KR102419732B1 - 자외선 경화 수지 바인더를 사용한 착색 태양광 모듈의 제조방법 - Google Patents

자외선 경화 수지 바인더를 사용한 착색 태양광 모듈의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물 및 착색 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 경화 수지, 광투과형 안료 및 용매를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물 및 착색 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 광투과형 안료를 사용함으로써 우수한 광투과율을 유지하면서도 다양한 색상을 부여할 수 있고, 자외선 경화 수지를 사용함으로써 경화 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 안료의 사용량 범위가 넓고 습식공정을 사용함으로써 양산성이 뛰어나고 제조공정이 간단한 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.
아울러 본 발명은 다양한 색상을 부여할 수 있고 내구성, 내후성, 투과율 등이 우수하여 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

자외선 경화 수지 바인더를 사용한 착색 태양광 모듈의 제조방법{a method for manufacturing colored solar module using ultraviolet curing resin binder}
본 발명은 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물 및 착색 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 경화 수지, 광투과형 안료, 용매 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물 및 착색 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경 문제의 중요성이 부각되면서 청정에너지로 수력 발전, 풍력 발전 및 태양광 발전이 각광을 받고 있다.
그 중에서도 태양 에너지를 이용한 태양광 발전은 무한한 에너지원인 태양을 이용하고 지구 온난화 방지에 유용하기 때문에 다양한 연구가 이루어지고 있다.
단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아모퍼스 실리콘 등의 반도체를 사용한 태양전지는 반도체에 태양광이 조사되면 전류를 방출시키는 원리를 실용화한 것이다.
태양전지는 일반적으로 실리콘, 갈륨-비소, 구리-인듐-셀렌 등의 태양전지 소자를 상부 투명 보호재와 하부 기판 보호재로 보호하고, 태양전지 소자와 보호재를 접착제로 고정하여 제조되는 태양전지 모듈을 포함한다.
태양전지 모듈에서 상부 보호재는 통상적으로 유리를 사용하는데, 유리는 태양광을 반사하기 때문에 태양전지 모듈의 발전 효율이 떨어지는 단점이 있다.
이를 해결하기 위하여 반사방지막을 사용하는 등의 다양한 연구가 수행되고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허 제10-2013-0015935호는 (메타)아크릴레이트 모노머(A), 나노실리카 입자(B), 4급 암모늄염(C), 알코올계 용제(D) 및 케톤계 용제(E)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물을 개시하고 있다.
한국공개특허 제10-2013-0021182호는 (메타)아크릴레이트 단량체; 중공 실리카 나노입자; 4급 암모늄염; 알코올계 용매와 케톤계 용매의 혼합 용매; 및 광중합 개시제를 포함하는 방현성 반사방지 코팅 조성물을 개시하고 있다.
한편 태양광 모듈에 색상을 부여하기 위하여 유리면에 반사형 안료를 사용한 코팅층을 형성하거나 플라즈마 건식공정에 의한 다층의 박막을 형성할 수 있다.
반사형 안료를 사용하는 경우에는 안료의 사용량이 제한적이고 색 균일성을 확보하기 위한 공정이 추가되어야 하는 문제점이 있으며, 플라즈마 건식공정의 경우는 색 균일성과 안정성은 우수하지만 대량생산이 어렵고 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한 유리면에 색상을 부여하는 경우 태양광의 투과율이 감소하여 태양전지의 에너지 변환 효율이 감소하게 된다.
따라서 태양광 모듈에 색상을 부여하는 동시에 투과율을 향상시킬 수 있는 기술개발이 요구된다.
한국공개특허 제10-2013-0015935호 한국공개특허 제10-2013-0021182호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광투과형 안료를 사용함으로써 우수한 광투과율을 유지하면서도 다양한 색상을 부여할 수 있고, 자외선 경화 수지를 사용함으로써 경화 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 안료의 사용량 범위가 넓고 습식공정을 사용함으로써 양산성이 뛰어나고 제조공정이 간단한 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 다양한 색상을 부여할 수 있고 내구성, 내후성, 투과율 등이 우수하여 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자외선 경화 수지; 광투과형 안료; 용매; 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광투과형 안료는 운모, 알루미나, 실리카 및 유리 플레이크에서 선택되는 하나 이상의 입자; 및 상기 입자에 코팅되는 금속산화물층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 자외선 경화 수지는 아크릴레이트계 화합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 아크릴레이트계 화합물은 다관능기 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다관능기 아크릴레이트 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴레이트 모노머는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 알릴 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트 및 트리에틸올프로판 (메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포메이트, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모포린일)-1-프로판온, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥시드, 포스핀옥시드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일), 비스(에타 5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오르-3-(1수소-페롤-1-일)페닐]타이탄늄, 아오돈늄(4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]-헥사플루오르포스페이트 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 첨가제 0.01~1중량부를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 첨가제로는 레벨링제 또는 슬립제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 공용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부, 광개시제 0.01~5중량부 및 공용매 70~98중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 공용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 (a) 기재를 세척하는 단계; (b) 자외선 경화 수지; 광투과형 안료; 용매; 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물을 준비하는 단계; (c) 상기 기재의 적어도 한 면에 상기 코팅 조성물을 코팅하여 착색층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 착색층을 자외선 조사하여 착색 피막을 제조하는 단계를 포함하는 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광투과형 안료는 운모, 알루미나, 실리카 및 유리 플레이크에서 선택되는 하나 이상의 입자; 및 상기 입자에 코팅되는 금속산화물층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광투과형 안료를 사용함으로써 우수한 광투과율을 유지하면서도 다양한 색상을 부여할 수 있고, 자외선 경화 수지를 사용함으로써 경화 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 안료의 사용량 범위가 넓고 습식공정을 사용함으로써 양산성이 뛰어나고 제조공정이 간단한 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.
아울러 본 발명은 다양한 색상을 부여할 수 있고 내구성, 내후성, 투과율 등이 우수하여 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 착색 태양광 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 자외선 경화 수지; 광투과형 안료; 용매; 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함할 수 있다.
상기 자외선 경화 수지는 자외선의 광을 받아 경화되는 수지를 말하며, 일반적으로 올리고머, 모노머, 광개시제, 첨가제 등으로 구성된다.
자외선 경화 수지는 2시간 이상의 경화 시간이 필요한 열경화에 비해 수분 이내에 경화되어 경화 시간이 짧아 대량생산에 용이하며, 기계적, 열적특성이 우수한 피막을 제조할 수 있다.
본 발명은 자외선 경화 수지를 사용함으로써, 경화 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 자외선 경화 수지는 용매 100중량부에 대하여 1~20중량부 사용되는 것이 바람직하며, 함량이 1중량부 미만인 경우 막의 강도와 내구성이 저하되고, 20중량부를 초과하는 경우 코팅막의 두께가 두꺼워져 투과율이 저하될 수 있다.
상기 자외선 경화 수지는 아크릴레이트계 화합물인 것이 바람직하며, 상기 아크릴레이트계 화합물은 다관능기 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다.
상기 다관능기(관능기가 2 이상) 아크릴레이트 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이소시아네이트, 폴리에스테르 폴리올 및 하이드록시기 함유 아크릴레이트 모노머를 반응시켜 얻어진다.
상기 이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4,4-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로헥실렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 이소시아네이트 트리머, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 뷰렛타입 트리머 및 2,6-톨루엔 디소시아네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 이소시아네이트는 3관능 이소시아네이트 및 2관능 이소시아네이트를 동시에 포함할 수 있으며, 이때 상기 3관능 이소시아네이트와 2관능 이소시아네이트의 중량비는 40~60:60~40 인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트 모노머는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트 및 하이드록시부틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 디에폭시페닐 화합물과 불포화 카르본산(아크릴산, 메타아크릴산 등)을 반응시켜 아크릴레이트화를 행함으로써 제조될 수 있다
본 발명에서 “올리고머”는 수평균분자량이 10,000g/mol 이하, 바람직하게는 5,000g/mol 이하의 중합체를 의미한다.
본 발명은 자외선 경화 수지로 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머 및 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머를 동시에 사용할 수 있으며, 이때 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머 및 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 100:30~60:10~30 인 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트 모노머는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 알릴 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트 및 트리에틸올프로판 (메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 자외선 경화 수지로 다관능기 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머를 동시에 사용할 수 있으며, 이때 다관능기 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머의 중량비는 60~90:10~40 인 것이 바람직하다.
상기 광투과형 안료는 태양광의 반사에 의하여 색상을 발현하는 동시에 태양광을 투과시켜 태양전지의 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 광투과형 안료를 사용함으로써, 우수한 광투과율을 유지하면서도 다양한 색상을 부여할 수 있다.
또한 상기 광투과형 안료는 사용량의 범위가 넓어 가공성이 우수하고, 습식공정을 사용할 수 있어 양산성이 뛰어나고 제조공정이 간단하다.
상기 광투과형 안료는 운모, 알루미나, 실리카 및 유리 플레이크에서 선택되는 하나 이상의 입자; 및 상기 입자에 코팅되는 금속산화물층을 포함할 수 있다.
상기 기재는 판상의 형상이 바람직하고, 상기 금속산화물층은 입자의 표면에 금속산화물이 코팅되어 형성될 수 있다.
이때 사용되는 금속산화물로는 이산화티타늄(TiO2)이 사용된다. 광투과형 안료는 금속산화물의 코팅 두께에 따라 빛 굴절율이 달라지면서 특유의 색상과 광택을 나타낸다.
상기 광투과형 안료의 입자 크기(평균 입경)는 2~100㎛ 인 것이 바람직하며, 입자 크기가 2㎛ 미만이거나 100㎛를 초과하면 가공성이 떨어진다.
또한 본 발명은 상기 광투과형 안료의 입자 크기가 서로 다른 2종류의 입자를 사용함으로써 다양한 색상을 발현할 수 있다.
상기 광투과형 안료는 용매 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 함량이 1중량부 미만이거나 10중량부를 초과하는 경우 가공성이 떨어지고 투과율이 감소한다.
상기 광투과형 안료는 흰색 입자형태의 물질로서 화이트시트보다 블랙시트에 코팅시 색상이 발현되는 특성을 가지고 있다. 광투과형 안료는 판상의 입자로 판상면이 위로 올라오면서 이산화티타늄으로 코팅된 면의 굴절율에 의하여 펄감과 색상을 나타낸다.
상기 용매는 조성물의 점도를 조절하며, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포메이트, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모포린일)-1-프로판온, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥시드, 포스핀옥시드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일), 비스(에타 5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오르-3-(1수소-페롤-1-일)페닐]타이탄늄, 아오돈늄(4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]-헥사플루오르포스페이트 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 광개시제는 용매 100중량부에 대하여 0.01~5중량부 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 용매 100중량부에 대하여 첨가제 0.01~1중량부를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 첨가제로는 레벨링제 및/또는 슬립제가 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 조성물은 공용매를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 공용매는 조성물의 코팅성을 개선하여 색 균일성을 향상시키고 가공성을 증가시켜 막의 투과율을 향상시킨다.
상기 공용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이때 상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부, 광개시제 0.01~5중량부 및 공용매 70~98중량부를 포함할 수 있다.
상기 공용매는 용매 100중량부에 대하여 70~98중량부 사용되는 것이 바람직하며, 함량이 70중량부 미만이거나 98중량부를 초과하면 가공성이 매우 저하된다.
또한 본 발명은 (a) 기재를 세척하는 단계; (b) 자외선 경화 수지; 광투과형 안료; 용매; 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물을 준비하는 단계; (c) 상기 기재의 적어도 한 면에 상기 코팅 조성물을 코팅하여 착색층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 착색층을 자외선 조사하여 착색 피막을 제조하는 단계를 포함하는 착색 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
상기 (a) 단계는 먼지, 오일, 유기 화합물, 오염물 등을 제거하는 단계로서, 기재를 600~700℃로 가열하거나 탈염수, 알코올, 산성 또는 염기성의 세정액으로 기재를 세척할 수 있다.
상기 기재는 유리, 석영, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등의 필름, 시트 또는 기판이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 (b) 단계의 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함할 수 있다.
또한 상기 (b) 단계의 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부, 광개시제 0.01~5중량부 및 공용매 70~98중량부를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 기재의 적어도 한 면에 상기 코팅 조성물을 코팅하여 착색층을 형성하는 단계로서, 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다.
코팅 방법은 바 코팅(Bar coating), 메니스커스 코팅(dip coating), 분무 코팅(spray coating), 롤 코팅(roller coating), 스핀 코팅(Spin coating) 및 슬롯다이 코팅(slot die coating)을 포함한다.
상기 (d) 단계는 상기 착색층을 자외선 조사하여 착색 피막을 제조하는 단계로서, 상기 조성물을 코팅한 후 50~150℃, 바람직하게는 70~90℃의 온도에서 30초~5분, 바람직하게는 1~3분 동안 건조시켜 조성물 내의 용매를 완전히 제거한 후, 200~1,000 mJ/cm2, 바람직하게는 400~600 mJ/cm2 광량 정도의 자외선을 조사하여 완전히 경화된 피막을 얻는다.
자외선 경화 수지는 수분 이내로 경화되어 경화시간이 짧아 대량생산에 용이한 우수한 피막을 제조할 수 있다.
자외선 조사 조건이 상기 수치 범위를 만족하는 경우 제조된 막의 기공이 균일하게 형성되고 내구성 및 투과율이 극대화될 수 있다.
자외선 조사에 의하여 자외선 경화 수지로부터 경화된 피막이 제조되고, 용매, 공용매, 분해물질 등이 제거되면서 피막의 내구성이 향상된다.
또한 막 내부에 존재하는 광투과형 안료는 태양광의 반사에 의하여 색상을 발현하는 동시에 태양광을 투과시켜 태양전지의 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 착색 피막의 두께는 필요에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 1~50㎛인 것이 바람직하다.
상기 착색 피막은 장기간 사용하더라도 색 균일성, 내구성 및 투과율이 감소되지 않아 태양전지, 편광판, 액정표시장치, 렌즈 등에 장기간 안정적으로 사용될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(색 균일성)
착색 피막의 전 영역에서 색상의 균일성을 관찰하여 탁월, 우수, 보통 및 불량으로 표기하였다.
(투과율)
전광선 투과율은 Nippon Denshoku 투과율 측정기(NDH-5000)를 사용하여 측정하였다.
(부착력)
니치반 테이프를 이용하여 부착력을 측정하여 탁월, 우수, 보통 및 불량으로 표기하였다.
(실시예 1)
유리 기판(저철분 무늬유리 3.2T)을 세정제로 세척하여 기판에 존재하는 먼지, 오일, 유기 화합물, 오염물 등을 제거하였다.
자외선 경화 수지(디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트) 15중량부, 광투과형 안료 8중량부, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 0.5중량부 및 메탄올 100중량부를 포함하는 코팅 조성물을 제조하였다.
이때 상기 광투과형 안료는 알루미나 입자에 이산화티타늄이 코팅된 것을 사용하였으며, 이산화티타늄의 코팅함량은 알루미나 입자 100중량부에 대하여 55~65중량부이며, 안료의 입자 크기는 5-35㎛ 이었다.
상기 유리 기판에 상기 코팅 조성물을 분무 코팅하여 착색층을 형성하였다.
상기 착색층을 80℃에서 2분간 건조시켜 조성물 내의 용매를 제거한 다음, 500 mJ/cm2 의 자외선을 조사하여 광중합시킴으로써, 푸른색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(실시예 2)
광투과형 안료는 이산화티타늄 코팅함량이 47-57중량부이며 안료 입자 크기 5-35㎛ 사이즈를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 골드색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(실시예 3)
광투과형 안료는 이산화티타늄 코팅함량이 72-82중량부이며 안료 입자 크기 5-35㎛ 사이즈를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 초록색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(실시예 4)
광투과형 안료는 이산화티타늄 코팅함량이 62-72중량부이며 안료 입자 크기 5-35㎛ 사이즈를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 붉은색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(실시예 5)
광투과형 안료는 이산화티타늄 코팅함량이 28-38중량부이며 안료 입자 크기 5-35㎛ 사이즈를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하늘색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(실시예 6)
광투과형 안료는 이산화티타늄 코팅함량이 37-47중량부이며 안료 입자 크기 5-30㎛ 사이즈를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 짙은 푸른색으로 착색된 피막을 제조하였다.
(비교예 1)
광투과형 안료 대신에 푸른색의 유기안료를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 짙은 푸른색으로 착색된 피막을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 피막의 색 선명도, 투과율, 부착력 및 발전효율을 측정하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1
색상 Blue Gold Green Red Sky white Blue Blue
색 선명도 탁월 탁월 탁월 우수 우수 탁월 보통
투과율
(%)		 90.1 87.9 86.5 89.2 87.3 89.7 32.2
발전효율
(%)		 96 95 91 92 93 94 41.3
부착력 탁월 탁월 탁월 탁월 탁월 탁월 탁월
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 6은 색 선명도, 투과율, 발전효율 및 부착력이 우수함을 알 수 있다.
반면 비교예는 실시예에 비해 색 선명도, 투과율 및 발전효율이 열등함을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 자외선 경화 수지;
    광투과형 안료;
    용매; 및
    광개시제를 포함하고,
    상기 광투과형 안료는 하나 이상의 안료 입자; 및 상기 입자에 코팅된 금속산화물층을 포함하는 입자 형태이며, 상기 금속산화물층의 코팅 함량의 변화에 따라 다양한 색상이 발현되는 것을 특징으로 하는, 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 경화 수지는 아크릴레이트계 화합물이고,
    상기 아크릴레이트계 화합물은 다관능기 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머를 포함하고,
    상기 다관능기 아크릴레이트 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물이며,
    상기 아크릴레이트 모노머는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 알릴 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트 및 트리에틸올프로판 (메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포메이트, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모포린일)-1-프로판온, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥시드, 포스핀옥시드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일), 비스(에타 5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오르-3-(1수소-페롤-1-일)페닐]타이탄늄, 아오돈늄(4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]-헥사플루오르포스페이트 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광투과형 안료는 운모, 알루미나, 실리카 및 유리 플레이크에서 선택되는 하나 이상의 입자; 및 상기 입자에 코팅되는 금속산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤 알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌 및 톨루엔에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물.
  7. (a) 기재를 세척하는 단계;
    (b) 자외선 경화 수지; 광투과형 안료; 용매; 및 광개시제를 포함하는 착색 태양광 모듈용 코팅 조성물을 준비하는 단계;
    (c) 상기 기재의 적어도 한 면에 상기 코팅 조성물을 코팅하여 착색층을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 착색층을 자외선 조사하여 착색 피막을 제조하는 단계 ; 를 포함하고,
    상기 광투과형 안료는 하나 이상의 안료 입자; 및 상기 입자에 코팅된 금속산화물층을 포함하는 입자 형태이며, 상기 금속산화물층의 코팅 함량의 변화에 따라 다양한 색상이 발현되는 것을 특징으로 하는, 착색 태양광 모듈의 제조방법.

  8. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 조성물은 용매 100중량부에 대하여 자외선 경화 수지 1~20중량부, 광투과형 안료 1~10중량부 및 광개시제 0.01~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광투과형 안료는 운모, 알루미나, 실리카 및 유리 플레이크에서 선택되는 하나 이상의 입자; 및 상기 입자에 코팅되는 금속산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 200~1,000 mJ/cm2 광량의 자외선을 조사하여 경화하는 것을 특징으로 하는 착색 태양광 모듈의 제조방법.
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