KR20240075497A - Resin composition for encapsulant of solar cell including ethylene/alpha-olefin copolymer and encapsulant for solar cell manufactured from the same - Google Patents
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Abstract
에틸렌-알파-올레핀계 공중합체, 비닐(vinyl)기를 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane), Si-H기를 포함하는 제2 PDMS, 및 과산화물을 포함 태양전지 봉지재용 수지 조성물, 및 상기 수지 조성물로부터 제조된 태양전지용 봉지재를 제공한다.An ethylene-alpha-olefin-based copolymer, a first PDMS (polydimethylsiloxane) containing a vinyl group, a second PDMS containing a Si-H group, and a resin composition for solar cell encapsulation containing peroxide, and manufactured from the resin composition Provides encapsulating materials for solar cells.
Description
본 발명은 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 포함하는 태양전지 봉지재용 수지 조성물 및 이로부터 제조된 태앙전지용 봉지재에 관한 것이다.The present invention relates to a resin composition for solar cell encapsulation containing an ethylene-alpha-olefin copolymer and an encapsulant for solar cells manufactured therefrom.
최근 신재생 에너지 시장의 확대와 함께 태양광 시장도 폭발적으로 성장하고 있다. 그 중 올레핀 소재가 태양광 패널의 봉지재로 널리 사용되고 있다.Recently, along with the expansion of the renewable energy market, the solar energy market is also growing explosively. Among them, olefin materials are widely used as encapsulation materials for solar panels.
현재 가장 범용되는 봉지재로는, 광전지 또는 광전지 어레이를 강유전체에 부착하고, 캡슐화하기 위해 EVA(ethylene vinyl acetate)계 소재를 들 수 있다. 그러나, EVA는 자외선(UV)에 대한 내성이 떨어져 장기간 사용 시 탈색 및 변색되는 문제가 발생한다. 또한, EVA는 유리 및 모듈의 타 부품과의 접착성이 떨어지고, 이에 따라 광전지 모듈을 장기간 사용하게 되면 모듈의 각 층 간에 박리가 쉽게 유발된다. 이로 인해 모듈의 효율이 저하되고, 수분 침투에 의해 EVA에서 아세트산이 발생하여 봉지재의 절연성이 감소한다.Currently, the most widely used encapsulant is EVA (ethylene vinyl acetate)-based material for attaching and encapsulating photovoltaic cells or photovoltaic arrays to ferroelectrics. However, EVA has poor resistance to ultraviolet (UV) rays, causing discoloration and discoloration problems when used for long periods of time. In addition, EVA has poor adhesion to glass and other parts of the module, and as a result, when the photovoltaic module is used for a long period of time, delamination between each layer of the module is easily caused. As a result, the efficiency of the module decreases, and acetic acid is generated from EVA due to moisture penetration, reducing the insulation of the encapsulant.
절연성이 감소된 봉지재로 인하여, 강화 유리에 포함되어 있는 Na+ 양이온이 음전위로 인해 태양전지 표면으로 이동되어 분극 현상을 생기고, 태양전지에서 발생한 전자가 전극으로 가는 것을 방해하며, 이로 인해 누설전류가 발생하는 PID(Potential Induced Degradation) 현상이 발생한다.Due to the encapsulant with reduced insulation, the Na+ cations contained in the tempered glass move to the surface of the solar cell due to the negative potential, causing polarization and preventing electrons generated from the solar cell from going to the electrode, which causes leakage current. A PID (Potential Induced Degradation) phenomenon occurs.
이러한 PID 현상을 방지하기 위해, 최근에는 에틸렌-알파-올레핀 공중합체의 사용이 각광받고 있으며, 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 포함하는 소재는 태양광 에너지를 생산하는 셀을 보호하는 동시에 강화유리 및 백시트와 접착성을 부여하여 수분 및 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 하고 있다. 따라서, 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 포함하는 소재의 체적저항은 높이되, 수분투과도(Water vapor transmission rate, WVTR)는 낮추는 기술이 요구된다.To prevent this PID phenomenon, the use of ethylene-alpha-olefin copolymer has recently been in the spotlight, and materials containing ethylene-alpha-olefin copolymer protect the cells that produce solar energy and are used as tempered glass and It provides adhesion to the backsheet and serves to protect against moisture and external shocks. Therefore, there is a need for technology to increase the volume resistance of materials containing ethylene-alpha-olefin copolymers while lowering the water vapor transmission rate (WVTR).
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 포함하고 짧은 가교시간을 가지는 태양전지 봉지재용 수지 조성물을 제공하며, 또한, 상기 수지 조성물로부터 제조되어 높은 체적저항, 낮은 수분투과도 및 높은 투과율을 가지는 태양전지용 봉지재를 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, and provides a resin composition for solar cell encapsulation that contains an ethylene-alpha-olefin copolymer and has a short crosslinking time. In addition, it is manufactured from the resin composition and has a high The aim is to provide an encapsulant for solar cells that has volume resistance, low moisture permeability, and high transmittance.
본 발명은 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체, 비닐(vinyl)기를 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane), Si-H기를 포함하는 제2 PDMS, 및 과산화물을 포함 태양전지 봉지재용 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides a resin composition for solar cell encapsulation including an ethylene-alpha-olefin-based copolymer, a first PDMS (polydimethylsiloxane) containing a vinyl group, a second PDMS containing a Si-H group, and peroxide.
상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS는 각각 상기 수지 조성물의 5wt% 이하일 수 있다.The first PDMS and the second PDMS may each constitute 5 wt% or less of the resin composition.
상기 제1 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하이고, 상기 제2 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하일 수 있다.The first PDMS may be 1 wt% or less of the resin composition, and the second PDMS may be 1 wt% or less of the resin composition.
상기 수지 조성물은 가교에 소요되는 시간이 720초 이하일 수 있다.The time required for crosslinking of the resin composition may be 720 seconds or less.
본 발명은 또한 상기 수지 조성물로부터 제조된 태양전지용 봉지재를 제공한다.The present invention also provides an encapsulant for solar cells manufactured from the above resin composition.
상기 태양전지용 봉지재는 1.0×1016Ω·cm 이상의 체적저항을 가질 수 있다.The encapsulant for solar cells may have a volume resistance of 1.0×10 16 Ω·cm or more.
상기 태양전지용 봉지재는 0.2g/m2/day 이하의 수분투과도(Water vapor transmission rate, WVTR, ASTM F1249로 측정)를 가질 수 있다.The encapsulant for solar cells may have a water vapor transmission rate (WVTR, measured by ASTM F1249) of 0.2 g/m 2 /day or less.
상기 태양전지용 봉지재는 91% 이상의 투과율을 가질 수 있다.The encapsulant for solar cells may have a transmittance of 91% or more.
본 발명에 따른 태양전지 봉지재용 수지 조성물로부터 제조된 태양전지용 봉지재는 SiOx를 포함하여 높은 체적저항 및 낮은 수분투과도를 가지므로, PID 현상 및 수분 침투 현상을 방지하여 향상된 절연성을 가질 수 있다.The solar cell encapsulant manufactured from the resin composition for solar cell encapsulant according to the present invention contains SiO
상기 태양전지용 봉지재는 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 높은 공단량체 함량으로 인하여 결정화도가 낮은 비결정성 고분자이며, 이로 인해 높은 투과율을 가져 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The encapsulant for solar cells is an amorphous polymer with a low degree of crystallinity due to the high comonomer content of the ethylene-alpha olefin copolymer, and as a result, it has high transmittance and can improve the efficiency of solar cells.
또한, 상기 수지 조성물은 기존 태양광 봉지재로 사용되던 고분자 수지에 비해 접착성이 우수하고 동일한 가교도에 도달하기까지의 속도가 빨라, 태양광 패널 제작에 있어 작업 시간을 현저히 단축할 수 있다.In addition, the resin composition has excellent adhesion compared to the polymer resin used as a conventional solar encapsulation material and can reach the same degree of cross-linking at a faster rate, thereby significantly shortening the work time in manufacturing solar panels.
본 발명에 따르면, 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체, 비닐(vinyl)기를 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane), Si-H기를 포함하는 제2 PDMS, 및 과산화물(peroxide)을 포함하는 태양전지 봉지재용 수지 조성물이 제공된다. 또한, 상기 태양전지 봉지재용 수지 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, a solar cell encapsulation material comprising an ethylene-alpha-olefin copolymer, a first PDMS (polydimethylsiloxane) containing a vinyl group, a second PDMS containing a Si-H group, and peroxide. A resin composition is provided. Additionally, the resin composition for solar cell encapsulation may further include a crosslinking agent.
상기 가교제로는 올레핀/알파-올레핀 공중합체의 가교에 통상적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 예를 들어, 상기 가교제는 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산 또는 1,1-디(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산을 사용할 수 있으며, 이들은 어느 하나를 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.As the crosslinking agent, any agent commonly used in crosslinking of olefin/alpha-olefin copolymers can be suitably used in the present invention. For example, the crosslinking agent is dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5 -Di(tert-butylperoxy)hexane or 1,1-di(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl cyclohexane can be used, and either of these can be used alone. Two or more types can be mixed and used.
나아가, 가교조제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교조제로는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 트리비닐벤젠, 디비닐벤젠, 트리비닐프로판 및 트리비닐시클헥산을 들 수 있으며, 이들은 어느 하나를 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Furthermore, a cross-linking aid may be further included. The crosslinking aid is not particularly limited, but examples include trivinylbenzene, divinylbenzene, trivinylpropane, and trivinylcyclohexane, and any one of these may be used alone, as well as two or more types. Can be used in combination.
상기 태양전지 봉지재용 수지 조성물로부터 태양전지용 봉지재가 제조될 수 있다. 상세하게, 상기 태양전지 봉지재용 수지 조성물의 상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체, 상기 제1 PDMS, 상기 제2 PDMS 및 상기 과산화물이 혼합 및 가교되어 상기 태양전지용 봉지재가 제조될 수 있다. 상기 제1 PDMS, 상기 제2 PDMS 및 상기 과산화물은 혼합 및 가교되는 과정에서 반응하여 SiOx(0<x≤2)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 태양전지 봉지재용 수지 조성물로부터 제조된 상기 태양전지용 봉지재는 SiOx를 포함할 수 있다.An encapsulant for a solar cell can be manufactured from the resin composition for a solar cell encapsulant. In detail, the ethylene-alpha-olefin-based copolymer, the first PDMS, the second PDMS, and the peroxide of the resin composition for solar cell encapsulation may be mixed and crosslinked to prepare the solar cell encapsulant. The first PDMS, the second PDMS, and the peroxide may react during mixing and crosslinking to form SiO x (0<x≤2). That is, the solar cell encapsulant manufactured from the resin composition for solar cell encapsulant may contain SiO x .
상기 태양전지용 봉지재의 SiOx는 강화 유리에 포함되어 있는 Na+ 양이온이 태양전지로 확산하는 것을 방지하여 누설전류 경로를 차단할 수 있다. 즉, SiOx는 상기 태양전지용 봉지재의 체적저항을 향상시켜 PID(Potential Induced Degradation) 현상을 방지할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 태양전지용 봉지재는 1.0×1016Ω·cm 이상의 체적저항을 가질 수 있다. SiO In other words, SiO In one embodiment, the encapsulation material for solar cells may have a volume resistance of 1.0×10 16 Ω·cm or more.
또한, SiOx는 상기 태양전지용 봉지재의 강화유리 및 백시트와의 접착성을 향상시켜 외부로부터의 수분 침투 및 충격을 방지할 수 있다. 즉, SiOx는 상기 태양전지용 봉지재의 수분투과도(Water vapor transmission rate, WVTR, ASTM F1249로 측정)를 감소시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 태양전지용 봉지재는 0.2g/m2/day 이하의 수분투과도를 가질 수 있다.In addition, SiO In other words, SiO In one embodiment, the encapsulation material for solar cells may have a moisture permeability of 0.2 g/m2/day or less.
이에 따라, 상기 태양전지용 봉지재는 SiOx를 포함하여 높은 체적저항 및 낮은 수분투과도를 가지므로, PID 현상 및 수분 침투 현상을 방지하여 향상된 절연성을 가질 수 있다.Accordingly, the encapsulant for solar cells contains SiO
또한, SiOx는 자외선(UV)에 대한 내성이 강하고 장기간 사용 시 탈색 및 변색이 적으므로, 상기 태양전지용 봉지재는 향상된 수명성을 가질 수 있다.In addition, SiO
일 실시예에 있어서, SiOx는 상기 태양전지용 봉지재의 0.1 내지 1wt%일 수 있다. 만약 SiOx가 상기 태양전지용 봉지재의 0.1wt% 미만인 경우, 전류 경로 장벽(Current path barrier)이 낮아져 체적저항이 낮아질 수 있다. 만약 SiOx가 상기 태양전지용 봉지재의 2wt% 초과인 경우, 높은 무기물 함량으로 인하여 투과율이 낮아질 수 있다.In one embodiment, SiO x may be 0.1 to 1 wt% of the encapsulant for solar cells. If SiO If SiO
또한, 상기 태양전지용 봉지재는 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 높은 공단량체 함량으로 인하여 결정화도가 낮은 비결정성 고분자이며, 이로 인해 높은 투과율을 가져 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 태양전지용 봉지재는 91% 이상의 투과율을 가질 수 있다.In addition, the encapsulant for solar cells is an amorphous polymer with a low degree of crystallinity due to the high comonomer content of the ethylene-alpha olefin copolymer, and as a result, it has high transmittance and can improve the efficiency of solar cells. In one embodiment, the encapsulant for solar cells may have a transmittance of 91% or more.
또한, 상기 수지 조성물은 기존 태양광 봉지재로 사용되던 고분자 수지에 비해 접착성이 우수하고 동일한 가교도에 도달하기까지의 속도가 빨라, 태양광 패널 제작에 있어 작업 시간을 현저히 단축할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 수지 조성물은 가교에 소요되는 시간이 720초 이하일 수 있다.In addition, the resin composition has excellent adhesion compared to the polymer resin used as a conventional solar encapsulation material and can reach the same degree of cross-linking at a faster rate, thereby significantly shortening the work time in manufacturing solar panels. In one embodiment, the time required for crosslinking of the resin composition may be 720 seconds or less.
상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체는 2종 이상의 분지쇄 분포를 가질 수 있다.The ethylene-alpha-olefin-based copolymer may have two or more types of branched chain distribution.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체는 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 펠렛으로 제작될 수 있다.In exemplary embodiments, the ethylene-alpha-olefin-based copolymer may be produced into pellets by compounding through a twin extruder.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS는 상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체 펠렛에 코팅될 수 있다.In exemplary embodiments, the first PDMS and the second PDMS may be coated on the ethylene-alpha-olefin-based copolymer pellet.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS는 1000 내지 500000mPa·s의 점도를 가질 수 있다. 만약 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS가 1000mPa·s 미만의 점도를 가질 경우, 상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체 펠렛에 코팅 후 쉽사리 떨어져 나가 펠렛 상에 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS가 고르게 코팅되지 않을 수 있다. 만약 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS가 500000mPa·s 초과의 점도를 가질 경우, 상기 에틸렌-알파-올레핀계 공중합체 펠렛에 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS를 코팅 시 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS의 분산성이 낮아져 펠렛에 고르게 코팅되지 않으며, 이에 따라 열처리 공정 시 SiOx가 상기 태양전지용 봉지재 내부에 고르게 형성되지 않아 상기 태양전지용 봉지재의 체적저항이 향상되지 않고 수분투과도가 감소하지 않을 수 있다.In one embodiment, the first PDMS and the second PDMS may have a viscosity of 1,000 to 500,000 mPa·s. If the first PDMS and the second PDMS have a viscosity of less than 1000 mPa·s, they are easily peeled off after coating on the ethylene-alpha-olefin copolymer pellet, causing the first PDMS and the second PDMS to form on the pellet. It may not be coated evenly. If the first PDMS and the second PDMS have a viscosity exceeding 500000 mPa·s, when coating the first PDMS and the second PDMS on the ethylene-alpha-olefin-based copolymer pellet, the first PDMS and the second PDMS The dispersibility of the second PDMS is lowered and it is not evenly coated on the pellet. Accordingly, during the heat treatment process, SiO It may not be possible.
일 실시예들에 있어서, 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS기는 각각 상기 수지 조성물의 5wt% 이하일 수 있다. 만약 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS가 각각 상기 수지 조성물의 5wt% 이상일 경우, 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS가 상기 과산화물과 반응하여 상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS의 실리콘화 등과 같은 부반응이 발생할 수 있으며, 이러한 부반응으로 인해 상기 수지 조성물의 가교속도를 감소시킬 수 있다.In one embodiment, the first PDMS group and the second PDMS group may each account for 5 wt% or less of the resin composition. If the first PDMS and the second PDMS are each 5 wt% or more of the resin composition, the first PDMS and the second PDMS react with the peroxide to cause siliconization of the first PDMS and the second PDMS, etc. Side reactions may occur, and these side reactions may reduce the crosslinking rate of the resin composition.
보다 바람직하게, 상기 제1 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하이고, 상기 제2 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하일 수 있다. More preferably, the first PDMS may be 1 wt% or less of the resin composition, and the second PDMS may be 1 wt% or less of the resin composition.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 수지 조성물은 고온에서의 열처리 공정과 진공 및 가압 공정에 의해 가교될 수 있다.In exemplary embodiments, the resin composition may be crosslinked by a heat treatment process at high temperature and a vacuum and pressure process.
일 실시예에 있어서, 상기 수지 조성물은 150℃ 이상의 온도에서 열처리되어 가교될 수 있다. 만약 상기 수지 조성물은 150℃ 미만의 온도에서 열처리되는 경우, 가교 과정에서 상기 제1 PDMS, 상기 제2 PDMS 및 상기 과산화물이 반응하지 않아 SiOx가 형성되지 않을 수 있다.In one embodiment, the resin composition may be crosslinked by heat treatment at a temperature of 150°C or higher. If the resin composition is heat-treated at a temperature of less than 150°C, SiO x may not be formed because the first PDMS, the second PDMS, and the peroxide do not react during the crosslinking process.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example
98wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 0.5wt%의 비닐기를 포함하는 PDMS, 0.5wt%의 Si-H기를 포함하는 PDMS 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 A를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 A를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 A를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with a density of 0.877 g/mL and a melt index (MI) of 10 g/10 min at 98 wt%, PDMS with 0.5 wt% vinyl groups, PDMS with 0.5 wt% Si-H groups, and 1 wt. % of t-butyl-2-ethylhexyl monoperoxycarbonate (tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate) was compounded through a twin extruder to prepare a 0.5 mm thick resin composition film A, and then the resin composition film A was Encapsulant A for solar cells was manufactured by crosslinking through a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process.
비교예 1Comparative Example 1
밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 B를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 B를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 B를 제조하였다.After preparing a 0.5 mm thick resin composition film B by compounding an ethylene-1-octene copolymer with a density of 0.877 g/mL and a melt index (MI) of 10 g/10 min through a twin extruder, the resin composition film B was Encapsulant B for solar cells was manufactured by crosslinking through a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process.
비교예 2Comparative Example 2
99wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 C를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 C를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 C를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with a density of 0.877 g/mL and a melt index (MI) of 10 g/10 min at 99 wt% and tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate at 1 wt% ) was compounded through a twin extruder to produce a 0.5 mm thick resin composition film C, and then the resin composition film C was crosslinked through a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process to prepare encapsulant C for solar cells. did.
비교예 3Comparative Example 3
98wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 1wt%의 PDMS 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 D를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 D를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 D를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with 98 wt% density of 0.877 g/mL and melt index (MI) of 10 g/10 min, 1 wt% PDMS, and 1 wt% t-butyl-2-ethylhexyl monoperoxycarbonate (tert- Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate) was compounded through a twin extruder to prepare a 0.5 mm thick resin composition film D, and then the resin composition film D was crosslinked through a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process to prepare a 0.5 mm thick resin composition film D for solar cells. Encapsulant D was manufactured.
비교예 4Comparative Example 4
98wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 1wt%의 비닐기를 포함하는 PDMS 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 E를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 E를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 E를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with a density of 0.877 g/mL and a melt index (MI) of 10 g/10 min at 98 wt%, PDMS with 1 wt% vinyl groups, and 1 wt% t-butyl-2-ethylhexyl monoperoxy. Carbonate (tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate) was compounded through a twin extruder to prepare a 0.5 mm thick resin composition film E, and then the resin composition film E was subjected to a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process. Encapsulant E for solar cells was manufactured by cross-linking.
비교예 5Comparative Example 5
98wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 1wt%의 Si-H기를 포함하는 PDMS 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 F를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 F를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 F를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with 98 wt% density of 0.877 g/mL and melt index (MI) of 10 g/10 min, PDMS with 1 wt% Si-H groups and 1 wt% t-butyl-2-ethylhexyl mono. Peroxycarbonate (tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate) was compounded through a twin extruder to prepare a 0.5 mm thick resin composition film F, and then the resin composition film F was subjected to a heat treatment process at 150°C and a vacuum/pressure process. Encapsulant F for solar cells was manufactured by cross-linking.
비교예 6Comparative Example 6
95wt%의 밀도 0.877g/mL 및 용융 지수(MI) 10g/10min를 가지는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 2wt%의 비닐기를 포함하는 PDMS, 2wt%의 Si-H기를 포함하는 PDMS 및 1wt%의 t-부틸-2-에틸헥실 모노퍼옥시카보네이트(tert-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)를 트윈압출기를 통해 컴파운딩하여 0.5mm 두께의 수지 조성물 필름 G를 제조한 후, 상기 수지 조성물 필름 G를 150℃에서의 열처리 공정 및 진공/가압 공정을 통해 가교하여 태양전지용 봉지재 G를 제조하였다.Ethylene-1-octene copolymer with a density of 0.877 g/mL and a melt index (MI) of 10 g/10 min at 95 wt%, PDMS containing 2 wt% vinyl groups, PDMS containing 2 wt% Si-H groups, and 1 wt% After preparing a 0.5 mm thick resin composition film G by compounding t-Butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate through a twin extruder, the resin composition film G was stored at 150°C. Encapsulant G for solar cells was manufactured by crosslinking through the heat treatment process and vacuum/pressure process.
한편, 실시예 및 비교예 1 내지 6의 수지 조성물 필름은 가교를 위해 가교제 및 가교조제를 더 포함하여 제조되었다.Meanwhile, the resin composition films of Examples and Comparative Examples 1 to 6 were prepared by further including a crosslinking agent and a crosslinking aid for crosslinking.
<체적저항 측정><Volume resistance measurement>
ASTM D257을 기반으로 하는 체적저항 측정 방법으로, HIOKI 社의 SME8310 (test fixture)와 결합된 SM7120 전위계를 사용하여 실시예 및 비교예 1 내지 6의 태양전지용 봉지재들의 체적저항을 측정하였다.Using a volume resistance measurement method based on ASTM D257, the volume resistance of the solar cell encapsulants of Examples and Comparative Examples 1 to 6 was measured using an SM7120 electrometer combined with HIOKI's SME8310 (test fixture).
<수분투과도 측정><Measurement of moisture permeability>
ASTM F1249을 기반으로 하는 수분투과도 측정 방법으로, 실시예 및 비교예 1 내지 6의 태양전지용 봉지재들을 두께 1mm로 성형한 후, MOCON 社의 수분투과도 장비를 사용하여 수분투과도를 측정하였다.In a water permeability measurement method based on ASTM F1249, the solar cell encapsulants of Examples and Comparative Examples 1 to 6 were molded to a thickness of 1 mm, and then the water permeability was measured using a water permeability equipment from MOCON.
<투과율 측정><Measurement of transmittance>
실시예 및 비교예 1 내지 6의 태양전지용 봉지재들을 두께 3mm로 성형한 후, 헤이즈미터(Hazemeter)를 사용하여 550 nm의 파장의 빛에 대한 투과율을 측정하였다. 태양전지용 봉지재 시편을 시편 홀더에 넣고, 투과율을 3회 측정한 후 이들의 평균 값을 구하였으며, JIS K 7105의 규격 조건에서 측정하였다After molding the solar cell encapsulants of Examples and Comparative Examples 1 to 6 to a thickness of 3 mm, the transmittance for light with a wavelength of 550 nm was measured using a hazemeter. A specimen of solar cell encapsulation material was placed in a specimen holder, the transmittance was measured three times, and the average value was obtained, and the measurements were made under the standard conditions of JIS K 7105.
<가교시간 측정><Measurement of cross-linking time>
실시예 및 비교예 1 내지 6의 수지 조성물 필름을 무게 5g 및 직경 4cm의 디스크 형태로 제작한 후, 알파 테크놀로지스 社의 RPA2000(Rubber Process Analyzer)를 이용하여 150℃의 온도에서 20분 동안 수지 조성물 필름의 가교거동 특성을 확인하면서, 수지 조성물 필름의 가교율이 90% 진행된 시점까지의 시간(t90)을 측정하였다.After producing the resin composition films of Examples and Comparative Examples 1 to 6 in the form of a disk with a weight of 5 g and a diameter of 4 cm, the resin composition film was processed at a temperature of 150 ° C. for 20 minutes using RPA2000 (Rubber Process Analyzer) from Alpha Technologies. While confirming the crosslinking behavior characteristics, the time (t90) until the crosslinking rate of the resin composition film reached 90% was measured.
상기와 같은 방법으로 측정된 체적저항, 수분투과도, 투과율 및 가교시간(t90)의 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.The results of volume resistance, moisture permeability, permeability, and crosslinking time (t90) measured in the same manner as above are shown in Table 1 below.
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 태양전지용 봉지재 A는 7.5×1016Ω·cm의 체적저항을 가지고, 0.12g/m2/day의 수분투과도를 가지는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 상기 태양전지용 봉지재는 SiOx를 포함하여 높은 체적저항 및 낮은 수분투과도를 가지므로, PID 현상 및 수분 침투 현상을 방지하여 향상된 절연성을 가질 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, it was confirmed that the solar cell encapsulant A of the example had a volume resistance of 7.5×10 16 Ω·cm and a moisture permeability of 0.12 g/m 2 /day. From this, it can be seen that the solar cell encapsulant of the present invention contains SiO
또한, 실시예의 태양전지용 봉지재 A는 92.7%의 투과율을 가지고, 681초의 가교시간을 가지는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 상기 태양전지용 봉지재는 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 높은 공단량체 함량으로 인하여 결정화도가 낮은 비결정성 고분자이며, 이로 인해 높은 투과율을 가져 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.In addition, it was confirmed that the solar cell encapsulant A of the example had a transmittance of 92.7% and a crosslinking time of 681 seconds. From this, it can be seen that the encapsulant for solar cells of the present invention is an amorphous polymer with a low degree of crystallinity due to the high comonomer content of the ethylene-alpha olefin copolymer, and has a high transmittance, thereby improving the efficiency of solar cells. there is.
또한, 실시예의 수지 조성물 A는 681초의 가교시간(t90)을 가지는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 상기 수지 조성물은 가교속도가 빨라 태양광 패널 제작에 있어 작업 시간을 현저히 단축할 수 있음을 알 수 있다.In addition, it was confirmed that the resin composition A of the example had a crosslinking time (t90) of 681 seconds. From this, it can be seen that the resin composition of the present invention has a fast crosslinking speed and can significantly shorten the working time in manufacturing solar panels.
한편, 비교예 1의 태양전지용 봉지재 B, 비교예 3의 태양전지용 봉지재 D, 비교예 4의 태양전지용 봉지재 E 및 비교예 6의 태양전지용 봉지재 G는 실시예의 태양전지용 봉지재 A보다 낮은 체적저항, 높은 수분투과도 및 낮은 투과율을 가지고, 비교예 2의 태양전지용 봉지재 C 및 비교예 5의 태양전지용 봉지재 F는 실시예의 태양전지용 봉지재 A보다 낮은 체적저항 및 높은 수분투과도를 가지며, 비교예 4의 수지 조성물 E, 비교예 5의 수지 조성물 F 및 비교예 6의 수지 조성물 G은 실시예의 수지 조성물 A보다 느린 가교속도를 가지는 것을 확인하였다. 즉, 비교예 1 내지 6의 태양전지용 봉지재 및 수지 조성물은 실시예의 태양전지용 봉지재 및 수지 조성물보다 하나 이상의 물성이 저하되는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 상기 태양전지용 봉지재 및 상기 수지 조성물의 물성이 대체로 개선되는 것을 알 수 있다.On the other hand, the encapsulant B for solar cells of Comparative Example 1, the encapsulant D for solar cells of Comparative Example 3, the encapsulant E for solar cells of Comparative Example 4, and the encapsulant G for solar cells of Comparative Example 6 are better than the encapsulant A for solar cells in Examples. The solar cell encapsulant C of Comparative Example 2 and the solar cell encapsulant F of Comparative Example 5 have low volume resistance, high moisture permeability and low permeability, and have lower volume resistance and higher moisture permeability than the solar cell encapsulant A of the example. , it was confirmed that the resin composition E of Comparative Example 4, the resin composition F of Comparative Example 5, and the resin composition G of Comparative Example 6 had a slower crosslinking rate than the resin composition A of the Example. That is, it was confirmed that the solar cell encapsulant and resin composition of Comparative Examples 1 to 6 had at least one physical property lower than that of the solar cell encapsulant and resin composition of the Examples. From this, it can be seen that the physical properties of the solar cell encapsulant and the resin composition of the present invention are generally improved.
Claims (8)
비닐(vinyl)기를 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane);
Si-H기를 포함하는 제2 PDMS; 및
과산화물을 포함하는, 태양전지 봉지재용 수지 조성물.ethylene-alpha-olefin copolymer;
A first polydimethylsiloxane (PDMS) containing a vinyl group;
a second PDMS containing Si-H groups; and
A resin composition for solar cell encapsulation containing peroxide.
상기 제1 PDMS 및 상기 제2 PDMS는 각각 상기 수지 조성물의 5wt% 이하인, 태양전지 봉지재용 수지 조성물.According to paragraph 1,
The first PDMS and the second PDMS are each 5 wt% or less of the resin composition, a resin composition for solar cell encapsulation.
상기 제1 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하이고,
상기 제2 PDMS는 상기 수지 조성물의 1wt% 이하인, 태양전지 봉지재용 수지 조성물.According to paragraph 2,
The first PDMS is 1 wt% or less of the resin composition,
The second PDMS is a resin composition for a solar cell encapsulant, wherein the second PDMS is 1 wt% or less of the resin composition.
상기 수지 조성물은 가교에 소요되는 시간이 720초 이하인, 태양전지 봉지재용 수지 조성물.According to paragraph 1,
The resin composition is a resin composition for solar cell encapsulation, wherein the crosslinking time is 720 seconds or less.
1.0×1016Ω·cm 이상의 체적저항을 가지는, 태양전지용 봉지재.According to clause 5,
Encapsulating material for solar cells with a volume resistance of 1.0×10 16 Ω·cm or more.
0.2g/m2/day 이하의 수분투과도(Water vapor transmission rate, WVTR, ASTM F1249로 측정)를 가지는, 태양전지용 봉지재.According to clause 5,
Encapsulating material for solar cells with a moisture permeability (Water vapor transmission rate, WVTR, measured by ASTM F1249) of less than 0.2g/m 2 /day.
91% 이상의 투과율을 가지는, 태양전지용 봉지재.
According to clause 5,
An encapsulating material for solar cells with a transmittance of 91% or more.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220157529A KR20240075497A (en) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | Resin composition for encapsulant of solar cell including ethylene/alpha-olefin copolymer and encapsulant for solar cell manufactured from the same |
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2022
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