KR20120025503A - 광전지 모듈용 열방산 보호 시트 및 인캡슐런트 - Google Patents
광전지 모듈용 열방산 보호 시트 및 인캡슐런트 Download PDFInfo
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Abstract
광전지 모듈 내에 인캡슐화된 광전지의 온도의 불필요한 증가를 방해하거나 감소시키는 광전지 모듈이 제공된다. 이것은 상기 모듈 내에 있는 태양 전지에서 열을 방출하도록 작동되는 물질을 모듈 부품으로 혼합함으로써 달성된다. 하나 이상의 상 변화 물질은 태양 전지에 가장 가까운 위치의 이면 시트의 폴리머 층에 혼합된다. 열 전도성 물질은 모듈의 외측에 더 가까운 층 및/또는 모듈 부품에 혼합될 수 있다. 상 변화 물질은 개별적으로 또는 서로 함께 사용될 수 있다.
Description
본 출원은 2009년 5월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/178,210호의 이익을 주장하며, 그 전체는 본 출원에 참조로 포함되어 있다.
본 발명은 광전지 모듈에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광전지 모듈용 보호 시트 및 인캡슐런트에 관한 것이다.
광전지 모듈에 사용되는 태양 에너지는 금세기 소비되고 있는 화석 연료에 대한 가장 전도 유망한 대안 중 하나이다. 그러나, 광전지(photovoltaic; PV) 모듈의 제조 및 설치는 여전히 고가의 방법으로 남아있다. 전형적인 광전지 모듈은 유리 또는 가요성(flexible) 투명 전면 시트, 태양 전지, 인캡슐런트, 보호 이면 시트, 모듈의 테두리(edge)를 커버하는 보호 밀봉장치(seal) 및 밀봉장치를 커버하는 알루미늄으로 제조된 주변(perimeter) 프레임으로 구성된다.
도 1에 예시된 바와 같이, 전면 시트(10), 이면 시트(20) 및 인캡슐런트(30 및 30')는 기후 요소(weather agent), 습도, 기계적 부하 및 충격으로부터 전지(cells)(40)의 어레이(array)를 보호하도록 설계되어 있다. 또한, 이들은 사람의 안전성 및 전류의 손실에 대한 전기 절연을 제공한다. 보호 이면 시트(20)는 광전지 모듈의 수명 및 효율을 개선하여 광전지의 전기의 와트 당 비용을 감소시킨다. 전면 시트(10) 및 인캡슐런트(30 및 30')가 높은 광 투과를 위하여 투명해야 하지만, 이면 시트는 통상 미적인 목적을 위한 높은 불투명도 및 기능적 목적을 위한 높은 반사율을 갖는다. 가볍고 얇은 태양 전지 모듈은 군사적 용도(군인 용품 등에 혼합)뿐만 아니라, 특히 건축(건물 일체형 광전지 장치(PV)) 및 공간적 용도와 같은 중량 감소를 포함하는 다수의 이유로 바람직하다. 더욱, 가볍고 얇은 모듈은 비용 감소에 기여한다. 또한, 소비된 물질의 양의 감소는 친환경(greener) 기술을 가능하게 하여 더 많은 천연 자원을 절약한다.
가볍고 얇은 태양 전지를 제조하는 하나의 방법은 가볍고 얇은 이면 시트를 혼합시키는 것이다. 그러나, 이면측 보호(covering) 물질은 광전지 소자, 와이어 및 전극과 같은 기초 부품의 부식을 야기시킬 수 있고 태양 전지를 손상시킬 수 있는 수증기 및 물의 침투를 방지하기 위하여 높은 내습성을 가져야 한다. 또한, 이면 시트는 전기 절연, 기계적 보호, UV 보호, 인캡슐런트에의 부착 및 출력 리드를 부착하는 능력을 가져야 한다.
현재 사용되는 보호 이면 시트는 항상 그런 것은 아니지만 통상 라미네이트이다. 도 2는 전형적인 라미네이트 이면 시트(20)의 예시를 나타낸다. 라미네이트는 주요 성분으로서, 일반적으로 상품명 Tedlar?인 폴리비닐플루오라이드 필름(22), 폴리에스테르(PET)(24) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)(26)의 공중합체(copolymers)로 구성된다. EVA 층(26)은 모듈에서 인캡슐런트 층(30)과 접합되고, 유전체층(dilectric layer)으로서의 역할을 하고 양호한 수분 장벽 특성을 갖는다. 라미네이트는 차원적으로 안정하다.
광전지 장치(PV)는 입사 태양광 전력을 유용한 전기 전력으로 변환할 수 있는 효율로 특징된다. 결정질(crystalline) 또는 비정질(amorphous) 실리콘을 이용하는 장치는 23% 이상의 효율을 달성하였다. 그러나, 효율적인 결정질 장치는 제조하기 어렵고 고가이다. 예를 들어, 1 kW의 모듈 출력 전력에 필요한 실리콘의 양은 거의 20 kg이고, 1 kg의 전자 등급 실리콘의 비용은 대략 $20.00로 예측된다. 저비용 전력을 생성하기 위하여, 태양 전지는 고효율로 작동되어야 한다.
광전지(photovoltaic cells)(또는 선택적으로 태양 전지로 지칭)은 온도에 매우 민감하다. 표준 테스트 조건(25℃)에서 측정된 것과 비교해서, 64℃의 작동 온도(operating temperature)에서 결정질 실리콘 태양 전지의 효율의 69%의 감소가 있었던 것으로 측정되었다 (A. Q. Malik, Salmi Jan Bin Haji Damit의 "단결정 실리콘 태양 전지의 실외 테스팅" Renewable energy, 2003년 7월 발행 볼륨 28, Issue 9, 1433-1445 페이지).
이러한 온도 의존성은 수학적으로 표현될 수 있다. 밴드 갭 에너지(band gap energy)의 온도 의존성은 이하의 식에 의하여 나타낼 수 있다:
여기서, EG(0)는 T = 0에서의 에너지 밴드 갭이고, α 및 β는 각 반도체에 특정되는 상수이다.
온도의 증가가 항상 광전지 변환 효율을 감소시키므로, 변환 효율을 개선하기 위하여는 가능한 한 피크 작동 온도에 가깝게 태양 전지의 온도를 유지하는 것이 필요하다. 피크 작동 온도는 전지에 따라 서로 다르지만, 모든 현재 이용가능한 광전지는 양지에서 하루 동안 피크 작동 온도보다 높게 가열된다. 따라서, 전지의 온도를 감소시키기 위하여 외부 수단을 적용하거나 또는 다른 방법으로 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것이 종종 필요하다. 이것을 달성한 하나의 방법은 태양 전지에 에너지를 차례로 필요로 하는 냉각 장치를 적용하는 것이다.
태양 전지의 변환 효율을 증가시키기 위하여, 태양 전지의 더 효율적인 열 관리 수단을 찾아내는 것이 바람직하다. 외부 냉각 장치 또는 냉각원을 필요로 하지 않는 태양 전지의 열 관리 수단을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 태양 전지의 변환 효율의 개선을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 상기 변환 효율은 열방산 특성을 태양 전지의 이면 시트, 전면 커버 및/또는 인캡슐런트에 추가함으로써 달성된다. 이것은 전지의 변환 효율을 차례로 증가(또는 유지)시키는 태양 전지의 온도를 제어하는 것을 돕는다. 특히, 개선된 이면 시트, 전면 커버 및 인캡슐런트는 태양 전지가 바람직하지 않은 온도로 증가하는 것을 방지하는 기능을 함으로써 과열로 인한 효율의 감소를 방지한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 이면 시트 또는 인캡슐런트에 상 변화 물질(phase change material; PCM)을 혼합(incorporation)함으로써 열 방산 특성이 이면 시트 또는 인캡슐런트에 추가된다. 바람직하게는, PCM은 태양 전지에 가장 가까운 부품에 혼합된다. 다수의 층으로 구성된 이면 시트에서, PCM은 태양 전지에 인접한 층에 혼합된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 광전지 모듈(photovoltaic modules; PVM)의 열방산 특성은 태양 전지를 둘러싸는 부품(구성요소), 즉 이면 시트, 인캡슐런트 및 전면 커버 중 하나 이상에서 열 전도성 충전재(thermally conductive fillers)의 혼합에 의하여 달성된다. 이것은 단독으로 또는 PCM의 혼합과 함께 이루어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 열 전도성 충전재는 PCM을 포함하는 층에 인접한 층에 그리고 전면 커버로 혼합된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 열방산 특성은 열 전도성 코팅의 추가에 의하여 달성된다. 예를 들어, 이면 시트의 서로 다른 층에 또는 인캡슐런트에 도포된 보론 니트리드(boron nitride), 금속, 금속 옥사이드(metals oxide), 티타늄 니트리드(titanium nitride) 등의 코팅은 태양 전지로부터 열을 방출하는 기능을 한다. 또는 대안으로서, 열 전도성 접착제 및 연결층(tie layers)이 광전지 모듈의 구성에서 단독으로 또는 앞에 기재된 다른 방법과 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 열방산 특성을 제공하고 태양 전지의 온도를 제어하기 위하여, 열 차단 코팅이 이면 시트 및/또는 전면 시트의 외층에 도포된다. 또한, 이러한 열 차단 코팅은 광전지 모듈의 구성에서 단독으로 또는 여기에 기재된 다른 방법과 함께 사용될 수 있다.
본 발명을 더 좋게 이해하기 위하여, 첨부 도면이 참조될 수 있다.
도 1은 전형적인 광전지 모듈의 구성요소의 확대도를 나타낸다.
도 2는 전형적인 이면 시트의 일 실시형태를 나타낸다.
도 3은 상 변화 물질의 예시적인 반응을 나타내는 그래프이다.
도 2는 전형적인 이면 시트의 일 실시형태를 나타낸다.
도 3은 상 변화 물질의 예시적인 반응을 나타내는 그래프이다.
개관
광전지 모듈 내에 둘러싸인 광전지의 온도의 불필요한 증가를 방해하거나 감소시키는 광전지 모듈이 제공된다. 이 광전지 모듈은 모듈 내에 있는 태양 전지로부터 열을 방출시키도록 작동되는 물질을 모듈 부품에 혼합함으로써 달성된다.
바람직하게는, 하나 이상의 상 변화 물질이 태양 전지에 가장 가깝게 위치되는 이면 시트(backsheet 또는 backingsheet)의 폴리머 층에 혼합된다. 열 전도성 물질이 모듈의 외측에 더 가까운 폴리머 층 및/또는 모듈 부품에 혼합될 수 있다. 이 물질은 개별적으로 또는 서로 함께 사용될 수 있다.
상 변화 물질(PCM)은 액체로부터 고체로 또는 그 반대도 가능한 상 전이(phase transition)를 받는 물질이다. PCM의 예시적인 반응은 도 3에 도시되어 있다. 전이 온도에서, 상 변화 물질은 용융하는 동안 열을 흡수하고 결정화하는 동안 열을 방출한다. 이 물질은 파라핀, 지방산, 염 수화물(salt hydrates), 공정 혼합물(eutectics), 마이크로 인캡슐화된 PCM, 화학적으로 변형된 PCM 등을 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다.
열방산
(
heat
dissipating
) 이면 시트 및
인캡슐런트
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 상 변화 물질은 광전지 모듈의 이면 시트 또는 인캡슐런트에 혼합된다. 상 변화 물질이 용융될 때(또는 고체로부터 액체 상태로의 전이)는 흡열 과정이므로, 상 변화 물질은 열을 흡수할 것이다. 액체 물질이 결정화되어 고체 상태로 되려고 할 때는 발열 과정이므로, 상 변화 물질은 열을 방출할 것이다. 광전지 모듈에 혼합될 때, 상 변화 물질은 전지에 도달하기 전에 열을 흡수하고, 전지로부터 열을 방출하도록 작용한다. 그 결과, 태양 전지의 온도 증가는 외부 냉각 장치의 사용 없이 억제된다.
이면 시트 또는 인캡슐런트에 상 변화 물질을 혼합하는 모듈이 일정 온도에 도달하기 시작할 때, 상 변화 물질은 열이 태양 전지에 도달하기 전에 열을 흡수할 것이다.
상 변화 물질의 선택은 다수의 요인에 의존한다. 상 변화 물질을 선택할 때의 가장 중요한 요인은, 상 변화 물질이 PV 모듈에서 사용되는 특정 태양 전지의 피크 작동 온도와 대략 동일하거나 또는 그보다 작은 온도의 전이(용융) 온도를 갖는다는 것이다.
본 발명의 이면 시트는 이면 시트를 제조하는데 통상적으로 사용되는 물질, 일반적으로 폴리머로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 상 변화 물질의 조합은 폴리머 매트릭스에 혼합되어 필름 또는 필름 또는 시트를 형성한다. 다른 실시형태에 있어서, 이면 시트는 하나 이상의 상 변화 물질을 포함하는 코팅을 폴리머 필름에 도포함으로써 준비된다. 다수의 배열이 가능하다. 이면 시트의 중요한 특성은 상 변화 물질을 혼합한다는 것이다. 바람직하게는, 상 변화 물질은 태양 전지에 근접한다. 이것은 이하 더 논의되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서 상 변화 물질을 태양 전지에 가장 가까운 이면 시트 층에 혼합함으로써 용이하게 그리고 간단히 달성된다.
다수의 광전지 모듈에서, 이면 시트 또는 전면 커버는 함께 라미네이트된 1층 이상을 포함하는 라미네이트이다. 라미네이트가 사용될 때, 상 변화 물질은 태양 전지에 더 가까운 층에 혼합되는 것이 바람직하다. 대안으로, 상 변화 물질은 태양 전지에 가장 가까운 층을 포함할 수 있거나, 상 변화 물질은 물질을 함유하는 코팅에 의하여 태양 전지에 가장 가까운 필름 또는 층에 도포될 수 있다.
상 변화 물질은 열을 흡수하고, 바람직하게는 열방산 특성을 갖는 다음 층으로 열을 전이(방출)시킴으로써 태양 전지로부터 열을 이동 방출시킨다. 본 발명의 이면 시트가 PV 모듈을 위한 보호 이면 시트로 사용될 때, 이면 시트는 태양 전지의 온도의 불필요한 증가를 회피하는 기능을 하고, 연장된 사용기간 동안에 미적으로 만족을 유지하고, PV 모듈에서 발생된 전류의 효과적인 보호를 제공하고 높은 유전체 강도를 나타낸다.
본 발명의 일실시형태에 있어서, 라미네이트는 (a) 내후성 필름의 제1 외층; (b) 적어도 하나의 중간층; 및 (c) 제2 외층(이하, 내층으로 지칭됨)을 포함한다. 바람직하게는, 상 변화 물질은 내층에 혼합되거나 내층의 표면에 도포될 수 있다. 광전지 모듈에 사용될 때, 라미네이트의 제1 외층은 주위에 노출되고, 내층은 태양 전지 및 태양 복사에 노출되거나 직면한다. 내층은 임의의 물질로 제조될 수 있지만, 통상 하나 이상의 폴리머로 제조된다.
본 발명의 일례에서, 내층은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)로 제조된다. EVA의 비닐 아세테이트 함량은 통상 대략 2 내지 33 중량%, 그리고 바람직하게는 2 내지 8 중량%이다. 다른 예에서, 내층은 상 변화 물질을 함유하는 유기 용매 수용성 및/또는 수분산성, 가교성 비정질 플루오로폴리머의 매트릭스이다. 특정 실시형태는 반응성 OH 작용기를 갖는 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 하이드로카본 올레핀의 공중합체를 포함한다. 상기 층은 플루오로공중합체와 혼합되는 가교제를 더 포함할 수 있다.
가교제는 유기 용매 비수용성 무점착(tack-free) 필름을 얻기 위하여 포함되는 보호 코팅의 형성에 사용된다. 바람직한 가교제는 듀퐁사(DuPont)의 Tyzor? 유기 티타네이트, 실란, 이소시아네이트, 멜라민 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 지방족 이소시아네이트는 이 필름이 통상 30년 동안 야외용으로 사용된 바와 같이 내후성을 보장하는데 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 라미네이트의 복합 열방산 특성은 라미네이트 이면 시트에 열을 방산할 수 있는 층 또는 층들을 포함시킴으로써 증가된다. 예를 들어, 상술한 라미네이트에서, 제1 외층 및/또는 중간층도 하나 이상의 열 전도성 충전재(filler)와 혼합된다. 이러한 배열은 내층에서의 상 변화 물질과 함께 사용될 때, 순열 방산(net heat dissipation)이 커지고 모듈 효율 및 파워 출력이 커지게 된다. 선택적으로, 열 전도성 충전재의 사용은 단독으로 PV 모듈로부터 열을 방산시키는 수단으로서도 효과적일 수 있다. 열 전도성 충전재에 더하여, 열 전도성 접착제, 연결층 및/또는 코팅은 라미네이트의 순열방산 특성을 더욱 증가시키는데 사용될 수도 있다.
열 전도성 충전재는 보론 니트리드, 금속 옥사이드, 금속, 그래파이트, 칼슘 보라이드(boride), 티타늄 니트리드, 알루미늄 니트리드, 티타늄 디보라이드(diboride), 실리콘 카바이드, 카본 나노튜브 및 그 조합의 분말 및 나노입자(nanoparticles)를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 보론 니트리드 분말 및 나노입자는 폴리머의 열 전도성을 개선시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 이들은 우수한 전기적 절연 특성을 소유한다. 열 전도성 코팅은 보론 니트리드, 금속, 금속 옥사이드, 티타늄 니트리드를 포함하지만 이들에 제한되지 않는다. 이 코팅은 이면 시트의 서로 다른 층 중 하나 이상에 도포될 수 있다.
본 발명의 라미네이트의 각각의 층은 함께 접착 접합될 수 있다. 열 전도성 접착제가 선택적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 라미네이트를 형성하는 구체적인 수단은 이면 시트가 사용될 수 있는 최종 적용분야뿐만 아니라 층의 조성물 및 최종 라미네이트의 원하는 특성에 따라 변화될 것이다.
라미네이트에 더하여, 광전지 모듈의 다른 부품은 모듈의 열방산을 증진시키는 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인캡슐런트 및/또는 전면 커버는 열 전도성 충전재를 포함할 수도 있다. 물론, 전면 커버는 태양 전지를 작동시키기 위하여 일정 파장의 태양 복사를 투과시켜야 한다. 따라서, 충전재의 타입, 입자 사이즈, 농도 등에 관한 충전재의 선택은 전면 커버를 준비할 때에 이러한 점을 고려하여 선택되어야 한다.
단독으로 또는 여기에 기재된 다른 방법 중 하나와 조합하여 모듈의 열을 제어하는 다른 방법은, 이면 시트의 외층 상에 또는 전면 커버 상에 열 차단 코팅을 도포하는 것이다. 열 전도성 물질을 선택할 때와 같은 동일한 원리가 열 차단 코팅을 선택할 시에 적용된다. 즉, 코팅은 전지의 성능을 방해하지 않으면서 동시에 태양 전지의 과열을 방지하기 위하여 작용한다. 코팅은 이면 시트 또는 전면 커버의 성능을 손상시키지 않아야 한다. 그래서 전면 커버 상의 열 차단 코팅은 전면 커버를 통하여 태양 전지로 적절한 양 및 타입의 태양 복사를 여전히 허용해야 한다.
효율을 증가시키기 위한 다른 방법과의 조합
광전지 모듈의 열을 방산하는 물질 및 방법은 광전지 모듈의 효율을 증가시키는 다른 방법과 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 백색 안료 및/또는 하나 이상의 광발광 물질(photo liminescent materials)은 이면 시트에 사용되는 필름 또는 필름들의 폴리머 매트릭스에 혼합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 이면 시트 라미네이트는 광발광인 내층을 포함하고 상 변화 물질을 함유한다. 광발광 층은 광범위의 태양광 파장(UV, IR 및 가시광선)을 흡수할 수 있고, 흡수된 태양 복사를 대응하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다 큰 에너지를 갖는 광자(photon)로 변환할 수 있다.
선택적으로, 이면 시트 라미네이트의 복합 반사율은, 각종 파장의 태양 복사를 흡수할 수 있고, 흡수된 태양 복사를 대응하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다 큰 에너지를 갖는 광자로 변환할 수 있는 1층 이상을 포함함으로써 증가된다. 예를 들어, 제1 외층 및/또는 중간층은 내층과 동일한 방식으로 하나 이상의 백색 안료 및 하나 이상의 광발광 물질로 혼합된다. 이러한 배열는 순반사율(net reflectance)의 큰 증가를 가져오고 모듈 효율/파워 출력도 커지게 된다. 선택적으로, 열 전도성 충전재, 접착제, 연결층의 추가 또한 상술한 바와 같이 제1 외층 및/또는 중간층에도 혼합된다.
임의의 백색 안료가 이면 시트의 반사율을 증가시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 티타늄 디옥사이드(예를 들어 듀퐁사(DuPont)에 의하여 제조된 Ti-Pure? 시리즈의 티타늄 디옥사이드), 칼슘 카보네이트, 리소폰(lithopone), 아연 설페이트, 알루미늄 옥사이드, 보론 니트리드 등이 적용분야에 따라 사용될 수 있다. 또한, 적용분야에 따라, 백색 안료는 통상 대략 20-60 중량%를 함유하도록 내층의 폴리머에 첨가될 수 있다. 이 중에서, 티타늄 디옥사이드는 그 신속한 가용성을 위하여 바람직하다.
바람직하게는, 광발광 물질은 백색 안료와 조합하여 내층에 첨가된다. 그러나, 이 물질은 안료 없이 첨가될 수 있으며 또는 라미네이트의 1층 이상 또는 이면 시트의 모든 층에 첨가될 수 있다. 다층으로의 광발광 물질의 첨가는 라미네이트의 순반사율을 증가시킨다. 광발광은 광의 흡수 및 재방출의 완전한 처리이다. 보통의 안료는 에너지를 흡수 및 반사시키는 한편, 광발광 물질은 흡수, 반사 및 재방출시킨다. 광발광 물질은 통상 대략 0.01-30.0 중량%를 함유하도록 내층에 첨가된다.
광발광 물질의 일예는 광학 증백제(optical brightners)이다. 광학 증백제는 형광을 내고 특히 이면 시트의 사용에 바람직하다. Ciba?, UVITEX? OB와 같은 광학 증백제는 UV 광을 흡수하고 이를 가시광으로 재방출한다. 서로 다른 에너지 갭을 갖는 상이한 반도체를 위하여, 매칭(matching) 특성을 갖는 다른 광발광 물질은 용이하게 식별되고 이면 시트에 혼합된다.
광발광 물질의 다른 예는 바스프사(BASF) 제조 염료(쿠마린(coumarine) 및 페릴렌(perylene)계) 또는 라이트리더사(Lightleader Co., Ltd) 제조 물질이다. 예를 들어, YG-1F를 들 수 있다. 도 3에 예시적인 여기(excitation)(좌측) 및 광발광 스펙트라(우측)가 도시되어 있다. 선택적으로, 금속 플루오라이드 형광체(metal fluoride phosphors)와 같은 비선형 광학 물질이 사용될 수 있다. 이 형광체는 적외선(IR) 복사의 각종 형태의 가시광으로의 상향 변환(upconversion)에 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 내층은 상 변화 물질 및 백색 안료 및/또는 광발광 물질을 함유하는 유기 용매 수용성 및/또는 수분산성, 가교성 비정질 플루오로폴리머의 매트릭스이다. 특정 실시형태는 반응성 OH 작용기를 갖는 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 하이드로카본 올레핀의 공중합체를 포함한다. 상기 층은 플루오로공중합체와 혼합되는 가교제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 대체 실시형태에 있어서, 백색 안료화 폴리비닐 플루오라이드(듀퐁사(DuPont)으로부터 상업적으로 이용가능한 Tedlar? 폴리비닐 플루오라이드와 같은)는 내층으로 사용된다. 원하는 광발광을 달성하기 위하여, 상기 층은 광발광 물질 및 선택적으로 백색 안료를 함유하는 얇은 광반사 필름으로 코팅된다. 바람직하게는, 백색 코팅은 백색 안료 40 내지 50 중량% 및 0.01-2.0 중량%의 형광 미백제(fluorescent whitening agents)를 함유하고 선택적으로 상 변화 물질을 함유할 수 있다.
얇은 광반사 코팅을 위한 매트릭스는 아크릴 폴리머, 우레탄, 폴리에스테르, 플루오로폴리머, 클로로플루오로폴리머, 에폭시 폴리머, 폴리이미드, 라텍스, 열가소성 엘라스토머 및 우레아와 같은 다양한 폴리머로부터 선택될 수 있다. 얇은 광 반사 코팅은 필름 코팅 제조의 당업자에게 알려진 다양한 방법 중 어느 하나에 의하여 제2 외층에 도포될 수 있다. 바람직한 방법은 분사(spraying), 침지(dipping) 및 브러싱(brushing)에 의한 코팅 도포를 포함한다.
상기 코팅은 원하는 광발광을 제공하기 위하여 어떠한 이면 시트에도 도포될 수 있다. 즉, 당업계에 알려진 어떤 이면 시트는, 이면 시트를 광발광 코팅으로 코팅함으로써 바람직하게는 백색 안료를 함유하는 파워 부스팅(power boosting) 이면 시트로 전환될 수 있다. 특정 광발광 물질을 선택할 때의 주요 고려사항은, 의도된 광전지 장치 내의 반도체 물질의 밴드갭과 피크 방출 파장(peak emission wavelength)을 매칭하는 것이다.
또한, 이면 시트는 추가 층을 포함할 수 있다. 추가 층은 접착 또는 접착 없이 플루오로공중합체 층에 도포될 수 있다. 선택적 추가 층은 예를 들어 폴리에스테르, EVA, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 액정 폴리머, 아크라(aclar), 알루미늄, 스퍼터링된 알루미늄 옥사이드 폴리에스테르, 스퍼터링된 실리콘 디옥사이드 폴리에스테르, 스퍼터링된 알루미늄 옥사이드 폴리카보네이트, 스퍼터링된 실리콘 디옥사이드 폴리카보네이트, 가교성 관능기를 갖는 스퍼터링된 알루미늄 옥사이드 플루오로공중합체, 가교성 관능기를 갖는 스퍼터링된 실리콘 옥사이드 플루오로공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 당업자에게 자명한 발명의 수정, 조정 및 적용과 같은 실시형태를 보호하는 것으로 의도된다. 본 발명은 특정의 바람직한 실시형태의 내용으로 기재되었지만, 본 발명의 전체 범위는 이하의 청구범위의 범위를 참조하여 판정되는 것으로 의도된다.
여기서 인용되는 각종 공보, 특허 및 특허 출원의 명세서는 그 전체가 여기에 참조문헌으로 포함되어 있다.
Claims (18)
- 광전지 모듈용 이면 시트에 있어서, 이면 시트에 혼합되는 상 변화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이면 시트.
- 제1항에 있어서,
상기 이면 시트는 적어도 내층 및 외층을 포함하고, 상 변화 물질은 내층에 혼합되는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 제2항에 있어서,
상기 내층은 폴리머 층이고, 상 변화 물질은 폴리머 매트릭스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 제2항에 있어서,
상기 외층에 혼합되는 열 전도성 충전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 제1항에 있어서,
상기 이면 시트는 (a) 내후성 필름의 제1 외층, (b) 적어도 하나의 중간층 및 (c) 내층을 포함하는 라미네이트이고, 상 변화 물질은 내층에 혼합되거나 내층의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 제5항에 있어서,
상기 내층은 약 2 내지 33 중량%의 비닐 아세테이트 함량을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 제5항에 있어서, 상기 제1 외층 및/또는 중간층은 열 전도성 충전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이면 시트.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 외층은 열 전도성 코팅 또는 열 차단 코팅을 갖거나 또는 양자를 모두 갖는 것을 특징으로 하는 이면 시트. - 이면 시트에 혼합되는 상 변화 물질을 포함하는 이면 시트; 및
하나 이상의 태양 전지를 포함하고,
상기 태양 전지의 작동 온도는 상 변화 물질의 전이 온도와 대략 같은 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 이면 시트는 적어도 내층 및 외층을 포함하고, 상 변화 물질은 내층에 혼합되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 내층은 폴리머 층이고, 상 변화 물질은 폴리머 매트릭스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 외층에 혼합되는 열 전도성 충전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 이면 시트는 (a) 내후성 필름의 제1 외층, (b) 적어도 하나의 중간층 및 (c) 내층을 포함하는 라미네이트이고, 상 변화 물질은 내층에 혼합되거나 내층의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 내층은 약 2 내지 33 중량%의 비닐 아세테이트 함량을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 제1 외층 및/또는 중간층은 열 전도성 충전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 제1 외층은 열 전도성 코팅 또는 열 차단 코팅을 갖거나 또는 양자 모두를 갖는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈. - 이면 시트를 포함하는 광전지 모듈에서 태양 전지의 과열을 방지하는 방법에 있어서,
상기 이면 시트에 하나 이상의 상 변화 물질을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 과열 방지 방법. - 제17항에 있어서,
상기 광전지 모듈의 이면 시트 또는 인캡슐런트에 열 전도성 충전재를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 과열 방지 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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