KR20140081930A - 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발열성이 우수한 새로운 구성의 봉지재를 태양전지 후면에 사용하여, 모듈 내의 온도 상승을 억제하여 발전 효율 저하를 막을 수 있는 새로운 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 구성과 그 제조물에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트는 태양전지 셀의 일면에 부착되는 것으로 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지며, 여기에 방열 특성을 부여하기 위해 탄소나노튜브 또는 그래핀을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은 봉지재 시트 중 전면 봉지재 시트는 발전 효율을 극대화하기 위하여 투명한 단층의 봉지재로 구성되며, 후면 봉지재 시트는 모듈 내부에서 발생하는 열을 빠르게 발산 시킬 수 있도록 단층 혹은 다층 구조의 방열성 시트로 구성하고 일반적 모듈 제작 과정인 라미네이션 공정 시 표면 유리, 전면 봉지재 시트, 셀, 후면 봉지재 시트, 백시트의 순으로 적층하여 모듈을 제작하므로, 전면은 충분한 빛을 투과시켜 최대의 발전 효율을 달성하고, 지속적인 사용시 발생하는 열을 후면 봉지재 시트를 통하여 백시트와 접하는 외부로 빠르게 열을 방출하여 효율 저하를 최소화하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은 봉지재 시트 중 전면 봉지재 시트는 발전 효율을 극대화하기 위하여 투명한 단층의 봉지재로 구성되며, 후면 봉지재 시트는 모듈 내부에서 발생하는 열을 빠르게 발산 시킬 수 있도록 단층 혹은 다층 구조의 방열성 시트로 구성하고 일반적 모듈 제작 과정인 라미네이션 공정 시 표면 유리, 전면 봉지재 시트, 셀, 후면 봉지재 시트, 백시트의 순으로 적층하여 모듈을 제작하므로, 전면은 충분한 빛을 투과시켜 최대의 발전 효율을 달성하고, 지속적인 사용시 발생하는 열을 후면 봉지재 시트를 통하여 백시트와 접하는 외부로 빠르게 열을 방출하여 효율 저하를 최소화하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 자세하게는 발열성이 우수한 새로운 구성의 봉지재를 태양전지 후면에 사용하여, 모듈 내의 온도 상승을 억제하여 발전 효율 저하를 막을 수 있는 새로운 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 구성과 그 제조물에 관한 것이다.
현재 주로 사용되고 있는 화석에너지 및 원자력 에너지 등은 그 자원의 유한성으로부터 가지는 한계로 사용기간이 제한되어 있다. 또한, 화석에너지는 이산화탄소 등의 온실가스 및 각종 유해가스를 발생시켜 환경문제를 야기시키며, 특히 원자력 에너지는 원료 및 생성 물질에서 발생하는 방사능 물질로 인해 사용 후 재처리 및 자연재해 등에 있어 그 경각심이 날로 높아지고 있는 실정이다.
이에 따라 풍력, 지열, 태양에너지 등이 대체 에너지원으로서 최근 큰 관심을 받고 있으며, 특히 태양광 에너지 및 태양열 에너지의 경우 설치 위치에서 비교적 자유롭고, 그 무한한 공급의 특징으로 가장 높은 성장 가능성을 평가받고 있다. 세계 각국의 지원책에 의해 태양에너지를 이용한 발전은 급격한 성장세를 보이고 있으며, 그 중에서도 사용이 간편한 태양광 발전 모듈 산업은 매년 급격한 성장을 이어 가고 있다.
태양전지는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기소자로서, 실리콘계 재료를 이용한 다결정 및 단결정 셀이 존재하며, 그 외 무기 및 유기물을 이용한 다양한 형태가 존재한다. 이러한 태양전지 셀은 태양전지 셀들이 수 장 내지 수십 장이 연결되며, 장기간에 걸친 사용에도 파손되지 않도록 봉지재(Encapsulant), 표면 보호 유리, 백시트(Backsheet; 후면보호필름)를 사용하여 구성된 태양전지 모듈의 형태로 구성되어 사용된다.
일반적인 태양전지 모듈은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지 셀과 그 보호 부재로 구성이 되어 있다. 일반적인 모듈화 과정을 살펴보면, 빛을 투과시킴과 동시에 보호를 위한 표면유리와 이면 측 보호 부재인 백시트 사이에 셀을 위치시키며, 이때 셀의 보호 및 유리와 후면 보호 필름과의 접착을 위해 봉지재가 사용된다. 보다 자세하게는 표면유리, 봉지재 시트, 태양전지 셀, 봉지재 시트, 후면 보호 필름의 순서대로 적층을 하고, 고온에서 봉지재 시트가 완전히 용융되어 고분자의 충분한 이동성이 확보된 상태에서 상하 방향에서의 가압 및 탈기로 진행되는 라미네이션 공정을 거쳐 모듈화가 진행된다. 이러한 태양전지 모듈로서는, 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제2009-0035971호에서는 상기 기술된 표면유리, EVA 봉지재, 셀, EVA봉지재, 백시트 적층구조의 태양전지 모듈 구성을 서술하고 있다.
그러나, 상기 특허발명을 포함하는 종래의 이러한 일반적 구성의 태양전지 모듈은 외부에서 장기간 사용되므로, 여러 가지 외부 자극에 의한 성능 저하 등의 문제가 지속적으로 관찰되고 있으며, 특히 태양광 및 외부 온도에 의한 모듈 내 온도 상승은 태양전지의 발전 효율을 크게 떨어트리는 원인 중 하나로 해결되어야 할 문제이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 발열성이 우수한 새로운 구성의 봉지재를 태양전지 후면에 사용하여, 모듈 내의 온도 상승을 억제하여 발전 효율 저하를 막을 수 있는 새로운 태양전지 모듈용 봉지재 시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 봉지재 시트를 사용하여 모듈 내의 온도 상승을 억제하여 발전 효율 저하를 막을 수 있는 태양전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트는;
태양전지 셀의 일면에 부착되는 것으로 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지며, 여기에 방열 특성을 부여하기 위해 탄소나노튜브 또는 그래핀을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀의 함유량은 1 내지 40 질량%임을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트를 포함하는 태양전지 모듈은;
표면유리, 봉지재 시트, 태양전지 셀, 봉지재 시트 및 백시트가 순차적으로 적층되어 구성된 태양전지 모듈에 있어,
상기 표면유리와 태양전지 셀 사이의 위치되는 전면 봉지재 시트는 투명층이 우수한 재질로 구성된 봉지재 시트가 사용되고, 상기 태양전지 셀과 백시트 사이에 사용되는 후면 봉지재 시트는 단층 혹은 다층의 구조를 가지는 봉지재 시트로 방열 특성을 가지는 것이 사용된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 전면 봉지재 시트는 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl aceate)로 구성되고, 상기 후면 봉지재 시트는 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지며, 여기에 방열 특성을 부여하기 위해 탄소나노튜브 또는 그래핀을 1 내지 40 질량%를 함유하는 것으로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 전면 봉지재 시트의 두께는 100 내지 600 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 후면 봉지재 시트의 두께는 100 내지 600 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 전면 및 후면 봉지재 시트의 총 두께는 0.2 내지 1.2 밀리미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 후면 봉지재 시트는 복층의 구조로 일 층은 투명성 층이고 다른 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 1 내지 40 질량%를 함유하는 불투명성의 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지지며, 이들 각 층은 성형시 공압출 내지 성형 후 합지공정으로 제조된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 후면 봉지재 시트의 투명층의 두께는 50 내지 200 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 후면 봉지재 시트의 불투명성층의 두께는 100 내지 500 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은 봉지재 시트 중 전면 봉지재 시트는 발전 효율을 극대화하기 위하여 투명한 단층의 봉지재로 구성되며, 후면 봉지재 시트는 모듈 내부에서 발생하는 열을 빠르게 발산 시킬 수 있도록 단층 혹은 다층 구조의 방열성 시트로 구성하고 일반적 모듈 제작 과정인 라미네이션 공정 시 표면 유리, 전면 봉지재 시트, 셀, 후면 봉지재 시트, 백시트의 순으로 적층하여 모듈을 제작하므로, 전면은 충분한 빛을 투과시켜 최대의 발전 효율을 달성하고, 지속적인 사용시 발생하는 열을 후면 봉지재 시트를 통하여 백시트와 접하는 외부로 빠르게 열을 방출하여 효율 저하를 최소화하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하나, 이는 본 발명의 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 표면유리(a), 전면 봉지재 시트(b), 태양전지 셀(c), 후면 봉지재 시트(d1, d2), 백시트(e)가 순차적으로 적층된 구조를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 본 발명의 전면 봉지재 시트(b)는 투명성과 유연성을 고려하여 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate; EVA) 공중합체를 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 사용되는 EVA는 비닐아세테이트의 함량이 20 내지 40 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 190℃, 2160kg의 하중에서의 멜트 플로우레이트(Melt Flow Rate)가 1.0 내지 50g/10분인 것이다. 또한, 가교를 위한 유기과산화물과 가교 반응시의 속도 및 가교밀도를 조절해 주는 가교조제 및 유리와의 접착성을 위한 접착보조제가 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈용 봉지재 시트에 가교제로 사용되는 유기과산화물은 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸-퍼옥시 아이스프로필벤젠, 1,1-디-(t-아밀퍼옥시)사이클로헥산, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 카보네이트, t-아밀(2-에틸헥실)모노퍼옥시 카르보네이트, t-부틸퍼옥시 아세테이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 중에서 선택되는 1종 내지 2종 또는 그 이상을 사용할 수 있다. 과산화물의 사용량에 있어서는 EVA의 경우, 수지 투입량 100중량부에 대해여 0.1 내지 2중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 개시된 유기과산화물 외에 봉지재 시트는 필요에 따라 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 이와 같은 첨가제로서는 가교를 돕는 가교조제 및 실란커플링제를 첨가할 수 있다. 이와 같이 가교율을 향상시키고, 가교속도의 조절을 위해 가교조제를 사용할 수 있는데, 이 목적으로 제공되는 가교조제는 트리알릴 아이소시아누레이트를 들 수 있다. 역시 EVA를 주원료로 사용하였을 때, 수지 투입량에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 접착보조제로 사용되는 실란커플링제로는 비닐기, 아크릴록시기, 메타아크릴록시기와 같은 불포화기, 아미노기, 에폭시기 등과 함께, 알콕시기와 같은 가수분해가 가능한 관능기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 실란 커플링제로서 구체적으로는 비닐트리에톡시 실록산, 비닐트리메톡시 실록산, γ-메타아크릴록시 프로필트리에톡시 실록산 등을 예시할 수 있다. 실란커플링제는 EVA를 주원료로 사용하였을 경우, 수지 투입량에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 첨가제 외에 태양전지 모듈용 봉지재 시트는 필요에 따라 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제와 같이 빛 내지 열 등에 의한 열화를 막기 위한 첨가제와 함께 혼합되어 성형될 수 있다. 보다 상세하게는 자외선 노출에 따른 열화를 방지하기 위한 UV흡수제, 외부의 열 및 충격으로부터의 열화를 막기 위한 HALS (Hindered Amine Light Stabilizer) 및 산화방지제를 혼합할 수 있다.
사용되는 UV흡수제에 있어, 특별한 제한은 없으나, 시트를 제조하는 공정상에 있어 용융상태의 수지에 잘 혼합되어야 한다. 이러한 목적에 따라 벤조페논계 UV 흡수제 혹은 벤조 트리아졸계 UV흡수제를 1종 이상 사용할 수 있다. 상기 벤조페논계 UV흡수제에 있어, 구체적인 예로서는 2-히드록시-4-엔-옥틸옥시벤조페논 (2-hydroxy-4-N-octyloxybenzophenone), 2-히드록시-4-메톡시-벤조페논(2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone) 등이 있으며, 벤조트리아졸계의 UV 흡수제의 구체적 예로서는 2-(2H-벤조티아졸-2-일)-6-(도데실)-4-메틸페놀(2-(2H-benzothiazol-2-yl)-6-(dodecyl)-4-methylphenol) 등을 들 수 있다. 또한, 그 사용량에 있어서 사용 수지 100중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 첨가할 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 HALS에 있어서, 특별한 제한은 없으나, 시트를 제조하는 공정상에 있어 용융상태의 수지에 잘 혼합되어야 한다. 구체적인 예로서는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate), 비스-(엔-옥틸옥시-테트라메틸)피페리디닐세바케이트(bis-(N-octyloxytetramethyl)piperidinyl sebacate), 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate) 및 메틸-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트(methyl 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl sebacate) 등을 들 수 있다. 또한, 그 사용량에 있어서는 사용 수지 100중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 첨가할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 산화방지제의 경우, 특별한 제한은 없으나, 시트를 제조하는 공정상에 있어 용융상태의 수지에 잘 혼합되어야 하며, 이러한 목적을 달성하는 구체적인 예로서는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제 등이 있으며, 이중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 상기 폐놀계 산화방지제의 구체적 예로는 펜타에리스리톨테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트(Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate) 및 옥타데실 3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 (Octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate) 등을 들 수 있다. 포스파이트계 산화방지제의 구체적 예로는 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스파이트(tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite) 및 트리스(노닐페닐)포스파이트(tris(nonylphenyl)phosphite) 등을 예시할 수 있다. 그 사용량에 있어 사용 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 0.5 중량부를 첨가할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 셀 후면에 사용되는 봉지재 시트는 방열 기능성 추가를 위해 복층으로 구성되는 것이 특히 바람직하다.
도 1에서 도시된, 셀과 접하는 후면 봉지재 시트의 d1 층은 상기의 전면 봉지재와 같은 구성을 가질 수 있으며, 다만 그 두께에 있어 50 내지 200 마이크로 미터를 가질 수 있다.
또한, 백시트와 접하는 후면 봉지재 시트의 d2 층은 투명 내지 불투명의 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 내지 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)을 사용할 수 있다. 이들 성분들은 멜트 플로우레이트가 190℃, 2160kg의 하중에서 1.0 내지 50g/10분인 것이 바람직하다. 또한, 방열의 특성을 위해서 개질된 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 혹은 그래핀(Graphene)을 1 내지 40 질량% 첨가한다. 이때, 그 두께는 100 내지 500 마이크로미터를 가질 수 있다.
상기한 구성으로 되는 후면 봉지재 시트의 d1 층과 d2 층은 시트 제조시의 공압출 내지 시트형상 제조 후 일반적인 합지 공정을 통해 준비될 수 있다.
또한, 각 층에는 가교를 위한 유기과산화물과 가교 반응시의 속도 및 가교밀도를 조절해주는 가교조제 및 유리와의 접착성을 위한 접착보조제가 첨가될 수 있다. 또한, 필요에 따라 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제와 같이 빛 내지 열 등에 의한 열화를 막기 위한 첨가제와 함께 혼합되어 성형될 수 있다. 그 상세 구성에 있어서는 상기 전면 봉지재 시트의 경우와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 기술된 전면 및 후면 봉지재 시트들은 적층 시 셀에 접하는 편면에 엠보스를 성형한다. 이때 편면의 엠보스 형상에 관계없이, 엠보스 패턴 형성부의 기공도는 40 내지 70%인 것이 바람직하다.
본 발명의 태양전지 모듈용 봉지재 시트를 이용한 태양전지 모듈은 표면유리, EVA 봉지재 시트, 태양전지 셀, 올레핀계 봉지재 시트, 후면보호 필름의 순서 혹은 표면유리, EVA 봉지재 시트, 태양전지 셀, 올레핀계 봉지재 시트와 후면보호 필름의 일체형 시트를, 각 봉지재의 엠보스 성형면이 셀을 마주 보고 있도록 순차적으로 적층하여 구성한다. 이렇게 적층이 완료되면 진공 라미네이터로 100 내지 180℃의 온도, 탈기시간 4 내지 10분, 가압 0.5 내지 1기압, 가압시간 5 내지 20분으로 진공 가열 및 가압하여 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 보다 상세히 설명하고자 하지만, 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
전면의 EVA 봉지재 시트는 멜트플로우레이트 15g/10분, 비닐아세테이트 함량 28중량% (삼성토탈석유화학)의 EVA 100중량부에 대해서, 5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산 (알케마사 루페록스101) 1 중량부, 가교조제로 트리알릴 아이소시아누레이트 (일본화성 TAIC) 0.7 중량부, UV흡수제로서 2-하이드록시-4-옥틸록시벤조피논 (스미토모화학 Sumisorb130) 0.2 중량부를 상온에서 배합하여, 직경 105mm의 트윈 압출기로 120℃ 미만의 온도로 500kg/h의 토출량으로 T-die를 통해 0.5mm 두께로 압출 성형하였다.
도 1의 (d1)과 (d2)로 도시되어 있는 층은 공압출 방법을 통하여 처음부터 합지된 형태로 제조되었다. (d1) 층은 상기의 전면 봉지재와 동일한 소재와 첨가제를 함유한 형태로, 그 두께만 0.1mm로 조절하였으며, (d2) 층은 멜트플로우레이트 30g/10분의 LLDPE (LG화학) 100중량부에 대해서, UV 흡수제로서 2-하이드록시-4-올틸록시벤조피논 (스미토모 화학 Sumisorb130) 0.2중량부를 포함하였다. 이때, CNT(Carbon nanotube; 카본 나노튜브)는 단일 층을 가진 형상의 것(Single wall nano tube; SWNT)을 1 wt%가 되도록 투입되어 투입되어, 그 두께가 0.4mm를 가질 수 있도록 성형되었다.
상기의 각 봉지재는 직경 105mm의 트윈 압출기를 이용하여 각층이 서로 다른 압출기에서 혼련되어, 공압출하는 형태로 150℃ 미만의 온도로 500kg/h의 토출량으로 T-die를 통해 서술된 두께로 압출 성형하였다.
실시예 2
상기의 (d2) 층의 CNT 함량이 5wt%인 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
실시예 3
상기의 (d2) 층의 CNT 함량이 10wt%인 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
실시예 4
상기의 (d2) 층의 CNT 함량이 20wt%인 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
실시예 5
상기의 (d2) 층의 CNT 함량이 30wt%인 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
비교예 1
상기의 (d2) 층이 (d1) 층과 동일한 형상을 가지도록 하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
비교예 2
상기의 (d2) 층의 CNT 함량이 0wt%인 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 봉지재 시트를 제조하였다.
실험예
상기 각 실시예 및 비교예에 기술된 형태로 준비된 봉지재 시트를 이용하여 54cell 형태의 모듈을 제작하였다. 이후 올레핀 봉지재는 PET계 백시트인 도레이(Toray) 필름 가공의 LTW-09ST와 사전 접합하여 사용되었다. 먼저 표면유리, EVA봉지재 시트, 셀, 다층 봉지재, PET계 백시트(LTW-09ST-2, Toray Advanced Films)를 순서대로 적층한 후, 진공 라미네이터에서 탈기 4분, 프레스 1분, 유지 10분의 순서로 모듈화를 하여 준비하였다.
이때 사용된 태양전지 셀은 다결정 실리콘의 6인치, 2bus bar type, 16.6%의 셀 효율을 보였다. 또한, 표면 유리는 태양전지 모듈에 통상적으로 사용되는 3.2mm두께의 것을 사용하였다.
제작된 모듈은 솔라시뮬레이터(스펙: RIC 것 참조)에서 1일간 방치하면서 조사를 시작한 시점으로부터 6시간 후의 모듈 전, 후면 온도와 최대 발전량 변화를 측정하여 그 성능을 확인하여, 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.
| 최초 발전량 (W) | 6시간 조사후 발전량(W) | 유리 표면 온도 (℃) | 백시트 표면 온도 (℃) | |
| 실시예 1 | 208.3 | 200.1 | 65 | 55 |
| 실시예 2 | 207.5 | 203.2 | 64 | 53 |
| 실시예 3 | 208.0 | 205.2 | 66 | 51 |
| 실시예 4 | 208.2 | 204.5 | 65 | 52 |
| 실시예 5 | 207.7 | 205.1 | 65 | 50 |
| 비교예 1 | 207.9 | 199.5 | 66 | 57 |
| 비교예 2 | 208.1 | 201.0 | 65 | 58 |
상기 실험예에서 확인할 수 있듯이, (d2) 층에 방열소재인 CNT를 함유하였을 때, 6시간 조사 후에도 온도 상승이 비교예에 비해 낮은 온도를 보이며, 발전능력 하락도 적은 것을 쉽게 확인할 수 있다. 또한, CNT의 함량이 높을수록 발전 능력의 하락 정도는 감소하며, 10wt% 이상 30wt%까지를 포함하여도 다른 특성의 하락은 없지만 10wt% 정도가 되면 거의 최고점에 도달하여 발전량은 더 이상 증가하지 않고 거의 일정 수준을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다.
상기의 실험결과로 볼 때, 본 발명에 따른 봉지재 시트를 사용하여 태양전지 모듈의 온도 상승에 따른 발전능력 하락을 어느 정도 막을 수 있음을 확인할 수 있다.
(a) --- 표면유리
(b) --- 전면 봉지재
(c) --- 태양전지 셀
(d1) --- 후면 봉지재의 투명층
(d2) --- 후면 봉지재의 방열 소재 함유층
(e) --- 백시트
(b) --- 전면 봉지재
(c) --- 태양전지 셀
(d1) --- 후면 봉지재의 투명층
(d2) --- 후면 봉지재의 방열 소재 함유층
(e) --- 백시트
Claims (10)
- 태양전지 셀의 일면에 부착되는 것으로 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지며, 여기에 방열 특성을 부여하기 위해 탄소나노튜브 또는 그래핀을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 봉지재 시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀의 함유량은 1 내지 40 질량%임을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 봉지재 시트.
- 표면유리, 봉지재 시트, 태양전지 셀, 봉지재 시트 및 백시트가 순차적으로 적층되어 구성된 태양전지 모듈에 있어,
상기 표면유리와 태양전지 셀 사이의 위치되는 전면 봉지재 시트는 투명층이 우수한 재질로 구성된 봉지재 시트가 사용되고, 상기 태양전지 셀과 백시트 사이에 사용되는 후면 봉지재 시트는 단층 혹은 다층의 구조를 가지는 봉지재 시트로 방열 특성을 가지는 것이 사용된 것임을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 전면 봉지재 시트는 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl aceate)로 구성되고, 상기 후면 봉지재 시트는 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지며, 여기에 방열 특성을 부여하기 위해 탄소나노튜브 또는 그래핀을 1 내지 40 질량%를 함유하는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 전면 봉지재 시트의 두께는 100 내지 600 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 후면 봉지재 시트의 두께는 100 내지 600 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 전면 및 후면 봉지재 시트의 총 두께는 0.2 내지 1.2 밀리미터인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 후면 봉지재 시트는 복층의 구조로 일 층은 투명성 층이고 다른 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 1 내지 40 질량%를 함유하는 불투명성의 에틸렌 내지 올레핀 계열 고분자로 이루어지지며, 이들 각 층은 성형시 공압출 내지 성형 후 합지공정으로 제조된 것임을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 8항에 있어서, 상기 후면 봉지재 시트의 투명층의 두께는 50 내지 200 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 8항에 있어서, 상기 후면 봉지재 시트의 불투명성층의 두께는 100 내지 500 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120146099A KR20140081930A (ko) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | 태양전지 모듈용 봉지재 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 |
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Publications (1)
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ID=51732950
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| KR (1) | KR20140081930A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114388645A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-22 | 南通强生光电科技有限公司 | 一种石墨烯太阳能电池背板及其制备方法 |
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2012
- 2012-12-14 KR KR1020120146099A patent/KR20140081930A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN114388645A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-22 | 南通强生光电科技有限公司 | 一种石墨烯太阳能电池背板及其制备方法 |
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