KR20180057494A - 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법 - Google Patents
글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 제1 방향으로 일정한 간격으로 반복되고 제2 방향으로 연장된 패턴을 포함하는 유리층, 상기 유리층 상에 형성되는 고분자층 및 상기 고분자층 상에 형성되는 복수의 전극을 포함하고,
상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 전극은 도전체 및 상기 도전체 상에 코팅되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함하고, 상기 전극은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이며,
상기 고분자층은 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 및 경화가 이루어지고, 상기 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 온도에서 용융되어 태양전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하고, 상기 고분자층 및 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 열압착 공정에서 용융 경화 및 전기적 연결이 동시에 이루어진다.
상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 전극은 도전체 및 상기 도전체 상에 코팅되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함하고, 상기 전극은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이며,
상기 고분자층은 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 및 경화가 이루어지고, 상기 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 온도에서 용융되어 태양전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하고, 상기 고분자층 및 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 열압착 공정에서 용융 경화 및 전기적 연결이 동시에 이루어진다.
Description
본 발명은 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 대기 오염이나 지구 온난화 등의 환경문제 없이 전기로 변환할 수 있는 장점이 있어 최근 주목 받고 있다.
태양광 발전을 위해서는 태양전지 모듈이 필요하며, 일반적으로 전면유리/봉지재 시트/직렬 연결된 태양전지 셀(태빙공정으로 전극 부착됨) /봉지재 시트/백시트의 적층 구조를 가진다.
최근 개발된 기술인 한국 공개특허 10-2016-005390에 따르면, 전극이 봉지재에 접착된 구조를 가지는 전극시트를 사용하여 공정 효율 개선 및 변환효율 증가의 효과를 얻었다. 이 기술은 전면유리/전극시트(전극 포함)/태양전지 셀/전극시트(전극 포함)/백시트의 구조를 가지며, 모듈공정의 열융착(라미네이션)공정에서 셀들의 직렬연결이 이루어 진다.
한편, 전극의 직렬저항 감소를 위하여 버스바 전극의 개수를 증가시키고, 이에 따라 전극의 선폭이 감소하는 것은 필수적이다. 그러나, 전극의 선폭이 감소함에 따라 얼라인의 오차가 커지며, 열융착 공정에서 상하부의 전극이 서로 접촉이 되지 않아 셀간의 직렬연결이 이루어 지지 않을 가능성이 커지는 문제가 있다. 특히, 전극이 얇을수록 열융착 공정에서 전극 간 연결이 어렵기 때문에 얼라인(align)에 오차는 더욱 치명적일 수 있다.
또한, 기존의 태양전지 보호기재는 고분자층상에 전극이 형성되어 있는 시트로서 롤 혹은 적층된 시트로 보관 및 운반이 이루어졌을 때, 배선 및 전극에 손상이 가거나 전극이 시트에서 분리되는 문제가 있다.
그리고, 태양전지 모듈을 제조하는 경우, 태양전지 셀이 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 높이 단차가 존재해 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극에 얼라인 단차가 발생하여, 전극이 제대로 연결되지 않거나, 불완전하게 연결되는 문제점도 있다.
따라서, 모듈 제조 공정 중 적층 과정 및 제작 공정을 단순화하여 배선 및 전극의 얼라인 오차, 손상 및 변형을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 셀 높이 단차로 인한 전극 단락을 줄이는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 배선 및 전극의 얼라인 오차를 방지하고, 태양전지 셀의 두께로 인해 발생하는 높이 단차를 줄일 수 있는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보관 및 운반 중 배선 및 전극의 손상 및 변형을 최소화하는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정이 간단하여 생산성이 우수한 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재에 관한 것이다.
일, 구체예에 따르면 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 제1 방향으로 일정한 간격으로 반복되고 제2 방향으로 연장된 패턴을 포함하는 유리층, 상기 유리층 상에 형성되는 고분자층 및 상기 고분자층 상에 형성되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 전극은 도전체 및 상기 도전체 상에 코팅되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200℃ 이하인 합금을 포함하고, 상기 전극은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이며, 상기 고분자층은 200℃ 이하의 온도에서 용융 및 경화가 이루어지고, 상기 도전성 소재는 200℃ 이하의 온도에서 용융되어 태양전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하고, 상기 고분자층 및 도전성 소재는 200℃ 이하의 열압착 공정에서 용융 경화 및 전기적 연결이 동시에 이루어진다.
상기 복수의 전극은 상기 고분자층 표면 상에 형성될 수 있다.
상기 복수의 전극은 일부가 상기 고분자층 내에 함침된 것일 수 있다.
상기 패턴은 두께(h)가 50㎛ 내지 300㎛이고, 폭(w)은 3mm 내지 7mm일 수 있다.
상기 유리층은 두께가 0.5 내지 4.0 mm일 수 있다.
상기 고분자층은 유리전이온도(Tg)가 -150℃ 내지 0℃일 수 있다.
상기 고분자층은 녹는점(Tm)이 50℃ 내지 200℃일 수 있다.
상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 제2 방향으로 5 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열되는 것일 수 있다.
상기 도전체는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함할 수 있다.
상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에 따르면, 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법은 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 및 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법은 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계 및 상기 복수의 전극이 형성된 고분자층을 유리층 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는, 상기 고분자층을 하기 식 1의 범위의 온도로 가열하여 형성될 수 있다.
[식 1]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 200 ℃
(상기 식 1에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는, 상기 고분자층을 하기 식 2의 범위의 온도로 가열하여 형성될 수 있다.
[식 2]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 고분자층 가교 온도(℃)
(상기 식 2에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는, 고분자층 형성용 조성물을 도포하고, 건조 또는 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 고분자층은 접착제를 매개로 상기 유리층에 부착될 수 있다.
상기 복수의 전극은 접착제를 매개로 상기 고분자층에 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어는 제1 보호기재 및 상기 제1 보호기재와 마주보는 제2 보호기재를 포함하고, 상기 제1 보호기재 및 제2 보호기재 중 하나 이상은 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함하고, 상기 제1 보호기재의 고분자층 및 제2 보호기재의 고분자층은 서로 경화되어 접착되고, 상기 제1 보호기재의 도전성 소재 및 제2 보호기재의 도전성 소재는 서로 융착되어 전기적으로 연결되고, 상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어질 수 있다.
상기 접착 및 융착은 태양전지 셀과 셀 사이의 공간에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 모듈은 제1 보호기재 및 제2 보호기재 및 상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀을 포함하고, 상기 제1 보호기재 및 제2 보호기재 중 하나 이상은 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 태양전지 모듈은 상기 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어 및 상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재는 각각 복수의 전극을 포함하고, 상기 제1 보호기재의 전극은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 제1 보호기재의 전극은 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되어 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 모듈의 제조방법은 제2 보호기재 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호기재 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호기재를 위치시키는 단계 및 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호기재, 상기 태양전지 셀 및 상기 제1 보호기재를 합지하는 단계를 포함하고, 상기 합지하는 단계는 상기 제1 보호기재의 고분자층 및 제2 보호기재의 고분자층은 서로 용융 및 가교되어 접착 경화되고, 상기 제1 보호기재의 도전성 소재 및 제2 보호기재의 도전성 소재는 서로 융착되어 전기적으로 연결되며, 상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명은 배선 및 전극의 얼라인 오차를 방지하고, 태양전지 셀의 두께로 인해 발생하는 높이 단차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 보관 및 운반 중 배선 및 전극의 손상 및 변형을 최소화할 수 있으며, 간단하여 생산성이 우수한 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도, 평면도 및 확대도를 간단히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 전극의 일부가 고분자층 내에 함침된다는 것은 전극(또는 접착제를 포함하는 전극)이 고분자층 표면 내로 일부 이상 함침되는 것으로써, 적어도 전극의 일부는 고분자층 밖으로 노출되는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "제1 방향"은 도 4에 따른 제1 방향을 의미하며, 제1 방향의 수직인 방향을 제2 방향으로 정의할 수 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
글래스
투
글래스
태양전지용 유리 일체형 보호기재
도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스(glass to glass) 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도, 평면도 및 확대도를 간단히 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재(100)는 제1 방향으로 일정한 간격으로 반복되고 제2 방향으로 연장된 패턴(15)을 포함하는 유리층(10), 상기 유리층(10) 상에 형성되는 고분자층(20) 및 상기 고분자층(20) 상에 형성되는 복수의 전극(30)을 포함하고, 상기 복수의 전극(30)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 전극(30)은 도전체 및 상기 도전체 상에 코팅되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함하고, 상기 전극(30)은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이며, 상기 고분자층은 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 및 경화가 이루어지고, 상기 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 온도에서 용융되어 태양전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하고, 상기 고분자층 및 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 열압착 공정에서 용융 경화 및 전기적 연결이 동시에 이루어진다.
구체적으로, 상기 고분자층은 약 60℃ 내지 100℃에서 용융이 시작될 수 있고, 약 100℃ 내지 200℃의 온도에서 용융된 상태에서 개시제에 의하여 가교가 이루어질 수 있다. 가교가 완료되면 고분자층은 용융온도로 가열해도 융융되지 않는다. 상기 도전성 소재는 200℃ 이하, 예를 들어 열융착(라미네이션) 공정 온도 이하에서 용융이 이루어질 수 있다. 상기 고분자층은 태양전지 모듈 공정 중 열융착(라미네이션)공정 온도인 200℃ 이하의 온도에서 융융과 동시에 고분자끼리 가교가 이루어져 경화된다. 상기 도전성 소재는 위 공정에서 이와 동시에 용융되어 또 다른 유리 일체형 보호기재의 전극과 전기적으로 연결이 된다. 이때 보호기재 사이의 태양전지 셀들은 직렬연결을 이룬다.
도 1은 복수의 전극(30)이 고분자층(20)의 표면에 형성되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 예를 들어, 복수의 전극(30) 일부는 고분자층(20)에 함침될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. (도 3 및 도 4 참고)
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 유리층(10), 고분자층(20) 및 전극(30)을 포함하는 유리 일체형 시트이다.
일반적인 태양전지 모듈 제조방법은 태양전지 셀들을 전도성 리본을 이용하여 직렬 연결 시키고, 전면유리/고분자(봉지재)시트/전도성 리본으로 직렬 연결된 태양전지 셀/고분자(봉지재)시트/백시트 순으로 적층하여 열융착(라미네이션)공정을 거치면서 봉지재 시트가 열경화되어 내부의 태양전지 셀들을 단단하게 고정시키는 방법을 적용한다.
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 유리층(10)이 전극 및 고분자층과 일체로 형성되어 있어, 모듈 제작 단계에서 열융착 공정을 한 단계 이상 줄일 수 있어, 태양전지 모듈 제조 시 배선 및 전극이 손상되거나, 얼라인 오차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 모듈 제작 공정 중 셀과 전극리본을 직접 연결하는 태빙(Tabbing, ?こ?) 공정을 제외 할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 5단계의 적층 공정을 3단계로 줄일 수 있는 장점이 있다.
특히, 유리층(10)에는 (모듈 제작 공정 중 적층되는 태양전지 셀과 셀 사이에) 패턴(15)이 형성되어 있어, 태양전지 셀이 위치하는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에서 태양전지 셀의 두께로 인해 발생하는 높이 단차를 줄여, 태양전지 모듈 제조 시 얼라인 오차를 더욱 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전극의 탈락, 단전을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 유리층(10)이 보호층 역할을 하여 운반 및 보관 중 배선 및 전극의 손상 및 변형을 최소화할 수 있다.
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 태양전지 셀을 두 개의 보호기재 사이에 위치시키고, 합지하여 열육착하는 간단한 공정으로 태양전지 모듈을 제조할 수 있고, 셀과 리본 전극을 연결시키는 태빙 (Tabbing)혹은 ?こ냅? 공정을 줄일 수 있어, 전극이 손상되거나, 공정 중 열팽창 차이 등으로 인한 얼라인 오차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 이는 전극이 얇을수록 전극손상 방지 및 얼라인 오차 방지 효과는 더 크다.
구체예에서, 본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 유리층을 포함함으로써, 글래스 투 글래스 태양전지 모듈의 상부 시트뿐만 아니라, 하부 시트로도 적용될 수 있고, 이 경우 태양전지 모듈이 대칭형의 적층체를 이룰 수 있으므로, 열에 의한 태양전지 모듈의 변형을 근본적으로 방지할 수 있다. 이 때, 상부 시트의 유리층(10)은 태양전지 모듈의 표면에 위치하여, 고분자층 및 전극 등의 구조를 보호하고, 하부 시트의 유리층(10)은 외부로부터 수분이 침투되는 것을 방지함으로써, 태양전지 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있다. 유리층(10)은 기존에 적용하던 백시트보다 열전도도가 높아, 태양전지 모듈의 열을 방열하는 장점도 있어, 태양전지 모듈의 PID(potential induced degradation) 현상도 방지할 수 있다.
상기 유리층(10)은 일반 유리, 강화 유리 및 배강도 유리 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유리층(10)은 두께가 0.5 내지 4.0 mm, 구체적으로 0.5 내지 3.0 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 배선 및 전극의 손상, 얼라인 오차가 최소화되고, 모듈로 제작 시 모듈의 두께, 수분 침투 방지 및 방열 효과의 밸런스가 우수하다.
상기 패턴(15)은 유리층(10) 상에 제1 방향으로 일정한 간격으로 반복되고 제2 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 후술하는 전극의 일단이 상기 패턴(15)에 대응되는 위치에 형성되어, 태양전지 모듈 제조 시, 태양전지 셀이 위치하는 영역과 그렇지 않은 영역 사이의 높이 단차를 줄여 태양전지 모듈의 내구성을 높일 수 있고, 열융착(라미네이션) 공정에서 얼라인 오차를 더욱 줄일 수 있다. 또한 상기 패턴(15)는 태양전지 모듈의 상부 시트에 적용되는 경우 전극 또는 배선이 시인되지 않게 하여 태양전지 모듈의 외관을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 패턴(15)은 유리, 무기물 또는 유기물로 형성될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 패턴은 유리층을 식각 및 패턴화하여 유리층 상에 패턴을 형성할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 패턴은 유리층 상에 무기물로 패턴을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 에나멜 코팅 (법랑, 유약 등) 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 티타늄, 규소, 크롬, 코발트, 납, 몰리브덴, 망간, 니켈, 아연 중 하나 혹은 둘 이상의 금속 산화물과, 바인더 수지, 용제 및 첨가제를 혼합하여 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 실크스크린, 임프린팅, 마스킹 후 스프레이, 도포 또는 건조하는 방법으로 형성할 수 있다. 또는, 유리층에서 패턴에 대응되는 부분 외의 영역을 마스킹 하거나, 포토리소그래피 방법으로 패턴 외의 부분을 가린 후 빈 영역을 채운 후 리소그래피에 사용된 수지를 제거시키거나, 증착하는 방법을 사용할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지를 사용하여 패턴을 형성할 수 있으며, 이 경우 수지는 취급성이 좋아서 패턴 형성 공정이 용이한 장점이 있다.
상기 패턴(15)은 두께(h)가 50㎛ 내지 300㎛, 구체적으로 50㎛ 내지 200㎛일 수 있고, 폭(w)은 3mm 내지 7mm, 구체적으로 4mm 내지 6mm일 수 있다. 상기 범위에서 높이 단차를 최소화할 수 있다.
상기 고분자층(20)은 태양전지 셀을 보호하고, 유리층(10)과 복수의 전극(30)과 함께 적층체를 이룰 수 있도록 한다. 예를 들어, 고분자층(20)은 유리층(10) 상에 형성되고, 점성을 가지도록 가열되어 상기 유리층(10)과 복수의 전극(30)을 고정시킬 수 있다.
일 구체예에서, 상기 고분자층은 유리전이온도(Tg)가 -150℃ 내지 0℃, 구체적으로 -130℃ 내지 0℃일 수 있다. 상기 유리전이온도(Tg)범위에서, 고분자층은 외부 환경의 기온 변화에 따른 전극, 태양전지 셀 및 보호기재의 스트레스를 완화시킬 수 있으므로, 태양전지 모듈의 신뢰성 및 안정성이 우수한 장점이 있다.
상기 유리전이온도(Tg)가 -150℃ 내지 0℃인 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실리콘계 화합물은 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체를 제외한 실리콘계 화합물일 수 있고, 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸에틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리디페닐실록산 중 폴리에틸페닐실록산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체는 상기 실리콘계 화합물 중 하나 이상;과 올레핀계 화합물, 에스테르계 화합물 및 우레탄계 화합물 중 하나 이상;을 중합하여 형성된 것일 수 있다.
다른 구체예에서, 본 발명의 고분자층(20)은 녹는점(Tm)이 50℃ 내지 200℃, 구체적으로 65℃ 내지 100℃일 수 있다. 상기 녹는점(Tm) 범위에서, 본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 공정성이 우수할 뿐만 아니라, 태양전지 모듈 제작 후 열에 의한 내구성 저하가 없다. 또한, 상기 고분자층은 개시제가 반응하여 가교가 시작되는 온도가 100℃ 내지 180℃일 수 있다.
상기 녹는점(Tm)이 50℃ 내지 200℃인 고분자층(20)으로는 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 및 에틸렌계 공중합체 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자층(20)은 고열전도성 절연물질，방열물질, 투명물질, 산화방제제, UV 흡수제, 열중합물질 및 광변환물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입사된 태양광을 시트 내면에서 반사시켜 태양광 흡수를 증가시키는 물질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극(30)은 전극에 도달한 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나 또는 외부의 다른 구성으로 전달하는 역할을 한다. 구체적으로, 도 1을 참고하면 상기 복수의 전극(30)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열(예: 간격 D)된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성된다.
도 2를 참고하면 상기 전극(30)은 도전체(31) 및 상기 도전체(31) 상에 형성되는 도전성 소재(32)를 포함하는 와이어 형태이고, 상기 도전성 소재(32)는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함한다. 상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 상기 도전체 상에 적층 또는 코팅될 수 있다. 상기 전극(30)은 녹는점이 200 ℃ 이하인 도전성 소재(32)를 포함함으로써, 200 ℃ 이하의 공정으로 인접한 셀의 전극과 연결 및 통전될 수 있어, 공정성이 우수한 장점이 있다.
상기 전극(30)은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이다. 와이어 형태의 전극은 리본 형태 전극 보다 태양광을 약 30% 적게 반사시키므로, 태양전지 효율이 개선되고, 모든 방향에서 두께가 일정하므로 다루기 용이한 장점이 있다.
상기 전극(30)에서 도전체(31)의 직경(D1)은 50㎛ 초과, 500㎛ 이상일 수 있다. 이 경우 도전체(31) 상에 형성되는 도전성 소재(32)의 두께(D2)는 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 복수의 전극(30)은 제2 방향으로 5 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 태양전지 셀 당 5 내지 50 개의 전극을 대응시킬 수 있고, 제2 방향으로 태양전지 셀이 복수 개로 형성되는 태양전지 모듈인 경우에는 태양전지 셀 개수에 대응 되도록 전극의 개수를 결정할 수 있다. 상기 범위에서, 태양전지의 효율이 우수하다.
상기 도전체(31)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속을 2 이상 포함하는 경우 합금형태일 수 있다.
상기 도전성 소재(32) 중 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금으로는 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금을 적용할 수 있다.
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재(100)는 유리층(10)과 고분자층(20) 사이 및 고분자층(20) 및 전극(30) 사이에 접착제 및 점착제(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 고분자층(20)은 접착제 또는 점착제를 매개로 유리층(10)에 접착될 수 있으며, 복수의 전극(30)은 접착제 또는 점착제를 매개로 고분자층(20)에 접착될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 전극을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 복수의 전극(30)은 고분자층(20)의 표면에 형성될 수 있고, 또는 복수의 전극(30) 일부가 고분자층(20)에 함침될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
도 3에는 복수의 전극(30)이 고분자층(20)의 표면에 형성되는 것을 도시하였고, 도 4에는 복수의 전극(30) 일부가 고분자층(20)에 함침되는 것을 도시하였다.
일 구체예에서, 상기 복수의 전극(30)은 상기 고분자층(20) 표면 상에 형성될 수 있다. (도 3 참고) 복수의 전극(30)이 고분자층(20)의 표면에 형성되는 경우에는 태양전지 셀과의 접촉면적이 커져, 태양전지 효율이 개선되는 장점이 있다.
다른 구체예에서, 상기 복수의 전극(30)은 일부가 고분자층(20)에 함침될 수 있다. (도 4 참고) 복수의 전극 일부가 고분자층에 함침되는 경우에는 전극과 고분자층의 접착력이 향상되어, 공정이 안정적일 수 있고, 태양전지의 내구성도 개선된다.
글래스
투
글래스
태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법
본 발명의 다른 관점은 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법에 관한 것이다. 도 5 내지 6을 참고하여, 본 발명의 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5을 참고하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법은 유리층(10) 상에 고분자층(20)을 형성하는 단계, 상기 고분자층(20) 상에 복수의 전극(30)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 유리층(10) 상에 고분자층(20)을 형성하는 단계는 고분자층을 상기 유리층 상에 적층하거나, 고분자층 상에 전극을 적층하고, 식 1의 범위의 온도로 가열하여 합지하는 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 녹는점(Tm)이 50℃ 내지 200℃인 고분자층을 형성하는 경우 식 1 범위의 온도로 가열하여 합지할 수 있다. 구체예에서, 상기 가열 합지는 열압착 방법 또는 롤 라미네이션 방법을 적용할 수 있다. 이 경우 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 공정성이 우수할 뿐만 아니라, 모듈 제작 후 태양에 의한 내구성 저하를 최소화할 수 있다. 이 때, 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 도 3의 구조로 형성될 수 있고, 유리 또는 전극과 고분자층의 접착력이 향상되어, 공정이 안정적일 수 있고, 태양전지의 내구성도 개선된다.
[식 1]
Tm < 고분자층 가열 온도(℃) < 200 ℃
(상기 식 1에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
다른 구체예에서, 고분자층이 열가교 메커니즘을 거치는 경우, 상기 유리층(10) 상에 고분자층(20)을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는, 상기 고분자층을 하기 식 2의 범위의 온도로 가열하여 형성될 수 있다.
[식 2]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 고분자층 가교 온도(℃)
(상기 식 2에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
또 다른 구체예에서, 고분자층이 열경화 메커니즘을 거치는 경우라도, 짧은 시간 가열하여 가교도를 일정 수준 이하(예를 들어, 90% 이하, 구체적으로 80% 이하)로 제어하면서 상기 식 1의 온도 범위로 고분자층을 가열하는 방법을 적용할 수도 있다. 이 때 가교도가 90%에 도달하게 되면 고분자층을 다시 가열하여도 용융이 어려워 접착이 불가능하다.
상기 가열로 고분자층(20)은 점성이 생겨 유리층(10) 및/또는 복수의 전극(30)과 접착될 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 유리층(10) 상에 고분자층(20)을 형성하는 단계는 고분자층용 조성물을 상기 유리층 상에 도포하고, 건조 또는 (일부)경화시키는 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 유리전이온도(Tg)가 -150℃ 내지 0℃인 고분자층을 형성하는 경우 상기 고분자층용 조성물을 도포하는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우, 전극을 나중에 부착하여 전극의 손상을 최소화 할 수 있고, 반복생산시 전극의 얼라인이 설계하였던 것과 비교하였을 때 오차가 줄어드는 장점이 있다.
상기 고분자층용 조성물은 본 발명의 고분자층에 해당하는 층을 형성할 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 고분자층용 조성물은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지 및 실리콘계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 고분자층용 조성물은 용매에 상기 수지를 용해한 것일 수 있다. 예를 들어, 고분자층용 조성물이 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지를 포함하는 경우, 상기 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지는 중량평균 분자량은 50,000 내지 300,000일 수 있고, 상이한 중량평균 분자량을 갖는 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지를 혼합하여 적용할 수도 있다. 또한, 상기 고분자층용 조성물은 가교제, 자외선 흡수제, 산화방지제 및 열안정제 중 하나 이상을 첨가제로 포함할 수 있다. 상기 경화는 열경화 또는 광경화일 수 있다.
상기 도포는 슬롯-다이 코팅(slot-die coating), 블레이드(blade), 코팅 또는 스퍼터의 방법으로 도포할 수 있고, 상기 경화는 열경화, UV경화, 압착경화 또는 자연경화를 적용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구체예에서, 상기 유리층(10) 상에 고분자층(20)을 형성하는 단계는 상기 고분자층을 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 유리층 상에 형성하거나, 이미 제조된 고분자층을 적층하여 열압착 방법으로 형성할 수 있다. 이 경우 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 도 3의 구조로 형성될 수 있고, 전극은 태양전지 셀과의 접촉면적이 커져, 열압착(라미네이션)공정 시 태양전지 셀과의 솔더링의 실패 가능성이 낮아지는 장점이 있다.
상기 점착제 또는 접착제는 열경화형, UV경화형, 압력경화형 또는 자연경화형을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 접착제 및 점착제는 태양전지에 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 투명성을 위해 OCA를 사용할 수 있다.
한편, 상기 복수의 전극(30)은 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 고분자층 상에 형성시킬 수 있다.
유리층, 고분자층, 전극의 적층 방법은 상기 외에도 목적 및 환경에 따라 다양한 방법을 적용할 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재의 제조방법은 고분자층(20) 상에 복수의 전극(30)을 형성하는 단계, 및 상기 복수의 전극(30)이 형성된 고분자층(20)을 유리층(10) 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 고분자층(20) 상에 복수의 전극(30)을 형성하는 단계는 고분자층 상에 복수의 전극을 배치한 후 하기 식 1의 범위의 온도로 가열하여 합지하는 방법으로 형성할 수 있다. 또는, 유리층(10) 상에 상기 고분자층 및 상기 복수의 전극(30)를 순차적으로 적층하고, 상기 고분자층을 하기 식 1의 범위의 온도로 가열하여 합지하는 방법으로 유리층(10), 고분자층(20) 및 복수의 전극(30)을 일체로 형성할 수 있다. 구체예에서, 상기 가열 합지는 열압착 방법 또는 롤 라미네이션 방법을 적용할 수 있다. 이 경우 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재는 공정성이 우수할 뿐만 아니라, 모듈 제작 후 태양에 의한 내구성 저하를 최소화할 수 있다.
[식 1]
Tm < 고분자층 가열 온도(℃) < 200 ℃
(상기 식 1에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
다른 구체예에서, 고분자층이 열경화 메커니즘을 거치는 경우, 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는, 상기 고분자층을 하기 식 2의 범위의 온도로 가열하여 형성될 수 있다.
[식 2]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 고분자층 가교 온도(℃)
(상기 식 2에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
또 다른 구체예에서, 고분자층이 열가교 메커니즘을 거치는 경우라도, 짧은 시간 가열하여 가교도를 일정 수준 이하(예를 들어, 90% 이하, 구체적으로 80% 이하)로 제어하면서 상기 식 1의 온도 범위로 고분자층을 가열하는 방법을 적용할 수도 있다. 이 때 가교도가 90%에 도달하게 되면 고분자층을 다시 가열하여도 용융이 어려워 접착이 불가능하다.
상기 가열로 고분자층(20)은 점성이 생겨 유리층(10) 및/또는 복수의 전극(30)과 접착될 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 고분자층(20) 상에 복수의 전극(30)을 형성하는 단계는 이형재 등의 기재 상에 고분자층용 조성물을 도포하고, 복수의 전극(30)을 그 위에 배치한 후, 상기 고분자층용 조성물을 건조 또는 경화시키는 방법으로 형성할 수 있다. 또는 유리층(10) 상에 고분자층용 조성물을 도포하고, 복수의 전극(30)을 그 위에 배치한 후, 상기 고분자층용 조성물을 건조 또는 경화시켜, 유리층(10), 고분자층(20) 및 복수의 전극(30)을 일체로 형성할 수도 있다. 상기 고분자층용 조성물, 도포 및 경화는 상기 상기 일 구체예의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법에 기재된 것과 실질적으로 동일하다.
또 다른 구체예에서, 상기 복수의 전극(30)이 적층된 고분자층(20)을 유리층(10) 상에 형성하는 단계는 상기 복수의 전극이 형성된 고분자층을 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 유리층 상에 형성시킬 수 있다. 상기 점착제 또는 접착제는 열경화형, UV경화형, 압력경화형 또는 자연경화형을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 복수의 전극(30)은 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 고분자층 상에 형성시킬 수 있다.
글래스
투
글래스
태양전지 보호기재
페어
본 발명의 또 다른 관점은 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어에 관한 것이다. 도 7을 참고하여, 본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어를 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
일 구체예에서, 상기 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어는 제1 보호기재(100) 및 상기 제1 보호기재(100)와 마주보는 제2 보호기재(200)를 포함하고, 상기 제1 보호기재(100) 및 제2 보호기재(200) 중 하나 이상은 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함할 수 있다.
본 발명의 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어는 제1 보호기재 및 제2 보호기재를 지칭하고, 제1 및 제2 보호기재의 각 전극은 열융착 공정 시에 서로 연결되어 내부의 태양전지 셀이 직렬로 연결되도록 설계하여 패턴 형태로 제작할 수 있다.
상기 제1 보호기재(100)의 고분자층(120) 및 제2 보호기재(200)의 고분자층(220)은 서로 용융-경화되어 접착되고, 상기 제1 보호기재(100)의 도전성 소재 및 제2 보호기재(200)의 도전성 소재는 서로 융착되어 전기적으로 연결되고, 상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어질 수 있다. 상기 접착 및 융착은 제1 보호기재(100) 및 제2 보호기재(200) 사이에 하나 이상의 태양전지 셀을 위치한 후 수행될 수 있으며, 태양전지 셀 사이의 공간에서 이루어질 수 있다. 본 발명의 태양전지 보호기재 페어는 태양전지 셀을 제1 및 제2 보호기재 사이에 위치시키고, 합지하는 간단한 공정으로 태양전지 모듈을 제조할 수 있고, 전도성 리본(전극)을 셀에 직접 접합하는 태빙(Tabbing, 납 땜) 공정을 줄일 수 있어 전극이 손상되거나, 얼라인 오차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 이는 전극이 얇을수록 전극손상 방지 및 얼라인 오차 방지 효과는 더 크다.
태양전지 모듈
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈에 관한 것이다. 도 8을 참고하여 본 발명의 일 구체예 따른 태양전지 모듈을 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8에 따르면, 본 발명의 구체예에 따른 태양전지 모듈(1000)은 제1 보호기재(300) 및 제2 보호기재(400) 및 상기 제1 보호기재(300) 및 상기 제2 보호기재(400) 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀(500)을 포함하고, 상기 제1 보호기재(300) 및 제2 보호기재(400) 중 하나 이상은 상기 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈(1000)은 유리층 상에 형성된 패턴에 의해 전극(330, 430)의 단차를 극복하므로, 전극 간의 전기적 연결에 신뢰성이 개선되고, 단락 현상을 최소화할 수 있다.
상기 제1 보호기재(300) 및 제2 보호기재(400)는 본 발명의 일 관점의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재일 수 있고, 예를 들어 제1 보호기재(300) 및 제2 보호기재(400)는 각각 유리층(310, 410), 고분자층(320, 420) 및 복수의 전극(330, 430)을 포함하고, 상기 전극은 각각 도전체 및 도전성 소재(도 8 미도시, 도 2 참고)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호기재(300) 및 상기 제2 보호기재(400)는 각각 복수의 전극을 포함하고, 상기 제1 보호기재의 전극은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열(예: 간격 D)된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 제1 보호기재(300)의 전극은 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재(400)의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되어 서로 연결(예를 들어, 태양전지 셀들이 직렬 연결)될 수 있다. (도 8의 J 참고) 이 경우, 상기 태양전지 셀은 인접한 태양전지 셀과 직렬로 연결되는 효과가 있다. 상기 제1 보호기재의 전극(330)과 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극(430)의 도전성 소재는 라미네이션 공정에 의해 용융되어 결합(융착)되고, 이로써 전기적 연결이 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 보호기재(300) 및 상기 제2 보호기재(400)의 고분자층(320, 420)은 라미네이션 공정을 통하여 전극(330, 430)을 감싸는 형태로 융착될 수 있으며, 제1 보호기재(300)의 도전성 소재는 라미네이션 공정에 적용되는 200 ℃ 이하의 온도에서 용융되므로, 이를 통해 제1 보호기재(300)의 도전성 소재는 태양전지 셀(500)의 상부와 전기적으로 연결(예를 들어, 태양전지 셀들이 직렬 연결)될 수 있다. 마찬가지로, 제2 보호기재(400)의 도전성 소재는 태양전지 셀(500)의 하부와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 보호기재(300)에 포함되는 전극(330)은 태양전지 셀(500)의 상부에 형성된 상부 전극(예: 핑거전극, 미도시)과 연결되고, 상기 상부 전극(예: 핑거전극)에 도달한 전류를 해당 태양전지 셀(500)의 외부로 전달할 수 있다. 구체적으로, 제1 보호기재(300)에 포함되는 전극(330)은 상부 전극에 도달한 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나 또는 외부의 다른 구성으로 전달할 수 있다.
또한, 제2 보호기재(400)에 포함되는 전극(430)은 태양전지 셀(500)의 하부에 형성된 하부 전극(미도시)과 연결되고, 해당 태양전지 셀(500)의 외부에서 전달되는 전류를 해당 하부 전극으로 전달할 수 있다. 이를 통하여, 복수의 태양전지 셀에서 발생된 전류를 직렬로 연결한 결과를 얻을 수 있다.
태양전지 모듈 제조방법
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체예에서, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 방법은 제2 보호기재 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호기재 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호기재를 위치시키는 단계 및 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제1 보호기재, 상기 태양전지 셀 및 상기 제2 보호기재를 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호기재는 유리층, 고분자층 및 복수의 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수의 전극은 상기 고분자층 상에 패턴화 된 전극일 수 있다. 상기 전극은 도전체 및 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호기재 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하고, 제2 보호기재 및 태양전지 셀을 덮도록 제1 보호기재를 위치시키고, 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제1 보호기재, 상기 태양전지 셀 및 상기 제2 보호기재를 합지할 수 있다. 상기 합지에 의해 제1 보호기재 및 제2 보호기재의 고분자층 간의 접착 및 제1 보호기재 및 제2 보호기재의 도전성 소재 간의 융착이 동시에 이루어져, 공정이 단순한 장점이 있다. 상기 제1 보호기재는 제2 보호기재와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 합지는 상기 제1 보호기재(200)의 전극이 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재(300)의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되도록 합지할 수 있다. 이로써, 상기 태양전지 셀의 상부 전극 및 하부 전극은 제1 보호기재의 전극 및 제2 보호기재의 전극 각각과 전기적으로 연결(예를 들어, 태양전지 셀들이 직렬 연결)될 수 있고, 특히 제1 보호기재의 전극이 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어질 수 있다.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10, 110, 210, 310, 410: 유리층
15, 115, 215, 315, 415: 패턴
20, 120, 220, 320, 420: 고분자층
30, 130, 230, 330, 430: 전극
31: 도전체
32: 도전성 소재
100: 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재
100, 300: 제1 보호기재 200, 400: 제2 보호기재
500: 태양전지 셀 1000: 태양전지 모듈
15, 115, 215, 315, 415: 패턴
20, 120, 220, 320, 420: 고분자층
30, 130, 230, 330, 430: 전극
31: 도전체
32: 도전성 소재
100: 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재
100, 300: 제1 보호기재 200, 400: 제2 보호기재
500: 태양전지 셀 1000: 태양전지 모듈
Claims (25)
- 제1 방향으로 일정한 간격으로 반복되고 제2 방향으로 연장된 패턴을 포함하는 유리층;
상기 유리층 상에 형성되는 고분자층; 및
상기 고분자층 상에 형성되는 복수의 전극;을 포함하고,
상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고,
상기 단위 전극은 일단이 상기 패턴에 대응되는 위치에 형성되며,
상기 전극은 도전체 및 상기 도전체 상에 코팅되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금을 포함하고,
상기 전극은 직경이 50㎛ 내지 510㎛인 와이어 형태이며,
상기 고분자층은 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 및 경화가 이루어지고, 상기 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 온도에서 용융되어 태양전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하고,
상기 고분자층 및 도전성 소재는 200 ℃ 이하의 열압착 공정에서 용융 경화 및 전기적 연결이 동시에 이루어지는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은 상기 고분자층 표면 상에 형성되는 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은 일부가 상기 고분자층 내에 함침된 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 패턴은 두께(h)가 50㎛ 내지 300㎛이고, 폭(w)은 3mm 내지 7mm인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 유리층은 두께가 0.5 내지 4.0 mm인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자층은 유리전이온도(Tg)가 -150℃ 내지 0℃인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자층은 녹는점(Tm)이 50℃ 내지 200℃인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함하는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은 제2 방향으로 5 내지 50 개의 전극이 반복적으로 배열되는 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 도전체는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함하는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 제1항에 있어서,
상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재.
- 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계; 및
상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 제1항의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법.
- 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 전극이 형성된 고분자층을 유리층 상에 형성하는 단계;를 포함하는 제1항의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는,
상기 고분자층을 하기 식 1의 범위의 온도로 가열하여 형성되는 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법:
[식 1]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 200 ℃
(상기 식 1에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
- 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는,
상기 고분자층을 하기 식 2의 범위의 온도로 가열하여 형성되는 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법:
[식 2]
Tm(℃) < 고분자층 가열 온도(℃) < 고분자층 경화 온도(℃)
(상기 식 2에서, Tm은 고분자층의 녹는점임).
- 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 유리층 상에 고분자층을 형성하는 단계 또는 상기 고분자층 상에 복수의 전극을 형성하는 단계는,
고분자층 형성용 조성물을 도포하고, 건조 또는 경화시켜 형성되는 것인 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 고분자층은 접착제를 매개로 상기 유리층에 부착되는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 복수의 전극은 접착제를 매개로 상기 고분자층에 부착되는 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재 제조방법.
- 제1 보호기재 및 상기 제1 보호기재와 마주보는 제2 보호기재를 포함하고,
상기 제1 보호기재 및 제2 보호기재 중 하나 이상은 제1항의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함하고,
상기 제1 보호기재의 고분자층 및 제2 보호기재의 고분자층은 서로 경화되어 접착되고,
상기 제1 보호기재의 도전성 소재 및 제2 보호기재의 도전성 소재는 서로 융착되어 전기적으로 연결되고,
상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어지는 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어.
- 제19항에 있어서,
상기 접착 및 융착은 태양전지 셀과 셀 사이의 공간에서 이루어지는 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어.
- 제1 보호기재 및 제2 보호기재; 및
상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀;
을 포함하고,
상기 제1 보호기재 및 제2 보호기재 중 하나 이상은 제1항의 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제19항의 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어; 및
상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀;
을 포함하는 태양전지 모듈.
- 제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 제1 보호기재 및 상기 제2 보호기재는 각각 복수의 전극을 포함하고,
상기 제1 보호기재의 전극은 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈.
- 제23항에 있어서,
상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고,
상기 제1 보호기재의 전극은 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호기재의 전극과 0 초과 20 mm 이하의 길이가 중첩되어 서로 연결되는 태양전지 모듈.
- 제2 보호기재 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계;
상기 제2 보호기재 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호기재를 위치시키는 단계; 및
200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호기재, 상기 태양전지 셀 및 상기 제1 보호기재를 합지하는 단계;를 포함하고,
상기 합지하는 단계는 상기 제1 보호기재의 고분자층 및 제2 보호기재의 고분자층은 서로 용융 및 가교되어 접착 경화되고, 상기 제1 보호기재의 도전성 소재 및 제2 보호기재의 도전성 소재는 서로 융착되어 전기적으로 연결되며, 상기 접착 및 융착은 200 ℃ 이하의 온도에서 동시에 이루어지는 제21항 또는 제21항의 태양전지 모듈의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2017/013283 WO2018097576A1 (ko) | 2016-11-22 | 2017-11-21 | 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20160156073 | 2016-11-22 | ||
| KR1020160156073 | 2016-11-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180057494A true KR20180057494A (ko) | 2018-05-30 |
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ID=62300358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170093004A KR20180057494A (ko) | 2016-11-22 | 2017-07-21 | 글래스 투 글래스 태양전지용 유리 일체형 보호기재, 글래스 투 글래스 태양전지 보호기재 페어, 태양전지 모듈 및 이들의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180057494A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111403525A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-10 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 太阳电池互联结构 |
-
2017
- 2017-07-21 KR KR1020170093004A patent/KR20180057494A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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