KR20120091670A - 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지; 2 이상의 상기 태양전지를 포함하는 태양전지 스트링을 전면과 후면에서 각각 밀봉하는 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재; 상기 제1 밀봉재 상에 장착되어 태양전지 모듈의 본체의 전면에 위치하는 전면 유리; 및 상기 제2 밀봉재 상에 장착되어 상기 본체의 후면에 위치하며, 외측면에 요철이 형성된 요철면을 포함하는 백시트를 포함한다. 태양전지 모듈의 열 발생에 따른 온도 상승을 억제할 수 있고, 출력을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열 기능이 강화된 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관련된다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 그러나 태양전지는 제조 단가, 변환 효율 및 수명이 문제된다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다.
태양전지 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 리본에 의해 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 리본은 태양전지의 전면 전극 및 후면 전극과 연결된다. 태양전지 모듈의 구동에 따른 발열 현상과 온도 상승은 태양전지 모듈의 변환 효율을 떨어뜨리는 큰 요인 중 하나로 지목되고 있다. 따라서 태양전지 모듈의 발열 현상을 완화하는 것은 태양전지의 변환 효율 향상을 위해 해결해야 할 과제이다.
본 발명의 실시예를 통해, 열 발산을 원활히 함으로써 온도 상승을 억제하여 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 모듈과 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 양태에 따르면, 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지; 2 이상의 상기 태양전지를 포함하는 태양전지 스트링을 전면과 후면에서 각각 밀봉하는 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재; 상기 제1 밀봉재 상에 장착되어 태양전지 모듈의 본체의 전면에 위치하는 전면 유리; 및 상기 제2 밀봉재 상에 장착되어 상기 본체의 후면에 위치하며, 외측면에 요철이 형성된 요철면을 포함하는 백시트를 포함하는 태양전지 모듈이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지를 2 이상 연결하여 태양전지 스트링을 형성하는 단계; 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재로 상기 태양전지 스트링을 전면과 후면에서 각각 밀봉하는 단계; 상기 태양전지 모듈의 본체의 전면에 위치하는 전면 유리를 상기 제1 밀봉재 상에 장착하는 단계; 및 요철이 형성된 요철면을 외측면에 포함하는 백시트를 상기 제2 밀봉재 상에 장착하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈 제조방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 후면의 열 발산을 원활하게 하여, 태양전지의 발열 현상에 의한 효율 저하를 방지할 수 있는 태양전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다. 공정 상의 변화를 최소화하거나 간단한 공정만을 추가함으로써 열 발산 기능을 향상시켜, 태양전지 모듈이 온도 계수에 대해 민감하게 반응하지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 단면을 간략히 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 백시트 상에 방열층 형성된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 요철이 형성된 백시트가 적용된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 요철이 형성된 백시트 및 백시트의 요철면 상에 방열층이 더 포함된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 단면을 간략히 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 백시트 상에 방열층 형성된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 요철이 형성된 백시트가 적용된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 요철이 형성된 백시트 및 백시트의 요철면 상에 방열층이 더 포함된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
이하에서 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도면에서 명확한 표현 및 설명과 이해의 편의를 위하여 태양전지 모듈의 구성부들의 두께나 간격을 확대 또는 축소하여 도시하였을 수 있으며, 각 구성부의 실제 형상이나 재질 등을 최대한 단순화하여 도시하였을 수 있다. 또한 명세서 전체를 통하여 동일하게 분류될 수 있는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기한다. 또한 층, 막, 영역, 판 등의 요소가 다른 요소의 "위에" 또는 “상에” 있다는 기재는, 다른 요소의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 요소가 삽입 또는 적층되어 있는 경우를 포함한다. 반대로 어떤 요석 이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 사용될 수 있는 태양전지의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(150), 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 리본(143), 복수의 리본(143)을 연결하는 버스 리본(145), 복수의 태양전지(150)를 양면에서 밀봉하는 제1 밀봉재(131)과 제2 밀봉재(132), 태양전지(150)의 수광면을 보호하는 전면 유리(110) 및 태양전지(150)의 이면을 보호하는 백시트(120)를 공통적으로 포함한다.
먼저 백시트(120)는 전면 유리(110) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질인 것이 바람직하며, 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 백시트(120)는 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 1에서는 백시트(120)가 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
도 1을 참조하면, 백시트(120) 상에는 방열층(200)이 더 포함될 수 있다. 도면상에는 방열층(200)이 백시트(120)와 이격된 것처럼 도시되었으나, 방열층(200)은 백시트(120)의 외측면 상에 방열재료가 스프레이로 분사되거나 도포됨으로써 증착된다. 여기서 백시트(120)의 외측면은 백시트(120)가 제2 밀봉재(132)에 접촉되는 면과 반대되는 면으로써, 외부로 노출되는 면을 의미한다.
그리고 도 2를 참조하면, 백시트(120)의 외측면에는 요철(125)이 형성된 요철면(125)이 포함될 수 있다. 즉, 백시트(120)의 외측면 전체가 요철면(125)일 수도 있고, 백시트(120)의 외측면의 일부분만이 요철면(125)일 수도 있다. 그리고 도 2에 도시되지는 않았으나, 요철이 형성된 백시트(120)의 외측면 상에 방열층(200)이 더 포함될 수도 있다. 이 때 방열층(200) 역시 백시트(120)의 요철의 형상에 따라 동일한 요철이 있는 형상으로 형성된다.
백시트(120)는 적어도 2 이상의 층으로 형성되어 지며, 요철은 그 중 최외각층에만 형성될 수 있다. 백시트(120)가 3 이상의 층으로 형성되는 경우, 최외각층과 중간층에 동시에 요철이 형성되어 질 수 있다. 중간층도 함께 요철이 형성되면 백시트(120)의 표면적이 증가함과 동시에 발열을 효과적으로 할 수 있다. 또한 제2 밀봉재(132)와 접촉하는 면에도 요철이 형성될 경우에는 후면 반사도가 증가하는 효과도 가질 수 있다.
도 1의 방열층(200) 또는 도 2의 요철은 태양전지 모듈의 열전도율을 높여, 태양전지 모듈의 발열에 따른 온도 상승을 억제시킨다.
백시트 상에 방열재를 도포하여 방열층(200)을 형성한 경우, 발전되는 태양전지 모듈의 온도를 낮추며, 모듈의 시간당 출력되는 전력을 증가시킬 수 있다. 방열층(200)이 적용되지 않은 태양전지 모듈에 비하여, 방열층(200) 적용 시 최대 1.08 ~ 1.1 % 발전량이 증가한다.
또한 적외선 카메라를 통하여 온도를 측정한 결과, 동일한 시간동안 발전한경우 방열재를 0.5~1mm의 두께로 도포한 부위의 최고 온도는 섭씨 27.8도, 방열재를 0.1~0.4mm의 두께로 도포한 부위의 최고 온도는 섭씨 31.1도, 반면 방열재를 도포 하지 않은 부위의 최고 온도는 섭씨 38.8도로 측정되었다. 여기서 방열재는 스프레이를 통해 분사되었다.
백시트(120) 상에는 제2 밀봉재(132)가 백시트(120)와 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제2 밀봉재(132) 상에는 복수의 태양전지(150)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제1 밀봉재(131)는 태양전지(150) 의 전면, 즉 수광면 상에 위치하여 제2 밀봉재(132)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 에틸렌 비닐 아세트산 수지계의 밀봉 필름으로 만들어질 수 있다.
한편, 전면 유리(110)는 태양광을 투과하도록 제1 밀봉재(131) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(150)를 보호하기 위해 강화유리가 사용될 수 있다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해서는 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리가 사용될 수 있다.
제 1 밀봉재(131)는 태양전지(150)의 수광면에 위치하고, 제 2 밀봉재(132)는 태양전지(150)의 후면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 하는데, 이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
백시트(120)는 태양전지(150)의 이면에서 태양전지를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 이 밖에도 백시트(120)는 PET/ Al/ PET 또는 PVF/ Al/ PVF 형성될 수 있으며, 그 밖에 PET(Poly-ethylene-terephthalate), PEN(poly ethylene naphthalate), PVB(poly vinyl butyral), PVF(Poly vinyl fluoride), PNNL 및 금속재질 등의 다양한 조합으로 형성될 수 있다.
태양전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 태양전지의 일 예를 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 기판(151), 에미터층(152), 반사 방지막(153), 전면전극(155), 후면전극(157) 및 BSF 층(156)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 기판(151)으로는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 여기서 기판(151)은 제1 도전형 불순물로 도핑된다. 그리고 기판(151) 일면 상에는 에미터층(152)이 형성된다. 에미터층(152)은 기판(151)과는 반대의 도전형인 제2 도전형의 불순물을 가진다.
에미터층(152)이 형성되면, 에미터층(152) 상에는 반사방지막(153)이 형성된다. 이 경우 에미터층(152) 및 반사 방지막(153)이 형성되는 기판(151)의 일면은 태양광의 수광면에 해당된다. 태양전지의 전면전극(155)은 반사방지막(153) 상에 형성되는데, 프린팅 후 열처리 과정을 통해 반사방지막(153)을 관통하고 에미터층(152)에 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 기판(151)의 후면에는 후면 전극(157)이 형성된다. 후면전극(157)과 기판(151) 사이에는 후면전계(BSF)층(156)이 형성된다.
태양전지의 기판(151)은 실리콘(silicon), 화합물 반도체(compound semiconductor) 및 적층형(tandem) 등 일 수 있으며, P-N접합(junction)이 형성되어 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.
본 발명의 일례에서 기판(151)은 실리콘 기판상에 실리콘 기판과 반대극성을 갖는 불순물층을 형성하여 P-N 접합을 이루어 형성된다.
후면 전극(157)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판(151)의 일면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다.
도포된 후면 전극용 페이스트는 소성과정을 거치면서 페이스트에 포함된 유기물과 용매 등이 제거되며, 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(151)의 배면을 통해 확산됨으로써, 후면 전극(157)과 기판(151)의 경계면에 앞서 설명한 후면 전계층(Back Surface Field)(156)이 형성될 수 있다.
후면 전극(157)이 기판(151)의 후면 전체에 형성됨에 따라 후면 전계(Back Surface field)층(미도시)도 기판(151)의 후면 전체에 형성될 수 있으므로, 은 패드를 형성할 때 부분적인 후면 전계층의 미형성으로 인한 태양전지(150)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
후면 전극(157)이 형성된 일면과 대향하는 기판(151)의 타면은 텍스쳐된 표면을 가질 수 있으며, 기판(151)의 타면 상에는 전면 전극(155)이 위치할 수 있다.
텍스쳐링(texturing)이란 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미한다. 텍스쳐링(texturing)으로 인해 기판(151)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.
그런데 태양전지에서 전기가 발전되어 전류가 흐르게 되면, 태양전지 자체의 저항에 의해 발열 현상이 나타나게 된다. 따라서 발전 시간이 길어질수록 태양전지의 온도는 상승한다.
특히 태양전지 모듈의 내부에서 그 일부의 태양전지 셀이 나뭇잎이나 기타의 장애물로 인하여 그늘이 지면 그 부분의 태양전지 셀은 발전하지 못하고 큰 저항에 지나지 않게 된다. 그러한 셀에는 직렬접속 되어 있는 여러장의 태양전지가 연결된 태양전지 스트링의 전전압이 인가되어 고저항의 셀에 전류가 흘러 발열 현상이 나타나게 된다. 태양전지가 고온이 되면 해당 태양전지와 그 주변의 충진 수지가 변색되고, 이면의 보호재들이 부푸는 현상 들이 뒤따르게 된다.
따라서 태양전지 모듈의 온도 상승은 태양전지의 변환 효율을 떨어뜨리는 요인이 된다. 심지어 태양전지 모듈의 온도가 더욱 상승하게 되면 발열 현상이 현저한 해당 태양전지는 물론 모듈의 파손이 초래되기도 한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서는 태양전지 모듈에 방열층을 적용하여 이와 같은 현상을 완화하고자 한다.
한편 본 발명에 따르면 태양전지(150)는 리본(143)을 더 포함할 수 있으며, 리본(143)은 후면 전극(157)의 일면과 접한다. 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)이 배치되지 않은 부분에 배치되어 리본(143)과 연결된다. 버스 리본(145)은 태양전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 단자 박스(미도시)와 연결되는 단자 박스의 리드선과 연결된다.
또한, 버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)의 리본(143) 양끝단을 교대로 연결하여, 태양전지 스트링(140)을 전기적으로 연결한다. 버스 리본(145)은 복수 열 종대로 배치되는 태양전지 스트링(140)의 양단에 횡으로 배치될 수 있다. 수 개의 열을 이루는 태양전지 스트링(140)은 전술한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132) 사이에 위치할 수 있다.
도 4, 6, 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다. 그리고 도 5, 7, 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 백시트(120) 상에 요철이 형성된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸다. 그리고 도 5는 도 4에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
우선 2 이상의 태양전지가 연결된 태양전지 스트링을 형성한다(S310). 태양전지들은 앞서 설명한 바와 같이 리본과 버스 리본에 의해 연결된다. 그리고 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양전지 스트링(140)을 전면과 후면에서 밀봉한다(S320).
그런데 여기서 백시트(120)가 장착되기 전, 백시트(120)의 외측면에는 요철이 형성된다(S330). 백시트(120)의 요철은, 백시트(120)를 제조하는 라미네이터 장비에서 하부기판 측, 백시트(120)에 압력과 열을 가하는 다이어프램 상에 형성된 요철에 의하여 형성될 수 있다. 또는 백시트(120)를 제2 밀봉재(132) 상에 부착하는 과정에서, 요철이 형성된 다이어프램이 백시트(120)의 외측면에 열과 압력을 가함으로써 요철을 형성할 수 있다. 백시트(120)의 외측면에 요철이 형성되면, 백시트(120) 외측면의 표면적이 넓어진다. 태양전지 모듈에서 발생한 열은 백시트(120)로 전도된 후 백시트(120)를 통해 방출되는데, 요철로 인해 백시트(120)의 표면적이 상승하면 동일한 시간 내에 더 많은 열이 방출됨으로써 온도 상승을 효율적으로 억제할 수 있다. 즉 백시트(120) 외측면 표면적의 증가는 별도의 방열재를 추가하지 않고도 방열 작용을 할 수 있다.
여기서 요철의 형상은 원형 또는 다각형 등일 수 있다. 백시트(120) 외측면의 표면적을 증가시킬 수 있는 형태이면 그 형상은 크게 한정되지 않는다. 요철은 평면의 백시트 형성 후 돌기를 별도로 부착하는 방식이 아닌, 라미네이터를 이용하여 백시트(120)를 형성할 때, 요철이 형성되어 있는 다이어프램으로 압력을 가하여 요철이 형성되는 방식을 채택한다. 즉, 백시트(120)의 요철은 별도의 돌기를 백시트 상에 부착하는 방법에 의하기보다는, 라미네이터의 다이어프램에 형성된 요철면이 열과 압력을 가함으로써 형성된다. 이러한 과정을 통해 요철면(125)이 형성되어, 요철면(125)에는 2 이상의 돌기와 홈이 포함된다. 예컨대 요철면에 형성된 요철의 깊이는 3mm 이상 4mm 이하이며, 상기 요철의 간격은 1cm 이상 2cm 이하일 수 있다.
그리고 전면에는 전면 유리(100)가, 후면에는 백시트(120)가 장착되어 태양전지 모듈 본체를 전면과 후면에서 보호하게 된다(S340). 이후 태양전지가 구동된다(S350).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 방열층(200)이 적용된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸다. 그리고 도 7은 도 6에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하는 실시예에서도 2 이상의 태양전지(150)를 연결하여 태양전지 스트링(140)을 형성하고, 이를 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 밀봉한다(S410 내지 S420). 그리고 제1 밀봉재(131) 상에는 전면 유리(100)를 제2 밀봉재(132) 상에는 백시트(120)를 장착한다. 그리고 백시트(120) 상에 방열층(200)을 형성한다.
방열층(200)을 형성하는 재료는 실리콘 컴파운드와 같은 젤 형태의 방열재일 수 있다. 또는 방열 기능을 가지는 금속이나 그 밖의 재료도 방열재로 이용될 수 있다. 방열재는 백시트(120)의 외측면에 도포되거나, 스프레이로 분사될 수 있다. 방열층(200)의 두께는 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있다.
또한 백시트(120) 외측면에 방열층(200)을 형성하기 위한 방열재 분사 시, 방열층(200)이 요철을 가지도록 방열재가 분사될 수 있다. 분사되는 방열재의 입사의 크기를 조절하거나 분사 도중 마스크 레이어를 일시적으로 삽입하였다가 제거하는 등의 방법을 통해, 백시트(120)의 요철 형성 여부와는 무관하게 방열층(200)에 요철을 형성할 수 있다.
이 때 방열층(200)의 외측면 형성된 요철의 크기는, 깊이 3mm 내지 4mm 정도, 상기 요철의 간격은 1cm 내지 2cm 정도일 수 있다. 이 경우 방열재를 도포하지 않은 경우의 태양전지 모듈의 온도 섭씨 38.8도에 비하여 약 10도 이상 온도를 낮출 수 있다.
이와 같이 태양전지 모듈 제조 시 백시트(120)와 전면 유리(100)가 모두 장착된 후에 방열층이 추가적으로 형성되는 경우, 방열층(200)의 추가 여부를 선택적으로 적용할 수 있다. 따라서 기존의 태양전지 제조 장비와 공정을 그대로 이용하면서, 필요시에만 방열 기능이 강화된 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 요철이 형성된 백시트(120) 및 백시트(120)의 요철면(125) 상에 방열층(200)이 더 포함된 태양전지 모듈의 단면을 나타낸다. 도 9는 도 8에 도시된 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
본 실시예에서도 2 이상의 태양전지(150)를 이용하여 태양전지 스트링(140)을 형성하고, 이를 제1 밀봉재(131)과 제2 밀봉재(132)로 밀봉하며, 전면 유리(100)와 요철이 형성된 백시트(120)를 후면에 장착한다(S510 내지 S540). 요철이 형성된 백시트(120)를 장착하는 과정까지는 앞서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 내용과 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 백시트(120) 외측면의 요철면(125)에 방열재료가 도포됨으로써 방열층(200)이 증착된다(S550). 방열재는 분사 또는 도포된다. 그리고 방열층(200)이 요철면(125) 상에 형성됨으로 인해 방열층(200)도 요철면(125)과 동일한 형상으로 요철을 가지게 된다. 요철면(125) 상에 두께 1mm 내지 10mm 정도로 방열재가 증착됨으로써 방열층(200)이 형성된다.
백시트 외측면에 형성된 요철의 굴곡을 따라 그에 상응하는 형상의 굴곡을 가질 수 있다. 즉 백시트의 요철면에 방열재가 얇게 도포됨으로써 형성된 방열층은 백시트의 요철에 따라 동일한 요철면을 가질 수 있다. 또는 방열재가 백시트(120)의 요철면 상에 도포됨으로써 방열층(200) 위로 백시트(120)의 요철이 드러남과 동시에, 백시트(120)의 요철보다 더 작은 요철들이 방열층(200) 상에 형성될 수도 있다. 즉, 방열층(200)의 요철은 큰 요철과 그 위에 형성된 작은 요철을 가지는, 즉 2단의 요철구조를 가질 수 있다. 이 경우 방열층(200)의 표면적이 극대화됨에 따라 태양전지 모듈에서 발생된 열을 발산시켜 온도를 낮추는 효과가 향상될 수 있다.
방열재 특유의 열 방출 기능과 함께, 요철에 의해 표면적이 증가함으로써 태양전지 모듈에서 발생한 열을 보다 빠르게 방출하여 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 따라서 태양전지 모듈은 이후 구동 시 발열 현상에 의해 출력이 저하되는 현상을 줄일 수 있으며, 태양전지 모듈의 꾸준한 출력을 얻을 수 있다(S560).
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 태양전지 모듈 110: 전면 유리
120: 백시트 125: 요철면
131: 제1 밀봉재 132: 제2 밀봉재
140: 태양전지 스트링 150: 태양전지
200: 방열층
120: 백시트 125: 요철면
131: 제1 밀봉재 132: 제2 밀봉재
140: 태양전지 스트링 150: 태양전지
200: 방열층
Claims (20)
- 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지;
2 이상의 상기 태양전지를 포함하는 태양전지 스트링을 전면과 후면에서 각각 밀봉하는 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재;
상기 제1 밀봉재 상에 장착되어 태양전지 모듈의 본체의 전면에 위치하는 전면 유리; 및
상기 제2 밀봉재 상에 장착되어 상기 본체의 후면에 위치하며, 외측면에 요철이 형성된 요철면을 포함하는 백시트;
를 포함하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 백시트의 상기 요철면은 요철을 가지는 다이어프램을 포함하는 라미네이터에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 백시트의 상기 요철면은 상기 백시트가 상기 제2 밀봉재 상에 장착되는 과정에서 상기 다이어프램에 의해 가해지는 열과 압력에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 백시트의 상기 요철막에는 원형 또는 다각형 중 하나 이상의 형상의 돌기 또는 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 요철면 상에 방열층을 더 포함하며, 상기 방열층은 상기 백시트 상의 상기 요철면의 형상에 상응하여 요철을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 방열층은 실리콘 컴파운드로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 방열층은 상기 요철면 상에 방열재를 분사함으로써 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 방열재는 상기 백시트의 요철면의 일부 또는 전부 영역에 분사되며, 상기 요철면의 굴곡에 따라 상기 방열층의 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 방열재는 상기 백시트의 요철면의 일부 또는 전부 영역에 분사되며, 상기 요철면의 굴곡에 따라 상기 방열층의 제1 요철이 형성되고, 상기 방열층은 상기 백시트의 요철보다 작은 크기의 제2 요철을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 방열층의 두께는 0.1mm 이상 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 요철면에 형성된 요철의 깊이는 3mm 이상 4mm 이하이며, 상기 요철의 간격은 1cm 이상 2cm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈. - 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지를 2 이상 연결하여 태양전지 스트링을 형성하는 단계;
제1 밀봉재 및 제2 밀봉재로 상기 태양전지 스트링을 전면과 후면에서 각각 밀봉하는 단계;
상기 태양전지 모듈의 본체의 전면에 위치하는 전면 유리를 상기 제1 밀봉재 상에 장착하는 단계; 및
요철이 형성된 요철면을 외측면에 포함하는 백시트를 상기 제2 밀봉재 상에 장착하는 단계;
를 포함하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 백시트를 장착하기 전에,
요철이 형성된 다이어프램을 포함하는 라미네이터를 이용하여 상기 백시트의 요철면을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 백시트와 상기 제2 밀봉재 사이에 방열층을 더 포함하며, 상기 방열층는 및 상기 방열층과 맞닿는 상기 백시트의 내측면은 요철에 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 백시트의 상기 요철면 상에 방열층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 방열층은 상기 요철면 상에 방열재를 분사함으로써 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 방열재는 상기 백시트의 요철면의 일부 또는 전부 영역에 분사되며, 상기 요철면의 굴곡에 따라 상기 방열층의 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 방열재는 상기 백시트의 요철면의 일부 또는 전부 영역에 분사되며, 상기 요철면의 굴곡에 따라 상기 방열층의 제1 요철이 형성되고, 상기 방열층은 상기 백시트의 요철보다 작은 크기의 제2 요철을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 방열층을 형성하는 단계는,
상기 방열층을 0.1mm 이상 1mm 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 요철은 3mm 이상 4mm 이하의 깊이, 1cm 이상 2cm 이하의 간격으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
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