KR102594672B1 - 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈, 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)로, 상기 전면유리층(500)은 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)이 형성된 것을 특징으로 하는 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
건물 일체형 또는 건물집적형 태양광 발전시스템의 태양광 모듈(Building Integrated Photovoltaic, BIPV) 시스템은 건축 외장재에 친환경 신재생에너지의 핵심인 태양광 발전을 적용하는 것이다. BIPV 시스템은 도심 환경에서의 에너지 효율 향상의 효과를 나타낼 수 있으며, 태양광 에너지로 전기를 생산하는 동시에 태양광 모듈을 건축물 외장재로 이용할 수 있어 건설비용을 절감할 수 있다. 또한, BIPV 시스템은 기존에 넓은 면적의 별도 설치부지가 요구되던 태양광 발전 방식과 달리 도심 건축물에 적용하는 방식이기 때문에 미래 에너지 산업 분야에서 더욱 주목받고 있다.
그러나 종래기술의 BIPV 시스템의 발전 효율은 우수하나, 어두운색으로 인해 건물의 심미성을 떨어뜨릴 수 있는 문제가 있다. 이에 따라, 최근 BIPV 시스템은 전력생산 기능만을 담당하던 것에서 나아가, 건축물에 심미적 요소를 부여하여 건축물의 가치를 더욱 높일 수 있는 태양광 모듈의 수요가 확대됨에 따라, 다양한 색상을 나타낼 수 있는 컬러 태양광 모듈에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 BIPV 패널 위에 컬러 유리를 적층하여 건물에 설치하는 종래기술은 BIPV 패널의 버스바가 컬러 유리에 겹쳐 보여 건물 외부 미관을 해치는 문제가 있다.
이에, 버스바 위에 검은 테이프를 부착하여 BIPV 패널의 버스바가 컬러 유리에 겹쳐 보이지 않게 하는 방법이 있다. 그러나 상기 방법은 수작업으로 이루어지기 때문에 생산 효율성이 저하되며, 생산 비용이 증가 되는 문제가 있다. 또한, 태양광 모듈의 라미네이션(Lamination) 공정 과정에서 버스바 위에 부착된 검은 테이프가 이탈할 수 있어 BIPV 패널의 버스바에 대한 은폐 효과가 감소하는 될 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 검은 테이프가 장시간 자외선에 노출될 경우, 변색 될 수 있는 문제가 있다.
BIPV 패널의 버스바를 가리기 위한 종래기술보다 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있고, 매우 효과적으로 생산 비용을 절감할 수 있으면서 BIPV 패널의 버스바에 대한 은폐 효과가 더욱 우수한 컬러 태양광 모듈에 대한 개발이 필요하다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1700379호 (2017.01.20.)가 제시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 태양전지층의 버스바가 컬러 유리 위에 비치는 것을 방지하기 위한 종래기술보다 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있으며, 매우 효과적으로 생산 비용을 절감할 수 있는 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 종래기술보다 BIPV 패널의 버스바에 대한 은폐 효과가 더욱 우수한 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)로, 상기 전면유리층(500)은 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)이 형성된 것을 특징으로 하는 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 단량체 혼합물, 표면 개질된 안료, 및 경화제를 포함하는 코팅 조성물을 UV 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 단량체 혼합물은 비닐계 단량체, 아크릴레이트계 단량체, 및 아크릴로니트릴계 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 비닐계 단량체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트계 단량체 25 내지 95 중량부 및 아크릴로니트릴계 단량체 5 내지 75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 비닐계 단량체는 비닐카프로락탐, 비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐피페리돈, 및 비닐피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하며; 상기 아크릴레이트계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-옥틸메틸아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고; 아크릴로니트릴계 단량체인 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 표면 개질된 안료는 아크릴기를 지니는 실란계 화합물로, 안료의 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 유색 코팅층(610); 또는 유색 코팅층(610)에 백색 코팅층(620)을 코팅한 잉크 이중 코팅층(630); 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 a) 후면시트층(100) 상에 하부 봉지재층(200)을 형성하는 단계; b) 상기 하부 봉지재층(200) 상에 태양전지층(300)을 형성하는 단계; c) 상기 태양전지층(300) 상에 상기 봉지재층(400)을 형성하는 단계; 및 d) 상기 상부 봉지재층(400) 상에 제 1항에 기재된 전면유리층(500)을 형성하는 단계; 를 포함하는 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈은 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)에서, 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)을 형성함에 따라, 태양전지층(300)의 버스바(320)에 대한 은폐 효과가 더욱 우수하게 개선될 수 있다. 또한, BIPV 패널의 버스바를 가리기 위한 종래기술보다 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있으며, 생산 비용을 매우 우수하게 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 측면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 실시예 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 비교예 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 실사진이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 실시예 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 비교예 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 컬러 태양광 모듈의 실사진이다.
이하 본 발명에 따른 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
BIPV 패널 위에 컬러 유리를 적층하여 건물에 설치하는 종래기술은 BIPV 패널의 버스바가 컬러 유리와 겹치어 건물 외부 미관을 해치는 문제가 있다. 이에 버스바 위에 검은 테이프 부착하여 BIPV 패널의 버스바가 컬러 유리에 겹쳐 보이지 않게 하는 방법이 있으나, 상기 방법은 수작업으로 이루어지기 때문에 생산 효율성이 저하되며, 생산 비용이 증가되는 문제를 발생시키는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 이에 따라, BIPV 패널의 버스바를 가리기 위한 종래기술보다 태양전지층(300)의 버스바(320)에 대한 더욱 우수한 은폐 효과를 나타낼 수 있으며, 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있고, 생산 비용을 매우 우수하게 절감할 수 있는 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈을 개발하기 위하여 거듭 연구한 끝에, 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)에서, 상기 상부 봉지재층과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)과 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)을 형성할 경우, 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상세하게, 본 발명에 따른 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈은 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면 유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)로, 상기 전면유리층(500)은 상기 상부 봉지재층과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 발전 효율성이 우수한 컬러 태양광 모듈은 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)에서, 상기 상부 봉지재층과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)을 형성함에 따라, 태양전지층(300)의 버스바(320)에 대한 은폐 효과가 더욱 우수하게 개선될 수 있다. 또한, BIPV 패널의 버스바를 가리기 위한 종래 기술보다 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있으며, 생산 비용을 매우 우수하게 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈에의 각 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상기 후면시트층(100)은 방수, 절연 및 태양전지를 보호하며, 후면에서 태양광을 반사하여 발전 효율을 높이는 역할을 하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 블랙 백시트, 알루미늄 판을 추가 결합시켜 투습도를 현저하게 감소시킨 박막용 백시트, 빛 반사율을 증가시켜 효율을 향상시키는 형광 백시트 등 다양하게 구성될 수 있다. 비 한정적인 일 예시로, 상기 후면시트층은 유리, 폴리에스테르술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 황화 폴리페닐렌, 아라미드, 폴리아미데마이드, 폴리이미드, 아로마틱폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리비닐리덴 플로라이드, 아크릴로니트릴 부타딘스티렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 및 염화 폴리비닐 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하부 봉지재층(200)은 태양전지층을 밀봉하여 태양전지를 보호하기 위한 것으로, 이 역시 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 상기 하부 봉지재층은 서로 독립적으로 에틸렌-비닐아세테이트(EVA), 에틸렌-에틸아크릴레이트(EEA), 및 에틸렌-메틸메타크릴레이트(EMMA) 등의 에틸렌계 공중합체 수지; 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 등의 폴리올레핀 수지; 폴리디메틸실록산(PDMS) 등의 실리콘 수지; 및 폴리비닐부티랄(PVB) 수지 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 EVA일 수 있다.
상기 태양전지층(300)은 태양광을 직접 전기로 변환하는 반도체 소자로, 복수개의 태양전지(310)와 이들을 전기적으로 연결하기 위한 리드선, 및 버스바(320) 등을 포함할 수 있다. 상기 태양전지는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 박막형 태양전지일 수 있다. 구체적인 일 예시로 상기 태양전지(310)는 실리콘계 태양전지, CIS (Cu-In-Se) 태양전지, CIGS (Cu-In-Ga-Se) 태양전지, 염료감응형 태양전지 또는 페로브스카이트형 태양전지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 상부 봉지재층(400)은 전술한 하부 봉지재층과 동일한 종류의 고분자 물질에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 EVA일 수 있다.
상기 전면유리층(500)은 눈부심방지 코팅층(510), 컬러 코팅층(520) 및 나노 무기 소재 코팅층(530)이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 할 수 있다.
상세하게, 태양전지에 사용되는 유리에 광확산 기능과 눈부심 방지를 위하여 눈부심방지(Anti Glare, AG) 코팅층을 형성할 수 있다. 또한, 눈부심방지 코팅층 상부에 광확산 기능을 포함한 다양한 컬러를 제어할 수 있는 컬러 코팅층을 형성할 수 있으며, 스크린 프린팅을 진행하여 컬러 코팅층 형성 할 수 있다. 또한, 상기의 컬러 코팅층 상부에 자정작용 기능을 갖는 나노 무기소재를 이용한 코팅을 형성할 수 있다.
구체적인 일 예로, 상기 눈부심방지 코팅층이 형성되면 상부에 컬러 코팅층 형성을 위한 스크린 프린팅 공정에서는 무연(Pb free) 저 융점 후릿트에 5-30 중량% 정도의 컬러 안료가 혼합된 컬러의 원료인 잉크원료를 사용할 수 있다. 상기 무연 저 융점 후릿트에 5-30 중량% 정도의 칼라 안료를 혼합한 잉크에는 20~35 중량%의 B2O3, 9.5~24.5 중량%의 ZnO, 5~15 중량%의 BaO, 0.01~5 중량%의 CaO, 5~10 중량%의 SrO, 0.01~20 중량%의 SiO2, 0.01~10%의 Al2O3, 5~10 중량%의 Na2O, 0.01~5 중량%의 K2O, 0.01~5 중량%의 Li2O, 및 0.01~10 중량%의 ZrO를 함유할 수 있다. 또한, 상기 스크린 프린팅공정에는 컬러의 색상과 조도를 제어하기 위하여 마이크로 도트를 형성하기 위한 마스크를 이용하여 프린팅을 진행할 수 있으며, 상기 마스크의 메쉬(Mesh)수는 칼라의 색상과 투과율을 제어하는 중요한 요소로서 칼라의 조도와 색상 등을 고려하여 200μm/in이하 또는 300μm/in이상으로 제어하여 사용할 수도 있다. 또한, 상기 나노 무기소재의 코팅층에 포함되는 나노 무기소재는 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 10 ~ 85 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 무기안료 분산액 5 ~ 10 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다
[화학식 1] xNa2OySiO2nH2O
[화학식 2] xK2OySiO2nH2O
[화학식 3] xLi2OySiO2nH20
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, x 및 y는 각각 0.01 ~ 500이며, n은 1 ~ 20의 자연수이다. 또한, 상기 나노 무기소재는 무기 도료 조성물 100 중량부 기준으로, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알 칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 10 ~ 85 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 무기 안료분산액 5 ~ 10 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는 나노 무기소재 100 중량부 기준으로, 각각 12 ~ 40 중량부, 1 ~ 30 중량부, 및 12 ~ 40 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 각각 고형분의 함량이 25 ~ 50 중량%, 15 ~ 40 중량%, 10 ~ 35 중량%인 것일 수 있다. 또한, 상기 무기 안료 분산액은 무기 안료 5 내지 60 중량%와; 상기 무기 안료를 분산시키기 위한 분산제 1 내지 15 중량%와; 무기안료가 분산되는 분산매가 되는 용제 25 내지 94 중량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 무기안료는 산화아연, 산화타이타늄, 실버화이트, 벵갈라, 버밀리온, 카드뮴레드, 크롬옐로, 황토, 카드뮴옐로, 에메랄드녹, 산화크로뮴녹, 프러시안블루, 코발트청, 카본블랙, 철흑, 실리카백, 알루미나백, 백토, 탄산칼슘, 오레올린, 코발트 바이올렛, 세룰리안 청, 비리디안, 울트라마린 또는 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전면유리층(500)은 전술한 바와 같이, 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 잉크 코팅층(600)이 형성됨으로써, 태양전지층의 버스바가 전면유리층(500) 위에 비치는 것을 매우 효과적으로 개선 가능하여, 태양전지층(300)의 버스바(320)에 대한 은폐 효과가 더욱 우수하게 개선될 수 있다. 또한, BIPV 패널의 버스바를 가리기 위한 종래 기술보다 매우 우수한 생산 효율성을 나타낼 수 있으며, 생산 비용을 매우 우수하게 절감할 수 있다.
구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화되어 있다. 종래에는 심미성 향상을 위해 수작업으로 버스바를을 가리기 위하여 검은 테이프 부착을 수작업으로 수행하였으나, 이와 같은 경우 수작업으로 인한 작업 효율성이 매우 크게 떨어지는 단점이 있다. 반면, 본 발명과 같이 잉크 코팅 조성물로 상기 버스바와 대응되는 패턴화된 잉크 코팅층을 형성할 시, 생산 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다
본 발명의 일 예에 따른, 상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 단량체 혼합물, 표면 개질된 안료, 및 경화제를 포함하는 코팅 조성물을 UV 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
구체적인 일 예로, 상기 코팅 조성물은 상기 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 용제 70 내지 150 중량부, 표면 개질된 안료 5 내지 25 중량부, 및 경화제 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 좋게는 상기 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 용제 80 내지 150 중량부, 표면 개질된 안료 10 내지 25 중량부, 및 경화제 5 내지 20 중량부, 더 좋게는 상기 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 용제 90 내지 150 중량부, 표면 개질된 안료 10 내지 20 중량부 및 경화제 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 이와 같은 범위의 물질이 포함된 잉크 코팅층(600)은 경화가 매우 우수하게 일어날 수 있으면서 뛰어난 접착성을 도모할 수 있다.
상세하게, 상기 단량체 혼합물은 비닐계 단량체, 아크릴레이트계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 비닐계 단량체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트계 단량체 25 내지 95 중량부 및 아크릴로니트릴계 단량체 5 내지 75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 좋게는 상기 비닐계 단량체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트계 단량체 35 내지 95 중량부 및 아크릴로니트릴계 단량체 5 내지 65 중량부, 더 좋게는 상기 비닐계 단량체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트계 단량체 45 내지 95 중량부 및 아크릴로니트릴계 단량체 5 내지 55 중량부일 수 있다. 이와 같은 범위에서 잉크 코팅층(600)은 매우 우수한 접착성을 나타내기 때문에 전면유리층(500)과 상부 봉지재층(400) 사이의 접착력이 증가할 수 있다. 또한, 이와 같은 범위에서 잉크 코팅층(600)은 우수한 내광성을 나타내기 때문에 장시간 자외선에 노출에 따른 안료의 변색이 우수하게 감소 될 수 있어, 잉크 코팅층(600)의 버스바에 대한 은폐 효과가 더욱 우수하게 유지될 수 있다.
또한, 구체적인 일 예로, 상기 비닐계 단량체는 비닐카프로락탐, 비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐피페리돈, 및 비닐피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 아크릴레이트계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-옥틸메틸아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고; 아크릴로니트릴계 단량체인 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른, 상기 표면 개질된 안료는 아크릴기를 지니는 실란계 화합물로, 안료의 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 안료의 표면 개질 방법은 통상의 방법으로 실시될 수 있다. 또한, 상기 아크릴기를 지니는 실란계 화합물은 아크릴로일옥시메틸-트리메톡시실란, 아크릴로일옥시메틸-트리에톡시실란, 2-아크릴로일옥시에틸-트리메톡시실란, 2-아크릴로일옥시에틸-트리에톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필-트리메톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필-트리에톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필-트리프로폭시실란, 3-아크릴로일옥시프로필-트리이소프로폭시실란, 3-아크릴로일옥시프로필-트리부톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 표면 개질된 안료는 안료 100 중량부에 대하여 아크릴기를 지니는 실란계 화합물로 90 내지 200 중량부, 보다 좋게는 120 내지 200 중량부, 더욱 좋게는 150 내지 200 중량부를 첨가하여 표면 개질된 것을 특징으로 할 수 있으며, 이와 같은 범위에서 잉크 코팅층(600)의 접착성을 저해시키지 않을 수 있다.
또한, 상기 안료는 유색 안료 및 백색 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 유색 안료는 벵갈라, 버밀리온, 카드뮴레드, 크롬옐로, 황토, 카드뮴옐로, 에메랄드녹, 산화크로뮴녹, 프러시안블루, 코발트청, 카본블랙, 철흑, 실리카백, 알루미나백, 백토, 탄산칼슘, 오레올린, 코발트 바이올렛, 세룰리안 청, 비리디안, 및 울트라마린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 백색 안료는 산화아연, 산화타이타늄, 및 실버화이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. 보다 좋게는 백색도가 우수한 이산화티탄늄 및 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른, 상기 용제는 에틸렌글리콜아세테이트, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 폴리에틸렌글리콜, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르 등을 사용할 수 있으며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트가 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른, 상기 경화제는 조성물의 경화를 개시하여 경화 속도를 조절하기 위한 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게 라디칼 개시제일 수 있다, 보다 구체적으로 상기 라디칼 개시제는 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과인산칼륨, 과산화수소 등의 무기 과산화물; t-부틸 퍼옥사이드, 큐멘 하이드로 퍼옥사이드, p-멘탄하이드로 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥산올 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 iso 부틸레이트 등의 유기 과산화물; 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 아조비스 이소낙산(부틸산)메틸 등의 질소화합물; 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른, 상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 유색 코팅층(610); 또는 유색 코팅층(610)에 백색 코팅층(620)을 코팅한 잉크 이중 코팅층(630); 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 잉크 유색 코팅층(610)은 우수한 접착성을 나타낼 수 있어, 전면유리층(500)의 하부면과 상부 봉지재층 사이에 형성된 태양광 모듈은 우수한 접착강도를 나타낼 수 있다. 또한, 유색 코팅층(610)에 백색 코팅을 실시하여 잉크 이중 코팅층(630)이 형성된 태양광모듈은 유색 코팅층(610)에 흡수된 태양광이 백색 코팅층(610)에 반사됨으로써 더욱 우수한 발전 효율성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 a) 후면시트층(100) 상에 하부 봉지재층(200)을 형성하는 단계; b) 상기 하부 봉지재층(200) 상에 태양전지층(300)을 형성하는 단계; c) 상기 태양전지층(300) 상에 상기 봉지재층(400)을 형성하는 단계; 및 d) 상기 상부 봉지재층(400) 상에 제 1항에 기재된 전면유리층(500)을 형성하는 단계; 를 포함하는 발전 효율성이 우수한 컬러 태양광 모듈 제조방법에 관한 것이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 A] 표면 개질된 카본 블랙(유색 안료) 제조
카본 블랙 100 중량부에 대하여 무수 톨루엔을 1000 중량부 분산 후, 아크릴로일옥시메틸-트리메톡시실란 150 중량부를 첨가하여 100 ℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 불순물을 제거하여 비닐기 함유 실란 화합물로 표면 개질된 산화 그래핀를 수득하였다.
[제조예 B] 표면 개질된 산화아연(백색 안료) 제조
산화아연 100 중량부에 대하여 무수 톨루엔을 1000 중량부 분산 후, 아크릴로일옥시메틸-트리메톡시실란 150 중량부를 첨가하여 100 ℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 불순물을 제거하여 비닐기 함유 실란 화합물로 표면 개질된 산화 그래핀를 수득하였다.
[실시예 1]
상기 표면 개질된 카본 블랙 15 중량부, 비닐카프로락탐 50 중량부, 메틸메타크릴레이트 25 중량부, 아크릴로니트릴 25 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(용제) 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드(경화제) 10 중량부를 10분 동안 교반하여 은폐성이 우수한 코팅층을 제조하였다.
[실시예 2 내지 4]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 첨가량을 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 5]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, 표면 개질된 카본 블랙 대신 표면 개질된 산화아연을 첨가한 것 외에 실시예 3과 동일하게 진행하였다.
[실시예 6]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, 상기 표면 개질된 산화 아연 15 중량부, 비닐카프로락탐 50 중량부, 메틸메타크릴레이트 35중량부, 아크릴로니트릴 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(용제) 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드(경화제) 10 중량부를 10분 동안 교반하고 실시예 3으로 제조된 코팅층 위에 도포하여 은폐성이 우수한 코팅층을 제조하였다.
[비교예 1 내지 4]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 첨가량을 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 5]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 표면 개질되지 않은 카본 블랙 15 중량부를 첨가한 것 외에 실시예 3과 동일하게 진행하였다.
[특성 평가 방법]
1) 접착성 측정
상기 실시예 및 비교예를 ASTM D3359 테이프 부착성 시험방법에 따라 접착성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
상기 실시예 및 제조예에 cutter로 바둑판 모양의 흠을 낸후, 그 위에 3M 테이프를 완전 밀착시킨 후 일정한 힘으로 떼어내어 코팅층과 기재와의 밀착 정도를 관찰하였다. 측정결과는 0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B로 기재하였으며, 수치는 아래와 같다.
0B: 측정 후 코팅 막이 65% 이상 손실된 경우.
1B: 측정 후 코팅 막이 35 ~ 65% 정도 손실된 경우.
2B: 측정 후 코팅 막이 15 ~ 35% 정도 손실된 경우.
3B: 측정 후 코팅 막이 5 ~ 15% 정도 손실된 경우.
4B: 측정 후 코팅 막이 5% 미만 손실된 경우.
5B: 측정 후 코팅 막의 손실이 없는 경우.
| 구분 | 코팅 조성물 (중량부) | 접착성 | |||||
| 카본 블랙 |
비닐카프로락탐 | 메틸메타 크릴레이트 |
아크릴로 니트릴 |
용제 | 경화제 | ||
| 실시예 1 | 15 | 50 | 25 | 25 | 100 | 10 | 4B |
| 실시예 2 | 30 | 20 | 4B | ||||
| 실시예 3 | 35 | 15 | 5B | ||||
| 실시예 4 | 45 | 5 | 5B | ||||
| 비교예 1 | 15 | 50 | 0 | 50 | 100 | 10 | 2B |
| 비교예 2 | 10 | 40 | 2B | ||||
| 비교예 3 | 50 | 0 | 3B | ||||
| 비교예 4 | 15 (표면 개질×) |
50 | 35 | 10 | 100 | 10 | 3B |
| 구분 | 코팅층 | 코팅 조성물 (중량부) | 접착성 | |||||
| 산화 아연 |
메틸메타 크릴레이트 |
비닐카프로락탐 | 아크릴로 니트릴 |
용제 | 경화제 | |||
| 실시예 5 | - | 15 | 50 | 35 | 15 | 100 | 10 | 5B |
| 실시예 6 | 실시예 3 | 15 | 50 | 35 | 15 | 100 | 10 | 5B |
상기 표 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 6으로 제조된 잉크 코팅층은 모두 4B 이상의 값을 나타내었다. 특히, 실시예 3 내지 4 및 6 내지 7은 측정 후 코팅 막의 손실이 없어, 5B 값을 나타내었다. 반면, 비교예 1내지 4로 제조된 잉크 코팅층은 모두 측정 후 코팅 막에 5 % 이상의 손실이 나타나, 3B 이하의 값을 나타내었다. 이는 실시예 1 내지 6로 제조된 잉크 코팅층이 전면유리층(500)의 하부면과 상부 봉지재층 사이에서 매우 우수한 접착력을 나타낼 수 있음을 의미할 수 있다.
따라서 상기 비닐카프로락탐 100 중량부에 대하여, 메틸메타크릴레이트 70 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴 10 내지 30 중량부를 포함하는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 표면 개질된 카본 블랙 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드 10 중량부를 첨가한 실시예 3 내지 4와 비닐카프로락탐 100 중량부에 대하여, 메틸메타크릴레이트 70 중량부 및 아크릴로니트릴 30 중량부를 포함하는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 표면 개질된 산화아연 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드 10 중량부를 첨가한 실시예 5로 제조된 잉크 코팅층의 경우, 매우 우수한 접착을 나타낼 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 비닐카프로락탐 100 중량부에 대하여, 메틸메타크릴레이트 70 중량부 및 아크릴로니트릴 30 중량부를 포함하는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 표면 개질된 산화아연 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드 10 중량부를 첨가한 코팅 조성물을 실시예 3으로 제조된 코팅층 위에 도포한 실시예 6으로 제조된 잉크 코팅층의 경우, 매우 우수한 접착을 나타낼 수 있음을 의미할 수 있다.
이로부터 비닐카프로락탐 100 중량부에 대하여, 메틸메타크릴레이트 70 중량부 및 아크릴로니트릴 30 중량부를 포함하는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 표면 개질된 산화아연 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드 10 중량부를 첨가한 조성물을 상기 비닐카프로락탐 100 중량부에 대하여, 메틸메타크릴레이트 70 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴 10 내지 30 중량부를 포함하는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 표면 개질된 카본 블랙 15 중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 100 중량부, 및 t-부틸 퍼옥사이드 10 중량부를 첨가하여 제조된 유색 코팅층에 도포하여 제조된 이중 코팅층이 형성된 태양광 모듈은 전면유리층(500)의 하부면과 상부 봉지재층 사이에서 우수한 접착력을 나타낼 수 있음을 명확하게 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 후면시트층
200: 하부 봉지재층
300: 태양전지층
310: 태양전지
320: 버스바
400: 상부 봉지재층
500: 전면유리층
510: 유리 기판
520; 눈부심방지 코팅층
530: 컬러 코팅층
540: 나노 무기 소재 코팅층
600: 잉크 코팅층
610: 유색 코팅층
620: 백색 코팅층
700: 컬러 태양광 모듈
200: 하부 봉지재층
300: 태양전지층
310: 태양전지
320: 버스바
400: 상부 봉지재층
500: 전면유리층
510: 유리 기판
520; 눈부심방지 코팅층
530: 컬러 코팅층
540: 나노 무기 소재 코팅층
600: 잉크 코팅층
610: 유색 코팅층
620: 백색 코팅층
700: 컬러 태양광 모듈
Claims (7)
- 후면시트층(100), 하부 봉지재층(200), 태양전지층(300), 상부 봉지재층(400), 및 전면유리층(500)을 포함하는 컬러 태양광 모듈(700)로,
상기 전면유리층(500)은 상기 상부 봉지재층(400)과 접촉되는 전면유리층(500)의 하부 표면에 상기 태양전지층(300)의 버스바(320)와 대응되도록 패턴화된 잉크 코팅층(600)이 형성된 것을 특징으로 하며,
상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 유색 코팅층(610); 또는
유색 코팅층(610)에 백색 코팅층(620)을 코팅한 잉크 이중 코팅층(630);인 것을 특징으로 하며,
상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 단량체 혼합물, 표면 개질된 안료, 및 경화제를 포함하는 코팅 조성물을 UV 경화시켜 형성된 것이고,
상기 표면 개질된 안료는 아크릴기를 지니는 실란계 화합물로, 안료의 표면을 개질한 것인, 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 단량체 혼합물은 비닐계 단량체, 아크릴레이트계 단량체, 및 아크릴로니트릴계 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 비닐계 단량체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트계 단량체 25 내지 95 중량부 및 아크릴로니트릴계 단량체 5 내지 75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈.
- 제 3항에 있어서,
상기 비닐계 단량체는 비닐카프로락탐, 비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐피페리돈, 및 비닐피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하며;
상기 아크릴레이트계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-옥틸메틸아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고;
아크릴로니트릴계 단량체인 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈.
- 삭제
- 삭제
- a) 후면시트층(100) 상에 하부 봉지재층(200)을 형성하는 단계;
b) 상기 하부 봉지재층(200) 상에 태양전지층(300)을 형성하는 단계;
c) 상기 태양전지층(300) 상에 상기 봉지재층(400)을 형성하는 단계; 및
d) 상기 상부 봉지재층(400) 상에 제 1항에 기재된 전면유리층(500)을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 유색 코팅층(610); 또는
유색 코팅층(610)에 백색 코팅층(620)을 코팅한 잉크 이중 코팅층(630);인 것을 특징으로 하며,
상기 패턴화된 잉크 코팅층(600)은 단량체 혼합물, 표면 개질된 안료, 및 경화제를 포함하는 코팅 조성물을 UV 경화시켜 형성된 것이고, 상기 표면 개질된 안료는 아크릴기를 지니는 실란계 화합물로, 안료의 표면을 개질한 것인, 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052283A KR102594672B1 (ko) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈, 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052283A KR102594672B1 (ko) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈, 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220145977A KR20220145977A (ko) | 2022-11-01 |
| KR102594672B1 true KR102594672B1 (ko) | 2023-10-27 |
Family
ID=84042528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020210052283A KR102594672B1 (ko) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 은폐성이 우수한 컬러 태양광 모듈, 및 이의 제조방법 |
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| KR (1) | KR102594672B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020129501A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 株式会社カネカ | 太陽電池モジュール集積デバイス |
| JP2021501479A (ja) | 2017-10-30 | 2021-01-14 | バルダー エネルギー エス．エル．ユーＢａｌｄｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓ．Ｌ．Ｕ | ソーラーモジュール |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101700379B1 (ko) | 2015-11-12 | 2017-01-26 | 운지파워텍(주) | Bipv용 컬러태양전지모듈 및 그 제작방법 |
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| KR20200065121A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-09 | (주) 비제이파워 | 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈 |
| KR20200065120A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-09 | (주) 비제이파워 | 색상의 통일성을 유지시킨 태양광 모듈 |
-
2021
- 2021-04-22 KR KR1020210052283A patent/KR102594672B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021501479A (ja) | 2017-10-30 | 2021-01-14 | バルダー エネルギー エス．エル．ユーＢａｌｄｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓ．Ｌ．Ｕ | ソーラーモジュール |
| WO2020129501A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 株式会社カネカ | 太陽電池モジュール集積デバイス |
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| KR20220145977A (ko) | 2022-11-01 |
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