KR20120017713A - 태양전지모듈용 충진재의 가교율 측정방법 - Google Patents

태양전지모듈용 충진재의 가교율 측정방법 Download PDF

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KR20120017713A
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Abstract

본 발명은 태양전지모듈에 관한 것으로, 특히 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정에 관한 것이다.
본 발명은 EVA 시트의 가교결합 시 발생하는 발열량의 측정을 통해 EVA 시트의 가교율을 측정하는 것이다.
이를 통해, 기존의 EVA 시트의 가교율을 측정하는 방법에 비해 매우 손쉽게 측정할 수 있어, EVA 시트의 가교율 측정시 공정시간이 증가하는 문제점을 방지할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 측정하는 과정에서 오차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있어, 태양전지모듈이 내구성을 예측하는데 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지모듈용 충진재의 가교율 측정방법{Method of measuring Crosslinking rate of filler sheet for solar cell module}
본 발명은 태양전지모듈에 관한 것으로, 특히 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정에 관한 것이다.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높이지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다.
태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열전지와 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양 광 전지로 나눌 수 있다.
그 중에서도 광을 흡수하여 생성된 p형 반도체의 전자와 n형 반도체의 정공이 전기에너지로 변환하는 태양 광 전지(이하, 태양전지라 함.)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 태양전지가 구동되는 개념을 설명하기 위한 개략도이다.
도시한 바와 같이, 태양전지(10)는 서로 마주하는 전극(11, 13) 사이에 p형 반도체층(15)과 n형 반도체층(17)으로 구성된 p-n 접합 반도체층의 구조로서 이루어지고 있다.
이러한 태양전지(10)의 전극(11, 13)에 발광부로서 전구를 연결하고 태양전지(10)를 태양광 등의 광원에 노출하면, n형 반도체층(17)과 p형 반도체층(15)을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생한다.
이와 같이, 광기전력 효과에 의해 발생된 기전력으로 태양전지(10)에 전기적으로 접속된 전구가 점등될 수 있다.
한편, 이러한 태양전지(10)는 적절한 크기의 전압과 전류를 생성하기 위하여 여러 개가 서로 직렬 또는 병렬로 연결되고, 외부 환경으로부터 보호되기 위하여 충진재, 표면막 등으로 진공상태에서 적층되어 모듈화된다.
여기서, 태양전지모듈은 태양전지(10)를 외부 환경으로부터 보호하고, 긴 수명을 보장할 수 있게 내구성을 갖추어야 하는데, 충진재는 이와 같은 역할을 하는데 중요한 구성요소이다
특히, 충진재가 적절한 가교율을 가질 경우, 충진재는 태양전지모듈 내부로 습기침투 등 외부환경으로부터 태양전지(10)를 보호하는 역할을 하는 동시에 태양전지(10)의 파손을 방지하는 완충재 역할 뿐만 아니라 태양전지모듈을 단단히 봉입하게 된다.
따라서, 충진재의 가교율을 측정하는 것으로 태양전지모듈의 내구성을 확보하는데 합착된 충진재가 적합한지 예측할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충진재의 가교율 측정을 통해 태양전지모듈의 내구성 확보를 위해 합착된 충진재의 가교율이 적합한지 손쉽게 예측하고자 하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 반도체층과 제 1 및 제 2 전극으로 이루어지는 다수의 태양전지와, 충진재, 백시트로 이루어지는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법에 있어서, 가교결합이 진행되지 않은 제 1 충진재 시료에 온도와 압력을 가해 완전히 가교결합이 일어날때까지의 제 1 발열량을 측정하는 단계와; 가교결합이 진행된 제 2 충진재 시료에 온도와 압력을 가해 완전히 가교결합이 일어날때까지의 제 2 발열량을 측정하는 단계와; 상기 제 1 발열량과 상기 제 2 발열량을 (제 1 발열량-제 2 발열량)/제 1 발열량 X 100의 식에 대입하여, 상기 충진재의 가교율을 측정하는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법을 제공한다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 발열량은 상기 제 1 및 제 2 충진재 시료의 발열피크의 면적으로부터 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 통해 측정하며, 상기 온도는 150 ~ 200℃ 이다.
그리고, 상기 발열피크의 면적이 작을수록, 상기 제 1 및 제 2 발열량이 작아지며, 상기 충진재는 접착력을 갖는 실리콘 수지 시트, PVB(Poly Vinyl Butyral) 시트, EVA(:Ethylene Vinyl Acetate) 시트 중 선택된 하나이다.
또한, 상기 충진재의 가교율은 80 ~ 90%이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 EVA 시트의 가교결합 시 발생하는 발열량의 측정을 통해 EVA 시트의 가교율을 측정할 수 있으므로, 기존의 EVA 시트의 가교율을 측정하는 방법에 비해 매우 손쉽게 측정할 수 있는 효과가 있다.
따라서, EVA 시트의 가교율 측정시 공정시간이 증가하는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 측정하는 과정에서 오차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있어, 태양전지모듈이 내구성을 예측하는데 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 태양전지가 구동되는 개념을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 태양전지를 모듈화한 태양전지모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 EVA 시트의 고분자가 가교결합하는 진행정도에 따른 모습을 나타낸 도면.
도 5는 EVA 시트의 발열피크를 나타낸 도면.
도 6은 EVA 시트의 온도에 따른 열 흐름 특성을 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 태양전지(100)는 크게 절연기판(101)과 박막층(150)으로 이루어진다.
이에 대해 자세히 살펴보면, 태양전지(100)는 투명한 절연기판(101)과, 태양광 등의 광이 입사되는 일면을 절연기판(101)의 하부면이라 정의하면, 절연기판(101)의 하부면에 다수의 박막층(150)이 증착되어 형성된다.
여기서, 박막층(150)은 절연기판(101)의 하부면에 순차적으로 증착되는 제 1 전극(120)과 반도체층(140) 그리고 제 2 전극(130)으로 이루어진다.
제 1 전극(120)은 절연기판(101)의 하부면으로부터 입사되는 태양광 등의 광의 투과를 위해 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide : TCO)로 형성된다. 예를 들어, 제 1 전극(120)은 ITO(indium tin oxide), GaZnO, AlZnO, InZnO 등으로 이루어질 수 있다.
이때, 제 1 전극(120)은 표면이 올록볼록한 요철 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는데, 특히, 요철 형상은 그 크기가 균일하고 일정한 형태를 갖도록 형성되어 있다.
따라서, 빛의 입사시 보다 효율적으로 전반사를 방지하고 광 산란을 확대하여 빛 포획을 증대시킬 수 있다.
이러한 제 1 전극(120)의 상부에는 앞서 전술한 바와 같이 반도체층(140)이 위치하는데, 반도체층(140)은 n+형 불순물을 포함하는 n형 반도체층(140a)과 p+형 불순물을 포함하는 p형 반도체층(140b)로, n형 반도체층(140a)과 p형 반도체층(140b) 사이에는 순수 비정질 실리콘층(140c)이 형성된다.
이때, 반도체층(140) 내의 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다. 즉, 반도체층(140)에서 n형 반도체층(140a)은 큰 전자밀도(electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고, p형 반도체층(140b)은 작은 전자밀도와 큰 정공밀도를 갖는다.
그리고, 반도체층(140)은 요철형상으로 형성되는 제 1 전극(120) 상에 순차적으로 증착되어 형성됨에 따라, 제 1 전극(120)과 동일하게 요철형상으로 형성된다.
그리고, 이러한 반도체층(140)의 상부에는 반사특성이 우수한 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 일명 배면전극이라 하는 제 2 전극(130)이 형성된다.
이러한 태양전지(100)가 태양광 등의 광에 노출되면, n형 반도체층(140a)과 p형 반도체층(140b)을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생한다.
이렇게 발생된 기전력에 의해 제 1 전극(120)과 제 2 전극(130) 사이에 전위차를 발생시키게 되어, 태양전지(100)를 충전시키게 된다.
이때, 태양전지(100)로 입사되어 반도체층(140)을 통과한 광은 제 2 전극(130)에 의해 반사되어 반도체층(140)으로 재입사됨에 따라, 기전력이 더욱 커지게 된다.
여기서, 태양전지(100)의 동작원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
앞서 전술한 바와 같이, 반도체층(140) 내의 전자들이 비대칭적으로 존재하는데, 열적 평형상태에서 n형 반도체층(140a)과 p형 반도체층(140b)의 접합으로 이루어진 반도체층(140) 내에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배(句配)에 의한 확산으로 전하의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성된다.
이에, 반도체층(140) 내부로, 반도체층(140)을 이루는 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 보다 큰 에너지를 갖는 광이 조사되었을 경우, 광 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite) 되며, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 된다.
또한, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다.
이렇게 생성된 자유전자와 정공을 과잉(excess) 캐리어라고 하며, 과잉 캐리어들은 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차이에 의해서 확산하게 된다.
이때, 과잉 캐리어 즉, p형 반도체층(140b)에서 여기된 전자들과 n형 반도체층(140a)에서 만들어진 정공을 각각의 소수 캐리어(minority carrier)라 정의되며, 기존 접합 전의 n형 또는 p형 반도체층(140a, 140b)내의 캐리어(즉, p형의 정공 및 n형의 전자)는 이와 구분해 다수 캐리어(majority carrier)라 정의된다.
이때, 다수 캐리어들은 전기장으로 인한 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만, p형 반도체층(140b)의 소수캐리어인 전자는 n형 반도체층(140a)으로 이동할 수 있게 된다.
따라서, 소수캐리어의 확산에 의해 반도체층(140) 내부에 전압차(potential difference)가 생기게 되며, 반도체층(140) 양측에 위치하는 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)을 외부회로에 연결하여 기전력을 활용함으로써, 이들 반도체층(140)을 전지로서 사용하게 되는 것이다.
이에, 태양전지(100) 내부로 많은 광이 입사되고, 입사된 광의 경로를 향상시키게 되면, 태양전지(100)의 광 흡수율을 높이게 됨으로써 에너지 변환효율이 향상되고, 이를 통해 반도체층(140) 내부의 전압차(potential difference)가 더욱 커지게 됨으로써, 태양전지(100)의 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
이러한 태양전지(100)는 적절한 크기의 전압과 전류를 생성하기 위하여 여러 개가 서로 직렬 또는 병렬로 연결되고, 외부 환경으로부터 보호되기 위하여 충진재, 표면막 등으로 진공상태에서 적층되어 모듈화된다.
도 3은 도 2의 태양전지를 모듈화한 태양전지모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 크게 태양전지모듈(200)은 태양전지패널(110)과 충진재(210) 그리고 백시트(230)으로 이루어진다.
이들에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 먼저 태양전지패널(110)은 절연기판(101) 상에 반도체층(도 2의 140) 그리고 제 1 및 제 2 전극(도 2의 120, 130)으로 이루어지는 다수의 태양전지(100)가 도전성 금속막과 같은 연결수단(미도시)이 태양전지(100)의 극성에 따라 솔더링 되는 방식으로 직렬 또는 병렬로 연결되어 구성된다.
이러한 태양전지패널(110)의 상부에는 접착력을 갖는 충진재(210)와 백시트(230)가 순차적으로 위치하는데, 접착력을 갖는 충진재(210)로는 실리콘 수지 시트, PVB(Poly Vinyl Butyral) 시트, EVA(:Ethylene Vinyl Acetate) 시트가 이용되며, 실리콘 수지 시트는 기포가 발생하기 때문에 현재는 PVB 시트와 EVA 시트가 이용되고 있다.
그리고, PVB 시트도 재료적으로 흡습성을 갖기 때문에 최근에는 EVA 시트(210)가 가장 많이 이용되고 있다.
EVA 시트(210)는 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체(copolymer)인 열경화성 수지로서, 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도가 우수하고 접착력과 투과율이 우수하며 자외선에 강해, 외부환경으로부터 태양전지패널(110)을 보호하는 역할을 한다.
또한, 태양전지패널(110)의 파손을 방지하는 완충재 역할 뿐만 아니라, 백시트(230)와 태양전지패널(110)의 절연기판(101)을 접착시켜 태양전지모듈(200)을 단단하게 봉입하는 역할을 한다.
즉, 태양전지모듈(200)은 EVA 시트(210)의 접착력을 통해 일체화된다.
그리고 EVA 시트(210)는 가교결합율(이하, 가교율이라 함)이 적절한 경우 외부로부터 태양전지패널(110)을 보다 효과적으로 보호하여, 태양전지모듈(200)의 수명을 최대로 할 수 있다.
특히 EVA 시트(210)의 가교율이 낮은 경우, 고분자 물질이 중력에 노출되어 있을 때 자체 중량으로 인하여 서서히 중력방향으로 휘어지는 크립(creep) 현상이 발생하게 되어, 태양전지모듈(200)의 변형을 초래하게 된다.
또한, EVA 시트(210)의 가교율이 높을 경우, 기공이 많이 발생하게 되어 EVA 시트(210)의 찢김강도가 약해져, EVA 시트(210)의 손상을 가져오게 된다.
따라서, 가교율이 높을 경우, 태양전지모듈(200)의 온도가 최고에 달했을 경우, 외부충격에 의해서 태양전지모듈(200)이 손상될 가능성이 커지고, 태양전지모듈(200)의 온도가 최저가 되었을 때에는 부스러지는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, EVA 시트(210)의 적절한 가교율의 조건은 태양전지모듈(200)의 내구성을 위해서 필수적인 요소이다.
EVA 시트(210)의 상부에는 태양전지모듈(200)의 방수, 절연 및 자외선 차단효과를 갖는 표면막 중의 하나인 백시트(230)가 위치한다. 물론 태양전지모듈(200)은 외부환경에 노출된 상태로 설치되기 때문에, 백시트(230)는 기후변환 및 습기에 강해야 하며, 전기적 자극에도 일정 수준 이상의 내구성을 갖고 있어야 한다.
이러한 백시트(230)는 기계적 강도가 높고 내구성이 있는 백판 반강화 유리 등으로 이루어진다.
이러한 백시트(230)의 배면에는 태양전지(100)와 케이블(미도시)의 안정적인 전기연결을 위한 접속단자함(240)이 설치된다.
그리고, 이러한 태양전지패널(110), EVA 시트(210), 백시트(230)를 포함하는 태양전지모듈(200)은 에지부에 결합된 지지프레임(250)에 의해 원하는 위치에 고정된다.
한편, 태양전지패널(110)을 외부로부터 보호하는 열경화성 수지인 EVA 시트(210)의 가교결합은 태양전지모듈(200)을 일체화하는 라미네이션(lamination) 공정 중에 이루어진다.
즉, 태양전지패널(110) 상에 EVA 시트(210)와 백시트(230)를 순차적으로 위치시키고, 이들을 라미네이터 장치(미도시)를 통해 진공상태에서 소정의 열과 압력을 가하여 열융착함으로써, 태양전지모듈(200)이 완성된다.
이때, 라미네이터 장치(미도시)에 의해 가해지는 열에 의해 EVA 시트(210)의 가교결합이 일어나게 되는 것이다.
여기서, 태양전지모듈의 내구성을 확보하기 위하여, 합착후 요구되는 EVA 시트(210)의 가교율은 80 ~ 90%이다.
본 발명은 EVA 시트(210)의 가교율을 손쉽게 측정함으로써, 태양전지모듈(200)의 내구성 확보를 위한 합착 공정 및 충진재의 적합성을 손쉽게 예측할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기존의 EVA 시트(210)의 가교율을 측정하기 위해서는 EVA 시트(210)를 열처리 한 후 질량을 측정하고, 질량을 측정한 EVA 시트(210)를 톨루엔에 담근 후, 용액과 함께 예를 들어 6시간 동안 추출 하여 가교결합이 발생하지 않은 부분을 용해한다.
이후, 추출된 부분을 6시간 동안 증발되도록 하여, 가교결합이 발생하지 않은 부분만이 남겨지도록 하고, 이렇게 가교결합이 발생하지 않은 부분의 질량을 측정 한 후, 이의 질량을 EVA 시트(210)의 최초 질량으로부터 나눔으로써, EVA 시트(210)의 가교율을 측정하게 된다.
이와 같이, 기존의 EVA 시트(210)의 가교율을 측정하기 위해서는 매우 많은 공정시간을 필요로 하며, 공정이 복잡한 문제점을 갖는다.
또한, 이와 같은 EVA 시트(210)의 가교율 측정은 많은 공정을 요하므로, 오차를 발생시키게 된다.
그러나, 본 발명은 EVA 시트(210)의 가교결합 시 발생하는 발열량의 측정을 통해 EVA 시트(210)의 가교율을 측정할 수 있으므로, 기존의 EVA 시트(210)의 가교율을 측정하는 방법에 비해 매우 손쉽게 측정할 수 있다.
따라서, EVA 시트(210)의 가교율 측정시 공정시간을 줄 일 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 그 방법이 매우 간단하므로, 측정하는 과정에서 오차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있어, 태양전지모듈(200)이 내구성을 예측하는데 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 EVA 시트의 고분자가 가교결합하는 진행정도에 따른 모습을 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, EVA 시트(도 3의 210)는 일정 온도에서 가교결합이 발생하게 되며, (a)에서 (d)로 갈수록 온도가 상승하여, 더욱 많은 가교결합이 일어나게 된다.
이때, EVA 시트(도 3의 210)는 가교결합하는 과정에서 열이 발생하게 되는데, 이는 EVA 시트(도 3의 210)와 같은 고분자재질이 상변화에 의해서 열량변화가 발생하게 되기 때문이다.
즉, EVA 시트(도 3의 210)는 태양전지모듈(도 3의 200)을 라미네이션하는 과정에서 가해지는 소정의 열과 압력에 의해 EVA 시트(도 3의 210)는 자유라디칼 반응을 통하여 가교결합 하게 되며, 이렇게 EVA 시트(도 3의 210)의 고분자가 가교결합하는 과정에서 열이 발생하게 되는 것이다.
특히, EVA 시트(도 3의 210)는 가교결합의 정도 즉, 가교결합이 많이 일어날수록 많은 양의 열이 발생하게 된다.
이렇듯, 가교결합에 의한 발열량의 차이는 가교결합이 일어나기 전과 가교결합이 일어난 후의 내부에너지의 차이를 나타낸다.
여기서, 태양전지모듈(도 3의 200)의 내구성을 확보하기 위하여, 요구되는 합착후의 EVA 시트(도 3의 210)의 가교율은 80 ~ 90%이므로, 가교결합이 진행되지 않은 EVA 시트(도 3의 210)를 완전히 가교결합되도록 할 때 발생하는 발열량으로부터, 합착에 의해 이미 가교결합이 진행된 EVA 시트(도 3의 210)가 완전 가교결합되도록 할 때 발열량을 뺀 값을 통해, 합착에 의해 가교결합이 진행된 EVA 시트(도 3의 210)의 가교율을 알 수 있는 것이다.
즉, EVA 시트(도 3의 210)의 가교율은 가교결합이 일어나지 않은 EVA 시트(도 3의 210)의 완전 가교결합시까지의 발열량 E1과 가교결합이 이미 진행된 EVA 시트(도 3의 210)의 완전 가교결합시까지의 추가 발열량 E2의 발열피크를 통해 각각의 피크 면적을 측정하여 구할 수 있다.
즉, EVA 시트(도 3의 210)의 가교율은 아래의 식으로 표현할 수 있다.
가교율 = (E1-E2)/E1 X 100 ...........식(1)
위의 E1은 가교결합이 일어나지 않은 EVA 시트(도 3의 210)의 가교결합이 완전히 진행될때까지 발생하는 발열량을 나타내며, E2는 가교결합이 진행된 EVA 시트(도 3의 210)의 가교결합이 완전히 진행될때까지의 추가 발열량을 나타낸다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 가교결합이 진행되지 않은 EVA 시트(도 3의 210)를 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 통해 질소분위기 하에서 일정하게 승온시키면, EVA 시트(도 3의 210)는 가교결합이 일어나는 온도영역에서 가교결합이 진행되면서 발열피크가 측정된다.
도 5의 A는 가교결합이 진행되지 않은 올리고머 상태의 EVA 시트(도 3의 210)의 온도 상승에 따른 완전 가교결합시까지 발생되는 발열피크를 나타내었다.
이때, 측정된 발열피크의 면적이 E1의 발열량이다.
그리고, E2는 이미 가교결합이 진행된 EVA 시트(도 3의 210)를 DSC를 통해 온도상승에 따른 완전 가교결합시까지 측정한 추가 발열량으로, 도 5의 B에 도시한 바와 같이 측정된 발열피크의 면적이 E2의 발열량이다.
따라서, 가교결합이 진행되지 않은 EVA 시트(도 3의 210)가 완전히 가교결합 할 때 발생하는 발열량과 이미 가교결합이 진행된 EVA 시트(도 3의 210)가 완전히 가교결합 할 때 발생하는 발열량을 통해 식(1)로부터 EVA 시트(도 3의 210)의 가교율을 측정할 수 있는 것이다.
일예로, 가교결합이 진행되지 않은 EVA 시트(도 3의 210)가 완전히 가교결합 할 때 발생하는 발열량을 100이라 하고, 가교결합이 이미 진행된 EVA 시트(도 3의 210)가 완전히 가교결합 할 때 발생하는 발열량을 20 이라 하면, 위의 식(1)을 통해
(100-20)/100 X 100 = 80
즉, 이미 가교결합이 진행된 EVA 시트의 가교율은 80%임을 측정할 수 있는 것이다.
도 6은 EVA 시트의 온도에 따른 열 흐름 특성을 나타낸 그래프이다.
여기서, sample 1은 가교결합이 진행되지 않은 EVA 시트의 완전 가교결합시까지의 발열피크이며, sample 2는 130℃의 온도에서 13분 동안 이미 가교결합이 일어난 EVA 시트의 발열피크이며, sample 3은 140℃의 온도에서 13분 동안 이미 가교결합이 일어난 EVA 시트의 발열피크이며, sample 4는 150℃의 온도에서 13분동안 이미 가교결합이 일어난 EVA 시트의 발열피크이다.
그리고 아래 표(1)은 도 6의 발열피크의 면적을 DSC를 통해 측정된 값이며, 가교율은 위의 식(1)을 통해 측정된 값을 정리한 표이다.
가교조건 발열량(J/g) 가교율(%)
Sample 1 12.98 0
Sample 2 6.98 46
Sample 3 2.58 80
Sample 4 0.65 95
위의 그래프와 표(1)을 보면, sample 1 ~ 4의 발열반응은 150 ~ 200℃ 내에서 이루어지며, sample 1의 발열피크의 면적이 가장 크게 형성되며, 가교결합의 온도가 높을수록 완전히 가교결합이 이루어질때까지의 추가적인 발열피크의 면적이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 발열량이 낮을수록 가교율이 높아지는 것을 확인 할 수 있다.
여기서, 가교결합의 온도가 높을 수록 가교결합이 많이 이루어지며, 발열피크의 면적이 감소하는 것은 발열량이 낮아지는 것을 알 수 있다.
즉, EVA 시트는 가교결합의 정도에 따라 발열피크의 면적이 달라짐을 알 수 있으며, 발열피크의 면적을 통해 발열량을 알 수 있다.
따라서, EVA 시트는 가교결합에 따라 발열량이 달라지므로, 위의 측정된 발열량을 통해 식(1)로부터 EVA 시트의 가교율을 측정할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 EVA 시트의 가교결합 시 발생하는 발열량의 측정을 통해 EVA 시트의 가교율을 측정할 수 있으므로, 기존의 EVA 시트의 가교율을 측정하는 방법에 비해 매우 손쉽게 측정할 수 있다.
따라서, EVA 시트의 가교율 측정시 공정시간이 증가하는 문제점을 방지할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 그 방법이 매우 간단하므로, 측정하는 과정에서 오차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 절연기판, 110 : 태양전지패널, 150 : 박막층
200 : 태양전지모듈, 210 : 충진재, 230 : 백시트, 240 : 접속단자함
250 : 지지프레임

Claims (6)

  1. 기판 상에 반도체층과 제 1 및 제 2 전극으로 이루어지는 다수의 태양전지와, 충진재, 백시트로 이루어지는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법에 있어서,
    가교결합이 진행되지 않은 제 1 충진재 시료에 온도와 압력을 가해 완전히 가교결합이 일어날때까지의 제 1 발열량을 측정하는 단계와;
    가교결합이 진행된 제 2 충진재 시료에 온도와 압력을 가해 완전히 가교결합이 일어날때까지의 제 2 발열량을 측정하는 단계와;
    상기 제 1 발열량과 상기 제 2 발열량을
    (제 1 발열량-제 2 발열량)/제 1 발열량 X 100의 식에 대입하여, 상기 충진재의 가교율을 측정하는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 발열량은 상기 제 1 및 제 2 충진재 시료의 발열피크의 면적으로부터 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 통해 측정하는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도는 150 ~ 200℃ 인 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 발열피크의 면적이 작을수록, 상기 제 1 및 제 2 발열량이 작아지는 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진재는 접착력을 갖는 실리콘 수지 시트, PVB(Poly Vinyl Butyral) 시트, EVA(:Ethylene Vinyl Acetate) 시트 중 선택된 하나인 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진재의 가교율은 80 ~ 90%인 태양전지모듈의 충진재의 가교율 측정방법.
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