KR102159104B1 - 광기전 전지 모듈 - Google Patents

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윌리엄 알. 블랙우드
리차드 제임스
배리 엠. 케톨라
제이콥 밀른
엘리자베쓰 에이. 올로우스키
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다우 실리콘즈 코포레이션
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Abstract

광기전 전지 모듈, 모듈의 형성 방법, 이중 층 백시트, 및 전기 생성 방법이 제공된다. 모듈은 제1 최외곽 층, 및 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지를 포함한다. 모듈은 또한 광기전 전지 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 광기전 전지를 제2 최외곽 층과 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한다. 제2 최외곽 층은 3 내지 75 g/m2의 코팅 중량으로 존재한다. 백시트 및 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성된다. 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격한다. 모듈의 형성 방법은 제1 최외곽 층, 광기전 전지, 백시트, 및 제2 최외곽 층을 조립하는 단계를 포함한다.

Description

광기전 전지 모듈 {PHOTOVOLTAIC CELL MODULE}
광기전 전지(photovoltaic cell)는 광기전 전지 모듈(photovoltaic cell module) 내에 포함되는데, 이 모듈은 전형적으로 또한 타이(tie) 층, 기판(substrate), 상판(superstrate), 및/또는 강도 및 안정성을 제공하는 추가 재료를 포함한다. 그러나, 이러한 재료는 고비용인 경향이 있다. 더 낮은 비용의 재료의 사용은 전통적으로 광기전 전지 모듈이 하나 이상의 물리적 시험, 예컨대 널리 공지된 습식 누설 전류 시험(Wet Leakage Current Test)에 불합격되게 하였다. 따라서, 개선된 광기전 전지 모듈을 개발할 기회가 남아있다.
일 실시양태에서, 본 명세서는 ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법(spectrophotometry)에 의해서 시험되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층(first outermost layer)을 포함하는 광기전 전지 모듈을 제공한다. 광기전 전지 모듈은 또한 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 상에 배치된 백시트(backsheet), 및 제1 최외곽 층의 반대편의 제2 최외곽 층을 포함한다. 제2 최외곽 층은 백시트의 외향 대면 표면 상에 배치되고, 광기전 전지 및 백시트를 제2 최외곽 층과 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한다. 제2 최외곽 층은 백시트의 외향 대면 표면 제곱미터 당 3 내지 75 그램 (g/m2)의 코팅 중량으로 존재한다. 추가로, 백시트 및 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성된다. 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링(humidity cycling) 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 V의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격한다. 본 명세서는 또한 광기전 전지 모듈의 형성 방법을 제공한다. 방법은 제1 최외곽 층, 광기전 전지, 백시트, 및 제2 최외곽 층을 조립하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 다른 이점은, 본 명세서의 다양한 비제한적인 실시양태를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 고려되는 경우, 하기 상세한 설명을 참고로 보다 양호하게 이해되는 바와 같이, 쉽게 인지될 것이다.
도 1은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제2 캡슐화제 내에, 제2 캡슐화제 및 백시트 모두 상에 그리고 그들 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 실시양태의 측단면도이다.
도 2는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제2 캡슐화제 및 백시트 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또다른 실시양태의 측단면도이다.
도 3은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제2 캡슐화제 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 4는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 백시트 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 일 실시양태의 측단면도이다.
도 5는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 6은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 7은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 백시트로서 기능하고, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 및 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 8은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 및 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 9는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 10은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 11은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 12는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 내에 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 13은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 14는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 15는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제2 캡슐화제, 타이 층 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 16은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 타이 층 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 17은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 백시트 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 18은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 19는 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 20은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 내에 배치된 텍스타일, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함하는 광기전 전지 모듈의 또 다른 실시양태의 측단면도이다.
도 21은 텍스타일을 포함하는 백시트 (이것은 그 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함함)의 주사 전자 현미경 사진(scanning electron micrograph) (SEM)이다.
본 명세서는 도면에 일반적으로 도시된 광기전 전지 모듈 (26) (이하 "모듈"이라 칭함) 및 모듈 (26)의 형성 방법을 제공한다. 일련의 모듈 (26), 예를 들어 적어도 2개의 모듈 (26)이 전기적으로 연결되어 광기전 어레이를 형성할 수 있다. 광기전 어레이는 평면형 또는 비평면형일 수 있으며, 전형적으로 단일 전기 생성 유닛으로서의 기능을 하는데, 여기서 모듈은 전압을 생성하도록 하는 방식으로 상호연결된다.
모듈 (26)은 각종 물성을 가질 수 있다. 전형적으로, 모듈 (26)은 1,000, 1,100, 1,200, 1,300, 1,400, 1,500, 1,600, 1,700, 1,800, 1,900, 또는 2,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000, 1025, 1050, 1075, 1100, 1125, 1150, 1175, 1200, 1225, 1250, 1275, 1300, 1325, 1350, 1375, 1400, 1425, 1450, 1475, 1500 V의 전압 (V)에서 습식 누설 전류 시험에 합격한다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 습식 누설 전류 시험은 모듈을 수용액 중에 넣고, 전기장, 예를 들어 1000 V 장을 인가하고, 그러한 장을 2분 동안 인가하고, 그 후 전류 판독을 실시하는 것을 포함한다. 더 큰 모듈의 경우, 습식 누설 절연 내성(wet leakage insulation resistance)이 전형적으로 40 메가 옴/m2을 초과해야 한다. 더 작은 모듈의 경우, 습식 누설 내성이 전형적으로 400 메가 옴/m2을 초과해야 한다. 이러한 시험은 전형적으로 먼저 열 사이클 및 가습 가열(damp heat) 에이징 동안 그리고 모든 시험 지점 간격에서 2회의 IEC (TC 400, DH 2000)를 통해서 수행된다.
모듈 (26)은 본 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 따라서 5 내지 12, 6 내지 11, 7 내지 10, 8 내지 9, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12 그램/제곱미터/일 (g/m2/일)의 수증기 전달률(water vapor transmission rate) (WVTR)을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 상기에 언급된 WVTR 값은 하기에 보다 상세히 기재된 백시트 (18), 제2 최외곽 층 (22), 또는 백시트 (18)와 제2 최외곽 층 (22)의 조합, 예를 들어 이중 층(bi-layer) 백시트에 적용할 수 있다. 달리는, 전체로서의 모듈 (26)이 WVTR을 측정하기 위해서 평가될 수 있고/거나 백시트 (18), 제2 최외곽 층 (22), 또는 백시트 (18)와 제2 최외곽 층 (22)의 조합 중 하나 이상이 WVTR을 측정하기 위해서 평가될 수 있다.
모듈 (26)은 제1 (최외곽) 층 (10), 제1 (최외곽) 층 (10) 상에 배치된 광기전 전지 (14), 광기전 전지 (14) 상에 배치된 백시트 (18), 및 제1 (최외곽) 층 (10) 반대편의 제2 최외곽 층 (22)을 포함한다. 제2 최외곽 층 (22)은 백시트 (18)의 외향 대면 표면 상에 배치되고, 광기전 전지 (14) 및 백시트 (18)를 제2 최외곽 층 (22)과 제1 (최외곽) 층 (10) 사이에 샌드위칭한다.
모듈 (26)은 바로 앞에 언급된 바와 같이 설명될 수 있거나 또는 대안적으로는 하나 이상의 전기 구성요소 (예를 들어, 납, 와이어, 전극, 정션 박스(junction box)), 하나 이상의 추가 구조 성분 (예를 들어, 프레임, 마운트(mount)), 하나 이상의 타이 층 (24), 및/또는 제조, 설치 및/또는 사용 동안 광기전 전지 (14) 모듈에서 또는 그 근처에서 전형적으로 발견되는 임의의 성분을 추가로 포함하는 것으로서 설명될 수 있다. 하나 이상의 추가 전기 구성요소 또는 구조 성분을 추가로 포함하는 모듈 (26)은 광기전 전지 패널로서 추가로 설명될 수 있다. 일 실시양태에서, 광기전 전지 (14) 모듈 (26) (정션 박스, 리드를 포함하지 않음)은 유기 중합체를 함유하지 않는다. 대안적으로, 광기전 전지 (14) 모듈 (26)은 실리콘 중합체, 즉, 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산 만을 포함할 수 있다.
제1 ( 최외곽 ) 층:
모듈 (26)은 ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법을 사용하여 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 층을 포함한다. 각종 실시양태에서, 제1 층 (10)은 광 투과율이 적어도 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 또는 99%이고, 광 투과율은 최대 100%이다. 대안의 실시양태에서, 제1 층은 광 투과율이 대략 100% (예를 들어, 99.5% 내지 100.0%)이다. 전형적으로, 제1 층 (10)은, 제1 층이 모듈 (26)의 외부 층인 경우, 제1 "최외곽" 층 (10)으로서 추가로 정의된다. 그러나, 제1 층 (10)은 하기에 기재된 임의의 하나 1종 이상의 실리콘, 즉 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산일 수 있거나 또는 상이할 수 있는 규소 및 산소계 재료 (SiOx)로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 이러한 경우, SiOx 재료의 코팅이 "최외곽" 층일 것이고, 제1 층 (10)은 적어도 일부 영역에서는 코팅의 내부 층일 것이다. 단순히 설명이고, 비제한적인 목적을 위해서, 제1 층 (10)은 하기에서 제1 "최외곽" 층 (10)으로서 기재된다. 그러나, 용어 제1 층 (10) 및 제1 최외곽 층 (10)은 본 명세서의 각종 실시양태에서 상호교환가능할 수 있다.
제1 최외곽 층 (10)은 실리콘, 즉, 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 (그것으로 본질적으로 구성되고 유기 단량체 또는 중합체를 포함하지 않거나) 또는 그것으로 구성될 수 있다. 실리콘은 특별히 제한되지 않으며, 하기에 기재된 실리콘 중 임의의 것일 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10)은 유리 (예를 들어, 비정질 소다-석회 유리)이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 (그것으로 본질적으로 구성되고 유기 단량체 또는 중합체 또는 실리콘을 포함하지 않거나) 또는 그것으로 구성된다. 또다른 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10)은 상기에 언급된 화합물로 제한되지 않으며, 제1 최외곽 층 (10)의 광 투과율이 ASTM E424-71 (2007)을 사용하는 경우 적어도 70%인 한, 본 기술 분야에 공지된 임의의 화합물 또는 조성물을 포함할 수 있다.
전형적으로, 제1 최외곽 층 (10)은 모듈 (26)의 전방 표면에 대한 보호를 제공한다. 유사하게, 제1 최외곽 층 (10)은 모듈의 배향에 따라서 모듈 (26)의 후방 표면에 대한 보호를 제공할 수 있다. 제1 최외곽 층 (10)은 연성(soft) 및 가요성(flexible)일 수 있거나 또는 경성(rigid) 및 강성(stiff)일 수 있다. 대안적으로, 제1 최외곽 층 (10)은 경성 및 강성 세그먼트를 포함하면서, 동시에 연성 및 가요성 세그먼트를 포함할 수 있다. 제1 최외곽 층 (10)은 하중 지지식(load bearing)이거나 또는 비하중 지지식일 수 있고, 모듈 (26)의 임의의 부분 내에 포함될 수 있다. 제1 최외곽 층 (10)은 상판으로서도 공지된 "상부 층"일 수 있다. 전형적으로, 제1 최외곽 층 (10)은 모듈 (26)의 상부 상에, 그리고 광원의 앞에 위치된다. 제1 최외곽 층 (10)은 모듈 (26)을 환경 조건, 예컨대 비, 쇼(show), 및 열로부터 보호하는데 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10)은 길이 및 폭이 각각 125 mm이다. 또다른 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10)은 길이 및 폭이 각각 156 mm이다. 제1 최외곽 층 (10), 및 본 명세서는 이러한 치수로 제한되지 않는다.
광기전 전지:
모듈 (26)은 또한 광기전 전지 (14)를 포함한다. 광기전 전지 (14)가 제1 최외곽 층 (10) 상에 배치될 수 있거나, 또는 제1 최외곽 층 (10)이 광기전 전지 (14) 상에 배치될 수 있다. 일 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 제1 최외곽 층 (10) 상에 직접 즉, 예를 들어, 캡슐화제 층에 의해서 제1 최외곽 층 (10)과 직접 접촉하게 배치된다. 또다른 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 제1 최외곽 층 (10)으로부터 이격되지만, 여전히 제1 최외곽 층 (10) "상에" 배치된다. 광기전 전지 (14)는 화학 증착 및/또는 물리적 스프터링을 통해서 제1 최외곽 층 (10) 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치 (즉, 직접 적용)될 수 있다. 대안적으로, 광기전 전지 (14)는 제1 최외곽 층 (10) 및/또는 모듈 (26)과 별개로 형성되고/거나 후에 제1 최외곽 층 (10) 상에 배치될 수 있다.
광기전 전지 (14)는 전형적으로 두께가 50 내지 250 마이크로미터, 더 전형적으로는 100 내지 225 마이크로미터, 그리고 가장 전형적으로는 175 내지 225 마이크로미터이다. 일 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 길이 및 폭이 각각 125 mm이다. 또다른 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 길이 및 폭이 각각 156 mm이다. 광기전 전지 (14)는 이러한 치수로 제한되지 않는다.
광기전 전지 (14)는 대면적, 단결정, 단일층 p-n 접합 다이오드를 포함할 수 있다. 이들 광기전 전지 (14)는 전형적으로 규소 웨이퍼로 확산 공정을 사용하여 제조된다. 대안적으로, 광기전 전지 (14)는 격자-정합(lattice-matched) 웨이퍼 상의 (규소) 반도체의 얇은 에피택셜 침착물을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 우주 응용 또는 지상(terrestrial) 응용에서 사용되는 것으로서 분류될 수 있으며, 전형적으로 AM0 효율이 7 내지 40%이다. 또한, 광기전 전지 (14)는 양자 우물 디바이스(quantum well device), 예를 들어 양자 도트(dot), 양자 로프(rope) 등을 포함할 수 있으며, 이는 또한 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 또 추가로, 광기전 전지 (14)는 다중-스펙트럼 태양 전지를 보다 효율적이고 덜 비싸게 만들기 위해 적층될 수 있는 단일 다중-스펙트럼 층을 형성하는 중합체와 나노 입자의 혼합물을 포함할 수 있다.
광기전 전지 (14)의 조성물은 특별히 제한되지 않으며, 비정질 규소, 단결정질 규소, 다결정질 규소, 미세결정질 규소, 나노결정질 실리카, 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐/갈륨 셀레나이드/설파이드, 갈륨 비소, 폴리페닐렌 비닐렌, 구리 프탈로시아닌, 탄소 풀러렌, 및 그들의 조합을 잉곳(ingot), 리본, 박막, 및/또는 웨이퍼로 포함할 수 있다. 광기전 전지 (14)는 또한 광 흡수 염료, 예를 들어 루테늄 유기금속성 염료를 포함할 수 있다. 가장 전형적으로는, 광기전 전지 (14)는 단결정질 및 다결정질 규소를 포함한다.
광기전 전지는 제1 (14) 면 및 제2 면을 갖는다. 전형적으로, 제1 면은 제2 면의 반대편이다. 제1 전기 도선은 전형적으로 제1 면 상에 배치되고, 제2 전기 도선은 전형적으로 제2 면 상에 배치된다. 광기전 전지 (14)는 대안적으로 전면-접촉 전지 또는 후면-접촉 전지로서 설명될 수 있다. 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선 중 하나는 전형적으로 애노드로서 작용하고, 나머지는 전형적으로 캐소드로서 작용한다. 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있고, 금속, 전도성 중합체 및 그들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 주석-은 솔더 코팅된 구리를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 주석-납 솔더 코팅된 구리를 포함한다.
제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 광기전 전지 (14)의 제1 면 및 제2 면의 임의의 부분 상에 배치될 수 있다. 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 임의의 크기 및 형상일 수 있고, 전형적으로 직사각형 형상이고, 길이 및/또는 폭이 대략 0.005 내지 0.080 인치인 치수를 갖는다. 제1 전기 도선 및 제2 전기 도선은 전형적으로 광기전 어레이 내에서 모듈 (26)을 추가 모듈에 연결한다. 모듈은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
백시트 :
모듈 (26)은 또한 광기전 전지 (14) 상에 배치된 백시트 (18)를 포함한다. 대안적으로, 광기전 전지 (14)는 백시트 (18) 상에 배치될 수 있다. 백시트 (18)는 제1 최외곽 층 (10) 및 광기전 전지 (14)를 결합시키고/거나 광기전 전지 (14)를 적어도 부분적으로 캡슐화할 수 있다. 백시트 (18)는 광기전 전지 (14) 상에 직접, 즉, 광기전 전지 (14)와 직접 접촉하게 배치될 수 있거나, 또는 (예를 들어, 캡슐화제 층에 의해서) 광기전 전지 (14)로부터 이격되지만, 여전히 광기전 전지 (14) "상에" 배치될 수 있다. 각종 실시양태에서, 백시트 (18)는 광기전 전지 (14) 상에 배치된 콘트롤드 비드(controlled bead), 예를 들어, 액체 실리콘 조성물, 즉, 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산의 콘트롤드 비드로서 추가로 설명된다. 콘트롤드 비드는 전형적으로 직사각형 형상으로 적용된다. 그러나, 콘트롤드 비드는 임의의 형상으로 형성될 수 있다. 콘트롤드 비드는 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 또는 제1 최외곽 층 (10)과 광기전 전지 (14) 모두의 내부 부분과 접촉되기 때문에, 백시트 (18)를 포함하지 않는 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 또는 제1 최외곽 층 (10)과 광기전 전지 (14) 모두의 경계부를 따르는 공간을 남길 수 있다. 일 실시양태에서, 이러한 공간은 폭이 대략 ½ 인치이다. 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 섬유가 실리콘, 즉, 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산 내에 배치되고/거나 그것에 의해서 캡슐화된 매트릭스로서 설명될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물, 즉, "매트릭스"는 실리콘이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성되고, 여전히 복수의 섬유 (20)를 포함할 수 있다.
백시트 (18)는 전형적으로는 두께가 1 내지 50, 보다 전형적으로는 4 내지 40, 보다 더 전형적으로는 3 내지 30, 훨씬 더 전형적으로는 4 내지 15, 가장 전형적으로는 4 내지 10 밀이다. 밀을 각종 SI 단위로 변환하면 0.0254 mm/밀 또는 25.4 마이크로미터/밀이다. 백시트 (18)는 점착성 또는 비점착성일 수 있고, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지 또는 고체일 수 있다. 일 실시양태에서, 백시트 (18)는 갇힌 공기 (방울)를 실질적으로 함유하지 않는다. 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 육안 또는 10x 배율로 관찰되는 경우 백시트 (18)가 가시적인 공기 방울을 갖지 않는 것을 설명한다. 백시트 (18)는 액체 실리콘 조성물로부터 형성될 수 있고, 이것은 경화되거나 또는 부분적으로 경화되어 점착성 또는 비점착성이 되고/거나 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지 또는 고체가 될 수 있다. 일 실시양태에서, 적절한 (즉, 예상된) 반응성 잔기의 90% 미만이 반응하는 경우, 부분적인 경화가 발생된다. 또다른 실시양태에서, 29Si NMR에 의해서 측정되는 경우, 적절한 (즉, 예상된) 반응성 잔기의 적어도 90%가 반응하는 경우, 경화가 발생된다. 백시트 (18)는 유기 중합체, 실리콘이 아닌 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 플루오라이드, 및/또는 에틸렌 비닐 아세테이트 중 하나 이상을 함유하지 않을 수 있다. 백시트 (18)는 테들라(Tedlar)®를 함유하지 않을 수 있다. 전형적으로, 백시트는 실리콘 중합체가 아닌 모든 중합체를 함유하지 않는다. 달리는, 백시트는 전형적으로 실리콘이거나 또는 실리콘으로 본질적으로 구성되거나 (실리콘으로 본질적으로 구성되고, 비-실리콘 중합체를 함유하지 않거나), 또는 1종 이상의 실리콘으로 구성된다.
일 실시양태에서, 백시트 (18)는 도면에 도시된 바와 같이 단섬유 또는 복수의 섬유 (20)를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 백시트 (18)는 복수의 섬유 (20) 및 또한 단섬유를 함유하지 않는다. 복수의 섬유 (20)는 백시트 (18) 내에 존재할 수 있거나, 예를 들어, 백시트 (18)에 의해서 적어도 부분적으로 캡슐화될 수 있거나 또는 백시트 (18)와 독립적으로 존재할 수 있거나 또는 둘 다로 존재할 수 있다. 백시트 (18)는 적어도 2종 또는 복수의 개별 섬유를 포함할 수 있다.
용어 "섬유"는 천연 또는 합성일 수 있는 재료의 연속 필라멘트 및/또는 분리 길이를 포함한다. 천연 섬유에는 식물, 동물, 및 지질 작용에 의해서 제조된 것, 예컨대 식물, 나무, 동물 및 천연 미네랄 섬유가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 합성 섬유에는 비-천연 미네랄 섬유, 예컨대 섬유유리, 금속 섬유, 탄소 섬유, 중합체 섬유, 예컨대 폴리아미드 섬유, PET 또는 PBT 폴리에스테르 섬유, 페놀-포름알데히드 (PF) 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유 (PVOH) 섬유, 폴리비닐 클로라이드 섬유 (PVC) 섬유, 폴리올레핀 섬유, 아크릴 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유, 방향족 폴리아미드 (아라미드) 섬유, 엘라스토머성 섬유, 폴리우레탄 섬유, 미세섬유, 및 그들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 높은 모듈러스(modulus) 및 높은 인장 강도를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 25 섭씨 온도 (℃)에서 영률(Young's modulus)이 적어도 3 기가파스칼 (GP)다. 예를 들어, 복수의 섬유 (20)는 25℃에서 영률이 3 내지 1,000 GPa, 대안적으로 3 내지 200 GPa, 대안적으로 10 내지 100 GPa일 수 있다. 더욱이, 복수의 섬유 (20)는 25℃에서 인장 강도가 적어도 50 MPa일 수 있다. 예를 들어, 복수의 섬유 (20)는 25℃에서 인장 강도가 50 내지 10,000 메가파스칼 (MPa), 대안적으로 50 내지 1,000 MPa, 대안적으로 50 내지 500 MPa일 수 있다.
개별 섬유는 전형적으로 원통형 형상이고, 직경이 1 내지 100 μm, 대안적으로 1 내지 20 (마이크로미터) μm, 대안적으로 1 내지 10 μm일 수 있다. 복수의 섬유 (20)는 사용 전에 열처리되어 유기 오염물이 제거될 수 있다. 예를 들어, 복수의 섬유 (20)는 승온, 예를 들어 575℃에서 적합한 시간 동안, 예를 들어 2시간 동안 공기 중에서 가열될 수 있다.
일 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 매트(mat) 또는 로빙(roving)으로서 추가로 설명된다. 또다른 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 텍스타일로서 추가로 설명된다. 텍스타일, 또는 복수의 섬유는 제직물 또는 부직포일 수 있거나 또는 제직물 및 부직포 세그먼트 모두를 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 텍스타일은 제직물이고, 섬유유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 및 그들의 조합의 군으로부터 선택된다. 또다른 실시양태에서, 텍스타일은 부직포이고, 섬유유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 및 그들의 조합의 군으로부터 선택된다. 추가의 실시양태에서, 텍스타일은 부직 섬유유리이고, 크레인 논우븐즈(Crane Nonwovens) (미국 메사추세스주 달톤 소재)로부터 상업적으로 입수가능하다. 대안적으로, 텍스타일은 크레인 논우븐즈로부터 상업적으로 입수가능한 부직 폴리에스테르일 수 있다. 추가로, 텍스타일은 부직포이고, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 텍스타일은 제직 텍스타일 및 부직 텍스타일의 상기에 언급된 유형으로 제한되지 않으며, 본 기술 분야에 공지된 임의의 제직 텍스타일 또는 부직 텍스타일을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 1종을 초과하는 텍스타일, 예를 들어, 2종, 3종, 또는 그 초과의 개별 텍스타일이 사용된다.
본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 제직 텍스타일은 전형적으로 제직에 의해서 형성되고, 바이어스 방향으로 신장된 천이다. 또한 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 부직 텍스타일은 제직되거나 또는 니팅(knitting)되지 않고, 전형적으로 개별 섬유를 함께 시트 또는 웹의 형태로 놓고, 이어서 그것을 접착제를 사용하여 기계적으로 결합시키거나 또는 결합제를 텍스타일 상에서 용융시킴으로써 열적으로 결합시킴으로써 제조된다. 부직 텍스타일은 스테이플 부직 텍스타일 및 스펀레이드(spunlaid) 부직 텍스타일을 포함할 수 있다. 스테이플 부직 텍스타일은 전형적으로 균일한 웹으로 스프레딩되고, 이어서 수지 또는 열을 사용하여 결합된 섬유를 방적(spinning)함으로써 제조된다. 스펀레이드 부직 텍스타일은 전형적으로 웹으로 직접 배치된 섬유를 방적함으로써 임의의 연속적인 공정으로 제조된다. 스펀레이드 공정은 멜트블로잉 공정과 조합되어 SMS (스펀-멜트-스펀(spun-melt-spun)) 부직 텍스타일을 형성할 수 있다.
부직 텍스타일은 또한 필름 및 피브릴레이트를 포함할 수 있고, 세레이션(serration) 또는 진공-형성(vacuum-forming)을 사용하여 형성되어 패턴화된 홀(hole)을 형성할 수 있다. 섬유유리 부직 텍스타일은 전형적으로 직경이 6 내지 20 마이크로미터인 습식 절단된(wet-chopped) 데니어 섬유를 갖는 웨트 레이드 매트(wet laid mat) 또는 직경이 0.1 내지 6 마이크로미터인 불연속 데니어 섬유를 갖는 화염 약화 매트(flame attenuated mat)를 포함하는 2 종류 중 하나이다. 적합한 섬유의 비제한적인 예가 하기 실시예에 언급되어 있다.
복수의 섬유 (20)는 백시트 (18)에 의해서 적어도 부분적으로 캡슐화될 수 있다. 각종 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)의 총 표면적 중 적어도 50, 75, 또는 95%가 백시트 (18)에 의해서 캡슐화되고, 총 표면적은 최대 100%이다. 또다른 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)의 총 표면적 중 대략 100% (예를 들어, 99.5 내지 100.0%)가 백시트 (18)에 의해서 캡슐화된다.
용어 "캡슐화된"은 복수의 섬유 (20)의 표면적 중 적어도 일부를 피복하는 것을 나타낸다. 전형적으로, 백시트 (18), 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물이 복수의 섬유 (20) (예를 들어, 텍스타일)의 부분, 예컨대 구멍(pore)을 피복하고/거나 그것으로 스며든다. 대안의 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물에 함침된 것으로서 추가로 설명된다. 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 복수의 섬유 (20) 중 일부 또는 전부를 함침시킬 수 있다. 즉, 이러한 실시양태에서, 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 복수의 섬유 (20)의 외부 (표면적)를 코팅하고, 또한 복수의 섬유 (20)에 의해서 설정된 공극(void) 중 일부 또는 전부 전체에 배치된다. 다시 말하면, 이러한 실시양태에서, 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 일부 공극에 스며들고, 나머지 다른 공극에 스며들지 않을 수 있다. 추가 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물로 포화된다. 또다른 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물로 포화되지 않는다. 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 복수의 섬유 (20)를 전체적으로 또는 부분적으로 캡슐화할 수 있다고 또한 고려된다. 복수의 섬유 (20)의 표면적은 분무, 침지, 롤링, 브러싱 및 그들의 조합이 포함되지만 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 적어도 부분적으로 캡슐화될 수 있다. 일 실시양태에서, 복수의 섬유 (20)가 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물 내에 놓인다. 백시트 (18) 및/또는 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물은 복수의 섬유 (20)의 총 표면적의 적어도 일부를 1 내지 50, 보다 전형적으로는 3 내지 30, 가장 전형적으로는 4 내지 15밀의 두께로 코팅할 수 있다. 물론, 본 명세서는 이러한 두께로 제한되지 않는다.
제2 최외곽 층:
모듈 (26)은 또한 제2 최외곽 층 (22)을 포함한다. 일 실시양태에서, 이러한 층은 오염 방지 층으로서 추가로 설명된다. 대안적으로, 제2 최외곽 층 (22)은 백시트 (18)와 대면하는 상부 코트 층으로서 설명될 수 있다. 제2 최외곽 층 (22)은 모듈 (26)의 하부 층, 즉, 모듈 (26)이 사용 시 태양의 앞에 배치될 때 태양으로부터 가장 멀리 배치된 모듈 (26)의 층으로서 설명될 수 있다. 제2 최외곽 층 (22)은 제1 최외곽 층 (10)의 반대편에 배치되고, 백시트 (18)의 외향 대면 표면 상에 배치되고, 광기전 전지 (14) 및 백시트 (18)를 제2 최외곽 층 (22)과 제1 최외곽 층 (10) 사이에 샌드위칭한다. 제2 최외곽 층 (22)은 백시트 (18) 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치될 수 있거나 또는 백시트 (18)로부터 이격되어 예를 들어, 타이 층 (24) 상에 배치될 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 백시트 (18) 상에 그것과 이격되어 배치되고, 모듈 (26)은 제2 최외곽 층 (22)과 백시트 (18) 사이에 샌드위칭된 중간 층, 예컨대 타이 층 (24)을 포함한다. 타이 층 및/또는 하기에 기재된 캡슐화제 중 하나가 제2 최외곽 층 (22)으로서 기능할 수 있다.
전형적으로, 제2 최외곽 층 (22)은 모듈 (26)의 하부 층, 즉, 태양으로부터 가장 멀리 배치된 모듈 (26)의 층으로서 설명될 수 있다. 백시트 (18) 및 제2 최외곽 층 (22) 각각은 두께를 갖는다. 각종 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)의 두께는 제2 최외곽 층 (22)을 따르는 하나 이상의 지점에서 적어도 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 또는 2 마이크로미터이다. 각종 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 백시트 (18)의 일부 또는 전부를 통해서 0.5 내지 2 마이크로미터의 다양한 두께로 존재할 것이다.
백시트 (18)가 섬유를 포함하는 경우, 제2 최외곽 층 (22)의 두께는 도 21의 SEM에 나타내어진 바와 같이, 섬유 내의 골(trough)의 바닥으로부터 시작하여 제2 최외곽 층 (22)의 정상까지 측정될 수 있다. 대안적으로, 백시트 (18)가 섬유를 함유하지 않고/거나 실질적으로 평탄한 경우, 두께는 백시트 (18)의 표면으로부터 제2 최외곽 층 (22)의 상부 표면까지 측정될 수 있다. 제2 최외곽 층 (22)의 두께는 (백시트 (18) 및 제2 최외곽 층 (22))의 총 두께를 측정하고, 백시트 (18) 자체의 두께를 뺌으로써 측정될 수 있다. 대안적으로, 두께는 SEM 기술 및 임의의 적절한 ASTM 시험을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 샘플을 SEM 스터브(stub) 상에 장착하고, Pt/Pd 15 nm로 코팅할 수 있다. 이어서, JEOL 6335 FE-SEM을 5 kv, 15 mm 작동 거리 및 4의 개구(aperture)로 설정할 수 있다. SEM 이미지를 25x 내지 500x 배율에서 캡쳐할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 g/m2 미만의 코팅 중량으로, 즉, 제2 최외곽 층 (22)과 접촉하는 백시트 (18)의 부분의 표면적 제곱미터 (m2)에 대한 그램 (g)의 양으로 존재한다. 추가 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 5 내지 75, 10 내지 70, 15 내지 65, 20 내지 60, 25 내지 55, 30 내지 50, 35 내지 45, 40 내지 45, 1 내지 15, 2 내지 14, 3 내지 12, 4 내지 11, 5 내지 10, 6 내지 9, 또는 7 내지 8 g/m2의 양으로 존재한다. 대안적으로, 제2 최외곽 층 (22)은, 본 기술 분야의 숙련인에 의해서 측정되고, 인지될 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 상기에 기재된 방법에 의해서 측정되는 경우, 대략 모든 10 그램/제곱미터의 코팅 중량의 경우 약 1 마이크로미터의 두께를 갖는 것으로서 일반적으로 설명될 수 있다.
제2 최외곽 층 (22)은 제2 최외곽 층 (22)에 관련하여 상기에 기재된 바와 같이, ISO 8295에 따라서 측정되는 경우 그 자체에 대해서 0.1 내지 0.7, 0.2 내지 0.6, 0.3 내지 0.5, 0.4 내지 0.5, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 또는 0.7의 마찰 계수를 나타낼 수 있다. 용어 "그 자체에 대해서"는 재료의 제1 샘플을 동일한 재료의 제2 샘플에 대해서 문지름으로써 재료, 예를 들어, 제2 최외곽 층을 마찰 계수에 대해서 평가하는 것을 설명한다. 전형적으로, 마찰 계수가 작을수록, 때, 흙(soil), 미립자가 제2 최외곽 층 (22)에 더 적게 보유된다 (예를 들어, 들러붙는다).
백시트 및/또는 제2 최외곽 층의 화학:
백시트 (18) 및 제2 최외곽 층 (22) 모두는 독립적으로 1종의 (또는 적어도 1종의) 실리콘 (선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산), 예를 들어, 제1 실리콘 및/또는 제2 실리콘이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성될 수 있다. 용어 "본질적으로 구성된"은 백시트 (18) 및/또는 제2 최외곽 층 (22)이 상기에 기재된 바와 같은, 실리콘의 물성에 달리 영향을 미칠, 실리콘 이외의 중합체를 함유하지 않거나 또는 그러한 중합체를 10, 5, 1, 0.1, 0.05, 또는 0.01 중량% 미만 포함할 수 있는 것을 설명한다. 이러한 중합체의 비제한적인 예에는 유기 중합체, 테들러, 폴리(알킬렌), PET, 플라스틱 등이 포함된다. 각종 실시양태에서, 백시트 (18)는 제1 실리콘, 즉 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된다. 다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 제2 실리콘, 즉 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된다. 전형적으로, 제2 실리콘은 제1 실리콘과 상이하지만, 그들은 동일할 수 있다.
백시트 (18) 및/또는 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘 (예를 들어, 제1 실리콘 및/또는 제2 실리콘)은 각각 독립적으로 경화된 실리콘 조성물, 즉 경화된 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산으로부터 형성될 수 있다. 일 실시양태에서, 백시트 (18)는 실리콘 조성물로부터 형성되고, 이것은 경화되어 백시트 (18)를 형성한다. 또다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 실리콘 조성물, 즉 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산으로부터 형성되고, 이것은 경화되어 제2 최외곽 층 (22)을 형성한다. 백시트 (18) 및/또는 제2 최외곽 층 (22)을 형성하는데 사용되는 실리콘 조성물은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 전형적으로, 이들은 서로 상이하다. 백시트 (18)를 형성하는데 사용되는 조성물을 경화시키는데 사용되는 화학 (예를 들어, 하이드로실릴화, 축합 또는 자유 라디칼 화학) 및 조건은 제2 최외곽 층 (22)을 형성하는데 사용되는 조성물을 경화시키는데 사용되는 경화 화학 및 조건 각각과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
실리콘 조성물(들) 중 하나 또는 모두는, 모듈 (26)이 상기에 기재된 바와 같은 습식 누설 전류 시험에 합격하는 한, 본 기술 분야에 독립적으로 임의로 공지될 수 있다. 실리콘 조성물(들) 중 하나 또는 모두는 실란, 실록산, 실라잔, 실릴렌, 실릴 라디칼 또는 이온, 규소 원소, 실렌, 실란올, 그들의 중합체, 및 그들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 전형적으로, 전체적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "실리콘"은 1종 이상의 선형 및/또는 분지형 폴리유기실록산을 설명할 수 있다. 또한, 실리콘 조성물 중 하나는 자유 라디칼 반응, 하이드로실릴화 반응, 축합 또는 부가 반응, 열 경화, UV 경화, 및 그들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 메커니즘에 의해서 경화되거나, 부분적으로 경화되거나 또는 완전히 경화될 수 있다. 각종 비제한적인 실시양태에서, 제1 실리콘 조성물 및 제2 실리콘 조성물 중 하나 또는 모두는 미국 특허 출원 공개 제2011/0061724호에 기재된 바와 같을 수 있으며, 그것은 이러한 비제한적인 실시양태와 관련하여 그의 전문이 본 명세서에 명백히 포함된다.
실리콘 조성물(들) 중 하나 또는 모두는 하이드로실릴화-경화성 실리콘 조성물, 축합-경화성 실리콘 조성물, 및 자유-라디칼 경화성 실리콘 조성물, 예컨대 방사선-경화성 실리콘 조성물 및 광 (예를 들어, UV 광) 경화성 조성물, 및 과산화물-경화성 실리콘 조성물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 경화성 실리콘 조성물로서 추가로 독립적으로 설명될 수 있다.
하이드로실릴화-경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기폴리실록산; 유기폴리실록산을 경화시키기에 충분한 양의 유기규소 화합물 (여기서, 유기규소 화합물은 유기폴리실록산 내의 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자와 반응할 수 있는 분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 수소 원자 또는 규소-결합된 알케닐 기를 가짐); 및 촉매량의 하이드로실릴화 촉매를 포함한다.
축합-경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 수소 원자, 하이드록시 기, 또는 가수분해성 기를 갖는 유기폴리실록산, 및 임의로는, 규소-결합된 가수분해성 기를 갖는 가교-결합제 및/또는 축합 촉매를 포함한다.
방사선-경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 방사선-감응성 기를 갖는 유기폴리실록산, 및 임의로는, 유기폴리실록산 내의 방사선-감응성 기의 본성에 따라서 양이온성 또는 자유-라디칼 광개시제를 포함한다.
과산화물-경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 규소-결합된 불포화 지방족 탄화수소 기를 포함하는 유기폴리실록산 및 유기 과산화물을 포함한다.
실리콘 조성물은 경화성 실리콘 조성물의 유형에 따라서 조성물을 주변 온도, 승온, 수분 또는 방사선에 노출시킴으로서 경화될 수 있다.
하이드로실릴화-경화성 실리콘 조성물은 조성물을 대기압에서 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 250℃, 대안적으로 실온 내지 150℃, 대안적으로 실온 내지 115℃의 온도에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 실리콘 조성물은 일반적으로 유기폴리실록산을 경화 (가교-결합)시키기에 충분한 길이의 시간 동안 가열된다. 예를 들어, 필름은 전형적으로 100 내지 150℃의 온도에서 0.1 내지 3시간 동안 가열된다.
축합-경화성 실리콘 조성물은 유기폴리실록산 내의 규소-결합된 기의 본성에 따라서 경화된다. 예를 들어, 유기폴리실록산이 규소-결합된 하이드록시 기를 포함하는 경우, 조성물은 조성물을 가열함으로써 경화 (즉, 가교-결합)될 수 있다. 조성물은 전형적으로 그것을 50 내지 250℃의 온도에서 1 내지 50시간 동안 가열함으로써 경화될 수 있다. 축합-경화성 실리콘 조성물이 축합 촉매를 포함하는 경우, 이러한 조성물은 전형적으로 더 낮은 온도, 예를 들어, 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 150℃에서 경화될 수 있다.
축합-경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기폴리실록산을 포함하고, 이러한 조성물은 이러한 조성물을 100 내지 450℃의 온도에서 0.1 내지 20시간 동안 수분 또는 산소에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 축합-경화성 실리콘 조성물이 축합 촉매를 포함하는 경우, 이러한 조성물은 전형적으로 더 낮은 온도, 예를 들어, 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 400℃에서 경화될 수 있다.
추가로, 경화성 실리콘 조성물이 규소-결합된 가수분해성 기를 갖는 유기폴리실록산을 포함하는 축합-경화성 실리콘 조성물인 경우, 이러한 조성물은 조성물을 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 250℃, 대안적으로 100 내지 200℃의 온도에서, 1 내지 100시간 동안 수분에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 조성물은 전형적으로 이것을 약 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 150℃의 온도에서, 0.5 내지 72시간 동안 30%의 상대 습도에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 경화는 열의 적용, 높은 습도에 대한 노출, 및/또는 조성물에 대한 축합 촉매의 첨가에 의해서 가속화될 수 있다.
방사선-경화성 실리콘 조성물은 조성물을 전자 빔에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 전형적으로, 가속화 전압은 약 0.1 내지 100 킬로일렉트론 볼트 (keV)이고, 진공은 약 10 내지 10-3 파스칼 (Pa)이고, 전자 전류는 약 0.0001 내지 1 암페어이고, 전력은 약 0.1 와트 내지 1 킬로와트로 다양하다. 투입량은 전형적으로 약 100 마이크로쿨롱/제곱센티미터 (마이크로쿨롱/㎠) 내지 100 쿨롱/제곱센티미터 (쿨롱/㎠), 대안적으로 약 1 내지 10 쿨롱/㎠이다. 전압에 따라서, 노출 시간은 전형적으로 약 10초 내지 1시간이다.
또한, 방사선-경화성 실리콘 조성물이 양이온성 또는 자유 라디칼 광개시제를 추가로 포함하는 경우, 이러한 조성물은 그것을 파장이 150 내지 800 나노미터 (nm), 대안적으로 200 내지 400 nm인 방사선에 유기폴리실록산을 경화 (가교-결합)시키기에 충분한 투입량으로 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 광원은 전형적으로 중압 수은-아크 램프이다. 방사선의 투입량은 전형적으로 30 내지 1,000 밀리줄/제곱센티미터 (mJ/㎠), 대안적으로 50 내지 500 mJ/㎠이다. 더욱이, 경화 속도 및 경화 정도를 증진시키기 위해서 실리콘 조성물은 방사선에 노출되는 동안 또는 방사선에 노출된 후에 외부적으로 가열될 수 있다.
경화성 실리콘 조성물이 과산화물-경화성 실리콘 조성물인 경우, 이러한 조성물은 그것을 실온 (약 23 ± 2℃) 내지 180℃의 온도에 0.05 내지 1시간 동안 노출시킴으로써 경화될 수 있다.
일 실시양태에서, 경화성 실리콘 조성물, 및/또는 제2 최외곽 층은 예를 들어, 1:1 혼합물 (중량 기준)의 하기 파트 A 및 B의 반응 생성물이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된다:
파트 A:
4.8 내지 10 중량% 다이메틸비닐실록시-말단 다이메틸, 메틸비닐 실록산
46 내지 75 중량% 다이메틸비닐 종결 폴리(다이메틸실록산)
.007 내지 1 중량% 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 백금 착물
16 내지 30 중량% 다이메틸비닐화 및 트라이메틸화 실리카
0 내지 30 중량% 이산화티타늄
파트 B:
.007 내지 1 중량% 에티닐 사이클로헥산올
.5 내지 6 중량% 트라이메틸 종결 폴리(다이메틸실록산)
7 내지 15 중량% 트라이메틸실록시-종결 다이메틸, 메틸하이드로겐 실록산,
6 내지 12 중량% 다이메틸비닐실록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산,
37 내지 60 중량% 다이메틸비닐실록시-종결 폴리(다이메틸실록산)
16 내지 30 중량% 다이메틸비닐화 및 트라이메틸화 실리카
0 내지 30 중량% 이산화티타늄
상기에 언급된 값 중 임의의 것은 각종 비제한적인 실시양태에서 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 또는 25+ % 달라질 수 있다. 모든 값 및 상기에 언급된 값 사이의 값의 범위 (언급된 값 포함)는 또한 본 명세서에 의해서 각종 비제한적인 실시양태에서 명백하게 고려된다.
추가 실시양태에서, 경화성 실리콘 조성물 및/또는 제2 최외곽 층은 1:1 혼합물 (중량 기준)의 하기 파트 A 및 B의 반응 생성물이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된다:
파트 A:
95.0 내지 99.9 다이메틸 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 중합체
0.1 내지 0.3 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물 (백금)
0.5 내지 3 메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란
파트 B:
95.0 내지 99.9 다이메틸 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 중합체
1.0 내지 3.0 다이메틸, 메틸하이드로겐 실록산, 트라이메틸실록시-종결
0.01 내지 1 테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산
상기에 언급된 값 중 임의의 것은 각종 비제한적인 실시양태에서 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 또는 25+ % 달라질 수 있다. 모든 값 및 상기에 언급된 값 사이의 값의 범위 (언급된 값 포함)는 또한 본 명세서에 의해서 각종 비제한적인 실시양태에서 명백하게 고려된다.
각종 비제한적인 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘은 미국 특허 제6,354,620호, 미국 특허 제6,268,300호, 미국 특허 제2006/0276585호, 및/또는 일본 특허 제2010083946호 중 하나 이상에 기재된 바와 같은 1종 이상의 성분, 화합물, 시스템, 첨가제, 촉매, 충전제를 포함하며, 이러한 특허 문헌은 각각 개별적으로 참고로 본 명세서에 명백하게 포함된다. 일 실시양태에서, 모듈이 클래스 A 화염 등급에 합격하게 할 수 있게 하기 위해서 난연 충전제, 또는 충전제의 조합이 사용된다.
일 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘은
(A) 분자 당 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐 기를 갖는 폴리유기실록산 및
(B) 분자 당 적어도 2개의 규소-결합된 수소 기를 포함하는 폴리유기하이드로겐실록산을, (A)와 (B) 간의 반응을 촉진시킬 수 있는 (C) 촉매의 존재 하에서 반응시킴으로써 형성된다.
폴리유기실록산 (A)는 전형적으로 액체이고, 각각의 분자 내에 적어도 2개의 알케닐 기를 포함한다. 각각의 알케닐 기는 전형적으로 독립적으로 비닐, 알릴, 메타크릴, 또는 헥세닐 기이다. (A) 내에 존재하는 비-알케닐 Si-결합된 유기 기는 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 아이소프로필, 아이소부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실 기; 아릴 기, 예컨대 페닐 및 나프틸 기; 아르알킬 기, 예컨대 벤질 및 1-페닐에틸 기; 할로겐화 알킬 기, 예컨대 클로로메틸, 3-클로로프로필, 3,3,3-트라이플루오로프로필, 및 노나플루오로부틸에틸 기; 할로겐화 아릴 기, 예컨대 4-클로로페닐, 3,5-다이클로로페닐, 및 3,5-다이플루오로페닐 기; 및 할로겐화 알킬로 치환된 아릴 기, 예컨대 4-클로로메틸페닐 및 4-트라이플루오로메틸페닐 기일 수 있다. 폴리유기실록산 (A)의 분자 구조는 전형적으로 직쇄형이지만, 부분적인 쇄 분지화를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 알케닐 기 각각은 말단 또는 펜던트 위치 내에 결합될 수 있다. 폴리유기실록산 (A)는 다이메틸비닐실록시-말단블로킹된 폴리다이메틸실록산, 다이메틸비닐실록시-말단블로킹된 다이메틸실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 다이메틸비닐실록시-말단블로킹된 다이메틸실록산-3,3,3-트라이플루오로프로필메틸실록산 공중합체, 다이메틸비닐실록시-말단블로킹된 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 트라이메틸실록시-말단블로킹된 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 또는 트라이메틸실록시-말단블로킹된 다이메틸실록산-헥세닐메틸실록산 공중합체로서 추가로 정의될 수 있다. 가장 전형적으로, 폴리유기실록산 (A)의 동적 점도는 25℃에서 100 내지 500,000, 100,000 내지 500,000, 100,000 내지 200,000, 150,000 내지 200,000 밀리파스칼-초 (mPa.s)이다.
일 실시양태에서, (A)는 (A)의 총 몰수를 기준으로 10 내지 50 몰%의 비닐메틸실록산 단위를 포함한다. 또다른 실시양태에서, (A)는 단일 분자 내에 규소-결합된 비닐 기 및 규소-결합된 하이드록실 기 모두를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, (A)는 단일 분자 내에 규소-결합된 비닐 기 및 규소-결합된 하이드록실 기 모두를 포함한다.
폴리유기하이드로겐실록산 (B)는 전형적으로 촉매 (C)의 존재 하에서 가교-결합제로서 작용한다. 예를 들어, (B)의 규소 원자에 결합된 수소 원자는 (A)의 결합된 알케닐과 부가 반응하여 가교-결합 및 경화를 유발할 수 있다. 전형적으로, (B)는 각각의 분자 내에 규소에 결합된 수소 원자를 적어도 2개 포함한다. 그러나, (A) 상에 단지 2개의 알케닐 기가 존재하는 경우, 전형적으로 (B) 상에 2개를 초과하는 규소-결합된 수소 기가 존재한다. (B) 내에 존재할 수 있는 규소 원자에 결합된 수소 원자 이외의 유기 기에는 알킬 기, 예컨대 메틸 기, 에틸 기 또는 프로필 기; 아릴 기, 예컨대 페닐 기 또는 톨릴 기; 및 치환된 알킬 기, 예컨대 3,3,3-트라이플루오로프로필 기 또는 3-클로로프로필 기가 포함될 수 있다.
(B)의 분자 구조는 선형일 수 있거나 또는 분지형, 사이클릭 또는 네트워크 형태를 포함할 수 있다. (B)는 트라이메틸실록시-말단블로킹된 폴리메티드로겐실록산, 트라이메틸실록산-말단블로킹된 다이메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 다이메틸페닐실록시-말단블로킹된 메틸페닐실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 사이클릭 폴리메틸하이드로겐실록산, 및 다이메틸하이드로겐실록시와 SiO4/2 단위로 구성된 공중합체로서 추가로 정의될 수 있다. 가장 전형적으로, (B)의 동적 점도는 25℃에서 3 내지 10,000 mPa.s이다. 추가로, 전형적으로 사용되는 (B)의 양은 ((B) 내의) 규소 원자에 결합된 수소 원자의 몰 수 대 ((A) 내의) 규소 원자에 결합된 알케닐 기의 몰 수의 비로서 0.5:1 내지 15:1 또는 1:1 내지 10:1이다.
촉매 (C)는 상기 (A)와 (B) 간의 부가 반응을 가속화하는 임의의 물질일 수 있다. 각종 실시양태에서, (C)는 백금 화합물, 로듐 화합물, 및/또는 팔라듐 화합물, 예를 들어, 클로로백금산, 알코올-개질된 클로로백금산, 클로로백금산-올레핀 착물, 백금의 다이케톤화 착물이다. (C)는 전형적으로 (A)의 중량을 기준으로, 0.1 내지 1,000 ppm (part per million), 전형적으로 1 내지 50 ppm의 백금 원자의 양으로 사용된다.
다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘은 (I) 중합도가 150 이하인 실록산 골격을 갖고, 적어도 2개의 규소-결합된 기 R로 말단-블로킹된 유기폴리실록산 (여기서, R은 올레핀계 불포화 탄화수소 치환기, 알콕시 기 또는 하이드록실 기를 나타냄) 및 (II) 적어도 3개의 규소-결합된 반응성 기를 갖는 가교-결합 유기규소 재료를 (III) 촉매 및 (IV) 충전제의 존재 하에서 반응시킴으로써 형성된다. 특히, (III) 촉매 및 (IV) 충전제는 전형적으로 상이하다. 이러한 실시양태에서, 그러면 (IV) 충전제는 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘 내에 존재한다.
전형적으로, (I) 유기폴리실록산은 일반 화학식 R1 a R2 b SiO4-a-b/2의 단위를 포함하고, 여기서, R1은 탄소 원자 수가 최대 18인 1가 탄화수소 기이고, R2는 1가 탄화수소 또는 탄화수소옥시 기 또는 하이드록실 기이고, a 및 b는 0 내지 3의 값을 갖고, a+b의 합은 3 이하이다. 일 실시양태에서, (I)은 하기에 언급된 구조를 갖는다:
Figure 112015044213284-pct00001
상기 식에서, R1 및 R2는 상기에 기재되어 있고, x는 148 이하의 정수, 전형적으로는 5 내지 100, 보다 전형적으로는 8 내지 50의 값을 갖는 정수이다. 각종 실시양태에서, R1은 탄소 원자수가 1 내지 8인 알킬 또는 아릴, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 아이소부틸, 헥실, 페닐 또는 옥틸이다. 다른 실시양태에서, 모든 R1 기의 적어도 50%, 75%, 90%, 95%, 또는 약 100%는 메틸 기이다. 추가 실시양태에서, R2는 하이드록실 기, 알콕시 기 또는 지방족 불포화 탄화수소 기로부터 선택된다. 대안적으로, R2는 하이드록실 기 또는 축합 반응에 적합한 탄소 원자수가 최대 3인 알콕시 기, 또는 탄소 원자수가 최대 6인 알케닐 또는 알키닐 기, 보다 전형적으로는 부가 반응에 적합한 비닐, 알릴 또는 헥세닐일 수 있다.
각종 실시양태에서, 유기폴리실록산 중합체 (I)은 분자 당 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐 기를 갖고, 25℃에서 동적 점도가 500 mPas 미만, 또는 4 내지 100 mPas일 수 있다. 대안적으로, (I)은 더 높은 점도 (예를 들어, 100 mPa.s 초과)의 재료일 수 있거나 또는 그것과 혼합될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, (I)은 일반 화학식 R1 aR3 c SiO4-a-b/2 (여기서, R1 및 a는 상기에 기재된 바와 같고, R3은 탄소 원자수가 최대 8인 알케닐 기이고, c는 0 또는 1이되, 단 a+c는 3 이하임)의 단위를 포함할 수 있는 단일중합체, 공중합체 또는 그들의 혼합물일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, (I)은 비닐메틸실록산 단위를 함유하는 적어도 1종의 중합체를 포함할 수 있으며, 이것은 예를 들어 (A)의 0.5 중량% 또는 1 중량% 내지 최대 50% 또는 심지어는 100%의 다이유기실록산 단위를 포함할 수 있다. 이러한 비닐메틸실록산 중합체의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 실록산 단위의 10 내지 50 몰%가 비닐메틸실록산 단위인 (I)이 사용될 수 있거나 또는 실록산 단위의 1 내지 10 몰%가 비닐메틸실록산 단위인 (I) 또는 혼합물이 사용될 수 있거나, 또는 그 둘의 혼합물이 사용될 수 있다. 각종 실시양태에서, (I)은 비닐다이메틸실록시 말단 기 및 임의로 다른 말단 기, 예컨대 트라이메틸실릴을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, (I)은 하기 구조를 포함한다.
Figure 112015044213284-pct00002
상기 식에서, R1은 상기에 기재된 바와 같고, R3은 화학식 --R4 y-CH=CH2 (여기서, R4는 탄소 원자수가 최대 6인 2가 탄화수소 기, 예를 들어, 탄소 원자수가 최대 4인 알킬렌 기이고, y는 0 또는 1의 값을 가짐)를 갖는 탄소 원자수가 2 내지 최대 8인 알케닐 기이고, x는 5 내지 100, 8 내지 50, 또는 8 내지 20의 값을 갖는다. 대안적으로, (I)은 규소-결합된 비닐 기 및 규소-결합된 하이드록실 기 모두를 함유하는 폴리실록산, 예를 들어 하이드록시-종결 폴리(다이메틸, 비닐메틸 실록산)을 포함할 수 있다.
(II) 유기규소 화합물로 다시 돌아와서, 이러한 화합물은 전형적으로 (I)과 반응할 수 있고, 점성이거나 또는 자유 유동 액체일 수 있다. 전형적으로, (II)는 동적 점도가 25℃에서 100 미만 또는 약 2 내지 55 mPas이다. (II)는 일반 화학식 R1 aR5 bSiO4-a-b/ 2 (여기서, R1, a 및 b는 상기와 같고, R5는 수소 원자, 하이드록실 또는 알콕시 기이고, 단 (II)가 단량체 (예를 들어, 실란)인 경우, a+b는 4일 것이고, b는 적어도 3일 것임)의 적어도 하나의 단위를 포함하는 1종 이상의 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.
전형적으로, (II)는 실란, 저분자량 유기규소 수지 및 단쇄 유기실록산 중합체로부터 선택된다. (II)는 통상적으로 (I)의 규소-결합된 기 R2와 반응할 수 있는 적어도 3개의 규소-결합된 치환기 R5를 포함한다. R2가 하이드록실 또는 알콕시 기이면, (II) 상의 반응성 치환기는 전형적으로 (I)과 (II) 간에 축합이 진행되는 것을 허용하는 알콕시 기 또는 하이드록실 기이다.
(II)의 적합하지만 비제한적인 예는 알킬트라이알콕시 실란, 예를 들어, 메틸트라이메톡시 실란, 에틸트라이메톡시 실란, 메틸트라이에톡시 실란 또는 메틸트라이하이드로실란, 및 그들의 조합, 화학식 SiO4/2의 4작용성 실록산 단위 (Q 단위) 및 1작용성 단위 (M 단위)를 포함하는 유기규소 수지, 단쇄 유기실록산 중합체, 예컨대 분자 당 적어도 3개의 규소-결합된 알콕시, 하이드록시 또는 수소 원자를 갖는 단쇄 폴리유기실록산, 예를 들어, 탄소 원자수가 최대 20인 트라이메틸 실록산 말단-블로킹된 폴리메틸하이드로실록산, 테트라메틸사이클로테트라실록산 및 실란올 말단-블로킹된 다이메틸실록산-메틸실란올 공중합체, 및 그들의 조합이다.
또 다른 실시양태에서, (II)는 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 단쇄 폴리유기실록산, 전형적으로 분자 내의 규소 원자의 적어도 40% 상에 규소-결합된 수소 원자를 갖는 단쇄 폴리유기실록산, 보다 전형적으로는 분자 내의 규소 원자의 대부분 상에 규소-결합된 수소 원자를 갖는 단쇄 폴리유기실록산이다. 일 실시양태에서, (II)는 실질적으로 선형 또는 사이클릭 화합물이다. 다른 실시양태에서, (II)는 화학식 R7R6 2SiO(R6 2SiO)p(R6HSiO)qSiR6 2R7 또는
Figure 112015044213284-pct00003
를 갖고, 여기서, R6은 탄소 원자수가 최대 10인 알킬 또는 아릴 기이고, R7은 R6 또는 수소 원자이고, p는 0 내지 20의 값을 갖고, q는 1 내지 70의 값을 갖고, 분자 당 존재하는 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자가 존재한다. 일 실시양태에서, R6은 탄소 원자수가 3 이하인 저급 알킬 기, 예를 들어, 메틸 기이고, R7은 R6이되, 단 R7 중 적어도 3개는 수소 원자이다. 전형적으로, p 및 q는 동일한 값을 갖거나, p=0이고, q는 6 내지 70, 보다 전형적으로는 20 내지 60의 값을 갖거나, 또는 사이클릭 유기규소 재료가 사용되는 경우에는 3 내지 8의 값을 갖는다.
이제 (III)과 관련하여, 촉매 (III)은 상기 (I)과 (II) 간의 반응을 촉매작용하는 임의의 화합물일 수 있다. 반응이 축합 반응인 경우, 촉매는 공지된 축합 촉매 중 임의의 것, 예를 들어, 황산, 염산, 루이스산을 비롯한 산, 염기, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화테트라메틸암모늄, 테트라부틸포스포늄 실란올레이트 및 아민, 주석 및 티타늄을 기재로 하는 촉매, 예를 들어 디알킬주석 다이카르복실산 및 테트라알킬 티타네이트일 수 있다. 특히 유용한 유기티타늄 화합물은 티타늄-산소-탄소 연결을 통해서 티타늄에 부착된 유기 기를 갖는다. 주 유형은 오르토-에스테르, 즉, 유기 기가 카르복실산으로부터 유래된 알코올레이트 및 아크릴레이트이다. 유기티타늄 촉매는 또한 동일한 티타늄 원자에 부착된 상기에 언급된 기의 유형 모두를 포함할 수 있다. 따라서 작용하는 유기티타늄 촉매는 화학식 Ti(OR8)4 (여기서, R8은 알킬, 알콕시알킬 또는 아실임)의 것, 예를 들어 테트라아이소프로필 티타네이트, 테트라메톡시-에톡시티타네이트 및 다이-아이소프로필 다이아세톡시티타네이트를 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 유기티타늄 촉매는 킬레이팅되거나 또는 부분적으로 킬레이팅된 티타늄 화합물이다. 이러한 재료는 예를 들어, 상기에서 언급된 바와 같은 알코올레이트와, 알파- 또는 베타-다이케톤 또는 그들의 유도체를 반응시킴으로써 생성된다.
추가로 적합한 촉매 (III)에는 VIII족 금속계 또는 귀금속 촉매, 예를 들어, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 또는 백금 함유 촉매가 포함된다. 백금계 촉매가 특히 바람직하고, 이는 담체, 예를 들어 분말 차콜 상에 침착된 백금으로부터 염화제2백금, 백금의 염, 클로로백금산 및 그들의 캡슐화 형태에 이르는 범위의 공지된 형태 중 임의의 것일 수 있다. 백금 촉매의 바람직한 형태는 클로로백금산, 백금 아세틸아세토네이트, 할로겐화제1백금(platinous halide)과 불포화 화합물, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 유기비닐실록산, 및 스티렌의 착물, 헥사메틸다이플래티늄, PtCl2, PtCl3, PtCl4, 및 Pt(CN)3이다.
또한 추가의 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)의 실리콘은 (iii) 촉매의 존재 하에서의 (i, ii) 부가-가교결합 유기규소 화합물들의 반응으로부터 형성된다. (i)과 관련하여, 이러한 화합물은 전형적으로 선형, 사이클릭 또는 분지형인 유기규소 화합물, 예를 들어, 화학식 R2 sR3 tSiO (4-s-t)/2 (여기서, R2는 각 경우에 동일하거나 또는 상이할 수 있고, SiC 결합된 지방족 불포화 하이드로카르빌 라디칼이고, R3은 각 경우에 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 임의로 치환된 SiC-결합된 지방족 포화 하이드로카르빌 라디칼이고, s는 0, 1, 2 또는 3, 전형적으로는 0, 1 또는 2이고, t는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 총 s+t의 합은 3 이하이고, 2개 이상의 R2 라디칼이 분자 당 존재해야 함)의 단위를 포함할 수 있는 실록산이다. 각종 실시양태에서, R2는 지방족 다중 결합을 갖는 2 내지 18개의 탄소 원자의 하이드로카르빌 라디칼, 예컨대 비닐, 알릴, 메트알릴, 2-프로페닐, 3-부테닐, 4-펜테닐, 5-헥세닐, 부타다이에닐, 헥사다이에닐, 사이클로펜테닐, 사이클로펜타다이에닐, 사이클로헥세닐, 에티닐, 프로파르길 및 2-프로피닐을 나타내고, 탄소 원자수가 2 내지 6인 R2 (위첨자) 라디칼의 유형, 특히 비닐 및 알릴이 특히 바람직하다. 다른 실시양태에서, R3은 탄소 원자수가 1 내지 18, 보다 전형적으로는 1 내지 8인 임의로 치환된 지방족 포화 1가 하이드로카르빌 라디칼, 특히 메틸을 나타낸다. R3의 추가 예는 알킬 라디칼, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, 1-n-부틸, 2-n-부틸, 아이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, 아이소펜틸, 네오펜틸, 및 tert-펜틸 라디칼; 헥실 라디칼, 예컨대 n-헥실; 헵틸 라디칼, 예컨대 n-헵틸; 옥틸 라디칼, 예컨대 n-옥틸 및 아이소옥틸, 예컨대 2,2,4-트라이메틸펜틸; 노닐 라디칼, 예컨대 n-노닐; 데실 라디칼, 예컨대 n-데실; 도데실 라디칼, 예컨대 n-도데실; 옥타데실 라디칼, 예컨대 n-옥타데실; 사이클로알킬 라디칼, 예컨대 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 및 메틸사이클로헥실 라디칼; 알케닐 라디칼, 예컨대 비닐, 1-프로페닐 및 2-프로페닐 라디칼; 아릴 라디칼, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴; 알크아릴 라디칼, 예컨대 o-, -, p-톨릴 라디칼, 자일릴 라디칼 및 에틸페닐 라디칼; 및 아르알킬 라디칼, 예컨대 벤질, 알파-페닐에틸 및 베타-페닐에틸 라디칼이다.
이제 (ii)와 관련하여, Si-결합된 수소 원자를 갖는 유기규소 화합물은 전형적으로 화학식 R4 uHvSiO(4-u-v)/2 (여기서, R4는 각각의 경우에 동일하거나 또는 상이할 수 있고, R3과 동일할 수 있고, u는 0, 1, 2 또는 3이고, v는 0, 1 또는 2, 전형적으로 0 또는 1이되, 단 u+v의 총 합은 3 이하임)의 단위로 구성된 선형, 사이클릭 또는 분지형 실록산이고, 분자 당 평균 2개 이상의 Si-결합된 수소 원자가 존재한다.
각종 실시양태에서, (ii)는 분자 당 3개 이상의 SiH 결합을 포함한다. (ii)가 분자 당 단지 2개의 SiH 결합을 갖는 다른 실시양태에서, (i)은 전형적으로는 분자 당 적어도 3개의 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, (ii)는 Si-결합된 수소 함량이 전형적으로 0.002% 내지 1.7 중량%의 수소이고, 보다 전형적으로는 0.1 중량% 내지 1.7 중량%의 수소이다. 다른 실시양태에서, (ii)는 (i)의 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 갖는 라디칼에 대한 (ii) 내의 SiH 기의 몰비가 0.5 내지 5, 보다 전형적으로는 1.0 내지 3.0이도록 하는 양으로 (i)에 대해서 존재한다.
상기 임의의 실시양태에서, 1종 이상의 충전제가 사용될 수 있다. 1종 이상의 충전제는 친수성 또는 소수성일 수 있고, 보강 충전제, 비보강 충전제 및/또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 보강 충전제가 사용된다. 보강 충전제의 비제한적인 예에는 실리카, 이산화티타늄, 분쇄 석영, 탄산칼슘, 알루미노 실리케이트, 유기규소 수지가 포함된다. 퓸드 또는 침전 실리카 충전제가 또한 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 비보강 충전제의 비제한적인 예는 석영 분말, 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 제올라이트, 산화금속 분말, 예컨대 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화철 또는 산화아연, 바륨 실리케이트, 탄산칼슘, 및 적절한 경우 황산칼슘 및 황산바륨 (억제 효과가 배제될 수 있는 경우)이고, 또한 중합체 분말, 예컨대 폴리아크릴로니트릴 분말 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 분말이다. 추가 충전제에는 섬유 성분, 예컨대 유리 섬유 및 중합체 분말이 추가로 포함된다.
다른 실시양태에서, 충전제는 타원형 또는 구형 고체 및/또는 층상 고체로서 설명되고, 이것은 서로와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 적합한 비제한적인 구형-타원형 고체는 산화규소 및 산화금속, 유기 화합물, 유기규소 화합물 및 그들의 조합의 군으로부터 선택될 수 있다.금속 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 텅스텐, 하프늄, 아연 및 주석의 산화물이 사용될 수 있다. 콜로이드 실리카 및 침전 실리카가 또한 사용될 수 있다. 알루미나, 예컨대 커런덤(corundum), 다른 금속 및/또는 규소를 갖는 혼합 산화알루미늄, 티타니아, 지르코니아 및 산화철이 또한 사용될 수 있다. 구형 충전제는 직경이 0.01 내지 100, 1 내지 40, 또는 2 내지 25 μm일 수 있다.
충전제에는 유체가 채워지는 옵션을 제공하는 얇은 벽의 중공 구체 또는 마이크로캡슐, 다층 벽 구조체, 코어-쉘 구조체, 두꺼운 벽 중공 구체 또는 나노미터 또는 마이크로미터 범위의 입자 크기를 갖는 고체 구체, 또는 그들의 조합이 포함될 수 있다. 충전제는 무기물, 제노모포스(xenomorphous), 하이피다이오모포스(hypidiomorphous), 미소결정질(microcrystalline), 결정자(cristallite), 예컨대 X-선 비정질 내지 비정질일 수 있거나 또는 상이한 연정체(intergrowth)/응집체(aggregation)의 혼합 형태가 포함될 수 있고, 단일상일 수 있을 뿐만 아니라 다상일 수 있다. 보로실리케이트 유리, 공업용 등급 유리, SiO2 유리, 탄산칼슘 또는 세라믹 조성물의 구체, 마이크로구체 또는 나노구체가 또한 사용될 수 있다. 충전제는 작용성 실란, 예컨대 비닐트라이알콕시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 글리시독시프로필트라이알콕시실란 또는 메타크릴로일옥시프로필트라이알콕시실란으로 처리될 수 있다. 추가 유기작용기의 비제한적인 예에는 아크릴로일 기, 에폭시 기, 하이드록실 기, 및 알콕시 기가 포함된다.
대안적으로, 나노미터 내지 마이크로미터 범위의 입자 크기를 갖는 중합체 유기 입자 또는 분말 또는 그들의 혼합물, 예컨대 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 분말, 아크릴레이트 또는 스티렌-아크릴레이트가 사용될 수 있다.구형 고체 실리콘 수지, 예컨대 MQ 수지, 유리 전이 온도가 대략 30℃인 TD 수지 및/또는 작용기를 또한 포함할 수 있는 실리콘 엘라스토머가 또한 사용될 수 있다.
충전제에는 또한 천연 필로실리케이트(phyllosilicate), 예컨대 운모 또는 점토 미네랄 (소성 변형체 포함), 합성 고체, 예컨대 금속 또는 유리 플레이크 또는 판상-형상의 금속 산화물/수산화물 또는 텍토실리케이트(tectosilicate), 예컨대 리프(leaf) 제올라이트, 또는 그들의 조합으로부터 선택되는 층상 고체가 포함될 수 있다. 천연 필로실리케이트의 비제한적인 예는 파이로필라이트(pyrophyllite) 군, 운모 군, 예컨대 무스코바이트(muscovite), 파라고나이트(paragonite), 플로고파이트(phlogopite), 및 바이오타이트(biotite)의 다이- 내지 트라이옥타헤드럴 3-층 실리케이트, 클로라이트(chlorite) 군의 4-층 실리케이트, 및 점토 미네랄 군, 예컨대 카올리나이트(kaolinite), 몬모릴로나이트(montmorillonite) 및 일라이트(illite)의 대표물질이다.
층상 충전제는 부분적으로 비처리되거나 또는 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있고, 그로 인해서 약간의 보강 효과가 성취될 수 있다. 충전제를 표면 처리할 수 있는 작용성 실란의 비제한적인 예는 비닐트라이알콕시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 글리시독시프로필트라이알콕시실란 또는 메타크릴로일옥시프로필트라이알콕시실란이다. 알콕시 작용성이외에 유기 작용성을 가질 수 있는 모노-, 디- 및 테트라-알콕시실란이 또한 사용될 수 있다.
충분한 탈층을 고려할 때 층상 고체는 전형적으로 그의 길이가 그의 두께보다 수치적으로 더 큰 것을 특징으로 한다. 그것이 천연 시트-실리케이트 또는 바람직하게는 소성 변형체인지에 따라서, 두께는 길이보다 전형적으로 10 내지 20배 더 작다.
충전제는 대안적으로 >50 제곱미터/층상 고체 그램 (m2/g)의 높은 비표면적 또는 >100의 높은 유가(oil number)를 갖는 층상 고체와 조합된 보강 충전제를 포함할 수 있다. 충전제는 또한 다양한 나노스케일 성분, 예컨대 알루미노실리케이트, 탄산칼슘, 및 이산화규소를 포함할 수 있다. 보강 충전제의 비제한적인 예는 브루나우어-에메트-텔러(Brunaur-Emmett-Teller) (BET) 표면적이 적어도 50 m2/g인 화성(pyrogenic) 또는 침전 실리카, 퍼낸스 블랙(furnace black) 및 아세틸렌 블랙이다. 유 흡수성이 큰 보강 고체의 비제한적인 예는 규조토이며, 이것은 소성 형태 또는 바람직하게는 천연 형태로 사용될 수 있다. 층상 및 추가 보강 고체는 다른 것과 비교할 때 2:1 및 1:2의 중량비, 또는 1:1의 비로 존재할 수 있다.
다른 실시양태에서, 충전제의 표면은, 충전제가 상기에 언급된 성분과 더 상용성이 되도록 소수성화된다. 충전제의 소수성화는 충전제를 예를 들어, (A), (I), 또는 (i) 중에 분산시키기 전에 또는 분산시킨 후에 수행될 수 있다. 이것은 지방산, 반응성 실란 또는 반응성 실록산으로 충전제를 전처리함으로써 수행될 수 있다. 적합한 소수성화제의 비제한적인 예에는 스테아르산, 다이메틸다이클로로실란, 다이비닐테트라메틸 다이실라잔, 트라이메틸클로로실란, 헥사메틸다이실라잔, 하이드록실 말단-블로킹된 또는 메틸 말단-블로킹된 폴리다이메틸실록산, 실록산 수지 또는 그들의 둘 이상의 혼합물이 포함된다. 대안적으로, 충전제의 표면은 동일계(in situ)에서, 즉 충전제가 분산된 후 소수성화될 수 있다. 실리콘 수지, 예를 들어 MQ 수지가 또한 충전제로서 사용될 수 있다.
일 실시양태에서, (A), (I), 및/또는 (i)과 (B), (II), 및/또는 (ii)를 금속 충전제, 무기 충전제, 용융성(meltable) 충전제, 및 그들의 조합으로부터 선택된 충전제의 존재 하에서 반응시키며, 여기서, 충전제는 (A), (I), 및/또는 (i)과 (B), (II), 및/또는 (ii) 간의 반응 생성물 내에, 예를 들어, 제2 최외곽 층 (22) 내에 존재한다. 이러한 실시양태에서, 따라서, 충전제는 모듈 및/또는 제2 최외곽 층 (22) 내에 존재할 것이다. 대안적으로, (A), (I), 및/또는 (i)과 (B), (II), 및/또는 (ii)를 제2 최외곽 층 (22)의 총 중량을 기준으로 2 내지 70 중량%의 양의 탈크의 존재 하에서 반응시킬 수 있다. 또다른 실시양태에서, (A), (I), 및/또는 (i)과 (B), (II), 및/또는 (ii)를 제2 최외곽 층 (22)의 총 중량을 기준으로 최대 약 30 또는 35 중량%의 양의 이산화티타늄의 존재 하에서 함께 반응시키고, 여기서, 이산화티타늄 및 임의로 탈크의 총 양은 약 45 중량%를 초과하지 않는다. 본 명세서 전체에서, 성분의 조합은 성분의 물리적 조합 및/또는 성분의 기능성 조합 모두를 설명할 수 있다. 제2 최외곽 층 (22)의 "중량"은 제2 최외곽 층 (22)을 첨가하기 전 모듈의 모든 다른 성분을 칭량하고, 이어서 제2 최외곽 층을 첨가한 후 다시 칭량하고, 그들 간의 차이를 측정함으로써 측정될 수 있다. 대안적으로, 제2 최외곽 층 (22)의 중량은 제2 최외곽 층 (22)의 성분을 상기에 기재된 모듈의 하나 이상의 성분에 첨가하기 직전에 칭량함으로서 측정될 수 있다. 예를 들어, 제2 최외곽 층 (22)이 조성물로부터 형성된 경우, 조성물의 중량을 사용하여 제2 최외곽 층 (22)의 중량을 측정할 수 있고, 조성물의 중량은 상기에 언급된 성분, 화합물, 또는 충전제 등 중 하나 이상의 중량에 대한 기준을 제공할 수 있다.
각종 다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 충전제로서 카올린, 에틸 실리케이트 및 석영을 포함할 수 있는 바커 엘라스토실(Wacker Elastosil)® 47007 및/또는 신예츠(Shinetsu) X-32-2988 / CX-32-2988 코팅이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된 것으로서 설명될 수 있다. 용어 "본질적으로 구성된"은, 이러한 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)이 추가 중합체, 예컨대 폴리유기실록산 및/또는 유기 중합체를 함유하지 않는 것을 설명할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 제2 최외곽 층은 하기 조성물이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나, 그것으로 구성되거나 또는 그것으로부터 형성되고, 여기서, 기재(base) 대 경화제 파트의 비는 1:3, 2:3, 3:3, 4:3, 5:3, 6:3, 7:3, 8:3, 9:3, 또는 10:3이다:
기재:
3 내지 10 중량% 알파-하이드록시-, 오메가-메톡시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산
15 내지 30 중량% 하이드록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산
7 내지 15 중량% 트라이메틸 종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산
8 내지 15 중량% 다이메틸비닐실록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산
0.1 내지 1 중량% 다이메틸사이클로실록산
40 내지 60 중량% 탈크 마그네슘 실리케이트
.007 내지 1 중량% 1,3-다이에테닐-1,1,3,3,-테트라메틸다이실록산 백금 착물
경화제:
0.1 내지 1 중량% 에티닐 사이클로헥산올
95 내지 98 중량% 하이드록시 종결 폴리(다이메틸실록산)
2 내지 5 중량% 다이메틸비닐실록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산
첨가제:
상기에 언급된 조성물 또는 성분 중 임의의 것은 또한 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 염료, 접착 촉진제, 착색제, 안료, 배쓰-라이프(bath-life) 연장제 및 유연화제(flexibilizer), 경화 억제제, 난연제, 산화방지제 및/또는 촉매 부스터가 사용된다. 다른 적합한 첨가제는 예를 들어, 접착-촉진 첨가제의 효율을 증진시키는 것, 예를 들어, 금속 킬레이트 화합물, 예컨대 알루미늄의 아세틸 아세토네이트, 예를 들어, 트라이아세틸-아세토네이트, 지르코늄의 테트라 아세틸아세토네이트 및 철의 트라이아세틸아세토네이트이다. 알루미늄 킬레이트, 특히 알루미늄 아세틸-아세토네이트가 바람직하다.
대안적으로, 천연 건성유(drying oil) 및 변성 천연 건성유, 액체 다이엔 화합물 및/또는 불포화 지방산 에스테르가 사용될 수 있다. 비제한적인 예에는 천연 건성유, 예컨대 동유(tung oil), 아마인유(linseed oil), 베르노니아유(vernonia oil), 및 오이티시카유(oiticica oil); 및 변성 천연 건성유, 예컨대 끓인 아마인유 및 탈수 피마자유; 액체 다이엔 화합물, 예컨대 1,3-헥사다이엔 또는 폴리부타다이엔, 및 불포화되고, 탄소 원자수가 10을 초과할 수 있는 지방산 에스테르가 포함된다. 이들과 같은 첨가제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 수지성 폴리유기실록산, 분산 보조제, 용매, 점도 개질제, 접착 촉진제, 안료, 염료, 가소제, 유기 중합체, 열안정제, 억제제 및 안정제가 사용될 수 있다. 억제제의 비제한적인 예에는 아세틸렌 알코올, 예컨대 1-에티닐-1-사이클로헥산올, 2 메틸-3-부틴-2-올 및 3,5-다이메틸-1-헥신-3-올, 3-메틸-1-도데신-3-올, 폴리메틸비닐사이클로실록산, 예컨대 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸테트라사이클로실록산, 테트라비닐다이메틸다이실록산, 트라이알킬 시아누레이트, 알킬 말레에이트, 예컨대 다이알릴 말레에이트, 다이메틸 말레에이트 및 다이에틸 말레에이트, 알킬 푸마레이트, 예컨대 다이알릴 푸마레이트 및 다이에틸 푸마레이트, 유기 과산화수소, 예컨대 쿠멘 과산화수소, tert-부틸 과산화수소 및 피난 과산화수소, 유기 과산화수소, 유기 설폭시드, 유기 아민, 다이아민 및 아미드, 포스핀, 및 포스피트, 니트릴, 트라이아졸, 다이아지리딘 및 옥심이 포함된다. 접착 촉진제의 비제한적인 예는 에폭시실란, 메타크릴로일옥시실란 또는 폴리실록산이다. 열안정제의 비제한적인 예는 전이 금속 지방산 염, 예컨대 철 옥토에이트, 전이 금속 실란올레이트, 예컨대 철 실란올레이트, 및 또한 세륨(IV) 화합물이다. 물 및 용매, 예컨대, 예를 들어, 톨루엔, 자일렌, 벤진 및 에틸 아세테이트가 또한 사용될 수 있다.조성물은 액체, 예컨대 용매 또는 물 중에 용해되거나, 분산되거나, 현탁되거나 또는 유화될 수 있다.
타이 층(들)/캡슐화제(들):
광기전 전지 (14) 모듈 (26)은 또한 하나 이상의 타이 층 (24) 및/또는 캡슐화제를 포함할 수 있다. 타이 층 (24)은 상기에 언급된 층 중 하나 이상을 서로에 부착시키는 기능을 할 수 있고, 또한 캡슐화제로서 작용할 수 있다. 일 실시양태에서, 모듈 (26)은 광기전 전지 (14)를 에워싼 제1 캡슐화제 (12) 및 제2 캡슐화제 (16)를 포함한다. 하나 이상의 캡슐화제가 또한 모듈 (26)의 임의의 하나 이상의 성분을 둘러쌀 수 있다. 각종 비제한적인 실시양태가 도면에 도시되어 있다. 일 실시양태에서, 모듈 (26)은 광기전 전지 (14)의 전면 및 후면 상에, 그들과 직접 접촉하게 배치된 캡슐화제를 포함한다.
타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 전형적으로 본 명세서에 기재된 임의의 다른 실리콘과 동일하거나 또는 상이할 수 있는 1종 이상의 실리콘이거나, 그것을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 구성되거나 또는 그것으로 구성된다. 용어 "본질적으로 구성된다"는 전형적으로 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)가 비-실리콘 중합체, 예를 들어, 유기 중합체를 함유하지 않는 것을 설명한다. 각종 실시양태에서, 하나 이상의 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 독립적으로 실란, 실록산, 실라잔, 실릴렌, 실릴 라디칼 또는 이온, 규소 원소, 실렌, 실란올, 그들의 중합체, 및 그들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하나 이상의 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들)는 자유 라디칼 반응, 하이드로실릴화 반응, 축합 또는 부가 반응, 열 경화, UV 경화, 및 그들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 메커니즘에 의해서 경화성이거나, 경화되거나, 부분적으로 경화되거나 또는 완전히 경화될 수 있다.
타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 모듈 (26)의 임의의 두개 이상의 층 사이에 배치될 수 있다. 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 관통 깊이(depth of penetration) (값)가 1.1 내지 100 mm일 수 있다. 용어 "관통 깊이"는 또한 "관통" 또는 "관통 값"이라 지칭된다. 각종 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 관통 깊이가 1.3 내지 100 mm, 보다 전형적으로는 2 내지 55 mm이다. 임의의 특정 이론에 얽매이고자함은 아니지만, 온도가 증가함에 따라서, 관통 깊이 값 또한 증가하는 것으로 여겨진다. 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 실온 또는 임의의 다른 온도에서 측정되는 경우 관통 깊이가 1.1 내지 100 mm, 1.3 내지 100 mm, 또는 2 내지 55 mm일 수 있다는 것이 고려된다. 전형적으로, 관통 깊이는 실온에서, 본 명세서에 참고로 명백히 포함된 미국 출원 공개 제 2011/0061724호에 기재된 절차를 사용하여 측정된다.
타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 또한 점착값(tack value)이 -0.6 g.sec 미만일 수 있다. 각종 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 점착값이 -0.7 내지 -300 g.sec, 보다 전형적으로는 -1 내지 -100 g.sec이다. 일 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 점착값이 약 -27 g.sec이다. 점착값은 본 명세서에 참고로 명백히 포함된 미국 출원 공개 제2011/0061724호에 기재된 절차를 사용하여 측정된다.
타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 점착성일 수 있고, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지 또는 고체일 수 있다. 일 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 필름이다. 또다른 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 겔이다. 또 다른 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는, 경화되어 (예를 들어, 사전 경화되어) 겔을 형성하는 액체이다. 대안적으로, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 다중 세그먼트를 포함할 수 있고, 각각의 세그먼트는, 세그먼트 및 전체 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)가 상기에 언급된 적절한 관통 깊이 및 점착값을 갖는 한, 상이한 조성 및/또는 상이한 형태 (예를 들어, 겔 및 액체)를 포함한다. 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들)로서 사용하기에 적합한 조성물의 예는 미국 출원 공개 제2011/0061724호 및/또는 미국 특허 제5,145,933호, 제4,340,709호, 및 제6,020,409호에 기재되어 있으며, 이들 각각은 이러한 조성물과 관련하여 참고로 본 명세서에 명백하게 포함된다.
타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 본 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 화합물로부터 형성되고/거나 그것을 포함할 수 있다. 이들 화합물은 경화를 필요로 하거나 필요로 하지 않을 수 있다. 일 실시양태에서, 경화성 조성물은 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리우레탄, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 그들의 조합 중 적어도 하나를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 경화성 조성물은 탄소 원자를 포함하고, 규소 원자를 포함하는 화합물을 실질적으로 함유하지 않는다. 직전에 사용된 바와 같은, 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 규소 원자를 포함하는 화합물이 0.1 중량% 미만으로 경화성 조성물 중에 존재하는 것을 나타낸다. 경화성 조성물은 유기 화합물, 및 0.1 중량% 미만의 규소 원자를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
추가 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 규소 원자를 포함하는 경화성 조성물로부터 형성된다. 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 경화성 실리콘 조성물, 예컨대 미국 특허 제6,020,409호 및 제6,169,155호에 개시되어 있는 것으로부터 완전히 형성될 수 있으며, 이들 각각은 이러한 경화성 실리콘 조성물과 관련하여 참고로 본 명세서에 명백하게 포함된다. 대안의 실시양태에서, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 실리콘 유체, 예컨대 다우 코팅 코퍼레이션(Dow Corning Corporation) (미국 미시간주 미들랜드 소재)으로부터 상업적으로 입수가능한 것을 포함하는 경화된 조성물 또는 경화성 조성물로부터 형성될 수 있다. 특히 적합한 실리콘 유체의 비제한적인 일례는 동적 점도가 25℃에서 100 mPa.s인 트라이메틸실릴 말단 폴리다이메틸실록산이다.
일 실시양태에서, 경화성 실리콘 조성물은 하이드로실릴화-경화성으로서 추가로 정의되고, 분자 당 적어도 하나의 불포화 잔기를 갖는 유기규소 화합물, 분자 당 적어도 하나의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기수소규소 화합물, 및 유기규소 화합물과 유기수소규소 화합물 간의 하이드로실릴화 반응을 가속화하기 위해서 사용되는 하이드로실릴화 촉매를 포함한다.이러한 실시양태에서, 유기규소 화합물의 분자 당 불포화 잔기에 대한 유기수소규소화합물의 분자 당 규소-결합된 수소 원자의 비는 전형적으로 0.05 내지 100이다.
대안의 실시양태에서, 유기규소 화합물은 알케닐다이알킬실릴 말단-블로킹된 폴리다이알킬실록산으로서 추가로 정의되며, 이것 자체는 비닐다이메틸실릴 말단-블로킹된 폴리다이메틸실록산으로서 추가로 정의될 수 있다. 유기수소규소 화합물은 또한 다이알킬하이드로겐실릴 말단 폴리다이알킬실록산 및 트라이알킬실릴 말단 폴리다이알킬실록산 - 알킬하이드로겐실록산 공중합체의 혼합물로서 추가로 정의될 수 있다. 다이알킬하이드로겐실릴 말단 폴리다이알킬실록산 자체는 다이메틸하이드로겐실릴 말단 폴리다이메틸실록산으로서 추가로 정의될 수 있으며, 트라이알킬실릴 말단 폴리다이알킬실록산 - 알킬하이드로겐실록산 공중합체는 트라이메틸실릴 말단 폴리다이메틸실록산 - 메틸하이드로겐실록산 공중합체로서 추가로 정의될 수 있다. 대안적으로, 타이 층(들) (24)/캡슐화제(들) (12,16)는 이들 성분과 관련하여 본 명세서에 명백하게 참고로 포함된 미국 출원 공개 제2011/0061724호에 기재된 바와 같은 성분 (A) 내지 (E) 중 [0147]하나 이상 및 그들의 조합을 포함하는 경화성 조성물로부터 형성될 수 있다.
모듈의 추가 실시양태:
추가적인 일 실시양태에서, 제1 캡슐화제는 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치되고, 텍스타일은 제1 캡슐화제 내에 배치되고, 광기전 전지는 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치되고, 제2 캡슐화제는 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치되고, 백시트는 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치되고, 제2 최외곽 층은 백시트 상에 그것과 직접 접촉하게 배치된다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제1 캡슐화제 및 제2 캡슐화제 모두 내에 배치된 텍스타일, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
추가의 또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제2 캡슐화제 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
더 추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제1 캡슐화제 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제1 캡슐화제, 타이 층 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
추가의 또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제1 캡슐화제, 제2 캡슐화제 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또 다른 추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 제1 캡슐화제, 제2 캡슐화제, 타이 층 및 백시트 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 제1 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
더 추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제1 캡슐화제 및 제2 캡슐화제 모두 내에 배치된 텍스타일, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 백시트, 및 백시트 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
더 추가의 추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제 내에, 제2 캡슐화제 및 타이 층 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
추가의 또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 제1 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
더 추가적인 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 백시트로서 기능하고, 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 타이 층, 제1 캡슐화제 및 제2 캡슐화제 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 타이 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 백시트로서 기능하고, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 제1 캡슐화제 및 제2 캡슐화제 모두 내에 배치된 텍스타일, 및 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
또다른 추가 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 제1 최외곽 층, 제1 최외곽 층 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제1 캡슐화제, 제1 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 광기전 전지, 제1 캡슐화제 내에 배치된 텍스타일, 백시트로서 기능하고, 광기전 전지 및 제1 캡슐화제 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게 배치된 제2 캡슐화제, 및 제2 캡슐화제 상에, 그것과 직접 접촉하게 배치된 제2 최외곽 층을 포함한다.
광기전 전지 모듈의 형성 방법:
본 명세서는 또한 모듈 (26)의 형성 방법을 제공한다. 방법은 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 백시트 (18), 및 제2 최외곽 층 (22)을 조립하여 모듈 (26)을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 및 백시트 (18)를 함께 조립한 후, 제2 최외곽 층 (22)과 조립한다. 예를 들어, 제2 최외곽 층 (22)은, 현장에서 이미 조립된 기존의 모듈 상에 설치될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 백시트 (18), 및 제2 최외곽 층 (22)을 동시에 조립한다. 또 다른 실시양태에서, 백시트 (18) 및 제2 최외곽 층 (22)을 함께 조립한 후, 제1 최외곽 층 (10) 또는 제1 최외곽 층 (10) 및 광기전 전지 (14)와 조립한다.
조립 단계는 상기 성분 중 임의의 하나 이상을 다른 성분과 접촉 및/또는 압축시키는 것으로서 추가로 정의될 수 있다. 압축 단계 이후에도, 광기전 전지 (14) 및 제1 최외곽 층 (10)은 서로와 직접 접촉되어 존재할 필요는 없다. 압축 단계는 예를 들어, 광기전 전지 (14) 및 제1 최외곽 층 (10)에 진공을 적용하는 것으로서 추가로 설명될 수 있다. 대안적으로, 기계적 중량, 프레스, 또는 롤러 (예를 들어, 핀치 롤러)가 압축에 사용될 수 있다. 압축 단계는 모듈 (26) 및/또는 상기에 기재된 임의의 하나 이상의 성분을 라미네이팅하는 것으로서 추가로 설명될 수 있다. 더 추가로, 방법은 모듈 (26) 및/또는 상기에 기재된 임의의 하나 이상의 성분에 열을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 열은 접촉 및/또는 압축의 임의의 다른 단계와 조합되어 적용될 수 있거나 또는 별도의 단계에서 적용될 수 있다. 진공은 임의의 다른 접촉 및/또는 압축 단계와 조합되어 적용될 수 있거나 또는 별도의 단계에서 적용될 수 있다. 전체 방법은 연속식 또는 배치식(batch-wise)일 수 있거나, 또는 연속 단계 및 배치식 단계의 조합을 포함할 수 있다.
제2 최외곽 층 (22)은 다른 층 또는 성분 중 임의의 하나 이상이 조립되기 전에, 조립됨과 동시에, 또는 조립된 후에 백시트 (18)에 첨가 (예를 들어 접촉)될 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 최외곽 층 (22)은 예를 들어, 현장에서 이미 사용 중인 기존의 모듈 (26) 상에 적용된다. 이것은 기존 모듈 (26)에 제2 최외곽 층 (22)을 재장착하는 것으로서 설명될 수 있다.
대안적으로, 광기전 전지 (14)는 화학적 증착 또는 물리적 스퍼터링을 통해서 백시트 (18) 상에 직접 배치될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 화학적 증착 또는 물리적 스퍼터링을 통해서 제1 최외곽 층 (10) 상에 직접 배치된다. 광기전 전지 (14)는 본 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 메커니즘에 의해서 배치 (예컨대, 적용)될 수 있지만, 전형적으로는 연속 모드로 적용기를 사용하여 배치된다. 일 실시양태에서, 광기전 전지 (14)는 화학적 증착 또는 물리적 스퍼터링을 통해서 제1 최외곽 층 (10) 상에 배치된다. 광기전 전지 (14)를 제1 최외곽 층 (10) 상에 배치하는 다른 적합한 메커니즘은 광기전 전지 (14)에 힘을 적용하여 광기전 전지 (14) 및 제1 최외곽 층 (10)을 보다 완전히 접촉시키는 것을 포함한다.
임의의 성분의 상기에 언급된 조성물 중 임의의 것이, 분무 코팅, 유동 코팅, 커튼 코팅, 침지 코팅, 압출 코팅, 나이프 코팅, 스크린 코팅, 라미네이팅, 용융, 붓기, 브러싱, 및 그들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 적용 방법을 사용하여 배치될 수 있다. 각종 실시양태에서, 1종 이상의 실리콘 조성물이 제1 파트 및 제2 파트를 포함하는 멀티-파트 시스템으로서 공급된다. 제1 파트 및 제2 파트는 적용 직전에 혼합될 수 있다. 추가 실시양태에서, 방법은 상기에 언급된 조성물 중 임의의 하나 이상을 부분적으로 경화, 예를 들어 "사전-경화"시키는 단계를 추가로 포함한다.
추가적인 실시양태에서, 방법은 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,793,759호에 기재된 바와 같이, 제1 최외곽 층 (10), 광기전 전지 (14), 백시트 (18), 및/또는 제2 최외곽 층 (22)을 플라즈마로 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
이중 층 백시트 :
본 명세서는 또한 광기전 전지 (14) 모듈 (26)을 위한 이중 층 백시트 (도면에 도시되지 않음)를 제공한다. 백시트는 전형적으로 내오염성(resistant to soiling) 및 내탈층성(resistant to delamination)이고, 두께를 갖고, 전형적으로는 천공된 기판, 및 천공된 기판 상에, 천공된 기판 내의 천공과 직접 접촉하게 배치된 오염 방지 층으로 본질적으로 구성된다. 예를 들어, 오염 방지 층은 하나 이상의 천공을 밀봉하거나, 부분적으로 밀봉하거나, 폐쇄하거나 또는 부분적으로 폐쇄할 수 있다. 그러나, 천공이 항상 존재하는 것은 아닐 수 있다는 것이 고려된다.이러한 실시양태에서, 백시트는 비-천공된 기판, 및 그것 상에 배치된 오염 방지 층으로 본질적으로 구성될 수 있다.
이중 층 백시트는 자립식(free-standing)이거나 또는 지지 부재 상에 지지될 수 있다. 지지 부재는 레일이거나 또는 레일을 위해서 사용되는 복수의 패드 또는 설치 자리에서 PV 전지 패널 또는 모듈을 지지하는 패드일 수 있다. 전형적으로, 이중 층 백시트는 모듈 (26) 상에/내에 배열되거나, 또는 레일(들) 또는 패드(들)에 결합될 때까지 자립식이다.
천공된 기판은 백시트가 상기에 설명된 바와 같이 추가로 설명될 수 있다. 그러나, 천공된 기판은 백시트와 상이할 수 있다. 천공은 임의의 크기, 형상 및 수일 수 있고, 천공된 기판을 통해서 완전히 연장될 수 있거나 또는 천공된 기판을 통해서 부분적으로만 연장될 수 있다.각종 실시양태에서, 천공은 나노미터 또는 마이크로미터 크기를 갖고, 각종 실리콘 중합체, 예를 들어 상기에 기재된 하나 이상에 의해서 정의된다. 천공 자체는 다양한 제조 공정 동안 코팅 결함 또는 파단(tear)으로서 발생하는 홀 또는 파단부로서 설명될 수 있다.
오염 방지 층은 제2 최외곽 층 (22)이 상기에 설명된 바와 같이 추가로 설명될 수 있다. 일 실시양태에서, 천공된 기판은 제1 실리콘으로 본질적으로 구성된다. 또다른 실시양태에서, 오염 방지 층은 제1 실리콘과 상이한 제2 실리콘으로 본질적으로 구성되고, 제2 최외곽 층 (22)과 관련하여 상기에 설명된 바와 같은 마찰 계수를 나타낸다. 또 다른 실시양태에서, 오염 방지 층은 10 내지 15 g/m2의 코팅 중량으로 천공된 기재 상에 배치되고, 천공을 적어도 부분적으로 폐쇄한다. 직전에 기재되고, 본 명세서 전체에서 상기에 언급된 용어 "폐쇄" 및/또는 "폐쇄한다" 등은 물리적인 블로킹, 예를 들어 천공의 크기 감소 및/또는 정전기 작용을 통한 블로킹에 의한 수증기, 물방울, 때, 광 등으로부터의 부분적인 물리적인 폐쇄 또는 완전한 물리적인 폐쇄를 설명할 수 있다.
이중 층 백시트 및 오염 방지 층은 광기전 전지 모듈이 내오염성 및 내탈층성이도록 하면서, 구조적 통합성을 증가시켜서 모듈이 습식 누설 전류 시험에 합격할 수 있도록 한다. 또한, 이중 층 백시트 및 제2 최외곽 층은 광기전 전지 모듈이 감소된 비용 및 감소된 복잡성으로 제조되게 하면서, 중량 및 원재료 사용을 감소시킨다. 오염 방지 층은 제2 최외곽 층 (22)에 관련하여 상기에 기재된 바와 같이, ISO 8295에 따라서 측정되는 경우 그 자체에 대해서 0.1 내지 0.7, 0.2 내지 0.6, 0.3 내지 0.5, 0.4 내지 0.5, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 또는 0.7의 마찰 계수를 나타낼 수 있다. 전형적으로, 마찰 계수가 작을수록, 때, 오염물, 미립자가 오염 방지 층에 더 적게 보유된다 (예를 들어, 들러붙는다).
이중 층 백시트 (및 상기에 기재된 제2 최외곽 층 (22))의 내오염성은, 오염 방지 층 및/또는 제2 최외곽 층 (22)으로부터 때를 세정하는 것을, 오염 방지 층 및/또는 제2 최외곽 층 (22)을 포함하지 않는 기재로부터 때를 세정하는 것과 비교함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 때의 층 (예를 들어, 5 그램/제곱미터)은 상기에 언급된 표면 중 하나 상에 배치될 수 있고, 이어서 물 공급원 (예컨대 실험용수 병)으로부터의 미리 결정된 양의 물로 분무될 수 있다. 물로의 분무 후, 남아있는 때의 양은 중량 및/또는 시각적인 평가에 의해서 정량화될 수 있다.
전기 생성 방법:
본 명세서는 또한 본 명세서의 모듈 (26)을 사용하여 전기를 생성하는 방법을 제공한다. 방법은 모듈을 태양광에 노출시켜서 전기를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 전기 도관을 통해서 광기전 전지 모듈로부터 전기 장치로 전기를 전송하여 전기 장치를 구동시키는 단계를 포함할 수 있다. 전기 도관은 특별히 제한되지 않으며, 전력 라인, 파이핑, 전송 라인(transmission line), 와이어, 케이블, 고압 직류 (HVDC) 전송 시스템 등을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 도관은 임의의 도시, 타운쉽(township), 마을, 카운티(county), 주, 지역, 지방, 영역 또는 국가로부터 다른 곳으로 연장된다.모듈 (26)의 어레이가 또한 본 명세서 및 본 방법에서 사용될 수 있다. 방법은 또한 전기 장치를 전기로 전기로 구동시켜서 광, 열, 전압 차, 또는 운동력을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 명세서는 ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층, 및 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지; 광기전 전지 상에 배치된 백시트, 및 제1 최외곽 층의 반대편의 제2 최외곽 층 (여기서, 제2 최외곽 층은 백시트의 외향 대면 표면 상에 배치되고, 광기전 전지 및 백시트를 제2 최외곽 층과 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭함)을 포함하는 광기전 전지 모듈에 의해서 생성된 전기로 전기 장치를 구동시키는 방법을 제공한다.이러한 실시양태에서, 제2 최외곽 층은 백시트의 외향 대면 표면 m2 당 3 내지 75 g의 코팅 중량으로 존재하고, 백시트 및 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성된다. 더욱이, 이러한 실시양태에서, 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 V의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격한다.이러한 실시양태에서, 방법은 광기전 전지 모듈을 태양광에 노출시켜서 전기를 생성하는 단계, 전기를 전기 도관을 통해서 광기전 전지 모듈로부터 전기 장치로 전송하여 전기 장치를 구동시키는 단계, 및 전기 장치, 또는 그의 전기 구성요소를 전기로 구동시키는 단계를 포함한다. 전기 장치에는 전기 기구 (예를 들어, 주방, 조명), 배터리, 통신 장치 (예를 들어, 휴대 전화, 유선 전화, 텔레비젼, 라디오), 컴퓨팅 장치 (개인용 컴퓨터, 서버, 태블렛(tablet)), 전자 디스플레이 (LCD, 플라즈마, LED, CRT), 전기 모터, 또는 전기 자동차가 포함될 수 있다.
실시예
모듈의 형성:
본 명세서의 방법에 따라서 일련의 (모듈 1 내지19)을 형성한다. 또한, 본 명세서의 방법에 따르지 않는 9개의 비교 모듈 (비교 모듈 1 내지 9)을 또한 형성한다.
각각의 모듈 1 내지 19는:
ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 156 mm × 156 mm × 3.2 mm의 제1 최외곽 층 (유리);
제1 최외곽 층 상에 배치된 156 mm × 156 mm × 200 mm의 광기전 전지;
제1 최외곽 층 및 광기전 전지 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게, 그들 모두 사이에 배치된 156 mm × 156 mm의 전면 캡슐화제;
후면 캡슐화제 및 제2 최외곽 층 모두 상에, 그들 모두와 직접 접촉하게, 그들 모두 사이에 배치된 156 mm × 156 mm의 백 시트; 및
156 mm × 156 mm의 제2 최외곽 층을 포함한다.
모듈 1, 3, 5, 7, 10, 12, 및 14는 또한 후면 캡슐화제 내에 배치되고, 그것에 의해서 캡슐화된 156 mm × 156 mm의 스크림 섬유유리 층을 포함한다.
각각의 비교 모듈 1 내지 9는 제1 최외곽 층, 광기전 전지, 전면 캡슐화제, 후면 캡슐화제, 및 백시트를 포함한다. 그러나, 비교 모듈 중 어느 것도 본 명세서의 제2 최외곽 층을 포함하지 않는다. 모듈 1 내지 19, 및 비교 모듈 1 내지 9 각각을 형성하는데 사용되는 성분이 하기 표 1에 기재되어 있다:
[표 1]
Figure 112015044213284-pct00004
Figure 112015044213284-pct00005
백시트 A는 제직 섬유유리 (섬유유리 1) 상에 5 밀 두께로 캘린더링된 고 컨시스턴시(consistency) 고무이다. 고 컨시스턴시 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이고, 석영 충전제 및 안료를 포함한다. 이 백시트는 아를론(Arlon)에 의해서 코팅되어 있다.
백시트 B는 제직 섬유유리 (섬유유리 1) 상에 10 밀 두께로 캘린더링된 고 컨시스턴시 고무이다. 고 컨시스턴시 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이고, 석영 충전제 및 안료를 포함한다. 이 백시트는 아를론에 의해서 코팅되어 있다.
백시트 C는 제직 섬유유리 (섬유유리 1) 상에 10 밀 두께로 코팅된 액체 실리콘 고무이다.액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이고, 알루미늄 트라이하이드레이트 충전제 및 안료를 포함한다. 이 백시트는 본 롤(Von Roll)에 의해서 코팅되어 있다.
백시트 D는 제직 섬유유리 (섬유유리 2) 상에 10 밀 두께로 코팅된 액체 실리콘 고무이다. 액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이고, 알루미늄 트라이하이드레이트 충전제 및 안료를 포함한다. 이 백시트는 본 롤에 의해서 코팅되어 있다.
백시트 E는 제직 섬유유리 (섬유유리 2) 상에 대략 120 g/m2로 코팅된 액체 실리콘 고무이다. 액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸 하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다. 이것은 퓸드 실리카 및 안료를 포함한다. 이것은 하이드록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 실록산 및 코팅된 백금의 반응 생성물인 탈크 함유 하드(hard) 탑 코트로 대략 15 g/m2로 코팅되어 있다.
백시트 F는 제직 섬유유리 (섬유유리 2) 상에 대략 180 g/m2로 코팅된 액체 실리콘 고무이다. 액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸 하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다. 이것은 퓸드 실리카 및 안료를 포함한다. 이것은 하이드록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 실록산 및 코팅된 백금의 반응 생성물인 탈크 함유 하드 탑 코트로 대략 15 g/m2로 코팅되어 있다.
백시트 G는 제직 섬유유리 (섬유유리 2) 상에 대략 300 g/m2로 코팅된 액체 실리콘 고무이다. 액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸 하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다. 이것은 퓸드 실리카 및 안료를 포함한다. 이것은 하이드록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 실록산 및 코팅된 백금의 반응 생성물인 탈크 함유 하드 탑 코트로 대략 15 g/m2로 코팅되어 있다.
백시트 H는 제직 섬유유리 (섬유유리 2) 양면 상에 양면에 대해서 60 g/m2로 코팅된 액체 실리콘 고무이다. 액체 실리콘 고무는 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐 종결 실록산과 다이메틸 하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다. 이것은 퓸드 실리카 및 안료를 포함한다. 이것은 한면이 하이드록시-종결 다이메틸, 메틸비닐 실록산, 다이메틸비닐실록시-종결 실록산 및 코팅된 백금의 반응 생성물인 탈크 함유 하드 탑 코트로 대략 15 g/m2로 코팅되어 있다.
캡슐화제 1은 저 모듈러스 (전면) 캡슐화제이고, 백금에 의해서 촉매작용된 2종의 상이한 다이메틸비닐-종결 폴리다이메틸실록산, 다이메틸하이드로겐-종결 폴리다이메틸실록산 및 분자 당 적어도 3개의 SiH 단위를 함유하는 트라이메틸실록시-종결 다이메틸 메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이고, PDMS를 포함한다.
캡슐화제 2는 저 모듈러스 (후면) 캡슐화제이고, 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐-종결 폴리다이메틸실록산, 다이메틸하이드로겐-종결 폴리다이메틸실록산 및 분자 당 적어도 3개의 SiH 단위를 함유하는 트라이메틸실록시-종결 다이메틸 메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다.
캡슐화제 3은 고 모듈러스 (PV) 캡슐화제이고, 백금에 의해서 촉매작용된 다이메틸비닐-종결 폴리다이메틸실록산 및 분자 당 적어도 3개의 SiH 단위를 함유하는 트라이메틸실록시-종결 다이메틸 메틸하이드로겐 실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물이다.
섬유유리 1은 두께가 7 밀인 JPS 컴포지트(JPS composites)로부터의 제직 섬유유리이다.
섬유유리는 두께가 4.8 밀인 JPS 컴포지트로부터의 제직 섬유유리이다.
섬유유리 3은 두께가 5 밀인 JPS 컴포지트로부터의 제직 섬유유리이다.
섬유유리 4는 두께가 5.9 밀인 JPS 컴포지트로부터의 제직 섬유유리이다.
섬유유리 5는 두께가 4.4 밀인 JPS 컴포지트로부터의 제직 섬유유리이다.
형성 후, 다양한 모듈 1 내지 19, 및 비교 모듈 1 내지 9의 3개의 샘플을 IEC 61215 (습도 사이클) 및 열 사이클에 따라서 평가하여 모듈이 다양한 시간 간격에서 전력 및 습식 누설 시험에 합격하는지를 결정한다. 결과를 하기 표 2 및 3에 기재한다.
[표 2]
Figure 112015044213284-pct00006
Figure 112015044213284-pct00007
[표 2]
Figure 112015044213284-pct00008
Figure 112015044213284-pct00009
[표 3]
Figure 112015044213284-pct00010
[표 3]
Figure 112015044213284-pct00011
상기 표 2 및 3에서, 용어 "예"는 3개 샘플 모두가 각각의 평가에 합격하였음을 나타낸다. 용어 "2*"는 3개 샘플 중 2개가 각각의 평가에 합격되었음을 나타낸다. 용어 "1*"는 3개 샘플 중 1개가 각각의 평가에 합격되었음을 나타낸다. 용어 "아니오"는 3개 샘플 모두가 각각의 평가에 불합격되었음을 나타낸다.용어"N/A"는 평가가 수행되지 않았음을 나타낸다.
상기에 기재된 값들 중 하나 이상은, 차이가 본 발명의 범주 내에 남아 있기만 하다면 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25% 등 만큼 다를 수 있다. 예상하지 못한 결과들이 마쿠쉬(Markush) 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 구성원과 관계 없이 얻어질 수 있다. 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합으로 필요하게 될 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시양태들에 대한 적절한 지지를 제공한다. 본 명세서에 기재된 단략 및 실시양태의 모든 조합에 더하여, 독립항 및 종속항 (단일 종속항 및 다중 종속항 둘 모두)의 조합의 발명 주제가 본 명세서에 명백히 고려된다. 본 개시 내용은 제한하기보다는 설명의 단어들을 포함하는 예시적인 것이다. 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하며, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 설명된 것 이외의 다른 방법으로 실시될 수 있다.

Claims (25)

  1. A. ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법(spectrophotometry)에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층(first outermost layer);
    B. 상기 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지(photovoltaic cell);
    C. 상기 광기전 전지 상에 배치된 백시트; 및
    D. 상기 제1 최외곽 층의 반대편이고, 상기 백시트의 외향 대면 표면 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 상기 광기전 전지 및 상기 백시트를 상기 제2 최외곽 층과 상기 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한 광기전 전지 모듈(photovoltaic cell module)로서,
    상기 제2 최외곽 층은 상기 백시트의 외향 대면 표면 제곱미터 당 3 내지 75 그램의 코팅 중량으로 존재하고,
    상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성되고,
    상기 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링(humidity cycling) 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험(Wet Leakage Current Test)에 합격한, 광기전 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘이
    (A) 중합도가 150 이하이고, 적어도 2개의 규소-결합된 R 기로 말단화된 유기폴리실록산 (여기서, R 기 각각은 독립적으로 올레핀계 불포화 기, 알콕시 기, 또는 하이드록실 기임); 및
    (B) 상기 R 기 중 하나 이상과 반응성인 적어도 3개의 규소-결합된 기를 갖는 유기규소 가교-결합제를
    (C) (A)와 (B) 간의 반응을 촉매작용하여 상기 제2 최외곽 층의 실리콘을 형성하는 유효량의 촉매의 존재 하에서 반응시킨 반응 생성물인, 광기전 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서, (A) 및 (B)가 금속 충전제, 무기 충전제, 용융성(meltable) 충전제, 및 그들의 조합으로부터 선택된 충전제의 존재 하에서 반응되고, 상기 제2 최외곽 층이 상기 충전제를 추가로 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서, (A) 및 (B)가 상기 제2 최외곽 층의 총 중량을 기준으로 2 내지 70 중량%의 양의 탈크의 존재 하에서 반응되고, 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘이 상기 탈크를 추가로 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서, (A) 및 (B)가 상기 제2 최외곽 층의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%의 양의 이산화티타늄의 존재 하에서 함께 반응되고, 이산화티타늄 및 임의로 탈크의 총 양이 상기 제2 최외곽 층의 총 중량을 기준으로 45 중량%를 초과하지 않고, 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘이 상기 이산화티타늄 및 임의로 상기 탈크를 추가로 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  6. 제2항에 있어서, 상기 촉매가 하이드로실릴화 촉매이고, 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘이 (A)와 (B) 간의 하이드로실릴화 반응 생성물인, 광기전 전지 모듈.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘이 (A)와 (B) 간의 반응 생성물을 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  8. 제2항에 있어서, (A)가 (A)의 총 몰수를 기준으로 10 내지 50 몰%의 비닐메틸실록산 단위를 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  9. 제2항에 있어서, (A)가 단일 분자 내에 규소-결합된 비닐 기 및 규소-결합된 하이드록실 기 모두를 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 백시트가 상기 제2 최외곽 층의 상기 실리콘의 조성과 조성이 상이한 실리콘으로 본질적으로 구성되는, 광기전 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 백시트가 복수의 섬유를 추가로 포함하는, 광기전 전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 섬유가 복수의 제직 섬유(woven plurality of fibers)로서 추가로 설명되는, 광기전 전지 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 최외곽 층이 ISO 8295에 따라서 측정되는 경우 그 자체에 대해서 0.1 내지 0.7의 마찰 계수를 나타내는, 광기전 전지 모듈.
  14. ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층;
    전면 및 후면을 갖고, 상기 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지;
    상기 광기전 전지의 상기 전면 및 상기 후면 상에, 그들과 직접 접촉하게 배치된 캡슐화제(encapsulant),
    제직 섬유유리(woven fiberglass)를 포함하고, 상기 캡슐화제 상에 배치된 백시트; 및
    상기 제1 최외곽 층의 반대편이고, 상기 백시트의 외향 대면 표면 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 상기 광기전 전지, 상기 캡슐화제, 및 상기 백시트를 상기 제2 최외곽 층과 상기 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한 광기전 전지 모듈로서,
    상기 제2 최외곽 층은 상기 백시트의 외향 대면 표면 제곱미터 당 10 내지 20 그램의 코팅 중량으로 존재하고,
    상기 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격하고,
    상기 제2 최외곽 층은
    분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기폴리실록산; 및
    상기 유기폴리실록산을 경화시키기에 충분한 양의 유기규소 화합물 (여기서, 상기 유기규소 화합물은 유기폴리실록산 내의 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자와 반응할 수 있는 분자 당 평균 적어도 2개의 규소-결합된 수소 원자 또는 규소-결합된 알케닐 기를 가짐)을
    촉매량의 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에서 반응시킨 하이드로실릴화 반응 생성물인, 광기전 전지 모듈.
  15. ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층, 상기 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지, 상기 광기전 전지 상에 배치된 백시트, 상기 제1 최외곽 층의 반대편이고, 상기 백시트의 외향 대면 표면 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 상기 광기전 전지 및 상기 백시트를 상기 제2 최외곽 층과 상기 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한 광기전 전지 모듈의 형성 방법으로서, 상기 제2 최외곽 층은 상기 백시트의 외향 대면 표면 제곱미터 당 3 내지 75 그램의 코팅 중량으로 존재하고, 상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성되고, 상기 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격하고, 상기 방법은 상기 제1 최외곽 층, 상기 광기전 전지, 상기 백시트, 및 상기 제2 최외곽 층을 조립하여 광기전 전지 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 최외곽 층, 상기 광기전 전지 및 상기 백시트를 함께 조립한 후 상기 제2 최외곽 층과 조립하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 최외곽 층, 상기 광기전 전지, 상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층을 동시에 조립하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층을 함께 조립한 후 상기 제1 최외곽 층 및 상기 광기전 전지와 조립하는, 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광기전 전지를 화학 증착 또는 물리적 스퍼터링을 통해서 상기 백시트 상에 직접 배치하는, 방법.
  20. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광기전 전지를 화학 증착 또는 물리적 스퍼터링을 통해서 상기 제1 최외곽 층 상에 직접 배치하는, 방법.
  21. 내오염성(resistant to soiling) 및 내탈층성(resistant to delamination)이고, 두께를 갖고,
    A. 천공된 기판(substrate); 및
    B. 상기 천공된 기판 상에, 상기 천공된 기판 내의 천공과 직접 접촉하게 배치된 오염 방지 층으로 본질적으로 구성된, 광기전 전지 모듈용 이중 층(bi-layer) 백시트로서,
    상기 오염 방지 층은 두께가 상기 천공된 기판의 두께의 10% 미만이고,
    상기 천공된 기판은 제1 실리콘으로 본질적으로 구성되고,
    상기 오염 방지 층은 상기 제1 실리콘과 상이한 제2 실리콘으로 본질적으로 구성되고, ISO 8295에 따라서 측정되는 경우 그 자체에 대해서 0.1 내지 0.7의 마찰 계수를 나타내고,
    상기 오염 방지 층은 상기 천공된 기판 제곱 미터 당 3 내지 75 그램의 코팅 중량으로 상기 천공된 기판 상에 배치되어 상기 천공을 적어도 부분적으로 폐쇄하는, 이중 층 백시트.
  22. 삭제
  23. ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층;
    상기 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지;
    상기 광기전 전지 상에 배치된 백시트; 및
    상기 제1 최외곽 층의 반대편이고, 상기 백시트 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 상기 광기전 전지 및 상기 백시트를 상기 제2 최외곽 층과 상기 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한 광기전 전지 모듈을 사용하여 전기를 생성하는 방법으로서,
    상기 제2 최외곽 층은 3 내지 75 g/m2의 코팅 중량으로 존재하고,
    상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성되고,
    상기 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격하고, 상기 방법은 상기 광기전 전지 모듈을 태양광에 노출시켜서 전기를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 전기 도관을 통해서 상기 광기전 전지 모듈로부터 전기 장치로 상기 전기를 전송하여 상기 전기 장치를 구동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. ASTM E424-71 (2007)을 사용하여 UV/Vis 분광광도법에 의해서 측정되는 경우 광 투과율이 적어도 70%인 제1 최외곽 층;
    상기 제1 최외곽 층 상에 배치된 광기전 전지;
    상기 광기전 전지 상에 배치된 백시트; 및
    상기 제1 최외곽 층의 반대편이고, 상기 백시트 상에 배치된 제2 최외곽 층을 포함하고, 상기 광기전 전지 및 상기 백시트를 상기 제2 최외곽 층과 상기 제1 최외곽 층 사이에 샌드위칭한 광기전 전지 모듈에 의해서 생성된 전기를 사용하여 전기 장치를 구동시키는 방법으로서,
    상기 제2 최외곽 층은 3 내지 75 g/m2의 코팅 중량으로 존재하고,
    상기 백시트 및 상기 제2 최외곽 층은 각각 독립적으로 실리콘으로 본질적으로 구성되고,
    상기 광기전 전지 모듈은 1,000시간 동안의 습도 사이클링 후 IEC 61215를 사용하여 적어도 1000 볼트의 전압에서 습식 누설 전류 시험에 합격하고, 상기 방법은
    상기 광기전 전지 모듈을 태양광에 노출시켜서 전기를 생성하는 단계;
    전기 도관을 통해서 상기 광기전 전지 모듈로부터 전기 장치로 상기 전기를 전송하여 상기 전기 장치를 구동시키는 단계;
    및 상기 전기를 사용하여 상기 전기 장치 또는 그의 전기 구성요소를 구동시키는 단계를 포함하는 방법.
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