KR101890102B1 - 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지와; 상기 태양 전지를 밀봉하여 태양 전지로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재; 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지의 밑면을 떠받쳐 외부 충격으로부터 태양 전지의 밑면을 보호하고 외부 빗물이나 이물질이 봉지재로 밀봉된 태양 전지로 들어감을 방지하는 후면 레이어; 상기 봉지재로 포장된 태양 전지 위에 적층 되어 빗물이나 이물질이 봉지재로 포장된 태양 전지안으로 들어감을 방지하고 외부 충격으로부터 봉지재로 포장된 태양 전지를 보호하는 전면 레이어; 상기 전면 레이어 위에 장착되고 윗면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 다시 태양 전지 방향으로 재반사시켜 태양 전지의 발전 효율을 높이는 패턴 레이어로 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 모듈 전면에 태양 전지로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 다시 태양 전지 방향으로 굴절시킬 수 있는 반사층을 장착함으로써 태양광 모듈의 발전 효율을 증대한 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 생산을 목적으로 태양 전지 모듈이 외부에 설치되어 운영 시 기계적이나 전기적 또는 재료적으로 다양한 스트레스를 받게 된다.
이때, 기계적 변형은 전면 유리나, 프레임, Junction Box 등의 파손이 있으며, 재료적으로는 EVA Sheet의 황변 현상, Back Sheet의 접착력 저하, Ribbon과 태양 전지의 부식 등이 있다.
그리고, 국부적 열집중(Hot Spot)에 의한 화재 등이 발생 될 수도 있다.
또한, 필드(Field)에 설치되는 태양 전지 모듈은 가혹한 외부 환경에 노출되기 때문에 외부 하중이나, 온도 변화, 자외선, 또는 수분 등의 영향을 받게 된다.
특히, 태양 전지 모듈 내부로 수분이 침투되었을 경우에는 태양 전지와 전극 부식 등 발전 성능을 크게 저하시킬 수도 있다.
또한, 기존의 태양 전지 모듈은 건축 외장재나 건물 옥상에 장착되었을 때 건물 미관을 해칠 수 있다는 문제점이 있었다.
한편, 국내에서는 KS C IEC61215(결정계 실리콘 지상용 태양 전지 모듈_설계 인증 및 형식 승인)과 KS C IEC61646(지상용 박막 태양광 모듈의 설계 요건과 형식 승인)을 바탕으로 2007년 이후로 인증 시험을 진행하고 있다.
이를 기반으로 태양 전지 모듈의 내구성이 10년 또는 20년 이상이라고 제조사 측에서 주장하고 있으나, 상기 태양 전지 모듈이 제조되어 최종 설치되는 지역 및 장소는 매우 상이한 환경적 조건이 되어 예측되는 수명보다 오히려 짧거나 길 수도 있다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1382495"호의 "태양광 모듈"은 전면기판과, 일면이 상기 전면기판과 마주하는 후면기판, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 배치되는 태양전지, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 충진되어 상기 전면기판과 상기 후면기판을 연결하고 상기 태양전지를 보호하는 충진층, 상기 후면기판의 타면에 연결되어 있으며, 유리, 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 보강기판, 그리고 상기 보강기판과 상기 후면기판을 연결하는 접합층을 포함한다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈 안으로 입사된 태양광이 태양광 모듈안에서 반복적으로 굴절되도록 함으로써 태양광 모듈의 발전 효율을 증대할 수 있는 전면에 패턴을 형상하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지와; 상기 태양 전지를 밀봉하여 태양 전지로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재; 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지의 밑면을 떠받쳐 외부 충격으로부터 태양 전지의 밑면을 보호하고 외부 빗물이나 이물질이 봉지재로 밀봉된 태양 전지로 들어감을 방지하는 후면 레이어; 상기 봉지재로 포장된 태양 전지 위에 적층 되어 빗물이나 이물질이 봉지재로 포장된 태양 전지안으로 들어감을 방지하고 외부 충격으로부터 봉지재로 포장된 태양 전지를 보호하는 전면 레이어; 상기 전면 레이어 위에 장착되고 윗면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 다시 태양 전지 방향으로 재반사시켜 태양 전지의 발전 효율을 높이는 패턴 레이어로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈은 기존 태양광 모듈의 구조를 해치지 않음으로써 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 태양광 모듈 전면에 입사된 태양광을 태양 전지 방향으로 굴절시키거나 태양 전지로부터 반사된 태양광을 태양 전지 방향으로 재반사시키는 톱니 형상의 굴곡을 갖는 패턴 레이어를 장착함으로써 태양광의 입사 각도에 따른 반사율을 줄임과 동시에 태양광 모듈의 발전 효율을 증대시킬 수 있다.
도면 1은 본 발명의 종단면도,
도면 2는 태양의 고도각과 패턴 글라스에 가공된 톱니 형상의 굴곡 각도와의 상관 관계를 도시한 도면.
도면 2는 태양의 고도각과 패턴 글라스에 가공된 톱니 형상의 굴곡 각도와의 상관 관계를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈은 도면 1에 도시한 바와 같이, 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지(1)와; 상기 태양 전지(1)를 밀봉하여 태양 전지(1)로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재(3); 상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면을 떠받쳐 외부 충격으로부터 태양 전지(1)의 밑면을 보호하고 외부 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)로 들어감을 방지하는 후면 레이어(5); 상기 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1) 위에 적층 되어 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1)안으로 들어감을 방지하고 외부 충격으로부터 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1)를 보호하는 전면 레이어(7); 상기 전면 레이어(7) 위에 장착되고 윗면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지(1)로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 태양광의 반사 각도에 따라 태양 전지(1) 방향으로 재반사시키거나 투과시킴으로써 심미성을 증대시키는 패턴 레이어(9)(Pattern Layer)로 이루어질 수 있다.
상기 패턴 레이어(9)에 갖추어진 톱니 형상의 굴곡은 태양의 고도각이나 방위각에 따라 달라지는 태양광의 입사 각도로 인해 패턴 레이어(9)로 입사된 태양광이 반사되어 패턴 레이어(9)로부터 이탈됨을 방지하기 위한 것으로 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 어느 한 경사면(A)의 각도는 수평선(C)을 기준으로 20도 내지 80도 범위의 경사각을 갖고 상기 어느 한 경사면(A)과 이웃한 다른 한 경사면(B)의 각도는 수평선(C)을 기준으로 90도 미만의 경사각을 갖는다.
상기 패턴 레이어(9)는 플라스틱 수지로서 PC(Polycarbonate)나, PET(Polyethyleneterephtalate), TAC(Triacetylcellulose), PSU(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PE(Polyethylene), Epoxy, Urethane, 또는 Fluorine 중 하나로 구성되고, 상기 패턴 레이어(9)는 자외선이나 온도에 대한 내구성을 갖추어야 하며, 80% 이상의 광투과율을 가져야 한다.
상기 패턴 레이어(9)안에는 라이트 트래핑(Light Trapping)과 헤이즈(Haze) 효과를 증대시켜 태양광 발전량을 증대시키기 위해 1um 내지 80um 사이즈의 플라스틱 파티클(Particle)이 패턴 레이어(9)의 1중량% 내지 20중량% 첨가된다.
상기 패턴 레이어(9) 위에는 정전기에 의해 오염 물질이 달라붙는 현상을 방지하기 위해 대전 방지재가 코팅되고, 상기 대전 방지재의 표면 저항은 10E4 내지 10E12옴 이다.
상기 봉지재(3)는 태양 전지(1)를 밀봉시켜 태양 전지(1) 안으로 수분이나 이물질이 들어감을 억제함과 더불어 태양 전지(1)를 단단하게 결속시킨다.
상기 봉지재(3)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)나 POE(Poly Olefin Elastomer) 또는 PVB(PolyVinyl Butyral)로 가공될 수 있다.
상기 후면 레이어(5)는 유리나 입사된 태양광의 반사나 유출을 줄이고 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백시트(Back Sheet)로 구성될 수 있다.
상기 백시트에는 태양광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양 광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(1)에 빛을 가두게 된다.
상기 전면 레이어(7)는 유리나 수지로 가공될 수 있고, 상기 전면 레이어(7)가 수지로 가공될 때에는 PE(Polyethylene), PEEK(Polyetheretherketon), PEI(Polyetherimide), PEN(Polyethylenenaphthalate), PES(Polyethersulfone), PET(Polyethyleneterephtalate), PI(Polyimide), PO(Polyolefin), PMMA(Polymethylmethacrylate), PSF(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PVCi(Polyvinylcinnamate), 또는 TAC(Triacetylcellulose)로 제작될 수 있다.
이때, 상기 패턴 레이어(9)의 윗면에 가공된 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 도면 2에 도시한 바와 같이, 태양의 고도각에 따라 달리 설계되어야 한다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈은 봉지재(3)로 태양 전지(1)를 포장함으로써 태양 전지(1) 안으로 빗물이나 이물질이 들어가지 않도록 한다.
또한, 태양광 모듈 전면에 톱니 형상의 굴곡을 갖는 패턴 레이어(9)를 장착하여 태양 전지(1)로부터 반사된 태양광이 태양 전지(1) 방향으로 굴절되도록 함으로써 태양광 모듈의 발전 효율을 증대할 수 있다.
1. 태양 전지 3. 봉지재
5. 후면 레이어 7. 전면 레이어
9. 패턴 레이어
5. 후면 레이어 7. 전면 레이어
9. 패턴 레이어
Claims (5)
- 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지(1)와;
상기 태양 전지(1)를 밀봉하여 태양 전지(1)로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재(3);
상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면을 떠받쳐 외부 충격으로부터 태양 전지(1)의 밑면을 보호하고 외부 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)로 들어감을 방지하는 후면 레이어(5);
상기 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1) 위에 적층 되어 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1)안으로 들어감을 방지하고 외부 충격으로부터 봉지재(3)로 포장된 태양 전지(1)를 보호하는 전면 레이어(7);
및 상기 전면 레이어(7) 위에 장착되고 윗면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지(1)로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 다시 태양 전지(1) 방향으로 재반사시켜 태양 전지(1)의 발전 효율을 높이는 패턴 레이어(9)로 이루어지고,
상기 후면 레이어(5)는 유리 또는, 입사된 태양광의 반사나 유출을 줄이고 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백시트(Back Sheet)로 구성되며,
상기 패턴 레이어(9)에 갖추어진 톱니 형상의 굴곡은 태양의 고도각이나 방위각에 따라 달라지는 태양광의 입사 각도로 인해 패턴 레이어(9)로 입사된 태양광이 반사되어 패턴 레이어(9)로부터 이탈됨을 방지하기 위한 것으로 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 어느 한 경사면(A)의 각도는 수평선(C)을 기준으로 20도 내지 80도 범위의 경사각을 갖고 상기 어느 한 경사면(A)과 이웃한 다른 한 경사면(B)의 각도는 수평선(C)을 기준으로 90도 미만의 경사각을 가지고,
상기 패턴 레이어(9)는 플라스틱 수지로서 PC(Polycarbonate)나, PET(Polyethyleneterephtalate), TAC(Triacetylcellulose), PSU(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PE(Polyethylene), Epoxy, Urethane, 또는 Fluorine 중 하나로 구성되고, 상기 패턴 레이어(9)는 80% 이상의 광투과율을 가지며,
상기 패턴 레이어(9)안에는 라이트 트래핑(Light Trapping)과 헤이즈(Haze) 효과를 증대시켜 태양광 발전량을 증대시키기 위해 1um 내지 80um 사이즈의 플라스틱 파티클(Particle)이 패턴 레이어(9)의 1중량% 내지 20중량% 첨가한 것이고,
상기 패턴 레이어(9) 위에는 정전기에 의해 오염 물질이 달라붙는 현상을 방지하기 위해 대전 방지재가 코팅되고, 상기 대전 방지재의 표면 저항은 10E4 내지 10E12옴이며,
상기 봉지재(3)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)나 POE(Poly Olefin Elastomer) 또는 PVB(PolyVinyl Butyral)로 가공되고,
상기 백시트에는 태양광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양 광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(1)에 빛을 가두게 되며,
상기 전면 레이어(7)는 수지로 가공되고, PE(Polyethylene), PEEK(Polyetheretherketon), PEI(Polyetherimide), PEN(Polyethylenenaphthalate), PES(Polyethersulfone), PET(Polyethyleneterephtalate), PI(Polyimide), PO(Polyolefin), PMMA(Polymethylmethacrylate), PSF(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PVCi(Polyvinylcinnamate), 또는 TAC(Triacetylcellulose)로 제작된 것을 특징으로 하는 전면에 패턴을 형성하여 발전량이 증대되는 태양광 모듈.
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2018
- 2018-04-04 KR KR1020180038928A patent/KR101890102B1/ko active IP Right Grant
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