KR101826734B1 - 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발명의 실시예에 따른 태양전지 지지기판; 상기 지지기판 상에 형성된 태양전지 셀들; 및, 상기 지지기판의 측면에 형성된 정션박스;를 포함하고, 상기 정션박스는 상기 지지기판의 폭과 대응되는 폭을 갖도록 형성된다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신뢰성 및 생산성이 향상된 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목받고 있다.

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.

태양전지에서 생성된 전류가 버스 바를 통해 정션박스와 연결되는데 일반적으로 태양전지 패널의 상면에 형성되는 버스 바를 정션박스와 연결시키기 위해 태양전지 기판에 양극과 음극의 홀을 각각 형성한다. 상기 홀을 형성하기 위해 기판에 별도의 공정이 필요하여 공정이 증가하는 문제점이 있다. 또한 복수 개의 홀 사이의 균열로 인해 태양전지 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 존재한다.

그리고, 정션박스가 지지기판의 하면에 형성되어 기계적인 강도가 취약하여, 외부 환경에 의해 정션박스와 지지기판이 분리될 수 있어, 신뢰성에 있어 개선의 여지가 있다.

발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 및 그 제조방법은 태양전지 기판에 홀을 형성하지 않고, 버스 바와 정션박스를 연결함으로써, 홀을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 생산성 및 신뢰성을 향상하는 것을 목적으로 한다.

그리고 버스 바가 태양전지 기판과 대응되는 길이로 형성되어 태양전지 기판의 측면에 형성되므로, 접착면적이 증가하여 접착력이 향상될 수 있다.

또한, 케이블이 태양전지 기판과 대응되는 길이로 형성된 정션박스의 측면에 형성되므로 케이블의 길이를 단축할 수 있어 저항손실을 감소시키고 이에 따라 효율이 향상될 수 있다.

발명의 실시예에 따른 태양전지 지지기판; 상기 지지기판 상에 형성된 태양전지 셀들; 및, 상기 지지기판의 측면에 형성된 정션박스;를 포함하고, 상기 정션박스는 상기 지지기판의 폭과 대응되는 폭을 갖도록 형성된다.

발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 및 그 제조방법은 태양전지 기판에 홀을 형성하지 않고, 버스 바와 정션박스를 연결함으로써, 홀을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 생산성 및 신뢰성을 향상하는 것을 목적으로 한다.

그리고 버스 바가 태양전지 기판과 대응되는 길이로 형성되어 태양전지 기판의 측면에 형성되므로, 접착면적이 증가하여 접착력이 향상될 수 있다.

또한, 케이블이 태양전지 기판과 대응되는 길이로 형성된 정션박스의 측면에 형성되므로 케이블의 길이를 단축할 수 있어 저항손실을 감소시키고 이에 따라 태양전지의 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 상면도이다.

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 모듈의 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판(100), 상기 지지기판(100)의 상에 형성되는 태양전지 셀들(200), 상기 태양전지 셀들(200)의 상부에 형성되는 버스 바(300), 상기 태양전지 셀들(200) 상에 형성되는 보호막(400), 상기 보호막(400) 상에 형성되는 상부 기판(500) 및 상기 지지기판의 측면에 형성되는 정션박스(600)를 포함한다.

상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.

상기 지지기판(100)은 상기 상부 기판(500)보다 작은 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 지지기판(100) 및 상기 지지기판(100)의 측면에 형성된 정션박스(600)를 합한 높이에 대응되도록 상부 기판(500)이 형성될 수 있다.

상기 태양전지 셀들(200)은 지지기판(100) 상에 형성될 수 있으며, 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지 셀들(200)은 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지 셀들(200)은 이면전극층, 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층을 포함할 수 있다. 상기 태양전지 셀들(200)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다.

상기 태양전지 셀들(200)을 수용하도록 측면에 프레임(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임은 상기 태양전지 셀들(200)의 4개의 측면에 배치된다. 상기 프레임으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다.

상기 태양전지 셀들(200)의 상부에는 상기 태양전지 셀들(200)을 보호하는 보호막(400)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 보호막(400) 상에 상부 기판(500)이 형성될 수 있으며, 강화유리로 형성될 수 있다. 상기 부품들은 라미네이션 공정에 의해 일체화된다.

상부 기판(500) 및 지지기판(100)은 태양전지 셀들(200)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 상부 기판 및 지지기판(100)은 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.

보호막(400)은 태양전지 셀들(200)의 상부에 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지 셀들(200)과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지 셀들(200)을 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(400)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 보호막(400)은 태양전지 셀들(200)의 하부에도 형성될 수 있다.

상기 보호막(400) 위에 위치하는 상부 기판(500)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 상부 기판(500)은 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.

상기 버스 바(300)는 상기 태양전지 셀들(200)에 접한다. 예를 들어, 상기 버스 바(300)는 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(200)의 상면에 배치된다. 상기 버스 바(300)는 상기 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(200)의 상면에 직접 접촉할 수 있고, 일단에 형성되는 버스 바와 타단에 형성되는 버스 바는 상호 다른 극성으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 일단에 형성되는 버스 바가 양극으로 동작하는 경우, 타단에 형성되는 버스 바는 음극으로 동작할 수 있다.

상기 버스 바(300)는 굴절되거나, 굴절되지 않고 지지기판(100)의 둘레영역을 향해 연장된다. 도 1에서는 버스 바(300)가 굴절되지 않고 연장되는 경우를 도시하였다.

정션박스(600)는 상기 태양전지 셀들(200)과 전기적으로 연결된다. 상기 정션박스(600)는 지지기판(100)의 측면에 형성될 수 있으며, 상기 버스 바(300)에 연결된다. 자세하게, 태양전지 셀들(200)의 일단에 형성되는 버스 바와 타단에 형성되는 버스 바와 각각 접하도록 형성될 수 있다.

이를 위한 구성으로 상기 정션박스(600)는 버스 바(300)와 접하는 영역에 패드(650)를 형성할 수 있다. 상기 패드(650)는 도체로 형성될 수 있으며, 버스 바(300)와 접하는 영역에 형성되어 정션박스(600)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 패드(650)는 예를 들어, 금속 물질을 포함하여 형성될 수 있다.

도시한 바와 같이, 지지기판(100)의 높이를 상부 기판(500)보다 작게 제작하여 버스 바(300)가 연장되는 방향에 정션박스(600)를 형성한다. 상기 정션박스(600)는 지지기판(100)의 측면에서, 상기 지지기판(100)과 대응되는 폭으로 형성되므로 정션박스(600)와 지지기판(100)의 접합면적이 증가하게 된다. 예를 들어, 상기 정션박스(600)는 상기 지지기판(100) 폭의 80% 내지 110%의 폭으로 형성될 수 있다. 이에 따라 접합력이 향상될 수 있어, 외부 환경에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있다.

상기 정션박스(600)는 바이패스 다이오드 등을 구비하고, 상기 버스 바(300) 및 상기 케이블(700)과 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 버스 바(300)와 상기 회로기판을 연결하기 위한 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 케이블(700)은 상기 회로기판에 연결되며, 정션박스(600)의 패드(650)를 통해 태양전지 셀들(200)과 전기적으로 연결된다. 각 정션박스(600)의 측면에는 케이블(700)이 연결될 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 버스 바(300)가 굴절되어 지지기판(100) 둘레영역의 일부로 집중되어 정션박스(600)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 패드(650)는 하나의 전극 패드로 형성될 수 있으며, 양극과 음극의 버스바를 절연시키기 위해 상기 패드(650)의 중앙부에는 절연부가 형성될 수 있다.

일반적으로 지지기판의 일면에 양극과 음극으로 동작하는 버스 바를 지지기판의 하면에 형성된 정션박스와 연결시키기 위해 상기 지지기판에 홀을 형성하는데, 상기 과정에서 공정이 증가하고, 상기 지지기판이 홀의 형성 과정에서 깨지는 등의 이유로 신뢰성 및 생산성이 감소할 수 있다.

발명의 실시예에서는 지지기판(100)의 사이즈를 상부 기판(500)보다 작게 제작하고, 상기 지지기판(100)의 측면의 일 영역에 정션박스(600)를 형성하여 버스 바(300)가 정션박스(600)를 통해 연장되어 접하는 구성으로 형성되어 있으므로, 홀을 형성하지 않아 지지기판(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 정션박스(600)가 지지기판(100)의 폭과 대응하는 길이를 갖도록 형성됨으로써, 지지기판(100)과의 접촉면적이 증가하여 접합력을 향상시킬 수 있다.

그리고 케이블(700)이 지지기판(100)과 대응되는 길이로 형성된 정션박스(600)의 측면에 형성되므로, 케이블(700)의 길이를 단축할 수 있어 저항손실을 감소시키고 이에 따라 태양전지의 효율이 향상될 수 있다.

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 (11)

1. 지지기판;
   상기 지지기판 상에 형성되는 태양전지 셀들;
   상기 지지기판의 측면에 형성되는 정션박스;
   상기 태양전지 셀들 및 상기 정션박스와 연결되는 버스 바; 및
   상기 지지기판 상에 형성되는 상부 기판을 포함하고,
   상기 정션박스는 상기 지지기판의 측면과 직접 접촉하고,
   상기 정션박스의 두께는 상기 지지기판의 두께와 대응되고,
   상기 정션박스의 장축의 길이는, 상기 정션박스와 직접 접촉하는 상기 지지기판의 측면의 길이와 대응되고,
   상기 정션박스의 상면은 도체로 형성되는 패드를 포함하고,
   상기 패드는, 상기 버스 바 및 상기 정션박스가 접하는 영역에 형성되고,
   상기 버스 바는 최외곽에 배치되는 상기 태양전지 셀들의 상면에 배치되며, 굴절되지 않고 상기 지지기판의 둘레영역에서 상기 정션박스의 상기 패드를 향해 직선으로 연장되고,
   상기 상부 기판의 상면에서 상기 상부 기판의 평면적은, 상기 지지기판의 평면적 및 상기 정션박스의 평면적의 합과 대응되는 태양전지 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 패드는 금속물질을 포함하는 태양전지 모듈.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 정션박스의 측면에 형성되는 케이블;을 더 포함하는 태양전지 모듈.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 상부 기판과 상기 지지기판의 사이에 형성되는 보호막을 더 포함하고, 상기 보호막은 상기 태양전지 셀들 및 상기 정션박스의 상면을 덮도록 형성되는 태양전지 모듈.
10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 기판의 평면적은 상기 보호막의 평면적과 대응되는 태양전지 모듈.
11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기판의 내측면은 엠보싱 패턴이 형성되는 태양전지 모듈.

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