KR20190023019A - 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈 - Google Patents
저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 액상의 레진(Resin)으로 이루어진 충진재를 상온에서 유브이(UV) 경화 방식에 의해 고체상태로 변환함으로써 제조시간을 단축할 수 있으며, 고온에 의한 솔라셀의 불량을 방지할 수 있는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈에 관한 것으로, 상하좌우로 배열된 솔라셀의 상측과 하측에 충진재가 결합되는 비아이피브이 모듈에 있어서, 상측필름은 경량소재로서 이티에프이(ETFE : Ethylene Tetra fluoro Ethylene)를 사용하고, 하측필름은 폴리카보네이트(PC)를 사용하며, 상기 상측필름과 하측필름의 사이에 솔라셀이 삽입되고, 상기 솔라셀의 상측 및 하측에는 상온 큐어링(curing)이 가능한 충진재가 밀착되되, 상기 충진재는 틀 안에 액상의 레진(Resin)을 투입하고, 유브이(UV) 경화 방식에 의해 상온에서 고체상태로 변환하여 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈을 제안한다.
따라서 본 발명은 충진재를 상온에서 저온 및 저압에 의해 고체로 경화할 수 있기 때문에 비아이피브이 모듈의 제조시간을 대폭 단축할 수 있으며, 온도에 의한 영향을 솔라셀에 미치지 않아 태양열 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상측필름 및 하측필름이 경량소재로 이루어져 있어 비아이피브이 모듈의 중량을 경감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 액상의 레진을 사용하여 경화함으로써 상측필름과 하측필름을 용이하고 견고하게 밀착시켜 수분의 유입을 완벽히 차단할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 솔라셀을 보호하고, 전체적인 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 충진재를 상온에서 저온 및 저압에 의해 고체로 경화할 수 있기 때문에 비아이피브이 모듈의 제조시간을 대폭 단축할 수 있으며, 온도에 의한 영향을 솔라셀에 미치지 않아 태양열 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상측필름 및 하측필름이 경량소재로 이루어져 있어 비아이피브이 모듈의 중량을 경감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 액상의 레진을 사용하여 경화함으로써 상측필름과 하측필름을 용이하고 견고하게 밀착시켜 수분의 유입을 완벽히 차단할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 솔라셀을 보호하고, 전체적인 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 비아이피브이 모듈의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상의 레진(Resin)으로 이루어진 충진재를 상온에서 유브이(UV) 경화 방식에 의해 고체상태로 변환함으로써 제조시간을 단축할 수 있으며, 고온에 의한 솔라셀의 불량을 방지할 수 있는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지를 이용한 태양광발전은 무한정, 무공해의 태양에너지를 이용함으로 연료비가 따로 들지 않고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며, 발전 부위가 반도체 소자이고, 제어부가 전자부품임으로 기계적인 진동과 소음이 없다. 또한, 태양전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고, 발전 시스템을 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다
최근 태양광 모듈을 건물 옥상이나 지붕 등에 설치하거나 BIPV용으로 사용하는 비중이 점차로 늘어나면서, 태양광 모듈의 무게를 줄이기 위한 연구개발이 진행 중이다. 특히, 각국의 태양광 발전 보조 정책과 맞물려 건물 지붕 등에 태양광 발전 시스템을 설치하려는 시도가 있으나 종래의 태양광 모듈 자체의 무게가 크기 때문에, 전체적인 태양광 발전 시스템의 무게가 커져 건물이 상기 태양광 발전 시스템의 하중을 견딜 수 없어 설치 부적합 판정을 받는 사례가 많다.
이러한 무게가 큰, 종래의 태양광 모듈은 대략 20 킬로그램 중량 내외이며, 이 중 강화유리가 차지하는 무게가 13킬로그램 중량 내외이며, 상기 강화유리의 두께는 3.0 ~ 3.2mT이다. 즉, 강화유리가 태양광 모듈의 무게를 좌우하는데 큰 영향을 미치고 있다.
이러한 태양광 모듈의 무게를 줄이기 위한 선행기술과 관련하여, 공개특허공보 제10-2011-0076123호가 개시되어 있다. 상기 선행기술은 태양광 모듈에 사용되는 강화유리의 두께를 박막화하여 경량 태양광 모듈을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 모듈용 강화유리에 두께 0.5~2mmT, 광투과도 85% 이상의 박막 강화유리를 사용함으로써, 기존의 효율은 유지하면서도 태양광 모듈의 무게를 낮추고, 이를 태양광 발전소나 주택용 및 건물 일체형 태양광 모듈에 적용함으로써 설치 작업의 용이와 설치비용을 절감할 수 있는 경량 태양광 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
그러나 선행기술은 단순히 사용되는 강화유리의 물성만을 한정하고 있을 뿐이며, 태양광 모듈에 사용되는 구성의 적층 순서에 대해 제안은 하지 않고 있는데, 종래의 일반적인 태양광 모듈의 적층순서는 도 1에서 나타낸 바와 같다.
상기 태양광 모듈은 중앙부에 복수의 솔라셀(1)이 상하, 좌우로 배열되며, 상기 솔라셀(1)의 상측과 하측에는 EVA 또는 PVB 재질의 충진재(2)가 결합되며, 상기 충진재(2)의 외측에는 각각 강화유리(3)가 결합된다.
이러한 종래의 태양광 모듈은 충진재(2)을 결합하기 위한 녹는점이 150℃ 이상의 고온이기 때문에 솔라셀(1)이 손상될 위험성이 높으며, 강화유리(3)의 중량에 의해 태양광 모듈의 무게가 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액상의 레진으로 이루어진 충진재를 이용하여 제조시간을 단축하고 솔라셀의 수명을 연장할 수 있는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 경량소재로 이루어진 필름을 결합하여 태양광 모듈의 중량 감소와 고온 고압에서 라미네이팅 시 경량 소재의 변형을 방지한 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈은
상하좌우로 배열된 솔라셀의 상측과 하측에 충진재가 결합되는 비아이피브이 모듈에 있어서, 상측필름은 경량소재로서 이티에프이(ETFE : Ethylene Tetra fluoro Ethylene)를 사용하고, 하측필름은 폴리카보네이트(PC)를 사용하며, 상기 상측필름과 하측필름의 사이에 솔라셀(solar cell)이 삽입되고, 상기 솔라셀의 상측 및 하측에는 상온 큐어링(curing)이 가능한 충진재가 밀착되되, 상기 충진재는 틀 안에 액상의 레진(Resin)을 투입하고, 유브이(UV) 경화 방식에 의해 상온에서 고체상태로 변환하여 형성하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈에 의하면, 충진재를 상온에서 저온 및 저압에 의해 고체로 경화할 수 있기 때문에 비아이피브이 모듈의 제조시간을 대폭 단축할 수 있으며, 온도에 의한 영향을 솔라셀에 미치지 않아 태양열 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상측필름 및 하측필름이 경량소재로 이루어져 있어 비아이피브이 모듈의 중량을 경감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 액상의 레진을 사용하여 경화함으로써 상측필름과 하측필름을 용이하고 견고하게 밀착시켜 수분의 유입을 완벽히 차단할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 솔라셀을 보호하고, 전체적인 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래에 의한 비아이피브이 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 분해도,
도 2는 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 분해도
도 4는 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈을 나타낸 부분 확대도
도 2는 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 분해도
도 4는 본 발명에 의한 비아이피브이 모듈을 나타낸 부분 확대도
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 비아이피브이 모듈은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부에 복수의 솔라셀(10)이 상하좌우로 배열되고, 상기 솔라셀(10)의 상측 및 하측에는 상온에서 경화되는 충진재(20)가 결합된다.
본 발명에 사용되는 충진재(20)는 액상의 레진(Resin)을 상온에서 UV경화하는 방식에 의해 내구성을 강화할 수 있도록 제안된 것이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상측필름(30)과 하측필름(40)의 사이의 테두리 부분에 실리콘, 합성수지 등으로 이루어진 사각 형상의 틀(50) 내측에 주입구(51)를 통해 액상의 레진을 투입하고, 유브이(UV) 경화 방식에 의해 상온에서 고체상태로 변환시키는 것이다.
이때, 상기 틀(50)의 정형화된 프레임 이외에 별도의 마스킹 테이프 등에 의해 외곽을 밀봉하는 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명은 상기 솔라셀(10)과 필름의 사이에 형성되는 공간에 레진을 주입하여 경화함으로써, 상측필름(30)과 하측필름(40)을 견고하게 밀착시키며, 상측과 하측에 형성된 충진재(20) 사이에 설치되는 솔라셀(10)로 수분이 침투하는 것을 차단하고, 외부의 충격으로부터 솔라셀(10)을 보호하며, 전체적인 내구성을 향상시키게 된다.
상기 레진은 유기화합물 및 그 유도체로 이루어진 비결정성 고체 또는 반고체로 천연수지와 합성수지(플라스틱)로 구분되는데, 주제와 경화제 및 광개시제를 혼합하여 사용하게 된다.
본 발명의 일 실시 예로서, 레진은 주제로서의 모노머(Monomer)와, 경화제로서의 올리고머(Oligomer), 첨가제인 광개시제(Photoinitiator)를 배합하여 구성되되, 상기 올리고머는 아크릴레이트를 사용하고, 광개시제는 장파장(395~445nm)에 반응하는 것과 단파장(320~390nm)에 반응하는 것을 혼합 사용한다.
이때, 상기 모노머는 실리콘계 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 무발포 우레탄 수지 또는 UV수지 등 경화가 가능한 다양한 제품 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
종래의 충진재인 EVA는 열경화성 수지로써, lamination 할 경우 pumping, press, curing, colling 4단계를 거처 encapsulation하며, 상기 PVB의 열가소성 수지로 curing 소건 필요 없이, pumping, press 2단계의 공정 조건에서 encapsulation 하게 된다. 이때, EVA의 경우 encapsulation 후 투명도가 PVB 보다 떨어지며, 진공상태에서 press할 경우에는 모듈 배열의 뒤틀림 현상이 발생할 수 있어 제조공정상 어려움이 있다.
또한, 종래의 충진재인 PVB를 사용하여 lamination 할 경우 EVA 보다 온도 조건이 높고, press 시간도 약 2배 이상이 걸려 생산성의 문제가 야기 된다.
이와 반면에, 본 발명에 적용되는 레진의 경우에는 소재의 장기 보관성이 떨어지지만, 고온 안정성이 우수하여 솔라셀(10)에 온도에 의한 악영향을 가하는 않는 장점이 있다.
본 발명에 사용되는 레진(Resin)의 핵심 구성 성분은 올리고머(Oligomer), 모노머(Monomer), 광개시제(Photoinitiator) 성분의 조합에 따른 물성에 영향을 미치게 된다.
본 발명의 일 실시 예로, 경화제인 올리고머는 고신율, 부착, 내후성 향상을 위해 아크릴레이트를 사용하였으며, 모노머는 Hard한 것부터 Soft한 것을 적절히 혼합 사용하였다.
또한, 각각의 모노머의 반응성 및 Tg, 수축성을 고려하였으며, 광개시제는 효율성을 위하여 장파장(395~445nm)에 반응하는 것과 단파장(320~390nm)에 반응하는 것을 혼합 사용하였다.
한편, 상기 상측필름(30) 및 하측필름(40)은 경량소재로서, 비아이피브이 모듈의 전체적인 중량을 경감하기 위한 목적으로 적용하는 것이며, 일 실시 예로서 상기 상측필름(30)의 재질은 이티에프이(ETFE : Ethylene Tetra fluoro Ethylene)를 사용하고, 상기 하측필름(40)은 폴리카보네이트(PC)를 사용하게 된다.
상기 이티에프이는 비닐 소재의 특성상 매우 가볍고, 유연하고, 일광 투사율이 높으며 내구성과 녹는점이 높아 많은 건축물에 사용되는 것이며, 폴리카보네이트는 열가소성 플라스틱의 일종으로 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성, 투명성 등의 특징이 있고, 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수하며, 잘 깨지고 변형되기 쉬운 아크릴의 대용재이자 일반 판유리의 보완재로 많이 쓰인다.
이와 같이 구성된 본 발명의 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈은 충진재(20)를 상온에서 저온 및 저압에 의해 고체로 경화할 수 있기 때문에 비아이피브이 모듈의 제조시간을 대폭 단축할 수 있으며, 온도에 의한 영향을 솔라셀(10)에 미치지 않아 태양열 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상측필름(30) 및 하측필름(40)이 경량소재로 이루어져 있어 비아이피브이 모듈의 중량을 경감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 액상의 레진을 사용하여 경화함으로써 상측필름(30)과 하측필름(40)을 용이하고 견고하게 밀착시켜 수분의 유입을 완벽히 차단할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 솔라셀(10)을 보호하고, 전체적인 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
10 : 솔라셀 20 : 충진재
30 : 상측필름 40 : 하측필름
50 : 틀 51 : 주입구
30 : 상측필름 40 : 하측필름
50 : 틀 51 : 주입구
Claims (4)
- 상하, 좌우로 배열된 솔라셀의 상측과 하측에 충진재가 결합되는 비아이피브이 모듈에 있어서,
상측필름(30)은 경량소재로서 이티에프이(ETFE : Ethylene Tetra fluoro Ethylene)를 사용하고, 하측필름(40)은 폴리카보네이트(PC)를 사용하며, 상기 상측필름(30)과 하측필름(40)의 사이에 솔라셀(solar cell)(10)이 삽입되고, 상기 솔라셀(10)의 상측 및 하측에는 상온 큐어링(curing)이 가능한 충진재(20)가 밀착되되,
상기 충진재(20)는 틀(50) 안에 액상의 레진(Resin)을 투입하고, 유브이(UV) 경화 방식에 의해 상온에서 고체상태로 변환하여 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈.
- 제 1항에 있어서,
상기 레진은 주제로서의 모노머(Monomer)와, 경화제로서의 올리고머(Oligomer), 첨가제인 광개시제(Photoinitiator)를 배합하여 구성되고,
상기 올리고머는 아크릴레이트를 사용하고, 광개시제는 장파장(395~445nm)에 반응하는 것과 단파장(320~390nm)에 반응하는 것을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈.
- 제 2항에 있어서,
상기 모노머는 실리콘계 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 무발포 우레탄 수지 또는 UV수지 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈.
- 제 1항에 있어서,
상기 틀(50)은 상측필름(30)과 하측필름(40) 사이의 테두리 부분에 결합되고, 상기 틀(50)에는 액상의 레진을 투입할 수 있도록 주입구(51)가 형성된 것을 특징으로 하는 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170108126A KR20190023019A (ko) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20190023019A true KR20190023019A (ko) | 2019-03-07 |
Family
ID=65760779
Family Applications (1)
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| KR1020170108126A KR20190023019A (ko) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 경량 비아이피브이 모듈 |
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| KR (1) | KR20190023019A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102087127B1 (ko) | 2019-09-09 | 2020-03-10 | (주)동신폴리켐 | 보호층을 구비하고 굴곡성과 강인성을 갖는 태양광 패널 |
| KR20220149274A (ko) * | 2021-04-30 | 2022-11-08 | 이세현 | 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 건물 일체형 태양광모듈 |
-
2017
- 2017-08-25 KR KR1020170108126A patent/KR20190023019A/ko active Search and Examination
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