KR20190000864A - 태양광 모듈, 그 태양광 모듈의 제조 방법 및 이를 포함하는 보조 배터리 장치 - Google Patents

태양광 모듈, 그 태양광 모듈의 제조 방법 및 이를 포함하는 보조 배터리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판과, 인쇄 회로 기판의 전면에 배치되어 상호 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 복수의 태양광 셀과, 인쇄 회로 기판의 후면에 코일 형상으로 형성되는 도전층의 코일부를 포함하는 태양광 모듈이 제공될 수 있다.

Description

태양광 모듈, 그 태양광 모듈의 제조 방법 및 이를 포함하는 보조 배터리 장치{PHOTOVOLTAIC MODULE, METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME AND AUXILIARY BATTERY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 태양광 모듈, 보다 구체적으로는 후면에 자기 유도 코일부(예컨대, 무선충전용 코일)을 구비한 태양광 모듈, 이러한 태양광 모듈의 제조 방법, 그리고 이러한 태양광 모듈을 포함하는 보조 배터리 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기의 사용 시간이 늘어나고, 이러한 스마트 기기들이 대형 화면이나 고성능 프로세서를 탑재하게 됨에 따라, 스마트 기기의 배터리 용량을 보완해줄 수 있는 보조 배터리 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
특히, 친환경 에너지인 태양광을 이용해 언제 어디서든지 태양광만 있으면 충전이 가능한 태양광 충전 기능이나 케이블 없이 편리하게 충전할 수 있는 무선 충전 기능을 구비한 보조 배터리 장치 등이 편의성과 효율성 등을 이유로 각광 받고 있는 추세이다.
이러한 추세에 따라 최근 태양광 충전 기능과 무선 충전 기능을 함께 구비한 보조 배터리 장치가 등장하고 있다. 이러한 보조 배터리 장치는, 전자기 유도를 통해 무선 전력 송수신을 수행할 수 있는 무선 충전용 코일을 구비하는 무선 충전부, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생성하는 태양광 충전부(태양광 모듈), 배터리 유닛과, 제어부 등으로 구성되어, 보조 배터리 장치에 태양광 충전 기능과 함께 무선 충전 기능이 구현되도록 구성되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 배터리 장치와 같이 장치에 태양광 충전 기능과 무선 충전 기능을 함께 구현하기 위해서는, 태양광 충전을 위한 충전 모듈(태양광 모듈)과 무선 충전을 위한 충전 모듈(무선 충전용 코일)를 장치 내에 함께 내장하여야 하는데, 일반적으로 이들 충전 모듈(태양광 모듈 및 무선 충전용 코일)은 서로 상이한 구성부품으로 형성되기 때문에 별도로 제조되어 장치 내에 조립될 수 밖에 없고, 이로 인해 배터리 장치의 조립 공정이 번거로워지고 조립 시간이 길어질 수 밖에 없는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 태양광 모듈의 후면에 자기 유도 코일부를 일체로 형성해, 별도의 추가 부품 없이 무선 충전 등의 기능을 함께 구현할 수 있도록 구성된 태양광 모듈과, 이러한 태양광 모듈의 제조방법, 그리고 이러한 태양광 모듈을 이용한 보조 배터리 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판과, 인쇄 회로 기판의 전면에 배치되어 상호 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 복수의 태양광 셀과, 인쇄 회로 기판의 후면에 코일 형상으로 형성되는 도전층의 코일부를 포함하는 태양광 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판의 후면에 형성되는 코일부는 인쇄 회로 기판의 후면에 적층되어 있는 동박층으로 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판의 후면에 형성되는 코일부는 무선 전력 송수신용 코일 및 근거리 통신(near field communication; NFC)용 코일 중 적어도 하나로 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 태양광 모듈을 제조하기 위한 제조 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈 제조 방법은, 인쇄 회로 기판의 전면에 복수의 태양광 셀을 배치하고 복수의 태양광 셀을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 단계와, 인쇄 회로 기판의 후면에 적층되어 있는 동박층을 식각해 코일 형상의 도전층 코일부 및 접속 단자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 태양광 모듈과, 이러한 태양광 모듈에 전기적으로 연결되는 배터리를 구비하는 보조 배터리 장치가 제공될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 태양광 모듈, 태양광 모듈의 제조 방법, 태양광 모듈을 포함하는 보조 배터리 장치에는, 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈은 후면에 전자기 유도가 가능한 코일부가 일체로 구비되어 있어, 별도의 추가 부품 없이도 태양광 충전 기능에 더하여 무선 충전이나 근거리 통신 등의 추가적인 기능을 함께 수행할 수 있게 된다.
따라서, 태양광 충전과 함께 무선 충전이나 근거리 통신 등의 기능을 함께 구비하는 보조 배터리 등의 장치를 구현함에 있어, 보다 적은 시간 및 비용으로 장치를 제조하는 것이 가능해 지게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 개략적인 구성을 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 구비한 보조 배터리 장치를 예시적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 보조 배터리 장치의 분해사시도를 예시적으로 도시한다.
도 4는 USB 케이블 등을 통한 유선 연결을 통해 도 2에 도시된 보조 배터리 장치로 전자기기의 전력을 충전하는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 5는 무선 충전 방식을 통해 도 2에 도시된 보조 배터리 장치로 전자기기의 전력을 충전하는 모습을 예시적으로 도시한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)은 후면에 전자기 유도가 가능한 자기 유도 코일부를 구비해 태양광 충전 기능 이외에 무선 전력 송수신이나 근거리 통신(near field communication; NFC) 등의 기능을 함께 제공할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)의 전면에는 통상의 태양광 모듈과 유사하게 태양광 충전 구조가 형성될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)은 인쇄 회로 기판(110)의 전면에 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 태양광 셀(120)을 구비해, 태양광 셀(120)을 통해 입사되는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 태양광 모듈(100) 전면부의 구성은 일반적인 태양광 모듈의 태양광 충전 구조와 동일하게 형성될 수 있다. 예컨대, 태양광 셀(120)은 화합물 반도체 태양광 셀, 염료 감응형 태양광 셀, 실리콘 태양광 셀, 양자점 태양광 셀, 분자 레벨 태양광 셀, 유기 태양광 셀, 유무기 복합 태양광 셀 등과 같은 다양한 태양광 셀로 구성될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(110)의 전면에 직사각형 형태, 스트라이프(stripe) 형태, 매트리스(matrix) 형태 등으로 배치되어 서로 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 태양광 셀(120)의 주변에는 통상의 태양광 모듈과 같이 보호 유리(미도시)나 보호막(미도시) 등이 구비되어 태양광 셀(120)을 외부의 충격이나 이물질 등으로부터 보호하도록 구성될 수 있다. 태양광 모듈(100)의 전면부에 형성되는 태양광 충전 구조는 통상의 태양광 모듈과 동일하거나 유사하게 구성될 수 있으며, 본 발명은 태양광 모듈의 태양광 충전 구조에 특징이 있는 것이 아니므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에서 생략하도록 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)은 인쇄 회로 기판(110)의 후면에 도전층(conducting layer)으로 형성되는 코일부(coil; 130)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 코일부(130)는 외부에 위치하는 대응 코일부와의 상호작용을 통해 코일부(130) 주위에 전자기장을 유도함으로써 무선 전력 송수신이나 근거리 통신(near field communication; NFC) 등의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따라 태양광 모듈(100)의 후면에 형성된 코일부(130)가 무선 전력 송수신용 코일로 사용될 경우, 통상의 무선 충전기와 같이 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(inductive coupling) 방식이나 특정한 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(electromagnetic resonance coupling) 방식을 통해 무선으로 전력을 송수신할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 모듈(100)을 구성하는 인쇄 회로 기판(110)의 후면에는 코일부(130) 및 태양광 셀(120)을 전기적으로 연결하기 위한 접속 단자가 더 구비될 수 있다. 예컨대, 인쇄 회로 기판(110)의 후면에는 코일부(130)의 전기적 연결을 위한 접속단자[제1 접속 단자(142) 및 제2 접속 단자(144)] 및 태양광 셀(120)의 전기적 연결을 위한 접속단자[제3 접속 단자(146) 및 제4 접속 단자(146)]가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 모듈(100)의 후면에 구비되는 코일부(130) 및 접속 단자(142, 244, 246, 248)는, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄, 팔라듐, 네오듐, 은-팔라듐-구리합금(APC), 나노 와이어, 구리 나노 와이어, 지르코늄 나노 와이어, 금 나노 와이어, 금속 산화물 등과 같은 다양한 금속 질을 이용해 형성될 수 있으며, 노광 공정을 이용한 패턴 공정, 라미네이션(lamination) 프로세스를 이용한 롤투롤(roll-to-roll) 공정 등과 같은 다양한 방식으로 제조될 수 있다.
다만, 제조 공정의 효율성 향상을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)은 인쇄 회로 기판(100)의 후면에 적층되어 있는 동박층을 이용해 코일부(130)를 형성하도록 구성하고 있다. 예컨대, 인쇄 회로 기판(100)의 후면에 적층되어 있는 동박층을 필요한 부위[코일부(130) 및 접속 단자(142, 144, 146, 148)]만 남기고 나머지 부분은 모두 식각(etching)을 통해 제거해 내게 되면, 단순한 공정만으로 태양광 모듈(100)의 후면에 코일 형상을 갖는 도전층[코일부(130)]을 형성할 수 있게 된다.
이러한 방법에 의하면, 매우 간단한 방식으로 태양광 모듈(100)의 후면에 자기 유도 기능을 수행할 수 있는 도전층의 코일부(130)를 쉽게 형성할 수 있기 때문에, 적은 비용 및 공정으로 태양광 모듈(100)에 무선 충전 기능 등의 부가 기능을 추가하는 것이 가능해 진다.
또한, 이러한 태양광 모듈(100)은 후면에 자기 유도 기능을 수행할 수 있는 코일 형상의 도전층이 일체로 형성되어 있기 때문에, 태양광 충전 기능과 함께 무선 충전[및/또는 NFC 통신] 기능을 함께 구비한 보조 배터리 등의 장치를 제조할 때, 보다 간단한 조립 공정 및 비용으로 장치를 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 구비한 보조 배터리 장치
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)을 구비하는 보조 배터리 장치(200)가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)을 구비하는 보조 배터리 장치(200)는 태양광 모듈(100), 배터리(210), 제어부(220) 및 케이스(230, 240, 250) 등으로 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(100)은 전면에 태양광 셀(120)을 통한 태양광 충전 구조가 구비되어 있으며, 후면에 전자기 유도 기능을 수행할 수 있는 코일부(130)를 구비하고 있기 때문에 무선 충전 기능을 수행할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보조 배터리(200)는 케이블 등을 이용한 유선 전력 송수신 기능을 더 포함하도록 구성되어도 좋다. 이 경우, 보조 배터리(200)에는 교류 전원을 직류로 변환하여 배터리를 충전할 수 있는 전력 유선 수신부(260) 및 외부 전기기기(미도시됨)에 유선으로 전력을 공급하는 전력 유선 송신부(270; USB 연결 포트) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(220)는 태양광 모듈(100)에 관한 전력 송수신, 배터리에 관한 무선 또는 유선 전력 송수신 등 보조 배터리 장치(200)의 전체적인 작동을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(220)는 보조 배터리 장치(200)에 유선 케이블을 통해 외부 전자기기가 연결되었음이 감지되면 유선 케이블을 통해 외부 전자기기의 충전을 수행하도록 보조 배터리 장치(200)를 제어할 수 있으며(도 4 참조), 이와 달리 보조 배터리 장치(200) 주위에 무선 충전이 가능한 외부 전자기기가 접속되었음이 감지되면 태양광 모듈(100)[구체적으로는, 태양광 모듈(100)의 후면에 구비된 코일부(130)]를 통해 무선으로 전력을 송수신하도록 제어할 수 있다(도 5 참조). 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(220)는 유무선 충전이 모두가 가능한 외부 전자기기가 감지될 경우, 유선 또는 무선 전력 송수신에 관해 미리 설정된 우선 순위에 따라 전력 송수신을 진행하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(220)는 태양광 모듈(100)의 태양광 셀(120)에 태양광 입사가 감지되면 입사된 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환해 배터리(220)에 저장하도록 보조 배터리 장치(200)를 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈에 구비되는 코일부를 무선 충전용 코일부로 이용하는 실시형태를 통해 발명을 설명하였으나, 코일부는 근거리 통신(near field communication; NFC)과 같은 기능을 수행하는데 이용되도록 구성되어도 좋다. 또한, 본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 보조 배터리 장치에 이용하는 실시형태를 통해 발명을 설명하였으나, 본 발명에 따른 태양광 모듈은 자기 유도 코일이 이용될 수 있는 다른 다양한 제품에 이용하는 것도 물론 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 태양광 모듈
110: 인쇄 회로 기판
120: 태양광 셀
130: 코일부
200: 보조 배터리
300: 전자기기

Claims (5)

  1. 인쇄 회로 기판과,
    상기 인쇄 회로 기판의 전면에 배치되어 상호 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 복수의 태양광 셀과,
    상기 인쇄 회로 기판의 후면에 코일 형상으로 형성되는 도전층의 코일부를 포함하는
    태양광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일부는 인쇄 회로 기판의 후면에 적층되어 있는 동박층으로 형성되는,
    태양광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일부는 무선 전력 송수신용 코일 및 근거리 통신(near field communication; NFC)용 코일 중 적어도 하나로 이용되는,
    태양광 모듈.
  4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 태양광 모듈을 제조하는 방법이며,
    인쇄 회로 기판의 전면에 복수의 태양광 셀을 배치하고, 상기 복수의 태양광 셀을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 단계와,
    상기 인쇄 회로 기판의 후면에 적층되어 있는 동박층을 식각해 코일 형상의 도전층 코일부 및 접속 단자를 형성하는 단계를 포함하는,
    태양광 모듈 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈에 전기적으로 연결되는 배터리를 구비하는 보조 배터리 장치.
KR1020180167913A 2018-12-21 2018-12-21 태양광 모듈, 그 태양광 모듈의 제조 방법 및 이를 포함하는 보조 배터리 장치 KR20190000864A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020100318A1 (de) * 2020-01-09 2021-03-11 Audi Aktiengesellschaft Solarzelleneinheit, Kraftfahrzeugbauteil und Kraftfahrzeug

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