시계 가소제로서는 엑폭시화 식물유도 사용할 수 있고, 예를 들면 엑폭시화 대두유, 엑폭시화 아마씨유를 예시할 수 있다. 프탈산 에스테르계 가소제로서는, 예를 들면 프탈산 디옥틸, 프탈산 디이소노닐, 프탈산 디이소데실 또는, 프탈산 디부틸 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명에 사용할 수 있는 가소제로서는, 예를 들면 폴리에스테르계 가소제인 DIC사 제 폴리사이저 W-220EL, 에폭시계 가소제인 DIC사 제 에포사이저 W-121, 엑폭시화 대두유계 가소제인 DIC사 제 에포사이저 W-100-EL, 프탈산 에스테르계 가소제인 DIC사 제 디옥틸프탈레이트 등을 들 수 있다.
가소제의 배합량에 관해서는 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지 100질량부에 대하여 4∼40질량부의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼30질량부이다. 가소제의 배합량이 4질량부보다 적을 경우에는 그 배합 효과가 지나치게 작아 밀착력 등의 개선 효과를 충분하게 기대할 수 없는 경우가 있다. 한편, 40질량부보다 많을 경우에는 수지층 중에 차지하는 자외선 흡수제 및 광안정화제를 포함하는 아크릴폴리올계 수지의 상대량이 크게 감소하기 때문에 수지층 자체의 내자외선성이 저하하고, 또한 기재 필름을 자외선으로부터 보호하는 기능(자외선 차단 성능)도 손상될 경우가 있다.
[기타 첨가제]
또한, 본 발명에 의한 아크릴폴리올계 수지를 포함하는 코팅액에는 그 특성을 손상하지 않는 한에 있어서 열안정제, 산화방지제, 강화제, 열화방지제, 내후제, 난연제, 이형제, 활제 등을 첨가해도 좋다.
사용할 수 있는 열안정제, 산화방지제 및 열화방지제로서는, 예를 들면 힌다드페놀류, 인 화합물, 힌다드아민류, 유황 화합물, 구리 화합물, 알칼리 금속의 할로겐화물 또는 이것들의 혼합물을 들 수 있다.
사용할 수 있는 강화제로서는, 예를 들면 클레이, 탤크, 탄산 칼슘, 탄산 아연, 규회석, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 규산 칼슘, 알루민산 나트륨, 알루미노 규산 나트륨, 규산 마그네슘, 유리 벌룬, 카본블랙, 산화아연, 제올라이트, 하이드로탈사이트, 금속섬유, 금속 위스커(whisker), 세라믹 위스커, 티탄산 칼륨 위스커, 질화붕소, 그래파이트, 유리섬유, 탄소섬유 등을 들 수 있다.
[가교제]
또한, 상기한 바와 같이 수지층의 특성 향상의 목적에서 아크릴폴리올의 수산기와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 가교제를 배합해도 좋다. 가교제를 병용했을 경우에는 기재 필름과 수지층 사이의 밀착력의 향상, 또는 가교구조의 도입에 따르는 수지층의 내열성 향상이라고 하는 효과가 얻어진다. 특히, 본 발명에 있어서의 수지층이 최외층에 위치하도록 태양전지 이면 밀봉재의 설계를 실시했을 경우에는 태양전지 모듈 제조공정, 구체적으로는 유리 라미네이트 공정(셀 충전 공정)에 있어서 수지층이 최대 150℃ 정도의 고온 하에서, 길 경우에는 30분 이상의 열처리에 노출되기 때문에 특히 내열성이 요구된다. 본 발명에서는 아크릴폴리올계 수지와 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지를 사용하기 때문에 상기 수지가 갖는 수산기와 반응할 수 있는 가교제의 사용이 가능하고, 그 중에서도 폴리이소시아네이트계 수지를 경화제로서 사용하여 우레탄 결합(가교구조)의 생성을 재촉하는 처방이 바람직하다. 가교제로서 사용하는 폴리이소시아네이트계 수지로서는 방향족계 폴리이소시아네이트, 방향 지방족계 폴리이소시아네이트, 지환족계 폴리이소시아네이트 및 지방족계 폴리이소시아네이트 등을 예시할 수 있고, 각각 이하에 나타내는 디이소시아네이트 화합물을 원료로 하는 수지이다.
방향족계 폴리이소시아네이트의 원료가 되는 디이소시아네이트로서는, 예를 들면 m- 또는 p-페닐렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 4,4'-, 2,4'- 또는 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 2,4- 또는 2,6-톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 및 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트 등이 예시된다.
방향 지방족계 폴리이소시아네이트의 원료가 되는 디이소시아네이트로서는, 예를 들면 1,3- 또는 1,4-크실릴렌디이소시아네이트(XDI)나, 1,3- 또는 1,4-테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트(TMXDI) 등이 예시된다.
지환족계 폴리이소시아네이트의 원료가 되는 디이소시아네이트로서는, 예를 들면 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디이소시아네이트, 3-이소시아네이트메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실이소시아네이트(이소포론디이소시아네이트;IPDI), 4,4'-, 2,4'- 또는 2,2'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트(수소첨가 MDI), 메틸-2,4-시클로헥산디이소시아네이트, 메틸-2,6-시클로헥산디이소시아네이트, 및 1,3- 또는 1,4-비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산(수소첨가 XDI) 등이 예시된다.
지방족계 폴리이소시아네이트의 원료가 되는 디이소시아네이트로서는, 예를 들면 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 펜타메틸렌디이소시아네이트, 1,2-프로필렌디이소시아네이트, 1,2-, 2,3- 또는 1,3-부틸렌디이소시아네이트, 및 2,4,4- 또는 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 등이 예시된다.
폴리이소시아네이트의 원료로서는, 이들 디이소시아네이트를 복수종 조합하여 사용하는 것, 뷰렛 변성체(지방족계), 누레이트 변성체(지환족계) 등의 변성체로서 사용하는 것도 가능하다. 그 중에서도 폴리이소시아네이트의 원료로서는 수지 골격 중에 자외선역의 광의 흡수대를 갖는 방향환을 함유하는 수지는, 자외선 조사에 따라 황변하기 쉽기 때문에 지환족 폴리이소시아네이트 및 지방족 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 태양전지 모듈의 마무리 공정에서 태양전지 이면 밀봉재의 최외층에 부착된 수지나 오염을 닦아내기 위해서 에탄올을 사용하는 경우가 많아 태양전지 이면 밀봉재의 최외층에 내에탄올성이 요청되지만, 지환족 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 경화제를 사용함으로써 지방족 폴리이소시아네이트로부터 수지층의 경화가 진행되고, 내에탄올성이 향상되기 때문에 지환족 폴리이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 아크릴폴리올계 수지와의 가교반응의 진행용이성, 가교도, 내열성, 내자외선성 등의 관점으로부터 헥사메틸렌디이소시아네이트의 누레이트 변성체가 바람직하다.
[태양전지 이면 밀봉재]
본 발명에 의해 얻어지는 태양전지 이면 밀봉재용 필름과 다른 수지 필름을 적층함으로써 태양전지 이면 밀봉재가 얻어지지만, 필름을 적층시켜서 시트 형상으로 가공하는 방법으로서는 공지의 드라이 라미네이트법을 이용할 수 있다. 드라이 라미네이트법을 사용한 수지 필름의 접합에는 폴리에테르 폴리우레탄계, 폴리에스테르 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에폭시계 수지 등을 주제(主劑)로 하고, 폴리이소시아네이트계 수지를 경화제로 하는 공지의 드라이 라미네이트용 접착제를 이용할 수 있다. 단, 이들 접착제를 이용하여 형성되는 접착제층에는 접착강도가 장기간의 옥외 사용에서 열화되는 것에 기인하는 디라미네이션 등을 발생시키지 않는 것, 광선 반사율의 저하로 연결되는 황변을 발생시키지 않는 것 등이 필요하다. 또한, 접착제층의 두께로서는 바람직하게는 1∼5㎛의 범위이다. 1㎛ 미만이면 충분한 접착강도가 얻어지지 어려운 경우가 있다. 한편, 5㎛를 초과하면 접착제 도포의 스피드가 오르지 않고, 접착력을 발현시킬(주제 및 경화제간의 가교반응을 촉진할) 목적으로 행하는 에이징에 장시간을 필요로 하는 것, 또한 접착제 사용량이 증가하는 것 등을 이유로 생산 비용이 오르기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 의한 접착제층의 형성에 사용하는 재료로서는 공지의 드라이 라미네이트용 접착제를 사용할 수 있다. 일반적으로 드라이 라미네이트용 접착제는 주제 및 가교제의 2개의 수지를 희석 용매로 희석해서 조합한 것이 사용되지만, 가교제로서는 활성 수산기와의 반응성이 풍부하고, 그 반응속도 및 초기 밀착력의 발현이 빠른 이소시아네이트기 함유 폴리머를 사용하는 처방이 바람직하다. 이들의 이점에 추가해서, 기재 필름과의 접착강도가 높고, 또한 그 접착강도의 항온 안정성, 장기 내구성에도 뛰어나는 접착성 수지층을 형성할 수 있다. 이 이소시아네이트기 함유 폴리머와 조합시켜서 사용하는 주제 수지로서는 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리올계 등의 우레탄계 수지나 에폭시계 수지를 예시할 수 있고, 상세한 요구 특성, 가공조건 적성에 따라 적당하게 선택해서 사용할 수 있다. 또한, 태양전지 이면 밀봉재의 구성에 따라서는 상기 접착제층에도 UV광이 도달하여 수지의 광열화를 유인하는 것도 생각된다. 그러한 관점으로부터, 접착제층의 형성에 사용하는 수지로서는 방향환을 함유하지 않거나, 또는 함유량이 적은 지방족계 수지 또는 지환족계 수지가 바람직하다.
다음에, 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름을 사용한 태양전지 이면 밀봉재에 대해서 기재한다. 태양전지 이면 밀봉재에는 수증기 차단성, 광반사성, 장기 내습열·내광 내구성, 대셀 충전제 밀착력, 전기 절연성 등으로 대표되는 여러 가지의 특성이 요구된다. 현재, 이들 요구 특성을 만족시키기 위해 기능 분할의 사고방식에 입각하여 여러 가지 기능성 필름, 증착, 웨트 코팅 등의 가공 기술을 조합시킨 각사 각양의 시트 설계(적층 설계)가 이루어져 있다.
본 발명에서는 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름에 내가수분해성을 갖는 필름, 백색 필름, 무기산화물 증착을 갖는 필름, EVA와의 열접착성을 갖는 필름 중 1개 이상을 적층함으로써 각종 요구 특성을 만족시키는 태양전지 이면 밀봉용 보호시트를 얻는다. 바람직하게는 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 기재 필름과는 다른 종류의 필름을 적층하는 것이다. 특히, 태양전지 모듈에 장착할 때에 외측으로 되는 태양전지 이면 밀봉재 부분에는 내가수분해성을 갖는 필름을 기재 필름으로 하고, 이 기재 필름에 본 발명에 있어서의 수지층을 형성한 내가수분해성·내광성 코팅 필름을 배치하는 설계가 바람직하다. 내가수분해성을 갖는 필름을 배치함으로써 그것보다 내층측에 위치하는 층(접착제층, 필름층 등)은 가수분해로부터 지켜진다. 또한, 최외층측에 자외선 컷 성능을 갖는 수지층이 위치하기 때문에 이 수지층보다 내측의 층은 자외선으로부터 보호된다. 한편, 기재 필름의 수지층이 적층된 면과는 반대면에는 백색 필름, 무기산화물 증착을 갖는 필름, EVA와의 열접착성을 갖는 필름 중 1종류 이상의 필름이 적층되는 것이 바람직하다. 백색 필름을 적층했을 경우에는 광반사성이 부여되고, 무기산화물 증착층을 갖는 필름을 적층했을 경우에는 수증기 차단성이 부여되며, 또한 EVA와의 열접착성을 갖는 필름을 적층했을 경우에는 대셀 충전재층 밀착력이 부여된다. 또한, 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름에 적층하는 필름은 반드시 1장일 필요는 없고, 부여하고 싶은 특성에 따라 적당하게 각 부재 필름을 조합하여 태양전지 이면 밀봉재를 설계하면 된다.
또한, 태양전지 이면 밀봉재의 구성 중, 본 발명에 있어서의 수지층 상도 포함해서 어느 하나의 층에 기능성 부여를 목적으로 하는 증착층, 스퍼터층, 웨트 코팅층 등이 형성되어 있어도 좋다.
[태양전지 모듈]
상기와 같이 해서 작성한 태양전지 이면 밀봉재를 태양전지 모듈에 사용할 때에 태양전지 이면 밀봉재의 수지층이 적층된 측과는 반대측의 면을 태양전지 모듈의 실리콘 셀 충전재층 면에 접착시켜고, 즉 태양전지 이면 밀봉재의 수지층이 적층된 측을 외측을 향해서 태양전지 모듈에 장착한다.
실시예
다음에, 실시예를 들어서 구체적으로 본 발명의 태양전지 이면 밀봉재용 필름 및 그것을 사용한 태양전지 이면 밀봉재에 대하여 설명한다. 실시예 중에서 「부」란 특별히 주석이 없는 한 「질량부」인 것을 의미한다.
<특성의 평가방법>
본 발명에서 사용한 특성의 평가방법은 하기와 같다.
(1) 도포량 측정
내광성 코팅층(수지층)의 도포량은 코팅층 형성 후에 500㎠의 면적으로 잘라내고, 그 시험편의 질량을 질량(1)이라 했다. 다음에 그 시험편으로부터 수지층을 메틸에틸케톤에 용해시키고 박리하여 다시 시험편의 질량을 측정하고, 질량(2)라 했다. 계속해서, 하기 식에 의거하여 단위면적당의 도포량을 산출했다. 이 도포량 측정을 3개의 시험편에 대해서 행하고, 그 평균치를 도포량으로 했다.
·도포량[g/㎡]={(질량(1))-(질량(2))}×20.
(2) 수증기 투과율의 측정
온도 40℃, 습도 90%RH의 조건에서 미국, 모콘(MOCON)사 제의 수증기 투과율측정장치[기종명, 퍼머트란(등록상표) W3/31]를 사용해서 JIS K7129(2000년판)에 기재된 B법(적외센서법)에 의거하여 측정했다. 또한, 2장의 시험편에 대해서 각각 측정을 1회 행하고, 2개의 측정치의 평균치를 수증기 투과율의 값으로 했다. 수증기 투과율의 값이 5g/(㎡·day) 이하이면 합격이다.
(3) 자외선 컷 성능의 평가(분광 스펙트럼 측정)
태양전지 이면 밀봉재용 필름의 자외선 컷 성능은 JIS K 7105(2006년도판)에 의거하여 시마즈 세이사쿠쇼사 제 자외가시근적외 분광광도계 UV-3150을 사용해 분광 스펙트럼의 측정을 실시했다. UV광 영역의 광선 컷 성능에 대해서 특히 360㎚의 파장의 투과율을 측정함으로써 평가했다. 360㎚의 파장 투과율이 5% 이하이면 합격이다.
(4) 기재 필름/코팅층(수지층) 사이의 밀착강도 평가
제작한 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 기재 필름과 코팅층(수지층) 사이의 밀착력(도막 밀착력)에 대해서 JIS K 5400(1990년판)에 기재된 방법에 의거하여 크로스컷 시험을 실시하고, 하기의 특성 분류를 했다.
++ : 100셀 도막 잔존/100셀 중
+ : 81∼99셀 도막 잔존/100셀 중
- : 80셀 이하의 도막 잔존/100셀 중.
(5) 내자외선성 평가
이와사키 덴키사 제 아이수퍼UV테스터 SUV-W151을 이용하여 60℃×50%RH 분위기에서 자외선 강도 160mW/㎠로 120시간, 240시간 자외선 조사 후의 표색계 b값의 측정을 행하였다. 또한, 태양전지 이면 밀봉용 필름에 대해서는 자외선 컷 성능의 평가, 기재 필름/코팅 수지층간의 밀착강도 평가에 대해서도 그들 특성의 내자외선성 평가의 목적으로 실시했다. 또한, 실시예 및 비교예에서 제작한 태양전지 이면 밀봉재의 외층측 내자외선성 평가는 상기 조사 조건에서 240시간 자외선 조사를 행한 전후의 표색계 b값의 변화를 평가 결과로 했다.
(6) 내습열성 평가
에스펙사 제 프레셔 쿠커 TPS-211을 이용하여 120℃, 100%RH의 환경 하에서 48시간, 96시간의 열처리를 태양전지 이면 밀봉재용 필름에 실시했다. 그 후, 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 자외선 컷 성능 평가, 기재 필름/코팅층 사이의 밀착강도 평가에 대해서 그들 특성의 내습열성 평가의 목적으로 실시했다.
(7) 내에탄올성 평가
내광성 코팅층의 내에탄올성은 샘플을 에탄올 속에 5분간 담그고, 그 후 킴와이프(등록상표)를 사용해서 50회 문지른 후 도막의 상태를 관찰하고, 하기 분류로 했다.
+ : 처리 전과 도막 상태 변화 없슴
- : 기재와 도막의 박리가 보임.
(8) 충전재와의 접착강도의 측정
JIS K 6854에 의거하여 EVA 시트와의 접착력을 측정했다. 시험한 유사 태양전지 모듈 샘플은 제작한 태양전지 이면 밀봉재의 내층측(기재 필름의 코팅층을 적층한 면과는 반대면) 면에 EVA 시트를 겹치고, 또한 그 위에 두께 0.3㎜의 반강화유리를 겹치며, 시판의 유리 라미네이터를 이용하여 진공처리 후에 135℃ 가열 조건 하, 29.4N/㎠ 하중으로 15분 프레스 처리를 한 것을 사용했다. EVA 시트는 산빅(주) 제 500㎛ 두께 시트를 사용했다. 접착강도 시험의 시험편의 폭은 10㎜로 하고, 2개의 시험편에 대해서 각각 측정을 1회 행하며, 2개의 측정치의 평균치를 접착강도의 값으로 했다. 접착강도는 100N/50㎜ 이상인 것이 실용상 문제 없는 레벨이라 판단한다.
(9) 정션 박스(Junction Box) 접착용 실리콘 수지 접착성의 평가
내광성 코팅층과 전기계통의 단자 박스(정션 박스)를 접착시키기 위해서 사용되는 전용의 실리콘 수지의 밀착력을 이하의 방법으로 평가했다. 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 내광성 코팅층(수지층) 상에 다우코닝사 제 Solar PV(등록상표) 804를 도포하고, 다른 1장의 태양전지 이면 밀봉재용 필름을 내광성 코팅층끼리가 마주 보도록 겹쳐서 접착했다. 이 접착 샘플을 실온 하, 1주간 방치하고 건조시켜서 제작한 샘플을 시험편으로 했다. 이 시험편으로부터 폭 15㎜의 직사각 형상으로 측정용 시험편을 3개 잘라내고, 상술의 충전재와의 접착강도 측정과 같은 방법으로 박리 각도를 90° 상태에서 접착강도 측정을 행하였다. 측정은 3개의 직사각 형상 시험편 각각에 대해서 1회 행하고, 얻어진 강도의 평균치를 실리콘 수지 접착강도의 값으로 했다. 또한, 현재, 도레이(주) 제 루미러(등록상표) X10S는 태양전지 이면 밀봉재에 있어서 최외층용 필름으로서 사용되고 있고, 실리콘 수지 접착성은 충분히 실용상 문제 없는 강도(8N/15㎜)가 얻어지고 있기 때문에 그 접착강도를 실용 상의 요구 특성 레벨이라고 판단한다.
(내광성 코팅층(수지층) 형성용 도료 1∼5의 조정)
(주)니폰 쇼쿠바이 가부시키가이샤 제의 자외선 흡수제 및 광안정화제(HALS)가 아크릴폴리올 수지에 가교된 것을 특징으로 하는 코팅제인 할스하이브리드 폴리머(등록상표) BK1(고형분 농도 : 40질량%, 아크릴 수지 1이라고 함)에 표 1에 나타내는 배합의 착색 안료 및 용제를 일괄 혼합하고, 비드밀기를 이용하여 분산했다. 그 후에 마찬가지로 표 1에 나타내는 배합의 가소제를 첨가하여 고형분 농도가 50질량%인 수지층 형성용 주제 도료 1∼5를 얻었다.
다음에 상술의 방법으로 얻은 수지층 형성용 도료에 누레이트형(지환족계) 헥사메틸렌디이소시아네이트 수지인 스미카 바이엘사 제 데스모듈(등록상표) N3300(고형분 농도 : 100질량%)을 아크릴 수지 1과의 고형분비가 33/8의 비가 되도록 미리 계산한 양 배합하고, 또한 고형분 농도 20질량%(수지 고형분 농도)의 도료가 되도록 미리 산출한 희석제 : 아세트산 n-프로필을 칭량하고, 15분간 교반함으로써 고형분 농도 20질량%(수지 고형분 농도)의 내광성 코팅층 형성용 도료 1∼5를 얻었다.
또한, 상기 조정에 사용한 착색 안료 및 가소제로서는 하기의 제품을 사용했다.
백색 안료 : 산화티탄 입자 테이카사 제 JR-709
흑색 안료 : 카본블랙 입자 데구사 제 스페셜블랙 4A
가소제 1 : DIC사 제 폴리에스테르계 가소제 폴리사이저 W-220EL
가소제 2 : DIC사 제 에폭시계 가소제 에포사이저 W-121
가소제 3 : DIC사 제 엑폭시화 대두유계 가소제 에포사이저 W-100-EL
가소제 4 : DIC사 제 프탈산 에스테르계 가소제 디옥틸프탈레이트.
(내광성 코팅층 형성용 도료 6의 조정)
경화제로서 누레이트형(지환족계) 헥사메틸렌디이소시아네이트 수지인 스미카 바이엘사 제 데스모듈(등록상표) N3300(고형분 농도 : 100질량%)을 사용하는 대신에 뷰렛형(지방족계) 헥사메틸렌디이소시아네이트 수지인 스미카 바이엘사 제 데스모듈(등록상표) N3200(고형분 농도 : 100질량%)을 사용하는 이외는 내광성 코팅층 형성용 도료 1의 조정과 같은 방법으로 내광성 코팅층 형성용 도료 6을 얻었다.
(내광성 코팅층 형성용 도료 7의 조정)
할스하이브리드 폴리머(등록상표) BK1(고형분 농도 : 40질량%)을 사용하는 대신에 메틸메타크릴산 및 2-히드록시에틸메타크릴레이트를 원료로 하는 아크릴 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제(HALS)를 가교하지 않고 후첨가한 수지(고형분 농도 : 40질량%, 아크릴 수지 2라고 함)를 사용하는 이외는 내광성 코팅층 형성용 도료 1의 조정과 같은 방법으로 내광성 코팅층 형성용 도료 7을 얻었다.
(내광성 코팅층 형성용 도료 8의 조정)
착색 안료를 배합하지 않는 이외는 내광성 코팅층 형성용 도료 1의 조정과 같은 방법으로 내광성 코팅층 형성용 도료 8을 얻었다.
(내광성 코팅층 형성용 도료 9의 조정)
가소제를 배합하지 않는 이외는 내광성 코팅층 형성용 도료 1의 조정과 같은 방법으로 내광성 코팅층 형성용 도료 9를 얻었다.
(드라이 라미네이트용 접착제의 조정)
DIC(주) 제 드라이 라미네이트제 딕드라이(등록상표) LX-903을 16질량부, 경화제로서 다이니폰 잉크 카가쿠 고교(주) 제 KL-75을 2질량부, 및 아세트산 에틸을 29.5질량부를 칭량하고, 15분간 교반함으로써 고형분 농도 20질량%의 드라이 라미네이트용 접착제를 얻었다.
(접착층 형성용 도료의 조정)
미츠이 카가쿠 폴리우레탄(주) 제 드라이 라미네이트제 타케랙(등록상표) A-310(폴리에스테르 폴리우레탄 수지)을 12질량부, 미츠이 카가쿠 폴리우레탄(주) 제의 방향족계 폴리이소시아네이트 수지인 타케네이트(등록상표) A-3을 1질량부, 및 아세트산 에틸을 212질량부 칭량하고, 15분간 교반함으로써 고형분 농도 3질량%의 접착층 형성용 도료를 얻었다.
(열접착성 수지층 형성용 도료의 조정)
츄오 리카 코교(주) 제의 EVA계 3원 공중합 수지 함유 수성 에멀션 도료인 아쿠아텍스(등록상표) MC-3800을 20질량부, 이소프로필알코올을 10.8질량부, 및 물을 22.6질량부 칭량하고, 15분간 교반함으로써 고형분 농도 15질량%의 열접착성 수지층 형성용 도료를 얻었다.
Figure 112011039417527-pct00001
(실시예 1)
기재 필름으로서 도레이(주) 제의 환상 3량체의 함유량이 1중량% 이하인 내가수분해성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 루미러(등록상표) X10S(125㎛)를 준비했다. 이 기재 필름의 한쪽 면에 와이어 바를 이용하여 내광성 코팅층 형성용 도료 1을 도포하고, 150℃에서 30초간 건조하고, 건조 후 도포량이 2.0g/㎡가 되도록 내광성 코팅층(수지층)을 형성했다. 이와 같이 하여 태양전지 이면 밀봉재용 필름(이하, 밀봉재용 필름) 1을 제조했다.
(실시예 2)
건조 후 도포량이 3.2g/㎡가 되도록 내광성 코팅층(수지층)을 형성한 이외는 실시예 1에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 2를 제조했다.
(실시예 3)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 2를 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 3을 제조했다.
(실시예 4)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 3을 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 4를 제조했다.
(실시예 5)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 4를 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 5를 제조했다.
(실시예 6)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 5를 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 6을 제조했다.
(실시예 7)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 6을 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 7을 제조했다.
(비교예 1)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 7을 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 8을 제조했다.
(비교예 2)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 8을 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 9를 제조했다.
(비교예 3)
내광성 코팅층 형성용 도료 1 대신에 내광성 코팅층 형성용 도료 9를 도포하는 이외는 실시예 2에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 밀봉재용 필름 10을 제조했다.
(비교예 4)
내광성 코팅층을 형성하지 않고, 루미러(등록상표) X10S[도레이(주) 제, 125㎛]를 밀봉재용 필름 11로 해서 비교예라고 한다.
이상에서 얻어진 실시예 1∼7, 비교예 1∼4의 내광성 필름을 이용하여 상기의 평가 방법에 의해 특성을 평가했다. 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다.
Figure 112011039417527-pct00002
Figure 112011039417527-pct00003
(실시예 1∼7과 비교예 1의 비교)
비교예 1에서 얻어지는 밀봉재용 필름 8의 내광성 코팅층은 자외선 흡수제 및 광안정화제(HALS)를 가교하지 않고 후첨가한 아크릴 수지를 사용하고 있다. 그 때문에 고온 가습 환경 하, 또는 자외선 수광에 따라 자외선 흡수제나 광안정화제가 도막 내에서 도막 표면으로 블리드아웃하여 자외선 컷 성능이 소실되기 때문에 기재 필름의 Δb값이 증가하고, 황변이 발생한다. 한편, 실시예 1∼7에서 얻어지는 밀봉재용 필름 1∼7의 경우, 자외선 조사 시험을 장시간(240시간)에 걸쳐 계속해도, L값, b값으로 대표하는 필름 외관의 색조에는 거의 변화가 보이지 않는다.
(실시예 1∼7과 비교예 2의 비교)
비교예 2에서 얻어지는 밀봉재용 필름 9의 내광성 코팅층은 착색 안료를 포함하지 않는다. 그 때문에 필름 외관·색조를 변화시킬 수는 없지만, 자외선 컷 성능은 자외선 흡수제 및 광안정화제가 공중합된 아크릴 수지의 성능에 의해 높은 성능을 나타내고 있다. 단, 더욱 자외선 조사를 계속한 장기 옥외 사용을 상정했을 경우에는 표색계 b값의 변화가 실시예 1∼7에서 얻어지는 밀봉재용 필름과 비교해서 커진다. 이 때문에 착색 안료를 배합함으로써 필름 외관의 색조 컨트롤을 행할 수 있을 뿐만 아니라, 안료에 의한 광선의 흡수 또는 반사의 효과에 기인하여 필름의 내자외선성이 보다 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 1∼5, 7과 비교예 3의 비교)
비교예 3에서 얻어지는 밀봉재용 필름 10의 내광성 코팅층은 가소제를 포함하지 않는다. 그 때문에 기재 필름과 코팅층 사이의 밀착력이 초기의 상태로부터 약간 부족되어 있고, 내습열 시험 및 자외선 조사 시험을 행한간 후의 도막(코팅층)은 기재 필름에 대한 밀착력이 더욱 악화되어 있다. 이것은 아크릴폴리올 수지 바인더의 양을 초과하는 정도의 백색 안료(산화티탄)을 배합한 결과, 건조(형성) 후의 도막 경도가 커졌기 때문이라 생각된다. 습열 시험 또는 자외선 조사 시험시에는 열, 광의 에너지에 의해 도막 상태가 더욱 변화되고, 기재 필름과의 밀착력도 현저하게 악화되는 경향이 있다. 실용 상은 본 발명의 코팅층이 모듈 최외면에 위치하는 설계를 상정하고 있기 때문에 고온 고습 하, 자외선 수광 환경에 장시간 노출되었을 경우에는 정션 박스가 코팅층과 일체화된 상태에서 이면 밀봉시트로부터 탈락하는 사태도 상정된다.
(실시예 1∼7과 비교예 4의 비교)
비교예 4에서 얻어지는 밀봉재용 필름 11(코팅층이 형성되어 있지 않은 루미러(등록상표) X10S 필름 자체)은 자외선 컷 성능이 없고, 필름의 색조를 조절할 수 있는 착색 안료층도 형성되어 있지 않다. 그 때문에 자외선의 조사에 따라 수지 열화, 황변이 발생한다. 따라서, 태양전지 이면 밀봉재의 최외층에 사용했을 경우에는 극단적인 케이스에서는 필름에 균열, 핀홀 등이 생기고, 전기절연성, 수증기 차단성 등, 밀봉시트에 요구되는 기능이 소실될 뿐만 아니라 태양전지 모듈의 동작에도 영향을 줄 우려가 있다.
(실시예 1∼5, 7과 실시예 6의 비교)
실시예 6에서 얻어지는 밀봉재용 필름 6의 내광성 코팅층은 착색 안료로서 카본블랙을 함유한다. 따라서, 필름 외관은 흑색으로 되고, 종래 수지층에 카본블랙 등으로 대표되는 흑색 안료를 혼련한 컴파운드를 원료로 해서 제막하는 방법으로 제조되어 있었던 흑색 수지 필름을 코팅 가공으로 얻을 수 있다. 또한, 아크릴폴리올 수지가 자외선 차단 성능을 가질 뿐만 아니라, 수지 자체의 내자외선성에도 뛰어나기 때문에 기재 필름을 자외선으로부터 보호하는 기능도 겸비한다. 또한, 실시예 1∼5, 7에서 얻어지는 밀봉재용 필름 1∼5, 7과 마찬가지로, 자외선 차단 성능의 내습열성 및 내자외선성도 충분하게 겸비하고 있다.
(실시예 1∼6과 실시예 7의 비교)
실시예 7에서 얻어지는 밀봉재용 필름 7의 내광성 코팅층은 경화제로서 뷰렛형(지방족계) 헥사메틸렌디이소시아네이트 수지를 사용하고 있다. 그 때문에 누레이트형(지환족계) 헥사메틸렌디이소시아네이트 수지와 비교해서 도막의 경화가 진행하기 어렵고, 밀봉재용 필름의 최외층에 필요한 특성인 내에탄올성이 저하하는 경향이 실시예 1∼6에 대해 있다.
(실시예 8)
실시예 2에 기재된 방법으로 얻은 밀봉재용 필름 2의 내광성 코팅층과는 반대측의 필름 표면에 드라이 라미네이트용 접착제를 와이어 바로 도포하고, 80℃에서 45초간 건조해서 3.5㎛의 접착제층 1을 형성했다. 다음에 접착제층 1에 광반사성 필름으로서 도레이(주) 제 백색 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 루미러(등록상표) E20F(50㎛)를 핸드 롤러를 이용하여 접합시켰다. 또한, 이 라미네이트 필름의 내광성 코팅층과는 반대측의 필름 표면에 드라이 라미네이트용 접착제를 와이어 바로 도포하고, 80℃에서 45초간 건조해서 3.5㎛의 접착제층 2를 형성했다. 이것과는 별도로, 수증기 배리어성 필름을 갖는 도레이 필름 카코(주) 제 산화알루미늄 증착 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 배리어록스(등록상표) 1031HGTS(12㎛)의 산화알루미늄 증착층과는 반대측 면에, 접착층 형성용 도료 및 열접착성 수지층 형성용 도료를 하기 조건으로 2헤드의 탠덤형 다이렉트 그라비아 코터를 이용하여 순차, 도포한 수증기 배리어성 필름을 준비했다. 이 수증기 배리어성 필름의 산화알루미늄 증착층 면과, 먼저 말한 라미네이트 필름의 접착제층 2의 면이 면하도록 배치하고, 핸드 롤러를 이용하여 접합시켰다. 이렇게 하여 제작한 필름 3장으로 이루어지는 시트를 40℃로 가열한 오븐 내에서 3일간 에이징해서 태양전지 이면 밀봉재 1을 얻었다.
·접착층 도포 조건 : 건조 막두께 0.2㎛ 목표, 건조 오븐 설정온도 120℃
·열접착성 수지층 도포 조건 : 건조 막두께 1.0㎛ 목표, 건조 오븐 설정온도 100℃
·도포 스피드 : 100m/min
·에이징 : 도포·권취 후, 40℃ 하에서 2일간 에이징.
(실시예 9)
수증기 배리어성 필름 대신에 EVA 시트와의 밀착력이 우수한 도레이 필름 카코(주) 제 폴리에틸렌 필름(50㎛)을 사용한 이외는, 실시예 8에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 태양전지 이면 밀봉재 2를 얻었다.
(실시예 10)
밀봉재용 필름 2 대신에 밀봉재용 필름 6을 사용한 이외는 실시예 8에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 태양전지 이면 밀봉재 3을 얻었다.
(비교예 5)
밀봉재용 필름 1 대신에 밀봉재용 필름 9를 사용한 이외는 실시예 8에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 태양전지 이면 밀봉재 4를 얻었다.
(비교예 6)
밀봉재용 필름 1 대신에 밀봉재용 필름 10을 사용한 이외는 실시예 8에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 태양전지 이면 밀봉재 5를 얻었다.
(비교예 7)
밀봉재용 필름 1 대신에 밀봉재용 필름 11을 사용한 이외는 실시예 8에 기재된 방법과 마찬가지로 해서 태양전지 이면 밀봉재 6을 얻었다.
Figure 112011039417527-pct00004
Figure 112011039417527-pct00005
(실시예 8∼10과 비교예 5의 비교)
실시예 8∼10에 기재된 방법으로 얻어지는 태양전지 이면 밀봉재 1∼3은 모두 태양전지 모듈 구성에 있어서 외층측에 위치하는 내광성 코팅층측으로의 자외선 조사에 수반되는 기재 필름과 코팅층 사이의 밀착력의 저하는 보여지지 않고, 또한 코팅층 및 기재 필름의 황변은 매우 작다. 또한, 태양전지 이면 밀봉재에 요구되는 특성인 충전재(EVA)와의 밀착력에도 뛰어나고, 가스 배리어성 필름을 구성 중에 포함하는 밀봉재 1 및 밀봉재 3은 수증기 차단성에도 뛰어나다. 한편, 비교예 5에 기재된 방법으로 얻어지는 태양전지 이면 밀봉재 4는 최외층의 내광성 코팅층에 착색 안료를 포함하지 않기 때문에 모듈 내면의 배선 패턴 등을 가리는 효과는 얻어지지 않고, 또한 자외선 조사에 따르는 밀봉재 외관의 색조 변화(Δb값으로 대표해서 나타냄)가 보여진다. 따라서, 더욱 장시간 자외선에 노출되면 내광성 코팅층의 내층에 위치하는 기재 필름층에까지 자외선이 도달하고, 조금씩 수지 열화를 야기하는 것이 예상된다.
(실시예 8∼10과 비교예 6의 비교)
비교예 6에 기재된 방법으로 얻어지는 태양전지 이면 밀봉재 5는 최외층의 내광성 코팅층에 가소제를 포함하지 않기 때문에 밀봉재의 최외층에 위치하는 내광성 코팅층과 기재 필름 사이의 밀착력이 초기의 시점에서 약간 불충분해서 습열 시험 또는 자외선 조사 시험을 행한 후에는 밀착강도 불량에 이른다. 이러한 코팅층 특성이기 때문에 실리콘 수지 접착성에 관해서도 실용상 문제가 없는 루미러 X10S 필름을, 코팅층을 형성하지 않고 밀봉재 최외층에 사용하고 있는 밀봉재 6과 비교해서 대폭 약한 강도로 되어 있다. 기재 필름과 내광성 코팅층 사이의 밀착력이 습열시험 또는 자외선 조사 시험의 진행에 따라 저하되는 거동으로부터, 옥외 환경에 노출되었을 경우에 실리콘 수지, 결국은 단자 박스와의 접착력도 저하되어 가고, 극단적인 케이스에서는 단자 박스가 코팅층과 함께 박리된다고 하는 사태도 우려된다.
(실시예 8∼10과 비교예 7의 비교)
비교예 7에 기재된 방법으로 얻어지는 태양전지 이면 밀봉재 6은 그 최외층에 내광성 코팅층이 형성되어 있지 않고, 즉 자외선 컷성 코팅층이 형성되어 있지 않기 때문에 그 내자외선성은 전혀 없다. 따라서, 필드 설치형 등 지표면 등으로부터의 반사된 자외선에 노출될 가능성이 있는 설치 형태를 상정한 태양전지 모듈의 용도에는 이면 밀봉재로서 사용할 수는 없다.
상기 각 실시예와 비교예의 결과로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면 장기에 걸치는 가혹한 옥외 환경 하에서의 사용에 견딜 수 있는 내광성, 내습열성을 갖고, 또한 의장성, 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어난 착색층을 갖는 태양전지 이면 밀봉재용 필름이 얻어진다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 실리콘 셀 충전재층과의 밀착력, 광선 반사율에 뛰어나고, 태양전지 모듈의 성능을 향상시키고, 그 성능을 장기에 걸쳐 유지 가능하게 할 수 있는 태양전지 이면 밀봉재가 얻어진다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 태양전지 이면 밀봉용 시트는 내광성, 내습열성이 우수할 뿐만 아니라, 의장성, 최외층에서 사용할 경우에 필요한 단자 박스 접착용 실리콘 수지와의 밀착력에도 뛰어나며, 태양전지 모듈에 있어서 적합하게 사용할 수 있기 때문에 본 발명의 태양전지 이면 밀봉용 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈은 유용하다.

Claims (7)

  1. 기재 필름의 적어도 한면에 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지와 착색 안료와 가소제를 포함하는 수지층이 적층된 태양전지 이면 밀봉재용 필름으로서, 상기 아크릴폴리올계 수지에 자외선 흡수제 및 광안정화제를 공중합시킨 수지 100질량부에 대하여 상기 착색 안료를 10~500질량부 포함하고, 상기 가소제를 4~40질량부 포함하는, 태양전지 이면 밀봉재용 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가소제는 폴리에스테르계 가소제, 에폭시계 가소제 및 프탈산 에스테르계 가소제로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 이면 밀봉재용 필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수지층은 폴리이소시아네이트 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 이면 밀봉재용 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트 수지는 지방족계 이소시아네이트 수지, 지환족계 이소시아네이트 수지 및 방향 지방족계 이소시아네이트 수지로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 이면 밀봉재용 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 착색 안료는 산화티탄인 것을 특징으로 하는 태양전지 이면 밀봉재용 필름.
  6. 제 1 항에 기재된 태양전지 이면 밀봉재용 필름의 상기 수지층이 적층된 면과는 반대측의 면에 백색 필름, 무기산화물 증착층을 갖는 필름 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체와의 열접착성을 갖는 필름으로 이루어지는 군에서 선택된 1개 이상의 필름이 적층된 것을 특징으로 하는 태양전지용 이면 밀봉재.
  7. 제 6 항에 기재된 태양전지 이면 밀봉재의 상기 수지층이 적층된 측과는 반대측의 면과 태양전지 모듈의 실리콘 셀 충전재층 면을 접착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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