KR20110084623A - 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈 Download PDF

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KR20110084623A
KR20110084623A KR1020100004274A KR20100004274A KR20110084623A KR 20110084623 A KR20110084623 A KR 20110084623A KR 1020100004274 A KR1020100004274 A KR 1020100004274A KR 20100004274 A KR20100004274 A KR 20100004274A KR 20110084623 A KR20110084623 A KR 20110084623A
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황상만
조천희
김병주
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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물은 소정의 구조를 갖는 4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자와 불소화합물을 포함함에 따라 이를 이용하여 제조된 반사방지필름은 태양전지 모듈에 적용시 헤이즈 및 반사율 등의 반사방지 특성이 탁월할 뿐만 아니라 밀착성 및 대전방지성이 우수하며, 특히 방오성이 우수하여 태양전지 모듈의 장시간 사용에도 광투과율의 저하가 없어 태양전지 모듈의 발전효율이 저하되는 것을 방지한다.

Description

태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈 {COATING COMPOSITION FOR LOW REFRACTIVE LAYER OF SOLAR CELL MODULE, ANTI-REFLECTION FILM USING THE SAME AND SOLAR CELL MODUL}
본 발명은 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈에 관한 것이다.
근래의 환경 문제가 높아짐에 따라 크린 에너지로서 수력 발전, 풍력 발전 및 태양광 발전이 각광을 받고 있다. 그 중에서도 태양 에너지를 이용한 태양광 발전은 최근 청정하고 지구 온난화 방지에 유용한 에너지원으로서 조금씩 성장하고 있다. 이 태양광 발전의 대표로서, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 아모퍼스 실리콘등의 반도체를 사용한 태양전지를 들 수 있다. 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 접착트로 고정하여 제조되는 태양전지 모듈을 포함한다.
상기 태양전지 모듈에서 상기 상부 보호재는 통상적으로 유리기판을 사용하고 있는데, 상기 유리기판이 태양광을 반사하기 때문에 태양전지 모듈의 발전 효율이 떨어지는 단점이 있다. 그에 따라 태양전지 모듈에 반사방지필름을 적용하고자 하는 시도가 있었다. 그러나, 종래 반사방지필름은 반사방지 특성이 떨어져 오히려 발전효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 특히 태양전지 모듈을 장시간 사용시 상기 반사방지필름의 표면 오염으로 인하여 광투과율의 저하가 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 헤이즈 및 반사율 등의 반사방지 특성이 탁월할 뿐만 아니라 밀착성 및 대전방지성이 우수하며, 특히 방오성이 우수하여 장시간 사용시에도 광투과율의 저하가 없어 태양전지 모듈의 발전효율이 일정하게 유지될 수 있는 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 저굴절층 형성용 조성물을 이용하여 형성된 저굴절층을 포함하는 반사방지 필름을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 반사방지 필름이 구비된 태양전지 모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중공실리카입자에 하기 화학식 1내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 4급 암모늄 실란화합물을 코팅하여서 된 유-무기 중공실리카입자(A), (메타)아크릴레이트 모노머(B), 광개시제(C), 불소화합물(D) 및 용제(E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R4는 탄소수 2~20의 탄화수소기로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
[화학식 2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R7은 탄소수 4~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R8은 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, 만약 질소원자가 이중 결합을 포함하는 경우에 R8은 존재하지 않으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
[화학식 3]
Figure pat00003
(상기 화학식 3에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R9는 탄소수 2~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서, 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
상기 중공실리카입자는 1.17∼1.40의 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.
상기 태양전지 모듈용 반사방지 필름의 저굴절층 형성용 조성물은 전체 조성물 100중량부에 대하여 상기 유-무기 중공실리카입자(A) 1 내지 50중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B) 0.1 내지 50중량부, 상기 광개시제(C) 0.1 내지 5중량부 및 상기 용제(D) 0.1 내지 95중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 불소화합물은 벤조트리플로라이드 유도체, 헥사플로로자일렌 유도체, 트리플로로메톡시 유도체, 플로로아로마틱 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭에시드 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭설트 유도체, 퍼플로리네이티드설포닉에시드 유도체, 퍼플로리네이티드인터플루이드 유도체, 알리파틱 플로린 유도체, 폴리플로리네이티드 유도체 및 퍼플로리네이티드 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명기재와, 상기 투명기재의 적어도 일면에 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 이용하여 형성된 저굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름을 제공한다.
상기 반사방지필름은 표면저항이 105 내지 1012 Ω/㎠인 것이 바람직하다.
상기 반사방지필름은 상기 투명기재와 저굴절층 사이에 형성된 하드코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 저굴절층의 굴절률은 25℃에서 1.2 내지 1.49인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기한 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지 필름이 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기한 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물은 소정의 구조를 갖는 4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자와 불소화합물을 포함함에 따라 이를 이용하여 제조된 반사방지필름은 태양전지 모듈에 적용시 헤이즈 및 반사율 등의 반사방지 특성이 탁월할 뿐만 아니라 밀착성 및 대전방지성이 우수하며, 특히 방오성이 우수하여 태양전지 모듈의 장시간 사용에도 광투과율의 저하가 없어 태양전지 모듈의 발전효율이 저하되는 것을 방지하는 우수한 효과가 있다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물(이하 간단히 '저굴절층 형성용 조성물'이라고도 한다)은 유-무기 중공실리카입자(A), (메타)아크릴레이트 모노머(B), 광개시제(C), 불소화합물(D) 및 용제(E)를 포함하여 이루어진다.
유-무기 중공실리카입자(A)
상기 유-기 중공실리카입자(A)는 중공실리카입자에 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 4급 암모늄 실란화합물을 코팅하여 형성된 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00004
(상기 화학식 1에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R4는 탄소수 2~20의 탄화수소기로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
[화학식 2]
Figure pat00005
(상기 화학식 2에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R7은 탄소수 4~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R8은 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, 만약 질소원자가 이중 결합을 포함하는 경우에 R8은 존재하지 않으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
[화학식 3]
Figure pat00006
(상기 화학식 3에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R9는 탄소수 2~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서, 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 4급 암모늄 실란화합물은 실란화합물과 4급 암모늄 염을 반응시켜 제조될 수 있다.
예를 들어 상기 화학식 1의 4급 암모늄 실란 화합물은 4급 암모늄염으로 예컨대 이미다졸륨 양이온, 테트라히드로피리미디늄 양이온 및 디히드로피리미디늄 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 4급 암모늄염은 보다 구체적으로 1-메틸-3-(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-메틸-3-(2,2-디메틸-3-하이드록시프로필) 이미다졸륨 양이온, 1-메틸-3-(2-메틸-2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-메틸-3-(2,2-디메틸-2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-에틸-3-(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-부틸-3-(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-부틸-3-(2,2-디메틸-3-하이드록시프로필) 이미다졸륨 양이온, 1-헥실-3-(2-메틸-2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-옥틸-3-(2,2-디메틸-2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-도데실-3-(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-테트라데실-3-(2,2-디메틸-3-하이드록시프로필) 이미다졸륨 양이온, 1,2-디메틸-3-(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-에틸-2,3-메틸(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-부틸-2,3-메틸(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-헥실-2,3-메틸(2-하이드록시에틸) 이미다졸륨 양이온, 1-(12-메르캅토도데실)-3-메틸이미다졸륨 양이온, 1,3-디메틸-2-메르캅토-1,4,5,6-테트라히드로피리미디늄 양이온 등을 들 수 있다.
상기 화학식 2의 4급 암모늄 실란 화합물은 4급 암모늄염으로, 예컨대 피리디늄 양이온, 피페리디늄 양이온, 피롤리디늄 양이온 및 피롤 골격을 가지는 양이온 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 4급 암모늄염은 보다 구체적으로 1-에틸-4-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-에틸-4-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1-에틸-4-하이드록시 피리디늄 양이온, 1-에틸-2-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-에틸-2-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1-부틸-4-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-부틸-4-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1-부틸-4-하이드록시 피리디늄 양이온, 1-부틸-2-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-부틸-2-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1-헥실-4-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-헥실-4-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1- 헥실-4-하이드록시 피리디늄 양이온, 1-헥실-2-(하이드록시메틸) 피리디늄 양이온, 1-헥실-2-(3-하이드록시프로필) 피리디늄 양이온, 1-부틸-4-메틸-2-하이드록시 피리디늄 양이온, 1-헥실-6-메틸-2-하이드록시메틸 피리디늄 양이온, 1-(2-하이드록시에틸) 피리디늄 양이온, 1-(2-하이드록시에틸)-2-메틸 피리디늄 양이온, 1,1-에틸(2-하이드록시에틸) 피페리디늄 양이온, 1,1-에틸메틸-2-하이드록시메틸 피페리디늄 양이온, 1,1-에틸메틸-3-하이드록시 피페리디늄 양이온, 1,1-에틸(2-하이드록시에틸) 피롤리디늄 양이온, 1,1-에틸메틸-3-하이드록시 피롤리디늄 양이온, 1,1-디에틸-3-하이드록시 피롤리디늄 양이온, 1,1-에틸메틸-2-(2-하이드록시에틸) 피롤리디늄 양이온, 1-에틸-3-하이드록시메틸인돌 양이온, 1-에틸-5-하이드록시 인돌 양이온, 1-에틸-6-하이드록시 인돌 양이온, 1-(3-메르캅토프로필) 피리디늄 양이온 등을 들 수 있다.
상기 화학식 3의 4급 암모늄 실란 화합물은 4급 암모늄염으로, 예컨대 피라졸륨 양이온 및 피라졸리늄 양이온 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 4급 암모늄염은 보다 구체적으로 1-하이드록시메틸피라졸리늄 양이온, 1-하이드록시메틸-2-메틸피라졸리늄 양이온 등을 들 수 있다.
한편, 상기 화학식 1 내지 3에서 'X-'로 표시된 음이온 성분은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 Cl-, Br-, I-, AlCl4 -, Al2Cl7 -, BF4 -, PF6 -, SbF6 -, NO3 -, ClO4 -, CH3COO-, CF3COO-, CH3SO3 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N-, C3F7COO-, (CF3SO2)(CF3CO)N- 등에서 선택된 것일 수 있다. 그 중에서도 양이온과 이온성 액체 화합물을 이루어, 유기 용제 잘 용해될 수 있는 것이 바람직하다.
중공실리카입자에 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 4급 암모늄 실란화합물을 코팅하여 형성된 유-무기 중공실리카입자(A)는 이온성기를 포함함에 따라 대전방지 특성을 제공할 뿐만 아니라 중공실리카의 저굴절률 특성을 동시에 제공한다.
이때, 상기 중공실리카 입자, 즉 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 4급 암모늄 실란화합물을 코팅하기 위해 사용되는 중공실리카입자는 구형에 한정되지 않고, 부정형의 입자일 수도 있다.
상기 중공실리카입자의 굴절률은 바람직하게 1.17∼1.40이고, 더 바람직하게는 1.17∼1.35이며, 가장 바람직하게는 1.17∼1.30이다. 여기서 굴절률은 입자 전체의 굴절률을 의미하는 것이다. 이때, 중공실리카입자 내의 공극률은 바람직하게는 10∼60%의 범위이고, 더 바람직하게는 20∼60%의 범위이며, 가장 바람직하게는 30∼60%의 범위이다.
중공실리카입자의 저 굴절률 및 이의 고 공극률을 달성하려고 하는 경우, 외곽의 두께는 감소되고 입자의 강도는 약해진다. 따라서, 내스크래치성의 관점에서, 굴절률이 1.17 미만인 임의의 중공실리카입자는 내스크래치성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 아울러 중공실리카입자의 굴절률이 1.40을 초과하는 경우 굴절률이 높아 반사 방지특성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 상기 중공실리카입자의 굴절률은 Abbe 굴절률계(ATAGO사 제품)를 사용하여 측정한다.
상기 중공실리카입자는 분산매에 분산된 형태의 콜로이드 실리카 졸을 사용하는 것이 좋다. 상기 분산매로는 물 또는 유기 용매가 바람직하다.
상기 유기 용매로서는, 메탄올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 부탄올, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 등의 알코올류; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류; 아세트산에틸, 아세트산부틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산 등의 에테르류 등이 사용될 수 있고, 이들 중에서 알코올류 및 케톤류가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 예시한 유기 용제들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 분산매로서 사용할 수 있다.
상기 중공실리카입자는 시판품 중 쇼꾸바이 가세이 고교(주) 제조의 JX1008SIV, JX1009SIV 또는 JX1012SIV 등에서 선택된 적어도 1종을 사용 할 수 있다.
또한 상기 중공실리카입자의 평균입경은 제한되지 않으나 평균입경이 5nm 내지 100nm 범위내의 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 5nm 내지 60nm이다. 상기 중공실리카입자의 평균입경이 100nm를 초과하는 경우에는 투명성이 저하되거나 코팅 표면 상태가 좋지 않은 경우가 있다. 또한 상기 중공실리카입자의 평균입경이 5nm 미만인 경우에는 저굴절층의 내스크래치성이 나빠지는 문제점이 있다.
상기 유-무기 중공실리카입자(A)는 제조시에 필요에 따라서 다양한 계면활성제 및 아민 입자의 분산력을 향상시키기 위한 첨가제가 첨가될 수 있다.
상기 유-무기 중공실리카입자(A)는 제한되지 않으나 저굴절층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부 포함되는 것이 좋다. 상기 유-무기 중공실리카입자(A)의 함량이 5중량부 미만이면 우수한 반사 방지 특성 및 대전방지성의 확보가 어렵고, 그 함량이 50중량부를 초과 할 경우 층간 부착이 저하되는 문제점이 있다.
(메타)아크릴레이트 모노머(B)
상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B)는 경화층의 경도를 향상시키기 위해 포함된다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B)는 구체적으로 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴릭에스테르, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌클리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌클리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B)의 사용량은 제한되지 않으나 저굴절층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지50중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B)의 첨가량이 0.1중량부 미만이면 저굴절층의 표면 경화에 문제가 있고, 50중량부를 초과하면 저굴절층의 굴절율 상승으로 반사 방지 효과가 저감될 수 있다.
광개시제(C)
상기 광개시제(C)는 당해 분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 광개시제(C)로는 구체적으로 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴리노프로판-1-온, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 벤조페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 광개시제(C)는 저굴절층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지 5중량부 사용할 수 있다. 상기 광개시제(C)의 함량이 0.1중량부 미만이면 저굴절층 형성용 조성물의 경화 속도가 늦고, 5중량부를 초과 할 경우 과 경화로 저굴절층에 크랙이 발생할 수 있다.
불소화합물(D)
상기 불소화합물(D)은 일반적으로 알려진 저굴절층 형성용 조성물의 방오제로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
예를 들어 상기 불소화합물(D)은 벤조트리플로라이드 유도체, 헥사플로로자일렌 유도체, 트리플로로메톡시 유도체, 플로로아로마틱 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭에시드 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭설트 유도체, 퍼플로리네이티드설포닉에시드 유도체, 퍼플로리네이티드인터플루이드 유도체, 알리파틱 플로린 유도체, 폴리플로리네이티드 유도체 및 퍼플로리네이티드 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 불소화합물(D)의 함량은 저굴절층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.01내지 0.5 중량부 포함될 수 있다. 상기 불소화합물(D)이 상기 기준으로 0.01중량부 미만이면 방오성 효과가 떨어지는 문제가 있으며, 0.5 중량부를 초과할 경우에는 저굴절층 형성용 조성물 혼합이 용이하지 않은 문제가 있다.
용제(E)
상기 용제(E)는 본 기술분야의 저굴절층 형성용 조성물의 용제로 알려진 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 용제(E)는 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 용제들은 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 용제(E)의 함량은 저굴절층 형성용 조성물 전체100중량부에 대하여 0.1 내지95중량부 포함될 수 있다. 상기 용제(E)가 상기 기준으로 0.1중량부 미만이면 점도가 높아 작업성이 떨어지고, 95중량부를 초과할 경우에는 경화 과정에서 시간이 많이 소요되고 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 저굴절층 형성용 조성물은 상기한 성분들 이외에 광자극제, 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 열적고분자화 금지제, 레벨링제, 계면활성제, 윤활제 등이 필요에 따라 선택적으로 함께 사용될 수 있다.
본 발명에서는 상술한 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 저굴절층을 포함하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름을 제공한다.
보다 구체적으로 상기 태양전지 모듈용 반사방지 필름은 투명기재와, 상기 투명기재의 적어도 일면에 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 이용하여 형성된 저굴절층을 포함한다.
상기 반사방지 필름에는 필름의 물리적 강도를 부여하기 위해 상기 투명기재와 저굴절층 사이에 하드코팅층이 더 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 반사방지 필름의 바람직한 일예는 투명기재의 상면에 하드코팅층이 형성되고, 그 상면에 상기 저굴절층 형성용 조성물을 경화시켜 형성된 저굴절층이 포함될 수 있다.
상기 투명기재는 투명성이 있는 플라스틱 필름이면 어떤 필름이라도 사용가능하며, 예를 들면, 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 단량체와 같은 시클로올레핀을 포함하는 단량체의 단위를 갖는 시클로올레핀계 유도체, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스부틸레이트, 이소부틸에스테르셀룰로오스, 프로피오닐셀룰로오스, 부티릴셀룰로오스 또는 아세틸프로피오닐셀룰로오스 등에서 선택되는 셀룰로오스, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 미연신 1축 또는 2축 연신 필름을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 투명기재는 투명성 및 내열성이 우수한 1축 또는 2축 연신 폴리에스테르 필름이나, 투명성 및 내열성이 우수하면서 필름의 대형화에 대응할 수 있는 시클로올레핀계 유도체 필름, 투명성 및 광학적으로 이방성이 없다는 점으로 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적합하게 사용될 수 있다.
상기 투명기재 필름의 두께는 8~1000㎛이고, 바람직하게는 40~100㎛이다.
상기 투명기재상에 형성되는 하드코팅층은 양호한 반사방지 필름을 얻기 위한 광학설계로부터, 25℃에서의 굴절률이 1.48∼2.00의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.50∼1.90이고, 더욱 바람직하게는 1.50∼1.80이다. 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 반사방지 필름은 상기 하드코팅층 위에 저굴절층이 적어도 1층 형성되어 있기 때문에, 상기 하드코팅층의 굴절률이 상기 범위보다 작으면 반사방지성이 저하되고 하드코팅층의 굴절률이 상기 범위보다 크면 반사광의 색감이 강해지는 단점이 있다.
상기 하드코팅층은 광경화성 화합물의 가교반응 또는 중합반응에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 특별히 한정 하지 않으며 예를 들어, 광경화성의 다관능 모노머나 다관능 올리고머를 포함하는 하드코팅층 형성용 조성물을 투명지지체 상에 도포한 다음 상기 다관능 모노머나 다관능 올리고머를 가교반응 또는 중합반응시킴으로써 형성할 수 있다.
상기 광경화성의 다관능 모노머나 다관능 올리고머의 관능기는 광, 전자선, 방사선 중합성인 것이 바람직하고, 그 중에서도 광중합성 관능기가 바람직하다.
상기 광중합성 관능기로는, (메타)아크릴로일기, 비닐기, 스티릴기, 알릴기 등의 불포화 중합성 관능기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 (메타)아크릴로일기가 바람직하다.
상기 광중합성 관능기를 갖는 광경화성의 다관능 모노머는 구체적으로 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트 등의 알킬렌글리콜의 (메타)아크릴산디에스테르류; 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트 등의 폴리옥시알킬렌글리콜(메타)아크릴산디에스테르류; 펜타에리스리톨디(메타)아크릴레이트 등의 다가 알코올의 (메타)아크릴산디에스테르류; 2,2-비스{4-(아크릴록시ㆍ디에톡시)페닐}프로판, 2,2-비스{4-(아크릴록시ㆍ폴리프로폭시)페닐}프로판 등의 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 부가물의 (메타)아크릴산디에스테르류 등을 들 수 있다. 또한, 에폭시(메타)아크릴레이트류, 우레탄(메타)아크릴레이트류, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트류도 상기 광경화성의 다관능 모노머로서 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 예시된 광중합성 다관능 모노머 중에서도 다가 알코올과 (메타)아크릴산의 에스테르류가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광경화성의 다관능 모노머는 더욱 바람직하게 1분자 중에 3개 이상의 (메타)아크릴로일기를 갖는 다관능 모노머를 사용하는 것이 좋다.
상기 1분자 중에 3개 이상의 (메타)아크릴로일기를 갖는 광경화성의 다관능 모노머의 구체적인 예로는, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상술한 광경화성의 다관능 모노머는 각각 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광경화성의 다관능 모노머의 중합반응을 위해 광개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 광개시제로는, 광라디칼 개시제와 광 양이온 개시제가 바람직하고, 특히 바람직한 것은 광라디칼 개시제이다.
상기 광라디칼 개시제로는, 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 적용할 수 있으며, 예를 들어 아세토페논류, 벤조페논류, 미힐러의 벤조일벤조에이트, α-아밀옥심에스테르, 테트라메틸티우람모노술파이트 및 티오크산톤류 등에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 반사방지 필름에서 투명기재상에 순차적으로 형성되는 하드코팅층과 저굴절층은 전술한 하드코팅층 형성용 조성물과 본 발명에 따른 저굴절층 형성용 조성물을 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아 및 스핀코팅 등의 적당한 방식으로 도포하여 형성할 수 있다.
상기 하드코팅층 형성용 조성물의 도포두께는 보통 1~50㎛이며, 바람직하게는 3~20㎛이고, 보다 바람직하게는 4~15㎛이다. 하드코팅층 형성용 조성물을 도포한 후 30~150℃ 온도에서 10초~30분, 바람직하게는 30초~10분 동안 건조시킨다. 건조가 완료되면 UV광을 조사하여 하드코팅층 형성용 조성물을 광경화시켜 하드코팅층을 형성시킨다. 상기 UV광의 조사량은 약 0.01~10J/cm2이고, 바람직하게는 0.1~2J/cm2이다.
상기 저굴절층 형성용 조성물의 도포두께는 0.01~2㎛이며, 바람직하게는 0.05~0.3㎛이다. 상기 저굴절층 형성용 조성물을 도포한 후 30~150℃ 온도에서 10초~1시간, 바람직하게는 30초~10분 동안 건조시킨다. 건조가 완료되면 UV광을 조사하여 저굴절층 형성용 조성물을 광경화시켜 저굴절층을 형성시킨다. 상기 UV광의 조사량은 약 0.01~10J/cm2이고, 바람직하게는 0.1~2J/cm2이다.
상기 저굴절층 형성용 조성물을 투명기재에 코팅 후 UV경화 시 산소 농도가 낮은 질소 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 특히 상기 경화는 산소 농도 5ppm 이하에서 실시하는 것이 보다 바람직하다.
상기 저굴절층 형성용 조성물의 도포 두께가 상기 범위 내에 있으면, 보다 우수한 오염방지 특성을 얻을 수 있으며, 양호한 내구성을 유지할 수 있게 된다.
상기 저굴절층은 반사방지 필름을 얻기 위한 광학설계로부터, 25℃에서의 굴절률이 1.20∼1.49의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 저굴절층의 굴절률이 상기 범위보다 작으면 반사방지성이 저하되고, 상기 범위보다 크면 반사광의 색감이 강해지는 단점이 있다.
상기와 같이 제조된 반사 방지 필름은 우수한 대전방지성, 반사방지 특성을 갖는다. 특히, 상기 반사방지 필름은 표면저항이 105 내지 1012 Ω/㎠으로 우수한 대전방지성을 나타낸다.
본 발명에서는 상술한 태양전지 모듈용 반사방지 필름을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기 태양전지 모듈은 특별하게 제한되지 않지만, 다양한 종류가 사용될 수도 있다.
상기 태양전지 모듈로서는, 예를 들어, 실리콘계의 결정계로 결정질 실리콘 타입, 다결정 실리콘 타입, 박막계로 a-실리콘 타입, 화합물계의 결정계로 GaAs 계 타입, 박막계로 CIGS계 타입의 모듈에 사용될 수 있다. 이들 중에서도, 실리콘계의 결정질 실리콘 타입, 다결정 실리콘 타입, a-실리콘 타입의 모듈에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
<4급 암모늄 실란화합물 합성>
[합성예 1]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 3-클로로프로필트리메톡시실란(KBM703, 신에츠사) 91중량부, 1-메틸이미다졸(알드리치사) 15중량부를 상온에서 투입하고, 교반시키면서 반응온도를 90℃까지 올렸다. 90℃에서 60시간 동안 반응시킨다. 상온으로 냉각시킨 후 노르말헥산 100중량부를 3회 세척하여 미반응 출발물질을 제거한다. 혼합물은 진공 건조하여 이온성 액체를 얻었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.61(m,2H),1.22(t, J = 7.0Hz,9H),2.01(m,2H),3.83(q, J = 7.1Hz,6H),4.14(s,3H),4.34(t, J = 7.2Hz,2H),7.47(s,1H),7.86(s,1H),10.42(s,1H)
[합성예 2]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 3-클로로프로필트리메톡시실란(KBM703, 신에츠사) 91중량부, 피리딘(알드리치사) 12중량부를 상온에서 투입하고, 교반시키면서 반응온도를 90℃까지 올렸다. 90℃에서 60시간 동안 반응시킨다. 상온으로 냉각시킨 후 노르말헥산 100중량부를 3회 세척하여 미반응 출발물질을 제거한다. 혼합물은 진공 건조하여 이온성 액체를 얻었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.60(m,2H),1.19(t, J = 7.0Hz,9H),2.01(m,2H),3.83(q, J = 7.1Hz,6H),4.2(s,3H),4.61(t, J = 7.2Hz,2H),7.6(s,1H),7.92(s,1H),10.63(s,1H)
[합성예 3]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 3-클로로프로필트리메톡시실란(KBM703, 신에츠사) 91중량부, 1-메틸피라졸(알드리치사) 17중량부를 상온에서 투입하고, 교반시키면서 반응온도를 90℃까지 올렸다. 90℃에서 60시간 동안 반응시킨다. 상온으로 냉각시킨 후 노르말헥산 100중량부를 3회 세척하여 미반응 출발물질을 제거한다. 혼합물은 진공 건조하여 이온성 액체를 얻었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.61(m,2H),1.26(t, J = 7.0Hz,9H),2.21(m,2H),3.86(q, J = 7.1Hz,6H),4.14(s,3H),4.43(t, J = 7.2Hz,2H),7.53(s,1H),7.86(s,1H),10.53(s,1H)
[합성예 4]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 합성예 1에서 제조한 유기화합물 100중량부를 솔벤트 아세토니트릴(알드리치사) 500중량부에 상온에서 용해시키고, 포타슘헥사플루오로포스파이트(알드리치사) 30중량부를 투입한다. 반응 혼합물은 상온에서 질소 분위기 하에서 5일 동안 교반시킨다. 반응 종결 후 셀라이트 필터한 후 감압하에서 솔벤트를 제거 한다. 디클로로메탄 500중량부에 용해 시키고 알루미나, 활성탄 필터 후 솔벤트를 감압 제거 하여 제조하였다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.59(m,2H),1.22(t, J = 7.0Hz,9H),1.97(m,2H),3.82(q, J = 7.1Hz,6H),3.96(s,3H),4.21(t, J = 7.2Hz,2H),7.3(s,1H),7.35(s,1H),8.83(s,1H)
[합성예 5]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 합성예 2에서 제조한 유기화합물 100중량부를 솔벤트 아세토니트릴(알드리치사) 500중량부에 상온에서 용해시키고, 포타슘헥사플루오로포스파이트(알드리치사) 30중량부를 투입한다. 반응 혼합물은 상온에서 질소 분위기 하에서 5일동안 교반시킨다. 반응 종결 후 셀라이트 필터한 후 감압하에서 솔벤트를 제거 한다. 디클로로메탄 500중량부에 용해 시키고 알루미나, 활성탄 필터 후 솔벤트를 감압 제거 하여 제조하였다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.59(m,2H),1.22(t, J = 7.0Hz,9H),1.97(m,2H),3.82(q, J = 7.1Hz,6H),3.96(s,3H),4.16(t, J = 7.2Hz,2H),7.3(s,1H),7.40(s,1H),8.96(s,1H)
[합성예 6]
콘덴서, 교반장치, 온도조절장치가 장착된 반응기에 합성예 3에서 제조한 유기화합물 100중량부를 솔벤트 아세토니트릴(알드리치사) 500중량부에 상온에서 용해시키고, 포타슘헥사플루오로포스파이트(알드리치사) 30중량부를 투입한다. 반응 혼합물은 상온에서 질소 분위기 하에서 5일동안 교반시킨다. 반응 종결 후 셀라이트 필터한 후 감압하에서 솔벤트를 제거 한다. 디클로로메탄 500중량부에 용해 시키고 알루미나, 활성탄 필터 후 솔벤트를 감압 제거 하여 제조하였다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3); δ0.59(m,2H),1.14(t, J = 7.0Hz,9H),1.97(m,2H),3.76(q, J = 7.1Hz,6H),3.96(s,3H),4.21(t, J = 7.2Hz,2H),7.3(s,1H),7.33(s,1H),8.96(s,1H)
<4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자의 제조>
[제조예 1]
합성예 4에서 제조한 10.22중량부의 이온성 화합물, 107.28중량부의 JX1004SIV(쇼쿠바이가세고교제, IPA분산, 평균입경 40nm, 고형분 20.5%), 0.2중량부 메탄올(알드리치사)를 80℃, 질소 가스 분위기에서 3시간 교반을 한다. 메틸오르소퍼메이트(알드리치사) 1.4중량부를 첨가하고 80℃, 질소 가스 분위기에서 1시간 교반을 한다. 굴절률 1.35인 다관능 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자를 제조하였다.
[제조예 2]
합성예 5에서 제조한 9.6중량부의 이온성 화합물, 107.28중량부의 JX1004SIV(쇼쿠바이가세고교제, IPA분산, 평균입경 40nm, 고형분 20.5%), 0.2중량부 메탄올(알드리치사)를 80℃, 질소 가스 분위기에서 3시간 교반을 한다. 메틸오르소퍼메이트(알드리치사) 1.4중량부를 첨가하고 80℃, 질소 가스 분위기에서 1시간 교반을 한다. 굴절률 1.34인 다관능 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자를 제조하였다.
[제조예 3]
합성예 6에서 제조한 13.9중량부의 이온성 화합물, 107.28중량부의 JX1004SIV(쇼쿠바이가세고교제, IPA분산, 평균입경 40nm, 고형분 20.5%), 0.2중량부 메탄올(알드리치사)를 80℃, 질소 가스 분위기에서 3시간 교반을 한다. 메틸오르소퍼메이트(알드리치사) 1.4중량부를 첨가하고 80℃, 질소 가스 분위기에서 1시간 교반을 한다. 굴절률 1.34인 다관능 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자를 제조하였다.
[제조예 4] 4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자의 제조
합성예 6에서 제조한 12.4중량부의 이온성 화합물, 107.28중량부의 JX1004SIV(쇼쿠바이가세고교제, IPA분산, 평균입경 40nm, 고형분 20.5%), 0.2중량부 메탄올(알드리치사)를 80℃, 질소 가스 분위기에서 3시간 교반을 한다. 메틸오르소퍼메이트(알드리치사) 1.4중량부를 첨가하고 80도, 질소 가스 분위기에서 1시간 교반을 한다. 굴절률 1.35인 다관능 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자를 제조하였다.
<하드코팅층용 조성물 제조>
[제조예 5]
70중량부의 우레탄아크릴레이트(신나카무라화학사, U-15HA), 30중량부의 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(공영사사, PE-3A), 3중량부의 광개시제(시바사, D-1173), 150중량부의 메틸에틸케톤, 100중량부의 톨루엔 및 0.1 중량부의 불소화합물(케미스사, DS-1100)를 배합하여 굴절률 1.51인 조성물을 제조하였다.
<대전방지 하드코팅 조성물>
[제조예 6]
60중량부의 우레탄아크릴레이트(신나카무라화학사, U-15HA), 10중량부의 안티몬도핑틴옥사이드졸(고형분 30% in MIBK, 직경 20nm) 30중량부의 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(공영사사, PE-3A), 3중량부의 광개시제(시바사, D-1173), 150중량부의 메틸에틸케톤, 100중량부의 톨루엔 및 0.1 중량부의 불소화합물(케미스사, DS-1100)을 배합하여 굴절률 1.515인 조성물을 제조하였다.
[실시예 1 내지 8]
두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로오스필름으로 이루어진 투명기재의 한쪽 위에 상기 제조예 5에서 제조된 하드코팅층용 조성물을 도포하여 가열건조(50℃, 1분간) 후 자외선 경화(1J/cm2)에 의해 두께 5㎛의 하드코팅층을 형성하였다. 상기 하드코팅층상에 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는 저굴절층 형성용 조성물을 도포하여 가열 건조(50℃, 1분간) 후 자외선 경화(1J/cm2)에 의해 두께 0.1㎛의 저굴절층을 형성하였다.
조성물 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자 제조예 1 11 8 51
제조예 2 11 20
제조예 3 11 30
제조예 4 11
아크릴레이트 모노머(a) 5 5 5 5 3 3
아크릴레이트 모노머(b)
용매 MIBK 75.4 75.4 75.4 75.4 7 10 20 76
MEK 7 7 7 7 80.4 37.4 45.4 2.4
광개시제 I-184 1 1 1 1 1 1 1 1
첨가제 BYK-378 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
불소화합물 DS-1100 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
저굴절층의 굴절률 1.37 1.36 1.37 1.36 1.39 1.33 1.34 1.35
상기 표 1에서 사용된 성분에서
아크릴레이트 모노머(a) : 디펜타에리스리톨펜타/헥사아크릴레이트(굴절률 1.476, 일본합성, DPHA)
아크릴레이트 모노머(b) : 펜타에리스리톨트리/펜타아크릴레이트(굴절률 1.47, 미원상사, M340)
MIBK : 메틸이소부틸케톤(대정화금)
MEK : 메틸에틸케톤(대정화금)
I-184 : 1-히드록시시클로헥실페닐케톤(시바사)
BYK-378 : 실리콘변성오일(BYK사)
DS-1100 : 퍼플루오리네이티드 인터 플루이드계 불소화합물(케미스사)
[비교예 1]
두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로오스필름으로 이루어진 투명기재의 한쪽 위에 상기 제조예 6에서 제조된 하드코팅층용 조성물을 도포하여 가열건조(80℃, 1분간) 후 자외선 경화(1J/cm2)에 의해 두께 5㎛의 하드코팅층을 형성하였다. 상기 하드코팅층 상에 저굴절률 층 형성용 조성물을 도포하여 가열 건조(80℃, 1분간) 후 자외선 경화(1J/cm2)에 의해 두께 0.1㎛의 저굴절층을 형성하였다.
이때, 저굴절층 형성용 조성물은 11중량부의 JX1004SIV(쇼쿠바이가세고교제, IPA분산, 평균입경 40nm, 고형분 20.5%), 5중량부 디펜타에리스리톨펜타/헥사아크릴레이트(일본화약), 75.5중량부 메틸이소부틸케톤(대정화금), 7중량부 메틸에틸케톤(대정화금), 1중량부 1-히드록시시클로헥실페닐케톤(시바사), 0.5중량부 변성실리콘(BYK케미사), 0.1중량부의 불소화합물(케미스사, DS-1100)을 혼합하여 제조된 것을 사용하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 태양전지 모듈용 반사방지 필름에 대하여 하기와 같이 태양전지 모듈 출력을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
<태양전지 모듈 출력 측정>
백시트(SFC사 불소계) / EVA(동우화인켐사 FST 50) / 결정질 실리콘 태양전지 소자 / EVA(동우화인켐사 FST 50) / 실시예 또는 비교예에서 제조된 태양전지 모듈용 반사방지필름의 적층구조를 만들고 150℃ 3분 진공 공정 및 150℃ 8분 프레스 공정을 진공 합착기를 이용하여 경화를 진행한 후 100W결정질 실리콘 태양전지 모듈을 제조하였다. 제조된 태양전지 모듈은 OMA 사 제품인 150 W 솔라시뮬레이터를 이용하여 초기 출력을 측정하였다(W1). 그리고 초기 출력을 측정한 태양전지 모듈을 85℃ 85%RH 조건 오븐에 넣고 1000 시간 신뢰성 테스트후 출력을 측정하였다(W2).
　 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1
출력 W1 108 W 108 W 107 W 108 W 107W 109 W 108 W 109W 104 W
출력 W2 107 W 107 W 106 W 107 W 106W 107 W 107 W 107W 87 W
<실험예 2>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 태양전지 모듈용 반사방지 필름에 대하여 하기와 같이 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 밀착성
필름의 도포된 면에 1mm 간격으로 가로 세로 각각 11개의 직선을 그어 100개의 정사각형을 만든 후, 테이프(CT-24, 일본 니치방 사제)을 이용하여 3회 박리 테스트를 진행하였다. 100개의 사각형 3개를 테스트하여 평균치를 기록하였다.
밀착성은 다음과 같이 기록하였다.
밀착성 = n / 100
n : 전체 사각형 중 박리되지 않는 사각형 수
100 : 전체 사각형의 개수
따라서 하나도 박리되지 않았을 시 100 / 100으로 기록하였다.
(2) 표면 반사율
분광 광도계 UV2450 (시마주사) 에 어댑터 MPC2200를 장착하여, 380 내지 780nm의 파장 영역에서 입사각 5°에서의 출사각 5°에 대한 경면 반사율을 측정하고, 450 내지 650nm의 평균 반사율을 산출하였다.
(3) 표면저항율
Hiresta의 MCP-HT450을 사용하여 전기 저항을 측정하였다.
(4) 헤이즈
헤이즈미터(Suga HZ-1)을 이용하여 헤이즈를 측정하였다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 비교예1
밀착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 95/100
대전방지성
(sq/Ω)		 109 109 109 1010 107 108 108 108 1014
헤이즈(%) 0.2 0.2 0.3 0.2 0.4 0.2 0.2 0.2 2.0
반사율(%) 0.96 0.97 1.18 1.10 1.11 0.96 0.97 0.97 1.5
상기 표 2 및 표 3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 소정의 구조를 갖는 4급 암모늄 실란화합물을 코팅한 유-무기 중공실리카입자와 불소화합물을 포함하는 실시예의 경우 이를 이를 포함하지 않는 비교예에 비하여 태양전지 모듈에 적용시 헤이즈 및 반사율 등의 반사방지 특성이 탁월할 뿐만 아니라 밀착성 및 대전방지성이 우수하며, 특히 방오성이 우수하여 태양전지 모듈의 장시간 사용에도 광투과율의 저하가 없어 태양전지 모듈의 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 중공실리카입자에 하기 화학식 1내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 4급 암모늄 실란화합물을 코팅하여서 된 유-무기 중공실리카입자(A), (메타)아크릴레이트 모노머(B), 광개시제(C), 불소화합물(D) 및 용제(E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00007

    (상기 화학식 1에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R4는 탄소수 2~20의 탄화수소기로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
    [화학식 2]
    Figure pat00008

    (상기 화학식 2에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R7은 탄소수 4~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, R8은 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, 만약 질소원자가 이중 결합을 포함하는 경우에 R8은 존재하지 않으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
    [화학식 3]
    Figure pat00009

    (상기 화학식 3에서 n은 1 내지 3의 정수이고, R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1~15개의 지방족 또는 방향족 탄화수소를 나타내며, R9는 탄소수 2~20의 탄화수소기를 나타내는 것으로서 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~16의 탄화수소기를 나타내는 것으로서, 상기 탄화수소기는 헤테로 원자를 포함하여도 좋으며, X-는 1가 음이온으로 사용될 수 있는 원자 또는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다)
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 중공실리카입자는 1.17∼1.40의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 태양전지 모듈용 반사방지 필름의 저굴절층 형성용 조성물은 전체 조성물 100중량부에 대하여 상기 유-무기 중공실리카입자(A) 1 내지 50중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B) 0.1 내지 50중량부, 상기 광개시제(C) 0.1 내지 5중량부 및 상기 용제(D) 0.1 내지 95중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름의 저굴절층 형성용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 불소화합물은 벤조트리플로라이드 유도체, 헥사플로로자일렌 유도체, 트리플로로메톡시 유도체, 플로로아로마틱 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭에시드 유도체, 퍼플로리네이티드카복실릭설트 유도체, 퍼플로리네이티드설포닉에시드 유도체, 퍼플로리네이티드인터플루이드 유도체, 알리파틱 플로린 유도체, 폴리플로리네이티드 유도체 및 퍼플로리네이티드 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름의 저굴절층 형성용 조성물.
  5. 투명기재와, 상기 투명기재의 적어도 일면에 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물을 이용하여 형성된 저굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 반사방지필름은 표면저항이 105 내지 1012 Ω/㎠인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 반사방지필름은 상기 투명기재와 저굴절층 사이에 형성된 하드코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 저굴절층의 굴절률은 25℃에서 1.2 내지 1.49인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 반사방지 필름.
  9. 청구항 5의 태양전지 모듈용 반사방지 필름이 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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KR1020100004274A KR20110084623A (ko) 2010-01-18 2010-01-18 태양전지 모듈용 반사방지필름의 저굴절층 형성용 조성물, 이를 이용한 반사방지필름 및 태양전지 모듈

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104653A1 (ko) * 2012-12-27 2014-07-03 제일모직 주식회사 하드코팅 필름 및 그 제조방법
US11127864B2 (en) 2015-03-17 2021-09-21 Optitune Oy Carbosiloxane polymer compositions, methods of producing the same and the use thereof

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