KR20180001963A - 태양 전지 모듈과 상기 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 모듈과 상기 태양 전지 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 제1면에 전극 연결부를 구비하며, 상기 제2면에 상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되는 회로 배선을 구비하는 인쇄회로기판; 상기 제1면에 실장되어 상기 전극 연결부에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 태양 전지; 및 상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되는 전자 부품을 포함하며, 상기 전자 부품은 상기 태양 전지에서 생성된 전력에 의해 구동되도록 이루어지는 전기 소자와 상기 태양 전지에서 생성된 전력을 제어하도록 이루어지는 회로 부품 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2면에 실장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 제공한다.

Description

태양 전지 모듈과 상기 태양 전지 모듈의 제조 방법{SOLAR CELL MODULE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 빛을 이용하는 전력을 생산하도록 형성되는 태양 전지 모듈과 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 형성된다. 일반적으로 태양 전지는 P형 반도체와 N형 반도체로 이루어지며, 빛을 비추면 전하가 이동하여 전위차가 발생하게 된다.
태양 전지 모듈은 태양 전지를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하도록 형성되는 모듈을 가리킨다. 모듈이란 기계 또는 시스템 등의 구성단위를 의미하는 것으로 여러 전자 부품이나 기계 부품으로 조립되어 특정 기능을 갖는 독립된 장치를 가리킨다. 따라서 태양 전지 모듈은 태양 전지를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하는 기능을 갖는 독립된 장치를 가리키는 것으로 이해될 수 있다.
전자 부품의 구동 전원으로 사용되는 소형의 태양 전지 모듈은 통상적으로 인쇄회로기판, 태양 전지, 상기 태양 전지의 전면에 형성되는 보호층 및 상기 태양 전지와 상기 보호층 사이에 형성되는 봉지층으로 이루어진 구조를 갖는다. 하나 이상의 태양 전지가 인쇄회로기판에 실장되어 상기 인쇄회로기판의 전극 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지는 상기 보호층과 봉지층에 의해 봉지된다.
태양 전지 모듈을 전자 기기에 활용하게 되면, 상기 전자 기기에 별도의 전력 케이블을 연결하지 않고도 1) 형광등이나 LED 에서 공급되는 실내광을 이용하거나, 2) 태양으로부터 공급되는 자연광을 이용하여 전자 기기를 구동할 수 있다. 따라서 반드시 별도의 전력 케이블을 연결해야 하는 종래의 전자 기기와 비교하여, 태양 전지 모듈을 갖는 전자 기기는 설치 장소에 대한 제한이 없다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 종래의 태양 전지 모듈에는 몇 가지 개선되어야 할 문제점이 존재한다.
먼저, 부품 실장이 수작업으로 이루어져야 한다는 점이다. 종래의 태양 전지 모듈은 열에 약한 구성을 갖기 때문에 상기 태양 전지 모듈을 제조하는 공정이나, 혹은 태양 전지 모듈을 이용하는 또 다른 공정에서 고온의 표면 실장 기술(Surface Mount Technology : SMT)을 적용할 수 없었다. 대신 종래의 태양 전지 모듈은 수작업을 통해 부품을 실장하도록 이루어졌으며, 이로 인해 공정의 신뢰성을 확보하는 것이 매우 어렵고 작업 속도 또한 매우 느리다는 단점이 있었다.
다음으로, 종래의 태양 전지 모듈은 충분한 광투과율을 갖지 못하였다. 태양 전지 모듈은 태양 전지에 입사되는 빛을 이용하여 전력을 생산하기 때문에, 높은 광투과율은 태양 전지 모듈의 효율 개선을 위한 필수적인 전제 사항이다. 그러나 종래의 태양 전지 모듈은 광투과율 향상에 한계가 있었다.
따라서 이러한 종래의 문제를 개선하기 위한 태양 전지 모듈의 구조와 그 제조 방법에 대한 새로운 접근이 필요하다.
본 발명의 제1 목적은 자동으로 부품이 실장될 수 있는 구성의 태양 전지 모듈을 제안하기 위한 것이다. 본 발명은 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 융해되거나 변형되지 않은 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 제2 목적은 폴리머 보호층과 EVA 봉지층의 적층 구조보다 높은 광투과율을 갖는 봉지층과 상기 봉지층으로 최외곽층을 형성하는 태양 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적과 상기 제2 목적에서 언급한 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈의 제조 방법과 상기 태양 전지 모듈을 갖는 전자기기의 제조 방법을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 제4 목적은 태양 전지 모듈의 일 예로 인쇄회로기판의 양면을 태양 전지 등의 실장과 회로 부품 등의 실장에 활용할 수 있는 센서 모듈과 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 태양 전지 모듈은 실리콘 소재를 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 포함한다. 봉지층은 태양 전지 또는 프라이머 층을 덮도록 형성되어 태양 전지를 보호한다. 실리콘 소재는 최대 250에 이르는 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분한 내열성을 갖도록 이루어진다. 프라이머 층은 태양 전지와 봉지층의 결합력 강화를 위해 태양 전지와 봉지층 사이에 형성된다.
태양 전지 모듈은 인쇄회로기판에 실장되는 태양 전지와 상기 봉지층을 포함한다. 태양 전지 모듈은 선택적으로 봉지층의 테두리를 형성하는 댐 층을 포함할 수 있다. 댐 층은 인쇄회로기판의 일면에 결합된다. 댐 층은 태양 전지 모듈을 제조하는 과정에서 액상의 봉지층 원료가 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.
액상의 봉지층 원료에는 실리콘뿐만 아니라 액상 실리콘의 경화를 위한 경화제와 자외선으로부터 태양 전지를 보호하기 위한 자외선 차단제가 포함될 수 있다.
봉지층은 모든 광파장에서 높은 광투과율을 갖는다. 봉지층은 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80% 이상의 광투과율을 갖고, 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91~93%의 광투과율을 가지며, 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 93~94%의 광투과율을 갖는다. 또한 봉지층은 가시광선에 대해 91~94%의 광투과율을 갖는다.
봉지층은 태양 전지를 보호하고 충분한 광투과율을 갖기 위해 200~1,000㎛의 두께를 가질 수 있다. 봉지층의 형상은 평면으로 이루어지거나, 요철을 갖거나 돔형으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 태양 전지 모듈을 제조하는 방법은 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱하여 열경화하는 단계를 포함한다. 상기 전자 기기의 제조 방법은 봉지층 원료의 점도에 따라 두 실시예로 구분될 수 있다.
제 1 실시예의 제조 방법은, 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계; 인쇄회로기판의 일면에 댐 층을 형성하는 공정과 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 공정을 순서에 무관하게 실시하는 단계; 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계; 및 상기 준비하는 단계 내지 상기 열경화시키는 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함한다.
제 1 실시예에서 액상의 봉지층 원료는 충분한 퍼짐성을 갖도록 10 Pa·s 이하의 점도를 갖는다.
제 2 실시예의 제조 방법은, 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 일면에 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 단계; 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계; 및 상기 준비하는 단계 내지 상기 열교환시키는 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함한다.
제 2 실시예에서 액상의 봉지층 원료는 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르지 않도록 40 Pa·s 이하의 점도를 갖는다.
봉지층 원료를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료에 포함된 실리콘의 종류에 따라 달라질 수 있다. 약 130~170에서 30분 내지 150분 동안 봉지층 원료에 열을 가하면 봉지층 원료가 경화되어 봉지층이 형성된다.
이렇게 제조된 태양 전지 모듈은 노에서 고온의 열을 가하며 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 봉지층의 융해 또는 변형 문제가 없으므로, 상기 표면 실장 기술을 통해 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 수 있다. 이 때 표면 실장 기술을 적용한 공정에서 태양 전지 모듈에 가해지는 온도는 200~250다.
본 발명은 인쇄회로기판의 양면을 부품의 실장에 활용하여 인쇄회로기판의 제1면에 태양 전지 등을 적층하고, 제2면에 회로 부품을 실장한다. 이에 따라 일체형 센서 모듈이 구현될 수 있다. 제1면과 제2면은 서로 반대 방향을 향하며 제1면에 전극 연결부가 형성되고, 제2면에 회로 배선이 형성된다. 태양 전지와 봉지층은 제1면에 실장되고, 센서부와 회로 부품은 제2면에 실장된다.
제1면을 빛이 공급되는 방향을 향하도록 배치되며, 수광이 필요한 태양 전지는 제1면에 실장되고, 수광이 필요 없는 회로 부품은 제2면에 실장된다.
인쇄회로기판은 다층 구조로 형성될 수 있으며, 인쇄회로기판의 회로 배선은 다층 구조의 내부에 형성되는 내층 배선과 외면에 형성되는 외층 배선을 포함한다. 내층 배선과 외층 배선은 다층 구조를 관통하여 서로 연결되며, 제1면의 전극 연결부에도 연결된다.
센서부는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는지에 따라 메인 인쇄회로기판의 제1면 또는 제2면에 선택적으로 실장될 수 있다. 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서는 빛이나 외부 환경에 노출되어야 하므로 제1면에 실장된다. 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없으므로 제2면에 실장된다.
배터리는 제2면에 결합되어 회로 배선에 전기적으로 연결되고, 태양 전지에서 생산된 전력을 저장하도록 이루어진다.
인쇄회로기판은 케이스와 윈도우에 의해 보호될 수 있다. 케이스에는 결합부가 형성될 수 있으며, 결합부는 인쇄회로기판을 케이스의 내부에 고정하도록 이루어진다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 포함하기 때문에 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분히 내열성을 갖는다. 따라서 본 발명의 태양 전지 모듈이 회로 부품과 함께 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정에 의해 메인 인쇄회로기판에 실장되더라도 봉지층의 융해 또는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 봉지층은 모든 광파장 영역에서 폴리머 보호층과 EVA 봉지층의 적층 구조보다 높은 광투과율을 갖기 때문에, 태양 전지로 입사되는 빛의 광량을 향상시킬 수 있으며, 태양 전지의 효율을 개선시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 1) 댐 층과 저점도 봉지층 원료를 이용하거나, 2) 댐 층 없이 고점도 봉지층 원료를 이용하여, 봉지층을 형성할 수 있는 방법을 제공하므로, 이 방법을 이용하면 고온의 표면 실장 기술에 적용 가능한 태양 전지 모듈을 제조할 수 있다. 또한 이렇게 제조된 태양 전지 모듈은 표면 실장 기술을 통해 센서 모듈과 같은 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 융해나 변형 문제 없이 실장될 수 있다.
또한 실리콘을 포함하는 소재로 봉지층을 형성하면, 인쇄회로기판의 양면을 각각 태양 전지와 회로 부품의 실장에 활용할 수 있는 기반이 마련된다. 이에 따라 인쇄회로기판의 제1면에는 태양 전지 등이 실장될 수 있고, 제2면에는 회로 부품이 실장되어 일체형 센서 모듈이 형성될 수 있다.
이것은 폴리머 보호층과 EVA 봉지층을 갖는 태양 전지 모듈에서는 기대할 수 없는 효과로, 상기 폴리머 보호층과 EVA 봉지층을 본 발명의 실리콘 봉지층으로 대체함에 따라 나타나는 유리한 효과다.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 태양 전지 모듈을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 2는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈을 보인 단면도다.
도 3은 제 1 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 4는 제 1 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 5는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈을 보인 단면도다.
도 6은 제 2 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 7은 제 2 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈의 단면도다.
도 8은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층의 파장별 광투과율을 보인 그래프다.
도 9는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 순서도다.
도 10a 내지 도 10g는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다.
도 11a 내지 도 11h는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 12는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 순서도다.
도 13a 내지 도 13e는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다.
도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 15는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법을 보인 순서도다.
도 16a와 도 16b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈의 제 1 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 17은 케이스와 윈도우를 포함하는 센서 모듈의 단면도다.
도 18a와 도 18b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈의 제 2 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 19는 케이스와 윈도우를 포함하는 센서 모듈의 단면도다.
도 20은 센서 모듈을 제조 방법을 보인 순서도다.
도 21a 내지 도 21c는 도 20에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 22는 센서 모듈을 다른 제조 방법을 보인 순서도다.
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 태양 전지 모듈(100)을 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(120)를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하도록 형성되는 모듈을 가리킨다. 모듈이란 기계 또는 시스템 등의 구성단위를 의미하는 것으로 여러 전자 부품이나 기계 부품으로 조립되어 특정 기능을 갖는 독립된 장치를 가리킨다. 따라서 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(120)를 구비하여 빛으로부터 전력을 생산하는 기능을 갖는 독립된 장치를 가리키는 것으로 이해될 수 있다.
태양 전지 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 태양 전지(120), 봉지층(encapsulant layer)(130), 댐 층(140), 출력 단자(151, 152), 및 전극 연결부(160)를 포함한다. 이하에서는 각 구성에 대하여 순서대로 설명한다.
인쇄회로기판은(110)은 태양 전지 모듈(100) 전체를 지지하며, 태양 전지(120)와 전기적으로 연결되도록 이루어진다. 인쇄회로기판(110)은 절연 물질로 형성된다. 태양 전지(120)의 전극부와 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)는 서로 전기적으로 연결되지만, 상기 전극 연결부(160)가 형성되는 영역을 제외한 나머지 영역에서는 절연 물질에 의해 전기적 절연이 이루어진다.
인쇄회로기판(110)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 제1면은 전면 또는 상면으로 명명되고, 제2면은 배면 또는 하면으로 명명될 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 제1면에는 태양 전지(120)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(160)가 노출되고, 제2면에는 태양 전지(120)로부터 집전된 전력을 출력하기 위한 출력 단자(151, 152)가 노출된다. 다만, 도 1b에 도시한 바와 달리 출력 단자(151, 152)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 노출될 수도 있다.
전극 연결부(160)는 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)를 서로 직렬 연결시키도록 이루어진다. 예를 들어 복수의 전극 연결부(162, 163, 164)가 태양 전지들(121, 122, 123, 124) 사이마다 배치되며, 각각의 전극 연결부들(162)(163)(164)은 인접한 두 태양 전지(121과 122)(122와 123)(123과 124)를 서로 전기적으로 연결시킨다. 그리고 전극 연결부(160)는 출력 단자(151, 152)에 전기적으로 연결된다.
태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)에 실장되며, 태양 전지(120)의 전극부(미도시)는 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)와 전기적으로 연결된다. 태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 실장될 수 있으며, 태양 전지(120)는 인쇄회로기판(110)의 제1면에 형성된 전극 연결부(160)를 부분적으로 덮도록 이루어진다. 태양 전지(120)의 전극부와 인쇄회로기판(110)의 전극 연결부(160)의 전기적 연결 구조에 대하여는 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
하나의 태양 전지 모듈(100)에는 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 구비될 수 있다. 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)는 같은 평면 상에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)는 전극 연결부(162, 163, 164)에 의해 서로 직렬로 연결될 수 있다. 도 1a에는 하나의 태양 전지 모듈(100)에 네 개의 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 구비된 것으로 도시되어 있으나, 태양 전지(121, 122, 123, 124)의 수와 배치는 태양 전지 모듈(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다.
태양 전지(120)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 형성된다. 일반적으로 태양 전지(120)는 P형 반도체와 N형 반도체로 이루어지며, 빛을 비추면 전하가 이동하여 전위차가 발생하게 된다.
태양 전지(120)의 수광면(또는 집광면)의 반대면에 각 태양 전지(120)의 두 전극이 모두 형성되는 구조는 백 컨택(back contact) 구조로 명명될 수 있다. 도 1a와 도 1b에 도시된 태양 전지들(121, 122, 123, 124)은 전극 연결부들(162, 163, 164)에 의해 서로 직렬 연결된다는 점에서 각 태양 전지들(121, 122, 123, 124)의 두 전극이 모두 수광면의 반대면에 형성된 것을 알 수 있다. 따라서 도 1a와 도 1b에 도시된 태양 전지들(121, 122, 123, 124)은 백 컨택 구조의 태양 전지로 분류된다.
이와 달리 태양 전지의 수광면과 그 반대면에 각각 하나씩 전극이 형성되는 구조는 일반형 구조로 분류된다. 일반형 구조에서 어느 태양 전지의 전극과 상기 태양 전지에 인접한 다른 태양 전지의 전극(두 전극은 서로 다른 극성을 가짐)은 별도의 전도체에 의해 직렬 연결된다.
봉지층(130)은 태양 전지(120)를 덮도록 형성되어 태양 전지(120)를 외부의 충격이나 수분 등으로부터 보호한다. 태양 전지(121, 122, 123, 124)가 복수로 구비되는 경우 봉지층(130)은 복수의 태양 전지(121, 122, 123, 124)를 모두 덮을 수 있다.
봉지층(130)은 투명하게 형성된다. 태양 전지(120)가 빛을 이용하여 전력을 생산하기 때문에 봉지층(130)의 투명도가 증가할수록 태양 전지(120)로 전달되는 빛의 광량이 증가할 수 있다.
봉지층(130)과 태양 전지(120) 사이에는 봉지층(130)을 태양 전지(120)에 접착시키도록 이루어지는 프라이머 층(미도시)이 형성될 수 있다. 다만 봉지층(130)이 스스로 접착력을 갖는 경우에는 프라이머 층이 없더라도 봉지층(130)이 태양 전지(120)로부터 분리되지 않는다. 따라서 프라이머 층은 태양 전지 모듈(100)의 필수 구성은 아니고, 선택적인 구성이다.
종래의 태양 전지 모듈이 갖는 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 봉지층(130)은 실리콘을 포함하는 소재로 형성된다.
실리콘을 포함하는 소재란 실리콘 외에 다른 물질이 첨가될 수 있는 것을 의미한다. 여기서 다른 물질이란, 예를 들어 태양 전지 모듈(100)의 제조 과정에서 액상 실리콘을 경화시키기 위한 경화제, 태양 전지로 입사되는 자외선을 차단하기 위한 자외선 차단제 및 봉지층에 접착력을 제공하는 접착제 중 적어도 하나를 포함한다. 본 발명에서 경화제, 자외선 차단제 및 접착제의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
실리콘은 폴리머 보호층과 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 접착층에 비해 고내열성을 갖는다. 따라서, 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층(130)을 갖는 태양 전지 모듈(100)은 고온의 표면 실장 기술을 적용하는 공정에서도 열에 의한 봉지층(130)의 융해 또는 변형 문제를 유발하지 않는다. 상기 표면 실장 기술을 적용하는 공정의 온도는 최대 250℃이나, 실리콘은 이 온도에서 충분한 내열성을 갖기 때문이다.
따라서 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층(130)을 갖는 본 발명에 의하면 태양 전지 모듈(100)을 고온의 표면 실장 기술에 적용하여 메인 인쇄회로기판(태양 전지 모듈(100)이 실장될 별도의 구성, 미도시)에 실장하는 것은 물론, 태양 전지 모듈(100)의 인쇄회로기판(110)에 고온의 표면 실장 기술을 적용하여 회로 부품을 실장하는 것이 가능해진다.
본 발명의 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 (120) 위에 실리콘 봉지층(130)으로 이루어진 최외곽층을 갖는다. 종래의 태양 전지 모듈이 봉지층과 보호층을 갖는 것과 달리, 실리콘 봉지층(130)은 보호층의 기능도 갖기 때문에 본 발명의 태양 전지 모듈(100)은 실리콘 봉지층(130) 위에 별도의 보호층을 필요로 하지 않는다.
봉지층과 보호층을 별도로 구비하는 것보다 실리콘 봉지층(130)만으로 이루어진 최외곽층은 더 얇은 두께를 구현할 수 있다. 따라서 본 발명은 종래에 비해 태양 전지(120) 도달하는 빛의 광량을 증가시킬 수 있고, 이로 인해 태양 전지 모듈(100)의 효율 향상을 구현할 수 있다. 이러한 효과는 실리콘 봉지층(130)의 광투과율과 관련된 것으로, 도 8의 그래프를 참조하여 후술한다.
봉지층(130)은 200~1,000㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 봉지층(130)의 두께가 200㎛보다 얇으면 태양 전지(120)를 충분히 보호하기 어렵기 때문에, 태양 전지(120)를 보호하기 위해서는 봉지층(130)의 두께가 200㎛ 이상인 것이 바람직하다. 반대로 봉지층(130)의 두께가 1,000㎛를 초과하게 되면 광투과율이 떨어져 태양 전지 모듈(100)의 효율이 낮아질 우려가 있다. 따라서 봉지층(130)의 두께는 1,000㎛를 넘지 않는 것이 바람직하다.
댐 층(140)은 인쇄회로기판(110)의 일면에 결합된다. 인쇄회로기판(110)의 일면은 태양 전지(120)와 봉지층(130)이 형성되는 면을 가리킨다. 앞서 인쇄회로기판(110)의 양면을 제1면과 제2면으로 구분하고, 태양 전지(120)와 봉지층(130)이 상기 제1면에 형성되는 것으로 설명한 바 있다. 이러한 설명에 따르면 댐 층(140)은 인쇄회로기판(110)의 제1면에 결합된다.
댐 층(140)은 봉지층(130)의 테두리에 형성된다. 댐 층(140)은 봉지층(130)의 테두리를 지지하며, 태양 전지(120)와 봉지층(130)의 테두리를 보호한다.
댐 층(140)은 본래 태양 전지 모듈(100)의 제조 과정에서 액상의 봉지층 원료가 인쇄회로기판(110)의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서 액상의 봉지층 원료가 충분히 높은 점도를 갖는 경우에는 댐 층(140)을 필요로 하지 않으며, 이러한 경우 댐 층(140)은 필수 구성이 아니라 선택적 구성이 될 수 있다.
이하에서는 태양 전지 모듈의 여러 구조들을 설명한다. 도 2 내지 도 7에 도시된 태양 전지 모듈의 단면도는 도 1의 라인 A-A를 따라 태양 전지 모듈을 자르고 일측에서 바라본 단면도에 해당한다.
도 2는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200)을 보인 단면도다.
인쇄회로기판(210)은 전극 연결부(260)를 구비하고, 전극 연결부(260)는 인쇄회로기판(210)의 제1면에 노출된다. 전극 연결부(260)는 서로 이격되게 배치되며, 태양 전지들(221, 222, 223, 224)을 직렬로 연결 시키도록 이루어진다. 각각의 태양 전지들(221)(222)(223)(224)은 서로 다른 극성의 두 전극(221a, 221b) (222a, 222b) (223a, 223b) (224a, 224b)을 구비한다.
도 2를 참조하면 태양 전지 모듈(200)이 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 포함하는 경우에는 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 직렬 연결시키기 위해 다섯 개의 전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)이 형성되고, 그 중 세 개의 전극 연결부들(262, 263, 264)는 각각 두 태양 전지 사이(221과 222 사이, 222과 223 사이, 223과 224)마다 배치된다. 설명의 편의를 위해 네 개의 태양 전지(221, 222, 223, 224)는 각각 좌측에서부터 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지(221)(222)(223)(224)로 명명하고, 다섯 개의 전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)은 각각 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부(261)(262)(263)(264)(265)로 명명한다.
제1 태양 전지(221)는 음극(221a)과 양극(221b)으로 이루어지는 전극부(221a, 221b)를 구비하고, 상기 음극(221a)과 양극(221b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제1 태양 전지(221)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(221a)은 제1 전극 연결부(261)에 연결되고, 양극(221b)은 제2 전극 연결부(262)에 연결된다.
제2 태양 전지(222)는 음극(222a)과 양극(222b)으로 이루어지는 전극부(222a, 222b)를 구비하고, 상기 음극(222a)과 양극(222b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제2 태양 전지(222)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(222a)은 제2 전극 연결부(262)에 연결되고, 양극(222b)은 제3 전극 연결부(263)에 연결된다.
제3 태양 전지(223)는 음극(223a)과 양극(223b)으로 이루어지는 전극부(223a, 223b)를 구비하고, 상기 음극(223a)과 양극(223b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제3 태양 전지(223)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(223a)은 제3 전극 연결부(263)에 연결되고, 양극(223b)은 제4 전극 연결부(264)에 연결된다.
제4 태양 전지(224)는 음극(224a)과 양극(224b)으로 이루어지는 전극부(224a, 224b)를 구비하고, 상기 음극(224a)과 양극(224b)은 수광면의 반대면에 서로 이격되게 배치된다. 제4 태양 전지(224)가 인쇄회로기판(210)에 실장되면, 음극(224a)은 제4 전극 연결부(264)에 연결되고, 양극(224b)은 제5 전극 연결부(265)에 연결된다.
전극 연결부들(261, 262, 263, 264, 265)과 인쇄회로기판(210)의 제2면에 형성된 출력 단자들(251, 252) 서로 전기적으로 연결된다. 인쇄회로기판(210)에는 스루홀(through hole) 또는 비아홀(via hole) 등의 구조가 형성될 수 있으며,양 끝의 전극 연결부(261, 265)는 상기 스루홀 또는 비아홀을 통과하는 배선에 의해 출력 단자들(251, 252)에 연결된다. 예를 들어 제1 전극 연결부(261)는 일 측의 출력 단자(251)에 연결되고, 제5 전극 연결부(265)는 타 측의 출력 단자(252)에 연결된다. 전극 연결부를 제외한 배선은 인쇄회로기판(210)의 내부에 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(210)의 제1면에는 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224)가 실장되고, 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224) 위에는 상기 복수의 태양 전지(221, 222, 223, 224)를 보호하도록 이루어지는 봉지층(230)이 형성된다. 도 2에 도시된 봉지층(230)의 상면은 평면 구조를 갖는다.
태양 전지(220)와 봉지층(230) 사이에는 접착력 강화를 위한 프라이머 층(280)이 형성될 수 있다. 프라이머 층(280)은 봉지층(230)을 태양 전지(220)에 접착시키도록 이루어진다. 다만 앞서 설명한 것처럼 프라이머 층(280)은 태양 전지 모듈(200)의 필수 구성은 아니다.
인쇄회로기판(210) 상의 테두리에는 댐 층(240)이 형성된다.댐 층(240)은 봉지층(230)의 측면보다 높은 높이를 가져 봉지층의 영역을 정의할 수 있다. 태양 전지 모듈(200)의 외곽 경계는 댐 층(240)에 의해 형성될 수 있다.
도 3은 제 1 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈(300)의 단면도다.
도 3에 도시된 태양 전지 모듈(300)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(330)의 구조가 다소 다르다. 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)의 봉지층(230)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 3에 도시된 태양 전지 모듈(300)의 봉지층(330)은 부분적으로 요철을 갖는다.
봉지층(330)의 요철은 각 태양 전지(321, 322, 323, 324)의 테두리에 형성된다. 예를 들어 태양 전지(320)의 좌측 단부와 우측 단부, 두 태양 전지들 사이마다(321와 322 사이, 322와 323 사이, 323과 324 사이) 요철이 형성될 수 있다.
봉지층(330)이 요철을 가지게 되면 봉지층(330)의 두께가 평면 봉지층(230, 도 2 참조)에 비해 더욱 얇아지게 되므로, 봉지층(330)의 광투과율이 증가하게 되는 효과가 있다. 이에 따라 태양 전지(320)로 입사되는 광량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고, 태양 전지 모듈(300)의 효율이 증가하게 된다.
도 3에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 3에서 미설명된 도면부호 310은 인쇄회로기판, 321 내지 324는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 340은 댐 층, 351과 352는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 360은 전극 연결부, 361 내지 365는 각각 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 380은 프라이머 층을 가리킨다.
도 4는 제 1 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈(400)의 단면도다.
도 4에 도시된 태양 전지 모듈(400)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(430)의 구조가 다소 다르다. 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)의 봉지층(230)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 4에 도시된 태양 전지 모듈(400)의 봉지층(430)은 평면 구조가 아니라 부분적으로 돔(dome)과 같은 둥근 모양을 갖는다.
봉지층(430)의 두께는 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 가운데를 바라보는 위치에서 가장 두껍고 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝으로 갈수록 얇아진다. 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝과 두 태양 전지 사이(421과 422 사이, 422와 423 사이, 423과 424 사이)에서 봉지층(430)의 두께는 가장 얇다.
봉지층(430)의 두께가 두꺼워지면 봉지층(430)의 광투과율은 다소 떨어질 수 있으나, 물리적 외력으로부터 태양 전지(420)를 더욱 안전하게 보호할 수 있다. 태양 전지(420)에 가해지는 물리적 외력은 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝보다는 주로 가운데 부분에 집중될 가능성이 높다. 따라서 봉지층(430)의 두께가 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 가운데를 바라보는 위치에서 두꺼우면 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)를 충분히 보호할 수 있다. 또한 각 태양 전지(421, 422, 423, 424)의 좌우 끝에서 봉지층(430)의 두께가 얇아지면 광투과율 저하를 다소 억제할 수 있다.
도 4에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 4에서 미설명된 도면부호 410은 인쇄회로기판, 421 내지 424는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 440은 댐 층, 451과 452는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 460은 전극 연결부, 461 내지 465는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 480은 프라이머 층을 가리킨다.
도 5는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500)을 보인 단면도다.
도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)을 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나, 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)은 댐 층(240, 340, 440, 도 2 내지 도 4 참조)을 갖지 않는다. 댐 층은 본래 액상의 봉지층 원료를 경화시켜 봉지층을 형성하는 과정에서 상기 봉지층 원료가 인쇄회로기판의 바깥으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.
만일 액상의 봉지층 원료가 충분히 높은 점도를 갖는다면 인쇄회로기판(510)의 바깥으로 흐르지 않을 수 있다. 따라서 충분히 높은 점도를 갖는 봉지층 원료로 봉지층(530)을 형성하는 경우에는 댐 층 없이 태양 전지 모듈(500)에 제조될 수 있다. 충분히 높은 점도에 대하여는 후술한다.
봉지층(530)의 테두리에서 댐 층이 없어짐에 따라 동일한 면적의 태양 전지(521, 522, 523, 524)를 갖더라도 태양 전지 모듈(500)의 크기는 작아질 수 있다. 이를테면 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈(200)보다 댐 층(240)의 폭 만큼 작다.
태양 전지 모듈(500)의 효율은 태양 전지 모듈(500)의 전체 크기를 기준으로 판단한다. 따라서 동일한 면적의 태양 전지(521, 522, 523, 524)를 갖는다면 태양 전지 모듈(500)의 크기가 작을수록 높은 효율을 갖는다. 따라서 댐 층의 폭 만큼 태양 전지 모듈(500)의 크기가 작아지게 되면 그 비율만큼 태양 전지 모듈(500)의 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 5에서 미설명된 구성은 도 2의 설명을 참조한다. 도 5에서 미설명된 도면부호 521 내지 524는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 551과 552는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 560은 전극 연결부, 561 내지 565는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 580은 프라이머 층을 가리킨다.
도 6은 제 2 실시예의 변형례를 보인 태양 전지 모듈(600)의 단면도다.
도 6에 도시된 태양 전지 모듈(600)을 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(630)의 구조가 다소 다르다. 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)의 봉지층(530)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 6에 도시된 태양 전지 모듈(600)의 봉지층(630)은 전체적으로는 부분적으로 요철을 갖는다.
봉지층(630)의 요철은 각 태양 전지(621, 622, 623, 624)의 테두리에 형성된다. 예를 들어 각 태양 전지(621, 622, 623, 624)의 좌측 단부와 우측 단부, 두 태양 전지 사이(621과 622 사이, 622와 623 사이, 623과 624 사이)에 요철이 형성될 수 있다.
봉지층(630)이 요철을 가지게 되면 봉지층(630)의 두께가 평면 봉지층(630)에 비해 더욱 얇아지게 되므로, 봉지층(630)의 광투과율이 증가하게 되는 효과가 있다. 이에 따라 태양 전지(620)로 입사되는 광량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고, 태양 전지 모듈(600)의 효율이 증가하게 된다.
도 6에서 미설명된 구성은 도 5의 설명을 참조한다. 도 6에서 미설명된 도면부호 610은 인쇄회로기판, 621 내지 624는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 651과 652는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 660은 전극 연결부, 661 내지 665는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 680은 프라이머 층을 가리킨다.
도 7은 제 2 실시예의 다른 변형례를 보인 태양 전지 모듈(700)의 단면도다.
도 7에 도시된 태양 전지 모듈(700)을 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)과 비교하면, 나머지 구조는 동일하나 봉지층(730)의 구조가 다소 다르다. 도 5에 도시된 태양 전지 모듈(500)의 봉지층(530)이 평면 구조를 갖는 것과 달리, 도 7에 도시된 태양 전지 모듈(700)의 봉지층(730)은 평면 구조가 아니라 부분적으로 돔(dome)과 같은 둥근 모양을 갖는다.
봉지층(730)의 두께는 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 가운데를 바라보는 위치에서 가장 두껍고 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 좌우 끝으로 갈수록 얇아진다. 각 태양 전지(721, 722, 723, 724)의 좌우 끝과 두 태양 전지 사이(721과 722 사이, 722와 723 사이, 723과 724 사이)에서 봉지층(730)의 두께는 가장 얇다.
봉지층(730)의 두께가 두꺼운 영역에서 봉지층(730)의 광투과율은 다소 떨어질 수 있으나, 물리적 외력으로부터 태양 전지를 더욱 안전하게 보호할 수 있다.
도 7에서 미설명된 구성은 도 5의 설명을 참조한다. 도 7에서 미설명된 도면부호 710은 인쇄회로기판, 721 내지 724는 제1 태양 전지 내지 제4 태양 전지, 751과 752는 출력 단자들을 가리킨다. 또한 760은 전극 연결부, 761 내지 765는 제1 전극 연결부 내지 제5 전극 연결부, 780은 프라이머 층을 가리킨다.
도 8은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층의 파장별 광투과율을 보인 그래프다.
그래프의 가로축은 태양 전지에 입사되는 빛의 파장(nm)을 가리키고, 그래프의 세로축은 봉지층의 광투과율(%)을 가리킨다.
태양 전지 모듈은 태양 전지에 입사되는 빛을 이용하여 전력을 생산하도록 이루어진다. 따라서 태양 전지를 덮고 있는 봉지층의 광투과율이 높을수록 태양 전지 모듈의 효율이 높다. 다만 자외선은 가시광선이나 적외선에 비해 강한 에너지를 가지므로, 태양 전지의 손상을 유발할 수 있다. 이러한 이유로 인해 앞서 봉지층이 자외선 차단제를 포함할 수 있음을 설명한 바 있다.
도 8에 도시된 그래프를 참조하면 빛의 파장이 길어질수록 봉지층의 광투과율이 점차 증가하다가 약 600nm의 파장부터는 광투과율이 비교적 일정하다.
실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80% 이상의 광투과율을 가지며, 더욱 엄격하게는 85% 이상의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 300nm의 파장을 갖는 빛에 대해 80%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91~93%의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 350nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 93~94%의 광투과율을 갖는다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 400~780nm의 파장을 갖는 빛에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.
또한, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 가시광선에 대해 91~94%의 광투과율을 갖는다. 눈으로 빛을 느낄 수 있는 파장의 범위는 사람마다 다소 차이가 있으므로 가시광선의 범위를 명확하게 설정하기는 어려우나, 약 380~800nm의 파장을 갖는 빛이 가시광선에 해당한다. 폴리머 보호층과 EVA 접착층이 가시광선에 대해 91%보다 낮은 광투과율을 갖는 것과 비교하면, 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층의 광투과율이 높다.
이러한 결과를 정리하면 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층은 모든 파장에서 폴리머 보호층과 EVA 접착층에 비해 높은 광투과율을 갖는다. 따라서 봉지층은 폴리머 보호층과 EVA 접착층보다 태양 전지로 입사되는 빛의 광량을 증가시킬 수 있으므로, 종래에 비해 높은 효율의 태양 전지 모듈을 구현할 수 있다.
이하에서는 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제조방법을 설명한다.
도 9는 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400, 도 2 내지 도 4 참조)을 제조하는 과정을 보인 순서도다. 도 10a 내지 도 10g는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다. 도 11a 내지 도 11h는 도 9에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10g에는 다수의 태양 전지 모듈이 제조되는 과정이 도시되어 있고, 도 11a 내지 도 11h에는 다수의 태양 전지 모듈 중 하나가 제조되는 과정이 도시되어 있다.
도 9를 참조하면 먼저 태양 전지 모듈을 제조하기 위해 먼저 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비한다(S110). 도 10a와 도 11a가 도 9의 S110 단계에 해당한다.
도 10a를 참조하면 인쇄회로기판(810)은 다수의 영역으로 구분되며, 각각의 영역에는 전극 연결부(860)가 형성된다. 전극 연결부(860)는 솔더 처리되어 있을 수 있을 수 있다. 전극 연결부(860)를 제외한 나머지 배선은 인쇄회로기판(810)의 내부에 형성될 수도 있다.
전극 연결부(860)는 제1 전극 연결부(861) 내지 제5 전극 연결부(865)를 포함한다. 제1 전극 연결부(861) 내지 제5 전극 연결부(865)는 서로 이격되게 배치된다. 전극 연결부들(861, 862, 863, 864, 865)의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다.
도 10a에는 인쇄회로기판(810)의 제1면이 도시되어 있으며, 인쇄회로기판(810)의 제2면은 도 11a에서 알 수 있다. 도 11a를 참조하면 인쇄회로기판(810)의 제1면으로 전극 연결부(860)가 노출되고, 인쇄회로기판(810)의 제2면에 출력 단자들(851, 852)이 형성된다. 출력 단자들(851, 852)은 도 11a에 도시된 바와 같이 제2면의 일 측과 타 측에 각각 형성될 수 있다. 또한 출력 단자들(851, 852)은 도면과 달리 제2면의 일 측에 나란히 형성될 수도 있고, 제1면에 모두 형성되거나, 제1면과 제2면에 각각 형성될 수도 있다.
다시 도 9를 참조하면, 인쇄회로기판의 일면에 댐 층을 형성한다(S120). 인쇄회로기판의 일면이란 태양 전지가 실장될 제1면을 의미한다. 도 10b, 도 10c 및 도 11b가 도 9의 S120 단계에 해당한다.
도 10b를 참조하면 댐 층은 단위 격자 집합체(840')를 인쇄회로기판(810)의 제1면에 부착하여 형성된다. 단위 격자 집합체(840')의 크기는 인쇄회로기판(810)에 대응되는 크기를 가지며, 각각의 단위 격자들은 태양 전지 모듈의 단위 크기에 대응되는 크기를 갖는다. 각 단위 격자들에는 구멍이 형성되고, 각 단위 격자들은 구멍의 테두리를 형성한다. 그리고 다수의 단위 격자들이 모여 하나의 집합체(840')를 형성한다.
도 10c는 도 10b의 변형례다. 도 10c를 참조하면 단위 격자 집합체(840")의 단위 격자들은 인쇄회로기판(810)에 실장될 각각의 태양 전지들을 감쌀 수 있는 크기로 형성된다. 각각의 단위 격자는 태양 전지 테두리마다 형성된다. 각각의 태양 전지들 사이에는 단위 격자 집합체(840")에 의해 경계가 형성된다.
상기 단위 격자 집합체(840', 840")는 접착제에 의해 인쇄회로기판(810)에 부착(bonding)될 수 있다.
상기 단위 격자 집합체(840', 840")는 인쇄회로기판(810)과 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어 단위 격자 집합체(840', 840")와 인쇄회로기판(810)은 FR4(FR: Frame Retadent)라는 글라스 에폭시(glass epoxy)로 이루어질 수 있다. 그 외에 단위 격자 집합체(840', 840")는 세라믹, 메탈 등 여러 소재 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
도 11b를 참조하면 인쇄회로기판(810)의 제1면에 단위 격자 집합체가 부착됨에 따라 댐 층(840)이 형성된다. 단위 격자는 인쇄회로기판(810)의 테두리에 형성된다.
단위 격자에는 구멍이 형성되므로 단위 격자를 통해 태양 전지가 실장될 인쇄회로기판(810)의 제1면이 부분적으로 노출된다. 단위 격자를 통해 노출되는 영역은 인쇄회로기판(810)의 노출 영역으로 명명될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면 단위 격자들을 통해 노출되는 인쇄회로기판의 노출 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장한다(S130). 태양 전지는 인쇄회로기판의 제1면에 실장되며, 태양 전지의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 10d와 도 11c가 도 9의 S130 단계에 해당한다.
도 10d를 참조하면 단위 격자들을 통해 노출되는 인쇄회로기판(810)의 노출 영역마다 네 개의 태양 전지(821, 822, 823, 824)가 실장된다. 도 11c를 참조하면 각각의 태양 전지들(821, 822, 823, 824)은 서로 이격되게 배치된다. 인쇄회로기판(810)에 형성되는 전극 연결부(860)와 태양 전지(820)의 전극부(821a, 821b, 822a, 822b, 823a, 823b, 824a, 824b)는 물리적으로 접촉되어 서로 전기적으로 연결된다. 댐 층(840)을 형성하는 단계와 태양 전지(820)를 실장하는 단계의 순서는 서로 바뀔 수 있다.
다시 도 9를 참조하면 태양 전지 위에 프라이머 층을 형성한다(S140). 프라이머 층은 봉지층을 태양 전지에 접착하기 위한 것이다. 도 11d가 도 9의 S140 단계에 해당한다.
도 11d를 참조하면 태양 전지들(821, 822, 823, 824) 위에 프라이머 층(880)이 형성된다. 프라이머 층(880)을 형성하는 단계(S140)는 태양 전지들(821, 822, 823, 824) 위에 프라이머 원료를 스프레이 하고 열경화하도록 이루어진다. 프라이머 원료의 열경화는 프라이머 원료를 90~110에서 20~40분 동안 열처리하도록 이루어진다.
다만, 태양 전지 모듈에서 프라이머 층(880)은 필수적 구성이 아니므로, 프라이머 층을 형성하는 단계(S140) 또한 태양 전지 모듈의 제조방법에서 필수적인 단계는 아니다. 따라서 프라이머 층을 형성하는 단계(S140)를 생략하고, 태양 전지를 실장하는 단계(S130) 이후에 바로 봉지층 원료를 디스펜싱하는 단계(S150)가 이어질 수 있다.
다시 도 9를 참조하면 태양 전지를 실장하는 단계(S130) 이후 혹은 프라이머 층을 형성하는 단계(S140) 이후에 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱 한다(S150). 프라이머 층이 없으면 봉지층 원료는 태양 전지 위에 디스펜싱 되고, 프라이머 층이 있으면 봉지층 원료는 프라이머 층 위에 디스펜싱 된다. 도 10e, 도 11e, 도 11f 및 도 11g가 도 9의 S150 단계에 해당한다.
액상의 봉지층 원료(830')는 실리콘을 포함하며, 추가적으로 경화제, 자외선 차단제, 접착제를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 10e를 참조하면 A 디스펜서로부터 액상의 실리콘과 자외선 차단제가 디스펜싱되고, B 디스펜서로부터 경화제가 디스펜싱되도록 이루어질 수 있다. 만일 액상의 봉지층 원료(830')가 접착제를 포함하는 경우 봉지층은 프라이머 층(880) 없이도 태양 전지(820)에 접착될 수 있다. 액상의 봉지층 원료(830')는 인쇄회로기판(810)의 노출 영역마다 디스펜싱 된다.
도 11e를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(830')는 태양 전지(820) 혹은 프라이머 층(880) 위에 평평하게 디스펜싱 될 수 있다. 봉지층 원료(830')가 평평하게 디스펜싱 되면 봉지층의 두께가 균일하게 형성될 수 있다. 봉지층의 두께가 균일하지 않으면 봉지층이 부분적으로 낮은 광투과율을 갖게될 우려가 있다. 봉지층 원료(830')가 평평하게 디스펜싱 되기 위해서는 충분한 퍼짐성을 가져야 하며, 액상의 봉지층 원료(830')는 충분한 퍼짐성을 갖도록 10 Pa·s 이하의 저점도를 가질 수 있다.
액상의 봉지층 원료(830')가 10 Pa·s 이하의 점도를 가지면 인쇄회로기판(810)의 바깥으로 흐를 우려가 있다. 그러나 인쇄회로기판(810)에 미리 형성되어 있는 댐 층(840)이 봉지층 원료(830')의 흐름을 차단한다. 따라서 봉지층 원료(830')가 인쇄회로기판(810)의 바깥으로 흐르는 것이 댐 층(840)이 의해 방지될 수 있다.
도 11f와 도 11g는 도 11e의 변형례다. 도 11f를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(830")는 가운데 부분에서 가장 두꺼운 두께를 갖고, 양 단부로 갈수록 얇은 두께를 갖도록 디스펜싱 될 수 있다. 가운데 부분이란 제2 태양 전지(822)와 제3 태양 전지(823) 사이를 마주보는 위치에 해당하며, 양 단부란 제1 태양 전지(821)의 좌측과 제4 태양 전지(824)의 우측을 가리킨다. 봉지층 원료(830")가 디스펭싱 되는 형태는 봉지층 원료(830")의 점도 조절을 통해 달라질 수 있다.
도 11g를 참조하면, 댐 층(840)의 단위 격자가 각 태양 전지(821)(822)(823)(824)의 테두리마다 형성되고, 봉지층 원료(830''')는 각각의 태양 전지(821)(822)(823)(824) 위마다 디스펜싱 될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면 액상의 봉지층 원료를 열경화하여 봉지층을 형성한다(S160). 도 10f가 도 9의 S160 단계에 해당한다.
도 10f를 참조하면 액상의 봉지층 원료(830')에 열(Q)을 가해 경화하는 과정이 도시되어 있다. 액상의 봉지층 원료(830')를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료(830')에 포함된 실리콘에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 130~170에서 30~150분 동안 봉지층 원료(830')를 열처리하면 봉지층 원료(830')가 경화되어 봉지층(830, 도 10f 참조)이 형성된다. 봉지층(830)까지 형성되면 태양 전지 모듈 집합체가 형성된다.
다시 도 9를 참조하면 S110 내지 S160 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅한다(S170). 단위 격자가 태양 전지 모듈(100)에 대응되는 크기를 가지므로, 단위 격자를 경계로 태양 전지 모듈 집합체를 커팅하면 태양 전지 모듈 집합체가 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅될 수 있다. 도 10f에 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈(800)의 단위 크기로 커팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 11h에는 단위 크기로 커팅된 태양 전지 모듈(800)이 도시되어 있다.
도 12는 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700, 도 5 내지 도 7 참조)을 제조하는 과정을 보인 순서도다. 도 13a 내지 도 13e는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 개념도들이다. 도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법대로 태양 전지 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13f에는 다수의 태양 전지 모듈이 제조되는 과정이 도시되어 있고, 도 14a 내지 도 14f에는 다수의 태양 전지 모듈 중 하나가 제조되는 과정이 도시되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700)은 댐 층(240, 340, 440, 도 2 내지 도 4 참조)을 포함하지 않는다. 따라서 제 2 실시예의 태양 전지 모듈(500, 600, 700)을 제조하는 방법은 댐 층(240, 340, 440)을 형성하는 단계를 포함하지 않는다는 점에서 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400)을 제조하는 방법과 구분된다. 따라서 제 1 실시예의 태양 전지 모듈(200, 300, 400)을 제조하는 방법과 중복되는 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음하고 여기서는 반복 설명을 생략한다.
도 12를 참조하면 먼저 태양 전지 모듈을 제조하기 위해 먼저 전극 연결부를 구비하는 인쇄회로기판을 준비한다(S210). 도 13a와 도 14a가 도 12의 S210 단계에 해당한다.
도 13a를 참조하면 인쇄회로기판(910)은 다수의 영역으로 구분되며, 각각의 영역에는 전극 연결부(960)가 형성된다. 전극 연결부(960)는 솔더 처리되어 있을 수 있을 수 있다. 전극 연결부(960)를 제외한 나머지 배선은 인쇄회로기판(910)의 내부에 형성될 수도 있다.
전극 연결부(960)는 제1 전극 연결부(961) 내지 제5 전극 연결부(965)를 포함한다. 제1 전극 연결부(961) 내지 제5 전극 연결부(965)는 서로 이격되게 배치된다. 전극 연결부들(961, 962, 963, 964, 965)의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다.
도 13a에는 인쇄회로기판(910)의 제1면이 도시되어 있으며, 인쇄회로기판(910)의 제2면은 도 14a에서 알 수 있다. 도 14a를 참조하면 인쇄회로기판(910)의 제1면으로 전극 연결부(960)가 노출되고, 인쇄회로기판(910)의 제2면에 출력 단자들(951, 952)이 형성된다. 출력 단자들(951, 952)은 도 14a에 도시된 바와 같이 제2면의 일 측과 타 측에 각각 형성될 수 있다. 또한 출력 단자들(951, 952)은 도면과 달리 제2면의 일 측에 나란히 형성될 수도 있고, 제1면에 모두 형성되거나, 제1면과 제2면에 각각 형성될 수도 있다.
다시 도 12를 참조하면 인쇄회로기판을 태양 전지 모듈의 단위 크기를 갖는 다수의 영역으로 구분하여 각 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장한다(S230). 태양 전지는 인쇄회로기판의 제1면에 실장되며, 태양 전지의 수는 태양 전지 모듈의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 13b와 도 14b가 도 12의 S230 단계에 해당한다.
도 13b를 참조하면 인쇄회로기판(910)의 각 영역마다 네 개의 태양 전지(921, 922, 923, 924)가 실장된다. 도 14b를 참조하면 각각의 태양 전지들(921, 922, 923, 924)은 서로 이격되게 배치되며, 인쇄회로기판(910)의 제1면에 형성된 전극 연결부(860)와 물리적 및 전기적으로 연결된다.전극 연결부(860)는 솔더 처리 되어 있어, 인쇄회로기판(810) 위에 태양 전지(820)를 올려 놓고 가열하면 태양 전지(820)는 전극 연결부(860)에 접합되게 된다. 다만 태양 전지(820)를 인쇄회로기판(810)에 실장하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니고 솔더 페이스트를 이용하거나 납땜 등에 의해 태양 전지(820)의 실장이 이루어질 수도 있다.
다시 도 12를 참조하면 태양 전지 위에 프라이머 층을 형성한다(S240). 프라이머 층은 봉지층을 태양 전지에 접착하기 위한 것이다. 도 14c가 도 12의 S240 단계에 해당한다.
도 14c를 참조하면 태양 전지(920) 위에 프라이머 층(980)이 형성된다. 프라이머 층을 형성하는 단계는 태양 전지(920) 위에 프라이머 원료를 배치하고 열경화하도록 이루어진다. 프라이머 원료의 열경화는 프라이머 원료를 90~110에서 20~40분 동안 열처리하도록 이루어진다.
다만, 태양 전지 모듈에서 프라이머 층(980)은 필수적 구성이 아니므로, 프라이머 층(980)을 형성하는 단계(S240) 또한 태양 전지 모듈의 제조방법에서 필수적인 단계는 아니다. 따라서 프라이머 층을 형성하는 단계(S240)를 생략하고, 태양 전지를 실장하는 단계(S230) 이후에 바로 봉지층 원료를 디스펜싱하는 단계(S250)가 이어질 수 있다.
다시 도 12를 참조하면 태양 전지를 실장하는 단계(S230) 이후 혹은 프라이머 층을 형성하는 단계(S240) 이후에 액상의 봉지층 원료를 디스펜싱 한다(S250). 프라이머 층이 없으면 봉지층 원료는 태양 전지 위에 디스펜싱 되고, 프라이머 층이 있으면 봉지층 원료는 프라이머 층 위에 디스펜싱 된다. 도 13c, 도 14d, 도 14e가 도 12의 S250 단계에 해당한다.
액상의 봉지층 원료(930')는 실리콘 소재를 포함하며, 추가적으로 경화제, 자외선 차단제 및 접착제를 포함할 수 있다. 도 13c를 참조하면 A 디스펜서로부터 액상의 실리콘 소재와 자외선 차단제가 디스펜싱되고, B 디스펜서로부터 경화제가 디스펜싱되도록 이루어질 수 있다. 인쇄회로기판(910)의 각 영역의 경계마다 또는 각각의 태양 전지들(821, 822, 823, 824)마다 봉지층 원료(930')의 경계가 형성될 수 있다.
도 14d를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(930')는 태양 전지(920) 위에 혹은 프라이머 층(980) 위에 예각의 접촉각을 갖는 액적을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 봉지층 원료(930')는 충분히 높은 점도를 가져야 한다.그래야 댐 층이 없더라도 인쇄회로기판(910)의 바깥으로 봉지층 원료(930')가 흐르지 않기 때문이다. 이를 위해 액상의 봉지층 원료는 40 Pa·s 이상의 고점도를 갖는 것이 바람직하다.
봉지층 원료(930')가 충분한 고점도를 가짐에 따라 태양 전지 모듈의 제조방법에서 댐 층을 형성하는 단계(S120, 도 9 참조)가 생략될 수 있다. 이에 따라 공정의 수를 줄일 수 있고, 제조방법의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 태양 전지 모듈의 효율도 향상시킬 수 있다. 태양 전지 모듈의 효율 향상에 대하여는 앞서 설명한 바 있다.
도 14e는 도 14d의 변형례다. 도 14e를 참조하면, 액상의 봉지층 원료(930")는 각 태양 전지(921)(922)(923)(924)의 가운도 부분을 마주보는 위치에서 가장 두꺼운 두께를 갖고, 각 태양 전지(921)(922)(923)(924)의 양 단부로 갈수록 얇은 두께를 갖도록 디스펜싱 될 수 있다. 봉지층 원료(930")가 디스펭싱 되는 형태는 봉지층 원료(930")의 점도 조절을 통해 달라질 수 있다.다시 도 12를 참조하면 액상의 봉지층 원료를 열경화하여 봉지층을 형성한다(S260). 도 13d가 도 12의 S260 단계에 해당한다.
도 13d를 참조하면 액상의 봉지층 원료(930')에 열(Q)을 가해 경화하는 과정이 도시되어 있다. 액상의 봉지층 원료(930')를 열경화시키는 조건은 봉지층 원료(930')에 포함된 실리콘에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 130~170에서 30~150분 동안 봉지층 원료(930')를 열처리하면 봉지층 원료(930')가 경화되어 봉지층(930, 도 13e 참조)이 형성된다. 봉지층(930)까지 형성되면 태양 전지 모듈 집합체가 형성된다.
다시 도 12를 참조하면 S210 내지 S260 단계에 의해 형성된 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅한다(S270). 도 13e에 태양 전지 모듈 집합체를 태양 전지 모듈의 단위 크기로 커팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 14f에는 단위 크기로 커팅된 태양 전지 모듈(900)이 도시되어 있다.
이상에서 설명된 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)은 전자 기기에 전력을 공급하는 용도로 이용될 수 있다. 이하에서는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 15는 태양 전지 모듈을 구비하는 전자 기기의 제조 방법을 보인 순서도다.
먼저 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층을 구비하는 태양 전지 모듈 제조한다(S1100). 태양 전지 모듈의 제조 방법은 앞서 도 9 내지 도 14f와 관련된 설명을 참조하며, 상기 태양 전지 모듈의 제조 방법에 의해 제조되는 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)은 앞서 도 1 내지 도 8과 관련된 설명을 참조한다.
다음으로 노(furnace)에서 열을 가하며 부품을 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장하는 표면 실장 기술(SMT)을 통해 태양 전지 모듈을 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장한다(S1200). 표면 실장 기술에 의해 태양 전지 모듈에 가해지는 온도는 약 200~250이며, 상기 표면 실장 기술은 자동화 공정으로 이루어진다.
자동화 장비가 태양 전지 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)과 각종 소자 또는 각종 회로들을 메인 인쇄회로기판에 올리고, 노를 통과시키면서 열을 가하면, 태양 전지 모듈과 각종 소자 또는 각종 회로들이 메인 인쇄회로기판에 접착된다.
본 발명의 태양 전지 모듈은 실리콘을 포함하는 소재로 형성되는 봉지층을 구비하며, 실리콘은 표면 실장 기술을 적용하는 공정의 온도에서도 충분한 내열성을 갖는다. 따라서 고온의 표면 실장 기술을 통해 태양 전지 모듈을 메인 인쇄회로기판에 실장하더라도, 봉지층의 융해 또는 변형의 문제가 없다.
이하에서는 태양 전지 모듈의 일 예로 센서 모듈에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 센서 모듈은 태양 전지를 포함하며, 상기 태양 전지로부터 생산된 전력을 이용하여 작동한다.
도 16a와 도 16b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈(1000)의 제 1 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010), 태양 전지(1020), 회로 부품(1300), 센서부(1400) 및 배터리(1500)을 포함한다.
인쇄회로기판(1010)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 도 16a에 제1면이 도시되어 있으며, 도 16b에 제2면이 도시되어 있다. 제1면은 상면 또는 전면으로 명명되고, 제2면은 하면 또는 배면으로 명명될 수 있다.
인쇄회로기판(1010)은 제1면에 전극 연결부(1060)을 구비한다. 각각의 전극 연결부들(1062, 1063, 1064)은 서로 이격되게 배치되고 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장되는 태양 전지들(1021, 1022, 1023, 1024)을 직렬로 연결시키도록 이루어진다.
인쇄회로기판(1010)은 제2면에 회로 배선(1011)을 구비한다. 회로 배선(1011)은 인쇄회로기판(1010)에 실장되는 전자 부품들을 전기적으로 연결시키는 구성으로, 상기 전자 부품들은 센서부(1400)의 각종 센서, 회로 부품(1300) 및 배터리(1500)를 의미한다.
전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)은 인쇄회로기판(1010) 내부에 형성되는 배선(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(1010)의 내부에는 스루홀 또는 비아홀의 구조가 형성될 수 있으며, 상기 스루홀 또는 비아홀에 배치되는 배선(미도시)은 전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)에 각각 연결될 수 있다.
태양 전지(1020)는 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장되어 전극 연결부(1060)에 전기적으로 연결된다. 도 16a에는 네 개의 태양 전지(1021, 1022, 1023, 1024)가 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 실장된 구성을 보이고 있다. 전극 연결부(1060)와 회로 배선(1011)은 서로 전기적으로 연결되어 있으므로, 태양 전지(1020)는 후술하는 회로 부품(1300)과 배터리(1500)에도 전기적으로 연결된다.
태양 전지(1020)은 빛을 이용하여 회로 부품(1300)과 센서부(1400)의 구동에 필요한 전력을 생산하도록 이루어진다. 센서 모듈(1000)은 태양 전지(1020)에서 생산된 전력을 이용하여 구동되므로, 별도의 전원 케이블 없이도 지속적으로 구동될 수 있다.
도면부호 1030은 봉지층을 의미하고, 1040은 댐 층을 의미한다. 이들에 대한 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.
도 16b를 참조하면 회로 부품(1300)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 실장되어 회로 배선(1011)에 전기적으로 연결된다. 회로 부품(1300)은 센서 모듈(1000)의 구동과 제어를 위한 각종 소자와 각종 회로를 포함한다. 예를 들어 회로 부품(1300)은 구동 회로, 충전 회로, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 알고리즘 회로, DC to DC(승압(boost), 강압(buck)) 컨버터, 센서 모듈(1000)의 사물 인터넷(Internet of Things)을 구현하는 통신부, 센서부 전원 및 배터리 충전 회로 등을 포함할 수 있다. 소자와 회로의 종류는 센서 모듈(1000)의 설계에 따라 변경될 수 있다.
센서부(1400)는 태양 전지에서 발생하는 전력에 의해 구동되는 전기 소자의 일 예에 해당한다. 전기 소자가 태양 전지 모듈에 구비됨에 따라 상기 태양 전지 모듈은 센서 모듈(1000)로 동작할 수 있는 것이다. 본 발명에서는 전기 소자의 종류는 단순히 센서부(1400)로 한정하는 것은 아니고, 태양 전지 모듈의 설계에 따라 다양한 소자가 구비될 수 있다. 이것은 여기서 설명하는 실시예에 한정되는 설명은 아니다.
센서부(1400)는 측정 대상의 변화를 감지하도록 이루어진다. 측정 대상이란 예를 들어, 물질의 농도, 빛이나 초음파, 온도나 습도 등의 물리량을 의미한다.
센서부(1400)는 제1면 및/또는 제2면에 실장될 수 있다. 센서부(1400)의 실장 위치는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요성 유무에 따라 달라질 수 있다. 센서 모듈(1000)은 케이스(2800, 도 17 참조)에 의해 감싸여 보호되고, 다만 제1면만 태양 전지(1020)의 수광(受光)을 위해 빛에 노출된다. 따라서 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는 센서는 태양 전지(1020)과 함께 제1면에 실장되는 것이 바람직하고, 그렇지 않은 센서는 센서의 보호를 위해 제2면에 실장되는 것이 바람직하다.
예를 들어 온도 센서는 공기와의 접촉을 통해 온도를 감지하도록 이루어지고, 습도 센서는 공기 중에 포함된 수분과의 접촉을 통해 습도를 감지하도록 이루어지며, 가스 센서는 공기 중의 가스와 접촉되어 가스의 유무 또는 그 농도를 감지하도록 이루어진다. 따라서 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없다. 케이스에 벤트홀(vent hole)이 형성되면, 이 벤트홀을 통해 공기가 유동하여 제2면에 실장된 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서에 접촉될 수 있기 때문이다.
도 16b에는 센서부(1400)가 제2면에 실장된 구성을 보이고 있다. 센서부(1400)가 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 이들 센서의 보호를 위해 센서부(1400)는 제2면에 실장되는 것이 바람직하다. 또한 센서부(1400)가 제2면에 실장되면 제1면을 모두 태양 전지(1020)의 배치에 활용할 수 있다.
센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 결합되는 배터리(1500)를 포함하므로, 태양 전지(1020)에서 생산된 전력은 배터리(1500)에 저장될 수 있다. 빛은 환경에 따라 항상 존재하지 않을 수 있으므로, 배터리(1500)가 없다면 센서 모듈(1000)은 빛이 존재하는 시간에만 작동할 수 있을 것이다. 그러나 센서 모듈(1000)이 배터리(1500)를 포함하므로, 빛이 존재할 때에 태양 전지(1020)에서 생산된 전력은 배터리(1500)에 저장되어 있다가 빛이 존재하지 않을 때에 센서 모듈(1000)의 구동에 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제1면을 태양 전지(1020)의 실장에 이용하고, 제2면을 회로 부품(1300), 센서부(1400) 및 배터리(1500) 등의 실장에 이용한다.
특히 본 발명의 센서 모듈(1000)은 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 적용하여 형성될 수 있다. 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 적용하면서도 인쇄회로기판(1010)의 양면을 모두 센서 모듈(1000)의 부품 실장에 활용할 수 있는 이유는 봉지층(1030)이 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정에서도 충분한 내열성을 갖기 때문이다.
본 발명의 센서 모듈(1000)은 실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 봉지층(1030)을 가지며, 상기 봉지층(1030)은 고온(최대 약 250)의 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 충분한 내열성을 갖는다. 따라서 태양 전지(1020)와 봉지층(1030)이 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 올려진 상태에서, 고온의 표면 실장 기술을 적용한 공정을 통해 회로 부품(1300)이나 센서부(1400) 등을 제2면에 실장하더라도 봉지층(1030)이 융해되거나 변형되지 않는다.
또한 본 발명의 센서 모듈(1000)은 라미네이션이라는 열압착 공정 없이 인쇄회로기판(1010)에 태양 전지(1020)를 실장하고 봉지층(1030)을 형성하므로, 인쇄회로기판(1010)의 제1면에 태양 전지(1020)와 봉지층(1030)을 먼저 형성하고 이어서 표면 실장 기술을 통해 회로 부품(1300)을 제2면에 실장하는 것도 가능하다.
이를 테면 본 발명은 봉지층(1030)의 융해 또는 변형 문제가 없고, 태양 전지(1020)의 실장과 봉지층(1030) 형성에 열압착 공정이 없으므로,태양 전지(1020)와 봉지층(1030)을 형성하는 공정과 회로 부품(1300) 등을 실장하는 고온 공정의 순서 변경도 자유로운 것이다.
앞서 도 1 내지 도 7에서 설명된 태양 전지 모듈은 인쇄회로기판의 제2면에 출력 단자 형성되어 있으나, 도 16a과 도 16b에서 설명된 센서 모듈(1000)은 인쇄회로기판(1010)의 제2면에 출력 단자이 형성되지 않는다. 그것은 앞서 설명한 태양 전지 모듈이 전자 기기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 것을 전제로 형성된 구조임에 반해, 여기서 설명한 센서 모듈(1000)은 출력 단자가 이미 인쇄회로기판에서 회로 배선에 의해 회로 부품에 연결된 구조이기 때문이다. 도 16a와 도 16b에서는 인쇄회로기판(1010)의 서로 다른 면에 태양 전지(1020)와 회로 부품(1300)이 형성된 구조를 예시하고 있으나, 인쇄회로기판(1010)의 동일한 면에 태양 전지(1020)와 회로 부품(1300)이 모두 함께 실장되는 구성도 가능하다.
도 17은 케이스(2800)와 윈도우(2900)를 포함하는 센서 모듈(2000)의 단면도다. 도 17의 단면도는 도 16b의 라인 B-B에 해당한다.
인쇄회로기판(2010)은 다층 구조로 형성된다. 예를 들어 복수의 절연층이 순차적으로 적층되어 인쇄회로기판(2010)의 다층 구조를 형성할 수 있다. 다층이란 하나의 인쇄회로기판(2010)에 구비된 회로 배선(2011)이 3차원적으로 서로 층을 이루며 연결되는 것을 의미하며, 층의 수는 2 이상의 자연수로 이루어질 수 있다.
회로 배선(2011)은 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)으로 포함한다. 앞서 도 16a에 도시된 회로 배선(2011)은 외층 배선(2011b)으로 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 노출된다. 내층 배선(2011a)은 다층 구조의 층마다 형성되고, 다층 구조를 관통하는 스루홀(2012)을 통해 제1면의 전극 연결부(2061, 2062, 2064, 나머지 도면부호는 도면에서 생략함)에 전기적으로 연결된다.
다층 구조의 인쇄회로기판(2010)을 센서 모듈(2000)에 이용하면 고밀도 부품 실장과 배선 거리 단축을 구현할 수 있다. 따라서 다층 구조의 인쇄회로기판(2010)은 센서 모듈(2000)의 소형화에 적합하다.
제1면에 실장된 태양 전지(2020)와 제2면에 실장된 회로 부품(2300)은 외층 배선(2011b), 다층 구조를 관통하는 내층 배선(2011a) 및 전극 연결부(2061, 2062, 2064)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(2800)는 센서 모듈(2000)의 나머지 구성을 보호하도록 인쇄회로기판(2010)을 감싼다. 케이스(2800)는 인쇄회로기판(2010)의 전면을 제외한 나머지 부분을 보호하도록 이루어진다. 케이스(2800)에는 앞서 설명한 벤트홀(2801, 2802)이 형성된다.
케이스(2800)에는 래치 구조의 결합부(2810, 2820)가 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(2010)의 양 단을 결합부(2810, 2820)의 홈에 삽입하면 인쇄회로기판(2010)이 결합부(2810, 2820)에 고정될 수 있다.
결합부(2810, 2820)는 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 실장된 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품이 케이스(2800)의 바닥면에 닿지 않도록 인쇄회로기판(2010)을 상기 케이스(2800)의 바닥면으로부터 상기 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품보다 멀리 이격시킨다. 이에 따라 인쇄회로기판(2010)이 결합부(2810, 2820)에 의해 고정되었을 때 회로 부품(2301, 2302) 등의 전자 부품이 케이스(2800)의 바닥면에 닿지 않게 된다.
윈도우(2900)는 태양 전지(2020)을 보호하도록 태양 전지(2020)의 전면을 마주보게 배치된다. 윈도우(2900)는 태양 전지(2020)로 빛이 공급될 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다.
양면에 태양 전지(2020)와 회로 부품(2301, 2302)이 실장된 인쇄회로기판(2010)이 케이스(2800)에 의해 형성되는 공간에 삽입되고, 윈도우(2900)가 태양 전지(2020)의 전면을 보호하도록 케이스(2800)에 결합되면 단일 제품의 센서 모듈(2000)이 형성된다.
도 17에서 미설명된 도면부호 2021, 2022, 2023, 2024는 태양 전지를 가리키고, 2021a, 2021b, 2022a, 2023b, 2024a는 태양 전지의 전극부를 가리키며(나머지 전극부의 도면부호는 도면에서 생략함), 2030은 봉지층을 가리키며, 2080은 프라이머 층을 가리킨다. 2400은 센서부를 가리키고, 2500은 배터리를 가리킨다.
도 18a와 도 18b는 태양 전지와 회로 부품을 구비하는 일체형 센서 모듈(3000)의 제 2 실시예를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
제 2 실시예의 센서 모듈(3000)은 제1면에 실장되는 센서부(3400)를 구비한다는 점에서 제 1 실시예와 구분된다. 따라서 제 1 실시예의 센서 모듈(2000)과 중복되는 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.
센서 모듈(3000)은 인쇄회로기판(3010), 테양 전지(3020), 회로 부품(3300), 센서부(3400) 및 배터리(3500)을 포함한다.
센서부(3400)는 제1면 및/또는 제2면에 실장될 수 있다. 센서부(3400)의 실장 위치는 빛이나 외부 환경에 노출될 필요성 유무에 따라 달라질 수 있음을 앞서 설명하였다.
적외선 센서는 적외선을 이용하여 사물의 유무 또는 거리를 측정하도록 이루어지고, 초음파 센서는 초음파를 이용하여 사물의 유무 또는 거리를 측정하도록 이루어지며, 조도 센서는 빛의 밝기를 측정하도록 이루어진다. 따라서 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서는 빛이나 외부 환경에 노출되어야 하며, 그렇지 않다면 센서로서의 기능을 상실하게 된다.
도 18a에서는 센서부(3400)가 제1면에 실장된 구성을 보이고 있다. 센서부(3400)가 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 이들 센서의 기능 발휘를 위해 센서부(3400)는 제1면에 실장되는 것이 바람직하다. 따라서 도 18a에서 제1면에 실장된 센서부(3400)는 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.
도 18a와 도 18b에서 미설명된 도면부호 3011은 회로 배선을 가리키며, 3021, 3022, 3023은 각각 태양 전지를 가리키고, 3030은 봉지층을 가리키고, 3040은 댐 층을 가리키며, 3060은 전극 연결부를 가리킨다.
도 19는 케이스(4800), 윈도우(4900) 및 도 18a와 도 18b에 도시된 센서 모듈(4000)의 단면도다. 도 19의 단면도는 도 18b의 라인 C-C에 해당한다.
인쇄회로기판(4010)은 다층 구조로 형성된다. 예를 들어 복수의 절연층이 순차적으로 적층되어 인쇄회로기판(4010)의 다층 구조를 형성할 수 있다.
도 19에서는 인쇄회로기판(4010)의 제1면에 태양 전지(4020)와 센서부(4400)가 실장되고, 제2면에 회로 부품(4301, 4302)과 배터리(4500)가 실장된 구성을 보이고 있다.
케이스(4800)에는 벤트홀(4801, 4802)이 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 센서부(4400)가 적외선 센서, 초음파 센서 및 조도 센서와 같이 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 있는 센서들만을 포함한다면 벤트홀(4801, 4802)은 없어도 무방하다. 그러나 센서부(4400)가 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서와 같이 빛이나 외부 환경에 노출될 필요가 없는 센서들을 포함하는 경우에는 이들 센서의 작동을 위해 벤트홀(4801, 4802)이 케이스(4800)에 반드시 형성되어야 한다.
좌측 결합부(4801)에 형성되는 홈의 크기는 인쇄회로기판(4010)과 댐 층(4040)의 두께의 합에 대응되는 크기를 가짐에 반해, 우측 결합부(4802)에 형성되는 홈의 크기는 인쇄회로기판(4010)의 두께에 대응되는 크기를 갖는다. 인쇄회로기판(4010)의 우측 단부에는 댐 층(4040)이 없기 때문이다.
도 19에서 미설명된 도면부호 4011은 회로 배선, 4011a는 내층 배선, 4011b는 외층 배선을 가리키고, 4012는 스루홀을 가리키며, 4021, 4022, 4023은 태양 전지를 가리키고, 4021a, 4021b, 4022a, 4023b는 태양 전지의 전극부를 가리키며(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함),4061, 4062, 4063은 인쇄회로기판에 형성되는 전극 연결부를 가리키고(나머지 전극 연결부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함), 4900은 윈도우를 가리킨다.
이하에서는 센서 모듈을 일 예로 태양 전지 모듈을 구비하는 전자기기를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 20은 센서 모듈의 제조 방법을 보인 순서도다.
도 21a 내지 도 21c는 도 20에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 20을 참조하면 먼저 제1면과 제2면을 갖는 인쇄회로기판을 준비한다(S2100). 도 21a가 도 20의 S2100 단계에 해당한다.
도 21a 참조하면 인쇄회로기판(2010)은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 인쇄회로기판(2010)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(2010)의 회로 배선(2011)은 다층 구조의 층마다 형성되며, 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)을 포함한다. 내층 배선(2011a)과 외층 배선(2011b)은 스루홀(2012) 등을 통해 다층 구조를 관통하여 제1면의 전극 연결부(2061, 2062, 2064)에 연결된다.
다시 도 20을 참조하면 인쇄회로기판의 제1면에 태양 전지를 실장하고 태양 전지 위에 봉지층을 형성한다(S2200). 도 21b가 도 20의 S2200 단계에 해당한다.
도 21b를 참조하면 태양 전지(2020)가 인쇄회로기판(2010)의 제1면에 실장되고, 태양 전지(2020) 위에 봉지층(2030)이 형성된 구성을 보이고 있다. 인쇄회로기판(2010)의 제1면에 태양 전지(2020)와 봉지층(2030)을 형성하는 방법에 대하여는 앞서 도 9 내지 도 14f를 참조하여 설명한 바 있다. 또한 댐 층(2040)과 프라이머 층(2080)에 대하여도 설명하였다.
다시 도 20을 참조하면 인쇄회로기판의 제2면에 회로 부품 등을 올리고 고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 통해 접합한다(S2300). 도 21c가 도 20의 S2300 단계에 해당한다.
도 21c를 참조하면 회로 부품(2301, 2302), 센서부(2400), 배터리(2500)가 인쇄회로기판(2010)의 제2면에 실장된 구성을 보이고 있다. 표면 실장 기술은 노(furnace)에서 열을 가하여 부품을 인쇄회로기판(2010)에 실장하도록 이루어진다. 표면 실장 기술은 자동화 공정으로 이루어진다. 봉지층은 충분한 내열성을 가지므로, 표면 실장 기술을 적용한 공정에서도 융해되거나 변형되지 않는다.
이것은 EVA 봉지층과 폴리머 보호층으로 이루어진 최외곽층을 갖는 태양 전지 모듈과 비교하여 설명되어야 한다. 이에 대해 1) 인쇄회로기판에 태양 전지, EVA 봉지층 및 폴리머 보호층(이하 태양 전지 등)을 먼저 적층하고 이어서 회로 부품을 실장하는 경우와 2) 회로 부품을 인쇄회로기판에 먼저 실장하고 이어서 태양 전지 등을 실장하는 경우로 나누어 설명한다.
첫 번째 경우와 같이 인쇄회로기판에 태양 전지 등을 먼저 실장하게 되면, 이어지는 회로 부품의 실장 공정에서 태양 전지의 EVA 봉지층과 폴리머 보호층이 융해되거나 변형되게 된다. 회로 부품은 고온의 표면 실장 기술에 의해 인쇄회로기판에 실장되고, 표면 실장 기술의 온도에서 EVA 봉지층과 폴리머 보호층은 융해되거나 변형되기 때문이다.
두 번째 경우와 같이 회로 부품을 인쇄회로기판에 먼저 실장하게 되면, 태양 전지 등을 인쇄회로기판에 실장하기 어렵다. 태양 전지, EVA 봉지층 및 폴리머 보호층은 적층 구조를 가지고 있으며, 이들은 라미네이션이라고 하는 공정을 통해 적층 구조를 형성하기 때문이다. 라미네이션이란 열을 가하며 양쪽에서 압착하여 복수의 대상물로 적층 구조를 형성하는 공정인데, 인쇄회로기판에 회로 부품이 실장되어 있으면 더 이상 인쇄회로기판이 평면이 아니므로 압착이 이루어질 수 없다.
도 21a 내지 도 21c에서 미설명된 도면부호 2021, 2022, 2023, 2024는 태양 전지를 가리키고, 2021a, 2021b, 2022a, 2023b, 2024a는 태양 전지의 전극부를 가리킨다(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함).
도 22는 센서 모듈의 다른 제조 방법을 보인 순서도다.
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 센서 모듈의 제조 방법대로 센서 모듈을 제조하는 과정을 보인 단면도들이다.
도 22에 기재된 센서 모듈의 제조 방법은 회로 부품과 태양 전지의 실장 순서를 제외하고는 도 20에서 설명한 센서 모듈의 제조 방법과 실질적으로 동일하다.
고온의 표면 실장 기술을 적용한 자동화 공정을 1회 또는 연속적으로 실시하여 센서부(4400)를 제1면에 실장하고, 회로 부품(4301, 4302)과 배터리(4500)를 제2면에 실장하는 구성이 도 23b에 도시되어 있다. 그리고 이어서 도 23c에 태양 전지(4020)를 실장하고 봉지층(4030)을 형성하는 구성이 도시되어 있다.
회로 부품(4300)과 태양 전지(4020)가 인쇄회로기판(4010)에 실장되는 순서를 서로 바꾸더라도 무방하며, 본 발명은 표면 실장 기술을 적용하더라도 봉지층(4030)이 융해되거나 변형되는 문제가 없다.
도 23a 내지 도 23c에서 미설명된 도면부호 4011은 회로 배선, 4011a는 내층 배선, 4011b는 외층 배선, 4012는 스루홀, 4021, 4022, 4023은 태양 전지, 4021a, 4021b, 4022a, 4023b는 태양 전지의 전극부(나머지 전극부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함)4040은 댐 층, 4061, 4062, 4064는 전극 연결부(나머지 전극 연결부에 대한 도면부호는 도면에서 생략함)을 가리킨다.
이상에서 설명된 태양 전지 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기, 상기 태양 전지 모듈과 상기 전자 기기의 제조방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 제1면에 전극 연결부를 구비하며, 상기 제2면에 상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되는 회로 배선을 구비하는 인쇄회로기판;
    상기 제1면에 실장되어 상기 전극 연결부에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 태양 전지; 및
    상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되는 전자 부품을 포함하며,
    상기 전자 부품은 상기 태양 전지에서 생성된 전력에 의해 구동되도록 이루어지는 전기 소자와 상기 태양 전지에서 생성된 전력을 제어하도록 이루어지는 회로 부품 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제2면에 실장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 소자는,
    사물 인터넷을 구현하도록 외부 기기와 신호를 송수신하는 통신부; 및
    상기 태양 전지 모듈이 센서 모듈로 작동하도록 측정 대상의 변화를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 인쇄회로기판을 수용하도록 이루어지는 케이스를 포함하고,
    상기 케이스에는 벤트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 센서부를 포함하고,
    상기 센서부는 온도 센서, 습도 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1면에 실장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은,
    상기 제2면에 설치되어 상기 회로 배선에 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지에서 생산된 전력을 저장하도록 이루어지는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 인쇄회로기판의 제1면에 결합되고, 상기 봉지층의 테두리에 형성되는 댐 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 다층 구조로 형성되고,
    상기 회로 배선은,
    상기 다층 구조의 내부에 형성되는 내층 배선; 및
    상기 제2면으로 노출되며, 상기 다층 구조를 관통하여 상기 내층 배선에 전기적으로 연결되는 외층 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은,
    상기 인쇄회로기판을 수용하도록 이루어지는 케이스; 및
    투명 재질로 형성되고, 상기 케이스에 수용된 태양 전지를 덮으며 상기 케이스에 결합되는 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 내부에 고정하도록 형성되는 결합부가 형성되고,
    상기 결합부는, 상기 인쇄회로기판의 제2면에 실장된 전자 부품이 상기 케이스의 바닥면에 닿지 않도록 상기 인쇄회로기판을 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 전자 부품의 높이보다 멀리 이격시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  11. 제1면에 전극 연결부를 구비하고, 상기 제1면의 반대 방향을 향하는 제2면에 회로 배선을 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
    상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 제1면에 태양 전지 실장하고, 이어서 상기 태양 전지 위에 봉지층을 형성하는 단계; 및
    노(furnace)에서 열을 가하며 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 이용하여 상기 제2면에 회로 부품 또는 전기 소자을 실장하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  12. 제1면에 전극 연결부를 구비하고, 상기 제1면의 반대 방향을 향하는 제2면에 회로 배선을 구비하는 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
    노(furnace)에서 열을 가하며 부품을 실장하는 표면 실장 기술을 이용하여 상기 제2면에 회로 부품 또는 전기 소자를 실장하는 단계; 및
    상기 전극 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 제1면에 태양 전지를 실장하고, 이어서 상기 태양 전지 위에 봉지층을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는,
    단위 격자를 상기 인쇄회로기판의 제1면에 부착하여 댐 층을 형성하는 단계;
    상기 단위 격자를 통해 노출되는 상기 인쇄회로기판의 노출 영역마다 적어도 하나씩의 태양 전지를 실장하는 단계;
    실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 인쇄회로기판의 노출 영역마다 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 및
    상기 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액상의 봉지층 원료는 10 Pa·s 이하의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는,
    상기 인쇄회로기판의 제1면에 적어도 하나의 태양 전지를 실장하는 단계;
    실리콘을 포함하는 소재로 이루어지는 액상의 봉지층 원료로 상기 태양 전지를 덮도록 상기 봉지층 원료를 디스펜싱 하는 단계; 및
    상기 봉지층을 형성하도록 상기 봉지층 원료를 열경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 액상의 봉지층 원료는 40 Pa·s 이상의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조방법.
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