KR102266581B1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈을 제공하며, 제1 커버부재, 상기 제1 커버부재 상에 형성되고, 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재를 포함하는 광전변환층 및 상기 광전변환층 상에 형성되는 제2 커버부재를 포함하는 태양전지 모듈에 있어서, 상기 제2 커버부재는 기판, 상기 기판 상에 형성되는 제1 세라믹 잉크층 및 상기 제1 세라믹 잉크층 상에 형성되는 제2 세라믹 잉크층을 포함하고, 상기 제2 세라믹 잉크층은 도트 형태로 패턴화되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈 및 이의 제조방법으로 보다 자세하게는 건축물의 외장재로 사용하면서도 전기 에너지로 변환이 가능한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 장치는 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다. 태양 전지의 광전 변화 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 장치를 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도뿐만 아니라 상업 건물의 외부에 설치되기에 이르렀다. 즉, 태양전지(PV: Photovoltaic)를 건축물의 외피 마감재로 사용하는 건물 일체화(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 기술이 주목받고 있다.
건물 일체화(BIPV; building integration photovoltaic module)가 점점 더 대중적이게 됨에 따라, 컬러풀하고 심미적인 태양광 발전 부품은 간절히 바라는 요구사항이 되었다. 태양 에너지 생성물을 건물 재료 또는 성분으로서 사용하여, 사람들은 건물 소유자의 개성을 강조하도록 그들 자신의 건물을 장식하기 위해 그들의 선호하는 색상 및 형상(figures)을 선택하길 원한다.
이러한 건물 일체화 기술은 외피 마감재로서의 요구성능을 만족시킴과 동시에 자체 전력 발생을 통해 건축물 전력공급 성능이 요구된다. 이에 외피 마감재로 사용 가능하여 심미적인 문제가 없고, 그러면서도 기존의 전력 공급 성능에는 뒤쳐지지 않는 태양전지 모듈이 요구되는 상황이다.
본 발명의 실시예는 건물 외장재로서 사용이 가능한 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 건물 외장재로서 대리석 무늬를 가지고 있어 심미적으로 이상 없으면서 기존 전력 공급 성능에 뒤지지 않는 태양전지 모듈의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제공한다. 상기 태양전지 모듈은 제1 커버부재, 상기 제1 커버부재 상에 형성되고, 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재를 포함하는 광전변환층 및 상기 광전변환층 상에 형성되는 제2 커버부재를 포함하는 태양전지 모듈에 있어서, 상기 제2 커버부재는 기판, 상기 기판 상에 형성되는 제1 세라믹 잉크층 및 상기 제1 세라믹 잉크층 상에 형성되는 제2 세라믹 잉크층을 포함하고, 상기 제2 세라믹 잉크층은 도트 형태로 패턴화되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 커버부재의 상기 기판이 상기 광전변환층과 접촉하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 커버부재의 상기 제2 세라믹 잉크층이 상기 광전변환층과 접촉하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 세라믹 잉크층의 도트 형태의 패턴은 상기 제2 세라믹 잉크층 1cm2 면적 안에 5 개 내지 20 개 의 패턴이 존재하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 세라믹 잉크층에서 개구부가 20 % ~ 40 %인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 커버부재는 불투명한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따라 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다. 상기 태양전지 모듈 제조방법은 제1 커버부재, 상기 제1 커버부재 상에 형성되고, 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재를 포함하는 광전변환층 및 상기 광전변환층 상에 형성되는 제2 커버부재를 포함하는 태양전지 모듈 제조방법에 있어서, 제2 커버부재를 제조하는 방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계 및 상기 제1 세라믹 잉크층 상에 도트 형상의 패턴화 된 제2 세라믹 잉크층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계는 상기 제1 세라믹 잉크층이 10~20um 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계는 상기 제1 세라믹 잉크층의 전체 프린트되는 도트 100% 대비 10%의 도트가 백색 도트인 것을 특징으로 한다.
상기 도트 형상의 패턴화된 제2 세라믹 잉크층을 형성하는 방법은 디지털 세라믹 프린팅 장비를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 도트 형상은 상기 제2 세라믹 잉크층의 1cm2 면적 안에 5 개 내지 20 개의 패턴이 존재하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 세라믹 잉크층은 개구부가 20 % ~ 40 %인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 컬러를 가지는 태양전지 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 건물 외장재로 사용이 가능한 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 건물 외장재로 사용하면서도 광전변환을 통하여 전기를 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제2 커버부재의 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 중에 제1 태양전지 모듈의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 중에 제2 태양전지 모듈의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 시제품 이미지를 도시하고 있으며, 도 4(a)의 상측 이미지는 제2 태양전지 모듈이며, 하측은 제1 태양전지 모듈의 시제품 이미지이다. 도 4(B)는 제1 태양전지 모듈의 제2 세라믹 잉크층의 색상이 다르게 제조된 이미지를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 중에 제1 태양전지 모듈의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 중에 제2 태양전지 모듈의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 시제품 이미지를 도시하고 있으며, 도 4(a)의 상측 이미지는 제2 태양전지 모듈이며, 하측은 제1 태양전지 모듈의 시제품 이미지이다. 도 4(B)는 제1 태양전지 모듈의 제2 세라믹 잉크층의 색상이 다르게 제조된 이미지를 도시한다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대리석 무늬의 태양전지 모듈을 설명하기로 한다. 이때 상기 대리석 무늬의 태양전지 모듈은 컬러 유리 및 태양 전지를 포함하고 상기 컬러 유리 및 상기 태양 전지의 위치에 따라 제1 모듈과 제2 모듈로 구분될 수 있다.
도 1을 참조하면, 태양전지 모듈의 제2 커버부재(100)는 기판(110), 기판(110)상에 형성된 제1 세라믹 잉크층 (120) 및 제1 세라믹 잉크층(120)위에 형성된 발색 잉크층(130) 및 개구부(140)를 포함한다.
기판(110)은 일반 유리, 저철분 강화 유리, 폴리카보네이트, 불소 계열 필름(ETFE or ETCFE) 기판일 수 있으며, 구체적으로는 저철분 강화 유리 기판 일 수 있다.
상기 강화 유리 기판은 가장 일반적으로 사용하는 기판이고, 상기 폴리카보네이트 기판은 경량화를 위해 사용할 수 있는 기판이며, 상기 불소 계열 필름은 굴곡진 면에 적용할 수 있는 플렉서블 태양광 모듈을 제작하기 위한 기판이다.
제1 세라믹 잉크층(120)은 제1 세라믹 잉크층에 프린트 될 수 있는 전체 도트(dot)를 100%라고 할 때 세라믹 백색 잉크로 프린트된 세라믹 백색 잉크 도트(dot)가 전체 100%의 도트(dot) 대비 5 내지 15% 의 도트(dot)를 포함하여 형성할 수 있다. 보다 자세하게는 상기 세라믹 백색 잉크 도트가 전체 100%의 도트(dot) 대비 10%의 도트가 도포되어 건조된 것 일 수 있다.
상기 도트(dot)는 일반적으로 인쇄나 프린트의 해상도를 지칭할 때 사용되는 것으로, 상기 도트는 보통 DPI(dot per inch)로 표기한다. 가로세로 1 inch(2.54cm) 안에 이미지가 몇 개의 점(dot)으로 나타낼 수 있는지를 기준으로 한다.
상기 도트(dot)는 1 inch에 1410개의 dot의 이미지로 표면되며, 이를 1cm로 환산하면 약 555 도트(dot)가 된다. 즉 1cm2는 555 X 555 dot로 약 308,025개의 dot로 이미지가 이뤄질 수 있다. 이에 제1 세라믹 잉크층(120)의 세라믹 백색 잉크 도트는 전체 100%의 도트 중에 5 내지 15%를 차지하고 있으므로, 제1 세라믹 잉크층(120)은 1cm2당 약 15,401개 내지 46,203개의 세라믹 백색 잉크 도트를 포함할 수 있다.
또한 제1 세라믹 잉크층(120)은 기판(110) 상부에 도포되어 건조된 것을 특징으로 한다.
제2 세라믹 잉크층(130)은 흰색, 회색 또는 검정색 등과 같은 무채색, 또는 상기 무채색과 함께 빨간색, 노란색 또는 파란색으로 조색 될 수 있는 유채색의 세라믹 발색 잉크일 수 있고, 제2 세라믹 잉크층(130)은 도트 모양의 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 도트 모양의 패턴은 제2 세라믹 잉크층(130)이 대리석 무늬로 보여질 수 있게 한다.
제2 세라믹 잉크층(130)의 상기 도트 모양의 패턴은 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 내에 5개 내지 20개의 도트 모양 패턴이 존재하고, 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 내에 도트 모양 패턴이 5개 미만이면 디자인이 지나치게 단조롭고, 20개를 초과하면 대리석 패턴이 뭉겨지는 단점이 있다.
상기 도트 모양 패턴은 1패턴당 약 15,401 도트(dot)로 이미지가 만들어진다.
제2 세라믹 잉크층(130)에서 상기 도트 모양의 패턴이 존재하지 않는 빈 공간을 개구부(140)라고 한다.
제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 안에 상기 도트 모양 패턴이 없는 개구부(140)의 면적은 20% 내지 40% 이며, 개구부(132)가 20% 미만일 경우 출력이 저하되고, 40%를 넘어가는 경우 대리석 패턴이 지나치게 어두워지는 단점이 있다.
개구부(140)의 면적에 따른 1㎠ 당 dot는 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 안에 20% 개구부가 존재 시 1㎠ 에 약 246,420 dot로 패턴이 만들어지고, 40% 개구부가 존재 시 1㎠ 에 약 184,815 dot로 패턴이 만들어 지는 것을 계산할 수 있다.
도 2을 참조하면, 제1 태양전지 모듈(200)은 제2 커버부재(100) 및 광전변환층(300)를 포함하고, 제2 커버부재(100)는 상기 도1의 제2 커버부재(100) 와 동일한 구성 및 특징을 가진다.
광전변환층(300)은 제1 커버부재(310)와 제1 커버부재(310) 상에 형성되고, 태양전지 셀(320) 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재(330)를 포함한다.
제1 커버부재(310)는 불투명한 것을 특징으로 하고, 검정 유리 또는 투명 유리 기판의 하부에 검정 세라믹 잉크를 도포하여 건조한 유리 기판 또는 검정 PET 필름 종류의 기판을 사용할 수도 있다. 제1 커버부재(310)가 투명한 경우 검정색인 태양전지 셀(320)에 의해 색이 균일하게 나오지 않는 단점이 있어 반드시 불투명해야 하며, 구체적으로는 불투명하면서 검정색인 기판이 사용되어야 제1태양전지 모듈의 색이 균일하게된다.
태양전지 셀(320)은 데드 에어리어(dead area)를 줄이고 모듈 출력을 높이기 위해 G1 Full Square Si mono crystalline PERC 태양전지 셀을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 시판되는 셀이라면 뭐든지 가능하다.
봉지재(330)는 태양 전지 셀(320)을 감싸는 고분자 물질로 상기 고분자 물질은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지 (ethylene-vinylacetate copolymer: EVA), 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral: PVB), 폴리올레핀(polyolefin: POE)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 일 수 있다.
이때 에틸렌초산비닐 공중합체 수지 (ethylene-vinylacetate copolymer: EVA)는 라미네이션 공정 시간이 다른 재료보다 짧아서 생산성이 우수하고 금액이 가장 저렴하기 때문에 가장 많이 사용되는 봉지재이다.
가장 특성이 좋은 봉지재는 PVB>POE>EVA 순이지만 생산성 및 가격은 역순이므로 EVA를 가장 많이 사용한다.
또한 봉지재(330)는 태양전지 셀(320)을 기준으로 제1 커버부재와 붙는 제1 봉지재(331)와 제2 커버부재와 붙은 제2 봉지재(332)로 나눠질 수 있으면 제1 봉지재(331)와 제2 봉지재(332)는 동일하거나 다른 성분의 봉지재 일 수 있다.
막약 제1 커버부재(310)에 투명 유리를 사용할 경우 후면 쪽을 검정색으로 만들어야 하므로 제1 커버부재(310)와 붙는 제1 봉지재(331)는 검정 EVA, 검정 PVB를 사용해야 한다. 그리고 보통 태양전지 셀(320)의 전면에 위치하는 제2 봉지재(332)는 빛을 최대한 받아들이기 위하여 UV의 투과도가 높은 EVA를 사용하고, 태양전지 셀(320)의 후면에 위치하는 제1 봉지재(331)는 제1 커버부재(310)를 보호하기 위하여 UV를 차단하는 EVA를 사용할 수 있다.
제1 태양전지 모듈(200)의 제조방법은 제1 커버부재(110)를 준비하는 단계, 상기 제1 커버부재(110) 상에 광전변환층(300)을 형성하는 단계 및 광전변환층 상부에 제2 커버부재를 형성하는 단계를 통하여 제조된다.
광전변환층(300)은 제1 커버부재(110) 상에 태양전지 셀(120) 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재(130)를 포함한다.
제2 커버부재는 기판을 준비하는 단계, 기판(110) 상에 제1 세라믹 잉크층(120)을 형성하는 단계 및 제1 세라믹 잉크층(120) 상에 도트 형상의 패턴화 된 제2 세라믹 잉크층을 형성하여 준비한다.
이때 제1 세라믹 잉크층(120)을 형성하는 단계는
제1 세라믹 잉크층에 프린트 될 수 있는 전체 도트(dot)를 100%라고 할 때 세라믹 백색 잉크로 프린트된 세라믹 백색 잉크 도트(dot)가 전체 100%의 도트(dot) 대비 5 내지 15% 의 도트(dot)를 포함하여 형성할 수 있다. 보다 자세하게는 상기 세라믹 백색 잉크 도트가 전체 100%의 도트(dot) 대비 10%의 도트가 백색 잉크 도트이고, 제1 세라믹 잉크층(120)은 10μm 내지 20μm의 두께로 도포 할 수 있다.
도트 형상의 패턴화 된 제2 세라믹 잉크층(130)을 형성하는 단계는 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 내에 상기 도트 모양의 패턴이 5개 내지 20개의 도트 모양 패턴이 존재하도록 디지털 프린팅, 스크린 프린팅 기법을 사용하여 도트 형상을 패턴화 할 수 있으며, 구체적으로는 디지털 프린팅 기법을 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 디지털 프린팅 기법중에서 디지털 세라믹 프린팅 기법을 이용할 수 있다.
상기 디지털 세라믹 프린팅은 세라믹 잉크를 디지털 프린팅 기법에 접목한 것으로, 상기 디지털 세라믹 프린팅은 일반적인 잉크와 달리 세라믹 잉크의 특성상 돌가루인 세라믹 잉크가 침전되는 것을 방지하기 위해 지속적인 교반장치를 포함하며 돌가루인 세라믹 잉크에 의한 노즐 막힘 현상을 방지하는 장치가 추가되어 있는 특수 노즐을 가지는 디지털 프린팅 장치를 이용한 프린팅 기법이다.
스크린 프린팅 기법으로 20개의 패턴을 프린팅 하기 위해서는 20개의 스크린을 제작해야 하고 20개의 잉크를 제조해야 하지만 디지털 프린팅 기법을 사용하면 원하는 색상 및 패턴을 한번에 프린팅 할 수 있으며, 더 정교한 패턴 형성이 가능한다.
이때 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 내에 상기 도트 모양 패턴이 5개 미만이면 디자인이 지나치게 단조롭고, 20개를 초과하면 대리석 패턴이 뭉겨지는 단점이 있다.
그리고 제2 세라믹 잉크층(130)에 상기 도트 모양 패턴을 형성 시 제2 세라믹 잉크층(130) 1cm2 면적 안에 상기 도트 모양 패턴이 없는 개구부(140)의 면적이 20% 내지 40%가 되도록 한다.
개구부(140)가 20% 미만일 경우 출력이 저하되고, 40%를 넘어가는 경우 대리석 패턴이 지나치게 어두워지는 단점이 있다.
제1 태양전지 모듈(200)은 광전변환층(300)의 봉지재(330) 상부와 도 1의 제2 커버부재(100)의 기판(110) 하부가 결합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
제1 태양전지 모듈(200)은 세라믹 잉크 패턴이 외부로 노출이 되므로 빛 반사가 작으며, 돌, 금속 패널과 흡사한 다양한 질감 표현이 가능하다.
도 3을 참조하면, 제2 태양전지 모듈(400)은 제2 커버부재(100) 및 광전변환층(300)를 포함하되 제1 태양전지 모듈(200)과는 다른 형식으로 제2버부재(100)와 광전변환층(300)이 결합한다. 이때 제2 커버부재(100)는 상기 도1의 제2 커버부재(100) 와 동일한 구성 및 특징을 가지고, 광전변환층(300)은 상기 도2의 광전변환층(300)과 동일한 구성 및 특징을 가진다.
제2 태양전지 모듈(400) 제조방법은 제1 태양전지 모듈(200) 제조방법에서 제2 커버부재(100)을 제조하는 과정과 광전변환층(300)을 제조화는 과정을 동일하나 제2 태양전지 모듈(400)은 제2 커버부재(100)의 제2 세라믹 잉크층(130)이 광전변환층(300)의 봉지재(330) 상부와 접촉하여 결합할 수 있다.
이때 제2 커버부재(100)의 제2 세라믹 잉크층(130)은 광전변환층(300)의 봉지재(330) 안으로 실장되어 들어갈 수 있으며, 이로 인해 제2 세라믹 잉크층(130)에 존재하는 개구부(140)는 봉지재(330)로 채워질 수 있다.
제2 태양전지 모듈(400)은 제2 커버부재의 제2 세라믹 잉크층(130)의 도트 패턴이 돌출되지 않아 외부 노출에 의한 비나 바람에 의한 손상을 최대한 줄일 수 있다.
또한 제2 태양전지 모듈(400)은 제2 커버부재의 기판(110)보다 세라믹 잉크층(120, 130)의 굴절률이 크므로 태양광 모듈 출력이 증가하는 효과가 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
준비예 1. <제1 커버부재 제조 방법>
유리기판 한쪽면에 검정 스크린 프린팅한 후 건조하고, 700~800oC에서 열강화하여 준비한다.
실시예 1. <제2 커버부재 제조 방법>
저철분 유리상에 디지털 세라믹 프린팅을 수행하여 제1 세라믹 잉크층과 제2 세라믹 잉크층을 형성한다. 이때 제1 세라믹 잉크층은 전체 프린팅되는 100%의 도트(dot) 대비 약10% 가량의 도트가 세라믹 백색 잉크 도트가 되도록 프린팅한 후 건조한다. 건조가 완료되면 700~800oC로 열강화한다.
실시예 2.<컬러 태양광 모듈 제조 방법>
제1 태양광 모듈 제조 방법
태양전지를 태빙하고, 상기 태빙한 태양전지에 스트링 리본 블랙 마스킹 하여 태양전지 스트링을 준비한다. 제2 커버부재의 기판 측에 봉지재를 도포한 후 상기 태양전지 스트링을 배열한다. 상기 태양전지 스트링상에 버스바를 배열하고, 버스바 블랙 마스킹한 후 상기 버스바를 납땜한다.
육안 검사를 통해 이물질, 마스킹, 셀 파손 검사 등을 하고 EL 테스트(셀 마이크로 크랙 검사)한 후, 봉지재를 도포한 후 제1 커버부재를 덮고 에지 실링 테이프 부착한다. 이후 라이네이션, 육안 검사(이물질, 마스킹, 셀 파손 검사), EL 테스트(셀 마이크로 크랙 검사), 에지 클리닝을 수행하고 정션박스 부착 후 셀 출력 측정한다.
실시예 3.
제2 태양광 모듈 제조 방법
상기 실시예 2와 동일하게 수행하되 제2 커버부재의 기판측이 아닌 제2 커버부재의 제2 세라믹 잉크층에 봉지재를 도포하여 수행한다.
특성 평가
종래의 기술로 제조된 모듈(LG전자 실리콘 DOT 스크린 프린팅)에 비해 미려한 외관과 높은 출력을 보인다.
성능 검증을 위해 실시예 2에 따라 제조한 제1 태양광 모듈 및 실시예 3에 따라 제조한 제2 태양광 모듈을 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에서 하기와 같은 외관 검사, 최대 출력 결정, 절연 저항 시험, UV 전처리 시험, 고온고습 시험, 온도 사이클 시험, 광조사 시험, 습윤 누설 전류 시험을 진행하였으며 진행한 모든 시험 항목을 통과하였다.
모든 시험은 KS C 8577 규정에 의거하여 진행하였으며 진행 항목은 아래와 같다.
1. 외관 검사
1.1 검사 방법
1000lux 이상의 광 조사상태에서 모듈 외관 태양전지 등에 변색, 크랙, 구부러짐, 갈라짐 등이 없는지를 확인하고 태양전지 간 접속 및 다른 접속부분에 결함이 없는지, 태양전지와 태양전지상의 접촉이 없는지, 접착에 결함이 없는지, 태양전지와 모듈 끝부분을 연결하는 기포 또는 박리가 없는지 에지실링 테이프에 결함이 없는지 등을 검사하여,KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
1.2 품질 기준
태양전지, Glass, J-Box, 프레임, 기타 사항(접지단자, 출력단자) 등의 이상이 없을 것.
(a) 모듈 외관: 변색, 크랙, 구부러짐, 갈라짐 등이 없는 것.
(b) 태양전지: 깨짐, 크랙이 없는 것,
(c) 태양전지 간 접속 및 다른 접속부분에 결함이 없는 것.
(d) 태양전지와 태양전지의 접촉이 없는 것.
(e) 접착에 결함이 없는 것.
(f) 태양전지와 모듈 끝부분을 연결하는 기포 또는 박리가 없는 것.
2. 최대 출력 결정
2.1 결정 방법
이 시험은 환경 시험 전후에 모듈의 최대 출력을 결정하는 시험으로 인공광원법에 의해 태양광발전 모듈의 I-V 특성 시험을 수행하며, AM 1.5, 방사조도 1 kW/m2이다.
온도 25
+/- 2
조건에서 기준태양전지를 이용하여 시험을 실시하여 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 최대 전압(Vmax), 최대 전류(Imax), 최대 출력(Pmax), 곡선율(F.F) 및 효율(eff)을 측정한다. 당사 솔라시뮬레이터를 사용하여 KS C IEC 60904－1의 시험방법에 따라 시험한다.
2.2 품질기준
a) 해당 태양광 모듈의 최대 출력이 150W 이상일 것.
b) 시험시료의 출력 분류 범위는 5W이며 +공차를 가질 것.
c) 시험시료의 최종 환경 시험 후 최대 출력의 열화는 최초 최대 출력의 －8 %를 초과하지 않을 것.
3. 절연 저항 시험
3.1 시험방법
절연 저항 시험은 시험기 전압을 500V/s를 초과하지 않는 상승률로 1000V까지 올린 후 이 수준에서 2분간 유지하며, KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
3.2 품질기준
a) 3.3.1의 시험 동안 절연파괴 또는 표면 균열이 없어야 한다.
b) 400M
이상일 것.
4. UV 전처리 시험(UV preconditioning test)
4.1 시험방법
태양광발전 모듈의 태양광에 노출되는 경우에 따라서 유기되는 열화 정도를 시험한다. 제논아크 등을 사용하여 모듈온도 (60 ± 5)
의 건조한 조건을 유지하고 파장범위 280nm에서 320nm까지 방사조도 5 kWh/m2 또는 파장범위 280nm에서 385nm까지 방사조도 15kWh/m2에서 시험하며, KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
4.2 품질기준
a) 최대 출력 시험 전 값의 95 % 이상일 것.
b) 절연 저항 3.3을 만족시킬 것.
c) 외관 두드러진 이상이 없고, 표시는 판독할 수 있으며 3.1을 만족시킬 것.
5. 온도 사이클 시험
5.1 시험방법
환경온도의 불규칙한 반복에서, 구조나 재료 간의 열전도나 열팽창률의 차이에 의한 스트레스의 내구성을 시험한다. 고온측 (85 ± 2)
및 저온측 (－40 ± 2)
로 10분 이상 유지하고 고온에서 저온으로 또는 저온에서 고온으로 최대 100
/h의 비율로 온도를 변화시킨다. 이것을 1사이클로 하여 6시간 이내에 하고 특별히 규정이 없는 한 UV 전처리 시험 후 온도 사이클 시험 50회를 실시한다. 최소 1시간의 회복시간 후, KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
5.2 품질 기준
a) 최대 출력 시험 전 값의 95% 이상일 것.
b) 절연 저항 3.3을 만족시킬 것.
c) 외관 두드러진 이상이 없고, 표시는 판독할 수 있으며 3.1을 만족시킬 것.
d) 시험 도중에 회로가 손상(open circuit)되지 않을 것.
6. 고온 고습 시험
6.1 시험방법
고온 고습 상태에서의 사용 및 저장하는 경우의 태양광발전 모듈의 열적 스트레스와 적성을 시험한다. 이때 접합 재료의 밀착력의 저하를 관찰한다. 시험조 내의 태양광발전 모듈의 출력단자를 개방상태로 유지하고 방수를 위하여 염화비닐제의 절연테이프로 피복하여, 온도 (85 ± 2)
, 상대습도 (85 ± 5) %, R.H.로 1000시간 시험한다. 2시간에서 4시간의 회복시간 후, KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
6.2 품질기준
a) 최대 출력 시험 전 값의 95 % 이상일 것.
b) 절연 저항 3.3을 만족시킬 것.
c) 습윤 누설전류 시험 3.15를 만족시킬 것.
d) 외관 두드러진 이상이 없고, 표시는 판독할 수 있으며 3.1을 만족시킬 것.
7. 습윤 누설 전류 시험
7.1 시험방법
모듈이 옥외에서 강우에 노출되는 경우의 적성을 시험하며, KS C IEC 61215에 따라 시험한다.
7.2 품질기준
절연 저항 측정값이 400M
이상일 것.
8. 광조사 시험
8.1 시험방법
이 시험은 모의 태양광 조사강도에 의한 박막모듈의 전기적 특성을 평가하는 것을 목적으로 KS C IEC 61646의 시험방법에 따라 시험한다. 다만, 실내에서 시험이 어려운 경우에는 실외에서 자연광을 이용하여 KS C IEC 61646의 10.19.3에 따라 시험한다.
비고 결정질 BIPV 모듈은 광조사 시험에서 제외된다.
8.2 품질기준
a) 최대 출력 시험 후 STC 조건에서의 측정값은 제조자가 표시한 정격 출력 최소값의 90% 이상일 것.
b) 균일도 5% 이내일 것.
c) 절연 저항 3.3을 만족시킬 것.
d) 외관 두드러진 이상이 없고, 표시는 판독할 수 있으며 3.1을 만족시킬 것.
상기 실시예 2 및 실시예 3에 따라 제조된 태양광 모듈을 상기와 같은 실험을 수행하여 해당 조건들을 모두 만족하였으며, 이에 실시예 2에 대한 시험적성서를 도 5a 내지 도 6e에 도시하고 실시예 3에 대한 시험성적서를 도 7a 내지 7e에 도시하였다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 제2 커버부재
110 : 기판
120 : 제1 세라믹 잉크층
130 : 제2 세라믹 잉크층
200 : 제1 태양전지 모듈
300 : 광전변환층
310 : 제1 커버부재
320 : 태양전지 셀
330 : 봉지재
331 : 제1 봉지재
332 : 제2 봉지재
400 : 제2 태양전지 모듈
110 : 기판
120 : 제1 세라믹 잉크층
130 : 제2 세라믹 잉크층
200 : 제1 태양전지 모듈
300 : 광전변환층
310 : 제1 커버부재
320 : 태양전지 셀
330 : 봉지재
331 : 제1 봉지재
332 : 제2 봉지재
400 : 제2 태양전지 모듈
Claims (12)
- 제1 커버부재;
상기 제1 커버부재 상에 형성되고, 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재를 포함하는 광전변환층; 및
상기 광전변환층 상에 형성되는 제2 커버부재를 포함하는 태양전지 모듈에 있어서,
상기 제2 커버부재는,
기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 세라믹 잉크층; 및
상기 제1 세라믹 잉크층 상에 형성되는 제2 세라믹 잉크층을 포함하고,
상기 제2 세라믹 잉크층은 도트 형태로 패턴화되어 있는 것을 특징으로 하며,
상기 기판은 저철분 강화 유리이고,
상기 도트 형상로 패턴화되는 제2 세라믹 잉크층은 세라믹 잉크를 교반하는 교반 장치를 포함하는 디지털 프린팅 장치를 이용한 디지털 세라믹 프린팅 방법으로 형성되며,
상기 제2 세라믹 잉크층의 도트 형태의 패턴은 상기 제2 세라믹 잉크층의 1㎠ 면적 안에 12 내지 16개로 포함되어, 상기 태양전지 모듈이 대리석 무늬를 나타내고,
상기 도트 형태의 패턴은 1패턴당 15,401 도트(dot)로 이루어지고,
상기 제2 커버부재의 상기 제2 세라믹 잉크층이 상기 광전변환층과 접촉하여 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2 세라믹 잉크층에서 개구부가 20 % 내지 40 %인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 커버부재는 불투명한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제1 커버부재;
상기 제1 커버부재 상에 형성되고, 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀을 둘러싸는 봉지재를 포함하는 광전변환층; 및
상기 광전변환층 상에 형성되는 제2 커버부재를 포함하는 태양전지 모듈 제조방법에 있어서,
제2 커버부재를 제조하는 방법은
기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 세라믹 잉크층 상에 도트 형상의 패턴화 된 제2 세라믹 잉크층을 형성하는 것을 특징으로 하고,
상기 기판은 저철분 강화 유리이며,
상기 도트 형상의 패턴화된 제2 세라믹 잉크층을 형성하는 방법은 세라믹 잉크를 교반하는 교반 장치를 포함하는 디지털 프린팅 장치를 이용한 디지털 세라믹 프린팅 방법으로 형성되고,
상기 제2 세라믹 잉크층의 도트 형태의 패턴은 상기 제2 세라믹 잉크층의 1㎠ 면적 안에 12 내지 16개로 포함되어, 상기 태양전지 모듈이 대리석 무늬를 나타내고,
상기 도트 형태의 패턴은 1패턴당 15,401 도트(dot)로 이루어지고,
상기 제2 커버부재의 상기 제2 세라믹 잉크층이 상기 광전변환층과 접촉하여 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계는 상기 제1 세라믹 잉크층이 10~20um 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 세라믹 잉크층을 형성하는 단계는 상기 제1 세라믹 잉크층의 전체 프린트되는 도트의 100% 대비 10%의 도트가 세라믹 백색 잉크 도트인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 제2 세라믹 잉크층은 개구부가 20 % 내지 40 %인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
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| KR1020200110168A KR102266581B1 (ko) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 |
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2020
- 2020-08-31 KR KR1020200110168A patent/KR102266581B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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