KR20090115804A - 고 용융 유동 산 공중합체 조성물을 포함하는 안전 라미네이트 및 태양 전지 모듈과 같은 용품 - Google Patents

고 용융 유동 산 공중합체 조성물을 포함하는 안전 라미네이트 및 태양 전지 모듈과 같은 용품 Download PDF

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KR20090115804A
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sheet
acid
tert
solar cell
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KR1020097019110A
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리처드 앨런 헤이스
샘 루이스 새뮤얼스
매튜 스콧 홀
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 알파 올레핀과, 산 공중합체 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체를 포함하는 산 공중합체 조성물을 포함하는 중합체 필름 또는 시트에 관한 것이며, 여기서 산 공중합체의 용융 지수는 약 75 내지 약 600 g/10분이다. 산 공중합체 조성물은 바람직하게는 실란 커플링제, 유기 과산화물 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함한다. 추가적으로, 본 발명은 중합체 필름 또는 시트로 형성된 중간층과, 유리, 다른 중합체 중간층 시트, 중합체 필름 층, 및 금속 필름 또는 시트로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가 층을 포함하는 용품에 관한 것이다. 용품의 예에는 안전 창과 태양 전지가 포함된다.
중합체 필름, 시트, 공중합체, 첨가제, 태양 전지

Description

고 용융 유동 산 공중합체 조성물을 포함하는 안전 라미네이트 및 태양 전지 모듈과 같은 용품{ARTICLES SUCH AS SAFETY LAMINATES AND SOLAR CELL MODULES CONTAINING HIGH MELT FLOW ACID COPOLYMER COMPOSITIONS}
본 발명은 산 공중합체 조성물을 포함하는 중합체 필름 또는 시트, 및 안전 라미네이트(safety laminate) 및 태양 전지 모듈과 같은 용품에서의 그의 용도에 관한 것이다.
유리가 라미네이트된 제품은 거의 한 세기 동안 사회에 기여하여 왔다. 방풍 유리(windshield)에서 사용되는 잘 알려진 일상적인 자동차 안전 유리 외에도, 라미네이트된 유리는 운송 산업의 모든 형태에서 사용된다. 안전 유리는 높은 충격 및 내침투성을 특징으로 하며 파손될 때 유리 조각 및 파편이 비산되지 않는다.
안전 유리는 전형적으로 중합체 시트의 중간층과 함께 접합된 두 개의 유리 시트 또는 패널의 샌드위치(sandwich)로 이루어진다. 유리 시트들 중 하나 또는 이들 둘 모두는 폴리카르보네이트로 제조된 시트와 같은 광학적으로 투명한 강성 중합체 시트로 대체될 수 있다. 안전 유리는 중합체 시트의 중간층과 함께 접합된 다층의 유리 및 중합체 시트를 포함하도록 더 발전하였다.
안전 유리에 사용되는 중간층은 전형적으로 상대적으로 두꺼운 중합체 시트 로 제조되며, 이들 시트는 금이 가거나 산산이 부서지는 경우에 유리에의 접합성 및 인성을 나타낸다. 널리 사용되는 중간층 재료에는 폴리(비닐 부티랄)(PVB), 폴리(우레탄)(PU), 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트)(EVA), 산 공중합체 및 그로부터 유도되는 이오노머 등을 기재로 하는 복합적인 다성분 조성물이 포함된다.
재생가능한 에너지원으로서, 태양 전지 모듈을 사용하는 것이 빠르게 확산되고 있다. 태양 전지 모듈을 제조하는 한 가지 바람직한 방법은 적어도 5개의 구조 층을 포함하는 예비-라미네이트(pre-laminate) 조립체를 형성하는 것을 포함한다. 태양 전지 예비-라미네이트는 하기 순서로 제작되며 이는 상부, 또는 입사 층(즉, 광에 의해 먼저 접촉되는 층)으로부터 시작하여 배킹(입사 층으로부터 가장 멀리 떨어진 층)까지 계속된다: (1) 입사 층(전형적으로 유리판 또는 얇은 중합체 필름(예를 들어, 플루오로중합체 또는 폴리에스테르 필름)이지만, 일광에 대하여 투과성인 임의의 재료가 생각될 수 있음), (2) 전면 봉지재 층, (3) 전압-발생 구성요소(또는 태양 전지 구성요소), (4) 후면 봉지재 층, 및 (5) 배킹 층.
봉지재 층은 부서지기 쉬운 전압-발생 구성요소를 봉지하고 보호하도록 디자인된다. 일반적으로, 태양 전지 예비-라미네이트는 태양 전지 구성요소 주위에 샌드위치된 적어도 2개의 봉지재 층을 포함할 것이다. 전면 봉지재 층의 광학적 특성은 광이 태양 전지 구성요소로 효과적으로 전달될 수 있도록 해야 한다. 부가적으로, 봉지재 층은 일반적으로 창유리 중간층에 대하여 상기에 기재된 것과 유사한 요건 및 조성을 갖는다.
태양 전지 봉지재 필름 및 시트로서 산 공중합체 조성물을 사용하는 것이 또 한 본 기술 분야에 공지되어 있었다(예를 들어, 미국 특허 제3,957,537호; 제3,957,537호; 제6,187,448호; 제6,320,116호; 제6,414,236호; 제6,586,271호; 제6,693,237호; 일본 특허 제2000186114호; 제2001089616호; 제2001119047호; 제2001119056호; 제2001119057호; 제2001144313호; 제2001261904호; 제2004031445호; 제2004058583호; 제2006032308호; 제2006036875호; 및 제2006190867호 참조). 예를 들어, 미국 특허 제6,187,448호 및 제6,320,116호는 산 공중합체 층을 포함하는 다층 태양 전지 봉지재 시트를 개시한다. 미국 특허 제6,414,236호; 제6,693,237호 및 일본 특허 제2006036875호는 태양 전지 봉지재 시트 재료로서 유기 과산화물 및 실란 커플링제를 포함하는 산 공중합체 조성물을 개시한다. 일본 특허 제2000186114호는 태양 전지 봉지재 시트로서 산 공중합체 조성물, 이오노머 조성물 및 그 블렌드를 개시한다. 일본 특허 제2001144313호, 제2004031445호, 제2004058583호, 제2006032308호 및 제2006190867호는 태양 전지 봉지재 시트 재료로서 실란 커플링제를 포함하는 산 공중합체 조성물을 개시한다.
그러나, 태양 전지 모듈 분야에서 사용되고 있는 산 공중합체 수지는 일반적으로 25 g/10분 이하의 낮은 용융 유동 지수(melt flow index, MI)를 갖는다. 그러한 낮은 용융 유동 산 공중합체 수지의 사용은 더 높은 라미네이션 온도(즉, 130℃ - 170℃)를 필요로 하며 따라서 라미네이션 공정을 복잡하게 할 수 있다.
상기에 기재된 단점을 갖지 않는, 안전 창문 및 태양 전지와 같은 유리 라미네이트 최종 용도 응용에서 중간층으로 사용하기에 적합한 중합체 필름 또는 시트, 및 그러한 필름 또는 시트 형성에 유용한 조성물이 필요하다. 예를 들어, 감소된 압출 배합 온도를 이용하여 유용한 조성물을 제조하는 것이 요구된다. 예를 들어, 라미네이션 온도를 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 120℃로 감소시키거나, 또는 라미네이션 주기 시간을 감소시키거나, 또는 이들 둘 모두를 감소시키고 그에 따라 라미네이션 과정을 단순화하는 것이 요구된다. 게다가, 그러한 바람직한 보다 낮은 온도를 비롯한 매우 다양한 라미네이션 온도 하에서 향상된 접착 강도를 갖는 필름 또는 시트와, 개선된 내충격성(shock resistance)을 가진 라미네이트를 제공하는 것이 요구된다.
발명의 개요
본 발명은 알파 올레핀과, 산 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체를 포함하는 산 공중합체 조성물을 포함하는 중합체 필름 또는 시트에 관한 것이며, 여기서 산 공중합체의 용융 지수는 약 75 내지 약 600 g/10분이다.
본 발명은 추가로 청구항 1의 중합체 필름 또는 시트로 형성된 중간층과, 유리, 다른 중합체 중간층 시트, 중합체 필름 층, 및 금속 필름 또는 시트로 이루어진 군으로부터 선택된 추가의 층을 포함하는 용품에 관한 것이다. 일 실시 형태에서, 용품은 안전 유리 라미네이트이며, 여기서 추가 층은 유리 시트이고 중간층은 유리 시트에 라미네이팅된다. 다른 실시 형태에서, 용품은 태양 전지 예비-라미네이트 조립체이며 하나 또는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 구성요소를 포함한다.
본 발명은 또한 추가로 (a) 개시된 중합체 필름 또는 시트로 형성된 중간층 을 제공하는 단계, (b) 하나 또는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 구성요소를 제공하는 단계; 및 (c) 산 공중합체 조성물을 포함하는 매트릭스에 태양 전지 구성요소를 봉지하는 단계를 포함하는 단계에 의해 제조된 태양 전지 라미네이트에 관한 것이다.
본 발명은 또한 추가로 태양 전지 모듈인 용품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 (i) 상기에 기재된 태양 전지 예비-라미네이트 조립체를 제공하는 단계, 및 (ii) 예비-라미네이트 조립체를 라미네이팅하여 태양 전지 모듈을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 추가로 산 공중합체 조성물과 첨가제를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이며, 여기서 (i) 산 공중합체 조성물은 산 공중합체의 총 중량을 기준으로 알파 올레핀과, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체를 포함하며, (ii) 산 공중합체는 약 75 내지 약 600 g/10분의 용융 지수를 가지며, (iii) 첨가제는 실란 커플링제, 유기 과산화물, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 기타 문서는 전체적으로 참고로 포함된다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함한 본 명세서가 좌우할 것이다.
본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
달리 언급되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다.
양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한값 및 바람직한 하한값의 열거로서 주어지는 경우, 범위가 별도로 개시되는 지에 상관없이 한 쌍의 임의의 위쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값 및 임의의 아래쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값으로 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 수치 범위를 인용하는 경우, 달리 언급되지 않는다면, 그 범위는 그 종점, 및 상기 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하고자 하는 것이다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정한 값들에 한정되는 것으로 의도되는 것은 아니다.
용어 "약"이 범위의 값 또는 종점을 설명하는 데 사용될 때, 그 개시 내용은 언급되는 특정한 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "함유하다", "함유하는", "포함하다", "포함하는", "함유되어 있는", "특징으로 하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 더욱이, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참 (또는 존재함)이고 B는 거짓 (또는 존재하지 않음), A는 거짓 (또는 존재하지 않음)이고 B는 참 (또는 존재함), A 및 B 둘 모두가 참 (또는 존재함).
"이루어진"이라는 연결 어구(transitional phrase)는 청구의 범위에서 특정되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제하여, 청구의 범위가 상술된 재료에 보통 결부된 불순물을 제외하고는 상술된 것들 이외의 다른 재료를 포함하지 않도록 한다. "이루어지다"라는 어구가 전제부에 바로 이어지기보다는 오히려 청구의 범위의 특징부 문구에서 나타날 때, 이것은 그 문구에서 개시된 요소만을 제한하며; 다른 요소는 청구의 범위 전체로부터 배제되는 것은 아니다.
"본질적으로 이루어진"이라는 연결 어구는 청구의 범위의 범주를 특정된 재료 또는 단계와, 청구된 발명의 기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 제한한다. "'본질적으로 이루어진'이라는 형태의 청구항은 '으로 이루어진'의 포맷으로 씌어진 폐쇄형 청구항과 '포함하는'의 포맷으로 기재된 완전 개방형 청구항 사이의 중간을 차지한다."
출원인이 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 발명 또는 그 일부를 정의한 경우, (달리 기술되지 않으면) 설명은 "본질적으로 이루어진" 또는 "이루어진"이라는 용어를 이용하여 그러한 발명을 설명하는 것으로도 해석되어야 함이 쉽게 이해되어야 한다.
부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 발명의 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 전반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 기재는 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 단수형은 그가 달리 의미하는 것이 명백하지 않으면 복수를 또한 포함한다.
소정 중합체를 설명함에 있어서 때때로 출원인은 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체, 또는 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체의 양에 의해, 또는 중합체 내에 포함된 단량체 잔기에 의해 중합체를 언급하고 있음이 이해되어야 한다. 그러한 설명은 최종 중합체를 설명하기 위해 사용되는 특정 명칭을 포함하지 않을 수도 있거나 또는 공정에 의한 생성물(product-by-process) 용어를 포함하지 않을 수도 있지만, 단량체, 단량체 잔기, 반복 단위, 및 양에 대한 임의의 그러한 언급은 중합체가 그들 단량체 또는 그 양의 단량체, 및 상응하는 중합체와 그 조성물로부터 제조됨을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 관련하여, 단량체의 잔기를 함유한 공중합체에 대한 언급은 공중합체가 그 단량체로부터의 반복 단위를 함유하는 사실을 언급하고 있는 것이다. 출원인이 소정 백분율의 단량체를 함유한 공중합체를 말할 경우, 이러한 언급은 그 단량체로부터의 반복 단위를 함유한 공중합체에 대한 것임이 이해되어야 한다.
본 발명을 개시 및/또는 특허 청구함에 있어서, 용어 "공중합체"는 2종 이상의 단량체를 포함하는 중합체를 지칭하기 위해 사용된다.
용어 "유한한 양" 및 "유한한 값"은 0보다 큰 양을 지칭하기 위해 사용된다.
용어 "산 공중합체"는 알파 올레핀의 공중합된 잔기와 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 잔기로 이루어진 수지 조성물을 지칭하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 용어 "이오노머"는 부분적으로 또는 완전히 중화된 "산 공중합체"로부터 유도된 수지 조성물을 지칭하기 위해 사용된다. "산 공중합체"에 대한 언급은 그렇게 중화되지 않은 조성물에 대한 것임이 이해되어야 한다.
고 용융 유동 산 공중합체 조성물
본 발명은 안전 중간층 시트 또는 태양 전지 봉지재 필름 또는 시트를 형성하는 데 유용한 소정의 고 용융 유동 산 공중합체 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 190℃ 및 2160 g 하중에서 ASTM D1238에 의해 측정할 때, 약 75 내지 약 600 g/10분의 MI를 갖는 산 공중합체로 이루어진다. (유사한 ISO 시험은 ISO 1133이다.)
산 공중합체 수지:
고 용융 유동 산 공중합체는 유한한 양의 알파 올레핀과, 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산으로 이루어진다. 바람직하게는, 모 산 공중합체는 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 10 내지 약 25 중량%, 또는 더욱 바람직하게는, 약 15 내지 약 23 중량%, 또는 더욱 더 바람직하게는, 약 18 내지 약 23 중량%의 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산을 포함한다.
알파 올레핀 공단량체는 전형적으로 2 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다. 바람직한 알파 올레핀에는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 3메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 더욱 바람직하게는, 알파 올레핀은 에틸렌이다. 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산 공단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노메틸 말레산, 및 그 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직한 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산 공단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 그 혼합물을 포함한다.
산 공중합체는 미국 특허 제3,404,134호; 제5,028,674호; 제6,500,888호; 및 제6,518,365호에 개시된 바와 같이 중합될 수 있다.
고 용융 유동 산 공중합체는 약 75 내지 약 600 g/10분, 바람직하게는 약 100 내지 약 400 g/10분의 MI를 갖는다.
그러한 고 용융 유량은 그로부터 유도된 산 공중합체 필름 또는 시트가 안전 라미네이트 또는 태양 전지 라미네이트에 사용될 때, 감소된 라미네이션 온도, 또는 더 짧은 주기 시간, 또는 이들 둘 모두를 그들에게 제공한다. 더욱이, 본 발명에서 사용되는 라미네이션 온도 하에서 라미네이팅될 때, 그러한 고 용융 유동 산 공중합체 조성물로부터 유도된 필름 또는 시트는 상대적으로 더 낮은 용융 유량을 가진 산 공중합체 조성물로부터 유도된 것들보다 더 높은 접착 강도를 보유한다.
고 용융 유동 산 공중합체는 선택적으로 다른 불포화 공단량체를 함유할 수 있다. 바람직한 다른 불포화 공단량체의 구체적인 예에는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 아이소프로필 아크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일반적으로, 산 공중합체는 공중합체의 총 중량을 기준으로, 0 내지 약 50 중량%, 또는 바람직하게는, 0 내지 약 30 중량%, 또는 더욱 바람직하게는, 0 내지 약 20 중량%의 다른 불포화 공단량체(들)를 포함할 수 있다.
첨가제:
고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
한 가지 구체적인 실시 형태에서, 산 공중합체 조성물은 그로부터 유도된 필름 또는 시트의 접착 강도를 더 향상시키기 위하여 하나 이상의 실란 커플링제를 추가로 포함한다.
본 발명에서 유용한 예시적인 실란 커플링제에는 감마-클로로프로필메톡시실란, 비닐트라이메톡시실란, 비닐트라이에톡시실란, 비닐트리스(베타-메톡시에톡시)실란,감마-비닐벤질프로필트라이메톡시실란, N-베타-(N-비닐벤질아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란, 감마-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이에톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 비닐트라이클로로실란, 감마-메르캅토프로필메톡시실란, 감마-아미노프로필트라이에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 실란 커플링제는 조성물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5 중량%, 또는 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 1 중량%의 수준으로 산 공중합체 조성물 내에 포함된다.
실란 커플링제는 그들이 포함되는 산 공중합체 조성물의 용융 유량을 감소시킬 수 있음이 주목된다. 따라서, 설정된 수준의 실란을 이용하여, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 종래 기술의 보다 낮은 용융 유동 산 공중합체 조성물보다 소정 수준의 점도를 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에서, 산 공중합체 조성물은 수지의 용융 유동을 라미네이션 동안 필름 또는 시트를 열경화시키는 한계로 효과적으로 감소시키는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 첨가제의 사용은 최종 사용 온도 상한을 향상시킬 것이며 라미네이트 중간층 시트 또는 그로부터 유도된 태양 전지 봉지재 필름 또는 시트의 크리프(creep)를 감소시킬 것이다. 전형적으로, 최종 사용 온도는 최대 약 20 내지 약 70℃까지 향상될 수 있다. 게다가, 그러한 재료로부터 생성된 안전 라미네이트 및 태양 전지 라미네이트는 내화성일 것이다. 구체적으로, 라미네이션 동안 산 공중합체 수지를 열경화시킴으로써, 수지는 용융되어 라미네이트 밖으로 유동하고 이는 다시 화염을 위한 추가의 연료로서의 역할을 할 수도 있는 경향이 감소될 것이다.
전형적으로, 효과적인 용융 유동 감소 첨가제는 유기 과산화물, 예를 들어, 2,5-다이메틸헥산-2,5-다이하이드로퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-베틸퍼옥시)헥산-3, 다이-tert-부틸 퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-부틸퍼옥시)헥산, 다이쿠밀 퍼옥사이드, 알파, 알파'-비스(tert-부틸-퍼옥시아이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(tert-부틸퍼옥시)발레레이트, 2,2-비스(tert-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(tert-부틸-퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸-사이클로헥산, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, 벤조일 퍼옥사이드 등과 그 혼합물 및 조합이다. 바람직하게는 유기 과산화물은 약 100℃ 이상의 온도에서 분해되어 라디칼을 생성한다. 더욱 바람직하게는, 유기 과산화물은 블렌딩 작업을 위한 향상된 안정성을 제공하도록 약 70℃ 이상에서 10시간의 반감기를 제공하는 분해 온도를 갖는다.
더욱이, 산 공중합체 조성물 배합 온도와 유기 과산화물 분해 온도 사이의 온도 격차는 배합 및 필름과 시트 형성 과정 동안 조기 가교결합을 피하기 위해 중요하다. 압출 과정(이는 당해 조성물의 생성 및 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트를 제조하기 위한 바람직한 과정임)에서, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 다른 보다 낮은 용융 유동 산 공중합체 조성물과 비교할 때 바람직한 감소된 압출 온도를 필요로 하며, 따라서 압출 배합, 필름 또는 시트 형성 동안 조기 가교결합을 효과적으로 방지하는 것을 필요로 한다.
바람직하게는, 유기 과산화물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 10 중량%, 또는 바람직하게는, 약 0.5 내지 약 3.0 중량%의 수준으로 첨가된다.
원한다면, 다이부틸주석 다이라우레이트와 같은 개시제가 또한 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 0.05 중량%의 수준으로 산 공중합체 조성물에 함유될 수 있다. 게다가, 원한다면 반응 제어성 및 안정성을 향상시킬 목적으로, 저해제, 예를 들어 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸 에테르, p-벤조퀴논, 및 메틸하이드로퀴논이 첨가될 수 있다. 전형적으로, 억제제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 미만의 수준으로 첨가될 것이다.
또 다른 실시 형태에서, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 적합한 첨가제(들)를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 첨가제에는 가소제, 처리 조제, 유동 향상 첨가제, 윤활제, 안료, 염료, 난연제, 충격 조정제, 핵화제, 블로킹 방지제(예를 들어, 실리카), 열안정제, UV 흡수제, UV 안정제, 분산제, 계면활성제, 킬레이팅제, 커플링제, 접착제, 프라이머, 보강 첨가제(예를 들어, 유리 섬유), 충전제 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일반적으로, 태양 전지 봉지재 필름 또는 시트에 사용될 때, 보강 첨가제 및 충전제와 같이 조성물의 광학적 투명성을 감소시킬 수 있는 첨가제가 후면 봉지재 층으로 사용되는 필름 또는 시트용으로 마련된다.
열안정제가 사용될 수 있으며 본 기술 분야에서 널리 개시되어 왔다. 임의의 공지의 열안정제가 본 발명에서 유용할 수 있다. 일반적인 부류의 바람직한 열안정제에는 페놀계 산화방지제, 알킬화된 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 하이드로퀴논, 알킬화된 하이드로퀴논, 토코페롤, 하이드록실화된 티오다이페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, O-, N- 및 S-벤질 화합물, 하이드록시벤질화된 말로네이트, 방향족 하이드록시벤질 화합물, 트라이아진 화합물, 아민계 산화방지제, 아릴 아민, 다이아릴 아민, 폴리아릴 아민, 아실아미노페놀, 옥사미드, 금속 불활성제, 포스파이트, 포스포나이트, 벤질포스포네이트, 아스코르브산(비타민 C), 과산화물을 파괴하는 화합물, 하이드록실아민, 니트론, 티오시너지스트(thiosynergist), 벤조푸라논, 인돌리논 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 임의의 유효량의 열안정제를 함유할 수 있다. 열안정제의 사용은 선택적이며 일부 경우에는 바람직하지 않다. 사용될 경우, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 0.05 중량%, 그리고 최대 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 중량%의 열안정제를 함유한다.
UV 흡수제가 사용될 수 있으며 또한 본 기술 분야에서 널리 개시되어 왔다. 임의의 공지의 UV 흡수제가 본 발명에서 유용할 수 있다. 바람직한 일반적인 부류의 UV 흡수제에는 벤조트라이아졸, 하이드록시벤조페논, 하이드록시페닐 트라이아진, 치환 및 비치환된 벤조산의 에스테르 등 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 임의의 유효량의 UV 흡수제를 함유할 수 있다. UV 흡수제의 사용은 선택적이며 일부 경우에는 바람직하지 않다. 사용될 경우, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 0.05 중량%, 그리고 최대 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 중량%의 UV 흡수제를 함유한다.
장해 아민 광 안정제(HALS)가 사용될 수 있으며 또한 본 기술 분야에서 널리 개시되어 왔다. 일반적으로, 장해 아민 광 안정제는 아민 작용기에 인접한 탄소 원자 상의 지방족 치환체로부터 일반적으로 유래하는 입체 장해를 추가로 포함하는, 2차, 3차, 아세틸화된, N-하이드로카르빌옥시 치환된, 하이드록시 치환된 N-하이드로카르빌옥시 치환된, 또는 다른 치환된 환형 아민인 것으로 개시된다. 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 임의의 유효량의 장해 아민 광 안정제를 함유할 수 있다. 장해 아민 광 안정제의 사용은 선택적이며 일부 경우에는 바람직하지 않다. 사용될 경우, 고 용융 유동 산 공중합체 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 0.05 중량%, 그리고 최대 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 최대 약 5 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 1 중량%의 장해 아민 광 안정제를 함유한다.
고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트
본 발명은 고 용융 유동 산 공중합체 조성물을 포함하는 필름 또는 시트와 같은 성형 용품을 추가로 제공한다. 이들 고 용융 유동 산 공중합체 필름과 시트는 임의의 적합한 방법에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 필름과 시트는 딥코팅, 용액 주조(solution casting), 압축 성형, 사출 성형, 용융 압출, 멜트 블로우잉(melt blowing), 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 절차를 통해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 고 용융 유동 산 공중합체 필름과 시트는 "무한한" 제품의 형성을 위한 특히 바람직한 공정인 용융 압출에 의해 형성된다.
상기에 논의된 바와 같이, 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트는 안전 라미네이트에서의 중간층 시트 또는 태양 전지 라미네이트에서의 봉지재 필름 또는 시트를 형성하는 데 유용하다. 더욱이, 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트는 단층 또는 다층 필름 또는 시트 형태를 취할 수 있다. 단층이란, 필름 또는 시트가 단지 하나의 단일 층을 가지며 하나의 단일 층이 고 용융 유동 산 공중합체 조성물로 만들어짐을 의미한다. 다층이란, 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트가 둘 이상의 서브-층(sub-layer)을 가지며 서브-층들 중 적어도 하나가 고 용융 유동 산 공중합체 조성물로 만들어짐을 의미한다. 다층 필름 또는 시트의 다른 서브-층(들)은 임의의 적합한 중합체 조성물로 만들어질 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 다른 서브-층(들)은 산 공중합체 및 그로부터 유도된 이오노머, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(비닐 아세탈) (예를 들어, 폴리(비닐 부티랄)), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌(예를 들어, 메탈로센-촉매된 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리올레핀 블록 탄성중합체, 에틸렌 아크릴레이트 에스테르 공중합체(예를 들어, 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트) 및 폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트)), 실리콘 탄성중합체 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 조성물로 만들어진다. 더욱 바람직하게는, 다른 서브-층은 산 공중합체와 그로부터 유도된 이오노머, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 메탈로센-촉매된 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 탄성중합체, 및 에틸렌 아크릴레이트 에스테르 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 조성물로 형성된다. 더욱이, 적당한 접착 강도를 제공하기 위하여, 다층 필름 또는 시트의 표면 서브-층들 중 적어도 하나, 또는 바람직하게는 둘 모두가 고 용융 유동 산 공중합체 조성물로 형성된다. 바람직한 일 실시 형태에서, 고 유동 산 공중합체 표면과 저 유동 코어 층을 가진 다층 필름 및 시트는 본 발명의 바람직한 낮은 라미네이션 온도 및 높은 접착성을 제공한다.
본 발명의 필름 또는 시트는 바람직하게는 약 0.003 ㎜(0.1 mil) 내지 약 6.35 ㎜(250 mil)의 총 두께를 가진다. 안전 라미네이트 중간층 시트로 사용될 때, 고 용융 유동 산 공중합체 시트는 약 0.25 ㎜(10 mil) 내지 약 6.35 ㎜(250 mil), 또는 더욱 바람직하게는 약 0.38 ㎜(15 mil) 내지 약 2.28 ㎜(90 mil), 또는 더욱 바람직하게는, 약 0.76 ㎜(30 mil) 내지 약 1.52 ㎜(60 mil)의 총 두께를 갖는다. 또한 본 발명에 따르면, 태양 전지 봉지재로서의 사용에 있어서 시트 또는 필름은 바람직하게는 약 0.003 ㎜(0.1 mil) 내지 약 0.51 ㎜(20 mil)의 두께를 갖는다. 즉, 태양 전지 봉지재 필름으로서 연성 태양 전지 라미네이트에 사용될 때에는 고 용융 유동 산 공중합체 필름은 바람직하게는 약 0.003 ㎜(0.1 mil) 내지 약 0.25 ㎜(10 mil), 또는 더욱 바람직하게는, 약 0.03 ㎜(1 mil) 내지 약 0.13 ㎜(5 mil)의 총 두께를 가지는 반면, 태양 전지 봉지재 시트로서 강성 태양 전지 라미네이트에 사용될 때에는 고 용융 유동 산 공중합체 시트는 바람직하게는 약 0.25 ㎜(10 mil) 내지 약 0.51 ㎜(20 mil)의 총 두께를 갖는다. 전체 다층 산 공중합체 필름 또는 시트를 구성하는 개별적인 서브-층의 두께는 중요하지 않으며 특정 응용에 따라 독립적으로 변할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 다층 필름 또는 시트의 표면 층은 약 0.03 ㎜(1 mil) 내지 약 0.13 ㎜(5 mil)의 두께를 가져야 한다.
고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트는 한 면 또는 양면 상에 평활면 또는 조면을 가질 수 있다. 바람직하게는, 고 용융 유동 필름 또는 시트는 라미네이트 공정을 통한 라미네이트의 탈기(de-airing)를 용이하게 하기 위하여 조면을 갖는다. 라미네이션 동안 공기 배출을 위한 채널을 제공하여 공기를 제거하는 것은 허용가능한 외관을 갖는 라미네이트를 얻기 위한 알려진 방법이다. 조면은 중간층 시트 또는 봉지재 필름 또는 시트의 압출 동안 기계적 엠보싱 또는 용융 파괴, 이어서 급냉시켜 취급 동안 조도가 보유되도록 함으로써 초래될 수 있다. 표면 패턴은 일반적인 본 기술 분야의 방법을 통해 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트에 적용될 수 있다. 예를 들어, 압출된 필름 또는 시트는 다이의 출구에 아주 근접하여 위치한 다이 롤의 특별히 만들어진 표면 위를 지나갈 수 있는데, 이는 용융된 중합체의 한 면에 원하는 표면 특징을 부여할 수 있다. 따라서, 그러한 롤의 표면이 미세한 피크와 밸리(valley)를 가질 때, 그 위에 주조된 중합체로 형성된 필름 또는 시트는 롤과 접촉하는 면에 조면을 가질 것이며, 이 표면은 일반적으로 각각 롤 표면의 밸리와 피크에 정합한다. 그러한 다이 롤은 예를 들어, 미국 특허 제4,035,549호에 개시된다.
원한다면, 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트의 한쪽 또는 양쪽 표면은 다른 라미네이트 층에의 접착성을 향상시키기 위하여 처리될 수 있다. 이러한 처리는 접착제, 프라이머, 예를 들어 실란, 화염 처리(예를 들어, 미국 특허 제2,632,921호, 제2,648,097호, 제2,683,894호 및 제2,704,382호 참조), 플라즈마 처리(예를 들어, 미국 특허 제4,732,814호 참조), 전자 빔 처리, 산화 처리, 코로나 방전 처리, 화학 처리, 크롬산 처리, 고온 공기(hot air) 처리, 오존 처리, 자외선광 처리, 샌드블라스트 처리, 용매 처리 등 및 그 조합을 비롯하여 본 기술 분야에 알려진 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,865,711호에 개시된 바와 같이 얇은 층의 카본을 진공 스퍼터링을 통해 필름 또는 시트의 한쪽 또는 양쪽 표면에 증착시킬 수 있다. 반면에, 미국 특허 제5,415,942호는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름을 위한 접착-촉진 프라이머로서의 역할을 할 수 있는 하이드록시-아크릴 하이드로졸 프라이머 코팅을 개시한다.
접착제 층은 바람직하게는 접착제 프라이머의 또는 코팅의 단층 형태를 취할 수 있다. 접착제/프라이머 코팅은 두께가 0.03 ㎜(1 mil) 미만, 또는 바람직하게는, 0.013 ㎜(0.5 mil) 미만, 또는 더욱 바람직하게는, 0.003 ㎜(0.1 mil) 미만일 수 있다. 접착제는 본 기술 분야에 알려진 임의의 접착제 또는 프라이머일 수 있다. 바람직하게는, 접착제 또는 프라이머는 실란 커플링제 또는 폴리(비닐 아민) 또는 폴리(알릴 아민)이다. 폴리(알릴 아민)계 프라이머 및 그들의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체 필름에의 적용은 미국 특허 제5,411,845호; 제5,770,312호; 제5,690,994호; 및 제5,698,329호에 개시된다.
안전 라미네이트
본 발명은 추가로 고 용융 유동 산 공중합체 조성물로 형성된 중합체 중간층 시트를 포함하는 안전 라미네이트를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 안전 라미네이트는 적어도 하나의 강성 시트 층과, 중간층 시트로서 상기에 기재된 고 용융 유동 산 공중합체 시트의 적어도 하나의 층을 포함한다.
상기에 논의된 바와 같이, 본 명세서에 사용되는 라미네이션 온도에서, 고 용융 유동 산 공중합체 중간층 시트는 전형적으로 다른 저 용융 유동 산 공중합체로부터 유도된 시트보다 높은 접착 강도를 보유하며, 따라서 개선된 내충격성을 가진 안전 라미네이트 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 강성 시트는 유리 또는 강성 플라스틱 시트, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀(예를 들어, 에틸렌 노르보르넨 중합체), 메탈로센-촉매된 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체 등 및 그 조합일 수 있다. 금속 시트(예를 들어, 알루미늄, 강 또는 아연도금된 강) 또는 세라믹 플레이트가 강성 중합체 시트 또는 유리를 대신할 수 있다.
"유리"라는 용어는 창문 유리, 판유리, 실리케이트 유리, 시트 유리, 저철분 유리(low iron glass), 강화 유리, 강화 CeO 무함유 유리(tempered CeO-free glass), 및 플로트 유리를 포함할 뿐만 아니라 착색 유리, (예컨대 태양열을 제어하는 성분을 포함하는 것과 같은) 특수 유리, (태양광 제어 목적으로 금속(예컨대 은 또는 인듐 주석 산화물)으로 스퍼터링된 것과 같은) 코팅된 유리, E-유리, 토로글라스(Toroglass), 솔렉스(Solex)(등록상표) 유리(솔루티아(Solutia)의 제품)도 포함하는 것을 의미한다. 그러한 특수 유리는 예를 들어, 미국 특허 제4,615,989호; 제5,173,212호; 제5,264,286호; 제6,150,028호; 제6,340,646호; 제6,461,736호; 및 제6,468,934호에 개시된다. 그러나, 특정 라미네이트를 위해 선택되는 유리 유형은 의도하는 용도에 의존함이 이해된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 형태는 적어도 하나의 유리 층, 및 상기에 기재된 적어도 하나의 고 용융 유동 산 공중합체 시트 층을 포함하는 안전 라미네이트이다. 바람직하게는, 고 용융 유동 산 공중합체 시트는 유리에 자가-접착된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 중합체 시트가 유리에 "자가-접착된다"라고 하는 경우, 이것은 유리와 중합체 층 사이에 프라이머 또는 얇은 접착제 층과 같은 중간층이 없으며 유리 또는 중합체 층의 표면이 특수 처리되지도 않았음을 의미한다. 본 발명의 보다 바람직한 실시 형태는 두 개의 유리 층과 그 사이에 접합된 고 용융 유동 산 공중합체 시트의 적어도 하나의 층을 포함하는 라미네이트이다. 바람직하게는, 고 용융 유동 산 공중합체 시트는 유리 층들 중 하나 또는 둘 모두에 자가-접착된다.
본 발명의 안전 라미네이트는 추가로 다른 선택적인 중간층 시트 및/또는 필름 층을 포함할 수 있다. 다른 선택적인 중간층 시트는 임의의 적합한 재료, 예를 들어, 산 공중합체 및 그로부터 유도된 이오노머, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(비닐 아세탈)(예를 들어, 폴리(비닐 부티랄)), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌(예를 들어, 메탈로센-촉매된 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리올레핀 블록 탄성중합체, 에틸렌 아크릴레이트 에스테르 공중합체(예를 들어, 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트) 및 폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트)), 실리콘 탄성중합체 및 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 바람직한 일 실시 형태에서, 다른 중간층은 알파 올레핀과, 산 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체를 포함하는 산 공중합체 조성물이며, 여기서 산 공중합체는 약 75 내지 약 600 g/10분의 용융 지수를 갖고, 제1 층에서 사용된 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 선택적인 중간층 시트(들)의 두께는 중요하지 않으며 특정 응용에 따라 독립적으로 변할 수 있다. 산 공중합체 층에 있어서 상기에 제공된 값은 많은 경우에 바람직하다.
안전 라미네이트에 사용되는 필름 층은 금속, 예를 들어, 알루미늄 포일 또는 중합체일 수 있다. 바람직한 중합체 필름 재료에는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)), 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리카르보네이트, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 환형 폴리올레핀), 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌(신디오탁틱(syndiotactic) 폴리스티렌 포함), 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰(예를 들어, 폴리에테르설폰, 폴리설폰 등), 나일론, 폴리(우레탄), 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트(예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트 등), 셀로판, 비닐 클로라이드 중합체(예를 들어, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 공중합체 등), 플루오로중합체(예를 들어, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 더욱 바람직하게는, 중합체 필름은 이축 배향된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름이다.
중합체 필름의 두께는 중요하지 않으며 특정 용도에 따라 변할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 중합체 필름의 두께는 약 0.003 ㎜(0.1 mil) 내지 약 0.26 ㎜(10 mil), 또는 바람직하게는 약 0.025 ㎜(1 mil) 내지 약 0.18 ㎜(7 mil) 범위일 수 있다.
게다가, 중합체 필름은 코팅 및 라미네이션 공정 하에서 충분히 응력-완화되며 수축-안정적이다. 바람직하게는, 중합체 필름은 열 안정화되어 승온을 받게 될 때 낮은 수축 특성(즉, 150℃에서 30분 후 양 방향으로 2% 미만의 수축)을 제공한다.
원한다면 필름은 또한 코팅될 수 있다. 예를 들어, 필름은 유기 적외선 흡수제 및 은과 같은 스퍼터링된 금속 층, 코팅 등으로 코팅될 수 있다. 금속 코팅된 중합체 필름은 예를 들어, 미국 특허 제3,718,535호; 제3,816,201호; 제4,465,736호; 제4,450,201호; 제4,799,745호; 제4,846,949호; 제4,954,383호; 제4,973,511호; 제5,071,206호; 제5,306,547호; 제6,049,419호; 제6,104,530호; 제6,204,480호; 제6,255,031호; 및 제6,565,982호에서 개시된다. 예를 들어, 코팅은 미국 특허 제6,521,825호; 제6,818,819호; 및 유럽 특허 제1 182 710호에 개시된 금속 산화물 코팅과 같은, 산소 및 수분 장벽 코팅으로 기능할 수 있다.
원한다면, 산 공중합체 중간층 시트(들), 선택적인 다른 중간층 시트(들) 또는 필름 층(들), 또는 강성 시트(들)과 같은 라미네이트 층의 한쪽 또는 양쪽 표면은 상기에 기재된 바와 같이, 그들의 접착 강도를 향상시키기 위해 처리될 수 있다.
본 발명의 안전 라미네이트는 본 기술 분야에 공지된 임의의 형태를 취할 수 있다. 바람직한 특정 유리 라미네이트 구성은 예를 들어, 하기를 포함하며, 여기서 "HMFAC"는 상기에 기재된 바와 같이 바람직한 고 용융 유동 산 공중합체를 포함하는 중간층 시트 및 다층 시트를 의미한다:
· 유리/HMFAC;
· 유리/HMFAC/필름;
· 유리/HMFAC/유리;
· 유리/HMFAC/필름/HMFAC/유리;
· 유리/HMFAC/필름/HMFAC/필름
등.
본 발명의 안전 라미네이트는 하기에서 상세히 개시되는 임의의 라미네이션 공정에 의해, 또는 다른 공정에 의해 생성될 수 있다.
태양 전지 예비-라미네이트 조립체 및 태양 전지 라미네이트
본 발명은 하나 또는 복수의 태양 전지로 형성된 태양 전지 구성요소 및 상기에 기재된 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트의 적어도 하나의 층을 포함하는 태양 전지 예비-라미네이트 조립체를 추가로 제공한다.
기술이 발전함에 따라 태양 전지는 훨씬 더 다양한 분야에 일반적으로 이용가능하며 최적화된다. 본 발명에서, "태양 전지"는 빛을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 임의의 물품을 포함하는 것을 의미한다. 다양한 형태의 태양 전지의 전형적인 기술 분야의 예에는 예를 들어 단결정 규소 태양 전지, 다결정 규소 태양 전지, 미세결정 규소 태양 전지, 무정형 규소계 태양 전지, 구리 인듐 셀레나이드 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지, 염료 감응 태양 전지 등이 포함된다. 태양 전지의 가장 일반적인 유형은 대규모 태양 전지에 있어서 상대적인 저비용 제조 용이성으로 인하여 다결정질 태양 전지, 박막 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지 및 무정형 규소 태양 전지를 포함한다.
박막 태양 전지는 전형적으로 전기적으로 상호 접속되어 적합한 전압 출력을 생성하는 복수의 개별 전지를 형성하도록 층을 패턴화하면서 몇 개의 박막 층을 기재, 예를 들어 유리 또는 연성 필름 상에 증착함으로써 제조한다. 다층 증착을 수행하는 순서에 따라, 기재는 태양 전지 모듈의 배면 표면 또는 전면창의 역할을 할 수 있다. 예로서, 박막 태양 전지가 미국 특허 제5,512,107호, 제5,948,176호, 제5,994,163호, 제6,040,521호, 제6,137,048호 및 제6,258,620호에 개시된다. 박막 태양 전지 모듈의 예는 카드뮴 텔룰라이드 또는 CIGS, (Cu(In-Ga)(SeS)2), 박막 전지를 포함하는 것이다.
한 가지 구체적인 실시 형태에서, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트의 한 층을 포함하며, 이 층은 태양 전지 구성요소 다음에 위치되며 봉지재 층 중 하나로서의 역할을 하거나, 또는 바람직하게는 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트는 광-수용 면에서 태양 전지 구성요소 다음에 위치하여 전면 봉지재 층으로서의 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트 외에, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 다른 중합체 재료, 예를 들어, 산 공중합체 및 그로부터 유도된 이오노머, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(비닐 아세탈)(예를 들어, 흡음 등급(acoustic grade)의 폴리(비닐 부티랄)을 비롯한 폴리(비닐 부티랄)), 폴리우레탄(PU), 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌(예를 들어, 메탈로센-촉매된 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리올레핀 블록 탄성중합체, 에틸렌 아크릴레이트 에스테르 공중합체(예를 들어, 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트) 및 폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트)), 실리콘 탄성중합체 및 에폭시 수지로 형성된 봉지재 층을 선택적으로 추가로 포함할 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 두 층의 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트를 포함하며, 여기서 두 개의 고 용융 유동 산 공중합체 필름 또는 시트의 각각은 태양 전지 구성요소의 두 면의 각각에 라미네이팅되며 전면 및 후면 봉지재 층으로서의 역할을 한다.
고 용융 유동 산 공중합체 필름(들) 또는 시트(들) 이외의 개별 봉지재 층의 두께는 중요하지 않으며 특정 응용에 따라 독립적으로 변할 수 있다. 바람직하게는, 이들 봉지재 층 각각의 두께는 독립적으로 약 0.026 ㎜(1 mil) 내지 약 3.00 ㎜(120 mil), 또는 더욱 바람직하게는, 약 0.026 ㎜(1 mil) 내지 약 1.02 ㎜(40 mil), 또는 가장 바람직하게는, 약 0.026 ㎜(1 mil) 내지 약 0.51 ㎜(20 mil) 범위일 수 있다. 게다가, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체에 포함된 봉지재 층(들) 모두는 평활면 또는 조면화된 표면을 가질 수 있다. 그러나, 바람직하게는 봉지재 층(들)은 라미네이션 공정을 통해 라미네이트의 탈기를 용이하게 하는 조면화된 표면을 갖는다.
또 다른 실시 형태에서, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 각각 광-수용 면 및 후면에서 조립체의 외부 층으로서의 역할을 하는 입사층 및/또는 배킹 층을 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 예비-라미네이트 조립체의 외부 층, 즉, 입사층 및 배킹 층은 임의의 적합한 시트 또는 필름으로부터 유도될 수 있다. 적합한 시트는 유리 또는 플라스틱 시트, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 환형 폴리올레핀(예를 들어, 에틸렌 노르보르넨 중합체), 메탈로센-촉매된 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 플루오로중합체 등 및 그 조합일 수 있다. 게다가, 금속 시트, 예를 들어, 알루미늄, 강, 아연도금된 강, 또는 세라믹 플레이트가 후면-시트 형성에 사용될 수 있다.
적합한 필름 층은 중합체 층일 수 있다. 중합체 필름을 형성하기 위해 사용되는 바람직한 중합체에는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)), 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리카르보네이트, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 환형 폴리올레핀), 노르보르넨 중합체, 폴리스티렌 (신디오탁틱 폴리스티렌 포함), 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리설폰(예를 들어, 폴리에테르설폰, 폴리설폰 등), 나일론, 폴리(우레탄), 아크릴, 셀룰로오스 아세테이트 (예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트 등), 셀로판, 비닐 클로라이드 중합체(예를 들어, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 공중합체 등), 플루오로중합체(예를 들어, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 가장 바람직하게는, 중합체 필름은 이축 배향된 폴리에스테르 필름(바람직하게는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름) 또는 플루오로중합체 필름(예를 들어, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이.아이.듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터의 테드라르(Tedlar)(등록상표), 테프젤(Tefzel)(등록상표), 및 테플론(등록상표) 필름)이다. 플루오로중합체-폴리에스테르-플루오로중합체("TPT") 필름은 또한 일부 응용에 바람직하다. 알루미늄 포일과 같은 금속 필름이 또한 본 발명에서 후면-시트로 사용될 수 있다.
본 발명의 태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 조립체 내에 매립된 다른 기능성 필름 또는 시트 층(예를 들어, 유전체 층 또는 장벽 층)을 선택적으로 추가로 포함할 수 있다. 그러한 기능성 층은 상기에 언급된 중합체 필름 또는 추가의 기능성 코팅으로 코팅된 것들 중 임의의 것으로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,521,825호; 제6,818,819호; 및 유럽 특허 제1 182 710호에 개시된 것과 같은, 금속 산화물 코팅으로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름은 라미네이트에서 산소 및 수분 장벽 층으로 기능할 수 있다.
원한다면, 라미네이션 공정 동안 탈기를 용이하게 하기 위하여 또는 봉지재 층(들)의 보강재로서의 역할을 하도록 부직 유리 섬유(스크림)의 층이 태양 전지 라미네이트에 또한 포함될 수 있다. 그러한 스크림 층을 태양 전지 라미네이트에 사용하는 것은 미국 특허 제5,583,057호; 제6,075,202호; 제6,204,443호; 제6,320,115호; 제6,323,416호; 및 유럽 특허 제0 769 818호에 개시된다.
게다가, 태양 전지 층의 광-수용 면에 위치된 모든 필름 또는 시트 층은 일광이 태양 전지 구성요소 내로 효율적으로 투과하도록 하기 위하여 투과성 재료로 제조됨이 이해된다. 일부 경우에, 봉지재 층 및 외층의 기능 둘 모두를 하도록 특수 필름 또는 시트가 포함될 수 있다. 조립체에 포함된 필름 또는 시트 층 중 임의의 것이 사전 형성된 단층 또는 다층 필름 또는 시트의 형태일 수 있음이 또한 생각될 수 있다.
원한다면, 태양 전지 예비-라미네이트 조립체의 라미네이트 층의 한쪽 또는 양쪽 표면이 상기에 기재된 바와 같이, 접착 강도를 향상시키기 위하여 처리될 수 있다.
태양 전지 예비-라미네이트 조립체는 본 기술 분야에 공지된 임의의 형태를 취할 수 있다. 바람직한 특정 태양 전지 예비-라미네이트 구성(상부(광 입사) 면에서 후면까지)은 예를 들어, 하기를 포함하며, 여기서 "HMFAC"는 상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 고 용융 유동 산 공중합체 봉지재 필름, 다층 필름, 시트 및 다층 시트를 의미한다:
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/유리;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/테드라르(등록상표) 필름;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/유리;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/ 테드라르(등록상표) 필름;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/장벽 코팅된 필름/HMFAC/유리;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/장벽 코팅된 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/장벽 코팅된 필름/HMFAC/테드라르(등록상표) 필름;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/알루미늄 스톡(aluminum stock);
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/알루미늄 스톡;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/아연도금된 강 시트;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름/HMFAC/알루미늄 스톡;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름/HMFAC/알루미늄 스톡;
· 유리/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름/HMFAC/아연도금된 강 시트;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/HMFAC/PET 필름/HMFAC/아연도금된 강 시트;
· 유리/HMFAC/태양 전지/방음 폴리(비닐 부티랄) 봉지재 층/유리;
· 유리/HMFAC/태양 전지/폴리(비닐 부티랄) 봉지재 층/테드라르(등록상표) 필름;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/산 공중합체 봉지재 층/테드라르(등록상표) 필름;
· 유리/HMFAC/태양 전지/에틸렌 비닐 아세테이트 봉지재 층/PET 필름;
· 테드라르(등록상표) 필름/HMFAC/태양 전지/폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트) 봉지재 층/PET 필름;
· 유리/폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트) 봉지재 층/태양 전지/HMFAC/장벽 코팅된 필름/폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트) 봉지재 층/유리 등.
상기 예에서의 언급은 바람직한 테드라르(등록상표) 플루오로중합체 필름에 대한 것이지만, 상기 실시 형태는 또한 다른 플루오로중합체 필름, 예를 들어 플루오로중합체-폴리에스테르-플루오로중합체 3층 필름으로 만들어질 수 있음이 쉽게 인식되어야 한다. 상기 예에서의 언급은 바람직한 폴리(테레프탈레이트) 필름에 대한 것이지만, 임의의 폴리에스테르 필름이 사용될 수 있음이 쉽게 인식되어야 한다. 게다가, "유리"라는 용어는 임의의 전술한 유형의 유리 또는 유리 대체물의 시트를 말하고자 하는 것이다.
본 발명은 상기에 개시된 태양 전지 예비-라미네이트 조립체로부터 유도된 태양 전지 라미네이트를 추가로 제공한다. 구체적으로 태양 전지 라미네이트는 태양 전지 예비-라미네이트 조립체를 하기에서 상세히 제공되는 바와 같이, 추가의 라미네이션 공정에 처함으로써 형성된다.
더욱이, 상기에 논의된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 라미네이션 온도 하에서, 고 용융 유동 산 공중합체 봉지재 필름 또는 시트는 본 발명에서 개시된 감소된 라미네이션 조건에서 다른 저 용융 유동 산 공중합체로부터 유도된 봉지재 필름 또는 시트보다 높은 접착 강도를 전형적으로 보유하며, 따라서 단순화된 생성 방법을 이용하여 태양 전지 라미네이트 구조를 제공한다.
라미네이션 공정
본 발명은 안전 라미네이트 또는 태양 전지 라미네이트를 생성하기 위한 단순화된 방법을 추가로 제공한다. 구체적으로, 상기에 제공된 바와 같이, 고 용융 유동 산 공중합체 중간층 시트 또는 고 용융 유동 산 공중합체 태양 전지 봉지재 필름 또는 시트의 포함은 저 용융 유동 산 공중합체를 포함하는 방법에서 사용되는 라미네이션 온도 또는 주기 시간에 비하여 감소된 라미네이션 온도, 또는 주기 시간, 또는 이들 둘 모두를 필요로 한다.
본 발명에 따르면, 라미네이션 공정은 오토클레이브 또는 비-오토클레이브 공정일 수 있다.
예시적인 공정에서는, 유리 시트, 전면 봉지재 층, 태양 전지 구성요소, 후면 봉지재 층 및 배킹 층(예를 들어, 테드라르(등록상표) 필름), 및 커버 유리 시트를 적층하고, 열과 압력 및 진공(예를 들어, 약 92-95 ㎪ (27-28 인치 (689-711 ㎜) Hg) 범위) 하에서 함께 라미네이팅하여 공기를 제거한다. 바람직하게는, 유리 시트는 세척 및 건조되었다. 전형적인 유리 유형은 2.3 ㎜(90 mil) 두께의 어닐링된 저철분 유리이다. 예시적인 절차에서, 진공을 유지할 수 있는 백("진공 백")에 본 발명의 예비-라미네이트 조립체를 넣고, 진공 라인 또는 백으로 진공을 흡인하는 다른 수단을 사용하여 백에서 공기를 빼내고, 진공을 유지하면서 백을 밀봉하고, 밀봉된 백을 약 100℃ 내지 약 180℃의 온도에서 약 1034 내지 약 1724 ㎪ (약 150 - 약 250 psi), 바람직하게는 약 1379 ㎪(200 psig(약 15 bar))의 압력에서 약 10 내지 약 50분 동안 오토클레이브에 놓는다. 바람직하게는 백은 약 20 내지 약 45분 동안 약 100℃ 내지 약 120℃의 온도에서 오토클레이브된다. 더욱 바람직하게는 백은 약 20 내지 약 40분 동안 약 110℃ 내지 약 120℃의 온도에서 오토클레이브된다. 진공 링이 진공 백을 대체할 수 있다. 진공 백의 일 유형이 미국 특허 제3,311,517호에 개시된다. 본 발명의 고 용융 유동 산 공중합체 필름과 시트는 라미네이트 제작자(laminator)의 선택에 따라, 보다 낮은 라미네이션 온도 및/또는 보다 빠른 라미네이션 주기 시간의 바람직한 이점을 제공한다.
예비-라미네이트 조립체 내에 포집된 임의의 공기는 닙 롤 공정(nip roll process)을 통해 제거할 수 있다. 예를 들어, 예비-라미네이트 조립체는 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도, 또는 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 100℃의 온도에서, 약 15 내지 60 (바람직하게는 약 30)분 동안 오븐에서 가열될 수 있다. 그 후, 가열된 예비-라미네이트 조립체를 한 세트의 닙 롤을 통과시켜 태양 전지 외층들, 태양 전지 구성요소 및 봉지재 층들 사이의 빈 공간의 공기를 압착 배출시키고, 조립체의 가장자리를 밀봉할 수 있다. 사용되는 정확한 조건 및 구성의 재료에 따라, 이러한 공정은 최종 태양 전지 모듈을 제공할 수 있거나 또는 예비-프레스 조립체라 불리는 것을 제공할 수 있다.
이어서 예비-프레스 조립체는 에어 오토클레이브(air autoclave)에 둘 수 있으며 여기서 온도는 약 100℃ 내지 약 160℃, 또는 바람직하게는 약 110℃ 내지 약 120℃로 상승되며, 압력은 약 689 ㎪ (100 psig) 내지 약 2068 ㎪ (300 psig), 또는 바람직하게는, 약 1379 ㎪ (200 psig (14.3 bar))로 상승된다. 이들 조건은 약 15분 내지 약 1시간, 또는 바람직하게는, 약 20 내지 약 50분 동안 유지되며, 그 후 오토클레이브에 더 이상의 공기를 추가하지 않으면서 공기를 냉각시킨다. 약 10 내지 30 (바람직하게는 약 20)분의 냉각 후, 여분의 공기압을 배출시키고 태양 전지 라미네이트를 오토클레이브로부터 꺼낸다. 이것을 한정하는 것으로 여겨서는 안된다. 본질적으로 본 기술 분야에 공지된 임의의 라미네이션 공정이 본 발명에서 사용될 수 있다.
비-오토클레이브 라미네이션 공정은 예를 들어, 미국 특허 제3,234,062호; 제3,852,136호; 제4,341,576호; 제4,385,951호; 제4,398,979호; 제5,536,347호; 제5,853,516호; 제6,342,116호; 제5,415,909호; 제2004-0182493호; 제2003-0148114 A1호; 유럽 특허 제1 235 683 B1호; 국제특허 공개 WO 91/01880호; 및 WO 03/057478 A1호에 개시되었다. 일반적으로, 비-오토클레이브 공정은 예비-라미네이트 조립체 또는 예비-프레스 조립체를 가열하는 것과, 선택적으로, 진공, 압력 또는 이들 둘 모두를 적용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 예비-프레스 조립체를 가열 오븐 및 닙 롤에 연속적으로 통과시킬 수 있다. 광전지 라미네이션 공정의 상업적 예는 독일 보콜트 소재의 메이에르 바쿰테크니크 게엠베하(Meier Vakuumtechnik GmbH)의 이코람(Icolam) 진공 라미네이팅 시스템을 포함한다.
태양 전지 라미네이트의 생성에서, 원한다면, 본 기술 분야에 개시된 임의의 방법으로 상기 라미네이트의 가장자리를 밀봉하여 수분 및 공기 침입, 및 태양 전지(들)의 효율 및 수명에 대한 잠재적인 열화 효과를 감소시킬 수 있다. 적합한 가장자리 밀봉 재료에는 부틸 고무, 폴리설파이드, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 탄성중합체, 폴리스티렌 탄성중합체, 블록 탄성중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
하기의 실시예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이며, 어떤 식으로든 본 발명 의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다.
방법
하기 방법을 이하에 제시된 실시예에서 사용한다.
용융 지수
용융 지수(MI)를 190℃ 및 2160 g 하중에서 ASTM D1238에 의해 측정한다. 유사한 ISO 시험은 ISO 1133이다.
I. 라미네이션 공정 1:
하기에 개시된 라미네이트 층을 쌓아 실시예에서 개시된 예비-라미네이트 조립체를 형성한다. 입사 또는 후면-시트 층으로서 필름 층을 함유한 조립체의 경우, 커버 유리 시트를 필름 층 위에 둔다. 이어서 예비-라미네이트 조립체를 메이에르 이코람 10/08 라미네이터(독일 보콜트 소재의 메이에르 바쿰테크닉 게엠베하) 내에 둔다. 라미네이션 주기는 5.5분의 소기(evacuation) 단계(10 ㎪ (3 in. Hg)의 진공) 및 5.5분의 가압 단계(100 ㎪ (1000 bar)의 압력) - 115℃의 온도에서 - 를 포함한다. 단지 실시예 9, 실시예 11, 실시예 41 및 실시예 43의 경우, 가압 조건을 유지하면서 5분 동안 145℃에서의 추가 단계를 포함시켜 조성물을 경화시킨다. 이어서 라미네이트를 꺼낸다.
II . 라미네이션 공정 2:
하기에 개시된 라미네이트 층을 쌓아 실시예에서 개시된 예비-라미네이트 조립체를 형성한다. 입사 또는 후면-시트 층으로서 필름 층을 함유한 조립체의 경우, 커버 유리 시트를 필름 층 위에 둔다. 이어서 예비-라미네이트 조립체를 진공 백에 넣고, 진공 백을 밀봉시키고 진공을 가하여 진공 백으로부터 공기를 제거한다. 백을 오븐 내에 두고 30분 동안 90-100℃로 가열하여 조립체 사이에 함유된 임의의 공기를 제거한다. 이어서 예비-프레스 조립체를 상기에 기재된 바와 같이 에어 오토클레이브에서 30분 동안 115℃에서 1379 ㎪ (200 psig (14.3 bar))의 압력으로 오토클레이브시킨다. 이어서, 더 이상의 공기를 오토클레이브에 추가하지 않으면서 공기를 냉각한다. 20분의 냉각 후 공기 온도가 약 50℃ 미만에 도달할 때, 여분의 압력을 배출시키고, 라미네이트를 오토클레이브로부터 꺼낸다.
실시예 1 내지 실시예 15
하기 표 1에서 개시된 305×305 ㎜(12×12 in) 라미네이트 구조를 조립하고 상기 라미네이션 공정 1에 의해 라미네이팅한다.
Figure 112009056227814-PCT00001
Figure 112009056227814-PCT00002
Figure 112009056227814-PCT00003
Figure 112009056227814-PCT00004
실시예 16 내지 실시예 30
상기 표 1에서 개시된 305×305 ㎜(12×12 in) 라미네이트 구조를 조립하고 상기 라미네이션 공정 2에 의해 라미네이팅한다.
실시예 31 내지 실시예 43
하기 표 2에 개시된 305×305 ㎜(12×12 in) 태양 전지 라미네이트 구조를 조립하고 상기 라미네이션 공정 1에 의해 라미네이팅한다. 층 1과 층 2는 입사층과 전면-시트 봉지재 층을 각각 구성하며, 층 4와 층 5는 후면-시트 봉지재 층과 배킹 층을 각각 구성한다.
Figure 112009056227814-PCT00005
실시예 44 내지 실시예 56
상기 표 2에서 개시된 305×305 ㎜(12×12 in) 태양 전지 라미네이트 구조를 조립하고 상기 라미네이션 공정 2에 의해 라미네이팅한다. 층 1과 층 2는 입사층과 전면-시트 봉지재 층을 각각 구성하며, 층 4와 층 5는 후면-시트 봉지재 층과 배킹 층을 각각 구성한다.
비교예 CE1 및 실시예 57
비교예 CE1에서는, 메타크릴산의 중합된 잔기 12 중량%를 함유하며 3.3 g/10분의 MI를 갖는 폴리(에틸렌-코-메타크릴산) 공중합체 50 g을, 50 cc 혼합 헤드를 구비한 90℃로 사전가열된 브라벤더(Brabender) 유량계 (미국 뉴저지주 사우스 해컨색 소재의 씨. 더블유. 브라벤더 인스트루먼츠, 인크.(C. W. Brabender Instruments, Inc.)) 에 1분에 걸쳐 첨가하였으며, 혼합 블레이드의 속도는 8 rpm으로 설정하였다. 중합체 수지의 대략 1/3을 첨가한 후 이 공정을 중단하였으며, 그 이유는 수지가 용융되고 있지 않거나 수지 펠렛과 혼합되지 않아서 브라벤더의 상부에서 날아서 나가기 때문이었다.
실시예 57에서는, 메타크릴산의 중합된 잔기 19 중량%를 함유하며 86 g/10분의 MI를 갖는 폴리(에틸렌-코-메타크릴산) 공중합체 50 g을, 50 cc 혼합 헤드를 구비한 90℃로 사전가열된 브라벤더 유량계에 1분에 걸쳐 첨가하였으며, 혼합 블레이드의 속도는 8 rpm으로 설정하였다. 이어서 혼합 블레이드의 속도를 30 rpm으로 증가시키고 중합체 수지를 5분 동안 추가로 혼합하고, 그 후 0.5 amp의 혼합 모터와 106℃의 중합체 용융 온도에 의해 균질한 중합체 용융물이 얻어졌다. 이 공정을 중단하였다.
이 결과는 고 용융 유동 산 공중합체(실시예 57)가 상업적으로 실행가능하고 측정가능한 압출 배합 장비를 통해 유기 과산화물을 포함시키기에 충분히 낮은 (약 90℃) 온도에서 배합될 수 있는 반면, 상응하는 저 용융 유동 산 공중합체(비교예 C1)는 그럴 수 없음을 설명한다.

Claims (18)

  1. 알파 올레핀과, 산 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체 - 여기서, 산 공중합체의 용융 지수(Melt Index)는 약 75 내지 약 600 g/10분임 - 를 포함하는 산 공중합체 조성물을 포함하는 중합체 필름 또는 시트.
  2. 제1항에 있어서, 산 공중합체 조성물은 실란 커플링제, 유기 과산화물 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 중합체 필름 또는 시트.
  3. 제1항 또는 제2항의 중합체 필름 또는 시트로 형성된 중간층과, 유리, 다른 중합체 중간층 시트, 중합체 필름 층, 및 금속 필름 또는 시트로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가 층을 포함하는 용품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 알파 올레핀은 에틸렌이며; (b) 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산은 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노메틸 말레산, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며; (c) 산 공중합체는 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산으로부터의 약 10 내지 약 25 중량%의 반복 단위를 포함하며; (d) 산 공중합체의 용융 지 수는 약 100 내지 약 400 g/10분이며; (e) 중간층의 두께는 약 0.003 내지 약 6.35 ㎜(약 0.1 내지 약 250 mil)인 중합체 필름 또는 시트 또는 용품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 산 공중합체 조성물은 산 공중합체 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 5 중량%의 실란 커플링제를 포함하며, 실란 커플링제는 감마-클로로프로필메톡시실란, 비닐트라이메톡시실란, 비닐트라이에톡시실란, 비닐트리스(베타-메톡시에톡시)실란,감마-비닐벤질프로필트라이메톡시실란, N-베타-(N-비닐벤질아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란, 감마-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이에톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 비닐트라이클로로실란, 감마-메르캅토프로필메톡시실란, 감마-아미노프로필트라이에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체 필름 또는 시트 또는 용품.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 산 공중합체 조성물은 산 공중합체 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 10 중량%의 유기 과산화물을 포함하며, 유기 과산화물은 2,5-다이메틸헥산-2,5-다이하이드로퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-베틸퍼옥시)헥산-3, 다이-tert-부틸 퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-부틸퍼옥시)헥산, 다이쿠밀 퍼옥사이 드, 알파, 알파'-비스(tert-부틸-퍼옥시아이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(tert-부틸퍼옥시)발레레이트, 2,2-비스(tert-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(tert-부틸-퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸-사이클로헥산, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, 벤조일 퍼옥사이드 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체 필름 또는 시트 또는 용품.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 층이 유리 시트이며, 중간층은 약 0.25 내지 약 6.35 ㎜(약 10 내지 약 250 mil)의 두께를 가지며 유리 시트에 라미네이팅되는 안전 유리 라미네이트인 용품.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 태양 전지 예비-라미네이트(pre-laminate) 조립체이며, 상기 조립체는 하나 또는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 구성요소를 포함하고, 중합체 필름 또는 시트는 두께가 약 0.003 내지 약 0.5 ㎜(약 0.1 내지 약 20 mil)인 용품.
  9. 제8항에 있어서, 중합체 필름 또는 시트로부터 반대쪽에 태양 전지 구성요소 다음에 위치되는 제2 중합체 층을 추가로 포함하며, 제2 중합체 층은 폴리(비닐 아세탈), 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 블록 탄성중합체, 에틸렌 아크릴레이트 에스테르 공중합체, 알파 올레핀과 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체 및 그 이오노머, 실리콘 탄 성중합체 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 조성물을 포함하는 용품.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, (A) 투과성 재료로 형성되며 조립체의 광-수용 면에서 외층으로서의 역할을 하는 입사층, 및/또는 (B) 유리, 플라스틱 필름 또는 시트, 또는 금속 필름 또는 시트로 형성되며 조립체의 후면에서 외층으로서의 역할을 하는 배킹 층을 추가로 포함하는 용품.
  11. (a) 제1항 또는 제2항의 중합체 필름 또는 시트로 형성된 중간층을 제공하는 단계, (b) 하나 또는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 구성요소를 제공하는 단계; 및 (c) 산 공중합체 조성물을 포함하는 매트릭스에 태양 전지 구성요소를 봉지하는 단계를 포함하는 단계에 의해 제조된 태양 전지 모듈인 용품.
  12. 제11항에 있어서, (a) 알파 올레핀은 에틸렌이며; (b) 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산은 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노메틸 말레산, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며; (c) 산 공중합체는 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산으로부터의 약 10 내지 약 25 중량%의 반복 단위를 포함하며; (d) 산 공중합체의 용융 지수는 약 100 내지 약 400 g/10분이며; (e) 중간층 시트의 두께는 약 0.003 내지 약 0.5 ㎜(약 0.1 내지 약 20 mil)인 용품.
  13. (i) 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 개시된 태양 전지 예비-라미네이트 조립체를 제공하는 단계; 및 (ii) 예비-라미네이트 조립체를 라미네이팅하여 태양 전지 모듈을 형성하는 단계를 포함하는, 태양 전지 모듈인 용품을 제조하는 방법.
  14. 제14항에 있어서, 단계 (ii)의 라미네이션은 조립체를 열 및, 선택적으로 진공에 처함으로써 실시하는 방법.
  15. (i) 산 공중합체 조성물은 알파 올레핀과, 산 공중합체의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 30 중량%의, 3 내지 8개의 탄소를 가진 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산의 산 공중합체를 포함하며, (ii) 산 공중합체의 용융 지수는 약 75 내지 약 600 g/10분이며, (iii) 첨가제는 실란 커플링제, 유기 과산화물 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 산 공중합체 조성물 및 첨가제를 포함하는 중합체 조성물.
  16. 제16항에 있어서, (A) 산 공중합체의 용융 지수는 약 100 내지 약 400 g/10분이며, (B) 알파 올레핀은 에틸렌이며, (C) 알파,베타-에틸렌계 불포화 카르복실산은 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노메틸 말레산 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, (D) 산 공중합체는 산 공중합체의 총 중량을 기준으로 알파, 베타-에틸렌계 불포화 카르복실산으로부터의 반복 단위 약 10 내지 약 25 중량%를 포함하는 중합체 조성물.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 중합체 조성물의 총 중량을 기준으로, 감마-클로로프로필메톡시실란, 비닐트라이메톡시실란, 비닐트라이에톡시실란, 비닐트리스(베타-메톡시에톡시)실란, 감마-비닐벤질프로필트라이메톡시실란, N-베타-(N-비닐벤질아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란, 감마-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트라이에톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 비닐트라이클로로실란, 감마-메르캅토프로필메톡시실란, 감마-아미노프로필트라이에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 실란 커플링제 약 0.01 내지 약 5 중량%를 포함하는 중합체 조성물.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 중합체 조성물의 총 중량을 기준으로, 2,5-다이메틸헥산-2,5-다이하이드로퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-베틸퍼옥시)헥산-3, 다이-tert-부틸 퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-부틸퍼옥시)헥산, 다이쿠밀 퍼옥사이드, 알파, 알파'-비스(tert-부틸-퍼옥시아이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(tert-부틸퍼옥시)발레레이트, 2,2-비스(tert-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(tert-부틸-퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸-사이클로헥산, tert-부틸 퍼옥시벤조에이 트, 벤조일 퍼옥사이드 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 과산화물 약 0.01 내지 약 10 중량%를 포함하는 중합체 조성물.
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