KR20200001081A - 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20200001081A
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염정환
김정근
송용
신대현
우정훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 제1 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 적어도 하나의 본체를 구비하는 태양 전지 모듈로서, 상기 본체 내에 포함되는 밀봉재의 두께가 상기 태양 전지 스트링이 위치한 유효 부분에서보다 상기 유효 부분의 외곽에 위치하며 상기 제1 및 제2 커버 부재의 내부에 위치하는 가장자리 부분에서 더 작다. 상기 본체는, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 스트링; 상기 태양 전지 스트링의 제1 면 쪽에 위치하는 제1 커버 부재; 상기 태양 전지 스트링의 제2 면 쪽에 위치하는 제2 커버 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 밀봉재는 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지 스트링을 밀봉할 수 있다.

Description

태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 개선된 구조를 가져 다양한 위치 및 공간에 설치될 수 있는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 패키징(packaging)하는 것에 의하여 형성된다. 일반적인 태양 전지 모듈은 원하는 출력을 낼 수 있도록 큰 면적을 가지는 하나의 본체 내에 일 방향 및 이에 교차하는 방향으로 각기 복수의 태양 전지를 위치시키는 평판형 구조를 가진다. 평판형 구조의 태양 전지 모듈은 좁은 영역에 설치하기 어려우며 심미적 특성도 우수하지 않았다.
이에 최근에는 평판형 구조 이외의 다양한 구조를 가지는 태양 전지 모듈이 제안되고 있다. 예를 들어, 블라인드, 차양막 등의 각 슬랫(slat) 또는 블레이드에 태양 전지를 위치시키고 이들을 전기적으로 연결한 태양 전지 모듈이 제안되었다.
이러한 태양 전지 모듈에 포함되는 슬랫은 전면 커버 부재와 후면 커버 부재 사이에 전면 밀봉재, 태양 전지 및 후면 밀봉재를 위치시킨 후에 라미네이션 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 이때, 전면 밀봉재 및 후면 밀봉재는 각기 전면 커버 부재와 후면 커버 부재와 동일한 크기를 가진다. 그런데, 슬랫이 상대적으로 작은 크기를 가지므로, 라미네이션 공정 시에 태양 전지를 원하는 위치에 얼라인하기 어려운 문제가 있었다. 특히, 밀봉재가 불투명하거나 광 투과성이 낮은 경우에는 이러한 문제가 더 심하게 발생할 수 있다. 또한, 라미네이션 공정에서 밀봉재가 외부로 흘러서 외관 불량을 일으킬 수 있으며, 외부로 흐른 밀봉재가 다른 슬랫 또는 외부와의 연결을 위한 전도성 연결재가 위치한 영역까지 침범하면 전기적 연결이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 이에 의하여 불량률이 높아질 수 있었다.
본 발명은 평판형 구조가 아닌 일 방향으로 길게 이어지는 구조를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수한 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
이때, 상대적으로 작은 크기를 가지는 태양 전지 모듈의 본체 내에 태양 전지를 쉽고 안정적으로 얼라인할 수 있는 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한, 밀봉재가 외부로 흘러나오는 것을 최소화하여 불량률을 줄일 수 있으며 밀봉재의 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있는 태양 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 제1 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 본체를 적어도 하나 구비하는 태양 전지 모듈로서, 상기 본체 내에 포함되는 밀봉재, 실링재, 또는 보호재의 두께가 태양 전지 스트링이 위치한 유효 부분에서보다 상기 유효 부분의 외곽에 위치하며 상기 제1 및 제2 커버 부재의 내부에 위치하는 가장자리 부분에서 더 작다. 상기 본체는, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 상기 태양 전지 스트링; 상기 태양 전지 스트링의 제1 면 쪽에 위치하는 제1 커버 부재; 상기 태양 전지 스트링의 제2 면 쪽에 위치하는 제2 커버 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 밀봉재, 실링재, 또는 보호재는 상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지 스트링을 밀봉할 수 있다.
상기 각 본체는, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비할 수 있다. 상기 제1 방향에서 상기 제1 단부와 상기 제1 단부에 반대되는 제2 단부에서 상기 밀봉재의 두께 및 형상 중 적어도 하나가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 단부 쪽에서 상기 밀봉재의 두께가 변화하는 기울기의 절대값이 상기 제2 단부 쪽에서 상기 밀봉재의 두께가 변화하는 기울기의 절대값보다 더 작을 수 있다.
상기 제1 단부 쪽에서 상기 밀봉재가 구비되지 않는 부분이 국부적 또는 부분적으로 형성될 수 있다.
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리에 반대되는 제2 가장자리에서 상기 밀봉재가 대칭 형상을 가질 수 있다.
상기 밀봉재는, 상기 태양 전지 스트링과 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉재와, 상기 태양 전지 스트링과 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉재를 포함할 수 있다. 상기 제2 밀봉재는 상기 태양 전지 스트링이 전체적으로 내부에 위치하되 상기 제1 및 제2 커버 부재, 그리고 상기 제1 밀봉재보다 작은 크기를 가질 수 있다.
상기 각 본체는, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비할 수 있다. 상기 제1 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제1 이격 거리가 상기 제1 단부와 반대되는 제2 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제2 이격 거리보다 더 클 수 있다.
상기 제1 및 제2 커버 부재 중 적어도 하나가 시트 또는 필름으로 구성될 수 있다.
상기 태양 전지 모듈은 상기 각 본체를 슬랫(slat)으로 포함하는 블라인드로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 제1 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 본체를 적어도 하나 구비하는 태양 전지 모듈의 제조 방법으로서, 상기 본체를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 본체를 형성하는 단계는, 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 스트링, 제2 밀봉재 및 제2 커버 부재를 차례로 위치시킨 후 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정을 포함한다. 상기 제2 밀봉재는 상기 태양 전지 스트링이 전체적으로 내부에 위치하되 상기 제1 및 제2 커버 부재, 그리고 상기 제1 밀봉재보다 작은 크기를 가질 수 있다.
상기 태양 전지 스트링은, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비할 수 있다. 상기 제1 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제1 이격 거리가 상기 제1 단부와 반대되는 제2 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제2 이격 거리보다 더 클 수 있다.
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리에 반대되는 제2 가장자리에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재와의 이격 거리가 서로 동일할 수 있다.
상기 제1 밀봉재는 상기 제1 및 제2 커버 부재와 동일한 크기를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 평판형 구조가 아닌 일 방향으로 길게 이어지는 구조를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수하다.
여기서, 밀봉재의 크기를 조절하여 상대적으로 작은 크기를 가지는 태양 전지 모듈의 본체 내에 태양 전지 또는 태양 전지 스트링을 쉽고 안정적으로 얼라인할 수 있으며, 밀봉재가 외부로 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 불량률을 줄일 수 있으며 밀봉재의 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다. 특히, 유효 부분의 밀봉재의 두께보다 가장자리 부분의 밀봉재의 두께를 작게 하여, 본체의 제조 공정 이후에 본체의 외곽부에 고정되는 외부 케이스 또는 프레임의 두께도 줄일 수 있다. 이에 의하여 우수한 특성 및 외관을 가지는 태양 전지 모듈을 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 적용한 다양한 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함되는 하나의 본체를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 태양 전지의 부분 단면도이다.
도 5는 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 6은 도 2의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 바이패스 다이오드를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 8는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함되는 복수의 본체를 펼쳐서 마이크로 인버터와 함께 도시한 개략적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 변형예에 따른 태양 전지 모듈에 포함될 수 있는 하나의 본체를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 2에 도시한 하나의 본체를 제조하는 라미네이션 공정을 도시한 단면도이다.
도 11은 도 2의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 적용한 다양한 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수의 태양 전지(도 2의 참조부호 150, 이하 동일)를 포함하는 태양 전지 스트링(도 3의 참조부호 S, 이하 동일)을 구비하며 일 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 본체(10)를 적어도 하나 구비할 수 있다.
이때, 태양 전지 모듈(100)는 일 방향과 교차하는 방향으로 복수의 본체(10)를 구비하여 다양하게 사용될 수 있다.
일 예로, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)은 루버형 구조를 가져, 복수의 본체(10)의 일부 또는 전부가 겹쳐지면서 길이 또는 채광량 등을 조절할 수 있는 수동 또는 자동 블라인드에 적용될 수 있다.
다른 예로, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 본체(10)가 서로 수직 방향으로 위치하여 태양 전지 모듈(100)이 난간형 구조를 가져 베란다 등에 설치될 수도 있다. 간략한 도시를 위하여 도 1의 (b)에서는 복수의 본체(10)를 일체로 고정하는 고정부는 도시하지 않았다. 고정부로는 알려진 다양한 구성이 적용될 수 있다. 도 1의 (b)에서는 복수의 본체(10)가 바닥면과 수직하게 위치한 것으로 도시하였으나, 복수의 본체(10)는 바닥면과 경사지게 형성되거나 일부 겹쳐지는 부분을 구비하도록 위치할 수도 있다.
또 다른 예로, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)이 건물의 외부 등에 바닥면과 평행 또는 경사지게 설치되는 차양형 구조를 가질 수 있다. 간략한 도시를 위하여 도 1의 (b)에서는 복수의 본체(10)를 일체로 고정하는 고정부는 도시하지 않았다. 고정부로는 알려진 다양한 구성이 적용될 수 있다. 도 1의 (b)에서는 복수의 본체(10)가 바닥면과 평행한 것으로 도시하였으나, 복수의 본체(10)는 바닥면과 경사지게 형성되거나 일부 겹쳐지는 부분을 구비하도록 위치할 수도 있다.
상술한 설명에서는 태양 전지 모듈(100)이 건물에 설치되는 경우를 위주로 설명하였으나, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 차량 등 다양한 물건, 위치 등에 적용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 하나의 본체(10)를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 태양 전지(150)의 부분 단면도이고, 도 5는 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에서 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 본체(10)는, 제1 방향(도면의 x 방향)을 따라 연결되는 복수의 태양 전지(150)를 포함하는 태양 전지 스트링(S)과, 복수의 태양 전지(150)의 제1 면(일 예로, 전면) 쪽에 위치하는 제1 커버 부재(110)와, 복수의 태양 전지(150)의 제2 면(일 예로, 후면) 쪽에 위치하는 제2 커버 부재(120)와, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에서 복수의 태양 전지(150)를 밀봉하는 밀봉재(130)를 포함할 수 있다. 그리고 본체(10)는 복수의 태양 전지(150)에 전기적으로 연결되며 본체(10)에 구비되는 바이패스 다이오드(180)를 구비할 수 있다.
먼저, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 태양 전지(150)는 배선재(142)에 의하여 제1 방향으로 연결(일 예로, 직렬 연결)되어 태양 전지 스트링을 구성할 수 있다. 일 예로, 배선재(142)는 복수 개의 태양 전지(150) 중에서 이웃한 두 개의 태양 전지(150)를 전기적으로 연결한다.
일 예로, 도 4 및 도 5에서는, 태양 전지(150)가 실리콘 결정질 태양 전지로 구성되는 것을 예시하였다. 실리콘 결정질 태양 전지로 구성되면 우수한 발전량을 가질 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(150)가, 반도체 기판(160)과, 반도체 기판(160)에 또는 반도체 기판(160) 위에 형성되는 도전형 영역(20, 30)과, 도전형 영역(20, 30)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 반도체 기판(160)은 단일 반도체 물질(일 예로, 4족 원소)를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 도전형 영역(20, 30)은 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)을 포함할 수 있고, 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)은 반도체 기판(160)의 일부를 구성하는 도핑 영역, 또는 비정질, 미세 결정 또는 다결정 반도체층으로 구성될 수 있다. 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42) 및 제2 도전형 영역(30)에 연결되는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 그 외 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등을 더 포함할 수 있다.
이때, 제1 전극(42)은, 일 방향으로 평행하게 위치하는 복수의 핑거 라인(42a)을 포함하고, 핑거 라인(42a)과 교차(일 예로, 직교)하는 방향으로 위치하며 배선재(142)에 대응(일 예로, 일대일 대응)하는 버스바(42b)를 구비할 수 있다. 이때, 버스바(42b)는 소정 간격을 두고 복수로 구비되며 배선재(142)와 같거나 그보다 큰 폭을 가져 배선재(142)에 실질적으로 연결되는 패드부(422)를 구비할 수 있고, 패드부(422) 및 배선재(142)보다 작은 폭을 가지면서 패드부(422)를 연결하는 라인부(421)를 더 구비할 수 있다. 이와 유사하게 제2 전극(44)도 핑거 라인 및 버스바를 구비하고, 버스바는 라인부 및 패드부를 구비할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 전극(44)이 제1 전극(42)과 다른 형상을 가지거나 전체적으로 형성되는 등 다양한 변형이 가능하다.
제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 이러한 구조를 가지면 상대적으로 작은 폭을 가지면서 많은 개수의 배선재(142)을 사용할 때 버스바(42b)의 면적을 줄이면서도 배선재(142)와의 부착력은 향상할 수 있다. 일 예로, 배선재(142)의 폭 또는 직경이 1um 이하(일 예로, 200㎛ 내지 600㎛)이고, 일 방향 및 이와 교차하는 방향에서 중심부터의 길이가 실질적으로 동일한 형상(예를 들어, 원형)을 가지거나 라운드진 부분을 포함할 수 있다. 이러한 배선재(142)는, 금속으로 이루어진 코어층(142a)과, 코어층(142a)의 표면 위에 형성되며 솔더 물질을 포함하여 전극(42, 44)과 솔더링이 가능하도록 하는 솔더층(142b)을 포함할 수 있다. 그러면, 태양 전지(150) 위에 배선재(142)를 위치시킨 상태로 열을 가하는 것에 의하여 배선재(142)를 쉽게 태양 전지(150)에 부착할 수 있다.
이때, 일 예로, 본 실시예에서 사용된 태양 전지(150)는 일 방향 및 이에 교차하는 방향에서의 길이가 실질적으로 동일한 형상(일 예로, 대략적으로 사각형을 가지되 각 모서리에 경사부(150a)를 구비하는 팔각형 형상)의 모 태양 전지를 일 방향으로 절단하여 장축 및 단축을 가질 수 있다. 그러면, 기존의 제조 장비를 그대로 이용하면서도 각 태양 전지(150)에서 전류에 의한 저항을 줄일 수 있어, 이를 포함하는 태양 전지 모듈(100)의 출력 손실을 저감할 수 있다. 일 예로, 도면에서는 모 태양 전지를 중심을 지나도록 절단하여 2개의 태양 전지(150)로 나누어 형성되며 배선재(142)가 3개 내지 11개 구비되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 절단되지 않은 모 태양 전지를 그대로 사용하거나, 모 태양 전지를 세 개 이상의 태양 전지(150)로 절단하여 사용할 수도 있다. 그리고 본 실시예에서는 모 태양 전지에서 버스바(42b)와 평행한 방향으로 절단된 태양 전지(150)를 사용한다. 그러면, 핑거 라인(42a)이 단축으로 형성되고 버스바(42b)가 장축으로 형성되며, 배선재(142)가 장축으로 형성된 버스바(42b)를 두 개의 태양 전지(150)에서 전면부터 후면까지 걸쳐서 연장되는 구조를 가질 수 있다. 그러면, 절단된 구조를 가지면서도 태양 전지(150)가 서로 겹쳐지는 부분 없이 서로 연결되어 광전 변환에 기여하는 면적을 향상할 수 있다. 또한, 기존의 제조 장비를 이용하여 모 태양 전지를 형성할 수 있으며 기존의 태빙 장비를 이용하여 배선재(142)를 태양 전지(150)에 부착할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다.
상술한 설명에서는 본체(10)에 적용될 수 있는 태양 전지(150)의 구조 및 이의 연결 구조의 일 예를 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(150)가 이와 다른 구조 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(160), 도전형 영역(20, 30), 전극(42, 44), 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등으로는 알려진 다양한 물질 또는 구성이 적용될 수 있고, 이들의 위치, 형상 등도 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 양면 수광 구조가 아닌 후면 전극 구조가 적용될 수 있다. 그리고 태양 전지(150)을 다양한 구조의 부재, 예를 들어, 리본, 인터커넥터 등으로 연결할 수 있다. 또한, 복수의 태양 전지(150)가 각 본체(10) 내에서 하나의 태양 전지 스트링을 구비하는 것을 예시하였으나, 각 본체(10) 내에 복수의 스트링이 구비될 수도 있다. 또한, 태양 전지(150)가 박막 태양 전지, 반도체 화합물 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지, 비정질 태양 전지 등 다양한 형태 또는 구조를 가질 수 있다.
밀봉재(130)는, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 커버 부재(110)는 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 본체(10)의 전면을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 제2 밀봉재(132) 상에 위치하여 본체(10)의 후면을 구성한다. 태양 전지(150)는 밀봉재(130), 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)에 의하여 밀봉되어 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 보호될 수 있다. 밀봉재(130)로는 알려진 다양한 절연 물질이 사용될 수 있다. 일 예로, 밀봉재(130)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 밀봉재(130)의 형상, 크기 등을 조절하여 밀봉재(130)의 사용량을 줄이고 불량률을 낮출 수 있는데, 이에 대해서는 추후에 도 3과 함께 도 10 및 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)로는 알려진 다양한 절연 물질이 사용될 수 있다. 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)는 유리 기판 또는 수지를 포함하는 필름 또는 시트로 구비될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 커버 부재(120)가 각기 유리 기판일 수도 있고, 제1 및 제2 커버 부재(120)가 각기 필름 또는 시트일 수도 있고, 제1 및 제2 커버 부재(120) 중 하나가 유리 기판이고 다른 하나가 필름 또는 시트일 수도 있다.
일 예로, 본 실시예에서는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120) 중 적어도 하나가 시트 또는 필름으로 구성될 수 있다. 그러면, 제2 밀봉재(130)의 형상, 크기 등을 조절한 경우에 발생하는 밀봉재(130)의 두께(즉, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 거리)에 따른 구조 변화가 안정적으로 적용될 수 있다. 그리고 시트 또는 필름에는 얼라인 마크, 상표, 로고 등을 만드는 것이 좀더 용이하다. 또한, 무게를 줄여 태양 전지 모듈(100)이 루버형 구조, 난간형 구조, 차양형 구조 등으로 적합하게 사용되도록 할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120) 각각이 시트 또는 필름으로 구성될 수도 있다. 이 경우에 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 테트라플루오로에틸렌(ETFE) 등을 적어도 하나 포함하는 시트 또는 필름으로 구성될 수 있다. 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)는 투광성 물질을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 적어도 하나가 유리 기판, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등을 포함할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이하에서는 도 2 내지 도 5와 함께 도 6 및 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 본체(10)를 좀더 상세하게 설명한다.
도 6은 도 2의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시한 바이패스 다이오드(180)를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 각 본체(10)에는 바이패스 다이오드(180)가 내장되어 설치될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
각 본체(10)에서 복수의 태양 전지(150)는, 제1 방향(도면의 x축 방향)에서의 제1 단부(10a)에 인접하여 위치하는 제1 단부 태양 전지(151), 그리고 제1 방향에서의 제2 단부(10b)에 인접하여 위치하는 제2 단부 태양 전지(152)를 포함한다. 각 본체(10)는, 제1 단부(10a) 쪽에서 제1 단부 태양 전지(151)의 제1 전극(42)에 연결되는 제1 도전성 연결재(172)와, 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 단부 태양 전지(152)의 제2 전극(44)에 연결되면서 제1 단부(10a)에 인접한 부분까지 연장되는 제2 도전성 연결재(174)를 구비할 수 있다. 그리고 바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 어느 하나에 연결되고 바이패스 다이오드(180)의 캐소드 전극(184)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 다른 하나에 연결될 수 있다. 여기서, 제1, 제2 등의 용어는 서로 간의 구별만을 위하여 사용하였을 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
좀더 구체적으로, 제1 도전성 연결재(172)는 제1 단부(10a) 쪽에서 제1 단부 태양 전지(151)의 제1 전극(42)에 연결된 복수의 배선재(142)가 전기적 및 물리적으로 연결되는 제1 연결 부분(172a)을 구비하고, 제1 연결 부분(172a)으로부터 외부를 향하여 연장되는 제1 단자 부분(172b)을 더 구비할 수 있다. 제1 연결 부분(172a)이 제2 방향으로 형성되고 제1 단자 부분(172b)이 제1 방향으로 형성되어 단순한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있다. 그리고 제1 도전성 연결재(172)가 제1 연결 부분(172a)과 제1 단자 부분(172b)을 일체로 포함하는 단일의 구조로 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 제2 도전성 연결재(174)는 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 단부 태양 전지(152)의 제2 전극(44)에 연결된 복수의 배선재(142)가 전기적 및 물리적으로 연결되는 제2 연결 부분(174a) 및 제2 연결 부분(174a)으로부터 제1 단부(10a)까지 길게 이어지는 연장 부분(174c)을 구비하고, 연장 부분(174c)으로부터 외부를 향하여 연장되는 제2 단자 부분(174b)을 더 구비할 수 있다. 연장 부분(174c)은 복수의 태양 전지(150)와 이격되도록 위치하여 원하지 않는 단락 등이 방지될 수 있다. 제2 연결 부분(174a)이 제2 방향으로 형성되고 제2 연결 부분(174a) 및 제2 단자 부분(174b)이 동일 선상에서 제1 방향을 따라 길게 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. 그리고 제2 도전성 연결재(174)가 제1 연결 부분(172a), 연장 부분(174c) 및 제2 단자 부분(174b)을 일체로 포함하는 단일의 구조로 형성되어 단순한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1 도전성 연결재(172)의 제1 단자 부분(172b)과 제2 도전성 연결재(174)의 제2 단자 부분(174b)이 본체(10)의 제1 단부(10a)를 지나면서 외부로 연장되어 제1 단부(10a) 쪽에 위치하므로, 다른 본체(10)와의 전기적 연결 구조도 단순화할 수 있다. 제2 단부(10b) 쪽에는 외부와의 연결을 위한 제1 및 제2 단자 부분(174a, 174b)이 위치하지 않는다.
이에 따라 제2 방향으로 볼 때 제1 가장자리(10c) 부근에서만 제2 도전성 연결재(174)가 구비되고 제2 가장자리(10d) 부근에서는 제2 도전성 연결재(174)가 구비되지 않아, 제2 방향으로 볼 때 도전성 연결재(172, 174)의 구조가 비대칭적일 수 있다. 즉, 연장 부분(174c) 및 제2 단자 부분(174b)은 제2 방향에서의 제1 가장자리(10c)에 인접하도록 위치하고, 제1 단자 부분(172b)은 제2 방향에서의 제2 가장자리(10d)에 인접하여 위치하여, 구조를 단순화할 수 있다. 이때, 제2 도전성 연결재(174)는 태양 전지(150)의 경사부(챔퍼부)(150a)가 위치한 제1 가장자리(10c) 부근에 위치할 수 있다. 그리고 태양 전지(150)의 경사부(150a)는 도 1의 (a)와 같이 설치될 경우에 다른 본체(10)와 겹쳐질 수 있는 부분에 위치할 수 있다. 그러면, 다른 본체(10)에 의한 간섭을 최소화하고 다른 본체(10)에 의하여 가려질 수 있는 부분을 효과적으로 활용할 수 있다.
제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)로는 알려진 다양한 도전성 물질(일 예로, 금속)을 포함할 수 있다. 안정적인 전류 흐름을 고려하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 배선재(142)보다 큰 폭을 가질 수 있다.
본 실시예에서 바이패스 다이오드(180)는 본체(10)의 내부에 내장되어 설치될 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드(180)는 각 본체(10)에 내장되도록 바이패스 다이오드(180)를 구성하는 구성 전체가 본체(10)에 구비될 수 있다. 일 예로, 각 본체(10)에 바이패스 다이오드(180)의 캐소드 전극(184) 및 애노드 전극(182)이 함께 구비될 수 있다. 좀더 구체적으로, 바이패스 다이오드(180)는 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132) 사이에 위치하며 복수의 태양 전지(150)와는 이격하되 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 전기적 및 물리적으로 연결되어 복수의 태양 전지(150)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 본 실시예에서 바이패스 다이오드(180)는 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하고, p형 반도체층에 연결되는 애노드 전극(182)과, n형 반도체층에 연결되는 캐소드 전극(184)을 포함하는 반도체 소자로 구성될 수 있다. 애노드 전극(182)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 하나에 연결되고, 캐소드 전극(184)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 다른 하나에 연결될 수 있다.
일 예로, 바이패스 다이오드(180)가 칩형 다이오드로 구비되어, 태양 전지(150)와 다른 형태, 다른 물질 등을 구비할 수 있고, 캐소드 전극(184) 및 애노드 전극(182)도 태양 전지(150)의 제1 전극(42) 및 제2 전극(44)과 다른 형태, 다른 물질 등을 구비할 수 있다. 이와 같은 칩형 다이오드는 가로 폭 및 세로 폭보다 두께가 작은 형태를 가지므로, 라미네이션 공정에 의하여 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132) 사이에 안정적으로 위치할 수 있다. 여기서, 본체(10)에서 바이패스 다이오드(180)가 위치하지 않은 부분의 두께에 대한 바이패스 다이오드(180)의 두께의 비율이 2배 이하이거나, 바이패스 다이오드(180)의 두께가 0.1mm 내지 3mm일 수 있다. 그러면, 바이패스 다이오드(180)가 본체(10) 내부에 안정적으로 내장될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 바이패스 다이오드(180)는 큰 면적을 차지하지 않도록 5mm 이하의 세로 폭 또는 가로 폭을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182) 및 캐소드 전극(184)은 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 다양한 방법에 의하여 연결될 수 있다. 일 예로, 바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182) 및 캐소드 전극(184)은 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다.
본 실시에에서는 일 예로, 바이패스 다이오드(180)가 제1 도전성 연결재(172)의 제1 연결 부분(172a)이 위치하는 제1 단부(10a)에 인접한 부분에서 제2 도전성 연결재(174)의 연장 부분(174c)이 위치하는 제1 가장자리(10c)에 인접하여 위치한 것을 예시하였다. 즉, 바이패스 다이오드(180)는 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 서로 인접하는 본체(10)의 모서리 부근에 하나 위치할 수 있다. 그러면, 제1 도전성 연결재(172)와 제2 도전성 연결재(174)의 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 각 본체(10)에 복수의 바이패스 다이오드(180)가 구비될 수도 있다.
태양 전지(150)에 광이 입사되면, 광전 변환에 의하여 전류가 생성되어 흐르게 된다. 이때, 바이패스 다이오드(180)에 일정 이상의 전압이 인가되지 않으므로 바이패스 다이오드는 턴-오프(turn-off)된 상태로 유지된다. 반면, 태양 전지(150)가 쉐이딩, 불량 등에 의하여 정상 작동되지 않으면 바이패스 다이오드(180)에 일정 전압 이상의 전압이 인가되어 턴-온(turn-on)되어 바이패스 다이오드(180)를 통하여 전류가 흐르게 된다. 이에 따라 정상 작동되지 않는 태양 전지(150)를 포함하는 본체(10)에 흐를 전류가 바이패스 다이오드(180)를 따라 우회하여 흐르게 된다. 이에 의하면, 다른 본체(10)에 전류가 집중되는 등에 의한 문제, 예를 들어, 핫 스팟(hot spot) 등을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 바이패스 다이오드(180)를 본체(10) 내에 내장하여 태양 전지 모듈(100)의 구조를 단순화할 수 있다. 특히, 본 실시예에서와 같이 상대적으로 작은 출력을 가지는 본체(10)는 소형화에 의하여 기존과 같은 바이패스 다이오드 또는/및 정션 박스의 사용이 어려운바, 각 본체(10) 내에 바이패스 다이오드(180)를 내장하여 구조를 단순화하고 부피를 최소화할 수 있다.
즉, 기존의 태양 전지 모듈에서는 바이패스 다이오드를 구비하는 별도의 정션 박스를 구비하여 구조가 복잡하고, 바이패스 다이오드의 연결 구조, 수량의 제한 등에 의하여 하나의 태양 전지 스트링에 문제가 발생해도 복수의 태양 전지 스트링을 모두 사용하지 못하여 발전량이 크게 저하될 수 있었다. 본 실시예에서는 각 본체(10)에 바이패스 다이오드(180)가 구비되므로, 발전을 하지 못하는 본체(10)의 발전량만이 저하되므로 발전량 저하를 최소화할 수 있다.
이하에서는 상술한 본체(10)를 복수로 구비한 태양 전지 모듈(100)을 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 복수의 본체(10)를 펼쳐서 마이크로 인버터(200)와 함께 도시한 개략적인 구성도이다. 도 8에서는 이해를 돕기 위하여 도전성 연결재(172, 174) 및 마이크로 인버터(30)의 극성(즉, (+)와 (-))의 일 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 태양 전지 모듈(100)이 복수의 본체(10)를 구비하고, 복수의 본체(10)에 포함되는 태양 전지(150)가 서로 연결될 수 있다.
복수의 본체(10)의 각각에 대해서는 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 여기서, 각 본체(10)는 상대적으로 작은 출력(예를 들어, 10W 이상, 일 예로, 10W 내지 40W)을 가질 수 있다. 본체(10)의 출력이 10W 미만이면, 발전량이 적어 복수의 본체(10)를 구비하여도 원하는 충분한 발전량을 구비하지 못할 수 있다. 본체(10)의 출력이 40W를 초과하면, 본체(10)의 크기 또는 길이가 커져서 구조적 안정성이 저하되거나 좁은 공간에 설치하기 어려울 수 있다.
이러한 본체(10)는 태양 전지(150)의 출력을 고려하여 복수의 태양 전지(150)를 구비하는 것에 의하여 원하는 출력을 가질 수 있다. 일 예로, 상술한 태양 전지(150)를 네 개 이상(일 예로, 네 개 이상 여섯 개 이하)으로 구비할 수 있고, 이러한 복수의 태양 전지(150)는 직렬로 연결되어 원하는 출력을 구비하도록 할 수 있다. 직렬로 연결된 복수의 태양 전지(150)를 구비한 본체(10)는 태양 전지(150)의 개수에 비례하는 발전량을 가질 수 있다.
그리고 태양 전지 모듈(100)은 본체(10)를 복수로 구비하여 원하는 충분한 출력을 가지도록 할 수 있다. 즉, 상대적으로 작은 출력을 가지는 본체(10)를 원하는 출력을 가지도록 복수로 직렬 연결하면, 본체(10)의 개수에 따라 비례하여 발전량이 증가된다. 따라서 본체(10)의 개수를 조절하여 원하는 발전량을 가지도록 할 수 있다. 이에 의하면, 태양 전지 모듈(100)을 다양한 구조로 형성할 수 있어 다양한 위치, 다양한 목적으로 사용하도록 형성할 수 있다. 또한, 각 본체(10)를 기본 단위로 하여 광전 변환이 이루어지므로, 그림자, 불량 등의 경우에는 바이패스 다이오드(180)를 통하여 해당 본체(10)의 태양 전지(150)에만 전류가 흐르지 않도록 한다. 따라서 해당 본체(10)에 위치한 태양 전지(150)에 해당하는 만큼의 발전량만 감소한다. 이에 따라 그림자, 불량 등에 의하여 발생될 수 있는 발전량 감소, 핫스팟 등의 문제를 효과적으로 저감할 수 있다.
여기서, 복수의 본체(10)는 다양한 방법에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 복수의 본체(10)에서 하나의 본체(10)의 제1 도전성 연결재(172)가 이에 이웃한 본체(10)의 제2 도전성 연결재(174)에 연결될 수 있다. 이에 의하여 이웃한 본체(10)의 서로 다른 극성의 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 일측에서 차례로 연결되어 복수의 본체(10)가 직렬 연결될 수 있다. 그러면, 연결 구조를 단순화하고 연결에 필요한 공간 등을 최소화할 수 있다.
일 예로, 서로 이웃한 본체(10)의 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)가 제3 도전성 연결재(176)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 제3 도전성 연결재(176)는 제1 및/또는 제2 도전성 연결재(172, 174)와 같거나 이와 다른 물질, 또는 구조를 가질 수 있고, 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제3 도전성 연결재(176)의 양측 단부가 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제3 도전성 연결재(176)가 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)의 일부를 구성하도록 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 또는 제3 도전성 연결재(176)가 전기 케이블일 수 있다.
태양 전지 모듈(100)의 양측에 위치한 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)는 각기 마이크로 인버터(200)의 일 단자 및 다른 단자에 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)가 제4 도전성 연결재(178)에 의하여 마이크로 인버터(200)에 연결될 수 있다. 제4 도전성 연결재(178)는 제1 내지 제3 도전성 연결재(172, 174, 176) 중 적어도 하나와 같거나 이와 다른 물질, 또는 구조를 가질 수 있고, 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제4 도전성 연결재(178)가 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제4 도전성 연결재(178)가 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)의 일부를 구성하도록 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 또는 제4 도전성 연결재(178)가 전기 케이블일 수 있다.
마이크로 인버터(200)로는 본체(10)의 개수에 따른 발전량을 처리할 수 있는 용량을 가지는 마이크로 인버터를 사용할 수 있다. 일 예로, 마이크로 인버터(200)는 200W 내지 300W의 용량을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본체(10)의 개수에 따라 태양 전지 모듈(100)의 발전량을 증가시킬 수 있어 무한한 확장성을 가지므로, 이에 대응하는 대용량의 마이크로 인버터를 가질 수 있다. 마이크로 인버터(200)는 태양 전지 모듈(100)에 사용 가능하며 알려진 다양한 구조 등을 가질 수 있다. 마이크로 인버터(200)는 하나 구비될 수도 있고, 경우에 따라 복수로 구비될 수도 있다. 그리고 마이크로 인버터(200)는 다양한 위치, 베란다, 벽, 단자함, 태양 전지 모듈(100)의 고정부 등에 설치될 수 있다.
상술한 실시예들에서는 제2 도전성 연결재(174)의 연장 부분(174c)이 전면을 향하여 위치한 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 9에 도시한 접힘선(BL)을 따라 연장 부분(174c)에 해당하는 부분을 접어서 연장 부분(174c)이 위치한 부분이 후면에 위치하도록 할 수 있다. 접힘선(BL)에 의하여 접는 공정은 밀봉재(130) 및 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 라미네이션하는 공정 이후에 수행될 수도 있고, 라미네이션 공정 이전에 태양 전지(150)에 연결된 상태에서 수행될 수 있다. 라미네이션 공정 이전에 수행되는 접는 공정을 수행하는 경우에는 태양 전지(150), 제1 도전성 연결재(172), 제2 도전성 연결재(174)의 다른 부분과의 불필요한 단락을 방지하기 위하여, 태양 전지(150) 등의 후면과 연장 부분(174c) 사이에 절연층을 위치시킬 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이하에서는 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)의 본체(10)의 구조 및 제조 방법을 도 3과 함께 도 10 및 도 11을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 10은 도 2에 도시한 하나의 본체를 제조하는 라미네이션 공정을 도시한 단면도이다. 도 11은 도 2의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에서 본체(10)는 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지 스트링(S), 제1 밀봉재(131) 및 제1 커버 부재(110)를 차례로 위치시킨 후에 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정에 의하여 형성될 수 있다.
본 실시예에서 라미네이션 공정 이후에 밀봉재(130)의 두께가 태양 전지 스트링(S)이 위치한 유효 부분에서보다 유효 부분의 외곽에 위치하며 제1 및 제2 커버 부재(110)의 내부에 위치하는 가장자리 부분에서 더 작다. 이에 따라 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이의 거리가 유효 부분에서보다 가장자리 부분에서 더 작다. 여기서, 태양 전지 스트링(S)은 각 본체(10) 내에 위치하는 복수의 태양 전지(10), 그리고 복수의 태양 전지(10)에 연결된 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중에서 본체(10) 내에서 태양 전지(10)와의 연결에 관련되는 부분, 즉, 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에서 제1 및 제2 단자 부분(172b, 174b)을 제외한 제1 연결 부분(172a), 제2 연결 부분(174a), 연장 부분(174c)을 의미할 수 있다.
본 실시예에서 상술한 밀봉재(130)의 두께 차이는 제1 밀봉재(131) 및 제2 밀봉재(132) 중 적어도 하나의 형상, 크기 등을 조절하여 나타난 것이다. 일 예로, 도 10 및 후술할 설명에서는 후면 쪽에 위치한 밀봉재(130)(제2 밀봉재(132))의 크기를 전면 쪽에 위치한 밀봉재(130)(제1 밀봉재(131))보다 작게 한 것을 예시하였는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전면 쪽에 위치한 밀봉재(130)(제1 밀봉재(131))의 크기를 후면 쪽에 위치한 밀봉재(130)(제2 밀봉재(132))보다 작게 하는 등 다양한 변형이 가능하다. 본 명세서에서 "제1", "제2"의 표현은 서로 간의 구별을 위하여 사용한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 도 10에서는 제2 커버 부재(120)가 편평한 형상을 유지하고 제1 커버 부재(110)가 가장자리 부분에서 굴곡진 또는 경사진 형상을 가져 구조적 안정성, 설치 안정성 등을 향상한 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 커버 부재(110)가 편평한 형상을 가지고 제2 커버 부재(120)가 가장자리 부분에서 굴곡진 또는 경사진 형상을 가질 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 제2 밀봉재(132)는 태양 전지 스트링(S)이 전체적으로 내부에 위치하되 제1 및 제2 커버 부재(110, 120) 및 제1 밀봉재(131)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 이에 따라 평면으로 볼 때 제2 밀봉재(132)의 가장자리는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120) 및 제1 밀봉재(131)의 가장자리로부터 일정 간격만큼 이격되어 위치할 수 있다.
일 예로, 제2 밀봉재(132)의 가장자리는 태양 전지 스트링(S)의 가장자리에 일치할 수 있다. 그러면, 라미네이션 공정에서 태양 전지 스트링(S)의 가장자리를 제2 밀봉재(132)의 가장자리에 일치하도록 위치시켜 태양 전지 스트링(S)을 쉽고 안정적으로 얼라인할 수 있다. 여기서, 태양 전지 스트링(S)의 가장자리는 태양 전지(150) 및 단자 부분(172b, 174b)을 제외한 제1 및 제2 전도성 연결재(172, 174)의 가장자리 중 최외곽 가장자리를 의미할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 밀봉재(132)의 가장자리가 태양 전지 스트링(S)의 가장자리와 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 가장자리 사이에서 위치할 수도 있다. 좀더 구체적으로, 제1 단부(10a) 쪽에서 제2 밀봉재(132)는 제1 연결 부분(172a)의 외곽 가장자리에 일치하거나 이보다 외곽에 위치할 수 있고, 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 밀봉재(132)는 제2 연결 부분(174a)의 외곽 가장자리에 일치하거나 이보다 외곽에 위치할 수 있고, 제1 가장자리(10c) 쪽에서 연장 부분(174c)의 외곽 가장자리 또는 접힘선(BL)에 일치하거나 이보다 외곽에 위치할 수 있고, 제2 가장자리(10d) 쪽에서 이에 인접한 태양 전지(150)의 외곽 가장자리에 일치하거나 이보다 외곽에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 단부(10a) 쪽에서 제2 밀봉재(132)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 제1 이격 거리(D1)가 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 밀봉재(132)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 제2 이격 거리(D2)보다 더 클 수 있다. 일 예로, 제1 이격 거리(D1)가 2 내지 20mm이고, 제2 이격 거리(D2)가 0.1mm 이상이면서 제1 이격 거리(D1)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 이격 거리(D2)가 0.1mm 이상, 2mm 미만일 수 있다. 이러한 차이는 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)가 서로 다른 물질을 포함하거나 서로 다른 특성을 가지는 경우에는 라미네이션 공정 이후의 최종 구조를 가지는 본체(10)에서도 판별이 가능하다. 제1 단부(10a) 쪽에는 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)의 단자 부분(172b, 174b)이 외부로 노출되어야 하므로, 제1 단부(10a) 쪽의 밀봉재(130)의 두께 또는 양을 줄여 라미네이션 공정 중에 밀봉재(130)가 제1 단부(10a) 쪽에서 외부로 흘러나오는 것을 방지한 것이다.
이에 의하여 라미네이션 공정 이후에 밀봉재(130)는 제1 방향에서 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 튀어나오거나 흘러나오지 않고 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 사이 공간에만 위치하게 된다. 라미네이션 공정 이후에 밀봉재(130)는 제1 방향에서 제1 단부(10a) 쪽과 제2 단부(10b) 쪽에서 비대칭 형상을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 제1 단부(10a) 쪽에서 밀봉재(130)의 두께가 변화하는 기울기의 절대값이 제2 단부(10b) 쪽에서 밀봉재(130)의 두께가 변화하는 기울기의 절대값보다 더 작을 수 있다. 그리고 제1 단부(10a) 쪽에서는 제1 밀봉재(131) 및/또는 제2 밀봉재(132)가 구비되지 않는 부분(NP)이 국부적 또는 부분적으로 형성될 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 단부(10a)에도 유효 부분보다 작은 두께의 밀봉재(130)가 위치할 수 있다. 도면에서는 제2 단부(10b), 및 제1 및 제2 가장자리(10c, 10d)에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에 밀봉재(130)가 구비되는 것을 도시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 단부(10a, 10b), 및 제1 및 제2 가장자리(10c, 10d)에서 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)가 서로 맞닿고 밀봉재(130)가 구비되지 않을 수도 있다.
그리고 제1 가장자리(10c) 쪽에서 제2 밀봉재(132)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 제3 이격 거리(D3)는 제2 가장자리(10d) 쪽에서 제2 밀봉재(132)와 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 사이의 제4 이격 거리(D4)와 서로 같거나, 그보다 작거나, 그보다 클 수 있다. 제1 이격 거리(D1)는 제3 이격 거리(D3) 및 제4 이격 거리(D4) 각각보다 클 수 있고, 제2 이격 거리(D2)는 제3 이격 거리(D3) 및 제4 이격 거리(D4) 각각과 같거나, 그보다 작거나, 그보다 클 수 있다. 일 예로, 본체(10)의 크기를 최소화하기 위하여 제2 이격 거리(D2), 제3 이격 거리(D3) 및 제4 이격 거리(D4) 적어도 두 개를 서로 최소 이격 거리로 동일하게 할 수 있다. 일 예로, 제3 이격 거리(D3) 또는 제4 이격 거리(D4)가 0.1mm 이상이면서 제1 이격 거리(D1)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제3 또는 제4 이격 거리(D3, D4)가 0.1mm 이상, 2mm 미만일 수 있다. 이는 제1 및 제2 가장자리(10c, 10d)에는 외부로 노출되는 제1 또는 제2 전도성 연결재(172, 174)이 위치하지 않기 때문이다.
이에 의하여 라미네이션 공정 이후에 밀봉재(130)는 제2 방향에서 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 외부로 튀어나오지 않고 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 사이 공간에만 위치하게 된다. 이때, 라미네이션 공정 이후에 제1 가장자리(10c)와 제2 가장자리(10d)에서 밀봉재(130)가 대칭 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 구조적 안정성을 향상할 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 반대로, 일 예로, 제1 밀봉재(131)는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)와 동일한 크기를 가지며 평면으로 볼 때 가장자리가 서로 일치하도록 위치할 수 있다. 그러면, 제1 밀봉재(131)가 안정적으로 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)의 사이 공간을 채울 수 있어 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)를 안정적으로 접합할 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은, 평판형 구조가 아닌 제1 방향으로 길게 이어지는 구조를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수하다.
여기서, 밀봉재(130)의 크기(즉, 제2 밀봉재(132)의 크기)를 조절하여 상대적으로 작은 크기를 가지는 본체(10) 내에 태양 전지(150) 또는 태양 전지 스트링(S)을 쉽고 안정적으로 얼라인할 수 있으며, 밀봉재(130)가 외부로 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 불량률을 줄일 수 있으며 밀봉재(130)의 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다. 특히, 유효 부분의 밀봉재(130)의 두께보다 가장자리 부분의 밀봉재(130)의 두께를 작게 하여, 본체(10)의 제조 공정 이후에 본체(10)의 외곽부에 고정되는 외부 케이스 또는 프레임의 두께도 줄일 수 있다. 이에 의하여 우수한 특성 및 외관을 가지는 태양 전지 모듈(100)을 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 모듈
10: 본체
110: 제1 커버 부재
120: 제2 커버 부재
130: 밀봉재
131: 제1 밀봉재
132: 제2 밀봉재
150: 태양 전지
S: 태양 전지 스트링
172: 제1 도전성 연결재
174: 제2 도전성 연결재
180: 바이패스 다이오드

Claims (13)

  1. 제1 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 본체를 적어도 하나 구비하는 태양 전지 모듈로서,
    상기 본체는,
    상기 제1 방향을 따라 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 스트링;
    상기 태양 전지 스트링의 제1 면 쪽에 위치하는 제1 커버 부재;
    상기 태양 전지 스트링의 제2 면 쪽에 위치하는 제2 커버 부재; 및
    상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 태양 전지 스트링을 밀봉하는 밀봉재
    를 포함하고,
    상기 밀봉재의 두께가 상기 태양 전지 스트링이 위치한 유효 부분에서보다 상기 유효 부분의 외곽에 위치하며 상기 제1 및 제2 커버 부재의 내부에 위치하는 가장자리 부분에서 더 작은 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 본체는, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비하고,
    상기 제1 방향에서 상기 제1 단부와 상기 제1 단부에 반대되는 제2 단부에서 상기 밀봉재의 두께 및 형상 중 적어도 하나가 서로 다른 태양 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단부 쪽에서 상기 밀봉재의 두께가 변화하는 기울기의 절대값이 상기 제2 단부 쪽에서 상기 밀봉재의 두께가 변화하는 기울기의 절대값보다 더 작은 태양 전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단부 쪽에서 상기 밀봉재가 구비되지 않는 부분이 국부적 또는 부분적으로 형성되는 태양 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리에 반대되는 제2 가장자리에서 상기 밀봉재가 대칭 형상을 가지는 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉재는, 상기 태양 전지 스트링과 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉재와, 상기 태양 전지 스트링과 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉재를 포함하고,
    상기 제2 밀봉재는 상기 태양 전지 스트링이 전체적으로 내부에 위치하되 상기 제1 및 제2 커버 부재, 그리고 상기 제1 밀봉재보다 작은 크기를 가지는 태양 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 각 본체는, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비하고,
    상기 제1 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제1 이격 거리가 상기 제1 단부와 반대되는 제2 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제2 이격 거리보다 더 큰 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 커버 부재 중 적어도 하나가 시트 또는 필름으로 구성되는 태양 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 각 본체를 슬랫(slat)으로 포함하는 블라인드로 사용되는 태양 전지 모듈.
  10. 제1 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 본체를 적어도 하나 구비하는 태양 전지 모듈의 제조 방법으로서,
    상기 본체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 본체를 형성하는 단계는, 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 스트링, 제2 밀봉재 및 제2 커버 부재를 차례로 위치시킨 후 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정을 포함하고,
    상기 제2 밀봉재는 상기 태양 전지 스트링이 전체적으로 내부에 위치하되 상기 제1 및 제2 커버 부재, 그리고 상기 제1 밀봉재보다 작은 크기를 가지는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 태양 전지 스트링은, 상기 제1 방향에서의 제1 단부 쪽에서 외부로 연장되는 단자 부분을 구비하는 제1 도전성 연결재 및 제2 도전성 연결재를 구비하고,
    상기 제1 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제1 이격 거리가 상기 제1 단부와 반대되는 제2 단부 쪽에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재 사이의 제2 이격 거리보다 더 큰 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리에 반대되는 제2 가장자리에서 상기 제2 밀봉재와 상기 제1 또는 제2 커버 부재와의 이격 거리가 서로 동일한 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 밀봉재는 상기 제1 및 제2 커버 부재와 동일한 크기를 가지는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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