KR102219790B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 외부로부터 빛을 입사받아 전기를 생산하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 각각에 접속하고, 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선; 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 전면에 배치되고, 빛을 투과하는 전면 투명 기판; 및 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 후면에 배치되는 후면 시트;를 포함하고, 태양 전지 모듈을 전면에서 보았을 때, 후면 시트는 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 외부로부터 빛을 입사받아 전기를 생산하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 각각에 접속하고, 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선; 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 전면에 배치되고, 빛을 투과하는 전면 투명 기판; 및 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 후면에 배치되는 후면 시트;를 포함하고, 태양 전지 모듈을 전면에서 보았을 때, 후면 시트는 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는다.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
아울러, 이와 같은 태양 전지는 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결되어, 전면 투명 기판과 후면 시트 사이에 열압착된 패널(panel) 형태의 태양 전지 모듈로 제작될 수 있다.
한편, 여러 개의 태양 전지를 서로 직렬 또는 병렬로 연결하기 위해 태양 전지 사이에 인터커넥터가 구비될 수 있는데, 이와 같은 인터커넥터가 시각적으로 인식되면, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 깔끔하게 보이도록 하는데 방해가 될 수 있다.
본 발명은 시각적으로 보다 깔끔하게 보일 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 외부로부터 빛을 입사받아 전기를 생산하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 각각에 접속하고, 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선; 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 전면에 배치되고, 빛을 투과하는 전면 투명 기판; 및 복수의 태양 전지 및 도전성 배선의 후면에 배치되는 후면 시트;를 포함하고, 태양 전지 모듈을 전면에서 보았을 때, 후면 시트는 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는다.
여기서, 후면 시트는 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 박막층을 포함하거나, 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 안료가 혼합된 유색 안료층을 포함할 수 있다.
일례로, 후면 시트는 유색 박막층을 포함하고, 유색 박막층의 후면에 절연성 재질의 제1 시트층 및 유색 박막층의 전면에 투명 절연성 재질의 제2 시트층을 더 포함할 수 있다.
이때, 제1, 2 시트층의 절연성 재질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
아울러, 제1 시트층은 백색 안료를 포함할 수 있다.
여기서, 유색 박막층은 금속 재질의 박막층으로 형성될 수 있고, 유색 박막층의 금속 재질은 알루미늄 또는 은 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
아울러, 제1, 2 시트층의 두께는 유색 박막층의 두께보다 클 수 있고, 일례로, 제1, 2 시트층의 두께는 80um ~ 120um 사이의 두께를 가지고, 유색 박막층의 두께는 0.5um ~ 50um 사이의 두께를 가질 수 있다.
다른 일례로, 후면 시트는 유색 안료층을 포함하고, 유색 안료층에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나의 절연성 재질에 유색 안료가 혼합될 수 있다.
이때, 유색 안료의 크기는 5um ~ 50um 사이의 직경 또는 길이를 가질 수 있으며, 유색 안료층에서 적어도 하나의 절연성 재질 대비 유색 안료의 함유량은 10vol% ~ 40 vol% 사이일 수 있다.
아울러, 유색 안료층의 후면에는 백색 절연성 재질의 제1 시트층을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 후면 시트의 유색 박막층 또는 유색 안료층은 태양 전지 모듈을 전면에서 보았을 때, 적어도 복수의 태양 전지 사이에 위치할 수 있다.
아울러, 도전성 배선은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 코어와 코어의 표면에 코팅되어 있고, 주석(Sn)을 포함하는 코팅층을 포함할 수 있다.
이와 같은 도전성 배선은 복수의 태양 전지가 전기적으로 연결된 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗어, 복수의 태양 전지 각각에 접속되는 제1 도전성 배선을 포함할 수 있다.
아울러, 이에 더불어, 도전성 배선은 복수의 태양 전지 사이에 이격되어 제1 도전성 배선과 교차하는 방향으로 길게 위치되고, 제1 도전성 배선이 접속되는 제2 도전성 배선을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 후면 시트가 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖도록 함으로써, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 깔끔하고 수려하게 할 수 있다.
도 1는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)의 단면은 후면 시트(50)에 대한 다양한 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일례에 따른 후면 시트(50)에서 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 형성된 영역을 설명하기 위한 도이다.
도 11은 본 발명에 따른 후면 시트(50)가 적용된 태양 전지 모듈(100)의 단면을 도시한 것이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)의 단면은 후면 시트(50)에 대한 다양한 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일례에 따른 후면 시트(50)에서 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 형성된 영역을 설명하기 위한 도이다.
도 11은 본 발명에 따른 후면 시트(50)가 적용된 태양 전지 모듈(100)의 단면을 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
도 1는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수의 태양 전지(10), 전면 투명 기판(40), 밀봉재(30) 및 후면 시트(50)를 포함할 수 있다.
복수의 태양 전지(10) 각각은 외부로부터 빛을 입사 받아 전기를 생산하는 기능을 한다.
이와 같은 복수의 태양 전지(10)는 도시되지는 않았지만, 외부로부터 입사된 빛을 정공과 전자로 분리하는 p-n 접합을 구비한 반도체층(미도시)을 포함할 수 있으며, 아울러, 정공과 전자로 분리된 캐리어를 수집하는 전극(미도시)을 구비할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 태양 전지(10)는 이미 알려진 바와 같이, 반도체 기판의 전면과 후면에 각각 전극을 구비하는 컨벤셔널 태양 전지나, 반도체 기판의 후면에 전극을 구비하는 후면 접합형 태양 전지 등이 있을 수 있다.
이와 같은 복수의 태양 전지는 서로 이격되어 위치하고, 아울러, 도시되지는 않았지만, 이와 같이 서로 이격된 복수의 태양 전지들(10)에는 복수의 태양 전지(10)를 직렬 또는 병렬 또는 직병렬의 형태로 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 배선(미도시)를 구비할 수 있다.
이와 같은 복수의 도전성 배선은 복수의 태양 전지(10)를 서로 전기적으로 연결하여, 복수의 태양 전지(10)를 전기적으로 연결되는 스트링을 구성할 수 있다. 이와 같은 복수의 도전성 배선은 적어도 복수의 태양 전지(10) 사이에 위치하여, 태양 전지 모듈(100)의 외관이 깔끔하게 보이도록 하는데, 방해가 될 수 있다.
전면 투명 기판(40)은 외부 환경으로부터 태양 전지(10)를 보호하기 위하여, 태양 전지(10)의 전면에 배치되되, 빛을 투과할 수 있는 재질일 수 있다. 일례로, 이와 같은 전면 투명 기판(40)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리나 투명 플라스틱 재질 등으로 형성될 수 있다.
이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 전면 투명 기판(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
밀봉재(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 밀봉재(30a)와 제2 밀봉재(30b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 밀봉재(30a)는 태양 전지(10)와 전면 투명 기판(40) 사이에 위치하고, 제2 밀봉재(30b)는 태양 전지(10)와 후면 시트(50) 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 밀봉재(30)는 태양 전지(10)와 전면 투명 기판(40) 사이 및 태양 전지(10)와 후면 시트(50) 사이에 위치하여, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
이를 위해, 이와 같은 밀봉재(30)는 투명한 재질이면 어떠한 것이라도 무방하며, 일례로, 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
후면 시트(50)는 태양 전지들(10)의 후면에 습기가 침투하는 것을 방지하고, 태양 전지들(10)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같은 전면 투명 기판(40), 제1 밀봉재(30a), 태양 전지(10), 제2 밀봉재(30b), 후면 시트(50)는 열압착 공정을 수반하는 라미네이션 공정에 의해 일체화되어 태양 전지 모듈(100)로 형성될 수 있다.
한편, 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 서로 이격되어 배치되는 복수의 태양 전지들 사이로 전술한 도전성 배선과 후면 시트(50)가 보여질 수 있다.
이때, 본 발명은 태양 전지 모듈(100)의 외관이 보다 수려하고 깔끔하게 보이도록 하기 위하여, 태양 전지들 사이로 보여지는 후면 시트(50)가 복수의 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 가지도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 마치 복수의 도전성 배선이 복수의 태양 전지 사이에 위치하지 않는 것처럼 착각하도록 할 수 있다.
이와 같이, 후면 시트(50)가 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 구조에 대해서는 먼저 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선의 접속 구조에 대해 살펴본 이후, 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명의 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 제1 예에 대한 사시도이다.
제1 예에 따른 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판(110)의 전면과 후면 각각에 전극(120)을 구비한 컨벤셔널 타입의 태양 전지일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 p-n 접합을 형성하는 반도체 기판(110)을 구비할 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)의 전면이나 후면 중 어느 하나의 면에 제1 도전형을 갖는 에미터부(미도시)가 위치하고, 나머지 하나의 면에 제1 도전형과 반대인 제2 도전형을 갖는 후면 전계부(미도시)가 위치할 수 있다.
아울러, 에미터부 및 후면 전계부 각각에 접속하는 전극(120)이 반도체 기판(110)의 전면 및 후면에 각각 위치할 수 있다.
여기서, 복수의 도전성 배선(200)은 복수의 태양 전지가 전기적으로 연결된 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗어, 복수의 태양 전지 각각에 접속될 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 도전성 배선(200)은 제1 태양 전지(C1)의 전면에 구비된 에미터부에 접속된 제1 도전형 전극(120)과 제2 태양 전지(C2)의 후면에 구비된 후면 전계부에 접속된 제2 도전형 전극(120)에 도전성 접착제를 통해 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 서로 직렬 연결될 수 있다.
이와 같은 복수의 도전성 배선(200)은 두께와 폭이 동일한 도전성 와이어 형태일 수 있으며, 6개 ~ 33개 정도 구비될 수 있다.
아울러, 이와 같은 복수의 도전성 배선(200) 각각은 도시되지는 않았지만, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 코어(미도시)와 코어의 표면에 코팅되어 있고, 주석(Sn)을 포함하는 코팅층(미도시)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 제2 예에 대한 사시도이고, 도 3에서는 태양 전지의 후면이 위로 향하도록 도시하였다.
제2 예에 따른 복수의 태양 전지 각각은 후면에만 전극(120)을 구비한 후면 컨텍형 타입의 태양 전지일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 반도체 기판(110)의 후면에 제1 도전형을 갖는 에미터부와 제2 도전형을 갖는 후면 전계부가 위치할 수 있다.
아울러, 에미터부 및 후면 전계부 각각에 접속하는 전극(120)이 반도체 기판(110)의 후면에만 위치할 수 있다.
아울러, 제2 예에 따른 복수의 도전성 배선(200)도, 제1 예에 따른 복수의 도전성 배선(200)과 같이, 복수의 태양 전지가 전기적으로 연결된 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗어, 복수의 태양 전지 각각에 접속될 수 있다.
다만, 제1 예와 비교하여, 태양 전지에 구비된 전극(120)의 위치가 달라, 제1 예에 따른 복수의 도전성 배선(200)과 달리, 제2 예에 따른 복수의 도전성 배선(200)이 각 태양 전지의 후면에만 접속할 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 도전성 배선(200)은 제1 태양 전지(C1)의 후면에 구비된 제1 도전형 전극(120)과 제2 태양 전지(C2)의 후면에 구비된 제2 도전형 전극(120)에 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 서로 직렬 연결될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 서로 직렬 연결하는 도전성 배선(200)의 길이는 두 개의 태양 전지에 구비된 반도체 기판(110)의 길이의 합보다 클 수 있으며, 도전성 접착제를 통하여, 각 태양 전지의 전극(120)에 접속될 수 있고, 아울러, 폭이 두께보다 큰 도전성 리본 형태일 수 있으며, 6개 ~ 33개 정도 구비될 수 있다.
복수의 도전성 배선(200) 각각은 제1 예에서 설명한 바와 같은 코어와 코팅층을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링의 제3 예에 대한 사시도이고, 도 4에서는 태양 전지의 후면이 위로 향하도록 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제3 예에 따른 복수의 태양 전지 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 후면에만 전극(120)을 구비한 후면 컨텍형 타입의 태양 전지일 수 있다.
다만, 제3 예에 따른 도전성 배선(200)은 복수의 태양 전지가 전기적으로 연결된 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗어, 복수의 태양 전지 각각에 접속되는 제1 도전성 배선(210) 이외에, 복수의 태양 전지 사이에 이격되어 제1 도전성 배선(210)과 교차하는 방향으로 길게 위치되고, 제1 도전성 배선(210)이 접속되는 제2 도전성 배선(220)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 제3 예에서 제1 도전성 배선(210)의 길이는 앞선 제2 예에서의 도전성 배선(200)의 길이보다 짧고, 제1 도전성 배선(210) 각각은 서로 이격되어 제1 태양 전지(C1)의 제1 도전형 전극(120) 및 제2 태양 전지(C2)의 제2 도전형 전극(120)에 접속될 수 있다.
아울러, 이와 같이 제1 태양 전지(C1)에 접속된 제1 도전성 배선(210)과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 제1 도전성 배선(210)은 제2 도전성 배선(220)에 공통으로 접속될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 앞선 제1 예에서 설명한 바와 같이, 코어와 코팅층을 포함하여 구비될 수 있다.
한편, 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 볼 때, 이와 같은 도전성 배선(200)들은 적어도 태양 전지의 사이에 위치할 수 있으며, 이와 같이, 태양 전지 사이를 통해 보여지는 도전성 배선(200)들은 태양 전지 모듈(100)의 외관이 보다 깔끔하게 보이도록 하는데 방해될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 후면 시트(50)가 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖도록 함으로써, 태양 전지 모듈(100)의 외관을 보다 수려하게 할 수 있다.
일례로, 본 발명에 따른 후면 시트(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 가지도록 할 수 있다.
이에 따라, 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 사이에 위치한 도전성 배선(200)과 후면 시트(50)를 시각적으로 쉽게 구분하지 못하도록 하여, 태양 전지 사이에 도전성 배선(200)이 마치 없는 것처럼 태양 전지 모듈(100)의 외관이 보다 깔끔하게 보이도록 할 수 있다.
이를 위해, 후면 시트(50)는 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 박막층을 포함하거나, 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 안료가 혼합된 유색 안료층을 포함할 수 있다.
일례로, 도전성 배선(200)의 코팅층이 은색인 경우, 후면 시트(50)가 은색 계열의 색으로 보이도록 하는 유색 박막층이나 유색 안료층을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 후면 시트(50)에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)의 단면은 후면 시트(50)에 대한 다양한 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 9에서는 앞선 도 2 내지 도 4에서 설명한 태양 전지 스트링 중에서 도 4를 일례로 도시하였지만, 도 4에 도시된 태양 전지 스트링뿐만 아니라 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 스트링에도 적용이 가능하다.
먼저, 본 발명의 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 후면 시트(50)의 제1 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이, 유색 박막층(50a), 제1 시트층(50b) 및 제2 시트층(50c)을 포함할 수 있다.
이와 같은 유색 박막층(50a), 제1 시트층(50b) 및 제2 시트층(50c)은 후면 시트(50) 전체에 층 구조로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 시트층(50b)은 불투명한 절연성 재질을 포함하고, 유색 박막층(50a)의 후면, 즉 후면 시트(50)의 가장 외측에 위치할 수 있고, 제2 시트층(50c)은 유색 박막층(50a)의 전면, 즉 후면 시트(50)의 가장 전면에 위치하고, 밀봉재(30)에 직접 접해서 위치할 수 있으며, 투명한 절연성 재질을 포함할 수 있다.
따라서, 유색 박막층(50a)은 제1, 2 시트층(50b, 50c) 사이에 위치하고, 제2 시트층(50c)이 투명하므로, 태양 전지 모듈(100)의 전면에서 보았을 때에는 유색 박막층(50a)이 시각적으로 보여질 수 있다.
여기서, 제1, 2 시트층(50b, 50c)의 절연성 재질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 제1 시트층(50b)은 후면 시트(50)의 반사도를 향상시키기 위하여, 전술한 바와 같은 절연성 재질에 TiO2와 같은 백색 안료를 더 포함할 수 있다.
여기서, 유색 박막층(50a)은 금속 재질의 박막층으로 형성될 수 있다. 일례로, 유색 박막층(50a)의 금속 재질은 도전성 배선(200)의 색인 은색과 동일한 계열의 색으로 보여지는 알루미늄 또는 은 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
아울러, 앞에서는 도전성 배선(200)이 은색인 경우를 일례로 설명하였지만, 은색이 아닌 경우, 유색 박막층(50a)은 도전성 배선(200)과 동일한 계열의 색을 갖는 경우라면 어떠한 재질이라도 가능하고, 금속 재질이 아니어도 무방하다.
여기서, 제1, 2 시트층(50b, 50c)의 두께는 유색 박막층(50a)의 두께보다 클 수 있다. 일례로, 제1, 2 시트층(50b, 50c)의 두께는 80um ~ 120um 사이의 두께를 가지며, 유색 박막층(50a)의 두께는 0.5um ~ 50um 사이의 두께를 가질 수 있다.
여기서, 제1 시트층(50b)의 두께를 80um ~ 120um 사이의 두께로 한정하는 것은 제1 시트층(50b)에 대한 제조 비용과 방습 기능을 고려한 것이고, 제2 시트층(50c)의 두께를 80um ~ 120um 사이의 두께로 한정하는 것은 제2 시트층(50c)에 대한 제조 비용과 절연 기능 및 방습 기능을 고려한 것이다.
아울러, 유색 박막층(50a)의 두께를 0.5um 이상이 되도록 하는 것은 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 유색 박막층(50a)의 색이 충분히 보여지도록 하기 위함이고, 유색 박막층(50a)의 두께를 50um 이하가 되도록 하는 것은 유색 박막층(50a)이 충분히 보여지는 상태에서, 유색 박막층(50a)의 제조 비용을 최소화하기 위함이다.
이와 같은 유색 박막층(50a)이 일례로, 알루미늄 금속 재질로 형성되는 경우, 유색 박막층(50a)을 알루미늄 포일(Aluminum Foil)로 형성하거나, 알루미늄을 스퍼터 방식으로 제1 시트층(50b) 또는 제2 시트층(50c) 위에 증착하여 형성할 수 있다.
만약, 일례로, 유색 박막층(50a)을 알루미늄 포일(Aluminum Foil)로 형성하는 경우, 유색 박막층(50a)은 35um의 두께를 가질 수 있으며, 유색 박막층(50a)을 스퍼터 방식으로 형성하는 경우, 유색 박막층(50a)은 0.5um ~ 1um 사이의 두께를 가지도록 형성할 수 있다.
이와 같이, 후면 시트(50)가 유색 박막층(50a)을 포함하여 형성된 경우, 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 도전성 배선(200)이 시각적으로 명확하게 구분되지 않기 때문에, 태양 전지 모듈(100)의 외관이 보다 깔끔하고 수려하게 보여지도록 할 수 있다.
후면 시트(50)는 도 6에서 전술한 바와 같이 유색 박막층(50a)을 포함하여 형성될 수도 있으나, 이와 다르게 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 안료가 혼합된 유색 안료층(50a’)을 포함하여 형성될 수도 있다.
일례로, 도 7에 도시된 바와 같이, 후면 시트(50) 전체가 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 안료(50p)가 혼합된 유색 안료층(50a’)으로 형성될 수 있다.
후면 시트(50) 전체가 유색 안료층(50a’)으로 형성된 경우에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나의 절연성 재질에 유색 안료(50p)가 혼합되어 형성될 수 있다.
여기서, 유색 안료(50p)의 크기는 5um ~ 50um 사이의 직경 또는 길이를 갖는 물질일 수 있다. 이때, 유색 안료(50p)의 색은 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 가질 수 있다, 일례로, 유색 안료(50p)는 펄실버(pearl silver) 색을 가질 수 있다.
아울러, 이와 같은 유색 안료층(50a’)에서 적어도 하나의 절연성 재질 대비 유색 안료(50p)의 함유량은 10 vol% ~ 40 vol% 사이로 형성될 수 있다.
여기서, 유색 안료(50p)의 함유량을 10 vol% 이상이 되도록 하는 것은 유색 안료층(50a’)이 충분히 색을 갖도록 하기 위함이고, 유색 안료(50p)의 함유량을 40 vol% 이하가 되도록 하는 것은 유색 안료(50p)의 함유량이 40 vol%를 넘어서는 경우 유색 안료층(50a’)을 제조하기 어렵기 때문이다.
도 7에서는 후면 시트(50) 전체가 유색 안료층(50a’)으로 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 도 8에 도시된 바와 같이, 후면 시트(50)는 전술한 유색 안료층(50a’)의 백색 절연성 재질의 제1 시트층(50b)을 더 포함할 수 있다. 여기서 제1 시트층(50b)은 앞선 도 6에서 설명한 재질과 동일한 재질일 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 후면 시트(50)가 유색 안료층(50a’), 제1 시트층(50b) 및 제2 시트층(50c)으로 구성되는 것도 가능하다. 여기서, 제2 시트층(50c)은 앞선 도 6에서 설명한 재질과 동일한 재질로 투명할 수 있다.
앞선 도 6 내지 도 9에서는 후면 시트(50)가 후면 시트(50) 전체에 걸쳐 층 구조로 형성된 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)을 포함하거나 후면 시트(50) 전체가 유색 안료층(50a’)으로 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 같은 후면 시트(50)의 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 후면 시트(50) 전체 영역에 걸쳐 형성되는 것이 아니라, 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’)은 후면 시트(50) 전체 영역에서 복수의 태양 전지 사이의 이격된 공간을 통해 노출되는 영역에 형성될 수도 있다.
이에 대해 다음의 도 10 및 도 11을 통해 보다 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 일례에 따른 후면 시트(50)에서 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 형성된 영역을 설명하기 위한 도이고, 도 11은 본 발명에 따른 후면 시트(50)가 적용된 태양 전지 모듈(100)의 단면을 도시한 것이다.
도 10의 (a)는 후면 시트(50)의 일부분에 대한 평면 도이고, 도 10의 (b)는 도 10 (a)의 단면도이다. 여기서, A110 영역은 태양 전지와 중첩되는 영역을 표시한 것이다.
도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 후면 시트(50)는 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’), 제1 시트층(50b) 및 제2 시트층(50c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 시트층(50b)은 백색이고, 제2 시트층(50c)은 투명할 수 있다. 따라서, 후면 시트(50)를 정면에서 보았을 때, 태양 전지와 중첩되는 영역(A110)에는 백색의 제1 시트층(50b)이 보일 수 있고, 태양 전지 사이의 영역에는 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’)이 보일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)은 제1, 2 시트층(50b, 50c)의 사이에 위치하되, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 후면 시트(50)의 전체 영역에 형성되는 것이 아니라 특정한 영역에만 형성되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)은 후면 시트(50)의 전체 영역에서, 적어도 복수의 태양 전지가 배치되는 영역(A110) 사이에 위치하되, 공정 마진을 고려하여, 태양 전지가 배치되는 영역과 일부가 중첩되도록 위치할 수 있다.
이에 따라, 태양 전지 사이에서 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 형성된 영역의 폭(W50)은 태양 전지 사이의 간격(D110)보다 클 수 있다.
따라서, 이와 같은 후면 시트(50)를 태양 전지 모듈(100)에 적용한 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’)은 태양 전지 모듈(100)을 전면에서 보았을 때, 적어도 복수의 태양 전지 사이에 위치할 수 있다.
이와 같이, 후면 시트(50)에서 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’)을 복수의 태양 전지 사이에 위치하도록 형성하고, 태양 전지의 후면에는 백색의 제1 시트층(50b)이 노출되도록 태양 전지 모듈(100)을 구성하면, 유색 박막층(50a) 또는 유색 안료층(50a’)에 대한 제조 비용을 보다 줄이면서, 태양 전지 모듈(100)의 외관을 보다 깔끔하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 태양 전지의 후면에 백색의 제1 시트층(50b)이 노출되도록 하여, 태양 전지를 투과한 빛을 반사하여 태양 전지로 재입사시킬 수 있어, 태양 전지 모듈(100)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 후면 시트(50)에 도전성 배선(200)의 색과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 박막층(50a)이나 유색 안료층(50a’)이 포함되도록 하여, 태양 전지 모듈(100)의 외관을 보다 수려하게 할 수 있다.
아울러, 지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에 적용 가능한 스트링으로 도 2 내지 도 4에 도시된 제1 예 내지 제3 예를 예로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 태양 전지와 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하되, 태양 전지와 태양 전지 사이에 노출되는 어떠한 형태의 인터커넥터나 도전성 배선이라면, 본 발명에 적용이 가능하다.
일례로, 클립형 구조의 인터커넥터가 서로 인접한 두 개의 태양 전지 사이에 위치하되, 인터커넥터의 양쪽 끝단이 서로 인접한 두 개의 태양 전지와 중첩되어, 인터커넥터의 어느 한 끝단이 어느 하나의 태양 전지의 제1 전극에 솔더와 같은 도전성 접착제로 접속되고, 다른 끝단이 인접한 다른 하나의 태양 전지의 제2 전극에 도전성 접착제로 접속되는 경우에도, 본 발명에 적용이 가능하다.
즉, 클립형 구조의 인터커넥터가 구비된 경우, 후면 시트(50)가 클립형 구조의 인터커넥터의 색과 동일한 계열의 색을 가지도록 할 수 있다.
아울러, 본 발명의 도 6 내지 도 9 및 도 10에서는 도전성 배선(300)과 후면 시트(50) 사이에 제2 밀봉재(30b)가 위치하는 경우를 일례로 도시하였지만, 이와 다르게 제2 밀봉재(30b)가 생략될 수도 있다.
아울러, 이와 같이 제2 밀봉재(30b)가 생략된 경우, 도전성 배선이 후면 시트 위에 패터닝된 상태에서, 서로 인접한 두 개의 태양 전지를 전기적으로 연결할 수도 있는데, 이때에도, 후면 시트가 패터닝된 도전성 배선의 색과 동일한 계열의 색을 가지도록 할 수 있다. 이때, 도전성 배선이 패터닝되는 후면 시트는 절연성 기판과 같은 형태를 가질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (16)
- 외부로부터 빛을 입사받아 전기를 생산하는 복수의 태양 전지;
상기 복수의 태양 전지 각각에 접속하고, 상기 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 도전성 배선;
상기 도전성 배선에 의해 연결된 복수의 태양 전지의 전면에 배치되고, 빛을 투과하는 전면 투명 기판; 및
상기 복수의 태양 전지 및 상기 도전성 배선의 후면에 배치되는 후면 시트를 포함하고,
상기 도전성 배선은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 코어와 상기 코어의 표면에 코팅되어 있고, 주석(Sn)을 포함하는 금속 코팅층을 포함하고,
상기 후면 시트는, 백색이고 최외각 층을 구성하는 제1 시트층과, 투명하고 상기 제1 시트층보다 상기 복수의 태양 전지에 인접하는 제2 시트층과, 상기 도전성 배선의 금속 코팅층과 동일한 계열의 색을 갖는 유색 박막층이나 유색 안료가 혼합된 유색 안료층을 포함하고,
상기 유색 박막층 또는 상기 유색 안료층은 태양 전지 모듈을 전면에서 보았을 때, 상기 복수의 태양 전지 사이에 배치되고,
상기 제1 시트층은 상기 제2 시트층과 접촉하고, 상기 유색 박막층 또는 상기 유색 안료층과 접촉하고,
상기 제1 시트층 중 상기 유색 박막층 또는 상기 유색 안료층과 접촉하는 영역의 두께는, 상기 제1 시트층 중 상기 제2 시트층과 접촉하는 영역의 두께보다 얇은 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 태양 전지와 상기 전면 투명 기판 사이에 배치되고, 투명한 전면 밀봉재; 및
상기 복수의 태양 전지와 상기 후면 시트 사이에 배치되고, 투명한 후명 밀봉재를 포함하는 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시트층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나를 포함하는 태양 전지 모듈. - 제2 항에 있어서,
상기 복수의 태양 전지 사이로 노출되는 상기 도전성 배선의 전면에는 상기 전면 밀봉재가 직접 접촉하는 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 유색 박막층은 금속 재질의 박막층으로 형성되는 태양 전지 모듈. - 제5 항에 있어서,
상기 유색 박막층의 금속 재질은 알루미늄 또는 은 중 적어도 어느 하나인 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시트층의 두께는 상기 유색 박막층의 두께보다 큰 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시트층의 두께는 80um ~ 120um 사이의 두께를 가지고,
상기 유색 박막층의 두께는 0.5um ~ 50um 사이의 두께를 갖는 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 유색 안료층에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리플루오르화비닐(polyvinyl fluoride, PVF) 또는 폴리피닐덴디플루오리드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 중 적어도 하나의 절연성 재질에 유색 안료가 혼합되는 태양 전지 모듈. - 제9 항에 있어서,
상기 유색 안료의 크기는 5um ~ 50um 사이의 직경 또는 길이를 갖는 태양 전지 모듈. - 제9 항에 있어서,
상기 유색 안료층에서 상기 적어도 하나의 절연성 재질 대비 상기 유색 안료의 함유량은 10vol% ~ 40 vol% 사이인 태양 전지 모듈. - 제1 항에 있어서,
태양 전지 모듈을 후면에서 보았을 때, 상기 제1 시트층은 상기 복수의 태양 전지와 중첩되고, 상기 유색 박막층 또는 상기 유색 안료층은 상기 복수의 태양 전지 사이에서 보이는 태양 전지 모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 도전성 배선은
상기 복수의 태양 전지가 전기적으로 연결된 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗어, 상기 복수의 태양 전지 각각에 접속되는 제1 도전성 배선을 포함하는 태양 전지 모듈. - 제15 항에 있어서,
상기 도전성 배선은 상기 복수의 태양 전지 사이에 이격되어 상기 제1 도전성 배선과 교차하는 방향으로 길게 위치되고, 상기 제1 도전성 배선이 접속되는 제2 도전성 배선을 포함하는 태양 전지 모듈.
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