KR101438183B1 - 지그를 이용한 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 따라 제조된 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 베이스기판의 상면에 적어도 하나 이상의 태양전지 셀을 배열하는 단계; 상기 베이스기판의 가장자리 둘레에 대응하고 일부에 접착수지 주입구가 형성된 지그를 배치하는 단계; 상기 태양전지 셀을 덮도록 상기 베이스기판의 상부에 투명한 상부기판을 적층하는 단계; 상기 지그의 접착수지 주입구를 통하여 상기 베이스기판과 상부기판 사이의 공간으로 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 주입하여 충진하는 단계; 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 경화시키는 단계; 및 상기 지그를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법을 개시한다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 모듈의 패키징을 위한 기판 접합 및 충진 공정이 개선된 태양전지 모듈의 제조방법과 그에 따라 제조된 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 전지용량 등의 요구 특성에 걸맞게 다수의 태양전지 셀(Solar Cell)이 패키지 내에 배열된 모듈 형태로 제작된다.
도 1에는 종래기술에 따른 태양전지 모듈의 주요 구성이 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 태양전지 모듈은 상호 대향하는 상부기판(10) 및 하부기판(11)과, 상부기판(10)과 하부기판(11) 사이에서 도체 리본(13)에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 다수의 태양전지 셀(12)과, 상부기판(10)과 하부기판(11) 사이의 공간에 충진된 충진물(14)과, 모듈의 가장자리를 실링하는 실링재(15)와, 실링재(15)를 둘러싸는 금속외장(16)을 포함하는 구조를 갖는다.
태양전지 모듈은 옥외에 설치되어 장기간 동안 사용되므로 자외선, 온도변화, 습도, 충격 등 외부환경으로부터 태양전지 셀을 효과적으로 보호할 수 있도록 충진물을 형성하는 것이 매우 중요하다.
충진물의 형성을 위해, 종래에는 주로 EVA 필름(Ethylene Vinyl Acetate Film)을 태양전지 셀의 상, 하면에 배치한 후 진공챔버 내에서 태양전지 모듈에 고온의 열을 가하여 EVA 필름을 융해시키는 방식이 널리 사용되었다. 그밖의 충진재로는 실리콘 수지, PVB 필름(Polyvinyl Butyral Film) 등을 들 수 있다.
EVA 필름을 사용하여 충진물을 형성하는 기술과 관련된 특허문헌으로는 예컨대, 대한민국 특허등록 제858475호를 들 수 있다.
그러나, EVA 필름을 사용하여 충진물을 형성할 경우에는 옥외 설치 시 자외선에 의해 EVA 충진물에 함유된 과산화물이 광분해되어 충진물이 누렇게 변하는(황변) 현상이 발생하여 광투과율이 감소되는 문제가 있으며, 습기 침투나 전극 부식의 우려가 있다. 또한, EVA 충진물은 보온성이 있으므로 자외선에 의해 쉽게 열화될 수 있으며, 고온공정에 따라 발생하는 과도한 기포로 인해 제품 불량이 초래될 수 있고 고압에 취약한 박막의 태양전지 셀이 진공 공정에 따른 압력에 의해 부서질 수 있는 문제가 있다.
대안으로, 대한민국 특허등록 제828262호는 태양전지 모듈의 후판 시트부의 상면에 스크린 프린터 방식이나 디스펜서를 이용하여 일정 간격으로 에폭시 접착수지를 도포하는 공정과, 에폭시 접착수지가 도포된 후판 시트부의 상부에 상판 글라스부를 적층한 후 상기 후판 시트부와 상판 글라스부 사이에 불활성 가스를 충진하는 공정과, 자외선 램프를 이용하여 상기 에폭시 접합제를 경화시켜 후판 시트부와 상판 글라스부를 접착시키는 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조공정을 개시하고 있다.
상기 특허등록 제828262호의 발명에 의하면 에폭시 접착수지에 의해 후판 시트부와 상판 글라스부가 견고하게 접합될 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 에폭시 접착수지 조성물을 태양전지 셀 주변에 일정간격으로 도포하는 공정이 요구되므로 작업이 번거로운 문제가 있다. 또한, 후판 시트부 및 상판 글라스부와 태양전지 셀 사이에 개재되는 수지 충진물이 제공되지 않으므로 외부로부터 가해지는 기계적 충격이나 습기 등으로부터 태양전지 셀을 효과적으로 보호하기가 곤란한 취약점이 있다.
다른 대안으로, 대한민국 특허등록 제997738호는 베이스기판과 상부기판을 적층한 이후에 상기 베이스기판과 상부기판 사이의 공간으로 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 주입하여 충진함으로써 모듈 내부를 빈틈없이 수지로 채울 수 있고 수지 충진물이 없는 경우에 비해 전지효율을 향상시킬 수 있는 기술을 개시한 바 있다.
그런데, 특허등록 제997738호는 액상의 접착수지 조성물을 주입하여 수지 충진물을 형성함에 있어 수지 충진물의 두께를 조절하기가 쉽지 않은 점이 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 베이스기판과 상부기판 사이의 빈 공간에 수지 충진물을 채움에 있어 모듈의 전영역에 걸쳐서 수지 충진물의 두께를 균일하게 유지할 수 있으며 그 두께 조절을 간편하게 수행할 수 있는 태양전지 모듈의 제조방법과 그에 따라 제조된 태양전지 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 베이스기판의 상면에 적어도 하나 이상의 태양전지 셀을 배열하는 단계; (b) 상기 베이스기판의 가장자리 둘레에 대응하고 일부에 접착수지 주입구가 형성된 지그를 배치하는 단계; (c) 상기 태양전지 셀을 덮도록 상기 베이스기판의 상부에 투명한 상부기판을 적층하는 단계; (d) 상기 지그의 접착수지 주입구를 통하여 상기 베이스기판과 상부기판 사이의 공간으로 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 주입하여 충진하는 단계; (e) 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 경화시키는 단계; 및 (f) 상기 지그를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 (d)에서는, 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물로서 자외선 경화성 액상 접착수지 조성물을 사용하고, 상기 단계 (e)에서는, 상기 상부기판 및 상기 베이스기판 중 적어도 한 쪽을 통해 자외선을 조사하여 상기 경화 공정을 수행할 수 있다.
상기 단계 (d)에서, 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 점도가 50~300cps인 것이 바람직하다.
상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물은, 카본닐기와 하나 이상의 수소공여제를 포함하고 탄소수가 3 내지 10인 시클로알킬 화합물을 포함할 수 있다.
상기 단계 (e)에서는, 컨베이어의 상, 하방에 조사장치가 배치되어 있는 경화 시스템을 준비하는 단계; 상기 충진 공정이 완료된 태양전지 모듈을 상기 컨베이어에 적재하는 단계; 및 상기 컨베이어 및 조사장치를 동작시켜 상기 태양전지 모듈을 이송시키면서 상기 태양전지 모듈의 베이스 기판과 상부기판을 통하여 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 조사 경화하는 단계;를 수행할 수 있다.
상기 단계 (d)에서는, 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물의 충진 후 충진물 내에 존재하는 기포를 제거하는 단계;를 수행할 수 있다.
상기 지그는 제1몸체와 제2몸체를 포함하고, 상기 단계 (f)에서는 상기 제1몸체와 제2몸체를 서로 분리하거나 벌려서 상기 지그를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (a)는, 상기 태양전지 셀에 비해 작은 면적을 가진 접착부재를 사용하여 상기 태양전지 셀을 상기 베이스기판의 상면에 고정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 단계 (b)에서, 상기 지그는 그 내주면이 상기 베이스기판의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상호 대향하는 베이스기판 및 상부기판; 상기 베이스기판과 상부기판 사이에서 위치하는 복수개의 태양전지 셀; 상기 태양전지 셀을 상기 베이스기판에 고정시키는 접착부재; 및 상기 베이스기판과 상기 상부기판 사이에 채워진 수지 충진물;을 포함하고, 상기 수지충진물의 바깥 둘레면이 상기 베이스기판 및 상부기판의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈이 제공된다.
상기 베이스기판 상에서, 각각의 태양전지 셀에 대응하는 상기 접착부재의 점유면적은 상기 태양전지 셀의 점유면적에 비해 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 액상의 접착수지 조성물을 모듈 내에 주입한 후 경화시킴으로써 충진물을 형성하므로 모듈 내부를 빈틈없이 수지로 채울 수 있으며, 지그의 두께를 달리함으로써 충진물의 두께를 편리하게 조절할 수 있다. 따라서, 저온공정으로 충진물을 형성할 수 있으며, 공정을 간소화 할 수 있고, 베이스기판과 상부기판을 전 영역에 걸쳐 균일한 접착력으로 접합할 수 있다.
둘째, 경화 공정 이후에 수지 충진물이 태양전지 셀을 견고하게 감싸서 보호하므로 외부로부터 가해지는 기계적 충격이나 고온, 냉한, 열충격, 온도 사이클, 습기 등으로부터 태양전지 셀이 손상되는 것을 예방할 수 있다.
셋째, 수지 충진물을 통해 태양광에 대한 반사율을 낮출 수 있고 전 파장대의 광을 모두 흡수하는 것이 가능하므로 수지 충진물이 없는 경우에 비해 전지효율을 향상시킬 수 있다.
넷째, EVA 필름에 의해 형성된 수지 충진물을 구비한 종래의 태양전지 모듈과는 달리 황변 현상에 의한 광투과율 저하 문제가 발생하지 않으므로 전지효율을 보다 향상시킬 수 있다.
다섯째, 지그를 사용함에 따라 수지충진물의 바깥 둘레면이 베이스기판 및 상부기판의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하는 태양전지 모듈이 제공될 수 있다. 이러한 구조에 따르면 수지충진물이 모듈의 측면 바깥으로 삐져나오지 않으므로 외부로부터 가해지는 기계적 충격에 의해 수지충진물이 모듈로부터 들뜨는 현상이 효과적으로 예방될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 태양전지 모듈의 베이스기판 위에 태양전지 셀과 지그를 배치한 구성을 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 사용되는 지그의 구성예를 도시한 사시도이다.
도 6은 자외선 조사경화 공정을 수행하기 위한 경화 시스템의 주요 구성을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수지 충진물이 형성된 태양전지 모듈의 광전변환 효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 종래기술에 따라 수지 충진물이 없는 태양전지 모듈의 광전변환 효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈의 특성 평가 결과를 나타낸 테이블이다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 태양전지 모듈의 베이스기판 위에 태양전지 셀과 지그를 배치한 구성을 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 사용되는 지그의 구성예를 도시한 사시도이다.
도 6은 자외선 조사경화 공정을 수행하기 위한 경화 시스템의 주요 구성을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수지 충진물이 형성된 태양전지 모듈의 광전변환 효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 종래기술에 따라 수지 충진물이 없는 태양전지 모듈의 광전변환 효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈의 특성 평가 결과를 나타낸 테이블이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 태양전지 모듈의 제조방법은 태양전지 셀 배열 공정(단계 S100), 지그 배치 공정(단계 S110), 상부기판 적층 공정(단계 S120), 액상 접착수지 조성물 주입 공정(단계 S130), 경화 공정(단계 140) 및 지그 제거 공정(단계 S150)을 포함한다.
태양전지 셀 배열 공정(단계 S100)에서는 도 3에 도시된 바와 같이 베이스기판(100)의 상면에 태양전지 셀(102)을 배열한다. 베이스기판(100)으로는 유리판, PE시트(Polyethylene Sheet), PET시트(Polyethyleneterephthalate Sheet), 금속판 등이 사용될 수 있다. 태양전지 셀(102)들은 도체 리본(도 7의 103 참조)에 의해 직렬 또는 병렬 연결됨으로써 어셈블리 구조를 이루게 된다.
본 발명에서는 액상 접착수지 조성물로 이루어진 충진재를 주입하여 베이스기판(100)과 상부기판(101) 사이를 충진하는 공정을 수행하므로 이 과정에서 태양전지 셀(102)에 유동이 발생하지 않도록 각각의 태양전지 셀(102)은 베이스기판(100) 상에 고정되어야 한다.
이를 위해, 태양전지 셀(102)은 접착부재(106)에 의해 베이스기판(100)에 부착된다. 접착부재(106)로는 양면테이프나 접착제 등이 사용되는 것이 바람직하다. 접착부재(106)는 여러개의 태양전지 셀(102)을 한꺼번에 고정하도록 구비될 수 있다. 보다 바람직하게, 접착부재(106)는 각각의 태양전지 셀(102) 마다 독립적으로 구비된다.
각각의 태양전지 셀(102)에 대응하는 접착부재(106)가 베이스기판(100) 상에서 차지하는 점유면적은 태양전지 셀(102)의 점유면적에 비해 작은 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면 접착부재(106) 주변에는 태양전지 셀(102)과 베이스기판(100) 간에 충진재를 채워넣을 수 있는 빈 공간이 형성될 수 있다.
지그 배치 공정(단계 S110)에서는 베이스기판(100)의 가장자리 둘레에 대응하도록 지그(105)를 배치한다. 지그(105)는 베이스기판(100)과 상부기판(101) 사이에서 스페이서의 역할을 함과 아울러, 후술하는 액상 접착수지 조성물의 주입 공정시 액체의 외부 유출을 방지하는 기능을 제공한다.
지그(105)는 그 내주면이 베이스기판(100)의 가장자리단과 실질적으로 동일선상에 위치하도록 배치될 수 있다. 보다 바람직하게, 지그(105)는 그 내주면이 베이스기판(100)의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하도록 배치된다. 이를 위해, 지그(105)는 베이스기판(100)과 상부기판(도 7의 101 참조) 사이에 개재되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이 지그(105)는 베이스기판(100)의 가장자리에 대응하는 형상의 몸체와, 상기 몸체의 일부가 제거됨으로써 형성된 접착수지 주입구(105c)를 구비한다. 지그(105)는 예컨대, 알루미늄이나 고무 등의 소재에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
지그(105)의 몸체는 후술하는 지그 제거 작업이 가능하도록 상호 분리 가능한 제1몸체(105a)와 제2몸체(105b)로 구성된다. 비록 도면에는 도시되지 않았으나, 제1몸체(105a)와 제2몸체(105b)는 상호 힌지결합되는 것도 가능하다.
접착수지 주입구(105c)는 액상의 접착수지 조성물을 주입하기 위한 부분으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 홀 형태로 변형되는 것도 가능하다.
상부기판 적층 공정(단계 S120)에서는 태양전지 셀(102)과 지그(105)를 덮도록 베이스기판(100)의 상부에 투명한 상부기판(101)을 적층한다. 상부기판(101)으로는 유리기판이나, 광투과성이 좋은 PE시트, PET시트, PC시트 등이 사용될 수 있다.
액상 접착수지 조성물 주입 공정(단계 S130)에서는 지그(105)에 마련된 접착수지 주입구(105c)를 통해 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 주입하여 베이스기판(100)과 상부기판(101) 사이를 충진한다. 이 과정에서 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 베이스기판(100)과 상부기판(101) 사이의 이격공간에 채워짐은 물론, 모세관 현상에 의해 베이스기판(100) 및 상부기판(101)과 태양전지 셀(102) 사이의 틈에도 침투하여 채워지게 된다. 특히, 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 베이스기판(100) 및 상부기판(101)과 태양전지 셀(102) 사이의 틈에 원활히 침투될 수 있도록 50~300cps의 점도를 갖는 것이 바람직하며, 무황변성의 특성을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 150~200cps의 점도를 가짐으로써 베이스기판(100) 및 상부기판(101)과 태양전지 셀(102) 사이의 틈에 원활히 침투될 수 있다.
조사경화성 액상 접착수지 조성물로는 자외선 조사에 의해 경화되는 자외선 경화성 액상 접착수지 조성물이 사용된다. 조사경화성 액상 접착수지 조성물은, 카본닐기와 하나 이상의 수소공여제를 포함하고 탄소수가 3 내지 10인 시클로알킬 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 갖는 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 자외선 열화에 강한 특성을 보이게 된다. 여기서, 본 발명에 사용되는 조사경화성 액상 접착수지 조성물의 구성이 상기 예에 한정되지 않음은 물론이다.
아울러 자외선 라디칼(Radical) 반응을 위해 조사경화성 액상 접착수지 조성물에 포함되는 광개시제로는 벤질디메틸케탈(Benzil dimethylketal)이 채용되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이러한 예에 한정되지 않고 그밖에 다양한 광개시제가 채용될 수 있음은 물론이다.
자외선 경화성 액상 접착수지 조성물을 사용하는 경우 투명한 상부기판(101)이나 베이스기판(100)을 통해 자외선을 조사할 수 있으므로 공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다. 대안으로, 조사경화성 액상 접착수지 조성물로는 전자빔 조사나, 가시광선 조사, 적외선 조사 등에 의해 경화되는 액상 접착수지 조성물이 사용 가능하다.
조사경화성 액상 접착수지 조성물의 충진이 완료된 후에는 충진물 내에 존재하는 기포를 소정의 주사기나 진공장비 등을 이용하여 제거하는 공정이 바람직하게 실시될 수 있다.
액상 접착수지 조성물 주입 공정(단계 S130)이 완료된 후에는 접착수지 주입구(105c)를 실링하여 주입된 액상 접착수지 조성물이 모듈 외부로 흘러나오지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이때 실링재로는 실리콘이나 에폭시 등이 채용될 수 있다.
경화 공정(단계 S140)에서는 도 6에 도시된 바와 같이 자외선 램프(202)를 이용하여 상부기판(101) 및 베이스기판(100)을 투과하도록 태양전지 모듈 내부로 자외선을 조사함으로써 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 경화시킨다.
경화 시스템은 자외선의 통과가 가능하도록 가운데 부분이 개방되거나 투명한 몸체를 가진 컨베이어(200)와, 컨베이어(200)를 사이에 두고 상, 하방에 각각 배치된 자외선 램프(202)를 구비하는 것이 바람직하다. 경화 공정에서는 충진 공정이 완료된 태양전지 모듈을 컨베이어(200)에 적재하여 상, 하 자외선 램프(202) 사이를 통과시킴으로써 태양전지 모듈의 베이스기판(100)과 상부기판(101)을 통하여 액상 접착수지 조성물을 조사 경화하는 작업을 실시한다.
자외선의 조사에 의해 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 고체 또는 반고체화 상태로 경화되어 베이스기판(100)과 상부기판(101)를 상호 접합하는 동시에 모듈 내부를 충진하는 수지 충진물(도 7의 104 참조)을 이루게 된다.
경화 공정(단계 S140)이 완료된 후에는 태양전지 모듈에서 지그(105)를 제거하는 공정을 수행한다(단계 S150). 이때 지그(105)는 제1몸체(105a)와 제2몸체(105b)를 서로 분리하거나, 힌지결합 방식의 경우 제1몸체(105a)와 제2몸체(105b)를 서로 벌리는 작업에 의해 모듈에서 간편히 제거될 수 있다.
비록 도면에는 미도시되었으나, 경화 공정이 완료된 이후에는 태양전지 모듈의 특성을 테스트 하는 공정과 태양전지 모듈의 테두리 부분에 소정의 금속외장을 장착하는 공정이 추가될 수 있다.
도 7에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈의 구성이 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 태양전지 모듈은 상호 대향하는 상부기판(101) 및 베이스기판(100)과, 상부기판(101)과 베이스기판(100) 사이에서 도체 리본(103)에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 다수의 태양전지 셀(102)과, 태양전지 셀(102)을 베이스기판(100) 상에 고정시키는 접착부재(106)와, 상부기판(101)과 베이스기판(100) 사이에 채워진 수지 충진물(104)을 포함한다.
베이스기판(100)으로는 유리판, PE시트(Polyethylene Sheet), PET시트(Polyethyleneterephthalate Sheet), 금속판 등이 채용되고, 상부기판(101)으로는 유리기판이나, 광투과성이 좋은 PE시트, PET시트, PC시트 등이 채용된다.
태양전지 셀(102)로는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 통상의 태양전지 셀이 채용 가능하다.
접착부재(106)는 액상 접착수지 조성물로 이루어진 충진재의 주입 공정에서 태양전지 셀(102)이 유동되지 않도록 태양전지 셀(102)을 베이스기판(100) 상에 고정시키는 기능을 제공한 것으로서, 완제품 상태에서도 그대로 모듈 내에 남아서 태양전지 셀(102)과 베이스기판(100) 간의 접착 성능을 강화하는 작용을 하게 된다.
모듈 제조과정에서 베이스기판(100) 및 상부기판(101)과 지그(105)에 의해 정의된 공간 영역은 수지 충진물(104)로 완전히 채워진다. 수지 충진물(104)은 조사경화성 액상 접착수지 조성물에 의해 형성된다.
수지충진물(104)의 바깥 둘레면은 베이스기판(100) 및 상부기판(101)의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치한다. 즉, 수지 충진물(104)의 바깥쪽에는 빈 공간(107)이 존재한다. 상기 빈 공간(107)은 모듈 제조과정에서 지그(105)가 위치하던 지점으로서, 필요에 따라 소정의 실링재나 외장재에 의해 채워질 수도 있다.
태양전지 모듈에 충진된 수지 충진물(104)에 있어서, 특히 상부기판(101)과 태양전지 셀(102) 사이에 위치하는 부분은 수지의 특성상 태양광에 대한 반사율을 낮춰주며, 전 파장대의 광을 모두 흡수하는 작용을 함으로써 수지 충진물(104)이 없는 경우에 비해 태양전지의 광전변환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
실제로, 태양전지 셀(102)의 사양이 동일한 소정의 태양전지 모듈 샘플들에 대하여 수지 충진물(104)을 형성한 경우(도 8 참조)와 수지 충진물(104)을 형성하지 않은 경우(도 9 참조)를 비교해 보면, 전지효율(Eff)이 각각 13.79%와 12.76%로 나타남으로써 태양전지 모듈의 성능이 개선됨을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 태양전지 모듈은 수지 충진물이 태양전지 셀을 견고하게 감싸서 보호하므로 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 도 14에 나타난 바와 같이 고온(High temperature), 냉한(Cold), 온도 사이클(Thermal Cycling), 습기(Humidity) 등에 대한 평가 특성이 우수하여 모듈에 포함된 접합부분에서의 들뜸(delamination)이 쉽게 발생하지 않는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 베이스기판 101: 상부기판
102: 태양전지 셀 103: 도체 리본
104: 수지 충진물 105: 지그
105c: 접착수지 주입구 106: 접착부재
102: 태양전지 셀 103: 도체 리본
104: 수지 충진물 105: 지그
105c: 접착수지 주입구 106: 접착부재
Claims (11)
- 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서,
(a) 베이스기판의 상면에 적어도 하나 이상의 태양전지 셀을 배열하는 단계;
(b) 상기 베이스기판의 가장자리 둘레에 대응하고 일부에 접착수지 주입구가 형성된 지그를 배치하는 단계;
(c) 상기 태양전지 셀을 덮도록 상기 베이스기판의 상부에 투명한 상부기판을 적층하는 단계;
(d) 상기 지그의 접착수지 주입구를 통하여 상기 베이스기판과 상부기판 사이의 공간으로 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 주입하여 충진하는 단계;
(e) 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 경화시키는 단계; 및
(f) 상기 지그를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 (d)에서,
상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물로서 자외선 경화성 액상 접착수지 조성물을 사용하고,
상기 단계 (e)에서,
상기 상부기판 및 상기 베이스기판 중 적어도 한 쪽을 통해 자외선을 조사하여 상기 경화 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제2항에 있어서, 상기 단계 (d)에서,
상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물은 점도가 50~300cps인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제2항에 있어서, 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물은,
카본닐기와 하나 이상의 수소공여제를 포함하고 탄소수가 3 내지 10인 시클로알킬 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 단계 (e)에서,
컨베이어의 상, 하방에 조사장치가 배치되어 있는 경화 시스템을 준비하는 단계;
상기 충진 공정이 완료된 태양전지 모듈을 상기 컨베이어에 적재하는 단계; 및
상기 컨베이어 및 조사장치를 동작시켜 상기 태양전지 모듈을 이송시키면서 상기 태양전지 모듈의 베이스 기판과 상부기판을 통하여 상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물을 조사 경화하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 단계 (d)에서,
상기 조사경화성 액상 접착수지 조성물의 충진 후 충진물 내에 존재하는 기포를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 지그는 제1몸체와 제2몸체를 포함하고,
상기 단계 (f)에서 상기 제1몸체와 제2몸체를 서로 분리하거나 벌려서 상기 지그를 제거하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서,
상기 태양전지 셀에 비해 작은 면적을 가진 접착부재를 사용하여 상기 태양전지 셀을 상기 베이스기판의 상면에 고정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,
상기 지그는 그 내주면이 상기 베이스기판의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 상호 대향하는 베이스기판 및 상부기판;
상기 베이스기판과 상부기판 사이에서 위치하는 복수개의 태양전지 셀;
상기 태양전지 셀을 상기 베이스기판에 고정시키는 접착부재; 및
상기 베이스기판과 상기 상부기판 사이에 채워진 수지 충진물;을 포함하고,
상기 수지충진물의 바깥 둘레면이 상기 베이스기판 및 상부기판의 가장자리단에 비해 상대적으로 안쪽에 위치하고,
상기 베이스기판 상에서, 각각의 태양전지 셀에 대응하는 상기 접착부재의 점유면적이 상기 태양전지 셀의 점유면적에 비해 작은 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 삭제
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