KR102036931B1 - 태양 전지 백시트용 접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 태양 전지 백시트 제조 시의 필름에 대한 초기 밀착성 및 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 양호하고, 또한, 장기적인 내후성, 내가수분해성이 우수한 태양 전지 백시트용 접착제, 그것을 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트 및 그것을 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다. 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지고, 아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 전지 백시트용 접착제는, 태양 전지 백시트 제조 시의 필름에 대한 초기 밀착성 및 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 양호하고, 또한, 장기적인 내후성, 내가수분해성이 우수하다. 아크릴폴리올 (a1)의 수산기값이 0.5 내지 40mgKOH/g인 태양 전지 백시트용 접착제가 보다 바람직하다.
Description
본 발명은, 태양 전지 백시트용 접착제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 그 접착제를 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트 및 그 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는, 유용한 에너지 자원으로서 실용화가 진행되고 있다. 태양 전지에는 다양한 형태가 있고, 대표적인 것으로서, 실리콘계 태양 전지, 무기 화합물계 태양 전지 및 유기계 태양 전지 등이 알려져 있다.
이들 태양 전지에는, 일반적으로 태양광이 입사하는 측에, 표면을 보호할 목적으로 표면 보호 시트가 형성되어 있다. 태양광이 입사하는 면과 반대측의 면에도, 태양 전지 셀을 보호할 목적으로 이면 보호 시트(백시트)가 형성되어 있고, 백시트에는 태양 전지의 장기적인 성능 열화를 최소한으로 억제하기 위하여 내후성, 내수성, 내열성, 방습성 및 가스 배리어성 등의 여러 물성이 우수한 것이 요구되고 있다.
이들 여러 물성을 갖는 시트를 얻기 위해, 다양한 필름이 사용되고 있으며, 예를 들어 알루미늄, 구리 및 강판 등의 금속박, 금속판 및 금속 증착 필름, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 불소 수지 및 아크릴 수지 등의 플라스틱 필름 등을 예시할 수 있다.
태양 전지의 백시트로서, 성능을 더 향상시키기 위해, 이들 필름을 적층한 적층체도 사용된다.
필름을 적층한 적층체의 예를 도 1에 예시한다. 백시트(10)는 복수의 필름(11 및 12)의 적층체이며, 필름(11 및 12)은 접착제(13)를 개재하여 적층된다.
필름의 적층 방법으로서, 드라이 라미네이트법이 일반적이며, 접착제(13)에는 필름(11 및 12)에 대하여 충분한 접착성을 갖는 것이 요구된다.
백시트(10)는, 밀봉재(20), 태양 전지 셀(30) 및 유리판(40) 등과 함께 태양 전지 모듈(1)을 구성한다(도 3 참조).
태양 전지 모듈(1)은, 장기간에 걸쳐 옥외에 노출되므로, 고온, 다습, 태양광에 대하여 충분한 내구성이 요구된다. 특히, 접착제(13)의 성능이 낮으면, 필름(11 및 12)이 박리되어, 적층된 백시트(10)의 외관이 손상된다. 이로 인해, 태양 전지 백시트용 접착제에는, 장기간 노출되어도 필름이 박리되지 않는 것이 요구된다.
태양 전지 백시트용 접착제의 일례로서 우레탄 접착제가 있고, 특허문헌 1 및 2는, 우레탄계 접착제가 태양 전지 백시트의 제조에 사용되는 것을 개시한다.
특허문헌 1은, 특정한 폴리에스테르폴리올을 사용하여, 내구 성능이 향상된 옥외용 우레탄계 접착제를 개시한다(특허문헌 1 특허청구범위, 단락 번호 0014 등 참조). 특정한 폴리에스테르폴리올을 접착제 원료로 함으로써, 우레탄 접착제의 내가수분해성이 향상되어, 태양 전지 백시트 용도에 유효한 접착제가 얻어지는 것이 기재되어 있다(특허문헌 1 단락 번호 0070 내지 0072 등 참조).
특허문헌 2는, 아크릴폴리올에 이소시아네이트 경화제를 배합하여 접착제를 제조하고(특허문헌 2 표 1 및 2 참조), 이 접착제에 의해 태양 전지 백시트가 제조되는 것을 개시한다(특허문헌 2 단락 번호 0107 등 참조).
특허문헌 1 및 2는, 우레탄 접착제를 사용하여 태양 전지 백시트를 제조함으로써, 태양 전지 모듈의 외관이 불량해지는 것을 방지할 수 있는 것을 개시한다. 그러나, 태양 전지 백시트용 접착제에 요구되는 내구 성능은 해마다 높아지고 있다.
태양 전지 백시트는, 일반적으로 접착제를 필름에 도포하고 건조한 후, 필름을 적층하고(드라이 라미네이트법), 그 적층체를 약 40 내지 60℃에서 수일간 양생함으로써 제조된다. 따라서, 태양 전지 백시트용 접착제에는, 라미네이트 시에 있어서의 필름에 대한 초기 밀착성, 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 충분하고, 내가수분해성도 우수한 것이 중요한데, 특허문헌 1 및 2의 접착제는 반드시 상기 성능을 완전히 만족하는 것은 아니다. 특허문헌 1 및 2의 접착제에 의해 태양 전지 백시트를 제조하면, 옥외의 환경이 가혹한 경우, 백시트를 구성하는 복수의 필름이 서로 박리될 가능성이 있다.
또한, 최근에는, 실리콘이나 무기 화합물 재료를 사용한 태양 전지보다도 제조 비용이 저렴한 유기계 태양 전지의 개발이 진행되고 있다. 유기계 태양 전지는, 착색하는 것이 가능하고, 유연성을 갖는 것도 가능하다는 특징이 있으므로, 태양 전지 백시트를 구성하는 필름으로서 투명한 필름이 채용되는 경향이 있다. 따라서, 태양 전지 백시트용 접착제에는 장기간 접착 강도를 유지하는 것 외에, 자외선에 장기간 노출되어도 색차 변화가 적어, 내후성이 현저하게 우수한 것도 요구된다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 과제는, 태양 전지 백시트 제조 시의 필름에 대한 초기 밀착성 및 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 양호하고, 또한, 장기적인 내후성, 내가수분해성이 우수한 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제, 그 접착제를 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트, 및 그 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 예의 연구를 거듭한 결과, 놀랍게도 우레탄 수지의 원료로서 특정한 아크릴폴리올을 사용함으로써 백시트 제조 시의 필름에 대한 초기 밀착성 및 양생 후의 백시트 필름에 대한 접착 강도가 향상되고, 또한 장기적인 내후성, 내가수분해성이 우수한 태양 전지 백시트용 접착제가 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 1의 요지에 있어서,
아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고, 아크릴폴리올 (a1)은 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 전지 백시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 1의 형태에 있어서, 아크릴폴리올 (a1)은 수산기값이 0.5 내지 40mgKOH/g인 상기 태양 전지 백시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 다른 형태에 있어서, 아크릴폴리올 (a1)은, 중합성 단량체를 중합함으로써 얻어지고, 중합성 단량체는, 글리시딜기를 갖는 단량체를 포함하는 상기 태양 전지 백시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 바람직한 형태에 있어서, 히드록시페닐트리아진계 화합물을, 더 포함하는 상기 태양 전지 백시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 다른 요지에 있어서, 상기 태양 전지 백시트용 접착제를 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트를 제공한다.
본 발명은, 바람직한 요지에 있어서, 상기 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 관한 태양 전지 백시트용 접착제는,
아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고, 아크릴폴리올 (a1)은 유리 전이 온도가 20℃ 이하이므로, 우수한 내후성, 내가수분해성을 유지한 채, 필름에 대한 초기 밀착성, 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 향상된다.
아크릴폴리올 (a1)의 수산기값이 0.5 내지 40mgKOH/g인 경우, 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 더욱 향상된 태양 전지 백시트용 접착제가 얻어진다.
또한, 본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제는, 아크릴폴리올 (a1)은, 중합성 단량체를 중합함으로써 얻어지고, 중합성 단량체는, 글리시딜기를 갖는 단량체를 포함하는 경우, 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 더욱 향상되어, 보다 적합한 접착제로 된다.
본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제는, 히드록시페닐트리아진계 화합물을 더 포함하는 경우, 내후성이 현저하게 향상되어, 보다 바람직하다.
본 발명에 관한 태양 전지 백시트는, 상기 태양 전지 백시트용 접착제를 사용하여 얻어지므로, 생산성이 보다 우수하고, 또한, 장기간 옥외에 노출되어도, 접착제가 열화되어 필름이 박리되는 것 및 필름의 변색을 방지할 수 있다.
최근, 광흡수층에 유기 화합물을 사용한 유기계 태양 전지가 개발되고 있으며, 유기계 태양 전지에 착색성이나 유연성을 갖게 하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 유기계 태양 전지의 백시트를 구성하는 필름이 투명화되는 경향이 있으므로, 색차 변화가 적은 본 발명의 태양 전지 백시트는, 이러한 점에서도 유용하다.
본 발명에 관한 태양 전지 모듈은, 상기 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지므로 생산성이 우수하고, 또한 외관, 내구성도 우수하다.
도 1은 본 발명의 태양 전지 백시트의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양 전지 백시트의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양 전지 백시트의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
본 발명에 관한 태양 전지 백시트용 접착제는, 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)가 반응하여 얻어지는 (A) 우레탄 수지를 함유한다.
본 발명에 관한 (A) 우레탄 수지는, 아크릴폴리올 (a1)과, 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응에 의해 얻어지는 중합체이며, 우레탄 결합을 갖는다.
본 발명에 있어서, 「아크릴폴리올」이란, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 부가 중합 반응에 의해 얻어지는 화합물을 의미하고, 「측쇄」에 에스테르 결합을 갖는다.
「아크릴폴리올」은, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 단독중합체일 수도 있고, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 「그 밖의 중합성 단량체」의 공중합체일 수도 있지만, 접착 강도 등의 관점에서, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 「그 밖의 중합성 단량체」의 공중합체인 것이 바람직하다. 아크릴폴리올의 수산기가 이소시아네이트기와 반응한다.
「수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트」로서, 예를 들어 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 글리세린모노(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트 등을 예시할 수 있다.
「그 밖의 중합성 단량체」란, 「수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트」 이외의 「에틸렌성 이중 결합을 갖는 라디칼 중합성 단량체」이다. 그 밖의 중합성 단량체는, 글리시딜기를 갖는 중합성 단량체를 포함하는 것이 본 발명에서 바람직하다. 「글리시딜기를 갖는 중합성 단량체」로서, 예를 들어 글리시딜(메트)아크릴레이트를 예시할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 아크릴폴리올 (a1)을 얻기 위한 중합성 단량체는, 그 100중량부당, 글리시딜기를 갖는 중합성 단량체를 0.5중량부 이상 포함하는 것이 바람직하고, 0.5 내지 10중량부 포함하는 것이 보다 바람직하다. 글리시딜기를 갖는 중합성 단량체가 0.5중량부 이상 포함되면, 양생 후의 필름에 대한 접착 강도가 향상될 수 있다.
「그 밖의 중합성 단량체」로서, 구체적으로는, (메트)아크릴산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 스티렌 및 비닐톨루엔 등을 예시할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서는, 아크릴산 및 메타크릴산을 총칭하여 「(메트) 아크릴산」이라고도 하고, 「아크릴산에스테르와 메타크릴산에스테르」 또는 「(메트)아크릴레이트」라고도 한다.
수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함하는 중합성 단량체의 중합은, 예를 들어 통상의 용액 중합의 방법을 사용하고, 유기 용매 중에서 적절히 촉매 등을 사용하여, 상술한 중합성 단량체를 라디칼 중합함으로써 행할 수 있다. 여기서 「유기 용매」란 중합성 단량체를 중합하기 위하여 사용할 수 있고, 중합 반응 후의 태양 전지 백시트용 접착제로서의 특성에 실질적으로 악영향을 주지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그러한 용매로서, 예를 들어 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매, 이소프로필알코올, n-부틸알코올 등의 알코올계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매 및 그들의 조합을 예시할 수 있다.
중합성 단량체를 중합시킬 때의 반응 온도, 반응 시간, 유기 용매의 종류, 단량체의 종류 및 농도, 교반 속도, 및 촉매의 종류 및 농도 등의 중합 반응 조건은, 목적으로 하는 접착제의 특성 등에 의해, 적절히 선택될 수 있는 것이다.
「촉매」란, 소량의 첨가에 의해 중합성 단량체의 중합을 촉진시킬 수 있는 화합물이며, 유기 용매 중에서 사용 가능한 것이 바람직하다. 촉매로서, 예를 들어 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 2,2-아조비스(2-아미노디프로판)디히드로클로라이드 및 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)를 예시할 수 있고, 특히, 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN)이 바람직하다.
본 발명의 중합에는, 분자량을 조절하기 위해, 연쇄 이동제 등을 적절히 사용할 수 있다. 「연쇄 이동제」로서, 당업자에게 주지의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, n-도데실머캅탄(nDM) 및 라우릴메틸머캅탄 등의 머캅탄류를 예시할 수 있다.
상술한 바와 같이 중합성 단량체를 중합시킴으로써 아크릴폴리올 (a1)이 얻어진다. 아크릴폴리올 (a1)의 중량 평균 분자량은, 접착제의 도공 적성의 관점에서, 20만 이하인 것이 바람직하고, 5000 내지 10만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량은, 폴리스티렌 표준으로 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 값이다. 구체적으로는, 하기의 GPC 장치 및 측정 방법을 사용하여 값을 측정할 수 있다. GPC 장치는, 도소사제의 HCL-8220GPC를 사용하고, 검출기로서, RI를 사용한다. GPC 칼럼으로서, 도소사제의 TSK gel SuperMultipore HZ-M 2개를 사용한다. 시료를 테트라히드로푸란에 용해하고, 유속 0.35ml/min, 칼럼 온도 40℃에서 흘려, 표준 물질로서 단분산 분자량의 폴리스티렌을 사용한 검량선을 사용하여 분자량의 환산을 행하여, Mw를 구한다.
아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도는, 사용하는 단량체의 질량 분율을 조정함으로써 설정할 수 있다. 아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도는, 각 단량체로부터 얻어지는 단독중합체(호모폴리머)의 유리 전이 온도와 아크릴폴리올 (a1) 중에서 사용되는 단독중합체의 질량 분율로부터, 하기의 계산식 (i)를 사용하여 구할 수 있다. 이 계산에 의해 구해지는 유리 전이 온도를 목표로 하여 단량체 조성을 결정하는 것이 바람직하다.
[상기 식 (i) 중, Tg는 아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도를 나타내고, W1, W2, …Wn은 각 단량체의 질량 분율을 나타내고, Tg1, Tg2, …Tgn은 대응하는 각 단량체의 단독중합체의 유리 전이 온도를 나타낸다]
또한, 단독중합체의 Tg는, 문헌에 기재되어 있는 값을 사용할 수 있다. 그러한 문헌으로서, 예를 들어 이하의 문헌을 참조할 수 있다: 미쯔비시 레이온사의 아크릴에스테르 카탈로그(1997년도판); 기타오카 교조 저, 「신 고분자 문고 7, 도료용 합성 수지 입문」, 고분자 간행회, 1997년 발행, 제168 내지 169 페이지; 및 「POLYMER HANDBOOK」 제3판 제209 내지 277페이지, John Wiley & Sons,Inc. 1989년 발행.
본 명세서에서는, 하기의 단량체의 단독중합체의 유리 전이 온도는 이하와 같이 한다.
메틸메타크릴레이트: 105℃
n-부틸아크릴레이트: -54℃
메타크릴산2-히드록시에틸: 55℃
시클로헥실메타크릴레이트: 83℃
n-부틸메타크릴레이트: 20℃
글리시딜메타크릴레이트: 41℃
2-에틸헥실아크릴레이트: -70℃
본 발명에 있어서, 아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도는 라미네이트 시의 필름에 대한 밀착성의 관점에서, 바람직하게는 20℃ 이하이고, -55℃ 내지 10℃인 것이 보다 바람직하고, -40℃ 내지 -10℃인 것이 특히 바람직하다.
아크릴폴리올 (a1)의 수산기값은, 0.5 내지 40mgKOH/g인 것이 바람직하고, 1 내지 35mgKOH/g인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 30mgKOH/g인 것이 특히 바람직하다. 아크릴폴리올 (a1)의 수산기값이 40mgKOH/g 이상인 경우, 필름에 대한 밀착성 및 접착성이 불충분해질 수 있고, 0.5mgKOH/g 미만인 경우, 우레탄 수지의 경화가 불충분해질 수 있고, 가수분해성이 불충분해질 수 있다.
본 명세서에서 수산기값이란, 수지 1g을 아세틸화할 때, 수산기와 결합한 아세트산을 중화하기 위해 필요한 수산화칼륨의 mg수를 나타낸다.
본 발명에서는 구체적으로는, 하기 식 (ii)에 의해 산출된다.
(ii): 수산기값=(수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 중량/수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 분자량)×수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 1몰에 포함되는 수산기의 몰수×KOH의 식량×1000/아크릴폴리올 (a1)의 중량
이소시아네이트 화합물 (a2)로서는, 지방족 이소시아네이트, 지환식 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트를 들 수 있고, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제를 얻을 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서는, 「지방족 이소시아네이트」란, 쇄상의 탄화수소쇄를 갖고, 그 탄화수소쇄에 이소시아네이트기가 직접 결합하고 있는 화합물이며, 환상의 탄화수소쇄를 갖지 않은 화합물을 의미한다. 「지방족 이소시아네이트」는, 방향환을 가질 수도 있지만, 직접 그 방향환과 이소시아네이트기는 결합하지 않는다.
또한, 본 명세서에서는, 방향환은 환상의 탄화수소쇄에 포함되지 않는다.
「지환식 이소시아네이트」란, 환상의 탄화수소쇄를 갖고, 쇄상의 탄화수소쇄를 가질 수 있는 화합물이다. 이소시아네이트기는, 환상의 탄화수소쇄와 직접 결합할 수도 있고, 가질 수 있는 쇄상의 탄화수소쇄와 직접 결합할 수 있다. 「지환식 이소시아네이트」는, 방향환을 가질 수도 있지만, 그 방향환과 이소시아네이트기는 직접 결합하지 않는다.
「방향족 이소시아네이트」란, 방향환을 갖고, 또한, 이소시아네이트기가 그 방향환과 직접 결합하고 있는 화합물을 의미한다. 따라서, 가령 방향환을 그 분자 내에 갖고 있었다고 해도, 이소시아네이트기가 방향환에 직접 결합하지 않는 화합물은, 지방족 이소시아네이트나 지환식 이소시아네이트로 분류된다.
따라서, 예를 들어 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(OCN-C6H4-CH2-C6H4-NCO)는, 이소시아네이트기가 방향환에 직접 결합하고 있으므로, 방향족 이소시아네이트에 해당한다. 한편, 예를 들어 크실릴렌디이소시아네이트(OCN-CH2-C6H4-CH2-NCO)는, 방향환을 갖지만, 이소시아네이트기가 방향환에 직접 결합하지 않고, 메틸렌기와 결합하고 있으므로, 지방족 이소시아네이트에 해당한다.
또한, 방향환은, 2개 이상의 벤젠환이 축환하고 있을 수도 있다.
지방족 이소시아네이트로서, 예를 들어 1,4-디이소시아나토부탄, 1,5-디이소시아나토펜탄, 1,6-디이소시아나토헥산(이하, HDI), 1,6-디이소시아나토-2,2,4-트리메틸헥산, 2,6-디이소시아나토헥산산메틸(리신디이소시아네이트), 1,3-비스(이소시아네이트메틸)벤젠(크실릴렌디이소시아네이트) 등을 예시할 수 있다.
지환식 이소시아네이트로서는, 예를 들어 5-이소시아나토-1-이소시아나토메틸-1,3,3-트리메틸시클로헥산(이소포론디이소시아네이트), 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산(수소 첨가 크실릴렌디이소시아네이트), 비스(4-이소시아나토시클로헥실)메탄(수소 첨가 디페닐메탄디이소시아네이트), 1,4-디이소시아나토시클로헥산 등을 예시할 수 있다.
방향족 이소시아네이트로서, 예를 들어 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트 등을 예시할 수 있다.
이들 이소시아네이트 화합물은, 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 이소시아네이트 화합물 (a2)는, 본 발명이 목적으로 하는 우레탄 접착제를 얻을 수 있는 한 특별히 한정되지 않지만, 내후성의 관점에서 지방족 이소시아네이트 및 지환식 이소시아네이트로부터 선택하는 것이 바람직하다. 특히, HDI, 이소포론디이소시아네이트 및 크실릴렌디이소시아네이트가 바람직하고, 특히, HDI의 삼량체가 바람직하다.
본 발명에 관한 우레탄 수지는, 아크릴폴리올 (a1)과, 이소시아네이트 화합물 (a2)를 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 반응은, 기지의 방법을 사용할 수 있고, 통상, 아크릴폴리올 (a1)과, 이소시아네이트 화합물 (a2)를 혼합함으로써 행할 수 있다. 혼합 방법은, 본 발명에 관한 우레탄 수지를 얻을 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 「(B) 히드록시페닐트리아진계 화합물」이란, 트리아진 유도체의 1종이며, 트리아진 유도체의 탄소 원자에 히드록시페닐 유도체가 결합한 화합물이며, 일반적인 히드록시페닐트리아진계 화합물이며, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제가 얻어지는 한, 특별히 제한되는 것은 아니다.
그러한 (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물로서, 예를 들어 하기 화학식 (1) 내지 (5)로 표시되는 화합물 및 그의 이성체를 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서는, 화학식 (3)으로 표시하는 (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물이 바람직하다.
화학식 (1) 내지 (5)의 (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물은, 일반적으로 자외선 흡수제로서 사용되고 있으며, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제를 얻을 수 있는 한, 다른 자외선 흡수제를 조합하여 사용할 수 있다. (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물은, 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바스프(BASF) 가부시끼가이샤로부터 시판되고 있는, 티누빈 400, 티누빈 405, 티누빈 479, 티누빈 477 및 티누빈 460(모두 상품명) 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제는, 힌더드페놀계 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 「힌더드페놀계 화합물」이란, 일반적인 힌더드페놀계 화합물이며, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제를 얻을 수 있는 한, 특별히 제한되는 것은 아니다.
힌더드페놀계 화합물은, 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다. 힌더드페놀계 화합물로서, 예를 들어 바스프사에서 시판되고 있다. 이르가녹스(IRGANOX)1010, 이르가녹스1035, 이르가녹스1076, 이르가녹스1135, 이르가녹스1330 및 이르가녹스1520(모두 상품명) 등을 예시할 수 있다. 힌더드페놀계 화합물은, 산화 방지제로서 접착제에 첨가되어, 예를 들어 포스파이트계 산화 방지제, 티오에테르계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제 등과 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제는, 힌더드아민계 화합물을 더 포함하고 있을 수도 있다.
「힌더드아민계 화합물」이란, 일반적인 힌더드아민계 화합물이며, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제를 얻을 수 있는 한, 특별히 제한되는 것은 아니다.
힌더드아민계 화합물은, 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다. 힌더드아민계 화합물로서, 예를 들어 바스프사에서 시판되고 있는 티누빈 765, 티누빈 111FDL, 티누빈 123, 티누빈 144, 티누빈 152, 티누빈 292 및 티누빈 5100(모두 상품명) 등을 예시할 수 있다. 힌더드아민계 화합물은, 광안정제로서 접착제에 첨가되어, 예를 들어 벤조트리아졸계 화합물, 벤조에이트계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 등과 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제는, 실란 화합물을 더 포함하고 있을 수도 있다.
실란 화합물로서, 예를 들어 (메트)아크릴옥시알킬트리알콕시실란류, (메트)아크릴옥시알킬알킬알콕시실란류, 비닐트리알콕시실란류, 비닐알킬알콕시실란류, 에폭시실란류, 머캅토실란류 및 이소시아누레이트실란류를 사용할 수 있지만, 이들 실란 화합물에만 한정되지 않는다.
「(메트)아크릴옥시알킬트리알콕시실란류」로서, 예를 들어 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 4-(메트)아크릴옥시에틸트리메톡시실란 등을 예시할 수 있다.
「(메트)아크릴옥시알킬알킬알콕시실란류」로서, 예를 들어 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필에틸디에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시에틸메틸디메톡시실란 등을 예시할 수 있다.
「비닐트리알콕시실란류」로서, 예를 들어 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐디메톡시에톡시실란, 비닐트리(메톡시에톡시)실란, 비닐트리(에톡시메톡시)실란 등을 예시할 수 있다.
「비닐알킬알콕시실란류」로서, 예를 들어 비닐메틸디메톡시실란, 비닐에틸 디(메톡시에톡시)실란, 비닐디메틸메톡시실란, 비닐디에틸(메톡시에톡시)실란 등을 예시할 수 있다.
「에폭시실란류」는, 예를 들어 글리시딜계 실란 및 에폭시시클로헥실계 실란으로 분류할 수 있다. 「글리시딜계 실란」은, 글리시독시기를 갖는 것으로, 구체적으로는, 예를 들어 3-글리시독시프로필메틸디이소프로페녹시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 디에톡시실란 등을 예시할 수 있다.
「에폭시시클로헥실계 실란」은, 3,4-에폭시시클로헥실기를 갖는 것으로, 구체적으로는 예를 들어 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란 등을 예시할 수 있다.
「머캅토 실란류」로서, 예를 들어 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란 등을 예시할 수 있다.
「이소시아누레이트 실란류」로서, 예를 들어 트리스(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 관한 태양 전지 백시트용 접착제는, 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제를 얻을 수 있는 한, 그 밖의 성분을 더 포함할 수 있다.
「그 밖의 성분」을 태양 전지 백시트용 접착제에 첨가하는 시기는, 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 접착제가 얻어지는 한, 특별히 제한되는 것은 아니다. 그 밖의 성분은, 예를 들어 우레탄 수지를 합성할 때에, 아크릴폴리올 (a1) 및 이소시아네이트 화합물 (a2)와 함께 첨가할 수도 있고, 또한, 우선 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)를 반응시켜 우레탄 수지를 합성한 후, (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물을 첨가할 때에, 함께 첨가할 수도 있다.
「그 밖의 성분」으로서, 예를 들어 점착 부여 수지, 안료, 가소제, 난연제, 촉매 및 왁스 등을 예시할 수 있다.
「점착 부여 수지」로서, 예를 들어 스티렌계 수지, 테르펜계 수지, 지방족석유 수지, 방향족 석유 수지, 로진 에스테르, 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지(폴리에스테르폴리올은 제외한다) 등을 예시할 수 있다.
「안료」로서, 예를 들어 산화티타늄 및 카본 블랙 등을 예시할 수 있다.
「가소제」로서, 예를 들어 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐아디페이트, 디옥틸아디페이트 및 미네랄스피릿 등을 예시할 수 있다.
「난연제」로서, 예를 들어 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 안티몬계 난연제 및, 금속 수산화물계 난연제 등을 예시할 수 있다.
「촉매」로서, 금속 촉매, 예를 들어 주석 촉매(트리메틸틴라우레이트, 트리메틸틴히드록사이드, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴말레에이트 등), 납계 촉매(올레산납, 나프텐산납, 옥텐산납 등), 그 밖의 금속 촉매(나프텐산 코발트 등의 나프텐산 금속염 등) 및 아민계 촉매, 예를 들어 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 테트라메틸헥실렌디아민, 디아자비시클로알켄류, 디알킬아미노알킬아민류 등을 예시할 수 있다.
「왁스」로서, 파라핀 왁스나 마이크로크리스탈린 왁스 등의 왁스가 바람직하다.
본 발명의 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제는, 상술한 우레탄 수지 및 (B) 히드록시페닐트리아진계 화합물, 경우에 따라 첨가되는 그 밖의 성분을 더 혼합함으로써 제조할 수 있다. 혼합 방법은, 본 발명이 목적으로 하는 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제를 얻을 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 성분을 혼합하는 순서 등에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제는, 특별한 혼합 방법 및 특별한 혼합 순서 등을 요하지 않고 제조할 수 있다. 그리고 얻어진 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제는, 생산성, 백시트 필름에 대한 접착 강도가 우수하고, 내후성, 내가수분해성도 우수하다.
태양 전지 모듈을 제조하는 접착제에는 우수한 생산성과 함께 특히 높은 레벨에서 강도, 내후성이 요구되고 있다. 본 발명의 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제는, 필름에 대한 라미네이션 적성, 필름에 대한 접착 강도가 우수하고, 내후성, 내가수분해성이 우수하므로, 태양 전지 백시트용 접착제로서 적합한 것으로 된다.
태양 전지 백시트를 제작할 때에는, 본 발명의 당해 접착제를 필름에 도포한다. 도포 방법으로서는, 그라비아 코트, 와이어 바 코트, 에어 나이프 코트, 다이 코트, 립 코트, 콤마 코트 등의 다양한 방법에 의해 행할 수 있다. 본 발명의 태양 전지 백시트용 우레탄 접착제가 도포된 복수의 필름을 접합하여, 태양 전지 백시트가 얻어진다.
본 발명의 태양 전지 백시트의 하나의 형태를 도 1 내지 도 3에 예시하지만, 본 발명은 이들의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 태양 전지 백시트의 단면도이다. 태양 전지 백시트(10)는, 2매의 필름과 그 사이의 태양 전지 백시트용 접착제(13)로 형성되어 있고, 2매의 필름(11 및 12)은, 태양 전지 백시트용 접착제(13)에 의해 접합되어 있다. 필름(11 및 12)은, 동일한 재료일 수도 있고, 상이한 재료일 수도 있다. 도 1에서는, 2매의 필름(11 및 12)이 접합되어 있지만, 3매 이상의 필름이 접합되어 있을 수도 있다.
본 발명에 관한 태양 전지 백시트의 다른 형태를 도 2에 도시한다. 도 2에서는, 필름(11)과 태양 전지 백시트용 접착제(13) 사이에, 박막(11a)이 형성되어 있다. 예를 들어, 필름(11)이 플라스틱 필름인 경우, 필름(11)의 표면에 금속 박막(11a)이 형성되어 있는 형태를 나타낸다. 금속 박막(11a)은, 플라스틱 필름(11)의 표면에, 예를 들어 증착에 의해 형성할 수 있고, 이 금속 박막(11a)이 형성된 필름(11)과 필름(12)을, 태양 전지 백시트용 접착제(13)를 개재하여 부착하여, 도 2에 관한 태양 전지 백시트를 얻을 수 있다.
플라스틱 필름에 증착하는 금속으로서, 예를 들어 알루미늄, 강 및 구리 등을 예시할 수 있다. 플라스틱 필름에 증착 가공을 실시함으로써, 필름에 배리어성을 부여할 수 있다. 증착 재료로서는, 산화규소나 산화알루미늄이 사용된다. 기재의 플라스틱 필름(11)은, 투명할 수도 있고, 백색이나 흑색 등으로 착색되어 있을 수도 있다.
필름(12)으로서, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 불소 수지, 아크릴 수지를 포함하는 플라스틱 필름이 사용되지만, 내열성, 내후성 및 강성, 절연성 등을 부여하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이나 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 필름(11 및 12)은, 투명할 수도 있고, 착색될 수도 있다.
필름(11)의 증착 박막(11a)과 필름(12)은, 본 발명의 태양 전지 백시트용 접착제(13)를 사용하여 부착되지만, 필름(11 및 12)은, 드라이 라미네이트법에 의해 적층되는 경우가 많다. 따라서 태양 전지 백시트용 접착제(13)에는, 라미네이트 시에 있어서의 필름에 대한 밀착성이 우수하고, 양생 후에 있어서의 필름에 대한 접착 강도가 우수한 것이 요구된다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례의 단면도를 도시한다. 도 3에서는, 본 발명의 태양 전지 모듈(1)은, 유리판(40), 에틸렌아세트산비닐 수지(EVA) 등의 밀봉재(20), 일반적으로 복수의 태양 전지 셀(30)을 접속하여 원하는 전압을 발생시키는 것 및 백시트(10)를 중첩하고, 그 후 스페이서(50)에 의해 이들 부재(10, 20, 30 및 40)를 고정하여, 얻을 수 있다.
백시트(10)는, 상술한 바와 같이, 복수의 필름(11 및 12)의 적층체이므로, 우레탄 접착제(13)에는, 백시트(10)가, 가령 장기간 옥외에 노출되어도, 필름(11 및 12)이 박리되지 않고, 내가수분해성이 우수한 것이 요구된다.
태양 전지 셀(30)은, 실리콘을 사용하여 제조되는 경우가 많지만, 색소를 포함한 유기 수지를 사용하여 제조되는 경우도 있다. 그 경우, 태양 전지 모듈(1)은, 유기계(색소 증감) 태양 전지 모듈로 된다. 유기계(색소 증감) 태양 전지에는 착색성이 요구되므로, 태양 전지 백시트(10)를 구성하는 필름(11 및 12)으로서 투명 필름이 사용되는 경우가 많다. 따라서, 태양 전지 백시트용 접착제(13)에는, 장기간 옥외에 노출되었다고 해도 색차 변화가 매우 적어, 내후성이 우수한 것이 요구된다.
이하의, 본 발명의 주된 형태를 나타낸다.
1. 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고, 아크릴폴리올 (a1)은 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 전지 백시트용 접착제.
2. 아크릴폴리올 (a1)은 수산기값이 0.5 내지 40mgKOH/g인 상기 1에 기재된 태양 전지 백시트용 접착제.
3. 아크릴폴리올 (a1)은, 중합성 단량체를 중합함으로써 얻어지고, 중합성 단량체는, 글리시딜기를 갖는 단량체를 포함하는 상기 1 또는 2에 기재된 태양 전지 백시트용 접착제.
4. 히드록시페닐트리아진계 화합물을 더 포함하는 상기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지 백시트용 접착제.
5. 상기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지 백시트용 접착제를 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트.
6. 상기 5에 기재된 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 사용하여 설명하지만, 이들 예는, 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다.
<아크릴폴리올 (a1)의 합성>
합성예 1(아크릴폴리올 (a1-1))
교반 날개, 온도계 및 환류 냉각관을 구비한 4구 플라스크에, 아세트산에틸(와꼬 쥰야꾸((주)제) 150g을 투입하고, 약 80℃에서 환류시켰다. 이 플라스크 내에, 중합 개시제로서 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 1g 첨가하고, 표 1에 나타내는 양의 단량체의 혼합물을 1시간 30분에 걸쳐 플라스크 내에 연속적으로 적하했다. 또한 2시간 가열한 후, 아크릴폴리올 (a1)의 불휘발분이 39.8중량%인 용액을 얻었다.
아크릴폴리올 (a1-1)의 중합성 단량체 성분의 조성 및 얻어진 아크릴폴리올 (a1-1)의 물성을 표 1에 나타낸다.
합성예 2 내지 14
합성예 1에 있어서, 아크릴폴리올 (a1)의 합성에 사용하는 단량체 등의 조성을 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고, 합성예 1과 마찬가지의 방법을 사용하여, 아크릴폴리올 (a1-2) 내지 (a1-12) 및 아크릴 중합체 (a1'-13) 및 (a1'-14)를 얻었다. 얻어진 아크릴폴리올의 물성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.
표 1 및 표 2에 나타내는 중합성 단량체 및 그 밖의 성분을 이하에 나타낸다.
·메틸메타크릴레이트(MMA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·부틸아크릴레이트(BA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·시클로헥실메타크릴레이트(CHMA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·부틸메타크릴레이트(BA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·2-에틸헥실아크릴레이트(2EHA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·글리시딜메타크릴레이트(GMA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA): 와꼬 쥰야꾸(주)제
·2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN): 오츠카 가가꾸(주)제
·n-도데실머캅탄(nDM): 니찌유(주)제
<중합체 (a1)의 유리 전이 온도(Tg)의 산출>
중합체 1 내지 14((a 1) 및 (a1'))의 Tg는, 각 중합체의 원료인 "중합성 단량체"의 단독중합체(호모폴리머)의 유리 전이 온도를 사용하여, 상술한 식 (i)를 사용하여 계산했다.
메틸메타크릴레이트 등, 각 단독중합체의 Tg는, 문헌값을 사용했다.
<태양 전지 백시트용 접착제의 제조>
실시예 및 비교예에서 사용한 태양 전지 백시트용 접착제의 원료를 이하에 기재한다.
(a1) 아크릴폴리올
(a1-1) 내지 (a1-12)는, 표 1 및 2에 기재한 중합체 1 내지 중합체 12에 대응한다.
(a1') 중합체
(a1'-13) 아크릴폴리올은, 표 2에 기재된 중합체 13에 대응한다.
(a1'-14) 아크릴 중합체는, 표 2에 기재된 중합체 14에 대응한다.
(a1'-15) 폴리에스테르폴리올은, 호코쿠세유사제의 HS 2N-226P(상품명): 무수 프탈산, 2,4-디부틸-1,5-펜탄디올로부터 얻어지는 폴리에스테르폴리올
(a2) 이소시아네이트 화합물
(a2-1) 스미까 바이엘 우레탄사제의 스미쥴 N3300(상품명): 지방족 이소시아네이트(1,6-디이소시아나토헥산(HDI))
또한, 성분 (a1)과 성분 (a2)가 반응함으로써 (A) 우레탄 수지가 얻어진다.
(B) 히드록시페닐트리아진계 화합물
(b-1) 바스프사제의 티누빈 479(상품명): 2-[4-(옥틸-2-메틸에타노에이트)옥시-2-히드록시페닐]-4,6-[비스(2,4-디메틸페닐)]-1,3,5-트리아진
(B') 벤조트리아졸계 화합물
(b'-1) 바스프사제의 티누빈 328(상품명): 2-(3,5-디-tert-아밀-2-히드록시페닐)벤조트리아졸)
힌더드페놀계 화합물
바스프사제의 이르가녹스 1330(상품명): 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠
하기의 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 4의 태양 전지 백시트용 접착제를, 상기 성분을 사용하여 제조하여, 얻어진 태양 전지 백시트용 접착제의 성능을 평가했다. 이하에 제조 방법 및 평가 방법을 나타낸다.
실시예 1
<태양 전지 백시트용 접착제의 제조>
표 3에 나타낸 바와 같이,
90.7g의 (a1-1) 중합체 1[228g의 중합체 1의 아세트산에틸 용액(고형분 39.8중량%)],
9.3g의 (a2-1) 스미까 바이엘 우레탄사제의 스미쥴 N3300(상품명),
0.5g의 (b-1) 바스프사제의 티누빈 479(상품명) 및
0.2g의 바스프사제의 이르가녹스 1330(상품명)
을 칭량하여 혼합하여, 접착제 용액을 조정했다. 이 제조액을 태양 전지 백시트용 접착제로서, 이하의 시험을 행했다.
<접착제 도포 PET 시트 1, 필름 적층물 2의 제조>
우선, 실시예 1의 태양 전지 백시트용 접착제를 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 시트(미쯔비시 가가꾸 폴리에스테르 필름사제의 O300EW36(상품명))에 고형분 중량이 10g/㎡로 되도록 도포하고, 80℃에서 10분간 건조시켜, 접착제 도포 PET 시트 1을 얻었다.
그 후, 접착제 도포 PET 시트 1의 접착제 도포면에, 표면 처리 투명 폴리올레핀 필름(후타무라 가가꾸사제의 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름 LL-XUMN #30(상품명))의 표면 처리된 면을 씌우고, 평면 프레스기(신도 긴조꾸 고교사제의 ASF-5(상품명))를 사용하여, 압체압 1.0MPa, 50℃에서 30분간, 양 필름을 프레스했다. 프레스한 채, 양 필름을 50℃에서 1주일 양생하여, 필름 적층물 2를 얻었다.
<평가>
태양 전지 백시트용 접착제의 평가를 이하의 방법으로 행했다.
1. 필름에 대한 초기 밀착성의 평가
실온 환경 하에서, 접착제 도포 시트 1을 15mm 폭으로 자르고, 접착제 도포 시트 1의 접착제 도포면에, 표면 처리 투명 폴리올레핀 필름(후타무라 가가꾸사제의 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름 LL-XUMN #30(상품명))의 표면 처리된 면을 씌워 2kg 롤러로 1왕복하여 접합했다. 그 후, 인장 강도 시험기(오리엔테크사제의 텐실론 RTM-250(상품명))를 사용하여, 실온 환경 하에서, 인장 속도 100mm/min, 180°의 박리 시험을 행했다. 평가 기준은 이하와 같다.
◎: 박리 강도가 1N/15mm 이상
○: 박리 강도가 0.1N/15mm 이상 1N/15mm 미만
×: 박리 강도가 0.1N/15mm 미만
2. 양생 후의 필름에 대한 박리 강도의 측정
필름 적층물 2를 15mm 폭으로 잘라내고, 인장 강도 시험기(오리엔테크사제의 텐실론 RTM-250(상품명))를 사용하여, 실온 환경 하에서, 인장 속도 100mm/min, 180°의 박리 시험을 행했다. 평가 기준은 이하와 같다.
◎: 박리 강도가 8N/15mm 이상
○: 박리 강도가 6N/15mm 이상 8N/15mm 미만
×: 박리 강도가 6N/15mm 미만
3. 내가수분해성의 평가
가압 증기를 사용한 촉진 평가법에 의해 평가를 행했다. 필름 적층물 2를 15mm 폭으로 잘라내고, 하이프레셔 쿠커(야마토 가가꾸사제 오토클레이브 SP300(상품명))를 사용하여 120℃, 0.1MPa 가압 환경 하에서 100시간 방치한 후 꺼내어, 실온 환경 하에서 1일 양생했다. 샘플의 폴리올레핀 필름 및 PET 필름의 들뜸, 박리를 육안으로 관찰했다. 평가 기준은 이하와 같다.
◎: 필름의 들뜸, 박리 없음
×: 필름의 들뜸, 박리 있음
4. UV 조사에 의한 황변성의 평가
필름 적층물 2의 폴리올레핀 필름측을 조사면으로 하여, UV 조사 시험기(이와사키 덴끼사제의 아이수퍼 UV 테스터 W13(상품명)))에 세트하고, 조도 1000W/㎡, 60℃ 50% RH의 조건 하에서 15시간의 조사를 행했다. 색차계에 의해 조사 전후의 색차(Δb)를 측정하여, 황변도를 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다.
◎: Δb가 8 미만
○: Δb가 8 이상 10 미만
△: Δb가 10 이상 15 미만
×: Δb가 15 이상
실시예 2 내지 14 및 비교예 1 내지 4
표 3 내지 표 5에 나타나는 조성에 의해 태양 전지 백시트용 접착제를 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 제조했다.
표 1 내지 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 14의 태양 전지 백시트용 접착제는, 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고, 아크릴폴리올 (a1)은 유리 전이 온도가 20℃ 이하이므로, 필름에 대한 초기 밀착성, 양생 후의 접착 강도(박리 강도)가 우수하고, 또한, 내가수분해성, 내후성도 우수하고, 종합적으로 밸런스가 좋은 접착제가 된다. 따라서, 실시예의 접착제는, 태양 전지 백시트용 접착제로서 적합하다.
특히, 실시예 2, 3, 6, 10, 12 및 13의 태양 전지 백시트용 접착제는, 필름에 대한 초기 밀착성, 양생 후의 필름에 대한 접착(박리) 강도, 내가수분해성, 내후성 모두 우수하므로, 유기계(색소 증감) 태양 전지의 백시트용 접착제로서 보다 적합하다.
이에 반하여, 비교예 1은 아크릴폴리올 (a'1-13)의 유리 전이 온도가 20℃보다 높으므로 필름에 대한 밀착성, 박리 강도가 떨어진다.
비교예 2는, 아크릴폴리올 (a1) 대신에 기타 중합성 단량체만을 포함하는 중합체 (a1'-14)를 사용한 접착제이므로, 박리 강도 및 내가수분해성이 떨어진다.
비교예 3 및 4는, 아크릴폴리올 (a1) 대신에 폴리에스테르폴리올 (a1'-15)를 사용한 접착제이므로 내가수분해성, 내후성이 떨어진다. 또한, 비교예 4는, (b-1) 히드록시페닐트리아진을 포함하지 않으므로, 현저하게 내후성이 떨어진다.
이들 결과로부터, 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고, 아크릴폴리올 (a1)의 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 전지 백시트용 접착제가 우수한 것이 나타났다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은, 태양 전지 백시트용 접착제를 제공한다. 본 발명에 관한 태양 전지 백시트용 접착제는, 생산성, 필름에 대한 접착성 및 장기적인 내후성, 내구성을 갖고, 태양 전지 백시트 및 태양 전지 모듈에 적절하게 사용할 수 있다.
[관련 출원]
또한, 본 출원은, 2010년 12월 28일에 일본에서 출원된 출원 번호 제2010-292440호를 기초 출원으로 하는 파리조약 제4조에 기초하는 우선권을 주장한다. 이 기초 출원의 내용은, 참조함으로써, 본 명세서에 포함된다.
1: 태양 전지 모듈
10: 백시트
11: 필름
11a: 증착 박막
12: 필름
13: 접착제층
20: 밀봉재(EVA)
30: 태양 전지 셀
40: 유리판
50: 스페이서
10: 백시트
11: 필름
11a: 증착 박막
12: 필름
13: 접착제층
20: 밀봉재(EVA)
30: 태양 전지 셀
40: 유리판
50: 스페이서
Claims (5)
- 아크릴폴리올 (a1)과 이소시아네이트 화합물 (a2)의 반응으로 얻어지는 우레탄 수지를 포함하고,
아크릴폴리올 (a1)은 유리 전이 온도가 20℃ 이하인,
태양 전지 백시트용 접착제. - 제1항에 있어서, 아크릴폴리올 (a1)은 수산기값이 0.5 내지 40mgKOH/g인 태양 전지 백시트용 접착제.
- 제1항에 있어서, 히드록시페닐트리아진계 화합물을 더 포함하는 태양 전지 백시트용 접착제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지 백시트용 접착제를 사용하여 얻어지는 태양 전지 백시트.
- 제4항에 기재된 태양 전지 백시트를 사용하여 얻어지는 태양 전지 모듈.
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