KR102515221B1 - 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법 - Google Patents

유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법 Download PDF

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최용우
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Abstract

본 발명에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)의 전면에 유연성을 가지는 박막 태양전지 스트립이 내재된 유연 태양광 모듈을 구비함으로써, 구조가 간단하고 설치가 용이하면서 태양광 발전의 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 박막 태양전지 스트립이 내재된 유연한 태양광 모듈을 구비함으로써, 무게가 가볍고 가공이 용이하여 다양한 길이와 형상으로 제작이 가능하고, 다양한 종류의 쉐이드에 적용이 가능하고, 기존의 쉐이드에도 적용이 가능한 이점이 있다.

Description

유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법{Flexible photovoltaic module shade system and manufacturing method of the same}
본 발명은 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 블라인드(Roll blind), 베니션 블라인드(Venetian blind), 버티컬 블라인드(Vertical blind) 및 롤 스크린(Roll screen) 등을 포함하는 쉐이드(Shade)에 유연성을 가지는 박막 태양전지 스트립을 적용하여, 태양광 발전의 활용도를 넓힐 수 있는 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 시스템은 광기전 효과를 이용하여 태양으로부터 오는 빛을 전기 에너지로 바꾸는 발전 시스템이며, 태양광 모듈은 복수의 태양 전지(solar cell)를 직,병렬로 연결하여 전력을 출력하는 모듈이다. 상기 태양 전지는 크게 n형 반도체, p형 반도체 및 전극으로 이루어지고, 주로 실리콘 기반 태양전지가 사용되고 있다.
종래의 태양광 시스템은 태양광 에너지를 얻기 위하여 주로 넓은 평지나 건물의 옥상에 설치되어 왔으나, 최근에는 태양광 모듈을 건자재화하여 건물의 외벽, 지붕, 창호 등에 설치하는 기술들이 개발되고 있다.
그러나, 건물의 유리창 표면에 태양광 모듈을 부착시 시야를 가리게 되고 미관상 좋지 못하여 상용화가 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래에는 주로 실리콘을 기반으로한 실리콘계 태양전지로 이루어져, 단단하지만 무게가 무거우며 절단 가공시 파손이 쉬어 가공에 제약이 따르기 때문에, 다양한 곳에 적용하는 데 한계가 있다.
한국등록특허 제10-2372863호
본 발명의 목적은, 유연성을 가지도록 제작되어 태양광 발전의 활용도를 넓힐 수 있는 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 승하강가능하도록 설치되고, 태양광을 가리도록 형성된 차광부를 포함하는 쉐이드(Shade)와, 상기 차광부의 전면에 장착되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립이 내재된 태양광 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 승하강가능하도록 설치된 쉐이드(Shade)의 차광부를 형성하고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립이 내재된 태양광 모듈을 포함한다.
상기 쉐이드는, 롤 블라인드(Roll blind), 베니션 블라인드(Venetian blind), 버티컬 블라인드(Vertical blind) 및 롤 스크린(Roll screen) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 차광부는, 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치되고, 복수개가 상하 또는 좌우 방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치되되 서로 연결부재에 의해 연동되도록 구비된 날개판들을 포함하고, 상기 태양광 모듈은, 상기 날개판들 중 적어도 일부의 전면에 접착부재를 통해 부착된다.
상기 차광부는, 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치된 복수의 날개판들을 포함하고, 상기 복수의 날개판들 중 적어도 일부는 상기 태양광 모듈로 형성된다.
상기 쉐이드는, 상기 차광부가 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 롤에 감기면서 올라가는 차광막을 포함하고, 상기 태양광 모듈은, 상기 차광막에 접착부재를 통해 부착된다.
상기 태양광 모듈은, 후면 시트층, 후면 봉지재층, 상기 박막 태양전지 스트립, 전면 봉지재층 및 전면 시트층이 라미네이션 공정을 통해 압착되어 형성된다.
상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결한다.
상기 박막 태양전지 시트는, 상기 연성 금속 기판 상에 배치되는 후면전극층과, 상기 후면전극층 상에 배치되는 CIGS광흡수층과, 상기 CIGS광흡수층 상에 배치되는 윈도우층과, 상기 윈도우층 상에 배치되는 전극 라인층을 포함한다.
상기 셀들의 각 전극 라인층은, 상기 연성 금속 기판보다 크기가 크게 형성되어 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 셀들의 각 전극 라인층의 돌출부는 인접하는 셀의 연성 금속 기판에 연결되어 직렬 회로를 구성한다.
상기 복수의 셀들의 직렬 연결시, 상기 셀들은 각각의 전극 라인층의 길이방향을 따라 서로 인접하게 배치되고, 상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인층의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1셀과 인접하는 제2셀 사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 설치되고, 태양광을 가리도록 형성된 복수의 날개판들이 수평방향 축에 대하여 회전하는 베니션 블라인드(Venetian blind)와, 상기 날개판들 중 적어도 일부의 전면에 장착되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립이 내재된 태양광 모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 설치되고, 태양광을 가리도록 형성된 복수의 날개판들이 수직방향 축에 대하여 회전하는 버티컬 블라인드(Vertical blind)와, 상기 날개판들 중 적어도 일부의 전면에 장착되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립이 내재된 태양광 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조방법은, 후면 시트층, 후면 봉지재층, 박막 태양전지 스트립, 전면 봉지재층 및 전면 시트층을 적층한 적층모듈을 라미네이터 장비를 이용해 라미네이션하여, 태양광 모듈을 제작하는 단계와; 상기 태양광 모듈을 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)에 장착하는 단계를 포함하고, 상기 박막 태양전지 스트립은, 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결하여 형성된다.
상기 쉐이드는, 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치되고, 복수개가 상하 또는 좌우 방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치되되 서로 연결부재에 의해 연동되도록 구비된 날개판들을 포함하고, 상기 태양광 모듈은, 상기 날개판들 중 적어도 일부의 전면에 접착부재를 통해 부착된다.
상기 쉐이드는, 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치된 복수의 날개판들을 포함하고, 상기 복수의 날개판들 중 적어도 일부는 상기 태양광 모듈로 형성된다.
상기 쉐이드는, 상기 차광부가 상기 출입구나 상기 창문에 설치된 롤에 감기면서 올라가는 차광막을 포함하고, 상기 태양광 모듈은, 상기 차광막에 접착부재를 통해 부착된다.
본 발명에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)의 전면에 유연성을 가지는 박막 태양전지 스트립이 내재된 유연 태양광 모듈을 구비함으로써, 구조가 간단하고 설치가 용이하면서 태양광 발전의 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 박막 태양전지 스트립이 내재된 유연한 태양광 모듈을 구비함으로써, 무게가 가볍고 가공이 용이하여 다양한 길이와 형상으로 제작이 가능하고, 다양한 종류의 쉐이드에 적용이 가능하고, 기존의 쉐이드에도 적용이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 날개판과 태양광 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양광 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 롤 형태로 감긴 박막 태양전지 시트를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 박막 태양전지 시트를 펼친 상태에서 상,하면을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 박막 태양전지 시트를 절단한 복수의 셀들을 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하는 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 박막 태양전지 스트립의 셀들의 연결 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 9은 본 발명의 제2실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 날개판과 태양광 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 태양광 모듈의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리거나 외부 시선을 가리기 위한 용도로 사용되는 쉐이드(1)에 태양광 모듈(200)이 포함된 시스템이다.
상기 쉐이드(1)는, 빛을 가리도록 형성된 차광부의 형상이나 작동 방식에 따라 롤 블라인드(Roll blind), 베니션 블라인드(Venetian blind), 버티컬 블라인드(Vertical blind), 롤 스크린(Roll screen) 등으로 구분될 수 있다.
상기 롤 블라인드는, 상기 차광부의 각도 조절이 되지 않도록 고정 설치된 날개판들로 이루어지고, 상기 출입구나 창문에 설치된 지지부에서 높낮이는 조절가능한 블라인드이다.
상기 베니션 블라인드는, 상기 차광부가 수평방향으로 길게 설치되고 각도가 조절가능한 날개판들로 이루어져, 상기 출입구나 창문에 설치된 지지부에서 높낮이와 경사각도가 모두 조절가능한 상기 블라인드이다.
상기 버티컬 블라인드는, 상기 차광부가 수직방향으로 길게 설치되고 각도가 조절가능한 날개판들로 이루어져, 상기 출입구나 창문에 설치된 지지부에서 높낮이와 경사각도가 모두 조절가능한 상기 블라인드이다.
상기 롤 스크린은, 상기 차광부가 차광막으로 형성되어, 상기 출입구나 창문에 설치된 롤에 감겨 올라가도록 형성된다.
이하, 본 실시예에서는, 상기 쉐이드(1)는 베니션 블라인드인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다양한 쉐이드에 적용 가능하다.
상기 쉐이드(1)는, 출입구나 창문에 설치된 지지부(2)와, 상기 지지부(2)에 끈(4) 등의 연결부재로 서로 연결되어 연동되도록 구비된 복수의 날개판들(6), 상기 날개판들(6)의 경사 각도나 높이를 조절하기 위한 구동부(미도시) 등을 포함한다.
상기 날개판(6)은, 폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상이고, 다양한 소재로 형성된다.
상기 복수의 날개판들(6)은 각각 수평방향으로 길게 배치되고, 복수개가 상하방향으로 소정간격 이격되게 배치되되 상기 끈(4)으로 연결되어 연동된다.
상기 구동부(미도시)는, 상기 날개판들(6)의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부(미도시)와, 상기 날개판들(6)의 경사각도를 조절하는 경사각도 조절부(미도시)를 포함한다. 상기 경사각도 조절부(미도시)는, 상기 날개판들(6)을 각각의 가상의 수평방향 축에 대하여 회전시켜 상기 날개판들(6)의 경사각도를 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 태양광 모듈(200)은, 상기 복수의 날개판들(6) 중 적어도 일부에 설치된다. 본 실시예에서는, 상기 태양광 모듈(200)이 상기 날개판들(6)마다 각각 설치된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 날개판들(6) 중 태양광을 상대적으로 많이 받을 수 있는 부분에 선택적으로 장착되는 것도 물론 가능하다.
도 3을 참조하면, 상기 태양광 모듈(200)은, 후면 시트층(201), 후면 봉지재층(202), 박막 태양전지 스트립(210), 전면 봉지재층(203) 및 전면 시트층(204)이 라미네이션 공정을 통해 압착되어, 유연성이 우수한 모듈이다.
상기 후면 시트층(201)은 가볍고 유연한 필름 소재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 후면 시트층(201)은, 태양광이 투과 가능한 투광 소재로 이루어지는 것도 가능하고, 불투광 소재로 형성되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 후면 시트층(201)은 상기 쉐이드에 부착되는 면이므로 불투광 소재로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 후면 시트층(201)이 상기 박막 태양전지 스트립(210)과 유사한 색상으로 형성되는 것도 가능하며, 상기 후면 시트층(201)이 유색일 경우 외관이 보다 미려해질 수 있다.
상기 후면 시트층(201)의 두께는 약 0.03mm 내지 0.3mm 범위이며, 본 실시예에서는 약 0.2mm인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 후면 봉지재층(202)은, 상기 후면 시트층(201)상에 적층된 후, 상기 라미네이션 공정을 통해 압착되어 형성된 층이다. 상기 후면 봉지재층(202)은, 유연하면서도 태양광이 투과가능한 투명 봉지재로 이루어진 층이다. 상기 투명 봉지재는 상온에서는 매우 유연한 상태이므로 상기 후면 시트층(201)상에 적층이 용이하다. 상기 명 봉지재는 상온에서 유연한 시트 형태이다. 본 실시예에서는, 상기 투명 봉지재는, 롤 형태로 공급되는 POE(Polyolefin Elastomer), EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 등을 사용하고, 두께는 약 0.2mm 내지 0.5mm 범위인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 투명 봉지재는, 상기 라미네이션 공정에서 가열시 녹아서 견고하게 접착된 후 경화될 수 있다.
상기 전면 봉지재층(203)은, 상기 후면 봉지재층(202)과 상기 박막 태양전지 스트립(210) 상에 투명 봉지재를 적층하여 형성된 층이다. 상기 투명 봉지재는, 유연하면서도 태양광이 투과가능한 봉지재이다. 상기 투명 봉지재는 상온에서 매우 유연한 상태이므로 상기 후면 봉지재층(202) 상에 돌출되게 배치된 상기 박막 태양전지 스트립(210)에 밀착되어, 상기 후면 봉지재층(202)와 상기 박막 태양전지 스트립(210)을 모두 덮을 수 있다. 상기 전면 봉지재층(203)은, 상기 후면 봉지재층(202)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
상기 전면 시트층(204)은, 상기 전면 봉지재층(203) 상에 적층되어 형성된 층이다. 상기 전면 시트층(204)은, 태양광이 투과가능한 투명 필름으로 형성된 층이다. 상기 투명 필름은, 가볍고 유연하면서도 투광가능한 소재라면 다양하게 적용가능하다. 상기 전면 시트층(204)은 상기 후면 시트층(201)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
상기 박막 태양전지 스트립(210)은, 태양광 에너지를 전기 에너지로 바꾸기 위한 셀 모듈이다. 상기 박막 태양전지 스트립(210)은, 수평방향으로 길게 형성된 스트립(strip)형태로 제작되어, 상기 태양광 모듈(200)에 수광면이 상향 배치되도록 장착된다.
상기 박막 태양전지 스트립(210)은, 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트(100)를 설정 크기의 복수의 셀들(110)로 절단한 후, 상기 셀들(110)을 스트립 형태로 직렬 연결하여 제작된다.
본 실시예에서는, 상기 박막 태양전지 스트립(210)은 4개의 제1셀(111), 제2셀(112), 제3셀(113), 제4셀(114)이 연결된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 셀들(110)의 개수나 크기는 다양하게 변하여 적용 가능하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 박막 태양전지 시트(100)는, 연성 금속 기판(100a) 위에 후면전극층(Back contact)(미도시), CIGS광흡수층(Absorber)(미도시), 버퍼층(Buffer)(미도시), 윈도우층(Window)(미도시), 전극 라인층(Grid)(100b)이 차례로 증착되어 형성된 박막형 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) 태양전지이다.
상기 박막 태양전지 시트(100)는, 상기 연성 금속 기판(100a)에 형성됨으로써 유연성을 가지므로 롤 형태로 감을 수 있고 원하는 크기로 절단이 용이하다. 상기 박막 태양전지 시트(100)는, 박막 형태이고 상기 연성 금속 기판(100a)으로 형성됨으로써, 실리콘형 태양전지보다 유연하여 롤 형태로 감아서 보관할 수 있으며, 절단이 용이하여 원하는 크기로 절단한 후 원하는 길이로 연결하여 사용하는 것이 가능하다.
상기 연성 금속 기판(100a)은, 스테인리스(Stainless) 재질의 기판을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 연성 금속 기판(100a)은, 유연성과 도전성을 가지는 것이라면 적용 가능하다. 상기 연성 금속 기판(100a)의 폭(W1)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 전체 폭(W)보다 작게 형성된다.
상기 CIGS광흡수층은, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 화합물을 증착하여 형성된 CIGS 박막이고, p형 반도체이다.
상기 윈도우층은 산화아연(ZnO) 박막이며 n형 반도체이고, 상기 CIGS광흡수층과 p-n접합을 형성한다.
상기 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층은 상기 연성 금속 기판(100a) 위에 형성되는 바, 상기 연성 금속 기판(100a)의 크기와 동일한 크기로 형성되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 전극 라인층은, 라인 형태의 전극 라인(100b)과, 상기 전극 라인(100b)의 돌출부의 하면을 보호하기 위한 하부 절연층(100d)과, 상기 전극 라인(100b)의 상면을 보호하기 위한 상부 절연층(100e)을 포함한다.
상기 전극 라인(100b)은, 도전성 와이어나 도전성 패턴이다. 본 실시예에서는, 상기 전극 라인(100b)은 구리(Cu) 와이어인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 박막 태양전지 시트(100)에서 상기 전극 라인(100b)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 상면에 다중 절곡되고 연속된 하나의 라인 형상으로 형성된다. 상기 박막 태양전지 시트(100)에서 상기 전극 라인층은, 상기 연성 금속 기판(100a)보다 크기가 크게 형성되어, 상기 전극 라인(100b)의 일부가 상기 연성 금속 기판(100a)의 외측으로 돌출된다. 상기 전극 라인(100b)에서 상기 연성 금속 기판(100a)의 외측으로 돌출된 부분을 돌출부라 칭하기로 한다.
상기 하부 절연층(110d)은, 상기 전극 라인(110b)의 돌출부의 하면을 보호하도록 형성된 보호층이다.
상기 상부 절연층(110e)은, 상기 전극 라인(110b)의 상면을 보호하도록 형성되되 상기 전극 라인(110b)의 돌출부의 상면을 가리지 않고 노출시키도록 형성된다. 즉, 상기 상부 절연층(110e)은 상기 연성 금속 기판(110a)의 크기와 같거나 상기 연성 금속 기판(110a)의 크기보다 약간 크게 형성되어, 상기 전극 라인(110b)의 상면을 덮되 상기 돌출부는 덮지 않는다.
상기 셀들(100)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 미리 설정된 설정 크기로 절단하여 생성된 CIGS 단위 셀이다.
상기 셀들(100)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 길이방향(X)을 따라 상기 설정 크기(d) 간격으로 잘라내고, 상기 전극 라인(100b)의 길이방향(Y)으로 절단하여, 복수개로 나누어진 것이다. 상기 복수의 셀들(110)은 동일한 크기로 절단하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 태양광 모듈의 설치 구조나 활용도에 따라 크기나 개수는 조정 가능하다.
상기 셀들(110)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 절단한 것이므로, 각각 연성 금속 기판(110a), 상기 후면전극층, 상기 CIGS광흡수층, 상기 버퍼층, 상기 윈도우층 및 상기 전극 라인층이 차례대로 적층된 구조를 가진다.
도 6은 도 5에 도시된 박막 태양전지 시트를 절단한 복수의 셀들을 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하는 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 박막 태양전지 스트립(210)은, 상기 복수의 셀들(110)을 직렬 연결하여 형성된다.
본 실시예에서는, 상기 박막 태양전지 스트립(210)은 4개의 제1셀(111), 제2셀(112), 제3셀(113), 제4셀(114)이 연결된 것으로 예를 들어 설명한다.
도 6a를 참조하면, 상기 제1셀(111)은, 상기 연성 금속 기판(111a)위에 전지층(111c), 상기 하부 절연층(111d), 상기 전극 라인(111b), 상기 상부 절연층(111e)이 차례대로 적층된 구조이다.
상기 제1셀(111)에서 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)는, 상기 연성 금속 기판(111a)의 외측으로 돌출되고, 상기 하부 절연층(111d)은 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)의 하면을 보호하도록 형성된다.
도 6a에서는 상기 하부 절연층(111d)과 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)는 꺾인 상태로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 상기 하부 절연층(111d)과 상기 전극 라인(111b)은 플렉시블한 상태이다.
도 6b를 참조하면, 상기 복수의 셀들(110)을 각 전극 라인의 길이방향을 따라 서로 인접하도록 길게 배치한다. 상기 셀들(110) 사이의 간격은 상기 전극 라인(111b)의 돌출부가 삽입될 수 있는 최소 범위로 설정되어, 상기 셀들(110)은 서로 최대한 밀착되게 배치된다.
상기 복수의 셀들(110)에서 각각의 전극 라인의 돌출부를 인접하는 셀의 연성 금속 기판(110b)의 하면에 연결시켜 직렬 회로를 구성한다.
도 7을 참조하여, 상기 복수의 셀들(110) 중에서 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)의 직렬 연결 방법을 예를 들어 설명한다.
상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)을 길이방향으로 서로 인접하게 배치한다. 그리고, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부를 하향 절곡시켜, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이로 삽입한 후, 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부의 상면을 상기 제2셀(112)의 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 접합시킨다. 이 때, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부를 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이로 삽입후, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)을 밀착시킨다. 따라서, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이의 간격이 최소화될 수 있다. 또한, 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부의 상면은 상기 상부 절연층(111e)에 가려지지 않은 상태이므로 상기 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부는 상기 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 직접 접촉되어 가열 가압에 의해 접합되는 것도 가능하고, 도전성 필름이나 도전성 페이스 등을 이용하여 접합되는 것도 가능하다. 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부가 상기 제2셀(112)의 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 접합되면, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)의 직렬 회로가 구성된다. 여기서, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)은 음극이며, 상기 제1연성 금속 기판(111a)과 상기 제2연성 금속 기판(112a)은 양극이다.
상기와 같은 방법으로 상기 제2셀(112)의 제2전극 라인(112b)의 돌출부는 상기 제2셀(112)과 상기 제3셀(113)사이로 하향 절곡되어 삽입된 후, 상기 제2전극 라인(112b)의 돌출부의 상면은 상기 제3셀(113)의 제3연성 금속 기판(113a)의 하면에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 제3셀(113)의 제3전극 라인(113b)의 돌출부는 상기 제3셀(113)과 상기 제4셀(114) 사이로 하향 절곡되어 삽입된 후, 상기 제3전극 라인(113b)의 돌출부의 상면은 상기 제4셀(114)의 제4연성 금속 기판(114a)의 하면에 전기적으로 접속된다.
상기와 같이, 상기 박막 태양전지 스트립(210)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 상기 복수의 셀들(110)로 나누어 자른 후, 상기 셀들(110)을 원하는 개수만큼 원하는 길이로 연결하여 제작된다.
상기 박막 태양전지 스트립(210)의 길이는 다양하게 변경가능하다.
상기 박막 태양전지 시트(100)의 전극 라인(100a)은 다중 절곡되고 연속된 일체의 라인이나, 상기 박막 태양전지 시트(100)로부터 절단된 상기 셀들(110)의 각 전극 라인(100b)은, 한번 휘어지고 양단부가 개방된 단위 전극 라인이다.
도 6c를 참조하면, 상기 박막 태양전지 스트립(210)의 좌측단에는 양극 단자(11)가 연결되고, 우측단에는 음극 단자(12)가 연결된다. 상기 양극 단자(11)와 상기 음극 단자(12)를 연결하는 접속 배선함(Junction box)을 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조 방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 먼저 태양광 모듈(200)을 제작한다.(S1~S6)
상기 태양광 모듈(200)을 제작하는 과정은, 상기 후면 시트층(201)을 배치하는 과정(S1), 상기 후면 시트층(201)위에 상기 투명 봉지재를 적층하여 상기 후면 봉지재층(202)을 형성하는 과정(S2), 상기 후면 봉지재층(202) 위에 상기 박막 태양전지 스트립(210)을 배치하는 과정(S3), 상기 박막 태양전지 스트립(210)을 덮도록 상기 투명 봉지재를 적층하여, 상기 전면 봉지재층(203)을 형성하는 과정(S4), 상기 전면 봉지재층(203)상에 상기 전면 시트층(204)을 적층하는 과정(S5), 상기 후면 시트층(201), 상기 후면 봉지재층(202), 상기 박막 태양전지 스트립(210), 상기 전면 봉지재층(203) 및 상기 전면 시트층(204)이 적층된 적층체를 라미네이터 장비를 이용하여 라미네이션하는 과정(S6)을 포함한다.
여기서, 상기 후면 봉지재층(202)과 상기 전면 봉지재층(203)은 상온에서 매우 유연한 상기 투명 봉지재로 이루어짐으로써, 상기 후면 봉지재층(202)의 상면에 상기 박막 태양전지 스트립(210)이 배치되어 돌출된 상태이더라도 그 상면을 덮는 것이 용이하다.
상기 라미네이션 공정시 가열 가압하면, 상기 후면 봉지재층(202)과 상기 전면 봉지재층(203)이 녹으면서 상기 박막 태양전지 스트립(210)이 내부에서 견고하게 접착되어, 상기 태양광 모듈(200)이 제작된다.
도 2를 참조하면, 상기와 같이 제작된 상기 태양광 모듈(200)을 상기 베니션 블라인드(1)의 날개판들(6)에 장착한다.(S7)
상기 태양광 모듈(200)은 상기 날개판들(6)에 접착부재를 통해 접착될 수 있다. 상기 접착부재는 접착 필름 또는 접착제를 사용할 수 있다.
상기 태양광 모듈(200)은, 롤러블이 가능한 상기 박막 태양전지 시트(100)를 절단하여 제조된 상기 박막 태양전지 스트립(210)을 사용하고, 상기 후면 봉지재층(202)과 상기 전면 봉지재층(203)이 유연한 시트 형태의 봉지재로 이루어짐으로써, 총 두께가 2.0mm 이하로 매우 얇으면서도 유연성이 우수한 이점이 있다.
또한, 상기 태양광 모듈(200)은 상기 쉐이드의 형상에 맞게 다양한 길이와 폭으로 제작이 용이하다.
또한, 상기 태양광 모듈(200)이 라미네이션 공정을 통해 제작됨으로써, 제작이 용이하여, 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 상기 날개판들(6)에 상기 태양광 모듈(200)을 장착함으로써, 기존의 쉐이드에도 적용이 가능한 이점이 있다.
한편, 도 9은 본 발명의 제2실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 쉐이드(400)의 차광부가 복수의 날개판들(406)을 포함하되, 상기 쉐이드(400)는 상기 날개판(406)이 수직방향으로 길게 배치되고 수직방향 축에 대하여 회전하면서 경사 각도가 조절되는 버티컬 블라인드인 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기 태양광 모듈(200)은, 상기 복수의 날개판들(406)마다 장착되는 것도 가능하고, 상기 복수의 날개판들(406) 중 적어도 일부에만 장착되는 것도 가능하다.
상기 태양광 모듈(200)은 상기 날개판들(406)에 접착부재를 통해 접착될 수 있다. 상기 접착부재는 접착 필름 또는 접착제를 사용할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 쉐이드(500)는 차광부가 차광막으로 형성되어 롤에 차광막(502)이 감기면서 올라가는 롤 스크린이고, 상기 차광막(502)에 상기 태양광 모듈(200)이 장착된 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기 태양광 모듈(200)은, 복수개가 상기 차광막(502)에 소정간격 이격되게 장착된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 태양광 모듈(200)이 상기 차광막(502)의 전체 또는 일부분에 장착되는 것도 물론 가능하다.
상기 태양광 모듈(200)은 상기 차광막(502)에 접착부재를 통해 접착될 수 있다. 상기 접착부재는 접착 필름 또는 접착제를 사용할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템이 도시된 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템은, 쉐이드(600)가 롤 스크린이고, 상기 롤 스크린의 차광막(602)의 일부분이 상기 태양광 모듈(200)로 형성된 것이 상기 실시예들과 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
즉, 상기 차광막(602)의 전면에 상기 태양광 모듈(200)이 장착되는 구조가 아니라, 상기 차광막(602) 중 일부분이 상기 태양광 모듈(200) 자체로 형성될 수 있다.
상기 태양광 모듈(200)은, 박막 태양전지 스트립으로 구성되어 두께가 얇고 유연한 시트 형태이므로, 상기 차광막(602) 중 일부분을 구성할 수 있다.
한편, 이에 한정되지 않고, 상기 쉐이드가 롤 블라인드, 베니션 블라인드 및 버티컬 블라인드 중 하나인 경우, 복수의 날개판들 중 적어도 일부가 상기 태양광 모듈(200)로 형성되는 것도 가능하다.
즉, 날개판에 상기 태양광 모듈(200)이 부착되는 것이 아니라, 상기 날개판들 중 일부를 상기 태양광 모듈(200)로 대체하여 사용할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 400, 500, 600: 쉐이드 6, 406: 날개판
100: 박막 태양전지 시트 100a: 연성 금속 기판
100b: 전극 라인 110: 셀
210: 박막 태양전지 스트립 201: 후면 시트층
202: 후면 봉지재층 203: 전면 봉지재층
204: 전면 시트층

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  14. 연성 금속 기판으로 형성되고 길이 방향(X)의 가로 길이가 폭 방향(Y)의 세로 길이보다 긴 직사각형 형상의 박막 태양전지 시트를 상기 길이 방향(X)을 따라 설정 크기의 복수의 셀들로 절단하는 과정과, 상기 복수의 셀들은 가로 길이가 세로 길이보다 짧게 절단되어, 폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상으로 절단된 셀들을 상기 셀들의 길이 방향으로 직렬 연결하는 과정을 포함하여, 박막 태양전지 스트립을 형성하는 단계와;
    후면 시트층, 후면 봉지재층, 상기 박막 태양전지 스트립, 전면 봉지재층 및 전면 시트층을 적층한 적층모듈을 라미네이터 장비를 이용해 라미네이션하여, 태양광 모듈을 제작하는 단계와;
    상기 태양광 모듈을 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)에 장착하는 단계를 포함하고,
    상기 쉐이드는,
    상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치되고, 복수개가 상하 또는 좌우 방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치되되 서로 연결부재에 의해 연동되도록 구비되고,폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상의 날개판들을 포함하고,
    상기 태양광 모듈은, 상기 날개판들 중 적어도 일부의 전면에 접착부재를 통해 부착된 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 연성 금속 기판으로 형성되고 길이 방향(X)의 가로 길이가 폭 방향(Y)의 세로 길이보다 긴 직사각형 형상의 박막 태양전지 시트를 상기 길이 방향(X)을 따라 설정 크기의 복수의 셀들로 절단하는 과정과, 상기 복수의 셀들은 가로 길이가 세로 길이보다 짧게 절단되어, 폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상으로 절단된 셀들을 상기 셀들의 길이 방향으로 직렬 연결하는 과정을 포함하여, 박막 태양전지 스트립을 형성하는 단계와;
    후면 시트층, 후면 봉지재층, 상기 박막 태양전지 스트립, 전면 봉지재층 및 전면 시트층을 적층한 적층모듈을 라미네이터 장비를 이용해 라미네이션하여, 태양광 모듈을 제작하는 단계와;
    상기 태양광 모듈을 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)에 장착하는 단계를 포함하고,
    상기 쉐이드는,
    상기 출입구나 상기 창문에 설치된 지지부에 높낮이와 경사각도 중 적어도 하나가 조절가능하게 설치되고 폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상의 복수의 날개판들을 포함하고,
    상기 복수의 날개판들 중 적어도 일부는 상기 태양광 모듈로 형성된 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조 방법.
  17. 연성 금속 기판으로 형성되고 길이 방향(X)의 가로 길이가 폭 방향(Y)의 세로 길이보다 긴 직사각형 형상의 박막 태양전지 시트를 상기 길이 방향(X)을 따라 설정 크기의 복수의 셀들로 절단하는 과정과, 상기 복수의 셀들은 가로 길이가 세로 길이보다 짧게 절단되어, 폭이 좁고 길이방향으로 긴 직사각형 형상으로 절단된 셀들을 상기 셀들의 길이 방향으로 직렬 연결하는 과정을 포함하여, 박막 태양전지 스트립을 형성하는 단계와;
    후면 시트층, 후면 봉지재층, 상기 박막 태양전지 스트립, 전면 봉지재층 및 전면 시트층을 적층한 적층모듈을 라미네이터 장비를 이용해 라미네이션하여, 태양광 모듈을 제작하는 단계와;
    상기 태양광 모듈을 출입구나 창문에 설치되어 태양광을 가리도록 형성된 쉐이드(Shade)에 장착하는 단계를 포함하고,
    상기 쉐이드는,
    상기 출입구나 상기 창문에 설치된 롤에 감기면서 올라가는 차광막을 포함하고,
    상기 태양광 모듈은, 상기 차광막에 접착부재를 통해 부착된 유연 태양광 모듈 쉐이드 시스템의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100072941A (ko) * 2008-12-22 2010-07-01 삼성전자주식회사 태양전지를 구비한 블라인드 및 그 제어방법
US20190296166A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Miasolé Hi-Tech Corp. Thin flexible modules
KR102372863B1 (ko) 2021-06-16 2022-03-11 금강창호기공 주식회사 태양광 버스바 와이어 연결형 태양광 모듈용 어셈블리 및 이를 이용한 창호 일체형 태양광 발전 시스템

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