KR101959545B1 - 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 상기 태양 전지를 밀봉하는 봉지재; 상기 봉지재 밑면에 설치되어 봉지재 하부가 빗물이나 미세 먼지에 의해 오염됨을 방지하는 후면 레이어; 상기 봉지재위에 적층 되고 밑면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 태양광의 반사 각도에 따라 태양 전지 방향으로 재반사시키거나 투과시킴으로써 심미성을 증대시키고, 상기 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 25도 내지 80도 미만으로 가공된 패턴 레이어(Pattern Layer); 및 상기 패턴 레이어 위에 적층 되어 외부 미세 먼지나 빗물이 태양 전지나, 봉지재, 패턴 레이어로 인입되지 않도록 하는 전면 레이어로 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 봉지재로 감싼 태양 전지의 상·하부에 태양 전지의 발전 성능과, 심미성, 내구성을 향상시키기 위한 부재를 적층 시킨 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지 모듈이 전기 생산을 목적으로 외부에 설치되어 운영 시 기계적이나 전기적 또는 재료적으로 다양한 스트레스를 받게 된다.
이때, 기계적 변형은 전면 유리나, 프레임, Junction Box 등의 파손이 있으며, 재료적으로는 EVA Sheet의 황변 현상, Back Sheet의 접착력 저하, Ribbon과 태양 전지의 부식 등이 있다.
그리고, 국부적 열집중(Hot Spot)에 의한 화재 등이 발생 될 수 있다.
또한, 필드(Field)에 설치되는 태양 전지 모듈은 가혹한 외부 환경에 노출되기 때문에 외부 하중이나, 온도 변화, 자외선, 또는 수분 등의 영향을 받게 된다.
특히, 태양 전지 모듈 내부로 수분이 침투되었을 경우에는 태양 전지와 전극의 부식 등 발전 성능을 크게 저하시킬 수 있다.
한편, 국내에서는 KS C IEC61215(결정계 실리콘 지상용 태양 전지 모듈_설계 인증 및 형식 승인)과 KS C IEC61646(지상용 박막 태양광 모듈의 설계 요건과 형식 승인)을 바탕으로 2007년 이후로 인증 시험을 진행하고 있다.
이를 기반으로 태양 전지 모듈의 내구성이 10년 또는 20년 이상이라고 제조사 측에서 주장하고 있으나, 상기 태양 전지 모듈이 제조되어 최종 설치되는 지역 및 장소는 매우 상이한 환경적 조건이 되어 예측되는 수명보다 오히려 짧거나 길 수도 있다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1382495"호의 "태양광 모듈"은 전면기판과, 일면이 상기 전면기판과 마주하는 후면기판, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 배치되는 태양전지, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 충진되어 상기 전면기판과 상기 후면기판을 연결하고 상기 태양전지를 보호하는 충진층, 상기 후면기판의 타면에 연결되어 있으며, 유리, 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 보강기판, 그리고 상기 보강기판과 상기 후면기판을 연결하는 접합층을 포함한다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈의 내구성을 높여 수명을 늘리고, 발전 효율을 높임과 동시에 심미성을 높일 수 있는 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 상기 태양 전지를 밀봉하는 봉지재; 상기 봉지재 밑면에 설치되어 봉지재 하부가 빗물이나 미세 먼지에 의해 오염됨을 방지하는 후면 레이어; 상기 봉지재위에 적층 되고 밑면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 태양광의 반사 각도에 따라 태양 전지 방향으로 재반사시키거나 투과시킴으로써 심미성을 증대시키고, 상기 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 25도 내지 80도 미만으로 가공된 패턴 레이어(Pattern Layer); 및 상기 패턴 레이어 위에 적층 되어 외부 미세 먼지나 빗물이 태양 전지나, 봉지재, 패턴 레이어로 인입되지 않도록 하는 전면 레이어로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈은 태양 전지 표면을 수지 계통의 봉지재로 감싸 태양 전지로 유입되는 수분이나 인입되는 먼지를 차단하여 태양 전지의 내구성을 높일 수 있고, 봉지재 하부에 백시트(Back Sheet)나 유리를 깔고 봉지재 상부에 수지 계통으로 제작된 패턴 레이어(Pattern layer)와, 헤이즈 레이어(Haze layer), 및 전면 레이어를 순차적으로 적층 시켜 태양 전지 모듈의 내구성과 심미성을 높일 수 있다.
또한, 상기 패턴 레이어의 밑면을 톱니 형상으로 가공하여 태양 전지 모듈의 광 투과율을 높여 발전 성능을 높일 수 있다.
도면 1은 본 발명의 종단면도,
도면 2는 제1 증착층과 제2 증착층의 성분과 두께에 따른 색상 변화를 도시한 도면,
도면 3은 태양의 고도각과 패턴 글라스에 가공된 톱니 형상의 굴곡 각도와의 상관 관계를 도시한 도면.
도면 2는 제1 증착층과 제2 증착층의 성분과 두께에 따른 색상 변화를 도시한 도면,
도면 3은 태양의 고도각과 패턴 글라스에 가공된 톱니 형상의 굴곡 각도와의 상관 관계를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈은 도면 1에 도시한 바와 같이, 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(1)와; 상기 태양 전지(1)로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 상기 태양 전지(1)를 밀봉하는 봉지재(3); 상기 봉지재(3) 밑면에 설치되어 봉지재(3) 하부가 빗물이나 미세 먼지에 의해 오염됨을 방지하는 후면 레이어(5); 상기 봉지재(3)위에 적층 되고 밑면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지(1)로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 태양광의 반사 각도에 따라 태양 전지(1) 방향으로 재반사시키거나 투과시킴으로써 심미성을 증대시키고, 상기 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 25도 내지 80도 미만으로 가공된 패턴 레이어(7)(Pattern Layer); 및 상기 패턴 레이어(7) 위에 적층 되어 외부 미세 먼지나 빗물이 태양 전지(1)나, 봉지재(3), 패턴 레이어(7)로 인입되지 않도록 하는 전면 레이어(11)로 이루어질 수 있다.
상기 패턴 레이어(7) 위에는 불투명한 재질의 헤이즈 레이어(9)(Haze Layer)가 코팅(Coating)된다.
상기 패턴 레이어(7)는 불투명한 재질로 이루어지며, 톱니 형상으로 가공된 상기 패턴 레이어(7)의 밑면에는 패턴 레이어(7)의 밑면 색상을 변화시키기 위해 
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중 어느 한 성분으로 제1 증착층(13)이 증착되고, 상기 제1 증착층(13) 위에는 
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중 제1 증착층(13)에 사용된 성분을 제외한 어느 한 성분으로 구성된 제2 증착층(15)이 증착된다.
상기 제1 증착층(13)과 제2 증착층(15)의 성분과 두께에 따른 색상 변화를 도면 2에 도시하였다.
또한, 순차적으로 증착된 제1 증착층(13) 및 제2 증착층(15)이 골드(Gold) 또는 노랑 색상을 가질 경우 제2 증착층(15) 위에는 
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중 제1 증착층(13)이나 제2 증착층(15)에 사용된 성분을 제외한 어느 한 성분으로 구성된 제3 증착층이 추가 증착된다.
상기 패턴 레이어(7)는 태양 전지(1)로 입사되는 태양광의 비율이 70% ~ 90%이며, 투명한 재질로 이루어져 심미성을 증대시킬 수 있다.
이때, 상기 패턴 레이어(7)의 밑면에 가공된 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 도면 3에 도시한 바와 같이, 태양의 고도각에 따라 달리 설계되어야 한다.
상기 패턴 레이어(7)는 에폭시(Epoxy) 계열이나 아크릴(Acrylic) 계열, 또는 우레탄(Urethane) 계열의 수지로 구성된 플라스틱 수지로써 태양 전지로 빛을 투과시킴과 더불어 태양의 빛과 열에 대한 내구성을 확보하는 플라스틱 수지로 이루어질 수 있다.
상기 패턴 레이어(7)는 모재로서 에폭시(Epoxy)나 아크릴(Acrylic), 또는 우레탄(Urethane)를 사용하며, 경화제에는 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제와, 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제, 및 티오에테르(Thioether) 계열의 산화 방지제가 혼합되어 플라스틱 수지의 내구성을 확보한다.
상기 페놀 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.5wt% 이상이고, 상기 인산염 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.2wt% 이상이며, 상기 티오에테르 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.1wt% 이상이다.
상기 패턴 레이어(7)에는 이온 흡착제가 추가되어 수분이나 산화에 의해 발생 되는 불순물을 흡착하고 이온의 부식으로 인해 패턴 레이어(7)의 내구성 및 광투과율이 저하됨을 방지한다.
상기 봉지재(3)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)나 POE(Poly Olefin Elastomer) 또는 PVB(PolyVinyl Butyral)로 형성되고, 상기 후면 레이어(5)는 유리나, 입사된 태양광의 반사나 유출을 줄이고 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위해 백시트(Back Sheet)로 구성될 수 있다.
상기 헤이즈 레이어(9)는 플라스틱이나 유리 볼이 함유된 수지로 이루어지며, 상기 전면 레이어(11)는 유리 또는 투명한 플라스틱 수지로 가공될 수 있다.
상기 전면 레이어(11)가 유리일 경우에는 전면 레이어(11)를 통해 전달된 외부 충격(풍압, 우박, 적설하중 등)이 상기 태양 전지(1)에 미치지 않도록 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도이어야 하고, 파손 시 큰 조각으로 깨어지지 않는 안전 유리로서 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상이어야 한다.
또한, 상기 전면 레이어(11)가 투명한 플라스틱 수지일 경우에는 PE(Polyethylene), PEEK(Polyetheretherketon), PEI(Polyetherimide), PEN(Polyethylenenaphthalate), PES(Polyethersulfone), PET(Polyethyleneterephtalate), PI(Polyimide), PO(Polyolefin), PMMA(Polymethylmethacrylate), PSF(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PVCi(Polyvinylcinnamate), 또는 TAC(Triacetylcellulose)로 제작될 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈은 태양 전지(1) 표면을 수지 계통의 봉지재(3)로 감싸 태양 전지(1)로 유입되는 수분이나 인입되는 먼지를 차단하여 태양 전지(1)의 내구성을 높일 수 있고, 봉지재(3) 하부에 백시트(Back Sheet)나 유리를 깔고 봉지재(3) 상부에 수지 계통으로 제작된 패턴 레이어(7)(Pattern layer)와, 헤이즈 레이어(9)(Haze layer), 및 유리를 순차적으로 적층시켜 태양 전지 모듈의 내구성과 심미성을 높일 수 있다.
또한, 상기 패턴 레이어(7)의 밑면을 톱니 형상으로 가공하여 태양 전지 모듈의 광 투과율을 높여 발전 성능을 높일 수 있다.
1. 태양 전지 3. 봉지재
5. 후면 레이어 7. 패턴 레이어
9. 헤이즈 레이어 11. 전면 레이어
13. 제1 증착층 15. 제2 증착층
5. 후면 레이어 7. 패턴 레이어
9. 헤이즈 레이어 11. 전면 레이어
13. 제1 증착층 15. 제2 증착층
Claims (5)
- 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(1)와;
상기 태양 전지(1)로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 상기 태양 전지(1)를 밀봉하는 봉지재(3);
상기 봉지재(3) 밑면에 설치되어 봉지재(3) 하부가 빗물이나 미세 먼지에 의해 오염됨을 방지하는 후면 레이어(5);
상기 봉지재(3)위에 적층 되고 밑면에 톱니 형상의 굴곡이 가공되어 상기 톱니 형상의 굴곡을 통해 태양 전지(1)로부터 반사되어 돌아가는 태양광을 태양광의 반사 각도에 따라 태양 전지(1) 방향으로 재반사시키거나 투과시킴으로써 심미성을 증대시키고, 상기 톱니 형상의 굴곡에 갖추어진 경사면의 각도는 25도 내지 80도 미만으로 가공된 패턴 레이어(7)(Pattern Layer);
및 상기 패턴 레이어(7) 위에 적층 되어 외부 미세 먼지나 빗물이 태양 전지(1)나, 봉지재(3), 패턴 레이어(7)로 인입되지 않도록 하는 전면 레이어(11)로 이루어지며,
상기 패턴 레이어(7)는 불투명한 재질로 이루어지고,
톱니 형상으로 가공된 상기 패턴 레이어(7)의 밑면에는 패턴 레이어(7)의 밑면 색상을 변화시키기 위해,
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중 어느 한 성분으로 제1 증착층(13)이 증착되고, 상기 제1 증착층(13) 위에는
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중 제1 증착층(13)에 사용된 성분을 제외한 어느 한 성분으로 구성된 제2 증착층(15)이 증착되며,
상기 패턴 레이어(7) 위에는 불투명한 재질의 헤이즈 레이어(9)(Haze Layer)가 코팅(Coating)되고,
순차적으로 증착된 상기 제1 증착층(13) 및 제2 증착층(15)이 골드(Gold) 또는 노랑 색상을 가질 경우 제2 증착층(15) 위에는,
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중 제1 증착층(13)이나 제2 증착층(15)에 사용된 성분을 제외한 어느 한 성분으로 구성된 제3 증착층이 추가 증착되며,
상기 봉지재(3)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)나 POE(Poly Olefin Elastomer) 또는 PVB(PolyVinyl Butyral)로 가공되고,
상기 후면 레이어(5)는 유리나, 입사된 태양광의 반사나 유출을 줄이고 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백시트(Back Sheet)로 구성되며,
상기 패턴 레이어(7)는 모재로서 에폭시(Epoxy)나 아크릴(Acrylic), 또는 우레탄(Urethane)를 사용하며, 경화제에는 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제와, 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제, 및 티오에테르(Thioether) 계열의 산화 방지제가 혼합되어 플라스틱 수지의 내구성을 확보하고,
상기 페놀 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.5wt% 이상이고, 상기 인산염 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.2wt% 이상이며, 상기 티오에테르 계열의 산화 방지제는 패턴 레이어(7)의 0.1wt% 이상이며,
상기 패턴 레이어(7)에는 이온 흡착제가 추가되어 수분이나 산화에 의해 발생 되는 불순물을 흡착하고 이온의 부식으로 인해 패턴 레이어(7)의 내구성 및 광투과율이 저하됨을 방지하며,
상기 헤이즈 레이어(9)는 플라스틱이나 유리 볼이 함유된 수지로 이루어지며, 상기 전면 레이어(11)는 투명한 플라스틱 수지인 PE(Polyethylene), PEEK(Polyetheretherketon), PEI(Polyetherimide), PEN(Polyethylenenaphthalate), PES(Polyethersulfone), PET(Polyethyleneterephtalate), PI(Polyimide), PO(Polyolefin), PMMA(Polymethylmethacrylate), PSF(Polysulfone), PVA(Polyvinyl alcohol), PVCi(Polyvinylcinnamate), 또는 TAC(Triacetylcellulose)로 제작된 것을 특징으로 하는 패턴 글라스를 활용하고 발전 기능을 가지며 심미성이 증대된 태양광 모듈.
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