KR20120068931A - 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트, 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
태양 전지 모듈 제조 시의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있어, 고품질의 태양 전지 모듈을 간편하게 제조할 수 있는 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트, 및 태양 전지 모듈의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다. MFR(온도 190℃, 하중 2.16㎏)이 10?20g/10분의 투명 수지(A)와, MFR(온도 190℃, 하중 2.16㎏)이 30?40g/10분의 투명 수지(B)를 함유하고, 상기 투명 수지(A)(질량 : WA)와 투명 수지(B)(질량 : WB)의 질량비 α(=WA/WB)가 0.7?1.5인 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트이다. 또한, 그 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트를 이용한 태양 전지 모듈의 제조 방법이다.
Description
본 발명은, 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트, 및 그 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트를 이용한 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
태양광을 이용하는 깨끗한 발전 기술로서, 태양 전지가 최근 주목을 모으고 있다. 태양 전지 모듈은, 일반적으로, 태양광을 이용하여 발전하는 광전 변환 셀이 밀봉재로 밀봉된 밀봉재층이, 표면 보호 부재와 이면 보호 부재 사이에 끼워진 층 구성을 갖고 있다.
태양 전지 모듈의 제조 방법으로서는, 2매의 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트(이하, 간단히 「밀봉재 시트」라고 하는 경우가 있음)를 사용하는 하기 방법 (1)이 이용된다.
(1) 표면 보호 부재, 제1 밀봉재 시트, 광전 변환 셀, 제2 밀봉재 시트 및 이면 보호 부재를 이 순서로 적층하여 적층체를 형성하고, 진공 중에서 그 적층체를 가열하여 탈기한 후, 진공 중에서 1기압의 하중을 가하면서 가열함으로써, 상기 광전 변환 셀을 제1 밀봉재 시트와 제2 밀봉재 시트 내에 매몰시키고, 그들 밀봉재 시트의 수지를 가교 경화시켜 접착 일체화하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
그러나, 방법 (1)에서는, 광전 변환 셀을 밀봉재 시트 내에 매몰시킬 때에, 밀봉재 시트가 광전 변환 셀에 강하게 압박되기 때문에, 그 압압력에 의해 광전 변환 셀이 파손되는 경우가 있다. 따라서, 상기 광전 변환 셀의 파손을 방지하는 방법으로서, 하기 제조 방법이 기재되어 있다.
(2) 탄성율이 낮은 밀봉재 시트를 이용함으로써, 광전 변환 셀을 밀봉할 때의 그 밀봉재 시트에 의한 광전 변환 셀에의 압압력을 작게 하여, 광전 변환 셀의 파손을 억제하는 태양 전지 모듈의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 1).
(3) 엠보스 가공에 의해 표면에 오목부가 형성된 밀봉재 시트를 이용함으로써, 광전 변환 셀을 밀봉할 때의 밀봉재 시트에 의한 광전 변환 셀에의 압압력을 분산시켜, 광전 변환 셀의 파손을 억제하는 태양 전지 모듈의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 2).
그러나, 방법 (2)에서는, 밀봉재 시트의 탄성율이 낮음으로써, 광전 변환 셀을 밀봉할 때에, 태양 전지 모듈의 유효 면적 외까지 밀봉재가 압출되어 크게 누출되는 경우가 있다.
또한, 방법 (3)에서는, 밀봉재 시트 표면에 형성한 오목부 내에 있던 공기가 태양 전지 모듈의 밀봉재층 중에 잔존하기 쉽다. 오목부가 깊을수록 공기의 양도 많아지기 때문에, 탈기에 요하는 시간이 증대된다.
이상의 것으로부터, 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있어, 고품질의 태양 전지 모듈을 간편하게 제조할 수 있는 방법의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은, 광전 변환 셀을 밀봉할 때에 있어서의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있어, 고품질의 태양 전지 모듈을 간편하게 제조할 수 있는 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트, 및 태양 전지 모듈의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 구성을 채용하였다.
[1] 멜트 플로우 레이트(온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 10?20g/10분의 투명 수지(A)와, 멜트 플로우 레이트(온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 30?40g/10분의 투명 수지(B)를 함유하고, 상기 투명 수지(A)(질량 : WA)와 투명 수지(B)(질량 : WB)의 질량비 α(=WA/WB)가 0.7?1.5인 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
[2] 상기 투명 수지(A)와 상기 투명 수지(B)의 혼합 수지를 포함하는 혼합 수지층을 갖는 상기 [1]에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
[3] 상기 투명 수지(A)를 포함하는 투명 수지층(a)과, 상기 투명 수지(B)를 포함하는 투명 수지층(b)이, 적어도 한쪽의 최표층이 투명 수지층(b)으로 되도록 적층된 적층체를 갖는 상기 [1]에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
[4] 상기 적층체가, 상기 투명 수지(A)와 투명 수지(B)를 모두 압출하여 형성되어 있는 상기 [3]에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
[5] 두께가 10?500㎛인 상기 [1]? [4] 중 어느 하나에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
[6] 상기 [1]에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해 광전 변환 셀을 사이에 끼운 상태에서, 가열 가압하여, 상기 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해 상기 광전 변환 셀을 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
[7] 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해, 그 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트의 최표층의 투명 수지층(b)이 광전 변환 셀측을 향하도록 하여 광전 변환 셀을 사이에 끼우는 상기 [6]에 기재된 태양 전지 모듈의 제조 방법.
본 발명의 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트는, 태양 전지 모듈의 제조 시에서, 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 본 발명의 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트를 이용함으로써, 광전 변환 셀을 밀봉할 때에 있어서의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있어, 고품질의 태양 전지 모듈을 간편하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에서의 태양 전지 모듈의 실시 형태의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법의 일 공정을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법의 일 공정을 도시한 단면도이다.
도 4는 밀봉재 시트와 보호 부재의 밀착 강도의 측정용 샘플을 도시한 단면도이다.
도 5는 실시예 및 비교예의 태양 전지 모듈에서의 밀봉재의 누설의 범위를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법의 일 공정을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법의 일 공정을 도시한 단면도이다.
도 4는 밀봉재 시트와 보호 부재의 밀착 강도의 측정용 샘플을 도시한 단면도이다.
도 5는 실시예 및 비교예의 태양 전지 모듈에서의 밀봉재의 누설의 범위를 도시한 평면도이다.
[태양 전지 모듈용 밀봉재 시트]
본 발명의 밀봉재 시트는, 태양 전지 모듈에서 광전 변환 셀을 밀봉하는 데에 이용하는 시트이며, 멜트 플로우 레이트(이하, 「MFR」이라고 함)가 상이한 투명 수지(A)와 투명 수지(B)를 함유하고 있다.
본 발명에서의 투명 수지의 MFR이란, 수지의 유동성을 나타내는 지표이며, JIS K7210에 준거한 방법에 의해, 온도 190℃, 하중 2.16㎏의 조건에서 측정되는 값을 의미한다. 또한, 본 발명에서의 투명 수지란, JIS K7105에 준거한 방법에 의해 측정한 전체 광선 투과율이, 두께 0.5㎜에서 85％ 이상의 수지를 의미한다.
(투명 수지(A))
투명 수지(A)의 MFR(온도 190℃, 하중 2.16㎏)은, 10?20g/10분이다. 투명 수지(A)에 의해, 밀봉재가 보호 부재(표면 보호 부재, 이면 보호 부재)의 외측으로 누출되는 것을 억제하는 효과가 부여된다.
MFR이 상기 범위 내인 투명 수지(A)를 후술하는 투명 수지(B)와 병용함으로써, 태양 전지 모듈의 제조에서의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 함께 억제할 수 있다.
투명 수지(A)로서는, 밀봉재 시트에 통상 이용되는 투명성이 높은 공지의 수지를 이용할 수 있고, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 이오노머; 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(이하, 「EVA」라고 함); 에틸렌-메타크릴산 공중합체; 에틸렌-아크릴산 공중합체; 폴리불화비닐; 폴리염화비닐, 또는, 이들의 공중합체를 들 수 있다. 그 중에서도, 투명성이 우수하고, 염가인 점에서, EVA가 바람직하다.
가교성 에틸렌계 공중합체의 MFR은, 그 공중합체에 있어서의 공중합 성분으로부터 유래하는 단위의 함유율을 조절함으로써 조절할 수 있다. 예를 들면, EVA의 MFR은, EVA 100질량％ 중의 아세트산비닐 단위의 함유율을 조절함으로써 조절할 수 있다.
투명 수지(A)(MFR : 10?20g/10분)로서 EVA를 이용하는 경우, 그 EVA 100질량％ 중의 아세트산비닐 단위의 함유율은, 10?40질량％가 바람직하고, 20?30질량％가 보다 바람직하다.
또한, MFR은, 분자량을 조절함으로써도 조절할 수 있고, 분자량을 크게 함으로써 MFR이 작아진다.
투명 수지(A)로서는, EVA가 바람직하지만, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 다른 수지를 가할 수도 있다.
투명 수지(A)는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
(투명 수지(B))
투명 수지(B)의 MFR(온도 190℃, 하중 2.16㎏)은, 30?40g/10분이다. 투명 수지(B)에 의해, 태양 전지 모듈의 제조에서의 광전 변환 셀이 파손되는 것을 억제하는 효과가 부여된다.
MFR이 상기 범위 내인 투명 수지(B)를 상기 투명 수지(A)와 병용함으로써, 태양 전지 모듈의 제조에서의 광전 변환 셀의 파손, 및 밀봉재의 누설을 함께 억제할 수 있다.
투명 수지(B)로서는, 상기 투명 수지(A)에서 든 수지와 동일한 수지를 들 수 있다. 투명 수지(B)는, 투명성이 우수하고, 염가인 점에서, EVA가 특히 바람직하다. 투명 수지(B)의 MFR은, 상기 투명 수지(B)에서 설명한 방법에 의해 조절할 수 있다.
투명 수지(B)(MFR : 30?40g/10분)로서 EVA를 이용하는 경우, 그 EVA 100질량％ 중의 아세트산비닐 단위의 함유율은, 10?40질량％가 바람직하고, 30?35질량％가 보다 바람직하다.
투명 수지(B)로서는, EVA가 바람직하지만, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 다른 수지를 가할 수도 있다.
투명 수지(B)는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
본 발명의 밀봉재 시트에서는, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)가 상이한 종류의 투명 수지이어도 되지만, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)가 동일한 종류의 투명 수지인 것이 바람직하다. 투명 수지(A)와 투명 수지(B)는, 모두 EVA를 포함하는 것이 바람직하고, 모두 EVA로 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
투명 수지(A)(질량 : WA)와 투명 수지(B)(질량 : WB)의 질량비 α(=WA/WB)는, 0.7?1.5이다. 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α가 상기 범위 내이면, 태양 전지 모듈의 제조에서, 광전 변환 셀을 밀봉할 때의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있다. 또한, 질량비 α가 클수록 밀봉재의 누설을 억제하는 효과가 높고, 질량비 α가 작을수록 광전 변환 셀의 파손을 억제하는 효과가 높다. 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α는, 0.9?1.1이 바람직하고, 1.0이 보다 바람직하다.
(투명 수지(C))
본 발명의 밀봉재 시트에서의 투명 수지는, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)로 이루어지는 것이 바람직하지만, 태양 전지 모듈의 제조 시에서의 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제할 수 있는 범위 내에서, 투명 수지(A) 및 투명 수지(B) 이외의 투명 수지(C)가 포함되어 있어도 된다.
투명 수지(C)로서는, MFR(온도 190℃, 하중 2.16㎏)이 10g/10분 미만의 투명 수지, 20g/10분 초과 30g/10분 미만의 투명 수지, 40g/10분 초과의 투명 수지 등을 들 수 있다. 그 투명 수지의 종류로서는, 투명 수지(A)에서 든 것을 들 수 있다.
(그 밖의 성분)
본 발명의 밀봉재 시트에는, 투명성을 손상시키지 않는 범위에서 강도를 높이는 것을 목적으로 하여, 가교제가 첨가되어 있어도 된다.
가교제로서는, 1, 1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1, 1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, n-부틸-4, 4-디-(t-부틸퍼옥시)발레레이트, t-부틸퍼옥시-3, 5, 5-트리메틸 헥사노에이트, 2, 5-디메틸-2, 5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 2, 2-디-(t-부틸퍼옥시)부탄 등을 들 수 있다.
또한, 밀봉재 시트에는, 상기 가교제 외에, 가교 반응을 촉진하는 가교 조제가 첨가되어도 된다. 가교 조제로서는, 트리알릴 이소시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 트리알릴 시아누레이트 등을 들 수 있다.
또한, 밀착성의 향상을 위해서 이용되는 실란 커플링제, 내광성의 향상을 위해서 이용되는 자외선 흡수제, 열 안정성의 향상을 위해서 이용되는 산화 방지제가 첨가되어 있어도 된다.
상기 실란 커플링제로서는, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 트리메톡시 프로필실란, 트리메톡시 메틸실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리클로로 프로필실란, 트리에톡시 페닐실란 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제로서는, 2-(5-메틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(4, 6-디페닐-1, 3, 5-트리아진-2-일)-5-[(헥실)옥시]-페놀, 2, 4-디히드록시 벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 산화 방지제로서는, 1, 6-헥산디올-비스[3-(3, 5-디-t-부틸-4-히드록시 페닐)프로피오네이트], 펜타에리스리틸-테트라키스[3-(3, 5-디-t-부틸-4-히드록시 페닐)프로피오네이트, 트리스(2, 4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 2, 4-비스-(n-옥틸 티오)-6-(4-히드록시-3, 5-디-t-부틸아닐리노)-1, 3, 5-트리아진 등을 들 수 있다.
본 발명의 밀봉재 시트는, 단층으로 이루어지는 시트이어도 되고, 복수층으로 이루어지는 시트이어도 된다. 본 발명의 밀봉재 시트가 복수층으로 이루어지는 경우에는, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α는, 모든 층에 포함되는 투명 수지(A)의 합계 질량과, 모든 층에 포함되는 투명 수지(B)의 합계 질량의 질량비이다.
본 발명의 밀봉재 시트는, 하기 밀봉재 시트(ⅰ) 및 밀봉재 시트(ⅱ)가 바람직하고, 밀착성의 점에서, 밀봉재 시트(ⅰ)가 특히 바람직하다.
(ⅰ) 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 혼합 수지를 포함하는 혼합 수지층을 갖는 밀봉재 시트.
(ⅱ) 투명 수지(A)를 포함하는 투명 수지층(a)과, 투명 수지(B)를 포함하는 투명 수지층(b)이, 적어도 한쪽의 최표층이 투명 수지(b)로 되도록 적층된 적층체를 갖는 밀봉재 시트.
밀봉재 시트(ⅰ) :
밀봉재 시트(ⅰ)는, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 혼합 수지, 및 필요에 따라서 가교제, 가교 조제, 실란 커플링제 등을 함유하는 수지 조성물에 의해 형성된 혼합 수지층으로 이루어지는 시트이다. 혼합 수지층은, 단층이어도 되고, 복수층이어도 되지만, 단층인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉재 시트(ⅰ)가 2층 이상의 혼합 수지층을 갖는 경우에는, 각 층이 모두 압출에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
밀봉재 시트(ⅰ)의 막 두께는, 10?500㎛가 바람직하고, 400?500㎛가 보다 바람직하다. 상기 막 두께는, 밀봉재 시트(ⅰ)가 복수층인 경우에는, 그들 모두의 층을 합계한 두께이다.
태양 전지 모듈에서 표면 및 이면 보호 부재에 접하는 밀봉재층은, 경화성보다도 그들 부재와의 밀착성이 중시되기 때문에, 부드러운 층인 것이 바람직하다. 그 때문에, 밀봉재 시트(ⅰ)의 막 두께가 500㎛를 초과하면, 보호 부재의 왜곡에 기인하는 응력에 의해 밀봉재층의 변형이 커져, 그 층의 단부의 밀폐성이 저하되어, 광전 변환 셀이나 회로의 열화의 원인으로 될 우려가 있다. 또한, 밀봉재 시트(ⅰ)의 막 두께가 10㎛ 미만이면, 가공성이 저하되어, 밀봉재층 내에 미가공 부분이 발생하기 쉽기 때문에, 그 부분의 보호 부재와의 밀착성, 밀봉성이 저하되어, 광전 변환 셀이나 회로의 열화의 원인으로 될 우려가 있다.
밀봉재 시트(ⅰ)는, 예를 들면, 가열 용융시킨 상기 수지 조성물을, T다이법 또는 캘린더법에 의해 막 제조함으로써 제조할 수 있다. 또한, 그 막 제조 공정에서, 열 용융한 상태의 밀봉재 시트(ⅰ)의 표면에, 요철 패턴이 실시되어 있는 롤(금속제 또는 고무제)을 압착시킴으로써, 밀봉재 시트(ⅰ)의 한쪽 면 혹은 양면에 그 롤의 요철 패턴을 전사시켜, 밀봉재 시트에 엠보스 가공을 실시해도 된다.
이 엠보스 가공 실시 시에, 밀봉재 시트(ⅰ)의 단위 면적당의 오목부의 합계 체적 VH와 상기 단위 면적에 최대 두께를 곱한 그 시트의 외관 체적 VA의 백분비 VH/VA×100％로 규정되는 공극률 P가 1?4％로 되도록, 막 제조 공정의 롤에서의 요철 패턴을 선정하고, 밀봉재 시트에의 엠보스 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 VH/VA×100％로 정의되는 공극률 P는, 다음과 같이 하여 계산에 의해 구할 수 있다. 즉, 엠보스 가공을 실시한 밀봉재 시트에서, 밀봉재 시트의 외관의 체적 VA(㎣)는, 밀봉재 시트의 최대 두께 tmax(㎜)와 단위 면적(예를 들면 1㎡=1000×1000=106㎟)의 곱에 의해, 이하와 같이 하여 산출된다.
VA(㎣)=tmax×106
한편, 이 단위 면적의 밀봉재 시트의 실제의 체적 V0(㎣)은 밀봉재 시트를 구성하는 수지의 비중 ρ(g/㎣)와 단위 면적(1㎡)당의 밀봉재 시트의 실제의 무게 W(g)로부터 다음과 같이 산출된다.
V0(㎣)=W/ρ
밀봉재 시트의 단위 면적당의 오목부의 합계 체적 VH(㎣)는, 밀봉재 시트의 외관의 체적 VA로부터 실제의 체적 V0을 뺀 값으로서 다음과 같이 산출된다.
VH(㎣)=VA-V0=VA-(W/ρ)
따라서, 공극률(％)은 다음과 같이 하여 구할 수 있다.
공극률 P(％)=VH/VA×100=(VA-(W/ρ))/VA×100=1-W/(ρㆍVA)×100=1-W/(ρㆍtmaxㆍ106)×100
또한, 이 공극률(％)은, 상기한 바와 같은 계산식에 의해 산출하는 것 외에, 실제의 밀봉재 시트에 대하여 단면이나 엠보스 가공이 실시된 면을 현미경 촬영하고, 화상 처리를 행함으로써 구할 수도 있다.
또한, 밀봉재 시트의 최대 두께 tmax란, 밀봉재 시트의 한쪽의 면에 엠보스 가공되어 있는 경우, 볼록부의 가장 꼭대기부로부터 이면까지의 거리를 나타내고, 필름의 양쪽의 면에 엠보스 가공되어 있는 경우에는, 양쪽의 면의 볼록부의 선단끼리의 거리(필름 두께 방향의 거리)를 나타낸다. 최대 두께 tmax는 50?2000㎛인 것이 바람직하다.
밀봉재 시트(ⅱ) :
밀봉재 시트(ⅱ)는, 투명 수지(A), 및 필요에 따라서 가교제, 가교 조제, 실란 커플링제 등을 포함하는 수지 조성물에 의해 형성된 투명 수지층(a)과, 투명 수지(B), 및 필요에 따라서 가교제, 가교 조제, 실란 커플링제 등을 포함하는 수지 조성물에 의해 형성된 투명 수지층(b)이, 한쪽 또는 양쪽의 최표층이 투명 수지(b)로 되도록 적층된 적층체를 갖는 시트이다. 예를 들면, 투명 수지층(a)/투명 수지층(b)으로 이루어지는 적층체, 투명 수지층(b)/투명 수지층(a)/투명 수지층(b)으로 이루어지는 적층체, 투명 수지층(a)/투명 수지층(b)/투명 수지층(a)/투명 수지층(b)으로 이루어지는 적층체 등을 갖는 밀봉재 시트를 들 수 있다. 그 중에서도, 밀착성의 점에서, 투명 수지층(a)/투명 수지층(b)으로 이루어지는 적층체를 갖는 밀봉재 시트가 바람직하다.
밀봉재 시트(ⅱ)는, 태양 전지 모듈의 제조에서는, 최표층의 투명 수지(b)를 광전 변환 셀측으로 향하게 하여 사용한다.
밀봉재 시트(ⅱ)에서의 적층체는, 투명 수지층(a)과 투명 수지층(b)을 T다이법 또는 캘린더법에 의해 따로따로 막 제조한 후, 그들을 적층한 것이어도 되지만, 투명 수지층(a)과 투명 수지층(b)이 모두 압출에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 밀봉재 시트(ⅱ)에는, 밀봉재 시트(ⅰ)와 마찬가지로 엠보스 가공이 실시되어 있어도 된다.
밀봉재 시트(ⅱ)의 막 두께는, 밀봉재 시트(ⅰ)와 마찬가지의 이유로부터, 10?500㎛가 바람직하고, 400?500㎛가 보다 바람직하다.
또한, 밀봉재 시트(ⅱ)에서의 투명 수지층(a)의 막 두께 da와, 투명 수지층(b)의 막 두께 db의 비 da/db는, 0.8?1.2가 바람직하고, 0.9?1.1이 보다 바람직하다. 비 da/db가 0.8 이상이면, 태양 전지 모듈 제조 시에 밀봉재가 누출되는 것을 억제하기 쉽다. 비 da/db가 1.2 이하이면, 태양 전지 모듈 제조 시에 광전 변환 셀이 파손되는 것을 억제하기 쉽다.
종래의 밀봉재 시트에는, MFR이 0.1?100g/10분의 투명 수지가 이용되는 경우가 많지만, 그 밀봉재 시트에서는 광전 변환 셀의 파손과 밀봉재의 누설을 함께 억제하는 것이 곤란하였다. 그 문제에 대하여 상세한 검토를 행한 결과, 본 발명자들은, MFR이 10?20g/분의 투명 수지(A)와 MFR이 30?40g/분의 투명 수지(B)를, 특정한 질량비로 병용함으로써, 그 밀봉재 시트를 이용한 태양 전지 모듈의 제조에서, 광전 변환 셀을 밀봉할 때에 광전 변환 셀이 파손되거나, 밀봉재가 보호 부재의 외측으로 누출되거나 하는 것이 모두 억제되는 것을 발견하였다. 그 효과는, MFR이 상이한 투명 수지(A)와 투명 수지(B)를 병용함으로써 유동성의 분포가 확대되기 때문에, 투명 수지(A)에 의한 밀봉재의 누설의 억제 효과와, 투명 수지(B)에 의한 광전 변환 셀의 파손의 억제 효과가, 양립하여 발휘되기 때문이라고 생각된다.
또한, 본 발명의 밀봉재 시트는 전술한 밀봉재 시트에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 혼합 수지층과, 투명 수지층(a) 및/또는 투명 수지층(b)이 적층된 밀봉재 시트이어도 된다. 이 경우, 그 밀봉재 시트에서는, 적어도 한쪽의 최표층을 혼합 수지층(혼합 수지층 중의 질량비 α가 0.7?1.5인 경우) 또는 투명 수지층(b)으로 하면 된다.
[태양 전지 모듈의 제조 방법]
본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 전술한 본 발명의 밀봉재 시트를 이용하여 광전 변환 셀을 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 본 발명의 밀봉재 시트를 이용하는 것 이외는, 공지의 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 사용하는 본 발명의 밀봉재 시트의 형태의 차이에 따라서, 하기 방법 (Ⅰ) 및 방법 (Ⅱ)를 들 수 있다.
(Ⅰ) 밀봉재 시트(ⅰ)에 의해 광전 변환 셀을 사이에 끼운 상태에서, 가열 가압하여, 밀봉재 시트(ⅰ)로 그 광전 변환 셀을 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는 방법.
(Ⅱ) 밀봉재 시트(ⅱ)에 의해, 그 밀봉재 시트(ⅱ)의 최표층의 투명 수지층(b)이 광전 변환 셀측을 향하도록 하여 광전 변환 셀을 사이에 끼운 상태에서, 가열 가압하여, 밀봉재 시트(ⅱ)로 그 광전 변환 셀을 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는 방법.
이하, 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법의 실시 형태의 일례로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 태양광을 이용하여 발전하는 광전 변환 셀(2, 2)과, 광전 변환 셀(2, 2)을 밀봉하는 밀봉재층(3)과, 밀봉재층(3)의 표면측을 보호하는 표면 보호 부재(4)와, 밀봉재층(3)의 이면측을 보호하는 이면 보호 부재(5)를 갖는 태양 전지 모듈(1)의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
방법 (Ⅰ):
방법 (Ⅰ)은, 하기 공정을 갖는다.
적층 공정 : 도 2에 도시한 바와 같이, 이면 보호 부재(5), 밀봉재 시트(ⅰ)(3A), 광전 변환 셀(2, 2), 밀봉재 시트(ⅰ)(3A), 및 표면 보호 부재(4)를 이 순서로 적층하여 적층체(1A)를 얻는다.
밀봉 공정 : 적층체(1A)를 가열 가압하여, 밀봉재 시트(ⅰ)(3A, 3A)로 광전 변환 셀(2, 2)을 밀봉하여, 밀봉재층(3)을 형성한다.
밀봉 공정에서는, 진공 상태에서 적층체(1A)를 가열 가압하는 진공 라미네이트에 의해, 밀봉재 시트(ⅰ)(3A, 3A)를 광전 변환 셀(2, 2)에 압박하여, 밀봉재 시트(ⅰ)(3A, 3A) 중에 광전 변환 셀(2, 2)을 매몰시키고, 밀봉재 시트(ⅰ)(3A, 3A)의 투명 수지를 가교 경화시켜 접착 일체화하여 밀봉재층(3)을 형성시킨다. 이에 의해, 태양 전지 모듈(1)이 얻어진다.
상기 진공 상태란, 압력을 133㎩(1㎜Hg 정도) 이하로 하는 것을 의미한다.
3분간 진공으로 유지한 후, 이면 보호 부재측의 진공을 개방하고, 이면 보호 부재로부터 101325㎩(대기압)로 압압하는 것이 바람직하다.
밀봉에서의 가열 온도는, 150℃가 바람직하다.
방법 (Ⅱ):
방법 (Ⅱ)는 하기 공정을 갖는다.
적층 공정 : 도 3에 도시한 바와 같이, 투명 수지층(a)(31a)과 투명 수지층(b)(31b)이 적층된 밀봉재 시트(ⅱ)(3B)를 이용하고, 그 투명 수지층(b)(31b)이 광전 변환 셀(2, 2)측을 향하도록 하여, 이면 보호 부재(5), 밀봉재 시트(ⅱ)(3B), 광전 변환 셀(2, 2), 밀봉재 시트(ⅱ)(3B), 및 표면 보호 부재(4)를 이 순서로 적층하여 적층체(1B)를 얻는다.
밀봉 공정 : 적층체(1B)를 가열 가압하여, 밀봉재 시트(ⅱ)(3B, 3B)로 광전 변환 셀(2, 2)을 밀봉하여, 밀봉재층(3)을 형성한다.
방법 (Ⅱ)에서의 적층 공정에서는, 유연성이 우수하고, 광전 변환 셀(2)에 압박하였을 때에 광전 변환 셀(2)에 파손이 생기는 것을 억제하는 효과가 높은 투명 수지층(b)을, 광전 변환 셀(2)측으로 향하게 하여 적층을 행한다.
또한, 밀봉 공정은, 방법 (I)에서의 밀봉 공정과 마찬가지로 행할 수 있다.
이하, 태양 전지 모듈(1)의 제조에 이용하는 밀봉재 시트 이외의 각 재료에 대하여 설명한다.
광전 변환 셀(2)은, 광전 효과에 의해 수광면에 입사한 광을 전기로 변환하는 기능을 갖는 셀이다. 광전 변환 셀(2)은, 태양 전지 모듈(1) 내에서 복수개(도 1에서는 2개)가 전극(도시 생략)에 의해 접속되어 있다. 광전 변환 셀(2)의 재료로서는, 광전 변환 셀에 이용되는 공지의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등의 결정계 실리콘 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 간편하게 제조할 수 있고, 저코스트인 점에서, 다결정 실리콘이 바람직하다.
표면 보호 부재(5)로서는, 내후성, 내구성, 투명성 등이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들면, 글래스판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지 시트 등을 들 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 등의 수지 시트를 이용해도 된다.
표면 보호 부재(5)의 두께는, 0.2?3.0㎜가 바람직하다.
이면 보호 부재(6)로서는, 내후성, 내구성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐 플로라이드, EVA 등의 수지 시트, 및 그들의 적층체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 수지 시트나 적층체에는, 수증기 배리어성이나 산소 배리어성을 부여하는 배리어층을 적층해도 된다.
이면 보호 부재(6)의 두께는, 0.1?1.0㎜가 바람직하다.
태양 전지 모듈(1)에서, 투명 수지(A), (B)로서 EVA를 이용한 경우, 진공 상태에서 가열 가압한 후의 밀봉재층(3)에서의 EVA의 가교율은, 70％ 이상인 것이 바람직하다.
그 가교율은, 가열 가압한 후에, 태양 전지 모듈(1)의 밀봉재층(3)을 떼어내고, 그 1g을 크실렌 100cc에 침지하여, 12시간, 110℃에서 용융시키고, 비용융 성분의 질량을 측정하고, 하기 수학식의 질량비를 산출함으로써 구해진다.
(가교율)=[비용융 성분의 질량(g)/용융 전의 질량(1g)]×100
또한, 태양 전지 모듈(1)에서의 보호 부재[표면 보호 부재(4), 이면 보호 부재(5)]와 밀봉재층(3)의 밀착 강도는, 30N/15㎜ 이상이 바람직하다. 밀착 강도는, 하기 측정 방법에 의해 측정된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 이면 보호 부재(5), 밀봉재 시트(ⅰ)(3A), 밀봉재 시트(ⅰ)(3A), 표면 보호 부재(4)를 이 순서로 서로 겹치고, 150℃에서 10분간, 101325㎩로 진공 가압하여 의사 모듈을 작성한다. 표면 보호 부재로서는 백판 글래스(두께 3㎜)를, 이면 보호 부재로서는 불화비닐폴리머(두께 38㎛)를 이용한다.
표면 보호 부재/밀봉재 층간의 접착 강도는, 상기 모의 모듈에서의 표면 보호 부재(4)와 밀봉재 시트(ⅰ)(3A) 계면에, 커터 나이프로 박리 시발점으로서 절입을 형성하고, 밀봉재층과 이면 보호 부재를 접착 강도 측정기의 척에 고정하고, 90°의 각도로 접착 강도를 측정한다.
접착 강도 측정기로서는, ORIENTEC제 TENSILON(RTC-1250)을 이용한다. 측정 조건으로서는, 15㎜ 폭의 접착 강도 측정으로 하고, 박리 속도는 30㎜/분으로 한다.
이면 보호 부재/밀봉재간의 접착 강도는, 이면 보호 부재(5)와 밀봉재 시트(ⅰ)(3A) 계면에 커터 나이프로 박리 시발점으로서 절입을 형성하고, 이면 보호 부재(5)를 접착 강도 측정기의 척에 고정하고, 90°의 각도로 접착 강도를 측정하였다. 접착 강도 측정기 및 측정 조건은, 표면 보호 부재/밀봉재간의 접착 강도 측정 시와 마찬가지로 한다.
또한, 밀봉재 시트(ⅱ)(3B)를 이용하는 경우도 마찬가지로 행할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 제조 방법에 따르면, 제조 시에 광전 변환 셀이 파손되거나, 밀봉재가 누출되거나 하는 것을 억제할 수 있어, 높은 생산성으로 간편하게 태양 전지 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양 전지 모듈의 제조 방법은 전술한 방법에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 밀봉재 시트(ⅰ)와 밀봉재 시트(ⅱ)를 조합하여 이용하는 방법이어도 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 기재에 의해서는 한정되지 않는다.
[평가 방법]
본 실시예에서의 평가는, 이하에 나타내는 바와 같이 하여 행하였다.
(셀 파손의 평가)
도 2에 도시한 바와 같이, 표면 보호 부재(4)(백판 글래스; 세로 290㎜×가로 210㎜×두께 3㎜), 밀봉재 시트(3A)(각 예에서 얻은 밀봉재 시트; 세로 280㎜×가로 200㎜), 2개의 광전 변환 셀(2), 밀봉재 시트(3A)(각 예에서 얻은 밀봉재 시트; 세로 280㎜×가로 200㎜), 이면 보호 부재(5)(폴리불화비닐; 세로 290㎜×가로 210㎜)를 이 순서로 적층하고, 150℃에서 10분간 진공 라미네이트하였다. 그 후, 표면 보호 부재(4)측으로부터 목시로 셀의 파손을 확인하였다. 이것을 50회 행하고, 하기 기준에서 평가하였다.
「○」 : 광전 변환 셀이 파손된 횟수가 0이었다.
「△」 : 광전 변환 셀이 파손된 횟수가 1 이상 3 미만이었다.
「×」 : 광전 변환 셀이 파손된 횟수가 3 이상이었다.
(밀봉재의 누설의 평가)
「셀 파손의 평가」와 마찬가지로 하여 태양 전지 모듈을 작성하고, 도 5에 도시한 바와 같이, 누출된 밀봉재(3)의 가장자리로부터 표면 보호 부재(4)의 가장자리까지의 거리 L의 최대값을 측정하고, 하기 기준에서 평가하였다.
「○」 : 거리 L의 최대값이 2㎜ 미만이었다.
「△」 : 거리 L의 최대값이 2㎜ 이상 5㎜ 미만이었다.
「×」 : 거리 L의 최대값이 5㎜ 이상이었다.
이하, 본 실시예에서 이용한 원료를 나타낸다.
(투명 수지(A))
투명 수지 A1 : EVA(MFR : 10g/10분, 아세트산비닐 단위 : 30질량％)
투명 수지 A2 : EVA(MFR : 20g/10분, 아세트산비닐 단위 : 28질량％)
(투명 수지(B))
투명 수지 B1 : EVA(MFR : 30g/10분, 아세트산비닐 단위 : 30질량％)
투명 수지 B2 : EVA(MFR : 40g/10분, 아세트산비닐 단위 : 33질량％)
(투명 수지(C))
투명 수지 C1 : EVA(MFR : 5g/10분, 아세트산비닐 단위 : 30질량％)
투명 수지 C2 : EVA(MFR : 25g/10분, 아세트산비닐 단위 : 30질량％)
투명 수지 C3 : EVA(MFR : 50g/10분, 아세트산비닐 단위 : 30질량％)
(가교제)
가교제 D1 : 2, 5-디메틸-2, 5-디(t-부틸퍼옥시)헥산(유기과산화물)
(가교 조제)
가교 조제 E1 : 트리알릴 이소시아누레이트
(실란 커플링제)
실란 커플링제 F1 : γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란
[실시예 1]
투명 수지 A1과 투명 수지 B1을 등량 혼합한 혼합 수지(질량비 α=1.0) 100질량부에, 가교제 D1을 0.375질량부, 가교 조제 E1을 0.375질량부, 실란 커플링제 F1을 0.25질량부 첨가한 수지 조성물을 조제하였다.
다음으로, 상기 수지 조성물을 압출 성형기에 의해 성형하여, 막 두께 0.4㎜의 밀봉재 시트를 얻었다. 밀봉재 시트의 막 두께는, 전자 마이크로미터(안리츠사제, K351C)에 의해 측정하였다.
[실시예 2?4]
수지 조성물에 함유시키는 투명 수지의 종류를 표 1에 나타내는 대로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 밀봉재 시트를 얻었다.
[비교예 1?5]
수지 조성물에 함유시키는 투명 수지의 종류를 표 1에 나타내는 1종류로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 밀봉재 시트를 얻었다.
[비교예 6?13]
수지 조성물에 함유시키는 투명 수지의 종류를 표 1에 나타내는 대로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 밀봉재 시트를 얻었다.
실시예 1?4 및 비교예 1?13의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)를 질량비 α=1로 혼합한 혼합 수지를 이용한 실시예 1?4의 밀봉재 시트에서는, 태양 전지 모듈의 제조 시에서, 셀의 파손 및 밀봉재의 누설이 억제되었다.
한편, 투명 수지(A)만을 이용한 비교예 1 및 2의 밀봉 시트에서는, 광전 변환 셀의 파손을 억제할 수 없었다.
MFR이 30g/10분의 투명 수지(B)만을 이용한 비교예 3의 밀봉재 시트에서는, MFR이 20g/10분의 투명 수지(A)와 40g/10분의 투명 수지(B)를 등량 이용한 실시예 4에 비해, 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설을 억제하는 효과가 모두 뒤떨어져 있었다.
MFR이 40g/10분의 투명 수지(B)만을 이용한 비교예 4, 및 MFR이 50g/10분의 투명 수지(C)만을 이용한 비교예 5의 밀봉재 시트에서는, 밀봉재가 크게 누출되었다.
또한, MFR이 상이한 2종의 투명 수지를 이용하고 있지만, 그 조합이 투명 수지(A)와 투명 수지(B)가 아닌 비교예 6?13의 밀봉재 시트에서는, MFR이 5g/10분의 투명 수지(C)를 이용한 경우(비교예 6?8)에 광전 변환 셀의 파손을 억제할 수 없고, 50g/분의 투명 수지(C)를 이용한 경우(비교예 8?10)에 밀봉재의 누설을 억제할 수 없었다. 또한, MFR이 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 중간인 25g/10분의 투명 수지(C)를 이용한 경우(비교예 11?13)도, 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설의 억제를 양립시킬 수 없었다.
다음으로, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α에 대하여 검토를 행하였다.
[실시예 5 및 6]
투명 수지 A2와 투명 수지 B2를 이용하고, 그들의 질량비 α를 표 2에 나타내는 대로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 밀봉재 시트를 얻었다.
[비교예 14 및 15]
투명 수지 A2와 투명 수지 B2를 이용하고, 그들의 질량비 α를 표 2에 나타내는 대로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 밀봉재 시트를 얻었다.
또한, 실시예 4?6 및 비교예 14, 15의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α가 0.7?1.5의 범위 내인 실시예 4?6의 밀봉재 시트에서는, 태양 전지 모듈의 제조에서, 광전 변환 셀의 파손 및 밀봉재의 누설이 억제되었다.
한편, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α가 0.5의 비교예 14의 밀봉재 시트에서는, 밀봉재의 누설을 충분히 억제할 수 없었다. 또한, 투명 수지(A)와 투명 수지(B)의 질량비 α가 2.0의 비교예 14의 밀봉재 시트에서는, 광전 변환 셀의 파손을 충분히 억제할 수 없었다.
1 : 태양 전지 모듈
2 : 광전 변환 셀
3 : 밀봉재층
3A : 밀봉재 시트(ⅰ)
3B : 밀봉재 시트(ⅱ)
31a : 투명 수지층(a)
31b : 투명 수지층(b)
4 : 표면 보호 부재
5 : 이면 보호 부재
2 : 광전 변환 셀
3 : 밀봉재층
3A : 밀봉재 시트(ⅰ)
3B : 밀봉재 시트(ⅱ)
31a : 투명 수지층(a)
31b : 투명 수지층(b)
4 : 표면 보호 부재
5 : 이면 보호 부재
Claims (7)
- 멜트 플로우 레이트(온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 10?20g/10분의 투명 수지(A)와, 멜트 플로우 레이트(온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 30?40g/10분의 투명 수지(B)를 함유하고, 상기 투명 수지(A)(질량 : WA)와 투명 수지(B)(질량 : WB)의 질량비 α(=WA/WB)가 0.7?1.5인 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트.
- 제1항에 있어서,
상기 투명 수지(A)와 상기 투명 수지(B)의 혼합 수지를 포함하는 혼합 수지층을 갖는 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트. - 제1항에 있어서,
상기 투명 수지(A)를 포함하는 투명 수지층(a)과, 상기 투명 수지(B)를 포함하는 투명 수지층(b)이, 적어도 한쪽의 최표층이 투명 수지층(b)으로 되도록 적층된 적층체를 갖는 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트. - 제3항에 있어서,
상기 적층체가, 상기 투명 수지(A)와 투명 수지(B)를 모두 압출하여 형성되어 있는 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
두께가 10?500㎛인 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트. - 제1항의 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해 광전 변환 셀을 사이에 끼운 상태에서, 가열 가압하여, 상기 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해 상기 광전 변환 셀을 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
제3항 또는 제4항의 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트에 의해, 그 태양 전지 모듈용 밀봉재 시트의 최표층의 투명 수지층(b)이 광전 변환 셀측을 향하도록 하여 광전 변환 셀을 사이에 끼우는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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