KR20190139933A - 태양광모듈, 태양광 봉합재 및 태양광모듈의 제조방법 - Google Patents

태양광모듈, 태양광 봉합재 및 태양광모듈의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지나 박막을 포함한 적어도 하나의 광활성요소(2)와, 상기 광활성요소(2)의 적어도 한쪽면을 덮는 봉합재(3,3')를 포함하며, 상기 봉합재(3,3')가 제1 복합점도를 갖는 제1 온도와 제2 복합점도를 갖는 제2 온도를 갖는 재료로 이루어지고, 상기 제1 복합점도는 제2 복합점도보다 크며 제1 온도는 70~100℃이고 제2 온도는 120~160℃인 태양광모듈(1)에 관한 것이고, 이때 제1 복합점도가 100,000Pa·s 이상, 바람직하게는 200,000Pa·s 이상이다.

Description

태양광모듈, 태양광 봉합재 및 태양광모듈의 제조방법
본 발명은 청구항 제1항의 서언에 따른 태양광모듈과, 봉합용 호일이나 입자들과 같은 태양광 봉합재와, 태양전지와 박막을 포함한 광활성요소를 봉합재로 감싸는 단계를 포함한 태양광모듈의 제조방법은 물론, WO204/021455A1에 소개된 와이어와 같은 전기연결자와 본 발명의 봉합재를 포함한 와이어 호일이나 전극에 관한 것이다.
대부분의 태양광모듈은 유리판, 광활성요소 및 유리판으로 이루어지거나 배면시트로 형성된 배면커버로 이루어진 적층체를 형성해 제조된다. 이런 층들을 고정해 봉합재로 적층체를 형성하는데, 봉합재는 태양전지 사이의 틈새와 같은 적층체내의 모든 틈새들을 메우면서 층들에 접착되는 물질이다. 이런 봉합재로는 EVA, TPSEs(thermoplastic silicone elastomers), TPU(thermoplastic polyurethane), TPO(thermoplastic polyfin elastomers), 이오노머(ionomer)와 같은 강화플라스틱이나, PVB, 실리콘, 폴리올레핀과 같은 열가소성 수지가 있다. 물론, 열가소성과 강화플라스틱의 결합도 사용할 수 있고, 이런 재료는 열가소성은 갖되 열이나 전자선과 같은 수단으로 경화도 된다. 봉합재는 가격, 모듈에서의 위치와 기능(예; 태양전지의 햇빛쪽의 봉합재는 그늘쪽의 봉합재보다 투명해야 함), 시장예측과 같은 여러 요인들을 기준으로 선택한다.
태양전지(태양광) 모듈은 일반적으로 5개 이상의 층들이 배열된 적층체로 구성되고, 이들 층은 (a) 유리층이나 투명층, (b) 제1 또는 정면 봉합재층, (c) 광활성요소 층, (d) 제2 또는 배면 봉합재층 및 (e) 배면시트나 유리층과 같은 배면층의 순서로 배열된다. 박막 솔라패널의 경우, 광활성요소 층이 유리층에 부착되고, 박막의 솔라셀들의 연결을 제외하고는 봉합재층과 배면층을 추가한다. 적층형 태양전지모듈의 제조방법은 유리층이나 배면층과 같은 모듈의 층들과 태양전지 사이에 봉합재 호일을 두는 단계를 포함한다. 기존에는 400~500㎛의 호일을 사용한다. 봉합재층은 충격에 약한 태양전지 층들을 외부환경에서 보호하여 수명을 늘이도록 설계된다. 일반적으로 태양전지 모듈은 태양전지층 주변에 끼인 2개 이상의 봉합재층을 포함한다. 이런 봉합재층들은 재료가 같거나 다르다.
요즘에는 봉합재를 호일 형태로 적층 전의 레이업 안에 두는 것이 보통이다. 레이업이란 여러 층들을 형성하는 솔라패널과 같은 적층체 안에 형성되는 (적층 뒤에 절단되는 재료들을 제외한) 거의 모든 재료들을 말한다. WO2011/089473은 솔라패널의 적층과정을 자세히 소개한다.
호일은 절단되고 나서 레이업 위에 정확히 위치해야 한다. 모듈이 상당히 크기 때문에 이런 작업은 아주 번거롭다. 호일은 레이업 안에 정확히 위치되고나서 움직여도 안된다. 이것이 잘못되면 경제적 손실을 가져오기도 한다. 또, 호일은 적층과정 동안 수축되기도 하는데, 이는 호일의 생산과정 때문이면서 폴리머 입자들을 녹인 다음 호일로 만들기 때문이기도 하다. 그 외에, 호일 생산중에 재료의 손실도 생기고, 이는 비용증가를 가져온다.
앞의 2가지 이유(정렬, 축소)로, 호일을 최종 모듈보다 크게 만들어야 한다. 적층뒤에는 호일(또는 호일에 남아있는 끈적한 물질)이 모듈에 접착되고, 봉합재가 단단해지기까지는 쉽지않은 작업인 호일제거를 해야하는데, 이때문에 공정시간이 길어진다. 돌출된 호일이 연하기 때문에, 이 부분이 컨베이어벨트나 호일을 압착하는데 사용되는 격막과 같은 부분에 들러붙게 되어, 정기적으로 제거해주어야 한다. 이를 위해 브러시가 필요하다. 그러나, 호일, 그중에서도 열가소성 호일은 수축을 하지 않는다.
WO2015/056069A1은 호일 대신에나 호일과 함께 봉합재로 입자들을 사용할 가능성을 보여주고 있다.
WO2014/081999A1에 소개된 태양전지 모듈은 다수의 태양전지들을 봉합재로 감싸고 있으며, 봉합재로는 90℃에서 복합점도가 10,000Pas 이상인 폴리올레핀을 사용한다. 보호 패키지를 사용해 균열을 방지하는데, 이 패키지는 상단커버, 봉합재 및 배면커버를 포함한다.
태양광발전의 최종 목표는 제조비 절감에 있다. 비용절감과 태양광모듈의 신뢰성을 조율하는 것이 태양광 산업의 가장 중요한 과제이다. 효율을 높이고 재료손실을 줄이는 목적을 갖는 SWCT, Shingling, MBB(multi bus bar > 4)와 같은 새로운 개념들이 부상하고 있다. 이런 모든 기술들은 Ag 페이스트, Ag 글루, 접착제 및/또는 납땜 합금과 같은 연결재와 재료소비와 신뢰성 사이의 절충을 꾀하고 있다. 그러나, 취약한 태양전지나 최신 모듈의 복잡한 취급으로 인해 (최신 모듈을 만들고 운반하는) 스트링거나 매트릭스 머신의 생산성이나 수율이 제한되는 단점은 여전히 있다.
또, 태양광모듈내 재료들 사이의 열팽창율의 차이 때문에, 모듈내 응력으로 인해 시간이 갈수록 고장이 나거나 결함이 생기곤 한다.
본 발명의 목적은 이런 문제점들을 극복하고, 모듈내에서 생기는 응력, 특히 재료들 사이의 열팽창 차이로 인한 응력에 대해 높은 안정도를 보이는 태양광모듈을 제공하는데 있다. 태양광모듈은 낮은 비용으로 제작할 수 있으면서도 높은 신뢰성을 보장해야만 한다. 스트링거나 매트릭스 머신의 생산성과 수율을 개선해야만 한다. 취약한 광활성요소들, 특히 태양전지는 제조과정중은 물론 사용중에도 보호받아야 한다.
이런 목적은 제1 복합점도가 100,000Pas 이상, 바람직하게는 200,000Pas 이상인 태양광모듈에 의해 달성된다.
봉합재의 높은 점도는 고안정성을 보장하고 모듈내의 요소들이 (국부적으로) 연결이 끊어지거나 (열응력 등으로 인해) 제거되거나 이탈되는 것을 방지한다. 본 발명의 봉합재는 특히 광활성요소들 사이의 전기적 연결의 신뢰성을 유지한다. 봉합재의 높은 점도는 제조과정을 개선한다. 기계적 안정성이 높으면 공정속도가 높아져 생산성과 수율도 개선된다. 또, 처리과정중에 봉합재에서 생기는 고장이나 결함도 효율적으로 감소된다. 그와 동시에, 전체 태양광모듈의 물성도 개선되어, 고온에서의 안정성도 더 높아진다. 또, 뻣뻣한 봉합재가 일단 태양전지에 부착되면 상호연결을 보조하여 태양전지와의 전기접속을 원활하게 유지한다.
본 발명에 의하면, 70~100℃의 제1 온도에서 복합점도는 100,000Pa·s 이상이다. 봉합재의 재료는 온도가 높을수록 낮아지는 복합점도를 가져 열가소성을 갖는다. 전술한 것처럼, 이런 봉합재는 경화요소도 함유한다. 이는 스트링거 프로세서에 이어 실행되는 (봉합재가 용융되거나 적어도 끈적해지는) 적층공정에 중요하다. 70~100℃의 온도범위에서의 고점도 때문에, 모듈의 취급이 훨씬 쉬어지고 봉합재들이 덜 유동적이어서, "셀스위밍(cell swimming)"이 방지된다. 대개 (투명) 호일 형태로 제공되는 고점성 봉합재는 높은 기계적 안정도를 갖고 광활성요소(대개 다수의 태양전지들)에 대한 신뢰성 있는 기계적 지지부를 형성한다. 본 발명의 고점성 봉합재를 이용한 다중 광활성요소들의 구조는 스트링거와 매트릭스 머신내에서 취약한 광활성요소들을 효율적으로 보호하는데 효과가 있다. 요컨대, 본 발명의 봉합재는 스트링거나 매트릭스 머신에서의 취급을 지원하고 수율과 생산성을 개선한다.
본 출원과 같은 복합점도는 표준 ASTM D5289 및/또는 ASTM D6204로 결정되고, 1Hz 주파수와 10%의 변형률에서 측정된다. 이런 표준은 고무에 관한 것이기는 해도, 규정된 시험법을 본 명세서에 기재한 모든 재료에 적용할 수 있다. 원칙적으로, 복합점도는 DMA(dynamic mechanical analysis)로 결정될 수 있다.
봉합재를 이루는 재료가 본 발명의 복합점도 값을 이루려면 폴리머의 열가소성과 가겨결합성 사이에 균형을 이루어야 한다. 가열하면 점도가 낮아지는 관점에서 봉합재는 열가소성 재료여야 한다. 당업자라면 분자량이나 분자량 분포가 다른 재료를 선택하거나, 폴리머 브랜칭의 정도를 고려하거나, 폴리머에 필러를 첨가하거나(요점은 필러의 사이즈와 형상, 필러 농도, 입자들 사이에 작용도), 폴리머 블렌드(화학적으로 다른 폴리머들의 구성)를 이용하는 등의 방법으로 복합점도 값들을 구현/영향을 미칠 수 있을 것이다. 이런 모든 요인들이 재료의 유동성에 영향을 준다.
이미 코폴리머일 수 있는 시작재료, 예컨대 시중에서 구할 수 있는 등급의 수지를 사용할 수 있다. 재료나 재료 성분들에 대해 설명한다.
그와 동시에 전자선이나 E-빔으로 경화될 수 있는 재료가 바람직하다. 가교결합율은 사슬절단율보다 높게 선택한다.
G 값은 방사선처리에서 화학적수율을 정량화하기 위해 방사선 화학자들이 사용하는 용어이다. E-빔은 폴리머에 적용할 방사선 과정들 중의 하나이다. G값은 100eV의 흡수에너지당 반응하는 분자수에서의 화학적 수율로 정의된다. G(X)는 가교결합의 화학적수율, G(S)는 사슬절단의 화학적수율이다. 이런 2가지 과정은 항상 방사선 처리에서 공존하고, 가교결합의 최종결과는 G(X)>G(S)인 물질에서 오고, 열화의 최종결과는 G(X)<G(S)인 물질에서 온다.
가장자리에 수소원자가 많은 폴리머(예; PE)는 가교결합이 강하고, 메틸기를 갖는 폴리머(예; 폴리프로필렌), 분포도를 갖는 폴리머(예; 폴리메타크릴레이트) 및 과할로겐 치환제(예; PTFE)는 방사선에 열화되기 쉽다.
본 발명의 목적은 봉합용 호일이나 입자를 포함하고, 제1 복합점도를 갖는 제1 온도와 제2 복합점도를 갖는 제2 온도를 갖는 재료로 형성되며, 제1 복합점도는 제2 복합점도보다 크며 제1 온도는 70~100℃이고 제2 온도는 120~160℃이고, 제1 복합점도가 100,000Pa·s 이상, 바람직하게는 200,000Pa·s 이상인 태양광 봉합재로도 달성된다.
본 발명의 목적은 태양광 봉합재로 태양전지나 박막을 포함한 적어도 하나의 광활성요소를 둘러싸는 단계를 포함한 태양광모듈의 제조방법, 특히 적어도 하나의 전기연결자가 봉합재에 부착되는 태양광모듈의 제조방법에 의해서도 달성된다.
본 발명은 이상 설명한 봉합재와 이런 봉합재에 부착되거나 매립된 와이어를 포함해 광활성요소들을 연결하는 와이어호일에 관한 것이기도 하다.
이상 설명한 실시예들이나 특징들은 "태양광모듈", "내양광 봉합재", "와이어호일" 및 "태양광모듈의 제조방법"에도 동일하게 적용된다.
광활성요소들이 매립된 봉합재는 외층(외판), 바람직하게는 유리층들 사이에 배치된다.
바람직한 실시예에서, 제2 복합점도는 500,000Pa·s 보다, 바람직하게는 100,000Pa·s 보다, 더 바람직하게는 50,000Pa·s 보다 작다. 이런 복합점도가 제2 온도(120~160℃)에서 이루어지면, 열가소성(열연화성)의 장점들을 이용할 수 있다. 이런 특징은 봉합재가 공기가 침입할 중간 틈새를 두지 않고 전기연결자나 광활성요소들에 대해 유동하거나 침투할 수 있도록 하는 점에서 가열과정에 아주 중요하다.
제1 복합점도는 제2 복합점도의 5배 이상, 바람직하게는 10배 이상인 것이 좋다. 이 경우, (낮은) 제1 온도에서의 기계적 안정도가 (높은) 제2 온도에서의 봉합재의 적절한 연화성으로 대체된다.
제1 복합점도는 제2 복합점도보다 10,000Pa·s 이상, 바람직하게는 50,000Pa·s 이상 더 커서, 태양광모듈이 사용중에 뻣뻣하고 봉합재도 쉽게 적층될 수 있다.
제2 복합점도는 5,000Pa·s보다, 바람직하게는 9,000Pa·s보다 큰 것이 좋다. 이 경우, 가열과정 동안 기계적 안정도가 보장되어, 봉합재가 변형되거나 샌드위치 구조물 밖으로 빠져나가지 않는다.
또, 제1 복합점도가 1E+10Pa·s보다, 바람직하게는 1E+9Pa·s보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 태양광모듈이 조립된 상태에서도 어느정도의 탄성이 확보된다.
제1 온도는 75~95℃, 바람직하게는 80~90℃, 더 바람직하게는 85℃인 것이 좋다.
또, 제2 온도가 125~155℃, 바람직하게는 130~150℃, 더 바람직하게는 140℃일 수 있다.
봉합재가 광활성요소와 직접 접촉, 및/또는 전기연결자가 봉합재와 광활성요소 사이에 배치, 및/또는 봉합재가 광활성요소에 대해 적어도 하나의 전기연결자를 고정 및/또는 봉합재가 호일 및/또는 입자 형태로 제공될 수도 있다.
또, 태양전지들을 연결하는 다수의 전기연결자들이 봉합재에 부착될 수 있다. 이 경우, 봉합재가 전기연결자들을 고정하는 호일인 것이 좋다. 이런 전기연결자들은 봉합재의 (국부적) 용융을 일으키는 가열에 의해서나 접착제에 의해 봉합재에 부착될 수 있다. 이런 봉합재 호일이 EP1547158B1에 소개되었다. 전기연결자들을 갖춘 이런 봉합재 호일의 성분들도 본 발명의 범위에 속한다고 할 수 있다. EP1547158B1의 내용이 본 발명에 참고되었다.
전기연결자들은 와이어, 바람직하게는 원형 와이어이고, 그 직경은 1,000㎛ 보다, 바람직하게는 500㎛보다 작거나, 더 바람직하게는 100~300㎛일 수 있다.
입자는 모든 형태의 입자를 포함한다. 입자의 직경은 10mm보다, 바람직하게는 5mm보다 작다. 이런 입자는 일반적으로는 원하는 물리화학적 성질을 얻도록 첨가제를 첨가하는 화합이나 혼합 단계를 포함한 제조과정에서 생긴다.
본 발명의 제조방법은 적어도 제1 외층, 입자형태의 제1 봉합재층 및 제2 외층을 포함하는 레이업을 형성하는 단계와, 열 및/또는 진공의 영향하에 적층체 안에 레이업을 압착하여 적층부를 형성하는 단계를 포함한다. 입자 형태의 봉합재를 구조적 방식에 적용할 수도 있다.
호일 외에 입자를 사용하는 개념이 WO2015/056069A1에 소개되었는데, 그 내용이 본 발명에 참고되었다.
봉합재는 열가소성인 것이 좋다. 전술한 것처럼, 열가소성(열연화성)은 봉합과정에 중요하다. 물론 봉합재는 전자빔 등에 의해 경화될 수 있다.
봉합재의 재료로는 LDPE(low density polyethylene) 및/또는 LLDPE(linear low density polyethylene) 및/또는 MDPE(medium density polyethylene) 재료를 포함한다.
또, 봉합재가 PET(polyethylenterephthalat) 및/또는 PO(polyolefine) 및/또는 EVA(ethylenvinylacetat) 및/또는 이오노머(ionomer) 및/또는 PVB(polyvinylbutyral)로 형성될 수도 있다.
또, 봉합재를 이루는 재료의 밀도는 1.5g/㎤보다, 바람직하게는 0.7g/㎤보다 작은 것이 좋다.
또, 봉합재는 두께 10~500㎛, 바람직하게는 40~400㎛의 호일막이고, 및/또는 봉합재가 가시광 파장에서 50% 이상 투명한 것이 좋다.
봉합재의 다른 장점은 아래와 같다:
실온에서 광활성요소에 대한 봉합재의 박피력은 모듈의 적층 후 90°각도에서 5N/cm 이상이다.
또, 실온에서 전기연결자에 대한 봉합재의 박피력은 모듈의 적층 전 180°각도에서 5mN/wire 이상이다.
봉합재 형성을 위해 LDPE와 LLDPE를 1겹으로 사용할 수 있지만, MDPE를 갖는 LDPE를 2겹으로 사용하고 LDPE는 접착제로 작용할 수도 있다. 각각의 겹은 제대로 된 성질을 갖도록 E-빔으로 처리될 수 있다.
몇몇 봉합재 첨가를 위해 어느정도의 밀도값을 부여하는데: PET는 1.38g/㎤ 정도, PO(폴리올레핀, 전극 호일로 사용되는 PE 포함)는 0.91~0.97g/㎤, EVA는 0.85g/㎤RK지의 저밀도, 이오노머는 0.94~0.95g/㎤, PVB는 1~1.05g/㎤이다.
봉합재의 수축율은 <5%, 바람직하게는 <3%, 더 바람직하게는 <0.5%인 것이 좋다. 이런 수축율은 30분간 160℃로 봉합재(호일)을 가열하여 측정한다. 이어서, 머신 방향과 횡방향으로 열처리 전후의 치수를 측정한다.
도 1은 적층과정 전에 스트링거나 매트릭스 머신에서 나온 태양광모듈의 단면도;
도 2는 광활성요소들이 완전히 봉합된 적층과정 이후의 태양광모듈의 단면도;
도 3은 (와이어 형태의) 전기연결자들이 부착된 호일 형태의 봉합재의 사시도;
도 4는 본 발명의 봉합재를 형성하는 재료들(샘플 1 내지 3)의 복합점도 그래프;
도 5는 전기연결자들을 갖춘 봉합재외 외부 봉합재호일로 덮인 광활성요소들의 레이업을 보여주는 도면.
도 1의 태양광모듈(1)은 광활성요소(2)로서의 태양전지 양면을 봉합재(3)로 덮고있다. 봉합재는 호일 형태로 제공되지만, 광활성요소(2) 위아래에 봉합재 재료로서 입자들을 배치하는 것도 가능하다(WO2015/056069A1 참조).
광활성요소들(2)을 내장한 봉합재(3)는 외층들(4) 사이에 배치되고, 이런 외층으로는 대개 유리판을 사용한다.
도 2는 적층 후의 모듈(1)로서, 이때 광활성요소들은 완전히 봉합되어 있다.
도 5의 실시예에서는 봉합재들(3,3')을 사용하는데, 봉합재(3')는 전기연결자(5)가 부착된 호일이다(도 3 참조). 봉합재(3)가 봉합재(3')를 덮는다. 경우에 따라서는, 봉합재(3) 없이 봉합재(3')만 사용할 수도 있다. 본 발명은 전기연결자가 달린 봉합재(호일)과 전기연결자 없는 봉합재(호일)을 모두 이용한다.
봉합재(3,3')는 제1 복합점도를 갖는 제1 온도와 제2 복합점도를 갖는 제2 온도를 갖는 재료로 이루어진다. 제1 복합점도는 제2 복합점도보다 크다. 제1 온도는 70~100℃ 범위의 온도이지만, 범위내의 85℃ 처럼 (온도범위가 아닌) 이산 온도로 이해해야 한다. 제2 온도도 120~160℃ 범위내 온도, 예컨대 140℃처럼 (온도범위가 아닌) 이산 온도로 이해해야 한다.
본 발명에 의하면, 제1 복합점도는 최소 100.000 Pa·s, 바람직하게는 최소 200.000 Pa·s이다. 전술한 것처럼, 고점도의 봉합재는 제조공정을 개선한다. 기계적 안정성으로 인해 공정속도를 높이는 등으로 머신의 처리량과 수율이 높아진다. 또, 봉합재에 생기는 고장이나 결함도 효율적으로 감소된다. 동시에, 전체 태양광모듈의 물성도 개선되어, 고온에서의 안정성이 더 높아진다.
도 4는 3개 샘플의 온도에 따른 복합점도를 보여주는 그래프로서, y축은 log10 스케일이다. 이들 샘플은 코폴리머 형태의 저점도 폴리에틸렌(LDPE; low density polyethylene)으로 준비했다. 점도는 첨가제/필러에 의해 폴리머 기반으로부터 시작해 최적화되었다. 재료의 유동성에 영향을 주는 주요인들에 대해서는 이미 언급한바 있다.
도 4의 재료에서, 복합점도는 70~100℃의 전체 온도범위에서 100,000 Pa·s보다 크다.
제2 복합점도는 500,000 Pa·s보다, 바람직하게는 100,000 Pa·s보다, 더 바람직하게는 50.000 Pa·s보다 작다.
그래프에서 보듯이, 제1 복합점도는 제2 복합점도의 5배 이상인데, 심지어는 10배 이상일 수도 있다.
제2 복합점도가 5,000Pa·s보다, 바람직하게는 9,000Pa·s보다 큰 것이 바람직하다.
제1 복합점도는 1E+10 Pa·s보다, 바람직하게는 1E+9 Pa·s보다 작을 수 있다.
제1 온도는 70~95℃, 바람직하게는 80~90℃인 것으로 정의될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서는 제1 온도가 85℃에 이른다.
제2 온도는 125~155℃, 바람직하게는 130~150℃인 것으로 정의될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서는 제2 온도가 140℃에 이른다.
도 1~2의 실시예에서는 봉합재(3)는 광활성요소(2)와 직접 접촉하고, 도 3의 실시예에서는 호일형 봉합재(3')에 평행한 와이어나 스트립 형태로 (광활성요소들(2)을 연결하는) 전기연결자들(5)이 있다. 예비제조단계에서, 연결 와이어들을 접착제나 (봉합재 재료를 끈끈하게 하는) 국부적 가열과정에 의해 봉합재에 부착한다. 이런 예비제조단계에서 연결자(5)를 갖춘 봉합재(3')가 광활성요소들(2) 표면에 배치된다. 이어서 도 1처럼 층상배치하면 완전한 스트링과 매트릭스들이 형성된다.
도 4에서 알 수 있듯이, 봉합재(3)의 재료는 열가소성이 있어, 고온에서 연화된다.
봉합재(3)를 LDPE 재료, LLDPE(linear low density polyethylene) 재료 및/또는 MDPE(medium density polythylene) 재료로 또는 이런 재료를 함유한 재료로 만들 수 있다.
특히, 봉합재(3)를 PET(polyethylenterephthalat), PO(polyolefine), EVA(ethylenvinylacetat), 이오노머(ionomer) 및/또는 PVB(polyvinylbutyral)로 형성할 수도 있다.
봉합재(3)를 이루는 재료의 밀도는 1.5g/㎤보다, 바람직하게는 0.7g/㎤보다 작을 수 있다.
봉합재(3)는 두께 10~500㎛, 바람직하게는 40~400㎛의 호일막이고(도 1 참조), 가시광 파장에서 50% 이상 투명한 것이 바람직하다.
태양광모듈(1)의 제조방법은 태양전지나 박막과 같은 광활성요소(2)를 봉합재(3)로 감싸는 단계를 포함하는데, 봉합재(3)에 적어도 하나의 전기연결자(5)를 부착하는 것이 바람직하다.
전기연결자(5)의 부착은 광활성요소(2)에 봉합재(3)를 배치하기 전에 이루어진다.

Claims (17)

  1. 태양전지나 박막을 포함한 적어도 하나의 광활성요소(2)와, 상기 광활성요소(2)의 적어도 한쪽면을 덮는 봉합재(3,3')를 포함하며, 상기 봉합재(3,3')가 제1 복합점도를 갖는 제1 온도와 제2 복합점도를 갖는 제2 온도를 갖는 재료로 이루어지고, 상기 제1 복합점도는 제2 복합점도보다 크며 제1 온도는 70~100℃이고 제2 온도는 120~160℃인 태양광모듈(1)에 있어서:
    상기 제1 복합점도가 100,000Pa·s 이상, 바람직하게는 200,000Pa·s 이상인 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 복합점도가 500,000Pa·s 보다, 바람직하게는 100,000Pa·s 보다, 더 바람직하게는 50,000Pa·s 보다 작은 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 복합점도가 제2 복합점도의 5배 이상, 바람직하게는 10배 이상인 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나에 있어서, 제2 복합점도가 5,000Pa·s보다, 바람직하게는 9,000Pa·s보다 큰 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나에 있어서, 제1 복합점도가 1E+10Pa·s보다, 바람직하게는 1E+9Pa·s보다 작은 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나에 있어서, 제1 온도가 75~95℃, 바람직하게는 80~90℃, 더 바람직하게는 85℃인 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나에 있어서, 제2 온도가 125~155℃, 바람직하게는 130~150℃, 더 바람직하게는 140℃인 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')가 광활성요소(2)와 직접 접촉, 및/또는 전기연결자(5)가 봉합재(3,3')와 광활성요소(2) 사이에 배치, 및/또는 봉합재(3,3')가 광활성요소(2)에 대해 적어도 하나의 전기연결자(5)를 고정 및/또는 봉합재(3,3')가 호일 및/또는 입자 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')의 재료가 열가소성을 갖는 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')의 재료가 LDPE(low density polyethylene) 및/또는 LLDPE(linear low density polyethylene) 및/또는 MDPE(medium density polyethylene) 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')가 PET(polyethylenterephthalat) 및/또는 PO(polyolefine) 및/또는 EVA(ethylenvinylacetat) 및/또는 이오노머(ionomer) 및/또는 PVB(polyvinylbutyral)로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')를 이루는 재료의 밀도가 1.5g/㎤보다, 바람직하게는 0.7g/㎤보다 작은 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 하나에 있어서, 봉합재(3,3')가 두께 10~500㎛, 바람직하게는 40~400㎛의 호일막이고, 및/또는 봉합재가 가시광 파장에서 50% 이상 투명한 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 하나에 있어서, 복합점도가 표준 ASTM D5289 및/또는 ASTM D6204로 결정되고 1Hz 주파수와 10%의 변형률에서 측정되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈.
  15. 봉합용 호일이나 입자를 포함하고, 제1 복합점도를 갖는 제1 온도와 제2 복합점도를 갖는 제2 온도를 갖는 재료로 형성되며, 제1 복합점도는 제2 복합점도보다 크며 제1 온도는 70~100℃이고 제2 온도는 120~160℃인 태양광 봉합재(3,3')에 있어서:
    상기 제1 복합점도가 100,000Pa·s 이상, 바람직하게는 200,000Pa·s 이상이고, 광활성요소들(2)을 연결하는 적어도 하나의 전기연결자(5)가 봉합재(3,3')에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 봉합재.
  16. 제15항에 있어서, 복합점도가 표준 ASTM D5289 및/또는 ASTM D6204로 결정되고 1Hz 주파수와 10%의 변형률에서 측정되는 것을 특징으로 하는 태양광 봉합재.
  17. 제15항 또는 제16항에 따른 태양광 봉합재로 태양전지나 박막을 포함한 적어도 하나의 광활성요소(2)를 둘러싸는 단계를 포함한 태양광모듈(1)의 제조방법에 있어서:
    적어도 하나의 전기연결자(5)가 봉합재(3,3')에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102283683B1 (ko) 2021-04-28 2021-08-02 주식회사 바인딩 창호 설치가 가능하도록 투과가 가능한 cigs 태양광 모듈

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7272073B2 (ja) * 2019-04-08 2023-05-12 大日本印刷株式会社 太陽電池モジュール用の集電ワイヤー固定フィルム、及び、それを用いてなる太陽電池モジュール
EP3905341A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-03 Meyer Burger AG Improved solar cell string for use in a photovoltaic module
CN116960207A (zh) 2021-03-05 2023-10-27 浙江晶科能源有限公司 电池串结构和光伏组件及其制造方法
GB202119068D0 (en) * 2021-12-29 2022-02-09 Rec Solar Pte Ltd A unitary film for an electrode assembly of a solar cell

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013115211A (ja) * 2011-11-28 2013-06-10 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用封止材シート及びそれを用いた太陽電池モジュール
WO2014034406A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 株式会社ブリヂストン 一対の太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池モジュールの製造方法
JP2014051582A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用封止材シート及びそれを用いた太陽電池モジュール
WO2015056069A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-23 Meyer Burger Ag Method and system for forming laminates
WO2016125880A1 (ja) * 2015-02-06 2016-08-11 三井・デュポンポリケミカル株式会社 配線シート、構造体および光発電モジュール
KR20170007992A (ko) * 2015-07-13 2017-01-23 한화첨단소재 주식회사 전극 부착형 태양전지 보호시트, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69736151T2 (de) * 1996-05-17 2007-05-10 Canon K.K. Photovoltaische Anordnung und Herstellungsverfahren
DE10239845C1 (de) * 2002-08-29 2003-12-24 Day4 Energy Inc Elektrode für fotovoltaische Zellen, fotovoltaische Zelle und fotovoltaischer Modul
JP4662151B2 (ja) * 2005-11-29 2011-03-30 大日本印刷株式会社 太陽電池モジュール用充填材、およびそれを用いた太陽電池モジュール、ならびに太陽電池モジュール用充填材の製造方法
JP2011151388A (ja) * 2009-12-24 2011-08-04 Mitsubishi Plastics Inc 太陽電池封止材及びそれを用いて作製された太陽電池モジュール
WO2011089473A2 (en) 2010-01-19 2011-07-28 3S Swiss Solar Systems Ag System and method for laminating modules
DE102010050187A1 (de) * 2010-10-30 2012-05-03 Robert Bürkle GmbH Verfahren zum Herstellen einer Randversiegelung von Photovoltaik-Modulen sowie Verwendung eines Strangkörpers hierfür
JP5871812B2 (ja) * 2010-11-17 2016-03-01 三井化学東セロ株式会社 太陽電池封止材およびそれを用いた太陽電池モジュール
DE102011055148A1 (de) * 2011-11-08 2013-05-08 Hanwha Q.CELLS GmbH Solarmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2013106896A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-25 Day4 Energy Inc. Photovoltaic module with cell assemblies bearing adhesive for securing the assemblies in the module
JP2013235932A (ja) * 2012-05-08 2013-11-21 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法
WO2014080856A1 (ja) * 2012-11-21 2014-05-30 三井化学東セロ株式会社 太陽電池封止材および太陽電池モジュール
US9035172B2 (en) 2012-11-26 2015-05-19 Sunpower Corporation Crack resistant solar cell modules
JP5650775B2 (ja) * 2013-03-01 2015-01-07 株式会社ブリヂストン 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール
JP2016201414A (ja) * 2015-04-08 2016-12-01 日立化成株式会社 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013115211A (ja) * 2011-11-28 2013-06-10 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用封止材シート及びそれを用いた太陽電池モジュール
WO2014034406A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 株式会社ブリヂストン 一対の太陽電池用封止膜及びこれを用いた太陽電池モジュールの製造方法
JP2014051582A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用封止材シート及びそれを用いた太陽電池モジュール
WO2015056069A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-23 Meyer Burger Ag Method and system for forming laminates
WO2016125880A1 (ja) * 2015-02-06 2016-08-11 三井・デュポンポリケミカル株式会社 配線シート、構造体および光発電モジュール
KR20170103922A (ko) * 2015-02-06 2017-09-13 듀폰-미츠이 폴리케미칼 가부시키가이샤 배선 시트, 구조체 및 광발전 모듈
KR20170007992A (ko) * 2015-07-13 2017-01-23 한화첨단소재 주식회사 전극 부착형 태양전지 보호시트, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102283683B1 (ko) 2021-04-28 2021-08-02 주식회사 바인딩 창호 설치가 가능하도록 투과가 가능한 cigs 태양광 모듈

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Publication number Publication date
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