KR20120080262A - 태양전지 모듈성형 - Google Patents

태양전지 모듈성형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생산비용의 최소화 및 제품의 초경량화를 달성할 수 있는 태양전지 모듈에 관한 것이다.

Description

태양전지 모듈성형 {Solar Module of Case Molding}
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리우렌탄제품을 이용하여 모듈성형을 시킴으로서,생산비용의 최소화 및 제품의 초경량화를 달성할 수 있는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전용 태양전지는 태양 에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 태양전지로서, 이러한 태양전지는 다양한 분야와 업종에서 널리 사용되고 있다.
구체적으로 종래의 태양전지는 외부에서 투입되는 습기와 산소로부터 보호하기 위하여, 제조과정에서 태양전지의 상면과 하면을 유리기판 또는 EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 필름으로 코팅하도록 하고 있다. 종래의 태양광 발전용 태양전지 모듈은, 태양전지를 외부의 습기와 산소로부터 보호되도록 상하면에 코팅된 필름층과, 필름 코팅된 태양전지를 하면을 지지하도록 한 하판 시트부와, 필름 코팅된 태양전지의 상면에 밀착되도록 한 상판 글라스부로 구성되도록 제조하고 있다.
상기한 종래의 태양전지 모듈의 제조 과정은, 태양전지의 상하면의 필름층을 열 용융하여 태양전지를 사이에 두고 압착시키도록 하고, 필름 코팅된 태양전지를 하판 시트부에 재치하여 상판 글라스를 밀착되도록 결합하도록 하고 있다.
그러나 상기한 종래의 태양광 발전용 태양전지 모듈과 그 제조 공정은, 필름 코팅된 태양전지 모듈의 사용과정에서 코팅 접착력이 현저하게 떨어지기 때문에, 접착 부실로 생긴 이격공간으로 태양전지와 전극이 외부의 습기나 산소에 접촉하게 되고 산화되어, 태양전지 모듈의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하였다.
나아가, 상기 유리기판 무거워 취급성이 현저하게 떨어질 뿐 아니라, 유리두께를 얇게 하는게 어려워 제품 가공성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 태양전지 모듈의 필름층을 열 압착시키기 때문에, 열성변화를 발생시켜 기포삽입,백시트 손상 등등 공정불량이 발생하는 원인이 되는 실정이었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 목적은 성형방식으로 항온항습(85℃,85%1000h),열충격Test(-40℃~80℃ 200Cycle),자외선에 의한 황변현상(15kwh/mㅂ),우박등 외부충격에 의한 모듈 파손,열화현상에 의한 효율저하 등등 현재 시행되고 있는 국내외 태양전지모듈 인증을 위한 테스트 결과를 통과하기 위한 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 다양한 장소에 설치가 가능하도록 초경량이면서 다양한 제품에 응용할 수 있으며, 생산비용을 최소화할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 해결하려는 과제는, 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지; 상기 태양전지의 상면에 형성된 제1 접착층; 상기 제1 접착층의 상부에 형성되며 태양광이 조사되는 투명한 상부시트; 상기 태양전지의 하부에 형성된 제2 접착층; 및 상기 제2 접착층의 하부에 형성된 하부시트를 포함하되; 상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 폴리우레탄계열로 성형(Molding)한 것으로 그 제작방법에 따라 상기 제1접착층이
완성되고 난후 상기 제2접착층을 완성한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 제1접착층 및 제 2접착층은
폴리우레탄계열의 성형(Molding)방식이다.
본 발명의 두번째 해결하려는 과제를 달성하기 위하여, 상기 상부시트는 폴리우레탄계열의 투명이며 하부시트는 다양한 색소가 폴리우레탄 계열이다.
본 발명의 바람직한 일시예에 따르면 상기 상부시트는 폴리우레탄 투명이며 하부시트는 검정 혹은 회색이 첨가된 폴리우레탄 계열이다.
본 발명의 세 번째 해결하려는 과제를 달성하기 위하여 상기 상부시트는 폴리우레탄 계열이며 하부시트는 폴리카보네이트(PC), PMMA, PET, PE, ABS 및 싸이클릭 올레핀 코폴리머(COC)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 시트일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 상부시트 투명 폴리우레탄 계열이며 하부시트는 폴리카보네이트(PC) 시트일 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈은 현재 시판되고 있는 유리로 된 태양전지모듈과 동일한 신뢰성을 가지면서 설치가 어려운 장소에 설치가 가능하도록 초경량이면서 다양한 제품에 응용할 수 있으며, 생산비용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제 1접착층 및 제 2접착층을 갖는 투명 폴리우레탄계열의 성형(Molding)방식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 태양전지 모듈 상기 상부시트는 폴리우레탄 투명이며 하부시트는 검정 혹은 회색이 첨가된 폴리우레탄 계열의 성형(Molding) 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 상부시트는 폴리우레탄 계열이며 하부시트는 폴리카보네이트(PC), PMMA, PET, PE, ABS 및 싸이클릭 올레핀 코폴리머(COC)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 시트의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 설치도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 종래의 태양광 발전용 태양전지 모듈과 그 제조 공정은, 필름코팅(backsheet)된 태양전지 모듈의 사용과정에서 코팅 접착력이 현저하게 떨어지기 때문에, 접착 부실로 생긴 이격공간으로 태양전지와 전극이 외부의 습기나 산소에 접촉하게 되고 산화되어, 태양전지 모듈의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하였다. 나아가, 상기 유리기판 중량이 너무 무거워 취급성이 현저하게 떨어질 뿐 아니라, 제품 가공성이 떨어지는 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지; 상기 태양전지의 상면에 형성된 제1 접착층; 상기 제1 접착층의 상부에 형성되며 태양광이 조사되는 투명한 상부시트; 상기 태양전지의 하부에 형성된 제2 접착층; 및 상기 제2 접착층의 하부에 형성된 하부시트를 포함하되; 상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 폴리우레탄계열 접착제인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공하여 상술한 문제를 해결하였다.
구체적으로 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도로서, 태양광이 조사되는 방향을 기준으로 태양전지(2)의 상부에 투명한 재질의 상부시트(1)와 투명한 재질의 하부시트가 태양전지 모듈성형(Module of Case Molding)된다. 이에 대한 구체적인 제작방법은 케이스 형태의 AL 혹은
테프론 재질로 태양전지 모듈크기에 맞게 제작한 후 액체상태의 폴리우레탄 계열의 접착제를 2mm정도 채운다. 50℃ 오븐에서 약 30분 숙성 후 폴리우레탄 계열의
접착제가 약간 경화된것을 확인한 후 그 위에 크기에 맞게 제작된 태양전지 모듈을 위에 올린다. 이때 태양전지 전극이 (-)방향부분을 아랫방향을 향하고 태양전지 전극의 (+)방향부분은 윗방향으로 향하게 한다. 그리고 폴리우레탄 계열의 접착제를 2mm정도 채운후 태양전지의 출력부분의 전극(+,-)부분을 위로 올리고
50℃ 오븐에서 약 30분숙성 후 건조실에서 다시 1일간 숙성시킨다.
한편, 본 발명의 태양전지 모듈은 전력생산을 극대화하기 위하여 여러개의 태양전지(2)를 연결하여 태양전지 어레이를 형성하고, 각각의 태양전지 간에 인터커넥터(3)로 연결할 수 있다. 상기 태양전지는 앞면이 마이너스 (-), 뒷면이 플러스(+)를 띄우고 있기 때문에, 직렬 연결을 하기 위해서 인터커넥터(3)를 사용한다. 이와 같은 인터커넥터(3)는 전도성 도전체로서, SN + AG + PB, SN + AG + CU, SN + AG 등의 합금 재료로 이루어진 것을 사용하여 태양전지 어레이들을 연결할 수 있다. 이 경우 상기 인터커넥터는 폭이 0.5 ~ 10 mm, 이며 두께가 0.08 ~ 0.2mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
먼저, 본 발명에 사용되는 태양전지(2)는 통상적으로 태양광을 전기에너지로 전환시키는데 사용되는 태양전지라면 재질이나 종류의 제한없이 사용될 수 있으며, 용도에 따라 두께나 크기를 적절하게 조절하여 사용할 수 있다. 또한 복수개의 태양전지를 하나의 시트 내부에 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용할 수 있다.
상기 태양전지(2)의 상부에 형성되는 태양전지 모듈의 성형(Molding)품은 태양전지로 빛이 전달하기 위하여 투명한 재질을 사용하며, 바람직하게는 투명도가 85%이상인 재질을 사용할 수 있다. 이 때 사용가능한 상기 상부시트는 폴리우레탄계열로 구성되는 투명한 상태의 액체가 사용된다. 폴리 우레탄계열은 종래에 사용하던 EVA나 유리기판에 비하여 중량이 1/6에 불과하므로 공장의 지붕과 같이 설치가 어려운 장소에도 설치가 용이하다. 또한 유리기판 등에 비하여 제조원가가 30% 이상 저렴할 뿐 아니라, 내스크래치성 및 내후성이 매우 우수한 장점을 가진다. 나아가 상부에 투명 폴리우레탄계열 성형(Molding)방식으로, 제작시 프리즘 성형을 통해 빛 투과율을 높여 종래 유리기판의 표면에서 태양광이 반사됨으로 인해 광 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이를 통해 광투과부재에서 광반사가 거의 일어나지 않아, 광반사에 따른 에너지 변환효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도로서, 태양광이 조사되는 방향을 기준으로 태양전지(5)의 상부에 투명한 재질의 상부시트(4)와 색소가 있는 재질의 하부시트(7)가 태양전지 모듈성형(Module of Case Molding)된다. 이에 대한 구체적인 제작방법은 케이스 형태의 AL 혹은
테프론 재질로 태양전지 모듈크기에 맞게 제작한 후 액체상태의 투명 폴리우레탄 계열의 접착제를 2mm정도 채운다. 50℃ 오븐에서 약 30분 숙성 후 폴리우레탄 계열의 접착제가 약간 경화된것을 확인한 후 그 위에 크기에 맞게 제작된 태양전지 모듈을 위에 올린다. 이때 태양전지 전극이 (-)방향부분을 아랫방향을 향하고 태양전지 전극의 (+)방향부분은 윗방향으로 향하게 한다. 그리고 색소가 포함된 폴리우레탄 계열의 접착제를 2mm정도 채운후 태양전지의 출력부분의 전극(+,-)부분을 위로 올리고
50℃ 오븐에서 약 30분숙성 후 건조실에서 다시 1일간 숙성시킨다.
도 3는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도로서, 태양광이 조사되는 방향을 기준으로 태양전지(9)의 상부에 투명폴리우레탄 재질의 상부시트(8)와 폴리카보네이트(PC) 재질의 하부시트(11)가 태양전지가 접합(juction)된다. 이에 대한 구체적인 제작방법은 케이스 형태의 AL 혹은
테프론 재질로 태양전지 모듈크기에 맞게 제작한 후 액체상태의 투명 폴리우레탄 계열의 접착제를 2mm정도 채운다. 50℃ 오븐에서 약 30분 숙성 후 폴리우레탄 계열의 접착제가 약간 경화된것을 확인한 후 그 위에 크기에 맞게 제작된 태양전지 모듈을 위에 올린다. 이때 태양전지 전극이 (-)방향부분을 아랫방향을 향하고 태양전지 전극의 (+)방향부분은 윗방향으로 향하게 한다. 그리고 두께2mm 이상 크기를 가진 폴리카보네이트(PC)를 하부시트(11)로 대신하고 태양전지의 출력부분의 전극(+,-)부분을 위로 올리고 50℃ 오븐에서 약 30분숙성 후 건조실에서 다시 1일간 숙성시킨다.
상기 상부시트의 두께 및 크기는 상황에 따라 적절하게 조절할 수 있으나, 바람직하게는 0.1 ~10mm의 두께를 가질 수 있고, 크기는 다양한 사이즈로 제작이 가능하다. 한편, 상부시트(1,4,8)는 내스크래치성을 향상시키기 위하여 하드코팅층(미도시)이 더 포함될 수 있다.
상기 태양전지(2,5,9)의 하부에 형성되는 하부시트(7)는 폴리우레탄으로 사용되어 지며 다른 하부시트(11)은 폴리카보네이트(PC), PMMA, PET, PE, ABS, 폴리우레탄 및 싸이클릭 올레핀 코폴리머(COC)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 시트를 사용할 수 있으며 두께 및 크기는 상부시트와 동일하게 제작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다. 복수개의 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈을 여러개를 병풍형으로 연결한 것으로서 접철식으로 구성된다. 이를 통해 야외에서 손쉽게 태양전지 모듈을 설치하고 전기 및 전자제품에 연결하여 전원으로 사용하다가, 다시 이를 접어서 다른 장소로 손쉽게 운반할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 설치도로서, 공장 또는 대형 전기, 전자제품의 상부에 복수개의 대형 태양전지 모듈을 설치하여 사용할 수 있다.
결국, 본 발명의 태양전지 모듈은 기존의 유리제품을 대체하여 설치가 어려운 장소에 설치가 가능하도록 초경량이면서 다양한 제품에 응용할 수 있으며, 생산비용을 최소화할 수 있다.
본 발명은, 태양전지가 필요한휴대용 태양광 전기 제품, 블라인드 태양광 응용제품,태양광 간판 응용제품 및 전기자동차 등에 폭넓게 사용될 수 있다.
1 : 상부시트 -도면1 2 : 태양전지 - 도면1
3 : 인터커넥터 - 도면1 4 : 상부시트 - 도면2
5 : 태양전지 - 도면2 6 : 인터커넥터- 도면2
7 : 하부시트 - 도면2 8 : 상부시트- 도면3
9 : 태양전지 - 도면3 10 : 인터커넥터 - 도면3
11: 하부시트 - 도면3

Claims (6)

  1. 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지;
    상기 태양전지의 상면에 형성된 제1 접착층;
    상기 제1 접착층의 상부에 형성되며 태양광이 조사되는 투명한 상부시트;
    상기 태양전지의 하부에 형성된 제2 접착층; 및
    상기 제2 접착층의 하부에 형성된 하부시트를 포함하되; 상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 폴리우레탄계 또는 폴리올레핀계 접착제인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄계열로 성형(Molding)한 것으로 그 제작방법에 따라 상기 제1접착층이 완성되고 일정시간이 지난 후 상기 제2접착층을 완성하는 태양전지 모듈
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부시트는 폴리우레탄 계열의 고형분, 경화제,UV안정제가 포함된 시트이고, 상기 하부시트도 동일한 성분이지만 색소가 포함된 폴리우레탄 계열의 성형(Molding)할수있는 태양전지 모듈.

  4. 제1항에 있어서, 상기 상부시트는 폴리우레탄 계열의 고형분, 경화제,UV안정제가 포함된 시트이고, 상기 하부시트는 폴리카보네이트(PC), PMMA, PET, PE, ABS 및 싸이클릭 올레핀 코폴리머(COC)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 시트인 것을 특징으로 하는 하는 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부시트 및 하부시트는 폴리카보네이트(PC) 시트인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. 그 접착제는 폴리우레탄 계열의 접착제임.
  6. 제1항에 있어서, 상부시트 및 하부시트는 폴리우레탄 시트인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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