KR20110139948A - 태양광 모듈 - Google Patents

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KR20110139948A
KR20110139948A KR1020100060085A KR20100060085A KR20110139948A KR 20110139948 A KR20110139948 A KR 20110139948A KR 1020100060085 A KR1020100060085 A KR 1020100060085A KR 20100060085 A KR20100060085 A KR 20100060085A KR 20110139948 A KR20110139948 A KR 20110139948A
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권다정
조자영
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김태성
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Abstract

본 발명은 태양광 모듈에 색상을 미려하게 입힌 것으로 미적 요소를 크게 얻을 수 있고 건물 외장재로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 한 태양광 모듈을 관한 것이다.
이러한 본 발명은 태양광 모듈을 구성하는 부품 중 폴리비닐수지로 이주어진 충진재 대신 투명한 액상 충진재를 사용하고 액상 충진재에 다양한 색상의 첨가제와 배합함으로써 시각적 및 미적 요소를 얻을 수 있고 이에 따라 다양한 색상의 태양광 모듈이 가능하기 때문에 태양광 모듈의 투명도 및 반사율을 제어함으로써 건물외장재로서의 효과를 높을 수 있는 미려한 태양광 모듈을 제공함에 있다.

Description

태양광 모듈{Photovoltaic Module}
본 발명은 미려한 태양광 모듈에 관한 것으로, 특히 태양광 모듈을 구성하는 부품 중 투명한 액상 충진재에 다양한 색상의 첨가제와 배합함으로써 미적 요소를 크게 얻을 수 있고 태양광 모듈의 투명도 및 반사율을 제어함으로써 건물 외장재로서의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 한 미려한 태양광 모듈에 관한 것이다.
친환경에 대한 관심이 높아지면서 고갈되지 않는 무한의 자원이며 환경오염을 유발하지 않는 청정에너지원인 태양광 에너지 분야에 활발한 시도가 이뤄지고 있다. 또한, 태양광 시장의 생산량 및 생산 능력이 97년 이후 지속 성장하고 있으며 국내 역시 10만호 주택보급사업으로 인해 개인 주택에 태양광 시스템 설치량이 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 타깃이 태양광 발전소인 투박한 태양광 모듈이 아닌 시각적, 미적 효과 및 발전능력을 동시에 이용할 수 있는 실생활에 적용 가능한 태양광 모듈에 큰 관심을 대두되고 있다.
도면을 참조하여 몇 가지 종래의 기술을 설명하면 다음과 같다.
도 1(a), (b)는 제1예 종래의 태양광 모듈을 나타낸 평면도이며 도 2는 도 1의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1(a), (b)의 태양광 모듈은 태양에너지를 투과시키는 직사각형의 판재 형상의 투과율이 높고 미적 효과를 향상시키기 위해 투과체 테두리 부위를 따라 색상이 입혀진 투과체(112)와 외부의 충격으로부터 태양전지(119)를 보호하는 완충 및 접착력 역할을 함과 아울러 절연성이 높은 투명한 폴리비닐수지로 이루어진 충진재(114)와 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(119)와 이 태양전지(119)들의 회로를 구성해주는 전도성을 갖는 전도체(115)와 방수, 절연 및 자외선 효과가 있는 불투명한 흰색의 수지체(116)로 적층되어 있다. 이렇게 적층된 부품들을 진공상태에서 고온, 고압으로 라미네이팅하여 모듈화한 것이며, 이와 같은 태양광 모듈(111)을 발전 시스템으로 구성하기 위해 태양광 모듈(111) 뒷면에 정션박스(113)를 부착하고 정션박스(113)에 연결된 Connector(118)를 이용하여 태양광 모듈과 태양광 모듈을 직·병렬로 연결하게 된다.
상기 태양광 모듈(111)은 투과체(112)를 통하여 외부에 노출된 전도체(115)로 인해 건축물의 외관을 해치는 요인을 해결하고자 태양전지들을 가리지 않는 범위 내에서 투과체(112) 테두리 부위를 따라 입혀진 색상을 통하여 전도체(115)가 시야에 드러나지 않게 함으로서 미적 효과를 향상시킨다. 그러나 투과체(112) 테두리 부위에만 색상을 입힘으로서 태양전지(119), 그리고 태양전지(119)와 태양전지(119)사이 부분은 색상이 입혀지지 않아 색상이 입혀진 부분과 색상이 입혀지지 않은 부분의 경계선이 너무 뚜렷하여 미적인 요소를 최대한 살리지 못하고 있는 실정이다.
도 3은 제2예 종래의 태양광 모듈을 나타낸 평면도이며 도 4는 도 3의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 상기에 설명한 부품들 중 테두리 부위를 따라 방수, 절연 및 자외선 효과가 있는 불투명한 흰색의 수지체 대신 태양에너지를 투과시키는 직사각형의 판재 형상의 투과율이 높은 투과체(212)를 적층하여 라미네이팅한 태양광 모듈(211)로 건축물의 창호 등에 적용이 더 유용한 태양광 모듈(211)이다.
상기 태양광 모듈(211)은 창호에 적용할 경우 태양광 모듈 뒷면에 정션박스를 부착하면 시야에 드러나므로 외관상 좋지 않아 정션박스에 연결된 Connector(218)를 이용하여 모듈간 연결할 때 모듈과 모듈 사이의 프레임 내부에 보이지 않게 설치할 수 있도록 정션박스(213) 크기를 작게 하여 모듈 상단 윗부분에 부착함으로서 태양광 모듈(211)을 발전 시스템으로 구성하여 설치할 때 정션박스(213)가 시야에 드러나지 않으므로 미적 효과를 향상시킨다. 그러나 불투명한 흰색의 수지체 대신 전/후면을 태양에너지를 투과시키는 직사각형의 판재 형상의 투과율이 높은 투과체(212)를 사용함으로서 건축물의 창호에 적용할 경우 태양전지(219)와 태양전지(219) 사이, 투과체(212) 테두리 부분으로 들어오는 태양빛으로 인한 열과 눈부심으로 인해 창호에 별도로 블라인드 및 커텐 등을 활용하게 되므로 건물 외장재 효율을 최대한 살리지 못하고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로 투명한 액상 충진재에 다양한 색상을 가진 첨가제를 배합함으로써 미적 요소를 크게 얻을 수 있고 색상의 수정이 용이하여 액상 충진재의 투명도를 조절함으로서 건물 외장재로서의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있는 미려한 태양광 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 다수개의 태양전지들을 전도성을 갖는 전도체를 이용하여 회로를 구성한 태양전지 어레이; 및 어레이 된 태양전지들을 및 순간 충격, 압력, 응력 등에 의한 저항성이 매우 높고 절연성이 높으며 외부환경으로부터 태양전지를 보호해주는 역할뿐만 아니라 시각적, 미적 효과 및 건물 외장재로서의 효율을 향상시킬 수 있도록 다양한 색상의 첨가제와 배합된 액상 충진재를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 액상 충진재는 태양광 모듈을 설치하는 용도에 맞게 다양한 색상의 첨가제와의 비율을 조절함으로서 충진재의 투명도를 제어함이 바람직하다.
또, 상기 다양한 색상의 첨가제는 염료 또는 안료로 이루어짐이 바람직하다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 특정한 실시 예를 중심으로 상세하게 설명하나 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 특허청구 범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면은 본 발명의 기술사상을 한정한 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 태양광 모듈을 구성하는 부품 중 폴리비닐수지로 이루어진 충진재 대신에 액상 충진재에 다양한 색상의 첨가제와 배합하여 사용함으로써 시각적 및 미적 요소를 얻을 수 있고 색상의 수정이 용이하기 때문에 태양광 모듈의 투명도를 조절하고 반사율을 제어함으로써 건물외장재로서의 효율을 높일 수 있게 한 효과가 있다.
또한 건물의 색상에 따라 모듈의 색상을 달리해 건물과의 조화를 이룰 수 있어 실생활에 적용이 용이하며 외관상 보기 좋아 투박한 기존의 태양광 모듈과 차별화할 수 있게 한 효과가 있다.
도 1(a) 및 (b)는 제1예 종래의 태양광 모듈을 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 태양광 모듈 단면도
도 3은 제2예 종래의 태양광 모듈을 나타낸 평면도
도 4는 도 3의 태양광 모듈 단면도
도 5는 본 발명에 따른 실시 예의 태양광 모듈을 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 태양광 모듈 단면도
도 7은 본 발명에 따른 실시 예의 색상이 첨가된 액상 충진재를 적용한 반사율 측정 데이터
이하, 본 발명의 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5, 본 본 발명에 따른 태양광 모듈을 나타낸 평면도이며 도 6은 도 5의 단면도를 나타낸 것이다.
도면 표시와 같이 본 발명에 따른 태양광 모듈(311)은 잘 알려진 바와 같이 전면에 설치되는 투과율이 높은 투과체(312)의 아래로 충진재(320), 어레이 된 태양전지(319)들, 충진재(320)로 적층하고 후면에는 수지체(316) 또는 전면에 설치된 동일한 투과체(312)로 구성된다. 이때 충진재(320)는 액상으로 이루어져 다양한 색상의 첨가제와 배합이 용이함을 밝혀둔다.
이러한 구조를 가진 상기 태양광 모듈은 진공상태에서 고온, 압축하여 라미네이팅 되는데 이때 상기 다양한 색상의 첨가제와 배합된 액상 충진재(320)는 외부의 충격으로부터 상기 태양전지(319)를 보호하는 완충 역할 외에 상기 투과제(312)와 상기 태양전지(319)들 및 상기 태양전지(319)들과 후면에 적층되는 상기 수지체(316) 또는 전면에 설치된 동일한 투과체(312) 사이에 도포 되어 접착시켜 준다.
즉 상기 다양한 색상의 첨가제와 배합된 액상 충진재(320)는 일정 간격을 두고 배열되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 다수개의 상기 태앙전지(319)들 전/후면으로 도포 되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 부품으로 구성된 상기 태양광 모듈(311)은 상기 다양한 색상의 첨가제와 배합된 액상 충진재(320)의 색상 수정이 용이하여 다양한 색상의 미려한 태양광 모듈 제조(311)가 가능하여 상기 태양광 모듈(311)의 전체적인 미관을 향상시킬 수 있다.
도 7(a~d)은 본 발명에 따른 실시 예의 색상이 첨가된 액상 충진재를 적용하여 반사율을 측정한 데이터이다.
브라운 색상 첨가제와 액상 충진재를 배합하여 투과체면에 색상이 첨가된 액상 충진재를 600㎛로 코팅한 후 반사율을 측정한 데이터이다.
도 7(a)의 시료는(410) 브라운 색상 첨가제 0.02g과 액상 충진재 68g을 배합,도 7(b)의 시료는(411) 브라운 색상 첨가제 0.02g과 액상 충진재 79g을 배합, 도 7(c)의 시료는(412) 브라운 색상 첨가제 0.02g과 액상 충진재 96g을 배합, 도 7(d)의 시료는(413) 브라운 색상 첨가제 0.02g과 액상 충진재 128g을 배합하여 투과체에 600㎛로 코팅하였다.
ISO9050 규격에 따라 10nm 간격으로 반사율 측정값 * weighting factor를 계산하여 380nm~780nm의 반사율 평균을 나타낸 값이다.
반사율 측정 결과 시료 1~4 각각 7.47%, 7.21%, 7.10%, 6.90% 결과를 보였다.
상기 종래의 태양광 모듈을 건물에 적용할 경우 기존 투명한 폴리비닐을 이용한 충진재 뒷면에 불투명한 흰색의 수지체를 사용함으로서 태양빛 반사가 심해 건물에 설치시 빛 반사로 인한 불편한 단점이 있는 반면에 상기 태양광 모듈에 적용되는 상기 액상 충진재에 색상이 들어가므로 태양빛 반사가 감소하여 그로 인한 불편함을 줄일 수 있고 설치되는 곳의 용도에 맞게 투명도 및 반사율을 조절할 수 있어 상기 도 3에서 설명한 종래 창호에 적용이 더 유용한 태양광 모듈의 경우 뒷면에 불투명한 흰색의 수지체 대신 전/후면에 태양에너지를 투과시키는 투과율이 높은 투과체를 적용한 태양광 모듈을 창호에 적용함으로서 발생하는 태양전지와 태양전지 사이, 투과체 테두리 부분으로 들어오는 태양빛으로 인한 열과 눈부심 문제점 또한 해결이 가능하고 건물 외장재로서의 효율도 향상시킬 수 있는 부가적인 기능까지 갖출 수 있다.
111,211,311:태양광 모듈 112,212,312:투과체
114,214,:충진재 320:액상 충진재
115,215,315:전도체 116,316:수지체
113,213,313:정션박스 118,218,318:Connector
119,219,319:태양전지
410,411,412,413 : 색상을 첨가한 액상 충진재 적용한 투과체

Claims (4)

  1. 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈에 있어서
    상기 태양광 모듈을 구성하는 부품 중 투명한 액상 충진재에 다양한 색상의 첨가제를 배합함으로써 상기 색상을 통하여 상기 태양광 모듈의 투명도 및 반사율을 제어할 수 있고 동시에 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 한 태양광 모듈
  2. 제1항에 있어서, 상기 액상 충진재는 상기 다양한 색상의 첨가제와의 배합 비율을 조절하여 충진재의 투명도를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈
  3. 제1항에 있어서, 상기 다양한 색상의 첨가제는 염료, 안료 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈
  4. 제1항에 있어서, 다양한 색상의 첨가제와 배합된 액상 충진재는 상기 투과체와 상기 태양전지들 사이 및 상기 태양전지들과 상기 수지체 사이 즉, 태양전지들 전/후면으로 도포하여 제작한 것을 특징으로 하는 태양광 모듈
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