JP2012507851A

JP2012507851A - 機能性シート及びこれを含む太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2012507851A
Application number: JP2011534408A
Authority: JP
Inventors: ゼミンユ; ドンフンノ; オジュンクォン
Original assignee: LG Hausys Ltd
Current assignee: LX Hausys Ltd
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2012-03-29
Also published as: WO2010053301A3; DE112009002652T5; WO2010053301A2; CN102203641A

Abstract

【課題】本発明は、機能性シート及びこれを含む太陽電池モジュールに関するものである。
【解決手段】本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートとを含み、特に、前記バックシートは、基材フィルムと、前記基材フィルム上に形成された反射フィルムとを含み、前記ガラスを透過した光が反射フィルムで反射された後、太陽電池セルに集光されることを特徴とし、本発明に係る太陽電池モジュールは、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れるとともに、反射効果に優れた機能性シートをバックシートとして使用することによって、太陽光の入射量を増加できるようになり、太陽電池の効率を上昇させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性シート及びこれを含む太陽電池モジュールに関するもので、より具体的には、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れるとともに、反射効果に優れた機能性シートをバックシートとして使用することによって、太陽光の入射量を増加できるようになり、太陽電池の効率を上昇させることができる機能性シート及びこれを含む太陽電池モジュールに関するものである。

最近、地球環境汚染及び化石エネルギー枯渇問題などにより、環境親和型代替エネルギー源の開発及び未来のエネルギー源の多元化などが国際的なイシューとして登場している。このような背景下で、太陽エネルギーを活用した太陽電池が未来の有力な代替エネルギー源として注目を受けており、また、太陽電池の低コスト化の進行とともに関連世界市場の規模も急速に増加している。

このような太陽電池の最小単位をセル（Ｃｅｌｌ）といい、実際に太陽電池をセルの状態で使用することはほとんどなく、実際に使用するのに必要な電圧が数Ｖ〜数十又は数百Ｖ以上である一方、１個のセルから出る電圧は約０.５Ｖと非常に小さいので、多数の単位太陽電池を必要な単位容量で直列又は並列に連結して使用している。

また、太陽電池は、野外で使用される場合、様々な苛酷な環境に置かれるようになるので、必要な単位容量で連結された多数のセルを苛酷な環境で保護するために、複数のセルをパッケージとした太陽電池パネルで構成して使用する。

このような太陽電池パネルは、ビルなどの構造物に安定した電気を供給する手段として使用されている。

一方、太陽電池パネルは、太陽光を吸収して電気を生成する原理であるので、太陽光の入射量によって電気生産量が決定される。

従来は、太陽電池パネルに入射される太陽光の量を増加させるために別途の部材（凸レンズなど）を使用したが、このような部材は、費用及び外観の側面で太陽電池パネルに直接適用しにくいという問題があった。

本発明は、前記のような問題を解決するためのもので、本発明の目的は、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れるとともに、反射効果に優れたバックシートを使用して太陽光の入射量を増加させることによって、太陽電池の効率を上昇させることができる太陽電池モジュールを提供することにある。

また、本発明の目的は、赤外線領域の波長は反射させて太陽電池セルに入射させず、それ以下の領域の波長は透過させて太陽電池セルに入射させることによって、太陽電池セルの温度上昇を抑制し、発電効率を高めることができる太陽電池モジュールを提供することにある。

前記のような本発明の目的を達成するために、本発明の一側面によると、基材フィルムと、前記基材フィルム上に形成された反射フィルムとを含む機能性シートが提供される。

このとき、前記基材フィルムは、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ以上で形成される。

このとき、前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成され、このような凹凸は三角プリズム構造を有することができる。

本発明の更に他の側面によると、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートとを含む太陽電池モジュールが提供される。

このとき、本発明の更に他の側面に係る太陽電池モジュールでは、前記ガラスを透過した光が反射フィルムで反射された後、太陽電池セルに集光される。

本発明の更に他の側面によると、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、前記太陽電池セルとガラスとの間に配置された赤外線反射フィルムと、前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートとを含む太陽電池モジュールが提供される。

このとき、前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成され、このような凹凸は三角プリズム構造であり得る。

本発明の更に他の側面によると、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートと、前記太陽電池セルとガラスとの間に配置された屈折フィルムとを含む太陽電池モジュールが提供される。

以上説明したように、本発明に係る太陽電池モジュールは、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れるとともに、反射効果に優れたバックシートを使用して太陽電池セルに入射される太陽光の量を増加させることによって、太陽電池モジュールの効率を上昇させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、赤外線領域の波長は反射されて太陽電池セルに入射されず、それ以下の領域の波長は透過されて太陽電池セルに入射されるので、太陽電池セルの温度上昇を抑制し、発電効率を高めることができる。

本発明による太陽電池モジュールの平面図である。本発明の第１の実施例に係る図１のＡ―Ａ線断面図である。本発明による太陽電池モジュールを構成するバックシートの多様な構成図である。本発明による太陽電池モジュールを構成するバックシートの多様な構成図である。本発明による太陽電池モジュールを構成するバックシートの多様な構成図である。本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。本発明の第２の実施例に係る図１のＡ―Ａ線断面図である。本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。

以下、本発明の実施例に係る機能性シートを具体的に説明する。

本発明の実施例に係る機能性シートは、基材フィルムと、前記基材フィルム上に形成された反射フィルムとを含む。

ここで、基材フィルムは、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れた材質で形成され、これに制限されるものではないが、例えば、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ又は二つ以上が多層構造を有するように積層されて形成される。

一方、前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成され、このような凹凸は、これに制限されるものではないが、例えば、多角柱又は多角錐の構造を有することができ、特に三角プリズム構造を有することが望ましい。

このとき、本発明の実施例に係る機能性シートを構成する反射フィルムは、表面に突出形成された三角プリズムに入射される光の屈折反射を発生させることができ、反射角を調節することによって反射効率をより高めることができる。

また、本発明の実施例に係る機能性シートは、前記基材フィルムと反射フィルムとの間に配置された酸化ケイ素層又はプライマー層をさらに含むことができ、このような層を間に介在して基材フィルムと反射フィルムの接着力を高めることができる。

以下、上述した機能性シートを含む太陽電池モジュールを添付の図面を参考にして詳細に説明する。添付の図面は、本発明の例示的な形態を示したもので、これは、本発明をより詳細に説明するために提供するものに過ぎなく、これによって本発明の技術的な範囲が限定されることはない。

図１は、本発明による太陽電池モジュールの平面図で、図２は、本発明の第１の実施例に係る図１のＡ―Ａ線断面図で、図３〜図５は、本発明による太陽電池モジュールを構成するバックシートの多様な構成図で、図６は、本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。本文書に添付された図面は、説明の便宜のために示したもので、図面に示される各層及び各部材の形状は、説明の便宜のために誇張又は縮小される場合がある。

本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１３と、前記太陽電池セル１３の前面に付着されたガラス１５と、前記太陽電池セル１３の後面に付着され、反射フィルム２１が備えられたバックシート２０とを含む。

ここで、太陽電池セルの前面という用語は、太陽電池セルの一面のうち太陽光に対応する面を意味し、後面という用語は、構造物などに対応する面を意味する。

図中、未説明符号である１４は、粘着フィルム（例えば、ＥＶＡフィルム）を示し、１１は、太陽電池セル、ガラス及びバックシートを含む太陽電池モジュールのエッジ部に結合された支持フレームを示し、１２は弾性パッドを示す。

一方、本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュール１０を構成するバックシート２０は、上述した機能性シートと同一である。

図３〜図５を参照すると、バックシートは、基材フィルム２２、３２、４２と、基材フィルム上に形成された反射フィルムとを含む。

上述したように、基材フィルムは、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能に優れた材質で形成され、これに制限されるものではないが、例えば、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ又は二つ以上が多層構造を有するように積層されて形成される。

また、バックシート２０は、前記基材フィルムと反射フィルムとの間に配置された酸化ケイ素層又はプライマー層をさらに含んで構成される。

バックシートの多様な実施態様に対する例示として、図３には、下側からＰＶＦ２３、ＰＥＴ２４及びＰＶＦ２３が順次積層された基材フィルムが示されており、図４には、下側からＥＴＥＥ３４及び酸化ケイ素層３３が積層された基材フィルムが示されており、図５には、下側からＰＥＴ４４及びプライマー層４３が積層された基材フィルムが示されているが、本発明はこれに制限されるものではなく、耐熱性、耐久性、耐化学性、耐湿性及び絶縁性能が優秀になるように多様に積層することができる。

また、上述したように、反射フィルム２１、３１、４１は、表面に突出形成された三角プリズムに入射される光の屈折反射を発生させることができ、反射角を調節することによって反射効率をより高めることができる。

図６に示すように、太陽電池モジュールの前面をなすガラス１５を透過した太陽光は、一部が太陽電池セル１３に集光され、残りの一部がバックシート２０に進行するようになる。このとき、バックシート２０の反射フィルム２１によって反射された太陽光が再び太陽電池セル１３に集光されるので、太陽電池モジュールの効率を高めることができる。

また、反射フィルム２１は、表面に突出形成された三角プリズムに入射される光の屈折反射を発生させることができ、反射角を調節することによって反射効率をより高めることができる。

以下では、図７〜図１０を参照して本発明の第２の実施例について詳細に説明する。図７は、本発明の第２の実施例に係る図１のＡ―Ａ線断面図で、図８〜図１０は、本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールの集光過程を示した概念図である。図８〜図１０には、上述した第１の実施例と同一の構成については１００番台の番号を付与した。

本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュール１１０は、太陽電池セル１１３と、前記太陽電池セル１１３の前面に付着されたガラス１１５と、前記太陽電池セル１１３の後面に付着され、反射フィルム１２１が備えられたバックシート１２０とを含む。

また、太陽電池モジュール１１０は、前記太陽電池セル１１３とガラス１１５との間に配置された赤外線反射フィルム１３０を含む。

また、本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュール１１０は、太陽電池セル１１３とバックシート１２０との間に配置された屈折フィルム１４０をさらに含むことができる。ここで、太陽電池セル１１３の前面という用語は、太陽電池セル１３の一面のうち太陽光の入射方向に対応する面を意味し、後面という用語は、太陽電池モジュール１１０が設置される構造物などの壁面に対応する面を意味する。

図中、未説明符号である１１４は、粘着フィルム（例えば、ＥＶＡフィルム）を示し、１１１は、太陽電池セル１１３、ガラス１１５及びバックシート１２０を含む太陽電池モジュール１１０のエッジ部に結合された支持フレームを示し、１１２は弾性パッドを示す。

一方、本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュール１１０を構成するバックシート２０は、図３〜図５に示したものと同一であり、これについての説明は第１の実施例を参照することにする。

そして、本発明の第一の実施例に係る太陽電池モジュール１１０を構成する反射フィルム１２１の表面には、多様な形状構造を有する凹凸を形成することができ、例えば、前記凹凸を突出形成された三角プリズムに形成し、入射される光の屈折反射を発生させることができ、三角プリズムを多様な角度で形成して反射角を調節することによって、反射効率をより高めることができる。

前記のように構成された太陽電池モジュール１１０での太陽光の挙動を添付の図面を参照して具体的に説明する。

図８に示すように、太陽電池モジュールの前面をなすガラス１１５を透過した太陽光のうち赤外線領域の波長は、赤外線反射フィルム１３０によってガラス側に反射され、それ以下の領域の波長のみが赤外線反射フィルム１３０を通過して太陽電池セル１１３に入射されるので、赤外線による太陽電池セルの温度上昇を抑制することができ、発電効率を高めることができる。

図９に示すように、太陽電池モジュールの前面をなすガラス１１５を透過した太陽光は、一部が太陽電池セル１１３に集光され、残りの一部がバックシート１２０に進行するようになる。このとき、バックシート１２０に向かう太陽光が屈折フィルム１４０を通過する過程で入射光の角度が変形され、バックシート１２０を通した太陽電池セル１１３への再反射を容易に行うことができるので、太陽電池モジュール１１０の発電効率を高めることができる。

図１０に示すように、太陽電池モジュールの前面をなすガラス１１５を透過した太陽光は、一部が太陽電池セル１１３に集光され、残りの一部がバックシート１２０に進行するようになる。このとき、バックシート１２０の反射フィルム１２１によって反射された太陽光が再び太陽電池セル１１３に集光されるので、太陽電池モジュールの効率を高めることができる。

また、反射フィルム１２１は、表面に突出形成された三角プリズムに入射される光の屈折反射を発生させることができ、反射角を調節することによって反射効率をより高めることができる。

本発明の更に他の実施例に係る太陽電池モジュール１１０は、太陽電池セル１１３と、前記太陽電池セル１１３の前面に付着されたガラス１１５と、前記太陽電池セル１１３の後面に付着され、反射フィルム１２１が備えられたバックシート１２０と、前記太陽電池セル１１３とバックシート１２０との間に配置された屈折フィルム１４０とを含むことができ、各シート及びフィルムの具体的な機能は上述した通りである。

上述した本発明の好適な実施例は、例示のために開示されたもので、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は下記の特許請求の範囲に属するものと見なすべきである。

１０：太陽電池モジュール、１１：支持フレーム、１２：弾性パッド、１３：太陽電池セル、１４：粘着フィルム、１５：ガラス、２０：バックシート

Claims

基材フィルムと、
前記基材フィルム上に形成された反射フィルムと、を含む機能性シート。
前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の機能性シート。
前記凹凸は三角プリズム構造を有することを特徴とする、請求項２に記載の機能性シート。
前記基材フィルムは、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の機能性シート。
前記基材フィルムと前記反射フィルムとの間に配置された酸化ケイ素層又はプライマー層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の機能性シート。
太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、
前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートと、を含み、
前記ガラスを透過した光が前記反射フィルムで反射された後、前記太陽電池セルに集光されることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成されたことを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池モジュール。
前記凹凸は三角プリズム構造を有することを特徴とする、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
前記バックシートは、前記反射フィルムの後面に形成された基材フィルムをさらに含み、
前記基材フィルムは、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池モジュール。
前記基材フィルムと前記反射フィルムとの間に配置された酸化ケイ素層又はプライマー層をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、
前記太陽電池セルと前記ガラスとの間に配置された赤外線反射フィルムと、
前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートと、を含む太陽電池モジュール。
太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前面に付着されたガラスと、
前記太陽電池セルの後面に付着され、反射フィルムが備えられたバックシートと、
前記太陽電池セルと前記バックシートとの間に配置された屈折フィルムと、を含む太陽電池モジュール。
前記反射フィルムの表面には複数の凹凸が形成されたことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の太陽電池モジュール。
前記凹凸は三角プリズム構造であることを特徴とする、請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
前記バックシートは、前記反射フィルムの後面に形成された基材フィルムをさらに含み、
前記基材フィルムは、ポリビニルフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）からなるグループから選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の太陽電池モジュール。
前記基材フィルムと前記反射フィルムとの間に配置された酸化ケイ素層又はプライマー層をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池セルと前記バックシートとの間に配置された屈折フィルムをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の太陽電池モジュール。