KR20120074696A

KR20120074696A - 태양전지 백시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120074696A
Application number: KR1020100136613A
Authority: KR
Inventors: 정재철; 강한준; 한희식; 이성호; 김진호
Original assignee: 율촌화학 주식회사
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-06
Also published as: JP2014502788A; CN103299436B; CN103299436A; EP2659520B1; KR101248364B1; EP2659520A4; WO2012091462A2; WO2012091462A3; EP2659520A2; JP5706541B2; US20130263922A1

Abstract

본 발명은 기재; 불소수지층; 및 방열 잉크층으로 이루어진 태양전지 백시트로서, 상기 불소수지층은 기재의 한 측면에 형성되고, 상기 방열 잉크층은 기재의 타 측면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 태양전지 백시트는 종래의 태양전지 백시트의 불소수지층의 일부를 방열잉크층으로 대체함으로써 방열 성능이 우수하다. 그리고, 불소수지층의 일부를 금속층으로 대체하고, 방열잉크층을 추가적으로 구성함으로써, 내구성이 우수하면서도 방열 성능이 우수한 장점이 있다. 또한 본 발명은 태양전지의 제조 비용을 낮추는 효과도 있다.

Description

태양전지 백시트 및 그 제조방법{SOLAR CELL BACK SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 태양전지 백시트에 관한 것이다.

태양전지는 통상적으로 EVA 고분자 소재를 활용하기 때문에 태양전지 자체에서 발생하는 열과 주변기기의 방열 효과가 낮아 효율성이 낮다. 태양전지의 EVA 시트와 접하는 종래의 백시트는 기재의 상,하면에 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)층 또는 PVF(Polyvinyl Fluoride)을 형성하여 사용하였는데, 이 PVDF층층 또는 PVF층은 내구성이 우수한 장점이 있었다. 그러나, 고가이기 때문에 제조 비용상의 문제가 있었고, 열의 발산 기능이 없기 때문에 태양전지의 발전량이 떨어지는 문제가 있었다. 그래서, 내구성이 우수하면서도 태양전지의 효율성을 높이기 위한 강구책이 요구되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 내구성이 우수하면서도 방열 성능이 우수한 태양전지 백시트를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재; 불소수지층; 및 방열 잉크층으로 이루어진 태양전지 백시트로서, 상기 불소수지층은 기재의 한 측면에 형성되고, 상기 방열 잉크층은 기재의 타 측면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트 및 그의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 기재; 불소수지층; 금속층; 및 방열 잉크층으로 이루어진 태양전지 백시트로서, 상기 불소수지층은 기재의 한 측면에 형성되고, 상기 방열 잉크층은 기재의 타 측면에서 형성되며, 상기 금속층은 기재와 방열 잉크층의 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트 및 그의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 태양전지 백시트를 포함하는 태양전지를 제공한다.

본 발명의 태양전지 백시트는 종래의 태양전지 백시트의 불소수지층의 일부를 방열잉크층으로 대체함으로써 방열 성능이 우수하다. 또한 제조비용 절감 효과도 있다. 그리고, 불소수지층의 일부를 금속층으로 대체하고, 방열잉크층을 추가적으로 구성함으로써, 내구성이 우수하면서도 방열 성능이 우수한 장점이 있다. 또한 본 발명은 태양전지의 제조 비용을 낮추는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 태양전지를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 태양전지 백시트를 나타낸 것이다.
도 3은 기재(10); 불소수지층(20); 및 방열 잉크층(50)으로 이루어진 태양전지 백시트를 나타낸 것이다.
도 4는 기재(10); 불소수지층(20); 금속층(30); 및 방열 잉크층(50)으로 이루어진 태양전지 백시트를 나타낸 것이다.
도 5는 기재(10); 불소수지층(20); 금속층(30); 금속 부식방지층(40); 및 방열 잉크층(50)으로 이루어진 태양전지 백시트를 나타낸 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 하나의 실시예는 기재(10); 불소수지층(20) 및 방열 잉크층(50)으로 이루어진 태양전지 백시트로서, 상기 불소수지층(20)은 기재(10)의 한 측면에 형성되고, 상기 방열 잉크층(50)은 기재(10)의 타 측면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트를 제공한다.

상기 태양전지 백시트의 제조방법은 기재(10)의 상부에 불소수지층(20)을 형성하는 단계; 및 기재(10)의 하부에 방열잉크층(50)을 코팅하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 기재(10); 불소수지층(20); 금속층(30) 및 방열 잉크층(50)으로 이루어진 태양전지 백시트로서, 상기 불소수지층(20)은 기재(10)의 한 측면에 형성되고, 상기 방열 잉크층(50)은 기재(10)의 타 측면에서 형성되며, 상기 금속층(30)은 기재(10)와 방열 잉크층(50)의 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는 상기 금속층(30)과 방열 잉크층(50) 사이에서 형성되는 금속 부식방지층(40)을 더 포함하는 태양전지 백시트를 제공한다.

상기 태양전지 백시트의 제조방법은 기재(10)의 상부에 불소수지층(20)을 형성하는 단계; 기재(10)의 하부에 금속층(30)을 형성하는 단계; 및 금속층(30)의 하부에 방열잉크층(50)을 코팅하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방열잉크층(50)을 코팅하는 단계 이전에, 금속층(30)의 하부에 금속 부식방지층(40)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 방열잉크층은 탄소 소재 또는 금속 필러를 포함한다. 상기 탄소 소재는 바람직하게는 그라파이트, 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브일 수 있고, 더욱 바람직하게는 그라파이트일 수 있다. 또한 금속필러는 열전도성이 우수한 금속분말을 포함하며 그 종류로는 알루미늄, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 텅스텐, 스테인리스 및 철로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 방열 잉크층은 잉크화 과정에서 조성물이 압착되면서 수평 및 수직방향으로 우수한 열전도성을 갖게 된다. 도 2에서 나타나는 종래의 PVDF층(144)을 대체한 방열잉크층은 우수한 열전도성을 가지기 때문에 종래의 태양전지 백시트보다 방열 효과가 우수하여 태양전지의 발전량을 높일 수 있다. 또, 고온다습한 지역에서 방열잉크층에 의해 태양전지 내부 소재들의 수분 접촉을 차단함으로써 태양전지 백시트의 내부식성, 내습성 등의 물성이 향상될 수 있어, 태양전지의 사용연한을 연장시킬 수 있다. 또한 종래의 PVDF층(144)을 대체함으로써 제조비용을 줄일 수 있다.

본 발명에서 상기 방열 잉크층의 두께는 필요에 따라 적절히 조절할 수 있고, 바람직하게는 5~90㎛ 범위의 두께일 수 있다. 더욱 바람직하게는 20~60 ㎛ 범위의 두께일 수 있다. 5㎛ 미만이면 외부 충격에 의한 표면 긁힘 현상에 따라 부분적인 방열 효과의 저하가 있고 90㎛ 초과이면 제조 경비의 상승에 따른 비효율성이 있다.

본 발명에서 불소수지는 내습성이 우수하기 때문에 태양전지의 후면에서 침투하는 습기를 방지하여 태양전지의 내부 소재를 외부의 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 본 발명의 불소수지는 비제한적인 예로, 폴리비닐리덴 플루오리드(Polyvinylidene Fluoride:PVDF) 또는 폴리비닐 플루오리드(Polyvinyl Fluoride :PVF)을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 기재는 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 폴리아미드계 또는 종이로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate: PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate: PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate: PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(Polybutylenenaphthalate: PBN), 저밀도 폴리에틸렌(Low density polyetylene: LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(Linear density polyethylene: LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene: HDPE) 및 폴리프로필렌(Polypropylene: PP)로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명에서 상기 금속층은 열전도성이 우수한 금속이면 무방하며, 바람직하게는 알루미늄, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 텅스텐, 스테인리스 및 철로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 금속층은 기존의 PVDF층보다 방열 효과가 우수하기 때문에 태양전지의 발전량을 높일 수 있다.

상기 금속층의 두께는 필요에 따라 적절히 조절할 수 있고, 바람직하게는 15~120㎛ 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 60~100㎛ 일 수 있다. 15㎛미만이면 열전달효과가 미미하여 방열 효과가 떨어지고, 120㎛ 초과인 경우에는 작업성 및 원가부담의 문제가 발생한다.

또한, 고온다습한 지역에서는 수분에 의해 금속층이 쉽게 부식될 수 있어 태양전지의 내구성이 떨어질 수 있으므로, 금속 부식방지층을 사용하면 태양전지의 내구성을 높일 수 있다. 금속 부식방지층은 비제한적인 예로 인산계 또는 크롬계 등을 사용할 수 있다. 상기 금속부식방지층의 두께는 0.5㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 0.5㎛미만이면 효과가 미미하여 금속의 부식을 방지하는 효과가 떨어지고, 10㎛ 초과인 경우에는 방열성이 떨어지고 제조 비용상승의 문제가 발생한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 상기 태양전지 백시트를 포함하는 태양전지를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

[실험 1] 방열 정도의 측정

PET 기재의 위에 PVDF를 형성시키고, 기재의 하면에 방열잉크층은 25㎛ 형성시켜서 태양전지 백시트를 제조하였다(실시예1, 도 3). 그리고, PET 기재의 위에 PVDF를 형성시키고, 기재의 하면에 Al을 80 ㎛을 형성시키고, 그 Al 하면에 방열잉크층을 25㎛ 형성시켜서 태양전지 백시트를 제조하였다(실시예2, 도 4). 또, PET 기재의 위에 PVDF를 형성시키고, 기재의 하면에 Al을 80 ㎛을 형성시키고, 그 Al 하면에 인산계 금속부식방지층 1㎛를 형성시키고, 그 하면에 방열잉크층을 25㎛ 형성시켜서 태양전지 백시트를 제조하였다(실시예3, 도 5).

PET 기재의 상하면에 PVDF를 형성시켜서 종래의 태양전지 백시트를 제조하였다(비교예1, 도 2)

상기 제조한 실시예 1~3과 비교예 1 의 태양전지 백시트를 내구성 테스트, 방열성능 테스트, 발전량 테스트를 하였다.

내구성 테스트는 Xenon Weather-Ometer(ATLAS Ci3000+) 를 3000Hr에서 실시하였고, 항온항습기(80℃, 80% RH)로 3000Hr에서 실시하였다. 정도를 (우수(◎), 양호(○), 불만족(△)로 표 1에 표시하였다.

방열성능 테스트는 100℃ 열원기준 온도 하강 정도를 실시하여 그 온도와 우수, 양호, 불만족 정도를 표 1에 표시하였다.

발전량은 100% 발전량 대비 부착후 고객평가로 실시하여 표 1에 표시하였다.

	비교예	실시예1	실시예2	실시예3
내구성	◎	◎	△	◎
방열성능	X(100℃)	△(90℃)	◎ (85℃)	△(85℃)
발전량(%)	100	110	115	115

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

110: 반도체 소자
120: EVA 시트
130: 유리 기판
140: 백시트(back sheet)
142: 기재
144: PVDF
10: 기재
20: 불소수지층
30: 금속층
40: 금속 부식방지층
50: 방열잉크층

Claims

기재; 불소수지층; 및 방열 잉크층으로 이루어진 태양전지 백시트로서,
상기 불소수지층은 기재의 한 측면에 형성되고,
상기 방열 잉크층은 기재의 타 측면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
기재; 불소수지층; 금속층; 및 방열 잉크층으로 이루어진 태양전지 백시트로서,
상기 불소수지층은 기재의 한 측면에 형성되고,
상기 방열 잉크층은 기재의 타 측면에서 형성되며,
상기 금속층은 기재와 방열 잉크층의 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제2항에 있어서,
상기 금속층과 방열 잉크층 사이에서 형성되는 금속 부식방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방열잉크층은 탄소 소재 또는 금속 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방열 잉크층은 그라파이트, 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방열 잉크층의 두께는 5~90㎛ 인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소수지는 폴리비닐리덴 플루오리드(Polyvinylidene Fluoride:PVDF) 또는 폴리비닐 플루오리드(Polyvinyl Fluoride :PVF)인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 폴리아미드계 또는 종이로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate: PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate: PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate: PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(Polybutylenenaphthalate: PBN), 저밀도 폴리에틸렌(Low density polyetylene: LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(Linear density polyethylene: LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene: HDPE) 및 폴리프로필렌(Polypropylene: PP)로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 금속층은 열전도성이 우수한 알루미늄, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 텅스텐, 스테인리스 및 철로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 금속층의 두께는 15~120㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제3항에 있어서,
상기 금속부식방지층은 인산계 또는 크롬계인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
제3항에 있어서,
상기 금속부식방지층의 두께는 0.5㎛ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 백시트.
기재의 상부에 불소수지층을 형성하는 단계; 및
기재의 하부에 방열잉크층을 코팅하는 단계를 포함하는 태양전지 백시트의 제조방법.
기재의 상부에 불소수지층을 형성하는 단계;
기재의 하부에 금속층을 형성하는 단계; 및
금속층의 하부에 방열잉크층을 코팅하는 단계를 포함하는 태양전지 백시트의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 방열잉크층을 코팅하는 단계 이전에,
금속층의 하부에 금속 부식방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지 백시트의 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 태양전지 백시트를 포함하는 태양전지.