KR101645534B1 - 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 모듈과, 상기 태양 전지 모듈 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 태양 전지 모듈 표면에 부착됨을 방지하고 태양 전지 모듈이 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어질 수 있다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 태양 전지 모듈 위에 오염물을 방지할 수 있는 불소 수지를 덮어씌워 태양 전지 모듈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어짐을 방지할 수 있고, 태양 전지 모듈 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양 전지 모듈 위에 불소 수지를 코팅하여 내구성을 향상시킨 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 지구 환경 문제와 화석 연료의 고갈 등에 따른 신 재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중 무공해 에너지원인 태양광 발전에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
태양광 발전 원리가 적용되는 태양 전지(Solar Cell)는 태양광을 전기 에너지로 전환시키는 반도체 소자로서, 일반적으로 단결정 또는 다결정 또는 비정질 실리콘계의 반도체로부터 제조되며, 다이오드(diode)와 유사한 기본 구조를 가진다.
상기 태양 전지는 태양광을 용이하게 흡수할 수 있도록 외부 환경에 장기간 노출되어야 하므로, 셀을 보호하기 위한 여러 가지 패키지 작업이 수행되어 유닛(Unit) 형태로 제조되며, 이러한 유닛을 태양 전지 모듈이라 한다.
일반적으로, 태양 전지의 패키징에 사용되는 시트는 20년 이상 외부 환경에 노출된 상태에서도 태양 전지를 안정적으로 보호할 수 있도록 내후성 및 내구성이 우수해야만 한다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 공개특허번호 "10-2010-0071246"호의 "태양 전지 모듈"이 출원되어 공개되었는데, 상기 태양 전지 모듈은 태양 전지 셀과, 상기 태양 전지 셀의 전면에 부착된 글라스, 상기 태양 전지 셀과 글라스 사이에 배치된 적외선 반사 필름, 및 상기 태양 전지 셀의 후면에 부착되며, 반사 필름이 구비된 백 시트를 포함한다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 옥외 설치되는 태양 전지 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있는 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 모듈과, 상기 태양 전지 모듈 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 태양 전지 모듈 표면에 부착됨을 방지하고 태양 전지 모듈이 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 태양 전지 모듈 위에 오염물을 방지할 수 있는 불소 수지를 덮어씌워 태양 전지 모듈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어짐을 방지할 수 있고, 태양 전지 모듈 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 태양 전지 모듈의 수명을 증대시키고, 옥외에 설치된 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 줄임과 동시에 내구성을 증대시킬 수 있다.
도면 1은 본 발명의 종단면도,
도면 2는 태양 전지 모듈의 종단면도.
도면 2는 태양 전지 모듈의 종단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 도면 1에 도시한 바와 같이, 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 모듈(1)과, 상기 태양 전지 모듈(1) 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 태양 전지 모듈(1) 표면에 부착됨을 방지하고 태양 전지 모듈(1)이 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재(3)로 이루어질 수 있다.
상기 태양 전지 모듈(1)은 도면 1에 도시한 바와 같이, 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(5)와, 상기 태양 전지(5) 위에 배치되어 태양광을 투과시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 글라스(7), 상기 태양 전지(5) 밑에 배치되어 태양광의 반사나 유출을 줄임과 동시에 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백 시트(9)(Back Sheet), 상기 글라스(7)와 태양 전지(5) 사이에 적층 되어 글라스(7)와 태양 전지(5)를 접착시킴과 더불어 태양광의 투과율을 높이며 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 상부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트(11), 및 상기 태양 전지(5)와 백 시트(9) 사이에 적층 되어 태양 전지(5)와 백 시트(9)를 접착시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 하부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)시트로 구성될 수 있다.
상기 백 시트(9)에는 태양광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양 광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(5)에 빛을 가둔다.
상기 태양 전지(5)는 도면 2에 도시한 바와 같이, 입사되는 태양광을 굴절 및 반사시키기 위해 아래 면이 표면 조직화(Texturing)된 제1 TCO(Transparent Conductive Oxide)층(15)과, 상기 제1 TCO층(15)의 아랫면에 배치된 상태에서 입사된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 a-Si(amorphous-Silicon)층(17), 상기 a-Si층(17)의 아랫면에 배치되고 태양광을 굴절 및 반사하여 가두기 위해 윗면이 표면 조직화된 제2 TCO(Transparent Conductive Oxide)층(19), 상기 제2 TCO층(19)의 아랫면에 배치된 상태에서 태양 전지(5)에서 발생한 광기전력을 외부 인출하기 위한 실버(Silver)층(21), 및 상기 a-Si층(17)의 중간에는 a-Si층(17)의 내부에서 태양광이 반사되도록 중간 반사층 역할을 하는 c-Si핀층(23)으로 구성될 수 있다.
상기 오염 방지 부재(3)는 불소(PVDF) 수지(4)이고, 상기 불소(PVDF) 수지(4)는 40wt% 불소폴리올(fluorine containing polyol)과, 5wt%의 가교제, 및 55wt%의 용매로 구성될 수 있다.
상기 불소(PVDF) 수지(4)는 방오 기능을 통해 유지 성분이 태양 전지 모듈(1) 표면에 부착됨을 방지함으로써 옥외에서 태양 전지 모듈(1)의 내후성을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 불소폴리올은 발수 성능을 향상시키기 위해 폴리올 대비 불소 비율이 20% 이상이어야 하는데, 이때 불소의 양이 증가할 수 있도록 발수 성능이 높아지게 된다.
또, 상기 불소 수지의 발수 능력을 확인하기 위해 불소 수지 위의 액체에 대한 접촉각 시험을 실시한 결과 액체와 불소 수지 사이의 접촉각이 90도 이상으로 액체가 불소 수지를 적시지 않았다.
이때, 태양 전지 모듈(1) 위에 코팅된 불소 수지의 두께가 500nm 이상일 때 접촉각을 90도 이상으로 유지할 수 있어 불소 수지의 발수 능력을 확보할 수 있었다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 태양 전지 모듈 위에 오염물을 방지할 수 있는 불소 수지를 덮어씌워 태양 전지 모듈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어짐을 방지할 수 있고, 태양 전지 모듈 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 태양 전지 모듈의 수명을 증대시키고, 옥외에 설치된 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 줄임과 동시에 내구성을 증대시킬 수 있다.
1. 태양 전지 모듈 3. 오염 방지 부재
4. 불소 수지 5. 태양 전지
7. 글라스 9. 백 시트
11. 상부 EVA 시트 13. 하부 EVA 시트
15. 제1 TCO층 17. a-Si층
19. 제2 TCO층 21. 실버층
23. c-Si핀층
4. 불소 수지 5. 태양 전지
7. 글라스 9. 백 시트
11. 상부 EVA 시트 13. 하부 EVA 시트
15. 제1 TCO층 17. a-Si층
19. 제2 TCO층 21. 실버층
23. c-Si핀층
Claims (3)
- 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 모듈(1)과,
상기 태양 전지 모듈(1) 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 태양 전지 모듈(1) 표면에 부착됨을 방지하고 태양 전지 모듈(1)이 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재(3)로 이루어지고,
상기 태양 전지 모듈(1)은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(5)와,
상기 태양 전지(5) 위에 배치되어 태양광을 투과시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 글라스(7),
상기 태양 전지(5) 밑에 배치되어 태양광의 반사나 유출을 줄임과 동시에 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백 시트(9)(Back Sheet),
상기 글라스(7)와 태양 전지(5) 사이에 적층 되어 글라스(7)와 태양 전지(5)를 접착시킴과 더불어 태양광의 투과율을 높이며 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 상부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트(11),
상기 태양 전지(5)와 백 시트(9) 사이에 적층 되어 태양 전지(5)와 백 시트(9)를 접착시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지(5)를 보호하는 하부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)시트로 구성되며,
상기 오염 방지 부재(3)는 불소(PVDF) 수지(4)이고,
상기 불소(PVDF) 수지(4)는 40wt% 불소폴리올(fluorine containing polyol)과, 5wt%의 가교제, 및 55wt%의 용매로 구성되며,
상기 백 시트(9)에는 태양광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양 광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(5)에 빛을 가두는 구조이고,
상기 불소폴리올은 발수 성능을 향상시키기 위해 폴리올 대비 불소 비율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈.
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