KR20150067154A - Cover glass for solar cell - Google Patents
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Abstract
체적 저항률이 1.0×108. 3Ω·cm 이상, 태양 전지 셀측에 배치되는 면의 표층 나트륨 농도가 Na2O 환산으로 0.01질량％ 이상, 13질량％ 이하의 범위인 태양 전지용 커버 유리를 제공한다.The volume resistivity is providing a 1.0 × 10 8. 3 Ω · cm or more, the range of the cover glass for solar cells in the surface layer than the sodium concentration is less than 0.01% by mass in terms of Na 2 O, 13% by weight of a surface disposed on solar cell side .
Description
본 발명은, 태양 전지용 커버 유리에 관한 것이다.The present invention relates to a cover glass for a solar cell.
지구 온난화 대책으로서 이산화탄소(CO2)의 삭감이 요구되는 가운데, 화석 연료를 사용하지 않는 자연 에너지의 하나로서, 또한 고갈되지 않는 에너지로서 태양광 발전 및 태양 전지의 보급이 진행되고 있다. 종래부터, 그 내부에 설치한 태양 전지 셀을 보호하기 위해서, 태양 전지용 커버 유리를 배치한 태양 전지 모듈이 알려져 있다. 태양 전지 모듈에 있어서는, 반도체 소자인 태양 전지 셀과, 예를 들어 태양 전지 모듈의 프레임 부분이나 태양 전지용 커버 유리와 태양 전지 셀 표면 사이의 전위 차에 기인하여 태양 전지 셀의 성능이 열화되고, 그 결과, 발전 시에 출력 특성이 저하되는 PID(Potential Induced Degradation)라고 칭해지는 현상이 발생하는 것이 보고되고 있다. 그 원인의 하나가 태양 전지용 커버 유리에 있다고 생각되고 있어, 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제하기 위해서 종래부터 각종 검토가 이루어지고 있었다.As a countermeasure against global warming, reduction of carbon dioxide (CO 2 ) is required, and as a natural energy that does not use fossil fuels, solar power generation and solar cells are being promoted as energy that is not depleted. BACKGROUND ART Conventionally, a solar cell module in which a cover glass for a solar cell is disposed in order to protect the solar cell provided inside the solar cell module is known. In the solar cell module, the performance of the solar cell deteriorates due to the potential difference between the solar cell, which is a semiconductor element, and the frame portion of the solar cell module, the cover glass for the solar cell, and the surface of the solar cell, As a result, it has been reported that a phenomenon referred to as PID (Potential Induced Degradation) occurs in which power characteristics are degraded at the time of power generation. It is considered that one of the causes is in the cover glass for a solar cell, and various studies have conventionally been conducted in order to suppress deterioration of the performance of the solar cell.
예를 들어, 비특허문헌 1에는, 태양 전지 모듈의 커버 유리로서 석영을 사용한 경우에는, 태양 전지 모듈 내에 전위 차를 부여해도 발전 성능 열화가 일어나지 않는다는 취지가 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 1에는, 태양 전지 모듈의 커버 유리 표면의, 적어도 태양 전지 셀과 가까운 면에 산화 규소를 주재료로 하는 알칼리 확산 방지층을 부여한 경우에는, 태양 전지 모듈 내에 전위 차를 부여해도 발전 성능 열화가 일어나지 않는다는 취지가 기재되어 있다.For example, Non-Patent Document 1 describes that when quartz is used as the cover glass of a solar cell module, even if a potential difference is given in the solar cell module, no deterioration of power generation performance occurs. Non-Patent Document 1 discloses that when an alkali diffusion preventing layer mainly composed of silicon oxide is provided on the surface of the cover glass surface of the solar cell module at least near the solar cell, even if a potential difference is given in the solar cell module, It is described that the deterioration does not occur.
그러나, 비특허문헌 1에서 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 기인하는 성능 열화가 일어나지 않는다는 석영은 면적이 크고 저렴하게 생산할 수 없기 때문에, 특히, 태양 전지와 같은 대면적의 커버 유리로서 적절하지 않다. 또한, 비특허문헌 1에는, 알칼리 확산 방지 산화 규소 박막을 유리 표면에 부여하는 방법으로는, 전위 차에 기인하는 성능 열화를 완전히 억제할 수 없다는 취지도 기재되어 있다. However, the quartz in which the performance deterioration due to the potential difference in the solar cell module does not occur in the non-patent document 1 is not suitable as a cover glass of a large area such as a solar cell because the area is large and can not be produced at low cost. Non-Patent Document 1 also discloses that, in the method of applying the alkali diffusion preventive silicon oxide thin film to the glass surface, the deterioration in performance due to the potential difference can not be completely suppressed.
이로 인해, 태양 전지용 커버 유리와 태양 전지 셀 표면 사이의 전위 차에 기인하는 성능 열화를 억제할 수 있는 태양 전지용 커버 유리는 여전히 찾아내지 못하고 있었다.As a result, a cover glass for a solar cell capable of suppressing deterioration in performance due to a potential difference between the solar cell cover glass and the solar cell cell surface has not been found.
본 발명은, 상기 종래 기술이 갖고 있는 문제를 감안하여, 태양 전지 셀 및 태양 전지용 커버 유리를 포함하는 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 기인하는 성능 열화를 억제하는 것이 가능한 태양 전지용 커버 유리를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a solar cell cover glass capable of suppressing deterioration in performance caused by a potential difference in a solar cell module including a solar cell and a cover glass for a solar cell The purpose.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 체적 저항률이 1.0×108. 3Ω·cm 이상, 태양 전지 셀측에 배치되는 면의 표층 나트륨 농도가 Na2O 환산으로 0.01질량％ 이상, 13질량％ 이하의 범위인 태양 전지용 커버 유리를 제공한다.The present invention to solve the aforementioned problems is the volume resistivity is 1.0 × 10 8. 3 Ω · cm or more, the sodium concentration of the surface layer of the surface disposed on the solar cell side of not less than 0.01% by mass in terms of Na 2 O, 13% or less Of the cover glass for a solar cell.
본 발명의 태양 전지용 커버 유리에 있어서는, 태양 전지 셀 및 태양 전지용 커버 유리를 포함하는 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 기인하는 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제할 수 있다. In the cover glass for a solar cell according to the present invention, performance deterioration of the solar cell due to the potential difference in the solar cell module including the solar cell and the cover glass for the solar cell can be suppressed.
도 1은, 실시예, 비교예에 있어서의 태양 전지 모듈의 종단면도.
도 2는, 실시예, 비교예에 있어서의 태양 전지 모듈의 횡단면도.
도 3은, 실시예, 비교예에 있어서의 가속 열화 시험의 설명도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment and a comparative example; Fig.
2 is a cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment and a comparative example;
3 is an explanatory diagram of an accelerated deterioration test in Examples and Comparative Examples;
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 다음의 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않으며, 다음 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and does not depart from the scope of the present invention, have.
본 실시 형태에서는, 본 발명의 태양 전지용 커버 유리에 대해서 설명한다. In the present embodiment, a cover glass for a solar cell of the present invention will be described.
여기서, 태양 전지용 커버 유리(이하, 간단히 「커버 유리」라고도 기재한다)란, 태양 전지 셀을 수납, 보호하기 위해서 태양 전지 셀의 일부 또는 전체를 밀봉하는 것이다.Here, a cover glass for a solar cell (hereinafter, simply referred to as a "cover glass") is to seal part or all of the solar cell in order to store and protect the solar cell.
태양 전지 셀을 태양 전지용 커버 유리로 밀봉할 때, 태양 전지 셀과 커버 유리를 직접 접촉시켜서 태양 전지 셀을 밀봉할 수도 있지만, 태양 전지 셀과 커버 유리 사이에 수지 등을 배치하여, 해당 수지를 통해서 커버 유리에 의해 태양 전지 셀을 밀봉할 수도 있다. 또한, 커버 유리의 외면에 보강용 유리나 수지를 더 설치할 수도 있다. 예를 들어, 슈퍼 스트레이트형 실리콘계 박막 태양 전지나 카드뮴텔루라이드(CdTe) 박막 태양 전지는, 일반적으로 커버 유리에 태양 전지 셀이 직접 접촉하고 있다.When the solar cell is sealed with a solar cell cover glass, it is possible to seal the solar cell by directly contacting the solar cell with the cover glass. However, by arranging the resin between the solar cell and the cover glass, The solar cell may be sealed by the cover glass. In addition, reinforcing glass or resin may be further provided on the outer surface of the cover glass. For example, in a super-straight type silicon-based thin film solar cell or a cadmium telluride (CdTe) thin film solar cell, a solar cell directly contacts a cover glass.
그리고, 본 발명의 발명자들은 이러한 태양 전지용 커버 유리에 있어서, 체적 저항률 및, 표층 나트륨 농도에 착안하여, 이들 값이 소정의 범위에 있는 경우에, 반도체 장치 내의 전위 차에 기인하는 성능 열화를 억제할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.The inventors of the present invention paid attention to the volume resistivity and the surface sodium concentration in such a solar cell cover glass so as to suppress performance deterioration due to the potential difference in the semiconductor device when these values are within a predetermined range The present inventors have completed the present invention.
구체적으로는, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 체적 저항률이 1.0×108.3Ω·cm 이상, 태양 전지 셀측에 배치되는 면의 표층 나트륨 농도가 Na2O 환산으로 0.01질량％ 이상, 13질량％ 이하의 범위이다.Specifically, the solar cell cover glass according to one embodiment of the invention, the volume resistivity is 1.0 × 10 8.3 Ω · cm or more, the sodium concentration of the surface layer of the surface disposed on the solar cell side of not less than 0.01 mass% as Na 2 O equivalent, 13 parts by mass % ≪ / RTI >
태양 전지 모듈 내에는, 1개 이상의 태양 전지 셀이 전기적으로 직렬, 혹은, 병렬로 접속되어 있다. 여기에서는, 복수의 태양 전지 모듈을 전기적으로 직렬로 접속한 것을 스트링이라고 정의한다. 1개 또는 복수의 스트링을 전기적으로 병렬로 접속한 것을 태양 전지 어레이라고 정의한다. In the solar cell module, at least one solar cell is electrically connected in series or in parallel. Here, a plurality of solar cell modules electrically connected in series is defined as a string. One or a plurality of strings electrically connected in parallel is defined as a solar cell array.
태양 전지 어레이를, 직류―교류 변환 장치인 인버터 등으로 구성되는 파워 컨디셔너에게 접속하면, 전체로서 태양광 발전 시스템이 된다. 태양광 발전 시스템으로부터 전력을 취출할 경우에는, 송전에 의한 에너지 손실을 작게 하기 위해서, 시스템 전압은 높은 것이 바람직하다. 시스템 전압을 높게 하기 위해서는, 스트링을 구성하는 태양 전지 모듈의 직렬 접속의 수를 증가시킴으로써 달성할 수 있다. 하나의 스트링에는 직렬로 접속한 태양 전지 모듈이 존재하기 때문에, 스트링의 양단에 위치한 2개의 모듈 중 태양 전지 셀에는, 시스템 전압분의 전위 차가 발생하고 있다.When the solar cell array is connected to a power conditioner composed of an inverter, which is a DC-ac converter, the solar power generation system becomes a solar power generation system as a whole. In the case of extracting electric power from the solar power generation system, it is preferable that the system voltage is high in order to reduce energy loss due to power transmission. In order to raise the system voltage, it is possible to increase the number of series connection of the solar cell modules constituting the string. Since there is a solar cell module connected in series to one string, a potential difference of the system voltage is generated in the solar cell among the two modules located at both ends of the string.
그런데, 각 모듈에 있어서, 프레임과 같은 전기적으로 접지할 수 있는 구조가 구비되어 있는 경우에는, 태양 전지 모듈을 접지하는 것이 의무화되어 있다. 따라서, 스트링을 구성하는 태양 전지 모듈의 프레임이 각각 접지되어 있고, 스트링의 일단부를 구성하는 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀이 접지와 동일 전위인 경우, 스트링의 다른 일단부에 위치하고 있는 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀은, 접지 전위에 대하여 마이너스 전위에 있게 된다.In the case where each module has an electrically groundable structure such as a frame, it is obligatory to ground the solar cell module. Therefore, when the frames of the solar cell modules constituting the strings are respectively grounded and the solar cell in the solar cell module constituting one end of the string is at the same potential as the ground, The solar cell is at a negative potential with respect to the ground potential.
태양 전지 셀의 성능 열화는, 상기 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 기인한다고 생각되지만, 구체적인 메커니즘은 명확하지 않다. 가능성의 하나로서, 태양 전지 모듈 표면과 태양 전지 셀 간의 전위 차에 의해 커버 유리에 포함되는 각종 이온, 특히 나트륨 이온이 반도체 소자측으로 이동해 반도체 소자의 성능 열화를 야기하고 있다고 생각된다. 상기 각종 이온은, 유리와 태양 전지 셀 사이의 밀봉재를 확산시켜 태양 전지 셀에 이르고, 태양 전지 셀 표면의 전극, 질화 규소 등의 저반사층, 태양 전지 셀 그 자체와 반응하여, 발전 성능 열화가 발생하는 경우가 있다. 또한, 밀봉재에 각종 이온이 확산되어 밀봉재와 반응한 결과, 밀봉재의 변질, 박리 등의 열화가 발생하는 경우도 있다. 또한, 상기 각종 이온이 밀봉재나 반도체 소자로 확산되지 않는 경우에도, 유리 표면에 편석된 각종 이온에 의해, 태양 전지 셀 표면이 차지 업되어, 성능 열화를 야기한다.The performance deterioration of the solar cell is thought to be due to the potential difference in the solar cell module, but the specific mechanism is not clear. It is considered that the potential difference between the surface of the solar cell module and the solar battery cell causes various ions contained in the cover glass, particularly sodium ions, to migrate to the semiconductor device side and cause deterioration of performance of the semiconductor device. These ions diffuse the sealing material between the glass and the solar cell to reach the solar cell, react with the electrode on the surface of the solar cell, the low reflection layer such as silicon nitride, and the solar cell itself, . In addition, various ions are diffused in the sealing material and react with the sealing material, resulting in deterioration such as deterioration or peeling of the sealing material. In addition, even when the various ions are not diffused into the sealing material or the semiconductor element, the surface of the solar cell is charged up by various ions segregated on the glass surface, resulting in performance deterioration.
이에 대해, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 체적 저항률 및 표층 나트륨 농도가 소정의 범위 내에 있기 때문에, 전위 차가 발생한 경우에도 커버 유리로부터의 각종 이온의 이동이 일어나기 어렵고, 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 의한 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제할 수 있는 것으로 추인된다. On the other hand, since the volume resistivity and the surface layer sodium concentration in the solar cell cover glass of the present embodiment are within a predetermined range, it is difficult for various ions to migrate from the cover glass even when a potential difference occurs, It is conceivable that deterioration of the performance of the solar cell due to the solar cell can be suppressed.
또한, 여기에서 말하는 체적 저항률이란, 150℃에 있어서의 체적 저항률을 의미하고 있다. 측정은, ASTM D257에 준거한 방법(3단자법)으로 행할 수 있고, 보다 구체적으로는, 예를 들어 후술하는 실시예에 나타낸 수순에 의해 측정할 수 있다.The volume resistivity referred to herein means the volume resistivity at 150 占 폚. The measurement can be carried out by the method according to ASTM D257 (three-terminal method), and more specifically, for example, by the procedure shown in the following examples.
본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 체적 저항률은 상기와 같이 1.0×108.3Ω·cm 이상이면 되지만, 1.0×109. 0Ω·cm 이상 1.0×1013Ω·cm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.0×109. 0Ω·cm 이상 1.0×1010. 5Ω·cm 이하인 것이 더욱 바람직하다.The embodiment of the solar cell cover glass, the volume resistivity is more than 1.0 × 10 8.3 Ω · cm as described above, but, and 1.0 × 10 9. 0 Ω · cm or more 1.0 × more preferably not more than 10 13 Ω · cm, more than 1.0 × 10 9. 0 Ω · cm 1.0 × 10 10. it is more preferably not more than 5 Ω · cm.
또한, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리의 태양 전지 셀측에 배치되는 면의 표층 나트륨 농도는 Na2O 환산으로 0.01질량％ 이상 13질량％ 이하의 범위 내이다.Further, the surface sodium concentration of the surface disposed on the solar cell side of the solar cell cover glass of the present embodiment is in the less than 0.01% by mass in terms of Na 2 O in the range of more than 13% by weight.
태양 전지용 커버 유리 중에 포함되어 있는 성분 중, 주로 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 의해 이동하고, 태양 전지 셀의 광전 변환 성능을 열화시키는 이온으로서는 사이즈가 작고 움직이기 쉬운 나트륨 이온이 고려된다.Of the components contained in the solar cell cover glass, sodium ions that are small in size and easy to move are considered as ions that move due to the potential difference in the solar cell module and deteriorate the photoelectric conversion performance of the solar cell.
이로 인해, 태양 전지용 커버 유리의 체적 저항값 및 태양 전지 셀측에 배치되는 면(표층)의 나트륨 농도를 상기 범위로 함으로써, 태양 전지 모듈 내의 전위 차에 의한 태양 전지용 커버 유리로부터 태양 전지 셀에의 이온의 이동이 억제되어, 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제할 수 있다고 생각된다.Accordingly, by setting the volume resistance value of the solar cell cover glass and the sodium concentration of the surface (surface layer) disposed on the solar battery cell side within the above range, it is possible to prevent the ion from the solar cell cover glass It is considered that the deterioration of the performance of the solar cell can be suppressed.
표층 나트륨 농도로서는, Na2O 환산으로 10질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 표층 나트륨 농도의 하한값으로서는 상기한 바와 같이 0.01질량％ 이상이면 되지만, 예를 들어 1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.The concentration of the surface layer sodium is more preferably 10% by mass or less in terms of Na 2 O, still more preferably 5% by mass or less. The lower limit of the concentration of the surface layer sodium may be 0.01% by mass or more, for example, as described above, but is more preferably 1% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more.
또한, 본 발명에 있어서의 표층 나트륨 농도는, 태양 전지용 커버 유리에 있어서, 태양 전지 셀측에 배치되는 면(한쪽 면)의 나트륨 농도를 의미하고 있고, 특히, 태양 전지 셀측의 최표면 부분으로부터 3㎛의 깊이의 범위를 포함하는 영역의 나트륨 농도를 의미하고 있다. 표층 나트륨 농도의 측정은, 예를 들어 파장 분산형 형광 X선 분석 장치를 사용해서 행할 수 있고, 구체적으로는 예를 들어 후술하는 실시예에 나타낸 방법에 의해 행할 수 있다.The sodium concentration in the surface layer in the present invention means the concentration of sodium on the surface (one surface) of the solar cell cover glass disposed on the solar cell side. Particularly, Of the depth of the region. The measurement of the surface layer sodium concentration can be carried out, for example, by using a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer, and specifically, for example, by the method described in the following Examples.
또한, 태양 전지 셀측과는 반대측 면(다른 쪽의 면)이나 측면 부분에 관한 표층 나트륨 농도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이들 면에 대해서도 표층 나트륨 농도가 상기 규정을 만족하고 있는 것이 보다 바람직하다. 즉, 태양 전지용 커버 유리의 모든 면에 대해서 표층 나트륨 농도가 상기 규정을 만족하고 있는 것이 더욱 바람직하다.The surface layer sodium concentration on the side (the other side) or the side surface opposite to the side of the solar cell is not particularly limited, but it is more preferable that the surface layer sodium concentration satisfies the above-described conditions on these surfaces. That is, it is more preferable that the surface layer sodium concentration on all surfaces of the solar cell cover glass satisfy the above requirements.
표층 나트륨 농도를 상기 범위로 하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 유리 조성을 선택함으로써, 유리 전체에 포함되는 나트륨 농도를 조정하는 방법을 들 수 있다. 또한, 태양 전지용 커버 유리에 대해서 화학 강화 처리를 행하고, 유리 표층 부분에 포함되는 나트륨 이온을 다른 이온으로 치환하는 방법을 들 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리로서는 화학 강화 처리가 실시되고 있는 것이 바람직하다.The method of setting the surface layer sodium concentration in the above-mentioned range is not particularly limited, and for example, a method of adjusting the sodium concentration contained in the whole glass by selecting a glass composition may be mentioned. Further, a chemical strengthening treatment may be applied to a cover glass for a solar cell, and sodium ions contained in the glass surface layer portion may be replaced with other ions. Therefore, the cover glass for a solar cell of the present embodiment is preferably subjected to chemical strengthening treatment.
또한, 본 실시 형태의 커버 유리에 사용하는 유리는, 화학 강화 처리에 의해 표층 부분에 포함되는 나트륨 이온이 다른 이온으로 치환되기 쉬운 것이 바람직하다. 즉, 화학 강화 처리에 의해 응력이 깊게 들어가기 쉬운 것이 바람직하다. 이러한 유리의 일례로서, 알루미노실리케이트 유리를 들 수 있다. 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리로서, 화학 강화 처리를 실시한 유리를 사용한 경우, 화학 강화에 의해 얇아도 강도가 높은 유리 기판이 얻어지기 때문에, 태양 전지 모듈의 경량화에도 크게 기여할 수 있는 점에서도 바람직하다.It is preferable that the glass used for the cover glass of the present embodiment is such that the sodium ion contained in the surface layer portion is easily replaced by other ions by the chemical strengthening treatment. That is, it is preferable that stress tends to be deeply introduced by the chemical strengthening treatment. An example of such a glass is aluminosilicate glass. When a glass subjected to the chemical strengthening treatment is used as the cover glass for a solar cell of the present embodiment, a glass substrate having a high strength even if thinned by chemical strengthening is obtained, which is also preferable from the viewpoint of contributing to light weight of the solar cell module .
화학 강화 처리 조건으로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 각종 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들어, 350 내지 550℃의 KNO3 용융염에 2 내지 20시간, 유리 기판을 침지시키는 것이 전형적이다. 경제적인 시점에서는 350 내지 500℃ 2 내지 16시간의 조건에서 침지시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 침지 시간은 2 내지 10시간이다.The chemical strengthening treatment conditions are not particularly limited and can be carried out by various known methods. For example, it is typical to immerse a glass substrate in a KNO 3 molten salt at 350 to 550 ° C for 2 to 20 hours. At an economical point, it is preferable to immerse at 350 to 500 DEG C for 2 to 16 hours, more preferably 2 to 10 hours.
본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리의 내부 나트륨 농도로서는, Na2O 환산으로 0.01질량％ 이상, 15질량％ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 여기서, 상한값에 관해서는, 14질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 내부 나트륨 농도의 하한값으로서는 상기한 바와 같이 0.01질량％ 이상인 것이 바람직하고, 5질량％ 이상인 것이 제조 비용면에서 더욱 바람직하다. 또한, 내부 나트륨 농도는, 예를 들어 파장 분산형 형광 X선 분석 장치를 사용하여 측정을 행할 수 있고, 그 상세는 예를 들어 후술하는 실시예에서 나타낸 방법에 의해 행할 수 있다. As the sodium concentration inside the solar cell cover glass of the present embodiment, it is preferred that Na 2 O in terms of the range of 0.01 mass% or more and less than 15% by mass. Here, the upper limit value is more preferably 14 mass% or less. The lower limit of the internal sodium concentration is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of production cost as described above. Further, the internal sodium concentration can be measured by using, for example, a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer, and the details thereof can be performed, for example, by the method shown in the following embodiments.
그리고, 본 실시 형태의 커버 유리의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 강도와 경량화의 양립의 관점에서, 예를 들어 0.3mm 이상, 4.0mm 이하인 것이 바람직하고, 0.5mm 이상 2.0mm 이하인 것이 보다 바람직하다.The thickness of the cover glass of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.3 mm or more and 4.0 mm or less, more preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, from the viewpoint of both strength and lightness .
또한, 본 발명자들은, 태양 전지 모듈 내에 전계가 형성되었을 때의 커버 유리로부터 태양 전지 셀에의 나트륨 이온이 확산되기 쉬운 것이 태양 전지 셀의 열화와 상관성이 있는 것을 감안하여, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리의 각 물성을 포함하는 식 1에 의해 산출되는 DNa의 수치가 특정한 범위 내일 때, 태양 전지 셀의 열화를 매우 유효하게 억제할 수 있어, 더욱 바람직한 태양 전지용 커버 유리로 할 수 있음을 알아냈다.In view of the fact that the tendency of the sodium ion to diffuse from the cover glass to the solar cell when the electric field is formed in the solar cell module is correlated with deterioration of the solar cell, the inventors of the present invention have found that, The deterioration of the solar cell can be very effectively suppressed when the value of D Na calculated by the formula 1 including each physical property of the cover glass is within a specific range and it can be made a more preferable cover glass for a solar cell I got it.
즉, 이하의 식 1에서 산출되는 DNa값이 1×10-6 이상, 23 이하의 범위라면, 태양 전지 모듈 내에 전계가 형성되었을 때의 태양 전지 셀의 열화를 특히 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 이 후, 식 1로부터 산출되는 수치를 DNa로 나타낸다.That is, if the value of D Na calculated in the following formula 1 is in the range of 1 × 10 -6 to 23, it is preferable since deterioration of the solar cell when the electric field is formed in the solar cell module can be suppressed particularly . Then, the numerical value calculated from the equation 1 is denoted by D Na .
(식 1) DNa=(SNa×BNa)／log10(ρ) (Formula 1) D Na = (S Na B Na ) / log 10 (ρ)
ρ: 커버 유리의 체적 저항률(Ω·cm), ρ: volume resistivity (Ω · cm) of the cover glass,
SNa: 유리 표층 나트륨 농도(Na2O 환산: 질량％) S Na : glass surface layer sodium concentration (in terms of Na 2 O: mass%)
BNa: 유리 내부 나트륨 농도(Na2O 환산: 질량％) B Na : Na concentration in glass (in terms of Na 2 O: mass%)
또한, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 비가교 산소량(비가교 산소량 비율(NBO／T))이 0.1 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the non-crosslinked oxygen amount (non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T)) of the solar cell cover glass of the present embodiment is 0.1 or more.
여기에서 말하는 비가교 산소량 비율(NBO／T)은, 비가교 산소량 비율(NBO／T)=(비가교 산소의 수)／(4면체 배위하고 있는 양이온의 수)에 의해 산출할 수 있다.The non-crosslinked oxygen content ratio (NBO / T) referred to herein can be calculated by the non-crosslinked oxygen content ratio (NBO / T) = (the number of non-crosslinked oxygen) / (the number of cations coordinated to the tetrahedron).
유리는, 그 주성분으로서 포함되는 SiO2 등에 의해 형성되는 그물눈 구조를 갖고 있으며, 구체적으로는, 예를 들어 SiO4 사면체끼리가 정점의 산소를 공유함으로써 상기 그물눈 구조가 형성되어 있다. 이러한 그물눈 구조를 형성할 때에 Si 간을 가교하는 산소를 가교 산소라 하고, Si-O-Si의 결합이 절단되는 등으로 Si를 가교하지 않고 있는 산소를 비가교 산소라고 한다.The glass contains SiO 2 as its main component Or the like, and specifically, for example, SiO 2 The tetrahedrons share the peak of oxygen to form the mesh structure. Oxygen which bridges Si between bridging structures when forming such a mesh structure is called bridged oxygen, and oxygen not bridging Si due to the breakage of Si-O-Si bonds is referred to as bridged oxygen.
비가교 산소 부분은 마이너스로 대전하여, 주위에 있는 양이온을 속박하기 쉬워진다. 이로 인해, 상기한 바와 같이 태양 전지용 커버 유리 내의 비가교 산소량 비율(NBO／T)이 0.1 이상인 경우, 태양 전지 모듈 내에서 전위 차가 발생한 경우에서도 태양 전지 셀에의 양이온의 이동을 보다 억제하는 것이 가능하게 된다고 생각된다.The non-crosslinked oxygen part is negatively charged, and it becomes easy to bind the surrounding cations. Therefore, when the non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T) in the solar cell cover glass is 0.1 or more as described above, it is possible to further suppress the migration of the positive ions to the solar cell even when a potential difference occurs in the solar cell module .
비가교 산소량 비율(NBO／T)로서는 0.4 이상인 경우에, 태양 전지 셀에의 양이온의 이동을 더욱 억제하고, 태양 전지 셀의 성능 열화를 보다 억제할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 비가교 산소량 비율(NBO／T)의 상한값으로서는 특별히 한정되는 것은 아니나, 비가교 산소량 비율(NBO／T)이 커지면 커버 유리의 강도가 저하되기 때문에, 요구되는 강도 등에 따라서 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들어 0.9 이하인 것이 바람직하다.In the case where the non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T) is 0.4 or more, the migration of the cation to the solar cell is further suppressed, and the deterioration of the performance of the solar cell is further suppressed. The upper limit value of the non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T) is not particularly limited, but the strength of the cover glass is lowered when the non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T) is increased. Therefore, Is preferably 0.9 or less.
또한, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 내부 β-OH 농도가 0.30mm-1 이하가 바람직하고 0.26mm-1 이하인 것이 더욱 바람직하며, 0.25mm-1 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 내부 β-OH 농도의 하한값은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 0mm-1 이상으로 할 수 있다.In addition, the solar cell cover glass according to one embodiment of the invention, the internal β-OH levels, and is preferably 0.30mm -1 or less, and more preferably not more than 0.26mm -1, it is particularly preferred not more than 0.25mm -1. Further, the lower limit value of the internal? -OH concentration is not particularly limited, and may be, for example, 0 mm -1 or more.
내부 β-OH 농도는 유리 조직 내에 포함되는 OH기의 양을 나타내고 있고, 내부β-OH 농도가 높을수록 유리 조직 내에 잔존하는 수분량이 많은 것을 나타내고 있다. 플러스 이온인 나트륨 이온이 유리 내에서 이동할 경우, 유리 내의 수분에 기인한 플러스의 수소 이온과 그 위치를 치환함으로써 나트륨은 유리 내를 이동한다고 생각된다. 이로 인해, 내부 β-OH 농도가 높은 경우, 나트륨이 이동하기 쉬우므로, 전위 차 기인의 발전 성능 저하가 발생하기 쉬워지기 때문에, 태양 전지용 커버 유리로서 적합하지 않는 경우가 있다고 생각된다.The internal? -OH concentration indicates the amount of OH groups contained in the free tissue, and the higher the internal? -OH concentration, the greater the amount of water remaining in the free tissue. When sodium ions, which are positive ions, migrate in the glass, it is thought that sodium is displaced in the glass by substituting its position with positive hydrogen ions due to moisture in the glass. Therefore, when the internal? -OH concentration is high, sodium is liable to migrate, and therefore, generation performance of the potential difference is liable to be lowered. Therefore, it may be considered that it is not suitable as a solar cell cover glass.
본 발명에 있어서의 태양 전지용 커버 유리의 유리 종류로서는, 본 발명의 범위 내라면, 특히 제약을 받지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미노붕규산 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리 등을 들 수 있다.The glass type of the cover glass for a solar cell in the present invention can be used without limitation, provided that it is within the scope of the present invention. Examples thereof include alumino borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, and the like.
본 실시 형태에 있어서는, 알루미노붕규산 유리로서는 예를 들어, 질량 백분율로 이하의 조성을 갖는 것을 사용할 수 있다.In the present embodiment, as the aluminoborosilicate glass, for example, those having the following composition in percentage by mass can be used.
SiO2 45∼70％, SiO2 45 to 70%
Al2O3 5∼25％, 5 to 25% of Al 2 O 3 ,
B2O3 1∼20％, B2O3 1 to 20%
MgO 0∼10％, MgO 0 to 10%
CaO 0∼15％, CaO 0 to 15%
SrO 0∼15％, SrO 0 to 15%
BaO 0∼20％를 포함한다.BaO 0 to 20%.
본 실시 형태에 있어서는, 알루미노실리케이트 유리로서는 예를 들어, 몰 백분율로 이하의 조성을 갖는 것을 사용할 수 있다.In the present embodiment, as the aluminosilicate glass, for example, those having the following composition in molar percentage can be used.
SiO2 50∼85％, 50 to 85% of SiO 2 ,
Al2O3 1∼15％, Al 2 O 3 1 to 15%
Na2O 5∼17％ Na 2 O 5 - 17%
K2O 3∼15％ K 2 O 3 to 15%
MgO 0∼15％, MgO 0 to 15%
CaO 0∼15％, CaO 0 to 15%
ZrO2 0∼5％, 0 to 5% of ZrO 2 ,
또한, SiO2 및 Al2O3의 함유량의 합계가 75％ 이하,The total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is 75% or less,
Na2O 및 K2O의 함유량의 합계 Na2O＋K2O가 12∼25％,The total content of Na 2 O and K 2 O Na 2 O + K 2 O is 12-25%,
MgO 및 CaO의 함유량의 합계 MgO＋CaO가 7∼15％를 포함한다.The total content of MgO and CaO is 7 to 15%.
본 실시 형태에 있어서는, 소다석회 유리로서는 예를 들어, 질량 백분율로 이하의 조성을 갖는 것을 사용할 수 있다.In this embodiment, soda lime glass having, for example, the following composition in percentage by mass can be used.
SiO2 69∼74％,SiO2 69 to 74%
Al2O3 0∼3％, Al2O3 0 to 3%
Na2O 0∼20％ Na 2 O 0 - 20%
K2O 0∼5％ K 2 O 0 to 5%
MgO 0∼6％, MgO 0 to 6%
CaO 5∼12％를 포함한다. CaO 5-12%.
본 발명의 태양 전지용 커버 유리의 제조 방법으로서는, 일반적인 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 플로트법, 롤 아웃법, 퓨전법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 태양 전지용으로서 대면적을 갖는 유리의 제법으로서는 플로트법이 바람직하기 때문에, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 플로트법으로 제조되는 것이 바람직하다.As a method of producing the cover glass for a solar cell of the present invention, a general method can be employed. Examples thereof include a float method, a roll-out method, and a fusion method. Among them, since the float process is preferable as a process for producing a glass having a large area for a solar cell, it is preferable that the cover glass for a solar cell of the present embodiment is manufactured by a float process.
본 발명의 태양 전지용 커버 유리의 표면에 기능층이 형성되어 있어도 된다. 기능층으로서는, 예를 들어 실리카계 저 굴절 재료나 고 굴절층／저 굴절층을 적층한 반사 방지층, 알칼리 배리어 기능 등을 갖는 언더코트층, 밀착 개선층, 보호층, 파장 변환 기능을 갖는 층 등을 들 수 있다. 또한, 유리 표면에 에칭 처리 등에 의해 요철을 형성하고, 반사 방지층, 밀착 개선층으로서의 기능을 부여하는 것도 가능하다.The functional layer may be formed on the surface of the cover glass for a solar cell of the present invention. Examples of the functional layer include an antireflection layer formed by laminating a silica-based low refractive index material or a high refractive index layer / a low refractive index layer, an undercoat layer having an alkali barrier function or the like, a adhesion improving layer, a protective layer, . It is also possible to form unevenness on the glass surface by an etching treatment or the like to give a function as an antireflection layer or adhesion improving layer.
본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리를 사용하는 태양 전지 셀로서는 특별히 한정되는 것이 아니라, 그 태양 전지 셀을 포함하는 태양 전지 모듈로 했을 때에 상기 태양 전지 모듈 내에 전위 차를 갖는 각종 태양 전지 셀에 대하여 적용할 수 있다. 태양 전지 셀의 종류는, 예를 들어 결정 실리콘 태양 전지, 박막 실리콘 태양 전지, 박막 화합물 태양 전지(CdTe, CI(G)S, CZTS), 유기 박막 태양 전지, 색소 증감 태양 전지, 고효율 화합물 태양 전지 등을 들 수 있다. 결정 실리콘 태양 전지에 있어서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 헤테로정션(아몰퍼스／결정 실리콘: 통칭 HIT) 등을 들 수 있다. 또한, 결정 실리콘 태양 전지에 있어서는, 표면에 전극을 갖지 않는 백 콘택트형 태양 전지는, 통상의 표면에 전극을 갖는 결정 실리콘 태양 전지보다도, 표면이 대전되기 쉽기 때문에, 특히 본 실시 형태의 커버 유리를 사용하는 것이 유효하다.The solar cell using the cover glass for a solar cell according to the present embodiment is not particularly limited and may be applied to various solar cells having a potential difference in the solar cell module when the solar cell module includes the solar cell can do. Examples of the type of the solar cell include a crystalline silicon solar cell, a thin film silicon solar cell, a thin film compound solar cell (CdTe, CI (G) S, CZTS), an organic thin film solar cell, And the like. In the crystalline silicon solar cell, examples include single crystal silicon, polycrystalline silicon, and heterojunction (amorphous / crystalline silicon: commonly referred to as HIT). In addition, in the crystalline silicon solar cell, the back contact type solar cell having no electrode on the surface tends to be charged more than the crystalline silicon solar cell having the electrode on the normal surface. Therefore, It is effective to use.
본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리에 의해, 각종 구조의 태양 전지 모듈에 있어서, 모듈 내부의 전위 차에 기인하는 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제하는 것이 가능하게 된다.With the cover glass for a solar cell of the present embodiment, deterioration of the performance of the solar cell due to the potential difference inside the module can be suppressed in the solar cell module of various structures.
특히, 태양광 발전 시스템의 발전 용량이 5kW 이상이면, 억제 효과가 현저해지기 때문에, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리는, 발전 용량이 5kW 이상인 태양광 발전 시스템에 사용되는 것이 바람직하다. 태양광 발전 시스템의 발전 용량이 더욱 큰 경우에도 억제 효과는 현저해지고, 10kW 이상의 발전 용량이면 억제 효과가 더욱 현저해지므로, 발전 용량이 10kW 이상인 태양광 발전 시스템에 사용되는 것이 더욱 바람직하다.Particularly, when the power generation capacity of the solar power generation system is 5 kW or more, the suppression effect becomes remarkable. Therefore, it is preferable that the cover glass for solar cell of the present embodiment is used for a solar power generation system having a power generation capacity of 5 kW or more. Even when the generation capacity of the solar power generation system is larger, the suppression effect becomes remarkable. The power generation capacity of 10 kW or more makes the suppression effect more conspicuous. Therefore, it is more preferable to use the solar power generation system with a power generation capacity of 10 kW or more.
또한, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리에 의해, 1개의 스트링의 해방 전압, 혹은 시스템 전압이 300V를 초과하는 시스템에서는, 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제하는 효과가 현저해진다. 이로 인해, 1개의 스트링의 해방 전압, 혹은 시스템 전압이 300V를 초과하는 시스템에 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리를 바람직하게 사용할 수 있다.Further, with the solar cell cover glass of the present embodiment, in the system in which the release voltage or the system voltage of one string exceeds 300 V, the effect of suppressing performance deterioration of the solar cell becomes remarkable. Therefore, the solar cell cover glass of the present embodiment can be preferably used for a system in which the release voltage of one string or the system voltage exceeds 300V.
또한, 1개의 스트링의 해방 전압, 혹은 시스템 전압이 더욱 큰 경우에도 억제 효과는 현저해지고, 500V를 초과하는 시스템에서는 억제 효과가 더욱 현저해진다. 이로 인해, 1개의 스트링의 해방 전압, 혹은 시스템 전압이 500V를 초과하는 시스템에 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리를 보다 바람직하게 사용할 수 있다.Further, even when the release voltage or the system voltage of one string is larger, the suppression effect becomes remarkable, and in the system exceeding 500 V, the suppression effect becomes more conspicuous. This makes it possible to more suitably use the solar cell cover glass of the present embodiment for a system in which the release voltage of one string or the system voltage exceeds 500V.
또한, 파워 컨디셔너의 절연 방식이 트랜스레스인 경우에는, 스트링을 구성하는 절반의 모듈 내의 태양 전지 셀이 반드시 전기적으로 접지된 프레임보다도 저전위가 된다. 이로 인해, 트랜스리스 파워 컨디셔너를 내장한 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양 전지 모듈에 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리를 바람직하게 사용할 수 있다. Further, when the insulating condition of the power conditioner is transreceived, the solar cells in the half modules constituting the string are always at a lower potential than the electrically grounded frame. As a result, the cover glass for a solar cell of the present embodiment can be preferably used for a solar cell module constituting a solar power generation system incorporating a trans-lyse power conditioner.
고전압 스트링을 구성하는 모든 모듈의 커버 유리를 본 실시 형태의 커버 유리로 하지 않아도, 접지 전위보다 비교적 저전위의 위치에 접속되어 있는 모듈만, 본 실시 형태의 태양 전지용 커버 유리로 하는 것이 비용 면에서는 바람직하다. 예를 들어, 1개의 스트링 중에서, 접지 전위에 대하여 절댓값으로 200V 이상 저전위에 위치하고 있는 모듈의 커버 유리만 본 실시 형태의 커버 유리를 사용함으로써도 효과를 발휘할 수 있다. 혹은, 1개의 스트링의 중에서, 구성 모듈 중, 접지 전위에 대하여 가장 저전위측에서 5분의 3을 초과하지 않는 범위에서, 혹은 3분의 1을 초과하지 않는 범위에서, 본 발명의 커버 유리를 사용한 태양 전지 모듈을 이용함으로써도, 전위에 의한 태양 전지 셀의 성능 열화를 억제할 수 있다.Even if the cover glass of all the modules constituting the high voltage string is not used as the cover glass of the present embodiment, only the module connected to the position of relatively lower potential than the ground potential is required to be made of the cover glass for the solar cell of this embodiment, desirable. For example, among the single strings, the effect of the cover glass of the present embodiment can be exerted by using only the cover glass of the module located above the low potential of 200 V or more in absolute value with respect to the ground potential. Alternatively, of the constituent modules among the strings, the cover glass of the present invention may be used in a range that does not exceed 3/5 of the lowest potential side with respect to the ground potential, The deterioration of the performance of the solar cell due to the potential can be suppressed even by using the used solar cell module.
또한, 본 실시 형태의 커버 유리는, 태양 전지 용도에 한정되는 것이 아니라, 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 장치 내에 전위 차를 갖는 각종 반도체 소자에 대하여 적용할 수 있다. 특히, 본 실시 형태의 커버 유리는 투명하기 때문에 커버 유리를 설치하는 부분에 대해서 투광성이 요구되는 각종 반도체 소자에 대하여 적용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 PDP, FED나 LCD 등의 각종 디스플레이나, 고체 촬상 소자나, 반도체 레이저 등의 발광 소자, 태양 전지 모듈 등에 포함되는 반도체 소자의 커버 유리로서 바람직하게 사용할 수 있다.The cover glass of the present embodiment is not limited to a solar cell, but can be applied to various semiconductor devices having a potential difference in the semiconductor device in a semiconductor device including semiconductor devices. Particularly, since the cover glass of the present embodiment is transparent, it is preferable to apply it to various semiconductor devices which require translucency to the portion where the cover glass is provided. Specifically, it can be suitably used as a cover glass for semiconductor devices contained in various displays such as PDP, FED and LCD, light-emitting devices such as solid-state image pickup devices, semiconductor lasers, solar cell modules and the like.
실시예Example
이하에 구체적인 실시예를 들어서 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
이하의 실시예, 비교예에 있어서는, 소정의 특성을 갖는 태양 전지용 커버 유리를 태양 전지용 커버 유리로서 사용한 태양 전지 모듈에 대해서 가속 열화 시험을 행하고, 가속 열화 시험 전후에서의 태양 전지 모듈의 출력 변화를 평가했다.In the following Examples and Comparative Examples, an accelerated deterioration test was conducted on a solar cell module using a cover glass for a solar cell having a predetermined characteristic as a solar cell cover glass, and the change in output of the solar cell module before and after the accelerated deterioration test I appreciated.
먼저, 이하의 실시예, 비교예에서 사용하는, 커버 유리의 특성 평가 방법에 대해서 설명한다.First, a method for evaluating the properties of a cover glass used in the following Examples and Comparative Examples will be described.
(1) 커버 유리의 특성 평가 방법(1) Evaluation method of characteristics of cover glass
(1-1) 체적 저항률ρ(1-1) Volume resistivity ρ
각 시료의 커버 유리로서 사용하는 것과 같은 유리를 ASTM D257에 준거한 방법(3단자법)으로 150℃에 있어서의 체적 저항률을 측정했다.The volume resistivity at 150 占 폚 was measured by a method according to ASTM D257 (three-terminal method) for the glass used as the cover glass of each sample.
구체적으로는, 커버 유리를 한 변이 5cm인 정사각형 정도로 절단하여, 알루미늄 전극을 편면 전체에 진공 증착법에 의해 성형했다. 반대측 면의 중심부에, 직경 30mm의 원형 전극과 내경 32mm의 가드 전극의 알루미늄 전극을 진공 증착법에 의해 형성했다. 1개의 유리 시료에 대하여, 체적 저항 측정용으로는 2개 이상의 시험편을 준비했다. 상기 시험편 2개와, 150℃에서의 체적 저항이 명확한 표준 시료와, 샘플과 동일 정도의 두께 유리이며, 온도 측정용으로 열전대를 설치한 유리를, 체적 저항 측정용 장치에 배치했다. 측정은 대기 중에서 행했다. 측정 온도는 열전대에 의해 확인하고, 150℃±2℃에 맞췄다. 온도가 안정되면, 표준 샘플의 저항률을 측정하고, 측정 온도, 측정계가 정상적인 것을 확인하여, 시료의 체적 저항 측정을 행했다. 2개의 시험편을 측정하여, 저항값이 높은 쪽의 값을 체적 저항률로서 채용했다.Specifically, the cover glass was cut to a square of about 5 cm on one side, and an aluminum electrode was formed on the entire one surface by vacuum evaporation. A circular electrode having a diameter of 30 mm and an aluminum electrode having a guard electrode having an inner diameter of 32 mm were formed at the center of the opposite surface by a vacuum deposition method. For one glass sample, two or more test pieces were prepared for measuring the volume resistance. Two specimens, a standard specimen having a definite volume resistance at 150 DEG C and a glass specimen having the same thickness as the specimen and a thermocouple provided thereon for temperature measurement were placed in a volumetric resistance measuring apparatus. The measurement was carried out in the atmosphere. The measurement temperature was confirmed by a thermocouple and set to 150 ° C ± 2 ° C. When the temperature was stabilized, the resistivity of the standard sample was measured, and it was confirmed that the measurement temperature and the measurement system were normal, and the volume resistance of the sample was measured. Two test pieces were measured, and the value of the higher resistance value was adopted as the volume resistivity.
(1-2) 표층 나트륨 농도: SNa (1-2) Surface Sodium Concentration: S Na
각 시료의 커버 유리로서 사용하는 것과 같은 유리에 대해서, 커버 유리로서 사용할 때에 태양 전지측에 배치하는 면에 대해서, 표층의 나트륨 농도(Na2O 환산)를 파장 분산형 형광 X선 분석 장치(ZSX100e, (주) 리가쿠사제)를 사용하여 측정했다.The sodium concentration (in terms of Na 2 O) of the surface layer was measured by a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer (ZSX100e) on the surface of the glass to be used as the cover glass of each sample, , Manufactured by Rigaku Corporation).
본 측정에서는, 최표면 부분으로부터 약 3㎛의 범위의 Na2O에 기인하는 Na의 형광 X선(Na-Kα)이 검출된다. In this measurement, fluorescent X-ray (Na-K?) Of Na caused by Na 2 O in the range of about 3 μm is detected from the outermost surface portion.
(1-3) 내부 나트륨 농도: BNa (1-3) Internal sodium concentration: B Na
각 시료의 커버 유리로서 사용하는 것과 같은 유리에 대해서, 나트륨 농도(Na2O 환산)를, 파장 분산형 형광 X선 분석 장치를 사용하여 측정했다. 유리 내부를 측정하기 위해서, 유리 표면을 0.1mm 정도 연마한 후에 측정했다.Sodium concentration (in terms of Na 2 O) was measured for a glass used as a cover glass of each sample by using a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer. In order to measure the inside of the glass, the glass surface was polished by about 0.1 mm and then measured.
롤 아웃법 등으로 제작한, 표면에 요철이 있는 형판 유리는, 요철 모양이 없어지고 경면이 나올 정도까지 연마해서 측정했다. 예를 들어, 비교예인 시료 No.5의 요철이 있는 3.2mm 두께의 형판 유리는, 연마 후의 두께가 2.7mm 정도가 되도록 유리의 양면을 연마하고 나서 측정했다.The mold glass having irregularities on the surface, which was produced by a roll-out method or the like, was polished to such an extent that the irregularities disappear and the mirror surface came out. For example, a sample glass having a thickness of 3.2 mm having a concavo-convex shape of Sample No. 5, which is a comparative example, was measured after polishing both surfaces of the glass so that the thickness after polishing was about 2.7 mm.
(1-4) 비가교 산소량 비율: (NBO／T) (1-4) Ratio of non-crosslinked oxygen: (NBO / T)
파장 분산형 형광 X선 분석 장치를 사용해서 구한 Na2O, K2O, MgO, CaO, Al2O3의 몰 농도와 다음 식에서 비가교 산소의 수와, 4면체 배위하고 있는 양이온의 수를 산출하여, 이하의 식에 의해 비가교 산소량 비율(NBO／T)을 산출했다.The molar concentration of Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, and Al 2 O 3 determined using a wavelength dispersive X - ray fluorescence spectrometer and the number of non - crosslinked oxygen and the number of tetrahedral coordinated cations And the non-crosslinked oxygen amount ratio (NBO / T) was calculated by the following equation.
비가교 산소량 비율(NBO／T)=(비가교 산소의 수)／(4면체 배위하고 있는 양이온의 수)Ratio of non-crosslinked oxygen (NBO / T) = (number of non-crosslinked oxygen) / (number of cation in tetrahedral coordination)
비가교 산소의 수 NBO, 4면체 배위하고 있는 양이온의 수 T는, 각각 하기식으로부터 산출했다.The number NBO of non-crosslinked oxygen, and the number T of cations coordinated tetrahedron were calculated from the following formulas, respectively.
NBO=2(CM2O＋CM·O)-2(CAl2O3＋C4배위B2O3) NBO = 2 (C M2O + C M · O) -2 (C Al2O3 + C 4 coordination B2O3)
T=CSiO2＋2(CAl2O3＋C4배위B2O3) T = C SiO2 + 2 ( CAl2O3 + C4 coordination B2O3 )
M: 알칼리 금속 원소, M′: 알칼리 토금속 원소, C: 몰농도 M: an alkali metal element, M ': an alkaline earth metal element, C: a molar concentration
4 배위 B2O3의 정량이 필요한 경우에는 NMR법으로 구했다.When the quantitative determination of 4-coordinated B 2 O 3 is required, it was determined by the NMR method.
유리의 조성은, 유리 표층을 연마한 후에 파장 분산형 형광 X선 분석 장치를 사용해서 조성을 조사했다.For the composition of the glass, the composition was examined using a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer after polishing the surface layer of the glass.
(1-5) 내부β-OH 농도 (1-5) Internal beta -OH concentration
각 시료의 커버 유리로서 사용하는 것과 같은 유리를 두께 tmm의 유리판의, 파장 2.5㎛(4000cm-1)의 적외광의 투과율을 A％, 파장λ 근방 피크 톱의 적외광 투과율을 B ％로 해서 이하의 식에 의해 산출했다. 파장λ은 유리의 조성에 의해 적절한 파장을 선택할 필요가 있다. 예를 들어, 시료 No.1의 경우에는, 2.86㎛(3571cm-1), 시료 No.2와 5의 경우에는 2.86㎛(3500cm-1), 시료 No.3과 4의 경우에는 2.87㎛(3482cm-1)를 사용했다.The same glass used as the cover glass of each sample is defined as A% of the infrared ray transmittance at a wavelength of 2.5 mu m (4000 cm < -1 >) of a glass plate having a thickness tmm and the infrared transmittance B% . ≪ / RTI > It is necessary to select an appropriate wavelength according to the composition of the glass. For example, in the case of Sample No. 1, 2.86 탆 (3571 cm -1 ), in the case of Sample Nos. 2 and 5, 2.86 탆 (3500 cm -1 ) -1 ) was used.
(내부β-OH 농도)=-log10(B／A)／t (Internal? -OH concentration) = - log 10 (B / A) / t
적외광의 투과율 측정시에는, 적외 분광 장치(Thermo Fisher SCIENTIFIC사제, 형식 번호: Nicolet6700)를 사용해서 행했다.The transmittance of infrared light was measured using an infrared spectrophotometer (Thermo Fisher SCIENTIFIC, model number: Nicolet 6700).
(2) 실험 내용 (2) Experiment contents
이하의 실시예, 비교예에 있어서의 태양 전지 모듈의 구성, 가속 열화 시험의 방법에 대해서 설명한다. The configuration of the solar cell module and the method of accelerated deterioration test in the following examples and comparative examples will be described.
(2-1)태양 전지 모듈의 구성 (2-1) Configuration of solar cell module
태양 전지 모듈은 시료 No.1∼5의 5종류로 제작하여, 각각에 대해서 평가를 행했다. 이 태양 전지 모듈은 후술하는 바와 같이 태양 전지용 커버 유리가 상이한 점 이외는 동일한 구성으로 하고 있다. 이하에 태양 전지 모듈의 구성을 설명한다.The solar cell module was fabricated into five kinds of sample Nos. 1 to 5, and each of them was evaluated. This solar cell module has the same configuration except that the solar cell cover glass is different as described later. The configuration of the solar cell module will be described below.
태양 전지 모듈(10)의 구조를 도 1, 2에 나타낸다. 도 1은 태양 전지 모듈의 종단면도(태양 전지의 수광면과 수직인 면에서의 단면도)를 모식적으로 도시한 것이다. 도 2는, 도 1에 있어서의 A-A′선에서의 단면도이며, 즉, 태양 전지 모듈의 횡단면도를 모식적으로 도시하고 있다.The structure of the
태양 전지 모듈(10)은, 도 2에 도시한 바와 같이 6인치의 단결정 실리콘을 포함하는 태양 전지(11)를 4장 구비하고 있고, 상기 태양 전지를 2매의 두께 0.6mm의 EVA(에틸렌아세트산 비닐 공중합 수지)를 포함하는 밀봉재(12)로 끼우고, 이하의 표 1에 나타내는 특성을 갖는 태양 전지용 커버 유리(13)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 백시트(14)를 사용해서 밀봉되어 있다. 태양 전지용 커버 유리(13)로서는, 어느 시료에 대해서나 세로 372mm, 가로 343mm인 것을 사용하고, 판 두께에 대해서는 표 1에 나타낸 바와 같다. 또한, 태양 전지를 밀봉한 후의 EVA의 사이즈는 어느 시료에서나 세로 372mm, 가로 343mm보다 크게 되어 있다. 밀봉 후에 유리로부터 밀려나온 밀봉재는 커터로 절단했다. 이때, 태양 전지에 접속된 리드부(16)는 도 1에 도시한 바와 같이 밀봉 수지의 하면측에 배치되어 있다.As shown in Fig. 2, the
그리고 또한, 시일재(17)를 통하여 알루미늄을 포함하는 프레임(15)을 접착하여, 태양 전지 모듈(10)로 하고 있다. Further, the
표 1에 나타낸 태양 전지용 커버 유리의 각 특성의 평가 방법에 대해서는, (1) 커버 유리의 특성 평가 방법에서 나타낸 바와 같다. 또한, 표 1 중 체적 저항률은 Log10ρ의 값을 나타내고 있다.The evaluation method of each characteristic of the cover glass for a solar cell shown in Table 1 is as shown in (1) a method for evaluating the properties of a cover glass. The volume resistivity in Table 1 represents the value of Log 10 rho.
표 1 중, 시료 No.1은 알루미노 붕규산을 사용한 커버 유리이며, 시료 No. 2는 소다석회 유리에 대해서 화학 강화 처리를 행한 커버 유리이며, 시료 No.3, 4는 모두 알루미노실리케이트 유리이며, 시료 No.3에 대해서는 시료 No.4의 유리에 대하여 화학 강화 처리를 더 행한 것이다. 시료 No.5에 대해서는 소다석회 유리이며, 화학 강화 처리는 행하지 않았고, 풍냉 강화를 행하였다.In Table 1, Sample No. 1 is a cover glass using alumino-borosilicate. 2 is a cover glass subjected to chemical strengthening treatment with respect to soda lime glass, samples No. 3 and 4 are all aluminosilicate glass, and sample No. 3 was subjected to chemical strengthening treatment on glass of sample No. 4 will be. Sample No. 5 was soda lime glass, and chemical strengthening treatment was not performed, and air cooling and strengthening were carried out.
시료 No.1∼4의 유리는 플로트법으로 제작했다. 시료 No.5의 유리는 롤 아웃법으로 제작했다. 시료 No.5의 유리에는, 성형 롤에 새겨 넣은 모양이 유리 표면에 형판 모양으로서 형성되어 있고, 편면에는 배껍질 무늬 형상의 모양이, 다른 편면에는 요철 형상이 새겨져 있어, 표면적이 크게 되어 있다. 시료 No.5의 모듈은, 표면적이 큰 쪽 면을 EVA측에 면해서 모듈을 제작했다. Glasses of Sample Nos. 1 to 4 were produced by the float method. The glass of sample No. 5 was produced by the roll-out method. In the glass of the sample No. 5, a shape inscribed in a forming roll is formed in the shape of a template on the glass surface, and the shape of the embossed pattern on the other side is engraved on one side and the surface area is large . The module of sample No. 5 was fabricated by facing the side having a larger surface area on the EVA side.
그리고, 표 1에 나타낸 시료 No.1 내지 4가 실시예이고, 시료 No.5가 비교예로 되어 있다.The samples Nos. 1 to 4 shown in Table 1 are examples and the sample No. 5 is a comparative example.
(2-2) 가속 열화 시험(2-2) Accelerated deterioration test
도 3에 도시한 바와 같이, 제작한 태양 전지 모듈의 커버 유리(13)의 면을 아래로 하고, 태양 전지 모듈(10)의 절반 이상을 증류수(21)에 침지한 상태에서 주변의 온도를 60℃, 습도를 85％로 유지하며, 태양 전지 모듈(10)의 알루미늄 프레임(15)과, 태양 전지(11) 사이에 1000V의 전압(직류)을 48시간 인가함으로써 가속 열화 시험을 행했다. 또한, 태양 전지 모듈(10)의 케이스부, 즉, 알루미늄 프레임(15)이 1000V, 태양 전지의 리드부(16)가 0V가 되도록 전원(22)에 접속해서 전압을 인가하였다.3, the surface of the
가속 열화 시험 전후에 있어서, 각 시료의 태양 전지 모듈에 대하여, IEC61215에 준거하여, AM1.5, 1000W／m2의 광을 조사했을 때의 출력을 측정, 비교하고, 가속 열화 시험에 의한 출력 저하를 평가했다. 결과를 표 1에 함께 나타낸다.Before and after the accelerated deterioration test, the output of the solar cell module of each sample when irradiated with light of AM 1.5 and 1000 W / m 2 in accordance with IEC 61215 was measured and compared, and the output deterioration . The results are shown together in Table 1.
표 1 중, 48 시간 후의 출력이란, 가속 열화 시험 전에 태양 전지 모듈에 상기 광을 조사했을 때의 출력(최대 출력=최적 동작 전압×최적 동작 전류)을 100으로 한 경우의, 가속 열화 시험 후에 마찬가지로 측정한 태양 전지 모듈의 출력을 나타내고 있다.The output after 48 hours in Table 1 indicates the output after the accelerated deterioration test when the output (maximum output = optimal operating voltage x optimum operating current) when the light is irradiated to the solar cell module before the accelerated deterioration test is 100 And the output of the solar cell module measured.
이에 의하면, 실시예인 시료 No.1 내지 4에 대해서는 모두 48시간 후의 출력이 90％ 이상으로 되어 있는 것에 반해, 비교예인 시료 No.5에 대해서는 48 시간 후의 출력이 23％까지 저하된 것을 확인할 수 있었다.According to the results, it was confirmed that the samples Nos. 1 to 4, which were the examples, had an output of 90% or more after 48 hours, while that of the sample No. 5 of Comparative Example was reduced to 23% after 48 hours .
이것은, 시료 No.5의 경우, 체적 저항률이 1.0×108. 2Ω·cm로, 다른 시료에 비교해서 작고, 또한, 표층 나트륨 농도가 높기 때문에, 상기와 같은 가속 열화 시험을 행한 경우에 커버 유리로부터 태양 전지로 이온이 이동하여, 태양 전지를 열화시킨 것으로 추인된다. This, in the case of the samples No.5, a volume resistivity of 1.0 × 10 8. to 2 Ω · cm, is small as compared with the other samples, and, due to the high surface concentration of sodium, cover when subjected to an accelerated aging test as described above It is conjectured that ions move from the glass to the solar cell and degrade the solar cell.
또한, 시료 No.1 내지 3은 특히, 48 시간 후의 출력 저하가 작은 것을 알 수 있다. 이 시료에 대해서는 표층 나트륨 농도가 다른 시료와 비교해서 극히 작은 점에서, 상기와 같이 체적 저항률이 큰 점 외에, 표층 나트륨 농도가 작은 것에 의해, 이온의 이동을 더욱 억제하고, 태양 전지의 성능 열화를 보다 억제할 수 있었기 때문이라고 생각된다.In addition, it can be seen that the specimen Nos. 1 to 3, in particular, show a small decrease in output after 48 hours. Since the surface sodium concentration of this sample is extremely small as compared with other samples, it is possible to further suppress the migration of ions and deteriorate the performance of the solar cell by reducing the surface layer sodium concentration in addition to the large volume resistivity as described above As shown in Fig.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명에 관한 특정한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 변경이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention, but various modifications and changes may be made within the scope of the present invention described in the claims.
본 국제 출원은, 2012년 10월 9일에 출원한 일본 특허 출원 제2012-224525호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2012-224525호의 전체 내용을 여기에 본 국제 출원에 원용한다.The present international application is based on Japanese Patent Application No. 2012-224525 filed on October 9, 2012, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2012-224525 are hereby incorporated by reference into the present international application .
13: 태양 전지용 커버 유리 13: Cover glass for solar cell
Claims (7)
이하의 식 1
식 1: DNa=(SNa×BNa)／log10(ρ)
[여기서, SNa는 유리 표층 나트륨 농도(Na2O 환산: 질량％), BNa는 유리 내부 나트륨 농도(Na2O 환산: 질량％), ρ는 체적 저항률(Ω·cm)임]로 산출되는 DNa값이 1×10-6 이상, 23 이하의 범위인, 태양 전지용 커버 유리.3. The method according to claim 1 or 2,
The following equation 1
Equation 1: D Na = (S Na B Na ) / log 10 (ρ)
(Where Na is the glass surface layer sodium concentration (in terms of Na 2 O: mass%), B Na is the sodium concentration in glass (in terms of Na 2 O: mass%) and ρ is the volume resistivity (Ω · cm) Wherein the value of D Na is in the range of 1 × 10 -6 to 23.
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