KR102075692B1 - 내부가 은폐되어진 태양광 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 내부가 은폐되어진 태양광 모듈은 입사된 태양 광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지의 표면에 덮어 씌워져 상기 태양 전지를 밀봉함으로써 상기 태양 전지 안으로 빗물이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재; 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지 위에 얹혀져 외부 충격으로부터 상기 태양 전지의 윗면을 보호하고 빗물이나 이물질이 봉지재로 감싼 태양 전지 안으로 유입됨을 방지하는 상부 유리; 및 컬러 색상을 지닌 레이어(Layer) 층으로 입사된 태양광을 상부 유리 방향으로 투과시키고 컬러 색상을 통해 하부에 배치된 상부 유리와 봉지재로 밀봉된 태양 전지가 외부에서 보이지 않도록 하는 컬러 레이어(Color Layer)층으로 이루어지고, 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지의 밑면에는 태양 전지의 발전 효율을 향상시키기 위해 태양 전지를 통과한 태양광을 다시 태양 전지 방향으로 반사시키는 백시트(Back Sheet)가 장착되거나 외부 충격이나 빗물로부터 태양 전지의 하부를 보호하기 위해 하부 유리가 장착된다.
Description
본 발명은 내부가 은폐되어진 태양광 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 모듈의 윗면을 특정 색상의 컬러 레이어(Color Layer)로 가공하여 태양광 모듈의 내부를 은폐시킨 태양광 모듈에 관한 것이다.
최근 지구 환경 문제와, 화석 에너지의 고갈, 원자력 발전 후 폐기물 처리, 및 신규 발전소 건설에 따른 위치 선정 등의 문제로 인하여 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해·무한한 에너지원인 태양 전지에 대한 연구 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.
이때, 상기 태양 전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시킨 다음 전기 에너지를 얻어내는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있는바, 상기 태양 전지는 일반적으로 태양광 전지를 일컫는다.
상기 태양 전지는 통상적으로 다이오드와 같이, P형 반도체와 N형 반도체의 접합 구조를 가진다.
상기 태양 전지에 태양광이 입사되면, 태양광과 태양 전지의 상호 작용으로 태양 전지에 전류가 흐르게 된다.
한편, 상기와 같은 구조로 이루어진 태양 전지는 통상적으로 태양광을 수직으로 전달받을 수 있도록 건물의 옥상이나 지붕 등에 일정 각도로 설치되는데, 요즘 같이 다세대로 이루어진 고층 빌딩의 경우 건물의 옥상이나 지붕 등의 공간에 제약이 있어 상기 태양 전지를 설치하기에 무리가 있었다.
따라서, 근래에는 건축물의 외벽에 태양 전지를 설치하여 전기 에너지를 발생할 수도 있으나, 태양 전지가 갖는 특유의 색상 때문에 건물 미관과 도시 미관이 어두어질 수 있다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1266103"호의 "태양 전지 모듈 및 그 제조 방법"이 출원되어 등록되었는데, 상기 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법은 태양광이 투과되는 전면 기판과, 상기 전면 기판 위에 형성되는 투명 전극층, 상기 투명 전극층 위에 형성되는 광전 변환층, 상기 광전 변환층 위에 형성되는 후면 전극층을 포함하는 광발전층, 상기 전면 기판의 가장자리 부근에서 상기 전면 기판과 상기 투명 전극층 상기 후면 전극층 위에 도포되는 배리어층, 상기 광발전층에 도포되는 봉지재, 및 상기 봉지재에 적층되는 후면 기판을 포함한다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈이 가진 특유의 색상으로 인해 건물 미관이나 도시 미관이 어두워지는 문제점을 해소할 수 있는 내부가 은폐되어진 태양광 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부가 은폐되어진 태양광 모듈은 입사된 태양 광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지의 표면에 덮어 씌워져 상기 태양 전지를 밀봉함으로써 상기 태양 전지 안으로 빗물이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재; 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지 위에 얹혀져 외부 충격으로부터 상기 태양 전지의 윗면을 보호하고 빗물이나 이물질이 봉지재로 감싼 태양 전지 안으로 유입됨을 방지하는 상부 유리; 및 컬러 색상을 지닌 레이어(Layer) 층으로 상기 상부 유리 위에 얹혀져 입사된 태양광을 상부 유리 방향으로 투과시키고 컬러 색상을 통해 하부에 배치된 상부 유리와 봉지재로 밀봉된 태양 전지가 외부에서 보이지 않도록 하는 컬러 레이어(Color Layer)층으로 이루어지고, 상기 봉지재로 밀봉된 태양 전지의 밑면에는 태양 전지의 발전 효율을 향상시키기 위해 태양 전지를 통과한 태양광을 다시 태양 전지 방향으로 반사시키는 백시트(Back Sheet)가 장착되거나 외부 충격이나 빗물로부터 태양 전지의 하부를 보호하기 위해 하부 유리가 장착된다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내부가 은폐되어진 태양광 모듈은 전기를 생산하는 태양 전지를 봉지재로 감싸 태양 전지 안으로 빗물이나 이물질이 들어감을 1차적으로 차단하였다.
또한, 상기 봉지재로 감싼 태양 전지 밑면에 하부 유리를 받치고 봉지재로 감싼 태양 전지 위에 상부 유리를 얹힘으로써 태양 전지를 외부 충격으로부터 보호하고, 태양 전지 안으로 빗물이나 이물질이 들어감을 2차적으로 차단하였다.
또, 본 발명은 상부 유리 위에 컬러 레이어층을 얹혀 태양 전지와 배선이 외부 노출되지 않도록 함으로써 태양광 모듈을 건물이나 태양광 발전 부지에 설치하였을 때 건물 미관이나 부지 미관을 보다 미려하게 변화시킬 수 있다.
도면 1은 본 발명의 종단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 내부가 은폐되어진 태양광 모듈은 도면 1에 도시한 바와 같이, 입사된 태양 광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(1)와; 상기 태양 전지(1)의 표면에 덮어 씌워져 상기 태양 전지(1)를 밀봉함으로써 상기 태양 전지(1) 안으로 빗물이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재(3); 상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1) 위에 얹혀져 외부 충격으로부터 상기 태양 전지(1)의 윗면을 보호하고 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 감싼 태양 전지(1) 안으로 유입됨을 방지하는 상부 유리(5); 및 컬러 색상을 지닌 레이어(Layer) 층으로 상기 상부 유리(5) 위에 얹혀져 입사된 태양광을 상부 유리(5) 방향으로 투과시키고 컬러 색상을 통해 하부에 배치된 상부 유리(5)와 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)가 외부에서 보이지 않도록 하는 컬러 레이어(Color Layer)층(7)으로 이루어지고, 상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면에는 태양 전지(1)의 발전 효율을 향상시키기 위해 태양 전지(1)를 통과한 태양광을 다시 태양 전지(1) 방향으로 반사시키는 백시트(9)(Back Sheet)가 장착되거나 외부 충격이나 빗물로부터 태양 전지(1)의 하부를 보호하기 위해 하부 유리(11)가 장착된다.
상기 백시트(9)의 윗면은 태양광이 반사되거나 유출됨을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양광이 굴절되고, 그 경로가 연장되어 태양 전지(1)에 빛을 가두게 된다.
상기 백시트(9)는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스 수지와, 루타일형 이산화티탄, 및 벤족사졸(Benzoxazol)계 형광증백제를 포함하고, 상기 루타일형 이산화티탄은 백시트(9)의 전체 중량을 기준으로 10중량% 내지 20 중량%를 포함하며, 상기 벤족사졸계 형광증백제는 100ppm 내지 900ppm이 포함된다.
상기 태양 전지(1)를 감싸고 있는 봉지재(3)의 윗면에는 시간이 경과됨에 따라 봉지재(3)가 부식되거나 마모되지 않도록 금속 산화막(13)이 접착되고, 상기 금속 산화막(13)은 
나 
또는 
중 어느 하나를 사용한다.
상기 태양 전지(1)를 감싸고 있는 봉지재(3)의 윗면에는 접착재인 폴리머(Polymer)가 코팅되고, 상기 폴리머 위에는 상기 금속 산화막(13)이 접착된다.
상기 봉지재(3)는 에틸렌비닐아세테이트(Ehtylene Vinyl Acetate: EVA) 공중합체와 가교를 위한 유기과산화물로 이루어진 조성물을 시트(Sheet) 형태로 제작한 것으로서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 공중합체에 포함된 비닐아세테이트 함량은 에틸렌비닐아세테이트 공중합체의 25 중량% 내지 50 중량%이다.
또한, 상기 봉지재(3)에는 가교조제나 접착 보조제, 광안정제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
상기 컬러 레이어층(7)에는 컬러 레이어층(7)으로 입사된 빛의 확산 투과율(Haze)을 높이기 위해 직경이 2um 내지 50um인 아크릴 볼(17)(Acryl Ball)이 첨가된다.
상기 컬러 레이어층(7)은 에폭시(Epoxy) 계열이나 아크릴(Acryl) 계열의 수지로 구성된 모재와 경화제 및 무기 안료 또는 유기 안료가 혼합된 플라스틱 수지로서, 상기 에폭시 계열의 수지로는 방향성 에폭시(Aromatic Epoxy)나 지방족 고리 에폭시(Cycloaliphatic Epoxy)를 사용하며, 상기 경화제에는 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제와, 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제, 및 티오에테르(Thioether) 계열의 산화 방지제가 혼합되어 컬러 레이어층(7)의 내구성을 확보한다.
상기 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.5wt% 이상이고, 상기 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.2wt% 이상이며, 상기 티오에테르 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.1wt% 이상이다.
또한, 상기 무기 안료는 산화티탄(Titanium Dioxide)이나, 티탄 옐로우, 산화철계 안료, 군청, 크롬산 납계 안료, 카드늄계 안료 중 어느 1개 이상을 혼합하여 사용한다.
상기 티탄 옐로우는 니켈 안티몬 티탄 옐로우(
)나 크롬 안티몬 티탄 옐로우(
) 중 어느 1개를 사용하고, 상기 산화철계 안료는 황색 산화철(
)이나 벵가라(
), 아연 페라이트(
), 및 철흑(
) 중 어느 1개를 사용하며, 상기 크롬산 납계 안료는 황연이나 크롬 오렌지, 몰리브덴레드 중 어느 1개를 사용한다.
상기 유기 안료는 아조계 안료나 프탈로시아닌 안료 또는 축합다환 안료 중 어느 1개 이상을 혼합하여 사용한다.
상기 아조계 안료는 아조레이크 안료(Azo Lake Pigments)나 디아릴라이드 안료(Diarylide Pigments) 또는 벤즈이미다즐론 안료(Benzimidazolone Pigments) 중 어느 1개를 사용한다.
상기 프탈로시아닌 안료는 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine Blue) 안료나 프탈로시아닌 그린(Phtalocyanine Green) 안료 중 어느 1개를 사용한다.
상기 축합다환 안료는 이소인돌리돈(Isoindolinone Pigment) 안료나 퀴노프탈론(Quinophtalone Pigments) 안료 또는 페릴렌계(Perylene Pigments) 안료 중 어느 1개를 사용한다.
상기 컬러 레이어층(7)은 마스터 배치(Master Batch) 공정을 이용하여 에폭시(Epoxy) 계열이나 아크릴(Acryl) 계열의 수지에 안료를 착색한 다음, 압출기나 믹스 롤링(Mixing Rolling) 장치를 이용하여 판 형태로 가공된다.
상기 태양 전지(1)는 예를 들어, 입사되는 태양광을 굴절 및 반사시키기 위해 아래 면이 표면 조직화(Texturing)된 제1 TCO(Transparent Conductive Oxide)층과, 상기 제1 TCO층의 아랫면에 배치된 상태에서 입사된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 a-Si(amorphous-Silicon)층, 상기 a-Si층의 아랫면에 배치되고 태양광을 굴절 및 반사하여 가두기 위해 윗면이 표면 조직화된 제2 TCO(Transparent Conductive Oxide)층, 및 상기 제2 TCO층의 아랫면에 배치된 상태에서 태양 전지(1)에서 발생한 광기전력을 외부 인출하기 위한 실버(Silver)층이 갖추어진다.
또한, 상기 a-Si층의 중간에는 a-Si층의 내부에서 태양 광이 반사되도록 중간 반사층 역할을 하는 c-Si핀층이 갖추어진다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내부가 은폐되어진 태양광 모듈은 전기를 생산하는 태양 전지(1)를 봉지재(3)로 감싸 태양 전지(1) 안으로 빗물이나 이물질이 들어감을 1차적으로 차단하였다.
또한, 상기 봉지재(3)로 감싼 태양 전지(1) 밑면에 하부 유리(11)를 받치고 봉지재(3)로 감싼 태양 전지(1) 위에 상부 유리(5)를 얹힘으로써 태양 전지(1)를 외부 충격으로부터 보호하고, 태양 전지(1) 안으로 빗물이나 이물질이 들어감을 2차적으로 차단하였다.
또, 본 발명은 상부 유리(5) 위에 컬러 레이어층(7)을 얹혀 태양 전지(1)와 배선이 외부 노출되지 않도록 함으로써 태양광 모듈을 건물이나 태양광 발전 부지에 설치하였을 때 건물 미관이나 부지 미관을 보다 미려하게 변화시킬 수 있다.
1. 태양 전지 3. 봉지재
5. 상부 유리 7. 컬러 레이어층
9. 백시트 11. 하부 유리
13. 금속 산화막 17. 아크릴 볼
5. 상부 유리 7. 컬러 레이어층
9. 백시트 11. 하부 유리
13. 금속 산화막 17. 아크릴 볼
Claims (3)
- 입사된 태양 광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지(1)와;
상기 태양 전지(1)의 표면에 덮어 씌워져 상기 태양 전지(1)를 밀봉함으로써 상기 태양 전지(1) 안으로 빗물이나 이물질이 유입되지 않도록 하는 봉지재(3);
상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1) 위에 얹혀져 외부 충격으로부터 상기 태양 전지(1)의 윗면을 보호하고 빗물이나 이물질이 봉지재(3)로 감싼 태양 전지(1) 안으로 유입됨을 방지하는 상부 유리(5);
및 컬러 색상을 지닌 레이어(Layer) 층으로 상기 상부 유리(5) 위에 얹혀져 입사된 태양광을 상부 유리(5) 방향으로 투과시키고 컬러 색상을 통해 하부에 배치된 상부 유리(5)와 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)가 외부에서 보이지 않도록 하는 컬러 레이어(Color Layer)층(7)으로 이루어지고,
상기 봉지재(3)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면에는 태양 전지(1)의 발전 효율을 향상시키기 위해 태양 전지(1)를 통과한 태양광을 다시 태양 전지(1) 방향으로 반사시키는 백시트(9)(Back Sheet)가 장착되거나 외부 충격이나 빗물로부터 태양 전지(1)의 하부를 보호하기 위해 하부 유리(11)가 장착되며,
상기 컬러 레이어층(7)에는 컬러 레이어층(7)으로 입사된 빛의 확산 투과율(Haze)을 높이기 위해 직경이 2um 내지 50um인 아크릴 볼(17)(Acryl Ball)이 첨가되고,
상기 태양 전지(1)를 감싸고 있는 봉지재(3)의 윗면에는 시간이 경과됨에 따라 봉지재(3)가 부식되거나 마모되지 않도록 금속 산화막(13)이 접착되고,
상기 금속 산화막(13)은나
또는
중 어느 하나를 사용하며,
상기 태양 전지(1)를 감싸고 있는 봉지재(3)의 윗면에는 접착재인 폴리머(Polymer)가 코팅되고,
상기 폴리머 위에는 상기 금속 산화막(13)이 접착되며,
상기 컬러 레이어층(7)은 에폭시(Epoxy) 계열이나 아크릴(Acryl) 계열의 수지로 구성된 모재와 경화제 및 무기 안료 또는 유기 안료가 혼합된 플라스틱 수지로서, 상기 에폭시 계열의 수지로는 방향성 에폭시(Aromatic Epoxy)나 지방족 고리 에폭시(Cycloaliphatic Epoxy)를 사용하며,
상기 경화제에는 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제와, 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제, 및 티오에테르(Thioether) 계열의 산화 방지제가 혼합되어 컬러 레이어층(7)의 내구성을 확보하고,
상기 페놀(Phenol) 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.5wt% 이상이며,
상기 인산염(Phosphate) 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.2wt% 이상이고,
상기 티오에테르 계열의 산화 방지제는 컬러 레이어층(7)의 0.1wt% 이상이며,
상기 무기 안료는 산화티탄(Titanium Dioxide)이나, 티탄 옐로우, 산화철계 안료, 군청, 크롬산 납계 안료, 카드늄계 안료 중 어느 1개 이상을 혼합하여 사용하고,
상기 티탄 옐로우는 니켈 안티몬 티탄 옐로우()나 크롬 안티몬 티탄 옐로우(
) 중 어느 1개를 사용하며,
상기 산화철계 안료는 황색 산화철()이나 벵가라(
), 아연 페라이트(
), 및 철흑(
) 중 어느 1개를 사용하고,
상기 크롬산 납계 안료는 황연이나 크롬 오렌지, 몰리브덴레드 중 어느 1개를 사용하며,
상기 백시트(9)는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스 수지와, 루타일형 이산화티탄, 및 벤족사졸(Benzoxazol)계 형광증백제를 포함하고,
상기 루타일형 이산화티탄은 백시트(9)의 전체 중량을 기준으로 10중량% 내지 20 중량%를 포함하며,
상기 봉지재(3)는 에틸렌비닐아세테이트(Ehtylene Vinyl Acetate: EVA) 공중합체와 가교를 위한 유기과산화물로 이루어진 조성물을 시트(Sheet) 형태로 제작한 것으로서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 공중합체에 포함된 비닐아세테이트 함량은 에틸렌비닐아세테이트 공중합체의 25 중량% 내지 50 중량%이고,
상기 봉지재(3)에는 가교조제나 접착 보조제, 광안정제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 중 어느 하나가 포함되며,
상기 유기 안료는 아조계 안료나 프탈로시아닌 안료 또는 축합다환 안료 중 어느 1개 이상을 혼합하여 사용하고,
상기 아조계 안료는 아조레이크 안료(Azo Lake Pigments)나 디아릴라이드 안료(Diarylide Pigments) 또는 벤즈이미다즐론 안료(Benzimidazolone Pigments) 중 어느 1개를 사용하며,
상기 프탈로시아닌 안료는 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine Blue) 안료나 프탈로시아닌 그린(Phtalocyanine Green) 안료 중 어느 1개를 사용하고,
상기 축합다환 안료는 이소인돌리돈(Isoindolinone Pigment) 안료나 퀴노프탈론(Quinophtalone Pigments) 안료 또는 페릴렌계(Perylene Pigments) 안료 중 어느 1개를 사용하며,
상기 컬러 레이어층(7)은 마스터 배치(Master Batch) 공정을 이용하여 에폭시(Epoxy) 계열이나 아크릴(Acryl) 계열의 수지에 안료를 착색한 다음, 판 형태로 가공되고,
상기 태양 전지(1)는 입사되는 태양광을 굴절 및 반사시키기 위해 아래 면이 표면 조직화(Texturing)된 제1 TCO(Transparent Conductive Oxide)층과, 상기 제1 TCO층의 아랫면에 배치된 상태에서 입사된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 a-Si(amorphous-Silicon)층, 상기 a-Si층의 아랫면에 배치되고 태양광을 굴절 및 반사하여 가두기 위해 윗면이 표면 조직화된 제2 TCO(Transparent Conductive Oxide)층, 및 상기 제2 TCO층의 아랫면에 배치된 상태에서 태양 전지(1)에서 발생한 광기전력을 외부 인출하기 위한 실버(Silver)층이 갖추어지며, 상기 a-Si층의 중간에는 a-Si층의 내부에서 태양 광이 반사되도록 중간 반사층 역할을 하는 c-Si핀층이 갖추어지는 것을 특징으로 하는 내부가 은폐되어진 태양광 모듈. - 삭제
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| KR102688219B1 (ko) | 2023-06-26 | 2024-07-25 | 주식회사 미광이앤씨 | 천공 시트를 이용한 디자인 태양광 모듈 |
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