KR102286288B1 - 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 후면 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 적어도 하나의 태양 전지; 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재; 및 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 후면 쪽에 위치하는 후면 시트를 포함하고, 상기 후면 시트는 유리 패브릭(glass fabric)을 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 후면 시트에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
이러한 태양 전지는 외부 환경에 장기간 노출되어야 하므로, 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 모듈 형태로 제조된다. 이렇게 제조된 태양 전지 모듈은 다양한 환경에서 발전을 하여야 하므로 다양한 환경에서 오랜 시간 동안 발전을 할 수 있도록 높은 장기 신뢰성을 가져야 한다. 또한, 화재 등이 일어난 경우에 불이 번지는 것을 방지할 수 있도록 태양 전지 모듈에 대한 난연성 규제가 강화되고 있어, 태양 전지 모듈의 난연성을 향상하는 것이 요구된다.
본 발명은 우수한 난연성을 가지는 후면 시트 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 적어도 하나의 태양 전지; 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재; 및 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 후면 쪽에 위치하는 후면 시트를 포함하고, 상기 후면 시트는 유리 패브릭(glass fabric)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 후면 시트는, 태양 전지 모듈의 후면 시트로 사용되며 유리 패브릭을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 후면 시트가 유리 섬유재를 포함하여 열 내구성, 난연 특성, 전기 절연성을 향상할 수 있다. 특히, 후면 시트가 유리 섬유재를 엮어서 만든 유리 패브릭 형태로 포함하여 많은 양의 유리 섬유재가 일체화되어 하나의 천, 시트, 필름 등과 같이 기능하므로, 취급이 용이하며 유리 패브릭이 사용되는 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 유리 패브릭에서의 난반사율을 증가하여 태양 전지에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. 또한, 공극에 의하여 수지층 또는 접착층 내부에 견고하게 일체화되어 취급이 쉽고 유리 패브릭의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 태양 전지의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 후면 시트에 포함된 유리 패브릭을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 유리 패브릭의 일부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 태양 전지의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 후면 시트에 포함된 유리 패브릭을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 유리 패브릭의 일부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 적어도 하나의 태양 전지(150)와, 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130)의 위에서 태양 전지(150)의 후면에 위치하며 유리 패브릭(glass fabric)(240)을 포함하는 후면 시트(200)를 포함한다. 그리고 밀봉재(130)의 위에서 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 전면 기판(110)을 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
먼저, 태양 전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되는 전극을 포함하여 형성된다. 본 실시예에서는 일례로 반도체 기판(일례로, 실리콘 웨이퍼)과 도전형 영역을 포함하는 광전 변환부가 적용될 수 있다. 이러한 구조의 태양 전지(150)를 도 3 및 도 4을 참조하여 상세하게 설명한 다음, 다시 도 1을 참조하여 태양 전지 모듈(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 태양 전지의 평면도이다. 도 4에서는 반도체 기판(152)과 제1 및 제2 전극(42, 44)을 위주로 도시하였다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(150)는, 베이스 영역(10)을 포함하는 반도체 기판(152)과, 도전형 영역(20, 30)과, 베이스 영역(10) 및/또는 도전형 영역(20, 30)에 각기 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 이하에서는 제1 도전형 영역을 에미터 영역(20)으로 칭하고, 제2 도전형 영역을 후면 전계 영역(30)으로 칭한다. 제1 및 제2 도전형 영역의 용어는 단순히 구별을 위하여 사용한 것에 불과하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 전극(42)은 에미터 영역(20)에 전기적으로 연결되고, 제2 전극(44)은 베이스 영역(10) 또는 후면 전계 영역(30)에 전기적으로 연결된다. 그리고 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등이 더 형성될 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
반도체 기판(152)은, 도전형 영역(20, 30)이 형성되는 영역과 도전형 영역(20, 30)이 형성되지 않는 부분인 베이스 영역(10)을 포함한다. 베이스 영역(10)은, 일례로 제1 도전형 불순물을 포함하는 실리콘으로 구성될 수 있다. 실리콘으로는 단결정 실리콘(일 예로, 실리콘 웨이퍼) 또는 다결정 실리콘이 사용될 수 있으며, 제1 도전형 불순물은 p형 또는 n형일 수 있다.
베이스 영역(10)이 p형을 가지는 경우에는 베이스 영역(10)이 3족 원소인 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 베이스 영역(10)이 n형을 가지는 경우에는 베이스 영역(10)이 5족 원소인 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 베이스 영역(10)은 상술한 물질 외의 다양한 물질을 사용할 수 있다.
이때, 베이스 영역(10)은 제1 도전형 불순물로 n형의 불순물을 가질 수 있다. 그러면, 베이스 영역(10)과 pn 접합을 이루는 에미터 영역(20)이 p형을 가지게 된다. 이러한 pn 접합에 광이 조사되면 광전 효과에 의해 생성된 전자가 반도체 기판(152)의 제2 면(이하 "후면") 쪽으로 이동하여 제2 전극(44)에 의하여 수집되고, 정공이 반도체 기판(152)의 전면 쪽으로 이동하여 제1 전극(42)에 의하여 수집된다. 이에 의하여 전기 에너지가 발생한다. 그러면, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(152)의 후면이 아닌 전면으로 이동하여 변환 효율이 향상될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 영역(10) 및 후면 전계 영역(30)이 p형을 가지고 에미터 영역(20)이 n형을 가지는 것도 가능하다.
반도체 기판(152)의 전면 및/또는 후면은 텍스쳐링(texturing)되어 피라미드 등의 형태의 요철을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(152)의 전면 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(152)의 전면 등을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 베이스 영역(10)과 에미터 영역(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 기판(152)의 전면 및 후면에 텍스쳐링에 의한 요철이 형성되지 않는 것도 가능하다.
반도체 기판(152)의 전면 쪽에는 베이스 영역(10)과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터 영역(20)이 형성될 수 있다. 에미터 영역(20)이 n형일 때에는 인, 비소, 비스무스, 안티몬 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있고, p형일 때에는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도면에서는 에미터 영역(20)이 전체적으로 균일한 도핑 농도를 가지는 균일한 구조(homogeneous structure)를 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 실시예로, 에미터 영역(20)이 선택적 구조(selective structure)를 가질 수 있다. 선택적 구조에서는 에미터 영역(20) 중에서 제1 전극(42)과 인접한 부분에서 높은 도핑 농도 및 낮은 저항을 가지며, 그 외의 부분에서 낮은 도핑 농도 및 높은 저항을 가질 수 있다. 에미터 영역(20)의 구조로는 이 외에도 다양한 구조가 적용될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는 반도체 기판(152)의 전면 쪽에 제2 도전형 불순물을 도핑하여 형성된 도핑 영역이 에미터 영역(20)을 구성한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에미터 영역(20)이 반도체 기판(152)의 전면 위에 별도의 층으로 구성되는 비정질, 미세 결정 또는 다결정 반도체층 등으로 구성될 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
반도체 기판(152) 위에, 좀더 정확하게는 반도체 기판(152)에 형성된 에미터 영역(20) 위에 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)이 차례로 형성되고, 제1 전극(42)이 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)을 관통하여(즉, 개구부(104)를 통하여) 에미터 영역(20)에 접촉하여 형성된다.
패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)은 제1 전극(42)에 대응하는 부분(좀더 정확하게는, 개구부(104)가 형성된 부분)을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(152)의 전면 전체에 형성될 수 있다.
패시베이션막(22)은 에미터 영역(20)에 접촉하여 형성되어 에미터 영역(20)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(150)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(24)은 반도체 기판(152)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시킨다. 이에 의하여 반도체 기판(152)의 전면을 통해 입사되는 광의 반사율이 낮추는 것에 의하여 베이스 영역(10)과 에미터 영역(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(150)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)에 의해 태양 전지(150)의 개방 전압과 단락 전류를 증가시켜 태양 전지(150)의 효율을 향상할 수 있다.
패시베이션막(22)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 패시베이셔막(22)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 패시베이션막(22)은, 에미터 영역(20)이 n형을 가지는 경우에는 고정 양전하를 가지는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 포함할 수 있으며, 에미터 영역(20)이 p형을 가지는 경우에는 고정 음전하를 가지는 알루미늄 산화막 등을 포함할 수 있다.
방사 방지막(24)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 반사 방지막(24)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 반사 방지막(24)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다. 그리고 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24) 중 어느 하나가 반사 방지 역할 및 패시베이션 역할을 함께 수행하여 다른 하나가 구비되지 않는 것도 가능하다. 또는, 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24) 이외의 다양한 막이 반도체 기판(152) 위에 형성될 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
제1 전극(42)은 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)에 형성된 개구부(104)를 통하여(즉, 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)을 관통하여) 에미터 영역(20)에 전기적으로 연결된다. 이러한 제1 전극(42)은 다양한 물질에 의하여 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 전극(42)의 형상에 대해서는 도 4을 참조하여 추후에 다시 설명한다.
반도체 기판(152)의 후면 쪽에는 베이스 영역(10)과 동일한 제1 도전형을 가지되, 베이스 영역(10)보다 높은 도핑 농도로 제1 도전형 불순물을 포함하는 후면 전계 영역(30)이 형성된다. 후면 전계 영역(30)은 반도체 기판(152)의 후면 쪽에 제1 도전형 불순물을 도핑하여 형성된 도핑 영역으로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 전계 영역(30)이 반도체 기판(152)의 후면 위에 별도의 형성된 비정질, 미세 결정, 또는 다결정 반도체층으로 구성되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 후면 전계 영역(30)이 전체적으로 균일한 도핑 농도를 가지는 균일한 구조(homogeneous structure)를 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 실시예로, 후면 전계 영역(30)이 선택적 구조(selective structure)를 가질 수 있다. 선택적 구조에서는 후면 전계 영역(30) 중에서 제2 전극(44)과 인접한 부분에서 높은 도핑 농도 및 낮은 저항을 가지며, 그 외의 부분에서 낮은 도핑 농도 및 높은 저항을 가질 수 있다. 또 다른 실시예로, 후면 전계 영역(30)이 국부적 구조(local structure)를 가질 수 있다. 국부적 구조에서는 후면 전계 영역(30)이 제2 전극(44)이 형성된 부분에 대응하여 국부적으로 형성될 수 있다.
반도체 기판(152)의 후면 위에, 좀더 정확하게는 반도체 기판(152)에 형성된 후면 전계 영역(30) 위에 패시베이션막(32)이 차례로 형성되고, 제2 전극(44)이 패시베이션막(32)을 관통하여(즉, 개구부(102)를 통하여) 후면 전계 영역(30)에 연결된다.
패시베이션막(32)은 제2 전극(44)에 대응하는 부분(좀더 정확하게는, 개구부(102)가 형성된 부분)을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(152)의 후면 전체에 형성될 수 있다.
패시베이션막(32)은 후면 전계 영역(30)에 접촉하여 형성되어 후면 전계 영역(30)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(150)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다.
패시베이션막(32)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 패시베이션막(32)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 패시베이션막(32)은, 후면 전계 영역(30)이 n형을 가지는 경우에는 고정 양전하를 가지는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 포함할 수 있으며, 후면 전계 영역(30)이 p형을 가지는 경우에는 고정 음전하를 가지는 알루미늄 산화막 등을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 패시베이션막(32)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다. 또는, 패시베이션막(32) 이외의 다양한 막이 반도체 기판(152)의 후면 위에 형성될 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
제2 전극(44)은 패시베이션막(32)에 형성된 개구부(102)를 통하여 후면 전계 영역(30)에 전기적으로 연결된다. 제2 전극(44)은 다양한 물질에 의하여 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
도 4을 참조하면, 제1 및 제2 전극(42, 44)은 일정한 피치를 가지면서 서로 이격되는 복수의 핑거 전극(42a, 44a)을 포함할 수 있다. 도면에서는 핑거 전극(42a, 44a)이 서로 평행하며 반도체 기판(152)의 가장자리에 평행한 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)은 핑거 전극들(42a, 44a)과 교차하는 방향으로 형성되어 핑거 전극(42a, 44a)을 연결하는 버스바 전극(42b, 44b)을 포함할 수 있다. 이러한 버스 전극(42b, 44b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 핑거 전극(42a, 44a)의 피치보다 더 큰 피치를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이때, 핑거 전극(42a, 44a)의 폭보다 버스바 전극(42b, 44b)의 폭이 클 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 동일하거나 작은 폭을 가질 수 있다.
단면 상으로 볼 때, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)은 모두 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 개구부(104)가 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)에 모두 대응하여 형성될 수 있다. 그리고 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)은 모두 패시베이션막(32)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 개구부(102)가 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)에 모두 대응하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a)이 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)을 관통하여 형성되고, 버스바 전극(42b)이 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24) 위에 형성될 수 있다. 그리고 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a)이 패시베이션막(32)을 관통하여 형성되고, 버스바 전극(44b)은 패시베이션막(32) 위에 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 태양 전지(150)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일정한 패턴을 가져 태양 전지(150)가 반도체 기판(152)의 전면 및 후면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 태양 전지(150)에서 사용되는 광량을 증가시켜 태양 전지(150)의 효율 향상에 기여할 수 있다.
도면에서는 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 동일한 형상을 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(42)의 핑거 전극 및 버스바 전극의 폭, 피치 등은 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)의 폭, 피치 등과 서로 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 형상이 서로 다른 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
상술한 설명에서는 도 3 및 도 4을 참조하여 태양 전지(150)의 일 예를 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 태양 전지(150)의 구조, 방식 등은 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로, 태양 전지(150)는 화합물 반도체를 이용하거나, 염료 감응 물질을 이용하는 등의 다양한 구조를 가지는 광전 변환부가 적용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 태양 전지(150)가 복수 개 구비되며, 복수 개의 태양 전지(150)가 리본(142)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 리본(142)은 태양 전지(150)의 전면에 형성된 제1 전극(도 3 및 도 4의 참조부호 42)과, 인접한 다른 태양 전지(150)의 후면에 형성된 제2 전극(도 3 및 도 4의 참조부호 44)을 태빙(tabbing) 공정에 의해 연결할 수 있다. 태빙 공정은 태양 전지(150)의 전극(42, 44)에 플럭스(flux)를 도포하고, 플럭스가 도포된 전극(42, 44) 위에 리본(142)을 위치시킨 다음, 소성 과정을 하는 것에 수행될 수 있다. 플럭스는 솔더링을 방해하는 산화막을 제거하기 위한 것으로, 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.
또는, 태양 전지(150)와 리본(142) 사이에 전도성 필름(미도시)을 부착시킨 다음, 열 압착에 의해 복수의 태양 전지(150)를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. 전도성 필름(미도시)은 도전성이 우수한 금, 은, 니켈, 구리 등으로 형성된 도전성 입자가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지 등으로 형성된 필름 내에 분산된 것일 수 있다. 이러한 전도성 필름을 열을 가하면서 압착하면 도전성 입자가 필름의 외부로 노출되고, 노출된 도전성 입자에 의해 태양 전지(150)와 리본(142)이 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 전도성 필름(미도시)에 의해 복수의 태양 전지(150)를 연결하여 모듈화하는 경우는, 공정 온도를 저하시킬 수 있어 태양 전지(150)의 휘어짐을 방지할 수 있다.
또한, 버스 리본(145)은 리본(142)에 의하여 연결된 하나의 열(列)의 태양 전지(150)(즉, 태양 전지 스트링)의 리본(142)의 양끝단을 교대로 연결한다. 버스 리본(145)은 하나의 열을 이루는 태양 전지(150)의 단부에서 이와 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은 태양 전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 정션 박스(미도시)와 연결될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 태양 전지(150) 사이의 연결 구조, 태양 전지(150)와 외부의 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 태양 전지 모듈(100)이 복수 개의 태양 전지(150)를 구비하지 않고 하나의 태양 전지(150)로 구성되는 것도 가능하다.
밀봉재(130)는, 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양 전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단하며, 태양 전지 모듈(100)의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 후면 시트(200), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(150), 제1 밀봉재(131), 전면 기판(110)을 차례로 위치시킨 상태에서 열 및/또는 압력 등을 가하는 라미네이션 공정에 의하여 태양 전지 모듈(100)을 일체화할 수 있다.
이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 광 투과성을 가져 후면 시트(200)을 통하여 입사되는 광 또는 후면 시트(200)에서 반사되는 광 등이 태양 전지(150)에 재입사되도록 할 수 있다.
전면 기판(110)은 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 태양 전지 모듈(100)의 전면을 구성한다. 전면 기판(110)은 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 강도와 태양광 등의 광을 투과할 수 있는 광 투과성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 전면 기판(110)은 유리 기판 등으로 구성될 수 있다. 이때, 강도를 향상할 수 있도록 전면 기판(110)이 강화 유리 기판으로 구성될 수도 있고, 그 외의 다양한 특성을 향상할 수 있는 다양한 물질을 추가적으로 포함하는 등과 같이 다양한 변형이 가능하다. 또는, 전면 기판(110)이 수지 등으로 구성되는 시트 또는 필름일 수도 있다. 즉, 본 발명이 전면 기판(110)의 물질에 한정되는 것은 아니며, 전면 기판(110)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
후면 시트(200)는 태양 전지(150)의 후면에서 밀봉재(130) 위에 위치하여 태양 전지(150)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 할 수 있다. 그리고 본 실시예에서는 후면 시트(200)가 유리 패브릭(240)을 포함하여 우수한 난연성을 가질 수 있다.
좀더 구체적으로, 후면 시트(200)는, 베이스 부재(210)와, 베이스 부재(210)의 일면(일 예로, 베이스 부재(210)에서 태양 전지(150) 또는 밀봉재(130)에 인접한 면) 위에 위치하는 제1 수지층(221)과, 베이스 부재(210)와 제1 수지층(221) 사이에서 이들을 접착하는 제1 접착층(231)을 포함한다. 그리고 후면 시트(200)는, 베이스 부재(210)의 다른 일면(일 예로, 베이스 부재(210)에서 태양 전지(150) 또는 밀봉재(130)와 멀리 떨어져 있는 면 또는 외부로 위치한 면) 위에 위치하는 제2 수지층(222)과, 베이스 부재(210)와 제2 수지층(222) 사이에서 이들을 접착하는 제2 접착층(232)을 포함할 수 있다. 참조로, 본 명세서에서 제1 수지층(221) 및 제2 수지층(222), 그리고 제1 접착층(231) 및 제2 접착층(232)은 서로의 구별을 위하여 사용한 용어일 뿐 이러한 용어에 의하여 수지층(221, 222) 및 접착층(231, 232)의 위치 등이 특정되는 것은 아니다.
베이스 부재(210)는 제1 수지층(221) 및 제2 수지층(222)을 지지하는 역할을 한다. 그리고 베이스 부재(210)은 절연 특성을 가져 절연 특성을 향상할 수 있다. 베이스 부재(210)은 수지를 포함할 수 있으며, 일례로, 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 폴리에스테르는 기계적 특성, 열적 특성, 전기적 특성, 성형성, 내약품성 등이 우수하여 태양 전지(150)를 보호하는 데 적합하다.
이때, 폴리에스테르는 일반적인 폴리에스테르 또는 내가수성 폴리에스테르일 수 있다. 일반적인 폴리에스테르는 장기간 사용할 경우에는 가수분해에 의하여 기계적 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 내가수성 폴리에스테르를 사용할 수 있다. 내가수성 폴리에스테르는 폴리에스테르에 가수분해성을 줄이기 위한 다양한 물질(일례로, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 인산염, 무기 인삼염 등, 또는 적당한 올리고머)을 첨가하여 제조될 수 있다. 또는, 폴리에스테르의 분자량을 조절하는 것 등에 의하여 제조될 수도 있다. 이 경우 내가수성 폴리에스테르의 분자량은 대략 8,000 내지 10,000일 수 있다. 일반적인 폴리에스테르(분자량이 대략 6,000 내지 8,000) 또는 내가수성 폴리에스테르를 포함하는 베이스 부재(210)로는 알려진 다양한 필름, 시트 등을 사용할 수 있다.
이때, 폴리에스테르로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate, PET)를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 테레프탈산(HOOCCOOH)와 에틸렌글리콜의 축합반응에 의해 얻어지는 포화폴리에스테르 수지로서, 내열성, 내후성, 절연성, 기계적 강도 등이 우수하다. 특히, 성형 수축률이 0.1% 내지 0.6% 정도로 작아, 후면 시트(200)가 열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.
베이스 부재(210)로는 상술한 수지를 다양한 방법에 의하여 시트 형태(또는 필름 형태)로 제조된 것을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(210)는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
이러한 베이스 부재(210)의 두께는 70um 내지 250um일 수 있다. 베이스 부재(210)의 두께가 70um 미만인 경우는, 충분한 전기 절연성, 수분 차단성, 기계적 특성을 가지기 어려울 수 있다. 베이스 부재(210)의 두께가 250um를 초과하는 경우에는 취급이 불편하고, 단가 상승의 원인이 될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(210)의 두께가 제1 및/또는 제2 수지층(221, 222)의 물질, 두께 등에 의하여 달라질 수 있다.
베이스 부재(210)는 투명 또는 흰색의 색을 가질 수 있다. 베이스 부재(210)가 흰색을 가질 때에는 베이스 부재(210)에 백색 안료 등이 포함될 수 있다. 베이스 부재(210)가 흰색일 경우에는 제1 수지층(221)을 투과한 광을 반사할 수 있다. 그러면, 태양 전지(150)로 반사되는 광의 양을 증가시켜, 좀더 많은 양의 광이 태양 전지(150)에서 재사용될 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(210)의 색상 등은 다양하게 변형될 수 있다.
제1 또는 제2 수지층(221, 222)은, 후면 시트(200)의 다양한 특성(예를 들어, 방수, 절연, 내후성, 자외선 차단 등)을 향상할 수 있는 다양한 수지를 베이스 수지로 포함할 수 있다. 여기서, 베이스 수지라 함은 제1 또는 제2 수지층(221, 222)의 전체 100 중량부에 대하여 50 중량부 이상 포함되는 수지를 의미할 수 있다. 이하에서는 제1 또는 제2 수지층(221, 222)을 수지층(221, 222)이라 칭하며, 이하의 수지층(221, 222)에 대한 설명은 제1 수지층(221) 및 제2 수지층(222)에 각기 적용될 수 있다.
예를 들어, 수지층(221, 222)은 폴리불화비닐(poly vinly fluoride, PVF) 또는 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 등과 같은 불소계 수지를 베이스 수지로 포함할 수 있다. 불소계 수지는 가수 분해의 우려가 있는 결합을 가지고 있지 않기 때문에 내후성, 내약품성 등이 우수하다. 특히, 폴리불화비닐리덴은 (CH2CF2)n의 구조를 지닌 고분자로서, 더블(Double)불소분자 구조를 가지기 때문에, 기계적 성질, 내후성, 내약품성, 내자외선성이 우수하다. 또는, 수지층(221, 222)이 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리에틸렌(poly ethylene, PE), 또는 내가수성 폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 베이스 수지로 포함할 수도 있다. 그 외의 다양한 베이스 수지가 사용될 수 있으며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 수지층(221)과 제2 수지층(222)은 서로 동일한 물질로 구성될 수도 있고, 서로 다른 물질로 구성될 수도 있다. 이때, 원하는 특성에 따라 제1 수지층(221)과 제2 수지층(222)의 물질을 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 수지층(221, 222)이 각기 불소계 물질을 포함하는 경우에는 불소계 물질에 의한 우수한 내후성과 가수 분해되지 않는 특성에 의하여 후면 시트(200)의 내후성, 신뢰성 등을 향상할 수 있다. 다른 예로, 태양 전지(150) 또는 밀봉재(130)에 인접하는 제1 수지층(221)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지, 폴리에틸렌 등을 포함하여 비용을 절감하고 제2 밀봉재(132)와의 접착 특성을 향상하고, 외부면에 위치하는 제2 수지층(222)은 불소계 물질 또는 가수 분해가 잘 일어나지 않는 내가수성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하여 후면 시트(200)의 특성을 향상할 수 있다.
그리고 수지층(221, 222)은, 상술한 베이스 수지와 함께, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 수지층(221, 222)의 특성을 보완하거나 향상할 수 있는 다양한 종류의 물질을 사용할 수 있다. 일 예로, 태양 전지 모듈(100)의 외부에 인접하여 위치하는 제2 수지층(222)에 자외선 차단제(예를 들어, 산화 티타늄) 등을 포함할 수 있다. 특히, 제2 수지층(222)이 내가수성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 경우에는 자외선에 의한 문제가 발생할 수 있으므로 자외선 차단제를 함께 포함할 수 있다. 그 외에도 분산제, 안료 등 다양한 물질이 더 포함될 수 있다. 분산제는 베이스 수지와 다른 물질들이 균일하게 분산될 수 있도록 첨가되는 것으로서, 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있다. 안료는 색상을 조절하여 심미감을 향상하거나 반사 특성을 조절할 수 있도록 첨가되는 것으로서, 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있다.
제1 또는 제2 수지층(221, 222)의 두께는 10um 내지 200um일 수 있다. 제1 또는 제2 수지층(221, 222)의 두께가 10um 미만인 경우는 후면 시트(200)가 원하는 특성을 가지기 어려울 수 있다. 제1 또는 제2 수지층(221, 222)의 두께가 200um를 초과하는 경우에는 후면 시트(200)의 두께가 증가하고 단가 상승의 원인이 될 수 있다. 그러나 본 발명이 상술한 제1 또는 제2 수지층(221, 222)의 두께 범위로 한정되는 것은 아니며, 다양한 두께를 가질 수 있다. 또한, 상술한 설명에서는 제1 및 제2 수지층(221, 222)이 모두 형성된 경우만을 예시하였으나, 제1 및 제2 수지층(221, 222) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다. 이에 따라 일 예로 제2 수지층(222)의 두께는 0 내지 50um일 수 있다.
제1 수지층(221)은 제2 수지층(222)보다 두꺼울 수 있다. 그러면, 밀봉재(130)에 인접한 부분에서 제1 수지층(221)에 의한 효과를 최대화하여 밀봉재(130)로 수분, 공기 등이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 수지층(222)이 제1 수지층(221)와 같은 두께를 가지거나 이보다 두꺼운 두께를 가질 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
제1 또는 제2 접착층(231, 232)은 제1 및 제2 수지층(221, 222)의 베이스 수지와 다른 수지를 포함하면서 우수한 접착 특성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 우수한 접착 특성을 가지며 재료 비용도 저렴한 폴리우레탄 계열 또는 아크릴 계열의 접착 물질을 제1 또는 제2 접착층(231, 232)으로 사용할 수 있다. 그 외의 다양한 접착 물질을 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 및 제2 수지층(221, 222)이 각기 제1 및 제2 접착층(231, 232)에 의하여 베이스 부재(210)에 접착되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 접착층(231, 232) 중 적어도 하나를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제1 및 제2 수지층(221, 222)이 코팅 조성물 등으로 구성되어 제1 또는 제2 접착층(231, 232) 없이 바로 베이스 부재(210)에 접촉하여 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 후면 시트(200)에서 외부로(즉, 태양 전지(150) 및 밀봉재(130)와 반대편에) 위치하는 제2 수지층(222) 내부에 유리 패브릭(240)이 위치한다. 유리 패브릭(240)이라 함은 유리 섬유재(242)를 경사(날실) 및 위사(씨실)로 하여 이들을 서로 직조 형태로 엮어서 만들어진 유리 섬유 직물을 의미한다.
도 2와 함께 도 5 및 도 6을 참조하여 유리 패브릭(240)을 포함하는 후면 시트(200)를 좀더 상세하게 설명한다. 도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 후면 시트에 포함된 유리 패브릭(240)을 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 유리 패브릭(240)의 일부를 도시한 사시도이다.
좀더 구체적으로는, 유리 섬유재(242)는, 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 이어져서 경사의 역할을 하는 복수 개의 제1 유리 섬유재(242a)와, 제1 방향과 교차(일 예로, 직교)하는 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 이어져서 위사의 역할을 하도록 제1 유리 섬유재(242a)에 엇걸어지는 복수 개의 제2 유리 섬유재(242b)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 유리 섬유재(242)는 이웃한 두 개의 제1 유리 섬유재(242a)와 이웃한 두 개의 제2 유리 섬유재(242b) 사이에 하나의 공극(240a)이 위치하게 된다. 즉, 이웃한 두 개의 제1 유리 섬유재(242a)가 서로 일정한 간격을 두고 위치하도록 하고 이웃한 두 개의 제2 유리 섬유재(242b)가 서로 일정한 간격을 두고 위치하게 되어, 그 사이에 공극(240a)이 위치하게 된다.
본 실시예에서 유리 패브릭(240)은 제1 유리 섬유재(242a)와 제2 유리 섬유재(242b)가 한 줄씩 교차하는 평직(plain)의 직조 형태를 가질 수 있다. 그러면, 수지 함침 시에 탈포가 유리하다. 즉, 제2 수지층(222) 내에 유리 패브릭(240)을 함침에 의하여 위치시키는 경우에 우수한 특성을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 유리 패브릭(240)이 능직(twill), 주자직(satin), 후레이직(leno plain), 모사직(mock leno) 등과 같이 다양한 직조 형태를 가질 수 있다.
유리 섬유재(242)는 우수한 열 내구성이 우수하며, 난연 특성이 우수하여 불연 특성을 가지며, 절기 절연성이 매우 우수하다. 따라서, 본 실시예에서와 같이 후면 시트(200)가 유리 섬유재(242)를 포함하면, 밀봉재(130) 위에 위치하여 태양 전지(150)를 보호하는 후면 시트(200)의 역할을 최대화할 수 있다.
즉, 유리 패브릭(240)을 포함하지 않는 후면 시트는 높은 온도에서 쉽게 열화되나, 유리 패브릭(240)을 포함하는 후면 시트(200)는 높은 온도 등에서도 열화 현상이 발생하지 않는다. 그리고 후면 시트(200)가 동일한 두께를 가질 경우에 전기 절연성을 크게 향상할 수 있다. 예를 들어, 총 두께가 250um이며 유리 패브릭(240)을 포함하지 않는 종래의 후면 시트의 부분 방전 전압(partial discharge voltage)이 1000Vdc인 반면, 동일한 두께 및 동일한 적층 구조를 가지며 유리 패브릭(240)을 포함하는 본 실시예에 따른 후면 시트(200)의 부분 방전 전압이 1300 Vdc일 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 후면 시트(200)가 우수한 전기 절연성을 가지는 것을 알 수 있다. 특히, 유리 패브릭(240)이 가연성 재료인 에틸렌비닐아세테이트 등으로 구성된 밀봉재(130)가 산소와 만나서 발화되는 것을 방지하여 우수한 난연 특성 또는 불연 특성을 가질 수 있다.
이러한 유리 섬유재(242)를 직조하여 유리 패브릭(240)로 사용하면, 많은 양의 유리 섬유재(242)가 일체화되어 하나의 천, 시트, 필름 등과 같이 기능하므로, 취급이 용이하며 유리 패브릭(240)이 사용되는 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 유리 패브릭(240)이 제1 유리 섬유재(242a)와 제2 유리 섬유재(242b)를 엇걸어서 형성되므로, 유리 패브릭(240)이 입체 구조를 가지며 제1 및 제2 유리 섬유재(242a, 242b)의 표면이 둥근 형상을 가지므로 유리 패브릭(240)에서 난반사율이 증가하게 된다. 이에 따라 태양 전지(150)를 통과하여 후면 시트(200)에 도달한 광이 유리 패브릭(240)에 의하여 반사되어 태양 전지(150)로 재입사되어 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 출력을 향상할 수 있다.
또한, 유리 섬유재(242) 사이의 공극(240a) 내부로 제2 수지층(222)의 물질이 들어가서 공극(240a)의 내부를 적어도 부분적으로(좀더 구체적으로는, 전체적)으로 채우게 된다. 즉, 제2 수지층(222)은, 베이스 부재(210)와 유리 패브릭(240) 사이에 위치하는 제1 부분(222a)과, 유리 패브릭(240)의 외부 쪽에 위치하는 제2 부분(222b)과, 공극(240a) 내부를 채우면서 제1 부분(222a)과 제2 부분(222b)을 연결하는 제3 부분(222c)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 부분(222a, 222b, 222c)은 동일한 물질로 형성되는 일체의 구조를 가질 수 있다.
여기서, 제2 수지층(222)의 두께(T1)에 대한, 유리 섬유재(240)의 중심선(즉, 두께 방향에서의 중심선)이 베이스 부재(210)로부터 이격된 거리(T2)이 비율이 0.2 내지 0.8(좀더 구체적으로는, 0.4 내지 0.6)일 수 있다. 이는 제2 수지층(222) 내에 유리 패브릭(240)의 안정적으로 위치할 수 있는 범위로 한정된 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 유리 패브릭(240)이 내장된 제2 수지층(222)은 유리 패브릭(240)를 제2 수지층(222)을 구성하는 수지에 함침하여 유리 패브릭(240)의 양면에 일정한 두께로 수지가 위치하도록 한 다음 이를 건조하여 형성될 수도 있다. 다른 예로, 유리 패브릭(240)의 양면에 제2 수지층(222)을 구성하는 수지를 포함하는 코팅 조성물을 코팅한 후에 건조하여 형성될 수도 있다. 이 외에도 다양한 방법으로 유리 패브릭(240)이 내부에 위치하는 제2 수지층(222)을 형성할 수 있다.
이와 같이 제2 수지층(222)의 내부에 유리 패브릭(240)이 위치하고, 제2 수지층(222)이 유리 패브릭(240)의 공극(240a)을 채우면서 형성되면 유리 패브릭(240)이 제2 수지층(222)에 좀더 견고하게 고정될 수 있으며, 유리 패브릭(240)을 위한 별도의 접착층 등이 요구되지 않는다. 그리고 유리 패브릭(240)과 제2 수지층(222)이 일체화된 상태이므로 하나의 필름, 시트 등으로 취급할 수 있어 취급 용이성을 향상할 수 있다. 또한, 유리 패브릭(240)이 외부로 노출되지 않아 유리 패브릭(240)의 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
각각의 유리 섬유재(242)(즉, 제1 유리 섬유재(242a) 및 제2 유리 섬유재(242b)는 다양한 방법에 의하여 제조되어 다양한 물질을 포함할 수 있다.
붕규산을 주 원료로 하며, 석회석, 백운석, 형석, 수산화나트륨, 붕산 등을 추가적인 기타 원료로 할 수 있다. 이러한 원료를 용융하여 유리화하여 이를 용융 방사하여 필라멘트(2420)를 형성하면서 복수 개의 필라멘트(2420)를 뭉쳐서 얀(yarn) 형태의 유리 섬유재(242)를 형성할 수 있다.
이때, 필라멘트(2420)의 직경은 5um 내지 10um일 수 있고, 유리 섬유재(242)(즉, 제1 유리 섬유재(242a) 및/또는 제2 유리 섬유재(242b))의 직경(또는 두께)이 20um 내지 180um일 수 있다. 필라멘트(2420)의 직경이 5um 미만이거나 10um를 초과하면, 필라민트(2420)의 제조가 어려울 수 있다. 유리 섬유재(242)의 직경가 20um 미만이면 유리 섬유재(242)에 의한 난연 특성 향상 효과가 충분하지 않을 수 있고 취급 용이성이 저하될 수 있다. 유리 섬유재(242)의 두께가 180um를 초과하면 유리 섬유재(242)의 양이 많아져서 재료 비용 등이 증가할 수 있다. 난연 특성 향상 및 비용 절감 등을 고러하면, 유리 섬유재(242)의 직경이 80um 내지 150um일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 필라멘트(2420) 및 유리 섬유재(242)의 직경이 다양하게 변화될 수 있다.
그리고 본 실시예에서, 일 예로, 제1 방향에서 1인치 당 제2 유리 섬유재(242b)의 개수가 40 내지 65이고, 제2 방향에서 1인치 당 제1 유리 섬유재(242a)의 개수가 40 내지 65일 수 있다. 이러한 개수는 유리 섬유재(242)의 직경을 고려하여 서로의 사이에 공극(240a)을 가질 수 있도록 하면서도 유리 패브릭(240)이 일정 비율로 위치할 수 있도록 하기 위한 범위로 결정된 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 유리 섬유재(242)의 직경 등에 따라 1인치 당 위치하는 제1 또는 제2 유리 섬유재(242a, 242b)의 개수 등이 다양하게 변화될 수 있다.
또는, 일 예로, 유리 패브릭(240)에서 전체 면적 대비 유리 섬유재(242)가 위치한 부분의 면적의 비율(또는 일정 면적 대비 그 영역에서 유리 섬유재(242)가 위치한 부분의 면적의 비율)이 3% 내지 55%일 수 있다. 상기 비율이 3% 미만이면, 유리 섬유재(242)가 너무 적게 위치하여 유리 섬유재(242)에 의한 효과가 충분하지 않을 수 있다. 상기 비율이 55%를 초과하면, 유리 섬유재(242)의 양이 많아져서 재료 비용이 증가할 수 있고 공극(240a)이 적어져서 고정 안정성이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 비율이 다양한 값을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)를 기준으로 태양 전지(150)와 반대되는 쪽의 제2 수지층(222) 쪽에 위치한다. 이에 의하여 불이 외부에서 태양 전지 모듈(100)로 옮겨 붙으려 할 때 외부로 위치한 제2 수지층(222)으로 불이 옮겨 붙는 것을 좀더 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고 제2 수지층(222)의 내부에 유리 패브릭(240)이 위치하여 취급 용이성을 향상하고 유리 패브릭(240)의 안정성을 향상할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 이하에서는 도 7 내지 도 11을 참조하여, 유리 패브릭(240)의 위치에 따른 다양한 예를 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있으므로 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)를 기준으로 태양 전지(150)의 반대쪽에 위치하는 제2 수지층(222)의 외면 위에 위치한다. 즉, 유리 패브릭(240)이 제2 수지층(222)에서 베이스 부재(210) 및 태양 전지(150)에 반대하는 면에 위치할 수 있다. 이와 같이 유리 패브릭(240)이 후면 시트(200)의 외면 또는 후면에 위치하면, 외부에서 일어난 불이 태양 전지 모듈(100)로 옮겨 붙는 것을 불이 최초로 닿는 면에서부터 방지할 수 있다. 이에 따라 불이 옮겨 붙는 것을 최대한 방지할 수 있다.
이때, 유리 패브릭(240)은 제2 수지층(222)과 유리 패브릭(240) 사이에 위치한 제3 접착층(233)에 의하여 제2 수지층(222) 위에 접착될 수 있다. 이는, 일 예로, 제2 수지층(222) 위에 제3 접착층(233)을 구성하는 코팅 조성물 등을 도포한 후에 코팅 조성물이 굳기 전에 유리 패브릭(240)을 제3 접착층(233) 위에 올려 놓고 코팅 조성물을 건조하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 유리 패브릭(240)을 제2 수지층(222)에 고정하는 방법, 공정 등은 다양한 변형이 가능하다.
제3 접착층(233)은 제1 및/또는 제2 접착층(231, 232)와 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 이때, 제3 접착층(233)은 유리 패브릭(240)의 공극(240a)의 적어도 일부(일 예로, 전체)를 채우면서 형성되어, 제2 수지층(222)과 유리 패브릭(240)의 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)와 제2 수지층(222)의 사이에 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로, 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)와 제2 수지층(222)을 접착하는 제2 접착층(232) 내부에 위치할 수 있다. 제2 접착층(232)은, 베이스 부재(210)와 유리 패브릭(240) 사이에 위치하는 제1 부분(232a)과, 유리 패브릭(240)과 제2 수지층(222) 사이에 위치하는 제2 부분(232b)과, 공극(240a) 내부를 채우면서 제1 부분(232a)과 제2 부분(232b)을 연결하는 제3 부분(232c)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 부분(232a, 232b, 232c)은 동일한 물질로 형성되는 일체의 구조를 가질 수도 있고, 제1 내지 제3 부분(232a, 232b, 232c) 중 적어도 두 개가 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
이와 같이 유리 패브릭(240)에 내부에 위치하는 제2 접착층(232)은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일 예로, 유리 패브릭(240)를 제2 접착층(232)을 구성하는 접착 물질에 함침하여 유리 패브릭(240)의 양면에 일정한 두께로 접착 물질이 위치하도록 한 다음 이를 건조하여 형성될 수도 있다. 다른 예로, 유리 패브릭(240)의 양면에 각기 제1 부분(232a) 및 제2 부분(232b)을 각기 구성하는 접착 물질을 포함하는 코팅 조성물을 코팅한 후에 건조하여 형성될 수도 있다. 제3 부분(232c)은 제1 부분(232a)의 접착 물질, 또는 제2 부분(232b)의 접착 물질, 또는 제1 및 제2 부분(232a, 232b)의 접착 물질의 혼합물로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 베이스 부재(210) 위에 제2 접착층(232)을 구성하는 접착 물질을 포함하는 코팅 조성물을 코팅한 후에 유리 패브릭(240)을 제2 접착층(232) 위에 올린 후 가압하는 것에 의하여 코팅 조성물이 공극(240a)을 통과하여 위로 이동하여 유리 패브릭(240)의 다른 면(즉, 제2 수지층(222)에 인접한 면)까지 위치하도록 할 수도 있다. 이 외에도 다양한 방법으로 유리 패브릭(240)이 내부에 위치하는 제2 접착층(232)을 형성할 수 있다.
이와 같이 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)와 제2 수지층(222) 사이에 위치하면, 이들을 접착하기 위한 제2 접착층(232)을 형성하는 공정에서 유리 패브릭(240)을 함께 삽입하는 것에 의하여 쉽게 유리 패브릭(240)을 후면 시트(200)에 포함시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는 제2 접착층(232)이 제1 내지 제3 부분(232a, 232b, 232c)를 구비하여 좀더 견고하게 유리 패브릭(240)을 베이스 부재(210) 및 제2 수지층(222)에 견고하게 접착하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 부분(232a, 232b) 중 하나를 구비하지 않는 것도 가능하다. 이 경우에도 제1 및 제2 부분(232a, 232b) 중 다른 하나와 유리 패브릭(240)의 공극(240a)에 위치한 제3 부분(232c)에 의하여 베이스 부재(210) 및 제2 수지층(222)과의 접촉을 견고하게 유지할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 9을 참조하면, 본 실시예에서는 유리 패브릭(240)이 후면 시트(200)에서 밀봉재(130)에 인접한 면에 위치할 수 있다. 즉, 유리 패브릭(240)이 밀봉재(130)에 인접한 제1 수지층(221) 위에 위치할 수 있다. 일 예로, 유리 패브릭(240)이 밀봉재(130)(좀더 구체적으로는 제2 밀봉재(132)에 접촉할 수 있다.
이와 같이 유리 패브릭(240)이 후면 시트(200)에서 베이스 부재(210)를 기준으로 하여 태양 전지(150) 또는 밀봉재(130)에 인접한 면에 위치하게 되면, 태양 전지(150)를 통과하여 후면에 도달한 광을 좀더 효과적으로 난반사할 수 있다. 즉, 태양 전지(150)를 통과한 다음 유리 패브릭(240)에 도달하는 광의 경로를 최소화할 수 있고, 이에 의하여 태양 전지(150)에서 사용되는 광량을 최대화할 수 있다.
그리고 밀봉재(130)는 기본적으로 접착 특성을 가지고 있으므로, 밀봉재(130), 유리 패브릭(240) 및 후면 시트(200)를 차례로 위치시킨 상태에서 열과 압력을 가하면, 밀봉재(130)가 유리 패브릭(240)의 공극(240a)을 채우면서 후면 시트(200)의 제1 수지층(221)에 접촉한 상태로 굳는다. 그러면, 밀봉재(130)에 의하여 유리 패브릭(240) 및 제1 수지층(221)이 접촉될 수 있다. 따라서 별도의 접착층 없이 유리 패브릭(240)을 제1 수지층(221) 및 밀봉재(130)에 접착할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 유리 패브릭(240)이 제1 수지층(221) 위에 위치하되, 유리 패브릭(240)의 공극(240a)을 채우는 제3 부분과 유리 패브릭(240)의 적어도 일면 위에 형성되는 제1 및/또는 제2 부분을 포함하는 별도의 접착층을 더 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 10를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 수지층(221) 내부에 유리 패브릭(240)이 위치한다. 유리 패브릭(240)이 제2 수지층(222)이 아닌 제2 수지층(222)에 위치한다는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 동일하다. 따라서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 유리 패브릭(240) 및 제2 수지층(222)에 대한 설명이 그대로 유리 패브릭(240) 및 제1 수지층(221)에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도 11를 참조하면, 본 실시예에서는 베이스 부재(210)와 제1 수지층(221) 사이에 유리 패브릭(240)이 위치한다. 유리 패브릭(240)이 베이스 부재(210)와 제2 수지층(222)의 사이가 아닌 베이스 부재(210)와 제1 수지층(221)의 사이에 위치한다는 점을 제외하고는 도 8을 참조하여 설명한 실시예와 동일하다. 따라서 도 8을 참조하여 설명한 유리 패브릭(240), 제2 접착층(232) 및 제2 수지층(222)에 대한 설명이 그대로 유리 패브릭(240), 제1 접착층(231) 및 제1 수지층(221)에 적용될 수 있다.
상술한 설명 및 도면에서는 베이스 부재(210)를 기준으로 베이스 부재(210)의 일면쪽(예를 들어, 제1 수지층(221)의 내부, 제1 수지층(221) 위, 또는 제1 수지층(221)과 베이스 부재(210)의 사이) 및 다른 일면쪽(예를 들어, 제2 수지층(222)의 내부, 제2 수지층(222)위, 또는 제2 수지층(222)과 베이스 부재(210)의 사이) 중 어느 하나에 유리 패브릭(240)이 위치하는 것을 예시하였다. 이에 따르면 유리 패브릭(240)의 추가에 따른 비용 부담을 최소화하면서도 유리 패브릭(240)에 의한 효과를 구현할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 베이스 부재(210)를 기준으로 베이스 부재(210)의 양면쪽에 각기 유리 패브릭(240)을 위치시켜 유리 패브릭(240)에 의한 효과를 최대화할 수 있다. 또는, 제1 수지층(221)의 내부, 제1 수지층(221) 위, 제1 수지층(221)과 베이스 부재(210)의 사이, 제2 수지층(222)의 내부, 제2 수지층(222) 위, 그리고 제2 수지층(222)과 베이스 부재(210)의 사이 중 적어도 두 개의 위치에 유리 패브릭(240)이 위치할 수도 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 모듈
110: 전면 기판
130: 밀봉재
150: 태양 전지
200: 후면 시트
210: 베이스 부재
221: 제1 수지층
222: 제2 수지층
231: 제1 접착층
232: 제2 접착층
240: 유리 패브릭
240a: 공극
242: 유리 섬유재
242a: 제1 유리 섬유재
242b: 제2 유리 섬유재
110: 전면 기판
130: 밀봉재
150: 태양 전지
200: 후면 시트
210: 베이스 부재
221: 제1 수지층
222: 제2 수지층
231: 제1 접착층
232: 제2 접착층
240: 유리 패브릭
240a: 공극
242: 유리 섬유재
242a: 제1 유리 섬유재
242b: 제2 유리 섬유재
Claims (20)
- 적어도 하나의 태양 전지;
상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재; 및
상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 후면 쪽에 위치하는 후면 시트
를 포함하고,
상기 후면 시트는 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 일면 위에 위치하며 상기 밀봉재에 접하는 제1 수지층, 상기 베이스 부재의 다른 일면 위에 위치하는 제2 수지층을 포함하고,
유리 패브릭(glass fabric)이 제2 수지층에 포함되는 태양 전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 유리 패브릭은 유리 섬유재가 직조되어 형성되는 태양 전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 유리 패브릭이 평직의 직조 형태를 가지는 태양 전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 유리 섬유재의 직경이 20um 내지 180um인 태양 전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 유리 섬유재는, 제1 방향으로 형성되는 복수 개의 제1 유리 섬유재와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되며 상기 제1 유리 섬유재에 엇걸어지는 복수 개의 제2 유리 섬유재를 포함하고,
상기 복수 개의 제1 유리 섬유재가 서로 이격되어 위치하고 상기 복수 개의 제2 유리 섬유재가 서로 이격되어 위치하여, 상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유 사이에 공극이 위치하는 태양 전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 제2 수지층이, 상기 유리 패브릭의 일면에 위치하는 제1 부분, 상기 유리 패브릭의 타면에 위치하는 제2 부분 및 상기 공극을 채우면서 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하는 태양 전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 제1 방향에서 1인치 당 상기 제2 유리 섬유재의 개수가 40 내지 65이고,
상기 제2 방향에서 1인치 당 상기 제1 유리 섬유재의 개수가 40 내지 65인 태양 전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 유리 패브릭에서 전체 면적 대비 상기 유리 섬유재가 위치한 부분의 면적의 비율이 3% 내지 55%인 태양 전지 모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 후면 시트는 상기 유리 패브릭과 상기 제1 및 제2 수지층 사이에 위치한 접착층을 더 포함하고,
상기 유리 패브릭이 상기 접착층 내에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유리 패브릭이 상기 후면 시트의 외면에 위치하는 태양 전지 모듈. - 태양 전지 모듈에 사용되는 태양 전지 모듈용 후면 시트에 있어서,
상기 후면 시트는 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 일면 위에 위치하며 상기 밀봉재에 접하는 제1 수지층, 상기 베이스 부재의 다른 일면 위에 위치하는 제2 수지층을 포함하고,
유리 패브릭(glass fabric)이 제2 수지층에 포함되는 태양 전지 모듈용 후면 시트. - 제16항에 있어서,
상기 유리 패브릭은 유리 섬유재가 직조되어 형성되는 태양 전지 모듈용 후면 시트. - 제16항에 있어서,
상기 유리 패브릭이 평직의 직조 형태를 가지는 태양 전지 모듈용 후면 시트. - 제17항에 있어서,
상기 유리 섬유재의 직경이 20um 내지 180um인 태양 전지 모듈용 후면 시트. - 제17항에 있어서,
상기 유리 섬유재는, 제1 방향으로 형성되는 복수 개의 제1 유리 섬유재와 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 형성되며 상기 제1 유리 섬유재에 엇걸어지는 복수 개의 제2 유리 섬유재를 포함하고,
상기 복수 개의 제1 유리 섬유재가 서로 이격되어 위치하고 상기 복수 개의 제2 유리 섬유재가 서로 이격되어 위치하여, 상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유 사이에 공극이 위치하는 태양 전지 모듈용 후면 시트.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |