KR20130010889A - 안정된 폴리머의 태양광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적절한 양의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 층 및 금속을 포함하는 태양광 소자를 제공하는 것이며, 전기 바이어스를 상기 태양광 소자에 적용하는 경우에 1H-벤조트리아졸이 예를 들어 은 성분을 포함하는 태양광 소자에서 폴리(비닐 부티랄)의 황변화를 의외로 거의 제거하며 금속/폴리(비닐 부티랄) 인터페이스에 장벽 층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

안정된 폴리머의 태양광 모듈{PHOTOVOLTAIC MODULE WITH STABILIZED POLYMER}
본 발명은 태양광 모듈(photovoltaic modules)에 관한 것이며, 특히 적절한 박막 태양광 기판(thin film photovoltaic substrate) 상에 태양광 소자와 폴리머 층이 포함된 박막 태양광 모듈에 관한 것이다.
현재 사용되는 태양광(태양 광선) 모듈에는 두 가지 일반적인 형태가 존재한다. 태양광 모듈의 첫 번째 유형은 기판으로서 반도체 웨이퍼를 이용하며, 태양광 모듈의 두 번째 유형은 적절한 기판 상에 증착된 반도체의 박막을 이용한다.
반도체 웨이퍼 유형 태양광 모듈은 전형적으로 컴퓨터 메모리 칩 및 컴퓨터 프로세서와 같이, 다양한 고체 상태 전자 소자에 통상적으로 사용되는 결정성 실리콘 웨이퍼를 포함한다.
박막 태양광은 적절한 기판 상에 비결정질 실리콘과 같이 하나 이상의 종래의 반도체를 포함할 수 있다. 웨이퍼가 잉곳에서 절단되는 웨이퍼 응용과는 달리, 박막 태양광은 스퍼터 코팅, 물리기상증착(PVD) 또는 화학기상증착(CVD)과 같이, 비교적 간단한 증착 기술을 이용해서 형성된다.
박막 태양광 모듈은 전형적으로 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머(EVA) 층 또는 폴리(비닐 부티랄)(PVB) 층을 포함하여 하부의 태양광 소자를 밀봉 및 보호한다. 물론 태양광 모듈의 장기간의 신뢰할 만한 기능이 제일 중요하며, 이에 따라서 폴리머 층 안정성은 임의의 특정 태양광 소자에 있어서 결정적인 요소이다.
EVA가 태양광 모듈에 널리 사용되고 있는 반면에 폴리(비닐 부티랄)의 사용은 미국 특허 공개 제2007/0259998호의 기재대로 아세트산 분해와 같은 EVA와 동일한 문제점을 겪지 않기 때문에 매우 바람직하다.
흔히 폴리(비닐 부티랄)을 적용하는 것이 바람직한 반면에, 폴리(비닐 부티랄)은 은-함유 원소와 접촉하는 경우에 황변화가 나타나는 것으로 관찰된다.
따라서, 당업계에 금속 원소를 가진 태양광 모듈에 있어서 안정하며 장기간 사용하기에 적절한 폴리(비닐 부티랄) 조성물이 필요하다.
본 발명은 적절한 양의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 층 및 금속을 포함하는 태양광 소자를 제공한다. 전기 바이어스가 태양광 소자에 적용되는 경우, 1H-벤조트리아졸은 예를 들어 은 성분을 포함하는 태양광 소자에서 폴리(비닐 부티랄)의 황변화를 의외로 거의 제거하며 금속/폴리(비닐 부티랄) 인터페이스에 장벽 층을 형성한다.
도 1은 본 발명의 박막 태양광 소자의 도식적인 횡단면을 나타낸다.
본 발명의 박막 태양광 소자는 상세한 설명에 따라 제작되는 폴리(비닐 부티랄) 층을 포함하고, 이 층은 태양광 소자에 우수한 부착성, 저항성, 밀봉성, 가공성 및 내구성을 제공하며, 1H-벤조트라이졸을 포함한다.
본 발명의 박막 태양광 모듈의 하나의 구현예는 일반적으로 도 1의 (10)에 나타난다. 도면에서 보듯이, 태양광 소자(14)는 예를 들어 유리 또는 플라스틱일 수 있는 베이스 기판(base substrate)(12) 상에 형성된다. 보호 기판(18)은 폴리(비닐 부티랄) 층(16)이 있는 태양광 소자(14)에 결합된다.
본 발명에서 사용된 "1H-벤조트리아졸"은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 의미한다.
화학식 1
Figure pct00001
1H-벤조트리아졸은 임의의 적절한 양으로 폴리(비닐 부티랄) 층에 포함될 수 있으며, 다양한 구현예에서, 1H-벤조트리아졸은 중량%로서 0.001% 내지 5%, 0.01% 내지 5%, 0.1% 내지 5%, 1% 내지 5%, 2% 내지 5% 또는 0.1% 내지 0.4%가 포함된다.
1H-벤조트리아졸은 폴리(비닐 부티랄) 수지 및 임의의 다른 첨가제들과 1H-벤조트리아졸을 용융 화합하는 것을 통해 폴리머 층을 형성하는 시점에 폴리(비닐 부티랄)에 포함되는 것이 바람직하다. 1H-벤조트리아졸은 염 형태, 예를 들어, 나트륨, 칼륨 및 암모늄으로 제공될 수도 있다.
1H-벤조트리아졸은 구리, 은, 코발트, 알루미늄 및 아연에 대해 잘 알려진 부식 억제제이다. 이는 PMC Specialties Group에서 상업적으로 이용할 수 있으며, 상표명 Cobratec-99로 판매된다. 본 발명의 태양광 소자에 유용한 다른 부식 억제제는 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 5-카르복시벤조트리아졸 및 1H-벤조트리아졸의 다른 알킬 유도체와 같은 1H-벤조트리아졸의 유도체; 벤즈이미다졸, 5,6-디메틸벤즈이미다졸, 2-머캅토벤조이미다졸, 및 4,5-디히드로-1H-이미다졸의 지방산 유도체와 같은 이미다졸 및 이미다졸 유도체; 2-머캅토벤조티아졸, 1,2-비스(페닐티오)에탄, 2,5-비스(n-옥틸디티오)-1,3,4-티아디아졸, 2-아미노, 5-머캅토, 1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토피리미딘, 2-머캅토벤즈옥사졸과 같은 티아디아졸 및 티아디아졸의 알킬 유도체; 히스타민; 히스티딘; 및 2-아미노피리미딘을 포함한다.
추가 첨가제
안정성 및 효능을 개선시키기 위해 본 발명의 폴리머 층에 포함될 수 있는 추가의 첨가제들은 Irganox MD-1024?(CAS 32687-78-8) 및 Naugard XL-1?(CAS 70331-94-1)과 같은 금속 불활성제, Tinuvin 123?(CAS 129757-67-1)와 같은 장애 아민 광안정화제(hindered amine light stabilizers), 및 Anox 70?(2,2'-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]CAS 41484-35-9)와 같은 페놀성 항산화제를 포함한다.
벤조트리아졸과 임의의 상기 폴리머 안정화제의 결합으로 폴리(비닐 부티랄)-금속 인터페이스와 폴리머 내부 모두에서 폴리(비닐 부티랄)의 추가의 안정성을 획득할 것으로 기대된다. 실험 데이터는 벤조트리아졸 및 Anox 70?모두를 폴리(비닐 부티랄) 제제에 첨가시 실제적으로 추가로 폴리머 변색을 감소시키고, 박막 태양 전지판의 구조를 보호하는 것을 나타낸다. 본 발명의 다양한 구현예에서, 1H-벤조트리아졸 및 페놀성 항산화제를 폴리(비닐 부티랄) 층에 포함시키고, 몇몇 구현예에서는 1H-벤조트리아졸 및 2,2'-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트를 폴리(비닐 부티랄) 층에 포함시킨다.
폴리 (비닐 부티랄) 층
본 발명의 박막 태양광 모듈은 보호 기판에 태양광 소자를 밀봉하기 위해 사용되는 라미네이팅 접착제로서 폴리(비닐 부티랄) 층을 이용하여 본 발명의 태양광 모듈을 형성한다.
본 발명의 폴리(비닐 부티랄)은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 아세탈화 공정(acetalization processes)으로 제조할 수 있다(예를 들어 미국 특허 제2,282,057호 및 제2,282,026호 참조). 하나의 구현예에서, B. E. Wade (2003)의 Encyclopedia of Polymer Science & Technology, 3판, 8권 페이지 381-399에서의 비닐 아세탈 폴리머(Vinyl Acetal Polymers)에 기재된 용제 방법을 사용할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 여기서 기재한 수성 방법을 사용할 수 있다. 폴리(비닐 부티랄)은 예를 들어 ButvarTM수지로서 미져리주 세인트 루이스 소재 Solutia Inc.로부터 다양한 형태로 상업적으로 이용할 수 있다.
다양한 구현예에서, 폴리(비닐 부티랄)은 폴리(비닐 알콜)로서 계산된 10 중량% 내지 35 중량%의 히드록실 기, 폴리(비닐 알콜)로서 계산된 13 중량% 내지 30 중량%의 히드록실 기 또는 폴리(비닐 알콜)로서 계산된 15 중량% 내지 22 중량%의 히드록실 기를 포함한다. 폴리머 층 수지는 또한 폴리비닐 아세테이트로서 계산된 15 중량% 미만의 잔류 에스테르 기, 13 중량%, 11 중량%, 9 중량%, 7 중량%, 5 중량% 또는 3 중량% 미만의 잔류 에스테르 기를 포함할 수 있으며, 아세탈, 바람직하게는 부티르알데하이드 아세탈일 수 있지만, 선택적으로는 소량의 다른 아세탈 기, 예를 들어 2-에틸 헥산알 기를 포함할 수 있다(예를 들면 미국 특허 제5,137,954호 참조).
다양한 구현예에서, 폴리(비닐 부티랄)은 1몰 당 적어도 30,000, 40,000, 50,000, 55,000, 60,000, 65,000, 70,000, 120,000, 250,000 또는 적어도 350,000 그램(g/몰 또는 달톤)의 분자량을 갖는다. 소량의 디알데하이드 또는 트리알데하이드는 또한 적어도 350,000 g/몰로 분자량을 증가시키기 위해서 아세탈화 단계 중에 첨가될 수도 있다(예를 들어, 미국 특허 제4,902,464호; 제4,874,814호; 제4,814,529호; 및 제4,654,179호 참조). 여기서 사용하는 용어 "분자량"은 중량 평균 분자량을 의미한다.
다양한 접착 조절제를 아세테이트 나트륨, 아세테이트 칼륨 및 마그네슘 염을 포함하여 본 발명의 폴리머 층에 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 구현예에 사용할 수 있는 마그네슘 염은 이에 제한되지는 않지만 마그네슘 살리실레이트, 마그네슘 니코티네이트, 마그네슘 디-(2-아미노벤조에이트), 마그네슘 디-(3-히드록시-2-나프토에이트) 및 마그네슘 비스(2-에틸 부티레이트)(화학물질 요약 번호 79992-76-0)와 같이, 미국 특허 제5,728,472호에 기재된 것을 포함한다. 본 발명의 다양한 구현예들에서 마그네슘 염은 마그네슘 비스(2-에틸 부티레이트)이다.
본 발명의 폴리머 층의 다양한 구현예에서, 폴리머 층들은 20 내지 60, 25 내지 60, 20 내지 80, 10 내지 70 또는 10 내지 100 부의 가소제 phr를 포함할 수 있다. 물론 다른 분량들도 특정 응용에 적합하다면 사용할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 가소제는 20 미만, 15 미만, 12 미만 또는 10 미만의 탄소 원자의 탄화수소 부분을 갖는다. 가소제의 양은 폴리(비닐 부티랄) 층의 유리 전이 온도(Tg)에 영향을 주도록 조정할 수 있다. 일반적으로 더 많은 양의 가소제를 첨가하여 Tg를 감소시킨다.
임의의 적절한 가소제는 폴리머 층을 형성하기 위해서 본 발명의 폴리머 수지에 첨가될 수 있다. 본 발명의 폴리머 층에 사용되는 가소제는 다른 것 중에서도 다가 산(polybasic acid) 또는 다가 알콜(polyhydric alcohol)의 에스테르를 포함할 수 있다. 적절한 가소제는 예를 들어 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸부티레이트), 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트), 트리에틸렌 글리콜 디헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 디헵타노에이트, 디헥실 아디페이트, 디옥틸 아디페이트, 헥실 시클로헥실아디페이트, 헵팁 및 노닐 아디페이트의 혼합물, 디이소노닐 아디페이트, 헵틸노닐 아디페이트, 디부틸 세바케이트, 오일-변형 세바식 알키드와 같은 폴리머 가소제들, 미국 특허 제3,841,890호에 기재된 것과 같은 포스페이트 및 아디페이트의 혼합물, 미국 특허 제4,144,217호에 기재된 것과 같은 아디페이트, 및 그 혼합물과 조합을 포함한다. 사용될 수 있는 다른 가소제는 미국 특허 제5,013,779호에 기재된 것과 같이 C4 내지 C9 알킬 알콜 및 시클로 C4 내지 C10 알콜로부터 제조된 혼합형 아디페이트, 및 헥실 아디페이트와 같은 C6 내지 C8 아디페이트 에스테르이다. 다양한 구현예에서, 사용된 가소제는 디헥실 아디페이트 및/또는 트리에틸렌 글리콜 디-2 에틸헥사노에이트이다.
폴리(비닐 부티랄) 폴리머, 가소제 및 임의의 첨가제는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 방법에 따라 시트 형태로 열적 처리 및 형성될 수 있다. 폴리(비닐 부티랄) 시트를 형성하는 한가지 예시적인 방법은 다이(die)(예를 들어, 수직 차원에서보다 단일 차원에서 실질적으로 더 큰 오프닝을 갖는 다이)를 통해 용융물에 힘을 주어 수지, 가소제 및 첨가제를 포함하는 용융 폴리(비닐 부티랄)을 압출하는 단계를 포함한다. 폴리(비닐 부티랄) 시트를 형성하는 또 다른 예시적인 방법은 롤러 상에 다이로부터 용융물을 캐스팅하는 단계, 수지를 고형화하는 단계 및 이후에 고형화 수지를 시트로서 제거하는 단계를 포함한다. 다양한 구현예에서, 폴리머 층은 예를 들어 0.1mm 내지 2.5mm, 0.2mm 내지 2.0mm, 0.25mm 내지 1.75mm 및 0.3mm 내지 1.5mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 폴리(비닐 부티랄) 층은 낮은 분자량의 에폭시 첨가제를 포함할 수 있다. 임의의 적절한 에폭시제는 당해 기술분야에 알려져 있는 것으로서 본 발명에 사용될 수 있다(예를 들어 미국 특허 제5,529,848호 및 제5,529,849호 참조).
기타 첨가제를 최종 생성물에서 그 성능을 강화시키기 위해서 폴리머 시트에 포함시킬 수 있다. 상기 첨가제는 이제 제한되지는 않지만 당해 기술분야에 알려져 있는 것으로서 염료, 안료, 안정화제(예를 들어, 자외선 안정화제), 항산화제, 항블록제, 부가적인 IR 흡수제, 내연제, 상기 첨가제들의 조합 등을 포함한다.
전형적인 자외선 안정화제는 Ciba Specialty Company사 제의 상표명 Tinuvin? , 예를 들어 화학식 2로 나타내는 Tinuvin 328? 과 같이 치환형 2H-벤조트리아졸을 포함한다.
화학식 2
Figure pct00002
베이스 기판
도 1에 요소(12)로서 나타낸 본 발명의 베이스 기판은 그 위에 본 발명의 태양광 소자가 형성될 수 있는 임의의 적절한 기판일 수 있다. 예를 들어, 이에 제한되지는 않지만 유리, 및 "경질(rigid)" 박막 모듈을 산출하는 경질 플라스틱 투과체들, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리이미드, 플루오로폴리머 등과 같이 "연질(flexible)" 박막 모듈을 산출하는 얇은 플라스틱 필름을 포함한다. 베이스 기판은 350nm 내지 1,200nm 범위에서 입사 복사 대부분을 투과시키는 것이 일반적으로 바람직하지만, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 빛이 보호 기판을 통해 태양광 소자로 들어가는 변형을 포함하여, 가능한 변형을 인지할 수 있다.
박막 태양광 소자
도 1에서 요소(14)로서 나타낸 본 발명의 박막 태양광 소자는 베이스 기판 상에 직접 형성된다. 전형적인 소자 제작은 응용에 따라서, 제1 전도성 층의 증착, 상기 제1 전도성 층의 에칭(etching), 반도체 층의 증착 및 에칭, 제2 전도성 층의 증착, 상기 제2 전도성 층의 에칭, 및 버스(bus) 컨덕터 및 보호층의 응용을 포함한다. 전기 절연층은 제1 전도성 층 및 베이스 기판 사이의 베이스 기판상에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 선택 층은 예를 들어 실리콘 층일 수 있다.
본 발명의 1H-벤조트리아졸 제제를 바람직한 구현예들에서 임의의 은이 결여된 태양광 소자들 상에 사용하기 위해 폴리머 층에 첨가될 수 있는 반면에, 바람직한 구현예에서, 1H-벤조트리아졸은 은을 포함하는 태양광 소자를 가진 태양광 모듈에 사용되는 폴리(비닐 부티랄) 층에 사용된다. 은 성분의 예로는 이에 제한되지는 않지만 전도성 층 또는 요소(예컨대 와이어 그리드) 또는 반사 층을 포함한다(예를 들어 미국 특허 제2006/0213548호 참조).
다른 구현예에서, 본 발명의 1H-벤조트리아졸 제제는 예를 들어, 비스무트(bismuth), 구리, 카드뮴, 납, 주석, 아연, 금, 인듐, 팔라듐, 플래티넘, 알루미늄, 안티몬, 크롬, 철, 니켈, 로듐, 탄탈륨, 티타늄 또는 바나듐을 포함하며, 분해되는 다른 금속들을 포함하는 태양광 소자들 상에 사용하기 위해 폴리머 층에 첨가될 수 있다.
통상의 기술자는 소자 제작의 상기 설명이 단지 한가지 알려진 방법이며, 본 발명의 단지 하나의 구현예임을 알 것이다. 박막 태양광 소자의 여러 다른 유형들은 본 발명의 범주 내에 있다. 형성 방법 및 소자의 예는 미국 특허 문헌 2003/0180983, 7,074,641, 6,455,347, 6,500,690, 2006/0005874, 2007/0235073, 7,271,333 및 2002/0034645에 개시된 것을 포함한다.
박막 태양광 소자의 다양한 성분은 임의의 적절한 방법을 통해 형성될 수 있다. 다양한 구현예에서 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD) 및/또는 스퍼터링이 사용될 수 있다.
상기에서 기재한 두 개의 전도성 층은 개재된(interposed) 반도체 물질에 의해서 발생하는 전류를 운반하기 위한 전극으로서 제공된다. 전극 중 하나는 전형적으로 태양 복사가 반도체 물질에 도달하도록 투명하다. 물론, 컨덕터 모두가 투명하거나 또는 컨덕터 중 하나가 반사될 수 있어서 반도체 물질을 통과하여 반도체 물질로 돌아가는 빛 반사가 일어난다. 전도성 층은 산화 주석 또는 산화 아연과 같이 임의의 적절한 전도성 산화 물질을 포함할 수 있으며, 또는 "백(back)" 전극과 같이 투명도가 중요하지 않다면, 금속 또는 알루미늄 또는 은을 포함하는 것과 같은 금속 합금 층을 사용할 수 있다. 다른 구현예에서, 산화 금속 층은 전극을 형성하기 위해서 금속 층과 결합될 수 있으며, 산화 금속 층은 붕소 또는 알루미늄과 함께 도핑될 수 있고, 저압 화학기상증착법을 사용해서 증착될 수 있다. 전도성 층은 예를 들어 0.1μm 내지 10μm 두께일 수 있다.
박막 태양광 소자의 태양광 부분은 예를 들어 종래의 PIN 또는 PN 구조에서 수소화 비결정질 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘은 전형적으로 약 500nm 이하의 두께일 수 있으며, 전형적으로 3nm 내지 25nm의 두께를 갖는 p-층, 20nm 내지 450nm의 i-층 및 20nm 내지 40nm의 n-층을 포함한다. 증착은 미국 특허 제4,064,521호에 기재된 대로 실란 또는 실란과 수소의 혼합물의 글로(glow) 방전에 의해 이루어질 수 있다.
대안적으로, 반도체 물질은 마이크로몰포어스(micromorphous) 실리콘, 카드뮴 텔루리드(CdTe 또는 CdS/CdTe), 구리 인듐 디셀레니드(CuInSe2 또는 "CIS" 또는 CdS/CuInSe2), 구리 인듐 갈륨 셀레니드(CuInGaSe2 또는 "CIGS") 또는 다른 태양광적 활성 물질일 수 있다. 본 발명의 태양광 소자는 부가적인 반도체 층 또는 상기 반도체 유형의 조합을 가질 수 있으며, 탄뎀(tandem), 삼중 접합 또는 이질 접합 구조일 수 있다.
소자의 개개 성분을 형성하기 위한 층들의 에칭은 이에 제한되지는 않지만 레지스트 마스크(resist mask)의 실크스크리닝, 양성 또는 음성 감광제의 에칭, 기계적 스크라이빙, 전기 방전 스크라이빙, 화학적 에칭 또는 레이저 에칭을 포함하며 임의의 종래 반도체 제작 기술을 사용하여 실행할 수 있다. 다양한 층의 에칭은 전형적으로 소자 내에 개개의 광전지를 형성한다. 상기 소자는 제작 공정의 임의의 적절한 단계에서 삽입되거나 또는 형성되는 버스 바를 사용해서 다른 소자들에 전기적으로 연결될 수 있다.
보호층은 폴리(비닐 부티랄) 층 및 보호 기판과 어셈블리(assembly)하기 전에 광전지 상에 선택적으로 형성될 수 있다. 보호층은 예를 들어 스퍼터링화 알루미늄일 수 있다.
선택적 절연층, 전도성 층, 반도체 층 및 선택적 보호층으로부터 형성되는 전기적 상호 연결 광전지들은 본 발명의 태양광 소자를 형성한다.
보호 기판
도 1에 요소(18)로서 나타낸 본 발명의 보호 기판은 폴리머 층에 결합하고, 하부 소자를 충분하게 보호하기 위해 사용될 수 있는 임의의 적절한 기판일 수 있다. 그 예로는 이에 제한되지는 않지만, 유리, 경질 플라스틱 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리이미드, 플루오로폴리머 등과 같은 얇은 플라스틱 필름이 있다. 350nm 내지 1,200nm 범위에서 입사 방사 대부분을 투과하는 보호 기판이 일반적으로 바람직하지만, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 태양광 소자로 들어가는 빛 모두가 베이스 기판을 통해 들어가는 변형을 포함하여, 가능한 변형을 인지할 수 있다. 이러한 구현예에서, 보호 기판은 대개 투명할 필요는 없으며, 예를 들어 보호 기판을 통한 태양광 모듈의 방출로부터 빛을 막는 반사 필름일 수 있다.
어셈블리
본 발명의 박막 태양광 모듈의 최종 어셈블리는 가능한 경우 베이스 기판 상에 형성되고, 버스 바와 함께 박막 태양광 소자와 접촉하여 폴리(비닐 부티랄) 층을 배치하는 단계, 폴리(비닐 부티랄) 층과 접촉하여 보호 기판을 배치하는 단계, 및 모듈을 형성하기 위해 어셈블리를 라미네이팅하는 단계를 포함한다.
상기 응용의 본체가 바람직한 전형적인 예로 기재되었지만, 본 발명은 당해 기술분야에 모두 잘 알려져 있는, 분해성 금속 성분(예를 들어 태양광선 유리 및 거울)과 접촉하는 폴리비닐 부티랄 시트를 포함하는 다른 다층 라미네이트뿐만 아니라 표준 (비-박막) 태양광 소자를 포함하며, 은 성분 및 폴리(비닐 부티랄)을 포함하는 모든 태양광 소자의 범주 내에 포함된다.
본 발명은 1H-벤조트리아졸 및 선택적으로 여기서 기재된 임의의 추가 첨가제를 포함하며 여기서 기재된 임의의 성분을 가진 폴리(비닐 부티랄) 시트를 포함한다.
본 발명은 베이스 기판을 제공하는 단계, 상기 본 발명의 태양광 소자를 형성하는 단계 및 본 발명의 폴리(비닐 부티랄) 층을 사용해서 보호 기판에 태양광 소자를 라미네이팅하는 단계를 포함하는 태양광 모듈의 제조 방법을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 폴리머 층을 포함하는 태양광 모듈을 포함한다.
실시예
실시예 1
실험실 규모의 작은 압출기를 사용해서, 약 18.7 중량%의 비닐 알콜 함량과 0.5 중량% 내지 4 중량%의 비닐 아세테이트 잔류물을 갖는 750g의 폴리(비닐 부티랄) 수지를 가소제로서 285g의 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트), 2.63g의 UV 흡수제 Tinuvin 328?, 접착 조절 염으로서 0.19g의 마그네슘(2-에틸부티레이트) 및 표 1에 나타낸 다양한 첨가제들과 혼합하고, 0.76mm 두께 시트로 압출했다.
상기 시트를 사용해서 박막 태양광선 전지(15×15cm)를 라미네이팅하였다. 라미네이트를 1,000 시간 동안 1,000 볼트 바이어스 하에 85%의 상대 습도에서 85℃에 노출시킨다. 라미네이트의 황변도를 1,000 시간 노출 후에 측정하였다. 노출 전 라미네이트의 전형적인 황변도는 약 12(11 내지 13)이다.
표 1
Figure pct00003
실시예 2
시트(1.14mm 두께)를 중간 시험 규모의 압출기에서 하기와 같이 준비했다: 모두 폴리(비닐 부티랄) 수지 100g, 가소제로서 38g의 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트), 0.35g의 Tinuvin 328? , 0.025g의 마그네슘(2-에틸부티레이트) 및 표 2에 나타낸 다양한 첨가제들을 첨가한다. 은 및 다른 층들로 코팅된 유리를 폴리(비닐 부티랄) 라미네이트를 제조하기 위해 사용한다. 코팅된 유리의 크기는 7×9cm이다. 라미네이트들은 85℃, 85% 상대 습도(RH) 및 전기 바이어스 1,000 볼트 하에서 670 시간 동안 시험한다.
표 2
Figure pct00004
실시예 3
실시예 1에서 대조군 #2 및 샘플 4의 은 농도는 1,000 시간 노출 후에 결정된다. 샘플을 디라미네이트한다. 가소제는 75:25 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 중에 담그고 교반하여 층으로부터 추출한다. 회수된 폴리(비닐 부티랄) 수지는 색상을 보유하고 있으며, 다음에 산에 용해시키고, Perkin Elmer Optima 3300 DV 기구를 사용해서 은 함량을 분석한다. 폴리(비닐 부티랄)의 표준 시트도 또한 은 함량을 분석한다.
표 3
Figure pct00005
상기 "황변도(yellowness index)"는 온전한 유리 라미네이트 상에서 측정한다. 샘플은 ASTM 시험 방법 E 1331에 따라 배제된 반사 구성 요소와 함께 반구 반사율에 의해 측정되고 여기서 투명한 유리 표면이 광원과 마주본다. 가시 스펙트럼 도처의 반사율 값을 이용해서, 황변도 값을 ASTM E 313 "플라스틱의 황변도에 대한 표준 시험 방법"의 표 1에 나타낸 "황변도에 대한 식의 계수"의 "C, 1931" 컬럼을 사용해서 계산한다.
바이어스 하의 시험은 우선 전극/유리층/태양광 필름/전극/폴리(비닐 부티랄)/유리층을 형성하여 수행한다. 다음에 1,000 볼트 직류의 전압을 적용하여 약 0.1 밀리앰프의 전류를 생성한다.
실시예에 나타낸 것과 같이, 화학식 2에서 나타낸 치환형 2H-벤조트리아졸 유도체인 Tinuvin 328?의 첨가로 황변화를 방지하지 못하며, 1H-벤조트리아졸의 극적인 성공을 강조한다.
본 발명에 의해서, 은을 함유하는 태양광 소자를 사용하는 경우 우수한 폴리(비닐 부티랄) 안정성 및 황변화에 대한 내성을 갖는 박막 태양광 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명을 예시적인 구현예를 참조하여 설명했지만, 다양한 변화가 가능하며, 균등물이 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한 그 요소가 치환될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 또한, 여러 변형도 그 기본적인 범주를 벗어나지 않으면 특정한 상황 또는 물질을 본 발명에 맞게 조정하기 위해 가능하다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실행하기 위해 고려한 가장 최선의 방식으로 기재한 특정 구현예에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 첨부된 청구의 범위내에 있는 모든 구현예를 포함한다.
또한 본 발명의 임의의 단일 요소에 있어서 주어진 임의의 범위, 값 또는 특성은 공존가능한 경우, 본 발명의 임의의 다른 요소의 범위, 값 또는 특성과 상호교환하여 사용할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 기재대로 각 요소의 규정된 값을 갖는 구현예를 형성할 것이다. 예를 들면, 박막 모듈은 여러 변경을 실행하기 위해 폴리(비닐 부티랄) 및 태양광 요소의 조합을 포함할 수 있으며, 이는 본 발명의 범주 내에 있지만 열거하기에 대단히 어렵다.
초록 또는 임의의 청구항 내에 나타낸 임의의 도면의 참조 번호는 단지 설명 목적을 위한 것이며, 임의의 도면에 나타낸 임의의 특정 구현예로 청구되는 발명이 제한되는 것은 아니다.
도면은 다르게 지시하지 않는 한, 일정한 비율로 축소하여 도시하지 않는다.
여기에서 나타낸 논문, 특허, 응용문 및 책을 포함하는 각 참고문헌은 이의 전문이 참고로서 여기에 포함된다.

Claims (19)

  1. 베이스 기판(base substrate);
    상기 베이스 기판과 접촉하여 배치되며, 금속 성분을 포함하는 태양광 소자;
    상기 태양광 소자와 접촉하여 배치되며, 1H-벤조트리아졸 또는 1H-벤조트리아졸 염을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 층; 및
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층과 접촉하여 배치되는 보호 기판을 포함하는 태양광 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광 소자는 박막 태양광 소자인 태양광 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층은 0.001 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 태양광 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층은 0.1 중량% 내지 0.4 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 태양광 모듈.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층은 1 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 태양광 모듈.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층은 페놀성 항산화제를 추가로 포함하는 태양광 모듈.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속은 비스무트(bismuth), 구리, 카드뮴, 납, 주석, 아연, 은, 금, 인듐, 팔라듐, 플래티넘, 알루미늄, 안티몬, 크롬, 철, 니켈, 로듐, 탄탈륨, 티타늄 또는 바나듐인 태양광 모듈.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속은 은인 태양광 모듈.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 성분은 전도성 층으로서 사용되는 태양광 모듈.
  10. 0.001 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 시트를 포함하는 폴리머 중간층.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 0.1 중량% 내지 0.4 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 폴리머 중간층.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 1 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 폴리머 중간층.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 페놀성 항산화제를 추가로 포함하는 폴리머 중간층.
  14. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 접촉하여 배치되는 금속 성분;
    상기 금속 성분과 접촉하여 배치되며, 1H-벤조트리아졸 또는 1H-벤조트리아졸 염을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 층; 및
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층과 접촉하여 배치되는 제2 기판을 포함하는 다층 라미네이트.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 0.1 중량% 내지 0.4 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 다층 라미네이트.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 1 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 다층 라미네이트.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 0.001 중량% 내지 5 중량%의 1H-벤조트리아졸을 포함하는 다층 라미네이트.
  18. 청구항 14항 있어서,
    상기 폴리(비닐 부티랄) 시트는 페놀성 항산화제를 추가로 포함하는 다층 라미네이트.
  19. 베이스 기판을 제공하는 단계;
    상기 베이스 기판 상에 금속 성분을 포함하는 태양광 소자를 형성하는 단계;
    상기 태양광 소자와 접촉하며 1H-벤조트리아졸 또는 1H-벤조트리아졸 염을 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 층을 배치(dispose)하는 단계;
    상기 폴리(비닐 부티랄) 층과 접촉하여 보호 기판을 배치하는 단계; 및
    상기 베이스 기판, 상기 태양광 소자, 상기 폴리(비닐 부티랄) 층 및 상기 보호 기판을 라미네이트하여 상기 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 모듈 제조방법.
KR1020127023885A 2010-03-19 2010-03-19 안정된 폴리머의 태양광 모듈 KR20130010889A (ko)

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