KR102663717B1 - 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 태양 전지; 상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며, 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재; 및 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재를 포함하고, 상기 밀봉재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함한다.

Description

태양 전지 패널 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 외부 환경에 장기간 노출되어야 하므로, 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지, 밀봉재 및 커버 부재를 구비하는 태양 전지 패널의 형태로 제조된다.
이와 같이 다양한 부재들을 포함하는 태양 전지 패널은 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정에 의하여 제조되는데, 라미네이션 공정 중에 가해지는 압력에 의한 하중을 크게 받는 부분에서 태양 전지 또는 커버 부재가 깨지거나 손상되는 문제가 발생될 수 있었다. 또한, 라미네이션 공정 중에 가해지는 압력에 의하여 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 밀봉재가 외부로 유출되어 가장자리 부분에서의 밀봉재 두께가 다른 부분(예를 들어, 중앙 부분)보다 크게 얇아질 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 밀봉재가 일정한 두께를 가지지 않아 원하는 밀봉 특성을 구현하기 어려울 수 있다. 이러한 문제는 커버 부재가 유리 기판을 포함하는 경우, 특히 양측에 위치하는 커버 부재가 모두 유리 기판을 포함하는 경우에 좀더 심각하게 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 종래 기술로 미국공개특허 제2014/0137940호(발명의 명칭: 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법)에서는 가장자리 부분에서 양측의 커버 부재 사이로 소정의 형상을 가지는 추가적인 밀봉 부재를 삽입하는 방법이 개시되었다. 그러나 소정의 형상을 가지는 추가적인 밀봉 부재를 삽입하기 위해서는 추가적인 밀봉 부재의 형상에 대응하도록 라미네이션 공정 시 밀봉재의 크기, 형상 등을 정밀하게 제어하고 추가적인 밀봉 부재의 삽입 시 밀봉재와 추가적인 밀봉 부재의 얼라인 등을 정밀하게 제어하여야 한다. 이에 따라 공정이 복잡해지고 정밀한 제어가 이루어지지 않은 경우에는 수분 침투 경로가 생기거나 추가적인 밀봉 부재가 외부로 분리되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
미국공개특허 제2014/0137940호(발명의 명칭: 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법)
본 발명은 태양 전지 패널의 생산성을 향상하고 불량률을 저감하여 생산성을 향상할 수 있는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
좀더 구체적으로, 본 발명은 라미네이션 공정에서 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 발생할 수 있는 밀봉 물질의 외부 유출을 고려하여 태양 전지 패널의 가장자리 부분이 충분한 밀봉 거리를 가지도록 하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 제1 및 제2 커버 부재가 각기 유리 기판으로 구성되는 건물 일체형 구조, 양면 수광형 구조 등에서 사용되는 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 충분한 밀봉 거리를 가지도록 하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재, 충진재, 실링재, 또는 봉지재가 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함한다.
좀더 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 태양 전지와, 상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재와, 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재를 포함할 수 있다. 그리고 상기 밀봉재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함할 수 있다.
상기 복수의 밀봉 부분은, 베이스 밀봉 부분과, 적어도 가장자리 부분에서 상기 베이스 밀봉 부분보다 상기 제1 및 제2 커버 부재 중 적어도 하나에 인접하여 위치하며 상기 베이스 밀봉 부분보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질을 포함하는 추가 밀봉 부분을 포함할 수 있다.
상기 추가 밀봉 부분과 상기 베이스 밀봉 부분은 동일 성분을 50 wt% 이상 포함할 수 있다.
상기 베이스 밀봉 부분이 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하고, 상기 추가 밀봉 부분이 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함할 수 있다.
상기 추가 밀봉 부분과 상기 베이스 밀봉 부분이 각기 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 베이스 밀봉 부분이, 상기 추가 밀봉 부분보다 낮은 경화도 또는 낮은 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 재료, 또는 가소성 밀봉 재료를 포함할 수 있다.
상기 추가 밀봉 부분이 상기 제1 커버 부재 및 상기 제2 커버 부재 중 하나에 접촉할 수 있다.
평면으로 볼 때 상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지와 겹치지 않도록 상기 태양 전지와 이격되어 위치할 수 있다.
상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지 패널의 복수의 모서리에 각기 인접하여 복수로 위치할 수 있다.
상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지 패널의 모서리에서 이격되며 상기 태양 전지 패널의 장변 또는 단변 가장자리의 중간 영역에 위치하는 중간 밀봉 부분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은, 적층 단계 및 라미네이션 단계를 포함하고, 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재, 충진재, 실링재, 또는 봉지재가 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함한다.
좀더 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법의 적층 단계에서는, 태양 전지와, 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재를 형성할 밀봉 부재와, 상기 밀봉 부재 위에서 상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재를 적층하여 적층 구조체를 형성할 수 있다. 그리고 라미네이션 단계에서는 상기 태양 전지, 상기 밀봉재, 상기 제1 및 제2 커버 부재가 일체화되어 태양 전지 패널을 형성하도록 상기 적층 구조체에 열과 압력을 가할 수 있다. 상기 밀봉재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함할 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 밀봉 부재는, 상기 태양 전지와 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉 부재와, 상기 태양 전지와 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉 부재와, 적어도 가장자리 부분에서 상기 제1 또는 제2 커버 부재에 인접하여 위치하며 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질로 구성되는 지지 부재를 포함할 수 있다. 상기 라미네이션 단계에서 상기 제1 및 제2 밀봉 부재가 베이스 밀봉 부분을 구성하고 상기 지지 부재가 추가 밀봉 부분을 구성하여 일체화된 상기 밀봉재를 형성할 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재와 동일 성분을 50 wt% 이상 포함할 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 지지 부재가 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성될 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 지지 부재가 40% 내지 60%의 겔 함량을 가질 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재가 상기 지지 부재보다 낮은 경화도 또는 낮은 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질, 또는 가소성 밀봉 물질을 포함할 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 지지 부재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 가장자리로부터 이격되도록 상기 제1 또는 제2 커버 부재에 부착되어 고정된 상태로 위치할 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 지지 부재의 폭 또는 직경이 상기 라미네이션하는 단계 이후의 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이의 간격보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은, 적층 단계 및 라미네이션 단계를 포함하고, 적층 단계에서 태양 전지 패널을 둘러싸서 밀봉하는 밀봉 부재, 실링 부재, 충진 부재, 또는 봉지 부재가, 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성되는 지지 부재를 포함한다. 여기서, 지지 부재는 가장자리 부분의 두께를 일정 이상으로 유지하기 위한 일종의 지지체, 스페이서, 코너 스페이서 등으로 볼 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법의 적층 단계에서는, 태양 전지와, 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재를 형성할 밀봉 부재와, 상기 밀봉 부재 위에서 상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재를 적층하여 적층 구조체를 형성할 수 있다. 그리고 라미네이션 단계에서는 상기 태양 전지, 상기 밀봉재, 상기 제1 및 제2 커버 부재가 일체화되어 태양 전지 패널을 형성하도록 상기 적층 구조체에 열과 압력을 가할 수 있다. 상기 적층 단계에서 상기 밀봉 부재는, 적어도 가장자리 부분에서 상기 제1 또는 제2 커버 부재에 인접하여 위치하며 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성되는 지지 부재를 포함할 수 있다.
상기 적층 단계에서 상기 밀봉 부재는, 상기 태양 전지와 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉 부재와, 상기 태양 전지와 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 지지 부재가 40% 내지 60%의 겔 함량을 가질 수 있다.
본 실시예에 의하면, 겔 함량 또는 경화도가 상대적으로 높은 추가 밀봉 부분을 적어도 가장자리 부분에 포함하여 태양 전지 패널의 가장자리 부분과 다른 부분(예를 들어, 중앙 부분)에서의 밀봉 거리를 균일하게 유지할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 커버 부재가 각기 유리 기판으로 구성되는 건물 일체형 구조, 양면 수광형 구조 등을 가지는 경우에 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 밀봉 거리가 줄어드는 문제가 심각하게 발생할 수 있었는데, 본 실시예에 의하면 이를 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서의 밀봉 거리가 저하되어 발생할 수 있는 제1 또는 제2 커버 부재와 밀봉재의 박리, 제1 및 제2 커버 부재가 서로 접촉하여 발생할 수 있는 손상, 밀봉 특성 저하, 가장자리에 인접한 태양 전지의 손상 또는 특성 저하, 태양 전지 패널 내부의 기포 잔류 등의 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널의 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있다.
그리고 겔 함량 또는 경화도가 상대적으로 높은 지지 부재를 사용하는 단순한 공정에 의하여 우수한 특성을 가지는 태양 전지 패널을 제조할 수 있다. 이에 의하여 불량률을 낮출 수 있으며 생산성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 제1 또는 제2 커버 부재와 태양 전지 및 추가 밀봉 부분을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널에서 길이 방향에 따른 밀봉 거리를 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래 기술에 따른 태양 전지 패널에서 길이 방향에 따른 밀봉 거리를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법에서 사용되는 지지 부재의 다양한 평면 형상을 제1 또는 제2 커버 부재, 그리고 태양 전지와 함께 도시한 부분 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함된 제1 또는 제2 커버 부재와 태양 전지 및 추가 밀봉 부분을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 변형예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 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 경우 뿐만 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 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 "제1" 또는 "제2"의 표현은 서로 간의 구별을 위하여 사용된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)와 태양 전지(150) 및 추가 밀봉 부분(130b)을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1에서 밀봉재(130)에 대해서는 베이스 밀봉 부분(130a)을 위주로 하여 개략적으로만 도시하였고, 밀봉재(130)의 추가 밀봉 부분(130b)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 태양 전지(150)와, 태양 전지(150)의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)와, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에서 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)를 포함한다. 여기서, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 중 적어도 하나(특히, 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120) 각각)가 유리 기판을 포함할 수 있다. 그리고 밀봉재(130)는 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)을 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(150)는 적어도 100nm 내지 1400nm(일 예로, 100nm 내지 1200nm)의 파장대의 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지일 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)는 전기적 특성이 우수하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지(150)가 서로 이격되면서 복수로 구비되며, 복수 개의 태양 전지(150)가 배선부(142, 145)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 복수의 태양 전지(150)가 배선재(142)에 의하여 직렬로 연결되어 제1 방향(도면의 y축 방향)을 따라 길게 연장되는 태양 전지 스트링을 구성할 수 있다. 그리고 태양 전지 스트링의 단부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 x축 방향)으로 연장되는 버스 리본(145)이 구비될 수 있다. 일 예로, 버스 리본(145)은 태양 전지 스트링의 배선재(142)의 양쪽 단부에 연결될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 제2 방향에서 인접하는 태양 전지 스트링을 직렬, 병결, 또는 직병렬로 연결하거나, 태양 전지 스트링을 전류의 역류를 방지하는 정션 박스에 연결할 수 있다.
배선재(142)로는 리본, 와이어 등 태양 전지(150)를 연결할 수 있는 다양한 구조, 형상이 적용될 수 있다. 그러고 태양 전지(150)의 구조, 배선재(142)의 개수, 위치 등, 방식 등, 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로, 배선재(142)가 태양 전지(150)의 일면을 기준으로 2개 이상 구비될 수 있다. 그리고 도 2에서는 배선재(142)가 하나의 태양 전지(150)의 전면으로부터 다른 하나의 태양 전지(150)의 후면까지 연결되는 구조를 가지는 것을 개시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라 태양 전지(150)가 후면 전극 구조를 가져 배선재(142)가 이웃한 두 개의 태양 전지(150)의 후면에 위치한 전극을 연결할 수도 있다. 또한, 태양 전지(150)가 화합물 반도체 태양 전지, 실리콘 반도체 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지 등의 다양한 구조를 가질 수 있다. 그리고 하나의 태양 전지(150)만이 구비되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
제1 커버 부재(110)는 배선부(142, 145)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 일면(일 예로, 전면) 쪽에서 밀봉재(130) 위에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 일면을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 배선부(142, 145)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 타면(일 예로, 후면) 쪽에서 밀봉재(130) 위에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 타면을 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. 본 실시예에서 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120) 각각이 우수한 내구성, 절연 특성, 방습성, 광 투과성 등을 가지는 유리 기판일 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)이 각기 강화 유리 또는 반강화 유리로 구성될 수 있다. 그러면, 태양 전지 패널(100)의 양면에 유리 기판이 위치하여, 적어도 전면에서 우수한 투과성을 가질 수 있으며, 높은 강도에 의하여 높은 내구성을 가질 수 있으며, 우수한 내습성, 내자외선 특성, 절연 특성 등을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은 건물, 대지 등에 개별적으로 설치되어 사용될 수도 있고, 건물의 외장재 또는 외벽(예를 들어, 수직 벽체, 지붕면, 창호 등)에 적용되는 건물 일체형 구조를 가질 수도 있다. 태양 전지 패널(100)이 개별적으로 설치되어 사용되는 경우에 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 각기 유리 기판으로 구성되고 태양 전지(150)가 양면 수광형 구조(bi-facial structure)를 가지면 양면으로 입사되는 광을 모두 사용할 수 있어 태양 전지 패널(100)의 출력 향상에 기여할 수 있다. 태양 전지 패널(100)이 건물 일체형 구조를 가지는 경우에는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 각기 유리 기판으로 구성되면 건물의 외장재 또는 외벽의 일부로서 안정적으로 기능할 수 있다. 본 실시예에서 제1 커버 부재(110) 또는 제2 커버 부재(120)로 사용되는 유리 기판은 투명 또는 반투명하거나, 또는 일정한 이미지, 색상, 질감, 느낌 등을 가질 수도 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 커버 부재(110), 또는 제2 커버 부재(120)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함하거나 시트, 필름 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)가 위치한다. 밀봉재(130)는 수분과 산소가 태양 전지 패널(100)의 내부로 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 이러한 밀봉재(130)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 밀봉재(130)가 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지(일 예로, 폴리올레핀 수지) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 밀봉재(130)는 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)이 일체화되어 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에서 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉할 수 있다. 특히, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)을 포함할 수 있다.
좀더 구체적으로, 밀봉재(130)는, 베이스 밀봉 부분(130a)과, 적어도 가장자리 부분에서 베이스 밀봉 부분(130a)보다 제1 및/또는 제2 커버 부재(110, 120) 중 적어도 하나에 인접하여 위치하며 베이스 밀봉 부분(130a)보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질을 포함하는 추가 밀봉 부분(130b)을 포함할 수 있다. 여기서, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)은 적어도 제1 및/또는 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리 부분에서 함께 위치할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예에서 베이스 밀봉 부분(130a)은 밀봉재(130)의 대부분(좀더 구체적으로, 50% 이상, 일 예로, 90% 이상의 부피)를 차지하는 밀봉 부분으로서 태양 전지(150)를 전체적으로 감싸면서 위치할 수 있다. 베이스 밀봉 부분(130a)은, 배선부(142, 145)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 전면에 위치하여 제1 커버 부재(110)와 태양 전지(150) 사이에 위치하는 제1 밀봉 부분(131a)과, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 후면에 위치하여 제2 커버 부재(120)와 태양 전지(150) 사이에 위치하는 제2 밀봉 부분(132a)을 포함할 수 있다.
추가 밀봉 부분(130b)은 라미네이션 공정에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리가 다른 부분(예를 들어, 중앙 부분)보다 가장자리 부분에서 작아지는 것을 방지하기 위하여 적어도 제1 및/또는 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리 부분에 삽입된 지지 부재(도 7a의 참조부호 130d, 이하 동일)가 잔류하여 형성된 부분일 수 있다. 여기서, 지지 부재(130d)는 가장자리 부분의 두께를 일정 이상으로 유지하기 위한 일종의 지지체, 스페이서, 코너 스페이서 등으로 볼 수 있다.
여기서, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)의 물질이 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 이때, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)은 동일 또는 유사한 물질, 동일 또는 유사한 특성 등을 가지는 밀봉 물질을 포함하여 접착 특성 등을 향상할 수 있다.
예를 들어, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)은 동일 성분을 50 wt% 이상 포함할 수 있다. 즉, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)의 주성분이 동일하여, 베이스 밀봉 부분(130a)의 적어도 50wt%에 해당하는 성분이 추가 밀봉 성분(130b)의 일부 또는 전부와 동일하거나, 추가 밀봉 부분(130b)의 적어도 50wt%에 해당하는 성분이 베이스 밀봉 부분(130a)의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
일 예로, 베이스 밀봉 부분(130a)이 폴리올레핀 수지(폴리올레핀계 밀봉 물질) 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지(에틸렌비닐아세테이트계 밀봉 물질)를 포함하고, 추가 밀봉 부분(130b)이 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함할 수 있다. 폴리올레핀 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지는 서로 간의 접착력이 우수하고, 유리 기판과의 접착력이 우수하다. 그리고 폴리올레핀 수지와 에틸렌비닐아세테이트 수지는 모두 에틸렌을 기본 성분으로 한 물질로서 서로 유사한 특성을 가지므로, 열팽창 계수 등의 특성이 유사하다. 참조로, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)의 겔 함량이 서로 차이가 있어도 겔 함량에 따른 열팽창 계수 등의 특성 차이는 크지 않다.
이와 같이 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)이 서로 동일한 주성분을 포함하면, 동일한 물질이거나 또는 서로 일부 다른 물질을 포함하는 경우에도 서로 간의 접착력이 우수하고 특성 차이가 크지 않다. 이에 따라 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)에 사이에서 안정적으로 이들에 접합될 수 있으며 태양 전지(150)를 안정적으로 밀봉할 수 있다.
반면, 본 실시예와 달리 지지 부재로 밀봉 물질이 아닌 물질을 사용하면 서로 간의 접착력이 우수하지 않거나, 서로의 특성에 차이가 크거나, 태양 전지 패널(100)의 밀봉 특성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 지지 부재로 금속 지지체를 사용하는 경우에는 다른 밀봉 부분과의 접착이 잘되지 않을 수 있으며, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출된 밀봉재(1300를 잘라내서 제거하는 트리밍(trimming) 공정 등에서 외부로 빠져나갈 수 있으며, 열팽창 계수 차이에 의하여 접착 후에 박리되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 지지 부재로 금속 지지체를 사용하면 절연 거리를 충분하게 확보하기 어려울 수 있으며 유리 기판으로 구성되는 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 손상, 충격 등의 문제가 발생할 수 있다.
지지 부재(또는 추가 밀봉 부분(130b))로 밀봉 물질을 사용하는 경우에도 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)의 주성분이 서로 다르면, 접착력이 우수하지 않거나 열팽창 계수가 서로 달라 서로 간의 접착력이 우수하지 않을 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트(PC) 수지와 에틸렌비닐아세테이트 수지, 또는 폴리카보네이트 수지와 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지는 서로 간의 접착력이 우수하지 않아서 함께 사용할 경우에 경계 부분이 잘 붙지 않을 수 있따. 그러면, 수분 침투 경로가 생겨서 밀봉 특성이 우수하지 않을 수 있다.
이에 따라 본 실시예에는 베이스 밀봉 부분(130a)과 동일 또는 유사한 물질, 동일 또는 유사한 특성을 가지는 지지 부재(130d)를 사용하여 형성된 추가 밀봉 부분(130b)을 구비하는 바, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)이 동일 또는 유사한 열팽창 계수를 가지면서 우수한 접착력을 가질 수 있다.
또는, 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)이 각기 실란 커플링제를 포함하는 밀봉 물질로 구성될 수 있다. 실란 커플링제는 유리 기판과의 접착력이 우수한 물질이므로, 베이스 밀봉 부분(130a) 및 추가 밀봉 부분(130b)이 각기 실란 커플링제를 포함하면 유리 기판으로 구성되는 제1 및/또는 제2 커버 부재(110, 120)와 우수한 접착 특성을 가질 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 추가 밀봉 부분(130b)가 베이스 밀봉 부분(130a)와 다른 주 체인(main chain)을 가지는 밀봉 물질 또는 수지로 구성될 수도 있다. 일 예로, 추가 밀봉 부분(130b)이 벤젠 고리를 포함하며 융점이 200℃ 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 등으로 구성될 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 우수한 가공성, 내화학성, 접착성 등을 가질 수 있다. 추가 밀봉 부분(130b)는 그 외에 다양한 물질을 포함할 수도 있다.
이때, 본 실시예에서는 라미네이션 공정 시 사용되어 라미네이션 공정 이후에 추가 밀봉 부분(130b)을 구성하는 지지 부재(130d)가 경화형 밀봉 물질을 포함하되 반경화 또는 가경화된 밀봉 물질로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 이에 따라 라미네이션 공정에 의하여 형성된 추가 밀봉 부분(130b)은 베이스 밀봉 부분(130a)보다 높은 겔 함량을 가질 수 있다.
본 실시예에서 베이스 밀봉 부분(130a)이 경화형 밀봉 물질로 구성되는 경우에 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)은 동일한 경화형 밀봉 물질로 구성되되 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량보다 클 수 있다. 베이스 밀봉 부분(130a)이 가소성 밀봉 물질로 구성되는 경우에 경화성 밀봉 물질로 구성되는 추가 밀봉 부분(130b)이 베이스 밀봉 부분(130a)보다 높은 겔 함량을 가질 수 있다.
예를 들어, 추가 밀봉 부분(130b)은 경화도 또는 겔 함량이 50% 이상(예를 들어, 60 내지 95%, 일 예로, 80% 내지 95%)일 수 있다. 경화도 또는 겔 함량이 50% 이상이면 물질에 따라 필요한 밀봉 특성을 유지할 수 있는 수준이기 때문이다. 여기서, 원하는 밀봉 특성을 안정적으로 가질 수 있도록 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 60% 이상일 수 있다. 예를 들어, 추가 밀봉 부분(130b)에 의한 효과를 최대화할 수 있도록 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 80% 이상일 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 경화도 또는 겔 함량이 95%를 초과하도록 추가 밀봉 부분(130b)을 경화시키기 위해서는 라미네이션 공정의 공정 시간이 늘어나거나, 라미네이션 공정 중에 태양 전지 패널(100)을 구성하는 태양 전지(150) 등의 특성 변화 등이 발생할 수 있기 때문에, 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 95% 이하일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 추가 밀봉 부분(130b)의 겔 함량이 95%를 초과할 수도 있다.
베이스 밀봉 부분(130a)이 경화형 밀봉 물질로 구비되는 경우에 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량이 추가 밀봉 부분(130b)보다 작고, 일 예로, 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량이 50% 이상(예를 들어, 60 내지 95%, 일 예로, 70% 내지 90%)일 수 있다. 경화도 또는 겔 함량이 50% 이상이면 물질에 따라 필요한 밀봉 특성을 유지할 수 있는 수준이기 때문이다. 여기서, 원하는 밀봉 특성을 안정적으로 가질 수 있도록 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량이 60% 이상일 수 있다. 예를 들어, 베이스 밀봉 부분(130a)에 의한 밀봉 특성을 최대화할 수 있도록 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량이 70% 이상일 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 경화도 또는 겔 함량이 90%를 초과하도록 베이스 밀봉 부분(130a)을 경화시키기 위해서는 라미네이션 공정의 공정 시간이 늘어나거나, 라미네이션 공정 중에 태양 전지 패널(100)을 구성하는 태양 전지(150) 등의 특성 변화 등이 발생할 수 있기 때문에, 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량이 90% 이하일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 밀봉 부분(130a)의 겔 함량이 90%를 초과할 수도 있다.
다른 예로, 베이스 밀봉 부분(130a)이 가소성 밀봉 물질로 구성된 경우에는 겔 함량이 0%일 수 있다.
베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량, 추가 밀봉 부분(130b)의 겔 함량 또는 경화도는 상술한 수치에 한정되는 것은 아니다. 따라서 베이스 밀봉 부분(130a) 및 추가 밀봉 부분(130b)의 물질, 두께 등, 라미네이션 공정에서의 공정 조건 등에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 그리고 베이스 밀봉 부분(130a)이 경화형 밀봉 물질로 구비되는 경우에 라미네이션 공정의 시간이 길어지면 베이스 밀봉 부분(130a)과 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 실질적으로 동일할 수도 있다.
베이스 밀봉 부분(130a) 및 추가 밀봉 부분(130b)이 경화형 밀봉 물질로 구성되는지 가소성 밀봉 물질로 구성되는지 여부는 다양한 방법에 의하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 경화형 밀봉 물질은 경화제(일 예로, 아민 계열 경화제)를 구비하는 반면, 가소성 밀봉 물질은 경화제를 구비하지 않는다. 이에 따라 다양한 분석 방법, 예를 들어, 푸리에 적외선 분광 분석(FT-IR) 등으로 경화제 여부를 판별하는 것에 의하여 베이스 밀봉 부분(130a) 및 추가 밀봉 부분(130b)이 경화형 밀봉 물질로 구성되었는지 가소성 밀봉 물질로 구성되었는지 판별할 수 있다. 또는, 가소성 밀봉 물질은 겔 함량이 0%에 해당하므로 겔 함량을 분석하여 겔 함량이 0인 경우에 가소성 밀봉 물질로 판단하고, 겔 함량이 0%이 아닌 값으로 측정되면 경화형 밀봉 물질로 판단할 수 있다.
베이스 밀봉 부분(130a) 및 추가 밀봉 부분(130b)의 겔 함량은 알려진 다양한 방법에 의하여 판단할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 겔 함량 시험(gel content test)에 의하여 겔 함량을 판단할 수 있다. 겔 함량 시험에서는 톨루엔, 자일렌 등의 솔벤트에 겔 함량을 측정하고자 하는 물질을 넣고 일정 온도, 일정 시간에서 끓인 후에 미반응하여 건조되어 잔류한 중량을 측정하여 최초 중량과 대비하면 겔 함량을 판단할 수 있다. 또는, 시차 주사열 계량법(differential scanning calorimetry, DSC)에 의하여 겔 함량을 판단할 수도 있다.
본 실시예에서와 같이 반경화된 밀봉 물질로 구성된 지지 부재(130d)를 사용하여 추가 밀봉 부분(130b)을 형성하면, 라미네이션 공정에서 가장자리 부분에서 두께가 줄어드는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 반경화 또는 가경화된 밀봉 물질로 구성된 지지 부재(130d)은 제1 및/또는 제2 커버 부재(110, 120)을 구성하는 유리 기판과 우수한 접착력을 가지며, 라미네이션 공정 중에 외부로 쉽게 유출되지 않고 안정적으로 위치할 수 있기 ‹š문이다. 이에 대해서는 추후에 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서 상세하게 설명한다.
이와 같이 지지 부재(130d) 또는 추가 밀봉 부분(130b)에 의하여 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)의 두께가 충분하게 확보되면, 태양 전지 패널(100)의 내부에 기포(bubble)이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 반면, 종래와 같이 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)의 두께가 크게 줄어드는 경우에는 기포가 외부로 유출되기 어려워서, 가장자리 부분에 위치한 태양 전지(150)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리 사이, 가장자리 부분에 위치한 태양 전지(150)와 버스 리본(145) 사이 등에 기포가 많이 트랩(trap)되어 잔류하게 된다. 이와 같이 기포가 잔류하면 태양 전지 패널(100)의 미관 불량에 해당하므로 태양 전지 패널(100)의 수율이 저하될 수 있다. 또한, 기포를 통하여 수분이 투과되거나, 기포에 의하여 밀봉 부재(도 7a의 참조부호 130e, 이하 동일) 또는 밀봉 부분(130a, 130b)간의 접착력 또는 밀봉 부재(130e) 또는 밀봉 부분(130a, 130b)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)와의 접착력을 저하시킬 수 있다. 이에 의하여 밀봉 특성이 저하될 수 있어 태양 전지 패널(100)의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이러한 기포에 의한 문제는 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리가 작아지는 경우에는 다양한 방법, 구조 등을 적용하여도 쉽게 해결하기 어려운 문제였다.
본 실시예에서는 지지 부재(130d)에 의하여 가장자리 부분에서 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 유리 기판의 휘어짐 현상 등을 방지하여 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)의 두께를 충분하게 확보할 수 있으므로, 라미네이션 공정 중에 기포가 외부로 효과적으로 유출되도록 하여 태양 전지 패널(100)의 내부에 잔류하지 않도록 할 수 있다.
반면, 지지 부재(130d)가 밀봉 물질로 구성되는 경우에도 경화되지 않은 상태의 밀봉 물질로 구성되면, 라미네이션 공정 중에 베이스 밀봉 부분(130a)을 구성하는 밀봉 물질과 함께 외부로 유출되어 지지 부재(130d)를 삽입하여도 가장자리 부분의 두께를 다른 부분과 유사한 수준으로 유지하는데 어려움이 있었다. 이에 따라 가장자리 부분에서 밀봉재(130)의 두께가 줄어들어서 발생할 수 있는 문제, 기포에 의한 문제 등을 해결하기 어려웠다. 이를 방지하기 위하여 매우 큰 두께의 지지 부재(130d)를 사용하게 되면 단차가 발생하거나 밀봉재(130)가 채워지지 않는 부분 등이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 반경화 또는 가경화된 밀봉 물질을 지지 부재(130d)로 사용하여 베이스 밀봉 부분(130a)을 형성하는 데 사용되고 남은 부분을 지지 부재(130d)로 재활용할 수 있어, 재료 비용을 절감할 수 있다.
여기서, 추가 밀봉 부분(130b)이 베이스 밀봉 부분(130a)보다 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)에 인접하여 위치할 수 있다. 즉, 추가 밀봉 부분(130b)이 태양 전지(150)와 제1 커버 부재(110) 사이에 위치할 때 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및/또는 제2 밀봉 부분(131a, 132a)보다 제1 커버 부재(110)에 인접하여 위치할 수 있다. 또는, 추가 밀봉 부분(130b)이 태양 전지(150)와 제2 커버 부재(120) 사이에 위치할 때 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및/또는 제2 밀봉 부분(131a, 132a)보다 제2 커버 부재(120)에 인접하여 위치할 수 있다.
일 예로, 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및 제2 커버 부재(110, 120) 중 하나에 접촉할 수 있다. 이는 라미네이션 공정 시에 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)에 추가 밀봉 부분(130b)을 구성하게 될 지지 부재(130d)를 가고정 상태로 부착한 상태로 위치시키기 때문이다. 이에 대해서는 추후에 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 추가 밀봉 부분(130b)은 제1 커버 부재(110)에 인접(일 예로, 접촉)하여 위치하는 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 커버 부재(120)에 인접(일 예로, 접촉)하여 위치하는 제2 추가 밀봉 부분(132b)을 포함할 수 있다. 이 경우에 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 추가 밀봉 부분(132b) 사이에 베이스 밀봉 부분(130a)이 위치할 수 있다. 일 예로, 이 경우에 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 추가 밀봉 부분(132b) 사이에 위치한 베이스 밀봉 부분(130a)이 제1 및 제2 추가 밀봉 부분(131b, 132b)와 접촉할 수 있다. 도 2에서는 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 추가 밀봉 부분(132b) 사이에 제1 및 제2 밀봉 부분(131a, 131b)이 함께 위치한 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 추가 밀봉 부분(132b) 사이에 제1 및 제2 밀봉 부분(131a, 131b) 중 적어도 하나가 위치하여 제1 및 제2 추가 밀봉 부분(131b, 132b)에 각기 접촉하면 족하다.
이와 같이 베이스 밀봉 부분(130a)이 제1 추가 밀봉 부분(131b)과 제2 추가 밀봉 부분(132b) 사이에 위치하여 라미네이션 공정 중에 밀봉재(130)를 구성하는 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)의 접착 특성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이의 변형예를 추후에 도 10 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 추가 밀봉 부분(130b) 또는 지지 부재(130d)는 태양 전지(150)의 일면 쪽을 기준으로 복수로 구비되어 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이를 일정한 두께로 안정적으로 지지할 수 있다. 일 예로, 평면으로 볼 때 추가 밀봉 부분(130b)은 태양 전지 패널(100)의 복수의 모서리에 각기 인접하도록 복수로 구비될 수 있다. 모서리 인접하여 위치한 추가 밀봉 부분(130b) 또는 지지 부재(130d)에 의하여 서로 대향하는 양측 가장자리 사이가 효과적으로 지지되므로, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)가 휘거나 가장자리 부분에서 이들 사이가 줄어드는 것을 효과적으로 지지할 수 있다. 본 발명에서는 추가 밀봉 부분(130b) 또는 지지 부재(130d)가 태양 전지 패널(100)의 가장자리를 따라 길게 이어지는 형상을 가지는 것도 가능하나, 이에 의하면 재료 비용이 증가하고 기포의 유출 경로가 막히는 문제가 발생할 수도 있다. 즉, 본 실시예에서는 추가 밀봉 부분(130b) 또는 지지 부재(130d)가 모서리 대응 부분에서 부분적으로 위치하여 재료 비용을 절감하고 기포 유출 경로를 효과적으로 확보할 수 있다.
이러한 추가 밀봉 부분(130b)은 평면으로 볼 때 태양 전지(150)와 겹치지 않도록 태양 전지(150)와 이격되어 위치할 수 있다. 반면, 추가 밀봉 부분(130b)에 태양 전지(150)와 겹치도록 위치하면 태양 전지(150)에 압력을 가하여 태양 전지(150)의 손상, 원하지 않는 특성 변화 등의 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 추가 밀봉 부분(130b)의 일부가 태양 전지(150)와 겹치게 위치할 수도 있다.
그리고 추가 밀봉 부분(130b)은 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출되지 않도록 위치할 수 있다. 이는 제조 공정에서 추가 밀봉 부분(130b)을 형성하는 지지 부재(130d)를 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 내부에 위치시키기 때문일 수 있는데, 이에 대해서는 추후에 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서 상세하게 설명한다. 또는, 라미네이션 공정 후에 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출된 경우에는 트리밍 공정으로 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출된 밀봉재(130) 또는 추가 밀봉 부분(130b)을 잘라내서 제거하는 바, 추가 밀봉 부분(130b)은 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출되지 않을 수 있다.
추가 밀봉 부분(130b)은 태양 전지(150)가 위치하지 않은 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에만 위치하므로 추가 밀봉 부분(130b)이 위치하는 면적보다 추가 밀봉 부분(130b)이 위치하지 않는 면적이 더 클 수 있다. 즉, 밀봉재(130)의 전체 면적에 대한 추가 밀봉 부분(130b)이 위치하는 면적 비율이 50% 미만(예를 들어, 20% 이하, 일 예로, 10% 이하)일 수 있다. 이에 의하면 추가 밀봉 부분(130b)의 면적을 줄여 밀봉재(130)의 재료 비용을 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서는 추가 밀봉 부분(130b)이 각기 사각형의 형상을 가진 것으로 도시하였다. 이는 일 예로 도시한 것에 불과하며, 추가 밀봉 부분(130b)은 원형, 라운드진 형상, 다각형, 또는 이들의 일부를 구성하거나 이들의 일부가 조합된 형상, 불규칙한 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 복수의 추가 밀봉 부분(130b)이 구비될 경우에 복수의 추가 밀봉 부분(130b) 중 적어도 두 개가 서로 다른 형상을 가질 수도 있다. 일 예로, 추가 밀봉 부분(130b)은 라미네이션 공정에서 사용된 지지 부재(130d)가 라미네이션 공정에서 제공된 압력에 의하여 눌려서 형성된 것이므로 더욱 다양한 형상을 가질 수 있다.
일 예로, 추가 밀봉 부분(130b)의 두께가 태양 전지(150)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 거리(일 예로, 최소 거리)보다 클 수 있다. 이에 의하면 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)의 두께를 충분하게 확보할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 추가 밀봉 부분(130b)의 두께가 태양 전지(150)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 거리(일 예로, 최소 거리)와 같거나 그보다 작을 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 밀봉재(130), 베이스 밀봉 부분(130a), 그리고 추가 밀봉 부분(130b)이 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함하거나, 다양한 특성을 가지거나, 다양한 두께를 가지거나, 또는 다양한 형태를 가질 수 있다.
명확한 이해를 위하여 도 2 및 도 3에서는 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)이 일정한 경계를 가지는 것으로 도시하였으나, 실제로 복수의 밀봉 부분(130a, 130b)이 라미네이션 공정 등에 의하여 일체화되어 하나의 상(phase)으로 존재할 수 있는 바 이러한 경계를 구비하지 않을 수 있다. 추가 밀봉 부분(130b)은 제1 및/또는 제2 밀봉 부분(131a, 132a)와 동일 또는 유사한 색상을 가져 베이스 밀봉 부분(130a)과 일체화되어 하나의 상으로 존재하는 바 시각적으로(일 예로, 육안 등)으로는 구분이 되지 않을 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)이 우수한 외관을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및/또는 제2 밀봉 부분(131a, 132a)와 다른 색상을 가질 수도 있다.
본 실시예에 의하면, 겔 함량 또는 경화도가 상대적으로 높은 추가 밀봉 부분(130b)을 적어도 가장자리 부분에 포함하여 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분과 다른 부분(예를 들어, 중앙 부분)에서의 밀봉 거리를 균일하게 유지할 수 있다. 일 예로, 도 4에 도시한 바와 같이 태양 전지 패널(100)의 전체 영역에서 실질적으로 동일한 밀봉 거리(예를 들어, 10% 이내의 차이)를 가질 수 있다. 특히, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 각기 유리 기판으로 구성되는 건물 일체형 구조, 양면 수광형 구조 등을 가지는 경우에는 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서 밀봉 거리가 줄어드는 문제가 심각하게 발생할 수 있었는데, 본 실시예에 의하면 이를 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서의 밀봉 거리가 저하되어 발생할 수 있는 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)와 밀봉재(130)의 박리, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 서로 접촉하여 발생할 수 있는 손상, 밀봉 특성 저하, 가장자리에 인접한 태양 전지(150)의 손상 또는 특성 저하, 태양 전지 패널(100) 내부의 기포 잔류 등의 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. 그리고 태양 전지 패널(100)의 가장자리에 체결되는 프레임과의 체결력을 향상할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)의 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 유리 기판으로 구성되는 건물 일체형 구조, 양면 수광형 구조에서 우수한 효과를 가질 수 있는데, 특히, 상대적으로 두꺼운 유리 기판을 사용하는 건물 일체형 구조에서 더 우수한 효과를 가질 수 있다.
반면, 본 실시예에서와 달리 겔 함량 또는 경화도가 상대적으로 높은 추가 밀봉 부분을 포함하지 않는 종래 기술에서는 가장자리 부분에서 밀봉재를 구성하는 밀봉 부분이 외부로 많이 유출되어 제1 커버 부재와 제2 커버 부재 사이의 밀봉 거리가 지나치게 가까워질 수 있다. 이에 따라 도 5에 도시한 바와 같이, 태양 전지 패널의 가장자리 부분에서 밀봉 거리가 0에 가깝게 급격하게 줄어들 수 있다. 그러면, 제1 또는 제2 커버 부재의 복원력에 의하여 제1 또는 제2 커버 부재가 밀봉재로부터 박리되거나, 제1 커버 부재와 제2 커버 부재가 서로 접촉하여 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 가장자리에 인접하여 위치한 태양 전지에 압력이 가해져서 태양 전지의 손상, 특성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 태양 전지 패널의 내부에 기포가 잔류하여 불량률이 증가할 수 있다. 그리고 태양 전지 패널의 가장자리 부분의 두께가 충분하지 않아 태양 전지 패널의 가장자리 부분에 체결되는 프레임의 체결력이 우수하지 않을 수 있다. 이러한 문제는 제1 및 제2 커버 부재가 유리 기판으로 구성되는 건물 일체형 구조, 양면 수광형 구조에서 더 많이 나타날 수 있는데, 특히, 상대적으로 두꺼운 유리 기판을 사용하는 건물 일체형 구조에서 심각하게 발생할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 도시한 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법은, 적층 단계(S10)와, 라미네이션 단계(S20)를 포함한다.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 적층 단계(S10)에서는, 라미네이션 장치의 작업대(200) 위에 태양 전지(150)와, 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)를 형성할 밀봉 부재(130e)와, 밀봉 부재(130e) 위에서 태양 전지(150)의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 적층하여 적층 구조체(100a)를 형성한다. 여기서, 태양 전지(150)는 배선부(142, 145)가 연결된 복수의 태양 전지(150)의 형태일 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서는 명확한 이해를 위하여 제1 지지 부재(131d)가 구비된 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉 부재(131c), 태양 전지(150), 제2 밀봉 부재(132c), 그리고 제2 지지 부재(132d)가 구비된 제2 커버 부재(120)를 서로 이격하여 도시하였으나, 실제로는 서로 접촉된 상태로 위치할 수 있다.
본 실시예에서 밀봉 부재(130e)는, 태양 전지(150)를 감싸는 기본 밀봉 부분인 베이스 밀봉 부분(130a)을 형성하는 베이스 밀봉 부재(130c), 즉, 제1 및 제2 밀봉 부재(131c, 132c)와 함께, 가장자리 부분에서 두께 저하 등을 방지하시 위한 지지 부재(지지 밀봉 부재)(130d)를 더 포함한다. 이에 의하여 상술한 바와 같이 밀봉재(130)가 적어도 가장자리에서 추가 밀봉 부분(130b)을 구비하게 되는데, 이를 좀더 상세하게 설명한다.
적층 단계(S10)에서 밀봉 부재(130d)는, 태양 전지(150)와 제1 커버 부재(110) 사이에 위치하는 제1 밀봉 부재(131c)와, 태양 전지(150)와 제2 커버 부재(120) 사이에 위치하는 제2 밀봉 부재(132c)와, 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질로 구성되는 지지 부재(130d)를 포함할 수 있다. 여기서, 지지 부재(130d)는 적어도 가장자리 부분에서 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)보다 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)에 인접하여 위치할 수 있다.
제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)는 라미네이션 단계(S20)에 의하여 베이스 밀봉 부분(130a)을 구성할 수 있는 다양한 밀봉 물질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)는 경화형 밀봉 물질 또는 가소성 밀봉 물질로 구성될 수 있다. 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)가 경화형 밀봉 물질로 구성되는 경우에 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)를 구성하는 경화형 밀봉 물질의 경화도 또는 겔 함량이 지지 부재(130d)를 구성하는 경화형 밀봉 물질의 경화도 또는 겔 함량보다 낮을 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)는 경화되지 않거나 지지 부재(130d)보다 덜 경화되어, 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)의 경화도 또는 겔 함량은 0이거나 0보다 크면서 지지 부재(130d)의 경화도 또는 겔 함량보다 낮다. 다른 예로, 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)가 가소성 밀봉 물질로 구성되는 경우에 겔 함량이 0이어서 지지 부재(130d)의 겔 함량보다 낮다.
그리고 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)는 다양한 밀봉 물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 실란 커플링제를 포함하여 우수한 접착력을 가지는 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 지지 부재(130d)는 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성될 수 있다. 이와 같이 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성된 지지 부재(130d)는 경화가 일부 이루어진 상태로서 유리 기판 등의 기판과의 접착성이 우수하며, 라미네이션 단계(S20)에서 열 등을 다시 제공하면 경화되면서 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)보다 높은 경화도 또는 겔 함량을 가지게 되므로 지지 부재(130d)를 구성하는 밀봉 물질의 유출이 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)를 구성하는 밀봉 물질의 유출보다 적어질 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서 밀봉 거리가 줄어드는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
일 예로, 지지 부재(130d)가 20% 내지 70%(좀더 구체적으로, 40% 내지 60%)의 겔 함량을 가질 수 있다. 지지 부재(130d)의 겔 함량이 20% 미만이면, 지지 부재(130d)에 의한 두께 유지 효과가 충분하지 않을 수 있다. 지지 부재(130d)의 겔 함량이 70%를 초과하면, 지지 부재(130d)를 반경화 또는 가경화하는 공정의 시간이 증가할 수 있다. 그리고 지지 부재(130d) 또는 이를 구성하는 경화성 밀봉 물질의 광 투과도는 50% 이하의 겔 함량에서는 겔 함량이 증가함에 따라 증가하다가 50% 정도의 겔 함량에서 포화(saturation)될 수 있다. 이를 고려하여 지지 부재(130d)의 겔 함량을 40% 이상으로 하여 지지 부재(130d)를 사용한 경우에 광 투과도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 지지 부재(130d) 또는 이를 구성하는 경화성 밀봉 물질의 강도는 60% 이하의 겔 함량에서는 겔 함량이 증가함에 따라 증가하다가 60% 정도의 겔 함량에서 포화되어 60%를 초과하는 겔 함량에서는 강도가 크게 증가하지 않는다. 또한, 지지 부재(130d)의 겔 함량이 40% 이상이면, 지지 부재(130d)가 상대적으로 높은 강도를 가지게 하여 라미네이션 공정 중에 가해지는 압력으로 인하여 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있다. 그리고 지지 부재(130d)의 겔 함량을 60% 이하로 하여 반경화 또는 가경화된 지지 부재(130d)를 형성하기 위한 반경화 또는 가경화 공정의 공정 시간 등을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지 부재(130d)의 겔 함량의 수치는 다양하게 변형이 가능하다.
이때, 지지 부재(130d)와 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)는 동일 성분을 50 wt% 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(130d)가 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함할 수 있다. 이와 같이 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)와 지지 부재(130d)가 서로 동일 또는 유사한 물질로 구성되는 경우에는 접착력이 우수하고 특성 차이가 크지 않아 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)에 사이에서 이들에 접합되며 태양 전지(150)를 밀봉하는 특성이 우수할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 지지 부재(130d)가 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)와 다른 주 체인을 가지는 밀봉 물질 또는 수지로 구성될 수도 있다. 일 예로, 지지 부재(130d)가 벤젠 고리를 포함하며 융점이 200℃ 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등으로 구성될 수 있다. 지지 부재(130d)가 그 외의 다양한 물질을 포함할 수도 있다.
본 실시예에서 지지 부재(130d)는 제1 지지 부재(131d) 및 제2 지지 부재(132d)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 지지 부재(131d)는 제1 및/또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)보다 제1 커버 부재(110)의 내면에 인접하여 위치하고, 제2 지지 부재(132d)는 제1 및/또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)보다 제2 커버 부재(120)의 내면에 인접하여 위치할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 지지 부재(131d, 132d)를 함께 구비하여 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서 발생할 수 있는 두께 저하, 기포 잔류 등의 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
일 예로, 적층 단계(S10)에서 제1 지지 부재(131d)가 제1 커버 부재(110)에 부착되어 접촉 고정된 상태이고, 제2 커버 부재(120)는 제2 커버 부재(120)의 내면에 부착되어 접촉 고정된 상태일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 지지 부재(130d)는 반경화 또는 가경화된 상태로서 유리 기판과 우수한 접착력을 가지므로 적층 단계(S10)에서 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)에 부착하여 가고정한 상태로 위치하면, 제조 공정을 단순화할 수 있으며 지지 부재(130d)를 원하는 위치에 안정적으로 위치할 수 있다. 또한, 라미네이션 단계(S20)에서 압력 등에 의하여 지지 부재(130d)가 외부로 유출되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 적층 단계(S10)에서 지지 부재(130d)가 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)와 분리 또는 이격된 상태로 위치하는 등 다양한 변형이 가능하다.
그리고 적층 단계(S10)에서 지지 부재(130d)는 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 돌출되지 않도록 위치할 수 있으며, 일 예로, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리로부터 일정 간격 이격된 상태로 위치(일 예로, 부착 또는 가고정)할 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(130d)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리의 이격 거리(D)가 1mm 이상일 수 있다. 이러한 상태로 위치하여야 지지 부재(130d)가 라미네이션 단계(S20) 또는 트리밍 단계 등에서 외부로 빠져나가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 적층 단계(S10)에서 지지 부재(130d)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 이격 거리(D1)는 다양하게 변화될 수 있다.
이러한 지지 부재(130d)는 평면으로 볼 때 태양 전지(150)와 겹치지 않도록 태양 전지(150) 및 배선부(142, 145)와 이격되어 위치할 수 있다. 이에 의하여 지지 부재(130d)가 원하지 않게 태양 전지(150) 등에 압력을 가하여 태양 전지(150)의 손상, 원하지 않는 특성 변화 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지 부재(130d)의 적어도 일부가 태양 전지(150)와 겹치게 위치할 수도 있다.
이러한 지지 부재(130d)는 태양 전지(150)의 일면 쪽에 복수로 구비되어 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이를 일정하게 지지할 수 있다. 일 예로, 지지 부재(130d)는 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)의 모서리에 각기 인접하도록 복수로 구비될 수 있다. 이러한 지지 부재(130d)는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8의 (a) 내지 (i)에 도시한 바와 같이, 원형, 반원형 등의 라운드진 형상, 삼각형, 사각형(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 마름모꼴 등) 등의 다각형, 또는 이들의 일부를 구성하거나 이들의 일부가 조합된 형상, 불규칙한 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 지지 부재(130d)가 원형인 경우에 지지 부재(130d)에 의한 효과가 우수할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(150)의 형상, 구조, 배선부(142, 145)의 배치 등에 따라 적합한 지지 부재(130d)의 평면 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
그리고 지지 부재(130d)는 다양한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(130d)의 폭(일 예로, 장폭) 또는 직경이 라미네이션 단계(S20) 이후에 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 간격(즉, 밀봉 거리)보다 클 수 있다. 또는, 지지 부재(130d)의 폭(일 예로, 장폭) 또는 직경(L)이 3mm 이상(일 예로, 5mm 이상)일 수 있다. 이러한 크기에 의하여 지지 부재(130d)에 의한 효과를 충분하게 구현할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
지지 부재(130d)의 두께는 제1 밀봉 부재(131c)와 제2 밀봉 부재(132c)의 두께의 합보다 작을 수 있다. 이에 의하여 지지 부재(130d)에 의하여 가장자리 부분에서 제1 밀봉 부재(131c)와 제2 밀봉 부재(132c) 사이의 거리가 크게 늘어나서 원하지 않게 단차가 생겨 밀봉 물질이 채워지지 않는 부분이 발생하는 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지 부재(130d)의 두께가 제1 밀봉 부재(131c)와 제2 밀봉 부재(132c)의 두께의 합보다 클 수 있다.
일 예로, 지지 부재(130d)의 두께가 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)의 두께보다 클 수 있다. 이에 의하면 라미네이션 단계(S20) 후에 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)의 두께를 충분하게 확보할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 지지 부재(130d)의 두께가 제1 또는 제2 밀봉 부재(131c, 132c)의 두께와 같거나 그보다 작을 수 있다.
본 실시예에서 지지 부재(130d)는 태양 전지(150)가 위치하지 않은 태양 전지 패널(100)의 가장자리 부분에만 위치하므로 지지 부재(130d)가 위치하는 면적보다 지지 부재(130d)가 위치하지 않는 면적이 더 클 수 있다. 즉, 밀봉 부재(130e)의 전체 면적에 대한 지지 부재(130d)의 총 면적의 비율이 50% 미만(예를 들어, 20% 이하, 일 예로, 10% 이하)일 수 있다. 이에 의하면 지지 부재(130d)의 면적을 줄여 밀봉 부재(130e)의 재료 비용을 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 7b 및 도 7c에 도시한 바와 같이, 라미네이션 단계(S20)에서 적층 구조체(100a)에 열과 압력을 가하여 태양 전지(150), 밀봉재(130), 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 일체화하는 것에 의하여 태양 전지 패널(100)을 형성한다. 라미네이션 단계(S20)에서는, 일 예로, 압력으로 공기압을 이용할 수 있다. 이에 의하면 태양 전지(150) 등에 큰 압력을 가하지 않으면서 라미네이션 공정이 수행될 수 있다.
좀더 구체적으로, 도 7b에 도시한 바와 같이, 라미네이션 단계(S20)의 높은 온도에서 밀봉 부재(130e)가 용융되어 경화되어 압력에 의하여 압착되어 형성된 밀봉재(130)가 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)의 사이 공간을 완전히 채우면서 태양 전지(150)를 둘러싸서 밀봉할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 밀봉 부재(131c, 132c)와 지지 부재(130d)가 일체화되어 밀봉재(130)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 밀봉 부재(131c, 132c)가 밀봉재(130)의 베이스 밀봉 부분(130a)을 구성하고 지지 부재(130d)가 추가 밀봉 부분(130b)을 구성할 수 있다. 이에 의하여 도 7c에 도시한 바와 같은 태양 전지 패널(100)이 제조된다.
여기서, 추가 밀봉 부분(130b)이 베이스 밀봉 부분(130a)보다 높은 경화도 또는 겔 함량을 가지도록 할 수 있다. 이에 의하면 제조 공정의 시간이 너무 길어지지 않도록 조절하였기 때문이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 라미네이션 단계(S20)의 공정 시간을 늘려서 추가 밀봉 부분(130b)의 경화도 또는 겔 함량이 베이스 밀봉 부분(130a)의 경화도 또는 겔 함량과 같아지도록 할 수도 있다.
본 실시예에서는 추가 밀봉 부분(130b)은 지지 부재(130d)가 위치한 부분에 대응하도록 위치할 수 있는데, 라미네이션 단계(S20)에서의 압력에 의하여 지지 부재(130d)가 눌린 상태로 추가 밀봉 부분(130b)을 구성할 수 있는 바 추가 밀봉 부분(130b)의 면적이 지지 부재(130d)의 면적보다 커질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 추가 밀봉 부분(130b)의 면적이 지지 부재(130d)의 면적과 같거나 그보다 작을 수 있다.
본 실시예에서는 겔 함량 또는 경화도가 상대적으로 높은 지지 부재(130d)를 사용하는 단순한 공정에 의하여 우수한 특성을 가지는 태양 전지 패널(100)을 제조할 수 있다. 이에 의하여 불량률을 낮출 수 있으며 생산성을 향상할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 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 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함된 제1 또는 제2 커버 부재와 태양 전지 및 추가 밀봉 부분을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 추가 밀봉 부분(130b)이, 태양 전지 패널(100)의 모서리에 인접한 모서리 밀봉 부분(134a)와, 태양 전지 패널(100)의 모서리에서 이격되며 태양 전지 패널(100)의 장변 또는 단변 가장자리에 인접하여 위치하는 중간 밀봉 부분(134b)을 더 포함할 수 있다. 이에 의하면 태양 전지 패널(100)의 장면 또는 단변 가장자리가 길어지는 경우에도 가장자리의 전체를 따라 안정적으로 밀봉 거리 또는 밀봉재(130)가 충분한 두께를 가지도록 할 수 있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 상술한 제조 방법과 동일한 방법에 의하되, 적층 단계(도 6a의 참조부호 S10, 이하 동일)에서 지지 부재(도 7a의 참조부호 130d, 이하 동일)를 상술한 위치에 대응하도록 위치시키는 것에 의하여 제조될 수 있다.
일 예로, 추가 밀봉 부분(130b)이 일정한 간격으로 규칙적으로 위치할 수 있다. 도 9에서는 중간 밀봉 부분(134b)이 단변 가장자리 및 장변 가장자리에 모두 위치하고, 장변 가장자리에서 더 많은 개수로 구비된 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 중간 밀봉 부분(134b)이 단변 가장자리 및 장변 가장자리에 모두 위치하고, 단변 가장자리에서 더 많은 개수로 구비되거나 장변 및 단변 가장자리에서 동일한 개수로 구비될 수도 있다. 또는, 중간 밀봉 부분(134b)이 단변 가장자리 및 장변 가장자리에 중 하나에만 위치할 수 있는데, 일 예로, 장변 가장자리에 위치할 수 있다.
참조로, 본 실시예와 달리 추가 밀봉 부분(130b)이 연속적으로 장변 또는 단변 가장자리의 전체에 대응하도록 위치하는 경우에는 재료 비용이 증가할 수 있으며, 오히려 기포 등이 외부로 유출되는 것을 방지할 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 추가 밀봉 부분(130b)이 장변 또는 가장자리를 따라 길게 이어지는 형상을 가질 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 변형예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 변형예에서는 추가 밀봉 부분(130b)가 제1 커버 부재(110)에 인접(일 예로, 접촉)하는 제1 추가 밀봉 부분(131b)만을 구비하고, 제2 추가 밀봉 부분(132b)을 구비하지 않을 수 있다. 이에 따라 제2 커버 부재(120)에는 제1 또는 제2 밀봉 부분(131a, 132b)가 인접(일 예로, 접촉)할 수 있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 상술한 제조 방법과 동일한 방법에 의하되, 적층 단계(S10)에서 제1 지지 부재(도 7a의 참조부호 131d, 이하 동일)만을 구비하고 제2 지지 부재(도 7a의 참조부호 132, 이하 동일)를 구비하지 않는 것에 의하여 제조될 수 있다.
다른 변형예로, 도 11에 도시한 바와 같이, 추가 밀봉 부분(130b)가 제2 커버 부재(120)에 인접(일 예로, 접촉)하는 제2 추가 밀봉 부분(132b)만을 구비하고, 제1 추가 밀봉 부분(131b)을 구비하지 않을 수 있다. 이에 따라 제1 커버 부재(110)에는 제1 또는 제2 밀봉 부분(131a, 132b)가 인접(일 예로, 접촉)할 수 있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 상술한 제조 방법과 동일한 방법에 의하되, 적층 단계(S10)에서 제2 지지 부재(132d)만을 구비하고 제1 지지 부재(131d)를 구비하지 않는 것에 의하여 제조될 수 있다.
또 다른 변형예로, 도 12에 도시한 바와 같이, 추가 밀봉 부분(130b)이 제1 및 제2 추가 밀봉 부분(131b, 132b)를 구비하되 제1 및 제2 추가 밀봉 부분(131b, 132b)이 평면 상으로 볼 때 서로 다른 위치에 위치할 수 있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 상술한 제조 방법과 동일한 방법에 의하되, 적층 단계(S10)에서 제1 지지 부재(131d) 및 제2 지지 부재(132d)를 서로 다른 위치에 위치시키는 것에 의하여 제조될 수 있다.
이에 의하면 지지 부재(130d)의 개수를 최소화하여 재료 비용을 절감할 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: 태양 전지 패널
110: 제1 커버 부재
120: 제2 커버 부재
130: 밀봉재
130a: 베이스 밀봉 부분
130b: 추가 밀봉 부분
130c: 베이스 밀봉 부재
130d: 지지 부재
130e: 밀봉 부재

Claims (20)

  1. 태양 전지;
    상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며, 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재; 및
    상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재
    를 포함하고,
    상기 밀봉재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함하고,
    상기 복수의 밀봉 부분은　베이스 밀봉　부분과 적어도 가장자리 부분에서 상기　베이스 밀봉　부분보다 상기 제1 및 제2 커버 부재 중 적어도 하나에 인접하여 위치하며 상기　베이스 밀봉　부분보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질을 포함하는　추가 밀봉　부분을 포함하되,
    상기 베이스 밀봉　부분은,　배선부에 의하여 연결된 상기 태양 전지의 전면에 위치하여 상기 제1 커버 부재와 상기 태양 전지 사이에 위치하는 제1 밀봉 부분과 상기 배선부에 의하여 연결된 상기 태양 전지의 후면에 위치하여 상기 제2 커버 부재와 상기 태양 전지 사이에 위치하는 제2 밀봉 부분을 포함하는 태양 전지 패널.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 추가 밀봉 부분과 상기 베이스 밀봉 부분은 동일 성분을 50 wt% 이상 포함하는 태양 전지 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 밀봉 부분이 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하고,
    상기 추가 밀봉 부분이 폴리올레핀 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는 태양 전지 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추가 밀봉 부분과 상기 베이스 밀봉 부분이 각기 실란 커플링제를 포함하는 태양 전지 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 밀봉 부분이, 상기 추가 밀봉 부분보다 낮은 경화도 또는 낮은 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 재료, 또는 가소성 밀봉 재료를 포함하는 태양 전지 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 추가 밀봉 부분이 상기 제1 커버 부재 및 상기 제2 커버 부재 중 하나에 접촉하는 태양 전지 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    평면으로 볼 때 상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지와 겹치지 않도록 상기 태양 전지와 이격되어 위치하는 태양 전지 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지 패널의 복수의 모서리에 각기 인접하여 복수로 위치하는 태양 전지 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 추가 밀봉 부분이 상기 태양 전지 패널의 모서리에서 이격되며 상기 태양 전지 패널의 장변 또는 단변 가장자리의 중간 영역에 위치하는 중간 밀봉 부분을 더 포함하는 태양 전지 패널.
  11. 태양 전지와, 상기 태양 전지를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재를 형성할 밀봉 부재와, 상기 밀봉 부재 위에서 상기 태양 전지의 일면 및 타면 쪽에 각기 위치하며 적어도 하나가 유리 기판을 포함하는 제1 및 제2 커버 부재를 적층하여 적층 구조체를 형성하는 적층 단계; 및
    상기 태양 전지, 상기 밀봉재, 상기 제1 및 제2 커버 부재가 일체화되어 태양 전지 패널을 형성하도록 상기 적층 구조체에 열과 압력을 가하는 라미네이션 단계
    를 포함하고,
    상기 밀봉재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 적어도 가장자리 부분에서 서로 다른 겔 함량을 가지는 복수의 밀봉 부분을 포함하고,
    상기 적층 단계에서 상기 밀봉 부재는, 배선부에 의하여 연결된 상기 태양 전지의 전면에 위치하여 상기 태양 전지와 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉 부재와, 상기 배선부에 의하여 연결된 상기 태양 전지의 후면에 위치하여 상기 태양 전지와 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉 부재와, 적어도 가장자리 부분에서 상기 제1 또는 제2 커버 부재에 인접하여 위치하며 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재보다 큰 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질로 구성되는 지지 부재를 포함하고,
    상기 라미네이션 단계에서 상기 제1 및 제2 밀봉 부재가 베이스 밀봉 부분을 구성하고 상기 지지 부재가 추가 밀봉 부분을 구성하여 일체화된 상기 밀봉재를 형성하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재와 동일 성분을 50 wt% 이상 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 적층 단계에서 상기 지지 부재가 반경화 또는 가경화된 경화성 밀봉 물질로 구성되는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적층 단계에서 상기 지지 부재가 40% 내지 60%의 겔 함량을 가지는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 적층 단계에서 상기 제1 또는 제2 밀봉 부재가 상기 지지 부재보다 낮은 경화도 또는 낮은 겔 함량을 가지는 경화형 밀봉 물질, 또는 가소성 밀봉 물질을 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 적층 단계에서 상기 지지 부재는 상기 제1 또는 제2 커버 부재의 가장자리로부터 이격되도록 상기 제1 또는 제2 커버 부재에 부착되어 고정된 상태로 위치하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 적층 단계에서 상기 지지 부재의 폭 또는 직경이 상기 라미네이션하는 단계 이후의 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이의 간격보다 큰 태양 전지 패널의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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