KR20120115485A - 광기전 모듈의 에지 밀봉 - Google Patents

광기전 모듈의 에지 밀봉 Download PDF

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KR20120115485A KR1020127010875A KR20127010875A KR20120115485A KR 20120115485 A KR20120115485 A KR 20120115485A KR 1020127010875 A KR1020127010875 A KR 1020127010875A KR 20127010875 A KR20127010875 A KR 20127010875A KR 20120115485 A KR20120115485 A KR 20120115485A
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한스 로데르
스테판 케이제르
조셉 루시
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시카 테크놀러지 아게
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Abstract

본 발명은 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위한 방법에 관한 것으로서, i) 적어도 하나의 광기전 래미네이트(1)를 기판(8)에 도포함으로써 광기전 모듈(12)을 제공하는 단계와, ii) 가스 화염을 이용한 화염 처리 또는 플라즈마 사전 처리를 이용하여 광기전 래미네이트의 에지 영역을 따라 단계 i)에서 생성된 광기전 모듈을 사전 처리하여, 플라즈마 사전 처리 또는 화염 처리가 광기전 래미네이트의 에지 영역 및 적어도 부분적으로 기판에 작용하게 되는 단계와, iii) 밀봉 화합물이 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물이도록, 사전 처리된 사이트의 적어도 일부분에 밀봉 화합물(9)을 도포하는 단계를 포함한다.

Description

광기전 모듈의 에지 밀봉 {SEALING THE EDGES OF PHOTOVOLTAIC MODULES}
본 발명은 광기전 모듈(photovoltaic modules)의 에지 밀봉 분야에 관한 것이다.
광기전 모듈의 에지 밀봉은 당 분야에 알려져 있고, 광기전 래미네이트(photovoltaic laminate) 내부의 접착층과, 광기전 래미네이트와 기판 사이의 접착층을 보호하는 기능을 한다. 폴리아미드계 밀봉 화합물이 에지를 밀봉하기 위하여 사용된다.
폴리아미드계 밀봉 화합물은 기판 물질에 대해, 특히 루프 시팅(roof sheeting)에 대해, 그리고 광기전 래미네이트의 상부층에 대해, 예를 들어, ETFE로 만들어진 광기전 래미네이트의 상부층에 대해, 제한된 접착력만을 나타낸다. 오염된 장비, 광기전 모듈의 설치 중 기계적 응력, 또는 전개 단계 중 기상의 효과로 인해, 에지 밀봉은 광기전 래미네이트의 에지로부터 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 이에 따라, 물, 특히 빗물이 광기전 래미네이트의 에지에 직접 도달할 수 있고, 오랜 시간이 지남에 따라, 이러한 물이 루프 시팅과 광기전 래미네이트 사이의 접착층을 손상시킬 수 있거나, 또는 다층 광기전 래미네이트 내의 박리(delamination)를 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 취급되는 문제는 종래 기술의 단점을 극복하면서 견고하고 영구적으로 밀봉되는 광기전 모듈을 도출하도록 광기전 모듈의 에지를 밀봉하는 방법을 제공하는 것이다. 놀랍게도, 청구항 제1항에 따른 방법이 이러한 문제를 해결한다는 것이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 방법을 적용하면, 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위해 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 실란 조성물을 이용할 수 있으나, 이러한 타입의 조성물은 광기전 모듈의 생산에 사용되는 기판의 타입에 대해 접착 결과가 불량하다고 알려져 있다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 방법은 가요성 기판 상의 가요성 광기전 래미네이트의 에지를 밀봉하기에 또한 적합하지만, 이러한 타입의 배열을 이용하면, 에지 시일 상의 하중, 특히, 광기전 모듈의 회전 및 휨으로부터 나타나는 하중이 특히 높다.
게다가, 본 발명에 따른 방법을 이용하면, 특히, 선호되는 2-성분 밀봉 화합물과 함께 이용할 때, 매우 짧은 사이클 시간으로 광기전 모듈의 에지를 밀봉할 수 있다.
본 발명에 따른 방법, 또는 본 발명에 따른 광기전 모듈의 다른 주목할만한 장점은, 사용되는 밀봉 화합물의 특정 자외선 안정성에 있으며, 따라서, 광기전 래미네이트의 전체 보장된 서비스 수명 동안 광기전 모듈을 신뢰할 수 있게 밀봉할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 추가적인 독립항의 대상이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예들은 종속항의 대상이 된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 명시된다. 다양한 도면에서, 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별된다. 물론, 본 발명은 도시 및 설명되는 실시예에 제한되지 않는다.
도 1은 광기전 래미네이트의 개략적 단면도이고,
도 2는 플라즈마 사전 처리 중 광기전 래미네이트 및 기판으로 구성되는 광기전 모듈의 개략적 단면도이며,
도 3은 밀봉된 에지를 갖는 광기전 모듈의 개략적 단면도이고,
도 4는 밀봉된 에지를 갖는 광기전 모듈의 개략적 단면도이며,
도 5는 밀봉된 에지를 갖는 광기전 모듈의 개략적 단면도이고,
도 6은 연장된 상부층 및 밀봉된 에지를 갖는 광기전 모듈의 개략적 단면도이며,
도 7은 연장된 상부층 및 에지 폴드 내 밀봉된 에지를 갖는 광기전 모듈의 개략적 단면도이고,
도 8은 광기전 모듈의 일부분의 개략적 평면도이며,
도 9는 광기전 모듈의 개략적 평면도다.
도면에서, 본 발명의 즉각적 이해를 위해 본질적인 요소들만이 도시되었다.
본 발명은 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
i) 적어도 하나의 광기전 래미네이트(1)를 기판(8)에 도포함으로써 광기전 모듈(12)을 제조하는 단계와,
ii) 가스 화염을 이용한 화염 처리 또는 플라즈마 사전 처리를 이용하여 광기전 래미네이트의 에지 영역을 따라 단계 i)에서 생성된 광기전 모듈을 사전 처리하여, 상기 플라즈마 사전 처리 또는 상기 화염 처리가 광기전 래미네이트의 에지 영역 및 적어도 부분적으로 기판에 영향을 미치게 되는 단계와,
iii) 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물인 밀봉 화합물(9)을 사전 처리된 사이트의 적어도 일부분에 도포하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서, "광기전 래미네이트"라는 용어는, 적어도 하나의 측부의 전체 표면에 걸쳐 플라스틱층으로 덮이고, 복사 에너지, 특히 태양광을 전기 에너지로 변환하기 위한 하나 또는 수 개의 광기전 셀, 즉 전기적 구성요소를 의미한다. 일반적으로, 광기전 래미네이트는 양 측부의 전체 표면에 걸쳐 하나 이상의 층을 포함한다.
본 명세서에서, "광기전 모듈(photovoltaic module)"이라는 용어는 기판에 또는 기판 상에 배치되어 태양 전력을 획득하는 데 사용되는 하나 이상의 광기전 래미네이트의 배열을 의미한다.
본 명세서에서, 폴리올과 같이 "폴리"로 시작하는 물질명은 기술적으로 함유된 각각의 작용기를 분자 당 2개 이상 함유하는 물질을 의미한다.
본 명세서에서, "폴리머"라는 용어는 화학적으로 균일한 매크로분자의 집합체로서, 그럼에도 불구하고, 중합도, 몰질량, 및 사슬 길이가 다르며, 중반응(polyreaction)(중합반응, 중첨가반응, 중축합반응)을 통해 생성된다. 그러나, 이 용어는 중반응으로부터 매크로분자의 이러한 집합체의 유도체, 다시 말해서, 지정된 매크로분자에 대한 작용기의 첨가 또는 치환과 같은 변환에 의해 획득된 화합물로서, 화학적으로 균일할 수도 있고 균일하지 않을 수도 있는 화합물을 또한 포함한다. 이 용어는 소위 프리폴리머(prepolymer)를 또한 포함하며, 다시 말해서, 반응성 올로고메릭 예비부가물(oligomeric preadducts)을 또한 포함하며, 그 작용기는 합성 매크로분자에 포함된다.
광기전 래미네이트는 하나 또는 수 개의 광기전 셀을 포함한다. 이러한 타입의 셀의 설계 및 구조는 당 분야에 잘 알려져 있다. 바람직한 광기전 래미네이트에서, 광기전 셀을 갖는 층이 양 측부 상에, 전체 표면에 걸쳐, 적어도 하나의 추가층과 함께 제공된다. 이러한 추가층들은 주로, 기계적 효과로부터 셀을 보호하거나 환경적 영향에 대해 셀을 보호하는 기능을 한다.
광기전 래미네이트는 광기전 셀의 양 측부 상에 복수의 플라스틱층을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱층은 동일 물질로 만들어질 수도 있고 서로 다른 물질로 만들어질 수도 있다. 플라스틱층들은 서로 다른 층 두께를 갖는 층으로 형성될 수도 있다.
특히, 광기전 래미네이트는 외부를 향해 최상 플라스틱층(상부층), 즉 환경적 영향에 직접 노출된 플라스틱층으로서 적어도 부분적으로 할로겐화된 폴리머층을 포함한다. 할로겐화된 폴리머는 적어도 부분적으로 플루오르화된 폴리머, 또는 플루오르화된 모노머와 플루오르화되지 않은 모노머의 코폴리머를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 할로겐화된 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE)을 포함하며, 바람직하게는 ETFE를 포함한다. 이러한 물질은 상부층에 특히 적합한데, 왜냐하면, 한편으로, 화학 물질에 대해 높은 내성을 나타내서, 환경적 영향에 대해 특히 내성을 갖게 할 수 있고, 다른 한편으로, 높은 광 및 UV 투과율을 나타내기 때문이다.
설명한 상부층에 추가하여, 광기전 래미네이트의 추가적인 플라스틱층이, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 또는 또 다른, 선택적으로 치환된 폴리하이드로카본으로 구성된다. 선호되는 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 에틸 비닐 아세테이트(EVA)다. 이러한 추가적인 플라스틱층은 서로 다르게 형성될 수도 있고, 서로 다른 기능을 나타낼 수도 있다. 더욱이, 광기전 래미네이트는, 광기전 코팅을 위한 기판으로 작용하여 이에 따라 광기전 셀을 갖는 층 바로 아래에 위치하는 추가층을 일반적으로 포함한다. 이러한 추가층은 플라스틱 또는 금속으로 만들어질 수도 있다. 금속층이 관련될 경우, 특히 스테인레스강으로 만들어진다.
전체 광기전 래미네이트는 0.5 내지 5mm 범위, 특히 2 내지 3mm 범위의 층 두께를 나타내며, 이러한 층 두께는 광기전 래미네이트의 다양한 층들 사이에 분포된다.
특히 바람직한 경우, 광기전 래미네이트는 가요성 광기전 래미네이트를 포함한다. 이러한 래미네이트는 불균일한 표면에 도포될 수도 있고 또는 특정 응용분야를 위한 소정 정도로 성형 될 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 일례의 광기전 래미네이트(1)의 개략적 구조를 도시하며, 상기 광기전 래미네이트(1)는 상부로부터 하부로, 또는 외부로부터 내부로, ETFE의 상부층(3); EVA층(4); 광기전 셀을 포함하는 층(2); 광기전 코팅을 위한 기판(7); PE층(5); PET층(6); 및 PE층(5)으로 구성된다.
광기전 래미네이트가 도포되는 기판은 임의의 타입의 기판을 포함할 수 있다. 그렇지만, 특히 상기 기판은 가요성 기판을 포함하는데, 왜냐하면 상기 가요성 기판이 특히 가요성 광기전 래미네이트와 관련하여 상술한 장점을 제공하기 때문이다.
바람직한 경우, 기판은 막, 특히 플라스틱 밀봉 시트를 포함한다. 이러한 타입의 플라스틱 밀봉 시트는 루프 및 파사드(facade) 구조의 외부 밀봉에 일반적으로 사용되고, 높은 수압 하에서도, 우수한 밀봉 성질을 갖고, 인열 전파 및 천공 테스트에서 우수한 값을 가지며, 이는 구조 사이트에서 기계적 하중 하에 특히 장점이 된다.
가요성 광기전 래미네이트 및 플라스팅 밀봉 시트를 기판으로 구성하는 광기전 모듈의 장점은, 종래의 플라스틱 밀봉 시트(예를 들어, 루핑 시트)처럼 설치될 수 있다는 점이다. 추가적인 장점은, 이러한 타입의 광기전 모듈이 균일하지 않은 표면 상에서, 예를 들어, 아치형 루프 상에서 기하학적으로 균일하게 설치될 수 있다는 점이다.
이에 따라 가요성 광기전 래미네이트 및 가요성 기판으로부터 구성되는 가요성 광기전 모듈에서, 본 발명에 따른 방법은 특히 장점이 있는 것으로 증명되었다. 그 이유는, 특히 가요성 광기전 모듈의 경우에, 광기전 모듈의 회전 및 휨의 결과로, 에지 시일 상에서의 하중이 특히 높기 때문이다.
기판은 폴리올레핀 기판 또는 폴리비닐 클로라이드 기판을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 두 물질은 플라스틱 밀봉 시트 제작에 폭넓게 사용되고 있다. 가장 선호되는 기판 물질은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 및저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 같은 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리아미드(PA), EVA, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 올레핀 베이스를 갖는 열가소성 탄성체(TPE-O, TPO), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 폴리이소부틸렌(PIB), 및 이들의 조합이다.
광기전 래미네이트는 임의의 방식으로 기판에 부착될 수 있다. 특히, 광기전 래미네이트는 기판에 글루 접착(glue)된다. 광기전 래미네이트는 고온 용융(hot melt) 또는 온열 용융(warm melt) 접착제를 이용하여 기판에 글루 접착되는 것이 바람직하다. 특히, 광기전 래미네이트는 폴리우레탄 베이스를 갖는 고온 용융 접착제를 이용하여 기판에 글루 접착된다.
필요에 따라, 광기전 래미네이트와 기판 사이에 보상층이 배열되어, 기판과 관련한 광기전 래미네이트의 변위로부터 나타나는 응력을 보상하고, 따라서, 기판으로부터 광기전 래미네이트의 분리를 방지할 수 있다. 이러한 응력은 기계적 하중으로부터 나타날 수 있거나, 또는 광기전 래미네이트와 기판의 서로 다른 선형 온도 팽창 계수에 의해 야기되는 변위의 결과다. 후자는 특히, 강렬한 태양광 또는 현저한 온도 변동을 갖는 경우에 해당한다.
보상층은 예를 들어, 열가소성 탄성체와 같은 열가소성 물질로 만들어진 발포층을 포함한다. 바람직한 경우, 보상층은 발포 탄성 물질층을 포함한다.
광기전 래미네이트가 별도의 보상층 대신에 발포 접착제를 이용하여 기판에 글루 접착되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 단계 i)에서 제조된 광기전 모듈은 플라즈마 사전 처리 또는 가스 화염을 이용한 화염 처리를 통해 사전 처리된다.
플라즈마 사전 처리에서, 미리 생성된 광기전 모듈은 플라즈마를 이용하여 광기전 래미네이트의 에지 영역을 따라 처리된다. 이 경우에 플라즈마 상태로 존재하는 가스로, 다양한 가스 또는 가스 혼합물이 사용될 수 있다. 플라즈마 상태로의 전이를 위해 가스에 의해 요구되는 에너지가 서로 다른 방식으로 공급될 수도 있다.
특히 접착-친화성 사전 처리를 달성하기 위해, 가스에 실란과 같은 첨가물을 첨가하는 것이 가능하며, 심지어 유리할 수 있다.
플라즈마 사전 처리는 대기압에서의 에어 플라즈마 사전 처리를 포함한다.
도 2는 예시적으로, 플라스틱 밀봉 시트에 글루 접착되는, ETFE로 제조된 상부층(3)을 갖는 광기전 래미네이트(1)로 구성되는 광기전 모듈의 개략적 구조를 도시한다. 광기전 래미네이트의 에지 영역을 가리키는 화살표는 플라즈마 사전 처리를 위한 플라즈마 제트(10)를 나타내고, 이는 이러한 에지 영역과, 적어도 부분적으로, 플라스틱 밀봉 시트에 대해 작용한다.
가스 화염을 이용한 화염 처리에서, 앞서 생성된 광기전 모듈은 짧은 시간 기간 동안 광기전 래미네이트의 에지 영역을 따라 가스 화염의 집적적 영향에 노출된다. 화염 처리의 지속 시간은 광기전 모듈 또는 기판이 화염 처리에 의해 손상되지 않도록 선택되어야 한다.
화염 처리에 적합한 가스는 예를 들어, 프로판 또는 부탄이며, 여기서 표면을 최적으로 사전 처리하기 위해 특히 과량의 산소를 이용하여 가스 화염이 작동한다.
광기전 모듈이 플라즈마로 사전 처리되는 것이 바람직하다. 플라즈마 사전 처리는 화염 처리에 비해 접착 결과가 우수하고 광기전 모듈이나 기판에 대한 손상 위험이 적다는 장점을 제공한다.
광기전 모듈에 대한 밀봉 화합물의 최적 접착을 달성하기 위해, 4주 이내에, 특히 2주 이내에, 바람직한 경우 플라즈마 사전 처리 직후 또는 화염 처리 후에, 사전 처리 위치에 밀봉 화합물을 도포하는 것이 유리하다.
플라즈마 사전 처리 또는 화염 처리가, 밀봉 화합물이 도포될 전체 영역에 작용하는 것이 본 발명에 있어 또한 중요하다.
밀봉 화합물은 로봇을 이용한 자동화 프로세스로, 또는 수동으로 광기전 모듈에 도포될 수 있다. 특히, 밀봉 화합물이 기계적으로 도포된다.
밀봉 화합물은 서로 다른 단면 형상을 갖는 시일이 도출되도록 서로 다른 형태로 도포될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 예시적으로, 서로 다르게 도포되는 2개의 밀봉 화합물의 단면 형상을 도시한다. 밀봉 화합물(9)은 광기전 래미네이트(1)의 에지 영역, 및/또는 광기전 래미네이트의 상부층(3)과 기판(8)의 일부분을 덮도록 도포되는 것이 바람직하다. 특히, 밀봉 화합물은 광기전 래미네이트 위로 밀봉 화합물이 돌출하는 높이(11)가 최적 밀봉을 이용하여 가능한 작도록 도포된다. 특히, 이러한 높이(11)는 3mm 이하이고, 바람직한 경우 1mm 이하다. 밀봉 화합물이 광기전 래미네이트 위로 너무 많이 돌출할 경우, 이러한 래미네이트는 다양한 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 경우에, 수평한, 또는, 약간 경사진 광기전 모듈을 이용할 경우에도, 빗물이 흘러내리지 않게 되어, 광기전 모듈 상에 물이 머무르게 된다. 광기전 모듈 상에서 걸을 수 있는 경우에도, 이는 미끄러짐 가능성을 증가시킨다. 횡단가능 시스템(traversable system) 상에서 너무 높게 돌출한 밀봉 화합물의 추가적인 단점은, 이러한 경우에 밀봉 화합물이 더욱 쉽게 손상될 수 있다는 점이다.
소정의 경우에, 도 5에 도시되는 바와 같이 밀봉 화합물(9)이 광기전 래미네이트(1)의 교차 에지와 기판(8)의 일부분만을 덮는 것이 또한 가능하며, 심지어 유리할 수 있다. 이러한 경우에 밀봉 화합물의 접착 표면이 광기전 래미네이트(1) 또는 상부층(3)의 교차 표면으로 제한되기 때문에, 광기전 래미네이트의 에지 영역의 사전 처리는, 교차 에지의 영역에도 작용하도록 배향되어야 한다.
광기전 래미네이트(1)의 상부층(3)이 연장되어 형성되는 것이 또한 가능하고, 밀봉 화합물(9)이 도 6에 도시되는 바와 같이, 상부층(3)의 에지 영역과 기판(8)을 덮는 것도 가능하다.
이러한 경우에, 광기전 래미네이트의 에지 영역에 대해, 또는 상부층(3)의 에지 영역에 대해 기판(8)이 접혀서, 그 후 밀봉 화합물(9)이 결과적인 에지 폴드(edge fold)에 도포되는 것을 고려할 수 있다. 이러한 실시예가 도 7에 도시된다.
밀봉 화합물은 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 경우에, 실리콘 조성물은 폴리디오르가노실록산에 기초한 조성물로 일반적으로 간주된다.
실리콘 조성물로 적합한 것은, 창 또는 파사드(facade) 구조에 자주 사용되는 1-성분 또는 2-성분 습윤 경화 실리콘 조성물이다. 이러한 실리콘 조성물은 Sikasil?이란 명칭으로 Sika Schweiz AG에서 판매하고 있다.
1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물로 적합한 것은, 예를 들어, 알콕시-, 아세톡시-, 또는 케톡심-기-말단 폴리디오르가노실록산에 기초한 조성물이며, 적절한 가교 결합제 및 촉매와 함께, 2-성분 실리콘 조성물에서 성분 A의 "추가적인 요소"로 다음에 설명되는 추가적인 요소를 포함한다.
예를 들어, 적절한 1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물이 유럽특허출원 제 08172783.6호에 성분 A로 기재되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
바람직한 1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물은 예를 들어, 국제특허공보 WO 2008/025812 A1 호에 기재되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
더욱이, 적절한 1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물은 예를 들어, Sikasil? AS-70, WS-605 S, WS-305, 또는 SG-20의 상표면으로 Sika Schweiz AG에서 판매하고 있다.
도포 중 물을 함유한 성분과 결합되는, 상술한 바와 같은 1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물이 또한 적절하다.
물을 함유한 성분은 일반적으로 물에 추가하여 적어도 하나의 매개물(vehicle)을 포함하며, 이러한 매개물은 폴리디오르가노실록산, 연화제, 증점제(thickening agent), 및 충전재로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
바람직한 경우, 매개물의 속성은 증점제로 작용하고 물과 결합하는 것이다.
물을 함유한 성분의 물 함량은, 물이 존재할 때, 조성물 내 모든 반응성 기의 50% 내지 100%가 반응에 참여할 수 있도록 하는 범위 내에 놓인다.
이러한 조성물을 도포할 때, 1-성분, 습윤-경화 실리콘 조성물은, 특히, 정적 믹서 또는 동적 믹서를 이용하여, 교반, 반죽(kneading), 롤링, 등에 의해 물 함유 성분과 혼합되며, 1-성분, 수분-함유 실리콘 조성물이 물과 접촉하게 되어 조성물을 가교 결합시킨다.
이러한 타입의 실리콘 조성물과 그 도포는 예를 들어, 유럽특허출원 제08172783.6호에 세부적으로 기재되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
밀봉 화합물은 특히 2-성분 실리콘 조성물인, 2-성분 밀봉 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 2-성분 밀봉 화합물의 장점은 조성물 경화가 빨라서, 빠르고 경제적인 제조 방법이 구현가능하다는 점이다.
더욱 바람직한 경우, 밀봉 화합물은 2-성분 실리콘 조성물을 포함한다.
성분 A 및 성분 B로 구성되는 실리콘 조성물이 특히 2-성분 실리콘 조성물로 적합하다.
이러한 경우에 성분 A는 하이드록실-기-말단-폴리디오르가노실록산, 특히 화학식 (I)의 폴리디오르가노실록산 P를 포함한다.
Figure pct00001
이 화학식에서, R1 및 R2 기는 서로 독립적으로 1개 내지 12개의 탄소(C) 원자를 갖는 선형 또는 분기형, 1가 탄화수소기를 나타내며, 이들은 선택적으로 하나 또는 수 개의 헤테로원자를 포함하며, 선택적으로 하나 이상의 C-C 다중 결합 및/또는 선택적으로 사이클로지방족 및/또는 방향족 요소를 포함한다. 특히, 기 R1 및 R2는 1개 내지 5개, 특히, 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 바람직한 경우 메틸기를 나타낸다.
지수 n은 23℃의 온도에서 폴리디오르가노실록산 P가 10 내지 500,000 mPa·sec, 특히 6,000 내지 100,000 mPa·sec의 점도를 나타내도록 선택된다.
2-성분 실리콘 조성물의 성분 A는 추가적인 요소를 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 추가적인 요소는 특히 연화제, 예를 들어, 트리알킬시릴-말단 폴리디알킬실록산, 특히 트리메틸시릴-말단 폴리디메틸실록산, 무기 및/또는 유기 충전재, 예를 들어, 칼슘 카보네이트, 하소 고령토(calcined kaolines), 카본 블랙, 고-분산 규산(주로 피롤리스 프로세스로부터 얻음), 및 화염-지연 충전재, 예를 들어, 하이드록사이드 또는 하이드레이트, 특히 알루미늄의 하이드록사이드 또는 하이드레이트, 바람직한 경우 알루미늄 하이드록사이드, 경화 가속제, 안료(pigments), 접착 증진제, 예를 들어, 오가노-알킬옥실란(그 유기기는 작용기로 치환되는 것이 바람직함), 처리제(processing agent), 요변성능 조절제(rheological modifiers), 안정화제, 염료(dyes), 억제제(inhibitor), 열 안정화제, 정전기 방지제, 화염 방지제, 살충제, 왁스, 유동 제어제, 점탄성 조절제(thixotropic agents), 및 당 분야에 알려져 있는 그외 다른 관례적 순수 물질 및 첨가제다.
2-성분 실리콘 조성물의 성분 B는 폴리디오르가노실록산을 가교 결합시키기 위해 적어도 하나의 촉매 K와 폴리디오르가노실록산에 대한 적어도 하나의 가교 결합제를 본질적으로 포함한다.
특히, 촉매 K는 주석 유기 화합물 또는 티타네이트를 포함한다.
선호되는 주석 유기 화합물은 예를 들어, 디메틸틴 디-2-에틸헥사노에이트, 디메틸틴 딜라우레이트, 디-n-부틸틴 디아세테이트, 디-n-부틸틴 디-2-에틸헥사노에이트, 디-n-부틸틴 디카프릴레이트, 디-n-부틸틴 디-2,2-디메틸옥타노에이트, 디-n-부틸틴 딜라우레이트, 디-n-부틸틴 디스테아레이트, 디-n-뷜틴 디말리에이트, 디-n-부틸틴 디올리에이트, 디-n-부틸틴 디디아세테이트, 디-n-옥틸틴 디-2-에틸헥사노에이트, 디-n-옥틸틴 디-2,2-디메틸옥타노에이트, 디-n-옥틸틴 디말리에이트, 및 디-n-옥틸틴 딜라우레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 디알킬틴 화합물이다.
산소 원자를 통해 티타늄 원자에 결합되는 적어도 하나의 리간드를 갖는 화학물이 티타네이트 또는 오르가노티타네이트로 식별된다. 산소-티타늄 결합을 통해 티타늄 원자에 결합되는 적절한 리간드는, 알콕시 기, 설포네이트 기, 카르복실레이트 기, 디알킬 포스페이트 기, 디알킬 피로포스페이트 기, 및 아세틸아세토네이트 기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 리간드다. 선호되는 티타네이트는 예를 들어, 테트라부틸 또는 테트라이소프로필 티타네이트를 포함한다.
더욱 적절한 티타네이트는 킬레이트 리간드라고도 불리는 적어도 하나의 멀티덴테이트 리간드를 포함한다. 특히, 멀티덴테이트 리간드는 바이덴테이트 리간드다.
적절한 티타네이트는 예를 들어, Tyzor? AA, GBA, GBO, AA-75, AA-65, AA-105, DC, BEAT, 및 IBAY의 상표명으로 미국, DuPont 사에서 판매하고 있다.
물론, 다양한 촉매의 혼합물을 이용할 수 있고, 소정의 경우에는 더욱 바람직하다.
폴리디오르가노실록산을 위한 가교 결합제로서, 2-성분 실리콘 조성물의 성분 B는 특히 화학식 (II)의 실레인을 포함한다.
Figure pct00002
이 경우에 기 R3는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분기형 1가 탄화수소 기를 독립적으로 나타내며, 이는 선택적으로 하나 또는 수 개의 헤테로 원자를 선택적으로 포함하며, 선택적으로 하나 또는 수 개의 C-C 다중 결합 및/또는 선택적으로 사이클로지방족 및/또는 방향족 요소를 포함한다.
기 R4는 하나의 탄소 원자, 또는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 카르보닐 기, 또는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 옥심 기를 독립적으로 나타낸다. 특히, 기 R4는 1개 내지 5개, 특히 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 나타내며, 메틸기 또는 에틸기를 나타내는 것이 바람직하다.
지수 p는 0 내지 4의 값을 나타내는데, p가 3 또는 4의 값을 나타낼 경우, 적어도 p-2개의 R3 기는 각각 폴리디오르가노실록산 P의 하이드록실기와 반응성이며 특히 응축가능한 적어도 하나의 기를 포함하며, 다시 말해서, 예를 들어, 하이드록실기를 포함한다. 특히, p는 0, 1, 또는 2의 값을 나타내며, 바람직한 경우 0의 값을 나타낸다.
화학식 (II)의 적절한 실란의 예는 메틸트리메톡실란, 클로로메틸트리메톡실란, 에틸트리메톡실란, 프로필트리메톡실란, 비닐트리메톡실란, 메틸트리에톡실란, 비닐트리에톡실란, 페닐트리에톡실란, 메틸트리프로폭실란, 페닐트리프로폭실란, 테트라메톡실란, 테트라에톡실란, 테트라-n-프로폭실란, 또는 테트라-n-부톡실란이다. 특히 바람직한 경우, 화학식 (II)의 실란은 비닐트리메톡실란 또는 테트라에톡실란, 또는 그 혼합물을 포함한다.
물론, 상술한 명칭의 실란의 임의의 혼합물이 2-성분 실리콘 조성물에 대한 가교 결합제로 사용될 수 있다.
대형 산업 시스템에서, 2개의 성분 A와 B는 대형 통(vat) 또는 드럼에 분리되어 저장되는 것이 일반적이며, 예를 들어, 기어 펌프를 이용하여 도포 중 배출되어, 상술한 바와 같이 혼합된다.
선호되는 2-성분 실리콘 조성물은 유럽특허출원 제08169676.7호에 세부적으로 기재되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
더욱이, 적절한 2-성분 실리콘 조성물은 Sikasil? AS, 예를 들어, Sikasil? AS-785의 상표명으로, 또는, Sikasil? WT, 예를 들어, Sikasil? WT-485의 상표명으로 Sika Schweiz AG 사에서 판매하고 있다.
추가적인 적절한 실리콘 조성물은 일반적으로 실리콘 고무로도 알려진 실리콘 조성물이다. 예를 들어, 이러한 타입의 하나의 실리콘 고무는 불포화 유기 기, 특히 비닐기를 갖는 폴리디오르가노실록산을 포함하는 성분 A와, Si-H 결합을 갖는 실란을 포함하는 성분 B으로 구성되는 2-성분 실리콘 조성물이다. 일반적으로, 백금, 팔라듐, 또는 로듐 화합물이 이러한 타입의 실리콘 고무의 첨가 가교결합을 위한 촉매로 사용된다.
불포화 유기 기, 특히 비닐기를 또한 포함하는 라디칼적으로(radically) 경화하는 폴리디오르가노실록산의 이용을 또한 고려할 수 있다. 적절한 라디칼 형성제는 예를 들어, 퍼옥사이드, 퍼옥시 에스테르, 등이다. 라디칼적으로 경화하는 실리콘 조성물은 1-성분 또는 2-성분으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 타입의 1-성분 실리콘 조성물은, 전자기 복사선, 특히 자외선의 영향, 또는 열의 영향 하에 라디칼을 형성하는 라디칼 형성제를 포함한다. 2-성분, 라디칼적-경화 실리콘 조성물을 이용하면, 라디칼 형성은 성분 B에 존재하는 촉매를 통해 이루어지는 것이 일반적이다.
적어도 하나의 실란-말단 폴리(메트)아클릴레이트를 포함하는 조성물은, 말단 이중 결합을 갖는 폴리(메트)아크릴레이트의 하이드로실레이션 반응에 의해 수득할 수 있는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 적절한 조성물이다. 이러한 제조 방법은 예를 들어, 미국특허공보 제3,971,751호 및 미국특허공보 제6,207,766호에 기재되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
적절한 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트는 예를 들어, Kaneka XMAPTM의 상표면으로 일본의 Kaneka Corporation 사에서 판매하고 있다.
실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 적절한 조성물은 일반적으로, 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 1-성분, 습윤-경화 조성물이며, 이는 실리콘 조성물과 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 도포 중에 물을 함유한 성분과 결합된다.
실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 선호되는 조성물은 유럽특허출원 제09161265.5호에 세부적으로 설명된 타입 및 구성을 갖는 조성물이며, 그 내용은 본 발명에 포함된다.
본 발명은 광기전 모듈에 또한 관련된다.
도 8 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 이러한 경우에 광기전 모듈(12)은 기판(8)을 포함하고, 기판(8)에는 광기전 래미네이트(1)가 부착되며 광기전 래미네이트의 에지 영역의 사이트는 밀봉 화합물(9)로 밀봉되고, 이러한 밀봉 화합물은 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물이다. 기판, 광기전 래미네이트, 및 밀봉 화합물은 이미 설명한 타입과 같다.
특히, 광기전 모듈은 상술한 방법으로부터 얻을 수 있는 것과 같은 모듈이다.
본 발명은 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위해 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물 또는 실리콘 조성물을 이용하는 기술에 또한 관련된다. 특히, 사용되는 조성물은 앞서 이미 설명한 조성물과 유사한 조성물을 포함한다. 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위해 이러한 조성물을 이용함으로써, 이러한 조성물이 자외선에 대해 매우 높은 안정성을 갖는 장점을 얻을 수 있다.
실리콘 조성물의 이용이 바람직하며, 이는 2-성분 실리콘 조성물이다.
실시예
다음에서는 발명을 더욱 세부적으로 나타내는 예시적인 실시예들이 기재된다. 물론, 본 발명은 이와 같이 설명되는 실시예로 제한되지 않는다.
광기전 래미네이트의 표면에 대한 2-성분 실리콘 조성물의 부착이 검사되었다. 이 용도를 위해, 제 1 단계에서, 미국, United Solar Ovonic, LLC 사에서 판매되는 ETFE(EFTE: 미국, DuPont 사의 Tefzel? ETFE)의 표면을 갖는 광기전 래미네이트가 플라즈마로 사전 처리되었다. 플라즈마는 독일, Plasmatreat GmbH 사의 FG 3001 시스템을 이용하여 생성되었고(기압: 2바, 260V, 2.8A), 8mm 거리로부터 노즐을 통해 도포되었다. 광기전 래미네이트는 대략 150mm/초의 속도로 진행되었다.
플라즈마 사전 처리 이후, 2-성분 실리콘 조성물(Sika Schweiz AG 사에서 판매 중인 Sikasil? WT 485)의 용구(bead)가 정적 믹서를 이용하여, 스위스, Dosiplast 사의 도포 시스템을 이용하여 각각의 사전 처리된 사이트에 도포되었다.
23℃ 및 50% 상대 습도에서 15분 후, 100%의 접착률이 도포된 용구에서 구축되었다(100% 응집 파절).
이러한 검사에 이어, 샘플 본체는 85℃ 및 85% 상대 습도에서 6주의 기간 동안 저장되었고, 그 후 광학적 변화가 없었고 접착률에 변화도 없었다(100% 응집 파절).
상술한 검사에 이어, 샘플 본체는 70℃에서 5% NaCl 용액에 15주의 기간 동안 저장되었다. 이 검사 이후에도, 샘플 본체는 광학적 변화가 없었고 접착률 변화도 없었다(100% 응집 파절).
1 광기전 래미네이트
2 광기전 셀을 갖는 층
3 상부층
4 EVA층
5 PE층
6 PET층
7 광기전 코팅용 기판
8 기판
9 밀봉 화합물
10 플라즈마 제트
11 거리
12 광기전 모듈

Claims (15)

  1. 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위한 방법에 있어서,
    i) 적어도 하나의 광기전 래미네이트(1)를 기판(8)에 도포함으로써 광기전 모듈(12)을 제조하는 단계와,
    ii) 플라즈마 사전 처리, 또는, 가스 화염을 이용한 화염 처리를 통해, 상기 광기전 래미네이트의 에지 영역을 따라 단계 i)에서 생성된 광기전 모듈을 사전 처리하여, 상기 플라즈마 사전 처리 또는 상기 화염 처리가 상기 광기전 래미네이트의 에지 영역과, 적어도 부분적으로 상기 기판에 작용하게 되는 단계와,
    iii) 사전 처리된 영역의 적어도 일부분에 밀봉 화합물(9)을 도포하는 단계
    를 포함하며, 상기 밀봉 화합물은 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광기전 래미네트가 가요성 광기전 래미네이트인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광기전 래미네이트는 적어도 부분적으로 할로겐화된 폴리머로 제조된 상부층을 포함하는
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 할로겐화된 폴리머는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE)인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판이 가요성 기판인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 막이고, 특히 플라스틱 밀봉 시트인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 폴리올레핀 기판 또는 폴리비닐 클로라이드 기판인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 화합물은 2-성분 실리콘 조성물인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 처리는 플라즈마 사전 처리에 의해 수행되는
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 플라즈마 사전 처리는 대기압에서의 에어 플라즈마 처리인
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광기전 래미네이트가 기판에 글루 접착되는
    광기전 모듈의 에지 밀봉 방법.
  12. 광기전 래미네이트(1)가 도포되는 기판(8)을 포함하는 광기전 모듈(12)에 있어서, 상기 광기전 래미네이트의 에지 영역의 사이트가 밀봉 화합물(9)로 밀봉되고, 상기 밀봉 화합물은 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 조성물인
    광기전 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 수득가능한 광기전 모듈.
  14. 광기전 모듈의 에지를 밀봉하기 위한 실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트의 용도.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 실리콘 조성물이 2-성분 실리콘 조성물인
    실리콘 조성물 또는 실란-말단 폴리(메트)아크릴레이트의 용도.
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