KR20200104957A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 모듈의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 갈륨비소(GaAs) 등의 결정질 태양전지는 물론, CdTe, CIGS/CIS, 염료감응형 등과 같은 박막 태양전지로 구성되는 태양전지 모듈에 있어서, 수광 면적과 일조 시간을 증가시킴으로써 발전 출력을 개선할 수 있는 태양전지 모듈의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a solar cell module, and more particularly, a crystalline solar cell such as monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, and gallium arsenide (GaAs), as well as a thin film solar cell such as CdTe, CIGS/CIS, dye-sensitized, etc. In the solar cell module consisting of, it relates to a structure of a solar cell module capable of improving power generation output by increasing a light-receiving area and sunlight time.
결정질 및 박막 태양전지 기술은 기존의 전기 에너지원을 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서 지속적으로 보급이 이루어지고 있으나, 아직까지 기존의 석탄 화력이나 원자력 발전에 비교하여 발전 단가가 높으므로 경제성이 부족하여 상용화에 제한이 되고 있다. 한편, 박막 태양전지는 현재 가장 큰 시장점유율을 보이고 있는 결정질 실리콘 태양전지와 비교되는 차세대 태양전지 기술로서, 다양한 종류가 개발되고 있는데, 그 대표적인 예로 CIGS(Cu(In,Ga)Se2) 또는 CIS(CuInSe2) 태양전지를 들 수 있다.Crystalline and thin-film solar cell technology is continuously being distributed as a clean energy source that can replace the existing electric energy source, but the cost of power generation is still high compared to the existing coal-fired or nuclear power generation, so economic feasibility is insufficient. Commercialization is limited. On the other hand, thin-film solar cells are next-generation solar cell technologies compared to crystalline silicon solar cells that currently have the largest market share, and various types are being developed. Representative examples of which are CIGS (Cu(In,Ga)Se 2 ) or CIS (CuInSe 2 ) A solar cell is mentioned.
결정질 실리콘 태양전지는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하여 배면 전극-광흡수층-전면 전극 등으로 이루어진 전지로서, 그 중 태양광을 흡수하는 광흡수층이 실리콘(Si)으로 이루어진 전지를 의미한다.A crystalline silicon solar cell is a cell consisting of a rear electrode, a light absorbing layer, and a front electrode, etc. using a single crystal silicon or polycrystalline silicon wafer as a substrate, of which the light absorbing layer absorbing sunlight is made of silicon (Si). .
단결정 실리콘 태양전지는 순도가 높고 결정결함 밀도가 낮아 효율이 높지만 고가이고, 다결정 실리콘 태양전지는 상대적으로 품위가 낮아 효율은 떨어지지만 제조가 쉽고 저가로 생산할 수 있는 장점이 있어 실리콘 태양전지 수요의 80%를 차지하고 있다. 현재 상용화된 통상적인 결정질 실리콘 태양전지는 p-type의 실리콘 기판에 전극이 스크린 인쇄(screen printing)된 형태로, 단결정 태양전지의 평균 효율은 18~19%, 다결정은 16~17%의 효율을 보이고 있다. 결정질 실리콘 태양전지 시장은 중국의 저가 공략으로 중국 기업이 시장의 대부분을 점유하고 있다. 최근에는 n-type, PERC(Passivated Emitter and Rear Contact), 후면전극, HIT(Heterojunction with Intrinsic Thinlayer), n-type 단결정 양면수광형 셀, n-type HIT 셀, n-type IBC(Interdigitated Back Contact) 셀 등 고효율 태양전지가 중점적으로 개발되고 있다.Monocrystalline silicon solar cells have high purity and low crystal defect density, so they have high efficiency, but are expensive, and polycrystalline silicon solar cells are relatively low in quality, so their efficiency is low, but they are easy to manufacture and can be produced at low cost. Occupies %. Conventional crystalline silicon solar cells currently commercialized are in the form of screen printing electrodes on a p-type silicon substrate, and the average efficiency of single crystal solar cells is 18 to 19%, and polycrystalline is 16 to 17%. Is showing. In the crystalline silicon solar cell market, Chinese companies occupy most of the market due to China's low-cost strategy. Recently, n-type, PERC (Passivated Emitter and Rear Contact), rear electrode, HIT (Heterojunction with Intrinsic Thinlayer), n-type single crystal double-sided light-receiving cell, n-type HIT cell, n-type IBC (Interdigitated Back Contact) High-efficiency solar cells such as cells are being developed intensively.
CIGS/CIS 태양전지란, 일반적인 유리를 기판으로 기판-배면 전극-광흡수층-버퍼층-전면 투명전극 등으로 이루어진 전지로서, 그 중 태양광을 흡수하는 광흡수층이 CIGS 또는 CIS로 이루어진 전지를 의미한다. 상기 CIGS 또는 CIS 중, CIGS가 더 널리 사용되므로, 이하에서는 CIGS 태양전지에 대하여 설명하기로 한다.A CIGS/CIS solar cell is a cell consisting of a substrate-back electrode-light-absorbing layer-buffer layer-front transparent electrode, etc. using a general glass substrate, and among which the light-absorbing layer absorbing sunlight is made of CIGS or CIS. . Among the CIGS or CIS, since CIGS is more widely used, a CIGS solar cell will be described below.
CIGS는 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 황동광(chalcopyrite)계 화합물 반도체로서 직접천이형 에너지 밴드갭을 가지고 있고, 광흡수계수가 약 1×105cm-1로 반도체 중에서 가장 높은 편에 속하여, 두께 1㎛ 내지 2㎛의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능한 물질이다.CIGS is a group Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ chalcopyrite compound semiconductor, has a direct transition energy bandgap, has a light absorption coefficient of about 1×10 5 cm -1 , which is the highest among semiconductors, and has a thickness of 1 μm. It is a material capable of manufacturing high-efficiency solar cells even with a thin film of 2 μm.
이러한 CIGS 태양전지는 일반적으로는 유리를 기판으로 사용하나, 유리 기판 이외에도 고분자(예: 폴리이미드) 또는 금속박막(예: 스테인리스강, Ti) 기판 위에 증착하여 플렉시블 태양전지 형태로 제조할 수도 있다.In general, the CIGS solar cell uses glass as a substrate, but in addition to the glass substrate, it may be deposited on a polymer (eg, polyimide) or metal thin film (eg, stainless steel, Ti) substrate to form a flexible solar cell.
그러나, 상술한 바와 같은 결정질 및 박막 태양전지는 효율이 30%에 미치지 못하고 있으므로 발전량을 증가시키기 위해서 많은 설치 면적이 필요하고 비용이 증가하는 등의 문제점이 있었다.However, since the crystalline and thin film solar cell as described above has an efficiency of less than 30%, a large installation area is required in order to increase the amount of power generation, and the cost is increased.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 태양전지 모듈을 굴곡을 가지도록 구성하고 설치함으로써 기존의 평면 모듈에 대비하여 곡면또는 절곡의 변화를 줌으로써 태양광이 입사하는 표면적을 증가시켜서 수광 면적과 일조 시간을 증가시키는 태양전지 모듈을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the problems according to the prior art is to increase the surface area to which sunlight is incident by changing the curved surface or bending compared to the conventional flat module by configuring and installing the solar cell module to have a curvature. It is to provide a solar cell module that increases the light-receiving area and sunlight time.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 지지수단과, 상기 지지수단에 설치되는 복수의 태양전지 단위 모듈을 포함하고, 상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는 태양전지 모듈을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention includes a support means, and a plurality of solar cell unit modules installed on the support means, and the solar cell unit module has a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward a surface. Provides solar cell modules.
또한, 상기 지지수단은, 지면 또는 구조물에 고정되는 1 이상의 지주와, 상기 지주에 고정되는 지지대와, 상기 지지대 상에 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되도록 형성된 다수의 거치대를 포함하고, 상기 태양전지 단위모듈은 판상으로 이루어지는 복수의 태양전지 서브 모듈로 이루어지고, 상기 복수의 태양전지 서브 모듈이 상기 거치대에 설치되어, 상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는 것일 수 있다.In addition, the support means includes at least one support fixed to the ground or structure, a support fixed to the support, and a plurality of holders formed to protrude in a predetermined shape on the support, and the solar cell unit module It is made of a plurality of solar cell sub-modules made of a silver plate, the plurality of solar cell sub-modules are installed on the cradle, and the solar cell unit module may have a shape protruding to be bent in a predetermined shape toward the surface. .
또한, 상기 태양전지 서브 모듈은 일방의 길이가 타방의 길이에 비해 2배 이상인 장방형의 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the solar cell sub-module may be formed in a rectangular shape in which one length is more than twice as long as the other.
또한, 상기 거치대는 단면의 형상이, 다각형, 반원형, 또는 반타원형의 형상으로 이루어진 기둥 모양으로 이루어질 수 있다.In addition, the cradle may be formed in a shape of a pillar having a shape of a polygonal, semicircular, or semi-elliptical shape.
또한, 상기 복수의 태양전지 단위 모듈은 플렉서블 태양전지를 사용하여 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는 성형된 것일 수 있다.In addition, the plurality of solar cell unit modules may be formed by using a flexible solar cell to form a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward a surface.
또한, 상기 단위 모듈은 각각 방위를 다르게 하여 높이와 방향이 조절되어 배치될 수 있다.In addition, each of the unit modules may have different orientations so that the height and direction may be adjusted and disposed.
또한, 상기 복수의 태양전지 단위 모듈은, 돌출되는 형상 및/또는 높이가 상이한 2종류 이상의 단위 모듈로 이루어질 수 있다.In addition, the plurality of solar cell unit modules may include two or more types of unit modules having different protruding shapes and/or heights.
또한, 상기 지지수단은 소정 반경으로 굴곡된 형상을 이루고, 상기 지지수단 상에는 상기 복수의 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루어, 굴곡된 형상이 중첩되도록 할 수 있다.In addition, the support means has a shape bent to a predetermined radius, and the plurality of solar cell unit modules on the support means have a shape that protrudes in a predetermined shape toward a surface, so that the curved shape may overlap. .
또한, 상기 단위 모듈은, 결정질 또는 박막 태양전지를 포함하는 셀로 이루어질 수 있다.In addition, the unit module may be made of a cell including a crystalline or thin film solar cell.
또한, 상기 복수의 단위 모듈은 상기 지지수단에 엠보싱 형상의 요철부를 이루도록 설치될 수 있다.In addition, the plurality of unit modules may be installed to form an embossed uneven portion on the support means.
또한, 상기 단위 모듈은 엠보싱 형상의 다수의 요철부가 형성된 셀로 이루어질 수 있다.In addition, the unit module may be formed of a cell in which a plurality of embossed irregularities are formed.
또한, 상기 지지수단은, 지면 또는 구조물에 고정되는 1 이상의 지주와, 상기 지주에 고정되는 지지대와, 상기 지지대 상에 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되도록 형성된 다수의 거치대를 포함하고, 상기 태양전지 단위모듈은 판상으로 이루어지는 복수의 태양전지 서브(sub) 모듈로 이루어지고, 상기 복수의 태양전지 서브 모듈이 상기 거치대에 설치되어, 상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루고, 상기 태양전지 서브 모듈은 일방의 길이가 타방의 길이에 비해 긴 장방형의 형상으로 이루어지고, 상기 거치대는 단면의 형상이, 다각형, 반원형, 또는 반타원형의 형상으로 이루어진 기둥 모양으로 이루어지고, 상기 복수의 태양전지 서브 모듈은 길이가 긴 방향이 상기 기둥 모양의 길이 방향에 수평 또는 수직하게 설치될 수 있다.In addition, the support means includes at least one support fixed to the ground or structure, a support fixed to the support, and a plurality of holders formed to protrude in a predetermined shape on the support, and the solar cell unit module It consists of a plurality of solar cell sub-modules made of a silver plate, and the plurality of solar cell sub-modules are installed in the cradle, and the solar cell unit module has a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward the surface. , The solar cell sub-module has a rectangular shape in which one length is longer than that of the other, and the cradle has a shape of a cross-section in a column shape consisting of a polygonal, semicircular, or semi-elliptical shape, and the The plurality of solar cell sub-modules may be installed horizontally or vertically in a lengthwise direction of the column shape.
상술한 바와 같은 본 발명은, 곡면 또는 절곡 등의 굴곡부를 갖는 지지대 위에 장방형 또는 유연한 태양전지 모듈을 설치함으로써 일사량과 일조시간이 동일하더라도 기존과 같이 경사 설치된 평면 모듈에 대비하여 태양광 수광 면적과 일조량을 증가시킴으로써 발전량을 향상시키고 설치 면적을 감소시킬 수 있게 된다.The present invention as described above, by installing a rectangular or flexible solar cell module on a support having a curved portion such as a curved surface or bent, even if the amount of sunlight and the sunlight time are the same, compared to the conventional inclined flat module, the solar light receiving area and amount of sunlight It is possible to improve the power generation and reduce the installation area by increasing the.
또한, 태양전지 모듈이 굴곡부를 가지므로 모듈 사이의 그늘을 감소시킬 수 있으므로 설치 간격을 감소시킬 수 있다.In addition, since the solar cell module has a bent portion, it is possible to reduce the shade between the modules, thereby reducing the installation interval.
특히, 유연한 박형 실리콘 태양전지 셀을 이용하여 볼록한 형태의 셀이나 요철부를 갖는 박막 태양전지 셀을 활용하여 단위 모듈을 구성하면 수광 면적을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.In particular, when a unit module is constructed using a convex cell or a thin film solar cell having an uneven portion using a flexible thin silicon solar cell, the light-receiving area can be further improved.
도 1은 본 발명의 일실시예로서 굴곡부를 갖는 모듈의 구성으로 장방형의 단위 모듈을 적용한 구조를 도시한 것이다.
도 2는 기존과 같은 평면형 지지대를 이용하여 곡면 효과를 얻을 수 있는 방법으로써, 유연한 태양전지 셀을 활용하는 방법을 제시한 것이다.
도 3은 엠보싱 가공을 이용하여 다수의 요철부를 형성한 유연성 기판 위에 제작된 박막 태양전지 셀과, 상기 셀을 적용한 서브 모듈을 제시한 것이다.
도 4는 다수의 반원형 기둥의 형태로 요철부를 형성한 유연성 기판 위에 제작된 박막 태양전지 셀과, 상기 셀을 적용한 서브 모듈을 제시한다.
도 5는 평면 형상의 태양전지 모듈과, 본 발명의 일 실시형태인 곡면 형태의 돌출부를 갖는 태양전지 모듈에 있어서 태양광의 유효 입사각을 비교하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태인 절곡 또는 곡면 형태의 돌출부를 갖는 태양전지 모듈의 수광 면적을 비교하기 위한 모식도이다.1 shows a structure in which a rectangular unit module is applied as a configuration of a module having a bent portion as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a method of using a flexible solar cell as a method of obtaining a curved surface effect using a conventional flat support.
FIG. 3 shows a thin-film solar cell fabricated on a flexible substrate having a plurality of uneven portions formed by embossing and a sub-module to which the cell is applied.
4 shows a thin film solar cell fabricated on a flexible substrate having uneven portions formed in the form of a plurality of semi-circular pillars, and a submodule to which the cell is applied.
5 is a schematic diagram for comparing the effective incident angle of sunlight in a solar cell module having a planar shape and a solar cell module having a curved protrusion according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram for comparing the light-receiving area of a solar cell module having a curved or curved protrusion according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to an embodiment of the present invention will be described the configuration and operation.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
[실시예 1][Example 1]
본 발명의 실시예 1에 따른 모듈의 구성을, 도 1(a) ~ 도 1(c)를 통하여 설명하도록 한다.The configuration of the module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1(a) to 1(c).
도 1(a)는 상부가 삼각형 관 형태의 절곡부를 갖는 지지대 위에 장방형의 단위 모듈을 복수개 설치하여 모듈을 구성하는 경우를 도시한 것이다.1(a) shows a case of configuring a module by installing a plurality of rectangular unit modules on a support having a triangular tube-shaped bent portion at the top.
삼각형 형상의 돌출부를 포함하는 지지대는 평지나 경사지, 건물 옥상이나 옥외 시설물, 공공주택 등의 설치 장소에 시공되는 것으로서, 바닥이나 벽면에 지지되는 지주와 지주와 연결되어 삼각형 형상의 돌출부가 형성된 지지대를 포함하며, 상기 태양전지 단위 모듈은, 태양전지 서브 모듈을 상기 삼각형 형상의 돌출부의 표면에 설치함으로써 형성된다.A support including a triangular protrusion is constructed on a flat or sloping ground, a rooftop of a building, an outdoor facility, a public housing, etc., and is connected to a post and a post supported on the floor or wall to form a triangular protrusion. And the solar cell unit module is formed by installing a solar cell submodule on the surface of the triangular protrusion.
태양전지 서브 모듈은, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지 셀을 일렬로 배치하고 서로 인접하는 셀의 표면 전극과 이면 전극을 전기적으로 접속함으로써 직렬 또는 병렬 배선을 통하여 서브 모듈을 구성한다, 상기 서브 모듈은 통상적인 방법에 따라, 강화 유리, 태양전지 셀, 봉지재, 백시트를 차례로 중첩한 후, 봉지재를 가압 가열하여 각 층을 접합하고 밀봉한 후, 상기 강화유리의 가장자리를 알루미늄 등의 금속재나 플라스틱 보강 테두리로 고정하여 마감하는 단계로 제작한다. 이렇게 함으로써, 태양전지 서브 모듈은, 약 7mm 내외의 두께로 태양전지 셀이 일렬로 배치되어 구현함으로써 경량화가 가능하도록 구성할 수 있다.The solar cell sub-module is a sub-module through series or parallel wiring by arranging a plurality of solar cell cells in a line and electrically connecting the surface electrodes and the rear electrodes of cells adjacent to each other, as shown in FIG. 1(a). In the sub-module, according to a conventional method, tempered glass, solar cell, encapsulant, and backsheet are sequentially stacked, and then the encapsulant is pressurized and heated to bond and seal each layer, and then the tempered glass It is manufactured in the step of fixing the edge of the frame with a metal material such as aluminum or plastic reinforcing frame. By doing this, the solar cell sub-module can be configured to be lightweight by implementing solar cells arranged in a row with a thickness of about 7 mm.
한편, 하프 셀(half cell)을 적용하면 내부 전류가 감소하고 및 셀 간격이 좁아져서 저항 손실을 감소시킬 수 있으므로 전력 출력이 높고 온도 의존적 성능이 향상된다. 또한, 출력의 음영 효과 감소, 핫 스폿(hot spot) 발생 가능성 감소 등의 효과가 있으므로 상기 장방형의 서브 모듈에 있어서도 이를 반영하여 단방향 보다 장방향의 길이가 2배 이상 되도록 구성하는 것이 바람직하다.On the other hand, when a half cell is applied, the internal current is reduced and the cell spacing is narrowed to reduce the resistance loss, so that the power output is high and the temperature-dependent performance is improved. In addition, since there is an effect of reducing the shading effect of the output and the likelihood of occurrence of hot spots, it is preferable to reflect this in the rectangular sub-module so that the length of the long direction is more than twice that of the single direction.
도 1(b)는 상부가 반원형 돌출부 등의 다수의 곡면부를 갖는 지지대 위에 장방형의 태양전지 서브 모듈을 다수 설치하여 복수의 단위 모듈을 구성하는 경우를 도시한 것이다.FIG. 1(b) shows a case in which a plurality of unit modules are configured by installing a plurality of rectangular solar cell sub-modules on a support having a plurality of curved portions such as semicircular protrusions.
상기 지지대는 바닥이나 벽면에 지지되는 지주와 이 지주에 연결되어 다수의 곡면부를 지지하는 다수의 지지대를 포함하며, 상기 태양전지 단위 모듈은 상기 곡면부에 결합되는 복수의 서브 모듈로 이루어져 돌출부를 형성하는 구성을 갖는다.The support includes a post supported on a floor or a wall and a plurality of supports connected to the support to support a plurality of curved portions, and the solar cell unit module is composed of a plurality of sub-modules coupled to the curved portion to form a protrusion. It has a configuration
도 1(c)는 상기 굴곡부가 일정한 크기의 굴곡부와 이보다 작은 크기의 굴곡부가 교호로 배치된 구성을 갖는 경우를 도시한 것이다.FIG. 1(c) shows a case in which the bent portion has a configuration in which a bent portion of a predetermined size and a bent portion of a smaller size are alternately arranged.
즉, 상부가 볼록 판 등의 일정한 곡면 형태의 제1 곡면부와 상기 볼록 판 보다 작은 크기의 형상 또는 곡률을 갖는 제2 곡면부를 구비한 지지대 상에, 장방형의 태양전지 단위 모듈을 설치하여 태양전지 모듈을 구성하는 경우를 도시한 것이다.That is, a rectangular solar cell unit module is installed on a support having a first curved portion having a constant curved shape such as a convex plate and a second curved portion having a shape or curvature smaller than that of the convex plate. It shows a case of configuring a module.
도 1(c)의 태양전지 모듈의 경우, 지지대의 큰 곡률과 상기 지지대 상에 설치된 단위 모듈이 작은 곡률이 중첩된 구조를 가져, 일조 면적을 더욱 증대시킬 수 있다.In the case of the solar cell module of FIG. 1(c), the large curvature of the support and the small curvature of the unit modules installed on the support have a structure in which the solar cell area can be further increased.
상기 실시예에 있어서, 상기 지지대의 굴곡부의 형태를 삼각형과 반원형으로 제시하였으나, 그 외에도 다양한 다각형이나, 원형 또는 타원형을 절단한 형상의 기둥을 포함할 수 있다.In the above embodiment, the shape of the bent portion of the support is presented in a triangular and semicircular shape, but in addition, various polygons, circular or elliptical shaped columns may be included.
또한, 상기 지지대에서 굴곡부의 크기는 바람직하게는 그 지름 또는 밑변이 각각 10㎝ ~ 10m , 밑변으로부터의 높이는 2㎝ ~ 5m 범위인 것을 포함하며, 굴곡부를 포함하는 지지대와 프레임의 재질은 알루미늄 합금이나 스테인리스 강 등의 금속 또는 플라스틱인 것을 포함한다.In addition, the size of the bent portion in the support is preferably in the range of 10 cm to 10 m in diameter or base, and 2 cm to 5 m in height from the base, and the material of the support and frame including the bend is aluminum alloy or It includes metal or plastic such as stainless steel.
이와 같이 굴곡부를 갖는 지지대를 이용하여 다수의 장방형의 태양전지 서브 모듈들의 방위를 각각 다르게 하여 설치하게 되면 태양의 고도가 변화하더라도 기존의 평면 설치 방법보다 수광 면적과 일조 시간 증가로 일조량이 개선되므로 발전량을 향상시킬 수 있으며, 단위 모듈의 중량을 감소시킬 수 있으므로 전체 모듈의 설치, 유지보수 등의 관리가 용이하게 된다.In this way, if a plurality of rectangular solar cell sub-modules are installed with different orientations using a supporter having a bent part, the amount of sunlight is improved by increasing the light-receiving area and sunlight time compared to the conventional flat installation method even if the altitude of the sun changes. Can be improved, and the weight of the unit module can be reduced, making it easier to manage the installation and maintenance of the entire module.
[실시예 2][Example 2]
도 2는 기존과 같은 평면형 지지대를 이용하여 곡면 효과를 얻을 수 있는 방법으로써, 유연한 태양전지 셀을 활용하는 방법을 제시한 것이다.FIG. 2 shows a method of using a flexible solar cell as a method of obtaining a curved surface effect using a conventional flat support.
상기 유연성 태양전지 셀로서는 박형 실리콘 태양전지와 박막형 태양전지를 적용하는 방법을 포함한다. 즉, 기존의 일반적으로 사용하는 실리콘 태양전지는 웨이퍼 두께가 180㎛ 정도이므로 유연성과 탄성이 부족하므로 굽힘 과정에서 파손되기 쉬우나, 박형 실리콘 셀을 적용하면 웨이퍼 두께를 100㎛ 이하로 감소시킬 수 있으므로 유연성과 탄성이 증가하여 60°이상의 굽힘도 가능하게 된다.The flexible solar cell includes a method of applying a thin silicon solar cell and a thin film solar cell. In other words, conventional silicon solar cells have a wafer thickness of about 180 μm, so they lack flexibility and elasticity and are likely to be damaged during the bending process. However, if thin silicon cells are applied, the wafer thickness can be reduced to 100 μm or less. The increased elasticity makes it possible to bend more than 60°.
한편, 박막형 태양전지는 기판으로 폴리머 박판이나 스테인레스 박판 등의 금속기판을 사용하여 유연한 플렉서블 태양전지 셀을 제작할 수 있으므로 셀의 형태를 변형시키는 것이 용이하게 된다.On the other hand, in the thin film solar cell, a flexible flexible solar cell can be manufactured using a metal substrate such as a polymer thin plate or a stainless thin plate as a substrate, so it is easy to change the shape of the cell.
따라서, 박막 실리콘 태양전지 셀이나 유연성 기판을 사용하는 박막형 태양전지 셀을 활용하면 지지대에 절곡이나 곡면 등의 굴곡부를 형성하지 않더라도 셀 자체가 굴곡을 갖도록 변형할 수 있으므로 적절한 굽힘을 통하여 도 1과 동일하게 일사량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있게 된다. Therefore, if a thin-film silicon solar cell or a thin-film solar cell using a flexible substrate is used, the cell itself can be deformed to have a bend even if the support is not bent or curved, so it is the same as in FIG. 1 through appropriate bending. It is possible to obtain the effect of increasing the amount of insolation.
이때 굽힘 각도는 30 ~ 90°가 바람직하며 모듈 기재도 동일한 굽힘 각도를 갖도록 제작하여 부착하도록 하는 방법을 포함한다.At this time, the bending angle is preferably 30 to 90°, and includes a method of manufacturing and attaching the module substrate to have the same bending angle.
그 외에도 유연성 기판을 이용하여 박막 태양전지 셀을 제작할 때 상기 기판에 다수의 미세한 요철부를 형성하면 표면적을 더욱 증가시킬 수 있다.In addition, when manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate, the surface area can be further increased by forming a plurality of fine irregularities on the substrate.
[실시예 3][Example 3]
도 3은 엠보싱 가공을 이용하여 다수의 요철부를 형성한 유연성 기판 위에 제작된 박막 태양전지 셀과, 상기 셀을 적용한 서브 모듈을 제시한 것이다.3 illustrates a thin film solar cell fabricated on a flexible substrate having a plurality of uneven portions formed by embossing and a sub-module to which the cell is applied.
엠보싱 가공 방법으로는 스테인레스 박판, 동 박판, 아연 박판 등과 같은 금속 박판이나 폴리이미드 등의 폴리머 박판의 표면에 엠보싱을 가공하기 위한 장치를 적용하여 기판 표면에 다수의 요철부를 형성하는 방법을 포함한다. 상기 엠보싱 가공 방법은 일반적으로 상부와 하부의 두개의 엠보싱 롤 사이에 유연성 기판을 지입하고 통과시키면서 열과 압력을 가하여 롤의 외주면에 새겨진 음각이나 양각을 기판에 전사시킴으로써 다수의 요철부를 형성하는 방법을 적용할 수 있다. 그밖에 레이저 패터닝(laser patterning)이나 핫 포일 스템핑(hot foil stamping), 타발기 등을 활용하는 방법도 포함한다.The embossing method includes a method of forming a plurality of irregularities on the surface of a substrate by applying an apparatus for embossing the surface of a thin metal plate such as a stainless thin plate, a copper thin plate, a zinc thin plate, or a polymer thin plate such as polyimide. In general, the embossing method applies a method of forming a plurality of irregularities by transferring the intaglios or reliefs engraved on the outer circumferential surface of the roll to the substrate by applying heat and pressure while inserting and passing a flexible substrate between two embossing rolls at the top and bottom. can do. Other methods include laser patterning, hot foil stamping, and punching machines.
상기 엠보싱 가공에 있어서 바람직하게는 요철부의 크기를 10㎛ ~ 1㎝ 범위로 형성하는 방법을 포함한다.In the embossing process, preferably, it includes a method of forming the size of the uneven portion in the range of 10 μm to 1 cm.
[실시예 4][Example 4]
도 4는 다수의 반원형 기둥의 형태로 요철부를 형성한 유연성 기판 위에 제작된 박막 태양전지 셀과, 상기 셀을 적용한 서브 모듈을 제시한다. 상기 셀을 이용하여 모듈을 구성할 때, 상기 반원형 기둥의 길이 부분을 장방형 모듈의 길이 부분과 수직 방향으로 배열하는 경우와, 수평방향으로 배열하는 경우에 대해서 도시하였다.4 shows a thin film solar cell fabricated on a flexible substrate having uneven portions formed in the form of a plurality of semi-circular pillars, and a submodule to which the cell is applied. When constructing a module using the cell, a case where the length portion of the semicircular column is arranged in a vertical direction with the length portion of the rectangular module and a case where it is arranged in a horizontal direction are illustrated.
상기 반원형 기둥 형태를 가공하는 방법은 상기 실시예 3에서 제시한 방법과 동일하며, 단지 요철부의 형태가 반원 기둥 형태를 가지도록 하는 차이가 있다.The method of processing the semicircular column shape is the same as the method suggested in Example 3, except that the shape of the uneven portion has a semicircular column shape.
상기 반원형 기둥의 형상은 바람직하게는 그 지름 또는 밑변의 크기를 10㎛ ~ 1㎝ 범위로 형성하는 방법을 포함한다.The shape of the semicircular pillar preferably includes a method of forming the diameter or the size of the base in the range of 10 μm to 1 cm.
도 5는 모듈의 지지대가 지면에 대해 설치 각도가 θ도 (0°<θ< 90°인 경우에 지지대가 평판인 경우에는 태양광의 입사 범위가 0 ~ (180 - θ)도로 한정되는데 반하여, 지지대가 곡면 형태의 굴곡부를 갖는 경우는 굴곡부가 임의의 곡률을 가지더라도(90°< θ´< 180-θ°), 태양광의 입사 각도가 0 ~ 180°까지 증가하는 것을 알 수 있다.5 shows that when the mounting angle of the module support is θ degrees to the ground (0°<θ< 90°, the incidence range of sunlight is limited to 0 to (180-θ) degrees when the support is flat, whereas the support In the case of having a curved portion in the form of a curved surface, it can be seen that even if the curved portion has an arbitrary curvature (90° <θ′ <180-θ°), the incident angle of sunlight increases from 0 to 180°.
도 6은 단면 형상이 정삼각형인 기둥이나 반원형인 기둥 형태의 굴곡부를 갖는 경우에 평판에 대비하여, 기둥의 둘레 면적에 의하여 수광 표면적이 증가하는 것을 도시한 것으로, 정삼각형의 경우에 밑면 대비 둘레 면적의 비가 2DL/DL이므로 2배이고, 반원형인 경우에는 밑면 대비 둘레 면적의 비가 πRL/2RL이므로 π/2배 표면적이 증가하는 것을 알 수 있다.6 shows that the light-receiving surface area is increased by the circumferential area of the column compared to the flat plate when the cross-sectional shape has an equilateral triangle column or semicircular column shape. Since the ratio is 2DL/DL, it is doubled, and in the case of a semicircular shape, since the ratio of the circumferential area to the bottom is πRL/2RL, it can be seen that the surface area increases π/2 times.
즉, 태양전지 셀이나 모듈이 굴곡부를 갖도록 구성하거나 설치하면 기존의 평면 형태의 모듈보다 태양광 입사각 범위와 수광 유효 면적이 증가하는 효과를 통하여 일사량과 발전량이 개선되는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that when a solar cell or module is configured or installed to have a bent portion, the amount of insolation and power generation are improved through the effect of increasing the range of the incident angle of sunlight and the effective area of receiving light compared to the conventional planar module.
본 발명의 상기 실시예에서 태양광 모듈 지지대의 굴곡부는 단면 형상이 삼각형이거나 반원형인 것을 예시하였으나 그외에도 평면이 아닌 다양한 형태를 가질 수 있다.In the above embodiment of the present invention, it is exemplified that the curved portion of the solar module support has a triangular or semi-circular cross-sectional shape, but may have various shapes other than a flat surface.
Claims (12)
상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는, 태양전지 모듈.It includes a support means, and a plurality of solar cell unit modules installed on the support means,
The solar cell module has a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward a surface.
상기 지지수단은, 지면 또는 구조물에 고정되는 1 이상의 지주와, 상기 지주에 고정되는 지지대와, 상기 지지대 상에 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되도록 형성된 다수의 거치대를 포함하고,
상기 태양전지 단위모듈은 판상으로 이루어지는 복수의 태양전지 서브 모듈로 이루어지고, 상기 복수의 태양전지 서브 모듈이 상기 거치대에 설치되어, 상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The support means includes at least one support fixed to the ground or structure, a support fixed to the support, and a plurality of support formed to protrude to be bent in a predetermined shape on the support,
The solar cell unit module is composed of a plurality of solar cell sub-modules in a plate shape, the plurality of solar cell sub-modules are installed on the cradle, and the solar cell unit module is curved to protrude toward the surface in a predetermined shape The solar cell module.
상기 태양전지 서브 모듈은 일방의 길이가 타방의 길이에 비해 2배 이상인 장방형의 형상으로 이루어지는, 태양전지 모듈.The method of claim 2,
The solar cell sub-module is made of a rectangular shape in which one length is at least twice the length of the other.
상기 거치대는 단면의 형상이, 다각형, 반원형, 또는 반타원형의 형상으로 이루어진 기둥 모양으로 이루어지는, 태양전지 모듈.The method of claim 2,
The cradle has a shape of a cross-section of a polygonal, semicircular, or semi-elliptical columnar shape.
상기 복수의 태양전지 단위 모듈은 플렉서블 태양전지를 사용하여 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루는 성형된 것인, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The plurality of solar cell unit modules are formed using a flexible solar cell to form a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward a surface.
상기 단위 모듈은 각각 방위를 다르게 하여 높이와 방향이 조절되어 배치되는, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
Each of the unit modules has a different orientation so that the height and direction are adjusted and arranged.
상기 복수의 태양전지 단위 모듈은, 돌출되는 형상 및/또는 높이가 상이한 2종류 이상의 단위 모듈을 포함하는, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The plurality of solar cell unit modules includes two or more types of unit modules having different protruding shapes and/or heights.
상기 지지수단은 소정 반경으로 굴곡된 형상을 이루고,
상기 지지수단 상에는 상기 복수의 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루어, 굴곡된 형상이 중첩되도록 형성된, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The support means has a shape curved to a predetermined radius,
On the supporting means, the plurality of solar cell unit modules have a shape that protrudes to be bent in a predetermined shape toward a surface, and the curved shape is formed to overlap.
상기 단위 모듈은 결정질 또는 박막 태양전지를 포함하는 셀로 이루어진, 태양전지 모듈.The method according to any one of claims 1 to 7,
The unit module is made of a cell containing a crystalline or thin-film solar cell, a solar cell module.
상기 복수의 단위 모듈은 상기 지지수단에 엠보싱 형상의 요철부를 이루도록 설치되는, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The plurality of unit modules are installed to form an embossed concave-convex portion on the support means.
상기 단위 모듈은 엠보싱 형상의 다수의 요철부가 형성된 셀로 이루어진, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The unit module is a solar cell module consisting of cells in which a plurality of embossed irregularities are formed.
상기 지지수단은, 지면 또는 구조물에 고정되는 1 이상의 지주와, 상기 지주에 고정되는 지지대와, 상기 지지대 상에 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되도록 형성된 다수의 거치대를 포함하고,
상기 태양전지 단위모듈은 판상으로 이루어지는 복수의 태양전지 서브 모듈로 이루어지고, 상기 복수의 태양전지 서브 모듈이 상기 거치대에 설치되어, 상기 태양전지 단위 모듈은 표면을 향해 소정 형상으로 굴곡되게 돌출되는 형상을 이루고,
상기 태양전지 서브 모듈은 일방의 길이가 타방의 길이에 비해 긴 장방형의 형상으로 이루어지고,
상기 거치대는 단면의 형상이, 다각형, 반원형, 또는 반타원형의 형상으로 이루어진 기둥 모양으로 이루어지고,
상기 복수의 태양전지 서브 모듈은 길이가 긴 방향이 상기 기둥 모양의 길이 방향에 수평 또는 수직하게 설치되는, 태양전지 모듈.The method of claim 1,
The support means includes at least one support fixed to the ground or structure, a support fixed to the support, and a plurality of support formed to protrude to be bent in a predetermined shape on the support,
The solar cell unit module is composed of a plurality of solar cell sub-modules in a plate shape, the plurality of solar cell sub-modules are installed on the cradle, and the solar cell unit module is curved to protrude toward the surface in a predetermined shape To achieve,
The solar cell sub-module has a rectangular shape in which one length is longer than the other,
The cradle has a shape of a cross section in a shape of a pillar made of a polygonal, semicircular, or semi-elliptical shape,
The plurality of solar cell sub-modules have a long direction horizontally or vertically installed in the longitudinal direction of the column shape, a solar cell module.
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Patent Citations (1)
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