KR102513781B1 - 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 인터커넥션 모듈은 기판의 상부에 구비되는 제 1 도체막과, 상기 기판의 하부에 구비되는 제 2 도체막과, 상기 제 1 도체막으로부터 상기 기판까지 형성되는 홈; 및 상기 제 1 도체막 및 상기 제 2 도체막을 전기적으로 연결하는 도체층을 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈에 관한 것이다.
태양광 발전은 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 기술로서 무한한 에너지를 활용할 수 있다는 점에서 친환경에너지 중에서 각광을 받고 있다. 특히, 플렉시블 태양전지는 차세대 태양전지로서 무게감소, 안정성의 향상 뿐만 아니라, 유연함을 바탕으로 IT산업, 디스플레이 산업, 전기자동차, 무인기 등의 다양한 산업 분야에서 새로운 가치를 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
태양광 발전은 태양의 조사량에 따라 출력의 등락이 심하여 수시로 변하고, 야간에는 전혀 전력을 얻을 수가 없다. 태양광의 전력 생산 단속성을 보완하기 위해 태양광으로부터 생산된 전력을 저장하여, 필요할 때 사용할 수 있는 별도의 에너지 저장장치가 필요하다. 따라서 태양광 발전을 통해 배터리에 저장하는 자가발전 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
자가발전 시스템 구현을 위해서 전력을 생산하는 태양전지 모듈과 그 에너지를 저장하는 배터리를 연결해야 한다. 기존에는 외부 도선을 이용하여 연결하는 방법을 많이 사용하고 있으나, 이 방법의 경우 외부 도선을 이용하는 방법은 도선연결에 의한 저항 증가, 복잡한 제조 공정, 공간 비효율성에 의하여 태양전지-배터리 융합 모듈 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
다른 방법으로는 PTH (plated through-hole) 방식이 있으나, 기판의 양 면에 동일한 면적을 공유하여 실장 하게 되면 플렉시블 배터리 제작 및 충방전시 개방된 via hole을 통하여 외부의 가스 유입이 발생하여 배터리의 실장 공정 효율을 떨어뜨리는 단점이 있다. 즉, 전기적 연결을 위한 기존 PTH 방식의 via hole은 플렉시블 배터리의 신뢰성을 저하시키며, 충방전 효율을 저하시켜 태양전지-배터리 융합형 플렉시블 자가발전 시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 윗면과 아랫면의 전기적 연결을 도모하는 동시에 구조적으로는 윗면의 태양전지 모듈 공간을 단절할 수 있는, 두 소자의 전극연결에 효과적인 인터커넥션 공정기술이 필요하다.
PTH Via hole의 hole을 막기위하여 via hole에 납땜, epoxy등의 도포를 이용할 수 있다. 이 작업은 공정시간을 늘려 생산성을 떨어뜨리며, 납땜, epoxy 소재는 배터리 충방전시 배터리의 전해질과 화학반응을 유발하여 배터리 전극 간격을 넓히게 되는 가스를 발생할 수 있다. 이와 같은 현상은 배터리의 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서 윗면과 아랫면을 전기적으로 직접 연결하되, 공간적으로 배터리면을 윗면의 태양전지면으로부터 격리시키는 새로운 구조의 PI(polyimide)기판 설계 비아(via) 인터커넥션 제작 기술이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해소하기 위해 화학 반응 등으로 유발되는 가스가 배터리측으로 이동하여 유발되는 문제를 방지할 수 있는 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈은 기판의 상부에 구비되는 제 1 도체막과, 상기 기판의 하부에 구비되는 제 2 도체막과, 상기 제 1 도체막으로부터 상기 기판까지 형성되는 홈; 및 상기 제 1 도체막 및 상기 제 2 도체막을 전기적으로 연결하는 도체층을 포함한다.
도체층은 상기 제 1 도체막의 상부 및 상기 홈의 내부면에 연속적으로 형성된다.
도체층은 상기 제 2 도체막의 전체 면적에 구비된다.
본 발명에 따르면, 홈을 이용하여 제 1 도체막 및 제 2 도체막의 구조적 단절을 도모하는 동시에 전기적으로 연결함으로써, 화학 반응 등으로 유발되는 가스가 배터리측으로 이동하여 유발되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈(100)은 기판(110), 제 1 도체막(120), 제 2 도체막(130), 홈(140) 및 도체층(150)을 포함한다.
기판(110)은 휘어지는 기판으로써, 자유자제로 휘어질 수 있는 유연성을 가질 수 있다. 예를 들면, 기판(110)이 태양전지에 물리적으로 연결되는 경우에도, 기판(110)이 휘어질 수 있으므로 플렉서블 태양전지 및 기판(110)이 전체적으로 휘어지는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 기판(110)은 폴리이미드(polyimide) 재질로 만들어진 기판일 수 있다.
제 1 도체막(120)는 기판(110)의 상부에 구비될 수 있다.
제 2 도체막(130)은 기판(110)의 하부에 구비될 수 있다.
예를 들면, 제 1 도체막(120) 및 제 2 도체막(130)은 동 같은 것으로 아주 얇은 종이처럼 만든 동박 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.
홈(140)은 제 1 도체막(120)부터 기판(110)까지 형성될 수 있다. 다시 말해, 홈(140)은 제 1 도체막(120)으로부터 기판(110)까지 형성되고, 제 2 도체막(130)까지는 형성되지 않는 형태를 갖는 것이 특징인 것이다.
홈(140)은 다수개가 구비될 수 있다.
도체층(150)은 제 1 도체막(120) 및 제 2 도체막(130)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도체층(150)은 제 1 도체막(120)의 상부 및 홈(140)의 내부면에 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 도체층(150)은 제 1 도체막(120)의 전체 면적에 구비될 수 있다.
도체층(150)은 태양전지에 구비되는 태양전지용 전극(200)과 전기적으로 연결되고, 제 2 도체막(130)은 배터리에 구비되는 배터리용 전극(210)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 태양전지에서 수집된 전기가 태양전지용 전극(200), 도체층(150) 및 배터리용 전극(210)을 통해 이동하여 배터리에 저장될 수 있는 것이다.
도 2를 참조하면, 도체층(150)은 제 1 도체막(120)의 전체 면적에 구비되고, 홈(140)은 다수개 구비될 수 있다. 홈(140)은 제 2 도체막(130)까지 뚫리는 형태가 아닌 막힌 형태를 갖는 것이다.
본 발명의 홈(140)은 제 1 도체막(120)부터 기판(110) 및 제 2 도체막(130)까지 뚫리는 홀(hole) 형태가 아니라, 제 1 도체막(120)부터 기판(110)까지만 형성되어 막힌 홈(140)의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.
홀(hole) 형태인 경우, PI(polyimide)기판의 상부와 하부를 단절시키기 위하여 사용하는 납땜, epoxy등의 소재는 배터리의 동작시 화학 반응 등으로 유발되는 가스가 홀(hole)을 통해 배터리측으로 유입되는 문제점이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 홈(140) 형태인 경우, 홈(140)은 제 2 도체막(130)의 위쪽까지만 형성되어 막힌 형태를 가지는 것이다. 따라서, 화학 반응 등으로 유발되는 가스가 홈(140)을 통해 배터리측으로 이동할 수 없게 되므로, 본 발명에 따르면 반응 가스가 배터리측으로 유입되어 유발되는 문제를 방지할 수 있다.
태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈은, 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
100 : 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 고 신뢰성 플렉시블 모듈
110 : 제 1 도체막
120 : 기판
130 : 제 2 도체막
140 : 홈
150 : 도체층
110 : 제 1 도체막
120 : 기판
130 : 제 2 도체막
140 : 홈
150 : 도체층
Claims (3)
- 기판의 상부에 구비되는 제 1 도체막;
상기 기판의 하부에 구비되는 제 2 도체막;
상기 제 1 도체막으로부터 상기 기판까지 형성되는 홈; 및
상기 제 1 도체막 및 상기 제 2 도체막을 전기적으로 연결하고, 상부와 하부를 공간적으로 단절하는 도체층을 포함하고
상기 도체층은 태양전지에 구비되는 태양전지용 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 도체막은 배터리에 구비되는 배터리용 전극과 전기적으로 연결되는, 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 인터커넥션 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도체층은,
상기 제 1 도체막의 상부 및 상기 홈의 내부면에 연속적으로 형성되는, 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 인터커넥션 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도체층은,
상기 제 1 도체막의 전체 면적에 구비되는, 태양전지 및 배터리간 전기적 연결 구조를 갖는 인터커넥션 모듈.
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