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KR100967188B1 - 반사방지막 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판 - Google Patents

반사방지막 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판 Download PDF

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KR100967188B1
KR100967188B1 KR1020090116951A KR20090116951A KR100967188B1 KR 100967188 B1 KR100967188 B1 KR 100967188B1 KR 1020090116951 A KR1020090116951 A KR 1020090116951A KR 20090116951 A KR20090116951 A KR 20090116951A KR 100967188 B1 KR100967188 B1 KR 100967188B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thin film
silica
manufacturing
porous thin
Prior art date
Application number
KR1020090116951A
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English (en)
Inventor
권순복
Original Assignee
주식회사 엔티쏠라글라스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 반사방지막 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 반사방지막 제조방법은, 액상 실리카를 포함하는 실리카 전구체를 제조하는 전구체 제조단계; 및 글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판의 일면에 상기 실리카 전구체를 액적 형태로 분사함과 동시에, 상기 액적에 화염을 가하여 연소시킴으로써, 상기 실리카 전구체를 상기 기판의 표면에 다공성 박막으로 증착시키는 증착단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 제조방법이 간단하고 경제적이어서, 제조비용이 획기적으로 절감될 수 있는 다공성 반사방지막의 제조방법을 제공할 수 있다.
반사방지막, 태양전지, 고투과, 저반사, 실리카, 연소가열, 증착

Description

반사방지막 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판{METHOD OF MANUFACTURING ANTI-REFLECTIVE COATING AND COVER SUBSTRATE FOR SOLAR CELL MANUFACTURED BY THEREOF}
본 발명은 반사방지막 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지용 커버 글라스, 디스플레이용 기판, 일반 건축용 유리 및 플라스틱 기판에 적용되는 고투과 반사방지막을 제조하는 방법 및 그로 인해 제조된 태양전지용 커버 기판에 관한 것이다.
반사방지막(anti-reflective coating)은 고투과율과 저반사 특성을 요하는 렌즈, 필터 등의 광학 소재가 적용되는 태양전지용 커버 글라스, 디스플레이용 기판, 일반 건축용 유리 및 플라스틱 기판 등 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
이처럼, 반사방지와 고투과 특성을 갖춘 반사방지막이 특히 요구되는 기술분야는 태양전지 분야이다. 태양전지는 글라스 또는 투명 고분자 수지로 이루어진 상 하 양 기판 사이에 적어도 하나의 층으로 이루어진 반도체 광전자 전이 필름이 형성되어, 외부에서 들어온 태양광에 의해 전력을 생산한다. 이러한 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 태양전지 내의 활성층에 도달하는 광전자(photon)의 수를 극대화하고, 전지 표면의 반사에 의한 손실을 최소화하는 것이 매우 중요하다.
일반적으로 반사에 의한 손실은 사용되는 소재와 공기 간의 굴절률 차이에서 비롯된다. 이러한 굴절률 차이가 클수록 반사에 의하여 초래되는 손실이 커진다. 일반적으로, 반사방지막은 공기와 사용되는 기초 재료의 굴절률의 중간 정도 굴절률을 가지는 재료를 이용하여 박막 형태로 제조되며, 그 두께는 목적하는 빛의 파장 영역대에서의 간섭을 최소화시킬 수 있을 정도로 최적화 설계된다. 따라서, 모든 기판에 사용될 수 있는 반사방지막이란 존재할 수 없으며, 각각의 개별 기판에 따라 반사에 의한 손실이 최소화될 수 있도록 최적의 재질/두께를 갖는 반사방지막을 사용하여야 할 것이다.
이들 물질의 굴절률을 다양하게 변화시켜 서로 다른 소재로 이루어진 기판에 폭넓게 적용시키기 위해서, 최근에는 다양한 다공성 박막을 형성하는 기술이 제시되고 있다. 특정 물질들이 다공성으로 제조되면, 굴절률이 감소하여, 물질의 반사방지 특성이 향상되기 때문이다.
이와 같은 다공성 반사반지막을 포함한 일반적인 반사방지막에 사용되는 주된 물질들은 유전체(dielectric material)로서, 예를 들어 550nm 파장에서의 굴절률은 실리카(n550=1.45), 티타니아(n550=2.3), 알루미나(n550=1.65)이다. 일반적으로 이들 물질은 기판에 예를 들어 스퍼터링, 음극 스프레이법(cathode spraying), 디핑법(dipping) 및 졸-겔법을 이용한 화학적기상증착법(CVD) 등 여러 가지 방법에 의하여 증착된다.
예를 들어, 이러한 반사방지막은 태양전지의 전면부 커버 글라스에 증착되는데, 이와 같은 태양전지용 반사방지막의 형성방법은 스퍼터링 증착법 등의 진공상태에서의 건식증착법에 의존하고 있는 것이 현실이다. 그러나, 이러한 스퍼터링 등의 건식증착법은 그 비용이 많이 들고, 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 투과율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 음극 스프레이법은 생성되는 박막의 균일성 확보 및 재료 사용에 있어서의 수율 확보 면에서 어려움이 있으며, 디핑법의 경우에는 나노 박막 형성 과정에 많은 공정 시간이 요구되며, 투자 비용이 높다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 일본공개특허 제2008-260654호 등에서는, 고굴절율과 저굴절율으로 이루어지는 조합 박막층을 적층하는 수단에 의하여, 태양전지 셀이 유효하게 광전변환하는 파장대역의 반사를 억제하고, 광투과량을 향상시키는 기술이 제시되었으나, 이러한 구성에 의하더라도, 박막 두께의 제어나 코팅 공법의 안정화, 재료 선택의 한계점이 여전히 존재한다.
아울러, 반사방지막의 표면 구조에 있어서도, 저반사 특성을 향상시키기 위하여, 표면에 요철을 형성한 반사방지막이 지속적으로 연구되고 있으나, 이러한 표면요철 구조 또한, 이를 장시간 사용할 경우에는 표면에 오염이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소위 '연소가열증착법'에 의하여 글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판 위에 실리카로 이루어진 다공성 박막을 증착시켜, 저반사-고투과 특성을 갖춘 태양전지용, 디스플레이 기판용 및 건축용 반사방지막을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 반사방지막으로 사용되는 다공성 박막에 오염물질이 부착되지 않도록 표면 보호층을 구비한 반사방지막을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 제1실시형태에 의한 반사방지막의 제조방법은, 액상 실리카를 포함하는 실리카 전구체를 제조하는 전구체 제조단계; 및 글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판의 일면에 상기 실리카 전구체를 액적 형태로 분사함과 동시에, 상기 액적에 화염을 가하여 연소시킴으로써, 상기 실리카 전구체를 상기 기판의 표면에 다공성 박막으로 증착시키는 증착단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 제2실시형태에 의한 반사방지막의 제조방법은, 상기 증착단계 이후에, 상기 다공성 박막 위에 실리카 졸 및 경화성 고분자 수지 또는 실란계 중합물질로 이루어진 중합물질을 포함하는 고분자 조성물을 코팅하고, 이를 경화시켜 보호층을 형성하는 보호층 형성단계를 더 포함하여 이루어진다.
이러한 제조방법에 의하여 형성된 반사방지막이 적용된 태양전지용 커버 기 판은, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판(100), 실리카를 주성분으로 이루어진 다공성 박막(10) 및 보호층(20) 순으로 적층되어 이루어진다. 또한, 다공성 박막(10) 및 보호층(20)으로 이루어진 반사방지막(200)은, 기판(100)의 양면에 형성될 수도 있다. 이렇게 일면 또는 양면에 다공성 박막(10) 및 보호층(20)으로 이루어진 반사방지막(200)이 형성된 기판은, 태양전지용 커버 글라스 기판, 디스플레이 소자용 기판, 건축용 유리 또는 기타 플라스틱 기판으로서 적용가능하며, 특히 바람직하게는 태양전지용 커버 (글라스) 기판으로서 사용된다.
이러한 태양전지용 커버 기판이 적용된 태양전지는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 빛의 입사측으로부터, 반사방지막(AR)(200), 상부기판(100), 투명전도성산화물(TCO) 전극층(300), 반도체를 포함하는 박막 태양전지층(400), EVA(에틸렌비닐아세테이트)층(500) 및 하부기판(600)으로 이루어진다.
즉, 상기 본 발명의 제1실시형태에 의한 반사방지막의 제조방법에 따르면, 액상 실리카를 포함하는 실리카 졸을 이용하며, 이를 본 발명자들이 고안한 '연소가열증착법'에 의하여 글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판 위에 증착시킴으로써 나노사이즈 두께의 다공성 박막을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 예를 들어 태양전지의 커버 글라스에 적용될 경우, 입사되는 태양광의 반사율을 극소화시킴으로써, 보다 많은 양의 태양광, 특히 가시광선이 커버 글라스를 투과하여 반도체 활성층에 도달되게 하여, 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 제2실시형태에 의한 반사방지막의 제조방법에 따르면, 상기 제1실시형태에 의하여 제조된 다공성 박막 위에 보호층을 형성하여, 표면에 이물질이 부착되지 않도록 함으로써, 반사방지막 표면의 오염을 방지할 수 있다.
이하에서는, 상기 본 발명의 일 실시형태에 의한 제조방법에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.
전구체 제조단계는, 액상실리카를 포함하는 실리카 전구체를 제조하는 단계로서, 본 발명에서는 다양한 종래 기술을 제한 없이 사용하여 실리카 전구체를 제조할 수 있다. 예를 들어, 미국등록특허 US4,816,333, 유럽특허 EP897,888에 제시된 바와 같이, 콜로이드 전구체용액을 산 또는 염기에 안정화시키는 방법을 사용하거나, 미국등록특허 US4,271,210에 제시된 바와 같이, 금속알콕시드를 수용액 또는 알콜용액에서 산을 매개로 가수분해하여 얻어진 콜로이드 용액을 사용할 수 있다.
또한, 이러한 전구체에 사용되는 나노입자는 액상 실리카(SiO2)를 주성분으로 하되, 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 토륨(Th), 인듐(In), 세륨(Ce), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 아연/주석(Zn/Sn) 및 인듐/주석(In/Sn) 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 금속의 산화물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 산화 알루미나(Al2O3), 산화아연(ZnO), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 아연/주석산화물(ZTO) 및 인듐/주석산화물(ITO) 등의 금속산화물이 사용될 수 있다. 이러한 금속 산화물과 함께, 폴리에틸렌글리콜 유도체를 사용하여, 다공질 형성을 촉진시킬 수도 있으며, 알코올 등의 용매를 사용하여 나노분말을 분산시킬 수도 있다. 또한, 테트라에톡시실 란(TEOS) 용액 등의 실란화합물을 첨가하여, 상기 실리카 입자가 후술하는 연소가열증착법을 이용할 때, 기판에 증착되는 미립자의 크기를 조절할 수 있도록 유도할 수 있다.
증착단계는, 기판의 일면에 상기 실리카 전구체를 액적 형태로 분사함과 동시에, 상기 액적에 화염을 가하여 연소시킴으로써, 상기 실리카 전구체를 상기 기판의 표면에 다공성 박막으로 증착시키는 단계이다. 이러한 증착단계의 특징은, 진공을 조성할 필요 없이, 대기압에서 수행할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의한 증착단계에서 사용되는 증착방법은 소위 "연소가열증착법", 특히 스프레이 열분해법으로 규정될 수 있다. 즉, 실리카 전구체를 스프레이 방식에 의하여 액적 형태로 공기 중에 분사하면서, 버너 등에 의하여 제공되는 부탄 또는 프로판 연소가스와 반응하여 연소되고, 연소된 실리카 전구체는 수십 nm의 미립자 형태로 기판에 증착되어, 다공성 박막을 형성한다. 이러한 연소가열증착법을 사용함으로써, 스퍼터링 기타 공지의 증착법에 비하여 훨씬 저렴하고, 자본투입이 적게 드는 이점을 누릴 수 있다. 나아가, 다공성 박막을 형성함으로써, 굴절률이 감소하여, 물질의 반사방지 특성이 향상되는 장점이 있다.
이러한 증착단계에 의하여 의하여 형성된 다공성 박막은, 일반적으로 미반응 실리카층을 포함하게 되는데, 이처럼 미반응층이 존재하는 경우에는 광특성에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 증착단계를 수행한 이후에, 이러한 실리카 미반응층을 제거하기 위하여 습식 또는 건식 에칭 및 수세 등에 의한 세정공정을 수행하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에서 사용되는 기판으로서는, 글라스 또는 투명 플라스틱 기판이 사용될 수 있으며, 태양전지용 커버 기판으로 사용되기 위해서는 특히 글라스를 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 태양전지 모듈의 출력이 태양광의 소정 스펙트럼, 바람직하게는 가시광선에 해당하는 파장영역의 빛이 커버 글라스를 투과하여 광기전 반도체(구체적으로는 활성층)에 도달하는 광량에 의존하는 점에 있어서, 철분이 0.01 내지 0.06%, 바람직하게는 0.01 내지 0.04%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.03%로 포함된 저-철분(low-iron) 내지는 무철분(iron-free) 글라스를 사용하는 것이, 일반적인 플로우트 글라스에 비하여 광 흡수율을 감소시킬 수 있어 바람직하다. 투명 고분자 수지 기판으로서는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 아크릴레이트 등 공지의 투명 고분자 수지가 제한 없이 적용될 수 있다.
보호층 형성단계는, 상기 증착단계 이후에, 상기 다공성 박막 위에 실리카 졸 및 경화성 고분자 수지 또는 실란계 중합물질로 이루어진 중합물질을 포함하는 고분자 조성물을 코팅하고, 이를 경화시켜 보호층을 형성하는 단계이다. 보호층을 형성함으로써, 증착단계에 의하여 형성된 다공성 박막을 외부환경으로부터 보호하고, 특히 오염물질이 부착되지 않도록 함으로써, 오염으로부터 보호되는 반사방지막을 구성할 수 있다.
보호층 형성단계에서 사용되는 코팅방법으로서는 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅 등, 공지의 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 균일한 두께의 보호층을 형성하기 위하여, 바람직하게는 스핀코팅에 의하여 조성물을 다공성 박막 위에 코팅한 후, 이를 예를 들어 100 내지 400℃ 온도에서 열경화시키거나 또는 300 내지 400℃ 온도에서 광경화 방식에 의하여 경화시키는 공정을 수행하는 방법에 따를 수 있다. 또는, 경화 공정이 마무리되는 대로, 600 내지 800℃ 온도에서 3 내지 10분간 열처리하여, 경화물을 안정화시킬 수 있다. 이러한 경화공정 또는 열처리 공정 후에는 온도를 상온으로 냉각시키면서 건조시키는 공정을 수행한다.
이러한 보호층 형성단계에 의하여 형성된 보호층은, 하드코팅층으로서의 역할도 수행하며, 그 표면의 연필경도는 약 2H 이상, 바람직하게는 5H 이상으로 형성된다.
보호층 형성단계에서 사용되는 실리카 졸은 상기 전구체 제조단계에서 제조된 실리카 전구체를 사용하는 것이 바람직하며, 중합물질 중 하나인 경화성 고분자 수지로서는 열경화성 고분자 수지 또는 광경화성 고분자 수지 중 적어도 하나를 사용한다. 열경화성 고분자 수지와 광경화성 고분자 수지는 일반적으로 알려진 공지의 수지를 사용한다. 열경화성 고분자 수지 중에서 축중합형 수지로는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리피롤리돈 수지 등을 들 수 있으며, 첨가중합형 수지로는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등이 있다. 본 발명에서는 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광경화성 고분자 수지로는 일반적으로 UV경화성수지를 사용한다. 광경화성 고분자 수지로는 불포화 폴리에스테르 수지, 다관능 아크릴레이트 수지, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 경화성수지는 동일한 작용 효과를 나타낸다면 그 범위가 나열된 수지에 한정되지 않음은 물론이다. 아울러, 경화성 고분자 수지를 대체하여 사용될 수 있는 실란계 중합물질은 글리콜사이클옥시프로필 트리메톡실란(glycycloxypropyltrimethoxysilane) 등의 실란화합물이 사용될 수 있다.
이러한 중합물질 조성물에는 물 또는 알코올 등의 용매와 함께, 경화제, 광중합개시제, 레벨링제 등의 첨가제가 사용될 수 있다. 이러한 경화제는 열경화성수지, 광경화성수지, 광확산코팅조성물에 존재하는 관능기의 형태에 따라서 적절히 선택 및 혼합하여 사용할 수 있다. 경화제로서는 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다. 또한, 경화성수지로 광경화성수지를 사용하고 이를 경화하기 위하여 광경화제를 사용하는 경우, 필요에 따라서 중합개시제를 첨가할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 광중합개시제는 디에톡시아세트페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 1-하이드록시사이클로헥실-페닐케톤, 2-메틸-2-모르핀(4-티오메틸페닐) 프로판-1-온 등의 아세트페논류, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인에테르류, 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐아황산, 4-벤조일-N, N-디메틸-N-[2-(1-옥소-2-프로페닐옥시)에틸] 벤젠메타나미늄블로미드, (4-벤조일벤질) 트리메틸암모늄클로라이드 등의 벤조페논류, 2, 4-디에틸티옥산톤, 1-클로로-4-디클로로티옥산톤 등의 티옥산톤류, 2, 4, 6-트리메틸벤조일디페닐벤조일옥사이드 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또, 촉진제(증감제)로서, N, N-디메틸파라톨루이진, 4, 4'-디에틸아미노벤조페논 등의 아민계 화합물을 단독 또는 혼 합하여 사용할 수도 있다.
이러한 증착단계 및 보호층 형성단계에 의하여 형성된 다공성 박막(10) 및 보호층(20)의 두께는 각각 바람직하게는 30 내지 150nm, 더욱 바람직하게는 80 내지 140nm이다. 이러한 두께는 본 발명에 의한 증착단계에 있어서의 연소가열증착법에 의하여 실리카 전구체가 나노크기로 미립자화되어 증착되었기 때문에 용이하게 달성될 수 있으며, 상기 두께는 투과되는 태양광 파장의 약 1/4 파장으로 형성되는 것이다. 이러한 두께로 다공성 박막 및 보호층을 구성함으로써, 다공성 박막(10)과 보호층(20)이 이루는 계면에서의 반사를 최소화시킬 수 있다.
여기서, 본 발명에 의하여 형성된 다공성 박막(10)의 굴절률은 1.4 내지 1.6, 바람직하게는 1.43 내지 1.5이고, 보호층(20)의 굴절률은 1.8 내지 2.6, 바람직하게는 2.0 내지 2.5로서, 굴절률이 상이한 2중층 구조로 구성되어, 투과율을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 제조방법이 간단하고 경제적이어서, 제조비용이 획기적으로 절감될 수 있는 다공성 반사방지막의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 종래의 건식 증착법 대비하여 투과율이 월등히 우수한 반사방지막을 제조할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 단독으로 반사방지막을 구성할 수 있는 다공성 박막과 아울러, 다공성 박막의 표면에 보호층을 구비하여, 오염물질의 부착을 방지할 수 있는 반사방지막을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 통하여, 본 발명에 의한 반사방지막 제조방법 및 그로 인해 형성된 태양전지용 커버 기판의 특징에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1
메틸에틸케톤(MEK)를 용매로 하여, 콜로이드 실리카를 포함하는 실리카 전구체를 철분이 0.03%로 포함된 저철분 글라스 기판 위에 액적 형태로 분사하면서 버너에서 공급되는 프로판가스를 이용하여 연소시킴으로써 글라스 기판상에 증착하여, 100nm의 다공성 박막을 형성하였다. 이후, 표면에 미반응된 실리카는 에칭/세정으로 제거하였다.
실시예 2
실시예 1로부터 제조된 다공성 반사방지막이 형성된 기판상에, 에탄올(Ethanol)을 용매로 하는 실란(Silane)을 함유한 전구체 10중량%, 또는 n-프로판올 60중량%, 자외선 경화성 수지인 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 광중합 개시제로 이루어진 고분자 조성물 30중량%를 혼합한 조성물을 스핀코팅에 의하여 코팅한 후, 이를 열 경화 및 자외선으로 경화시켜 보호층을 형성하였다.
비교예 1
빛의 간섭 효과를 이용하여 빛의 양을 조절하는 광학 박막 설계 기술을 바탕으로, 넓은 파장에서의 반사율을 절감하기 위해 공기층과 유리 기판의 굴절율을 이용하여 공기층과 굴절율 차이가 최소가 되도록 설계하여 박막을 스퍼터링 방식에 의해 글라스 기판 위에 증착시켜 반사방지막을 제조하였다. 반사방지막 재료는 은(Ag), 티타니아(TiO2) , 산화주석(SnO2), ZnO , Si3N4를 혼합한 재료를 사용하였으며, 이를 수십nm의 두께로 스파터링 증착하여 반사 방지막을 제조하였다.
비교예 2
나노 실리카 입자를 에탄올에 용해시켜 실리카 졸겔 형태의 솔류션(Solution)으로 조성하여 저압 스프레이 방식을 이용하여 나노 실리카 입자를 미립화시켜 글라스 기판 위에 균일하게 도포시킨 후 열공정을 통해 실리카 입자층을 형성하여 반사방지막을 제조하였다.
비교예 3
글라스 기판을 사불화암모늄 및 불산등이 조합된 케미컬을 준비하여 소정의 압력과 온도를 이용하여 고압 노즐을 통해 케미컬을 분사하여 글라스 전면에 미세한 돌기가 형성되도록 글라스면을 에칭하여 반사 방지층을 제조하였다.
이렇게 제조된 각각의 반사방지막 및 반사방지막이 형성되지 않은 저철분 글라스 기판에 대하여, 파장 550nm에서의 반사율 및 투과율을 측정하였으며, 그 결과는 아래 제시된 표 1에 나타낸 바와 같다.
[표 1]
글라스기판 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
반사율(%) 4 0.5 1 0 1 1
투과율(%) 91 94 93 88 94 93
상기 표 1에 제시된 바와 같이, 반사방지막이 형성되지 아니한 저철분 글라스 기판의 경우에는, 반사율이 4%, 투과율이 91%인 반면, 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서는 이에 비하여 반사율이 줄어들고, 투과율이 증가하는 현상을 보였다. 다만, 본 발명에 의한 반사방지막에 있어서, 실시예 1에 의한 다공성 박막만으로 이루어진 반사방지막은, 반사율 저하와 투과율 향상에 있어서 상대적으로 가장 우수한 특성을 보임을 알 수 있으며, 다공성 박막 위에 보호층을 형성한 실시예 2에서도, 실시예 1에 비하여 반사율/투과율 특성이 근소하게 저하되었을 뿐, 우수한 광학적 특성을 보임을 알 수 있다.
도 2에서는, 실시예 1에 의하여 제조된 반사방지막(삼각형 점선)과, 일반 플로우트 글라스(마름모), 및 저철분 글라스(원)의 파장 영역대별 투과율 특성을 보이고 있는데, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 반사방지막이 적용된 커버 글라스에 의하면, 가시광선 전영역에 걸쳐 92 내지 94%의 우수한 투과율을 보임을 알 수 있다.
실시예 2에 의하여 제조된 반사방지막이 증착된 태양전지용 커버 글라스의 단면 사진은 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 태양전지용 커버 글라스는, 글라스 기판, 그 위에 다공성 박막과 보호층이 적층된 구조로 이루어진 것을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는, 각각 실시예1에 의하여 제조된 다공성 반사방지막의 평면사진(AFM)과 표면사진(SEM)을 나타낸 것으로서, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의하여 형성된 다공성 반사방지막에서의 다공질 구조를 확인할 수 있으며, 아울러, 그 표면에는 일정한 패턴의 표면 요철이 형성됨을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능 범위까지 본 발명의 청구범위의 권리범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1a는, 본 발명에 의한 반사방지막이 적용된 태양전지용 커버 기판을 나타낸 단면도
도 1b는, 도 1a의 태양전지용 커버 기판이 적용된 태양전지를 나타낸 단면도
도 2는, 실시예 1에 의하여 제조된 반사방지막(적색)과, 일반 글라스(녹색), 및 저철분 글라스(청색)의 파장 영역대별 투과율 특성을 나타낸 그래프
도 3은, 실시예 2에 의하여 제조된 반사방지막이 증착된 태양전지용 커버 글라스의 단면 사진
도 4a 및 도 4b는, 각각 실시예1에 의하여 제조된 다공성 반사방지막의 평면사진(AFM)과 표면사진(SEM)

Claims (8)

  1. 액상 실리카를 포함하는 실리카 전구체를 제조하는 전구체 제조단계;
    글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판의 일면에 상기 실리카 전구체를 액적 형태로 분사함과 동시에, 상기 액적에 화염을 가하여 연소시킴으로써, 상기 실리카 전구체를 상기 기판의 표면에 다공성 박막으로 증착시키는 증착단계; 및
    상기 다공성 박막 위에 경화성 고분자 수지 또는 실란계 중합물질로 이루어진 중합물질과, 실리카 졸을 포함하는 고분자 조성물을 코팅하고, 이를 경화시켜 보호층을 형성하는 보호층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 박막의 두께는 30 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증착단계는 대기압 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 전구체는, 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 토륨(Th), 인듐(In), 세륨(Ce), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 아연/주석(Zn/Sn), 인듐/주석(In/Sn) 중에서 선택되는 금속의 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 30 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 졸은, 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 토륨(Th), 인듐(In), 세륨(Ce), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 아연/주석(Zn/Sn), 인듐/주석(In/Sn) 중에서 선택되는 무기물의 산화물을 포함하며, 상기 경화성 고분자 수지는, 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
  8. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되며,
    글라스 또는 고분자 수지로 이루어진 기판;
    상기 기판 위에 형성된 다공성 박막; 및
    상기 다공성 박막 위에 형성된 보호층을 포함하는 태양전지용 커버 기판.
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