KR101283142B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 패널; 및 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 고분자 접착층; 및 상기 고분자 접착층 상에 배치되는 보호 기판을 포함하고, 상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판 사이에 위치하고, 상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판을 접착하는 버퍼층을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 태양전지 패널 상에 고분자 접착층을 형성하는 단계; 상기 고분자 접착층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 보호 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 태양전지 패널 상에 고분자 접착층을 형성하는 단계; 상기 고분자 접착층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 보호 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광을 전기에너지로 변환시키기 위한 태양광 발전장치는 태양전지 패널, 다이오드 및 프레임 등을 포함한다.
상기 태양전지 패널은 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지 패널은 사각 플레이트 형상을 가진다. 상기 태양전지 패널은 상기 프레임 내측에 배치된다. 상기 태양전지 패널의 4개의 측면이 상기 프레임 내측에 배치된다.
상기 태양전지 패널은 태양광을 입사받아, 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지 패널은 다수 개의 태양전지 셀들을 포함한다. 또한, 상기 태양전지 패널은 상기 태양전지 셀들을 보호하기 위한 기판, 필름 또는 보호유리 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양전지 패널은 상기 태양전지 셀들에 접속되는 버스 바를 포함한다. 상기 버스 바는 최외곽의 태양전지 셀들의 상면으로부터 각각 연장되어 배선에 연결된다.
상기 다이오드는 상기 태양전지 패널과 병렬로 연결된다. 상기 다이오드에는 선택적으로 전류가 흐른다. 즉, 상기 태양전지 패널의 성능이 저하되는 경우, 상기 다이오드를 통하여 전류가 흐른다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치 자체의 단락이 방지된다. 또한, 태양광 발전장치는 상기 다이오드 및 상기 태양전지 패널에 연결되는 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 배선은 서로 인접하는 태양전지 패널을 연결한다.
상기 프레임은 상기 태양전지 패널을 수용한다. 상기 프레임은 금속으로 이루어진다. 상기 프레임은 상기 태양전지 패널의 측면에 배치된다. 상기 프레임은 상기 태양전지 패널의 측면을 수용한다. 또한, 상기 프레임은 다수 개의 서브 프레임들로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 서브 프레임들은 서로 연결될 수 있다.
이와 같은 태양광 발전장치는 야외에 장착되어, 태양광을 전기 에너지로 변환시킨다. 이때, 태양광 발전장치는 외부의 물리적인 충격, 전기적인 충격 및 화학적인 충격에 노출될 수 있다.
이와 같은 태양광 발전장치와 관련된 기술은 한국 공개 특허 공보 10-2009-0059529 등에 기재되어 있다.
실시예는 향상된 신뢰성을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 패널; 및 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 고분자 접착층; 및 상기 고분자 접착층 상에 배치되는 보호 기판을 포함하고, 상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판 사이에 위치하고, 상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판을 접착하는 버퍼층을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 태양전지 패널 상에 고분자 접착층을 형성하는 단계; 상기 고분자 접착층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 보호 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 버퍼층을 포함한다. 상기 버퍼층을 통해, 고분자 접착층 및 보호 기판 간의 접착력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 상기 고분자 접착층과 상부에 위치하는 상기 보호 기판 간의 접착력 저하로 인한 박리(delamination)를 방지할 수 있다. 이를 통해, 태양광 발전장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 프레임(100), 태양전지 패널(200), 고분자 접착층(300), 버퍼층(400) 및 보호 기판(500)을 포함한다.
상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200) 외측에 배치된다. 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(500), 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 반사 방지층(500)을 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200)의 측면을 둘러싼다.
상기 프레임(100)은 도전체일 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(100)은 금속 프레임(100)일 수 있다. 상기 프레임(100)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 철 등을 포함할 수 있다.
상기 프레임(100)은 4개의 서브 프레임들로 구성될 수 있다. 상기 서브 프레임(100)들은 상기 태양전지 패널(200)의 모서리들에 각각 배치될 수 있다. 상기 서브 프레임(100)들은 서로 체결될 수 있다.
상기 태양전지 패널(200)은 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 상기 태양전지 패널(200)은 플레이트 형상을 가지며, 다수 개의 태양전지들(210)을 포함한다.
상기 태양전지들(210)은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
또한, 상기 태양전지들(210)은 유리기판 등과 같은 투명한 기판(220) 상에 배치될 수 있다.
상기 태양전지들(210)은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지들(210)은 매트릭스(matrix) 형태 등 다양한 형태로 배치될 수 있다. 상기 태양전지들(210)은 서로 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있다.
상기 고분자 접착층(300)는 상기 보호 기판(500) 및 상기 태양전지 패널(200) 사이에 개재된다. 상기 고분자 접착층(300)는 상기 태양전지 패널(200)을 외부의 물리적인 충격으로부터 보호한다. 또한, 상기 고분자 접착층(300)는 상기 보호 기판(500) 및 상기 태양전지 패널(200) 사이의 충돌을 방지한다.
상기 고분자 접착층(300)는 상기 태양전지 패널(200)에 보다 많은 광이 입사되도록 반사 방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 고분자 접착층(300)는 절연체를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 고분자 접착층(300)는 절연체로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 접착층(300)로 사용되는 물질의 예로서는 이오노머(Ionomer), 열가소성폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin) 등을 들 수 있다. 즉, 상기 고분자 접착층(300)는 절연층이다.
상기 보호 기판(500)은 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호 기판(500)은 상기 태양전지 패널(200)에 대향되어 배치된다.
상기 보호 기판(500)은 투명하며, 높은 강도를 가진다. 상기 보호 기판(500)은 강화 유리일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 보호 기판(500)은 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 보호 기판(500)은 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 보호 기판(500)이 폴리카보네이트를 포함함으로써, 기존에 강화유리를 사용한 보호 기판(500)에 비해 무게를 절반으로 줄일 수 있다. 또한, 상기 보호 기판(500)이 폴리머를 포함함으로써, 잘 깨지지 않아 내구성을 향상시킬 수 있다. 이어서, 상기 폴리머는 광투과성이 82 % 내지 95 % 정도로 높고, 기존의 판유리에 비해 250배 정도의 높은 강도를 가지고 있다. 또한, 상기 보호 기판(500)을 다양한 형상으로 만들 수 있어, 상기 보호 기판(500)의 형상을 통해 반사 방지 또는 투과광량 증가의 역할을 할 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 보호 기판(500) 사이에 위치한다. 상기 버퍼층(400)은 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 보호 기판(500)을 접착할 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 실리콘계 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(400)은 규소-탄소 주쇄구조 또는 규소-산소 주쇄구조를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 버퍼층(400)은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층(400)은 PDMS 필름일 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(400)은 PDMS 레진일 수 있다.
PDMS는 아래의 화학식의 구조를 가질 수 있다.
화학식
PDMS
상기 버퍼층(400)의 두께는 5 um 내지 20 um일 수 있다.
상기 버퍼층(400)을 통해, 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 보호 기판(500) 간의 접착력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 상기 고분자 접착층(300)과 상부에 위치하는 상기 보호 기판(500) 간의 접착력 저하로 인한 박리(delamination)를 방지할 수 있다. 이를 통해, 태양광 발전장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 보호 기판(500) 및 상기 고분자 접착층(300)는 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(500) 및 상기 고분자 접착층(300)의 측면은 상기 프레임(100)에 삽입되어 고정된다.
또한, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(500) 및 상기 고분자 접착층(300)와 상기 프레임(100) 사이의 공간에는 실링재(101)가 주입된다. 상기 실링재(101)에 의해서, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(500) 및 상기 고분자 접착층(300)는 상기 프레임(100)에 더 견고하게 고정된다.
또한, 상기 실링재(101)는 상기 프레임(100)에 인가되는 물리적인 충격을 흡수하여, 상기 태양전지 패널(200) 등을 보호할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 태양전지들(210)에 연결되고, 외부의 충전 장치 또는 다른 태양전지 모듈과 연결되는 배선들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 태양전지 모듈은 상기 배선들 및 상기 태양전지들(210)을 서로 연결시키기 위한 버스 바들을 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 앞서 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은 태양전지 패널 상에 고분자 접착층(300)을 형성하는 단계, 상기 고분자 접착층(300) 상에 버퍼층(400)을 형성하는 단계 및 상기 버퍼층(400) 상에 보호 기판(500)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 고분자 접착층(300)을 형성하는 단계에서는 상기 태양전지 패널 상에 이오노머(Ionomer), 열가소성폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin) 등의 투광성 필름을 적층할 수 있다.
이어서, 상기 고분자 접착층(300) 상에 버퍼층(400)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 버퍼층(400)을 형성하는 단계에서는 상기 고분자 접착층(300) 상에 실리콘계 필름을 적층하여 버퍼층(400)을 형성할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 고분자 접착층(300) 상에 배치될 보호 기판(500)의 하면에 실리콘계 수지를 도포할 수 있다.
이후, 라미네이션(lamination) 공정 시 가해지는 열에 의해, 상기 버퍼층(400)은 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 보호 기판(500) 사이의 이종 접합역할을 할 수 있다.
한편, 상기 버퍼층(400)을 형성하는 단계이전에 상기 보호 기판(500)의 하면을 플라즈마(plasma) 처리하는 단계를 더 포함하여, 상기 버퍼층(400)의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 보호 기판(500)의 표면을 산소 플라즈마 처리함으로써, 거칠기(roughness)가 증가할 수 있고, 상기 보호 기판(500)의 표면 활성이 증가하여 접착력이 증가할 수 있다.
이어서, 보호 기판(500)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 상기 보호 기판(500)이 상기 고분자 접착층(300) 및 상기 버퍼층(400) 상에 위치하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 고분자 접착층(300)이 상기 버퍼층(400) 상에 형성되었을 경우, 상기 버퍼층(400) 상에 상기 보호 기판(500)을 접착할 수 있다.
한편, 상기 버퍼층(400)이 상기 보호 기판(500)의 하면에 형성되었을 경우, 상기 고분자 접착층(300) 상에 상기 버퍼층(400) 및 상기 보호 기판(500)을 접착할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 태양전지 패널; 및
상기 태양전지 패널 상에 배치되는 고분자 접착층; 및
상기 고분자 접착층 상에 배치되는 보호 기판을 포함하고,
상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판 사이에 위치하고, 상기 고분자 접착층 및 상기 보호 기판을 접착하는 버퍼층을 포함하고,
상기 버퍼층은 규소-탄소 주쇄구조 또는 규소-산소 주쇄구조를 포함하는 태양광 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 버퍼층은 실리콘계 수지를 포함하는 태양광 발전장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 버퍼층은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하는 태양광 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 버퍼층의 두께는 5 um 내지 20 um인 태양광 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 고분자 접착층은 이오노머(Ionomer), 열가소성폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral) 및 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 어느 하나 포함하는 태양광 발전장치. - 태양전지 패널 상에 고분자 접착층을 형성하는 단계;
상기 고분자 접착층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 버퍼층 상에 보호 기판을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 버퍼층은 규소-탄소 주쇄구조 또는 규소-산소 주쇄구조를 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 버퍼층을 형성하는 단계에서는 실리콘계 수지를 상기 보호 기판의 하면에 도포하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 버퍼층을 형성하는 단계이전에 상기 보호 기판의 하면을 플라즈마(plasma) 처리하는 단계를 더 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
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