KR20190106074A - Solar cell assembly and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Provided are a solar cell assembly and a manufacturing method thereof. The solar cell assembly includes a solar panel, an optical filter, and a thermal emission layer. The optical filter is positioned above the solar panel onto which sunlight is incident and the optical filter has an infrared blocking layer having fine holes periodically arranged on a metal film. The thermal emission layer is positioned between the solar panel and the optical filter and the thermal emission layer includes an air layer for suppressing heat transfer and a bonding wall adjacent to the air layer and attaching the optical filter to the solar panel.

Description

태양 전지 조립체 및 이의 제조 방법 {SOLAR CELL ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}SOLAR CELL ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 태양 전지 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선을 차단하는 광학 필터와 열 방출층을 구비한 태양 전지 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solar cell assembly, and more particularly, to a solar cell assembly having an optical filter and a heat emitting layer that block infrared rays, and a method of manufacturing the same.

신재생 에너지 기술로 주목받는 태양 전지는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 반도체 소자이며, 광전 효율을 높이기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 예를 들어, 태양 전지용 광학 필터는 표면 반사를 최소화하면서 강한 열 작용을 가진 적외선을 최대한 차단시키는 구조로 개발되고 있다.Solar cells, which are attracting attention as renewable energy technologies, are semiconductor devices that convert solar light energy into electrical energy, and various studies are being conducted to increase photoelectric efficiency. For example, optical filters for solar cells have been developed to have a structure that blocks infrared rays with strong thermal action as much as possible while minimizing surface reflection.

광학 필터는 접착층에 의해 태양 전지판에 부착될 수 있다. 광학 필터가 적외선 차단층을 가지고 있더라도 차단 효과가 완벽할 수 없으므로, 광학 필터와 접착층을 통해 태양 전지판으로 열이 전달된다. 태양 전지판의 온도 상승은 광전 효율 저하로 이어지므로, 열 전달을 차단하기 위한 구조 개선이 요구되고 있다.The optical filter may be attached to the solar panel by an adhesive layer. Even if the optical filter has an infrared blocking layer, the blocking effect cannot be perfect, so heat is transferred to the solar panel through the optical filter and the adhesive layer. Since the rise of the temperature of the solar panel leads to a decrease in the photoelectric efficiency, there is a demand for structural improvement to block heat transfer.

본 발명은 강한 열 작용을 가진 적외선을 최대한 반사함과 동시에 광학 필터로부터 태양 전지판을 향해 유입되는 열 전달을 효과적으로 차단할 수 있는 태양 전지 조립체 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a solar cell assembly and a method of manufacturing the same that can effectively reflect the infrared rays having a strong thermal action and at the same time effectively block the heat transfer flowing from the optical filter toward the solar panel.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 조립체는 태양 전지판과 광학 필터 및 열 방출층을 포함한다. 광학 필터는 태양광이 입사하는 태양 전지판의 상측에 위치하며, 금속막에 미세 홀들이 주기적으로 배열된 적외선 차단층을 가진다. 열 방출층은 태양 전지판과 광학 필터 사이에 위치하며, 열 전달 억제를 위한 공기층과, 공기층과 이웃하며 광학 필터를 태양 전지판에 부착시키는 합착벽을 포함한다.The solar cell assembly according to an embodiment of the present invention includes a solar panel, an optical filter, and a heat dissipation layer. The optical filter is positioned above the solar panel to which sunlight is incident, and has an infrared blocking layer in which fine holes are periodically arranged in the metal film. The heat dissipation layer is positioned between the solar panel and the optical filter, and includes an air layer for suppressing heat transfer, and a bonding wall adjacent to the air layer and attaching the optical filter to the solar panel.

열 방출층에서 공기층이 차지하는 면적은 합착벽이 차지하는 면적보다 클 수 있다. 합착벽은 공기층이 외기와 통하도록 열린 패턴 구조를 가질 수 있다. 합착벽은 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물과, 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The area occupied by the air layer in the heat dissipation layer may be larger than the area occupied by the cemented walls. The bonding wall may have an open pattern structure to allow the air layer to communicate with the outside air. The cementing wall may include any one of a plurality of rod structures arranged in one direction at a distance from each other, and a plurality of pillar structures positioned at a distance from each other.

다른 한편으로, 합착벽은 열 방출층의 가장자리에 위치하는 프레임을 포함할 수 있고, 공기층은 프레임에 의해 둘러싸여 외기와 차단될 수 있다. 합착벽은 프레임의 내측 공간에서 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물과, 서로 직교하는 두 방향으로 정렬된 격자 구조물과, 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 적외선 차단층은 투명 기판의 일면에 위치할 수 있고, 투명 기판의 반대측 일면에 일정 주기로 배열된 복수의 미세 구조물로 이루어진 저반사 구조가 위치할 수 있다.On the other hand, the cemented wall may comprise a frame located at the edge of the heat dissipating layer, and the air layer may be surrounded by the frame and blocked from outside air. The cemented wall is any one of a plurality of bar structures arranged in one direction at a distance from each other in an inner space of the frame, a grid structure arranged in two directions perpendicular to each other, and a plurality of column structures positioned at a distance from each other. It may further include. The infrared blocking layer may be located on one surface of the transparent substrate, and a low reflection structure including a plurality of microstructures arranged at regular intervals may be located on one surface of the transparent substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 제조 방법은, 금속막에 미세 홀들이 주기적으로 배열된 적외선 차단층을 가지는 광학 필터를 제작하는 단계와, 태양 전지판 위에 광 경화성 폴리머와 버퍼 물질이 혼합된 유기물층을 도포하고, 유기물층 위에 광학 필터를 배치하는 단계와, 광학 필터 위에 광 투과부와 광 차단부를 가지는 노광 마스크를 배치하는 단계와, 노광 마스크를 통해 유기물층을 노광하여 광 투과부에 대응하는 제1 영역과 광 차단부에 대응하는 제2 영역의 상분리에 의해 제1 영역에 경화된 광 경화성 폴리머로 이루어진 합착벽을 형성하는 단계와, 제2 영역에 남은 버퍼 물질을 제거하여 공기층을 형성하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a solar cell assembly includes manufacturing an optical filter having an infrared blocking layer in which fine holes are periodically arranged in a metal film, and mixing a photocurable polymer and a buffer material on the solar panel. Applying a layer of the organic material, arranging an optical filter on the organic material layer, disposing an exposure mask having a light transmitting part and a light blocking part on the optical filter, and exposing the organic material layer through the exposure mask to correspond to the light transmitting part. And forming a bonding wall made of a photocurable polymer cured in the first region by phase separation of the second region corresponding to the light blocking portion, and removing the buffer material remaining in the second region to form an air layer. do.

광학 필터를 제작하는 단계는, 투명 기판 위에 복수의 입자를 균일하게 배열하고, 플라즈마 식각을 이용하여 복수의 입자 각각의 크기를 줄이고, 복수의 입자가 배열된 투명 기판 위에 금속막을 형성하고, 복수의 입자를 제거하여 금속막에 복수의 입자에 대응하는 미세 홀들을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.In the manufacturing of the optical filter, the plurality of particles are uniformly arranged on the transparent substrate, the size of each of the plurality of particles is reduced by using plasma etching, a metal film is formed on the transparent substrate on which the plurality of particles are arranged, Removing the particles may include forming fine holes corresponding to the plurality of particles in the metal film.

복수의 입자를 균일하게 배열하는 과정은, 투명 기판을 수조 내부에 위치시키고, 투명 기판이 잠기도록 수조 내부에 물을 채우고, 수면 위로 복수의 입자가 분산된 코팅 용액을 확산시키고, 수조로부터 물을 배수하여 수면을 하강시킴으로써 복수의 입자를 투명 기판의 표면에 위치시키는 과정들을 포함할 수 있다.The process of uniformly arranging the plurality of particles includes placing the transparent substrate inside the tank, filling the water inside the tank so that the transparent substrate is submerged, diffusing the coating solution having the plurality of particles dispersed over the water surface, and It may include the process of positioning the plurality of particles on the surface of the transparent substrate by draining the water surface.

복수의 입자를 제거하는 과정은, 초음파 처리와, 입자를 녹이는 용액 처리와, 점착 테이프를 투명 기판 위에 붙인 후 떼어내는 것 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The process of removing the plurality of particles may be performed by any one of ultrasonic treatment, a solution treatment for dissolving the particles, and attaching and detaching the adhesive tape on the transparent substrate.

플라즈마 식각 전, 복수의 입자는 삼각 배열을 이루며 서로 접할 수 있고, 입자 단일층을 형성할 수 있다. 플라즈마 식각 후, 복수의 입자는 서로간 거리를 두고 위치할 수 있으며, 복수의 입자 사이의 거리는 복수의 입자 각각의 크기보다 작을 수 있다. 금속막은 나노미터 스케일의 두께와 선폭을 가질 수 있다.Before the plasma etching, the plurality of particles may be in contact with each other in a triangular arrangement, and form a single layer of particles. After plasma etching, the plurality of particles may be located at a distance from each other, and the distance between the plurality of particles may be smaller than the size of each of the plurality of particles. The metal film may have a thickness and a line width of a nanometer scale.

광 경화성 폴리머는 자외선에 의해 경화되는 고분자 수지를 포함할 수 있고, 버퍼 물질은 탈이온수, 헥사데칸, 및 실리콘 오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The photocurable polymer may comprise a polymeric resin that is cured by ultraviolet light and the buffer material may comprise at least one of deionized water, hexadecane, and silicone oil.

유기물층을 노광할 때, 제1 영역에서 광 경화성 폴리머가 굳기 시작하고, 제1 영역과 제2 영역 사이에 농도 차이가 발생하며, 농도 차이에 의해 제2 영역의 광 경화성 폴리머가 제1 영역으로 이동하면서 상분리가 이루어질 수 있다. 버퍼 물질의 제거는 흡입기에 의한 흡입과, 열 처리에 의한 증발 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.When exposing the organic layer, the photocurable polymer starts to harden in the first region, a difference in concentration occurs between the first region and the second region, and the photocurable polymer in the second region moves to the first region by the concentration difference. Phase separation can be achieved. Removal of the buffer material may be by either suction by inhaler or evaporation by heat treatment.

광학 필터의 적외선 차단층은 적외선을 반사하여 태양 전지판으로 전달되는 열을 줄일 수 있고, 열 방출층의 공기층은 공기의 낮은 열전도율에 의해 태양 전지판으로 유입되는 열 전달을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 열 방출층의 합착벽은 광학 필터를 태양 전지판에 부착시키는 접착층의 기능을 담당한다.The infrared blocking layer of the optical filter may reflect infrared rays to reduce heat transmitted to the solar panel, and the air layer of the heat emitting layer may effectively block heat transfer into the solar panel by low thermal conductivity of air. In addition, the bonding wall of the heat dissipation layer serves as the adhesive layer for attaching the optical filter to the solar panel.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 분해 사시도와 부분 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 조립체 중 합착벽의 변형예를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 분해 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4에 도시한 태양 전지 조립체 중 합착벽의 변형예들을 도시한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시한 제1 단계를 도시한 구성도이다.
도 10 내지 도 16은 여러 가지 광학 필터의 파장별 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 17은 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제2 단계를 도시한 구성도이다.
도 18은 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제3 단계를 도시한 구성도이다.
도 19는 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제4 단계와 제5 단계를 도시한 구성도이다.1 and 2 are exploded perspective and partially enlarged cross-sectional views of a solar cell assembly according to a first embodiment of the present invention, respectively.
3 is a configuration diagram illustrating a modified example of the bonding wall of the solar cell assembly shown in FIG. 1.
4 is an exploded perspective view of a solar cell assembly according to a second embodiment of the present invention.
5 to 7 are structural diagrams illustrating modified examples of the bonding wall in the solar cell assembly shown in FIG. 4.
8 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell assembly according to an embodiment of the present invention.
9A to 9D are configuration diagrams showing a first step shown in FIG.
10 to 16 are graphs showing reflectances of wavelengths of various optical filters.
17 is a configuration diagram illustrating a second step in the process flowchart shown in FIG. 8.
18 is a configuration diagram illustrating a third step in the process flowchart shown in FIG. 8.
19 is a configuration diagram illustrating a fourth step and a fifth step in the process flowchart shown in FIG. 8.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 분해 사시도와 부분 확대 단면도이다.1 and 2 are exploded perspective and partially enlarged cross-sectional views of a solar cell assembly according to a first embodiment of the present invention, respectively.

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 태양 전지 조립체(100)는 태양 전지판(10)과 열 방출층(20) 및 광학 필터(30)를 포함한다. 광학 필터(30)는 태양광이 입사하는 태양 전지판(10)의 상부에 위치하고, 열 방출층(20)은 태양 전지판(10)과 광학 필터(30) 사이에 위치한다.1 and 2, the solar cell assembly 100 of the first embodiment includes a solar panel 10, a heat dissipation layer 20, and an optical filter 30. The optical filter 30 is positioned above the solar panel 10 to which sunlight is incident, and the heat emission layer 20 is positioned between the solar panel 10 and the optical filter 30.

태양 전지판(10)은 나란히 배열된 복수의 태양전지 셀을 포함한다. 복수의 태양전지 셀은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되거나, 직렬과 병렬이 조합된 방식으로 연결될 수 있다. 태양 전지판(10)은 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 전환한다.The solar panel 10 includes a plurality of solar cells arranged side by side. The plurality of solar cells may be connected in series or in parallel with each other, or may be connected in a combination of series and parallel. The solar panel 10 converts light energy of the sun into electrical energy.

광학 필터(30)는 표면 반사를 최소화하면서 열 작용이 강한 적외선을 최대한 반사시키는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(30)는 투명 기판(31)과, 투명 기판(31)의 일면에 위치하는 저반사 구조(32)와, 투명 기판(31)의 다른 일면에 위치하는 적외선 차단층(33)을 포함할 수 있다.The optical filter 30 may have a structure that maximizes reflection of infrared rays with strong thermal action while minimizing surface reflection. For example, the optical filter 30 may include a transparent substrate 31, a low reflection structure 32 located on one surface of the transparent substrate 31, and an infrared blocking layer located on the other surface of the transparent substrate 31. 33).

저반사 구조(32)는 일정 주기로 배열된 복수의 미세 구조물(321)로 이루어질 수 있다. 복수의 미세 구조물(321)은 원추형일 수 있고, 나노미터 스케일(1nm 이상 1,000nm 미만) 또는 마이크로미터 스케일(1㎛ 이상 1,000㎛ 미만)의 하부 직경과 높이를 가질 수 있다. 복수의 미세 구조물(321)은 투명 재질로 형성되며, 예를 들어 투명 기판(31)과 복수의 미세 구조물(321)은 유리로 제작될 수 있다.The low reflection structure 32 may include a plurality of microstructures 321 arranged at regular intervals. The plurality of microstructures 321 may be conical and have a lower diameter and height on a nanometer scale (1 nm or more and less than 1,000 nm) or micrometer scale (1 μm or more and less than 1,000 μm). The plurality of microstructures 321 may be formed of a transparent material. For example, the transparent substrate 31 and the plurality of microstructures 321 may be made of glass.

복수의 미세 구조물(321)은 제1 방향(X 방향)을 따라 일렬로 배열되어 홀수 열과 짝수 열을 구성할 수 있다. 그리고 짝수 열은 홀수 열에 대해 어긋나게 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X 방향)에 따른 미세 구조물(321)의 피치를 p1이라 할 때, 홀수 열에 대한 짝수 열의 어긋남 정도는 p1의 절반일 수 있다.The plurality of microstructures 321 may be arranged in a line along the first direction (X direction) to form an odd row and an even row. And even columns can be offset against odd columns. For example, when the pitch of the microstructure 321 in the first direction (X direction) is p1, the degree of shift of the even columns with respect to the odd rows may be half of p1.

저반사 구조(32)에 입사한 태양광은 점차적인 굴절률 차이로 인해 반사되지 않고 대부분 저반사 구조(32)를 통과한다. 저반사 구조(32)는 무반사 구조 또는 반사 방지층으로 표현될 수 있으며, 태양광이 입사하는 투명 기판(31)의 일면에 위치할 수 있다.Sunlight incident on the low reflection structure 32 is mostly reflected through the low reflection structure 32 without being reflected due to the difference in refractive index. The low reflection structure 32 may be expressed as an antireflection structure or an antireflection layer, and may be positioned on one surface of the transparent substrate 31 to which sunlight is incident.

적외선 차단층(33)은 복수의 미세 홀(331)이 형성된 금속막(332)으로 이루어질 수 있다. 복수의 미세 홀(331)은 원형, 사각형, 다각형 등 다양한 형상일 수 있으며, 나노미터 스케일 또는 마이크로미터 스케일의 크기를 가질 수 있다.The infrared blocking layer 33 may be formed of a metal film 332 having a plurality of fine holes 331. The plurality of micro holes 331 may have various shapes such as a circle, a rectangle, and a polygon, and may have a size of a nanometer scale or a micrometer scale.

금속막(332)은 알루미늄, 금, 백금, 은, 구리, 크롬, 팔라듐, 몰리브덴, 및 코발트 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 금속막(332)은 나노미터 스케일의 두께와 선폭을 가질 수 있다. 구체적으로, 금속막(332)의 두께와 선폭은 복수의 미세 홀(331) 각각의 크기보다 작을 수 있다.The metal film 332 may include at least one of aluminum, gold, platinum, silver, copper, chromium, palladium, molybdenum, and cobalt, but is not limited thereto. The metal layer 332 may have a thickness and a line width of a nanometer scale. In detail, the thickness and line width of the metal film 332 may be smaller than the size of each of the plurality of micro holes 331.

이러한 적외선 차단층(33)은 금속막의 나노 패턴에 의해 적외선 파장을 선택적으로 반사시키고, 적외선을 제외한 나머지 파장을 투과시키는 파장 선택성을 구현한다. 적외선 차단층(33)의 파장 선택성은 금속막(332)의 재질, 두께, 선폭, 증착 조건과, 미세 홀(331)의 크기, 피치, 배열 패턴 등에 따라 조절 가능하다.The infrared blocking layer 33 selectively reflects the infrared wavelength by the nano-pattern of the metal film, and implements wavelength selectivity for transmitting the remaining wavelengths except infrared. The wavelength selectivity of the infrared blocking layer 33 may be adjusted according to the material, thickness, line width, deposition conditions of the metal film 332, the size, pitch, and arrangement pattern of the micro holes 331.

적외선 차단층(33)은 열 차단층 또는 적외선 반사층으로 표현될 수 있으며, 태양 전지판(10)과 마주하는 투명 기판(31)의 일면에 위치할 수 있다. 적외선 차단층(33)은 다음에 설명하는 제조 방법에 의해 균일한 직경의 미세 홀(331)을 원하는 밀도로 정밀하게 형성할 수 있다.The infrared blocking layer 33 may be expressed as a heat blocking layer or an infrared reflecting layer, and may be positioned on one surface of the transparent substrate 31 facing the solar panel 10. The infrared blocking layer 33 can precisely form fine holes 331 of uniform diameter with a desired density by the manufacturing method described below.

열 방출층(20)은 광학 필터(30)를 태양 전지판(10)에 고정시키는 기능과, 태양 전지판(10)을 향한 열 전달을 차단하는 기능을 동시에 수행한다. 구체적으로, 열 방출층(20)은 공기층(21)과, 공기층(21)과 이웃하며 광학 필터(30)를 태양 전지판(10)에 부착시키는 합착벽(22)을 포함한다.The heat emission layer 20 simultaneously performs a function of fixing the optical filter 30 to the solar panel 10 and a function of blocking heat transfer toward the solar panel 10. Specifically, the heat dissipation layer 20 includes an air layer 21 and a bonding wall 22 adjacent to the air layer 21 and attaching the optical filter 30 to the solar panel 10.

광학 필터(30)의 적외선 차단층(33)이 대부분의 적외선을 반사하더라도 일정 부분 태양 전지판(10)을 향한 열의 유입이 이루어진다. 광학 필터(30)의 열은 공기층(21)으로 방출되고, 공기층(21)은 공기의 낮은 열전도율에 의해 태양 전지판(10)을 향한 열 전달을 효과적으로 차단한다.Even if the infrared blocking layer 33 of the optical filter 30 reflects most of the infrared rays, heat is introduced into the solar panel 10 in part. The heat of the optical filter 30 is released to the air layer 21, and the air layer 21 effectively blocks heat transfer toward the solar panel 10 by the low thermal conductivity of the air.

합착벽(22)은 접착성 수지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 광 경화성 고분자 수지를 포함할 수 있다. 공기층(21)에 의한 열 차단 효과를 극대화할 수 있도록 열 방출층(20)에서 공기층(21)이 차지하는 면적은 합착벽(22)이 차지하는 면적보다 클 수 있다. 이를 위해 태양 전지 조립체(100)의 단면 상에서 합착벽(22)의 폭(w2)은 공기층(21)의 폭(w1)보다 작을 수 있다.The bonding wall 22 may include an adhesive resin, and for example, may include a photocurable polymer resin. The area occupied by the air layer 21 in the heat dissipation layer 20 may be larger than the area occupied by the bonding wall 22 to maximize the heat shielding effect by the air layer 21. To this end, the width w2 of the bonding wall 22 on the cross section of the solar cell assembly 100 may be smaller than the width w1 of the air layer 21.

공기층(21)은 외기와 통하도록 바깥으로 열린 개방형 구조일 수 있다. 이 경우 공기층(21)의 공기는 정체되지 않고 외부 공기와 지속적인 교환이 이루어진다. 태양 전지 조립체(100)가 설치되는 외부 환경이 극단적인 고온 또는 극단적인 저온 환경이 아닌 경우, 공기층(21)을 외기와 통하도록 하는 것이 열 차단 및 열 방출에 유리하다.The air layer 21 may have an open structure that is open to the outside to communicate with the outside air. In this case, the air in the air layer 21 is not stagnant but is continuously exchanged with the outside air. If the external environment in which the solar cell assembly 100 is installed is not an extreme high temperature or an extreme low temperature environment, it is advantageous for heat shielding and heat release to allow the air layer 21 to communicate with the outside air.

합착벽(22)은 공기층(21)이 외기와 통하도록 열린 패턴 구조를 가진다. 예를 들어, 도 1과 같이 합착벽(22)은 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물로 이루어질 수 있다. 복수의 막대 구조물은 같은 폭을 가질 수 있으며, 서로간 등간격으로 위치할 수 있으나, 도시한 예시로 한정되지 않는다.The bonding wall 22 has a pattern structure in which the air layer 21 is opened to communicate with the outside air. For example, as shown in FIG. 1, the joining wall 22 may be formed of a plurality of bar structures arranged in one direction at a distance from each other. The plurality of rod structures may have the same width and may be positioned at equal intervals from each other, but are not limited to the illustrated example.

도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 조립체 중 합착벽의 변형예를 도시한 구성도이다.3 is a configuration diagram illustrating a modified example of the bonding wall of the solar cell assembly shown in FIG. 1.

도 3을 참고하면, 합착벽(22a)은 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물로 이루어질 수 있다. 복수의 기둥 구조물은 원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있으며, 적어도 한 방향을 따라 정렬될 수 있다. 도 3에서는 복수의 원형 기둥 구조물로 이루어진 합착벽(22a)을 예로 들어 도시하였다.Referring to FIG. 3, the joining wall 22a may be formed of a plurality of pillar structures positioned at a distance from each other. The plurality of pillar structures may have a circular or polygonal cross section and may be aligned along at least one direction. In FIG. 3, the bonding wall 22a formed of a plurality of circular pillar structures is illustrated as an example.

다시 도 1과 도 2를 참고하면, 광학 필터(30)로부터 공기층(21)으로 방출된 열은 대류를 통해 공기층(21) 하부의 공기를 데우고, 데워진 공기는 외기로 배출되며, 새로운 외부 공기가 공기층(21)으로 유입된다. 이러한 과정이 반복되면서 공기층(21)은 일정 범위의 온도를 지속적으로 유지할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2, the heat released from the optical filter 30 to the air layer 21 warms the air below the air layer 21 through convection, and the warmed air is discharged to the outside air, and new external air is discharged. It flows into the air layer 21. As this process is repeated, the air layer 21 may continuously maintain a temperature in a predetermined range.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a solar cell assembly according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 제2 실시예의 태양 전지 조립체(200)에서 공기층(21)은 합착벽(22b)으로 완전히 둘러싸인 폐쇄형 구조일 수 있다. 이 경우 공기층(21)의 공기는 외부 공기와 교환됨 없이 정체된 상태를 유지한다.Referring to FIG. 4, in the solar cell assembly 200 of the second embodiment, the air layer 21 may have a closed structure completely surrounded by the bonding wall 22b. In this case, the air in the air layer 21 maintains the stagnant state without being exchanged with the outside air.

태양 전지 조립체(200)가 설치되는 외부 환경이 실온에서 벗어난 고온 또는 저온에 지속적으로 노출되는 경우라면, 공기층(21)을 외기와 통하지 않도록 밀폐시키는 것이 열 차단 및 열 방출에 유리하다.If the external environment in which the solar cell assembly 200 is installed is continuously exposed to high or low temperatures outside the room temperature, sealing the air layer 21 so as not to communicate with the outside air is advantageous for heat shielding and heat dissipation.

합착벽(22b)은 공기층(21)이 외기와 통하지 않도록 닫힌 패턴 구조를 가진다. 예를 들어, 도 4와 같이 합착벽(22b)은 내측 공간을 가두는 프레임(23)과, 프레임(23)의 내측 공간에서 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물(24)을 포함할 수 있다. 프레임(23)은 태양 전지판(10)의 가장자리를 따라 위치할 수 있다.The bonding wall 22b has a closed pattern structure so that the air layer 21 does not communicate with outside air. For example, as shown in FIG. 4, the joining wall 22b includes a frame 23 confining an inner space and a plurality of rod structures 24 arranged in one direction at a distance from each other in an inner space of the frame 23. It may include. The frame 23 may be located along the edge of the solar panel 10.

복수의 막대 구조물(24)의 가장자리는 프레임(23)과 접할 수 있고, 이 경우 공기층(21)은 복수개로 분할된다. 즉 복수의 공기층(21)이 막대 구조물(24)에 의해 분리되며, 복수의 공기층(21)은 서로 통하지 않고 합착벽(22b)에 의해 개별적으로 밀폐된다.The edges of the plurality of rod structures 24 may contact the frame 23, in which case the air layer 21 is divided into a plurality. That is, the plurality of air layers 21 are separated by the rod structure 24, and the plurality of air layers 21 are individually sealed by the bonding wall 22b without passing through each other.

도 5 내지 도 7은 도 4에 도시한 태양 전지 조립체 중 합착벽의 변형예들을 도시한 구성도이다.5 to 7 are structural diagrams illustrating modified examples of the bonding wall in the solar cell assembly shown in FIG. 4.

도 5를 참고하면, 합착벽(22c)은 내측 공간을 가두는 프레임(23)과, 프레임(23)의 내측 공간에서 프레임(23)과 떨어져 위치하는 복수의 막대 구조물(24a)을 포함할 수 있다. 이 경우 프레임(23) 내부에 서로 통하는 하나의 공기층(21)이 형성된다.Referring to FIG. 5, the joining wall 22c may include a frame 23 confining the inner space and a plurality of rod structures 24a positioned apart from the frame 23 in the inner space of the frame 23. have. In this case, one air layer 21 communicating with each other is formed in the frame 23.

도 6을 참고하면, 합착벽(22d)은 내측 공간을 가두는 프레임(23)과, 프레임(23)의 내측 공간에서 서로 직교하는 두 방향으로 정렬된 격자 구조물(25)을 포함할 수 있다. 격자 구조물(25)의 가장자리는 프레임(23)과 접할 수 있으며, 공기층(21)은 서로 직교하는 두 방향을 따라 복수개로 분할된다. Referring to FIG. 6, the joining wall 22d may include a frame 23 confining an inner space and a grid structure 25 aligned in two directions orthogonal to each other in an inner space of the frame 23. The edge of the grid structure 25 may be in contact with the frame 23, the air layer 21 is divided into a plurality in two directions perpendicular to each other.

도 7을 참고하면, 합착벽(22e)은 내측 공간을 가두는 프레임(23)과, 프레임(23)의 내측 공간에서 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물(26)을 포함할 수 있다. 복수의 기둥 구조물(26)은 원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있으며, 적어도 한 방향을 따라 정렬될 수 있다.Referring to FIG. 7, the joining wall 22e may include a frame 23 confining the inner space and a plurality of pillar structures 26 positioned at a distance from each other in the inner space of the frame 23. . The plurality of pillar structures 26 may have a circular or polygonal cross section and may be aligned in at least one direction.

복수의 기둥 구조물(26)을 포함하는 합착벽(22e)은 도 5의 경우와 마찬가지로 프레임(23) 내부에 서로 통하는 하나의 공기층(21)을 포함한다.The bonding wall 22e including the plurality of pillar structures 26 includes one air layer 21 communicating with each other inside the frame 23 as in the case of FIG. 5.

도 4 내지 도 7을 참고하면, 제2 실시예에서 열 방출층(20)은 외기와 통하지 않는 적어도 하나의 공기층(21)을 포함하며, 공기의 낮은 열전도율에 의해 태양 전지판(10)을 향하는 광학 필터(30)의 열 유입과, 외기로부터의 열 유입을 차단할 수 있다.4 to 7, in the second embodiment, the heat dissipation layer 20 includes at least one air layer 21 which is not in communication with the outside air, and is directed toward the solar panel 10 by the low thermal conductivity of air. It is possible to block the heat inflow of the filter 30 and the heat inflow from the outside air.

제2 실시예의 태양 전지 조립체(200)는 공기층(21)이 폐쇄형 구조인 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.The solar cell assembly 200 of the second embodiment has the same or similar configuration as the above-described first embodiment except that the air layer 21 is a closed structure, and overlapping description thereof will be omitted.

다음으로, 태양 전지 조립체의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of a solar cell assembly is demonstrated.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 조립체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.8 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell assembly according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 태양 전지 조립체의 제조 방법은 적외선 차단층을 가지는 광학 필터를 제작하는 제1 단계(S10)와, 태양 전지판 위에 유기물층을 도포하고, 유기물층 위에 광학 필터를 배치하는 제2 단계(S20)와, 광학 필터 위에 노광 마스크를 배치하는 제3 단계(S30)와, 유기물층을 노광하여 노광 마스크의 광 투과부에 대응하는 합착벽을 형성하는 제4 단계(S40)와, 남은 버퍼 물질을 제거하여 공기층을 형성하는 제5 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 8, a method of manufacturing a solar cell assembly includes a first step (S10) of manufacturing an optical filter having an infrared blocking layer, a second step of applying an organic material layer on a solar panel, and placing an optical filter on the organic material layer ( S20, a third step S30 of placing an exposure mask on the optical filter, a fourth step S40 of exposing the organic material layer to form a bonding wall corresponding to the light transmitting portion of the exposure mask, and removing the remaining buffer material To form an air layer (S50).

도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시한 제1 단계를 도시한 구성도이다.9A to 9D are configuration diagrams showing a first step shown in FIG.

도 9a를 참고하면, 제1 단계(S10)에서 투명 기판(31)이 준비되고, 투명 기판(31) 위에 복수의 입자(35)가 균일하게 배열된다. 복수의 입자(35)는 나노미터 스케일 또는 마이크로미터 스케일의 직경(d1)을 가지는 구형 입자일 수 있다. 복수의 입자(35)는 금, 은 등의 금속, 폴리스티렌, 아크릴 등의 합성수지, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물 등의 무기 산화물, 또는 그 외 다양한 물질로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9A, the transparent substrate 31 is prepared in the first step S10, and the plurality of particles 35 are uniformly arranged on the transparent substrate 31. The plurality of particles 35 may be spherical particles having a diameter d1 of nanometer scale or micrometer scale. The plurality of particles 35 may be formed of a metal such as gold or silver, a synthetic resin such as polystyrene, acryl, an inorganic oxide such as silicon oxide, titanium oxide, or various other materials.

복수의 입자는 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating) 또는 바 코팅(bar coating) 등의 코팅 방식과, 물을 이용하는 플로팅 방식(floating method) 중 하나를 이용하여 투명 기판 위에 배열될 수 있다.The plurality of particles may be arranged on the transparent substrate using one of a coating method such as spin coating, slit coating or bar coating, and a floating method using water. have.

예를 들어, 플로팅 방식은 투명 기판(31)을 수조(도시하지 않음) 내부에 배치하고, 투명 기판(31)이 잠기도록 수조 내부에 물을 채우는 과정과, 수면 위로 복수의 입자(35)가 분산된 코팅 용액을 확산시키는 과정과, 수조로부터 물을 배수하여 수면을 하강시킴으로써 복수의 입자(35)를 투명 기판(31)의 표면에 위치시키는 과정들을 포함할 수 있다.For example, in the floating method, the transparent substrate 31 is disposed inside a tank (not shown), the water is filled in the tank so that the transparent substrate 31 is submerged, and the plurality of particles 35 are placed on the water surface. The method may include spreading the dispersed coating solution and positioning the plurality of particles 35 on the surface of the transparent substrate 31 by lowering the water surface by draining water from the water tank.

코팅 용액은 복수의 입자(35)와 분산 용액을 포함하며, 분산 용액은 에탄올, 1-부탄올, 및 이소프로필 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코팅 용액에서 입자들(35)의 농도는 3중량% 내지 10중량%일 수 있으며, 복수의 입자(35)와 분산 용액의 혼합 비율은 부피비로 대략 2:1일 수 있다. 이 조건을 만족할 때 입자들(35)의 퍼짐성을 높일 수 있다.The coating solution includes a plurality of particles 35 and a dispersion solution, and the dispersion solution may include at least one of ethanol, 1-butanol, and isopropyl alcohol. The concentration of particles 35 in the coating solution may be 3% to 10% by weight, and the mixing ratio of the plurality of particles 35 and the dispersion solution may be approximately 2: 1 by volume. When the condition is satisfied, the spreadability of the particles 35 may be increased.

전술한 플로팅 방식을 사용하여 표준 편차 1% 이하의 입자 분산도를 유지할 수 있다. 플로팅 방식은 코팅 방식과 비교할 때 입자들(35)의 충진률(packing rate)을 높이고, 입자들(35)의 결함(defect)을 제거하는데 유리하다.The above-described floating scheme can be used to maintain particle dispersion with a standard deviation of 1% or less. The floating method is advantageous for increasing the packing rate of the particles 35 and removing defects of the particles 35 as compared with the coating method.

복수의 입자(35)는 삼각 배열을 이루며 서로 접할 수 있고, 투명 기판(31) 위에서 입자 단일층을 형성할 수 있다. 복수의 입자(35)의 최초 크기(d1)는 적외선 차단층을 구성하는 미세 홀들의 주기(피치)를 결정한다.The plurality of particles 35 may contact each other in a triangular arrangement, and form a single layer of particles on the transparent substrate 31. The initial size d1 of the plurality of particles 35 determines the period (pitch) of the fine holes constituting the infrared blocking layer.

도 9b를 참고하면, 복수의 입자(35)는 플라즈마 식각에 의해 크기가 작아진다. 플라즈마 식각은 식각액을 사용하는 습식 식각과 달리 플라즈마에 의한 반응을 이용한 건식 식각으로서, 등방성 식각 특성을 가진다. 복수의 입자(35)는 플라즈마 반응에 의해 최초 위치를 유지하면서(초기 피치를 유지하면서) 크기만 작아진다.Referring to FIG. 9B, the plurality of particles 35 may be reduced in size by plasma etching. Plasma etching is a dry etching using a reaction by plasma, unlike wet etching using an etching solution, and has an isotropic etching characteristic. The plurality of particles 35 are reduced in size only while maintaining their initial position (maintaining initial pitch) by the plasma reaction.

플라즈마 식각을 거친 복수의 입자(35)는 서로간 일정한 거리(G)를 두고 떨어져 위치한다. 이때 복수의 입자(35) 사이의 거리(G)는 복수의 입자(35) 각각의 크기(d2)보다 작다. 예를 들어 플라즈마 식각 후 복수의 입자(35) 각각이 수 마이크로미터의 크기를 가질 때, 복수의 입자(35) 사이의 거리(G)는 나노미터 스케일의 크기를 가질 수 있다.The plurality of particles 35 which have undergone plasma etching are spaced apart from each other at a constant distance G. At this time, the distance G between the plurality of particles 35 is smaller than the size d2 of each of the plurality of particles 35. For example, when each of the plurality of particles 35 after plasma etching has a size of several micrometers, the distance G between the plurality of particles 35 may have a size of nanometer scale.

도 9c를 참고하면, 복수의 입자(35)가 배열된 투명 기판(31) 위에 금속막(332)이 형성된다. 금속막(332)은 알루미늄, 금, 백금, 은, 구리, 크롬, 팔라듐, 몰리브덴, 코발트 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 금속막(332)은 진공 증착 등 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 나노미터 스케일의 두께를 가질 수 있다.Referring to FIG. 9C, a metal film 332 is formed on the transparent substrate 31 on which the plurality of particles 35 are arranged. The metal film 332 may include at least one of aluminum, gold, platinum, silver, copper, chromium, palladium, molybdenum, and cobalt, but is not limited thereto. The metal film 332 may be formed by various methods such as vacuum deposition, and may have a thickness of nanometer scale.

금속막(332)은 복수의 입자(35)로 인해 서로 연결된 하나의 막을 형성하지 못하고 복수의 입자(35) 각각의 표면과, 복수의 입자(35) 사이에 해당하는 투명 기판(31)의 표면에 분리 형성된다.The metal film 332 does not form one film connected to each other due to the plurality of particles 35, and thus the surface of each of the plurality of particles 35 and the surface of the transparent substrate 31 corresponding to the plurality of particles 35. Formed to separate.

도 9c와 도 9d를 참고하면, 투명 기판(31)으로부터 복수의 입자(35)와 그 표면의 금속막(332) 일부가 같이 제거된다. 이로써 복수의 입자(35) 사이에 대응하는 금속막(332)이 남게 되며, 남은 금속막(332)에는 복수의 입자(35)에 각각 대응하는 복수의 미세 홀(331)이 형성된다.9C and 9D, the plurality of particles 35 and a portion of the metal film 332 on the surface of the transparent substrate 31 are removed together. As a result, the metal film 332 corresponding to the plurality of particles 35 remains, and the plurality of fine holes 331 corresponding to the plurality of particles 35 are formed in the remaining metal film 332.

복수의 입자(35)는 투명 기판(31) 위에 물리화학적으로 접합된 것이 아니므로 외부 자극에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 예를 들어, 복수의 입자(35)는 초음파 처리로 제거되거나, 입자(35)를 녹이는 용액 처리에 의해 제거되거나, 점착 테이프(도시하지 않음)에 의해 제거될 수 있다. Since the plurality of particles 35 are not physicochemically bonded onto the transparent substrate 31, they may be easily removed by an external magnetic pole. For example, the plurality of particles 35 may be removed by ultrasonication, by a solution treatment for dissolving the particles 35, or by an adhesive tape (not shown).

입자를 녹이는 용액은 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 톨루엔(toluene), 다이클로로메테인(dichloromethane) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 점착 테이프의 경우, 점착 테이프를 투명 기판(31) 위에 붙인 후 떼어내면 점착 테이프의 점착면에 복수의 입자(35)가 들러 붙으면서 투명 기판(31)으로부터 분리될 수 있다.The solution for dissolving the particles may include any one of tetrahydrofuran, toluene, and dichloromethane. In the case of the adhesive tape, if the adhesive tape is attached to the transparent substrate 31 and then peeled off, the adhesive tape may be separated from the transparent substrate 31 while the plurality of particles 35 adhere to the adhesive surface of the adhesive tape.

복수의 미세 홀(331)은 일 방향을 따라 나란히 배열되어 홀수 열과 짝수 열을 구성할 수 있고, 짝수 열은 홀수 열에 대해 미세 홀(331) 피치(p2)의 절반만큼 어긋나게 위치할 수 있다. 금속막(332)의 두께와 선폭은 복수의 미세 홀(331) 각각의 크기보다 작은 나노미터 스케일의 크기를 가질 수 있다.The plurality of fine holes 331 may be arranged side by side in one direction to form an odd column and an even column, and the even column may be offset by half the pitch p2 of the fine hole 331 with respect to the odd column. The thickness and line width of the metal layer 332 may have a size of a nanometer scale smaller than that of each of the plurality of micro holes 331.

복수의 미세 홀(331)이 형성된 금속막(332)이 적외선을 선택적으로 반사하는 적외선 차단층(33)을 구성한다. 적외선 차단층(33)의 파장 선택성은 금속막(332)의 두께, 선폭, 재질, 증착 조건, 미세 홀(331)의 크기, 피치, 및 배열 패턴 등에 따라 조절 가능하다.The metal film 332 having the plurality of fine holes 331 constitutes an infrared blocking layer 33 that selectively reflects infrared rays. The wavelength selectivity of the infrared blocking layer 33 may be adjusted according to the thickness, the line width, the material, the deposition conditions, the size, the pitch, the arrangement pattern, and the like of the metal film 332.

도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14는 각각 10nm, 20nm, 30nm, 40nm, 50nm 두께의 금속막으로 이루어진 적외선 차단층을 가지는 광학 필터에서 파장별 반사율을 나타낸 그래프이다. 실험에 사용된 입자는 폴리스티렌 입자이고, 금속막은 금(Au)을 포함한다.10, 11, 12, 13, and 14 are graphs showing reflectance for each wavelength in an optical filter having an infrared blocking layer made of a metal film having a thickness of 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, and 50 nm, respectively. The particles used in the experiment are polystyrene particles, and the metal film contains gold (Au).

도 10 내지 도 12에서, case 1, 2, 3은 1.3㎛ 크기의 입자를 각각 120초, 150초, 180초 동안 플라즈마 식각한 경우이다. case 4, 5, 6은 1.5㎛ 크기의 입자를 각각 120초, 150초, 180초 동안 플라즈마 식각한 경우이다. case 7, 8, 9는 2.1㎛ 크기의 입자를 각각 150초, 180초, 210초 동안 플라즈마 식각한 경우이다.In FIGS. 10 to 12, cases 1, 2, and 3 are cases in which plasma particles of 1.3 μm size are etched for 120 seconds, 150 seconds, and 180 seconds, respectively. Cases 4, 5, and 6 were plasma-etched particles having a size of 1.5 μm for 120 seconds, 150 seconds, and 180 seconds, respectively. Cases 7, 8 and 9 are plasma etching of 2.1 μm particles for 150, 180, and 210 seconds, respectively.

도 13과 도 14에서, case 10, 11, 12, 13, 14, 15는 2.1㎛ 크기의 입자를 각각 60초, 90초, 120초, 150초, 180초, 210초 동안 플라즈마 식각한 경우이다. case 1 내지 15 모두에서 입자의 플라즈마 식각 시간이 길수록 입자의 크기는 작아지고, 금속막의 선폭은 커진다.In FIGS. 13 and 14, cases 10, 11, 12, 13, 14, and 15 are plasma etched particles having a size of 2.1 μm for 60 seconds, 90 seconds, 120 seconds, 150 seconds, 180 seconds, and 210 seconds, respectively. . In both cases 1 to 15, the longer the plasma etching time of the particles, the smaller the particle size and the larger the line width of the metal film.

도 10 내지 도 14를 참고하면, 특정 금속막 두께에서 적외선 파장(대략 1,000nm 이상)의 반사율은 미세 홀의 크기와 금속막의 선폭에 따라 다양한 변화를 보인다. 이러한 실험 결과에 근거하여 금(Au)을 포함하는 금속막의 특정 두께에서 적외선 파장의 반사율이 가장 높은 조건을 찾아 미세 홀의 크기와 금속막의 선폭을 선정할 수 있다.10 to 14, the reflectance of the infrared wavelength (about 1,000 nm or more) at a specific metal film thickness varies depending on the size of the micro holes and the line width of the metal film. Based on the experimental results, the size of the fine holes and the line width of the metal film may be selected by finding a condition having the highest reflectance of the infrared wavelength at a specific thickness of the metal film including gold (Au).

도 15와 도 16은 금속막의 물질이 다른 두 종류의 광학 필터에서 파장별 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 15의 실험에 사용된 금속막의 두께는 20nm이고, 도 16의 실험에 사용된 금속막의 두께는 30nm이다. 도 15와 도 16 모두에서 실험에 사용된 입자는 폴리스티렌 입자이다.15 and 16 are graphs showing reflectances at wavelengths of two kinds of optical filters having different materials of metal films. The thickness of the metal film used in the experiment of FIG. 15 is 20 nm, and the thickness of the metal film used in the experiment of FIG. 16 is 30 nm. The particles used in the experiments in both FIG. 15 and FIG. 16 are polystyrene particles.

도 15에서 case 16, 17은 금(Au)을 포함하는 금속막에서 1.3㎛ 크기의 입자를 각각 90초, 120초 동안 플라즈마 식각한 경우이다. case 18, 19는 은(Ag)을 포함하는 금속막에서 1.3㎛ 크기의 입자를 각각 90초, 120초 동안 플라즈마 식각한 경우이다.In FIG. 15, cases 16 and 17 are plasma etching of particles having a size of 1.3 μm in a metal film including gold (Au) for 90 seconds and 120 seconds, respectively. Cases 18 and 19 are cases in which 1.3 μm-sized particles are plasma-etched for 90 seconds and 120 seconds in a metal film containing silver (Ag).

도 16에서 case 20, 21은 금(Au)을 포함하는 금속막에서 1.3㎛ 크기의 입자를 각각 90초, 120초 동안 플라즈마 식각한 경우이다. case 22, 23은 은(Ag)을 포함하는 금속막에서 1.3㎛ 크기의 입자를 각각 90초, 120초 동안 플라즈마 식각한 경우이다.In FIG. 16, cases 20 and 21 are plasma etching of particles having a size of 1.3 μm in a metal film including gold (Au) for 90 seconds and 120 seconds, respectively. Cases 22 and 23 are plasma etching of particles having a size of 1.3 μm for 90 seconds and 120 seconds, respectively, in a metal film containing silver (Ag).

도 15와 도 16을 참고하면, 금속막이 금을 포함하는 경우와 은을 포함하는 경우 구체적인 반사율 수치는 상이하지만, 파장에 따른 반사율은 유사한 경향을 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 실험 결과에 근거하여 적외선 파장의 반사율이 가장 높은 조건을 찾아 금속막의 물질, 두께, 미세 홀의 크기, 금속막의 선폭을 선정할 수 있다.Referring to FIGS. 15 and 16, when the metal film includes gold and silver, the specific reflectance values are different, but the reflectance according to the wavelength shows a similar tendency. Based on the experimental results, the material having the highest reflectance of the infrared wavelength can be found to select the material, thickness, size of micro holes, and line width of the metal film.

도 17은 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제2 단계를 도시한 구성도이다.17 is a configuration diagram illustrating a second step in the process flowchart shown in FIG. 8.

도 8과 도 17을 참고하면, 제2 단계(S20)에서 태양 전지판(10) 위에 유기물층(40)이 도포된다. 유기물층(40)은 열 방출층 형성을 위한 층으로서, 광 경화성 폴리머와 버퍼 물질을 포함하며, 태양 전지판(10)의 상면 전체에 도포된다. 유기물층(40)에서 광 경화성 폴리머와 버퍼 물질은 균일하게 혼합된다.8 and 17, in the second step S20, the organic layer 40 is coated on the solar panel 10. The organic layer 40 is a layer for forming a heat emission layer, and includes a photocurable polymer and a buffer material, and is applied to the entire upper surface of the solar panel 10. In the organic layer 40, the photocurable polymer and the buffer material are uniformly mixed.

광 경화성 폴리머는 자외선에 의해 경화되는 통상의 고분자 수지를 포함하고, 버퍼 물질은 광 반응성과 열 경화성이 없는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 경화성 폴리머는 Norland Optical 사(社)의 상표명 NOA65, NOA81 등을 포함할 수 있으며, 버퍼 물질은 탈이온수, 헥사데칸, 실리콘 오일 등을 포함할 수 있다.Photocurable polymers include conventional polymeric resins that are cured by ultraviolet light, and the buffer material may include materials that are photoreactive and non-curable. For example, the photocurable polymer may include Norland Optical, trade names NOA65, NOA81, and the like, and the buffer material may include deionized water, hexadecane, silicone oil, and the like.

이어서 유기물층(40) 위에 광학 필터(30)가 배치된다. 광학 필터(30)는 투명 기판(31)과, 투명 기판(31)의 일면에 위치하는 적외선 차단층(33)을 포함하며, 투명 기판(31)의 다른 일면에 위치하는 저반사 구조(32)를 더 포함할 수 있다.Subsequently, the optical filter 30 is disposed on the organic layer 40. The optical filter 30 includes a transparent substrate 31 and an infrared blocking layer 33 positioned on one surface of the transparent substrate 31, and a low reflection structure 32 positioned on the other surface of the transparent substrate 31. It may further include.

저반사 구조(32)는 일정 주기로 배열된 복수의 미세 구조물(321)(원추형 미세 구조물)일 수 있고, 태양광이 입사하는 투명 기판(31)의 상면에 위치할 수 있다. 적외선 차단층(33)은 복수의 미세 홀(331)이 형성된 금속막(332)으로 이루어지며, 투명 기판(31)의 하면에 위치할 수 있다.The low reflection structure 32 may be a plurality of microstructures 321 (conical microstructures) arranged at regular intervals, and may be positioned on an upper surface of the transparent substrate 31 to which sunlight is incident. The infrared blocking layer 33 may be formed of a metal film 332 having a plurality of fine holes 331, and may be disposed on a bottom surface of the transparent substrate 31.

도 18은 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제3 단계를 도시한 구성도이다.18 is a configuration diagram illustrating a third step in the process flowchart shown in FIG. 8.

도 8과 도 18을 참고하면, 제3 단계(S30)에서 광학 필터(30) 위에 노광 마스크(50)가 배치된다. 노광 마스크(50)는 광 투과부(51)와 광 차단부(52)를 포함하며, 노광 마스크(50)의 상측에 광원(도시하지 않음)이 위치한다. 광원은 자외선을 방출하는 자외선 램프일 수 있다.8 and 18, the exposure mask 50 is disposed on the optical filter 30 in the third step S30. The exposure mask 50 includes a light transmitting part 51 and a light blocking part 52, and a light source (not shown) is positioned above the exposure mask 50. The light source may be an ultraviolet lamp that emits ultraviolet light.

도 19는 도 8에 도시한 공정 순서도 가운데 제4 단계와 제5 단계를 도시한 구성도이다.19 is a configuration diagram illustrating a fourth step and a fifth step in the process flowchart shown in FIG. 8.

도 8과 도 19를 참고하면, 제4 단계(S40)에서 노광 마스크(50)를 통해 유기물층(40)으로 빛이 조사된다. 광원에서 방출된 빛은 노광 마스크(50)의 광 투과부(51)를 선택적으로 투과하고, 광학 필터(30)를 거쳐 유기물층(40)으로 조사된다. 이때 광학 필터(30)는 유기물층(40)을 향한 광 경로에 실질적인 영향을 미치지 않는다.8 and 19, light is irradiated to the organic layer 40 through the exposure mask 50 in the fourth step S40. Light emitted from the light source selectively passes through the light transmitting part 51 of the exposure mask 50 and is irradiated to the organic material layer 40 through the optical filter 30. In this case, the optical filter 30 does not substantially affect the optical path toward the organic layer 40.

노광 마스크(50)를 이용한 부분 노광에 의해 유기물층(40)에서는 빛을 받은 제1 영역(A10)과 빛이 차단된 제2 영역(A20)에서 상분리가 일어나면서 광 투과부(51)에 대응하는 합착벽(22)이 만들어진다.Partial exposure using the exposure mask 50 causes phase separation in the first area A10 that receives the light and the second area A20 where the light is blocked in the organic layer 40, and thus the adhesion to the light transmitting part 51 occurs. The wall 22 is made.

구체적으로, 유기물층(40) 가운데 광 투과부(51)에 대응하는 제1 영역(A10)에서 광 경화성 폴리머가 굳기 시작한다. 최초 광 경화성 폴리머와 버퍼 물질이 균등하게 혼합된 상태에서 제1 영역(A10)의 광 경화성 폴리머가 굳기 시작하면, 제1 영역(A10)과 제2 영역(A20) 사이에 농도 차이가 발생한다.Specifically, the photocurable polymer starts to harden in the first region A10 corresponding to the light transmitting part 51 of the organic layer 40. When the photocurable polymer of the first region A10 starts to harden while the first photocurable polymer and the buffer material are uniformly mixed, a concentration difference occurs between the first region A10 and the second region A20.

이러한 농도 차이로 인해 광 차단부(52)에 대응하는 제2 영역(A20)에 있던 광 경화성 폴리머가 균등 비율 유지를 위해 제1 영역(A10)으로 서서히 이동한다. 이를 상분리라 하며, 제1 영역(A10)은 광 경화성 폴리머의 지속적인 이동과 빛에 의한 경화 과정에 의해 태양 전지판(10)과 광학 필터(30)를 붙이는 기둥, 즉 합착벽(22)이 형성된다.Due to the difference in concentration, the photocurable polymer in the second region A20 corresponding to the light blocking unit 52 gradually moves to the first region A10 to maintain an even ratio. This is referred to as phase separation, and the first region A10 is formed of a pillar, that is, a bonding wall 22, to which the solar panel 10 and the optical filter 30 are attached by the continuous movement of the photocurable polymer and the curing process by light. .

합착벽(22)이 만들어지는 과정에서 광 차단부(52)에 대응하는 제2 영역(A20)에는 대부분의 버퍼 물질과 소량의 광 경화성 폴리머가 남게 된다. 제5 단계(S50)에서, 남은 유기물층(40) 물질은 흡입기에 의한 흡입으로 제거할 수 있다. 다른 한편으로, 유기물층(40) 물질이 휘발성인 경우, 열처리를 통해 이들 물질을 증발시킬 수 있다.Most of the buffer material and a small amount of the photocurable polymer remain in the second region A20 corresponding to the light blocking portion 52 while the cementing wall 22 is formed. In a fifth step S50, the remaining organic layer 40 material may be removed by suction by an inhaler. On the other hand, if the organic layer 40 material is volatile, these materials may be evaporated through heat treatment.

제2 실시예와 같이 합착벽(22b)이 프레임(23)을 포함하는 경우에는 흡입기 사용이 불가능하다. 합착벽(22b)이 프레임(23)을 포함하는 경우, 휘발성을 가지는 유기물층(40) 물질이 선택되고, 합착벽(22)을 만든 다음 열처리를 하면 이들 물질이 증발되면서 합착벽(22)의 미세 기공을 통해 외기로 빠져나갈 수 있다.If the joining wall 22b includes the frame 23 as in the second embodiment, it is not possible to use an inhaler. When the cemented wall 22b includes the frame 23, the material of the organic layer 40 having volatility is selected, and when the cemented wall 22 is formed and then heat treated, these materials evaporate to form fine particles of the cemented wall 22. Pore can escape to the outside air.

합착벽(22)을 만든 다음 남은 유기물층(40) 물질이 제거되면서 합착벽(22) 사이로 공기층(21)이 형성된다. 노광 마스크(50)의 패턴 형상과 크기에 따라 다양한 형상과 크기의 협착벽(22)을 자유롭게 제작할 수 있으며, 태양 전지판(10)과 광학 필터(30) 사이에서 열 방출층(20)을 자유롭게 패터닝할 수 있다.The air layer 21 is formed between the bonding walls 22 while the remaining organic material 40 material is removed after the bonding walls 22 are formed. According to the pattern shape and size of the exposure mask 50, the constriction walls 22 of various shapes and sizes can be freely manufactured, and the heat dissipation layer 20 can be freely patterned between the solar panel 10 and the optical filter 30. can do.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

100, 200: 태양 전지 조립체 10: 태양 전지판
20: 열 방출층 21: 공기층
22: 합착벽 30: 광학 필터
31: 투명 기판 32: 저반사 구조
33: 적외선 차단층 40: 유기물층
50: 노광 마스크 51: 광 투과부
52: 광 차단부100, 200 solar cell assembly 10 solar panel
20: heat release layer 21: air layer
22: cemented wall 30: optical filter
31: transparent substrate 32: low reflection structure
33: infrared blocking layer 40: organic material layer
50: exposure mask 51: light transmitting part
52: light blocking unit

Claims (16)

태양 전지판;
태양광이 입사하는 상기 태양 전지판의 상측에 위치하며, 금속막에 미세 홀들이 주기적으로 배열된 적외선 차단층을 가지는 광학 필터; 및
상기 태양 전지판과 상기 광학 필터 사이에 위치하는 열 방출층을 포함하며,
상기 열 방출층은 열 전달 억제를 위한 공기층과, 상기 공기층과 이웃하며 상기 광학 필터를 상기 태양 전지판에 부착시키는 합착벽을 포함하는 태양 전지 조립체.Solar panels;
An optical filter positioned above the solar panel to which sunlight is incident and having an infrared blocking layer in which fine holes are periodically arranged in a metal film; And
A heat dissipation layer positioned between the solar panel and the optical filter,
The heat dissipating layer includes an air layer for suppressing heat transfer, and a bonding wall adjacent to the air layer and attaching the optical filter to the solar panel. 제1항에 있어서,
상기 열 방출층에서 상기 공기층이 차지하는 면적은 상기 합착벽이 차지하는 면적보다 큰 태양 전지 조립체.The method of claim 1,
And an area occupied by the air layer in the heat dissipation layer is larger than an area occupied by the bonding wall. 제2항에 있어서,
상기 합착벽은 상기 공기층이 외기와 통하도록 열린 패턴 구조를 가지는 태양 전지 조립체.The method of claim 2,
The cemented wall has a solar cell assembly having a pattern structure open so that the air layer is in communication with the outside air. 제3항에 있어서,
상기 합착벽은 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물과, 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물 중 어느 하나를 포함하는 태양 전지 조립체.The method of claim 3,
The cemented wall includes any one of a plurality of rod structures arranged in one direction at a distance from each other, and a plurality of pillar structures positioned at a distance from each other. 제2항에 있어서,
상기 합착벽은 상기 열 방출층의 가장자리에 위치하는 프레임을 포함하며,
상기 공기층은 상기 프레임에 의해 둘러싸여 외기와 차단되는 태양 전지 조립체.The method of claim 2,
The cemented wall includes a frame located at an edge of the heat dissipation layer,
And the air layer is surrounded by the frame to block outside air. 제5항에 있어서,
상기 합착벽은 상기 프레임의 내측 공간에서 서로간 거리를 두고 한 방향으로 정렬된 복수의 막대 구조물과, 서로 직교하는 두 방향으로 정렬된 격자 구조물과, 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 기둥 구조물 중 어느 하나를 더 포함하는 태양 전지 조립체.The method of claim 5,
The joining wall may include a plurality of rod structures arranged in one direction at a distance from each other in an inner space of the frame, a grid structure arranged in two directions perpendicular to each other, and a plurality of pillar structures positioned at a distance from each other. A solar cell assembly further comprising any one. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 차단층은 투명 기판의 일면에 위치하고,
상기 투명 기판의 반대측 일면에 일정 주기로 배열된 복수의 미세 구조물로 이루어진 저반사 구조가 위치하는 태양 전지 조립체.The method according to any one of claims 1 to 6,
The infrared blocking layer is located on one surface of the transparent substrate,
And a low reflection structure including a plurality of microstructures arranged on a surface opposite to the transparent substrate at regular intervals. 금속막에 미세 홀들이 주기적으로 배열된 적외선 차단층을 가지는 광학 필터를 제작하는 단계;
태양 전지판 위에 광 경화성 폴리머와 버퍼 물질이 혼합된 유기물층을 도포하고, 상기 유기물층 위에 상기 광학 필터를 배치하는 단계;
상기 광학 필터 위에 광 투과부와 광 차단부를 가지는 노광 마스크를 배치하는 단계;
상기 노광 마스크를 통해 상기 유기물층을 노광하여 상기 광 투과부에 대응하는 제1 영역과 상기 광 차단부에 대응하는 제2 영역의 상분리에 의해 상기 제1 영역에 경화된 광 경화성 폴리머로 이루어진 합착벽을 형성하는 단계; 및
상기 제2 영역에 남은 상기 버퍼 물질을 제거하여 공기층을 형성하는 단계
를 포함하는 태양 전지 조립체의 제조 방법.Manufacturing an optical filter having an infrared blocking layer in which fine holes are periodically arranged in the metal film;
Applying an organic material layer including a photocurable polymer and a buffer material on a solar panel, and disposing the optical filter on the organic material layer;
Disposing an exposure mask having a light transmitting part and a light blocking part on the optical filter;
Exposing the organic layer through the exposure mask to form a bonding wall made of a photocurable polymer cured in the first region by phase separation of a first region corresponding to the light transmitting portion and a second region corresponding to the light blocking portion; Doing; And
Removing the buffer material remaining in the second region to form an air layer
Method of manufacturing a solar cell assembly comprising a. 제8항에 있어서,
상기 광학 필터를 제작하는 단계는,
투명 기판 위에 복수의 입자를 균일하게 배열하고,
플라즈마 식각을 이용하여 상기 복수의 입자 각각의 크기를 줄이고,
상기 복수의 입자가 배열된 상기 투명 기판 위에 금속막을 형성하고,
상기 복수의 입자를 제거하여 상기 금속막에 상기 복수의 입자에 대응하는 미세 홀들을 형성하는 과정을 포함하는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 8,
Producing the optical filter,
Arrange a plurality of particles uniformly on the transparent substrate,
Using plasma etching to reduce the size of each of the plurality of particles,
Forming a metal film on the transparent substrate on which the plurality of particles are arranged;
Removing the plurality of particles to form fine holes corresponding to the plurality of particles in the metal film. 제9항에 있어서,
상기 복수의 입자를 균일하게 배열하는 과정은,
상기 투명 기판을 수조 내부에 위치시키고, 상기 투명 기판이 잠기도록 상기 수조 내부에 물을 채우고, 수면 위로 상기 복수의 입자가 분산된 코팅 용액을 확산시키고, 상기 수조로부터 물을 배수하여 수면을 하강시킴으로써 상기 복수의 입자를 상기 투명 기판의 표면에 위치시키는 과정들을 포함하는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 9,
The process of uniformly arranging the plurality of particles,
By placing the transparent substrate inside the water tank, filling the water inside the water tank so that the transparent substrate is submerged, diffuse the coating solution in which the plurality of particles dispersed over the water surface, drain the water from the water tank to lower the water surface And placing the plurality of particles on a surface of the transparent substrate. 제9항에 있어서,
상기 복수의 입자를 제거하는 과정은,
초음파 처리와, 입자를 녹이는 용액 처리와, 점착 테이프를 상기 투명 기판 위에 붙인 후 떼어내는 것 중 어느 하나로 이루어지는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 9,
The process of removing the plurality of particles,
The manufacturing method of the solar cell assembly which consists of either ultrasonic treatment, the solution process which melt | dissolves particle | grains, and sticking and peeling an adhesive tape on the said transparent substrate. 제9항에 있어서,
상기 플라즈마 식각 전, 상기 복수의 입자는 삼각 배열을 이루며 서로 접하고, 입자 단일층을 형성하며,
상기 플라즈마 식각 후, 상기 복수의 입자는 서로간 거리를 두고 위치하며, 상기 복수의 입자 사이의 거리는 상기 복수의 입자 각각의 크기보다 작은 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 9,
Before the plasma etching, the plurality of particles are in contact with each other in a triangular arrangement, to form a particle monolayer,
After the plasma etching, the plurality of particles are positioned at a distance from each other, and a distance between the plurality of particles is smaller than a size of each of the plurality of particles. 제12항에 있어서,
상기 금속막은 나노미터 스케일의 두께와 선폭을 가지는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 12,
The metal film has a nanometer scale thickness and line width manufacturing method of a solar cell assembly. 제8항에 있어서,
상기 광 경화성 폴리머는 자외선에 의해 경화되는 고분자 수지를 포함하고,
상기 버퍼 물질은 탈이온수, 헥사데칸, 및 실리콘 오일 중 적어도 하나를 포함하는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 8,
The photocurable polymer includes a polymer resin cured by ultraviolet rays,
Wherein said buffer material comprises at least one of deionized water, hexadecane, and silicone oil. 제8항에 있어서,
상기 유기물층을 노광할 때, 상기 제1 영역에서 상기 광 경화성 폴리머가 굳기 시작하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 농도 차이가 발생하며, 농도 차이에 의해 상기 제2 영역의 상기 광 경화성 폴리머가 상기 제1 영역으로 이동하면서 상분리가 이루어지는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 8,
When exposing the organic layer, the photocurable polymer starts to harden in the first region, and a concentration difference occurs between the first region and the second region, and the photocurable of the second region is caused by the concentration difference. A method of manufacturing a solar cell assembly in which phase separation occurs while a polymer moves to the first region. 제8항에 있어서,
상기 버퍼 물질의 제거는 흡입기에 의한 흡입과, 열 처리에 의한 증발 중 어느 하나로 이루어지는 태양 전지 조립체의 제조 방법.The method of claim 8,
The removal of the buffer material is any one of suction by an inhaler and evaporation by heat treatment.
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