KR101669565B1 - 폴리아미드-그래프트 폴리머, 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유한 이면시트 필름을 갖는 태양전지 모듈, 및 그 제조방법 및 사용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈용 보호 이면시트로서 필름의 용도로서, 상기 필름은 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유하는 조성물의 적어도 1층을 포함하고, 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 적어도 하나의 불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격 및 적어도 하나의 폴리아미드 그래프트를 포함하고, 여기서: 상기 폴리아미드 그래프트는 적어도 하나의 아민 말단기 및/또는 적어도 하나의 카르복실산 말단기를 갖는 폴리아미드와 축합 반응을 통해서 반응할 수 있는 기능기를 포함하는 불포화 모노머(X)의 잔기에 의해서 폴리올레핀 골격에 결합되며; 상기 불포화 모노머(X)의 잔기는 그래프트 또는 공중합에 의해서 골격에 결합되고; 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 총중량에 대해서, 상기 불포화 모노머(X)를 포함하는 폴리올레핀 골격 40 내지 95중량%; 및 상기 폴리아미드 그래프트 5 내지 60 중량%를 포함하고, 상기 폴리아미드 그래프트의 유리전이 온도 또는 융점은 85℃ 이상이다. 본 발명은 태양전지 모듈의 제조방법, 태양전지 모듈 및 전기를 제조하기 위한 모듈의 용도에 관한 것이다.

Description

폴리아미드-그래프트 폴리머, 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유한 이면시트 필름을 갖는 태양전지 모듈, 및 그 제조방법 및 사용{POLYAMIDE-GRAFTED POLYMERS, PHOTOVOLTAIC MODULES WITH A BACKSHEET FILM COMPRISING A POLYAMIDE-GRAFTED POLYMER AND MANUFACTURING PROCESS AND USE THEREOF}
본 발명의 목적은 태양전지 모듈, 이러한 태양전지 모듈의 제조방법 및 그 사용에 관한 것이다.
화석 연료에 의해서 방출된 온실가스에 관련된 지구 온난화에 의해서 이들의 조작중에 이러한 가스를 방출하지 않는 대체에너지 용액, 예를 들면 태양 모듈이 개발되었다. 태양 모듈은 "태양전지"을 포함하고, 이러한 셀은 광에너지를 전기로 변환할 수 있다. 도 1에서, 종래의 태양전지는 다음과 같다: 이러한 태양전지(10)는 셀(12)을 포함하는데, 하나의 셀은 상기 태양전지 센서의 상부 및 하부에 배치된 전자 컬렉터(상부 컬렉터 및 하부 컬렉터)(16)에 접촉해서 광전기 특성을 얻기 위해서 처리된 일반적으로 실리콘에 기초한 태양전지 센서(14)를 함유한다. 하나의 셀의 상부 컬렉터(16)는 금속 합금으로 제조된 바(18)를 전도시킴으로써 또 다른 셀(12)의 하부 컬렉터(16)에 연결된다. 모든 이들 셀(12)은 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 태양전지(10)를 형성한다. 태양전지(10)는 광원 아래에 배치되면, 연속적으로 전류를 전달하고 셀(10)의 단자(19)에서 회수될 수 있다.
도 2에 대해서, 태양 모듈(20)은 캡슐재료(22)로 둘러쌓인 도 1로부터 태양전지(10)를 포함한다. 상부 보호층(24) 및 모듈(26)의 이면에 보호 필름은 "이면시트"로 알려져 있고 캡슐화 셀의 양측에 위치된다.
캡슐재료(22)는 태양전지(10)과 보호층(24 및 26) 사이에 존재하는 공간의 형상을 공기 및 물이 존재하지 않도록 완벽하게 채워져야 하고, 이는 태양 모듈의 효율을 한정시킨다.
태양전지(10)의 충격 및 수분 보호는 일반적으로 유리로 이루어진 상부 보호층(24)에 의해 제공된다.
본 발명의 필수 성분인 보호 이면시트 필름(26)은 그 자체가 태양 모듈(20)의 수분 보호 및 셀(12)의 전기 절연에 기여한다.
종래기술
종래에, 보호 이면시트 필름은 적어도 하나의 플루오로폴리머 층을 포함한다. 플루오로폴리머 중에서, 폴리비닐 플루오라이드(PVF) 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 들 수 있다. 이들은 상업적으로 가장 널리 사용되는 용액이다.
일반적으로 사용되는 필름은 플루오로폴리머/폴리에스테르/플루오로폴리머 3층 필름이다. 이들 3층 필름이 이면시트로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다: 이들은 수분 불침투성을 갖고, 양호한 크리프 내성을 갖고 양호한 파열 강도를 갖는다. 이들은 가시광 또는 자외선 조사에 대해서 양호한 에이징 거동 및 양호한 내열성을 나타낸다. 마지막으로, 이들의 전기적 특성(특히 항복전압)이 충분하다.
그러나, 이들 필름은 특정한 결점을 갖는다: 3층 필름을 구성하는 물질의 비용, 특히 플루오로폴리머의 비용이 상당하다. 또한, 플루오로폴리머 및 폴리에스테르는 양립할 수 없다. 3층 필름을 형성하기 위해서 각각의 층 사이에 접착제를 사용하는 것이 필요하다. 또한, 태양전지 모듈 사용중에 보호 필름의 여러 층이 박리되고, 시기상조의 에이징을 일으킬 수 있다. 또한, 플루오로폴리머는 일반적으로 사용되는 폴리올레핀계 캡슐재료와 양립할 수 없다. 이와 같이, 상기 캡슐재료의 보호 필름의 박리가 관찰되고, 이는 모듈 내에 산소 또는 물의 주입을 일으키고 시기상조의 에이징을 일으킬 수 있다.
또한, 보호필름을 제조하기 위해서, 여러 층의 필름을 적층하는 여러 단계를 수반하는 공정을 사용하는 것이 필요하고, 이는 제조를 복잡하게 만든다.
일반적으로, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머로 이루어진 다른 3층 필름 (EVA)/폴리에스테르/플루오로폴리머가 이면시트로서 사용된다. EVA층은 보호 필름에 대한 캡슐재료의 양호한 접착성을 얻을 수 있다.
그러나, 이러한 용액은 EVA와 폴리에스테르 사이의 접착성이 나쁘기 때문에 이들 층 사이에 접착제가 필요로 되어 충분히 만족스럽지 않다. 또한, 태양전지 모듈의 사용중에, 시간경과에 따라서 보호 필름의 여러 층의 박리가 관찰되고 모듈의 시기상조의 에이징을 일으킬 수 있다. 또한, 이러한 다층 필름을 제조하는 방법은 플루오로폴리머/폴리에스테르/플루오로폴리머 3층 필름의 방법과 유사하고 여러 층의 적층은 필수적이다.
US 2005/0268961에서는 2개의 연속적인 플루오로폴리머층을 포함하는 필름에 의해서 보호된 태양전지가 기재되고, 그 중 하나는 135℃를 초과한 융점을 갖고 다른 하나는 135℃ 미만의 융점을 갖는다. 이러한 필름은 태양전지 모듈의 보호 이면시트로서 사용될 수 있다. 그러나, 본 문헌에 기재된 태양전지 모듈은 종래에 사용된 폴리올레핀계 캡슐재료를 포함할 수 없다.
WO 2007/011580에는 태양전지 모듈의 이면 보호용 폴리에스테르계 필름이 기재되어 있고, 이 폴리에스테르는 수분 및 자외선에 대해서 양호한 내성을 갖는다. PVF층은 폴리에스테르 필름에 결합될 수 있다.
본 문헌에는 종래의 폴리올레핀계 캡슐재료에 양호한 접착성을 갖는 보호필름의 제조가 기재되어 있지 않다. 또한, 이러한 필름이 다층필름이면, 여러 층의 필름을 결합시키기 위해서 접착제를 사용하는 것이 필요하다.
또한, US 5741370 에는 양호한 배리어 특성을 갖는 2개의 이오노머의 혼합을 포함한 보호 이면시트 필름이 기재되어 있다. 이러한 보호 필름의 제조비용은 플루오로폴리머에 기초한 것보다 저렴하다. 또한, 이러한 보호필름은 이오노머계 캡슐재료에 매우 양호한 접착성을 나타낸다.
그러나, 태양전지 모듈을 제조하기 위한 여러 층의 적층은 약 120℃의 온도에서 실시된다. 이 온도에서 이오노머의 혼합물은 불충분한 열기계적 안정성을 갖고, 고품질의 태양전지 모듈이 제조되는 것을 방해한다.
따라서, 더욱 용이하게 제조할 수 있는 새로운 태양전지 모듈을 찾는 것이 필요하다. 보다 구체적으로, 종래에 사용된 폴리올레핀계 캡슐재료에 양호한 접착성을 나타내기 위해서는 보호 이면시트 필름이 필요하다. 보호 이면시트 필름은 하기와 같이 충분한 특성을 갖는 것이 필요하다: 태양전지 모듈의 제조온도에서 열기계적 안정성, 자외선 내성, 내열성, 수증기 침투성 및 전기적 특성.
본 발명은 상기 결점을 극복하기 위해서 태양전지 모듈의 보호 이면시트로서 특별한 구조의 필름을 사용하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 태양전지 모듈의 보호 이면시트로서 필름의 사용에 관한 것으로, 상기 필름은 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유하는 조성물의 적어도 1층을 포함하고 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 적어도 하나의 불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격 및 적어도 하나의 폴리아미드 그래프트를 포함한다. 여기서:
폴리아미드 그래프트는 적어도 하나의 아민 말단기 및/또는 적어도 하나의 카르복실산 말단기를 갖는 폴리아미드와 축합 반응을 통해서 반응할 수 있는 기능기를 포함하는 불포화 모노머(X)의 잔기에 의해서 폴리올레핀 골격에 결합된다;
불포화 모노머(X)의 잔기는 그래프트 또는 공중합에 의해서 골격에 결합된다;
상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 총중량에 대해서,
불포화 모노머(X)를 포함하는 폴리올레핀 골격 40 내지 95중량%; 및
폴리아미드 그래프트 5 내지 60 중량%를 포함하고,
폴리아미드 그래프트의 유리전이 온도 또는 융점은 85℃ 이상이다.
보호 필름의 사용은 태양전지 모듈에 매우 바람직한 열기계적 안정성, UV 내성, 내열성, 수증기 침투성 및 전기적 특성을 제공할 수 있다. 또한, 태양전지 패널의 다른 층, 특히 폴리올레핀계 캡슐재료에 대한 보호 필름의 우수한 접착성은 모듈 내에 생성물, 예를 들면 산소 또는 물의 침투를 제한하여 이러한 모듈의 수명을 증가시킬 수 있다.
바람직하게, 불포화 모노머 (X)는 산무수물 기능기이다.
바람직하게, 적어도 일부의 폴리아미드 그래프트는 단기능화 1차 아민이다. 바람직하게, 단기능화 1차 아민 폴리아미드 그래프트의 양은 폴리아미드 그래프트의 총량의 50%를 초과하고, 보다 바람직하게 75%를 초과한다.
"단기능화 1차 아민 폴리아미드 그래프트"는 하나의 말단 1차 아민기를 갖는 폴리아미드 그래프트를 의미하는 것으로 이해된다.
폴리아미드-그래프트 폴리머는 바람직하게 그 총량에 대한 폴리아미드 그래프트의 10 내지 50%, 바람직하게 20 내지 40%, 보다 바람직하게 25 내지 35%를 포함한다.
바람직하게, 폴리아미드 그래프트의 유리 전이 온도 또는 융점은 130℃ 이상, 예를 들면 140 내지 350℃이다.
폴리아미드 그래프트의 유리 전이온도 또는 융점이 상기 범위 내에 있으면, 본 발명에 따른 모듈은 우수한 특성을 갖는다. 특히, 하부 보호 필름의 열기계적 특성은 모듈이 종래의 제조조건, 즉 약 120℃의 온도에서 적층해서 제조되도록 한다.
바람직하게 조성물은 나노구조이다. 본 발명에 따르면, "나노구조 조성물"은 적어도 2개의 비혼합성 상을 포함하는 조성물을 의미하는 것으로 이해되고, 이들 상의 적어도 하나는 780 nm 미만의 치수 중 하나(또는 그 치수를 초과)를 갖는다. 바람직하게, 이러한 치수는 380 nm 미만, 예를 들면 1 내지 380 nm의 범위, 보다 바람직하게 10 내지 300 nm이다. 상의 치수는 투과형 전자현미경 및 표준 화상 처리 소프트웨어의 공지된 방법을 사용하는 당업자에 의해서 쉽게 측정될 수 있다. 바람직하게, 폴리아미드-그래프트 폴리머의 양호한 나노구조를 얻는 점에서, 폴리아미드 그래프트의 분자량으로서 1000 내지 5000　g/mol, 바람직하게 2000 내지 3000　g/mol의 수평균 분자량을 사용한다. 상기 조성물이 나노구조이면, 보호필름은 비-나조구조 폴리아미드-그래프트 폴리머 조성물을 함유하는 필름에 비해서 향상된 특성을 갖는다.
폴리아미드 그래프트는 호모폴리아미드, 예를 들면 PA-6, PA-6.6, PA-6.T, PA-9.T, PA-10.T, PA-10.10, PA-10.12, PA-11, PA-12, 및 코폴리아미드, 예를 들면 PA-6/11, PA-6/12 및 PA-6/11/12로부터 선택될 수 있다.
바람직하게, 폴리올레핀 골격에 결합된 불포화 모노머(X)의 수는 1.3 이상이고 10 이하이다.
바람직하게, 폴리올레핀 골격은 불포화 모노머(X)를 포함하는 코폴리머, 바람직하게 불포화 모노머(X)를 포함하는 에틸렌/알킬 (메타)아크릴레이트 코폴리머이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 조성물은 폴리올레핀 골격 및 폴리아미드 그래프트와 다른 폴리올레핀 및 폴리아미드로부터 선택된 추가의 (complementary) 폴리머를 포함한다.
바람직하게, 조성물은 폴리아미드-그래프트 폴리머의 적어도 50중량%를 포함한다.
조성물은 가교제, 커플링제, UV 안정화제, 항산화제, 충전제, 가소제, 난연제, 안료, 염료 및 광학적 광택제로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다.
바람직하게, 보호 필름은 20 mm 미만, 가장 바람직하게 100㎛ 내지 2000㎛의 두께를 갖는다.
본 발명의 제 1 변형에 따르면, 보호 필름은 단일층 필름이다. 본 발명의 제 2 변형에 따르면, 보호 필름은 조성물의 적어도 1층을 포함하는 다층 필름이다.
본 발명에 따르면, 보호 필름이 사용된 모듈이 적어도 1층의 캡슐재료를 포함할 수 있다. 바람직하게, 캡슐재료층은 폴리올레핀을 포함한다. 바람직하게, 보호 이면시트 필름은 폴리올레핀-함유 캡슐재료와 직접 접촉한다.
본 발명에 따른 보호 필름은 폴리올레핀-함유 캡슐재료와 양호한 접착성을 갖는다.
본 발명은 모듈을 구성하는 여러 층을 조립하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 조립 단계는 적층 단계를 포함한다. 바람직하게, 적층 단계는 폴리아미드 그래프트의 유리 전이 온도 또는 융점 미만의 온도에서 실시된다.
본 발명의 또 다른 목적은 이면시트 보호 필름을 포함하는 태양전지 모듈이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기를 생성하기 위한 조사 소스 하에서 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 사용하는 것이다.
본 발명은 태양전지 모듈용 보호 이면시트로서 필름의 용도로서, 상기 필름은 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유하는 조성물의 적어도 1층을 포함하고, 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 적어도 하나의 불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격 및 적어도 하나의 폴리아미드 그래프트를 포함하고, 여기서: 상기 폴리아미드 그래프트는 적어도 하나의 아민 말단기 및/또는 적어도 하나의 카르복실산 말단기를 갖는 폴리아미드와 축합 반응을 통해서 반응할 수 있는 기능기를 포함하는 불포화 모노머(X)의 잔기에 의해서 폴리올레핀 골격에 결합되며; 상기 불포화 모노머(X)의 잔기는 그래프트 또는 공중합에 의해서 골격에 결합되고; 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 총중량에 대해서, 상기 불포화 모노머(X)를 포함하는 폴리올레핀 골격 40 내지 95중량%; 및 상기 폴리아미드 그래프트 5 내지 60 중량%를 포함하고, 상기 폴리아미드 그래프트의 유리전이 온도 또는 융점은 85℃ 이상이다. 본 발명은 태양전지 모듈의 제조방법, 태양전지 모듈 및 전기를 제조하기 위한 모듈의 용도에 관한 것이다.
후술한 설명은 수반된 도면에 대해서 예로서만 비제한해서 제공된다:
도 1은 상기 기재된, 태양전지의 예를 나타내고, 부분 (a) 및 (b)은 3/4 도면이고, 부분(a)는 결합 전에 셀을 도시하고 부분(b)은 2개의 셀의 연결 후의 도면; 부분(c)은 완전한 태양전지의 상면도이다.
도 2는 상술한 태양 모듈을 통해서 단면을 나타낸다.
본 발명은 태양전지 모듈에 사용된 보호 이면시트 필름에 관한 것으로, 상기 필름은 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유하는 조성물의 적어도 1층을 포함하고, 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 적어도 하나의 불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격 및 적어도 하나의 폴리아미드 그래프트를 포함한다. 폴리아미드-그래프트 폴리머를 함유하는 조성물은 본원에서 "cPgP"로서 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 폴리올레핀 골격은 α-올레핀을 모노머로서 함유하는 폴리머이다.
탄소수 2 내지 30의 α-올레핀이 바람직하다.
α-올레핀으로서, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센, 1-도코센, 1-테트라코센, 1-헥사코센, 1-옥타코센 및 1-트리아콘텐을 들 수 있다. 본 발명의 문맥에서 "α-올레핀"은 스티렌을 포함한다. 프로필렌, 및 가장 바람직하게 에틸렌이 α-올레핀으로서 바람직하다.
상기 폴리올레핀은 하나의 α-올레핀이 폴리머 사슬에 중합될 때, 호모폴리머일 수 있다. 예로서 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀은 적어도 2개의 코모노머가 폴리머 사슬에 공중합될 때, 코폴리머일 수 있다. "제 1 코모노머"로서 기재된 2개의 코모노머 중 하나는 α-올레핀이고, 제 2 코모노머로서 알려진 다른 코모노머는 제 1 모노머와 중합가능한 모노머이다.
제 2 코모노머는 하기와 같다:
상기 기재된 α-올레핀 중 하나는 제 1 α-올레핀 코모노머와 다르다;
디엔, 예를 들면 1,4-헥사디엔, 에틸리덴 노르보르넨 및 부타디엔;
불포화 카르복실산 에스테르, 예를 들면 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트 (함께 "알킬(메타)아크릴레이트"라고 한다). 이들 (메타)아크릴레이트의 알킬 사슬은 탄소수 30 이하일 수 있다. 알킬 사슬로서, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 헨코실, 도코실, 트리코실, 테트라코실, 펜타코실, 헥사코실, 헵타코실, 옥타코실 및 노나코실을 들 수 있다. 메틸, 에틸 및 부틸 (메타)아크릴레이트가 불포화 카르복실산 에스테르로서 바람직하다; 및
카르복실산 비닐 에스테르.
카르복실산 비닐 에스테르로서, 비닐 아세테이트, 비닐 버사테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 또는 비닐 말레이트를 들 수 있다. 비닐 아세테이트가 카르복실산 비닐 에스테르로서 바람직하다.
바람직하게, 폴리올레핀 골격은 제 1 코모노머의 적어도 50mol%를 포함하고; 그 밀도는 바람직하게 0.91 내지 0.96일 수 있다.
바람직한 폴리올레핀 골격은 에틸렌/알킬(메타)아크릴레이트 코폴리머로부터 형성된다. 상기 폴리올레핀 골격을 사용함으로써, 광 및 온도에 기인하는 에이징에 대해서 우수한 내성이 얻어진다.
다양한 "제 2 코모노머"가 폴리올레핀 골격에 공중합되어도 본 발명의 범위를 벗어난 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 폴리올레핀 골격은 폴리아미드 그래프트의 산 및/또는 아민 기능기와 축합반응을 통해서 반응할 수 있는 불포화 모노머(X)의 적어도 하나의 잔기를 함유한다. 본 발명의 정의에 따르면, 불포화 모노머(X)는 "제 2 코모노머"와 다르다.
폴리올레핀 골격에 포함된 모노머(X)는 하기와 같다:
불포화 에폭시드. 이들 중에서, 예를 들면 지방산 글리시딜 에스테르 및 에테르, 예를 들면 알릴 글리시딜 에테르, 비닐 글리시딜 에테르, 글리시딜 말레이트 및 글리시딜 이타코네이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 들 수 있다. 예를 들면 지환식 글리시딜 에스테르 및 에테르, 예를 들면 2-시클로헥센-1-글리시딜 에테르, 시클로헥센-4,5-디글리시딜카르복실레이트, 시클로헥센-4-글리시딜카르복실레이트, 5-노르보르넨-2-메틸-2-글리시딜카르복실레이트 및 엔도시스-비시클로[2.2.1]-5-헵텐-2,3-디글리시딜디카르복실레이트를 들 수 있다. 글리시딜 메타크릴레이트를 불포화 에폭시드로서 사용하는 것이 바람직하다.
불포화 카르복실산 및 그 염, 예를 들면 아크릴산 또는 메타크릴산 및 이들 산의 염; 및
카르복실산 무수물. 이들은, 예를 들면 말레산, 이타콘산, 시트라콘산, 알릴숙신산, 시클로헥-4-엔-1,2-디카르복실산, 4-메틸렌시클로헥-4-엔-1,2-디카르복실산, 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실산 및 x-메틸비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,2-디카르복실산 무수물로부터 선택될 수 있다. 말레산 무수물을 카르복실산 무수물로서 사용하는 것이 바람직하다.
불포화 모노머(X)는 불포화 카르복실산 무수물 및 불포화 에폭시드로부터 선택하는 것이 바람직하다. 특히, 폴리아미드 그래프트를 폴리올레핀 골격과 축합시키기 위해서, 폴리아미드 그래프의 반응성 말단기가 카르복실산 기능기인 경우, 불포화 모노머(X)는 불포화 에폭시드인 것이 바람직하다. 폴리아미드 그래프트의 반응성 말단기가 아민 기능기인 경우, 불포화 모노머(X)는 불포화 에폭시드가 바람직하고, 보다 바람직하게 불포화 카르복실산 무수물이다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 평균적으로 폴리올레핀 골격에 결합된 불포화 모노머(X)의 중량비는 불포화 모노머(X)를 갖는 폴리올레핀의 중량에 대해 0.5% 내지 12%이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형태에 따르면, 평균적으로 폴리올레핀 골격에 결합된 불포화 모노머(X)의 바람직한 수는 1.3 이상 및/또는 바람직하게 10 이하이다.
따라서, (X)가 말레산 무수물이고 폴리올레핀의 수평균 분자량이 15000g/mol이면, 이것이 전체의 폴리올레핀 골격의 적어도 0.8중량% 및 최대 6.5중량%의 무수물 비율에 상응하는 것을 알 수 있다. 폴리아미드 그래프트의 중량과 결합된 이들 값은 폴리아미드의 비율 및 폴리아미드-그래프트 폴리머 내의 골격의 비율을 결정한다.
불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격은 모노머의 중합에 의해서 얻어진다 (제 1 코모노머, 선택적인 제 2 코모노머 및 선택적으로 불포화 모노머(X)). 상기 중합은 고압 프리 라디칼 공정 또는 오토클레이브 또는 터뷸러 반응기에서 용액 내의 공정에 의해서 실시될 수 있고, 이들 공정 및 반응기는 당업자에게 잘 알려져 있다. 불포화 모노머(X)가 폴리올레핀 골격에 공중합되지 않으면, 폴리올레핀 골격에 그래프트된다. 그래프팅은 그것 자체가 공지된 조작이다. 조성물은 여러 다른 기능성 모노머(X)가 폴리올레핀 골격에 공중합되고 및/또는 그래프트되면 본 발명을 따를 것이다.
폴리올레핀 골격에서 모노머(X)의 기능기는 하나 이상의 금속 양이온으로 중화될 수 있고: 이 경우에, 폴리올레핀 골격은 이오노머이다. 이 경우에, 중화된 기능기의 몰량은 (중화되고 비중화된)전체 기능기의 30mol% 미만인 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 몰량은 10mol% 미만이고 가장 바람직하게 폴리올레핀 골격은 이오노머가 아니다.
바람직하게, 폴리올레핀은 3 내지 400g/10min 사이의 용융 흐름 지수(MFI)를 갖는다(190℃/ 2.16 kg, ASTM D 1238)
본 발명에 따르면, 폴리아미드 그래프트는 호모폴리아미드 또는 코폴리아미드일 수 있다.
"폴리아미드 그래프트"는 특히 중축합에 기인한 지방족 호모폴리아미드를 대상으로 한다:
락탐;
또는 지방족 α,ω-아미노카르복실산
또는 지방족 디아민 및 지방족 2산.
락탐으로서 카프로락탐, 오에난쏘락탐 및 라우릴락탐을 수 있다.
지방족 α,ω-아미노카르복실산으로는 아미노카프론산, 7-아미노헵타논산, 11-아미노운데카논산 및 12-아미노도데카논산을 들 수 있다.
지방족 디아민으로서 헥사메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민 및 트리메틸헥사메틸렌디아민을 들 수 있다.
지방족 2산으로는, 아디프산, 아젤라산, 수베린산, 세바신산 및 도데칸디카르복실산을 들 수 있다.
지방족 호모폴리아미드중에서, 일례로 비제한해서 하기의 폴리아미드를 들 수 있다: 폴리카프로락탐(PA-6); 폴리운데칸아미드 (PA-11, Arkema로부터 제조됨, RILSAN®); 폴리라우릴락탐 (PA-12, Arkema로부터 제조됨, RILSAN®); 폴리부틸렌 아디파미드 (PA-4,6); 폴리헥사메틸렌 아디파미드 (PA-6,6); 폴리헥사메틸렌 아젤라미드 (PA-6,9); 폴리헥사메틸렌 세바카미드 (PA-6,10); 폴리헥사메틸렌 도데칸아미드 (PA-6,12); 폴리데카메틸렌 도데칸아미드 (PA-10,12); 폴리데카메틸렌 세바카미드 (PA-10,10) 및 폴리도데카메틸렌 도데칸아미드 (PA-12,12)를 들 수 있다.
"반결정(semicrystalline) 폴리아미드" 는 시클로지방족 호모폴리아미드를 대상으로 한다.
시클로지방족 디아민 및 아디페이트 2산의 축합에 기인하는 시클로지방족 호모폴리아미드를 들 수 있다.
시클로지방족 디아민으로서, 파라-비스(아미노시클로헥실)메탄 또는 PACM으로 알려진 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민), 비스(3-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄 또는 BMACM으로 알려진 2,2'-디메틸-4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민)을 들 수 있다.
따라서, 시클로지방족 호모폴리아미드 중에서, PACM와 C12 2산의 축합에 기인하는 폴리아미드 PA-PACM,12; BMACM와 C10 및 C12 지방족 2산의 축합에 기인하는 PA-BMACM,10 및 PA-BMACM,12 을 들 수 있다.
"폴리아미드 그래프트"는 축합에 기인하는 반방향족(semiaromatic) 호모폴리아미드를 대상으로 한다:
지방족 디아민 및 방향족 2산, 예를 들면 테레프탈산(T) 및 이소프탈산(I). 얻어진 폴리아미드는 "폴리프탈아미드" 또는 PPAs로서 일반적으로 알려져 있다.
방향족 디아민, 예를 들면 크실렌디아민 및 보다 구체적으로 메타-크실렌디아민(MXD) 및 지방족 2산을 들 수 있다.
따라서, 비제한적으로 폴리아미드 PA-6,T, PA-6,I, PA-MXD,6 또는 PA-MXD,10를 들 수 있다.
본 발명에 따른 조성물에서 작용하는 폴리아미드 그래프트는 코폴리아미드일 수 있다. 이들은 호모폴리아미드를 얻기 위해서 상술한 적어도 2개의 모노머 그룹의 중축합에 기인한다. 코폴리아미드의 설명에서 "모노머"는 "반복 단위"의 의미일 필요가 있다. 이것은 디아민과 2산의 결합에 의해서 반복단위 PA가 형성되는 경우가 특별하기 때문이다. 디아민과 2산의 결합은, 즉 디아민-2산 쌍(등몰량)은 모노머에 상응한다. 이것은 개별적으로 2산 또는 디아민이 하나의 구조단위로는 폴리아미드를 제공하기 위한 중합에 충분하지 않다는 사실로 설명된다.
따라서, 코폴리아미드는 특히 축합물을 포함한다:
적어도 2개의 락탐;
적어도 2개의 지방족 α,ω-아미노카르복실산;
적어도 하나의 락탐 및 적어도 하나의 지방족 α,ω-아미노카르복실산;
적어도 2개의 디아민 및 적어도 2개의 2산
적어도 하나의 디아민과 적어도 하나의 2산을 갖는 적어도 하나의 락탐
적어도 하나의 디아민 및 적어도 하나의 2산을 갖는 적어도 하나의 지방족 α,ω-아미노카르복실산;
디아민 및 2산은 서로 독립적으로 지방족, 시클로지방족 또는 방향족일 수 있다.
모노머의 형태 및 비율에 따라서, 코폴리아미드는 반결정 또는 비정질일 수 있다. 비정질 코폴리아미드의 경우에 유리 전이온도가 관찰되는 반면, 반결정성 코폴리아미드의 경우에 유리 전이온도 및 융점(필연적으로 그 이상일 수 있는)이 관찰된다.
본 발명의 문맥에서 사용될 수 있는 비정질 코폴리아미드 중에서, 예를 들면 반방향족 모노머를 함유하는 코폴리아미드를 들 수 있다.
코폴리아미드중에서, 반결정 코폴리아미드, 특히 PA-6/11, PA-6/12 및 PA-6/11/12 을 사용할 수 있다.
중합도는 폴리아미드 또는 폴리아미드 올리고머인 그 값에 따라서 큰 정도로 변화할 수 있다.
바람직하게, 폴리아미드 그래프트가 단기능이므로, 폴리아미드 그래프트가 모노아민 말단기를 갖고 하기 식의 사슬 리미터(chain limiter)를 사용하는 것이 충분하다.
Figure 112011054323003-pct00001
R1은 수소 또는 탄소수 20 이하의 선형 또는 분기형 알킬기이고;
R2는 직쇄 또는 분기 알킬 또는 알케닐기, 포화 또는 불포화 시클로지방족 라디칼, 방향족 라디칼 또는 이들의 조합인 탄소수 20 이하의 기이다. 이들 리미터는 라우릴아민 또는 올레일아민일 수 있다.
폴리아미드 그래프트는 카르복실 1산 말단기를 갖고, 식 R'1-COOH, R'1-CO-O-CO-R'2또는 카르복실산 2산의 사슬을 사용하는 것이 충분하다.
R'1 및 R'2는 탄소수 20 이하의 선형 또는 분기형 알킬기이다.
바람직하게, 폴리아미드 그래프트는 아민 기능성을 갖는 하나의 말단기를 갖는다. 바람직한 단기능 중합 리미터는 라우릴아민 및 올레일아민이다.
바람직하게, 폴리아미드 그래프트는 1000과 5000g/mol 사이, 바람직하게 2000과 3000g/mol 사이의 분자량을 갖는다.
상기 정의된 중축합은 공지된 공정, 예를 들면 진공 또는 비활성 분위기하에서 200과 300℃ 사이의 온도에서 반응혼합물을 교반해서 실시된다. 그래프트의 평균적인 사슬길이는 중축합성 모노머 또는 락탐과 단기능 중합 리미터 사이의 초기 몰비율에 의해서 결정된다. 평균적인 사슬길이의 산출에 대해서, 일반적으로 하나의 그래프트 사슬당 하나의 사슬 리미터 분자를 센다.
당업자는 모노머의 형태 및 비율을 선택하고, 폴리아미드 그래프트의 분자량을 선택해서 유리전이온도, 선택적으로 원하는 융점의 값을 용이하게 얻을 수 있다. 바람직하게, 유리 전이온도 또는 융점은 130℃ 초과, 보다 바람직하게 140℃ 내지 350℃, 더욱 바람직하게 150℃ 내지 300℃, 가장 바람직하게 190℃ 내지 275℃이다. 당업자는 폴리아미드 그래프트 및 다른 폴리머의 유리전이온도 및 융점을 시차주사 열량계, 일반적으로 DSC에 의해서 10℃/분의 가열속도로 용이하게 측정할 수 있다
(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격에 폴리아미드 그래프트의 축합반응은 폴리아미드 그래프트의 하나의 아민 또는 산 기능기를 (X)의 잔기와 반응시킴으로써 실시된다. 바람직하게, 모노아민 폴리아미드 그래프트가 사용되고 아미드 또는 이미드 결합은 아민 기능기를 (X)의 기능기와 반응시킴으로써 형성된다. 이러한 축합은 바람직하게 용융상태에서 실시된다. 본 발명에 따른 폴리아미드-그래프트 폴리머를 제조하기 위해서, 종래의 혼합 및/또는 압축 방법을 사용할 수 있다. 조성물의 성분을 혼합하여 "화합물"을 형성하고, 선택적으로 다이를 방출할 때 그래뉼화될 수 있다.
조성물을 얻기 위해서, 폴리아미드 그래프트 및 골격을 압출기에서 일반적으로 200 및 300℃ 사이의 온도에서 혼합할 수 있다. 압출기에서 용융 물질의 평균 체류 시간은 5초 내지 5분이고, 바람직하게 20초 내지 1분이다. 이러한 축합 반응의 효율은 자유로운 폴리아미드 그래프트, 즉 폴리아미드-그래프트 폴리머를 형성하는 데에 반응하지 않는 것을 선택적으로 추출하여 평가될 수 있다.
아민 말단 기를 갖고 (X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격에 첨가한 폴리아미드 그래프트의 제조는 US　3976720, US　3963799, US　5342886 및 FR　2291225에 기재된다.
본 발명의 폴리아미드-그래프트 폴리머는 바람직하게 나노구조 조직을 갖는다. 이러한 형태의 조직을 얻기 위해서, 예를 들면 1000과 5000g/mol 사이, 보다 바람직하게 2000와 3000g/mol 사이의 수평균 분자량 Mn을 갖는 그래프트를 사용하는 것이 바람직하다. 1.3 내지 10 사이의 평균적으로 폴리올레핀 골격에 결합된 모노머(X)의 수 및 20과 40중량% 사이 또는 25 내지 35중량% 사이의 폴리아미드 그래프트를 사용하는 것이 바람직하다.
조성물은 상기 정의된 바와 같이 폴리아미드-그래프트 폴리머 혼합물을 포함할 수 있다.
조성물은 총중량에 대해서 폴리아미드-그래프트 폴리머의 적어도 25%, 바람직하게 적어도 50%, 보다 바람직하게 적어도 75%를 포함한다.
본 발명에 따라서, 태양전지 모듈의 이면에서 보호필름의 조성물은 폴리올레핀 골격 및 폴리아미드 골격과 다른 적어도 하나의 추가의 폴리머를 함유할 수 있다. 바람직하게, 폴리아미드-그래프트 폴리머와 혼합할 수 있는 또는 부분적으로 혼합할 수 있는 폴리머를 사용한다. 당업자에게 폴리아미드-그래프트 폴리머와 혼합할 수 있는 또는 부분적으로 혼합할 수 있는 폴리머를 선택하는 방법이 공지되어 있다. 바람직하게, 추가의 폴리머는 폴리올레핀 및 폴리아미드로부터 선택된다. 예를 들면, 동일한 형태의 폴리올레핀 또는 폴리아미드를 사용할 수 있지만, 폴리아미드-그래프트 폴리머를 제조하기 위해서 사용된 것과 다른 수평균 분자량을 갖는다. 폴리올레핀을 첨가함으로써, 바람직하게 본 발명에 따라서 필름의 수증기 침투성을 감소시킬 수 있는 것이 바람직하다. 폴리아미드를 첨가함으로써, 필름의 열기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 폴리올레핀은 상술한 폴리올레핀으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게 에틸렌 호모폴리머 또는 에틸렌과 제 2 α-올레핀의 코폴리머에서 에틸렌은 90% 이상이다. 추가의 폴리아미드는 상술한 폴리아미드로부터 선택될 수 있고, 호모폴리아미드, 예를 들면 PA-6, PA-6,6, PA-11 및 PA-12 및 코폴리아미드, 예를 들면 PA-6/11, PA-6/12 및 PA-6/11/12로부터 선택될 수 있다. 바람직하게, 추가의 폴리머는 조성물의 총량에 대해서 50% 이하, 바람직하게 5 내지 35%이다.
태양전지 모듈의 보호 이면시트 필름의 조성물은 첨가제, 당업자가 조성물의 소망의 특성을 얻기 위해서 선택한 방법을 알 수 있는 상태 및 양을 함유할 수 있다.
가교는 필수적이지는 않지만, 후자는 보호필름의 열기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 가교제가 첨가되어도 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다. 예로서 이소시아네이트 또는 유기 과산화물을 들 수 있다. 이러한 가교는 공지의 조사방법에 의해서 실시될 수 있다.
특별히 높은 조성물의 택(tack)이 필요한 경우, 이를 향상시키기 위해서 커플링제를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 커플링제는 비폴리머 성분이고, 유기물질이며, 보다 바람직하게 반광물 및 반유기물일 수 있다. 이들 중에서, 유기 실란 또는 티타네이트, 예를 들면 모노알킬 티타네이트, 트리클로로실란 및 트리알콕시실란을 들 수 있다.
UV 조사는 캡슐재료를 황변시키기 때문에, UV 안정화제는 수명 중에 캡슐재료의 투명성을 보장하기 위해서 첨가될 수 있다. 이들 성분은 예를 들면 벤조페논 또는 벤조트리아졸에 기초할 수 있다. 이들은 조성물의 총중량의 10% 미만, 바람직하게 0.1 내지 5중량%로 첨가할 수 있다. UV 안정화제는 일반적으로 조성물의 0.05% 내지 2중량%의 비율이다.
항산화제는 시간 경과 및 조성물의 변환중에 필름의 열화를 방지하기 위해서 사용될 수 있다. 이들 항산화제는 포스파이트 또는 페놀로부터 선택될 수 있다. 이들은 일반적으로 조성물의 0.05% 내지 2 중량%의 비율이다.
충전제, 특히 광물 충전제는 조성물의 열기계적 강도를 향상시키기 위해서 첨가될 수 있다. 비제한적으로, 예로서 실리카, 변성 또는 비변성 클레이, 알루미나 또는 칼슘 카르보네이트 및 탄소나노튜브를 들 수 있다.
가소제는 처리를 용이하게 하고 조성물 및 구조를 제조하기 위한 공정의 생산성을 향상시키기 위해서 첨가될 수 있다. 파라핀, 방향족 또는 나프탈렌산 광물오일을 예로 들 수 있고, 이들은 본 발명에 따른 조성물의 택(tack)을 향상시킬 수 있다. 가소제로서 프탈레이트, 아젤레이트, 아디페이트 및 트리크레실 포스페이트를 들 수 있다.
난연제를 첨가할 수 있다. 이들 난연제는 할로겐화 또는 비할로겐화될 수 있다. 할로겐화 제제 중에, 브롬화 생성물을 들 수 있다. 비할로겐화 제제로서, 포스포러스에 기초한 첨가제, 예를 들면 암모늄 포스페이트, 폴리포스페이트, 포스피네이트 또는 피로포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 펜타에리스리톨, 제올라이트 또는 이들 제제의 혼합물을 사용할 수 있다. 조성물은 이들 제제를 조성물의 총량에 대해서 3 내지 40%의 비율로 포함할 수 있다.
염료 또는 광택제를 조성물의 총량에 대해서 일반적으로 5 내지 15%의 비율로 첨가할 수 있다.
조성물은 예를 들면 티타늄 디옥사이드와 같은 안료를 포함하고; 이들 안료는 입사광의 양호한 반사를 제공할 수 있고, 태양전지 모듈에 의해서 제조할 수 있는 전기의 양을 증가시킬 수 있다.
이들 첨가제는 조성물에 직접 첨가되거나 마스터배치(masterbatch)의 형태로 첨가될 수 있다.
보호필름은 50㎛ 내지 2000㎛, 보다 바람직하게 100㎛ 내지 750㎛의 두께를 가질 수 있다. 이 필름은 1층 또는 다층 필름일 수 있다.
단일층 필름에 대해서, 상술한 바와 같이 폴리아미드-그래프트 폴리머를 포함하는 1층의 조성물(cPgP)로 형성된다. 이러한 단일층 필름의 이점 중에서, 다층 플루오로폴리머/폴리에스테르/플루오로폴리머 또는 EVA/폴리에스테르/플루오로폴리머 필름과 달리 제조중에 접착제를 필요로 하지 않는다는 사실을 들 수 있다.
다층 필름에 대해서, 예를 들면 조성물 cPgP 층에 "지지층"으로 알려진 하나 또는 2개의 다른 층을 결합할 수 있다. 폴리머, 예를 들면 폴리아미드, 폴리에스테르 및 플루오로폴리머, 예를 들면 폴리비닐 플루오라이드 PVF 또는 폴리비닐레덴 플루오라이드 PVDF를 포함할 수 있다. 또 다른 지지체로서 유리 또는 금속을 들 수 있다. 다층 필름의 여러 층 사이에서 접착제를 사용할 수 있다.
다층필름의 예로서, 하기의 구조를 포함하는 것을 들 수 있다:
cPgP/접착제/플루오로폴리머;
cPgP/접착제/PET;
난연제를 갖는 cPgP/난연제가 없는 cPgP
난연제가 없는 cPgP/난연제를 갖는 cPgP/난연제가 없는 cPgP
보호필름 또는 보호필름 층은 가압성형, 사출 성형, 터뷸러(버블)압출-블로우 성형, 압출적층, 압출 코팅, 평평한 필름 압출(또한 압출 캐스팅으로 칭함) 또는 캘린더링에 의한 압출의 종래의 방법에 의해서 상술한 조성물로부터 얻어질 수 있고, 모든 이들 구조는 나중에 선택적으로 열성형된다. 바람직하게, 터뷸러(버블)압출-블로우 성형 및 평평한 필름 압출 방법이 사용된다.
보호 필름은 플라즈마 방전 방법, 예를 들면, 당업자에게 공지된 코로나 처리에 의해서 변형된 표면일 수 있다. 보호 필름은 다른 층과의 접착을 향상시키기 위한 접착제에 의해서 피복될 수 있다.
본 발명은 구성하는 여러 층을 조립하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 모듈의 이면층은 상술한 보호 필름이다. 본 발명의 태양전지 모듈을 제조하기 위해서, 여러 층을 조립하는 단계는 조립 방법, 예를 들면 가압 성형, 예를 들면 가열 가압, 진공 가압 또는 적층, 특히 열적층에 의해서 실시될 수 있다. 제조조건은 당업자에 의해서 태양전지 모듈에 적용된 온도 및 압력을 조절함으로써 용이하게 결정될 것이다. 이러한 조립 단계는 적층 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면 보호필름층, 하부 제 1 캡슐재료층, 태양전지, 상부 제 2 캡슐재료층을 배치한 후 상부 보호층을 배치할 수 있다. 이들 여러 층을 조립하여 모듈을 형성한다. 바람직하게, 적층온도는 폴리아미드 그래프트의 융점 또는 유리 전이온도 미만이다. 바람직하게, 폴리올레핀이 반결정인 경우, 적층온도는 폴리올레핀의 융점을 초과한다. 이들 층은 80 내지 250℃, 바람직하게 150℃ 미만의 온도에서 적층될 수 있다.
바람직하게, 태양전지 모듈의 제조중에, 캡슐재료층과 직접 접촉하는 보호 이면시트 필름층은 cPgP층이다.
태양전지를 형성하기 위해서 임의의 형태의 태양전지 센서를 사용할 수 있고, 그 중에서, 도프된 단결정 또는 다결정 실리콘에 기초한 종래의 센서로 알려진 센서; 예를 들면 비정질 실리콘, 카드뮴 텔루라이드, 구리-인듐 디셀레나이드 또는 유기 물질로부터 형성된 박막층 센서가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈에서 사용될 수 있는 캡슐재료로는 비제한적으로 에틸렌계 이오노머 또는 코폴리머, 예를 들면 예를 들면 EVA 또는 에틸렌/알킬(메타)아크릴레이트 코폴리머에 기초한 필름을 들 수 있다.
상부 보호시트는 마모 내성 및 충격 내성을 갖고 투명하고 외측의 수분으로부터 태양전지 센서를 보호한다. 이러한 층을 형성하기 위해서, 유리, PMMA 또는 이들 특징을 결합한 폴리머 조성물을 들 수 있다.
본 발명에 따른 태양 모듈을 제조하기 위해서, 당업자는 예를 들면 the Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley, 2003를 참조할 수 있다.
본 발명은 후술한 구체적인 실시형태로 설명될 것이다. 이들 실시예는 적어도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 필름을 제조하기 위해서, 하기의 제품이 사용되었다.
LOTADER®4210: Arkema에 의해서 제조된 에틸렌, 에틸아크릴레트(6.5wt%) 및 말레산 무수물(3.6wt%)의 코폴리머, MFI가 9g/10min이다(ASTM D 1238에 따라서 측정된 190℃/2.16kg )
PA-6: 카프로락탐의 단기능화 1차아민 폴리아미드, 수평균 분자량 2500g/mol를 갖고 Tm은 220℃이다.
PA-11: 11-아미노운데카논산의 단기능화 1차 아민 폴리아미드, 수평균 분자량 2500g/mol를 갖고 Tm은 220℃이다.
MM 안료: 70wt% TiO2를 포함하는 폴리에틸렌계 마스터배치
항산화제
UV 안정화제
ERACLENE®ML 70: Polimeri Europa에 의해서 제조된 고밀도 PE
이러한 조성물을 제조하여 본 발명에 따르는 필름(실시예1 내지 4)을 형성하고 그 중량비는 표 1에 제공한다.
구성물질 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
LOTADER®4210 59.4 59.4 50.9 40.7
PA-6 25.5
PA-11 25.5 34 27.2
항산화제 0.4 0.4 0.4 0.4
UV 안정화제　 0.4 0.4 0.4 0.4
MM 안료 14.3 14.3 14.3 14.3
ERACLENE®ML 70 17
이들 성분은 Werner 40 압출기를 사용하여 압출하고, 스크루 속도는 300 rpm이고, 온도는 260℃이며 쓰로우풋(throughput)은 80kg/h이다.
필름의 특성을 평가하기 위해서, 필름은 Collin 45 압출 라인에 압출 캐스팅에 의해서 두께 300㎛의 조성물 1 내지 6으로부터 제조되었다. 압출 온도는 240℃이고 선속도 5m/min 및 스크루 속도(screw speed ) 65 rpm이었다.
본 발명에 따른 필름의 바람직한 특성을 나타내기 위해서, 다양한 평가 시험은 Isovolta 에 의해서 제조된 TPT®인 구조:PVF(37㎛)/PET(100㎛)/PVF(37㎛)인 두께 175㎛의 비교 보호 필름(CP)을 사용해서 실시되었다. 이러한 비교의 필름의 표면 일측은 캡슐재료(EVA)과의 접착을 증가시키기 위해서 처리한다.
수증기 침투성은 ASTM E96 E 방법(23℃/85%상대습도)에 따라서 측정되었다. 실시예 1 내지 4의 다양한 필름 및 비교 필름 CP의 침투값은 표 2에 제공된다.
태양전지 모듈은 UV 조사 및 열에 대한 저항을 평가하기 위해서 측정되었다. 이들 모듈을 제조하기 위해서, 유리 시트, 제 1층의 EVA계 캡슐재료, 태양전지 센서, 제 2 층의 EVA계 캡슐재료 및 실시예 1 내지 5의 본 발명에 따른 필름 또는 CP 필름은 연속적으로 배치하였다. 모듈은 150℃에서 20분동안 가압 성형 후에 얻어졌다.
내열성은 측색 데이터에 의해서 평가되었다. 모듈은 85℃에서, 85% 상대 습도에서 2000h동안 챔버에서 배치되었다. 색차(초기의 색에 대한)는 2°에서 발광체 C를 갖는 ASTM D1003 규격에 따라서 측정되었고, 황변 지수는 에이징 후 ASTM D1925 규격에 따라서 측정되었다. 색차는 초기의 색과 에이징 후의 색 사이의 색차에 상응한다. 색차 및 황변지수는 발광체를 유리측에 배치함으로써 측정했다. 이러한 조건하에서 측정된 색차 및 황변지수는 유리와 이면시트층 사이의 캡슐재료층의 황변을 결정할 수 있다. 이들 얻어진 결과는 표 2에 제공된다.
전기적인 부피 저항은 Novocontrol Concept 40 유전율 분광계를 사용하여 20℃에서 측정되었다. 주파수 스윕(frequency sweep )은 0.01Hz 및 106Hz 사이에서 실시되고 저항이 주파수에 따라서 거의 변화되지 않을 때 시료의 저주파수(0.01Hz)저항을 기록했다.
이면시트의 접착(실시예 5 및 CP)은 ISO 8510-1 규격에 따라서 90°박리시험에 의해서 평가된다. 얻어진 모듈은 주변온도까지 냉각하고, 그 박리강도는 제조 1000시간 후 측정되고, 85℃ 및 상대습도 RH 85%에서 보존된다.
실시예 수증기 침투성(23℃/85%RH) (g/㎡/24 h) Delta E (85℃/85%RH에서 2000 h 후) 황변지수
(85℃/85%RH에서 2000h 후)		 10-2 Hz에서 부피저항 (Ω.cm)
실시예1 2.4 3.4 8.0 측정불가
실시예2 1.9 5.6 측정불가 2.1014
실시예3 2.3 4.6 10.6 2.1014
실시예4 1.6 5.2 측정불가 3.1014
CP 2.1 6.0 12 9.1013
제조된 필름은 종래에 사용된 캡슐재료에 매우 양호한 접착성을 갖는다(예를 들면, EVA). 예를 들면, 본 발명의 이면시트(실시예 5)와 캡슐재료층 사이의 접착력은 14N/mm으로, 표면 처리된 CP 플루오로폴리머계 필름과 캡슐재료층 사이의 접착력(4N/mm)보다 표면처리 없는 경우에 훨씬 더 높다.
본 발명에 따른 모듈의 UV 조사 저항은 매우 만족스럽다.
또한, 본 발명에 따른 필름의 파괴전압이 측정되었고 이것은 PVF/PET/PVF 필름과 동일하다.
이들 결합된 특성은 매우 바람직한 특성을 갖는 태양전지 모듈을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 필름을 갖는 모듈의 실시예에서 습윤 가열에 대한 내성은 특히 높고, 비교 모듈의 것보다 훨씬 더 크다. 또한, 본 발명에 따른 실시예의 부피 저항은 비교 플루오로폴리머계 필름의 것보다 양호하고, 특히 실시예 4는 특히 바람직한 수증기 침투성을 갖는다.

Claims (35)

  1. 캡슐재료(22)로 둘러싸인 하나 이상의 태양전지(12; 10),
    상부 보호층(24), 및
    보호 이면시트 필름(26)을 포함하는 태양전지 모듈(20)에 있어서,
    상기 보호 이면시트 필름(26)은 적어도 하나의 폴리아미드-그래프트 폴리머를 포함하는 조성물의 적어도 1층을 포함한 필름이고, 여기서, 상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 적어도 하나의 불포화 모노머(X)의 잔기를 함유하는 폴리올레핀 골격 및 적어도 하나의 폴리아미드 그래프트를 포함하며, 여기서:
    상기 불포화 모노머(X)의 잔기는 그래프트 또는 공중합에 의해서 골격에 결합되고;
    상기 불포화 모노머(X)의 잔기는 적어도 하나의 아민 말단기 및/또는 적어도 하나의 카르복실산 말단기를 갖는 폴리아미드와 축합 반응을 통해서 반응할 수 있는 기능기를 포함하며;
    상기 폴리아미드 그래프트는 불포화 모노머(X)의 잔기에 의해서 폴리올레핀 골격에 결합되고;
    상기 폴리아미드 그래프트는 적어도 하나의 아민 및/또는 카르복실산 기능기를 포함하며;
    상기 폴리아미드 그래프트의 하나의 아민 또는 산 기능기는 축합 반응을 통해서 잔기 (X)와 반응한 것이고;
    상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 총중량에 대해서:
    상기 불포화 모노머(X)를 포함하는 폴리올레핀 골격 40 내지 95중량%; 및
    상기 폴리아미드 그래프트 5 내지 60 중량%를 포함하고,
    상기 폴리아미드 그래프트의 유리전이 온도 또는 융점은 85℃ 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 불포화 모노머(X)는 산무수물 기능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드 그래프트의 적어도 일부는 단기능화 1차 아민인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 그 총중량에 대해서 20 내지 40중량%의 폴리아미드 그래프트를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드 그래프트의 융점은 140 내지 350℃인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드 그래프트의 수-평균 분자량은 1000 내지 5000g/mol인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리올레핀 골격에 결합된 불포화 모노머(X)의 수는 1.3 이상이고 10 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리올레핀 골격은 불포화 모노머(X)를 포함한 코폴리머인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리올레핀 골격은 불포화 모노머(X)를 포함한 에틸렌/알킬(메타)아크릴레이트 코폴리머인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드-그래프트 폴리머는 나노구조의 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 조성물은 폴리아미드-그래프트 폴리머 혼합물을 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 조성물은 나노구조인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 조성물은 상기 폴리올레핀 골격 및 상기 폴리아미드 그래프트와 다른 폴리올레핀 및 폴리아미드로부터 선택된 추가의 폴리머를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  14. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 50중량%의 폴리아미드-그래프트 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  15. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 보호 이면시트 필름(26)은 상기 조성물의 적어도 1층을 포함한 다층 필름인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  16. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 보호 이면시트 필름(26)은 폴리올레핀을 포함한 캡슐재료(22)와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
  17. 모듈을 구성하는 여러 층 (22,24,26)의 조립 단계를 포함하고, 이들 층 중의 적어도 1 층은 청구항 1 또는 2에서 한정된 보호 이면시트 필름(26)인 청구항 1 또는 2에 따른 태양전지 모듈의 제조방법.
  18. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 폴리아미드 그래프트의 수-평균 분자량은 2000 내지 3000g/mol인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈(20).
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