KR101640991B1 - 백시트 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 백시트, 그 제조 방법 및 광전지 모듈을 제공한다. 본 출원에서는, 예를 들어, 흑색층이 얇게 형성되는 경우에도 요구되는 흑색이 구현될 수 있고, 모듈의 온도를 높일 수 있는 적외선 영역의 광은 차단하여 온도 증가에 따른 에너지 손실을 방지하면서도 모듈에서 활용 가능한 적외선은 소자에서 활용될 수 있도록 할 수 있는 백시트, 그 제조 방법 및 그를 사용한 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
Description
본 출원은 백시트, 그 제조 방법 및 광전지 모듈에 관한 것이다.
광전지 모듈은 이산화탄소의 배출 등이 없는 친환경 에너지원으로서 최근 다양한 분야에 보급되고 있다.
광전지 모듈은 통상 태양광이 입사하는 측의 수광 기판과 태양광이 입사하는 측과는 반대측(이면측)에 배치되는 백시트의 사이에, 소자가 끼워진 구조를 갖고 있다. 광전지 모듈에서, 수광 기판과 소자의 사이, 그리고 소자와 백시트의 사이에는 통상 EVA(ethylene vinyl acetate) 수지 등과 같은 수지로 밀봉되어 있다.
백시트는 광전지 모듈의 이면으로부터의 수분의 침입을 방지하는 기능을 갖는 것인데, 최근에는 단순한 보호 기능은 물론 다양한 기능을 부여한 백시트도 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 백시트에 카본 블랙을 도입하여 전체적인 색감을 흑색 계열로 함으로써 미감을 개선한 백시트가 개시되어 있다. 카본 블랙은 빛을 흡수하여 흑색 색감을 줄 수 있지만, 반사율이 떨어져서 발전 효율을 저하시키는 문제가 있다. 또한, 카본 블랙은 적외선 영역의 광을 흡수하여 전체적인 모듈의 온도를 높여 역시 발전 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.
본 출원은 백시트, 그 제조 방법 및 광전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 출원에서는 적절한 흑색을 띄어 미감 측면에서 우수한 효과를 가지는 동시에 모듈의 온도를 높일 수 있는 적외선 영역의 광은 반사시켜 모듈의 온도 증가에 따른 에너지 손실을 방지하면서도 모듈에서 활용 가능한 적외선은 소자에서 활용될 수 있도록 할 수 있는 백시트 및 그 제조 방법, 그리고 그를 사용한 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
본 출원의 백시트는, 기재층, 상기 기재층의 일면에 형성되어 있는 흑색층 및 상기 기재층의 다른 면에 형성되어 있는 백색층을 포함할 수 있다. 도 1은 예시적인 상기 백시트를 나타내는 도면이고, 흑색층(102), 기재층(102) 및 백색층(103)이 순차 적층되어 있는 형태를 보여주고 있다.
백시트에 포함되는 기재층의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 기재층으로는 각종 금속 시트 또는 중합체 시트를 사용할 수 있다. 상기에서 중합체 시트로는, 폴리에스테르 시트, 폴리아미드 시트 또는 폴리이미드 시트 등이 예시도리 수 있고, 이 중 폴리에스테르 시트를 사용하는 것이 일반적이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 폴리에스테르 시트로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등의 단일 시트, 적층 시트 또는 공압출물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기재층의 두께는 목적하는 지지력 등을 고려하여 적정 범위로 설정될 수 있고, 하나의 예시에서 약 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위 내에서 정해될 수 있다. 기재층의 두께를 상기와 같은 조절하여, 백시트의 전기 절연성, 수분 차단성, 기계적 특성 및 취급성 등을 우수하게 유지할 수 있다. 다만, 본 출원에서 기재의 두께가 전술한 범위에 제한되는 것은 아니며, 이는 필요에 따라서 적절히 조절될 수 있다.
본 출원에서 기재층에는, 코로나 처리 또는 플라즈마 처리와 같은 고주파수의 스파크 방전 처리; 화염 처리; 커플링제 처리; 앵커제 처리 또는 기상 루이스산(ex. BF3), 황산 또는 고온 수산화나트륨 등을 사용한 화학적 활성화 처리 등이 수행되어 있을 수 있다. 이러한 처리를 통해 흑색층 또는 백색층 등과 같은 다른 층에 대한 밀착성을 높일 수 있다.
기재층에는, 수분 차단 특성 등의 추가적인 향상의 관점에서, 규소 산화물 또는 알루미늄 산화물과 같은 무기 산화물이 증착되어 있을 수 있다. 이 경우에는, 증착 처리층 상에 전술한 스파크 방전 처리, 화염 처리, 커플링제 처리, 앵커제 처리 또는 화학적 활성화 처리가 수행되어 있을 수 있다. 백시트의 기재층에는 또한 전술한 흑색층 또는 백색층과의 밀착성 개선 등을 위하여 옥사졸린기를 가지는 프라이머층 등과 같은 접착 용이 처리층 등이 존재할 수도 있다.
본 출원의 백시트는, 상기 기재층의 일면에 형성되는 흑색층을 포함한다. 본 출원에서 흑색층은 백시트의 전체적인 색감을 흑색으로 조절할 수 있는 층이고, 예를 들면, 상기 백시트의 CIE 색좌표에서의 L값이 약 20 내지 40의 범위 내이고, a값이 약 0.5 내지 2.5의 범위 내이며, b값이 약 -1 내지 3의 범위 내에 있도록 하는 층일 수 있다.
백시트의 전체적인 색감을 적절한 흑색 계열로 하기 위하여 상기 백시트의 투과율, 약 450 nm 내지 약 650 nm 파장 범위에 대한 투과율, 특히 약 550 nm의 파장에 대한 투과율이 조절되는 것이 중요하다. 상기 550 nm 파장의 광에 대한 투과율이 낮을수록 적절한 흑색이 구현될 수 있다. 하나의 예시에서 본 출원의 백시트의 경우, 상기 흑색층에 의하여 상기 550 nm 파장에 대한 투과율이 약 0.5% 이하, 약 0.4% 이하, 약 0.3% 이하, 약 0.2% 이하 또는 약 0.15% 이하일 수 있다. 상기 투과율은 그 수치가 낮을수록 보다 적절한 흑색 색감을 구현하는 것으로 그 구체적인 하한은 특별히 제한되지 않는다.
백시트에 상기와 같은 흑색 색감을 부여하고, 모듈의 온도 상승의 요인이 되는 적외선은 차단하며, 모듈의 발전 효율에 기여하는 적외선은 재활용할 수 있도록 하기 위하여 상기 흑색층은 안료를 포함할 수 있다.
흑색층은, 안료로서, 2종의 적외선 투과 안료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 흑색층은 제 1 적외선 투과 안료로서, 최대 흡수 파장이 570 내지 1,000 nm의 범위 내에 있는 적외선 투과 안료와 제 2 적외선 투과 안료로서 최대 흡수 파장이 570 내지 1,000 nm의 범위 내에 있는 제 2 적외선 투과 안료를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료를 최대 흡수 파장은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 최대 흡수 파장이 상이한 경우에, 일 예시에서 제 1 적외선 투과 안료의 최대 흡수 파장은 약 570 nm 내지 750 nm의 범위 내에 있고, 제 2 적외선 투과 안료의 최대 흡수파장은 750 nm 내지 1,000 nm인 범위에 있을 수 있다. 단 상기의 경우 상기 2종의 안료의 최대 흡수 파장이 모두 750 nm인 경우는 제외된다. 일 예시에서 상기 제 1 적외선 투과 안료의 최대 흡수 파장은 약 600 nm 내지 730 nm의 범위 내에고, 상기 제 2 적외선 투과 안료의 최대 흡수 파장은 약 750 nm 내지 900 nm의 범위에 있을 수 있다. 한편, 상기에서 제 1 적외선 투과 안료는, 800 nm 파장의 광에 대한 반사율이 30% 내지 80%의 범위 내에 있을 수 있고, 제 2 적외선 투과 안료는 800 nm 파장의 광에 대한 반사율이 30% 내지 80%의 범위 내에 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 안료의 상기 반사율의 범위는 상기 내에서 동일하거나 상이할 수 있다. 이와 같은 안료들이 적절하게 혼합되면 목적하는 흑색층을 효과적으로 형성할 수 있도록 한다.
적외선 투과 안료는 상기와 같은 특성을 가지는 한 공지된 다양한 종류의 안료들로부터 선택되어 혼합될 수 있다. 하나의 예시에서 적외선 투과 안료로는 페릴렌 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들면, Paliogen 0084, Lumogen 4280 또는 Paliogen 0086, Lumogen 4281 등의 상품명으로 공지된 안료를 사용할 수 있다.
본 출원에서는 상기 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료의 배합 비율의 조절을 통해 보다 적절하게 적절한 흑색 색감을 구현하고, 또한 불필요한 적외선의 흡수에 따른 온도 상승을 방지하며, 탁월한 발전 효율을 가지도록 할 수 있다. 즉, 상기 흑색층은, 상기 제 1 적외선 투과 안료 100 중량부 대비 5 중량부 내지 50 중량부의 제 2 적외선 투과 안료를 포함할 있다. 상기와 같은 배합 비율의 범위에서 적절한 흑색이 구현되고, 또한 요구되는 다른 물성, 예를 들면 불필요한 적외선의 차단이나, 유용한 적외선의 활용 등이 가능할 수 있다. 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 출원에서 용어 중량부는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
상기와 같은 제 1 및 제 2 안료의 흑색층 내에서의 비율은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 흑색 구현 가능성 등을 고려하여 선택될 수 있으며, 예를 들면, 후술하는 수지 성분 100 중량부 대비 약 1 중량부 내지 30 중량부의 범위 내에서 상기 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료의 비율이 결정될 수 있다.
흑색층은, 상기와 같은 성분과 함께 수지, 예를 들면 불소 수지를 포함할 수 있다. 상기 수지로는 특별한 제한 없이 공지의 성분을 사용할 수 있고, 예를 들면, 비결정성 영역을 가지고, 결정화도가 60% 미만인 불소 수지를 사용할 수 있다. 이러한 수지의 사용은, 흑색층의 형성 과정에서 저비점의 용매를 사용할 수 있도록 하고, 이에 따라 건조 공정을 저온에서 진행할 수 있게 되어, 제품의 생산성을 향상시키고, 우수한 품질을 확보할 수 있게 한다.
본 출원에서 비결정성 영역을 가지는 불소 수지는, 결정화도가 55% 미만, 50% 이하 또는 10% 내지 50%의 범위 내일 수 있다. 본 출원에서 용어 결정화도는, 전체 수지에 포함되는 결정질 영역의 백분율(중량 기준)을 의미하며, 이는 시차 주사 열량 분석 등과 같은 공지의 방법으로 측정할 수 있다.
전술한 바와 같은 결정화도를 가지는 불소 수지는, 불소 수지의 제조 시에 적절한 공단량체를 공중합시켜, 불소 수지의 규칙적인 원소 배열을 해제시키거나, 중합체를 가지형 중합체(branched polymer) 형태로 중합시킴으로써, 제조할 수 있다.
비결정성 영역을 가지는 불소 수지의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 비닐 플루오라이드(VF; Vinyl fluoride), 비닐리덴 플루오라이드(VF2; Vinylidene fluoride), 테트라플루오로에틸렌(TFE; Tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌(HFP; Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE; Chlorotrifluoroethylene) 또는 퍼플루오로(에틸비닐에테르)(PEVE; Perfluoro(ethylvinyl ether)) 등의 중합 단위를 포함하는 단독 중합체, 공중합체 또는 그 혼합물일 수 있다. 상기에서 중합 단위는 전술한 성분이 단량체로서 중합되어 수지의 골격을 이루고 있는 상태를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서는 불소 수지로서 비닐 플루오라이드 중합 단위를 포함하는 단독 중합체 또는 공중합체; 또는 비닐리덴 플루오라이드 중합 단위를 포함하는 단독 중합체 또는 공중합체; 또는 상기 중 2종 이상을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 다른 예시에서 상기 불소 수지로는, 비닐리덴 플루오라이드 중합 단위를 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 상기에서 공중합체에 포함될 수 있는 공단량체 단위의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 헥사플루오로프로필렌 중합 단위, 클로로트리플루오로에틸렌 중합 단위, 테트라플루오로에틸렌 중합 단위, 트리플루오로에틸렌 중합 단위, 헥사플루오로이소부틸렌 중합 단위, 퍼플루오로부틸에틸렌 중합 단위, 퍼플루오로메틸비닐에테르 중합 단위, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔 중합 단위 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란 중합 단위 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 공중합체 내의 공단량체 단위의 함량은, 예를 들면, 전체 공중합체의 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 50 중량%, 1 중량% 내지 40 중량%, 7 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 30 중량% 또는 10 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 이와 같은 범위 내에서 백시트의 내구성 및 내후성 등을 확보할 수 있다.
본 출원에서 상기 불소 수지는, 50,000 내지 1,000,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 본 출원에서 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정되는 표준 폴리스티렌의 환산 수치이다. 본 출원에서는 수지의 중량평균분자량을 상기와 같이 조절하여, 우수한 용해도 및 기타 물성을 확보할 수 있다.
본 출원에서 상기 불소 수지는, 또한, 융점이 80℃ 내지 175℃, 바람직하게는 120℃ 내지 165℃일 수 있다. 본 출원에서 수지의 융점을 80℃ 이상으로 조절하여, 백시트의 사용 과정에서의 변형을 방지할 수 있고, 또한 융점을 175℃ 이하로 조절하여, 용매에 대한 용해도를 조절하고, 코팅면의 광택을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 흑색층은, 필요에 따라서 상기와 같은 불소 수지와 함께 비결정성 수지를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같이, 비결정성 수지와의 블렌드를 사용함으로 해서, 저비점 용매에 대한 용해성을 포함한 공정성을 보다 향상시킬 수 있다. 본 출원에서 용어 비결정성 수지에는, 수지의 전체 구조가 비결정성을 가지는 경우는 물론, 수지의 일부에 결정질 영역이 존재하더라도, 비결정성 영역이 보다 우세하게 존재하여, 수지가 전체적으로 비결정성을 나타내는 경우도 포함된다.
비결정성 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 스티렌-(메타)아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-무수말레인산 공중합체, 시클로올레핀 중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 또는 폴리아릴레이트의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
흑색층이 비결정성 수지를 포함할 경우, 흑색층은, 불소 수지를 50 중량부 이상으로 포함하고, 비결정 수지를 50 중량부 이하로 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 불소 수지 70 중량부 내지 97 중량부 및 비결정성 수지 3 중량부 내지 30 중량부를 포함할 수 있다. 수지간의 중량 비율을 상기와 같이 제어하여, 흑색층을 구성하는 성분이 적절한 결정화도를 가지고, 백시트가 우수한 내구성 및 내후성 등의 물성을 나타내도록 할 수 있다.
본 출원의 흑색층은 또한, UV 안정화제, 열안정화제 또는 장벽 입자와 같은 통상적인 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
흑색층은, 두께가 약 30 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하 또는 약 15 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 흑색층의 두께는, 예를 들면, 약 2 ㎛ 이상 또는 3 ㎛ 이상의 범위에서 또한 변경될 수 있다.
본 출원에서 상기 흑색층은 코팅층일 수 있다. 본 출원에서 용어 코팅층은, 코팅 방식에 의해 형성된 층을 의미한다. 보다 구체적으로, 흑색층 또는 후술하는 백색층을 코팅층으로 정의할 경우에 상기 층의 범위에는 압출 방식 등의 필름 형성 방식으로 제조된 시트를 기재층 또는 중간층에 접착제 등을 사용하여 라미네이트되는 방식이 아닌, 용매, 예를 들면 저비점 용매에 층을 구성하는 성분을 용해하여 제조된 코팅액을 기재층 등의 표면에 코팅하는 방식으로 형성된 경우를 의미한다.
백시트에서 기재층의 다른 면에는 백색층이 형성되어 있다. 본 출원에서 용어 백색층은 적외선에 대하여 적절한 반사성을 나타내는 층을 의미할 수 있고, 예를 들면, 650 nm 내지 1200 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광에 대한 반사율 또는 상기 범위의 광에 대한 평균 반사율이 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상 또는 55% 이상인 층을 의미할 수 있다.
백색층은, 수지, 예를 들면 전술한 바와 같은 불소 수지와 안료를 포함할 수 있다. 내스크래치성, 계면 밀착성, 반사율, 내구성 및 차폐성 등을 고려하여, 특히 상기 백색층이 얇은 두께로 형성되는 경우에도 상기 물성이 확보될 수 있도록 상기 안료로서 침상(accicular) 안료를 사용할 수 있고, 상기와 같은 안료의 비율이 조절될 수 있다.
침상 안료로는 백색층을 형성할 수 있는 침상의 안료라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 본 출원에서는 침상 안료로서 종횡비(L/D), 즉 상기 안료의 평균 입경(D)에 대한 길이(L)의 비율(L/D)이 1.1 내지 50의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 종횡비는 다른 예시에서 약 5 이상 또는 7 이상일 수 있다. 상기 종횡비는 또한 다른 예시에서 약 45 이하, 약 40 이하, 약 35 이하, 약 30 이하 또는 약 25 이하일 수 있다.
상기와 같은 안료로는, 예를 들면, 상기와 같은 침상 형태를 가지는 이산화티탄, 산화아연 또는 실버 화이트 등을 사용할 수 있다.
목적하는 물성의 확보를 위해 상기 안료의 비율이 조절될 수 있다. 예를 들면, 백색층은 상기 수지 100 중량부 대비 10 내지 55 중량부 또는 15 내지 50 중량부의 상기 안료를 포함할 수 있다. 상기 비율 범위 내에서 목적하는 내스크래치성, 계면 밀착성, 반사율, 내구성 및 차폐성 등이 적절하게 확보될 수 있다. 본 출원에서 단위 중량부는 각 성분들의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
백색층의 두께는 상기 언급한 반사율이 확보될 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 30 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하 또는 약 15 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 백색층의 두께는, 예를 들면, 약 2 ㎛ 이상 또는 3 ㎛ 이상의 범위에서 또한 변경될 수 있다. 본 출원의 경우 전술한 특정한 안료를 특정 비율로 포함하는 것에 의해 상기 백색층이 매우 얇은 두께로 되는 경우에도 목적하는 효과가 확보될 수 있다.
상기와 같은 백색층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 흑색층의 경우와 동일하게 불소 수지 등의 수지 성분과 백색 안료를 배합한 코팅액을 사용하여 상기 백색층을 구현할 수 있고, 이 때 구현 방법과 포함 성분은 안료의 종류가 변경된 것을 제외하면 흑색층의 경우와 유사하다.
백시트는, 상기 구성에 추가로 필요에 따라서 당업계에서 공지되어 있는 다양한 기능성층을 추가로 포함할 수 있다. 기능성층의 예로는, 접착층 또는 절연층 등을 들 수 있다. 접착층 또는 절연층은 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 방식으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 절연층은, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 저밀도 선형 폴리에틸렌(LDPE)의 층일 수 있다. 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 저밀도 선형 폴리에틸렌(LDPE)의 층은 절연층으로서의 기능은 물론 봉지재(encapsulant)와의 접착력을 높이고, 제조 비용의 절감이 가능하며, 재작업성(re-workability)도 우수하게 유지하는 기능을 동시에 수행할 수 있다.
본 출원은, 또한 적외선 투과 안료 및 상기 적외선 투과 안료 100 중량부 대비 5 중량부 내지 50 중량부의 적외선 투과 안료를 포함하는 코팅액을 기재층에 코팅하여 흑색층을 형성하는 단계를 포함하는 상기 백시트의 제조 방법에 대한 것이다. 상기 방법은 상기 흑색층을 형성하기 전 또는 후, 또는 동시에 상기 백색층을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 이 때 백색층의 형성 방법은 상기 흑색층의 경우와 동일하다.
상기 코팅액은 상기 수지 성분, 예를 들면, 불소 수지와 안료 등의 첨가제를 용매, 예를 들면, 비점이 200℃ 이하인 용매에 용해시켜 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 성분으로서 전술한 결정화도를 가지는 불소 수지를 사용할 경우에 이는 상기와 같은 저비점 용매에 대해서도 우수한 용해성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 본 출원에서는 제조 과정에서 고온의 건조 공정이 요구되지 않아, 제조 비용을 절감하는 동시에, 고온 건조 시에 유발될 수 있는 기재의 열변형이나 열충격 등을 방지하여, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 본 출원에서 사용할 수 있는 상기와 같은 용매의 예로는, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸아세트아미드(BMAC) 등의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 흑색층의 형성에 적용되는 코팅액에는, 상기 불소 수지 및 안료 외에도, 충전제, UV 안정제 또는 열안정제와 같은 다양한 첨가제가 추가로 포함되어 있을 수 있다. 상기 각 첨가제는, 불소 수지 등과 함께 용매에 용해되거나, 또는 상기 성분과는 별도로 밀베이스 형태로 제조된 후, 다시 상기 불소 수지 또는 비결정성 수지를 포함하는 용매와 혼합될 수도 있다.
상기와 같이 코팅액을 도포하고, 필요한 경우에 적절한 건조 공정을 거쳐 흑색층 또는 백색층을 형성할 수 있다. 이 때, 코팅 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 오프셋, 그라비어, 롤 코트 또는 나이프 엣지 코트 등을 포함하여, 균일한 코팅층을 형성할 수 있는 것이라면 어떠한 방식도 적용 가능하다. 본 출원에서는, 상기 방식 외에도 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 방식이 적용될 수 있고, 상기 코팅액에도 필요에 따라 기타 다양한 첨가제가 추가로 포함되어 있을 수도 있다.
본 출원의 상기 단계에서 사용될 수 있는 기재층의 구체적인 종류는 전술한 바와 같으며, 상기 기재층에는, 적절한 증착 처리, 플라즈마 처리 또는 코로나 처리 등이 수행되어 있을 수도 있다.
상기 코팅 공정에 이어서, 코팅된 코팅액을 건조시키는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 건조 시의 조건은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 200℃ 이하 또는 약 100℃ 내지 180℃의 온도에서 약 30초 내지 30분 또는 약 1분 내지 10분 동안 수행될 수 있다. 건조 조건을 상기와 같이 제어하여, 제조 비용의 상승을 방지하고, 열변형 또는 열충격 등에 의한 제품 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 백시트를 포함하는 광전지 모듈에 관한 것이다. 본 출원의 광전지 모듈은, 상기 백시트를 포함하고 있는 한 특별히 제한되지 않고, 공지되어 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.
통상적으로, 광전지 모듈은, 투명 전면 기판, 이면 시트 및 상기 전면 기판과 이면 시트의 사이에서 봉지재에 의해 봉지되어 있는 광전지 또는 광전지 어레이를 포함할 수 있다.
상기에서 광전지 또는 광전지 어레이를 구성하는 활성층의 예에는, 대표적으로 결정질 또는 비결정질 실리콘 웨이퍼나, CIGS 또는 CTS 등과 같은 화합물 반도체 등을 들 수 있다.
본 출원의 백시트는, 상기와 같은 활성층을 가지는 모듈을 포함하여, 이 분야에 알려져 있는 다양한 광전지 모듈에 제한 없이 적용될 수 있으며, 이 경우, 상기 모듈을 구성하는 방식이나, 기타 소재의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
본 출원에서는, 예를 들어, 흑색층이 얇게 형성되는 경우에도 요구되는 흑색이 구현될 수 있고, 모듈의 온도를 높일 수 있는 적외선 영역의 광은 차단하여 온도 증가에 따른 에너지 손실을 방지하면서도 모듈에서 활용 가능한 적외선은 소자에서 활용될 수 있도록 할 수 있는 백시트, 그 제조 방법 및 그를 사용한 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 하나의 예시에 따른 백시트를 나타내는 단면도이다.
이하 본 출원에 따르는 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 시트의 각 물성은 다음 방식으로 측정하였다.
1.
색좌표의
측정 방법
백시트에 대한 색좌표는 적분구 디텍터를 가진 색차계 (CM-5, Konica Minolta)를 이용하여 측정하였다.
2. 투과율(
transmittance
) 및 반사율(
reflectance
) 측정 방법
백시트에 대한 투과율 및 반사율은 UV-Vis-NIR spectrometer (UV-3600, shimadzu)를 이용하여 측정하였다.
제조예
1. 코팅액(A) 제조
용매인 DMF(N,N-dimethyl formamide)에 비닐리덴 플루오라이드(VF2; Vinylidene fluirude) 및 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE; Chlorotrifluoro ethylene)을 85:15(VF2:CTFE)의 중량 비율로 중합된 형태로 포함하는 공중합체 70 g, VF2 및 헥사플루오로프로필렌(HFP; Hexafluoropropylene)을 88:12(VF2:HFP)의 중량 비율로 중합된 형태로 포함하는 공중합체 30 g을 혼합하고, 상기 공중합체 전체 중량 100 중량부에 대하여 약 9 중량부의 제 1 안료(Paliogen 0084, 최대 흡수 파장: 약 700 nm, 반사율(800 nm): 약 80%, BASF) 및 상기 전체 중량 100 중량부 대비 약 1 중량부의 제 2 안료(Lumogen 4280, 최대 흡수 파장: 약 800 nm, 반사율(800 nm): 약 80%, BASF)를 배합하여 코팅액(A)을 제조하였다.
제조예
2. 코팅액(B) 제조
공중합체 전체 중량 100 중량부에 대하여 제 1 안료(Paliogen 0084, BASF) 약 8 중량부 및 상기 전체 중량 100 중량부 대비 약 2 중량부의 제 2 안료(Lumogen 4280)를 배합한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 코팅액(B)을 제조하였다.
제조예
3. 코팅액(C) 제조
공중합체 전체 중량 100 중량부에 대하여 제 1 안료(Paliogen 0084, BASF) 약 7 중량부 및 상기 전체 중량 100 중량부 대비 약 3 중량부의 제 2 안료(Lumogen 4280)를 배합한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 코팅액(C)을 제조하였다.
제조예
4. 코팅액(D) 제조
공중합체 전체 중량 100 중량부에 대하여 제 1 안료(Paliogen 0084, BASF) 약 10 중량부만을 배합한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 코팅액(D)을 제조하였다.
제조예
5. 코팅액(E) 제조
용매인 DMF(N,N-dimethyl formamide)에 비닐리덴 플루오라이드(VF2; Vinylidene fluirude) 및 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE; Chlorotrifluoro ethylene)을 85:15(VF2:CTFE)의 중량 비율로 중합된 형태로 포함하는 공중합체 70 g, VF2 및 헥사플루오로프로필렌(HFP; Hexafluoropropylene)을 88:12(VF2:HFP)의 중량 비율로 중합된 형태로 포함하는 공중합체 30 g을 혼합하고, 상기 공중합체 전체 중량 100 중량부에 대하여 약 40 중량부의 안료(acicular type TiO2)를 배합하여 코팅액(E)을 제조하였다.
실시예
1
코로나 처리가 수행된 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름의 일면에 우선 코팅액(A)을 콤마 리버스(comma reverse) 방식으로 도포하였다. 구체적으로, 최종적인 코팅층의 두께가 약 12 ㎛ 정도가 되도록 간격을 조절하여 코팅한 다음, 코팅된 PET 필름을 각각의 길이가 2 m이고, 온도가 80℃, 170℃ 및 170℃로 조절된 세 개의 오븐에 1 m/min의 속도로 순차적으로 통과시켜 흑색층을 형성하였다. 그 후, 반대면에 동일한 방식으로 코팅액(E)를 최종 두께가 약 13 ㎛ 정도가 되도록 코팅하여 백색층을 형성하여 백시트를 제조하였다.
실시예
2
코팅층(A) 대신 코팅액(B)를 사용하여 흑색층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 백시트를 제조하였다.
실시예
3
코팅층(A) 대신 코팅액(C)를 사용하여 흑색층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 백시트를 제조하였다.
비교예
1.
코팅층(A) 대신 코팅액(D)를 사용하여 흑색층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 백시트를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 대하여 색좌표, 투과율 및 반사율을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | ||
| 흑색층 두께(㎛) | 12 | 12 | 12 | 12 | |
| 백색층 두께(㎛) | 13 | 13 | 13 | 13 | |
|
색
좌 표 |
L | 24.29 | 23.83 | 23.82 | 24.96 |
| a | 1.02 | 1.13 | 1.16 | 1.16 | |
| b | 0.56 | 0.67 | 0.48 | 1.13 | |
|
투
과 율 |
450 nm | 0.03 | 0.08 | 0.09 | 0.21 |
| 550 nm | 0.1 | 0.12 | 0.07 | 0.83 | |
| 650 nm | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.13 | |
|
반
사 율 |
450 nm | 4.05 | 3.88 | 3.93 | 4.16 |
| 550 nm | 4.12 | 3.98 | 3.99 | 4.34 | |
| 650 nm | 5.19 | 5.03 | 4.93 | 5.44 | |
표 1로부터 확인되는 바와 같이, 본 출원에 따른 실시예의 백시트의 경우 450 nm 내지 650 nm의 광을 흡수하여 적절한 색감을 나타내는 동시에 특성상 650 nm 내지 800 nm의 범위 내의 적외선을 효과적으로 반사시켜 에너지 효율을 높이고, 모듈에 축적되는 열도 효과적으로 방출할 수 있었다. 그렇지만, 비교예의 백시트의 경우, 특히 550 nm 파장의 광에 대한 투과율이 지나치게 높아서 백시트가 목적하는 색감을 띄지 못하는 것을 확인할 수 있다.
101: 기재층
102: 흑색층
103: 백색층
102: 흑색층
103: 백색층
Claims (14)
- 기재층;
상기 기재층 상부에 형성되어 있고, 서로 상이한 종류의 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료를 포함하는 흑색층; 및
상기 기재층 하부에 형성되어 있는 백색층을 포함하며,
550 nm 파장의 광에 대한 투과율이 0.5% 이하인 백시트. - 제 1 항에 있어서, CIE 색좌표에서의 L값이 20 내지 40의 범위 내이고, a값이 0.5 내지 2.5의 범위 내이며, b값이 -1 내지 3의 범위 내에 있는 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 550 nm 파장의 광에 대한 투과율이 0.3% 이하인 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료는 각각 최대 흡수 파장이 570 nm 내지 1,000 nm의 범위 내에 있는 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료는 800 nm 파장의 광에 대한 반사율이 30% 내지 80%의 범위 내에 있는 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 적외선 투과 안료는 페릴렌 화합물인 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 흑색층은 제 1 적외선 투과 안료 100 중량부 대비 5 중량부 내지 50 중량부의 제 2 적외선 투과 안료를 포함하는 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 흑색층은, 수지 및 상기 수지 100 중량부 대비 1 중량부 내지 30 중량부의 범위로 제 1 및 제 2 적외선 투과 안료를 포함하는 백시트.
- 제 8 항에 있어서, 수지는 불소 수지인 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 흑색층은 두께가 20㎛ 이하인 백시트.
- 제 1 항에 있어서, 백색층은, 650 nm 내지 1200 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광에 대한 반사율이 40% 이상인 백시트.
- 제 1 적외선 투과 안료 및 제 2 적외선 투과 안료를 포함하는 코팅액을 기재층에 코팅하여 흑색층을 형성하는 단계를 포함하는 제 1 항의 백시트의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서, 흑색층을 형성하기 전, 흑색층을 형성한 후 또는 흑색층의 형성과 동시에 기재층에 백색층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 백시트의 제조 방법.
- 제 1 항의 백시트를 포함하는 광전지 모듈.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| KR20130117045 | 2013-09-30 | ||
| KR1020130117045 | 2013-09-30 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20150037717A KR20150037717A (ko) | 2015-04-08 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140132104A KR101640991B1 (ko) | 2013-09-30 | 2014-09-30 | 백시트 |
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| Country | Link |
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| JP2007208179A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Teijin Dupont Films Japan Ltd | 太陽電池裏面保護膜用プラスチックフィルムおよび太陽電池裏面保護膜 |
| JP2009181989A (ja) | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Techno Polymer Co Ltd | 太陽電池用バックシート |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20110102316A (ko) * | 2008-12-08 | 2011-09-16 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 불소 수지 필름 및 그 사용 |
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-
2014
- 2014-09-30 KR KR1020140132104A patent/KR101640991B1/ko active IP Right Grant
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150037717A (ko) | 2015-04-08 |
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