KR101852606B1 - 분할 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR101852606B1 KR1020170108568A KR20170108568A KR101852606B1 KR 101852606 B1 KR101852606 B1 KR 101852606B1 KR 1020170108568 A KR1020170108568 A KR 1020170108568A KR 20170108568 A KR20170108568 A KR 20170108568A KR 101852606 B1 KR101852606 B1 KR 101852606B1
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electrodes
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윤정택
길종석
김정훈
남건희
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주식회사 탑선
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Abstract

본 발명은 분할 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지셀의 공간 점유율을 높일 수 있도록 태양전지셀들의 일부를 서로 중첩되게 배치할 시, 태양전지셀들의 전극을 연결하기 위한 접착부가 전극 주변으로 번지는 것을 차단함으로써 전극간 단락현상을 방지할 수 있는 분할 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈은 일 측 분할전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 분할전지셀의 후면 버스바 전극이 밀착됨에 따라 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극의 표면에 도포된 접착부가 전면 버스바 전극 주변 또는 후면 버스바 전극 주변으로 유출 및 퍼지면서 분할전지셀의 후면에 형성된 전극과 전면 버스바 전극 간 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 분할전지셀 전면의 발전 영역으로까지 퍼지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 특허기술은 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다.(No.20163030014070)

Description

분할 태양전지 모듈{PV module}
본 발명은 분할 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지셀의 공간 점유율을 높일 수 있도록 태양전지셀들의 일부를 서로 중첩되게 배치할 시, 태양전지셀들의 전극을 연결하기 위한 접착부가 전극 주변으로 번지는 것을 차단함으로써 전극간 단락현상을 방지할 수 있는 분할 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지는 광전 변환 효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로, 한 개의 태양전지는 대략 수 와트(W) 내외의 작은 전력을 생산한다. 따라서 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 일정 패턴으로 배치 및 정렬시키고, 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양전지모듈을 사용한다.
태양전지 모듈은 일반적으로 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 배치되며, 스트링 라인이 설치된다. 또한, 셀 뒷면에는 셀을 보호하기 위한 EVA와 백시트(Backsheet)가 놓이고 라미네이션 공정이 진행된다. 라미네이션이 끝난 모듈은 외부로 전기를 추출하기 위한 배선이 포함된 정션박스를 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
상기와 같은 종래의 태양전지 모듈에 있어서, 태양전지에 의해 발전된 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지에 형성된 버스바 및 인터커넥션 리본과, 리드선을 통해 태양전지 모듈의 외부로 취출하는 방법이 이용된다.
그러나, 종래의 태양전지 모듈은 복수의 태양전지를 서로 직렬 연결하기 위해 일 측의 태양전지의 양극에 인터커넥션 리본의 일 단을 부착하고, 인접하는 타 측 태양전지의 음극에 인터커넥션 리본의 타 단을 부착하는 구조이므로 인터커넥션 리본의 설치를 위한 영역 즉, 태양전지와 태양전지 사이에 이격거리가 존재하게 되므로 발전에 기여하지 않는 무효 면적 부분이 발생하며, 이러한 무효 면적 부분으로 인해 태양전지의 점유율이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 태양전지셀의 가장자리 측 일부분을 서로 중첩되게 배치하여 점유율을 높일 수 있도록 한 구조가 제안된 바 있으나, 이러한 종래의 구조는 하측에 위치하는 태양전지셀의 전면에 형성된 버스바 전극, 인터커넥션 리본, 상측에 위치하는 태양전지셀의 후면에 형성된 버스바 전극의 두께에 의해 중첩된 부분에 비교적 큰 간극이 발생하므로 충격이나 압력 등의 외력이 작용시 태양전지셀이 쉽게 파손되거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.
또한, 종래의 태양전지셀들을 중첩되게 배치할 때, 상측에 위치하는 태양전지셀의 후면 버스바 전극과 하측에 위치하는 태양전지셀의 전면 버스바 전극을 서로 견고하고 안정적으로 접속시킬 수 있도록 전면 또는 후면 버스바 전극에 도전성 페이스트 등을 도포하고 있으나, 이와 같은 구조는 전면 및 후면 버스바 전극이 접하도록 가압할 때, 전면과 후면 버스바 전극 사이의 도전성 페이스트가 유출되면서 하측 태양전지셀의 후면 및 상측 태양전지셀의 상면으로까지 번져 해당 태양전지셀이 단락되는 문제가 있다.
KR 10-2013-0074599 A KR 10-0990116 B1 KR 10-1077504 B1
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 상측에 위치하는 태양전지셀의 후면 버스바 전극과 하측에 위치하는 태양전지셀의 전면 버스바 전극을 서로 견고하고 안정적으로 접속시킬 수 있도록 전면 또는 후면 버스바 전극에 도전성 페이스트와 같은 접착부를 도포시, 전면과 후면 버스바 전극 사이의 도전성 접착부가 외부로 유출되는 것을 차단함으로써 태양전지셀이 단락되는 것을 방지할 수 있는 분할 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈은 전면에 복수의 핑거 전극이 형성되고, 일 측 가장자리 전면에는 상기 핑거전극을 연결하기 위한 전면 버스바 전극이 형성되며, 상기 전면 버스바 전극과 대향되는 타 측 가장자리 후면에는 후면 버스바 전극이 형성되고, 상기 전면 버스바 전극의 연장 방향과 직교하는 방향을 따라 복수가 서로 인접되게 배치되는 분할전지셀과; 일 측 분할전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 분할전지셀의 후면 버스바 전극을 연결하기 위해 전면 버스바 전극과 후면 버스바 전극 사이에 도포되고, 전도성을 갖는 접착부와; 상기 전면 버스바 전극과 상기 후면 버스바 전극을 연결시, 상기 전면 버스바 전극 주변 또는 상기 후면 버스바 전극 주변으로 상기 접착부가 유출되는 것을 방지하는 단락방지뱅크;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 단락방지뱅크는 상기 후면 버스바 전극의 폭 방향 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 상기 분할전지셀의 후면으로부터 돌출되며, 상기 후면 버스바 전극의 길이방향을 따라 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 단락방지뱅크는 전도성을 갖는 소재로 형성된 것을 특징으로 한다.
복수의 분할전지셀로 구성된 스트링을 서로 연결하도록 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극과 나란하도록 소정길이 연장되고, 상기 접착부에 의해 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결되는 스트링 리본;을 더 구비하고, 상기 스트링 리본은 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결 시, 상기 전면 버스바 전극 주변 또는 상기 후면 버스바 전극 주변으로 상기 접착부가 유출되는 것을 방지하는 보조뱅크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조뱅크는 상기 스트링 리본의 폭 방향 중앙으로부터 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 상기 스트링 리본의 전면 또는 후면으로부터 돌출되며, 상기 스트링 리본의 길이방향을 따라 연장된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈은 일 측 분할전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 분할전지셀의 후면 버스바 전극이 밀착됨에 따라 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극의 표면에 도포된 접착부가 전면 버스바 전극 주변 또는 후면 버스바 전극 주변으로 유출 및 퍼지면서 분할전지셀의 후면에 형성된 전극과 전면 버스바 전극 간 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 분할전지셀 전면의 발전 영역으로까지 퍼지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈을 나타낸 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 분할 태양전지 모듈의 분할전지셀들의 결합구조를 나타낸 분리사시도.
도 3은 도 2에 도시된 분할전지셀들의 결합구조를 나타낸 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 분할 태양전지 모듈의 결합구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈의 스트링 리본을 나타낸 정면도.
도 6은 분할전지셀과 스트링 리본의 결합구조를 나타낸 분리사시도.
도 7은 도 6에 도시된 분할전지셀과 스트링 리본의 결합구조를 나타낸 단면도.
도 8은 도 6에 도시된 분할전지셀과 스트링 리본의 결합구조를 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분할 태양전지 모듈에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 8에는 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈(1)이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 8를 참조하면, 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈(1)은 복수의 분할전지셀(10)과, 접착부(20)와, 단락방지뱅크(30)를 구비한다.
상기 분할전지셀(10)은 전면에 복수의 핑거 전극(11)이 형성되고, 일 측 가장자리 전면에는 핑거 전극(11)을 연결하기 위한 전면 버스바 전극(13)이 형성되며, 전면 버스바 전극(13)과 대향되는 타 측 가장자리 후면에는 후면 버스바 전극(15)이 형성된다.
상기 분할전지셀(10)에 형성된 전면 버스바 전극(13)은 도시된 바와 같이 전면으로부터 일정 두께를 가지도록 돌출되게 형성되고, 후면 버스바 전극(15)은 후면 내부로 인입되게 형성된다. 한편, 도시되어 있지 않지만 후면 버스바 전극(15)은 후면으로부터 일정 두께를 가지도록 돌출되게 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 분할전지셀(10)은 전면 버스바 전극(13)의 연장 방향과 직교하는 방향을 따라 복수가 서로 인접되게 배치된다.
상기 분할전지셀(10)은 일반적인 원본 태양전지판을 복수로 분할하여 형성한 것으로서, 핑거 전극(11)의 연장 방향과 직교하는 방향으로 형성된 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)의 길이방향을 따라 원본 태양전지판을 복수로 절단하여 형성한다.
상기 분할전지셀(10) 각각은 일 측 분할전지셀(10)의 전면 가장자리 측에 형성된 전면 버스바 전극(13) 상부에 타 측 분할전지셀(10)의 후면 가장자리 측에 형성된 후면 버스바 전극(15)이 접촉될 수 있도록 중첩되게 배치된다.
상기 접착부(20)는 일 측 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13)과 타 측 분할전지셀(10)의 후면 버스바 전극(15)을 서로 연결 및 접속하기 위한 것으로서, 일 측 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13)과 타 측 분할전지셀(10)의 후면 버스바 전극(15) 사이에 도포되고, 전기 전도성을 가진다. 상기 접착부(20)는 전면 버스바 전극(13)과 후면 버스바 전극(15)의 표면 전 영역에 도포될 수 있도록 유동 가능하게 형성되며, 소정의 점성을 갖는 겔상 또는 크림상으로 형성될 수 있다.
상기 단락방지뱅크(30)는 일 측 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13)과 타 측 분할전지셀(10)의 후면 버스바 전극(15)을 서로 연결 및 접속시킬 때, 전면 버스바 전극(13)과 후면 버스바 전극(15)이 밀착됨에 따라 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)의 표면에 도포된 접착부(20)가 전면 버스바 전극(13) 주변 또는 후면 버스바 전극(15) 주변으로 유출되는 것을 방지하는 것으로서, 알루미늄과 같은 전도성을 갖는 소재로 형성되고, 후면 버스바 전극(15)에 형성된다. 이와 다르게 상기 단락방지뱅크(30)는 절연성 소재로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 단락방지뱅크(30)는 후면 버스바 전극(15)의 폭 방향 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 분할전지셀(10)의 후면으로부터 돌출되며, 후면 버스바 전극(15)의 길이방향을 따라 연장된다. 상기 단락방지뱅크(30)는 후면 버스바 전극(15)과 일정 거리 이격되고, 소정 길이로 돌출되게 형성되어 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15) 사이에 수용 공간을 형성함으로써 전면 버스바 전극(13)과 후면 버스바 전극(15) 사이로부터 밀려나오는 접착부(20)를 수용하며, 이를 통해 접착부(20)가 전면 버스바 전극(13) 및 후면 버스바 전극(15)으로부터 일정 거리 이상으로 유출 및 퍼지는 것을 방지한다.
상기 단락방지뱅크(30)는 전면 버스바 전극(13)의 두께와 대응되거나 더 두껍게 형성함으로써 접촉부가 단락방지뱅크(30)를 넘어 유출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 단락방지뱅크(30)는 전면 버스바 전극(13)과 후면 버스바 전극(15)이 밀착됨에 따라 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)의 표면에 도포된 접착부(20)가 전면 버스바 전극(13) 주변 또는 후면 버스바 전극(15) 주변으로 유출 및 퍼지면서 분할전지셀(10)의 후면에 형성된 전극과 전면 버스바 전극(13) 간 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 분할전지셀(10) 전면의 발전 영역으로까지 퍼지는 것을 방지한다.
본 실시 예에서 상기 단락방지뱅크(30)는 후면 버스바 전극(15)에만 형성된 구조를 적용하였으나, 이와 다르게 전면 버스바 전극(13)에만 형성될 수도 있고, 후면 버스바 전극(15)과 전면 버스바 전극(13)에 각각 일부가 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지모듈은 스트링 리본(40)을 더 구비한다.
상기 스트링 리본(40)은 도에 도시된 바와 같이 직렬로 연결된 몇몇의 또는 복수의 분할전지셀(10)로 구성된 복수의 스트링(S)을 서로 연결하도록 어느 한 스트링(S)의 최상부 분할전지셀(10) 또는 최하부 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)과 나란하도록 소정길이 연장되고, 접착부(20)에 의해 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)에 연결된다.
상기 스트링 리본(40)은 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)에 연결 및 접속될 수 있게 라인 상으로 형성된 메인스트립(41)과, 메인스트립(41)으로부터 분기된 복수의 분기스트립(45)을 구비한다.
상기 스트링 리본(40)의 분기스트립(45) 상에는 인접하는 스트링(S)과의 접속을 위한 연결리본(60)이 접속된다.
그리고, 상기 스트링 리본(40)은 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)에 연결 시, 전면 버스바 전극(13) 주변 또는 후면 버스바 전극(15) 주변으로 접착부(20)가 유출되는 것을 방지하는 보조뱅크(50)를 더 구비한다.
상기 보조뱅크(50)는 스트링 리본(40)의 메인스트립(41) 폭 방향 중앙으로부터 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 스트링 리본(40)의 메인스트립(41) 전면 또는 후면으로부터 돌출되며, 스트링 리본(40)의 메인스트립(41) 길이방향을 따라 연장된다.
상기와 같은 보조뱅크(50)는 상술한 단락방지뱅크(30)와 같이 스트링 리본(40)의 메인스트립(41)을 분할전지셀(10)의 전면 버스바 전극(13) 또는 후면 버스바 전극(15)에 연결 및 접속 시, 접착부(20)가 주변으로 유출 및 흘러나오면서 분할전지셀(10)이 단락되는 것을 방지한다.
상기의 단락방지뱅크(30) 또는 보조뱅크(50)는 분할전지셀(10)의 전면 또는 후면에 접촉되는 단부 측을 둥글게 형성할 수도 있으나, 접촉 면적을 넓혀 접착부(20)의 유출을 효과적으로 방지할 수 있도록 평평하게 형성할 수도 있다.
또한, 상기 스트링 리본(40)에는 보조뱅크(50) 사이의 영역에 대응되는 메인스트립(41)에 상하를 관통하는 복수의 관통구멍(42)이 메인스트립(41)의 길이방향을 따라 이격되게 형성될 수 있다. 상기 관통구멍(42)은 보조뱅크(50) 사이에 형성된 공간의 체적보다 많은 양의 접착부(20)가 도포될 경우, 여분의 접착부(20)가 빠져나갈 수 있는 통로 및 여분의 공간을 제공함으로써 여분의 접착부(20)가 보조뱅크(50)를 넘어 분할전지셀(10)의 표면 측으로 유출되는 것을 방지한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 분할 태양전지 모듈은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1 : 분할 태양전지 모듈
10 : 분할전지셀
11 : 핑거 전극
13 : 전면 버스바 전극
15 : 후면 버스바 전극
20 : 접착부
30 : 단락방지뱅크
40 : 스트링 리본
41 : 메인스트립
42 : 관통구멍
45 : 분기스트립
50 : 보조뱅크
60 : 연결리본

Claims (5)

  1. 전면에 복수의 핑거 전극이 형성되고, 일 측 가장자리 전면에는 상기 핑거전극을 연결하기 위한 전면 버스바 전극이 형성되며, 상기 전면 버스바 전극과 대향되는 타 측 가장자리 후면에는 후면 버스바 전극이 형성되고, 상기 전면 버스바 전극의 연장 방향과 직교하는 방향을 따라 복수가 서로 인접되게 배치되는 분할전지셀과;
    일 측 분할전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 분할전지셀의 후면 버스바 전극을 연결하기 위해 전면 버스바 전극과 후면 버스바 전극 사이에 도포되고, 전도성을 갖는 접착부와;
    상기 전면 버스바 전극과 상기 후면 버스바 전극을 연결시, 상기 전면 버스바 전극 주변 또는 상기 후면 버스바 전극 주변으로 상기 접착부가 유출되는 것을 방지하도록 상기 후면 버스바 전극의 폭 방향 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 상기 분할전지셀의 후면으로부터 돌출되며, 상기 후면 버스바 전극의 길이방향을 따라 연장된 단락방지뱅크와;
    복수의 분할전지셀로 구성된 스트링을 서로 연결하도록 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극과 나란하도록 소정길이 연장되고, 상기 접착부에 의해 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결되는 스트링 리본;을 구비하고,
    상기 스트링 리본에는 상기 분할전지셀의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결 시, 상기 전면 버스바 전극 주변 또는 상기 후면 버스바 전극 주변으로 상기 접착부가 유출되는 것을 방지하도록 상기 스트링 리본의 폭 방향 중앙으로부터 양측으로 각각 소정 거리 이격되고, 상기 스트링 리본의 전면 또는 후면으로부터 돌출되며, 상기 스트링 리본의 길이방향을 따라 연장된 보조뱅크와, 상기 보조뱅크 사이에 형성된 공간의 체적보다 많은 양의 접착부가 도포될 시, 여분의 접착부가 빠져나갈 수 있는 통로를 제공하도록 상기 보조뱅크 사이의 영역을 상하로 관통하는 복수의 관통구멍이 길이방향을 따라 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 분할 태양전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단락방지뱅크는 전도성을 갖는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 분할 태양전지 모듈.
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  5. 삭제
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