KR101786091B1 - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
본 발명의 태양전지 모듈은 일면에 양자점(QD) 층이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 이격 배치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된 태양전지 셀을 포함한다.
상기와 같은 발명은 태양광이 입사되는 기판의 일면에 양자점 층을 형성함으로써, 입사되는 광의 입사율을 높일 수 있는 효과가 있다.The solar cell module of the present invention includes a first substrate on which a quantum dot (QD) layer is formed on one surface, a second substrate disposed apart from the first substrate, and a solar cell disposed between the first substrate and the second substrate. .
The above-described invention has the effect of increasing the incident rate of incident light by forming a quantum dot layer on one surface of a substrate on which sunlight is incident.
Description
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 효율을 향상시키기 위한 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module, and more particularly, to a solar cell module for improving light efficiency.
일반적으로, 에너지 및 환경 문제로 인하여 태양전지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 특히 건축물의 외벽에 사용할 수 있는 건물 일체형 태양전지 모듈(BIPV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In general, interest in solar cells is rising due to energy and environmental problems. Particularly, research on a building integrated solar cell module (BIPV), which can be used for the outer wall of a building, has been actively conducted.
종래 태양전지 모듈은 서로 이격되도록 유리 기판이 배치되며, 상기 유리 기판 사이에 구비된 태양전지 셀이 구비되어 있다.Conventional solar cell modules are provided with a glass substrate spaced apart from each other, and a solar cell provided between the glass substrates.
하지만, 종래 태양전지 모듈은 태양광이 단순히 유리 기판을 거쳐 태양전지 셀로 입사되기 때문에 발전 효율을 향상시키기 어려운 문제점이 발생된다.However, in the conventional solar cell module, sunlight is incident on a solar cell through a glass substrate, so that it is difficult to improve power generation efficiency.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 태양광으로부터 입사되는 광의 입사율을 향상시키기 위한 태양전지 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a solar cell module for improving the incidence of light incident from sunlight.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 태양전지 모듈은 일면에 양자점(QD) 층이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 이격 배치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된 태양전지 셀을 포함한다.In order to achieve the above object, a solar cell module according to the present invention comprises a first substrate on which a quantum dot (QD) layer is formed on one surface, a second substrate spaced apart from the first substrate, And a plurality of solar cells.
본 발명은 태양광이 입사되는 기판의 일면에 양자점 층을 형성함으로써, 입사되는 광의 입사율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the incident rate of incident light by forming a quantum dot layer on one surface of a substrate on which sunlight is incident.
또한, 본 발명은 태양전지 셀로 입사되는 광의 입사율을 높여 태양전지 셀의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of improving the power generation efficiency of the solar cell by increasing the incident rate of light incident on the solar cell.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 구비된 CIGS 태양전지 셀을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 양자점 층을 중심으로 나타낸 단면도.
도 4 및 도 5는 도 2의 변형 예를 나타낸 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 다른 실시예를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view of a solar cell module according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a CIGS solar cell provided in a solar cell module according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a photovoltaic module according to the present invention centering on a quantum dot layer.
Figs. 4 and 5 are sectional views showing a modification of Fig. 2;
6 and 7 are sectional views showing another embodiment of the solar cell module according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 구비된 CIGS 태양전지 셀을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 양자점 층을 중심으로 나타낸 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 2의 변형 예를 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar cell module according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a CIGS solar cell provided in the solar cell module according to the present invention, FIG. 3 is a cross- And Figs. 4 and 5 are sectional views showing a modification of Fig. 2. Fig.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 서로 이격 배치된 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)과, 상기 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 배치된 다수의 태양전지 셀(500)을 포함하고, 상기 제1 기판(100)의 일면에는 양자점(Quantum Dot, QD) 층(300)이 형성된다.1 to 3, a solar cell module according to the present invention includes a
제1 기판(100)은 태양광이 입사되는 기판으로서 사각의 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.The
제1 기판(100)은 외부 충격 예컨대, 풍압, 우박, 적설 하중 등의 충격에도 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가지는 강화 유리로 형성될 수 있으며, 태양전지 셀(500)로 입사되어 반사된 태양광이 방출되지 않도록 철분 요소가 제거되거나 저철분의 강화 유리로 형성될 수 있다.The
이를 위해 제1 기판(100)은 파손 시 조각으로 깨어지지 않도록 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상인 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable that the number of broken pieces per unit area of the
제2 기판(200)은 제1 기판(100)에 후방에 이격 배치될 수 있다.The
제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 동일한 재질 예컨대, 사각 플레이트의 강화 유리로 형성될 수 있다.The
제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에는 태양전지 셀(500)이 배치된다.A
태양전지 셀(500)은 다수개가 구비될 수 있으며, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 태양전지 셀(500)은 효율과 내구성이 우수한 CIGS계 태양전지가 사용될 수 있다.The
보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 셀(500)은 유리 기판(510) 상에 이면 전극층(520), 광 흡수층(530), 투명 전극층(560)으로 이루어질 수 있으며, 광 흡수층(530)과 투명 전극층(560) 사이에는 제1 버퍼층(540) 및 제2 버퍼층(550)이 더 형성될 수 있다. 2, the
이면 전극층(520)은 유리 기판(510) 상의 중심 영역에 형성될 수 있다.The
이면 전극층(520)으로는 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있다. As the
또한, 이면 전극층(520)으로 몰리브덴 외에 전도성 재질인 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 동종 또는 이종 금속을 이용하여 두 개 이상의 층을 이루도록 형성될 수도 있다.The
이면 전극층(520) 상에는 광 흡수층(530)이 형성될 수 있다. A
광 흡수층(530)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함하며, CIGS, CIS, CGS, CdTe 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. The
예컨대, 광 흡수층(530)은 CdTe, CuInSe2, Cu(In,Ga)Se2, Cu(In,Ga)(Se,S)2, Ag(InGa)Se2, Cu(In,Al)Se2, CuGaSe2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. For example, the
상기 광 흡수층(530)의 상부에는 제1 버퍼층(540) 및 제2 버퍼층(550)이 순차적으로 형성된다. A
제1 버퍼층(540)은 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 물질로 형성될 수 있으며, 에너지 밴드갭은 이면 전극층(520)과 투명 전극층(560)의 중간 정도 크기인 약 1.9eV 내지 약 2.3eV일 수 있다. 이러한 제1 버퍼층(540)은 2개 이상의 층으로 형성될 수 있다.The
제2 버퍼층(550)은 산화아연(ZnO) 재질로 고저항성을 가지도록 형성되며, 이러한 제2 버퍼층(550)은 투명 전극층(560)과의 절연 및 충격 데미지를 방지할 수 있다.The
상기 제2 버퍼층(550) 상에는 투명 전극층(560)이 형성된다. A
투명 전극층(560)은 투명한 형태의 도전성 재질로 형성되며, 알루미늄이 도핑된 산화 아연인 AZO(ZnO:Al) 재질로 형성될 수 있다. The
투명 전극층(560)으로서 AZO 이외에도 광 투과율과 전기전도성이 높은 물질인 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO) 중 어느 하나의 물질을 포함하여 형성될 수 있다.The
도 1로 돌아가서, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에는 EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 시트(600)가 더 구비될 수 있다.Referring back to FIG. 1, an EVA (Ethyl Vinyl Acetate)
EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 시트(600)는 다수의 태양전지 셀(500)을 안정적으로 고정시키는 동시에 외부로부터의 습기 침투를 방지할 수 있다. EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 시트(600) 대신 백 시트를 사용하여도 무방하다.The EVA (Ethyl Vinyl Acetate)
한편, 제1 기판(100)의 일면에는 본 발명에 따른 양자점 층(300)이 형성될 수 있다.Meanwhile, the
상기 양자점 층(300)은 제1 기판(100)의 일면 예컨대, 태양전지 셀(500)에 대면하는 제1 기판(100)의 일면에 형성될 수 있다.The
이를 위해 제1 기판(100)의 일면에는 홈(120)이 다수개가 형성될 수 있으며, 상기 홈(120)에 양자점 층(300)을 도핑 및 경화시켜 형성할 수 있다.For this, a plurality of
양자점 층(300)은 나노 입자들이기 때문에 상기와 같은 나노 사이즈의 양자점 층(300)을 형성하기 위해 제1 기판(100)의 일면에 형성된 홈(120)은 나노 사이즈 예컨대, 1nm 내지 10nm로 형성될 수 있다.Since the
양자점 층(300)은 제1 기판(100)의 일면에 불규칙적 또는 규칙적으로 배열될 수 있다.The
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100)의 일면에 형성된 홈(120)은 단면이 반구 형상으로 형성될 수 있으며, 이로부터 홈(120)에 형성된 양자점 층(300)도 반구 형상으로 형성될 수 있다.3, the
특정 파장대의 태양광이 양자점 층(300)에 입사되면, 양자점 층(300)은 입사된 광을 다른 파장의 광으로 변환시켜 출사시킬 수 있으며, 이로 인해 태양광의 광 수집 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.When the solar light of a specific wavelength range is incident on the
태양광으로부터 입사되는 자외선은 파장이 짧아 태양전지 셀(500)에 도달하기가 용이하지 않은 반면, 가시광선은 태양전지 셀(500)에 용이하게 도달될 수 있기 때문에 양자점 층(300)은 자외선을 가시광선으로 변환시켜 광 수집 효율을 높일 수 있다.Since the ultraviolet ray incident from the sunlight has a short wavelength and is not easy to reach the
예컨대, 태양광으로부터 파장이 짧은 자외선을 입사받으면, 파장이 긴 가시광선으로 광 특성을 변환시킬 수 있다. 더 자세하게는 50nm 내지 320nm의 파장을 가지는 자외선 광이 입사되면 양자점 층(300)은 350nm 내지 750nm의 파장을 가지는 가시광으로 변환시켜 출사할 수 있다.For example, when an ultraviolet ray having a short wavelength is incident on the sunlight, the optical characteristic can be converted into a visible ray having a long wavelength. More specifically, when ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 320 nm is incident, the
상기와 같이 광 특성을 변화시키기 위해 양자점 층(300)의 크기 또는 재질에 따라 입사되는 태양광의 특성을 선택적으로 변경시킬 수 있다.In order to change the optical characteristics as described above, the characteristics of sunlight incident on the
양자점 층(300)으로는 황화 아연(ZnS) 또는 황하 카드뮴 입자(CdS)일 수 있다. 여기서, 황화 아연은 무색을 가지며 320nm 이하의 파장을 가지는 자외선을 500nm 내지 550nm의 파장을 가지는 녹색광을 출사할 수 있다.The
상기와 같이, 양자점 층(300)은 태양전지의 광 수집 효율을 높임으로써, 태양전지의 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the
양자점 층(300)이 형성 제1 기판(100)의 일면에는 보호층(400)이 더 형성될 수 있다. 보호층(400)은 제1 기판(100)에 형성된 양자점 층(300)이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 양자점 층(300)을 덮도록 형성될 수 있다.The
양자점 층(300)은 공기 중의 산소와 수분에 의해 산화 쉽게 발생될 수 있기 때문에 양자점 층(300)에 보호층(400)을 형성함으로써, 양자점 층(300)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.Since the
보호층(400)으로는 SiO2, TiO2 , Al2O3, AiN 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 특히, TiO2는 광 촉매 작용을 하기 때문에 태양전지의 발전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As the
상기에서는 양자점 층(300)을 반구 형상으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 형성할 수 있다.Although the
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100)의 일면에는 양자점 층(300)이 형성되며, 상기 양자점 층(300)을 덮도록 보호층이(400) 형성될 있다.4, a
상기 양자점 층(300)은 단면이 사각 형상으로 형성될 수 있다. The
이를 위해 제1 기판(100)의 일면에 사각 형상의 홈(120)을 형성시킬 수 있으며, 상기 홈(120)은 나노 사이즈 예컨대, 1nm 내지 10nm의 크기로 형성될 수 있다.For this, a
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100)의 일면에는 양자점 층(300)이 형성되며, 상기 양자점 층(300)을 덮도록 보호층(400)이 형성될 수 있다.5, a
상기 양자점 층(300)은 단면이 삼각 형상으로 형성될 수 있다.The
이를 위해 제1 기판(100)의 일면에 삼각 형상의 홈(120)을 형성시킬 수 있으며, 상기 홈(120)은 나노 사이즈 예컨대, 1nm 내지 10nm의 크기로 형성될 수 있다.For this, a
상기와 같이, 양자점 층(300)은 반구 형상에 한정되지 않고 사각, 삼각 등 다각 형상으로 형성될 있으며, 그 외에도 디스크 형상, 막대 형상, 다면체 형상으로 형성될 수도 있다.As described above, the
상기에서는 양자점 층(300)을 제1 기판의 일면에 불규칙 또는 규칙적으로 배열하였으나, 이에 한정되지 않고, 다음과 구성될 수 있다.In the above description, the
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.6 and 7 are sectional views showing another embodiment of the solar cell module according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은 서로 이격 배치된 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)과, 상기 제1 기판(100) 및 제2 기판(200) 사이에 배치된 다수의 태양전지 셀(500)을 포함하고, 상기 제1 기판(100)의 일면에는 양자점 층(300)이 형성된다. 여기서, 양자점 층(300)을 제외한 구성은 앞서 설명된 실시예의 구성과 동일하므로 생략한다.6, a solar cell module according to another embodiment of the present invention includes a
제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에는 다수의 태양전지 셀(500)이 이격 배치되어 있다. 제1 기판(100)의 일면에는 양자점 층(300)이 형성되며, 양자점 층(300)은 태양전지 셀(500)에 대면하는 제1 기판(100)에 다수개가 형성될 수 있다.A plurality of
다수개의 양자점 층(300)은 태양전지 셀(500)에 대응되는 영역(A)에 집중적으로 이격 배치하여 형성될 수 있으며, 이로 인해 양자점 층(300)의 개수를 줄이면서 태양전지 셀(500)의 광 흡수 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.The plurality of quantum dot layers 300 may be formed concentrically spaced apart from the region A corresponding to the
양자점 층(300)의 사이즈는 1nm 내지 10nm로 형성될 수 있으며, 그 형상은 반구, 다각, 디스크 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.The size of the
상기와 같이 양자점 층(300)을 형성하기 위해 제1 기판(100)의 일면에 나노 사이즈의 홈(120)을 형성할 수 있으며, 상기 홈(120)에 양자점 층(300)을 도핑 및 경화시켜 형성할 수 있다.In order to form the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은 서로 이격 배치된 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)과, 상기 제1 기판(100) 및 제2 기판(200) 사이에 배치된 다수의 태양전지 셀(500)을 포함하고, 상기 제1 기판(100)의 일면에 양자점 층(300)이 형성된다. 여기서, 양자점 층(300)의 구조를 제외한 구성은 앞서 설명된 실시예의 구성과 동일하므로 생략한다.7, the solar cell module according to another embodiment of the present invention includes a
제1 기판(100)의 일면에는 홈(120)이 형성되어 있으며, 상기 홈(120)에 양자점 층(300)이 형성될 수 있다.A
상기와 같은 양자점 층(300)을 형성하기 위해 양자점 들을 포함하는 분산액을 형성한 후 분산액을 제1 기판(100)에 형성된 홈(120)에 도포하여 형성할 수 있다. The dispersion containing the quantum dots may be formed to form the
분산액은 양자점들이 서로 엉켜 붙지 않도록 카르복실산계 분산제, 카르복실에스테르계 분산제, 올레인산계 분산제, 스테아르산계 분산제, 팔미트산계 분산제 및 핵실 포스포닉산계 분산제와 에탄올, 벤진 및 아세톤 등의 유기 용매가 혼합되어 형성될 수 있다.The dispersion is prepared by mixing a carboxylic acid-based dispersant, a carboxylester-based dispersant, an oleic acid-based dispersant, a stearic acid-based dispersant, a palmitic acid-based dispersant, and a nucleophilic phosphonic acid-based dispersant and an organic solvent such as ethanol, benzene, and acetone to prevent the quantum dots from becoming entangled with each other .
양자점 층(300)은 사각 플레이트 형상 또는 반구 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 양자점 층(300)은 제1 기판(100)의 일면에 보다 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써, 광 흡수 효율을 보다 향상시킬 수 있다.The
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. You will understand.
100: 제1 기판 200: 제2 기판
300: 양자점 층 400: 보호층
500: 태양전지 셀 600: EVA 시트100: first substrate 200: second substrate
300: Quantum dot layer 400: Protective layer
500: solar cell 600: EVA sheet
Claims (9)
상기 제1 기판의 일면에 형성된 홈;
상기 제1 기판 상에 배치되는 다수 개의 태양전지 셀들;
상기 다수 개의 태양전지 셀들 상에 배치되는 제2 기판;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 다수 개의 태양전지 셀들을 감싸는 보호시트;
상기 제1 기판 및 상기 보호시트 사이에 배치되는 보호층; 및
상기 제1 기판의 상기 홈에 배치되는 양자점 층(QD)을 포함하고,
상기 다수 개의 태양전지 셀들은 서로 이격되어 배치되고,
상기 홈은 상기 다수 개의 태양전지 셀들과 대응되는 영역에 형성되고,
상기 양자점 층은, 상기 다수 개의 태양전지 셀들에 대응되는 영역에 집중적으로 이격되어 배치되고,
상기 보호시트는 EVA(Ethyl Vinyl Acetate)를 포함하고,
상기 보호층은 TiO2를 포함하고,
상기 보호층은 상기 제1 기판의 일면 및 상기 양자점 층과 직접 접촉하는 태양전지 모듈.A first substrate on which sunlight is incident;
A groove formed on one surface of the first substrate;
A plurality of solar cells disposed on the first substrate;
A second substrate disposed on the plurality of solar cells;
A protective sheet disposed between the first substrate and the second substrate, the protective sheet surrounding the plurality of solar cells;
A protective layer disposed between the first substrate and the protective sheet; And
And a quantum dot layer (QD) disposed in the groove of the first substrate,
Wherein the plurality of solar cells are spaced apart from each other,
Wherein the grooves are formed in regions corresponding to the plurality of solar cells,
Wherein the quantum dot layer is disposed to be intensively spaced apart from a region corresponding to the plurality of solar cells,
Wherein the protective sheet comprises EVA (Ethyl Vinyl Acetate)
Wherein the protective layer comprises TiO 2 ,
Wherein the protective layer is in direct contact with one surface of the first substrate and the quantum dot layer.
상기 양자점 층은 상기 다수 개의 태양전지 셀들에 인접하는 상기 제1 기판의 일면에 형성된 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the quantum dot layer is formed on one surface of the first substrate adjacent to the plurality of solar cells.
상기 양자점 층은 50nm 내지 320nm의 파장을 가지는 광을 350nm 내지 750nm의 파장을 가지는 광으로 변환시키는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the quantum dot layer converts light having a wavelength of 50 nm to 320 nm into light having a wavelength of 350 nm to 750 nm.
상기 홈은 상기 제1 기판의 일면에 다수개가 형성되는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
And a plurality of grooves are formed on one surface of the first substrate.
상기 홈은 단면이 반구 형성, 다각 형상을 포함하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the groove includes a hemispherical shape in cross section and a polygonal shape in cross section.
상기 홈은 1nm 내지 10nm인 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
And the groove is 1 nm to 10 nm.
상기 양자점 층은 황화 아연 또는 황화 카드뮴을 포함하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the quantum dot layer comprises zinc sulfide or cadmium sulfide.
상기 보호시트는 상기 보호층과 직접 접촉하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the protective sheet is in direct contact with the protective layer.
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