KR102026101B1 - 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양전지 모듈은 전면에 형성된 제1 전극 및 후면에 형성된 제2 전극이 서로 대각선 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 중첩되어 전기적으로 연결된 복수의 제1 태양전지; 및 후면에 제3 전극이 형성되고, 상기 복수의 제1 태양전지 중 어느 하나의 제1 전극에 상기 제3 전극이 중첩되어 상기 복수의 제1 태양전지에 전기적으로 연결된 제2 태양전지를 포함하며, 상기 제2 태양전지는 전면으로부터 후면까지 관통하는 전극 홀이 형성되고, 상기 전극 홀은 전극 재료가 충진되어 상기 제2 태양전지의 후면 측에 배치되는 제4 전극이 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이는 전극 홀을 통해 태양전지의 전극을 후면 측에 배치시킴으로써, 회로를 구성할 때 전/후면의 연결없이 후면에서 바로 연결이 가능한 장점이 있다.
이러한 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이는 전극 홀을 통해 태양전지의 전극을 후면 측에 배치시킴으로써, 회로를 구성할 때 전/후면의 연결없이 후면에서 바로 연결이 가능한 장점이 있다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이에 관한 것으로, 구체적으로는 전극 홀을 통해 태양전지의 전극을 후면 측에 배치시킴으로써, 회로를 구성할 때 전/후면의 연결없이 후면에서 바로 연결이 가능한 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이에 관한 것이다.
태양광 발전은 오염이 없으며 지속 가능한 에너지라는 측면에서 사회 경제적 중요성을 가지게 되었고, 2014년 이후 세계적으로 태양전지의 연구 개발 투자가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 태양전지 연구개발 과정에서 실리콘 태양전지의 효율은 한계치에 도달하였다. 실리콘 태양전지의 제조 단가가 상승하게 되면서 효율 향상의 문제 이외에도 단가 절감이 필수적이다. 태양광 발전 단가에는 태양전지 모듈의 가격 이외에도 토지 비용을 포함한 시스템 설치 비용 및 유지 비용 등이 있다. 따라서 태양광 발전단가를 줄이기 위해 태양전지의 고출력을 위한 고밀도, 고효율화 기술이 필요하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고효율, 고출력을 위한 새로운 태양전지 연결 방식인 슁글드 모듈(Shingled Module) 제작기술은 태양전지를 분할하고, 분할된 태양전지를 접합하여 직렬 또는 병렬로 연결하는 기술이다. 여기서, 슁글드 모듈(1')을 구성하는 태양전지들(10)은 전기적 양극(11)과 음극(12)이 각각 전면 및 후면으로 나뉘어 배치되고, 전기적으로 연결되기 위해 전극 영역(11, 12)이 서로 중첩되게 접합된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 슁글드 모듈(1')은 회로 구성 단계에서 수평 방향으로 직렬 연결될 수 있으며, 이와 같이 수평으로 직렬 연결되어 회로를 구성하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 태양전지 전면과 태양전지 후면이 서로 연결되어야 한다.
이때, 전면 및 후면은 도체로 연결되는데, 이 전극간의 연결에 사용되는 띠 형태의 도체는 인터커넥션 리본(Interconnection Ribbon)(30)이라고 칭해질 수 있다. 도 2를 참조하면, 이러한 인터커넥션 리본(30)은 회로 구성을 위해 버스 리본(Bus Ribbon)(40)에 의해 연결될 수 있고, 버스 리본(40)은 전류가 이동하도록 외부의 부하와 연결될 수 있다.
여기서, 도 3을 참조하면, 종래의 슁글드 모듈을 이용하여 회로를 구성할 때, 인터커넥션 리본(30)의 일단을 태양전지 전면의 전극(11)에 연결하는 공정, 인터커넥션 리본(30)을 휘게 하여 인터커넥션 리본의 타단이 태양전지 후면에 연결되게 하는 공정 등이 행해진다. 이러한 공정들은 모듈 제조 공정 시간의 많은 부분을 차지하기 때문에 원가 절감이 어려워 수익성이 악화되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양전지들을 전기적으로 연결하여 직/병렬 회로를 구성한 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이를 제조함에 있어서, 서로 다른 두 개 이상의 태양전지 구조 기술을 하나의 제품에 적용시키는 기술이며, 전극 홀을 통해 태양전지의 전극을 후면 측에 배치시킴으로써, 회로를 구성할 때 전/후면의 연결없이 후면에서 바로 연결이 가능하게 되어 공정 시간을 단축할 수 있는 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전면에 형성된 제1 전극 및 후면에 형성된 제2 전극이 서로 대각선 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 중첩되어 전기적으로 연결된 복수의 제1 태양전지; 및 후면에 제3 전극이 형성되고, 상기 복수의 제1 태양전지 중 어느 하나의 제1 전극에 상기 제3 전극이 중첩되어 상기 복수의 제1 태양전지에 전기적으로 연결된 제2 태양전지를 포함하며, 상기 제2 태양전지는 전면으로부터 후면까지 관통하는 전극 홀이 형성되고, 상기 전극 홀은 전극 재료가 충진되어 상기 제2 태양전지의 후면 측에 배치되는 제4 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되는 태양전지 어레이로서, 상기 복수의 태양전지 모듈은, 전면에 형성된 제1 전극 및 후면에 형성된 제2 전극이 서로 대각선 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 중첩되어 전기적으로 연결된 복수의 제1 태양전지; 및 후면에 제3 전극이 형성되고, 상기 복수의 제1 태양전지 중 어느 하나의 제1 전극에 상기 제3 전극이 중첩되어 상기 복수의 제1 태양전지에 전기적으로 연결된 제2 태양전지를 포함하며, 상기 제2 태양전지는 전면으로부터 후면까지 관통하는 전극 홀이 형성되고, 상기 전극 홀은 전극 재료가 충진되어 상기 제2 태양전지의 후면 측에 배치되는 제4 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 어레이를 제공한다.
여기서, 상기 제4 전극은 둘 이상이 상기 제2 태양전지의 길이 방향으로 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4 전극은 전도체가 부착되며, 상기 복수의 태양전지 모듈은 상기 전도체에 접합되는 버스 리본에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이는 서로 다른 태양전지 구조가 하나의 모듈에 적용되게 제작한 것으로, 태양전지들을 연결하여 태양전지 모듈을 구성할 때, 좌측단에 배치된 제2 태양전지의 제4 전극 위치가 후면 측에 배치되기 때문에, 태양전지 모듈들을 직렬 연결하여 회로를 구성할 때, 인터커넥션 리본을 사용하여 전/후면을 연결할 필요가 없고, 후면의 제4 전극으로 전도체 및 버스 리본이 바로 연결이 가능하게 구성된다.
따라서, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양전지 어레이는 종래의 태양전지 모듈에 비해 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 연결을 위해 필요한 공간을 줄일 수 있기 때문에 설치 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 태양전지 어레이를 도시한 배면도이다.
도 3은 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 정면도 및 "c"를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 어레이를 도시한 배면도이다.
도 7은 도 1에서 제4 전극에 전도체가 부착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 태양전지 어레이를 도시한 배면도이다.
도 3은 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 정면도 및 "c"를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 어레이를 도시한 배면도이다.
도 7은 도 1에서 제4 전극에 전도체가 부착된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 도시한 정면도 및 "c"를 확대한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 어레이를 도시한 배면도이고, 도 7은 도 1에서 제4 전극에 전도체가 부착된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈(1)을 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(1)은 절단된 태양전지끼리 전극 영역이 중첩되도록 ECA(Electrically Conductive Adhesive) 등에 의해 접합되어 전기적 회로가 구성되는 슁글드 태양전지 모듈로서, 복수의 제1 태양전지(100) 및 제2 태양전지(200)를 포함하여 구성된다. 여기서, 태양전지는 단면 수광형 또는 양면 수광형 태양전지일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(1)은 복수의 제1 태양전지(100) 및 제2 태양전지(200)와 같이 서로 다른 두 개의 태양전지 구조를 하나의 태양전지 모듈에 적용시킨 기술이며, 이를 통해 회로를 구성할 때 전/후면의 연결없이 후면에서 바로 연결이 가능하게 되어 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 연결을 위해 필요한 공간을 줄일 수 있기 때문에 설치 효율성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 복수의 제1 태양전지(100) 각각은 전면에 형성된 제1 전극(110) 및 후면에 형성된 제2 전극(120)을 포함한다. 여기서, 제1 태양전지(100)에 형성된 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 서로 대각선 방향으로 배치되고, 복수의 제1 태양전지(100)는 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 서로 중첩되어 전기적으로 직렬 연결된다.
한편, 제2 태양전지(200)는 후면에 제3 전극(210)이 형성된다. 여기서, 제2 태양전지(200)의 제3 전극(210)은 복수의 제1 태양전지(100) 중 어느 하나의 제1 전극(110)에 중첩될 수 있다.
구체적으로, 직렬 연결된 복수의 제1 태양전지(100) 중에서 좌측단에 배치된 제1 태양전지(100)의 경우 제2 전극(120)과 중첩되지 않은 제1 전극(110)이 배치되기 때문에, 제2 태양전지(200)의 제3 전극(210)은 제2 전극(120)과 중첩되지 않은 제1 전극(110)에 중첩될 수 있다. 결과적으로, 제2 태양전지(200)는 제3 전극(210)이 제1 전극(110)에 중첩됨으로써 복수의 제1 태양전지(100)에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 제2 태양전지(200)는 전면으로부터 후면까지 관통하는 전극 홀(220)이 형성된다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 태양전지(200)에 형성되는 전극 홀(220)은 둘 이상일 수 있으며, 둘 이상의 전극 홀(220)은 제2 태양전지(200)의 길이 방향으로 미리 정해진 간격만큼 이격되어 형성될 수 있다.
이러한 전극 홀(220)은 전극 재료가 충진될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 홀(220)은 전면에서부터 후면까지 관통 형성되기 때문에 전극 홀(220)을 통해 형성되는 전극은 제2 태양전지(200)의 후면 측으로 연장되게 형성될 수 있다. 이로 인해, 제2 태양전지(200)는 후면 측에 배치되는 제4 전극(221)이 형성될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 전극(221) 각각은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 복수의 제1 태양전지(100) 및 제2 태양전지(200) 간의 전류 값은 서로 동등하거나, 차이값이 ±10% 이내의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 제1 태양전지(100) 및 제2 태양전지(200) 간의 전압 값은 서로 동등하거나, 차이값이 ±10% 이내의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 직렬 연결된 복수의 제1 태양전지(100) 및 제2 태양전지(200) 각각은, 평평한 지면에 놓였을 때 지면에 대하여 대략 경사진 형태를 나타낸다.
한편, 도 6에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 어레이(2)는 복수의 태양전지 모듈(1)이 직렬 연결되어 구성된다. 여기서, 제2 전극(120)의 후면 측에 배치된 제4 전극(221)은 둘 이상이 제2 태양전지(200)의 길이 방향으로 이격되어 형성되고, 도 7에 도시된 바와 같이, 제4 전극(221)은 전도체(230)가 부착될 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 태양전지 모듈(1)은 전도체(230)에 접합되는 버스 리본(240)에 의해 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
즉, 태양전지들(100, 200)을 연결하여 태양전지 모듈(1)을 구성할 때, 좌측단에 배치된 제2 태양전지(200)의 제4 전극(221) 위치가 도 1에 도시된 종래의 태양전지 모듈(1)과는 달리 후면 측에 배치되도록 구성된다. 따라서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 태양전지 모듈들(1)을 직렬 연결하여 회로를 구성할 때, 인터커넥션 리본을 사용하여 전/후면을 연결할 필요가 없고, 후면의 제4 전극(221)으로 전도체(230) 및 버스 리본(240)이 바로 연결이 가능하게 구성되어 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 연결을 위해 필요한 공간을 줄일 수 있기 때문에 태양전지 모듈 및 태양전지 어레이를 좀 더 효율적으로 설치할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
1 : 태양전지 모듈 2 : 태양전지 어레이
100 : 복수의 제1 태양전지 110 : 제1 전극
120 : 제2 전극 200 : 제2 태양전지
210 : 제3 전극 220 : 전극 홀
221 : 제4 전극 230 : 전도체
240 : 버스 리본
100 : 복수의 제1 태양전지 110 : 제1 전극
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210 : 제3 전극 220 : 전극 홀
221 : 제4 전극 230 : 전도체
240 : 버스 리본
Claims (4)
- 삭제
- 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되는 태양전지 어레이로서,
상기 복수의 태양전지 모듈은,
전면에 형성된 제1 전극 및 후면에 형성된 제2 전극이 서로 대각선 방향으로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 중첩되어 전기적으로 연결된 복수의 제1 태양전지; 및
후면에 제3 전극이 형성되고, 상기 복수의 제1 태양전지 중 어느 하나의 제1 전극에 상기 제3 전극이 중첩되어 상기 복수의 제1 태양전지에 전기적으로 연결된 제2 태양전지를 포함하며,
상기 제2 태양전지는 전면으로부터 후면까지 관통하는 전극 홀이 형성되고, 상기 전극 홀은 전극 재료가 충진되어 상기 제2 태양전지의 후면 측에 배치되는 제4 전극이 형성되며,
상기 제4 전극은 둘 이상이 상기 제2 태양전지의 길이 방향으로 이격되어 형성되고,
상기 제4 전극은 전도체가 부착되며, 상기 복수의 태양전지 모듈은 상기 전도체에 접합되는 버스 리본에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 어레이. - 삭제
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210064540A (ko) | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 한국생산기술연구원 | 슁글드 고출력 모듈 및 그 제조방법 |
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2019
- 2019-02-28 KR KR1020190023571A patent/KR102026101B1/ko active IP Right Grant
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