KR101306427B1

KR101306427B1 - 태양전지 모듈 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101306427B1
Application number: KR1020110132368A
Authority: KR
Inventors: 박지홍
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-09-09
Also published as: KR20130065488A

Abstract

발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 둘레영역에 형성된 단일의 홀을 포함하는 지지기판; 상기 지지기판의 상부에 형성되는 태양전지 셀들; 상기 태양전지 셀들과 전기적으로 연결되는 버스 바; 및, 상기 버스 바와 연결되는 정션박스를 포함하고, 상기 정션박스는 일부가 상기 홀에 삽입되는 삽입부를 포함하도록 형성된다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신뢰성 및 생산성이 향상된 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목받고 있다.

태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이다.

예로서 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg: Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하게 된다. 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이 동작원리이다.

태양전지에서 생선된 전류가 버스 바를 통해 정션박스와 연결되는데, 일반적으로 태양전지 패널의 상면에 형성되는 버스 바를, 하부 기판의 하면에 형성되는 정션박스와 연결하는 과정에서 버스 바가 외부환경에 일부 노출될 수 있고 이에 따라 신뢰성이 감소할 수 있다.

또한, 정션박스가 하부 기판의 하면에 형성되는 경우 하부 기판과 정션박스의 접합면적이 넓지 않으므로 외부 압력에 의해 상호 분리될 수 있어, 접합력은 개선의 여지가 있다.

실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판의 둘레 영역에 단일의 홀을 형성하고, 정션박스가 상기 홀을 메우고, 버스 바와 접하도록 형성되므로, 버스 바가 외부에 노출되지 않고 정션박스와 결합될 수 있어, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 지지기판에 단일의 홀을 형성하여 양극의 버스 바를 정션박스와 연결시키므로, 홍의 형성에 따른 지지기판의 구조적 스트레스를 완화할 수 있다.

그리고 정션박스가 상기 하부 기판에 형성된 홀을 메우도록 돌출부가 삽입되어 결합되므로 구조적으로 강하게 지지될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 상면도이다.
도 3은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 정션박스를 나타낸 사시도이다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 바, 프레임, 기판, 홀 또는 막 등이 각 패널, 바, 기판, 홀 또는 막 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 셀들(320), 상기 태양전지 셀들(320)을 지지하는 지지기판(310), 상기 지지기판(310)의 둘레영역에 형성된 단일의 홀(50), 상기 태양전지 셀들(320)과 전기적으로 연결되는 버스 바(400), 상기 버스 바(400)와 연결되는 정션박스(500)를 포함하고, 상기 정션박스(500)는 상기 지지기판(310)의 홀(50)에 일부가 삽입되어 형성된다.

상기 지지기판(310)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(310)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 자세하게, 상기 지지기판(310)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(310)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(310)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.

상기 태양전지 셀들(320)은 지지기판(310) 상에 형성될 수 있으며, 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지 셀들(320)은 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지 셀들(320)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다.

상기 태양전지 셀들(320)을 수용하도록 측면에 프레임(110, 120, 130, 140)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임은 상기 태양전지 셀들(320)의 4개의 측면에 배치된다. 상기 프레임으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다.

상기 태양전지 셀들(320)의 상부에는 상기 태양전지 셀들(320)을 보호하는 보호막(330), 상기 보호막(330) 위에 배치되는 상부 기판(340)이 형성될 수 있으며, 상기 부품들은 라미네이션 공정에 의해 일체화된다.

상부 기판(340) 및 지지기판(310)은 태양전지 셀들(320)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 상부 기판(340) 및 지지기판(310)은 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.

보호막(330)은 태양전지 셀들(320)의 상부에 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지 셀들(320)과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지 셀들(320)을 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(330)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 보호막은 태양전지 셀들(320)의 하부에도 형성될 수 있다.

상기 보호막(330) 위에 위치하는 상부 기판(340)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 상부 기판(340)은 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.

상기 버스 바(400)는 상기 태양전지 셀들(320)에 접속된다. 예를 들어, 상기 버스 바(400)는 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 배치된다. 상기 버스 바(400)는 상기 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 직접 접촉할 수 있고, 일단에 형성되는 버스 바와 타단에 형성되는 버스 바는 상호 다른 극성으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 일단에 형성되는 버스 바가 양극으로 동작하는 경우, 타단에 형성되는 버스 바는 음극으로 동작할 수 있다.

상기 버스 바(400)는 지지기판(310)의 둘레 영역에 형성된 홀(50)을 통해 하부로 연장될 수 있다. 상기 홀(50)은 단수로 형성되며, 양단에 형성된 버스 바(400)가 상기 홀(50)의 둘레 영역을 따라 측면을 통해 지지기판(310)의 하부로 연장된다. 상기 홀(50)은 도면을 기준으로 지지기판(310)의 가로측에 형성되었으나, 세로측에 형성될 수도 있다.

상기 홀(50)은 상기 지지기판(310)의 모서리에 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 홀(50)은 지지기판(310)을 관통하여 형성되고, 상기 지지기판(310)의 모서리와 접하도록 형성된다. 따라서 상기 홀(50)이 구면으로 형성되는 경우, 상기 홀(50)의 단면이 도 2에 도시된 바와 같이 전체적으로 사각형으로 형성되고, 둘레영역이 라운드된 형상으로 형성될 수 있다.

태양전지 셀들(320)은 상기 지지기판(310)보다 작은 폭으로 형성되고, 상기 홀(50)은 상기 태양전지 셀들(320)이 형성되지 않은, 지지기판(310)의 둘레영역에 형성되므로 수광면적을 확보할 수 있다.

정션박스(500)는 상기 버스 바(400)를 통해 태양전지 셀들(320)과 전기적으로 연결된다. 상기 정션박스(500)는 지지기판(310)의 둘레영역에 형성된 홈(50)에 일부가 삽입되는 삽입부(550)와 상기 삽입부(550)의 하부에서 이를 지지하는 지지부(560)를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 정션박스(500)의 삽입부(550)는 상기 홀(50)과 대응되는 면적으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 홀(50)을 향해 버스 바(400)가 연장되어 삽입되고, 상기 버스 바(400)가 굴절되어 상기 지지기판(310)의 하부에 형성된 정션박스(500)와 접하도록 형성된다.

상기 버스 바(400)는 상기 홀(50)의 둘레영역을 따라 상기 홀(50)에 삽입될 수 있다. 자세하게, 상기 버스 바(400)는 홀(50)에 의해 생기는 면 중에 상기 지지기판(310)과 접하는 면을 따라 홀(50)에 삽입될 수 있다.

상기 정션박스(500)는 상기 홀(50)에 삽입되는 삽입부(550)와 상기 삽입부(550)를 지지하는 지지부(560)를 포함하는데, 상기 삽입부(550)는 상기 홀(50)과 대응되는 형상으로 형성된다.

상기 버스 바(400)는 상기 지지부(560)의 상면, 즉 상기 지지기판(310)의 하면과 접하는 상기 지지부(560)의 상면을 통해 정션박스(500)와 연결될 수 있다. 상기 버스 바(400)는 상기 홀(50)을 향해 태양전지 셀들(320)의 상면에서 절곡되어 연장될 수 있다.

상기 정션박스(500)는 바이패스 다이오드 등을 구비하고, 상기 버스 바(400) 및 상기 케이블(600)과 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다. 상기 케이블(600)은 상기 회로기판에 연결되며, 정션박스(500)를 통해 태양전지 셀들(320)과 전기적으로 연결된다.

일반적으로 지지기판(310)의 일면에 양극과 음극으로 동작하는 버스 바를 지지기판의 하면에 형성된 정션박스와 연결시키기 위해 상기 지지기판에 홀을 형성하고, 상기 홀을 통해 버스 바와 정션박스가 전기적으로 연결되는데, 상기 정션박스가 지지기판의 하면과 접하는 면적에 의해서 접합되므로 접합력은 개선의 여지가 있다.

발명의 실시예에서는 홀(50)을 상기 지지기판(310)의 모서리에 형성하고, 상기 홀(50)을 통해 버스 바(400)가 굴절되어 정션박스(500)와 접한다. 상기 정션박스(500)의 삽입부(550)가 상기 홀(50)을 메우도록 형성되므로, 상기 삽입부(550)에 의해 버스 바(400)가 외부로 노출되지 않아 신뢰성이 향상될 수 있다.

그리고, 상기 삽입부(550)에 의해 상기 정션박스(500)와 지지기판(310)의 접합면적이 증가하고, 구조적으로 견고하게 결합될 수 있어 정션박스(500)와 지지기판(310)이 외부 압력에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 정션박스를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 정션박스(500)는 지지부(560)와 삽입부(550)로 구성될 수 있다.

상기 삽입부(550)는 상기 홀(50)에 삽입되는 부분이고, 상기 지지부(560)는 상기 삽입부(550)를 지지하며, 지지기판(310)의 하면에 형성되는 부분이다. 상기 지지부(560)는 상기 삽입부(550)에 비해 단면이 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

상기 지지부(560)와 삽입부(550)는 동일한 높이로 형성될 수 있으며, 상기 삽입부(550)는 상기 지지기판(310)과 동일한 높이로 형성될 수 있다.

또한, 이상에서 실시예들에 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 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 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, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

둘레영역에 형성된 단일의 홀을 포함하는 지지기판;
상기 지지기판의 상부에 형성되는 태양전지 셀들;
상기 태양전지 셀들과 전기적으로 연결되는 버스 바; 및,
상기 버스 바와 연결되는 정션박스를 포함하고, 상기 정션박스는 일부가 상기 홀에 삽입되는 삽입부를 포함하도록 형성되는 태양전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 버스 바는 홀을 향해 연장되는 태양전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 홀은 단면이 사각형으로 형성되는 태양전지 모듈.
제3항에 있어서,
상기 홀의 모서리는 라운드되는 태양전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 정션박스는 상기 삽입부를 지지하는 지지부를 포함하는 태양전지 모듈.
제5항에 있어서,
상기 지지부는 상기 지지기판의 하부에 형성되는 태양전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 홀이 형성되는 지지기판의 측면과 상기 삽입부의 측면은 동일한 직선을 공유하는 태양전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 삽입부는 상기 홀과 대응되는 형상으로 형성되는 태양전지 모듈.
제5항에 있어서,
상기 버스 바는 상기 지지부의 상면에서 상기 정션박스와 접하는 태양전지 모듈.