KR101134594B1 - 태양전지 커버유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 커버유리에 관한 것으로, 투명기판과, 투명기판 일면의 일정 영역에 형성되며 폐로 형태로 형성되어 입사광을 투과시키며 물 빠짐 통로가 형성되는 3차원 형태의 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함하며, 구조체의 측단면은 삼각형, 반원, 사다리꼴 중 어느 하나의 모양으로 형성되며, 투명기판에는 구조체 사이에 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 커버유리{Cover glass of photovoltaic cell}
본 발명은 태양전지 커버유리에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 물 빠짐 통로가 적용된 태양전지 커버유리에 관한 것이다.
최근 에너지 자원부존과 환경오염의 대책으로 고효율 태양전지 개발이 대규모로 이루어지고 있다. 태양전지는 태양에너지를 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자이다. 태양전지는 현재 전기, 전자제품, 주택이나 건물의 전기 공급 그리고 산업 발전에 이르기까지 다양한 분야에 적용되고 있다.
도 1 은 종래 실리콘 박막을 사용하는 태양전지(100)의 구조를 예시한다.
종래 박막 태양전지(100)는 투명 기판(110)에 형성되는 반사방지막(120)과, 완충부재로 사용되는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트(125)와, 태양전지 모듈인 투명 도전성 산화물 전극(131, 132)과, 제1 전극층(141, 142)과, 광 흡수층(151, 152)과, 제2 전극층(161, 162)과, 전도체층(171, 172), 절역막(181)을 포함하여 구현된다.
투명 기판(110)은 습기, 먼지, 파손 등 외부환경으로부터 태양전지 모듈을 보호하는 역할을 하며, 유리기판으로 구현된다. 반사방지막(120)은 투명 기판(110)을 투과하는 빛의 양을 증가시키고 반사율을 낮추는 역할을 한다. 반사방지막(120)은 투명 기판(110) 표면에 1.8～2.6의 굴절률을 갖는 SiO2, Al2O3, Si3N4, CeO2 등과 같은 물질을 코팅하여 형성될 수 있다. EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트(125)는 습기침투 등 외부 환경으로부터 태양전지 모듈을 보호하고, 태양전지 모듈과 반사방지막(120)을 접착해 봉인하는 역할을 한다. 투명 도전성 산화물 전극(131, 132)은 light trapping(빛 가둠)을 최대한 증가시켜 주는 역할을 한다. 태양전지 모듈 중 투명 도전성 산화물 전극(131, 132)은 가시광선에서의 높은 투과율과 전기전도도를 갖는 ITO 산화물(Indium-Tin Oxide)로 구현될 수 있다.
한편, 태양전지는 광전변환효율을 높이기 위해 투명기판이나 투명 도전성 산화물 전극에 사용되는 유리기판에 입사광을 투과시키는 다양한 패턴 구조를 형성하여 광 투과율(light transmittance)을 높이고자 하는 방안이 적용되고 있다. 그런데, 이러한 패턴 구조들은 물 빠짐이 원활치 않아 표면에 먼지나 이물질이 쌓이기 쉽다. 이로 인해 태양전지 설치기간이 길어질수록 태양전지 커버유리의 광 투과율 저하를 초래하게 되어, 결국 태양전지의 광전변환효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 물 빠짐 통로가 형성된 태양전지 커버유리를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 태양전지 커버유리는, 투명기판과, 투명기판의 어느 한 부분을 둘러싸는 형태로 형성되어 입사광을 투과시키며 물 빠짐 통로가 형성되는 3차원 형태의 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 태양전지 커버유리의 구조체의 측단면은, 삼각형, 반원, 사다리꼴 중 어느 하나의 모양으로 형성되며, 투명기판에는 구조체 사이에 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명의 태양전지 커버유리는 물 빠짐 통로가 형성되는 3차원 형태의 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함하여 구현됨으로써, 물 빠짐 통로를 통해 먼지나 이물질 제거가 용이하여 태양전지 설치기간이 길어지더라도 태양전지 커버유리의 광 투과율 성능을 지속적으로 유지할 수 있는 유용한 효과가 있다.
도 1 은 종래 실리콘 박막을 사용하는 태양전지의 구조를 예시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 태양전지용 다층박막 구조를 갖는 태양전지의 구성을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 커버유리의 구조를 도시한다.
도 4 는 도 3의 A-A 단면도의 일예이다.
도 5 는 도 3의 A-A 단면도의 다른 실시예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 태양전지용 다층박막 구조를 갖는 태양전지의 구성을 도시한다.
도시한 바와 같이, 태양전지는 투명기판(210)과, 태양전지용 다층박막(220)과, 완충부재(230)와, 태양전지 모듈(240)를 포함한다. 도 2에는 도시하지 않았지만, 태양전지 모듈(240) 후면에는 태양전지 모듈(240)을 보호하는 커버유리가 장착된다.
커버유리(210)는 습기, 먼지, 파손 등 외부환경으로부터 태양전지 모듈(240)을 보호한다. 태양전지용 다층박막(220)은 본 발명의 특징부로서 자외선 및 근적외선을 차단하고 가시광선 투과율을 높여주는 역할을 한다.
완충부재(230)는 습기침투 등 외부 환경으로부터 태양전지 모듈(240)을 보호하고, 태양전지 모듈(240)과 투명기판(210)을 접착해 봉인하는 역할을 하는 것으로, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트로 구현된다. 태양전지 모듈(240)은 태양광을 받아서 전압과 전류를 발생시키는 발전소자로 구성된다. 일례로 태양전지 모듈(240)은 투명 도전성 산화물 전극과, 광 흡수층과, 제2 전극층과, 절역막을 포함하여 구현될 수 있다.
여기서, 광 흡수층은 그 재료에 따라 실리콘, CIGS(Copper Indium Galium Selenide) 또는 텔루르화카드뮴(CdTe)를 이용하는 반도체 화합물, 다공질막의 나노입자 표면에 가시광 흡수로 전자가 여기되는 광감응 염료 분자가 흡착된 염료 감응체, 복수개의 비정질 실리콘으로 구현될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 커버유리의 구조를 도시한 것이고, 도 4 는 도 3의 A-A 단면도의 일예이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 태양전지 커버유리(300)은 투명기판(110)과, 투명기판(310) 표면에 형성되는 광투과체 그룹(320)을 포함한다.
투명기판(310)은 강화유리로 구현되며, 일례로, 소다라임유리(Sio2-CaO-Na2O)와 보로실리케이트유리(SiO2-B2O3-Na2O)로 구현될 수 있으며, 이중 Na 및 Fe의 양은 용도에 따라 낮게 조정되어질 수 있다.
광투과체 그룹(320)은 패턴을 각인한 압연 롤, 포토리소그라피(Photolithography), 전자-빔(E-beam) 또는 이온-빔(Focused Ion Bean) 리소그라피(lithography), 건식 식각(Dry etching), 습식 식각(Wet Etching), 나노-임프린트(Nano-imprint) 등으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광투과체 그룹(320)은 입사광을 투과시키는 3차원 형태의 구조체(320a, 320b)를 적어도 2 개 이상 포함하여 구현될 수 있다. 3차원 형태의 구조체(320a, 320b)는 투명기판(310)일면의 일정 영역에 형성되며 폐로 형태로 형성된다.
도 3에서, 광투과체 그룹(320)은 원 형태로 구현된 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 직사각형, 타원, 오각형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 특징적인 양상에 따라, 구조체(320a, 320b)는 도 1에 도시한 바와 같이, 물 빠짐 통로(321, 322)가 형성된다. 본 발명에 따른 태양전지 커버유리(300)은 구조체(320a, 320b)에 형성된 물 빠짐 통로(321, 322)를 통해 빗물, 먼지, 이물질이 빠져나갈 수 있다. 구조체(320a, 320b)에 형성되는 물 빠짐 통로(321, 322)는 서로 일직선으로 연결되도록 형성된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 태양광의 입사각이 시간에 따라 변하더라도 광 투과율을 높이기 위해, 제1, 제2 구조체(320a, 320b)의 측단면은 삼각형으로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 않으며, 일례로 구조체(320a, 320b)의 측단면은 반원, 사다리꼴 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 5 는 도 3의 A-A 단면도의 다른 실시예이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 투명기판(310)에는 구조체(320a, 320b) 사이를 연결하는 홈(311)이 형성될 수 있다. 투명기판(310)의 홈(311)은 투명기판(310)의 강도를 저하시키지 않는 범위 내에서 적절히 형성되어야 한다. 투명기판(310)의 홈(311)을 통해 태양광의 투과율을 높이는 동시에 빗물, 먼지, 이물질을 물 빠짐 통로(321, 322)로 안내할 수 있다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
300: 태양전지 커버유리
310: 투명기판
311: 홈
320: 광투과체 그룹
320a, 320b: 구조체
321, 322: 물 빠짐 통로

Claims (5)

  1. 투명기판과;
    상기 투명기판 일면의 일정 영역에 형성되며 폐로 형태를 갖는 3차원 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함하되,
    상기 광투과체 그룹의 각 구조체에는 물 빠짐 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광투과체 그룹의 각 구조체에 형성되는 물 빠짐 통로는 일직선으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 커버유리는,
    상기 광투과체 그룹을 적어도 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조체의 측단면은,
    삼각형, 반원, 사다리꼴 중 어느 하나의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명기판에는 상기 구조체 사이에 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
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