WO2018004233A1 - 태양광 모듈 백시트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a back sheet for a solar module and a method of manufacturing the same, in the structure laminated in conventional fluorine film / PET film / fluorine film or white polyester film / transparent polyester film / white polyethylene film, single layer polyester film
- the present invention relates to a new solar module backsheet that can be replaced with glass or fluorine-based polymer resins as it can be used for both front-side light-type solar modules as well as double-sided light-receiving modules.
- Solar cells for photovoltaic power generation can start with silicon or various compounds to produce electricity when they become solar cells. However, one cell does not get enough output, so each cell must be connected in series or in parallel. This connection is called a solar module.
- the photovoltaic module is constructed by laminating with glass, a first sealing material, a solar cell, a second sealing material and a back sheet.
- Ethylene vinyl acetate (EVA) or the like is used as the first sealing material and the second sealing material.
- the light is received only from the front surface and power is generated accordingly, but there is a limit in increasing efficiency accordingly.
- development of a double-sided light-receiving solar cell in which light reception and power are produced in both front and rear surfaces has been made, and a situation in which a backsheet suitable for such a double-sided light-receiving solar cell is required is required.
- the backsheet used in the front-side light-receiving photovoltaic module should be transparent and transparent at the same time, as it must absorb visible light reaching the ground and block ultraviolet rays. Exposure to UV light requires UV resistance as well as durability and moisture resistance.
- the present invention is to provide a back sheet that can be changed to a single layer film structure of the present invention in that the back sheet, which is a core material for protecting the solar module, has been used as a structure for laminating a transparent film and a white film. That is, it is an object to be made of a single layer and to express physical properties similar to those of using a film of a conventional laminated structure.
- the transparent portion where the solar cell is located can be used not only for the front light receiving type solar module, but also for the double sided light receiving type solar module, and has excellent visible light transmittance, UV blocking property and moisture resistance.
- the transparent portion where the solar cell is located it can be used not only for the front light receiving type solar module, but also for the double sided light receiving type solar module, and has excellent visible light transmittance, UV blocking property and moisture resistance.
- to improve the light receiving efficiency to provide a back sheet for a solar module that can prevent the aging and degradation of the polyester base film.
- an object of the present invention is to provide a back sheet for a solar module having improved adhesion to an encapsulant.
- the present invention includes a polyester base film and a print layer formed on only one portion or both sides of the polyester base film, and the print layer relates to a solar module back sheet including a white pigment.
- the present invention comprises the steps of a) kneading a polyester resin having an intrinsic viscosity of 0.8 ⁇ 1.0 dl / g and a light stabilizer to prepare a compounding chip;
- a binder resin e.g., a binder resin, an organic solvent, and a printing layer composition
- a white pigment having a content satisfying physical properties with an average visible light reflectance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm.
- It relates to a manufacturing method of a solar cell back sheet comprising a.
- the solar cell backsheet of the present invention is made of a single layer of polyester film to reduce the manufacturing cost, and since the portion where the solar cell is transparent is applicable to both front-side photovoltaic module and double-sided photovoltaic module. There are possible advantages.
- the UV blocking function and the high reflection function of the energy conversion wavelength having the functions of both the transparent film and the white film has the effect of improving the power change efficiency of the solar module.
- the back sheet for a solar module according to the present invention is excellent in adhesiveness with the encapsulant, by forming a printing layer excellent in flexibility, durability is improved, workability is improved, process simplification, cost reduction Has the effect of.
- FIG. 1 shows an embodiment of a back sheet for a solar module of the present invention.
- Figure 2 shows an embodiment of a back sheet for a solar module of the present invention.
- Figure 3 shows an embodiment of a back sheet for a solar module of the present invention.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment of a solar cell backsheet of the present invention.
- Figure 5 is an embodiment showing a cross-sectional view of a photovoltaic module using a backsheet for a photovoltaic module of the present invention.
- FIG. 6 is a photograph showing one embodiment of a solar cell backsheet of the present invention.
- the present inventors have studied to develop a polyester film for a back sheet for a solar module having a single layer structure having a UV blocking function and a high visible light reflecting function. It uses a light stabilizer that absorbs 250 ⁇ 380nm UV, which is the ultraviolet wavelength range reaching the earth's surface, and includes white pigments in the parts except for the solar cell where power is generated through light reception on one or both sides for reflection.
- the present invention was completed by forming a printed layer by a printing method, thereby providing a solar cell backsheet having a protective function and an efficiency increase of the solar module through light reflection.
- One aspect of the present invention includes a polyester base film and a printed layer formed on one or both sides of the polyester base film, and formed only on a portion thereof, wherein the printed layer is a backsheet for a solar module including a white pigment. .
- the polyester base film has an average visible light transmittance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000nm, an average ultraviolet light transmittance of 10% or less for a wavelength of 250 to 380nm,
- the printed layer may have an average visible light reflectance of about 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm.
- the polyester base film is a group consisting of a benzophenone compound, a benzotriazole compound, a benzooxazinone compound, a benzoate compound, a phenyl salicylate compound and a hindered amine compound It may include any one or two or more light stabilizers selected.
- the light stabilizer may be from 0.01 to 5% by weight of the total weight of the polyester base film.
- the polyester base film has an intrinsic viscosity of 0.65 ⁇ 0.8 dl / g, thermal shrinkage ratio ⁇ HS of the polyester base film after 30 minutes at 150 °C satisfies the following formula 1, 121 Elongation retention rate S of the polyester base film after 75 hours at R °C 100% may be to satisfy the following formula 2.
- ⁇ HS (HS 2 -HS 1 ) / HS 1 ⁇ 100
- ⁇ HS is the heat shrinkage rate
- HS 2 is the machine direction length of the polyester base film measured after 30 minutes at 150 °C
- HS 1 is the machine direction length of the polyester base film before treatment.
- the polyester base film has a thickness of 50 ⁇ 350 ⁇ m
- the print layer may be of 1 ⁇ 35 ⁇ m thickness.
- the printing layer may be one containing an acrylic resin, a polyester resin or a polyurethane resin as a binder resin.
- the white pigment may be included in 30 to 50% by weight in the printed layer.
- the white pigment may be coated with silica, and may be titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 0.15 ⁇ 0.25 ⁇ m.
- the printing layer is formed on only a portion of the surface of the polyester base film printed layer, formed on only a portion of the surface of the polyester base film, the printing layer having a continuous pattern, the edge of the cell According to the printing layer is formed only on a portion of the surface of the polyester base film and may be selected from the print layer is formed only on a portion of the surface of the polyester base film (sea island) form.
- the printed layer may be to partially overlap the solar cell of the solar module.
- the polyester base film comprises a polyester film, any one or a mixture thereof selected from polyurethane-based resin, polyester-based resin on one or both sides thereof
- the primer coating layer may be formed.
- One aspect of the method for producing a solar cell backsheet of the present invention is
- a binder resin e.g., a binder resin, an organic solvent, and a printing layer composition
- a white pigment having a content satisfying physical properties with an average visible light reflectance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm.
- the coating in step d) may be selected from screen printing method, offset method, digital printing method, roll coating, gravure coating, reverse coating, spray coating and air knife coating.
- the print layer 20 is formed on the polyester base film 10, the print layer is the polyester substrate Only part of the surface of the film 10 is formed. More specifically, the print layer is formed spaced apart only on a portion of the polyester base film surface, the print layer formed only on a portion of the surface of the polyester base film, having a continuous pattern, the polyester base film along the edge of the solar cell It may be selected from a print layer formed only on a portion of the surface and a print layer formed only on a portion of the surface of the polyester base film in the form of sea island (sea island).
- a portion in which a printed layer is not formed forms an island
- a portion in which a printed layer is formed forms a sea
- a solar module is formed on a part or all of the island portion.
- the solar cell of may be located.
- the sea portion and the solar cell may be partially overlapping. That is, in one aspect of the present invention, the printed layer may partially overlap the solar cell of the solar module. Some overlap here It means that the solar cell may partially overlap the printed layer of the sea portion beyond the boundary of the island portion.
- the island portion and the solar cell may partially overlap each other.
- some overlap means that the edge of the island portion may be formed at the same position as the edge of the solar cell, or the edge of the island portion may protrude toward the solar cell so as to overlap the solar cell.
- the printed layer may be formed in a part or all of the solar module of the solar module except for the part where the solar cell is located.
- the island portion may have a size equal to or smaller than that of the solar cell so that the gap between the solar cells may appear white.
- at least one solar cell positioned at the top of the back sheet may be provided when assembling the solar module, and at this time, the solar cell may be formed on a part or all of a portion corresponding to the circumference of the at least one solar cell. have.
- the printing layer 20 may be formed at a portion corresponding to the circumference of the solar cell at a portion where at least one solar cell is positioned, as shown in FIGS. 2 and 3. And it is also possible to form a part of the printing layer discontinuously without the sea part and island part being completely distinguished according to a lay-out.
- Figure 4 is an embodiment showing a cross section of the back sheet of the present invention, it shows that the print layer 20 is formed on one surface of the polyester base film (10).
- the solar cell 200 may be positioned at a portion of the transparent polyester base film 10 in which the printing layer 20 is not formed, and printing is performed as necessary.
- the layer and the solar cell may be partially overlapped.
- FIG. 5 is a view showing a cross-sectional view of a photovoltaic module using a backsheet for a photovoltaic module of the present invention, showing the transmission and reflection of visible light.
- FIG. 6 is a photograph showing an aspect of a print pattern to which the aspect of FIG. 2 is applied, and shows a whole print pattern.
- the shape of the printing layer may vary according to the structure or shape of the solar cell, and may be formed on one or both sides of the polyester base film. It may be.
- the polyester base film is studied to prevent the aging and deterioration by blocking ultraviolet rays of 250 ⁇ 380nm which is an ultraviolet wavelength region reaching the ground surface, by including a polyester resin and a light stabilizer
- the polyester base film is studied to prevent the aging and deterioration by blocking ultraviolet rays of 250 ⁇ 380nm which is an ultraviolet wavelength region reaching the ground surface, by including a polyester resin and a light stabilizer
- the front-side photovoltaic module it can be seen that it is applicable to the double-sided photovoltaic module.
- the light stabilizer is a benzophenone compound (Benzophenone), benzotriazole compound (Benzotriazole), benzoxazinone compound (Benzoxazinone), benzoate compound (Benzoate), phenyl salicylate compound (Phenyl Salicylates) and hinder It may include any one or two or more selected from the group consisting of an amine-based compound (Hindered Amine), but is not limited thereto.
- the light stabilizer is preferably used in an amount to express the physical properties of the ultraviolet light transmittance of 10% or less, more preferably 5% or less by blocking ultraviolet rays of 250 ⁇ 380nm which is an ultraviolet wavelength range, but is not limited to polyester based It may be to use 0.01 to 5% by weight of the total weight of the film. It may be better to use 0.1 to 1.0% by weight.
- UV transmittance of 10% or less more specifically 0.1 to 10%, more preferably 0.1 to 5% in the range can be prevented from aging, it is preferable because it is excellent in durability and weather resistance.
- the light stabilizer is preferably added when the polyester base film is prepared, and more preferably, a compounding chip including the light stabilizer is prepared, and mixed with the polyester chip to melt-extrude to prepare a film to disperse the light stabilizer. Can make it even better.
- the polyester resin may be used without limitation as long as it is generally used in the production of polyester film, and specifically, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene lenaphthalate and polybutylene naphthalate may be used, and the like. It is not.
- the polyester resin is a generic term for a polymer in which a monomer residue, which is a major bond in a main chain, and a covalent bond that bonds a monomer residue are composed of an ester bond, and are usually a dicarboxylic acid compound, a dihydroxy compound, or a dicarboxylic acid ester. It can be obtained by condensation polymerization of a derivative and a dihydroxy compound.
- dicarboxylic acid compound For example, terephthalic acid, 2, 6- naphthalenedicarboxylic acid, isophthalic acid, diphenyl dicarboxylic acid, diphenyl sulfone dicarboxylic acid, diphenoxy ethane dicarboxylic acid, 5- Alicyclic dicarboxylic acids such as aromatic dicarboxylic acid such as sodium sulfoisophthalic acid and phthalic acid, hydroxyl acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic acid, fumaric acid, aliphatic dicarboxylic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid; And oxycarboxylic acids such as paraoxybenzoic acid.
- aromatic dicarboxylic acid such as sodium sulfoisophthalic acid and phthalic acid
- hydroxyl acid succinic acid, adipic acid, sebacic acid
- dimer acid dimer acid
- maleic acid
- the esterified substance of the said dicarboxylic acid compound for example, dimethyl terephthalate, diethyl terephthalate, 2-hydroxyethyl methyl ester, dimethyl 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid, isophthalic acid Dimethyl, dimethyl adipic acid, dimethyl maleate, dimethyl dimer, and the like. It may also be used alone or in combination of two or more.
- dihydroxy compound examples include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1, Alicyclic dihydroxy compounds such as 6-hexanediol and neopentyl glycol, alicyclic compounds such as polyoxyalkylene glycols such as diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and 1,4-cyclohexanedimethanol
- Aromatic dihydroxy compounds such as a group dihydroxy compound, bisphenol A, bisphenol S, etc. are mentioned. It may also be used alone or in combination of two or more.
- dicarboxylic acid compound terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, isophthalic acid and the like can be preferably used.
- dihydroxy compound neopentyl glycol, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1, 4-butanediol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like can be preferably used.
- PET polyethylene terephthalate
- the polyester base film has an average visible light transmittance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm, a visible light transmittance of 85% or more for a wavelength of 550 nm, and an average ultraviolet light transmittance of 10% or less for a wavelength of 250 to 380 nm. It is preferable, since it can exhibit a synergistic effect of the photovoltaic power generation efficiency when applied to the double-sided light receiving type solar module in the above range.
- the polyester base film may be used that is excellent in the hydrolysis characteristics, it is also possible to manufacture and use a film excellent in the hydrolysis characteristics or to use a commercially available product.
- the polyester film having excellent hydrolysis resistance may be one having a low content of oligomer generated during condensation polymerization.
- by further adding a known heat treatment to improve the hydrolysis characteristics of the polyester film it is possible to further improve the hydrolysis characteristics by reducing the water content of the polyester film, reducing the shrinkage.
- the intrinsic viscosity of the polyester resin used in the manufacture of the compounding chip of the polyester resin and the light stabilizer is 0.80 to 1.0 dl / g, and, in the manufacture of the polyester base film, together with the compounding chip It is preferable that the intrinsic viscosity of the polyester resin used is 0.6-0.80 dl / g.
- the intrinsic viscosity of the polyester resin used in the manufacture of compounding is less than 0.80 dl / g, the workability may be lowered and the durability may be weakened due to the decrease in the viscosity of the compounding chip during film production.
- the intrinsic viscosity of the polyester resin is less than 0.6 dl / g, the viscosity decreases as the shear stress decreases during processing due to the low intrinsic viscosity, and the workability is improved, but the durability and weather resistance cannot be improved, and the base film is manufactured.
- productivity may be deteriorated due to high discharge pressure during the production using the existing polyethylene terephthalate resin production equipment, breaking during stretching.
- Intrinsic viscosity of the final film is preferably 0.65 ⁇ 0.8 dl / g, and excellent durability and weather resistance in the above range can be used for a long time when applied to the double-sided light receiving solar module.
- the polyester base film may further include inorganic particles in order to improve film formation of the film, and one example of the inorganic particles may include silica, barium sulfate, alumina, and the like. It doesn't happen.
- the polyester base film may be one having a thickness of 50 ⁇ 350 ⁇ m, it is good to use as a back sheet for a solar module at such a thickness, but is not limited thereto.
- the thermal contraction rate ⁇ HS after 30 minutes at 150 ° C. satisfies the following formula 1, and the elongation retention rate S after 75 hours at 121 ° C. and RH 100% satisfies Equation 2 below.
- Equation 2 the thermal contraction rate ⁇ HS after 30 minutes at 150 ° C. satisfies the following formula 1, and the elongation retention rate S after 75 hours at 121 ° C. and RH 100% satisfies Equation 2 below.
- ⁇ HS (HS 2 -HS 1 ) / HS 1 ⁇ 100
- ⁇ HS is the heat shrinkage rate
- HS 2 is the machine direction length of the polyester base film measured after 30 minutes at 150 °C
- HS 1 is the machine direction length of the polyester base film before treatment.
- the mechanical direction heat shrinkage is preferably 2.0% or less, preferably 0.5 to 1.5%, more preferably 0.5 to 1.0%, and when it exceeds 2.0%, the heat resistance may be deteriorated and a large change in physical properties due to heat may appear. have.
- the elongation retention in the machine direction is preferably 60 to 99%, preferably 70 to 99%, and less than 60%, the property decreases rapidly with time, resulting in long-term durability. This can fall.
- the present invention by using a polyester base film that satisfies the intrinsic viscosity, heat shrinkage and elongation retention at the same time, the weather resistance is greatly improved, when applied to the back sheet of the photovoltaic module compared to using a general polyester film It can be improved by more than 10%.
- the print layer containing the white pigment has a high reflection function for the energy conversion wavelength can function as a conventional white film, the solar light of the present invention without the need to stack a separate white film While using the module backsheet alone, it can express the functions of both the transparent film and the white film, thereby improving the efficiency of the solar module, simplifying the process, and reducing costs.
- the printed layer comprising a white pigment is a layer for reflecting light in the wavelength region, such as ultraviolet light and near-infrared light transmitted through the solar cell, the printed layer is a wavelength of 380 nm ⁇ 1000 nm It is preferable that the average visible light reflectance with respect to is 85% or more, and the visible light reflectance with 85% or more at a wavelength of 550 nm. In the above range, the energy conversion wavelength may be reflected into the solar module to increase energy efficiency. That is, the light reflected from the printed layer is reflected back from the front substrate of the solar cell module to be incident on the solar cell can further increase the solar cell efficiency.
- the print layer containing the white pigment may be formed by applying a white ink composition comprising a binder resin, an organic solvent and a white pigment
- the coating method is screen printing, offset, digital It may be to use a printing method, roll coating, gravure coating, reverse coating, spray coating, air knife coating, and the like, but is not limited thereto.
- a binder resin having excellent adhesion to the polyester base film in order to increase the content of the white pigment, and an acrylic resin in view of excellent transparency due to a small difference in refractive index from the polyester resin.
- Polyester resin, polyurethane resin, or the like is preferably used. It is better to use acrylic resin from the viewpoint of excellent durability and adhesiveness.
- titanium oxide for example, titanium oxide, zinc oxide, antimony oxide, calcium carbonate and the like may be used, but it is preferable to use titanium oxide from the viewpoint of improving the reflectivity, dispersibility to a binder resin, polyester base material Titanium oxide fine particles coated with silica can be used from the viewpoint of further improving adhesion to the film and reflectivity.
- the reflectance of visible light having a wavelength of 380 nm to 1000 nm can be expressed by 85% or more, and excitation due to ultraviolet rays can be almost suppressed, and the printed layer has improved durability. Can be formed. In addition, it reflects the light passed through the solar cell and returns to the solar cell to increase the light efficiency, and serves to suppress the photolysis of PET by blocking the UV transmitted through the PET film forming the back sheet.
- the average particle diameter of the white pigment may be 0.15 ⁇ 0.25 ⁇ m, but is not limited thereto.
- the white pigment has an average visible light reflectance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm, and is preferably used in an amount for achieving physical properties of 85% or more of visible light reflectance at a wavelength of 550 nm. It may include from 50% by weight, but is not limited thereto.
- the organic solvent is not limited as long as it is an organic solvent for dissolving the binder resin, specifically, for example, solvent naphtha, dimethylformamide, methyl ethyl ketone, acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, cyclohexanone, n-hexane, toluene, xylene, methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol may be used alone or in combination of two or more thereof, but is not limited thereto.
- solvent naphtha dimethylformamide, methyl ethyl ketone, acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, cyclohexanone, n-hexane, toluene, xylene, methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol
- solvent naphtha dimethyl
- the white ink composition may further include a dispersant for improving the dispersibility of the white pigment.
- the print layer is preferably 1 to 35 ⁇ m, since it contains a sufficient amount of white pigment while having a small step with a polyester base film, but is not limited thereto.
- the present invention by using a polyester base film excellent in the visible light transmittance, such as L a and L b again the visible light reaching the ground 500, such as sunlight
- the light receiving efficiency can be further improved.
- the light reception efficiency can be further improved by returning the light transmitted and received from the front substrate 400 to the solar cell 200 from the print layer 20, such as L c .
- the backsheet for a solar module of the present invention can be applied to a double-sided light-receiving photovoltaic module, it can further improve the light receiving efficiency when applied to the double-sided light-receiving photovoltaic module.
- a binder resin e.g., a binder resin, an organic solvent, and a printing layer composition
- a white pigment having a content satisfying physical properties with an average visible light reflectance of 85% or more for a wavelength of 380 nm to 1000 nm.
- the light stabilizer may be evenly dispersed in the film, and the film forming stability of the film may be further improved.
- the polyester resin is preferably used a polyester resin having an intrinsic viscosity of 0.8 ⁇ 1.0 dl / g, it is possible to further improve the durability in the above range.
- the content of the light stabilizer in the compounding chip may be 5 to 30% by weight, and since the dispersibility is improved in this range, it is not limited thereto.
- Step b) is a process of preparing a film by mixing the compounding chip prepared in step a) and a polyester resin having an intrinsic viscosity of 0.65 ⁇ 0.8 dl / g, the content of the compounding chip is 380 nm ⁇ 1000nm wavelength
- Step c) is a process of manufacturing a film
- the stretching ratio in the machine direction and the width direction of the film is not limited, but may be 2 to 6 times, respectively, may be added to relax and heat setting after stretching.
- the unstretched sheet may be stretched in the longitudinal direction and the width direction, and then heat-treated to manufacture a film, and may be generally stretched and heat-treated by a method used in the art.
- stretching in the mechanical direction is stretched 2 to 6 times using the circumferential speed difference between rolls between rolls heated to 80 ° C to 90 ° C
- stretching in the width direction is 100 ° C to 130 ° C.
- Stretching 2 to 6 times, relaxation and heat treatment may be performed at 210 °C to 230 °C.
- the polyester base film may have a thickness of 50 to 350 ⁇ m, but is not limited thereto.
- the primer coating composition is different from the time applied to the film according to the film stretching process, in the case of uniaxial stretching, the primer coating composition is applied after the longitudinal stretching of the film and stretched in the film width direction.
- the coating may be performed in the longitudinal direction and the width direction of the film after applying the primer coating composition to the unstretched sheet.
- Step d) is to form a printed layer, by printing the print layer composition by a method selected from screen printing method, offset method, digital printing method, roll coating, gravure coating, reverse coating, spray coating, air knife coating It may be to form, the thickness may be 10 ⁇ 30 ⁇ m but is not limited thereto.
- the composition for a print layer is the same as described above.
- Intrinsic Viscosity (IV) ⁇ (0.0242 ⁇ Rel) +0.2634 ⁇ ⁇ F
- the UV spectrometer (Agilent, Cary5000 UV-VIS-NIR Spectrophotometer) was used to measure the transmittance at 250 nm to 2500 nm wavelength, and the ultraviolet transmittance was evaluated through the average transmittance of 250 nm to 380 nm.
- the visible light transmittance was evaluated through the average transmittance, and the visible light reflectance was evaluated through the average reflectance in the same region.
- the average transmittance was obtained by adding the measured values of each wavelength in 1 nm units and then obtaining the average value.
- the longitudinal direction of the sample is taken as the MD direction of the film
- the horizontal direction of the sample is taken as the TD direction of the film
- two measurement samples are collected in the size of 300 mm ⁇ 200 mm.
- make a sample for measuring the physical property by making the length of MD and TD directions 300mm ⁇ 15mm for one sample, and measure the width of 15mm, Gauge Length 50mm, and cross head. -up speed) After measuring ten times the cutting elongation in the machine direction (MD) of the film before PCT treatment using a universal tensile test machine (Instron Tensile Test Machine), except the maximum and minimum values The average value was calculated
- Equation 2 Using the elongation values in the MD direction before and after the PCT treatment, the elongation retention ratio after the PCT was calculated according to the following Equation 2.
- the film was cut in the forward direction of 200 mm ⁇ 200 mm with respect to the MD and TD directions, and the lengths of the machine direction (MD) and the width direction (TD) were measured. After heat shrinking for a minute, the lengths of the machine direction (MD) and the width direction (TD) of the heat-shrinked film were measured.
- the thermal contraction rate ( ⁇ HS) of the machine direction (MD) and the width direction (TD) was calculated according to the following formula (3).
- HS (HS 2 -HS 1 ) / HS 1 ⁇ 100
- ⁇ HS is the heat shrinkage percentage (%)
- HS 2 is the machine direction length of the film measured after 30 minutes at 150 ° C.
- HS 1 is the machine direction length of the film before treatment.
- the adhesive force was evaluated by using a cross cutting test method on the formed printed layer.
- the tape was made of glass tape, and the printed layer formed on the specimen was cut into 100 checkerboard patterns having a size of 1 mm x 1 mm and then placed on the specimen.
- the adhesion was evaluated by measuring the number of pieces that were peeled off after attaching the glass tape.
- Spire's SPI-SUNSIMULATOR 4600i was used to measure the open voltage (V oc ), short-circuit current (I sc ), rated voltage (V pm ), and rated current (I pm ) in the module.
- the power Pmax of the module was first calculated according to Formula 4, and the efficiency of the Example was compared and evaluated based on the power value of Comparative Example 1 according to Formula 5.
- Module Efficiency (%) Module Power (W) of Example / Module Power (W) of Comparative Example ⁇ 100
- UV blocking compounding chip After mixing 90% by weight of polyethylene terephthalate chip having an intrinsic viscosity of 0.95dl / g and 10% by weight of Cytec's UV-3638F product, which is a benzoxazine-based UV absorber, kneading at 30 rpm in a ribbon mixer for 10 minutes,
- the UV blocking compounding chip was manufactured by melt extrusion using a co-rotating twin screw extruder having two and one vent port.
- the sunscreen compounding chip, 5% by weight, and 85% by weight of polyethylene terephthalate (intrinsic viscosity 0.80 dl / g) chip were placed in an extruder and melted at 280 ° C. Thereafter, an unstretched sheet was produced in a casting roll at 20 ° C. while extruding through a Ti die. Then, the film was stretched 3.5 times in the machine direction and 3.9 times in the width direction to prepare a film having a total thickness of 100 ⁇ m.
- the ultraviolet stabilizer in the total weight of the film produced has 0.5% by weight.
- the printing layer composition was applied to one surface of the polyester base film by screen printing, and a printing layer having a thickness of 20 ⁇ m was printed at a drying speed of 80 ° C. at a process speed of 1 M per minute.
- the printing layer was formed only on the edge of the PET film except for the portion where the solar cell is located when assembling the solar module.
- the UV blocking compounding chip was 3% by weight, and a film and a solar cell module having a printed layer having a thickness of 5 ⁇ m were printed using the same composition for a printed layer as in Example 1.
- the UV blocking compounding chip was 7% by weight, and a film and a solar cell module having a printed layer having a thickness of 10 ⁇ m were printed using the same composition for a printing layer as in Example 1.
- the UV blocking compounding chip was 10% by weight, and a film and a solar cell module on which a printed layer having a thickness of 15 ⁇ m were printed were prepared using the same composition for a printed layer as in Example 1.
- the UV blocking compounding chip was 5% by weight, and a film and a solar cell module on which a printed layer having a thickness of 25 ⁇ m were printed were prepared using the same composition for a printed layer as in Example 1.
- a film and a solar cell module were manufactured in the same manner as in Example 1 without forming a printed layer.
- a film was prepared in the same manner as in Example 1 using only a polyethylene terephthalate chip having an intrinsic viscosity of 0.62 dl / g without using a UV blocking compounding chip, and then a printed layer was formed in the same manner as in Example 1. And a solar cell module.
- TFE tetrafluoroethylene
- the solar cell backsheet of the embodiments 1 to 5 of the present invention can be applied to the double-sided light-receiving photovoltaic module because the portion where the solar cell is located is transparent, 380 nm
- the average visible light transmittance over the wavelength of ⁇ 1000nm is 85% or more, the transmittance is over 85% at the wavelength of 550nm, the average ultraviolet transmittance for the wavelength of 250-380nm is 10% or less, and at the same time the wavelength of 380 nm to 1000nm of the printed layer
- the average visible light reflectance was 85% or more, and the visible light reflectance was excellent at 85% or more at a wavelength of 550 nm.
- the output of the solar cell module is also up to 212W It was found that the most excellent, and when applied to the double-sided light receiving type solar module, the light receiving efficiency can be improved by up to 6% or more.
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Abstract
본 발명은 태양광모듈용 백시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 종래 불소필름/PET필름/불소필름 또는 백색 폴리에스테르필름/투명 폴리에스테르필름/백색 폴리에틸렌필름으로 적층 되는 구조에서, 단층 폴리에스테르 필름으로 대체가 가능하며, 일반적인 전면 수광형 태양광 모듈뿐만 아니라 양면 수광형 모듈에 사용 될 수 있어, 유리 또는 불소계 고분자 수지를 대체할 수 있는 새로운 태양광모듈용 백시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양광모듈용 백시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 종래 불소필름/PET필름/불소필름 또는 백색 폴리에스테르필름/투명 폴리에스테르필름/백색 폴리에틸렌필름으로 적층 되는 구조에서, 단층 폴리에스테르 필름으로 대체가 가능하며, 일반적인 전면 수광형 태양광 모듈뿐만 아니라 양면 수광형 모듈에 사용 될 수 있어, 유리 또는 불소계 고분자 수지를 대체할 수 있는 새로운 태양광모듈용 백시트에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지는 실리콘이나 각종 화합물에서 출발하여 태양전지(Solar cell) 형태가 되면 전기를 낼 수 있게 된다. 그러나 하나의 셀로는 충분한 출력을 얻지 못하므로 각각의 셀을 직렬 혹은 병렬 상태로 연결해야 하는데 이렇게 연결된 상태를 '태양광 모듈'이라 부른다.
태양광 모듈은 유리, 제 1 밀봉재, 태양전지, 제 2 밀봉재, 백 시트(back sheet)로 적층되어 구성된다. 상기 제 1 밀봉재 및 제 2 밀봉재로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등이 사용된다.
일반적인 태양광 모듈의 경우는 전면에서만 수광이 이루어지며 그에 따른 전력을 생산하였지만, 그에 따른 효율 증가에 한계가 있다. 이에 최근에는 전후면 모두에서 수광 및 전력의 생산이 이루어지는 양면 수광형 태양전지의 개발이 이루어지고 있으며, 이러한 양면 수광형 태양전지에 적합한 백시트의 개발이 필요한 상황이다. 양면 수광형 태양광모듈의 경우, 지표면에 도달하는 가시광선을 흡수하고, 자외선을 차단해야 하므로 종래 전면 수광형 태양광모듈에 사용되는 백시트가 백색의 불투명한 것과는 달리, 투명해야 하며, 동시에 자외선에 노출되므로 내구성 및 내습성과 더불어 자외선 차단 특성이 요구된다.
본 발명은 태양광 모듈의 보호를 위한 핵심 소재인 백시트를 기존에 투명필름과 백색필름을 적층하는 구조로 사용되던 것에서, 본원발명의 단층 필름 구조로 변경할 수 있는 백시트를 제공하고자 하는 것이다. 즉, 단층으로 이루어지면서 종래 적층구조의 필름을 사용하는 것과 동등 유사한 물성을 발현할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한, 태양전지가 위치되는 투명한 부분을 포함함으로써 전면 수광형 태양광모듈뿐만 아니라 양면 수광형 태양광모듈에 사용이 가능하고, 우수한 가시광선 투과율, 자외선 차단성, 내습성을 가짐으로써 태양광모듈의 수광효율을 높이고, 폴리에스테르 기재필름의 노후 및 열화를 방지할 수 있는 태양광 모듈용 백시트를 제공하고자 한다.
또한, 반사율이 우수한 인쇄층을 구비하여, 별도의 백색필름을 적층하지 않고도 반사율이 우수하여 태양광 발전 효율을 증가시킬 수 있는 태양광 모듈용 백시트를 제공하고자 한다.
또한, 봉지재와의 접착성이 향상된 태양광 모듈용 백시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 폴리에스테르 기재필름과, 상기 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면의 일부분에만 형성된 인쇄층을 포함하고, 상기 인쇄층은 백색안료를 포함하는 태양광 모듈용 백시트에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 a) 고유점도가 0.8 ~ 1.0 dl/g인 폴리에스테르수지와 광안정제를 혼련하여 컴파운딩 칩을 제조하는 단계;
b) 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g인 폴리에스테르수지에, 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 물성을 만족하는 함량으로 상기 컴파운딩 칩을 첨가하여 용융압출 및 미연신 시트를 제조하는 단계;
c) 상기 미연신 시트를 기계방향으로 일축연신 후, 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 기재필름을 제조하는 단계; 및
d) 바인더수지, 유기용매 및 상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 물성을 만족하는 함량의 백색안료를 포함하는 인쇄층용 조성물을 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 도포하여 인쇄층을 형성하는 단계;
를 포함하는 태양광 모듈용 백시트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 태양광 모듈용 백시트는 단층의 폴리에스테르 필름으로 이루어져 제조 원가가 절감되고, 태양전지가 위치하는 부분이 투명하므로 전면 수광형 태양광 모듈뿐만 아니라 양면 수광형 태양광 모듈 모두에 적용이 가능한 장점이 있다.
또한, UV차단 기능과 에너지 변환파장의 고반사 기능을 가져 기존에 투명 필름과 백색 필름의 기능을 모두 가짐으로써 태양광 모듈의 전력 변화 효율성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 모듈용 백시트는 봉지재와의 접착성이 우수하고, 유연성이 우수한 인쇄층을 형성함으로써 내구성이 향상되며, 작업성이 향상되는 효과가 있고, 공정 단순화, 비용 절감의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 태양광 모듈용 백시트를 이용한 태양광모듈의 단면도를 나타낸 일 양태이다.
도 6은 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 나타낸 사진이다.
- 부호의 설명-
10 : 폴리에스테르 기재필름
20 : 인쇄층
100 : 태양광 모듈용 백시트
200 : 솔라셀
300 : 봉지재
400 : 전면기판
500 : 지면
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명자들은 자외선 차단 기능 및 가시광선 고 반사기능을 가지는 단층 구조의 태양광 모듈용 백시트용 폴리에스터 필름을 개발하기 위하여 연구한 결과, 자외선의 차단, 보다 상세하게 고분자 물질 분해에 직접적인 영향을 미치며, 지표면에 도달하는 자외선 파장영역인 250 ~ 380nm의 자외선을 흡수하는 광안정제를 사용하고, 반사기능을 위해 그 일면 또는 양면에 수광을 통해 전력을 생산하는 태양전지 위치를 제외한 부분에 백색안료를 포함하는 인쇄층을 인쇄방식으로 형성함으로써, 광 반사를 통해 최종적으로 태양광 모듈의 보호 기능 및 효율 증가를 가지는 태양광 모듈용 백시트를 제공할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태는 폴리에스테르 기재필름과, 상기 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면에 형성되며, 일부분에만 형성된 인쇄층을 포함하고, 상기 인쇄층은 백색안료를 포함하는 태양광 모듈용 백시트이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하이며,
상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조옥사지논계 화합물, 벤조에이트계 화합물, 페닐살리실레이트계 화합물 및 힌더드아민계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 광안정제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 광안정제는 폴리에스테르 기재 필름 전체 중량 중 0.01 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g이고, 150℃에서 30분간 경과 후의 상기 폴리에스테르 기재필름의 열수축율 △HS이 하기 식 1을 만족하고, 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 상기 폴리에스테르 기재필름의 신도유지율 S가 하기 식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
0 ≤ △HS ≤ 2
상기 식1에서, △HS = (HS2-HS1)/HS1×100이고, △HS는 열수축율, HS2는 150℃에서 30분간 경과 후 측정된 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이고, HS1는 처리 전 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이다.
[식 2]
60% ≤ S ≤ 99%
상기 식2에서, S = S2/S1×100이고, S는 기계방향의 신도유지율이고, S2는 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 측정한 기계방향의 신도이고, S1은 처리 전 MD방향의 신도이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 두께가 50 ~ 350㎛이고, 상기 인쇄층은 두께가 1 ~ 35㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 인쇄층은 바인더수지로 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 백색안료는 인쇄층 내에 30 ~ 50 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 백색안료는 실리카로 피복되고, 평균 입경이 0.15 ~ 0.25 ㎛인 산화티타늄 미립자인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 인쇄층은 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 이격 배치되어 형성되는 인쇄층, 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되고, 연속적인 패턴을 가지는 인쇄층, 솔라셀의 테두리를 따라 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층 및 해도(sea island) 형태로 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 인쇄층은 태양광 모듈의 솔라셀과 일부 중첩되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 폴리에스테르 필름과, 이의 일면 또는 양면에 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 프라이머 코팅층이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 태양광 모듈용 백시트를 제조하는 방법의 일 양태는
a) 고유점도가 0.8 ~ 1.0 dl/g인 폴리에스테르수지와 광안정제를 혼련하여 컴파운딩 칩을 제조하는 단계;
b) 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g인 폴리에스테르수지에, 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 물성을 만족하는 함량으로 상기 컴파운딩 칩을 첨가하여 용융압출 및 미연신 시트를 제조하는 단계;
c) 상기 미연신 시트를 기계방향으로 일축연신 후, 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 기재필름을 제조하는 단계; 및
d) 바인더수지, 유기용매 및 상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 물성을 만족하는 함량의 백색안료를 포함하는 인쇄층용 조성물을 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 도포하여 인쇄층을 형성하는 단계;
를 포함한다.
본 발명의 제조방법의 일 양태에서, 상기 d)단계에서 도포는 스크린 인쇄방식, 오프셋 방식, 디지털 프린팅 방식, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅, 스프레이 코팅 및 에어나이프 코팅에서 선택되는 것일 수 있다.
이하는 본 발명의 태양광 모듈용 백시트의 일 양태를 구체적으로 설명한다.
도면을 참고하여 일 양태에 대하여 구체적으로 설명하면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리에스테르 기재필름(10)상에 인쇄층(20)이 형성된 것으로, 상기 인쇄층은 상기 폴리에스테르 기재필름(10) 표면의 일부에만 형성이 된다. 보다 구체적으로는 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 이격 배치되어 형성되는 인쇄층, 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되고, 연속적인 패턴을 가지는 인쇄층, 솔라셀의 테두리를 따라 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층 및 해도(sea island) 형태로 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 해도(sea island)형태는 인쇄층이 형성되지 않는 부분이 도(island)를 이루고, 인쇄층이 형성된 부분이 해(sea)를 이루며, 상기 도(island) 부분의 일부 또는 전부에 태양광모듈의 솔라셀이 위치되는 것일 수 있다. 또한, 상기 해(sea) 부분과 솔라셀은 일부 중첩되는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 양태에서 상기 인쇄층은 태양광 모듈의 솔라셀과 일부 중첩되는 것일 수 있다. 여기서 일부 중첩된다는 것은 솔라셀이 도(island)부분의 경계를 벗어나 해(sea) 부분의 인쇄층과 일부 겹쳐질 수 있음을 의미한다.
상기 도(island) 부분과 솔라셀은 일부 중첩되는 것일 수 있다. 여기서 일부 중첩된다는 것은 도 부분의 테두리가 솔라셀의 테두리와 동일한 위치에 형성되거나, 또는 솔라셀과 겹쳐지도록 도 부분의 테두리가 솔라셀쪽으로 튀어나와 형성될 수 있음을 의미한다.
더욱 구체적으로는 태양광 모듈의 태양전지(솔라셀)가 위치되는 부분을 제외한 부분에 일부 또는 전부에 인쇄층이 형성되는 것일 수 있다. 상기 도(island)부분의 크기가 태양전지의 크기보다 같거나 작게 하여 솔라셀 사이의 간격이 백색으로 보이게 할 수 있다. 더욱 구체적으로는 태양광모듈 조립 시 백시트의 상부에 위치하는 솔라셀이 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 이때 구비되는 적어도 하나 이상의 솔라셀의 둘레에 대응되는 부분의 일부 또는 전부에 형성되는 것일 수 있다.
구체적으로, 도 1과 같이 하나 이상의 솔라셀이 위치하는 부분에서 솔라셀의 둘레에 대응되는 부분에 인쇄층(20)이 형성되는 것일 수 있으며, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 솔라셀의 형태 및 레이 아웃(lay-out)에 따라 해(sea) 부분과 도(island)부분이 완전히 구분되어 있지 않고, 인쇄층의 일부가 불연속적으로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 도 4는 본 발명의 백시트의 단면을 나타내는 일 양태로, 폴리에스테르 기재필름(10)의 일면에 인쇄층(20)이 형성된 것을 도시한 것이다.
본 발명의 백시트를 이용하여 태양전지 모듈에 적용 시 상기 인쇄층(20)이 형성되지 않은 투명한 폴리에스테르 기재필름(10)부분에 솔라셀(200)이 위치되도록 할 수 있으며, 필요에 따라 인쇄층과 솔라셀이 일부 중첩되는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 태양광 모듈용 백시트를 이용한 태양광모듈의 단면도를 나타낸 일 양태로써, 가시광선의 투과 및 반사를 나타낸 것이다.
도 6은 상기 도 2의 양태를 적용한 인쇄 패턴의 일 양태를 나타낸 사진으로, 전체 인쇄패턴을 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 태양전지의 구조나 형태에 따라 인쇄층의 모양은 달라질 수 있으며, 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면에 형성되는 것일 수 있다.
[폴리에스테르 기재필름]
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 기재필름은 지표면에 도달하는 자외선 파장영역인 250 ~ 380nm의 자외선을 차단하여 노후 및 열화를 방지하도록 하기 위해 연구한 결과, 폴리에스테르 수지와 광안정제를 포함함으로써, 전면 수광형 태양광 모듈뿐만 아니라, 양면 수광형 태양광 모듈에 적용이 가능함을 알 수 있었다. 상기 광안정제는 벤조페논계 화합물(Benzophenone), 벤조트리아졸계 화합물(Benzotriazole), 벤조옥사지논계 화합물(Benzoxazinone), 벤조에이트계 화합물(Benzoate), 페닐살리실레이트계 화합물(Phenyl Salicylates) 및 힌더드아민계 화합물(Hindered Amine) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광안정제는 자외선 파장영역인 250 ~ 380nm의 자외선을 차단하여, 자외선 투과율이 10%이하, 더욱 좋게는 5% 이하인 물성을 발현하기 위한 함량으로 사용하는 것이 바람직하며, 제한되는 것은 아니나 폴리에스테르 기재필름 총 중량 중 0.01 ~ 5 중량%를 사용하는 것일 수 있다. 더욱 좋게는 0.1 ~ 1.0 중량%를 사용하는 것일 수 있다.
자외선 투과율이 10%이하, 더욱 구체적으로 0.1 ~ 10%, 더욱 좋게는 0.1 ~ 5%인 범위에서 폴리에스테르 기재필름이 노후되는 것을 방지할 수 있으며, 내구성 및 내후성이 우수하므로 바람직하다.
상기 광안정제는 폴리에스테르 기재필름 제조 시 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 좋게는 광안정제를 포함하는 컴파운딩 칩을 제조하고, 이를 폴리에스테르 칩과 혼합하여 용융압출하여 필름을 제조함으로써 광안정제의 분산성을 더욱 좋게 할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 통상적으로 폴리에스테르 필름 제조 시 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용이 가능하며, 구체적으로 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸레나프탈레이트 및 폴리부틸렌나프탈레이트 등이 사용가능하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리에스테르수지는 주쇄 중의 주요한 결합인 모노머 잔기와 모노머 잔기를 결합하는 공유결합이 에스테르 결합으로 이루어지는 고분자의 총칭으로서, 통상, 디카르본산(dicarboxylic acid) 화합물과 디하이드록시 화합물 또는 디카르본산에스테르 유도체와 디히드록시 화합물을 축합 중합시킴에 의해서 얻을 수 있다.
여기서, 디카르본산 화합물로는, 예를 들어, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 이소프탈산, 디페닐디카르본산, 디페닐설폰디카르본산, 디페녹시에탄디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 프탈산 등의 방향족 디카르본산, 수산, 호박산, 아디핀산, 세바신산, 다이머산, 말레인산, 푸마르산 등의 지방족 디카르본산, 시클로헥산디카르본산 등의 지환족 디카르본산, 파라옥시안식향산 등의 옥시카르본산 등을 들 수가 있다. 또한, 디카르본산에스테르 유도체로는, 상기 디카르본산 화합물의 에스테르화물, 예를 들어 테레프탈산디메틸, 테레프탈산디에틸, 테레프탈산2-하이드록시에틸메틸에스테르, 2,6-나프탈렌디카르본산디메틸, 이소프탈산디메틸, 아디핀산디메틸, 말레인산디메틸, 다이머산디메틸 등을 들 수가 있다. 또한 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것일 수 있다.
상기 디하이드록시 화합물로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 등의 지방족 디하이드록시 화합물, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리옥시알킬렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 지환족 디하이드록시 화합물, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 디하이드록시 화합물 등을 들 수가 있다. 또한 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것일 수 있다.
이들 중에서도, 디카르본산 화합물로서는 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 이소프탈산 등을 바람직하게 사용할 수 있고, 디하이드록시 화합물로서는 네오펜틸글리콜, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등을 바람직하게 사용할 수가 있다.
그 중에서도 특히, 테레프탈산 또는 테레프탈산디메틸과 에틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리에스테르 기재필름은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 가시광선 투과율이 85% 이상이고, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 양면 수광형 태양광모듈에 적용 시 태양광 발전 효율의 상승 효과를 나타낼 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상기 폴리에스테르 기재필름은 내가수분해 특성이 우수한 것을 사용할 수도 있으며, 상기 내가수분해 특성이 우수한 필름을 제조하여 사용하거나 시판되는 제품을 사용할 수도 있다. 일례로 상기 내가수분해성이 우수한 폴리에스테르 필름은 축합 중합 시 발생하는 올리고머의 함량이 적은 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 필름에 공지의 내가수분해특성을 향상시키는 열처리를 추가로 가해, 폴리에스테르 필름의 수분함량을 줄이고, 수축률을 줄여줌으로써 내가수분해특성을 더욱 우수하게 할 수도 있다.
보다 바람직하게는 폴리에스테르수지와 광안정제의 컴파운딩 칩 제조 시 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도는 0.80 ~ 1.0 dl/g, 인 것이 바람직하며, 폴리에스테르 기재필름의 제조 시, 컴파운딩 칩과 함께 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도는 0.6 ~ 0.80 dl/g인 것이 바람직하다. 컴파운딩 제조 시 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도가 0.80 dl/g 미만일 경우, 필름제조 시 컴파운딩 칩의 점도 저하에 의해 가공성이 저하되고, 내구성이 약해질 수 있으며, 폴리에스테르 기재필름 제조시의 폴리에스테르 수지의 고유점도가 0.6 dl/g미만인 경우는 낮은 고유점도로 인해 가공 시 전단응력이 감소함에 따라 점도가 낮아지고, 가공성은 향상되지만, 내구성 및 내후성의 향상을 기대할 수 없고, 기재필름 제조시의 폴리에스테르 수지의 고유점도가 0.80 dl/g를 초과하는 경우는 기존의 폴리에틸렌테레프탈레이트수지 생산장비를 사용하여 제조 시 높은 토출 압력, 연신 시 파단 발생에 의해 생산성이 나빠질 수 있다.
최종 제조된 필름의 고유점도는 0.65 ~ 0.8 dl/g인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 내구성 및 내후성이 우수하므로 양면수광형 태양광모듈에 적용 시 장기간 사용이 가능할 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 폴리에스테르 기재필름은 필름의 제막성을 향상시키기 위하여 무기입자를 더 포함하는 것일 수 있으며, 무기입자의 일 예로는 실리카, 황산바륨, 알루미나 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 폴리에스테르 기재필름은 두께가 50 ~ 350㎛인 것일 수 있으며, 이러한 두께에서 태양광 모듈용 백시트로 사용하기에 적합하므로 좋으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 기재필름은 150℃에서 30분간 경과 후의 열수축율 △HS이 하기 식 1을 만족하고, 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 신도유지율 S가 하기 식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
0 ≤ △HS ≤ 2
상기 식1에서, △HS = (HS2-HS1)/HS1×100이고, △HS는 열수축율, HS2는 150℃에서 30분간 경과 후 측정된 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이고, HS1는 처리 전 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이다.
[식 2]
60% ≤ S ≤ 99%
상기 식2에서, S = S2/S1×100이고, S는 기계방향의 신도유지율이고, S2는 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 측정한 기계방향의 신도이고, S1은 처리 전 MD방향의 신도이다)
상기 기계방향 열수축율이 2.0%이하, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5%, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 1.0%인 것이 좋으며, 2.0%를 초과하는 경우에는 내열특성이 저하되어 열에 의한 물성변화가 크게 나타날 수 있다.
또한, 121℃, RH100%에서 75시간 후, 기계방향의 신도 유지율이 60 ~ 99%, 바람직하게는 70 ~ 99%인 것이 좋으며, 60% 미만인 경우는 시간에 따른 물성저하가 급속하게 일어나 장기 내구성이 떨어질 수 있다.
본 발명은 폴리에스테르 기재필름으로 상기 고유점도, 열수축율 및 신도유지율을 동시에 만족하는 것을 사용함으로써, 내후성이 매우 향상되어 태양광모듈의 백시트로 적용 시 일반 폴리에스테르 필름을 사용하는 것에 비하여 내후성이 10% 이상 향상될 수 있다.
[인쇄층]
본 발명의 일 양태에서, 상기 백색안료를 포함하는 인쇄층은 에너지 변환파장에 대한 고반사 기능을 가져 종래 백색필름의 기능을 할 수 있으므로, 별도의 백색필름을 적층할 필요 없이 본 발명의 태양광 모듈용 백시트 단독으로 사용하면서도 종래 투명필름과 백색필름의 기능을 모두 발현할 수 있어, 태양광 모듈의 효율이 향상되고, 공정이 단순화 되며, 비용 절감의 효과가 있다.
본 발명의 일 양태에서, 백색안료를 포함하는 인쇄층은 태양전지 셀을 투과하는 파장영역의 빛, 예를 들면 자외선 영역 및 근적외선 영역의 빛을 반사시키는 층으로써, 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 가시광선 반사율이 85% 이상인 것이 바람직하다. 상기 범위에서 태양광 모듈 내로 에너지 변환 파장을 반사하여 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 인쇄층에서 반사된 빛이 태양전지 모듈의 전면 기판에서 다시 반사되어 태양전지 셀에 입사되도록 함으로써 태양전지 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 백색안료를 포함하는 인쇄층은 바인더수지, 유기용매 및 백색안료를 포함하는 백색잉크 조성물을 도포하여 형성한 것일 수 있으며, 도포 방법은 스크린 인쇄방식, 오프셋 방식, 디지털 프린팅 방식, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅, 스프레이 코팅, 에어나이프 코팅 등을 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 바인더수지는 반사율을 더욱 향상시키기 위해서 백색안료의 함량을 높이기 위해서는 폴리에스테르 기재필름과의 밀착성이 우수한 바인더수지를 사용하는 것이 바람직하며, 폴리에스테르 수지와 굴절율 차이가 적어 투명성이 우수한 관점에서 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 좋게는 내구성 및 접착성이 우수한 관점에서 아크릴계 수지를 사용하는 것이 좋다.
상기 백색안료는 예를들어, 산화티타늄, 산화아연, 산화안티몬, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있으나, 반사율을 높이기 위한 관점에서 산화티타늄을 사용하는 것이 바람직하며, 바인더 수지에 대한 분산성, 폴리에스테르 기재필름과의 밀착성 및 반사성을 더욱 향상시키기 위한 관점에서 실리카로 피복한 산화티타늄 미립자를 사용할 수 있다.
상기 실리카로 피복한 산화티타늄 미립자를 사용함으로써 380 nm ~ 1000nm의 파장을 가지는 가시광선에 대한 반사율을 85%이상 발현할 수 있으며, 자외선에 의한 여기가 거의 억제될 수 있으며, 내구성이 향상된 인쇄층을 형성할 수 있다. 또한 솔라셀을 통과한 빛을 반사하여 솔라셀로 돌려보내 광 효율을 증가시키고, 백시트를 이루는 PET필름에 투과되는 UV를 차단하여 PET의 광분해를 억제하는 역할을 한다. 상기 백색안료의 평균 입자경이 0.15 ~ 0.25 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 백색안료는 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 가시광선 반사율이 85% 이상인 물성을 달성하기 위한 함량으로 사용되는 것이 바람직하며, 구체적으로 인쇄층 내에 30 ~ 50 중량%로 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기용매는 바인더수지를 용해하기 위한 유기용매라면 제한되지 않으며, 구체적으로 예를 들면, 솔벤트 나프타, 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세트산에틸, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 시클로헥사논, n-헥산, 톨루엔, 크실렌, 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 필요에 따라 상기 백색잉크 조성물은 백색안료의 분산성을 향상시키기 위한 분산제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 인쇄층은 두께가 1 ~ 35㎛인 것이 폴리에스테르 기재필름과의 단차가 적으면서 충분한 함량의 백색안료를 포함하므로 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태로 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 가시광선의 투과율이 우수한 폴리에스테르 기재필름을 사용함으로써, La 및 Lb와 같이 지면(500)에 도달한 가시광선을 다시 태양광모듈의 솔라셀(200)에 되돌려 보냄으로써 수광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, Lc와 같이 전면 기판(400)으로부터 수광되어 투과한 빛을 인쇄층(20)에서 솔라셀(200)에 되돌려 보냄으로써 수광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서 본원발명의 태양광 모듈용 백시트는 양면 수광형 태양광모듈에 적용이 가능하며, 양면 수광형 태양광모듈에 적용 시 수광효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
[제조방법]
본 발명의 태양광 모듈용 백시트를 제조하는 방법에 대해 보다 구체적으로 예를 들면, a) 고유점도가 0.8 ~ 1.0 dl/g인 폴리에스테르수지와 광안정제를 혼련하여 컴파운딩 칩을 제조하는 단계;
b) 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g인 폴리에스테르수지에, 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 물성을 만족하는 함량으로 상기 컴파운딩 칩을 첨가하여 용융압출 및 미연신 시트를 제조하는 단계;
c) 상기 미연신 시트를 기계방향으로 일축연신 후, 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 기재필름을 제조하는 단계; 및
d) 바인더수지, 유기용매 및 상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 물성을 만족하는 함량의 백색안료를 포함하는 인쇄층용 조성물을 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 도포하여 인쇄층을 형성하는 단계;
를 포함한다.
본 발명의 a)단계와 같이, 폴리에스테르 수지와 광안정제를 미리 컴파운딩 하여 필름을 제조함으로써 광안정제가 필름 내에 고르게 분산되도록 하며, 필름의 제막 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.8 ~ 1.0 dl/g인 폴리에스테르수지를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위에서 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 컴파운딩 칩 내 광안정제의 함량은 5 ~ 30 중량%인 것일 수 있으며, 이 범위에서 분산성이 향상되므로 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 b)단계는 a)단계에서 제조된 컴파운딩 칩과 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g인 폴리에스테르수지를 혼합하여 필름을 제조하는 과정으로, 상기 컴파운딩 칩의 함량은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 가시광선 투과율이 85% 이상이고, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 물성을 만족하는 함량으로 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 폴리에스테르 기재필름 총 중량 중 광안정제의 함량이 0.01 ~ 5 중량%를 만족하는 범위로 사용될 수 있다.
상기 c)단계는 필름을 제조하는 과정으로, 필름의 기계방향 및 폭방향의 연신배율은 제한되는 것은 아니나 각각 2 ~ 6배인 것일 수 있으며, 연신 후 이완 및 열고정하는 단계를 추가할 수도 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 미연신 시트를 길이 방향 및 폭 방향으로 연신 후, 열처리하여 필름을 제조하는 것일 수 있으며, 통상적으로 당업계에서 사용되는 방법으로 연신 및 열처리되는 것일 수 있다.
더욱 구체적으로, 제한되는 것은 아니나 상기 기계적 방향으로 연신은 80℃ ~ 90℃로 가열된 롤 사이에서 롤 간의 주속차이를 이용하여 2 ~ 6배 연신하고, 폭 방향으로 연신은 100℃ ~ 130℃에서 2 ~ 6배 연신하고, 이완 및 열처리는 210℃ ~ 230℃에서 수행하는 것일 수 있다. 폴리에스테르 기재필름은 두께가 50 ~ 350㎛인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 c)단계에서 프라이머 코팅 조성물은 필름 연신공정에 따라 필름에 도포되는 시기를 달리하는데, 축차이축 연신의 경우에는 필름의 길이 방향 연신 이후에 상기 프라이머 코팅 조성물을 도포하고 필름 폭 방향으로의 연신이 진행되며, 동시이축 연신의 경우에는 미연신 시트에 프라이머 코팅 조성물을 도포한 후 필름의 길이 방향 및 폭방향으로의 연신이 이루어지는 것일 수 있다.
상기 d)단계는 인쇄층을 형성하기 위한 것으로, 스크린 인쇄방식, 오프셋 방식, 디지털 프린팅 방식, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅, 스프레이 코팅, 에어나이프 코팅에서 선택되는 방법으로 인쇄층용 조성물을 인쇄하여 형성하는 것일 수 있으며, 두께는 10 ~ 30㎛인 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 인쇄층용 조성물은 앞서 설명한 바와 동일하다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 고유점도
필름을 160± 2℃에서 OCP (Ortho Chloro Phenol)로 녹인 후, 25℃의 조건에서 자동점도 측정기(Skyvis-4000)를 이용하여 점도관에서의 시료 점도를 측정하여 하기 계산식 1로 시료의 고유 점성도(intrinsic viscosity, IV)를 구하였다.
[계산식 1]
고유점성도(IV) = {(0.0242× Rel)+0.2634}× F
Rel = (용액초수 × 용액비중 × 점도계수) / OCP점도
F = Standard Chip의 I.V./Standard Chip을 표준동작으로 측정한 3개의 평균 I.V.
2) 자외선 투과율, 가시광선 반사율, 가시광선 투과율
UV 스펙트로 미터(애질런트社, Cary5000 UV-VIS-NIR Spectrophotometer)를 사용하여, 250nm~2500nm파장에서의 투과율을 측정하고, 250nm~380nm의 평균 투과율을 통해 자외선 투과율을 평가하였으며, 380~1000nm 파장에서의 평균 투과율을 통해 가시광선 투과율을 평가하였으며, 동일 영역에서의 평균 반사율을 통해 가시광선 반사율을 평가하였다. 평균 투과율은 1nm단위의 각 파장의 측정값을 더한 뒤 평균값을 구하였다.
3) PCT(Pressure Cooker Test; 121℃×RH100%×50시간)후, MD신도 유지율(%)
필름 Roll의 길이 방향으로 5m이내의 길이 범위 내에서, 샘플의 세로 방향은 필름의 MD방향으로 하고, 샘플의 가로 방향은 필름의 TD방향으로 하여 300mm × 200mm 크기로 측정시료를 2매 채취한다. 우선 채취된 1매의 시료에 대해 MD방향과 TD방향의 길이를 300mm×15mm 크기로 하여 물성 측정용 시료를 만든 후, 측정 시료폭을 15mm, 시료장 (Gauge Length) 50mm, 인장속도(Cross head-up speed) 500mm/min로 하여 만능인장 시험기(Instron社 Tensile Test Machine)을 이용하여 PCT 처리 전 필름의 기계방향(MD)에 대한 절단 신도를 10회 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외하고 평균값을 구하였다.
채취된 다른 1매의 시료 (MD×TD길이; 300mm×200mm)에 대해 하나의 모서리를 기준으로 하여 TD방향으로 연속하여 15mm의 간격으로 MD방향에 대해 200mm길이가 되게 칼로 시료를 잘라 10회를 잘라 시료크기(MD×TD)가 200mm×15mm인 잘라진 필름이 하나의 시료에 매달려 있는 형상이 되게 한 후, TD방향의 절단 시작점으로 부터 270mm위치에 펀칭을 하여 구멍을 내고, 이를 오토클레이브 내의 시료걸이에 매달아 물에 잠기지 않도록 하여 오토클레이브(Autoclave)에서 넣은 후, 121℃×100% RH× 2bar 압력의 고온ㆍ고습 조건으로 50시간 동안 시료를 에이징(Aging) 시킨다. 에이징(Aging)이 완료되면 이를 오토클레이브(Autoclave)에서 꺼내 상온에서 24시간 방치한 후, 시료에서 에이징 전에 칼로 미리 잘라놓은 200mm×15mm 크기의 작은 시료를 채취하여 상기와 동일하게 측정 시료폭을 15mm, 시료장 (Gauge Length) 50mm, 인장속도(Cross head-up speed) 500mm/min로 하여 만능인장 시험기(Instron社 Tensile Test Machine)을 이용하여 PCT 처리후 필름의 기계방향(MD)에 대한 절단 신도를 10회 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외하고 평균값을 구하였다.
상기 PCT 처리전 및 PCT 처리후 MD방향의 신도값을 이용하여 PCT후 MD방향 신도유지율을 하기 계산식 2에 따라 계산하였다.
[계산식 2]
PCT후 MD신도유지율(%) = PCT후 MD방향 신도/PCT전 MD방향 신도 × 100
4) 열수축율
필름을 MD 및 TD방향에 대해 200mm × 200mm의 정방향으로 재단하여 필름의 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 길이를 측정한 후, 이를 150℃의 오븐(Oven)중에 무하중 상태에서 30분간 열수축 시킨 후, 열수축된 필름의 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 길이를 측정하였다. 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 열수축율(△HS)은 하기 계산식 3에 따라 계산하였다.
[계산식 3]
△HS = (HS2-HS1)/HS1×100
(상기 식에서, △HS는 열수축율(%)이고, HS2는 150℃에서 30분간 경과 후 측정된 필름의 기계방향 길이이고, HS1는 처리 전 필름의 기계방향 길이이다.)
5) 접착성 평가
형성된 인쇄층에 크로스 컷팅(Cross Cutting) 테스트 방법으로 접착력 평가를 실시하였으며, 이때 테이프는 유리테이프를 사용하였으며, 시편에 형성된 인쇄층을 1mm x 1mm 크기로 100개의 바둑판 모양으로 절단한 후, 시편에 유리 테이프를 부착 후 떼어내어 떨어지는 절편의 개수를 측정하여 접착성을 평가 하였다.
6) 모듈의 효율 평가
본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 필름을 이용하여 모듈을 제조한 후, 이의 효율성을 비교 평가하였다.
두께 2.5㎜ 저철분 강화유리, 두께 500㎛ EVA봉지재, 6인치 단결정 실리콘 웨이퍼 태양전지 셀, 두께 500㎛ EVA봉지재, 상기 실시예의 인쇄층이 형성된 필름 혹은 비교예의 필름을 순차적으로 적층하고 진공 라미네이터에서 5분간 진공압착한 뒤, 10분간 150℃에서 가압 압착하여, 예상출력 200W의 태양전지 모듈을 제작하였다.
Spire社의 SPI-SUNSIMULATOR 4600i 제품을 사용하여 모듈에서의 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 정격전압(Vpm), 정격전류(Ipm)를 측정하였다.
제조된 모듈의 전력 변화 효율을 평가하기 위해 우선 계산식 4에 따라 모듈의 전력(Pmax)을 구하였으며, 계산식 5에 따라 비교예 1의 전력치를 기준으로 실시예의 효율성을 비교 평가하였다.
[계산식 4]
모듈의 전력(W; Pmax) = 정격전압(V;Vpm)× 정격전류(A;Ipm)
[계산식 5]
모듈의 효율성(%) = 실시예의 모듈 전력(W)/비교예의 모듈 전력(W) ×100
[실시예 1]
1) 컴파운딩칩의 제조
고유점도 0.95dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 90중량%와 벤족사진(Benzoxazine)계 자외선 흡수제인 Cytec社의 UV-3638F제품을 10중량% 혼합하여 리본믹서에서 30rpm으로 10분간 혼련한 후, 공급구가 두 개, 벤트구가 한 개 있는 동방향 회전형 이축 스크류 압출기를 이용하여 용융압출하여 자외선 차단 컴파운딩 칩을 제조하였다.
2) 필름의 제조
자외선 차단 컴파운딩칩과 5중량%와 폴리에틸렌테레프탈레이트(고유점도 0.80dl/g)칩 85중량%를 압출기에 넣고, 280℃에서 용융하였다. 이후, 티다이를 통하여 압출하면서 20℃의 캐스팅롤에서 미연신 시트를 제조하였다. 그리고, 이를 기계방향으로 3.5배, 폭방향으로 3.9배 연신하여 전체두께가 100㎛인 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 전체 중량 중 자외선 안정제는 0.5중량%를 가진다.
3) 인쇄층 형성
백색안료로 실리카 5 중량%로 피복된 평균입경 0.5 ㎛인 산화타타늄 미립자 30 중량%와, 아크릴계바인더 수지가 고형분 함량으로 50 중량% 함유된 대양에스피아이社의 GOLDEN 70 중량%를 혼합하여 인쇄층용 조성물을 제조하였다.
상기 인쇄층용 조성물을 스크린 인쇄 방식으로 폴리에스테르 기재필름의 일면에 도포하고, 건조 온도 80℃에서, 분당 1M의 공정속도로 두께 20㎛의 인쇄층을 인쇄하였다.
이때, 인쇄는 도 6과 같이, 태양광모듈 조립 시 태양전지가 위치하는 부분을 제외한 PET필름의 테두리 부분에만 인쇄층을 형성하였다.
4) 모듈의 제조
저 철분 강화유리 2.5mm, 두께 500㎛ EVA봉지재, 6인치 양면 수광형 단결정 실리콘 웨이퍼 태양전지 셀, 두께 500㎛ EVA봉지재, 상기 제조된 백시트를 적층하고 진공 라미네이터에서 5분간 진공, 10분간 150℃에서 가압 압착하여, 예상출력 200W의 태양전지 모듈을 제작하였다.
[실시예 2]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 3중량%로 하고 상기 실시예 1과 동일한 인쇄층용 조성물을 사용하여, 두께 5㎛의 인쇄층을 인쇄한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[실시예 3]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 7중량%로 하고, 상기 실시예 1과 동일한 인쇄층용 조성물 사용하여, 두께 10㎛의 인쇄층을 인쇄한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[실시예 4]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 10중량%로 하고, 상기 실시예 1과 동일한 인쇄층용 조성물을 사용하여, 두께 15㎛의 인쇄층을 인쇄한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[실시예 5]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 5중량%로 하고, 상기 실시예 1과 동일한 인쇄층용 조성물을 사용하여, 두께 25㎛의 인쇄층을 인쇄한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[비교예 1]
자외선 차단 컴파운딩 칩을 사용하지 않고, 고유점도 0.68dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩만을 사용하였으며, 인쇄층을 형성하지 않고 실시예 1과 동일한 방법으로 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[비교예 2]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 10중량%로 사용하고, 인쇄층을 형성하지 않고 실시예 1과 동일한 방법으로 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[비교예 3]
자외선 차단 컴파운딩 칩을 사용하지 않고, 고유점도 0.62dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩만을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 인쇄층을 형성한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
[비교예 4]
상기 자외선 차단 컴파운딩칩을 10중량%로 사용하고, 상기 실시예 1과 동일한 인쇄층용 조성물에 테트라플루오로에틸렌(TFE, Tetrafluoroethylene)을 10wt% 혼합하여 인쇄층을 형성한 필름 및 태양전지 모듈을 제조하였다.
구분 | 제조된 모듈에서 폴리에스테르 기재필름 부분의 물성 | ||||||
기재필름의 고유점도(dl/g) | 광안정제 함량(중량%) | 열수축율MD/TD(%) | 신도유지율(%) | 250 ~ 380nm의 평균 자외선 투과율(%) | 380 ~ 1000nm에서 평균 가시광선 투과율(%) | 550nm파장에서 가시광선 투과율(%) | |
실시예1 | 0.72 | 0.5 | 1.2/1.0 | 61 | 2.1 | 91 | 89 |
실시예2 | 0.72 | 0.3 | 1.2/1.0 | 61 | 8.2 | 91 | 89 |
실시예3 | 0.71 | 0.7 | 1.2/1.0 | 59 | 2.0 | 91 | 89 |
실시예4 | 0.71 | 1.0 | 1.2/1.0 | 60 | 1.5 | 92 | 89 |
실시예5 | 0.72 | 0.5 | 1.2/1.0 | 61 | 2.1 | 91 | 89 |
비교예1 | 0.64 | 0 | 1.1/1.0 | 42 | 86 | 91 | 89 |
비교예2 | 0.72 | 1.0 | 1.2/1.0 | 38 | 1.5 | 92 | 89 |
비교예3 | 0.61 | 0 | 1.3/1.0 | 34 | 86 | 91 | 89 |
비교예4 | 0.72 | 1.0 | 1.2/1.0 | 32 | 1.7 | 82 | 77 |
구분 | 제조된 모듈에서 인쇄층 부분의 물성 | 모듈의 물성 | ||||
인쇄층 두께(㎛) | 380 ~ 1000nm 파장의 평균 가시광선 반사율(%) | 550nm파장에서 가시광선 반사율(%) | 기재필름과 인쇄층 간의 접착성(개수) | 태양전지 모듈의 전력(Pmax) | 모듈 효율성(%) | |
실시예1 | 20 | 91 | 91 | 0 | 211 | 105 |
실시예2 | 5 | 85 | 86 | 0 | 203 | 101 |
실시예3 | 10 | 87 | 87 | 0 | 206 | 102 |
실시예4 | 15 | 89 | 89 | 0 | 208 | 104 |
실시예5 | 25 | 92 | 92 | 0 | 212 | 106 |
비교예1 | 0 | 42 | 45 | - | 201 | 100 |
비교예2 | 0 | 39 | 45 | - | 200 | 99.5 |
비교예3 | 20 | 87 | 86 | 0 | 210 | 104.5 |
비교예4 | 20 | 79 | 80 | 17 | 211 | 105 |
상기 표 1 및 표 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 태양광 모듈용 백시트는 태양전지가 위치하는 부분이 투명하므로 양면 수광형 태양광모듈에 적용이 가능하며, 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 투과율이 85% 이상이고, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하이며, 동시에 인쇄층의 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상이며, 550nm 파장에서 가시광선 반사율이 85% 이상으로 우수한 것을 알 수 있었다. 실시예 1의 경우, 태양전지 모듈 제조 시 출력 또한 최대 212W로 가장 우수한 것을 알 수 있었으며, 양면 수광형 태양광모듈에 적용 시 수광효율을 최대6% 이상 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
Claims (15)
- 폴리에스테르 기재필름과,상기 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면의 일부분에만 형성된 인쇄층을 포함하고,상기 인쇄층은 백색안료를 포함하는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리에스테르 기재필름은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리에스테르 기재필름은 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조옥사지논계 화합물, 벤조에이트계 화합물, 페닐살리실레이트계 화합물 및 힌더드아민계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 광안정제를 포함하는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 4항에 있어서,상기 광안정제는 폴리에스테르 기재 필름 전체 중량 중 0.01 내지 5 중량%인 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리에스테르 기재필름은 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g이고, 150℃에서 30분간 경과 후 상기 폴리에스테르 기재필름의 열수축율 △HS이 하기 식 1을 만족하고, 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 상기 폴리에스테르 기재필름의 신도유지율 S가 하기 식 2를 만족하는 것인 태양광 모듈용 백시트.[식 1]0 ≤ △HS ≤ 2상기 식1에서, △HS = (HS2 - HS1)/HS1×100이고, △HS는 열수축율, HS2는 150℃에서 30분간 경과 후 측정된 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이고, HS1는 처리 전 폴리에스테르 기재필름의 기계방향 길이이다.[식 2]60% ≤ S ≤ 99%상기 식2에서, S = S2/S1×100이고, S는 기계방향의 신도유지율이고, S2는 121℃이고 RH100%에서 75시간 경과 후 측정한 폴리에스테르 기재필름의 기계방향의 신도이고, S1은 처리 전 폴리에스테르 기재필름의 MD방향의 신도이다.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리에스테르 기재필름은 두께가 50 ~ 350㎛이고, 상기 인쇄층은 두께가 1 ~ 35㎛인 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 인쇄층은 바인더수지로 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 백색안료는 인쇄층 내에 30 ~ 50 중량%로 포함하는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 9항에 있어서,상기 백색안료는 실리카로 피복되고, 평균 입경이 0.15 ~ 0.25 ㎛인 산화티타늄 미립자인 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 인쇄층은 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 이격 배치되어 형성되는 인쇄층, 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되고, 연속적인 패턴을 가지는 인쇄층, 솔라셀의 테두리를 따라 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층 및 해도(sea island) 형태로 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 형성되는 인쇄층에서 선택되는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 인쇄층은 태양광 모듈의 솔라셀과 일부 중첩되는 것인 태양광 모듈용 백시트.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리에스테르 기재필름은 폴리에스테르 필름과, 이의 일면 또는 양면에 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 프라이머 코팅층이 형성된 것인 태양광 모듈용 백시트.
- a) 고유점도가 0.8 ~ 1.0 dl/g인 폴리에스테르수지와 광안정제를 혼련하여 컴파운딩 칩을 제조하는 단계;b) 고유점도가 0.65 ~ 0.8 dl/g인 폴리에스테르수지에, 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 투과율이 85%이상이며, 250 ~ 380nm파장에 대한 평균 자외선 투과율이 10% 이하인 물성을 만족하는 함량으로 상기 컴파운딩 칩을 첨가하여 용융압출 및 미연신 시트를 제조하는 단계;c) 상기 미연신 시트를 기계방향으로 일축연신 후, 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 기재필름을 제조하는 단계; 및d) 바인더수지, 유기용매 및 상기 인쇄층은 380 nm ~ 1000nm 파장에 대한 평균 가시광선 반사율이 85%이상인 물성을 만족하는 함량의 백색안료를 포함하는 인쇄층용 조성물을 상기 폴리에스테르 기재필름 표면의 일부분에만 도포하여 인쇄층을 형성하는 단계;를 포함하는 태양광 모듈용 백시트의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 d)단계에서 도포는 스크린 인쇄방식, 오프셋 방식, 디지털 프린팅 방식, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅, 스프레이 코팅 및 에어나이프 코팅에서 선택되는 것인 태양광 모듈용 백시트의 제조방법.
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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