WO2013125874A1 - 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 Download PDF

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WO2013125874A1
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solar cell
film layer
cell module
back sheet
polyethylene
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PCT/KR2013/001382
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강한준
윤성환
전승환
김진호
양승영
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율촌화학 주식회사
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module back sheet and a solar cell module including the same. More specifically, the present invention relates to a solar cell module back sheet having an excellent price competitiveness compared to a conventional back sheet, and having excellent adhesiveness and barrier properties (such as moisture barrier property), and a solar cell module including the same.
  • the solar cell is composed of a plurality of solar cells (module) is modular. At this time, the plurality of solar cells are packed and fixed to the encapsulation layer, and a back sheet as a sealing member is bonded to the lower surface of the encapsulation layer to be modularized. This will be described with reference to FIG. 1. 1. 1 is a cross-sectional view of a conventional solar cell module according to the related art, in which a back sheet according to the prior art is shown.
  • a solar cell module generally includes transparent tempered glass 3 to which light is incident, an upper encapsulation layer 2a, a plurality of solar cells C, a lower encapsulation layer 2b, and a back sheet 1.
  • the plurality of solar cells C are packed and fixed in the encapsulation layers 2a and 2b. That is, as shown in FIG. 1, the plurality of solar cells C are packed and fixed between the upper encapsulation layer 2a and the lower encapsulation layer 2b.
  • the encapsulation layers 2a and 2b mainly use ethylene vinyl acetate (EVA), which is advantageous for packing (fixing) the solar cell (C).
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the back sheet 1 is bonded to the lower surface of the solar cell module, that is, the lower surface of the lower encapsulation layer 2b to protect the solar cell (C).
  • the solar cell module is required to have a long life without output degradation over a long time.
  • the back sheet 1 should be able to block moisture or oxygen that adversely affects the solar cell C, and to prevent degradation due to ultraviolet rays.
  • the cost reduction of the back sheet 1 is strongly demanded.
  • the back sheet 1 should be made of a material having heat resistance, durability, and weather resistance that can withstand high temperature, humidity, ultraviolet rays, etc. for long life of the solar cell module, and should be supplied at a low price. .
  • the solar cell module back sheet 1 has a structure in which a heat resistant polyethylene terephthalate (PET) film and a weather resistant fluorine film are laminated as a base substrate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the back sheet 1 includes a PET film 1a as a base substrate and a fluorine-based film 1b adhered to the PET film 1a through an adhesive.
  • Republic of Korea Patent No. 10-1022820 and Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0020227 discloses a technology related to this.
  • the PET film 1a is useful as a base substrate of the back sheet 1 due to its excellent heat resistance and excellent durability such as mechanical strength.
  • the fluorine-based film 1b is mainly made of a film such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinyl fluoride (PVF), and the fluorine-based film 1b has excellent weather resistance and the like. There is an advantage.
  • the conventional back sheet 1 has a problem in that the price of the constituent material is high and the price is not competitive.
  • the fluorine-based film (1b) such as PVDF or PVF molded into a film as described above for the weather resistance is bonded to the PET film (1a) through an adhesive there was.
  • the fluorine-based film 1b such as PVDF or PVF has a problem in that the price of the film itself is high and the price of the back sheet 1 cannot be reduced.
  • the conventional back sheet 1 has a problem in that the interlayer adhesion of each layer constituting the back sheet 1 and the adhesive force for modularization are weak, so that durability and the like are inferior.
  • the barrier properties such as moisture barrier properties are not good.
  • the PET film 1a and the fluorine-based film 1b are adhered through an adhesive, there is a problem in that the interlayer adhesion between the two films 1a and 1b is weak.
  • the back sheet 1 should be firmly adhered to the lower encapsulation layer 2b of the solar cell module, that is, the EVA sheet, to maintain sealing property.
  • the back sheet 1 has a weak adhesive strength between the fluorine-based film 1b and the EVA sheet, resulting in poor durability. There is this.
  • the fluorine-based film 1b is advantageous in weathering resistance, but it is also pointed out that the barrier property such as moisture barrier property is not good due to high moisture permeability.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent No. 10-1022820
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0020227
  • an object of the present invention is to provide a back sheet for a solar cell module, and a solar cell module including the same, having excellent adhesion and barrier properties (moisture barrier property, etc.) while being widely available at a low price.
  • a back sheet for a solar cell module comprising a polyethylene-based film layer containing a white inorganic material.
  • the polyethylene film layer may contain 2 to 15 parts by weight of a white inorganic material based on 100 parts by weight of polyethylene resin.
  • the polyethylene film layer may be formed by coating a polyester film layer with a composition containing a polyethylene resin and a white inorganic material.
  • the present invention provides a solar cell module including the back sheet according to the present invention.
  • the present invention it can be supplied at low cost and is excellent in adhesiveness and barrier property (moisture barrier property, etc.).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar cell module and a back sheet according to the prior art.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of a solar cell module back sheet according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a solar cell module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration of the solar cell module back sheet according to the invention
  • Figure 3 is a cross-sectional configuration of the solar cell module according to the present invention It is an example.
  • the solar cell module back sheet (hereinafter, abbreviated as "back sheet") according to the present invention is a polyester film layer 12 as a base substrate and the polyester film layer.
  • the polyethylene film layer 14 formed on the (12) is included.
  • the polyethylene film layer 14 is formed on both sides of the polyester film layer 12. That is, the polyethylene film layer 14 is formed on both the upper surface and the lower surface of the polyester film layer 12. More specifically, the back sheet 10 according to the present invention is a polyester film layer 12 as a substrate, as shown in Figure 2, the upper polyethylene film layer formed on the upper surface of the polyester film layer 12 ( 14a) and a lower polyethylene film layer 14b formed on the lower surface of the polyester film layer 12.
  • the polyethylene film layers 14, 14a and 14b contain a white inorganic material.
  • the polyester film layer 12 is composed of a polyester film.
  • the polyester film layer 12 may be composed of one polyester film or two or more polyester films may be laminated and laminated.
  • the polyester film is not limited as long as it includes a polyester resin.
  • polymerized can be used.
  • the polyester film layer 12 is a polyester resin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT) and polybutylene naphthalate (PBN) which is advantageous in heat resistance and mechanical strength, etc.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PBN polybutylene naphthalate
  • the polyester film layer 12 may include one or more resins selected from polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and the like having ethylene in the molecule among those listed above.
  • the polyester film layer 12 may be more specifically composed of a polyethylene terephthalate film (PET film) or polyethylene naphthalate film (PEN film).
  • the polyester film layer 12 is not particularly limited, but may have a thickness of, for example, 50 ⁇ m (micrometer) to 1,000 ⁇ m. In this case, when the thickness of the polyester film layer 12 is less than 50 ⁇ m, barrier properties, heat resistance, mechanical strength (tensile strength, etc.) and dimensional stability may not be good, and when it exceeds 1,000 ⁇ m, flexibility or It may not be desirable in terms of cost. In consideration of this point, the polyester film layer 12 may have a thickness of 80 ⁇ 500 ⁇ m or 100 ⁇ 300 ⁇ m.
  • the polyethylene film layer 14 contains a white inorganic material as described above.
  • the polyethylene film layer 14 specifically contains a polyethylene resin and a white inorganic material.
  • the polyethylene resin is not limited as long as it contains ethylene in the molecule.
  • the polyethylene-based resin can be selected from, for example, homopolymers of ethylene monomers or ethylene containing copolymers. Examples of the copolymer include ethylene monomers and copolymers such as propylene or butylene monomers.
  • the polyethylene-based resin for example, one or more selected from polyethylene (PE), ethylene-propylene copolymer, ethylene-butylene copolymer and the like can be used.
  • the white inorganic material is not limited as long as it is a white inorganic particle.
  • the white inorganic material may include one or more selected from titanium dioxide (TiO 2 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and the like.
  • the white inorganic material may more specifically include at least titanium dioxide (TiO 2 ). That is, a white inorganic material may be a mixture further comprising at least one selected from titanium dioxide (TiO 2) or a structure, titanium dioxide (TiO 2), calcium (CaO) and magnesium oxide or the like.
  • the polyethylene film layer 14 is formed on both sides of the polyester film layer 12 as described above, wherein the upper polyethylene film layer 14a is an encapsulation layer 20 of the solar cell module (see FIG. 3), That is, it is bonded to the lower encapsulation layer 20a.
  • the lower polyethylene film layer 14b forms a lower outermost surface of the solar cell module.
  • the polyethylene film layer 14 as described above is formed on both sides of the polyester film layer 12, having excellent heat resistance and weather resistance, as well as excellent price competitiveness compared to the conventional back sheet.
  • the polyester film layer 12 may have basic physical properties such as heat resistance and mechanical strength.
  • the polyethylene film layer 14 is significantly cheaper in comparison with conventional fluorine-based films (1b, see FIG. 1) such as PVDF and PVF, and has a significantly lower price, thereby distributing the back sheet 10 at a lower price. It can be done.
  • the polyethylene film layer 14 has excellent adhesion. That is, the polyethylene film layer 14 not only achieves excellent adhesion between the back sheet 10 and the encapsulation layer 20, but also excellent interlayer adhesion of the back sheet 10 itself.
  • the encapsulation layer 20 of the solar cell module is generally composed of an ethylene vinyl acetate (EVA) sheet, wherein the polyethylene film layer 14 constitutes an ethylene vinyl acetate (EVA) sheet of the encapsulation layer 20.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the polyester film layer 12 may be composed of a polyethylene terephthalate film (PET film) or a polyethylene naphthalate film (PEN film).
  • the polyethylene-based film layer 14 includes ethylene as the homogeneous monomer constituting the polyethylene terephthalate film (PET film) or polyethylene naphthalate film (PEN film), and has excellent interlayer adhesion with the polyester film layer 12.
  • PET film polyethylene terephthalate film
  • PEN film polyethylene naphthalate film
  • the polyethylene film layer 14 improves barrier properties. That is, the polyethylene resin constituting the polyethylene film layer 14 is excellent in impermeability of gas and liquid, and improves durability by improving barrier properties such as moisture barrier property on the back sheet 10.
  • the polyethylene film layer 14 improves mechanical properties, photoelectric efficiency (ratio of light into electricity), and the like.
  • the white inorganic material contained in the polyethylene-based film layer 14 improves mechanical properties such as tensile strength and dimensional stability.
  • the white inorganic material imparts a reflectivity to the polyethylene-based film layer 14 to reflect the incident sunlight toward the solar cell C (see FIG. 3). Accordingly, the light reception amount (incident light amount) of the solar cell C is increased to improve the light conversion efficiency.
  • the white inorganic material is very advantageous for improvement, such as titanium dioxide, can include a (TiO 2) the titanium dioxide (TiO 2) it is mechanical and photovoltaic conversion efficiency (photovoltaic reflectivity) above, as described above .
  • the polyethylene film layer 14 may contain 2 to 15 parts by weight of a white inorganic material based on 100 parts by weight of polyethylene resin.
  • a white inorganic material based on 100 parts by weight of polyethylene resin.
  • the improvement effect such as mechanical properties and light conversion efficiency (reflective power of sunlight) according to the content thereof may be insignificant.
  • the content of the white inorganic material exceeds 15 parts by weight, the content ratio of the polyethylene-based resin is relatively low, the adhesive force may be lowered, and may be undesirable in terms of price.
  • the white inorganic material such as titanium dioxide (TiO 2 ) may have a particle size of 30 ⁇ m or less.
  • the white inorganic material may have a particle size of, for example, 0.05 to 30 ⁇ m. In this case, when the particle size of the white inorganic material is less than 0.05 ⁇ m, the solar light reflecting effect may be insignificant, and when the particle size of the white inorganic material exceeds 30 ⁇ m, the adhesion of the polyethylene resin may be inhibited.
  • the white inorganic material may more specifically have a particle size of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the polyethylene film layer 14 may have a thickness of 10 ⁇ 250 ⁇ m. At this time, when the thickness of the polyethylene-based film layer 14 is less than 10 ⁇ m, effects such as weather resistance, adhesiveness, and mechanical properties may be insignificant. If the thickness is too thick exceeding 250 ⁇ m, the flexibility of the back sheet 10 may be impaired, which may be undesirable in terms of price.
  • the polyethylene film layer 14 as described above may be formed on the polyester film layer 12 by various methods.
  • the polyethylene film layer 14 may be molded into a film containing a polyethylene-based resin and a white inorganic material, and then laminated on the polyester film layer 12 by heat fusion or an adhesive.
  • the adhesive is not particularly limited, and for example, at least one adhesive selected from acrylic, urethane, and epoxy resins may be used.
  • the polyethylene film layer 14 may be formed through a coating. Specifically, in terms of the manufacturing process, the polyethylene film layer 14 may be formed through curing (drying) after coating a coating composition containing polyethylene resin and a white inorganic material on the polyester film layer 12. At this time, the polyethylene film layer 14 has an adhesive force with the polyester film layer 12 due to the adhesiveness of the polyethylenic resin.
  • the coating composition may more specifically contain a polyethylene-based resin, a white inorganic material, and a solvent.
  • the solvent is not limited as long as the solvent is diluted to have a viscosity enough to coat the polyethylene resin.
  • the solvent for example, one or more organic solvents selected from alcohols, glycols, ketones, formamides and the like can be used.
  • the solvent may be one or more selected from methanol, ethanol, isopropanol, methylene glycol, ethylene glycol, methyl ethyl ketone (MEK), dimethylformamide (DMF), and the like.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • DMF dimethylformamide
  • Such a solvent may contain, for example, 50 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of polyethylene-based resin.
  • the coating composition may optionally further contain additives such as antioxidants, sunscreens and tackifiers.
  • the coating method of the coating composition and the number of coatings are not limited.
  • spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, ink-jet printing, gravure and screen printing One or more coating methods selected from printing) and the like, may be formed by coating one or more times.
  • the back sheet 10 includes a polyester film layer 12 and a polyethylene-based film layer 14 formed on both sides of the polyester film layer 12 as described above, and optionally separately It may further comprise a functional layer of. For example, it may further include a primer layer formed on the upper polyethylene film layer 14a.
  • the primer layer is for improving the adhesion between the upper polyethylene film layer 14a and the encapsulation layer 20, which is formed by coating a thin adhesive resin.
  • the primer layer is not particularly limited, but may have a thickness of 10 ⁇ m or less, for example, a thickness of 2 to 5 ⁇ m.
  • the primer layer may be formed by coating one or more adhesive resins selected from, for example, polyethylene, ethylene vinyl acetate (EVA), acrylic, urethane and epoxy resins.
  • the solar cell module according to the present invention includes the back sheet 10 of the present invention as described above.
  • 3 is a cross-sectional view showing an exemplary form of a solar cell module according to the present invention.
  • the solar cell module according to the present invention is a transparent member 30, the encapsulation layer 20, the solar cell (C), and the back sheet 100 of the present invention as described above sequentially It may have a stacked structure.
  • the transparent member 30 is to protect the upper side of the solar cell (C), which may be used for tempered glass and the like advantageous for the incident light with the solar cell (C) protection.
  • the encapsulation layer 20 is capable of packing and fixing a plurality of electrically connected solar cells C. As shown in FIG. 3, the encapsulation layer 20b and the lower encapsulation layer 20a are illustrated in FIG. It can be divided into.
  • the encapsulation layer 20 may be preferably composed of an ethylene vinyl acetate (EVA) sheet as usual.
  • the back sheet 10 is adhered to the lower portion of the encapsulation layer 20. More specifically, the upper polyethylene film layer 14a of the back sheet 100 is adhered to the lower surface of the lower encapsulation layer 20a.
  • the upper polyethylene film layer 14a and the lower encapsulation layer 20a may be bonded by heat fusion or an adhesive.
  • the adhesive is not particularly limited, and for example, one or more adhesives selected from acrylic, urethane and epoxy resins can be used.
  • the upper polyethylene film layer 14a and the lower sealing layer 20a are preferably bonded by heat fusion.
  • the primer layer and the lower encapsulation layer 20a may be adhered to each other.
  • the back sheet 10 can be reduced in price. That is, in constructing the surface layer for weather resistance, the polyethylene film layer 14 mainly composed of inexpensive polyethylene-based resins, without using fluorine-based films such as PVDF or PVF, which has a high price of the film itself as in the prior art, It can be used to spread the back sheet 10 at a low price while having equivalent or more weather resistance.
  • the adhesion between the encapsulation layer 20 and the interlayer adhesion with the polyester film layer 12 are improved, and barrier properties such as moisture barrier properties are improved.
  • the polyethylene film layer 14 contains a white inorganic material (preferably titanium dioxide), and improves mechanical properties, photoelectric efficiency, and the like.
  • Example and comparative example of this invention are illustrated.
  • the following examples are merely provided to aid the understanding of the present invention, whereby the technical scope of the present invention is not limited.
  • a liquid coating composition was obtained in which 10 parts by weight of white titanium dioxide (TiO 2 ) having an average particle size of 3 ⁇ m was mixed with respect to 100 parts by weight of polyethylene (PE). Then, a heat resistant PET film having a thickness of 250 ⁇ m was prepared, and the coated coating material was coated on both sides thereof, followed by hot air drying. That is, a 50-micrometer-thick TiO 2 -containing white PE film (hereinafter referred to as a 'W-PE film') is formed on both sides of a PET film (250 ⁇ m thick), thereby providing W-PE (50 ⁇ m) / PET (250 A back sheet having a laminated structure of ⁇ m) / W-PE (50 ⁇ m) was produced.
  • a 50-micrometer-thick TiO 2 -containing white PE film hereinafter referred to as a 'W-PE film'
  • a backsheet was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a heat resistant PET film having a thickness of 188 ⁇ m was used as a heat resistant PET film having a thickness of 250 ⁇ m. That is, the back sheet which has a laminated structure of W-PE (50 micrometers) / PET (188 micrometers) / W-PE (50 micrometers) was manufactured.
  • a conventional general back sheet is obtained by bonding a PVDF film (50 ⁇ m in thickness) with an acrylic adhesive on both sides of a heat resistant PET film (250 ⁇ m in thickness) to obtain PVDF (50 ⁇ m) / PET (250 ⁇ m) / PVDF (50 ⁇ m).
  • a back sheet having a laminated structure was prepared.
  • a comparative specimen was prepared as follows.
  • a heat resistant PET film (thickness 250 ⁇ m) was prepared, and the same liquid coating composition as in Example 1 was coated and dried on one side of the PET film.
  • a liquid fluorine resin PVDF was coated to prepare a back sheet having a laminated structure of W-PE (50 ⁇ m) / PET (250 ⁇ m) / fluorine coating (15 ⁇ m).
  • Each back sheet specimen was cut to a size of 120 mm x 60 mm (width x length) using a cutter bar, and then the starting point and the point of 100 mm in the horizontal direction were marked. Then, the mixture was placed in an oven and left at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, taken out, the length from the starting point to the marked point was measured, and the heat resistance dimensional stability was evaluated according to the following equation.
  • Heat-resistant dimensional stability (%) (t-t 0 ) / t 0 x 100
  • Each back sheet specimen was bonded by heat fusion with an EVA sheet.
  • the back sheet specimen was cut into A4 size, the EVA sheet was cut into a smaller size than the back sheet specimen, and superimposed and put into a hot air oven at a temperature of 150 ° C. for 15 minutes to bond. And after taking out of the oven and cooling, it cut into 15 mm x 15 mm (width x length) size, and measured the peeling strength (adhesive force with EVA) between an EVA sheet and a back sheet.
  • Each back sheet specimen was cut to a size of 15 mm x 15 mm (width x length) using a cutter bar, and then measured using a moisture permeability meter.
  • Reflectance at 550 nm wavelength was measured using a Shimadzu UV-spectrometer machine.
  • the backsheets according to Examples 1 and 2 of the present invention are equivalent to mechanical properties (dimension stability) in comparison with the conventional Comparative Example 1, in particular, interlayer adhesion and adhesion with EVA. It can be seen that it has a very excellent characteristics. In addition, the moisture permeability was found to have excellent moisture barrier properties (barrier). And when compared with the comparative example 2 which formed the W-PE film only in one side, it turned out that it is very favorable in all the characteristics.
  • each back sheet specimen was exposed to UV lamp of the test exposure exposure equipment at the intensity of 65 W / m2 for 100 hours, 200 hours, 500 hours, as described above Dimensional stability and interlayer adhesion were evaluated.
  • the back sheet has excellent weather resistance (reliability) in Examples 1 and 2 of the present invention even when exposed to ultraviolet (UV) for a long time.
  • the back sheet according to Examples 1 and 2 of the present invention in comparison with the conventional Comparative Example 1, maintains the initial value at almost the same level even after being exposed to ultraviolet (UV) light for 500 hours in the interlayer adhesion, thereby providing excellent weather resistance ( Reliability).
  • [Table 3] shows the results of evaluation of physical properties according to the content of titanium dioxide (TiO 2 ). Specifically, in the same manner as in Example 1, in the manufacture of a white PE film (W-PE film), by varying the content of titanium dioxide (TiO 2 ) is prepared, for each back sheet specimen , The adhesive force with the EVA sheet was evaluated in the same manner as above. And the reflectance was evaluated by the method described above, and the results are shown in the following [Table 3].

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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.　본 발명은 폴리에스테르 필름층; 및 상기 폴리에스테르 필름층의 양면에 형성되고, 백색 무기물을 함유하는 폴리에틸렌계 필름층을 포함하는 태양전지 모듈용 백 시트, 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.　본 발명에 따르면, 저렴한 가격으로 보급될 수 있고, 접착성 및 습기 차단성(투습성) 등이 우수하다.

Description

태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
본 발명은 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는 종래의 백 시트 대비 우수한 가격 경쟁력을 가지며, 접착성 및 배리어성(습기 차단성 등) 등이 우수한 태양전지 모듈용 백 시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 차세대 친환경 에너지원으로서 태양전지가 개발되어 주택용, 공업용 등으로 급속하게 보급되고 있다.
태양전지는 다수의 태양전지 셀(cell)이 모듈화되어 구성된다.　이때, 다수의 태양전지 셀은 봉지층에 패킹(packing), 고정되며, 상기 봉지층의 하부 면에는 밀봉 부재로서의 백 시트(back sheet)가 접착되어 모듈화된다.　이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 일반적인 태양전지 모듈의 단면 구성도를 보인 것으로서, 여기에는 종래 기술에 따른 백 시트가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 태양전지 모듈은 일반적으로 광이 입사되는 투명 강화 유리(3), 상부 봉지층(2a), 다수의 태양전지 셀(C), 하부 봉지층(2b) 및 백 시트(1)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 다수의 태양전지 셀(C)은 봉지층(2a)(2b)에 패킹되어 고정되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지 셀(C)은 상부 봉지층(2a)과 하부 봉지층(2b)의 사이에 패킹되어 고정되어 있다. 이때, 상기 봉지층(2a)(2b)은 태양전지 셀(C)의 패킹(고정)에 유리한 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 주로 사용된다.　그리고 상기 백 시트(1)는 태양전지 모듈의 하부, 즉 상기 하부 봉지층(2b)의 하부 면에 접착되어 태양전지 셀(C)을 보호한다.
태양전지 모듈은 장시간에 걸쳐 출력 저하가 없는 장수명화가 요구된다.　 이러한 장수명화를 위해, 상기 백 시트(1)는 태양전지 셀(C)에 악영향을 주는 수분이나 산소를 차단할 수 있고, 자외선 등에 의한 열화를 방지할 수 있어야 한다.　또한, 최근에는 백 시트(1)의 저가격화가 강하게 요구되고 있다.　이에 따라, 백 시트(1)는 태양전지 모듈의 장수명화를 위해 높은 온도나 습도, 그리고 자외선 등에 잘 견딜 수 있는 내열성, 내구성 및 내후성 등을 가진 재질이어야 하며, 이와 함께 저가의 가격으로 보급되어야 한다.
일반적으로, 태양전지 모듈용 백 시트(1)는 베이스 기재로서 내열성의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름과 내후성의 불소계 필름이 적층된 구조를 갖는다.　구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 백 시트(1)는 베이스 기재로서의 PET 필름(1a)과, 상기 PET 필름(1a)에 접착제를 통해 접착된 불소계 필름(1b)을 포함한다.　대한민국 등록특허 제10-1022820호 및 대한민국 공개특허 제10-2011-0020227호에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다.
상기 PET 필름(1a)은, 내열성은 물론 기계적 강도 등의 내구성이 우수하여 백 시트(1)의 베이스 기재로서 유용하다.　또한, 상기 불소계 필름(1b)은 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF; Polyvinylidene fluoride)나 폴리비닐플로라이드(PVF; Polyvinyl fluoride) 등의 필름이 주로 사용되는데, 이러한 불소계 필름(1b)은 내후성 등이 뛰어난 장점이 있다.
그러나 종래의 백 시트(1)는 구성 재질의 가격이 높아 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 종래에는 백 시트(1)를 구성함에 있어서, 내후성을 위해 상기한 바와 같이 필름 상으로 성형된 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b)을 PET 필름(1a) 상에 접착제를 통해 접착하고 있었다. 그러나 상기 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b)은 필름 자체의 가격이 높아 백 시트(1)의 저가격화를 도모하지 못하고 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 백 시트(1)는, 백 시트(1)를 구성하는 각층의 층간 접착력과 모듈화를 위한 접착력이 약하여 내구성 등이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 습기 차단성 등의 배리어(barrier) 특성 면에서도 양호하지 못한 문제점이 있다.　구체적으로, PET 필름(1a)과 불소계 필름(1b)을 접착제를 통해 접착시키고 있지만, 이들 두 필름(1a)(1b) 사이의 층간 접착력이 약한 문제점이 있다.　 아울러, 백 시트(1)는 태양전지 모듈의 하부 봉지층(2b), 즉 EVA 시트에 견고하게 접착되어 밀봉성을 유지해야 하는데, 불소계 필름(1b)과 EVA 시트 간의 접착력이 약하여 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.　 부가적으로, 상기 불소계 필름(1b)은 내후성에서는 유리하나, 투습도가 높아 습기 차단성 등의 배리어성이 양호하지 못한 문제점도 지적된다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-1022820호
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허 제10-2011-0020227호
이에, 본 발명은 저렴한 가격으로 보급될 수 있으면서도 접착력 및 배리어성(습기 차단성 등)이 우수한 태양전지 모듈용 백 시트, 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
폴리에스테르 필름층; 및
상기 폴리에스테르 필름층의 양면에 형성되고, 백색 무기물을 함유하는 폴리에틸렌계 필름층을 포함하는 태양전지 모듈용 백 시트를 제공한다.
이때, 상기 폴리에틸렌계 필름층은 폴리에틸렌계 수지 100중량부에 대하여 백색 무기물을 2 ~ 15 중량부로 함유할 수 있다. 그리고 상기 폴리에틸렌계 필름층은, 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유하는 조성물이 폴리에스테르 필름층에 코팅되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 백 시트를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 저렴한 가격으로 보급될 수 있고, 접착성 및 배리어성(습기 차단성 등) 등이 우수하다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양전지 모듈과 백 시트의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 형태에 따른 태양전지 모듈용 백 시트의 단면 구성도를 보인 것이다.　
도 3은 본 발명의 예시적인 형태에 따른 태양전지 모듈의 단면 구성도를 보인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 보인 것으로서, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백 시트의 단면 구성도를 예시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 단면 구성도를 예시한 것이다.
먼저, 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 백 시트(이하, "백 시트"로 약칭한다.)는 베이스 기재로서의 폴리에스테르 필름층(12)과, 상기 폴리에스테르 필름층(12) 상에 형성된 폴리에틸렌계 필름층(14)을 포함한다.
이때, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에스테르 필름층(12)의 양면에 형성된다. 즉, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리폴리에스테르 필름층(12)의 상부 면과 하부 면 모두에 형성된다.　보다 구체적으로, 본 발명에 따른 백 시트(10)는 도 2에 도시한 바와 같이 기재로서의 폴리에스테르 필름층(12), 상기 폴리에스테르 필름층(12)의 상부 면에 형성된 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a), 및 상기 폴리에스테르 필름층(12)의 하부 면에 형성된 하부 폴리에틸렌계 필름층(14b)을 포함하는 적층 구조를 갖는다.　 그리고 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)(14a)(14b)은 백색 무기물을 함유한다.
상기 폴리에스테르 필름층(12)은 폴리에스테르 필름으로 구성된다.　 이때, 폴리에스테르 필름층(12)은 1장의 폴리에스테르 필름으로 구성되거나, 2장 이상 다수의 폴리에스테르 필름이 적층 합지되어 구성될 수 있다. 본 발명에서, 상기 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것이면 제한되지 않는다. 예를 들어 카르복실기를 가지는 화합물과 수산기를 가지는 화합물이 중합된 폴리에스테르계 수지를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 성형한 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 필름층(12)은, 폴리에스테르계 수지로서 내열성 및 기계적 강도 등에서 유리한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN) 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함할 수 있다. 나아가, 폴리에스테르 필름층(12)은 상기한 나열한 것들 중에서 분자 내에 에틸렌을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함할 수 있다. 폴리에스테르 필름층(12)은 보다 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 필름층(12)은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 50㎛(마이크로미터) ~ 1,000㎛의 두께를 가질 수 있다. 이때, 폴리에스테르 필름층(12)의 두께가 50㎛ 미만이면 배리어성, 내열성, 기계적 강도(인장강도 등) 및 치수안정성 등이 양호하지 않을 수 있으며, 1,000㎛를 초과하는 경우 유연성(flexible)이나 비용 면에서 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 폴리에스테르 필름층(12)은 80 ~ 500㎛ 또는 100 ~ 300㎛의 두께를 가질 수 있다.
한편, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 전술한 바와 같이 백색 무기물을 함유한다. 폴리에틸렌계 필름층(14)은 구체적으로 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유한다.
이때, 상기 폴리에틸렌계 수지는 분자 내에 에틸렌을 포함하는 것이면 제한되지 않는다.　폴리에틸렌계 수지는, 예를 들어 에틸렌 단량체의 단독 중합체 또는 에틸렌 함유 공합중체로부터 선택될 수 있다.　상기 공중합체는 에틸렌 단량체와, 프로필렌 또는 부틸렌 단량체 등의 공중합체를 예로 들 수 있다. 폴리에틸렌계 수지는, 구체적인 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 에틸렌-부틸렌 공합체 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 백색 무기물은 백색의 무기물 입자이면 제한되지 않는다.　 백색 무기물은, 이산화티타늄(TiO2), 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO) 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 백색 무기물은, 보다 구체적으로 적어도 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.　즉, 백색 무기물은 이산화티타늄(TiO2)으로 구성되거나, 이산화티타늄(TiO2)에 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘 등으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 전술한 바와 같이 폴리에스테르 필름층(12)의 양면에 형성되는데, 이때 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a)은 태양전지 모듈의 봉지층(20, 도 3 참조), 즉 하부 봉지층(20a)과 접착된다.　그리고 하부 폴리에틸렌계 필름층(14b)은 태양전지 모듈의 하측 최외각 표면을 구성한다.
본 발명에 따르면, 위와 같은 폴리에틸렌계 필름층(14)이 폴리에스테르 필름층(12)의 양면에 형성되어, 우수한 내열성 및 내후성 등을 가짐은 물론, 종래의 백 시트 대비 우수한 가격 경쟁력을 도모한다.　구체적으로, 폴리에스테르 필름층(12)은 내열성과 기계적 강도 등의 기본적인 물성을 갖게 할 수 있다. 폴리에틸렌계 필름층(14)은 종래의 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름(1b, 도 1 참조)과 대비하여 동등 이상의 내후성 등을 갖게 하면서도 가격이 현저히 저렴하여 백 시트(10)를 저가의 가격으로 보급되게 할 수 있다.　
또한, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 우수한 접착력을 갖는다.　즉, 폴리에틸렌계 필름층(14)은 백 시트(10)와 봉지층(20) 간의 우수한 접착력을 도모함은 물론, 백 시트(10) 자체의 우수한 층간 접착력을 도모한다.　
구체적으로, 태양전지 모듈의 봉지층(20)은 일반적으로 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트로 구성되는데, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 봉지층(20)의 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트를 구성하는 동질의 단량체로서 에틸렌을 포함하여 봉지층(20)과 우수한 접착력을 갖는다.　그리고 전술한 바와 같이, 상기 폴리에스테르 필름층(12)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름)이나 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)으로 구성될 수 있다. 이때 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름)이나 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름)을 구성하는 동질의 단량체로서 에틸렌을 포함하여, 폴리에스테르 필름층(12)과 우수한 층간 접착력을 갖는다.　또한, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 배리어성을 개선한다.　즉, 폴리에틸렌계 필름층(14)을 구성하는 폴리에틸렌계 수지는 기체나 액체의 불투과성이 우수하여, 백 시트(10)에 습기 차단성 등의 배리어성을 개선하여 내구성을 향상시킨다.
아울러, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 기계적 특성 및 광전화 효율(광을 전기로 바꾸는 비율) 등을 향상시킨다.　구체적으로, 폴리에틸렌계 필름층(14)에 함유된 백색 무기물은 인장강도 및 치수안정성 등의 기계적 특성을 향상시킨다.　또한, 상기 백색 무기물은 폴리에틸렌계 필름층(14)에 반사능을 부여하여, 입사된 태양광을 태양전지 셀(C, 도 3 참조) 쪽으로 반사시킨다.　 이에 따라, 태양전지 셀(C)의 수광량(입사된 광량)이 증가되어 광전환 효율이 향상된다.　이때, 상기 백색 무기물은 상기한 바와 같이 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있으며, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 위와 같은 기계적 특성 및 광전환 효율(태양광의 반사능) 등의 개선에 매우 유리하다.
또한, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에틸렌계 수지 100중량부에 대하여 백색 무기물을 2 ~ 15중량부로 함유할 수 있다.　이때, 백색 무기물의 함량이 2중량부 미만이면, 이의 함유에 따른 기계적 특성 및 광전환 효율(태양광의 반사능) 등의 개선 효과가 미미할 수 있다.　그리고 백색 무기물의 함량이 15중량부를 초과하면, 상대적으로 폴리에틸렌계 수지의 함량 비율이 낮아져 접착력이 저하될 수 있고, 가격 면에서도 바람직하지 않을 수 있다.　아울러, 상기 이산화티타늄(TiO2) 등의 백색 무기물은 30㎛ 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 백색 무기물은, 구체적인 예를 들어 0.05 ~ 30㎛의 입자 크기를 가질 수 있다.　이때, 백색 무기물의 입자 크기가 0.05㎛ 미만이면 태양광 반사능 효과가 미미할 수 있으며, 30㎛를 초과하면 폴리에틸렌계 수지의 접착력을 저해할 수 있다. 백색 무기물은, 보다 구체적으로 0.1 ~ 10㎛의 입자 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 10 ~ 250㎛의 두께를 가질 수 있다. 이때, 폴리에틸렌계 필름층(14)의 두께가 10㎛ 미만으로서 너무 얇으면 내후성, 접착성 및 기계적 특성 등의 효과가 미미할 수 있다. 그리고 250㎛를 초과하여 너무 두꺼우면, 백 시트(10)의 유연성(flexible)을 저해할 수 있고, 가격 면에서도 바람직하지 않을 수 있다.
위와 같은 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에스테르 필름층(12) 상에 다양한 방법으로 형성될 수 있다.　예를 들어, 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유하는 조성물을 필름 상으로 성형한 후, 이를 폴리에스테르 필름층(12) 상에 열융착이나 접착제에 의해 합지될 수 있다.　이때, 상기 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계 수지 등으로부터 선택된 1종 이상의 접착제를 사용할 수 있다.　
본 발명의 일 구현예에 따라서, 상기 폴리에틸렌계 필름층(14)은 코팅을 통해 형성될 수 있다.　구체적으로, 제조공정면에서 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유하는 코팅 조성물을 폴리에스테르 필름층(12) 상에 코팅한 후, 경화(건조)를 통해 형성될 수 있다. 이때, 폴리에틸렌계 필름층(14)은 폴리에틸계 수지의 접착성에 의해 폴리에스테르 필름층(12)과의 접착력이 도모된다.
상기 코팅 조성물은, 보다 구체적으로 폴리에틸렌계 수지, 백색 무기물 및 용매를 함유할 수 있다.　이때, 상기 용매는 폴리에틸렌계 수지를 희석하여 코팅이 가능할 정도의 점도를 갖게 하는 것이면 제한되지 않는다.　 용매는, 예를 들어 알콜계, 글리콜계, 케톤계 및 포름아마이드계 등으로부터 선택된 하나 이상의 유기용제를 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 메틸에틸케톤(MEK) 및 다이메틸포름아마이드(DMF) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.　이러한 용매는 폴리에틸렌계 수지 100중량부에 대하여 예를 들어 50 ~ 300중량부로 함유할 수 있다.　이때, 용매의 함량이 50중량부 미만이면 점도가 높아 코팅 작업성이 떨어질 수 있으며, 300중량부를 초과하면 경화(건조) 시간이 오래 걸릴 수 있다. 아울러, 상기 코팅 조성물은 경우에 따라서 선택적으로 산화방지제, 자외선 차단제 및 점착성 부여제 등의 첨가제를 더 함유할 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물의 코팅 방법 및 코팅 회수는 제한되지 않는다.　예를 들어 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 바 코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 그라비아(gravure) 및 스크린 프린팅(screen-printing) 등으로부터 선택된 하나 이상의 코팅 방법으로, 1회 또는 2회 이상 코팅하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 백 시트(10)는 상기한 바와 같이 폴리에스테르 필름층(12)과, 상기 폴리에스테르 필름층(12)의 양면에 형성된 폴리에틸렌계 필름층(14)을 포함하며, 이외에 선택적으로 별도의 기능성 층을 더 포함할 수 있다.　예를 들어, 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a) 상에 형성된 프라이머층(primer layer)을 더 포함할 수 있다.
상기 프라이머층은 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a)과 봉지층(20)의 접착력 개선을 위한 것으로서, 이는 접착성의 수지가 얇게 코팅되어 형성된다.　 프라이머층은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 10㎛ 이하의 두께, 구체적인 예를 들어 2 ~ 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 이러한 프라이머층은 예를 들어 폴리에틸렌계, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계 수지 등으로부터 선택된 1종 이상의 접착성 수지가 코팅되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은, 상기한 바와 같은 본 발명의 백 시트(10)를 포함한다.　도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 예시적인 형태를 보인 단면 구성도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 투명 부재(30), 봉지층(20), 태양전지 셀(C), 및 상기한 바와 같은 본 발명의 백 시트(100)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 투명 부재(30)는 태양전지 셀(C)의 상부 측을 보호하는 것으로서, 이는 태양전지 셀(C) 보호와 함께 광의 입사에 유리한 강화 유리 등이 사용될 수 있다.　또한, 상기 봉지층(20)은 전기적으로 연결된 다수의 태양전지 셀(C)을 패킹, 고정할 수 있는 것으로서, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 봉지층(20b)과 하부 봉지층(20a)으로 구분될 수 있다.　이러한 봉지층(20)은, 바람직하게는 통상과 같이 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 시트로 구성될 수 있다.　
아울러, 백 시트(10)는 봉지층(20)의 하부에 접착된다.　 보다 구체적으로, 하부 봉지층(20a)의 하부 면에 백 시트(100)의 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a)이 접착된다.　이때, 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a)과 하부 봉지층(20a)은 열융착이나 접착제를 통해 접착될 수 있다. 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계 수지 등으로부터 선택된 1종 이상의 접착제를 사용할 수 있다. 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a)과 하부 봉지층(20a)은, 바람직하게는 열융착에 의해 접착되는 것이 좋다. 또한, 상부 폴리에틸렌계 필름층(14a) 상에 프라이머층이 더 형성된 경우, 상기 프라이머층과 하부 봉지층(20a)이 접착될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 백 시트(10)의 저가격화를 도모할 수 있다.　즉, 내후성을 위한 표면층을 구성함에 있어서, 종래와 같이 필름 자체의 가격이 높은 PVDF나 PVF 등의 불소계 필름을 사용하지 않고, 가격이 저렴한 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 폴리에틸렌계 필름층(14)이 사용되어 동등 이상의 내후성을 갖게 하면서 백 시트(10)를 저렴한 가격으로 보급할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 봉지층(20)과의 접착력은 물론, 폴리에스테르 필름층(12)과의 층간 접착력이 개선되며, 습기 차단성 등의 배리어성이 향상된다. 아울러, 폴리에틸렌계 필름층(14)은 백색 무기물(바람직하게는, 이산화티타늄)을 함유하여, 기계적 특성과 광전화 효율 등을 개선한다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
　
[실시예 1]
폴리에틸렌(PE) 100중량부에 대하여 평균 입도 3㎛ 크기의 백색 이산화티타늄(TiO2) 10중량부를 혼합한 액상의 코팅 조성물을 얻었다.　 그리고 두께 250㎛의 내열성 PET 필름을 준비하고, 이의 양면에 상기 코팅 코성물을 바 코팅한 후, 열풍 건조하여 제조하였다.　즉, PET 필름(두께 250㎛)의 양면에 각각 50㎛ 두께의 TiO2 함유 백색 PE 필름(이하, 'W-PE 필름'이라 함)을 형성하여, W-PE(50㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛)의 적층 구조를 가지는 백 시트를 제조하였다.
[실시예 2]
두께 250㎛의 내열성 PET 필름을 대체하여 두께 188㎛의 내열성 PET 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 백시트를 제조하였다. 즉, W-PE(50㎛)/PET(188㎛)/W-PE(50㎛)의 적층 구조를 가지는 백 시트를 제조하였다.
[비교예 1]
종래의 일반적인 백 시트로서, 내열성 PET 필름(두께 250㎛)의 양면에 PVDF 필름(두께 50㎛)을 아크릴계 접착제로 접착하여, PVDF(50㎛)/PET(250㎛)/PVDF(50㎛)의 적층 구조를 가지는 백 시트를 준비하였다.
[비교예 2]
W-PE 필름의 한 면 코팅에 따른 물성을 비교해 보고자, 아래와 같이 비교 시편을 제조하였다.
먼저, 내열성 PET 필름(두께 250㎛)을 준비하고, 상기 PET 필름의 한 면에 상기 실시예 1과 동일한 액상의 코팅 조성물을 코팅, 건조시켰다. 그리고 PET 필름의 다른 면에는 액상의 불소 수지(PVDF)를 코팅하여, W-PE(50㎛)/PET(250㎛)/불소코팅(15㎛)의 적층 구조를 가지는 백 시트를 제조하였다.
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, 아래와 같이 인장강도, 신장율, 층간 접착력, EVA 시트와의 접착력, 투습도 및 치수 안정성 등의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
(1) 치수 안정성
각 백 시트 시편을 커터 바(cutter bar)를 이용하여 120mm x 60mm(가로 x 세로) 크기로 절단한 다음, 가로 방향으로 시작점과 100mm가 되는 지점을 표시하였다. 그리고 오븐에 넣어 150℃의 온도에서 30분간 방치한 다음, 꺼내어 시작점부터 표시된 지점까지의 길이를 측정하고, 아래의 수학식에 따라 내열 치수 안정성을 평가하였다.
내열 치수 안정성(%) = (t - t0)/t0 x 100
(t : 초기 치수(100mm), t0 : 열처리 후 치수)
(2) 층간 접착력
각 백 시트 시편 끝 부분의 PET 필름을 약간 분리한 후, 180° 박리각으로 박리 강도를 측정하였다.　이때, 실시예 1및 2의 경우 W-PE 필름과 PET 필름 간, 비교예 1의 경우 PVDF 필름과 PET 필름 간, 비교예 2의 경우 불소코팅층(PVDF)과 PET 필름간의 박리 강도(층간 접착력)를 측정하여 비교하였다.
(3) EVA와의 접착력
각 백 시트 시편을 EVA 시트와 열융착하여 접착하였다.　이때, 백 시트 시편은 A4 크기로 절단하고, EVA 시트는 백 시트 시편보다 작은 크기로 절단한 다음, 포개어 열풍 오븐에 150℃의 온도로, 15분간 넣어 접착하였다.　그리고 오븐에서 꺼내어 식힌 후, 15mm x 15mm(가로 x 세로) 크기로 절단한 다음, EVA 시트와 백 시트 간의 박리 강도(EVA와의 접착력)를 측정하였다.　이때, 실시예 1및 2의 경우 W-PE 필름과 EVA 시트 간, 비교예 1의 경우 PVDF 필름과 EVA 시트 간, 비교예 2의 경우 불소코팅층(PVDF)과 EVA 시트 간의 박리 강도(EVA와의 접착력)를 측정하여 비교하였다.
(4) 투습도
각 백 시트 시편을 커터 바(cutter bar)를 이용하여 15mm x 15mm(가로 x 세로) 크기로 절단한 다음, 투습도 측정기를 이용하여 측정하였다.
(5) 반사율
Shimadzu UV-spectrometer 기계를 사용하여, 550nm 파장에서의 반사율을 측정하였다.
표 1 < 물성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1　 비교예 2
백 시트적층구조 W-PE(50㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛) W-PE(50㎛)/PET(188㎛)/W-PE(50㎛) PVDF(50㎛)/PET(250㎛)/PVDF(50㎛) 　불소코팅(15㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛)
치수안정성(%) 0.5 0.5 0.5 0.5
층간 접착력(kgf/15㎜) 2.2(W-PE/PET) 2.2(W-PE/PET) 0.5(PVDF/PET) 0.8(불소코팅/PET)
EVA와의 접착력(kgf/15㎜) 박리불능(W-PE/EVA) 박리불능(W-PE/EVA) 0.5(PVDF/EVA) 0.8(불소코팅/EVA)
투습도(g/㎡ㆍday) 1.1 1.4 2.4 1.8
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따른 백 시트는 종래의 비교예 1과 대비하여, 기계적 특성(치수안정성)의 경우 동등하면서, 특히 층간 접착력 및 EVA와의 접착력에 있어서 매우 우수한 특성을 가짐을 알 수 있었다.　아울러, 투습도가 낮아 우수한 습기 차단성(배리어성)을 가짐을 알 수 있었다.　그리고, 한 면에만 W-PE 필름을 형성한 비교예 2와 비교해 볼 때에도 모든 특성에서 매우 양호함을 알 수 있었다.
또한, 상기 각 실시예 및 비교예에 따른 백 시트 시편에 대하여, UV 촉진폭로 시험 장비를 이용하여 내후성(신뢰성)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.　이때, 상대 습도 70%RH, 65℃의 조건에서, 각 백 시트 시편을 촉진폭로 시험장비의 UV 램프에 65W/㎡의 세기로 100시간, 200시간, 500시간 동안 노출시킨 후, 상기와 같은 방법으로 치수 안정성 및 층간 접착력을 평가하였다.
표 2 < 내후성 평가 결과 >
비　 고 초기　 100 hr 200 hr 500 hr
실시예 1 W-PE(50㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛) 치수안정성(%) 0.5 0.5 0.5 0.5
층간 접착력(kgf/15㎜) 2.2 2.2 2.1 2.1
실시예 2 W-PE(50㎛)/PET(188㎛)/W-PE(50㎛) 치수안정성(%) 0.5 0.5 0.5 0.5
층간 접착력(kgf/15㎜) 2.2 2.2 2.1 2.1
비교예 1 PVDF(50㎛)/PET(250㎛)/PVDF(50㎛) 치수안정성(%) 0.5 0.5 0.5 0.5
층간 접착력(kgf/15㎜) 0.5 0.5 0.5 0.3
비교예 2 불소코팅(15㎛)/PET(250㎛)/W-PE(50㎛) 치수안정성(%) 0.5 0.5 0.5 0.5
층간 접착력(kgf/15㎜) 0.8 0.7 0.7 0.5
　상기 [표 2]에 보인 바와 같이, 자외선(UV)에 장시간 노출되어도 본 발명의 실시예 1및 2에 백 시트는 우수한 내후성(신뢰성)을 가짐을 알 수 있었다.　 특히, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따른 백 시트는 종래의 비교예 1과 대비하여, 층간 접착력에 있어 500시간 자외선(UV)에 노출된 후에도 초기 값을 거의 동등 수준으로 유지하여 우수한 내후성(신뢰성)을 가짐을 알 수 있었다.
한편, 하기 [표 3]은 이산화티타늄(TiO2)의 함량에 따른 물성 평가 결과를 보인 것이다.　구체적으로, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 백색 PE 필름(W-PE 필름)을 제조함에 있어서, 이산화티타늄(TiO2)의 함량을 달리하여 제조하고, 각 함량에 따른 백 시트 시편에 대하여, 상기와 동일한 방법으로 EVA 시트와의 접착력을 평가하였다. 그리고 상기 기재한 방법으로 반사율을 평가하여 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
표 3 　< TiO2 함량에 따른 물성 평가 결과 >
구 분 비교예 1 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1 실시예 1-3 실시예 1-4
TiO2 함량(중량부) - 2 6 10 14 18
EVA와의 접착력(kgf/15㎜) 박리불능 박리불능 박리불능 박리불능 박리불능 2.2
반사율(%) 10 75 85 87 89 85
상기 [표 3]에 보인 바와 같이, 이산화티타늄(TiO2)의 함량에 따라 접착력과 반사율이 변화함을 알 수 있었다.　즉, 이산화티타늄(TiO2)의 함량이 너무 높으면 EVA 시트와의 접착력이 낮아짐을 알 수 있었다.　상기 결과로부터, 접착력과 반사율을 고려하여, 이산화티타늄(TiO2)은 2 ~ 15중량부가 바람직함을 알 수 있었다.
[부호의 설명]
10 : 백 시트 12 : 폴리에스테르 필름층
14 : 폴리에틸렌계 필름층 20 : 봉지층
30 : 투명 부재 C : 태양전지 셀

Claims (8)

  1. 폴리에스테르 필름층; 및
    상기 폴리에스테르 필름층의 양면에 형성되고, 백색 무기물을 함유하는 폴리에틸렌계 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌계 필름층은 폴리에틸렌계 수지 100중량부에 대하여 백색 무기물을 2 ~ 15중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌계 필름층은 10 ~ 250㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 백색 무기물은 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    백색 무기물은 0.1 ~ 10㎛의 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌계 필름층은, 폴리에틸렌계 수지와 백색 무기물을 함유하는 조성물이 폴리에스테르 필름층에 코팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 백 시트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 백 시트를 포함하는 태양전지 모듈.
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