KR101366642B1 - 광 투과성 태양전지모듈과 그 제조방법 및 태양전지패널 - Google Patents

광 투과성 태양전지모듈과 그 제조방법 및 태양전지패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 투명기판과, 그 표면 일부에 설치된 미러전극층과, 미러전극층 위에 설치된 태양전지부를 구비하는 태양전지유닛이 다단으로 배치되고 태양전지부의 표면측에 설치된 전극층과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 구비하여 광 투과성이 우수하고 발광효율도 양호한 광 투과성 태양전지모듈을 제공한다. 태양전지유닛은, 임의의 태양전지유닛의 태양전지부에 일측 방향으로 입사된 광이 부딪쳐 반사하고, 반사광이 상기 임의의 태양전지유닛에 인접 배치된 태양전지유닛의 미러전극층에서 반사되어 타측 방향에 도달하도록 각 태양전지유닛이 배열되어 있다.
광 투과성, 태양전지, 발광효율, 미러전극, 반사광

Description

광 투과성 태양전지모듈과 그 제조방법 및 태양전지패널{TRANSLUCENT SOLAR CELL MODULE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SOLAR CELL PANEL}
본 발명은 광 투과성이 우수하고 발전효율도 양호한 광 투과성 태양전지모듈과 그 제조방법 및 태양전지패널에 관한 것이다. 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈 및 태양전지패널은 건물의 창문, 외부광을 유입할 수 있는 천정 등에 설치할 수 있다.
태양전지모듈이나 태양전지패널(이하, "태양전지"라 통칭함)의 종래기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1, 비특허문헌 1~3에 개시된 기술을 들 수 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허 2002-314114호 공보
비특허문헌 1: 니케이 마이크로디바이스(Nikkei Microdevices), 2006년 3월호, 25~45페이지
비특허문헌 2: 전자재료(Denshi Zairyo), 2006년 2월호, 67~72페이지
비특허문헌 3: 컨버테크(Convertech), 2006년 9월호, 49~54페이지
태양전지에 있어서, 조사되는 광의 일부가 투과할 수 있도록 하면, 태양전지로 태양광발전뿐만 아니라 투과한 광을 실내 조명광의 일부로서 사용할 수 있게 되므로, 이러한 유형의 광 투과성 태양전지는 건물의 창문, 외부광을 유입할 수 있는 천정 등에 설치하는데 적절하게 된다.
종래기술에 있어서, 광 투과성을 가지며 건물의 창문 등에 설치가능한 태양전지로는, 실리콘기판에 형성한 결정형 태양전지를 적절한 간격을 두고 유리(glass)로 사이에 끼운(sandwich) 타입, PE-CVD 방법 등으로 결정실리콘 박막을 형성한 박막 태양전지에 미세한 투과구멍을 마련한 타입, 색소형 태양전지(색소증감형 태양전지)가 공지되어 있다. 그러나, 결정형 태양전지, 박막 태양전지는 광 투과성이 열등하고, 광 투과성을 확보하려고 하면 발전효율이 악화되는 문제점이 있다. 색소형 태양전지는 발전효율이 취약하며, 고농도의 착색(highly colored)으로 인해 양호한 조명광을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 사정을 고려하여 광 투과성이 우수하고 발전효율 또한 양호한 광 투과성 태양전지를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 투명기판(transparent substrate)과, 그 표면 일부에 설치된 미러전극층(mirror electrode layer)과, 상기 미러전극층 위에 설치된 태양전지부를 구비하는 태양전지유닛이 다단(multi-levels)으로 배치되고, 상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 구비하는 광 투과성 태양전지모듈에 있어서, 상기 태양전지유닛은, 임의의 태양전지유닛의 태양전지부에 일측 방향으로 입사된 광이 부딪쳐 반사하고, 상기 반사광이 상기 임의의 태양전지유닛에 인접 배치된 태양전지유닛의 미러전극층에서 반사되어 타측 방향에 도달하도록 각 태양전지유닛이 배치된 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈을 제공한다.
본 발명의 광 투과성 태양전지모듈에 있어서, 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니형상 단면(saw edge-like cross-section)의 다단 돌출부를 갖는 투명기판의 상기 다단 돌출부의 일측면에 상기 미러전극층이 설치되고, 상기 미러전극층 위에 태양전지부가 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 광 투과성 태양전지모듈에 있어서, 상기 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 투명 수지(transparent resin)가 충전되어 모듈 전체가 판상(plate-like shape)으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 광 투과성 태양전지모듈에 있어서, 상기 태양전지유닛은 거의 평행한 2개의 면을 갖는 투명기판의 일측면에, 상기 미러전극층과 태양전지부를 차례로 적층하여 이루어지고, 다수의 태양전지유닛의 투명기판이 일렬로 연결된 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 광 투과성 태양전지모듈에 있어서, 상기 투명기판끼리는 투명한 접착제를 삽입하여 일렬로 연결되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니형상 단면의 다단 돌출부를 갖는 투명기판의 상기 다단 돌출부의 일측면에 금속재료로 막을 형성하여 미러전극층을 형성하고,
이어서, 상기 미러전극층 위에 반도체재료로 막을 형성하여 태양전지부를 형성하고,
이어서, 상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 형성하여 광 투과성의 태양전지모듈을 얻는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 제1 배선을 형성한 후에 상기 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 투명 수지를 충전하여 모듈 전체를 평판으로 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 거의 평형한 2개의 면을 갖는 투명기판의 일측면을 위쪽으로하고, 타측면을 아래쪽으로 하여 다수의 투명기판을 띠모양 또는 평판모양으로 밀접하게 배열하고, 상기 투명기판의 상기 일측면에 금속재료로 막을 형성하여 미러전극층을 형성하고,
이어서, 상기 미러전극층 위에 반도체재료로 막을 형성함으로써 태양전지부를 형성하여 태양전지유닛을 제조하고,
이어서, 상기 태양전지유닛을, 임의의 태양전지유닛의 태양전지부 위에 각각의 태양전지모듈의 투명기판의 타측면이 접하도록 적층하고(포개어 쌓고),
이어서, 상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 형성하여 광 투과성 태양전지모듈을 얻는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에 있어서, 각 태양전지유닛 사이에 투명한 접착제를 삽입하여 다수의 태양전지유닛을 적층하는 것이 바람직하다.
상기 제조방법에 있어서, 다수의 태양전지유닛을 포개어 쌓은 후에, 광투과성 태양전지모듈 주위의 적어도 일부분에 투명 수지 필름을 적층하는 것이 바람직하다.
상기 제조방법에 있어서, 다수의 태양전지유닛을 적층한 후에, 광 투과성 태양전지모듈 주위의 적어도 일부분에 투명 수지를 코팅하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 전술한 본 발명에 관한 광 투과성 태양전지모듈을 케이스(casing)에 고정하여 이루어진 태양전지패널을 제공한다.
본 발명에 의하면, 광 투과성이 우수하고 발전효력 또한 양호한 광 투과성 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 기본구조를 나타내는 주요 부분의 단면도,
도 2는 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 직렬접속구조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 주요 부분의 사시도,
도 3은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 직렬접속구조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 측면도,
도 4는 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 직렬접속구 조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 회로도,
도 5는 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 병렬접속구조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 주요 부분의 사시도,
도 6은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 병렬접속구조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 측면도,
도 7은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태로서, 병렬접속구조의 광 투과성 태양전지모듈을 나타내는 회로도,
도 8은 제1 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈을 창문에 설치한 상태를 나타내는 개략적인 단면도,
도 9는 본 발명에 관한 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법의 일 예를 설명하는 개략적인 구성도,
도 10은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제2 실시형태를 나타내는 주요 부분의 단면도,
도 11은 본 발명에 관한 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법의 다른 예를 설명하는 개략적인 구성도,
도 12는 본 발명에 관한 태양전지모듈의 제1 예를 나타내는 사시도,
도 13은 본 발명에 관한 태양전지모듈의 제1 예를 나타내는 평면도,
도 14는 본 발명에 관한 대형 모듈(large module)의 제2 예를 나타내는 평면도,
도 15는 본 발명에 관한 대형 모듈의 제3 예를 나타내는 평면도,
도 16은 본 발명에 관한 대형 모듈의 제4 예를 나타내는 평면도,
도 17은 본 발명에 관한 대형 모듈의 제5 예를 나타내는 평면도,
도 18은 본 발명에 관한 대형 모듈의 제6 예를 나타내는 평면도,
도 19는 본 발명에 관한 대형 모듈의 제7 예를 나타내는 평면도,
도 20은 본 발명에 관한 대형 모듈의 제8 예를 나타내는 평면도,
도 21은 본 발명의 태양전지패널의 제1 실시형태를 나타내는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 광 투과성 태양전지모듈 2: 투명기판
3: 미러전극층 4: 태양전지부
5: p형 반도체층 6: n형 반도체층
7, 8: 광 9: 전극
10: 제1 배선 11: 투명 수지
12: 태양전지유닛 13: 제2 배선
14: 창문유리 15: 윈도우 필름
16: 진공 챔버 17: 전극재료
18: 반도체재료 19: 반도체재료
20: 광 투과성 태양전지모듈 21: 투명기판
22: 태양전지유닛 23: 접착제층
24: 필름
25A 내지 25H: 대형 모듈(광 투과성 태양전지모듈)
26: 전극 27: 태양전지패널
28: 케이스
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 실시형태는 본 발명의 예를 나타낸 것일 뿐, 본 발명은 이하의 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제1 실시형태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)은, 투명기판(2)과, 그 표면 일부에 설치된 미러전극층(3)과, 상기 미러전극층(3) 위에 설치된 태양전지부(4)를 구비하는 태양전지유닛(12)이 다단으로 배치되고, 태양전지부(4)의 표면측에 설치된 전극(9)과 전기적으로 접속된 제1 배선(10)과, 미러전극층(3)과 전기적으로 접속된 제2 배선(13)을 구비하고, 상기 태양전지유닛(12)은, 도 1에 도시된 바와 같이 임의의 태양전지유닛(12)의 태양전지부(4)에 외부(일측 방향)로부터 입사된 광(7)이 부딪쳐 반사하고, 반사광이 상기 임의의 태양전지유닛(12)의 비스듬히 위쪽에 인접 배치된 태양전지모듈(12)의 미러전극층(3)에서 반사되어 실내(타측 방향)로 도달하도록, 각 태양전지유닛(12)끼리 배열된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내(일측 방향)로부터 실외(타측 방향)로 출사하는 광(8)에 대해서도, 이 광(8)이 임의의 태양전지유 닛(12)의 미러전극층(3)에 부딪쳐 반사하고, 반사광이 아래쪽에 배치된 태양전지유닛(12)의 태양전지부(4)에 도달하여 전기를 발생한 후에 실외로 출사할 수 있도록 구성되어 있다.
본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)에서는, 투명기판(2)으로서 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 구비하는 돌출부가 다수 연결된 톱니모양 단면의 다단 돌출부를 구비하는 투명기판(2)을 이용한다. 또한, 투명기판(2)의 다단 돌출부의 제1 면에, 미러전극층(3)이 설치되고 상기 미러전극층(3) 위에 태양전지부(4)가 설치되어 있다. 또한, 상기 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 투명 수지(11)를 충전하여 모듈 전체를 판상으로 형성하고 있다.
상기 투명기판(2)의 재료로는, 투명한 합성 수지 재료나 유리(glass)를 이용할 수 있고, 특히, 모듈을 경량화할 수 있고, 대량생산이 용이하여 넓은 면적의 모듈을 저가로 제조할 수 있기 때문에 투명한 합성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 투명한 합성 수지로는, 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin), 폴리에스테르 수지(polyester resin), 폴리스티렌 수지,(polystyrene resin) 폴리메타크릴산 에스테르 수지(polymethacrylate ester resin), 폴리시클레핀 수지(polycycloolefin resin) 또는 이들 수지에 내후성(weather resistance)을 추가한 것 등이 바람직하다. 또한, 상기 투명 수지(11)에 대해서도, 상기 투명기판(2)과 동일한 종류의 재료를 이용하여 제조할 수 있고, 특히, 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 충전시 경화가 용이한, 자외선 경화형 아크릴 우레탄 수지(ultraviolet-curable acrylic urethane resin)나 에폭시 아크릴(epoxy acrylate) 등이 바람직하다.
상기 미러전극층(3)의 재료로는, 광 반사성을 가지는 것으로, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr) 등의 금속박막을 포함한다. 이들 금속박막으로 된 미러전극층(3)의 막 두께는 광을 거의 완전히 반사할 수 있도록 각 층 위에 막이 형성되는 태양전지부(4)(p형 반도체층(5))와의 전기접속저항이 충분히 작으면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 이들 금속박막을 투명기판(2)의 한쪽 면에만 막을 형성하는 방법(성막방법)에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 박막형성수단, 무전해 도금법이나 무전해 도금법과 전해 도금법을 조합한 막 형성방법을 이용할 수도 있다.
상기 태양전지부(4)는, 상기 미러전극층(3) 위에 설치된 p형 반도체층(5)과, 상기 p형 반도체층(5) 위에 설치된 n형 반도체층(6)으로 구성되어 있다. 본 발명에서는, 태양전지부(4)로서, 광을 반사함으로써 전력을 생성하는 것이면 되고, 종래 주지의 각종 유형의 태양전지, 예를 들면, 비특허문헌 1~3 중에도 기재되어 있는, 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 구형 실리콘 태양전지, CaAs 등의 화합물반도체형 태양전지 등의 결정계 태양전지; 비정질(amorphous) 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘/결정 실리콘 태양전지, CIS(CuInSe) 등의 박막계 태양전지; 중에서 선택할 수 있다.
태양전지(4) 표면의 단부에는, n형 반도체층(6)과 전기적으로 접속된 전극(9)이 설치되어 있다. 상기 전극(9)은 n형 반도체층(6)을 형성한 후에 미러전극층(3) 형성시에 사용한 금속재료 및 막 형성방법을 이용하여 태양전지부(4) 표면의 단부에만 금속박막을 형성할 수 있고, 또는 후술하는 배선(10, 13) 형성과 동일한 방법으로, 은 페이스트(silver paste)와 같은 도전성 페이스트를 스크린 프린팅 기법(screen printing method), 잉크젯 프린팅 기법(ink-jet printing method) 등의 적당한 프린팅 기법으로 도포하고 해당 페이스트를 경화시키는 방법에 의해서도 형성할 수 있다.
상기 제1 배선(10)은, 태양전지부(4)의 표면측에 설치된 전극(9)과 전기적으로 접속되도록 설치되어 있다. 또한, 상기 제2 배선(13)은, 미러전극층(3)과 전기적으로 접속되도록 설치되어 있다. 이들 배선(10, 13)은, 은 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 스크린 프린팅 기법, 잉크젯 프린팅 기법 등의 적절한 프린팅 기법으로 도포하고 해당 페이스트를 경화시키는 방법에 의해 형성할 수 있다.
도 2 내지 도 4는, 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)에 관한 배선구조의 제1 예를 나타낸 도면이다. 본 예에 따른 배선구조는, 각각의 태양전지유닛(12)의 전극(9)을 제1 배선(10)에 의해 직렬접속한 경우를 나타낸다.
도 5 내지 도 7은, 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)에 관한 배선구조의 제2 예를 나타낸 도면이다. 본 예에 따른 배선구조는, 각각의 태양전지유닛(12)의 전극(9)을 제1 배선(10)에 의해 병렬접속한 경우를 나타낸다.
도 8은, 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)을 창문에 설치한 상태를 나타낸 도면이다. 상기 광 투과성 태양전지모듈(1)은, 창문 유리(14)의 실내측, 실외측 어느 쪽에든 설치할 수 있다. 상기 광 투과성 태양전지모듈(1)은, 적당한 창틀고정도구에 의해 창틀에 나사에 의해 고정되어도 되고, 광 투과성 태양전지모 듈(1)의 광 입사 측에 윈도우 필름(15)을 일체로 접합하고, 윈도우 필름(15)의 점착면을 창문 유리(14)에 접착고정함으로써 창문 유리(14)에 고정할 수도 있다. 또한, 점착제에 의해 모듈을 직접 창문 유리(14)에 부착할 수도 있다.
본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)은 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 창문에 설치하는 경우에, 창문으로부터 입사하는 광(7)이, 태양전지부(4)에 도달하여 양쪽 전지 사이에 전압이 발생한다. 발생한 전력은, 제1 배선(10)과 제2 배선(13)에 의해 꺼내어져 다양한 용도로 사용될 수 있다. 한편, 태양전지부(4)에서 반사광은 위쪽에 있는 미러전극층(3)에 반사되어 투명기판(2)을 투과하고 실내에 도달하여 조명광으로서 이용된다.
또한, 실내에서 실외로 출사되는 광(8)은, 미러전극층(3)에 반사되어 아래쪽에 있는 태양전지부(4)에 도달하고 양쪽 전극 사이에 전압이 발생한다. 발생한 전력은, 제1 배선(10)과 제2 배선(13)에 의해 꺼내어져 다양한 용도로 사용될 수 있다.
도 8에 도시된 광 투과성 태양전지모듈(1)의 사용형태에 있어서는, 광 투과성 태양전지모듈(1)을 창문 유리(14)에 설치한 경우를 예시하고 있지만, 광 투과성 태양전지모듈(1)의 사용형태는 여기에 한정되지 않고, 예를 들면, 외부광을 유입할 수(받아들일 수) 있는 천정, 건물 외부의 태양광 발전설비, 광 투과성의 비를 막는 덮개(rain shelter), 고속도로나 철도 등의 방음벽 측벽이나 천정재 등의 다양한 사용형태를 가질 수 있다.
도 9는, 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법의 일예로서, 전술한 광 투과성 태양전지모듈(1)을 제조하는 경우를 설명하는 도면이다.
본 예에 의한 제조방법은, 먼저, 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니 형상 단면의 다단 돌출부를 갖는 투명기판(2)을 준비하고, 미러전극층(3)이 되는 금속재료(17)와 태양전지부(4)를 형성하는 반도체 재료(18, 19)를 막으로 형성할 수 있는 장치 내에 이것(투명기판)을 투입한다. 막 형성장치는 각각의 재료를 연속으로 막으로 형성하도록 개별 챔버(16)가 연속적으로 결합된 장치이어도 되고, 하나의 막 형성장치에서 차례로 막을 형성하여도 된다.
상기 막 형성방법으로는, 진공증착법이나 스퍼터링법, CVD법 등의 박막형성공정이 포함된다. 이러한 박막형성공정에 의해 투명기판(2)에 각각의 층을 형성하는 경우에는, 고도의 진공상태를 유지할 수 있는 진공 챔버(16) 내에 상기 투명기판(2)과 상기 각 재료 중 하나 또는 둘 모두를 상대이동 가능하게 세트(set)하고, 투명기판(2)의 일측면에 미러전극층(3), p형 반도체층(5), n형 반도체층(6)을 차례로 형성하여 다수의 태양전지유닛(12)을 형성하는 것이 바람직하다. 각 층의 형성시, 투명기판(2)의 타측면은, 톱니형상의 돌출부의 각도를 정밀하게 제어하여 각 재료의 부착을 억제할 수 있지만, 마스크로 국부적으로 덮거나 레지스트막을 형성함으로써 각 층의 재료가 부착하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
일측면의 미러전극층(3)과 태양전지부(4)를 형성한 후에, 얻어진 광 투과성 태양전지모듈을 진공 챔버(16)에서 꺼낸다.
다음으로, 상기 태양전지부(4)의 표면측에 전극(9)을 형성함과 동시에 상기 전극(9)과 전기적으로 접속한 제1 배선(10)과, 상기 미러전극층(3)과 전기적으로 접속한 제2 배선(13)을 도전 페이스트를 이용한 프린팅 기법 등에 의해 형성한다. 그 후, 자외선 경화형 시트나 일반적으로 사용되고 있는 열가소성 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 메타크릴산 에스테르 수지(methacrylate resin), 폴리시클레핀 수지나 이들 수지에 내후성을 부가한 투명한 합성 수지를 가열하면서 채우는 충전공정을 진행하여 광 투과성 태양전지모듈(1)을 구현할 수 있다. 자외선 경화형 시트로서는, 예를 들면, 일본 특허출원 제2003-123332호에 기재된 것을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 전극(9)을 형성하고 충전공정을 진행한 후에, 배선(10, 13)을 형성할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제2 실시형태를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(20)은, 거의 평행한 2개의 면을 갖는 투명기판(21)과, 그 표면 일부에 설치된 미러전극층(3)과, 상기 미러전극층(3) 위에 설치된 태양전지부(4)를 구비하는 태양전지유닛(22)이 다단으로 적층되며, 이러한 태양전지유닛(22)은 임의의 태양전지유닛(22)의 태양전지부(4)에 외부로부터 입사된 광(7)이 도달하여 반사하고, 반사광이 상기 임의의 태양전지유닛(22)의 위쪽에 적층된 태양전지유닛(22)의 미러전극층(3)에서 반사되어 실내로 유입될 수 있게 된다. 또한, 도 10에는 명확히 도시되어 있지 않지만, 본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(20)에 있어서도, 전술한 제1 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)과 동일한 형태로 태양전지부(4)의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선 및 미러전극층(3)과 전기적으로 접속된 제2 배선을 구비하고 있다.
본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(20)에 있어서, 태양전지유닛(22)은 단면이 평행사변형을 이루는 투명기판(21)의 일측면에, 미러전극층(3)과 태양전지부(4)를 차례로 적층하여 이루어지고, 다수의 태양전지유닛의 투명기판(21)이 투명한 접착제층(23)을 삽입하여 다단으로 적층되어 전체적으로 판상(plate-like shape)으로 형성되어 있다. 또한, 투명기판(21)의 단면은 평행사변형으로 한정되지 않고 정방형, 장방형 등이 될 수도 있다.
본 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(20)에 있어서, 투명기판(21), 미러전극층(3), 태양전지부(4), 전극 및 배선의 재료는, 전술한 제1 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1)에 있어서의 각 부분과 동일한 종류의 재료를 이용하여 구성할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법의 다른 예로서, 전술한 제2 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(20)을 제조하는 경우를 설명하는 도면이다.
본 예에 의한 제조방법은, 먼저, 단면이 평행사변형을 이루는 다수의 투명기판(21)을 연결하여 판상의 투명기판으로 하고, 그 배면(타측면)에 투명한 접착제층(23)을 형성하거나 투명한 양면 테이프를 접착하여 다수의 투명기판(21)을 분리 가능하게 판상으로 형성한다.
다음으로, 상기 판상으로 연결한 투명기판(21)을, 도 9에 도시한 박막형성장치의 진공 챔버(16) 내에 투입한다. 이때, 투명기판(21)은 접착제층(23)을 설치하지 않은 피성막면(막을 형성하지 않는 면)이 아래쪽으로 향하도록 설치한다. 상기 진공 챔버(16) 내에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 미러전극층(3)으로 되는 금속재료(17)와 태양전지부(4)를 형성하는 반도체재료(18, 19)가 배치되고, 또한 상기 투명기판(21)과 상기 각 재료의 일측 또는 양측이 상대이동가능하도록 설치(set)되어 있다.
다음으로, 고도의 진공하에서 투명기판(21)의 일측면에 미러전극층(3), p형 반도체층(5), n형 반도체층(6)을 차례로 형성하여 태양전지유닛(22)을 형성한다.
다음으로, 진공 챔버(16)에서 태양전지유닛(22)을 꺼내고, 도 11에 도시한 바와 같이, 각각의 태양전지유닛으로 분리하고, 다수의 태양전지유닛을 적층한다. 각각의 태양전지유닛(22) 사이는 접착제층(23)에 의해 접착 고정함과 동시에 적층체 주변에 투명한 보강용의 필름(24)을 접합하거나 투명 수지를 코팅하여 판상의 광 투과성 태양전지모듈(20)을 얻을 수 있다.
상기 실시형태에 있어서는, 투명기판(21)을 미리 절단하고, 이를 연결하여 분리가능한 판상으로 하여 막 형성공정을 진행하는 구성으로 되어 있지만, 투명기판(21)을 절단하지 않고 막을 형성한 후에 단면이 평행사변형 등을 이루는 형상으로 절단하고 이를 적층함으로써 광 투과성 태양전지모듈(20)을 제조할 수도 있다.
전술한 각 실시형태의 광 투과성 태양전지모듈(1, 20)은 도 12 내지 도 20에 도시한 바와 같이, 여러장(도 12 내지 도 20의 각 예에서는 4장)으로 된 광 투과성 태양전지모듈(1, 20)을 나란히 배치하여 대형 모듈(25A 내지 25H)로 구현할 수도 있다. 또한, 이러한 대형모듈(25A 내지 25H)을 적당한 케이스에 고정하여 태양전지패널을 구성할 수도 있다.
도 12 및 도 13은 대형모듈의 제1 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25A)은 양쪽 단면(short sides)의 중앙에 배치된 전력 도출(drawing out)용의 전극(26)을 구비하고 있다.
도 14는 대형모듈의 제2 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25B)은 한쪽 단면의 양쪽 단부(both ends)에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 15는 대형모듈의 제3 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25C)은 양쪽 단면의 중앙 및 양쪽 단면의 양쪽 단부에 각각 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 16은 대형모듈의 제4 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25D)은 양쪽 단면의 양단에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 17은 대형모듈의 제5 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25E)은 양쪽 단면의 양단에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 18은 대형모듈의 제6 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25F)은 양쪽 단면의 중앙에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 19는 대형모듈의 제7 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25G)은 양쪽 단면의 양쪽 단부에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 20은 대형모듈의 제8 예를 나타낸 도면으로, 이 모듈(25H)은 한쪽 단면의 양쪽 단부에 배치된 전극(26)을 구비하고 있다.
도 21은, 본 발명의 태양전지패널의 일 실시형태를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 태양전지패널(27)은, 전술한 대형모듈(25A)를 3단x2열로 나란하게 케이스에 고정한 구조로 되어 있다. 본 발명에서, 태양전지패널(27)에 탑재되는 모듈의 수나 배치는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 케이스(28)는 모듈을 통해 광을 투과할 수 있도록 프레임구조로 하거나 투명재료로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 광 투과성이 우수하고 발전효율 또한 양호한 광 투과성 태양전지를 제공할 수 있어 산업상 매우 유용하다.

Claims (12)

  1. 투명기판과, 상기 투명기판의 표면 일부에 설치된 미러전극층과, 상기 미러전극층 위에 설치된 태양전지부를 구비하는 태양전지유닛이 다단으로 배치되고, 상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 포함하는 광 투과성 태양전지모듈에 있어서,
    상기 태양전지유닛은, 임의의 태양전지유닛의 태양전지부에 일측 방향으로 입사된 광이 부딪쳐 반사하고, 반사광이 상기 임의의 태양전지유닛에 인접배치된 태양전지유닛의 미러전극층에서 반사되어 타측 방향에 도달하도록 각 태양전지유닛이 배열되고,
    일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니형상 단면의 다단 돌출부를 구비하는 투명기판의 상기 다단 돌출부의 일측면에 상기 미러전극층이 설치되고, 상기 미러전극층 위에 태양전지부가 설치된 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 투명 수지가 충전되어 모듈 전체가 판상(plate-like shape)으로 형성된 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지유닛이, 평행한 2개의 면을 갖는 투명기판의 일측면에 상기 미러전극층과 태양전지부를 차례로 적층하여 이루어지고, 다수의 태양전지유닛의 투명기판이 일렬로 연결된 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 투명기판끼리는 투명한 접착제를 삽입하여 일렬로 연결된 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈.
  6. 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니형상 단면의 다단 돌출부를 구비하는 투명기판의 상기 다단 돌출부의 일측면에 금속재료로 막을 형성하여 미러전극층을 형성하고,
    상기 미러전극층 위에 반도체재료로 막을 형성하여 태양전지부를 형성하고,
    상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 형성하여 광 투과성 태양전지모듈을 구현하는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 다단 돌출부의 돌출부 사이의 오목한 부분에 투명 수지를 충전하여 모듈 전체를 판상(plate-like shape)으로 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  8. 평행한 2개의 면을 갖는 투명기판의 일측면을 위쪽으로 하고, 타측면을 아래쪽으로 하여 다수의 투명기판을 띠 모양 또는 평판 모양으로 밀접하게 일렬로 배치하고, 상기 투명기판의 일측면에 금속재료로 막을 형성하여 미러전극층을 형성하고,
    상기 미러전극층 위에 반도체재료로 막을 형성함으로써 태양전지부를 형성하여 태양전지유닛을 제조하고,
    상기 태양전지유닛을 임의의 태양전지유닛의 태양전지부의 위쪽에 각각 태양전지유닛의 투명기판의 타측면이 접하도록 다수 적층하고,
    상기 태양전지부의 표면측에 설치된 전극과 전기적으로 접속된 제1 배선과, 상기 미러전극층과 전기적으로 접속된 제2 배선을 형성하여 광 투과성 태양전지모듈을 구현하고,
    또한, 상기 투명기판은 일측면과 상기 일측면과 교차하는 타측면을 갖는 돌출부가 다수 연결된 톱니형상 단면의 다단 돌출부를 구비하고, 투명기판의 상기 다단 돌출부의 일측면에 상기 미러전극층이 형성되고, 상기 미러전극층 위에 태양전지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 각 태양전지유닛 사이에 투명한 접착제를 삽입하여 다수의 태양전지유닛을 적층하는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 다수의 태양전지유닛을 적층한 후, 광 투과성 태양전지모듈 주변의 적어도 일부에 투명 수지 필름을 적층하는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 다수의 태양전지유닛을 적층한 후, 광 투과성 태양전지모듈 주변의 적어도 일부에 투명 수지를 코팅하는 것을 특징으로 하는 광 투과성 태양전지모듈의 제조방법.
  12. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 광 투과성 태양전지모듈을 케이스에 고정하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지패널.
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