KR20220135060A - 태양 전지 패널 - Google Patents

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KR20220135060A
KR20220135060A KR1020210040565A KR20210040565A KR20220135060A KR 20220135060 A KR20220135060 A KR 20220135060A KR 1020210040565 A KR1020210040565 A KR 1020210040565A KR 20210040565 A KR20210040565 A KR 20210040565A KR 20220135060 A KR20220135060 A KR 20220135060A
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김정규
김충의
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널은 태양 전지 및 상기 태양 전지에 연결되는 배선부를 포함하는 태양 전지부; 상기 태양 전지부 위에 위치하는 밀봉재; 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지부의 전면 위에 위치하는 제1 유리 기판을 포함하는 제1 커버 부재; 및 상기 태양 전지부의 타면 위에 위치하는 제2 커버 부재; 를 포함하며, 상기 제1 유리 기판의 전면에 빛을 산란하는 광산란면이 상기 제1 유리 기판과 일체화되어 형성된다. 따라서, 우수한 미관 균일도를 가지며 전면에서 투광성을 확보할 수 있어 광전 효율을 확보할 수 있으며, 최적의 배치를 제시함으로써 유리 표면의 질감으로 인한 눈부심을 방지할 수 있다.

Description

태양 전지 패널 {SOLAR CELL PANEL}
본 발명은 태양 전지 패널에 대한 것으로, 구체적으로, 건물에 적용하는 태양 전지 패널에 대한 것이다.
일반적으로 태양 전지 패널을 건물에 적용하는 경우에는 옥상이나 지붕 등에 설치하였다. 그러나 아파트나 고층건물 등에서는 옥상이나 지붕에 설치될 수 있는 태양 전지 패널의 크기가 한정되어 태양광을 효율적으로 활용하기 어려웠다.
이에 최근에는 주택, 건물 등의 외벽 등에 설치되어 주택, 건물 등과 일체화되는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널을 적용하면 건물의 외벽의 넓은 면적에서 광전 변환이 이루어질 수 있어 태양광을 효과적으로 사용할 수 있다.
그런데, 건물의 외벽에 적용되기 위해서는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널이 설치된 후에도 우수한 심미적 특성을 가져야 하는 바, 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널의 색상을 다양화하거나 외관을 향상하는 것이 요구된다. 그러나 기존의 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널은, 태양 전지, 이에 연결되는 배선 등이 그대로 외부에서 보여지거나, 태양 전지의 색상인 푸른색 계열의 색상만을 가질 수 있어, 심미성, 외관 등을 향상하기에 어려움이 있었다. 더욱이, 태양 전지 패널의 장시간 사용 시 황변이 발생하여 태양 전지 패널의 외관이 저하될 수 있었다. 또한, 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널이 건물의 외벽, 특히 수직 벽체에 설치되면, 바닥면과 수직하게 설치되어 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널의 전면에 위치한 유리기판은 되도록 많은 발전량을 위해 투광성이 확보되어야 한다.
미국 공개 특허 US20160218234A1는 불투명한 도트와 이를 둘러싼 투명한 영역이 있는 그래픽층이 형성되며, 이 그래픽층은 태양전지의 광 입사면 방향에 놓이는 것이 개시되어 있다. 그러나, 해당 미국 공개 특허는 모듈의 내부 및 외부에 추가의 그래픽층을 추가하는 기술로, 외부에 부착하는 경우 내후성에 취약하며 이를 극복하기 위해서 추가적인 보호 시트가 요구된다.
반면, 그래픽층을 내부에 부착하는 경우, 태양광 모듈을 라미내이션 공정에서 접합력 개선을 위한 추가의 부자재가 요구된다.
한편, 중국 특허 CN107278332A은 전면 커버 상에 화이트 잉크를 착색부의 프라이머로 도포하고 그 위에 다양한 색상의 잉크를 도포하여 색상 구현하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 중국 특허는 모듈의 외측에 UV경화형 재료를 사용하는 경우, 변색 등의 장기 신뢰성에 우려되며, 불투명 화이트 잉크를 착색부의 프라이머로 도포함으로써 발색이 좋아질수록 태양 전지모듈 출력이 저하되는 문제가 있다.
미국 공개 특허 US20160218234A1 (공개일 : 일) 중국 특허 CN107278332A (공개일 : 일)
본 발명은 우수한 미관 균일도를 가지며 전면에서 투광성을 확보할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 우수한 효율 및 신뢰성을 가지는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
그리고, 본 발명은 최적의 배치 및 소재 선택성을 제시함으로써 유리 표면의 질감으로 인한 눈부심을 방지할 수 있는 태양전지 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은 태양 전지 및 상기 태양 전지에 연결되는 배선부를 포함하는 태양 전지부; 상기 태양 전지부 위에 위치하는 밀봉재; 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지부의 전면 위에 위치하는 제1 유리 기판을 포함하는 제1 커버 부재; 및 상기 태양 전지부의 타면 위에 위치하는 제2 커버 부재; 를 포함하며, 상기 제1 유리 기판의 전면에 빛을 산란하는 광산란면이 상기 제1 유리 기판과 일체화되어 형성된다.
상기 제1 커버 부재는 후면에 형성되어 특정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 또는 질감을 구현하는 커버부를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부가 상기 제1 유리 기판과 상기 밀봉재 사이에 형성될 수 있다.
상기 광산란면은 세라믹 프릿이 상기 제1 유리 기판에 일체화되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 태양 전지 패널의 커버 부재를 형성하는 유리 기판을 세정하는 단계; 상기 유리 기판의 일면에 광산란면을 형성하고, 상기 유리 기판을 열처리하여 강화하는 단계; 상기 유리 기판의 타면에 색상층을 인쇄하는 단계; 및 상기 유리 기판을 건조하는 단계를 포함하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 광산란면을 형성하는 단계는, 세라믹 프릿을 포함하는 수지층을 상기 유리 기판의 일면에 인쇄하는 단계; 및 열처리하여 상기 수지층의 상기 세라믹 프릿을 상기 유리 기판에 일체화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광산란면을 형성하는 단계는, 상기 유리 기판의 적어도 일면에 화학적 또는 물리적 에칭을 수행하여 상기 광산란면을 형성하는 단계; 및 열처리하여 상기 유리 기판을 강화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리 온도는 680도 내지 720도 사이일 수 있다.
상기 색상층을 인쇄하는 단계는, 유기 염료, 유기 안료 또는 무기 안료를 포함하는 색상층을 상기 유기 기판의 타면에 인쇄하는 단계; 및 상기 색상층을 열처리하여 상기 유리 기판의 타면에 특정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 또는 질감을 구현하는 커버부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 색상층이 유기 염료 또는 유기 안료를 포함하는 경우, UV 경화하고, 상기 색상층이 무기 안료를 포함하는 경우, 500도 이하에서 열처리를 수행할 수 있다.
본 실시예에서 따르면, 우수한 미관 균일도를 가지며 전면에서 투광성을 확보할 수 있어 광전 효율을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 우수한 효율 및 신뢰성을 가지는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 최적의 배치 및 소재 선택성을 제시함으로써 유리 표면의 질감으로 인한 눈부심을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널이 적용된 건물의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 제1 커버 부재의 일 면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 커버 부재의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)이 적용된 건물(1)의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 일 예로, 건물(1)의 외벽면(예를 들어, 수직 벽체(3), 지붕면 등)에 적용되는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 태양 전지 패널(100)이 건물(1)의 옥상, 또는 건물(1)이 아닌 다른 곳 등에 설치될 수도있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 태양 전지(도 2의 참조부호 150)를 포함하여 태양으로부터 공급되는 태양광을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
본 실시예에서 태양 전지 패널(100)은 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가질 수 있다. 이때, 이와 같이 태양 전지 패널(100)의 색상 등에 의하여 건물(1)의 심미성을 향상하면서도 태양광의 손실을 줄여 태양광 변환 효율의 감소를 최소화 또는 방지할 수 있도록 한다.
도 1과 함께 도 2 내지 도 4를 참조하여 태양 전지 패널(100)을 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 제1 커버 부재의 일 면을 나타내는 도면이다.
간략하고 명확한 도시를 위하여 도 2에서는 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)를 간략하게 도시하여 커버 부분(124)을 도시하지 않았다.
그리고 도 3에서 태양 전지(150)의 구조를 상세하게 도시하지 않았으며 전면에 형성된 반사 방지막(152)만을 개략적으로 도시하였다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 태양 전지(150) 및 이에 연결되는 배선부(142, 145)를 포함하는 태양 전지부(SP)와, 태양 전지부(SP) 위에 위치하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지부(SP)의 일면(일 예로, 전면)에 위치하는 제1 커버 부재(또는 전면 부재)(110)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지부(SP)의 타면(일 예로, 후면)에 위치하며, 특정한 색상을 구현하는 커버부재(124)를 구비하는 제2 커버 부재(또는 후면 부재)(120)를 포함한다.
이때, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(150)는 적어도 100nm 내지 1400nm(일 예로, 100nm 내지 1200nm)의 파장대의 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지일 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 광전 변환부가, 결정질 실리콘 기판(일 예로, 실리콘 웨이퍼)과, 결정질 실리콘 기판에 또는 그 위에 형성되며 도펀트를 포함하는 도전형 영역 또는 산화물을 포함하는 도전형 영역으로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 결정질 실리콘 기판을 기반으로 한 태양 전지(150)는 전기적 특성이 우수하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지(150)가 서로 이격되면서 복수로 구비되며, 복수 개의 태양 전지(150)가 배선부(142, 145)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 복수의 태양 전지(150)가 배선재(142)에 의하여 직렬로 연결되어 제1 방향(도면의 z축 방향)을 따라 길게 연장되는 태양 전지 스트링을 구성할 수 있다.
태양 전지 스트링의 단부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 x축 방향)으로 연장되는 버스 리본(145)이 구비될 수 있다. 일 예로, 버스 리본(145)은 태양 전지 스트링의 배선재(142)의 양쪽 단부에 연결될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 제2 방향에서 인접하는 태양 전지 스트링을 직렬, 병결, 또는 직병렬로 연결하거나, 태양 전지 스트링을 전류의 역류를 방지하는 정션 박스에 연결할 수 있다. 배선재(142)로는 리본, 와이어 등 태양 전지(150)를 연결할 수 있는 다양한 구조, 형상이 적용될 수 있다. 그리고 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 본 실시예는 각 태양 전지(150)에 사용되는 배선부(142, 145)의 개수, 구조, 형상 등에 한정되지 않는다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 태양 전지(150)의 구조, 방식 등은 다양하게 변형될 수 있다. 일예로, 태양 전지(150)는 화합물 반도체 태양 전지, 실리콘 반도체 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지 등의 다양한 구조를 가질 수 있다. 그리고 하나의 태양 전지(150)만이 구비되는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 태양 전지(150)의 전면에는 광의 입사를 방지하기 위한 반사 방지막(152)이 위치하는데, 이러한 반사 방지막(152)에 의한 보강 간섭에 의하여 태양 전지(150)가 일정한 색상(예를 들어, 청색, 검은색 등)을 가질 수 있다. 그리고 배선부(142, 145)는 금속으로 구성될 수 있다. 이에 따라 제1 커버 부재(110)가 유리 기판만으로 구비되면 태양 전지(150)가 위치한 유효 영역(AA)와 태양 전지(150)가 위치하지 않은 비유효 영역(NA)의 경계, 비유효 영역(NA)에 위치한 배선부(142, 145) 등이 쉽게 인식될 수 있다. 특히, 폭이 1mm 이상인 광폭 부분을 구비하는 배선부(142, 145)(예를 들어, 버스 리본(145))는 더욱 쉽게 인식될 수 있다. 그러면, 태양전지 패널(100)의 심미성이 저하될 수 있다. 이에 본 실시예에서는 제1 커버 부재(110)에 커버부(외관 형성부)(114)가 구비되는데, 이에 대해서는 추후에 상세하게 설명한다.
예를 들어, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152)이 실리콘을 포함하는 산화물, 질화물, 또는 탄화물(예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 탄화물), 실리케이트, 또는 비정질 실리콘을 포함하는 절연층을 복수로 적층한 구조를 가질 수 있다. 또는, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152)은 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 아연, 안티몬, 구리를 포함하는 산화물 또는 질화 산화물로 구성되는 절연층을 복수로 적층한 구조를 가질 수 있다. 반사 방지층(152)이 산화물 또는 질화 산화물로 구성될 경우에 그 내부 또는 외부에 실리콘 질화물을 포함하는 층 및/또는 실리콘 탄화 질화물을 포함하는 층을 더 구비하여, 자외선, 수분 등에 의한 문제를 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반사 방지층(152)이 다양한 물질, 적층 구조 등을 가질 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 밀봉재(130)(일 예로, 제1 밀봉재(131)) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 일면(일예로, 전면)을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 밀봉재(130)(이 예로, 제2 밀봉재(132)) 상에 위치하여 태양 전지(150)의 타면(일 예로, 후면)을 구성한다. 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 구체적인 구조에 대해서는 추후에 상세하게 설명한다.
밀봉재(130)는, 태양 전지부(SP)와 제1 커버 부재(110) 사이에 위치하는 제1 밀봉재(131) 및 태양 전지부(SP)와 제2 커버 부재(120) 사이에 위치하는 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지(예를 들어, 폴리올레핀) 등이 사용될 수 있다.
제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(150) 및 배선부(142, 145)를 포함하는 태양 전지부(SP), 제1 밀봉재(131), 제1 커버 부재(110)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
이때, 제2 밀봉재(132)는 태양 전지(150) 및 배선부(142, 145)와의 색수차가 13이하, 바람직하게는 10 이하를 갖도록 착색되어 있을 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가, 태양 전지 패널(100)이 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등의 원하는 외관을 가지도록 하거나, 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지할 수 있는 일정한 구조를 가질 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 태양 전지(150)로 입사되는 광을 차단하지 않도록 광이 투과할 수 있는 투광성을 가질 수 있다. 제1 커버 부재(110)는 태양 전지(150)로 입사되는 광을 차단하지 않도록 광이 투과할 수 있는 투광성을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 제1 커버 부재(110)는, 제1 베이스 부재(112)와, 제1 베이스 부재(112)에 형성되며 산화물 세라믹 조성물로 구성되어 원하는 외관을 형성하는 커버부(114)를 포함할 수 있다. 커버부(114)는 태양 전지 패널(100)이 원하는 외관을 가지도록 하면서 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
그리고 제2 커버 부재(120)는 우수한 내화성 및 절연성을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 제2 커버 부재(120)는, 제2 베이스 부재(122)와, 제2 베이스 부재(122)에 형성되는 커버 부분(124)을 포함할 수 있다. 커버 부분(124)은 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이때, 제1 베이스 부재(112)는 우수한 광 투과도를 가지는(일 예로, 투명한) 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(110)는 유리로 구성되는 기판 등일 수 있다.
그리고 제2 베이스 부재(122)은 우수한 내화성, 절연성 등을 가지는 물질 등으로 구성될 수 있다. 제2 베이스 부재(122)는 유리로 구성되는 기판일 수 있다.
특히, 제1 베이스 부재(112) 및 제2 베이스 부재(122)가 각기 우수한 투명도, 우수한 절연 특성, 안정성, 내구성, 내화성 등을 가지는 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 베이스 부재(112) 및 제2 베이스 부재(122)는 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 80% 이상(일 예로, 85% 이상)인 저철분 유리 기판(일 예로, 저철분 강화 유리 기판)일 수 있다. 이와 같이 철분을 적게 포함하는 저철분 유리 기판을 사용하면, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높일 수 있다. 그리고 저철분 강화 유리 기판을 사용하면 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(150)를 효과적으로 보호할 수 있다.
이때, 태양 전지 패널(100)이 건물(1)의 외장재로 사용될 경우에는, 풍압, 우박, 적설 하중과 같은 외부 충격에도 견딜 수 있도록 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)이 충분한 강도를 가져야 한다.
이를 위하여, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)는 2400Nm2의 힘을 가했을 때 힘을 받는 방향으로 발생하는 휨(deflection)이 5mm 이하일 수 있다. 상술한 휨이 5mm를 초과하여 발생하면, 풍압, 우박 적설 하중과 같은 외부 충격에 대한 내구성이 충분하지 않아 건물(1)의 외장재로 사용하기 어려울 수 있다.
일 예로, 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)는 2.8mm 이상, 예를 들어, 2.8mm 내지 12mm(좀더 구체적으로, 2.8mm 내지 8mm)의 두께를 가질 수 있으며, 0.04 내지 10m2의 면적을 가질 수 있다. 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 두께가 2.8mm 미만이면, 태양 전지 패널(100)이 외부 충격을 견디기 어렵거나 건물(1)에 적용되기에 충분한 내구성을 가지기 어려울 수 있다. 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 두께가 12mm를 초과하면, 태양 전지 패널(100)의 무게가 증가하여 건물(1)에 적용되기 어려울 수 있다. 상술한 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 면적은 태양 전지 패널(100)의 구조적 안정성, 생산성 등을 고려하여 한정된 것이다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 휨의 값, 두께, 면적 등은 다양한 값을 가질 수 있다.이때, 태양 전지 패널(100)이 건물(1)의 외장재로 사용될 경우에는, 풍압, 우박, 적설 하중과 같은 외부 충격에도 견딜 수 있도록 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)이 충분한 강도를 가져야 한다.
본 실시예에서 제1 베이스 부재(112)의 일면, 즉 수광면으로 광산란면(LD)이 형성될 수 있다. 광산란면(LD)은 요철을 갖도록 형성될 수 있으며, 요철은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 광산란면(LD)은 광택도가 80GU 이하를 충족하도록 형성하여 눈부심을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제1 베이스 부재(112)의 배면에 제1 밀봉재(131)와 맞닿도록 커버부(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 커버부(114)라 함은 태양 전지 패널(100)이 원하는 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가질 수 있도록 형성된 부분이다.
커버부(114)가 백색, 회색, 검은색 등의 무채색, 또는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 등과 같은 유채색을 가져 일정한 색상을 가질 수 있다. 또는, 커버부(114)가, 투명 또는 반투명 특성을 나타내거나, 무광택 또는 유광택 특성을 나타내거나, 유리 기판 등으로 구성된 제1 베이스 부재(112)와 다른 질감을 가져 눈부심을 방지할 수 있다. 이러한 커버부(114)는 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다.
한편, 제2 베이스 부재(122) 위에 커버 부분(124)이 형성될 수 있다. 커버 부분(124)은 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지할 수 있는 색상을 가질 수 있다.
본 실시예에서 커버부(114) 및 커버 부분(124)은 산화물 세라믹 조성물로 구성될 수 있다. 일 예로, 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112)의 일면에서 두께 방향에서의 일부분에 대응하도록 형성될 수 있다. 이하에서는 산화물 세라믹 조성물로 구성되는 커버부(114)를 상세하게 설명한 후에, 커버 부분(124)에 대하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 커버부(114)가 산화물 세라믹 조성물로 구성될 수 있다. 좀더 구체적으로, 커버부(114)를 구성하는 산화물 세라믹 조성물이 비정질 상태의 유리 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 커버부(114)가 유리질 산화물 세라믹 조성물(glassy oxide ceramic composition)로 구성될 수 있다.
도 4a와 같이 커버부(114)는 산화물 세라믹 조성물로 이루어진 복수의 도트 타입(dot type)으로 형성될 수 있으며, 이때, 각 도트의 크기는 해상도를 고려하여 0.3mm 내지 3.0mm를 충족할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 도 4b와 같이 전면에 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4와 함께, 도 5, 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 상술한 바와 같이 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물로 구성된 커버부(114)를 제1 베이스 부재(112)에 형성하는 방법(즉, 본 실시예에 따른 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)를 제조하는 방법)을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 커버 부재의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이고, 도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법은, 기판 세정 단계(S10), 광 산란면 형성 단계(S20), 예비 가열 단계(S30), 색상층 인쇄 단계(S40), 건조 단계(S50) 및 마무리 단계(S60)를 포함할 수 있다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판 세정 단계(S10)에서는 비강화 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)를 세정하고 건조한다. 기판 세정 단계(S10)에 의하여 제1 베이스 부재(112)의 이물질 또는 유막 등이 제거될 수 있다.이때, 비강화 유리 기판은 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 80% 이상(일 예로, 85%이상)이고, 두께가 2.8mm이상일 수 있다. 일 예로, 비강화 유리 기판은 건축용 비강화 유리 기판이며, 절삭, 면취, 또는 표면 가공(etching) 등에 의하여 준비될 수 있다.
기판 세정 단계(S10) 이후에 광산란면 형성 단계(S20)가 수행될 수 있다.
광산란면 형성단계(S20)는, 제1 베이스 부재(112)의 일 면에 요철(LD)을 형성함으로써 수광되는 빛을 산란하기 위한 것으로, 광산란면은 수광면, 즉 최외곽면에 배치되도록 형성될 수 있다.
이때, 광산란면은 세라믹 인쇄, 에칭페이스트 인쇄, 물리적 에칭 등에 의해 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 6b와 같이 세라믹 인쇄에 의해 광산란면 즉, 즉 제1 베이스 부재(112)의 일면에 요철(LD)을 형성하는 경우, 제1 베이스 부재(112)의 일면에 세라믹 프릿을 포함하는 안료(1122)를 인쇄한다.
이때, 안료(1122)와 세라믹 프릿은 1:3의 중량비를 갖도록 혼합될 수 있다.
세라믹 프릿이라 함은 복수의 금속, 그리고 비금속을 포함하는 화합물로서, 복수의 금속 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 세라믹 프릿은 복수의 금속, 그리고 산소를 포함하는 불규칙 망목 구조(random network structure) 또는 유리 구조를 가지는 산소 다면체로 구성될 수 있다. 복수의 금속 화합물이 각기 금속 산화물로 구성되면 불규칙 망목 구조 또는 유리 구조를 쉽고 안정적으로 형성할 수 있다. 본 명세서에서 복수의 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)을 포함하여 형성될 수 있다고 함은, 복수의 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)을 사용하여 세라밋 프릿을 제조하여 세라믹 프릿이 복수의 금속, 그리고 비금속(일 예로, 산소)를 포함하는 화합물 구조, 불규칙 망목 구조, 유리 구조 등을 적어도 일부 구비하여 형성된 것을 의미할 수 있다.
세라믹 프릿으로는 알려진 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 프릿은, 실리콘 산화물(SiOx, 예를 들어, SiO2)과 함께, 알루미늄 산화물(AlOx, 예를 들어, Al2O3), 나트륨 산화물(NaOx, 예를 들어, Na2O), 비스무스 산화물(BiOx, 예를 들어, Bi2O3), 보론 산화물(BOx, 예를 들어, B2O) 및 아연 산화물(ZnOx, 예를 들어, ZnO) 중 적어도 하나를 기본 물질로 포함하여 형성될 수 있다. 그 외 세라믹 프릿(1144)은 알루미늄 산화물, 나트륨 산화물, 비스무스 산화물, 보론 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물(TiOx, 예를 들어, TiO2), 지르코늄 산화물(ZrOx, 예를 들어, ZrO2), 포타슘 산화물(KOx, 예를 들어, K2O), 리튬 산화물(LiOx, 예를 들어, Li2O), 칼슘 산화물(CaOx, 예를 들어, CaO), 코발트 산화물(CoOx), 철 산화물(FeOx) 등을 더 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 프릿이 비스무스 산화물, 보론 산화물, 실리콘 산화물을 포함하여 형성되는 비스무스 보로-실리케이트 계열(bismuth boro-silicate) 계열 세라믹 물질(예를 들어, Bi2O3-Al2O-SiO2 계열 물질)로 구성될 수 있다. 또는, 세라믹 프릿이 나트륨 산화물, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물을 포함하여 형성되는 나오스(NAOS) 계열 세라믹 물질(예를 들어, Na2O-Al2O3-SiO2 계열 물질)로 구성될 수 있다. 또는, 세라믹 프릿이 아연 산화물, 실리콘 산화물, 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(예를 들어, ZnOSiO2-B2O3 계열 물질)로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 세라믹 프릿이 그외 다양한 물질로 구성될 수 있다.
한편, 에칭 페이스트를 인쇄하는 경우는 화학 에칭을 위한 식각 물질을 포함하는 페이스트를 인쇄하는 것으로서, 일 예로 불소 첨가물이 포함된 에칭 페이스트를 제1 베이스 부재(112) 전체에 도포할 수 있다. 이와 같은 에칭 페이스트가 인쇄된 상태에서 폴리싱을 진행하여 도 6c의 요철(LD)을 형성할 수 있다. 한편, 물리적 에칭에 의해 요철(LD)을 형성하는 경우, 샌드 블라스팅 등을 수행할 수 있으며, 샌드 블라스팅 이후에 폴리싱 작업을 추가적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 광산란면을 위한 요철(LD)이 형성되면, 이어서, 유리 강화 단계(S30)를 수행한다. 유리 강화 단계(S30)에서는 열처리 또는 어닐링(annealing)에 의한 열강화에 의하여 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 비강화 유리 기판을 강화 또는 반강화한다. 그때, 광산란면을 세라믹 프릿을 포함하는 안료 인쇄에 의해 형성하는 경우, 상평형을 맞추기 위하여 인쇄층(1122)에 포함된 세라믹 프릿이 강화 또는 반강화 유리 기판 내부로 혼입되면서 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부를 구성하여 요철을 형성할 수 있다.
유리 강화 단계(S30)에서는 비강화 유리 기판을 강화 또는 반강화할 수 있는 온도에서 수행될 수 있다. 일 예로, 유리 강화 단계(S30)의 열처리 온도는 500 내지 800℃(예를 들어, 500 내지 750℃, 일 예로, 680 내지 720℃)일 수 있으며, 고압 처리되지 않은 상태에서(일 예로, 상압 또는 상압보다 낮은 압력에서) 열처리될 수 있다. 예를 들어, 강화의 경우에는 5 내지 20 kPa, 반강화일 경우에는 4 kPa의 압력에서 열처리될 수 있다. 이때, 압력에 따라 열처리 시간을 조절할 수 있는데, 압력이 높으면 열처리 시간을 상대적으로 짧게 하고 압력이 낮으면 상대적으로 열처리 시간을 길게 할 수 있다. 그러나 본 발명이 유리 강화 단계(S30)의 온도, 압력, 시간 등에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 유리 강화 단계(S30)에서 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 비강화 유리 기판을 반강화할 수 있다. 이에 따라 제1 베이스 부재(112) 또는 제1 커버 부재(110)가 열강화된 반강화 유리 기판(배강도 유리)(heat strengthened glass)으로 구성될 수 있다. 이에 의하면 제1 커버 부재(110)의 투과율을 높게 유지할 수 있다.여기서, 반강화 유리로 구성된 제1 커버 부재(110)는 표면 압축 응력이 60MPa 이하(예를 들어, 24 내지 52Mpa)일 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110)의 에지 응력이 약 30 내지 40MPa 일 수 있다. 즉, 이러한 반강화 유리는 연화점보다 다소 낮은 온도에서 열처리한 후에 서냉하여 형성될 수 있다. 참조로, 완전 강화 유리는 연화점보다 높은 온도에서 열처리한 후에 급냉하여 형성될 수 있는데, 표면 압축 응력이 70 내지 200MPa이다.
다음으로, 커버부(114)를 형성하기 위한 색상층 인쇄 단계(S40)를 수행한다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 색상층 인쇄 단계(S40)에서는, 세라믹 프릿, 색소, 수지를 포함하는 세라믹 물질층(세라믹 잉크, 세라믹 페이스트, 또는 세라믹 용액 등)을 제1 베이스 부재(112) 위에 도포하여 색상층(1144)을 형성한다.
이때, 색상층은 광산란면이 형성되지 않은 제1 베이스 부재(112)의 타면에 형성되어 제1 밀봉층과 직접 접착되는 면이 될 수 있다.
그리고 색상층(1144)은 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
첨가제로는 원하는 특성을 고려하여 산화물, 금속 등 다양한 물질이 포함될 수 있다. 또는 첨가제로 점도를 조절하기 위한 왁스, 물, 오일, 유기 용매, 또는 점도 조절용 희석제 등을 더 포함할 수 있다.
여기서, 세라믹 프릿은 기본적으로 커버부(114)를 제1 베이스 부재(112)(특히, 유리 기판)에 안정적으로 결합시키는 역할을 하며, 선택적으로 특정한 색상, 질감, 느낌 등을 구현하는 역할을 할 수 있다. 세라믹 프릿은 앞서 설명한 바와 동일한 바, 이에 대한 설명은 생략한다.
색소는 커버부(114)가 원하는 외관을 가지도록 하기 위하여 포함된 것이다. 예를 들어, 커버부(114)가 일정한 색상을 가지는 경우에는 색소로 태양광 중의 가시광선을 선택적으로 흡수 또는 반사하여 고유한 색상을 나타낼 수 있는 물질을 사용할 수 있다.
일 예로, 색소는 유기 염료 또는 유기 안료일 수 있다. 유기 염료 또는 유기 안료의 경우, 물 또는 대부분의 유기 용매에 용해되어 제1 베이스 부재(112)의 표면을 피복하여 색을 나타낸다. 유기 용매에 용해되는 유기 성분으로 구성된 유기 염료(dyestuff)를 색소로 사용하면 태양광에 의하여 분자 구조가 쉽게 깨질 수 있어 안정성이 저하될 수 있으나, 본 발명에 따르면, 커버부(114)가 제1 밀봉재와 접하는 하부면에 형성됨으로써 별도의 보호층 없이 형성 가능하다.
한편, 색소는 무기 안료, 특히 세라믹 안료일 수 있다. 무기 안료는 물 및 대부분의 유기 용매에 용해되지 않은 무기 성분으로 구성된 색소로서, 제1 베이스 부재(112)의 표면을 피복하여 색을 나타낸다. 안료는 내화학성, 내광성, 내후성 및 은폐력이 우수하다. 즉, 무기 안료는 염기와 산에 강하고, 자외선에 노출되었을 때 변색, 퇴색이 잘 되지 않고, 기후에 잘 견딜 수 있다.
색소는 원하는 커버부(114)의 외관을 고려하는 물질로 구성될 수 있다. 도면에서는 색소가 세라믹프릿과 별도로 구비된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세라믹프릿을 구성하는 물질에 의하여 원하는 커버부(114)의 외관이 구현되어 세라믹 프릿과 별도로 색소가 구비되지 않을 수 있다. 또는, 세라믹 프릿과 색소의 구별이 명확하지 않을 수 있다. 본 실시예에서 색소로 포함된 물질의 금속이 세라믹 프릿을 구성하는 불규칙 망목 구조 또는 유리 구조(일 예로, 산소 다면체)의 금속을 일부 치환하여 이에 포함될 수 있다. 또는, 색소에 포함된 금속은 세라믹 프릿의 불규칙 망목 구조, 유리 구조, 또는 산소 다면체의 침입형 자리에 위치할 수 있다.
예를 들어, 세라믹 프릿에 포함된 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)에 의하여 커버부(114)가 백색을 가질 수 있다. 일 예로, 세라믹 프릿이 납 산화물(PbOx, 예를 들어, PbO), 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 비스무스 산화물을 포함하는 군에서 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되면 커버부(114)가 백색을 가질 수 있다. 이때, 커버부(114)가 백색을 가질 때 상술한 물질 외에도 보론 산화물 등의 물질을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 커버부(114)가 백색을 가질 때 세라믹 프릿이, 비스무스 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(BiOx-SiOx-B2O 계열 물질), 납 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(PbOx-SiOx-B2O 계열 물질), 티타늄 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(TiOx-SiOx-B2O 계열 물질), 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(AlOx-SiOx-B2O 계열 물질) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 납 산화물은 환경 문제 등을 고려하여 본 실시예에 따른 커버부(114) 또는 세라믹 프릿 등에 포함되지 않을 수 있다.
다른 예로, 커버부(114)가 백색 이외의 색상을 가지도록 하기 위하여 다양한 색소가 포함될 수 있다. 즉, 원하는 색상을 고려하여 이에 대응하는 하나 또는 둘 이상의 물질을 색소로 사용할 수 있다. 색소를 구성하는 물질은 금속, 또는 금속을 포함하는 산화물, 탄화물, 질화물, 황화물, 염화물, 실리케이트 등의 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 붉은 색, 노란색 등의 계열을 나타내기 위하여 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 우라늄(U), 바나듐(V) 중 적어도 하나를 포함하는 물질 등을 색소(1142)로 사용할 수 있다. 초록 색 또는 푸른 색 등의 계열을 나타내기 위하여 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 루타일(rutile) 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 색소(1142)로 사용할 수 있다. 그 외에도 색소(1142)가 코발트 산화물, 철 산화물, 구리 산화물(CuOx), 크롬 산화물(CrOx), 니켈 산화물(NiOx), 망간 산화물(MnOx), 주석 산화물(SnOx), 안티몬 산화물(SbOx), 바나듐 산화물(VOx) 등을 포함할 수 있다.
좀더 구체적인 예로, 색소로, 청록색(cyan)을 구현하기 위하여 CoAl2O4를 사용할 수 있고, 청색(blue)을 구현하기 위하여 Co2SiO4 등을 사용할 수 있고, 녹색(green)을 구형하기 위하여 CoCr2O4 등을 사용할 수 있고, 노란색을 구현하기 위하여 Ti(Cr, Sb)O2를 사용할 수 있으며, 검은색을 구현하기 위하여 CoFe2O4를, Co-Cr-Fe-Mn 스피넬 등을 사용할 수 있다. 또는, 색소로, 녹색을 구현하기 위하여 NiO, Cr2O3 등을 사용할 수 있고, 분홍색을 구현하기 위하여 Cr-Al 스피넬, Ca-Sn-Si-Cr 스핀, Zr-Si-Fe 지르콘 등을 사용할 수 있고, 회색을 구현하기 위하여 Sn-Sb-V 루타일, 황색을 구현하기 위하여 Ti-Sb-Ni 루타일, Zr-V 바델라이트 등을 사용할 수 있고, 청색을 구현하기 위하여 Co-Zn-Al 스피넬, 갈색을 구현하기 위하여 Zn-Fe-Cr 스피넬, 녹색을 구현하기 위하여 Ca-Cr-Si 가넷 등을 사용할 수 있고, 어두운 청색을 구현하기 위하여 Co-Zn-Si 윌레마이트, Co-Si 감람석 등을 사용할 수 있으며, 갈색을 구현하기 위하여 Zn-Fe-Cr-Al 스피넬 등을 사용할 수 있으며, 심홍색(magenta)를 구현하기 위하여 Au 등을 사용할 수 있다. 이러한 물질은 일 예로 제시한 것에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 설명은 커버부(114)가 일정한 색상을 가지는 것을 예시한 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지거나, 광택 또는 무광택을 나타내거나, 특정한 질감을 표현하거나, 눈부심을 방지하기 위한 것일 수 있다. 이 경우에는 커버부(114)이 색소가 포함될 수도 있으나 색소가 포함되지 않을 수 있다. 이때, 커버부(114)가 백색을 가지지 않도록 하기 위하여 세라믹 프릿은 백색을 나타낼 수 있는 납 산화물, 알루미늄 산화물 등을 포함하지 않을 수 있다. 일 예로, 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지는 경우에는 세라믹 프릿(1144)이 나트륨 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(NaOx-SiOx-B2O 계열 물질) 등으로 구성될 수 있다. 티타늄 산화물, 비스무스 산화물은 백색을 구현하는 데 사용될 수 있는 물질이지만 일부 포함되어도 커버부(114)가 투명 또는 반투명하게 유지될 수 있다. 다만, 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지는 경우에도 약간의 발색 등을 위하여(예를 들어, 적색향 반투명, 녹색향 투명 등)을 위하여 안료 또는 색소가 소량 포함될 수도 있다.
수지는 세라믹 물질층을 도포할 때 적절한 점도, 유동성 등을 가지도록 하고 색소와 세라믹 프릿을 균일하게 혼합하게 사용되는 물질로서, 휘발될 수 있는 휘발성 물질일 수 있다. 수지로는 알려진 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수지로 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지 등과 같은 유기계 수지를 사용할 수도 있고, 실리콘계 수지와 같이 무기계 수지를 포함할 수도 있다.
색상층(114)은 세라믹 프릿을 가장 많은 양으로 포함하고, 색소가 포함되는 경우에도 색소는 세라믹 프릿보다 작은 양으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 색소를 포함하는 경우에, 색상층(114) 100 중량부에 대하여 세라믹 프릿를 40 내지 90중량부(일 예로, 50 내지 90 중량부)로 포함하고, 색소 5 내지 50 중량부로 포함하고, 수지 및/또는 첨가제를 0 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 색상층(114)이 다양한 조성을 가질 수 있다.
이러한 색상층(114)은 프린팅 공정에 의하여 제1 베이스 부재(112)에 도포될 수 있는데, 프린팅 공정으로는 잉크젯 프린팅(일 예로, 디지털 잉크젯 프린팅), 리소그래피 프린팅, 레이저 프린팅, 스크린 프린팅 등이 적용될 수 있다. 프린팅 공정에 의하면 간단한 공정에 의하여 색상층(114)이 원하는 두께를 가지도록 안정적으로 형성할 수 있다.
이어서, 도 6e에 도시한 바와 같이, 건조 단계(S50)에서는 열을 가하여 색상층(114)을 건조하면서 수지를 휘발시킨다. 수지 등을 먼저 휘발시켜 색소, 세라믹 프릿 등이 제1 베이스 부재(112)와 함께 효과적으로 혼합될 수 있도록 한다.
건조 단계(S50)에서는 500℃ 이하의 온도에서 열처리하여 건조를 진행할 수 있다. 바람직하게는, 50 내지 200℃의 온도에서 색상층(114)을 건조할 수 있다. 건조 단계(S50)는 적외선 가열 장치를 이용하여 수행할 수 있다.
이때, 상기 색상층(114)이 유기 염료 또는 유기 안료를 사용하여 형성된 경우, UV 경화 등을 이용하여 200℃ 이하에서 경화될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 건조 온도, 건조 방법 등은 다양하게 변화할 수 있다.
이어서, 마무리 단계(S60)에서는 건조 단계(S50)가 수행된 제1 커버 부재(110)를 세정, 건조한다. 그러면, 일면에 광산란면을 가지고, 타면에 일체화된 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)의 제조가 완료된다.
이때, 커버부(114)는 나트륨 또는 칼륨의 함량이 제1 베이스 부재(112)의 나트륨 또는 칼륨의 함량과 유사하거나 이보다 낮을 수 있다. 특히, 커버부(114)는 나트륨 및 칼륨의 함량이 제1 베이스 부재(112)의 나트륨 및 칼륨의 함량보다 각기 낮을 수 있다.
이러한 제조 공정에 의하여 형성된 제1 커버 부재(110)는, 강화 또는 반강화 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)와, 강화 또는 반강화 유리 기판 내부에 세라믹 프릿 등을 포함하여 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부를 구성하는 일체화된 부분으로 구성되는 광산란면(LD) 및 커버부(114)를 포함할 수 있다. 즉, 광산란면(LD) 및 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부로 구성되되 제1 베이스 부재(112)와 다른 물질(일 예로, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 세라믹 산화물 조성물)을 포함하는 부분일 수 있다. 이러한 광산란면(LD) 및 커버부(114)는, 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 유리 기판을 강화 또는 반강화하는 공정에서 세라믹 프릿, 색소 등이 제1 베이스 부재(112)의 양 면에서 내부로 확산 및 침투하여 유리 기판의 물질과 혼합되어 형성될 수 있다.
이에 의하면, 광산란면(LD) 및 커버부(114)가 제1 베이스 부재(112)과 일체화되어 형성되어 물리적 내구성 및 화학적 내구성이 우수할 수 있다.
이러한 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 일반적인 산화물 세라믹을 형성하는 온도보다 낮은 온도에서 열처리되어 형성되어 비정질 상태의 유리 구조를 가질 수 있다. 즉, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 결정질 부분을 포함하지 않거나 부분적으로만 포함할 수 있다. 여기서, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물에는, 비정질 부분이 결정질 부분과 같거나 그보다 많이 포함될 수 있고, 특히, 비정질 부분이 결정질 부분보다 많이 포함될 수 있다. 일 예로, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 결정화도가 50% 이하(좀더 구체적으로, 50% 미만, 일 예로, 20% 이하)일 수 있다. 참조로, 기존에 사용하던 일반적인 산화물 세라믹이라 함은 이온 결합, 공유 결합, 또는 이들의 결합이 혼재된 산화물로서 고온 및 고압에서 생성된 무기질 비금속 재료를 의미한다. 이러한 산화물 세라믹은 850℃ 이상(예를 들어, 1400℃ 부근)의 높은 온도, 그리고 높은 압력 하에서 열처리되어 대부분이 결정화된 상태를 가진다.
이러한 커버부(114)는 세라믹 프릿을 기본 물질(일 예로, 가장 많이 포함된 물질, 50 중량부 이상으로 포함된 물질)로 포함할 수 있다. 그리고 커버부(114)는, 필요에 따라 첨가된 색소, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 그리고 유리 강화 단계(S50)에서의 열처리 시 수지가 휘발될 수 있으므로 커버부(114)는 수지를 포함하지 않거나 포함하지 않을 수 있다. 커버부(114)에 색소가 포함되는 경우에도 커버부(114)의 세라믹 프릿과 색소의 구별이 명확하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)는 커버부(114)에 의하여 원하는 외관을 구현할 수 있다. 예를 들어, 커버부(114)의 색상, 물질, 면적 비율, 두께 등, 또는 커버부(114)에 포함되는 세라믹 프릿, 색소 등의 물질, 크기, 농도, 밀집도 등을 조절하여 제1 커버 부재(110)의 외관 및 투과율을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112)보다는 낮지만 일정한 광 투과도를 가져 태양광의 일부를 투과시킬 수 있다. 그러면, 커버부(114)를 통하여서도 태양광이 투과될 수 있어, 커버부(114)에 의한 광 손실을 방지 또는 최소화할 수 있다. 일 예로, 커버부(114) 또는 이를 구비하는 제1 커버 부재(110)가 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 10% 이상(일 예로, 10% 내지 95%, 좀더 구체적으로, 20% 내지 95%)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버부(114)의 색상, 물질, 형성 면적 등에 따라 광 투과도가 다양한 값을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다. 간략한 도시 및 명확한 이해를 위하여 이하의 실시예들과 관련된 도면들에서는 태양 전지 패널의 각 구성을 분해하여 개략적으로 도시하였다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 밀봉재(133)가 착색되어 일정한 색상을 가질 수 있다. 이 경우에는 착색 부재(160), 태양 전지(150) 및 후면부(제2 밀봉재(134) 및 제2 커버 부재(120), 특히, 제2 밀봉재(134))의 채도 차이가 10 이하일 수 있다. 이때, 제1 커버 부재(110)는 커버부(도 3의 참조부호 114, 이하 동일)을 구비하고, 제2 커버 부재(120)는 커버 부분(도 3의 참조부호 124, 이하 동일)을 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
본 실시예에서 제1 베이스 부재(112)는 도 3과 같이, 수광면으로 광산란면(LD)을 가지며, 타면에 커버부(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 커버부(114)라 함은 태양 전지 패널(100)이 원하는 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가질 수 있도록 형성된 부분이다. 커버부(114)가 백색, 회색, 검은색 등의 무채색, 또는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 등과 같은 유채색을 가져 일정한 색상을 가질 수 있다. 또는, 커버부(114)가, 투명 또는 반투명 특성을 나타내거나, 무광택 또는 유광택 특성을 나타내거나, 유리 기판 등으로 구성된 제1 베이스 부재(112)과 다른 질감을 가져 눈부심을 방지할 수 있다. 이러한 커버부(114)는 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다.
이에 따라 제1 커버 부재(110)가 유리 기판만으로 구비되면 태양 전지(150)가 위치한 유효 영역(AA)와 태양 전지(150)가 위치하지 않은 비유효 영역(NA)의 경계, 비유효 영역(NA)에 위치한 배선재(142, 145) 등이 쉽게 인식될 수 있다. 특히, 폭이 1mm 이상인 광폭 부분을 구비하는 배선부(142, 145)(예를 들어, 버스 리본(145))는 더욱 쉽게 인식될 수 있다. 그러면, 태양전지 패널(100)의 심미성이 저하될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
먼저, 도 8을 참고하면, 본 실시예에서는 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 도 3과 동일한 형상을 가진다.
이때, 제2 커버 부재(125)이 착색되어 일정한 색상을 가질 수 있다. 이 경우에는 태양 전지(150)과 제2 커버 부재(125)의 채도 차이가 13 이하, 바람직하게는 10 이하일 수 있다. 이때, 제1 커버 부재(110)는 커버부(도 3의 참조부호 114, 이하 동일)을 구비하고, 제2 커버 부재(125)는 커버 부분(도 3의 참조부호 124, 이하 동일)을 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
본 실시예에서 제1 베이스 부재(112)는 도 3과 같이, 수광면으로 광산란면(LD)을 가지며, 타면에 커버부(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 커버부(114)라 함은 태양 전지 패널(100)이 원하는 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가질 수 있도록 형성된 부분이다. 커버부(114)가 백색, 회색, 검은색 등의 무채색, 또는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 등과 같은 유채색을 가져 일정한 색상을 가질 수 있다. 또는, 커버부(114)가, 투명 또는 반투명 특성을 나타내거나, 무광택 또는 유광택 특성을 나타내거나, 유리 기판 등으로 구성된 제1 베이스 부재(112)과 다른 질감을 가져 눈부심을 방지할 수 있다. 이러한 커버부(114)는 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다.
한편, 도 9를 참고하면, 본 실시예에서는 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 도 3과 동일한 형상을 가진다.
이때, 제2 커버 부재(120)가 제2 베이스 부재(122) 및 제2 베이스 부재(122) 위에 커버 부분(124)을 포함한다. 제2 베이스 부재(122)는 제1 커버 부재(110)의 제1 베이스 부재(112)와 동일한 저철분 유리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 커버 부분(124)는 착색되어 일정한 색상을 가질 수 있으며, 그 구성은 제1 커버 부재(110)의 커버부(114)의 구성과 동일하게 구현 가능하다. 이 경우에는 태양 전지(150)과 제2 커버 부분(124)의 채도 차이가 13 이하, 바람직하게는 10 이하일 수 있다. 이때, 제1 커버 부재(110)는 커버부(도 3의 참조부호 114, 이하 동일)을 구비할 수 있다.
이때, 제1 베이스 부재(112)는 도 3과 같이, 수광면으로 광산란면(LD)을 가지며, 타면에 커버부(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 커버부(114)라 함은 태양 전지 패널(100)이 원하는 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가질 수 있도록 형성된 부분이다. 커버부(114)가 백색, 회색, 검은색 등의 무채색, 또는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 등과 같은 유채색을 가져 일정한 색상을 가질 수 있다. 또는, 커버부(114)가, 투명 또는 반투명 특성을 나타내거나, 무광택 또는 유광택 특성을 나타내거나, 유리 기판 등으로 구성된 제1 베이스 부재(112)과 다른 질감을 가져 눈부심을 방지할 수 있다. 이러한 커버부(114)는 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할도 할 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 패널
110: 제1 커버 부재
120: 제2 커버 부재
112: 제1 베이스 부재
122: 제2 베이스 부재
114: 커버부
124: 커버 부재
150: 태양 전지
142: 배선재

Claims (10)

  1. 태양 전지 및 상기 태양 전지에 연결되는 배선부를 포함하는 태양 전지부;
    상기 태양 전지부 위에 위치하는 밀봉재;
    상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지부의 전면 위에 위치하는 제1 유리 기판을 포함하는 제1 커버 부재; 및
    상기 태양 전지부의 타면 위에 위치하는 제2 커버 부재;
    를 포함하며,
    상기 제1 유리 기판의 전면에 빛을 산란하는 광산란면이 상기 제1 유리 기판과 일체화되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버 부재는 후면에 형성되어 특정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 또는 질감을 구현하는 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버부가 상기 제1 유리 기판과 상기 밀봉재 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광산란면은 세라믹 프릿이 상기 제1 유리 기판에 일체화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  5. 태양 전지 패널의 커버 부재를 형성하는 유리 기판을 세정하는 단계;
    상기 유리 기판의 일면에 광산란면을 형성하고, 상기 유리 기판을 열처리하여 강화하는 단계;
    상기 유리 기판의 타면에 색상층을 인쇄하는 단계; 및
    상기 유리 기판을 건조하는 단계를 포함하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광산란면을 형성하는 단계는,
    세라믹 프릿을 포함하는 수지층을 상기 유리 기판의 일면에 인쇄하는 단계; 및
    열처리하여 상기 수지층의 상기 세라믹 프릿을 상기 유리 기판에 일체화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광산란면을 형성하는 단계는,
    상기 유리 기판의 적어도 일면에 화학적 또는 물리적 에칭을 수행하여 상기 광산란면을 형성하는 단계; 및
    열처리하여 상기 유리 기판을 강화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 열처리 온도는 680도 내지 720도 사이인 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 색상층을 인쇄하는 단계는,
    유기 염료, 유기 안료 또는 무기 안료를 포함하는 색상층을 상기 유기 기판의 타면에 인쇄하는 단계; 및
    상기 색상층을 열처리하여 상기 유리 기판의 타면에 특정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 또는 질감을 구현하는 커버부를 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 색상층이 유기 염료 또는 유기 안료를 포함하는 경우, UV 경화하고, 상기 색상층이 무기 안료를 포함하는 경우, 500도 이하에서 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널용 커버 부재의 제조 방법.
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