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KR20160085274A - 태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈 Download PDF

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KR20160085274A
KR20160085274A KR1020167013232A KR20167013232A KR20160085274A KR 20160085274 A KR20160085274 A KR 20160085274A KR 1020167013232 A KR1020167013232 A KR 1020167013232A KR 20167013232 A KR20167013232 A KR 20167013232A KR 20160085274 A KR20160085274 A KR 20160085274A
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adhesive sheet
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solar cell
silicone adhesive
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나오키 야마카와
미노루 이가라시
아츠시 야기누마
토모요시 후리하타
히로토 오와다
준이치 츠카다
아츠오 이토
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Publication date
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Abstract

수광면 패널 및 배면 패널과, 이들 양쪽 패널에 각각 접하는 실리콘 접착제층과, 이들 양쪽 접착제층 간에 개재되어 밀봉되는 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 모듈에 있어서의, 상기 배면 패널에 접하는 실리콘 접착제층을 형성하는 접착제 시트로서, 두께 2mm의 경화물에 대해 380nm광의 파장의 광투과율을 측정한 경우에 30% 이하의 광투과율을 제공하는 것을 특징으로 하는 태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트. 본 발명의 실리콘 접착제 시트는 압출 성형, 캘린더 성형 등이 가능한 밀러블형의 접착제 시트이며, 수광면 패널, 실리콘 접착제 시트, 태양전지 셀, 본 발명에 의한 실리콘 접착제 시트, 배면 패널(백시트)의 적층체를 진공 라미네이터를 사용하여 모듈화할 수 있다.

Description

태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈{SILICONE ADHESIVE SHEET HAVING ULTRAVIOLET RAY SHIELDING PROPERTIES FOR SEALING SOLAR CELL AND SOLAR CELL MODULE USING SAME}
본 발명은 특히 배면 패널이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 백시트인 결정형 또는 다결정 태양전지를 신뢰성 높게 밀봉하는데 유용한 실리콘 접착제 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 태양광을 이용한 에너지 자원으로서 태양광 발전에 대한 관심이 높아지고 있다. 여기에서 태양전지의 발전 소자는 일반적으로 실리콘 등의 반도체로 이루어지고, 태양전지 모듈은 개개의 태양전지 셀을 전기적으로 상호 접속한 상태에서, 수광면 유리 기판 등에 적재된다.
그 때, 태양전지 셀에 광이 닿는 표면 또는 이면측은 봉입 재료로 씌워짐으로써, 태양전지는 외적 환경, 예를 들면, 비, 바람, 눈, 먼지 등으로부터 보호되게 된다. 봉입 재료로서 일반적으로는 시트 형상이며 취급하기 쉽고, 저비용 등의 관점에서 열가소성 수지인 에틸렌-아세트산바이닐 공중합체(EVA)가 사용되고 있다. EVA를 사용하여 태양전지를 모듈화하는 것은 수광면/EVA 시트/태양전지 셀/EVA 시트/배면 패널(백시트)을 적층한 것을 진공 라미네이터에 넣고, 130∼150℃에서 15∼30분 프레스하는 방법이 일반적이다.
그렇지만, 밀봉재로서 EVA를 사용한 경우, 특히 고온고습 환경하에서 아세트산이 발생하기 때문에, 이 발생 아세트산이 원인이 되어, 태양전지 셀 전극을 부식하는 등의 영향에 의해, 발전 성능이 열화된다고 하는 문제가 있었다. 특히, 태양전지는 수십년 단위의 장기 사용이 기대되기 때문에, 경시 열화는 보증의 관점에서 신속한 해결이 요망되고 있다.
또한 EVA는 상기 문제에 그치지 않고, UV 내성이 낮아, 장기간 옥외에 노출됨으로써 변색이 발생하여, 황색 또는 갈색으로 되기 때문에, 외관을 손상시킨다고 하는 문제도 있었다.
이들 문제가 발생하지 않는 밀봉재로서 실리콘을 들 수 있다. 예를 들면, 실리콘을 밀봉재로서 사용한 경우, 아세트산의 발생이 없는 것에 의해 전극 부식이 억제될 뿐만 아니라, 황색 또는 갈색의 변색 문제도 해소된다. 또한 EVA와 같이 저온에서 탄성률이 급격하게 상승하는 것과 같은 일이 없어, 전극의 접속의 신뢰성도 높아진다. 예를 들면, 비특허문헌 1(이토 아츠오, 오와다 히로토, 후리하타 토모요시, 김향배, 야마카와 나오키, 야기누마 아쯔시, 이마타키 토모오, 와타나베 모모키, 사카모토 사다오: 제9회 차세대의 태양광 발전 시스템 심포지엄 예고집, 2012, p.54)에서는, 옥외에 29년 노출된 실리콘 밀봉 태양전지 모듈의 재평가가 행해져, 최대 출력의 저하가 불과 -0.22%/년으로 대단히 높은 신뢰성을 갖는 것이 소개되어 있다.
실리콘은 최근 내열성·내자외선이 우수하여, 발광 다이오드(LED)의 밀봉재로서 널리 사용되고 있다. 가시광뿐만 아니라, 청색(450∼495nm광)이나 자색(380∼450nm)의 광에 대해서도 높은 투과성을 갖는 특징을 갖는다.
그러나, 이와 같이 EVA에 비해 내후성이 높고, 저파장광도 투과하여, 발전량이 높아지는 실리콘도, 태양전지에 적용할 때에 반드시 유리한 것만은 아니다.
태양전지는 그 생산량 및 설치량이 세계적으로 급격하게 신장하고 있다. 그것에 따른 저비용화가 격렬하게 요구되고 있다.
일반적으로 수퍼 스트레이트형이라고 하는 태양전지 모듈은 수광면 유리와 백시트 사이에 EVA를 밀봉재로 하여 태양전지 셀이 밀봉되어 있다. 이 백시트는 두께가 150∼350㎛이며, 태양전지 셀이나 배선 부재를 옥외의 환경 스트레스로부터 장기간 보호하기 위해 배치되어 있다. 백시트에 요구되는 특성으로서는 높은 수증기 배리어성, 전기절연성, 광반사성이 있으며, 대표적인 것으로서 TPT「PVF(폴리불화바이닐)/접착제/PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)/접착제/PVF」나, TPE「PVF/접착제/PET/접착제/EVA」로 표시되는 적층체나, 수증기를 완전히 차단하는 알루미늄 호일을 사이에 끼운 수지의 적층체가 시판되고 있다.
최근, 백시트에 대해서도 저비용화가 진행되어, PVF와 같은 불소 수지가 사용되지 않고, PET 단층인 것도 나타나고 있다. 밀봉재가 EVA인 경우, 첨가되어 있는 자외선 흡수제의 효과에 의해 저파장광은 흡수되어 PET에 대한 영향은 작아지지만, 저파장광도 투과하는 실리콘 밀봉재를 적용하는 경우, 즉시 열화되어 버린다. 불소계 수지가 기대되는 특성으로서는 오염 방지 성능뿐만 아니라, 코어 재료인 PET를 열화로부터 막는 자외선 컷 능력도 들 수 있지만, 이러한 불소계 수지를 포함하지 않는 저비용 백시트에의 실리콘 밀봉재의 적용은 곤란했다.
실리콘 밀봉 태양전지를 얻기 위하여, 지금까지 여러 밀봉 방법이 검토되어 왔다. 특허문헌 1(일본 특표 2007-527109호 공보)에서는, 기판 위에 코팅된 액상의 실리콘 재료 위 또는 실리콘 재료 속에, 접속된 태양전지를 다축 로봇에 의해 배치하고, 그 후에 실리콘 재료를 경화함으로써 기포를 받아들이지 않고 봉입하는 것이 제안되었다. 또한 특허문헌 2(일본 특표 2011-514680호 공보)에서는, 이동 가능한 플레이트를 갖는 셀 프레스를 사용하여, 진공 상태에서 태양전지 셀을 경화 또는 반경화의 실리콘 위에 배치함으로써 기포를 받아들이지 않고 봉입하는 것이 제안되었다. 한편, 특허문헌 3(국제공개 제2009/091068호)에서는, 유리 기판에 밀봉제, 태양전지소자, 실리콘 액상 물질을 배치하고, 최후에 이면 보호 기판을 겹쳐서 가적층체로 하고, 실온의 진공 상태에서 가압 밀착시켜 밀봉하는 방법이 제안되어 있지만, 이 방법에서는 태양전지 모듈의 실용 사이즈에의 전개는 어렵다고 생각된다.
여기에서, 어느 방법에서도, 태양전지 셀 밀봉 공정에서 액상 실리콘을 도포 또는 포팅하는 것과 같은 번잡한 공정을 포함한다. 이것은 작금 태양전지의 모듈화에 EVA 시트를 사용하고 있다고 하는 제조 메이커에는 새로운 설비 투자가 필요하게 되기 때문에, 받아들여지기 어려운 현황이다. 또한 특허문헌 2(일본 특표 2011-514680호 공보)에서는, 밀봉재가 광을 통과시킬 필요가 없는 경우에 안료를 포함해도 된다고 되어 있지만, 반드시 저비용 백시트에의 적용을 감안한 것은 아니다. 또한 도포, 포팅에 최적인 저점도의 실리콘을 사용한 경화물은 EVA에 비해 물리 강도가 약하고, 또한 접착 강도도 낮으므로, 보다 고강도·고접착력을 갖는 실리콘 밀봉재의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 특히 불소 수지를 포함하지 않는 백시트를 사용해도 자외선에 의해 백시트가 열화되지 않는 실리콘 밀봉재에 관한 것으로서, 액상이 아니라 시트 형상으로 취급성이 우수한 태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 특히 380nm 이하의 파장의 광을 차단하는 실리콘 고무 접착제 조성물을 시트 형상으로 가공한 자외선 차폐성의 실리콘 접착제 시트를 백시트 위에 배치한 배면 적층체와, 수광면 패널 위에 상기와 동일한 또는 상이한 실리콘 접착제 시트를 배치한 수광면 적층체의 양쪽 접착제 시트 사이에 태양전지 셀을 배치하도록 일체 적층체를 작성하고, 이것을 진공·가열하에서 가압함으로써 취급이 용이하고 밀봉성이 높으며, 또한 저비용 백시트를 사용해도 자외선에 의한 표면의 PET의 열화를 막을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루게 되었다.
즉 본 발명은 하기의 태양전지 밀봉용 자외선 차폐능을 갖는 실리콘 접착제 시트 및 그것을 사용한 태양전지 모듈을 제공한다.
[1]
수광면 패널 및 배면 패널과, 이들 양쪽 패널에 각각 접하는 실리콘 접착제층과, 이들 양쪽 접착제층 사이에 개재되어 밀봉되는 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 모듈에 있어서의, 상기 배면 패널에 접하는 실리콘 접착제층을 형성하는 접착제 시트로서, 두께 2mm의 경화물에 대하여 380nm광의 파장의 광투과율을 측정한 경우에 30% 이하의 광투과율을 제공하는 것을 특징으로 하는 태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트.
[2]
(A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내며, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
(B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
(C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
(D) 접착부여제: 0∼10질량부,
(E) 평균 입자직경이 0.1∼10㎛인 충전제(단, (B) 성분을 제외함): 0.1∼50질량부
를 함유하여 이루어지는 [1] 기재의 실리콘 접착제 시트.
[3]
(A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
(B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
(C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
(D) 접착부여제: 0∼10질량부,
(F) 자외선 흡수제: 0.05∼2질량부
를 함유하여 이루어지는 [1] 기재의 실리콘 접착제 시트.
[4]
(D) 성분이 알콕시기, 에폭시기, 아크릴기, 메타크릴기 중 어느 하나를 1개 이상 포함하고, (A) 성분 100질량부에 대하여 0.01질량부 이상 함유하는 [1] 또는 [2] 기재의 실리콘 접착제 시트.
[5]
두께가 0.3∼2.5mm인 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 실리콘 접착제 시트.
[6]
양면이 엠보싱 가공되어 이루어지는 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 실리콘 접착제 시트.
[7]
수광면 패널, 경화성 실리콘 접착제 시트, 복수의 태양전지 셀, [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 배면 패널을 적층한 적층체를 진공 라미네이터를 사용하여 진공하에 가열 가압함으로써, 상기 양쪽 접착제 시트를 경화하여 상기 태양전지 셀을 밀봉하여 이루어지는 실리콘 밀봉 태양전지 모듈.
[8]
배면 패널이 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하는 백시트인 [7] 기재의 태양전지 모듈.
본 발명의 실리콘 접착제 시트는 압출 성형, 캘린더 성형 등이 가능한 밀러블형의 접착제 시트이며, 수광면 패널, 실리콘 접착제 시트, 태양전지 셀, 본 발명에 의한 실리콘 접착제 시트, 배면 패널(백시트)의 적층체를 진공 라미네이터를 사용하여 모듈화할 수 있다. 이것에 의해, 셀의 밀봉성이 높고, 자외선으로부터 백시트의 열화를 막을 수 있는 모듈을 종래의 액상 실리콘을 사용하지 않고 간편하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서의 진공 라미네이터에 세팅하는 적층체의 1 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 비교예의 태양전지 모듈의 개략 단면도이다.
도 5는 실시예 2의 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 경화물의 파장과 광투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교예의 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 경화물의 파장과 광투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트에 의하면, 백시트 부재인 PET의 자외선에 의한 열화를 막을 수 있다. 이 때문에, 백시트의 위에 배치하는 실리콘 접착제층의 380nm광의 투과율이 태양전지 밀봉용 EVA 수준의 30% 이하로 하는 것이다. 380nm광의 광투과율이 30%를 초과하면 태양의 자외선에 의해 백시트(PET)가 열화되어 버릴 우려가 있다. 한편, 380nm광의 투과율은 낮을수록 좋다.
본 발명의 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트는,
(A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
(B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
(C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
(D) 접착부여제: 0∼10질량부,
(E) 평균 입자직경이 0.1∼10㎛인 충전제(단, (B) 성분을 제외함): 0.1∼50질량부,
또는,
(A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
(B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
(C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
(D) 접착부여제: 0∼10질량부,
(F) 자외선 흡수제: 0.05∼2질량부
를 함유하여 이루어지는 실리콘 고무 조성물을 캘린더 롤 또는 압출 성형 가공 등에 의해 시트 형상으로 형성한 것이며, 따라서 미경화 상태의 것이다.
이하, 이 실리콘 고무 조성물에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물에 있어서, (A) 성분은 하기 평균 조성식 (I)로 표시되는 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인이다.
R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
상기 평균 조성식 (I) 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, 통상, 탄소수 1∼12, 특히 탄소수 1∼8의 것이 바람직하고, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 헥실기, 옥틸기 등의 알킬기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등의 사이클로알킬기, 바이닐기, 알릴기, 프로펜일기 등의 알켄일기, 사이클로알켄일기, 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기, 벤질기, 2-페닐에틸기 등의 아르알킬기, 또는 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를 할로젠 원자 또는 사이아노기 등으로 치환한 기를 들 수 있고, 메틸기, 바이닐기, 페닐기, 트라이플루오로프로필기가 바람직하고, 특히 메틸기, 바이닐기가 바람직하다.
구체적으로는 이 오가노폴리실록세인의 주쇄가 다이메틸실록세인 단위의 반복으로 이루어지는 것, 또는 이 주쇄를 구성하는 다이메틸실록세인 단위의 반복으로 이루어지는 다이메틸폴리실록세인 구조의 일부에 페닐기, 바이닐기, 3,3,3-트라이플루오로프로필기 등을 갖는 다이페닐실록세인 단위, 메틸페닐실록세인 단위, 메틸바이닐 실록세인 단위, 메틸-3,3,3-트라이플루오로프로필실록세인 단위 등을 도입한 것 등이 적합하다.
특히, 오가노폴리실록세인은 1분자 중에 2개 이상의 알켄일기, 사이클로알켄일기 등의 지방족 불포화기를 갖는 것이 바람직하고, 특히 바이닐기를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 전체 R1 중 0.01∼20몰%, 특히 0.02∼10몰%가 지방족 불포화기인 것이 바람직하다. 또한, 이 지방족 불포화기는 분자쇄 말단에서 규소 원자에 결합되어 있어도, 분자쇄 도중의 규소 원자에 결합되어 있어도, 그 양쪽 모두이어도 되지만, 적어도 분자쇄 말단의 규소 원자에 결합되어 있는 것이 바람직하다. 또한 a는 1.95∼2.05, 바람직하게는 1.98∼2.02, 보다 바람직하게는 1.99∼2.01의 정수이다.
(A) 성분의 오가노폴리실록세인은 분자쇄 말단이 트라이메틸실록시기, 다이메틸페닐실록시기, 다이메틸하이드록시실록시기, 다이메틸바이닐실록시기, 메틸다이바이닐실록시기, 트라이바이닐실록시기 등의 트라이오가노실록시기로 봉쇄된 것을 바람직하게 들 수 있다.
특히 바람직한 것으로서는 메틸바이닐폴리실록세인, 메틸페닐바이닐폴리실록세인, 메틸트라이플루오로프로필바이닐폴리실록세인 등을 들 수 있다.
이러한 오가노폴리실록세인은, 예를 들면, 오가노할로제노실레인의 1종 또는 2종 이상을 (공)가수분해 축합함으로써, 또는 환상 폴리실록세인(실록세인의 3량체, 4량체 등)을 알칼리성 또는 산성의 촉매를 사용하여 개환 중합함으로써 얻을 수 있다. 이것들은 기본적으로 직쇄상의 다이오가노폴리실록세인이지만, (A) 성분으로서는 분자량(중합도)이나 분자 구조가 상이한 2종 또는 3종 이상의 혼합물이어도 된다.
또한, 상기 오가노폴리실록세인의 중합도는 100 이상, 바람직하게는 100∼100,000, 특히 바람직하게는 3,000∼20,000이다. 또한, 이 중합도는 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC) 분석에 의한 폴리스타이렌 환산의 중량평균 중합도로서 측정할 수 있다.
(B) 성분의 BET 비표면적 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카는 경화 전후의 기계적 강도가 우수한 고무 조성물을 얻기 위해 첨가되는 것이다. 이 경우, 실리콘 고무 조성물의 투명성 향상을 위해서는, BET 비표면적이 200m2/g을 초과할 필요가 있고, 바람직하게는 250m2/g 이상이다. BET 비표면적이 200m2/g 이하이면, 경화물의 투명성이 저하되어 버린다. 또한, 그 상한은 특별히 제한되지 않지만, 통상 500m2/g 이하이다.
이러한 (B) 성분의 보강성 실리카로서는 연무질 실리카(건식 실리카 또는 퓸드 실리카), 침강 실리카(습식 실리카) 등을 들 수 있다. 또한 이들 표면을 클로로실레인, 알콕시실레인, 헥사메틸다이실라잔 등으로 소수화 처리한 것도 적합하게 사용된다. 특히 헥사메틸다이실라잔에 의한 처리가 투명성이 높아지게 되어 바람직하다. 투명성을 높이기 위해서는, 보강성 실리카로서 연무질 실리카의 사용이 바람직하다. 보강성 실리카는 1종 단독으로 사용해도 2종 이상을 병용해도 된다.
(B) 성분의 보강성 실리카로서는 시판품을 사용할 수 있고, 예를 들면, 아에로질 130, 아에로질 200, 아에로질 300, 아에로질 R-812, 아에로질 R-972, 아에로질 R-974 등의 아에로질 시리즈(닛폰아에로질(주)제), Cabosil MS-5, MS-7(카보트사제), 레올로실 QS-102, 103, MT-10(토쿠야마사제) 등의 표면 미처리 또는 표면 소수화 처리된(즉 친수성 또는 소수성의) 퓸드 실리카나, 토쿠실 US-F(토쿠야마사제), NIPSIL-SS, NIPSIL-LP(닛폰실리카(주)제) 등의 표면 미처리 또는 표면 소수화 처리된 침강 실리카 등을 들 수 있다.
(B) 성분의 보강성 실리카의 배합량은 (A) 성분의 오가노폴리실록세인 100질량부에 대하여 10∼150질량부이고, 바람직하게는 30∼120질량부이며, 더욱 바람직하게는 50∼100질량부이다. (B) 성분의 배합량이 지나치게 적은 경우에는 경화 전후의 보강 효과가 얻어지지 않고, 또한 실리콘 접착제의 경화 후의 투명성이 저하된다. 지나치게 많은 경우, 실리콘 폴리머 중에의 실리카의 분산이 곤란하게 됨과 동시에 시트 형상으로의 가공성이 나빠질 우려가 있다.
(C) 성분의 경화제로서는 (A) 성분을 경화시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 실리콘 고무의 경화제로서 널리 공지된 (a) 부가 반응(하이드로실릴화 반응)형 경화제, 즉 오가노하이드로젠폴리실록세인(가교제)과 하이드로실릴화 촉매와의 조합, 또는 (b) 유기 과산화물이 바람직하다.
상기 (a) 부가 반응(하이드로실릴화 반응)에 있어서의 가교제로서의 오가노하이드로젠폴리실록세인은 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자와 결합한 수소 원자(SiH기)를 함유하는 것으로, 하기 평균 조성식 (II)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
(여기에서, R2는 탄소수 1∼6의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이며, 바람직하게는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 것이다. 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기, 헥실기 등의 알킬기, 사이클로헥실기, 사이클로헥센일기, 페닐기 등의 비치환의 1가 탄화수소기, 3,3,3-트라이플루오로프로필기, 사이아노메틸기 등의 상기 1가 탄화수소기의 수소 원자의 적어도 일부가 할로젠 원자나 사이아노기로 치환된 치환 알킬기 등의 치환의 1가 탄화수소기이다. b는 0.7∼2.1, c는 0.01∼1.0, 또한 b+c는 0.8∼3.0, 바람직하게는 b는 0.8∼2.0, c는 0.2∼1.0, 또한 b+c는 1.0∼2.5을 만족하는 정수로 표시된다.)
로 표시되는 종래부터 공지의 오가노하이드로젠폴리실록세인이 적용 가능하다. 또한 오가노하이드로젠폴리실록세인의 분자 구조는 직쇄상, 환상, 분지상, 삼차원 망목상의 어느 구조이어도 된다. 이 경우, 1분자 중의 규소 원자의 수(또는 중합도)는 2∼300개, 특히 4∼200개 정도의 실온에서 액상의 것을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 규소 원자에 결합하는 수소 원자(SiH기)는 분자쇄 말단에 있어도 측쇄에 있어도, 그 양쪽에 있어도 되며, 1분자 중에 적어도 2개(통상 2∼300개), 바람직하게는 3개 이상(예를 들면, 3∼200개), 보다 바람직하게는 4∼150개 정도 함유하는 것이 사용된다.
이 오가노하이드로젠폴리실록세인으로서 구체적으로는 1,1,3,3-테트라메틸다이실록세인, 1,3,5,7-테트라메틸사이클로테트라실록세인, 메틸하이드로젠사이클로폴리실록세인, 메틸하이드로젠실록세인·다이메틸실록세인 환상 공중합체, 트리스(다이메틸하이드로젠실록시)메틸실레인, 트리스(다이메틸하이드로젠실록시)페닐실레인, 양쪽 말단 트라이메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록세인, 양쪽 말단 트라이메틸실록시기 봉쇄 다이메틸실록세인·메틸하이드로젠실록세인 공중합체, 양쪽 말단 다이메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 다이메틸폴리실록세인, 양쪽 말단 다이메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 다이메틸실록세인·메틸하이드로젠실록세인 공중합체, 양쪽 말단 트라이메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록세인·다이페닐실록세인 공중합체, 양쪽 말단 트라이메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록세인·다이페닐실록세인·다이메틸실록세인 공중합체, 환상 메틸하이드로젠폴리실록세인, 환상 메틸하이드로젠실록세인·다이메틸실록세인 공중합체, 환상 메틸하이드로젠실록세인·다이페닐실록세인·다이메틸실록세인 공중합체, (CH3)2HSiO1 / 2 단위와 SiO4 / 2 단위로 이루어지는 공중합체, (CH3)2HSiO1/2 단위와 SiO4 / 2 단위와 (C6H5)SiO3 / 2 단위로 이루어지는 공중합체 등이나 상기 각 예시 화합물에서, 메틸기의 일부 또는 전부가 에틸기, 프로필기 등의 다른 알킬기나 페닐기 등의 아릴기로 치환된 것 등을 들 수 있다.
이 오가노하이드로젠폴리실록세인의 배합량은 (A) 성분의 오가노폴리실록세인 100질량부에 대하여 0.1∼30질량부, 보다 바람직하게는 0.1∼10질량부, 더욱 바람직하게는 0.3∼10질량부로 하는 것이 바람직하다.
또한 이 오가노하이드로젠폴리실록세인은 (A) 성분 중의 규소 원자에 결합한 알켄일기에 대한 (C) 성분 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자(즉 SiH기)의 몰비가 0.5∼5몰/몰, 바람직하게는 0.8∼4몰/몰, 보다 바람직하게는 1∼3몰/몰이 되는 양으로 배합하는 것이 바람직하다.
또한 상기 (a) 부가 반응(하이드로실릴화 반응)의 가교 반응에 사용되는 하이드로실릴화 반응 촉매는 공지의 것이 적용 가능하며, 예를 들면, 백금흑, 염화제이백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올과의 반응물, 염화백금산과 올레핀류와의 착물, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등을 들 수 있다. 또한, 이 하이드로실릴화 반응 촉매의 배합량은 촉매량으로 할 수 있고, 통상, 백금족 금속 질량으로 환산하여, 1∼100ppm, 특히 5∼100ppm의 범위가 바람직하다. 1ppm 미만이면 부가반응이 충분히 진행되지 않고 경화 불충분으로 될 우려가 있고, 100ppm을 초과하는 양를 첨가하는 것은 비경제적이다.
또한 상기의 반응 촉매 이외에, 경화속도 또는 포트 라이프를 조정할 목적으로, 부가반응 제어제를 사용해도 된다. 구체적으로는 에틴일사이클로헥산올이나 테트라메틸테트라바이닐사이클로테트라실록세인 등을 들 수 있다.
한편, (b) 유기 과산화물로서는, 예를 들면, 벤조일퍼옥사이드, 2,4-다이클로로벤조일퍼옥사이드, p-메틸벤조일퍼옥사이드, o-메틸벤조일퍼옥사이드, 2,4-다이큐밀퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-비스(2,5-t-뷰틸퍼옥시)헥세인, 다이-t-뷰틸퍼옥사이드, t-뷰틸퍼벤조에이트, 1,6-헥세인다이올-비스-t-뷰틸퍼옥시카보네이트 등을 들 수 있다.
이 (b) 유기 과산화물의 첨가량은 (A) 성분 100질량부에 대하여 0.1∼15질량부, 특히 0.2∼10질량부가 바람직하다. 첨가량이 지나치게 적으면 가교 반응이 충분히 진행되지 않고, 경도 저하나 고무 강도 부족을 생기게 하는 경우가 있으며, 지나치게 많으면 비용적으로 바람직하지 못할 뿐만 아니라, 경화제의 분해물이 많이 발생하여, 시트의 변색을 증대시키는 경우가 있다.
(D) 성분은 태양전지 패널이나 태양전지 셀, 또는 표면이 불소 수지로 이루어지는 백시트에 대한 접착력 향상을 위해 첨가되는 것으로, 알콕시기, 에폭시기, 아크릴기, 메타크릴기 중 어느 1개 이상의 것을 포함하는 화합물인 것이 바람직하다. (D) 성분의 첨가량은 (A) 성분 100질량부에 대하여 0∼10질량부인 것이 바람직하고, 바람직하게는 0.01∼8질량부, 보다 바람직하게는 0.2∼5질량부이다. (D) 성분은 구체적으로는 하기에 표시되는 것이 예시된다.
Figure pct00001
이들 접착부여제를 미량 첨가함으로써, 수광면 패널로서 널리 사용되는 유리 및 동일한 세라믹스에 포함되는 태양전지 셀 표면(SiN막)이나 이면 전극(Al)에 대한 접착성도 향상되어, 가속 열화 시험, 예를 들면, 85℃/85% RH 조건하에 방치 후의 접착성도 유지된다고 생각된다. 또한, 이들 접착 성분을 (a) 부가 반응(하이드로실릴화 반응)계에 첨가한 경우에도, (C), (D) 성분의 오가노하이드로젠폴리실록세인 총량은 (A), (D) 성분 중의 규소 원자에 결합한 알켄일기에 대한 (C), (D) 성분 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자(즉 SiH기)의 몰비가 0.5∼5몰/몰, 바람직하게는 0.8∼4몰/몰, 보다 바람직하게는 1∼3몰/몰이 되는 양으로 배합하는 것이 바람직하다.
(E) 성분은 자외선을 차폐 또는 반사하기 위해 첨가하는 충전제이다. 또한, 상기 (B) 성분의 보강성 실리카는 포함되지 않는다. (E) 성분으로서 사용하는 충전제는 레이저 회절·산란법에 의한 누적 체적 평균 입경 d50(또는 메디안 직경)이 0.1∼10㎛인 것이 바람직하다. 입자직경이 0.1㎛보다 작으면, 광의 차폐성이 저하될 우려가 있고, 10㎛보다 큰 경우, 태양전지 셀을 상처 입힐 우려가 있다. (E) 성분의 충전제로서는 결정성 실리카, 용융 실리카, 산화 타이타늄, 산화 아연, 탄산 칼슘, 카올리나이트, 카본블랙, 산화철 등을 들 수 있지만, 절연성이 있어 효과적으로 자외선을 차폐할 수 있다고 하는 점에서, 산화 타이타늄이 바람직하다. 첨가량은 (A) 성분 100질량부에 대하여 0.1∼50질량부가 바람직하고, 차폐성이 높은 산화 타이타늄을 첨가하는 경우에는 0.1∼5질량부인 것이 바람직하다. 0.1질량부보다 첨가량이 적은 경우, 자외선이 통과해 버릴 우려가 있다.
(F) 성분은 자외선을 흡수하여 통과시키지 않도록 하기 위해 첨가하는 유기 자외선 흡수제이다. 자외선 흡수제로서는 벤조트라이아졸계, 하이드록시페닐트라이아진계, 말론산 에스터계의 것이 많이 시판되고 있다. 자외선 흡수제는 각각 고유의 흡수 특성을 갖지만, 본 용도에는 백시트 표층에 배치되는 수지, 특히 PET의 열화 방지를 목적으로 하고 있는 점에서 380nm 이하의 광을 흡수하는 자외선 흡수제를 적당량 첨가하는 것이 필요하다. (F) 성분의 일례로서는 BASF사제 TINUVIN 326이나 TINUVIN 328, 또는 오츠카카가쿠(주)제의 RUVA-93을 들 수 있다. 또한 경화에 영향을 미치지 않을 정도로 광안정제(HALS)를 병용할 수 있다. 그 배합량은 (A) 성분 100질량부에 대하여 0.05∼2질량부, 특히 0.1∼0.5질량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물에는, 상기 성분 이외에, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 난연성 부여제, 착색제 등을 첨가할 수 있다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물은 상술한 성분의 소정량을 2롤밀, 니더, 밴버리 믹서 등으로 혼련함으로써 얻을 수 있다.
이와 같이 조제된 실리콘 고무 조성물은 가소도 150∼1,000, 바람직하게는 200∼800, 보다 바람직하게는 250∼600이다. 가소도가 150보다 작으면 미경화 시트의 형상 유지가 곤란하게 되거나, 점착성이 강하여 사용하기 어려워진다. 또한 1,000을 초과하면 퍼석퍼석하게 되어, 시트화 공정이 곤란하게 된다. 또한, 가소도의 측정은 JIS K 6249에 기재되어 있는 가소도 측정 방법에 의해 행할 수 있다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물을 시트 형상으로 성형하는 경우, 성형 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 압출 성형, 캘린더 성형 등이 사용된다. 이때, 얻어진 실리콘 접착제 시트의 두께는 0.3∼2.5mm, 보다 바람직하게는 0.3∼1.0mm이다. 0.3mm보다 얇은 경우, 다음 공정인 가열 경화·태양전지 셀의 밀봉 공정에서 취출 전극이나 버스바 전극의 요철을 공극 없이 밀봉하는 것이 곤란한 경우가 있고, 2.5mm 보다 두꺼우면 접착제 시트의 중량이 커져, 결과적으로 모듈의 중량이 증가하게 된다.
본 발명에 의한 실리콘 접착제 시트는 미경화 상태이기 때문에, 소위 태양전지용 EVA와 같은 표면이 건조한 상태의 것이 아니라, 표면 점착성을 가지며 변형 가능한 것이다. 그래서, 시트화 할 때, 적어도 한 쪽의 면에 라미네이트 필름을 입히고, 권취 시에 시트끼리 접착되지 않도록 가공하는 것이 바람직하다. 그리고, 모듈화 시에는, 라미네이트 필름을 벗겨서 사용한다. 이 경우, 엠보싱 필름을 사용하여, 표면 및 이면을 엠보싱 가공할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 태양전지의 모듈화 방법에 대해 설명한다. 모듈화는 주로, i) 수광면측 패널 적층체의 형성, ii) 배면측 백시트 적층체의 형성, iii) i) 및 ii)의 패널 적층체의 접합, iv) 진공 라미네이터를 사용한 태양전지 셀의 봉입의 4공정으로 이루어진다.
여기에서, 수광면 패널이란 태양광을 입사시키는 측이 되는 투명 부재이지만, 장기간 옥외 노출되므로, 투명성, 내후성, 내충격성이 우수한 것이 요구된다. 수광면 패널로서는, 예를 들면, 백판 강화 유리, 아크릴 수지, 불소 수지 또는 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있고, 특히 두께 3∼5mm 정도의 백판 강화 유리가 바람직하다. 또한 태양광 입사와 반대측이 되는 면인 배면 패널(배면측 백시트)에는, TPT 「PVF(폴리불화바이닐)/접착제/PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)/접착제/PVF」나, TPE 「PVF/접착제/PET/접착제/EVA」, 또는 특히 「PVF/접착제/PET」로 표시되는 적층체를 사용할 수 있다. 또한 PET 단층이어도 되고, 어떻든 PET를 함유하는 것이 바람직하다.
다음에 각 공정에 대해 설명한다.
[공정 i]
수광면 패널에 후술하는 미가황의 실리콘 접착제 시트를 올려놓고, 그 위에 2∼60개의 태양전지 셀이 접속된 셀 스트링을 수광면을 아래로 하도록 첩부한다. 이것을 수광면 패널 적층체로 한다. 여기에서, 태양전지 셀은 일반적인 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 중에서 선택되는 1종 혹은 2종의 실리콘 반도체를 사용할 수 있고, 태양전지 셀 스트링은 여기에서는 상기 태양전지 셀을 탭선으로 접속하여 조립 셀로 한 것을 들 수 있다. 또한 실리콘 접착제 시트는, 본 발명에 따른 자외선 차폐성 실리콘 접착제이어도, 그렇지 않아도 되며, 예를 들면, 상술한 실리콘 고무 조성물로부터, (E), (F) 성분을 제거한 실리콘 고무 조성물을 시트화한 것을 사용할 수 있다.
[공정 ii]
백시트에 본 발명에 따른 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트를 첩부한다. 이것을 배면 패널 적층체로 한다.
[공정 iii]
수광면 패널 적층체의 셀 이면과 배면 패널 적층체의 실리콘 접착제 시트가 접하도록 첩합시킨다.
[공정 iv]
공정 iii에서 작성한 수광면 패널/배면 패널 적층체를 진공 라미네이터에 세팅하고, 감압 공간 내에 일정 시간 탈포 후 가열하면서 눌러서 태양전지 셀을 밀봉한다.
여기에서, 수광면 패널/배면 패널 적층체를 감압 공간 내에 배치하는 경우, 그 감압도는 특별히 제한되지 않지만, -0.08∼-0.10MPa인 것이 바람직하다. 또한 가열·가압 조건도 적당히 선정되지만, 70∼150℃, 특히 100∼130℃의 가열하, 3∼5분의 진공 감압 후에 대기압에서 5∼30분 가압하는 것이 바람직하다. 이 가압시에 양쪽 실리콘 접착제 시트는 가교되어, 수광면 패널, 수광면 패널 상의 실리콘 접착제 시트, 태양전지 셀, 배면 패널 상의 실리콘 접착제 시트 및 배면 패널은 접착된다. 가열온도가 70℃보다 낮은 경우, 경화속도가 늦어, 성형 시간 내에 경화가 완전하게 완료되지 않을 가능성이 있고, 150℃보다 높은 경우, 경화 속도가 빨라져, 진공 처리 시간 중에 경화가 시작됨으로써, 수광면 또는 배면 패널 사이에 공극이 남을 가능성이 있다. 여기에서, 효과적으로 진공 감압하기 위하여, 엠보싱 가공을 행하여, 미경화의 실리콘 접착제 시트에 얼룩무늬 형상 또는 마름모꼴 형상의 요철을 형성하는 것이 유효하다. 또한 가열 성형에 의해 얻어진 일체 성형체를 100∼150℃에서 10분∼10시간 정도 포스트 큐어해도 된다.
상기 공정을 거쳐, 실리콘 밀봉 태양전지가 모듈화된다. 이 모듈의 주위에 알루미늄 합금이나 스테인리스강재로 이루어지는 프레임을 부착하고, 나사 등에 의해 고정함으로써, 내충격성이 부여된 모듈이 완성된다.
여기에서, 수광면 패널에 적층하는 미가황 고무 시트는 자외선 차폐 효과가 있는 (E) 또는 (F) 성분을 포함해도 포함하지 않아도 된다.
도 1은, 수광면 패널에 적층하는 미가황 고무 시트가 (E), (F) 성분을 포함하지 않는 실리콘 접착제 시트를 사용하여 태양전지 모듈을 형성한 예, 도 2는 수광면 패널에 적층하는 미가황 실리콘 고무 시트가 (E) 또는 (F) 성분을 포함하는 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트를 사용하여 태양전지 모듈을 형성한 예이다. 도면 중, 1은 수광면 패널, 2는 배면 패널(백시트), 3은 자외선 비차폐성 실리콘 접착제 경화층, 4는 자외선 차폐성 실리콘 접착제 경화층, 5는 태양전지 셀이다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
다이메틸실록세인 단위 99.825몰%, 메틸바이닐실록세인 단위 0.15몰%, 다이메틸바이닐실록세인 단위 0.025몰%로 이루어지고, 평균 중합도가 약 8,000인 오가노폴리실록세인 100질량부, BET 비표면적 300m2/g의 건식 실리카 Arosil 300(닛폰에아로질(주)제) 70질량부, 분산제로서 헥사메틸다이실라잔 16질량부, 물 4질량부를 첨가하고, 니더로 혼련하고, 170℃에서 2시간 가열 처리하여 고무 컴파운드를 조제했다. 상기 컴파운드 100질량부에 대하여, 평균 입자직경이 0.26㎛의 산화 타이타늄 R-820(이시하라산교(주)제)을 1.0질량부와 부가 가교 경화제로서 C-25A(백금 촉매)/C-25B(오가노하이드로젠폴리실록세인)(모두, 신에츠카가쿠고교(주)제)를 각각 0.5질량부/2.0질량부를 2롤밀로 혼련 후 첨가하고, 균일하게 혼합하여, 미경화의 자외선 차폐성을 갖는 실리콘 고무 접착제 조성물을 얻었다.
[광투과율의 측정]
상기 자외선 차폐성 실리콘 고무 접착제 조성물을 50mm×50mm×두께 2mm로 성형하고, 이것을 130℃, 30분으로 가열 경화시켜, SPECTROPHOTOMETER U-3310(히타치 세사쿠쇼)을 사용하여 380nm광의 광투과율을 측정했다.
[자외선에 의한 백시트의 열화에 관한 평가]
25mm×25mm에 성형한 PET 필름(루미러: 토레이(주)) 및 PC 테스트 피스(Panlight: 데이진카세이(주)제) 위에, 상기 자외선 차폐성 실리콘 고무 접착제 조성물을 130℃, 30분 경화시킨 경화물을 올려놓고, 초촉진 내후 시험기 아이 수퍼 UV 테스터(이와사키덴키(주)제)를 사용하여, 70℃하에 120mW/cm2(365nm)의 자외선을 6시간 조사했다. 이 때의 PET 필름 및 PC 테스트 피스의 외관을 확인했다.
[태양전지 모듈의 시작]
[1] 수광면에 배치하는 실리콘 접착제의 조제
다이메틸실록세인 단위 99.825몰%, 메틸바이닐실록세인 단위 0.15몰%, 다이메틸바이닐실록세인 단위 0.025몰%로 이루어지고, 평균 중합도가 약 8,000인 오가노폴리실록세인 100질량부, BET 비표면적 300m2/g의 건식 실리카 Arosil 300(닛폰 에아로질(주)제) 70질량부, 분산제로서 헥사메틸다이실라잔 16질량부, 물 4질량부를 첨가하고, 니더로 혼련하고, 170℃에서 2시간 가열 처리하여 컴파운드를 조제했다. 상기 컴파운드 100질량부에 대하여, 부가 가교 경화제로서 C-25A(백금 촉매)/C-25B(오가노하이드로젠폴리실록세인)(모두, 신에츠카가쿠고교(주)제) 각각 0.5질량부/2.0질량부를 2롤밀로 혼련 후 첨가하고, 균일하게 혼합하여, 미경화의 실리콘 고무 접착제 조성물을 얻었다.
이 실리콘 고무 접착제 조성물을 2롤밀로 0.7mm 두께로 형성했다. 얻어진 실리콘 접착제 시트의 양면에 이시지마카가쿠고교 가부시키가이샤제의 다이아몬드 엠모싱 필름(엠보스 NEF 타입; 두께 0.15mm)의 엠보싱 롤면을 고무 롤로 내리눌러, 이 실리콘 접착제 시트의 양면에 엠보싱 필름을 첩합시킴으로써 엠보싱 가공을 했다.
[2] 수광면 적층체의 조제
상기 엠보싱 가공을 한 실리콘 접착제 시트의 편면의 엠보싱 필름을 박리한 후, 340mm×360mm의 백판 강화 유리 기판(아사히가라스(주)제: 이하, 유리 기판)에 고무 롤로 첩부했다.
[3] 배면 적층체의 조제
250㎛ 두께의 단층의 PET 필름을 백시트로서 사용하여, 상기 미경화의 자외선 차폐성을 갖는 실리콘 고무 접착제 조성물을 시트 형상으로 성형하고, 상기와 같이 엠보싱 가공을 시행한 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트의 편면의 엠보싱 필름을 박리한 후, PET 필름에 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트를 고무 롤로 첩부했다.
[4] 수광면/배면 적층체의 조제
상기 유리 기판에 첩부한 실리콘 접착제 시트의 다른 편면의 엠보싱 필름을 박리한 후, 그 위에 태양전지 소자를 가로, 세로 방향으로 2행 2열로 접속한 합계 4개의 단결정 실리콘 태양전지 셀 스트링을 재치하고, 또한 상기 PET에 첩부한 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트의 다른 편면의 엠보싱 필름을 박리한 후, 그 박리면을 아래로 하여 태양전지 셀 스트링 위에 재치했다. 이것에 의해, 도 3에 도시하는 수광면 유리/실리콘 접착제 시트/태양전지 셀/자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트/투명 PET의 수광면/배면 적층체가 얻어졌다. 또한, 도면 중 30은 자외선 비차폐성 실리콘 접착제 시트(미경화), 40은 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트(미경화)를 나타낸다.
[5] 라미네이트 공정
[4]에서 얻어진 수광면/배면 적층체를 진공 라미네이터 장치에 넣고, 110℃ 가열하에, 3분간 감압한 후, 15분간 대기압에서 압착함으로써, 태양전지 모듈이 얻어졌다. 이 태양전지 모듈에 대하여 외관 육안 평가를 행하여, 공극 및 셀 균열의 유무를 확인했다.
[실시예 2]
실시예 1 기재의 고무 컴파운드 100질량부에, 다이메틸실리콘 오일[KF-96-100cs(신에츠카가쿠고교(주)제)]에 가열하면서 용해시킨 UV 흡수제 TINUVIN326(BASF사제)을 0.2질량부 첨가하고, 실시예 1과 동량의 경화 촉매를 첨가하여 미가황의 접착제 조성물을 얻었다. 이것을 사용하여, 실시예 1과 동일한 시험을 행했다.
[실시예 3]
실시예 1 기재의 고무 컴파운드 100질량부에, 다이메틸실리콘 오일[KF-96-100cs(신에츠카가쿠고교(주)제)]에 가열하면서 용해시킨 UV 흡수제 RUVA-93(오츠카카가쿠(주)제)을 0.25질량부 첨가하고, 실시예 1과 동량의 경화 촉매를 첨가하여 미가황의 접착제 조성물을 얻었다. 이것을 사용하여, 실시예 1과 동일한 시험을 행했다.
[비교예]
수광면에 배치하는 미가황의 접착제 시트와 동일한 것, 즉, 다이메틸실록세인 단위 99.825몰%, 메틸바이닐실록세인 단위 0.15몰%, 다이메틸바이닐실록세인 단위 0.025몰%로 이루어지고, 평균 중합도가 약 8,000인 오가노폴리실록세인 100질량부, BET 비표면적 300m2/g의 건식 실리카 Arosil 300(닛폰 에아로질(주)제) 70질량부, 분산제로서 헥사메틸다이실라잔 16질량부, 물 4질량부를 첨가하고, 니더로 혼련하고, 170℃에서 2시간 가열 처리하여 컴파운드를 조제하고, 이 상기 컴파운드 100질량부에 대해, 부가 가교 경화제로서 C-25A(백금 촉매)/C-25B(오가노하이드로젠폴리실록세인)(모두, 신에츠카가쿠고교(주)제) 각각 0.5질량부/2.0질량부를 2롤밀로 혼련 후 첨가하고, 균일하게 혼합한 것을 백시트에 첩부했다. 이것을 사용하여, 실시예 1과 동일한 시험을 행했다. 또한, 도 4는 비교예의 태양전지 모듈을 나타낸다.
표 1에 결과를 나타낸다. 또한 도 5에는, 실시예 2의 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트의 경화물의 각 파장의 광의 투과율을 나타내고, 도 6에는, 비교예의 실리콘 접착제 시트의 경화물의 각 파장의 광의 투과율을 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
광 투과율 %T
(380 nm에서)		 0 0 5 80
자외선 열화 시험 후 PET 외관 무색투명 무색투명 무색투명 갈색
자외선 열화 시험 후 PC 외관 무색투명 무색투명 무색투명 갈색
태양전지 모듈 성형 후 외관 양호 양호 양호 양호
380nm의 광투과율이 낮은 접착제 시트를 사용함으로써 PET 등 태양전지에 사용되는 백시트의 부재를 자외선에 의한 열화로부터 막을 수 있었다. 또한 태양전지 셀을 신뢰성 높게 효과적으로 봉지할 수 있고, 종래의 취급하기 어려운 액상 실리콘을 사용하지 않고 모듈의 생산성을 대폭 향상할 수 있었다.
1 수광면 패널
2 배면 패널(백시트)
3 자외선 비차폐성 실리콘 접착제 경화층
30 자외선 비차폐성 실리콘 접착제 미경화층
4 자외선 차폐성 실리콘 접착제 경화층
40 자외선 차폐성 실리콘 접착제 미경화층
5 태양전지 셀

Claims (8)

  1. 수광면 패널 및 배면 패널과, 이들 양쪽 패널에 각각 접하는 실리콘 접착제층과, 이들 양쪽 접착제층 간에 개재되어 밀봉되는 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 모듈에 있어서의, 상기 배면 패널에 접하는 실리콘 접착제층을 형성하는 접착제 시트로서, 두께 2mm의 경화물에 대해 380nm광의 파장의 광투과율을 측정한 경우에 30% 이하의 광투과율을 제공하는 것을 특징으로 하는 태양전지 밀봉용 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
    (식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
    로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
    (B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
    (C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
    (D) 접착부여제: 0∼10질량부,
    (E) 평균 입자직경이 0.1∼10㎛인 충전제(단, (B) 성분을 제외함): 0.1∼50질량부
    를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 접착제 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (A) R1 aSiO(4-a)/ 2 (I)
    (식 중, R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95∼2.05의 정수이다.)
    로 표시되고, 중합도가 100 이상의 오가노폴리실록세인: 100질량부,
    (B) 비표면적이 200m2/g을 초과하는 보강성 실리카: 10∼150질량부,
    (C) 경화제: (A) 성분을 경화시키는 유효량,
    (D) 접착부여제: 0∼10질량부,
    (F) 자외선 흡수제: 0.05∼2질량부
    를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 접착제 시트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    (D) 성분이 알콕시기, 에폭시기, 아크릴기, 메타크릴기 중 어느 하나를 1개 이상 포함하고, (A) 성분 100질량부에 대하여 0.01질량부 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 실리콘 접착제 시트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께가 0.3∼2.5mm인 것을 특징으로 하는 실리콘 접착제 시트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    양면이 엠보싱 가공되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 접착제 시트.
  7. 수광면 패널, 경화성 실리콘 접착제 시트, 복수의 태양전지 셀, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 자외선 차폐성 실리콘 접착제 시트 및 배면 패널을 적층한 적층체를 진공 라미네이터를 사용하여 진공하에 가열 가압함으로써, 상기 양쪽 접착제 시트를 경화하여 상기 태양전지 셀을 밀봉하여 이루어지는 실리콘 밀봉 태양전지 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    배면 패널이 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하는 백시트인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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