KR20150002515A - Transparent substrate having an anti-reflective multilayered coating thereon and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투과성능 및 내구성이 향상된 반사방지 다층코팅을 갖는 투명기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 예를 들면, 태양전지의 수광면에 적용가능한 반사방지 다층코팅을 가지는 투명기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a transparent substrate having an antireflection multilayer coating with improved transmission performance and durability, and a method of manufacturing the same. For example, a transparent substrate having an antireflection multilayer coating applicable to a light receiving surface of a solar cell, .
반사방지 코팅은 본래 액자, 렌즈, 시계, 디스플레이 장치 등의 용도에서 기술이 시작되어 발전된 것으로, 가시광 영역 즉, 380~780nm까지의 반사를 방지하기 위한 코팅 기술이다. 이러한 반사방지 코팅은 통상적으로 기판의 굴절률(유리일 경우 통상 1.52)과 공기의 굴절률(1.0) 사이의 굴절률을 갖는 물질의 단일막으로 이루어진다. The antireflective coating is a coating technique for preventing reflections up to visible light, that is, from 380 to 780 nm, originally developed as a technique started from the use of a frame, a lens, a watch, and a display device. Such antireflective coatings typically consist of a single film of material having a refractive index between the refractive index of the substrate (usually 1.52 for glass) and the refractive index of air (1.0).
태양전지용 투명기판, 예컨대 태양전지 커버 유리에서는 가시광 영역뿐만 아니라, 근적외선 영역 (~1,100nm) 까지의 투과도를 증가시킬 필요가 있는데, 이는 태양전지가 흡수하는 빛의 파장대역이 가시광 영역보다 넓기 때문이다. 따라서 태양전지의 변환 효율을 증가시키기 위해서는 태양전지의 최외각 투명기판을 통과하는 태양 빛의 투과율을 광대역(380~1,100nm) 영역에서 개선해야 한다. In a transparent substrate for a solar cell, such as a solar cell cover glass, it is necessary to increase not only the visible light region but also the transmittance to the near infrared region (~ 1,100 nm) because the wavelength band of the light absorbed by the solar cell is wider than the visible light region . Therefore, in order to increase the conversion efficiency of the solar cell, the transmittance of the sunlight passing through the outermost transparent substrate of the solar cell should be improved in the wide band (380 to 1,100 nm).
이러한 광대역 영역의 태양광 투과율을 개선하기 위해 종래에는, 태양전지용 최외각 유리의 외부 표면에 다공성 규소 산화물의 단일층으로 만들어진 반사방지 코팅을 성막하였다. 이 다공성 규소 산화물에 의해 제공되는 기공은 규소 산화물의 굴절률을 낮춰주는 역할을 한다. 하지만, 이러한 단일층 코팅은 수분에 대한 내구성 및 내화학성이 불충분하며 내스크래치성도 약하다. 또한 이러한 다공성 규소 산화물 코팅층은 통상적으로 졸-겔(Sol-gel) 법을 사용하여 형성되며, 스프레이나, 침지(Dipping), 롤(Roll) 코팅법으로 제조하는 경우에는 균일한 박막을 얻기가 힘들다는 단점이 있다.In order to improve the solar light transmittance of such a wide band region, an antireflection coating made of a single layer of porous silicon oxide is conventionally formed on the outer surface of the outermost glass for a solar cell. The pores provided by this porous silicon oxide serve to lower the refractive index of the silicon oxide. However, such a monolayer coating has insufficient durability and chemical resistance to moisture, and is also poor in scratch resistance. Such a porous silicon oxide coating layer is usually formed using a sol-gel method, and it is difficult to obtain a uniform thin film when it is prepared by spraying, dipping, or roll coating method There is a disadvantage.
다르게는, 유리의 외부면을 불산 등의 화학약품으로 식각하여, 다공질의 규소 산화물을 유리 위에 얇게 형성하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법은 식각하는데 시간이 오래 걸려 생산성이 크게 떨어지고, 유리 표면이 불균일하며, 또한 불산을 사용함에 따른 환경적인 문제가 있다. Alternatively, a method is known in which the outer surface of the glass is etched with a chemical such as hydrofluoric acid to form porous silicon oxide thinly on the glass. However, this method takes a long time to etch, resulting in a significant decrease in productivity, an uneven glass surface, and environmental problems due to the use of hydrofluoric acid.
대한민국 공개특허 제10-2008-0089351호에서는 다층 코팅에 의한 반사 방지막을 개시하고 있다. 그러나 상기 특허 문헌에 개시된 다층코팅을 구성하는 고굴절율 물질 중 1층이 Si3N4 일 경우 유리(glass)와의 접착강도가 안 좋아지는 문제가 있으며, SnO2 경우는 본질적으로 물질이 단단하지 못하기 때문에 태양전지의 외각면에 사용하기에는 그 내구성에 문제가 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0089351 discloses an antireflection film by a multilayer coating. However, when one of the high refractive index materials constituting the multi-layer coating disclosed in the above patent document is Si 3 N 4 , there is a problem that the bonding strength with glass is poor. In the case of SnO 2 , Therefore, there is a problem in the durability of the solar cell to be used on the outer surface of the solar cell.
[선행 기술 문헌][Prior Art Literature]
[특허 문헌][Patent Literature]
대한민국 공개특허 제10-2008-0089351호Korean Patent Publication No. 10-2008-0089351
본 발명은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하고자 한 것으로서, 태양전지의 최외각면에 적용되는 투명기판으로서 가시광선 및 근적외선 영역의 투과율을 향상시키는 한편 태양전지 발전에 기여하지 못하고 태양전지 모듈의 열화를 일으키는 적외선 영역의 투과율은 떨어뜨려 태양전지의 효율 향상에 기여할 수 있는 광대역(380~1,100nm) 반사방지성이면서 내구성 및 생산성이 보다 우수한 태양전지용 투명기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a transparent substrate which is applied to the outermost surface of a solar cell and which can improve the transmittance of visible light and near infrared rays, (380 ~ 1,100nm) antireflective property which contributes to the improvement of the efficiency of the solar cell by lowering the transmittance of the infrared region causing the solar cell and the manufacturing method thereof.
본 발명의 일측면에 따른 투명기판은, According to an aspect of the present invention,
투명기재;Transparent substrate;
투명기재상에 제1굴절율로 형성되고, 티타늄옥시나이트라이드(Titanium Oxynitride)를 포함하여 이루어진 제1코팅층;A first coating layer formed on the transparent substrate at a first refractive index, the first coating layer comprising titanium oxynitride;
제1코팅층 상에 제2굴절율로 형성된 제2코팅층;A second coating layer formed on the first coating layer at a second refractive index;
제2코팅층 상에 제3굴절율로 형성된 제3코팅층; 및A third coating layer formed on the second coating layer at a third refractive index; And
제3코팅층 상에 제4굴절율로 형성된 제4코팅층을 포함하며, And a fourth coating layer formed on the third coating layer at a fourth refractive index,
제1굴절율은 제2굴절율보다 크고, 제3굴절율은 제4굴절율보다 큰 반사방지 코팅층을 가지는 것을 특징으로 한다. Wherein the first refractive index is greater than the second refractive index and the third refractive index is greater than the fourth refractive index.
이 때, 제1굴절율은 2.0 ~ 2.5, 제2굴절율은 1.3 ~ 1.6, 제3굴절율은 1.9 ~ 2.3, 및 제4굴절율은 1.3 ~ 1.6인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the first refractive index is 2.0 to 2.5, the second refractive index is 1.3 to 1.6, the third refractive index is 1.9 to 2.3, and the fourth refractive index is 1.3 to 1.6.
이 때, 제1코팅층은 5 ~ 30nm, 제2코팅층은 20 ~ 50nm, 제3코팅층은 100 ~ 180nm, 제4코팅층은 70 ~ 110nm의 두께를 가질 수 있다. In this case, the first coating layer may have a thickness of 5 to 30 nm, the second coating layer may have a thickness of 20 to 50 nm, the third coating layer may have a thickness of 100 to 180 nm, and the fourth coating layer may have a thickness of 70 to 110 nm.
또한, 제3코팅층은 규소 질화물, 규소 알루미늄 질화물로부터 선택된 하나 이상의 질화물을 포함하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the third coating layer comprises at least one nitride selected from silicon nitride, silicon aluminum nitride.
또한, 제2코팅층 및 제4코팅층은 규소 산화물, 규소 옥시질화물, 규소 옥시탄화물 및 규소-알루미늄 혼합 산화물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the second coating layer and the fourth coating layer include at least one material selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, and silicon-aluminum mixed oxide.
또한, 투명기판은 380~1,100 nm의 파장범위에서 92% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. Further, the transparent substrate exhibits an average transmittance of 92% or more in a wavelength range of 380 to 1,100 nm.
또한, 투명기판은 380~1,100nm까지의 파장범위에서는 제1, 2, 3, 4코팅층 형성 전 투명기재보다 투과율이 높고, 1,100nm~2,500nm까지의 파장범위에서는 제1, 2, 3, 4코팅층 형성 전 투명기재보다 투과율이 낮은 반사방지 코팅층을 가진다. The transparent substrate has a higher transmittance than the transparent substrate before forming the first, second, third and fourth coating layers in the wavelength range of 380 to 1,100 nm, and the first, second, third, and fourth transparent substrates in the wavelength range of 1,100 nm to 2,500 nm. And an antireflection coating layer having a lower transmittance than that of the transparent substrate before forming the coating layer.
본 발명의 다른 측면은, According to another aspect of the present invention,
(1) 투명기재 상에 2.0 ~ 2.5의 굴절률을 갖고, 티타늄옥시나이트라이드를 포함하여 이루어진 제1코팅층을 형성하는 단계; (1) forming a first coating layer having a refractive index of 2.0 to 2.5 on a transparent substrate and comprising titanium oxynitride;
(2) 상기 제1코팅층상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제2코팅층을 형성하는 단계; (2) forming a second coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the first coating layer;
(3) 상기 제2코팅층 상에 1.9 ~ 2.3의 굴절률을 갖는 제3코팅층을 형성하는 단계; 및 (3) forming a third coating layer having a refractive index of 1.9 to 2.3 on the second coating layer; And
(4) 상기 제3코팅층 상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제4코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판의 제조방법을 제공한다. (4) forming a fourth coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the third coating layer.
이 때, 마그네트론 스퍼터링 방식에 의해 연속적으로 상기 각 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to continuously form each coating layer by a magnetron sputtering method.
본 발명의 또 다른 측면은 전술한 투명기판을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다. Another aspect of the present invention provides a solar cell module including the transparent substrate described above.
이 때, 상기 태양전지는 결정질 실리콘, 비정질 실리콘 박막, 염료감응형, CIGS(CuInGaSe) 형, CdTe 형, GaAs 형 또는 III-V족 화합물 반도체 형으로 구성되는 군에서 선택되는 하나의 태양전지일 수 있다. At this time, the solar cell may be one solar cell selected from the group consisting of crystalline silicon, amorphous silicon thin film, dye sensitized type, CIGS (CuInGaSe) type, CdTe type, GaAs type or III- have.
본 발명에 따르면, 반사방지 코팅층과 유리(Glass)와의 접착력 및 내구성이 우수하고, 가시광선-근적외선 파장(380nm~1,100nm) 범위에서는 투과율을 높이고, 원적외선을 포함하는 장파장 범위에서는 투과율을 낮추어 태양전지의 열화를 방지하는 효과를 가져 태양전지에 적용 시 가시광선 및 근적외선 영역의 투과율이 높아져 태양에너지 흡수량이 증가하여 셀의 효율을 높일 수 있는 광대역 반사방지성 투명기판을 제조할 수 있다. According to the present invention, the adhesion and durability of the antireflective coating layer and glass are excellent, the transmittance is increased in the visible light-near infrared ray wavelength range (380 nm to 1,100 nm), the transmittance is lowered in the long wavelength range including far- It is possible to manufacture a broadband antireflective transparent substrate which can increase the efficiency of the cell by increasing the transmittance of the visible light and the near infrared region by increasing the solar energy absorption amount.
또한, 반사방지 코팅층 제조가 더 빨라지면서, 광대역 반사방지성 투명기판을 우수한 생산성 및 절감된 원가로 제조할 수 있다.
Further, as the production of the antireflection coating layer becomes faster, the broadband antireflection transparent substrate can be manufactured with excellent productivity and reduced cost.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따라 4층의 반사방지성 다층코팅을 그 표면상에 가지는 유리의 층 구성에 대한 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예 및 비교예의 파장에 따른 투과율 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic view of a layer construction of a glass having on its surface a four layer antireflective multilayer coating according to one embodiment of the present invention,
2 is a graph of transmittance according to wavelengths of an embodiment and a comparative example of the present invention.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is defined solely by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise stated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한, 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계가 추가되는 것을 배제하지 않는다. Throughout the description and claims, unless the context requires otherwise, the word "comprise" is intended to include the stated article, step or group of articles, and steps; Does not exclude the addition of an article, step, or group of articles or a group of steps.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. On the contrary, the various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiments as long as there is no clear counterpoint. In particular, any feature that is indicated to be advantageous or advantageous may be combined with any other feature or feature that is indicated to be advantageous or advantageous.
본 발명에 따른 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판은 투명기재, 제1코팅층, 제2코팅층, 제3코팅층, 및 제4코팅층을 포함한다. The transparent substrate having the antireflection coating layer according to the present invention includes a transparent substrate, a first coating layer, a second coating layer, a third coating layer, and a fourth coating layer.
1. 투명기재1. Transparent substrate
본 발명에 따른 반사방지성 다층코팅이 형성될 수 있는 투명기재로는 유리기재 또는 투명 플라스틱 기재가 사용될 수 있다. 예컨대 플라스틱 기재는 반사방지성 다층코팅이 형성될 수 있는 것이면 제한 없이 사용가능하며, 비제한적 열거로서 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 사용될 수 있다. As the transparent substrate on which the antireflective multilayer coating according to the present invention can be formed, a glass substrate or a transparent plastic substrate may be used. For example, plastic substrates can be used without limitation as long as antireflective multilayer coatings can be formed, and polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA) can be used as a non-limiting list.
유리기재의 경우 예컨대, 건축용 혹은 자동차용 소다라임 유리와 같은 통상의 유리와 태양전지용 저철분 무늬유리(low-iron patterned glass), 저철분 판유리(low-iron float glass), 투명전도막(Transparent Conductive Oxide, TCO) 유리 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 표면 결처리 (surface texture treatment) 되거나 강화 또는 부분 강화된 유리를 사용할 수도 있다. In the case of glass substrates, for example, low-iron patterned glass, low-iron float glass, and transparent conductive film for general glass and solar cells such as soda lime glass for architectural or automobile use, Oxide, TCO) glass and the like can be used without limitation. In addition, a surface texture treatment or reinforced or partially reinforced glass may be used if necessary.
투명기재의 두께에는 특별한 제한이 없으며, 사용목적에 따라 1mm ~ 5mm의 두께의 범위 내에서 자유롭게 선택될 수 있다. There is no particular limitation on the thickness of the transparent substrate, and the thickness can be freely selected within a range of 1 mm to 5 mm depending on the purpose of use.
2. 제1코팅층2. First coating layer
본 발명에 따른 반사방지성 다층코팅에 포함되는 제1코팅층은 투명기재 상에 형성되며 제1굴절율 및 제1두께를 가진다. The first coating layer included in the antireflective multilayer coating according to the present invention is formed on a transparent substrate and has a first refractive index and a first thickness.
제1굴절율은 2.0 ~ 2.5의 굴절률이 바람직하다. 제1코팅층은 티타늄 옥시나이트라이드(Titanium Oxynitride)를 포함할 수 있다. 제1두께는 5 ~ 30nm 범위 내에서 적절히 선택되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 ~ 15nm일수 있다. The first refractive index is preferably 2.0 to 2.5. The first coating layer may comprise titanium oxynitride. The first thickness is preferably selected suitably in the range of 5 to 30 nm, more preferably 5 to 15 nm.
여기서 티타늄 옥시나이트라이드는 화학식 TiOaNb으로 표시될 수 있으며, 티타늄 대비 산소와 질소 사용비의 특별한 제한은 없으나, a는 25 - 35 중량% 에서 적절히 선택될 수 있고, b는 65 - 75 중량% 에서 적절히 선택될 수 있다. 더 바람직하게는 TiO0 .3N0 . 7일수 있으나, 본 발명을 상기 비율로 한정하는 것은 아니다.Titanium oxynitride can be represented by the formula TiO a N b and there is no particular limitation on the ratio of oxygen to nitrogen relative to titanium, a may be appropriately selected from 25 to 35 wt%, b is from 65 to 75 wt% %. ≪ / RTI > More preferably TiO 0 .3 N 0. 7, but the present invention is not limited to these ratios.
3. 제2코팅층3. Second coating layer
본 발명에 따른 반사방지성 다층코팅에 포함되는 제2코팅층은 제1코팅층 상에 형성되며 제2굴절율 및 제2두께를 가진다. The second coating layer included in the antireflective multilayer coating according to the present invention is formed on the first coating layer and has a second refractive index and a second thickness.
제2굴절율은 1.3 ~ 1.6의 굴절률에서 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.4 ~ 1.5의 굴절률이다. The second refractive index can be appropriately selected within a refractive index of 1.3 to 1.6, more preferably 1.4 to 1.5.
제2코팅층은 규소 산화물, 규소 옥시질화물, 규소 옥시탄화물 및 규소-알루미늄 혼합 산화물로부터 선택된 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 혼합 산화물의 경우 순수 규소 산화물(SiO2)에 비하여 내구성, 특히 내화학적인 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 규소와 알루미늄의 각각의 비율은 층의 굴절률을 지나치게 증가시키지 않으면서 내구성을 기대만큼 향상시키기 위해 적절히 조절될 수 있다.The second coating layer may comprise at least one oxide selected from silicon oxides, silicon oxynitrides, silicon oxycarbides and silicon-aluminum mixed oxides. The mixed oxides have the advantage of improving the durability, especially the chemical resistance, compared with pure silicon oxide (SiO 2 ). The ratio of each of silicon and aluminum does not increase the refractive index of the layer excessively, Can be adjusted accordingly.
제2두께는 20 ~ 120nm 범위 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 20 ~ 50nm의 범위로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 ~ 40nm일수 있다. The second thickness may be appropriately selected within the range of 20 to 120 nm, preferably 20 to 50 nm, and more preferably 30 to 40 nm.
4. 제3코팅층4. Third coating layer
본 발명에 따른 반사방지성 다층코팅에 포함되는 제3코팅층은 제2코팅층 상에 형성되며, 제3굴절율 및 제3두께를 가진다. The third coating layer included in the antireflective multilayer coating according to the present invention is formed on the second coating layer, and has a third refractive index and a third thickness.
제3굴절율은 1.9 ~ 2.3의 굴절률에서 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.9 ~ 2.1의 굴절률이다.The third refractive index can be selected from the refractive indexes of 1.9 to 2.3, more preferably 1.9 to 2.1.
제3코팅층은 규소 질화물, 규소-알루미늄 질화물, 알루미늄 질화물로부터 선택된 하나 이상의 질화물을 포함할 수 있다.The third coating layer may include one or more nitrides selected from silicon nitride, silicon-aluminum nitride, and aluminum nitride.
제3두께는 100 ~ 180nm 범위 내에서 적절히 선택되는 것이 바람직하다. It is preferable that the third thickness is suitably selected within the range of 100 to 180 nm.
5. 제4코팅층5. Fourth coating layer
본 발명에 따른 반사방지성 다층코팅에 포함되는 제4코팅층은 제3코팅층 상에 형성되며 제4굴절율 및 제4두께를 가진다. The fourth coating layer included in the antireflective multilayer coating according to the present invention is formed on the third coating layer and has a fourth refractive index and a fourth thickness.
제4굴절율은 제2코팅층과 동일하게 1.3 ~ 1.6의 굴절률에서 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.4 ~ 1.5의 굴절률이다.The fourth refractive index can be appropriately selected within a refractive index of 1.3 to 1.6, more preferably 1.4 to 1.5, as in the case of the second coating layer.
제4코팅층은 규소 산화물, 규소 옥시질화물, 규소 옥시탄화물 및 규소-알루미늄 혼합 산화물로부터 선택된 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 혼합 산화물의 경우 순수 규소 산화물(SiO2)에 비하여 내구성, 특히 내화학적인 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 규소와 알루미늄의 각각의 비율은 층의 굴절률을 지나치게 증가시키지 않으면서 내구성을 기대만큼 향상시키기 위해 적절히 조절될 수 있다.The fourth coating layer may comprise at least one oxide selected from silicon oxides, silicon oxynitrides, silicon oxycarbides and silicon-aluminum mixed oxides. The mixed oxides have the advantage of improving the durability, especially the chemical resistance, compared with pure silicon oxide (SiO 2 ). The ratio of each of silicon and aluminum does not increase the refractive index of the layer excessively, Can be adjusted accordingly.
제4두께는 20 ~ 120nm 범위 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 70 ~ 110nm의 범위로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 85 ~ 95nm일수 있다. The fourth thickness may be suitably selected within the range of 20 to 120 nm, preferably 70 to 110 nm, and more preferably 85 to 95 nm.
전술한 제1, 2, 3, 4코팅층의 바람직한 굴절율 및 두께를 가지는 구조에서 가시광 파장 범위뿐만 아니라 보다 넓은 적외선 영역까지 기판 투과도의 실질적인 증가와 함께 광대역(broadband) 반사방지 효과를 충분히 얻을 수 있고, 이에 따라 380nm ~ 1,100nm까지의 파장 범위에 걸쳐 고성능 반사방지 다층코팅을 얻을 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. It is possible to sufficiently obtain a broadband antireflection effect together with a substantial increase in substrate transmittance not only in the visible light wavelength range but also in a wider infrared region in the structure having the preferable refractive indices and thicknesses of the first, second, third and fourth coating layers described above, Thus, a high performance antireflection multilayer coating can be obtained over a wavelength range from 380 nm to 1,100 nm. However, the present invention is not limited thereto.
한편, 제1코팅층, 제2코팅층, 제3코팅층, 제4코팅층에 포함되는 성분은 다음과 같이 조합하는 것이 바람직하다. On the other hand, the components included in the first coating layer, the second coating layer, the third coating layer and the fourth coating layer are preferably combined as follows.
즉, 제1코팅층/제2코팅층/제3코팅층/제4코팅층에 포함되는 무기성분은 티타늄옥시나이트라이드/규소산화물/규소질화물/규소산화물 및 티타늄옥시나이트라이드/규소알루미늄산화물/규소알루미늄질화물/규소알루미늄산화물로 구성되는 군에서 선택되는 하나의 조합이 바람직하다. That is, the inorganic components included in the first coating layer / the second coating layer / the third coating layer / the fourth coating layer are titanium oxynitride / silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide and titanium oxynitride / silicon aluminum oxide / silicon aluminum nitride / Silicon aluminum oxide, or a combination thereof.
여기서 규소알루미늄산화물은 알루미늄-규소 혼합 산화물에 해당하며, 이 때 알루미늄 대 규소의 사용비에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 알루미늄-규소 혼합 산화물 내 알루미늄 함량 0.5~15중량%의 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. Here, the silicon aluminum oxide corresponds to an aluminum-silicon mixed oxide. In this case, there is no particular limitation on the ratio of the aluminum to silicon, and for example, the aluminum content in the aluminum-silicon mixed oxide may be appropriately selected within the range of 0.5 to 15 wt% have.
반사방지 코팅층을 가지는 투명기판은, 380~1,100 nm의 파장범위에서 92% 이상의 평균 투과율을 나타내며, 바람직하게는 93% 이상의 평균 투과율을 나타내고, 380~1,100nm 범위의 파장에서는 다층코팅 형성전 기판보다 투과율이 높고, 1,100nm ~2,500nm 범위의 파장에서는 다층코팅 형성전 기판보다 투과율이 낮은 선택적 투과특성을 나타낸다. The transparent substrate having the antireflective coating layer exhibits an average transmittance of 92% or more, preferably 93% or more, in the wavelength range of 380 to 1,100 nm, and the transmittance at a wavelength in the range of 380 to 1,100 nm Transmittance is high, and at a wavelength in the range of 1,100 nm to 2,500 nm, the transmittance is lower than that of the substrate before the formation of the multilayer coating.
5. 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판의 제조방법 5. Manufacturing method of transparent substrate having antireflection coating layer
본 발명의 다른 측면에 따른 다층코팅 투명기판 제조방법은 기재제공단계, 제1코팅층형성단계, 제2코팅층형성단계, 제3코팅층형성단계, 제4코팅층형성단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a multilayer coating transparent substrate, comprising the steps of providing a substrate, forming a first coating layer, forming a second coating layer, forming a third coating layer, and forming a fourth coating layer.
즉, 투명기재 상에 2.0 ~ 2.5의 굴절률을 갖고, 티타늄옥시나이트라이드를 포함하여 이루어진 제1코팅층을 형성하는 단계, 제1코팅층상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제2코팅층을 형성하는 단계, 제2코팅층 상에 1.9 ~ 2.3의 굴절률을 갖는 제3코팅층을 형성하는 단계, 제3코팅층 상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제4코팅층을 형성하는 단계를 포함한다. Forming a first coating layer having a refractive index of 2.0 to 2.5 on a transparent substrate and comprising titanium oxynitride; forming a second coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the first coating layer; Forming a third coating layer having a refractive index of 1.9 to 2.3 on the second coating layer, and forming a fourth coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the third coating layer.
투명기판 상에 상기 각 코팅층을 순차적으로 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 졸-겔(sol-gel) 법을 비롯하여 통상 알려진 박막코팅법을 활용할 수 있다. There is no particular limitation on the method of sequentially forming the respective coating layers on the transparent substrate, and the physical vapor deposition (PVD), the chemical vapor deposition (CVD), the sol-gel method And a commonly known thin film coating method can be utilized.
바람직하게 마그네트론 스퍼터링 방식에 의해 연속적으로 모든 층을 증착할 수 있다. 스퍼터링 방식은 특히 대형 기판의 제품에 대해 적합하며, 이때 산소의 존재 하에 해당 금속의 반응 스퍼터링에 의해 산화물 층을 증착하고, 질소의 존재 하에 질화물 층을 증착한다. 또한 SiO2 또는 Si3N4층을 형성하고자 타겟에 전도성을 충분하게 해주기 위해서 알루미늄과 같은 금속으로 미량 도핑된 규소 타깃을 사용하여 증착할 수도 있다.Preferably, all the layers can be deposited continuously by the magnetron sputtering method. The sputtering method is particularly suitable for products of large substrates, in which an oxide layer is deposited by reactive sputtering of the metal in the presence of oxygen, and a nitride layer is deposited in the presence of nitrogen. It may also be deposited using a silicon target that is heavily doped with a metal such as aluminum to provide sufficient conductivity to the target in order to form the SiO 2 or Si 3 N 4 layer.
산화질화물의 경우는 코팅 챔버 속에 질소가스와 산소가스를 동시에 공급하여 질소 및 산소 존해 하에 산화질화물을 증착할 수도 있다. 구체적으로 TiOaN박막의 경우 질소 및 산소 분위기에서 Ti 혹은 TiOx 타겟에 전력을 인가할 수 있다. 이때 스퍼터링 되어 튀어나온 타겟물질에 산소와 질소가 반응하여 TiOaN층이 형성 된다. In the case of oxynitride, nitrogen nitride and oxygen gas may be simultaneously supplied into the coating chamber to deposit oxynitride in the presence of nitrogen and oxygen. Specifically, in the case of a TiO.sub.2N thin film, power can be applied to a Ti or TiO.sub.x target in a nitrogen and oxygen atmosphere. At this time, oxygen and nitrogen react with the sputtered target material to form a TiO.sub.2N layer.
상기 방법으로 형성되는 TiOaN층은 산화물인 TiO2층에 비해 플라즈마에 의한 스퍼터링 효율이 우수하여, 증착속도가 약 1.5배 이상 증가 할 수 있다.TiOaN layer formed by the method by the sputtering efficiency by the plasma relative to the oxide layer of TiO 2 solid, and the deposition rate can be increased by more than 1.5 times.
6. 태양전지 모듈6. Solar module
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 광대역 반사방지성 태양전지용 투명기판을 최외각에 설치한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell module comprising a transparent substrate for a broadband anti-reflective solar cell of the present invention disposed at an outermost periphery.
본 발명의 광대역 반사방지성 태양전지용 투명기판이 적용가능한 태양전지 모듈의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 결정질 실리콘, 비정질 실리콘 박막, 염료감응형 태양전지 (Dye Sensitized Solar Cell, DSSC), CIGS(CuInGaSe) 형, CdTe 형, GaAs 형 및 III-V족 화합물 반도체 형 등의 태양전지에 모두 적용 가능하다.The transparent substrate for a broadband antireflective solar cell of the present invention is not particularly limited and may be any of crystalline silicon, amorphous silicon thin film, Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), CIGS (CuInGaSe) Type, CdTe type, GaAs type, and III-V group compound semiconductor type.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 본 발명의 광대역 반사방지성 태양전지용 투명기판이 적용된 태양전지 모듈은 그 적용 전에 비하여 적어도 2~5%의 효율의 증가를 나타낸다.
According to one embodiment of the present invention, the solar cell module to which the transparent substrate for a broadband antireflective solar cell of the present invention is applied exhibits an increase in efficiency of at least 2 to 5% compared to that before application.
이하, 실시예 등에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 구체예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and the like. However, the following specific examples are given for the purpose of helping understanding of the present invention, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예][Example]
3.2mm 두께의 저철분 유리(표 2) 위에 하기 표 1에 나타낸 구성의 4층 반사방지코팅을 형성하였다. 각 코팅층의 형성은 마그네트론 스퍼터링 설비를 사용하여 챔버 공정 압력 3 내지 5 mtorr, 파워 1kw 내지 2kw 의 증착 조건 하에서 실시했고, Ti 메탈 타겟과 SiAl 메탈 타겟을 사용하였다. Layer antireflective coating having the composition shown in Table 1 below was formed on a low iron glass (Table 2) having a thickness of 3.2 mm. Each coating layer was formed using a magnetron sputtering equipment under a deposition condition of a chamber process pressure of 3 to 5 mtorr and a power of 1 kW to 2 kW, and a Ti metal target and a SiAl metal target were used.
제조된 다층코팅 유리에 대해 380~1,100nm 및 1,100~2,500nm까지의 투과율을 분광투과율 측정기(모델명 Lambda 950, Perkin Elmer社)로 측정하였고, 그 결과값에 ISO 9050 규격에 따라 AM1.5에 해당하는 중가 계수(weighting function)를 곱한 평균값을 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다.
The transmittance of the prepared multi-layer coated glass from 380 to 1,100 nm and from 1,100 to 2,500 nm was measured with a spectral transmittance meter (model name: Lambda 950, Perkin Elmer), and the result was found to correspond to AM1.5 according to ISO 9050 The average value obtained by multiplying by the weighting function is shown in Table 3 and FIG.
[비교예][Comparative Example]
실시예에서 사용된, 코팅되지 않은 (즉, 반사방지 다층코팅이 없는) 3.2mm 두께의 저철분 기판유리에 대해 380~1,100nm 및 1,100~2,500nm 까지의 투과율을 분광투과율 측정기(모델명 Lambda 950, Perkin Elmer社)로 측정하였고, 그 결과값에 ISO 9050 규격에 따라 AM1.5에 해당하는 중가 계수를 곱한 평균값을 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다. 비교예는 반사방지 코팅층의 투과율 향상율을 비교하기 위한 기준으로 사용하였다.
The transmittance of 380-1100nm and 1,100-2,500nm was measured on a 3.2mm thick low iron substrate glass used in the examples (i.e., without an antireflective multilayer coating), as used in the examples, using a spectral transmittance meter (Model Lambda 950, Perkin Elmer), and the results are shown in Table 3 and FIG. 2, which are obtained by multiplying the result by the weighted coefficient corresponding to AM1.5 according to the ISO 9050 standard. The comparative example was used as a reference for comparing the transmittance improvement rate of the antireflection coating layer.
※ 굴절률 값은 @550nm 기준
※ Refractive index value is based on @ 550nm
※ 굴절률 값은 @550nm 기준
※ Refractive index value is based on @ 550nm
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 청구범위에서 정해지는 것으로서, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.The scope of the present invention is defined by the following claims, and is not limited to the description of the specification, and all variations and modifications falling within the scope of the claims are included in the scope of the present invention.
Claims (11)
상기 투명기재상에 제1굴절율로 형성되고, 티타늄옥시나이트라이드(Titanium Oxynitride)를 포함하여 이루어진 제1코팅층;
상기 제1코팅층 상에 제2굴절율로 형성된 제2코팅층;
상기 제2코팅층 상에 제3굴절율로 형성된 제3코팅층; 및
상기 제3코팅층 상에 제4굴절율로 형성된 제4코팅층을 포함하며,
상기 제1굴절율은 상기 제2굴절율보다 크고, 상기 제3굴절율은 상기 제4굴절율보다 큰 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.Transparent substrate;
A first coating layer formed on the transparent substrate at a first refractive index, the first coating layer comprising titanium oxynitride;
A second coating layer formed on the first coating layer at a second refractive index;
A third coating layer formed on the second coating layer at a third refractive index; And
And a fourth coating layer formed on the third coating layer at a fourth refractive index,
Wherein the first refractive index is greater than the second refractive index and the third refractive index is greater than the fourth refractive index.
상기 제1굴절율은 2.0 ~ 2.5, 상기 제2굴절율은 1.3 ~ 1.6, 상기 제3굴절율은 1.9 ~ 2.3, 및 상기 제4굴절율은 1.3 ~ 1.6인 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
Wherein the first refractive index is 2.0 to 2.5, the second refractive index is 1.3 to 1.6, the third refractive index is 1.9 to 2.3, and the fourth refractive index is 1.3 to 1.6.
상기 제1코팅층은 5 ~ 30nm, 상기 제2코팅층은 20 ~ 50nm, 상기 제3코팅층은 100 ~ 180nm, 상기 제4코팅층은 70 ~ 110 nm의 두께를 가지는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
Wherein the first coating layer has a thickness of 5 to 30 nm, the second coating layer has a thickness of 20 to 50 nm, the third coating layer has a thickness of 100 to 180 nm, and the fourth coating layer has a thickness of 70 to 110 nm.
상기 제3코팅층은 규소 질화물, 규소 알루미늄 질화물로부터 선택된 하나 이상의 질화물을 포함하는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
Wherein the third coating layer has an antireflective coating layer comprising at least one nitride selected from silicon nitride, silicon aluminum nitride.
상기 제2코팅층 및 상기 제4코팅층은 규소 산화물, 규소 옥시질화물, 규소 옥시탄화물 및 규소-알루미늄 혼합 산화물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
Wherein the second coating layer and the fourth coating layer have an antireflection coating layer comprising at least one material selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, and silicon-aluminum mixed oxide.
상기 투명기판은 380~1,100 nm의 파장범위에서 92% 이상의 평균 투과율을 나타내는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate has an antireflection coating layer exhibiting an average transmittance of 92% or more in a wavelength range of 380 to 1,100 nm.
상기 투명기판은 380~1,100nm까지의 파장범위에서는 상기 제1, 2, 3, 4 코팅층 형성 전 투명기재보다 투과율이 높고, 1,100nm~2,500nm까지의 파장범위에서는 상기 제1, 2, 3, 4코팅층 형성 전 투명기재보다 투과율이 낮은 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판.The method according to claim 1,
The transparent substrate has a higher transmittance than that of the transparent substrate before forming the first, second, third and fourth coating layers in the wavelength range of 380 to 1,100 nm, and the first, second, third, 4 A transparent substrate having an antireflection coating layer having a lower transmittance than a transparent substrate before forming a coating layer.
(2) 상기 제1코팅층상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제2코팅층을 형성하는 단계;
(3) 상기 제2코팅층 상에 1.9 ~ 2.3의 굴절률을 갖는 제3코팅층을 형성하는 단계; 및
(4) 상기 제3코팅층 상에 1.3 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 제4코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판의 제조방법. (1) forming a first coating layer having a refractive index of 2.0 to 2.5 on a transparent substrate and comprising titanium oxynitride;
(2) forming a second coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the first coating layer;
(3) forming a third coating layer having a refractive index of 1.9 to 2.3 on the second coating layer; And
(4) forming a fourth coating layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 on the third coating layer.
마그네트론 스퍼터링 방식에 의해 연속적으로 상기 각 코팅층을 형성하는 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판의 제조방법. 9. The method of claim 8,
And an anti-reflection coating layer continuously forming the coating layers by a magnetron sputtering method.
상기 태양전지는 결정질 실리콘, 비정질 실리콘 박막, 염료감응형, CIGS(CuInGaSe) 형, CdTe 형, GaAs 형 또는 III-V족 화합물 반도체 형으로 구성되는 군에서 선택되는 하나의 태양전지인 태양전지 모듈.
11. The method of claim 10,
Wherein the solar cell is one solar cell selected from the group consisting of crystalline silicon, amorphous silicon thin film, dye sensitized, CIGS (CuInGaSe) type, CdTe type, GaAs type or III-V compound semiconductor type.
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