KR101391943B1 - 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 투광판, 상기 투광판과 마주 본 상태로 위치하는 지지판, 상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀, 상기 투광판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제1 충진체, 상기 지지판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제2 충진체, 상기 제2 충진체와 상기 지지판 사이에 배치되며 상기 투광판을 통과한 태양광을 상기 단위셀로 반사시키는 반사층을 포함하며, 상기 반사층의 길이는 상기 제2 충진체의 길이보다 짧고, 상기 제2 충진체는 상기 지지판과 직접 접착되어 있다. 이렇게 하면 단위셀로 조사되는 태양광의 양을 증대시켜 발전효율을 높일 뿐만 아니라 태양전지 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조방법{Solar cell module and method for manufacturing the same}
본 발명은 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지 모듈은 광전효과를 이용한 빛에너지를 전기에너지로 변화시키는 반도체 소자로서, 무공해, 무소음, 무한공급에너지라는 이유로 각광을 받고 있다. 최근, 환경 문제에 대한 의식이 높아져 세계적으로 확산되고 있다. 그 중에, CO2배출로 인한 지구 온난화 현상에 대한 관심이 깊어지고 있으며 크린 에너지에 대한 요구가 강해지고 있다. 태양 전지는 현재 안전성과 취급의 용이성으로 인해 크린 에너지원으로 기대되고 있다.
태양전지 모듈은, 간격을 두고 연결된 여러 개의 단위셀과 이 단위셀들의 양측에 위치하는 투광판과 절연체를 포함한다.
전기에너지는 태양전지 모듈의 투광판을 통과한 햇빛이 단위셀에 공급됨으로써 생성된다. 그런데, 이러한 태양전지 모듈은 각 단위셀에 직접 조사되는 햇빛을 이용하여 전기에너지를 생성하므로, 태양전지 모듈의 발전용량을 높이기 위해서는 단위셀의 개수를 늘려야 한다. 그러나 이러한 방법은 단위셀의 개수만큼 태양전지 모듈의 크기가 커지는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 출원인은 태양전지 모듈에 반사층을 두어 각 단위셀에 직접 조사되지 않은 광도 각 단위셀에 공급시킴으로써 기존 동일한 크기의 태양전지 모듈 대비 발전효율이 향상된 태양전지 모듈을 제공한 바 있다. 이 기술은 출원인이 대한민국에 특허 제2010-0111814호로 출원하여 2011. 10. 21.자로 등록결정을 받았다.
등록특허공보 제10-1077579호 (2010. 11. 10) 등록특허공보 제10-1059067호 (2007. 10. 15)
본 발명은 동일한 크기의 태양전지 모듈을 이용해 기존에 비해 높은 발전효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 내구성까지 향상된 태양전지 모듈 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 투광판, 상기 투광판과 마주 본 상태로 위치하는 지지판, 상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀, 상기 투광판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제1 충진체, 상기 지지판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제2 충진체, 상기 제2 충진체와 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 반사층을 포함하며, 상기 반사층의 길이는 상기 제2 충진체의 길이보다 짧고, 상기 제2 충진체는 상기 지지판과 직접 접착되어 있다.
상기 반사층은 상기 투광판을 통과한 태양광을 상기 단위셀로 반사시키거나 상기 지지판을 통과한 태양광을 반사시켜 외부로 방출할 수 있다.
상기 적어도 하나의 단위셀은 복수개로 서로 간격을 두고 배치될 수 있으며, 상기 반사층은 복수의 반사부재를 포함할 수 있고 상기 복수의 반사부재는 서로 간격을 두고 형성될 수 있으며, 상기 반사부재는 두 개의 상기 단위셀 사이 공간과 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 반사층의 표면 중 상기 단위셀과 마주하는 상기 반사층 표면 부분은 평면이고, 이웃하는 상기 단위셀의 사이 공간과 마주하는 상기 반사층 표면 부분은 위로 볼록하게 형성된 곡면을 포함할 수 있다.
상기 제2 충진체는 상기 복수의 반사부재 사이 공간을 관통하여 상기 지지판과 직접 접착될 수 있다.
태양전지 모듈은 상기 투광판 및 상기 지지판의 측면을 덮고 있으며, 합성수지로 만들어진 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 커버는 폴리아미드, 폴리스티렌, 아크릴, 폴리에틸렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
상기 태양전지 모듈은 상기 커버에 장착되어 있는 금속 프레임을 더 포함할 수 있으며, 상기 커버와 상기 프레임이 맞닿는 면에는 각각 요철부가 형성될 수 있고 상기 커버의 요부와 상기 프레임의 철부가 결합됨으로써 서로 결합된다.
상기 지지판의 면 중 상기 반사층과 마주하는 면의 반대쪽 면에 연결되어 있는 받침부를 더 포함하며, 상기 받침부는 상기 지지판에 접착된 제1, 2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되며 상기 지지판과 떨어져 있는 제 3부분을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 모듈은, 상기 지지판의 면 중 상기 단위셀과 마주하는 면의 반대쪽 면에 설치되어 있는 정션박스, 그리고 일측은 상기 단위셀과 연결되어 있고 타측은 상기 정션박스에 연결되어 있는 버스바를 더 포함할 수 있으며, 상기 지지판에는 구멍이 뚫려 있고, 상기 정션박스는 상기 구멍 위치에 설치되며, 상기 버스바는 상기 구멍을 관통하여 상기 정션박스에 연결될 수 있다.
상기 반사층은, 상기 투광판을 향하는 제1반사면과 상기 지지판을 향하는 제2반사면을 포함할 수 있고, 상기 지지판은 투광성을 가질 수 있다.
상기 태양전지 모듈은, 상기 제1반사면 위에 형성되어 있고 투광성인 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 투광판, 상기 투광판과 마주본 상태로 연결되어 있는 지지판, 상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀, 상기 지지판의 외측면에 설치되어 있는 정션박스, 그리고 일측은 상기 단위셀과 연결되어 있고 타측은 상기 정션박스에 연결되어 있는 버스바를 포함하며, 상기 지지판에는 구멍이 뚫려 있고, 상기 정션박스는 상기 구멍 위치에 설치되며, 상기 버스바는 상기 구멍을 관통하여 상기 정션박스에 연결된다.
상기 투광판과 상기 지지판은 유리로 만들어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 투광판, 상기 투광판과 마주 본 상태로 위치하는 지지판, 상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀, 상기 투광판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제1 충진체, 상기 지지판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제2 충진체, 그리고 상기 지지판의 일면 바로 위에 접착되어 있는 받침부를 포함한다.
상기 받침부는 상기 지지판에 접착된 제1, 2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되며 상기 지지판과 떨어져 있는 제 3부분을 포함할 수 있다.
상기 투광판과 상기 지지판은 상기 제1 충진체 및 제2 충진체에 의해 접합되어 있으며, 상기 투광판과 상기 지지판의 가장자리에는 어떠한 프레임도 설치되어 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 복수개의 단위셀을 상호 마주보고 있는 투광판과 지지판 사이에 배치하는 단계, 상기 투광판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제1 충진체를 배치하고 상기 지지판과 상기 단위셀 사이에 배치되는 제2 충진체를 배치하는 단계, 상기 투광판을 향하는 면과 상기 지지판을 향하는 면 중 적어도 어느 한 면에 태양광을 반사시키며 평면 넓이가 상기 제2 충진체의 평면 넓이보다 좁은 반사층을 상기 제2 충진체와 상기 지지판 사이에 배치시키는 단계, 그리고 상기 제2 충진체에 열을 가하여 상기 제2 충진체와 상기 지지판을 직접 접착시키는 단계를 포함한다.
상기 태양전지 모듈의 제조방법은, 상기 투광판과 상기 지지판의 측면에 합성수지로 만들어진 커버를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 모듈의 제조방법은, 상기 커버의 외측면에 제1 요철부를 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 요철부와 대응되는 제2 요철부가 형성된 금속 프레임을 제작하여 상기 제2 요철부와 상기 제1 요철부를 결합시킴으로써 상기 커버에 상기 금속 프레임을 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 모듈의 제조방법은, 상기 지지판에 구멍을 뚫는 단계, 상기 지지판에 정션박스를 설치하는 단계, 그리고 상기 단위셀로 연결된 버스바를 상기 구멍을 통해 외측으로 인출하여 상기 정션박스에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 정션박스는 상기 구멍을 덮고 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단위셀 사이로 조사된 태양광이 반사층에 의해 반사된 후 다시 단위셀에 공급되어 발전에너지로 사용됨에 따라 동일 크기의 태양전지 모듈로도 기존에 비해 높은 발전효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제2 충전체와 유리로 만든 지지판과 직접 접착되기 때문에 접착성이 뛰어나고 나아가 태양전지 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 합성수지로 만들어진 커버가 완충작용을 하기 때문에, 외부 충격에 따른 투광판 및 지지판의 파손 위험을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 커버와 금속 프레임의 요철부가 서로 결합됨에 따라 금속 프레임이 고정될 수 있으므로 태양전지 모듈의 제작 시간을 줄일 수 있고, 이는 생산성 향상으로 이어진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 외부로부터 지지판을 통과한 태양광이 제2반사면에 의해 반사되어 방출되므로 내부 온도 상승 등에 의한 태양전지의 수명저하 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 케이스부의 표면 전체가 평면 상태를 유지할 수 있기 때문에 먼지나 눈 등의 이물질이 투광판의 표면에서 쉽게 낙하할 수 있다. 따라서 투광판이 장시간 동안 청결하게 유지될 수 있어 클리닝이 용이하며 아울러 태양전지 모듈의 발전효율이 높아진다. 나아가 커버나 프레임 등을 케이스부에 설치하지 않아도 되기 때문에 제작이 간편해지고 경량화율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 받침부의 형상으로 인해 지지판에 굴곡이 있더라도 받침부가 지지판에 완전 밀착될 수 있으며, 내구성 또한 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 태양전지 모듈의 분해사시도이고,
도 3 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이고,
도 9는 유리판의 측면에 커버와 프레임이 결합되기 전의 도면이고,
도 10은 도 9에 도시된 X의 확대도이고,
도 11은 지지판과 정션박스가 분리되어 있는 상태의 도면이고,
도 12는 도 11에 도시된 지지판과 정션박스가 결합되어 있는 상태의 도면이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 태양전지 모듈의 단면도이고,
도 14은 도 13에 도시된 Y의 확대도이고,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 관한 태양전지 모듈의 사시도이고,
도 16은 도 15에 도시된 받침부의 확대도이고,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 관한 태양전지 모듈의 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 한 실시예에 관한 도면으로, 본 실시예에 의한 태양전지 모듈은 크게 케이스부(100)와 반사층(200), 충진층(400) 및 태양전지(500)를 포함한다.
먼저 케이스부(100)는 태양광의 투과 및 태양전지(500)의 케이싱 역할을 하는 것으로, 투광판(110)과 지지판(120)을 포함한다.
그 중 투광판(110)은 전기 생성에 필요한 태양광의 집광 및 태양전지를 보호하는 역할을 하며, 유리로 만들어질 수 있다.
투광판(110)은 외부에 노출되기 때문에 파손방지 등을 위해 강화유리가 사용될 수 있으며, 유리 외에도 투광기능 및 충분한 강도를 가지는 재질이라면 얼마든지 선택적용될 수 있다. 또한 형상도 설치환경 등에 따라 도면에 도시된 사각형 외에 원형 등 다양하게 변형 적용될 수 있다.
그리고 도면에는 도시되지 않았지만 필요에 따라 투광판(110) 표면에 별도의 보호필름을 부착시켜 태양전지의 수명에 악영향을 미치는 자외선을 차단하고 외부로부터의 투광판(110) 자체의 표면손상을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 투광판(110)과 함께 케이스부(100)를 구성하는 지지판(120)은 태양전지의 보호 기능 및 태양전지 모듈을 설치할 때 설치판 역할을 하는 것으로, 투광판(110)과 동일한 면적 및 형상을 가지며 투광판(110)처럼 유리나, TPT(Tedlar/PET/Tedlar), PET(PolyEthylene Terephthalate) 등의 재질로 만들어질 수 있다.
이러한 지지판(120)과 투광판(110)은 마주보는 상태로 배치된다.
이상 설명한 케이스부(100) 내에는 반사층(200)이 설치된다.
반사층(200)은 투광판(110)을 통과한 태양광 중 태양전지(500)의 각 단위셀(510)로 직접 조사되지 않고 각 단위셀(510) 사이 공간으로 조사되는 태양광을 반사시켜 에너지원으로 활용하는데 도움을 주는 것으로, 다시 본체(210)와 제1, 2반사면(220)(240)을 포함한다. 그러나 반사층(200)은 제1 반사면(220)과 제 2반사면(240) 중 어느 하나만 형성될 수도 있고 본체(210)가 생략될 수도 있다. 이 경우 반사층(200)은 도 17에 도시한 바와 같이 하나의 층으로 형성되고, 양면이 반사면으로 사용된다.
반사층(200)은, 단면에서 볼 때, 투광판(110)과 지지판(120)의 길이보다 짧게 형성되어 있다. 투광판(110) 또는 지지판(120) 가장자리에서 반사층(200) 가장자리까지의 길이(L)는 10 내지 15mm일 수 있다. 길이(L)가 10mm보다 작으면, 충진층(400)과 지지판(120)의 접착력이 떨어지고, 15mm보다 크면 태양전지(500)가 배치될 수 있는 공간이 작아지기 때문에 발전효율이 떨어진다.
본체(210)는 후술하는 제1, 2반사면(220)(240)의 형성을 위한 틀 역할을 하는 것으로, 판재형태이고 지지판(120)의 면 중 투광판(110)을 바라보는 면 상에 안착 설치된다.
그리고 제1반사면(220)은 투광판(110)을 통과한 태양광을 태양전지(500)로 유도하는 역할을 하는 것으로, 태양광을 반사시킬 수 있는 재질로 이루어지며 본체(210) 중 투광판(110)을 향하는 면에 걸쳐 형성된다.
이러한 제1반사면(220)은 알루미늄, 은, 수은이나 백금, 티타늄 또는 은박과 같이 빛 반사 기능을 갖는 재질이 사용되며, 미러코팅(mirror coating)이나 거울제작에 사용되는 증착방식 등을 이용해 형성될 수 있다.
그리고 제2반사면(240)은 지지판(120)을 통과한 빛을 반사시켜 투광판(110)과 지지판(120) 사이 공간의 적정온도 유지 기능을 하는 것으로, 제1 반사면(220)과 유사 또는 동일한 재질을 이용해 본체(210) 중 지지판(120)을 향하는 면에 걸쳐 형성된다.
이러한 제2반사면(240)은 제1반사면(220)과 동일 또는 유사한 방식을 이용해 형성된다.
이렇게 반사층(200)이 구비된 상태에서 투광판(110)과 지지판(120) 사이에는 충진층(400)이 형성된다.
충진층(400)은 태양전지(500)의 고정과 보호 및 투광판(110)과 지지판(120) 간의 연결기능을 하는 것으로 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)나 필름 형태의 폴리비닐부티랄(PolyVinylButyral;PVB), 아이오노머(ionomer), 실리콘계 시트 등이 사용될 수 있다.
이때 충진층(400)은 제1 충진체(410)와 제2 충진체(420)로 형성된다. 제1 충진체(410)는 투광성 및 절연성을 가지며 반사층(200)의 면 중 투광판(110)을 바라보는 면 상에 놓인다. 제2 충진체(420)도 투광성 및 절연성을 가지며 투광판(110)의 면 중 반사층(200)을 바라보는 면 상에 놓인다.
제1 충진체(410)와 제2 충진체(420)는, 단면에서 볼 때, 반사층(200)의 길이보다 길게 형성된다. 즉 평면에서 볼 때 제1, 2 충진체(410, 420)의 넓이가 반사층(200)의 넓이보다 크게 형성된다. 제1, 2 충진체(410, 410)의 넓이는 케이스부(100)의 넓이와 실질적으로 동일할 수 있다.
태양전지(500)는 태양광을 이용해 발전기능을 하는 것으로, 단위셀(510)들이 간격을 두고 배치된 상태에서 리본(520)으로 상호 연결되어 집진구조를 갖는 형태로 이루어져 있으며 제1 충진체(410)와 제2 충진체(420) 사이에 위치한다.
이처럼 단위셀(510)들이 간격을 두고 배치되기 때문에 반사층(200)의 제1반사면(210)이 각 단위셀(510) 사이마다 노출된 상태가 된다.
이렇게 투광판(110)과 지지판(120) 사이에 반사층(200), 충진층(400) 및 태양전지(500)가 순차적으로 적층된 상태에서, 외부에서 투광판(110)과 지지판(120)을 압착 가열하면, 충진층(400)이 접착 기능을 하여 투광판(100)/지지판(120)에 일체화된다.
즉, 제1 충진체(410)는 반사층(200)의 윗면과 측면을 완전히 덮고 있으며, 반사층(200)의 외곽에서 지지판(120)과 직접 접촉되어 고정된다.
이렇게 하면 금속 성분이 포함된 반사층(200)과 태양전지(500) 사이를 완전히 절연시킬 수 있다. 더 나아가 반사층(200)과 태양전지(500) 사이의 절연성을 높이기 위해 제1 충진체(410)와 반사층(200)의 사이에 투광성의 절연층(도시하지 않음)을 더 형성시킬 수 있다.
또한, 위의 실시예에 따르면, 제1 충진체(410)가 직접 유리 재질의 지지판(120)과 결합되므로 모듈의 결합력을 높일 수 있다. 만약, 제1 충진체(410)가 반사층(200)과 접착되고, 이 금속 성분을 가진 반사층(200)이 지지판(120)과 접착되어 형성되는 모듈 구조라면, 금속 성분과 유리 사이의 접착력이 그리 좋지 않으므로 태양전지 모듈의 내구성에 문제가 될 수 있다.
제2 충진체(420)는 투광판(110)에 직접 접착된다.
제1, 2충진체(410)(420)는 적당한 압력과 열을 가하는 과정을 통해 투광판(110)과 지지판(120)에 접착된 충진층으로 형성된다.
이하에서는 이러한 구성에 의한 본 실시예의 작용 및 그 과정에서 발생되는 특유의 효과를 설명하도록 한다.
도 1과 같이 투광판(110)을 통과한 태양광(S)은 충진층(400)을 통과한 후 태양전지(500)의 각 단위셀(510)에 직접 조사되어 발전에너지로 사용된다.
그리고 단위셀(510)에 직접 조사되지 않고 단위셀(510)사이 공간으로 조사된 태양광은 제1반사면(220)에 조사되고, 이렇게 제1반사면(220)에 조사된 태양광은 제1반사면(220)으로부터 반사되어 단위셀(510)로 공급된다. 제1 반사면(220)으로부터 반사된 태양광은 투광판(110)에서 재반사 되어 단위셀(510)로 공급될 수도 있다.
이렇게 반사층(200)을 이용해 단위셀로(510)직접 조사되지 않은 태양광까지 각 단위셀(510)로 유도시킴에 따라, 태양전지의 발전효율을 최대화 시킬 수 있게 된다.
그리고 지지판(120)을 향해 조사되는 태양광(S)은 지지판(120)을 통과한 후 반사층(200)의 제2반사면(240)에 의해 반사되어 다시 외부로 방출되기 때문에 태양광에 해 태양전지 모듈 내부 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은 반사층을 이용해 태양광의 수집용량을 최대화시켜 발전효율을 높임과 동시에 내부의 불필요한 온도상승을 억제함에 따라 제품의 수명을 연장할 수 있도록 함을 가장 큰 특징으로 한다.
이하에서는 이러한 본 발명에 대한 다양한 변형 예를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 도면으로, 대부분은 위 실시예의 구성과 동일 유사하나, 제1반사면(220)이 본체(210)의 일면 전체에 형성되지 않고 서로 간격을 둔 복수의 반사부재로 형성되어 단위셀(510)과 이웃하는 단위셀(510) 사이 공간에 대응되도록 배치된다.
이렇게 제1반사면(220)을 각 단위셀(510) 사이마다 형성시킬 경우, 제1반사면(220)에 사용되는 재료의 절감 등의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에는 도 1 및 도 2의 모든 구성들이 채용될 수 있다.
그리고 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 대부분의 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 실질적으로 동일하다. 다만 본 실시예는 반사층(200)이 하나의 층으로 형성되어 있고 반사층(200)과 지지판(120) 사이에 열 차단 부재(250)가 개재되어 있다. 이렇게 하면 지지판(120)을 통해 전달되는 열을 효과적으로 차단하여 태양전지 모듈 내부 온도 상승을 최소화할 수 있다.
한편, 반사층(200) 위에는 단위셀(510)과의 절연성을 높이기 위해 절연층이 형성될 수 있다.
본 실시예에는 도 1 내지 도 3의 모든 구성들이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 도면으로, 대부분의 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 실질적으로 동일하다. 다만 반사층(200)의 구조를 달리하여 본체(210)에 제2반사면(240)만을 형성시킨 것에 차이가 있다.
이렇게 하면 외부로부터 지지판(120)을 통과한 태양광이나 지열 등에 의해 모듈 내부의 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있으며, 반사층(200)의 제조 비용과 시간을 줄일 수 있다.
본 실시예에는 도 1 및 도 2의 모든 구성들이 적용될 수 있다. 만약 본 실시예에 절연층이 적용된다면 이 절연층은 투광성을 가질 필요가 없기 때문에 불투명으로 제작될 수 있다.
또한 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 도 4의 실시예처럼 제2반사면(240)이 생략된 구조는 동일하나, 제2반사면(240)을 형성시키지 않더라도 모듈 내부의 온도상승 억제효과를 얻을 수 있도록 함에 특징이 있다.
이를 위해 지지판(120) 자체를 불투명으로 제작하여 태양광의 투과를 방지하거나 도면과 같이 지지판(120) 표면에 별도의 보조반사층(600) 등을 형성시킴에 따라, 태양광이 지지판을 투과하지 못하고 보조반사층(600)에 의해 반사되도록 함으로써, 모듈 내부의 온도 상승을 억제효과를 높일 수 있게 된다.
이때 보조반사층(600)은 흰색 도료나 별도의 반사체필름 형태로 제작되어 지지판(120) 표면에 도포나 부착 또는 증착시키는 형태 등 다양하게 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 본체(210)에 제2반사면(240)만을 형성시킨 구조는 앞의 도 5의 실시예와 동일하나, 충진층(400)을 이용해 제1반사면(220)과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이를 위해 충진층(400) 중 제2 충진체(420)는 투명으로 형성시킨 반면 제1 충진체(410)는 불투명으로 형성시키되 태양광을 반사시킬 수 있는 형태로 제작한다.
예를 들어 제2 충진체(420)에 사용되는 수지 자체를 흰색으로 사용하거나 도면과 같이 제2 충진체(420) 일부 표면에 제1반사면이 형성되도록 한 구조로 이루어진다.
따라서 투광판(110)과 제2 충진체(420)를 통과한 태양광 중 단위셀(510) 사이로 조사된 태양광은 제1 충진체(410)으로부터 반사되어 각 단위셀(510)로 공급된다.
또한 만약 모듈 내부 온도 상승의 우려가 적어 제2반사면(240)이 불필요할 경우, 본체(210)와 제2반사면(240)을 생략한 상태에서 위와 같이 제2 충진체(420)에 의한 태양광 반사기능만을 얻도록 할 수도 있다.
뿐만 아니라 도 8처럼 본체(210)를 생략한 상태에서 제1 충진체(410)의 양면에 제1, 2반사면(220) (240)이 형성될 수 있다. 이 경우 제2 충진체(420)가 본체(210)의 기능을 한다. 제1, 2반사면(220)(240)은 흰색도료 형태나 태양광 반사기능을 갖는 필름형태로 제1 충진체(410)에 형성될 수 있다.
본 실시예에는 도 1 내지 도 6의 모든 구성들이 적용될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 관한 것으로, 대부분의 구성은 도 1 내지 도 8에서 설명된 구성들이 적용될 수 있다. 이러한 구성들에 더하여 투광판(110)과 지지판(200)의 측면을 덮고 있고 있는 커버(700)와 프레임(800)를 더 포함한다.
커버(700)는 합성수지 가령, 폴리아미드, 폴리스티렌, 아크릴, 폴리에틸렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
커버(700)는 완충 역할을 하여 금속의 프레임(800)이 유리로 만들어진 투광판(110)/지지판(120)에 결합될 때 충격으로 인한 투광판(110)/지지판(120)의 파손을 방지한다.
커버(700)는 실리콘(도시하지 않음) 등을 이용하여 투광판(110) 및 지지판(200)의 측면과 그 주변에 고정된다. 커버(700)의 외측면에는 요철부(710)가 형성되어 있다.
프레임(800)은 알루미늄 등의 금속으로 만들어지며, 투광판(110) 및 지지판(200)의 측면에 고정되며, 유리로 만들어진 투광판(110) 및 지지판(120) 그리고 단위셀 등을 외부 충격으로부터 보호한다.
커버(700)의 외측면과 맞닿는 프레임(800)의 면에는 요철부(810)가 형성되어 있다. 프레임(800)의 요철부(810)는 커버(700)의 요철부(710)와 결합됨으로써 프레임(800)이 커버(700)에 고정될 수 있도록 한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 관한 것으로, 대부분의 구성은 도 1 내지 도 10에서 설명된 구성들이 적용될 수 있다. 다만, 지지판(120)에는 구멍(121)이 뚫려 있다.
그리고 지지판(120)의 외측면에는 정션박스(jubction-box)(900)가 설치되어 있다. 정션박스(900)는 구멍(121)을 덮고 있다.
각 단위셀(510)에 연결되어 있는 리본(520, 도 1 참고)들은 버스바(530)와 연결된다. 모듈 내측에 있는 버스바(530)는 지지판(120)에 형성되어 있는 구멍(121)을 통해 외측으로 인출되어 정션박스(900)에 연결된다.
버스바(530)는 복수로 구비될 수 있고, 지지판(120)에 형성된 구멍(121)도 복수로 구비될 수 있다. 지지판(120)에 복수의 구멍(121)이 형성된 경우 정션박스(900) 역시 복수로 구비되어 각 구멍(121)을 덮을 수 있게 형성된다.
이 경우 복수의 버스바(530)는 복수의 구멍(121)에 각각 나뉘어 인출될 수 있다. 그러나 여러 개의 버스바(530)가 하나의 구멍(121)을 통해 인출될 수도 있다.
만약, 버스바(530)가 투광판(110)과 지지판(120)의 사이 즉 모듈의 측면으로 인출된다면 습기나 충격으로 인해 절연이 파괴될 수 있으나, 본 실시예에 따르면 정션 박스(800)가 설치된 위치에 구멍(121)이 형성되어 있기 때문에 버스바(530)가 안정적으로 보호될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 본 실시예에 따른 태양전지 모듈은 케이스부(100)와 반사층(200), 충진층(400) 및 태양전지(500)를 포함한다. 이들 대부분의 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 실질적으로 동일하다.
다만 제1 반사면(220)의 형상을 달리하여 더욱 많은 태양광이 태양전지(500)로 반사되도록 하였다.
제1 반사면(220)의 일정 구간을 보면, 제1 구간(A), 제2 구간(B) 및 제3 구간(C)으로 나뉠 수 있다. 제1 구간(A) 및 제3 구간(C)은 아래로 볼록하게 형성되며, 제2 구간(B)은 제1 구간(A)과 제3 구간(C)이 만나는 부위로 위로 볼록하게 형성되어 있다. 그러나 제2 구간(B)은 아래로 볼록한 제1 구간(A)과 제3 구간(C)이 직접 만나 뾰족하게 형성될 수도 있다.
단위셀(510) 사이로 입사된 태양광은 제1 구간(A)과 제3 구간(C)에 도달하며, 제1 구간(A)에 도달한 태양광은 도 14를 바라볼 때 좌측 단위셀(510)로 반사되고 제3 구간(C)에 도달한 태양광은 도 14를 바라볼 때 우측 단위셀(510)로 반사된다.
제2 구간(B)은 위로 볼록한 형상을 가지는데, 제1 반사면(220)이 충진층(400) 및 태양전지(500)와 접합될 때 태양전지(500)에 가해지는 힘을 최소화하기 위함이다.
물론 제1 반사면(220), 충진층(400) 및 태양전지(500)가 접합되면서, 뾰족한 형상의 제2 구간(B)이 평평하거나 위로 볼록하게 형성될 수도 있다. 이 경우는 제1 반사면(220)의 뾰족한 부분이 충진층(400) 및 태양전지(500)와 접합되더라도 태양전지(500)에 무리한 힘을 가하지 않도록 설계된 경우일 것이다.
본 실시예에는 도 1 및 도 2의 모든 구성들이 채용될 수 있다.
또한, 제1, 2, 3 구간(A, B, C)을 포함하는 제1 반사면(220)은 위에서 설명한 도 3, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8의 실시예에 채용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 관한 태양전지 모듈이고, 도 16은 도 15에 도시된 받침부(100)의 확대도이다. 도 15 및 도 16을 보면, 본 실시예에 의한 태양전지 모듈은 케이스부(100)와 받침부(1000)를 포함한다. 케이스부(100)는 투광판(110)과 지지판(120)을 포함한다.
투광판(110)은 유리 등 태양광을 투과시키는 소재로 만들어질 수 있다. 지지판(120)은 투광판(110)과 마주본 상태로 설치된다. 투광판(110)과 지지판(120) 사이에는 반사층, 충진층, 태양전지 등이 배치된다. 반사층, 충진층, 태양전지 등은 도 1 내지 도 8, 도 11 내지 도 14에 도시한 실시예가 적용될 수 있다.
그러나 본 실시예에는 도 9 및 도 10에 도시한 커버(700)와 프레임(800)이 설치되지 않을 수 있다.
지지판(120)의 일면에는 받침부(1000)가 결합되어 있다. 받침부(1000)는 금속이나 합성수지 등으로 만들어질 수 있으며, 접합부재(1100)와 결합부재(1200)를 포함한다. 받침부(1000)는 태양전지 모듈을 지탱하는 구조물에 결합될 수 있다.
접합부재(1100)는 지지판(120)과 접촉하고 있는 제1, 2부분(1110, 1120) 및 제1 부분(1110)과 제2 부분(1120)의 사이에 위치하고 지지판(120)과 떨어져 있는 제3 부분(1130)을 포함한다.
접합부재(1100)의 내측은 빈 공간이며, 이 빈 공간에는 지지부재(1150)가 형성되어 있다. 지지부재(1150)는 제3 부분(1130)을 지지하여 접합부재(1100)가 소정의 강도를 가질 수 있게 한다. 지지부재(1150)는 생략될 수 있다.
제1 부분(1110)과 제2 부분(1120)은 실리콘 등의 접착재에 의해 지지판(120)에 결합된다. 접합부재(1100)의 양측에는 마감부재(미도시)가 결합되어 접합부재(1100)의 내측 빈 공간을 외부로부터 분리시킬 수 있다.
제3 부분(1130)은 홈 형상을 가지므로 제3 부분(1130)의 바닥은 제1, 2 부분(1110, 1120)의 표면에 비해 낮은 곳에 위치한다. 따라서 제3 부분(1130)은 지지판(120)으로부터 소정 간격 떨어져 있다. 제3 부분(1130)은 제1 부분(1110)과 제2 부분(1120)과 일체로 형성되어 제1 부분(1110)과 제2 부분(1120)을 연결한다.
위에서 설명한 본 실시예에 따르면, 받침부(1000)의 제1 부분(1110) 및 제2 부분(1120)이 지지판(120)에 결합되고, 제1 부분(1110)과 제2 부분(1120)의 중간부인 제3 부분(1130)이 지지판(120)과 떨어져 있기 때문에 지지판(120)의 바닥면에 굴곡이 있더라도 그 굴곡에 따라 제1, 2부분(1110, 1120)이 유연하게 움직여 제1, 2부분(1110, 1120)의 전체 표면이 지지판에 더욱 잘 밀착될 수 있다. 또한 태양전지 모듈의 사용도중 제1 부분(1110) 또는 제2 부분(1120) 중 어느 한 부분이 지지판(120)과 분리되더라도 나머지 부분이 지지판(120)과의 접착을 계속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
나아가 지지부재(1150)가 생략될 경우, 제1, 2부분(1110, 1120)은 소정의 탄성을 가지고 더욱 유연하게 움직일 수 있으므로 지지판(120)의 바닥면에 굴곡이 있더라도 그 굴곡에 따라 움직여 지지판에 더욱 잘 밀착될 수 있다.
그리고 본 실시예는 커버(700, 도 9)와 프레임(800, 도 9)이 설치되지 않기 때문에 투광판(110)이 단차가 생기지 않는다. 따라서 투광판(110)의 표면 전체가 평면 상태를 유지할 수 있기 때문에 먼지나 눈 등의 이물질이 투광판(100)의 표면에서 쉽게 낙하할 수 있다. 본 실시예는 사막과 같이 모래 먼지가 많은 경우 효과적일 수 있다. 즉 투광판(100)의 표면에 이물질 등이 쌓이는 현상이 최소화되므로 태양전지 모듈의 발전효율은 높아진다.
또한 본 실시예는 커버나 프레임 등을 케이스부(100)에 설치하지 않아도 되기 때문에 제작이 간편해지고 경량화율을 높일 수 있다. 아울러 동일한 크기의 기존 태양전지 모듈과 대비할 때 출력을 높일 수 있으며, 동일한 출력의 기존 태양전지 모듈과 대비할 때 크기를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태도 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 케이스부 110 : 투광판
120 : 지지판 200 : 반사층
210 : 반사층본체 220 : 제1반사면
240 : 제2반사면 300 : 절연층
400 : 충진층 410 : 제1 충진체
420 : 제2 충진체 510 : 단위셀
600 : 보조반사층 700 : 커버
800: 프레임 710, 810: 요철부
900: 정션박스 S : 태양광
530: 버스바 1000: 받침부
1100: 접합부재 1200: 결합부재

Claims (18)

  1. 투광판,
    상기 투광판과 마주 본 상태로 위치하는 지지판,
    상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀,
    상기 투광판과 상기 지지판 사이에 형성되어 있는 충진층,
    상기 충진층과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 반사층
    을 포함하며,
    상기 반사층의 길이는 상기 충진층의 길이보다 짧고, 상기 충진층은 상기 지지판과 직접 접착되어 있는
    태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 단위셀은 복수개로 서로 간격을 두고 배치되어 있으며,
    상기 반사층은 복수의 반사부재를 포함하고 상기 복수의 반사부재는 서로 간격을 두고 형성되어 있으며, 상기 반사부재는 두 개의 상기 단위셀 사이 공간과 마주하도록 배치되어 있는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 충진층은 상기 복수의 반사부재 사이 공간에 채워져 있는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 투광판 및 상기 지지판의 측면을 덮고 있으며, 합성수지로 만들어진 커버를 더 포함하는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 커버는 폴리아미드, 폴리스티렌, 아크릴, 폴리에틸렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 만들어진 태양전지 모듈.
  6. 제4항에서,
    상기 커버에 장착되어 있는 금속 프레임을 더 포함하며, 상기 커버와 상기 프레임이 맞닿는 면에는 각각 요철부가 형성되어 있고 상기 요철부가 결합됨으로써 상기 커버와 상기 프레임이 결합되는 태양전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 지지판의 면 중 상기 단위셀과 마주하는 면의 반대쪽 면에 설치되어 있는 정션박스, 그리고 일측은 상기 단위셀과 연결되어 있고 타측은 상기 정션박스에 연결되어 있는 버스바를 더 포함하며, 상기 지지판에는 구멍이 뚫려 있고, 상기 정션박스는 상기 구멍 위치에 설치되며, 상기 버스바는 상기 구멍을 관통하여 상기 정션박스에 연결되는 태양전지 모듈.
  8. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 단위셀은 복수개로 서로 간격을 두고 배치되어 있으며, 상기 반사층의 표면 중 상기 단위셀과 마주하는 상기 반사층 표면 부분은 평면이고, 이웃하는 상기 단위셀의 사이 공간과 마주하는 상기 반사층 표면 부분은 위로 볼록하게 형성된 곡면을 포함하는 태양전지 모듈.
  9. 제1항에서,
    상기 반사층은 제1반사면과 제2반사면을 포함하고, 상기 제1반사면은 상기 투광판을 통과한 빛을 반사시켜 상기 단위셀로 공급하고 상기 제2반사면은 상기 지지판을 통과한 빛을 반사시켜 외부로 방출시키는 태양전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 반사층 위에 형성되어 있고 투광성인 절연층을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 투광판과 상기 지지판은 유리로 만들어진 태양전지 모듈.
  12. 제1항에서,
    상기 지지판의 면 중 상기 반사층과 마주하는 면의 반대쪽 면에 연결되어 있는 받침부를 더 포함하며, 상기 받침부는 상기 지지판에 접착된 제1, 2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되며 상기 지지판과 떨어져 있는 제 3부분을 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 투광판,
    상기 투광판과 마주 본 상태로 위치하는 지지판,
    상기 투광판과 상기 지지판 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 단위셀,
    상기 투광판과 상기 지지판 사이에 형성되어 있는 충진층, 그리고
    상기 지지판에 연결되어 있는 받침부
    를 포함하며,
    상기 받침부는 상기 지지판에 접착된 제1, 2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되며 상기 지지판과 떨어져 있는 제 3부분을 포함하는
    태양전지 모듈.
  14. 제13항에서,
    상기 투광판과 상기 지지판은 상기 충진층에 의해 접합되어 있으며, 상기 투광판과 상기 지지판의 가장자리에는 어떠한 프레임도 설치되지 않고 상기 투광판과 상기 지지판의 외측 표면 전체가 평면 상태를 유지하여 이물질이 상기 투광판 및 상기 지지판의 표면에서 쉽게 낙하할 수 있는 태양전지 모듈.
  15. 복수의 단위셀을 투광판과 지지판 사이에 배치하는 단계,
    상기 투광판과 상기 단위셀 사이에 제1 충진체를 배치하고, 상기 지지판과 상기 단위셀 사이에 제2 충진체를 배치하는 단계,
    상기 투광판을 향하는 면과 상기 지지판을 향하는 면 중 적어도 어느 한 면에 태양광을 반사시키며, 평면 넓이가 상기 제2 충진체의 평면 넓이보다 좁은 반사층을 상기 제2 충진체와 상기 지지판 사이에 배치하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 충진체에 열을 가하여 상기 복수의 단위셀을 고정하고 상기 제2 충진체와 상기 지지판을 직접 접착시키는 단계
    를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
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