KR102124873B1 - Encapsulation composition for a solarcell and preparing process for the sheet using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 조성물 및 이를 이용한 봉지재 시트의 제조방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 전기절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 조성물은 에틸렌비닐아세테이트 공중합 수지를 주제로 하며, 여기에 상기 수지 중량에 대해 과산화물 0.1 내지 5중량부와 특정한 구조를 가지는 가교조제 0.01 내지 5 중량부가 핵심 첨가제로 부가된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 봉지재 조성물은 시트의 극성을 현저히 감소시켜 유리에서 해리되는 금속이온의 이동을 억제하고 고온다습한 가혹조건 및 전위차로 인한 누설전류가 발생하는 조건에서도 셀 및 봉지재를 효과적으로 보호하여 장기간 사용시에도 태양전지 성능저하 방지 및 봉지재의 구조 및 기능을 안정하게 유지하는 봉지재 시트의 제공을 가능하게 하여 종래의 기술적 문제를 해결하였다.The present invention relates to a solar cell encapsulant composition having excellent electrical insulation properties and a method for manufacturing an encapsulant sheet using the same, wherein the solar cell encapsulant composition excellent in electrical insulation properties is a subject of ethylene vinyl acetate copolymer resin. It characterized in that 0.1 to 5 parts by weight of peroxide relative to the resin weight and 0.01 to 5 parts by weight of a crosslinking aid having a specific structure are added as core additives.
The solar cell encapsulant composition of the present invention configured as described above significantly reduces the polarity of the sheet to suppress the movement of metal ions dissociated from the glass, and the cell and cell even under conditions of high temperature and humidity, harsh conditions, and leakage current due to potential difference. By effectively protecting the encapsulant, it prevents the degradation of solar cell performance even when used for a long time, and provides a encapsulant sheet that stably maintains the structure and function of the encapsulant to solve the conventional technical problems.
Description
본 발명은 전기절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 조성물 및 이를 이용한 봉지재 시트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 봉지재로 사용되는 에틸렌-비닐아세테이트(EVA) 공중합체에 가교제, 실란커플링제, 자외선흡수제 등의 첨가제와 함께 특정한 구조의 가교조제를 사용하여 봉지재 시트의 극성을 저하시켜 전기절연성 향상으로 누설전류의 발생에 의한 모듈기능저하를 억제함으로써 태양전지의 장기 안정성에 기여할 수 있는 태양전지용 봉지재 조성물 및 이를 이용한 봉지재 시트의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing an encapsulant composition for solar cells having excellent electrical insulation properties and a method for manufacturing an encapsulant sheet using the same, and more specifically, a crosslinking agent, a silane coupling agent, and ultraviolet light in an ethylene-vinyl acetate (EVA) copolymer used as an encapsulant. Encapsulation for solar cells that can contribute to the long-term stability of solar cells by suppressing module deterioration due to leakage current generation by improving the electrical insulation by reducing the polarity of the encapsulant sheet by using a crosslinking aid of a specific structure together with an additive such as an absorbent. It relates to a material composition and a method of manufacturing an encapsulant sheet using the same.
최근 들어, 한정된 에너지 자원의 고갈위기를 극복하고 자연친화적으로 환경오염을 일으키지 않는 에너지로 무공해, 무소음, 무한 공급 에너지라는 이유로 태양을 이용한 태양전지가 최근 각광을 받고 있는데, 이러한 태양전지에 있어서 태양전지모듈은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 태양전지의 이용에 있어 핵심적인 소재인데, 일반적으로 이러한 태양전지의 모듈은 유리기판, 봉지재 시트, 태양전지 셀, 봉지재 시트, 백시트를 순서대로 적층한 후 가열 가압하여 봉지재 시트를 가교 경화시켜 구성성분들을 접착 일체화시킴으로써 제조한다.In recent years, solar cells using the sun have recently been spotlighted because they are energy-free, environmentally friendly, that overcomes the depletion crisis of limited energy resources, and are energy-free, noiseless, and infinitely supplied energy. The module is a semiconductor device that converts light energy into electrical energy by using photoelectric effect, and is a key material in the use of solar cells. It is produced by laminating the ash sheet and the back sheet in order, and then heat-pressing to crosslink and cure the encapsulant sheet to make the components adhesively integrated.
한편, 상기한 바와 같은 태양전지 모듈의 제작에 있어서 가장 널리 사용되는 봉지재로는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체가 있으며 비닐아세테이트는 일반적으로 20 내지 40%의 중량비로 사용된다. 그러나, 태양전지는 외부에서 장기간에 걸쳐 사용되기 때문에 모듈에 사용된 봉지재는 시간이 지남에 따라 UV, 열, 수분 등의 요인에 의해서 구조적인 변형을 통한 변색 등의 현상이 발생하여 궁극적으로는 모듈의 효율을 저하시킨다. 따라서, 이러한 효율 저하를 방지하기 위하여 자외선 흡수제, 산화 방지제나 열 안정제 등의 첨가제가 봉지제의 성형시에 함께 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 첨가제들의 사용에도 불구하고 봉지재 안정성 저하에 의한 효율저하는 여전히 중요한 해결 과제로 남아있다.On the other hand, in the manufacture of the solar cell module as described above, the most widely used sealing material is an ethylene-vinyl acetate copolymer, and vinyl acetate is generally used in a weight ratio of 20 to 40%. However, since the solar cell is used for a long time from the outside, the encapsulant used in the module has a phenomenon such as discoloration through structural deformation due to factors such as UV, heat, and moisture over time. Lowers the efficiency of. Therefore, additives such as ultraviolet absorbers, antioxidants, and thermal stabilizers have been used together during molding of the encapsulant to prevent such reduction in efficiency. However, despite the use of these additives, the reduction in efficiency due to the decrease in the stability of the encapsulant remains an important solution.
일반적으로 태양전지는 고전압을 얻기 위한 모듈 어레이를 통하여 약 1,000V 까지의 시스템 전압이 발생하며 모듈 간 전위차에 의한 전류의 누설이 발생할 수 있다. 이러한 과정에 의해 유리에 함유된 금속이온이 해리되어 셀 표면까지 이동하여 축적되고 이것은 지속적인 셀의 전기적 특성저하를 유발한다. 이러한 현상은 일반적으로 발전효율 감소 현상(potential induced degradation; PID)으로 알려져 있는 효율저하 현상의 원인 중의 하나로 생각되고 있으며 태양전지 모듈 설치 후에 흔히 나타나는 문제이다. 특히, 비나 이슬 등에 의해서 모듈 표면이 젖어있을 때에는 누설전류 발생이 증가하여 모듈의 성능에 심각한 저하를 가져온다.In general, a solar cell generates a system voltage of up to about 1,000 V through a module array for obtaining a high voltage, and leakage of current due to a potential difference between modules may occur. By this process, metal ions contained in the glass are dissociated and move to the cell surface and accumulate, which causes continuous degradation of the electrical properties of the cell. This phenomenon is generally considered to be one of the causes of the efficiency reduction phenomenon known as a potential induced degradation (PID), and is a common problem after installing a solar cell module. In particular, when the surface of the module is wet due to rain or dew, leakage current generation increases, leading to serious degradation of the module performance.
따라서, 이러한 누설전류를 방지하기 위한 연구가 진행되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제2010-0123505호는 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 수분 차단성이 우수한 봉지재 시트를 제공하기 위한 것으로, "[수학식 1] 103 × d ≤ -1.8 × A + 937(상기 수학식 1에서, d는 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 밀도이고, A는 에틸렌-알파올레핀 공중합체 중 알파올레핀 공단량체의 중량% 이다)에 의해서 정의되는 밀도(d, g/cc) 및 3.5 미만의 분자량 분포(Mw/Mn)를 갖는 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 및 실란계 화합물을 포함하는 실란 그라프트 변성 에틸렌-알파올레핀 공중합체를 포함하는 봉지재 시트"를 개시하고 있다.Therefore, research has been conducted to prevent such leakage current. For example, Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0123505 is not only excellent in transparency, but also to provide an encapsulant sheet having excellent moisture barrier properties. [Formula 1] 103 × d ≤ -1.8 × A + 937 (In the formula 1, d is the density of the ethylene-alpha olefin copolymer, A is the weight percent of the alpha olefin comonomer in the ethylene-alpha olefin copolymer Ethylene-alpha olefin copolymer having a density (d, g/cc) and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of less than 3.5, and a silane graft-modified ethylene-alpha olefin copolymer comprising a silane-based compound. Disclosed is an encapsulant sheet comprising coalescence.
그러나, 상기한 문헌에서 개시하고 있는 봉지재 시트는 만족할만한 수분 차단성을 얻을 수 없었다는 단점이 여전히 있다. 또한, 현재 태양전지 모듈의 인증시험에서도 PID 영향에 대한 정확한 평가가 이루어지지 않고 있으며, 이의 해결을 위해서는 적합한 셀 개발, 모듈 어레이 시스템 개발 및 보다 절연성이 큰 소재의 사용 등의 다른 제안이 되고 있으나, 아직까지 적절하고 만족할 만한 해결책이 전혀 제시되고 있지 못한 실정이다.
However, the encapsulant sheet disclosed in the above-mentioned document still has the disadvantage that satisfactory moisture barrier properties cannot be obtained. In addition, in the current solar cell module certification test, an accurate evaluation of the PID effect has not been made, and other proposals such as the development of a suitable cell, the development of a module array system, and the use of a more insulating material have been made to solve this problem. No suitable and satisfactory solution has been proposed yet.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 상기한 종래의 태양전지 봉지재로 사용되는 폴리에틸렌-비닐아세테이트에 특정한 구조를 가지는 가교조제를 사용하여 가교 후의 봉지재 시트의 극성을 저하시킴으로써 셀에서 발생한 전류의 손실을 방지할 수 있는 태양전지용 봉지재 조성물을 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been made in consideration of the technical problems in the above-described prior art, and the main object of the present invention is to use a crosslinking aid having a specific structure for polyethylene-vinyl acetate used as the above-mentioned conventional solar cell encapsulant. By reducing the polarity of the encapsulant sheet after crosslinking to provide a solar cell encapsulant composition that can prevent the loss of current generated in the cell.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지용 봉지재 조성물을 사용하여 봉지재 시트를 보다 용이하게 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an encapsulant sheet more easily by using the encapsulant composition for solar cells having excellent properties described above.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
The present invention may also aim to achieve other objects that can be easily derived by those skilled in the art from the overall description of the present specification in addition to the above-described clear object.
상기한 본원발명의 목적은, 본 발명자 등이 상술한 바와 같이 태양전지에 사용되는 저철분 강화유리는 일반적으로 소듐옥사이드(Na2O)가 10 내지 15%, 칼슘옥사이드 (CaO)가 5 내지 10% 가 함유되어 있고, 장기간의 사용, 고온, 다습의 조건에서는 금속이온이 해리되어 봉지재를 통과하여 태양전지 셀의 표면까지 이동이 가능하다는 것과, 모듈 어레이에 의한 전위차 발생으로 셀과 프레임 사이의 전류의 누설현상에 의해서 이러한 금속이온의 이동이 가속화되어 전지의 효율이 저하된다는 문제를 발생시킬 수 있기 때문에 유리로부터의 금속이온의 이동을 억제하는 것이 필요하다는 것과, 그리고 아울러 이 금속 이온은 봉지재 물질인 에틸렌 비닐아세테이트 분자의 가수분해를 촉진하여 봉지재의 내구성을 약화시켜서 모듈의 장기 안정성을 저해하기 때문에 이의 방지를 위해서는 이 금속이온의 이동을 강하게 억제할 수 있는 방법으로서 시트내의 극성을 없애는 것이 효과적이라는 것을 인식하고, 따라서 본 발명자들은 상기한 사실로부터 시트의 극성을 유발하는 작용기인 아세테이트기의 이중극자 모멘트를 낮추는 것이 필수적이라고 판단하여 이를 해결하는 방법으로 특정한 구조의 가교조제를 사용함으로써 가교반응 후에 시트의 극성이 현저히 감소함을 밝혀내어 달성될 수 있었다.
The purpose of the present invention described above, as described above, the present inventors, as described above, the low iron tempered glass used in a solar cell generally has 10 to 15% sodium oxide (Na 2 O) and 5 to 10 calcium oxide (CaO). %, and in the conditions of long-term use, high temperature, and high humidity, metal ions dissociate and pass through the encapsulant to move to the surface of the solar cell, and due to the potential difference caused by the module array, between the cell and the frame It is necessary to suppress the movement of the metal ions from the glass because the movement of the metal ions is accelerated by the leakage of electric current, and thus the efficiency of the battery is lowered. To prevent the long-term stability of the module by weakening the durability of the encapsulant by promoting the hydrolysis of the ethylene vinyl acetate molecule, which is a substance, it is effective to remove the polarity in the sheet as a method to strongly suppress the movement of this metal ion. Therefore, the present inventors have determined that it is necessary to lower the dipole moment of the acetate group, which is a functional group that induces polarity of the sheet, from the above-mentioned facts. It can be achieved by finding that the polarity of the sheet is significantly reduced.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 조성물은;Encapsulation material composition for a solar cell excellent in electrical insulation of the present invention for achieving the above object;
에틸렌비닐아세테이트 공중합 수지를 주제로 하며, 여기에 상기 수지 중량에 대해 하기 구조식들(I)중 어느 하나로 표시되어 지는 가교조제가 0.01 내지 5 중량부로 부가된 것임을 특징으로 한다:Ethylene vinyl acetate copolymer resin, which is characterized by the addition of 0.01 to 5 parts by weight of a crosslinking aid represented by any one of the following structural formulas (I) with respect to the weight of the resin:
(I) (I)
상기 구조식에서, A는 N 또는 CH 이고,In the above structural formula, A is N or CH,
B는 없거나 NH 또는 O임.
B is absent or NH or O.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 봉지재 조성물은 상기 수지 중량에 대해 과산화물 0.1 내지 5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the encapsulant composition is characterized in that it further comprises 0.1 to 5 parts by weight of peroxide relative to the weight of the resin.
본 발명의 또 구성에 따르면, 상기 봉지재 조성물은 0.1 내지 2중량부를 초과하지 않는 실란커플링제와 0.01 내지 3중량부의 자외선흡수제 및 광안정제가 더 부가되어 배합된 것임을 특징으로 한다.
According to another configuration of the present invention, the encapsulant composition is characterized in that the silane coupling agent does not exceed 0.1 to 2 parts by weight and 0.01 to 3 parts by weight of an ultraviolet absorber and a light stabilizer are further added and blended.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 시트의 제조방법은;A method of manufacturing a solar cell encapsulant sheet having excellent insulation properties of the present invention for achieving the above other objects;
에틸렌비닐아세테이트 공중합 수지를 주제로 하며, 여기에 상기 수지 중량에 대해 과산화물 0.1 내지 5중량부와 상기 구조식들(I)에 의해 표시되어 지는 가교조제 0.01 내지 5 중량부가 첨가제로 부가되어 조성된 봉지재 조성물을 칼렌다 또는 티-다이(T-die) 압출의 방법으로 시트로 성형하여 제조함을 특징으로 한다:
Encapsulation material composed by adding ethylene vinyl acetate copolymer resin as the main subject, and 0.1 to 5 parts by weight of peroxide relative to the resin weight and 0.01 to 5 parts by weight of crosslinking aid represented by the structural formulas (I) as additives The composition is characterized by being formed into a sheet by a method of calendering or T-die extrusion:
상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 절연성이 우수한 태양전지 모듈은;A solar cell module having excellent insulation properties of the present invention for achieving the above another object;
유리기판, 봉지재 시트, 태양전지셀, 봉지재 시트, 백시트가 순서대로 적층된 후 가열 가압된 태양전지 모듈로, A glass substrate, an encapsulant sheet, a solar cell, an encapsulant sheet, and a back sheet are sequentially stacked and then heated and pressurized into a solar cell module.
상기 봉지재 시트는 에틸렌비닐아세테이트 공중합 수지를 주제로 하며, 여기에 상기 수지 중량에 대해 과산화물 0.1 내지 5중량부와 상기 구조식들(I)에 의해 표시되어 지는 가교조제 0.01 내지 5 중량부가 첨가제로 부가되어 조성된 봉지재 조성물로부터 시트로 성형한 것임을 특징으로 한다.
The encapsulant sheet is the subject of the ethylene vinyl acetate copolymer resin, wherein 0.1 to 5 parts by weight of peroxide relative to the weight of the resin and 0.01 to 5 parts by weight of the crosslinking aid represented by the structural formulas (I) are added as additives. It is characterized in that it is molded into a sheet from the encapsulating material composition.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 봉지재 조성물은 시트의 극성을 현저히 감소시킬 수 있는 가교조제와 과산화물을 부가하여 조성하므로, 시트의 극성감소에 의해서 유리에서 해리되는 금속이온의 이동을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 누설전류의 발생을 억제할 수 있으므로 고온다습한 가혹조건 및 전위차로 인한 누설전류가 발생하는 조건에서도 셀 및 봉지재를 효과적으로 보호하여 장기간 사용시에도 태양전지 성능저하 방지 및 봉지재의 구조 및 기능을 안정하게 유지하는 봉지재 시트의 제공을 가능하게 하여 종래의 기술적 문제를 해결하였다.
The encapsulant composition for a solar cell of the present invention constituted as described above is formed by adding a crosslinking aid and a peroxide capable of significantly reducing the polarity of the sheet, thereby suppressing the movement of metal ions dissociated from the glass due to reduction in the polarity of the sheet. In addition, it is possible to suppress the generation of leakage current, so it effectively protects cells and encapsulants even under conditions of high temperature, high humidity and harsh conditions and leakage currents caused by potential differences. It solved the conventional technical problem by enabling the provision of an encapsulant sheet that keeps the function stable.
이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 더욱 자세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by preferred embodiments.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 절연성이 우수한 태양전지용 봉지재 조성물은 에틸렌-비닐아세테이트 수지와 가교 반응을 진행시킬 수 있는 적당한 과산화물 및 아세테이트 기의 알파-카본을 통한 고분자 사이의 가교를 매개하면서 시트의 극성을 감소시키는 가교조제, 유리와의 접착력을 높이는 실란 화합물, 그리고 부가적으로 자외선흡수제, 광안정제 등을 첨가하여 이루어진다.The encapsulant composition for solar cells having excellent insulating properties according to a preferred embodiment of the present invention mediates crosslinking between ethylene-vinyl acetate resin and a polymer through an alpha-carbon of an appropriate peroxide and acetate group capable of advancing a crosslinking reaction. It is made by adding a crosslinking aid that reduces polarity, a silane compound that increases adhesion to glass, and additionally, an ultraviolet absorber and a light stabilizer.
통상적으로, 태양전지용 봉지재인 EVA 시트는 폴리에틸렌과 26-33%의 비닐아세테이트의 공중합체로서 비닐아세테이트 기의 존재로 인해서 시트에 극성이 발생하게 된다. 아세테이트 기에서 기인한 극성은 고분자 내에서 극성인 물 분자가 결합되거나 통과할 수 있는 통로역할을 하게 되며 고온다습한 고전압 환경 하에서는 유리에서 해리되는 금속이온인 Na+의 통로가 되거나 누설전류의 매개체가 될 수 있다. 따라서, 시트 내에서 이러한 아세테이트 기의 극성을 감소시키거나 물 분자와의 결합을 방지하는 것이 누설전류의 방지에 중요한 역할을 할 수 있음은 주지의 사실이다. 극성의 감소는 시트 내 고분자 사슬 간의 작용에 의해서 일어나는 것이 바람직하며, 따라서 고분자사슬 간 결합에 참여하는 가교조제를 통하여 확보하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 그러나, 지금까지 사용되어 온 가교조제로는 트리알릴이소시아누레이트와 트리메티롤프로판-트리-메타아크릴레이트 같은 물질이 대표적인데 이러한 물질은 가교반응이 상대적으로 쉽게 얻어지는 장점이 있으나, 가교 후에 본 발명에서 이루고자 하는 아세테이트 기의 극성감소에는 아무런 역할을 하지 못한다. 따라서, 기존의 가교조제를 사용하여 제조된 EVA 시트는 고온 고습의 고전압하에서 누설전류발생에 의한 출력저하 문제가 심각한 것이 현실이다. 따라서, 본 발명자들은 이러한 아세테이트 기의 극성감소를 위해서는 특정한 구조를 가지는 가교조제의 사용이 필수적임을 알게 되었고 EVA 수지와 다른 첨가제 및 시트의 안정성, 그리고 다른 태양전지 소재의 안정성에도 영향을 주지 않음을 밝혀내어 발명을 완성하게 되었다. Normally, the EVA sheet, which is a sealing material for solar cells, is a copolymer of polyethylene and 26-33% of vinyl acetate, so that polarity occurs in the sheet due to the presence of vinyl acetate groups. The polarity due to the acetate group acts as a passage through which polar water molecules can be combined or passed in the polymer. Under high-temperature, high-humidity and high-voltage environments, it becomes a passage for Na + , a metal ion dissociating from glass, or a medium for leakage current. Can be. Therefore, it is well known that reducing the polarity of these acetate groups in the sheet or preventing bonding with water molecules may play an important role in preventing leakage current. The reduction in polarity is preferably caused by the action between polymer chains in the sheet, and thus it can be said that it is desirable to secure it through a crosslinking aid that participates in the bonding between polymer chains. However, materials such as triallyl isocyanurate and trimethyrolpropane-tri-methacrylate are typical examples of crosslinking aids that have been used so far, but these materials have the advantage of relatively easy crosslinking reaction. It does not play a role in reducing the polarity of the acetate group to be achieved in the invention. Therefore, it is a reality that the EVA sheet manufactured using the existing crosslinking aid has a serious problem of output deterioration due to leakage current generation under high voltage of high temperature and high humidity. Accordingly, the present inventors have found that the use of a crosslinking aid having a specific structure is essential for reducing the polarity of the acetate group, and have revealed that it does not affect the stability of EVA resin and other additives and sheets, and the stability of other solar cell materials. Take it out and complete the invention.
본 발명에 따르면, 특정한 구조를 가지는 가교조제는 하기 구조식들(I)과 같은 화합물임을 발견하게 되었다.According to the present invention, it was found that a crosslinking aid having a specific structure is a compound such as the following structural formulas (I).
(I) (I)
상기 구조식에서, A는 N 또는 CH이고,In the above structural formula, A is N or CH,
B는 없거나 NH 또는 O 임.
B is absent or NH or O.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 가교조제로 사용된 화합물은 에틸렌 비닐아세테이트 100 중량에 대해서 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 2중량부를 사용하는 것이다. 실란 화합물이 0.01 중량부보다 적게 사용하면 충분한 포집효과를 내기가 어려우며, 반대로 5 중량부보다 많이 사용하면 봉지재의 접착력과 경제성에서 바람직하지 않다.According to another preferred embodiment of the present invention, the compound used as the crosslinking aid is 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of ethylene vinyl acetate. When the silane compound is used less than 0.01 part by weight, it is difficult to achieve a sufficient trapping effect. Conversely, when it is used more than 5 parts by weight, it is not preferable in terms of adhesion and economical efficiency of the encapsulant.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 봉지재 시트에 사용되는 유기 과산화물은 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸-퍼옥시 아이소프로필벤젠, 1,1-디-(t-아밀퍼옥시)사이클로헥산, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 카보네이트, t-아밀(2-에틸헥실)모노퍼옥시 카르보네이트, t-부틸퍼옥시 아세테이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 중에서 선택되는 1종 혹은 2종을 사용할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the organic peroxide used in the encapsulant sheet is 2,2-di(t-butylperoxy)butane, t-butyl-peroxy isopropylbenzene, 1,1-di- (t-amylperoxy)cyclohexane, t-butyl peroxy-2-ethylhexyl carbonate, t-amyl (2-ethylhexyl) monoperoxy carbonate, t-butylperoxy acetate, t-amylperoxy One or two types selected from -2-ethylhexanoate, 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, and t-butylperoxy-2-ethylhexanoate can be used. You can.
상기 과산화물의 사용량은 EVA 공중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the EVA copolymer.
본 발명에 따르면, 상기 실란 커플링제로는 비닐기, 아크릴록시기, 메타아크릴록시기와 같은 불포화기, 아미노기, 에폭시기 등과 함께, 알콕시기와 같은 가수 분해 가능한 기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 실란 커플링제로서 구체적으로는 비닐트리에톡시실록산, 비닐트리메톡시실록산, γ-메타아크릴록시프로필트리에톡시실록산 등이 있으며 0.01 내지 3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.According to the present invention, examples of the silane coupling agent include a compound having a hydrolysable group such as an alkoxy group, along with an unsaturated group such as a vinyl group, an acryloxy group, and a methaacryloxy group, an amino group and an epoxy group. Specific examples of the silane coupling agent include vinyl triethoxysiloxane, vinyltrimethoxysiloxane, and γ-methacryloxypropyltriethoxysiloxane, and it is preferable to use 0.01 to 3 parts by weight.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 봉지재 시트는 상기한 바와 같이 필요에 따라 기타 각종 첨가제를 첨가할 수 있는데, 본 발명에 따라 첨가될 수 있는 상기 각종 첨가제로는, 광안정제, 자외선흡수제, 산화방지제 등을 들 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the encapsulant sheet of the present invention may be added with various other additives as necessary, as described above. As the various additives that may be added according to the present invention, a light stabilizer, And ultraviolet absorbers and antioxidants.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 가교조제는 에틸렌 비닐아세테이트 및 가교제로서의 유기과산화물, 실란커플링제, 산화방지제, 자외선흡수제 및 광안정제 등의 첨가제와 함께 배합하여 압출하여 시트로 성형하거나 시트성형 중에 단독으로 투입하여 사용할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the crosslinking aid is blended with additives such as ethylene vinyl acetate and organic peroxides as crosslinking agents, silane coupling agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, and light stabilizers to form a sheet by extrusion or during sheet molding. It can be used alone.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 봉지재 조성물을 이용하여 T-다이(die) 압출이나 캘린더 공정으로 200 내지 1000mm의 두께로 가공하여 봉지재 시트를 제조할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the encapsulant sheet for a solar cell of the present invention is 200-1000 mm thick by T-die extrusion or calendering process using the encapsulant composition according to the present invention as described above. It can be processed to produce a sheet of encapsulant.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지용 봉지재 조성물은 적당한 가교조제의 선택을 통하여 시트의 극성을 감소시켜 유리에서 해리 전이되는 금속이온의 이동을 억제함은 물론 누설전류의 발생을 억제하여 이러한 봉지재 조성물에 의해 제조된 시트, 그리고 이를 이용한 태양전지 모듈의 장기안정성을 우수하게 한다.
As described above, the solar cell encapsulant composition according to the present invention reduces the polarity of the sheet through the selection of an appropriate crosslinking aid to suppress the movement of metal ions that are dissociated from the glass, and also suppresses the generation of leakage current. The sheet produced by the encapsulant composition, and the long-term stability of the solar cell module using the same are excellent.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to these Examples.
실시예 1Example 1
에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(비닐아세테이트 함량; 28중량%, 멜트 플로우 레이트; 15g/10분) 100 중량부에 대해, 5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산 1.0 중량부, 가교조제로 1,3,5-트리아세틸-1,3,5-트리아자 시클로헥산 0.8 중량부, UV 흡수제로 2-하이드록시-4-옥틸록시벤조피논 0.1 중량부 및 실란화합물 KBM503 0.5 중량부를 배합하여, 직경 105mm 트윈 압출기로 110℃ 미만의 온도로 압출하여 500μm의 시트를 제조하였다.
1.0 part by weight of 5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, relative to 100 parts by weight of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content; 28 wt%, melt flow rate; 15 g/10 min), 0.8 parts by weight of 1,3,5-triacetyl-1,3,5-triaza cyclohexane as a crosslinking aid, 0.1 parts by weight of 2-hydroxy-4-octyloxybenzopinone as a UV absorber and 0.5 parts by weight of silane compound KBM503 By blending, a sheet having a diameter of 500 mm was extruded using a twin extruder having a diameter of 105 mm to a temperature of less than 110°C.
실시예 2Example 2
가교조제로 1,3,5-트리아세틸벤젠 0.8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 봉지재 시트를 제조하였다.
An encapsulant sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.8 part by weight of 1,3,5-triacetylbenzene was used as a crosslinking aid.
실시예 3Example 3
가교조제로 1,3,5-트리아세톡시시클로헥산 0.8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 봉지재 시트를 제조하였다.
An encapsulant sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.8 parts by weight of 1,3,5-triacetoxycyclohexane was used as a crosslinking aid.
실시예 4Example 4
가교조제로 1,4-디아세틸벤젠 0.8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 봉지재 시트를 제조하였다
A sealing material sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.8 parts by weight of 1,4-diacetylbenzene was used as a crosslinking aid.
비교예 1Comparative Example 1
에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(비닐아세테이트 함량; 28중량%, 멜트 플로우 레이트; 15g/10분) 100 중량부에 대해, 5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산 1.0 중량부, 가교조제로 트리알릴 아이소시아누레이트 0.8 중량부, UV 흡수제로 2-하이드록시-4-옥틸록시벤조피논 0.1 중량부 및 실란커플링제 3-메타아크릴옥시프로필 트리메톡시실란(methacryloxypropyltrimethoxysilane) 0.5중량부를 배합하여, 직경 105mm 트윈 압출기로 110℃ 미만의 온도로 압출하여 500μm의 시트를 제조하였다.
1.0 part by weight of 5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, relative to 100 parts by weight of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content; 28 wt%, melt flow rate; 15 g/10 min), 0.8 parts by weight of triallyl isocyanurate as a crosslinking aid, 0.1 parts by weight of 2-hydroxy-4-octyloxybenzopinone as a UV absorber, and 0.5 parts by weight of 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane as a silane coupling agent By blending, a sheet having a diameter of 500 mm was extruded using a twin extruder having a diameter of 105 mm to a temperature of less than 110°C.
실험예 1Experimental Example 1
상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 봉지재 시트를 진공압착기로 150℃, 20분간 용융압착하여 가교된 시트를 제작하였다. DCA-312 Dynamic contact angle 측정설비를 이용하여 수접촉각을 측정하여, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The encapsulant sheets prepared in each of the above Examples and Comparative Examples were melt-pressed at 150°C for 20 minutes using a vacuum press to prepare crosslinked sheets. The water contact angle was measured using the DCA-312 Dynamic contact angle measurement facility, and the results are shown in Table 1 below.
실험예 2Experimental Example 2
상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 봉지재 시트 및 저철분 강화유리(3.2 T, AGC사제), 백시트, mc-Si 셀을 이용하여 진공압착기로 150℃, 20분간 용융압착하여 54셀 모듈을 제작하였다.54 cell module by melt-pressing at 150° C. for 20 minutes with a vacuum press using the encapsulant sheet and low iron tempered glass (3.2 T, manufactured by AGC), back sheet, mc-Si cell prepared in each of the above Examples and Comparative Examples Was produced.
65℃, 85% 상대습도 조건에서 태양전지 모듈의 유리 위에 물을 얇게 채운 채로 -1,000V의 전압을 특정한 시간 동안 인가한 다음 전기출력의 변화를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다. Under a condition of 65° C. and 85% relative humidity, while filling thinly on the glass of the solar cell module, a voltage of -1,000 V was applied for a specific time, and then the change in electrical output was measured, and the results are shown in Table 2.
실험예 3Experimental Example 3
상기 실험 1에서 실험한 태양전지 모듈을 85℃, 85% 조건에서 장시간 방치하면서 봉지재의 변색양상을 황변 측정기(Spectro Color meter SE 2000, Nippon Denshoku)로 측정하였으며, 그 실험결과는 다음 표 3에 나타내었다.The color change pattern of the encapsulant was measured with a yellow color meter (Spectro Color meter SE 2000, Nippon Denshoku) while the solar cell module tested in Experiment 1 was left at 85°C and 85% for a long time, and the experimental results are shown in Table 3 below. Did.
상기 각 실험예의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 가교조제를 적용한 절연성 봉지재의 사용을 통하여 봉지재 시트의 극성을 현저히 낮추어 유리로부터의 금속이온의 이동을 억제하고 누설전류 현상에 의한 태양전지 모듈의 성능저하를 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 봉지재의 안정성에도 크게 기여함을 알 수 있다.
As can be seen from the results of each experimental example, through the use of an insulating encapsulant to which a crosslinking aid according to the present invention was applied, the polarity of the encapsulant sheet was significantly lowered to suppress the movement of metal ions from the glass and the sun caused by leakage current phenomenon. It can be seen that it not only effectively prevents the degradation of the battery module, but also greatly contributes to the stability of the encapsulant.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시형태에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited by the above-described embodiments, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the present invention without having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be obvious to the person.
Claims (5)
(I)
상기 구조식에서, A는 N 또는 CH 이고,
B는 없거나 NH 또는 O임.
Encapsulating material composition for a solar cell, which is based on the ethylene vinyl acetate copolymer resin, wherein the crosslinking aid represented by any one of the following structural formulas (I) with respect to 100 parts by weight of the resin is added in an amount of 0.01 to 5 parts by weight. :
(I)
In the above structural formula, A is N or CH,
B is absent or NH or O.
The encapsulant composition for a solar cell according to claim 1, further comprising 0.1 to 5 parts by weight of peroxide relative to 100 parts by weight of the resin.
The encapsulant composition for a solar cell according to claim 1, wherein the encapsulant composition is further added in an amount of 0.1 to 2 parts by weight of a silane coupling agent and 0.01 to 3 parts by weight of an ultraviolet absorber and a light stabilizer.
(I)
상기 구조식에서, A는 N 또는 CH 이고,
B는 없거나 NH 또는 O임.
Ethylene vinyl acetate copolymer resin is the main subject, wherein 0.1 to 5 parts by weight of peroxide and 100 to 5 parts by weight of the resin, and 0.01 to 5 parts by weight of crosslinking aid represented by one of the following structural formulas (I) are added as additives. A method of manufacturing an encapsulant sheet for a solar cell, wherein the encapsulant composition is molded into a sheet by a method of calendering or T-die extrusion:
(I)
In the above structural formula, A is N or CH,
B is absent or NH or O.
상기 봉지재 시트는 에틸렌비닐아세테이트 공중합 수지를 주제로 하며, 여기에 상기 수지 100 중량부에 대해 과산화물 0.1 내지 5중량부와 하기 구조식들(I)중 어느 하나로 표시되어 지는 가교조제 0.01 내지 5 중량부가 첨가제로 부가되어 조성된 봉지재 조성물로부터 시트로 성형한 것임을 특징으로 하는 태양전지 모듈:
(I)
상기 구조식에서, A는 N 또는 CH 이고,
B는 없거나 NH 또는 O임.
A glass substrate, an encapsulant sheet, a solar cell, an encapsulant sheet, and a back sheet are sequentially stacked and then heated and pressurized into a solar cell module.
The encapsulant sheet is a subject of the ethylene vinyl acetate copolymer resin, wherein 0.1 to 5 parts by weight of peroxide with respect to 100 parts by weight of the resin and 0.01 to 5 parts by weight of a crosslinking aid represented by any one of the following structural formulas (I) A solar cell module characterized by being formed into a sheet from an encapsulant composition formed by adding as an additive:
(I)
In the above structural formula, A is N or CH,
B is absent or NH or O.
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