KR20150129774A - 태양전지용 봉지재 및 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
태양전지 셀(11)을 밀봉하기 위한 한 쌍의 봉지재(12)이며, 태양전지 셀(11)의 태양광의 입사면 측에 배치되는 입사면측 봉지재와 태양전지 셀(11)의 배면 측에 배치되는 배면측 봉지재로 구성되고, 입사면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 에폭시 화합물을 포함하고, 배면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함한다.
Description
본 발명은, 태양전지 셀을 밀봉하기 위한 한 쌍의 태양전지용 봉지재, 및 태양전지 셀이 태양전지용 봉지재에 의해 밀봉된 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본원은, 2011년 12월 2일에 일본에 출원된 특원 2011－265061호의 내용을 여기에 원용한다.
태양전지 셀을 밀봉하기 위한 태양전지용 봉지재로서는, 통상, 에틸렌-초산비닐 공중합체 시트가 사용된다.
그러나, 에틸렌-초산비닐 공중합체는, 가수분해에 의해 초산을 발생시키기 쉽다.
태양전지용 봉지재에서 발생한 초산은, 태양전지 모듈 내의 금속 부분(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선 등)을 부식시킨다.
초산에 의한 금속 부분의 부식을 억제하는 태양전지용 봉지재로서, 하기와 같은 것이 제안되어 있다.
(1) 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 수산제를, 에틸렌-초산비닐 공중합체에 대해 0.5 중량% 이하로 함유한 태양전지용 봉지재(특허 문헌 1).
그러나, (1)의 태양전지용 봉지재는, 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 수산제를 포함하기 때문에, 수산제를 포함하지 않는 태양전지용 봉지재에 비해, 투명성이 떨어진다. 따라서, (1)의 태양전지용 봉지재를 이용한 태양전지 모듈은, 수산제를 포함하지 않는 태양전지용 봉지재를 이용한 태양전지 모듈에 비해, 발전 효율이 저하된다.
초산에 의한 금속 부분의 부식을 수산제로 억제하면서, 수산제에 의한 투명성의 저하가 억제된 태양전지용 봉지재로서, 하기와 같은 것이 제안되어 있다.
(2) 에틸렌-초산비닐 공중합체와 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 수산제를 포함하고, 한편 수산제의 비율이, 에틸렌-초산비닐 공중합체의 100 중량부에 대해서 0.15 중량부 이하인 입사면측 봉지재; 및 에틸렌-초산비닐 공중합체와 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 수산제를 포함하고, 한편 수산제의 비율이, 에틸렌-초산비닐 공중합체의 100 중량부에 대해서 0.5 중량부 이상인 배면측 봉지재;로 구성되는, 한 쌍의 태양전지용 봉지재(특허 문헌 2).
그러나, (2)의 태양전지용 봉지재도, 입사면측 봉지재가 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 수산제를 포함하기 때문에, 수산제를 포함하지 않는 태양전지용 봉지재에 비해, 투명성이 떨어진다. 따라서, (2)의 태양전지용 봉지재를 이용한 태양전지 모듈은, 수산제를 포함하지 않는 태양전지용 봉지재를 이용한 태양전지 모듈에 비해, 발전 효율이 저하된다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
<특허문헌 1> 일본공개특허 2005-029588호 공보
<특허문헌 2> 일본공개특허 2009-179810호 공보
본 발명은, 초산에 의한 금속 부분(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선 등)의 부식을 억제하는 한편 입사면측 봉지재의 투명성이 높은 태양전지용 봉지재; 및, 초산에 의한 금속 부분의 부식이 억제되고 발전 효율이 높은 태양전지 모듈을 제공한다.
태양전지용 봉지재는, 태양전지 셀을 밀봉하기 위한 한 쌍의 태양전지용 봉지재이며, 태양전지 셀의 태양광의 입사면 측에 배치되는 입사면측 봉지재와 태양전지 셀의 배면 측에 배치되는 배면측 봉지재로 구성되고, 상기 입사면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 에폭시 화합물을 포함하고, 상기 배면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함한다.
본 발명의 태양전지 모듈은, 태양전지 셀이 청구항 1에 기재된 태양전지용 봉지재에 의해 밀봉된 것이다.
본 발명의 태양전지용 봉지재는, 초산에 의한 금속 부분(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선등 )의 부식을 억제하는 한편 입사면측 봉지재의 투명성이 높다.
본 발명의 태양전지 모듈은, 초산에 의한 금속 부분의 부식이 억제되고 발전 효율이 높다.
도 1은 본 발명의 태양전지 모듈의 하나의 예를 나타내는 단면도이다.
<태양전지용 봉지재>
본 발명의 태양전지용 봉지재(이하, 봉지재라고 적는다.)는, 태양전지 셀을 밀봉하기 위한 한 쌍의 봉지재이며, 태양전지 셀의 태양광의 입사면 측에 배치되는 입사면측 봉지재와 태양전지 셀의 배면 측에 배치되는 배면측 봉지재로 구성된다.
[입사면측 봉지재]
입사면측 봉지재는, 에틸렌-초산비닐 공중합체(이하, EVA라고 적는다.)와 에폭시 화합물을 포함하고, 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함하지 않는 시트로 이루어진다.
(EVA)
EVA에 있어서의초산비닐 단위의 비율은, 10 ~ 40 중량%가 바람직하고, 15 ~ 35 중량%가 보다 바람직하며, 20 ~ 35 중량%가 더욱 바람직하다. EVA에 있어서의 초산비닐 단위의 비율이 상기 하한치 이상이면, 태양전지 모듈로 했을 때 상기 봉지재의 투명성, 접착성을 높게 할 수 있고, 상기 상한치 이하이면, 내구성을 보다 높게 할 수 있다.
EVA의 중량 평균 분자량은, 10,000 ~ 300,000이 바람직하고, 30,000 ~ 250,000이 보다 바람직하며, 50,000 ~ 200,000이 더욱 바람직하다. EVA의 중량 평균 분자량이 상기 하한치 이상이면, 태양전지 모듈로 했을 때 봉지재의 기계적 물성을 양호하게 할 수 있고, 상기 상한치 이하이면, 봉지재의 가공성을 양호하게 할 수 있다.
(에폭시 화합물)
에폭시 화합물은, 분자 내에 에폭시기를 가지는 화합물이다.
봉지재에 에폭시 화합물이 포함되면, EVA의 열화에 의해 발생한 초산과 에폭시 화합물을 반응시킬 수 있다. 이에 의해, 초산을 불활성화 시킬 수 있기 때문에, 초산에 의한 금속 부분(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선등 )의 부식을 억제할 수 있어 출력 전력량의 저하를 방지할 수 있다. 게다가, 에폭시 화합물은 비입자상의 유기물이기 때문에, 봉지재의 투명성의 저하를 억제할 수 있다.
에폭시 화합물은, 적어도 1개의 에폭시기를 가지는 것이 바람직하다.
시판되고 있는 에폭시 화합물로서는, 예를 들어, 아데카 레진(AEDKA Resin) EP4100E(ADEKA 사제, 비스페놀 A형 에폭시 화합물), 데나콜(Denacol) EX-121(Nagase Chem Tech사제, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르), 데나콜(Denacol) EX-141(Nagase Chem Tech사제, 페닐 글리시딜 에테르), 데나콜(Denacol) EX-810(Nagase Chem Tec 사제, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르) 등을 들 수 있다.
에폭시 화합물은, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
에폭시 화합물 중, 킬레이트 변성 에폭시 화합물은, 봉지재를 변색시킬 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다.
에폭시 화합물의 분자량은, 봉지재로부터의 흡출(bleed out)을 억제할 수 있도록, 100 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 130 이상이다. 다만, 분자량이 너무 크면, EVA와의 상용성이 낮아지기 때문에, 30,000 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20,000 이하이다. 분자량이 100 ~ 30,000인 에폭시 화합물로서는, 에폭시 수지의 단량체로 사용되는 에폭시 화합물을 들 수 있다.
에폭시 화합물의 비율은, 입사면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0.001 ~ 5 중량부가 바람직하고, 0.5 ~ 1.0 중량부가 보다 바람직하다. 에폭시 화합물의 비율이 상기 하한치 이상이면, 태양전지 모듈로 했을 때 금속 부분의 부식을 충분히 억제할 수 있고, 상기 상한치 이하이면, 태양전지 모듈로 했을 때 봉지재의 기계적 물성을 양호하게 할 수 있다.
(트리아졸 화합물)
입사면측 봉지재는, 트리아졸 화합물을 포함할 수 있다.
트리아졸 화합물은, 트리아졸 또는 트리아졸의 함질소 복소환의 수소 원자가 치환기로 치환된 유도체이다. 다만, 트리아졸 화합물에는, 벤조트리아졸은 포함되지 않는다.
치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기를 들 수 있다. 알킬기는, 아미노기, 할로겐 원자 등으로 더 치환될 수도 있다.
트리아졸 화합물은, 탭 스트링의 도선이나 땜납 접합부에서의 구리 이온의 발생에 의한 EVA의 변색을 방지할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈로 했을 때 봉지재의 내구성을 양호하게 할 수 있고, EVA의 착색, 발포가 억제된다. 또한, 상기 봉지재를 이용한 태양전지 모듈은 발전 효율 및 외관이 우수하다.
시판되고 있는 트리아졸 화합물로서는, 이르가멧(Irgamet) 30(BASF Japan 사제, N,N-bis(2-에틸헥실)-1,2,4-트리아졸-1-일메타아민), 아데카스탭 (Adekastab) CDA-1(ADEKA 사제, 3-(N-살리실로일) 아미노-1,2,4-트리아졸) 등을 들 수 있다.
트리아졸 화합물은, 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
트리아졸 화합물의 비율은, 입사면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0.001 ~ 5 중량부가 바람직하고, 0.01 ~ 0.5 중량부가 보다 바람직하다. 트리아졸 화합물의 비율이 상기 하한치 이상이면, 태양전지 모듈로 했을 때, 보다 높은 내구성을 가지고, 불투명화가 보다 억제되며, 상기 상한치 이하이면, 태양전지 모듈로 했을 때 봉지재의 기계적 물성을 양호하게 할 수 있다.
(첨가제)
입사면측 봉지재는, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제, 실란 커플링제, 가교제, 가교조제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
자외선 흡수제로는, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실산 에스테르계 자외선 흡수제 등을 들 수 있다.
광안정제로는 가리움 아민(hindered amine)계 광안정제 등을 들 수 있다.
산화 방지제로는 가리움 페놀(hindered phenol)계 산화 방지제, 포스파이트계 산화 방지제 등을 들 수 있다.
실란 커플링제는, 후술하는 태양전지 셀, 투명 보호재, 백 시트 등과의 접착성을 개선하는 성분이다. 실란 커플링제로는, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시) 실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸 디메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시 실란 등을 들 수 있다.
실란 커플링제의 비율은, 입사면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0 ~ 10 중량부가 바람직하고, 0 ~ 5 중량부가 보다 바람직하다.
가교제는, EVA를 가교시키는 성분이다. 가교제로는, 공지의 유기 과산화물(퍼옥시 케탈류, 디알킬 퍼옥사이드류, 퍼옥시 에스테르류 등), 광증감제 등을 들 수 있다.
가교제의 비율은, 입사면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0 ~ 5 중량부가 바람직하고, 0 ~ 2 중량부가 보다 바람직하다.
가교조제는, 중합성 불포화기(비닐기, 알릴기, (메타) 아크릴옥시기 등)를 1개 이상(바람직하게는 2개 이상) 가지는 화합물이다. 상기 화합물로는, 트리알릴 이소시아누레이트, 트리알릴 시아누레이트, 트리메티롤 프로판 트리 메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
가교조제의 비율은, 입사면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0 ~ 5 중량부가 바람직하고, 0~2 중량부가 보다 바람직하다.
입사면측 봉지재는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 변색 방지제, 안료, 염료, 충전재 등 (다만, 수산제로서 기능하는 금속 화합물을 제외한다.)을 포함할 수도 있다.
(두께)
시트상의 입사면측 봉지재의 두께는, 제작하는 태양전지 모듈에 대응하여 0.05 ~ 1 mm의 범위내에서 적절히 선택된다. 봉지재의 두께가 0.05 mm 이상이면, 태양전지 셀을 충분히 밀봉할 수 있고, 1 mm 이하이면, 태양전지 셀을 박형화할 수 있다.
(입사면측 봉지재의 제조 방법)
입사면측 봉지재의 제조 방법으로는, EVA 및 에폭시 화합물과 필요에 따라 첨가제를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 성형하여 시트화하는 방법을 들 수 있다.
시트화 방법으로는, 예를 들어, T다이를 이용한 압출 성형법, 프레스 성형법 등을 들 수 있다. 또한, 이형시트에 봉지재의 용액을 도공하고, 건조하는 것으로써, 시트화할 수도 있다.
[배면측 봉지재]
배면측 봉지재는, EVA와 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함한 시트로 이루어진다.
(EVA)
EVA로는, 입사면측 봉지재에 사용되는 EVA와 같은 것을 들 수 있다.
(금속 화합물로 구성되는 수산제)
금속 화합물로 구성되는 수산제는, 초산을 흡수 및/또는 중화하는 기능을 가지는 금속 화합물이다.
봉지재에 금속 화합물로 구성되는 수산제가 포함되면, EVA의 열화에 의해 발생한 초산과 금속 화합물로 구성되는 수산제를 반응시킬 수 있다. 이에 의해, 초산을 불활성화 시킬 수 있기 때문에, 초산에 의한 금속 부분(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선 등)의 부식을 억제할 수 있어 출력 전력량의 저하를 방지할 수 있다.
금속 화합물로 구성되는 수산제로는, 임의로 선택되지만, 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 탄산화물 등을 들 수 있고, 금속 부분의 부식의 억제 효과가 높은 것으로서, 금속 산화물 및 금속 수산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.
금속 산화물로는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 아연, 사산화삼납, 산화 주석, 산화 규소, 산화 알루미늄 등을 들 수 있다.
금속 수산화물로는, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 바륨, 수산화 철, 복합 금속 수산화물(하이드로탈사이트류 등), 수산화 알루미늄 겔 화합물 등을 들 수 있다.
금속 탄산화물로는, 탄산 마그네슘, 탄산 바륨, 탄산 칼슘, 알칼리성 탄산 주석 등을 들 수 있다.
다른 금속 화합물로는, 붕산 칼슘, 스테아린산 아연, 프탈산 칼슘, 아인산 칼슘, 산화 아연, 규산 칼슘, 규산 마그네슘, 붕산 마그네슘, 메타붕산 마그네슘, 붕산 칼슘, 메타붕산 바륨, 스테아린산 주석, 알칼리성 아인산 주석, 알칼리성 아황산 주석, 스테아린산 규소 등을 들 수 있다.
금속 화합물로 구성되는 수산제는, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
금속 화합물로 구성되는 수산제의 평균 입자 직경은, 5 ㎛ 이하가 바람직하고, 1 ~ 4 ㎛가 보다 바람직하며, 1 ~ 2.5 ㎛가 더욱 바람직하다. 평균 입자 직경이 상기 상한치 이하이면, 중량당 입자의 총 표면적이 넓어지기 때문에, 초산과의 접촉 면적이 넓어져, 태양전지 모듈로 했을 때 금속 부분의 부식을 충분히 억제할 수 있다.
금속 화합물로 구성되는 수산제의 비율은, 배면측 봉지재에 포함되는 EVA 100 중량부에 대해서 0.05 ~ 5 중량부가 바람직하고, 0.1 ~ 4 중량부가 보다 바람직하다. 금속 화합물로 구성되는 수산제의 비율이 상기 하한치 이상이면, 태양전지 모듈로 했을 때 금속 부분의 부식을 충분히 억제할 수 있고 상기 상한치 이하이면, 태양전지 모듈로 했을 때 봉지재의 기계적 물성을 양호하게 할 수 있다.
(에폭시 화합물)
배면측 봉지재는, 에폭시 화합물을 포함할 수 있다.
에폭시 화합물로는, 입사면측 봉지재에 사용되는 에폭시 화합물과 같은 것을 들 수 있다. 에폭시 화합물의 바람직한 예도 입사면측 봉지재와 동일하다.
(트리아졸 화합물)
배면측 봉지재는, 트리아졸 화합물을 포함할 수 있다.
트리아졸 화합물로는, 입사면측 봉지재에 사용되는 트리아졸 화합물과 같은 것을 들 수 있다. 트리아졸 화합물의 바람직한 예도 입사면측 봉지재와 동일하다.
(첨가제)
배면측 봉지재는, 상술한 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제, 실란 커플링제, 가교제, 가교조제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
각종 첨가제로는, 입사면측 봉지재에 상용되는 각종 첨가제와 같은 것을 들 수 있다. 첨가제의 바람직한 예도 입사면측 봉지재와 동일하다.
배면측 봉지재는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 변색 방지제, 안료, 염료, 충전재 등 (다만, 수산제로서 기능하는 금속 화합물을 제외한다.)을 포함할 수도 있다.
(두께)
시트상의 배면측 봉지재의 두께는, 제작하는 태양전지 모듈에 대응하여 0.05 ~ 1 mm의 범위내에서 적절히 선택된다. 봉지재의 두께가 0.05 mm 이상이면, 태양전지 셀을 충분히 밀봉할 수 있고, 1 mm 이하이면, 태양전지 셀을 박형화할 수 있다.
(배면측 봉지재의 제조 방법)
배면측 봉지재의 제조 방법으로는, EVA 및 금속 화합물로 구성되는 수산제와 필요에 따라 첨가제를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 성형하여 시트화하는 방법을 들 수 있다.
시트화 방법으로는, 예를 들어, T다이를 이용한 압출 성형법, 프레스 성형법 등을 들 수 있다. 또한, 이형시트에 봉지재의 용액을 도공하고, 건조하는 것으로써, 시트화할 수도 있다.
(작용 효과)
이상 설명한 본 발명의 태양전지용 봉지재에 있어서, 입사면측 봉지재가 EVA와 에폭시 화합물을 포함하고, 배면측 봉지재가 EVA와 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함하기 때문에, 초산에 의한 금속 부분의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 에폭시 화합물은, 금속 화합물로 구성되는 수산제와 같이 봉지재의 투명성을 저하시키지 않기 때문에, 입사면측 봉지재의 투명성을 높게 유지할 수 있다.
더욱이, 입사면측 봉지재에 포함되는 에폭시 화합물은, 초산과 반응하여 그 양이 줄어버리기 때문에, 장기간에 걸쳐서 초산에 의한 금속 부분의 부식을 억제할 수는 없지만, 배면측 봉지재에 포함되는 금속 화합물로 구성되는 수산제는, 에폭시 화합물에 비해 장기간에 걸쳐서 초산에 의한 금속 부분의 부식을 억제할 수 있고, 게다가 그 양도 많이 있기 때문에, 배면측 봉지재에 포함되는 금속 화합물로 구성되는 수산제에 의해, 장기간에 걸쳐서 초산에 의한 금속 부분의 부식을 억제할 수 있다.
<태양전지 모듈>
도 1은, 본 발명의 태양전지 모듈의 하나의 예를 나타내는 단면도이다.
태양전지 모듈(10)은, 복수의 태양전지 셀(11); 태양전지 셀(11)을 사이에 두고 밀봉하는 한 쌍의 봉지재(12); 봉지재(12)에 의해 접합된 투명 보호재(13); 및 백 시트(14)를 구비한다.
태양전지 모듈(10)에 있어서, 태양전지 셀(11)의 태양광의 입사면측의 봉지재(12)가 상술한 입사면측 봉지재이며, 태양전지 셀(11)의 배면측의 봉지재가 상술한 배면측 봉지재이다.
또한, 투명 보호재(13)은, 입사면측 봉지재에 접하는 측에 형성되고, 백 시트(14)는, 배면측 봉지재에 접하는 측에 형성된다.
(태양 전지)
태양전지 셀(11)은 p형과 n형 반도체를 접합한 구조를 갖는 pn 접합형 태양전지 소자를 들 수 있다. pn 접합형 태양전지 소자로는 실리콘 (단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등), 화합물계 (GaAs 계, CIS 계, CdTe-CdS 계) 등을 들 수있다.
태양 전지 모듈 (10)은 복수의 태양전지 셀(11)은 도선 및 솔더 접합부를 갖춘 탭 스트링(15)을 통해 전기적으로 직렬로 연결되어 있다.
(투명 보호재)
투명 보호재(13)으로는, 유리판, 수지판 등을 들 수 있다. 유리판으로는, 광투과성의 점으로부터, 표면에 요철을 붙인 형판 유리가 바람직하다. 형판 유리의 재료로는, 철분이 적은 백판 유리(고투과 유리)가 바람직하다.
(백 시트)
백 시트(14)의 재료로는, 폴리 불화 비닐, 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리올레핀(polyolefin)(폴리에틸렌 등), 유리, 금속(알루미늄 등) 등을 들 수 있다. 백 시트(24)는, 단층일 수도 있고, 복층일 수도 있다.
(태양전지 모듈의 제조 방법)
태양전지 모듈의 제조 방법으로는, 탭 스트링(15)를 이용하여 전기적으로 접속한 복수의 태양전지 셀(11)을 한 쌍의 봉지재(12)의 사이에 두고, 봉지재(12)를 투명 보호재(13)와 백 시트(14)의 사이에 둔 후, 가열하여, 봉지재(12)끼리, 봉지재(12)와 투명 보호재(13), 봉지재(12)와 백 시트(14)를 접착하는 방법을 들 수 있다.
봉지재(12)가 가교제를 포함한 경우, 가교제의 10시간 반감기 온도 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 가교제의 10시간 반감기 온도 이상으로 가열하면, 봉지재(12)에 포함된 EVA를 가교할 수 있어 봉지재(12)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
(작용 효과)
이상 설명한 본 발명의 태양전지 모듈은, 초산에 의한 금속(태양전지 셀의 전극, 탭 스트링의 도선 등)의 부식을 억제하고, 입사면측 봉지재의 투명성이 높은 본 발명의 태양전지용 봉지재에 의해 태양전지 셀이 봉지된 것이기 때문에, 초산에 의한 금속 부분의 부식이 억제되는 한편 발전 효율이 높다.
또한, 본 발명에서 "복수"란, 적어도 2개 이상의 임의의 수일 수 있다는 것을 의미한다.
<실시예 1>
EVA(호남 석유화학 사제, SEETEC VE700, 초산비닐 단위의 비율: 30 중량%, 중량 평균 분자량: 130,000) 100 중량부에, 자외선 흡수제(BASF Japan 사제, TINUVIN P) 0.5 중량부, 광안정제(BASF Japan사제, TINUVIN 114) 0.5 중량부, 실란 커플링제(Shin-Etsu Silicone사제, KBE-502) 0.5 중량부, 가교제(Kayaku Akzo 사제, 카야 에스테르 AN) 0.5 중량부, 가교조제(Nippon Kasei Chemical 사제, Tike) 0.5 wnd량부, 트리아졸 화합물(ADEKA 사제, Adekastab CDA-10) 0.5 중량부, 에폭시 화합물 A(주식회사 ADEKA 사제, ADEKA RESIN EP4100E, 분자량: 16340) 1.0 중량부를 배합하여, 입사면측 봉지재용 조성물을 얻었다. 다음으로, 입사면측 봉지재용 조성물을 프레스 성형하여, 두께 500 ㎛의 시트상의 입사면측 봉지재를 얻었다.
에폭시 화합물 A 대신에, 금속 산화물 A(Tateho chemical Industries 사제, PUREMAG FNM-G)를 사용한 것 외에는, 입사면측 봉지재용 조성물과 동일하게 하여 배면측 봉지재용 조성물을 얻었다. 다음으로, 배면측 봉지재용 조성물을 프레스 성형하여, 두께 500 ㎛의 시트상의 배면측 봉지재를 얻었다.
입사면측 봉지재와 배면측 봉지재의 사이에, 전기적으로 직렬로 접속 한 복수의 다결정 실리콘계 태양전지 셀을 사이에 두고, 이들을 유리판과 폴리 불화 비닐 및 폴리 에스테르로 이루어진 백 시트 사이에 두어 적층체를 얻었다. 이 적층체를 수지제의 주머니에 넣고 주머니 내를 진공으로 하는 것과 동시에 128℃으로 가열하여, 봉지재끼리, 봉지재와 유리판, 봉지재와 백 시트를 예비 압착했다. 또한, 예비 압착한 적층체를 가열로 내에서 150℃로 가열하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 2>
에폭시 화합물 A의 배합량을 0.001 중량부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 3>
에폭시 화합물 A의 배합량을 5.0 중량부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 4>
에폭시 화합물 A를 에폭시 화합물 B(Nagase Chem Tech 사제, 데나콜(Denacol) EX-810, 분자량: 218)로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 5>
금속 산화물 A의 배합량을 0.5 중량부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 6>
금속 산화물 A의 배합량을 5.0 중량부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<실시예 7>
금속 산화물 A를 금속 산화물 B(후쿠시마 화학공업 사제, HP－30)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같게 해, 태양전지 모듈을 얻었다
<실시예 8>
금속 산화물 A를 금속 수산화물 A(Kyowa Chemical Industry 사제, Kisuma 5Q)로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<비교예 1>
입사면측 봉지재의 에폭시 화합물 A를 금속 산화물 A로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<비교예 2>
입사면측 봉지재에 에폭시 화합물 A를 배합하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<비교예 3>
배면측 봉지재에 금속 산화물 A를 배합하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 태양전지 모듈을 얻었다.
<평가>
(발전 성능)
태양전지 시뮬레이터(Nisshinbo Mechatronics 사제, PVS1114iD)를 이용하여, 얻어진 태양전지 모듈의 I-V특성을 측정하고, 초기의 발전 성능을 구했다. 그 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.
(탭 스트링의 외관)
얻어진 태양전지 모듈을, 온도 85℃, 상대습도 85%의 습열 환경 하에 1000시간 방치한 후, 탭 스트링의 외관을 육안으로 관찰하여, 이하의 기준으로 평가했다. 그 평가 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.
O: 부식, 변색, 흐림 모두 관찰할 수 없음.
△: 약간 부식, 변색, 흐림 중 하나를 관찰할 수 있으나, 사용 가능.
X: 부식, 변색, 흐림 중 하나를 관찰할 수 있고, 사용 불능.
입사면측 봉지재가 EVA와 에폭시 화합물을 포함하고, 배면측 봉지재가 EVA와 금속 산화물 또는 금속 수산화물을 포함한 실시예 1 ~ 8의 태양전지 모듈은, 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라, 외관도 우수했다. 특히, 에폭시 화합물을 더 포함하는 실시예 5, 6의 태양전지 모듈은, 금속 부분의 부식이 억제되고, 발전 효율이 높았다.
입사면측 봉지재가 금속 산화물과 에폭시 화합물을 포함한 비교예 1의 태양전지 모듈은, 발전 효율이 떨어진다.
입사면측 봉지재가 에폭시 화합물을 포함하지 않는 비교예 2의 태양전지 모듈은, 탭 스트링의 부식이 확인되었다.
배면측 봉지재가 금속 산화물을 포함하지 않는 비교예 3의 태양전지 모듈은, 탭 스트링의 부식이 확인되었다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 태양전지용 봉지재는, 초산에 의한 금속 부분의 부식이 억제되고, 또한 발전 효율이 높은 태양전지 모듈의 봉지재로서 유용하다.
10: 태양전지 모듈
11: 태양전지 셀
12: 봉지재
13: 투명 보호재
14: 백 시트
15: 탭 스트링
11: 태양전지 셀
12: 봉지재
13: 투명 보호재
14: 백 시트
15: 탭 스트링
Claims (8)
- 태양전지 셀을 밀봉하기 위한 한 쌍의 태양전지용 봉지재로서,
태양전지 셀의 태양광의 입사면 측에 배치되는 입사면측 봉지재 및 태양전지 셀의 배면 측에 배치되는 배면측 봉지재로 구성되고,
상기 입사면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 에폭시 화합물을 포함하고,
상기 배면측 봉지재가 에틸렌-초산비닐 공중합체와 금속 화합물로 구성되는 수산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재. - 태양전지 셀이 제 1 항에 따른 태양전지용 봉지재에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-초산비닐 공중합체에서 초산비닐 단위의 비율이 10 ~ 14 중량%인 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-초산비닐 공중합체의 중량 평균 분자량이 10,000 ~ 300,000인 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 입사면측 봉지재에 트리아졸 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재,
- 제 1 항에 있어서, 상기 입사면측 봉지재에 자외선 흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 입사면측 봉지재에 실란 커플링제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배면측 봉지재에 에폭시 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 봉지재.
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