KR20150059957A - 태양전지용 봉지재 시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 - Google Patents
태양전지용 봉지재 시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고온에서도 높은 체적저항을 유지할 수 있게 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 공중합체에 각종 첨가제를 배합하여 시트의 형상으로 만들어 낸 것으로, 최근 필드(field)에 설치된 태양전지 모듈에서 누설전류로 인해 발생하는 출력감소 현상인 PID(Potential Induced Degradation)를 효과적으로 예방할 수 있는 태양전지용 봉지재 시트, 그 제조방법 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 상기한 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl Acetate: EVA) 공중합체에 유기과산화물과, 가교반응에 참여하는 관능기의 개수가 서로 다른 2종 이상의 가교조제를 첨가하여 시트로 성형된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 혼합된 가교조제를 사용함에 의해 전기절연성을 향상시킨 것이며, 본 발명의 봉지재 시트가 태양전지 모듈에 사용되었을 때, 고온/다습한 환경에서 지속적으로 노출되더라도 봉지재 자체의 열화는 물론, 태양전지의 급격한 출력 저하의 원인이 되는 누설전류를 차단하여 태양전지의 출력 저하를 효과적으로 막을 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 혼합된 가교조제를 사용함에 의해 전기절연성을 향상시킨 것이며, 본 발명의 봉지재 시트가 태양전지 모듈에 사용되었을 때, 고온/다습한 환경에서 지속적으로 노출되더라도 봉지재 자체의 열화는 물론, 태양전지의 급격한 출력 저하의 원인이 되는 누설전류를 차단하여 태양전지의 출력 저하를 효과적으로 막을 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전을 위한 태양전지 모듈 제작시 태양전지 셀의 보호 및 봉지를 위해 사용되는 태양전지용 봉지재 시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고온에서도 높은 체적저항을 유지할 수 있게 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 공중합체에 각종 첨가제를 배합하여 시트의 형상으로 만들어 낸 것으로, 최근 필드(field)에 설치된 태양전지 모듈에서 누설전류로 인해 발생하는 출력감소 현상인 PID(Potential Induced Degradation)를 효과적으로 예방할 수 있는 태양전지용 봉지재 시트, 그 제조방법 및 이를 사용한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
종래의 에너지원은 그 사용량에 있어 한계가 존재하고, 이산화 탄소 및 각종 유해가스를 발생시켜 환경문제를 야기하는 문제점이 있다. 최근 들어 이러한 에너지 자원의 고갈 위기 극복 및 지구 온난화 등의 환경 문제를 극복하기 위해 각종 신 재생 에너지들이 주목받고 있으며, 이러한 에너지원 중 태양 에너지를 이용하여 직접 전기로 바꾸는 태양전지는 무공해, 무소음, 무한 공급에너지라는 이유로 급격한 성장세를 보이고 있다. 이러한 태양전지의 예로서 결정 및 비결정질 반도체를 사용한 태양전지를 들 수 있다.
이러한 태양전지에 있어서 태양전지 셀(cell)은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변화시키는 반도체 소자로써 태양전지의 이용에 있어 핵심적인 소재이지만, 일반적으로 이러한 태양전지 셀은 그 자체만으로 사용할 수 없으며, 외부의 충격 및 오염으로부터 보호하기 위하여 일련의 모듈화 과정을 거친다. 일반적으로 태양전지 모듈의 경우 표면 측 유리기판과 이면 측 보호 부재인 후면 보호 필름 사이에 봉지재 시트 2매가 태양전지 셀을 감싸고 있는 구성으로 이루어져 있다. 이와 같은 태양전지 모듈은 유리기판, 태양전지용 봉지재 시트(sheet), 태양전지 셀, 봉지재 시트, 후면 보호 필름을 순서대로 적층하고, 가열·가압에 의해 봉지재 시트가 완전히 용융되어 고분자의 충분한 이동성이 확보된 상태에서 상하 방향에서 가압 및 탈기 공정을 거쳐 제조된다.
일반적으로 태양전지 모듈용 봉지재 시트로는 각종 요구 조건을 만족시키기 위해서 첨가제와 고분자를 배합한 후 제조된 시트로 이루어진다. 이러한 태양전지용 봉지재 시트에 대해서는, 예를 들어 대한민국 등록특허 제0928411호는 앞에서 기술한 바와 같이 EVA 공중합체에 유기 과산화물과 가교조제, 자외선 흡수제, 산화방지제와 함께 접착성을 위하여 실란화합물과 같은 접착 보조제를 첨가하여 형성된 봉지재 시트를 개시하고 있다.
상기와 같이 각종 첨가제를 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 폴리 비닐부티랄(Polyvinyl butyral: PVB) 등의 수지와 혼합하여 제조된 단층으로 태양전지 봉지재는 그 제조 공정이 간단하여 태양전지 봉지재 제조방법으로 많이 사용되어 왔다.
하지만, 최근 필드(field)에 설치된 태양전지 모듈에서 출력이 감소하는 현상인 PID(Potential Induced Degradation)가 발생하고 있으며, 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. PID 효과는 필드에 대규모로 설치된 발전용 태양전지 모듈에서 온도, 습도 및 지역적인 환경에 따라 태양광 발전 중 태양전지 모듈에 발생하는 누설전류에 의하여 태양전지 모듈의 출력이 감소하는 현상을 말한다.
상기와 같은 현상을 방지하기 위하여, 에틸렌 비닐아세테이트(EVA)를 대신하여 폴리올레핀(Polyolefin) 계열의 고분자를 사용한 봉지재를 채용하는 경우가 있으나, 폴리올레핀(Polyolefin)은 에틸렌 비닐세테이트(EVA)보다 가격이 비싸고, 융점이 높아 가압 탈기 공정에서 충분한 소프트니스(softness) 특성이 확보되지 않아 태양전지 셀에 크랙(crack)을 야기하여 태양전지 모듈에 출력을 감소시킬 수 있다. 또한 유리, 셀과의 접착력이 낮은 단점이 존재한다.
이에 본 발명자 등은 장기 접착성, 내구성 및 내후성이 우수한 에틸렌 비닐 아세테이트를 사용한 태양전지용 봉지재를 제조하는 과정에 있어 특정한 가교조제를 도입하여 고분자 사슬(chain)의 가교 밀도를 증가시켜 고분자 사슬과 사슬 사이의 공간을 제거하여 수분의 침투를 막고, 동시에 고온 등 가혹한 외부 조건하에서도 누설전류를 차단하여 태양전지의 출력을 안정하게 유지할 수 있게 하는 태양전지용 봉지재에 관한 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술을 감안하여, 기존의 봉지재가 고온/다습한 지역에 대규모로 설치된 태양전지 모듈에서 외부의 환경에 의해 태양전지 모듈의 출력이 감소되는 현상을 방지하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 외부의 극한 환경, 특히 고온/다습한 환경에서 태양전지용 봉지재 시트의 조밀한 가교 밀도 형성을 통해 수분침투를 최소화하여 누설전류에 의한 태양전지의 출력 감소를 최소화한 새로운 봉지재 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 봉지재 조성물을 사용하여 제조한 봉지재를 포함하는 태양전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 관능기를 가지는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl Acetate: EVA) 공중합체의 겔 분율을 향상시키고, 내구성을 향상시키기 위해 유기과산화물과, 가교조제를 첨가할 수 있으며, 구체적으로는, 종래에 사용되고 있는 유기과산화물의 가교를 돕는 가교조제의 사용에 있어서, 가교반응에 참여하는 관능기의 개수가 서로 다른 물질을 혼합하여 사용함으로써 봉지재 내의 조밀한 가교밀도를 형성하여 태양전지 봉지재 시트의 전기절연성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 것으로, 상기 관능기 수가 서로 다른 2종 이상의 가교조제를 사용하여 제작할 수 있다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 2종 이상의 가교조제는 알릴 관능기 및 아크릴레이트 관능기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 사용되는 2종의 이상의 관능기 물질의 혼합비는 관능기가 1개 또는 2개와 같은 소 관능기의 중량부를 1로 하였을 때 관능기가 3개 또는 6개까지의 다 관능기는 0.1 내지 1 중량부로 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 사용되는 EVA 공중합체는 비닐 아세테이트(VA) 함량이 20 내지 40 중량%인 것이고, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 50 g/10분인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 봉지재 시트는 접착보조제인 실란 커플링제와 빛, 열 등의 외부 충격의 열화를 방지하는 UV 흡수제, 광안정제, 산화방지제 등을 첨가제로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 첨가제는 EVA 100중량부 대비 유기 과산화물 0.1 내지 2.0중량부, 실란커플링제 0.1 내지 3.0중량부, UV 흡수제 0.01 내지 1.0중량부, 산화방지제 0.01 내지 1.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈은;
에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl Acetate: EVA) 공중합체에 유기과산화물과, 가교반응에 참여하는 관능기의 개수가 서로 다른 2종 이상의 가교조제를 첨가하여 두께를 0.3 내지 0.9mm로 성형한 봉지재 시트로 형성한 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트는 혼합된 가교조제를 사용함에 의해 전기절연성을 향상시킨 것이며, 본 발명의 봉지재 시트가 태양전지 모듈에 사용되었을 때, 고온/다습한 환경에서 지속적으로 노출되더라도 봉지재 자체의 열화는 물론, 태양전지의 급격한 출력 저하의 원인이 되는 누설전류를 차단하여 태양전지의 출력 저하를 효과적으로 막을 수 있다. 보다 자세하게는 고온/다습한 환경에서 지속적으로 노출되는 태양전지 모듈에 큰 전압이 인가되었을 때에도, 본 발명의 봉지재는 고분자 체인의 가교 밀도를 증가시키고 봉지재 내에 수분이 존재할 수 있는 공간을 최소화하여 시트로 침투하는 수분을 막아 태양전지 셀과 모듈 부재와의 전기절연성을 크게 향상시킴으로써 태양전지모듈에서 발생할 수 있는 누설전류를 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 순수 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지와 각종 기능성 첨가제를 혼합하여 용융/압출하여 태양전지용 봉지재 시트를 제조하는 개략적인 공정 흐름도이고,
도 2는 도 1에서 제작한 태양전지용 봉지재 시트를 사용하여 제작한 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에서 제작한 태양전지용 봉지재 시트를 사용하여 제작한 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하나, 이는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 봉지재 시트를 포함하는 태양전지 모듈의 통상적인 구조를 개략적으로 도시한 개략도로, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에서 제시하는 태양전지 모듈의 구성은 표면유리(a), 전면 봉지재 시트(b), 태양전지 셀(c), 후면 봉지재 시트(b), 백시트(d)의 적층 구조이다.
본 발명에 따른 봉지재 시트는 투명성, 유연성을 고려하여 변성 폴리에틸렌(Polyethylene) 혹은 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 태양전지 모듈에서 사용시 투명성을 확보하기 위해서는 EVA를 사용하며, EVA는 비닐아세테이트 함량이 20 내지 40 중량%인 것을 사용할 수 있다. 또한, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 50g/10분인 것을 사용할 수 있다. 또한, 가교를 위한 유기과산화물과 가교 반응시 속도 및 가교 밀도를 조절해 주는 가교조제, 그리고 유리와의 접착성을 위한 접착보조제가 첨가될 수 있고, 그 외 UV 흡수제, 광안정제, 산화방지제를 용도에 맞게 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 태양전지용 봉지재 시트 제작에 사용되는 유기 과산화 물은 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸-퍼옥시 아이소프로필벤젠, 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 혹은 2종을 선택할 수 있으며, EVA를 주 원료로 사용하였을 때, 수지 투입량에 대하여 총 투입 중량부가 0.1 내지 2중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 봉지재 시트와 글라스(Glass), 백 시트(back sheet) 사이에서 접착보조제로 사용될 수 있는 실란 화합물로는 비닐기 아크릴록시기, 메타아크릴록시기와 같은 불포화기, 아미노기, 에폭시기 등과 함께, 알콕시기와 같은 가수 분해 가능한 기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 실란 커플링제로서, 구체적으로는 비닐트리에톡시실록산, 비닐트리메톡시실록산, γ-메타아크릴록시프로필트리에톡시실록산 등을 사용할 수 있다. 실란커플링제는 EVA를 주원료로 사용하였을 경우, 수지 투입량에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 핵심 첨가제로써 본 발명에서는 EVA 공중합체의 겔 분율을 향상시키고, EVA 공중합체 내에 존재하는 고분자 사슬과 사슬의 가교밀도를 향상시켜 전기 절연성이 우수하게 만드는 가교조제를 사용할 수 있다. EVA를 주원료로 사용하였을 때 수지 투입량에 대하여 0.1 내지 2중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 그 외 UV 흡수제, 광안정제, 산화방지제를 용도에 맞게 사용할 수 있다.
상기의 목적으로 제공되는 가교조제는 알릴 관능기 계열의 트리알릴아이 소시아누레이트 혹은 트리릴리아이소시아네이트를 사용하며, 아크릴레이트 관능기 계열의 아이소데실아크릴레이트 혹은 트리에틸렌글라이콜디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 등의 가교조제를 사용하여 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체 내에 존재하는 고분자 사슬과 사슬 사이의 가교 밀도를 증가시켜 태양전지용 봉지재 시트의 전기절연성을 향상시킬 수 있게 한다. 여기서, 가교 반응에 참여하는 관능기는 알릴기 또는 아크릴기를 사용하여 일반적으로 1개에서 6개가 포함된 가교조제를 사용할 수 있고, 일반적으로 트리알릴이소시아누레이트 같은 3개의 알릴기가 함유된 가교조제가 사용된다. 그러나, 이와 같이 다 관능기를 가진 단일 가교조제를 사용하면 봉지재 사슬 내에서 자유도가 감소하여 고온 고습과 같은 극한 외부환경에 적절히 변형 대응을 할 수 없게 된다. 그러므로 관능기 수가 서로 다른 물질을 혼합하여 사용하면 외부 변화에 대하여 봉지재의 변형이 자유로워져 보다 조밀한 가교밀도를 형성하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 목적으로 사용되는 가교조제의 혼합비는 관능기가 1개 또는 2개와 같은 소 관능기의 중량부를 1로 하였을 때 관능기가 3개 또는 6개까지의 다 관능기의 중량부는 0.1 내지 1 중량부로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 설명과 같이 태양전지 봉지재용 시트의 제작에 필요한 가교제, 가교조제, 실란커플링제, UV 흡수제, 광 안정제를 모두 포함하는 첨가제를 에틸렌비닐아세테이트 수지와 일련의 혼합과정을 거쳐 태양전지용 봉지재 시트를 제조하는 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 설명과 같이 첨가제가 혼합된 봉지재 시트용 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지는 2축 압출기에 투입되어 잘 혼련된 상태로, T-다이 혹은 카렌다 방식의 제막장치를 이용하여 0.3mm 내지 0.6mm 두께의 시트 형상으로 제조된다.
본 발명에 따른 태양전지용 봉지재 시트를 이용한 태양전지 모듈은 표면 유리/봉지재 시트/태양전지 셀/봉지재 시트/후면 보호 필름의 순으로 적층 후 일정한 규칙에 따라 진공 라미네이터(laminator)로 100 내지 160℃의 온도, 탈기 시간 4 내지 20분, 가압 0.5 내지 1기압, 가입시간 5 내지 60분으로 가열·가압하여 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시 예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1
EVA 봉지재 시트는 비닐아세테이트 함량 28중량%, 용융지수 15g/10min인 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 100중량부에 대하여, 가교제로 터셔리-부틸페록시-2-에틸헥실 카보네이트(동성하이켐, Chemex EC) 0.5 중량부, 가교조제로 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부, 접착 보조제로 보조제로 γ-메타아크릴록시 프로필트리에톡시 실록산(신에츠 화학, KBM-503) 0.1 중량부, UV흡수제로 2-하이드록시-4-옥틸록시벤조피논(스미토모화학, Sumisorb130) 0.2 중량부, 산화방지제로 벤젠프로파노익 액시드 3,5-비스(1,1-디메틸에틸) -4-하이드록시 -옥타데실 에스터 (BASF, Irganox 1076) 0.2 중량부, 광안정제로 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-파이페리딜)세바케이트(BASF, Tinuvin 770)을 0.1 중량부를 상온에서 충분히 배합하여, 직경 105mm의 동축 트윈 압출기를 통해 시트 형상으로 제막하였다. 이 때 압출은 120℃ 미만의 온도로 500kg/h의 토출량으로 진행되었으며, 봉지재 시트의 두께는 0.45mm가 되도록 제작하였다.
실시예 2
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 아이소데실아크릴레이트 (Satomer,Isodecyl Acylate)와 트리알릴 아이소시아누레이트(일본화성, TAIC) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 3
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 아이소데실아크릴레이트 (Satomer,Isodecyl Acylate)와 트리메틸올프로판-트리아크릴레이트(Satomer, Trimethylolpropane Triacrylate) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 4
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 아이소데실아크릴레이트 (Satomer,Isodecyl Acylate)와 펜타에리트리올-테트라아크릴레이트(Satomer, Pentaerythritol Tetraacrylate)가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 5
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 아이소데실아크릴레이트 (Satomer,Isodecyl Acylate)와 디펜타에리티톨-펜타아크릴레이트(Satomer, Dipentaerythitol Pentaacrylate) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 6
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 아이소데실아크릴레이트 (Satomer,Isodecyl Acylate)와 디펜타에리티톨-헥사아크릴레이트(Satomer, Pentaerythritol Hexaacrylate) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 7
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부대신 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트(Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate) 1.0 중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 8
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트 (Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate)와 트리알릴 아이소시아누레이트 (일본화성, TAIC) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 9
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트 (Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate) 와 트리메틸올프로판-트리아크릴레이트(Satomer, Trimethylolpropane Triacrylate) 가교조제를 1.0 중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 10
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트 (Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate)와 펜타에리트리올-테트라아크릴레이트(Satomer, Pentaerythritol Tetraacrylate)가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 11
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트 (Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate)와 디펜타에리티톨-펜타아크릴레이트 (Satomer, Dipentaerythitol Pentaacrylate) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실시예 12
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate)1.0 중량부대신 1:0.5부로 혼합한 트리에틸렌-글라이콜-디메타아크릴레이트 (Satomer, Triethylene glycol Dimethaacrylate) 와 디펜타에리티톨-헥사아크릴레이트 (Satomer, Pentaerythritol Hexaacrylate) 가교조제를 1.0중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
비교예 1
상기 실시예 1의 구성에서 아이소데실아크릴레이트(Satomer,Isodecyl Acylate) 1.0 중량부 대신 트리알릴 아이소시아누레이트(일본화성, TAIC) 1.0 중량부로 변화시킨 것 외에는 동일한 형태로 EVA 봉지재 시트를 제작하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 태양전지용 봉지재 시트를 이용하여 가교화된 시트 시편을 제작하였다. 도 2의 적층 구성에서 셀을 제외한 채로 적층한 후 진공 라미네이터에서 탈기 4분, 프레스 1분, 유지 10분의 순서로 모듈화를 하여 준비하였다. 유리와 백시트를 제거한 후, 한 변이 10cm인 정사각형 형태가 되도록 준비하였다.
상기 시편을 이용하여, JIS K-6911규격에 맞게 체적저항 및 가교율을 측정하여 다른 표 1에 나타내었다.
실험예 2
실시예 및 비교예에서 기술된 형태로 준비된 봉지재 시트를 이용하여 실험예 1과 동일한 방법으로 54cell의 태양전지 풀(full) 모듈을 제작하였다. 이때 사용된 태양전지 셀은 다결정 실리콘의 6인치, 2버스 바 타입(bus bar type), 16.6%의 셀출력을 나타내었고, 표면유리는 통상적으로 사용되는 3.2mm의 두께의 유리를 사용하였다. 태양전지 모듈의 출력 감소 현상(PID)을 측정하기 위하여 실험조건은 다음과 같다. 항온항습기 온도 50℃, 습도 50%RH, 모듈 글라스 전면에 알루미늄 호일을 덮고, 셀 배선쪽에는 -극, 모듈 프레임 쪽에는 +극 배선을 연결 후 1000V의 직류 전원을 인가하는 PID 테스트를 진행하였다.
상기의 조건에서 48시간을 방치 후, 실험 전 초기 출력치와 비교를 통해 태양전지 모듈의 초기출력 유지율을 표 1에 나타내었다.
| 실험예 1 | 실험예 2 | |||
| 체적저항 (10 14 Ω· cm ) | 가교율 (%) | 초기출력 유지율(%) | ||
| 상온 (25℃) | 가온 (60℃) | |||
| 실시예 1 | 48.3 | 12.3 | 68.3 | 76.1 |
| 실시예 2 | 38.7 | 25.4 | 79.4 | 92.3 |
| 실시예 3 | 19.2 | 18.6 | 77.3 | 84.2 |
| 실시예 4 | 15.3 | 14.7 | 74.3 | 79.1 |
| 실시예 5 | 25.4 | 13.8 | 72.6 | 78.7 |
| 실시예 6 | 26.9 | 15.6 | 73.1 | 80.3 |
| 실시예 7 | 106.2 | 21.7 | 76.7 | 74.3 |
| 실시예 8 | 89.3 | 78.9 | 82.7 | 97.7 |
| 실시예 9 | 75.2 | 35.8 | 78.7 | 82.3 |
| 실시예 10 | 100.2 | 31.7 | 77.3 | 80.6 |
| 실시예 11 | 112.6 | 34.4 | 75.2 | 75.4 |
| 실시예 12 | 95.3 | 38.7 | 74.9 | 76.7 |
| 비교예 1 | 54.8 | 17.8 | 85.7 | 90.3 |
위 실험결과에서 각 실시예를 살펴보면 소 관능기와 다 관능기를 혼합한 가교조제를 사용하여 제작한 태양전지용 봉지재 시트의 체적저항이 단일 관능기를 사용하여 제작한 태양전지용 봉지재 시트에 비해 고온에서도 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다. 또한, PID 테스트를 48시간 실시한 후 태양전지 풀 모듈의 출력 유지율 또한 단일 관능기 물질을 사용하는 것에 비해 높은 수준이 유지되는 것을 확인할 수 있다.
상기 실험예를 살펴보았을 때, 본 발명에서 제시하는 2종 이상의 관능기 물질을 혼합하여 제조한 가교조제를 사용하여 태양전지용 봉지재 시트를 제조하는 것이 고온에서도 전기절연성 강화에 미치는 영향이 크며, 효과적이라 것을 쉽게 확인할 수 있다.
a --- 태양전지 모듈용 글라스
b --- 태양전지용 봉지재 시트
c --- 태양전지용 셀
d --- 태양전지용 백 시트
b --- 태양전지용 봉지재 시트
c --- 태양전지용 셀
d --- 태양전지용 백 시트
Claims (7)
- 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl Acetate: EVA) 공중합체에 유기과산화물과, 가교반응에 참여하는 관능기의 개수가 서로 다른 2종 이상의 가교조제를 첨가하여 시트로 성형된 것임을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 2종 이상의 가교조제는 알릴 관능기 및 아크릴레이트 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 사용되는 2종의 이상의 관능기 물질의 혼합비는 관능기가 1개 또는 2개와 같은 소 관능기의 중량부를 1로 하였을 때 관능기가 3개 또는 6개까지의 다 관능기는 0.1 내지 1 중량부로 함을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 사용되는 EVA 공중합체는 비닐 아세테이트(VA) 함량이 20 내지 40 중량%인 것이고, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 50 g/10분인 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 제 1항에 있어서, 상기 봉지재 시트는 접착보조제인 실란 커플링제와 빛, 열의 외부 충격의 열화를 방지하는 UV 흡수제, 광안정제, 산화방지제를 첨가제로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 제 5항에 있어서, 상기 첨가제는 EVA 100중량부 대비 유기 과산화물 0.1 내지 2.0중량부, 실란커플링제 0.1 내지 3.0중량부, UV 흡수제 0.01 내지 1.0중량부, 산화방지제 0.01 내지 1.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재 시트.
- 청구항 1 내지 6중의 어느 하나에 따른 봉지재 시트가 사용된 것임을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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|---|---|---|---|
| KR1020130143748A KR20150059957A (ko) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 태양전지용 봉지재 시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150059957A (ko) |
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| US10233275B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-03-19 | Evonik Degussa Gmbh | Co-crosslinker systems for encapsulation films comprising BIS(alkenylamide) compounds |
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-
2013
- 2013-11-25 KR KR1020130143748A patent/KR20150059957A/ko not_active Application Discontinuation
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| US11329600B2 (en) | 2017-12-20 | 2022-05-10 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for rectifying degradation of photovoltaic module in photovoltaic power station |
| US11632075B2 (en) | 2017-12-20 | 2023-04-18 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for rectifying degradation of photovoltaic module in photovoltaic power system |
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