KR20110087194A - 태양전지 모듈용 밀봉 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 태양전지 모듈의 제조에 있어서, 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제의 원인이 되는 일그러짐을 내포하지 않는 밀봉 필름을 제공하는 것.
[해결 수단] 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 웹과 라이너를 적층하고, 당해 웹과 당해 라이너를 함께 반송하고, 당해 웹을 가열 용융하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수가 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름에 의해 해결한다.
[해결 수단] 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 웹과 라이너를 적층하고, 당해 웹과 당해 라이너를 함께 반송하고, 당해 웹을 가열 용융하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수가 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름에 의해 해결한다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈용 밀봉 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 밀봉 가공의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD) 모두 실질적으로 치수가 변화하지 않고, 태양전지의 밀봉 필름으로서 적합한 가교제를 포함하는 에틸렌계 공중합체 필름과 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지 모듈은, 전형적으로는 유리 기판, 밀봉 필름, 태양전지 셀(예를 들어 실리콘 발전 소자), 밀봉 필름, 이면 시트의 순서로 적층하고, 가열 가압하여 접착 일체화시킴으로써 제조된다. 이와 같은 태양전지 모듈의 밀봉 필름에는, 투명성, 내후성, 내열성, 접착성 등이 요구되며, 이러한 요구를 만족시키기 위해서, 가교제(cross-linking agent), 가교조제(cross-linking activator), 커플링제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 산화 방지제 등을 배합한 에틸렌계 공중합체 필름이 압연법, 압출법 등에 의해 제막(製膜)되어 사용되고 있다.
그렇지만, 이러한 태양전지용의 밀봉 필름을 제막할 때, 당해 필름의 종방향(MD)으로는 장력에 의한 연신(延伸) 일그러짐이 발생하고 횡방향(TD)으로는 수축 일그러짐이 발생한다. 그 일그러짐은 당해 필름의 냉각과 함께 고정되어 잔류 일그러짐으로서 남아 버린다. 태양전지 모듈의 제조에 있어서, 상기한 일그러짐을 내포한 밀봉 필름을 사용하면, 적층된 부재의 라미네이트 공정에서의 가열시에 일그러짐이 개방되어 종방향(MD)으로는 수축하고 횡방향(TD)으로는 신장시키는 요인이 되어, 태양전지 모듈의 일부인 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제를 일으키는 한 요인이 되고 있었다.
상기 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 제막 후 60~80℃에서 아닐 처리를 실시함으로써 성형, 냉각시의 일그러짐을 제거하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 당해 아닐 처리에 의해도 상기 일그러짐의 제거는 불충분하였다.
따라서, 태양전지 모듈의 제조에 있어서, 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제의 원인이 되는 일그러짐을 내포하지 않는 밀봉 필름을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명자 등은, 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 웹(web)에 대하여 여러 가지 가공법을 검토하여, 라이너 상에서 당해 웹을 가열하는 것에 의해 잔류 일그러짐이 없는 태양전지용 밀봉 필름을 얻는 것을 찾아내었다.
즉, 본 발명은, 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 웹과 라이너를 적층하고, 당해 웹과 당해 라이너를 함께 반송하고, 당해 웹을 가열하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름이다.
또, 상기 가열 온도가 90℃에서 125℃인 상기 태양전지 모듈용 밀봉 필름이다.
또, 상기 엠보싱 가공에 있어서의 엠보스 깊이가 20㎛ 이상인 상기된 것들 중 어느 하나의 태양전지 모듈용 밀봉 필름이다.
또, 본 발명은, 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 수지 조성물을 T다이로부터 라이너 상에 용융 웹으로서 압출하고, 당해 웹을 라이너와 함께 반송ㅎ하고, 당해 웹을 가열하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름의 제조 방법이다.
더욱이, 본 발명은, 상기 라이너가 박리지(剝離紙)인 상기 태양전지 모듈용 밀봉 필름의 제조 방법이다.
더욱이, 본 발명은, 유리 기판, 상기된 것들 중 어느 하나의 밀봉 필름으로 이루어지는 제1 밀봉 필름, 태양전지 셀, 상기된 것들 중 어느 하나의 밀봉 필름으로 이루어지는 제2 밀봉 필름, 이면 시트의 순서로 적층 일체화되어 이루어지는 태양전지 모듈이다.
또, 본 발명은, 유리 기판, 상기된 것들 중 어느 하나의 밀봉 필름으로 이루어지는 제1 밀봉 필름, 태양전지 셀, 상기된 것들 중 어느 하나의 밀봉 필름으로 이루어지는 제2 밀봉 필름, 이면 시트를 이 순서로 적층하고, 당해 밀봉 필름의 용융 온도 이상의 열판 상에 올려놓아 가열하고, 당해 밀봉 필름을 그 용융 온도 이상의 온도까지 상승하도록 가압 가열하여 가교 일체화하고, 냉각하는 태양전지 모듈의 제조 방법이다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 밀봉 필름에 잔류 일그러짐을 발생시키지 않는 것으로, 태양전지 모듈 밀봉 공정의 가열시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수 변화하지 않는 필름이 된다. 그 때문에, 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제가 없다. 또, 치수 변화를 예측하여 쇼트되지 않을 정도로 인접하는 태양전지 셀과의 간격을 넓혀 배치하거나 밀봉 필름을 큰 것으로 준비하거나 할 필요가 없고, 안정적으로 고품질의 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 밀봉 필름의 제조 장치를 개념적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 구성도의 변형예를 개념적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 구성도의 변형예를 개념적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명에 있어서 이용되는 에틸렌계 공중합체로서는, 에틸렌과 극성 모노머의 공중합체 및 탄소수 3 이상의 α-올레핀의 공중합체를 예시할 수 있다. 이것들 중에서는, 투명성, 보호재나 태양전지 발전 소자에 대한 접착성 등을 고려하면, 에틸렌과 극성 모노머의 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 에틸렌-극성 모노머공중합체의 극성 모노머의 구체예로서는, 초산비닐, 프로피온산 비닐과 같은 비닐 에스테르; 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 이소프로필, 아크릴산 이소부틸, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 이소옥틸, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 이소부틸, 말레인산 디메틸 등의 불포화 카르본산 에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 이타콘산, 말레인산 모노메틸, 말레인산 모노에틸, 무수 말레산, 무수 이타콘산 등의 불포화 카르본산을 예시할 수 있다. 에틸렌-극성 모노머 공중합체는, 에틸렌과 상기한 극성 모노머 중 2종 이상과의 공중합체이어도 좋다. 또, 상기한 에틸렌계 공중합체를 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 적합한 에틸렌-극성 모노머 공중합체로서는, 구체적으로는, 성형성, 투명성, 유연성, 접착성, 내후성 등의 태양전지 밀봉재의 요구 특성에 대한 적합성을 고려하면, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에스테르-(메타)아크릴산 공중합체를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 에틸렌-초산비닐 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 이용되는 에틸렌-초산비닐 공중합체(이하 EVA 수지라고 한다.)의 초산비닐 함량은 약 15~40 질량%가 바람직하다. 초산비닐 함량이 15 질량% 이상이면, 유연성이 양호하여, 라미네이트 공정에 있어서 태양전지 셀을 파손하지 않는. 또, 광 투과성을 확보할 수 있다. 또, 초산비닐 함량이 40 질량% 이하이면 필름 성형이 가능하다. 또, JIS K 7210에 있어서 시험 온도 190℃, 시험 하중 2.16 Kgf에서 측정했을 때의 EVA 수지의 MFR은 5g ~ 50g/10min 가 바람직하다. MFR이 5g/10min 이상이면, T다이 압출 성형에 의한 필름 성형이 가능하다. 또, 50g/10min 이하이면, 태양전지 모듈을 제조함에 있어서, 가열 가압하여 가교 일체화할 때, 가압에 의해 태양전지 모듈로부터 밀려나오는 EVA 수지를 최소한으로 하는 것이 가능하다.
본 발명에서 이용하는 EVA 수지 조성물에는, 내구성 등의 물성을 향상시키기 위해 가교제를 배합한다. 당해 가교제는 압출기에서 혼련-제막할 때에는 실질적으로 분해되지 않고, 태양전지 모듈의 가공시에 분해되어, 상기 EVA 수지에 가교 구조를 생성시킨다.
이와 같은 가교제는 일반적으로 라디칼을 생성하는 유기 과산화물이 사용된다. 특히 EVA 수지를 이용하는 경우, 1시간 반감기 온도(분해 온도)가 EVA 수지의 용융 온도보다 높은, 90℃ 이상의 유기 과산화물을 이용하는 것이 바람직하고, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트, 디쿠밀 퍼옥사이드, 디-t-헥실 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 1,1-디(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산 등을 들 수 있다. 또, 상기 유기 과산화물은 2종 이상 이용할 수도 있다. 당해 가교제의 배합량은, 상기 에틸렌계 공중합체 100 질량부에 대해 0.2 ~ 2.0 질량부인 것이 바람직하다.
또, 상기 가교 효율을 향상시킬 목적으로 가교조제(架橋助劑)로서 폴리아릴 화합물, 폴리(아크릴록시) 화합물 등 다불포화 화합물, 예를 들면 트리아릴 이소시아누레이트, 디알릴 프탈레이트, 디아릴 푸마레이트 등을 이용할 수 있다. 또, 상기 가교조제는 2종 이상 이용할 수도 있다. 당해 가교조제의 배합량은, 상기 에틸렌계 공중합체 100 질량부에 대해 0 ~ 2.0 질량부인 것이 바람직하다.
또, 유리 기판과의 접착력 향상의 목적으로 실란 커플링제를 이용할 수 있다. 실란 커플링제로서는, 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란 등을 이용할 수 있다. 또, 상기 실란 커플링제는 2종 이상 이용할 수도 있다. 당해 실란 커플링제의 배합량은, 상기 에틸렌계 공중합체 100 질량부에 대해, 0.2 ~ 1.0 질량부인 것이 바람직하다.
더욱이, 내후성을 향상시키기 위해, 자외선 흡수제나 광 안정제를 이용할 수 있다. 자외선 흡수제나 광 안정제로서는 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥톡시-벤조페논 등의 벤조페논계 자외선 흡수제; 2-(2'-히드록시-5'-t-부틸페닐) 벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계 자외선 흡수제; 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 폴리[[6-[(1,1,3,3-테트라 메틸부틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2,4-데릴], [(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)이미노]] 등의 힌더드 아민계 광 안정제(HALS) 등을 들 수 있다. 또, 상기 자외선 흡수제 및 광 안정제는 2종 이상 이용할 수도 있다.
상기 이외에 목적에 따라, 산화 방지제, 착색제, 수산제(受酸劑) 등을 이용할 수 있다. 산화 방지제로서는, 힌더드 페놀계, 호스파이트계 등이 사용 가능하고, 착색제로서는 무기안료, 유기안료, 카본 등이 사용 가능하고, 수산제로서는 금속 산화물, 금속 수산화물 등 발생하는 초산을 흡수 또는 중화하는 기능을 가지는 것이 사용 가능하다.
또 본 발명에서 이용하는 라이너로서는, 종이 기재에 실리콘 등을 도포한 박리지, 폴리에스테르 필름 등의 수지 필름에 실리콘 등을 도포한 이형 필름 및 폴리프로필렌, 폴리테트라메틸펜텐 등 밀봉 필름에 대해 박리성을 가지는 수지 필름이 이용된다.
또, 도 2와 같이 라이너로서 무단 벨트를 사용할 수도 있다. 당해 무단 벨트는 캐스트 롤과 냉각 롤 또는 세퍼레이터 사이를 순환 이동되는 것으로 연속적으로 라이너로서 사용할 수 있다. 당해 무단 벨트의 재질은, 표면성이 양호하여, 가열 온도에서도 안정적인 것이면 무엇이든지 좋고, 구체적으로는 유리 섬유, 내열 수지 섬유 등의 직포, 부직포에, 실리콘 수지나 불소 수지를 코팅한 벨트나, 스틸 등의 금속제 벨트 등을 들 수 있다. 상기 박리지 등을 사용하였을 경우와 비교하면, 폐기물이 발생하지 않는다는 점에 있어서 뛰어난 방법이다.
다음에, 본 발명의 태양전지 모듈용 밀봉 시트의 제조 장치 및 제조 방법에 관하여, 도 1을 참고로 하여 구체적으로 설명한다.
우선, 원료가 되는 EVA 수지, 가교제 및 필요에 따라 그 외의 재료를 미리 혼합기로 혼합한다(도시하고 있지 않음). 혼합 방법으로서는, 예를 들어 리본 블렌더, 수퍼 믹서 등에 의해, 드라이 블렌드하는 방법을 들 수 있다.
상기와 같이 혼합된 재료는, 예를 들어 T다이 압출법에 의해 T다이로부터 라이너 상에 용융 수지를 압출함으로써 두께 0.2~1.0 mm의 웹으로 형성할 수도 있다. 도 1에서는 이 방법에 따라서, T다이(1) 로부터 압출된 용융 상태의 웹(2)을, 라이너 감김 롤(5)로부터 캐스트 롤(3) 상에 감기는 라이너(4)(박리지 등) 상에 정착시켜 적층한 후, 라이너(4)째 반송 롤(7) 상에서 반송하면서, 오븐(6)으로 당해 웹을 가열하여 용융 상태로 한 후, 냉각 롤을 겸하는 엠보스 롤(9)과 고무 롤(8) 사이에서 엠보싱 가공을 실시하고, 냉각 고화시킨 후, 세퍼레이터(10)에서 라이너(4)를 분리하고, 필름 권취 롤(15)로 권취함으로써 태양전지 모듈용 밀봉 필름(14)이 제조된다. 여기서, 반송 롤(7) 대신에, 철판 등의 내열성 받침대를 사용하여도 좋고, 또는 라이너(4)를 올려놓고 반송 가능한 스틸 벨트 등의 엔들리스 벨트를 사용하여도 좋다. 또, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 흡인기(11)를 이용하여 웹(2)과 라이너(4) 사이의 공기를 흡인하는 것에 의해, 웹(2)과 라이너(4)의 밀착성이 향상되어, 웹(2)의 표면이 뛰어난 평활성을 나타내도록 할 수 있다. 더욱이, 엠보스 롤(9)은 냉각 롤을 겸하고 있지만, 엠보스 롤(9)의 후방에 냉각 롤을 배치하여도 좋다.
상기 제조 공정에 있어서, 오븐(6)보다 전방의 공정에 의한 일그러짐은 오븐(6)에 의한 가열로 소거되고, 그 후의 공정에서는 웹(2)은 라이너(4) 상에 있어, 세퍼레이터(10)에 의해 라이너(4)를 박리시킬 때까지는, 직접 잡아당김에 의한 힘을 받지 않고 반송되어 냉각되기 때문에, 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD) 모두 잔류 일그러짐이 극히 적으므로, 태양전지 모듈 밀봉 공정의 가열시에 실질적으로 필름의 치수가 변화하지 않게 될 수 있다. 여기서, 「실질적으로 치수가 변화하지 않는다」란, 태양전지 모듈 제조시에 있어서, 전형적으로는 150℃의 열판 상에 올려놓은 태양전지 모듈이 되는 각 부재의 적층체를 3분 정도 가열하는 것으로부터, 유리 기판에 밀봉 필름을 적층한 후, 당해 적층물을 150℃의 오븐에 3분간 두었을 때의, 유리 기판 상에서의 밀봉 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)의 치수 변화량의 절대치가 양쪽 모두에서 3.0% 이내, 바람직하게는 1.5% 이내인 것을 말한다.
또, 상기 제조 공정에 있어서, 오븐(6) 내에서 웹(2)을 가열하는 온도는, 당해 웹(2)의 용융 온도보다 높은 온도로 할 필요가 있고, 구체적으로는 웹 표면 온도는 90 ~ 115℃가 되고 있다. 이 온도 범위에 있어서, 당해 웹(2)은 용융 상태이며, 라이너(4)와 함께 반송 롤(7)에 의해 반송된다. 웹 표면 온도가 90℃ 이상이면, 잔류 일그러짐을 소거하는데 충분하고, 태양전지 모듈 가공시에 치수 변화를 발생시키기 어렵다. 또, 웹 표면 온도가 125℃ 이하이면, 가교제의 분해가 지나치게 진행되지 않는다. 또, 가열 시간은 10초간에서 2분간, 바람직하게는 20초간에서 1분간이며, 10초간 이상이라면 일그러짐은 충분히 개방되고, 2분간 이하이면 가교제의 분해가 지나치게 진행되지 않는다.
또, 상기 제조 공정에 있어서, 엠보싱 가공은 엠보스 롤(9)과 고무 롤(8)을 이용하여 웹(2)의 표면에 실시될 수 있다. 엠보스의 깊이는 20 ~ 800㎛로 하는 것이 바람직하다. 엠보스의 깊이가 20㎛ 이상이면, 권취 후 필름 사이에 블로킹이 발생되기 어렵고, 또 태양전지 모듈 밀봉 공정에서 기포가 발생되거나 태양전지 셀이 파손되는 등의 우려를 발생시키지도 않는다. 한편, 800㎛ 이하이면, 소정의 엠보스 형상의 형성이 용이하고, 수율(yield)이 좋다. 더욱이, 필름의 공극율을 억제할 수가 있기 때문에, 외관의 체적을 억제할 수가 있고, 필름 권취 롤의 높이가 지나치게 커지지 않아 수송 효율이 좋다. 또, 라이너(4)에 요철을 붙임으로써, 이면에 엠보싱 가공하는 것도 가능하고, 혹은 양면에 엠보싱 가공하여도 좋다. 양면에 엠보싱 가공하는 경우에는, 한 쪽 면의 엠보스의 깊이가 상기 조건을 만족하고 있으면 된다.
상기한 제조 방법에 의하면, 웹(2)이 냉각 고화될 때까지는 장력이 걸리지 않기 때문에, 종방향(MD)으로의 연신 일그러짐이 없다. 또, 오븐(6)에 의해 가열된 웹(2)은 용융 상태로 되기 때문에, 웹(2)을 라이너(4)에 적층할 때까지 발생한 일그러짐은 소실하게 된다. 따라서, 본 발명의 밀봉 시트를 사용한 태양전지 모듈은, 밀봉 공정에 있어서 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제가 없다.
다음에, 본 발명의 태양전지 모듈용 밀봉 시트의 다른 제조 방법에 관하여, EVA 수지를 사용한 경우에 대해, 도 2를 참고로 하여 구체적으로 설명한다.
원료의 혼합은 상기 제조 방법과 마찬가지로 행한다.
T다이(21)로부터 압출된 용융 상태의 웹(22)을, 캐스트 롤(23) 상에서 무단 벨트로 이루어진 라이너(24)에 정착시켜 적층한다. 그 후, 라이너(24)째 반송 롤(27) 상에서 반송하면서, 오븐(26)으로 당해 웹을 가열하여 용융 상태로 한 후, 냉각 롤을 겸하는 엠보스 롤(29)과 고무 롤(28) 사이에서 엠보싱 가공을 하고, 냉각 고화시킨 후, 세퍼레이터(30)로 라이너(24)를 분리하고, 필름 권취 롤(33) 상에 권취함으로써 태양전지 모듈용 밀봉 필름(32)이 제조된다. 여기서, 반송 롤(27) 대신에, 철판 등의 내열성 받침대를 사용하여도 좋다. 또, 라이너(24)는, 세퍼레이터(30)로 밀봉 필름(24)과 분리된 후, 다시 캐스트 롤(23)쪽으로 복귀하여, 재귀적으로 사용된다. 상기 엠보싱 가공은, 상기한 제조 방법과 마찬가지로, 라이너(24)에 요철을 붙임으로써 이면에 엠보싱 가공하는 것도 가능하고, 혹은 양면에 엠보싱 가공하여도 좋다. 양면에 엠보싱 가공하는 경우에는, 한쪽 면의 엠보스의 깊이가 상기 조건을 만족하고 있으면 된다. 또, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 흡인기(25)를 이용하여 웹(22)과 라이너(24) 사이의 공기를 흡인함으로써, 웹(22)과 라이너(24)의 밀착성이 향상되어, 웹(22)의 표면이 뛰어난 평활성을 나타내도록 할 수 있다. 더욱이, 엠보스 롤(29)은 냉각 롤을 겸하고 있지만, 엠보스 롤(29)의 후방에 냉각 롤을 배치하여도 좋다.
상기한 제조 방법에 의하면, 웹(2)이 냉각 고화될 때까지는 장력이 걸리지 않기 때문에, 종방향(MD)으로의 연신 일그러짐이 없다. 또, 오븐(26)에 의해 웹(22)을 가열하여 용융상태로 하기 때문에, 웹(22)을 라이너(24)에 적층할 때까지 발생한 일그러짐은 소실하게 된다. 따라서, 본 발명의 밀봉 시트를 사용한 태양전지 모듈은, 밀봉 공정에 있어서 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제가 없다.
다음에, 상기 밀봉 필름을 이용한 태양전지 모듈에 관하여 설명한다. 태양전지 모듈은, 유리 기판, 밀봉 필름, 태양전지 셀, 이면 시트를 적층 일체화하여 이루어진다. 태양전지 셀로서 실리콘 단결정 또는 다결정 실리콘을 이용하는 경우, 태양전지 모듈의 표면으로부터, 유리 기판, 제1 밀봉 필름, 태양전지 셀, 제2 밀봉 필름, 이면 시트의 순서로 적층 일체화한다. 또, 태양전지 셀로서 실리콘 미결정, 비정질 실리콘 및 유기계 화합물형 태양전지 셀을 이용하는 경우, 태양전지 셀이 설치된 유리 기판의 태양전지 셀 상에, 밀봉 필름, 이면 시트의 순서로 적층하여 일체화한다.
상기 태양전지 모듈은, 상기한 순서로 각 부재를 적층하고, 진공 라미네이터 등의 가열 가압 장치를 이용하여 당해 밀봉 필름의 용융 온도 이상의 온도로 가열 가압하여 가교 일체화하고, 냉각하는 것에 의해 제조된다. 예를 들어 당해 진공 라미네이터는, 진공 챔버 내에 열판, 진공 챔버를 상하로 구분하는 상하이동 가능한 중간막체(中間膜體), 진공 장치에 의해 구성된다. 진공 챔버의 하부 챔버에 설치된 열판 상에 상기 적층체를 배치하고, 열판으로 당해 적층체를 가열함과 동시에 진공 챔버의 상부 챔버 및 하부 챔버를 양쪽 모두 밀폐하여 진공 상태로 한다. 그 다음에, 계속 가열하면서, 진공 챔버의 상부 챔버에 외기를 도입하여 진공 상태를 해제하고, 기압의 차이에 의해 발생되는 압력으로 중간막이 당해 적층체를 가압하게 함으로써, 당해 적층체가 열판에 밀착되는 것에 의해 밀봉 필름의 온도가 더욱 상승하고, 밀봉 필름은 완전히 용융되어, 당해 적층체는 일체화한다. 그 후 냉각 고화시킴으로써 태양전지 모듈을 얻는다.
[실시예]
이하에 실시예, 비교예에 의해, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또, 각각의 실시예, 비교예에 의해 얻어진 필름을 사방 70 cm로 채취하고, 동일한 크기의 유리 기판 상에 올려놓고, 150℃의 오븐에서 3분간 가열하여(이때 필름 표면 온도는 70 ~ 90℃가 된다), 그 후 당해 필름의 MD 및 TD의 치수 변화량을 측정하여 표 1에 나타냈다. 치수 변화량의 측정 방법은 JIS K7133 「플라스틱-필름 및 시트-가열 치수 변화 측정 방법」에 있어서, 카올린 판 대신에 유리판으로 하고, 측정기는 캘리퍼를 이용하였다. 또한 표 1에 있어서는 수축을 마이너스, 신장을 플러스로 하였다. 또, 유리는 JIS R 3201에서 규정하는 3 mm 두께의 것을 시험에 이용하였다.
| 라이너 | 가열처리 | 치수변화(150℃×3min) | ||||
| 오븐 온도 | 수지표면 온도 |
시간 | MD(%) | TD(%) | ||
| 실시예1 | 유 | 120℃ | 90℃ | 30초 | -2.2 | -1.9 |
| 실시예2 | 유 | 120℃ | 110℃ | 45초 | -1.8 | -0.9 |
| 실시예3 | 유 | 135℃ | 110℃ | 15초 | -0.7 | 0.0 |
| 실시예4 | 유 | 135℃ | 120℃ | 30초 | -0.5 | 0.0 |
| 비교예1 | 무 | 120℃ | 80℃ | 15초 | 오븐 내에서 필름이 용융되어, 제막 불가능하였음 | |
| 비교예2 | 무 | 100℃ | 75℃ | 15초 | -12.8 | +1.3 |
| 비교예3 | 유 | 100℃ | 75℃ | 15초 | -11.9 | +1.0 |
| 비교예4 | 무 | - | 40℃ | - | -13.1 | +1.5 |
[실시예 1]
에틸렌-초산비닐 공중합체(초산비닐 함유량 28%, MFR 20g/10분, 융점 71℃) 100 질량부, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트 1.0 질량부, 2-히드록시-4-옥톡시 벤조페논 0.3 질량부를 리본 블렌더로 드라이 블렌드하고, 압출기(1축, 구경 90mm)로 용융 혼련하고, T다이(1)를 이용하여 웹(2)을 압출하였다. T다이(1)의 온도는 90℃이며 스크류 회전수는 20rpm 이었다. 압출된 웹(2)을 라이너 감김 롤(5)로부터 캐스트 롤(3) 상에 감기는 라이너(4)(박리지, 상품명 : N-73GS, 왕자 특수지 제)에 적층시킨 후, 반송 롤러(7)에 의해 반송시키면서, 120℃의 오븐(6)에 의해 웹(2)을 라이너(4)와 함께 30초간 가열하였다(웹(2)의 표면 온도는 90℃). 그 후, 엠보스 롤(9)과 고무 롤(8) 사이에서 엠보싱 가공을 실시하고, 냉각 고화시킨 후, 박리 롤(10)에서 라이너(4)와 분리하여, 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서 오븐(6)에 있어서의 가열 처리 시간을 45초로 한 것(웹(2)의 표면 온도는 110℃) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[실시예 3]
실시예 1에 있어서 오븐(6)의 온도를 135℃, 가열 처리 시간을 15초로 한 것(웹(2)의 표면 온도는 110℃) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[실시예 4]
실시예 3에 있어서 오븐(6)에 있어서의 가열 처리 시간을 30초로 한 것(웹(2)의 표면 온도는 120℃) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서 라이너(4)를 이용하지 않고 제막하였다.
[비교예 2]
실시예 1에 있어서 라이너(4)를 이용하지 않고, 또 오븐(6)에 있어서의 가열 처리 조건을 100℃, 15초로 한 것(웹(2)의 표면 온도는 75℃) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[비교예 3]
실시예 1에 있어서 오븐(6)에 있어서의 가열 처리 조건을 100℃, 15초로 한 것(웹(2)의 표면 온도는 75℃) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[비교예 4]
실시예 1에 있어서 라이너(4)를 이용하지 않고, 또한 가열 처리를 하지 않고 제막한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 밀봉 필름(14)을 얻었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 밀봉 필름은, 잔류 일그러짐을 일으키지 않는 것으로, 태양전지 모듈 밀봉 공정의 가열시에 실질적으로 필름의 치수가 변화하지 않게 된다. 그 때문에, 태양전지 셀의 파손, 위치 어긋남 등의 문제가 없다. 따라서, 태양전지 모듈 제조시에 있어서, 수율이 양호하고, 태양전지 셀의 간격을 좁게 하여 고밀도로 배열 가능하기 때문에, 단위면적당 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 태양전지의 종류에 관계없이 사용하는 것이 가능하기 때문에, 태양전지용 밀봉 필름으로서 매우 유용하다.
1, 21 T다이
2, 22 웹
3, 23 캐스트 롤
4, 24 라이너
5 라이너 감김 롤
6, 26 오븐
7, 27 반송 롤
8, 28 고무 롤
9, 29 엠보스 롤
10, 30 세퍼레이터
11, 25 진공 흡인기
12 라이너 권취 롤
13, 31 가이드 롤
14, 32 밀봉 필름
15, 33 필름 권취 롤
2, 22 웹
3, 23 캐스트 롤
4, 24 라이너
5 라이너 감김 롤
6, 26 오븐
7, 27 반송 롤
8, 28 고무 롤
9, 29 엠보스 롤
10, 30 세퍼레이터
11, 25 진공 흡인기
12 라이너 권취 롤
13, 31 가이드 롤
14, 32 밀봉 필름
15, 33 필름 권취 롤
Claims (7)
- 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 웹과 라이너를 적층하고, 상기 웹과 상기 라이너를 함께 반송하고, 상기 웹을 가열하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수가 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 가열 온도가 90℃ 내지 125℃인 태양전지 모듈용 밀봉 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 엠보싱 가공에 있어서의 엠보스 깊이가 20㎛ 이상인 태양전지 모듈용 밀봉 필름.
- 에틸렌계 공중합체 및 가교제로 이루어지는 수지 조성물을 T다이로부터 라이너 상에 용융 웹으로서 압출하고, 상기 웹을 라이너와 함께 반송하고, 상기 웹을 가열하고, 엠보싱 가공을 실시하여 이루어지는 태양전지 모듈 조립시의 가열 가교시에 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 모두 실질적으로 치수가 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름의 제조 방법.
- 청구항 4에 있어서, 상기 라이너가 박리지인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 밀봉 필름의 제조 방법.
- 유리 기판, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 밀봉 필름으로 이루어지는 제1 밀봉 필름, 태양전지 셀, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 밀봉 필름으로 이루어지는 제2 밀봉 필름, 이면 시트의 순서로 적층 일체화하여 이루어지는 태양전지 모듈.
- 유리 기판, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 밀봉 필름으로 이루어지는 제1 밀봉 필름, 태양전지 셀, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 밀봉 필름으로 이루어지는 제2 밀봉 필름, 이면 시트를 이 순서대로 적층하고, 상기 밀봉 필름의 용융 온도 이상의 열판 상에 올려놓아 가열하고, 상기 밀봉 필름을 그 용융 온도 이상의 온도까지 상승하도록 가압 가열하여 가교 일체화하고, 냉각하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
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