WO2011090365A2 - 광전지용 시트 - Google Patents

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    • C08G77/80—Siloxanes having aromatic substituents, e.g. phenyl side groups
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a sheet for photovoltaic cells.
  • Photovoltaic cells also called solar cells, are semiconductor devices that can convert light into electricity. Photovoltaic cells, when exposed to light, generate a voltage causing a subsequent flow of electrons. The magnitude of the flow of electrons in the above is proportional to the intensity of light impingement on the photovoltaic junction formed on the cell surface.
  • photovoltaic cells include silicon wafer-based photovoltaic cells and thin film photovoltaic cells.
  • a silicon wafer-based photovoltaic cell uses a photoelectric conversion element manufactured using a single crystal or polycrystalline silicon ingot, and in a thin film type photovoltaic cell, the photoelectric conversion element is formed by being deposited on a substrate or a ferroelectric material by sputtering or vapor deposition or the like.
  • the support member may be a light transmissive upper layer disposed on the upper side of the photovoltaic cell, or a back layer disposed on the back side of the photovoltaic cell.
  • the back layer disposed on the backside of the photovoltaic cell is generally in the form of a rigid back skin.
  • Various materials that can be applied to such a back layer are known, and examples thereof include a ferroelectric such as glass, a metal foil such as aluminum, an organic fluorine-based polymer, or a polyester-based film in which a film or metal foil of the organic fluorine-based polymer is laminated. Polymer films and the like.
  • a substrate having a structure in which a sheet of an organic fluorine polymer is laminated on a polymer substrate such as polyethylene terephthalate or the like, or a structure in which an organic fluorine polymer is coated on the polymer substrate to form a coating layer.
  • a polymer substrate such as polyethylene terephthalate or the like
  • an organic fluorine polymer is coated on the polymer substrate to form a coating layer.
  • These materials may be applied alone to the module, or may be applied in a state covered with a silicon-based or oxygen-based material such as SiOx.
  • the fluorine-based sheet currently used is inferior in mechanical strength and inferior in adhesive strength with the encapsulant of the module or the polymer substrate, resulting in durability problems when used for a long time.
  • the fluorine-based sheet is inferior in workability and is very expensive.
  • the fluorine-based polymer itself has a poor coating property, and the formed coating layer still has a disadvantage of poor adhesion with the polymer substrate.
  • An object of the present invention is to provide a sheet for photovoltaic cells.
  • the present invention relates to a resin layer comprising a silicone resin having an aryl group bonded to a silicon atom, wherein the molar ratio of the aryl group (Ar) to the total silicon atoms (Si) contained in the silicone resin is greater than 0.3.
  • the branches are for sheets for photovoltaic cells.
  • the photovoltaic sheet may be used as a back sheet of a photovoltaic module.
  • the silicone resin included in the resin layer exhibits excellent adhesion to various parts and materials included in the module, such as an encapsulant, and also has excellent moisture resistance, weather resistance, and light resistance, and in particular, greatly improves the light condensing efficiency of the module. It can be improved.
  • a silicone layer containing an aryl group can be used to form a resin layer that is excellent in moisture resistance, weather resistance, adhesive properties, and the like and has excellent light collection efficiency.
  • bonded with a silicon atom is not specifically limited, Preferably it is a phenyl group.
  • the silicone resin has a molar ratio (Ar / Si) of the aryl group (Ar) bonded to the silicon atom relative to the total silicon atoms (Si) of the silicone resin of more than 0.3, preferably 0.5 Exceeding, more preferably 0.7 or more.
  • the molar ratio (Ar / Si) is not limited, and may be, for example, 1.5 or less or 1.2 or less.
  • the silicone resin may be represented by an average composition formula of the following formula (1).
  • R is a substituent directly bonded to a silicon atom, each independently represent hydrogen, a hydroxy group, an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an alkoxy group, or a monovalent hydrocarbon group, and R At least one represents an aryl group, a is 0 to 0.6, b is 0 to 0.97, c is 0 to 0.8, d is 0 to 0.4, provided that a + b + c + d is 1, b and c is not zero at the same time
  • the silicone resin is represented by a specific average composition formula, as well as the case where a single silicone resin is represented by a specific average composition formula, there are a plurality of resin components, but the average of the composition of each resin component, The case represented by a composition formula is also included.
  • R is a substituent directly bonded to a silicon atom, and each R may be the same as or different from each other, and independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an alkoxy Group or monovalent hydrocarbon group, and may be substituted by one or two or more substituents as necessary.
  • Alkoxy in Chemical Formula 1 may be linear, branched or cyclic alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. Specifically, methoxy, ethoxy, propoxy , Isopropoxy, butoxy, isobutoxy or tert-butoxy and the like.
  • examples of the monovalent hydrocarbon group may be an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or an arylalkyl group, preferably an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group.
  • the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and preferably a methyl group.
  • the alkenyl group may be an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, and preferably a vinyl group.
  • the aryl group may be an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms, and preferably a phenyl group.
  • arylalkyl group is an arylalkyl group having 6 to 19 carbon atoms, preferably 6 to 13 carbon atoms, and may be, for example, a benzyl group.
  • At least one of R in the formula (1) is an aryl group, preferably a phenyl group, the substituent may be included in the silicone resin to satisfy the above molar ratio (Ar / Si).
  • At least one of R is preferably a hydroxy group, an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, or a vinyl group, and more preferably an epoxy group.
  • Such functional groups can further improve the adhesive properties with the sealing material and the like.
  • a, b, c and d represent the mole fraction of each siloxane unit, and the sum thereof is 1.
  • a may be 0 to 0.6, preferably 0 to 0.5
  • b may be 0 to 0.97, preferably 0 to 0.8
  • c may be 0 to 0.8, preferably 0 to 0.7.
  • d may be 0 to 0.4, preferably 0 to 0.2, provided that b and c are not zero at the same time.
  • the silicone resin preferably includes one or more selected from the group consisting of siloxane units represented by the following Chemical Formulas 2 and 3.
  • R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, at least one of R 1 and R 2 is an aryl group, and R 3 represents an aryl group.
  • the siloxane unit of Formula 2 is a siloxane unit including an aryl group bonded to at least one silicon atom, and the aryl group may be preferably a phenyl group.
  • the alkyl group included in the siloxane unit of Formula 2 is preferably a methyl group.
  • the siloxane units of Formula 2 may preferably be at least one selected from the group consisting of siloxane units of Formulas 4 and 5.
  • formula (3) is a trifunctional siloxane unit containing an aryl group bonded to a silicon atom, preferably may be a siloxane unit represented by the following formula (6).
  • an aryl group bonded to all the silicon atoms included in the resin is contained in the siloxane unit of Formula 2 or 3, in which case the unit of Formula 2 is represented by Formula 4 or It is a unit of 5, It is preferable that the unit of the said Formula (3) is a unit of the said Formula (6).
  • the silicone resin as described above may have a molecular weight of 300 to 100,000, preferably 500 to 100,000.
  • the encapsulant can have excellent hardness and also excellent processability.
  • the term "molecular weight” refers to a weight average molecular weight (M w ).
  • the said weight average molecular weight is a conversion value with respect to standard polystyrene measured by GPC (Gel Permeation Chromatograph).
  • the silicone resin may be any one of the silicone resins represented by the following Chemical Formulas 7 to 20, but is not limited thereto.
  • Me represents a methyl group
  • Ph represents a phenyl group
  • Ac represents an acryloyl group
  • Ep represents an epoxy group.
  • the resin layer may further include a high refractive filler together with the silicone resin.
  • high refractive filler means a particle having a refractive index of 1.55 or more with respect to light having a wavelength of 400 nm. Including such a high refractive filler, the light condensing efficiency due to the resin layer can be further improved.
  • the kind of high refractive filler in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits the above-described characteristics, and for example, titanium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, niobium pentoxide, tantalum pentoxide, indium oxide, tin oxide, indium oxide Tin, zinc oxide, silicon, zinc sulfur, calcium carbonate, barium sulfate or magnesium oxide;
  • the high refractive filler may have an average particle diameter of 40 nm to 100,000 nm, preferably 40 nm to 50,000 nm, more preferably 200 nm to 10,000 nm.
  • the filler can be uniformly dispersed in the resin layer, and to be 100,000 nm or less, excellent processability and adhesion characteristics can be maintained.
  • the resin layer of the present invention may include the high refractive filler in an amount of 0.1 parts by weight to 70 parts by weight, preferably 0.1 parts by weight to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aforementioned silicone resin.
  • the unit weight part means a weight ratio.
  • the content of the high refractive filler is 0.1 parts by weight or more, thereby improving the reflection effect of incident light, and 70 parts by weight or less, so that processability and adhesion characteristics can be effectively maintained. .
  • the resin layer may further include components known in the art, if necessary.
  • components known in the art include various thermoplastic resins; Flame retardant; Ultraviolet stabilizers; Ultraviolet absorbers; glass fiber; Glass beads; Or optical brighteners, and the like, but is not limited thereto.
  • the photovoltaic cell sheet of the present invention further includes a substrate, and the resin layer may be formed on the substrate.
  • the resin layer may be a coating layer laminated on the substrate in a laminate manner or formed in a coating manner, preferably a coating layer.
  • the photovoltaic sheet 1 may include a substrate 12 and a resin layer 11 formed on the substrate.
  • the type of substrate is not particularly limited.
  • various metal foils such as aluminum; Fluorine-based polymer films including vinyl fluoride (VF) or ethylene tetrafuloroethylene (ETFE) as polymerized units; Or polyester-based films, such as polyethylene terephthalate (PET), etc. can be used, If needed, the base material in which the heterogeneous material was laminated
  • the thickness of the substrate is not particularly limited.
  • the substrate may further include a silicon oxide layer (SiOx), another primer layer, a barrier layer, or the like, from the viewpoint of improving adhesion to the resin layer, barrier property, and the like.
  • the sheet of the present invention may further include the resin layer 11 formed on the substrate 12, and further include a resin layer 23 formed on the other side, as shown in FIG.
  • the resin layer 23 formed on the other side in the above may be the same resin layer as the resin layer 11 described above, or may be a resin layer formed of a different material.
  • the present invention is also a silicone resin having an aryl group bonded to a silicon atom, wherein the liquid silicon is capable of forming a silicone resin in which the molar ratio of the aryl group to the total silicon atoms contained in the silicone resin is greater than 0.3.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a sheet for photovoltaic cells comprising coating a sub-based material and forming a resin layer through curing or drying the coated material.
  • the photovoltaic sheet of the present invention is a liquid silicon-based material containing a component capable of forming a silicone resin as described above, and, if necessary, a liquid silicon system containing the above-described component and the high refractive filler described above.
  • the material can be prepared, for example, by coating on a substrate and then curing or drying it to form a resin layer.
  • the kind of the liquid silicon-based component capable of forming the silicone resin in the above is not particularly limited, and various components known in the art may be employed without limitation.
  • the component may be an addition-curable silicone-based material, a condensation or polycondensation-curable silicone-based material, an ultraviolet-curable silicone-based material, a peroxide vulcanized silicone-based material, or the like, preferably an addition-curable silicone-based material, a condensation or polycondensation-curable silicone-based material Material or ultraviolet curable silicone-based material.
  • the addition-curable silicone-based material is a material that is cured through hydrosilylation.
  • This material contains at least an organosilicon compound having a hydrogen atom directly bonded to a silicon atom and an organosilicon compound having an aliphatic unsaturated group such as a vinyl group, and the compound reacts with each other in the presence of a catalyst to cure.
  • the catalyst may include a metal of Group 8 of the periodic table, a catalyst in which the metal is supported on a carrier such as alumina, silica, or carbon black, or a salt or complex of the metal.
  • platinum, rhodium, ruthenium, or the like can be used, and platinum can be preferably used.
  • the condensation or polycondensation curing type silicone-based material is a method of producing a silicone resin through hydrolysis and condensation reaction of a silicon compound such as silane or siloxane having a hydrolyzable functional group such as a halogen atom or an alkoxy group or a hydrolyzate thereof. to be.
  • a silicon compound such as silane or siloxane having a hydrolyzable functional group such as a halogen atom or an alkoxy group or a hydrolyzate thereof.
  • Examples of the unit compound that can be used in this manner include silane compounds such as R a 3 Si (OR b ), R a 2 Si (OR b ) 2 , R a Si (OR b ) 3, and Si (OR b ) 4 . May be exemplified.
  • R b in the compound may represent a linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, methoxy, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy, isopropoxy, isobutoxy , sec-butoxy or t-butoxy.
  • R a is a functional group bonded to a silicon atom, which may be selected in consideration of the substituent included in the target silicone resin.
  • a silicon compound such as silane or siloxane having an ultraviolet reactor such as acryloyl group, or a hydrolyzate thereof is applied to hydrolysis and condensation reaction to produce a resin, and then reacted by ultraviolet irradiation. It is a system to manufacture target resin.
  • a method of applying the liquid coating solution as described above is not particularly limited, and a known method such as bar coating, spin coating, and comma coating can be used.
  • the method of forming a resin layer by curing or drying the coated coating solution is also not particularly limited, and any suitable heating or ultraviolet irradiation method may be employed in consideration of the components used.
  • the present invention also provides a photovoltaic cell sheet; Front substrate; And an encapsulant encapsulating a photoelectric conversion element between the photovoltaic sheet and the front substrate.
  • the photovoltaic sheet may be applied as a backsheet or a support substrate.
  • a photovoltaic module may be configured in various forms without particular limitation, as long as it includes the characteristic photovoltaic sheet of the present invention, and examples thereof include a silicon wafer-based photovoltaic module or a thin film photovoltaic module.
  • 3 and 4 are diagrams schematically showing a photovoltaic module according to various aspects of the present invention.
  • a module according to one example of the present invention typically comprises a front substrate 31 which is a ferroelectric such as glass; Backsheet 34; Photoelectric conversion elements 33 such as silicon wafers; And encapsulation materials 32a and 32b encapsulating the photoelectric conversion element 33, and as the encapsulation material, an EVA-based material or a silicon-based material may be used, and preferably a silicon-based material is used. Can be.
  • the photovoltaic sheet of the present invention may be included as the backsheet 34.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a thin film type photovoltaic module 4 as a module according to another aspect of the present invention.
  • the photoelectric conversion element 43 may be formed on the front substrate 41 which is usually made of a ferroelectric material, and the photoelectric conversion element 43 may have a front surface. It may be sealed by the sealing material 42 between the substrate 41 and the support substrate 44.
  • the thin film photoelectric conversion element 43 may be deposited by a method such as chemical vapor deposition (CVD), and the photovoltaic sheet of the present invention is, for example, the supporting substrate 44 in the module structure as described above. It may be included as.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the various photovoltaic modules of the present invention include at least the sheet for photovoltaic cells according to the present invention, other configurations and construction methods are not particularly limited, and the general scheme in this field may be applied as it is.
  • the present invention it is possible to provide a photovoltaic sheet that has excellent heat resistance, light resistance, weather resistance, moisture resistance, and insulation properties and can be applied to a photovoltaic module to exhibit excellent condensing efficiency. Accordingly, in the present invention, it is possible to provide a photovoltaic module having excellent power generation efficiency, excellent durability, and excellent power generation efficiency even when used for a long time.
  • FIG 1 and 2 are views showing various examples of the photovoltaic sheet of the present invention.
  • FIG 3 and 4 are views showing various examples of the photovoltaic module to which the sheet for photovoltaic cells of the present invention is applied.
  • Vi represents a vinyl group
  • Me represents a methyl group
  • Ph represents a phenyl group
  • Ep represents an epoxy group
  • organosiloxane compounds synthesized in a known manner compounds represented by the following formulas (A), (B), (C) and (D), respectively, were mixed to prepare a siloxane composition that can be cured by hydrosilylation reaction (compound amount: compound A: 100 g, Compound B: 10 g, Compound C: 200 g, Compound D: 60 g). Subsequently, a catalyst (Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) was added to the composition in an amount such that the content of Pt (0) was 20 ppm, and the resin composition was mixed uniformly.
  • a resin composition (B) was prepared by mixing 80 g of a high refractive filler (TiO 2 ) having an average particle diameter of 100 nm and a refractive index of about 2.2 with a wavelength of 400 nm.
  • the resin composition (B) prepared above was coated and cured so as to form a resin layer having a thickness of 200 ⁇ m on both sides of the polyethylene terephthalate (hereinafter, “PET”) sheet to prepare a sheet for photovoltaic cells. Curing after coating in the above, was performed by treating the coating layer at 150 °C for 1 hour.
  • PET polyethylene terephthalate
  • organosiloxane compounds synthesized in a known manner compounds represented by the following formulas (E) to (G) were mixed to prepare a resin composition that can be cured by a hydrosilylation reaction (compound amount: compound E: 100 g, Compound F: 20 g, compound G: 50 g). Subsequently, a catalyst (Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) was added to the composition in an amount of 10 ppm of Pt (0), and the resin composition was mixed uniformly. (C) was prepared. 40 g of the same high refractive filler (TiO 2 ) as in Example 1 was mixed with the composition (C) to prepare a resin composition (D).
  • a catalyst Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
  • the resin composition (D) prepared above was coated and cured to form a resin layer having a thickness of 200 ⁇ m on both sides of the PET sheet, thereby preparing a photovoltaic sheet. Curing after coating in the above, was performed by treating the coating layer at 150 °C for 1 hour.
  • organosiloxane compounds synthesized in a known manner compounds represented by the following formulas (H) to (J) were mixed to prepare siloxane compositions that can be cured by a hydrosilylation reaction (compound amount: compound H: 100 g, Compound I: 20 g, compound J: 50 g). Subsequently, a catalyst (Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) is added to the composition so that the Pt (0) content is 20 ppm, and the resin composition (E) is uniformly mixed.
  • a catalyst Platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
  • the resin composition (E) prepared above was coated and cured to form a resin layer having a thickness of 200 ⁇ m on both sides of the PET sheet, thereby preparing a photovoltaic sheet. Curing after coating in the above, was performed by treating the coating layer at 150 °C for 1 hour.
  • composition (A) of Example 1, the composition (C) of Comparative Example 1 and the composition (E) of Comparative Example 2 were cured at 150 ° C. for 1 hour to prepare a plate-shaped specimen having a thickness of 1 mm.
  • Water permeability was measured. Specifically, the moisture permeability was measured under the same conditions using the mocon equipment with respect to the thickness direction of the prepared specimen, and the results are shown in Table 1 below.

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Abstract

본 발명은, 광전지용 시트에 관한 것이다. 본 발명에서는, 우수한 내열성, 내광성 내후성, 내습성 및 절연성을 가지며, 광전지 모듈에 적용되어 집광 효율을 향상시킬 수 있는 광전지용 시트를 제공할 수 있다.

Description

광전지용 시트
본 발명은 광전지용 시트에 관한 것이다.
광전지는, 태양전지로도 호칭되는 것으로, 광을 전기로 전환시킬 수 있는 반도체 장치이다. 광전지는, 광에 노출되면, 전압을 발생시켜 후속적인 전자의 흐름을 유발한다. 상기에서 전자의 흐름의 크기는 전지 표면에 형성된 광전지 접합부에 대한 광 충돌 강도에 비례한다.
광전지의 대표적인 종류로, 실리콘 웨이퍼계 광전지 및 박막형 광전지 등이 있다. 실리콘 웨이퍼계 광전지는, 단결정 또는 다결정 실리콘 잉곳(ingot)을 사용하여 제조한 광전 변환 소자를 사용하고, 박막형 광전지에서 광전 변환 소자는, 스퍼터링 또는 증착 등의 방식으로 기판 또는 강유전체 등에 침착시켜 형성한다.
웨이퍼계 광전지 및 박막형 광전지는 모두 취성을 가지기 때문에, 내하중 지지 부재가 요구된다. 상기 지지 부재는, 광전지의 상부에 배치되는 광투과성의 상부층이거나, 혹은 광전지의 이면에 배치되는 배면층일 수 있다.
광전지의 이면에 배치되는 배면층은, 강직성 백스킨 형태인 것이 일반적이다. 이러한 배면층에 적용될 수 있는 다양한 재료가 공지되어 있으며, 그 예에는, 글래스와 같은 강유전체, 알루미늄 등과 같은 금속 호일, 유기 불소계 중합체 또는 상기 유기 불소계 중합체의 필름이나 금속 호일 등이 적층되어 있는 폴리에스테르계 고분자 필름 등이 포함된다.
가장 자주 사용되는 것은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 고분자 기재에 유기 불소계 중합체의 시트가 적층된 구조, 또는 유기 불소계 중합체를 상기 고분자 기재에 코팅하여 코팅층을 형성한 구조의 기재이다. 이러한 소재는 단독으로 모듈에 적용되거나, SiOx 등과 같은 규소계 또는 산소계 재료로 피복된 상태로 적용될 수도 있다.
그러나, 현재 사용되고 있는 불소계 시트는, 기계적 강도가 떨어지고, 또한 모듈의 봉지재나 고분자 기재와의 접착력이 떨어져서 장시간 사용 시 내구성 문제가 발생한다. 또한, 상기 불소계 시트는 가공성이 떨어지고, 가격도 매우 고가이다. 또한, 불소계 중합체를 코팅한 고분자 기재의 경우에도, 불소계 중합체 자체가 코팅성이 좋지 않고, 형성된 코팅층도 고분자 기재와의 접착성이 떨어지는 단점을 여전히 가지고 있다.
또한, 폴리올레핀계 수지를 사용하여 적층 필름을 제조하는 기술도 알려져 있으나, 이 경우에도 내열성, 내광성 및 내후성 등이 충분하지 못하고, 장시간 신뢰성을 요구하는 배면층으로는 적합하지 않다.
본 발명은 광전지용 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 규소 원자에 결합하고 있는 아릴기를 가지는 실리콘 수지를 포함하고, 상기에서 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자(Si)에 대한 상기 아릴기(Ar)의 몰비가 0.3을 초과하는 수지층을 가지는 광전지용 시트에 대한 것이다. 하나의 예시에서 상기 광전지용 시트는, 광전지 모듈의 이면 시트로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 광전지용 시트를 상세히 설명한다.
본 발명에서 수지층에 포함되는 실리콘 수지는, 봉지재 등과 같이 모듈에 포함되는 다양한 부품 및 소재에 대하여 우수한 접착성을 나타내고, 또한 내습성, 내후성 및 내광성 등이 뛰어나며, 특히 모듈의 집광 효율을 현격히 개선할 수 있다.
구체적으로, 아릴기, 구체적으로는 규소 원자에 결합되어 있는 아릴기를 포함하는 실리콘 수지를 사용하여, 내습성, 내후성, 접착 특성 등이 우수하고, 또한 집광 효율이 우수한 수지층을 형성할 수 있다. 규소 원자에 결합되는 아릴기의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 페닐기이다.
본 발명에서 실리콘 수지는, 상기 실리콘 수지의 전체 규소 원자(Si)에 대한 상기 규소 원자에 결합되어 있는 아릴기(Ar)의 몰 비율(Ar/Si)이 0.3을 초과하고, 바람직하게는 0.5를 초과하며, 보다 바람직하게는 0.7 이상일 수 있다. 상기 몰 비율(Ar/Si)이 0.3을 초과하도록 하여, 수지층의 내습성, 내후성 및 경도 등을 우수하게 유지하고, 또한 광전지 모듈에서 집광 효율을 높일 수 있다. 본 발명에서는, 상기 몰 비율(Ar/Si)의 상한은 제한되지 않으며, 예를 들면, 1.5 이하 또는 1.2 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 실리콘 수지는, 하기 화학식 1의 평균 조성식으로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
(R3SiO1/2)a(R2SiO2/2)b(RSiO3/2)c(SiO4/2)d
상기 화학식 1에서, R은, 규소 원자에 직접 결합하고 있는 치환기로서, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 알콕시기 또는 1가 탄화수소기를 나타내고, R 중 적어도 하나는 아릴기를 나타내며, a는 0 내지 0.6이고, b는 0 내지 0.97이며, c는 0 내지 0.8이고, d는 0 내지 0.4이며, 단 a+b+c+d는 1이고, b 및 c는 동시에 0이 아니다
본 발명에서 실리콘 수지가 특정한 평균 조성식으로 표시된다는 것은, 단일의 실리콘 수지가 특정 평균 조성식으로 표시되는 경우는 물론, 다수의 수지 성분이 존재하되, 각 수지 성분의 조성의 평균을 취하면, 특정한 평균 조성식으로 표시되는 경우도 포함한다.
상기 화학식 1에서 R은 규소 원자에 직접 결합되어 있는 치환기이고, 각각의 R은 서로 동일하거나, 상이할 수 있으며, 독립적으로 수소, 히드록시기, 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 알콕시기 또는 1가 탄화수소기를 나타내며, 필요에 따라서 하나 또는 두 개 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
상기 화학식 1에서 알콕시는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 4의 직쇄상, 분지상 또는 고리상 알콕시일 수 있고, 구체적으로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시 또는 tert-부톡시 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기에서 1가 탄화수소기의 예에는, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 아릴알킬기일 수 있으며, 바람직하게는 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기일 수 있다.
상기에서 알킬기는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 4의 직쇄상, 분지상 또는 고리상 알킬기일 수 있고, 바람직하게는 메틸기일 수 있다.
또한, 상기에서 알케닐기는 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 2 내지 8, 보다 바람직하게는 2 내지 4의 알케닐기일 수 있고, 바람직하게는 비닐기일 수 있다.
또한, 상기에서 아릴기는 탄소수 6 내지 18, 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있으며, 바람직하게는 페닐기일 수 있다.
또한, 상기에서 아릴알킬기는, 탄소수 6 내지 19, 바람직하게는 탄소수 6 내지 13의 아릴알킬기이고, 예를 들면, 벤질기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 R의 적어도 하나는 아릴기, 바람직하게는 페닐기이고, 상기 치환기는 전술한 몰 비율(Ar/Si)을 만족하도록 실리콘 수지 내에 포함되어 있을 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 R의 적어도 하나는 히드록시기, 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 또는 비닐기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 에폭시기일 수 있다. 이와 같은 관능기는 봉지재 등과의 접착 특성 등을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1에서, a, b, c 및 d는 각 실록산 단위의 몰 분율을 나타내며, 그 총합은 1이다. 또한, 상기 화학식 1에서 a는 0 내지 0.6, 바람직하게는 0 내지 0.5일 수 있고, b는 0 내지 0.97, 바람직하게는 0 내지 0.8일 수 있으며, c는 0 내지 0.8, 바람직하게는 0 내지 0.7일 수 있고, d는 0 내지 0.4, 바람직하게는 0 내지 0.2일 수 있으며, 단 b 및 c는 동시에 0이 아니다.
본 발명에서 상기 실리콘 수지는 하기 화학식 2 및 3으로 표시되는 실록산 단위로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
R1R2SiO2/2
[화학식 3]
R3SiO3/2
상기 화학식 2 및 3에서, R1 및 R2는, 각각 독립적으로 알킬기 또는 아릴기를 나타내되, R1 및 R2 중 적어도 하나는 아릴기이고, R3는 아릴기를 나타낸다.
상기에서 화학식 2의 실록산 단위는, 적어도 하나의 규소 원자에 결합된 아릴기를 포함하는 실록산 단위이고, 상기에서 아릴기는 바람직하게는 페닐기일 수 있다. 또한, 상기 화학식 2의 실록산 단위에 포함되는 알킬기는 바람직하게는 메틸기이다.
본 발명에서는 상기 화학식 2의 실록산 단위는 바람직하게는 하기 화학식 4 및 5의 실록산 단위로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
[화학식 4]
(C6H5)(CH3)SiO2/2
[화학식 5]
(C6H5)2SiO2/2
또한, 상기에서 화학식 3은, 규소 원자에 결합되어 있는 아릴기를 포함하는 3관능성의 실록산 단위이고, 바람직하게는 하기 화학식 6으로 표시되는 실록산 단위일 수 있다.
[화학식 6]
(C6H5)SiO3/2
본 발명의 실리콘 수지에서 바람직하게는 상기 수지에 포함되는 모든 규소 원자에 결합된 아릴기가 상기 화학식 2 또는 3의 실록산 단위에 포함되어 있는 것이 바람직하고, 이 경우에 상기 화학식 2의 단위는 화학식 4 또는 5의 단위이며, 상기 화학식 3의 단위는 상기 화학식 6의 단위인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기와 같은 실리콘 수지는, 분자량이 300 내지 100,000, 바람직하게는 500 내지 100,000일 수 있다. 수지의 분자량을 상기와 같이 조절하여, 봉지재가 우수한 경도를 가지고, 또한 공정성도 우수하게 유지될 수 있다. 본 발명에서, 특별히 달리 규정하지 않는 한 용어 「분자량」은 중량평균분자량(Mw: Weight Average Molecular Weight)을 나타낸다. 또한, 상기 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정된 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이다.
본 발명의 하나의 예시에서 상기 실리콘 수지는, 하기 화학식 7 내지 20으로 표시되는 실리콘 수지 중 어느 하나의 수지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 7]
(ViMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)30
[화학식 8]
(ViMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)20(Me2SiO2/2)20
[화학식 9]
(ViMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)15(Me2SiO2/2)15(MeEpSiO2/2)5
[화학식 10]
(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10
[화학식 11]
(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10(MeSiO3/2)2
[화학식 12]
(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10(MeEpSiO2/2)5
[화학식 13]
(HMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10
[화학식 14]
(ViMe2SiO1/2)2(EpSiO3/2)3(MePhSiO2/2)20
[화학식 15]
(HMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10(MeEpSiO2/2)5
[화학식 16]
(HMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)1.5
[화학식 17]
(PhSiO3/2)10(MePhSiO2/2)10(Me2SiO2/2)10
[화학식 18]
(PhSiO3/2)5(EpMeSiO2/2)2(Me2SiO2/2)10
[화학식 19]
(PhSiO3/2)5(AcSiO3/2)5(MePhSiO2/2)10
[화학식 20]
(PhSiO3/2)10(AcSiO3/2)5(ViMe2SiO1/2)5
상기 화학식 7 내지 20에서 Me는 메틸기를 나타내고, Ph는 페닐기를 나타내며, Ac는 아크릴로일기를 나타내고, Ep는 에폭시기를 나타낸다.
본 발명에서 상기 수지층은, 상기 실리콘 수지와 함께 고굴절 필러를 추가로 포함할 수 있다. 용어 「고굴절 필러」는, 400 nm의 파장의 빛에 대한 굴절률이 1.55 이상인 입자를 의미한다. 이와 같은 고굴절 필러를 포함하여, 수지층으로 인한 집광 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 고굴절 필러의 종류는, 전술한 특성을 나타내는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 세륨, 산화 하프늄, 오산화 니오브, 오산화 탄탈, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 규소, 황 아연, 탄산칼슘, 황산바륨 또는 산화마그네슘 등의 일종 또는 이종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 고굴절 필러는 평균 입경이 40 nm 내지 100,000 nm, 바람직하게는 40 nm 내지 50,000 nm, 보다 바람직하게는 200 nm 내지 10,000 nm일 수 있다. 고굴절 필러의 평균 입경을 40 nm 이상으로 하여, 상기 필러를 수지층에 균일하게 분산시킬 수 있고, 100,000 nm 이하로 하여 공정성 및 접착 특성을 탁월하게 유지할 수 있다.
본 발명의 수지층은 상기 고굴절 필러를 전술한 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 70 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 50 중량부로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 단위 중량부는 중량 비율을 의미한다. 본 발명에서 고굴절 필러의 함량을이 0.1 중량부 이상으로 하여, 입사된 빛의 반사 효과를 향상시키고, 70 중량부 이하로 하여, 공정성 및 접착 특성을 효과적으로 유지할 수 있다. .
본 발명에서 상기 수지층은, 필요에 따라서, 이 분야의 공지의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 성분의 예로는, 각종 열가소성 수지; 난연제; 자외선 안정제; 자외선 흡수제; 유리 섬유; 유리 비드; 또는 광학 증백제 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 광전지용 시트는 또한 기재를 추가로 포함하고, 상기 수지층이 상기 기재상에 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 상기 수지층은, 상기 기재상에 라미네이트 방식으로 적층되거나, 혹은 코팅 방식으로 형성된 코팅층일 수 있고, 바람직하게는 코팅층이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 광전지용 시트(1)를 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 광전지용 시트(1)는, 기재(12) 및 상기 기재상에 형성된 수지층(11)을 포함할 수 있다. 상기에서 기재의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 기재로서, 알루미늄 등과 같은 각종 금속 호일(metal foil); 불화비닐(VF; vinyl fluoride) 또는 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE; ethylene tetrafuloroethylene) 등을 중합 단위로 포함하는 불소계 중합체 필름; 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르계 필름 등을 사용할 수 있고, 필요에 따라서는 상기 소재 중 이종 이상이 적층된 기재를 사용할 수도 있다. 본 발명에서 상기 기재의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 상기 기재에는 또한 상기 수지층과의 접착력이나 배리어성 개선 등의 관점에서, 산화규소층(SiOx)이나, 기타 프라이머층 또는 배리어층 등이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 시트는 또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 기재(12)상에 형성된 상기 수지층(11)을 포함하고, 또한 다른 면에 형성된 수지층(23)을 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 다른 면에 형성되는 수지층(23)은 전술한 수지층(11)과 동일한 수지층이거나, 혹은 다른 소재로 형성되는 수지층일 수도 있다.
본 발명은 또한, 규소 원자에 결합하고 있는 아릴기를 가지는 실리콘 수지이고, 상기에서 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자에 대한 상기 아릴기의 몰비가 0.3을 초과하는 실리콘 수지를 형성할 수 있는 액상의 규소계 재료를 코팅하고, 코팅된 재료를 경화 또는 건조시키는 단계를 거쳐 수지층을 형성하는 과정을 포함하는 광전지용 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 광전지용 시트는, 전술한 바와 같은 실리콘 수지를 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상의 규소계 재료, 필요에 따라서는, 상기 성분과 전술한 고굴절 필러를 포함하는 액상 규소계 재료를, 예를 들면, 기재상에 코팅하고, 이를 경화 또는 건조시키는 단계를 거쳐 수지층을 형성함으로써 제조할 수 있다.
상기에서 실리콘 수지를 형성할 수 있는 액상의 규소계 성분의 종류는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 성분을 제한 없이 채용할 수 있다. 예를 들면, 상기 성분은, 부가 경화형 실리콘계 재료, 축합 또는 중축합 경화형 실리콘계 재료, 자외선 경화형 실리콘계 재료 또는 퍼옥시드 가황형 실리콘계 재료 등일 수 있고, 바람직하게는 부가 경화형 실리콘계 재료, 축합 또는 중축합 경화형 실리콘계 재료 또는 자외선 경화형 실리콘계 재료일 수 있다.
부가 경화형 실리콘계 재료는, 수소규소화 반응(hydrosilylation)을 통하여 경화하는 재료이다. 이 재료는, 규소 원자에 직접 결합되어 있는 수소 원자를 가지는 유기 규소 화합물 및 비닐기와 같은 지방족 불포화기를 가지는 유기 규소 화합물을 적어도 포함하고, 상기 화합물은, 촉매의 존재 하에 서로 반응하여 경화된다. 촉매의 예에는, 주기율표 제8족의 금속이나, 상기 금속을 알루미나, 실리카 또는 카본 블랙 등의 담체에 담지시킨 촉매 또는 상기 금속의 염이나 착체 등이 포함될 수 있다. 상기 주기율표 제8족의 금속으로서는, 백금, 로듐 또는 루테늄 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 백금을 사용할 수 있다.
축합 또는 중축합 경화형 실리콘계 재료를 사용하는 방식은, 할로겐 원자나 알콕시기 등과 같은 가수분해성 관능기를 가지는 실란이나 실록산 등의 규소 화합물 또는 그 가수분해물의 가수 분해 및 축합 반응을 통해 실리콘 수지를 제조하는 방식이다. 이러한 방식에서 사용할 수 있는 단위 화합물로는, Ra 3Si(ORb), Ra 2Si(ORb)2, RaSi(ORb)3 및 Si(ORb)4 등의 실란 화합물이 예시될 수 있다. 상기 화합물에서 (ORb)는 탄소수 1 내지 8의 직쇄상 또는 분기상 알콕시기를 나타낼 수 있고, 구체적으로는, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, 이소프로폭시, 이소부톡시, sec-부톡시 또는 t-부톡시 등일 수 있다. 또한, 상기 화합물에서 Ra는 규소 원자에 결합되어 있는 관능기로서 이는 목적 실리콘 수지에 포함되는 치환기를 고려하여 선택될 수 있다.
자외선 경화형 실리콘계 재료를 사용하는 방식은, 아크릴로일기 등과 같은 자외선 반응기를 가지는 실란 또는 실록산 등의 규소 화합물 또는 그 가수분해물을 가수 분해 및 축합 반응에 적용하여 수지를 제조하고, 다시 자외선 조사에 의해 반응시켜 목적 수지를 제조는 방식이다.
이 분야에서는, 상기와 같은 부가 경화형, 축합 또는 중축합 경화형 또는 자외선 경화형 실리콘계 재료가 다양하게 공지되어 있으며, 이 분야의 평균적인 기술자는 목적하는 실리콘 수지에 따라서, 상기와 같은 공지의 재료를 용이하게 채용하여 전술한 액상의 코팅액을 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기와 같은 액상의 코팅액을 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 바 코팅, 스핀 코팅, 콤마 코팅 등의 공지의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 코팅된 코팅액을 경화 또는 건조시켜 수지층을 형성하는 방식 역시 특별히 제한되지 않으며, 사용된 성분을 고려한 적절한 가열 또는 자외선 조사 방식을 채용하면 된다.
본 발명은 또한, 상기 광전지용 시트; 전면 기판; 및 상기 광전지용 시트와 전면 기판의 사이에서 광전 변환 소자를 캡슐화하고 있는 봉지재를 포함하는 광전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 광전지 모듈에서 상기 광전지용 시트는 백시트 또는 지지 기판으로서 적용될 수 있다. 이와 같은, 광전지 모듈은, 본 발명의 특징적인 광전지용 시트를 포함하는 한, 특별히 제한되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 그 예에는 실리콘 웨이퍼계 광전지 모듈 또는 박막형 광전지 모듈 등이 포함된다.
도 3 및 4는 본 발명의 다양한 태양에 따른 광전지 모듈을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 광전지용 시트를 포함하는 모듈의 하나의 예로서, 실리콘계 광전지 웨이퍼를 포함하는 모듈(3)의 일예를 나타낸다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하나의 예시에 따른 모듈은 통상적으로 글래스와 같은 강유전체인 전면 기판(31); 백시트(34); 실리콘계 웨이퍼 등의 광전 변환 소자(33); 및 상기 광전 변환 소자(33)을 캡슐화하고 있는 봉지재(32a, 32b)를 포함할 수 있고, 상기 봉지재로는, EVA계 소재 또는 실리콘계 소재 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘계 소재를 사용할 수 있다. 본 발명의 광전지용 시트는 상기 백시트(34)로서 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 태양에 따른 모듈로서, 박막형 광전지 모듈(4)을 나타내는 모식도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 박막형 광전지 모듈(4)의 경우, 광전 변환 소자(43)은, 통상적으로 강유전체로 구성되는 전면 기판(41)에 형성될 수 있고, 상기 광전 변환 소자(43)은 전면 기판(41) 및 지지 기판(44)의 사이에서 봉지재(42)에 의해 봉지되어 있을 수 있다. 상기에서 박막의 광전 변환 소자(43)은 통상적으로 화학적 증착(CVD) 등의 방법으로 침착될 수 있으며, 본 발명의 광전지용 시트는, 예를 들면, 상기와 같은 모듈 구조에서 지지 기판(44)으로 포함될 수 있다.
본 발명의 상기와 같은 다양한 광전지 모듈은 본 발명에 따른 광전지용 시트를 적어도 포함하는 한, 그 외의 기타 구성이나 구축 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야의 일반적인 방식이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명에서는, 우수한 내열성, 내광성, 내후성, 내습성 및 절연성을 가지며, 광전지 모듈에 적용되어 뛰어난 집광 효율을 나타낼 수 있는 광전지용 시트를 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는, 우수한 발전 효율을 가지며, 내구성이 탁월하고, 장기간 사용 시에도 우수한 발전 효율의 유지될 수 있는 광전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 광전지용 시트의 다양한 예시를 나타내는 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 광전지용 시트가 적용된 광전지 모듈의 다양한 예시를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 비교예에서 기호 Vi는 비닐기를 나타내고, Me는 메틸기를 나타내며, Ph는 페닐기를 나타내고, Ep는 에폭시기를 나타낸다.
실시예 1.
수지 조성물(A) 및 (B)의 제조
공지의 방식으로 합성한 오르가노실록산 화합물로서, 각각 하기의 화학식 A, B, C 및 D로 표시되는 화합물을 혼합하여, 히드로실릴화 반응에 의해 경화할 수 있는 실록산 조성물을 제조하였다(배합량: 화합물 A: 100g, 화합물 B: 10g, 화합물 C: 200g, 화합물 D: 60g). 이어서 상기 조성물에 Pt(0)의 함량이 20 ppm이 되는 양으로 촉매(Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane)를 배합하고, 균일하게 혼합하여 수지 조성물(A)를 제조 하였다. 상기 조성물(A)에 평균 입경이 100 nm이고, 400 nm의 파장에 대한 굴절률이 약 2.2인 고굴절 필러(TiO2) 80 g을 혼합하여 수지 조성물(B)를 제조하였다.
[화학식 A]
(ViMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)10(Me2SiO2/2)10
[화학식 B]
(ViMe2SiO1/2)2(EpSiO3/2)3(MePhSiO2/2)15
[화학식 C]
(ViMe2SiO1/2)3(MePhSiO2/2)(PhSiO3/2)9
[화학식 D]
(HMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)1.5
광전지용 시트의 제조
상기에서 제조된 수지 조성물(B)를 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, 「PET」) 시트의 양면에 200 ㎛의 두께의 수지층을 형성하도록 코팅 및 경화시켜 광전지용 시트를 제조하였다. 상기에서 코팅 후 경화는, 코팅층을 150℃에서 1 시간 동안 처리하여 수행하였다.
비교예 1.
수지 조성물(C) 및 (D)의 제조
공지의 방식으로 합성한 오르가노실록산 화합물로서, 각각 하기의 화학식 E 내지 G로 표시되는 화합물을 혼합하여, 히드로실릴화 반응에 의해 경화할 수 있는 수지 조성물을 제조하였다(배합량: 화합물 E: 100g, 화합물 F: 20g, 화합물 G: 50g). 이어서 상기 조성물에 Pt(0)의 함량이 10 ppm이 되는 양으로 촉매(Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane)를 배합하고, 균일하게 혼합하여 수지 조성물(C)를 제조 하였다. 상기 조성물(C)에 실시예 1과 동일한 고굴절 필러(TiO2) 40 g을 혼합하여 수지 조성물(D)를 제조하였다.
[화학식 E]
(ViMe2SiO1/2)2(ViMeSiO2/2)15(MeSiO3/2)5(Me2SiO2/2)50
[화학식 F]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO3/2)6(PhSiO3/2)1.5
[화학식 G]
(HMe2SiO1/2)2(HMeSiO2/2)2(Me2SiO2/2)10
광전지용 시트의 제조
상기에서 제조된 수지 조성물(D)를 PET 시트의 양면에 200 ㎛의 두께의 수지층을 형성하도록 코팅 및 경화시켜 광전지용 시트를 제조하였다. 상기에서 코팅 후 경화는, 코팅층을 150℃에서 1 시간 동안 처리하여 수행하였다.
비교예 2
수지 조성물(E)의 제조
공지의 방식으로 합성한 오르가노실록산 화합물로서, 각각 하기의 화학식 H 내지 J로 표시되는 화합물을 혼합하여, 히드로실릴화 반응에 의해 경화할 수 있는 실록산 조성물을 제조하였다(배합량: 화합물 H: 100g, 화합물 I: 20g, 화합물 J: 50g). 이어서 상기 조성물에 Pt(0) 함량이 20 ppm이 되도록 촉매(Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane)를 배합하고, 균일하게 혼합하여 수지 조성물(E)를 제조 하였다.
[화학식 H]
(ViPh2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)20
[화학식 I]
(ViPh2SiO1/2)3(MeSiO3/2)10
[화학식 J]
(HMe2SiO1/2)2(HMeSiO2/2)2(Me2SiO2/2)10
광전지용 시트의 제조
상기에서 제조된 수지 조성물(E)를 PET 시트의 양면에 200 ㎛의 두께의 수지층을 형성하도록 코팅 및 경화시켜 광전지용 시트를 제조하였다. 상기에서 코팅 후 경화는, 코팅층을 150℃에서 1 시간 동안 처리하여 수행하였다.
1. 수분 투과성, 내구신뢰성 및 황변 억제 효과
(1) 수분 투과성 측정
실시예 1의 조성물(A), 비교예 1의 조성물(C) 및 비교예 2의 조성물(E)을 150℃에서 1 시간 동안 경화시켜 두께가 1 mm인 판상 시편을 제조하고, 상기 시편에 대하여, 수분 투과성을 측정하였다. 구체적으로는, 제조된 시편의 두께 방향에 대하여, 모콘 장비를 이용하여 동일한 조건에서 수분 투과성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
(2) 고온 및 고습 조건 하에서의 신뢰성 측정
실시예 1의 조성물(A), 비교예 1의 조성물(C) 및 비교예 2의 조성물(E)을 PET 시트에 동일 두께로 코팅 및 경화시킨 후에, 각각을 85℃의 온도 및 85%의 상대 습도의 조건에서 1,000 시간 동안 방치한 다음, 수지층과 PET층의 사이에 박리 현상이 유발되는지를 관찰하여, 하기 방식으로 평가하였다.
<평가 기준>
○: 수지층 및 PET 시트의 계면에서 박리가 발생하지 않은 경우
×: 수지층 및 PET 시트의 계면에서 박리가 발생한 경우
(3) 황변 발생 정도의 측정
수분 투과도 측정에 사용한 것과 동일한 각 시편에 대하여 Q-UVA(340 nm, 0.89W/Cm2) 장비로 60℃에서 3일 동안 광을 조사하고, 황변 발생 여부를 평가하여 하기 기준으로 결과를 기재하였다.
<평가 기준>
○: 450 nm의 파장의 광에 대한 흡수율이 5% 미만인 경우
×: 450 nm의 파장의 광에 대한 흡수율이 5% 이상인 경우
표 1
실시예 1 (조성물(A)) 비교예 1 (조성물(C)) 비교예 2 (조성물(E))
수분투과성 15 g/cm2 day 101 g/cm2 day 120 g/cm2 day
내구신뢰성 ○ × ×
황변 평가 ○ ○ ○
(부호의 설명)
1, 2: 광전지용 시트 11: 수지막
12: 기재 23: 고분자 코팅층
3, 4: 광전지 모듈 31, 41: 전면 기판
32a, 32b, 42: 봉지층 33, 43: 활성층
34, 44: 지지기판

Claims (16)

  1. 규소 원자에 결합하고 있는 아릴기를 가지는 실리콘 수지를 포함하고, 상기에서 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자에 대한 상기 아릴기의 몰비가 0.3을 초과하는 수지층을 가지는 광전지용 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자에 대한 규소 원자에 결합된 아릴기의 몰 비율이 0.5를 초과하는 광전지용 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자에 대한 규소 원자에 결합된 아릴기의 몰 비율이 0.7 이상인 광전지용 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 실리콘 수지에 포함되는 아릴기가 페닐기인 포함하는 광전지용 시트.
  5. 제 1 항에 있어서, 실리콘 수지는, 하기 화학식 1의 평균 조성식으로 표시되는 광전지용 시트:
    [화학식 1]
    (R3SiO1/2)a(R2SiO2/2)b(RSiO3/2)c(SiO4/2)d
    상기 화학식 1 내지 3에서, R은, 규소 원자에 직접 결합하고 있는 치환기로서, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 알콕시기 또는 1가 탄화수소기를 나타내고, R 중 적어도 하나는 아릴기를 나타내며, a는 0 내지 0.6이고, b는 0 내지 0.97이며, c는 0 내지 0.8이고, d는 0 내지 0.4이며, a+b+c+d는 1이고, b 및 c는 동시에 0이 아니다.
  6. 제 5 항에 있어서, R 중 적어도 하나는 히드록시기, 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 또는 비닐기인 광전지용 시트.
  7. 제 5 항에 있어서, R 중 적어도 하나는 에폭시기인 광전지용 시트.
  8. 제 5 항에 있어서, 화학식 1의 평균 조성식으로 표시되는 실리콘 수지는, 하기 화학식 2 또는 3의 실록산 단위를 포함하는 광전지용 시트:
    [화학식 2]
    R1R2SiO2/2
    [화학식 3]
    R3SiO3/2
    상기 화학식 2 또는 3에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬기 또는 아릴기를 나타내되, R1 및 R2 중 적어도 하나는 아릴기를 나타내고, R3는 아릴기를 나타낸다.
  9. 제 8 항에 있어서, 실리콘 수지에 포함되는 규소 원자에 결합된 아릴기가 모두 화학식 2 또는 화학식 3의 실록산 단위에 포함되는 광전지용 시트.
  10. 제 8 항에 있어서, 화학식 2의 실록산 단위가 하기 화학식 4 및 화학식 5의 실록산 단위로부터 선택되는 하나 이상인 광전지용 시트:
    [화학식 4]
    (C6H5)CH3SiO2/2
    [화학식 5]
    (C6H5)2SiO2/2.
  11. 제 8 항에 있어서, 화학식 3의 실록산 단위가 하기 화학식 6의 실록산 단위인 광전지용 시트:
    [화학식 6]
    (C6H5)SiO3/2.
  12. 제 1 항에 있어서, 실리콘 수지는, 중량평균분자량이 300 내지 100,000인 광전지용 시트.
  13. 제 1 항에 있어서, 기재를 추가로 포함하고, 상기 수지층은 기재상에 형성되어 있는 광전지용 시트.
  14. 제 12 항에 있어서, 기재는, 금속 호일, 불소계 중합체 필름, 폴리에스테르계 필름 또는 상기 중 2개 이상의 적층 시트인 광전지용 시트.
  15. 규소 원자에 결합하고 있는 아릴기를 가지는 실리콘 수지이고, 상기에서 실리콘 수지에 포함되는 전체 규소 원자에 대한 상기 아릴기의 몰비가 0.3을 초과하는 실리콘 수지를 형성할 수 있는 액상의 규소계 재료를 코팅하고, 코팅된 재료를 경화 또는 건조시키는 단계를 거쳐 수지층을 형성하는 과정을 포함하는 광전지용 시트의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 따른 광전지용 시트; 전면 기판; 및 상기 광전지용 시트와 전면 기판의 사이에서 광전 변환 소자를 캡슐화하고 있는 봉지재를 포함하는 광전지 모듈.
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