KR20190136687A - Protective film for Solar Cell and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 보호필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 두께의 층이 복층으로 구비되는, 태양전지에 부착된 일체형이 아닌 탈부착이 가능한 분리된 형태의 보호필름으로, 외부 환경으로부터 보호함과 동시에, 반사방지로서 흔히 사용되는 패턴을 생략하였음에도 에너지 변환 효율을 현저히 증가시킬 수 있는 보호필름과 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a protective film for solar cells, more specifically, a layer of a constant thickness is provided in a multi-layered, protective film of the detachable form of detachable, not integral, attached to the solar cell, to protect from the external environment and At the same time, the present invention relates to a protective film and a method for manufacturing the same, which can significantly increase energy conversion efficiency even though a pattern commonly used as an antireflection is omitted.
최근 환경 문제가 사회적 이슈로 대두되고 있다. 이를 해결할 수 있는 대체 에너지로 수력 발전, 풍력 발전 및 태양광 발전이 지목되어, 많은 관심을 받아왔다. 그 중에서도 태양 에너지를 이용한 태양광 발전은 가장 청정하고 유용한 에너지원으로 주목받고 있으며, 다양한 연구 개발이 이루어져 왔다. 대표적으로 태양전지(solar cell)가 있으며, 이는 태양광을 흡수하는 태양광 흡수 셀(cell)에서 흡수한 태양광을 반도체의 성질을 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 기술이다. 일반적으로 태양전지모듈은 태양광 흡수 셀을 구성하는 물질에 따라 크게 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지로 구분될 수 있으며, 현재까지 결정질 실리콘(Bulk형)을 이용한 태양전지모듈이 가장 주류를 이루고 있다. 그러나 결정질 실리콘 웨이퍼 기판과 그 기판의 원료인 고순도 폴리실리콘이 수요대비 공급이 부족하여 제조비용이 높고 제조시 소비되는 전력이 크다는 문제점이 있다. 이러한 결정질 실리콘 태양전지모듈의 높은 제조단가를 해결하고자 실리콘 박막형 태양전지, 화합물 태양전지, 염료감응형 태양전지 등 다양한 형태의 태양광 흡수 셀을 이용한 태양전지가 계속개발되고 있다.Recently, environmental issues have emerged as social issues. As alternative energy to solve this problem, hydro power generation, wind power generation and solar power generation have been pointed out. Among them, solar power generation using solar energy is attracting attention as the most clean and useful energy source, and various research and development has been made. Representatively, there is a solar cell, which is a technology that converts sunlight absorbed by a solar cell that absorbs sunlight into electrical energy using the properties of a semiconductor. In general, solar cell modules can be classified into silicon solar cells, thin film solar cells, dye-sensitized solar cells and organic polymer solar cells according to the material constituting the solar absorption cell, crystalline silicon (Bulk type) to date Solar cell module using the most is the mainstream. However, there is a problem in that the crystalline silicon wafer substrate and the high-purity polysilicon, which is a raw material of the substrate, have a short supply compared to demand, resulting in high manufacturing costs and high power consumption during manufacturing. In order to solve the high manufacturing cost of the crystalline silicon solar cell module, solar cells using various types of solar absorption cells such as silicon thin film solar cells, compound solar cells, and dye-sensitized solar cells have been continuously developed.
상술한 다양한 구조적 개선에도 불구하고, 실질적으로 태양전지가 적용될 경우, 종래 태양전지는 외부 환경에 존재하는 습기나 산소 등에 매우 취약하여, 쉽게 파손될 뿐만 아니라, 패널이 항상 노출된 상태이기 때문에 표면이 매연, 흙먼지, 모래 등의 수 많은 오염원으로 쉽게 더려워진다. 외부 환경에 의해 태양전지가 심각하게 오염되면, 패널 청소를 하게 되는데, 이 과정에서도 손상이 발생하며, 청소를 해도 원래 상태로 돌어오지 않는 경우들이 자주 발생한다. 이와 같은 많은 원인들에 의해 태양광 발전 효율은 상용화되더라도 쉽게 저하되어, 충분한 효율을 나타내지 못한다. 특히 태양전지는 빛의 유입에 민감하기 때문에, 어느 한 지점이라도 오염원에 의해서 오염되면, 전체 효율에서 최대 20~30% 발전 효율이 떨어지게 되며, 패널의 표면에 눈에 보이지 않는 얇은 AR(anti-reflective) 코팅이 되어 있는 경우에는 청소과정에 전문적인 장비나 기술이 요구된다.Despite the various structural improvements described above, when the solar cell is substantially applied, the conventional solar cell is very vulnerable to moisture or oxygen existing in the external environment, and is easily damaged, and the surface is soot because the panel is always exposed. Easily soiled by numerous pollutants such as dirt, dust and sand. If the solar cell is seriously polluted by the external environment, the panel is cleaned. In this process, damage occurs and the cleaning often does not return to its original state. Due to such many causes, the photovoltaic power generation efficiency is easily lowered even if it is commercialized, and thus does not exhibit sufficient efficiency. Particularly, since solar cells are sensitive to the inflow of light, if any point is contaminated by the pollutant, the power generation efficiency is reduced by up to 20-30% in overall efficiency, and a thin anti-reflective surface is invisible on the surface of the panel. In case of coating, professional equipment or skill is required for cleaning process.
게다가 태양전지는 상술한 수많은 원인들에 의해 파손되거나 손상 혹은 외부 오염원 등의 각종 원인에 의해 원래 상태로 돌아오지 않을 경우, 해당 부위나, 태양전지 표면뿐만 아니라, 태양전지 전체를 교체해야하므로, 설치를 비롯하여 유지 관리 보수에도 어려움이 있으며, 손상되거나 오염될 경우에는 심각한 경제적 손실이 발생하는 문제가 있다.In addition, if the solar cell does not return to its original state due to various causes such as damage or damage or external pollutants due to the above-mentioned causes, the solar cell must be replaced not only on the part or the surface of the solar cell, but also on the entire solar cell. In addition, there is a difficulty in maintenance and maintenance, and if damaged or contaminated, there is a problem that a serious economic loss occurs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 외부 환경으로부터 태양전지와 같은 태양전지를 보호하고, 탈부착이 용이하여 오염시 쉽게 교체가 가능할 뿐만 아니라, 빛의 반사방지에 의한 입사광량 증가로 태양전지의 효율을 증진시키는 보호필름을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, the object of the present invention is to protect the solar cells, such as solar cells from the external environment, easy to remove and replace easily when contamination, as well as to prevent reflection of light It is to provide a protective film to increase the efficiency of the solar cell by increasing the amount of incident light.
본 발명의 다른 목적은 대량생산에 어려움이 있었던 기존의 패턴조성 단계가 생략된 상기 보호필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the protective film, in which a conventional pattern forming step, which is difficult in mass production, is omitted.
본 발명은 상기 목적을 이루기 위하여, 접착력을 갖는 기층부; 및 상기 기층부의 일면에 적층되고, 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층이 적어도 하나 이상 포함된 표층부;로 구비되는 태양전지용 보호필름을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, the base portion having an adhesive force; And a surface layer portion laminated on one surface of the base layer portion and including at least one layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm.
상기 기층부는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The base portion is polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (PC), polyurethane (PUR), acrylate, pulley acrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), It may be any one selected from the group consisting of ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and fluorinated ethylene propylene (FEP).
상기 표층부는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The surface portion is polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (PC), polyurethane (PUR), acrylate, pulley acrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), It may be any one selected from the group consisting of ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and fluorinated ethylene propylene (FEP).
상기 표층부는 1 내지 20 층 중에서 선택되는 층수로 구비된 것일 수 있다.The surface layer portion may be provided with a number of layers selected from 1 to 20 layers.
상기 표층부의 각 층은 동일한 두께를 갖는 것일 수 있다.Each layer of the surface layer portion may have the same thickness.
상기 태양전지용 보호필름은 350 내지 400 ㎚ 파장의 빛에 대한 반사도가 35~40%일 수 있다.The protective film for solar cells may have a 35 to 40% reflectivity of light of 350 to 400 nm wavelength.
본 발명은 상기 목적을 이루기 위하여, 하기 단계를 포함하는 태양전지용 보호필름의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a protective film for solar cells comprising the following steps to achieve the above object.
Ⅰ) 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 기층부를 제조하는 단계; 및I) coating and curing the composition for preparing a protective film to prepare a base portion; And
Ⅱ) 상기 기층부의 일면에 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층을 제조하되, 이 과정을 반복하여 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 표층부를 형성하는 단계.Ⅱ) coating a composition for preparing a protective film on one side of the base portion and curing to prepare a layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm, by repeating this process to form a surface layer consisting of at least one layer.
또는, a) 보호필름 제조용 조성물을 도포하고, 경화하여 일정한 두께의 필름을 제조하고, 상기 필름을 일면에 층층이 부착하여 기층부와 적어도 하나 이상의 층을 갖는 표층부로 구성된 태양전지용 보호필름을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, a) applying a composition for preparing a protective film, curing to prepare a film of a constant thickness, and attaching the film to one side of the layer layer to prepare a solar cell protective film consisting of a surface layer portion having a base portion and at least one layer. It may include.
상기 보호필름 제조용 조성물은 폴리실록산계 고분자, 경화제, 실란 커플링제 및 유기용매를 포함하고, 상기 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여, 실록산계 경화제 1 내지 20 중량부; 알콕시 실란 화합물 중에서 선택된 실란 커플링제 0.005 내지 5 중량부로 포함하는 것일 수 있다.The protective film production composition includes a polysiloxane polymer, a curing agent, a silane coupling agent and an organic solvent, and based on 100 parts by weight of the polysiloxane polymer, 1 to 20 parts by weight of a siloxane curing agent; 0.005 to 5 parts by weight of a silane coupling agent selected from the alkoxy silane compounds.
상기 경화는 90 내지 100 ℃, 0.5 내지 2 시간동안 수행하는 것일 수 있다.
The curing may be performed for 90 to 100 ℃, 0.5 to 2 hours.
본 발명의 태양전지용 보호필름은 탈부착이 가능한 분리형으로, 태양전지의 표면이 오염되거나 손상되었을 시 기존의 방법처럼 태양전지 전체를 교체할 필요 없이, 보호필름 만을 교체하여 태양전지 표면의 상태를 항상 최상으로 유지할 수 있게 하고, 동시에 빛의 반사를 억제하고 이에 따라 입사광량을 증가시켜 태양전지의 에너지 변환 효율을 현저히 상승시켜주는 효과도 가진다. 뿐만 아니라 기존에 반사방지막용으로 널리 사용되던 패턴효과 자체가 필요하지 않기 때문에, 비용적 측면에서 그리고 유지보수 측면에서 많은 이점이 있다.
The protective film for solar cells of the present invention is detachable and detachable, and when the surface of the solar cell is contaminated or damaged, there is no need to replace the entire solar cell as in the conventional method, and by replacing only the protective film, the state of the solar cell surface is always best In addition, it is possible to maintain the light source, and at the same time, suppress the reflection of light and thereby increase the amount of incident light, thereby significantly increasing the energy conversion efficiency of the solar cell. In addition, there are many advantages in terms of cost and maintenance because the pattern effect itself, which is widely used for an anti-reflection film, is not required.
도 1은 본 발명의 태양전지용 보호필름의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 보호필름을 태양전지에 부착하였을 때의 모습을 도시화한 것이다.
도 3은 태양전지(GaAs 또는 Si 벌크형 태양전지)의 표면에 실시예 1 내지 10으로부터 제조된 보호필름을 부착하였을 때의 구조를 나타낸 단면도이다. (a)는 실시예 1로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이고, (b)는 실시예 2로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (c)는 실시예 4로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (d)는 실시예 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (e)는 실시예 8로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이다.
도 4는 태양전지(GaAs 또는 Si 벌크형 태양전지)의 표면에 비교예 1 내지 6로부터 제조된 보호필름을 부착하였을 때의 구조를 나타낸 단면도이다. (a)는 비교예 1로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이고, (b)는 비교예 2로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (c)는 비교예 3으로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (d)는 비교예 4로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (e)는 비교예 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (f)는 비교예 6으로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이다.
도 5는 실험예 1에서의 보호필름이 부착되지 않은 GaAs 태양전지 구조를 나타낸 사진(a)과 GaAs 태양전지 상에 실시예 2로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)이다.
도 6은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 2, 3 및 실시예 4로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 실험예 2에서 보호필름이 부착되지 않은 si 태양전지(monocrystalline)를 촬영한 사진(a)과 si 태양전지(monocrystalline) 상에 실시예 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)이다.
도 9는 si 태양전지(monocrystaliine) 상면에 실시예 4 내지 10로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 si 태양전지(monocrystaliine) 상면에 실시예 4, 5, 8 및 비교예 4 내지 6으로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 실험예 3에서 보호필름이 부착되지 않은 태양전지 si 모듈(module)를 촬영한 사진(a)과 태양전지 si 모듈(module) 상에 실시예 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)이다.
도 12는 태양전지 si 모듈(module) 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 13은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 반사도(reflectance %)를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 14는 태양전지(GaAs 태양전지)의 표면에 비교예 7 내지 12로부터 제조된 보호필름을 부착하였을 때의 구조를 나타낸 단면도이다. (a)는 비교예 7로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이고, (b)는 비교예 8로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (c)는 비교예 9로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (d)는 비교예 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (e)는 비교예 11로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (f)는 비교예 12로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이다.
도 15는 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5 및 비교예 7 내지 12로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)를 측정하여 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view showing the structure of a protective film for solar cells of the present invention.
Figure 2 shows the state when the protective film of the present invention attached to the solar cell.
3 is a cross-sectional view showing a structure when the protective film prepared in Examples 1 to 10 is attached to a surface of a solar cell (GaAs or Si bulk solar cell). (a) is to attach the protective film prepared from Example 1, (b) is to attach the protective film prepared from Example 2, (c) is to attach the protective film prepared from Example 4 (d) attaches the protective film prepared in Example 5, and (e) attaches the protective film prepared in Example 8.
Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure when the protective film prepared from Comparative Examples 1 to 6 attached to the surface of the solar cell (GaAs or Si bulk solar cell). (a) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 1, (b) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 2, (c) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 3 , (d) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 4, (e) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 5, (f) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 6 will be.
5 is a photograph (a) showing the structure of the GaAs solar cell is not attached to the protective film in Experimental Example 1 and a photograph (b) taken a state in which the protective film prepared in Example 2 is attached to the GaAs solar cell. .
6 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 on the upper surface of the GaAs solar cell.
7 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective films prepared from Comparative Examples 2, 3 and 4 on the upper surface of the GaAs solar cells.
FIG. 8 is a photograph of a si solar cell (monocrystalline) having no protective film attached in Experimental Example 2 and a photograph of a state in which the protective film prepared in Example 10 is attached on a si solar cell (monocrystalline). It is photograph (b).
9 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared in Examples 4 to 10 on the upper surface of the si solar cell (monocrystaliine).
10 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Examples 4, 5, 8 and Comparative Examples 4 to 6 on the upper surface of the si solar cell (monocrystaliine).
FIG. 11 is a photograph of a solar cell si module (module) not having a protective film attached to Experimental Example 3 (a) and a state in which the protective film prepared from Example 5 is attached to a solar cell si module (module); It is a photograph (b) taken.
12 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 on the solar cell si module (module) upper surface.
13 is a graph showing the solar cell reflectivity (reflectance%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 10 on the GaAs solar cell upper surface.
14 is a cross-sectional view showing a structure when the protective film prepared from Comparative Examples 7 to 12 is attached to the surface of a solar cell (GaAs solar cell). (a) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 7, (b) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 8, (c) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 9. , (d) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 10, (e) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 11, (f) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 12 will be.
15 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 7 to 12 on the upper surface of the GaAs solar cell.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.
본 발명과 같이 평평한(flat) 형태의 일정한 두께를 갖는 층이 적어도 한 층이상 형성되어 있는 보호필름의 경우, 층의 두께가 서로 다르거나 커지게 되거나 패턴층이 삽입되는 경우, 태양전지의 효율이 증가하는 정도가 크지 않고, 계면에 작용하는 힘이 달라져 탈부착시 이탈되는 경우가 발생하며, 반사 방지 및 빛 흡수율 증가 효과가 미미하였다. 또한, 서로 다른 재질의 층을 도입하면 장기간 사용시 유기화합물에 의한 팽윤 현상으로 보호필름이 태양전지와 같은 태양전지로부터 박리되는 현상이 발생할 수 있다.In the case of the protective film in which at least one layer having a constant thickness of a flat shape is formed as in the present invention, when the thicknesses of the layers are different from each other, or when the pattern layer is inserted, the efficiency of the solar cell is reduced. The degree of increase is not large, and the force acting on the interface is changed, so that the case of detachment occurs during detachment, and the effect of preventing reflection and increasing light absorption is insignificant. In addition, when the layers of different materials are introduced, a phenomenon in which the protective film is peeled from a solar cell such as a solar cell may occur due to a swelling phenomenon caused by an organic compound during long-term use.
따라서 본 발명은 폴리실론산계 고분자를 사용하여, 동일한 재질로 동일한 두께의 층이 적어도 하나 이상 반복적으로 적층되어 있는 구조의 보호필름을 제조하여, 태양전지와 같은 태양전지를 외부 유해한 환경으로부터 효과적으로 차단 및 보호함과 동시에 빛의 표면 반사방지에 따른 입사광량의 증가로 태양전지의 효율을 향상시킨데 그 특징이 있다.
Therefore, the present invention uses a polysilonic acid-based polymer, to produce a protective film having a structure in which at least one layer of the same thickness is repeatedly laminated with the same material, effectively blocking the solar cells such as solar cells from the harmful environment and At the same time, the efficiency of the solar cell is improved by increasing the amount of incident light due to the surface reflection prevention of light.
본 발명의 일 측면에 따르면, 접착력을 갖는 기층부; 및 상기 기층부의 일면에 적층되고, 0.1 내지 1.5 ㎚의 두께를 갖는 층이 적어도 하나 이상 포함된 표층부;로 구비되는 태양전지용 보호필름에 관한 것이다. 이의 구조를 도 1에 구체적으로 도시하였다. 도 1은 본 발명의 태양전지용 보호필름의 구조를 나타낸 사시도이다.According to an aspect of the invention, the base portion having an adhesive force; And a surface layer portion stacked on one surface of the base layer portion and including at least one layer having a thickness of 0.1 to 1.5 nm. Its structure is shown in detail in FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a protective film for solar cells of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 태양전지용 보호필름(100)은 상기 기층부(110)의 일면에 0.1 내지 1.5 ㎚의 두께를 갖는 층(121, 122, 123 ...)이 적어도 하나 이상 포함된 표층부(120)로 구비된다. 이때, 상기 적어도 하나 이상의 층을 포함하는 표층부(120)에서, 각 층(121, 122, 123 ...)은 평평한 형태로, 패턴을 포함하고 있지 않다.Referring to FIG. 1, the
상기 기층부(110)와 표층부(120)은 영 모듈러스나 굽힘 강성(flexural rigidity)와 같은 선택된 기계적 성질, 열팽창 계수와 같은 선택된 열적 성질이 동일하거나, 서로 다른 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어 서로 다른 모듈러스를 갖는 동일한 고분자 소재를 사용할 수도 있다. 바람직하게는 상기 기층부(110)와 표층부(120)는 서로 동일한 고분자 소재를 사용하는 것이 탈부착시 서로 분리되어 탈착되는 등의 문제 방지하는데 효과적이다.
The
또한, 상기 기층부(110)는 상기 표층부(120)의 타면에 구비되어, 태양전지 또는 각종 소자에 부착될 수 있는 특성을 제공할 수 있다.
In addition, the
상기 기층부(110)는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 표층부(120)는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 서로 동일한 고분자 소재를 사용하는 것이 탈부착시 서로 분리되어 탈착되는 등의 문제 방지하는데 좋다.The
더욱 바람직하게는 상기 기층부(110)와 상기 표층부(120)로 사용될 수 있는 고분자 중에서도 특히, 접착특성을 가지면서도 투명성이 가장 우수한 폴리디메틸실록산일 수 있다.
More preferably, among the polymers that can be used as the
일반적으로 폴리디메틸실록산은 모듈러스가 낮고(3 MPa), 높은 압축성(2.0 N/㎟)을 가지고 있어, 압력에 의한 변형과 관계된 문제가 쉽게 발생하기 때문에, 단일층으로 제조할 경우, 태양전지와 같은 태양전지를 충분히 외부 환경으로부터 보호할 수 없다는 문제가 있으며, 태양전지의 에너지 변환 효율 증가 효과도 미미하였다.In general, polydimethylsiloxane has a low modulus (3 MPa) and has a high compressibility (2.0 N / mm 2), so that problems related to deformation due to pressure are easily generated. There is a problem that the solar cell can not be sufficiently protected from the external environment, and the effect of increasing the energy conversion efficiency of the solar cell was also insignificant.
또한, 패턴층이 형성되어 있는 경우에도, 패턴을 형성하는 과정이 복잡하고 비용이 발생할 뿐만 아니라, 패턴을 형성하는 돌기의 크기, 간격 등이 입사되는 광의 반사에 영향을 크게 미치기 때문에, 패턴에 원하지 않은 왜곡(측벽의 휘어짐(buckling), 처짐(sagging))이 있는 경우, 광 투과율의 저하를 야기하게 되는 문제가 발생한다. 따라서 이를 보호필름으로 활용할 경우 외부 환경에 의해 쉽게 패턴의 변형이 야기되므로, 보호필름의 교체주기가 빨라, 유지 보수 측면에서 비용을 절감하는 효과가 미미하며, 패턴층을 도입할 경우 후술하는 실험예에서와 같이 태양전지의 에너지 변환 효율의 증가 효과가 상대적으로 낮다는 문제가 있다. 따라서, 패턴이 형성된 필름을 보호필름으로 제조하는 것은 용이하지 않다.In addition, even when the pattern layer is formed, the process of forming the pattern is not only complicated and expensive, but the size, spacing, and the like of the protrusions forming the pattern greatly affect the reflection of the incident light. If there is any distortion (buckling, sagging of the side walls), a problem occurs that causes a decrease in the light transmittance. Therefore, when this is used as a protective film, since the deformation of the pattern is easily caused by the external environment, the replacement cycle of the protective film is fast, and the effect of reducing the cost in terms of maintenance is insignificant. As described above, there is a problem that the effect of increasing the energy conversion efficiency of the solar cell is relatively low. Therefore, it is not easy to manufacture a patterned film with a protective film.
상기 표층부(120)는 1 내지 20 층 중에서 선택되는 층수로 구비된 것일 수 있고, 상기 표층부의 각 층은 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다.
The
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호필름은 내부에 무기입자나 패턴층 등을 굳이 구비하지 않더라도 태양전지의 효율을 1% 내지 5% 향상시키는 효과를 갖는다. 즉, 본 발명의 보호필름은 동일한 두께의 동일 재질의 층이 반복되어 적층됨에 따라 점차 태양전지의 효율을 개선하는 효과가 증가하므로, 두께에 상관없이 태양전지의 전면에 접착함으로써, 태양전지를 외부 환경으로부터 보호함과 동시에 이의 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. As described above, the protective film according to the present invention has an effect of improving the efficiency of the solar cell by 1% to 5% even without having inorganic particles or a pattern layer. That is, the protective film of the present invention increases the effect of gradually improving the efficiency of the solar cell as the layers of the same material of the same thickness is repeatedly stacked, by adhering to the front of the solar cell irrespective of the thickness, the solar cell outside It is possible to further increase its efficiency while protecting from the environment.
상기 표층부(120)의 구조는 평평한(flat) 형태의 구조로, 이와 같은 일정한 두께의 층이 1 내지 20층 중에서 선택되는 층수로 적층되어 형성됨에 따라 표면 반사율이 점차 낮아져, 강한 산란광을 만들어내지 않는 구조를 달성하였다. 본 발명에 따른 보호필름은 복잡한 제조공정을 통해 제조되는 패턴층을 구비하지 않아도 단순한 구조적 설계를 통해 표면 반사를 더욱 저감시킬 수 있는 등의 장점들을 갖도록 하였다.
The structure of the
즉, 상기 표층부(120)는 평평한 필름 형태의 층이 반복 적층된 구조인 것이 패턴을 형성한 것에 비해 표면 반사를 더욱 저감시킬 수 있기 때문에, 가장 바람직하다.That is, the
상기 표층부(120)의 각 층은 0.1 내지 1.5 ㎜ 두께를 갖는 것일 수 있는데, 상기 각 층의 두께가 0.1 ㎜ 미만이거나, 1.5 ㎜를 초과하거나, 표층부를 구성하는 층들 중에서 어느 하나의 층이라도 두께가 0.1 내지 1.5 ㎜를 벗어날 경우에는 종래 태양전지의 일면에 부착시, 태양전지의 효율의 증가 효과가 2% 미만으로 저하되는 단점이 있다. 또한 0.1 ㎜ 미만일 경우, 제조가 어려워, 추가적인 시간과 비용이 요구되며, 균일한 두께의 층을 제조하기가 민감해지므로 저렴하게 보호필름을 제공할 수 없게되는 문제가 발생할 수 있다. 가장 바람직하게는 상기 표층부(12)의 각 층이 0.8 내지 1.3 ㎜ 두께를 갖는 것일 수 있다. 왜냐하면 상기 층의 두께에 따라 빛을 반사하는 반사도가 현저히 달라지기 때문에, 표층부를 구성하는 각각의 층이 상기 범위의 두께를 가질 때, 복수개 층이 서로 적층되어도 빛의 반사 방지 효과가 서로 상쇄되거나 방해받지 않고, 중첩되어, 적층될수록 높은 광 입사율을 가지게되고, 이로 인해 태양전지 에너지 변환 효율이 현저히 증가되는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.Each layer of the
이때, 상기 기층부(110)는 상기 표층부(120)와 동일한 재질과 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하고, 만약 상이한 두께를 가질 경우, 상기 보호필름(100)을 태양전지 상에 부착하였을 때, 태양전지의 에너지 변환 효율의 증가효과가 미미해지는 문제가 발생한다.In this case, the
본 발명에 따른 태양전지용 보호필름(100)의 상기 표층부(120)는 0.1 내지 1.5 ㎜ 두께를 갖는 층(121, 122, 123 ...)들이 순차적으로 적층되어 형성되는 것이 바람직하고, 상기 층(121, 122, 123 ...)들은 일정한 두께인 것이 가장 바람직하다. 여기서 "일정한"이란 구체적으로 상기 층(121, 122, 123 ...)들의 두께가 0.1~1.5 ㎜ 중에서 선택된 어느 하나의 두께로 일정하게 적층된 상태를 지칭하는 것으로, 예를 들어 상기 표층부(120)의 어느 한 층(121)의 두께를 1 ㎜로 하였을 때, 상기 표층부(120)를 형성하는 다른 층(122, 123 ...)들의 두께도 1 ㎜로 균일하게 형성한 것을 의미한다. 즉, 상기 층(121, 122, 123 ...)의 두께가 일정하게 유지되어 적층되어 있는 상태를 나타내는 것이다.The
만일 상기 표층부(120)의 층(121, 122, 123...)들의 두께가 서로 상이하거나 0.1 내지 1.5 ㎜ 두께를 어느 한 층이라도 벗어날 경우, 상기 보호필름(100)을 태양전지 상에 부착하였을 때, 빛 반사 방지에 따른 입사광량 증가의 효과가 줄어들어, 태양전지의 에너지 변환 효율 증가 역시 줄어드는 문제가 발생한다.
If the thicknesses of the
또한, 본 발명의 상술한 특징을 갖는 태양전지용 필름은 일반적으로 반사방지(Anti-Reflection 소위 AR)필름으로 널리 사용되는 패턴(pattern) 필름과 비교할 때, 그 우수성이 더욱 드러난다. 태양전지 효율을 증가시키는 효과가 월등할 뿐만 아니라, 패턴을 형성하는 복잡한 과정을 생략할 수 있기 때문에 그 과정에서 발생하는 비용과 유지 보수 측면에서의 비용을 절감할 수 있다. In addition, the film for solar cells having the above-described characteristics of the present invention is more excellent when compared to the pattern film generally used as anti-reflection (AR) film. Not only is the effect of increasing the efficiency of the solar cell outstanding, but also the complicated process of forming a pattern can be omitted, thereby reducing the costs incurred in the process and maintenance.
본 발명에 따른 태양전지용 보호필름(100)은 접착력을 갖는 기층부(110)의 일면에 0.1 내지 1.5 ㎚ 두께를 갖는 층이 적어도 하나 이상 포함된 표층부(120)가 적층되어 있는 것으로, 상기 표층부(120)는 패턴을 포함하지 않는 평평한(flat) 형태의 층이 복수 개 적층되어 있는 것임에도 불구하고, 외부의 환경으로부터 태양전지와 같은 태양전지를 보호할 뿐만 아니라 효율도 1~5% 이상 현저히 개선하고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 태양전지 분야에 있어서 최적화된 구조의 태양전지에 어느 하나 이상의 구조를 추가하여 단 0.1%의 효율이라도 상승시킬 수 있다는 것은 매우 유의한 의미를 갖는 것이라 할 수 있다. 이에 본 발명의 보호필름은 이의 10~50배인 1%~5% 효율을 증가시키고 있을 뿐만 아니라, 탈부착이 용이하여, 태양전지와 같은 태양전지가 파손되거나 손상되거나 표면이 오염되었을 경우, 태양전지 전체를 제거하지 않아도, 보호필름만을 새롭게 교체할 수 있으므로 유지 관리 보수에 있어서 비용 및 환경오염 문제 측면에서 매우 유용하다.In the solar cell
또한 상기 태양전지용 보호필름은 350 내지 400 ㎚ 파장의 빛에 대한 반사도가 35~40%으로, 보호필름이 적용되지 않은 reference 기판의 반사도가 50~55% 라는 점에 비해 현저히 낮은 수치이다. 즉 상기 태양전지용 보호필름은 빛의 반사를 줄이고, 빛의 입사광량을 증가시켜 태양전지 효율을 상승시킴을 알 수 있다.In addition, the protective film for the solar cell has a reflectance of 35 to 40% of the light of 350 to 400 nm wavelength, which is significantly lower than the reflectivity of the reference substrate is not applied 50 to 55% of the protective film. That is, the protective film for solar cells can be seen to reduce the reflection of light, increase the amount of incident light to increase the solar cell efficiency.
본 발명에 따른 태양전지용 보호필름은 내부에 무기입자나 양자점과 같은 추가적인 구조물 없이, 상술한 효과를 달성하고 있으며, 내부에 추가적인 구조물이 없기 때문에 투명성이 매우 우수하여, 광 투과율이 가시광 영역(400~700 ㎚)에서 90 %에 달하는 장점이 있다.
The protective film for solar cells according to the present invention achieves the above-described effects without additional structures such as inorganic particles or quantum dots therein, and since there is no additional structure inside, the transparency is very excellent, and the light transmittance is visible in the
이는 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 보호필름(100)의 기층부(110)와 표층부(120)의 단순하지만 제한된 구조로 인하여, 태양전지를 외부 환경으로부터 보호하면서, 빛의 반사를 줄이고, 빛의 입사광량을 증가시켜 태양전지 효율이 1~5% 이상 증가되었음을 알 수 있다.This is due to the simple but limited structure of the
본 발명에 따른 보호필름(100)은 접착 특성을 가지고 있기 때문에, 태양전지를 비롯한 다양한 소자에 상기 보호필름(100)을 이용하여 소결이나 복잡한 제조과정을 거치지 않아도, 태양전지 및 다양한 소자의 표면에 탈부착이 용이하다. 따라서 상기 보호필름을 접착하는 과정에 의해, 태양전지나 태양전지가 변형되거나 균열이 발생하는 등의 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다.Since the
또한, 본 발명에 따른 보호필름(100)은 접착을 이용해 태양전지를 비롯한 다양한 소자에 부착하는 단순 작업을 통해서 상기 다양한 소자에 쉽게 구비할 수 있고, 이러한 과정을 통해 상기 보호필름(100)이 구비된 다양한 소자는 입사되는 광량이 증가될 뿐만 아니라, 특히 광 투과율이 매우 높아, 에너지 변환 효율이 증가한다.
In addition, the
다시 말해, 현재까지 개발된 다양한 구조의 태양전지(일예로 CIGS 또는 일반적인 반사방지막이 구비된 태양전지)라도, 이의 표면에 본 발명의 보호필름(100)을 부착하게 되면 외부 환경에 존재하는 다양한 오염원이나 외력으로부터 보호됨과 동시에 효율은 1~5% 이상 향상될 수 있다.
In other words, even solar cells having various structures developed to date (for example, CIGS or solar cells provided with a general anti-reflection film), when the
또한, 본 발명의 다른 측면은 아래 단계들을 포함하는 상기 태양전지용 보호필름의 제조방법에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing the protective film for solar cells comprising the following steps.
Ⅰ) 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 기층부를 제조하는 단계; 및I) coating and curing the composition for preparing a protective film to prepare a base portion; And
Ⅱ) 상기 기층부의 일면에 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층을 제조하되, 이 과정을 반복하여 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 표층부를 형성하는 단계를 포함한다.Ⅱ) by applying the composition for the protective film production on one surface of the base portion and curing to prepare a layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm, repeating this process to form a surface layer consisting of at least one layer.
상기 본 발명에 따른 태양전지용 보호필름의 제조방법은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 제법으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로는 다음의 방법에 의하여 제조될 수 있다.The manufacturing method of the protective film for solar cells according to the present invention is not particularly limited to a manufacturing method generally used in the art, more specifically, may be prepared by the following method.
먼저, 유기용매에 폴리실록산계 고분자, 경화제, 실란 커플링제를 혼합한 보호필름 제조용 조성물을 제조한다. 상기 유기용매는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않지만, 예를 들어, 헥산, 사이클로헥산, 디클로로메탄, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 펜탄 및 헵탄 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.First, a composition for preparing a protective film in which a polysiloxane polymer, a curing agent, and a silane coupling agent are mixed with an organic solvent is prepared. The organic solvent is generally used in the art and is not particularly limited. For example, any one or more selected from hexane, cyclohexane, dichloromethane, dichloromethane, dichloroethane, pentane and heptane may be used.
구체적으로 상기 보호필름 제조용 조성물은 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여, 경화제 1 ∼ 20 중량부 및 실란 커플링제 0.005 ∼ 5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기 무기입자와 폴리실록산계 고분자와의 상용성이 부족하고, 지지체와의 결합력이 좋지 않아, 다공성 고분자 및 무기 지지체 상에서 하이브리드 복합막이 박리되는 문제점이 발생할 수 있고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 실란 커플링제가 폴리실록산계 고분자의 자유부피를 증가시켜 휘발성 유기화합물의 분리 선택성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 함량 범위의 실란 커플링제를 사용하는 것이 좋다.Specifically, the composition for preparing the protective film may include 1 to 20 parts by weight of the curing agent and 0.005 to 5 parts by weight of the silane coupling agent based on 100 parts by weight of the polysiloxane polymer. When the content of the silane coupling agent is too small, there is a lack of compatibility between the inorganic particles and the polysiloxane-based polymer, poor binding strength of the support, and may cause a problem that the hybrid composite membrane is peeled off on the porous polymer and the inorganic support. When the amount exceeds 5 parts by weight, the silane coupling agent may increase the free volume of the polysiloxane-based polymer, thereby reducing the separation selectivity of the volatile organic compound. Therefore, it is preferable to use the silane coupling agent in the above content range.
상기 실란 커플링제는 알콕시기 실란 화합물을 사용하는 것이 좋은 바, 보다 바람직하기로는 비닐기, 글리시딜기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴기, 우레이도기, 클로로알킬기, 메르캅토기, 이소시아네이트기, 아미노기, 디메틸아미노기, 이미다졸기 및 아세토아세테이트기 중에서 선택된 관능기가 추가로 치환된 알콕시 실란화합물을 사용하는 것이 좋다. 보다 구체적으로 상기 실란 커플링제(d)는 소수성의 유기관능기를 갖는 것으로, 가장 바람직하기로는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토 프로필 트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필메톡시디에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 및 γ-아세토아세테이트프로필트리메톡시실란을 사용하는 것이 좋다.The silane coupling agent is preferably an alkoxy group silane compound, more preferably vinyl group, glycidyl group, styryl group, methacryl group, acrylic group, ureido group, chloroalkyl group, mercapto group, isocyanate group, It is preferable to use an alkoxy silane compound further substituted with a functional group selected from an amino group, a dimethylamino group, an imidazole group and an acetoacetate group. More specifically, the silane coupling agent (d) has a hydrophobic organic functional group, most preferably γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxy Propyltriethoxysilane, 3-mercapto propyl trimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethoxydiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, and γ-acetoacetatepropyltrimethoxysilane It is good.
또한, 상기 경화제는 실록산계 경화제를 사용하며 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여 1 ∼ 20 중량부 범위로 사용하는 것이 좋다. 상기한 실록산계 경화제는 구체적으로 메틸하이드록실록산, 디메틸하이드로실록산 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 이들 실록산계 경화제 종류를 특별히 한정하지는 않는다.In addition, the curing agent is a siloxane-based curing agent, it is preferable to use in the range of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane-based polymer. Specifically, the siloxane-based curing agent may be methyl siloxane, dimethyl hydrosiloxane, and the like, and the present invention does not specifically limit the kind of these siloxane-based curing agents.
상기 제조된 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 기층부를 제조한다. 구체적으로 상기 도포된 보호필름 제조용 조성물은 용매를 증발시켜 가교 반응을 수행하는데, 상기 가교 반응은 상온에서 천천히 용매를 증발시키거나, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행될 수 있는데, 용매를 완전히 휘발시키는 것이 바람직하므로, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행되는 것이 가장 좋다.Applying the composition for preparing the protective film prepared above and curing to prepare a base portion. Specifically, the coated protective film preparing composition performs a crosslinking reaction by evaporating a solvent. The crosslinking reaction may be slowly evaporated at room temperature or may be performed at 90 to 100 ° C. for 0.5 to 2 hours. Since it is preferable to completely volatilize, it is best to carry out at 90-100 degreeC for 0.5 to 2 hours.
다음으로, 상기 기층부의 일면에 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층을 제조하되, 이 과정을 반복하여 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 표층부를 형성한다.Next, the protective film manufacturing composition is applied to one surface of the base portion and cured to produce a layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm, and the process is repeated to form a surface layer portion composed of at least one layer.
상기 제조된 보호필름 제조용 조성물을 상기 기층부의 일면에 도포하고 경화하여 표층부의 제일 하단에 위치한 층(121)을 제조한다. 다음, 상기 층(121)을 충분히 경화한 후, 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하는 상기 과정을 반복하여 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 표층부를 형성할 수 있다. The prepared protective film manufacturing composition is applied to one surface of the base layer portion and cured to prepare a
상기 표층부 역시, 상기 보호필름 제조용 조성물을 도포하고, 용매를 증발시켜 가교 반응을 통해 수행되며, 상기 가교 반응은 상온에서 천천히 용매를 증발시키거나, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행될 수 있는데, 용매를 완전히 휘발시키는 것이 바람직하므로, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행되는 것이 가장 좋다.
The surface layer is also applied through the crosslinking reaction by applying the composition for preparing the protective film, the solvent is evaporated, the crosslinking reaction may be carried out to evaporate the solvent slowly at room temperature, or 0.5 to 2 hours at 90 to 100 ℃ Although it is preferable to completely volatilize the solvent, it is best to carry out at 90 to 100 ℃ for 0.5 to 2 hours.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은 아래 단계들을 포함하는 상기 태양전지용 보호필름의 제조방법에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a protective film for a solar cell comprising the following steps.
a) 보호필름 제조용 조성물을 도포하고, 경화하여 일정한 두께의 필름을 제조하고, 상기 필름을 일면에 층층이 부착하여 기층부와 적어도 하나 이상의 층을 갖는 표층부로 구성된 태양전지용 보호필름을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.a) applying a composition for preparing a protective film, and curing to prepare a film having a constant thickness, and attaching the film to one side of the film to prepare a protective film for solar cells comprising a base layer portion and a surface layer portion having at least one layer. can do.
상기 본 발명에 따른 태양전지용 보호필름의 제조방법은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 제법으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로는 다음의 방법에 의하여 제조될 수 있다.The manufacturing method of the protective film for solar cells according to the present invention is not particularly limited to a manufacturing method generally used in the art, more specifically, may be prepared by the following method.
먼저, 유기용매에 폴리실록산계 고분자, 경화제, 실란 커플링제를 혼합한 보호필름 제조용 조성물을 제조한다. 상기 유기용매는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않지만, 예를 들어, 헥산, 사이클로헥산, 디클로로메탄, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 펜탄 및 헵탄 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.First, a composition for preparing a protective film in which a polysiloxane polymer, a curing agent, and a silane coupling agent are mixed with an organic solvent is prepared. The organic solvent is generally used in the art and is not particularly limited. For example, any one or more selected from hexane, cyclohexane, dichloromethane, dichloromethane, dichloroethane, pentane and heptane may be used.
구체적으로 상기 보호필름 제조용 조성물은 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여, 경화제 1 ∼ 20 중량부 및 실란 커플링제 0.005 ∼ 5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기 무기입자와 폴리실록산계 고분자와의 상용성이 부족하고, 지지체와의 결합력이 좋지 않아, 다공성 고분자 및 무기 지지체 상에서 하이브리드 복합막이 박리되는 문제점이 발생할 수 있고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 실란 커플링제가 폴리실록산계 고분자의 자유부피를 증가시켜 휘발성 유기화합물의 분리 선택성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 함량 범위의 실란 커플링제를 사용하는 것이 좋다.Specifically, the composition for preparing the protective film may include 1 to 20 parts by weight of the curing agent and 0.005 to 5 parts by weight of the silane coupling agent based on 100 parts by weight of the polysiloxane polymer. When the content of the silane coupling agent is too small, there is a lack of compatibility between the inorganic particles and the polysiloxane-based polymer, poor binding strength of the support, and may cause a problem that the hybrid composite membrane is peeled off on the porous polymer and the inorganic support. When the amount exceeds 5 parts by weight, the silane coupling agent may increase the free volume of the polysiloxane-based polymer, thereby reducing the separation selectivity of the volatile organic compound. Therefore, it is preferable to use the silane coupling agent in the above content range.
상기 실란 커플링제는 알콕시기 실란 화합물을 사용하는 것이 좋은 바, 보다 바람직하기로는 비닐기, 글리시딜기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴기, 우레이도기, 클로로알킬기, 메르캅토기, 이소시아네이트기, 아미노기, 디메틸아미노기, 이미다졸기 및 아세토아세테이트기 중에서 선택된 관능기가 추가로 치환된 알콕시 실란화합물을 사용하는 것이 좋다. 보다 구체적으로 상기 실란 커플링제(d)는 소수성의 유기관능기를 갖는 것으로, 가장 바람직하기로는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토 프로필 트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필메톡시디에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 및 γ-아세토아세테이트프로필트리메톡시실란을 사용하는 것이 좋다.The silane coupling agent is preferably an alkoxy group silane compound, more preferably vinyl group, glycidyl group, styryl group, methacryl group, acrylic group, ureido group, chloroalkyl group, mercapto group, isocyanate group, It is preferable to use an alkoxy silane compound further substituted with a functional group selected from an amino group, a dimethylamino group, an imidazole group and an acetoacetate group. More specifically, the silane coupling agent (d) has a hydrophobic organic functional group, most preferably γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxy Propyltriethoxysilane, 3-mercapto propyl trimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethoxydiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, and γ-acetoacetatepropyltrimethoxysilane It is good.
또한, 상기 경화제는 실록산계 경화제를 사용하며 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여 1 ∼ 20 중량부 범위로 사용하는 것이 좋다. 상기한 실록산계 경화제는 구체적으로 메틸하이드록실록산, 디메틸하이드로실록산 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 이들 실록산계 경화제 종류를 특별히 한정하지는 않는다.In addition, the curing agent is a siloxane-based curing agent, it is preferable to use in the range of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane-based polymer. Specifically, the siloxane-based curing agent may be methyl siloxane, dimethyl hydrosiloxane, and the like, and the present invention does not specifically limit the kind of these siloxane-based curing agents.
a) 보호필름 제조용 조성물을 도포하고, 경화하여 일정한 두께의 필름을 제조하였다. 그 후, 상기 제조된 필름 하나가 기층부이고, 상기 기층부 상면에 미리 제조해 두었던 다른 필름을 부착시켜 단층의 표층부를 제조하였다. 즉 미리 일정한 두께의 필름을 복수개 제조해 둔 다음, 상기 기층부의 일면에 층층히 부착하여 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층이, 적어도 하나 이상 이루어진 표층부를 형성한다.a) The composition for protective film manufacture was apply | coated and hardened | cured, and the film of constant thickness was produced. Thereafter, one of the prepared films was a base layer portion, and another film previously prepared was attached to the upper surface of the base layer portion to prepare a single layer surface layer portion. That is, a plurality of films having a predetermined thickness are prepared in advance, and then layered on one surface of the base layer portion to form a surface layer portion formed of at least one or more layers having a thickness of 0.1 to 1.5 mm.
상기 보호필름 제조용 조성물을 도포하고, 용매를 증발시켜 가교 반응을 수행하는데, 상기 가교 반응은 상온에서 천천히 용매를 증발시키거나, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행될 수 있는데, 용매를 완전히 휘발시키는 것이 바람직하므로, 90 내지 100 ℃에서 0.5 내지 2 시간동안 수행되는 것이 가장 좋다.
The composition for preparing the protective film is applied and the solvent is evaporated to perform a crosslinking reaction. The crosslinking reaction may be slowly evaporated at room temperature or may be performed at 90 to 100 ° C. for 0.5 to 2 hours, and the solvent may be completely removed. Since it is preferable to volatilize, it is best to carry out for 0.5 to 2 hours at 90-100 degreeC.
또한 본 발명의 또 다른 측면은 태양전지 셀(200); 및 상기 태양전지 셀(200)의 태양광 입사면 또는 상부면 상에 부착된 상기 보호필름(100)을 포함하는 태양전지에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention is a solar cell (200); And it relates to a solar cell comprising the
여기서 상기 보호필름(100)은 상기 태양전지 셀(200)의 태양광 입사면 또는 상부면 상에 단순히 접합 및 접착함으로써 형성될 수 있다.In this case, the
상기 태양전지 셀(200)은 입사광을 흡수하여 정공과 전자를 생성함으로써 전류를 만들어 내는 것으로, 당 기술분야에서 사용되는 태양전지 셀이면 특별히 이에 제한되지 않으나, 예를 들면 원소 반도체, 화합물 반도체, 유기 반도체 등을 기반으로 하며, 다양한 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 태양전지 셀(200)은 실리콘계, 구리인듐갈륨셀레늄(CIGS)계 또는 구리아연주석황(CZTS)계 또는 갈륨비소(GaAs)계 태양전지 셀(200)이 사용될 수 있다.The
상기 보호필름이 부착된 태양전지 셀(200)의 구조의 일 예를 도 2에 나타내었다.An example of the structure of the
이를 참조하면 태양전지 셀(200)은 기판(210), 제1 반도체층(230), 광흡수층(240) 및 제2 반도체층(250)을 포함하며, 상기 태양전지 셀(200)의 태양광 입사면 또는 상부면을 덮도록 상기 보호필름(100)이 형성될 수 있다.Referring to this, the
이때 상부면은 태양전지 셀(200)을 형성하는 제일 최상층의 상면을 말하는 것으로 본 발명의 실시예에서는 제2 반도체층(250)의 상에 상기 보호필름(100)이 형성된 것일 수 있다.In this case, the upper surface refers to an upper surface of the uppermost layer forming the
상기 기판(210)은 당 기술분야에서 기판으로 사용되는 통상의 재질이라면 특별히 이에 제한되지 않으나, 구체적으로 유리질, 금속, 세라믹 및 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것 중에서 어느 하나일 수 있고, 바람직하게 상기 기판(210)은 GaAs 또는 Ge 기판을 할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 상기 기판(210)을 GaAs를 사용하였는데, GaAs를 사용할 경우 그 위에 제1 반도체층(230), 흡수층(240)으로 양자점층을 적층할 수 있다.The
상기 기판(210)의 두께 및 면적은 특별히 한정되는 것이 아니며, 사용되는 기판 재질, 반도체 화합물의 특성을 고려하여 적절한 치수를 선정할 수 있다.The thickness and area of the
상기 기판(210) 상에는 상기 기판과 동일한 재질로 이루어진 버퍼층(320)을 형성할 수 있다. 이는 태양전지 셀(200)의 용도에 따라 생략 또는 추가가 가능하다. 도 2는 상기 버퍼층(220)(미도시)이 없는 본 발명에 따른 태양전지 셀(200)의 구조를 나타낸 사시도이다.The buffer layer 320 made of the same material as the substrate may be formed on the
상기 태양전지 셀(200)은 상기 기판(210)의 후면에 하부 전극층(211)을 더 포함하고, 상기 제2 반도체층(250) 상에 상부 전극층(251)을 더 포함할 수 있고(미도시), 상기 하부 전극층(211) 및 상부 전극층(251)으로는 ZnO, Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu, TiN, WN 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 이들의 적층막일 수도 있다. 상기 하부 전극층(211) 및 상부 전극층(251)은 서로 같은 재질일 수도 있고 다른 재질일 수도 있다. 경우에 따라서는 투명 전도성 재질, 예를 들면 TCO(transparent conductive oxide; TCO)를 사용할 수도 있는 바, 이러한 TCO 재질로는 산화인듐주석(indium tin oxide), 산화인듐아연(indium zinc oxide), 산화갈륨아연(gallium zinc oxide), 산화알루미늄 아연(aluminum zinc oxide) 또는 이들의 조합을 예시할 수 있다.The
상기 하부 전극층(211) 및 상부 전극층(251)은 LPCVD(low pressure chemical vapor deposition), PECVD, ALD(atomic layer deposition), 스퍼터링(sputtering), 전자빔증착(electron-beam evaporation) 등에 의하여 형성될 수 있으며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The lower electrode layer 211 and the upper electrode layer 251 may be formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), PECVD, atomic layer deposition (ALD), sputtering, electron-beam evaporation, and the like. However, the present invention is not necessarily limited thereto.
상기 제1 반도체층(230)은 상기 버퍼층(220) 혹은 상기 기판(210) 상에 형성된 것으로, "n-형 반도체층" 또는 "p-형 반도체층"을 의미할 수 있으며, 전형적으로는 상호 반대되는 도전 특성을 갖고 있어 태양전지 구조 내 광흡수층에 의하여 입사광이 흡수되면 광전효과를 유발할 수 있는 접합 구조를 형성한다. 예를 들면, 상기 p-형 반도체는 III-V족 화합물 반도체에 Ⅱ족 성분이 도핑되고, 상기 n-형 반도체는 III-V족 화합물 반도체에 IV족 성분이 도핑된 것일 수 있다. 이때, p-형 및 n-형 반도체 내 불순물 이온 농도 범위는, 특별히 한정되는 것은 아니다.The
상기 제1 반도체층(230) 상에는 광흡수층(240)이 형성되는데, 이는 태양광을 받아 전자-정공 쌍을 생성하여 전류를 발생시키는 영역으로서, 서로 다른 에너지 밴드 갭을 갖는 하나 이상의 양자점층을 포함한다.The light
또한, 상기 광흡수층(240)이 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 하나 이상의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층(이하, 화합물 반도체층)을 포함할 수 있다. 상기 광흡수층(240)의 각 층들은 서로 다른 밴드갭을 가지고 있어 다른 파장의 태양광을 흡수할 수 있도록 형성하면 되고 그 순서나 층의 개수에 반드시 제한이 있는 것은 아니다.In addition, the
상기 광흡수층(240)이 하나 이상의 화합물 반도체층과 하나 이상의 양자점층을 포함할 수 있는데, 이 경우 상기 광흡수층(240)은 하나 이상의 화합물 반도체층 상에 하나 이상의 양자점층을 포함하거나, 하나 이상의 양자점층 상에 하나 이상의 화합물 반도체층을 포함할 수 있다.The
또한, 상기 양자점층이 상기 화합물 반도체층 사이에 형성될 수 있으며, 또한, 상기 화합물 반도체층이 상기 양자점층 사이에 형성될 수 있다.In addition, the quantum dot layer may be formed between the compound semiconductor layer, and the compound semiconductor layer may be formed between the quantum dot layer.
상기 광흡수층(240)은 상기 두 개 이상의 양자점층에 의해 텐덤 방식으로 형성될 수도 있다.The
상기 광흡수층(240)은 상기 화합물 반도체층과 상기 양자점층이 다층으로 적층되어 형성된 것일 수도 있는데, 이 경우 밴드갭이 가장 큰 물질이 광흡수층(240)의 맨 위에, 밴드갭이 가장 작은 물질이 맨 아래(기판쪽)에 위치하는 텐덤방식으로 형성되는 것이 바람직하다.The light
이때, 텐덤(tendem) 방식의 태양전지란 에너지 밴드갭이 서로 다른 태양전지 셀을 스페이서(투과접합층(tunnel junction layer))를 이용하여 연결한 것을 의미한다.In this case, the tandem solar cell means that solar cells having different energy band gaps are connected by using spacers (tunnel junction layers).
상기 양자점층은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어진 양자점으로 형성된다. 상기 양자점은 InAs, GaAs, InGaAs, InAlAs, InAlGaAs, InSb, InGaSb, InAlSb, InAlGaSb, InAsN, InGaAsN,InAlAsN, InAlGaAsN, InSbN, InGaSbN, InAlSbN, InAlGaSbN, InAsP, InGaAsP, InAlAsP, InAlGaAsP, InSbP, InGaSbP, InAlSbP, InAlGaAsP로 형성될 수 있다.The quantum dot layer is formed of a quantum dot made of a III-V compound semiconductor. The quantum dots include InAs, GaAs, InGaAs, InAlAs, InAlGaAs, InSb, InGaSb, InAlSb, InAlGaSb, InAsN, InGaAsN, InAlbN, InGaSbN, InAlSbN, InAGaSbAl, InAGaSbAl InAlGaAsP may be formed.
상기 양자점층은 자발형성(Self-assembling)으로 양자점을 성장시키는 S-K(Stranski-Krastanov)법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 원자층 성장 기법(Atomic Layer Epitaxy, ALE), droplet epitaxy법을 이용하여 양자점을 성장시킬 수 있다.The quantum dot layer may be formed using S-K (Stranski-Krastanov) method of growing quantum dots by self-assembling. In addition, quantum dots may be grown using atomic layer epitaxy (ALE) and droplet epitaxy.
상기 III-V족 화합물 반도체층은 InAs, GaAs, InGaAs, InAlAs, InAlGaAs, InSb, InGaSb, InAlSb, InAlGaSb, InAsN, InGaAsN, InAlAsN, InAlGaAsN, InSbN, InGaSbN, InAlSbN, InAlGaSbN, InAsP, InGaAsP, InAlAsP, InAlGaAsP, InSbP, InGaSbP, InAlSbP 및 InAlGaAsP로 이루어진 군에서 선택된 1종을 분자선 에피택시(Molecular beam epitaxy, 이하 MBE), 유기금속화학기상증착(Metal organic chemical vapor deposition, 이하 MOCVD), 액상 에피택시 (Liquid phase epitaxy, 이하 LPE), 저온-고온 처리법(LT-HT method)등을 사용하여 형성될 수 있다.The group III-V compound semiconductor layer is InAs, GaAs, InGaAs, InAlAs, InAlGaAs, InSb, InGaSb, InAlSb, InAlGaSb, InAsN, InAlGaAsN, InAlBn, InGaSbN, InAlSbN, InASbN, InASbN, InAP , Selected from the group consisting of InSbP, InGaSbP, InAlSbP and InAlGaAsP, Molecular beam epitaxy (MBE), Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), Liquid epitaxy (Liquid phase) epitaxy, hereinafter referred to as LPE), low temperature and high temperature treatment (LT-HT method) and the like.
상기 광흡수층(240) 상에 제2 반도체층(250)이 형성되는데, 상기 제2 반도체층(250)은 "n-형 반도체층" 또는 "p-형 반도체층"을 의미할 수 있으며, 전형적으로는 상호 반대되는 도전 특성을 갖고 있어 태양전지 구조 내 광흡수층에 의하여 입사광이 흡수되면 광전효과를 유발할 수 있는 접합 구조를 형성한다. 예를 들면, 상기 p-형 반도체는 III-V족 화합물 반도체에 Ⅱ족 성분이 도핑되고, 상기 n-형 반도체는 III-V족 화합물 반도체에 IV족 성분이 도핑된 것일 수 있다. 이때, p-형 및 n-형 반도체 내 불순물 이온 농도 범위는, 특별히 한정되는 것은 아니다.A
상기 제2 반도체층(250) 또는 상기 상부 전극층(251) 상에 상기 보호필름(100)이 구비될 수 있다.The
상기 보호필름(100)의 구조는 앞서 구체적으로 설명하였고, 반복되는 내용의 서술을 방지하고자 생략하기로 한다. 상기 보호필름(100)의 구조에 대해서는 앞서 설명한 바를 참고하기로 한다.The structure of the
하기 실시예에서 후술하겠지만, 상술한 구조와 같이, 본 발명에 따른 보호필름(100)을 태양전지에 구비할 경우, 태양전지를 외부 환경으로부터 보호하여 태양전지의 장기 안정성을 증가시키고, 손상이나 파손이 발생했을 경우 보호필름만 교체하여, 유지 보수 비용을 절감할 수 있으며, 빛 반사 방지 효과 및 빛 흡수 증가 효과를 현저히 증진시킴으로써, 태양전지의 에너지 변환 효율을 1~5% 증가시키는 우수한 효과를 갖는다.
As will be described later in the following examples, as described above, when provided with a
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and the like, but the scope and contents of the present invention are not limited or interpreted by the following examples. In addition, if it is based on the disclosure of the present invention including the following examples, it will be apparent that those skilled in the art can easily carry out the present invention, the results of which are not specifically presented experimental results, these modifications and modifications are attached to the patent It goes without saying that it belongs to the claims.
또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
In addition, the experimental results presented below are only representative of the experimental results of the Examples and Comparative Examples, and the effects of each of the various embodiments of the present invention not explicitly set forth below will be described in detail in the corresponding sections.
실시예 1-10. 보호필름의 제조.Example 1-10. Preparation of Protective Film.
PDMS 키트(실가드(Sylgard) 184, 다우 코닝(Dow Corning))의 예비중합체 및 가교결합제를 10:1(중량 기준)의 비로 혼합하고, 혼합물 내에 발생한 기포를 진공 챔버(vacuum chamber)(~1.3×10-1 pa, 20분/air gun 사용)로 제거하였다.The prepolymer and crosslinker of the PDMS kit (Sylgard 184, Dow Corning) are mixed in a ratio of 10: 1 (by weight), and the bubbles generated in the mixture are vacuum chamber (~ 1.3 × 10 −1 pa, 20 minutes / air gun).
페트리 접시(d=138 ㎜)를 준비하고, 상기 혼합물 15 ㎖를 상기 페트리 접시에 도포하여 1 ㎜의 두께를 갖는 여러장의 필름을 미리 준비하였다. 상기 필름은 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 경화시켜 제조하였다. A Petri dish (d = 138 mm) was prepared, and 15 ml of the mixture was applied to the Petri dish to prepare several films having a thickness of 1 mm in advance. The film was prepared by heating at 95 ° C. for 1 hour to cure.
상기 필름을 유리기판 상에 부착하여 기층부를 형성하고, 상기 기층부 상에 다른 동일한 두께를 갖는 필름을 부착시켜 1층의 표층부를 형성하였다. 이후, 상기 1층의 표층부 상에 동일한 두께를 갖는 다른 필름을 부착하고, 이와 같은 과정을 반복하여 1층(실시예 1), 2층(실시예 2), 3층(실시예 3), 4층(실시예 4), 5층(실시예 5), 6층(실시예 6), 7층(실시예 7), 8층(실시예 8), 9층(실시예 9), 10층(실시예 10)을 갖는 표층부를 형성하여, 일정한 두께의 다중층으로 이루어진 보호필름을 제조하였다. 이때 유리기판은 보호필름을 형성하기 위한 지지부로 보호필름이 완성된 후에는 제거되고, 기층부와 표층부로 이루어진 보호필름만이 사용된다.The film was attached on a glass substrate to form a base layer portion, and a film having a different thickness was attached on the base layer portion to form one surface layer portion. Subsequently, another film having the same thickness is attached on the surface layer of the first layer, and the same process is repeated to form one layer (Example 1), two layers (Example 2), three layers (Example 3), 4 Layers (Example 4), 5 layers (Example 5), 6 layers (Example 6), 7 layers (Example 7), 8 layers (Example 8), 9 layers (Example 9), 10 layers ( Example 10) to form a surface layer portion, to prepare a protective film consisting of multiple layers of a constant thickness. At this time, the glass substrate is removed after the protective film is completed as a support for forming a protective film, and only a protective film composed of a base portion and a surface layer portion is used.
이때, 일정한 두께의 필름을 미리 제조하지 않고, 상기 기층부 상에 상기 혼합물을 1 ㎜의 두께가 되도록 도포하여 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 경화하고, 이와 같은 과정을 반복하여 복수층을 갖는 표층부를 형성하여, 일정한 두께의 다중층으로 이루어진 보호필름을 제조할 수 있으나, 미리 필름을 제조하고, 이를 층층이 부착하는 방법이 두께의 제어가 용이하고, 시간을 단축할 수 있어, 본 실험에서는 미리 필름을 제조해두고 이를 층층이 부착시키는 방법을 사용하였다.
At this time, without preparing a film of a predetermined thickness in advance, the mixture is applied to the base layer portion to a thickness of 1 mm and heated and cured at 95 ℃ for 1 hour, and the same process is repeated to surface layer having a plurality of layers By forming a, it is possible to manufacture a protective film consisting of a multi-layer of a constant thickness, but the method of manufacturing the film in advance, the method of attaching the layer layer is easy to control the thickness, and can shorten the time, in this experiment, the film in advance Was prepared and the method of attaching the layered layer was used.
비교예 1. 단층의 보호필름Comparative Example 1. Single Layer Protective Film
PDMS 키트(실가드(Sylgard) 184, 다우 코닝(Dow Corning))의 예비중합체 및 가교결합제를 10:1(중량 기준)의 비로 혼합하고, 혼합물 내에 발생한 기포를 진공 챔버(vacuum chamber)(~1.3×10-1 pa, 20분/air gun 사용)로 제거하여 보호필름 제조용 조성물을 준비하였다.The prepolymer and crosslinker of the PDMS kit (Sylgard 184, Dow Corning) are mixed in a ratio of 10: 1 (by weight), and the bubbles generated in the mixture are vacuum chamber (~ 1.3 × 10 −1 pa, 20 minutes / air gun used) to prepare a composition for preparing a protective film.
페트리 접시(d=138 ㎜)를 준비하고, 상기 혼합물 15 ㎖를 상기 페트리 접시에 도포하여 1 ㎜의 두께가 되도록, 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 경화시켜 기층부를 형성하여, 단층만으로 이루어진 보호필름을 제조하였다.
A petri dish (d = 138 mm) was prepared, and 15 ml of the mixture was applied to the petri dish to be 1 mm thick, heated at 95 ° C. for 1 hour to form a base layer, and formed of a single layer protective film. Was prepared.
비교예 2. 기층부와 표층부의 두께가 상이한 보호필름Comparative Example 2. Protective Films with Different Thicknesses of Base and Surface Layers
페트리 접시(petridish)(d=37.5mm)에 4.4 ㎖ 도포하고, 경화시킨 4 ㎜ 두께를 갖는 필름을 제조하였다. 이때 경화는 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 수행하였다.4.4 ml was applied to a petri dish (d = 37.5 mm) and a cured film having a thickness of 4 mm was prepared. At this time curing was performed by heating at 95 ℃ for 1 hour.
상기 비교예 1로부터 제조된 보호필름 상에, 상기 4 ㎜ 두께를 갖는 필름을 부착함으로써, 기층부와 두께가 상이한 단층의 표층부를 형성하였고 총 5 ㎜ 두께를 갖는 보호필름을 제조하였다.
By attaching the film having a thickness of 4 mm on the protective film prepared in Comparative Example 1, a surface layer part of a single layer having a different thickness from the base layer part was formed, and a protective film having a total thickness of 5 mm was prepared.
비교예 3. 2 ㎜ 두께의 2중층을 갖는 보호필름Comparative Example 3. A protective film having a double layer having a thickness of 2 mm
페트리 접시(petridish)(d=85mm)에 11.3 ㎖ 도포하고, 경화시킨 2 ㎜ 두께를 갖는 필름을 여러장 제조하였다. 이때 경화는 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 수행하였다.11.3 mL was applied to a petri dish (d = 85 mm), and several sheets having a cured 2 mm thickness were prepared. At this time curing was performed by heating at 95 ℃ for 1 hour.
상기 비교예 1로부터 제조된 보호필름 상에, 상기 2 ㎜ 두께를 갖는 필름을 부착하여 1층의 표층부를 적층하고, 상기 1층의 표층부 상에 2 ㎜ 두께의 필름을 부착하여 각각 2 ㎜ 두께를 갖는 2층의 표층부를 갖는 보호필름을 제조하였다.
On the protective film prepared in Comparative Example 1, a film having the thickness of 2 mm was attached to stack one layer of the surface layer, and a film having a thickness of 2 mm was attached to the surface layer of the first layer, respectively, to obtain a thickness of 2 mm. The protective film which has the surface layer part of two layers which has is manufactured.
비교예 4. 다른 두께의 표층부를 갖는 보호필름-1Comparative Example 4 Protective Film-1 Having a Surface Layer of Different Thickness
페트리 접시(d=138 ㎜)를 준비하고, 상기 혼합물 15 ㎖를 상기 페트리 접시에 도포하고 경화시킨 1 ㎜의 두께의 필름과 페트리 접시(petridish)(d=85mm)에 11.3 ㎖ 도포하여, 경화시킨 2 ㎜의 두께를 갖는 필름을 여러장 제조하였다. 이때 경화는 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 수행하였다.A Petri dish (d = 138 mm) was prepared, and 15 ml of the mixture was applied to the Petri dish and 11.3 ml of a 1 mm thick film and a petri dish (d = 85 mm) were cured. Several films having a thickness of 2 mm were prepared. At this time curing was performed by heating at 95 ℃ for 1 hour.
상기 비교예 1로부터 제조된 보호필름 상에, 1 ㎜ 두께를 갖는 필름을 부착하여 1층의 표층부를 적층하고, 상기 1층의 표층부 상에 다시 1 ㎜ 두께의 필름을 부착하는 과정을 반복하여 3 장을 층층이 적층한, 3층의 표층부를 형성하였다. 상기 3층의 표층부 상면에 2 ㎜ 두께의 필름을 부착하여 1㎜, 1㎜, 1㎜, 2㎜으로 이루어진 4층의 표층부를 갖는 보호필름을 제조하였다.
On the protective film prepared in Comparative Example 1, by attaching a film having a thickness of 1 mm to laminate the surface layer of one layer, and repeating the process of attaching a film of 1 mm thick on the surface layer of the first layer 3 Three layers of surface layers in which sheets were layered were formed. A 2 mm thick film was attached to the top surface of the three layers to prepare a protective film having four surface layers consisting of 1 mm, 1 mm, 1 mm, and 2 mm.
비교예 5. 다른 두께의 표층부를 갖는 보호필름-2Comparative Example 5 Protective Film-2 Having a Surface Layer of Different Thickness
페트리 접시(d=138 ㎜)를 준비하고, 상기 혼합물 15 ㎖를 상기 페트리 접시에 도포하고 경화시킨 1 ㎜의 두께의 필름과 페트리 접시(petridish)(d=138mm)에 44.8 ㎖ 도포하여, 경화시킨 3 ㎜의 두께를 갖는 필름을 여러장 제조하였다. 이때 경화는 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 수행하였다.A petri dish (d = 138 mm) was prepared, and 15 ml of the mixture was applied to the petri dish and 44.8 ml of a 1 mm thick film and petri dish (d = 138 mm) were cured. Several films with a thickness of 3 mm were prepared. At this time curing was performed by heating at 95 ℃ for 1 hour.
상기 비교예 1로부터 제조된 보호필름 상에, 상기 1 ㎜의 두께를 갖는 각각의 필름을 3층으로 층층이 부착하고, 상기 층 상면에 3 ㎜ 두께를 갖는 필름을 부착하여 1㎜, 1㎜, 1㎜, 3㎜으로 이루어진 4층의 표층부를 갖는 보호필름을 제조하였다.
On the protective film prepared from Comparative Example 1, each layer having a thickness of 1 mm attached to each layer in three layers, and a film having a thickness of 3 mm on the upper surface of the layer is attached to 1 mm, 1 mm, 1 A protective film having four surface layer portions made of mm and 3 mm was prepared.
비교예 6. 다른 두께의 표층부를 갖는 보호필름-3Comparative Example 6 Protective Film-3 Having a Surface Layer of Different Thickness
페트리 접시(petridish)(d=138mm)에 44.8 ㎖ 도포하여, 경화시킨 3 ㎜의 두께를 갖는 필름을 여러장 제조하였다. 이때 경화는 95 ℃에서 1 시간동안 가열하여 수행하였다.44.8 ml was applied to a petri dish (d = 138 mm), and several films having a thickness of 3 mm cured were prepared. At this time curing was performed by heating at 95 ℃ for 1 hour.
상기 비교예 1로부터 제조된 보호필름 상에, 3 ㎜의 두께를 갖는 필름을 부착하여 1층의 표층부를 적층하고, 상기 1층의 표층부 상에 3 ㎜의 두께를 갖는 필름을 부착하는 과정을 반복하여 각각 3 ㎜ 두께를 갖는 3층을 제조하여, 3 ㎜ 두께의 3층으로 구성된 표층부를 갖는 보호필름을 제조하였다.
On the protective film prepared in Comparative Example 1, by attaching a film having a thickness of 3 mm to laminate the surface layer of one layer, and repeating the process of attaching a film having a thickness of 3 mm on the surface layer of the first layer By manufacturing three layers each having a thickness of 3 mm, to prepare a protective film having a surface layer consisting of three layers of 3 mm thickness.
비교예 7 내지 12. 패턴층을 갖는 보호필름Comparative Examples 7 to 12. Protective film having a pattern layer
1) 보호필름 제조용 조성물 준비1) Preparation of protective film composition
PDMS 키트(실가드(Sylgard) 184, 다우 코닝(Dow Corning))의 예비중합체 및 가교결합제를 10:1(중량 기준)의 비로 혼합하고, 혼합물 내에 발생한 기포를 진공 챔버(vacuum chamber)(~1.3×10-1 pa, 20분/air gun 사용)로 제거하여 보호필름 제조용 조성물을 준비하였다.The prepolymer and crosslinker of the PDMS kit (Sylgard 184, Dow Corning) are mixed in a ratio of 10: 1 (by weight), and the bubbles generated in the mixture are vacuum chamber (~ 1.3 × 10 −1 pa, 20 minutes / air gun used) to prepare a composition for preparing a protective film.
패턴층용 고분자 조성물(h-PDMS)을 제조하기 위하여, 우선 h-PDMS 키트(Gelest)의 VDT-731(vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymers terminated with trimethylsiloxy) 2 g, SIP 6831.2LC(platinum-divinyltetramethyl-disiloxane complex in xylene) 10.592 ㎕, SIT 7900.0(1,3,5,7-tetravinyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane) 70.58 mg, HMS-301(methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolyers with trimethylsiloxy terminated) 0.58 g을 혼합하고, 혼합물 내에 발생한 기포를 진공 챔버(vacuum chamber)(~1.3×10-1 pa, 20분/air gun 사용)로 제거하여 패턴층용 고분자 조성물인 h-PDMS 조성물을 준비하였다.In order to prepare the polymer composition for the pattern layer (h-PDMS), first, 2 g of VDT-731 (vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymers terminated with trimethylsiloxy) of the h-PDMS kit (Gelest), SIP 6831.2LC (platinum-divinyltetramethyl-disiloxane complex in xylene 10.592 μl, SIT 7900.0 (1,3,5,7-tetravinyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane) 70.58 mg, HMS-301 (methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolyers with trimethylsiloxy terminated) 0.58 g are mixed and mixed into the mixture The generated bubbles were removed by a vacuum chamber (˜1.3 × 10 −1 pa, 20 minutes / air gun used) to prepare a h-PDMS composition, which is a polymer composition for a pattern layer.
2) 원뿔형 몰드 준비2) Conical Mold Preparation
실리콘 기판 상에 Langmuir Blodgett 기법을 사용하여, 구형의 고분자 비드(polystyrene bead)를 monolayer로 코팅하였다. 이후 유도결합플라즈마, O2 가스를 이용한 건식 식각 공정을 통해 고분자 비드의 직경을 축소시켰다. 다음 전자빔 증착 장치를 이용하여 줄어든 고분자 비드 사이의 틈에 크롬 마스크 층을 증착하고, 클로로폼을 이용하여 고분자 비드를 상기 마스크 층으로부터 제거하였다. 유도결합플라즈마, Ar, Cl2 가스를 이용하여 고분자 비드가 빠져나간 자리를 건식 식각 공정을 통해 오목한 원뿔형 몰드로 제조하였다.Spherical polymer beads were coated with a monolayer using the Langmuir Blodgett technique on a silicon substrate. Thereafter, the diameter of the polymer beads was reduced by a dry etching process using an inductively coupled plasma and O 2 gas. A chromium mask layer was then deposited in the gap between the reduced polymer beads using an electron beam deposition apparatus, and the polymer beads were removed from the mask layer using chloroform. Using the inductively coupled plasma, Ar, Cl 2 gas, the site where the polymer beads escaped was prepared in a concave conical mold through a dry etching process.
3) 패턴층의 보호필름 제조3) Manufacture protective film of pattern layer
상기 2) 단계를 통해 제조된 원뿔형 몰드에 1) 단계에서 준비한 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하였다. 구체적으로 상기 원뿔형 몰드의 오목하게 패턴된 부분을 덮도록 보호필름 제조용 조성물을 스핀 코터에서 6000rpm, 100sec으로 도포하고, 65 ℃에서 30분간 경화하여 패턴층을 형성하였다. 상기 패턴층 상면에 h-PDMS 조성물을 1000 rpm, 30 sec으로 도포하고, 95 ℃에서 1 시간동안 경화하여 기층부를 제조하였다. 패턴층의 붕괴를 방지하기 위하여 메탄올 용액 내에서 상기 원뿔형 몰드와 패턴층을 갖는 보호필름을 분리하여 제조하였다. 각 비교예에서의 층두께와 패턴을 표 1에 정리하였다.The protective film manufacturing composition prepared in step 1) was applied to the conical mold prepared through step 2) and cured. Specifically, the protective film manufacturing composition was applied at 6000 rpm and 100 sec in a spin coater to cover the concave patterned portion of the conical mold, and cured at 65 ° C. for 30 minutes to form a pattern layer. The h-PDMS composition was applied at 1000 rpm, 30 sec on the upper surface of the pattern layer, and cured at 95 ° C. for 1 hour to prepare a base layer portion. In order to prevent the collapse of the pattern layer was prepared by separating the protective film having the conical mold and the pattern layer in methanol solution. The layer thickness and pattern in each comparative example are put together in Table 1.
(고분자 비드의 직경, ㎚)Pattern Size
(Diameter of polymer beads, nm)
실험예 1. GaAs cell에서의 효율 분석Experimental Example 1. Analysis of efficiency in GaAs cell
GaAs 태양전지 상면에 비교예 1 내지 4, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 비교하였다. 상기 태양전지 효율 측정은 전류-전압 곡선 데이터를 분석함으로써 측정하였는데, IEC(International Electrotechnical Commision, 국제전기표준회의) 규격에서 제시하는 특정한 스펙트럼 및 조사강도를 가지는 빛에 태양전지를 노출시킨 후, 태양전지가 출력하는 전류-전압 특성을 측정하였다. 기준 태양전지(KS C IEC 60904-2)를 이용하여 인공광원의 조사강도를 1-SUN, 100mW/cmㅂ, AM1.5G에 맞추었고, 광원으로는 xenon lamp(SAN-EI ELECTRIC Co., Ltd.)를 사용하였으며, K730 solar cell I-V parameter test software(McScience)를 사용하여 측정하였다. 이하, 특별히 언급된 내용이 없다면, 태양전지의 효율은 상술한 방법을 사용하여 측정하였다.After attaching the protective films prepared from Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 5 on the upper surface of the GaAs solar cells, their solar cell efficiency (efficiency%) was compared. The efficiency of the solar cell was measured by analyzing the current-voltage curve data. After exposing the solar cell to light having a specific spectrum and irradiation intensity suggested by the IEC (International Electrotechnical Commision) standard, the solar cell was exposed to light. The current-voltage characteristic outputted by was measured. Using the reference solar cell (KS C IEC 60904-2), the irradiation intensity of artificial light source was set to 1-SUN, 100mW / cm ㅂ, AM1.5G, and xenon lamp (SAN-EI ELECTRIC Co., Ltd) .) Was used and measured using K730 solar cell IV parameter test software (McScience). Hereinafter, unless otherwise stated, the efficiency of the solar cell was measured using the method described above.
상기 비교예 1 내지 3, 실시예 1 내지 5의 보호필름 각각을 한국과학기술연구원으로부터 제공받은 0.5 ㎝ × 0.5 ㎝ 크기의 갈륨비소(이하 GaAs라고도 한다.) 벌크형 태양전지 상부면에 부착(접착)시켰다. 상기 GaAs 태양전지의 구조는 도 3에서와 같이 n-GaAS 기판으로부터 n-GaAs 버퍼층, n-GaInP층, n-GaAs층, p-GaAs층, p-GaInP층 및 AR 층(Si3N4)으로 구성되었다. 상기 태양전지 상부면에 아무것도 부착하지 않거나(대조군, GaAs), 비교예 1 내지 3, 실시예 1 내지 5의 보호필름 각각을 부착하였다.Each of the protective films of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5 was attached to the upper surface of a bulk solar cell having a size of 0.5 cm × 0.5 cm gallium arsenide (hereinafter referred to as GaAs) provided by the Korea Institute of Science and Technology. I was. The structure of the GaAs solar cell is n-GaAs buffer layer, n-GaInP layer, n-GaAs layer, p-GaAs layer, p-GaInP layer and AR layer (Si 3 N 4 ) from the n-GaAS substrate as shown in FIG. It consisted of Nothing was attached to the upper surface of the solar cell (control group, GaAs), or each of the protective films of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5 were attached.
상기 비교예 1 내지 3, 실시예 1 내지 5의 보호필름은 기층부의 하단에 접착력을 가지고 있어, 추가적인 공정없이도 스티커와 같이 간단히 접촉시키는 것만으로 부착되며, 추후 오염시 쉽게 제거가 가능하다.
Comparative Examples 1 to 3, Examples 1 to 5 of the protective film has an adhesive force on the bottom of the base portion, it is attached by simply contacting like a sticker without additional processing, it can be easily removed later contamination.
도 5는 실험예 1에서의 보호필름이 부착되지 않은 GaAs 태양전지 구조를 나타낸 사진(a)과 GaAs 태양전지 상에 실시예 2로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)으로, 본 발명의 보호필름은 투명성이 매우 우수하여, 태양전지의 광투과에 전혀 악영향을 미치지 않고 있음을 알 수 있다.
FIG. 5 is a photograph showing a structure of a GaAs solar cell in which a protective film is not attached in Experimental Example 1 (a) and a photograph of a state in which a protective film prepared in Example 2 is attached to a GaAs solar cell. , The protective film of the present invention is very excellent in transparency, it can be seen that does not adversely affect the light transmission of the solar cell at all.
도 6은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프로, 보호필름의 표층부의 층수가 증가할수록 태양전지의 효율이 오히려 상승하고 있음을 알 수 있다. 아무것도 부착하지 않거나(bare(GaAs)), 기층부만 존재하는 보호필름(비교예 1)이 부착된 태양전지는 25%의 효율을 그대로 가지고 있었으나, 실시예 1의 보호필름을 부착한 순간부터 1% 증가하였고, 실시예 5의 보호필름을 부착한 경우 5% 이상 증가하였음을 확인하였다. 즉 본 발명에 따른 보호필름은 외부의 환경으로부터 태양전지를 보호할 뿐만 아니라 효율도 1~5% 이상 현저히 개선하고 있음을 알 수 있다. 태양전지 분야에 있어서 최적화된 구조의 태양전지로부터 1%의 효율 상승 효과를 도모할 수 있다는 것은 매우 유의한 의미를 갖는 것이다. 또한 본 발명의 보호필름은 탈부착이 용이하여, 오염시 제거하고 새롭게 교체할 수 있으므로 매우 유용하다.
6 is a graph showing the measured efficiency of the solar cell (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 on the upper surface of the GaAs solar cell, the number of layers of the surface layer portion of the protective film It can be seen that the efficiency of the solar cell is increasing with increasing. The solar cell attached with nothing (bare (GaAs)) or with a protective film (Comparative Example 1) having only a base portion had the efficiency of 25%, but from the moment of attaching the protective film of Example 1 % Increased, and when the protective film of Example 5 attached, it was confirmed that the increase by more than 5%. In other words, it can be seen that the protective film according to the present invention not only protects the solar cell from the external environment but also significantly improves the efficiency by 1 to 5% or more. In the solar cell field, it is possible to achieve an efficiency increase of 1% from a solar cell having an optimized structure. In addition, the protective film of the present invention is very useful because it is easy to be attached and detached, can be removed when the contamination and newly replaced.
도 7은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 2, 3 및 실시예 4로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프로, 적층된 보호필름의 총 두께가 동일할 경우 표층부를 구성하는 층의 두께에 따라 효율 상승정도가 2% 이상 차이가 나고 있음을 알 수 있다.7 is a graph showing the measured efficiency of the solar cells (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Examples 2, 3 and 4 on the upper surface of the GaAs solar cell, the total thickness of the protective film laminated In the case of the same, it can be seen that the degree of increase in efficiency varies by 2% or more depending on the thickness of the layer constituting the surface layer portion.
즉, 동일한 재질, 동일한 총 두께를 가지고 있다고 하더라도 표층부를 구성하는 층들 중에서 어느 하나의 층이라도 두께가 1.5 ㎜를 벗어날 경우에는 bare(GaAs)에 비해 2% 이상의 효율 증가 효과를 얻을 수 없다는 단점이 있다.
That is, even if they have the same material and the same total thickness, any one layer among the layers constituting the surface layer portion has a disadvantage in that an efficiency increase effect of 2% or more is not obtained when compared to bare (GaAs). .
실험예 2. 태양전지 si cell(monocrystalline)에서의 효율 분석Experimental Example 2 Efficiency Analysis in Solar Cell Si Cell (monocrystalline)
si 태양전지(monocrystalline) 상면에 비교예 4 내지 6, 실시예 4 내지 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 비교하였다.After attaching the protective film prepared from Comparative Examples 4 to 6 and Examples 4 to 10 on the upper surface of the si solar cell (monocrystalline), their solar cell efficiency (efficiency%) was compared.
상기 비교예 4 내지 6, 실시예 4 내지 10의 보호필름 각각을 ㈜솔레이텍으로부터 구입한 0.5 ㎝ × 0.5 ㎝ 크기의 si 태양전지(monocrystalline) 벌크형 태양전지 상부면에 부착(접착)시켰다. 상기 si 태양전지(monocrystalline)의 구조는 n,p-metal finger, SiO₂ passivation, n,p-diffusion, n-type base, n+ FSF, SiO₂ passivation, AR coating으로 구성되었다. 상기 태양전지 상부면에 아무것도 부착하지 않거나(대조군, bare(si)), 비교예 4 내지 6, 실시예 4 내지 10의 보호필름 각각을 부착하였다.Each of the protective films of Comparative Examples 4 to 6 and Examples 4 to 10 was attached (adhered) to the top surface of a Si solar cell (monocrystalline) bulk solar cell of 0.5 cm × 0.5 cm size purchased from Soleil Tech. The structure of the si solar cell (monocrystalline) is composed of n, p-metal finger, SiO₂ passivation, n, p-diffusion, n-type base, n + FSF, SiO₂ passivation, AR coating. Nothing was attached to the upper surface of the solar cell (control, bare (si)), or each of the protective films of Comparative Examples 4 to 6, Examples 4 to 10 were attached.
상기 비교예 4 내지 6, 실시예 4 내지 10의 보호필름은 기층부의 하단에 접착력을 가지고 있어, 추가적인 공정없이도 스티커와 같이 간단히 접촉시키는 것만으로 부착되며, 추후 오염시 쉽게 제거가 가능하다.
Comparative Examples 4 to 6, Examples 4 to 10 of the protective film has an adhesive force on the bottom of the base portion, it is attached by simply contacting like a sticker without additional processing, it can be easily removed in the future contamination.
도 8은 실험예 2에서 보호필름이 부착되지 않은 si 태양전지(monocrystalline)를 촬영한 사진(a)과 si 태양전지(monocrystalline) 상에 실시예 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)으로, 1층의 기층부와 9층의 표층부로 구성된 실시예 10의 보호필름이 태양전지 상에 적층되었으나, 여전히 투명한 것을 확인하였다.
FIG. 8 is a photograph of a si solar cell (monocrystalline) having no protective film attached in Experimental Example 2 and a photograph of a state in which the protective film prepared in Example 10 is attached on a si solar cell (monocrystalline). In the photograph (b), the protective film of Example 10 composed of a base layer portion of one layer and a surface layer portion of nine layers was laminated on the solar cell, but was confirmed to be still transparent.
도 9는 si 태양전지(monocrystaliine) 상면에 실시예 4 내지 10로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프로, 도 9에 나타난 바와 같이, 표층부의 층수가 증가할수록 태양전지의 효율이 현저히 증가하고 있음을 확인하였다. FIG. 9 is a graph showing measurement results of solar cell efficiency (efficiency%) after attaching a protective film prepared in Examples 4 to 10 on an upper surface of a si solar cell (monocrystaliine), as shown in FIG. As the number of layers increased, the efficiency of the solar cell was significantly increased.
아무것도 부착하지 않거나(bare(si))은 태양전지의 경우 15%의 효율을 그대로 가지고 있었으나, 실시예 4의 보호필름을 부착한 순간부터 1% 이상 증가하였고, 실시예 10의 보호필름을 부착한 경우 3% 이상 증가하였음을 확인하였다. 즉 본 발명에 따른 보호필름은 외부의 환경으로부터 태양전지를 보호할 뿐만 아니라 효율도 1~3% 이상 현저히 개선하고 있음을 알 수 있다. 태양전지 분야에 있어서 최적화된 구조의 태양전지로부터 1%의 효율이라도 상승시킬 수 있다는 것은 매우 유의한 의미를 갖는 것이다. 또한 본 발명의 보호필름은 탈부착이 용이하여, 오염시 제거하고 새롭게 교체할 수 있으므로 매우 유용하다.
No adhesion (bare (si)) or 15% of the solar cell had the efficiency as it was, but increased by more than 1% from the moment of attaching the protective film of Example 4, the protective film of Example 10 It was confirmed that the case increased by more than 3%. In other words, it can be seen that the protective film according to the present invention not only protects the solar cell from the external environment but also significantly improves the efficiency by 1 to 3% or more. In the solar cell field, it is possible to increase the efficiency of even 1% from a solar cell having an optimized structure. In addition, the protective film of the present invention is very useful because it is easy to be attached and detached, can be removed when the contamination and newly replaced.
도 10은 si 태양전지(monocrystaliine) 상면에 실시예 4, 5, 8 및 비교예 4 내지 6으로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프로, 표층부의 각 층의 두께가 동일한 경우(실시예 4-8)은 15->17% 이상으로 효율이 증가하는 것을 확인하였다. 이에 반해 실시예 4-8과 동일한 재질, 동일한 총 두께를 가지고 있지만, 각 층의 두께가 전혀 상이한 비교예 4-6의 경우, 실시예보다 1% 이상 낮은 것을 확인하였다.10 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Examples 4, 5, 8 and Comparative Examples 4 to 6 on the upper surface of the si solar cell (monocrystaliine), When the thickness of each layer of the surface layer part is the same (Example 4-8), it confirmed that efficiency increased by 15-> 17% or more. On the contrary, in Comparative Example 4-6 having the same material and the same total thickness as in Example 4-8, the thickness of each layer was completely different, it was confirmed that it was 1% or more lower than the example.
즉, 표층부를 구성하는 층들 중에서 어느 하나의 층이라도 두께가 1.5 ㎜를 벗어날 경우에는 bare(si) 대비 1% 이상의 효율 증가만을 얻을 수 있다는 한계가 존재함을 확인하였다. 본 발명의 보호필름은 2% 이상의 효율 증대효과를 가지는데, 동일한 재질과 동일항 총두께를 가지더라도 보호필름의 내부구조가 달라지게 되면, 태양전지의 효율 상승 효과를 절반밖에 달성하지 못하는 문제가 발생한다.
In other words, it was confirmed that any one of the layers constituting the surface layer part has a limit of obtaining an efficiency increase of 1% or more compared to bare (si) when the thickness deviates from 1.5 mm. The protective film of the present invention has an efficiency increase effect of 2% or more, even if the internal structure of the protective film is changed even if the same material and the same total thickness, the problem that can achieve only half the efficiency increase effect of the solar cell Occurs.
실험예 3. 태양전지 si 모듈(module)에서의 효율 분석Experimental Example 3 Efficiency Analysis in Solar Cell si Module
태양전지 si 모듈(module) 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 비교하였다.After attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 on the upper surface of the solar cell si module (module), their solar cell efficiency (efficiency%) was compared.
상기 비교예 1, 실시예 1 내지 5의 보호필름 각각을 ㈜솔레이텍으로부터 구입한 9 ㎝ × 1.6 ㎝ 크기의 조각셀 4개를 2 ㎜ 간극으로 직렬 연결한 9 ㎝ × 7 ㎝의 태양전지 si 모듈(module) 상부면에 부착(접착)시켰다. 상기 태양전지 si 모듈(module)의 구조는 metal backing, p-Si, p-n junction, n-Si, AR coating, metal contact, PVC coating로 구성되었다. 상기 태양전지 상부면에 아무것도 부착하지 않거나(대조군, si(module)), 비교예 1, 실시예 1 내지 5의 보호필름 각각을 부착하였다.The 9 cm × 7 cm solar cell si module in which four pieces of 9 cm × 1.6 cm sized pieces of the protective films of Comparative Examples 1 and 1 to 5 were each connected in series with a 2 mm gap. The module was attached (adhered) to the top surface. The structure of the solar cell si module is composed of metal backing, p-Si, p-n junction, n-Si, AR coating, metal contact, PVC coating. Nothing was attached to the top surface of the solar cell (control, si (module)), or Comparative Examples 1, 1 to 5 of each of the protective films were attached.
상기 비교예 1, 실시예 1 내지 5의 보호필름은 기층부의 하단에 접착력을 가지고 있어, 추가적인 공정없이도 스티커와 같이 간단히 접촉시키는 것만으로 부착되며, 추후 오염시 쉽게 제거가 가능하다.
The protective film of Comparative Example 1, Examples 1 to 5 has an adhesive force on the bottom of the base portion, it is attached by simply contacting like a sticker without additional processing, it can be easily removed in the future contamination.
도 11은 실험예 5에서 보호필름이 부착되지 않은 태양전지 si 모듈(module)을 촬영한 사진(a)과 태양전지 si 모듈(module) 상에 실시예 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 모습을 촬영한 사진(b)으로, 실제 보호필름을 적용하였을 때, 태양전지의 투명성을 전혀 해하지 않는 것을 확인하였다. 즉 본 발명의 보호필름은 외부의 물리적 화학적 영향으로부터 태양전지를 보호할 수 있다. 외부의 환경에 의해 보호필름이 파손된 경우, 보호필름만을 탈착하여 교체하면 되고, 상기 보호필름은 접착을 통해 탈부착이 용이하므로, 태양전지를 교체하는 것보다 비용을 훨씬 절감할 수 있다는 장점이 있다.
11 is a photograph of a solar cell si module (module) is not attached to the protective film in Experimental Example 5 (a) and the appearance of the protective film prepared from Example 5 attached to the solar cell si module (module) In the photograph (b) taken, it was confirmed that when the actual protective film is applied, the transparency of the solar cell is not impaired at all. In other words, the protective film of the present invention can protect the solar cell from external physical and chemical effects. When the protective film is damaged by an external environment, only the protective film may be removed and replaced, and the protective film may be easily attached and detached through adhesion, thereby reducing the cost much more than replacing the solar cell. .
도 12는 태양전지 si 모듈(module) 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)을 측정하여 나타낸 그래프로, 이를 살펴보면 상기 보호필름의 표층부 층수가 증가할수록 태양전지의 효율이 현저히 증가하고 있음을 확인하였다. FIG. 12 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1 and Examples 1 to 5 on the upper surface of the solar cell si module (module). As the number of layers on the surface of the protective film increases, the efficiency of the solar cell is significantly increased.
아무것도 부착하지 않거나(bare(si)), 비교예 1의 보호필름을 부착한 경우 15.5%의 효율을 그대로 가지고 있었으나, 실시예 1의 보호필름을 부착한 순간부터 효율이 증가하기 시작하여, 실시예 5의 보호필름을 부착한 경우 1% 이상 증가하였음을 확인하였다. 즉 본 발명에 따른 보호필름은 외부의 유해한 환경으로부터 태양전지를 보호할 뿐만 아니라 태양전지의 에너지 변환 효율도 1% 이상 현저히 개선하고 있음을 알 수 있다. 태양전지 분야에 있어서 최적화된 구조의 태양전지로부터 0.1%의 효율이라도 상승시킬 수 있다는 것은 매우 유의한 의미를 갖는 것이다. 또한 본 발명의 보호필름은 탈부착이 용이하여, 오염시 제거하고 새롭게 교체할 수 있으므로 매우 유용하다.
When nothing was attached (bare (si)), or when the protective film of Comparative Example 1 was attached, it had the efficiency of 15.5%, but the efficiency began to increase from the moment when the protective film of Example 1 was attached, When the protective film of 5 was attached it was confirmed that the increase by more than 1%. In other words, it can be seen that the protective film according to the present invention not only protects the solar cell from the harmful environment outside, but also significantly improves the energy conversion efficiency of the solar cell by 1% or more. In the solar cell field, it is possible to increase the efficiency of even 0.1% from a solar cell having an optimized structure. In addition, the protective film of the present invention is very useful because it is easy to be attached and detached, can be removed when the contamination and newly replaced.
도 13은 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 반사도(reflectance %)를 측정하여 나타낸 그래프로, 이때, 제일 위에 있는 청색 선이 비교예 1이고, 청색 선을 시작으로 화살표 방향으로 실시예 1부터 10을 나타낸다. 본 발명에 있어서 태양전지의 반사도는 IPCE mesurement system을 이용하여 측정하였다.FIG. 13 is a graph showing measurement results of solar cell reflectivity (reflectance%) after attaching the protective films prepared from Comparative Example 1 and Examples 1 to 10 on the upper surface of the GaAs solar cell. In Comparative Example 1, Examples 1 to 10 are shown in the direction of the arrow starting from the blue line. In the present invention, the reflectance of the solar cell was measured using an IPCE mesurement system.
도 13에 따르면 상기 보호필름의 표층부 층수가 증가할수록 태양전지의 반사도가 감소하고 있음을 확인하였다. 비교예 1의 보호필름을 부착한 경우보다 350~400 ㎚의 파장범위에서 약 5% 반사도가 감소하였음을 확인하였다. 즉 본 발명에 따른 보호필름은 외부의 환경으로부터 태양전지를 보호할 뿐만 아니라, 반사도를 감소시켜 태양전지로부터 반사되는 빛을 방지하고, 빛 흡수율을 증가시켜, 태양전지의 에너지 변환 효율(도 6 및 12)을 1~5% 이상 현저히 개선하고 있음을 확인하였다. 태양전지 분야에 있어서 최적화된 구조의 태양전지로부터 단 0.1%의 효율이라도 상승시킬 수 있다는 것은 매우 큰 의미를 가지며, 본 발명의 보호필름은 우수한 반사 방지 및 빛 흡수량 증가 효과를 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 보호필름은 그 재료와 구조가 단순한데 비해, 탈부착이 용이하여, 오염시 제거하고 새롭게 교체할 수 있고, 태양전지의 효율을 상승시키는 등 다양하고 우수한 기능들을 가지고 있다.
According to Figure 13 it was confirmed that the reflectivity of the solar cell decreases as the number of layers of the surface layer of the protective film increases. It was confirmed that the reflectivity was reduced by about 5% in the wavelength range of 350 ~ 400 nm than when the protective film of Comparative Example 1 attached. That is, the protective film according to the present invention not only protects the solar cell from the external environment, but also reduces the reflectivity to prevent light reflected from the solar cell and increases the light absorption rate, thereby increasing the energy conversion efficiency of the solar cell (FIG. 6 and 12) was significantly improved by 1 to 5% or more. In the solar cell field, it is very significant that even an efficiency of only 0.1% can be increased from a solar cell having an optimized structure, and the protective film of the present invention has excellent antireflection and light absorption increase effects. . That is, the protective film of the present invention has a variety of excellent functions, such as the material and structure is simple, easy to attach and detach, can be removed and replaced when contaminated, to increase the efficiency of the solar cell.
실험예 4. 태양전지 GaAs에서의 효율 분석Experimental Example 4. Efficiency Analysis in Solar Cell GaAs
도 14는 태양전지(GaAs 태양전지)의 표면에 비교예 7 내지 12로부터 제조된 보호필름을 부착하였을 때의 구조를 나타낸 단면도이다. (a)는 비교예 7로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이고, (b)는 비교예 8로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (c)는 비교예 9로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (d)는 비교예 10으로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (e)는 비교예 11로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이며, (f)는 비교예 12로부터 제조된 보호필름을 부착한 것이다. 14 is a cross-sectional view showing a structure when the protective film prepared from Comparative Examples 7 to 12 is attached to the surface of a solar cell (GaAs solar cell). (a) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 7, (b) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 8, (c) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 9. , (d) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 10, (e) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 11, (f) is to attach a protective film prepared from Comparative Example 12 will be.
도 15는 GaAs 태양전지 상면에 비교예 1, 실시예 1 내지 5 및 비교예 7 내지 12로부터 제조된 보호필름을 부착한 후, 이들의 태양전지 효율(efficiency %)를 측정하여 나타낸 그래프이다.15 is a graph showing the solar cell efficiency (efficiency%) after attaching the protective film prepared from Comparative Example 1, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 7 to 12 on the upper surface of the GaAs solar cell.
상기 태양전지 효율 측정은 전류-전압 곡선 데이터를 분석함으로써 측정하였는데, IEC(International Electrotechnical Commision, 국제전기표준회의) 규격에서 제시하는 특정한 스펙트럼 및 조사강도를 가지는 빛에 태양전지를 노출시킨 후, 태양전지가 출력하는 전류-전압 특성을 측정하였다. 기준 태양전지(KS C IEC 60904-2)를 이용하여 인공광원의 조사강도를 1-SUN, 100mW/cmㅂ, AM1.5G에 맞추었고, 광원으로는 xenon lamp(SAN-EI ELECTRIC Co., Ltd.)를 사용하였으며, K730 solar cell I-V parameter test software(McScience)를 사용하여 측정하였다.The efficiency of the solar cell was measured by analyzing the current-voltage curve data. After exposing the solar cell to light having a specific spectrum and irradiation intensity suggested by the IEC (International Electrotechnical Commision) standard, the solar cell was exposed to light. The current-voltage characteristic outputted by was measured. Using the reference solar cell (KS C IEC 60904-2), the irradiation intensity of artificial light source was set to 1-SUN, 100mW / cm ㅂ, AM1.5G, and xenon lamp (SAN-EI ELECTRIC Co., Ltd) .) Was used and measured using K730 solar cell IV parameter test software (McScience).
도 15에 나타난 바와 같이, 실시예와 비교예로부터 제작된 보호필름은 동일한 재질을 사용하되, 패턴층의 존재 유무에 차이가 있는 것으로, 이들 각각이 접착된 태양전지에서의 효율을 비교한 것이다. 패턴층이 존재하는 비교예 7 내지 12보다 실시예 1 내지 5의 보호필름이 적층된 태양전지가 효율이 현저히 증가하였음을 확인할 수 있다. 태양전지의 효율이 최소 1% 이상 최대 5%까지 증가하였음을 알 수 있다. 실시예 1 내지 5의 보호필름이 비교예 7 내지 12의 보호필름보다 총 두께가 두껍고 구조도 더 단순한데 반해, 종래 알려진 바와 달리 패턴층이 없는 본 발명의 보호필름이 태양전지의 기능을 현저히 향상시키고 있음은 전혀 예상치못한 범위의 것이다.As shown in Figure 15, the protective film produced from the embodiment and the comparative example, but using the same material, there is a difference in the presence or absence of the pattern layer, each of them compared the efficiency in the bonded solar cell. It can be seen that the efficiency of the solar cell in which the protective films of Examples 1 to 5 are laminated is significantly increased, compared to Comparative Examples 7 to 12, in which the pattern layer is present. It can be seen that the efficiency of the solar cell increased by at least 1% and up to 5%. Whereas the protective film of Examples 1 to 5 is thicker than the protective film of Comparative Examples 7 to 12 and the structure is simpler, the protective film of the present invention without a pattern layer significantly improves the function of the solar cell. It is a range of unexpected things.
실시예 1 내지 5로부터 제조된 보호필름이 부착된 태양전지(flat)와 비교예 1, 7 내지 12로부터 제조된 보호필름이 부착된 태양전지(pattern)에 대하여 에너지 변환 효율을 측정한 결과를 살펴보면, 보호필름이 아예 적용되지 않은 태양전지의 경우 25% 미만의 효율을 가지고 있고, 기층부만 존재하는 보호필름이 부착된 태양전지(비교예 1)의 경우 25%의 효율을 가지며, 패턴층을 갖는 보호필름(비교예 7 내지 12)이 부착된 태양전지의 경우에는 최대 26~27%의 효율을 가지는 것을 확인하였다. 이에 반해 본 발명의 실시예 1 내지 5의 보호필름이 부착된 태양전지는 최소 26% 효율부터 30% 효율까지 에너지 변환 효율이 증가한 것을 확인하였다. 즉, 약 1%~5% 이상 에너지 변환 효율이 증가한 것을 확인하였다.Looking at the results of measuring the energy conversion efficiency for the solar cell (flat) with a protective film prepared from Examples 1 to 5 and the solar cell (pattern) with a protective film prepared from Comparative Examples 1, 7 to 12 , Solar cell without a protective film at all has a efficiency of less than 25%, and a solar cell with a protective film (comparative example 1) having only a base portion has an efficiency of 25%, the pattern layer In the case of a solar cell having a protective film (Comparative Examples 7 to 12) having a confirmed that it has an efficiency of up to 26 ~ 27%. On the contrary, the solar cells to which the protective films of Examples 1 to 5 of the present invention are attached have been found to increase energy conversion efficiency from at least 26% efficiency to 30% efficiency. That is, it was confirmed that the energy conversion efficiency increased by about 1% to 5% or more.
또한, 패턴층을 갖는 보호필름을 사용한 태양전지(비교예 7-12)에 비해 본 발명의 태양전지(실시예 1-5)는 약 1 내지 3.5 % 에너지 변환 효율이 증가한 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the solar cell (Example 1-5) of the present invention increased about 1 to 3.5% energy conversion efficiency compared to the solar cell (Comparative Example 7-12) using a protective film having a pattern layer.
이때 사용한 태양전지 셀(GaAs)은 이미 AR층을 구비하고 있는 등, 높은 에너지 변환 효율을 위해 구조가 개선된 것으로, 이미 25%의 에너지 변환 효율 증가를 달성한 것을 사용하였다.At this time, the solar cell (GaAs) used had an AR layer and had an improved structure for high energy conversion efficiency, and had already achieved an energy conversion efficiency increase of 25%.
즉, 본 발명은 개선된 구조를 갖는 태양전지 셀이라도 본 발명에 따른 보호필름을 단순 부착한다면, 단숨에 최소 1%에서 최대 5% 가량 에너지 변환효율을 추가적으로 상승시킬 수 있음을 나타내는 것으로, 단 0.1% 에너지 변환 효율의 증가라도 큰 의미를 갖는 태양전지 분야에서 본 발명의 효과 상승은 매우 현저한 의미를 지니고 있다.That is, the present invention indicates that even if a solar cell having an improved structure is simply attached to the protective film according to the present invention, energy conversion efficiency can be additionally increased by at least 1% and at most 5% at a time, but only 0.1%. The increase of the effect of the present invention has a very significant meaning in the field of solar cells, which has a significant meaning even with an increase in energy conversion efficiency.
게다가 본 발명의 보호필름은 빛 반사 방지, 빛 흡수율 증가 효과를 가져, 태양전지의 에너지 변환 효율을 최대 5%까지 상승시키고 있음과 더불어, 구조 및 제조과정이 단순할 뿐만 아니라, 태양전지의 보호효과와 탈부착이 용이하다는 장점까지 가지고 있다는 점에서, 현저히 우수한 효과를 달성하고 있음을 확인할 수 있다.In addition, the protective film of the present invention has the effect of preventing light reflection and increasing the light absorption rate, increasing the energy conversion efficiency of the solar cell by up to 5%, as well as the simple structure and manufacturing process, and the protective effect of the solar cell. In that it has the advantage of easy removal and removal, it can be seen that a significantly superior effect is achieved.
즉, 최종 완성된 태양전지에 있어서, 본 발명에 따른 보호필름(실시예 1-5)은 패턴층을 갖는 보호필름(비교예 7-12)보다 큰 의미를 지니는 정도의 추가적인 에너지 변환 효율 상승 효과를 나타내며, 본 발명에 따른 보호필름(실시예 1-5)에서 1 %이상 최대 5 %가량 큰 의미를 지니는 현저히 우수한 에너지 변환 효율을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.That is, in the finally completed solar cell, the protective film according to the present invention (Example 1-5) is an effect of increasing the additional energy conversion efficiency of the degree having a greater meaning than the protective film having a pattern layer (Comparative Example 7-12) In the protective film according to the present invention (Example 1-5), it can be seen that it shows a remarkably excellent energy conversion efficiency having a great meaning of about 1% or more up to about 5%.
게다가, 구조가 단순하고, 제조공정이 쉽고 간단한데 비해, 반사방지 효과와 더불어 빛 흡수율 증가 효과를 가지며, 외부환경으로부터 태양전지를 보호할 수 있으며, 탈부착이 용이하여 쉽게 교체가능하다는 장점이 있다.In addition, the structure is simple, and the manufacturing process is easy and simple, compared with the anti-reflective effect, and has an effect of increasing the light absorption rate, protects the solar cell from the external environment, there is an advantage that it is easily removable to replace.
종래에는 태양전지 자체에 패턴층이나 반사방지막이 구비되어 있고, 태양전지의 표면 또는 일부분이 외부 환경에 의해 오염될 경우 태양전지 전체를 다시 구매하거나 설치하여야 하는 번거로움이 있었다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 탈부착 기능을 갖는 보호필름을 제공함으로써, 외부환경으로부터 태양전지를 보호하면서, 빛 반사를 방지하고 빛 흡수율을 높여, 태양전지의 효율을 1~5% 증가시키고, 오염될 경우 쉽게 교체가능하므로, 비용을 절감할수 있도록 하는 장점을 갖는다.Conventionally, the solar cell itself is provided with a pattern layer or an anti-reflection film, and if the surface or part of the solar cell is contaminated by the external environment, there is a need to purchase or install the entire solar cell again. The present invention by providing a protective film having a detachable function to solve this problem, while protecting the solar cell from the external environment, to prevent light reflection and increase the light absorption, increase the efficiency of the solar cell 1 to 5%, If contaminated, it can be easily replaced, which has the advantage of reducing costs.
패턴층으로 형성된 보호필름의 경우 패턴을 형성하기 위하여 추가적인 제조공정이 요구될 뿐만 아니라, 패턴층으로 형성된 보호필름의 경우 두께가 증가함에 따른 효율 증가 효과가 미미하고, 오히려 상대적으로 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.In the case of a protective film formed of a pattern layer, not only an additional manufacturing process is required to form a pattern, but a protective film formed of a pattern layer has a slight effect of increasing efficiency as the thickness increases, but rather a relatively low efficiency problem. May occur.
Claims (10)
상기 기층부의 일면에 적층되고, 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층이 적어도 하나 이상 포함된 표층부;로 구비되는 태양전지용 보호필름.
A base portion having adhesion; And
A protective film for a solar cell provided with a surface layer portion which is laminated on one surface of the base layer portion and includes at least one layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm.
상기 기층부는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름.
The method of claim 1,
The base portion is polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (PC), polyurethane (PUR), acrylate, pulley acrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and fluorinated ethylene propylene (FEP) protective film for solar cells, characterized in that any one selected from the group consisting of.
상기 표층부는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PUR), 아크릴레이트, 풀리메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름.
The method of claim 1,
The surface portion is polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (PC), polyurethane (PUR), acrylate, pulley acrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and fluorinated ethylene propylene (FEP) protective film for solar cells, characterized in that any one selected from the group consisting of.
상기 표층부는 1 내지 20 층 중에서 선택되는 층수로 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름.
The method of claim 1,
The surface layer is a protective film for solar cells, characterized in that provided with the number of layers selected from 1 to 20 layers.
상기 표층부의 각 층은 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름.
The method of claim 1,
Each layer of the surface layer portion is a protective film for solar cells, characterized in that having the same thickness.
상기 태양전지용 보호필름은 350 내지 400 ㎚ 파장의 빛에 대한 반사도가 35~40%인 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름.
The method of claim 1,
The protective film for solar cells is a protective film for solar cells, characterized in that 35 to 40% reflectivity of light of 350 to 400 nm wavelength.
Ⅱ) 상기 기층부의 일면에 보호필름 제조용 조성물을 도포하고 경화하여 0.1 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는 층을 제조하되, 이 과정을 반복하여 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 표층부를 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지용 보호필름의 제조방법.
I) coating and curing the composition for preparing a protective film to prepare a base portion; And
Ⅱ) applying a layer of the protective film manufacturing composition on one side of the base portion and hardened to prepare a layer having a thickness of 0.1 to 1.5 mm, repeating this process to form a surface layer consisting of at least one layer; Method of manufacturing a protective film for batteries.
a) applying a composition for preparing a protective film, curing to prepare a film having a constant thickness, and attaching the film to a layer layer to prepare a solar cell protective film composed of a base layer portion and a surface layer portion having at least one or more layers; Method for manufacturing a protective film for solar cells.
상기 보호필름 제조용 조성물은 폴리실록산계 고분자, 경화제, 실란 커플링제 및 유기용매를 포함하고,
상기 폴리실록산계 고분자 100 중량부에 대하여, 실록산계 경화제 1 내지 20 중량부; 알콕시 실란 화합물 중에서 선택된 실란 커플링제 0.005 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름의 제조방법.
The method according to claim 7 or 8,
The protective film manufacturing composition comprises a polysiloxane-based polymer, a curing agent, a silane coupling agent and an organic solvent,
1 to 20 parts by weight of a siloxane curing agent, based on 100 parts by weight of the polysiloxane polymer; Method for producing a protective film for solar cells comprising 0.005 to 5 parts by weight of a silane coupling agent selected from alkoxy silane compounds.
상기 경화는 90 내지 100 ℃, 0.5 내지 2 시간동안 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 보호필름의 제조방법.The method according to claim 7 or 8,
The curing method of the solar cell protective film, characterized in that carried out for 90 to 100 ℃, 0.5 to 2 hours.
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