KR101900718B1 - 플렉서블 pcb를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법을 개시한다. 즉, 본 발명은 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성함으로써, 복수의 태양전지 간을 연결하는 연결 단자 또는 태양전지의 일측에 형성된 전극의 끊어짐 발생을 방지하고, 전극 배선의 용이성을 높이고, 방열 구조의 선택적 결합이 가능하여 응용 범위를 확대할 수 있다.

Description

플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법{Portable thin film solar cell panel of applying flexible PCB and for manufacturing the same}
본 발명은 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치로서, 태양전지로 이루어진 하나의 셀을 최소 단위로 하여 복수의 셀이 조립된 모듈을 형성하며, 복수의 모듈이 조립된 어레이를 구성하도록 설치되어 태양광 발전 시스템으로 형성된다. 또한, 상기 태양전지는 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 태양전지를 이용한 태양광 발전 시스템은 대기 오염 및 소음의 발생이 없어 친환경적이며 태양의 빛 에너지를 이용하므로 에너지원이 무한하여 고갈의 염려가 없다는 장점이 있어 계통연계형 발전 시스템을 포함하여 주택, 건물 등의 독립형 발전 시스템으로 이용되고 있고, 인공위성, 자동차, 전자 제품, 군용 등의 다양한 분야에서 적용되고 있다.
또한, 복수의 태양전지가 직렬 또는 병렬로 연결되어 사용되는 경우에, 복수의 태양전지 간을 연결하는 연결 단자 또는 태양전지의 일측에 형성된 전극의 끊어짐이 발생하는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1256648호 [명칭: 태양전지 모듈을 구비한 패널 및 이를 이용한 건축물 외장재]
본 발명의 목적은 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널은 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널에 있어서, 복수의 제 1 전극을 포함하는 박막 태양전지 모듈; 복수의 제 2 전극을 포함하며, 상기 박막 태양전지 모듈의 타면에 배치되며, 상기 제 2 전극을 통해 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 플렉서블 PCB; 상기 박막 태양전지 모듈의 일면에 배치되는 제 1 라미네이트층; 상기 제 1 라미네이트층의 일면에 배치되는 제 1 방수층; 상기 플렉서블 PCB의 타면에 배치되는 제 2 라미네이트층; 및 상기 제 2 라미네이트층의 타면에 배치되는 제 2 방수층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 플렉서블 PCB는, 절연 소재로 구성되며, 일면이 상기 박막 태양전지 모듈에 대향하는 베이스층; 상기 베이스층의 타면에 배치되는 상기 복수의 제 2 전극; 상기 베이스층의 타면에 배치되며, 다른 플렉서블 PCB와의 연결을 위한 연결 단자; 상기 베이스층의 타면의 중앙 영역에 배치되는 방열부; 상기 방열부의 일측에 배치되는 체결부; 및 상기 베이스층의 타면의 외곽 영역에 배치되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 패턴부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 체결부는, 외부의 히트 싱크와 상기 플렉서블 PCB를 고정하며, 상기 방열부는, 상기 박막 태양전지 모듈의 동작에 따라 상기 박막 태양전지 모듈에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 방출할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 패턴부는, 상기 박막 태양전지 모듈이 다른 박막 태양전지 모듈에 연결되는 결선 방식에 따른 전극 특성을 근거로 서로 다른 패턴으로 구성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 제 2 라미네이트층은, 상기 플렉서블 PCB에 포함된 방열부가 외부에 형성되는 히트 싱크에 연결될 수 있도록 상기 방열부의 크기에 대응하는 제 1 절개선을 포함하며, 상기 제 2 방수천은, 상기 제 1 절개선에 대응하는 제 2 절개선을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법은 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법에 있어서, 박막 태양전지 모듈에 포함된 복수의 제 1 전극과 플렉서블 PCB에 포함된 복수의 제 2 전극을 접합하여 전기적으로 연결하는 단계; 상기 박막 태양전지 모듈의 일면에 제 1 라미네이트층을 배치하는 단계; 상기 제 1 라미네이트층의 일면에 제 1 방수층을 배치하는 단계; 상기 플렉서블 PCB의 타면에 제 1 절개선을 포함하는 제 2 라미네이트층을 배치하는 단계; 및 상기 제 2 라미네이트층의 타면에 제 2 절개선을 포함하는 제 2 방수층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 플렉서블 PCB는, 일면이 상기 박막 태양전지 모듈에 대향하는 베이스층의 타면에 상기 복수의 제 2 전극을 배치하는 과정; 상기 베이스층의 타면에 다른 플렉서블 PCB와의 연결을 위한 연결 단자를 배치하는 과정; 상기 베이스층의 타면의 중앙 영역에 방열부를 배치하는 과정; 상기 방열부의 일측에 체결부를 배치하는 과정; 및 상기 베이스층의 타면의 외곽 영역에 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 패턴부를 배치하는 과정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성함으로써, 복수의 태양전지 간을 연결하는 연결 단자 또는 태양전지의 일측에 형성된 전극의 끊어짐 발생을 방지하고, 전극 배선의 용이성을 높이고, 방열 구조의 선택적 결합이 가능하여 응용 범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 A-A' 라인을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB의 하면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지 모듈의 전극 특성에 따른 다양한 형태의 패턴으로 구성되는 패턴부의 예를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널(10)은 박막 태양전지 모듈(100), 플렉서블 PCB(200), 제 1 라미네이트층(300), 제 1 방수천(400), 제 2 라미네이트층(500) 및 제 2 방수천(600)으로 구성된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 상기 휴대용 박막 태양전지 패널(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 상기 휴대용 박막 태양전지 패널(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 상기 휴대용 박막 태양전지 패널(10)이 구현될 수도 있다.
상기 태양전지 모듈(또는 태양전지판)(100)은 태양전지 셀(미도시), 전극(미도시), 전선(미도시) 등으로 구성한다.
또한, 상기 태양전지 모듈(100)은 투과형 휴대용 플렉서블 박막 형태로 구성할 수 있다.
즉, 상기 태양전지 모듈(100)은 복수의 CIGS(Copper indium gallium selenide) 태양전지 셀이 그리드 형태로 구성되며, 유연성(또는 플렉서블(flexible))을 갖는 박막 형태로 구성할 수 있으며, 이를 통해 상기 태양전지 모듈(100)은 곡면으로 이루어진 다양한 대상에 적용되어 상기 복수의 태양전지 셀을 통해 태양광을 통한 발전전력을 생성할 수 있다.
또한, 상기 태양전지 모듈(100)은 적용 대상이 비닐하우스나 썬루프 또는 창호형 제품 등과 같이 빛의 투과(또는 투광(透光))가 요구되는 대상인 경우 빛을 투과할 수 있도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 태양전지 모듈(100)은 레이저(laser) 가공이나 펀칭(punching)과 같은 기구적 가공을 통해 미리 설정된 패턴을 가진 복수의 개구부가 형성될 수 있으며, 상기 개구부는 상기 태양전지 모듈(100)로 조사되는 태양광을 투과시켜 상기 적용 대상의 내부로 빛이 도달되도록 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 개구부는 사용자에 의해 미리 설정된 개구율을 가지도록 상기 태양전지 모듈(100)에 형성될 수 있다.
상기 전극은 복수로 형성되며, 각각 양극(+)과 음극(-)으로 구성한다. 이때, 상기 태양전지 모듈(100)이 길이 방향으로 일렬로 배치되는 경우, 상기 전극도 길이 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 전극은 상기 플렉서블 PCB(200)에 구성된 전극(220)과 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 태양전지 모듈(100)의 일측에 각각 형성된 전극은 플렉서블 형태로 형성하며, 해당 전극을 구부려서 상기 플렉서블 PCB(200)에 구성된 전극(220)에 접촉시킨 후, 접합(또는 연결/납땜)한다.
상기 전선은 와이어 메쉬 형태 등으로 형성한다. 여기서, 상기 전선의 재료로는 구리(copper), 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전선은 상기 태양전지 셀 간의 연결, 상기 태양전지 셀과 전극 간의 연결 등을 제공하며, 양극이 연결되는 양극 전선, 음극이 연결되는 음극 전선 등을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플렉서블 PCB(Printed Circuit Board)(200)는 베이스층(210), 전극(220), 연결 단자(230), 방열부(240), 체결부(250) 및 패턴부(260)로 구성된다. 도 4에 도시된 상기 플렉서블 PCB(200)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 4에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 상기 플렉서블 PCB(200)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 상기 플렉서블 PCB(200)가 구현될 수도 있다.
상기 베이스층(또는 연성 기판)(210)은 페놀수지 절연판, 에폭시수지 절연판 등의 절연 소재로 구성한다.
또한, 상기 베이스층(210)은 플렉서블 형태로 구성한다.
상기 전극(220)은 상기 베이스층(210)의 타면에 형성한다.
또한, 상기 전극(220)은 복수로 형성되며, 각각 양극(+)과 음극(-)으로 구성한다. 이때, 상기 플렉서블 PCB(200)가 길이 방향으로 일렬로 배치되는 경우, 상기 전극(220)도 길이 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 전극(220)은 상기 박막 태양전지 모듈(100)에 구성된 전극과 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 플렉서블 PCB(200)의 일측에 형성된 전극(220)은 플렉서블 형태로 구성된 상기 태양전지 모듈(100)의 일측에 구성된 전극과 접촉된 후, 접합(또는 연결/납땜)하여 고정한다.
이와 같이, 상기 플렉서블 PCB(200)의 전극(220)과 상기 태양전지 모듈(100)의 전극이 접합됨에 따라, 상기 플렉서블 PCB(200)와 상기 태양전지 모듈(100)(또는 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면과 상기 태양전지 모듈(100)의 일면)은 서로 밀착되어(또는 일체형으로) 형성될 수 있다.
상기 연결 단자(230)는 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면의 일측에 형성한다. 이때, 상기 플렉서블 PCB(200)가 길이 방향으로 일렬로 배치되는 경우, 상기 연결 단자(230)도 길이 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 연결 단자(230)는 상기 플렉서블 PCB(200)(또는 상기 박막 태양전지 모듈(100)이 적용된 플렉서블 PCB(200))와 다른 플렉서블 PCB 간의 연결을 위해 사용될 수 있다.
상기 방열부(240)는 상기 베이스층(210)의 타면에 형성한다.
또한, 상기 방열부(240)는 상기 베이스층(210)의 중앙 영역(또는 상기 베이스층(210)의 중앙 영역 일부)에 금속 패턴으로 형성한다.
또한, 상기 방열부(240)는 상기 플렉서블 PCB(200)가 상기 박막 태양전지 모듈(100)과 전기적으로 연결된 상태에서, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 동작에 따라 상기 박막 태양전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 흡수하여, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 안정적인 동작이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 상기 방열부(240)는 외부에 형성되는 히트 싱크(또는 방열 수단)(700)와 연결되어, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 동작에 따라 상기 박막 태양전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크(700)로 방출할 수도 있다.
상기 체결부(또는 금속 패턴 솔더링부/연결 단자)(250)는 상기 방열부(240)의 일측에 형성한다
또한, 상기 체결부(250)는 상기 방열부(240)와 상기 히트 싱크(700)가 연결된 상태(또는 고정된 상태)를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 패턴부(260)는 상기 베이스층(210)의 타면의 외곽 영역(또는 상기 방열부(240)의 외곽 영역)에 형성한다.
또한, 상기 패턴부(260)는 상기 전극(220)과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 패턴부(260)는 상기 박막 태양전지 모듈(100)이 다른 박막 태양전지 모듈(100)에 연결되는 전극 특성을 고려하여 다양한 결선 방식에 따라 서로 다른 패턴을 가지도록 형성한다.
즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 패턴부(260)는 상기 박막 태양전지 모듈(100)이 다른 박막 태양전지 모듈(100)에 연결되는 전극 특성에 따라 다양한 형태의 패턴으로 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 박막 태양전지 모듈(100)과 상기 플렉서블 PCB(200)가 서로 1:1로 구성되는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 설계자의 설계에 따라 다양하게 구성할 수도 있다.
즉, 복수의 전극을 포함하는 하나의 상기 플렉서블 PCB(200)의 일면에 복수의 박막 태양전지 모듈(100)을 직렬 및/또는 병렬로 결합한 상태로 구성할 수도 있다.
상기 제 1 라미네이트층(300)은 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 일면에 배치(또는 형성/구성)한다. 이때, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 라미네이트층(300)에 배치되는 상기 박막 태양전지 모듈(100)은 복수로 구성되며, 상기 복수의 박막 태양전지 모듈(100)은 미리 설정된 간격으로 이격되어 길이 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 박막 태양전지 모듈(100)의 개수에 대응하여 복수의 플렉서블 PCB(200)도 함께 상기 미리 설정된 간격으로 이격되어 길이 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 라미네이트층(300)은 플렉서블하게 형성하며, PET 필름, PE 필름 등으로 구성한다.
또한, 상기 제 1 라미네이트층(300)은 상기 박막 태양전지 모듈(100)과 접착(또는 점착)되도록 구성할 수 있다.
이와 같이, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 일면에 상기 제 1 라미네이트층(300)이 형성됨에 따라, 상기 박막 태양전지 모듈(100)이 상기 제 1 라미네이트층(300)을 통해 그 형상을 유지하며 고정될 수 있다.
상기 제 1 방수천(400)은 상기 제 1 라미네이트층(300) 위(또는 상기 제 1 라미네이트층(300)의 일면)에 배치(또는 형성/구성)한다.
또한, 상기 제 1 방수천(400)은 외부의 물, 이물질 등이 상기 제 1 방수천(400) 하부에 형성된 구성 요소들(예를 들어 상기 제 1 라미네이트층(300), 상기 박막 태양전지 모듈(100), 상기 플렉서블 PCB(200) 등 포함)에 침투하지 못하도록 구성한다.
상기 제 2 라미네이트층(500)은 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 배치(또는 형성/구성)한다.
또한, 상기 제 2 라미네이트층(500)은 플렉서블하게 형성하며, PET 필름, PE 필름 등으로 구성한다.
또한, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 라미네이트층(500)은 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)가 외부에 형성되는 상기 히트 싱크(700)에 연결될 수 있도록 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)의 크기에 맞춰 제 1 절개선(510)이 형성된 상태일 수 있다. 이때, 상기 제 1 절개선(510)의 형태는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, ㄷ자 형태이거나 또는 다른 형태일 수 있다. 또한, 상기 제 1 절개선(510)에 의해 형성되는 단면적(예를 들어 상기 도 3에서의 사각형 형태의 단면적)은 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)의 단면적보다 크거나 같게 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2 라미네이트층(500)은 상기 플렉서블 PCB(200)와 접착(또는 점착)되도록 구성할 수 있다.
이와 같이, 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 상기 제 2 라미네이트층(500)이 형성됨에 따라, 상기 플렉서블 PCB(200)가 상기 제 2 라미네이트층(500)을 통해 그 형상을 유지하며 고정될 수 있다.
상기 제 2 방수천(600)은 상기 제 2 라미네이트층(500) 위(또는 상기 제 2 라미네이트층(500)의 타면)에 배치(또는 형성/구성)한다.
또한, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 방수천(600)은 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)가 외부에 형성되는 상기 히트 싱크(700)에 연결될 수 있도록 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)의 크기에 맞춰(또는 상기 제 2 라미네이트층(500)에 형성된 제 1 절개선(510)에 대응하여) 제 2 절개선(610)이 형성된 상태일 수 있다. 이때, 상기 제 2 절개선(610)의 형태는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, ㄷ자 형태이거나 또는 다른 형태일 수 있다.
또한, 상기 제 2 방수천(600)은 외부의 물, 이물질 등이 상기 제 2 방수천(600) 하부에 형성된 구성 요소들(예를 들어 상기 제 2 라미네이트층(500), 상기 플렉서블 PCB(200), 상기 박막 태양전지 모듈(100) 등 포함)에 침투하지 못하도록 구성한다.
또한, 상기 제 1 방수천(300)과 상기 제 2 방수천(600) 사이에 상기 제 1 라미네이트층(300), 상기 박막 태양전지 모듈(100), 상기 플렉서블 PCB(200) 및 상기 제 2 라미네이트층(500)이 적층된 상태에서, 해당 적층된 상태가 고정될 수 있도록 상기 제 1 방수천(300)과 상기 제 2 방수천(600)의 외곽 및/또는 내곽 일부를 재봉실(또는 일반실)(620)을 이용하여 봉제 작업을 통해 접합 구성한다.
즉, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 박막 태양전지 모듈(100)과 상기 플렉서블 PCB(200)가 형성된 외곽 영역(621)을 상기 재봉실(620)을 이용하여 봉제 작업을 통해 접합하고, 복수의 박막 태양전지 모듈(100)/플렉서블 PCB(200) 간의 사이 영역(622)을 상기 재봉실(620)을 이용하여 봉제 작업을 통해 접합한다.
상기 히트 싱크(heat sink, 방열 수단)(700)는 상기 플렉서블 PCB(200)와 연결한다.
즉, 상기 히트 싱크(700)는 상기 플렉서블 PCB(200)의 방열부(240)와 상기 체결부(250)를 통해 고정될 수 있다.
또한, 상기 히트 싱크(700)는 상기 플렉서블 PCB(200)의 방열부(240)로부터 방출되는 열을 흡수한다.
또한, 상기 히트 싱크(700)는 열을 흡수하고, 플렉서블한 특성을 유지할 수 있도록 알루미늄 등으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 히트 싱크(700)는 내부에 공기, 물 등을 채울 수 있는 구조로 형성하여, 상기 히트 싱크(700)가 물 위에 떠 있는 상태를 유지함에 따라, 상기 휴대용 박막 태양전지 패널(10)이 물 위에서도 동작할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이와 같이, 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법을 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 박막 태양전지 모듈(100)의 전극을 플렉서블 PCB(200)의 전극(220)에 접합(또는 연결/납땜)한다.
즉, 상기 박막 태양전지 모듈(100)에 형성된 플렉서블한 복수의 전극 각각을 플렉서블 PCB(200)에 형성된 복수의 전극(220)에 각각 접합한다.
이때, 다양한 결선 방식에 따른 서로 다른 패턴을 가지는 복수의 플렉서블한 PCB(200) 중에서 상기 박막 태양전지 모듈(100)이 다른 박막 태양전지 모듈(100)에 연결되는 전극 특성을 고려하여 해당 박막 태양전지 모듈(100)에 대응하는 특정 플렉서블 PCB(200)를 선택할 수 있다.
또한, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 전극과 상기 플렉서블 PCB(200)의 전극(220)이 접합됨에 따라, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 타면(또는 하면)과 상기 플렉서블 PCB(200)의 일면(또는 상면)이 서로 마주보며 일체형으로 형성될 수 있다(S910).
이후, 상기 박막 태양전지 모듈(100)의 일면에 제 1 라미네이트층(300)을 배치(또는 형성/구성)한다. 여기서, 상기 제 1 라미네이트층(300)은 플렉서블한 PET 필름, PE 필름 등으로 구성할 수 있다(S920).
이후, 상기 제 1 라미네이트층(300) 위에(또는 상기 제 1 라미네이트층(300)의 일면에) 제 1 방수천(400)을 배치(또는 형성/구성)한다(S930).
이후, 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 제 2 라미네이트층(500)을 배치(또는 형성/구성)한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 라미네이트층(500)의 일부 영역은 상기 플렉서블 PCB(200)의 타면에 형성된 방열부(240)의 크기에 맞춰 제 1 절개선(510)이 형성된 상태일 수 있다(S940).
이후, 상기 제 2 라미네이트층(500) 위에(또는 상기 제 2 라미네이트층(500)의 타면에) 제 2 방수천(600)을 배치(또는 형성/구성)한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 방수천(600)의 일부 영역은 상기 제 2 라미네이트층(500)의 제 1 절개선(510)에 대응하여 제 2 절개선(610)이 형성된 상태일 수 있다(S950).
이후, 상기 제 1 방수천(300)과 상기 제 2 방수천(600)을 재봉실(620)을 이용하여 봉제 작업을 통해 접합 구성한다.
즉, 상기 제 1 방수천(300)과 상기 제 2 방수천(600) 사이에 상기 제 1 라미네이트층(300), 상기 박막 태양전지 모듈(100), 상기 플렉서블 PCB(200) 및 상기 제 2 라미네이트층(500)이 적층된 상태에서, 해당 적층된 상태가 고정될 수 있도록 상기 제 1 방수천(300)과 상기 제 2 방수천(600)의 외곽 및/또는 내곽 일부를 재봉실(620)을 이용하여 봉제 작업을 통해 접합 구성한다(S960).
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성하여, 복수의 태양전지 간을 연결하는 연결 단자 또는 태양전지의 일측에 형성된 전극의 끊어짐 발생을 방지하고, 전극 배선의 용이성을 높이고, 방열 구조의 선택적 결합이 가능하여 응용 범위를 확대할 수 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 플렉서블 태양전지 패널과 플렉서블 PCB를 일체형으로 형성하고, 상기 플렉서블 태양전지 패널에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서 외부 히트 싱크와 연결되는 상기 플렉서블 PCB의 일면에 금속 패턴의 방열부를 형성함으로써, 복수의 태양전지 간을 연결하는 연결 단자 또는 태양전지의 일측에 형성된 전극의 끊어짐 발생을 방지하고, 전극 배선의 용이성을 높이고, 방열 구조의 선택적 결합이 가능하여 응용 범위를 확대할 수 있는 것으로, 군수 분야, 전자 산업, 바이오 산업, 일반 기계 산업, 농업 분야, 가축 산업, 수산물 산업, 일반 배양 산업, 건조 산업, 자동차 산업, 일반 가정용 난방 분야, 상업용 분야, 의료 산업 분야 등에서 광범위하게 이용될 수 있다.
10: 휴대용 박막 태양전지 패널 100: 박막 태양전지 모듈
200: 플렉서블 PCB 300: 제 1 라미네이트층
400: 제 1 방수천 500: 제 2 라미네이트층
600: 제 2 방수천 700: 히트 싱크
210: 베이스층 220: 전극
230: 연결 단자 240: 방열부
250: 체결부 260: 패턴부
510: 제 1 절개선 610: 제 2 절개선
620: 재봉실

Claims (7)

  1. 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널에 있어서,
    길이 방향으로 배치된 복수의 제 1 전극을 포함하는 박막 태양전지 모듈;
    상기 제 1 전극과 동일하게 길이 방향으로 배치된 복수의 제 2 전극을 포함하며, 상기 박막 태양전지 모듈의 타면에 배치되며, 상기 박막 태양전지 모듈의 단독 사용에 따른 상기 제 1 전극의 끊어짐을 방지하기 위해서 상기 제 2 전극을 통해 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 플렉서블 PCB;
    상기 박막 태양전지 모듈의 일면에 배치되는 제 1 라미네이트층;
    상기 제 1 라미네이트층의 일면에 배치되는 제 1 방수층;
    상기 플렉서블 PCB의 타면에 배치되는 제 2 라미네이트층; 및
    상기 제 2 라미네이트층의 타면에 배치되는 제 2 방수층을 포함하며,
    상기 플렉서블 PCB는,
    절연 소재로 구성되며, 일면이 상기 박막 태양전지 모듈에 대향하는 베이스층;
    상기 베이스층의 타면에 배치되는 상기 복수의 제 2 전극;
    상기 베이스층의 타면에 배치되며, 다른 플렉서블 PCB와의 연결을 위한 연결 단자;
    상기 베이스층의 타면의 중앙 영역에 배치되는 방열부;
    상기 방열부의 일측에 배치되는 체결부; 및
    상기 베이스층의 타면의 외곽 영역에 배치되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는,
    외부의 히트 싱크와 상기 플렉서블 PCB를 고정하며,
    상기 방열부는,
    상기 박막 태양전지 모듈의 동작에 따라 상기 박막 태양전지 모듈에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 방출하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 박막 태양전지 모듈이 다른 박막 태양전지 모듈에 연결되는 결선 방식에 따른 전극 특성을 근거로 서로 다른 패턴으로 구성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 라미네이트층은,
    상기 플렉서블 PCB에 포함된 방열부가 외부에 형성되는 히트 싱크에 연결될 수 있도록 상기 방열부의 크기에 대응하는 제 1 절개선을 포함하며,
    상기 제 2 방수층은,
    상기 제 1 절개선에 대응하는 제 2 절개선을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널.
  6. 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법에 있어서,
    박막 태양전지 모듈에 포함된 복수의 제 1 전극과 플렉서블 PCB에 포함된 복수의 제 2 전극을 접합하여 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 박막 태양전지 모듈의 일면에 제 1 라미네이트층을 배치하는 단계;
    상기 제 1 라미네이트층의 일면에 제 1 방수층을 배치하는 단계;
    상기 플렉서블 PCB의 타면에 제 1 절개선을 포함하는 제 2 라미네이트층을 배치하는 단계; 및
    상기 제 2 라미네이트층의 타면에 제 2 절개선을 포함하는 제 2 방수층을 배치하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 전극과 상기 복수의 제 2 전극을 접합하여 전기적으로 연결하는 단계는,
    상기 박막 태양전지 모듈의 단독 사용에 따른 상기 제 1 전극의 끊어짐을 방지하기 위해서 상기 박막 태양전지 모듈의 길이 방향으로 배치된 복수의 제 1 전극을 상기 제 1 전극과 동일하게 길이 방향으로 배치된 상기 복수의 제 2 전극과 전기적으로 연결하며,
    상기 플렉서블 PCB는,
    일면이 상기 박막 태양전지 모듈에 대향하는 베이스층의 타면에 상기 복수의 제 2 전극을 배치하는 과정;
    상기 베이스층의 타면에 다른 플렉서블 PCB와의 연결을 위한 연결 단자를 배치하는 과정;
    상기 베이스층의 타면의 중앙 영역에 방열부를 배치하는 과정;
    상기 방열부의 일측에 체결부를 배치하는 과정; 및
    상기 베이스층의 타면의 외곽 영역에 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 패턴부를 배치하는 과정에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 PCB를 적용한 휴대용 박막 태양전지 패널의 제조 방법.
  7. 삭제
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