KR20170141185A - 하이브리드 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR20170141185A
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히데나리 나카하마
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닛신보 메카트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

태양광 발전과 동시에 고효율로 온수를 공급할 수 있는 태양열·광 하이브리드 모듈을 제공한다. 태양광을 이용한 발전과, 태양열을 이용하여 상기 수지제 파이프 내를 통과하는 액체의 온도 상승을 동시에 실현할 수 있는 태양열·광 하이브리드 모듈을, 태양광의 수광면측 및 반수강면측에 유리를 마련하고, 온수 제조부와 발전부를 구비한 구성으로 했다. 발전부는, 발전 소자의 적어도 일면측에 올레핀계 고무 밀봉재(A)를 배치하고, 그 반대면측에 카본블랙을 배합한 올레핀계 고무 시트(B)를 배치했다. 또한 온수 제조부는, 수로가 되는 수지관이 가교 폴리에틸렌 혹 폴리부텐이고, 그 수지관을 올레핀 고무 시트(B)로 끼우고, 수지관의 측부, 및 상기 수지관과 수지관의 틈에 상기 올레핀 고무 시트(B)를 배치하는 구성으로 했다.

Description

하이브리드 태양전지 모듈{HYBRID SOLAR CELL MODULE}
본 발명은, 태양광을 이용한 발전과 태양열을 이용한 온수 공급을 동시에 실현하는 하이브리드 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양광 발전은, 자연에너지를 활용하는 유효한 발전 시스템으로서 널리 침투되어 있다. 그러나, 태양광 발전을 실시하기 위해서는, 넓은 수광면을 필요로 하기 때문에, 그 넓은 면적을 더욱 유효하게 활용하기 위해, 태양광 발전에 부가가치를 부가하는 것이 검토되고 있다. 그러한 부가가치의 하나로서, 태양광 발전 시스템에, 온수 공급 시스템을 부가하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 및 2 참조).
도 6은, 특허문헌 1에 제시된 종래의 태양열 시스템의 설치 단면도이다. 여기서, 특허문헌 1에 기재된 태양열 시스템은, 지붕(R) 등 위에 배열된 태양광 패널(100) 중에서 일부의 패널을 선택하고, 그 하측에만 집열관(120)이나 단열재(130)를 구비하는 솔라 온수 패널(110)을 설치하는 것으로, 솔라 온수 패널(110)을 최적의 위치에 레이아웃할 수 있는 효과를 발휘하고 있다. 그러나, 태양광 패널(100)과 솔라 온수 패널(110)은 별도로 제조되기 때문에, 기존의 태양광 패널(100)의 프레임(150)을 그대로 사용할 수 없다. 즉, 솔라 온수 패널(110)의 받침대(160)를 별도로 마련해야 하기 때문에, 패널의 설치 작업이 번잡하다.
도 7은, 특허문헌 2에 제시된 일체로 형성되는 태양광 열발전 온수 패널의 조립도이다. 특허문헌 2에 기재된 태양광 열발전 온수 패널에서는, 태양광 패널(100)과 집열관(120) 및 단열재(130)를 일체인 구조로 하고 있기 때문에, 종래의 프레임에 두 기능을 구비하는 패널을 설치할 수 있는 효과를 발휘하고 있다.
그러나, 특허문헌 2에서는 거의 검토되지 않았지만, 집열관(120)에는 상당한 내수압 성능이나 장기간의 내구성이 요구되고, 또한, 축열성이나 패널 전체의 강도 등을 충분히 검토하지 않으면, 사시장철 충분한 온수를 공급하기는 어렵다.
더욱이, 종래의 하이브리드 패널은, 태양전지 패널의 뒷면부분에 열흡수 시트와 구리관을 조합하여, "열전도"에 의해, 온수를 제조하는 구조였다. 종래의 방법은, 구리관에서 데워진 온수로부터의 방열을 억제하기 위해, 단열재로, 구리관, 태양전지 모듈을 감싸는 구조로 되어 있었다. 그런데, 단열재의 보온 효과 때문에, 태양광에 의해, 하이브리드 모듈의 온도가 100℃ 근방까지 뜨거워지는 경우가 있다. 또한, 통수해도, 통상의 패널보다 제품 온도가 높아져, 발전 성능의 저하와 제품 수명의 저하를 초래했다.
일본국 특허공개공보 2013-2709호 공보 일본국 특허공개공보 2000-241030호 공보
이와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 태양광 패널과 액체가 통과하는 수지제 파이프를 일체적으로 결합하여, 경량이면서 저렴하고, 더욱이 장기간의 사용에 견딜 수 있고, 또한, 사시장철 온수를 고효율로 공급할 수 있는 태양열·광 하이브리드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 이하의 특징을 구비한다.
태양전지 모듈의 표면측과 이면측에 유리를 마련한 태양전지 모듈이고,
온수 제조부와 발전부를 구비하고,
상기 발전부의 발전 소자의 적어도 일면측에 올레핀계 고무 밀봉재(A)를 배치하고,
상기 발전 소자의 반대면측에 카본블랙을 배합한 올레핀계 고무 시트(B)를 배치하고,
상기 온수 제조부의 수로가 되는 수지관이 가교 폴리에틸렌 혹 폴리부텐이고,
상기 수지관을 상기 올레핀계 고무 시트(B)로 끼우고,
나아가, 상기 수지관의 측부, 및 상기 수지관과 수지관의 틈에 상기 올레핀 고무 시트(B)를 배치한다.
제1발명의 하이브리드 태양전지 모듈은, 그 발전부의 발전 소자의 표면측에 올레핀계 고무 밀봉재(A)를 배치하고, 발전 소자의 반대면측에 올레핀계 고무 시트(B)를 배치하고 있다. 올레핀계 고무 시트(B)에는 카본블랙이 배합되어 있다. 이와 같은 구성에 의해 태양광의 열에너지가 효율적으로 수지관 내의 물 등에 전달되어, 발전하면서 고효율로 온수가 제조된다. 이하 그 작용에 대해 설명한다.
양면 유리 구조의 태양전지 모듈에 있어서, 태양광의 파장은 380~2500nm이고, 태양광은 유리를 통과한다. 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈 내의 올레핀계 고무 시트(B)는 카본블랙을 함유하고 있다. 그 올레핀계 고무의 복사율은, 95% 이상이고, 모듈 내에 침입한 전자파를 효율적으로 흡수하여 발열한다. 이 발열체(고무)는, 다시, 방사에 의해, 거의 100% 방사하고, 전자파를 방사한다. 흡수한 파장보다 장파장의 전자파를 방사한다. 2500nm보다 장파장의 전자파는, 태양전지 모듈의 유리 내에 갇혀, 근자외에서 원자외(3㎛에서 5㎛)로 장파장화한다. 또한 유리면에 반사되어 갇힌다. 이에 의해, 양면 유리 구조 내부의 고무 부재, 수지관, 수지관 내의 물은, 효율적으로 전자파를 흡수하고, 카본블랙이 배합된 올레핀계 고무 시트(열흡수체)에 싸인 수지관 내의 물 등에 복사에 의해 양호한 열이동이 일어난다.
본 발명에 있어서는, 올레핀계 고무 시트(B)는, 수지관의 틈에도 배치하고 있다. 따라서, 올레핀계 고무 시트(B) 내의 카본블랙의 이 기능에 의해, 복사에 의한 열전달 기구에 의해 물분자도 발열하기 때문에 고효율이다.
또한 제1발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 표면측(메인 수광측)과 이면측에 유리를 배치하고 있다. 이에 의해 태양전지 모듈 내에 투과한 태양광(전자파)의 가두기 효과가 있어, 고효율로 온수를 제조하데 기여하고 있다.
더욱이, 제1발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 수지관으로서 폴리에틸렌관을 사용하고 있어, 원자외광을 투과시키는 성질이 있어, 수지관 내에 물 등의 액체에, 수압에 견디면서 효율적으로 태양광의 에너지가 전달되어 태양광의 에너지를 유용하게 이용할 수 있다.
이상의 제1발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 구성에 의해, 본 발명의 하이브리드 태양전지 모듈의 종합 태양 에너지 변환효율 95%를 실현했다.
또한 제1발명에 있어서 수지관으로서 가교 폴리에틸렌관을 사용하고 있다. 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈을 제조할 때 가압 프레스하기 때문에, 수지관은 편평하게 찌그러지는 경우도 있지만, 태양전지 모듈끼리를 접속 부재로 접속할 때, 태양열·광 하이브리드 모듈로부터 노출된 수지관의 부분을 가열하면, 수지관은 원래의 형상으로 복원하여 문제없이 접속 가능하다. 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈을 사용중에 접속부로부터의 누수 등의 문제는 전무하다. 또한, 성형후에 관내부가 부압이 되어, 관이 찌그러지는 것이 보통이지만, 가교 폴리에틸렌관, 폴리부텐관은 올레핀 고무와 화학적으로 결합되어 있기 때문에, 관의 폐쇄는 없다.
제2발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.
상기 올레핀계 고무 밀봉재(A)의 두께가, 250㎛ 이상 500㎛ 이하이다.
제2발명에 있어서는, 태양열·광 하이브리드 모듈의 발전 소자의 표면측에 태양전지 패널과 고무 소재층의 사이에 올레핀계 고무 밀봉재(A)가 배치되어 있다. 그 두께는, 250㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 두께가 250㎛ 미만이 되면, 태양전지 모듈 내의 발전 소자(태양전지 셀)가 깨질 우려가 있다. 두께가 500㎛를 넘으면, 투명도가 악화되어 태양광의 투과량이 감소하여 태양전지 모듈의 발전 성능의 저하 및 온수 제조의 효율이 저하될 우려가 있다.
제3발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.
상기 올레핀 고무 시트(B)가 아세틸렌 블랙, 케첸블랙(ketjen black), 카본나노튜브 중, 단독,　혹은 2종류 혼합하고, 올레핀 고무 시트의 100중량부에 대해 20중량부에서 100중량부 첨가하고 있다.
제3발명의 하이브리드 태양전지 모듈을 사용하면, 태양전지 모듈 내에 사용하는 올레핀계 고무 시트(B)는 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 카본나노튜브 중, 단독,　혹은 2종류 혼합한 것이다. 따라서 고열전도성을 구비하고, 또한 근자외광을 원자외광으로 변환하는 기능을 구비하고 있으므로, 태양광의 에너지 이용 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
제4발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.
상기 유리의 두께가 0.8mm 이상 4.0mm 이하이다.
제4발명에 있어서는, 태양열·광 하이브리드 모듈에 사용하는 표면측과 이면측의 유리는, 그 두께가 0.8mm 이상 4.0mm 이하이다. 바람직하게는, 2.0mm 이상 3.2mm 이하이다. 두께가 0.8mm 미만이 되면, 태양전지 모듈의 제조중에 유리가 깨질 우려가 있다. 두께가 4.0mm를 넘으면, 태양열·광 하이브리드 모듈의 중량이 과대해질 우려가 있다.
제5발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.
상기 양면 유리 구조의 태양전지 모듈의 두께가 10mm 이상 40mm 이하이다.
제5발명에 있어서는, 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 두께는 10mm 이상 40mm 이하로 하고 있다. 두께가 10mm 미만이 되면, 본 발명의 태양열·광 하이브리드 태양전지의 온수 제조의 기능을 충분히 발휘하지 못할 우려가 있다. 두께가 40mm를 상회하면, 중량이 과대해져 설치 작업성이 현저하게 저하될 우려가 있다.
제6발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.
상기 수지관의 길이가 20m 이상 100m 이하이다.
제6발명에 있어서, 태양전지 모듈 내의 수지관의 길이를 20m 이상 100m 이하, 바람직하게는 30m 이상 60m 이하로 하고 있다. 수지관의 길이가 100m를 상회하면 권취 공정의 작업성이 저하되고, 또한, 그에 대응하는 태양전지 패널이 너무 커지기 때문에, 실제로는 그와 같은 큰 태양전지 패널은 제작하지 않는다. 한편, 수지관의 길이가 20m를 하회하면 집열 성능이 저하되어, 목적으로 하는 온수가 얻어지지 않을 우려가 있고, 또한 모듈의 중량이 무거워져 설치 작업성이 현저하게 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 목적을 달성하기 위한 제7발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 제조 방법은, 이하의 특징을 구비한다.
제1발명 내지 제6발명에 기재된 태양열·광 하이브리드 모듈의 발전부와 올레핀계 고무 시트(B), 온수 제조부를 동시에 레이업하고, 동시에 진공 가열하에서 프레스 성형하는 것에 의해 제조한다.
제7발명에 의하면, 태양열·광 하이브리드 모듈의 올레핀계 밀봉재(A)를 포함하는 발전부의 부재와 올레핀 고무 시트(B), 온수 제조부의 부재를 동시에 레이업(적층)하고, 라미네이트 장치에 투입하여 진공 가열하에서 가압 프레스하는 것에 의해 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈을 제조할 수 있다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 태양전지의 제조 장치인 라미네이트 장치에 의해 태양열·광 하이브리드 모듈을 제조할 수 있어, 그 제조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 수지제 파이프의 배치 설명도이다.
도 4는 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 접속 방법의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈의 태양전지 셀의 배치 상태의 설명도이다.
도 6은 종래의 태양열 시스템의 설치 단면도이다.
도 7은 종래의 일체로 형성되는 태양광 열발전 온수 패널의 조립도이다.
이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈은, 이후 "태양전지 모듈"로 약칭한다.
도 1은 본 발명의 태양전지 모듈의 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 태양전지 모듈의 단면도이다. 또한 도 3은 본 발명의 태양전지 모듈의 직선 MN을 포함하는 태양전지 모듈(10)에 평행한 평면의 평면도이고, 본 발명의 태양전지 모듈의 수지제 파이프의 배치 설명도이다. 이 태양전지 모듈(10)은, 발전 소자인 태양전지 셀(21)을 구비한 태양광 패널(20)(발전부)와, 그 태양광 패널(20)의 뒷면에 수지제 파이프(31)를 구비한 온수 제조부를 구비하고 있고, 이들을 고무 소재(50)에 의해 접착하여 일체적으로 결합한 것이다. 그리고, 이 수지제 파이프(31)에 물이나 부동액 등의 액체를 주입하고, 태양광 패널(20)이 받아들인 태양열을 이용하여, 수지제 파이프 내부(30)에 주입된 액체의 온도를 상승시키는 것을 목적으로 하는 것이다. 액체의 종류로서는, 실리콘 튜브나 불소 튜브로 대체하면, 오일 등도 생각되지만, 통상은, 물의 경우에는, 온수를 공급하게 되므로, 목욕탕 시설과 같은 온수를 대량으로 필요로 하는 시설에서만 이용하는 것이 아니라, 일반 가정에서도 이용할 수 있다. 부동액을 사용하는 경우에는, 열교환기에 의해 상수도계의 물을 온수로 한다. 희망 온도에 못 미치는 경우에는, 보일러로 재가열하는 시스템으로, 쾌적하고 경제적으로 온수를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 태양전지 모듈이 수열받은 열이 신속히 수지제 파이프(31)에 전달되기 때문에, 발전 부분인 태양전지 셀(21)의 온도 상승이 억제되고, 하이브리드 태양전지의 발전효율이 향상되는 효과도 발현된다.
이 하이브리드 태양전지 모듈(10)은, 수광면측에는 태양전지 패널(20)의 표면 유리(22), 이면측에 이면 유리(51)를 구비하고, 수지제 파이프(31)는 고무 소재층(50)에 의해 내포한 구성으로 되어 있다. 고무 소재층(50)으로서는, 올레핀계 고무 시트(B)를 사용하고 있다. 올레핀계 고무 시트(B)에 접착 기능을 구비하는 소재를 함유시켜, 후술하는 라미네이트 가공에서 받는 열에 의해 수지제 파이프(31)와 고무 소재(50)를 일체적으로 접착할 수 있다. 한편, 구조적으로는, 수지제 파이프(31)의 정점 부분은 태양전지 패널(20)(발전 부분)의 백시트(24) 및 이면측 유리(51)와 접촉하고 있다. 수지 파이프(31)가 올레핀계 고무 시트(B)와 접촉하고 있으므로, 태양전지 패널(20)측으로부터의 태양열이 고효율로 수지 파이프(31) 내의 물 등에 전달된다. 이 올레핀계 고무 시트(B)가 열흡수재의 역할을 하고 있다. 이와 같이 표면측 유리(22)와 이면측 유리(51)로 내포하는 구성으로 하는 것에 의해, 축열 효과를 높이고, 더욱이 태양열·광 하이브리드 모듈(10) 전체의 강도를 높일 수 있다. 한편, 태양광 패널(20)의 표면 유리(22)와 태양전지 셀(21) 및 백시트(24)의 접착 및 밀봉에는 밀봉재(23(23a·23b))가 사용되고 있다. 이 밀봉재(23(23a·23b))로서는, 올레핀계 밀봉재(A)를 사용하고 있다. 또한 이 밀봉재로서는, 출원인이 2014년 2월 25일에 특원 2014-34405로 출원한 올레핀계 밀봉재를 사용해도 좋다.
종래, 이와 같은 태양열을 흡수하는 집열관으로서는, 구리제가 사용되어 왔다. 그러나, 태양광 패널(20)과 일체화하는 경우에는, 장기간의 사용에 견딜 수 있어야 하고, 구리제의 경우에는 방열이 빠르기 때문에, 특히 온수를 필요로 하는 동계에는 충분한 축열을 할 수 없어, 온수를 공급하는 효과를 다하기 어려워진다. 여기서, 본 발명에서는, 내식성에 우수하면서, 쉽게 방열되지 않는 특징을 갖는 수지제 파이프(31)를 채용하기로 하고 있다. 수지제 파이프(31)의 소재로서는, 폴리에틸렌과 폴리부텐이 바람직하다.
한편, 수지제 파이프(31)의 내수압 성능으로서는, 25℃에서, 0.2MPa 이상이 필요하다. 이 정도의 내수압 성능이 없으면, 하이브리드 태양전지 모듈(10)은 면외 방향으로 팽창하여, 하이브리드 태양전지 모듈(10)을 파괴할 우려가 있기 때문이다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1장의 태양열·광 하이브리드 모듈(10)에 대해, 수지제 파이프(31)는, 나선형으로 배치되어 있다. 1장의 태양열·광 하이브리드 모듈(10)에 사용하는 상기 수지제 파이프의 길이는 20m 이상 100m 이하로 하고 있다. 도 3에서는, 1개의 수지 파이프(31)를 나선형으로 배치하고 있지만, 2개 또는 3개를 병렬로 하여 나선형으로 배치하는 구성도 가능하다. 나아가, 도 2와 같이 수지제 파이프를 접촉시켜 배치해도 좋다. 이와 같은 형태로 수지 파이프(31)를 배치하는 것에 의해, 태양열의 수지 파이프(31)로의 흡열량을 늘릴 수 있어, 고효율로 온수를 제조할 수 있다. 또한, 도 3에서는 본 발명의 태양전지 모듈의 면내에 물 등의 유입구(32)와 유출구(33)를 마련하고 있다. 이를 태양전지 모듈의 수지 파이프(31)의 유입구와 유출구의 근방에 고무재(B)와 접착하지 않는 알루미늄 시트를 적층하고, 성형후에 이 알루미늄 시트를 제거하는 것에 의해, 가교 고무재와 함께 거의 직각으로 수지 파이프(31)를 인출하여 유입구(32)와 유출구(33)로 할 수도 있다.
도 4는, 본 발명의 하이브리드 태양전지 모듈을 실제로 설치한 상태를 나타낸 것이다. 4장의 태양전지 모듈(10(1)·10(2)·10(3)·10(4))이 설치되는 경우로 설명한다. 유입구(32)와 유출구(33)를 상술한 바와 같이 이면 유리(51)측에 거의 직각으로 인출할 수 있다. 이에 의해 본 발명의 태양전지 모듈을 도 4와 같이 빈틈 없이 깔 수 있다. 태양전지 모듈(10(1))의 유입구(32(1))와 태양전지 모듈(10(2))의 유출구(33(2))를 접속용 파이프(34)로 접속한다. 이하 동일하게, 태양전지 모듈(10(2))과 태양전지 모듈(10(3)), 태양전지 모듈(10(3))과 태양전지 모듈(10(4))을 접속용 파이프(34)로 접속한다. 접속용 파이프(34)는, 각 태양전지 모듈의 유입구(32)와 유출구(33)에서, 접속부(35)를 구비한다. 이상, 도 4에 나타내는 바와 같이 각 태양전지 모듈의 유입구(32)와 유출구(33)가 접속된다. 따라서 접속부의 배관은 태양전지 모듈의 저부에 배치되게 된다. 종래의 공지 기술에 의해 접속 작업이 가능하고, 설치 작업도 용이하다. 또한 빈틈 없이 태양전지 모듈을 설치할 수 있어 공간 절약화가 가능하다.
또한 본 발명에서는, 태양전지 모듈 내에 사용하는 수지관으로서 가교 폴리에틸렌관을 사용하는 것에 의해 이하의 효과가 있다. 즉, 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈을 제조할 때 가압 프레스하기 때문에, 수지관은 편평하게 찌그러지지만, 태양전지 모듈끼리를 접속 부재로 접속할 때, 태양열·광 하이브리드 모듈로부터 노출한 수지관의 부분을 가열하면, 수지관은 원래의 형상으로 복원하여 문제없이 접속 가능하다. 본 발명의 태양열·광 하이브리드 모듈을 사용중에 접속부로부터의 누수 등의 문제는 전무하다.
이하에 본 발명의 태양전지 모듈의 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다. 본 발명에 따른 태양전지 모듈(10)은, 라미네이트 장치에 의해 진공 분위기에서 가압 프레스하여 제조할 수 있다. 태양전지 패널(20)(발전부)의 구성 부재(표면 유리(22)·봉재(23a)·양전지 셀(21)·봉재(23b)·시트(24)), 올레핀계 고무 시트(열흡수재)(50), 수지제 파이프(31), 올레핀계 고무 시트(열흡수재)(50), 및 이면 유리(51)를 적층 배치하고, 라미네이트 장치의 진공 배기 공정 및 가압 공정에 의해 제조된다. 따라서, 가압 공정에 있어서, 수지제 파이프(31)의 점유 면적이 적어지면 찌그러질 우려가 있다. 이 때문에 수지제 파이프(31)는, 소정의 면적(길이)이 필요하다.
<실시예>
[실시예 1]
Nisshinbo Mechatronics Inc.에서 제조한 PVL-1537을 사용하여, 진공 시간(10분), 프레스 온도 160℃, 프레스 시간 25분의 성형 조건으로, 소재(1)에서 소재(8)의 순번으로 레이업하고, 통상의 당업자가 하는 태양전지 모듈 생산의 순서로 성형했다. 한편, 수지관이 찌그러짐을 적게 하기 위해 높이 19mm의 알루미늄 금형을 사용하여 프레스했다. 전극은, 표면 유리와 이면 유리의 사이로부터 취출하고, 전극부는, 소재(4)로 끼우고, 동시 성형했다. 이상과 같이 태양전지 모듈을 성형한 후, Onamba Co., Ltd.에서 제조한 정션박스와 납땜으로 접합했다. 알루미늄 프레임을 장착하고, 실시예 1의 태양전지 모듈을 얻었다. 이하는 소재(1)에서 소재(8)의 설명이다.
(1) 표면 유리: 강화 유리(2.5t)
(2) 올레핀 고무 밀봉재(투명 올레핀 밀봉재): RYOKO CHEMICAL CO.,LTD. 판매 두께 300㎛(도 2의 밀봉재(23a)에 상당하는 부재)
(3) JA SOLAR Co.,Ltd.에서 제조한 단결정 셀을 접속한 스트링 36직(直)
(4) 백색 올레핀 고무 밀봉재: RYOKO CHEMICAL CO.,LTD. 판매 두께 350㎛/백시트(LINTEC Corporation 제조) 리프레(도 2의 밀봉재(23b)와 백시트(24)에 상당하는 부재)
(5) 올레핀계 고무 시트(열흡수재)
Mitsui Chemicals, Inc. 제조 EPDM(100중량부), 아세틸렌 블랙(50중량부), 파라핀 오일 P380(10중량부), DCP(3.5중량부)를 배합한 것(도 2의 고무 소재(50)에 상당하는 부재)
(6) 수지제 파이프: Inoac Corporation에서 제조한 7A 가교 폴리에틸렌 수지관, 수지관의 길이는, 7A관을 합계 46m 사용했다.
(7) 올레핀계 고무 시트(열흡수재): 소재(5)와 동일
(8) 이면 유리: 강화 유리(2.5t)
[실시예 2]
실시예 1의 소재(4)의 두께를 300㎛로 하고, 소재(5)와 소재(7)의 열흡수재에 포함되는 카본블랙을 아세틸렌 블랙(35중량부)과 케첸블랙(15중량부)으로 하고, 소재(6)의 수지관의 사용 길이를 50m로 한 이외에는 모두 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2의 태양전지 모듈을 얻었다.
[비교예 1]
실시예 1의 소재(2)를 EVA(450㎛)로 하고, 소재(4)의 밀봉재 부분을 EVA(600㎛)로 하고, 소재(5)와 소재(7)의 열흡수재에 포함되는 카본블랙을 ASAHI #60(60중량부)로 하고, 소재(6)의 수지관의 사용 길이를 10m로 한 것 이외에는 모두 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1의 태양전지 모듈을 얻었다.
[비교예 2]
실시예 1의 소재(2)를 EVA(450㎛)로 하고, 소재(4)의 밀봉재 부분을 EVA(600㎛)로 하고, 소재(5)와 소재(7)는 열흡수재에 포함되는 카본블랙을 도로시루(ドロ-シル)(DEGUSSA사 제조) 울트라 360을 50중량부로 하고, 소재(6)의 수지관의 사용 길이를 40m로 한 것 이외에는 모두 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 2의 태양전지 모듈을 얻었다.
[셀 깨짐]
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 작성한 태양전지 모듈에 존재하는 깨짐에 대해 이하의 지표로 평가했다. 그 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<평가점>
평가점 3점: 셀 깨짐은 없음.
평가점 2점: 셀 3장에 대해 1군데 셀 깨짐이 인정됨.
평가점 1점: 무수히 셀 깨짐이 인정됨.
[집열 성능]
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 작성한 태양전지 모듈의 집열 성능을 아래와 같이 평가했다. 수량 200L/Hr에 있어서, 일사량이 600(W/㎡ 이상으로 날씨가 맑은 상황에서 평가했다. 일사량은, EKO INSTRUMENTS CO., LTD.에서 제조한 IV checker로 측정했다. 또한 태양전지 모듈 내의 물의 온도 상승은, 원수 온도와 온수의 온도차를 측정하고, 1분간 모인 수량을 정확하게 측정하고, 집열량을 구하여 (W/㎡로 환산했다. 태양전지 모듈의 집열 효율(%)을 이하의 식에 의해 산출했다. 그 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
집열 효율(%)=[{열량(W/㎡}/{일사량(W/㎡}]×100
실시예 1 비교예 1 실시예 2 비교예 2
유리 양면 양면 양면 양면
밀봉재 올레핀 고무
350/350㎛		 EVA/EVA
450/600㎛		 올레핀 고무
300/300㎛		 EVA/EVA
450/600㎛
열흡수재 적용 적용 적용 적용

카본블랙
(중량부)		 아세틸렌 50 - 35 -
케첸 - - 15 -
ASAHI #60 - 60 - -
울트라 360 - - - 50
수지관(m) 40 10 50 40
① 셀깨짐 3점 1점 3점 1점
② 집열성 75 25 80 10
10: 하이브리드 태양전지 모듈
20: 태양광 패널
21: 태양전지 셀
22: 표면 유리
23(23a·23b): 밀봉재
24: 백시트
30: 파이프 내부
31: 수지제 파이프
32: 유입구
33: 유출구
34: 접속용 파이프
35: 접속부
50: 고무 소재
51: 이면 유리

Claims (7)

  1. 태양전지 모듈의 표면측과 이면측에 유리를 마련한 태양전지 모듈이고,
    온수 제조부와 발전부를 구비하고,
    상기 발전부의 발전 소자의 적어도 일면측에 올레핀계 고무 밀봉재(A)를 배치하고,
    상기 발전 소자의 반대면측에 카본블랙을 배합한 올레핀계 고무 시트(B)를 배치하고,
    상기 온수 제조부의 수로가 되는 수지관이 가교 폴리에틸렌 혹 폴리부텐이고,
    상기 수지관을 상기 올레핀 고무 시트(B)로 끼우고,
    나아가, 상기 수지관의 측부, 및 상기 수지관과 수지관의 틈에 상기 올레핀 고무 시트(B)를 배치한 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀 고무 밀봉재의 두께가, 250㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀 고무 시트(B)가 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 카본나노튜브 중, 단독,　혹은 2종류 혼합하고, 올레핀 고무 시트의 100중량부에 대해 20중량부에서 100중량부 첨가한 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리의 두께가 0.8mm 이상 4.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양면 유리 구조의 태양전지 모듈의 두께가 10mm 이상 40mm 이하인 태양열·광 하이브리드 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수지관의 길이가 20m 이상 100m 이하인 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항에 기재된 태양열·광 하이브리드 모듈의 발전부와 올레핀 고무 시트(B), 온수 제조부를 동시에 레이업하고, 동시에 진공 가열하에서 프레스 성형하는 것에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 태양열·광 하이브리드 모듈의 제조 방법.
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