KR20240011057A - 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법 - Google Patents

투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 연성 금속 기판으로 제조된 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하고, 절단된 셀들을 직렬 회로로 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하고, 상기 박막 태양전지 스트립을 투광 패널에 수평방향으로 설치함으로써, 투광성 및 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 박막 태양전지 시트가 연성 금속 기판으로 제조됨으로써, 박막 태양전지 시트의 절단이 용이하여 작업성이 우수한 이점이 있다. 또한, 상기 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하여 사용함으로써, 다양한 크기와 길이의 박막 태양전지 스트립을 제작할 수 있는 이점이 있다. 또한, 복수의 셀들의 직렬 연결 구조가 매우 간단하기 때문에, 제조가 용이하고 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다. 또한, 건물의 유리창이나 투광 패널의 크기에 따라 상기 박막 태양전지 스트립의 크기와 길이를 쉽고 다양하게 조절이 가능하기 때문에, 적용 및 설치가 용이한 이점이 있다.

Description

투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법{Solar cell strip for photovoltaic module with excellent light transmittance and manufacturing method of the same}
본 발명은 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물의 유리창 등에 수평방향으로 설치가 가능함으로써 투광성과 시인성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 시스템은 광기전 효과를 이용하여 태양으로부터 오는 빛을 전기 에너지로 바꾸는 발전 시스템이며, 태양전지 모듈은 복수의 태양 전지(solar cell)를 직,병렬로 연결하여 전력을 출력하는 모듈이다. 상기 태양 전지는 크게 n형 반도체, p형 반도체 및 전극으로 이루어지고, 주로 실리콘 기반 태양전지가 사용되고 있다.
종래의 태양광 시스템은 태양광 에너지를 얻기 위하여 주로 넓은 평지나 건물의 옥상에 설치되어 왔으나, 최근에는 태양광 모듈을 건자재화하여 건물의 외벽, 지붕, 창호 등에 설치하는 기술들이 개발되고 있다.
그러나, 건물의 유리창 표면에 태양광 모듈을 부착시 시야를 가리게 되고 미관상 좋지 못하여 상용화가 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-2372863호
본 발명의 목적은, 제작 및 설치가 용이하여 상용화가 유리한 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립은, 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널 내에 수광면이 상향 배치되도록 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함한다.
상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결한다.
상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 회로로 연결한 후, 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단한다.
상기 박막 태양전지 시트는, 상기 연성 금속 기판 상에 배치되는 후면전극층과, 상기 후면전극층 상에 배치되는 CIGS광흡수층과, 상기 CIGS광흡수층 상에 배치되는 윈도우층과, 상기 윈도우층 상에 배치되는 전극 라인층을 포함한다.
상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 복수의 셀들의 각 전극 라인층의 단부가 인접하는 셀의 연성 금속 기판에 연결되어 직렬 회로를 구성한다.
상기 셀들의 각 전극 라인층은, 상기 연성 금속 기판보다 크기가 크게 형성되어 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 셀들의 각 전극 라인층의 돌출부는 인접하는 셀의 연성 금속 기판에 연결되어 직렬 회로를 구성한다.
상기 복수의 셀들의 직렬 연결시, 상기 셀들은 각각의 전극 라인층의 길이방향을 따라 서로 인접하게 배치되고, 상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인층의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1셀과 인접하는 제2셀 사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속된다.
상기 셀들의 각 전극 라인층은, 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출되는 돌출부를 갖는 전극 라인과, 상기 전극 라인의 돌출부의 하면을 보호하도록 형성된 하부 절연층과, 상기 전극 라인의 상면을 보호하되 상기 돌출부의 상면을 가리지 않고 노출시키도록 형성된 상부 절연층을 포함한다.
상기 셀들의 각 전극 라인층의 돌출부는, 상기 연성 금속 기판의 하면에 직접 접촉되어 접합되거나 도전성 필름이나 도전성 페이스트에 의해 접합된다.
상기 박막 태양전지 스트립에서 좌측단과 우측단 중 어느 하나에 배치된 셀의 연성 금속 기판에 연결된 양극 단자와, 상기 박막 태양전지 스트립에서 좌측단과 우측단 중 다른 하나에 배치된 셀의 전극 라인층에 연결된 음극 단자를 포함한다.
상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판이다.
상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 투광 패널의 전면에서 좌우방향으로는 길게 배치되고, 상하방향으로는 복수개가 서로 소정간격 이격되게 배치된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립은, 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널 내에 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함하고, 상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층, 전극 라인층이 적층되어 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 복수의 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결한 것이고, 상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판이고, 상기 전극 라인층은, 구리 와이어로 형성된 전극 라인을 포함하고, 상기 전극 라인은 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 복수의 셀들의 직렬 연결시, 상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1셀과 인접하는 제2셀사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립은, 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널 내에 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함하고, 상기 박막 태양전지 스트립은, 상기 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층, 전극 라인층이 적층되어 형성된 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 회로로 연결한 후, 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단한 것이고, 상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판이고, 상기 전극 라인층은, 구리 와이어로 형성된 전극 라인을 포함하고, 상기 전극 라인은 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 복수의 박막 태양전지 시트들의 직렬 연결시, 상기 복수의 박막 태양전지 시트들 중에서 제1시트의 전극 라인의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1시트와 인접하는 제2시트 사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2시트의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립의 제조방법은, 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전극 라인층을 적층하여, 시트 형태의 박막 태양전지 시트를 제조하는 시트 제조 단계와; 상기 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하는 시트 절단 단계와; 상기 복수의 셀들을 직렬 회로로 연결하여, 스트립 형태의 박막 태양전지 스트립을 제작하는 셀 연결 단계를 포함한다.
상기 셀 연결 단계는, 상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인층의 단부를 하향 절곡시켜 상기 제1셀과 인접하는 제2셀 사이의 간극으로 삽입한 후 다시 절곡시켜, 상기 단부의 상면을 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합시킨다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립의 제조방법은, 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전극 라인층을 적층하여, 시트 형태의 박막 태양전지 시트를 제조하는 단계와; 상기 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 연결하는 단계와; 상기에서 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단하는 단계를 포함하고, 상기 박막 태양전지 시트를 연결하는 단계에서는, 상기 복수의 태양전지 시트들 중에서 제1시트의 전극 라인층의 단부를 하향 절곡시켜 상기 제1시트와 인접하는 제2시트 사이의 간극으로 삽입한 후 다시 절곡시켜, 상기 단부의 상면을 상기 제2시트의 연성 금속 기판의 하면에 접합시킨다.
본 발명은, 연성 금속 기판으로 제조된 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하고, 절단된 셀들을 직렬 회로로 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하고, 상기 박막 태양전지 스트립을 투광 패널에 수평방향으로 설치함으로써, 투광성 및 시인성이 향상될 수 있다.
또한, 박막 태양전지 시트가 연성 금속 기판으로 제조됨으로써, 박막 태양전지 시트의 절단이 용이하여 작업성이 우수한 이점이 있다.
또한, 상기 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하여 사용함으로써, 다양한 크기와 길이의 박막 태양전지 스트립을 제작할 수 있는 이점이 있다.
또한, 복수의 셀들의 직렬 연결 구조가 매우 간단하기 때문에, 제조가 용이하고 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
또한, 건물의 유리창이나 투광 패널의 크기에 따라 상기 박막 태양전지 스트립의 크기와 길이를 쉽고 다양하게 조절이 가능하기 때문에, 적용 및 설치가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 스트립을 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤 형태로 감긴 박막 태양전지 시트를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막 태양전지 시트를 펼친 상태에서 상,하면을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 박막 태양전지 시트를 설정 크기로 절단한 셀의 상,하면을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 셀들을 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하는 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 박막 태양전지 스트립의 셀들의 연결 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지 스트립을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 스트립을 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투광성이 우수한 태양광 모듈은, 투광 패널(1)에 설치된 박막 태양전지 스트립(10)을 포함한다.
상기 투광 패널(1)은, 건물의 외벽이나 건물의 유리창의 전면 또는 후면에 구비되고, 태양광이 투과 가능하도록 형성된 패널이다. 상기 투광 패널(1)은 투명 유리 패널인 것도 가능하고, 수지 몰딩을 통해 제작된 패널인 것도 가능하며, 태양광이 투과할 수 있는 패널이라면 어느 것이나 가능하다.
상기 박막 태양전지 스트립(1)은, 태양광 에너지를 전기 에너지로 바꾸기 위한 모듈이다. 상기 박막 태양전지 스트립(10)은, 수평방향으로 길게 형성된 스트립(strip)형태로 제작되어, 상기 투광 패널(1)에 수광면이 상향 배치되도록 수평하게 설치된다.
상기 박막 태양전지 스트립(10)은, 복수의 셀들(110)을 직렬 연결하여 스트립 형태로 제작한 것이다.
상기 복수의 셀들(110)은, 박막 태양전지 시트(100)를 설정 크기로 절단한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤 형태로 감긴 박막 태양전지 시트를 나타낸 사시도이다. 도 3a는 도 2에 도시된 박막 태양전지 시트를 펼친 상태에서 상면을 나타낸 평면도이고, 도 3b는 박막 태양전지 시트의 하면을 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 박막 태양전지 시트(100)는, 연성 금속 기판(100a) 위에 후면전극층(Back contact)(미도시), CIGS광흡수층(Absorber)(미도시), 버퍼층(Buffer)(미도시), 윈도우층(Window)(미도시), 전극 라인층(Grid)(100b)이 차례로 증착되어 형성된 박막형 CIGS 태양전지이다.
상기 박막 태양전지 시트(100)는, 상기 연성 금속 기판(100a)에 형성됨으로써 유연성을 가지므로 롤 형태로 감을 수 있고 원하는 크기로 절단이 용이하다.
상기 연성 금속 기판(100a)은, 스테인리스(Stainless) 재질의 기판을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 연성 금속 기판(100a)은, 유연성과 도전성을 가지는 것이라면 적용 가능하다.
상기 CIGS광흡수층은, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 화합물을 증착하여 형성된 CIGS 박막이고, p형 반도체이다.
상기 윈도우층은 산화아연(ZnO) 박막이며 n형 반도체이고, 상기 CIGS광흡수층과 p-n접합을 형성한다.
상기 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층은 상기 연성 금속 기판(100a) 위에 형성되는 바, 상기 연성 금속 기판(100a)의 크기와 동일한 크기로 형성되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 전극 라인층은, 라인 형태의 전극 라인(100b)과, 상기 전극 라인(100b)의 하면을 보호하기 위한 하부 절연층(100d)과, 상기 전극 라인(100b)의 상면을 보호하기 위한 상부 절연층(100e)을 포함한다.
상기 전극 라인(100b)은, 도전성 와이어나 도전성 패턴이다. 본 실시예에서는, 상기 전극 라인(100b)은 구리(Cu) 와이어인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 박막 태양전지 시트(100)에서 상기 전극 라인(100b)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 상면에 다중 절곡되고 연속된 하나의 라인 형상으로 형성된다.
상기 박막 태양전지 시트(100)에서 상기 전극 라인(100b)은, 상기 연성 금속 기판(100a)보다 크기가 크게 형성되어, 상기 전극 라인(100b)의 일부가 상기 연성 금속 기판(100a)의 외측으로 돌출된다. 상기 전극 라인(100b)에서 상기 연성 금속 기판(100a)의 외측으로 돌출된 부분을 돌출부라 칭하기로 한다. 상기 전극
도 4a는 도 3에 도시된 박막 태양전지 시트를 설정 크기로 절단한 셀의 상,면을 나타낸 평면도이고, 도 4b는 상기 셀의 하면을 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 셀들(110)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 미리 설정된 설정 크기로 절단하여 생성된 CIGS 단위 셀이다.
상기 셀들(110)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 절단한 것이므로, 각각 연성 금속 기판(110a), 상기 후면전극층, 상기 CIGS광흡수층, 상기 버퍼층, 상기 윈도우층 및 상기 전극 라인층이 차례대로 적층된 구조를 가진다.
상기 셀들(110)의 전극 라인층은, 하부 절연층(110d), 전극 라인(110b) 및 상부 절연층(110e)을 포함한다.
상기 하부 절연층(110d)은, 상기 전극 라인(110b)의 돌출부의 하면을 보호하도록 형성된 보호층이다.
상기 상부 절연층(110e)은, 상기 전극 라인(110b)의 상면을 보호하도록 형성되되 상기 전극 라인(110b)의 돌출부의 상면을 가리지 않고 노출시키도록 형성된다. 즉, 상기 상부 절연층(110e)은 상기 연성 금속 기판(110a)의 크기와 같거나 상기 연성 금속 기판(110a)의 크기보다 약간 크게 형성되어, 상기 전극 라인(110b)의 상면을 덮되 상기 돌출부는 덮지 않는다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 전극 라인(100a)은 다중 절곡되고 연속된 일체의 라인이나, 상기 박막 태양전지 시트(100)로부터 절단된 상기 셀들(110)의 각 전극 라인(110b)은, 한번 휘어지고 양단부가 개방된 단위 전극 라인이다.
상기 복수의 셀들(100)은 서로 직렬 연결되어 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 형성한다.
또한, 상기 태양광 모듈은, 상기 박막 태양전지 스트립(10)의 좌측단에 연결된 양극 단자(11)와, 우측단에 연결된 음극 단자(12)와, 상기 양극 단자(11)와 상기 음극 단자(12)를 연결하는 접속 배선함(Junction box)(미도시)을 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 5는 도 4에 도시된 셀들을 연결하여 박막 태양전지 스트립을 제조하는 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 박막 태양전지 스트립의 셀들의 연결 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지 스트립을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 시트 제조 단계(S1), 상기 박막 태양전지 시트(100)의 시트 절단 단계(S2), 셀 연결 단계(S3) 및 태양광 모듈 제작 단계(S4)를 포함한다.
먼저, 상기 시트 제조 단계(S1)는, 상기 연성 금속 기판(100a)에 상기 후면전극층, 상기 CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전극 라인층을 차례로 증착하여, 유연성과 도전성을 가지는 상기 박막 태양전지 시트(100)를 제조하는 단계이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 박막 태양전지 시트(100)는 길이방향(X)으로 길게 형성되고, 상기 연성 금속 기판(100a)에 형성되어 유연성을 가지므로 상기 길이방향(X)으로 롤 형태로 감아질 수 있다.
상기 연성 금속 기판(100a)의 폭(W1)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 전체 폭(W)보다 작게 형성된다.
즉, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 상기 전극 라인(100b)과 상기 하부 절연층(100d)은 상기 연성 금속 기판(100a)의 외측으로 돌출되게 형성된다.
상기 박막 태양전지 시트(100)의 상기 전극 라인(100b)은 한번에 일체로 형성되어 일체의 연속된 라인으로 이루어진다.
상기 박막 태양전지 시트(100)는, 상기 연성 금속 기판(100a)위에 각 층을 증착시켜 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 박막 태양전지 시트(100)는, 박막 형태이고 상기 연성 금속 기판(100a)으로 형성됨으로써, 실리콘형 태양전지보다 유연하여 롤 형태로 감아서 보관할 수 있으며, 절단이 용이하여 원하는 크기로 절단한 후 원하는 길이로 연결하여 사용하는 것이 가능하다.
상기 시트 제조 단계(S1)에서 상기 박막 태양전지 시트(100)가 제조되면, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 절단 단계(S2)를 수행한다.
상기 시트 절단 단계(S2)는, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 펼치고, 원하는 설정 크기(d)로 절단하여, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 상기 복수의 셀들(110)로 나누는 단계이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 절단시, 상기 박막 태양전지 시트(100)의 길이방향(X)을 따라 상기 설정 크기(d) 간격으로 잘라내고, 상기 전극 라인(100b)의 길이방향(Y)으로 절단한다.
상기 복수의 셀들(110)은 동일한 크기로 절단하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 태양광 모듈의 설치 구조나 활용도에 따라 다양한 크기로도 절단 가능하다.
이하, 본 실시예에서는, 상기 박막 태양전지 스트립(10)은 4개의 제1셀(111), 제2셀(112), 제3셀(113), 제4셀(114)이 연결된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 셀들(110)의 개수나 크기는 다양하게 변하여 적용 가능하다.
도 5a를 참조하면, 상기 제1셀(111)은, 상기 연성 금속 기판(111a)위에 전지층(111c), 상기 하부 절연층(111d), 상기 전극 라인(111b), 상기 상부 절연층(111e)을 포함한 구조이다.
상기 제1셀(111)에서 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)는, 상기 연성 금속 기판(111a)의 외측으로 돌출되고, 상기 하부 절연층(111d)은 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)의 하면을 보호하도록 형성된다.
도 5a에서는 상기 하부 절연층(111d)과 상기 전극 라인(111b)의 돌출부(111f)는 꺾인 상태로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 상기 하부 절연층(111d)과 상기 전극 라인(111b)은 플렉시블한 상태이다.
다음으로, 상기 셀 연결 단계(S3)를 수행한다.
도 5를 참조하면, 상기 셀 연결 단계(S3)는, 상기 복수의 셀들(110)을 직렬로 연결하여, 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 제작하는 단계이다.
상기 셀 연결 단계(S3)에서는, 상기 복수의 셀들(110)을 각 전극 라인의 길이방향을 따라 서로 인접하도록 길게 배치한다. 상기 셀들(110) 사이의 간격은 상기 전극 라인(111b)의 돌출부가 삽입될 수 있는 최소 범위로 설정되어, 상기 셀들(110)은 서로 최대한 밀착되게 배치된다.
상기 복수의 셀들(110)에서 각각의 전극 라인의 돌출부를 인접하는 셀의 연성 금속 기판(110b)의 하면에 연결시켜 직렬 회로를 구성한다.
즉, 도 6을 참조하여, 상기 복수의 셀들(110) 중에서 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)의 직렬 연결 방법을 예를 들어 설명한다.
먼저, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)을 길이방향으로 서로 인접하게 배치한다.
그리고, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)를 하향 절곡시켜, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이로 삽입한 후, 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)의 상면을 상기 제2셀(112)의 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 접합시킨다.
이 때, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)를 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이로 삽입후, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)을 밀착시킨다. 따라서, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)사이의 간격이 최소화될 수 있다.
또한, 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)의 상면은 상기 상부 절연층(111e)에 가려지지 않은 상태이므로 상기 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 직접 접촉되어 전기적으로 접속될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)는 상기 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 직접 접촉하여 가열 가압에 의해 접합되는 것으로 예를들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 도전성 필름이나 도전성 페이스트 등을 이용하여 접합되는 것도 가능하다.
상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)의 돌출부(111f)가 상기 제2셀(112)의 제2연성 금속 기판(112a)의 하면에 접합되면, 상기 제1셀(111)과 상기 제2셀(112)의 직렬 회로가 구성된다.
여기서, 상기 제1셀(111)의 제1전극 라인(111b)은 음극이며, 상기 제1연성 금속 기판(111a)과 상기 제2연성 금속 기판(112a)은 양극이다.
또한, 상기와 같은 방법으로 상기 제2셀(112)의 제2전극 라인(112b)의 돌출부는 상기 제2셀(112)과 상기 제3셀(113)사이로 하향 절곡되어 삽입된 후, 상기 제2전극 라인(112b)의 돌출부의 상면은 상기 제3셀(113)의 제3연성 금속 기판(113a)의 하면에 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 제3셀(113)의 제3전극 라인(113b)의 돌출부는 상기 제3셀(113)과 상기 제4셀(114) 사이로 하향 절곡되어 삽입된 후, 상기 제3전극 라인(113b)의 돌출부의 상면은 상기 제4셀(114)의 제4연성 금속 기판(114a)의 하면에 전기적으로 접속된다.
따라서, 상기 제1셀(111), 상기 제2셀(112), 상기 제3셀(113) 및 상기 제4셀(114)이 직렬로 연결되면, 스트립 형태의 상기 박막 태양전지 스트립(10)이 제작된다.
즉, 상기 박막 태양전지 스트립(10)은, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 상기 복수의 셀들(110)로 나누어 자른 후, 상기 셀들(110)을 원하는 개수만큼 원하는 길이로 연결하여 제작된다.
따라서, 상기 박막 태양전지 스트립(10)의 길이는 다양하게 변경가능하다.
한편, 도 5c를 참조하면, 상기 박막 태양전지 스트립(10)에서 좌측단에 위치한 상기 제1셀(111)의 제1연성 금속 기판(111a)에 양극 단자(11)를 연결한다.
상기 박막 태양전지 스트립(10)에서 우측단에 위치한 상기 제4셀(114)의 제4전극 라인(114b)에는 음극 단자(12)를 연결한다.
상기 양극 단자(11)와 상기 음극 단자(12)를 접속 배선함(Junction box)에 연결하면, 회로가 완성된다.
이후, 상기 태양광 모듈 제작 단계(S4)에서는 상기와 같이 제작된 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 상기 투광 패널(1)에 수평하게 배치하여, 상기 태양광 모듈을 제작한다.
상기 박막 태양전지 스트립(10)의 수광면인 상면이 상향 배치되도록 수평하게 설치함으로써, 시야를 가리는 현상이 최소화되고, 투광성은 향상될 수 있다.
상기 박막 태양전지 스트립(10)은 상기 투광 패널(1)의 전면에서 좌우방향으로는 길게 배치된다.
상기 박막 태양전지 스트립(10)은 상기 투광 패널(1)의 전면에 복수개가 설치되는 바, 복수의 상기 박막 태양전지 스트립들(10)은 상하방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치된다.
상기 투광 패널(1)에 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 배치하는 방법은 다양하게 적용 가능하다.
본 실시예에서는, 얇고 투명한 투명 봉지재의 내부에 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 배치한 후 라미네이팅 공정을 통해 가열 가압하여, 상기 투광 패널(1)의 내부에 상기 박막 태양전지 스트립(10)이 배치되어 일체로 형성된 태양광 모듈을 제작하는 것으로 예를 들어 설명한다. 이 때, 상기 투명 봉지재의 상,하부에는 투명 보호 시트가 구비되어 함께 라미네이팅된다.
다만, 이에 한정되지 않고, 미리 제조된 상기 투광 패널(1)의 내부에 형성된 홈에 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 삽입하여 배치하거나, 상기 투광 패널(1)의 일측면에 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 접착시킨 후 수지 몰딩을 통해 모듈을 제작하는 방법도 물론 가능하다.
상기와 같이 구성된 태양광 모듈은, 실리콘 기판이나 유리 기판보다 두께는 얇고 유연성이 좋은 상기 연성 금속 기판(100a)을 사용한 박막 태양전지 시트(100)를 사용함으로써, 절단이 용이하여 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 취성이 강한 실리콘 기판이나 유리 기판에 비해 파손율이 낮은 이점이 있다.
또한, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 복수의 셀들(110)로 절단한 후, 상기 복수의 셀들(110)을 직렬 연결하여 사용함으로써, 다양한 크기와 길이의 상기 박막 태양전지 스트립(10)을 제작할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 건물의 외벽, 유리창 또는 상기 투광 패널(1)의 크기에 따라 상기 박막 태양전지 스트립(10)의 크기와 길이를 쉽고 다양하게 조절할 수 있으므로, 적용 및 설치가 용이한 이점이 있다.
또한, 상기 박막 태양전지 스트립(10)의 폭은 좁고 수평방향으로 길이는 길게 제작하는 것이 용이하기 때문에, 건물의 유리창 등에 수평방향으로 설치가 가능하여 투광성과 시인성을 모두 확보할 수 있다.
또한, 상기 셀들(110)의 직렬 연결 구조가 매우 간단하고, 연결 방법이 용이기 때문에, 제조 공정이 간단하고 제작이 용이한 이점이 있다.
또한, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 제조하여, 서로 다른 크기와 길이의 다양한 박막 태양전지 스트립들을 만들어 서로 다른 용도나 위치에 활용할 수 있으므로, 활용도가 매우 높고 호환성을 가지므로, 제조 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 박막 태양전지 스트립(10)은 하나의 박막 태양전지 시트(100)를 절단한 후 직렬로 연결시키는 것으로 예를 들어 설명하였다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 박막 태양전지 스트립(10)은, 박막 태양전지 시트(100)를 복수개를 먼저 직렬 연결한 후, 직렬 연결된 복수의 박막 태양전지 시트들(100)을 설정 길이의 스트립 형태로 절단하는 것도 물론 가능하다.
상기 복수의 박막 태양전지 시트들(100)을 직렬 연결하는 방법은, 상기 복수의 셀들을 직렬 연결하는 방법과 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 복수의 박막 태양전지 시트들 중에서 어느 하나의 제1시트의 전극 라인층의 돌출된 단부는 하향 절곡되어 상기 제1시트와 인접하는 제2시트사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출된 단부의 상면이 상기 제2시트의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속될 수 있다.
상기와 같이, 상기 박막 태양전지 시트(100)를 먼저 직렬로 연결한 후 절단할 경우, 먼저 절단한 후 직렬로 연결하는 경우에 비해 작업 효율이 향상될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 투광 패널 10: 박막 태양전지 스트립
11: 양극 단자 12: 음극 단자
100: 박막 태양전지 시트 100a: 연성 금속 기판
100b: 전극 라인 110: 셀
111: 제1셀 111a: 제1연성 금속 기판
111b: 제1전극 라인 112: 제2셀
112a: 제2연성 금속 기판 112b: 제2전극 라인

Claims (16)

  1. 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널 내에 수광면이 상향 배치되도록 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 태양전지 스트립은,
    상기 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결한 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 태양전지 스트립은,
    상기 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 회로로 연결한 후, 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단한 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 박막 태양전지 시트는,
    상기 연성 금속 기판 상에 배치되는 후면전극층과,
    상기 후면전극층 상에 배치되는 CIGS광흡수층과,
    상기 CIGS광흡수층 상에 배치되는 윈도우층과,
    상기 윈도우층 상에 배치되는 전극 라인층을 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 박막 태양전지 스트립은,
    상기 복수의 셀들의 각 전극 라인층의 단부가 인접하는 셀의 연성 금속 기판에 연결되어 직렬 회로를 구성하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 셀들의 각 전극 라인층은, 상기 연성 금속 기판보다 크기가 크게 형성되어 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 셀들의 각 전극 라인층의 돌출부는 인접하는 셀의 연성 금속 기판에 연결되어 직렬 회로를 구성하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 셀들의 직렬 연결시,
    상기 셀들은 각각의 전극 라인층의 길이방향을 따라 서로 인접하게 배치되고,
    상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인층의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1셀과 인접하는 제2셀 사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속되는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 셀들의 각 전극 라인층은,
    상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출되는 돌출부를 갖는 전극 라인과, 상기 전극 라인의 돌출부의 하면을 보호하도록 형성된 하부 절연층과, 상기 전극 라인의 상면을 보호하되 상기 돌출부의 상면을 가리지 않고 노출시키도록 형성된 상부 절연층을 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 셀들의 각 전극 라인층의 돌출부는, 상기 연성 금속 기판의 하면에 직접 접촉되어 접합되거나 도전성 필름이나 도전성 페이스트에 의해 접합되는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 박막 태양전지 스트립에서 좌측단과 우측단 중 어느 하나에 배치된 셀의 연성 금속 기판에 연결된 양극 단자와,
    상기 박막 태양전지 스트립에서 좌측단과 우측단 중 다른 하나에 배치된 셀의 전극 라인층에 연결된 음극 단자를 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판인 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  12. 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널내에 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함하고,
    상기 박막 태양전지 스트립은,
    상기 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층, 전극 라인층이 적층되어 형성된 박막 태양전지 시트를 설정 크기의 복수의 셀들로 절단한 후, 상기 복수의 셀들을 스트립 형태로 직렬 연결한 것이고,
    상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판이고,
    상기 전극 라인층은, 구리 와이어로 형성된 전극 라인을 포함하고,
    상기 전극 라인은 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 복수의 셀들의 직렬 연결시,
    상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1셀과 인접하는 제2셀사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속되는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  13. 태양광이 투과 가능하도록 형성된 투광 패널내에 수평하게 배치되고, 유연성과 도전성을 가지는 연성 금속 기판으로 형성된 박막 태양전지 스트립을 포함하고,
    상기 박막 태양전지 스트립은,
    상기 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층, 전극 라인층이 적층되어 형성된 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 회로로 연결한 후, 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단한 것이고,
    상기 연성 금속 기판은, 스테인리스 재질의 기판이고,
    상기 전극 라인층은, 구리 와이어로 형성된 전극 라인을 포함하고,
    상기 전극 라인은 상기 연성 금속 기판의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 복수의 박막 태양전지 시트들의 직렬 연결시,
    상기 복수의 박막 태양전지 시트들 중에서 제1시트의 전극 라인의 돌출부는 하향 절곡되어 상기 제1시트와 인접하는 제2시트 사이의 간극으로 삽입된 후 다시 절곡되어, 상기 돌출부의 상면이 상기 제2시트의 연성 금속 기판의 하면에 접합되어 전기적으로 접속되는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립.
  14. 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전극 라인층을 적층하여, 시트 형태의 박막 태양전지 시트를 제조하는 시트 제조 단계와;
    상기 박막 태양전지 시트를 복수의 셀들로 절단하는 시트 절단 단계와;
    상기 복수의 셀들을 직렬 회로로 연결하여, 스트립 형태의 박막 태양전지 스트립을 제작하는 셀 연결 단계를 포함하는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 셀 연결 단계는,
    상기 복수의 셀들 중에서 제1셀의 전극 라인층의 단부를 하향 절곡시켜 상기 제1셀과 인접하는 제2셀 사이의 간극으로 삽입한 후 다시 절곡시켜, 상기 단부의 상면을 상기 제2셀의 연성 금속 기판의 하면에 접합시키는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립의 제조방법.
  16. 연성 금속 기판 상에 후면전극층, CIGS광흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전극 라인층을 적층하여, 시트 형태의 박막 태양전지 시트를 제조하는 단계와;
    상기 박막 태양전지 시트를 복수개를 직렬 회로로 연결하는 단계와;
    상기에서 직렬 연결된 상기 복수의 박막 태양전지 시트들을 설정 길이의 스트립 형태로 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 박막 태양전지 시트를 연결하는 단계에서는,
    상기 복수의 태양전지 시트들 중에서 제1시트의 전극 라인층의 단부를 하향 절곡시켜 상기 제1시트와 인접하는 제2시트 사이의 간극으로 삽입한 후 다시 절곡시켜, 상기 단부의 상면을 상기 제2시트의 연성 금속 기판의 하면에 접합시키는 투광성이 우수한 태양광 모듈용 태양전지 스트립의 제조방법.
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