KR20170053668A - 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈 - Google Patents

태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20170053668A
KR20170053668A KR1020177009134A KR20177009134A KR20170053668A KR 20170053668 A KR20170053668 A KR 20170053668A KR 1020177009134 A KR1020177009134 A KR 1020177009134A KR 20177009134 A KR20177009134 A KR 20177009134A KR 20170053668 A KR20170053668 A KR 20170053668A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
weight
sealing material
substituent
ethylenic copolymer
Prior art date
Application number
KR1020177009134A
Other languages
English (en)
Inventor
히사나리 오노우치
다츠야 기타하라
쇼이치 가와미츠
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛토덴코 가부시키가이샤 filed Critical 닛토덴코 가부시키가이샤
Publication of KR20170053668A publication Critical patent/KR20170053668A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/07—Aldehydes; Ketones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3472—Five-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03925—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIIBVI compound materials, e.g. CdTe, CdS
    • 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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • 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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/072—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0725—Multiple junction or tandem solar cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C08K5/132—Phenols containing keto groups, e.g. benzophenones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3472—Five-membered rings
    • C08K5/3475—Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/204—Applications use in electrical or conductive gadgets use in solar cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206—Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
    • 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은, 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시키는 것이 가능한 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층, 그리고 태양 전지 모듈을 제공하는 것에 관한 것이다. 에틸렌계 공중합체와, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
Figure pct00007

(식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)

Description

태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈 {SEALING MATERIAL COMPOSITION FOR SOLAR CELLS, SEALING MATERIAL LAYER FOR SOLAR CELLS USING SAME, AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은, 특히 태양 전지 용도에 바람직한 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층, 그리고 상기 봉지재층을 사용한 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지 모듈에 있어서, 발전 셀은 수지 재료로 이루어지는 봉지 (封止) 시트 내에 봉입 (封入) 되어 보호되어 있다. 태양 전지 모듈의 라미네이트 공정에서는, 가열에 의해 봉지 시트가 용해되어 프레스하면서, 첨가되어 있는 유기 과산화물이 열분해됨으로써 발생한 라디칼에 의해 가교 반응이 진행된다. 라미네이트 시간의 단축 및 기포 발생의 억제, 옥외 사용시의 황변 억제를 목적으로 하여, 유기 과산화물이나 그 밖의 안정화제에 관한 배합이 여러 가지 검토되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 라미네이트 시간의 단축 및 기포 발생의 억제를 목적으로 하여, 퍼옥시케탈 구조를 갖는 유기 과산화물이 제안되어 있다. 그러나, 그 유기 과산화물의 라디칼을 발생시키는 열분해 온도는 낮아, 110 ℃ 정도가 되는 막제조 공정에 있어서 라디칼이 발생해 버리기 때문에 겔화를 일으켜 버리는 문제가 있다. 이 겔화의 문제를 회피하고자 하면 충분한 저온에서 단시간의 가열로 막제조를 실시할 필요가 있기 때문에, 봉지 시트로서 생산성에 큰 영향을 미친다. 특히, 출원인들의 검토에 의하면, 1 분간 반감기 온도는 155 ℃ 보다 높은 것이 바람직한 것이 판명되어 있고, 그 이하의 온도에서 실시했을 경우, 막제조된 봉지 시트의 황변도가 높아지는 것도 판명되었다.
또, 예를 들어, 특허문헌 2 에서는, 디알킬퍼옥시에테르 구조를 갖는 것과 퍼옥시카보네이트 구조를 갖는 것을 혼합하고, 15 분 정도 가열 압착하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 출원인들의 검토에 의하면, 제안되어 있는 조건에서는 가열 압착 후에도 아직 첨가한 유기 과산화물은 태양 전지 모듈 내에 잔존하고 있으며, 그것들 모듈은 광 안정성은 낮아, 습열에 의해 황변되는 것이 판명되었다. 이들 유기 과산화물을 소비하기 위해서는 충분한 시간, 고온에서 가열할 필요가 있어, 라미네이트 공정의 단축은 곤란하였다.
일본 공개특허공보 2011-252127호 일본 특허 제4616388호
본 발명은 이와 같은 사정에 비추어, 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시키는 것이 가능한 태양 전지용 봉지재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물에 의해 형성된 태양 전지용 봉지재층, 및 그것을 사용한 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 이하에 나타내는 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층, 그리고 태양 전지 모듈에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물은, 에틸렌계 공중합체와, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pct00001
(식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)
본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물을 사용함으로써, 종래보다 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다. 일반적으로 유기 과산화물은 고산화 상태에 있기 때문에 주위의 유기물을 산화 열화시키는 경향이 있다. 그 때문에, 태양 전지 모듈에 있어서, 라미네이트 후에 잔존한 유기 과산화물은 황변 등의 불량의 원인의 하나가 된다. 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 유기 과산화물로서, 에틸렌계 공중합체의 가교제로서 기능하기 위해서 효율적으로 열분해되면서도, 산화력이 충분히 낮은 것을 선정할 필요가 있는 것을 알아내었다. 한편, 본 발명자들은, 막제조시의 가교를 방지하기 위해서는 1 분간 반감기 온도가 155 ℃ 이상, 라미네이트 공정에 있어서 가열 압착시에 충분히 유기 과산화물이 소비되기 위해서는 170 ℃ 이하인 것이 바람직한 것을 알아내었다. 또, 본 발명자들의 검토에 의해, 그 중에서도 특히 알킬기의 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물에 있어서는, 그 산화력이 낮은 것이 분명해지고, 그들 유기 과산화물을 갖는 것을 사용한 봉지 시트를 사용함으로써, 황변 등의 특성이 우수한 것이 되는 것을 알 수 있었다. 나아가서는, 상기 알킬기의 구조를 보다 분자 설계하고, 제어함으로써, 바람직한 온도 범위로 1 분간 반감기 온도의 것을 알아낼 수 있었다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 일반식 (1) 및 (2) 의 R1 및 R3 이 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 것이 바람직하다. 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 보다 용이하게 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 일반식 (1) 의 R2 가 t-부틸기 또는 t-헥실기인 것이 바람직하다. 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 보다 용이하게 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 일반식 (2) 의 R4 가 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 것이 바람직하다. 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 상기 유기 과산화물을 0.01 ∼ 3 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 보다 확실하게 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 산화 방지제를 0.001 ∼ 0.5 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 보다 확실하게 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 산화 방지제가 치환기를 가져도 되는 하이드록시톨루엔 골격을 갖는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 보다 효과적으로 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 자외선 흡수 화합물을 함유하는 것이어도 된다. 상기 자외선 흡수 화합물을 사용함으로써, 상기 봉지재 조성물에 추가적인 자외선 열화의 억제나 파장 변환 기능을 부여하는 것 등이 가능해져, 상기 조성물에 의해 형성되는 태양 전지용 봉지재층을 보다 다기능으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 태양 전지용 봉지재층은, 상기 봉지재 조성물을 사용하여 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 봉지재 조성물을 사용하여 형성됨으로써, 종래보다 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지용 봉지재층이 될 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지 모듈은, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물을 사용하여 형성된 태양 전지용 봉지재층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 태양 전지 모듈은, 상기 태양 전지용 봉지재층을 갖기 때문에, 종래보다 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시킨 태양 전지 모듈이 된다.
또, 본 발명의 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 태양 전지 셀이, 결정 실리콘 태양 전지, 아모르퍼스 실리콘 태양 전지, 미결정 실리콘 태양 전지, 박막 실리콘 태양 전지, 헤테로 접합형 태양 전지, 다접합형 태양 전지, 황화카드뮴/텔루르화 카드뮴 태양 전지, CIS 계 박막 태양 전지, CIGS 계 박막 태양 전지, CZTS 계 박막 태양 전지, III-V 족 태양 전지, 색소 증감형 태양 전지, 또는 유기 반도체 태양 전지인 것이 바람직하다.
도 1 은, 본 발명의 태양 전지용 봉지재층을 사용한 태양 전지 모듈의 예를 나타낸다.
도 2 는, 본 발명의 태양 전지용 봉지재층을 사용한 태양 전지 모듈의 예를 나타낸다.
도 3 은, 본 발명의 태양 전지용 봉지재층을 사용한 태양 전지 모듈의 예를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물은, 에틸렌계 공중합체와, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 2]
Figure pct00002
(식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)
(태양 전지용 봉지재 조성물)
본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물은, 에틸렌계 공중합체와, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 3]
Figure pct00003
(식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)
본 발명에 있어서의 에틸렌계 공중합체로서, 공지된 에틸렌계 공중합체를 적절히 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 에틸렌계 공중합체란, 에틸렌 구조 (탄소 탄소 이중 결합) 를 갖는 모노머를 함유하는 중합체를 말하고, 상기 모노머만인 중합체나, 상기 모노머와 주성분으로 하는 공중합체 등이 포함된다. 또, 본 발명에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체에는, 상기 모노머의 호모폴리머도 포함된다. 또, 상기 주성분으로 하는이란, 상기 공중합체 중, 중량비로 50 중량％ 이상 함유하는 경우를 말하는 것으로 한다.
상기 에틸렌계 공중합체를 공중합 반응으로 합성할 때에는, 공지된 고분자 합성의 수법을 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 1 종 또는 복수종의 단량체 (모노머) 를 랜덤 공중합, 그래프트 중합, 교차 중합, 또는 블록 공중합하는 방법 등을 들 수 있다. 또, 상기 공중합 반응에서는, 라디칼 중합 (카티온, 아니온, 각 리빙 등), 이온 중합, 부가 중합 (중부가), 축합 중합 (중축합), 고리화 중합, 개환 중합 등을 들 수 있다. 또, 상기 공중합 반응에서는, 유기 용매계, 수용액계, 유화 상태, 현탁 상태 등의 합성 수법을 적절히 사용할 수 있다.
상기 모노머로서 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산메틸, 메타크릴산메틸, 아크릴산에틸, 메타크릴산에틸, 아크릴산부틸, 메타크릴산부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산2-에틸헥실 등의 (메트)아크릴산알킬에스테르, 아크릴산시클로헥실, 메타크릴산시클로헥실, 아크릴산페닐, 메타크릴산페닐, 아크릴산벤질, 메타크릴산벤질, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 무수 말레산, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다. 나아가서는, 상기 알킬기가 수산기, 에폭시기, 할로겐기 등으로 치환된 (메트)아크릴산알킬에스테르 등을 들 수 있다. 또, 아세트산비닐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀 모노머 등을 들 수 있다. 또, 상기 (메트)아크릴산에스테르에 있어서, 에스테르 부위의 알킬기의 탄소수가 1 ∼ 18 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 인 것이 보다 바람직하다. 그 중에서도, 상기 아세트산비닐이나 α-올레핀 모노머를 단량체 성분으로서 함유하는 경우가 많다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
또, 공중합 반응을 실시하는 경우, 상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 형광 색소 화합물을 공중합시켜 봉지재층에 자외선 흡수 작용이나 파장 변환 작용의 기능을 부여할 수도 있다. 이 경우, 형광 색소 화합물의 공중합체 조성이 0.01 ∼ 20 중량％ 로 할 수 있고, 0.02 ∼ 15 중량부 사용해도 되고, 0.05 ∼ 10 중량부 사용해도 되고, 0.08 ∼ 6 중량부 사용해도 되고, 0.1 ∼ 4 중량부 사용해도 된다. 상기 범위로 함으로써, 형광 색소 화합물에 의한 파장 변환 기능과 공정 시간의 단축화, 성형, 가공이나 성형 후의 내구성을 균형있게 병존시킬 수 있다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체의 수평균 분자량 (Mn) 은, 3 × 103 ∼ 3 × 106 으로 할 수 있고, 1 × 104 ∼ 1 × 106 이어도 되고, 2 × 104 ∼ 5 × 105 이어도 되고, 4 × 104 ∼ 2 × 105 이어도 된다. 또한, 상기 수평균 분자량은 GPC 로 측정한 것을 기준 (폴리스티렌 환산) 으로 한다. 상기 범위로 함으로써, 성형, 가공이 용이하고, 성형 후의 내구성도 바람직하다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체의 중량 평균 분자량은, 1 × 104 ∼ 9 × 106 으로 할 수 있고, 2 × 104 ∼ 2 × 106 이어도 되고, 5 × 104 ∼ 1 × 106 이어도 되고, 1 × 105 ∼ 8 × 105 이어도 된다. 또한, 상기 중량 평균 분자량은 GPC 로 측정한 것을 기준 (폴리스티렌 환산) 으로 한다. 상기 범위로 함으로써, 성형, 가공이 용이하고, 성형 후의 내구성도 바람직하다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체의 용융 온도 (Tm) 는, 50 ℃ ∼ 130 ℃ 인 것이 바람직하고, 55 ℃ ∼ 120 ℃ 이어도 되고, 60 ℃ ∼ 110 ℃ 이어도 되고, 65 ℃ ∼ 100 ℃ 이어도 된다. 또한, 상기 용융 온도 (Tm) (℃) 는, 시차 주사 열량 측정 장치 (DSC) 로 측정한 것으로 한다. 상기 범위로 함으로써, 성형, 가공이 용이하고, 성형 후의 내구성도 바람직하다.
또, 공중합 반응을 실시하는 경우, 예를 들어, 단량체 성분 (모노머 성분) 에 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제를 첨가하고, 가열 또는 광 조사에 의해 중합할 수 있다.
상기 열 중합 개시제로서, 공지된 과산화물을 적절히 사용할 수 있다. 상기 중합 개시제로는, 예를 들어, 2,5-디메틸헥산-2,5-디하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산-3, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디쿠밀퍼옥사이드, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸퍼옥시벤즈에이트, 벤조일퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 열 중합 개시제의 배합량은, 예를 들어, 상기 단량체 성분 100 중량부에 대하여, 0.1 ∼ 5 중량부 사용할 수 있다.
상기 광 중합 개시제로는, 자외선 또는 가시광선에 의해 유리 라디칼을 생성하는 공지된 광 개시제를 적절히 사용할 수 있다. 상기 광 중합 개시제로서 예를 들어, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인페닐에테르 등의 벤조인에테르류, 벤조페논, N,N'-테트라메틸-4,4'-디아미노벤조페논 (미힐러케톤), N,N'-테트라에틸-4,4'-디아미노벤조페논 등의 벤조페논류, 벤질디메틸케탈 (치바·재팬·케미컬즈사 제조, 이르가큐어 651), 벤질디에틸케탈 등의 벤질케탈류, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, p-tert-부틸디클로로아세토페논, p-디메틸아미노아세토페논 등의 아세토페논류, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 크산톤류, 혹은 하이드록시시클로헥실페닐케톤 (치바·스페셜티·케미컬즈사 제조, 이르가큐어 184), 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온 (치바·재팬·케미컬즈사 제조, 다로큐어 1116), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 (머크사 제조, 다로큐어 1173) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
또, 상기 광 중합 개시제로서 예를 들어, 2,4,5-트리알릴이미다졸 2 량체와 2-메르캅토벤조옥사졸, 류코크리스탈 바이올렛, 트리스(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)메탄 등의 조합 등을 들 수 있다. 또, 예를 들어, 벤조페논에 대한 트리에탄올아민 등의 3 급 아민과 같이, 적절히 공지된 첨가제를 사용해도 된다.
상기 광 중합 개시제의 배합량은, 예를 들어, 상기 단량체 성분 100 중량부에 대하여, 0.1 ∼ 5 중량부 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상기 에틸렌계 공중합체로서 예를 들어, 아세트산비닐이나 α-올레핀을 함유하는 에틸렌계 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌 등을 들 수 있다. 또, 상기 에틸렌계 공중합체는, 그 밖의 성분을 적절히 추가로 공중합하고 있어도 된다. 이들 에틸렌계 공중합체는 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 폴리(메트)아크릴레이트로서, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트를 함유하고, 예를 들어, (메트)아크릴산에스테르 수지 등을 들 수 있다. 폴리올레핀 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔 등을 들 수 있다. 폴리비닐아세테이트로는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐부티랄 (PVB 수지), 변성 PVB 등을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴산에스테르 수지의 구성 모노머로서 예를 들어, 아크릴산메틸, 메타크릴산메틸, 아크릴산에틸, 메타크릴산에틸, 아크릴산부틸, 메타크릴산부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산2-에틸헥실 등의 (메트)아크릴산알킬에스테르, 아크릴산시클로헥실, 메타크릴산시클로헥실, 아크릴산페닐, 메타크릴산페닐, 아크릴산벤질, 메타크릴산벤질 등을 들 수 있다. 나아가서는, 상기 알킬기가 수산기, 에폭시기, 할로겐기 등으로 치환된 (메트)아크릴산알킬에스테르 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 (메트)아크릴산에스테르에 있어서, 에스테르 부위의 알킬기의 탄소수가 1 ∼ 18 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 인 것이 보다 바람직하다.
상기 (메트)아크릴산에스테르 수지로서, (메트)아크릴산에스테르 외에, 이들과 공중합 가능한 불포화 모노머를 사용하여 공중합체로 해도 된다.
상기 불포화 모노머로서 예를 들어, 메타크릴산, 아크릴산 등의 불포화 유기산, 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 무수 말레산, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다. 이들 불포화 모노머는 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 (메트)아크릴산에스테르에 있어서, 그 중에서도, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산n-부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산메틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산2-에틸헥실 및 그 관능기 치환된 (메트)아크릴산알킬에스테르 등을 사용하는 것이 바람직하고, 내구성이나 범용성의 관점에서는, 메타크릴산메틸이 보다 바람직한 예로서 들 수 있다.
또, 상기 공중합체에 있어서, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀 또는 아세트산비닐의 적어도 1 개를 단량체 성분으로서 함유하는 것이 바람직하다. α-올레핀 및 아세트산비닐의 양방을 단량체 성분으로 하는 것도 바람직하다. 상기 구성을 가짐으로써, 보다 확실하게 가공성이나 광 투과성, 장기 신뢰성이 우수한 것이 된다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체로서 예를 들어, (메트)아크릴산에스테르-스티렌 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내습성이나 범용성, 비용면의 관점에서는, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체가 바람직하고, 또 내구성과 표면 경도의 점에서는, (메트)아크릴산에스테르가 바람직하다. 또, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체와 (메트)아크릴산에스테르의 병용이 상기 각 관점에서 바람직하다.
상기 에틸렌-아세트산비닐 공중합체로서, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 100 중량부에 대하여, 아세트산비닐 단량체 단위의 함유율이 10 ∼ 35 중량부인 것이 바람직하고, 20 ∼ 30 중량부인 것이 보다 바람직하고, 상기 함유율의 경우에는 희토류 착물 등의 매트릭스 수지 중에 대한 균일 분산성의 관점에서도 바람직하다.
또, 광학적으로 투명한 에틸렌계 공중합체로서, 상기 에틸렌-아세트산비닐 공중합체나 상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체 등을 사용하는 경우에는, 시판품을 적절히 사용할 수 있다. 상기 에틸렌-아세트산비닐 공중합체의 시판품으로서 예를 들어, 울트라센 (토소 주식회사 제조), 에바플렉스 (미츠이·듀퐁 폴리케미컬 주식회사 제조), 산텍 EVA (아사히 화성 케미컬즈사 제조), UBE EVA 코폴리머 (우베 마루젠 폴리에틸렌사 제조), 에바테이트 (스미토모 화학사 제조), 노바텍 EVA (닛폰 폴리에틸렌사 제조), 스미테이트 (스미토모 화학사 제조), 니포플렉스 (토소사 제조) 등을 들 수 있다. 또, 상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체의 시판품으로서 예를 들어, 인게이지, 어피니티, 인퓨즈 (이상, 다우 케미컬사 제조), 타프머 (미츠이 화학사 제조), 카넬 (닛폰 폴리에틸렌사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 가교성 모노머를 첨가하여, 가교 구조를 갖는 수지로 해도 된다.
상기 가교성 모노머로서, 예를 들어, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 다가 알코올에 α,β-불포화 카르복실산을 반응시켜 얻어지는 화합물 (예를 들어, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트 (에틸렌기의 수가 2 ∼ 14 인 것), 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판에톡시트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판프로폭시트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트 (프로필렌기의 수가 2 ∼ 14 인 것), 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 폴리옥시에틸렌디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 디옥시에틸렌디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 트리옥시에틸렌디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 데카옥시에틸렌디(메트)아크릴레이트 등), 글리시딜기 함유 화합물에 α,β-불포화 카르복실산을 부가하여 얻어지는 화합물 (예를 들어, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디글리시딜에테르디아크릴레이트 등), 다가 카르복실산 (예를 들어, 무수 프탈산) 과 수산기 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 물질 (예를 들어, β-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트) 의 에스테르화물, 아크릴산 혹은 메타크릴산의 알킬에스테르 (예를 들어, (메트)아크릴산메틸에스테르, (메트)아크릴산에틸에스테르, (메트)아크릴산부틸에스테르, (메트)아크릴산2-에틸헥실에스테르), 우레탄(메트)아크릴레이트 (예를 들어, 톨릴렌디이소시아네이트와 2-하이드록시에틸(메트)아크릴산에스테르의 반응물, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트와 시클로헥산디메탄올과 2-하이드록시에틸(메트)아크릴산에스테르의 반응물 등) 등을 들 수 있다. 이들 가교성 모노머는 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 그 중에서도, 상기 가교성 모노머에 있어서, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 폴리옥시에틸렌디메타크릴레이트를 바람직한 것으로서 들 수 있다.
상기 가교성 모노머를 함유하는 에틸렌계 공중합체를 사용하는 경우, 예를 들어, 상기 가교 모노머에 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제를 첨가하고, 가열 또는 광 조사에 의해 중합·가교시켜 가교 구조를 형성할 수 있다.
상기 열 중합 개시제로서, 공지된 과산화물을 적절히 사용할 수 있다. 상기 열 중합 개시제로는, 예를 들어, 2,5-디메틸헥산-2,5-디하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산-3, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디쿠밀퍼옥사이드, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸퍼옥시벤즈에이트, 벤조일퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 열 중합 개시제의 배합량은, 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 ∼ 5 중량부 사용할 수 있다.
상기 광 중합 개시제로는, 자외선 또는 가시광선에 의해 유리 라디칼을 생성하는 공지된 광 개시제를 적절히 사용할 수 있다. 상기 광 중합 개시제로서, 예를 들어, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인페닐에테르 등의 벤조인에테르류, 벤조페논, N,N'-테트라메틸-4,4'-디아미노벤조페논 (미힐러케톤), N,N'-테트라에틸-4,4'-디아미노벤조페논 등의 벤조페논류, 벤질디메틸케탈 (치바·재팬·케미컬즈사 제조, 이르가큐어 651), 벤질디에틸케탈 등의 벤질케탈류, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, p-tert-부틸디클로로아세토페논, p-디메틸아미노아세토페논 등의 아세토페논류, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 크산톤류, 혹은 하이드록시시클로헥실페닐케톤 (치바·스페셜티·케미컬즈사 제조, 이르가큐어 184), 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온 (치바·재팬·케미컬즈사 제조, 다로큐어 1116), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 (머크사 제조, 다로큐어 1173) 등을 들 수 있다. 이것들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
또, 상기 광 중합 개시제로서, 예를 들어, 2,4,5-트리알릴이미다졸 2 량체와 2-메르캅토벤조옥사졸, 류코크리스탈 바이올렛, 트리스(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)메탄 등의 조합 등을 들 수 있다. 또, 예를 들어, 벤조페논에 대한 트리에탄올아민 등의 3 급 아민과 같이, 적절히 공지된 첨가제를 사용해도 된다.
상기 광 중합 개시제의 배합량은, 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 ∼ 5 중량부 사용할 수 있다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체는, 상기 에틸렌계 공중합체에 있어서, 형광 색소 화합물을 모노머로서 공중합시켜 봉지재층에 자외선 흡수 작용이나 파장 변환 작용의 기능을 부여할 수도 있다. 이 경우, 상기 에틸렌계 공중합체는, 발광성 에틸렌계 공중합체가 될 수 있고, 입사광의 파장을 보다 장파장으로 변환하는 기능을 가질 수 있다.
또, 형광 색소 화합물을 공중합시켰을 경우, 상기 에틸렌계 공중합체의 극대 흡수 파장이 300 ∼ 410 ㎚ 인 것이 바람직하고, 330 ∼ 370 ㎚ 이어도 되고, 340 ∼ 360 ㎚ 이어도 된다.
또, 형광 색소 화합물을 공중합시켰을 경우, 상기 에틸렌계 공중합체의 극대 형광 파장이 400 ∼ 560 ㎚ 인 것이 바람직하고, 405 ∼ 490 ㎚ 이어도 되고, 410 ∼ 470 ㎚ 이어도 된다.
또, 형광 색소 화합물을 공중합시켰을 경우, 상기 에틸렌계 공중합체의 흡광도로서 예를 들어, 0.5 ∼ 6 인 것이 바람직하고, 0.8 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 3 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 흡광도는, 람베르트·비어의 법칙에 따라 산출되는 값이다.
또, 상기 에틸렌계 공중합체의 굴절률로서 예를 들어, 1.4 ∼ 1.7 의 범위, 1.45 ∼ 1.65 의 범위, 또는 1.45 ∼ 1.55 의 범위이다. 몇 가지 실시형태에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체의 굴절률이 1.5 이다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물은, 상기 에틸렌계 공중합체를 함유하는 것이지만, 상기 에틸렌계 공중합체를 주성분으로 하여 사용해도 되고, 또, 다른 매트릭스 수지가 주성분이 되도록 병용해도 된다.
상기 다른 매트릭스 수지로서, 광학적으로 투명한 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 매트릭스 수지로서 예를 들어, 폴리이미드, 비정질 폴리카보네이트, 실록산 졸-겔, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 에폭시 수지, 및 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 이들 매트릭스 수지는 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여, 상기 에틸렌계 공중합체와 사용해도 된다.
상기 봉지재 조성물은, 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체와 상기 다른 매트릭스 수지를 혼합이나 분산시키는 것 등에 의해 형성할 수 있다. 상기 방법으로서 예를 들어, 용융 혼련이나 용액 중에서 혼합한 후 (또는, 추가로 캐스트한 후) 에 용매를 제거하는 방법 등을 사용해도 된다. 또, 상기 에틸렌계 공중합체만을 매트릭스 소재로서 사용해도 된다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 에틸렌계 공중합체를 주성분으로 하여 사용해도 되고, 또, 다른 매트릭스 수지가 주성분이 되도록 병용해도 된다. 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체를 주성분으로 하여 사용하는 경우, 상기 에틸렌계 공중합체가 50 ∼ 100 중량％ 로 함유되어 있는 것으로 할 수 있고, 55 ∼ 95 중량％ 이어도 되고, 60 ∼ 90 중량％ 이어도 되고, 75 ∼ 85 중량％ 이어도 되고, 70 ∼ 80 중량％ 이어도 된다. 또, 다른 매트릭스 수지가 주성분이 되도록 병용하는 경우, 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체가 0.01 ∼ 49.9 중량％ 로 함유되어 있는 것으로 할 수 있고, 0.1 ∼ 45 중량％ 이어도 되고, 1 ∼ 40 중량％ 이어도 되고, 2 ∼ 35 중량％ 이어도 되고, 3 ∼ 30 중량％ 이어도 되고, 5 ∼ 25 중량％ 이어도 되고, 8 ∼ 20 중량％ 이어도 되고, 10 ∼ 15 중량％ 이어도 된다.
본 발명에 있어서의 유기 과산화물은, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
[화학식 4]
Figure pct00004
(식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)
상기 유기 과산화물에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 18 이지만, 2 ∼ 8 이어도 되고, 3 ∼ 6 이어도 되고, 4 ∼ 5 이어도 된다. 상기 아릴기의 탄소수는 5 ∼ 18 이지만, 6 ∼ 12 이어도 되고, 8 ∼ 10 이어도 된다.
상기 R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 예를 들어, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, t-헥실, 헵틸, 2-에틸헥실, 옥틸, 페닐, 메틸페닐, 디메틸페닐, 트리메틸페닐, 테트라메틸페닐, 에틸페닐, 디에틸페닐, n-프로필페닐, 디n-프로필페닐, 이소프로필페닐, 디이소프로필페닐, n-부틸페닐, 디n-부틸페닐, 이소프로필페닐, sec-부틸페닐, 디sec-부틸페닐, t-부틸페닐, 디t-부틸페닐, 디이소프로필페닐, 나프틸, 비페닐, 페난트릴, 피롤릴기, 푸라닐기, 티오페닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 티아졸릴기, 피라지닐기, 에테닐, 프로페닐, 이소프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 헵테닐, 2-에틸헥세닐, 옥테닐, 및 3-알릴옥시-2-하이드록시프로필, 및 3-알릴옥시-2-아세톡시프로필 등이 함유되지만, 이들에 한정되지 않는다. R1 과 R2, R3 과 R4 는 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.
또, 상기 유기 과산화물에 있어서, 상기 일반식 (1) 및 (2) 의 R1 및 R3 이, 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 것이 바람직하다.
또, 상기 유기 과산화물에 있어서, 상기 일반식 (1) 의 R2 가 t-부틸기 또는 t-헥실기인 것이 바람직하다.
또, 상기 유기 과산화물에 있어서, 상기 일반식 (2) 의 R4 가, 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 것이 바람직하다.
상기의 일반식 (1) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물로서 예를 들어, t-부틸퍼옥시-아세트산에스테르, t-헥실퍼옥시-아세트산에스테르, t-부틸퍼옥시-n-프로피온산에스테르, t-헥실퍼옥시-n-프로피온산에스테르, t-부틸퍼옥시-2-메틸부탄산에스테르, t-헥실퍼옥시-2-메틸부탄산에스테르, t-부틸퍼옥시-2-메틸펜탄산에스테르, t-헥실퍼옥시-2-메틸펜탄산에스테르, t-부틸퍼옥시-n-헥산산에스테르, t-헥실퍼옥시-n-헥산산에스테르, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥산산에스테르, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥산산에스테르, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥산산에스테르, t-헥실퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥산산에스테르, t-부틸퍼옥시-옥탄산에스테르, t-헥실퍼옥시-옥탄산에스테르, t-부틸퍼옥시-라우르산에스테르, t-헥실퍼옥시-라우르산에스테르, t-부틸퍼옥시-스테아르산에스테르, t-헥실퍼옥시-스테아르산에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기의 일반식 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물로서 예를 들어, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(n-옥타노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(n-도데카노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(n-옥타데카노일퍼옥시)헥산 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
또, 상기의 일반식 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물과 상기의 일반식 (1) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 적절히 혼합하여 사용해도 된다.
또, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 상기 유기 과산화물을 0.01 ∼ 3 중량부 함유하는 것이 바람직하고, 0.03 ∼ 2 중량부이어도 되고, 0.05 ∼ 1.5 중량부이어도 되고, 0.1 ∼ 1 중량부이어도 된다.
또, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 유기 과산화물의 1 분간 반감기 온도가 155 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 158 ℃ 이상으로 할 수 있고, 160 ℃ 이상으로 할 수 있다. 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 막제조시의 가교를 방지하는 것이 용이 및/또는 확실해진다. 또, 상기 유기 과산화물의 1 분간 반감기 온도가 175 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 172 ℃ 이하로 할 수 있고, 170 ℃ 이하로 할 수 있다. 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 라미네이트 공정에 있어서 가열 압착시에 충분히 유기 과산화물이 소비될 수 있다. 또, 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제, 살리실산계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 등의 경우에 생기기 쉬운 황변을 특히 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 예를 들어, 80 ℃ ∼ 110 ℃ 에서 봉지재 조성물을 혼련하고, 열 프레스기 등으로 80 ℃ ∼ 100 ℃ 에서 시트화하고, 그 후 당해 봉지 시트를 155 ℃ ∼ 165 ℃ 에서 가교 시간 15 분 이하로 가교하는 제조 공정에 있어서, 상기 유기 과산화물을 사용함으로써, 특히 효과적으로 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 상기 혼련 온도는, 80 ℃ ∼ 130 ℃ 이어도 되고, 90 ℃ ∼ 100 ℃ 이어도 되고, 110 ℃ ∼ 120 ℃ 이어도 된다. 또, 상기 시트화 온도는, 80 ℃ ∼ 130 ℃ 이어도 되고, 90 ℃ ∼ 100 ℃ 이어도 되고, 110 ℃ ∼ 120 ℃ 이어도 된다. 또, 상기 가교 온도는, 160 ℃ ∼ 180 ℃ 이어도 되고, 145 ℃ ∼ 155 ℃ 이어도 되고, 160 ℃ ∼ 170 ℃ 이어도 된다. 또, 상기 가교 시간은, 15 분 이하인 것이 바람직하고, 10 ∼ 15 분이어도 되고, 15 ∼ 20 분이어도 되고, 20 ∼ 30 분이어도 된다.
또, 상기 제조 공정으로는, 예를 들어, 90 ℃ ∼ 110 ℃ 에서 봉지재 조성물을 혼련하고, 캘린더 성형에 의해 70 ℃ ∼ 90 ℃ 에서 시트화하고, 그 후 당해 봉지 시트를 150 ℃ ∼ 160 ℃ 에서 가교 시간 18 분 이하로 가교하는 제조 공정이어도 된다. 또, 예를 들어, 70 ℃ ∼ 100 ℃ 에서 봉지재 조성물을 혼련하고, 열 프레스기 등으로 70 ℃ ∼ 90 ℃ 에서 시트화하고, 그 후 당해 봉지 시트를 140 ℃ ∼ 150 ℃ 에서 가교 시간 15 분 이하로 가교하는 제조 공정이어도 된다. 또, 예를 들어, 90 ℃ ∼ 110 ℃ 에서 봉지재 조성물을 혼련하고, T 다이 캐스트에 의해 70 ℃ ∼ 110 ℃ 에서 시트화하고, 그 후 당해 봉지 시트를 160 ℃ ∼ 180 ℃ 에서 가교 시간 15 분 이하로 가교하는 제조 공정이어도 된다.
유기 과산화물에 있어서의 퍼옥사이드 결합 및 그 주변 구조의 전자 상태는, 라디칼 발생을 위한 퍼옥시 구조의 개열의 활성화 에너지뿐만 아니라, 그 산화력에도 영향을 미친다. 그 퍼옥사이드 결합에 있어서, 전자 밀도가 낮은 퍼옥사이드 구조나 퍼옥시에스테르 결합은, 비교적 산화력이 낮다고 할 수 있다. 한편, 에틸렌계 공중합체의 막제조 및 그것으로 이루어지는 수지 조성물의 가교에 있어서, 그 프로세스성을 고려하면 적절한 온도 범위가 있다. 본 발명에서는, 태양 전지 봉지 시트의 막제조 및 라미네이트 공정을 고려하여, 알킬기를 연결한 퍼옥시에스테르 결합을 제어하여, 공업적으로 사용 가능하고, 또한 산화 열화를 잘 발생시키지 않는 유기 과산화물을 신규로 알아내어 설계하였다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 산화 방지제를 0.001 ∼ 0.5 중량부 함유하는 것이 바람직하고, 0.1 ∼ 1 중량부이어도 되고, 0.01 ∼ 0.05 중량부이어도 되고, 0.005 ∼ 0.01 중량부이어도 된다.
또, 상기 산화 방지제는 공지된 것을 적절히 사용할 수 있다. 상기 산화 방지제로서 예를 들어, 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 락톤계 산화 방지제, 비타민 E 계 산화 방지제 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 상기 산화 방지제가, 치환기를 가져도 되는 하이드록시톨루엔 골격을 갖는 것이 바람직하다. 상기의 치환기를 가져도 되는 하이드록시톨루엔 골격을 갖는 산화 방지제로서 예를 들어, 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 유도체 등을 들 수 있다.
상기 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 유도체로서, 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 외에, 상기 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 의 일부 또는 복수 지점을 화학적으로 수식한 화합물을 들 수 있다. 상기 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 유도체로서 예를 들어, 디부틸하이드록시톨루엔의 나트륨염, 칼륨염 등의 중화염, 벤젠 고리 상 또는 알킬기의 일부 치환된 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 의 분자량은 220 이지만, 상기 디부틸하이드록시톨루엔 (BHT) 유도체를 사용하는 경우에는, 상기 유도체의 분자량이 220 ∼ 500 인 것이 바람직하고, 220 ∼ 400 인 것이 보다 바람직하고, 220 ∼ 300 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 분자량 측정은, MS 스펙트럼에 의한 것으로 한다.
또, 본 발명의 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 자외선 흡수 화합물을 함유하는 것이어도 된다. 상기 자외선 흡수 화합물로서, 상기 태양 전지용 봉지재층의 가교성, UV 컷성, 및 변색 방지 기능을 저해하지 않는 한, 자외선 열화의 억제를 억제하는 자외선 흡수 화합물 외에, 파장 변환 기능을 부여할 수 있는 자외선 흡수 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 자외선 흡수 화합물로서, 공지된 것을 적절히 사용할 수 있다. 상기 자외선 흡수 화합물로서, 예를 들어, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 트리아진계, 살리실산계, 시아노아크릴레이트계 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 벤조페논계 자외선 흡수 화합물로는, 예를 들어, 2,2'-디하이드록시-4,4'-디(하이드록시메틸)벤조페논, 2,2'-디하이드록시-4,4'-디(2-하이드록시에틸)벤조페논, 2,2'-디하이드록시-3,3'-디메톡시-5,5'-디(하이드록시메틸)벤조페논, 2,2'-디하이드록시-3,3'-디메톡시-5,5'-디(2-하이드록시에틸)벤조페논, 2,2'-디하이드록시-3,3'-디(하이드록시메틸)-5,5'-디메톡시벤조페논, 2,2'-디하이드록시-3,3'-디(2-하이드록시에틸)-5,5'-디메톡시벤조페논, 2,2-디하이드록시-4,4-디메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 벤조트리아졸계 자외선 흡수 화합물로는, 예를 들어, 2-[2'-하이드록시-5'-(하이드록시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-5'-(2-하이드록시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-5'-(3-하이드록시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-메틸-5'-(하이드록시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-메틸-5'-(2-하이드록시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-메틸-5'-(3-하이드록시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-부틸-5'-(하이드록시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-부틸-5'-(2-하이드록시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-부틸-5'-(2-하이드록시에틸)페닐]-5-클로로-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-부틸-5'-(3-하이드록시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-옥틸-5'-(하이드록시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-옥틸-5'-(2-하이드록시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3'-t-옥틸-5'-(3-하이드록시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸 등, 혹은 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(하이드록시메틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-브로모-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(3-하이드록시프로필)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(3-하이드록시프로필)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-브로모-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(3-하이드록시프로필)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(4-하이드록시부틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(4-하이드록시부틸)페놀], 2,2'-메틸렌비스[6-(5-브로모-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(4-하이드록시부틸)페놀], 3,3-{2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-1-하이드록시-4-(2-하이드록시에틸)페닐]}프로판, 2,2-{2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-1-하이드록시-4-(2-하이드록시에틸)페닐]}부탄, 2,2'-옥시비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀], 2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀]술파이드, 2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀]술폭사이드, 2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀]술폰, 2,2'-비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(2-하이드록시에틸)페놀]아민 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 자외선 흡수 화합물로는, 예를 들어, 2-(2-하이드록시-4-하이드록시메틸페닐)-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-(2-하이드록시-4-하이드록시메틸페닐)-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에틸)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에틸)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로필)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로필)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로폭시)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로폭시)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(4-하이드록시부틸)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(4-하이드록시부틸)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(4-하이드록시부톡시)페닐]-4,6-디페닐-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(4-하이드록시부톡시)페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-s-트리아진, 2-(2-하이드록시-4-하이드록시메틸페닐)-4,6-비스(2-하이드록시-4-메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에틸)페닐]-4,6-비스(2-하이드록시-4-메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-4,6-비스(2-하이드록시-4-메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로필)페닐]-4,6-비스(2-하이드록시-4-메틸페닐)-s-트리아진, 2-[2-하이드록시-4-(3-하이드록시프로폭시)페닐]-4,6-비스(2-하이드록시-4-메틸페닐)-s-트리아진, 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)페놀, 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-[(헥실)옥시]-페놀 등을 들 수 있다.
상기 살리실산계 자외선 흡수 화합물로는, 예를 들어, 페닐살리실레이트, p-tert-부틸페닐살리실레이트, p-옥틸페닐살리실레이트 등을 들 수 있다.
상기 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수 화합물로는, 예를 들어, 2-에틸헥실-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트, 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또, 상기 자외선 흡수 화합물에 파장 변환 기능을 갖는 것을 사용하는 경우, 상기 자외선 흡수 화합물로서, 예를 들어, 파장역 350 ∼ 400 ㎚ 의 광을, 400 ㎚ 를 초과하는 파장역의 광보다 많이 흡수하는 형광 화합물을 들 수 있다. 상기 형광 화합물로서, 유기 형광 화합물, 및 무기 형광 화합물 등을 들 수 있다.
상기 유기 형광 화합물로서, 공지된 유기 색소 화합물 (유기 형광 염료 등) 을 사용할 수 있다. 상기 유기 형광 화합물로서, 예를 들어, 나프탈이미드, 페릴렌, 안트라퀴논, 쿠마린, 벤조쿠마린, 잔텐, 페녹사진, 벤조[a]페녹사진, 벤조[b]페녹사진, 벤조[c]페녹사진, 나프탈이미드, 나프토락탐, 아즈락톤, 메틴, 옥사진, 티아진, 디케토피롤로피롤, 퀴나크리돈, 벤조잔텐, 티오-에핀도린, 락탐이미드, 디페닐말레이미드, 아세트아세토아미드, 이미다조티아진, 벤즈안트론, 페릴렌모노이미드, 프탈이미드, 벤조트리아졸, 벤조티아디아졸, 벤조옥사졸, 피리미딘, 피라진, 트리아졸, 디벤조푸란, 트리아진, 및 하르비투르산 유도체 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 무기 형광 화합물로서, 예를 들어, 발광 중심으로서 유로퓸이나 사마륨을 갖는 착물 화합물 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 형광 화합물의 흡광도로서, 예를 들어, 0.1 ∼ 6 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하고, 0.8 ∼ 3 인 것이 더욱 바람직하다.
또, 상기 자외선 흡수 화합물은, 200 ∼ 400 ㎚, 특히 280 ∼ 380 ㎚ 의 범위 내에 최대 흡수 파장을 갖는 것이 바람직하다. 상기 자외선 흡수 화합물을 사용함으로써, 조사광에 함유되는 자외선 중, 특히 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등의 에틸렌계 공중합체 및 백 시트 등의 유기계 재료의 광 열화를 초래할 우려가 있는 자외선을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 상기 자외선 흡수 화합물의 최대 흡수 파장은, 공지된 수법을 사용하여 시판되는 자외선 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.
상기 자외선 흡수 화합물 중, 예를 들어, 특히 에틸렌계 공중합체 및 백 시트 등의 유기계 재료의 광 열화의 방지의 관점에서는 벤조페논계 자외선 흡수 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 1 분자 중에 하이드록실기를 2 개 이하 함유하는 벤조페논계 자외선 흡수 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 자외선 흡수 화합물로서 예를 들어, 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논, 2,4-디하이드록시벤조페논, 및 2-하이드록시-4-n-옥톡시-벤조페논 등을 들 수 있다. 상기 화합물은, 320 ∼ 350 ㎚ 의 범위 내에 최대 흡수 파장을 갖고, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체의 광 열화를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 자외선 흡수 화합물의 함유량은, 상기 에틸렌계 공중합체 100 질량부에 대하여 0.01 ∼ 2 중량부 함유하는 것이 바람직하고, 0.05 ∼ 1 중량부로 할 수 있고, 0.1 ∼ 0.5 중량부로 할 수 있다.
또, 상기 자외선 흡수 화합물로서 예를 들어, 에틸렌계 공중합체의 중합시 또는 중합 후 부가 반응 등에서, 상기 자외선 흡수 화합물에 탄소-탄소 이중 결합기를 형성한 형광 색소 화합물을 모노머로서 공중합한 발광성 에틸렌계 공중합 수지를 사용해도 된다.
또, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물에 있어서, 원하는 성능을 저해하지 않는 범위에서, 적절히 공지된 첨가제를 함유할 수 있다. 상기 첨가제로서 예를 들어, 열가소성 폴리머, 광 안정화제, 유기 과산화물, 충전제, 가소제, 실란 커플링제, 수산제, 클레이 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 광 안정화제로서, 공지된 것을 적절히 사용할 수 있지만, 폴리머에 대해 유해한 라디칼종을 보충하고, 새로운 라디칼을 발생시키지 않게 하는 기능을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상기 광 안정화제로서, 예를 들어, 힌더드아민계 광 안정제 (HALS) 등을 들 수 있다. 또, 상기 힌더드아민계 광 안정제로는, 저분자량의 것이나 고분자량의 것, 또 N-알킬형의 것이나 N-H 형의 것 등이 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 상기 광 안정제를 함유함으로써, 조사된 광 등의 영향에 의해 매트릭스 수지가 열화되어, 태양 전지용 봉지막이 황변되는 것을 억제할 수 있다.
저분자량의 상기 힌더드아민계 광 안정제로는, 예를 들어, 데칸 2 산비스(2,2,6,6-테트라메틸-1(옥틸옥시)-4-피페리디닐)에스테르, 1,1-디메틸에틸하이드로퍼옥사이드 및 옥탄의 반응 생성물 (분자량 737) 70 중량％ 와 폴리프로필렌 30 중량％ 로 이루어지는 것 ; 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)[[3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트 (분자량 685) ; 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 및 메틸-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트 혼합물 (분자량 509) ; 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 (분자량 481) ; 테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트 (분자량 791) ; 테트라키스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트 (분자량 847) ; 2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트와 트리데실-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트의 혼합물 (분자량 900) ; 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트와 트리데실-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트의 혼합물 (분자량 900) 등을 들 수 있다.
고분자량의 상기 힌더드아민계 광 안정제로는, 폴리[{6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}] (분자량 2,000 ∼ 3,100) ; 숙신산디메틸과 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올의 중합물 (분자량 3,100 ∼ 4,000) ; N,N',N",N"'-테트라키스-(4,6-비스-(부틸-(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노)-트리아진-2-일)-4,7-디아자데칸-1,10-디아민 (분자량 2,286) 과 상기 숙신산디메틸과 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올의 중합물의 혼합물 ; 디부틸아민·1,3,5-트리아진·N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,6-헥사메틸렌디아민과 N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부틸아민의 중축합물 (분자량 2,600 ∼ 3,400) 등을 들 수 있다.
또, 상기 힌더드아민계 광 안정제의 시판품으로서, 예를 들어, LA-52, LA-57, LA-62, LA-63, LA-63p, LA-67, LA-68 (모두 ADEKA 사 제조), Tinuvin744, Tinuvin770, Tinuvin765, Tinuvin123, Tinuvin144, Tinuvin622LD, CHIMASSORB 944LD (모두 BASF 사 제조), UV-3034 (B. F. 굿 리치사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 태양 전지용 봉지재 조성물을 제조하기 위해서는, 공지된 방법에 준하여 실시하면 된다. 예를 들어, 상기의 각 재료를 가열 혼련, 슈퍼 믹서 (고속 유동 혼합기), 롤 밀, 플라스토 밀 등을 사용하여 공지된 방법으로 혼합하여 얻는 방법 등을 들 수 있다. 또, 상기 봉지재층의 제조까지 연속해서 실시해도 된다.
(태양 전지용 봉지재층)
한편, 본 발명의 태양 전지용 봉지재층은, 상기 태양 전지용 봉지재 조성물을 사용하여 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 봉지재층은, 파장 변환 기능을 갖는 것 (파장 변환형 봉지재층) 이어도 된다.
상기 봉지재층을 제조하기 위해서는, 공지된 방법에 준하여 실시하면 된다. 예를 들어, 상기의 각 재료를 가열 혼련, 슈퍼 믹서 (고속 유동 혼합기), 롤 밀, 플라스토 밀 등을 사용하여 공지된 방법으로 혼합한 조성물을, 통상적인 압출 성형, 캘린더 성형 (캘린더링), 진공 열가압 등에 의해 성형하여 시트상물을 얻는 방법에 의해 적절히 제조할 수 있다. 또, PET 필름 등의 위에 상기 층을 형성한 후, 표면 보호층에 전사하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 또, 핫멜트 어플리케이터에 의해, 혼련 용융과 도포를 동시에 실시하는 방법을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체를 함유하는 상기 봉지재 조성물을, 표면 보호층 또는 세퍼레이터 등에 그대로 도포해도 되고, 상기 재료를 다른 재료와 혼합 조성물로 하여 도포해도 된다. 또, 상기 봉지재 조성물을 증착, 스퍼터링, 에어로졸 디포지션법 등으로 형성해도 된다.
상기 혼합 조성물로서 도포하는 경우, 상기 봉지재 조성물은, 가공성을 고려하여, 융점이 50 ∼ 250 ℃ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 200 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 50 ∼ 180 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 예를 들어, 상기 봉지재 조성물의 융점이 50 ∼ 250 ℃ 인 경우, 상기 조성물의 혼련 용융 및 도포 온도는, 상기 융점에 30 ∼ 100 ℃ 더한 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.
또, 몇 가지 실시형태에 있어서, 상기 봉지재층이 하기의 공정에 의해 박막 구조체로 제조된다 : (i) 상기 에틸렌계 공중합체 (및 상기 다른 매트릭스 수지) 분말이 소정의 비율로 용매 (예를 들어, 테트라클로로에틸렌 (TCE), 시클로펜타논, 디옥산 등) 에 용해된 폴리머 용액을 조제하는 공정, (ii) 상기 폴리머 용액을 유리 기판 위에 직접 흘려 넣고, 그 후, 기판을 2 시간 동안 실온으로부터 최고로 100 ℃ 까지 열처리하고, 잔류 용매를 130 ℃ 에서의 하룻밤의 추가적인 진공 가열에 의해 완전히 제거함으로써 형성하는 공정, 및 (iii) 사용 전에, 상기 폴리머 박막을 물 속에서 벗기고, 그 후, 자립형 폴리머 필름을 완전히 건조시키는 공정 ; (iv) 필름의 두께를, 폴리머 용액의 농도 및 증발 속도를 변화시킴으로써 제어할 수 있다.
상기 봉지재층의 두께는, 20 ∼ 2000 ㎛ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 1000 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 100 ∼ 800 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 5 ㎛ 보다 얇아지면, 라미네이트 공정에서 발전 셀이 균열되어 버리는 경우가 있다. 한편, 700 ㎛ 보다 두꺼워지면, 비용적으로 불이익이다.
또, 특히 파장 변환 기능을 부여하는 경우, 상기 봉지재층의 극대 흡수 파장이 300 ∼ 410 ㎚ 인 것이 바람직하고, 330 ∼ 370 ㎚ 이어도 되고, 340 ∼ 360 ㎚ 이어도 된다.
또, 특히 파장 변환 기능을 부여하는 경우, 상기 봉지재층의 극대 형광 파장이 400 ∼ 560 ㎚ 인 것이 바람직하고, 405 ∼ 490 ㎚ 이어도 되고, 410 ∼ 470 ㎚ 이어도 된다.
또, 상기 봉지재층의 흡광도로서 예를 들어, 0.5 ∼ 6 인 것이 바람직하고, 0.8 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 3 인 것이 더욱 바람직하다.
또, 상기 봉지재층의 굴절률로서 예를 들어, 1.4 ∼ 1.7 의 범위, 1.45 ∼ 1.65 의 범위, 또는 1.45 ∼ 1.55 의 범위이다. 몇 가지 실시형태에 있어서, 상기 봉지재 조성물의 굴절률이 1.5 이다.
(태양 전지 모듈)
본 발명의 태양 전지 모듈 (1) 은, 상기 봉지재층 (20) 및 태양 전지 셀 (30) 을 포함하는 것을 특징으로 한다. 일례로서 도 1, 2 에 간이한 모식도를 나타내지만, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 표면 보호층 (10), 태양 전지 셀의 배면측에 추가로 봉지재층 (40), 백 시트 (50) 를 적절히 구비할 수도 있다. 또, 이들 각 층간에, 상기 태양 전지용 봉지재층의 상기 기능을 저해하지 않는 한, 접착재층, 점착제층 등의 다른 층을 적절히 개재해도 된다. 또, 상기 각 봉지재층으로서, 적절히 상기 자외선 흡수 화합물을 함유하는 파장 변환형 봉지재층을 사용해도 된다.
상기 태양 전지 모듈은, 상기 봉지재층을 구비하기 때문에, 라미네이트 공정을 시간적으로 단축하고, 내광성 및 내습열성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 파장 변환형 봉지재층을 사용한 경우, 통상은 광전 변환에 기여하지 않는 파장을 광전 변환에 기여할 수 있는 파장으로 변환할 수 있다. 구체적으로는, 어느 파장을 그것보다 보다 장파장으로, 예를 들어, 370 ㎚ 보다 짧은 파장을 370 ㎚ 이상의 파장으로 변환할 수 있다. 특히, 자외선 영역의 파장 (10 ㎚ ∼ 365 ㎚) 을 가시광 영역의 파장 (370 ∼ 800 ㎚) 으로 변환하는 것이다. 또, 광전 변환에 기여하는 파장의 범위는, 태양 전지의 종류에 따라 변화하며, 예를 들어, 실리콘계 태양 전지이어도, 사용되는 실리콘의 결정 형태에 따라 변화한다. 예를 들어, 아모르퍼스 실리콘 태양 전지의 경우, 400 ㎚ ∼ 700 ㎚, 다결정 실리콘 태양 전지의 경우, 약 600 ㎚ ∼ 1100 ㎚ 인 것으로 생각된다. 이 때문에, 광전 변환에 기여하는 파장은, 반드시 가시광 영역의 파장에 한정되는 것은 아니다.
상기 태양 전지 셀로서 예를 들어, 결정 실리콘 태양 전지, 아모르퍼스 실리콘 태양 전지, 미결정 실리콘 태양 전지, 박막 실리콘 태양 전지, 헤테로 접합형 태양 전지, 다접합형 태양 전지, 황화카드뮴/텔루르화 카드뮴 태양 전지, CIS 계 박막 태양 전지, CIGS 계 박막 태양 전지, CZTS 계 박막 태양 전지, III-V 족 태양 전지, 색소 증감형 태양 전지, 또는 유기 반도체 태양 전지를 사용할 수 있다. 상기 태양 전지 셀로서, 결정 실리콘 태양 전지인 것이 바람직하다.
상기 태양 전지 모듈의 제조에 있어서, 상기 태양 전지용 봉지재층을 상기 태양 전지 셀 등에 전사해도 되고, 직접 상기 태양 전지 셀 상에 도포 형성해도 된다. 또, 상기 태양 전지용 봉지재층과 다른 층을 동시에 형성해도 된다.
또, 본 발명의 태양 전지 모듈은, 파장 변환형 봉지재층을 사용한 경우, 입사광이, 태양 전지 셀에의 도달에 앞서, 상기 파장 변환형 봉지재층을 통과하도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 보다 확실하게 태양 에너지의 보다 넓은 범위의 스펙트럼이 전기로 변환되는 것이 가능해져, 광전 변환 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
상기 표면 보호층으로서, 태양 전지 용도의 표면 보호층으로서 사용되고 있는 공지된 것을 사용할 수 있다. 상기 표면 보호층으로서 예를 들어, 프론트 시트나 유리 등을 들 수 있다. 상기 유리로서 예를 들어, 백판, 엠보스의 유무 등, 적절히 여러 가지 것을 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대해 설명한다.
(봉지 시트의 제조 방법)
[실시예 1 ∼ 6, 비교예 1 ∼ 3]
시판되는 EVA 수지에 대해, 가교제로서 유기 과산화물을 0.3 중량부, 실란 커플링제 (γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란) 를 0.3 중량부, 가교 보조제 (트리알릴이소시아누레이트) 를 1 중량부, 산화 방지제 (BHT, 디부틸하이드록시톨루엔) 를 0.04 중량부, 자외선 흡수제로서 SS130 또는 PA680 을 0.2 중량부, 힌더드아민계 광 안정화제로서 TN765 또는 TN144 를 0.04 중량부를 각각 배합하고, 110 ℃ 에서 혼련하고, 열 프레스기에 의해 100 ℃ 에서 시트화함으로써 태양 전지용 봉지 시트를 제조하였다.
[비교예 4]
시판되는 EVA 수지에 대해, 가교제로서 PB-E 를 0.15 중량부 및 PH-25B 를 1.5 중량부, 실란 커플링제 (γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란) 를 0.3 중량부, 가교 보조제 (트리알릴이소시아누레이트) 를 1 중량부, 산화 방지제 (BHT, 디부틸하이드록시톨루엔) 를 0.04 중량부, 자외선 흡수제로서 SS130 을 0.2 중량부, 힌더드아민계 광 안정화제로서 TN144 를 0.04 중량부를 각각 배합하고, 110 ℃ 에서 혼련하고, 열 프레스기에 의해 100 ℃ 에서 시트화함으로써 태양 전지용 봉지 시트를 제조하였다.
(평가 샘플의 제조 방법)
얻어진 봉지 시트 (두께 500 um) 를, 2 장의 유리, 또는 유리 및 백 시트 사이에 끼운 상태에서, 80 ℃, 100 kN 의 조건으로 첩합 (貼合) 하고, 160 ℃ 의 조건으로 건조 오븐에 15 분간 보관하였다. 그 후, 광 안정성 및 황변도에 관한 평가를 실시하였다.
(광 안정성의 평가 방법)
양면 유리의 샘플에 대해, UV 조사기 (파나소닉사 제조, UJ35) 및 렌즈를 사용하여, 1 W/㎠ 의 UV 광 (365 ㎚) 을 소정의 시간 (120 분) 조사하였다. UV 광 조사 후의 샘플의 흡수 스펙트럼을 분광 광도계 (닛폰 분광사 제조, V560) 에 의해 측정하였다. 얻어진 스펙트럼 정보로부터, 유기 화합물의 흡수 피크 탑의 변화를 평가하였다.
(황변의 평가 방법)
유리 및 백 시트로 라미네이트한 샘플을, 온도 85 ℃, 상대습도 85 ％ 로 설정한 환경 평가 시험기에 있어서, 1000 시간 보관하였다. 보관 전후의 샘플의 반사 스펙트럼을 MCPD (오오츠카 전자사 제조) 에 의해 측정하였다. 얻어진 반사 스펙트럼 정보로부터, 보관 전후에서의 차이로부터 황변도 (YI : Yellow Index, ASTM D1925) 를 산출하였다.
[실시예]
(퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물)
·t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥실산에스테르 (니치유사 제조, 퍼부틸 355 (PB-355))
·t-부틸퍼옥시-라우르산에스테르 (니치유사 제조, 퍼부틸 L (PB-L))
·t-헥실퍼옥시-아세트산에스테르 (니치유사 제조, 퍼헥실 A (PH-A))
[비교예]
(그 밖의 구조를 갖는 유기 과산화물)
·2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 (니치유사 제조, 퍼헥사 25B (PH-25B))
·t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실-모노카보네이트 (니치유사 제조, 퍼부틸 E (PB-E))
·1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산 (니치유사 제조, 퍼헥사 HC (PH-HC))
(자외선 흡수제)
·2-하이드록시-4-n-옥톡시-벤조페논 (스미토모 화학 공업사 제조, 스미소브 130 (SS130))
·4,7-비스(4-t-부틸-페닐)-2-이소부틸-2H-벤조트리아졸 (닛토 전공사 제조, PA680)
(힌더드아민계 광 안정화제)
·세바크산비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜) (티누빈 765 (TN765))
·2-[[3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]-2-부틸프로판 2 산비스[1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐] (티누빈 144 (TN144))
Figure pct00005
1 태양 전지 모듈
10 표면 보호층
20 태양 전지용 봉지재층
30 태양 전지 셀
40 이면용 봉지재층
50 백 시트

Claims (11)

  1. 에틸렌계 공중합체와, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 퍼옥시에스테르 구조를 갖는 유기 과산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pct00006

    (식 중, R1, R2, R3 및 R4 는 각각 독립적으로 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 5 ∼ 18 의 아릴기를 나타낸다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (1) 및 (2) 의 R1 및 R3 이 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 태양 전지용 봉지재 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일반식 (1) 의 R2 가 t-부틸기 또는 t-헥실기인 태양 전지용 봉지재 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식 (2) 의 R4 가 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기인 태양 전지용 봉지재 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 상기 유기 과산화물을 0.01 ∼ 3 중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에틸렌계 공중합체 100 중량부에 대하여, 산화 방지제를 0.001 ∼ 0.5 중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화 방지제가 치환기를 가져도 되는 하이드록시톨루엔 골격을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    자외선 흡수 화합물을 함유하는 태양 전지용 봉지재 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 봉지재 조성물에 의해 형성된 태양 전지용 봉지재층.
  10. 제 9 항에 기재된 태양 전지용 봉지재층, 및 태양 전지 셀을 포함하는 태양 전지 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 태양 전지 셀이, 결정 실리콘 태양 전지, 아모르퍼스 실리콘 태양 전지, 미결정 실리콘 태양 전지, 박막 실리콘 태양 전지, 헤테로 접합형 태양 전지, 다접합형 태양 전지, 황화카드뮴/텔루르화 카드뮴 태양 전지, CIS 계 박막 태양 전지, CIGS 계 박막 태양 전지, CZTS 계 박막 태양 전지, III-V 족 태양 전지, 색소 증감형 태양 전지, 또는 유기 반도체 태양 전지인, 태양 전지 모듈.
KR1020177009134A 2014-09-08 2015-07-16 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈 KR20170053668A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014182209 2014-09-08
JPJP-P-2014-182209 2014-09-08
PCT/JP2015/070394 WO2016039013A1 (ja) 2014-09-08 2015-07-16 太陽電池用封止材組成物、およびそれを用いた太陽電池用封止材層ならびに太陽電池モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170053668A true KR20170053668A (ko) 2017-05-16

Family

ID=55458774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177009134A KR20170053668A (ko) 2014-09-08 2015-07-16 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170253726A1 (ko)
EP (1) EP3193377A4 (ko)
KR (1) KR20170053668A (ko)
CN (1) CN105400055A (ko)
SG (1) SG10201506548TA (ko)
WO (1) WO2016039013A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108003801A (zh) * 2017-11-22 2018-05-08 江苏鹿山光电科技有限公司 一种光转化poe胶膜及其封装的光伏组件
CN108503959B (zh) * 2018-02-28 2021-04-09 乐凯胶片股份有限公司 一种太阳能电池背板用聚烯烃薄膜
CN112538031B (zh) * 2020-12-02 2022-05-06 吉林奥来德光电材料股份有限公司 一种用于薄膜封装的抗氧剂、组合物及其应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03140304A (ja) * 1989-10-26 1991-06-14 Nippon Oil & Fats Co Ltd ビニル単量体の重合方法
JP2000252491A (ja) * 1998-12-28 2000-09-14 Canon Inc 太陽電池モジュールの製造方法
JP4662805B2 (ja) * 2005-04-21 2011-03-30 積水化学工業株式会社 太陽電池用接着シートの製造方法
CN101978511A (zh) * 2008-03-21 2011-02-16 株式会社普利司通 一对密封膜、和使用其的太阳能电池
KR101257573B1 (ko) * 2008-11-12 2013-04-23 가부시키가이샤 브리지스톤 태양 전지용 밀봉막 및 이를 사용한 태양 전지
JP5407877B2 (ja) * 2010-01-08 2014-02-05 日油株式会社 エチレン−酢酸ビニル共重合体組成物及び架橋物
CN103087643B (zh) * 2011-11-03 2015-10-14 天津彩达新材料科技有限公司 一种太阳能光伏组件封装用eva胶膜及其制备方法
CN102585731B (zh) * 2011-12-28 2014-03-05 广州鹿山新材料股份有限公司 一种新型的聚烯烃封装胶膜组合物及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105400055A (zh) 2016-03-16
US20170253726A1 (en) 2017-09-07
SG10201506548TA (en) 2016-04-28
WO2016039013A1 (ja) 2016-03-17
EP3193377A4 (en) 2018-06-06
EP3193377A1 (en) 2017-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105679867B (zh) 包含具有硅烷基团的绝缘层的光伏组件
JP2018082206A (ja) ダウンコンバージョン材料を含む光透過性熱可塑性樹脂および光起電モジュールにおけるそれらの使用
JP5177752B2 (ja) 太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池
JP5361693B2 (ja) 太陽電池用封止膜
JP2008159856A (ja) 太陽電池用封止膜及びこの封止膜を用いた太陽電池
KR20170053668A (ko) 태양 전지용 봉지재 조성물, 및 그것을 사용한 태양 전지용 봉지재층 그리고 태양 전지 모듈
JP2016117891A (ja) エチレングリコールジ（メタ）アクリレート化合物を含む封止膜用共架橋剤系
WO2016031421A1 (ja) 発光性エチレン系共重合体、太陽電池用封止材組成物、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP6095630B2 (ja) 波長変換型封止材組成物、波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP2016100505A (ja) 太陽電池用封止材及び太陽電池モジュール
JP2016021433A (ja) 太陽電池モジュール用の封止材シート及びその製造方法
JP5971076B2 (ja) 太陽電池モジュール
JP2014232792A (ja) 波長変換型封止材層およびその製造方法
JP2017025334A (ja) 太陽電池用封止材組成物、およびそれを用いた太陽電池用封止材層ならびに太陽電池モジュール
JP6542782B2 (ja) 太陽電池用封止材及び太陽電池モジュール
JP6173789B2 (ja) 太陽電池用封止材組成物、太陽電池用封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP6026683B2 (ja) 太陽電池用封止材組成物、およびそれを用いた太陽電池用封止材層ならびに太陽電池モジュール
JP6303365B2 (ja) 太陽電池モジュール用の封止材シートの製造方法
JP5465804B2 (ja) 太陽電池用封止膜
JP6178126B2 (ja) 太陽電池用封止材組成物およびその製造方法、ならびに、それを用いた太陽電池用封止材層および太陽電池モジュール
WO2015064688A1 (ja) 波長変換型封止材組成物、波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP6311748B2 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法
JP2016025108A (ja) 波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP2016115852A (ja) 太陽電池モジュール