KR101155058B1

KR101155058B1 - 태양전지 커버유리

Info

Publication number: KR101155058B1
Application number: KR1020100025782A
Authority: KR
Inventors: 최재영; 이종성; 조서영; 박경욱
Original assignee: 삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2012-06-11
Also published as: KR20110106628A

Abstract

본 발명은 태양전지 커버유리에 관한 것으로, 투명기판과, 투명기판 일면의 일정 영역에 형성되며 폐로 형태를 갖는 3차원 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함하며, 일례로 광투과체 그룹은, 투명기판에 가로방향으로 형성되는 3차원 형태의 제1 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제1 광투과체 그룹와, 투명기판에 세로방향으로 형성되고 제1 광투과체 그룹의 제1 구조체와 연결되는 3차원 형태의 제2 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제2 광투과체 그룹을 포함할 수 있다.

Description

태양전지 커버유리{Cover glass of photovoltaic cell}

본 발명은 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 투명기판(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), 절연막(181)을 포함하여 구현된다.

투명기판(110)은 습기, 먼지, 파손 등 외부환경으로부터 태양전지 모듈을 보호하는 역할을 하며, 유리기판으로 구현된다. 반사방지막(120)은 투명기판(110)을 투과하는 빛의 양을 증가시키고 반사율을 낮추는 역할을 한다. 반사방지막(120)은 투명기판(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 커버유리나 투명 도전성 산화물 전극에 사용되는 유리기판에 입사광을 투과시키는 다양한 패턴 구조를 형성하여 광 투과율(light transmittance)을 높이고자 하는 방안이 적용되고 있다. 그러나, 종래의 패턴은 태양 입사각에 대하여 같은 각도의 배향성을 가지고 있어, 태양 고도에 따른 입사각이 변하여 광 투과율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광의 입사각이 시간에 따라 변하더라도 광 투과율이 높은 태양전지 커버유리를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 태양전지 커버유리는, 투명기판과, 투명기판 일면의 일정 영역이 패터닝되어 형성되며, 폐로 형태를 갖는 3차원 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하되, 적어도 2개 이상의 상기 3차원 구조체는 겹겹이 둘러싸는 형태로 형성되는 광투과체 그룹을 포함한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 태양전지 커버유리의 광투과체 그룹은, 투명기판에 가로방향으로 형성되는 3차원 형태의 제1 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제1 광투과체 그룹와, 투명기판에 세로방향으로 형성되고 제1 광투과체 그룹의 제1 구조체와 3차원 형태의 제2 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제2 광투과체 그룹을 포함한다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명의 태양전지 커버유리는 투명기판의 어느 한 부분을 둘러싸는 형태로 형성되어 입사광을 투과시키는 3차원 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 광투과체 그룹을 포함하여 구현됨으로써, 태양광의 입사각이 시간에 따라 변하더라도 광 투과율이 높은 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 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 커버유리의 구조를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 태양전지용 다층박막 구조를 갖는 태양전지의 구성을 도시한다.

도시한 바와 같이, 태양전지는 커버유리(210)와, 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 보호하는 것이다. 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 커버유리(210)를 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, 절연막을 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 단면이다.

도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 태양전지 커버유리(300)는 투명기판(310)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(120)은 태양광의 입사각이 시간에 따라 변하더라도 입사광의 반사율을 낮추고, 투과율을 높이기 위해 3차원 구조체(320a, 320b)를 적어도 2 개 이상 포함하여 구현될 수 있다. 3차원 구조체(320a, 320b)는 투명기판(310)의 일정 영역에 형성되며 폐로 형태로 형성된다.

일례로, 광투과체 그룹(320)은 투명기판(310)에 가로방향으로 형성되는 3차원 형태의 제1 구조체(320a)를 적어도 2 개 이상 포함하는 제1 광투과체 그룹과, 투명기판(310)에 세로방향으로 형성되고 제1 광투과체 그룹의 제1 구조체(320a)와 연결되는 3차원 형태의 제2 구조체(320b)를 적어도 2 개 이상 포함하는 제2 광투과체 그룹으로 구현될 수 있다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 태양광의 입사각이 시간에 따라 변하더라도 광 투과율을 높이기 위해, 제1, 제2 구조체(320a, 320b)의 정면과 후면에서의 모양은 사다리꼴이고, 제1, 제2 구조체(320a, 320b)의 측단면은 삼각형 모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 3에서, 투명기판(310)과 광투과체 그룹(320)은 직사각형 형태로 구현된 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 원, 타원, 오각형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 커버유리의 구조를 도시한다. 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 태양전지 커버유리(500)은 투명기판(510) 위에 광투과체 그룹(511, 512, 513, 514)을 적어도 2개 이상 포함하여 구현될 수 있다.

도 5에서, 광투과체 그룹(511, 512, 513, 514)은 직사각형 형태로 구현된 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 원, 타원, 오각형 등 다양한 형태로 구현될 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
320: 광투과체 그룹
320a: 제1 구조체 320b: 제2 구조체
500: 태양전지 커버유리
310: 투명기판
511, 512, 513, 514: 광투과체 그룹

Claims

투명기판; 및
상기 투명기판 일면의 일정 영역이 패터닝되어 형성되며, 폐로 형태를 갖는 3차원 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하되, 적어도 2개 이상의 상기 3차원 구조체는 겹겹이 둘러싸는 형태로 형성되는 광투과체 그룹;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 커버유리는,
상기 광투과체 그룹을 적어도 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
제 1항에 있어서,
상기 광투과체 그룹이:
상기 투명기판에 가로방향으로 형성되는 3차원 형태의 제1 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제1 광투과체 그룹; 및
상기 투명기판에 세로방향으로 형성되고 상기 제1 광투과체 그룹의 제1 구조체와 연결되는 3차원 형태의 제2 구조체를 적어도 2 개 이상 포함하는 제2 광투과체 그룹;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
제 3 항에 있어서,
상기 제1, 제2 구조체의 정면과 후면에서의 모양이 사다리꼴이고,
상기 제1, 제2 구조체의 측단면이 삼각형 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.
제 3 항에 있어서, 상기 태양전지 커버유리는,
상기 제1 광투과체 그룹 및 제2 광투과체 그룹을 적어도 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 커버유리.