KR101274720B1 - 절연 버스 바, 이를 포함하는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연 버스 바, 이를 포함하는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 판상의 금속플레이트 및 상기 금속플레이트 표면에 코팅처리된 절연필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바, 이를 포함하는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 절연필름으로 라미네이션 코팅처리된 버스 바를 제공함으로써 종래의 절연시트 부착을 위한 수작업공정이 생략가능해지므로 공정자동화가 실현될 수 있다. 따라서, 모듈 제작의 효율손실을 최소화할 수 있으므로, 모듈의 생산성이 향상되고 생산비용 또한 절감시킬 수 있다.
또한, 태양전지 모듈에서 절연시트 부착을 위한 공간이 줄어들게 되므로 모듈 사이즈가 감소되고, 나아가 절연시트로 인한 배선설계의 어려움 또한 해소될 수 있다.
본 발명에 따르면, 절연필름으로 라미네이션 코팅처리된 버스 바를 제공함으로써 종래의 절연시트 부착을 위한 수작업공정이 생략가능해지므로 공정자동화가 실현될 수 있다. 따라서, 모듈 제작의 효율손실을 최소화할 수 있으므로, 모듈의 생산성이 향상되고 생산비용 또한 절감시킬 수 있다.
또한, 태양전지 모듈에서 절연시트 부착을 위한 공간이 줄어들게 되므로 모듈 사이즈가 감소되고, 나아가 절연시트로 인한 배선설계의 어려움 또한 해소될 수 있다.
Description
본 발명은 절연 버스 바, 이를 포함하는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 판상의 금속플레이트 및 상기 금속플레이트 표면에 코팅처리된 절연필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바, 이를 포함하는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유 또는 석탄과 같은 기존 에너지 자원에 대한 고갈이 예측되면서 이들을 대체할만한 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지나 태양 에너지를 이용한 태양전지가 친환경적인 에너지원으로 각광받고 있으며, 특히 태양 에너지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 더욱 주목받고 있다.
태양 에너지의 이용방법으로는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는 데에 필요한 증기를 발생시키는 태양열 에너지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 에너지가 있다.
일반적으로 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지 모듈은 다이오드와 같이 P형 반도체와 N형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지 모듈에 빛이 입사되면 빛과 태양전지 모듈의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 되는데, 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 한다.
태양전지 모듈을 구성하는 P형 및 N형 반도체 중 전자는 N형 반도체 쪽으로, 정공은 P형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 N형 반도체 및 P형 반도체와 접합된 전극들로 이동하고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 외부로 흐른다.
태양전지는 P-N 접합 반도체 셀 들을 용량에 맞춰서 모듈 형태로 연결하고, 일정용량의 모듈들을 서로 연결하는 회로로 직렬, 또는 병렬 연결하는 방법으로 어레이를 구성하게 되어 있다.
태양전지 모듈에서 생산된 전기를 시스템으로 연결시키기 위해서는 각 태양전지 셀에 직렬로 연결된 최소 직렬군(스트링,String)과 정션박스(Junction box)에 버스바(Bus bar)를 매개로 하여 전기적으로 연결시키게 되며, 정션박스는 태양전지 모듈 1장당 모듈 중앙 상부 뒷면에 1개가 설치되는 것이 일반적이다.
도 1은 특허문헌에 기재되어 있는 태양전지 모듈의 구성을 나타내는 개략도이다.
특허문헌에 의한 태양전지 모듈(10)은 직렬군이 6줄로 배열된 모듈이고, 각각의 직렬군의 전지셀(18)에서 생산된 전기를 버스바(20)를 통해 정션박스(40)로 집결시키게 된다. 상기 정션박스(40)에는 상기 버스바(20)에 연결되는 단자대가 설치되고, 어느 일측에 (-)단자(30)와 (+)단자(32)가 연결되어 있다.
상기 버스바(20)는 첨부된 도 1에서와 같이 상기 태양전지 모듈(10)의 각 직렬군의 상단에 연결되는 다수개의 상단 버스바(22, 24)와 각 직렬군의 하단에 연결되는 다수개의 하단 버스바(26)로 이루어져 있다.
도 1에 도시된 태양전지 모듈의 상단 버스바를 살펴보면, 좌측 및 우측에 각 2개씩의 버스바가 배치되어 있으며 상기 2개의 바스바들은 서로 교차되어 겹쳐지는 부분이 생기게 되고, 이러한 겹침부분에서 쇼트가 발생할 우려가 있다.
따라서 종래에는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 겹칩부분의 버스바와 버스바 사이에 절연시트 등을 넣어 쇼트를 방지하게 된다. 그러나, 상기 절연시트 삽입공정은 수작업으로 진행되는 공정으로서 다수의 버스바를 각각의 위치에 셋팅한 후, 절연시트 등을 버스바와 버스바의 겹칩부분 층간에 끼워넣는 방식을 사용하는바, 모듈조립에 따른 생산성의 저하가 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 태양전지 모듈 생산공정에서 수작업을 필요로 하는 절연시트 삽입공정을 생략함으로써 제조공정에서 발생하는 비효율적인 작업 공정을 자동화하여 모듈 제작의 효율손실을 최소화하는 한편, 모듈의 생산성 향상 및 생산비용을 절감시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 절연필름으로 코팅된 버스바를 사용함으로써 모듈 사이즈를 감소시키고 배선설계의 어려움을 완화하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판상의 금속플레이트 및 상기 금속플레이트 표면에 코팅처리된 절연필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바를 제공한다.
또한, 본 발명은 다수의 상기 절연 버스바 및 상기 다수의 버스 바에 의해 전기적으로 연결되는 다수의 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공하며, 상기 절연 버스 바가 기판 상에 적층되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 절연필름으로 라미네이션 코팅처리된 버스 바를 제공함으로써 버스바와 버스바 층간에 절연시트 삽입을 위한 수작업공정이 생략가능해지므로 공정자동화가 실현될 수 있다. 따라서, 모듈 제작의 효율손실을 최소화할 수 있으므로, 모듈의 생산성이 향상되고 생산비용 또한 절감시킬 수 있다.
또한, 기존의 태양전지 모듈에서 절연시트 부착을 위한 공간이 줄어들게 되므로 모듈 사이즈가 감소되고, 나아가 절연시트로 인한 배선설계의 어려움 또한 해소될 수 있다.
도 1은 종래 태양전지 모듈의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도1의 버스바들이 다른 형태로 중첩 배치된 사진이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 버스 바의 사진이다.
도4의 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 일 실시예를 나타내는 버스바의 단면도이다.
도 5는 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
도 6는 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
도 7은 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
도 2는 도1의 버스바들이 다른 형태로 중첩 배치된 사진이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 버스 바의 사진이다.
도4의 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 일 실시예를 나타내는 버스바의 단면도이다.
도 5는 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
도 6는 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
도 7은 도3의 A-A선을 따라 자른 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 버스 바의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 설명한다.
도 3 및 4을 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 절연 버스바는 판상의 금속플레이트(140) 및 상기 금속플레이트(140) 표면에 코팅처리된 절연필름층(141)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속플레이트(140)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 절연필름층(141)은 상기 금속플레이트(140) 표면의 일부; 또는 전지셀 (18) 및 정션박스(40)와 버스바(20)의 전기적 연결부위를 제외한 상기 금속플레이트(140) 표면 전체에 코팅될 수 있으며, 상기 코팅에 사용되는 방식으로서는 라미네이션 코팅 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 라미네이션 코팅은 압력 2~2.5atm, 온도 100~150℃ 조건하에서 진행되는 것이 바람직하며, 코팅시 압력 및 온도가 상기 범위 하한값 미만일 경우에는 절연필름층(141)과 금속플레이트(140) 사이의 접합력이 약화될 가능성이 있고, 상한값을 초과할 경우 과융착으로 인하여 절연필름이 파손될 우려가 있다.
상기 절연필름층(141)은 PET(Polyethylene Terephthalate), LDPE(Low Density Polyethylene), EVA(Etylene Vinyl Acetate), PVF(Polyvinylfloride), PVB(Polyvinyl butyral), 올레핀 수지(Olefin Resin), 아크릴 수지(Acryl Resin) 및 우레탄 수지(Urethane Resin) 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 소재를 사용할 수 있다.
상기 절연필름층(141)은 도 4에 나타낸 바와 같이 단층필름일 수 있고, 또는 2층 이상이 적층되어 합지된 복합필름일 수 있으며, 도 5는 절연필름층이 2층으로 합지된 복합필름의 경우를 도시하고 있다.
또한, 상기 절연필름층(141)이 2층 이상일 경우 각각 다른 소재로 구성된 절연필름이 합지될 수 있으며, 상기 절연필름층이 단층필름일 경우 그 두께는 150~180㎛인 것이 바람직하고, 복합필름일 경우 그 두께는 300~350㎛인 것이 바람직하다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 금속플레이트(140)와 상기 절연필름층(141) 사이에 접착층(142)을 더 포함할 수 있으며, 상기 접착층은 우레탄 수지(Urethane Resin), 에폭시 수지(Epoxy Resin), 아크릴 수지(Acryl Resin) 및 올레핀 수지(Olefin Resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합한 물질로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 다수의 상기 절연 버스바 및 상기 다수의 버스 바에 의해 전기적으로 연결되는 다수의 전지셀을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기 다수의 버스바는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일부분이 서로 중첩되거나 교차되어 겹침부를 갖는 형태로 기판 상에 위치할 수 있으며, 상기 겹침부를 포함하는 영역의 버스바 표면이 코팅처리된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버스바 표면 중 겹침부를 공유하는 다른 버스 바와의 대향면 및 상·하면 중 선택된 어느 하나에 코팅처리될 수 있으며, 구체적으로 상기 겹침부에 2개의 버스바, 즉 제1버스바(22) 및 제2버스바(24)가 중첩 또는 교차 배치될 경우, 상기 제1버스바(22)의 표면 중 제2버스바(24)와의 대향면 및 상하면 중 선택된 어느 하나에 코팅처리될 수 있으며, 이는 제2버스바도 마찬가지이다. 예컨대, 상기 겹침부에서 제2버스바(24)의 상측에 제1버스바(22)가 위치한다면, 도6에 도시된 바와 같이 제2버스바(24)의 금속플레이트(140) 상측에만 상기 절연필름층(141)이 코팅될 수 있고, 도4에 도시된 바와 같이 금속플레이트(140)의 상하측 모두에 상기 절연필름층(141)이 코팅될 수 있다.
본 발명은 상기 절연 버스 바가 기판 상에 적층되는 단계를 포함하는 태양전지 모듈제조방법을 제공한다. 이와 같은 방법에 의하면, 종래에 태양전지모듈 제조를 위하여 포함되는 다수의 버스바를 기판상에 배치하는 단계 및 상기 버스바 사이에 절연시트를 삽입하는 단계가 절연 버스바를 배치하는 하나의 단계로 축소되므로 생산효율이 향상되고, 절연시트 삽입을 위한 수작업공정이 자동화 공정으로 진행가능해진다.
한편, 본 발명에 따른 절연 버스바는 그 사용용도에 제한을 받지 않으며, 상기한 태양전지 이외에도 2차 전지 등 버스바를 사용하는 다양한 용도로 사용가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 태양전지 모듈 18 : 전지셀
20 : 상단 버스바 22 : 제1버스바
24 : 제2버스바 26 : 하단 버스바
30 : (-)단자 32 : (+)단자
40 : 정션박스 140 : 금속플레이트
141 : 절연필름층 142 : 접착층
20 : 상단 버스바 22 : 제1버스바
24 : 제2버스바 26 : 하단 버스바
30 : (-)단자 32 : (+)단자
40 : 정션박스 140 : 금속플레이트
141 : 절연필름층 142 : 접착층
Claims (16)
- 판상의 금속플레이트; 및 상기 금속플레이트 표면에 코팅처리된 절연필름층;을 포함하는 절연 버스 바로서,
상기 금속플레이트와 상기 절연필름층 사이에 접착층을 더 포함하며,
상기 접착층은 우레탄 수지(Urethane Resin), 에폭시 수지(Epoxy Resin), 아크릴 수지(Acryl Resin) 및 올레핀 수지(Olefin Resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속플레이트는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연필름층은 상기 금속플레이트 표면의 일부; 또는 전지셀 및 정션박스와 버스바의 전기적 연결부위를 제외한 상기 금속플레이트 표면 전체에 코팅된 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅처리는 라미네이션 코팅처리인 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 4항에 있어서,
상기 라미네이션 코팅은 압력 2~2.5 atm, 온도 100 ~150℃조건하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 1 항에 있어서
상기 절연필름은 PET(Polyethylene Terephthalate), LDPE(Low Density Polyethylene), EVA(Etylene Vinyl Acetate), PVF(Polyvinylfloride), PVB(Polyvinyl butyral), 올레핀 수지(Olefin Resin), 아크릴 수지(Acryl Resin) 및 우레탄 수지(Urethane Resin) 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연필름층은 단층필름 또는 2층 이상이 적층되어 합지된 복합필름인 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 7 항에 있어서,
상기 단층필름의 두께는 150~180㎛인 것을 특징으로 하는 절연 버스 바. - 제 7 항에 있어서,
상기 복합필름의 두께는 300~350㎛인 것을 특징으로 하는 절연 버스 바.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 선택된 어느 한 항에 따른 다수의 절연 버스 바; 및
상기 다수의 버스 바에 의해 전기적으로 연결되는 다수의 전지셀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제 12항에 있어서,
상기 다수의 버스바는 일부분이 서로 중첩되거나 교차되어 겹침부를 갖는 형태로 기판 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제 13항에 있어서,
상기 겹침부를 포함하는 영역의 버스바 표면이 코팅처리된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제 14항에 있어서,
상기 버스바 표면 중 겹침부를 공유하는 다른 버스바와의 대향면 및 상하면 중 선택된 어느 하나에 코팅처리된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 선택된 어느 한 항에 따른 절연 버스 바가 기판 상에 적층되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈제조방법.
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