KR101786162B1 - 태양광 발전장치 및 태양광 발전장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 태양광 발전장치는 다수 개의 태양전지 셀들을 지지하는 지지기판; 상기 지지기판의 일부를 관통하도록 형성되는 홀; 상기 홀을 메우도록 형성되는 절연체; 및, 상기 다수개의 태양전지 셀들과 연결되고 상기 절연체를 관통하도록 형성되는 버스 바;를 포함한다.

Description

태양광 발전장치 및 태양광 발전장치의 제조방법 {SOLAR CELL APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이다.

예로서 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg : Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력 : Photovoltage)이 발생하게 된다. 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이 동작원리이다.

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.

특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.

이러한 태양전지에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성을 향상시키고 생산성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.

태양전지에서 생선된 전류가 버스 바를 통해 정션박스와 연결되는데, 일반적으로 태양전지 패널의 상면에 형성되는 버스 바를 정션박스와 연결시키기 위해 태양전지 기판에 양극과 음극의 홀을 각각 형성하는데, 복수개의 홀 사이의 균열로 인해 태양전지 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 존재한다.

실시예는 지지기판에 형성되는 홀의 개수를 감소시켜 후 지지기판이 손상되거나, 이후 공정에서의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 생산성을 향상시키는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.

실시예에 따른 태양광 발전장치는 다수 개의 태양전지 셀들을 지지하는 지지기판; 상기 지지기판의 일부를 관통하도록 형성되는 홀; 상기 홀을 메우도록 형성되는 절연체; 및, 상기 다수개의 태양전지 셀들과 연결되고 상기 절연체를 관통하도록 형성되는 버스 바;를 포함한다.

실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판에 형성되는 홀을 하나로 감소시키고, 상기 홀에 절연체를 삽입한다. 이에 따라 홀의 생성공정이 감소될 수 있어, 생산성이 향상될 수 있다.

또한 지지기판에 복수개의 홀을 형성한 후의 공정에서 발생할 수 있는 불량률을 감소시킬 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에서, A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 바, 프레임, 기판, 홈 또는 막 등이 각 패널, 바, 기판, 홈 또는 막 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2에서, A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 패널(300), 상기 태양전지 패널(300)의 일측에 형성된 홀(50), 상기 홀(50)의 적어도 일부를 메우도록 형성되는 절연체(75), 상기 홀(50)의 일부에 형성되는 버스바(400)를 포함한다.

상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)을 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)의 측면을 둘러싼다. 예를 들어, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)의 4개의 측면에 배치된다.

상기 프레임(100)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 알루미늄 등의 금속 및 고분자 소재를 들 수 있다. 상기 프레임(100)은 제 1 서브 프레임(110), 제 2 서브 프레임(120), 제 3 서브 프레임(130) 및 제 4 서브 프레임(140)을 포함한다. 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120), 상기 제 3 서브 프레임(130) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 서로 체결되거나, 일체로 형성될 수 있다.

상기 제 1 서브 프레임(110)은 상기 태양전지 패널(300)의 일 측면을 둘러싼다. 상기 제 2 서브 프레임(120)은 상기 태양전지 패널(300)의 다른 측면을 수용한다. 상기 제 3 서브 프레임(130)은 상기 태양전지 패널(300)을 사이에 두고, 상기 제 1 서브 프레임(110)과 마주본다. 상기 제 3 서브 프레임(130)은 상기 태양전지 패널(300)의 또 다른 측면을 수용한다. 상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)의 또 다른 측면을 수용한다. 상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)을 사이에 두고, 상기 제 2 서브 프레임(120)과 마주본다.

상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 유사한 구조를 가진다. 즉, 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)을 수용하기 위한 서포트부들을 포함한다.

예를 들어, 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 제 1 서포트부(101), 제 2 서포트부(102), 제 3 서포트부(103) 및 제 4 서포트부(104)를 포함한다.

상기 제 1 서포트부(101)는 상기 태양전지 패널(300)의 측면에 배치된다. 상기 제 1 서포트부(101)는 상기 태양전지 패널(300)의 측면을 지지한다.

상기 제 2 서포트부(102)는 상기 제 1 서포트부(101)로부터 연장되어, 상기 태양전지 패널(300)의 상면에 배치된다. 상기 제 2 서포트부(102)는 상기 태양전지 패널(300)의 상면을 지지한다. 상기 제 3 서포트부(103)는 상기 제 1 서포트부(101)로부터 연장되어, 상기 태양전지 패널(300)의 하면에 배치된다. 상기 제 3 서포트부(103)는 상기 태양전지 패널(300)의 하면을 지지한다. 상기 제 4 서포트부(104)는 상기 제 1 서포트부(101)로부터 연장되어, 상기 제 3 서포트부(103) 아래에 배치된다. 상기 제 1 서포트부(101), 상기 제 2 서포트부(102), 상기 제 3 서포트부(103) 및 상기 제 4 서포트부(104)는 일체로 형성된다.

상기 태양전지 패널(300)은 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지 패널(300)은 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지 패널(300)은 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(300)의 외곽 영역이 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 즉, 상기 태양전지 패널(300)의 4 개의 측면이 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 상기 태양전지 패널(300)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지 패널(300)은 지지기판(310) 및 다수 개의 태양전지 셀들(320)을 포함한다.

또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 태양전지 패널(300) 및 상기 프레임(100) 사이에는 실링부재(미도시)가 개재된다. 상기 실링부재로 사용되는 물질의 예로서는 탄성을 가지는 수지 등을 들 수 있다. 상기 실링부재는 상기 태양전지 패널(300) 및 상기 프레임(100) 사이에 이물질이 침투되는 것을 방지한다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 보호유리 및 에바 필름(ethylene vinylene acetate;EVA)을 포함한다.

상기 보호유리는 상기 태양전지 셀들(320) 상에 배치된다. 상기 보호유리는 외부의 물리적인 충격 및/또는 이물질로부터 상기 태양전지 셀들(320)을 보호한다. 상기 보호유리는 투명하며, 예를 들어, 강화 유리일 수 있다.

상기 에바 필름은 상기 보호유리 및 상기 태양전지 셀들(320) 사이에 개재된다. 상기 에바 필름은 상기 보호유리 및 상기 태양전지 셀들(320) 사이에서 완충 기능을 수행한다.

상기 버스 바(400)는 상기 태양전지 패널(300)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 버스 바(400)는 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 배치된다. 상기 버스 바(400)는 상기 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 직접 접촉하여, 상기 태양전지 셀들(320)에 접속된다.

상기 지지기판(310)의 일부 영역에 홀(50)을 형성하여 상기 버스 바(400)가 홀(50)을 통해 상기 케이블(600)에 연결될 수 있다.

*29상기 버스 바(400)는 양극과 음극(201, 202)을 포함하여 형성되는데, 정션 박스(500)와의 연결을 위해 홀을 양극과 음극으로 각각 형성하는 경우, 레이저 또는 기계적인 방법에 의해 드릴링(drilling)하게 되므로 복수개의 홀(50)사이의 균열로 인해 상기 지지기판(310)이 손상될 수 있다.

발명의 실시예에서는 상기 홀(50)을 하나로 형성하여, 상기의 문제점을 개선할 수 있다. 구체적으로, 상기 지지기판(310)의 일부에 상기 버스 바(400)를 수용할 수 있을 정도의 직경으로 단일의 홀(50)을 형성한다.

이해를 돕기 위해, 도 3에서 상기 절연체(75)와 홀(50)을 분리하여 도시한다. 발명의 실시예에서 연결부(70)는 홀(50)을 메우도록 형성되는 절연체(75)와 상기 절연체(75)를 상호 이격하면서 관통하도록 형성되는 양극과 음극(201, 202)의 버스 바(400)가 포함될 수 있다.

다음으로, 상기 홀(50)에 대응되는 직경을 갖는 절연체(75)를 상기 홀(50)에 위치시키고, 양극과 음극(201, 202)의 버스 바(400)를 상기 절연체(75)의 일부 영역에 상호 이격시켜 삽입하고 라미네이션 공정으로 마무리한다.

상기 다수개의 태양전지 셀들(320)은 상기 지지기판(310)의 내측에 배치되고, 상기 홀(50)은 상기 지지기판(310)의 외측에 배치될 수 있다.

실시예에서와 같이, 상기 홀(50)이 단일로 형성되고, 이를 메우도록 형성되는 절연체(75)에 양극과 음극(201, 202)의 버스 바(400)를 상호 이격시켜 삽입하므로 홀의 형성 공정에서 지지기판(310)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상기 절연체(75)는 일반적인 절연체 소재로 제작 가능하며, 절연성이 뛰어난 PE(Poly Ethylene) 또는 PVB(polyvinyl butyral) 또는 이소부틸렌(Isobutylene) 등 절연 전선 피복용 재료 또는 일반적 애자 소재인 세라믹 계열의 재료로 구성할 수 있다.

상기 홀(50)에 절연체(75)를 메운 후, 버스 바(400)를 삽입할 수 있고, 또는 상기 홀(50)에 버스 바(400)를 삽입한 후 절연체(75)를 충진하는 방법으로 형성될 수도 있다.

상기 정션 박스(500)는 상기 태양전지 패널(300) 아래에 배치된다. 상기 정션 박스(500)는 상기 태양전지 패널(300)의 하면에 부착될 수 있다. 상기 정션 박스(500)는 다이오드 등을 구비하고, 상기 버스 바(400) 및 상기 케이블(600)에 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 버스 바(400)와 상기 회로기판을 연결하기 위한 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 케이블(600)은 상기 회로기판에 연결되며, 다른 태양전지 패널(300)에 연결된다.

또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 다수 개의 태양전지 셀들을 지지하는 지지기판;
   상기 지지기판의 일부를 관통하도록 형성되는 홀;
   상기 홀을 메우도록 형성되는 절연체; 및,
   상기 다수개의 태양전지 셀들과 연결되고 상기 절연체를 관통하도록 형성되는 버스 바;를 포함하고,
   상기 홀은 상기 지지기판에서 상기 태양전지 셀들을 둘러싸는 가장자리 영역에 형성되고,
   상기 버스 바의 일 끝단은 상기 지지기판을 관통하고,
   상기 버스 바의 일부는 상기 지지기판과 직접 접촉하고,
   상기 절연체의 폭은 상기 홀의 폭과 대응되고,
   상기 버스 바는 최외곽에 배치되는 상기 태양전지 셀들의 상면에 각각 배치되는 양극 및 음극을 포함하고,
   상기 양극 및 상기 음극은 상기 절연체를 관통하고,
   상기 절연체는 상기 홀 내부에서 상기 양극 및 상기 음극을 감싸며 배치되고,
   상기 양극 및 상기 음극은 상기 홀 내부에서 상기 절연체에 의해 서로 이격되어 배치되는 태양광 발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연체는 상기 홀과 대응되는 형상을 가지는 태양광 발전장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 절연체는 PE(Poly Ethylene), PVB(polyvinyl butyral) 또는 이소부틸렌(Isobutylene) 중 적어도 하나를 포함하는 태양광 발전장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 홀은 단수(單數)로 형성되는 태양광 발전장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 다수개의 태양전지 셀들은 상기 지지기판의 내측에 배치되는 태양광 발전장치.
6. 지지기판 상에 다수 개의 태양전지 셀들을 형성하는 단계;
   상기 지지기판의 일부를 관통하도록 단일의 홀을 형성하는 단계;
   상기 홀을 메우도록 절연체를 형성하는 단계; 및,
   상기 다수개의 태양전지 셀들과 연결되고 상기 절연체를 관통하도록 복수의 버스 바를 형성하는 단계;를 포함하며,
   상기 홀을 상기 지지기판에서 상기 태양전지 셀들을 둘러싸는 가장자리 영역에 형성하고,
   상기 버스 바의 일 끝단은 상기 지지기판을 관통하고,
   상기 버스 바의 일부는 상기 지지기판과 직접 접촉하고,
   상기 절연체의 폭은 상기 홀의 폭과 대응되고,
   상기 버스 바는 최외곽에 배치되는 상기 태양전지 셀들의 상면에 각각 배치되는 양극 및 음극을 포함하고,
   상기 양극 및 상기 음극은 상기 절연체를 관통하고,
   상기 절연체는 상기 홀 내부에서 상기 양극 및 상기 음극을 감싸며 배치되고,
   상기 양극 및 상기 음극은 상기 홀 내부에서 상기 절연체에 의해 서로 이격되어 배치되는 태양광 발전장치의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 절연체는 PE(Poly Ethylene), PVB(polyvinyl butyral) 또는 이소부틸렌(Isobutylene) 중 적어도 하나를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.

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