KR102083603B1 - 태양전지용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

구현예는 태양전지용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 상기 태양전지용 백시트는 적외선 반사층을 포함하여 태양전지의 발전효율을 높일 수 있으며 강한 빛에 노출되어도 제품의 블랙 색상을 유지할 수 있다.

Description

태양전지용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈{BACK SHEET FOR SOLAR CELLS AND SOLAR CELL MODULE COMPRISING SAME}
구현예는 태양전지용 백시트 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 상기 태양전지용 백시트는 적외선 반사층을 포함하여 태양전지의 발전효율을 높일 수 있으며 강한 빛에 노출되어도 제품의 블랙 색상을 유지할 수 있다.
태양전지는 유리, 태양전지 셀, 봉지재, 백시트 등으로 구성되어 있으며, 이 중 태양전지용 백시트는 태양전지 모듈 후면에서 태양전지 셀을 고정시키는 봉지제와 융착되어 외부 환경의 물리적인 충격, 수분 및 기타 오염 물질로부터 모듈을 보호하는 역할을 한다. 한편, 태양전지 모듈의 발전용량을 높이기 위해서는 높은 반사율의 백시트가 필요하다. 이는 태양전지로 입사되는 태양광이 셀과 셀 사이의 백시트에서 반사되고 유리면에서 다시 전반사되어 셀로 전달되므로 태양전지의 출력 향상에 기여할 수 있기 때문이다. 하지만, 최근 증가하는 BIPV(building integrated photovoltaic system)나 설치 환경에 따라 요구되는 블랙 색상의 백시트는 색상으로 인해 태양전지의 출력 향상에 기여할 수 없다. 이는 일반적으로 블랙 안료로 사용되는 카본블랙이 가시광선 영역뿐만 아니라 적외선 영역의 빛도 모두 흡수하여 백시트의 반사율이 저하되고, 이로 인해 태양전지의 출력 저하, 및 태양전지의 모듈 온도 상승에 따른 출력 저하 등 블랙 색상의 태양전지용 백시트가 갖는 한계점 때문이다.
상술한 바와 같은 종래 태양전지용 블랙 백시트의 한계점을 극복하기 위해, 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 블랙 색상을 유지하고 적외선 영역의 빛을 투과하거나 반사하는 유기 또는 무기 안료를 포함하는 백시트가 개발되고 있다.
예컨대, 한국 공개특허 제2015-0003741호는 적외선 반사 무기 안료를 사용하여 1000 nm 내지 2100 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 25 % 초과, 및 380 nm 내지 750 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 35 % 미만인 태양전지용 백시트를 개시하고 있으며, 일본 등록특허 제6008620호에서도 적외선 반사 안료를 포함하는 태양전지용 백시트를 개시하고 있다.
한국 공개특허 제2015-0003741호 일본 등록특허 제6008620호
그러나, 한국 공개특허 제2015-0003741호의 태양전지용 백시트는 일반적인 적외선 반사 블랙 안료를 포함하여 셀발전 효율이 높은 구간(750 nm 내지 1,100 nm)에서 반사성능이 낮은 문제가 있다. 또한, 일본 등록특허 제6008620호의 태양전지용 백시트는 적외선 반사 성능은 높으나, 적외선 반사 또는 투과 안료의 특성에 따라 강한 빛에 노출시(투광시)에는 블랙에서 녹색이나 보라색으로 시인되는 현상이 있으며, 이는 BIPV 등 심미적인 부분이 중요한 용도에서는 큰 단점이 될 수 있다.
따라서, 구현예의 목적은 셀발전 효율이 높은 구간(750 nm 내지 1,100 nm)에서 반사율이 높고, 투광시 녹색 또는 보라색으로 시인되는 종래 블랙 백시트의 문제점이 해결된 태양전지용 백시트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 일 구현예는, 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 백시트로서, 상기 무기 안료가 비스무트(Bi)를 포함하는 제1 무기 안료; 및 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 제2 무기 안료를 포함하며, 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 45 % 이상인, 태양전지용 백시트를 제공한다.
다른 구현예는, 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 봉지재로서, 상기 무기 안료가 비스무트(Bi)를 포함하는 제1 무기 안료; 및 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 제2 무기 안료를 포함하며, 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 45 % 이상인, 태양전지용 봉지재를 제공한다.
또 다른 구현예는 상술한 바와 같은 태양전지용 백시트 또는 태양전지용 봉지재를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기 구현예에 따른 태양전지용 백시트는 반사 성능의 큰 저하 없이 종래 블랙 백시트의 단점인 투광시 녹색 또는 보라색으로 시인되는 문제를 개선하고, 셀발전 효율이 높은 구간(750 nm 내지 1,100 nm)에서 반사 성능이 우수하다. 이에, 상기 구현예에 따른 태양전지용 백시트는 강한 빛에 노출되어도 블랙 색상 및 심미성을 유지하면서도 출력을 유지할 수 있다.
도 1 및 2는 태양전지 셀, 봉지재 시트 및 백시트를 포함하는 일 구현예에 따른 태양전지 모듈의 구성(각각 분해도 및 결합도)을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 백시트의 광반사율 측정 결과 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 2 및 3의 백시트의 투광시 시트의 색상을 측정한 사진이다.
태양전지용 백시트
일 구현예에 따른 태양전지용 백시트는, 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하고, 상기 무기 안료가 비스무트(Bi)를 포함하는 제1 무기 안료; 및 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 제2 무기 안료를 포함하며, 상기 태양전지용 백시트의 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 45 % 이상이다.
보다 구체적으로, 상기 태양전지용 백시트는 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 50% 이상일 수 있고, 예를 들어, 51% 이상일 수 있다.
수지
상기 수지는 태양전지용 백시트에 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌비닐아세테이트 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지는 폴리에틸렌 수지일 수 있으며, 보다 구체적으로, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density polyethylene) 수지일 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 20℃에서의 밀도가 0.89 g/㎤ 내지 0.95 g/㎤일 수 있다. 구체적으로, 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 20℃에서의 밀도가 0.89 g/㎤ 내지 0.92 g/㎤일 수 있다. 상기 수지는 ASTM D1238 평가법으로 190℃에서의 용융지수(MI)가 1 g/10분 내지 5 g/10분일 수 있고, 또한 23℃에서의 용융지수(MI)가 1 g/10분 내지 3 g/10분일 수 있다.
무기 안료
상기 무기 안료는 비스무트(Bi)를 포함하는 제1 무기 안료; 및 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 제2 무기 안료를 포함한다. 상기 태양전지용 백시트가 상술한 바와 같은 제1 및 제2 무기 안료를 포함할 경우, 투광시 시트의 색상이 흑색이면서도 태양전지 셀의 발전효율이 높은, 750 nm 내지 1,100 nm 파장에서의 반사율이 높은 효과가 있다.
상기 제1 무기 안료는 갈색일 수 있으며, 비스무트(Bi)계 금속 산화물일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 무기 안료는 비스무트(Bi) 및 구리(Cu)를 포함하는 합금일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 무기 안료는 비스무트(Bi)와 구리(Cu)의 중량비가 1 : 0.3 내지 0.5로 포함하는 합금일 수 있다. 상기 제2 무기 안료는 녹색 안료일 수 있고, 구체적인 예로서 코발트(Co)-알루미늄(Al) 합금, 코발트(Co)-크롬(Cr)-알루미늄(Al) 합금, 코발트(Co)-니켈(Ni)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금, 코발트(Co)-크롬(Cr)-아연(Zn)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al) 합금, 코발트(Co)-크롬(Cr)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금 및 코발트(Co)-크롬(Cr)-알루미늄(Al)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 제2 무기 안료는 코발트(Co)-크롬(Cr)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 무기 안료는 15 중량% 내지 30 중량%의 코발트(Co), 15 중량% 내지 25 중량%의 크롬(Cr), 30 중량% 내지 45 중량%의 아연(Zn) 및 20 중량% 내지 35 중량%의 티타늄(Ti)을 포함하는 합금일 수 있다.
상기 무기 안료는 상기 무기 안료 총 중량을 기준으로 83 중량% 내지 96 중량%의 제1 무기 안료, 및 4 중량% 내지 17 중량%의 제2 무기 안료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 안료는 상기 무기 안료 총 중량을 기준으로 85 중량% 내지 95 중량%의 제1 무기 안료, 및 5 중량% 내지 15 중량%의 제2 무기 안료를 포함할 수 있다.
상기 적외선 반사층은 반사층 총 중량을 기준으로 8 중량% 내지 23 중량%의 무기 안료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 적외선 반사층은 반사층 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 20 중량%의 무기 안료를 포함할 수 있다. 적외선 반사층이 무기 안료를 상기 함량 범위 내로 포함할 경우, 제조된 시트가 투광 시에도 보라색이나 녹색으로 보이지 않고 블랙 색상을 유지하면서 셀발전 효율이 높은 구간에서 상대적으로 높은 반사 성능을 확보할 수 있다.
상기 제1 무기 안료 및 제2 무기 안료는 각각 평균 입경이 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 무기 안료 및 제2 무기 안료는 각각 평균 입경이 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있다. 무기 안료의 평균 입경이 상기 범위 내일 경우, 수지 내 분산성이 높아 수지의 가공이 용이한 장점이 있다.
일 구현예에서, 상기 태양전지용 백시트는 L*a*b* 색좌표에서 L* 값이 30 이하이고, a* 값이 0 내지 1이며, b* 값이 0 내지 1일 수 있다. 구체적으로, 상기 태양전지용 백시트는 L*a*b* 색좌표에서 L* 값이 0 내지 29, 또는 20 내지 29이고, a* 값이 0.5 내지 0.9, 또는 0.6 내지 0.9이며, b* 값이 0 내지 0.5, 또는 0.3 내지 0.5일 수 있다.
기재층
상기 태양전지용 백시트는 백색 안료를 포함하는 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 태양전지용 백시트는 적외선 반사층 및 기재층이 순차적으로 적층된 형태일 수 있다.
상기 기재층은 수지 및 백색 안료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기재층은 기재층 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 25 중량%의 백색 안료를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기재층은 기재층 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 20 중량%의 백색 안료를 포함할 수 있다. 백색 안료의 함량이 상기 범위 내일 경우, 적외선 영역대의 반사효율이 높은 필름을 제조할 수 있다.
상기 백색 안료는 이산화티탄을 포함할 수 있다. 또한, 상기 백색 안료는 0.1 ㎛ 내지 2.0 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 백색 안료는 이산화티탄을 포함하고, 0.3 ㎛ 내지 0.5 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 백색 안료의 평균 입경이 상기 범위 내일 경우, 근적외선 구간인 750 nm 내지 3,000 nm에서 높은 반사율을 갖는 시트를 제조할 수 있다.
상기 기재층의 반사율은 750 nm에서 20 % 미만이고, 750 nm 내지 2,000 nm에서 50 % 이상을 가질 수 있다.
태양전지용 봉지재
일 구현예에 따른 태양전지용 봉지재는, 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하고, 상기 무기 안료는 비스무트(Bi)를 포함하는 제1 무기 안료; 및 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 제2 무기 안료를 포함하며, 상기 태양전지용 봉지재의 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 45 % 이상이다.
보다 구체적으로, 상기 태양전지용 봉지재는 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 50% 이상일 수 있고, 예를 들어, 51% 이상일 수 있다.
상기 태양전지용 봉지재의 적외선 반사층, 수지 및 무기 안료는 상기 태양전지용 백시트에서 정의한 바와 같다.
태양전지 모듈
일 구현예에 따른 태양전지 모듈은, 상기 태양전지용 백시트 또는 태양전지용 봉지재를 포함한다.
도 1 및 2를 참조하여, 상기 태양전지 모듈(10)은 비정질 또는 다결정 실리콘을 소재로 한 태양전지 셀(11); 상기 태양전지 셀(11)의 적어도 일면에 적층되는 하나 이상의 봉지재 시트(12, 12'); 및 상기 봉지재 시트 중 어느 하나의 일면에 적층되는 백시트(13)를 포함할 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 태양전지 모듈(10)은 투명 보호 기재(14), 제1 봉지재 시트(12), 전극이 연결된 하나 이상의 태양전지 셀(11), 제2 봉지재 시트(12') 및 백시트(13)가 순서대로 적층된 것일 수 있다.
이때, 상기 백시트(13)는 앞서 설명한 태양전지용 백시트를 사용할 수 있다. 즉, 상기 백시트(13)는 전술한 바와 같은 적외선 반사층을 포함할 수 있고, 일 구현예에서, 상기 백시트(13)는 상기 적외선 반사층과 함께 앞서 설명한 기재층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 봉지재 시트(12')는 앞서 설명한 바와 같은 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 봉지재를 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제2 봉지재 시트(12')는 상기 적외선 반사층으로 이루어질 수 있다.
상기 태양전지 모듈에 있어서, 태양광은 상기 투명 보호 기재(14)를 통해 상기 태양전지 셀로 입사되어 전기 에너지로 변환된다. 이때, 상기 투명 보호 기재(14)에 인접한 상기 제1 봉지재 시트(12)에는 전술한 바와 같은 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 봉지재가 적용되지 않는다. 즉, 상기 제1 봉지재 시트(12)로는 셀발전 효율이 높은 구간(750 nm 내지 1,100 nm)의 광이 80% 이상의 투과율로 투과되고, 이와 함께, 상기 제2 봉지재 시트(12')에는 전술한 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 봉지재가 적용됨으로써, 이로부터 반사된 광이 상기 태양전지 셀(11)에 추가 입사되어 태양전지 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 태양전지 모듈(10)은, 태양전지 셀(11), 봉지재 시트(12, 12') 및 백시트(13)를 비롯한 구성층들을 순서대로 적층시킨 후 가공(가열 및 가압)하여 제조된 것일 수 있으며, 여기서 상기 백시트(13)로서 앞서 설명한 태양전지용 백시트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 봉지재 시트 중 백시트와 접합되는 봉지재 시트(12')는 앞서 설명한 태양전지용 봉지재를 사용할 수 있다.
상기 태양전지 모듈(10)을 구성하는 태양전지 셀(11), 봉지재 시트(12, 12') 및 투명 보호 기재(14)는 통상적으로 사용되는 것들을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
이하 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하나, 이들 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 태양전지용 백시트의 제조
1-1: 적외선 반사층의 제조
저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density polyethylene) 수지(제조사: 한화케미칼, 제품명: 963, 190℃에서의 용융지수: 3 g/10분, 20℃에서의 밀도: 0.92 g/㎤) 85 중량% 및 안료 혼합물 15 중량%를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
상기 안료 혼합물은, 제1 무기 안료로서 90 중량%의 진갈색 적외선 반사 무기 안료(제조사: TOMATEC, 제품명: 42-713A, Bi-Cu 합금) 및 제2 무기 안료로서 10 중량%의 녹색 적외선 반사 무기 안료(제조사: Shepherd, 제품명: Green 410, CoCrAlZnTi 합금)를 혼합하여 제조하였다.
이후 수지 조성물을 압출하여 두께 65 ㎛의 적외선 반사층을 제조하였다.
1-2: 기재층 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, 중량평균분자량: 30,000 g/mol) 85 중량% 및 TiO2(평균 입경: 0.3 ㎛) 15 중량%를 혼합하고, 압출하여 두께 165 ㎛의 기재층을 제조하였다.
이후 드라이 라미네이트용 접착제(제조사: Toyo Morton, 제품명: LIS 7210)를 이용하여 상기 실시예 1-1의 적외선 반사층과 상기 기재층을 접착하여, 수광면 측면에서 볼 때 흑색인 태양전지용 백시트를 제조하였다.
실시예 2 내지 9.
수지 내 무기 안료 혼합물의 함량 또는 적외선 반사 제1 무기 안료와 제2 무기 안료의 함량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지용 백시트를 제조하였다.
비교예 1.
안료 혼합물 대신 카본블랙(제조사: OCI, 제품명: DC2500G)을 3 중량%로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지용 백시트를 제조하였다.
비교예 2.
안료 혼합물 대신 블랙 색상의 적외선 반사 무기 안료(제조사: 아사히 산업, 제품명: Black 6302, Mn-Sr계 복합산화물) 15 중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지용 백시트를 제조하였다.
비교예 3.
안료 혼합물 대신 95 중량%의 녹색 적외선 반사 무기 안료(제조사: Shepherd, 제품명: Green 410, CoCrAlZnTi) 및 5 중량%의 적색 적외선 반사 유기안료(제조사: BASF, 제품명: L 3875, 아조계 페릴렌(perylene) 적색 안료)의 혼합물을 20중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지용 백시트를 제조하였다.
비교예 4.
안료 혼합물 대신 일반적인 블랙 색상의 적외선 반사 무기 안료(제조사: Shepherd, 제품명: Black 10P922) 15 중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지용 백시트를 제조하였다.
구분 안료 종류 수지 중 안료 총 함량 제1 무기 안료 : 제2 무기 안료 중량비
실시예 1


Bi-Cu (제1 무기 안료) 및
CoCrAlZnTi (제2 무기 안료)		 15 중량% 90 : 10
실시예 2 15 중량% 95 : 5
실시예 3 15 중량% 85 : 15
실시예 4 10 중량% 90 : 10
실시예 5 20 중량% 90 : 10
실시예 6 15 중량% 97 : 3
실시예 7 15 중량% 82 : 18
실시예 8 5 중량% 90 : 10
실시예 9 25 중량% 90 : 10
비교예 1 카본블랙 3중량% -
비교예 2 Mn-Sr무기 안료 15중량% -
비교예 3 CoCrAlZnTi 무기 안료 및
아조계 페릴렌 유기 안료		 20중량% -
비교예 4 일반 블랙 적외선 무기 안료 15중량% -
시험예. 색상, 은폐도, 투광시 색상 평가 및 반사율 평가
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 백시트를 대상으로, 블랙 색상 구현에 대한 색상 및 은폐도, 투광시 색상 평가를 실시하고, 750 nm 내지 1100 nm 파장 범위의 광에 대한 반사율을 측정하여, 하기 표 3, 도 3 및 도 4에 나타내었다.
(1) 색상 및 은폐도
백시트를 대상으로 색상 및 은폐도를 확인하여 블랙 색상이 구현되는 정도를 평가하였다. 구체적으로, Hunterlab사의 Ultrascan pro를 이용하여 L*a*b* 색차계를 측정하였으며, 측정 결과, 하기 표 2를 기준으로 색상을 판정하였다. 다만, 실시예와 다른 안료가 사용된 비교예 1 내지 4는 L*a*b* 색좌표로 판정하기에는 어려웠다.
또한, 은폐도는 유리/EVA/전극/EVA/백시트 구조로 라미네이팅 후 빛을 비추었을 때 전극이 시인되는 수준을 측정하는 방법으로 평가하였다.
구분 색상 판정 기준 은폐도 판정 기준
◎ L*<28, 0.6≤a*≤1, 0.2≤b*≤1 시인되지 않음
○ 28≤L*≤31, 0.6≤a*≤1, 0.2≤b*≤1 거의 시인되지 않음
X 28≤L*≤31, 1<a*, 1<b* 시인됨
(2) 투광시 색상
태양전지 백시트 후면에서 LED Lamp의 빛을 조사하면서 육안으로 확인되는 색상을 구분하였으며, 실시예 1 및 비교예 2 및 3의 측정 결과를 도 4에 나타내었다.
(3) 반사율
백시트를 대상으로 분광광도계(spectrophotometer, 제조사: Jasco社, 제품명: V670)를 사용하여 반사 모드에서 파장 300 nm 내지 2500 nm의 광원 범위에서의 분광 영역별 평균 반사율을 측정하였다. 구체적으로, 750 nm, 750 nm 내지 1100 nm, 및 750 nm 내지 2000 nm에서의 평균 분사율을 측정하였다. 또한 파장 300 nm 내지 2500 nm의 광원 범위에서의 반사율을 측정하였으며, 그 결과는 도 3에 나타냈다. 이때, 태양전지 셀의 외부양자효율 곡선도 측정하여 외부양자효율이 높은 구간에서의 반사율 차이를 비교할 수 있도록 나타내었다. 외부양자효율 측정용 태양전지 셀은 실리콘 셀로 MOTEC 사의 IM156B3을 사용하였다.

구 분		 색상 은폐도 투광시 색상 반사율(%)
L* a* b* 판정 가시광선영역(750nm) 셀의 QE 높은 영역(750~1100nm) 적외선 영역(750~2000nm)
실시예 1 27.97 0.74 0.46 ◎ ◎ Black 9.9 51 46.5
실시예 2 28.20 0.88 0.38 ○ ◎ Black 9.8 51.5 48.8
실시예 3 27.87 0.68 0.48 ◎ ◎ Black 9.4 50.1 45.3
실시예 4 27.87 0.73 0.46 ◎ ○ Black 10.3 51.6 47
실시예 5 27.97 0.73 0.45 ◎ ◎ Black 9.6 50.2 45.3
실시예 6 28.91 1.05 0.22 X ◎ Black 10.2 50.1 50.8
실시예 7 27.97 0.62 0.61 ◎ ◎ Black 9.7 48.7 45.3
실시예 8 29.15 0.83 0.46 ○ X Black 10.9 50.9 46.9
실시예 9 27.91 0.88 0.44 ◎ ◎ Black 9.2 47.2 43.8
비교예 1 25.80 -0.01 -0.39 ◎ ◎ Black 5.3 5.1 4.4
비교예 2 25.25 -0.09 -1.32 ◎ ◎ Green 7.2 55.3 54.4
비교예 3 30.55 -1.13 -2.68 ○ ◎ Purple 57.6 68.1 33.7
비교예 4 26.05 1.61 0.22 ◎ ◎ Black 6.8 18.1 45.8
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 백시트는 태양전지 셀의 외부양자효율(QE)이 높은 구간, 즉 750 nm 내지 1,100 nm에서 45 % 이상의 반사율을 보이면서도, 블랙 색상로 시인되어 다양한 분야에 적용할 수 있다.
특히, 실시예 1 내지 실시예 5의 백시트는, 실시예 6 내지 실시예 9의 백시트와 비교할 때, 수지 중의 안료의 함량과 제1 무기 안료 및 제2 무기 안료의 함량비가 좀 더 한정됨으로써, 색상, 은폐도 및 태양전지 셀의 외부양자효율(QE)이 높은 구간(파장 750 nm 내지 1100 nm)에서의 반사율 측면에서 더 우수한 효과를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
한편, 카본블랙을 포함하는 비교예 1 및 일반적인 블랙 적외선 반사 무기 안료를 포함하는 비교예 4의 경우에는, 태양전지 셀의 외부양자효율(QE)이 높은 구간(파장 750 nm 내지 1100 nm)에서의 반사율이 실시예에 비하여 현저히 낮은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예와 상이한 종류의 무기 안료를 적용한 비교예 2와 무기 안료 및 유기 안료의 혼합물을 적용한 비교예 3의 시트는 투광시 블랙 색상이 아닌 다른 색으로 시인되어 블랙 색상의 시트가 필요한 분야에 적용하기 어려운 문제가 있었다(도 4 참조).
10: 태양전지 모듈, 11: 태양전지 셀,
12: 제 1 봉지재 시트, 12': 제 2 봉지재 시트,
13: 백시트, 14: 투명 보호 기재.

Claims (13)

  1. 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 백시트로서, 상기 적외선 반사층의 총 중량을 기준으로 한 상기 무기 안료의 함량이 8 중량% 내지 23 중량%이고,
    상기 무기 안료가, 상기 무기 안료 총 중량을 기준으로,
    비스무트(Bi) 및 구리(Cu)를 포함하는 합금인 제1 무기 안료 83 중량% 내지 96 중량%; 및
    코발트(Co), 크롬(Cr), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 합금인 제2 무기 안료 4 중량% 내지 17 중량%를 포함하며,
    상기 태양전지용 백시트가 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 50 % 이상인, 태양전지용 백시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지용 백시트는 L*a*b* 색좌표에서 L* 값이 30 이하이고, a* 값이 0 내지 1이며, b* 값이 0 내지 1인, 태양전지용 백시트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무기 안료가 코발트(Co)-크롬(Cr)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금 및 코발트(Co)-크롬(Cr)-알루미늄(Al)-아연(Zn)-티타늄(Ti) 합금 중에서 선택된 1종 이상인, 태양전지용 백시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지가 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌비닐아세테이트 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인, 태양전지용 백시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지용 백시트가 백색 안료를 포함하는 기재층을 추가로 포함하는, 태양전지용 백시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 백색 안료는 이산화티탄을 포함하고, 0.3 ㎛ 내지 0.5 ㎛의 평균 입경을 갖는, 태양전지용 백시트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기재층이 기재층 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 25 중량%의 백색 안료를 포함하는, 태양전지용 백시트.
  12. 수지 및 무기 안료를 포함하는 적외선 반사층을 포함하는 태양전지용 봉지재로서, 상기 적외선 반사층의 총 중량을 기준으로 한 상기 무기 안료의 함량이 8 중량% 내지 23 중량%이고,
    상기 무기 안료가, 상기 무기 안료 총 중량을 기준으로,
    비스무트(Bi) 및 구리(Cu)를 포함하는 합금인 제1 무기 안료 83 중량% 내지 96 중량%; 및
    코발트(Co), 크롬(Cr), 아연(Zn) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 합금인 제2 무기 안료 4 중량% 내지 17 중량%를 포함하며,
    상기 태양전지용 봉지재는 750 nm 내지 1,100 nm 파장 범위에서의 평균 반사율이 50 % 이상인, 태양전지용 봉지재.
  13. 제1항 내지 제2항, 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항의 태양전지용 백시트; 또는 제12항에 따른 태양전지용 봉지재를 포함하는, 태양전지 모듈.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111682083B (zh) * 2020-06-01 2021-10-22 苏州明冠新材料科技有限公司 一种高反射率黑色太阳能电池背板及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013006898A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Agc Coat-Tech Co Ltd 熱線高反射塗料組成物、熱線高反射塗料組成物調製用キット、熱線高反射塗装物、および熱線高反射塗装物の製造方法
WO2013065811A1 (ja) * 2011-11-02 2013-05-10 大倉工業株式会社 太陽電池モジュール用裏面保護シートおよび太陽電池モジュール
JP2014214057A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 戸田工業株式会社 赤外線反射性黒色顔料、該赤外線反射性黒色顔料を用いた塗料及び樹脂組成物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS608620B2 (ja) 1977-08-08 1985-03-04 株式会社ダイヘン 誘導電器巻線の巻線方法
US10295712B2 (en) 2012-04-19 2019-05-21 Honeywell International Inc. Backsheets for photovoltaic modules using infrared reflective pigments
JP2015170774A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 リンテック株式会社 太陽電池モジュール用裏面保護シート、太陽電池モジュール
JPWO2018088323A1 (ja) * 2016-11-10 2019-03-28 三井化学東セロ株式会社 太陽電池裏面側封止シートセット、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013006898A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Agc Coat-Tech Co Ltd 熱線高反射塗料組成物、熱線高反射塗料組成物調製用キット、熱線高反射塗装物、および熱線高反射塗装物の製造方法
WO2013065811A1 (ja) * 2011-11-02 2013-05-10 大倉工業株式会社 太陽電池モジュール用裏面保護シートおよび太陽電池モジュール
JP2014214057A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 戸田工業株式会社 赤外線反射性黒色顔料、該赤外線反射性黒色顔料を用いた塗料及び樹脂組成物

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