KR20210002816A - 태양전지모듈 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 태양전지에 실리콘(Silicone) 밀봉재를 도포하는 단계; 및 상기 도포된 밀봉재를 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 밀봉재를 경화시키는 단계는 상온 내지 70℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법을 제시한다.
본 발명에 의하면, 실리콘(Silicone) 밀봉재를 70℃ 이하의 온도에서 경화하여 실리콘(Silicone) 밀봉재와 태양전지 사이의 공극을 최소화함에 따라 태양전지모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 실리콘(Silicone) 밀봉재를 70℃ 이하의 온도에서 경화하여 실리콘(Silicone) 밀봉재와 태양전지 사이의 공극을 최소화함에 따라 태양전지모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 실리콘(Silicone) 밀봉재를 이용한 태양전지모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공극 없이 밀봉된 태양전지모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지모듈에는 태양광에 의해 발전하는 태양전지가 복수개 구비되는데, 외부 충격 및 습기 등의 외부 환경으로부터 태양전지를 보호하기 위해 태양전지의 상부 및 하부에 보호 부재를 배치한다.
종래에는 보호 부재로 커버유리와 태양전지 사이에 EVA(ethyl vinyl acetate; EVA) 필름과 같은 충진제를 사용하였으나, EVA 필름은 400nm 이하 파장 광을 차단시켜 태양전지모듈의 효율을 감소시키고, 장기간 사용하게 되면 갈변 현상으로 투과율과 접착력이 떨어져 궁극적으로는 태양전지모듈의 수명을 단축시킨다.
또한, EVA는 수증기와 반응하여 아세트산을 생성하는데, 이 아세트산은 직접적으로 또는 촉매로서 모듈의 부식을 촉진하는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근 높은 광투과성과 환경적 안정성 등의 이유로 실리콘(Silicone) 재료가 EVA 필름의 유망한 대안이 되고 있으며, 실리콘의 밀봉재로서의 성능인 저모듈러스성, 고투명성, 고내후성 등이 직시됨에 따라 이를 이용한 새로운 밀봉 방법이 다양하게 제안되고 있다.
실리콘을 이용한 태양전지모듈에 관한 발명으로는 대한민국특허청 공개특허공보 제10-2013-0133698호 '태양 전지 모듈의 제조 방법' 및 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1747344호 '태양전지 모듈'이 있다.
그러나 종래의 경우, 실리콘 밀봉재로 태양전지를 밀봉하는 과정인 봉지공정(encapsulation)에서 태양전지와 밀봉재가 완전히 밀착되지 않아 그 사이에 공극이 생겼는데, 이 경우 태양전지에 입사 또는 반사되는 광이 공극에 갇혀 빠져나오지 못하는 현상이 발생함에 따라 태양전지모듈의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실리콘(Silicone) 밀봉재와 태양전지 사이의 공극을 최소화하여 태양전지모듈의 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 태양전지에 실리콘(Silicone) 밀봉재를 도포하는 단계; 및 상기 도포된 밀봉재를 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 밀봉재를 경화시키는 단계는 상온 내지 70℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘(Silicon) 태양전지로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 태양전지의 표면은 텍스쳐링(texturing)되어 입사되는 광이 난반사되도록 형성된다.
바람직하게는, 상기 도포된 밀봉재의 두께는 60 내지 100μm이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 태양전지; 및 상기 태양전지의 일측면 또는 양측면에 위치하며, 공극 없이 상기 태양전지와 밀착되는 실리콘(Silicone) 밀봉재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈을 제공한다.
본 발명에 의하면, 실리콘(Silicone) 밀봉재를 70℃ 이하의 온도에서 경화하여 실리콘(Silicone) 밀봉재와 태양전지 사이의 공극을 최소화함에 따라 태양전지모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈 제조방법의 순서도이다.
도 2는 종래의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 태양전지모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이다.
도 5는 도 2의 태양전지모듈, 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 광흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 얇게 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 태양전지모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이다.
도 5는 도 2의 태양전지모듈, 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 광흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 얇게 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈 제조방법의 순서도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 태양전지모듈의 제조방법은 태양전지에 실리콘(Silicone) 밀봉재를 도포하는 단계(S10)와 도포된 밀봉재를 상온 내지 70℃에서 경화시키는 단계(S20)를 포함한다.
실리콘(Silicone) 밀봉재를 도포하는 단계(S10)는 액상의 실리콘(Silicone) 수지를 태양전지에 도포하는 캐스팅(Casting) 방식으로 수행될 수 있다.
구체적으로, 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘(Silicon) 태양전지로 이루어지는 것이 바람직하다.
일반적으로, 단결정 또는 다결정 실리콘(Silicon) 태양전지의 밀봉재로는 EVA 필름이 사용되었다. 이러한 EVA 필름을 실리콘(Silicone)으로 이루어진 밀봉재로 대체함으로써, 밀봉재의 갈변현상을 막는 동시에 광투과성을 높임에 따라 태양전지모듈의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존에는 EVA 필름을 유리 기판이 감싸도록 하였는데, 실리콘(Silicone) 밀봉재를 이용하게 되면 별도의 유리 기판을 사용하지 않고도 태양전지를 습기, 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
한편, 태양전지의 표면은 텍스쳐링(texturing)되어 입사되는 광이 난반사되도록 형성되는 것이 바람직하다.
텍스쳐링은 태양전지의 표면에 요철 또는 피라미드 형상의 패턴을 형성시키는 것으로, 이를 통해 태양전지와 밀봉재의 계면이 거칠게 형성됨에 따라 광이 난반사된다. 즉, 반사되어 태양전지로부터 나오는 광이 밀봉재와의 계면에서 난반사됨에 따라 그 중 일부가 태양전지로 재입사된다.
이러한 구성으로, 태양전지로의 광 입사율을 높여주어 태양전지모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하의 설명에서는 표면이 텍스쳐링된 태양전지를 기준으로 설명하기로 한다.
도포된 밀봉재를 경화시키는 단계(S20)는 자외선(UV) 또는 열을 가하여 이루어질 수 있다.
밀봉재는 폴리에틸렌(PE), 폴리디메틸실론산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드 (PI), 폴리에스테르(PES)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1개 이상을 포함하는 것으로 이루어질 수 있다.
밀봉재를 경화시키는 시간은 밀봉재의 재질 및 경화 온도에 따라 변동될 수 있다. 예를 들어, PDMS로 이루어진 밀봉재는 60 내지 70℃에서 30 내지 60분 동안 경화시킬 수 있다.
도 2는 종래의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 태양전지모듈의 단면도이다.
도 2 및 3을 참조하여, 종래의 경우에는 실리콘(Silicone)을 80℃ 이상의 온도에서 경화시켜 태양전지(100)와 밀봉재(200)가 완전히 밀착되지 못하고 공극(A)이 생겼다.
이 경우, 전술한 바와 같이, 태양전지(100)로 입사되거나 태양전지(100)로부터 반사되어 나오는 광이 공극(A)에 갇혀버림으로써, 밀봉재(200)로 인해 태양전지모듈의 광 입사율이 오히려 더 낮아지게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈의 개략단면도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따르면, 70℃ 이하의 온도에서 밀봉재(300)를 경화시켜 태양전지(100)와 밀봉재(300)를 밀착시킴으로써 공극을 최소화할 수 있다.
이러한 구성으로, 광이 갇혀 태양전지로 유입되지 못하도록 하는 공극이 최소화됨에 따라 밀봉재(300)를 통과하는 광이 그대로 태양전지로 입사되도록 함으로써 태양전지모듈의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 밀봉재의 두께(B)는 60 내지 100μm인 것이 바람직하다.
밀봉재의 두께(B)가 100μm 이상으로 두꺼워질 경우 그 두께(B)에 비례하여 밀봉재의 투명도가 떨어짐에 따라 광 투과량이 저하되어 태양전지에 도달하는 입사광량이 줄어든다. 그러므로, 밀봉재의 두께(B)는 100μm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 밀봉재의 두께가 60μm이하로 얇게 형성되면 텍스쳐링된 태양전지의 형상이 밀봉재에 그대로 반영되어 굴곡진 형태가 되는데, 이에 따라 밀봉재에 다수의 기공이 생겨 태양전지모듈의 발전 효율이 떨어지게 된다.
도 5는 도 2의 태양전지모듈, 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 광흡수율을 나타내는 그래프이다. 도 5에서 실선은 질화규소(Si3N4)를, 점선은 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)를 텍스처링하여 제작된 태양전지를 사용하여 실험한 결과이다.
도 5를 참조하여, PDMS로 이루어진 밀봉재를 85℃에서 경화시킨 태양전지모듈(PDMS Coating with Space)의 광흡수량은 밀봉되지 않은 태양전지모듈(Bare)의 광흡수율에 비해 낮았다. 반면에, PDMS로 이루어진 밀봉재를 70℃에서 경화시킨 태양전지모듈(PDMS Coating)의 광흡수량은 밀봉되지 않은 태양전지모듈(Bare)의 광흡수율보다 매우 높았다.
도 6은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 얇게 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다. 도 6에서 채워진 포인트는 밀봉되지 않은 태양전지모듈(Bare Cell)의 발전 효율을, 비워진 포인트는 PDMS로 이루어진 태양전지모듈(PDMS Coating)의 발전 효율을 나타낸다. 이 실험에서는, PDMS로 이루어진 밀봉재의 두께를 10μm 이하로 하였다.
도 6을 참조하여, 밀봉재의 두께가 10μm이하인 경우 태양전지모듈의 발전 효율이 떨어지는데, 이러한 현상은 단결정 BSF 태양전지(Single BSF), 다결정 BSF 태양전지(Multi BSF) 및 단결정 PERC 태양전지(Single PERC)인 경우에 모두 동일하게 발생하였다.
도 7은 도 4의 태양전지모듈에서 밀봉재를 형성한 경우와 밀봉재를 형성하지 않은 경우의 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7에서 채워진 포인트는 밀봉되지 않은 태양전지모듈(Bare Cell)의 발전 효율을, 비워진 포인트는 PDMS로 이루어진 밀봉재의 두께를 60 내지 100μm로 한 경우의 태양전지모듈(PDMS Coating)의 발전 효율을 나타낸다.
도 7을 참조하여, 밀봉재의 두께가 60μm이상인 경우, 밀봉 전의 태양전지모듈에 비하여 단결정 BSF 태양전지(Single BSF), 다결정 BSF 태양전지(Multi BSF), 단결정 PERC 태양전지(Single PERC) 및 단결정 IBC 태양전지(Single IBC) 모두에서 그 발전 효율이 높게 나타났다.
도 4를 다시 참조하여, 본 발명에 따른 태양전지모듈은 태양전지(100) 및 태양전지(100)의 일측면 또는 양측면에 위치하며, 공극 없이 태양전지(100)와 밀착되는 실리콘(Silicone) 밀봉재(300)를 포함한다.
태양전지모듈에 대한 자세한 사항은 전술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 태양전지모듈
100 : 태양전지
200 : 종래에 따른 실리콘(Silicone) 밀봉재
300 : 본 발명에 따른 실리콘(Silicone) 밀봉재
A : 공극
B : 밀봉재의 두께
100 : 태양전지
200 : 종래에 따른 실리콘(Silicone) 밀봉재
300 : 본 발명에 따른 실리콘(Silicone) 밀봉재
A : 공극
B : 밀봉재의 두께
Claims (5)
- 태양전지에 실리콘(Silicone) 밀봉재를 도포하는 단계; 및
상기 도포된 밀봉재를 경화시키는 단계를 포함하며,
상기 밀봉재를 경화시키는 단계는 상온 내지 70℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘(Silicon) 태양전지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 태양전지의 표면은 텍스쳐링(texturing)되어 광이 난반사되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법 - 제1 항에 있어서,
상기 도포된 밀봉재의 두께는 60 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 제조방법. - 태양전지; 및
상기 태양전지의 일측면 또는 양측면에 위치하며, 공극 없이 상기 태양전지와 밀착되는 실리콘(Silicone) 밀봉재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈.
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|---|---|---|---|
| KR1020190078569A KR20210002816A (ko) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | 태양전지모듈 및 그의 제조방법 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130133698A (ko) | 2012-05-29 | 2013-12-09 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 태양 전지 모듈의 제조 방법 |
| KR101747344B1 (ko) | 2011-06-13 | 2017-06-14 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 모듈 |
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2019
- 2019-07-01 KR KR1020190078569A patent/KR20210002816A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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| KR20130133698A (ko) | 2012-05-29 | 2013-12-09 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 태양 전지 모듈의 제조 방법 |
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