KR20240011743A - 광전지 모듈 필름 및 방법을 위한 반사 그리드 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 방법을 제공한다. 일 실시형태에서, 방법은 수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 제공하는 단계 및 수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 후면 캡슐화제 필름에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 그리드-패턴을 그리드 층으로 건조하여 그리드된 후면 캡슐화제 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 복수의 광전지 및 전면 캡슐화제 필름을 그리드된 후면 캡슐화제 필름 위에 배치하여 스택을 형성하고, 스택을 적층하여 반사형 광전지(PV) 모듈을 형성하는 단계를 포함한다. 본 개시내용은 또한 방법에 의해 생성된 반사형 광전지 모듈을 제공한다.
Description
광전지(PV) 모듈은 입사 태양 에너지를 유용한 전력으로 변환할 수 있는 효율성에 의해 특성화된다. 결정질 규소 광전지를 활용하는 PV 모듈은 약 23.5% 이상의 효율을 달성했다.
PV 모듈 효율을 높이기 위한 알려진 접근 방식은 광 반사를 향상시키기 위해 PV 모듈에 반사층을 제공하는 것이다. PV 모듈에 반사층을 추가하는 기존 기술은 (i) 반사 재료를 밀봉재 필름에 용융 결합하고, (ii) 반사 백시트와 같은 추가 구조 층을 PV 모듈에 추가하고, 타이 층을 추가하여 (i) 및/또는 (ii)를 달성하는 것을 포함한다. 이러한 기존 접근 방식은 PV 모듈에 복잡한 화학 및/또는 추가적인 구조적 요건을 부여한다.
또한, PV 모듈 제조 방법은 느리고 번거로운 것으로 알려져 있으며, PV 모듈 제조에는 매우 에너지 집약적이고 시간 소모적인 적층 절차가 필요하다. 적층 단계는 일반적으로 PV 모듈 제조 방법의 병목이다. 반사층을 생성하기 위한 전술한 종래 기술의 부담은 PV 모듈 제조의 문제를 중재하는 데 실패하고 단지 PV 모듈 제조의 단점을 가중시킬 뿐이다.
이 기술은 PV 제조 시간을 줄이고, PV 모듈 생산 에너지를 줄이고, PV 모듈 재료 비용을 절감하는 PV 모듈에 반사층을 추가하기 위한 단순화된 기술의 필요성을 인식하고 있다.
본 개시내용은 방법을 제공한다. 일 실시형태에서, 방법은 수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 제공하는 단계 및 수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 후면 캡슐화제 필름에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 그리드-패턴을 그리드 층으로 건조하여 그리드된 후면 캡슐화제 필름을 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시내용은 광전지(PV) 모듈을 제공한다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 그리드된 후면 캡슐화제 필름, 전면 캡슐화제 필름, 및 그리드된 후면 캡슐화제 필름과 전면 캡슐화제 필름 사이에 샌드위치된 복수의 광전지를 포함한다. 그리드된 후면 그리드된 필름은 전면과 전면에 접착된 그리드 층을 갖는다. 그리드 층은 (i) 폴리올레핀과 안료로 구성된 반사 재료인 그리드 영역, 및 (ii) 그리드 영역에 의해 정의되는 복수의 랜드 영역을 갖는다. 각각의 랜드 영역에는 반사 재료가 없다. PV 모듈은 복수의 광전지를 포함하며, 각 광전지는 각 랜드 영역에 위치한다.
도 1은 본 개시내용의 실시형태에 따른 후면 캡슐화제 필름의 전면에 있는 반사 재료의 그리드 층의 평면도이다.
도 2는 본 개시내용의 실시형태에 따른 그리드된 후면 캡슐화제 필름, 광전지 및 전면 캡슐화제 필름을 갖는 스택의 분해 입면도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시형태에 따른 전면 캡슐화제 필름 및 후면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하는 반사형 광전지 모듈 및 그리드 층의 입면도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시형태에 따른 그리드 층이 후면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하고 전면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하지 않는 반사형 광전지 모듈의 입면도이다.
정의
원소 주기율표에 대한 임의의 참조는 문헌[CRC Press, Inc.(1990-1991)]에서 발행한 것이다. 이러한 주기율표에서 원소의 족에 대한 참조는 족의 번호 지정에 대한 새로운 표기법에 따른 것이다.
미국 특허 관행의 목적에서, 임의의 참조된 특허, 특허 출원 또는 공개의 내용은 특히 (본 개시내용에 구체적으로 제공된 임의의 정의와 모순되지 않을 정도로) 정의의 개시내용 및 당업계의 일반 상식에 대해 전체 내용이 참조로 포함된다(또는 이의 동등한 U.S. 버전도 참조로 포함됨).
본원에 개시된 수치 범위는 하한값과 상한값을 포함한 모든 값을 포함한다. 명시적 값(예를 들어, 1 또는 2, 3 내지 5, 또는 6 또는 7)을 포함하는 범위의 경우, 두 개의 명시적 값 사이의 임의의 하위 범위가 포함된다(예를 들어, 위의 1 내지 7 범위는 1 내지 2; 2 내지 6; 5 내지 7; 3 내지 7; 5 내지 6; 등의 하위 범위를 포함한다).
달리 명시되거나, 문맥으로부터 암시적이거나, 당업계에서 관례적이지 않는 한, 모든 부분과 백분율은 중량을 기준으로 하며, 모든 시험 방법은 본 발명의 출원일 현재 통용되는 것이다.
본원에서 사용된 "블렌드" 또는 "중합체 블렌드"라는 용어는 둘 이상의 중합체의 블렌드이다. 이러한 블렌드는 혼화성(분자 수준에서 상 분리되지 않음)일 수 있거나 혼화성이 아닐 수 있다. 이와 같은 블렌드는 상 분리될 수 있거나 상 분리되지 않을 수 있다. 이와 같은 블렌드는 투과 전자 분광법, 광 산란, x-선 산란 및 당업계에 알려진 다른 방법으로부터 측정되었을 때, 하나 이상의 도메인 구성을 함유할 수 있거나 함유하지 않을 수 있다.
용어 "조성물"은 조성물을 포함하는 재료의 혼합물뿐만 아니라 조성물의 재료로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 지칭한다.
용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는", 및 이의 파생어는 임의의 추가적인 성분, 단계, 또는 절차의 존재를 이것이 구체적으로 개시되어 있는지 여부와 상관없이 배제하는 것은 의도되지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, "포함하는"이라는 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 달리 언급되지 않는 한, 중합체성인지 아닌지에 관계없이, 임의의 추가 첨가제, 보조제(adjuvant), 또는 화합물을 포함할 수 있다. 대조적으로, 용어 "~로 본질적으로 이루어지는"은 실시 가능성에 필수적이지 않은 것들을 제외한, 임의의 다른 구성요소, 단계, 또는 절차를 임의의 후속 열거의 범주로부터 배제한다. 용어 "~로 이루어지는"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 구성요소, 단계, 또는 절차를 배제한다. 용어 "또는"은, 달리 언급되지 않는 한, 열거된 구성원들을 개별적으로 뿐만 아니라 임의의 조합으로 지칭한다. 단수형의 사용은 복수형의 사용을 포함하며, 그 반대도 마찬가지이다.
용어 "탄성중합체" 등은 이의 본래 길이의 적어도 2배로 신장될 수 있으며, 신장을 가하는 힘이 해제될 때, 거의 이의 본래 길이로 매우 신속하게 수축되는 고무-유사 중합체를 지칭한다. 탄성중합체는 ASTM D638-72 방법을 사용하여 실온에서 비가교된 상태로 약 10,000 psi(68.95 MPa) 이하의 탄성률 및 일반적으로 200% 초과의 연신율을 가진다.
"에틸렌 엘라스토머" 등의 용어는 에틸렌계 중합체로 이루어진 엘라스토머를 지칭한다.
"에틸렌계 중합체"는 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 백분율(중량%) 초과의 중합된 에틸렌 단량체를 함유하는 중합체이며, 선택적으로 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있다. 에틸렌계 중합체는 에틸렌 단일중합체 및 에틸렌 공중합체(에틸렌 및 하나 이상의 공단량체로부터 유래되는 단위를 의미함)를 포함한다. 용어 "에틸렌계 중합체" 및 "폴리에틸렌"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 에틸렌계 중합체(폴리에틸렌)의 비제한적 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 폴리에틸렌을 포함한다. 선형 폴리에틸렌의 비제한적 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE: ultra low density polyethylene), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE: very low density polyethylene), 다성분 에틸렌계 공중합체(EPE), 에틸렌/α-올레핀 다중-블록 공중합체(올레핀 블록 공중합체(OBC)로도 알려짐), 실질적으로 선형 또는 선형 플라스토머(plastomer)/엘라스토머(elastomer) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함한다. 일반적으로, 폴리에틸렌은, 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta catalyst)와 같은 불균질 촉매 시스템, 메탈로센, 금속-중심의 비(非)-메탈로센, 헤테로아릴, 헤테로원자가 아릴옥시에테르(heterovalent aryloxyether), 포스핀이민과 같은 4족 전이금속 및 리간드 구조를 포함하는 균질 촉매 시스템, 등을 사용하여, 기체 상, 유동층 반응기, 액상 슬러리 공정 반응기, 또는 액상 용액 공정 반응기에서 제조될 수 있다. 불균일 및/또는 균일 촉매의 조합은 또한 단일 반응기 또는 이중 반응기 구성 중 어느 하나에서 사용될 수 있다.
"에틸렌 플라스토머/엘라스토머"는 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 실질적인 선형, 또는 선형, 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머는 밀도가 0.870 g/cc 내지 0.917 g/cc이다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머의 비제한적인 예는 AFFINITY™ 플라스토머 및 엘라스토머(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), EXACT™ 플라스토머(ExxonMobil Chemical로부터 입수 가능), Tafmer™(Mitsui로부터 입수 가능), Nexlene™(SK Chemicals Co.로부터 입수 가능) 및 Lucene™(LG Chem Ltd.로부터 입수 가능)을 포함한다.
"고밀도 폴리에틸렌"(또는 "HDPE")은 에틸렌 단독중합체, 또는 적어도 하나의 C4-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 및 0.940 g/cc, 또는 0.945 g/cc, 또는 0.950 g/cc, 0.953 g/cc 내지 0.955 g/cc, 또는 0.960 g/cc, 또는 0.965 g/cc, 또는 0.970 g/cc, 또는 0.975 g/cc, 또는 0.980 g/cc의 밀도를 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. HDPE는 단일 모드 공중합체(monomodal copolymer) 또는 다중 모드 공중합체(multimodal copolymer)일 수 있다. "단일모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에서 하나의 구별되는 피크를 갖는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. "다중모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 GPC에서 적어도 2개의 구별되는 피크를 갖는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. 다중 모드는 2개의 피크(바이모달)를 갖는 공중합체뿐만 아니라 2개 초과의 피크를 갖는 공중합체를 포함한다. HDPE의 비제한적 예는 DOW™ 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), ELITE™ 증강 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), CONTINUUM™ 바이모달 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), LUPOLEN™(LyondellBasell로부터 입수 가능함)뿐만 아니라, Borealis, Ineos 및 ExxonMobil의 HDPE 제품을 포함한다.
"저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LDPE")은 에틸렌 단독중합체, 또는 0.915 g/cc 내지 0.940 g/cc 미만의 밀도를 가지고 넓은 MWD를 갖는 장쇄 분지화를 함유하는 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀을 포함하는 에틸렌/α-올레핀 공중합체로 이루어진다. LDPE는 전형적으로 고압 자유 라디칼 중합(자유 라디칼 개시제를 갖는 관형 반응기 또는 오토클레이브)에 의해 생성된다. LDPE의 비제한적 예는 MarFlex™(Chevron Phillips), LUPOLEN ™(LyondellBasell) 및 Borealis, Ineos, ExxonMobil 등의 LDPE 제품을 포함한다.
"선형 저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LLDPE")은 에틸렌으로부터 유래된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유래된 단위를 포함하는 불균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. LLDPE는 기존의 LDPE와는 달리 장쇄 분지가 있다 해도 거의 없는 것이 특징이다. LLDPE는 0.910 g/cc 내지 0.940 g/cc 미만의 밀도를 갖는다. LLDPE의 비제한적 예는 TUFLIN™ 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), DOWLEX™ 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), 및 MARLEX™ 폴리에틸렌(Chevron Phillips로부터 입수 가능)을 포함한다.
"올레핀계 중합체" 또는 "폴리올레핀"은 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 백분율 초과의 중합된 올레핀 단량체를 함유하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있는 중합체이다. 올레핀-계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌-계 중합체 및 프로필렌-계 중합체를 포함한다.
"중합체"는 중합체를 구성하는 복수의 그리고/또는 반복된 "단위" 또는 "~량체(mer) 단위"를 중합된 형태로 제공하는, 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 중합함으로써 제조된 화합물이다. 따라서, 일반 용어 중합체는 단지 하나의 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 일반적으로 이용된 용어 동종중합체, 적어도 2개 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 일반적으로 이용된 용어 공중합체를 포괄한다. 이는 또한, 모든 형태의 공중합체, 예컨대 랜덤, 블록 등을 포괄한다. 용어 "에틸렌/α-올레핀 중합체" 및 "프로필렌/α-올레핀 중합체"는 에틸렌 또는 프로필렌 각각과 하나 이상의 추가의 중합 가능한 α-올레핀 단량체를 중합시켜 제조한 상기 기재된 바와 같은 공중합체를 가리킨다. 중합체가 종종 하나 이상의 명시된 단량체"로 제조된", 명시된 단량체 또는 단량체 유형에 "기반하는", 명시된 단량체 함량을 "함유하는" 것 등으로서 언급되지만, 이와 관련하여 용어 "단량체"는 명시된 단량체의 중합된 잔존 부분을 언급하는 것이지 중합되지 않은 종을 언급하는 것은 아닌 것으로 이해됨을 유의한다. 일반적으로, 본원에서 중합체는 상응하는 단량체의 중합된 형태인 "단위"를 기반으로 하는 것으로 언급된다.
"프로필렌계 중합체"는 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 퍼센트 초과의 중합된 프로필렌 단량체를 함유하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있는 중합체이다. 프로필렌계 중합체는 프로필렌 동종중합체 및 프로필렌 공중합체(프로필렌 및 하나 이상의 공단량체로부터 유래된 단위를 의미)를 포함한다. "프로필렌계 중합체"및 "폴리프로필렌"이라는 용어는 호환적으로 사용될 수 있다. 적합한 프로필렌계 공중합체의 비제한적인 예는 프로필렌 충격 공중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체를 포함한다.
"초저밀도 폴리에틸렌"(또는 "ULDPE") 및 "극저밀도 폴리에틸렌"(또는 "VLDPE")은 각각 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 불균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. ULDPE 및 VLDPE는 각각 밀도가 0.885 g/cc 내지 0.915 g/cc이다. ULDPE 및 VLDPE의 비제한적인 예는 ATTANE™ 초저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함) 및 FLEXOMER™ 극저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함)를 포함한다.
시험 방법
평균 부피 입자 직경은 Beckman LS230 입자 크기 분석기를 사용하여 측정한 부피 평균 입자 크기를 지칭하며 결과는 마이크로미터(또는 마이크론) 단위로 보고된다.
PV 모듈 샘플의 전류-전압(IV) 특성은 IEC 60904에 설명된 절차에 따라 펄스형 태양광 시뮬레이터(Burger PS8/PSS8)를 사용하여 평가되었다. 광 강도는 1000 W/m2로 설정되었다. 기기 CPVT에서 교정된 표준 모듈을 사용하여 교정되었다. 단락 전류(ISC), 개방 회로 전압(VOC), 충전 인자(FF) 및 최대 전력 출력(Pmax)은 모두 IV 곡선에서 결정되는 매개변수이다. 수득된 Pmax는 PV 모듈의 초기 전력 출력으로 사용되었으며 결과는 와트-피크(W)로 보고되었다.
밀도는 ASTM D792, 방법 B에 따라 측정된다. 결과는 입방 센티미터당 그램(g/cc)으로 기록된다.
시차 주사 열량계(DSC)
시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 광범위한 온도에 걸친 중합체의 용융, 결정화, 및 유리 전이 거동을 측정할 수 있다. 예를 들어, RCS(냉장 냉각 시스템) 및 오토샘플러가 장착된 TA Instruments Q1000 DSC를 사용하여 이 분석을 수행한다. 시험 동안, 50 ml/분의 질소 퍼지 가스 흐름을 사용한다. 각각의 샘플을 약 175℃에서 얇은 필름으로 용융 압축하고; 이후, 용융된 샘플을 실온(약 25℃)으로 공냉시킨다. 냉각된 중합체로부터 3 내지 10 mg, 6 mm 직경의 시편을 추출하고, 칭량하여, 경량 알루미늄 팬(약 50 mg)에 넣고, 권축하여 닫는다. 이어서, 이의 열 특성을 결정하기 위해 분석을 수행한다.
샘플의 온도를 증감시켜서 열 흐름 대 온도 프로파일을 생성함으로써 샘플의 열적 거동을 결정한다. 먼저, 샘플을 180℃로 신속하게 가열하고, 이의 열 이력을 제거하기 위해 3분 동안 등온으로 유지한다. 다음으로, 샘플을 10℃/분의 냉각 속도로 -40℃로 냉각시키고, -40℃에서 3분 동안 등온으로 유지한다. 이후, 샘플을 10℃/분 가열 속도로 180℃로 가열한다(이것은 "제2 가열" 경사임). 냉각 및 제2 가열 곡선을 기록한다. 결정화의 시작부터 -20℃까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 냉각 곡선을 분석한다. -20℃부터 용융의 마지막까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 가열 곡선을 분석한다. 결정된 값은 외삽된 용융 개시점, Tm 및 외삽된 결정화 개시점, Tc이다. 융해열(Hf)(그램당 줄(Joules per gram)), 및 하기 수식을 사용하여 폴리에틸렌 샘플에 대해 계산된 % 결정도: % 결정도 = ((Hf)/292 J/g) x 100
융해열(Hf)(용융 엔탈피로도 알려짐) 및 피크 용융 온도를 제2 열 곡선으로부터 기록한다.
용융점, Tm은 먼저 용융 전이의 시작과 끝 사이에 기준선을 그려서 DSC 가열 곡선으로부터 결정한다. 이후, 접선을 용융 피크의 저온 측 상의 데이터에 대해 도시한다. 이 선이 기준선과 교차하는 지점이 외삽된 용융 개시점(Tm)이다. 이는 문헌[Bernhard Wunderlich, The Basis of Thermal Analysis, in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92, 277-278 (Edith A. Turi ed., 2d ed. 1997)]에 기재된 바와 같다.
유리 전이 온도, Tg는 문헌[Bernhard Wunderlich, The Basis of Thermal Analysis, in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92, 278-279 (Edith A. Turi ed., 2d ed. 1997)]에 기재된 바와 같이 샘플의 절반이 액체 열용량을 얻는 경우, DSC 가열 곡선으로부터 결정한다. 기준선을 유리 전이 영역의 아래 및 위로부터 도시하고 Tg 영역을 거쳐 외삽한다. 샘플 열용량이 이들 기준선 사이의 중간일 때의 온도가 Tg이다.
용융 지수(MI)(I2)(g/10분)는 ASTM D1238(190℃/2.16 kg)을 사용하여 측정한다.
용융 유속(MFR)(g/10분)은 ASTM D1238(230℃/2.16 kg)을 사용하여 측정한다.
도 2는 본 개시내용의 실시형태에 따른 그리드된 후면 캡슐화제 필름, 광전지 및 전면 캡슐화제 필름을 갖는 스택의 분해 입면도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시형태에 따른 전면 캡슐화제 필름 및 후면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하는 반사형 광전지 모듈 및 그리드 층의 입면도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시형태에 따른 그리드 층이 후면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하고 전면 캡슐화제 필름과 직접 접촉하지 않는 반사형 광전지 모듈의 입면도이다.
정의
원소 주기율표에 대한 임의의 참조는 문헌[CRC Press, Inc.(1990-1991)]에서 발행한 것이다. 이러한 주기율표에서 원소의 족에 대한 참조는 족의 번호 지정에 대한 새로운 표기법에 따른 것이다.
미국 특허 관행의 목적에서, 임의의 참조된 특허, 특허 출원 또는 공개의 내용은 특히 (본 개시내용에 구체적으로 제공된 임의의 정의와 모순되지 않을 정도로) 정의의 개시내용 및 당업계의 일반 상식에 대해 전체 내용이 참조로 포함된다(또는 이의 동등한 U.S. 버전도 참조로 포함됨).
본원에 개시된 수치 범위는 하한값과 상한값을 포함한 모든 값을 포함한다. 명시적 값(예를 들어, 1 또는 2, 3 내지 5, 또는 6 또는 7)을 포함하는 범위의 경우, 두 개의 명시적 값 사이의 임의의 하위 범위가 포함된다(예를 들어, 위의 1 내지 7 범위는 1 내지 2; 2 내지 6; 5 내지 7; 3 내지 7; 5 내지 6; 등의 하위 범위를 포함한다).
달리 명시되거나, 문맥으로부터 암시적이거나, 당업계에서 관례적이지 않는 한, 모든 부분과 백분율은 중량을 기준으로 하며, 모든 시험 방법은 본 발명의 출원일 현재 통용되는 것이다.
본원에서 사용된 "블렌드" 또는 "중합체 블렌드"라는 용어는 둘 이상의 중합체의 블렌드이다. 이러한 블렌드는 혼화성(분자 수준에서 상 분리되지 않음)일 수 있거나 혼화성이 아닐 수 있다. 이와 같은 블렌드는 상 분리될 수 있거나 상 분리되지 않을 수 있다. 이와 같은 블렌드는 투과 전자 분광법, 광 산란, x-선 산란 및 당업계에 알려진 다른 방법으로부터 측정되었을 때, 하나 이상의 도메인 구성을 함유할 수 있거나 함유하지 않을 수 있다.
용어 "조성물"은 조성물을 포함하는 재료의 혼합물뿐만 아니라 조성물의 재료로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 지칭한다.
용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는", 및 이의 파생어는 임의의 추가적인 성분, 단계, 또는 절차의 존재를 이것이 구체적으로 개시되어 있는지 여부와 상관없이 배제하는 것은 의도되지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, "포함하는"이라는 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 달리 언급되지 않는 한, 중합체성인지 아닌지에 관계없이, 임의의 추가 첨가제, 보조제(adjuvant), 또는 화합물을 포함할 수 있다. 대조적으로, 용어 "~로 본질적으로 이루어지는"은 실시 가능성에 필수적이지 않은 것들을 제외한, 임의의 다른 구성요소, 단계, 또는 절차를 임의의 후속 열거의 범주로부터 배제한다. 용어 "~로 이루어지는"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 구성요소, 단계, 또는 절차를 배제한다. 용어 "또는"은, 달리 언급되지 않는 한, 열거된 구성원들을 개별적으로 뿐만 아니라 임의의 조합으로 지칭한다. 단수형의 사용은 복수형의 사용을 포함하며, 그 반대도 마찬가지이다.
용어 "탄성중합체" 등은 이의 본래 길이의 적어도 2배로 신장될 수 있으며, 신장을 가하는 힘이 해제될 때, 거의 이의 본래 길이로 매우 신속하게 수축되는 고무-유사 중합체를 지칭한다. 탄성중합체는 ASTM D638-72 방법을 사용하여 실온에서 비가교된 상태로 약 10,000 psi(68.95 MPa) 이하의 탄성률 및 일반적으로 200% 초과의 연신율을 가진다.
"에틸렌 엘라스토머" 등의 용어는 에틸렌계 중합체로 이루어진 엘라스토머를 지칭한다.
"에틸렌계 중합체"는 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 백분율(중량%) 초과의 중합된 에틸렌 단량체를 함유하는 중합체이며, 선택적으로 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있다. 에틸렌계 중합체는 에틸렌 단일중합체 및 에틸렌 공중합체(에틸렌 및 하나 이상의 공단량체로부터 유래되는 단위를 의미함)를 포함한다. 용어 "에틸렌계 중합체" 및 "폴리에틸렌"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 에틸렌계 중합체(폴리에틸렌)의 비제한적 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 폴리에틸렌을 포함한다. 선형 폴리에틸렌의 비제한적 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE: ultra low density polyethylene), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE: very low density polyethylene), 다성분 에틸렌계 공중합체(EPE), 에틸렌/α-올레핀 다중-블록 공중합체(올레핀 블록 공중합체(OBC)로도 알려짐), 실질적으로 선형 또는 선형 플라스토머(plastomer)/엘라스토머(elastomer) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함한다. 일반적으로, 폴리에틸렌은, 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta catalyst)와 같은 불균질 촉매 시스템, 메탈로센, 금속-중심의 비(非)-메탈로센, 헤테로아릴, 헤테로원자가 아릴옥시에테르(heterovalent aryloxyether), 포스핀이민과 같은 4족 전이금속 및 리간드 구조를 포함하는 균질 촉매 시스템, 등을 사용하여, 기체 상, 유동층 반응기, 액상 슬러리 공정 반응기, 또는 액상 용액 공정 반응기에서 제조될 수 있다. 불균일 및/또는 균일 촉매의 조합은 또한 단일 반응기 또는 이중 반응기 구성 중 어느 하나에서 사용될 수 있다.
"에틸렌 플라스토머/엘라스토머"는 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 실질적인 선형, 또는 선형, 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머는 밀도가 0.870 g/cc 내지 0.917 g/cc이다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머의 비제한적인 예는 AFFINITY™ 플라스토머 및 엘라스토머(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), EXACT™ 플라스토머(ExxonMobil Chemical로부터 입수 가능), Tafmer™(Mitsui로부터 입수 가능), Nexlene™(SK Chemicals Co.로부터 입수 가능) 및 Lucene™(LG Chem Ltd.로부터 입수 가능)을 포함한다.
"고밀도 폴리에틸렌"(또는 "HDPE")은 에틸렌 단독중합체, 또는 적어도 하나의 C4-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 및 0.940 g/cc, 또는 0.945 g/cc, 또는 0.950 g/cc, 0.953 g/cc 내지 0.955 g/cc, 또는 0.960 g/cc, 또는 0.965 g/cc, 또는 0.970 g/cc, 또는 0.975 g/cc, 또는 0.980 g/cc의 밀도를 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. HDPE는 단일 모드 공중합체(monomodal copolymer) 또는 다중 모드 공중합체(multimodal copolymer)일 수 있다. "단일모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에서 하나의 구별되는 피크를 갖는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. "다중모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 GPC에서 적어도 2개의 구별되는 피크를 갖는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. 다중 모드는 2개의 피크(바이모달)를 갖는 공중합체뿐만 아니라 2개 초과의 피크를 갖는 공중합체를 포함한다. HDPE의 비제한적 예는 DOW™ 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), ELITE™ 증강 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), CONTINUUM™ 바이모달 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함), LUPOLEN™(LyondellBasell로부터 입수 가능함)뿐만 아니라, Borealis, Ineos 및 ExxonMobil의 HDPE 제품을 포함한다.
"저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LDPE")은 에틸렌 단독중합체, 또는 0.915 g/cc 내지 0.940 g/cc 미만의 밀도를 가지고 넓은 MWD를 갖는 장쇄 분지화를 함유하는 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀을 포함하는 에틸렌/α-올레핀 공중합체로 이루어진다. LDPE는 전형적으로 고압 자유 라디칼 중합(자유 라디칼 개시제를 갖는 관형 반응기 또는 오토클레이브)에 의해 생성된다. LDPE의 비제한적 예는 MarFlex™(Chevron Phillips), LUPOLEN ™(LyondellBasell) 및 Borealis, Ineos, ExxonMobil 등의 LDPE 제품을 포함한다.
"선형 저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LLDPE")은 에틸렌으로부터 유래된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유래된 단위를 포함하는 불균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. LLDPE는 기존의 LDPE와는 달리 장쇄 분지가 있다 해도 거의 없는 것이 특징이다. LLDPE는 0.910 g/cc 내지 0.940 g/cc 미만의 밀도를 갖는다. LLDPE의 비제한적 예는 TUFLIN™ 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), DOWLEX™ 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능), 및 MARLEX™ 폴리에틸렌(Chevron Phillips로부터 입수 가능)을 포함한다.
"올레핀계 중합체" 또는 "폴리올레핀"은 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 백분율 초과의 중합된 올레핀 단량체를 함유하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있는 중합체이다. 올레핀-계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌-계 중합체 및 프로필렌-계 중합체를 포함한다.
"중합체"는 중합체를 구성하는 복수의 그리고/또는 반복된 "단위" 또는 "~량체(mer) 단위"를 중합된 형태로 제공하는, 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 중합함으로써 제조된 화합물이다. 따라서, 일반 용어 중합체는 단지 하나의 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 일반적으로 이용된 용어 동종중합체, 적어도 2개 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 일반적으로 이용된 용어 공중합체를 포괄한다. 이는 또한, 모든 형태의 공중합체, 예컨대 랜덤, 블록 등을 포괄한다. 용어 "에틸렌/α-올레핀 중합체" 및 "프로필렌/α-올레핀 중합체"는 에틸렌 또는 프로필렌 각각과 하나 이상의 추가의 중합 가능한 α-올레핀 단량체를 중합시켜 제조한 상기 기재된 바와 같은 공중합체를 가리킨다. 중합체가 종종 하나 이상의 명시된 단량체"로 제조된", 명시된 단량체 또는 단량체 유형에 "기반하는", 명시된 단량체 함량을 "함유하는" 것 등으로서 언급되지만, 이와 관련하여 용어 "단량체"는 명시된 단량체의 중합된 잔존 부분을 언급하는 것이지 중합되지 않은 종을 언급하는 것은 아닌 것으로 이해됨을 유의한다. 일반적으로, 본원에서 중합체는 상응하는 단량체의 중합된 형태인 "단위"를 기반으로 하는 것으로 언급된다.
"프로필렌계 중합체"는 (중합성 단량체의 총량을 기준으로) 50 중량 퍼센트 초과의 중합된 프로필렌 단량체를 함유하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 함유할 수 있는 중합체이다. 프로필렌계 중합체는 프로필렌 동종중합체 및 프로필렌 공중합체(프로필렌 및 하나 이상의 공단량체로부터 유래된 단위를 의미)를 포함한다. "프로필렌계 중합체"및 "폴리프로필렌"이라는 용어는 호환적으로 사용될 수 있다. 적합한 프로필렌계 공중합체의 비제한적인 예는 프로필렌 충격 공중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체를 포함한다.
"초저밀도 폴리에틸렌"(또는 "ULDPE") 및 "극저밀도 폴리에틸렌"(또는 "VLDPE")은 각각 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 불균일한 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. ULDPE 및 VLDPE는 각각 밀도가 0.885 g/cc 내지 0.915 g/cc이다. ULDPE 및 VLDPE의 비제한적인 예는 ATTANE™ 초저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함) 및 FLEXOMER™ 극저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함)를 포함한다.
시험 방법
평균 부피 입자 직경은 Beckman LS230 입자 크기 분석기를 사용하여 측정한 부피 평균 입자 크기를 지칭하며 결과는 마이크로미터(또는 마이크론) 단위로 보고된다.
PV 모듈 샘플의 전류-전압(IV) 특성은 IEC 60904에 설명된 절차에 따라 펄스형 태양광 시뮬레이터(Burger PS8/PSS8)를 사용하여 평가되었다. 광 강도는 1000 W/m2로 설정되었다. 기기 CPVT에서 교정된 표준 모듈을 사용하여 교정되었다. 단락 전류(ISC), 개방 회로 전압(VOC), 충전 인자(FF) 및 최대 전력 출력(Pmax)은 모두 IV 곡선에서 결정되는 매개변수이다. 수득된 Pmax는 PV 모듈의 초기 전력 출력으로 사용되었으며 결과는 와트-피크(W)로 보고되었다.
밀도는 ASTM D792, 방법 B에 따라 측정된다. 결과는 입방 센티미터당 그램(g/cc)으로 기록된다.
시차 주사 열량계(DSC)
시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 광범위한 온도에 걸친 중합체의 용융, 결정화, 및 유리 전이 거동을 측정할 수 있다. 예를 들어, RCS(냉장 냉각 시스템) 및 오토샘플러가 장착된 TA Instruments Q1000 DSC를 사용하여 이 분석을 수행한다. 시험 동안, 50 ml/분의 질소 퍼지 가스 흐름을 사용한다. 각각의 샘플을 약 175℃에서 얇은 필름으로 용융 압축하고; 이후, 용융된 샘플을 실온(약 25℃)으로 공냉시킨다. 냉각된 중합체로부터 3 내지 10 mg, 6 mm 직경의 시편을 추출하고, 칭량하여, 경량 알루미늄 팬(약 50 mg)에 넣고, 권축하여 닫는다. 이어서, 이의 열 특성을 결정하기 위해 분석을 수행한다.
샘플의 온도를 증감시켜서 열 흐름 대 온도 프로파일을 생성함으로써 샘플의 열적 거동을 결정한다. 먼저, 샘플을 180℃로 신속하게 가열하고, 이의 열 이력을 제거하기 위해 3분 동안 등온으로 유지한다. 다음으로, 샘플을 10℃/분의 냉각 속도로 -40℃로 냉각시키고, -40℃에서 3분 동안 등온으로 유지한다. 이후, 샘플을 10℃/분 가열 속도로 180℃로 가열한다(이것은 "제2 가열" 경사임). 냉각 및 제2 가열 곡선을 기록한다. 결정화의 시작부터 -20℃까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 냉각 곡선을 분석한다. -20℃부터 용융의 마지막까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 가열 곡선을 분석한다. 결정된 값은 외삽된 용융 개시점, Tm 및 외삽된 결정화 개시점, Tc이다. 융해열(Hf)(그램당 줄(Joules per gram)), 및 하기 수식을 사용하여 폴리에틸렌 샘플에 대해 계산된 % 결정도: % 결정도 = ((Hf)/292 J/g) x 100
융해열(Hf)(용융 엔탈피로도 알려짐) 및 피크 용융 온도를 제2 열 곡선으로부터 기록한다.
용융점, Tm은 먼저 용융 전이의 시작과 끝 사이에 기준선을 그려서 DSC 가열 곡선으로부터 결정한다. 이후, 접선을 용융 피크의 저온 측 상의 데이터에 대해 도시한다. 이 선이 기준선과 교차하는 지점이 외삽된 용융 개시점(Tm)이다. 이는 문헌[Bernhard Wunderlich, The Basis of Thermal Analysis, in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92, 277-278 (Edith A. Turi ed., 2d ed. 1997)]에 기재된 바와 같다.
유리 전이 온도, Tg는 문헌[Bernhard Wunderlich, The Basis of Thermal Analysis, in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92, 278-279 (Edith A. Turi ed., 2d ed. 1997)]에 기재된 바와 같이 샘플의 절반이 액체 열용량을 얻는 경우, DSC 가열 곡선으로부터 결정한다. 기준선을 유리 전이 영역의 아래 및 위로부터 도시하고 Tg 영역을 거쳐 외삽한다. 샘플 열용량이 이들 기준선 사이의 중간일 때의 온도가 Tg이다.
용융 지수(MI)(I2)(g/10분)는 ASTM D1238(190℃/2.16 kg)을 사용하여 측정한다.
용융 유속(MFR)(g/10분)은 ASTM D1238(230℃/2.16 kg)을 사용하여 측정한다.
1.
방법
본 개시내용은 방법을 제공한다. 한 실시형태에서, 방법은 수성 안료 분산액을 수성 폴리올레핀 분산액과 혼합하여 수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 후면 캡슐화제 필름에 수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 그리드 패턴을 그리드 층으로 건조하여 그리드된 후면 캡슐화제 필름을 형성하는 단계를 포함한다.
한 실시형태에서, 방법은 수성 폴리올레핀 분산액을 제공하는 단계 및 수성 안료 분산액을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 수성 안료 분산액을 수성 폴리올레핀 분산액과 혼합하여 수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 형성하는 단계를 포함한다.
수성 안료 분산액을 수성 폴리올레핀 분산액과 혼합한다. 본원에 사용되는 "수성 폴리올레핀 분산액"은 (i) 물, (ii) 하나 이상의 폴리올레핀 입자(또는 "폴리올레핀 입자"), (iii) 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 및/또는 적어도 하나의 카르복실산의 염으로 구성된 하나 이상의 분산제, 및 (iv) 0.1 마이크론 내지 5.0 마이크론, 또는 0.1 마이크론 내지 3.0 마이크론, 또는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 부피 평균 입자 크기를 갖는 폴리올레핀 입자로 구성된 분산액이다.
적합한 폴리올레핀의 비제한적인 예는 프로필렌계 중합체(프로필렌/에틸렌 공중합체, 프로필렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체), 에틸렌계 중합체, 및 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체(에틸렌/프로필렌/에틸리덴 노르보르넨 삼원중합체(ENB))를 포함한다. 적합한 에틸렌계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌 엘라스토머, 에틸렌/C3-C8 α-올레핀 공중합체, 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 다중-블록 공중합체, 작용화된 에틸렌계 중합체(말레산 무수물(MAH) 에틸렌계 중합체) 및 이의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 수성 폴리올레핀 분산액은 (i) 물, (ii) 에틸렌계 중합체 입자(단독으로 또는 프로필렌계 중합체 입자와 조합으로), (iii) 장쇄 C12-C40 지방산, 에틸렌 아크릴산, 설폰산 염 및 이의 조합으로부터 선택되는 분산제로 구성되고, 에틸렌계 중합체 입자(단독으로 또는 프로필렌계 중합체 입자와 조합으로)는 0.1 마이크론 내지 5.0 마이크론, 또는 0.1 마이크론 내지 3.0 마이크론, 또는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 마이크론 내지 1.5 마이크론, 또는 0.3 마이크론 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 부피 평균 입자 크기를 갖는다.
분산제의 선택으로, 하기 특성을 제어하거나 변형할 수 있다: (i) 분산액 입자 크기, (ii) 필름 형성 특성, (iii) 전단 및 보관 안정성, (iv) 습윤성(기재에서 드로잉 백(drawing back) 또는 비딩(beading) 없이 기재 위로 유동하는 능력); 및 (v) 기재에 대한 접착성.
수성 폴리올레핀 분산액은 미국 특허 US 8,318,257호; 미국 특허 US7,947,776호; 또는 미국 특허 US 7,803,865에 기재되어 있는 바와 같은 연속식 이축 압출 공정에 의해 제조될 수 있다. 기계적 분산 기술은 배압 조절기, 용융 펌프 또는 기어 펌프에 연결된 이축 압출기를 포함한다. 염기 저장조 및 초기 물 저장조 각각은 펌프를 포함한다. 염기 저장조 및 초기 물 저장조로부터 원하는 양의 염기 및 초기 물이 제공된다. 1.5 MPa 내지 2.5 MPa, 또는 2.0 MPa의 배압으로 배압 조절기와 연결된 이축 압출기(TSE)에 폴리올레핀(즉, 에틸렌계 중합체 수지 또는 프로필렌계 중합체 수지) 및 분산제가 로딩된다. 에틸렌계 중합체 수지(또는 프로필렌계 중합체 수지) 및 분산제를 용융 및 블렌딩한 후 150℃ 온도 및 600 rpm 스크류 회전에서 TSE에 수산화칼륨(KOH) 용액 및 소량의 초기 물을 주입한다. 이 과정 동안 높은 내부 상 에멀젼(HIPE)이 형성되고 배압 밸브 이전에 40 중량% 내지 60 중량%로 희석된다. 에멀젼을 100℃ 미만으로 냉각시킨 후, 결과물을 에틸렌계 중합체 수지 또는 프로필렌계 수지로 구성된 마이크로입자의 분산액을 수집하는 용기로 옮긴다.
일 실시형태에서, 마이크로입자는 프로필렌/에틸렌 공중합체(및 분산제)로 구성된다. 프로필렌/에틸렌 공중합체는 하기 특성 중 하나, 일부 또는 전부를 갖는다:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.9 g/cc, 또는 0.870 g/cc 내지 0.880 g/cc의 밀도; 및/또는
(ii) 6.0 g/10분 to 10.0 g/10분의 MFR; 및
(iii) 입자는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다.
일 실시형태에서, 마이크로입자는 에틸렌/프로필렌/ENB 삼원중합체(및 분산제)로 구성된다. 에틸렌/프로필렌/ENB 삼원중합체는 하기 특성 중 하나, 일부 또는 전부를 갖는다:
(i) 65 중량% 내지 75 중량% 에틸렌 및 4.0 중량% 내지 6.0 중량% ENB; 및/또는
(ii) 20 MU 내지 30 MU의 무니 점도; 및/또는
(iii) 입자는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다.
일 실시형태에서, 마이크로입자는 에틸렌/옥텐 다중-블록 공중합체(및 분산제)로 구성된다. 에틸렌/옥텐 다중-블록 공중합체 공중합체(에틸렌과 옥텐 공단량체로만 이루어짐)는 하기 특성 중 하나, 일부 또는 전부를 갖는다:
(i) 1.7 내지 3.5 또는 1.8 내지 2.5의 Mw/Mn; 및/또는
(ii) 0.860 g/cc 내지 0.890 g/cc, 또는 0.870 g/cc, 또는 0.880 g/cc의 밀도; 및/또는
(iii) 118℃ 내지 125℃, 또는 120℃ 내지 123℃의 융점, Tm; 및/또는
(iv) 0.5 g/10분 내지 10.0 g/10분, 또는 1.0 g/10분 내지 6 g/10분의 용융 지수(MI); 및
(v) 입자는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다.
일 실시형태에서, 마이크로입자는 에틸렌/옥텐 공중합체(및 분산제)인 에틸렌계 중합체로 구성된다. 에틸렌/옥텐 공중합체는 하기 특성 중 하나, 일부 또는 전부를 갖는다:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.90 g/cc, 또는 0.860 g/cc 내지 0.880 g/cc의 밀도; 및/또는
(ii) 2 g/10분 내지 10 g/10분, 또는 3 g/10분 내지 7 g/10분의 MI; 및
(iii) 입자는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다.
일 실시형태에서, 마이크로입자는 MAH 작용화된 에틸렌/옥텐 공중합체(및 분산제)로 구성된다. MAH 작용화된 에틸렌/옥텐 공중합체는 하기 특성 중 하나, 일부 또는 전부를 갖는다:
(i) 0.860 g/cc 내지 0.880 g/cc의 밀도; 및/또는
(ii) 600 g/10분 내지 700 g/10분, 또는 630 g/10분 내지 690 g/10분의 용융 지수; 및/또는
(iii) 2.0 내지 2.2의 MWD; 및
(iv) 입자는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.3 내지 1.5 마이크론, 또는 0.5 마이크론 내지 1.4 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다.
수성 안료 분산액은 하나 이상의 안료 입자를 물로 슬러리화하여 형성된다. 안료 입자는 0.10 마이크론 내지 0.8 마이크론, 또는 0.2 마이크론 내지 0.7 마이크론, 또는 3.0 마이크론 내지 0.6 마이크론, 또는 0.4 마이크론 내지 0.5 마이크론의 평균 부피 직경을 갖는다. 적합한 안료 입자의 비제한적인 예는 황산바륨, 황화아연, 탄산바륨 리토폰, 인산아연, 탄산칼슘, 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 이의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 안료 입자는 이산화티타늄(TiO2)으로 구성된다. 이산화티타늄의 적합한 입자의 비제한적인 예는 The Chemours Company("Chemours")로부터 입수 가능한 TI-PURE™ R-104 TiO2, TI-PURE R-105 TiO2, 및 TI-PURE™ R-902를 포함한다.
일 실시형태에서, 방법은 안료 입자 및 안료 분산제를 물에 슬러리화하는 것을 포함한다.
추가 실시형태에서, 방법은 물 중 말레산 무수물 공중합체의 소듐 염인 안료 분산제로 안료 입자를 슬러리화하는 것을 포함한다.
수성 안료 분산액을 수성 폴리올레핀 분산액과 혼합하여 수성 안료-폴리올레핀 분산액(또는 "P-P 분산액")을 형성한다. P-P 분산액에서, 고체 입자(안료 입자, 폴리올레핀 입자)는 연속적인 수성 상에 균일하게 현탁되어 있다. 방법은 12 미만의 pH를 갖는 수성 폴리올레핀 분산액을 형성하는 것을 포함한다. 수성 폴리올레핀 분산액은 (A) 분산된 폴리올레핀 상, (B) 분산제 및 (C) 물을 포함하고, 분산된 폴리올레핀 상은 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론의 부피 평균 입자 크기를 갖는다. P-P 분산액은 고체 함량을 갖는다. "고체 함량"은 폴리올레핀 미립자, 안료 입자, 분산제 및 선택적인 안료 분산제의 총 합산 중량이다.
일 실시형태에서, P-P 분산액은 고체 함량의 총 중량을 기준으로 고체 함량 (i) 50 중량%, 또는 60 중량%, 또는 70 중량% 내지 90 중량%, 또는 95 중량%의 폴리올레핀 마이크로입자; (ii) 5 중량%, 또는 10 중량% 내지 15 중량%, 또는 20 중량%, 또는 40 중량%의 안료 입자; (iii) 1 중량%, 또는 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 20 중량%의 분산제; 및 (iv) 0 중량%, 또는 0.05 중량% 내지 2 중량%, 또는 5 중량%의 안료 분산제를 갖는다. 폴리올레핀 입자, 분산제 및 선택적인 안료 분산제는 고체 함량의 총 중량의 100 중량%에 해당하는 것으로 이해된다.
일 실시형태에서, 방법은 안료 입자를 폴리올레핀으로 컴파운딩하고 이어서 폴리올레핀과 안료로 구성된 마이크로입자를 형성하는 것을 포함한다. 컴파운딩 단계는 수성 폴리올레핀 분산액의 형성 전 또는 형성 동안 발생한다. 방법은 (A) 분산된 폴리올레핀-안료 상, (B) 분산제, (C) 물로 구성되고 pH가 12 미만인 수성 안료-폴리올레핀 분산액을 형성하는 단계를 포함한다. 분산된 안료-폴리올레핀 상의 부피 평균 입자 크기는 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론, 또는 0.2 마이크론 내지 1.5 마이크론, 또는 0.3 마이크론 내지 1.4 마이크론이다.
방법은 후면 캡슐화제 필름에 수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 적용하는 단계를 포함한다. 후면 캡슐화제 필름은 투명하고 에틸렌계 중합체로 구성된다. 후면 캡슐화제 필름에 적합한 에틸렌계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/C3-C8 공중합체, 에틸렌/C4-C8 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌/디엔 인터폴리머, 에틸렌/아크릴산 공중합체(EAA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 공중합체(EnBA), 에틸렌 메타크릴산 공중합체(EMAA), 및 이의 조합을 포함한다.
수성 P-P 분산액의 그리드 패턴은 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤러 프린팅, 탐포 프린팅 및 패드 프린팅을 통해 후면 캡슐화제 필름에 적용된다.
일 실시형태에서, 수성 P-P 분산액의 그리드 패턴은 후면 캡슐화제 필름의 전면에 스크린 프린팅된다.
방법은 도 1에 도시된 바와 같이 후면 캡슐화제 필름(10)에 수성 P-P 분산액을 적용하는 것을 포함한다. 수성 P-P 분산액의 그리드 패턴은 후면 캡슐화제 필름(10)의 전면에 적용된다. 그리드-패턴은 랜드 영역 및 그리드 영역을 포함한다. 그리드 영역은 복수의 랜드 영역 주위의 경계이며, 그리드 영역은 각 랜드 영역을 완전히 에워싸고 둘러싸서 복수의 개별적이고 폐쇄된 랜드 영역을 정의한다. 각 랜드 영역에는 수성 P-P 분산액이 없다. 그리드-패턴은 후술하는 바와 같이 그리드 층(12)이 되고, 그리드-패턴 랜드 영역은 그리드 층(12)의 랜드 영역(14)이 되고, 그리드-패턴 그리드 영역은 그리드 층(12)의 그리드 영역(16)이 된다.
방법에는 후면 캡슐화제 필름(그 위에 그리드 패턴이 있음)을 건조하여 그리드 층을 형성하는 단계를 포함한다. 그리드 층은 후면 캡슐화제 필름에 적용된 수성 P-P 분산액의 그리드 패턴으로부터 형성된다. 그리드 패턴을 건조시킴으로써 그리드 층이 형성된다. 그리드 패턴이 있는 후면 캡슐화제 필름을 40℃ 내지 80℃의 온도에서 1분 내지 60분 동안 오븐에 넣어 수성 P-P 분산액에서 물을 제거하고 그리드 패턴을 건조시킨다. 물이 제거되면 폴리올레핀 입자와 안료 입자가 남는다. 승온(40℃ 내지 80℃)에서 그리드-패턴을 건조시키면 폴리올레핀 입자가 부드러워지고 유착되어 연속적이거나 실질적으로 연속적인 그리드 층이 형성된다.
도 1에, 그리드 층(12)은 수성 P-P 분산액으로 형성된 그리드 패턴과 동일하거나 실질적으로 동일한 랜드 영역(14) 및 그리드 영역(16)을 갖는다. 그리드 층(12)은 실질적으로 연속적이거나 연속적인 그리드 영역(16), 폴리올레핀(및 분산제) 입자와 수성 P-P 분산액의 안료 입자로 구성된 층, (수성 분산액으로부터의) 폴리올레핀 입자가 한 층으로 유착되어 형성된 그리드 층(12)을 포함한다. 안료 입자(및 안료 분산제)는 또한 그리드 층(12)을 형성하는 응집된 폴리올레핀 전체에 균일하게 분산된다. 랜드 영역(14)에는 폴리올레핀(분산제)과 안료(및 선택적인 안료 분산제)가 없다. 본원에서 사용된 용어 "그리드된 후면 캡슐화제 필름"은 도 1에 도시된 그리드 층(12)(랜드 영역(14) 및 그리드 영역(16)을 가짐)을 갖는 후면 캡슐화제 필름(10)과 같이 그리드 층이 부착된 후면 캡슐화제 필름이다.
일 실시형태에서, 그리드 층(12)은 1 mil 내지 10 mil, 또는 1 mil 내지 5 mil의 두께를 갖는다. 그리드 영역 16은 그리드 층의 총 중량을 기준으로 50 중량% 내지 90 중량% 폴리올레핀(0.5 중량% 내지 5 중량% 분산제) 및 10 중량% 내지 50 중량% 안료, 또는 55 중량% 내지 90 중량% 폴리올레핀 및 45 중량% 내지 10 중량% 안료(및 선택적인 안료 분산제)로 구성된다.
방법은 스택을 형성하기 위해 복수의 PV 셀과 전면 캡슐화제 필름을 그리드된 후면 캡슐화제 필름 위에 배치하는 것을 포함한다. "광전지"(또는 "PV 전지")는 임의의 여러 무기 또는 유기 유형의 하나 이상의 광전 효과 재료를 함유하는 구조를 지칭한다. 광전 효과 재료의 비제한적인 예는 결정질 실리콘, 다결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 구리 인듐 갈륨 (디)셀레나이드(CIGS), 구리 인듐 셀레나이드(CIS), 카드뮴 텔루라이드, 갈륨 비소, 염료 감응형 재료 및 유기 태양 전지 재료를 포함한다.
방법은 도 2에 도시된 바와 같이 후면 캡슐화제 필름(10)의 각각의 랜드 영역(14) 상에 복수의 광전지(18)를 배치하는 것을 포함한다. 광전지(18)는 후면 캡슐화제 필름을 평면도에서 볼 때 그리드 영역(16)이 광전지(18) 사이에서 보이도록 랜드 영역(14)에서 이격되어 있다. 이어서 전면 캡슐화제 필름(20)이 복수의 광전지(18) 위에 배치된다. 전면 캡슐화제 필름(20)은 후면 캡슐화제 필름(10) 위에 중첩되어 후면 캡슐화제 필름(10)과 전면 캡슐화제 필름(20) 사이에 광전지(18)를 샌드위치시킨다. 어셈블리(아래에서 위로 이동)는 그리드된 후면 캡슐화제 필름(10), 광전지(18) 및 전면 캡슐화제 필름(20)을 포함하고, 도 2의 스택(22)에 도시된 바와 같이 "스택"을 형성한다. 전면 캡슐화제 필름(20)과 후면 캡슐화제 필름(10)은 일반적으로 크기와 모양이 동일하거나 실질적으로 동일하여 전면 캡슐화제 필름(20)이 후면 캡슐화제 필름(10)(그들 사이에 광전지가 배치됨) 위에 배치되거나 겹쳐질 때 전면 캡슐화제 필름(20)의 가장자리와 후면 캡슐화제 필름(10)의 가장자리가 스택(22)을 위한 공통 주변 가장자리를 형성하도록 한다.
전면 캡슐화제 필름은 투명하고 후면 캡슐화제 필름과 동일한 재료로 구성되거나 후면 캡슐화제 필름의 재료와 상이한 재료로 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 전면 캡슐화제 필름은 에틸렌계 중합체로 구성된다. 적합한 에틸렌계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/C3-C8 공중합체, 에틸렌/C4-C8 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌/디엔 인터폴리머, 에틸렌/아크릴산 공중합체(EAA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 공중합체(EnBA), 에틸렌 메타크릴산 공중합체(EMAA), 및 이의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 후면 캡슐화제 필름(10) 및 전면 캡슐화제 필름(20)은 각각 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 메틸 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴레이트 공중합체, 프로필렌계 중합체, 에틸렌계 중합체, 및 이의 조합으로부터 개별적으로 선택되는 중합체성 조성물로 구성된다.
방법은 스택을 적층하여 반사형 광전지 모듈을 형성하는 단계를 포함한다. 적층 단계는 스택을 적층기에 배치하는 단계를 포함한다. 적층기는 진공 챔버에 반대쪽 가열 금속 압반(platen)을 포함한다. 스택은 진공 챔버에 배치된다. 진공 챔버가 폐쇄되고 진공 챔버에서 공기가 배출된다. 금속 압반은 스택에 충분한 열과 충분한 압력을 가하여, 진공 하에서 금속 압반이 전면 캡슐화 필름 위 후면 캡슐화제 필름을 용융하고 가압하여 후면 캡슐화제 필름(10)과 전면 캡슐화제 필름(20) 내의 광전지(18)를 완전히 둘러싸고 완전히 캡슐화하도록 한다.
일 실시형태에서, 적층 전에 추가적인 구조 층이 스택에 추가될 수 있다. 백시트는 후면 캡슐화제 필름(10) 아래 또는 그 아래에 추가될 수 있다. 백시트와 후면 캡슐화제 필름 사이에 접착 재료의 타이 층이 존재할 수 있고 이들 사이의 접착을 촉진할 수 있다. 전면 캡슐화제 필름 위에 배치된 전면 커버시트 및 후면 캡슐화제 필름(10) 아래에 배치된 후면 커버시트와 같은 반대쪽 커버시트가 적층될 스택에 포함될 수 있다(단독으로 또는 백시트와 조합으로).
본 발명의 방법은 수성 기반이며 유리하게는 캡슐화제 필름에 반사층을 용융하거나 용융 결합시킬 필요가 없다. 본 발명의 생성 단계는 캡슐화제 필름에 반사층을 용융 및 압출하는 것을 필요로 하는 기존의 공정에 비해 최소화되기 때문에 유리하다. 본 발명의 제조 단계는 PV 모듈에 반사 백시트를 추가해야 하는 기존 공정에 비해 단순화되고 최소이기 때문에 유리하다.
2.
광전지 모듈
본 발명의 방법은 광전지(PV) 모듈을 생성한다. PV 모듈은 PV 전지를 포함하고 일반적으로 실외 응용 분야에서 입사광을 전류로 변환하는 적어도 하나의 광-반응성 표면을 갖는 적층 구조이다. PV 모듈은 또한 전면 커버 시트, 전면 캡슐화제 필름, 후면 캡슐화제 필름, 백시트, 또는 전면 캡슐화제 필름과 후면 캡슐화제 필름 사이에 PV 전지가 샌드위치된 후면 커버 시트를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, PV 모듈이 제공된다. PV 모듈은 그리드된 후면 캡슐화제 필름, 전면 캡슐화제 필름, 및 후면 캡슐화제 필름과 전면 캡슐화제 필름 사이에 샌드위치된 복수의 광전지를 포함한다. 그리드된 후면 캡슐화제 필름은 전면을 갖는다. 그리드 층은 후면 캡슐화제 필름의 전면에 부착된다. 그리드 층은 (i) 폴리올레핀과 안료로 구성된 반사 재료인 그리드 영역; 및 (ii) 그리드 영역에 의해 정의된 복수의 랜드 영역(각각의 랜드 영역에는 반사 재료가 없음)을 갖는다. PV 모듈은 복수의 광전지를 포함하며, 각 광전지는 각 랜드 영역에 위치한다. 이런 방식으로, PV 모듈은 "반사형 PV 모듈"이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시형태에서, PV 모듈(24)이 제공되고, 전면 커버 시트(26), 전면 캡슐화제 필름(20), 광전지(18), 후면 캡슐화제 필름 시트 및 후면 커버 시트(28)를 포함한다. PV 전지(18)는 후면 캡슐화 필름(10) 및 전면 캡슐화 필름(20)에 의해 둘러싸여 있거나 완전히 캡슐화되어 있다. 전면 커버 시트(26)는 PV 전지(18) 위에 배치된 전면 캡슐화제 필름(20)의 전면을 덮는다. 후면 커버 시트(28)는 PV 셀(18)의 후면에 배치된 후면 캡슐화제 필름(10)의 후면을 지지한다. 전면 커버 시트(26) 및 후면 커버 시트(28)는 각각 유리, 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트로 구성된다. 일 실시형태에서, 전면 커버 시트(26) 및 후면 커버 시트(28)는 각각 유리로 구성된다.
PV 모듈(24)에서, 도 3에 도시된 바와 같이 전면 캡슐화제 필름(20)의 일부는 PV 전지(18)와 직접 접촉하고 전면 캡슐화제 필름(20)의 다른 부분은 그리드 영역(16)과 직접 접촉한다. 용어 "직접 접촉한다"는 제1 층이 제2 층에 바로 인접하여 위치하고 제1 층과 제2 층 사이에 어떠한 개재 층도 개재 구조도 존재하지 않는 층 구성을 지칭한다. 후면 캡슐화제 필름(10)의 일부는 또한 PV 전지(18)의 후면과 직접 접촉한다. 이러한 방식으로, 전면 캡슐화제 필름(20) 및 후면 캡슐화제 필름(10)은 PV 전지(18)를 완전히 캡슐화한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전면 캡슐화제 필름(20)은 전면 커버 시트(26)와 직접 접촉하고 후면 캡슐화제 필름(10)은 후면 커버 시트(28)와 직접 접촉한다. PV 전지(18)는 전면 캡슐화제 필름(20)과 후면 캡슐화제 필름(10)이 모두 PV 전지(18)와 직접 접촉하도록 전면 캡슐화제 필름(20)과 후면 캡슐화제 필름(10) 사이에 샌드위치된다. 전면 캡슐화제 필름(20) 및 후면 캡슐화제 필름(10)은 또한 그리드 영역(16)과 직접 접촉한다.
반사 그리드 층이 없는 PV 모듈에서, 입사광은 PV 전지 사이의 갭에 부딪히며, 입사광은 전면 커버 시트, 전면 캡슐화제 필름, 후면 캡슐화제 필름, 후면 커버 시트를 통과하여 결국 PV 모듈을 떠나 PV 전지에 빛 에너지를 전달하지 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광선(30)이 입사하여 PV 전지(18) 사이의 갭에 존재하는 그리드 영역(16)에 부딪힌다. 광선(30)은 그리드 영역(16)에 존재하는 폴리올레핀/안료 블렌드 반사 재료에서 반사되고, 광선(30)은 전면 캡슐화제 필름(20) 및 전면 커버 시트(26)를 통해 다시 이동한다. 잔류 광선(32)은 전면 캡슐화제 필름-전면 커버 시트 경계면에서 생성되고, 잔류 광선(32)은 PV 전지(18)와 접촉한다. 잔류광(32)에 의한 PV 전지(18)에 대한 추가 광 충격은 반사층을 함유하지 않는 동일한 PV 모듈에 비해 광전지 모듈(24)의 변환 효율을 향상시키거나 증가시킨다.
일 실시형태에서, PV 모듈(34)은 도 4에 도시된 바와 같이 제공된다. PV 모듈(34)은 반전된 그리드된 후면 캡슐화제 필름(10)을 포함하거나, 그렇지 않으면 뒤집어져 그리드 층(12)이 도 4에 도시된 바와 같이 스택의 가장 뒤쪽 전면에 위치하게 된다. PV 모듈(34)에서, 그리드 층(12)은 PV 셀(18)과 직접 접촉하지 않고 그리드 층(12)은 전면 캡슐화제 필름(20)과 직접 접촉하지 않는다. 오히려, 그리드 층(12)은 후면 커버시트(28) 및 후면 캡슐화제 필름(10)과 직접 접촉한다. PV 모듈(34)에서, 전면 캡슐화제 필름(20)의 일부는 PV 전지(18)와 직접 접촉하고 전면 캡슐화제 필름(20)의 다른 부분은 후면 캡슐화제 필름(10)과 직접 접촉한다. 후면 캡슐화제 필름(10)의 일부는 또한 PV 전지(18)의 후면과 직접 접촉한다. 이러한 방식으로, 전면 캡슐화제 필름(20) 및 후면 캡슐화제 필름은 PV 전지(18)를 완전히 캡슐화한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전면 캡슐화제 필름(20)은 전면 커버 시트(26)와 직접 접촉하고 후면 캡슐화제 필름(10)은 후면 커버 시트(28)와 직접 접촉한다. PV 전지(18)는 전면 캡슐화제 필름(20)과 후면 캡슐화제 필름(10)이 모두 PV 전지(18)와 직접 접촉하도록 전면 캡슐화제 필름(20)과 후면 캡슐화제 필름(10) 사이에 샌드위치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광선(36)이 입사하여 PV 전지(18) 사이의 갭에 존재하는 그리드 영역(16)에 부딪힌다. 광선(36)은 그리드 영역(16)에 존재하는 폴리에틸렌/안료 블렌드 반사 재료에서 반사되고, 광선(36)은 후면 캡슐화제 필름(10), 전면 캡슐화제 필름(20) 및 전면 커버 시트(26)를 통해 다시 이동한다. 잔류 광선(38)은 전면 캡슐화제 필름-전면 커버 시트 경계면에서 생성되고, 잔류 광선(38)은 PV 전지(18)와 접촉한다. 잔류광(38)에 의한 PV 전지(18)에 대한 추가 광 충격은 반사층을 함유하지 않는 동일한 PV 모듈에 비해 광전지 모듈(34)의 변환 효율을 향상시키거나 증가시킨다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체; 및/또는
(ii) 10 중량% 내지 40 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로) 공단량체 함량 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖고 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체로부터 선택되는 에틸렌 중합체 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체; 및/또는
(b) 10 중량% 내지 40 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로) 공단량체 함량 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖고 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체로부터 선택되는 에틸렌 중합체 공중합체,
(ii) 폴리올레핀, 분산제 및 이산화티타늄의 블렌드로 구성된 그리드 영역을 갖는 그리드 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W 또는 4.0 W 내지 5.9 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) 하기로부터 선택되는 블렌드로 구성된 그리드 영역을 갖는 그리드 층;
(a) 프로필렌/에틸렌 공중합체, 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제) 및 이산화티탄; 또는
(b) 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체 및 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제) 및 이산화티타늄; 또는
(c) 에틸렌/옥텐 다중-블록 공중합체 및 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제); 또는
(d) 에틸렌/옥텐 공중합체 및 에틸렌 메타크릴산 공중합체(분산제) 및 이산화티타늄; 또는
(e) MAH 작용화된 에틸렌/옥텐 공중합체 및 C18-C26 카르복실산(분산제) 및 이산화티타늄;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) 프로필렌/에틸렌 공중합체, 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제) 및 이산화티타늄으로부터 선택되는 블렌드로 구성되는 그리드 영역을 갖는 그리드 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체 및 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제)로부터 선택되는 블렌드와 이산화티타늄으로 구성되는 격자 영역을 갖는 격자 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) 에틸렌/옥텐 다중-블록 공중합체 및 에틸렌 아크릴산 공중합체(분산제)로부터 선택되는 블렌드와 이산화티타늄으로 구성되는 그리드 영역을 갖는 그리드 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) 에틸렌/옥텐 공중합체 및 에틸렌 메타크릴산 공중합체(분산제)로부터 선택되는 블렌드와 이산화티타늄으로 구성되는 격자 영역을 갖는 격자 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
일 실시형태에서, 광전 모듈은:
(A) 전면 커버 시트;
(B) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 전면 캡슐화제 필름:
(i) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(C) 광전지;
(D) 하기를 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름:
(i) 하기로부터 선택되는 중합체성 재료로 구성된 후면 캡슐화제 필름:
(a) 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc의 밀도 및 1 g/10분 내지 100 g/10분의 MI를 갖는 에틸렌/C4-C8 α-올레핀 공중합체;
(ii) MAH-작용화된 에틸렌/옥텐 공중합체 및 C18-C26 카르복실산(분산제)로부터 선택되는 블렌드와 이산화티타늄으로 구성되는 격자 영역을 갖는 격자 층;
(E) 후면 커버 시트
를 포함하고;
광전 모듈은 3 W 내지 6 W의 Pmax/W 값을 갖는다. 일 실시형태에서, PV 모듈은 양면 PV 모듈이고 5.0 W 내지 5.5 W, 또는 5.0 W 초과 내지 5.3 W의 Pmax/W 값을 갖는다.
예시로서 그리고 비제한으로, 본 개시내용의 일부 실시형태는 하기 실시예에서 상세하게 기재된다.
실시예
실시예에 사용된 재료는 아래 표 1A 및 1B에 제공되어 있다.
[표 1A]
[표 1B]
실험 절차:
1. 수성 폴리올레핀 분산액의 제조
분산액 A는 열가소성 프로필렌/에틸렌 공중합체(VersifyTM 3200, Dow Inc.)로부터 제조되었다. 프로필렌/에틸렌 공중합체는 미국 특허 US7947776호에 설명된 압출 공정에 의해 물에 분산되었다. 수산화칼륨 중화 에틸렌 아크릴산 공중합체(PrimacorTM 5980i, SK Chemical)를 분산제로 사용하였다. 중합체 대 분산제 비는 85/15이고 최종 비휘발성 물질 함량은 55%이다. Coulter LS230 입자 분석기로 측정한 분산된 중합체 상의 평균 부피 직경은 0.86 마이크론이다.
분산액 B는 열가소성 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(NordelTM 4725P, Dow Inc.)로부터 제조되었다. 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체는 미국 특허 US7947776호에 설명된 압출 공정에 의해 물에 분산되었다. 수산화칼륨 중화 에틸렌 아크릴산 공중합체(PrimacorTM 5980i, SK Chemical)를 분산제로 사용하였다. 중합체 대 분산제 비는 80/20이고 최종 비휘발성 물질 함량은 46%이다. Coulter LS230 입자 분석기로 측정한 분산된 중합체 상의 평균 부피 직경은 1.24 마이크론이다.
분산액 C는 열가소성 에틸렌/옥텐 다중-블록 공중합체(INFUSETM 9500, Dow Inc.)로부터 제조되었다. 에틸렌/옥탄 다중-블록 공중합체는 미국 특허 US7947776호에 설명된 압출 공정에 의해 물에 분산되었다. 디메틸에탄올아민 중화 에틸렌 아크릴산 공중합체(PrimacorTM 5980i, SK Chemical)를 분산제로 사용하였다. 중합체 대 분산제 비는 80/20이고 최종 비휘발성 물질 함량은 50%이다. Coulter LS230 입자 분석기로 측정한 분산된 중합체 상의 평균 부피 직경은 0.56 마이크론이다.
분산액 D는 열가소성 에틸렌/옥텐 공중합체(ENGAGETM 8200, Dow Inc.)로부터 제조되었다. 에틸렌/옥탄 공중합체는 미국 특허 US7947776호에 설명된 압출 공정에 의해 물에 분산되었다. 수산화칼륨 중화 에틸렌 메타크릴산 공중합체(NucrelTM 960, Dow Inc.)와 말레산 무수물 그래프트된 폴리에틸렌 왁스(LicoceneTM 4351, Clariant)를 분산제로 사용하였다. 중합체 대 분산제 비는 70/30이고 최종 비휘발성 물질 함량은 44%이다. Coulter LS230 입자 분석기로 측정한 분산된 중합체 상의 평균 부피 직경은 1.09 마이크론이다.
분산액 E는 열가소성 말레산 무수물 그래프트된 폴리올레핀 엘라스토머(AFFINITYTM 1000R, Dow Inc.)로부터 제조되었다. 말레산 무수물 그래프트된 폴리올레핀 엘라스토머는 미국 특허 US7947776에 설명된 압출 공정에 의해 물에 분산되었다. 수산화칼륨 중화 C26 카르복실산(Unicid 350, Baker Hughes)을 분산제로 사용하였다. 중합체 대 분산제 비는 95/5이고 최종 비휘발성 물질 함량은 40%이다. Coulter LS230 입자 분석기로 측정한 분산된 중합체 상의 평균 부피 직경은 0.21 마이크론이다.
2. 수성 안료 분산액의 제조
R902 슬러리 제조 방법: 90 g R902 TiO2(부피 평균 입자 크기=0.42 마이크론, Chemours) 및 1.2 g Orotan 731A(분산제로서 말레산 무수물의 소듐 염, Dow Inc.)를 60 g 물에 첨가하고, 혼합물을 1000 RPM에서 5분 동안 교반하여 수성 안료 분산액인 60% TiO2 슬러리를 형성한다.
3. 수성 분산액 제형화
수성 P-P 분산액 예는 분산액 A, B, D 또는 E 중 하나를 각각 수성 안료 분산액(TiO2 슬러리)과 함께 1000 rpm에서 5분 동안 혼합하여 P-P 1, P-P 3, P-P 5, 및 P-P 6을 형성함으로써 제형화되었다. 또한, 수성 PU 분산액을 수성 안료 분산액 및 분산액 A와 분산액 C 각각과 함께 1000 rpm에서 5분 동안 혼합하여 P-P 2 및 P-P 4를 형성한다. P-P1 내지 P-P 6 각각에 대한 조성물은 하기 표 2에 제공된다. 자세한 조성은 표 2에서 확인할 수 있다.
[표 2]
4. 그리드 층 스크린 프린팅
이어서, 제형화된 P-P 수성 분산액을 후면 캡슐화제 필름에 스크린 프린팅한 다음 60℃에서 20분 동안 건조하여 그리드된 후면 캡슐화제 필름을 형성하였다.
5.
PV 모듈의 제조
유리/유리 양면 PV 모듈은 다음 절차에 따라 제조되었다.
25 cm x 25 cm 크기의 태양광 엠보싱 유리를 물로 세척한 다음 건조하여 사용하였다. 사용된 베이스필름은 유리 접착력(80 N/cm 초과), 높은 투명도(89% 초과) 및 상용화된 PV 캡슐화제 필름에 요구되는 기타 특성을 갖춘 상용화된 POE 또는 EVA 필름이었다. POE와 EVA 베이스 필름은 태양광 엠보싱 유리의 크기에 맞게 절단되었다. 그 후, 전면 유리/캡슐화제 필름/솔더링된 태양 전지/그리드 패턴 캡슐화제 필름/후면 유리를 순서대로 샌드위치 구조로 스택킹한 다음 가운데에 구멍이 있는 스카치 테이프를 이용하여 테두리를 둘러주었다.
적층은 Shunhong SH-X-1000 적층기에서 150℃에서 20분 동안 수행되었으며, 여기에는 4분 진공 공정과 16분 프레싱이 포함된다. 그 후, PV 모듈을 적층기에서 제거하고 실온에서 냉각시켰다.
Pmax/W 값은 아래 표 3에 나타낸 결과로 측정되었다. Pmax 값은 표준 시험 조건인 1000 W/m2 조명, 25℃에서 BERGER 태양광 시뮬레이터로 측정되었다. 각 샘플에 대해, Pmax/W를 아래 표 3에 나타낸 평균 Pmax/W 값으로 3회 측정하였다.
[표 3]
두 가지 유형의 PERC 양면 전지, 단일 면 PERC 셀의 한 가지 유형 및 N-탑콘 전지의 한 가지 유형의 경우, PV 모듈의 전력 출력은 POE 그리드된 후면 캡슐화제 필름 본 발명의 실시예 1 내지 8을 통해 모듈당 2.42% 내지 4.56% 범위로 PV 모듈당 0.14 내지 0.22 W만큼 개선된다.
특히, 본 개시내용은 본원에 포함된 실시형태 및 예시에 제한되지 않고, 하기 청구범위의 범주와 함께 실시형태의 일부 및 상이한 실시형태의 요소의 조합을 포함하는 이러한 실시형태의 변형된 형태를 포함하기 위한 것이다.
Claims (14)
- 하기를 포함하는 방법:
수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 제공하는 단계;
수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 후면 캡슐화제 필름에 적용하는 단계; 및
그리드-패턴을 그리드 층으로 건조하여 그리드된 후면 캡슐화제 필름을 형성하는 단계. - 제1항에 있어서,
수성 폴리올레핀 분산액을 제공하고 수성 안료 분산액을 제공하는 단계; 및
수성 폴리올레핀 분산액과 수성 안료 분산액을 혼합하여 수성 안료-폴리올레핀 분산액(P-P 분산액)을 형성하는 단계를 포함하는 방법. - 제2항에 있어서,
(A) 분산된 폴리올레핀 상, (B) 분산제, 및 (C) 물을 포함하고 pH가 12 미만인 수성 폴리올레핀 분산액을 형성하는 단계로서, 분산된 폴리올레핀 상은 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론의 부피 평균 입자 크기를 갖는 단계를 포함하는 방법. - 제2항 또는 제3항에 있어서, 안료 입자를 안료 분산제 및 물과 슬러리화하여 수성 안료 분산액을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제공 단계는,
안료 입자를 폴리올레핀과 컴파운딩하는 단계; 및
(A) 분산된 폴리올레핀-안료 상, (B) 분산제, (C) 물을 포함하고 pH가 12 미만인 수성-안료 폴리올레핀 분산액을 형성하는 단계로서, 분산된 안료-폴리올레핀 상은 0.1 마이크론 내지 2.0 마이크론의 부피 평균 입자 크기를 갖는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적용 단계가 후면 캡슐화제 필름 상에 수성 P-P 분산액의 그리드-패턴을 스크린 인쇄하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계는,
복수의 랜드 영역과 그리드 영역을 갖는 그리드 층을 형성하는 단계, 및
폴리올레핀과 안료의 블렌드의 연속 층으로 그리드 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법. - 제7항에 있어서,
복수의 광전지를 복수의 랜드 영역 각각에 배치하는 단계를 포함하는 방법. - 제8항에 있어서,
전면 캡슐화제 필름을 PV 전지 및 그리드된 후면 캡슐화제 필름 위에 배치하여 스택을 형성하는 단계; 및
스택을 적층하여 반사형 광전지(PV) 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 방법. - 하기를 포함하는 광전지 모듈:
그리드된 후면 캡슐화제 필름, 전면 캡슐화제 필름, 및 그리드된 후면 캡슐화제 필름과 전면 캡슐화제 필름 사이에 샌드위치된 복수의 광전지;
전면 및 상기 전면에 부착된 그리드 층을 갖는 그리드된 후면 캡슐화제 필름으로서, 그리드 층은
(i) 폴리올레핀과 안료로 구성된 반사 재료인 그리드 영역, 및
(ii) 그리드 영역에 의해 정의된 복수의 랜드 영역 - 각각의 랜드 영역에는 반사 재료가 없음 -;을 포함하는 그리드된 후면 캡슐화제 필름; 및
복수의 광전지, 각각의 광전지는 각각의 랜드 영역에 위치함. - 제10항에 있어서, 그리드 층은 전면 캡슐화제 필름의 부분과 직접 접촉하는, 광전지 모듈.
- 제10항에 있어서, 그리드 층과 전면 캡슐화제 필름 사이에 직접적인 접촉이 존재하지 않는, 광전지 모듈.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 그리드 영역은 후면 캡슐화제 필름의 전면에 부착된 연속 층인, 광전지 모듈.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 그리드 영역은 폴리올레핀, 안료 및 분산제의 블렌드로 구성되는, 광전지 모듈.
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