KR101349521B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 태양전지 모듈은 하부 프레임;상기 하부 프레임 상에 형성되고 지지기판을 포함하는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 형성되는 상부 기판; 및, 상기 하부 프레임과 체결되고, 상기 상부 기판의 상면에 형성되는 상부 프레임;을 포함한다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}

실시예는 태양전지 모듈에 관한 것이다.

광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.

태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.

태양광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 전도체들이 태양광 발전 모듈에 배치되며, 전류를 외부로 출력시키기 위한 케이블이 연결되는 접속 단자들로서, 전도체들의 단부들이 광기전성 모듈의 외부로 꺼내어진다.

태양전지에서 생성된 전류가 버스 바를 통해 정션박스와 연결되는데 일반적으로 태양전지 패널의 상면에 형성되는 버스 바를 정션박스와 연결시키기 위해 태양전지 기판에 양극과 음극의 홀을 각각 형성한다. 상기 홀을 형성하기 위해 기판에 별도의 공정이 필요하여 공정이 증가하는 문제점이 있다. 또한 복수 개의 홀 사이의 균열로 인해 태양전지 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 존재한다.

그리고, 정션박스가 지지기판의 하면에 형성되어 기계적인 강도가 취약하여, 외부 환경에 의해 정션박스와 지지기판이 분리될 수 있어, 신뢰성에 있어 개선의 여지가 있다.

또한, 현재 사용하는 정션박스는 라미네이션 후 지지기판에 부착하는 공정이 따로 필요하므로, 공정이 증가하여 생산성이 감소되는 문제점이 존재한다.

실시예는 정션박스와 버스 바를 라미네이션 공정과 동시에 연결시키므로 공정이 감소하여 생산성이 향상될 수 있다.

또한 태양전지 기판에 홀을 형성하지 않고, 버스 바와 정션박스를 연결함으로써, 홀을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 생산성 및 신뢰성을 향상하는 것을 목적으로 한다.

실시예에 따른 태양전지 모듈은 하부 프레임;상기 하부 프레임 상에 형성되고 지지기판을 포함하는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 형성되는 상부 기판; 및, 상기 하부 프레임과 체결되고, 상기 상부 기판의 상면에 형성되는 상부 프레임;을 포함한다.

실시예에 따르면 정션박스와 버스 바를 라미네이션 공정과 동시에 연결시키므로 공정이 감소하여 생산성이 향상될 수 있다.

또한 태양전지 기판에 홀을 형성하지 않고, 버스 바와 정션박스를 연결함으로써, 홀을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 생산성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 1은 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널을 나타내는 사시도이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 프레임을 포함하는 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 발명의 실시예에 따라 도 1의 A영역을 확대한 단면도이다.
도 4는 발명의 다른 실시예에 따라 도 1의 A영역을 확대한 단면도이다.
도 5는 발명의 다른 실시예에 따른 프레임과 태양전지 패널을 나타내는 사시도이다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 바, 프레임, 기판, 홈 또는 막 등이 각 패널, 바, 기판, 홈 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.

도 1은 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널을 나타내는 사시도이다. 도 2는 발명의 실시예에 따른 프레임을 포함하는 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다. 도 3은 발명의 실시예에 따라 도 1의 A영역을 확대한 단면도이다. 도 4는 발명의 다른 실시예에 따라 도 1의 A영역을 확대한 단면도이다. 도 5는 발명의 다른 실시예에 따른 프레임과 태양전지 패널을 나타내는 사시도이다.

태양전지 모듈은 지지기판(310), 상기 지지기판(310) 상에 형성되는 태양전지 셀들(320), 상기 태양전지 셀들(320)의 상부에 형성되는 버스 바(400), 상기 태양전지 셀들(320) 상에 형성되는 보호막(450), 상기 보호막(450) 상에 형성되는 상부 기판(600), 상기 지지기판(310)의 측면에 형성되는 정션박스(500) 및 상기 지지기판(310)을 둘러싸도록 형성되는 프레임(600)을 포함한다.

상기 지지기판(310)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(310)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 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 이면전극층, 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층을 포함할 수 있다. 상기 태양전지 셀들(320)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다.

상기 태양전지 셀들(320)의 상부에는 상기 태양전지 셀들(320)을 보호하는 보호막(450)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 보호막(450) 상에 상부 기판(600)이 형성될 수 있으며, 강화유리로 형성될 수 있다. 상기 부품들은 라미네이션 공정에 의해 일체화된다.

상부 기판(600) 및 지지기판(310)은 태양전지 셀들(320)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 상부 기판 및 지지기판(310)은 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.

보호막(450)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(450)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.

상기 보호막(450) 위에 위치하는 상부 기판(600)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(600)은 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.

상기 버스 바(400)는 상기 태양전지 셀들(320)에 접한다. 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 굴절되거나, 굴절되지 않고 지지기판(310)의 둘레영역을 향해 연장된다.

정션박스(500)는 상기 태양전지 셀들(320)과 전기적으로 연결된다. 상기 정션박스(500)는 지지기판(310)의 측면에 형성될 수 있으며, 상기 버스 바(400)에 연결된다. 자세하게, 태양전지 셀들(320)의 일단에 형성되는 버스 바와 타단에 형성되는 버스 바와 각각 접하도록 형성될 수 있다.

이를 위한 구성으로 상기 정션박스(500)는 버스 바(400)와 접하는 영역에 패드(550)를 형성할 수 있다. 상기 패드(550)는 도체로 형성될 수 있으며, 버스 바(400)와 접하는 영역에 형성되어 정션박스(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 패드(550)는 예를 들어, 금속 물질을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 정션박스(500)는 지지기판(310)의 측면에서, 상기 지지기판(310)과 대응되는 폭으로 형성되므로 정션박스(500)와 지지기판(310)의 접합면적이 증가하게 된다. 예를 들어, 상기 정션박스(500)는 상기 지지기판(310) 폭의 80% 내지 100%의 폭으로 형성될 수 있다. 이에 따라 접합면적이 증가하여 접합력이 향상될 수 있다.

상기 정션박스(500)는 바이패스 다이오드 등을 구비하고, 상기 버스 바(400) 및 상기 케이블과 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 버스 바(400)와 상기 회로기판을 연결하기 위한 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 케이블은 상기 회로기판에 연결되며, 정션박스(500)의 패드(550)를 통해 태양전지 셀들(320)과 전기적으로 연결된다.

상기 태양전지 셀들(320)을 수용하도록 측면에 프레임(600)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(600)은 상기 태양전지 셀들(320)의 4개의 측면에 배치된다. 상기 프레임(600)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다.

상기 프레임(600)은 상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)이 결합될 수 있다.

상기 프레임(600)은 태양전지 패널(300)을 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(600)은 상기 태양전지 패널(300)의 측면을 수용한다.

4개의 둘레영역의 하면과 측면에 배치되는 상기 프레임(600)은 상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)으로 형성되며, 서로 체결될 수 있다.

상기 상부 프레임(610)은 상부 기판(650)의 둘레영역과 측면을 감싸도록 형성될 수 있고, 상기 하부 프레임(620)은 지지기판(310)의 둘레영역과 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.

상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)은 접착 테이프에 의해 접착될 수 있다.

상기 상부 프레임(610)은 상기 하부 프레임(620)과 접하는 면에 걸림홈(611)이 형성될 수 있고, 상기 하부 프레임(620)은 상기 상부 프레임(610)과 접하는 면에 걸림돌기(621)가 형성될 수 있다. 상기 걸림돌기(621)는 상기 걸림홈(611)에 삽입되는 구성으로 형성될 수 있다. 상기 걸림돌기가 상부 프레임에 형성될 수도 있고, 이 경우 걸림홈은 하부 프레임에 형성된다.

상기 상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)은 압력에 의해 결합될 수 있다. 그리고 상기 상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)이 결합되는 과정에서 압력에 의해 보호막(450)의 일부가 상기 걸림돌기(621) 내부로 삽입될 수 있다.

상기와 같이 라미네이션 공정에 의해 정션박스와 버스 바가 물리적으로 결합되고, 상부 프레임과 하부 프레임이 결합되므로 하나의 공정으로 라미네이션과 프레임의 결합공정이 진행될 수 있어, 생산성이 향상될 수 있다.

또한 태양전지 기판에 홀을 형성하지 않고, 버스 바와 정션박스를 연결함으로써, 홀을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 생산성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 볼트(700)를 통해 상부 프레임(610)과 하부 프레임(620)이 결합될 수 있다. 상기 볼트(700)가 상기 하부 프레임(620)을 통해 상부 프레임(610)에 일부가 삽입되는 경우, 볼트(700)는 하부 프레임(620)의 두께보다 길게 형성된다. 이는 상기 볼트(700)가 상부 프레임(610)을 통해 하부 프레임(620)에 일부가 삽입되는 경우에도 마찬가지로 적용될 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 (10)

1. 하부 프레임;
   상기 하부 프레임 상에 형성되고 지지기판을 포함하는 태양전지 패널;
   상기 태양전지 패널 상에 형성되는 보호막;
   상기 보호막 상에 형성되는 상부 기판; 및,
   상기 하부 프레임과 체결되고, 상기 상부 기판의 상면에 형성되는 상부 프레임;을 포함하고,
   상기 상부 프레임은 걸림돌기 또는 걸림홈 중 어느 하나를 구비하고,
   상기 하부 프레임은 상기 걸림돌기 또는 걸림홈 중 다른 하나를 구비하며,
   상기 보호막은 상기 걸림돌기에 일부가 삽입되는 태양전지 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부 프레임은 상부 기판의 상면 둘레영역과 측면을 감싸도록 형성되고, 상기 하부 프레임은 지지기판의 하면 둘레영역과 측면을 감싸도록 형성되는 태양전지 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 지지기판의 측면에 형성되는 정션박스;를 더 포함하는 태양전지 모듈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 태양전지 패널은 버스 바;를 포함하고, 상기 버스 바는 상기 정션박스를 향해 연장되는 태양전지 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 상부 프레임과 하부 프레임의 적어도 하나를 관통하고, 다른 하나의 일부에 삽입되도록 형성되는 볼트;를 포함하는 태양전지 모듈.
8. 삭제
9. 지지기판 상에 태양전지 셀을 형성하는 단계;
   상기 태양전지 셀의 상부에 보호막을 형성하는 단계;
   상기 보호막 상에 상부 기판을 형성하는 단계;
   상기 지지기판의 하부에 하부 프레임을 배치하고, 상기 상부 기판의 상부에 상부 프레임을 배치하는 단계;
   상기 상부 프레임 및 하부 프레임을 압력에 의해 압착하는 단계;를 포함하고,
   상기 상부 프레임은 걸림돌기 또는 걸림홈 중 어느 하나를 구비하고,
   상기 하부 프레임은 상기 걸림돌기 또는 걸림홈 중 다른 하나를 구비하며,
   상기 보호막은 상기 걸림돌기에 일부가 삽입되는 태양전지 모듈의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 지지기판의 측면에 정션박스를 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
    
    

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