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KR101410709B1 - 태양 전지의 캡슐화 방법 - Google Patents

태양 전지의 캡슐화 방법 Download PDF

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KR101410709B1
KR101410709B1 KR1020127003252A KR20127003252A KR101410709B1 KR 101410709 B1 KR101410709 B1 KR 101410709B1 KR 1020127003252 A KR1020127003252 A KR 1020127003252A KR 20127003252 A KR20127003252 A KR 20127003252A KR 101410709 B1 KR101410709 B1 KR 101410709B1
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KR
South Korea
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solar cell
group
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silicon
cell module
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KR1020127003252A
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크리스틴 테로
쟝 드 라 크로와 아비마나
스티븐 젠킨스
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다우 코닝 코포레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈 및 당해 모듈의 캡슐화 방법을 포함한다. 태양 전지 모듈은 태양 전지를 하나 이상 포함하는 강성 또는 가요성 상판 및/또는 기판, 및 경화된 액체 실리콘 캡슐화제인 캡슐화제를 포함한다. 캡슐화제 조성물은 바람직하게는 분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상인 액체 디오가노폴리실록산, 알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지, 분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제(여기서, 가교결합제의 양은 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 5:1로 되도록 하는 양이다) 및 하이드로실릴화 촉매, 바람직하게는 백금계 촉매를 포함한다. 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법은 소정 용적의 액체 실리콘 캡슐화제를 태양 전지 모듈 위에 분무, 피복 또는 분산시켜 균일하게 도포하는 단계 및 캡슐화제를 열적으로 경화시키거나 적외선 조사로 경화시키는 단계를 포함한다. 액체 실리콘 캡슐화제를 태양 전지 모듈 위에 도포하는 바람직한 방법은 커튼 피복기에 의한 것이다.

Description

태양 전지의 캡슐화 방법{Encapsulation of solar cells}
본 발명은 태양 전지, 및 실리콘계 캡슐화제 재료를 태양 전지 위에 도포하여 태양 전지 모듈을 형성하는 방법에 관한 것이다.
태양 전지 또는 광 전지는 광을 전기로 전환시키는 데 사용되는 반도체 장치이다(이하 태양 전지라 함). 통상적으로 광에 노출되면, 태양 전지는 이의 단자를 통해 전압을 발생시켜 전자의 후속적인 유동을 일으키고, 이때 이의 크기는 전지 표면에 형성된 광전지 접합부에 대한 광 충돌의 강도에 비례한다. 태양 전지는 임의의 적합한 반도체 재료, 예를 들면, 결정성 또는 다결정성 규소 또는 박막 규소, 예를 들면, 무정형, 반결정형 규소, 갈륨 비소, 구리 인듐 디셀레나이드, 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드, 이들을 하나 이상 포함하는 혼합물 등으로 제조할 수 있다. 현재에는 두 종류의 태양 전지, 즉 웨이퍼 및 박막이 일반적이다. 웨이퍼는 단결정 또는 다결정 잉곳 또는 캐스팅으로부터 이를 기계적으로 절단하여 제조한 반도체 재료의 얇은 시트이다. 박막계 태양 전지는 스퍼터링 또는 화학적 증착 방법 또는 유사한 기술로 통상 기판(substrate) 또는 상판(superstrate) 위에 침착시킨 반도체 재료의 연속 층이다.
웨이퍼 및 박막계 태양 전지 둘 다의 취성 성질로 인해, 내하중 지지 부재로 전지를 지지하는 것이 필수적이다. 이러한 내하중 지지 부재는 강성 부재(예: 유리 판상 강성 재료), 또는 가요성 재료(예: 금속성 필름 및/또는 시트) 또는 적합한 플라스틱 재료(예: 폴리이미드)일 수 있다. 태양 전지 또는 광전지 모듈(이하 태양 전지 모듈이라 함)은 단일 태양 전지, 또는 내하중 지지 부재에 의해 지지된 접속 태양 전지의 판상 어셈블리를 포함한다. 태양 전지 모듈은 통상적으로 캡슐화되어 전지를 환경으로부터 보호한다. 태양 전지 모듈의 지지 부재는, 일광을 투과하고 태양 전지와 광원 사이에 배치되는, 상부 층 또는 상판일 수 있다. 또는, 지지 부재는, 태양 전지의 이면에 배치되어 있는 배면 층 또는 기판일 수 있다. 종종, 태양 전지 모듈은 상판과 기판 둘 다를 포함한다. 통상적으로, 일련의 태양 전지 모듈은 서로 접속되어, 단일 전기 생산 단위로서 작용하는 태양 어레이(solar array)를 형성한다. 여기서, 전지와 모듈은, 장치에 전원을 공급하거나 저장용 배터리 등을 공급하기 위해 적합한 전압을 발생시키는 방식으로 접속된다.
일반적으로, 태양 전지 모듈은 상판 및 기판 위에 개개의 태양 전지를 전기적으로 접속시키고 접속된 전지를 집적 태양 전지 모듈에 적층시켜 제조한다. 상술한 지지 상판 및/또는 기판에 의해 제공된 지지 및 보호 이외에, 전지의 광 충돌 표면은 또한 일반적으로 (하나 이상의 캡슐화제 또는 차단 피복 재료(이하 "캡슐화제"라 함)로 피복함으로써) 환경(예를 들면, 바람, 비, 눈, 분진 등)으로부터 보호된다.
통상적으로, 웨이퍼계 태양 전지 모듈은, 통상적으로 기판과 조합하여 재료로부터 제조한, 일광을 투과하는 상판을 사용하고, 상판과 기판(존재하는 경우)에 전지를 접착시키기 위한 전지 접착제로서 하나 이상의 캡슐화제 층을 갖도록 설계된다. 따라서, 광은 반도체 웨이퍼에 도달하기 전에 투명한 상판 및 접착제를 통과한다. 상판, 통상적으로 강성 패널인 상판은 잠재적으로 유해한 환경적 조건으로부터 태양 전지의 한 면을 보호하고, 다른 면은 몇몇의 캡슐화제 층 및 기판의 조합에 의해 보호된다.
다양한 재료가 태양 전지 모듈 캡슐화제로서의 용도로 제안되어 있다. 통상적인 예에는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA)의 필름[웰밍톤 델라웨어 소재의 이.아이. 듀폰 드 네무어 앤드 캄파니(E.I. Dupont de Nemours & Co)의 테들라(TedlarR)] 및 UV 경화성 우레탄이 포함된다. 캡슐화제는 일반적으로 필름 형태로 공급되고, 전지, 및 상판 및/또는 기판에 적층된다. 종래 기술의 예에는 미국 특허 제4,331,494호에 예시된 바와 같은 접착제를 사용한 태양 전지의 적층 및 미국 특허 제4,374,955호에 기재된 바와 같은 아크릴계 중합체와 내후성 층의 도포가 포함된다. 태양 전지 모듈은 또한 미국 특허 제4,549,033호에 기재된 바와 같이 아크릴 예비중합체를 태양 전지 위에 캐스팅하여 경화시킴으로써 제조한다.
유럽 공개특허공보 제0406814호 및 미국 특허 제6,320,116호는 태양 전지 또는 광전지 시스템을 위한 캡슐화 시스템을 기재한다. 문헌[참조: Kondo et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 49(1997) pages 127 to 133]에는 무정형 규소 광전지 모듈을 캡슐화하는 수단으로서 열경화성 유기 액체 수지의 사용을 기재하고 있지만, 사용된 수지가 명확하게 확인되지 않는다.
통상적으로, 종래 기술에서 사용된 캡슐화제는 필름형이고, 따라서 캡슐화제 층은 열 및 진공 조건하에 적층되어야 하며, 당해 조건은 이들을 용융시키고 인접한 표면에 결합시키며 문자 그대로 태양 전지를 "캡슐화"시킨다.
태양 전지 모듈의 캡슐화를 위한 현재의 방법은, 전체 공정을 느리게 하여 모듈을 캡슐화시키는 전체 비용을 상승시키는 적층 단계로 인해, 통상적으로 배치식으로 수행된다. 다수의 예에 있어서, 캡슐화제의 몇몇 층은 상이한 층에 대해 동일하거나 상이한 캡슐화제 재료를 사용하여 도포할 수 있다. 종래 기술의 모듈의 예는 본원에서 도 1에 제시되어 있다. 예를 들면, 모듈은, 상판을 일련의 접속된 태양 전지에 접착시키기 위한, 접착제로서 사용된, 일광을 투과하는 제1 캡슐화제 층으로 다수의 태양 전지를 지지하는 상판을 포함할 수 있다. 이어서, 캡슐화제의 제2 층 또는 배면 층을 캡슐화제의 제1 층 및 접속된 태양 전지에 도포할 수 있다. 캡슐화제의 제2 층은 제1 캡슐화제에 사용된 재료와 동일한 재료, 예를 들면, 에틸 비닐 아세테이트(EVA)의 추가의 층일 수 있고/있거나, 투명 또는 적합한 임의의 색상일 수 있다. 기판은 강성 형태, 또는 모듈의 배면에 보호를 제공하기 위한 강직성 백스킨 형태로 존재한다. 기판용의 다양한 재료가 제안되어 있고, 이는 반드시 광에 투과성일 필요는 없으며, 상판(예: 유리)과 동일한 재료를 포함하지만, 또한 유기 플루오로중합체 등의 재료, 예를 들면, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 테들라(TedlarR) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 단독으로 포함하거나, 규소계 및 산소계 재료(SiOx)로 피복할 수 있다.
통상적으로, 보호 밀봉제가 모듈의 엣지를 보호하기 위해 제공되고, 알루미늄 또는 플라스틱 재료로 제조한 주변 프레임이 밀봉제를 보호하기 위해 제공된다. 상기 프레임은, 전면 커버가 유리 등의 취성 재료로 제조되는 경우, 모듈의 엣지를 보호한다. 따라서, 보호 밀봉제의 적층화 및 도포에 이어서, 모듈이 프레임 속에 고정된다. 태양 전지 모듈과 조합하여 사용하기에 적합한 프레임은, 현장에 있는 적합한 물체에 수득된 프레임 모듈이 용이하게 고정될 수 있도록 제공되는 고정 홀을 포함한다. 통상적으로 고정 방법은 임의의 적합한 고정 시스템, 예를 들면, 나사, 볼트, 넛트 등을 사용하여 달성할 수 있다.
현재, 태양 전지 모듈의 제조 비용을 감소시키기 위해 사용되는 한 가지 방법은, 기판 및 엣지 둘 다를 위해, 금속, 통상 알루미늄 태양 전지 모듈 프레임을 중합체성 재료로 대체하는 것과 관련된다. 무정형 박막 규소 태양 전지 모듈의 경우, 성형된 열가소성 재료, 예를 들면, 폴리우레탄으로 제조한 중합체성 프레임이 통상 사용된다. 이들은 폴리우레탄을 반응 사출 성형하여 무정형 규소 전지 모듈의 주변에 프레임을 형성함으로써 제조할 수 있다. 반응 사출 성형은 동일 반응계(즉, 모듈 위에서)에서 수행할 수 있고, 이는 일반적으로 현저한 비용 절감을 유도한다. 그러나, 이러한 성형 방법은 몇가지 단점을 나타낸다. 예를 들면, 이러한 방법은, 환경상 위험을 일으키는 화학적 전구체(예: 이소시아네이트)의 사용을 포함한다. 또한, 이러한 방법은 주형을 필요로 하여, 전체 제조 비용을 추가로 증가시킨다. 이러한 방법으로 제조한 모듈은, 보다 높은 주형 비용 및 수득된 중합체 프레임의 제한된 강도로 인해 보다 작은 경향이 있다. 이러한 환경으로 인해 여전히 캡슐화제는 EVA 등의 적층 열가소제 및 ETFE 공중합체 등의 플루오로중합체의 몇몇 층을 기본으로 한다. 유일한 비용 절감은 프레임의 비용 감소로부터 유도되지만, 수득된 태양 전지 모듈은 보다 취성으로 될 가능성이 있다.
현재 산업적으로 사용되는 태양 전지 모듈의 또 다른 문제점은 열가소성 적층체가 유리와 비교하여 불량한 접착 특성을 갖는 것으로 공지되어 있다는 점이다. 이러한 문제는, 언제나 처음부터 분명한 것은 아니지만, 종종 장기간의 풍화작용 기간에 걸쳐 태양 전지 중의 유리 표면으로부터 열가소성 층의 점차적인 박리를 유도한다. 박리 절차는 전지 효율에 있어서 몇가지 부정적인 효과를 일으키고, 자체로서 캡슐화제 중의 물 축적을 유발하여 궁극적으로는 전지 부식을 초래한다. 이러한 적층체는 또한 낮은 UV 저항성 및 탈색 저항성을 갖고, 일반적으로 태양 전지의 수명 동안에 황색 또는 갈색으로 변하여 미적으로 불만족스러운 모듈을 유도한다. 고전적으로, 상당한 양의 접착제가 종종 박리 효과를 감소시키기 위해 필요할 수 있고, UV 스크린은 장기간 탈색을 감소시키기 위해 모듈에 도입되어야 한다.
웨이퍼형 태양 모듈, 예를 들면, 결정성 규소 웨이퍼 모듈의 경우, 주요 문제 중의 하나는 사용된 재료의 비용이고, 예를 들면, 기판 재료는 일반적으로 고가이다. 기판 재료로 폭넓게 사용되는 것은 2종류가 있는데, 이 둘은 모두 고가의 경향이 있다: 즉 위에서 언급한 바와 같은 EVA 적층체 및 테들라(TedlarR), 폴리비닐 플루오라이드(PVF)와, 기판 재료로서 광범위하게 사용되는 나머지 하나는 유리/전지/유리 배열의 유리이다.
또한, 캡슐화제 및 요구되는 경우 기판 재료의 비용은, 각 전지 및/또는 모듈의 전체 비용의 상당 부분을 차지하는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 이들의 전체 제조 비용을 감소시키기 위해 태양 전지의 캡슐화 비용을 감소시키는 것이 요망되고 있다. 본 발명자들은 연속식 캡슐화 방법의 사용을 가능하게 하는 하나 이상의 액체 실리콘 캡슐화제를 사용하여 종래 태양 전지 모듈의 제조방법에서 몇몇 단계를 생략함으로써 태양 전지 모듈당 전체 비용을 감소시킬 수 있음을 증명하였다. 적층체 캡슐화제가 적외선 조사 또는 열적 경화하에 경화되는 액체 캡슐화제로 대체된다는 사실은 적층체 시트의 취급을 감소시키거나 생략하여 캡슐화 배치 시간 및 비용 모두를 증가시키는 적층체에 대한 필요성을 방지한다. 본 발명은 추가로 적층 방법으로부터의 폐기물 생성 및 수득된 관련 재료의 비용에 의해 유발된 문제를 방지한다.
본 발명의 첫번째 양태에 따라서,
강성 또는 가요성 상판(superstrate) 및/또는 기판(i),
하나 이상의 태양 전지(ii) 및
하이드로실릴화 경화 반응 생성물, 과산화물 경화 반응 생성물 및 UV 경화 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화 액체 실리콘 캡슐화제(iii)를 포함하는 태양 전지 모듈이 제공된다.
상판 및 기판이 둘 다 존재하는 경우, 태양 전지는 모든 노출된 표면이 상기 상판 또는 기판 위에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
태양 전지는 웨이퍼 또는 박막 계일 수 있고, 결정성 또는 다결정성 규소 또는 박막 규소 등의 임의의 적합한 반도체 재료, 예를 들면, 무정형, 반결정형 규소, 갈륨 비소, 구리 인듐 디셀레나이드, 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드, 이들을 하나 이상 포함하는 혼합물로부터 제조할 수 있다. 웨이퍼계 태양 전지의 경우, 바람직하게는 웨이퍼는 다결정성 또는 결정성 규소이다. 박막 태양 전지의 경우, 박막은 바람직하게는 무정형 규소(aSi), 카드뮴 텔루라이드 또는 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드로부터 제조된다. 태양 전지는 단일 웨이퍼 및 박층 태양 전지를 포함하는 임의의 적합한 형태의 태양 전지일 수 있지만, 분리된 스펙트럼 전지 등일 수도 있다. 모듈은 집광기(concentrator) 등을 포함하는 임의의 적합한 형태의 태양 전지 모듈일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르는 웨이퍼계 태양 전지 모듈과 관련하여, 강성 또는 가요성 상판 및/또는 기판은 광에 투명한 강성 상판을 포함한다.
바람직하게는, 박막 태양 전지 모듈의 경우, 강성 또는 가요성 상판 및/또는 기판은 강성 또는 가요성 기판, 예를 들면, 유리 또는 가요성 금속 시트를 포함한다.
본 발명에 따르는 액체 실리콘 캡슐화제는 바람직하게는
분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 15,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(A) 100중량부,
알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(B) 20 내지 50중량부,
분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(C)(여기서, 가교결합제 성분의 양은 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 5:1로 되도록 하는 양이다) 및
백금, 로듐, 이리듐, 팔라듐 또는 루테늄계 촉매로부터 선택된, 바람직하게는 백금계 촉매인 하이드로실릴화 촉매 성분(D)(여기서, 백금계 촉매 중의 백금 금속의 양은 성분(A) 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부이다)를 포함한다.
성분(A), (B), (C) 및 (D)의 비율은 임의의 적합한 양을 포함할 수 있다. 수득되는 비경화 조성물의 최종 점도는, 필수적이지는 않지만, 분산된 후에 단시간내에 자동 수평 조절될 수 있다. 25℃에서 측정한 최종 조성물의 바람직한 점도는 100 내지 10,000mPaㆍs, 보다 바람직하게는 100 내지 5,000mPaㆍs이다.
성분(A)는 바람직하게는 화학식 1의 평균 단위로 나타내어지는 액체 디오가노폴리실록산이다.
Figure 112012009683104-pat00001
위의 화학식 1에서,
R은 각각 동일하거나 상이하고, 1가 탄화수소 그룹, 예를 들면, 선형 또는 분지형 알킬 그룹, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 3급-부틸 및 펜틸; 알케닐 그룹, 예를 들면, 비닐, 알릴 또는 헥세닐; 아릴 그룹, 예를 들면, 페닐이다. "a"는 평균 값이 1.8 내지 2.3인 수이다. 바람직하게는, 성분(A)는 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs이고, 분자 구조가 실질적으로 선형이지만, 부분 분지화되고, 분자량은 10000 내지 50000, 보다 바람직하게는 15000 내지 30000의 비교적 저분자량일 수도 있다. 바람직하게는, 성분(A)는 알케닐 말단 그룹을 포함한다.
성분(A)의 예에는, 디메틸비닐실록시 말단화 디메틸폴리실록산, 메틸비닐실록산과 디메틸실록산과의 디메틸비닐실록시 말단화 공중합체, 메틸페닐실록산과 디메틸실록산과의 디메틸비닐실록시 말단화 공중합체, 메틸페닐실록산, 메틸비닐실록산 및 디메틸실록산과의 디메틸비닐실록시 말단화 공중합체, 디페닐실록산과 디메틸실록산과의 디메틸비닐실록시 말단화 공중합체, 디페닐실록산, 메틸비닐실록산 및 디메틸실록산과의 디메틸비닐실록시 말단화 공중합체, 또는 상기 화합물의 임의의 적합한 배합물이 포함된다.
성분(B)는, SiO4 /2 단위(또한 Q 단위로서 공지됨)와, R'SiO3 /2(또한 T 단위로서 공지됨), R'2SiO2 /2 및 R'3SiO1 /2 단위(여기서, R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있고, R 또는 수소 원자이다)로부터 선택된 단위를 포함하는 알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지이다. 성분(A)의 벌크와의 혼합을 용이하게 하기 위해서는 적합한 양의 성분(A) 또는 용매에 성분(B)를 분산시키는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 용매는, 예를 들면, 방향족 용매(예: 톨루엔 및 크실렌), 케톤(예: 메틸 이소부틸 케톤), 알콜(예: 이소프로판올) 및 비방향족 사이클릭 용매(예: 헥산)을 사용할 수 있다. 통상적으로, 용매가 사용되는 경우, 크실렌이 바람직하다.
성분(C)는 분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제이고, 다음 화학식 2의 평균 단위를 갖는다.
Figure 112012009683104-pat00002
위의 화학식 2에서,
Ri은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소, 알킬 그룹(예: 메틸, 에틸, 프로필 및 이소프로필) 또는 아릴 그룹(예: 페닐 및 톨릴)이다. 성분(C)는 선형, 부분 분지화 선형, 사이클릭 또는 망상형 구조를 가질 수 있다.
상술한 오가노폴리실록산의 예에는 다음 중의 하나 이상이 포함된다:
트리메틸실록시 말단화 폴리메틸하이드로겐실록산,
메틸하이드로겐실록산과 디메틸실록산과의 트리메틸실록시 말단화 공중합체,
메틸하이드로겐실록산과 디메틸실록산과의 디메틸하이드로겐실록시 말단화 공중합체,
메틸하이드로겐실록산과 디메틸실록산과의 사이클릭 공중합체,
화학식 (CH3)3SiO1 /2의 실록산 단위, (CH3)2HSiO1 /2의 실록산 단위 및 화학식 SiO4/2의 실록산 단위로 이루어진 오가노폴리실록산,
화학식 (CH3)2HSiO1 /2의 실록산 단위 및 화학식 CH3SiO3 /2의 실록산 단위로 이루어진 오가노폴리실록산,
화학식 (CH3)2HSiO1 /2의 실록산 단위, 화학식 (CH3)2SiO2 /2의 실록산 단위 및 화학식 CH3SiO3 /2의 실록산 단위로 이루어진 오가노폴리실록산,
디메틸하이드로겐실록시 말단화 폴리디메틸실록산,
메틸페닐실록산과 디메틸실록산과의 디메틸하이드로겐실록시 말단화 공중합체 및
메틸(3,3,3-트리플루오로프로필)실록산과 디메틸실록산과의 디메틸하이드로겐실록시 말단화 공중합체.
바람직하게는, 25℃에서 가교결합제(C)의 점도 범위는 2 내지 100,000mPaㆍs이다. 성분(C)는 가교결합제(C) 중의 규소 결합된 수소 원자 대 성분(A) 중의 알케닐 그룹의 몰 수의 몰 비 범위가 0.1:1 내지 5:1, 보다 바람직하게는 0.8:1 내지 4:1로 되도록 하는 양으로 첨가되는 것이 권장된다. 상기 비가 0.1:1보다 낮으면, 가교결합 밀도가 너무 낮고, 고무 유사 탄성중합체를 수득하는 것이 곤란할 것이다. 과도한 Si-H 그룹을 갖는 비(즉 >1:1)는 상판/기판, 예를 들면, 유리와 캡슐화제 사이의 접착성 향상에 바람직하다.
성분(D)는 하이드로실릴화(첨가 경화) 촉매이고, 임의의 적합한 백금, 로듐, 이리듐, 팔라듐 또는 루테늄계 촉매를 포함할 수 있다. 그러나, 성분(D)는 바람직하게는 백금계 촉매이다. 백금계 촉매는 임의의 적합한 백금 촉매, 예를 들면, 미세한 백금 분말, 백금 블랙, 클로로백금산, 클로로백금산의 알콜 용액, 클로로백금산의 올레핀 착물, 클로로백금산과 알케닐실록산의 착물, 또는 상술한 백금 촉매를 함유하는 열가소성 수지일 수 있다. 백금 촉매는 금속성 백금 원자의 함량이 성분(A) 1,000,000중량부당 0.1 내지 500중량부를 구성하도록 하는 양으로 사용된다. 하이드로실릴화 또는 첨가 경화 반응은 Si-H 그룹(통상, 가교결합제로서 제공됨)과 Si-알케닐 그룹, 통상 비닐 그룹과의 반응으로서, 인접한 규소 원자 사이에 알킬렌 그룹(≡Si-CH2-CH2-Si≡)을 형성한다.
본 발명의 조성물은 또한 당해 조성물의 취급 조건 및 저장 특성을 개선시키기 위해 하나 이상의 경화 억제제, 예를 들면, 아세틸렌형 화합물, 예를 들면, 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-1-사이클로헥산올, 1,5-헥사디엔, 1,6-헵타디엔; 3,5-디메틸-1-헥센-1-인; 3-에틸-3-부텐-1-인 및/또는 3-페닐-3-부텐-1-인; 알케닐실록산 올리고머, 예를 들면, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸 사이클로테트라실록산 또는 1,3-디비닐-1,3-디페닐디메틸디실록산; 에티닐 그룹을 함유하는 규소 화합물, 예를 들면, 메틸트리스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란; 질소 함유 화합물, 예를 들면, 트리부틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 벤조트리아졸; 유사한 인 함유 화합물, 예를 들면, 트리페닐포스핀; 또한 황 함유 화합물, 하이드로퍼옥시 화합물 또는 말레산 유도체를 포함할 수 있다.
상술한 경화 억제제는 성분(A) 100중량부당 0 내지 3중량부, 통상 0.001 내지 3중량부, 바람직하게는 0.01 내지 1중량부의 양으로 사용된다. 경화 억제제 중에서 가장 바람직한 것은 상술된 아세틸렌형 화합물이고, 이는, 이들이 상술된 성분(D)와 배합된 상태로 사용되는 경우, 저장 특성과 경화 속도와의 최상의 균형을 나타낸다.
경우에 따라, 하나 이상의 접착 촉진제를 사용하여 상판 및/또는 기판 표면에 대한 캡슐화제의 접착을 향상시킬 수 있다. 임의의 적합한 접착 촉진제를 사용할 수 있다. 이의 예에는 비닐트리에톡시실란, 아크릴로프로필트리메톡시실란, 알킬아크릴로프로필트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 글리시도프로필트리메톡시실란, 알릴글리시딜에테르, 하이드록시디알킬 실릴 말단화 메틸비닐실록산-디메틸실록산 공중합체, 하이드록시디알킬 실릴 말단화 메틸비닐실록산-디메틸실록산 공중합체와 글리시도프로필트리메톡시실란과의 반응 생성물, 및 비스-트리에톡시실릴 에틸렌 글리콜(트리에톡시실란과 에틸렌 글리콜과의 반응 생성물)이 포함된다.
바람직한 접착 촉진제는 (i) 하이드록시디알킬 실릴 말단화 메틸비닐실록산-디메틸실록산 공중합체,
(ii) 하이드록시디알킬 실릴 말단화 메틸비닐실록산-디메틸실록산 공중합체와 글리시도프로필트리메톡시실란과의 반응 생성물,
(iii) 비스-트리에톡시실릴 에틸렌 글리콜 및
(iv) (i)과 메타크릴로프로필트리메톡시실란과의 0.5:1 내지 1:2, 바람직하게는 약 1:1 혼합물.
태양 전지가 사용되는 경우에 오염을 방지하기 위해, 필요한 경우, 방오제를 사용할 수 있고, 점도가 10000mPaㆍs인 플루오로알켄 또는 플로오로실리콘 첨가제, 예를 들면, 플루오르화 실세스퀴옥산, 예를 들면, 디메틸하이드로겐실록시 말단화 트리플루오로프로필 실세스퀴옥산, 하이드록시 말단화 트리플루오로프로필메틸 실록산, 하이드록시 말단화 트리플루오로프로필메틸실릴 메틸비닐실릴 실록산, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란, 하이드록시 말단화 메틸비닐, 트리플루오로프로필실락산 및 디메틸하이드로겐실록시 말단화 디메틸 트리플루오로프로필메틸 실록산이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 방오제는 0 내지 5중량부, 보다 바람직하게는 0 내지 2중량부, 가장 바람직하게는 0 내지 1.5중량부의 양으로 사용된다. 바람직하게는, 캡슐화제가 접착층과 배합된 상태로 사용되는 경우 뿐만 아니라 다음에 언급되는 접착층의 부재하에 사용되는 경우, 방오제는 캡슐화 조성물에 포함된다.
물리적 특성을 향상시키는 다른 첨가제를 본 발명의 조성물에 사용할 수 있다. 한 가지 특정한 예는 방화제가 포함된다. 캡슐화제 조성물의 다른 물리적 특성에 역효과를 주지 않는 한, 모든 적합한 방화제 또는 방화제의 혼합물을 사용할 수 있다. 이의 예에는 알루미나 분말 또는 국제 공개공보 제WO 00/46817호에 기재되어 있는 규회석이 포함된다. 규회석은 단독으로 사용되거나 다른 방화제 또는 안료, 예를 들면, 이산화티탄과 배합된 상태로 사용할 수 있다. 캡슐화제가 광을 투과시킬 필요가 없는 경우, 안료를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 가지 양태에 있어서, 태양 전지 모듈은 박막 태양 전지를 포함한다. 바람직하게는, 박막 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈은 캡슐화제의 단일 층을 필요로 한다. 캡슐화제의 단일 층이 사용되는 경우, 실리콘 캡슐화제는 경화되어 내스크래칭성으로 되도록 설계하며, 이에 의해 접착제/상부 피복물 둘 다로서 기능하고 종래 기술에서 통상 사용되는 형태의 고가 기판에 대한 필요성을 피하도록 설계한다. 바람직하게는, 캡슐화제의 단일 층을 포함하는 태양 전지 모듈은 상술된 방오제를 포함한다.
캡슐화제의 단일 층이 사용되는 경우, 당해 제형의 성분(C)는 과도한 Si-H 그룹을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 바람직하게는 0.8:1 내지 5:1, 보다 바람직하게는 1:1 초과, 가장 바람직하게는 1:1 내지 4:1이다.
따라서, 본 발명에 따르는 캡슐화제의 단일 층을 갖는 태양 전지 모듈의 경우, 성분(A)는 바람직하게는 고분자량 중합체이고, 성분(B)는 알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 30 내지 50중량%의 양으로 존재하며, 성분(C)는 분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 갖는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제(여기서, 가교결합제 성분의 양은 규소 결합된 수소의 몰 수 대 당해 성분 중의 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.8:1 내지 5:1, 보다 바람직하게는 1:1 내지 4:1로 되도록 하는 양이다)이다. 추가로, 본 발명의 조성물은 방오제를 포함한다.
모든 적합한 방법을 사용하여 비경화 액체 실리콘 캡슐화제를 제조할 수 있고, 예를 들면, 성분(B)를 성분(A) 및 성분(C)와 예비 혼합한 다음, 소량의 백금 촉매의 존재하에 동시 가교결합시켜 강인한 중합체 네트워크를 형성할 수 있다. 소량의 촉매 억제제, 예를 들면, 에틸헥신올을 첨가하여 캡슐화제의 욕 시간을 연장시킬 수 있다. 90℃ 이상으로 가열하는 경우, 혼합물은 초기에 방오제의 존재로 인해 불투명한 2상 시스템을 형성하고, 이어서 고도로 투명하게 된다. 모든 인접한 표면에 대한 캡슐화제의 장기간 지속하는 결합을 보장하기 위해, 소량의 접착 촉진제를 사용하는 것이 바람직하다. 접착 촉진제는 상부 피복물의 계면으로 이동하고, 인접한 표면과 비가역적으로 반응하는 것으로 생각된다. 이러한 강력한 접착은 박리 없이 주위 온도 내지 극심한 온도의 광범위한 온도 범위에서 모듈이 작용하게 한다.
단일 층 캡슐화제는 운송 도중 또는 현장 사용시에 발생할 수 있는 추가의 손상을 방지하기 위해 필요한 내마모성을 갖도록 설계된다. 또한, 전지를 보호하는 기판으로서 사용하기에 충분히 강인해야 한다.
캡슐화제와 상부 피복물의 배합은 고전적 배열의 다층 및 재료 화학(EVA 및 플루오로중합체 적층체)을 하나의 코어 화학에 근거한 2개의 층으로 대체하도록 설계된다. 상부 피복물은 바람직하게는 전체 전지 접속부를 덮고, 이는 외부 층, 즉 환경적 보호 층으로서 작용한다.
상기된 바와 같이 본 발명의 조성물의 성분(B)는 이러한 형태의 실리콘 수지가 현저한 UV 저항성을 캡슐화제에 부여하기 때문에 제공되며, 따라서 종래 기술의 경우에 제제에 통상 필수적이었던 하나 이상의 UV 차단 첨가제를 포함할 필요가 없다. 본 발명에 기재된 유형의 경화 액체 실리콘 캡슐화제는 장기간 UV 및 가시광 투과성을 나타내며, 따라서 광의 최대량을 태양 전지에 도달하게 한다.
실리콘계 조성물의 UV 저항성은 공지되어 있지만, 이러한 제형의 상업적인 개발은 높은 전체 비용 및 액체 캡슐화를 실시하는 적합한 방법의 부재에 의해 제한된다.
박막 태양 전지 모듈의 경우, 본 발명자들은 위에 기재한 캡슐화제가 캡슐화제의 몇몇 층을 대체하는 데 적합하고, 기판의 필요성을 피하게 함을 발견하였다. 캡슐화제는, 예를 들면, 유리 판상 상판(superstrate)과 태양 전지 사이에 배치되고, 이의 주요 기능은 온도 변화로부터 발생하는 기계적 스트레스로부터 태양 전지를 보호하고 태양 전지를 상판에 접착시키는 것이다.
그러나, 특히 웨이퍼형 태양 전지 모듈의 경우, 몇몇 예에서 추가의 액체 실리콘 캡슐화제를 포함하는 임의의 접착층을 사용하여 웨이퍼형 태양 전지를 내하중 지지체, 통상 상판에 접착시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
중간 접착층(이하 접착제로서 언급함)으로서 사용된 액체 실리콘 캡슐화제는 바람직하게는 위에 기재된 단일 층 캡슐화제와 기본 구성이 실질적으로 동일하고, 바람직하게는
분자당 Si-알케닐 그룹을 2개 이상 포함하고 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(Ai) 100중량부,
알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(Bi) 20 내지 40중량부,
분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(Ci)(여기서, 가교결합제 성분의 양은 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 1:1로 되도록 하는 양이다) 및
백금, 로듐, 이리듐, 팔라듐 또는 루테늄계 촉매로부터 선택된, 바람직하게는 백금계 촉매인 하이드로실릴화 촉매 성분(Di)(여기서, 백금계 촉매 중의 백금 금속의 양은 성분(Ai) 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부이다)를 포함한다.
성분(Ai), (Bi), (Ci) 및 (Di)의 비율은 임의의 적합한 양을 포함할 수 있다. 수득된 비경화 조성물의 최종 점도는, 필수적이지는 않지만, 분산된 후에 단시간내에 자동 수평 조절될 수 있다. 25℃에서 측정시 최종 조성물의 바람직한 점도는 100 내지 2000mPaㆍs, 보다 바람직하게는 500 내지 1000mPaㆍs이다.
바람직하게는, 접착제의 성분(Ai)의 점도는 상술된 캡슐화제의 성분(A)의 점도보다 낮다. 바람직하게는, 캡슐화제와 접착제 모두가 사용되는 경우, 캡슐화제는 20 내지 90중량%, 바람직하게는 25 내지 70중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 60중량%의 수지 분획을 포함하고, 접착제는 20 내지 30중량%의 수지 분획을 포함한다.
접착제는 또한 캡슐화제 제형과 관련하여 기재된 하나 이상의 임의의 첨가제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 접착층은 적합한 접착 촉진제, 가장 바람직하게는 캡슐화제 조성물과 관련하여 위에 수록된 접착 촉진제 중의 하나를 포함한다.
접착 조성물은 임의의 적합한 방법으로 경화시킬 수 있고, 예를 들면, 성분(Bi)를 성분(Ai) 및 (Ci)와 예비 혼합한 다음, 백금 촉매의 존재하에 동시 가교결합시켜 강인한 네트워크를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 소량의 촉매 억제제, 예를 들면, 에틸헥신올을 첨가하여 당해 재료의 장기간 욕 시간을 가능하게 한다. 캡슐화제와 모든 인접한 표면과의 장기간 지속하는 결합 반응을 보장하기 위해서는, 소량의 접착 촉진제, 통상 알콕시실란을 첨가하고, Si-H 결합 대 Si-알케닐 결합의 비를 1:1보다 낮게, 예를 들면 0.6:1로 낮게 한다. 접착 촉진제는 캡슐화제의 계면으로 이동하여 인접한 표면과 비가역적으로 반응하는 것으로 생각된다. 이러한 강력한 접착은 (실질적으로) 박리 없이 다양한 온도 범위에 걸쳐 당해 모듈이 작용하게 한다. 과도한 알케닐 그룹은 또한 접착제의 중간 층과 캡슐화제(이 경우 상부 피복물로서 작용함)와의 결합/접착을 조장한다.
캡슐화제 및, 사용되는 경우, 접착제 둘 다는 균질하고 투명한 실리콘 필름을 제공하며, 당해 필름은 성분(A)의 선형 또는 실질적으로 선형 중합체의 존재로 인해 높은 가요성을 유지한다. 캡슐화제는, 경화되는 경우, 접착제보다 높은 인열 저항성을 갖는다. 방오제를 캡슐화제에 첨가하여 당해 재료의 방오성을 증가시키고, 이는 이의 내마모성에 현저한 역효과를 주지 않는 양으로 사용된다. 본 발명의 캡슐화제와 같은 조성물에서, 방오제는 낮은 표면 에너지 표면을 제공하는 실리콘/공기 계면에서 신속하게 이동하여 확산하는 것으로 생각되지만, 실리콘 매트릭스에 화학적으로 결합된 상태로 유지된다. 캡슐화제의 외부 방향의 면(환경과의 계면) 위의 오물 축적은 표면 에너지와 반비례하며, 이는 표면 위의 방오제의 수준과 관련된다.
사용시 방오제가 캡슐화제 조성물에 포함되는 경우, 먼저, 표면 상 분리가 발생하고, 방오제가 표면으로 이동한 다음, 가교결합제와 반응하여 불소 피복된 표면을 제공한다. 표면에서의 백금 농도는 억제제 증발에 기인하여 증가하며, 이는 표면으로부터 벌크로 필름의 구배 경화 속도를 유도한다. 보다 경질의 표면 및 보다 연질의 벌크 재료를 제공하는 전체 결과는 유리와 웨이퍼 사이의 스트레스 이완 계면을 가능하게 한다.
한 가지 양태에 있어서, 본 발명은 우수한 접착 특성을 전면 유리 및 태양 전지에 제공하는 실리콘 조성물로 형성된 투명한 캡슐화제를 특징으로 한다. 당해 캡슐화제는 도기 재료의 역할을 담당하고, 이는 접속된 태양 전지, 접속 선재 및 상판, 예를 들면, 유리 판상물(웨이퍼 모듈)에 대해 우수한 접착성을 나타낸다. 태양 전지에 대한 캡슐화제의 접착은 전지의 우수한 습윤성을 필요로 하고, 경우에 따라, 바람직하게는 캡슐화제보다 점도가 낮은 접착제에 의해 이러한 습윤성을 제공하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
과산화물 경화 캡슐화제 생성물의 경우, 임의의 적합한 액체 실리콘 조성물을 사용할 수 있다. 통상적으로, 과산화물 촉매는 ≡Si-CH3 그룹과 다른 ≡Si-CH3 그룹, 또는 ≡Si-CH3 그룹과 ≡Si-알케닐 그룹(통상 비닐), 또는 ≡Si-알케닐 그룹과 ≡Si-알케닐 그룹을 포함하는 실록산 사이의 유리 라디칼계 반응에 사용된다. 과산화물의 경우, 상기 경화 성분 A 및 B는 바람직하게는 적합한 과산화물 촉매와 함께 체류할 것이고, 상술된 임의의 또는 모든 첨가제(하이드로실릴화형 촉매에 특이적인 경화 억제제는 제외됨)가 사용될 수 있다. 적합한 과산화물 촉매는, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 3급-부틸 퍼벤조에이트가 포함된다.
UV 경화 시스템의 경우, 모든 적합한 액체 실리콘 중합체를, 경우에 따라, UV 광개시제와 함께 사용할 수 있다. UV 경화 시스템의 경우, 상술된 임의의 또는 모든 첨가제(하이드로실릴화형 촉매에 특이적인 경화 억제제는 제외됨)를 사용할 수 있다.
사용된 비경화 오가노폴리실록산 조성물이 다음에 기재된 방법 중의 어느 하나에 따르는 도포에 적합한 한, 오가노폴리실록산을 경화시키는 다른 모든 적합한 경화 시스템을 사용할 수 있다.
본 발명자들은 또한, 임의의 시스템, 즉 본 발명에 기재된 조성물 또는 종래 기술의 방법 및 적층 기술을 사용하여 캡슐화시킬 수 있는 태양 전지 및/또는 광 전지의 표면을 부동화시키는 신규한 방법을 발견하였다. 전지 표면을 트리알콕시실란으로 피복하는 것은 프라이머 또는 부동화 층을 생성하며, 이는 전지 표면 및 통상 사용된 캡슐화제에 대해 우수한 접착성을 갖는다. 표면을 부동화시키고, 이에 의해 전지(들)의 습윤성을 증가시킴으로써 전지와 캡슐화제 및/또는 접착제 사이의 버블 형성의 문제를 감소시키거나 방지할 수 있다. 또한, 캡슐화 후에 전지를 물 유입 및 부식으로부터 보호할 수 있다. 선택된 실란은 태양 전지(들)의 예비 피복물로서 도포되거나, 캡슐화제 조성물에 적합한 농도로 첨가될 수 있다. 예비 피복물은 실란 단독을 포함하거나, 알콜 등의 용매 중의 실란의 용액을 포함할 수 있고, 용매는 도포 후 증발시킨다. 통상적으로, 부동화 피복 층은 두께가 2㎛와 같이 작을 수 있다. 가장 바람직하게는, 부동화 층은 웨이퍼형 태양 전지에 제공된다. 바람직하게는, 실란은 다음 화학식 3을 갖는다.
Figure 112012009683104-pat00003
위의 화학식 3에서,
R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 트리알콕시실란은, 예를 들면, 트리메톡시실란 또는 트리에톡시실란, 가장 바람직하게는 메타크릴로프로필트리메톡시실란이다.
상술된 액체 실리콘 캡슐화제를 사용하여 캡슐화시킨 태양 모듈의 잇점은 다음을 포함한다:
(i) 모듈의 전체 사용 비용의 감소, 즉 재료, 도포 방법, m2당 재료의 양을 포함하는 모든 변수를 고려하는 전체 비용의 감소;
(ii) 모듈 내구력 - 본 발명에 기재된 조성물을 사용하여 제조한 모듈은 제조 효율을 향상시키고 UV 노출에 기인된 시효처리 후 탈색 문제를 감소시킨다.
(iii) 액체 실리콘 캡슐화제의 물리적 특성으로 인해 방화 특성이 종래 기술의 모듈에 비해 현저히 향상된다.
(iv) 본 발명에 기재된 조성물을 사용하는 임의의 선택된 방법, 예를 들면, 커튼 피복에 의한 캡슐화제 및, 사용되는 경우, 접착제의 도포는 실온에서 수행된다(약간의 가열을 사용할 수 있음).
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 상술된 액체 실리콘 캡슐화제 재료를 사용하여 태양 전지 모듈을 캡슐화하는 연속식 방법이 제공된다.
최근의 표준 산업 방법은 일반적으로 EVA(에틸 비닐 아세테이트) 열가소성 캡슐화제 및 적층가능한 배면 재료, 예를 들면, 폴리에스테르/테들라를 사용하며, 전지 또는 전지/모듈 어레이는 적층 기술을 사용하여 제조한다. 통상적으로, 적합한 적층체를 사용하여 다음 층들을 "샌드위치"식으로 적층한다.
1) 유리 상판,
2) EVA,
3) 태양 전지 시리즈,
4) EVA 및
5) 적합한 배면 재료 형태의 기판.
표준 방법은 적층체 장치를 사용하여 모듈당 약 20분 동안 진공하에 140℃ 영역(사용된 실제 온도는 적층될 실제 조성물에 비추어 결정된다)의 온도에서 상기 "샌드위치" 층을 용융시킨다. 적층 및 폐기물 제거 후, 요건에 추가하여, 배치식 방법의 후속 단계는 통상적으로 도포 단계이며, 이는 보호 밀봉제를 제공하여 모듈의 엣지를 덮은 다음, 통상 알루미늄 또는 플라스틱 재료로 제조하고 위에 언급된 주변 프레임 속에서 모듈을 구성한다. 전체 작업은 배치식 방법으로 실시하고, 통상 느리고 매우 노동 집약적이다.
본 발명에 따르는 방법에 대한 기재를 간략화하기 위해, 본 발명의 방법은 유리 지지 상판 또는 기판 위에 지지되는 전지와 관련하여 박막형 및 웨이퍼형 태양 전지 모듈에 대해 기재되지만, 본 발명의 방법은 본 발명의 방법을 당해 모듈의 필요시에 단순히 적용함으로써 임의의 적합한 모듈 조성물에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 유리 기판 또는 상판 위의 박막 태양 전지의 경우, 투명한 캡슐화제 층을 적합한 종류의 분산 장치, 예를 들면, 커튼 피복기, 분무 장치, 다이 피복기, 침지 피복기, 압출 피복기, 나이프 피복기 및 스크린 피복기 등, 바람직하게는 커튼 피복기에 의해 박막 태양 전지 모듈 위에 균일하게 분무, 피복 또는 분산시킨 다음, 수득된 모듈을 열적으로 또는 적외선 조사, 적합한 가열 또는 IR 조사 공급원, 예를 들면, 연속식 오븐 또는 동일계 가열 수단, 예를 들면, 오븐 또는 열판 등, 바람직하게는 연속식 오븐으로 경화시킨다. 분무, 피복 또는 분산 단계는 임의의 적합한 온도에서 실시할 수 있지만, 바람직하게는 실온, 예를 들면, 약 25℃ 내지 약 75℃의 온도에서 실시하고, 실온이 바람직하다.
통상적으로, 박막 태양 전지 모듈에 있어서, 본 발명자들은 캡슐화제가 태양 전지 및 기판/상판과 직접 충분히 양호하게 결합하기 때문에 어떠한 추가의 접착제도 요구되지 않음을 발견하였다. 그러나, 웨이퍼계 태양 전지에 있어서, 접착층은 태양 전지(즉, 웨이퍼)를 상판 또는 기판에 접착시키는 데에 요구된다. 이는 위에 기재한 바와 같이 캡슐화제 층의 형태로 존재할 수 있지만, 위에 기재한 접착제가 바람직하게 사용된다.
액체 캡슐화제 및, 사용되는 경우, 접착제는 모두 경화하도록 설계되고, 따라서 적외선 또는 열 조사에 제공되는 경우에 소정의 두께로 경화된다. 캡슐화제 및, 요구되는 경우, 접착제의 사용은 사용자가, 액체 실리콘 캡슐화제를 적합한 종류의 분산 장치, 예를 들면, 커튼 피복기, 분무 장치, 다이 피복기, 침지 피복기, 압출 피복기, 나이프 피복기 및 스크린 피복기 등에 의해 태양 전지에 도포할 수 있는 연속식 방법을 작동할 수 있게 한다. 전 및 후 캡슐화 모듈은 평면 및 강성 상판 또는 기판, 예를 들면, 유리용 컨베이어를 사용하여 연속식으로 공급되거나, 스테인레스 강 호일 등의 가요성 상판 또는 기판용 롤 투 롤(roll to roll) 방법으로 공급될 수 있다.
본 발명에 따르는 방법의 한 가지 주요 잇점은 캡슐화제가 공기 버블 포획 없이 또는 실질적으로 포획 없이 전지 표면에 도포된다는 것이고, 공기 버블 포획은 공기 버블이 고습 조건에서 수분을 유지하고 사용시 태양 전지가 큰 온도 변화를 겪을 수 있기 때문에 종래 방법의 주요 문제점이다. 수분의 존재는, 액체 물로 응축되어 땜납 또는 태양 전지 위에 금속 접착물의 국소 부식을 유도할 수 있고, 또한 당해 모듈의 조기 박리를 유발할 수 있기 때문에 태양 전지 모듈에 유해하다.
웨이퍼형 태양 전지의 접속의 경우, 위에 기재한 접착제는 바람직하게는 커튼 피복기, 분무 장치, 다이 피복기, 침지 피복기, 압출 피복기, 나이프 피복기 및 스크린 피복기 등에 의해, 바람직하게는 커튼 피복기에 의해 상판 또는 기판, 예를 들면, 유리 판상물의 배면에 균일하게 분무, 피복 또는 분산된다. 이어서, 접속된 태양 전지는 비경화 접착제 위에/속에 침착된다. 이어서, 접착제는, 당해 접착제가 적합한 가열 또는 IR 조사 공급원, 예를 들면, 연속식 오븐 또는 동일계 가열 수단, 예를 들면, 오븐 또는 열판 등에 의해 상판/기판 위의 소정 위치에서 접속된 태양 전지를 고정시키는 방식으로 열적으로 경화되거나 적외선 조사에 의해 경화된다. 이어서, 위에 기재한 바와 같은 캡슐화제의 양을 균일하게 도포하여, 커튼 피복기, 분무 장치, 다이 피복기, 침지 피복기, 압출 피복기, 나이프 피복기 및 스크린 피복기 등, 바람직하게는 커튼 피복기로 전체 모듈을 전체적으로 캡슐화시킨 다음, 수득된 모듈을, 적합한 가열 또는 IR 조사 공급원, 예를 들면, 연속식 오븐 또는 동일계 가열, 바람직하게는 연속식 오븐을 사용하는 열적으로 경화시키거나 적외선 조사에 의해 경화시킨다.
또는, 웨이퍼계 태양 전지 시스템에 있어서, 충분한 양의 캡슐화제 또는, 사용되는 경우, 접착제를 유리 상판/기판에 균일하게 분무, 피복 또는 분산시키고, 접속 태양 전지를 추가량의 동일한 재료에 주의 깊게 침지시킨 다음, 수득된 모듈을 열적으로 경화시키거나 적외선 조사에 의해 경화시키고, 필요한 경우, 캡슐화제의 상부 피복물을 경화된 접착제 위에 균일하게 분무, 피복 또는 분산(위에 기재한 바와 같음)시킨 다음, 위에 기재한 바와 같이 열적으록 경화시키거나 적외선 조사로 경화시킨다.
본 발명의 한 가지 양태에 있어서, 프레임 또는 엣지 밀봉 재료를 캡슐화 전 및 캡슐화 방법의 완결 이전에 종래 기술의 적층 방법을 통해 기판/상판에 도포할 수 있다. 이는 캡슐화제 및/또는 접착제가 액체 형태로 도포될 필요가 있는 경우에 대한 가이드를 형성한다.
바람직하게는, 캡슐화제 및 접착제 둘 다의 도포는 약 실온에서 실시할 수 있지만, 일부 가열은, 당해 모듈에 도포되는 캡슐화제 또는 접착제의 점도를 감소시키기 위해, 예를 들면, 75℃의 온도, 바람직하게는 50℃ 이하의 온도를 사용할 수 있다.
바람직하게는, 모듈에서의 전기 도입선은 위에 제시된 방법 중의 하나를 사용하여 처리되고, 캡슐화제 및/또는, 사용된 경우, 접착제에 의한 피복으로부터 보호된다. 보호된 도입선은 완전한 밀봉을 형성하기 위해 기판 또는 배면 재료 위의 전기적 접합 박스에 추가로 결합할 수 있다. 액체 실리콘 피복물은 밀봉되어 금속, 열가소성 또는 탄성 프레임에 삽입될 수 있고, 이들은 또한 패널의 엣지에서 물 유입을 추가로 보호한다. 그러나, 본 발명에 따르는 실리콘 캡슐화제에 있어서 이러한 프레임은 종래 기술의 적층형 방법에 의해 제조된 태양 전지 모듈과는 달리 반드시 요구되지는 않는 것으로 확인되었다.
종래 기술의 적층화 기본 방법과 비교할 때의 매우 중요한 한 가지 양태는 본 발명의 이러한 양태에 따르는 전체 방법이 공정 제어와 함께 통합된 어셈블리 라인으로 자동화될 수 있고, 자체로서 현저히 덜 노동 집약적이라는 것이다.
본 발명에 따르는 방법의 바람직한 양태에 있어서, 캡슐화제 및 접착제(사용되는 경우)를 피복하는 하나 이상의 수단, 예를 들면, 커튼 피복기, 분무 장치 및 다이 피복기, 침지 피복기, 압출 피복기, 나이프 피복기 및 스크린 피복기 등을 사용하는 연속식 방법이 제공되고, 통상적으로 열 또는 IR 오븐을 사용하는 적절한 경화 단계가 수반되는 커튼 피복기가 바람직하다.
이러한 방법은 유기 및 실리콘 시스템 둘 다에 사용될 수 있고, 단 수반된 피복물의 점도는 커튼 피복기 등과 같이 피복물을 도포하는 수단과 조합하여 사용하기에 적합하고, 당해 방법은 바람직하게는 본원에 기재된 형태의 캡슐화제 및 접착제 제형과 조합하여 사용된다. 따라서, 바람직하게는 비경화 조성물의 점도는 50000mPaㆍs 이하, 가장 바람직하게는 40000mPaㆍs 이하이다.
캡슐화제 및, 필요한 경우, 접착제를 도포하는 바람직한 수단은 커튼 피복기에 의한 것이다. 커튼 피복은 액체의 박층을 고체 재료에 도포하는 방법이다. 커튼 피복 기계는 표적(당해 도포의 경우 태양 전지 모듈) 위로 이의 피복 헤드 폭에 걸쳐 조절된 속도로 액체를 분산시키도록 조정된다. 수득된 액체의 넓고 얇은 유동은 "커튼"과 유사하고, 따라서 명칭이 "커튼 피복기"이다. 표적(태양 전지 모듈)을 액체 커튼하에 소정의 일정한 속도로 통과시킴으로써 액체의 균일한 층이 표적(태양 전지 모듈) 위에 침착된다. 사용자가 액체 유동 속도 및 액체의 커튼을 통한 표적 속도를 조절하는 능력에 따라 매우 정확한 두께의 피복물이 수득된다.
캡슐화제 또는 접착제는 초기에 저장 탱크에 유지되고, 요구되는 경우, 탱크로부터 필터를 통해 피복 헤드로 펌핑된다. 피복 헤드는 사용되는 피복물의 점도에 따라 가압되거나 가압되지 않을 수 있다(그러나, 본 발명에 있어서는 사용되는 캡슐화제 및 접착제(사용되는 경우)의 점도로 인해 통상 가압될 것이다). 캡슐화제 또는 접착제는 피복 헤드 내의 염료를 통해 유동하여 중력의 작용하에 액체 "커튼"을 형성한다. 피복된 태양 전지 모듈은 내부 공급 컨베이어를 따라 이동하고, 재료 커튼을 통과하고, 외부 공급 컨베이어로 이동한다. 바람직하게는, 캡슐화제 또는 접착제의 "커튼"은 피복되는 태양 전지 모듈보다 넓어서 모든 과잉의 재료가 내부 공급 컨베이어와 외부 공급 컨베이어 사이의 갭을 통해 수집통으로 떨어지고, 공급 탱크로 다시 유동하여 임의의 불필요한 낭비를 방지한다.
공급 탱크는 통상적으로 깊고, 배플(baffle)과 함께 구성되어, 캡슐화제 또는 접착제가 "구부러진" 경로를 따라야 하고, 펌프 흡입되기 전에 탑재된 공기가 탈출할 시간을 허용해야 한다.
커튼 피복기는 일반적으로 보다 적은 점성 액체를 수반하는 방법에 사용되고, 이는 사용된 커튼 피복기가 거품 및 버블링을 유발하지 않는 본 발명의 방법에 필수적이다. 본 발명에 기재된 캡슐화제 및 접착제의 점성 액체를 취급하기 위해 저장 장비에는 몇가지 조정이 요구된다. 이들은 주로 공기 버블의 발포 또는 유지에 사용될 캡슐화제 및 접착제의 가능성을 최소화하기 위해 당해 시스템에서 탑재된 공기의 양을 감소시킨다. 표준격막 펌프는, 공기를 시스템으로 도입하므로 사용할 수 없고, 액체의 점도가, 예를 들면, 10,000mPaㆍs에 이르는 비교적 높은 액체 캡슐화제의 도포에는 실용적이지 않기 때문에, 바람직하게는 커튼 피복기에 고동력 펌프를 설치한다.
바람직하게는, 커튼 피복기는 중앙 공급 시스템을 갖는다. 이는 보다 낮은 점도의 액체라면 피복기 헤드의 임의의 위치로부터 공급될 수 있지만, 사용된 액체의 점도가 이러한 종류의 피복기를 사용할 때에 통상 예상되는 점도보다 높기 때문에 당해 모듈 중의 캡슐화제 및/또는 접착제를 수평 조정하는 데 요구되는 정상 시간보다 장기간의 시간을 필요로 하기 때문이다.
바람직하게는, 커튼 피복기 공급기 헤드는 표면 공급물을 사용하여 공기의 탑재를 방지한다. 이는, 커튼 피복기에 의해 통상 도포되는 유형인 보다 낮은 점도의 액체는 피복기 헤드 탱크의 하부로부터 상부까지 임의의 침지 깊이 위치(z 직경)에서 공급되는 반면, 통상 물튀김을 조절하기 위해 침지 방식으로 공급되기 때문이다.
바람직하게는, 커튼 피복기는 커튼 낙하 하부에 물튀김 방지 "팬"을 갖는다. 이는 회전 금속 팬의 형태로 제공되고, 당해 팬은 배출부로의 층류 흐름에 기여하고 공기의 탑재를 방지한다.
바람직하게는, 공급물 탱크는 바람직하게는 표준 커튼 피복기에 사용된 표준 공급물 탱크보다 크고(전체 용량) 보다 높아, 탑재된 공기 버블이 스토크 법칙(Stokes law)에 따라 탱크 표면으로 상승하게 하고 또한 탑재된 공기를 감소시킨다.
바람직하게는, 커튼 피복기의 표준 작동 속도는 종래 커튼 피복기와 비교하여 보다 낮을 수 있다. 커튼 피복기를 통해 유리 상판 및/또는 기판을 공급하는 속도의 속도 조절을 보다 우수하게 함으로써 커튼 두께를 보다 우수하게 조절하기 위한, 피복기 전송 시스템의 보다 낮은 작동 속도 범위 때문에 이는 바람직하다.
바람직하게는, 커튼 피복기는 커튼의 폭을 조절하고/하거나 일련의 커튼을 다수 사용하기 위해 피복기 헤드로 유도하는 몇몇 커튼 가이드를 다수 포함한다. 이는 피복 유연성을 제공하고, 다수의 상이한 크기의 태양 모듈 및 어레이 등을 피복하기 위해 동일한 피복 장치의 사용을 가능하게 한다.
바람직하게는, 커튼 피복기는 전체 버블을 당해 시스템으로부터 제거하기 위해 긴 반송 파이프와 유착제를 포함한다.
또한, 커튼 피복기는 커튼에 도달함에 따라 액체를 가열하기 위한 가열 시스템을 임의로 포함할 수 있다. 캡슐화제 및 접착제(사용되는 경우)를 약 50℃까지 가열하는 것은 점도를 감소시키는 잇점이 있고 도포되는 조성물에 존재하는 임의의 미세 버블이 표면으로 상승할 가능성을 향상시킨다.
바람직하게는, 캡슐화제 및, 사용되는 경우, 접착제는 피복 전에 탈기된다. 임의의 적합한 탈기 방법이, 예를 들면, 진공에 의해 사용될 수 있지만, 바람직하게는 커튼 피복기에 반연속식 진공 스트리퍼가 제공되어 이를 피복기 헤드에 공급하거나 피드백하기 전에 액체를 탈기시킨다.
바람직하게는, 다축(바람직하게는 6축) 로봇을 당해 시스템에 설치하여, 내부 공급 컨베이어 벨트 위의 태양 전지 모듈의 정확한 배치를 자동화하고 기판 또는 상판 위의 소정 위치에 태양 전지 또는 일련의 접속된 태양 전지를 정확하게 삽입/배치할 수 있다. 이는, 상판 또는 기판 위의 전지의 배치가 특히 중요한, 웨이퍼계 태양 전지 시스템의 경우에 특히 바람직하다. 모든 적합한 로봇을 사용할 수 있다. 태양 전지 또는 태양 전지 모듈(즉, 태양 전지 또는 태양 전지 모듈을 조작할 수 있는 로봇의 적재 팔에 부착된 장치)을 유지 및 조작하기 위한 로봇 그리퍼(gripper)는 모든 적합한 종류의 것일 수 있지만, 바람직하게는 태양 전지 또는 태양 전지 모듈을 평평한 (통상적으로 수평) 평면에 유지하도록 조정된 일련의 진공 흡인 컵이다.
접속된 일련의 태양 전지의 경우, 그리퍼 판상물은 바람직하게는 전지당 하나 이상의 진공 컵을 포함하여 전지 위, 전지 아래 및 전지 사이의 탭에 대한 임의의 스트레스를 방지한다. 통상적으로, 단일 태양 전지의 경우, 단일 진공 컵을 사용하여, 정확한 위치를 측정한 4개 테플론 핀의 상부 방향으로 전지를 끌어 당긴다. 전형적으로, 각각의 태양 전지에 있어서, 하나 또는 두개의 소형 진공 컵이 사용되어, 기판 또는 상판과 비교하여 전지의 정확한 위치를 결정하고 기판 또는 상판 위의 전지의 정확한 배치를 가능하게 하는 배치 스톱용 또는 핀의 상부 방향으로 태양 전지를 끌어 당긴다.
로봇은, 예를 들면, 이들 태양 전지 또는 일련의 접속된 태양 전지를 고정된 위치로부터 탑재한 다음, 이들을 상판 또는 기판(유리 판상물) 위의 얇은 액체 실리콘 층에 배치한다. 유리 판상물은 액체를 그대로 유지하기 위해 경화된 밀봉제 댐으로 엣지 처리할 수 있다. 전지가 로봇에 의해 그대로 유지됨에 따라, 액체를 경화시키기 위해 제조한 특별한 근적외선 오븐의 상부에 유리 판상물을 탑재한다. 로봇은 전지를 조작하여 최상의 습윤 방법이 측정될 수 있도록 조정한다. 일반적으로, 단일 태양 전지의 경우, 태양 전지의 한쪽 엣지를 액체에 배치하고, 나머지 태양 전지를 소정의 속도와 각도로 저하시킴으로써 액체의 메니스커스(meniscus)가 전지 위로 점차 유동하여 전지를 습윤화하도록 한다. 바람직하게는, 로봇은, 액체에 대한 전지의 각도가 수평에 근접하게 됨에 따라 태양 전지의 삽입 속도가 점차 감소하도록 하는 서보모터(servomoter)를 포함한다. 엣지 방식, 즉, 4개의 모든 전지의 정렬된 엣지가 선회점을 형성하는 방식으로 배치되는 4개의 전지 어레이의 경우, 당해 전지는 버블 형성 없이 도포된다.
모든 적합한 오븐을 사용하여 캡슐화제 및 접착제의 도포된 층을 경화시킬 수 있고, 연속식 오븐이 캡슐화제의 도포 층의 경화에 특히 바람직하다. 연속식 오븐은 단파 IR 이미터(파장 1.2 내지 1.4㎛), 중간파 IR 이미터(파장 1.4 내지 2.7㎛)를 포함하지만, 바람직하게는 중간파 이미터를 포함하며, 오븐 중의 온도는 관련된 피복물에 대해 최적화될 수 있지만, 통상적으로 약 120 내지 약 200℃의 범위에 존재할 것이다. 바람직하게는, 접착층이 사용되는 경우, 태양 전지 또는 일련의 접속된 태양 전지를 함유하는 모듈은 로봇에 의해 그대로 유지되고, 모든 적합한 가열 수단, 예를 들면, 정적 오븐 또는 열판을 사용하여 150 내지 250℃ 범위의 온도에서 동일계에서 경화된다.
접착제 및 캡슐화제 둘 다의 도포 방법은, 예를 들면, 다음 단계를 포함한다:
1) 적합한 프레임(frame) 또는 밀봉 재료를 청정한 유리 기판 또는 상판 패널에 도포하고, 바람직하게는 이는 당해 판상물이 이미 배치되어 있는 XY 테이블에서 수행한다. 프레임 재료를 사용하여 패널의 엣지를 보호하고, 중요하게는 수분 배리어(barrier)를 제공하며, 댐으로서 사용하여 경화 전에 액체 캡슐화제 및, 사용되는 경우, 접착제를 함유한다.
2) 수득된 프레임 유리 패널을 연속식 오븐을 통해 전송하여 프레임 또는 밀봉 재료를 충분히 경화시킨다.
3) 경화된 프레임 재료를 갖는 패널을 접착제 층의 도포 수단[바람직하게는 커튼 피복(위에 언급된 다른 것을 사용할 수도 있음) 작업에 의해]에 의해 전송한다. 바람직하게는 접착제 재료의 150 내지 1000㎛의 층, 보다 바람직하게는 약 400㎛의 층이 매우 균일한 피복물로 도포된다.
4) 요구되는 경우, 다축 로봇은, 예를 들면, 진공 컵 그리퍼를 사용하여 태양 어레이(접속된 태양 전지의)를 픽업할 수 있고, 이어서 전지를 수분으로부터 보호하도록 조정된 트리알콕시 실란 프라이머로 태양 어레이를 침지 피복한다. 이러한 프라이머는 또한 접착제의 경화 공정 도중에 버블 형성의 방지를 보조하기 위해 태양 전지 표면을 부동화시킨다.
5) 단계 4가 발생하는 경우, 실란 처리된 접속된 일련의 태양 전지를 바람직하게는 로봇을 사용하여 건조시킨다. 이어서, 로봇은, 예를 들면, 느린 6축 운동을 사용하여 프라이밍된 일련의 태양 전지를 프레임된 패널 및 접착제 층에 배치하고, 이 경우 그리퍼 위의 제7 축에 의해 전지의 매우 정확한 최종 배치가 일어난다. 바람직하게는, 이러한 배치는 매우 정확한 배치 반복성을 제공하는 극히 평평한 "설계된" 테이블 위에서 수행된다. 이러한 테이블은 유리 및 태양 전지에 고유한 다수의 내성 문제를 해결한다. 바람직하게는, 이러한 설계된 테이블은 접착층을 수분내에 경화시키는 고정 가열기를 갖고, 따라서 전지를 영구 위치로 고정시킨 다음, 로봇을 조정하여 진공을 방출하고, 패널을 후속 단계로 이동시킨다. 그러나, 달리는 유리/전지/접착제 배합물을 연속식 오븐에서 경화시킬 수도 있다.
이어서, 수득되는 경화후 패널 "어셈블리"는, 20 내지 1200㎛, 바람직하게는 50 내지 1000㎛, 보다 바람직하게는 200 내지 700㎛, 보다 더 바람직하게는 400 내지 800㎛, 가장 바람직하게는 400 내지 700㎛의 캡슐화제의 층이 매우 균일한 피복물로 도포되는 제2 커튼 피복기를 통해 전송된다.
이어서, 캡슐화제가 도포된 모듈을, 캡슐화제를 평탄하고 강인한 배면 재료로 경화시키는, 적합한 연속식(예를 들면, 대류성/IR) 오븐을 통해 전송한다.
이어서, 최종 프레임된 패널은, 전기적 접합 박스가 부착되고 패널이 포장되거나, 필요한 경우, 프레임 형성(framing) 단계로 진행되는 종래의 시스템과 유사하거나 동일할 수 있는 스테이징 영역으로 전송된다. 사용된 프레임 재료는 열가소성 또는 기타 적합한 댐핑 재료이고, 또한 경화된 프레임 재료가 임의의 "압출" 없이 알루미늄 프로필로 조여지기 때문에 당해 단계를 보조한다. 과도한 프레임 보호 재료의 이러한 압출은, 마무리 또는 유리 세정을 필요로 하기 때문에, 현재 산업적으로 사용되는 양면 테이프 또는 밀봉제에서의 문제이다.
본 발명에 따르는 전체 방법은 PLC 등의 전자 공정 제어를 사용하는 자동화 어셈블리 라인 또는 연속식 장치 작업 제조법이다. 센서, 컨베이어, 제한 스위치 및 완충 영역(특정한 장치 작업 속도에서의 임의의 부정합을 위해)도 존재한다. 바람직하게는, 본 발명의 연속식 방법은, 종래의 제조 속도와 비교하여 현저히 향상된, 1분당 패널 1 선형 미터를 제공한다.
본 발명은 첨부되는 도면을 참조로 하여 예로서만 제공되는 일부 양태의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 프레임에서 종래의 태양 전지 모듈을 나타낸다.
도 2는 추가의 종래의 박막 태양 전지를 나타낸다.
도 3은 웨이퍼형 태양 전지 모듈을 나타낸다.
도 4는 고전적인 주변 알루미늄 프레임이 없는, 웨이퍼형 태양 모듈을 나타낸다.
도 5는 웨이퍼형 태양 모듈의 바람직한 태양 모듈 캡슐화 방법을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 종래의 웨이퍼형 태양 전지 모듈을 나타낸다. 도 1에서, 웨이퍼형 태양 전지 모듈(1)에 테들라(TedlarR) 기판 또는 배면(2)이 장착된다. 당해 모듈은 또한 전면 유리 상판(3), 2개의 EVA 시트(5, 6) 사이에 삽입된 접속된 태양 전지(4)로 구성되어 있다. 임의의 적합한 재료를 포함하는 추가의 접속 층(9)은 EVA 시트(5, 6) 사이에 제공될 수 있지만, 통상적으로 접속 층(9)은 2개의 EVA 시트(5, 6)로부터의 재료 혼합물을 포함한다. 통상적으로, 테들라 기판 또는 배면(2)은 태양 전지 모듈에서의 적층 전에 EVA 시트(6)에 예비 적층된다. 모듈(1)은, 알루미늄 프레임(8)에 접합시키는 고무 밀봉부(7)로 엣지 처리된다. 도 2에는 테프젤(TEFZEL) 상판(11) 및 스테인레스 강 기판(13) 위의 2개의 EVA 시트(14, 15) 사이에 삽입된 박막 규소 태양 전지(12)를 갖는 종래의 박막형 태양 전지 모듈(10)이 제시되어 있다. 적합한 재료를 포함하는 추가의 접속 층(16)이 EVA 시트(14, 15) 사이에 제공될 수 있지만, 통상적으로 접속 층(16)은 2개의 EVA 시트(14, 15)로부터의 재료 혼합물을 포함한다. 두 경우, 캡슐화는 도시된 상이한 층이 인접부와 적층되도록 하는 적층 기술에 의해 수득한다. 이러한 방법은 힘이 들고 배치형 방법으로 수행되어야 한다.
도 3은 주변 알루미늄 프레임(21), 전면 유리 상판(22), 접합 박스(23) 및 본 발명에 따라 경화된 실리콘 캡슐화제(25)로 캡슐화된 접속된 태양 전지(24)를 갖는 웨이퍼형 태양 모듈(20)을 나타낸다. 당해 예에서는 기판(26)이 제시되어 있고, 이는 통상적으로 사용할 수 있지만, 태양 전지 모듈을 캡슐화시키기 위한 본 발명의 캡슐화제는, 수반된 도포에 기인하여 특별한 이유가 없는 한, 이러한 배면의 필요성 없이 충분해야 한다.
도 4는 도 3에서 21로서 지시된 형태의 고전적 주변 알루미늄 프레임이 없는, 웨이퍼 모듈(30)을 나타낸다. 이는 전면 유리 상판(31) 및 접합 박스(32)를 포함한다. 접속된 웨이퍼형 태양 전지(34)는 실리콘 접착제(33)의 층안에서 다른 각각의 태양 전지(34)와 상판(31)에 대한 소정 위치에 제공된다. 실리콘 캡슐화제(35)의 상부 피복물은, 일광으로부터 전기를 발생시키는 수단으로서의 태양 모듈의 수명을 향상시키기 위해 환경으로부터 웨이퍼(34)를 보호하기 위한 경질 표면으로서 제공된다. 인접한 웨이퍼(34)를 연결하는 전기 도입선은, 배면 재료 또는, 이 경우와 같이 실리콘 캡슐화제 내로 추가로 결합하여 완전한 밀봉을 형성할 수 있도록 하는 방식으로 피복된다.
도 5는 본 발명에 따르는 캡슐화된 박막형 태양 모듈을 설명하기 위해 제공된다. 적합한 반도체성 재료(39)의 박막이 피복된 기판 또는 지지체(37)가 제공된다. 박막은 본 발명에 따라 실리콘 캡슐화제(38)의 층을 사용하여 캡슐화시킨다. 통상적으로, 박막은, 예를 들면, 화학적 증착 또는 스퍼터링 기술에 의해 기판(37)에 미리 도포된 것일 것이다.
도 6은 독자가 본 발명에 기재된 연속식 캡슐화 방법의 이해를 보조하기 위한 것이다. 기재된 방법은 모듈을 충분히 캡슐화시키기 위해 접착층과 캡슐화제 층 모두를 필요로 하는 웨이퍼형 태양 전지 모듈의 캡슐화에 관한 것이다. 캡슐화 방법의 단계를 통해 태양 전지 모듈(53a, 53b, 53c, 53d, 53e)를 전송하는 3개의 컨베이어 벨트(50, 51, 52)가 제공된다. 또한, 실리콘 접착제를 도포하기 위한 제1 커튼 피복기(54)가 제공된다. 수집기(55)는 커튼 피복기(54) 하부에 배치되어 미사용 실리콘 접착제를 수집한다. 펌프(도시되지 않음)를 제공하여 수집기(55)로부터 저장 탱크(56)로 미사용 실리콘 접착제를 반송하고, 저장 탱크(56)는 실리콘 접착제를 커튼 피복기(54)에 공급한다. 6축 로봇(57)은 실리콘 접착제의 경화 전에 모듈(53b) 위에서 태양 전지 또는 접속된 태양 전지 그룹을 비경화 실리콘 접착제의 층 속에 또는 접착제의 층 위에 정확히 배치하기 위해 사용된다. 임의의 적합한 수의 전기적 접속된 태양 전지를 사용할 수 있다. 제1 오븐(58)은 접착층의 경화 수단으로서 사용된다. 제2 커튼 피복기(59)를 제공하여 모듈(53d)의 경화된 접착층 위에 실리콘 캡슐화제를 도포한다. 수집기(60)를 제공하여 미사용 실리콘 캡슐화제를 수집하고, 이를 저장 탱크(61)로 반송하거나 커튼 피복기(59)로 유도하여 재사용한다. 제2 오븐(62)을 제공하여 캡슐화제 층을 접착층 위에 경화시킨다.
사용시 태양 전지 모듈은 먼저 컨베이어 벨트(50) 위에 배치되고, 컨베이어(50)의 말단부로 전송되고, 모듈(53a)로 나타낸 바와 같이, 커튼 피복기(54)에 의해 공급된 액체 실리콘 접착제의 커튼을 통과하여 전송된다. 액체 실리콘 접착제를 도포한 후, 모듈을 컨베이어(51)을 따라 소정 위치(모듈(53b)로 확인됨)로 전송하고, 여기서 태양 전지 또는 일련의 접속된 태양 전지가 로봇(57)에 의해 비경화 액체 접착층 속에 또는 접착층 위의 소정 위치에 정확하게 배치된다. 전지(들)을 배치한 후, 모듈은 연속식 오븐(58)을 통해 컨베이어(51)를 따라 계속 전송된다(이는 연속식 오븐이 접착층의 경화 수단의 대안 중 하나일 뿐임을 나타낸다). 바람직하게는, 사용되는 경우, 오븐은 IR 유형의 것이다.
접착층을 오븐(58)에서 경화시켜 모듈 속에 전지(들)를 단단히 배치한 후, 모듈을 컨베이어(51)의 말단부로, 제2 커튼 피복기(59)로 전송하고, 여기서 액체 실리콘 캡슐화제의 층이 도포된다(53d). 이어서, 모듈을 컨베이어(52) 위에서 오븐(62)를 통해 전송하여 접착층(53e)의 상부에 캡슐화제 층을 경화시키고, 이어서 충분히 캡슐화된 태양 전지를 컨베이어로부터 제거하여 장래 사용을 위해 저장할 수 있다.
실시예
실시예 1: 본 발명의 실리콘 조성물의 제조:
분자량이 62000g/mol이고 비닐 함량이 0.15%인 α,ω-디메틸비닐실록시 말단화 폴리디메틸실록산 35.42g; 수소 단위 1.45%를 함유하는 폴리(디메틸실록산-코-메틸하이드로겐실록산) 7g; 디메틸비닐화 MQ 수지(크실렌 중의 63% 수지)의 p-크실렌 용액 47.22g을 친밀하게 혼합하고, p-크실렌을 감압하에 제거하였다. 용매 제거 후, 디메틸하이드로겐 실록시 말단화 트리플루오로프로필 실세스퀴옥산 0.825g 및 저분자량 비닐 중합체에 용해시킨 백금 촉매 20ppm을 블렌드에 첨가하여 최종 조성물을 제조하였다. 실리콘 조성물을 20cm ×20cm 유리 패널에 피복하고, 120℃에서 30분 동안 경화시켰다. 표 1은 동일한 두께의 시판되는 EVA 필름과 비교하여 이러한 조성물의 200㎛ 필름의 자외선(UV) 및 가시(V)광 투과 데이타를 제공한다. 상기 실리콘 조성물은 300 및 500nm에서 보다 높은 광 투과율을 나타내고 633nm에서 유사한 투과를 나타낸다. 흡수된 UV 에너지는 EVA를 황색 및 갈색으로 유도하고, 이러한 효과는 가시광 투과에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
EVA(ELVAX) 및 실시예 1에서 제조한 실리콘 재료에 대한 파장 함수로서 비교용 자외선 및 가시광 투과
샘플 샘플 투과율(%)
633nm 500nm
(499.43)		 400mm
(400.20)		 300mm
(299.67)
EVA1(200㎛) 1 78 75 70 1
EVA3(200㎛) 2 85 83 80 0
EVA3(200㎛) 3 85 83 80 1
실리콘 재료
200(㎛)		 1 84 83 81 73
실리콘 재료
200(㎛)		 2 83 82 80 73
여기에 기재된 값은 샘플 표면에 대한 광 반사 효과에 기인하여 실제보다 낮다.
실시예 2: ETFE/EVA 적층체보다 높은 테이버 내마모성을 나타내는 실리콘 조성물
실시예 1에 기재된 것과 유사한 조성의 필름 샘플을 테이버(Taber) 마모 시험기(칼리브라세 CS-10 마모 휠이 장착된 테이버 5131)에 제공하고, 사이클 수의 함수로서 광 투과 변화를 측정하였다. 도 1은, 40 및 80 사이클 후, 테프젤(TefzelR)이 각각 25% 및 35%의 광 투과율을 소실한 반면, 본 발명의 실리콘 캡슐화제는 100사이클 후 광 투과율을 8%만 소실하였음을 나타낸다.
마모 사이클의 함수로서 광 투과율 소실 %(테이버 5131, 칼리브라세 CS-10)(1): 테프젤 25㎛, 100㎛ 및 200㎛ 두께를 갖는 본 발명의 실리콘 캡슐화제 (2) 및 (3). 200㎛ 두께의 EVA/TEFZELR의 적층체는 샘플 1보다 높은 내마모성을 나타내지 않는다.
사이클 수 테프젤
두께: 25㎛		 실리콘 캡슐화제
두께: 100㎛		 실리콘 캡슐화제
두께: 200㎛
0 100 100 100
5 80.6 98.3 98.3
20 96.5 96.5
40 76.2 - -
60 74.2 92.5 94.2
80 70.4
100 91.1 93.6
실시예 3: 표면으로부터 벌크까지 인성 구배를 나타내는 본 발명에 따르는 경화된 실리콘 조성물의 쇼어 A 경도
실시예 1에 기재된 조성과 유사한 조성의 샘플을 알루미늄 컵에서 경화시켜 3mm 두께의 평평한 샘플을 제조하였다. 촉매 농도는 3.6ppm에서 7.1ppm으로 변화시키고, 샘플을 30분 동안 120℃에서 경화시키고, 도 2는 촉매 농도의 함수로서 샘플의 상부 표면과 하부 표면 둘 다에서 쇼어 A 경도의 편차를 나타냈다. 2.8ppm에서, 샘플은 표면에서 박리되고, 충분히 경화되지 않는다. 당해 실시예는 상부 표면이 하부 표면보다 경질임을 나타내고, 따라서 벌크에서보다 표면에서 더욱 신속하거나 완전한 경화를 나타낸다. 비교적 높은 경도 값은 높은 내마모성과 우수한 표면 특성을 나타내고, 낮은 경도 값(하부 표면)은 전지 보호에 우수한 보다 연질의 재료를 나타낸다. 태양 전지 표면과 접촉 상태인 경질 재료는 전지/재료 표면에서 높은 스트레스, 및 잠재적인 조기 박리를 특히 열 사이클 변화 중에 유도하는 것 같다.
알루미늄 컵에서 경화된 본 발명의 실리콘 캡슐화의 상부 표면과 하부 표면에 대한 백금 농도의 함수로서의 경도 편차
백금 촉매 경도(쇼어 A) 상부 표면 경도(쇼어 A) 하부 표면
3.6 48.4 46.9
4.3 49.5 46.4
5 50.1 47.5
5.7 50.4 47.4
6.4 50.1 47.6
7.1 50.2 48
실시예 4: 댐프 열 시험 후 유리 패널에 대한 본 발명에 따르는 캡슐화제의 접착
실시예 1에 기재한 조성과 유사한 조성의 실리콘 캡슐화제의 샘플을 20mm ×20mm 유리 패널에 피복하여 1000㎛ 두께의 층을 제조하였다. 650㎛ 두께의 15mm ×15mm 규소 웨이퍼를 액체 캡슐화제에 침지시킨 다음, 어셈블리를 30분 동안 120℃에서 경화시켰다. 경화된 샘플을 습도/온도 시효처리 시험(80℃/85% 상대 습도(RH))을 41일 동안 받게 하였다. 어떠한 가시적 박리도 관찰할 수 없었고, 60일 후에도 샘플은 유리에 대해 매우 우수한 접착성을 나타냈다.
실시예 5: 본 발명의 개질된 커튼 피복기 및 본 발명의 실리콘 태양 캡슐화제를 사용한 유리 패널의 피복
점도가 7000mPaㆍs인 본 발명의 실리콘 캡슐화제 40kg을, 중합체 9kg을 보유하는 커튼 피복기에 공급한 다음, 5.5kg/분으로 펌핑하여 적당한 커튼을 제조하였다. 500 ×500mm 유리 패널을 피복기에 45m/분으로 연속 공급하여 70㎛의 중합체 필름을 형성하고, 커튼하에 6회 통과시킨 후, 433㎛ 두께의 적당한 중합체 필름을 형성하였다. 이어서, 유리를 각각 1000W의 램프 4개가 장착된 1m 길이의 적외선 오븐에 1m/분으로 공급하였다. 샘플을 신속하게 경화시켜 높은 내스크래칭성의 표면을 유리 표면에 제공한다.
실시예 6: 본 발명의 개질된 커튼 피복기 및 본 발명의 실리콘 태양 캡슐화제를 사용한 태양 유리 패널의 피복
100㎛의 실리콘 기재 접착층을 사용하여 4개의 접속된 태양 전지를 유리 패널에 수동으로 접착시키는 것을 제외하고는 실시예 5를 반복하였다. 상부 면에 접속체를 갖는 태양 유리를 20m/분으로 커튼에 통과시켜 200㎛의 상부 층을 제조하고, 피복 단계를 1회 반복하여 접속체를 캡슐화하는 400㎛로 피복된 태양 패널을 수득한다. 이어서, 상부 층을 헤라에우스(Heraeus)사의 8kW IR 램프가 장착된 0.8m 길이의 적외선 터널 속에서 0.5m/분으로 통과시켜 경화시킨다.
실시예 7: 본 발명의 실리콘 캡슐화제를 사용한 1차 시리즈의 접속된 상업적으로 시판되는 a-Si 박막 전지의 캡슐화
유리 기판을 적한합 용매(이 경우, 아세톤)를 사용하여 먼저 세정한 다음, 유리 판상물/박막을 메타크릴로프로필트리메톡시실란으로 처리하고, 압축 공기를 사용하여 건조시켰다. 사용된 캡슐화제는 분자량이 62000g/mol이고 비닐 함량이 0.15%인 α,ω-디메틸비닐실록시 말단화 폴리디메틸실록산 45중량%; 수소 단위 1.45%를 함유하는 디메틸 실록산-코-메틸하이드로겐실록산의 트리메톡시 말단화 공중합체 18.6중량%; 디메틸 비닐화 MQ 수지(크실렌 중의 63% 수지)의 p-크실렌 용액 30.3중량%(고체), 접착 촉진제 5중량%, 디알릴말레에이트 경화 억제제 0.14중량%, 백금 촉매 0.11중량% 및 디메틸하이드로겐 실록시 말단화 트리플루오로프로필 실세스퀴옥산 0.38중량%를 포함하였다.
캡슐화제를 모듈에 수동으로 도포하고, 수평 조절 후, 표준 오븐에서 120℃의 온도에서 20분 동안 경화시켰다.
전기적 용량은 IEC 1646에 기재된 습도 동결 시험에 설정된 10일 시효처리 공정의 전과 후에 측정하였고, 이는 85% 상대 습도(RH)에서 -40℃에서 85℃로 변화하는 온도를 사용하는 24시간의 10사이클을 포함하며, 이 결과는 다음 표 4에 제공되어 있다.
명칭 Pmax(W) Pmax 델타(%)/사전 측정
대조군 전지 조절 전 샘플
10일 후 샘플		 5.389
5.600
3.9%
프레임이 없는 샘플 조절 전 샘플
조절 10일 후 샘플		 5.206
5.053
-2.9%
프레임이 있는 샘플 조절 전 샘플
조절 10일 후 샘플		 4.979
4.908
-1.4%
시험된 모든 샘플은 어떠한 탈색 또는 박리도 나타내지 않았고, 모든 샘플이 조절 기간 후 IEC 1646에서 규정한 표준 습윤 누출 전류 시험을 통과하였다.
IEC 1646의 요건에 따르면, 조절 후 샘플은 어떠한 개방 회로 또는 누출 전류, 어떠한 시각적 결함도 나타내지 않아야 하고, 최대 동력의 감소도 캡슐화제 단독(즉 어떠한 접착층도 요구되지 않음)을 사용하는 본 발명의 모든 박막 모듈의 5%를 초과하지 않아야 한다. 이들 발견은 산업계의 예상과는 전적으로 상반되는 것이며, 앞에 기재한 실리콘 캡슐화제의 사용은 태양 또는 광 전지 모듈에 적합한 보호 수준을 제공할 수 있다.
실시예 8: 상이한 시리즈의 접속된 시판되는 a-Si 박막 전지의 습도 동결 시험
유리를 아세톤 대신에 에탄올로 세척하고 상이한 종류의 시판되는 태양 전지를 사용하는 것을 제외하고, 하기 공정은, 위의 실시예 7의 공정과 동일하고 IEC 1646에 설정된 바와 같은 공정과 동일하였다.
샘플 특성화:
전기적 용량은 IEC 1646에 기재된 습도 동결 시험에 설정된 10일 시효처리 공정의 전과 후에 측정하였고, 이는 85% 상대 습도(RH)에서 -40℃에서 85℃로 변화하는 온도를 사용하는 24시간의 10사이클을 포함한다. 샘플의 전기적 특성화는 조절 전과 후에 수행하였고, 결과는 다음 표 5에 요약되어 있다.
기재 조절 Pmax(W) Pmax 델타(%)/사전 측정
유형 a
기준
무조절		 조절 전
10일 후		 1.13
1.13
-0.4%
시료 1a
프레임		 조절 전
조절 10일 후		 1.11
1.153
4.3%
시료 2a
프레임 없음		 조절 전
조절 10일 후		 1.21
1.24
2.5%
유형 b
기준 조절 전
10일 후		 1.14
1.12
-1.5%
시료 1b
프레임		 조절 전
조절 10일 후		 1.2
1.16
-0.9%
시료 2b
프레임 없음		 조절 전
조절 10일 후		 1.25
1.25
-0.5%
유형 c
기준 조절 전
10일 후		 1.13
1.14
0.4%
시료 1c
프레임		 조절 전
조절 10일 후		 1.11
1.12
0.9%
시료 2c
프레임 없음		 조절 전
조절 10일 후		 1.15
1.16
0.7%
유형 d
기준 조절 전
10일 후		 1.20
1.17
-2.3%
시료 1d
프레임		 조절 전
조절 10일 후		 1.17
1.15
-2.0%
시료 2d
프레임 없음		 조절 전
조절 10일 후		 1.15
1.16
1.3%
시험된 샘플 어느 것도 탈색 또는 박리를 나타내지 않았고, 모든 샘플은 조절 기간 후에 IEC 1646에 규정된 표준 습윤 누출 전류 시험을 통과했다.
IEC 1646의 요건에 따르면, 조절 후 샘플은 어떠한 개방 회로 또는 누출 전류, 어떠한 시각적 결함도 나타내지 않아야 하고, 최대 동력의 감소도 캡슐화제 단독(즉 어떠한 접착층도 요구되지 않음)을 사용하는 본 발명의 모든 박막 모듈의 5%를 초과하지 않아야 한다.
이들 발견은 산업계의 예상과는 전적으로 상반되는 것이며, 앞에 기재한 실리콘 캡슐화제의 사용은 프레임이 있는 모듈과 프레임이 없는 모듈 모두에서 태양 또는 광 전지 모듈에 적합한 보호 수준을 제공할 수 있다.
실시예 9: 접착제 및 캡슐화제를 사용한 p-Si 웨이퍼형 1의 캡슐화
유리 기판을 적합한 용매(이 경우, 아세톤)를 사용하여 먼저 세정한 다음, 유리 판상물/박막을 메타크릴로프로필트리메톡시실란으로 처리하고, 압축 공기를 사용하여 건조시켰다. 사용된 접착제는 점도가 약 10000mPaㆍs이고 분자량이 62000g/mol이며 비닐 함량이 0.15%인 α,ω-디메틸비닐실록시 말단화 폴리디메틸실록산 27.5중량%; 점도가 약 450mPaㆍs인 α,ω-디메틸비닐실록시 말단화 폴리디메틸실록산 45.8중량%, 수소 단위 1.45%를 함유하는 디메틸 실록산-코-메틸하이드로겐실록산의 트리메톡시 말단화 공중합체 3중량%; 디메틸 비닐화 MQ 수지(크실렌 중의 63% 수지)의 p-크실렌 용액 18.3중량%(고체), 접착 촉진제 5중량%, 디알릴말레에이트 경화 억제제 0.24중량%, 백금 촉매 0.19중량%를 포함한다.
상기 접착제를 열판을 사용하여 7분 동안 120℃의 온도에서 가열함으로써 그대로 경화시키거나, 연속식 방법에서는 커튼 피복기로 도포한 후 접착제를 온도 프로필이 120℃이고 5m 길이에 대해 속도가 분당 0.5m인 중간 IR 오븐 내의 모듈 속에서 경화시켰다.
캡슐화제 조성은 실시예 7에 기재된 조성과 동일하였다. 캡슐화제를 실험실에서 수동으로 또는 커튼 피복기에 의해 경화 접착제에 도포하였다. 상기 캡슐화제를 열판을 사용하여 7분 동안 120℃의 온도에서 가열함으로써 그대로 경화시키거나, 연속식 방법에서는 커튼 피복기로 도포한 후 접착제를 온도 프로필이 120℃이고 5m 길이에 대해 속도가 분당 0.5m인 중간 IR 오븐 내의 모듈 속에서 경화시켰다.
전기적 용량은 IEC 1215에 기재된 습도 동결 시험에 설정된 10일 시효처리 공정의 전과 후에 측정하였고, 이는 85% 상대 습도(RH)에서 -40℃에서 85℃로 변화하는 온도를 사용하는 24시간의 10사이클을 포함하였다.
샘플 특성화:
시료의 전기적 특성화는 조절 전과 후에 수행하고, 그 결과는 다음 표 6에 요약되어 있다.
명칭 조건 Pmax(W) Pmax 델타(5)
/사전 측정
샘플 1 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.71
1.70
1.73
-0.5%
1.8%
샘플 2 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.29
1.30
1.42
1.1%
9.2%
샘플 3 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.64
1.70
1.75
3.9%
2.9%
샘플 4 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.38
1.40
1.51
1.2%
7.9%
시험된 샘플 어느 것도 탈색 또는 박리를 나타내지 않았고, 조절 후에 IEC 1215에 기재된 습윤 누출 전류 시험을 통과했다.
IEC 1215의 요건에 따르면, 조절 후 샘플은 어떠한 개방 회로 또는 누출 전류, 어떠한 시각적 결함도 나타내지 않아야 하고, 최대 동력의 감소도 캡슐화제 단독(즉 어떠한 접착층도 요구되지 않음)을 사용하는 본 발명의 모든 박막 모듈의 5%를 초과하지 않아야 한다. 이들 발견은 산업계의 예상과는 전적으로 상반되는 것이며, 앞에 기재한 실리콘 캡슐화제의 사용은 다결정성 규소 웨이퍼형의 태양 모듈 또는 광 전지 모듈에 적합한 보호 수준을 제공할 수 있다.
실시예 10: 접착제 및 캡슐화제를 사용한 제2 형태의 시판되는 p-Si 웨이퍼의 캡슐화
이 경우, 실시예 8과의 유일한 차이점은 사용된 태양 전지의 변화였다. 접착제 및 캡슐화제 조성은 실시예 8에 기재된 바와 같다.
전기적 용량은 IEC 1215에 기재된 습도 동결 시험에 설정된 10일 시효처리 공정의 전과 후에 측정하였고, 이는 85% 상대 습도(RH)에서 -40℃에서 85℃로 변화하는 온도를 사용하는 24시간의 10사이클을 포함한다.
이 결과는 다음 표 7에 제공되어 있다.
명칭 조건 Pmax(W) Pmax 델타(%)
/사전 측정
샘플 1 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.70
1.70
1.70
0.0%
0.0%
샘플 2 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.70
1.70
1.80
0.0%
5.9%
샘플 3 조절 전
조절 5일 후
조절 10일 후		 1.70
1.70
1.80
0.0%
5.9%
시험된 샘플 어느 것도 탈색 또는 박리를 나타내지 않았고, 조절 후에 IEC 1215에 기재된 습윤 누출 전류 시험을 통과했다.
IEC 1215의 요건에 따르면, 조절 후 샘플은 어떠한 개방 회로 또는 누출 전류, 어떠한 시각적 결함도 나타내지 않아야 하고, 최대 동력의 감소도 캡슐화제 단독(즉 어떠한 접착층도 요구되지 않음)을 사용하는 본 발명의 모든 박막 모듈의 5%를 초과하지 않아야 한다. 이들 발견은 산업계의 예상과는 전적으로 상반되는 것이며, 앞에 기재한 실리콘 캡슐화제의 사용은 다결정성 규소 웨이퍼형의 태양 모듈 또는 광 전지 모듈에 적합한 보호 수준을 제공할 수 있다.
실시예 11: 본 발명의 개질된 커튼 피복기 및 본 발명의 실리콘 태양 캡슐화제를 사용한 유리 패널의 피복
점도가 7000mPaㆍs인 본 발명의 실리콘 캡슐화제 40Kg을 커튼 피복기에 공급한 다음, 5.5Kg/분으로 펌핑하여 적합한 커튼을 제조하였다. 500 ×500mm 유리 패널을 45m/분으로 피복기에 연속 공급하여 70㎛의 중합체 필름을 형성하고, 커튼하에 6회 통과시킨 후, 433㎛ 두께의 캡슐화제 필름을 형성하였다. 이어서, 유리를 각각 1000W의 램프 4개가 장착된 1m 길이의 적외선 오븐에 1m/분으로 공급하였다. 캡슐화제를 신속하게 경화시켜 높은 내스크래칭성의 표면을 유리 표면에 제공하였다.
실시예 12: 본 발명의 개질된 커튼 피복기 및 본 발명의 실리콘 태양 캡슐화제를 사용한 태양 유리 패널의 피복
100㎛ 두께의 접착제 층을 도포함으로써 4개의 접속된 태양 전지를 유리 패널에 수동으로 접착시키는 것을 제외하고는 실시예 11를 반복하였다. 상부 면에 접속체를 갖는 태양 유리를 20m/분으로 커튼에 통과시켜 200㎛의 상부 층을 제조하고, 피복 단계를 1회 반복하여 접속체를 캡슐화하는 400㎛로 피복된 태양 패널을 수득하였다. 이어서, 상부 층을 헤라에우스(Heraeus)사의 8kW IR 램프가 장착된 0.8m 길이의 적외선 터널에 0.5m/분으로 통과시켜 경화시켰다.
실시예 13
일련의 표준 전기적 시험을 EVA/TEDLAR 적층 기술로 제조한 표준 모듈과 비교하여 본 발명에 따라 캡슐화시킨 웨이퍼형 모듈에 대해 수행하였다. 본 발명에 따라 제조한 모듈은 부유 유리 상판(크기 200mm ×200mm ×3mm) 및, 질화규소로 피복된 다결정성 규소로 제조한 태양 전지(크기 125mm ×125mm ×350㎛)를 포함하였다. 시험된 모든 모듈은, 접착층의 도포 전에, 모듈과 프레임의 엣지를 밀봉하도록 조정된 적합한 경화 밀봉제와 배합된 상태로 알루미늄 L형 프로필 프레임을 사용하는 랩에서 구성되었다. 본 발명에 따라 각각 구성된 모듈은 유리 판상물 위에 실리콘 접착층을 1차 도포하여 캡슐화시켰다. 이어서, 태양 전지(즉, 실리콘 웨이퍼)를 6축 로봇에 의해 접착제 위에 또는 접착제 속에 배치하여 전지가 정확하게 배치되는 것을 보장하였다. 이어서, 전지를 함유/포함하는 접착층은 열판을 사용하여 경화시켰다. 이어서, 캡슐화제 층을 경화된 접착층 위에 도포한 다음, 오븐 속에서 경화시켰다. 본 발명에 따르는 캡슐화 모듈은 위의 실시예 9에 기재된 바와 같은 제형의 접착제 및, 위의 실시예 7에 기재된 바와 같은 제형의 캡슐화제를 사용하여 제조하였다. 표준 비교용 태양 전지는 템퍼링 처리된 유리 상판으로 지지된 EVA/TEDLAR 적층 기술로 제조한 표준 모듈이었다. 또한, 적층 모듈은 동일한 프레임 및 밀봉제를 사용하여 위와 같이 구성되었다.
UV 조절
UV 조절 시험은 UV 시효처리 조건을 기재하는 문헌[참조: JIS B 7753, "노광 및 광-및-물 노출 장치"]를 참조하여 일본 국제 표준 시험[참조: JIS C 8917, "결정성 태양 PV 모듈에 대한 환경 및 내구성 시험 방법"]에 기재된 부분[참조: Irradiation test A-5, p 13"]의 공정에 따랐다. 크세논 램프(파장 범위: 340nm)는 600시간 동안 50% 상대 습도에서 샘플의 표면에서 244.63W/m2의 연속식 UV 조사를 제공하였다. 수득한 시효처리 모듈을 후속적으로 2시간 동안 실온에서 시험 전에 조정하였다. 수행된 시험 순서는 JIS C 8917에 따랐다. 시효처리 초기와 후 사이의 모듈의 전기적 성능의 변화는 표 8(EVA/TEDLARR) 및 9(본 발명)에 제공되어 있고, 여기서 다음 파라미터, 즉, 온도, 단락 회로 강도(Isc/암페어(A)), 개방 회로 전압(Voc), 최대 전압(Vmax), 최대 전류 강도(Imax), 충전 인자 및 최대 동력이 제공되었다. 시험을 통과하기 위해, 각각의 연속적인 시험이 수행되어야 하고, 초기 및 최종 Pmax 사이의 차이는 5% 미만이어야 하였다.
표 8 및 표 9는 표준 모듈(표 8)과 본 발명에 따르는 모듈(표 9)의 시효처리 초기와 후의 전기적 성능을 비교하는 상대 변화(델타 결과)를 나타낸다.
UV 시효처리 600시간 후 EVA/테들라계 태양 모듈의 델타 결과
EVA/테들라 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W) 가시
기준 0.7 -0.8 0.3 -1.0 0.5 -0.1 -0.5 OK
비교 A 1.1 -1.4 -0.3 -2.2 0.1 -0.3 -2.0 OK
비교 B 1.3 -0.9 0.7 -1.9 0.7 -1.0 -1.2 OK
UV 시효처리 600시간 후 본 발명에 따라 캡슐화시킨 모듈의 델타 결과
DC 캡슐화제
및 접착제		 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W) 가시
실시예 기준 -1.3 -1.5 0.6 -2.3 0.1 -1.3 -2.3 OK
실시예 A 0.4 -2.4 0.4 -2.3 0.03 0.3 -2.3 OK
실시예 B 0.3 -1.9 0.7 -4.0 -0.1 -1.7 -2.3 OK
실시예 C 0.02 -0.3 -0.4 -0.4 -0.03 0.2 -0.5 OK
기준 및 실시예 기준은 표준 실험실 조건하에 시효처리하였다. 비교 A 및 비교 B는 동력 및 FF를 기준보다 많이 소실하는 것으로 나타났지만, 모두 시효처리 후에 5% 미만의 변화를 가짐으로써 시험을 통과했다.
표 9는 본 발명에 따르는 모든 샘플이 어떠한 초기 실패 없이 캡슐화되었고, 시험을 통과했음을 나타낸다. 동력의 소실은 일반적으로 실시예 기준 샘플의 결과와 유사하다. 일반적으로, QUV 시효처리 600시간에 제공된 모든 샘플은 기준과 비교하여 이들의 특성을 전혀 소실하지 않았다.
실시예 14: 열 순환 50사이클 + 습도 동결 10사이클 순서
i) 초기 및 최종 전기적 성능 결과를 실시예 13에 기재된 유형의 추가 시리즈의 모듈과 비교하였다. 열 순환(50사이클) + 습도 동결(10사이클) 순서는 IEEE 1262-1995 시험 계획서, 제22면(및 IEC 6-1215 및 UL1703)에 따라 수행하였다.
표 10 및 표 11은 시효처리 전과 후에 시험된 Pmax의 변화율(%)을 제공한다. 5% 이상의 Pmax의 소실을 실패인 것으로 간주한다. 이러한 시험은, 극심한 온도 및 습도 조건(습도 동결)에 제공할 때, 열 팽창과 수축(열 순환을 통해)을 견디고 물 투과에 대해 내성이 있는 모듈의 예상 능력을 평가할 수 있는 시효처리 조건으로 샘플을 처리하는 것이다.
표 10 및 표 11은 표준 EVA/TEDLARR 적층화 태양 모듈(표 10)과 본 발명에 따라 캡슐화시킨 태양 모듈에 있어서 초기 값과 최종 값 사이의 델타 결과를 비교한 것이다.
열 50사이클 + 습도 동결 10사이클 조건 후의 EVA/테들라 델타 결과
EVA/테들라 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W)
기준 0.3 -0.9 -0.6 -2.1 -0.5 -1.2 -2.2
비교 C -0.5 0.4 -1.4 -0.4 -0.7 0.0 -1.1
비교 D -0.1 -0.6 -1.5 -1.4 -1.7 -1.1 -3.0
비교 E -0.7 -0.2 -1.5 -0.2 -0.1 1.5 -0.3
열 50사이클 + 습도 동결 10사이클 조건 후의 본 발명에 따르는 캡슐화제/접착제의 델타 결과
캡슐화제/
접착제		 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W)
기준 -1.4 -0.8 -0.8 -2.1 -0.4 -0.9 -2.5
실시예 D 0.5 -1.5 -0.2 -2.7 0.5 -0.5 -2.2
실시예 E -0.3 -0.8 -0.7 -1.8 -1.7 -2.5 -3.8
실시예 F -0.3 -1.4 -0.2 -2.5 0.0 -0.9 -2.5
표 10 및 표 11 둘 다에 있어서, 최종 전기적 성능 결과는 모두 당해 시험(5% 미만의 변화)를 통과하는 것으로 생각된다. 따라서, 이러한 결과로부터, 본 발명에 따라 기재된 바와 같은 캡슐화제 및 당해 실시예의 경우 접착제의 사용은 종래의 배치식/적층화 방법과는 반대로 태양 전지를 캡슐화시키는 보다 간단한 연속식 방법을 제공하고, 수득된 캡슐화 태양 모듈은 우수한 전기적 성능 결과를 제공한다.
실시예 15
실시예 13에 기재된 바와 같이 추가의 샘플을 각각 IEC 6-1215, IEEE 1262 및 UL1703에 규정된 바와 같은 댐프 가열 조건화로서 통상 언급되는 시험 순서로 처리한다. 표 12 및 표 13에 제공된 결과는 초기 및 최종 전기적 시험 결과의 상대 변화율(%)로 측정된다. 5% 이상의 Pmax의 손실은 실패로 간주한다. 표 12 및 표 13은 2개의 캡슐화 기술에 있어서 초기 전기적 값과 최종 전기적 값 사이의 결과를 대비한 것이다.
댐프 가열 조건에서 1000시간 후의 EVA/테들러 델타 결과
EVA/테들러 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W)
기준 0.4 -2.0 0.2 -2.9 0.2 -0.9 -2.5
비교 F -0.1 -0.7 1.1 0.2 1.6 1.5 1.9
비교 G -1.1 -0.6 0.1 -1.4 0.1 -0.8 -1.2
비교 H -0.8 -0.6 0.9 -0.6 0.4 -0.3 -0.2
댐프 가열 조건에서 1000시간 후의 캡슐화제/접착제 델타 결과
DC 캡슐화제 Isc(A) Voc(V) Isc(A) Vmax(V) Imax(A) FF(%) Pmax(W)
기준 -1.5 -2.2 -0.1 -2.9 0.0 -0.6 -2.9
실시예 G -0.9 -1.6 -0.6 -1.6 -0.2 0.3 -1.9
실시예 H -1.4 -1.8 -1.2 -1.0 -0.2 1.8 -1.3
실시예 I 0.1 -1.1 0.1 -2.1 -0.2 -1.2 -2.2
표 12 및 표 13 모두는 전기적 특성의 변화가 시험을 통과함을 나타낸다.

Claims (46)

  1. 유리 상판 (31),
    상기 상판 (31) 위에 위치하는 실리콘 접착제 층 (33),
    상기 상판 (31) 위의 실리콘 접착제 층 (33) 안에 또는 상기 상판 (31) 위의 실리콘 접착제 층 (33) 위에 제공되는, 접속된 웨이퍼형 태양 전지(들) (34),
    상기 실리콘 접착제 층 (33) 위에 위치하고, 웨이퍼 (34) 및 인접한 웨이퍼를 연결하는 전기 도입선을 보호하기 위하여 제공되는 액체 실리콘 캡슐화제로부터 형성된 상부 피복물 (35)(여기서, 당해 도입선은 배면 재료 또는 실리콘 캡슐화제 내로 추가로 결합하여 완전한 밀봉을 형성하는 방식으로 피복된다) 및
    상기 액체 실리콘 캡슐화제로부터 형성된 상부 피복물 (35) 또는 상기 배면재료 위에 위치하는 접합 박스를 포함하는, 태양 전지 모듈(solar cell module).
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 접합 박스가 상기 배면 재료 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 접합 박스가 상기 액체 실리콘 캡슐화제로부터 형성된 상부 피복물 (35) 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    액체 실리콘 캡슐화제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 15,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(A) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(B) 20 내지 50중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(C)(여기서, 당해 가교결합제 성분(C)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 5:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(D)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(D) 중의 금속의 양은 성분(A)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부이다)를 포함함을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 측정시 최종 액체 실리콘 캡슐화제의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs임을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 실리콘 접착제 층이 상판 위에 태양 전지를 접착시키기 위해 적용된 액체 실리콘 접착제를 포함하는, 태양 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    액체 실리콘 접착제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(Ai) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(Bi) 20 내지 40중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(Ci)(여기서, 당해 가교결합제 성분(Ci)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 1:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(Di)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(Di) 중의 금속의 양은 성분(Ai)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부이다)를 포함함을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 액체 실리콘 접착제가 접착 촉진제, 경화 억제제, 화학식 3의 실란 또는 이들의 배합물을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
    화학식 3
    (R1O)3SiR2
    위의 화학식 3에서,
    R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 경화된 실리콘 캡슐화제 및/또는 접착제가 유리와 실질적으로 동등한 광 투과율을 나타내는, 태양 전지 모듈.
  10. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 태양 전지가 웨이퍼이고, 태양 전지는 결정성 또는 다결정성 규소 또는 박막 규소로부터 제조됨을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 태양 전지가 다결정성 또는 단결정성 규소로부터 제조된 웨이퍼임을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 성분(A) 중의 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 1:1을 초과하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  13. 제4항에 있어서, 액체 실리콘 캡슐화제가 접착 촉진제, 방오제, 경화 억제제, 화학식 3의 실란 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
    화학식 3
    (R1O)3SiR2
    위의 화학식 3에서,
    R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 측정시 최종 액체 실리콘 캡슐화제의 점도가 100 내지 2,000mPaㆍs임을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 성분(A) 중의 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 1:1 미만인 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 캡슐화제가 휘발성 물질의 방출 없이 경화되는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  17. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 태양 전지 또는 일련의 태양 전지가 접착 및/또는 캡슐화 이전에, 화학식 3의 실란으로 전처리됨을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
    화학식 3
    (R1O)3SiR2
    위의 화학식 3에서,
    R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  18. 강성 또는 가요성 상판(superstrate) 및/또는 기판(i),
    하나 이상의 태양 전지(ii) 및
    상기 상판 또는 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하거나 상기 상판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하고, 하이드로실릴화 경화 반응 생성물, 과산화물 경화 반응 생성물 및 UV 경화 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화된 액체 실리콘 캡슐화제(iii)를 포함하는 태양 전지 모듈로서,
    상기 액체 실리콘 캡슐화제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 15,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(A) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(B) 20 내지 50중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(C)(여기서, 당해 가교결합제 성분(C)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 1:1 내지 5:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(D)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(D) 중의 금속의 양은 성분(A)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부임을 특징으로 한다)를 포함하는, 태양 전지 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 상판 또는 기판 위에 태양 전지를 접착시키기 위해 적용된 액체 실리콘 접착제를 포함하는 접착층이 제공됨을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제19항에 있어서,
    액체 실리콘 접착제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(Ai) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(Bi) 20 내지 40중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(Ci)(여기서, 당해 가교결합제 성분(Ci)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 1:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(Di)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(Di) 중의 금속의 양은 성분(Ai)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부임을 특징으로 한다)를 포함함을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  21. 제18항에 따르는 소정 용적의 액체 실리콘 캡슐화제를 태양 전지 모듈 위에 분무, 피복 또는 분산시켜 균일하게 도포하는 단계 및 당해 캡슐화제를 열적으로 경화시키거나 적외선 조사로 경화시키는 단계를 포함하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서, 액체 실리콘 캡슐화제가 커튼 피복기를 사용하여 도포됨을 특징으로 하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서, 액체 실리콘 캡슐화제가 연속식 오븐에서 경화됨을 특징으로 하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서, 캡슐화제의 혼입 전에 액체 실리콘 접착제가 모듈 위에 도포되고 경화됨을 특징으로 하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제24항에 있어서,
    액체 실리콘 접착제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(Ai) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(Bi) 20 내지 40중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(Ci)(여기서, 당해 가교결합제 성분(Ci)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 1:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(Di)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(Di) 중의 금속의 양은 성분(Ai)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부임을 특징으로 한다)을 포함함을 특징으로 하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  26. 제21항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 태양 전지 또는 일련의 태양 전지를 제1 층 액체 실리콘 캡슐화제 또는 액체 실리콘 접착제에 침착시키는 공정이 6축 로봇에 의해 제어되는 진공 그리퍼(gripper) 또는 다른 자동화 배치 수단에 의해 이루어지고, 제7축 또는 기타 그리퍼가 100 내지 700㎛의 초박 액체 층에 대한 태양 전지 어레이의 배치를 조절하기 위해 사용됨을 특징으로 하는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제20항에 있어서, 접착제가 접착 촉진제, 경화 억제제, 화학식 3의 실란 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는, 태양 전지 모듈.
    화학식 3
    (R1O)3SiR2
    위의 화학식 3에서,
    R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  28. 제21항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 캡슐화제의 생성 층이, 두께 범위가 20 내지 1200㎛인 균일한 박막 피복물인, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  29. 제21항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서, 커튼 피복기가 캡슐화제를 도포하기 위해서 제공되고, 상기 캡슐화제 도포용 커튼 피복기가, 캡슐화제가 모듈 중의 태양 전지의 상부에 균일한 버블 비함유 필름 또는 실질적으로 버블 비함유 필름에 도포되도록 적용되는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  30. 제21항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서, 열가소성 또는 열탄성 재료가, 경화 모듈 주변의 프레임을 형성하여 패널 엣지를 물 침투로부터 보호하기 위해 도포되는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서, 화학식 3의 실란이 접착 전에 및/또는 캡슐화 전에 태양 전지 또는 일련의 태양 전지를 전처리하기 위해 사용되는, 연속식 태양 전지 모듈 캡슐화 방법.
    화학식 3
    (R1O)3SiR2
    위의 화학식 3에서,
    R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 6의 알케닐 그룹, 아크릴 그룹 및 알킬 아크릴 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  32. 제21항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 따르는 방법으로 수득 가능한 태양 전지 모듈.
  33. 강성 또는 가요성 상판(superstrate) 및/또는 기판(i),
    하나 이상의 태양 전지(ii) 및
    상기 상판 또는 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하거나 상기 상판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하고, 하이드로실릴화 경화 반응 생성물, 과산화물 경화 반응 생성물 및 UV 경화 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화된 액체 실리콘 캡슐화제(iii)를 포함하는 태양 전지 모듈로서, 상판 또는 기판 위에 태양 전지를 접착시키기 위해 적용된 액체 실리콘 접착제를 포함하는 접착층이 제공되고, 상기 액체 실리콘 접착제가
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(Ai) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(Bi) 20 내지 40중량부,
    분자당 규소 결합된 수소 원자를 2개 이상 포함하는 폴리오가노실록산 형태의 가교결합제 성분(Ci)(여기서, 당해 가교결합제 성분(Ci)의 양은, 규소 결합된 수소의 몰 수 대 규소 결합된 알케닐 그룹의 총 몰 수의 비가 0.1:1 내지 1:1로 되도록 하는 양이다) 및
    하이드로실릴화 촉매 성분(Di)(여기서, 당해 하이드로실릴화 촉매 성분(Di) 중의 금속의 양은 성분(Ai)의 1,000,000중량부당 0.01 내지 500중량부임을 특징으로 한다)를 포함함을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
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  38. 강성 또는 가요성 상판(superstrate) 및/또는 기판(i),
    하나 이상의 태양 전지(ii) 및
    상기 상판 또는 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하거나 상기 상판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하고, 하이드로실릴화 경화 반응 생성물, 과산화물 경화 반응 생성물 및 UV 경화 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화된 액체 실리콘 캡슐화제(iii)를 포함하는 태양 전지 모듈로서, 상기 과산화물 경화 캡슐화제 생성물이 ≡Si-CH3 그룹과 다른 ≡Si-CH3 그룹, 또는 ≡Si-CH3 그룹과 ≡Si-알케닐 그룹, 또는 ≡Si-알케닐 그룹과 ≡Si-알케닐 그룹을 포함하는 실록산 사이의 유리 라디칼계 반응용으로 사용되는 과산화물 촉매를 포함하는 액체 실리콘 조성물로부터 제조됨을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  39. 강성 또는 가요성 상판(superstrate) 및/또는 기판(i),
    하나 이상의 태양 전지(ii) 및
    상기 상판 또는 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하거나 상기 상판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 기판과 상기 태양 전지 사이에 위치하고, 하이드로실릴화 경화 반응 생성물, 과산화물 경화 반응 생성물 및 UV 경화 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화된 액체 실리콘 캡슐화제(iii)를 포함하는 태양 전지 모듈로서, 상기 과산화물 경화 캡슐화제 생성물이
    분자당 Si-알케닐 그룹이 2개 이상이고 25℃에서의 점도가 100 내지 15,000mPaㆍs인 액체 디오가노폴리실록산 성분(A) 100중량부,
    알케닐 그룹을 2개 이상 함유하는 실리콘 수지 성분(B) 20 내지 50중량부 및
    과산화물 촉매를 포함하는 액체 실리콘 조성물로부터 제조됨을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
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