KR20100014682A - 광전 모듈을 위한 봉입재료로서의 폴리아미드의 사용 - Google Patents

광전 모듈을 위한 봉입재료로서의 폴리아미드의 사용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광전 모듈의 제조를 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용에 관한 것이다.
Figure P1020097020405
광전 모듈(photovoltaic modules), 봉입(encapsulating), 폴리아미드(polyamide)

Description

광전 모듈을 위한 봉입재료로서의 폴리아미드의 사용{USE OF POLYAMIDE AS AN ENCAPSULATING MATERIAL FOR PHOTOVOLTAIC MODULES}
본 발명은 광전 모듈을 위한 봉입재료로서의 폴리아미드의 사용에 관한 것이다.
광전 모듈은 전력을 발생시키기 위해 사용된다. 이 경우, 광전 모듈 구조의 일부는 태양에 노출되는 것에 의해 전류로서 출력될 수 있는 전하를 발생하는 태양전지를 포함한다. 이들 태양 전지는 그 유형에 따라 기계적 영향이나 풍화작용의 영향에 다양한 정도의 민감성을 가진다. 봉입 재료는 이들 영향으로부터 태양 전지를 보호하기 위해 사용된다. 이들 재료는 글래스 및/또는 플라스틱 복합체로 제조된 일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
현재, 불소중합체와 폴리에스테르(PET)의 복합체가 봉입 재료를 위한 표준으로서 이용된다.불소중합체 층은 외면의 내후성을 보장하고, 코어 내의 폴리에스테르 필름은 기계적 안정성 및 전기절연성을 보장한다. 내면 상의 다른 불소중합체 층은 태양 전지의 매립 재료(embedding material)에 대한 결합을 보장한다.
이들 재료는 매립 재료(예, 에틸비닐 아세테이트(EVA))에 대한 부착력이 낮다는 것이 밝혀졌다. 더욱, 소망의 전기절연성을 확보하기 위해 비교적 두꺼운 복 합체가 요구된다. 그 결과, 한편으로 불소중합체의 낮은 절연성의 원인이 되고, 다른 한편으로 접착제 층이 필름들 사이에 표준으로서 사용된다. 접착제층 내의 최소의 불규칙성이나 개재물의 존재는 점상(punctiform)의 고전류를 유발하는 원인이 된다. 이와 같은 현상은 폴리에스테르 필름의 두께를 증대시키는 것에 의해 예방해주어야 한다.
본 발명을 이 문제를 해결하고자 하는 것이다.
광전 모듈의 생산을 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용이 본 발명에 따라 제공된다.
폴리아미드의 사용은 필름 또는 폴리아미드(PA)를 함유하는 필름 복합체로서 달성되는 것이 유리하다. 플라스틱 복합체의 사용도 제안되었다. 이 플라스틱 복합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프테네이트(PEN) 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 코폴리머(ETFE)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 캐리어 재료 및 캐리어 재료의 양면 상에 접촉하는 폴리아미드-12층을 포함한다.
폴리아미드의 사용에 의해 전술한 매립 재료(예를 들면, EVA)에 대한 매우 우수한 접착력이 달성될 수 있다. 특히, 전기절연이 불소중합체 층 및 PET를 포함하는 복합체와 비교하여 동일한 두께를 가지는 폴리아미드 단일 필름을 사용하는 것에 의해 상당히 향상될 수 있다. 접착제층 내의 결함이나 개재물을 통한 점상 고전류가 발생하는 것이 불가능하다.
폴리아미드 필름도 마찬가지로 불소중합체를 사용할 때의 풍화작용 안정성 및 자외선 안정성에 필적하는 값을 달성하는 것이 가능한 풍화작용 안정 필름 및 자외선 안정 필름으로서 설계하는 것이 가능하다. 다양한 색 조합도 염색에 의해 조절할 수 있다. 더욱, 2가지 제조공정, 즉 PET/불소중합체 층의 복합체의 제조공정 및 불소중합체 층/PET/불소중합체 층 복합체의 제조공정을 생략할 수 있다.
난연성에 관한 특별 기준을 광전 모듈, 특히 지붕에 장착되고 빌딩에 설치된 광전 모듈을 위해 사용할 수 있다. 이것에 관한 상세한 설명은 언더라이터 연구소(Underwriter Laboratories)의 UL94 and UL790의 기준에서 발견할 수 있다. 마찬가지로 이들 조건 하에서 폴리아미드의 본 발명에 따른 이점을 이용하기 위해, 난연성 외층으로서의 불소중합체의 층을 가지는 복합체를 제조해야 한다. 특수한 적용도 불소중합체 층 및 PA 필름의 사이에 다른 필름, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된 필름을 추가로 사용할 필요가 있을 수 있다.
본 발명에 따른 사용의 추가의 실시예는 특허 청구항에 기술되어 있다.
도 1은 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조도이다.
도 2는 도 1과 달리, 봉입 재료(1)가 태양 전지(3)의 양면에 사용된 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조도이다.
도 3은 불소중합체의 층(5)이 태양 전지(3)로부터 이격된 면 상의 봉입 재료(1)에 부가층으로서 사용된 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조도이다.
도 4는 캐리어 재료(13)의 양면 상에 배치되는 폴리아미드12의 층(12)를 구비하는 본 발명에 따른 플라스틱 복합체(1, 1')의 사용을 도시한 것이다.
도 5는 도 3에 따른 재료(1, 5)로부터 논-포지티브 복합체(6)를 제조하기 위한 가능한 적층 장치를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 가능한 실시예들(도 1 내지 도 5 참조) 및 예시적인 가능한 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조를 도시한 것이다. 봉입 재료(1)는 매립 재료(2)에 대한 접착 촉진제로서의 기능을 동시에 가지는 내후성 필름(weather-resistant film)을 포함한다. 매립 재료(2)는 태양전지(3) 및 매립 재료(2')에 대해 논-포지티브(non-positive) 연결을 형성한다. 매립 재료(2')는 더욱 봉입 재료(4)에 대해 논-포지티브 연결을 보장한다.
도 2는 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조를 도시한 것이다. 도 1과 달리, 본 예시적 구조에서는 봉입 재료(1)가 태양 전지(3)의 양면에 사용되었다.
도 3은 본 발명에 따라 사용되는 재료(1)를 이용하여 봉입되는 광전 모듈의 예시적 구조를 도시한 것이다. 전술한 추가적으로 높은 난연성 요건(예를 들면, 기준 UL94 및 UL790)을 만족시키기 위해, 불소중합체의 층(5)이 태양 전지(3)로부터 이격된 면 상의 봉입 재료(1)에 부가층으로서 사용된다. 따라서, 이 예시적 설 계에서 불소중합체의 층(5) 및 봉입 재료(4)는 각각 광전 모듈의 최외각 층을 구성한다.
도 4는 캐리어 재료(13)의 양면 상에 배치되는 폴리아미드12의 층(12)를 구비하는 본 발명에 따른 플라스틱 복합체(1, 1')의 사용을 도시한 것이다. 캐리어 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프테네이트 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 코폴리머로 구성된다.
도 5는 도 3에 따른 재료(1, 5)로부터 논-포지티브 복합체(6)를 제조하기 위한 가능한 적층 장치를 도시한 것이다. 예시적인 실시예에 따라 선택되는 봉입 재료(1)는 어플리케이터 유닛(7)을 이용하여 접착제로 코팅되고, 건조기(10)를 통과한 후 불소중합체의 층(5)에 접착된다. 2매의 필름 사이의 접촉은 로울러(11) 사이의 가압력에 의해 제어된다. 이 경우, 재료(1)를 각 제조단계의 전에 물리적 매체(9)에 의해 전처리할 수 있다.
또한 봉입 재료(1)와 불소중합체의 층(5) 사이의 논-포지티브 연결을 공압출(co-extrusion)에 의해 제조할 수도 있다. 이 경우, 봉입 재료(1)와 불소중합체의 층(5)의 사이에 접착 촉진제 층을 삽입함으로써 3층의 공압출체(co-extrudate)를 제조할 수도 있다. 봉입 재료(1) 자체는 단일층을 포함하거나 다수층의 공압출체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 봉입 재료(1)를 사용하기 전 또는 불소중합체의 층(5)과의 접착제 접합 전에 재료(1)를 화학적 매체 또는 물리적 매체를 이용하여 전처리할 수 있다. 이 전처리는 봉입 재료(1)의 일면 또는 양면 상에 실시될 수 있다.
다음의 예시적 실시예는 각 층 내의 구성재료의 선택을 위한 가능한 변경례를 재현한 것이다:
필름으로서의 봉입 재료(1): 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 7, 폴리아미드 9, 폴리아미드 10, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 69, 폴리아미드 6 10, 폴리아미드 6 12, PA-6-3-T, PA 6I, 폴리프탈아미드(PPA)의 유형의 폴리아미드(PA) 및 이들 유형을 포함하는 기타의 가능한 방향족, 부분 방향족 및 코-폴리아미드.
매립 재료(2, 2'): 에틸비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 이오노머(ionomers), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄, 폴리에스테르, 핫멜트(hotmelt) 또는 실리콘 일레스토머.
봉입 재료(4): 글래스
필름으로서의 불소중합체의 층(5): 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌클로로 트리플루오로에틸렌(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌테트라-플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드(THV), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시-비닐에테르-코폴리메리세이트(PFA), 퍼플루오로-에틸렌-프로필렌(FEP).
코팅으로서의 불소중합체의 층(5): 선택적 용해성의 불소중합체의 그룹으로부터 선택되는 불소중합체.
전술한 구성요소로부터 구축되는 광전 모듈은 특히 폴리아미드와 매립 재료 의 양호한 접착성에 의해 옥외에서의 사용시 극히 안정성이 있다.

Claims (31)

  1. 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  2. 청구항 1에 있어서, 폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 7, 폴리아미드 9, 폴리아미드 10, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 69, 폴리아미드 6 10, 폴리아미드 6 12, PA-6-3-T, PA 6I, 폴리프탈아미드(PPA)의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 폴리아미드는 다양한 방향족 또는 부분 방향족 모노머의 코폴리머인 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드는 단일 필름으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드는 필름 복합체 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴 리아미드의 사용.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 필름 또는 폴리아미드 필름 복합체는 착색된 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제, 바람직하게는 UV 안정제, 가수분해 안정제, 항산화제, 열 안정제 또는 난연제가 폴리아미드 필름 또는 폴리아미드 필름 복합체에 첨가되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 필름 또는 폴리아미드 필름 복합체는 충전제(fillers)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 필름은 물리적 매체에 의해 전처리되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 필름 복합체는 폴리아미드 필름 및 불소중합체의 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  11. 청구항 10에 있어서, 불소중합체는 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌클로로 트리플루오로에틸렌(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌테트라-플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드(THV), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시-비닐에테르-코폴리메리세이트(PFA), 퍼플루오로-에틸렌-프로필렌(FEP)의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 불소중합체의 필름은 착색되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 필름들 사이의 논-포지티브 연결이 접착제의 층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  14. 청구항 13에 있어서, 접착제의 층은 폴리우레탄 또는 폴리에스테르 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아 미드의 사용.
  15. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 필름들 사이의 논-포지티브 연결은 공압출에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  16. 청구항 15에 있어서, 필름들 사이의 공압출 중에 추가적으로 적어도 하나의 접착 촉진제가 압출되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 필름은 불소중합체의 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  18. 청구항 17에 있어서, 불소중합체의 층은 선택적 용해성 불소중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 불소중합체의 층은 착색되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 접착 촉진제의 층은 폴리아미드 필름 및 불소중합체의 층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  21. 청구항 20에 있어서, 접착 촉진제는 폴리우레탄 및/또는 폴리에스테르 및/또는 폴리아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  22. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)의 필름이 폴리아미드 필름과 불소중합체의 필름의 사이에 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  23. 청구항 22에 있어서, 논-포지티브 연결이 접착제의 층들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  24. 청구항 23에 있어서, 접착제는 폴리우레탄 또는 폴리에스테르 접착제인 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  25. 청구항 22에 있어서, 논-포지티브 연결은 공압출에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  26. 청구항 25에 있어서, 공압출 중에 추가로 적어도 하나의 접착 촉진제가 압출되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  27. 청구항 1 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 광전 모듈을 제조하기 위해 에틸비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 이오노머(ionomers), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄, 폴리에스테르, 핫멜트(hotmelt) 또는 실리콘 일레스토머와 조합된 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  28. 청구항 27에 있어서, 매립 재료가 공압출에 의해 봉입 재료에 가해지는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  29. 청구항 28에 있어서, 접착 촉진제의 층이 봉입 재료 및 매립 재료의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  30. 청구항 29에 있어서, 접착 촉진제가 단일층 또는 다수층이고, 폴리우레탄 및/또는 폴리에스테르 및/또는 폴리아크릴레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전 모듈을 제조하기 위한 봉입 재료로서의 폴리아미드의 사용.
  31. 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나트테네이트 또는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 코폴리머의 그룹으로부터 선택되는 캐리어 재료 및 광전 모듈의 제조를 위한 봉입 재료로서 캐리어 재료의 양면 상에 접촉하는 폴리아미드12의 층을 포함하는 플라스틱 복합체의 사용.
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