WO2017126859A1 - 반사방지 코팅액 조성물 및 이를 이용한 반사방지 코팅막 - Google Patents

반사방지 코팅액 조성물 및 이를 이용한 반사방지 코팅막 Download PDF

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WO2017126859A1
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antireflective coating
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acid
coating liquid
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이승훈
이승현
함경국
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영창케미칼 주식회사
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    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/045—Polysiloxanes containing less than 25 silicon atoms

Definitions

  • the present invention relates to an antireflective coating liquid composition and an antireflective coating film using the same.
  • the most basic structure of solar cell is diode type composed of PN junction, and it can be divided into crystalline (monocrystalline, polycrystalline) substrate type solar cell and thin film type (amorphous, polycrystalline) solar cell according to the material of light absorbing layer. have.
  • Solar cells generally include solar cells such as silicon, gallium-arsenide, copper-indium-selenide-based (CIS-based) compounds, copper-indium-gallium-selenide-based (CIGS-based) compounds, and CdTe compounds. And a solar cell module manufactured by protecting the lower substrate with a protective material and fixing the solar cell element and the protective material with an adhesive sheet.
  • solar cells such as silicon, gallium-arsenide, copper-indium-selenide-based (CIS-based) compounds, copper-indium-gallium-selenide-based (CIGS-based) compounds, and CdTe compounds.
  • CIS-based copper-indium-selenide-based
  • CGS-based copper-indium-gallium-selenide-based
  • CdTe compounds CdTe compounds
  • the upper transparent protective material typically uses glass, that is, cover glass, but since the glass reflects sunlight, power generation efficiency of the solar cell module may be reduced. Accordingly, there has been an attempt to apply an anti-reflection film to the solar cell module using the anti-reflective coating liquid composition. Such an anti-reflection film is required to form a low refractive layer, so that the characteristics of low reflectivity and high transmittance can be improved while improving durability.
  • an antireflective coating liquid composition having excellent refractive index such as low refractive index and excellent durability such as wear resistance.
  • Korean Patent Publication No. 1021659 “Light transmittance for use in glass for solar cell module Method for preparing a coating solution that increases and the coating composition prepared thereby " 0.05 g brij-56 (Poly (oxyethylene) nonionic surfactant), sol-gel to the highly reactive aluminum alkoxide (Aluminum Alkoxide) prepared by the addition of polyvinylpyrrolidone Incorporating a coagulation inducing agent to cause a reaction to induce coagulation due to the sol-gel reaction to generate a particle size of 100nm to 500nm to increase the light transmittance for use in the solar cell module glass
  • a method of preparing a coating liquid is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide an antireflective coating liquid composition which can maintain a long-term antireflection effect by increasing the wear resistance as well as improving the transmittance due to the low refractive index.
  • Another object of the present invention to provide an antireflective coating film using the antireflective coating liquid composition.
  • the present invention is a compound represented by the following formula (1); Water-soluble organic solvents; And it provides an anti-reflective coating solution composition comprising water.
  • X is an integer selected from 15 to 25, and R 1 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 And C 5 H 11 , wherein R 2 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 5 H 11 , OCH 3 , OC 2 H 5 , OC 3 H 7 , OC 4 H 9 And OC 5 H 11 , and R 3 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 5 H 11 , OCH 3 , OC 2 H 5 , OC 3 H 7 , OC 4 H 9 And OC 5 H 11 , and R 4 is CH 2 , C 2 H 4 , C 3 H 6 , C 4 H 8 And C 5 H 10 .
  • the antireflective coating solution composition is characterized in that it further comprises an acid catalyst and a nonionic surfactant.
  • the water-soluble organic solvent is methyl alcohol, ethyl alcohol, benzyl alcohol, isopropyl alcohol, isoamyl alcohol, isopropyl alcohol, pentyl alcohol, isobutyl alcohol, butyl alcohol, cetyl alcohol, lauryl It is characterized by one or more selected from the group consisting of alcohol, nonyl alcohol, undecyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the acid catalyst is characterized in that at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, sodium nitrate, potassium nitrate, nitric acid, acetic acid, potassium chromate, nitrous acid, perchloric acid, phosphoric acid and acetic acid.
  • the nonionic surfactant is polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene glycol fatty acid ester, oxypropylene-oxyethylene block copolymer, polyoxyethylene glycol, poly It is characterized by one or more selected from the group consisting of oxyethylene alkylamine ether, polyoxyalkylene glycol monoalkyl ether, polyoxyalkylene styrenated phenyl ether and polyoxyalkylene alkyl ether.
  • the anti-reflective coating liquid composition is 5 to 30% by weight of the compound represented by the formula (1), 54 to 86% by weight of a water-soluble organic solvent and the remainder is water based on the total weight of the composition It features.
  • the anti-reflective coating liquid composition is characterized in that it comprises an additional 0 to 1% by weight of the acid catalyst and 0 to 4% by weight of the nonionic surfactant based on the total weight of the composition.
  • the anti-reflective coating liquid composition is characterized in that for solar cell module glass.
  • the anti-reflective coating solution composition is provided on at least one surface of the solar cell module glass to provide an anti-reflective coating film made by curing.
  • the antireflective coating solution composition according to the present invention has a low refractive index to improve the transmittance as well as to maintain a long-term antireflection effect by increasing the wear resistance has the effect of achieving a long-term higher efficiency than the conventional antireflection film.
  • One embodiment of the present invention the compound represented by the formula (1); Water-soluble organic solvents; And it is to provide an antireflective coating liquid composition comprising water.
  • X is an integer selected from 15 to 25, and R 1 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 And C 5 H 11 , wherein R 2 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 5 H 11 , OCH 3 , OC 2 H 5 , OC 3 H 7 , OC 4 H 9 And OC 5 H 11 , and R 3 is H, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 5 H 11 , OCH 3 , OC 2 H 5 , OC 3 H 7 , OC 4 H 9 And OC 5 H 11 , and R 4 is selected from the group consisting of CH 2 , C 2 H 4 , C 3 H 6 , C 4 H 8, and C 5 H 10 .
  • the compound represented by Chemical Formula 1 is a methyltrimethoxysilane polymer, and when the compound represented by Chemical Formula 1 is dispersed in a water-soluble organic solvent, it is formed in a sol state to adjust the refractive index and wear resistance of the antireflective coating film.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 forms silica particles having a diameter of several tens to several hundred nanometers in a coating film formed after curing by heat, and voids are formed between the particles. Since the formed voids are filled with air, the refractive index is adjusted while passing through the silica layer and the air layer which have a difference in refractive index when light is transmitted.
  • the compound represented by Formula 1 may have a difference in abrasion resistance according to the degree of polymerization.
  • a compound represented by Formula 1 above a certain polymerization it is possible to improve abrasion resistance, but it is difficult to reduce the refractive index because it is difficult to form voids, and when using a compound represented by Formula 1 below a certain polymerization, the wear resistance is poor but easy formation of voids reduces the refractive index. Easy to let
  • X is preferably an integer selected from 15 to 25.
  • X is less than 15, there is a high possibility that the wear resistance of the antireflective coating film is poor, and when X is greater than 25, the refractive index of the antireflection film is high, so the transmittance may be reduced.
  • the anti-reflective coating film is poor in wear resistance, the durability is poor, and the effect of the anti-reflective coating cannot be maintained for a long time, and when the refractive index of the anti-reflective coating film is high, the increase in transmittance is not sufficient, so that the anti-reflection effect cannot be obtained. Therefore, in order to improve the transmittance, it is important that durability be maintained in a state where the antireflection film has a low refractive index.
  • the antireflective coating liquid composition may further include an acid catalyst and a nonionic surfactant.
  • the antireflective coating solution composition may include 5 to 30% by weight of the compound represented by Formula 1, 54 to 86% by weight of a water-soluble organic solvent, and the remainder with respect to the total weight of the composition.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 preferably contains 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, based on the total weight of the composition. If the compound represented by Chemical Formula 1 is added below 1 wt%, it is not preferable because it is difficult to secure an appropriate antireflective coating thickness, and when added in excess of 50 wt%, the thickness of the coating It is not preferred because it is thick, making it difficult to obtain an appropriate transmittance and requiring further dilution.
  • the thickness of the antireflective coating may be adjusted according to the refractive index of the antireflective coating. In the case of the antireflective coating film of the present invention, a thickness of 100 to 120 nanometers is appropriate. If the antireflective coating film is less than 100 nanometers, there may be abrasion resistance defects, and if the antireflective coating film is more than 120 nanometers, the light transmittance may be deteriorated.
  • the water-soluble organic solvent preferably comprises 54 to 95% by weight based on the total weight of the composition. If the water-soluble organic solvent is used at less than 54% by weight, it is difficult to obtain an appropriate antireflective coating film thickness due to the total composition-based solids, and when used in excess of 95% by weight, the total composition-based solids is low to provide an appropriate antireflective coating film. It is not preferable because the thickness cannot be obtained.
  • the water-soluble organic solvent is methyl alcohol, ethyl alcohol, benzyl alcohol, isopropyl alcohol, isoamyl alcohol, isopropyl alcohol, pentyl alcohol, isobutyl alcohol, butyl alcohol, cetyl alcohol, lauryl alcohol, nonyl alcohol, undecyl alcohol, It may be one or more selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the antireflective coating liquid composition may further include 0 to 1 wt% of an acid catalyst and 0 to 4 wt% of a nonionic surfactant, based on the total weight of the composition.
  • the acid catalyst preferably contains 0 to 1% by weight based on the total weight of the composition. If the acid catalyst is used in an amount exceeding 1% by weight, the bond between the compounds represented by Chemical Formula 1 may be increased to improve wear resistance, but the refractive index may be reduced, which is not preferable.
  • the acid catalyst may be one or more selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, sodium nitrate, potassium nitrate, nitric acid, acetic acid, potassium chromate, nitrous acid, perchloric acid, phosphoric acid and acetic acid.
  • the nonionic surfactant preferably contains 0 to 4% by weight based on the total weight of the composition. If the nonionic surfactant is used in excess of 4% by weight, it is not preferable because the wear resistance of the coating film becomes poor.
  • the nonionic surfactant is polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene glycol fatty acid ester, oxypropylene-oxyethylene block copolymer, polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene alkylamine ether, polyoxyalkyl It may be one or more selected from the group consisting of lenglycol monoalkyl ether, polyoxyalkylene styrenated phenyl ether and polyoxyalkylene alkyl ether.
  • the anti-reflective coating liquid composition can be usefully applied to the solar cell module glass.
  • the anti-reflective coating liquid composition provided from the present invention comprises a compound represented by Formula 1, thereby lowering the refractive index to improve the transmittance, as well as to increase the wear resistance to maintain the anti-reflective effect for a long time conventional anti-reflection film In contrast, there is an effect that can implement a high efficiency for a long time.
  • Another embodiment of the present invention provides an anti-reflective coating film prepared by curing the anti-reflective coating liquid composition is coated on at least one surface of the solar cell module glass.
  • the anti-reflective coating film for improving the efficiency of the solar cell module from the anti-reflective coating liquid composition can be usefully applied to glass of various fields as well as for solar cell module glass.
  • the refractive index and the wear resistance of the antireflective coating liquid compositions prepared from Examples 1 to 9 were measured.
  • the antireflective coating liquid composition was sufficiently applied to the solar cell glass, and cured for 2 minutes and 30 seconds with a heat of 730 ° C. to prepare an antireflective coating film.
  • the refractive index was confirmed by using an Ellipsometer (manufactured by WOLLAM, model name M2000D), and the wear resistance was evaluated by visual inspection after rubbing using Kimtec Science Wiper medium 41117.
  • Nonionic Surfactant (oxypropylene-oxyethylene block copolymer) Refractive Index @ 633nm Wear resistance
  • Example 1 5 - 1.32 Bad
  • Example 2 15 - 1.36 Good
  • Example 3 25 - 1.37 Good
  • Example 4 50 - 1.39 Good
  • Example 5 100 - 1.40 Good
  • Example 6 15 1.0 1.32 Good
  • Example 7 15 2.0 1.29 Good
  • Example 8 15 3.0 1.28 usually
  • Example 9 15 5.0 1.23 Bad

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Abstract

본 발명은 반사방지 코팅액 조성물 및 이를 이용한 반사방지 코팅막에 관한 것이다. 보다 상세하게는 굴절률이 낮아 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라, 내마모성을 높여 장기간 반사방지 효과를 유지시킬 수 있는 반사방지 코팅액 조성물을 제공함으로써, 태양전지 모듈 효율 향상을 위한 반사방지 코팅막을 형성하여 태양전지 모듈 글라스용 뿐만 아니라 다양한 분야의 글라스에 적용할 수 있다.

Description

반사방지 코팅액 조성물 및 이를 이용한 반사방지 코팅막
본 발명은 본 발명은 반사방지 코팅액 조성물 및 이를 이용한 반사방지 코팅막에 관한 것이다.
인류의 에너지 사용이 기하급수적으로 증가함에 따라 사용할 에너지의 생산에 대한 요구도 동시에 늘어나고 있다. 에너지를 생산해 내는 여러가지 방법 중 현재 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것이 핵발전소이나, 아이러니하게도 핵발전 설비의 사용에 대한 위험 및 폐기물이 환경에 미치는 영향에 대한 우려가 제일 큰 것이 현실이다. 이에 비해 태양광은 환경오염이나 사용에 대한 위험 없이 지구에 상당한 에너지를 주고 있으나, 인류는 그 에너지의 대부분을 활용하지 못하고 있다.
최근 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양전지의 가장 기본적인 구조는 PN 접합(PN junction)으로 구성된 다이오드 형태로서, 광흡수층의 재료에 따라 결정질(단결정, 다결정) 기판(Wafer)형 태양전지와 박막형(비정질, 다결정) 태양전지로 구분할 수 있다.
태양전지는 일반적으로 실리콘, 갈륨-비소, 구리-인듐-셀레나이드계(CIS계) 화합물, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(CIGS계) 화합물, CdTe 화합물 등의 태양전지 소자를 상부 투명 보호재와 하부 기판 보호재로 보호하고, 태양전지 소자와 보호재를 접착시트로 고정하여 제조되는 태양전지 모듈을 포함한다.
상기 태양전지 모듈에서 상부 투명 보호재는 통상적으로 글라스, 즉 커버 글라스를 사용하나, 글라스는 태양광을 반사하기 때문에 태양전지 모듈의 발전 효율이 떨어질 수 있다. 이에 따라 태양전지 모듈에 반사방지 코팅액 조성물을 이용하여 반사방지막을 적용하고자 하는 시도가 있었다. 이러한 반사방지막은 저굴절층을 형성함으로써, 반사율이 낮고 투과율이 높으면서도 내구성을 향상시킬 수 있는 특성이 요구된다.
한편, 일정한 패턴이 새겨진 글라스를 태양전지 모듈 최외각에 위치시키면 패턴이 없는 글라스를 사용한 것에 비해 태양전지 모듈로 들어가는 태양광을 증가시킬 수 있다. 최근에는 패턴이 있는 글라스 표면 반대 면에 반사방지 코팅막을 형성시켜 태양전지 모듈로 들어가는 태양광의 양을 더욱 증가시키려고 하는 기술이 개발이 되고 있으며, 반사방지 코팅막을 사용할 경우 사용하지 않을 경우에 비해 약 3% 정도의 투과율 향상을 기대할 수 있다.
그러나, 투과율이 높은 반사방지 코팅막의 경우 내구성이 좋지 못해 초기 투과율의 유지가 어렵고, 반대로 내구성이 양호한 반사방지 코팅막의 경우 투과율이 좋지 못한 경향이 있다.
따라서, 굴절률을 낮게 하여 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라, 내마모성 등의 내구성이 우수한 반사방지 코팅액 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같이 태양전지 모듈 효율 향상을 위하여 저굴절률, 내마모성 등의 내구성을 향상시키기 위한 반사방지 코팅액 조성물에 대한 기술로서, 대한민국등록특허공보 제1021659호 「태양전지모듈용 글래스에 사용하기 위하여 광투과율을 증대시켜 주는 코팅액을 제조하는 방법과 이에 의하여 제조된 코팅액 조성물」에는 brij-56(Poly(oxyethylene) nonionic surfactant) 0.05g, Polyvinylpyrrolidone를 첨가하여 제조된 반응성이 급격한 알루미늄 알콕사이드(Aluminum Alkoxide)에 졸-겔반응을 일으키도록 하는 응집유도제를 투입하여 졸-겔 반응으로 인한 응집을 유도하여 100nm내지 500nm의 크기의 입자를 생성하는 제1단계를 포함함으로써 태양전지 모듈 글라스에 사용하기 위하여 광투과율을 증대시켜 주는 코팅액을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국등록특허공보 제0737131호 「반사방지 필름용 저굴절층 코팅액 및 이를 채용한 반사방지필름」에는 기존의 불소계 아크릴계 및 메타아크릴계 수지의 가교능을 지니는 부분에 불소를 치환하여 코팅 후 경화물의 불소 함유량을 증가시킬 수 있는 함불소 화합물을 포함함으로써 굴절률이 낮을 뿐만 아니라 가시광성 투과율 등 우수한 물성을 갖는 반사방지 필름에 대한 기술이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 굴절률이 낮아 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라, 내마모성을 높여 장기간 반사방지 효과를 유지시킬 수 있는 반사방지 코팅액 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 반사방지 코팅액 조성물을 이용한 반사방지 코팅막을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 수용성 유기용매; 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017000546-appb-I000001
상기 식에서, X는 15 내지 25 중에서 선택되는 정수이고, R1은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R2는 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R3은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R4는 CH2, C2H4, C3H6, C4H8 및 C5H10로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 산촉매 및 비이온 계면활성제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 수용성 유기용매는 메틸알코올, 에틸알코올, 벤질알코올, 이소프로필알코올, 이소아밀알코올, 이소프로필알코올, 펜틸알코올, 이소부틸알코올, 부틸알코올, 세틸알코올, 라우릴알코올, 노닐알코올, 운데실알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 산촉매는 황산, 염산, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산, 아세트산, 크롬산칼륨, 아질산, 과염소산, 인산 및 초산으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌글리콜지방산에스테르, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시알킬렌글리콜모노알킬에테르, 폴리옥시알킬렌스타이레네이티드페닐에테르 및 폴리옥시알킬렌알킬에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 내지 30 중량%, 수용성 유기용매 54 내지 86 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 산촉매 0 내지 1 중량% 및 비이온 계면활성제 0 내지 4 중량%을 추가적으로 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 태양전지 모듈 글라스용인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다른 구현 예에서, 상기 반사방지 코팅액 조성물을 태양전지 모듈 글라스의 적어도 일면에 코팅한 후 경화시켜 이루어진 반사방지 코팅막을 제공한다.
본 발명에 따른 반사방지 코팅액 조성물은 굴절률이 낮아 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라, 내마모성을 높여 장기간 반사방지 효과를 유지시킴으로써 종래 반사방지막 대비 장기간 높은 효율을 구현할 수 있는 효과가 있다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 수용성 유기용매; 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물을 제공하는 것이다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017000546-appb-I000002
상기 식에서, X는 15 내지 25 중에서 선택되는 정수이고, R1은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R2는 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R3은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고, R4는 CH2, C2H4, C3H6, C4H8 및 C5H10로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 메틸트리메톡시실란 중합체로서, 화학식 1로 표시되는 화합물을 수용성 유기용매에 분산시키면 졸 상태로 형성되어 반사방지 코팅막의 굴절률 및 내마모성을 조절할 수 있게 된다.
상기 화학식 1로 표시된 화합물은 열에 의해 경화된 후 형성된 코팅막 안에서 수십에서 수백나노미터의 직경을 가지는 실리카 입자를 형성하고, 입자들 사이에는 공극이 형성된다. 형성된 공극은 공기가 차있으므로 빛이 투과될 경우 굴절률에 차이가 있는 실리카 층과 공기 층을 거치면서 굴절률이 조절된다.
상기 화학식 1로 표시된 화합물은 중합 정도에 따라 내마모성에 차이가 있을 수 있다. 일정 중합 이상의 화학식 1로 표시된 화합물을 사용할 경우 내마모성을 향상시킬 수 있으나 공극 형성이 어려워 굴절률을 감소시키기 어렵고, 일정 중합 이하의 화학식 1로 표시된 화합물을 사용할 경우 내마모성은 불량하나 공극 형성이 쉬워 굴절률을 감소시키기 쉽다.
이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 X는 15 내지 25 중에서 선택되는 정수인 것이 바람직하다. 만일, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 X가 15 미만일 경우에는 반사방지 코팅막의 내마모성이 불량할 우려가 크고, X가 25를 초과할 경우에는 반사방지막의 굴절률이 높아 투과율이 저하될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기와 같이 반사방지 코팅막의 내마모성이 불량할 경우에는 내구성이 불량하여 반사방지 코팅의 효과를 장기간 유지할 수 없으며, 반사방지 코팅막의 굴절률이 높아질 경우 투과율 상승이 충분하지 못해 반사방지 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 투과율을 향상시키기 위해서는 반사방지막의 굴절률이 낮은 상태에서 내구성이 지속되어야 하는 것이 중요하다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 산촉매 및 비이온 계면활성제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 내지 30 중량%, 수용성 유기용매 54 내지 86 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 내지 50 중량% 포함하는 것이 바람직하고, 5 내지 30 중량% 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 만일, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 중량% 미만으로 첨가할 경우에는 적절한 반사방지 코팅의 두께를 확보하기에 어려움이 있기 때문에 바람직하지 않고, 50 중량%를 초과하여 첨가할 경우에는 코팅의 두께가 두꺼워 적절한 투과율을 얻기가 어렵고 추가 희석이 필요하므로 바람직하지 않다.
상기 반사방지 코팅의 두께는 반사방지 코팅의 굴절률에 따라 조절되어 질 수 있는데, 본 발명의 반사방지 코팅막의 경우에는 100 내지 120 나노미터 두께가 적절하다. 만일, 반사방지 코팅막이 100 나노미터 미만일 경우에는 내마모성의 불량이 있을 수 있으며, 반사방지 코팅막이 120 나노미터를 초과할 경우에는 빛의 투과율이 떨어질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기 수용성 유기용매는 조성물 총 중량에 대하여, 54 내지 95 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 수용성 유기용매를 54 중량% 미만으로 사용할 경우에는 전체 조성물 기준 고형분이 높아져서 적절한 반사방지 코팅막 두께를 얻기가 힘들며, 95 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 전체 조성물 기준 고형분이 낮아져서 적절한 반사방지 코팅막 두께를 얻을 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
상기 수용성 유기용매는 메틸알코올, 에틸알코올, 벤질알코올, 이소프로필알코올, 이소아밀알코올, 이소프로필알코올, 펜틸알코올, 이소부틸알코올, 부틸알코올, 세틸알코올, 라우릴알코올, 노닐알코올, 운데실알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 산촉매 0 내지 1 중량% 및 비이온 계면활성제 0 내지 4 중량%를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 산촉매는 조성물 총 중량에 대하여, 0 내지 1 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 산촉매를 1 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 상기 화학식 1 로 표시되는 화합물간의 결합이 증가하여 내마모성을 향상시킬 수 있으나 굴절률이 감소되기 때문에 바람직하지 않다.
상기 산촉매는 황산, 염산, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산, 아세트산, 크롬산칼륨, 아질산, 과염소산, 인산 및 초산으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 비이온 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여, 0 내지 4 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 비이온 계면활성제를 4 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 코팅막의 내마모성이 불량해지기 때문에 바람직하지 않다.
상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌글리콜지방산에스테르, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시알킬렌글리콜모노알킬에테르, 폴리옥시알킬렌스타이레네이티드페닐에테르 및 폴리옥시알킬렌알킬에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 반사방지 코팅액 조성물은 태양전지 모듈 글라스용에 유용하게 적용할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명으로부터 제공되는 반사방지 코팅액 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여 이루어짐으로써, 굴절률이 낮아 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라, 내마모성을 높여 장기간 반사방지 효과를 유지시킴으로써 종래 반사방지막 대비 장기간 높은 효율을 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 반사방지 코팅액 조성물이 태양전지 모듈 글라스의 적어도 일면에 코팅된 후 경화되어 제조된 반사방지 코팅막을 제공한다.
상기 반사방지 코팅액 조성물로부터 태양전지 모듈 효율 향상을 위한 반사방지 코팅막을 형성하여 태양전지 모듈 글라스용 뿐만 아니라 다양한 분야의 글라스에 유용하게 적용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
하기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=5, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g에 물 5g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017000546-appb-I000003
실시예 2
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=15, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g에 물 5g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 3
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=25, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g에 물 5g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 4
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=50, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g에 물 5g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 5
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=100, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g에 물 5g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 6
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=15, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머 1.0g에 물 4g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 7
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=15, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머 2.0g에 물 3g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 8
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=15, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머 3.0g에 물 2g을 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
실시예 9
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(X=15, R1=CH3, R2=OCH3, R3=CH3, R4=CH2) 25.0g, 이소프로필알코올 69.5g, 질산 0.5g, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머 5.0g를 혼합하여 반사방지 코팅액 조성물을 제조하였다.
굴절률 및 내마모성 측정
상기 실시예 1 내지 9로부터 제조된 반사방지 코팅액 조성물에 대한 굴절률 및 내마모성을 측정하였다.
반사방지 코팅액 조성물을 태양전지 글라스에 충분히 도포하고, 730℃의 열로 2분 30초간 경화시켜 반사방지 코팅막을 제조하였다.
굴절율은 Ellipsometer(제조사 WOLLAM, 모델명 M2000D)를 이용하여 확인하였으며, 내마모성은 킴테크 사이언스 와이퍼 중형 41117을 이용하여 문지른 후, 육안으로 평가하였다.
화학식 1의 X 비이온 계면활성제(g)(옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머) 굴절률 @ 633nm 내마모성
실시예 1 5 - 1.32 불량
실시예 2 15 - 1.36 양호
실시예 3 25 - 1.37 양호
실시예 4 50 - 1.39 양호
실시예 5 100 - 1.40 양호
실시예 6 15 1.0 1.32 양호
실시예 7 15 2.0 1.29 양호
실시예 8 15 3.0 1.28 보통
실시예 9 15 5.0 1.23 불량
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 5 중에서 실시예 1은 화학식 1에서 X=5인 것으로서, 굴절률은 감소되었으나 내마모성이 불량하여 적절하지 않았고, 실시예 4 및 5는 화학식 1에서 각각 X=50, 100인 것으로서, 내마모성은 양호하였으나, 굴절율이 높은 것을 확인하였다.
따라서, 실시예 2 및 3과 같이 화학식 1에서 X=15 내지 25일 경우, 내마모성이 우수하면서 굴절률을 감소시킬 수 있는 것을 확인하였다.
또한, 실시예 2와 같이 화학식 1에서 X=15일 경우와 비교하였을 때, 실시예 6 내지 9과 같이 화학식 1에서 X=15이면서, 비이온 계면활성제를 추가적으로 첨가하였을 경우, 실시예 2 대비 비이온 계면활성제를 첨가한 실시예 6 내지 9의 굴절률이 현저하게 감소한 것을 확인하였다. 하지만, 비이온 계면활성제를 과량으로 첨가시 오히려 내마모성이 떨어지는 경향을 나타냈기 때문에, 비이온 계면활성제를 조성물 총 중량에 대하여 4중량% 이내로 첨가할 경우 내마모성이 유지되면서 굴절율이 현저하게 감소되는 것을 확인하였다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;
    수용성 유기용매; 및
    물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017000546-appb-I000004
    상기 식에서, X는 15 내지 25 중에서 선택되는 정수이고,
    R1은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11로 이루어진 군에서 선택되고,
    R2는 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3은 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11 , OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC5H11로 이루어진 군에서 선택되고,
    R4는 CH2, C2H4, C3H6, C4H8 및 C5H10로 이루어진 군에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 산촉매 및 비이온 계면활성제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수용성 유기용매는 메틸알코올, 에틸알코올, 벤질알코올, 이소프로필알코올, 이소아밀알코올, 이소프로필알코올, 펜틸알코올, 이소부틸알코올, 부틸알코올, 세틸알코올, 라우릴알코올, 노닐알코올, 운데실알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 산촉매는 황산, 염산, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산, 아세트산, 크롬산칼륨, 아질산, 과염소산, 인산 및 초산으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물
  5. 제2항에 있어서, 상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌글리콜지방산에스테르, 옥시프로필렌-옥시에틸렌블록코폴리머, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시알킬렌글리콜모노알킬에테르, 폴리옥시알킬렌스타이레네이티드페닐에테르 및 폴리옥시알킬렌알킬에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 내지 30 중량%, 수용성 유기용매 54 내지 86 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 산촉매 0.5 내지 1 중량% 및 비이온 계면활성제 1 내지 4 중량%를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사방지 코팅액 조성물은 태양전지 모듈 글라스용인 것을 특징으로 하는 반사방지 코팅액 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 반사방지 코팅액 조성물이 태양전지 모듈 글라스의 적어도 일면에 코팅된 후 경화되어 제조된 반사방지 코팅막.
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