KR101349554B1 - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
실시예는 태양전지 모듈이 개시된다. 실시예에 따른 태양전지 모듈은 하판 유리 상에 배치되며, 투광부를 포함하는 태양전지 셀들; 및 상기 태양전지 셀들 상에 배치되는 커버 유리를 포함하고, 상기 하판 유리는 상기 태양전지 셀들과 대응되는 영역 상에 형성된 반사 방지부를 포함한다.An embodiment discloses a solar cell module. The solar cell module according to the embodiment is disposed on the lower glass, the solar cells including a light transmitting portion; And a cover glass disposed on the solar cells, wherein the lower plate glass includes an anti-reflection portion formed on an area corresponding to the solar cells.
Description
실시예는 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈에 관한 것이다.An embodiment relates to a solar cell and a solar cell module using the same.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다. Due to the recent serious pollution problem and the depletion of fossil energy, the need and interest for renewable energy is increasing. Among them, solar cells are expected to be a pollution-free energy source that can solve future energy problems due to their low pollution, infinite resources and semi-permanent lifespan.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다. A solar cell can be defined as a device that converts light energy into electric energy by using a photovoltaic effect that generates electrons when light is applied to a p-n junction diode. The solar cell can be classified into a silicon solar cell, a compound semiconductor solar cell represented by group I-III-VI or III-V, a dye-sensitized solar cell, and an organic solar cell, depending on materials used as a junction diode.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다. CIGS (CuInGaSe) solar cell, which is one of the I-III-VI family chalcopyrite compound semiconductors, has excellent light absorption, high photoelectric conversion efficiency even at a thin thickness, and excellent electro- It is emerging as an alternative solar cell.
이와 같은 태양전지의 최소단위를 태양전지 셀이라고 하며, 보통 태양전지 셀 1 개로부터 나오는 전압은 약 0.5 V 내지 약 0.6 V로 매우 작다. 따라서, 실제로는 여러 개의 태양전지 셀을 기판 상에 직렬로 연결하여 수 V 에서 수백 V 이상의 전압을 얻을 수 있는 패널 형태로 제작된 태양전지 모듈을 사용하게 된다. The minimum unit of such a solar cell is called a solar cell, and the voltage from one solar cell is usually very small, about 0.5 V to about 0.6 V. Therefore, in practice, a solar cell module manufactured in the form of a panel capable of obtaining a voltage of several V to several hundred V or more by connecting several solar cells in series on a substrate is used.
최근에는 태양전지 모듈을 건축물에 일체화시킨 BIPV(Building Integrated Photovoltaic; BIPV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 BIPV 모듈은 태양전지에서 발생되는 전력을 이용하여 급증하는 건축물의 전기 에너지 소비를 최소화할 수 있기 때문에, 에너지 절약 차원에서 BIPV 모듈을 채용하는 건축물이 점점 증대하고 있는 추세이다. Recently, research on building integrated photovoltaic (BIPV) that integrates a solar cell module in a building has been actively conducted. Since the BIPV module can minimize the electrical energy consumption of the rapidly increasing buildings by using the power generated from the solar cells, buildings that employ the BIPV module in order to save energy is increasing.
실시예는 태양전지가 설치된 빌딩의 내부에서 외부를 용이하게 바라볼 수 있는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a solar cell module and a method of manufacturing the same that can easily look to the outside from the interior of the building is installed solar cells.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 하판 유리 상에 배치되며, 투광부를 포함하는 태양전지 셀들; 및 상기 태양전지 셀들 상에 배치되는 커버 유리를 포함하고, 상기 하판 유리는 상기 태양전지 셀들과 대응되는 영역 상에 형성된 반사 방지부를 포함한다.The solar cell module according to the embodiment is disposed on the lower glass, the solar cells including a light transmitting portion; And a cover glass disposed on the solar cells, wherein the lower plate glass includes an anti-reflection portion formed on an area corresponding to the solar cells.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 후면 전극층과 대응되는 영역 상에 반사 방지부가 형성된 하판 유리를 포함한다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 내부로부터 태양전지 모듈로 입사되는 빛이 후면 전극층에 반사되는 것을 방지할 수 있고, 태양전지 모듈이 설치되는 내부에서 외부를 용이하게 바라볼 수 있다. The solar cell module according to the embodiment includes a lower plate glass on which an anti-reflection portion is formed on a region corresponding to the rear electrode layer. Accordingly, the solar cell module according to the embodiment can prevent the light incident from the inside into the solar cell module is reflected on the rear electrode layer, and can easily look at the outside from the inside where the solar cell module is installed.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 반사 방지부를 원하는 색으로 유색 처리함으로써 태양전지 모듈이 설치되는 내부의 심미성은 향상될 수 있다. In addition, the solar cell module according to the embodiment may be colored by a desired color of the anti-reflective portion to improve the aesthetics of the interior of the solar cell module is installed.
도 1 및 도 3은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 내외부로 투과하는 빛을 설명하는 모식도이다. 1 and 3 are cross-sectional views showing a cross section of the solar cell module according to the embodiment.
2 is a cross-sectional view showing a cross section of the solar cell module according to the embodiment.
4 is a schematic diagram illustrating light passing through and out of a solar cell module according to an embodiment.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 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.In the description of the embodiments, where each substrate, layer, film, or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, or electrode, etc. , “On” and “under” include both “directly” or “indirectly” other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.
도 1 및 도 3은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 나타내는 단면도이다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 건물 일체형 태양전지 모듈인(Building integrated photovoltaic) 태양전지 모듈일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 1 and 3 are cross-sectional views showing a cross section of the solar cell module according to the embodiment. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the solar cell module according to the embodiment. Further, the solar cell module according to the embodiment may be a building integrated photovoltaic solar cell module, but is not limited thereto.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 하판 유리(100), 하부 EVA층(200), 태양전지 셀들(300), 상부 EVA층(400) 및 커버 유리(500)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the solar cell module according to the embodiment includes a
먼저, 상기 다수개의 태양전지 셀들(300)은 CIGS계 태양전지 등과 같은 I-III-IV족계 반도체 화합물을 포함하는 태양전지, 실리콘계 태양전지 또는 염료 감응 태양전지 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 다수개의 태양전지 셀들(300)은 서로 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 다수개의 태양전지 셀들(300)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 태양전지 셀들(300)은 태양광을 전기에너지로 변환시킬 수 있다. First, the plurality of
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 하측면을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 하판 유리(100) 상에 형성된 상기 태양전지 셀들(200)은 소정 간격으로 이격되어 있고, 소정 간격으로 이격된 영역은 빛이 투과하는 투광부(P)로서 기능할 수 있다. 또한, 상기 하판 유리(100)에는 상기 태양전지 셀들(200)과 대응되는 영역에 반사 방지부(110)가 형성되어 있다. 이와 관련하여서는, 도 3을 참조하여 하기에서 상세 후술하도록 한다. 2 is a view showing a lower side of the solar cell module according to the embodiment. Referring to FIG. 2, the
도 3은 일 구현예에 따른 다수개의 태양전지 셀들(300)을 보다 상세히 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 태양전지 셀들(300)은 각각 상기 지지기판(310) 상에 배치되며, 제 1 간격(P1)으로 이격된 후면 전극(320); 상기 후면 전극(320) 상에 배치되며, 제 2 간격(P2)으로 이격된 광 흡수부(330); 및 상기 광 흡수부(330) 상에 배치되며, 제 3 간격(P3)으로 이격된 전면 전극(340)을 포함한다. 3 is a cross-sectional view illustrating a plurality of
상기 지지기판(310)은 높은 강도를 가진다. 또한, 상기 지지기판(310)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지기판(310)은 유리 기판 또는 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등을 사용할 수 있다. The
상기 후면 전극(320)은 상기 지지기판(310) 상에 배치된다. 상기 후면 전극(320)은 도전층이다. 상기 후면 전극(320)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(310)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에, 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 다수개의 후면 전극(320)들은 제 1 간격(P1)으로 이격되어 있다. The
상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320) 상에 배치된다. 또한, 다수개의 광 흡수부(330)들은 제 2 간격(P2)으로 이격되어 있다. The
상기 광 흡수부(330)는 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수부(330)는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)(Se,S)2; CIGSS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광 흡수부(330)는 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 1.8 Ev 일 수 있다.The
더 자세하게, 상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320)의 상면 및 상기 후면 전극(320)의 일 측면 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320)의 상면 및 상기 후면 전극(320)의 일 측면을 덮어 형성될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 상기 후면 전극(320)의 일 측면 상에 배치되는 광 흡수부(330)는 상기 지지기판(310)의 상면과 직접 접촉될 수 있다. In more detail, the
실시예에 따른 태양전지는 상기 광 흡수부(330)를 상기 후면 전극(320)의 측면에 형성함으로써, 상기 후면 전극(320)과 전면 전극(340)이 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다. The solar cell according to the embodiment may prevent the electrical connection between the
한편, 상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320)의 일부에만 배치된다. 즉, 상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320)의 일부를 노출시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 흡수부(330)는 상기 후면 전극(320)의 상면의 일부 및 상기 후면 전극(320)의 타 측면을 노출시킨다. 상기 노출된 후면 전극(320)은 인접한 태양전지의 전면 전극과 전기적으로 연결된다. 이Meanwhile, the
상기 전면 전극(340)은 상기 광 흡수부(330) 상에 배치된다. 또한, 다수개의 전면 전극(340)들은 제 3 간격(P3)으로 이격되어 있다.The
상기 전면 전극(340)은 투광성 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전면 전극(340)은 n 형 반도체의 특성을 가질 수 있다. 이 때, 상기 전면 전극(340)은 n 형 반도체층을 형성하여 p 형 반도체층인 상기 광 흡수부(330)와 pn 접합을 형성할 수 있다. 상기 전면 전극(340)은, 예를 들어, 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO)로 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(340)의 두께는 약 100 nm 내지 약 500 nm 일 수 있다.The
더 상세하게, 상기 전면 전극(340)은 상기 광 흡수부(330)의 상면 및 상기 광 흡수부(330)의 일 측면 상에 배치된다. 즉, 상기 전면 전극(340)은 상기 광 흡수부(330)의 상면 및 상기 광 흡수부(330)의 일 측면을 덮어 형성될 수 있다. 또한, 이와 동시에, 상기 전면 전극(340)은 상기 지지기판(310)의 상면과 직접 접촉된다. 상기 전면 전극(340)은 투과성 물질로 형성되는 바, 상기 지지기판(310)의 상면에 형성되어도 태양전지의 투과율에는 크게 영향을 미치지 않는다. In more detail, the
상기 태양전지 셀들(300)의 상측면 및/또는 하측면에는 각각 EVA층들(200, 400)이 형성된다. 더 자세하게, 상기 하판 유리(100)와 상기 태양전지 셀들(300) 사이에는 하부 EVA층(200)이 추가 배치되고, 상기 태양전지 셀들(300)과 상기 커버 유리(500) 사이에는 상부 EVA(400)층이 추가 배치될 수 있다. 상기 EVA층들(200, 400)들은 외부 충격에 약한 태양전지 셀들(300)을 보호할 뿐만 아니라, 층(layer)들 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.EVA layers 200 and 400 are formed on the top and / or bottom surfaces of the
상기 하부 EVA층(210) 하측면에는 하판 유리(100)가 배치된다. 상기 하판 유리(100)는 예를 들어, 강화 유리 등을 포함할 수 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다.The
상기 하판 유리(100)에는 상기 태양전지 셀들(300)과 대응되는 영역 상에 형성된 반사 방지부(110)를 포함한다. 더 자세하게, 도 2를 참조하면, 상기 반사 방지부(110)는 상기 태양전지 셀들(300)에서 후면 전극(320)과 대응되는 영역 상에 형성된다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 내부에서 외부로 입사되는 광이 후면 전극에 의해 반사되는 것을 방지할 수 있고, 내부에서 태양전지 모듈을 통하여 외부를 용이하게 바라볼 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 외부로부터 태양전지 모듈로 입사되는 광(L11)은 태양전지 모듈의 투광부(P)를 통하여 내부로 출사(L12)된다. 또한, 내부로부터 태양전지 모듈로 입사되는 광(L21)은 태양전지 모듈의 투광부(P)를 통하여 외부로 출사(L22)된다. 또한, 상기 반사 방지부(110)로 입사되는 광(L3)은 투과되거나 반사되지 않는다. The
상기 반사 방지부(110)는 광을 흡수하거나 반사시키지 않는 물질이라면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 태양전지 모듈이 설치되는 빌딩의 내부의 심미성을 향상시키기 위하여, 상기 반사 방지부(110)를 원하는 색으로 유색처리 할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지부(110)는 유색 페인트 또는 유색 테이프를 사용할 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The
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.
또한, 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 clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen 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 (8)
상기 태양전지 셀들 상에 배치되는 커버 유리를 포함하고,
상기 하판 유리는 상기 태양전지 셀들과 대응되는 영역 상에 형성된 반사 방지부를 포함하고,
상기 태양전지 셀은 지지기판 상에 배치되며, 제 1 간격으로 이격된 후면 전극을 포함하고,
상기 반사 방지부는 상기 후면 전극과 대응되는 영역 상에 배치되는 태양전지 모듈.
Solar cells disposed on the bottom glass and including a light transmitting part; And
A cover glass disposed on the solar cells;
The lower glass includes an anti-reflection portion formed on an area corresponding to the solar cells,
The solar cell is disposed on a support substrate, and includes a rear electrode spaced at a first interval,
The anti-reflection portion is a solar cell module disposed on a region corresponding to the back electrode.
상기 태양전지 셀들은 각각,
상기 후면 전극 상에 배치되며, 제 2 간격으로 이격된 광 흡수부; 및
상기 광 흡수부 상에 배치되며, 제 3 간격으로 이격된 전면 전극을 포함하는 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The solar cells are each,
A light absorbing part disposed on the rear electrode and spaced apart from each other by a second interval; And
The solar cell module is disposed on the light absorbing portion, and comprises a front electrode spaced at a third interval.
상기 하판 유리와 상기 태양전지 셀들 사이에는 하부 EVA층이 추가 배치되고,
상기 태양전지 셀들과 상기 커버 유리 사이에는 상부 EVA층이 추가 배치되는 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
A lower EVA layer is further disposed between the lower plate glass and the solar cells;
An upper EVA layer is further disposed between the solar cells and the cover glass.
상기 반사방지부는 유색 페인트 또는 유색 테이프를 포함하는 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The anti-reflective unit includes a colored paint or colored tape.
상기 태양전지 셀들은 소정 간격으로 이격되고,
상기 투광부는 소정 간격으로 이격된 영역 상에 형성된 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The solar cells are spaced at predetermined intervals,
The light emitting unit is a solar cell module formed on a region spaced at a predetermined interval.
상기 태양전지 모듈은 건물 일체형 태양전지 모듈인(Building integrated photovoltaic) 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The solar cell module is a building integrated solar cell module (Building integrated photovoltaic) solar cell module.
상기 투광부는 외부로부터 상기 태양전지 모듈로 입사되는 광 및, 내부로부터 상기 태양전지 모듈로 입사되는 광을 투과시키는 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The light transmitting part is a solar cell module for transmitting the light incident to the solar cell module from the outside, and the light incident to the solar cell module from the inside.
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