KR20160030952A - 캡슐화제에 개선된 부착을 갖는 백시트/프런트시트 및 그로부터 제조된 광전지 모듈 - Google Patents

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KR20160030952A
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후이칭 장
오드 포숑
존 에이. 나우모비츠
루돌프 제이. 쿠프먼스
레이 이. 드럼라이트
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

150℃ 이상의 용융 온도를 가진 외층을 갖는, 백시트 또는 프런트시트는 백시트 또는 프런트시트와 캡슐화제 사이의 부착을 개선하기 위해 표면 변형을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 백시트 또는 프런트시트 및 캡슐화제의 부착은 적층 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다. 더 바람직하게는, 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 더욱더 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.

Description

캡슐화제에 개선된 부착을 갖는 백시트/프런트시트 및 그로부터 제조된 광전지 모듈{BACKSHEETS/FRONTSHEETS HAVING IMPROVED ADHESION TO ENCAPSULANTS AND PHOTOVOLTAIC MODULES MADE THEREFROM}
일 측면에서 본 발명은 광전지 모듈에서 백시트/프런트시트와 캡슐화제 사이의 부착을 개선하기 위해 표면 변형을 갖는 백시트/프런트시트에 관한 것인 반면, 또 하나의 측면에서, 본 발명은 캡슐화제와 부착을 개선하기 위해 백시트/프런트시트의 작용성을 증가시키는 방법에 관한 것이다.
광전지(PV) 모듈은 전형적으로 차례차례로, (i) 보통 유리 또는 폴리머 필름(프런트시트)을 포함하는, 광-수용 및 투과 탑 시트 또는 커버 시트 필름, (ii) 전면 캡슐화제, (iii) 광전지 셀, (iv) 배면 캡슐화제, 및 (v) 백시트를 포함한다. 몇 개의 부착 기전은 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이에서 작용한다. 공유 결합, 반데르발스력, 극성-극성 상호작용, 분자간 확산/용접 및 기재의 계면에서의 기계 연동 모두는 캡슐화제를 프런트- 및 백시트에 부착하기 위해 함께 작용한다.
캡슐화제는 주로 폴리올레핀-기반이거나 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)에 기반한다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제, 예컨대 최소 실란 작용성을 가진 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 캡슐화제는 EVA 캡슐화제에 비해 몇 개의 이점을 갖는다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제는 더 나은 전기적 저항률, 높은 수분 내성 및 장기간 신뢰도를 갖는다. 그러나, 낮은 표면 에너지 및 낮은 작용성으로 인해, 폴리올레핀-기반 캡슐화제는 일부 백시트/프런트시트, 특히 폴리이미드 또는 플루오로폴리머 밀봉 층(캡슐화제에 부착될 층)을 포함하는 것에 좋지 못한 부착을 갖는다. 그와 같은 백시트는 폴리아미드/폴리아미드/폴리아미드(AAA) 백시트, 폴리(비닐 플루오라이드)/폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/폴리아미드(TPA) 백시트, 플루오로폴리머/폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리아미드(FPA) 백시트, 폴리아미드/PET/폴리아미드(APA) 백시트, 테들라(또는 폴리(비닐 플루오라이드))/(PET)/테들라(또는 폴리(비닐 플로라이드))(TPT) 백시트, 카나르(또는 폴리(비닐리덴 플루오라이드))/PET/카나르(또는 폴리(비닐리덴 플루오라이드))(KPK) 백시트, 플루오로폴리머/PET/플루오로폴리머(FPF)를 포함한다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제에 좋지 못한 부착을 갖는 프런트시트는 플루오로폴리머, 예컨대 폴리(에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌)(ETFE), 플루오르화된 에틸렌 프로필렌(FEP), 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF)를 포함하는 것; 폴리이미드; 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 /폴리에틸렌 나프탈레이트(PET/PEN)을 포함할 수 있다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 그와 같은 백시트/프런트시트 사이의 부착은 장기간 습기 및 열 노화 후에 특히 좋지 않을 수 있다. PV 모듈에 대해, 일반적으로 백시트/프런트시트에 캡슐화제의 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1000 시간, 바람직하게는 2000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
상업적으로 이용가능한 백시트/프런트시트의 표면이 일부 작용성을 포함하기 위해 생산자에 의해 처리되지만, 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 필요한 부착을 달성하는 것은 충분하지 않다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 개선된 부착을 갖는 백시트/프런트시트, 및 특이적으로 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1000 시간, 바람직하게는 2000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음의 폴리올레핀-기반 캡슐화제에 부착을 갖는 AAA, TPA, FPA, APA, TPT, KPK 및 FPF 백시트 및 ETFE-, FEP-, PVDF-, PET/PEN-, 및 폴리이미드-함유 프런트시트에 대한 요구가 잔존한다.
일 구현예에서, 본 발명은 150℃ 이상의 용융 온도 및 표면 변형을 포함하는 적어도 하나의 표면을 가진 외층을 갖는 다중층 필름이다. 표면 변형을 포함하는 표면은 폴리올레핀-기반 캡슐화제 필름과 접촉하여 부착되도록 구성된다. 다중층 필름 및 캡슐화제의 부착은 적층 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다. 더 바람직하게는, 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 더 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 더욱더 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
또 하나의 구현예에서, 본 발명은 폴리올레핀-기반 캡슐화제 및 표면 변형을 가진 표면을 갖는 백시트 또는 프런트시트 중 적어도 하나를 포함하는 전자 디바이스이다. 백시트 또는 프런트시트의 변형된 표면은 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 접촉하여 부착되도록 구성된다. 백시트 또는 프런트시트 및 캡슐화제의 부착은 적층 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다. 더 바람직하게는, 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 더욱더 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
또 하나의 구현예에서, 본 발명은 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 공유 결합 또는 분자간 확산을 증가시키기 위해 적어도 하나의 기능적 분자 또는 작용기를 표면에 도입하도록 백시트 또는 프런트시트의 표면을 변형시키는 단계를 포함하는 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 부착을 개선하는 방법이다. 표면-변형된 백시트 또는 프런트시트 및 캡슐화제의 부착은 적층 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다. 더 바람직하게는, 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 더욱더 바람직하게는 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
정의
이러한 개시내용에서의 수치 범위는 근사이고, 따라서 다르게 지적되지 않으면 범위 외의 값을 포함할 수 있다. 수치 범위는 하나의 단위의 증분에서, 하한값 및 상한값으로부터의 그리고 이 값을 포함하는 모든 값을 포함하고, 단, 임의의 더 낮은 값과 임의의 더 높은 값 사이의 적어도 2 단위의 분리가 있다. 예로서, 조성, 물리적 또는 다른 특성, 예컨대, 예를 들면 분자량, 점도, 용융 지수 등이 100에서 1,000까지이면, 모든 개인의 값, 예컨대 100, 101, 102 등, 및 부 범위, 예컨대 100 내지 144, 155 내지 170, 197 내지 200 등은 명확히 열거되도록 의도된다. 1 미만인 값을 포함하거나 1보다 더 큰 분수(예를 들면, 1.1, 1.5, 등)를 포함하는 범위에 대해, 하나의 단위는 적절한 바와 같이, 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1인 것으로 간주된다. 10 미만의 단일 자릿수(예를 들면, 1 내지 5)를 포함하는 범위에 대해, 하나의 단위는 전형적으로 0.1인 것으로 간주된다. 이들은 특이적으로 의도된 것의 유일한 예이고, 열거된 최저 값과 최고 값 사이의 수치의 모든 가능한 조합은 이러한 개시내용에 명확히 언급된 것으로 간주되어야 한다. 반대로 언급되거나, 맥락으로부터 암시되거나, 본 기술분야에서 관례적이지 않으면, 모든 부분 및 백분율은 중량 단위이고, 모든 시험 방법은 이러한 개시내용의 출원일로 통용된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "접촉하여 부착되는" 및 "접촉하여 부착될 시에"는 하나의 층 또는 필름의 하나의 표면 및 또 하나의 층 또는 필름의 하나의 표면이 서로 터치 및 결합 접촉하여 층 또는 필름이 힘을 사용하거나 하나 또는 둘 모두 층 또는 필름을 손상시키는 것 없이 초기에 분리가능하지 않은 것을 의미한다. "접촉하여 부착되는" 및 "접촉하여 부착될 시에"는 또한 층 또는 필름이 (예컨대 적층 후에) 분리가능하지 않은 것으로 의도되는 것을 표시하기 위해 사용되지만, 층의 적층분리는 적은 힘 및 손상으로 발생한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "백시트"는 PV 모듈의 최외층을 언급한다. 백시트는 전형적으로 적층 또는 공압출에 의해 제조되는 다중층 필름이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "코팅"은 필름, 예컨대 캡슐화제, 백시트 또는 프런트시트의 표면에 도포되는 층을 언급하기 위해 사용된다. 코팅은 측정가능한 두께를 가질 것이다.
"포함하는", "구비하는", "갖는" 및 유사한 용어들은 동일한 것이 특이적으로 개시되든 안되든, 임의의 추가의 성분, 단계 또는 절차의 존재를 배제하도록 의도되지 않는다. 임의의 불확실성을 회피하기 위해, 용어 "포함하는"의 사용을 통해 청구된 모든 공정은 반대로 언급되지 않으면 하나 이상의 추가의 단계, 장비 또는 성분 부분, 및/또는 물질을 포함할 수 있다. 그에 반해서, 용어 "본질적으로 이루어진"은 작동성에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 임의의 계속되는 설명의 범위로부터 임의의 다른 성분, 단계 또는 절차를 배제한다. 용어 "이루어진"은 특이적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 또는 절차를 배제한다. 용어 "또는"은 다르게 언급되지 않으면, 열거된 멤버를 개별적으로뿐만 아니라 임의의 조합으로 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "상응하는 필름"은 필름 쌍 백시트/캡슐화제 또는 프런트시트/캡슐화제를 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "전자 디바이스"는 적어도 2개 필름 층 사이에 둘러싸인 전자 성분을 갖는 임의의 디바이스를 언급한다. 전자 디바이스는 예를 들면, 액정 패널, 태양전지, 광전지 셀, 광전지 모듈, 전기-발광성 디바이스 및 플라즈마 디스플레이 유닛을 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "캡슐화제"는 PV 모듈에서 캡슐화 층으로 사용된 폴리올레핀-기반 필름을 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "프런트시트"는 태양광에 직접적으로 노출된 PV 모듈의 광-수용 및 투과 층을 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "작용화된"은 적어도 하나의 표면 위로 도입된, 작용기, 예컨대 하이드록실, 아민, 카복실산, 에스테르 및 실란 그룹을 갖는 필름을 언급한다.
용어, "올레핀-기반 폴리머"는 본원에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, 대부분 양의 올레핀 모노머, 예를 들면 에틸렌 또는 프로필렌(폴리머의 중량에 기반함)을 포함하는 폴리머를 언급하고, 임의로 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "표면 변형"은 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면 작용성의 변화를 언급한다. 표면 변형은 백시트, 프런트시트, 또는 캡슐화제 필름의 표면의 화학적 또는 물리적 변화일 수 있고 동일하지만 비변형된 상응하는 필름 쌍과 비교하여 변형된 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제 및 상응하는 필름 사이의 개선된 부착을 야기한다.
표면-변형된 백시트 , 프런트시트 및 캡슐화제
일반적으로, 부착 강도에 영향을 미치는 2개의 기재 사이의 4개의 부착 기전이 있다: (1) 공유 결합, (2) 반데르발스력 및 극성-극성 상호작용, (3) 분자간 확산/용접, 및 (4) 계면에서의 기계 연동. 적어도 40 N/cm(또는 부착 실패 없음)의 부착을 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1000 시간 후에, 및 바람직하게는 2000 시간 후에 갖기 위해, 캡슐화제 및 백시트 또는 캡슐화제 및 프런트시트의 계면에서의 결합은 공유 결합 및/또는 분자간 용접을 포함해야 한다.
폴리올레핀-기반 캡슐화제 및 백시트 및 프런트시트, 특히 AAA, TPT 및 KPK 백시트 및 ETFE-함유 프런트시트는 예를 들면 제한된 표면 작용성을 갖는다. 백시트/프런트시트에 존재하는 작용기는 폴리올레핀-기반 캡슐화제의 작용기와 상호작용하지 않는다. 공유 결합을 증가시키기 위해, 특이적 작용기는 백시트/프런트시트, 캡슐화제 또는 둘 다의 표면에 도입되어야 한다. 또한 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 일부 백시트/프런트시트 사이에 적은 분자간 확산/용접이 있다. 일부 프런트시트 및 백시트, 특히 예를 들면, AAA, TPT 및 KPK 백시트는 적층 동안에 사용된 온도 초과의 온도에서 용융된다. 용융을 갖지 않는 경우, 분자간 확산은 극도로 느리다. 적층 온도는 범위가 140에서 160℃에 이르고, 폴리이미드 또는 플루오로폴리머 밀봉 층을 포함하는 대부분의 백시트 및 프런트시트는 150℃ 이상의 용융 온도를 갖는다.
일 구현예에서, 다중층 필름, 예컨대 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제는 표면 변형을 갖는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 변형된 표면은 폴리올레핀-기반 캡슐화제(즉, 변형된 필름이 백시트 또는 프런트시트인 경우) 또는 백시트 또는 프런트시트(즉, 변형된 필름이 캡슐화제인 경우)와 접촉하여 부착되도록 구성된다. 적층 후에 필름 사이의 부착은 85℃ 및 85% 습도의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
일 구현예에서, 표면 변형은 적어도 하나의 작용기 또는 기능적 분자이다. 작용기 또는 기능적 분자는 코팅으로서 또는 대기압 플라즈마 처리를 통해 도포될 수 있다. 백시트, 프런트시트 및 캡슐화제를 변형하기 위해 사용된 특이적 작용기 또는 기능적 분자는 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제가 적층될 상응하는 표면의 작용성에 기반하여 변할 것이다.
바람직한 구현예에서, 캡슐화제는 최소(미만 2%) 비닐-트리메틸실록산을 함유하는 폴리올레핀-기반 캡슐화제이고, 백시트 또는 프런트시트는 AAA, TPT 또는 KPK 백시트 또는 ETFE-함유 프런트시트로부터 선택된다. 캡슐화제가 변형될 때, 캡슐화제의 표면 위로 편입된 작용기는 아민, 카복실산, 에스테르, 말레산 무수물, 에폭시 및 퍼옥사이드 그룹을 포함한다. 부가된 특이적 작용기는 캡슐화제가 적층될 백시트 또는 프런트시트 상에 어떤 작용기가 존재하는지에 의존할 것이다.
백시트 또는 프런트시트가 변형될 때, 백시트 또는 프런트시트의 표면 위로 편입된 작용기는 캡슐화제에 기반하여 특이적으로 선택되고 작용기는 백시트/프런트시트 상에 이미 존재한다. 예를 들면, 캡슐화제가 2% 미만의 비닐-트리메톡시실록산을 함유하는 LLDPE이고, 백시트가 AAA, TPT 또는 KPK 백시트로부터 선택될 때, 백시트에 도입된 작용성은 하이드록실, 카복실산 또는 실란/실라놀을 포함한다. 캡슐화제가 2% 미만의 비닐-트리메톡시실록산을 함유하는 LLDPE이고, 프런트시트가 ETFE-함유 프런트시트일 때, 프런트시트에 도입된 작용성은 하이드록실, 카복실산 또는 실란/실라놀을 포함한다.
백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 작용기 또는 기능적 분자의 도입은 필름 쌍 사이의 공유 결합을 개선한다. 개선된 공유 결합은 적층 후에 필름 쌍 사이의 부착을 증가시킨다. 그러나, 필름 쌍 사이의 부착은 또한 필름 쌍 사이의 분자 확산을 증가시킴으로써 개선될 수 있다.
추가 구현예에서, 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제, 바람직하게는 150℃ 이상의 용융 온도를 갖는 백시트 또는 프런트시트는 분자 확산/용접을 증가시키기 위해 적층 동안에 사용된 것 미만의 용융 온도로 작용화된 폴리올레핀류의 코팅을 포함하도록 변형될 수 있다. 예시적인 작용화된 폴리올레핀류는 EVA, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 산 공중합체, 염소화된 폴리에틸렌, 및 예컨대 말레산 무수물, 아민, 하이드록실, 카복실산으로 변형된 폴리에틸렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 공유 결합을 증가시키기 위해 사용된 작용기 또는 기능적 분자를 함유하는 동일한 코팅은 상기에서 기재된 바와 같이, 적층 온도 미만의 용융 온도를 가질 수 있다. 그와 같은 코팅물은 또한 분자 확산을 증가시키는 역할을 할 것이다.
상기에서 기재된 바와 같이 표면 변형을 갖는 백시트 또는 프런트시트와 캡슐화제 사이의 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 적어도 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
부착을 개선하는 방법
일 구현예에서, 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 부착을 개선하는 방법이 제공된다. 폴리올레핀-기반 캡슐화제는 폴리에틸렌-기반 캡슐화제이고 소량의 작용성을 포함할 수 있다. 바람직하게는 폴리올레핀-기반 캡슐화제는 2% 미만의 비닐-트리메틸실록산으로 그라프팅된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이다.
이러한 방법의 실시에 사용된 백시트 및 프런트시트는 전형적으로 표면 및 높은 용융 온도(≥150 C)를 갖는 밀봉 층 상에 제한된 작용성을 갖는다. 백시트/프런트시트는 AAA 백시트, TPA 백시트, FPA 백시트, APA 백시트, TPT 백시트, KPK 백시트, FPF 백시트, 플루오로폴리머-함유 프런트시트(즉, ETFE-, FEP-, 및 PVDF-함유 프런트시트) 및 PET/PEN- 및 폴리이미드-함유 프런트시트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
구현예에서, 백시트 또는 프런트시트에 폴리올레핀-기반 캡슐화제의 부착을 개선하는 방법은 (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제 중 적어도 하나에 대한 표면을 변형시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 백시트 또는 프런트시트에 폴리올레핀-기반 캡슐화제의 부착을 개선하는 방법은 (A) 백시트 또는 프런트시트의 표면을 변형시키는 단계를 포함한다. 더 바람직하게는, (A) 백시트 또는 프런트시트의 표면을 변형시키는 단계는 캡슐화제와 표면-변형된 백시트 또는 프런트시트 사이의 공유 결합 또는 분자 확산을 개선하기 위해 특이적 적어도 하나의 작용기 또는 기능적 분자를 백시트 또는 프런트시트의 표면에 도입하는 단계를 포함한다. 캡슐화제와 표면-변형된 백시트 또는 프런트시트 사이의 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에, 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음이다.
구현예에서, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 단계는 작용화된 코팅을 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 도포하는 단계를 포함한다. 코팅은 종래의 코팅 방법을 사용하여 또는 작용화된 층을 공압출 또는 열적 적층에 의해 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 도입함으로써 도포될 수 있다. 대안적인 구현예에서, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 단계는 적어도 하나의 작용기 또는 기능적 분자를 필름의 표면에 도입하기 위해 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 대기압 플라즈마 처리를 겪게 하는 단계를 포함한다. 작용성은 또한 기능성 물질을 사용하는 생산 또는 제조 동안에 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 도입될 수 있다.
각각의 상기-기재된 구현예에서, 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제는 작용기 또는 기능적 분자를 필름의 표면에 도입하기 위해 변형된다. 예시적인 구현예에서, 작용기는 하이드록실, 실란/실라놀, 카복실산, 아민, 에스테르, 말레산 무수물, 에폭시, 및 퍼옥사이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 구현예에서, 기능적 분자는 EVA, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 산 공중합체, 염소화된 폴리에틸렌, 및 말레산 무수물, 아민, 하이드록실 또는 카복실산 그룹으로 변형된 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
구현예에서, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 단계는 코팅을 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 도포하는 단계를 포함한다. 예시적인 코팅물은 하이드록실, 실란, 실라놀, 아미노, 에폭시, 에스테르, 카복실산, 말레산 무수물, 퍼옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 작용기를 포함한다. 다른 구현예에서, 코팅은 적어도 하나의 기능적 분자, 예컨대 작용화된 폴리올레핀을 포함한다. 예시적인 작용화된 폴리올레핀류는 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트); 에틸렌 아크릴레이트 공중합체; 에틸렌 산 공중합체; 염소화된 폴리올레핀류; 아미노, 하이드록실, 카복실산 및 말레산 무수물 변형된 폴리올레핀류 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서, 백시트 또는 프런트시트는 변형되고 AAA 백시트, FPA 백시트, TPA 백시트, APA 백시트, TPT 백시트, KPK 백시트, FPF 백시트, EFTE-함유 프런트시트, FEP-함유 프런트시트, PVDF-함유 프런트시트, 폴리이미드-함유 프런트시트, 및 PET/PEN 프런트시트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 백시트가 변형될 때, 백시트는 AAA, TPT 또는 KPK 백시트이고 표면 변형은 하이드록실, 카복실산 및 실란/실라놀 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 작용기이다. 프런트시트가 변형될 때, 프런트시트는 바람직하게는 ETFE-함유 프런트시트이고 작용기는 하이드록실, 카복실산 및 실란/실라놀 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
백시트 또는 프런트시트에 폴리올레핀-기반 캡슐화제의 부착을 개선하는 방법은 또한 (B) 적층된 구조를 생산하기 위해 캡슐화제 및 백시트 또는 프런트시트를 도금하는 단계를 포함할 수 있다. 도금 단계는 140-160℃의 온도에서 진공의 2-6 분 및 압력의 5-12 분으로 완료되는 것이 바람직하다.
본원에서 기재된 방법에 의해 개선된 부착을 갖는 적층된 구조는 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음의 캡슐화제와 백시트/프런트시트 사이의 부착을 가질 것이다. 바람직하게는, 캡슐화제와 프런트시트 또는 백시트 사이의 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 1,000 시간, 바람직하게는 2,000 시간 전 및 후에 적어도 20 N/cm, 바람직하게는 적어도 40 N/cm 또는 부착 실패 없음일 것이다.
작용화된 코팅물
구현예에서, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 단계는 작용화된 코팅을 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 도포하는 단계를 포함한다. 작용화된 코팅물은 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 공유 결합, 분자 확산 또는 둘 다를 증가시킨다. 작용화된 코팅은 결합 쌍에서 단일 필름(캡슐화제, 프런트시트 또는 백시트) 또는 필름 둘 다에만 도포될 수 있다. 바람직하게는, 코팅은 백시트 또는 프런트시트의 표면에 도포된다.
공유 결합을 확립하기 위해, 코팅은 백시트 또는 프런트시트 및 캡슐화제의 표면 상에 이미 존재한 것과 상호작용할 수 있는 작용기 또는 기능적 분자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 백시트가 AAA, TPT 또는 KPK 백시트이고(또는 프런트시트가 ETFE-함유 프런트시트임) 코팅이 캡슐화제에 도포되는 구현예에서, 코팅은 아미노 그룹, 말레산 무수물 그룹, 에폭시 그룹, 카복실산 그룹, 에스테르 그룹 또는 이들 그룹의 조합을 포함한다. 이들 그룹은 AAA, TPT 및 KPK 백시트의 표면 상에 이미 존재한 에스테르, 카복실산, 아민 또는 불소 그룹과 상호작용한다.
일부 예시적인 구현예에서, 폴리올레핀-기반 캡슐화제는 2% 미만의 비닐-트리메틸실록산을 함유하며, 이는 수분의 노출 시에 가교결합될 수 있다. 캡슐화제에 존재할 수 있는 작용기만이 -Si(OCH3)3 그룹 및 가수분해 생성물이다. 백시트(즉, AAA, TPT 또는 KPK 백시트) 또는 프런트시트(즉, ETFE-함유 프런트시트)가 변형된 구현예에서, 코팅은 하이드록실 그룹, 카복실산 그룹, 실란/실라놀 그룹, 또는 이들 그룹의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 그룹은 캡슐화제의 표면 상에 존재하는 소량의 작용성과 상호작용한다.
추가의 예시적인 구현예에서, 백시트 또는 프런트시트에 도포된 코팅은 아미노 그룹 또는 에폭시 그룹을 갖는 기능적 분자, 예컨대 작용화된 실란을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 코팅은 아미노 그룹, 에폭시 그룹, 말레산 무수물 그룹, 카복실산 그룹, 염소, 하이드록실 그룹, 또는 이들의 조합으로 작용화된 폴리올레핀류; 에틸렌 아크릴레이트 공중합체; 에틸렌 산 공중합체; 및 기능적 분자의 용융 온도가 적층을 위해 사용된 것 미만이기 때문에 적층 동안에 캡슐화제와 강한 용접 결합을 형성할 뿐만 아니라, 공유 결합을 증가시킬 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트) 공중합체를 포함할 수 있다.
기재된 예시적인 구현예에서, 작용화된 코팅은 본 기술분야에 공지된 임의의 종래의 코팅 방법, 예컨대 분무, 드로우 다운(draw down), 로드, 블레이드 및 커튼 코팅을 사용하여 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 도포될 수 있다. 작용화된 코팅은 또한 공압출 또는 열적 적층에 의해 캡슐화제, 백시트 또는 프런트시트의 층으로 편입될 수 있다. 코팅은 0.01 mil 내지 2 mil, 더 바람직하게는 0.05 mil 내지 1 mil, 더욱더 바람직하게는 0.1 mil 내지 0.5 mil의 전체 두께에 도포될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 방법은 (1) 하기 기준 중 적어도 하나, 바람직하게는 2, 더 바람직하게는 3 및 더욱더 바람직하게는 모두를 충족시키는 작용화된 코팅을 선택하는 단계: (i) 캡슐화제 및 백시트 또는 프런트시트의 표면과 공유 결합을 형성할 수 있는 작용기를 갖는 것, (ii) 적층 동안에 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 계면에서 캡슐화제와 분자간 용접을 형성하는 것, (iii) 코팅 및 건조 후에 그리고 보관 동안에 블로킹이 없는 것, 및 (iv) UL 1703 및 IEC 61215에 정의된 바와 같은 PV 모듈에 대한 내후성, 열적 및 습열 노화 요건을 만족시키는 UV, 열적 및 수분 내성; 및 (2) 캡슐화제, 백시트 또는 프런트시트의 표면을 변형시키기 위해 작용화된 코팅을 캡슐화제, 백시트 또는 프런트시트에 도포하는 단계를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 부착을 개선하는 방법은 (2) 코팅을 백시트 또는 프런트시트에 도포하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 (B) 캡슐화제를 백시트 또는 프런트시트에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 코팅은 상기에서 기재된 (i)-(iv) 중 적어도 하나, 바람직하게는 2, 더 바람직하게는 3 및 더욱더 바람직하게는 모두를 충족시키는, 작용화된 폴리올레핀, 또는 작용화된 실란이다.
바람직하게는, 작용화된 코팅은 아미노 실란 또는 에폭시 실란을 포함한다.
하나의 구현예에서, 캡슐화제는 2% 미만의 실란 작용성을 갖는 LLDPE를 포함하고 백시트는 TPT 또는 AAA(일부 작용성을 포함하기 위해 처리되거나 처리되지 않음)이고, 백시트와 캡슐화제 사이의 부착을 개선하는 방법은 (A) (1) 아미노 실란 또는 에폭시 실란을 갖는 코팅을 선택하고, (2) 코팅을 백시트에 도포함으로써 백시트의 표면을 변형시키는 단계, 및 (B) 백시트 및 캡슐화제를 도금하는 단계를 포함한다.
대기압 플라즈마 처리
또 하나의 구현예에 따르면, (A) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시키는 단계는 캡슐화제와 백시트 또는 프런트시트 사이의 공유 결합을 증가시키기 위해 대기압 플라즈마 처리를 사용하여 특이적 작용기를 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 도입하는 단계를 포함한다. 대기압 플라즈마 처리 동안에 기화하는 기능적 분자를 갖는 가스 혼합물은 특이적 작용기를 효과적으로 도입하는 것이 바람직하다. 일부 구현예에서, 백시트 및 캡슐화제 또는 프런트시트 및 캡슐화제 중 단 하나는 대기압 플라즈마 처리를 받는다. 다른 구현예에서, 백시트 또는 프런트시트 및 캡슐화제 둘 다는 대기압 플라즈마 처리를 받는다.
대기압 플라즈마 처리는 대기압에서 가스의 전기적 이온화에 의한 플라즈마 방전의 발생이다. 가스는 기능적 분자를 포함하며, 이는 표면이 처리되는 것에 의해 기화하고 부착한다. 대기압 플라즈마 처리는 또한 표면 세정 및 에칭을 위해 사용될 수 있다. 대기압 플라즈마 처리는 현존하는 기술, 예컨대 코로나 처리에 비해, 기능적 분자의 더 균일한 분포, 더 긴-지속적 처리, 및 표면에 도입된 기능적 분자의 더 높은 수준을 포함하는, 독특한 이점을 제공한다. 대기압 플라즈마 처리는 또한 코로나 처리보다 더 낮은 전압을 사용하여, 처리하기 어려운 물질, 예컨대 플루오로폴리머, 부직 재료, 및 포옴과 사용하는 것을 더 효율적이게 한다. 또한 대기압 플라즈마 처리를 위해 사용된 가스 혼합물을 맞추는 것이 용이하여, 백시트, 프런트시트, 및/또는 캡슐화제 표면의 더 맞추어진 변형을 허용한다.
일부 구현예에서, (A) 대기압 플라즈마 처리에 의해 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면을 변형시킴으로써 폴리올레핀-기반 캡슐화제와 프런트시트 또는 백시트 사이의 부착을 개선하는 방법은 (1) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 도입될 특이적 작용기를 선택하는 단계, 및 (2) 기능적 분자가 작용기를 함유하는 상태에서 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제에 대기압 플라즈마 처리를 겪게 하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 백시트 또는 프런트시트는 대기압 플라즈마 처리를 받는다. 방법은 또한 (B) 캡슐화제를 백시트 또는 프런트시트에 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 작용기는 하기 기준 중 적어도 하나, 바람직하게는 2, 더 바람직하게는 3 및 더욱더 바람직하게는 모두를 충족시킨다: (i) 캡슐화제 및 백시트 또는 프런트시트의 표면과 공유 결합을 형성할 수 있는 작용기를 갖는 것; (ii) 캡슐화제, 백시트 또는 프런트시트의 표면에 균일하게 도입될 수 있는 것; (iii) 작용성이 시간에 따라 유의미하게 붕괴하지 않는 것; 및 (iv) 수득한 공유 결합이 UL1703 및 IEC 61215에 정의된 바와 같은 PV 모듈에 대한 내후성, 열적 및 습열 노화 요건을 만족시키기 위해 UV, 열적 및 수분 내성있는 것.
바람직한 구현예에서,작용기는 하이드록실, 실란/실라놀, 카복실산, 아미노 및 에폭시로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 변형된 필름은 AAA 백시트, TPT 백시트 및 KPK 백시트로 이루어진 그룹으로부터 선택되고 작용기는 하이드록실 그룹, 실란/실라놀 그룹, 카복실산 그룹 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 구현예에서, 변형된 필름이 프런트시트, 바람직하게는 ETFE-함유 프런트시트일 때, 작용기는 하이드록실 그룹, 실란/실라놀 그룹, 카복실산 그룹 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 변형된 필름이 실란-그라프팅된 LLDPE 캡슐화제일 때, 작용기는 카복실산 그룹, 아미노 그룹, 에폭시 그룹 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 변형된 필름은 AAA 백시트, TPT 백시트, KPK 백시트 또는 ETFE-함유 프런트시트이다.
예시적인 구현예에서, (1) 백시트, 프런트시트 또는 캡슐화제의 표면에 도입될 작용기를 선택하는 단계는 또한 기능적 분자를 갖는 가스 혼합물을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 전형적으로, 불활성 가스는 예컨대 Ar, He, N2는 운반 가스로 사용된다. 운반 가스는 기능적 분자를 포함하는 가스 조합과 혼합된다. O2/H2, CO2, N2/H2, NH3, 및/또는 H2O와 간단한 가스 조합은 OH, COOH 및 NH2 작용기를 도입하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 가스 스트림에서 기화할 수 있는 OH, COOH, NH2, 에폭시 및 실란 그룹을 갖는 기능적 분자는 간단한 가스 조합에 더 바람직하다. 그와 같은 기능적 분자는 비제한적으로 알코올, 아민, 카복실산, 기능적 실란을 포함한다. 바람직한 구현예에서, 가스 혼합물은 작용화된 실란 예컨대 에폭시-실란 및 아미노 실란을 포함한다.
실시예
원료
다우 인라이트 캡슐화제 66232는 2% 미만의 비닐-트리메틸실록산으로 그라프팅된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 폴리올레핀-기반 캡슐화제이다.
Icosolar AAA 3554는 Isovoltaic AG에 의해 제공된 350 um의 두께를 갖는 폴리아미드/폴리아미드/폴리아미드(AAA) 3-층 백시트이다.
Icosolar 2442 TPT는 Isovoltaic AG에 의해 제공된 350 um의 두께를 갖는 테들라/PET/테들라(TPT) 3-층 백시트이다.
AKASOL PVL-1000V는 크렘펠에 의해 제공되는 330 um의 두께를 갖는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)/PET/폴리(비닐리덴 플루오라이드)(KPK) 3-층 백시트이다.
Protekt HD는 마디코에 의해 제공된 249 um의 두께를 갖는 플루오로폴리머/PET/EVA 3-층 백시트이다.
ETFE는 50 um의 두께를 갖는 프런트시트이다.
ADCOTE HS 33-193은 다우에 의해 제공된 EVA-기반 가열 밀봉 코팅이다.
CPO 164 -1은 이스트먼에 의해 제공된 18-23 wt% 염소 및 80-105C의 연화점을 갖는 염소화된 폴리올레핀이다.
"폴리올레핀 분산"은 다우에 의해 제공되는 50% 고형물을 갖는 폴리에틸렌 분산이다.
Z-6020 실란은 다우 코닝에 의해 제공된 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란이다.
Z-6040 실란은 다우 코닝에 의해 제공된 글리시독시프로필트리메톡시실란이다.
적층 공정
4 인치 x 6 인치(102 mm x 152 mm) 유리 라미네이트는 백시트 또는 프런트시트에 캡슐화제의 부착을 측정하는 P-에너지 L200A 라미네이터에 의해 준비된다. 라미네이트의 표준 레이아웃은 유리//(돋을새김된 측) 전면 캡슐화제(종이 측)//(종이 측) 배면 캡슐화제(돋을새김된 측)//백시트이었다. 4 인치 x 4 인치(102 mm x 102 mm) 테플론 시트는 박리 시험을 수행하기 위해 적층 후에 제거될 수 있도록 배면 캡슐화제와 백시트 또는 코팅된 백시트 사이에 놓여진다. ETFE 프런트시트가 사용될 때, 라미네이트의 레이아웃은 ETFE//(돋을새김된 측) 전면 캡슐화제(종이 측)//(종이 측) 배면 캡슐화제(돋을새김된 측)//프로텍트 HD이다.
적층 조건은 3 분 진공 및 7 분 압력과 함께 160℃이었다.
시험 방법
3개의 1 인치(25.4 mm) 폭 백시트 또는 프런트시트 스트립은 4 인치 x 6 인치(102 mm x 152 mm) 라미네이트로부터 절단된다. 백시트 및 프런트시트에 캡슐화제의 부착은 2 인치/분(50.8 mm/min)의 속도로 인스트론을 사용하는 180°박리 시험에 의해 측정된다. 적층 후의 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화의 0 시간(초기 부착), 500 시간, 1000 시간 및 2000 시간에서 측정된다.
코팅물
모든 코팅 제형은 1 mil(25.4 마이크론) 권선 드로우 다운 로드를 사용하여 백시트 상에 코팅된 다음 60℃에서 15 분 동안 대류 오븐에서 건조된다. 건조된 코팅의 두께는 0.1 mil(2.54 마이크론) 내지 0.5 mil(12.7 마이크론)이다.
결과
AAA 백시트는 다양한 작용기를 함유하는 조성물로 코팅된다. 코팅된 백시트는 상기에서 기재된 바와 같이 인라이트 캡슐화제로 적층된다. 코팅된 AAA 백시트에 인라이트의 부착은 표 1에 제시된다.
표 1: 코팅된 AAA 백시트에 인라이트 캡슐화제의 부착
습열 노화(DH) 전 및 후
실시예 AAA 백시트 상의 코팅 코팅된 AAA 백시트에 인라이트의 부착 (N/cm)
초기 500 시간 DH 1000 시간 DH 2000 시간 DH
비교 실시예 1 무코팅 47 14 2 2
실시예 1 ADCOTE HS 33-193 부착 실패 없음 27 23 20
실시예 2 CPO164-1 부착 실패 없음 33 19 11
실시예 3 Z-6020 아미노-실란 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음
실시예 4 Z-6040 에폭시-실란 96 부착 실패 없음 37 29
비교 실시예 1에 대해, 임의의 코팅물 없이, AAA 백시트에 인라이트 캡슐화제의 초기 부착은 부착 실패를 갖는 약 47 N/cm이다. 그러나, 습열 노화의 500 시간 후에, 부착은 14 N/cm로 떨어진다. 습열 노화의 1000 및 2000 시간 후에, 부착은 거의 제로이다.
습열 노화 전 코팅된 AAA 백시트(실시예 1 내지 4)의 인라이트 캡슐화제의 부착은 유의미하게 개선된다. 실시예 1 내지 3은 "부착 실패 없음"에 의해 명시된 바와 같이, 백시트 파괴, 예컨대 백시트 찢어짐 또는 파손으로 인해 실패했다. 부착 실패 없음, 또는 인라이트 캡슐화제와 코팅된 백시트 사이의 적층분리가 관측된다. 습열 노화의 500, 1000 및 2000 시간 후에, 실시예 1 내지 4는 여전히 비교 실시예 1보다 훨씬 높은 부착을 갖는다. 실시예 3은 2000 시간 습열 노화 후에 부착 실패 없음을 갖는다.
TPT 백시트는 또한 다양한 작용기를 함유하는 조성물로 코팅된다. TPT 백시트는 상기에서 기재된 바와 같이 인라이트 캡슐화제로 적층된다. 습열 노화 전 및 후에 코팅된 TPT 백시트에 인라이트 캡슐화제의 부착이 표 2에 제시된다.
표 2: 코팅된 TPT 백시트에 인라이트 캡슐화제의 부착
습열 노화(DH) 전 및 후
실시예 TPT 백시트 상의 코팅 코팅된 TPT 백시트에 인라이트의 부착(N/cm)
초기 500 시간 DH 1000 시간 DH 2000 시간 DH
비교 실시예 2 무코팅 부착 실패 없음 228 77 0
실시예 5 ADCOTE HS 33-193 109 부착 실패 없음 부착 실패 없음 2
실시예 6 폴리올레핀 분산 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 0
실시예 7 Z-6020 아미노-실란 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음
실시예 8 Z-6040 에폭시-실란 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음
비교 실시예 2(TPT 백시트 상의 무코팅)에 대해, 초기 부착은 매우 우수하다(인라이트 캡슐화제와 TPT 백시트 사이의 적층분리가 관측되지 않음). 그러나, 습열 노화의 500 시간 후에, 228 N/cm 주위에서 인라이트 캡슐화제와 TPT 백시트 사이에 부착 실패가 있다. 부착은 습열 노화의 1000 시간 후에 77 N/cm로 계속해서 떨어지고 습열 노화의 2000 시간 후에 제로로 떨어진다.
실시예 5 내지 8은 습열 노화 전 및 후에 인라이트 캡슐화제에 개선된 부착을 나타낸다. 습열 노화의 500 시간 및 1000 시간 후에, 부착 실패 없음이 실시예 5 내지 8에서 관측되어, 비교 실시예 2보다 더 나은 부착을 표시한다. 2000 시간 습열 후에, 실시예 7 및 8은 부착 실패를 나타내지 않는다.
상기에서 기재된 실시예 2 내지 4 및 5 내지 8에서, 모든 코팅물은 인라이트 캡슐화제와 AAA 또는 TPT 백시트 사이의 브리지의 역할을 한다. ADCOTE HS 33-193(에스테르), 염소화된 폴리올레핀 CPE 164-1(염소), 폴리올레핀 분산(카복실산), Z-6020(아민), 및 Z-6040(에폭시) 내의 작용기는 코팅물이 백시트에 우수한 부착을 갖도록 AAA 및 TPT 백시트(에스테르, 불소, 아민, 카복실산)의 표면 상의 작용기와 상호작용한다. 또한, ADCOTE HS 33-193, CPO-164-1 및 폴리올레핀 분산물은 적층 동안에 용융되고 인라이트 캡슐화제와 강한 분자간 용접을 초래한다. Z-6020 및 Z-6040(실시예 3, 4, 7 및 8) 내의 실란/실라놀 그룹은 인라이트 캡슐화제에서 실란과 강한 공유 결합을 형성하여, 습열 노화의 2000 시간 후에도 실시예 3, 4, 7 및 8에 의해 표시되는 개선된 부착을 야기한다.
대기압 플라즈마 처리
대기압 플라즈마 처리는 에너콘 22" 접선인 플라즈마 시스템 및 플라즈마 화학적 기상 증착(CVD)을 사용하여 수행된다. 처리 후에 백시트 또는 프런트시트의 표면 에너지는 약 50-60 dyn/cm이다.
AAA 백시트 및 ETFE 프런트시트는 선택된 작용기를 백시트/프런트시트의 표면에 도입하기 위해 대기압 플라즈마 처리를 받는다. 비교 목적을 위해, AAA 백시트는 또한 코로텍 시트-공급 및 롤 투 톨 코로나 처리 시스템에 의해 공기로 처리되는 코로노아(coronoa)이다. 코로나 또는 플라즈마 처리된 AAA 백시트 및 처리된 ETFE 프런트시트는 표 3에 제시된다. Ar/O2의 간단한가스 혼합물은 비교 실시예 4의 대기압 플라즈마 처리를 위해 사용된다. 기능적 분자 에폭시 실란(글라이시독시프로필트리메톡시실란)은 실시예 9 및 10의 대기압 플라즈마 처리 동안에 가스 스트림에 도입된다. 처리된 AAA 백시트 및 ETFE 프런트시트의 부착은 표 4에 주어진다.
표 3. 대기압 플라즈마 처리된 백시트 및 프런트시트
실시예 기재 운반 가스
비교 실시예 1 AAA 백시트 없음(수용된 바와 같이 사용됨)
비교 실시예 3 AAA 백시트 Air
비교 실시예 4 AAA 백시트 90% 아르곤/10% O2
실시예 9 AAA 백시트 에폭시-실란을 갖는 96% 아르곤/4% H2
비교 실시예 5 ETFE 프런트시트 없음(수용된 바와 같이 사용됨)
실시예 10 ETFE 프런트시트 에폭시-실란을 갖는 96% 아르곤/4% H2
표 4. 처리된 AAA 백시트 및 ETFE 프런트시트에 인라이트 캡슐화제의 부착
AAA 백시트 또는 ETFE 프런트시트에 인라이트의 부착(N/cm)
NT = 시험되지 않음
실시예 초기 부착 500 hr DH 1000 hr DH 2000 hr DH 3000 hr
DH
비교 실시예 1 47 14 2 2 2
비교 실시예 3 16 24 NT NT NT
비교 실시예 4 49 39 4 4 NT
실시예 9 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음
비교 실시예 5 부착 실패 없음 부착 실패 없음 7 NT NT
실시예 10 부착 실패 없음 부착 실패 없음 부착 실패 없음 NT NT
AAA 백시트가 코로나로 처리될 때(비교 실시예 3), 인라이트 캡슐화제에 초기 부착은 16 N/cm로 감소된다. 90% Ar/10% O2의 단일 가스 혼합물을 갖는 대기압 플라즈마에 의해 처리되는 AAA 백시트(비교 실시예 4)는 습열 노화 전 및 후에 부착에 있어서 유의미한 개선을 나타내지 않는다. AAA 백시트가 에폭시 실란과 96% Ar/4% H2의 대기압 플라즈마에 의해 처리될 때(실시예 9), 인라이트 캡슐화제에 부착이 극적으로 개선된다 - 인라이트 캡슐화제와 처리된 AAA 백시트 사이의 부착 실패 또는 적층분리 없음이 관측된다. 실시예 9는 습열 노화의 3000 시간 후에도, 백시트 파괴, 예컨대 백시트 파손, 찢어짐, 또는 층간 적층분리에 의해 실패한다.
플라즈마 처리(비교 실시예 5) 없이, ETFE 프런트시트에 인라이트 캡슐화제의 부착은 습열 노화의 500 시간 후에만 유지된다. 에폭시 실란을 갖는 대디압 플라즈마 처리의 경우, 부착은 습열 노화의 최대 1,000 시간 유지된다.
상기 결과는 O2와 불활성 가스의 혼합물에 의한 코로나 처리 및 단일 대기압 플라즈마 처리가 부착을 개선하기 위해 비효과적인 것을 표시한다. OH 및 실란/실라놀 그룹, 예컨대 기능적 실란 및 알코올을 갖는 기능적 분자는 부착을 더 개선하기 위해 인라이트 캡슐화제에서 실란 그룹과 충분한 상호작용을 확립하기에 충분한 작용기를 도입하도록 대기압 플라즈마 처리 동안에 사용되어야 한다.

Claims (15)

150℃ 이상의 용융 온도 및 적어도 하나의 표면 변형을 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는, 외층을 포함하는 다중층 필름으로서, 상기 적어도 하나의 표면 변형을 갖는 상기 적어도 하나의 표면은 폴리올레핀-기반 캡슐화제 필름과 접촉하여 부착되도록 구성되고 상기 폴리올레핀-기반 캡슐화제에 상기 다중층 필름의 부착은 적어도 20 N/cm인, 다중층 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 필름은 프런트시트 또는 백시트인, 다중층 필름.
폴리올레핀-기반 캡슐화제 및 백시트 또는 프런트시트 중 적어도 하나를 포함하는 전자 디바이스로서, 상기 백시트 또는 프런트시트는 적어도 하나의 표면 변형을 포함하고 상기 캡슐화제와 접촉하여 부착되도록 구성된 적어도 하나의 표면을 갖고, 상기 백시트 또는 프런트시트 및 상기 캡슐화제 사이의 부착은 적어도 20 N/cm인, 전자 디바이스.
청구항 3에 있어서, 상기 부착은 적어도 40 N/cm인, 전자 디바이스.
청구항 3 또는 4에 있어서, 상기 부착은 85℃ 및 85% 습도에서의 습열 노화 후에 적어도 1,000 시간 동안 측정되는, 전자 디바이스.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 변형은 기능적 폴리올레핀 또는 작용기 중 적어도 하나를 포함하는 코팅인, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 6에 있어서, 상기 작용화된 폴리올레핀은 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트); 에틸렌 아크릴레이트 공중합체; 에틸렌 산 공중합체; 염소화된 폴리올레핀; 아미노, 하이드록실, 카복실산 및 말레산 무수물 변형된 폴리올레핀류; 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 6에 있어서, 상기 작용기는 하이드록실, 실란, 실라놀, 아미노, 에폭시, 에스테르, 카복실산, 말레산 무수물, 퍼옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 6에 있어서, 상기 표면 변형은 에폭시 실란 또는 아미노 실란인, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅은 코팅, 건조 및 보관 후의 비-블로킹(no blocking), 및 UL 1703 및 IEC 61215에 정의된 내후성, 열적 및 습열 노화 요건을 만족시키는 UV, 열적 및 수분 내성을 갖는, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 변형은 대기압 플라즈마 인가 기능적 분자인, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 11에 있어서, 상기 기능적 분자는 알코올, 아민, 카복실산 및 기능적 실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 필름 또는 전자 디바이스.
청구항 3 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백시트 또는 프런트시트는 AAA 백시트, FPA 백시트, TPA 백시트, APA 백시트, TPT 백시트, KPK 백시트, FPF 백시트, EFTF-함유 프런트시트, FEP-함유 프런트시트, PVDF-함유 프런트시트, 폴리이미드-함유 프런트시트, 및 PET/PEN 프런트시트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전자 디바이스.
청구항 3 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 광전지 모듈인 전자 디바이스.
전자 디바이스에서 폴리올레핀-기반 캡슐화제 및 백시트 또는 프런트시트 중 적어도 하나 사이의 부착을 개선하는 방법으로서,
적어도 하나의 기능적 분자 또는 작용기를 도입하기 위해 상기 백시트 또는 프런트시트의 표면을 변형시키는 단계를 포함하고,
상기 기능적 분자 또는 작용기는 상기 캡슐화제와 상기 백시트 또는 프런트시트 사이의 공유 결합 또는 분자간 확산을 개선하고, 상기 캡슐화제 및 상기 표면-변형된 백시트 또는 프런트시트 사이의 부착은 적어도 20 N/cm인, 방법.
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