KR101903408B1 - Solar cell module, method for manufacturing the solar cell module - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 제1면에 전극 연결부를 구비하며, 상기 제2면에 상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되는 회로 배선을 구비하는 인쇄회로기판; 상기 제1면에 실장되어 상기 전극 연결부에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 태양 전지; 및 상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되는 전자 부품을 포함하며, 상기 전자 부품은 상기 태양 전지에서 생성된 전력에 의해 구동되도록 이루어지는 전기 소자와 상기 태양 전지에서 생성된 전력을 제어하도록 이루어지는 회로 부품 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2면에 실장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 제공한다.The present invention provides a printed circuit board having a first surface and a second surface facing each other in opposite directions and having an electrode connection portion on the first surface and a circuit wiring electrically connected to the electrode connection portion on the second surface, A circuit board; At least one solar cell mounted on the first surface and electrically connected to the electrode connection portion; And an electronic component mounted on the printed circuit board and electrically connected to the circuit wiring, wherein the electronic component includes an electric device configured to be driven by electric power generated in the solar cell, and an electric device configured to control electric power generated in the solar cell And the second surface is mounted on the second surface.
Description
본 발명은 빛을 이용하는 전력을 생산하도록 형성되는 태양 전지 모듈과 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell module that is formed to produce power using light and a method of manufacturing the same.
태양 전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 형성된다. 일반적으로 태양 전지는 P형 반도체와 N형 반도체로 이루어지며, 빛을 비추면 전하가 이동하여 전위차가 발생하게 된다.Solar cells are formed to convert light energy into electrical energy. Generally, a solar cell is composed of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, and when the light is shined, the charge moves and a potential difference is generated.
태양 전지 모듈은 태양 전지를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하도록 형성되는 모듈을 가리킨다. 모듈이란 기계 또는 시스템 등의 구성단위를 의미하는 것으로 여러 전자 부품이나 기계 부품으로 조립되어 특정 기능을 갖는 독립된 장치를 가리킨다. 따라서 태양 전지 모듈은 태양 전지를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하는 기능을 갖는 독립된 장치를 가리키는 것으로 이해될 수 있다.A solar cell module refers to a module that is equipped with a solar cell and is configured to produce power from light. A module means a unit such as a machine or a system, and refers to an independent apparatus assembled with various electronic parts or mechanical parts and having a specific function. Therefore, it can be understood that the solar cell module is an independent device having a function of producing a power from light by having a solar cell.
전자 부품의 구동 전원으로 사용되는 소형의 태양 전지 모듈은 통상적으로 인쇄회로기판, 태양 전지, 상기 태양 전지의 전면에 형성되는 보호층 및 상기 태양 전지와 상기 보호층 사이에 형성되는 봉지층으로 이루어진 구조를 갖는다. 하나 이상의 태양 전지가 인쇄회로기판에 실장되어 상기 인쇄회로기판의 전극 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지는 상기 보호층과 봉지층에 의해 봉지된다.A small solar cell module used as a driving power source for electronic components typically has a printed circuit board, a solar cell, a protection layer formed on the front surface of the solar cell, and a sealing layer formed between the solar cell and the protection layer . At least one solar cell is mounted on a printed circuit board and electrically connected to the electrode connection portion of the printed circuit board, and the solar cell is sealed by the protective layer and the sealing layer.
태양 전지 모듈을 전자 기기에 활용하게 되면, 상기 전자 기기에 별도의 전력 케이블을 연결하지 않고도 1) 형광등이나 LED 에서 공급되는 실내광을 이용하거나, 2) 태양으로부터 공급되는 자연광을 이용하여 전자 기기를 구동할 수 있다. 따라서 반드시 별도의 전력 케이블을 연결해야 하는 종래의 전자 기기와 비교하여, 태양 전지 모듈을 갖는 전자 기기는 설치 장소에 대한 제한이 없다.When a solar cell module is used in an electronic device, it is possible to use an indoor light supplied from a fluorescent lamp or an LED without using a separate power cable to the electronic device, or 2) Can be driven. Therefore, in comparison with a conventional electronic device in which a separate power cable must be connected, there is no limitation on the installation place of the electronic device having the solar cell module.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 종래의 태양 전지 모듈에는 몇 가지 개선되어야 할 문제점이 존재한다.However, despite these advantages, there are some problems to be improved in the conventional solar cell module.
먼저, 부품 실장이 수작업으로 이루어져야 한다는 점이다. 종래의 태양 전지 모듈은 열에 약한 구성을 갖기 때문에 상기 태양 전지 모듈을 제조하는 공정이나, 혹은 태양 전지 모듈을 이용하는 또 다른 공정에서 고온의 표면 실장 기술(Surface Mount Technology : SMT)을 적용할 수 없었다. 대신 종래의 태양 전지 모듈은 수작업을 통해 부품을 실장하도록 이루어졌으며, 이로 인해 공정의 신뢰성을 확보하는 것이 매우 어렵고 작업 속도 또한 매우 느리다는 단점이 있었다.First, component mounting must be done manually. Since the conventional solar cell module has a weak structure, it has not been possible to apply high temperature surface mounting technology (SMT) in the process of manufacturing the solar cell module or in another process using the solar cell module. Instead, the conventional solar cell module is designed to mount parts by hand, which makes it very difficult to ensure the reliability of the process and the operation speed is also very slow.
다음으로, 종래의 태양 전지 모듈은 충분한 광투과율을 갖지 못하였다. 태양 전지 모듈은 태양 전지에 입사되는 빛을 이용하여 전력을 생산하기 때문에, 높은 광투과율은 태양 전지 모듈의 효율 개선을 위한 필수적인 전제 사항이다. 그러나 종래의 태양 전지 모듈은 광투과율 향상에 한계가 있었다.Next, conventional solar cell modules do not have sufficient light transmittance. Since the solar cell module generates electric power by using the light incident on the solar cell, high light transmittance is an essential precondition for improving the efficiency of the solar cell module. However, conventional solar cell modules have limitations in improving the light transmittance.
따라서 이러한 종래의 문제를 개선하기 위한 태양 전지 모듈의 구조와 그 제조 방법에 대한 새로운 접근이 필요하다.Accordingly, there is a need for a new approach to the structure and manufacturing method of the solar cell module to solve such a conventional problem.
본 발명의 제1 목적은 자동으로 부품이 실장될 수 있는 구성의 태양 전지 모듈을 제안하기 위한 것이다. 본 발명은 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 융해되거나 변형되지 않은 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈을 제안하기 위한 것이다.A first object of the present invention is to propose a solar cell module in which components can be automatically mounted. The present invention is to propose a solar cell module having a sealing layer that is not melted or deformed even in a process using high temperature surface mounting technology.
본 발명의 제2 목적은 폴리머 보호층과 EVA 봉지층의 적층 구조보다 높은 광투과율을 갖는 봉지층과 상기 봉지층으로 최외곽층을 형성하는 태양 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.A second object of the present invention is to provide a sealing layer having a higher light transmittance than the laminated structure of the polymer protective layer and the EVA sealing layer, and a solar cell module forming the outermost layer with the sealing layer.
본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적과 상기 제2 목적에서 언급한 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈의 제조 방법과 상기 태양 전지 모듈을 갖는 전자기기의 제조 방법을 제안하기 위한 것이다.A third object of the present invention is to propose a method of manufacturing a solar cell module having the sealing layer mentioned in the first and second objects and a method of manufacturing an electronic device having the solar cell module.
본 발명의 제4 목적은 태양 전지 모듈의 일 예로 인쇄회로기판의 양면을 태양 전지 등의 실장과 회로 부품 등의 실장에 활용할 수 있는 센서 모듈과 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.A fourth object of the present invention is to provide a sensor module that can utilize both sides of a printed circuit board for mounting a solar cell or the like, and circuit components, and a manufacturing method thereof, as an example of a solar cell module.
본 발명의 태양 전지 모듈은 실리콘 소재를 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 포함한다. 봉지층은 태양 전지 또는 프라이머 층을 덮도록 형성되어 태양 전지를 보호한다. 실리콘 소재는 최대 250℃에 이르는 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분한 내열성을 갖도록 이루어진다. 프라이머 층은 태양 전지와 봉지층의 결합력 강화를 위해 태양 전지와 봉지층 사이에 형성된다.The solar cell module of the present invention includes a sealing layer formed of a material containing a silicon material. The encapsulating layer is formed to cover the solar cell or the primer layer to protect the solar cell. Silicone materials are made to have sufficient heat resistance even in processes using high temperature surface mounting technology up to 250 ° C. The primer layer is formed between the solar cell and the encapsulation layer to enhance the bonding strength between the solar cell and the encapsulation layer.
태양 전지 모듈은 인쇄회로기판에 실장되는 태양 전지와 상기 봉지층을 포함한다. 태양 전지 모듈은 선택적으로 봉지층의 테두리를 형성하는 댐 층을 포함할 수 있다. 댐 층은 인쇄회로기판의 일면에 결합된다. 댐 층은 태양 전지 모듈을 제조하는 과정에서 액상의 봉지층 원료가 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.The solar cell module includes a solar cell mounted on a printed circuit board and the sealing layer. The solar cell module may optionally include a dam layer forming the rim of the encapsulant layer. The dam layer is bonded to one surface of the printed circuit board. The dam layer is for preventing the liquid seal layer material from flowing out of the printed circuit board in the process of manufacturing the solar cell module.
액상의 봉지층 원료에는 실리콘뿐만 아니라 액상 실리콘의 경화를 위한 경화제와 자외선으로부터 태양 전지를 보호하기 위한 자외선 차단제가 포함될 수 있다.The liquid sealing layer raw material may include not only silicone but also a curing agent for curing liquid silicone and a UV blocking agent for protecting the solar cell from ultraviolet rays.
봉지층은 모든 광파장에서 높은 광투과율을 갖는다. 봉지층은 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80% 이상의 광투과율을 갖고, 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91~93%의 광투과율을 가지며, 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 93~94%의 광투과율을 갖는다. 또한 봉지층은 가시광선에 대해 91~94%의 광투과율을 갖는다.The encapsulant layer has high light transmittance at all wavelengths. The sealing layer has a light transmittance of 80% or more with respect to light having a wavelength of 300 nm, a light transmittance of 91 to 93% with respect to light having a wavelength of 350 nm, and a light transmittance of 93 to 94 % Light transmittance. The sealing layer also has a light transmittance of 91 to 94% with respect to visible light.
봉지층은 태양 전지를 보호하고 충분한 광투과율을 갖기 위해 200~1,000㎛의 두께를 가질 수 있다. 봉지층의 형상은 평면으로 이루어지거나, 요철을 갖거나 돔형으로 이루어질 수 있다.The sealing layer may have a thickness of 200 to 1,000 占 퐉 in order to protect the solar cell and have a sufficient light transmittance. The shape of the encapsulating layer may be plane, irregular or dome-shaped.
본 발명의 태양 전지 모듈을 제조하는 방법은 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱하여 열경화하는 단계를 포함한다. 상기 전자 기기의 제조 방법은 봉지층 원료의 점도에 따라 두 실시예로 구분될 수 있다.A method of manufacturing a solar cell module of the present invention includes a step of heat curing a liquid sealing layer material made of a material containing silicon by dispensing. The manufacturing method of the electronic device can be divided into two embodiments according to the viscosity of the sealing layer material.
제 1 실시예의 제조 방법은, 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계; 인쇄회로기판의 일면에 댐 층을 형성하는 공정과 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 공정을 순서에 무관하게 실시하는 단계; 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계; 및 상기 준비하는 단계 내지 상기 열경화시키는 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the first embodiment includes: preparing a printed circuit board having an electrode connection portion; The method comprising the steps of: forming a dam layer on one surface of a printed circuit board and mounting at least one solar cell; Dispensing the encapsulating layer raw material to cover the solar cell with a liquid encapsulating layer raw material comprising a material containing silicon; Thermally curing the encapsulating layer raw material to form an encapsulating layer; And cutting the solar cell module aggregate formed by the preparing step and the thermosetting step to a unit size of the solar cell module.
제 1 실시예에서 액상의 봉지층 원료는 충분한 퍼짐성을 갖도록 10 Pa·s 이하의 점도를 갖는다.In the first embodiment, the liquid sealing layer raw material has a viscosity of 10 Pa · s or less so as to have sufficient spreadability.
제 2 실시예의 제조 방법은, 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 일면에 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 단계; 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계; 및 상기 준비하는 단계 내지 상기 열교환시키는 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the second embodiment includes: preparing a printed circuit board having an electrode connection portion; Mounting at least one solar cell on one side of the printed circuit board; Dispensing the encapsulating layer raw material to cover the solar cell with a liquid encapsulating layer raw material comprising a material containing silicon; Thermally curing the encapsulating layer raw material to form an encapsulating layer; And cutting the solar cell module aggregate formed by the preparing step and the heat exchanging step to a unit size of the solar cell module.
제 2 실시예에서 액상의 봉지층 원료는 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르지 않도록 40 Pa·s 이하의 점도를 갖는다.In the second embodiment, the liquid sealing layer raw material has a viscosity of 40 Pa · s or less so as not to flow to the outside of the printed circuit board.
봉지층 원료를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료에 포함된 실리콘의 종류에 따라 달라질 수 있다. 약 130~170에서 30분 내지 150분 동안 봉지층 원료에 열을 가하면 봉지층 원료가 경화되어 봉지층이 형성된다.The conditions for thermally curing the encapsulating layer raw material may vary depending on the type of silicon contained in the encapsulating layer raw material. Heat is applied to the encapsulating layer raw material for about 30 to 150 minutes at about 130 to 170 to cure the encapsulating layer raw material to form an encapsulating layer.
이렇게 제조된 태양 전지 모듈은 노에서 고온의 열을 가하며 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 봉지층의 융해 또는 변형 문제가 없으므로, 상기 표면 실장 기술을 통해 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 수 있다. 이 때 표면 실장 기술을 적용한 공정에서 태양 전지 모듈에 가해지는 온도는 200~250℃다.Since the solar cell module thus manufactured does not melt or deform the sealing layer even in a process of applying surface mounting technology for mounting components by applying heat at a high temperature in a furnace, . In this case, the temperature applied to the solar cell module in the process using surface mounting technology is 200 ~ 250 ℃.
본 발명은 인쇄회로기판의 양면을 부품의 실장에 활용하여 인쇄회로기판의 제1면에 태양 전지 등을 적층하고, 제2면에 회로 부품을 실장한다. 이에 따라 일체형 센서 모듈이 구현될 수 있다. 제1면과 제2면은 서로 반대 방향을 향하며 제1면에 전극 연결부가 형성되고, 제2면에 회로 배선이 형성된다. 태양 전지와 봉지층은 제1면에 실장되고, 센서부와 회로 부품은 제2면에 실장된다.The present invention utilizes both sides of a printed circuit board for mounting parts, so that a solar cell or the like is laminated on a first surface of a printed circuit board, and circuit components are mounted on a second surface. Accordingly, the integrated sensor module can be implemented. The first surface and the second surface are opposite to each other, an electrode connection portion is formed on the first surface, and a circuit wiring is formed on the second surface. The solar cell and the sealing layer are mounted on the first surface, and the sensor portion and the circuit component are mounted on the second surface.
제1면을 빛이 공급되는 방향을 향하도록 배치되며, 수광이 필요한 태양 전지는 제1면에 실장되고, 수광이 필요 없는 회로 부품은 제2면에 실장된다.A solar cell which is arranged to face the first surface in a direction in which light is supplied, a solar cell which needs to receive light is mounted on the first surface, and a circuit component which does not need to receive light is mounted on the second surface.
인쇄회로기판은 다층 구조로 형성될 수 있으며, 인쇄회로기판의 회로 배선은 다층 구조의 내부에 형성되는 내층 배선과 외면에 형성되는 외층 배선을 포함한다. 내층 배선과 외층 배선은 다층 구조를 관통하여 서로 연결되며, 제1면의 전극 연결부에도 연결된다.The printed circuit board may be formed in a multilayer structure, and the circuit wiring of the printed circuit board includes an inner wiring layer formed inside the multilayer structure and an outer wiring layer formed on the outer surface. The inner layer wiring and the outer layer wiring are connected to each other through the multilayer structure, and are also connected to the electrode connection portion of the first surface.
센서부는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는지에 따라 메인 인쇄회로기판의 제1면 또는 제2면에 선택적으로 실장될 수 있다. 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서는 빛이나 외부 환경에 노출되어야 하므로 제1면에 실장된다. 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없으므로 제2면에 실장된다.The sensor portion may be selectively mounted on the first or second side of the main printed circuit board depending on whether it needs to be exposed to light or an external environment. The infrared sensor, the ultrasonic sensor and the illuminance sensor are mounted on the first surface since they must be exposed to light or an external environment. The temperature sensor, the humidity sensor and the gas sensor are mounted on the second side since they do not need to be exposed to light or an external environment.
배터리는 제2면에 결합되어 회로 배선에 전기적으로 연결되고, 태양 전지에서 생산된 전력을 저장하도록 이루어진다.The battery is coupled to the second surface and electrically connected to the circuit wiring, and is configured to store the power produced by the solar cell.
인쇄회로기판은 케이스와 윈도우에 의해 보호될 수 있다. 케이스에는 결합부가 형성될 수 있으며, 결합부는 인쇄회로기판을 케이스의 내부에 고정하도록 이루어진다.The printed circuit board can be protected by a case and a window. A coupling portion may be formed in the case, and the coupling portion is configured to fix the printed circuit board to the inside of the case.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 포함하기 때문에 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분히 내열성을 갖는다. 따라서 본 발명의 태양 전지 모듈이 회로 부품과 함께 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에 의해 메인 인쇄회로기판에 실장되더라도 봉지층의 융해 또는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, since it includes a sealing layer formed of a material containing silicon, it has sufficient heat resistance even in a process using surface mounting technology. Therefore, even if the solar cell module of the present invention is mounted on the main printed circuit board by the process of applying the high temperature surface mounting technology together with the circuit components, the fusion or deformation of the sealing layer can be prevented from occurring.
또한 본 발명의 봉지층은 모든 광파장 영역에서 폴리머 보호층과 EVA 봉지층의 적층 구조보다 높은 광투과율을 갖기 때문에, 태양 전지로 입사되는 빛의 광량을 향상시킬 수 있으며, 태양 전지의 효율을 개선시킬 수 있다.Further, since the encapsulating layer of the present invention has higher light transmittance than the laminated structure of the polymer protective layer and the EVA encapsulating layer in all the light wavelength regions, it is possible to improve the light amount of light incident on the solar cell and improve the efficiency of the solar cell .
또한 본 발명은, 1) 댐 층과 저점도 봉지층 원료를 이용하거나, 2) 댐 층 없이 고점도 봉지층 원료를 이용하여, 봉지층을 형성할 수 있는 방법을 제공하므로, 이 방법을 이용하면 고온의 표면 실장 기술에 적용 가능한 태양 전지 모듈을 제조할 수 있다. 또한 이렇게 제조된 태양 전지 모듈은 표면 실장 기술을 통해 센서 모듈과 같은 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 융해나 변형 문제 없이 실장될 수 있다.The present invention also provides a method of forming a sealing layer using 1) a dam layer and a low viscosity sealing layer raw material, or 2) using a high viscosity sealing layer raw material without a dam layer, A solar cell module applicable to the surface mounting technology of the present invention can be manufactured. In addition, the solar cell module thus manufactured can be mounted on the main printed circuit board of an electronic device such as a sensor module through surface mounting technology without melting or deforming.
또한 실리콘을 포함하는 소재로 봉지층을 형성하면, 인쇄회로기판의 양면을 각각 태양 전지와 회로 부품의 실장에 활용할 수 있는 기반이 마련된다. 이에 따라 인쇄회로기판의 제1면에는 태양 전지 등이 실장될 수 있고, 제2면에는 회로 부품이 실장되어 일체형 센서 모듈이 형성될 수 있다.When a sealing layer is formed of a material containing silicon, both sides of the printed circuit board can be used for mounting solar cells and circuit parts, respectively. Accordingly, a solar cell or the like may be mounted on the first surface of the printed circuit board, and an integrated sensor module may be formed by mounting circuit components on the second surface.
이것은 폴리머 보호층과 EVA 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈에서는 기대할 수 없는 효과로, 상기 폴리머 보호층과 EVA 봉지층을 본 발명의 실리콘 봉지층으로 대체함에 따라 나타나는 유리한 효과다.This is an unexpected effect in a solar cell module having a polymer protective layer and an EVA encapsulating layer, and is an advantageous effect as a result of replacing the polymer protective layer and the EVA encapsulating layer with the silicone encapsulating layer of the present invention.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 태양 전지 모듈을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 2는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈을 보인 단면도다.
도 3은 제 1 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 4는 제 1 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 5는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈을 보인 단면도다.
도 6은 제 2 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 7은 제 2 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 8은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층의 파장별 광투과율을 보인 그래프다.
도 9는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 순서도다.
도 10a 내지 도 10g는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다.
도 11a 내지 도 11h는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 12는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 순서도다.
도 13a 내지 도 13e는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다.
도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 15는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법을 보인 순서도다.
도 16a와 도 16b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈의 제 1 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 17은 케이스와 윈도우를 포함하는 센서 모듈의 단면도다.
도 18a와 도 18b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈의 제 2 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 19는 케이스와 윈도우를 포함하는 센서 모듈의 단면도다.
도 20은 센서 모듈을 제조 방법을 보인 순서도다.
도 21a 내지 도 21c는 도 20에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 22는 센서 모듈을 다른 제조 방법을 보인 순서도다.
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.1A and 1B are perspective views of the solar cell module of the present invention viewed from different directions.
2 is a sectional view showing the solar cell module of the first embodiment.
3 is a sectional view of a solar cell module showing a modification of the first embodiment.
4 is a sectional view of a solar cell module showing another modification of the first embodiment.
5 is a sectional view showing the solar cell module of the second embodiment.
6 is a cross-sectional view of a solar cell module according to a modification of the second embodiment.
7 is a cross-sectional view of a solar cell module according to another modification of the second embodiment.
8 is a graph showing the light transmittance of the sealing layer formed of a material containing silicon according to the wavelength.
FIG. 9 is a sequence showing a process of manufacturing the solar cell module of the first embodiment.
FIGS. 10A to 10G are conceptual diagrams showing a process of manufacturing a solar cell module according to the manufacturing method of the solar cell module shown in FIG.
11A to 11H are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a solar cell module according to a manufacturing method of the solar cell module shown in FIG.
12 is a flowchart showing a process of manufacturing the solar cell module according to the second embodiment.
13A to 13E are conceptual diagrams showing a process of manufacturing a solar cell module according to the manufacturing method of the solar cell module shown in FIG.
14A to 14F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a solar cell module according to a manufacturing method of the solar cell module shown in FIG.
15 is a flowchart showing a manufacturing method of an electronic apparatus having a solar cell module.
16A and 16B are perspective views of a first embodiment of an integrated sensor module having a solar cell and circuit components viewed from different directions.
17 is a cross-sectional view of a sensor module including a case and a window.
18A and 18B are perspective views showing a second embodiment of an integrated sensor module including a solar cell and circuit components in different directions.
19 is a sectional view of a sensor module including a case and a window.
20 is a flowchart showing a manufacturing method of the sensor module.
21A to 21C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the sensor module according to the method of manufacturing the sensor module shown in FIG.
Fig. 22 is a sequence showing another manufacturing method of the sensor module. Fig.
23A to 23C are sectional views showing a process of manufacturing the sensor module according to the manufacturing method of the sensor module shown in FIG.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 태양 전지 모듈(100)을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.1A and 1B are perspective views of the
태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(120)를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하도록 형성되는 모듈을 가리킨다. 모듈이란 기계 또는 시스템 등의 구성단위를 의미하는 것으로 여러 전자 부품이나 기계 부품으로 조립되어 특정 기능을 갖는 독립된 장치를 가리킨다. 따라서 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(120)를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하는 기능을 갖는 독립된 장치를 가리키는 것으로 이해될 수 있다.The
태양 전지 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 태양 전지(120), 봉지층(encapsulant layer)(130), 댐 층(140), 출력 단자(151, 152), 및 전극 연결부(160)를 포함한다. 이하에서는 각 구성에 대하여 순서대로 설명한다.The
인쇄회로기판은(110)은 태양 전지 모듈(100) 전체를 지지하며, 태양 전지(120)와 전기적으로 연결되도록 이루어진다. 인쇄회로기판(110)은 절연 물질로 형성된다. 태양 전지(120)의 전극부와 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)는 서로 전기적으로 연결되지만, 상기 전극 연결부(160)가 형성되는 영역을 제외한 나머지 영역에서는 절연 물질에 의해 전기적 절연이 이루어진다.The printed
인쇄회로기판(110)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 제1면은 전면 또는 상면으로 명명되고, 제2면은 배면 또는 하면으로 명명될 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 제1면에는 태양 전지(120)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(160)가 노출되고, 제2면에는 태양 전지(120)로부터 집전된 전력을 출력하기 위한 출력 단자(151, 152)가 노출된다. 다만, 도 1b에 도시한 바와 달리 출력 단자(151, 152)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 노출될 수도 있다.The printed
전극 연결부(160)는 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)를 서로 직렬 연결시키도록 이루어진다. 예를 들어 복수의 전극 연결부(162, 163, 164)가 태양 전지들(121, 122, 123, 124) 사이마다 배치되며, 각각의 전극 연결부들(162)(163)(164)은 인접한 두 태양 전지(121과 122)(122와 123)(123과 124)를 서로 전기적으로 연결시킨다. 그리고 전극 연결부(160)는 출력 단자(151, 152)에 전기적으로 연결된다.The
태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)에 실장되며, 태양 전지(120)의 전극부(미도시)는 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)와 전기적으로 연결된다. 태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 실장될 수 있으며, 태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 형성된 전극 연결부(160)를 부분적으로 덮도록 이루어진다. 태양 전지(120)의 전극부와 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)의 전기적 연결 구조에 대하여는 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술한다.The
하나의 태양 전지 모듈(100)에는 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 구비될 수 있다. 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)는 같은 평면 상에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)는 전극 연결부(162, 163, 164)에 의해 서로 직렬로 연결될 수 있다. 도 1a에는 하나의 태양 전지 모듈(100)에 네 개의 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 구비된 것으로 도시되어 있으나, 태양 전지(121, 122, 123, 124)의 수와 배치는 태양 전지 모듈(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다.A plurality of
태양 전지(120)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 형성된다. 일반적으로 태양 전지(120)는 P형 반도체와 N형 반도체로 이루어지며, 빛을 비추면 전하가 이동하여 전위차가 발생하게 된다.The
태양 전지(120)의 수광면(또는 집광면)의 반대면에 각 태양 전지(120)의 두 전극이 모두 형성되는 구조는 백 컨택(back contact) 구조로 명명될 수 있다. 도 1a와 도 1b에 도시된 태양 전지들(121, 122, 123, 124)은 전극 연결부들(162, 163, 164)에 의해 서로 직렬 연결된다는 점에서 각 태양 전지들(121, 122, 123, 124)의 두 전극이 모두 수광면의 반대면에 형성된 것을 알 수 있다. 따라서 도 1a와 도 1b에 도시된 태양 전지들(121, 122, 123, 124)은 백 컨택 구조의 태양 전지로 분류된다.A structure in which both electrodes of each
이와 달리 태양 전지의 수광면과 그 반대면에 각각 하나씩 전극이 형성되는 구조는 일반형 구조로 분류된다. 일반형 구조에서 어느 태양 전지의 전극과 상기 태양 전지에 인접한 다른 태양 전지의 전극(두 전극은 서로 다른 극성을 가짐)은 별도의 전도체에 의해 직렬 연결된다.In contrast, the structure in which electrodes are formed on the light receiving surface and the opposite surface of the solar cell, respectively, is classified into a general structure. In a typical structure, an electrode of a solar cell and another electrode of a solar cell adjacent to the solar cell (the two electrodes have different polarities) are connected in series by separate conductors.
봉지층(130)은 태양 전지(120)를 덮도록 형성되어 태양 전지(120)를 외부의 충격이나 수분 등으로부터 보호한다. 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 복수로 구비되는 경우 봉지층(130)은 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)를 모두 덮을 수 있다.The
봉지층(130)은 투명하게 형성된다. 태양 전지(120)가 빛을 이용하여 전력을 생산하기 때문에 봉지층(130)의 투명도가 증가할수록 태양 전지(120)로 전달되는 빛의 광량이 증가할 수 있다.The
봉지층(130)과 태양 전지(120) 사이에는 봉지층(130)을 태양 전지(120)에 접착시키도록 이루어지는 프라이머 층(미도시)이 형성될 수 있다. 다만 봉지층(130)이 스스로 접착력을 갖는 경우에는 프라이머 층이 없더라도 봉지층(130)이 태양 전지(120)로부터 분리되지 않는다. 따라서 프라이머 층은 태양 전지 모듈(100)의 필수 구성은 아니고, 선택적인 구성이다.A primer layer (not shown) may be formed between the
종래의 태양 전지 모듈이 갖는 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 봉지층(130)은 실리콘을 포함하는 소재로 형성된다.In order to solve the problems of the conventional solar cell module, the
실리콘을 포함하는 소재란 실리콘 외에 다른 물질이 첨가될 수 있는 것을 의미한다. 여기서 다른 물질이란, 예를 들어 태양 전지 모듈(100)의 제조 과정에서 액상 실리콘을 경화시키기 위한 경화제, 태양 전지로 입사되는 자외선을 차단하기 위한 자외선 차단제 및 봉지층에 접착력을 제공하는 접착제 중 적어도 하나를 포함한다. 본 발명에서 경화제, 자외선 차단제 및 접착제의 종류는 특별히 제한되지 않는다.A material containing silicon means that other materials besides silicon can be added. Here, the other material is, for example, at least one of a curing agent for curing the liquid silicone in the process of manufacturing the
실리콘은 폴리머 보호층과 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 접착층에 비해 고내열성을 갖는다. 따라서, 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층(130)을 갖는 태양 전지 모듈(100)은 고온의 표면 실장 기술을 적용하는 공정에서도 열에 의한 봉지층(130)의 융해 또는 변형 문제를 유발하지 않는다. 상기 표면 실장 기술을 적용하는 공정의 온도는 최대 250℃이나, 실리콘은 이 온도에서 충분한 내열성을 갖기 때문이다.Silicone has higher heat resistance than polymer protective layer and EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) adhesive layer. Accordingly, the
따라서 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층(130)을 갖는 본 발명에 의하면 태양 전지 모듈(100)을 고온의 표면 실장 기술에 적용하여 메인 인쇄회로기판(태양 전지 모듈(100)이 실장될 별도의 구성, 미도시)에 실장하는 것은 물론, 태양 전지 모듈(100)의 인쇄회로기판(110)에 고온의 표면 실장 기술을 적용하여 회로 부품을 실장하는 것이 가능해진다.Therefore, according to the present invention having the
본 발명의 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 (120) 위에 실리콘 봉지층(130)으로 이루어진 최외곽층을 갖는다. 종래의 태양 전지 모듈이 봉지층과 보호층을 갖는 것과 달리, 실리콘 봉지층(130)은 보호층의 기능도 갖기 때문에 본 발명의 태양 전지 모듈(100)은 실리콘 봉지층(130) 위에 별도의 보호층을 필요로 하지 않는다.The
봉지층과 보호층을 별도로 구비하는 것보다 실리콘 봉지층(130)만으로 이루어진 최외곽층은 더 얇은 두께를 구현할 수 있다. 따라서 본 발명은 종래에 비해 태양 전지(120) 도달하는 빛의 광량을 증가시킬 수 있고, 이로 인해 태양 전지 모듈(100)의 효율 향상을 구현할 수 있다. 이러한 효과는 실리콘 봉지층(130)의 광투과율과 관련된 것으로, 도 8의 그래프를 참조하여 후술한다.The outermost layer formed only of the
봉지층(130)은 200~1,000㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 봉지층(130)의 두께가 200㎛보다 얇으면 태양 전지(120)를 충분히 보호하기 어렵기 때문에, 태양 전지(120)를 보호하기 위해서는 봉지층(130)의 두께가 200㎛ 이상인 것이 바람직하다. 반대로 봉지층(130)의 두께가 1,000㎛를 초과하게 되면 광투과율이 떨어져 태양 전지 모듈(100)의 효율이 낮아질 우려가 있다. 따라서 봉지층(130)의 두께는 1,000㎛를 넘지 않는 것이 바람직하다.The
댐 층(140)은 인쇄회로기판(110)의 일면에 결합된다. 인쇄회로기판(110)의 일면은 태양 전지(120)와 봉지층(130)이 형성되는 면을 가리킨다. 앞서 인쇄회로기판(110)의 양면을 제1면과 제2면으로 구분하고, 태양 전지(120)와 봉지층(130)이 상기 제1면에 형성되는 것으로 설명한 바 있다. 이러한 설명에 따르면 댐 층(140)은 인쇄회로기판(110)의 제1면에 결합된다.The
댐 층(140)은 봉지층(130)의 테두리에 형성된다. 댐 층(140)은 봉지층(130)의 테두리를 지지하며, 태양 전지(120)와 봉지층(130)의 테두리를 보호한다.The
댐 층(140)은 본래 태양 전지 모듈(100)의 제조 과정에서 액상의 봉지층 원료가 인쇄회로기판(110)의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서 액상의 봉지층 원료가 충분히 높은 점도를 갖는 경우에는 댐 층(140)을 필요로 하지 않으며, 이러한 경우 댐 층(140)은 필수 구성이 아니라 선택적 구성이 될 수 있다.The
이하에서는 태양 전지 모듈의 여러 구조들을 설명한다. 도 2 내지 도 7에 도시된 태양 전지 모듈의 단면도는 도 1의 라인 A-A를 따라 태양 전지 모듈을 자르고 일측에서 바라본 단면도에 해당한다.Hereinafter, various structures of the solar cell module will be described. Sectional view of the solar cell module shown in Figs. 2 to 7 corresponds to a cross-sectional view of the solar cell module cut along the line A-A of Fig. 1 and viewed from one side.
도 2는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200)을 보인 단면도다.2 is a sectional view showing the
인쇄회로기판(210)은 전극 연결부(260)를 구비하고, 전극 연결부(260)는 인쇄회로기판(210)의 제1면에 노출된다. 전극 연결부(260)는 서로 이격되게 배치되며, 태양 전지들(221, 222, 223, 224)을 직렬로 연결 시키도록 이루어진다. 각각의 태양 전지들(221)(222)(223)(224)은 서로 다른 극성의 두 전극(221a, 221b) (222a, 222b) (223a, 223b) (224a, 224b)을 구비한다.The printed circuit board 210 has an
도 2를 참조하면 태양 전지 모듈(200)이 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 포함하는 경우에는 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 직렬 연결시키기 위해 다섯 개의 전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)이 형성되고, 그 중 세 개의 전극 연결부들(262, 263, 264)는 각각 두 태양 전지 사이(221과 222 사이, 222과 223 사이, 223과 224)마다 배치된다. 설명의 편의를 위해 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)는 각각 좌측에서부터 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지(221)(222)(223)(224)로 명명하고, 다섯 개의 전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)은 각각 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부(261)(262)(263)(264)(265)로 명명한다.2, when the
제1 태양 전지(221)는 음극(221a)과 양극(221b)으로 이루어지는 전극부(221a, 221b)를 구비하고, 상기 음극(221a)과 양극(221b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제1 태양 전지(221)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(221a)은 제1 전극 연결부(261)에 연결되고, 양극(221b)은 제2 전극 연결부(262)에 연결된다.The first
제2 태양 전지(222)는 음극(222a)과 양극(222b)으로 이루어지는 전극부(222a, 222b)를 구비하고, 상기 음극(222a)과 양극(222b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제2 태양 전지(222)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(222a)은 제2 전극 연결부(262)에 연결되고, 양극(222b)은 제3 전극 연결부(263)에 연결된다.The second
제3 태양 전지(223)는 음극(223a)과 양극(223b)으로 이루어지는 전극부(223a, 223b)를 구비하고, 상기 음극(223a)과 양극(223b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제3 태양 전지(223)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(223a)은 제3 전극 연결부(263)에 연결되고, 양극(223b)은 제4 전극 연결부(264)에 연결된다.The third
제4 태양 전지(224)는 음극(224a)과 양극(224b)으로 이루어지는 전극부(224a, 224b)를 구비하고, 상기 음극(224a)과 양극(224b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제4 태양 전지(224)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(224a)은 제4 전극 연결부(264)에 연결되고, 양극(224b)은 제5 전극 연결부(265)에 연결된다.The fourth
전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)과 인쇄회로기판(210)의 제2면에 형성된 출력 단자들(251, 252) 서로 전기적으로 연결된다. 인쇄회로기판(210)에는 스루홀(through hole) 또는 비아홀(via hole) 등의 구조가 형성될 수 있으며,양 끝의 전극 연결부(261, 265)는 상기 스루홀 또는 비아홀을 통과하는 배선에 의해 출력 단자들(251, 252)에 연결된다. 예를 들어 제1 전극 연결부(261)는 일 측의 출력 단자(251)에 연결되고, 제5 전극 연결부(265)는 타 측의 출력 단자(252)에 연결된다. 전극 연결부를 제외한 배선은 인쇄회로기판(210)의 내부에 형성될 수 있다.The
인쇄회로기판(210)의 제1면에는 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224)가 실장되고, 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224) 위에는 상기 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 보호하도록 이루어지는 봉지층(230)이 형성된다. 도 2에 도시된 봉지층(230)의 상면은 평면 구조를 갖는다.A plurality of
태양 전지(220)와 봉지층(230) 사이에는 접착력 강화를 위한 프라이머 층(280)이 형성될 수 있다. 프라이머 층(280)은 봉지층(230)을 태양 전지(220)에 접착시키도록 이루어진다. 다만 앞서 설명한 것처럼 프라이머 층(280)은 태양 전지 모듈(200)의 필수 구성은 아니다.A
인쇄회로기판(210) 상의 테두리에는 댐 층(240)이 형성된다.댐 층(240)은 봉지층(230)의 측면보다 높은 높이를 가져 봉지층의 영역을 정의할 수 있다. 태양 전지 모듈(200)의 외곽 경계는 댐 층(240)에 의해 형성될 수 있다.A dam layer 240 is formed on the rim on the printed circuit board 210. The dam layer 240 has a height higher than the side surface of the
도 3은 제 1 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈(300)의 단면도다.3 is a cross-sectional view of a
도 3에 도시된 태양 전지 모듈(300)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(330)의 구조가 다소 다르다. 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)의 봉지층(230)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 3에 도시된 태양 전지 모듈(300)의 봉지층(330)은 부분적으로 요철을 갖는다.Compared with the
봉지층(330)의 요철은 각 태양 전지(321, 322, 323, 324)의 테두리에 형성된다. 예를 들어 태양 전지(320)의 좌측 단부와 우측 단부, 두 태양 전지들 사이마다(321와 322 사이, 322와 323 사이, 323과 324 사이) 요철이 형성될 수 있다.The concavity and convexity of the
봉지층(330)이 요철을 가지게 되면 봉지층(330)의 두께가 평면 봉지층(230, 도 2 참조)에 비해 더욱 얇아지게 되므로, 봉지층(330)의 광투과율이 증가하게 되는 효과가 있다. 이에 따라 태양 전지(320)로 입사되는 광량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고, 태양 전지 모듈(300)의 효율이 증가하게 된다.When the
도 3에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 3에서 미설명된 도면부호 310은 인쇄회로기판, 321 내지 324는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 340은 댐 층, 351과 352는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 360은 전극 연결부, 361 내지 365는 각각 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 380은 프라이머 층을 가리킨다.The configuration not illustrated in FIG. 3 refers to the description of FIG. 3,
도 4는 제 1 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈(400)의 단면도다.4 is a cross-sectional view of a
도 4에 도시된 태양 전지 모듈(400)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(430)의 구조가 다소 다르다. 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)의 봉지층(230)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 4에 도시된 태양 전지 모듈(400)의 봉지층(430)은 평면 구조가 아니라 부분적으로 돔(dome)과 같은 둥근 모양을 갖는다.Compared with the
봉지층(430)의 두께는 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 가운데를 바라보는 위치에서 가장 두껍고 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝으로 갈수록 얇아진다. 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝과 두 태양 전지 사이(421과 422 사이, 422와 423 사이, 423과 424 사이)에서 봉지층(430)의 두께는 가장 얇다.The thickness of the
봉지층(430)의 두께가 두꺼워지면 봉지층(430)의 광투과율은 다소 떨어질 수 있으나, 물리적 외력으로부터 태양 전지(420)를 더욱 안전하게 보호할 수 있다. 태양 전지(420)에 가해지는 물리적 외력은 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝보다는 주로 가운데 부분에 집중될 가능성이 높다. 따라서 봉지층(430)의 두께가 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 가운데를 바라보는 위치에서 두꺼우면 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)를 충분히 보호할 수 있다. 또한 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝에서 봉지층(430)의 두께가 얇아지면 광투과율 저하를 다소 억제할 수 있다.When the thickness of the
도 4에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 4에서 미설명된 도면부호 410은 인쇄회로기판, 421 내지 424는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 440은 댐 층, 451과 452는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 460은 전극 연결부, 461 내지 465는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 480은 프라이머 층을 가리킨다.The configuration not illustrated in FIG. 4 refers to the description of FIG. In FIG. 4,
도 5는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500)을 보인 단면도다.5 is a sectional view showing the
도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나, 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)은 댐 층(240, 340, 440, 도 2 내지 도 4 참조)을 갖지 않는다. 댐 층은 본래 액상의 봉지층 원료를 경화시켜 봉지층을 형성하는 과정에서 상기 봉지층 원료가 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.5 is the same as that of the
만일 액상의 봉지층 원료가 충분히 높은 점도를 갖는다면 인쇄회로기판(510)의 바깥으로 흐르지 않을 수 있다. 따라서 충분히 높은 점도를 갖는 봉지층 원료로 봉지층(530)을 형성하는 경우에는 댐 층 없이 태양 전지 모듈(500)에 제조될 수 있다. 충분히 높은 점도에 대하여는 후술한다.If the liquid seal layer material has a sufficiently high viscosity, it may not flow out of the printed
봉지층(530)의 테두리에서 댐 층이 없어짐에 따라 동일한 면적의 태양 전지(521, 522, 523, 524)를 갖더라도 태양 전지 모듈(500)의 크기는 작아질 수 있다. 이를테면 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)보다 댐 층(240)의 폭 만큼 작다.The size of the
태양 전지 모듈(500)의 효율은 태양 전지 모듈(500)의 전체 크기를 기준으로 판단한다. 따라서 동일한 면적의 태양 전지(521, 522, 523, 524)를 갖는다면 태양 전지 모듈(500)의 크기가 작을수록 높은 효율을 갖는다. 따라서 댐 층의 폭 만큼 태양 전지 모듈(500)의 크기가 작아지게 되면 그 비율만큼 태양 전지 모듈(500)의 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.The efficiency of the
도 5에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 5에서 미설명된 도면부호 521 내지 524는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 551과 552는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 560은 전극 연결부, 561 내지 565는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 580은 프라이머 층을 가리킨다.The configuration not illustrated in FIG. 5 refers to the description of FIG.
도 6은 제 2 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈(600)의 단면도다.6 is a cross-sectional view of a
도 6에 도시된 태양 전지 모듈(600)을 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(630)의 구조가 다소 다르다. 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)의 봉지층(530)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 6에 도시된 태양 전지 모듈(600)의 봉지층(630)은 전체적으로는 부분적으로 요철을 갖는다.6 is the same as that of the
봉지층(630)의 요철은 각 태양 전지(621, 622, 623, 624)의 테두리에 형성된다. 예를 들어 각 태양 전지(621, 622, 623, 624)의 좌측 단부와 우측 단부, 두 태양 전지 사이(621과 622 사이, 622와 623 사이, 623과 624 사이)에 요철이 형성될 수 있다.Unevenness of the
봉지층(630)이 요철을 가지게 되면 봉지층(630)의 두께가 평면 봉지층(630)에 비해 더욱 얇아지게 되므로, 봉지층(630)의 광투과율이 증가하게 되는 효과가 있다. 이에 따라 태양 전지(620)로 입사되는 광량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고, 태양 전지 모듈(600)의 효율이 증가하게 된다.When the
도 6에서 미설명된 구성은 도 5의 설명을 참조한다. 도 6에서 미설명된 도면부호 610은 인쇄회로기판, 621 내지 624는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 651과 652는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 660은 전극 연결부, 661 내지 665는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 680은 프라이머 층을 가리킨다.The configuration not described in FIG. 6 refers to the description of FIG. 6,
도 7은 제 2 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈(700)의 단면도다.7 is a cross-sectional view of a
도 7에 도시된 태양 전지 모듈(700)을 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(730)의 구조가 다소 다르다. 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)의 봉지층(530)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 7에 도시된 태양 전지 모듈(700)의 봉지층(730)은 평면 구조가 아니라 부분적으로 돔(dome)과 같은 둥근 모양을 갖는다.7 is similar to the
봉지층(730)의 두께는 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 가운데를 바라보는 위치에서 가장 두껍고 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 좌우 끝으로 갈수록 얇아진다. 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 좌우 끝과 두 태양 전지 사이(721과 722 사이, 722와 723 사이, 723과 724 사이)에서 봉지층(730)의 두께는 가장 얇다.The thickness of the
봉지층(730)의 두께가 두꺼운 영역에서 봉지층(730)의 광투과율은 다소 떨어질 수 있으나, 물리적 외력으로부터 태양 전지를 더욱 안전하게 보호할 수 있다.The light transmittance of the
도 7에서 미설명된 구성은 도 5의 설명을 참조한다. 도 7에서 미설명된 도면부호 710은 인쇄회로기판, 721 내지 724는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 751과 752는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 760은 전극 연결부, 761 내지 765는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 780은 프라이머 층을 가리킨다.The configuration not illustrated in FIG. 7 refers to the description of FIG. 7,
도 8은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층의 파장별 광투과율을 보인 그래프다.8 is a graph showing the light transmittance of the sealing layer formed of a material containing silicon according to the wavelength.
그래프의 가로축은 태양 전지에 입사되는 빛의 파장(nm)을 가리키고, 그래프의 세로축은 봉지층의 광투과율(%)을 가리킨다.The horizontal axis of the graph indicates the wavelength (nm) of light incident on the solar cell, and the vertical axis indicates the light transmittance (%) of the sealing layer.
태양 전지 모듈은 태양 전지에 입사되는 빛을 이용하여 전력을 생산하도록 이루어진다. 따라서 태양 전지를 덮고 있는 봉지층의 광투과율이 높을수록 태양 전지 모듈의 효율이 높다. 다만 자외선은 가시광선이나 적외선에 비해 강한 에너지를 가지므로, 태양 전지의 손상을 유발할 수 있다. 이러한 이유로 인해 앞서 봉지층이 자외선 차단제를 포함할 수 있음을 설명한 바 있다.The solar cell module is made to produce electric power using the light incident on the solar cell. Therefore, the higher the light transmittance of the encapsulating layer covering the solar cell, the higher the efficiency of the solar cell module. However, since ultraviolet rays have stronger energy than visible light or infrared rays, they may cause damage to the solar cell. For this reason, it has been described that the sealing layer may include a UV-blocking agent.
도 8에 도시된 그래프를 참조하면 빛의 파장이 길어질수록 봉지층의 광투과율이 점차 증가하다가 약 600nm의 파장부터는 광투과율이 비교적 일정하다.Referring to the graph of FIG. 8, as the wavelength of light becomes longer, the light transmittance of the encapsulation layer gradually increases, but the light transmittance becomes relatively constant from the wavelength of about 600 nm.
실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80% 이상의 광투과율을 가지며, 더욱 엄격하게는 85% 이상의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.The sealing layer made of a material including silicon has a light transmittance of 80% or more with respect to light having a wavelength of 300 nm, and more strictly has a light transmittance of 85% or more. As compared with the case where the polymer protective layer and the EVA adhesive layer have a light transmittance lower than 80% with respect to light having a wavelength of 300 nm, the light transmittance of the sealing layer made of a material containing silicon is high.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91~93%의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.Further, the sealing layer made of a material containing silicon has a light transmittance of 91 to 93% with respect to light having a wavelength of 350 nm. As compared with the case where the polymer protective layer and the EVA adhesive layer have a light transmittance lower than 91% with respect to light having a wavelength of 350 nm, the light transmittance of the sealing layer made of a material containing silicon is high.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 93~94%의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.Further, the sealing layer made of a material containing silicon has a light transmittance of 93 to 94% with respect to light having a wavelength of 400 to 780 nm. Compared with the case where the polymer protective layer and the EVA adhesive layer have a light transmittance lower than 91% with respect to light having a wavelength of 400 to 780 nm, the light transmittance of the sealing layer made of a material containing silicon is high.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 가시광선에 대해 91~94%의 광투과율을 갖는다. 눈으로 빛을 느낄 수 있는 파장의 범위는 사람마다 다소 차이가 있으므로 가시광선의 범위를 명확하게 설정하기는 어려우나, 약 380~800nm의 파장을 갖는 빛이 가시광선에 해당한다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 가시광선에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.Further, the sealing layer made of a material containing silicon has a light transmittance of 91 to 94% with respect to visible light. It is difficult to clearly set the range of the visible ray because the range of the wavelength that can feel the light by the eyes differs from person to person, but the light having the wavelength of about 380 to 800 nm corresponds to the visible ray. As compared with the case where the polymer protective layer and the EVA adhesive layer have a light transmittance lower than 91% with respect to visible light, the light transmittance of the sealing layer made of a material containing silicon is high.
이러한 결과를 정리하면 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 모든 파장에서 폴리머 보호층과 EVA 접착층에 비해 높은 광투과율을 갖는다. 따라서 봉지층은 폴리머 보호층과 EVA 접착층보다 태양 전지로 입사되는 빛의 광량을 증가시킬 수 있으므로, 종래에 비해 높은 효율의 태양 전지 모듈을 구현할 수 있다.These results show that the sealing layer made of a material containing silicon has higher light transmittance than the polymer protective layer and the EVA adhesive layer at all wavelengths. Therefore, the sealing layer can increase the amount of light incident on the solar cell than the polymer protective layer and the EVA adhesive layer, so that a solar cell module with higher efficiency than the conventional one can be realized.
이하에서는 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the solar cell module described above will be described.
도 9는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400, 도 2 내지 도 4 참조)을 제조하는 과정을 보인 순서도다. 도 10a 내지 도 10g는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다. 도 11a 내지 도 11h는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.FIG. 9 is a sequence showing a process of manufacturing the
도 10a 내지 도 10g에는 다수의 태양 전지 모듈이 제조되는 과정이 도시되어 있고, 도 11a 내지 도 11h에는 다수의 태양 전지 모듈 중 하나가 제조되는 과정이 도시되어 있다.FIGS. 10A to 10G show a process of manufacturing a plurality of solar cell modules, and FIGS. 11A to 11H show a process of manufacturing one of the plurality of solar cell modules.
도 9를 참조하면 먼저 태양 전지 모듈을 제조하기 위해 먼저 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비한다(S110). 도 10a와 도 11a가 도 9의 S110 단계에 해당한다.Referring to FIG. 9, first, in order to manufacture a solar cell module, a printed circuit board having an electrode connection portion is prepared (S110). 10A and 11A correspond to the step S110 in FIG.
도 10a를 참조하면 인쇄회로기판(810)은 다수의 영역으로 구분되며, 각각의 영역에는 전극 연결부(860)가 형성된다. 전극 연결부(860)는 솔더 처리되어 있을 수 있을 수 있다. 전극 연결부(860)를 제외한 나머지 배선은 인쇄회로기판(810)의 내부에 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 10A, the printed
전극 연결부(860)는 제1 전극 연결부(861) 내지 제5 전극 연결부(865)를 포함한다. 제1 전극 연결부(861) 내지 제5 전극 연결부(865)는 서로 이격되게 배치된다. 전극 연결부들(861, 862, 863, 864, 865)의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다.The
도 10a에는 인쇄회로기판(810)의 제1면이 도시되어 있으며, 인쇄회로기판(810)의 제2면은 도 11a에서 알 수 있다. 도 11a를 참조하면 인쇄회로기판(810)의 제1면으로 전극 연결부(860)가 노출되고, 인쇄회로기판(810)의 제2면에 출력 단자들(851, 852)이 형성된다. 출력 단자들(851, 852)은 도 11a에 도시된 바와 같이 제2면의 일 측과 타 측에 각각 형성될 수 있다. 또한 출력 단자들(851, 852)은 도면과 달리 제2면의 일 측에 나란히 형성될 수도 있고, 제1면에 모두 형성되거나, 제1면과 제2면에 각각 형성될 수도 있다.10A shows the first side of the printed
다시 도 9를 참조하면, 인쇄회로기판의 일면에 댐 층을 형성한다(S120). 인쇄회로기판의 일면이란 태양 전지가 실장될 제1면을 의미한다. 도 10b, 도 10c 및 도 11b가 도 9의 S120 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 9, a dam layer is formed on one side of the printed circuit board (S120). One surface of the printed circuit board means the first surface on which the solar cell is to be mounted. 10B, 10C and 11B correspond to the step S120 of FIG.
도 10b를 참조하면 댐 층은 단위 격자 집합체(840')를 인쇄회로기판(810)의 제1면에 부착하여 형성된다. 단위 격자 집합체(840')의 크기는 인쇄회로기판(810)에 대응되는 크기를 가지며, 각각의 단위 격자들은 태양 전지 모듈의 단위 크기에 대응되는 크기를 갖는다. 각 단위 격자들에는 구멍이 형성되고, 각 단위 격자들은 구멍의 테두리를 형성한다. 그리고 다수의 단위 격자들이 모여 하나의 집합체(840')를 형성한다.Referring to FIG. 10B, the dam layer is formed by attaching the unit grid assembly 840 'to the first surface of the printed
도 10c는 도 10b의 변형례다. 도 10c를 참조하면 단위 격자 집합체(840")의 단위 격자들은 인쇄회로기판(810)에 실장될 각각의 태양 전지들을 감쌀 수 있는 크기로 형성된다. 각각의 단위 격자는 태양 전지 테두리마다 형성된다. 각각의 태양 전지들 사이에는 단위 격자 집합체(840")에 의해 경계가 형성된다.Fig. 10C is a modification of Fig. 10B. Referring to FIG. 10C, the unit grid of the unit grid assembly 840 '' is formed to a size that can cover each of the solar cells to be mounted on the printed
상기 단위 격자 집합체(840', 840")는 접착제에 의해 인쇄회로기판(810)에 부착(bonding)될 수 있다.The unit grid assembly 840 ', 840' 'may be bonded to the printed
상기 단위 격자 집합체(840', 840")는 인쇄회로기판(810)과 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어 단위 격자 집합체(840', 840")와 인쇄회로기판(810)은 FR4(FR: Frame Retadent)라는 글라스 에폭시(glass epoxy)로 이루어질 수 있다. 그 외에 단위 격자 집합체(840', 840")는 세라믹, 메탈 등 여러 소재 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.For example, the unit grid assembly 840 ', 840' 'and the printed
도 11b를 참조하면 인쇄회로기판(810)의 제1면에 단위 격자 집합체가 부착됨에 따라 댐 층(840)이 형성된다. 단위 격자는 인쇄회로기판(810)의 테두리에 형성된다.Referring to FIG. 11B, a
단위 격자에는 구멍이 형성되므로 단위 격자를 통해 태양 전지가 실장될 인쇄회로기판(810)의 제1면이 부분적으로 노출된다. 단위 격자를 통해 노출되는 영역은 인쇄회로기판(810)의 노출 영역으로 명명될 수 있다.Since a hole is formed in the unit grid, the first surface of the printed
다시 도 9를 참조하면 단위 격자들을 통해 노출되는 인쇄회로기판의 노출 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장한다(S130). 태양 전지는 인쇄회로기판의 제1면에 실장되며, 태양 전지의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 10d와 도 11c가 도 9의 S130 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 9, at least one solar cell is mounted for each exposed region of the printed circuit board exposed through the unit cells (S130). The solar cell is mounted on the first surface of the printed circuit board, and the number of solar cells may vary depending on the design of the solar cell module. FIGS. 10D and 11C correspond to step S130 in FIG.
도 10d를 참조하면 단위 격자들을 통해 노출되는 인쇄회로기판(810)의 노출 영역마다 네 개의 태양 전지(821, 822, 823, 824)가 실장된다. 도 11c를 참조하면 각각의 태양 전지들(821, 822, 823, 824)은 서로 이격되게 배치된다. 인쇄회로기판(810)에 형성되는 전극 연결부(860)와 태양 전지(820)의 전극부(821a, 821b, 822a, 822b, 823a, 823b, 824a, 824b)는 물리적으로 접촉되어 서로 전기적으로 연결된다. 댐 층(840)을 형성하는 단계와 태양 전지(820)를 실장하는 단계의 순서는 서로 바뀔 수 있다.Referring to FIG. 10D, four
다시 도 9를 참조하면 태양 전지 위에 프라이머 층을 형성한다(S140). 프라이머 층은 봉지층을 태양 전지에 접착하기 위한 것이다. 도 11d가 도 9의 S140 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 9, a primer layer is formed on the solar cell (S140). The primer layer is for bonding the sealing layer to the solar cell. FIG. 11D corresponds to step S140 in FIG.
도 11d를 참조하면 태양 전지들(821, 822, 823, 824) 위에 프라이머 층(880)이 형성된다. 프라이머 층(880)을 형성하는 단계(S140)는 태양 전지들(821, 822, 823, 824) 위에 프라이머 원료를 스프레이 하고 열경화하도록 이루어진다. 프라이머 원료의 열경화는 프라이머 원료를 90~110℃에서 20~40분 동안 열처리하도록 이루어진다.Referring to FIG. 11D, a
다만, 태양 전지 모듈에서 프라이머 층(880)은 필수적 구성이 아니므로, 프라이머 층을 형성하는 단계(S140) 또한 태양 전지 모듈의 제조방법에서 필수적인 단계는 아니다. 따라서 프라이머 층을 형성하는 단계(S140)를 생략하고, 태양 전지를 실장하는 단계(S130) 이후에 바로 봉지층 원료를 디스펜싱하는 단계(S150)가 이어질 수 있다.However, since the
다시 도 9를 참조하면 태양 전지를 실장하는 단계(S130) 이후 혹은 프라이머 층을 형성하는 단계(S140) 이후에 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱 한다(S150). 프라이머 층이 없으면 봉지층 원료는 태양 전지 위에 디스펜싱 되고, 프라이머 층이 있으면 봉지층 원료는 프라이머 층 위에 디스펜싱 된다. 도 10e, 도 11e, 도 11f 및 도 11g가 도 9의 S150 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 9, after the step S130 of mounting the solar cell or after the step S140 of forming the primer layer, the liquid sealing layer material is dispensed (S150). If there is no primer layer, the sealing layer material is dispensed onto the solar cell, and if there is a primer layer, the sealing layer material is dispensed onto the primer layer. 10E, 11E, 11F and 11G correspond to the step S150 in FIG.
액상의 봉지층 원료(830')는 실리콘을 포함하며, 추가적으로 경화제, 자외선 차단제, 접착제를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 10e를 참조하면 A 디스펜서로부터 액상의 실리콘과 자외선 차단제가 디스펜싱되고, B 디스펜서로부터 경화제가 디스펜싱되도록 이루어질 수 있다. 만일 액상의 봉지층 원료(830')가 접착제를 포함하는 경우 봉지층은 프라이머 층(880) 없이도 태양 전지(820)에 접착될 수 있다. 액상의 봉지층 원료(830')는 인쇄회로기판(810)의 노출 영역마다 디스펜싱 된다.The liquid encapsulating layer raw material 830 'includes silicon, and may further include a curing agent, an ultraviolet screening agent, and an adhesive. For example, referring to FIG. 10E, the liquid silicone and the ultraviolet screening agent may be dispensed from the A dispenser, and the hardener may be dispensed from the B dispenser. If the liquid encapsulating layer raw material 830 'includes an adhesive, the encapsulating layer can be adhered to the
도 11e를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(830')는 태양 전지(820) 혹은 프라이머 층(880) 위에 평평하게 디스펜싱 될 수 있다. 봉지층 원료(830')가 평평하게 디스펜싱 되면 봉지층의 두께가 균일하게 형성될 수 있다. 봉지층의 두께가 균일하지 않으면 봉지층이 부분적으로 낮은 광투과율을 갖게될 우려가 있다. 봉지층 원료(830')가 평평하게 디스펜싱 되기 위해서는 충분한 퍼짐성을 가져야 하며, 액상의 봉지층 원료(830')는 충분한 퍼짐성을 갖도록 10 Pa·s 이하의 저점도를 가질 수 있다.Referring to FIG. 11E, the liquid encapsulating layer raw material 830 'may be evenly dispensed onto the
액상의 봉지층 원료(830')가 10 Pa·s 이하의 점도를 가지면 인쇄회로기판(810)의 바깥으로 흐를 우려가 있다. 그러나 인쇄회로기판(810)에 미리 형성되어 있는 댐 층(840)이 봉지층 원료(830')의 흐름을 차단한다. 따라서 봉지층 원료(830')가 인쇄회로기판(810)의 바깥으로 흐르는 것이 댐 층(840)이 의해 방지될 수 있다.If the liquid encapsulating layer raw material 830 'has a viscosity of 10 Pa · s or less, there is a risk of flowing out of the printed
도 11f와 도 11g는 도 11e의 변형례다. 도 11f를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(830")는 가운데 부분에서 가장 두꺼운 두께를 갖고, 양 단부로 갈수록 얇은 두께를 갖도록 디스펜싱 될 수 있다. 가운데 부분이란 제2 태양 전지(822)와 제3 태양 전지(823) 사이를 마주보는 위치에 해당하며, 양 단부란 제1 태양 전지(821)의 좌측과 제4 태양 전지(824)의 우측을 가리킨다. 봉지층 원료(830")가 디스펭싱 되는 형태는 봉지층 원료(830")의 점도 조절을 통해 달라질 수 있다.Figs. 11F and 11G are modifications of Fig. 11E. Referring to FIG. 11F, the liquid encapsulating layer
도 11g를 참조하면, 댐 층(840)의 단위 격자가 각 태양 전지(821)(822)(823)(824)의 테두리마다 형성되고, 봉지층 원료(830''')는 각각의 태양 전지(821)(822)(823)(824) 위마다 디스펜싱 될 수 있다.Referring to FIG. 11G, a unit lattice of the
다시 도 9를 참조하면 액상의 봉지층 원료를 열경화하여 봉지층을 형성한다(S160). 도 10f가 도 9의 S160 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 9, the seal layer material of the liquid phase is thermally cured to form a seal layer (S160). FIG. 10F corresponds to step S160 of FIG.
도 10f를 참조하면 액상의 봉지층 원료(830')에 열(Q)을 가해 경화하는 과정이 도시되어 있다. 액상의 봉지층 원료(830')를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료(830')에 포함된 실리콘에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 130~170에서 30~150분 동안 봉지층 원료(830')를 열처리하면 봉지층 원료(830')가 경화되어 봉지층(830, 도 10f 참조)이 형성된다. 봉지층(830)까지 형성되면 태양 전지 모듈 집합체가 형성된다.Referring to FIG. 10F, a process of applying heat (Q) to a liquid encapsulating layer raw material 830 'to cure is illustrated. The conditions for thermally curing the liquid encapsulating layer raw material 830 'may vary depending on the silicon contained in the encapsulating layer raw material 830'. Generally, when the sealing layer material 830 'is heat-treated at 130 to 170 for 30 to 150 minutes, the sealing layer material 830' is cured to form the sealing layer 830 (see FIG. 10F). When the
다시 도 9를 참조하면 S110 내지 S160 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅한다(S170). 단위 격자가 태양 전지 모듈(100)에 대응되는 크기를 가지므로, 단위 격자를 경계로 태양 전지 모듈 집합체를 커팅하면 태양 전지 모듈 집합체가 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅될 수 있다. 도 10f에 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈(800)의 단위 크기로 커팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 11h에는 단위 크기로 커팅된 태양 전지 모듈(800)이 도시되어 있다.Referring again to FIG. 9, the solar cell module aggregate formed in steps S110 to S160 is cut to a unit size of the solar cell module (S170). Since the unit cell has a size corresponding to the
도 12는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700, 도 5 내지 도 7 참조)을 제조하는 과정을 보인 순서도다. 도 13a 내지 도 13e는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다. 도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.FIG. 12 is a flowchart showing a process of manufacturing the
도 13a 내지 도 13f에는 다수의 태양 전지 모듈이 제조되는 과정이 도시되어 있고, 도 14a 내지 도 14f에는 다수의 태양 전지 모듈 중 하나가 제조되는 과정이 도시되어 있다.FIGS. 13A to 13F show a process of manufacturing a plurality of solar cell modules, and FIGS. 14A to 14F show a process of manufacturing one of the plurality of solar cell modules.
앞서 설명한 바와 같이 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700)은 댐 층(240, 340, 440, 도 2 내지 도 4 참조)을 포함하지 않는다. 따라서 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700)을 제조하는 방법은 댐 층(240, 340, 440)을 형성하는 단계를 포함하지 않는다는 점에서 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400)을 제조하는 방법과 구분된다. 따라서 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400)을 제조하는 방법과 중복되는 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음하고 여기서는 반복 설명을 생략한다.As described above, the
도 12를 참조하면 먼저 태양 전지 모듈을 제조하기 위해 먼저 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비한다(S210). 도 13a와 도 14a가 도 12의 S210 단계에 해당한다.Referring to FIG. 12, in order to manufacture a solar cell module, a printed circuit board having an electrode connection is first prepared (S210). 13A and 14A correspond to the step S210 of FIG.
도 13a를 참조하면 인쇄회로기판(910)은 다수의 영역으로 구분되며, 각각의 영역에는 전극 연결부(960)가 형성된다. 전극 연결부(960)는 솔더 처리되어 있을 수 있을 수 있다. 전극 연결부(960)를 제외한 나머지 배선은 인쇄회로기판(910)의 내부에 형성될 수도 있다.13A, the printed
전극 연결부(960)는 제1 전극 연결부(961) 내지 제5 전극 연결부(965)를 포함한다. 제1 전극 연결부(961) 내지 제5 전극 연결부(965)는 서로 이격되게 배치된다. 전극 연결부들(961, 962, 963, 964, 965)의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다.The
도 13a에는 인쇄회로기판(910)의 제1면이 도시되어 있으며, 인쇄회로기판(910)의 제2면은 도 14a에서 알 수 있다. 도 14a를 참조하면 인쇄회로기판(910)의 제1면으로 전극 연결부(960)가 노출되고, 인쇄회로기판(910)의 제2면에 출력 단자들(951, 952)이 형성된다. 출력 단자들(951, 952)은 도 14a에 도시된 바와 같이 제2면의 일 측과 타 측에 각각 형성될 수 있다. 또한 출력 단자들(951, 952)은 도면과 달리 제2면의 일 측에 나란히 형성될 수도 있고, 제1면에 모두 형성되거나, 제1면과 제2면에 각각 형성될 수도 있다.13A shows the first side of the printed
다시 도 12를 참조하면 인쇄회로기판을 태양 전지 모듈의 단위 크기를 갖는 다수의 영역으로 구분하여 각 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장한다(S230). 태양 전지는 인쇄회로기판의 제1면에 실장되며, 태양 전지의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 13b와 도 14b가 도 12의 S230 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 12, the printed circuit board is divided into a plurality of regions having a unit size of the solar cell module, and at least one solar cell is mounted for each region (S230). The solar cell is mounted on the first surface of the printed circuit board, and the number of solar cells may vary depending on the design of the solar cell module. 13B and 14B correspond to the step S230 of FIG.
도 13b를 참조하면 인쇄회로기판(910)의 각 영역마다 네 개의 태양 전지(921, 922, 923, 924)가 실장된다. 도 14b를 참조하면 각각의 태양 전지들(921, 922, 923, 924)은 서로 이격되게 배치되며, 인쇄회로기판(910)의 제1면에 형성된 전극 연결부(860)와 물리적 및 전기적으로 연결된다.전극 연결부(860)는 솔더 처리 되어 있어, 인쇄회로기판(810) 위에 태양 전지(820)를 올려 놓고 가열하면 태양 전지(820)는 전극 연결부(860)에 접합되게 된다. 다만 태양 전지(820)를 인쇄회로기판(810)에 실장하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니고 솔더 페이스트를 이용하거나 납땜 등에 의해 태양 전지(820)의 실장이 이루어질 수도 있다.Referring to FIG. 13B, four
다시 도 12를 참조하면 태양 전지 위에 프라이머 층을 형성한다(S240). 프라이머 층은 봉지층을 태양 전지에 접착하기 위한 것이다. 도 14c가 도 12의 S240 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 12, a primer layer is formed on the solar cell (S240). The primer layer is for bonding the sealing layer to the solar cell. FIG. 14C corresponds to step S240 in FIG.
도 14c를 참조하면 태양 전지(920) 위에 프라이머 층(980)이 형성된다. 프라이머 층을 형성하는 단계는 태양 전지(920) 위에 프라이머 원료를 배치하고 열경화하도록 이루어진다. 프라이머 원료의 열경화는 프라이머 원료를 90~110℃에서 20~40분 동안 열처리하도록 이루어진다.Referring to FIG. 14C, a
다만, 태양 전지 모듈에서 프라이머 층(980)은 필수적 구성이 아니므로, 프라이머 층(980)을 형성하는 단계(S240) 또한 태양 전지 모듈의 제조방법에서 필수적인 단계는 아니다. 따라서 프라이머 층을 형성하는 단계(S240)를 생략하고, 태양 전지를 실장하는 단계(S230) 이후에 바로 봉지층 원료를 디스펜싱하는 단계(S250)가 이어질 수 있다.However, since the
다시 도 12를 참조하면 태양 전지를 실장하는 단계(S230) 이후 혹은 프라이머 층을 형성하는 단계(S240) 이후에 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱 한다(S250). 프라이머 층이 없으면 봉지층 원료는 태양 전지 위에 디스펜싱 되고, 프라이머 층이 있으면 봉지층 원료는 프라이머 층 위에 디스펜싱 된다. 도 13c, 도 14d, 도 14e가 도 12의 S250 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 12, after the step S230 of mounting the solar cell or after the step S240 of forming the primer layer, the liquid sealing layer material is dispensed (S250). If there is no primer layer, the sealing layer material is dispensed onto the solar cell, and if there is a primer layer, the sealing layer material is dispensed onto the primer layer. 13C, 14D and 14E correspond to the step S250 of FIG.
액상의 봉지층 원료(930')는 실리콘 소재를 포함하며, 추가적으로 경화제, 자외선 차단제 및 접착제를 포함할 수 있다. 도 13c를 참조하면 A 디스펜서로부터 액상의 실리콘 소재와 자외선 차단제가 디스펜싱되고, B 디스펜서로부터 경화제가 디스펜싱되도록 이루어질 수 있다. 인쇄회로기판(910)의 각 영역의 경계마다 또는 각각의 태양 전지들(821, 822, 823, 824)마다 봉지층 원료(930')의 경계가 형성될 수 있다.The liquid encapsulating layer raw material 930 'includes a silicone material and may further include a curing agent, an ultraviolet blocking agent, and an adhesive. Referring to FIG. 13C, the liquid silicone material and the ultraviolet screening agent are dispensed from the A dispenser, and the hardener is dispensed from the B dispenser. The boundary of the sealing layer material 930 'may be formed for each boundary of each region of the printed
도 14d를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(930')는 태양 전지(920) 위에 혹은 프라이머 층(980) 위에 예각의 접촉각을 갖는 액적을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 봉지층 원료(930')는 충분히 높은 점도를 가져야 한다.그래야 댐 층이 없더라도 인쇄회로기판(910)의 바깥으로 봉지층 원료(930')가 흐르지 않기 때문이다. 이를 위해 액상의 봉지층 원료는 40 Pa·s 이상의 고점도를 갖는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 14D, the liquid encapsulating layer raw material 930 'preferably forms a droplet having an acute angle of contact on the
봉지층 원료(930')가 충분한 고점도를 가짐에 따라 태양 전지 모듈의 제조방법에서 댐 층을 형성하는 단계(S120, 도 9 참조)가 생략될 수 있다. 이에 따라 공정의 수를 줄일 수 있고, 제조방법의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 태양 전지 모듈의 효율도 향상시킬 수 있다. 태양 전지 모듈의 효율 향상에 대하여는 앞서 설명한 바 있다.As the sealing layer material 930 'has a sufficiently high viscosity, the step of forming the dam layer (S120, see FIG. 9) in the method of manufacturing the solar cell module may be omitted. Accordingly, it is possible to reduce the number of processes, improve the economical efficiency of the manufacturing method, and improve the efficiency of the solar cell module. The efficiency improvement of the solar cell module has been described above.
도 14e는 도 14d의 변형례다. 도 14e를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(930")는 각 태양 전지(921)(922)(923)(924)의 가운도 부분을 마주보는 위치에서 가장 두꺼운 두께를 갖고, 각 태양 전지(921)(922)(923)(924)의 양 단부로 갈수록 얇은 두께를 갖도록 디스펜싱 될 수 있다. 봉지층 원료(930")가 디스펭싱 되는 형태는 봉지층 원료(930")의 점도 조절을 통해 달라질 수 있다.다시 도 12를 참조하면 액상의 봉지층 원료를 열경화하여 봉지층을 형성한다(S260). 도 13d가 도 12의 S260 단계에 해당한다.Fig. 14E is a modification of Fig. 14D. 14E, the liquid encapsulating layer
도 13d를 참조하면 액상의 봉지층 원료(930')에 열(Q)을 가해 경화하는 과정이 도시되어 있다. 액상의 봉지층 원료(930')를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료(930')에 포함된 실리콘에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 130~170에서 30~150분 동안 봉지층 원료(930')를 열처리하면 봉지층 원료(930')가 경화되어 봉지층(930, 도 13e 참조)이 형성된다. 봉지층(930)까지 형성되면 태양 전지 모듈 집합체가 형성된다.Referring to FIG. 13D, a process of applying heat (Q) to a liquid encapsulating layer raw material 930 'to cure is illustrated. The conditions for thermally curing the liquid encapsulating layer raw material 930 'may vary depending on the silicon contained in the encapsulating layer raw material 930'. Generally, heat treatment of the sealing layer raw material 930 'at 130 to 170 for 30 to 150 minutes causes the sealing layer raw material 930' to be cured to form the sealing layer 930 (see FIG. 13E). When the
다시 도 12를 참조하면 S210 내지 S260 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅한다(S270). 도 13e에 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 14f에는 단위 크기로 커팅된 태양 전지 모듈(900)이 도시되어 있다.Referring again to FIG. 12, the solar cell module aggregate formed in steps S210 through S260 is cut to a unit size of the solar cell module (S270). FIG. 13E shows a process of cutting the solar cell module assembly to a unit size of the solar cell module. 14F shows a
이상에서 설명된 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)은 전자 기기에 전력을 공급하는 용도로 이용될 수 있다. 이하에서는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법에 대하여 설명한다.The
도 15는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법을 보인 순서도다.15 is a flowchart showing a manufacturing method of an electronic apparatus having a solar cell module.
먼저 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층을 구비하는 태양 전지 모듈 제조한다(S1100). 태양 전지 모듈의 제조 방법은 앞서 도 9 내지 도 14f와 관련된 설명을 참조하며, 상기 태양 전지 모듈의 제조 방법에 의해 제조되는 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)은 앞서 도 1 내지 도 8과 관련된 설명을 참조한다.First, a solar cell module having an encapsulation layer made of a material containing silicon is fabricated (S1100). The manufacturing method of the solar cell module will be described with reference to FIGS. 9 to 14F and the manufacturing method of the
다음으로 노(furnace)에서 열을 가하며 부품을 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장하는 표면 실장 기술(SMT)을 통해 태양 전지 모듈을 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장한다(S1200). 표면 실장 기술에 의해 태양 전지 모듈에 가해지는 온도는 약 200~250℃이며, 상기 표면 실장 기술은 자동화 공정으로 이루어진다.Next, the solar cell module is mounted on the main printed circuit board of the electronic device through a surface mounting technique (SMT) in which heat is applied to the furnace and the component is mounted on the main printed circuit board of the electronic device (S1200). The temperature applied to the solar cell module by the surface mount technology is about 200 to 250 DEG C, and the surface mounting technique is an automated process.
자동화 장비가 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)과 각종 소자 또는 각종 회로들을 메인 인쇄회로기판에 올리고, 노를 통과시키면서 열을 가하면, 태양 전지 모듈과 각종 소자 또는 각종 회로들이 메인 인쇄회로기판에 접착된다.When the automation equipment puts the
본 발명의 태양 전지 모듈은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 구비하며, 실리콘은 표면 실장 기술을 적용하는 공정의 온도에서도 충분한 내열성을 갖는다. 따라서 고온의 표면 실장 기술을 통해 태양 전지 모듈을 메인 인쇄회로기판에 실장하더라도, 봉지층의 융해 또는 변형의 문제가 없다.The solar cell module of the present invention has an encapsulating layer formed of a material containing silicon, and the silicon has a sufficient heat resistance even at the temperature of the process of applying the surface mounting technique. Therefore, even if the solar cell module is mounted on the main printed circuit board through the high-temperature surface mounting technique, there is no problem of fusion or deformation of the sealing layer.
이하에서는 태양 전지 모듈의 일 예로 센서 모듈에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 센서 모듈은 태양 전지를 포함하며, 상기 태양 전지로부터 생산된 전력을 이용하여 작동한다.Hereinafter, the sensor module will be described as an example of the solar cell module. The sensor module described below includes a solar cell and operates using power generated from the solar cell.
도 16a와 도 16b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈(1000)의 제 1 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.16A and 16B are perspective views of a first embodiment of an
센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010), 태양 전지(1020), 회로 부품(1300), 센서부(1400) 및 배터리(1500)을 포함한다.The
인쇄회로기판(1010)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 도 16a에 제1면이 도시되어 있으며, 도 16b에 제2면이 도시되어 있다. 제1면은 상면 또는 전면으로 명명되고, 제2면은 하면 또는 배면으로 명명될 수 있다.The printed
인쇄회로기판(1010)은 제1면에 전극 연결부(1060)을 구비한다. 각각의 전극 연결부들(1062, 1063, 1064)은 서로 이격되게 배치되고 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장되는 태양 전지들(1021, 1022, 1023, 1024)을 직렬로 연결시키도록 이루어진다.The printed
인쇄회로기판(1010)은 제2면에 회로 배선(1011)을 구비한다. 회로 배선(1011)은 인쇄회로기판(1010)에 실장되는 전자 부품들을 전기적으로 연결시키는 구성으로, 상기 전자 부품들은 센서부(1400)의 각종 센서, 회로 부품(1300) 및 배터리(1500)를 의미한다.The printed
전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)은 인쇄회로기판(1010) 내부에 형성되는 배선(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(1010)의 내부에는 스루홀 또는 비아홀의 구조가 형성될 수 있으며, 상기 스루홀 또는 비아홀에 배치되는 배선(미도시)은 전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)에 각각 연결될 수 있다.The
태양 전지(1020)는 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장되어 전극 연결부(1060)에 전기적으로 연결된다. 도 16a에는 네 개의 태양 전지(1021, 1022, 1023, 1024)가 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장된 구성을 보이고 있다. 전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)은 서로 전기적으로 연결되어 있으므로, 태양 전지(1020)는 후술하는 회로 부품(1300)과 배터리(1500)에도 전기적으로 연결된다.The
태양 전지(1020)은 빛을 이용하여 회로 부품(1300)과 센서부(1400)의 구동에 필요한 전력을 생산하도록 이루어진다. 센서 모듈(1000)은 태양 전지(1020)에서 생산된 전력을 이용하여 구동되므로, 별도의 전원 케이블 없이도 지속적으로 구동될 수 있다.The
도면부호 1030은 봉지층을 의미하고, 1040은 댐 층을 의미한다. 이들에 대한 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.
도 16b를 참조하면 회로 부품(1300)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 실장되어 회로 배선(1011)에 전기적으로 연결된다. 회로 부품(1300)은 센서 모듈(1000)의 구동과 제어를 위한 각종 소자와 각종 회로를 포함한다. 예를 들어 회로 부품(1300)은 구동 회로, 충전 회로, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 알고리즘 회로, DC to DC(승압(boost), 강압(buck)) 컨버터, 센서 모듈(1000)의 사물 인터넷(Internet of Things)을 구현하는 통신부, 센서부 전원 및 배터리 충전 회로 등을 포함할 수 있다. 소자와 회로의 종류는 센서 모듈(1000)의 설계에 따라 변경될 수 있다.Referring to FIG. 16B, the
센서부(1400)는 태양 전지에서 발생하는 전력에 의해 구동되는 전기 소자의 일 예에 해당한다. 전기 소자가 태양 전지 모듈에 구비됨에 따라 상기 태양 전지 모듈은 센서 모듈(1000)로 동작할 수 있는 것이다. 본 발명에서는 전기 소자의 종류는 단순히 센서부(1400)로 한정하는 것은 아니고, 태양 전지 모듈의 설계에 따라 다양한 소자가 구비될 수 있다. 이것은 여기서 설명하는 실시예에 한정되는 설명은 아니다.The
센서부(1400)는 측정 대상의 변화를 감지하도록 이루어진다. 측정 대상이란 예를 들어, 물질의 농도, 빛이나 초음파, 온도나 습도 등의 물리량을 의미한다.The
센서부(1400)는 제1면 및/또는 제2면에 실장될 수 있다. 센서부(1400)의 실장 위치는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요성 유무에 따라 달라질 수 있다. 센서 모듈(1000)은 케이스(2800, 도 17 참조)에 의해 감싸여 보호되고, 다만 제1면만 태양 전지(1020)의 수광(受光)을 위해 빛에 노출된다. 따라서 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는 센서는 태양 전지(1020)과 함께 제1면에 실장되는 것이 바람직하고, 그렇지 않은 센서는 센서의 보호를 위해 제2면에 실장되는 것이 바람직하다.The
예를 들어 온도 센서는 공기와의 접촉을 통해 온도를 감지하도록 이루어지고, 습도 센서는 공기 중에 포함된 수분과의 접촉을 통해 습도를 감지하도록 이루어지며, 가스 센서는 공기 중의 가스와 접촉되어 가스의 유무 또는 그 농도를 감지하도록 이루어진다. 따라서 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없다. 케이스에 벤트홀(vent hole)이 형성되면, 이 벤트홀을 통해 공기가 유동하여 제2면에 실장된 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서에 접촉될 수 있기 때문이다.For example, the temperature sensor is configured to sense the temperature through contact with air, and the humidity sensor is configured to sense humidity through contact with moisture contained in the air, and the gas sensor is contacted with the gas in the air, Or its concentration. Therefore, the temperature sensor, the humidity sensor and the gas sensor need not be exposed to light or an external environment. When a vent hole is formed in the case, air can flow through the vent hole and contact the temperature sensor, the humidity sensor, and the gas sensor mounted on the second surface.
도 16b에는 센서부(1400)가 제2면에 실장된 구성을 보이고 있다. 센서부(1400)가 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 이들 센서의 보호를 위해 센서부(1400)는 제2면에 실장되는 것이 바람직하다. 또한 센서부(1400)가 제2면에 실장되면 제1면을 모두 태양 전지(1020)의 배치에 활용할 수 있다.16B shows a configuration in which the
센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 결합되는 배터리(1500)를 포함하므로, 태양 전지(1020)에서 생산된 전력은 배터리(1500)에 저장될 수 있다. 빛은 환경에 따라 항상 존재하지 않을 수 있으므로, 배터리(1500)가 없다면 센서 모듈(1000)은 빛이 존재하는 시간에만 작동할 수 있을 것이다. 그러나 센서 모듈(1000)이 배터리(1500)를 포함하므로, 빛이 존재할 때에 태양 전지(1020)에서 생산된 전력은 배터리(1500)에 저장되어 있다가 빛이 존재하지 않을 때에 센서 모듈(1000)의 구동에 사용될 수 있다.The
이상에서 설명한 센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제1면을 태양 전지(1020)의 실장에 이용하고, 제2면을 회로 부품(1300), 센서부(1400) 및 배터리(1500) 등의 실장에 이용한다.The
특히 본 발명의 센서 모듈(1000)은 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 적용하여 형성될 수 있다. 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 적용하면서도 인쇄회로기판(1010)의 양면을 모두 센서 모듈(1000)의 부품 실장에 활용할 수 있는 이유는 봉지층(1030)이 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정에서도 충분한 내열성을 갖기 때문이다.In particular, the
본 발명의 센서 모듈(1000)은 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층(1030)을 가지며, 상기 봉지층(1030)은 고온(최대 약 250℃)의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분한 내열성을 갖는다. 따라서 태양 전지(1020)와 봉지층(1030)이 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 올려진 상태에서, 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정을 통해 회로 부품(1300)이나 센서부(1400) 등을 제2면에 실장하더라도 봉지층(1030)이 융해되거나 변형되지 않는다.The
또한 본 발명의 센서 모듈(1000)은 라미네이션이라는 열압착 공정 없이 인쇄회로기판(1010)에 태양 전지(1020)를 실장하고 봉지층(1030)을 형성하므로, 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 태양 전지(1020)와 봉지층(1030)을 먼저 형성하고 이어서 표면 실장 기술을 통해 회로 부품(1300)을 제2면에 실장하는 것도 가능하다.The
이를 테면 본 발명은 봉지층(1030)의 융해 또는 변형 문제가 없고, 태양 전지(1020)의 실장과 봉지층(1030) 형성에 열압착 공정이 없으므로,태양 전지(1020)와 봉지층(1030)을 형성하는 공정과 회로 부품(1300) 등을 실장하는 고온 공정의 순서 변경도 자유로운 것이다.The
앞서 도 1 내지 도 7에서 설명된 태양 전지 모듈은 인쇄회로기판의 제2면에 출력 단자 형성되어 있으나, 도 16a과 도 16b에서 설명된 센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 출력 단자이 형성되지 않는다. 그것은 앞서 설명한 태양 전지 모듈이 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 것을 전제로 형성된 구조임에 반해, 여기서 설명한 센서 모듈(1000)은 출력 단자가 이미 인쇄회로기판에서 회로 배선에 의해 회로 부품에 연결된 구조이기 때문이다. 도 16a와 도 16b에서는 인쇄회로기판(1010)의 서로 다른 면에 태양 전지(1020)와 회로 부품(1300)이 형성된 구조를 예시하고 있으나, 인쇄회로기판(1010)의 동일한 면에 태양 전지(1020)와 회로 부품(1300)이 모두 함께 실장되는 구성도 가능하다.1 to 7, output terminals are formed on the second surface of the printed circuit board. However, the
도 17은 케이스(2800)와 윈도우(2900)를 포함하는 센서 모듈(2000)의 단면도다. 도 17의 단면도는 도 16b의 라인 B-B에 해당한다.17 is a cross-sectional view of a
인쇄회로기판(2010)은 다층 구조로 형성된다. 예를 들어 복수의 절연층이 순차적으로 적층되어 인쇄회로기판(2010)의 다층 구조를 형성할 수 있다. 다층이란 하나의 인쇄회로기판(2010)에 구비된 회로 배선(2011)이 3차원적으로 서로 층을 이루며 연결되는 것을 의미하며, 층의 수는 2 이상의 자연수로 이루어질 수 있다.The printed
회로 배선(2011)은 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)으로 포함한다. 앞서 도 16a에 도시된 회로 배선(2011)은 외층 배선(2011b)으로 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 노출된다. 내층 배선(2011a)은 다층 구조의 층마다 형성되고, 다층 구조를 관통하는 스루홀(2012)을 통해 제1면의 전극 연결부(2061, 2062, 2064, 나머지 도면부호는 도면에서 생략함)에 전기적으로 연결된다.The
다층 구조의 인쇄회로기판(2010)을 센서 모듈(2000)에 이용하면 고밀도 부품 실장과 배선 거리 단축을 구현할 수 있다. 따라서 다층 구조의 인쇄회로기판(2010)은 센서 모듈(2000)의 소형화에 적합하다.When the multilayered printed
제1면에 실장된 태양 전지(2020)와 제2면에 실장된 회로 부품(2300)은 외층 배선(2011b), 다층 구조를 관통하는 내층 배선(2011a) 및 전극 연결부(2061, 2062, 2064)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.The
케이스(2800)는 센서 모듈(2000)의 나머지 구성을 보호하도록 인쇄회로기판(2010)을 감싼다. 케이스(2800)는 인쇄회로기판(2010)의 전면을 제외한 나머지 부분을 보호하도록 이루어진다. 케이스(2800)에는 앞서 설명한 벤트홀(2801, 2802)이 형성된다.The
케이스(2800)에는 래치 구조의 결합부(2810, 2820)가 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(2010)의 양 단을 결합부(2810, 2820)의 홈에 삽입하면 인쇄회로기판(2010)이 결합부(2810, 2820)에 고정될 수 있다.Coupling
결합부(2810, 2820)는 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 실장된 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품이 케이스(2800)의 바닥면에 닿지 않도록 인쇄회로기판(2010)을 상기 케이스(2800)의 바닥면으로부터 상기 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품보다 멀리 이격시킨다. 이에 따라 인쇄회로기판(2010)이 결합부(2810, 2820)에 의해 고정되었을 때 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품이 케이스(2800)의 바닥면에 닿지 않게 된다.The engaging
윈도우(2900)는 태양 전지(2020)을 보호하도록 태양 전지(2020)의 전면을 마주보게 배치된다. 윈도우(2900)는 태양 전지(2020)로 빛이 공급될 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다.The
양면에 태양 전지(2020)와 회로 부품(2301, 2302)이 실장된 인쇄회로기판(2010)이 케이스(2800)에 의해 형성되는 공간에 삽입되고, 윈도우(2900)가 태양 전지(2020)의 전면을 보호하도록 케이스(2800)에 결합되면 단일 제품의 센서 모듈(2000)이 형성된다.The printed
도 17에서 미설명된 도면부호 2021, 2022, 2023, 2024는 태양 전지를 가리키고, 2021a, 2021b, 2022a, 2023b, 2024a는 태양 전지의 전극부를 가리키며(나머지 전극부의 도면부호는 도면에서 생략함), 2030은 봉지층을 가리키며, 2080은 프라이머 층을 가리킨다. 2400은 센서부를 가리키고, 2500은 배터리를 가리킨다.20, 2021, 2021b, 2022a, 2023b, and 2024a denote electrode portions of the solar cell (reference numerals of remaining electrode portions are omitted in the drawing),
도 18a와 도 18b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈(3000)의 제 2 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.18A and 18B are perspective views of a second embodiment of the
제 2 실시예의 센서 모듈(3000)은 제1면에 실장되는 센서부(3400)를 구비한다는 점에서 제 1 실시예와 구분된다. 따라서 제 1 실시예의 센서 모듈(2000)과 중복되는 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.The
센서 모듈(3000)은 인쇄회로기판(3010), 테양 전지(3020), 회로 부품(3300), 센서부(3400) 및 배터리(3500)을 포함한다.The
센서부(3400)는 제1면 및/또는 제2면에 실장될 수 있다. 센서부(3400)의 실장 위치는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요성 유무에 따라 달라질 수 있음을 앞서 설명하였다.The
적외선 센서는 적외선을 이용하여 사물의 유무 또는 거리를 측정하도록 이루어지고, 초음파 센서는 초음파를 이용하여 사물의 유무 또는 거리를 측정하도록 이루어지며, 조도 센서는 빛의 밝기를 측정하도록 이루어진다. 따라서 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서는 빛이나 외부 환경에 노출되어야 하며, 그렇지 않다면 센서로서의 기능을 상실하게 된다.The infrared sensor is used to measure the presence or distance of objects using infrared rays, and the ultrasonic sensor measures the presence or the distance of objects using ultrasonic waves, and the illuminance sensor measures the brightness of light. Therefore, the infrared sensor, the ultrasonic sensor and the illuminance sensor must be exposed to light or an external environment, or they will lose their function as a sensor.
도 18a에서는 센서부(3400)가 제1면에 실장된 구성을 보이고 있다. 센서부(3400)가 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 이들 센서의 기능 발휘를 위해 센서부(3400)는 제1면에 실장되는 것이 바람직하다. 따라서 도 18a에서 제1면에 실장된 센서부(3400)는 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.18A shows a configuration in which the
도 18a와 도 18b에서 미설명된 도면부호 3011은 회로 배선을 가리키며, 3021, 3022, 3023은 각각 태양 전지를 가리키고, 3030은 봉지층을 가리키고, 3040은 댐 층을 가리키며, 3060은 전극 연결부를 가리킨다.
도 19는 케이스(4800), 윈도우(4900) 및 도 18a와 도 18b에 도시된 센서 모듈(4000)의 단면도다. 도 19의 단면도는 도 18b의 라인 C-C에 해당한다.19 is a cross-sectional view of the
인쇄회로기판(4010)은 다층 구조로 형성된다. 예를 들어 복수의 절연층이 순차적으로 적층되어 인쇄회로기판(4010)의 다층 구조를 형성할 수 있다.The printed
도 19에서는 인쇄회로기판(4010)의 제1면에 태양 전지(4020)와 센서부(4400)가 실장되고, 제2면에 회로 부품(4301, 4302)과 배터리(4500)가 실장된 구성을 보이고 있다.19 shows a configuration in which the
케이스(4800)에는 벤트홀(4801, 4802)이 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 센서부(4400)가 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서와 같이 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는 센서들만을 포함한다면 벤트홀(4801, 4802)은 없어도 무방하다. 그러나 센서부(4400)가 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서와 같이 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없는 센서들을 포함하는 경우에는 이들 센서의 작동을 위해 벤트홀(4801, 4802)이 케이스(4800)에 반드시 형성되어야 한다.Vent holes 4801 and 4802 may be selectively formed in the
좌측 결합부(4801)에 형성되는 홈의 크기는 인쇄회로기판(4010)과 댐 층(4040)의 두께의 합에 대응되는 크기를 가짐에 반해, 우측 결합부(4802)에 형성되는 홈의 크기는 인쇄회로기판(4010)의 두께에 대응되는 크기를 갖는다. 인쇄회로기판(4010)의 우측 단부에는 댐 층(4040)이 없기 때문이다.The size of the groove formed in the
도 19에서 미설명된 도면부호 4011은 회로 배선, 4011a는 내층 배선, 4011b는 외층 배선을 가리키고, 4012는 스루홀을 가리키며, 4021, 4022, 4023은 태양 전지를 가리키고, 4021a, 4021b, 4022a, 4023b는 태양 전지의 전극부를 가리키며(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함),4061, 4062, 4063은 인쇄회로기판에 형성되는 전극 연결부를 가리키고(나머지 전극 연결부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함), 4900은 윈도우를 가리킨다.
이하에서는 센서 모듈을 일 예로 태양 전지 모듈을 구비하는 전자기기를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electronic device having a solar module as an example of a sensor module will be described.
도 20은 센서 모듈의 제조 방법을 보인 순서도다.20 is a flowchart showing a manufacturing method of the sensor module.
도 21a 내지 도 21c는 도 20에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.21A to 21C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the sensor module according to the method of manufacturing the sensor module shown in FIG.
도 20을 참조하면 먼저 제1면과 제2면을 갖는 인쇄회로기판을 준비한다(S2100). 도 21a가 도 20의 S2100 단계에 해당한다.Referring to FIG. 20, a printed circuit board having a first side and a second side is prepared (S2100). FIG. 21A corresponds to step S2100 in FIG.
도 21a 참조하면 인쇄회로기판(2010)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 인쇄회로기판(2010)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(2010)의 회로 배선(2011)은 다층 구조의 층마다 형성되며, 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)을 포함한다. 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)은 스루홀(2012) 등을 통해 다층 구조를 관통하여 제1면의 전극 연결부(2061, 2062, 2064)에 연결된다.Referring to FIG. 21A, the printed
다시 도 20을 참조하면 인쇄회로기판의 제1면에 태양 전지를 실장하고 태양 전지 위에 봉지층을 형성한다(S2200). 도 21b가 도 20의 S2200 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 20, a solar cell is mounted on a first surface of a printed circuit board and an encapsulating layer is formed on the solar cell (S2200). FIG. 21B corresponds to step S2200 in FIG.
도 21b를 참조하면 태양 전지(2020)가 인쇄회로기판(2010)의 제1면에 실장되고, 태양 전지(2020) 위에 봉지층(2030)이 형성된 구성을 보이고 있다. 인쇄회로기판(2010)의 제1면에 태양 전지(2020)와 봉지층(2030)을 형성하는 방법에 대하여는 앞서 도 9 내지 도 14f를 참조하여 설명한 바 있다. 또한 댐 층(2040)과 프라이머 층(2080)에 대하여도 설명하였다.Referring to FIG. 21B, a
다시 도 20을 참조하면 인쇄회로기판의 제2면에 회로 부품 등을 올리고 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 통해 접합한다(S2300). 도 21c가 도 20의 S2300 단계에 해당한다.Referring again to FIG. 20, a circuit component or the like is placed on the second surface of the printed circuit board and bonded through an automation process using high temperature surface mounting technology (S2300). FIG. 21C corresponds to step S2300 in FIG.
도 21c를 참조하면 회로 부품(2301, 2302), 센서부(2400), 배터리(2500)가 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 실장된 구성을 보이고 있다. 표면 실장 기술은 노(furnace)에서 열을 가하여 부품을 인쇄회로기판(2010)에 실장하도록 이루어진다. 표면 실장 기술은 자동화 공정으로 이루어진다. 봉지층은 충분한 내열성을 가지므로, 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 융해되거나 변형되지 않는다.Referring to FIG. 21C, the
이것은 EVA 봉지층과 폴리머 보호층으로 이루어진 최외곽층을 갖는 태양 전지 모듈과 비교하여 설명되어야 한다. 이에 대해 1) 인쇄회로기판에 태양 전지, EVA 봉지층 및 폴리머 보호층(이하 태양 전지 등)을 먼저 적층하고 이어서 회로 부품을 실장하는 경우와 2) 회로 부품을 인쇄회로기판에 먼저 실장하고 이어서 태양 전지 등을 실장하는 경우로 나누어 설명한다.This should be explained in comparison with a solar cell module having an outermost layer composed of an EVA encapsulation layer and a polymer protective layer. (1) a case where a solar cell, an EVA encapsulating layer and a polymer protective layer (hereinafter referred to as a solar cell or the like) are first laminated on a printed circuit board and then a circuit component is mounted on the printed circuit board, and 2) a circuit component is mounted on a printed circuit board first, And a case in which a battery or the like is mounted.
첫 번째 경우와 같이 인쇄회로기판에 태양 전지 등을 먼저 실장하게 되면, 이어지는 회로 부품의 실장 공정에서 태양 전지의 EVA 봉지층과 폴리머 보호층이 융해되거나 변형되게 된다. 회로 부품은 고온의 표면 실장 기술에 의해 인쇄회로기판에 실장되고, 표면 실장 기술의 온도에서 EVA 봉지층과 폴리머 보호층은 융해되거나 변형되기 때문이다.If a solar cell or the like is first mounted on a printed circuit board as in the first case, the EVA encapsulating layer and the polymer protecting layer of the solar cell are melted or deformed in the subsequent mounting process of circuit components. Circuit components are mounted on a printed circuit board by high temperature surface mount technology and the EVA encapsulation layer and the polymer protective layer are melted or deformed at the temperature of surface mount technology.
두 번째 경우와 같이 회로 부품을 인쇄회로기판에 먼저 실장하게 되면, 태양 전지 등을 인쇄회로기판에 실장하기 어렵다. 태양 전지, EVA 봉지층 및 폴리머 보호층은 적층 구조를 가지고 있으며, 이들은 라미네이션이라고 하는 공정을 통해 적층 구조를 형성하기 때문이다. 라미네이션이란 열을 가하며 양쪽에서 압착하여 복수의 대상물로 적층 구조를 형성하는 공정인데, 인쇄회로기판에 회로 부품이 실장되어 있으면 더 이상 인쇄회로기판이 평면이 아니므로 압착이 이루어질 수 없다.If the circuit components are mounted on the printed circuit board as in the second case, it is difficult to mount the solar cell on the printed circuit board. The solar cell, the EVA encapsulating layer and the polymer protective layer have a laminated structure, because they form a laminated structure through a process called lamination. Lamination is a process of applying heat and pressing on both sides to form a laminate structure with a plurality of objects. When a circuit component is mounted on a printed circuit board, the printed circuit board is no longer flat and thus can not be pressed.
도 21a 내지 도 21c에서 미설명된 도면부호 2021, 2022, 2023, 2024는 태양 전지를 가리키고, 2021a, 2021b, 2022a, 2023b, 2024a는 태양 전지의 전극부를 가리킨다(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함).
도 22는 센서 모듈의 다른 제조 방법을 보인 순서도다.Fig. 22 is a flowchart showing another manufacturing method of the sensor module. Fig.
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.23A to 23C are sectional views showing a process of manufacturing the sensor module according to the manufacturing method of the sensor module shown in FIG.
도 22에 기재된 센서 모듈의 제조 방법은 회로 부품과 태양 전지의 실장 순서를 제외하고는 도 20에서 설명한 센서 모듈의 제조 방법과 실질적으로 동일하다.The manufacturing method of the sensor module shown in Fig. 22 is substantially the same as the manufacturing method of the sensor module described with reference to Fig. 20, except for the mounting order of the circuit components and the solar cell.
고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 1회 또는 연속적으로 실시하여 센서부(4400)를 제1면에 실장하고, 회로 부품(4301, 4302)과 배터리(4500)를 제2면에 실장하는 구성이 도 23b에 도시되어 있다. 그리고 이어서 도 23c에 태양 전지(4020)를 실장하고 봉지층(4030)을 형성하는 구성이 도시되어 있다.A configuration in which the
회로 부품(4300)과 태양 전지(4020)가 인쇄회로기판(4010)에 실장되는 순서를 서로 바꾸더라도 무방하며, 본 발명은 표면 실장 기술을 적용하더라도 봉지층(4030)이 융해되거나 변형되는 문제가 없다.The order in which the circuit components 4300 and the
도 23a 내지 도 23c에서 미설명된 도면부호 4011은 회로 배선, 4011a는 내층 배선, 4011b는 외층 배선, 4012는 스루홀, 4021, 4022, 4023은 태양 전지, 4021a, 4021b, 4022a, 4023b는 태양 전지의 전극부(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함)4040은 댐 층, 4061, 4062, 4064는 전극 연결부(나머지 전극 연결부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함)을 가리킨다.4021b, 4022a, and 4023b are solar cells, 4021a, 4021b, 4022a, and 4023b are solar cells, 4021a, 4022b, and 4023b are solar cells, 4040 denotes a dam layer, and 4061, 4062 and 4064 denote electrode connecting portions (not shown in the drawing for the remaining electrode connecting portions).
이상에서 설명된 태양 전지 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기, 상기 태양 전지 모듈과 상기 전자 기기의 제조방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The solar cell module and the electronic device having the solar cell module, the solar cell module and the method of manufacturing the electronic device described above are not limited to the configurations and the methods of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined.
Claims (16)
상기 제1면에 실장되어 상기 전극 연결부에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 태양 전지;
상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되는 전자 부품; 및
상기 인쇄회로기판을 수용하도록 이루어지는 케이스를 포함하며,
상기 전자 부품은 상기 태양 전지에서 생성된 전력에 의해 구동되도록 이루어지는 전기 소자와 상기 태양 전지에서 생성된 전력을 제어하도록 이루어지는 회로 부품 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2면에 200~250℃의 온도에서 표면 실장 기술로 실장되고,
상기 전극 연결부는 상기 인쇄회로기판의 상기 제1면에 서로 이격되게 배치되고, 서로 이웃한 상기 태양 전지를 직렬로 연결되도록 형성되고,
상기 태양 전지를 덮도록 형성되고, 실리콘 및 자외선 차단제를 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 포함하고,
상기 봉지층은 상기 태양 전지에 직접 접촉하는 동시에 외부에 인접하는 최외곽층이 되는 단일층으로 이루어지고,
상기 전기 소자는,
사물 인터넷을 구현하도록 외부 기기와 신호를 송수신하는 통신부; 및
상기 태양 전지가 센서 모듈로 작동하도록 물질의 농도, 빛, 초음파, 온도 및 습도의 변화를 감지하는 센서부를 포함하고,
상기 케이스에는 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 내부에 고정하도록 형성되는 결합부가 형성되고,
상기 결합부는, 상기 인쇄회로기판의 제2면에 실장된 전자 부품이 상기 케이스의 바닥면에 닿지 않도록 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 전자 부품의 높이보다 멀리 이격시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.A printed circuit board having a first surface and a second surface facing each other in an opposite direction and having an electrode connection portion on the first surface and a circuit wiring electrically connected to the electrode connection portion on the second surface;
At least one solar cell mounted on the first surface and electrically connected to the electrode connection portion;
An electronic component mounted on the printed circuit board and electrically connected to the circuit wiring; And
And a case configured to receive the printed circuit board,
Wherein the electronic component includes any one of an electric device configured to be driven by electric power generated in the solar cell and a circuit component configured to control electric power generated in the solar cell, Mounted with surface mount technology,
Wherein the electrode connection portions are formed on the first surface of the printed circuit board so as to be spaced apart from each other, and the adjacent solar cells are connected in series,
A sealing layer formed to cover the solar cell and formed of a material containing silicon and an ultraviolet screening agent,
Wherein the sealing layer is a single layer directly contacting the solar cell and being an outermost layer adjacent to the outside,
Wherein the electric element comprises:
A communication unit for transmitting and receiving signals to and from an external device so as to implement the Internet of objects; And
And a sensor unit for sensing changes in concentration, light, ultrasound, temperature and humidity of the material so that the solar cell functions as a sensor module,
Wherein the case is formed with an engaging portion formed to fix the printed circuit board inside the case,
Wherein the engaging portion separates the printed circuit board from the bottom surface of the case by a distance greater than the height of the electronic component so that the electronic component mounted on the second surface of the printed circuit board does not contact the bottom surface of the case Solar module.
상기 센서부는 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit includes at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, and a gas sensor.
상기 케이스에는 벤트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method of claim 3,
And a vent hole is formed in the case.
상기 태양 전지 모듈은 센서부를 포함하고,
상기 센서부는 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1면에 실장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
The solar cell module includes a sensor unit,
Wherein the sensor unit includes at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, and a gas sensor, and is mounted on the first surface.
상기 태양 전지 모듈은,
상기 제2면에 설치되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지에서 생산된 전력을 저장하도록 이루어지는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
In the solar cell module,
And a battery mounted on the second surface and electrically connected to the circuit wiring, the battery configured to store electric power produced by the solar cell.
상기 태양 전지 모듈은,
상기 인쇄회로기판의 제1면에 결합되는 댐 층을 더 포함하고,
상기 댐 층은 상기 봉지층의 테두리에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
In the solar cell module,
Further comprising a dam layer coupled to a first side of the printed circuit board,
Wherein the dam layer is formed at an edge of the sealing layer.
상기 인쇄회로기판은 다층 구조로 형성되고,
상기 회로 배선은,
상기 다층 구조의 내부에 형성되는 내층 배선; 및
상기 제2면으로 노출되며, 상기 다층 구조를 관통하여 상기 내층 배선에 전기적으로 연결되는 외층 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
The printed circuit board is formed in a multilayer structure,
The circuit wiring includes:
An inner layer wiring formed inside the multilayer structure; And
And an outer layer wiring exposed through the second surface and electrically connected to the inner layer wiring through the multilayer structure.
상기 태양 전지 모듈은,
투명 재질로 형성되고, 상기 케이스에 수용된 태양 전지를 덮으며 상기 케이스에 결합되는 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.The method according to claim 1,
In the solar cell module,
And a window formed of a transparent material and covering a solar cell accommodated in the case and coupled to the case.
상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 제1면에 태양 전지 실장하고, 이어서 상기 태양 전지 위에 봉지층을 형성하는 단계;
노(furnace)에서 열을 가하며 200~250℃에서 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 이용하여 상기 제2면에 회로 부품 또는 전기 소자를 실장하는 단계; 및
상기 인쇄회로기판을 케이스에 수용하는 단계를 포함하고,
상기 전극 연결부는 상기 인쇄회로기판의 상기 제1면에 서로 이격되게 배치되고, 서로 이웃한 상기 태양 전지를 직렬로 연결되도록 형성되고,
상기 봉지층을 형성하는 단계는,
실리콘 및 자외선 차단제를 포함하는 소재로 이루어지고, 상기 봉지층은 상기 태양 전지에 직접 접촉하는 동시에 외부에 인접하는 최외곽층이 되는 단일층으로 이루어지고,
상기 전기 소자를 실장하는 단계는, 사물 인터넷을 구현하도록 외부 기기와 신호를 송수신하는 통신부; 및
상기 태양 전지가 센서 모듈로 작동하도록 물질의 농도, 빛, 초음파, 온도 및 습도의 변화를 감지하는 센서부를 포함하는 전기소자를 실장하고,
상기 케이스에 수용하는 단계는, 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 내부에 고정하도록 형성되는 결합부가 형성되고,
상기 결합부는, 상기 인쇄회로기판의 제2면에 실장된 전자 부품이 상기 케이스의 바닥면에 닿지 않도록 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 전자 부품의 높이보다 멀리 이격시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.Preparing a printed circuit board having an electrode connection portion on a first surface and a circuit wiring on a second surface facing the opposite direction of the first surface;
Mounting a solar cell on the first surface so as to be electrically connected to the electrode connection portion, and then forming a sealing layer on the solar cell;
Mounting a circuit component or an electric device on the second surface using a surface mounting technique in which heat is applied in a furnace and the component is mounted at 200 to 250 ° C; And
Receiving the printed circuit board in a case,
Wherein the electrode connection portions are formed on the first surface of the printed circuit board so as to be spaced apart from each other, and the adjacent solar cells are connected in series,
The step of forming the sealing layer may include:
Wherein the sealing layer is made of a single layer that directly contacts the solar cell and is an outermost layer adjacent to the outside,
The step of mounting the electric device may include: a communication unit for transmitting and receiving signals to / from an external device to realize the object Internet; And
An electric element including a sensor part for sensing a change in density, light, ultrasound, temperature and humidity of a material so that the solar cell operates as a sensor module,
The step of accommodating the case may include forming an engaging portion formed to fix the printed circuit board to the inside of the case,
Wherein the engaging portion separates the printed circuit board from the bottom surface of the case by a distance greater than the height of the electronic component so that the electronic component mounted on the second surface of the printed circuit board does not contact the bottom surface of the case A method of manufacturing a solar cell module.
노(furnace)에서 열을 가하며 200~250℃에서 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 이용하여 상기 제2면에 회로 부품 또는 전기 소자를 실장하는 단계;
상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 제1면에 태양 전지를 실장하고, 이어서 상기 태양 전지 위에 봉지층을 형성하는 단계; 및
상기 인쇄회로기판을 케이스에 수용하는 단계를 포함하고,
상기 전극 연결부는 상기 인쇄회로기판의 상기 제1면에 서로 이격되게 배치되고, 서로 이웃한 상기 태양 전지를 직렬로 연결되도록 형성되고,
상기 봉지층을 형성하는 단계는,
실리콘 및 자외선 차단제를 포함하는 소재로 이루어지고, 상기 봉지층은 상기 태양 전지에 직접 접촉하는 동시에 외부에 인접하는 최외곽층이 되는 단일층으로 이루어지고,
상기 전기 소자를 실장하는 단계는, 사물 인터넷을 구현하도록 외부 기기와 신호를 송수신하는 통신부; 및
상기 태양 전지가 센서 모듈로 작동하도록 물질의 농도, 빛, 초음파, 온도 및 습도의 변화를 감지하는 센서부를 포함하는 전기소자를 실장하고,
상기 케이스에 수용하는 단계는, 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 내부에 고정하도록 형성되는 결합부가 형성되고,
상기 결합부는, 상기 인쇄회로기판의 제2면에 실장된 전자 부품이 상기 케이스의 바닥면에 닿지 않도록 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 전자 부품의 높이보다 멀리 이격시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.Preparing a printed circuit board having an electrode connection portion on a first surface and a circuit wiring on a second surface facing the opposite direction of the first surface;
Mounting a circuit component or an electric device on the second surface using a surface mounting technique in which heat is applied in a furnace and the component is mounted at 200 to 250 ° C;
Mounting a solar cell on the first surface so as to be electrically connected to the electrode connection portion, and then forming a sealing layer on the solar cell; And
Receiving the printed circuit board in a case,
Wherein the electrode connection portions are formed on the first surface of the printed circuit board so as to be spaced apart from each other, and the adjacent solar cells are connected in series,
The step of forming the sealing layer may include:
Wherein the sealing layer is made of a single layer that directly contacts the solar cell and is an outermost layer adjacent to the outside,
The step of mounting the electric device may include: a communication unit for transmitting and receiving signals to / from an external device to realize the object Internet; And
An electric element including a sensor part for sensing a change in density, light, ultrasound, temperature and humidity of a material so that the solar cell operates as a sensor module,
The step of accommodating the case may include forming an engaging portion formed to fix the printed circuit board to the inside of the case,
Wherein the engaging portion separates the printed circuit board from the bottom surface of the case by a distance greater than the height of the electronic component so that the electronic component mounted on the second surface of the printed circuit board does not contact the bottom surface of the case A method of manufacturing a solar cell module.
상기 봉지층을 형성하는 단계는,
단위 격자를 상기 인쇄회로기판의 제1면에 부착하여 댐 층을 형성하는 단계;
상기 단위 격자를 통해 노출되는 상기 인쇄회로기판의 노출 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장하는 단계;
액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 인쇄회로기판의 노출 영역마다 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 및
상기 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
The step of forming the sealing layer may include:
Attaching a unit grid to a first surface of the printed circuit board to form a dam layer;
Mounting at least one solar cell for each exposed region of the printed circuit board exposed through the unit grid;
Dispensing the encapsulating layer raw material for each exposed region of the printed circuit board so as to cover the solar cell with a liquid encapsulating layer raw material; And
And thermally curing the encapsulating layer raw material to form the encapsulating layer.
상기 액상의 봉지층 원료는 10 Pa·s 이하의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the liquid sealing layer material has a viscosity of 10 Pa · s or less.
상기 봉지층을 형성하는 단계는,
상기 인쇄회로기판의 제1면에 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 단계;
실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 및
상기 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
The step of forming the sealing layer may include:
Mounting at least one solar cell on a first surface of the printed circuit board;
Dispensing the encapsulating layer raw material to cover the solar cell with a liquid encapsulating layer raw material comprising a material containing silicon; And
And thermally curing the encapsulating layer raw material to form the encapsulating layer.
상기 액상의 봉지층 원료는 40 Pa·s 이상의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the liquid sealing layer material has a viscosity of 40 Pa · s or more.
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