KR20010081851A - 건축 자재용 태양전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 특히 건축 자재용 유리에 태양전지를 접착시켜 건물 외벽을 구성하는 복층유리 외장재로 사용함과 동시에 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 한 건축 자재용 태양전지 모듈에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 외부 강화유리와, 상기 강화유리의 하부면에 부착되는 상부 에바수지 및 하부 에바수지와, 상기 상부 에바수지 및 하부 에바수지 사이에서 서로 연결되도록 설치되는 다수의 태양전지 셀과, 상기 하부 에바수지의 하부면에 부착되는 투명한 백시트수지로 구성된 외장부와; 상기 외장부의 백시트수지의 하부에 위치되는 내부 강화유리 및; 상기 백시트수지와 상기 내부 강화유리의 사이에서 백시트수지 및 내부 강화유리의 가장자리를 따라 부착되어 상기 외장부와 내부 강화유리 사이에 공간을 형성하는 스페이서를 포함하여 이루어진 건축 자재용 태양전지 모듈을 제공한다.

Description

건축 자재용 태양전지 모듈{solar battery module for construction material}

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 특히 건축 자재용 유리에 태양전지를 접착시켜 건물 외벽에 구성될 수 있는 외장재로 사용함과 동시에 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 한 건축 자재용 태양전지 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 태양전지는 광전효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 각각이 플러스(+)와 마이너스(-) 극성을 띠는 2장의 반도체 박막으로 구성되며, 다수의 태양전지 셀(cell)들이 직/병렬로 연결되어 사용자가 필요로 하는 전압 및 전류를 발생시키게 되고, 사용자는 이러한 태양전지에서 발생된 전력을 사용할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 태양전지는 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 사용하지 않고, 무공해이며 무한대의 에너지원인 태양열을 이용하므로 미래의 새로운 대체 에너지원으로서 각광을 받고 있으며, 현재에는 자동차 등이나 건축물의 발전 전력을 얻는데 이용되고 있다.

이러한 태양전지들 중 건축물에서 발전 전력을 얻는데 이용되는 태양전지의 형태를 첨부된 도면 중 도 1 및 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 모듈(10)은 직사각형의 판재 형상의 강화유리(11)와, 이 강화유리(11) 하부에 부착되는 상부 에바수지(12; EVA수지: ethylene-vilylacetate copolymer) 및 하부 에바수지(13)와, 상기 상부 에바수지(12)와 하부 에바수지(13) 사이에 설치되는 다수의 태양전지 셀(14) 및, 상기 하부 에바수지(13)의 하부에 위치하는 백시트수지(15)가 차례로 적층되어 형성된다.

이와 같이 적층 형성된 태양전지 모듈(10)은 그 가장자리가 알루미늄 재질의 프레임(20)에 장착되어 사용된다.

그러나, 상기와 같이 형성된 종래의 태양전지 모듈(10)은 지상 또는 건물의 옥상, 테라스 등 건물의 외부에 설치하여 사용하기 위한 단일 모듈 구조로 형성되고, 상기 태양전지 모듈(10)을 구성하는 요소 중 백시트수지(15)는 불투명한 소재로 이루어져 있다.

따라서, 종래의 태양전지 모듈은 그 자체로 외부에 설치되어 발전 전력을 얻는 전용 모듈로서, 건물의 외장재로 사용하기 위해서는 외기의 온도 차단 및 배선 처리를 위한 이중 차단벽을 추가로 설치해야 하며, 빛이 투과되지 않는 등 건축물 외장재로 사용하기에는 구조적으로 부적합한 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양전지 모듈의 구조를 개선하여 태양전지 모듈을 건축물의 외장재로 사용함과 동시에, 태양열을 이용한 발전 전력을 이용할 수 있는 태양전지를 겸용으로 사용할 수 있도록 한 건축 자재용 태양전지 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술로서 일반적인 태양전지의 평면도

도 2는 종래의 태양전지 모듈의 형태를 상세히 나타낸 도 1의 I-I선 방향의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 건축 자재용 태양전지 모듈의 평면도

도 4는 도 3의 태양전지 모듈의 형태를 상세히 나타내기 위하여 태양전지 모듈의 일부를 절개하여 나타낸 Ⅱ-Ⅱ선 방향의 사시도

도 5는 본 발명에 따른 건축 자재용 태양전지 모듈을 제작하기 위한 과정 중 일부를 나타낸 상태도

도 6은 본 발명에 따른 태양전지 모듈들을 연결하기 위한 구성을 나타낸 개략적인 부분 측단면도

*도면의 주요부분에 대한 참조부호의 설명

100 - 태양전지 모듈 110 - 외장부

111 - 외부 강화유리 112 - 상부 에바수지

113 - 하부 에바수지 114 - 태양전지 셀

115 - 투명 백시트수지 120 - 스페이서

122 - 케이블 125 - 컨넥터

130 - 내부 강화유리 140 - 프레임

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부 강화유리와, 상기 강화유리의 하부면에 부착되는 상부 에바수지 및 하부 에바수지와, 상기 상부 에바수지 및 하부 에바수지 사이에서 서로 연결되도록 설치되는 다수의 태양전지 셀과, 상기 하부 에바수지의 하부면에 부착되는 투명한 백시트수지로 구성된 외장부와; 상기 외장부의 백시트수지의 하부에 위치되는 내부 강화유리 및; 상기 백시트수지와 상기 내부 강화유리의 사이에서 백시트수지 및 내부 강화유리의 가장자리를 따라 부착되어 상기 외장부와 내부 강화유리 사이에 공간을 형성하는 스페이서를 포함하여 이루어진 건축 자재용 태양전지 모듈을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(100)은 직사각형의 평판 형태로 이루어지고, 그 내부에 다수의 태양전지 셀(114)들이 리본(114a)에 의해 직렬로 연결된 형태로 되어 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 모듈(100)은 건물에 설치시 건물 외측에 위치하게 되는 외장부(110)와, 건물 내측에 위치하게 되는 내부 강화유리(130) 및, 상기 외장부(110)와 내부 강화유리(130) 사이에 빈 공간이 형성되도록 외장부(110) 및 내부 강화유리(130)의 가장자리를 따라 설치되는 스페이서(120)로 이루어진다.

상기 스페이서(120)에 의해 외장부(110)와 내부 강화유리(130) 사이에 형성되는 공간은 외부의 열을 차단함과 동시에 실내의 내부 강화유리(130)의 표면에서 온도가 낮아지지 않아 이슬맺음 현상을 예방할 수 있게 하기 위하여 마련된다.

여기서, 상기 외장부(110)는 최외곽에 위치하게 되는 외부 강화유리(111)와, 이 외부 강화유리(111)의 하부면에 부착되는 상부 에바수지(112) 및 하부 에바수지(113)와, 상기 상부 에바수지(112) 및 하부 에바수지(113) 사이에 설치되어 서로 직렬로 연결된 다수의 태양전지 셀(114) 및, 상기 하부 에바수지(113)의 하부면에 부착되는 투명한 백시트수지(115)로 이루어진다.

그리고, 상기 태양전지 셀(114)들은 리본(114a)에 의해 서로 연결되고, 상기 리본(114a)의 단부는 상기 하부 에바수지(113) 및 백시트수지(115)로부터 외부로 인출되어 상기 스페이서(120)를 통해 삽입되는 케이블(122)에 연결된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 태양전지 모듈(100)의 조립에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 외장부(110)는 도 5에 도시된 바와 같은 방식으로 제작되는 바, 외부 강화유리(111) 상에 이 강화유리(111)의 면적보다 1㎠ 정도 더 넓은 상부 에바수지(112)를 적층한 다음, 상기 상부 에바수지(112) 상에 용도에 맞게 다수의 태양전지 셀(114)을 직렬 또는 병렬로 연결한 후, 그 위에 상기 상부 에바수지(112)와 동일한 면적을 갖는 하부 에바수지(113)를 적층한다.

이어서, 상기 하부 에바수지(113)에 태양전지 셀(114)들을 연결하는 (+) 및 (-) 리본(114a)을 외부로 인출하기 위한 칼집을 내어 리본(114a)들을 인출하고, 같은 방법으로 백시트수지(115)에 칼집을 내어 상기 리본(114a)들을 외부로 인출하면서 투명 백시트수지(115)를 그 위에 적층시킨다.

그런 다음, 라미네이션을 이용하여 약 15분간 130℃에서 압축시켜 상기 에바수지들을 녹여 성숙시키면, 상기 상부 에바수지(112)와 하부 에바수지(113)가 녹아 외부 강화유리(111)와 투명 백시트수지(115) 사이에 태양전지 셀(114)이 위치한 채로 강력하게 코팅된다.

이 때, 상기 외부 강화유리(111)의 가장자리에 녹아 나온 에바수지를 200℃로 달궈진 칼날로 절단하여 강화유리 외곽을 마무리함으로써 외장부(110)가 완성된다.

상기와 같이 완성된 외장부(110)는 접착제에 의해 스페이서(120)와 결합되고, 상기 외장부(110)로부터 인출된 리본(114a)들의 단부는 상기 스페이서(120)를 통해 삽입된 케이블(122)에 용접 결합된 후 수축튜브 또는 절연재에 의해 차폐된다.

이어, 상기 스페이서(120)의 반대쪽 면에 접착제로 내부 강화유리(130)를 밀착하여 부착시킨 후, 상기 외장부(110)와 스페이서(120) 및 내부 강화유리(130) 사이를 실리콘으로 밀폐시킴으로써 태양전지 모듈(100)의 제작이 완료된다.

상기와 같이 완성된 태양전지 모듈(100)은 도 6에 도시된 바와같이, 복수의 태양전지 모듈(100)들이 컨넥터(125)를 매개로 자유자재로 연결된 모듈 구조체로 형성되어 이용될 수 있으며, 상기 태양전지 모듈(100)들은 알루미늄재질의 프레임(140)에 의해 함께 지지된다.

한편, 본 발명은 앞에서 설명한 실시예에 국한되지 아니하며, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능하다.

예컨대, 본 발명의 태양전지 모듈은 건자재용 모듈로서 이용될 수 있지만, 그 외에도 형광 시트를 이용하여 광고 표시물 및 그와 유사한 제작물로도 활용할 수도 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 태양전지 모듈이 복층유리 구조의 건자재용 모듈로 형성됨으로써 건축물의 인테리어 외벽 등으로 활용됨과 동시에 연계형 또는 독립형 인버터를 설치하여 외부에서 공급되는 전력과 함께 부하 사용자에게 태양열에 의한 발전 전력을 공급할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 태양전지 모듈은 외기에 노출되는 외장부와 건물 내부에 위치하게 되는 내부 강화유리 사이에 밀폐된 공간이 형성됨으로써 외부의 열이 차단되고, 실내 유리에 이슬맺음 현상이 발생하는 것이 감소되는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 태양전지 모듈은 복층 유리 구조이므로 전기적 절연 효과 가 있고, 태양전지가 외부환경과 차단되므로 수명이 연장되는 등의 효과도 있다.

Claims (2)

1. 외부 강화유리와, 상기 외부 강화유리의 하부면에 부착되는 상부 수지층 및 하부 수지층과, 상기 상부 수지층 및 하부 수지층 사이에서 서로 연결되도록 설치되는 다수의 태양전지 셀 및, 상기 하부 수지층의 하부면에 부착되는 투명한 백시트수지로 구성된 외장부와;

   상기 외장부의 백시트수지의 하부에 위치되는 내부 강화유리 및;

   상기 백시트수지와 상기 내부 강화유리의 사이에서 백시트수지 및 내부 강화유리의 가장자리를 따라 부착되어 상기 외장부와 내부 강화유리 사이에 공간을 형성하는 스페이서를 포함하여 이루어진 건축 자재용 태양전지 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부 수지층과 하부 수지층은 EVA수지로 된 것을 특징으로 하는 건축 자재용 태양전지 모듈.