KR101741400B1 - 태양전지 보호시트, 이의 제조방법, 태양전지 모듈, 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 보호시트, 이의 제조방법, 태양전지 모듈, 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 태양전지 보호시트는 고분자층 및 상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극을 포함하고, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 셀 영역과 커넥팅 영역으로 구성되고, 상기 커넥팅 영역은 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함한다.

Description

태양전지 보호시트, 이의 제조방법, 태양전지 모듈, 및 이의 제조방법{ENCAPSULATION SHEET FOR SOLAR CELL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양전지 보호시트, 이의 제조방법, 태양전지 모듈, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 대기 오염이나 지구 온난화 등의 환경문제 없이 전기로 변환할 수 있는 장점이 있어 최근 주목 받고 있다.
태양광 발전을 위해서는 태양전지 모듈이 필요하며, 이는 보호시트를 포함하는 여러 층이 적층된 구조를 가진다.
태양전지 모듈 및 보호시트는 태양전지 셀의 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나, 외부의 다른 구성으로 전달하는 복수의 전극을 포함한다. 복수의 전극은 태양전지 효율을 위해 면적이 작으면서도 전도성이 높은 것이 바람직하다.
다만, 면적이 작아짐에 따라 인접한 태양전지 셀들을 연결하는데 어려움이 있다. 예를 들어, 태양전지 모듈 제조 시 전극이 연결되지 않아서 통전되지 않는 전극이 생길 수 있고, 시간이 지나면서 고온 등의 환경에 장기간 노출됨에 따라 전극이 단락되는 문제점이 있다.
또한, 전극을 포함하는 시트를 사용하여 태양전지 모듈을 제조하는 경우, 태양전지 셀이 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 높이 단차가 존재해 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극에 얼라인 단차가 발생하여, 전극이 제대로 연결되지 않거나, 불완전하게 연결되는 문제점도 있다.
따라서, 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 안정적으로 연결할 수 있고, 단차를 최소화하여 신뢰성을 개선시킨 태양전지 보호시트 및 태양전지 모듈이 필요하다.
이와 관련한 선행 기술은 한국 공개특허 제2006-0101483호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 연결이 안정적인 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 단차를 최소화하여 전극 연결의 신뢰성이 향상된 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킨 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 태양전지 보호시트에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 보호시트는 고분자층 및 상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극을 포함하고, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 셀 영역과 커넥팅 영역으로 구성되고, 상기 커넥팅 영역은 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함한다.
다른 구체예에서, 상기 태양전지 보호시트는 제1 라인 전극의 단위 전극이 이웃하는 제2 라인 전극의 단위 전극과 커넥팅 영역에서 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 라인 전극의 단위 전극과, 제2 라인 전극의 단위 전극은 동일 평면 상에서 연결될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 단위 전극은 사선형일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 단위 전극은 웨이브형일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 복수의 전극은 서로 다른 라인 전극에 위치하는 단위 전극들이 서로 연결될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 태양전지 보호시트는 상기 셀 영역의 전극이 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함할 수 있다.
상기 제1 라인 전극의 단위 전극 및 제2 라인 전극의 단위 전극은 커넥팅 영역에서 반원 형태로 연결되고, 상기 제2 라인 전극은 이웃하는 또 다른 라인 전극의 단위 전극과 셀 영역에서 반원 형태로 연결되며, 상기 단위 전극은 제2방향으로 일체형으로 형성될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 태양전지 보호시트는 상기 커넥팅 영역과 고분자층 사이에 실드재가 개재되며, 상기 실드재는 제2 방향으로 연장되는 것일 수 있다.
상기 실드재는 높이(SH)가 50㎛ 내지 450㎛일 수 있다.
상기 실드재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylenevinylacetate, EVA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 제2 방향으로 2 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다.
상기 전극은, 도전체 및 상기 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함할 수 있다.
상기 도전체는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함할 수 있다.
상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 태양전지 보호시트 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 태양전지 보호시트 제조방법은 고분자층 상에 복수의 전극을 적층하는 단계를 포함하는 상기 태양전지 보호시트를 제조하는 방법일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일 구체예에서, 태양전지 모듈은 제1 보호시트, 상기 제1 보호시트에 대향하는 제2 보호시트 및 상기 제1 보호시트 및 상기 제2 보호시트 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀을 포함하고, 상기 제1 보호시트 또는 제2 보호시트는 상기 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호시트의 커넥팅 영역은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 커텍팅 영역과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 태양전지 모듈의 제조방법은 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호시트 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호시트를 위치시키는 단계 및 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호시트, 상기 태양전지 셀 및 상기 제1 보호시트를 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 연결이 안정적이고, 전극의 단차를 최소화하여 전극 연결의 신뢰성이 향상되며, 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킨 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 일 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 일 구현예를 태양전지 모듈에 적용하는 경우 전극의 배치를 나타내는 투시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 다른 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 간단히 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 일 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 다른 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 또 다른 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전극의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 적용한 태양전지 모듈의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "제1 방향"은 도 2에 따른 제1 방향을 의미하며, 제1 방향의 수직인 방향을 제2 방향으로 정의할 수 있다.
본 명세서에서 "셀 영역"은 단위 전극 중, 태양전지 모듈 제조 시 태양전지 셀에 접촉되는 전극 영역을 의미한다.
본 명세서에서 "커넥팅 영역"은 단위 전극 중 셀 영역이 아닌 영역으로써, 태양전지 모듈 제조 시, 인접한 셀을 연결시키는 전극 영역을 의미한다.
본 명세서에서 "평행"은 셀 영역과 동일 평면 상을 전제로 하며, 곡선에 대해 적용하는 경우 그 곡선의 접선 방향에 대해 평행인 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
태양전지 보호시트
도 1을 참고하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 일 구현예에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다. 도 1은 전극이 4개인 태양전지 보호시트를 도시하고 있으나, 이는 구조의 설명을 돕기 위해 간략히 도시한 것이며, 이에 제한되지 않는다. (이하, 다른 도면도 동일함)
본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트(100)는 고분자층(10) 및 상기 고분자층(10) 상에 배열된 복수의 전극(20)을 포함하고, 상기 복수의 전극(20)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 일정한 간격(D)로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 셀 영역(17)과 커넥팅 영역(19)으로 구성되고, 상기 커텍팅 영역(19)은 커넥팅 영역 평면 상에 투영할 때 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함한다.
이하, 각 구성요소를 구체적으로 살펴본다.
고분자층(10)은 태양전지 셀을 보호하고, 복수의 전극(20)과 함께 적층체를 이룰 수 있다. 구체적으로, 고분자층(10)은 점성을 가지도록 가열되어 상기 복수의 전극(20)을 고정시킬 수 있다.
상기 고분자층(10)은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 화합물은 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체를 제외한 실리콘계 화합물일 수 있으며, 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸에틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리디페닐실록산 중 폴리에틸페닐실록산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체는 상기 실리콘계 화합물 중 하나 이상;과 올레핀계 화합물, 에스테르계 화합물 및 우레탄계 화합물 중 하나 이상;을 중합하여 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 고분자층(10)은 고열전도성 절연물질，방열물질, 투명물질, 산화방지제, UV 흡수제, 열중합물질 및 광변환물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입사된 태양광을 시트 내면에서 반사시켜 태양광 흡수를 증가시키는 물질을 포함할 수 있다.
복수의 전극(20)은 전극에 도달한 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나 또는 외부의 다른 구성으로 전달하는 역할을 한다. 구체적으로, 도 1을 참고하면 상기 복수의 전극(20)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 일정한 간격(D)로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열될 수 있다.
상기 단위 전극(20)은 셀 영역(17)과 커넥팅 영역(19)을 포함한다. 상기 셀 영역(17)은 태양전지 모듈 제조 시, 태양전지 셀에 접촉되는 전극 영역을 의미하고, 상기 커넥팅 영역(19)은 셀 영역이 아닌 영역으로써, 태양전지 모듈 제조 시, 인접한 셀을 연결시키는 전극 영역을 의미한다.
본 발명의 태양전지 보호시트는 커넥팅 영역(19)의 전극이 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함으로써, 인접한 태양전지 셀의 전극과 안정적으로 연결이 가능하여, 공정이 쉽고 불량을 최소화할 수 있다. 상기 "평행"은 셀 영역과 동일 평면 상을 전제로 하며, 곡선에 대해 적용하는 경우 그 곡선의 접선 방향에 대해 평행인 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 커넥팅 영역(19)의 전극이 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함하는 구조는 커넥팅 영역(19)의 전극 간의 접촉을 용이하게 할 수 있는 구조는 모두 포함될 수 있다. 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함하는 전극을 구비한 태양전지 보호시트는, 태양전지 모듈 제조 시 상하로 반전되어 적층되어, 평행하지 않은 부분이 서로 교차하게 되므로 안정적인 전극 연결이 가능하며, 공정이 쉽고 불량을 최소화할 수 있다.
예를 들어, 일 구현예로 도 1을 참고하면 커넥팅 영역(19)의 전극은 제1 방향과 평행하지 않은 직선 형태일 수 있다. 구체적으로 상기 커넥팅 영역(19)이 사선형일 수 있다. 이때 상기 커넥팅 영역을 포함하는 태양전지 보호시트로 태양전지 모듈을 제조하는 경우 커넥팅 영역(19)의 전극이 "X" 자 형태로 겹쳐지게 되므로, 전극의 연결이 안정적이며, 공정이 용이하다. (도 2 참고)
다른 구현예로 도 3를 참고하면 커넥팅 영역은 웨이브형(물결모양 형태)일 수 있다. 이러한 형태는 커넥팅 영역(19)이 2 이상의 곳이 접촉될 수 있으므로, 전극 간 접촉에 신뢰성이 더욱 높다.
다른 구체예에서, 도 4를 참고하면 상기 태양전지 보호시트는 제1 라인 전극의 단위 전극이 이웃하는 제2 라인 전극의 단위 전극과 커넥팅 영역에서 서로 연결될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 도 5 내지 도 7을 참고하면 상기 태양전지 보호시트는 상기 셀 영역(17)의 전극이 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함할 수 있다. 커넥팅 영역(19)뿐만 아니라 셀 영역(17)의 전극도 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함할 수 있으며, 이 경우 전극 형성 공정이 쉽고 단순해지는 장점이 있다. 구체적으로 셀 영역 및 커넥팅 영역이 사선형(도 5 참조) 이거나, 웨이브형(도 6 참조)일 수 있다. 또한 도 7을 참고하면, 상기 복수의 전극은 서로 다른 라인 전극에 위치하는 단위 전극들이 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 라인 전극의 단위 전극 및 제2 라인 전극의 단위 전극은 커넥팅 영역에서 반원 형태로 연결되고, 상기 제2 라인 전극은 이웃하는 또 다른 라인 전극의 단위 전극과 셀 영역에서 반원 형태로 연결되며, 상기 단위 전극은 제2방향으로 일체형으로 형성될 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참고하여 상기 전극의 구조를 보다 자세히 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면도를 간략히 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전극의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 8 및 도 9를 참고하면 상기 전극은, 도전체(21) 및 상기 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)를 포함하고, 상기 도전성 소재(22)는 녹는점이 200 ℃ 이하, 구체적으로 100℃ 내지 200℃인 합금을 포함할 수 있다. 상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 상기 도전체 상에 적층 또는 코팅될 수 있다. 상기 전극은 녹는점이 200 ℃ 이하인 도전성 소재를 포함함으로써, 200 ℃ 이하, 구체적으로 100℃ 내지 200℃, 더욱 구체적으로 150℃ 내지 200℃의 공정으로 인접한 셀의 전극과 연결 및 통전될 수 있어, 공정성이 우수한 장점이 있다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 상기 도전체(21)은 리본 또는 와이어 형태로 형성될 수 있다. 도전체(21)의 폭(w)과 두께(t2), 직경(D1, D2)는 특별히 제한되지 않지만, 폭(w), 두께(t2), 직경(D1, D2)은 각각 50 ㎛ 내지 2 mm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 도전체(21)는 폭(W) 또는 직경(D1)과 제1 방향으로 배열된 전극의 개수의 곱은 2.5mm 내지 5.5mm(하기 식 1 참고), 구체적으로 3.5mm 내지 4.5mm의 범위일 수 있다.
[식 1]
2.5 mm ≤ 도전체의 폭(W) 또는 직경(D1) × 제1 방향으로 배열된 전극의 개수 ≤ 5.5 mm
상기 범위에서 태양전지 셀의 효율 및 전극 패턴 간의 얼라인이 우수하다.
일 구체예에서, 상기 도전체(21)이 도 8과 같이 와이어 형태인 경우, 도전체(21)의 직경(D1)은 50 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 이 경우 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)의 두께(D2)는 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 구체예에서, 상기 도전체(21)이 도 9와 같이 리본 형태인 경우, 도전체(21)의 두께(t2)는 50 ㎛ 내지 100 ㎛, 폭(w)은 200 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 이 경우 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)의 두께(t1)는 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 복수의 전극은 제1 방향과 수직하는 방향으로 2 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 전극이 리본 형태인 경우에는 2 내지 10 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있으며, 와이어 형태인 경우에는 5 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다. 상기 범위에서, 태양전지의 효율이 우수하다.
상기 도전체(21)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속을 2 이상 포함하는 경우 합금형태일 수 있다.
상기 도전성 소재(22) 중 녹는점이 200 ℃ 이하, 구체적으로 100℃ 내지 200℃인 합금으로는 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금을 적용할 수 있다.
구체예에서, 상기 전극과 고분자층 사이에 접착제 및 점착제(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 복수의 전극은 접착제 또는 점착제를 매개로 고분자층에 접착될 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참고하여 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 적용한 모듈의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
또 다른 구체예에서, 도 10을 참고하면 상기 태양전지 보호시트는, 단위 전극의 상기 커넥팅 영역(19)과 고분자층(10) 사이에 실드재(40)가 개재되며, 상기 실드재(40)는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 고분자층(10), 상기 단위 전극은 본 발명의 일 구체예에 따른 고분자층 및 단위 전극과 실질적으로 동일하며, 이하 실드재(40)를 중심으로 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다.
도 10을 참고하면, 상기 실드재(40)는 복수의 전극 일 단(커넥팅 영역) 하부에 제2 방향으로 형성되어, 태양전지 모듈 제조 시 전극의 단차를 줄일 수 있는 장점이 있다. 도 11을 참고하면, 제2 보호시트(600)가 실드재(40)를 포함함으로써, 제2 보호시트(600)의 전극(620)과 제1 보호시트(500)의 전극(520)은 태양전지 셀(400)에 의해 생기는 단차를 상쇄할 수 있으므로, 전극 간의 전기적 연결이 안정적이고, 시간이 지나도 단락의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 고분자 시트(및 고분자 시트 상에 형성될 수 있는 유리기재)가 투명하기 때문에, 태양전지 모듈 전면에서는 인접 셀 간에 연결되는 전극들이 시각적으로 보이며, 이는 태양전지 모듈이 설치될 장소에 따라서는 외관의 개선이 필요할 수 있다.
본 발명의 실드재(40)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 중 하나 이상을 포함하는 불투명 재질로 형성되어 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킬 수 있다. 특히, 상기 실드재(40)는 내열성, 방열성 및 내구성과 변색을 최소화하기 위해 기능성 첨가제를 포함 또는 코팅할 수 있다. 상기 기능성 첨가제는 방열물질, 내후성 물질, 절연물질, 산화방지제, 자외선안정제, 난연제, 대전방지제, 충진제, 착색제, 가소제, 열안정제, 블로킹방지제, 슬립제 및 핵제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실드재는 높이(SH)가 50㎛ 내지 450㎛, 구체적으로 100㎛ 내지 350㎛, 더욱 구체적으로 150㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 상기 높이 범위에서, 전극의 단차를 최소화할 수 있고, 실드성 및 내구성도 우수하다. 상기 실드재 폭은 태양전지 셀의 간격 및/또는 태양전지 모듈에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
도 11은 하나의 보호시트에만 실드재(40)가 형성된 것을 적용하는 태양전지 모듈을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 및 제2 보호시트 모두 실드재가 형성된 것으로 적용할 수 있으며, 이 때 실드재 높이(SH)를 작게 하여도 전극의 단차를 최소화할 수 있고, 단차를 두개의 보호시트에 분산하여 줄임으로써, 보다 안정적인 구조를 이룰 수 있다.
상기 태양전지 보호시트는 복수의 전극(20)이 형성되지 않은 고분자층(10) 반대 면에 일반 유리, 강화 유리, 배강도 유리, 투명 고분자 기재 또는 유리섬유를 포함하는 고분자 기재를 포함하거나, 백시트(back sheet)를 더 포함할 수 있다. 상기 백시트는 태양전지 모듈에 적용되는 것이면 제한 없이 적용할 수 있다.
태양전지 보호시트 제조방법
본 발명의 다른 관점은 태양전지 보호시트 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 태양전지 보호시트 제조방법은 고분자층(10) 상에 복수의 전극(20)을 적층하는 단계를 포함하는 방법으로 상기 태양전지 보호시트를 제조할 수 있다. 상기 고분자층(10)의 형성은 카렌다 공법, 공압출 공법, 고분자층용 조성물을 기재 등에 도포하여 건조 또는 경화하거나, 고분자 시트를 가열하여 합지하거나, 점착제 또는 접착제를 매개로 고분자층을 접착하는 방법으로 형성할 수 있다.
다른 구체예에서, 태양전지 보호시트 제조방법은 고분자 시트의 일면에 접착제를 패턴 형태로 도포하는 단계, 및 상기 패턴 형태로 도포된 접착제를 매개로 상기 고분자 시트의 일면에 복수의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 형성될 수 있다. 상기 전극은 도전성 금속 및 상기 도전성 금속 상에 형성되는 도전성 소재를 포함할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 고분자층(10) 상에 복수의 전극(20)의 일단부에 대응되는 영역에 실드재(40)를 위치시키는 단계, 그 위에 복수의 전극(20)을 적층하는 단계로 실드재를 포함하는 태양전지 보호시트를 제조할 수 있다.
상기 태양전지 보호시트 제조방법은 복수의 전극(20)이 형성되지 않은 고분자층(10) 반대 면에 일반 유리, 강화 유리, 배강도 유리, 투명 고분자 기재 또는 유리섬유를 포함하는 고분자 기재를 형성하는 단계 및/또는 백시트(back sheet)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 백시트는 태양전지 모듈에 적용되는 것이면 제한 없이 적용할 수 있다.
태양전지 모듈
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈에 관한 것이다. 도 12를 참고하여 본 발명의 구체예에 따른 태양전지 모듈을 설명한다. 도 12는 본 발명의 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 12에 따르면, 본 발명의 구체예에 따른 태양전지 모듈(1000)은 제1 보호시트(200), 상기 제1 보호시트(200)에 대향하는 제2 보호시트(300), 및 상기 제1 보호시트(200) 및 상기 제2 보호시트(300) 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀(400)을 포함하고, 상기 제1 보호시트(200) 또는 상기 제2 보호시트(300)는 상기 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호시트(200) 및 제2 보호시트(300)는 본 발명의 일 관점의 태양전지 보호시트일 수 있고, 예를 들어 제1 보호시트(200) 및 제2 보호시트(300)는 각각 고분자층(210, 310) 및 복수의 전극(220, 320)을 포함하고, 상기 전극은 각각 도전체 및 도전성 소재를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호시트(200) 및 상기 제2 보호시트(300)는 각각 복수의 전극을 포함하고, 상기 제1 보호시트의 전극은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 일정한 간격(D)로 이격 배열된 라인전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 제1 보호시트(200)의 전극은 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트(300)의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되어 서로 연결될 수 있다. (도 12의 J 참고) 이 경우, 상기 태양전지 셀은 인접한 태양전지와 직렬로 연결되는 효과가 있다. 상기 제1 보호시트의 전극(220)과 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 전극(320)의 도전성 소재는 라미네이션 공정에 의해 용융되어 결합되고, 이로써 전기적 연결이 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 보호시트(200) 및 상기 제2 보호시트(300)의 고분자층(210, 310)은 라미네이션 공정을 통하여 전극(220, 320)을 감싸는 형태로 융착될 수 있으며, 제1 보호시트(200)의 도전성 소재는 라미네이션 공정에 적용되는 200 ℃ 이하, 구체적으로 100℃ 내지 200℃, 더욱 구체적으로 150℃ 내지 200℃의 온도에서 용융되므로, 이를 통해 제1 보호시트(200)의 도전성 소재는 태양전지 셀(400)의 상부와 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제2 보호시트(300)의 도전성 소재는 태양전지 셀(400)의 하부와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 보호시트(200)에 포함되는 전극(230)은 태양전지 셀(400)의 상부에 형성된 상부 전극(예: 핑거전극, 미도시)과 연결되고, 상기 상부 전극(예: 핑거전극)에 도달한 전류를 해당 태양전지 셀(400)의 외부로 전달할 수 있다. 구체적으로, 제1 보호시트(200)에 포함되는 전극(220)은 상부 전극에 도달한 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나 또는 외부의 다른 구성으로 전달할 수 있다.
또한, 제2 보호시트(300)에 포함되는 전극(220)은 태양전지 셀(400)의 하부에 형성된 하부 전극(미도시)과 연결되고, 해당 태양전지 셀(400)의 외부에서 전달되는 전류를 해당 하부 전극으로 전달할 수 있다. 이를 통하여, 복수의 태양전지 셀에서 발생된 전류를 직렬로 연결한 결과를 얻을 수 있다.
태양전지 모듈 제조방법
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체예에서, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 방법은 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호시트 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호시트를 위치시키는 단계 및 200 ℃ 이하, 구체적으로 150℃ 내지 200℃, 더욱 구체적으로 150℃ 내지 200℃의 온도에서 상기 제1 보호시트, 상기 태양전지 셀 및 상기 제2 보호시트를 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호시트는 고분자층 및 복수의 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수의 전극은 상기 고분자층 상에 패턴화 된 전극일 수 있다. 상기 전극은 도전체 및 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하고, 제2 보호시트 및 태양전지 셀을 덮도록 제1 보호시트를 위치시키고, 200 ℃ 이하, 구체적으로 150℃ 내지 200℃, 더욱 구체적으로 150℃ 내지 200℃의 온도에서 상기 제1 보호시트, 상기 태양전지 셀 및 상기 제2 보호시트를 합지할 수 있다. 상기 제1 보호시트는 제2 보호시트와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 합지는 상기 제1 보호시트(200)의 전극이 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트(300)의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되도록 합지할 수 있다. 이로써, 상기 태양전지 셀의 상부 전극 및 하부 전극은 제1 보호시트의 전극 및 제2 보호시트의 전극 각각과 전기적으로 연결될 수 있고, 특히 제1 보호시트의 전극이 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10, 210, 310, 510, 610: 기재층 17: 셀 영역
19: 커넥팅 영역 20, 220, 320, 520, 620: 전극
21: 도전체 22: 도전성 소재
30, 400: 태양전지 셀 40: 실드재
200, 500: 제1 보호시트 300, 600: 제2 보호시트
1000: 태양전지 모듈

Claims (20)

  1. 고분자층; 및
    상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극;을 포함하고,
    상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고,
    상기 단위 전극은 셀 영역과 커넥팅 영역으로 구성되고,
    상기 커넥팅 영역은 커넥팅 영역 평면 상에 투영할 때 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함하며,
    상기 전극은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 태양전지 보호시트.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 라인 전극의 단위 전극이 이웃하는 제2 라인 전극의 단위 전극과 커넥팅 영역에서 서로 연결되는 태양전지 보호시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 라인 전극의 단위 전극과, 제2 라인 전극의 단위 전극은 동일 평면 상에서 연결되는 것인 태양전지 보호시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 전극은 사선형인 태양전지 보호시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단위 전극은 웨이브형인 태양전지 보호시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 서로 다른 라인 전극에 위치하는 단위 전극들이 서로 연결되는 태양전지 보호시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셀 영역이 제1 방향과 평행하지 않는 부분을 적어도 한 곳 이상 포함하는 태양전지 보호시트.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 라인 전극의 단위 전극 및 제2 라인 전극의 단위 전극은 커넥팅 영역에서 반원 형태로 연결되고,
    상기 제2 라인 전극은 이웃하는 또 다른 라인 전극의 단위 전극과 셀 영역에서 반원 형태로 연결되며,
    상기 단위 전극은 제2방향으로 일체형으로 형성되는 태양전지 보호 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커넥팅 영역과 고분자층 사이에 실드재가 개재되며,
    상기 실드재는 제2 방향으로 연장되는 태양전지 보호시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실드재는 높이가 50㎛ 내지 450㎛인 태양전지 보호시트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 실드재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 중 하나 이상을 포함하는 태양전지 보호시트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함하는 태양전지 보호시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 제2 방향으로 2 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열되는 것인 태양전지 보호시트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 전극은,
    도전체 및 상기 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함하고,
    상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함하는 태양전지 보호시트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도전체는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함하는 태양전지 보호시트.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금인 태양전지 보호시트.
  17. 고분자층 상에 복수의 전극을 적층하는 단계;를 포함하는 제1항의 태양전지 보호시트 제조방법.
  18. 제1 보호시트;
    상기 제1 보호시트에 대향하는 제2 보호시트; 및
    상기 제1 보호시트 및 상기 제2 보호시트 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀;
    을 포함하고,
    상기 제1 보호시트 또는 제2 보호시트는 제1항의 태양전지 보호시트를 포함하는 태양전지 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 보호시트의 커넥팅 영역은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 커텍팅 영역과 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈.
  20. 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계;
    상기 제2 보호시트 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호시트를 위치시키는 단계; 및
    200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호시트, 상기 태양전지 셀 및 상기 제1 보호시트를 합지하는 단계;
    를 포함하는 제18항의 태양전지 모듈의 제조방법.

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101077504B1 (ko) 2010-08-17 2011-10-28 엘지전자 주식회사 태양전지 모듈
JP2014154671A (ja) 2013-02-07 2014-08-25 Nitto Denko Corp インターコネクタ

Patent Citations (2)

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