KR20110003394A - 가교성 에틸렌 공중합체 조성물, 그것으로 이루어지는 태양전지 소자 밀봉용 시트 및 이것을 사용한 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성 등이 우수함과 함께, 절연 특성이 우수한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로서, 접착성 경시적 저하가 적고, 접착성을 장시간 유지할 수 있는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 및 그 가교시트, 태양전지 밀봉 시트 및 태양전지 모듈을 제공하는 것이다. 더욱 상세하게는, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 3 중량부 이하의 비율로 배합하여 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 및 그 가교시트, 그것으로 이루어지는 태양전지 밀봉용 시트 및 이것을 사용한 태양전지 모듈이다.
Description
본 발명은, 태양전지 모듈에서의 태양전지 소자를 고정하기 위한 태양전지 밀봉용에 적합한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물, 해당 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 밀봉용 시트 및 해당 시트에 의해 태양전지 소자를 밀봉한 태양전지 모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 투명성, 유연성, 가공성, 접착성, 가교성이 우수하고, 또한 절연성 양호한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물, 해당 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 밀봉용 시트 및 해당 시트에 의해 태양전지 소자를 밀봉한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
무진장한 자연 에너지를 이용하여, 이산화탄소의 삭감이나 그 밖의 환경 문제의 개선이 도모되는 수력발전, 풍력발전 및 태양광 발전 등이 각광을 받고 있다. 이 중 태양광 발전은, 태양전지 모듈의 발전효율 등의 성능 향상이 현저한 한편, 가격의 저하가 진행되고, 국가나 자치체가 주택용 태양광 발전시스템 도입 촉진사업을 진행시켜 왔기 때문에, 최근 그 보급이 현저하게 진행되고 있다.
태양광 발전은, 실리콘셀 반도체(태양전지 소자)를 사용하여 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환하나, 여기서 사용되고 있는 태양전지 소자는 직접 외기와 접촉하면 그 기능이 저하되기 때문에, 태양전지 소자를 밀봉재로 끼워, 완충과 함께, 이물의 혼입이나 수분 등의 침입을 방지하고 있다. 이 밀봉재는, 투명하고 광에 의한 발전을 저해하지 않는 것, 열에 의해 용출, 물러지지 않는 것(내열성),보호재인 유리나 백시트와의 접착이 양호한 것, 태양광에 의해 현저한 열화나 황변을 일으키지 않는 것 등, 여러가지 성능이 요구되고, 이것을 만족시키기 위해 여러가지 배합처방이 검토되고 있다. 예를 들면, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성 등을 감안한 대표적인 처방으로서, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체에 퍼옥사이드 및 실란 커플링제를 배합한 것을 태양전지 밀봉재로서 사용하는 것이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
이와 같은 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 모듈 제조 메이커에서의 제조 스케줄이나 생산 조정 등에 의해, 재고 기간이 길어지는 경우가 있으나, 그 때에도 종래 제안의 밀봉재에서는 물성이 경시적으로 변화될 염려가 있었다. 특히 접착성은 경시적으로 저하할 염려가 있었다. 재고 기간을 길게 하여도 물성이 변화되지 않는 기술이 오랜 세월 요망되고 있었다.
본 발명자들은, 본 발명 출원인이 제안한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물의 우수한 성능을 유지하면서, 접착성의 경시적 저하가 적은 가교성 에틸렌 공중합체 조성물의 개발을 행한 결과, 본 발명에 도달한 것이다.
[특허문헌 1]
일본국 특공소62-14111호 공보
[특허문헌 2]
일본국 특개평2006-36875호 공보
본 발명은, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성 등이 우수함과 함께, 절연 특성이 우수한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로서, 접착성 경시적 저하가 적고, 접착성을 장시간 유지할 수 있는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 및 해당 조성물로 이루어지는 가교성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또, 태양전지 밀봉용에 적합한 상기 특징을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 또, 가교성 에틸렌 공중합체 조성물의 가교시트, 그것을 사용한 태양전지 밀봉 시트 및 태양전지 모듈도 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 3 중량부 이하의 비율로 배합하여 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물을 제공한다.
본 발명은 또, 1분간 반감기 온도가 140℃ 이하인 퍼옥사이드가 배합되어 있는 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물을 제공한다.
상기한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에, 알릴기를 함유하는 가교 조제가 더 배합되어 이루어지는 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은 본 발명의 바람직한 형태이다.
상기한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에, 자외선 흡수제, 힌다드 아민 및 산화방지제에서 선택되는 내후 안정제 첨가제가 더 배합되어 이루어지는 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은 본 발명의 바람직한 형태이다.
본 발명은, 상기한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 소자 밀봉용 가교성 에틸렌 공중합체 조성물을 제공한다.
본 발명은 또, 상기한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 가교성 시트, 특히 태양전지 소자 밀봉용 가교성 시트를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기한 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 또는 시트를 가교하여 이루어지는 태양전지 소자 밀봉 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 의하면, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성 등이 우수함과 함께, 절연 특성이 우수함과 함께, 접착성의 경시적 저하가 적은 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이 제공된다.
본 발명에 의하면, 우수한 성능을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 밀봉용 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이 제공된다.
본 발명에 의하면 또, 우수한 성능을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물의 가교시트, 그것을 사용한 태양전지 밀봉 시트 및 태양전지 모듈도 제공한다.
본 발명이 제공하는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 3 중량부 이하의 비율로 배합하여 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이다.
본 발명에서의 에틸렌 공중합체는, 에틸렌과 극성 모노머와의 공중합체이다. 극성 모노머로서는, 아세트산비닐, 프로피온산비닐과 같은 비닐에스테르, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산이소프로필, 아크릴산이소부틸, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소옥틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산이소부틸, 말레인산디메틸 등의 불포화 카르본산에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 이타콘산, 말레인산모노메틸, 말레인산모노에틸, 무수말레인산, 무수이타콘산 등의 불포화 카르본산, 이들 불포화 카르본산의 염, 일산화탄소, 이산화유황 등의 1종 또는 2종 이상 등을 예시할 수 있다. 불포화 카르본산의 염으로서는, 리튬, 나트륨, 칼륨 등의 1가 금속, 마그네슘, 칼슘, 아연 등의 다가 금속의 염 등을 들 수 있다.
에틸렌 공중합체의 적합한 구체예로서는, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체와 같은 에틸렌·비닐에스테르 공중합체, 에틸렌·아크릴산메틸 공중합체, 에틸렌·아크릴산에틸 공중합체, 에틸렌·메타크릴산메틸 공중합체, 에틸렌·아크릴산이소부틸 공중합체, 에틸렌·아크릴산n-부틸 공중합체와 같은 에틸렌·불포화 카르본산 에스테르 공중합체, 에틸렌·아크릴산 공중합체, 에틸렌·메타크릴산 공중합체, 에틸렌·아크릴산이소부틸·메타크릴산 공중합체와 같은 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체 및 그 아이오노머 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체 또는 에틸렌·(메타)아크릴산에스테르 공중합체가 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 에틸렌 공중합체에서의, 극성 모노머함량으로서는, 그 종류에 따라서도 다르나, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성, 절연성 등을 고려하면, 예를 들면 에틸렌·아세트산비닐 공중합체나 에틸렌·불포화 카르본산에스테르 공중합체의 경우에는, 극성 모노머 함유량이 10∼40 중량%, 바람직하게는 15∼30 중량%, 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체 또는 그 아이오노머에서는, 에틸렌함량이 65∼95 중량%, 바람직하게는 70∼90 중량%, 불포화 카르본산함량이 2∼20 중량%, 바람직하게는 5∼20 중량%, 중화도가 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하의 것이 바람직하다.
이와 같은 에틸렌 공중합체로서는, 성형 가공성, 기계적 강도 등을 고려하면, JIS K7210-1999에 준거하여, 190℃, 2160 g 하중으로 측정한 멜트 플로우 레이트(MFR, 이하 동일)가 1∼100 g/10분, 특히 5∼50 g/10분인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 에틸렌·아세트산비닐 공중합체, 에틸렌·불포화 카르본산 에스테르 공중합체 및 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체는, 고온, 고압 하의 라디칼 공중합에 의해 얻을 수 있다. 또 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체의 아이오노머는, 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체와 금속화합물을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에 배합되는 2중 결합을 가지는 디알콕시실란에서, 2중 결합을 가지는 기로서는, 아크릴록시기, 메타크릴록시기(이상을 총칭하여 (메타)아크릴록시기라 한다), 비닐기, p-스티릴기 등을 들 수 있다. (메타)아크릴록시기는, 3-(메타)아크릴록시프로필기로서 함유되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 2중 결합을 가지는 디알콕시실란의 바람직한 예로서, 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-아크릴록시프로필메틸디에톡시실란 등의 3-(메타)아크릴록시프로필기 함유 디알콕시실란 ; 비닐메틸디메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란 등의 비닐기 함유 디알콕시실란 ; p-스티릴메틸디메톡시실란, p-스티릴메틸디에톡시실란 등의 p-스티릴기 함유 디알콕시실란을 들 수 있다. 이들 중에서도 3-(메타)아크릴록시프로필기 함유 디알콕시실란이 바람직하고, 특히 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란이 바람직하다.
가교성 에틸렌 공중합체 조성물에 트리알콕시실란을 사용한 경우에는, 해당 에틸렌 공중합체 조성물 및 해당 조성물로 이루어지는 시트의 접착성은 비교적 빨리 저하하기 시작하나, 본 발명의 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 사용한 경우에는, 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 또는 해당 조성물로 이루어지는 시트의 접착성을 더욱 길게 유지할 수 있다.
2중 결합을 가지는 디알콕시실란은, 접착성 개량 효과 및 절연 저항의 관점, 및 접착성의 지속성의 관점에서, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 3 중량부 이하, 바람직하게는 0.03∼3 중량부, 특히 0.05∼1.5 중량부의 비율로 배합된다.
즉 상기한 비율로 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 배합함으로써, 우수한 접착성 개량 효과와 우수한 접착성의 지속성을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 및 해당 조성물로 이루어지는 가교성 시트를 얻을 수 있다.
본 발명의 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 밀봉재는, 태양전지 모듈에 편입된 상태에서는, 해당 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이 가교되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여 투명성을 유지하면서, 고온에서의 사용 시에 있어서의 용융 흐름방지 등의 내열성을 부여할 수 있다. 그것을 위해서는, 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에 가교제 또는 가교제와 가교 조제가 배합되어 있는 것이 바람직하다.
가교제로서는, 태양전지 모듈의 생산성을 고려하면, 분해 온도(반감기가 1시간인 온도)가 140℃ 이하인 퍼옥사이드가 바람직하다.
이와 같은 퍼옥사이드로서 예를 들면 t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실이소프로필카보네이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 1,3-비스(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 2,5-디메틸-2,5-비스(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-아밀퍼옥시)시클로헥산, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸헥실-2,5-비스퍼옥시벤조에이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, p-클로르벤조일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 에틸-3,3-비스(t-부틸퍼옥시)부틸레이트, 히드록시헵틸퍼옥사이드, 디클로헥사논퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 가교제는 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1∼5 중량부, 특히 0.5∼3 중량부의 비율로 배합하는 것이 효과적이다.
또 가교 조제의 구체예로서는, 알릴기나 (메타)아크릴록시기 등의 불포화기를 2개 이상 가지는 폴리알릴화합물이나 폴리(메타)아크릴록시화합물과 같은 다불포화화합물을 예시할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴푸말레이트, 디알릴말레에이트와 같은 폴리알릴화합물, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트와 같은 폴리(메타)아크릴록시화합물, 디비닐벤젠 등을 들 수 있다. 가교 조제는 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이하, 특히 0.1∼3 중량부의 비율로 배합하는 것이 효과적이다.
상기 가교제로서 퍼옥사이드를 배합하는 대신, 상기 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에 가교제로서 광증감제를 배합하고, 광에 의해 가교시킬 수도 있다. 광증감제로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조페논, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 디벤질, 5-니트로아세나프텐, 헥사클로로시클로펜타디엔, 파라니트로디페닐, 파라니트로아닐린, 2,4,6-트리니트로아닐린, 1,2-벤즈안트라퀴논, 3-메틸-1,3-디아자-1,9-벤즈안스론 등을 들 수 있다. 이들 광증감제는, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1∼5 중량부, 특히 0.5∼3 중량부의 비율로 배합하는 것이 효과적이다.
또 태양광선 중의 자외선에 의거하는 밀봉재의 열화를 방지하기 위하여, 산화방지제, 광안정제, 자외선 흡수제 등의 내후 안정제의 적어도 1종을 배합하는 것이 효과적이다. 산화방지제로서, 예를 들면 각종 힌다드 페놀계나 포스파이트계의 것을 적합하게 사용할 수 있다. 또 광안정제로서는, 힌다드 아민계의 것을 적합하게 사용할 수 있다. 또 자외선 흡수제로서는 예를 들면 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-2-카르복시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논 등의 벤조페논계, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5-t-옥틸페닐)벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계, 페닐살리실레이트, p-옥틸페닐살리실레이트 등의 살리실산에스테르계의 것 등을 사용할 수 있다. 이들, 내후 안정제는, 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이하, 특히 0.1∼3 중량부의 비율로 배합하는 것이 효과적이다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에는, 그 사용 목적을 손상하지 않는 범위에서, 임의의 다른 첨가제를 배합할 수 있다. 그와 같은 다른 첨가제로서는, 공지의 각종 첨가제를 사용할 수 있다. 다른 첨가제의 예로서는, 안료, 염료, 윤활제, 블록킹 방지제, 발포제, 발포 조제, 가교제, 가교 조제, 무기충전제 등을 예시할 수 있다.
가교성 에틸렌 공중합체 조성물이 태양전지 밀봉재로서 사용되는 경우, 예를 들면 변색 방지제로서, 카드뮴, 바륨 등의 금속의 지방산염을 배합할 수 있다. 또 하부 보호재 측의 밀봉재에서는, 투명성은 요구되지 않기 때문에, 착색, 발전효율 향상 등의 목적으로, 안료, 염료, 무기충전제 등을 배합할 수 있다. 예를 들면 산화티탄, 탄산칼슘 등의 백색 안료, 울트라마린 등의 청색 안료, 카본블랙과 같은 흑색 안료 등 외에, 글라스비즈나 광확산제 등을 예시할 수 있다. 특히 산화티탄과 같은 무기안료를 배합하는 계(系)에 본 발명을 적용하면, 절연 저항 저하의 방지 효과가 우수하기 때문에 바람직하다. 무기안료의 적합한 배합량은, 에틸렌·극성 모노머 공중합체 100 중량부에 대하여, 100 중량부 이하, 바람직하게는 0.5∼50 중량부, 특히 바람직하게는 4∼50 중량부이다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 태양전지 소자 밀봉용으로 바람직하게 사용된다. 이 경우 밀봉재로서는, 일반적으로는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은 시트형상으로 하여 사용된다. 밀봉용 시트의 성형은, T-다이압출기, 캘린더 성형기, 인플레이션 성형기 등을 사용하는 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들면 에틸렌·극성 모노머 공중합체 및 실란 커플링제, 필요에 따라 첨가되는 퍼옥사이드, 가교 조제, 무기안료, 그 밖의 첨가제를 미리 드라이블랜드하여, 압출기의 호퍼로부터 공급하고, 퍼옥사이드를 배합하는 경우에는 그것이 실질적으로 분해되지 않는 성형 온도에서 시트형상으로 압출 성형함으로써 얻을 수 있다. 물론, 그 밖의 배합성분은, 마스터배치에 의해 첨가할 수 있다. 시트 두께는 특별히 규정되지 않으나, 통상 0.2∼1.2 mm 정도이다.
태양전지 소자의 밀봉재로서 사용되는 상태에서는, 상기 본 발명의 에틸렌 공중합체 조성물은, 내열성의 면에서, 에틸렌 공중합체가 가교되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 에틸렌 공중합체 조성물의 가교도(뒤에서 설명하는 겔분률)는, 절연 특성을 고려하면, 70∼98%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 특히 80∼98%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 가교는, 본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물을, 예를 들면 100∼200℃ 정도로 가열함으로써 행할 수 있다.
이와 같은 밀봉용 시트를 사용하여, 태양전지 소자를 상하의 보호재로 고정함으로써 태양전지 모듈을 제작할 수 있다. 이와 같은 태양전지 모듈로서는, 여러가지 타입의 것을 예시할 수 있다. 예를 들면 상부 투명 보호재/밀봉용 시트/태양전지 소자/밀봉용 시트/하부 보호재와 같이 태양전지 소자의 양쪽으로부터 밀봉재로 끼우는 구성의 것을 들 수 있다. 이와 같은 구성의 태양전지 모듈에서는, 상부투명 보호재의 밀봉재로서 무기안료를 함유하지 않은 본 발명의 밀봉재를 사용하고, 하부 보호재 측의 밀봉재로서 무기안료를 함유하는 본 발명의 밀봉재를 사용하는 것이 바람직하다. 또 다른 타입의 태양전지 모듈로서, 하부 기판 보호재의 안 둘레면 상에 형성시킨 태양전지 소자 상에 밀봉재용 시트와 상부 투명 보호재를 형성시키는 구성의 것, 상부 투명 보호재의 안 둘레면 상에 형성시킨 태양전지 소자, 예를 들면 불소수지계 시트 상에 아몰퍼스 태양전지 소자를 스퍼터링 등으로 작성한 것의 위에 밀봉용 시트와 하부 보호재를 형성시키는 구성의 것 등을 들 수 있다.
태양전지 소자로서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아몰퍼스 실리콘 등의 실리콘계, 갈륨비소, 구리-인듐-셀렌, 카드뮴-텔루르 등의 III-V족이나 II-VI족 화합물 반도체계 등의 각종 태양전지 소자를 사용할 수 있다. 본 발명의 밀봉재는, 특히 아몰퍼스 태양전지 소자, 예를 들면 아몰퍼스실리콘의 밀봉에 유용하다.
태양전지 모듈을 구성하는 상부 보호재로서는, 유리, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 불소함유 수지 등을 예시할 수 있다. 또 하부 보호재로서는, 금속이나 각종 열가소성 수지 필름 등의 단체 또는 다층의 시트이고, 예를 들면, 주석, 알루미늄, 스테인리스스틸 등의 금속, 유리 등의 무기재료, 폴리에스테르, 무기물 증착 폴리에스테르, 불소함유 수지, 폴리올레핀 등의 1층 또는 다층의 시트를 예시할 수 있다. 본 발명의 밀봉재는, 이들의 상부 또는 하부 보호재에 대하여 양호한 접착성을 나타낸다.
태양전지 모듈은, 가교제가 실질적으로 분해되지 않고, 또한 본 발명의 밀봉용 시트가 용융하는 온도에서, 태양전지 소자나 보호재에 해당 밀봉용 시트를 가접착하고, 이어서 승온하여 충분한 접착과 가교를 행함으로써 제조할 수 있다. 내열성이 양호한 태양전지 모듈을 얻기 위해서는, 밀봉재용 시트층의 겔분률이 70∼98%, 바람직하게는 80∼98% 정도가 되도록 가교하는 것이 좋다. 여기서 겔분률이란, 시료 1 g을 크실렌 100 ㎖에 침지하여, 110℃, 24시간 가열한 후, 20 메시 철망으로 여과하여 미용융분의 중량분률을 측정한 것이다.
따라서, 밀봉용 시트에는, 이들 모든 조건을 만족할 수 있도록 첨가제 처방을 선택하면 되고, 예를 들면 가교제 등의 종류 및 배합량을 적절하게 선택하면 된다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 태양전지 밀봉재로서 적합하게 사용되는 것이나, 그 특성을 활용한 것 이외의 용도로 사용할 수도 있다. 그와 같은 다른 용도로서, 맞댐유리의 중간막으로서의 용도 등을 들 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 예에 의하여 조금도 제한되는 것이 아니다.
실시예 및 비교예에서 사용한 원료 및 물성 평가방법을 이하에 나타낸다.
1. 원료
(1) EVA 수지 : 에틸렌·아세트산비닐 공중합체(아세트산비닐함량 : 28 중량%, MFR : 15 g/10분)
(2) 가교제 : 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1시간 반감기 온도 140℃
(3) 실란 커플링제(1) : 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란
(4) 실란 커플링제(2) : 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란
2. 기재
(1) 청색 유리 : 두께 3 mm, 크기 7.5 cm × 12 cm
(2) 백시트 : PET계 백시트(도요 알루미늄사제)
3. 보관조건
(1) 조건 1 : 40℃ × 90% RH(상대 습도)에서 1주간
(2) 조건 2 : 40℃ × 90% RH에서 2주간
(3) 조건 3 : 23℃ × 50% RH에서 1개월
(4) 조건 4 : 23℃ × 50% RH에서 2개월
4. 접착강도 측정용 시료 조제법
조건 : 유리와 가교성 시트와 백시트를, 유리/가교성 시트/백시트의 구성이 되도록, 125℃ × 5분으로 접착하고, 계속해서 145 ℃ × 20분 오븐 속에서 가교(큐어)하여 시료로 하였다.
접착장치 : NPC제 LM-50x50S
시료 구성 : 유리/가교시트/백시트
5. 접착강도 측정
측정조건 : 10 mm 폭으로 잘라 내어, 인장 속도 50 mm/min으로, 백시트/가교시트 사이의 접착강도를 측정하였다.
(실시예 1)
상기 EVA 수지 5000 g, 가교제 60 g 및 실란 커플링제(2)(3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란) 25 g을 각각 칭량하여 혼합하였다. 함침시키기 위하여 하룻밤 방치하였다. 얻어진 함침 펠릿을, 압출기(L/D = 26, 풀플라이트스크류, 압축비 2.6)를 사용하여 가공 온도 100℃에서 혼련하여, 균일한 두께 0.6 mm의 시트(가교성 시트)로 하였다. 이 가교성 시트(가교 전의 시트)를 상기 보관 조건(1)∼(4)로 보관한 후, 이 보관한 시트를 사용하여 상기 접착강도 측정 시료 조제법에 따라 조제한 시료를 사용하여 가교시트/백시트 사이의 접착강도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 이 가교시트는 태양전지 소자 밀봉용 시트로서 바람직하게 사용된다.
(비교예 1)
실시예 1에서, 실란 커플링제(2)를, 실란 커플링제(1)(3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란)로 변경한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 백시트와의 접착강도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
| 실시예 1 | 비교예 1 | ||
| 접착강도 (N/10 mm) |
초기값 | 9.3 | 13.6 |
| 40℃ × 90% RH × 1주간 후 | 8.5 | 8.0 | |
| 40℃ × 90% RH × 2주간 후 | 10.1 | 4.6 | |
| 23℃ × 50% RH × 1개월 후 | 8.3 | 8.3 | |
| 23℃ × 50% RH × 2개월 후 | 13.9 | 5.4 | |
본 발명에 의하여 제공되는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 투명성, 내열성, 접착성, 유연성, 성형성, 내구성 등이 우수함과 함께, 절연 특성이 우수하고, 또한 접착성의 경시적 저하가 적다는 특징을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이다.
본 발명에 의하면, 우수한 성능을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 밀봉용 가교성 에틸렌 공중합체 조성물이 제공된다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물에 의하여, 우수한 성능을 가지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물의 가교시트, 그것을 사용한 태양전지 밀봉 시트 및 태양전지 모듈이 제공된다.
본 발명의 가교성 에틸렌 공중합체 조성물은, 태양전지 밀봉재로서 적합하게 사용되는 것이나, 그 특성을 활용하여 맞댐유리의 중간막으로서의 용도 등 그 밖의 용도로의 전개를 기대할 수 있다.
Claims (13)
- 에틸렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 2중 결합을 가지는 디알콕시실란을 3중량부 이하의 비율로 배합하여 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물.
- 제 1항에 있어서,
에틸렌 공중합체가, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체, 에틸렌·불포화 카르본산에스테르 공중합체, 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체 및 에틸렌·불포화 카르본산 공중합체의 아이오노머로부터 선택되는 적어도 1종인 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 2항에 있어서,
에틸렌 공중합체가, 아세트산비닐을 10∼40 중량% 함유하는 에틸렌·아세트산비닐 공중합체인 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
2중 결합을 가지는 디알콕시실란이, 3-(메타)아크릴록시프로필기 함유 디알콕시실란인 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
1시간 반감기 온도가 140℃ 이하인 퍼옥사이드가 배합되어 있는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
알릴기를 함유하는 가교 조제가 더 배합되어 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 6항에 있어서,
가교 조제가, 트리알릴이소시아누레이트 또는 트리알릴시아누레이트인 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
자외선 흡수제, 광안정제 및 산화방지제로부터 선택되는 내후 안정제 첨가제가 더 배합되어 이루어지는 가교성 에틸렌 공중합체 조성물. - 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 소자 밀봉용 가교성 에틸렌 공중합체 조성물.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 가교성 시트.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 가교성 에틸렌 공중합체 조성물로 이루어지는 태양전지 소자 밀봉용 가교성 시트.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 기재된 가교성 에틸렌 공중합체 조성물 또는 시트를 가교하여 이루어지는 태양전지 소자 밀봉용 시트.
- 제 12항에 기재된 밀봉용 시트를 사용한 태양전지 모듈.
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