KR101283159B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양광 발전장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 배치되고, 폴리머를 포함하는 보호 기판; 및 상기 보호 기판의 상면에 위치하는 반사 방지층을 포함하고, 상기 반사 방지층은 다수 개의 돌기들을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 태양전지 패널을 형성하는 단계; 상기 태양전지 패널 상에 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호 기판은 폴리머를 포함하고, 상기 반사 방지층은 돌기를 포함하며, 상기 폴리머는 폴리카보네이트를 포함한다.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법{SOLAR APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
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 효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 배치되고, 폴리머를 포함하는 보호 기판; 및 상기 보호 기판의 상면에 위치하는 반사 방지층을 포함하고, 상기 반사 방지층은 다수 개의 돌기들을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 태양전지 패널을 형성하는 단계; 상기 태양전지 패널 상에 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호 기판은 폴리머를 포함하고, 상기 반사 방지층은 돌기를 포함하며, 상기 폴리머는 폴리카보네이트를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 보호 기판은 폴리머를 포함한다. 상기 보호 기판이 폴리머를 포함함으로써, 기존에 강화유리를 사용한 보호 기판에 비해 무게를 절반으로 줄일 수 있다. 또한, 상기 보호 기판이 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 기판을 다양한 형상으로 만들 수 있어, 상기 보호 기판의 형상을 통해 반사 방지 또는 투과광량 증가의 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 보호 기판이 폴리머를 포함함으로, 자유로운 형상 변경이 가능하고, 상기 보호 기판을 오목 또는 볼록 구조로 함으로써, 반사 방지 효과를 극대화할 수 있다.
이어서, 상기 보호 기판 상에 반사 방지층이 위치한다. 상기 반사 방지층은 다수 개의 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 돌기들은 상기 보호 기판의 상면에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 상기 경사면은 상기 보호 기판의 상면에 대해 45도 이하의 각도를 가질 수 있다. 이를 통해, 광반사를 방지하고, 투과광량을 증대시킬 수 있다.
상기 반사 방지층은 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층은 은 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 은 나노 입자를 통해, 보호 기판의 광투과성을 보다 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치 제조 방법은 상술한 효과를 가지는 태양광 발전장치를 제조 할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈은 도시한 단면도이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈은 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명하기 위한 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 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈(10)은 프레임(100), 태양전지 패널(200), 완충 시트(300), 보호 기판(400) 및 반사 방지층(500)을 포함한다.
상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200) 외측에 배치된다. 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(400), 상기 완충 시트(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 보호 기판(400)은 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호 기판(400)은 상기 태양전지 패널(200)에 대향되어 배치된다.
상기 보호 기판(400)은 투명하며, 높은 강도를 가진다. 본 실시예에서, 상기 보호 기판(400)은 폴리머를 포함한다. 일례로, 상기 보호 기판(400)은 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 보호 기판(400)이 폴리카보네이트를 포함함으로써, 기존에 강화유리를 사용한 보호 기판(400)에 비해 무게를 절반으로 줄일 수 있다. 또한, 상기 보호 기판(400)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(400)을 다양한 형상으로 만들 수 있어, 상기 보호 기판(400)의 형상을 통해 반사 방지 또는 투과광량 증가의 역할을 할 수 있다.
상기 완충 시트(300)는 상기 보호 기판(400) 및 상기 태양전지 패널(200) 사이에 개재된다. 상기 완충 시트(300)는 상기 태양전지 패널(200)을 외부의 물리적인 충격으로부터 보호한다. 또한, 상기 완충 시트(300)는 상기 보호 기판(400) 및 상기 태양전지 패널(200) 사이의 충돌을 방지한다.
상기 완충 시트(300)는 상기 태양전지 패널(200)에 보다 많은 광이 입사되도록 반사 방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 완충 시트(300)는 절연체를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 완충 시트(300)는 절연체로 이루어질 수 있다. 상기 완충 시트(300)로 사용되는 물질의 예로서는 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin) 등을 들 수 있다. 즉, 상기 완충 시트(300)는 절연층이다.
상기 보호 기판(400) 및 상기 완충 시트(300)는 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(400) 및 상기 완충 시트(300)의 측면은 상기 프레임(100)에 삽입되어 고정된다.
또한, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(400) 및 상기 완충 시트(300)와 상기 프레임(100) 사이의 공간에는 실링재(101)가 주입된다. 상기 실링재(101)에 의해서, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호 기판(400) 및 상기 완충 시트(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.
상기 반사 방지층(500)은 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다. 자세하게, 상기 반사 방지층(500)은 상기 보호 기판(400) 상에 배치된다. 상기 반사 방지층(500)은 상기 보호 기판(400)의 상면에 전체적으로 배치될 수 있다.
상기 반사 방지층(500)은 다수 개의 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 돌기들은 상기 보호 기판(400)의 상면에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 상기 경사면은 상기 보호 기판(400)의 상면에 대해 45도 이하의 각도를 가질 수 있다. 이를 통해, 광반사를 방지하고, 투과광량을 증대시킬 수 있다.
상기 반사 방지층(500)은 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 금속을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 나노 입자는 은을 포함할 수 있다. 즉, 상기 반사 방지층(500)은 은 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 은 나노 입자를 통해, 보호 기판(400)의 광투과성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 반사 방지층(500)의 두께는 3 um 내지 20 um 일 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈은 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈(20)에 포함되는 보호 기판(400)은 폴리머를 포함하고, 상기 보호 기판(400)의 적어도 어느 한면은 오목한 면 또는 볼록한 면을 포함할 수 있다. 일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 보호 기판(400)의 양면(401, 402)은 오목한 면을 포함할 수 있다.
상기 보호 기판(400)이 폴리머를 포함함으로, 자유로운 형상 변경이 가능하고, 상기 보호 기판(400)을 오목 또는 볼록 구조로 함으로써, 반사 방지 효과를 극대화할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈을 설명한다. 도 4는 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈은 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈(30)에 포함되는 보호 기판(400)은 폴리머를 포함하고, 상기 보호 기판(400) 상에 반사 방지층(500)이 위치한다.
상기 반사 방지층(500)은 폴리머를 포함한다.
상기 반사 방지층(500)은 상기 보호 기판(400)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호 기판(400) 및 상기 반사 방지층(500)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 반사 방지층(500)은 상기 보호 기판(400)의 상면을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 상기 보호 기판(400)이 폴리머를 포함하여 표면 에칭 효과가 기존의 유리보다 용이하기 때문에, 돌기 형상의 반사 방지층(500)을 형성할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다. 도 5 내지 도 7은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 제조 방법은 태양전지 패널을 형성하는 단계 및 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 태양전지 패널을 형성하는 단계에서는 태양전지 패널을 형성할 수 있다.
상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계에서는 상기 태양전지 패널 상에 보호 기판 및 반사 방지층을 형성할 수 있다.
상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 몰드를 준비하는 단계, 나노 입자를 위치시키는 단계 및 폴리머를 위치시키는 단계를 포함한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 다수개의 리세스부(1a)가 형성된 몰드(1)를 준비할 수 있다. 상기 몰드(1)는 금속 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 상기 리세스부(1a)에 나노 입자(510)를 위치시킬 수 있다. 자세하게, 상기 리세스부(1a)에 나노 입자(510)가 분산된 용액을 위치시킬 수 있다. 이를 통해 돌기를 포함하는 반사 방지층을 제조할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 나노 입자(510) 상에 폴리머(410)를 위치시킬 수 있다. 상기 폴리머(410)는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 이를 통해, 보호 기판을 제조할 수 있다.
이후, 상기 몰드(1) 내의 나노 입자(510) 및 폴리머(410)를 경화하여 보호 기판 및 반사 방지층이 형성될 수 있고, 이후 태양전지 패널 상에 상기 보호 기판 및 반사 방지층을 위치시킴으로써, 태양광 발전장치를 제조할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다. 도 8은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
제2 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널을 형성하는 단계 및 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 몰드를 준비하는 단계 및 상기 몰드에 폴리머를 위치시키는 단계를 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 몰드(1)를 준비하는 단계에서는 다수개의 리세스부(1a)가 형성된 몰드(1)를 준비할 수 있다.
이어서, 상기 몰드(1)에 폴리머(420)를 위치시킬 수 있다. 이때, 상기 폴리머(420)는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 보호 기판 및 상기 반사 방지층이 모두 폴리머를 포함하고, 상기 보호 기판 및 상기 반사 방지층이 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 반사 방지층은 폴리머를 포함하는 돌기를 포함할 수 있다.
이하, 제3 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다.
제3 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법에서는, 상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계가 상기 반사 방지층을 에칭하는 단계를 포함한다.
즉, 폴리머를 포함하는 보호 기판 상에 나노 입자를 포함하는 반사 방지층을 코팅한 후, 상기 반사 방지층을 에칭할 수 있다. 이를 통해, 돌기를 포함하는 반사 방지층을 제조할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로, 폴리머를 에칭함으로써, 보호 기판 및 반사 방지층이 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 반사 방지층은 폴리머를 포함할 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 (13)

  1. 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널 상에 배치되고, 폴리머를 포함하는 보호 기판; 및
    상기 보호 기판의 상면에 위치하는 반사 방지층을 포함하고,
    상기 반사 방지층은 다수 개의 돌기들을 포함하고,
    상기 반사 방지층은 상기 보호 기판과 일체로 형성되는 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 기판은 폴리카보네이트를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 나노 입자를 포함하고, 상기 나노 입자는 금속을 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나노 입자는 은을 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사 방지층의 두께는 3 um 내지 20 um 인 태양광 발전장치.
  7. 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널 상에 배치되고, 폴리머를 포함하는 보호 기판; 및
    상기 보호 기판의 상면에 위치하는 반사 방지층을 포함하고,
    상기 반사 방지층은 다수 개의 돌기들을 포함하고,
    상기 보호 기판의 적어도 어느 한면은 오목한 면 또는 볼록한 면을 포함하는 태양광 발전장치.
  8. 태양전지 패널을 형성하는 단계;
    상기 태양전지 패널 상에 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 보호 기판은 폴리머를 포함하고, 상기 반사 방지층은 돌기를 포함하며, 상기 폴리머는 폴리카보네이트를 포함하며,
    상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 상기 반사 방지층을 에칭하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 다수개의 리세스부가 형성된 몰드를 준비하는 단계;
    상기 리세스부에 나노 입자를 위치시키는 단계; 및
    상기 나노 입자 상에 폴리머를 위치시키는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 보호 기판 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 다수개의 리세스부가 형성된 몰드를 준비하는 단계;
    상기 몰드에 폴리머를 위치시키는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 나노 입자를 포함하고, 상기 나노 입자는 금속을 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 폴리머를 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법.
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