KR101327092B1 - Structure of building applied photovoltaic - Google Patents
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Abstract
발명의 실시예에 따른 BAPV 구조는 지지기판; 상기 지지기판의 상면에 형성되는 태양전지 셀; 상기 지지기판의 하면에 형성되는 열전도층; 및, 상기 열전도층의 하면에 형성되는 백시트;를 포함한다.BAPV structure according to an embodiment of the present invention is a support substrate; A solar cell formed on an upper surface of the support substrate; A thermal conductive layer formed on the bottom surface of the support substrate; And a back sheet formed on the bottom surface of the heat conductive layer.
Description
본 발명은 BAPV 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 외벽에 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈이 적용된 BAPV 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a BAPV structure, and more particularly, to a BAPV structure to which a solar cell module for producing electrical energy using solar light is applied to an outer wall of a building.
일반적으로, 태양광발전은 태양광을 이용해 직접 전기를 생산하는 태양전지모듈(Photovoltaic Module)로서, 이를 이용한 다양한 응용분야가 있지만, 그 중에서 태양전지를 건물의 외벽 마감재로 사용하는 BAPV 구조가 각광받고 있다.In general, photovoltaic power generation is a photovoltaic module that directly generates electricity using solar light, but there are various applications using the photovoltaic module. Among them, a BAPV structure that uses a solar cell as an exterior wall finishing material of a building receives attention. have.
태양전지를 건물의 표면에 응용하여 일체화하는 기술은 건물 외벽에 적용함으로써 경제성은 물론 각종 부가가치를 높여 보다 효율적으로 태양전지 시스템을 보급·활성화 시키려는 개념이다.The technology of integrating solar cells on the surface of a building is a concept to spread and activate solar cell systems more efficiently by applying economic value and various added values by applying them to building exterior walls.
BAPV는 차량이나 기차와 같이 굴곡있고, 곡면으로 형성되는 이동수단의 표면에도 형성될 수 있어, 보급 및 활성화 면에서 유리한 장점이 있다. 이러한 BAPV는 건설비용을 줄이고 건물의 미려함을 향상시키는데 사용되고 있다.BAPV is bent like a vehicle or a train, can also be formed on the surface of the curved vehicle is formed, there is an advantage in terms of diffusion and activation. These BAPVs are used to reduce construction costs and enhance the beauty of buildings.
도 1은 종래 기술에 따른 BAPV 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 BAPV 구조는 지지기판(200)의 상면에 태양전지 셀(300)이 배치되고, 지지기판(200)의 하면은 건물의 외벽(100)과 접하도록 형성된다. 상기 태양전지 셀(300)은 상기 지지기판(200)에 비해 상대적으로 좁은 폭으로 형성될 수 있으며, 후면전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 윈도우층을 포함할 수 있다. 상기 지지기판(200)의 하면은 건물의 외벽(100)과 접하도록 형성될 수 있다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a BAPV structure according to the prior art. Referring to FIG. 1, in the BAPV structure according to the related art, a
이러한 BAPV는 지지기판(200)이 메탈과 같이 플렉서블한 물질로 형성될 수 있고, 건물의 외벽(100)과 접착제를 통한 설치공법이 일반적이나, 종래의 BIPV 구조(Building Integrated Photovoltaic)와는 달리 태양전지가 설치되는 구조물과의 간격이 없기 때문에 태양열에 의한 셀의 손상 및 효율 저하가 발생하여 신뢰성은 개선의 여지가 있다.The BAPV may be formed of a flexible material such as a
발명의 실시예에서는 지지기판의 일면에 태양전지 셀들이 증착되고, 지지기판의 타면에 열전도층 및 백시트를 형성함으로써, 태양광에 의해 흡수된 열 에너지를 효과적으로 외부로 방출하므로, 냉각효과를 기대할 수 있다.In an embodiment of the present invention, solar cells are deposited on one surface of the support substrate, and a heat conduction layer and a back sheet are formed on the other surface of the support substrate, thereby effectively radiating heat energy absorbed by sunlight to the outside, thereby providing a cooling effect. Can be.
그리고, 열전도층이 탄성이 있는 물질로 형성되므로 외부 충격을 완화할 수 있어 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since the thermal conductive layer is formed of an elastic material, external shock can be alleviated, thereby improving reliability of the device.
발명의 실시예에 따른 BAPV 구조는 지지기판; 상기 지지기판의 상면에 형성되는 태양전지 셀; 상기 지지기판의 하면에 형성되는 열전도층; 및, 상기 열전도층의 하면에 형성되는 백시트;를 포함한다.BAPV structure according to an embodiment of the present invention is a support substrate; A solar cell formed on an upper surface of the support substrate; A thermal conductive layer formed on the bottom surface of the support substrate; And a back sheet formed on the bottom surface of the heat conductive layer.
발명의 실시예에서는 지지기판의 일면에 태양전지 셀들이 증착되고, 지지기판의 타면에 열전도층 및 백시트를 형성함으로써, 태양광에 의해 흡수된 열 에너지를 효과적으로 외부로 방출하므로, 냉각효과를 기대할 수 있다.In an embodiment of the present invention, solar cells are deposited on one surface of the support substrate, and a heat conduction layer and a back sheet are formed on the other surface of the support substrate, thereby effectively radiating heat energy absorbed by sunlight to the outside, thereby providing a cooling effect. Can be.
그리고, 열전도층이 탄성이 있는 물질로 형성되므로 외부 충격을 완화할 수 있어 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since the thermal conductive layer is formed of an elastic material, external shock can be alleviated, thereby improving reliability of the device.
도 1은 종래 기술에 따른 BAPV 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 BAPV 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a BAPV structure according to the prior art.
2 is a cross-sectional view schematically showing a BAPV structure according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 2는 발명의 실시예에 따른 BAPV 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 발명의 실시예에 따른 BAPV 구조는 지지기판(200)의 상면에 태양전지 셀(300)이 배치되고, 지지기판(200)의 하면은 열전도층(170) 및 백시트(150)를 통해 건물의 외벽(100)과 접하도록 형성된다.2 is a cross-sectional view schematically showing a BAPV structure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, in the BAPV structure according to the embodiment of the present invention, the
상기 태양전지 셀(300)은 상기 지지기판(200)에 비해 상대적으로 좁은 폭으로 형성될 수 있으며, 후면전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 윈도우층을 포함할 수 있다.The
상기 지지기판(200) 상에는 후면전극층이 배치된다. 상기 후면전극층은 도전층이다. 상기 후면전극층은 태양전지 중 상기 광 흡수층에서 생성된 전하가 이동하도록 하여 태양전지의 외부로 전류를 흐르게 할 수 있다. 상기 후면전극층은 이러한 기능을 수행하기 위하여 전기 전도도가 높고 비저항이 작아야 한다.The back electrode layer is disposed on the
또한, 상기 후면전극층은 CIGS 화합물 형성시 수반되는 황(S) 또는 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 열처리 시 고온 안정성이 유지되어야 한다. 또한, 상기 후면전극층은 열팽창 계수의 차이로 인하여 상기 지지기판(200)과 박리현상이 발생되지 않도록 상기 지지기판(200)과 접착성이 우수하여야 한다. 이러한 후면전극층은 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있다. In addition, the back electrode layer must maintain high temperature stability during heat treatment under sulfur (S) or selenium (Se) atmosphere accompanying CIGS compound formation. In addition, the back electrode layer should be excellent in adhesion with the
상기 후면전극층 상에는 광 흡수층이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층은 p형 반도체 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다. 상기 광 흡수층의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1.1eV 내지 1.2eV일 수 있다.A light absorbing layer may be formed on the back electrode layer. The light absorbing layer includes a p-type semiconductor compound. In more detail, the light absorbing layer includes a group I-III-VI compound. For example, the light absorbing layer may be formed of a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) crystal structure, a copper-indium-selenide-based or copper-gallium-selenide-based crystal structure. It can have The energy band gap of the light absorbing layer may be about 1.1 eV to 1.2 eV.
상기 광 흡수층 상에 버퍼층이 배치된다. CIGS 화합물을 광 흡수층으로 갖는 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 화합물 박막과 n형 반도체인 윈도우층 간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다.A buffer layer is disposed on the light absorbing layer. A solar cell having a CIGS compound as a light absorbing layer forms a pn junction between a CIGS compound thin film, which is a p-type semiconductor, and a window layer, which is an n-type semiconductor. However, since the two materials have a large difference between the lattice constant and the band gap energy, a buffer layer in which a band gap is located between two materials is required in order to form a good junction.
상기 버퍼층의 에너지 밴드갭은 2.2eV 내지 2.5eV일 수 있다. 상기 버퍼층을 형성하는 물질로는 CdS, ZnS등이 있고 태양전지의 발전 효율 측면에서 CdS가 상대적으로 우수하다.The energy bandgap of the buffer layer may be 2.2 eV to 2.5 eV. Materials for forming the buffer layer include CdS, ZnS and the like, and CdS is relatively excellent in terms of power generation efficiency of the solar cell.
상기 버퍼층은 10nm 내지 100nm의 두께로, 바람직하게는 50nm 내지 80nm의 두께로 형성될 수 있다. The buffer layer may be formed to a thickness of 10nm to 100nm, preferably 50nm to 80nm.
상기 버퍼층 상에 고저항 버퍼층이 배치될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.A high resistance buffer layer may be disposed on the buffer layer. The high resistance buffer layer includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy bandgap of the high resistance buffer layer is about 3.1 eV to 3.3 eV.
상기 버퍼층 상에 윈도우층이 배치된다. 상기 윈도우층은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우층의 저항은 상기 후면전극층의 저항보다 높다.A window layer is disposed on the buffer layer. The window layer is transparent and is a conductive layer. In addition, the resistance of the window layer is higher than that of the back electrode layer.
상기 윈도우층은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.The window layer comprises an oxide. For example, the window layer may include zinc oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like.
또한, 상기 윈도우층은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.In addition, the window layer may include aluminum doped zinc oxide (AZO), gallium doped zinc oxide (GaZO), or the like.
상기 지지기판(200)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 윈도우층을 지지한다.The
상기 지지기판(200)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(200)은 유리기판, 폴리머와 같은 플라스틱기판, 또는 금속기판일 수 있다. The
발명의 실시예에서는 금속기판으로 형성되었으나 이외에, 지지기판(200)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 지지기판(200)은 투명할 수 있고 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.In the embodiment of the present invention, but formed of a metal substrate, in addition to the material of the
상기 지지기판(200)의 하면에는 열전도층(170)이 형성될 수 있다. 상기 열전도층(170)은 상기 지지기판(200) 이상의 폭으로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 지지기판(200)에서 발생되는 열이 효과적으로 전달될 수 있다.A thermal
상기 열전도층(170)은 서멀 컴파운드(Thermal Compound) 물질로 형성될 수 있다. 상기 열전도층(170)은 세라믹(Ceramic) 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 베릴륨 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 니트리드, 실리콘 옥사이드 중 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다. 상기 열전도층(170)은 하나의 물질로 형성될 수 있고, 둘 이상의 물질을 포함하여 형성될 수도 있다.The thermal
그리고 상기 열전도층(170)은 세라믹 물질 중 적어도 하나를 포함하는 층이 적층되어, 둘 이상의 층으로 형성될 수도 있다. 상기 열전도층(170)이 둘 이상의 층으로 형성되는 경우, 인접하는 층은 다른 물질을 포함하도록 형성될 수 있다.In addition, the thermal
상기 열전도층(170) 하면에는 백시트(backsheet:150)가 형성될 수 있다. 상기 백시트(150)는 금속물질이 도핑될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄이 도핑될 수 있다. A
상기 백시트(150)는 건물의 외벽(100)과 지지기판(200)을 접합시키는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 열전도층(170)은 알루미늄 및 베릴륨을 포함하는 산화물 페이스트로 형성될 수 있는데, 이는 유동성의 특징으로 인해, 건물의 외벽(100)으로부터 흘러내릴 수 있다. The
상기 백시트(150)의 상면에 열전도층(170)을 형성하므로, 상기 열전도층(170)과 백시트(150)는 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.Since the heat
상기 백시트(150)가 열전도층(170)을 고정시킴으로써 건물의 외벽(100)으로부터 흘러내리는 현상을 개선할 수 있다.By fixing the heat
상기 백시트(150)는 열전도층(170), 지지기판(200) 및 태양전지 셀(300)의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다.The
상기에서 검토한 바와 같이, 발명의 실시예에서는 지지기판의 일면에 태양전지 셀들이 증착되고, 지지기판의 타면에 열전도층 및 백시트를 형성함으로써, 태양광에 의해 흡수된 열 에너지를 효과적으로 외부로 방출하므로, 냉각효과를 기대할 수 있다.As discussed above, in the embodiment of the present invention, solar cells are deposited on one surface of the support substrate, and a thermal conductive layer and a back sheet are formed on the other surface of the support substrate, thereby effectively absorbing the thermal energy absorbed by the sunlight to the outside. Since it releases, a cooling effect can be expected.
그리고, 열전도층이 탄성이 있는 물질로 형성되므로 외부 충격을 완화할 수 있어 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since the thermal conductive layer is formed of an elastic material, external shock can be alleviated, thereby improving reliability of the device.
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.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (11)
상기 지지기판의 상면에 형성되는 태양전지 셀;
상기 지지기판의 하면에 형성되는 열전도층; 및,
상기 열전도층의 하면에 형성되는 백시트;를 포함하고,
상기 백시트는 상기 열전도층, 지지기판 및 태양전지 셀의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상으로 형성되며,
상기 백시트의 양측면은 상기 태양전지 셀의 상면과 동일평면이 되도록 형성되며,
상기 열전도층은 둘 이상의 층으로 형성되고, 인접하는 층은 다른 물질을 포함하여 형성되며,
상기 태양전지 셀은 상기 지지기판보다 좁은 폭으로 형성되는 BAPV 구조.A support substrate;
A solar cell formed on an upper surface of the support substrate;
A thermal conductive layer formed on the bottom surface of the support substrate; And
And a back sheet formed on the bottom surface of the heat conductive layer.
The back sheet is formed in a '''shape to surround the side of the thermal conductive layer, the support substrate and the solar cell,
Both sides of the back sheet are formed to be flush with the top surface of the solar cell,
The thermal conductive layer is formed of two or more layers, and adjacent layers are formed of other materials,
The solar cell is a BAPV structure formed to have a narrower width than the support substrate.
상기 열전도층은 상기 지지기판 이상의 폭으로 형성되는 BAPV 구조.The method of claim 1,
The thermally conductive layer is a BAPV structure formed to be wider than the support substrate.
상기 열전도층은 세라믹(Ceramic) 물질을 포함하는 BAPV 구조.The method of claim 1,
The thermally conductive layer is a BAPV structure comprising a ceramic (Ceramic) material.
상기 열전도층은 베릴륨 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 니트리드, 실리콘 옥사이드 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 BAPV 구조.The method of claim 3,
The thermally conductive layer is a BAPV structure comprising at least one material of beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon oxide.
상기 백시트는 금속물질이 도핑된 BAPV 구조.The method of claim 1,
The backsheet is a BAPV structure doped with a metal material.
상기 백시트는 알루미늄을 포함하는 BAPV 구조.The method according to claim 6,
The backsheet is a BAPV structure comprising aluminum.
백시트의 상면에 열전도층을 형성하는 단계; 및,
상기 열전도층의 상면과 상기 지지기판의 하면을 접합하는 단계;를 포함하고,
상기 백시트는 열전도층, 지지기판 및 태양전지 셀의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상으로 형성되며,
상기 백시트의 양측면은 상기 태양전지 셀의 상면과 동일평면이 되도록 형성되며,
상기 열전도층은 둘 이상의 층으로 형성되고, 인접하는 층은 다른 물질을 포함하여 형성되며,
상기 태양전지는 상기 지지기판보다 좁은 폭으로 형성되는 BAPV 구조의 제조방법.Forming a solar cell on a support substrate;
Forming a heat conductive layer on an upper surface of the back sheet; And
Bonding the upper surface of the thermal conductive layer to the lower surface of the support substrate;
The back sheet is formed in a 'c' shape to surround the side of the thermal conductive layer, the support substrate and the solar cell,
Both sides of the back sheet are formed to be flush with the top surface of the solar cell,
The thermal conductive layer is formed of two or more layers, and adjacent layers are formed of other materials,
The solar cell is a manufacturing method of the BAPV structure formed in a narrower width than the support substrate.
상기 열전도층은 베릴륨 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 니트리드, 실리콘 옥사이드 중 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성하는 BAPV 구조의 제조방법.10. The method of claim 9,
The thermally conductive layer is a method of manufacturing a BAPV structure comprising at least one material of beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon oxide.
상기 백시트에 알루미늄을 도핑하는 단계;를 포함하는 BAPV 구조의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Doping aluminum to the backsheet; manufacturing method of a BAPV structure comprising a.
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| CN104465839A (en) * | 2014-12-23 | 2015-03-25 | 苏州费米光电有限公司 | Solar cell panel long in service life |
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| KR100711566B1 (en) * | 2006-09-08 | 2007-04-27 | 해성쏠라(주) | The manufacturing method for solar cells module using sun roof of car |
| KR20110036152A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for solar power generation and method of fabricating the same |
| KR101070871B1 (en) * | 2010-10-13 | 2011-10-06 | 에플럭스(주) | Back sheet of solar cell module for photovoltaic power generation |
-
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- 2011-12-27 KR KR1020110143126A patent/KR101327092B1/en not_active IP Right Cessation
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