KR20130112687A - 태양전지 모듈용 이면 보호 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광의 흡수를 저감시킴으로써 태양전지 모듈의 온도 상승을 억제함과 아울러 반사광을 효율 좋게 발전에 사용할 수 있는 점에서 높은 발전 효율을 실현할 수 있고, 또한 부분 방전 전압을 높게 유지할 수 있는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제공한다. 백색 폴리올레핀 필름과 내가수분해성 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트로서, 상기 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 흡수율은 10% 이하이며, 상기 파장에서의 광의 반사율은 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트이다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 관한 것으로, 상기 시트에 있어서의 태양광의 흡수율을 낮게 함으로써 태양전지 모듈의 온도상승을 억제함과 아울러 태양광의 반사율을 높임으로써 태양전지로의 재귀 광량을 증대시켜 태양전지의 발전 효율을 상승시킬 수 있는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 관한 것이다.
태양광 에너지는 무진장이며 무공해의 새로운 에너지원으로서 주목받고 있으며, 태양광 발전은 깨끗하며 친환경적인 발전 시스템으로서 급속히 개발이 진행되고 있다. 최근에는 비정질 실리콘 등의 박막형 소자를 이용한 태양전지가 급속히 보급되고 있고, 일반주택의 지붕 등에 설치해서 가정용 전원으로서도 사용되도록 되어 왔다.
태양전지가 지붕부재 등으로서 사용될 때에는 복수의 광기전력 소자를 조합해서 표리면을 적당한 커버재료로 보호한 태양전지 모듈로 가공된다. 태양전지 모듈은 표면 보호 시트 또는 유리, 접착성 수지층, 광기전력 소자, 접착성 수지층, 이면 보호 시트로 구성되는 것이 일반적이다.
태양전지 모듈의 이면 보호 시트로서 광반사 필름, 금속 산화물 증착층, 내가수분해성 폴리에스테르 필름을 적층한 것이 제안되어 있다.(특허문헌 1)
또한, 태양전지 모듈을 전압 인가에 의한 파손으로부터 보호하기 위해서 이면 보호 시트에는 발전 용량에 따라서 부분 방전 전압으로서 700V 또는 1000V의 내전압 특성이 요구되고, 부분 방전 전압을 향상시키기 위한 제안이 이루어져 있다. 예를 들면, 부분 방전 전압을 향상시키는 방법으로서 이면 보호 시트의 한쪽의 면에 대전 방지층을 부여하는 제안이 이루어져 있다.(특허문헌 2)
그런데, 태양전지 모듈은 태양전지 자신의 발전에 의한 광기전력 소자의 발열에 추가해서 태양광에 노출됨으로써 이면 보호 시트가 태양광의 파장영역의 에너지를 흡수해서 온도가 상승되므로 태양전지 모듈 전체의 온도는 한여름의 무풍시에는 80℃ 가까이까지 상승한다고 말해지고 있다.
광기전력 소자로서 일반적인 단결정 실리콘셀을 사용한 경우, 온도 상승 10℃당 4∼5% 정도 출력이 작아지므로 단결정 실리콘셀의 온도가 40℃나 상승하면 20% 정도 출력이 저하되게 된다.
발전 효율을 1% 향상시키는 것에 대항하는 태양전지의 현상황에 있어서 태양전지 모듈의 온도상승을 억제하는 것은 중요한 과제이며, 태양광영역의 파장의 광의 흡수에 의한 발열을 방지하기 위해서 태양전지 모듈용 이면 보호 시트가 적층된 층 중 특정 착색 수지층에 있어서 800∼1400nm의 범위의 파장 흡수율을 10% 이하로 함으로써 발열을 방지하는 제안이 이루어져 있다.(특허문헌 3)
그러나, 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 적층된 일부층만 흡수율을 억제해도 다른 층에서 태양광의 흡수에 의한 온도상승이 발생하여 태양전지 모듈의 온도를 상승시킨다고 하는 문제가 있다. 또한, 800∼1400nm의 파장범위는 태양광 에너지의 30% 정도를 차지하는 것에 지나치지 않아 태양전지 모듈의 발열을 억제하기 위해서는 보다 넓은 범위의 파장역에서의 흡수율을 내려 태양광 조사에 의한 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 발열을 억제할 필요가 있다.
또한, 태양전지 모듈의 온도상승은 발전시에 있어서의 광기전력 소자의 발열의 영향도 크고, 광기전력 소자의 열을 빠르게 배출하는 것도 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 태양전지 모듈의 종래의 구성이 갖고 있던 문제를 해결하고자 하는 것이며, 태양전지 모듈의 온도상승을 억제하여 발전량을 향상시키는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 백색 미립자를 첨가한 백색 폴리올레핀 필름과, 140℃ 고압 스팀안에서 10시간 보관후의 인장 신도 유지율이 60% 이상인 내가수분해성 폴리에스테르 필름으로 이루어지고, 상기 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 흡수율이 10% 이하이며, 상기 파장에서의 광의 반사율이 70% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 바람직하게는 열관류율이 500W/㎡K 이상인 것을 특징으로 하는 것이며, 또한 바람직하게는 부분 방전 전압이 1000V 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트이다.
또한, 상기 백색 폴리올레핀 필름이 A1층/B1층/C1층의 3층으로 이루어지는 필름으로서, A층을 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌과 프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, B층은 백색 미립자를 5∼30중량% 함유한 에틸렌·α-올레핀 공중합체로 이루어지고, C1층은 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌과 프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지는 백색 폴리에틸렌계 다층 필름인 태양전지 모듈용 이면 보호 시트이다.
또한, 상기 백색 폴리올레핀 필름이 A2층/B2층/C2층의 3층으로 이루어지는 필름으로서, A2층이 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, B2층은 백색 미립자를 5∼50중량% 함유한 폴리프로필렌계 수지로 이루어지고, C2층이 폴리프로필렌계 수지로 이루어지는 백색 폴리프로필렌계 다층 필름인 태양전지 모듈용 이면 보호 시트이다.
(발명의 효과)
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 사용함으로써 태양광 에너지의 약 90%에 해당하는 400∼2200nm의 파장영역의 흡수율을 10% 이하로 해서 태양전지 모듈용 이면 보호 시트 전체의 발열을 억제한다. 또한, 400∼2200nm의 파장영역의 반사율을 70% 이상으로 함으로써 반사광을 광기전력 소자에 재입사시켜 태양전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 열관류율을 500W/㎡K 이상으로 함으로써 발전시의 광기전력 소자에서 발생한 열을 빠르게 확산시켜 광기전력 소자의 온도상승을 억제하고, 태양전지의 발전 효율의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 태양전지 모듈을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 예시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 예시하는 다른 예의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 예시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 예시하는 다른 예의 구성도이다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 태양전지 모듈을 구성하는 부재이며, 이하에 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 도면을 사용해서 설명한다.
도 1은 태양전지 모듈의 실시형태의 일례를 설명하는 측단면도이다. 표면 유리(또는 표면 보호 시트)(1), 광기전력 소자(2), 접착성 수지층(3), 및 이면 보호 시트(4)에 의해 구성된다. 태양광은 표면 유리로부터 입사해서 접착성 수지층(3)을 통과하고, 광기전력 소자(2)에 도달해서 기전력이 생긴다. 또한, 이면 보호 시트로부터 반사된 광은 표면 유리와 접착성 수지계면 등에서 반사되어 다시 광기전력 소자(2)에 도달하여 발전에 기여한다.
도 2는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 광조사면측으로부터 백색 폴리올레핀 필름(5), 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름(6)의 순번으로 적층되어 있다.
도 3은 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 다른 예의 단면 모식도이다. 백색 폴리올레핀 필름(5)은 3층으로 이루어지고, 제1층(A1층 또는 A2층)(7), 제2층(B1층 또는 B2층)(8), 제3층(C1층 또는 C2층)(9)의 3층 적층 구조이다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 상술한 바와 같이 백색 폴리올레핀 필름과 내가수분해성 폴리에스테르 필름으로 이루어지지만, 본 발명의 목적에 맞는 것이면, 백색 폴리올레핀 필름과 내가수분해성 폴리에스테르 필름 사이에 다른 수지층이나, 금속박, 또는 금속 증착 필름, 금속 산화물 증착 필름 등이 삽입된 것이어도 좋고, 백색 폴리올레핀 필름의 표면에 접착성 수지층과의 접합을 위한 수지층이 형성되어도 좋다.
백색 폴리올레핀 필름에 있어서의 폴리올레핀이란 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 α-올레핀의 모노머를 단독 중합 또는 2종류 이상 공중합한 것이지만, 본 발명에 있어서의 백색 폴리올레핀 필름이란 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주체로 한 중합체로 이루어지는 백색 폴리에틸렌계 필름 또는 백색 폴리프로필렌계 필름인 것이 필름의 경제성에서 바람직하다. 백색 폴리프로필렌계 필름쪽이 백색 폴리에틸렌계 필름보다 내열성이 우수하고, 태양전지용 이면 보호 시트를 성형할 때의 고온·고압하에서의 변형을 받기 어렵고, 상기 가공 온도가 높은 경우에는 보다 바람직하게 사용된다.
백색 폴리올레핀 필름은 이들 폴리올레핀에 백색 미립자를 첨가해서 필름으로 성형함으로써 제작할 수 있다. 백색 미립자는 필름 전체에 첨가해도 좋지만, 필름을 제1층/제2층/제3층의 3층 구성으로 해서 제2층에만 첨가하는 것이 필름을 용융 압출할 때의 구금의 더러움에 의한 줄무늬나 더러운 구금으로부터의 탈락에 의한 필름 결점의 발생을 억제하기 위해서 보다 바람직하다. 또한, 필름의 층구성을 4층 이상으로 하고, 표층 이외의 층에 백색 미립자를 첨가하는 것도 상기 제막시의 결점을 억제하기 위해서 마찬가지로 유효하다.
백색 폴리에틸렌계 필름은 폴리에틸렌계의 수지에 백색 미립자를 첨가하여 필름으로 성형함으로써 제작할 수 있다. 여기에서 말하는 폴리에틸렌이란 에틸렌 단독, 또는 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체로 이루어지는 수지를 가리키고, 구체적으로는 밀도가 0.925g/㎤ 이상의 중·고밀도 폴리에틸렌(이하 HDPE라고 약칭한다), 동 0.910∼0.930g/㎤의 고압법 저밀도 폴리에틸렌(이하 LDPE라고 약칭하는 경우가 있다), 동 0.910∼0.938g/㎤의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(이하 LLDPE라고 약칭하는 경우가 있다) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 필름으로 했을 때의 점성 강도와, 본 발명에 있어서의 내가수분해성 폴리에스테르 필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라고 약칭하는 경우가 있다) 등의 다른 필름과 적층한 후에 벽개가 발생하기 어려운 점에서 LLDPE가 바람직하다.
폴리에틸렌계 수지에는 내열성을 향상시키거나 필름의 탄력을 강화하기 위해서 폴리에틸렌계 수지보다 융점이 높은 다른 수지를 첨가해도 좋다. 예를 들면, 폴리프로필렌계 수지, 불소계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르이미드 등을 들 수 있고, 용융 압출 성형시의 가공성이 우수한 점에서 폴리프로필렌계 수지를 바람직하게 선택할 수 있다.
백색 폴리에틸렌계 필름은 폴리에틸렌계 수지에 산화 티타늄, 실리카, 알루미나, 탄산 칼슘, 황산 바륨 등의 백색 미립자를 첨가해서 성형함으로써 제작한다. 폴리에틸렌계 수지에 백색 미립자를 첨가하는 방법으로서는 일단 40∼60중량%의 고농도 백색 미립자 함유 마스터 펠릿을 제조하고, 백색 미립자 미첨가의 폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 희석용 펠릿과 적절한 비로 균일하게 혼합하고, 압출기에 공급하는 방법이 폴리에틸렌계 수지 중에서의 미립자의 분산성을 향상시키는 점에서 바람직하게 사용할 수 있다.
백색 미립자는 가장 반사율이 우수한 산화 티타늄이 바람직하고, 그 평균 입자지름은 특별히 한정되지 않지만, 수지 중에 균일하게 분산했을 때의 가시광의 반사율을 높일 목적에서는 200∼300nm가 바람직하다. 또한, 적외광의 반사율을 높일 목적에서는 평균 입자지름이 400∼500nm인 입자를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 입자지름이 200∼300nm인 입자와 400∼500nm의 입자를 혼합해서 처방하는 것이 가시광, 적외광의 반사율을 높이기 위해서 더욱 바람직하다. 산화 티타늄 입자로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 결정형으로서 루틸형, 아나타제형, 블루카이트형 등이 알려져 있으며, 우수한 백색도와 내후성 및 광반사성 등의 특성에서 루틸형이 바람직하다. 또 산화 티타늄은 광촉매 작용에 의해 수지를 열화시킬 가능성이 있는 점에서 광촉매 작용을 억제할 목적으로 표면 피복 처리되어 있는 것이 바람직하고, 그 조성은 한정되지 않지만, 산화 규소나 알루미나, 또는 산화 아연 등의 무기산화물인 것이 바람직하다. 표면 피복제의 피복 방법에 대해서도 특별히 한정된 것은 아니고, 공지의 방법으로 얻어진 산화 티타늄 입자를 사용할 수 있다.
백색 폴리에틸렌계 필름에의 백색 미립자 첨가의 또 하나의 효과는 백색 폴리에틸렌계 필름의 열전도율을 높여 태양전지 모듈내에서 발생한 열을 이면측으로 빠르게 확산하여 방열하는 것이다. 상기 백색 미립자 중에서 실리카, 알루미나는 열전도율을 향상시키는 효과가 높고, 다른 백색 미립자와의 병용을 포함해서 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
또한 백색도를 높이기 위해서는 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤자옥사졸릴)티오펜 등의 형광 증백제를 사용하면 효과적이다. 형광 증백제의 첨가는 본래 발전에 기여하지 않는 자외선영역의 광을 흡수하고, 가시광영역의 광을 방출하기 위해서 발전 효율의 향상에 기여하기 때문에 바람직하다. 형광 증백제의 첨가량은 B층 수지 성분으로서 0.05중량% 이상이 형광의 발광량 향상의 관점에서 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상이다. 또한, 첨가량은 3중량% 이하로 함으로써 자외선 조사나 고온고습하에 있어서 형광 증백제의 변성에 따른 백색 폴리에틸렌계 필름의 내후성을 억제할 수 있고, 보다 바람직하게는 1.5중량% 이하이다.
본 발명에 있어서의 백색 폴리에틸렌계 필름의 제조 방법으로서는 예를 들면 백색 미립자를 많이 함유한 폴리에틸렌 펠릿과 백색 미립자를 함유하지 않는 폴리에틸렌 펠릿을 블렌드해서 용융 압출기에 공급하고, 소망의 필터를 통과시킨 후, 슬릿상의 다이로부터 시트상으로 압출, 정전 인가 등의 방식에 의해 캐스팅 드럼에 밀착시켜, 냉각 고화하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 사용되는 백색 폴리올레핀 필름은 상술과 같이 3층으로 이루어지는 필름인 것이 바람직하고, 구체적으로는 A1층/B1층/C1층의 3층으로 이루어지는 필름으로서, A1층은 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, B층은 백색화 미립자를 5∼30중량% 함유한 에틸렌·α-올레핀 공중합체로 이루어지고, C1층은 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지는 백색 폴리에틸렌계 다층 필름인 것이 바람직하다. 이하, A1층/B1층/C1층의 3층으로 이루어지는 백색 폴리에틸렌계 다층 필름의 설명을 행하지만, C1층측이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름과 적층되는 측으로서 설명을 행한다.
A1층에 사용되는 에틸렌·α-올레핀 공중합체란 에틸렌과 소량의 α-올레핀을 랜덤 공중합해서 얻어지는 LLDPE이며, 밀도는 0.920∼0.938g/㎤인 것이 바람직하다. 0.938g/㎤보다 밀도가 낮은 것에 의해 금속롤이나 고무롤의 찰과에 있어서 수지가 탈락하기 어렵고, 태양전지 모듈의 접착성 수지와의 라미네이트 강도가 충분히 얻어지기 쉽고, 0.920g/㎤보다 큰 것에 의해 미끄러짐성이나 핸들링성이 우수한 것으로 하기 쉽고, 태양전지용 이면 시트로서 사용했을 때에 부분 방전 전압을 높게 하는 것이 용이하게 된다.
A1층에 있어서, 에틸렌·α-올레핀 공중합체를 65∼95중량%에 대하여 LDPE와 폴리프로필렌계 수지의 혼합 수지를 35∼5중량% 혼합하는 것이 바람직하다. LDPE의 첨가에 의해 LLDPE의 결정성이 향상되고, 필름의 영률을 향상시키는 효과가 있다. 한편, 폴리프로필렌계 수지를 첨가함으로써 미끄러짐성과 내블록킹성이 향상된다.
LDPE와 폴리프로필렌계 수지의 혼합 수지를 5중량% 이상으로 함으로써 필름의 탄력이 강해지고, 미끄러짐성이 양호하게 되어서 필름 권취시나 라미네이트 가공시의 공정 통과성이 양호하게 된다. 한편, 첨가량을 35중량% 이하로 함으로써 A1층을 구성하는 수지성분의 결정화 속도를 적정하게 하고, 캐스팅 드럼에의 밀착성을 양호하게 해서 필름의 평면성·평활성을 양호하게 할 수 있기 쉽다.
상기 혼합 수지의 LDPE와 폴리프로필렌계 수지의 배합 비율은 LDPE 10∼40중량%에 대하여 폴리프로필렌계 수지 90∼60중량%가 바람직하다. 특히 가공시의 점착 방지의 점에서 배합 비율을 LDPE 15∼30중량%에 대하여 폴리프로필렌계 수지 85∼70중량%로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 LDPE 수지의 밀도는 0.890∼0.920g/㎤가 바람직하다. 0.890g/㎤ 이상이면 소망하는 미끄러짐성이나 핸들링성이 얻어지지만, 0.920g/㎤보다 밀도가 높아지면 이들 층의 결정화도가 커지고, 제막이나 가공시의 금속롤이나 고무롤의 찰과에 있어서 수지가 깎여서 탈락하기 쉬워 백색분말 발생의 요인이 된다.
상기 프로필렌계 수지로서는 호모폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 랜덤 또는 블록 공중합체를 들 수 있다. 에틸렌과 프로필렌의 공중합체를 사용할 경우는 에틸렌 함유량은 1∼7몰%의 범위의 것이 내열성을 유지해서 미끄러짐성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 필름에 강도를 부여하고 싶은 경우에는 필요에 따라 핵제를 첨가하는 것이 바람직하다.
B1층은 백색 미립자를 5∼30중량% 함유한 에틸렌·α-올레핀 공중합체인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 에틸렌·α-올레핀 공중합체란 A층 및 C층과 동일한 에틸렌과 소량의 α-올레핀을 랜덤 공중합해서 얻어지는 LLDPE이다.
B1층에는 5∼30중량%의 백색 미립자를 첨가하는 것이 바람직하고, 평균 입자지름 200∼500nm의 무기 산화물로 피복된 루틸형의 산화 티타늄 입자를 5∼30중량% 첨가하면 우수한 광반사성이 얻어지고, 태양전지의 이면 보호 시트로서 사용했을 때에 태양전지의 광기전력 소자 사이로부터 누설된 광을 반사하여 발전 효율이 높아지므로 바람직하다. 첨가량을 5중량% 이상으로 함으로써 충분한 광반사효과를 발현시킬 수 있고, 또한, 30중량% 미만으로 함으로써 수지에의 양호한 분산성을 확보할 수 있고, 제막시나 라미네이트 등의 가공시에 필름이 파단되는 등의 문제나, 필름 중에 미세한 크랙이 생겨서 전기 특성의 저하나, 변색이 커지는 등의 문제를 회피할 수 있다.
또, B1층에는 자외선이나 온습도에 대한 강도 유지를 위해서 인-페놀계 산화 방지제를 B1층 수지성분으로서 0.01∼0.3중량%의 범위로 첨가해도 좋다. 인-페놀계 산화 방지제 이외의 산화 방지제는 자외선이나 온습도에 의한 산화 열화에 대한 내후성은 만족하지만, 황변이 문제가 되는 경우가 있다. 또한, 인-페놀계 이외의 산화 방지제는 열휘산성이 높으므로 가열 압출시에 구금 립부에 눈곱모양으로 부착되어 필름의 표면결점의 요인이 되는 경우가 있다. 인-페놀계 산화 방지제의 첨가량은 0.01중량% 이상으로 함으로써 효과를 발현하지만, 0.3중량%를 초과하면 분산성이 악화되고, 또 증산되어 구금 슬릿부에 눈곱모양으로 부착되어서 표면결점이 되기 쉽다.
인-페놀계 화합물의 산화 방지제로서는 예를 들면, 2,10-디메틸-4,8-디-t-부틸-6-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로폭시]-12H-디벤조[d,g][1,3,2]디옥사포스포신, 2,4,8,10-테트라-t-부틸-6-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로폭시]디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 2,4,8,10-테트라-t-부틸-6-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시]-디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀 등을 들 수 있고, 그 중에서도 2,4,8,10-테트라-t-부틸-6-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시]-디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀(스미토모 카가쿠(주)제 「스미라이저」(등록상표)GP)이 수지에의 분산성이 좋고, 첨가 효과가 높은 점에서 바람직하다. 또한, 인-페놀계 산화 방지제 이외의 산화 방지제, 예를 들면 인계 산화 방지제, 페놀계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제를 병용해서 사용할 수도 있지만, 그 첨가량은 0.05중량% 이하인 것이 휘산 방지나 착색 방지의 점에서 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서의 백색 폴리올레핀계 다층 필름을 제조할 때에 발생하는 슬릿 찌꺼기 등을 회수 원료로서 사용할 수도 있다. 구체적으로는 슬릿 찌꺼기 등을 펠레타이즈하고, B1층에, B1층의 수지성분으로서 5∼50중량% 첨가할 수 있다. 페레타이즈의 방법은 재단한 것을 용융 압출후, 컷팅하는 방법이 일반적이지만, 본방법에 한정되는 것은 아니다.
C1층에 사용되는 수지는 A1층의 설명에서 서술한 수지를 사용할 수 있고, A1층의 수지 조성물과 C1층의 수지 조성물은 같은 것이어도 좋고, 다른 것이어도 좋다.
백색 폴리에틸렌계 다층 필름의 적층비는 A1층이 3∼30%, B1층이 60∼96%, C1층이 1∼10%인 것이 바람직하다. 또한, C1층의 두께는 필름의 컬을 억제하는 점에서 A1층보다 얇고, A1층의 두께에 대하여 2/3 이하인 것이 바람직하다.
예를 들면, 백색 폴리에틸렌계 다층 필름을 용융 T다이 성형법으로 제막하는 경우, 용융 압출 시트를 냉각 드럼상에서 캐스팅할 때에 A1층을 냉각 드럼면으로 한 경우, 냉각 드럼면으로부터 급냉되고, C1층의 비드럼면측은 서냉으로 되어 결정화의 차에 의한 컬이 일어나고, C1층측의 내면에 컬이 발생하기 쉬워진다. 그래서, 상기한 바와 같이 서냉측이 되는 C1층의 두께는 급냉측이 되는 A층보다 얇은 것이 바람직하다. C1층의 두께가 A층의 2/3를 초과하면 필름의 컬이 커지고, 인취 공정이나 2차 가공에서의 필름 어긋남 등이 일어나는 경우가 있다.
또, 백색 폴리에틸렌계 다층 필름의 길이방향 및 폭방향의 각 영률의 값으로서는 150∼400㎫의 범위, 바람직하게는 250∼350㎫의 범위인 것이 제막시의 권취성이나 라미네이트 등의 2차 가공시의 취급성이 좋다. 영률의 값이 150㎫ 미만에서는 제막시의 권취성이나 라미네이트 등의 2차 가공시의 장력에 의해 필름이 늘어나서 자라서 가공성이 나쁘고, 권취자세도 악화된다. 또한, 400㎫를 초과하면 필름이 너무 단단해져서 제막시의 권취성이나 라미네이트 등의 2차 가공시에 필름의 파열이나 크랙이 발생하는 경우가 있다.
상술과 같이 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 사용되는 백색 폴리올레핀 필름은 백색 폴리에틸렌계 필름이어도 좋지만, 다른 예로서 백색 폴리프로필렌계 필름이어도 좋고, A2층/B2층/C2층의 3층으로 이루어지는 필름으로서, A2층이 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, B2층은 백색 미립자를 5∼50중량% 함유한 폴리프로필렌계 수지로 이루어지고, C2층이 폴리프로필렌계 수지로 이루어지는 백색 폴리프로필렌계 다층 필름이어도 좋다. 이하, A2층/B2층/C2층의 3층으로 이루어지는 백색 폴리프로필렌계 다층 필름의 설명을 행하지만, C2층측이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름과 적층되는 측으로서 설명을 행한다.
A2층에서 이용되는 폴리에틸렌으로서는 LLDPE, LDPE, HDPE 또는 이들의 혼합 수지를 들 수 있다.
LLDPE의 융점은 110∼130℃의 범위인 것이 바람직하다. 융점이 130℃ 이하인 것에 의해 태양전지 모듈의 접착성 수지층과의 열접착성이 우수하고, 110℃ 이상으로 함으로써 접착성 수지층과 열융착시켰을 때에 시트의 두께가 저감되지 않고, 부분 방전 전압을 유지할 수 있으므로 바람직하다.
또, 상기 LLDPE의 밀도는 0.900g/㎤ 이상인 것이 바람직하지만, 0.940g/㎤보다 밀도가 커지면 폴리프로필렌계 수지와의 분산성이 저하되고, 금속롤이나 고무롤과의 찰과에 있어서 수지가 탈락하기 쉬워 백분 발생의 요인이 될 수 있으므로 0.940g/㎤ 이하의 것이 바람직하다.
상기 LDPE의 밀도는 0.900∼0.930g/㎤의 범위인 것이 바람직하다. 밀도를 0.900g/㎤ 이상으로 함으로써 우수한 필름의 미끄러짐성을 확보할 수 있고, 가공시의 필름 취급성이 좋아지므로 바람직하다. 또한 0.930g/㎤ 이하로 함으로써 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 분산성을 향상시키는 효과를 발현하기 쉽다.
상기 LLDPE에 LDPE를 혼합하는 것은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 분산성을 향상시켜 A2층내의 응집 파괴 강도가 향상되므로 바람직하고, 폴리에틸렌 전체에 대하여 LDPE를 3∼30중량% 혼합하는 것이 바람직하다.
이어서, A2층에 있어서 폴리에틸렌을 20∼60중량%에 대하여 폴리프로필렌계 수지를 80∼40중량% 혼합하는 것이 바람직하다. 폴리프로필렌계 수지를 80∼40중량% 혼합함으로써 내열성이 향상됨과 아울러 B2층과의 밀착력을 높게 할 수 있다. 폴리프로필렌계 수지를 80중량% 이하로 함으로써 접착성 수지층과의 밀착성이 충분해지고, 40중량% 이상으로 함으로써 내열성을 확립해서 B층간의 밀착력 향상의 효과도 기대할 수 있다.
상술의 내열성이란 태양전지 모듈용 이면 보호 시트로서 사용했을 때에 태양전지 모듈에의 성형을 위한 130∼170℃의 고온에서의 적층 공정을 견디어낼 수 있는 것을 말한다. 보다 구체적으로는 버스바 등의 배선을 조립한 태양전지 모듈의 제조 공정에 있어서 이면 보호 시트를 구성하고 있는 수지가 적층 공정시의 열과 압력에 의해 변형되지만, 초기의 두께를 80% 이상 유지하는 것이 바람직하다. 초기의 두께를 유지함으로써 버스바 등의 배선 부재가 비쳐보이지 않아 의장성이 우수한 태양전지 모듈로 할 수 있다. 또한, 절연 파괴 전압이나, 부분 방전 전압 등의 내전압은 수지의 고유값이며, 필름의 두께와 비례 관계에 있는 점에서 처리전의 두께를 담보함으로써 초기 설계시의 전기 특성이 유지되기 쉽다.
가공 온도가 130∼150℃인 경우에는 폴리프로필렌계 수지의 함유량은 40∼60중량%의 범위인 것이 바람직하고, 가공 온도가 150∼170℃인 경우는 폴리프로필렌계 수지의 함유량이 60∼80중량%의 범위인 것이 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지로서는 호모폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌·프로필렌 블록 공중합체를 들 수 있지만, 내열성, 미끄러짐성이나 필름의 핸들링성, 폴리에틸렌과의 분산성 등의 점에서 에틸렌·프로필렌 랜덤 공중합체가 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지의 융점은 140℃∼170℃의 범위인 것이 내열성을 비롯해 미끄러짐성이나 필름의 핸들링성, 내컬성, 접착성 수지층과의 열접착성의 점에서 바람직하다. 융점을 140℃ 이상으로 함으로써 A2층은 내열성이 우수하고, 태양전지용 이면 시트로서 접착성 수지층과 열융착시켰을 때에 시트의 두께가 저감되거나, 부분 방전 전압이 저하한다는 문제를 억제할 수 있으므로 바람직하다. 융점을 170℃ 이하로 함으로써 접착성 수지층과의 우수한 밀착력을 확보할 수 있어서 바람직하다.
또, 폴리에틸렌에 비상용 폴리프로필렌계 수지를 혼합함으로써 필름 표면에 요철이 생겨 미끄러짐성이 우수하다는 효과도 초래한다. 이것에 의해, 제막이나 슬릿시에 권취하기 쉬워 가공성이 우수하다. 한편, 미끄러짐성이 나쁜 경우는 슬릿 등으로 혼입한 에어가 빠지기 어렵기 때문에, 빠지지 않는 에어에 의해 필름형상이 부분적으로 변형되거나, 경우에 따라서는 필름끼리가 블록킹하여 박리할 때에 손상되는 경우가 있다.
A2층의 표면 평균 거칠기 Ra로서는 0.10∼0.30㎛인 것이 가공시의 필름의 핸들링 기능을 만족시키므로 바람직하다.
이어서, B2층은 백색 미립자를 함유하는 폴리프로필렌계 수지 조성으로 이루어진다. 여기에서 말하는 폴리프로필렌계 수지 조성물이란 폴리프로필렌계 수지가 호모폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 랜덤 또는 블록 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 수지, 또는 이들 수지와 폴리에틸렌의 혼합 수지로 일어지고, 폴리에틸렌의 함유량이 수지성분 전체의 30중량% 미만인 것이 내열성의 점에서 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지로서 에틸렌과 프로필렌의 공중합체를 사용할 경우 에틸렌 함유량은 15몰% 이하인 것이 내열성의 점에서 바람직하다.
백색 폴리프로필렌계 다층 필름의 B2층에서 사용되는 백색 미립자는 백색 폴리에틸렌 필름에서 설명한 것과 같다.
또, B2층의 백색 미립자의 첨가량은 5∼50중량%의 범위인 것이 바람직하고, 그 중에서도 10∼30중량%의 범위가 보다 바람직하다. 첨가량을 5중량% 이상으로 함으로써 충분한 백색화와 광반사 효과가 얻어지고, 버스바 등의 배선 재료가 비쳐지지 않아 의장성이 우수한 것으로 할 수 있다. 한편, 50중량%를 상한으로 하는 것은 더 이상 첨가해도 백색화, 은폐성은 향상되지 않고, 또 백색 미립자가 수지에 충분히 분산되어 안정한 제막성을 확보할 수 있는 것에 의한 것이다.
이어서, C2층은 폴리프로필렌계 수지 조성물로 이루어지고, B2층과 마찬가지로 호모폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 랜덤 또는 블록 공중합체 등의 폴리프로필렌계 수지로부터 선택되는 1종 이상의 수지를 주성분으로 하고, 폴리프로필렌계 수지가 70중량% 이상 함유되는 것이 내열성의 점에서 바람직하지만, 내열성을 비롯해 미끄러짐성이나 필름의 핸들링성, 내상처성, 내컬성의 점에서 에틸렌과 프로필렌의 블록 공중합체 또는 호모폴리프로필렌이 바람직하다. 폴리프로필렌계 수지의 융점은 150℃∼170℃의 범위인 것이 내열성을 비롯해 미끄러짐성이나 필름의 핸들링성, 내상처성, 내컬성의 점에서 바람직하다.
백색 폴리프로필렌계 다층 필름 필름의 영률의 값으로서는 300∼1000㎫의 범위인 것이 제막시의 권취성이나 라미네이트 등의 2차 가공시의 취급성의 점에서 바람직하다.
백색 폴리프로필렌계 다층 필름에 있어서의 A2층/B2층/C2층의 적층비는 특별히 한정되지 않지만, A2층, C2층이 각각 5∼20%, B2층이 90∼60%의 범위인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 백색 폴리에틸렌계 또는 백색 폴리프로필렌계 다층 필름은 각각 A1층/B1층/C1층 또는 A2층/B2층/C2층의 적층으로 함으로써 백색 미립자를 함유하는 B1층 또는 B2층을 A1층 및 C1층 또는 A2층 및 B2층으로 끼움으로써 제조시의 구금에 있어서의 백색 미립자를 대량으로 포함하는 수지 분해물의 부착을 억제하고, 분해물이 탈락하는 것에 의한 공정 오염이나 필름의 상처라는 품질문제를 회피할 수 있다.
이들 A1층 또는 A2층 또는/및 C1층 또는 C2층에는 필름의 취급성, 미끄러짐성을 개선시킬 목적으로 평균 입자지름 1∼5㎛의 무기 및/또는 유기의 미립자를 수지성분으로서 0.1∼5중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가하는 미립자로서는 예를 들면, 습식 실리카, 건식 실리카, 콜로이달 실리카, 규산 알루미늄, 탄산 칼슘 등의 무기입자나 스티렌, 실리콘, 아크릴산, 메타크릴산, 디비닐벤젠 등을 구성 성분으로 하여 카교시킨 유기입자 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 규산 알루미늄, 가교 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자의 사용이 수지에의 분산성이 좋고, 저첨가량으로 미끄러짐성 향상 효과가 높고, 저렴한 점에서 바람직하다.
이들 백색 폴리에틸렌계 또는 백색 폴리프로필렌계 다층 필름의 두께는 사용되는 태양전지의 구조에 의해 변하지만, 10∼200㎛의 범위가 바람직하고, 또한 20∼150㎛의 범위가 필름 제조면이나 타기재와의 라미네이트 가공성에서 바람직하고, 필요한 부분 방전 전압을 유지할 수 있는 범위에서 될 수 있는 한 얇은 쪽이 경제성, 경량성, 열관류율을 높게 할 수 있는 점에서 바람직하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 사용되는 내가수분해성 폴리에스테르 필름이란 140℃ 고압 스팀안에서 10시간 보관후의 인장 신도 유지율이 60% 이상인 폴리에스테르 필름이다. 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름은 내열성, 방습성, 내가수분해이 우수한 성능을 갖고, 태양전지 모듈의 보호를 확실하게 행할 수 있다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르란 디올과 디카르복실산으로부터 축중합에 의해 얻어지는 수지이며, 디카르복실산으로서는 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 아디프산, 트리메틸아디프산, 세바신산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 글루탈산, 피멜산, 2,2-디메틸글루탈산, 아젤라산, 푸말산, 말레산, 이타콘산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,4-나프탈산, 디페닌산, 4,4'-옥시벤조산, 2,5-나프탈렌디카르복실산 등을 사용할 수 있다. 이들 중 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산이 바람직하고, 또한 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산이 특히 바람직하다.
또 디올로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 2,4-디메틸-2-에틸헥산-1,3-디올, 네오펜틸글리콜, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-이소부틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올, 4,4'-티오디페놀, 비스페놀A, 4,4'-디메틸렌디페놀, 4,4'-(2-노르보르닐리덴)디페놀, 4,4'-디히드록시비페놀, o-,m-, 및 p-디히드록시벤젠, 4,4'-이소프로필리덴페놀, 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디클로로페놀), 2,5-나프탈렌디올, p-크실렌디올, 시클로펜탄-1,2-디올, 시클로헥산-1,2-디올, 시클로헥산-1,4-디올 등을 사용할 수 있다. 이들 중 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올이 바람직하고, 또한 에틸렌글리콜이 특히 바람직하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 사용되는 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 융점은 내열성의 점에서 250℃ 이상인 것이 바람직하고, 또 300℃ 이하인 것이 생산성의 면에서 바람직하다. 이러한 폴리에스테르로서는 PET, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리-1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 사용되는 내가수분해성 폴리에스테르 필름은 디카르복실산 성분에 테레프탈산, 디올 성분에 에틸렌글리콜을 사용한 고유 점도 [η]이 0.60∼1.20, 보다 바람직하게는 0.63∼1.00의 PET의 2축 연신 필름이나, 디카르복실산 성분에 2,6-나프탈렌디카르복실산, 디올 성분에 에틸렌글리콜을 사용한 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트의 2축 연신 필름이 내열성, 내가수분해성, 내후성, 기계강도 등의 면에서 특히 바람직하다. 여기에서, 고유 점도[η]는 o-클로로페놀을 용매로 해서 폴리에스테르 필름을 용해하고, 25℃의 온도에서 측정한 값이며, 상기 점도는 폴리에스테르의 중합도에 비례한다. 이 고유 점도가 0.60 이상인 경우에는 내가수분해성, 내열성을 부여하는 것이 용이하게 되고, 이면 보호 시트, 또한 태양전지 모듈의 내가수 분해성능을 향상시키기 위해서 바람직하다. 또한, 상기 수치가 1.2 이하인 경우에는 용융 점도가 낮아져 용융 압출 성형이 용이하게 되고, 필름의 제막성이 향상되므로 바람직하다.
이들 폴리에스테르는 호모폴리에스테르이어도, 코폴리에스테르이어도 좋고, 공중합 성분으로서는 예를 들면, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 폴리알킬렌글리콜 등의 디올 성분, 아디프산, 세바신산, 프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 디카르복실산 성분을 사용할 수 있다. 또한, 이 폴리에스테르 중에는 필요에 따라서 본 발명의 효과가 손상되지 않는 양으로 적당한 첨가제, 예를 들면 내열 안정제, 내산화 안정제, 자외선 흡수제, 내후 안정제, 유기의 이활제, 유기계 미립자, 충전제, 대전 방지제, 핵제, 염료, 분산제, 커플링제 등이 배합되어 있어도 좋다.
상술의 폴리에스테르로부터 2축 연신 필름으로 하기 위해서는 폴리에스테르를 필요에 따라 건조하고, 공지의 용융 압출기에 공급하고, 슬릿상의 다이로부터 시트를 압출하고, 금속 드럼에 밀착시켜 상기 폴리에스테르의 유리 전이점 이하의 온도까지 냉각해서 미연신 필름을 얻는다. 상기 미연신 필름을 동시 2축 연신법이나 순차 2축 연신법 등의 주지의 방법으로 2축 연신 필름을 얻을 수 있다. 이 경우의 조건으로서는 연신 온도는 상기 폴리에스테르의 유리 전이점 Tg 이상 Tg+100℃ 이하의 임의의 조건을 선택할 수 있고, 통상은 80∼170℃의 온도범위가 최종적으로 얻어지는 필름의 물성과 생산성에서 바람직하다. 또 연신 배율은 필름의 길이방향, 폭방향 모두 1.6∼5.0, 바람직하게는 1.7∼4.5의 범위를 선택할 수 있다. 또한, 연신 속도는 1000∼200000%/분인 것이 바람직하다. 또한 연신후에 필름의 열처리를 행하지만, 폭방향으로 연신하는 텐터에 후속하는 열처리실에서 연속적으로 열처리하거나, 다른 오븐에서 가열하거나, 가열롤로도 열처리할 수 있다. 열처리 조건은 온도가 120∼245℃, 시간이 1∼60초의 범위가 통상 사용된다. 열처리시에 폭방향, 길이방향으로 열치수 안정성을 좋게 할 목적으로 릴랙스 처리가 행해져도 좋다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 태양광영역의 파장을 흡수하는 것에 의한 온도상승을 억제하고, 광기전력 소자의 발열을 억제해서 발전 효율을 향상시키므로 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 흡수율이 10% 이하일 필요가 있고, 보다 바람직하게는 7% 이하이며, 더욱 바람직하게는 6% 이하이다. 400∼2200nm의 광의 흡수율을 10% 이하로 함으로써, 태양전지 모듈의 온도상승을 억제하고, 발전 효율의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 있어서의 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 흡수율을 10% 이하로 하기 위해서는 백색 폴리올레핀 필름의 상기 파장에 있어서의 반사율과 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 두께가 중요하다. 즉, 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 있어서의 상기 파장의 광흡수는 주로 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 있어서 일어나지만, 백색 폴리올레핀 필름의 반사율을 상승시킴으로써 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 도달하는 광이 감소하여 이면 보호 시트 전체에서의 상기 흡수율을 저하시킬 수 있다. 또한, 내가수분해성 폴리에스테르 필름에서의 상기 흡수율은 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 두께에 의존하고, 두께가 두꺼울수록 상기 흡수율은 상승한다. 또한, 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 백색 미립자를 첨가해서 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 반사율을 향상시키는 것은 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 입사하는 광을 감소시키고, 이하에 서술하는 반사율의 향상 효과와 아울러 상기 흡수율을 저하시키는 것에 유효하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 태양광영역의 파장을 반사시켜 광기전력 소자에 재입사시킴으로써 발전 효율을 향상시키므로 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 반사율이 70% 이상일 필요가 있고, 보다 바람직하게는 78% 이상이다. 400∼2200nm의 파장의 광의 반사율을 70% 이상으로 함으로써 광기전력 소자의 근방으로부터 이면 보호 시트에 입사한 광이 반사되고, 표면 유리나 표면 보호 시트와 접착성 수지의 계면 등에서 반사된 광이 다시 광기전력 소자에 입사해서 발전에 기여하여 전체의 발전 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 반사율을 70% 이상으로 하기 위해서는 백색 폴리올레핀 필름의 상기 파장에 있어서의 반사율을 상승시키는 것이 유효하지만, 상술 한 바와 같이 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 백색 미립자를 첨가해서 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 반사율을 향상시키는 것은 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 도달한 광이 백색 폴리올레핀 필름에 재귀하고, 백색 폴리올레핀 필름측의 반사율을 상승시키는 점에서 유효하다. 백색 폴리올레핀 필름의 반사율을 상승시키기 위해서는 백색 미립자의 선택이 중요하며, 고굴절율 무기입자로 이루어지는 백색 미립자의 첨가가 반사율의 상승에 유효하고, 또한, 백색 미립자의 첨가율을 상승시키는 것이 유효하지만, 같은 첨가율이면 백색 폴리올레핀 필름의 두께를 상승시키는 것도 유효하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 있어서 열관류율을 높게 함으로써 광기전력 소자로부터 발생한 열을 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 전달하여 광기전력 소자의 온도를 낮출 수 있다. 열관류율은 열전도율을 시트의 두께로 나눈 값이며, 열전도율이 높고, 시트의 두께가 얇을수록 값이 높아져 열을 효율 좋게 이면으로 확산할 수 있다. 본 발명에 있어서의 열관류율은 500W/㎡K 이상인 것이 광기전력 소자로부터 발생한 열을 효율적으로 이면으로 확산하기 위해서 바람직하고, 더욱 바람직하게는 800W/㎡K 이상이다.
열전도율을 높게 하기 위해서 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 백색 폴리올레핀 필름에 열전도율이 높은 백색 미립자를 첨가하는 방법에 대해서는 상술한 바와 같지만, 열전도율이 높은 미립자를 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 첨가해도 좋다.
한편, 시트의 두께를 얇게 하면 시트의 내전압특성이 저하하고, 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 최중요 요구 항목인 부분 방전 전압이 저하된다. 부분 방전 전압의 저하를 억제할 목적으로 이면 보호 시트의 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 이면측에 대전 방지층을 부여하는 것이 바람직하다.
발전시의 광기전력 소자나 배선부의 절연성 확보를 위해서 상기 대책에 의한 본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 부분 방전 전압은 1000V 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 120℃ 고압 스팀에서 72시간 보관후의 인장 신도 유지율이 필름의 세로방향 가로방향 모두 60% 이상인 것이 내가수분해성이 양호하게 되므로 바람직하다. 내가수분해성을 갖는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 내열성, 방습성, 내가수분해이 우수한 성능을 갖고, 태양전지 모듈의 보호를 확실하게 행할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 태양전지 모듈 제작시의 주름 혼입 억제를 위해서 150℃, 30분 열처리를 했을 때의 수축률이 세로방향 가로방향 모두 0.5% 이하인 것이 바람직하다.
태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 150℃, 30분의 열처리에 있어서의 수축률을 세로방향 가로방향 모두 0.5% 이하로 억제하는 방법으로서는 예를 들면, 어닐 처리에 의해 사전에 열을 부여함으로써 수축시키고, 후공정에 있어서 열이 가해지는 라미네이트나 열압착 등의 공정에서의 수축을 방지하는 기술이 알려져 있다.
본 발명의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트에 있어서 백색 폴리올레핀 필름과 내가수분해성 폴리에스테르 필름을 적층하는 접착의 방법으로서는 접착제를 한쪽의 필름에 도포한 후 다른쪽의 필름과 겹쳐서 가압 또는 가열하에서 접착하는 방법 등을 사용할 수 있다.
백색 폴리올레핀 필름과 내가수분해성 폴리에스테르 필름의 접착에 사용되는 접착제로서 대표적인 것은 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드, 페놀, 폴리올레핀, 아이오노머, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체, 폴리비닐아세탈 등, 및 이들의 공중합체나 혼합물 등을 들 수 있다.
접착제는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀, 아이오노머가 접착력 및 가스 배리어성의 점에서 바람직하다.
접착제의 두께는 1.0∼10.0㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0∼5.0㎛이다.
태양전지 모듈용 이면 보호 시트는 접착성 수지층을 통해 광기전력 소자, 접착성 수지층, 표면 보호 시트와 적층해서 접착성 수지층을 가열 용융, 압착, 냉각 함으로써 태양전지 모듈로서 일체화해서 형성되는 것이 일반적이다.
태양전지 모듈의 접착성 수지층은 광기전력 소자의 요철을 피복하고, 소자를 온도변화, 습도, 충격 등으로부터 보호하고, 또한 태양전지 모듈용 표면 보호 시트와의 접착성을 확보할 목적으로 사용된다. 태양전지 모듈의 접착성 수지층으로서는 공지의 접착성 필름을 사용할 수 있고, 예를 들면, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(이하 EVA로 약칭하는 경우가 있다), 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체, 우레탄 수지, 폴리비닐부티랄, 에틸렌-아세트산 비닐 부분 비누화물, 실리콘 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 태양전지 모듈의 접착성 수지층은 내광성, 투과성, 내습성, 경제성의 점에서 EVA가 특히 바람직하게 사용되며, 아세트산 비닐 함유량이 15∼40중량%인 것이 특히 바람직하다. 태양전지 모듈의 접착성 수지층의 아세트산 비닐 함유량이 15∼40중량%이면 투명성이 저하되지 않고, 수지의 끈적거림이 없어 가공성이나 취급성이 좋다.
태양전지 모듈의 접착성 수지층에는 필요에 따라서 유기과산화물 등의 가교제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등 첨가제를 사용할 수 있다. 또한, 가열 용융시의 주름의 발생을 경감하고, 가공성을 향상시키기 위해서 미리 엠보싱 가공을 실시한 수지 시트를 사용해도 좋다.
실시예
이하에 실시예를 들어서 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 실시예 및 비교예에 있어서의 본 발명의 특성값은 이하에 나타내는 측정 방법 및 평가 기준에 의한 것이다.
·평가 방법
하기의 실시예 및 비교예에 있어서의 각종 평가 항목의 측정 방법을 하기에 나타낸다.
(1)폴리에스테르 필름의 신도 유지율
JIS C2151(1996)에 기재된 측정 방법으로 폭 15mm, 길이 150mm의 시험편을 사용해서 척간의 초기 거리를 100mm로 하고, 300mm/분의 인장속도로 필름의 인장 신도를 측정했다.
또한, 140℃ 고압 스팀안에 10시간 보관후의 필름의 인장 신도를 같은 방법으로 측정했다. 본 평가에 있어서의 140℃ 고압 스팀안의 습도는 상기 온도에 있어서의 포화 수증기압에 의한다.
140℃ 고압 스팀안에 보관하기 전의 필름의 인장 신도에 대한 140℃ 고압 스팀안에서 보관후의 필름의 인장 신도의 비율로부터 필름의 인장 신도 유지율을 구했다. 평가는 필름의 MD방향, TD방향으로 각각 3샘플로 행하고, 이들 6샘플의 평균값으로 대표시켰다.
(2)반사율 및 흡수율
(주)Shimadzu Corporation제 분광 광도계 「UV-3100」을 사용하고, 파장 400∼2200nm에 있어서의 2nm마다의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 투과율 및 반사율을 측정했다. 광원은 텅스텐 램프를 사용하고, 스캔 속도 1600nm/분, φ60적분 구((주)Shimadzu Corporation제 「BIS-3100」)를 사용해서 측정했다.
반사율에 대해서 표준 백색판으로서 황산 바륨을 사용하고, 경사각도를 8° 부여해서 확산 반사율을 구하고, 그 때의 반사율을 100%로 했다(RR). 그 후, 표준 백색판을 50mm×50mm의 시료편으로 바꾸어 확산 반사율을 측정했다(RS). 그 후, 하기 식에 의해 반사율로 환산했다(R).
R(%)=RS/RR×100
R:반사율
RR:표준 백색판의 반사율
RS:시험편의 반사율
투과율에 대해서 시험편을 부착하지 않은 채 투과율을 구하고, 그 때의 투과율을 100%로 했다(TR). 그 후, 시험편을 부착해서 투과율을 측정했다(TS). 그 후, 하기 식에 의해 투과율로 환산했다(T).
T(%)=TS/TR×100
T:투과율
TR:시험편 없음에서의 투과율
TS:시험편의 투과율
흡수율에 대해서는 다음 식에 의거해서 구했다.
흡수율(%)=100-(T+R)
이렇게 구한 파장 400∼2200nm간의 반사율 및 흡수율의 평균값을 각각 구하고, n=3에서의 측정 결과의 평균값을 반사율과 흡수율로 했다.
(3)열전도율과 열관류율
태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 열전도율은 비열과 밀도, 열확산율을 측정하고, 다음 식에 의해 산출했다.
λ = α·ρ·Cp
λ :열전도율(W/mK)
α :열확산율(㎡/s)
ρ :밀도(㎏/㎥)
Cp:비열(J/㎏K)
열확산율은 플래시법, 밀도는 아르키메데스법, 비열은 DSC법에 의해 각각 구했다.
(I)열확산율의 측정
NETZSCH사제 「LFA447」을 사용하고, 10mm×10mm의 시료편에 대해서 공기중에서 온도 150℃의 분위기하에 있어서의 두께 방향의 열확산율을 측정했다. n=2에서의 측정 결과의 평균을 측정값으로 했다.
(II)밀도의 측정
침지액은 물을 사용하고, 50mm×50mm의 시료편에 대해서 25℃에 있어서의 밀도를 측정했다. (주) Shimadzu Corporation제 전자 분석 천칭 「AEL-200」을 사용하고, n=2에서의 측정 결과의 평균을 측정값으로 했다.
(III)비열의 측정
Perkin-Elmer사제 시차주사 열량계 「DSC-7」을 사용해서 비열을 측정했다. 건조 질소 기류중에서 온도 150℃의 분위기하에서 시료편 30∼50mg 정도를 Perkin-Elmer사제 알루미늄 표준 용기(φ6mm×1mm)에 채취하고, 표준시료는 사파이어(α-Al2O3)를 사용했다. 승온속도는 10℃/분으로 하고, n=2에서의 측정 결과의 평균을 측정값으로 했다.
상기 방법으로 열전도율을 구하고, 시트의 두께로 나누어서 열관류율(W/㎡K)을 구했다.
(4)셀 온도 측정
광기전력 소자인 단결정 실리콘셀의 표면에 두께 3mm의 유리를, 이면에 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 끼우고, 단결정 실리콘셀을 두께 1.5mm의 EVA(산빅(주)제「PV-45FR00S」) 2매에 끼워넣어 밀봉하여 150mm×150mm의 적층체 시험편을 작성한 후, 온도 23±2℃, 습도 60±5% RH로 조절된 실에 있어서 적층체 시험편의 유리면에 거리 150mm로부터 할로겐 램프(출력 150W)를 조사하고, 60분후의 조사측과는 반대측의 단결정 실리콘셀 배면에 해당되는 중앙부분의 표면온도를 열전쌍을 사용해서 측정했다. 단위는 ℃이다. 60℃ 이하를 실용 범위로 했다.
(5)발전량 향상률
온도 23±2℃, 습도 60±5% RH로 조절된 실에 있어서 150mm×150mm의 적층체 시험편의 유리면에 거리 150mm로부터 할로겐 램프(출력 150W)를 조사하고, 60분후에 에이코 세이키(주)제 I-V커브 트레이서「MP-160」을 사용하고, n=5에서의 측정 결과의 평균을 측정값으로 했다.
발전량 향상률은 다음 식으로부터 구했다. 6% 이상을 본 발명의 효과가 현저한 것으로 했다.
발전량 향상률=(Ps-Pr)/Pr×100(%)
Ps:측정 대상의 적층체 시험편의 발전량(W)
Pr:비교예 3의 적층체 시험편의 발전량(W).
(6)부분 방전 전압
50mm×50mm의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 기쿠스이 덴시고교(주)제 「KPD2050」을 사용하여 부분 방전 전압을 측정했다.
온도 23±2℃, 습도 50±5% RH로 조절된 방에 있어서 0V로부터 인가 전압을 상승시켜 전하량이 10pC가 되는 전압을 개시 전압으로 했다. 이 개시 전압의 1.1배의 전압까지 인가 전압을 상승시키고, 이 전압으로 2초간 인가한다. 그 후, 인가 전압을 낮춰 가서 전하가 소멸하는 전압(역치 10pC)이 되는 전압을 소멸 전압으로 했다.
이 소멸 전압의 n=10에서의 측정 결과의 평균을 부분 방전 전압으로 하고, 하기의 평가 기준에 따라서 평가했다. △, ○을 실용 범위로 했다.
○:부분 방전 전압이 1000V 이상
△:부분 방전 전압 700V 이상 1000V 미만
×:부분 방전 전압이 700V 미만.
(7)내가수분해성
JIS C2151(1996)에 기재된 측정 방법으로 폭 15mm, 길이 150mm의 시험편을 사용하고, 척간의 초기 거리를 100mm로 하고, 300mm/분의 인장속도로 필름의 인장 신도를 측정했다.
또한, 120℃ 고압 스팀안에 48시간과 72시간 보관후의 필름의 인장 신도를 같은 방법으로 측정했다. 본 평가에 있어서의 120℃ 고압 스팀안의 습도는 상기 온도에 있어서의 포화 수증기압에 의한다.
120℃ 고압 스팀안에 보관하기 전의 필름의 인장 신도에 대한 120℃ 고압 스팀안에 보관후의 필름의 인장 신도의 비율로부터 필름의 인장 신도 유지율을 구했다. 평가는 필름의 MD방향, TD방향 각각 3샘플로 행하고, MD방향, TD방향의 평균값이 낮은 쪽의 값으로 하기의 평가 기준에 따라서 평가했다. △, ○을 실용 범위로 했다.
○:72시간 보관후의 인장 신도 유지율이 60% 이상
△:48시간 보관후의 인장 신도 유지율이 60% 이상
×:48시간 보관후의 인장 신도 유지율이 60% 미만.
실시예 1∼12와 비교예 1∼8의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 각종 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 시트 두께는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 두께이다. 또한 이들 실시예, 비교예에서 사용한 백색 폴리올레핀 필름의 구성을 표 2에 나타냈다.
(실시예 1)
내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름으로서 도레이(주)제의 두께 250㎛의 PET필름 「루미라」(등록상표) X10S를 사용하고, 오카자키 기카이고교(주)제의 필름 코터를 사용하고, 160℃의 건조 온도에서 60초간 처리했다. 이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름의 인장 신도 유지율은 85%였다. 이러한 후에 다이니폰잉크 카가쿠고교(주)제 접착제 「LX-703VL」의 10중량부에 대하여 다이니폰잉크 카가쿠고교(주)제 경화제 KR-90의 1중량부를 첨가하고, 고형분 농도를 30중량%가 되도록 아세트산 에틸로 희석하고, 오카자키 기카이고교(주)제의 필름 코터를 사용해서 120℃의 건조 온도에서 건조후의 도포층 두께 5.0㎛가 되도록 접착제층을 형성했다.
1-부텐을 공중합하고, 밀도 0.925g/㎤이며 융점이 120℃, 멜트 플로우 레이트 5g/10분의 LLDPE 40중량%와, 루틸형 산화 티타늄(사카이 카가쿠고교(주)제, 상품명 「FTR-700」) 60중량%를 2축 압출기로 용융 혼련한 후 스트랜드 컷팅하고, 평균 입자지름 230nm의 루틸형 산화 티타늄 입자를 60중량% 함유하는 산화 티타늄 마스터 배치 A를 제조했다.
1-부텐을 공중합하고, 밀도 0.935g/㎤이며 융점이 127℃, 멜트 플로우 레이트 4.5g/10분의 LLDPE 65중량%에 산화 티타늄 마스터 배치 A를 35중량% 배합한 후, 단축 압출기에 투입하고, 260℃에서 용융한 후, T다이로 인도하고, 30℃로 유지된 캐스팅 드럼 상에 압출하고, 비드럼면측으로부터 25℃의 냉풍을 분사하여 냉각 고화해서 두께 150㎛의 백색 폴리에틸렌 필름(백색 PE1)을 얻었다. 백색 미립자인 루틸형 산화 티타늄의 첨가량은 21중량%였다.
「루미라」X10S와 상기 백색 PE1을 접합하여 40℃ 오븐에서 48시간 경화 에이징을 행해서 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제작했다.
백색 PE1에의 루틸형 산화 티타늄 첨가량이 21중량%로 많은 것에 의해 백색 PE1에 의한 것의 반사율이 높은 것에 의해 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 반사율이 높고, 이 결과 내가수분해성 폴리에스테르 필름에 도달하는 광이 감소하여 흡수율을 낮게 할 수 있었다.
(실시예 2)
내가수분해성 폴리에스테르 필름을 도레이(주)제 「루미라」X10S의 125㎛의 두께의 것으로 변경한 이외는 실시예 1과 동일하게 실시했다. 이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름의 인장 신도 유지율은 85%였다. 내가수분해성 폴리에스테르 필름이 얇아짐으로써 흡수율이 실시예 1보다 조금 내려갔다.
(실시예 3)
백색 PE1의 두께를 100㎛로 변경한 것 이외는 실시예 2와 동일하게 실시했다. 백색 PE1이 얇아진 만큼 실시예 2보다 반사율이 저하되고, 흡수율이 상승했다.
(실시예 4)
콜코트(주)제의 대전 방지 코팅제 「N-103X」를 이소프로필알콜과 부탄올로 1:1:1의 희석률로 혼합하고, 도포제를 조합했다.
두께 125㎛의 「루미라」X10S의 한쪽 면에 상기 조합한 도포제를 오카자키 기카이고교(주)제의 필름 코터를 사용해서 120℃의 건조 온도에서 건조후의 대전 방지층(AS) 두께 3g/㎡가 되도록 형성했다.
(실시예 5)
내가수분해성 폴리에스테르 필름을 도레이(주)제 「루미라」X10S의 75㎛의 두께의 것으로 한 것 이외는 실시예 4와 동일하게 실시했다. 이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름의 인장 신도 유지율은 85%였다. 내가수분해성 폴리에스테르 필름이 얇아진 것에 의해 흡수율이 실시예 3보다 조금 내려갔다.
(실시예 6)
1-헥센을 공중합하고, 밀도 0.920g/㎤이며 융점이 117℃, 멜트 플로우 레이트 4.8g/10분의 LLDPE 60중량%와, 평균 입자지름 180nm의 알루미나 입자(쇼와 덴코(주)제, 상품명 「AS-30」) 40중량%를 2축 압출기로 용융 혼련한 후 스트랜드 컷팅하고, 알루미나를 40중량% 함유하는 알루미나 마스터 배치 B를 제조했다.
1-부텐을 공중합하고, 밀도 0.930g/㎤이며 융점이 127℃, 멜트 플로우 레이트 4.6g/10분의 LLDPE 40중량%에 밀도 0.900g/㎤이며 융점이 160℃인 호모폴리프로필렌 수지를 20중량%, 루틸형 산화 티타늄 마스터 배치 A를 20중량%, 또 알루미나 마스터 배치 B를 20중량% 배합한 후, 240℃로 가열된 단축 압출기에 투입하고, 두께 100㎛의 백색 폴리에틸렌 필름(백색 PE2)을 얻었다. 백색 미립자의 루틸형 산화 티타늄은 12중량%, 알루미나는 8중량%였다.
디메틸테레프탈레이트 100중량부에 에틸렌글리콜 64중량부를 혼합하고, 또한 촉매로서 아세트산 아연을 0.1중량부 및 3산화 안티몬 0.03중량부를 첨가하고, 에틸렌글리콜의 환류 온도에서 에스테르 교환을 실시했다.
이것에 트리메틸포스페이트 0.08중량부를 첨가해서 중합을 행했다. 얻어진 PET를 고중합화하는 온도를 190∼230℃, 고중합화하는 시간을 10∼23시간 사이에서 조정하고, 평균 중량 분자량 25,000, 고유 점도[η]가 0.90인 내가수분해성 PET수지를 얻었다. 이 내가수분해성 PET수지와 알루미나 미립자와 콤파운드해서 알루미나 농도를 30중량%로 한 PET수지를 295℃로 가열 용융하고, T다이로부터 시트상으로 성형했다. T다이로부터 토출한 시트상 성형물을 표면온도 25℃의 냉각 드럼으로 냉각 고화한 미연신 시트를 85∼98℃로 가열한 롤군으로 인도하고, 길이방향으로 3.3배 세로 연신하고, 21∼25℃의 롤군으로 냉각했다. 계속해서, 세로 연신한 필름의 양단을 클립으로 파지하면서 텐터로 인도하여 130℃로 가열된 분위기중에서 길이에 수직인 방향으로 3.6배 횡연신했다. 그 후 텐터내에서 220℃의 열고정을 행하고, 균일하게 서냉후, 실온까지 차게 해서 권취 두께 75㎛의 필름을 얻었다. 이 필름을 백색 PET로 했다. 이 내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름의 인장 신도 유지율은 65%였다. 백색 PE2의 루틸형 산화 티타늄의 첨가량은 12중량%이며, 알루미나 입자의 기여는 있지만 백색 PE1로부터 백색 폴리에틸렌 필름으로서의 반사율은 저하했지만, 백색 PET를 사용함으로써 반사율이 향상되고, 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 반사율을 높고, 또한 내가수분해성 폴리에스테르 필름이 얇아짐으로써 흡수율도 낮게 할 수 있었다.
두께 100㎛의 백색 PE2와 두께 75㎛의 백색 PET를 각각 백색 PE1과 X10S 대신에 사용한 것 이외는 실시예 5와 동일하게 실시했다.
(실시예 7)
1-헥센을 공중합하고, 밀도 0.925g/㎤이며 융점 117℃, 멜트 플로우 레이트 3.5g/10분의 LLDPE 80중량%와, 인-페놀계 산화 방지제 20중량%를 2축 압출기로 용융 혼련한 후, 스트랜드 컷팅하고, 산화 방지제 마스터 배치 C를 제조했다.
동상 LLDPE 90중량%와, 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤자옥사졸릴)티오펜(나가세 산교(주)제, 상품명 「UVITEX OB」) 10중량%를 2축 압출기로 용융 혼련한 후 스트랜드 컷팅하고, 형광 증백제 마스터 배치 D를 제조했다.
A1층에 사용하는 수지로서 1-부텐을 공중합하고, 밀도 0.935g/㎤이며 융점이 127℃, 멜트 플로우 레이트 4.5g/10분의 LLDPE 80중량%와, 저밀도 폴리에틸렌 5중량%, 호모폴리프로필렌 15중량%를 배합한 수지 조성을 220℃로 가열된 2축 압출기에 투입해 콤파운드했다.
B1층에 사용하는 수지로서는 1-헥센을 공중합하고, 밀도 0.925g/㎤이며 융점이 117℃, 멜트 플로우 레이트 4.5g/10분의 LLDPE를 주성분으로 하고, 산화 방지제 마스터 배치 C를 0.05중량%, 산화 티타늄 마스터 배치 A를 20.0중량%, 알루미나 마스터 배치 B를 20.0중량%, 또한 형광 증백제 마스터 배치 D를 10.0중량% 혼합하고, 220℃로 가열된 2축 압출기를 사용해서 콤파운드했다.
C1층 수지로서 1-부텐을 공중합하고, 밀도 0.935g/㎤, 융점 127℃, 멜트 플로우 레이트 4.5g/10분의 LLDPE 65중량%에 저밀도 폴리에틸렌 10중량%, 호모폴리프로필렌 20중량%와, 유기입자로서 가교 폴리메틸메타크릴레이트 입자((주)니혼 쇼쿠바이제, 상품명 「M1002」)를 5중량% 배합한 수지 조성을 220℃로 가열된 2축 압출기로 콤파운드했다.
이렇게 하여 준비한 수지를 각각 단축의 용융 압출기에 공급하고, 각각 220℃의 범위에서 용융 압출을 행하고, 멀티 매니폴드형의 3종 3층 적층 T다이로 각 층의 두께가 A1층 10%, B1층 80%, C1층 10%가 되도록 백색 폴리에틸렌 필름(백색 PE3)을 얻었다. 본 백색 PE3 필름은 A1층/B1층/C1층의 3층 구성이며, B1층에만 백색 미립자를 첨가하는 처방이기 때문에 백색 PE1이나 백색 PE2에 비해 성형시의 구금의 더러움이 경미하며, 안정되며 장시간 압출성형 가공이 가능했다.
두께 100㎛의 PE3을 백색 PE2 대신에 사용한 것 이외는 실시예 6과 동일하게 실시했다. 백색 PE3에는 형광 증백제를 첨가하고 있고, 반사율을 높고, 이 결과 흡수율을 낮게 할 수 있었다.
(실시예 8)
두께 75㎛로 제막한 백색 PE2를 백색 PE1 대신에 사용한 것 이외는 실시예 5와 동일하게 실시했다. 백색 PE2가 얇아진 만큼 반사율은 저하했지만, 내가수분해성 폴리에스테르 필름이 얇은 것에 의해 흡수율은 작게 할 수 있었다.
(실시예 9)
A1층에 사용하는 수지로서 1-부텐을 공중합한 밀도 0.935g/㎤이며 융점이 127℃, 멜트 플로우 레이트 4.5g/10분의 LLDPE 100중량부에 대하여 밀도 0.900g/㎤의 LDPE 3.5중량부와, 프로필렌계 수지로서 밀도 0.900g/㎤의 호모폴리프로필렌 10.5중량부를 혼합하고, 220℃로 가열된 2축 압출기에 투입해서 콤파운드했다. LDPE와 폴리프로필렌계 수지의 혼합 비율은 각각 3중량%와 9중량%이다.
B1층에 사용하는 수지로서는 1-옥텐을 공중합한 밀도 0.918g/㎤이며 융점이 115℃, 멜트 플로우 레이트 5g/10분의 LLDPE 100중량부에 대하여 인-페놀계 산화 방지제의 마스터 배치(동 LLDPE 베이스, 스미토모 카가쿠(주)제 「스미라이저」GP 농도 10중량%)를 0.1중량부를 혼합하고, 또한 산화 티타늄 마스터 배치 A를 15중량부 혼합하고 (B층에의 산화 티타늄의 첨가량은 7.8중량%이다) 220℃로 가열된 2축 압출기를 사용해서 콤파운드했다. 인-페놀계 산화 방지제의 B층 수지에의 첨가량은 0.01중량%이다.
C1층 수지로서 상기 A1층 수지와 마찬가지로 밀도 0.935g/㎤의 LLDPE 100중량부에 대하여 밀도 0.900g/㎤의 LDPE 3.5중량부와 프로필렌계 수지로서 밀도 0.900g/㎤의 호모폴리프로필렌 10.5중량부를 혼합하고, 또한 평균 입자지름 2㎛의 규산 알루미늄으로 이루어지는 무기입자("실톤" JC30, 미즈사와 카가쿠제)의 마스터 배치(동 LLDPE 베이스, 농도 10중량%)를 6중량부 혼합(C1층에의 무기입자의 첨가량은 0.5중량%이다)한 수지 조성을 220℃로 가열된 2축 압출기로 콤파운드했다.
이렇게 하여 준비한 A1층, B1층, C1층의 콤파운드 수지를 각각 단축의 용융 압출기에 공급하고, 각각 220℃에서 용융해서 멀티 매니폴드형 T다이로 인도하고, 30℃로 유지된 캐스팅 드럼 상에 압출하고, 비드럼면측으로부터 25℃의 냉풍을 분사하여 냉각 고화하고, 각 층의 두께 구성 비율이 필름의 전체 두께를 100%로 해서 A1층/B1층/C1층=15%/75%/10%이며 필름 두께가 100㎛인 백색 폴리에틸렌계 다층 필름(백색 PE4)을 얻었다. 본 백색 PE4 필름은 A1층/B1층/C1층의 3층 구성이며, B1층에만 백색 미립자를 첨가하는 처방이기 때문에 백색 PE1이나 백색 PE2에 비해 성형시의 구금의 더러움이 경미하며, 안정되게 장시간 압출성형 가공이 가능했다. 백색 PE1을 백색 PE4로 바꾼 것 외에는 실시예 4와 같은 조건으로 해서 실시예 9로 했다. B1층에의 산화 티타늄의 첨가량이 7.8중량%로 낮고, 반사율이 72.3%로 약간 낮고, 그 만큼 흡수율이 8.9%로 약간 높게 되었다.
(실시예 10)
A2층에 사용하는 수지로서 1-부텐을 공중합하고, 융점 127℃, 밀도 0.940g/㎤이며 멜트 플로우 레이트 5g/10분의 LLDPE 80중량부에 대하여 융점 112℃, 밀도 0.912g/㎤의 LDPE를 20중량부, 및 폴리프로필렌계 수지로서 융점 150℃, 밀도 0.900g/㎤의 에틸렌·프로필렌 랜덤 공중합체 100중량부를 혼합한 수지 혼합물을 사용했다. 폴리에틸렌을 50중량%에 대하여 폴리프로필렌계 수지가 50중량%의 비율이다.
B2층에 사용하는 수지로서는 융점이 160℃, 밀도 0.90g/㎤의 호모폴리프로필렌 100중량부에 대하여 산화 티타늄 마스터 배치(호모폴리프로필렌 베이스, 농도 60중량%)의 12중량부를 혼합한 수지 혼합물을 사용했다. 산화 티타늄의 첨가량은 6.4중량%이다.
또한, C2층에 사용하는 수지로서 융점 160℃, 밀도 0.900g/㎤의 에틸렌·프로필렌 블록 공중합 수지를 사용했다.
이렇게 하여 준비한 A2층, B2층, C2층의 수지 혼합물을 각각 단축의 용융 압출기에 공급하고, 각각 260℃에서 용융해서 멀티 매니폴드형의 T다이로 인도하고, 30℃로 유지된 캐스팅 드럼 상에 압출하고, 비드럼면측으로부터 25℃의 냉풍을 분사하여 냉각 고화하고, 각 층의 두께 구성 비율이 A2층/B2층/C2층=10%/80%/10%인 필름 두께 100㎛의 폴리프로필렌계 다층 필름(백색 PP1)을 얻었다. 본 백색 PP1필름은 A2층/B2층/C2층의 3층 구성이며, B2층에만 백색 미립자를 첨가하는 처방이기 때문에 백색 PE1이나 백색 PE2에 비해 성형시의 구금의 더러움이 경미하며, 안정되게 장시간 압출성형 가공이 가능했다. 백색 PE1을 백색 PP1로 바꾼 것 외에는 실시예 4와 같은 조건으로 해서 실시예 10으로 했다. B2층에의 산화 티타늄의 첨가량이 6.4중량%로 낮고, 반사율이 70.6%로 약간 낮고, 그 만큼 흡수율이 9.3%로 약간 높게 되었다.
(실시예 11)
실시예 9에 있어서 B1층에 사용하는 수지로서 밀도 0.918g/㎤의 LLDPE 100중량부에 대하여 산화 티타늄 마스터 배치 A를 80중량부 혼합한 것(B1층에의 산화 티타늄의 첨가량은 26.7중량%이다) 외에는 동일하게 해서 백색 폴리에틸렌계 다층 필름(백색 PE5)을 얻었다. 성형시의 구금의 더러움의 억제 효과는 실시예 9와 마찬가지로 우수했다. 백색 PE1을 백색 PE5로 바꾼 것 외에는 실시예 4와 같은 조건으로 해서 실시예 11로 했다. B1층에의 산화 티타늄의 첨가량이 26.7중량%로 높고, 반사율이 82.5%로 높고, 흡수율도 3.6%로 낮게 할 수 있었다.
(실시예 12)
실시예 10에 있어서 B2층에 사용하는 수지로서 융점이 160℃, 밀도 0.90g/㎤의 호모폴리프로필렌 100중량부에 대하여 산화 티타늄 마스터 배치(호모폴리프로필렌 베이스, 농도 60중량%)의 70중량부(B2층에의 산화 티타늄의 첨가량은 24.7중량%이다)를 혼합한 수지 혼합물을 사용한 이외는 동일하게 해서 폴리프로필렌계 다층 필름(백색 PP2)을 얻었다. 성형시의 구금의 더러움의 억제 효과는 실시예 11과 마찬가지로 우수했다. 백색 PE1을 백색 PP2로 바꾼 것 외에는 실시예 4와 같은 조건으로 해서 실시예 11로 했다. B2층에의 산화 티타늄의 첨가량이 24.7중량%로 높고, 반사율이 81.0%로 높고, 흡수율도 3.9%로 낮게 할 수 있었다.
(비교예 1)
내가수분해성을 갖는 폴리에스테르 필름으로서 도레이(주)제의 두께 250㎛의 「루미라」X10S를 사용하고, 밀도 0.940g/㎤이며 융점이 129℃인 LLDPE로 이루어지는 두께 150㎛의 폴리에틸렌 필름(이하 PE1)을 접합하고, 40℃ 오븐에서 48시간 경화 에이징하고, 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제작했다. PE1은 투명한 필름이며, 반사율이 15.6%로 낮고, 그 결과 흡수율도 18.5%로 높은 것이 되었다.
(비교예 2)
폴리에스테르 필름으로서 도레이(주)제의 「루미라」S10의 두께 250㎛의 것을 사용하고, 백색 PE1의 두께 150㎛의 것과 접합하여 비교예 2로 했다. 이 폴리에스테르 필름의 인장 신도 유지율은 10%였다. 실시예 1에 가까운 반사율, 흡수율이지만, 내가수분해성이 나빠 실용에 충분하지 않는 것이었다.
(비교예 3)
두께 350㎛의 ISOVOLTA사제 태양전지 모듈용 이면 보호 시트 2442(38㎛ 폴리 불화 비닐 필름(PVF)/250㎛ 폴리에스테르 필름/38㎛ 폴리 불화 비닐 필름(PVF)의 구성)을 비교예 3으로 했다. 백색 미립자를 첨가한 필름이 포함되어 있지 않아 반사율은 낮고, 흡수율은 높아졌다.
(비교예 4)
내가수분해성 폴리에스테르 필름으로서 두께 125㎛의 「루미라」X10S를 사용하고, 상술의 방법으로 아크릴계 접착제를 도포층 두께 5.0㎛가 되도록 형성했다.
이 「루미라」X10S와 도레이(주)제의 두께 50㎛의 백색 폴리에스테르 필름 「루미라」E20을 접합했다. 이 접합한 「루미라」E20측에 상기와 동일한 방법으로 접착제를 도포하고, 두께 150㎛의 PE1과 접합해서 40℃ 오븐에서 48시간 경화 에이징한 후에 비교예 4의 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제작했다.
(비교예 5)
비교예 2의 두께 150㎛의 폴리에틸렌 필름을 도레이 필름 가공(주)제의 두께 50㎛의 폴리에틸렌 필름 「도레이판」(등록상표) NO4801로 변경하고, 「루미라」X10S에 실시예 4와 동일한 방법으로 대전 방지층(AS)을 부여하고, 대전 방지층과는 반대면에 「루미라」E20을 접합한 이외에는 비교예 2와 동일하게 실시했다.
(비교예 6)
「루미라」E20을 도레이(주)제의 두께 50㎛의 흑색 폴리에스테르 필름 도레이(주)제 「루미라」X30으로 변경한 이외는 비교예 5와 동일하게 실시했다.
(비교예 7)
두께 50㎛의 「도레이판」 NO4801과 두께 50㎛ 「루미라」E20을 각각 두께 100㎛의 백색 PE1과 두께 125㎛ 「루미라」X10S 대신에 사용한 것 이외는 실시예 3과 동일하게 실시했다.
(비교예 8)
실시예 10에서 사용한 백색 PP1필름의 작성에 있어서 B2층에 사용하는 수지로서 호모폴리프로필렌 100중량부에 대하여 산화 티타늄 마스터 배치의 혼합량을 5중량부로 변경한 것을 백색 PP3으로서 준비했다. 산화 티타늄의 첨가량은 2.9중량%이다. 이 백색 PP3필름을 사용한 이외는 실시예 4와 같은 조건으로 하고 비교예 8로 했다. B2층에의 산화 티타늄의 첨가량이 2.9중량%로 낮고, 반사율이 45.2%로 낮고, 그 만큼 흡수율이 10.3%로 높아졌다.
표 1로부터 태양전지 모듈 표면으로부터의 400∼2200nm의 파장의 광의 흡수율이 10% 이하인 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 사용함으로써 광기전력 소자의 발열을 억제할 수 있고 발전량을 향상시키는 것을 알 수 있었다. 또한 태양전지 모듈 표면으로부터의 400∼2200nm의 파장의 평균 반사율이 70% 이상인 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 사용함으로써 발전량을 향상시킬 수 있다.
또, 태양전지 모듈용 이면 보호 시트의 두께를 얇게 하고, 열전도율이 좋은 미립자를 첨가함으로써 열전도율을 높임으로써 광기전력 소자의 발열을 더 억제할 수 있어 발전량을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 의해, 광기전력 소자의 온도상승을 억제하여 발전 효율이 우수한 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트를 제공할 수 있다.
(표 1-1)
(표 1-2)
(표 2-1)
(표 2-2)
1:표면 유리(표면 보호 시트) 2:광기전력 소자
3:접착성 수지층 4:이면 보호 시트
5:백색 폴리올레핀계 필름 6:내가수분해성 폴리에스테르 필름
7: 제1층(A1층 또는 A2층) 8: 제2층(B1층 또는 B2층)
9: 제3층(C1층 또는 C2층)
3:접착성 수지층 4:이면 보호 시트
5:백색 폴리올레핀계 필름 6:내가수분해성 폴리에스테르 필름
7: 제1층(A1층 또는 A2층) 8: 제2층(B1층 또는 B2층)
9: 제3층(C1층 또는 C2층)
Claims (5)
- 백색 미립자를 첨가한 백색 폴리올레핀 필름과 140℃ 고압 스팀으로 10시간 보관 후의 인장 신도 유지율이 60% 이상인 내가수분해성 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트로서:
상기 백색 폴리올레핀 필름측으로부터의 400∼2200nm 파장의 광의 흡수율은 10% 이하이며, 상기 파장에서의 광의 반사율은 70% 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트. - 제 1 항에 있어서,
열관류율은 500W/㎡K 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
부분 방전 전압은 1000V 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 백색 폴리올레핀 필름은 A1층/B1층/C1층의 3층으로 이루어지는 필름이며, 상기 A1층은 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, 상기 B1층은 백색 미립자를 5∼30중량% 함유한 에틸렌·α-올레핀 공중합체로 이루어지는 백색 폴리에틸렌 수지로 이루어지고, 상기 C1층은 에틸렌·α-올레핀 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 백색 폴리올레핀 필름은 A2층/B2층/C2층의 3층으로 이루어지는 필름이며, 상기 A2층은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 이루어지고, 상기 B2층은 백색 미립자를 5∼50중량% 함유한 폴리프로필렌계 수지로 이루어지고, 상기 C2층은 폴리프로필렌계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 이면 보호 시트.
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