KR102372762B1 - 광발전 모듈의 봉합재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 어떠한 가교제도 포함하지 않고 하기를 포함하는 조성물로 이루어진, 광발전 전지 (10) 을 코팅하는 것으로 의도되는 광발전 모듈 (20) 의 봉합재 (22) 로서:
- 에틸렌 - 알킬 아크릴레이트 코폴리머 (상기 코폴리머는 상기 조성물의 중량의 70% 내지 96% 를 구성함);
- 실란 (상기 조성물의 중량의 0.1% 내지 2% 를 구성함);
에틸렌 - 아크릴 에스테르 - 말레산 무수물 또는 글리시딜 메타크릴레이트 (상기 터폴리머는 상기 조성물의 중량의 2% 내지 29.9% 를 구성함) 를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광발전 모듈에서의 상기 봉합재의 용도, 뿐만 아니라 상기 봉합재를 포함하는 광발전 모듈에 관한 것이다.

Description

광발전 모듈의 봉합재 {ENCAPSULANT OF A PHOTOVOLTAIC MODULE}
본 발명의 주제물은 가교제 (퍼옥시드 또는 이소시아네이트 또는 가교 기능을 갖는 임의의 기타 성분) 가 존재하지 않는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 기재의 광발전 모듈 봉합재이다. 본 발명은 또한 광발전 모듈, 또는 봉합재 층 외에 "프론트 시이트" 또는 "백 시이트" 를 형성하는 하나 이상의 인접한 층, 더 일반적으로 이들 3 개의 연속 층: "프론트 시이트", 봉합재 및 "백 시이트" 를 포함하는, 상기 모듈에서의 상기 봉합재 조성물의 용도에 관한 것이다.
화석 연료에 의해 배출되는 온실 기체에 관한 지구 온난화는, 예를 들어 광발전 모듈과 같은 그 작동시 상기 기체를 배출하지 않는 대안 에너지 해결책의 개발을 이끌었다. 광발전 모듈은 "광발전 전지" 를 포함하며, 상기 전지는 광 에너지를 전기로 전환할 수 있다.
수많은 유형의 광발전 패널 구조가 존재한다.
종래의 광발전 전지가 도 1 에 나타나 있고; 상기 광발전 전지 (10) 은 광발전 센서의 위 (상부 콜렉터) 및 아래 (하부 콜렉터) 위치한 전자 콜렉터 (16) 과 접촉된, 일반적으로 광전자 특성의 수득을 위해 처리되는 규소 기재의 광발전 센서 (14) 를 함유하는 전지인 전지 (12) 를 포함한다. 전지의 상부 콜렉터 (16) 은 일반적으로 금속 합금으로 구성된, 도전 바 (18) 을 통해 또다른 전지 (12) 의 하부 콜렉터 (16) 에 연결된다. 모든 이들 전지 (12) 는 직렬 및 병렬로 서로 연결되어 광발전 전지 (10) 을 형성한다. 광발전 전지 (10) 이 광 공급원 하에 있는 경우, 이는 전지 (10) 의 말단 (19) 에서 회수될 수 있는 직접 전류을 전달한다.
도 2 를 참조하면, 광발전 모듈 (20) 은 "봉합재" (상부 부 (22) 및 하부 부로 구성됨) 중에 매입된 도 1 의 광발전 전지 (10) 을 포함한다. 상부 보호 층 (24) (용어 "프론트 시이트" 로 공지됨, 계속해서 사용됨) 및 모듈 뒤쪽의 보호 층 (26) (용어 "백 시이트" 로 공지됨, 또한 계속해서 사용됨) 은 봉합된 전지의 둘 중 한쪽 측에 위치한다.
광발전 전지 (10) 의 충격 및 수분 보호가 일반적으로 유리로 만들어진 상부 보호 층 (24) 로 제공된다.
백 시이트 (26), 예를 들어 플루오로폴리머 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재의 다중층 필름은 광발전 모듈 (20) 의 수분 보호 및 전지 (12) 의 전기 절연에 기여하여 외부 환경과의 임의의 접촉을 방지한다.
봉합재 (22) 는 광발전 전지 (10) 및 보호 층 (24) 및 (26) 사이에 존재하는 공간 모양에 완벽히 맞춰져 광발전 모듈의 아웃풋을 제한하는 공기의 존재를 피해야 한다. 봉합재 (22) 는 또한 대기 산소 및 물과 전지 (12) 의 접촉을 막아 그 부식을 제한해야 한다. 봉합재 (22) 의 상부 부는 전지 (10) 및 상부 보호 층 (24) 사이에 포함되어 있다. 봉합재 (22) 의 하부 부는 전지 (10) 및 백 시이트 (26) 사이에 포함되어 있다.
태양 방사의 존재 하에, 가열은 태양 모듈 내에서 일어나고, 80℃ (그 이상) 의 온도에 도달할 수 있는데, 이는 층이 모듈의 라이프 사이클을 통틀어 서로 완벽히 결합되어야 하는 것을 요구한다.
현재, 대다수의 광발전 봉합 시장은 퍼옥시드, 실란 및 각종 관능성 첨가제가 첨가된 EVA 기재의 제형에 상응한다.
EVA 는 상기 적용에 유리한 수많은 품질 및 특성을 나타낸다. 이는 주로 매우 양호한 투명성, 기계적 강도 및 에이징에 대한 저항성 및 일반적으로 탁월한 열기계적 및 기계적 특성을 부여하기 때문이다. 나아가, 상기 열가소물은 비교적 저렴하여 상기 적용에서 그 사용이 사실상 피할 수 없다.
그럼에도 불구하고, 퍼옥시드 및 실란을 포함한 EVA 기재의 봉합재 유형은 2 개의 주요 단점을 나타낸다.
우선, 가교제, 즉 퍼옥시드의 사용은 퍼옥시드의 반응 동역학에 따라 필수적인 비교적 긴 가공의 단점을 나타내는데, 상기 봉합재를 사용하는 모듈의 제조에서 현 사이클 시간은 15 내지 45 분이다. 그럼에도 불구하고, 현재 가교제의 사용이 특히 EVA 에서 보다 양호한 열기계적 특성 및 물리화학적 특성을 부여하고 또한 폴리머 사슬에 대한 실란의 그래프트를 보장한다는 점에서 필수적이다.
EVA 와 관련하여, 환경 조건이 악화된 경우, 다시 말해 고온 및 습윤 조건 하에 에이징되는 경우 (DHT (습도 시험; damp heat test): 85℃/85% RH (상대 습도)), 상기 성분은 아세트산, 봉합재의 황색화 공급원 및 광발전 모듈의 금속 연결부의 부식이 나타나는 것을 야기하는 가수분해에 놓이게 된다.
당업자는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머에 의한 EVA 의 대체를 예상할 수 있지만, 곤란한 환경에 존재시 EVA 관련 특정 문제들을 명백히 피할지라도 상기 용액은 올바른 광발전 모듈의 수득을 가능케 하지 않는다. 이는 라미네이션 동안 상당량 존재하는 퍼옥시드로 인해 가교시 수많은 버블이 형성되기 때문이다.
나아가, 문헌 WO 2006095911 은 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 기재의 제형의 사용에 의한 용액을 제공하는데, 표준 JIS K 7121 에 따라 수득한 이의 용융점 (T (℃)) 은 하기 식에 상응할 것이다: -3.0X+125 > T > -3.0X+109, 성분 X 는 극성 코모노머 (아크릴레이트) 의 몰 함량을 나타냄. 나아가, 상기 문헌은 유리에 대한 접착제 특성의 도입을 위해 상기 코폴리머와 실란의 조합을 제공한다.
그러나, 상기 제형은 장기간에 걸쳐 효과적인 봉합재의 수득을 가능케 하지 않을 것이다. 이는 실란이 폴리머에 화학적 결합되지 않는 경우 유리에 대한 양호한 수준의 접착이 가능하지 않는다는 단점을 나타내기 때문이다.
따라서, EVA 에 대한 대안 성분 기재이지만, 가교제를 사용하지 않으면서 단지 유리한 특성을 나타내는 봉합 용액이 현재 추구되고 있다.
나아가, 상기 용액은 프론트 시이트, 다시 말해 특히 유리-세라믹 또는 합성 유리 (종래적으로, PMMA) 로 만들어진 성분의 벽에 대한 부착, 및 그 사용시 프론트 시이트에 대한 양호한 접착제 특성의 유지를 가능케 하는, 접착력 촉진제, 예컨대 실란의 사용이 가능해야 한다.
출원인에 의해, 각종 실험 후에, 매우 특정한 유형의 관능기화 폴리올레핀과의 조합시, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 및 실란 기재의 조성물이 어떠한 가교제의 사용 없이 매우 만족스런 열기계적 특성 및 물리화학적 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
상기 매우 특정한 폴리올레핀은 에틸렌/알킬 아크릴레이트/말레산 무수물 터폴리머로 이루어진다.
따라서, 본 발명은 어떠한 가교제도 포함하지 않고 하기를 포함하는 조성물로 이루어진 광발전 전지를 매입하는 것으로 의도되는 광발전 모듈 봉합재로서:
- 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 (상기 코폴리머는 상기 조성물의 중량의 70% 내지 96% 를 나타냄);
- 실란 (상기 조성물의 중량의 0.1% 내지 2% 를 나타냄);
에틸렌/아크릴 에스테르/말레산 무수물 또는 글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 (상기 터폴리머는 상기 조성물의 중량의 2% 내지 29.9% 를 나타냄) 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 것에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 우선 하기 이점을 나타낸다:
- 아세트산, 더 일반적으로 임의의 산이 그 사용시에 어떤 환경 조건이든지간에 나타날 수 없음;
- 조성물 필름의 압출 파라미터에 있어서 매우 양호한 래티튜드(latitude) 및 라미네이션 단계에 있어서 시간의 상당한 절약;
- 특히 광발전 모듈의 봉합재로서 사용시에 조성물의 수명을 통틀어 조성물의 탁월한 접착제 특성의 유지;
- 적어도 현 EVA 기재의 용액 (가교제 및 실란) 만큼 만족스러운 탁월한 열기계적 특성 및 물리화학적 특성의 유지.
본 발명의 1 차 혼합물의 기타 특성 및 별개의 특성이 하기 제시되어 있다:
- 유리하게는, 상기 언급된 터폴리머는 상기 조성물의 중량의 8% 내지 22% 를 나타냄;
- 바람직하게는, 상기 언급된 코폴리머의 경우, 에틸렌의 중량 기준 함량은 60% 내지 85%, 바람직하게는 70% 내지 84% 이고, 알킬 아크릴레이트의 중량 기준 함량은 15% 내지 40%, 바람직하게는 16% 내지 30% 임;
- 유리하게는, 실란은 에폭시실란 또는 아미노실란으로 이루어짐;
- 후자의 경우, 유리하게는, 실란은 (3-글리시딜옥시-프로필)트리에톡시실란으로 이루어짐;
- 상기 언급된 코폴리머는 상기 조성물의 75 중량% 내지 95 중량% 로 존재함;
- 본 발명에 의해 제공되는 하나의 가능성에 따라, 조성물은 단지 상기 언급된 코폴리머, 상기 언급된 터폴리머 및 상기 언급된 실란으로 이루어짐;
- 하나의 구현예에 따라, 조성물은 추가의 특정한 특성을 부여하는 것으로 의도되는 첨가제, 특히 가소제, 접착력 촉진제, UV 안정화제 및 흡수제, 항산화제, 난연제 및/또는 충전제를 추가로 포함함.
본 발명은 또한 광발전 모듈에서 상기 기재된 바와 같은 봉합재의 용도에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 봉합재가 상기 기재된 바와 같은 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 봉합재 및 프론트 시이트 또는 백 시이트의 조합으로 이루어진 구조를 포함하는 광발전 모듈에 관한 것이다.
하기와 같은 설명은 단지 하기와 같은 첨부 도면을 참조함으로 암묵적인 제한 없이 예시의 방식으로 제시된다:
이미 기재되어 있는 도 1 은 부 (a) 및 (b) 가 ¾ 그림인 것으로서, 부 (a) 가 연결 전의 전지를 나타내고, 부 (b) 가 2 개의 전지의 연결 후의 그림이고; 부 (c) 는 완전한 광발전 전지의 상면도인 광발전 전지의 예를 나타낸다.
이미 기재되어 있는 도 2 는 상부 봉합재 필름 및 하부 봉합재 필름에 의해 봉합된 "종래의" 광발전 센서인 광발전 모듈의 단면도를 나타낸다.
에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머에 있어서, 이는 당업자에 익히 공지된 성분이다. 본 발명의 맥락상 상기 코폴리머에 특수한 별개의 특성은 본질적으로 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 중량비로부터 유래하는데, 에틸렌의 중량 기준 함량은 60% 내지 85%, 바람직하게는 70% 내지 84% 이고 알킬 아크릴레이트의 중량 기준 함량은 15% 내지 40%, 바람직하게는 16% 내지 30% 이다. 상기 코폴리머는 바람직하게는 개선된 열 특성을 갖는 코폴리머의 수득을 가능케 하는 ("오토클레이브" 방법에 따라 수득한 동일한 코폴리머와 비교시) "관형" 중합 방법에 따라 수득될 것이다.
비제한적 예로서, 출원인은 시중에서 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머인 LOTRYL® 로서 공지된 성분을 사용한다.
당업자는 2 개의 모노머 각각의 상이한 양에 따른 상기 코폴리머의 제조/제작 방법을 완전히 알고 있다. 계속해서, 본 발명에서는 특정한 유형의 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머가 제시되지만, 코폴리머가 상기 정의된 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 함량 범위 내에서 가변적인 경우, 가능하다면 약간 더 양호한 방식으로 상기 코폴리머가 이들 2 개의 모노머에서 바람직한 범위 내에서 선택되는 함량의 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트를 나타내는 경우 설정되는 목적에 본 발명에 따른 봉합재 조성물이 부합되는 것으로 소유주에 의해 제시되었다.
실란에 대하여, 이들은 봉합재 및 유리 사이에 접착 상호작용을 가능케 하는 화학 화합물이다. 실란의 예로서, 아미노실란 및 에폭시실란 또는 터폴리머에 대해 반응성인 관능기를 지닌 임의의 기타 실란이 언급될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물 중 실란은 글리시딜옥시프로필트리에톡시실란이다. 그럼에도 불구하고, 에폭시실란 또는 아미노실란 부류의 또다른 실란을 선택함으로써 등량 또는 실질적 등량 결과가 수득될 것이다.
에틸렌/아크릴 에스테르/말레산 무수물 터폴리머에 대하여, 상기 반응성 성분은 당업자에 익히 공지되어 있고, 그 제작/제조에서 어떠한 곤란함을 제시하지 않는다.
본 발명에 따른 봉합재를 형성하는 조성물은 추가의 특정한 특성을 부여하도록 의도되는 일정수의 첨가제를 포함할 수 있다.
가소제는 가공의 촉진 및 조성물 및 구조의 제조 방법의 생산적 아웃풋의 개선을 위해 첨가될 수 있다. 예로서, 본 발명에 따른 조성물의 접착 개선을 또한 가능케 하는 파라핀성, 방향족 또는 나프탈렌성 미네랄 오일이 언급될 것이다. 또한, 가소제로서 프탈레이트, 아젤레이트, 아디페이트 또는 트리크레실 포스페이트가 언급될 수 있다.
접착력 촉진제는 필수적이지 않지만 유리하게는 접착이 특히 높아야 하는 경우 조성물의 접착성을 개선하는데 첨가될 수 있다. 접착력 촉진제는 비폴리머성 성분이고; 유기, 결정성, 무기, 더 바람직하게는 반무기 반유기일 수 있다. 이들 중에서, 티타네이트가 언급될 수 있다.
광발전 모듈에 조성물의 상기 특정한 적용에서, UV 방사선이 상기 모듈의 봉합재로서 사용되는 조성물의 약간의 황색화를 야기할 수 있기 때문에, UV 안정화제 및 UV 흡수제, 예컨대 벤조트리아졸, 벤조페논 및 기타 힌더드(hindered) 아민을 그 수명 동안 봉합재의 투명도의 보장을 위해 첨가할 수 있다. 이들 화합물은, 예를 들어 벤조페논 또는 벤조트리아졸 기재일 수 있다. 이들은 조성물의 전체 중량의 10 중량% 미만, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량% 의 양으로 첨가될 수 있다.
또한, 봉합재의 제조 동안 황색화를 제한하기 위해 항산화제, 예컨대 인-기재 화합물 (포스포나이트 및/또는 포스파이트) 및 힌더드 페놀성 화합물을 첨가할 수 있을 것이다. 이들 항산화제는 조성물의 전체 중량의 10 중량% 미만, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량% 의 양으로 첨가될 수 있다.
난연제가 또한 첨가될 수 있다. 이들 지연제는 할로겐화 또는 비할로겐화될 수 있다. 할로겐화 지연제 중에서, 브롬화 생성물이 언급될 수 있다. 또한, 비할로겐화 지연제로서, 인-기재 첨가제, 예컨대 암모늄 포스페이트, 폴리포스페이트, 포스피네이트 또는 피로포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 펜타에리트리톨, 제올라이트 및 이들 지연제의 혼합물을 사용할 수 있다. 조성물은 이들 지연제를 조성물의 전체 중량에 대해 3% 내지 40% 범위의 비로 포함할 수 있다.
또한, 조성물의 전체 중량에 대해 일반적으로 5% 내지 15% 범위의 비로 화합물을 염색하거나 또는 화합물을 브라이트닝하는, 예를 들어 티타늄 디옥시드와 같은 안료를 첨가할 수 있다.
충전제, 특히 무기 충전제는 또한 조성물의 열기계적 강도의 개선을 위해 첨가될 수 있다. 제시되는 예는 암묵적인 제한 없이 실리카, 알루미나 또는 칼슘 카르보네이트 또는 탄소 나노튜브 또는 또한 유리 섬유이다. 또한, 나노미터 순으로 혼합되는 개질 또는 비개질된 점토를 사용할 수 있고; 이는 보다 투명한 조성물의 수득을 가능케 한다.
봉합재의 제조 및 본 발명에 따른 봉합재 필름 (광발전 모듈에 혼입되는 것으로 의도됨) 의 생성:
종래적으로, 가교는 특히 온도가 매우 높아진 경우 EVA-기재 봉합재의 열기계적 특성의 조정을 위해 필수적이다. 상기 경우에, 본 발명의 맥락상, 가교는 필수적이지 않고, 단지 종래의 화학 상호작용 및 반응은 관능기화 폴리올레핀 (터폴리머) 및 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 사이, 및 관능기화 폴리올레핀 및 실란 사이에서 실시된다.
상기 표적화된 양태에 있어서, "Handbook of Polymer Foams and Technology" 라는 제목의 핸드북은 특히 198 내지 204 쪽에서 당업자가 참조할 수 있는 추가의 지시사항을 제공한다.
광발전 모듈에서 열가소성 조성물의 사용에 관한 본 발명의 양태에 있어서, 당업자는, 예를 들어 "Handbook of Photovoltaic Science and Engineering", Wiley, 2003 을 참조할 수 있다. 이는 본 발명의 조성물이 광발전 모듈에서 봉합재 또는 봉합재-백 시이트로서 사용될 수 있기 때문이며, 상기 구조가 첨부된 도면와 함께 기재되어 있다.
시험되는 제형의 형성에 활용되는 재료:
Lotryl ® 20MA08: 에틸렌/메틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 20 중량% 이고, 상기의 MFI 는 8 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 하기에 따라 수득될 수 있다:
- 관형 방법: 용융점 = 96℃
- 오토클레이브 방법: 용융점 = 75℃
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 관형 방법으로 수득시에는 이니셜 20MA08T 및 오토클레이브 방법으로 수득시에는 20MA08A 로 나타낸다.
Lotryl ® 24MA02: 에틸렌/메틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 24 중량% 이고, 상기의 MFI 는 2 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 하기에 따라 수득될 수 있다:
- 관형 방법: 용융점 = 93℃
- 오토클레이브 방법: 용융점 = 68℃
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 관형 방법으로 수득시에는 이니셜 20MA02T 및 오토클레이브 방법으로 수득시에는 20MA02A 로 나타낸다.
Lotader ® 3410: 에틸렌/부틸 아크릴레이트/말레산 무수물 터폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 터폴리머의 17 중량% 이고, 상기의 무수물 함량은 터폴리머의 3.1 중량% 이고, 상기의 MFI 는 5 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotader® 은 용어 3410 으로 나타낸다.
Dynasylan ® GLYEO: 글리시딜옥시프로필트리에톡시실란 (Evonik). 이는 반응성 에폭시드 관능기 및 가수분해가능 트리에톡시실릴기를 갖는 실란이다. 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 실란은 이니셜 GLYEO 로 나타낸다.
Evatane ® 3345PV: 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 상기의 아세테이트 함량은 코폴리머의 33 중량% 이고, 상기의 MFI 는 45 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Evatane® 은 이니셜 3345PV 로 나타낸다.
Dynasylan ® MEMO: 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 (Evonik). 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 실란은 이니셜 MTS 로 나타낸다.
Luperox ® TBEC: OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트 (출원인 Arkema 에 의해 시판, 계속해서 TBEC 로 나타냄).
시험되는 필름 및 제형의 제조:
필름의 제조:
봉합재 필름을 함침된 폴리머 과립의 압출로 수득한다: 실란 및 적절하다면 퍼옥시드를 Lotryl 또는 Evatane 과립의 함침에 의해 첨가한다. 과립 및 액체를 플라스크에 두고, 플라스크를 대략 3 시간 동안 분 당 60 회 회전 속도로 롤 믹서에 위치시킨다.
함침 후에, 이들 과립, 및 또한 임의의 추가 과립을 너비 10 cm (센티미터) 를 갖는 슬릿(slit) 압출기의 도입 호퍼(hopper) 에 둔다.
압출을 조성물에 대한 적절한 온도에서 수행하고; 따라서 Evatane 및 Luperox TBEC 를 기준으로 하는 반례에서는 (조성물 EC1), 상기 온도를 90℃ 로 제한하는데, 상기 온도 초과에서 퍼옥시드가 분해되기 때문이다.
본 발명에 기재된 바와 같은 제형의 경우, 온도는 단지 사용되는 폴리머의 열 특성에 의해 제한된다. 그러나, 100℃ 내지 220℃ 의 온도에서 상기 압출을 수행하는 것이 적절할 것이다.
상기 압출은 필름의 릴(reel) 의 수득을 가능케 하는데, 압출기 배출구에서 상기의 드로잉(drawing) 은 350 내지 550 μm (마이크로미터) 의 두께를 갖는 필름의 수득을 위해 조정된다.
시험 모듈의 제조:
제형의 특성화를 위해, 시험 모듈을 고온 라미네이션으로 수득한다.
수행되어야 하는 특성화에 따라 가변적인 시험 모듈의 구조:
- 크리프 및 투과율에 의한 광학 특성의 측정: 유리 (4 mm)/봉합재 필름/유리 (4 mm)
- 반사율에 의한 광학 특성의 측정: 유리 (4 mm)/봉합재 필름/KPK 백 시이트 (PVDF/PET/PVDF)
- 접착력의 측정: 유리 (4 mm)/봉합재 필름/Apolhya 백 시이트
사용되는 라미네이터는 Penergy 에 의해 제공된다. 라미네이션 조건 (기간, 온도 T 및 상부 및 하부 챔버의 압력, 각각 Vup 및 Vdown) 은 라미네이션된 필름의 조성에 따라 다르다.
따라서, "종래의" 제형의 경우, 관찰되는 사이클은 하기이다 (전체 기간: 20 분):
Figure 112017004873723-pct00001
본 발명에 기재된 바와 같은 제형의 경우, 관찰되는 사이클은 하기이다 (전체 기간: 8 분):
Figure 112017004873723-pct00002
시편에서 수행되는 시험:
본 발명은 하기 비제한적 예로 보다 상세히 예시된다:
하기 표에서 E1, E2, E3 및 E4 로 나타내는 조성물은 본 발명에 따른 조성물이지만, 조성물 EC1, EC2, EC3 및 EC4 는 선행 기술에 따른 조성물이고/거나 본 발명에 따르지 않는 것이다.
Figure 112017004873723-pct00003
본 발명에 따른 조성물의 예는 모두 동일한 두께를 나타내지만, 당업자가 광발전 모듈의 적용 및 이의 수행성에 따라 가변적일 수 있는 것으로 분명히 여겨진다.
또한, 상기 표적화된 시편이 조성물의 중량의 0.25% 로 실질적으로 고정된 동일한 양의 실란을 나타내는 것이 주목될 것이다. 그럼에도 불구하고, 추가의 시험은 조성물 중 실란의 양이 상기 조성물의 0.1 중량% 내지 2 중량% 로 나타내질 수 있는 것을 확인할 수 있게끔 한다.
구조의 에이징:
구조의 가속화된 에이징을 DHT ("습도 시험") 로 수행한다. 모든 구조를 85℃ 및 85% RH (상대 습도) 로 조절된 기후-조절 챔버에 둔다. 상기 에이징은 2000 시간 지속된다. 모듈의 황색도 지수 (YI) 의 변화를 상기 DHT 동안 모니터링한다.
황색도 지수 YI 의 측정:
황색도 지수 YI 를 표준 ASTM E313 에 따라 및 Minolta 브랜드의 분광비색계를 사용해 유리/봉합재/백 시이트 구조 상에서 측정한다. 상기 측정에 사용되는 백 시이트는 KPK (PVDF/PET/PVDF) 이다. 측정 조건은 하기와 같다:
· 파장: 360 nm - 740 nm (나노미터)
· 광원: C
· 각: 2°
· 측정 오프닝: MAV 8 mm (밀리미터)
· 백그라운드: "Cera" 화이트 시이트
상기 시험에서 선택되는 값은 DHT 조건 하에 2000 h 동안 에이징 후 YI 의 변화, 표시 ΔYI 이다.
ΔYI = YI2000h - YI0h
크리프 시험:
크리프 시험을 유리/봉합재/유리 구조 (길이 L = 70 mm 를 갖는 유리 시이트 포함) 상에서 수행한다. 라미네이션 후에, 시험 모듈을 수평으로 70°각도를 형성하는 금속 구조에 둔다. 제 1 유리 층 두께 부분을 커버하는 엣지(edge) 에 의해 각 모듈은 고정된다.
상기 구조를 100℃ 의 오븐에 둔다. 크리프를 제 2 유리 층의 중량 하에 관찰할 수 있다. 따라서, 측정되는 크리프 값은 이들 조건 하에 500 시간 후 제 2 유리 시이트가 지나간 거리이다. 상기 거리는 0 mm (크리프 없음) 내지 70 mm (완전 크리프, 구조 분리) 이다.
유리 시이트에 대한 접착력 시험:
봉합재 및 유리 사이의 접착력 수준을 Zwick 1445 보편 시험기로 50 mm/min (분 당 밀리미터) 에서 수행되는 90° 박리 시험으로부터 유리/봉합재/백 시이트 구조 상에서 측정한다. 상기 측정에 사용되는 백 시이트는 출원인에 의해 제조되고 시판되는 Apolhya® 로 이루어진 단층이다. 측정 조건은 하기와 같다:
· 크로스피스(crosspiece) 의 이동 속도: 50 mm/min
· 시편 절단 너비: 10 mm
· 박리 각: 90°
접착력 결과는 N/mm 로 표현된다.
봉합재에 대한 시험을 또한 상기 신규 구조가 탁월한 특성, 다시 말해 문헌 WO 09138679 에 기재된 바에 따른 봉합재의 특성, 즉 특히 그 투명도, 그 헤이즈(haze), 그 기계적, 열기계적 및 발화 지연제 특성 및 그 전기 절연 특성에 관한 특성에 대해 동일한 특성을 보유한다는 점을 확인하기 위해 수행하였다. 이들 시험은 긍정적인 것으로 입증되었다.
따라서, 본 발명에 따른 조성물은 태양 모듈에서 결합제 또는 봉합재로서 매우 유리하게 사용될 수 있는 기준에 부합한다.
상이한 제형의 시편 상에서 수행된 시험의 결과:
Figure 112017004873723-pct00004
본 발명의 맥락상, 상이한 상기 언급된 시험에 관해 목적하는 값은 하기와 같이 나타난다:
- 2000 시간 DHT 후 황색도 지수는 3 미만이어야 함,
- 상기 구조 및 적용에 있어서 접착력은 5 N/mm 초과여야 함,
- 크리프는 3 밀리미터 미만이어야 함.
터폴리머가 8% 및 22% 로 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 것으로 추정시, 수득한 이점은 100℃ 초과, 전형적으로 110℃ 이상의 온도에서 수행되는 크리프 시험에 있어서 보다 양호한 결과이다.

Claims (10)

  1. 어떠한 가교제도 포함하지 않고 하기를 포함하는 조성물로 이루어진, 광발전 전지 (10) 을 매입하는 것으로 의도되는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22) 로서:
    - 관형 중합 방법에 의하여 수득되는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 (상기 코폴리머는 상기 조성물의 중량의 70% 내지 96% 를 나타냄);
    - 실란 (상기 조성물의 중량의 0.1% 내지 2% 를 나타냄);
    에틸렌/아크릴 에스테르/말레산 무수물 또는 글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 (상기 터폴리머는 상기 조성물의 중량의 2% 내지 29.9% 를 나타냄) 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 봉합재 (22).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 터폴리머가 상기 조성물의 중량의 8% 내지 22% 를 나타내는 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 코폴리머의 경우 에틸렌의 중량 기준 함량이 60% 내지 85%, 또는 70% 내지 84% 이고 알킬 아크릴레이트의 중량 기준 함량이 15% 내지 40%, 또는 16% 내지 30% 인 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  4. 제 1 항에 있어서, 실란이 에폭시실란 또는 아미노실란으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  5. 제 4 항에 있어서, 실란이 (3-글리시딜옥시프로필)트리에톡시실란으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 코폴리머가 상기 조성물의 70 중량% 내지 95 중량% 로 존재하는 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  7. 제 1 항에 있어서, 조성물이 단지 상기 코폴리머, 상기 터폴리머 및 상기 실란으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  8. 제 1 항에 있어서, 조성물이 추가의 특정한 특성을 부여하는 것으로 의도되는 가소제, 접착력 촉진제, UV 안정화제 및 흡수제, 항산화제, 난연제 또는 충전제를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 광발전 모듈 (20) 에서 사용되는 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20) 봉합재 (22).
  10. 하나 이상의 봉합재 (22) 및 프론트 시이트 (24) 또는 백 시이트 (26) 의 조합으로 이루어진 구조를 포함하는 광발전 모듈 (20) 로서, 봉합재 (22) 가 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 바와 같은 것을 특징으로 하는 광발전 모듈 (20).
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