KR102509029B1 - 건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재 - Google Patents

건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈용 외관 부재는, 건물 일체형 태양 전지 모듈의 전면(前面) 측에 위치하여 상기 건물 일체형 태양 전지 모듈의 외관을 조절하는 건물 일체형 태양 전지 모듈용 외관 부재로서, 장착면과 경사지거나 직교하도록 배치되는 복수의 바디부를 포함하고, 상기 복수의 바디부는 적어도 제1 면에 착색부가 구비된다.

Description

건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재{SOLAR CELL MODULE FOR BUILDING INTEGRATED PHOTOVOTAIC SYSTEM AND EXTERIOR MEMBER USED FOR THE SAME}
본 발명은 건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재에 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 복수 개가 리본에 의하여 직렬 또는 병렬로 연결되고, 복수의 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지 모듈의 형태로 제조된다.
일반적으로 태양 전지 모듈을 건물의 옥상이나 지붕 등에 설치하였으나, 아파트나 고층 건물 등에서는 옥상이나 지붕에 설치될 수 있는 태양 전지 모듈의 크기가 한정되어 태양광을 효율적으로 활용하기 어려웠다. 이에 최근에는 주택, 건물 등의 외벽 등에 설치되어 주택, 건물 등과 일체화되는 건물 일체형 태양 전지 모듈에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 건물 일체형 태양 전지 모듈을 적용하면 건물의 외벽의 넓은 면적에서 광전 변환이 이루어질 수 있어 태양광을 효과적으로 사용할 수 있다.
그런데, 건물 일체형 태양 전지 모듈은 건물의 외벽, 특히 수직 벽체에 설치되면, 바닥면과 수직하므로 태양 전지 모듈의 전면에서 태양광이 반사되어 출력이 저하될 수 있고 눈부심 현상이 발생될 수 있다. 또한, 건물의 외벽에 적용되기 위해서는 건물 일체형 태양 전지 모듈을 설치한 후에도 우수한 심미적 특성을 가져야 하는바, 건물 일체형 태양 전지 모듈의 색상을 다양화하거나 외관을 향상하는 것이 요구된다. 그러나 기존의 건물 일체형 태양 전지 모듈은, 태양 전지, 이에 연결되는 배선 등이 그대로 외부에서 보여지거나, 태양 전지의 색상인 푸른색 계열의 색상만을 가질 수 있어, 심미성, 외관 등을 향상하기에 어려움이 있었다.
본 발명은 향상된 출력 및 우수한 외관을 가지는 건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈용 외관 부재는, 건물 일체형 태양 전지 모듈의 전면(前面) 측에 위치하여 상기 건물 일체형 태양 전지 모듈의 외관을 조절하는 건물 일체형 태양 전지 모듈용 외관 부재로서, 장착면과 경사지거나 직교하도록 배치되는 복수의 바디부를 포함하고, 상기 복수의 바디부는 적어도 제1 면에 착색부가 구비된다.
본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널; 및 상기 태양 전지 패널의 전면(前面) 측에 위치하여 외관을 조절하는 외관 부재를 포함한다. 상기 외관 부재는 전면과 경사지거나 직교하도록 배치되는 복수의 바디부를 포함하고, 상기 복수의 바디부는 적어도 제1 면에 착색부가 구비된다.
본 실시예에 의하면 착색부를 구비하는 외관 부재에 의하여 태양 전지 모듈의 외관을 향상할 수 있다. 그리고 반사부에 의하여 상부에서 제공되는 태양광을 반사시켜 광전 변환에 이용할 수 있어 태양 전지 모듈의 출력을 향상할 수 있다.
특히, 본 실시예에서 외관 부재가 시트 형태 또는 필름 형태, 또는 블라인드 형태로 구비되어 태양 전지 패널에 쉽게 부착 또는 장착될 수 있으므로, 태양 전지 모듈이 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈이 적용된 건물의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 건물 일체형 태양 전지 모듈을 아래에서 올려다 본 전면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 건물 일체형 태양 전지 모듈에 포함되는 태양 전지 패널의 일 예를 간략하게 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재의 일 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재를 제조하는 공정의 일 예를 도시한 개략적인 사시도들이다.
도 12는 본 발명의 다른 변형예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈 및 이에 사용되는 외관 부재를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈이 적용된 건물의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 건물 일체형 태양 전지 모듈을 아래에서 올려다 본 전면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 1 내지 도 3에서는 본 발명과 직접 관련되지 않는 부분의 도시를 생략하였다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 건물 일체형 태양 전지 모듈(100)(이하, 태양 전지 모듈(100))은 건물(1)의 수직 벽체(3)에 적용되어 바닥면(GS)과 실질적으로 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(도 4의 참조부호 150)를 포함하여 태양으로부터 공급되는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은, 태양 전지 패널(10)과, 태양 전지 패널(10)의 외면 또는 전면(前面) 측에 위치하여 태양 전지 모듈(100)의 외관을 조절 또는 제어하는 외관 부재(20)를 포함한다.
태양 전지 패널(10)은 태양 전지(도 4의 참조부호 150)를 포함하는 다양한 구조, 방식의 패널이 적용될 수 있다. 태양 전지 패널(10)의 일 예를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 태양 전지 패널(10)의 일 예를 간략하게 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 4 및 도 5에서는 본 발명과 직접 관련되지 않는 부분의 도시를 생략하였다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(10)은, 태양 전지(150)와, 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 일면(일 예로, 전면)에 위치하는 제1 커버 부재(일 예로, 전면 부재)(110)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 타면(일 예로, 후면)에 위치하는 제2 커버 부재(일 예로, 후면 부재)(120)를 포함한다.
이때, 태양 전지(150)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 광전 변환부가, 결정질 실리콘 기판(일 예로, 실리콘 웨이퍼)과, 결정질 실리콘 기판에 또는 그 위에 형성되며 도펀트를 포함하는 도전형 영역 또는 산화물을 포함하는 도전형 영역으로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 결정질 실리콘 기판을 기반으로 한 태양 전지(150)은 전기적 특성이 우수하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지(150)가 복수 개 구비되며, 복수 개의 태양 전지(150)가 인터커넥터(142, 145) 에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 인터커넥터(142, 145) 로는 리본, 와이어 등과 같이 태양 전지(150)를 연결할 수 있는 다양한 구조, 형상이 적용될 수 있다. 그러나 본 발명이 각 태양 전지(150)에 사용되는 인터커넥터(142, 145)의 개수, 구조, 형상 등에 한정되지 않는다.
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. 그리고 하나의 태양 전지(150)만이 구비되는 것도 가능하다.
제1 커버 부재(110)는 밀봉재(130)(일 예로, 제1 밀봉재(131)) 상에 위치하여 태양 전지 패널(10)의 일면(일 예로, 전면)을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 밀봉재(130)(이 예로, 제2 밀봉재(132)) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 타면(일 예로, 후면)을 구성한다. 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 커버 부재(110)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 커버 부재(120)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110)가 우수한 내구성, 우수한 절연 특성 등을 가지는 유리 기판으로 구성될 수 있고, 제2 커버 부재(120)가 필름 또는 시트 등으로 구성될 수 있다. 제2 커버 부재(120)는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
밀봉재(130)는, 인터커넥터(142, 145)에 의하여 연결된 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 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(10)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 인터커넥터(142, 145)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지(150), 제1 밀봉재(131), 제1 커버 부재(110)가 일체화되어 태양 전지 패널(10)을 구성할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132), 제1 커버 부재(110), 또는 제2 커버 부재(120)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(110) 또는 제2 커버 부재(120)가 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다. 또한, 태양 전지 패널(10)로 상술한 바 이외의 다양한 구조, 방식의 태양 전지 패널이 적용될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 태양 전지 패널(10)의 전면 측에 외관 부재(20)가 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로 본 실시예에서 태양 전지 패널(10)의 전면 위에 외관 부재(20)가 위치하여, 외관 부재(20)가 태양 전지 모듈(100)의 외면을 구성한다.
이때, 외관 부재(20)는 장착면(BS)과 경사지거나 직교하고 바닥면(GS)과 경사지거나 평행하도록 배치되는 복수의 바디부(21)를 포함할 수 있다. 여기서, 외관 부재(20)의 장착면(BS)이라 함은, 바닥면(GS)(도면의 xy 평면)과 수직하면서 태양 전지 패널(10)의 전면(도면의 xz 평면)과 평행하도록 형성된 면으로서, 태양 전지 패널(10)에 장착되도록 가장 넓은 면을 가지는 외관 부재(20)의 장착면일 수 있다. 외관 부재(20)의 장착면이 복수일 경우에는 복수의 장착면 중 내면이 장착면(BS)이 될 수 있다.
본 실시예에서 복수의 바디부(21)는 적어도 제1 면(21a)에 착색부(22)가 구비될 수 있다. 이때, 바디부(21)의 제1 면(21a)은 바닥면(GS)에 대향하거나 하방을 바라보는 면을 의미할 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 바디부(21)에서 제1 면(21a)과 반대되는 제2 면(21b)에 반사부(24)가 더 구비되는 것을 예시하였다. 즉, 본 실시예에서 바디부(21)는, 하부에 위치하는 착색부(22)와, 착색부(22) 위에 위치(일 예로, 접촉)하는 반사부(24)로 구성될 수 있다. 이에 의하면 구조를 단순화하면서 착색부(22) 및 반사부(24)에 의한 효과를 모두 구현할 수 있다.
여기서, 착색부(22)는 태양 전지 모듈(100)이 특정한 색상 또는 외관으로 보여지도록 하는 역할을 하며, 반사부(24)는 광을 반사하여 광을 원하는 방향으로 유도하는 역할을 할 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 복수의 바디부(21)가 장착면(BS)의 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 연장되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 z축 방향)에서 복수로 구비될 수 있다. 이때, 제1 방향은 가로 방향으로서 장착면(BS)에서 바닥면(GS)과 평행한 방향일 수 있고, 제2 방향은 세로 방향으로서 장착면(BS)에서 바닥면(GS)과 수직한 방향일 수 있다. 이에 의하여, 바디부(21)를 구성하는 착색부(22) 및 반사부(24) 각각이 장착면(BS)의 제1 방향으로 길게 연장되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 복수로 구비될 수 있다.
이때, 바디부(21)(즉, 착색부(22) 및 반사부(24))는, 태양 전지 패널(10)에 설치되었을 때 태양 전지 패널(10)에 인접한 일면(20a)보다 이에 반대되는 다른 면(20b)에서 상부에 위치하도록 경사지게 위치할 수 있다. 또는, 바디부(21)의 제1 면(21a)이 장착면(BS)과 둔각을 가지고, 바디부(21)의 제2 면(21b)이 장착면(BS)과 예각을 가지도록 위치할 수 있다. 또는, 일 변형예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 바디부(즉, 착색부(22) 및 반사부(24))는, 장착면(BS)과 수직하거나 바닥면(GS)과 평행하게 위치할 수도 있다. 이러한 구조에 의하여, 바디부(21)의 제1 면(21a)이 바닥면(GS)에 대향하거나 하방으로 향하도록 배치되고, 바디부(21)의 제2 면(21b)이 상부로 향하도록 배치될 수 있다.
그러면, 사람이 건물(1)의 아래 쪽에서 건물(1)의 수직 벽체(3)에 설치된 태양 전지 모듈(100)을 올려다 바라보면 착색부(22)를 태양 전지 모듈(100)의 외관으로 인식하게 된다. 즉, 도 2의 실선 화살표로 도시한 바와 같이, 건물(1)의 아래에서 올려다보는 사람의 눈에는 태양 전지 패널(100)의 표면이 아닌 바디부(21)의 제1 면(21a)에 위치한 착색부(22)가 보이게 되므로 사람의 눈에는 태양 전지 모듈(100)이 착색부(22)에 의한 색상, 무늬 등을 가지는 것으로 인식하게 된다. 이에 따라, 도 3에 도시한 바와 같이, 사람의 눈에는 태양 전지 모듈(100)의 전체 면에 위치한 복수의 착색부(22)에 의한 외관이 인식될 수 있다.
이에 의하면 간단한 구조에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 외관을 조절할 수 있다. 복수의 착색부(22)는 서로 동일한 색으로 구성되어 태양 전지 모듈(100)을 일정한 색으로 보이도록 할 수도 있고, 복수의 착색부(22)에 일정한 무늬 등이 있어 태양 전지 모듈(100)의 전면에 일정한 이미지, 형상, 패턴 등이 있는 것으로 보이도록 할 수도 있다.
그리고 건물(1)의 상부에서 제공되는 태양광은 반사부(24)에 의하여 효과적으로 반사될 수 있다. 즉, 도 3의 점선 화살표로 도시한 바와 같이, 건물의 상부에서 제공되는 태양광은 외부를 향하여 상부로 경사지게 위치한 반사부(24)에 의하여 반사되어 태양 전지 패널(10)로 입사될 수 있다. 이때, 건물의 상부 쪽에서는 태양 전지 모듈(100)의 전체 면에서 반사가 이루어지도록 반사부(24)가 위치할 수 있다. 그러면, 태양 전지 모듈(100)의 전체 면에서 태양광을 효과적으로 제어하여 광전 변환에 이용할 수 있다.
이에 따르면, 태양 전지 모듈(100)의 광전 변환에 이용되는 광량을 증가시켜 태양 전지 모듈(100)의 출력을 향상할 수 있고, 태양 전지 모듈(100)에서 반사되어 사람의 눈에 들어오는 광의 양을 줄여 눈부심을 방지할 수 있다. 종래에는 건물에 태양 전지 모듈이 설치되면, 태양 전지 모듈에 의하여 일부 반사된 빛이 사람의 눈에 들어와서 눈부심 현상이 발생될 수 있는데, 본 실시예에서는 반사부(24)가 이를 방지 또는 완화할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 제1 방향으로 연장되는 바디부(21)(즉, 복수의 착색부(22) 및 복수의 반사부(24))가 제2 방향에서 복수로 배치되므로, 바디부(21)(착색부(22) 및 반사부(24))의 폭 또는 외관 부재(20)의 두께(T)를 줄이면서도 태양 전지 패널(10)의 전체 면에서 전체적으로 착색부(22) 및 반사부(24)에 의한 효과를 구현할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 예를 들어, 바디부(21)(일 예로, 바디부(21)의 제2 면(21b))와 장착면(BS) 사이의 각도(A)가 30도 내지 90도(일 예로, 45도 내지 90도)이거나, 바디부(21)(일 예로, 바디부(21)의 제1 면(21a))와 바닥면(GS) 사이의 각도(B)가 0도 내지 60도(일 예로, 0도 내지 45도)의 각도(B)를 가질 수 있다. 그러면, 착색부(22) 및 반사부(24)에 의한 효과를 효과적으로 구현할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 바디부(즉, 착색부(22) 및 반사부(24))가 다양한 경사도를 가지도록 위치할 수 있다.
도 2에서는 일 예로 복수의 바디부(21)가 서로 평행하게 위치한 것을 예시하였다. 이에 의하면 바디부(21) 또는 외관 부재(20)의 구조를 단순화하면서 이를 쉽게 제조할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 건물의 높이, 태양 전지 모듈(100)의 설치 위치, 태양광의 위치 등을 고려하여, 서로 평행하지 않게 위치하는 복수의 바디부(21)를 구비할 수도 있다.
본 실시예에서는, 일 예로, 하나의 착색부(22)와 하나의 반사부(24)가 서로 결합되어 하나의 바디부(21)를 형성하고, 제2 방향에서 복수의 바디부(21)가 일정한 피치(P1, P2)를 가지도록 서로 이격되어 위치하는 것을 예시하였다. 그러면, 복수의 착색부(22)가 제2 방향에서 일정한 피치(P1)로 서로 이격되어 위치하고, 복수의 반사부(24)가 제2 방향에서 일정한 피치(P2)로 서로 이격되어 위치할 수 있다. 이에 따라 착색부(22)와 반사부(24) 사이의 간격보다 복수의 착색부(22) 사이의 피치(P1) 또는 복수의 반사부(24) 사이의 피치(P2)가 더 클 수 있다. 이때, 이웃한 착색부(22) 사이의 피치(P1) 또는 이웃한 반사부(24) 사이의 피치(P2)는 서로 동일하고, 착색부(22)와 반사부(24)가 서로 평행하게 배치될 수 있다.
이에 의하면 착색부(22)와 반사부(24)가 서로 간섭되지 않으면서 착색부(22)와 반사부(24)에 의한 효과를 태양 전지 패널(10)에서 균일하게 구현하면서도 착색부(22) 및 반사부(24)의 개수를 최소화할 수 있다. 특히, 착색부(22)와 반사부(24)가 하나의 바디부(21)에 함께 구비되는 경우에는, 착색부(22)와 반사부(24) 사이를 최소화하여 착색부(22)와 반사부(24) 사이의 간섭을 최소화할 수 있다. 이때, 하나의 바디부(21)를 구성하는 착색부(22)와 반사부(24)는 서로 접촉할 수도 있고, 하나의 바디부(21)를 구성하는 착색부(22)와 반사부(24) 사이에 다른 층(일 예로, 접착층) 등이 개재되어 하나의 바디부(21)를 구성하는 착색부(22)와 반사부(24)가 다른 층을 통하여 연결될 수도 있다.
예를 들어, 복수의 착색부(22)의 피치(P1) 또는 복수의 반사부(24)의 피치(P2)(또는 바디부(21)의 피치)가 80mm 이하일 수 있다. 또는, 복수의 착색부(22)의 피치(P1) 또는 복수의 반사부(24)의 피치(P2)(또는 바디부(21)의 피치)가 외관 부재(20)의 두께(T)의 2배 이하일 수 있다. 이러한 범위 내에서 태양 전지 패널(100)의 전체 면에서 착색부(22) 또는 반사부(24)에 의한 효과를 구현할 수 있다. 특히, 착색부(22) 또는 반사부(24)의 상술한 각도를 고려할 때 복수의 착색부(22) 또는 복수의 반사부(24)가 상술한 피치(P1, P2)를 가져야 태양 전지 패널(100)의 전체 면에서 착색부(22) 또는 반사부(24)에 의한 효과를 효과적으로 구현할 수 있다. 일 예로, 복수의 착색부(22) 사이의 간격(일 예로, 최소 간격) 또는 복수의 반사부(24) 사이의 간격(일 예로, 최소 간격)이 0.1nm 이상일 수 있다. 이는 복수의 착색부(22) 또는 복수의 반사부(24) 사이로 광이 입사될 수 있도록 한정된 것이다.
그러나 본 발명이 상술한 바디부(21) 구조, 또는 착색부(22) 및 반사부(24)의 배치에 한정되는 것은 아니다.
일 변형예로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 착색부(22)로 구성된 바디부(21)와 반사부(24)가 서로의 사이에 일정한 간격을 두고 서로 이격될 수 있다. 이때, 제2 방향에서 복수의 바디부(21)(또는 복수의 착색부(22))가 구비되고, 제2 방향에서 복수의 반사부(24)가 구비되며, 제2 방향에서 바디부(21)와 착색부(22)가 교번하여 위치할 수 있다.
이때, 바디부(21) 및 반사부(24)는 외부로 향하면서 상부로 경사지거나, 장착면(BS)과 직교하거나 바닥면(도 1의 참조부호 GS, 이하 동일)과 평행할 수 있다. 이때, 바디부(21)의 상부면(21b)과 반사부(24)의 하부면(24a) 사이의 제1 간격(D1)보다 바디부(21)의 하부면(21a)과 반사부(24)의 상부면(24b) 사이의 제2 간격(D2)이 더 클 수 있다. 이에 의하면 바디부(21)가 이의 하부에 위치한 반사부(24)의 상부면(24b)에 의한 반사 작용을 방해하지 않고, 반사부(24)가 이의 상부에 위치한 착색부(21)의 하부면(21b)에 의한 외관 조절 작용을 방해하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 변형도 가능하다.
본 실시예에서는 서로 인접한 착색부(22)와 반사부(24)가 일정한 제1 간격(D1)을 두고 이격되고, 복수의 착색부(22)가 제1 간격(D1)보다 큰 피치(P1)를 가지고 복수의 반사부(24)가 제1 간격(D1)보다 큰 피치(P2)를 가지도록 배치될 수 있다. 이때, 복수의 착색부(22)의 피치(P1)와 복수의 반사부(24)의 피치(P2)가 서로 동일할 수 있다. 그러면, 착색부(22)과 반사부(24)를 균일하게 배치시켜 착색부(22) 및 반사부(24)에 의한 효과를 최대화화면서도 서로 간섭하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 변형도 가능하다.
도 7에서는 일 예로 복수의 착색부(22)가 서로 평행하게 위치하고 복수의 반사부(24)가 서로 평행하면서 복수의 착색부(22)에 평행하도록 위치한 것을 예시하였다. 이에 의하면 착색부(22) 및 반사부(24), 또는 외관 부재(20)의 구조를 단순화하면서 이를 쉽게 제조할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 건물의 높이, 태양 전지 모듈(100)의 설치 위치, 태양광의 위치 등을 고려하여, 서로 평행하지 않게 위치하는 복수의 착색부(22) 또는 반사부(24)를 구비할 수도 있고, 복수의 착색부(22)와 복수의 반사부(24)가 서로 평행하지 않을 수도 있다.
도 2에서는 착색부(22) 및 반사부(24)가 모두 구비된 것을 예시하였다. 이에 의하면 착색부(22) 및 반사부(24)에 의한 효과를 모두 구현하여 태양 전지 모듈(100)의 출력 및 외관을 함께 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 변형예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 외관 부재(22)가 착색부(22)를 구비하는 바디부(21)를 복수로 구비하되, 반사부(24)는 구비하지 않을 수 있다. 또는, 도 9에 도시한 바와 같이, 외관 부재(22)가 반사부(24)만을 구비하고 착색부(22) 또는 바디부(21)를 구비하지 않을 수도 있다.
상술한 실시예들에서는 복수의 바디부(21), 복수의 착색부(22), 및 복수의 반사부(24)가 서로 동일한 형상, 크기, 폭 등을 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 변형예로, 도 10에 도시한 바와 같이, 외관 부재(22)가 착색부(22)와 반사부(24)를 함께 구비하되, 착색부(22)와 반사부(24)의 폭 또는 형성 면적이 서로 다를 수 있다. 즉, 반사부(24)가 착색부(22)보다 넓은 폭 또는 면적으로 형성되고, 착색부(22)는 반사부(24)가 형성된 부분의 일부에서 외면 또는 전면 쪽에 가깝게 배치될 수 있다. 그러면, 착색부(22)에 의한 효과를 구현하면서 착색부(22)의 면적을 줄여 재료 비용을 절감할 수 있다. 또한, 바디부(21) 중 일부에만 반사부(24)가 형성되고 다른 일부에는 반사부(24)가 형성되지 않는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 7 내지 도 10에서는 착색부(22)와 반사부(24)가 장착면(BS) 및 바닥면(GS)과 경사진 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 6에 도시한 바와 같이, 착색부(22)와 반사부(24)가 장착면(BS)과 직교하면서 바닥면(GS)과 평행할 수도 있다. 그리고 도 6 및 도 10에서는 착색부(22)와 반사부(24)가 서로 접촉된 것을 예시하였으나, 착색부(22)와 반사부(24) 사이에 다른 층(일 예로, 접착층)이 위치하거나, 도 7에 도시한 바와 같이 착색부(22)와 반사부(24)가 서로 이격되어 위치할 수도 있다. 즉, 도 2에 도시한 실시예와 도 6 내지 도 10에 도시한 변형예는 서로 다양하게 결합될 수 있으며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의하면 착색부(22)를 구비하는 외관 부재(20)에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 외관을 향상할 수 있다. 그리고 반사부(24)에 의하여 상부에서 제공되는 태양광을 반사시켜 광전 변환에 이용할 수 있어 태양 전지 모듈(100)의 출력을 향상할 수 있다.
특히, 본 실시예에서 외관 부재(20)는 바디부(21)(즉, 착색부(22) 및 반사부(24))가 위치하지 않은 부분에 베이스부(26)가 위치하여 균일한 두께(T)(일 예로, 10% 이내의 오차를 가지는 두께)를 가지는 시트 형태 또는 필름 형태로 구성될 수 있다. 이에 의하면 시트 형태 또는 필름 형태로 외관 부재(20)를 형성한 후에 이를 태양 전지 패널(10)의 전면 또는 외면에 부착하는 것에 의하여 쉽게 태양 전지 모듈(100)을 제조할 수 있다.
베이스부(26)는 투명한 물질을 포함하여 광이 입사될 수 있도록 할 수 있다. 베이스부(26)는 절연 특성, 방습 등의 특성을 가지며 시트 형태 또는 필름 형태로 쉽게 제조될 수 있는 수지를 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스부(26)는 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA), 에틸렌 테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate, PET) 등을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스부(26)가 다른 물질을 포함할 수도 있다.
좀더 구체적으로, 착색부(22)는 원하는 색상, 무늬, 형상 등을 구현하는 다양한 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 착색부(22)는 안료 또는 염료를 포함할 수 있다. 이때, 착색부(22)는 수지 물질과 안료 또는 염료를 포함하는 층이거나, 잉크젯 등을 이용하여 안료 또는 염료 등을 흩뿌려서 형성된 층일 수도 있다. 수지 물질, 안료, 염료 등으로는 알려진 다양한 물질을 사용할 수 있다. 또한, 전체적으로 일정한 두께를 가지는 층 형상을 가지지 않고 일부 부분에만 위치하는 다양한 형상(일 예로, 도트 형상)을 가질 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
반사부(24)는 금속을 포함하거나 반사 물질을 포함할 수 있다. 금속으로는 알루미늄 등과 같이 저렴하고 반사율이 우수한 물질을 사용할 수 있고, 반사 물질로는 백색 안료(예를 들어, 티타늄 산화물(TiO2)) 등을 사용할 수 있다. 반사부(24)가 금속으로 이루어지는 경우에, 반사부(24)는 금속 박막(metal foil)로 이루어지거나, 스퍼터링 등에 의하여 형성되는 반사층으로 이루어질 수 있다. 그 외에도 반사부(24)로는 반사가 가능한 다양한 물질, 구조 등이 적용될 수 있다.
이때, 외관 부재(20)의 두께(T)보다 착색부(22)의 두께(T1) 또는 반사부(24)의 두께(T2)가 작을 수 있다. 착색부(22) 또는 반사부(24)는 얇은 두께로도 충분한 효과를 나타낼 수 있으며, 얇은 두께를 가질 경우에 재료 비용을 절감할 수 있다. 그리고 외관 부재(20)의 두께(T)는 착색부(22)의 두께(T1) 또는 반사부(24)의 두께(T2)보다 크게 하여 우수한 기계적 강도를 가지게 하면서도 착색부(22) 또는 반사부(24)가 충분한 폭으로 형성될 수 있도록 한다. 다만, 외관 부재(20)의 두께(T)는 태양 전지 패널(10)의 제1 커버 부재(110)의 두께와 같거나 그보다 작게 하여, 너무 두껍지 않은 두께로 재료 비용을 절감하고 사람의 눈에 불필요하게 별도의 층으로 인식되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
일 예로, 제1 커버 부재(110)의 두께가 60mm 이하(예를 들어, 4mm 내지 40mm, 일 예로, 4mm 내지 20mm)일 수 있다. 그리고 착색부(22)의 두께(T1) 또는 반사부(24)의 두께(T2)가 1mm 이하(예를 들어, 10nm 내지 1mm)이고, 외관 부재(20)의 두께(T)가 40mm 이하(예를 들어, 10nm 내지 40mm, 일 예로, 20nm 내지 20mm, 좀더 구체적으로, 20nm 내지 10mm)일 수 있다.
상술한 구조의 외관 부재(20)를 제조하는 공정의 일 예를 도 11a 및 도 11b를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)에 사용되는 외관 부재(20)를 제조하는 공정의 일 예를 도시한 개략적인 사시도들이다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 베이스부(26), 착색부(22) 및 반사부(24)를 하나의 적층체로 하여 형성하고, 이러한 베이스부(26), 착색부(22) 및 반사부(24)로 구성된 적층체를 복수로 반복 형성하여 베이스 적층체(20c)를 형성한다. 베이스 적층체(20c)를 형성하는 방법으로는 알려진 다양한 방법이 사용될 수 있다. 즉, 베이스부(26), 착색부(22) 및 반사부(24)를 층상 형상으로 형성할 수 있는 다양한 방법(코팅, 증착, 접착 등)의 방법이 적용될 수 있다.
이어서, 도 11b에 도시한 바와 같이, 베이스 적층체(20c)를 적층면과 수직하거나 경사지게 절단하여 외관 부재(20)를 형성할 수 있다. 즉, 도 11b의 일점 괘선을 따라 절단하면 착색부(22)와 반사부(24)가 제1 방향으로 길게 이어지면서 이와 교차하는 제2 방향에서 복수로 위치하는 외관 부재(20)를 형성할 수 있다.
이러한 방법에 의하면, 간단한 공정에 의하여 원하는 구조의 외관 부재(20)를 쉽게 제조할 수 있다.
도 2에서는 경사지게 절단되어 상부면 및 하부면이 장착면(BS)과 경사지게 형성된 외관 부재(20)를 그대로 태양 전지 패널(10)의 전면 쪽에 위치시킨 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 외관 부재(20)의 상부면 및 하부면을 장착면(BS)과 직교하고 바닥면(GS)과 평행하게 잘라서 제조할 수 있다.
그리고 도 2에서는 외관 부재(20)가 태양 전지 패널(10)의 전면 위에 직접 부착된 것을 예시하였다. 일 예로, 착색부(22), 반사부(24) 및 베이스부(26) 중 적어도 하나(특히, 베이스부(26))에 접착 물질이 함께 포함된 외관 부재(20)를 이용하면, 이와 같이 외관 부재(20)를 태양 전지 패널(10) 위에 직접 부착할 수 있다. 그러면, 구조를 단순화하고 외관 부재(20)를 태양 전지 패널(10) 위에 붙이는 간단한 공정으로 원하는 태양 전지 모듈(100)을 제조할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 변형예로, 도 12에 도시한 바와 같이, 외관 부재(20)와 태양 전지 패널(10) 사이에 이들을 접착하는 접착층(30)이 더 구비될 수 있다. 접착층(30)은 광의 입사를 방해하지 않도록 투명 접착 물질로 구성될 수 있다. 그러면, 접착층(30)에 의하여 외관 부재(20)를 태양 전지 패널(10)에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 도 12에서는 간략한 도시를 위하여 태양 전지 패널(10)의 구체적인 구조를 도시하지 않았다.
또 다른 변형예로, 도 13에 도시한 바와 같이, 외관 부재(20)가 태양 전지 패널(10)의 내부에 위치할 수도 있다. 일 예로, 외관 부재(20)가 제1 커버 부재(110)와 밀봉재(130) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 태양 전지 모듈(100)은 제1 커버 부재(110)와 밀봉재(130) 사이에 외관 부재(20)를 더 위치시킨 상태에서 라미네이션 공정을 수행하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 도 13에서는 외관 부재(20)가 제1 커버 부재(110) 및 밀봉재(130) 각각에 접촉한 것을 예시하였으나, 외관 부재(20)와 제1 커버 부재(110) 사이 및/또는 외관 부재(20)와 밀봉재(130) 사이에 다른 층(일 예로, 접착층) 등이 더 위치할 수도 있다. 그리고 도 12 및 도 13에서는 도 2에 도시한 구조의 외관 부재(20)가 적용된 것을 예시하였으나 도 6 내지 도 10에 도시한 외관 부재(20)가 도 12 및 도 13의 변형예에 적용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 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 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 사용되는 외관 부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 외관 부재(20)는 복수의 반사부(24) 또는 복수의 착색부(22) 사이에 빈 공간이 위치하는 블라인드 형태로 구비될 수 있다. 즉, 반사부(24) 또는 착색부(22)가 제1 방향으로 길게 이어지도록 형성되며 연결 부재(일 예로, 와이어) 등에 의하여 제2 방향에서 소정 간격으로 이격된 상태로 고정될 수 있다. 이때, 외관 부재(20)가 구동 부재(28)를 구비하여 반사부(24) 또는 착색부(22)의 각도가 자유롭게 조절될 수도 있다. 구동 부재(28)는 별도의 제어부(미도시)에 의하여 제어될 수 있는데, 일 예로, 제어부는 태양의 위치를 고려하여 반사부(24) 또는 착색부(22)의 각도를 조절할 수 있다. 즉, 구동 부재(28)가 태양광 추적 장치(tracker)의 정보를 고려하여 반사부(24) 또는 착색부(22)의 각도를 조절할 수 있다.
이러한 외관 부재(20)는 태양 전지 패널의 전면 앞에 위치하도록 태양 전지 패널과 별개로 설치될 수도 있고, 태양 전지 패널에 고정 설치될 수도 있다.
도 14에서는 하부면에 착색부(22)가 위치하고 이의 상부면에 반사부(24)가 위치한 바디부(21)가 블라인드 형태를 구성하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반사부(24)가 착색부(22) 또는 바디부(21)와 별개로 위치할 수도 있다. 즉, 베이스부(26)를 구비하지 않는다는 것을 제외하면, 도 2, 도 6 내지 도 11에 도시한 바디부(21)의 구조, 또는 반사부(24) 및 착색부(22)의 구조가 도 14의 실시예에도 적용될 수 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: 건물 일체형 태양 전지 모듈
10: 태양 전지 패널
20: 외관 부재
22: 착색부
24: 반사부

Claims (20)

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  12. 태양 전지 패널; 및
    상기 태양 전지 패널의 전면(前面) 측에 위치하여 외관을 조절하는 외관 부재
    를 포함하고,
    상기 외관 부재는 상기 전면과 경사지거나 직교하도록 배치되는 복수의 바디부를 포함하고,
    상기 복수의 바디부는 적어도 바닥면에 대향하는 제1 면에 착색부가 구비되고,
    상기 외관 부재는 상기 복수의 바디부 사이를 채우는 베이스부를 포함하는 시트 형태 또는 필름 형태이고,
    상기 복수의 바디부의 피치가 80mm 이하이거나; 또는
    상기 복수의 바디부의 피치가 상기 외관 부재의 두께의 2배 이하인 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 바디부가 상기 전면의 제1 방향으로 길게 연장되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 복수로 구비되는 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 방향이 가로 방향이고, 상기 제2 방향이 세로 방향인 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 바디부 중 적어도 하나에서 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 구비되거나 상기 복수의 바디부와 이격되어 위치하는 반사부를 구비하는 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은, 태양 전지와, 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재와, 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 전면에 위치하는 제1 커버 부재와, 상기 밀봉재 위에서 태양 전지의 후면에 위치하는 제2 커버 부재를 포함하고,
    상기 외관 부재가 상기 제1 커버 부재의 전면(前面) 위에 위치하거나, 상기 제1 커버 부재와 상기 밀봉재 사이에 위치하는 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  18. 삭제
  19. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 바디부가 서로 평행한 건물 일체형 태양 전지 모듈.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 건물 일체형 태양 전지 모듈이 건물의 수직 벽체에 위치하여 바닥면과 실질적으로 수직하게 위치하는 건물 일체형 태양 전지 모듈.
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