KR20140039078A - 태양 전지용 신규 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가수분해에 대하여 개선된 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 신규 필름에 관한 것이다.
Description
본 발명은 개선된 가수분해 내성을 특징으로 하는 태양 전지용 신규 호일, 및 상기 호일을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
독일이 핵 에너지를 포기하기로 결정한 후 광발전법에 의한 전기 생성이 현저히 발달되어 왔다.
공지된 바와 같이 광발전법에 의한 전기 생성은 태양 에너지를 규소 전지 반도체에 의해 전기 에너지로 직접 전환시킨다. 그러나, 상기 태양-전지 요소의 품질은 그것이 주위 공기와 직접 접촉하게 되면 저하된다. 그러므로 상기 배열은 일반적으로 밀봉재와 투명한 표면-보호 물질 (대부분 유리)과 반대쪽 표면-보호 물질 (반대쪽 호일은 예를 들어 폴리에스테르 수지, 플루오로수지 등으로 제조됨) 사이에 태양-전지 요소를 가짐으로써, 완충 효과를 성취하고 이물질의 진입, 특히 습기의 진입을 방지한다.
플루오로수지 (폴리비닐 플루오라이드 기재의 플라스틱)는 그 불활성으로 인하여 상기 적용 분야에 특히 적합하지만, 이들은 제조하는 데 지나치게 고가여서 종종 충분한 양으로 사용가능하지 않으며, 따라서 대안으로 가수분해에 취약한 폴리에스테르 수지가 사용된다. 그러므로 개발 연구는 폴리에스테르 수지 층의 가수분해를 방지하는 것을 주목적으로 한다.
이러한 목적으로 사용되는 물질의 예는 카르보디이미드이며, EP-A 2262000을 참조하라. 본원에서는 특히 지방족 카르보디이미드, 예를 들어 카르보디라이트 (Carbodilite)® LA-1 및 카르보디라이트® HMV-8CV가 바람직하다. 그러나 이들은 높은 농도에서만 가수분해 안정화제로 작용하는 단점이 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 갖지 않고, 특히 가수분해 내성인 폴리에스테르 기재의 태양 전지용 호일을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 적어도 1종의 폴리에스테르, 및 0.5 내지 2.5 중량%의, 10,000 내지 30,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 적어도 1종의 중합체성 방향족 카르보디이미드를 포함하는 호일은 선행 기술의 단점을 갖지 않음이 이제 발견되었다.
그러므로 본 발명은 적어도 1종의 폴리에스테르, 및 상기 폴리에스테르를 기준으로 0.5 내지 2.5 중량%, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 중량%의, 10,000 내지 30,000 g/mol, 바람직하게는 15,000 내지 25,000 g/mol, 매우 특히 바람직하게는 17,000 내지 22,000의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 적어도 1종의 중합체성 카르보디이미드를 포함하는 태양 전지용 호일을 제공한다.
중량-평균 몰 질량은 폴리스티렌을 표준으로 하여 테트라히드로푸란 (THF)에서 측정되는 GPC (겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정되었다.
본 발명의 한 실시양태에서, 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 및/또는 폴리시클로헥산디메탄올 테레프탈레이트 (PCT)를 포함한다. 본원에서 특히 바람직한 것은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT)이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 폴리에스테르는 폴리에스테르의 혼합물을 포함한다. 이와 관련하여, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)의 혼합물이 바람직하다.
폴리에스테르는 예를 들어 인비스타(Invista), 노바펫 에스.에이.(Novapet S.A.), 란제스 도이치란트 게엠베하(Lanxess Deutschland GmbH), 코르테라 폴리머즈(Corterra Polymers)(쉘 케미컬스(Shell Chemicals)) 또는 테이진 듀퐁(Teijin DuPont)으로부터 입수가능하다.
본 발명의 목적상, 카르보디이미드는 바람직하게는 20,000 내지 30,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 방향족 카르보디이미드를 포함한다. 이들은 시판되며, 예를 들어 라인 케미 라이나우 게엠베하(Rhein Chemie Rheinau GmbH)로부터 입수가능하다.
본 발명의 호일은 또한 다른 첨가제, 예를 들어 안료, 염료, 충전제, 안정화제, 항산화제, 가소제, 가공 보조제, 가교제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 호일은 하기 방법에 의해 바람직하게 제조된다.
본 발명의 한 실시양태에서, 10,000 내지 30,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 중합체성 카르보디이미드는 혼련기 및/또는 압출기에 의해 폴리에스테르 내에 원하는 농도로 도입된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 10,000 내지 30,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 중합체성 카르보디이미드는 혼련기 및/또는 압출기에 의해 폴리에스테르 내에, 폴리에스테르-함유 마스터배치의 형태로 도입된다. 여기서 카르보디이미드의 마스터배치 중 농도는 바람직하게는 10-20 중량%이다.
임의로 사용되는 첨가제, 안료, 염료, 충전제, 안정화제, 항산화제, 가소제, 가공 보조제 및 가교제는 폴리에스테르 내에 중합체성 카르보디이미드와의 혼합 단계에서 바람직하게 도입된다. 여기서 카르보디이미드와 첨가제의 첨가 순서는 원하는 대로 선택될 수 있다.
호일은 카르보디이미드 또는 카르보디이미드 마스터배치와 폴리에스테르를 용융물로 혼합하고, 이어지는 용융 압출 공정에 의해 바람직하게 제조되며, 역시 EP-A 2262000을 참조하라.
용융 압출 공정을 위해 다음 장비가 사용될 수 있다: 단일-나사, 이중-나사, 또는 다중나사 압출기, 유성-기어 압출기, 캐스케이드 압출기, 연속 작동 공-압출기 (버스(Buss) 형), 및 회분식-작동 혼련기, 예를 들어 밴버리(Banbury) 형, 및 중합체 산업에 통상적으로 사용되는 기타 조립품.
본원에서 호일은 임의의 원하는 두께로 제조될 수 있다. 그러나 25 내지 300 마이크로미터의 층 두께가 바람직하다.
본 발명은 또한 본 발명의 호일의 태양 전지에서의 용도를 제공하며, 여기서 이는 밀봉을 위해, 따라서 환경 영향, 예를 들어 습기로부터, 그리고 이물질의 진입으로부터의 보호를 위해 바람직하게 사용된다.
본 발명은 또한 본 발명의 적어도 하나의 호일을 포함하는 태양-전지 모듈을 제공한다.
태양 전지는 일반적으로 복수의 다양한 물질, 예를 들면 다음 물질로 된 층들로 이루어진다.
- 예를 들어 유리 패널 또는 투명 기판, 예를 들어 폴리카르보네이트로 제작된 투명 정면 패널,
- 일반적으로 에틸렌-비닐 아세테이트로 이루어진 감싸는 호일로 적층된 실리콘 웨이퍼,
- 폴리비닐 플루오라이드 및/또는 폴리에스테르로 제작된 반대쪽 호일, 및
- 알루미늄 프레임.
또한 투명 정면 패널과 실리콘 웨이퍼 사이에, 예를 들어 α-올레핀-비닐 아세테이트 공중합체와, 예를 들어 EP-A 2031662에 기재된 것과 같은 에텐, 프로펜, 부텐, 펜텐, 헥센, 헵텐 및 옥텐으로부터 선택된 올레핀으로 제작된 투명 중합체 층을 또한 갖는 공지된 태양 전지도 있다.
본 발명의 호일은 본 발명에서 태양 전지 중 반대쪽 호일로 사용된다. 본원에서 호일은 선행 기술에 공지된 태양 전지 중 임의의 것에 사용될 수 있다.
본원에서 태양 전지는 선행 기술에 기재된 방법에 의해 제조되는데, 주조 공정, 브리지맨(Bridgeman) 공정, EFG (모서리-정의된 필름-공급된 성장) 공정, 또는 초크랄스키(Czochralski) 공정에 의한 실리콘의 제조를 위한 표준 공정으로부터 시작하여, 이어서 Si 웨이퍼를 제조하고, 상기 언급된 물질의 층을 서로의 상단 위에 조립하는데, 여기서 본 발명의 호일은 통상적으로 사용되는 반대쪽 호일 대신 사용된다. 적층 공정이 여기서, 태양 전지의 각 층들을 서로와 결합시키기 위해 사용될 수도 있으며, EP-A 2031662를 참조하라.
본 발명의 범위는 위에 제공된, 그리고 이후에 일반적 용어 또는 바람직한 범위, 즉 각각의 범위와 바람직한 범위 사이의 조합으로 나열되는, 잔기의 정의, 지수, 파라미터 및 설명 중 임의의 것의 임의의 원하는 조합을 포함한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지, 그에 의해 한정하는 효과를 갖는 것이 아니다.
본 발명의
실시예
:
실시예에서는
다음 물질이 사용되었다:
PET = 노바펫(Novapet)으로부터 입수가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 실시예 1 및 3-7에 사용.
실시예 2에서는, 후술하는 측정을 실시하기 전에, 상기 언급된 PET를 베르너 앤 플라이더러(Werner & Pfleiderer)의 제품인 ZSK 25 실험실용 이중-나사 압출기에서 1회 압출하였다.
스타박솔(Stabaxol)® 1 LF, 라인 케미 라이나우 게엠베하로부터 입수된 비스-2,6-디이소프로필페닐카르보디이미드, 실시예 3에 사용.
중량 평균 몰 질량 Mw가 2,000 < Mw < 5,000 g/mol인 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 중합체성 카르보디이미드, 실시예 4에 사용.
중량-평균 몰 질량이 다음과 같은 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 중합체성 카르보디이미드
Mw 17,000 g/mol, 실시예 5에 사용 (본 발명)
Mw 21,700 g/mol, 실시예 6에 사용 (본 발명)
Mw 38,000 g/mol, 실시예 7에 사용 (비교예)
Mw 51,000 g/mol, 실시예 8에 사용 (비교예).
카르보디라이트® LA 1, 중량-평균 몰 질량 Mw > 20,000 g/mol을 갖는 디시클로헥실메탄 4,4'-디이소시아네이트 (H12MDI) 기재의 중합체성 지방족 카르보디이미드, 니신보 케미칼 인크.(Nisshinbo Chemical Inc.)의 제품, 실시예 9에 사용
카르보디라이트® HMV-8 CA, 약 10,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 디시클로헥실메탄 4,4'-디이소시아네이트 (H12MDI) 기재의 중합체성 지방족 카르보디이미드, 니신보 케미칼 인크.의 제품, 실시예 10에 사용.
카르보디이미드는 베르너 앤 플라이더러의 제품인 ZSK 25 실험실용 이중-나사 압출기를 이용하여 PET 내에 도입되었다.
표 1은 사용된 카르보디이미드의 성질 및 양, 그리고 가수분해 내성에 관하여 측정된 결과를 보여준다.
파단 인장 변형률을 측정하기 위해, F3 표준 시험 견본을 아르부르크 올라운더(Arburg Allrounder) 320 S 150 - 500 사출 성형기에서 제조하였다.
가수분해 시험을 위해, 상기 표준 F3 시험 견본을 120℃ 온도의 수증기 중 24 시간 동안 보관하고, 0 및 24시간 후 그 파단 인장 변형률을 측정하였다.
중량-평균 몰 질량은 폴리스티렌을 표준으로 하여 THF에서 측정된 GPC (겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정하였다. 써모 사이언티픽(Thermo Scientific)의 제품인 측정 장비가 이를 위해 사용되었다.
표 1에 나타낸 값은 다음 수학식의 계산으로부터 수득된다.
파단 인장 변형률 [%] = (24시간 후 파단 인장 변형률 / 0시간 후 파단 인장 변형률) x 100
20,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠이 사용될 때 가장 높은 가수분해 내성이 수득될 수 있음이 분명하다.
Claims (6)
- 적어도 1종의 폴리에스테르 및, 상기 폴리에스테르를 기준으로 1.0 내지 2.0 중량%의, 10,000 내지 30,000 g/mol의 중량-평균 몰 질량 Mw를 갖는 1,3,5-트리이소프로필-2,4-디이소시아네이토벤젠 기재의 적어도 1종의 중합체성 카르보디이미드를 포함하는 호일.
- 제1항에 있어서, 폴리에스테르가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 및/또는 폴리시클로헥산디메탄올 테레프탈레이트 (PCT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 호일.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 중량-평균 몰 질량 Mw가 15,000 내지 25,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 호일.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 카르보디이미드의 중량-평균 몰 질량 Mw가 17,000 내지 22,000 g/mol, 특히 바람직하게는 17,000 내지 21,700 g/mol인 것을 특징으로 하는 호일.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 호일을 포함하는 태양-전지 모듈.
- 태양 전지의 밀봉을 위한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 호일의 용도.
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