KR101285408B1

KR101285408B1 - 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈

Info

Publication number: KR101285408B1
Application number: KR20120154598A
Authority: KR
Inventors: 김민혁
Original assignee: 김민혁
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-07-11
Also published as: US20150068593A1; KR20130075706A; KR101313339B1; KR20130075707A

Abstract

본 발명은 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트에 있어서 백시트를 포켓타입 즉, 이를 구성하는 열전도성부재와 절연필름간의 적층면이 외부로 노출되지 않는 구조로 설계하여 습기 등과의 접촉으로 열전도성부재와 절연필름 상호 간의 박리 현상을 방지할 수 있고, 이로 인해 백시트의 절연성능을 업그레이드시켜줄 수 있으며, 또한 태양광발전용 모듈 장착시 가스가 외부로 나갈 통로를 마련해주어 백시트 박리의 문제점을 완벽하게 해결하게 되었는바,
종국적으로는 태양광 모듈의 안전성과 품질 향상을 기대할 수 있는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 관한 것이다.

Description

포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION MODULE EQUIPPED THE POCKET TYPED-BACK SHEET}

본 발명은 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 관한 것으로,

보다 구체적으로는 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트에 있어서 백시트를 포켓타입 즉, 이를 구성하는 열전도성부재와 절연필름간의 적층면이 외부로 노출되지 않는 구조로 설계하여 습기 등과의 접촉으로 열전도성부재와 절연필름 상호 간의 박리 현상을 방지할 수 있고, 이로 인해 백시트의 절연성능을 업그레이드시켜줄 수 있으며, 또한 태양광발전용 모듈 장착시 가스가 외부로 나갈 통로를 마련해주어 백시트 박리의 문제점을 완벽하게 해결하게 되었는바,

종국적으로는 태양광 모듈의 안전성과 품질 향상을 기대할 수 있는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 관한 것이다.

석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염문제로 인해 근자에 들어서는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있는데, 그 중 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photovoltaic)이다.

태광양 발전이라 함은 태양에너지를 전기 에너지로 변환시키는 일련의 기술이라 할 수 있는데, 이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈에 대한 기술 개발이 요구된다.

태양광발전용 모듈의 생산 공정에 대해 간략하게 살펴보면,

우선 대략 정사각 혹은 직사각 형태의 다수의 셀(cell)이 공급되면, 다수의 셀을 몇 개씩 일렬로 배열한다. 다음, 일렬 배열된 다수의 셀(cell)을 양극(+) 및 음극(-)을 고려하면서 인접된 것끼리 다수의 리본으로 연결하여 하나의 묶음 단위의 스트링으로 만들고, 이 스트링을 판면 방향으로 여러 개 배열한 후 스트링들의 일측으로 노출된 리본들을 연결하여 모든 셀들이 통전되도록 한다.

그런 다음에 전체 스트링들의 표면 양측에는 E.V.A라는 물질을 도포하여 방수막을 형성하고, 일측에는 유리를 그리고 타측에는 백시트(back sheet)를 배치·고정시켜 태양전지판을 완성한 후에 최종적으로 태양전지판의 외곽에 프레임을 조립함으로써 하나의 태양광 모듈이 완성된다.

이 경우 각각의 공정 및 각각의 공정으로 형성되는 태양광발전용 모듈 구성품들 모두모두가 중요하겠지만, 본 발명은 상기 구성품들 중에서 백시트 구조를 새롭게 하여 태양광발전용 모듈의 안전성과 품질 향상을 목적으로 하고자 한다.

즉 종래의 방열시트 내지 백시트로는 등록특허 제10-0962642호(2010.06.11. ) 『세라믹 코팅 방열시트를 구비한 태양광발전용 모듈』이 개시되어 있는데,

등록특허 제10-0962642호는 유리기판, 전면 쏠라 EVA, 쏠라 셀, 후면 쏠라 EVA 및 세라믹 코팅층이 형성된 방열시트(백시트)의 순으로 적층된 구조이고, 이러한 방열시트는 열전도율이 뛰어난 소재로서, 알루미늄, 동, 황동, 강판, 스테인리스 및 이와 같은 소재들과 동등 이상의 방사율 성능을 갖는 금속 박판 중에서 한 가지를 선택하여 사용하고, 또한 상기 세라믹 코팅층은 통상적인 세라믹 코팅법에 의해 방열시트의 한쪽 면 또는 양쪽 면을 세라믹 코팅하여 열전도성 세라믹 코팅층을 형성함으로써 방열과, 이를 통하여 모듈의 발전효율을 높이고자 한다.

그러나 상기 등록특허 제10-0962642호는 방열시트(백시트)의 측면이 외부로 노출되어 있어 습기나, 먼지나 기타 이물질 등이 각 부재의 사이로 투입되는 것을 방지할 수 없고, 방열시트의 측면이 항상 공기나 습기와 접촉될 가능성이 높아 각 필름이나 시트 형태의 적층물이 박리되는 문제가 있다.

아울러 상기 등록특허 제10-0962642호에 개시된 방열시트 즉, 백시트는 금속 박막이 외부 시트의 네 테두리를 따라 노출되어 있어 쏠라 셀에 의하여 발생되는 전기가 노출부를 통하여 누전됨으로써 절연성능이 떨어지는 문제가 있고, 이에 의하여 태양광 발전용 모듈의 안전성을 보장할 수 없는 치명적인 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 백시트 구성에 따른 태양광발전용 모듈의 안정성 내지 품질 문제를 해결하고자 하기 위한 것으로,

보다 구체적으로 가스가 투과할 수 없는 금속 또는 그라파이트 재질의 열전도성부재를 테두리없이 사용하여 기존의 방식대로 태양광 모듈을 제조하면 태양광 모듈이 외부에 설치되고 모듈의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 유출되지 못하여 장기적으로는 태양광발전용 모듈의 타 레이어와 백시트가 필수적으로 박리가 되는 치명적인 결함이 생긴다는 문제점을 해결하고자,

본 발명은 포켓타입으로 백시트를 구성함으로써 열전도성부재의 크기와 절연필름의 크기를 자유자재로 디자인하여 열전도성 부재와 절연필름 간 형성되는 간격 크기 역시 자유자재로 디자인할 수 있고, 이로 인해 태양광발전용 모듈 내부의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 나갈 통로를 마련할 수 있어

백시트 박리의 문제점을 해결하여 종국적으로 높은 안전성과 품질을 기대할 수 있는 태양광발전용 모듈을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트의 경우, 백시트를 구 성하는 열전도성부재와 절연필름간의 적층면이 외부로 노출되지 않아 공기나 습기 등과의 접촉으로 열전도성부재와 절연필름 상호 간의 박리 현상을 방지할 수 있고, 종국적으로는 백시트로 습기나 이물질이 투입되는 것을 차단하고,

아울러 종래에 열전도성부재의 측면부가 태양광발전용 모듈의 알루미늄 프레임에 노출되어 누설전류가 발생하던 것을 본 발명에서는 절연필름에 의하여 열전도성부재를 밀봉시켜 외부와의 접촉을 차단하여 줌으로써 백시트의 절연성능을 한 단계 업그레이드시킬 수 있는 등의 백시트를 갖춘 태양광발전용 모듈을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 태양광발전용 모듈은 하면에 백시트를 구비하되,

상기 백시트는

절연필름과,

상기 절연필름의 노출면의 일부 또는 모두에 형성된 열전도성, 복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 갖는 코팅층과, 그리고

상기 절연필름이 양면에 밀착되는 판상의 열전도성부재를 포함하여 이루어지되,

상기 절연필름은 열전도성부재보다 큰 사이즈로 이루어져 이로 인해 형성된 절연필름의 개구부는 봉합되어 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 백시트는,

(a) 절연필름의 노출면의 일부 또는 모두에 열전도성, 복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 갖는 코팅층을 형성하는 단계;

(b) 판상의 열전도성부재의 양면에 열전도성부재 보다 큰 사이즈를 갖는 상기 절연필름을 밀착시키는 단계; 및

(c) 열전도성부재 보다 큰 사이즈를 갖는 절연필름이 열전도성부재의 양면에 위치하면서 형성된 절연필름의 개구부를 봉합하여 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 코팅층은 유기 또는 무기 열전도성 도료, 또는 유무기 복합 하이브리드 열전도성 도료를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,

상기 절연필름은 PET, PI PP, PE, BOPP, OPP, PVF, PVDF, TPE, ETFE, 아라미드 필름 및 나일론, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하며,

상기 열전도성부재는 알루미늄, 동, 황동, 강판 및 스테인리스 스틸 및 흑연, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 의하면,

종래에 백시트를 구성하는 열전도성부재의 측면부가 태양광 모듈의 프레임에노출되던 것을 절연필름에 의하여 밀봉시켜 외부와의 접촉을 차단하여 줌으로써 백시트의 절연성능을 한 단계 업그레이드시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이에 의하여 태양광발전용 모듈 제품의 안전성과 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

더욱이 절연필름의 개구부를 봉합하여 외부와 폐쇄된 포켓 형성을 통하여 백시트 내부를 밀봉시킴으로써 백시트 내부로 습기나 이물질이 투입되는 것을 차단하고, 또한 백시트를 구성하는 열전도성부재와 절연필름간의 적층면이 외부로 노출되지 않아 공기가 습기 등과의 접촉으로 열전도성부재와 절연필름 상호 간의 박리 현상을 방지할 수 있게 되고,

또한 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트의 경우 기존 가스가 투과할 수 없는 금속 또는 그라파이트 재질의 열전도성부재를 테두리없이 사용하여 기존의 방식대로 태양광발전용 모듈을 제조하면 태양광발전용 모듈이 외부에 설치되고 모듈의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 유출되지 못하여 장기적으로는 태양광발전용 모듈의 타 레이어와 백시트가 필수적으로 박리가 되는 치명적인 결함이 있으나 본 발명은 포켓타입으로 백시트를 형성하여 열전도성부재의 크기와 절연필름의 크기를 자유자재로 디자인하여 열전도성부재와 절연필름 간 형성되는 간격 크기 역시 자유자재로 디자인할 수 있어 태양광발전용 모듈 내부의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 나갈 통로를 마련할 수 있어 백시트 박리의 문제점을 해결하고 이로 인해 역시 태양광발전용 모듈에 대한 제품 안전성 및 효율성을 높일 수 있다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광발전용 모듈을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트의 변형례를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 태양광발전용 모듈에 장착되는 백시트의 제조방법을 도시한 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광발전용 모듈을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

참고로 본 명세서상에서 사용되는 용어를 정의하면 특히 백시트 설명에 있어 '판상'은 두께를 한정하지 않고, 일반적인 시트 또는 필름의 개념을 포괄하는 의미이고, '노출면'은 각 부재의 외측부 또는 외측면을 의미하는 것이며, '적층면'은 각 부재가 적층되어 형성되는 백시트의 측면부를 의미하는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도 1는 본 발명에 따른 태양광발전용 모듈의 후면을 도시한 것으로 백시트(BS)의 장착 전 후의 상태를 도시하고 있다.

백시트(BS) 구조를 제외한 태양광발전용 모듈의 각부는 기존 태양광발전용 모듈과 동일하기에 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.

다시 도 1을 참조하면, 백시트(BS)가 상기 태양광발전용 모듈(M)의 프레임(F) 내측으로 장착되는데 후술하겠으나, 본 발명에 따른 백시트는 밀봉부(23)를 갖는 포켓타입으로 형성된 절연필름(20) 내부에 열전도성부재(10)가 배열되는 구조여서 백시트(BS)의 테두리에는 열전도성부재가 없는 절연필름만으로 이루어진 부분이 존재하고 상기 부분이 태양광발전용 모듈 내부의 EVA레이어에서 발생하는 가스가 외부로 나갈 통로 기능을 하게 되어 백시트 박리의 문제를 해결하게 된다는 효과를 가진다.

즉, 가스가 투과할 수 없는 금속 또는 그라파이트 재질로 된 판상의 열전도성부재를 테두리없이 사용하여 기존의 방식대로 태양광발전용 모듈을 제조하면 태양광 모듈이 외부에 설치되고 모듈의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 유출되지 못하여 장기적으로는 태양광발전용 모듈의 타 레이어와 백시트가 필수적으로 박리가되는 치명적인 결함이 있으나,

본 발명의 태양광발전용 모듈은 포켓타입의 백시트로 인해 열전도성부재(10)의 크기와 절연필름(20)의 크기를 자유자재로 디자인하여 열전도성 부재와 절연필름 간 형성되는 간격(D) 크기 역시 자유자재로 디자인할 수 있고 이로 인해 태양광 발전용 모듈(M) 내부의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 나갈 통로를 마련할 수 있어 백시트 박리의 문제점을 완벽하게 해결할 수 있게 된다.

다음으로 상기 태양광발전용 모듈(M)에 장착되는 백시트(BS)는 도 2에 도시된 바와 같이,

절연필름(20)과, 상기 절연필름(20)의 노출면의 일부 또는 모두에 형성된 열전도성, 복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 갖는 코팅층(30)과, 그리고 상기 절연필름(20)이 양면에 밀착되는 판상의 열전도성부재(10)를 포함하여 이루어지는 것으로,

상기 절연필름(20)은 열전도성부재(10)보다 큰 사이즈로 이루어져 이로 인해 형성된 절연필름의 개구부(21)는 봉합되어 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하게 된다.

그리고 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하기 위해 상기 절연필름(20)의 개구부(21)를 열압착하여 융착시키는 등의 방법으로 개구부(21)를 봉합하여 밀봉부(23)를 형성하게 됨으로써 상기 열전도성부재(10)가 절연필름(20)에 의하여 밀봉되어 외부와 완전히 차단된다.

상기 구조를 가진 백시트(BS)는 다음과 같은 제조 공정을 통해 제작되는데, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제조 공정은

(a) 절연필름(20)의 노출면의 일부 또는 모두에 코팅층(30)을 형성하는 단계;

(b) 판상의 열전도성부재(10)의 양면에 상기 절연필름(20)을 밀착시키는 단계; 및

(c) 상기 절연필름(20)의 개구부(21)를 봉합하여 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

그 중 상기 (a) 단계(S100)는 절연필름(20)의 노출면에 열전도성 코팅층(30)을 형성하는 공정으로, 코팅층(30)은 열전도성, 열복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 구비한다.

상기 (a) 단계(S100)는 상기 절연필름(20)의 노출면 일부 또는 모두에 열전도성(또는 열복사성 또는 내후성) 도료를 도포하여 코팅층(30)을 형성하게 되는데,

이때 상기 코팅층(30)은 롤링되어 있는 절연필름(20)에 도포되어 형성된 후, 일정한 사이즈로 절단하거나, 또는 절연필름(20) 자체를 일정한 사이즈로 절단한 후, 절연필름(20)의 노출면에 코팅층(30)을 형성하게 된다.

우선 상기 절연필름(20)은 PET, PI PP, PE, BOPP, OPP, PVF, PVDF, TPE, ETFE, 아라미드 필름 및 나일론, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되고,

상기 절연필름(20)은 상기한 바와 같은 고분자물질을 성형하여 박막형태로 제작된다.

특히 상기한 바와 같은 고분자물질로 이루어진 절연필름(20)은 내전압(withstanding voltage, 耐電壓)이 우수하여 절연부분이 파괴될 염려가 없어 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있고,

이러한 특성은 품질규격 면에서 더 높은 내전압성이 요구되는 다양한 분야로 활용 폭을 넓힐 수 있는 이점을 갖게 된다.

또한 상기 절연필름(20)은 내열성이 우수하여 절연층이 깨지거나 또는 파괴되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 박막형태로 제작되어 백시트(BS) 자체를 슬림하게 제작할 수 있게 된다.

다음으로 상기 코팅층(30)은 백시트(BS)의 절연성능 및 방열성능을 보장하고, 또한 내열성과 접착강도를 우수하게 하며, 또한 백시트(BS)의 박막화를 가능하게 한다.

이 경우 상기 코팅층(30)은 유기 또는 무기 열전도성 도료, 또는 유무기 복합 하이브리드 열전도성 도료를 이용하여 구성되는데,

이는 상기 코팅층(30)으로 유기고분자 물질을 사용하는 경우 유기고분자 물질의 낮은 표면에너지와 낮은 분자력으로 인하여 기계적 강도와 접착력이 약해지는 문제를 해결하기 위함이다.

우선 상기 코팅층(30)은 세라믹계열의 알루미나, 산화티탄, 지르코니아와 같이 금속산화물, CNT, 규소 등으로 구성된 무기도료를 사용하게 되며, 이때 무기도료는 내열성, 화학적 안정성, 열전도성 및 절연성 등이 우수하다는 장점을 갖게 된다.

다만 무기도료를 사용하는 경우에는 취성이 강하여 박막화가 어렵고, 저온 소성이 되지 않는 단점을 갖기 때문에 상기 무기도료에 유기질 재료인 우레탄 또는 포리에스터, 아크릴 등의 유기화학 코팅제를 혼합한 유무기 복합 하이브리드 도료를 대안적으로 도입하게 된다.

따라서 유무기 복합 하이브리드 도료로 구성된 코팅층(30)은 절연성능과 방열성능, 그리고 복사성이 우수할 뿐만 아니라, 내열성과 접착강도가 우수하고,

더 나아가 박막화가 가능하여 제품의 신뢰성을 보장과, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다.

한편 상기 코팅층(30)은 무기도료나 유무기 복합 하이브리드 도료의 대안적인 형태로 Al₂O₃, AlS, AlN, ZnO₂, TiO₂, SiO₂, TEOS, MTMS, ZrO₃및 MOS₂ 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 세라믹 소재를 도입하여 절연성능과 방열성능을 확보하는 것도 가능하다.

다음으로 백시트(BS) 제작을 위한 (b) 단계(S200)는 판상의 열전도성부재(10)의 양면에 절연필름(20)을 밀착시키는 공정이다.

상기 (b) 단계(S200)에서는 판상의 열전도성부재(10)를 절단하거나, 재단하여 준비한 후, 열전도성 절연필름(20)을 밀착시키게 되는데,

이러한 밀착 공정은 하기할 (c) 단계(S300)에서 절연필름(20)의 개구부(21)를 밀봉하는 과정에서 절연필름(20)이 열전도성부재(10)의 양면에 밀착되도록 하거나, 또는 전면(全面)에 접착제가 도포된 상태의 절연필름(20)을 열전도성부재(10)의 양면에 접착시킴으로서 밀착공정이 진행될 수 있다.

다만 상기 열전도성부재(10)와 절연필름(20)과의 밀착정도를 높이기 위해서는 후자의 방법이 바람직하고,

절연필름(20)에 도포되는 접착제로는 열전도성을 갖는 EVA, 아크릴, 우렌탄 계열의 접착성 투명 필름이나, 접착 도료 등이 도입된다.

또는 상기 접착제는 열가소성 무용제 접착제인 것을 특징으로 하여, 기존 완제품 제조시까지 적어도 5~7일 정도 소요되는 문제점을 해결하여 중간에 위치하는 열전도성부재와 상, 하면에 위치한 절연필름을 동시에 접착시키고 숙성이 필요 없도록 제조가능한 것을 기술적 특징으로 한다.

즉 기존 태양광 백시트 제조 공정은 3 레이어 타입이 만들어질 때 중간부재와 한 쪽면의 부재를 접착시키고 잔류 용제를 제거하기 위해 숙성 후 또 반대편에 또 다른 절연 부재를 접착시켜 숙성을 하여왔으며 대부분 용제형 접착제를 사용하여 완제품 제조시까지 소요되는 시간이 적어도 5-7 일이 소요되었다.

그런데 본 발명에서는 접착제로 열가소성 무용제 접착제를 사용하여 중간의 열전도성 판상 부재와 상, 하면의 절연필름을 동시에 접착시키고 숙성이 필요없도록 제조가 된다.

또 포켓을 만드는 보다 구체적인 방식은 열전도성부재(10)보다 넓은 절연 필름(20)에 열가소성 접착제를 미리 도포한 후 이를 상, 하에 배치하고 열전도성부재를 공정 방향으로 진행시키면서 절연 필름까지 공정을 같은 방향으로 진행하면서 열전도성부재를 절단시키고 그 후에 절연필름을 상하에서 히팅 롤러로 눌러주어 포켓 타잎의 백시트가 제조된다.

그리고 열전도성부재(10)는 열전도성이 우수한 알루미늄, 동, 황동, 강판 및 스테인리스 스틸 및 흑연, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되고,

상기 열전도성부재(10)는 박막 형태로 제작되나, 상기한 바와 같은 소재들은 일정 이상의 강성과 내열성이 우수하여 열응력에 의한 소재의 변형을 방지할 수 있다.

다음으로 상기 접착제 즉, 필름 형태의 접착수단(40)이 도입되는 경우에는 열전도성부재(10)의 양면에 접착수단(40)을 배열하고, 접착수단(40)의 노출면에 절연필름(20)을 배치시킨 후, 일정한 열 압력을 가하여 라미네이팅 작업을 수행한다.

이 경우 박막의 열전도성부재(10)와 접착수단(40)은 열팽창계수와 냉각속도의 차이에 의하여 라미네이팅 후, 냉각되는 과정에서 열전도성부재(10)와 접착수단(40)의 냉각속도 차이로 인하여 열전도성부재(10)가 휘는 현상이 발생하게 되는데,

이러한 문제는 상기 절연필름(20)으로 도입되는 소재들이 접착수단(40)과의 열팽창계수와 냉각속도가 근사하여 라미네이팅 작업 후, 냉각되는 과정에서 절연필름(20)이 열전도성부재(10)와 접착수단(40) 간의 냉각속도의 차이를 최소화하여 열전도성부재(10)의 휨 변형을 방지하여 줌으로써 제품의 품질을 균일하게 유시킬 수 있게 된다.

다음으로 (c) 단계(S300)는 상기 (b) 단계(S200)를 거친 후, 상기 절연필름(20)의 개구부(21)를 봉합하여 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 공정인 것으로,

상기 (c) 단계(S300)는 상기 절연필름(20)의 개구부(21)를 봉합하게 되는데,

이때 상기 절연필름(20)의 개구부(21)는 상기 열전도성부재(10)의 양면에 절연필름(20)이 낱장으로 배열되는 경우에는 백시트(BS)가 사각형 형태라 가정할 때, 4개소가 될 것이고,

또는 상기 절연필름(20)을 포켓 형태로 미리 봉합하여 열전도성부재(10)를 투입하기 위해 개구부(21)를 존치시키는 경우에는 상기 개구부(21)는 1개소가 될 것이다.

본 발명에서 절연필름(20)의 개구부(21)를 봉합하게 되면 봉합되는 부위에는 밀봉부(23)가 형성되어 외부와 차단된 포켓이 형성되고 이로 인해 열전도성부재(10)는 완전히 밀봉되어 외부와의 접촉이 차단된다.

이렇게 함으로써 백시트(BS)로 습기나 이물질 등이 투입되는 것이 방지되고,

또한 종래와 같이 열전도성부재(10)와 절연필름(20) 간의 적층면이 외부로 노출되지 않고, 이에 의하여 외기와 습기 등과의 접촉이 차단되어 열전도성부재(10)와 절연필름(20)이 박리되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 열전도성부재(10)의 측면부가 종래와 같이 외부로 노출되지 않도록 상기 절연필름(20)이 열전도성부재(10)를 밀봉하고 있어 절연성능을 보다 완벽하게 구현할 수 있게 된다.

한편 앞서 언급된 바 있으나, 가스가 투과할 수 없는 금속 또는 그라파이트 재질로서 판상의 열전도성 부재를 테두리없이 사용하여 기존의 방식대로 태양광 모듈을 제조하면 태양광 모듈이 외부에 설치되고 모듈의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 외부로 유출되지 못하여 장기적으로는 태양광 모듈의 타 레이어와 백시트가 필수적으로 박리가 되는 치명적인 결함이 발생된다.

그런데 본 발명에서는 (a) 단계(S100) ~ (c) 단계(S300)를 통해 판상의 열전도성 부재의 사이즈와 절연필름의 사이즈를 자유자재로 디자인할 수 있고(포켓타입이기에 절연필름의 사이즈가 열전도성부재의 사이즈보다 크게 된다) 이를 통해 절연필름과 열전도성부재간의 사이즈 크기 차이에 따라 생기는 간극(D)의 너비 역시 자유자재로 디자인할 수 있고(도 1 및 2 참조),

그리고 상기 간극(D)을 태양광 모듈에 따라 맞춰 설계할 수 있음에 따라

다양한 형태의 태양광 모듈(M)에서 태양광 모듈 내부의 EVA 레이어에서 발생하는 가스가 나갈 통로가 마련되어 백시트 박리의 문제점을 완벽하게 해결하게 된다((도 1 및 2 참조).

또한 포켓타입을 통해 밀봉부(23)에는 열전도성부재가 배열되어 있지 않고 순수 절연체만 테두리에 남게 되어 결국 태양광 모듈의 알루미늄 프레임(F)으로 나가던 누설 전류를 차단하여 태양광 모듈의 절연성을 높여주게 된다.

그리고 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명에 따른 포켓타입의 태양광발전용 백시트(BS)의 제조방법에서

상기 (a) 단계는 시간적으로 가장 먼저 진행되는 것이 바람직하나,

필요에 따라서는 상기 (b) 단계 진행을 통하여 절연필름을 열전도성부재에 밀착시킨 후, 상기 (a) 단계 진행을 통하여 절연필름에 열전도성 코팅층을 형성하도록 상기 (a) 단계와 (b) 단계는 순서가 상호 뒤바뀔 수 있다.

더 나아가 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 (b)단계 후, 코팅층(30)의 노출면에는 카본블랙층(50)이 더 형성되는데,

상기 카본블랙층(50)은 열복사 성능을 높여 방열효율을 배가시키게 된다.

이러한 상기 카본블랙층(50)은 카본블랙 수지를 도포하여 형성되고,

또한 상기 카본블랙층(50)은 열복사 즉, 열전단율이 우수하여 상기 코팅층(30)으로부터 전달되는 전도열을 보다 신속하게 공기 중으로 방출시킴으로써 방열효율을 극대화시키게 된다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 (b)단계 후, 코팅층(30)의 노출면에는 방열세라믹층 또는 방열코팅층(60)이 더 형성되는데,

상기 방열세라믹층(또는 방열 코팅층)(60)은 알루미나, 산화티탄, 지르코니아로 이루어진 군으로 선택된 1종 이상의 금속 세라믹소재와,

유기실란, 무기실란, 실란커플링제 및 CNT로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비금속 세라믹소재 중에서 선택된 1종 이상으로 구성된다.

따라서 상기 방열세라믹층(또는 방열 코팅층)(60)은 열전도성 코팅층(30)에 의하여 전달되는 전도열을 효율적으로 외부로 방출하여 줌으로써 방열효율과, 이로 인하여 태양광 모듈의 발전량을 높일 수 있게 된다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 (b)단계 후, 코팅층(30)의 노출면에는 보호층(70)이 더 형성되는데,

상기 보호층(70)은 세라믹, 불소수지 등과 같은 소재를 사용하게 되고,

이때 상기 보호층(70)은 내후성과 내식성이 뛰어나 자외선을 차단하는 효과가 우수할 뿐만 아니라, 표면보호, 백시트(BS)의 절연성능을 향상시키게 된다.

한편 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만 상기 카본블랙층, 방열세라믹층(또는 방열 코팅층) 및 보호층은 단일 또는 2개 이상의 복수 형태로 선택적으로 도입되는 것이 가능하고,

또한 적층 순서는 그 기능성에 따라 상기 코팅층의 노출면이나, 상기 (a) 단계(S100) 후, 상기 절연필름의 노출면에 적용하는 것도 가능하고,

아울러 상기 각 층은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 코팅층의 노출면 일부(도 3의 (a) 참조.) 또는 모두(도 3의 (b) 참조.)에 위치하도록 하는 것도 가능하다.

또한 상기 보호층은 카본블랙층, 방열세라믹층(또는 방열 코팅층)이 선택적으로 또는 모두 도입되는 경우에는 가장 외측에 위치하는 층의 노출면에 형성되는 것이 바람직하다.

물론 본 발명의 백시트(BS)에는 상기 카본블랙층(50), 방열세라믹층(또는 방열코팅층)(60) 및 보호층(70)은 필요에 따라 단수 또는 복수로 선택적으로 도입되는 것이 가능하고, 그 기능 또한 상기한 바와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 상기 카본블랙층, 방열세라믹층 및 보호층은 상기 (b) 단계 후, 도입되는 것으로 첨부된 도 3과 같이 상기 (c) 단계 후, 상기 각 층들을 도입하는 것도 가능하고, 또한 각 층들을 형성하기 위한 작업 편의성을 고려할 때, 백시트가 봉합된 후, 즉 상기 (c) 단계 후에 각 층들이 접착되거나, 도포되어 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 포켓타입의 태양광발전용 백시트가 구비된 태양광발전용 모듈을 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

M: 태양광발전용 모듈 F: 프레임
BS : 백시트
10 : 열전도성부재
20 : 절연필름 21 : 개구부 23 : 밀봉부
30 : 코팅층 40 : 접착수단
50 : 카본블랙층 60 : 방열세라믹층 70 : 보호층

Claims

하면에 백시트를 구비하는 태양광발전용 모듈에 있어서,
상기 백시트는,
절연필름과,
상기 절연필름의 노출면의 일부 또는 모두에 형성된 열전도성, 복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 갖는 코팅층과, 그리고
상기 절연필름이 양면에 밀착되는 판상의 열전도성부재를 포함하여 이루어지되,
상기 절연필름은 열전도성부재보다 큰 사이즈로 이루어져 이로 인해 형성된 절연필름의 개구부는 봉합되어 절연체만으로 이루어진 밀봉부를 형성하면서 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 것을 특징으로 하고,
상기 열전도성부재와 절연필름간의 밀착은 절연필름에 도포되는 열가소성 접착제를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 백시트는
(a) 절연필름의 노출면의 일부 또는 모두에 열전도성, 복사성, 내후성 중 선택된 하나 이상의 기능을 갖는 코팅층을 형성하는 단계;
(b) 판상의 열전도성부재의 양면에 열전도성부재 보다 큰 사이즈를 갖는 상기 절연필름을 밀착시키는 단계; 및
(c) 열전도성부재 보다 큰 사이즈를 갖는 절연필름이 열전도성부재의 양면에 위치하면서 형성된 절연필름의 개구부를 봉합하여 외부와 폐쇄된 포켓을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계와 (c) 단계에서는
상기 절연필름을 상, 하로 배치하고,
상기 상, 하로 배치된 절연필름 사이에 상기 열전도성부재를 공정방향으로 이송시키고,
상기 이송 과정에서 열전도성부재를 절단시킨 후 열전도성부재를 향해 절연필름을 상하에서 히팅 롤러로 눌러주어 열전도성부재에 상기 접착제를 통해 절연필름을 밀착시키고 절연필름의 개구부를 봉합하여 폐쇄된 포켓을 형성하는 것을 특징으로 하는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 코팅층은 유기 또는 무기 열전도성 도료, 또는 유무기 복합 하이브리드 열전도성 도료를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 절연필름은 PET, PI PP, PE, BOPP, OPP, PVF, PVDF, TPE, ETFE, 아라미드 필름 및 나일론, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 열전도성부재는 알루미늄, 동, 황동, 강판 및 스테인리스 스틸 및 흑연, 또는 이들로부터 얻어진 복합재료 중 하나의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 포켓타입의 태양광발전용 백시트를 구비한 태양광발전용 모듈.