KR20170111147A - 태양전지 pid 특성 시험용 시트 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
PID 시험 과정을 간략화할 수 있고 비용 측면에서의 효율성을 향상시킬 수 있으며, PID 특성 시험을 위해 소요되는 시간을 크게 단축하면서도 PID 특성을 신뢰성 있게 시험할 수 있는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 및 그의 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트는 고분자 수지층 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지 PID 특성 시험용 시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PID 시험 과정을 간략화할 수 있고 비용 측면에서의 효율성을 향상시킬 수 있으며, PID 특성 시험을 위해 소요되는 시간을 크게 단축하면서도 PID 특성을 신뢰성 있게 시험할 수 있는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 외부에 설치된 태양전지 모듈에서 출력이 급격히 줄어드는 현상이 보고되고 있다. 이런 형태의 출력 감소는 모듈이 서로 직렬로 연결된 태양광발전 시스템에서 일어난다. 고 전압을 발생하는 시스템에서 기존의 열화현상으로설명되지 않는 새로운 형태의 급격한 출력 저하를 고 전압 스트레스(high voltage stress) 또는 PID(Potential Induced Degradation)라고 한다.
태양전지 모듈이 직렬로 연결될 경우, 태양광 시스템의 발전 전압은 태양전지 모듈의 개수에 비례하게 된다. 한편, 태양전지 모듈을 외부에 설치할 때 작업 안정성과 발전 과정에서의 사고 예방을 위하여 태양전지 모듈의 프레임은 접지된다. 태양광 발전을 통해 발생한 전압은 태양전지에 유지되어 있고, 태양전지 모듈의 외부를 지탱하고 있는 프레임은 접지가 되어 상대적 준위가 항상 그라운드 레벨로 고정이 되어 있기 때문에 태양전지와 프레임 간의 전위 차이가 발생한다.
결국 여러 개의 태양전지 모듈이 직렬로 연결된 어레이(array)의 끝으로 갈수록 태양전지와 접지되어 있는 모듈 프레임 간의 전압 차는 점차 증가하게 되며, 마지막 모듈의 경우, 시스템 발전 전압만큼 전압 차가 벌어진다. 접지된 프레임과 태양전지 사이의 전위차는 PID를 발생시키는 가장 주요한 원인이며, PID는 태양광 발전시스템이 설치되어 있는 장소의 온도, 습도 등에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여 태양전지 모듈에서 발생하는 PID(Potential Induced Degradation) 진행 과정을 설명한다.
도 1을 참조하면, 태양전지 모듈들로 이루어진 태양광 발전 시스템이 설치된 장소의 온도 및 습도가 높아짐에 따라 봉지재(encapsulant)의 체적 저항이 낮아지고, 태양전지 셀과 프레임 간의 전위차가 발생한다. 또한, 유리에 수분이 부착되어 절연성이 저하되고, 유리의 성분인 Na+ 또는 K+ 등의 양이온이 분리되어 태양전지 셀 표면으로 이동하여 부착된다. 이 때, 봉지재의 체적 저항이 낮을수록 양이온 이동은 가속화된다. 이동된 양이온이 태양전지 셀 표면에 부착되면, 태양전지 셀 내부의 전자와 양이온 간의 재결합이 고착화되어 태양전지 셀 내부의 정공이 감소한다. 정공이 감소하면, 태양전지 셀 내부의 전자 이동이 줄어들게 되기 때문에, 태양광 발전량이 감소하게 된다. 이와 같이, 태양전지 모듈이 설치된 장소의 온도와 습도에 따라, 태양전지 모듈의 PID는 필연적으로 발생한다고 할 수 있다.
따라서, 현재 모듈 제조사 등은 제품 출시 이전에 태양전지 모듈이 일정 수준 이상의 PID 특성을 충족시키는 지 여부를 테스트하고 있다.
도 2는 태양전지 모듈에 대한 PID를 시험하는 종래의 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 태양전지 모듈을 테스트 챔버 내에 투입한 상태에서, 소정의 테스트 조건에서 PID 특성에 대한 테스트가 실시된다. 테스트 조건으로는 2012년 6월 1일 NREL의 Hacke에 의해 발의된 IEC 62804 Ed. 1이 표준으로 승인되어 있으며, 그 구체적인 내용은 다음 표 1과 같다.
| 챔버 내부 온도 | 60 ℃± 2 ℃ |
| 챔버 내주 상대 습도 | 85 % ± 5 % R.H. |
| 테스트 시간 | 96 h |
| 테스트 전압 | module rated system voltage and polarities |
전압조건은 미국의 경우 600 V, 유럽은 1,000 V의 규격으로 되어있고, ±전압 인가를 모두 시행한다. 96시간 후 태양전지 모듈의 출력 저하가 5 % 이하인 경우, 통과되는 방식이다.
그러나 종래의 이러한 태양전지 모듈에 대한 PID 특성 테스트 방식에 따르면, PID 특성을 테스트하기 위한 샘플을 제작하기 위해서 대면적 모듈화 과정이 필요하기 때문에, 비용 측면에서의 비효율적이라는 문제점이 있다. 또한, PID 특성을 테스트하기 위해서는, 정해진 테스트 온도와 습도를 유지하는 테스트 챔버 내에 대면적의 태양전지 모듈을 투입한 상태에서 정해진 테스트 시간 동안 테스트 전압을 인가하여야 하기 때문에, PID 테스트에 소요되는 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, PID 시험 과정을 간략화할 수 있고 비용 측면에서의 효율성을 향상시킬 수 있으며, PID 특성 시험을 위해 소요되는 시간을 크게 단축하면서도 PID 특성을 신뢰성 있게 시험할 수 있는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트는 고분자 수지층; 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자;를 포함한다.
고분자 수지층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate, EVA)를 포함할 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자는 유리로부터 발생하는 양이온일 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자는 나트륨 양이온(Na+) 및 칼륨 양이온(K+) 중 적어도 하나일 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자는 고분자 수지층 내에 부분적으로 응집되어 있을 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자는 고분자 수지층의 일면에 태양전지 PID 특성 유발입자층 형태로 형성되어 있을 수 있다. 태양전지 PID 특성 유발입자층은 서로 다른 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 2 이상의 층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 추가하는 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 제조방법이 제공된다.
태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 증착시켜 태양전지 PID 특성 유발입자층을 형성하여 수행될 수 있다. 또는 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 도핑하여 수행될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지층, 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 태양전지에 부착하여 시험대상 태양전지를 제조하는 단계; 및 시험대상 태양전지에 전압을 인가하여 시험대상 태양전지의 PID 특성을 추출하는 PID 특성 추출단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지층; 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 나트륨 양이온;을 포함하는 고분자 수지시트가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용하면, 태양전지 모듈이 아닌 태양전지 자체에 대하여 PID 특성을 시험함으로써 PID 시험 과정을 간략화할 수 있고 비용 측면에서의 효율성을 향상시킬 수 있으며, PID 특성 시험을 위해 소요되는 시간을 크게 단축하면서도 PID 특성을 신뢰성 있게 시험할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이러한 PID 특성 시험시 시트형태의 시험물질을 이용하여 간단히 태양전지에 부착시키거나 태양전지 상에 형성하여 시험할 수 있어 시험과정이 간단하고, 시험시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 태양전지 모듈에서 발생하는 PID(Potential Induced
Degradation) 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 태양전지 모듈에 대한 PID를 시험하는 종래의 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용한 PID 시험결과를 도시한 그래프이고, 도 11은 종래의 태양전지 PID 특성 시험 방법에 따른 PID 시험결과를 도시한 그래프이다.
Degradation) 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 태양전지 모듈에 대한 PID를 시험하는 종래의 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용한 PID 시험결과를 도시한 그래프이고, 도 11은 종래의 태양전지 PID 특성 시험 방법에 따른 PID 시험결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트의 단면도이다. 본 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)는 고분자 수지층(110); 및 고분자 수지층(110)의 적어도 일면 또는 고분자 수지층(110) 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자;를 포함한다.
본 발명에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)는 태양전지의 PID 특성을 시험하는데 사용되는 시트로서, 고분자 수지로 구성되며 고분자 수지층의 어느 면에 태양전지 PID 특성 유발입자층(120)이 형성되거나, 고분자 수지층 내에 태양전지 PID 특성 유발입자가 분포하는 형태로 형성된다.
이러한 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)는 PID 특성을 시험할 태양전지와 접촉하도록 위치시키고 PID 특성이 측정된다.
고분자 수지층은 고분자 수지로 구성된 기재층인데, 이러한 기재층은 태양전지 모듈을 도시한 도 1을 참조하면, 태양전지모듈에서 태양전지를 둘러싸고 있는 봉지재(Encapsulant)의 구성과 동일하거나 유사한 종류의 고분자 수지를 포함할 수 있다. 고분자 수지층(110)은 실제 시험대상이 되는 태양전지에 사용될 봉지재와 동일한 고분자 수지를 포함하면 PID 특성이 더욱 정확할 수 있으므로 바람직하다. 본 발명에 사용될 수 있는 고분자 수지로는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate, EVA)를 예로 들 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자는 태양전지의 PID 특성을 유발하는 성분물질을 의미한다. 태양전지는 사용장소의 온도변화 및 높은 습도에 영향을 받아 봉지재의 체적 저항이 낮아지고, 태양전지 셀과 프레임 간의 전위차가 발생한다. 또한, 커버유리(Glass)에 수분이 부착되어 절연성이 저하되고, 유리 중의 나트륨 양이온(Na+) 및 칼륨 양이온(K+) 등의 양이온이 분리되어 태양전지 셀 표면으로 이동(drift)한다. 이동된 양이온이 태양전지 셀 표면에 부착되면, 태양전지 셀 내부의 전자와 양이온 간의 재결합이 고착화되어 태양전지 셀 내부의 정공이 감소한다. 정공이 감소하면, 태양전지 셀 내부의 전자 이동이 줄어들게 되기 때문에, 태양광 발전량이 감소하여 PID 특성이 나타나게 된다.
따라서, 태양전지 PID 특성 유발입자는 유리로부터 발생하는 양이온일 수 있다. 유리는 특히 태양전지 모듈에 사용되는 유리일 수 있다. 특히, 유리 중의 나트륨 양이온 또는 칼륨 양이온일 수 있다. 그러나 태양전지 PID 특성 유발입자가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 태양전지 모듈에 포함된 다른 구성요소로부터 유입된 다른 입자일 수도 있다.
이러한 태양전지 PID 특성 유발입자는 도 3에서와 같이 고분자 수지층(110)의 일면에 층 형태로 형성될 수 있다. 태양전지 PID 특성 유발입자층(120)는 고분자 수지층(110)의 일면에 증착되어 층을 이룰 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다. 상기 형성된 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)는 도 4에서와 같이 시험대상이 되는 태양전지(이하 시험대상 태양전지라 한다)(1000)와 접촉할 수 있다. 도 4를 참조하면, 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)와 시험대상 태양전지(1000)은 태양전지 PID 특성 유발입자층(120)를 사이에 두고 접촉할 수 있다. 이에 따라 태양전지 PID 특성 유발입자층(120)으로부터 태양전지 PID 특성 유발입자는 시험대상 태양전지(1000) 측으로 이동하게 되고, 이러한 이동에 의하여 유발된 PID 특성이 검출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다. 도 4에서는 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)와 시험대상 태양전지(1000)가 태양전지 PID 특성 유발입자층(120)을 사이에 두고 접촉하고 있으나, 이와 달리 도 5에서는 태양전지 PID 특성 시험용 시트(100)와 시험대상 태양전지(1000)가 고분자 수지층(110)을 사이에 두고 접촉하고 있다.
본 실시예에서는 태양전지 PID 특성 유발입자가 고분자 수지층(110)을 거쳐 시험대상 태양전지(1000)으로 이동한다. 본 실시예에서는 태양전지 PID 특성 유발입자가 고분자 수지층(110)을 거쳐 시험대상 태양전지(1000)으로 이동하기 때문에 태양전지 PID 특성 유발입자가 시험대상 태양전지(1000)까지 도달하기까지의 시간이 도 4에서보다 더 길고 도달확률이 낮다. 그러나, 도 1을 참조하면, 태양전지 모듈에서 커버 유리에 포함된 양이온들이 봉지재를 거쳐 태양전지로 이동하기 때문에 도 5과 같이 구성하는 경우 태양전지 모듈에서와 유사한 환경조건을 구성할 수 있어 보다 정확한 PID 특성 시험결과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다. 본 실시예에서는 고분자 수지층(210) 내에 태양전지 PID 특성 유발입자(220)가 고르게 분산되어 있다. 시험대상 태양전지(2000)로 이동하는 태양전지 PID 특성 유발입자 중 2개의 서로 다른 입자를 제1유발입자(P1) 및 제2유발입자(P2)로 지칭하기로 한다.
제1유발입자(P1)는 제2유발입자(P2)보다 시험대상 태양전지(2000)까지의 거리가 더 멀다. 태양전지 PID 특성 유발입자가 동일한 입자라 가정하면, 동일한 시간에 제1유발입자(P1) 및 제2유발입자(P2)가 시험대상 태양전지(2000)까지 이동하는 거리는 동일하다. 따라서, 제1유발입자(P1)가 제2유발입자(P2)보다 시험대상 태양전지(2000)내에서 이동하는 거리가 짧다. 태양전지 PID 특성 시험용 시트(200) 내의 태양전지 PID 특성 유발입자(220)가 시험대상 태양전지(2000)과의 상대적 거리가 먼 경우, 시험대상 태양전지(2000)까지 도달하지 않을 수도 있다. 도 4에서와 같이 태양전지 PID 특성 유발입자가 시험대상 태양전지(1000)와 직접 접촉하고 있는 경우에는 이동거리가 문제되지 않으나 도 6에서와 같이 고분자 수지층(210) 내에 분산되어 있는 경우에는 시험대상 태양전지(2000)와의 거리가 서로 달라 시험대상 태양전지(2000)에 PID 특성을 유발할 수도 있고 유발하지 못할 수도 있다.
따라서, 본 실시예의 경우, 도 4에서의 태양전지 PID 특성 유발입자들과 유사한태양전지 열화효과를 나타내기 위해서는 더 긴시간이 소요될 것으로 예측된다. 그러나, 태양전지 모듈 내의 커버유리에 포함되는 양이온들은 전체적으로 분산된 형태를 보일 것이므로 도 6과 같이 구성하는 경우 태양전지 모듈에서와 유사한 환경조건을 구성할 수 있어 보다 정확한 PID 특성 시험결과를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다. 본 실시예에서 태양전지 PID 특성 유발입자(320)는 고분자 수지층(310) 내에 부분적으로 응집되어 있을 수 있다. 이에 따라, 태양전지 PID 특성 유발입자(320)는 시험대상 태양전지(3000)에 부분적으로 유입될 수 있다.
유리 내의 양이온이 시험대상 태양전지(2000)으로 이동하는 것은 온도변화나 높은 습도같은 태양전지의 외부환경조건에 따른 것이므로 커버 유리의 일부분에서만 결함이 발생하여 결함이 발생한 부분에서만 집중적으로 양이온의 이동이 발생할 수도 있다. 따라서, 도 7과 같이 구성하는 경우 태양전지 모듈에서와 유사한 환경조건을 구성할 수 있어 보다 정확한 PID 특성 시험결과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트가 시험대상 태양전지와 접촉한 상태의 도면이다. 본 실시예에 따른 태양전지 PID 특성 유발입자는 두개의 층으로 구현되어 태양전지 PID 특성 시험용 시트(400)에 포함된다. 태양전지 PID 특성 유발입자층은 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421) 및 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)으로 구성될 수 있다.
제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421) 및 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)은 동일한 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421) 및 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)에는 서로 다른 농도의 태양전지 PID 특성 유발입자가 포함될 수 있다. 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421) 및 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자의 농도 등은 시험대상 태양전지(4000)의 특성에 따라 조절될 수 있다.
또는 태양전지 PID 특성 유발입자층은 서로 다른 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421) 및 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층(421)는 나트륨 양이온을 포함하고, 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층(422)는 칼륨 양이온을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 실시예의 태양전지 PID 특성 시험용 시트(400)에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자는 커버유리의 종류나 구성성분에 따라 달라질 수 있다. 이렇게 2이상의 층으로 구성된 태양전지 PID 특성 유발입자층은 도 9에서와 같이 고분자 수지층(510)의 상면에 위치하도록 하여 시험대상 태양전지(5000)와 이격되도록 형성될 수도 있다.
태양전지 PID 특성 시험용 시트는 시험대상 태양전지와 접촉할 때, 사이에 접착층을 개재시켜 접착될 수 있다. 또는, 태양전지 PID 특성 시험용 시트는 고분자 수지층의 경화도를 조절하여 시험대상 태양전지에 접착시킬 수 있다. 즉, 고분자 수지층의 경화를 완료하지 않고 시험대상 태양전지에 접촉시킨 후 고분자 수지층의 경화를 완료시켜 시험대상 태양전지에 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 부착시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 추가하는 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 제조방법이 제공된다. 전술한 바와 같이 태양전지 PID 특성 유발입자는 고분자 수지층의 일면에 층형태로 추가되거나, 고분자 수지층 내에 분산될 수 있다.
태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 증착시켜 태양전지 PID 특성 유발입자층을 형성하여 수행될 수 있다. 또는 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 도핑하여 수행될 수 있다. 태양전지 PID 특성 유발입자층은 시험대상 태양전지와 접촉할 면에 추가되거나 또는 그 반대면에 추가될 수 있다. 또한, 태양전지 PID 특성 유발입자는 고분자 수지층에 균일하게 분산되거나, 일부분에 응집되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지층, 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 태양전지에 부착하여 시험대상 태양전지를 제조하는 단계; 및 시험대상 태양전지에 전압을 인가하여 시험대상 태양전지의 PID 특성을 추출하는 PID 특성 추출단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험 방법이 제공된다.
태양전지 PID 특성 시험용 시트를 시험대상 태양전지에 부착하면, 전압인가를 위한 전극이 더 형성될 수 있다. 시험대상 태양전지는 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 부착하기 전 후의 출력저하량을 측정하여 PID 특성이 측정될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지층; 및 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 고분자 수지층 내에 포함되는 나트륨 양이온;을 포함하는 고분자 수지시트가 제공된다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
<실시예>
[실시예 1 내지 8]
결정질 실리콘 태양전지 샘플 8개를 진공챔버 내에 넣고, 진공증착 장비를 이용해서 NaF 소스로 1050℃에서 1시간 이내로 진공열증착(thermal evaporation)방식으로 나트륨 양이온층을 형성하였다.
나트륨 양이온층 상에 EVA층을 형성한 후 양면에 구리호일을 이용한 전극을 형성하였다. 전극과 전원을 연결하고, 60℃, 85% 습도 조건하에서 1,000V의 시험전압을 인가하여 12시간 동안 2시간 간격으로 포화전류밀도를 측정하였고, 이를 도 10의 그래프에 도시하였다.
[비교예 1 내지 8]
결정질 실리콘 태양전지 샘플 8개를 EVA로 봉지하고, 일면에 커버기판으로서, 유리기판을 위치시키고, 유리기판 상에 구리호일을 이용하여 전극을 형성한다. 반대면에는 백시트를 형성하고, 전극과 전원을 연결한 후 테스트 챔버에 넣고, 60℃, 85% 습도 조건하에서 1,000V의 시험전압을 인가하여 96시간동안 24시간 간격으로 포화전류밀도를 측정하였고, 이를 도 11의 그래프에 도시하였다.
[결과]
비교예 1 내지 8은 태양전지 모듈을 제작하여 PID 특성이 시험되었기 때문에 96시간동안에 걸쳐 테스트가 진행되었다. 그러나, 본 발명에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용하여 간단하게 샘플 태양전지의 일면에 부착시키고 전극을 부착하여 동일한 PID 특성을 시험한 결과 12시간내에 PID특성측정결과를 얻을 수 있었다.
더블(투)다이오드 모델에서 J02 값이 포화전류밀도인데, D-IV 측정해서 얻은 J02값은 PID의 열화 현상과 관련된 태양전지의 PN접합 부분부터 표면으로 발생되는 누설전류를 측정한 값이다. 따라서, 도 10 및 도 11에서 J02값이 누설전류를 측정한 값이므로 J02값이 시간이 지날수록 커지게 되고, 이는 PID현상이 발생한 것으로 판단할 수있다. J02값이 약 10-4A/cm2 정도면 5% 출력 저하가 발생하므로 IEC 62804 Ed. 1이 표준에서와 같이 출력저하가 5%인 경우에 PID 테스트를 통과하지 못한 것임을 알 수 있다.
즉, 본발명에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용한 실시예 1 내지 8의 경우 약 12시간이 흐른 후 실시예들의 PID 테스트 통과 여부를 확인할 수 있었고, 종래방식에 따른 비교예 1내지 8의 경우, 약 96시간이 흐른 후에야 PID 테스트 통과 여부를 확인할 수 있었다. 실시예 3 내지 실시예 5와 비교예 3 내지 비교예 5의 경우 PID 테스트를 통과하였다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 이용하면, 태양전지 모듈이 아닌 태양전지 자체에 대하여 PID 특성을 시험함으로써 종래의 PID 시험보다 그 과정이 간략화되고 시간 및 비용측면에서 높은 효율을 나타낼 수 있ㅇ었다. 또한, 이러한 PID 특성 시험시 시트형태의 시험물질을 이용하여 간단히 태양전지에 부착시키거나 태양전지 상에 형성하여 시험할 수 있어 시험과정이 간단하고, 시험시간을 최소화할 수 있었다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500
태양전지 PID 특성 시험용 시트
110, 210, 310, 410, 510 고분자 수지층
120, 220, 320 태양전지 PID 특성 유발입자
421, 521 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층
422, 522 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층
1000, 2000, 3000, 4000, 5000 시험대상 태양전지
110, 210, 310, 410, 510 고분자 수지층
120, 220, 320 태양전지 PID 특성 유발입자
421, 521 제1 태양전지 PID 특성 유발입자층
422, 522 제2 태양전지 PID 특성 유발입자층
1000, 2000, 3000, 4000, 5000 시험대상 태양전지
Claims (12)
- 태양전지 PID 특성 시험용 시트로서,
고분자 수지층; 및
상기 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지층은
에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate, EVA)를 포함하는 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자는 유리로부터 발생하는 양이온인 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자는 나트륨 양이온(Na+) 및 칼륨 양이온(K+) 중 적어도 하나인 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자는 상기 고분자 수지층 내에 부분적으로 응집되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 1에 있어서,
태양전지 PID 특성 유발입자는 상기 고분자 수지층의 일면에 태양전지 PID 특성 유발입자층 형태로 형성되어 있는 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 청구항 6에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자층은 서로 다른 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 2 이상의 층으로 구성되는 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트.
- 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및
상기 고분자 수지층에 태양전지 PID 특성 유발입자를 추가하는 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 상기 고분자 수지층에 상기 태양전지 PID 특성 유발입자를 증착시켜 태양전지 PID 특성 유발입자층을 형성하여 수행되는 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 태양전지 PID 특성 유발입자 추가단계는 상기 고분자 수지층에 상기 태양전지 PID 특성 유발입자를 도핑하여 수행되는 것인 태양전지 PID 특성 시험용 시트 제조방법.
- 고분자 수지층, 및 상기 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 태양전지 PID 특성 유발입자를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험용 시트를 시험대상 태양전지에 부착하는 단계; 및
상기 시험대상 태양전지에 전압을 인가하여 상기 시험대상 태양전지의 PID 특성을 추출하는 PID 특성 추출단계;를 포함하는 태양전지 PID 특성 시험 방법.
- 고분자 수지층; 및
상기 고분자 수지층의 적어도 일면 또는 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 나트륨 양이온;을 포함하는 고분자 수지시트.
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