KR20140081939A - 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 - Google Patents
태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140081939A KR20140081939A KR1020120149397A KR20120149397A KR20140081939A KR 20140081939 A KR20140081939 A KR 20140081939A KR 1020120149397 A KR1020120149397 A KR 1020120149397A KR 20120149397 A KR20120149397 A KR 20120149397A KR 20140081939 A KR20140081939 A KR 20140081939A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- back sheet
- phosphor
- layer
- organic
- Prior art date
Links
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 23
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 15
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 12
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 12
- 229910018250 LaSi Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 8
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 8
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 8
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 claims description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 8
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 claims description 7
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 claims description 6
- 229920007925 Ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 4
- QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N ethene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical group C=C.FC(F)=C(F)F QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 1,4,4-triphenylbuta-1,3-dienylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)=CC=C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims description 3
- ISINGYZTIIWJRJ-UHFFFAOYSA-N benzo[3,4]indolo[1,2-a]benzimidazole Chemical compound C1=CC(N2C3=CC=CC=C3N=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 ISINGYZTIIWJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
- H01L31/049—Protective back sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
- H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지 백시트의 제조에 있어 제조기술상 문제점이나 기타 문제를 발생하지 않으면서 백시트의 기재필름에 형광체를 특정한 방법에 의해 도입함으로써 실리콘 셀이 보다 빛을 효율적으로 이용할 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 태양전지용 백시트는 기재층으로 단층, 또는 전기절연층, 배리어층 및 내후성 필름이 적층되어 다층 구조로 형성된 태양전지용 백시트에 있어서, 상기 기재층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로 형성되며, 상기 기재층의 일면에는 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되거나 또는 상기 기재층의 내부에 형광체를 분산시킨 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 백시트는 기재필름 일면에 형광체 입자를 포함하는 코팅층을 일정 두께로 형성하거나, 또는 필름 내부에 분산시킴으로 백시트를 형성하며, 이를 통해 형광체의 파장 변환을 이용해 이용할 수 없는 파장의 빛을 재이용하므로 셀 효율향상에 기여하며, 또한 형광체의 반사현상을 이용함으로 태양전지 셀의 발전효율이 증가하도록 제어한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 백시트는 기재필름 일면에 형광체 입자를 포함하는 코팅층을 일정 두께로 형성하거나, 또는 필름 내부에 분산시킴으로 백시트를 형성하며, 이를 통해 형광체의 파장 변환을 이용해 이용할 수 없는 파장의 빛을 재이용하므로 셀 효율향상에 기여하며, 또한 형광체의 반사현상을 이용함으로 태양전지 셀의 발전효율이 증가하도록 제어한다.
Description
본 발명은 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고효율의 태양전지를 제조하기 위하여 안출된 것으로써, 태양전지 백시트의 제조에 있어 제조기술상 문제점이나 기타 문제를 발생하지 않으면서 백시트의 기재필름에 형광체를 특정한 방법에 의해 도입함으로써 실리콘 셀이 보다 빛을 효율적으로 이용할 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
인류는 값싸고 사용하기 편리한 석유를 현재 주 에너지원으로 사용하고 있으나 석유 매장량의 한계로 그 생산량이 지속적으로 감소하고 있고, 50년 이내 고갈의 위기에 있으며, 그 가격도 배럴당 200불 수준이 될 것으로 전망하고 있다. 석유를 주 에너지원으로 사용함에 있어서 유가 상승의 문제와 함께 대기오염 물질의 배출과 온실 효과로 인한 지구 온난화 등에 심각한 문제를 야기하고 있는 실정이다. 이러한 원인 때문에 환경오염에 대한 부담이 없으며 무한한 에너지 공급이 이루어 질 수 있는 에너지원으로서 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.
현재 태양전지라 함은 실리콘 태양전지라고 해도 과언이 아니며, 이러한 태양전지는 일반적으로 전면유리(glass), 봉지재, 태양전지 셀(cell), 백시트를 가지는 태양전지 모듈로 구성된다.
현재 태양전지 중 결정질 실리콘은 효율이 가장 높지만, 결정질 실리콘은 기판 소재 비용이 전체 가격 대비 차지하는 비중이 높고, 잉곳 ― 웨이퍼 ― 전지 ― 모듈 등의 복잡한 과정을 거처야 한다는 단점이 존재하지만 현재 많은 공정 개선과 각 소재의 단가 하락 등에 의해서 유통되는 태양전지의 90% 이상이 실리콘 기반의 셀(cell)이다.
이러한 태양전지 모듈에 사용되는 백시트는 기계적인 강도뿐 아니라 수분이나 산소, 화학물질, 먼지와 같은 외부 요인으로부터 소자를 보호하는 기능을 기본적으로 가지고 있어야 한다. 하지만, 기술의 발전에 따라 보호기능뿐만 아니라 이에 더하여 태양전지 셀의 효율 향상에 기여하는 태양전지용 백시트가 제안되고 있는데, 구체적으로는, 태양전지는 400 내지 1100nm 파장의 빛에서 전기를 발생시키지만 실제적으로는 400 내지 800nm 바람직하게는 600 내지 800nm의 파장, 즉 가시광선 영역에서 높은 효율의 파워를 나타내는 것으로 알려져 있으며, 단파장인 자외선 영역에서는 광전변환 효율이 낮다고 할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 기초적인 개시사항을 기초로 하여 태양전지 셀의 효율 향상에 기여할 수 있는 태양전지용 백시트를 제공하기 위한 다양한 시도가 제안되어 있는데, 예를 들어 일본국 특허공개공보 제2012-142346호, 동 제2011-181813호 및 동 제2011-181814호에서는 봉지재 시트에 형광체를 도입함으로써 셀의 효율 향상에 기여하기 위한 방법을 개시하고 있다. 하지만, 상기한 종래의 발명에서는 EVA에 형광체가 도입됨으로써 셀이 흡수할 수 있는 빛을 형광체가 흡수하여 실질적인 셀 효율의 향상을 위해서는 해결해야 되는 문제가 많이 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 태양전지 백시트의 제조에 있어 제조기술상 문제점이나 기타 문제를 발생하지 않으면서 백시트의 기재필름에 형광체를 특정한 방법에 의해 도입함으로써 태양전지에 입사한 광을 형광체의 파장변환을 이용해 실리콘 셀이 보다 빛을 효율적으로 이용할 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용 백시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지용 백시트의 용이한 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 태양전지용 백시트를 사용한 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 태양전지용 백시트는;
기재층으로 단층, 또는 전기절연층, 배리어층 및 내후성 필름이 적층되어 다층 구조로 형성된 태양전지용 백시트에 있어서, 상기 기재층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로 형성되며, 상기 기재층의 일면에는 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되거나 또는 상기 기재층의 내부에 형광체를 분산시킨 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 기재층의 일면에 형성되는 코팅층은 1 내지 30㎛의 두께로 형성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 코팅층에 포함되거나 기재층 내부에 분산되는 형광체는 유기 또는 무기 형광체임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 유기 형광체는 페릴렌(Perylene), 테트라페닐부타디엔(Tetraphenylbutadiene), 1,8-나프탈렌-1,2-벤즈아미다졸(1,8-Naphthalene-1,2-benzimdazole, MO3(여기서, M은 Al, Ga 또는 Mg임)) 및 그 유도체에서 선택된 하나 또는 그 이상임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 무기 형광체는 LaSi3N5:Eu2 +, LaEuSi2N3O2, Ca2SiN8:Eu2 +, M2Si5N8:Eu2 +(M=Sr, Ba), CaAlSiN3:Eu2 + 중에서 선택된 하나 또는 그 이상임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 유기 또는 무기 형광체의 함량은 코팅액 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 유기 또는 무기 형광체는 그 입자크기가 1 내지 200nm인 것임을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지용 백시트를 이용한 태양전지 모듈은;
전면유리(glass), 봉지재, 태양전지 셀(cell), 백시트로 구성되는 태양전지 모듈에 있어서,
상기 백시트는 기재층으로 단층, 또는 전기절연층, 배리어층 및 내후성 필름이 적층되어 다층 구조로 형성된 백시트로서, 상기 기재층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로 형성되며, 상기 기재층의 일면에는 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되거나 또는 상기 기재층의 내부에 형광체를 분산시킨 것임을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지용 백시트의 제조방법으로서는 상기한 본 발명에 따른 유기 또는 무기 형광체를 백시트의 제조에 사용되는 필름의 제조시에 함께 사용하여 제조하거나 별도의 고분자층에 유기 또는 무기형광체를 도포하여 함유시키는 방법을 통하여 백시트에 도입하는 방법이 제시될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 백시트는 기재필름 일면에 형광체 입자를 포함하는 코팅층을 1 내지 30㎛ 두께로 형성하거나, 또는 필름 내부에 분산시킴으로 백시트를 형성하며, 이를 통해 형광체의 파장 변환을 이용해 이용할 수 없는 파장의 빛을 재이용하므로 셀 효율향상에 기여하며, 또한 형광체의 반사현상을 이용함으로 태양전지 셀의 발전효율이 증가하도록 제어하여 상기한 종래의 문제를 해결하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면을 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명에 의해 얻게 되는 에너지 전달을 개략적으로 설명하는 설명도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면을 각각 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의해 얻게 되는 에너지 전달을 개략적으로 설명하는 설명도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면을 각각 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니며 그 요지의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면을 나타내는 단면도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지 모듈은 표면 유리(1), 봉지재(2), 바이페이셜 셀(3) 및 백시트층(5)로 구성된다. 여기서, 상기 백시트층(5)는 유기 또는 무기 형광체(4)를 포함하는 코팅층(11), 백색 폴리프로필렌층(12), 접착제층(13), 내가수분해성 폴리에틸렌테레프탈레이트층(14) 및 자외선 차단층(15)이 순차적으로 결합한 형태로 구성되어 질 수 있다.
통상 태양전지 백시트층(5)는 태양전지 모듈의 배면에 위치하는데, 표면 유리(1)를 통해 입사한 태양광 중 셀과 셀 사이를 통과한 에너지는 이러한 백시트층(5)까지 도달한다. 이때, 백시트층(5)에 도달한 빛을 형광체의 파장변환 및 반사현상을 이용해 셀 효율이 향상된다.
도 2는 본 발명에 따른 대표적인 에너지 전달을 나타내는 설명도로서, 도 2에서는 유기 또는 무기 형광체가 광의 파장변환 및 반사현상을 통해 이용할 수 없는 빛을 보다 효율적으로 이용할 수 있게 함으로 셀의 효율을 향상하게 한다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 형광체를 포함하는 백시트는 상기한 2가지 효과를 동시에 구현한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 코팅층은 백시트의 일 표면에 1 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 셀이 더 효율 적으로 흡수할 수 있는 에너지의 형태로 유기 또는 무기 형광체를 1개 또는 그 이상으로 조합해 사용함으로써 셀의 효율이 향상될 수 있게 된다. 코팅층이 1㎛ 이하일 경우에는 충분한 효율향상을 얻을 수 없으며, 반대로 30㎛ 이상일 경우에는 기계적 안정성이 떨어지므로 바람직하지 않다.
상기의 유기 또는 무기 형광체는 발광되는 빛보다 단파장의 빛을 장파장의 빛으로 변환하는 것을 특징으로 한다. 또한, 형광체는 폴리프로필렌층 내부에 분산될 수도 있다. 이 경우 코팅층과 동일한 현상을 통해서 셀 효율을 향상시키는 구조의 백시트 층을 구현한다.
상기의 유기 형광체는 다름 구조식 1 내지 3의 페릴렌(Perylene), 테트라페닐부타디엔(Tetraphenylbutadiene), 1,8-나프탈렌-1,2-벤즈아미다졸(1,8-Naphthalene-1,2-benzimdazole, MO3(여기서, M은 Al, Ga 또는 Mg임)) 또는 그의 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에서 사용될 수 있는 무기 형광체는 LaSi3N5:Eu2 +, LaEuSi2N3O2, Ca2Si5N8:Eu2 +, M2Si5N8:Eu2 +(M=Sr, Ba), CaAlSiN3:Eu2+로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 유기 또는 무기 형광체의 양이 코팅액 100g 기준으로 0.1 내지 5g이 가장 적절한 함량이다. 만일 0.1g 미만으로 존재하게 되면 파장변환이 잘 일어 나지 않으며, 5g 이상일 때는 코팅층 및 필름 고유의 물성이 떨어지는 현상이 나타나게 되어 바람직하지 않다.
또한, 상기의 유기 또는 무기 형광체를 1개 또는 그 이상을 조합해서 형성된 백시트를 제작할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기의 형광체는 코팅층에 포함하기 위해서 형광체 입자크기가 1 내지 200nm 이내의 형광체 입자를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 입자가 도포 코팅층에 존재하거나 또는 필름 내부에 존재함으로 파장변환을 보다 효율적으로 일어나게 할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1
코팅액은 불소계 공중합체 수지로 PVDF-HFP 공중합체와 PMMA를 4:1의 중량비로 혼합 후 DMF, MEK 중량비 3:1인 혼합용매에 용해시켜 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액 100g당 무기형광체(LaSi3N5:Eu2 +) 0.1g을 추가 후 분산시킨다. 만들어진 코팅액은 그라비아 코터를 이용하여 PP기재필름(Toray advanced Film사 B011W, 100㎛)의 표면에 코팅하며, 160℃, 1분간 건조를 통해서 도포량 15g/m2 코팅층의 후도가 15㎛가 되게 코팅층을 형성한다.
또한, PET(도레이첨단소재사 XG 132, 125㎛) 기재필름의 면에 드라이 라미네이트용 접착제(DIC사, 주제: TSB-710, 경화제: TSB-900)를 그라비아 코터를 이용해서 상기접착제를 5㎛ 두께로 도포하며, 반대쪽 면에는 자외선 흡수제, 광안정제(HALS)가 아크릴폴리올 수지에 가교된 것이 특징인 조성을 가진 도포액(주제: (주)니폰 쇼쿠바이가부시키가이샤사 BK1 : 45.0중량%, 경화제: 스미카바이엘우레탄사 N3200, 아세트산에틸)을 그라비아코터를 이용하여 도포량 7g/m2이 되도록 도포하여 자외선 차단특성을 부여하였다. 접착제 면과 PP면의 합지를 통해서 백시트를 제작한다.
실시예 2
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 코팅액에 무기형광체(LaSi3N5:Eu2 +)의 함량을 코팅액 100g당 1g을 추가 후 분산시켜 형성한다.
실시예 3
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 코팅액에 무기형광체(LaSi3N5:Eu2 +)의 함량을 코팅액 100g당 3g을 추가 후 분산시켜 형성한다.
실시예 4
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 코팅액에 무기형광체(LaSi3N5:Eu2 +)의 함량을 코팅액 100g당 5g을 추가 후 분산시켜 형성한다.
실시예 5
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 유기 및 무기 형광체 각각 페릴렌과 LaSi3N5:Eu2 +를 그 함량을 코팅액 100g당 0.1g으로 추가한다. 유기 및 무기 형광체는 질량비로 1:1 비율로 첨가한다.
실시예 6
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 유기 및 무기 형광체 각각 페릴렌과 LaSi3N5:Eu2 +를 그 함량을 코팅액 100g당 1g으로 추가한다. 유기 및 무기 형광체는 질량비로 1:1 비율로 첨가한다.
실시예 7
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 유기 및 무기 형광체 각각 페릴렌과 LaSi3N5:Eu2 +를 그 함량을 코팅액 100g당 3g으로 추가한다. 유기 및 무기 형광체는 질량비로 1:1 비율로 첨가한다.
실시예 8
실시예 1의 필름 조성 및 구성 방법은 동일하며, 유기 및 무기 형광체 각각 페릴렌과 LaSi3N5:Eu2 +를 그 함량을 코팅액 100g당 5g으로 추가한다. 유기 및 무기 형광체는 질량비로 1:1 비율로 첨가한다.
비교예 1
코팅액은 불소계 공중합체 수지로 PVDF-HFP 공중합체와 PMMA를 4:1의 중량비로 혼합 후 DMF, MEK 중량비 3:1인 혼합용매에 용해시켜 코팅액을 제조한다. 만들어진 코팅액은 그라비아 코터를 이용하여 PP기재필름(Toray advanced Film사 B011W, 100㎛)의 표면에 코팅하며, 160℃, 1분간 건조를 통해서 도포량 15g/m2 코팅층의 후도가 15㎛가 되게 코팅층을 형성한다.
또한, PET(도레이첨단소재사 XG 132, 125㎛) 기재필름의 면에 드라이라미네이트용 접착제(DIC사, 주제: TSB-710, 경화제: TSB-900)를 그라비아 코터를 이용해서 상기접착제를 5㎛ 두께로 도포하며, 반대쪽 면에는 자외선 흡수제, 광안정제(HALS)가 아크릴폴리올 수지에 가교된 것이 특징인 조성을 가진 도포액(주제: (주)니폰 쇼쿠바이가부시키가이샤사 BK1 : 45.0중량%, 경화제: 스미카바이엘우레탄사 N3200, 아세트산에틸)을 그라비아코터를 이용하여 도포량 7g/m2이 되도록 도포하여 자외선 차단특성을 부여한다. 접착제면과 PP면이 합지를 통해서 백시트를 제작한다.
실험예
상기 각 실시예 및 비교예에서 제작된 태양전지를 25℃ 분위기 안에서 솔라시뮬레이터(광강도: 100mW/cm2, 스펙트럼: AM 1.5)를 이용해서 전류 전압 특성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.
| 최대동작전류 (A) |
최대동작전압 (mV) |
FF (%) |
모듈 효율 (%) |
|
| 실시예 1 | 2.85 | 603 | 75 | 12.9 |
| 실시예 2 | 3.00 | 602 | 75 | 13.6 |
| 실시예 3 | 3.10 | 601 | 75 | 14.0 |
| 실시예 4 | 3.20 | 604 | 75 | 14.5 |
| 실시예 5 | 2.87 | 602 | 75 | 13.0 |
| 실시예 6 | 2.97 | 603 | 75 | 13.4 |
| 실시예 7 | 3.05 | 601 | 75 | 13.8 |
| 실시예 8 | 3.12 | 600 | 75 | 14.1 |
| 비교예 1 | 2.80 | 600 | 75 | 12.6 |
상기 표 1에 나타낸 결과로부터 백시트 표면에 코팅층에 본 발명에 따라 유기 또는 무기 형광체가 함유될 경우 비교예 1 대비 모듈 효율이 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 백시트 코팅층에 형광체가 없는 것 대비 코팅액 100g 당 형광체 0.1g 내지 5g 첨가시 전류량이 증가함을 확인할 수 있었다. 이것은 형광체의 광변환 및 반사특성을 이용함으로 입사된 빛을 보다 효율적으로 이용할 수 있음을 검증하였다.
1 --- 표면 유리
2 --- 바이페이셜 셀
3 --- 봉지재
4 --- 형광체
5 --- 백시트
11 --- 코팅층
12 --- 백색 폴리프로필렌층
13 --- 접착제
14 --- 내가수분해성 폴리에틸렌테레프탈레이트층
15 --- 자외선 차단층
2 --- 바이페이셜 셀
3 --- 봉지재
4 --- 형광체
5 --- 백시트
11 --- 코팅층
12 --- 백색 폴리프로필렌층
13 --- 접착제
14 --- 내가수분해성 폴리에틸렌테레프탈레이트층
15 --- 자외선 차단층
Claims (8)
- 기재층으로 단층, 또는 전기절연층, 배리어층 및 내후성 필름이 적층되어 다층 구조로 형성된 태양전지용 백시트에 있어서, 상기 기재층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로 형성되며, 상기 기재층의 일면에는 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되거나 또는 상기 기재층의 내부에 형광체를 분산시킨 것임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 기재층의 일면에 형성되는 코팅층은 1 내지 30㎛의 두께로 형성된 것임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 코팅층에 포함되거나 기재층 내부에 분산되는 형광체는 유기 또는 무기 형광체임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 3항에 있어서, 상기 유기 형광체는 페릴렌(Perylene), 테트라페닐부타디엔(Tetraphenylbutadiene), 1,8-나프탈렌-1,2-벤즈아미다졸(1,8-Naphthalene-1,2-benzimdazole, MO3(여기서, M은 Al, Ga 또는 Mg임)) 및 그 유도체에서 선택된 하나 또는 그 이상임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 3항에 있어서, 상기 무기 형광체는 LaSi3N5:Eu2 +, LaEuSi2N3O2, Ca2SiN8:Eu2+, M2Si5N8:Eu2 +(M=Sr, Ba), CaAlSiN3:Eu2 + 중에서 선택된 하나 또는 그 이상임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 3항에 있어서, 상기 유기 또는 무기 형광체의 함량은 코팅액 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 제 3항에 있어서, 상기 유기 또는 무기 형광체는 그 입자크기가 1 내지 200nm인 것임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트.
- 전면유리(glass), 봉지재, 태양전지 셀(cell), 백시트로 구성되는 태양전지 모듈에 있어서,
상기 백시트는 기재층으로 단층, 또는 전기절연층, 배리어층 및 내후성 필름이 적층되어 다층 구조로 형성된 백시트로서, 상기 기재층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 무기화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로 형성되며, 상기 기재층의 일면에는 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되거나 또는 상기 기재층의 내부에 형광체를 분산시킨 것임을 특징으로 하는 태양전지용 백시트를 이용한 태양전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120149397A KR20140081939A (ko) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120149397A KR20140081939A (ko) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140081939A true KR20140081939A (ko) | 2014-07-02 |
Family
ID=51732958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120149397A KR20140081939A (ko) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140081939A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180046169A (ko) * | 2016-10-27 | 2018-05-08 | 한국에너지기술연구원 | 태양전지 패키지 및 태양전지 패키지의 제조방법 |
-
2012
- 2012-12-20 KR KR1020120149397A patent/KR20140081939A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180046169A (ko) * | 2016-10-27 | 2018-05-08 | 한국에너지기술연구원 | 태양전지 패키지 및 태양전지 패키지의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8952241B2 (en) | Solar cell module | |
| US20100288333A1 (en) | Heat dissipating protective sheets and encapsulant for photovoltaic modules | |
| KR20100097196A (ko) | 광기전 모듈용 광발광 백킹 시트 | |
| KR20100021600A (ko) | 폴리비닐리덴 플루오라이드 배면시트를 구비한 태양광 모듈 | |
| JP6755259B2 (ja) | バリア膜積層体およびそのような積層体を備える電子デバイス | |
| KR20160061267A (ko) | 비카드뮴 양자점을 파장변환 물질로 채용한 봉지재와 이를 채용한 태양전지모듈 및 발광형 태양광 집광장치 | |
| JP2012142346A5 (ja) | 太陽電池モジュール | |
| US20160336470A1 (en) | Solar cell module | |
| CN109795177A (zh) | 一种带转光阻隔膜在光伏电池铺设结构中的应用 | |
| KR20120112471A (ko) | 광전지용 고성능 이면 시트 및 그 제조 방법 | |
| KR102155926B1 (ko) | 다층 다운-컨버팅 캡슐화제 필름 및 상기 필름을 포함하는 전자 디바이스 | |
| US20120167983A1 (en) | Composite light converter for polycrystalline silicon solar cell and silicon solar cell using the converter | |
| CN102779904B (zh) | 防止晶硅太阳能模块的有害极化和黑线现象发生的方法 | |
| KR101350557B1 (ko) | 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 | |
| US20190148578A1 (en) | Solar cell module | |
| KR101792323B1 (ko) | 광학시트 | |
| KR20140081939A (ko) | 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 | |
| US20130037084A1 (en) | Photovoltaic Module Light Manipulation for Increased Module Output | |
| KR20130067389A (ko) | 발전효율이 향상된 태양전지용 봉지재 시트 및 그 제조방법 | |
| KR20090090765A (ko) | 태양 전지 모듈 보호 시트 및 이를 이용한 태양전지 모듈패키지 | |
| KR20160012527A (ko) | 광 모듈용 투명시트, 이의 제조방법 및 광 모듈 | |
| KR20150070471A (ko) | 태양전지 백시트용 기재필름 및 이를 이용한 태양전지 모듈 | |
| KR20150059667A (ko) | 유기 전자소자 및 유기 전자소자의 제조방법 | |
| KR101793773B1 (ko) | 광 모듈용 투명시트, 이의 제조방법 및 광 모듈 | |
| KR20160012525A (ko) | 광 모듈용 투명시트, 이의 제조방법 및 광 모듈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |