KR20140139598A - 개선된 가수분해 안정성을 갖는 백시트 필름 - Google Patents

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케빈 엠 하머
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Abstract

본 발명은 대체로 광기전 모듈에 사용할 수 있는 필름, 필름, 이들 필름의 사용 및 제조 방법, 및 이들 필름을 포함하는 광기전 전지 및/또는 모듈에 관한 것이다. 그러한 필름의 일 예시적인 실시 형태는 수증기 투과율이 3.0 g/m2-day 미만인 배리어 층이며, 상기 배리어 층은 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한다. 그러한 필름의 다른 예시적인 실시 형태는 광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름으로서, 본 다층 필름은 플루오로중합체를 포함하는 제1 층; 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층; 및 올레핀계 중합체를 포함하는 제3 층을 포함한다. 제1 층 및 제3 층은 제2 층의 대향하는 주 표면들에 접합된다.

Description

개선된 가수분해 안정성을 갖는 백시트 필름{BACKSHEET FILM WITH IMPROVED HYDROLYTIC STABILITY}
본 발명은 대체로 광기전 모듈에 사용할 수 있는 필름, 다층 필름, 이들 필름의 사용 및 제조 방법, 및 이들 필름을 포함하는 광기전 전지 및/또는 모듈에 관한 것이다.
재생 에너지는 보충될 수 있는 천연 자원으로부터 유래된 에너지, 예컨대 태양광, 바람, 비, 조류(tide) 및 지열이다. 재생 에너지에 대한 요구는 기술의 발달 및 세계 인구의 증가로 인해서 실질적으로 증가되고 있다. 화석 연료가 오늘날 에너지 소모의 대부분을 공급하지만, 이들 연료는 재생가능하지 않다. 이들 화석 연료에 대한 전세계적 의존성은 그들의 고갈에 대한 우려뿐만 아니라 이들 연료의 연소로부터 기인되는 배기가스와 관련된 환경적 우려를 상승시켰다. 이러한 우려의 결과로서, 전세계 국가들은 대규모 및 소규모의 재생 에너지 자원 둘 모두를 개발하기 위한 계획을 수립해오고 있다. 오늘날 에너지 자원으로 여겨지는 것 중 하나는 태양광이다. 전세계적으로, 수 백만 가구가 현재 태양광 발전 시스템으로부터 전력을 얻는다. 태양광 발전에 대한 상승되는 요구에는, 이들 응용에 대한 요건을 충족시킬 수 있는 디바이스 및 재료에 대한 상승되는 요구가 동반되어 왔다.
광기전 모듈은 실외에서 사용되며, 이에 따라 악천후에 대한 연속된 노출에 처해 있다. 결과적으로, 광기전 모듈 및 그의 구성요소의 설계 및 제조에서의 기술적 과제는, 예를 들어 수증기, 바람, 및 일광을 포함한 혹독한 환경 조건에 처해질 때 장기간(예를 들어, 25년) 내구성을 달성하는 것이다.
광기전 모듈은 태양광 모듈을 전기적으로 절연시키고 환경(예를 들어, 습기 및 먼지)으로부터 태양광 모듈을 보호하는 후면 재료를 포함한다. 전형적인 후면 재료에는, 예를 들어 중합체 또는 유리 시트가 포함된다. 중합체 후면 재료(흔히 "백시트"로 지칭됨)에는 전형적으로 플루오로중합체를 포함하는 적어도 하나의 층 및 중합체(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중합체, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 중합체, 폴리에스테르, 및 폴리아미드)를 포함하는 다수의 다른 층들을 포함된다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2008/0216889호 및 미국 특허 제7,638,186호는 PET를 포함하는 백시트를 기술한다.
내구성 또는 성능을 개선시키려는 시도는 금속 포일, 무기 코팅, 및/또는 다수의 플루오로중합체 층들의 사용을 포함해 왔다. 이러한 노력은 매우 비용이 많이 드는 구조물로 이어질 수 있다. 추가적으로, 다층 필름들 중 일부는 더 경직되며(즉, 더 높은 탄성계수를 가지며), 이에 따라 태양광 모듈에 적용하기가 더 어렵다. 게다가, 종래의 구조물에서는 전체 구조물이 성공적으로 라미네이팅될 수 있도록, 라미네이션 이전에 완성된, 전형적으로 다층인 구조물이 가열 사이클을 받게 하는 것이 전형적으로 필요하다.
본 발명의 발명자들은 더 내구성 있는 중합체 백시트에 대한 필요성을 인식하였다. 본 발명의 발명자들은 개선된 성능을 갖는 중합체 백시트에 대한 필요성을 인식하였다. 본 발명의 발명자들은 향상된 내구성 및 성능을 나타내는 중합체 필름의 다양한 실시 형태를 알아내었다.
광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름의 일 실시 형태는 플루오로중합체를 포함하는 제1 층; 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층; 및 중합체를 포함하는 제3 층을 포함한다. 제1 층 및 제3 층은 제2 층의 대향하는 주 표면들에 접합된다.
광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름의 다른 실시 형태는 플루오로중합체를 포함하는 제1 층; 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만이고, 고유 점도가 0.65 이상이고, 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층; 및 올레핀계 중합체를 포함하는 제3 층을 포함한다. 제1 층 및 제3 층은 제2 층의 대향하는 주 표면들에 접합되고, 다층 필름은 96시간의 압력 쿠커 시험(Pressure Cooker Testing) 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다.
광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름의 다른 실시 형태는 수증기 투과율이 3.0 g/m2-day 미만인 배리어 층(barrier layer); 및 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층을 포함한다.
다층 필름을 제조하는 일 예시적인 방법은 겉보기 결정 크기가 약 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 층을 제공하는 단계; 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 층에 인접하게 배리어 층을 위치시키는 단계를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 다층 필름을 유리에 부착시키는 단계를 추가로 포함한다. 유리 상의 다층 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 96시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 올레핀 층을 추가시키는 단계를 추가로 포함한다.
이들 모든 실시 형태에는, 하기 중 하나 이상이 또한 존재할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.63 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.64 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.65 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.66 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.67 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.68 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.69 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상이다.
일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 약 23 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 약 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 유리에 적층되는 경우, 85℃ 및 85% 상대 습도 환경에서 3000시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 96시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 100시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 120시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다.
일부 실시 형태에서, PET는 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 이하이다. 일부 실시 형태에서, PET는 겉보기 결정 크기가 63 옹스트롬 이하이다. 일부 실시 형태에서, PET는 겉보기 결정 크기가 62 옹스트롬 이하이다. 일부 실시 형태에서, PET는 겉보기 결정 크기가 61 옹스트롬 이하이다. 일부 실시 형태에서, PET는 겉보기 결정 크기가 60 옹스트롬 이하이다.
일부 실시 형태에서, 제1 층은 플루오르화 단량체들 및 비플루오르화 단량체들의 혼성중합된 단위(interpolymerized unit)들 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 플루오로중합체는 반결정질이다. 일부 실시 형태에서, 제3 층은 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼성중합된 단위들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 (a) 제1 층과 제2 층 사이 및 (b) 제2 층과 제3 층 사이 중 적어도 한쪽의 사이에 타이 층(tie layer)을 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 (a) 제1 층과 제2 층 사이 및 (b) 제2 층과 제3 층 사이 중 적어도 한쪽의 사이에 접착제 층을 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 다층 필름은 실란을 포함하며, 상기 실란은 하기 층들 중 적어도 하나에 존재한다: 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제1 층과 제2 층 사이의 층, 및 제2 층과 제3 층 사이의 층. 일부 실시 형태에서, 전술된 임의의 다층 필름은 기판에 적용된다. 일부 실시 형태에서, 기판은 태양광 전지이다. 일부 실시 형태에서, 태양광 전지는 태양광 모듈 내에 배치된다.
본 발명의 다른 실시 형태는 전술된 바와 같은 필름을 포함하는 태양광 전지이다.
본 발명의 다른 실시 형태는 전술된 바와 같은 필름을 포함하는 태양광 모듈이다.
본 발명은 본 발명의 다양한 실시 형태들에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부된 도면과 관련하여 고려하면 더 완전히 이해될 수 있다.
<도 1>
도 1은 백시트로서 사용할 수 있는 일 예시적인 필름의 개략 단면도.
<도 2>
도 2는 백시트로서 사용할 수 있는 일 예시적인 필름의 개략 단면도.
도면들은 반드시 축척대로 된 것은 아니다. 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 나타낸 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 함이 아님을 이해할 것이다.
하기의 상세한 설명에서는, 본 명세서의 일부를 형성하고 몇몇 구체적 실시 형태가 예시로서 도시되어 있는 첨부된 도면 세트를 참고한다. 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 실시 형태들이 고려되고 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 받아들여지지 않는다.
본 발명은 대체로, 백시트로서 태양광 모듈에서 사용할 수 있는 다층 필름에 관한 것이다. 본 발명의 필름은 임의의 유형의 광기전 태양광 모듈에서 사용될 수 있다.
일 예시적인 실시 형태에서, 필름은 광기전 모듈에서 백시트로서 사용될 수 있으며, 수증기 투과율이 3 g/m2-day 미만인 배리어 층 및 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 배리어 층은 수증기 투과율이 2.5 g/m2-day 미만이다. 일부 실시 형태에서, 배리어 층은 수증기 투과율이 2.0 g/m2-day 미만이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "배리어 층"은 본 명세서에 기술된 바와 같이 측정할 때 수증기 투과율이 3 g/m2-day 미만인 임의의 무기 또는 유기 층을 지칭하는 것으로 의미된다. 이러한 유형의 필름은 선택적으로, 하기에 더 상세히 논의되는 바와 같이 추가 층을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 광기전 모듈에서 백시트로서 사용할 수 있는 필름은 다층 필름이다. 다층 필름의 일 구체적 구현 형태가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1은 광기전 모듈에서 백시트로서 사용할 수 있는 필름(100)을 도시한다. 필름(100)은 (1) 제1 층(110)(일부 실시 형태에서, 이 층은 플루오로중합체를 포함함); (2) 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층(120); 및 (3) 중합체인 제3 층(130)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 층(110) 및 제3 층(130)은 제2 층(120)의 대향하는 주 표면들에 접합된다.
다층 필름의 다른 구체적 구현 형태가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2는 광기전 모듈에서 백시트로서 사용할 수 있는 필름(200)을 도시한다. 필름(200)은 (1) 제1 층(210)(일부 실시 형태에서, 이 층은 플루오로중합체를 포함함); (2) 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층(220); (3) 중합체를 포함하는 제3 층(230); (4) 제1 층(210)과 제2 층(220) 사이의 접착제 층(240); 및 (5) 제2 층(220)과 제3 층(230) 사이의 접착제 층(250)을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 접착제 층들(240, 250) 중 단지 하나만 존재한다. 일부 실시 형태에서, 접착제 층들(240, 250) 중 적어도 하나는 타이 층이다.
일부 실시 형태에서, 백시트는 10 ㎸ 이상 또는 20 ㎸ 이상의 전기 절연파괴 전압 및/또는 본 명세서에 기술된 바와 같은 기계적 특성들 중 일부 또는 전부를 제공하기에 효과적인 두께를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 백시트의 두께는 약 200 μm 내지 약 400 μm이다. 일부 실시 형태에서, 백시트의 두께는 약 250 μm 내지 약 350 μm이다.
일부 실시 형태에서, 백시트는 탄소 입자 및/또는 안료(예를 들어, 백색 안료) 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 백시트는 상당량의 탄소 입자의 존재로 인해 흑색이다. 탄소 입자는 (예를 들어, 화학 개질제와의 화학 반응에 의해 또는 화학물질의 흡착에 의해) 개질, 예를 들어 표면 처리, 코팅될 수 있거나, 작용기를 함유할 수 있다. 탄소 입자에는 흑연, 풀러렌, 나노튜브, 그을음(soot), 카본 블랙(예를 들어, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black))이 포함된다. 전형적으로, 백시트 부분/층은 층의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 6 중량% 또는 최대 약 10 중량%의 탄소 입자를 함유할 수 있다. 탄소 입자 로딩률은 증가될 수 있지만, 이 경우 층은 전자 전도성이 될 수 있다. 이러한 경우에, 층은, 이것이 태양광 모듈 내로 포함될 때, 접지(earthed)될 수 있다. 그러나, 안료 또는 페인트가 사용된다면, 백시트는 상이한 색일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 백시트는 산화방지제, UV-흡수제, 가교결합제, 난연제, 광휘성 첨가제(photoluminescent additive), 및/또는 적하방지제(anti dripping agent) 중 하나 이상을 포함한다. 이들 성분의 양은 개별적으로 또는 조합해서 약 0.01 중량% 내지 약 40 중량%일 수 있다. 본 필름은 광범위한 열, 습기, 또는 UV 처리시에 단지 약간의 황변만을 나타낼 정도로 충분히 내성인 것으로 밝혀졌다. 일부 실시 형태에서, 백시트는 층의 중량을 기준으로 최대 35 중량% 또는 최대 30 중량% 또는 최대 20 중량% 또는 최대 10 중량%의 난연제를 포함하고 절연파괴 전압이 20 ㎸ 이상이다. 난연제 또는 적하방지제를 포함함으로써 본 명세서에 기술된 원하는 기계적 특성, 전기적 특성, 열 특성, 및 수분 특성을 유지하면서 우수한 연소방지 거동을 갖는 필름을 생성할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 필름은 85℃ 및 85% 상대 습도 환경에서 3000시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 96시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 100시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 110시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시 형태에서, 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 120시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는다.
선택적으로, 백시트 내의 하나 이상의 층들은 산화방지제, 광 안정제, 전도성 물질, 카본 블랙, 이산화티타늄, 흑연, 충전제, 윤활제, 안료, 가소제, 가공 조제, 안정제 등과 같은 공지된 보조제, 및 그러한 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 게다가, 금속화된 코팅 및 보강 재료가 또한 백시트에 사용될 수 있다. 이들은, 예를 들어 접합, 직조 또는 부직될 수 있는 중합체 또는 유리섬유 스크림을 포함한다. 그러한 재료는 선택적으로 별개의 층으로서 사용되거나 또는 다층 실시 형태의 층 내에 포함될 수 있다.
백시트의 층(들)을 하기에 더 상세히 기술한다.
PET 층
겉보기 결정 크기는, 예를 들어 결정 형성, 결정화 시간, 결정화 온도, 및 제조 공정을 포함한 다양한 인자들에 따라 변화할 수 있다. 일부 구현 형태에서, 텐터링(tentering) 동안의 온도는 겉보기 결정 크기에 영향을 주도록 변화될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 텐터링 온도는 230℃ 미만이다. 일부 실시 형태에서, 텐터링 온도는 225℃ 미만이다. PET 층은 겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 PET를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 결정 크기는 64 옹스트롬 미만이다. 일부 실시 형태에서, 결정 크기는 63 옹스트롬 미만이다. 일부 실시 형태에서, 결정 크기는 62 옹스트롬 미만이다. 일부 실시 형태에서, 결정 크기는 61 옹스트롬 미만이다. 일부 실시 형태에서, 결정 크기는 60 옹스트롬 미만이다.
일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상이다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 23 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는다.
일부 실시 형태에서, PET 층은 추가 중합체를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 추가 중합체에는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아릴레이트; 폴리아미드, 예컨대 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 폴리아미드 69, 폴리아미드 610, 및 폴리아미드 612; 방향족 폴리아미드 및 폴리프탈아미드; 열가소성 폴리이미드; 폴리에테르이미드; 폴리카르보네이트, 예컨대 비스페놀 A의 폴리카르보네이트; 아크릴 및 메타크릴 중합체, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리케톤, 예컨대 폴리(아릴 에테르 에테르 케톤) (PEEK) 및 에틸렌 또는 프로필렌과 일산화탄소의 교호 공중합체; 폴리에테르, 예컨대 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리(다이메틸페닐렌 옥사이드), 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리옥시메틸렌; 및 황-함유 중합체, 예컨대 폴리페닐렌 설파이드, 폴리설폰, 및 폴리에테르설폰이 포함된다.
일부 실시 형태에서, PET 층은 사전-수축된다. PET 층의 수축에 의해, 층은 ASTM D 2305-02에 따라 150℃의 온도에 15분의 기간 동안 노출될 때, 어느 한 평면 방향에서 그의 총 길이의 1.5% 미만으로 수축될 것이다. 그러한 필름은 구매가능하거나, 또는 최소 장력 하에서 필름을 그의 유리 전이 온도 초과의 온도, 바람직하게는 150℃ 초과의 온도에 사전-수축하기에 충분한 기간 동안 노출시켜서 제조될 수 있다. 그러한 열처리는 후처리로서 또는 필름을 제조하는 데 사용되는 초기 제조 공정 동안 일어날 수 있다.
일부 실시 형태에서, PET 층의 두께는 약 4 밀(mil) 내지 약 10 밀 마이크로미터이다. 일부 실시 형태에서, PET 층의 두께는 약 4.5 밀 내지 약 7 밀 마이크로미터이다.
플루오로중합체 층
모든 실시 형태들이 플루오로중합체 층을 포함하는 것은 아니며; 이 층은 선택적이다. 플루오로중합체 층이 요구되지는 않지만, 일부 실시 형태에서 포함될 수 있다. 플루오로중합체 층이 포함되는 경우, 플루오로중합체는 다양한 플루오로중합체로부터 선택될 수 있다. 그러한 플루오로중합체는 전형적으로 TFE(테트라플루오로 에틸렌), VDF(비닐리덴 플루오라이드), VF(비닐플루오라이드), 또는 CTFE(클로로트라이플루오로에틸렌)의 단일중합체이거나, 이들과 다른 플루오르화 또는 비플루오르화 단량체의 공중합체이다. 대표적인 재료에는 테트라플루오로에틸렌-에틸렌(ETFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시비닐에테르(PFA)의 공중합체, 비닐리덴 플루오라이드 및 클로로트라이플루오로에틸렌의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-에틸렌(HTE), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 비닐리덴 플루오라이드 및 클로로트라이플루오로에틸렌의 공중합체, 또는 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP) 및 비닐리덴 플루오라이드(VDF)로부터 유도되는 공중합체, 예컨대 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 THV 시리즈가 포함된다.
플루오로중합체 층은 필름 또는 바람직한 태양광 전지 응용품의 내부 구성요소들을 보호하기 위하여, 구조물에 낮은 수분 투과 특성("배리어" 특성)을 제공할 수 있다.
플루오로중합체 층으로서 적합한, 바람직한 부류의 플루오르화 공중합체는 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌 및 비닐리덴 플루오라이드와, 선택적으로 퍼플루오로 알킬 또는 알콕시 비닐 에테르로부터 유도되는 혼성중합된 단위들을 갖는 것들이다. 바람직하게는, 이러한 중합체들은 VDF로부터 유도되는 그의 혼성중합된 단위들을 약 30 중량% 미만의 VDF, 더 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량% 가진다. 비제한적인 예에는 미국 미네소타주 오크데일 소재의 다이네온 엘엘씨(Dyneon LLC,)로부터 입수가능한 THV 500이 포함된다.
플루오로중합체 층으로 사용하기에 적합한 다른 바람직한 부류의 재료는 HFP, 퍼플루오로 알킬 또는 알콕시 비닐 에테르(PAVE 또는 PAOVE)와 같은 다른 추가 단량체와 함께 TFE 및 에틸렌의 혼성중합된 단위들의 다양한 조합을 포함한다. 일례는 미국 미네소타주 오크데일 소재의 다이네온 엘엘씨로부터 입수가능한 HTE 1510이다.
중합체 층
모든 실시 형태들이 중합체 층을 포함하는 것은 아니며; 이 층은 선택적이다. 중합체 층이 요구되지는 않지만, 일부 실시 형태에서 포함될 수 있다. 중합체 층이 포함되는 경우, 임의의 중합체가 사용될 수 있으며, 이 층은 단일 또는 다층일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 올레핀계 중합체가 사용된다. 일부 예시적인 올레핀계 중합체에는, 예를 들어 일반 화학식 CH2=CHR"(여기서, R"은 수소 또는 C1-18 알킬임)의 하나 이상의 올레핀계 단량체로부터 유도되는 중합체 및 공중합체가 포함된다. 그러한 올레핀계 단량체의 예에는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐이 포함되며, 에틸렌이 일반적으로 바람직하다. 그러한 올레핀계 단량체로부터 유도되는 폴리올레핀의 대표적인 예에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 폴리(3-메틸부텐), 폴리(4-메틸펜텐), 및 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥타데센과의 공중합체가 포함된다.
올레핀계 중합체는 선택적으로 올레핀계 단량체, 및 올레핀계 단량체와 공중합가능한 하나 이상의 추가의 공단량체로부터 유도되는 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 공단량체는 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 폴리올레핀에 존재할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이 범위는 약 2 중량% 내지 13 중량%이다. 유용한 그러한 공단량체에는, 예를 들어 비닐 에스테르 단량체, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 클로로아세테이트, 비닐 클로로프로피오네이트; 아크릴 및 알파-알킬 아크릴산 단량체, 및 그의 알킬 에스테르, 아미드, 및 니트릴, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, N,N-다이메틸 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴; 비닐 아릴 단량체, 예컨대 스티렌, o-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, 및 비닐 나프탈렌; 비닐 및 비닐리덴 할라이드 단량체, 예컨대 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 및 비닐리덴 브로마이드; 말레산 및 푸마르산의 알킬 에스테르 단량체, 예컨대 다이메틸 말레에이트, 및 다이에틸 말레에이트; 비닐 알킬 에테르 단량체, 예컨대 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 아이소부틸 에테르 및 2-클로로에틸 비닐 에테르; 비닐 피리딘 단량체; N-비닐 카르바졸 단량체, 및 N-비닐 피롤리딘 단량체가 포함된다.
선택적으로, 중합체 층은 가교결합될 수 있다. 임의의 가교결합 방법이 사용될 수 있으며, 이러한 방법에는, 예를 들어 화학적 또는 e-빔 가교결합이 포함된다.
올레핀계 중합체는 또한 유리 카르복실산 기를 함유하는 금속 염 형태의 폴리올레핀, 또는 그의 블렌드를 포함할 수도 있다. 상기 카르복실산 중합체의 염을 제공하는 데 사용될 수 있는 예시적인 금속에는 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 바륨, 아연, 지르코늄, 베릴륨, 철, 니켈 및 코발트와 같은 1가, 2가 및 3가 금속이 있다.
올레핀계 중합체는 또한 이러한 폴리올레핀과 다른 폴리올레핀의 블렌드, 또는 둘 이상의 동일한 또는 상이한 폴리올레핀의 다층 구조체를 포함할 수 있다. 게다가, 이것은 통상적인 보조제, 예컨대 산화방지제, 광 안정제, 산 중화제, 충전제, 블로킹 방지제, 안료, 프라이머 및 다른 접착 촉진제를 포함할 수 있다.
바람직한 올레핀계 중합체는 단일중합체 및 에틸렌과 알파-올레핀의 공중합체와, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함한다. 후자의 대표적인 재료에는 이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수가능한 엘박스(Elvax) 150, 3170, 650 및 750이 포함된다.
일부 실시 형태에서, 백시트는 사용 동안 실질적으로 탈층되지 않는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 습기, 열, 추위, 바람, 화학물질 및/또는 다른 환경적 노출에 노출시 상이한 층들이 분리되는 것을 방지하기 위하여, 다층 물품의 상이한 층들 사이의 접착 접합 강도는 충분히 강하고 안정적이어야 한다. 비플루오로중합체 층들 사이에 또는 플루오로중합체 층에 인접하게 접착제가 필요할 수 있다. 모든 경우에서 층간 접착을 증가시키는 다양한 방법들이 일반적으로 당업계의 숙련자에게 공지되어 있다. 백시트 부분은 또한 상기 외부층과 중간층 사이에 접합 계면 또는 접합제를 포함할 수 있다.
접착제, 타이 층, 및 프라이머
모든 실시 형태들이 접착제 층, 타이 층, 또는 프라이머를 포함하는 것은 아니며; 이 층(또는 이들 층)은 선택적이다. 접착제 층 또는 타이 층은 요구되지는 않지만, 일부 실시 형태에서 포함될 수 있다. 접착제, 타이, 또는 프라이머 재료는 별개의 층으로 존재할 수 있거나 또는 다른 층 내에 포함될 수 있다.
접착제 층이 포함되는 경우, 임의의 공지된 접착제가 인접한 층들을 서로 접착하는 데 사용될 수 있다. 일부 예시적인 접착제에는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2005/0080210호(미국 특허 제6,911,512호로 허여됨), 미국 특허 제6,767,948호, 및 미국 특허 제6,753,087호에 기술된 것들이 포함되며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다. 당업자는 적절한 종래의 접합 기술을 선택된 다층 재료에 매칭하여 원하는 수준의 층간 접착을 달성할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 하나 이상의 타이 층이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 타이 층(들)은 플루오로중합체와의 층간 접착을 개선시킨다. 일부 실시 형태에서, 타이 층은 베이스(base) 및 방향족 물질, 예컨대 카테콜 노볼락 수지, 카테콜 크레졸 노볼락 수지, 폴리하이드록시 방향족 수지(선택적으로 상 전달 촉매와 함께)를 플루오로중합체와 블렌딩하고, 이어서 어느 하나의 층에 적용한 후 접합시킴으로써 이러한 개선을 달성한다. 대안적으로, 이러한 조성물은, 예를 들어 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 출원 공개 제2005/0080210호(미국 특허 제6,911,512호로 허여됨)에 개시된 바와 같이, 별개의 타이 층 없이 플루오로중합체 층으로서 사용될 수 있다. 다른 예시적인 타이 층은, 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 제6,767,948호에 전체적으로 기술된 바와 같이, 베이스, 크라운 에테르, 및 비플루오로중합체의 조합을 포함한다. 다른 예시적인 타이 층은, 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 제6,753,087호에 기술된 바와 같이, 아미노 치환된 오가노실란을 포함한다. 오가노실란은 작용화된 중합체와 선택적으로 블렌딩될 수 있다.
비플루오로중합체 층들 사이의 접착은 또한 무수물 또는 산 개질된 폴리올레핀의 적용, 실란 프라이머의 적용, 전자 빔 방사의 사용, 자외광 및 열의 사용 또는 그의 조합을 포함한 다양한 방식으로 달성될 수 있다.
둘 모두가 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2008/0216889호 및 미국 특허 제7,638,186호에 기술된 바와 같이, 다른 첨가제가 포함될 수 있으며, 상기 성분들에 대한 변형물이 포함될 수 있다.
실시예
압력 쿠커 시험 방법
이 시험은 고온, 고압, 및 높은 상대 습도의 환경에서 PET 및/또는 광기전 백시트의 에이징(aging)을 가속시키기 위한 수단을 제공한다. 하기에 명시된 바와 같이, EVA 봉지재를 사용하여 모든 샘플을 유리에 라미네이팅하였다. 생성된 유리-필름 구조물을 하기에 기술된 조건 하에서 시험하였다.
미국 미시간주 허드슨빌 소재의 에스펙(Espec)으로부터 상표명 "EHS-221M"으로 구매가능한 1.62 ft3 HAST(highly accelerated stress test, 초가속 응력 시험) 압력 쿠커를 121℃의 온도, 2.0 대기압의 압력 및 100% 상대 습도를 위해 프로그래밍하였다. 샘플들을 용기 내에 넣었으며, 48, 60, 72, 96, 100, 106, 116, 및 126시간 간격 후에 꺼내어 균열 증거에 대해 검사하였다.
라이트 테이블(light table)을 사용하여, 필름을 층들에서의 균열에 대해 조사하였다. 균열이 주어진 간격에서 보이지 않았다면, 이는 시험에 합격한 것으로 간주하였다. 균열이 주어진 간격에서 보였다면, 이는 시험에 불합격한 것으로 간주하였다.
파단시 신율
파단시 신율을 다음과 같이 결정하였다: 시험하려는 중합체 필름의 7.6 cm × 15.2 cm(3 인치 × 6 인치) 샘플을 상부 에지를 따라 2.5 cm(1 인치) 마스킹 테이프로 테이핑하였다. 5-지형(5-pronged) 커터를 깨끗한 커팅 보드 상에서 사용하여, 테이핑된 에지로부터 자유 에지까지 샘플에서 5개의 복제 1.3 cm(1/2 in) 스트립을 잘랐다. 이들 샘플을 "EHS-221M" 압력 쿠커 내에 넣었으며, 표 1에 나타낸 바와 같이 24, 48, 72, 및 96시간째에 꺼냈다. (미국 미네소타주 에덴 프래리 소재의 엠티에스(MTS)로부터 구매가능한) "MTS 인사이트(Insight)" 인장 시험 기기를 사용하여 2 인치/분 크로스헤드 속도 및 5.1 cm(2 인치) 그립 분리/게이지 길이를 사용하여 ASTM D882-10에 따라 5개의 복제 스트립 각각에 대해 파단시 신율을 측정하고 평균을 취하였다.
습열(Damp Heat) 시험 방법
이 시험은 85℃ 및 85% 상대 습도(RH)의 환경에서 PET 및/또는 광기전 백시트의 에이징을 가속시키기 위한 수단을 제공한다. (생고방(Saint Gobain)으로부터 상표명 "라이트스위치(LightSwitch)"로 구매가능한) 봉지재를 사용하여 15 cm × 30 cm(6 인치 × 12 인치) 샘플을 유리에 라미네이팅하였다. 라미네이팅된 구조물을 85℃ 및 85% RH의 습열 챔버 내에 넣었으며, 1000시간, 2000시간, 및 3000시간 후에 꺼내어 최초의 균열 증거를 확인하였다. 라이트 테이블을 사용하여, 라미네이팅된 구조물을 층들에서의 균열에 대해 조사하였다. 균열이 주어진 간격에서 보이지 않았다면, 이는 시험에 합격한 것으로 간주하였다. 균열이 주어진 간격에서 보였다면, 이는 시험에 불합격한 것으로 간주하였다.
수증기 투과율
37.8℃ 및 100% 상대 습도에서 ASTM F1249에 따라 수증기 투과율을 결정하였다.
고유 점도 시험 방법
필름을 용해시키는 데 사용된 용매가 60:40 w/w 페놀/다이클로로벤젠인 것을 제외하고는, ASTM D4603-03에 기술된 바와 같이 필름에 대해 고유 점도를 측정하였다.
산 말단 기 시험 방법
필름 샘플에 대한 하기의 변경을 제외하고는, ASTM D7409-07에 전반적으로 기술된 바와 같이 메트롬 티트리노(Metrohm Titrino) 799 시스템을 사용하여 적정함으로써 에이징된 PET 필름의 산 말단 기(AEG) 농도를 측정하였다: 중량, 용매, 용매 온도, 적정제, 및 적정제 용매, 이들은 하기에 기술됨. 2 g의 PET 샘플을 200℃에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매 중에 용해시켰다. 이 용액을 전위차 측정법에 의해 메탄올 중에 용해된 0.05 N 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH)에 대해 적정하였다. PET 용액에 대한 적정을 완료하는 데 필요한 TBAH의 양을 측정하고 이를 사용하여 AEG의 농도를 계산하였다. 이 방법은 상기에 기재된 것을 제외하고는 ASTM D 7409-07에 따랐다.
겉보기 결정 크기를 결정하는 방법
X선 회절을 사용하여 겉보기 결정 크기를 결정하고 PET (100) 최대 회절에 의해 추산하였다. 2축 연신된 PET에 대한 (100) 결정평면들은 필름 평면과 정렬되는 경향이 있으며, 따라서 그들로부터의 예외적인 신호가 있다. (100) 평면에 대해 평가된 결정자 크기는 분자축에 대한 횡방향들 중 하나에서의 결정 크기를 나타낸다. 샘플을 제로 백그라운드 규소 인서트(zero background silicon insert) 상에서 지시대로 시험하였다. 패널리티컬 엠피리안(PANalytical Empyrean) 회절계, 구리 Kα 방사선, 및 산란된 방사선의 픽셀(PIXcel) 검출기 레지스트리를 사용하여, 조사 스캔(survey scan) 형태로 반사 기하학적 데이터(reflection geometry data)를 수집하였다. 회절계를 가변 입사 빔 슬릿 및 고정된 회절 빔 슬릿에 장착하였다. 0.04도의 스텝 크기 및 2400초의 체류 시간을 사용하여 5 내지 55도(2θ)의 커플링된 연속 모드에서 조사 스캔을 수행하였다. 40 ㎸ 및 40 mA의 X선 발생기 세팅을 사용하였다.
피어슨(Pearson) VII 피크 형상 모델, 3차 스플라인 백그라운드 모델, 및 X선 회절 분석 소프트웨어(JADE, v9.1, 미국 캘리포니아주 리버무어 소재의 머티리얼즈 데이터 인코포레이티드(Materials Data Incorporated)에 의해 판매됨)를 사용하여, 관찰된 회절 피크들에 프로파일 피팅을 행하였다. 피크 폭들을 Ka1 성분의 반치 전폭(FWHM)으로 취하였다. 셰러(Scherrer) 식 및 기기 확장성(instrumental broadening)에 대한 보정 후의 관찰된 피크 FWHM 값들을 사용하고 0.9의 형상 인자를 이용하여 겉보기 결정자 크기(Dapp)를 결정하였다.
셰러 식 Dapp = Kλ / βcos(θ) (단위: Å)
(여기서, K = 0.90 형상 인자
λ = 1.540598 Å 파장 Cu Kα1
β = 기기 확장성에 대한 보정 후의 피크 FWHM 값 (단위: 라디안)
θ = 피크 위치 2θ의 절반
비교예 1
쓰리엠™ 스카치실드(Scotchshield)™ 필름 15T의 샘플은 2.9 밀 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET/PET) 필름에 접합된 250 마이크로미터(10 밀)의 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 층 및 최외층으로서 공칭상 30 마이크로미터(1.2 밀)의 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드(THV) 층을 가졌다. 쓰리엠™ 스카치실드™ 필름 15T 제품에서의 PET는 고유 점도(IV)가 0.51 dL/g이고 말단 기가 25 mEq/㎏이다. PET 필름은, PET 분자들을 기계 방향으로뿐만 아니라 횡방향으로도 배향시키는 텐터링으로 지칭되는 잘 알려진 공정에 의해 제조하였다. 이 필름은 약 235℃의 열 고정(heat set) 온도에서 통상적으로 인식된 기술에 의해 순차적으로 또는 동시에 2축 연신하였다. 이 PET 필름은 또한 필름을 불투명하게 하기 위하여 이산화티타늄 입자를 포함하였다. 이 PET 필름은 겉보기 결정 크기가 70 옹스트롬(Å)이었다.
미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 구매가능하고 광기전 전지용 백시트로서 판매되는, 쓰리엠™ 스카치실드™ 필름 15T의 25 cm × 30 cm(10 인치 × 12 인치) 필름을 0.46 mm(18 밀)의 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 봉지재(생고방으로부터 상표명 "라이트스위치"로 구매가능함) 층을 포함하는 유리에 라미네이팅하였다. 라미네이션은 쓰리엠™ 스카치실드™ 필름 15T의 EVA 층을 유리 상의 EVA에 인접하게 위치시키고, 이어서 4분 동안 소기함으로써 145℃에서 NPC 라미네이터 160 × 110 -S(일본 도쿄 소재)를 사용하여 이들 2개의 층을 서로 라미네이팅하고, 이어서 11분 동안 가압함으로써 수행하였다.
생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 72시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다. 생성된 조립체에 전술된 "습열 시험"을 행하였다. 3000시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다.
비교예 2
THV 층 및 접착제를 생략한 것을 제외하고는, 비교예 1에 대해 전술된 것과 동일한 공정 및 구성을 사용하였다.
생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 72시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다. 생성된 조립체에 전술된 "습열 시험"을 행하였다. 3000시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다.
비교예 3
스카치실드™ 필름 15T 필름 대신에, 114 마이크로미터(4.5 밀) 두께의 PET 필름을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1에 대해 전술된 것과 동일한 공정 및 구성을 사용하였다. 이 PET는 IV가 0.65 dL/g이고 말단 기가 18 mEq/㎏이었다. 연신 후의 필름 면적은 연신 전의 면적의 약 14배였으며, 평균 열 고정 온도는 225℃였다. 이 PET 필름은 겉보기 결정 크기가 59 옹스트롬(Å)이었다.
생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 100시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다.
비교예 4
비교예 3에서 기술된 114 마이크로미터(4.5 밀) 두께의 PET 필름의 노출된 표면에, 쓰리엠™ 스카치실드™ 필름 15T 제품 내의 타이 층을 통해, 5 밀 층의 백색 착색된 EVA를 접착하였다. 그의 표면 상에는 0.5 밀의 투명한 EVA 층이 있었다. 두 EVA 층 모두는 셀라니즈(Celanese)로부터 상표명 "아테바(Ateva) 1241"로 구매가능한 수지로부터 제조하였다. 슐만 컴퍼니(Schulman Company)로부터 구매가능한 마스터배치 "8000EC"로부터의 이산화티타늄 13 중량%를 혼합함으로써 백색 충전된 층을 얻었다. 사용된 EVA는 MVTR이 18 g/m2-day였다.
생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 106시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다.
비교예 5
비교예 3에서 기술된 것과 동일한 공정을 사용하여, 125 마이크로미터(5 밀) PET 필름을 제조하였다. 이 PET 필름은 7.5 중량%의 이산화티타늄 입자를 포함하였다. 이 PET 필름은 IV가 0.65 dL/g이고 말단 기가 18 mEq/㎏이었다. 이 PET 필름은 겉보기 결정 크기가 55 옹스트롬(Å)이었다.
실시예 1
비교예 3에서 기술된 114 마이크로미터(4.5 밀) 두께의 PET 필름을 사용하여, 일 표면에, 쓰리엠™ 스카치실드™ 필름 15T 제품 내의 타이 층을 통해, 25 마이크로미터(1 밀) 두께의 THV 플루오로중합체 층(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 판매되는 "다이네온(DYNEON) THV 610G"(MVTR이 1.3 g/m2-day임)로 구매가능함))을 접착하였다. PET의 타 표면에, 동일한 타이 층을 통해, 비교예 4에서 기술된 백색 EVA 층 및 투명 EVA 층을 접착하였다. 이어서, EVA의 투명 층을 비교예 1에서 기술된 것과 동일한 방법을 사용하여 유리에 라미네이팅하였다.
생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 126시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다. 샘플을 "습열 시험 방법"에 따라 시험하였으며, 3000 시간 후에 크랙을 나타내지 않았다. 압력 쿠커 시험의 다양한 시간 후의 전술된 PET 필름에 대한 파단시 신율이 표 1에 나타나 있다.
Figure pct00001
실시예 2
4.5 밀의 PET 필름 대신에 비교예 5로부터의 5 밀의 PET 필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서 기술된 것과 동일한 절차를 사용하여 조립체를 제조하였다. 생성된 조립체에 전술된 "압력 쿠커 시험 방법"을 행하였다. 126시간 후에, 이 샘플은 크랙을 가졌다. 샘플을 "습열 시험 방법"에 따라 시험하였으며, 3000시간 후에 크랙을 나타내지 않았다.
본 출원은 임의의 개시된 요소들의 조합을 허용한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어("a", "an", 및 "the")는 상호교환적으로 사용되고 하나 이상을 의미하며; "및/또는"은 하나 또는 둘 모두가 언급된 경우가 발생할 수 있음을 나타내는 데 사용되며, 예를 들어 A 및/또는 B는 (A 및 B) 및 (A 또는 B)를 포함한다.
본 명세서에 언급된 모든 참고문헌은 참고로 포함된다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는, 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는다면, 상기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시된 수치적 파라미터들은 본 명세서에 개시된 교시를 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변화될 수 있는 근사치들이다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는, 그 내용이 명확하게 달리 언급하지 않는다면, 복수의 지시 대상들을 갖는 실시예들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 그 내용이 명백히 달리 나타내지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명의 다양한 실시 형태 및 구현 형태가 개시되어 있다. 개시된 실시 형태는 제한적 목적이 아니라 예시적 목적을 위하여 제공된다. 전술한 구현 형태 및 다른 구현 형태는 하기의 특허청구범위의 범주 내에 속한다. 당업자는 본 발명이 개시된 바와는 다른 실시 형태 및 구현 형태로 실시될 수 있음을 파악할 수 있을 것이다. 당업자라면, 전술된 실시 형태 및 구현의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시 형태 및 구현 형태의 상세 사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 예시적인 실시 형태들 및 실시예들로 부당하게 제한되고자 하지 않으며, 본 발명의 범주를 하기와 같이 본 명세서에서 설명되는 특허청구범위에 의해서만 제한하고자 그러한 실시예들 및 실시 형태들은 단지 예로서 제시된다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 오직 하기의 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (59)

  1. 광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름으로서,
    플루오로중합체를 포함하는 제1 층;
    겉보기 결정 크기가 약 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층; 및
    중합체를 포함하는 제3 층을 포함하며,
    제1 층 및 제3 층은 제2 층의 대향하는 주 표면들에 접합되는 다층 필름.
  2. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.63 이상인 다층 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상인 다층 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 약 23 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 다층 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 다층 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 습열 시험(Damp Heat Testing) 후 3000시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 96시간의 압력 쿠커 시험(Pressure Cooker Testing) 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 100시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 120시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 층은 플루오르화 단량체들 및 비플루오르화 단량체들의 혼성중합된 단위(interpolymerized unit)들 중 적어도 하나를 포함하는 다층 필름.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 플루오로중합체는 반결정질인 다층 필름.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 층은 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼성중합된 단위들을 포함하는 다층 필름.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 제1 층과 제2 층 사이 및 (b) 제2 층과 제3 층 사이 중 적어도 한쪽의 사이에 타이 층(tie layer)을 추가로 포함하는 다층 필름.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 제1 층과 제2 층 사이 및 (b) 제2 층과 제3 층 사이 중 적어도 한쪽의 사이에 접착제 층을 추가로 포함하는 다층 필름.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 실란을 포함하며, 상기 실란은 하기 층들 중 적어도 하나에 존재하는 다층 필름: 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제1 층과 제2 층 사이의 층, 및 제2 층과 제3 층 사이의 층.
  17. 기판에 적용된 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 다층 필름을 포함하는 물품.
  18. 제17항에 있어서, 기판은 태양광 전지인 물품.
  19. 제1항의 다층 필름을 포함하는 태양광 모듈.
  20. 광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름으로서,
    플루오로중합체를 포함하는 제1 층;
    겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만이고, 고유 점도가 0.65 이상이고, 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제2 층; 및
    올레핀계 중합체를 포함하는 제3 층을 포함하며,
    제1 층 및 제3 층은 제2 층의 대향하는 주 표면들에 접합되고;
    96시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  21. 제20항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상인 다층 필름.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 3000 시간의 습열 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 100시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 120시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  26. 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 층은 플루오르화 단량체들 및 비플루오르화 단량체들의 혼성중합된 단위들 중 적어도 하나를 포함하는 다층 필름.
  27. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 플루오로중합체는 반결정질인 다층 필름.
  28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 층은 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼성중합된 단위들을 포함하는 다층 필름.
  29. 제20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 제1 층과 제2 층 사이 및 (b) 제2 층과 제3 층 사이 중 적어도 한쪽의 사이에 타이 층을 추가로 포함하는 다층 필름.
  30. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 실란을 포함하며, 상기 실란은 하기 층들 중 적어도 하나에 존재하는 다층 필름: 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제1 층과 제2 층 사이의 층, 및 제2 층과 제3 층 사이의 층.
  31. 기판에 적용된 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항의 다층 필름을 포함하는 물품.
  32. 제31항에 있어서, 기판은 태양광 전지인 물품.
  33. 제20항 내지 제32항 중 어느 한 항의 다층 필름을 포함하는 태양광 모듈.
  34. 광기전 모듈에서 백시트로서 사용하기 위한 다층 필름으로서,
    수증기 투과율이 3.0 g/m2-day 미만인 배리어 층(barrier layer); 및
    겉보기 결정 크기가 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층을 포함하는 다층 필름.
  35. 제34항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.63 이상인 다층 필름.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상인 다층 필름.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 23 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 다층 필름.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 다층 필름.
  39. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    플루오로중합체를 포함하는 다층 필름.
  40. 제39항에 있어서, 배리어 층은 플루오르화 단량체들 및 비플루오르화 단량체들의 혼성중합된 단위들 중 적어도 하나를 포함하는 다층 필름.
  41. 제34항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 3000시간의 습열 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  42. 제34항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  43. 제34항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  44. 제34항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  45. 제34항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 110시간의 압력 쿠커 시험 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 다층 필름.
  46. 제39항에 있어서, 플루오로중합체는 반결정질인 다층 필름.
  47. 제34항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    올레핀계 중합체를 포함하는 층을 추가로 포함하는 다층 필름.
  48. 제47항에 있어서, 층은 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼성중합된 단위들을 포함하는 다층 필름.
  49. 기판에 적용된 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항의 다층 필름을 포함하는 물품.
  50. 제49항에 있어서, 기판은 태양광 전지인 물품.
  51. 제34항의 다층 필름을 포함하는 태양광 모듈.
  52. 다층 필름의 제조 방법으로서,
    겉보기 결정 크기가 약 65 옹스트롬 미만인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 층을 제공하는 단계; 및
    폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 층에 인접하게 배리어 층을 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    다층 필름을 유리에 부착시키는 단계를 추가로 포함하며,
    유리 상의 다층 필름은 121℃ 및 100% 상대 습도 환경에서 96시간 후에 시각적 균열을 나타내지 않는 방법.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.63 이상인 방법.
  55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고유 점도가 0.70 이상인 방법.
  56. 제52항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 23 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 방법.
  57. 제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 킬로그램당 20 밀리당량 미만의 산 말단 기를 갖는 방법.
  58. 제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    올레핀 층을 추가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  59. 제52항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 층은 플루오로중합체를 포함하는 방법.
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